CN107522808A - 一种乙烯-辛烯共聚物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及乙烯‑辛烯共聚物领域,公开了一种乙烯‑辛烯共聚物的制备方法,该方法包括:将1‑辛烯、催化剂、溶剂、乙烯和氢气引入到环管反应器中进行接触反应,其中,所述环管反应器的循环比为50‑200。本发明的方法,通过将1‑辛烯、催化剂、溶剂、乙烯和氢气引入到环管反应器中进行反应,使得反应物料能够更为充分地进行混合,形成高度均匀的混合物,这样在较短的反应时间下,即可高转化率地制得乙烯‑辛烯共聚物,特别是制得数均分子量为4000‑8000且分子量分布系数为2‑5的乙烯‑辛烯共聚物。
Description
技术领域
本发明涉及乙烯-辛烯共聚物领域,具体地,涉及一种乙烯-辛烯共聚物的制备方法。
背景技术
乙烯-辛烯共聚物(POE)作为一种聚烯烃弹性体具有非常突出的优良性能,在很多方面的性能指标超过了普通弹性体。
POE分子结构与三元乙丙橡胶(EPDM)相似,因此POE也会具有耐老化、耐臭氧、耐化学介质等优异性能,通过对POE进行交联,材料的耐热温度被提高,永久变形减小,拉伸强度、撕裂强度等主要力学性能都有很大程度的提高。多用途的POE弹性体能够超过PVC、EVA、SBR、EMA和EPDM,今后POE可能取代传统的EPDM。由于POE的优异性能使其在汽车行业、电线电缆护套、塑料增韧剂等方面里都获得了广泛应用。
在现有技术中,对于制备POE的聚合过程来说,通常还采用结构相对复杂的搅拌釜式反应器,其中在搅拌桨的作用下,物料湍流程度加大,致使混合效果加强。但由于搅拌桨的特性,物料在桨叶附近所受剪切力比较大,而在远离桨叶的釜壁以及液面处剪切速率很弱,因此在这些区域容易形成较大的死区,致使搅拌釜内局部混合效果不够理想,从而反应不均匀,导致分子量分布不均匀。若要改善这种不理想的混合效果,往往需要设置内构件,这样搅拌釜内的结构必然更加复杂,能量消耗亦相应增加,再加上转动部件的存在,整个设备维护起来比较困难。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的采用搅拌釜式反应器制备乙烯-辛烯共聚物存在的反应时间过长且转化率过低的缺陷,提供一种反应时间较短且转化率较高的乙烯-辛烯共聚物的制备方法。
为了实现上述目的,本发明提供一种乙烯-辛烯共聚物的制备方法,该方法包括:将1-辛烯、催化剂、溶剂、乙烯和氢气引入到环管反应器中进行接触反应,其中,所述环管反应器的循环比为50-200。
本发明的方法,通过将1-辛烯、催化剂、溶剂、乙烯和氢气引入到环管反应器中进行反应,使得反应物料能够更为充分地进行混合,形成高度均匀的混合物,这样在较短的反应时间下,即可高转化率地制得乙烯-辛烯共聚物,特别是制得数均分子量为4000-8000且分子量分布系数为2-5的乙烯-辛烯共聚物。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明的一种实施方式所采用的环管反应器的示意图。
附图标记说明
1:进料口;2:进料口;3:进料口;4:轴流泵;5:循环冷却水进口;6:循环冷却水出口。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供一种乙烯-辛烯共聚物的制备方法,该方法包括:将1-辛烯、催化剂、溶剂、乙烯和氢气引入到环管反应器中进行接触反应,其中,所述环管反应器的循环比为50-200。
根据本发明,如图1所示,所述环管反应器可以由一根或多根直管式反应管构成,直管式反应管外设夹套,直管式反应管之间由弯管连接,第一根直管式反应管和最后一根直管式反应管用连接管连接构成闭合回路,在环管反应器的闭合回路上设有轴流泵。通过控制轴流泵循环量及流出环管反应器的流量使环管反应器内物料处于全混流状态。
根据本发明,为了使得所述环管反应器更加适应于乙烯-辛烯共聚物的制备,优选地,所述环管反应器具有的直管段数量为2以上,更优选具有2-10直管段,例如为3-4直管段。特别优选地,所述直管段的长径比为2-150:1,更优选为3-100:1,更进一步优选为4-50:1。这里所述的长径比指的是直管段的长度和内径的比值。
根据本发明,尽管将所述环管反应器的循环比控制为50-200即可使得反应物料能够更为充分地进行混合,形成高度均匀的混合物,从而在较短的反应时间下完成乙烯-辛烯共聚物的制备,优选情况下,所述环管反应器的循环比为100-150,优选为120-140。在本发明中,所述循环比是指轴流泵的循环流量与流出所述环管反应器的流量之比。
根据本发明,优选情况下,1-辛烯和乙烯的用量重量比为100:5-20,优选为100:6-10,例如100:7-8。在这样的用量比范围内,能够通过本发明的方法高转化率地获得数均分子量为4000-8000(优选5000-7800,更优选7000-7700,最优选7400-7600)且分子量分布系数为2-5(优选2-3,更优选2.2-2.5)的乙烯-辛烯共聚物。
根据本发明,对所述溶剂并无特别的限定,可以为本领域常的用于制备乙烯-辛烯共聚物的任何溶剂,例如所述溶剂为甲苯、乙苯、苯、正己烷、环己烷、正庚烷和正辛烷中的一种或多种,优选为甲苯和/或正己烷。优选情况下,1-辛烯和所述溶剂的用量重量比为100:200-500,优选为100:250-400,更优选为100:250-350,最优选为100:290-320。
根据本发明,为了更高收率地制得上述乙烯-辛烯共聚物,所述催化剂优选包括主催化剂和助催化剂,其中,所述主催化剂为四氯化钛,所述助催化剂为甲基铝氧烷、乙基铝氧烷和丙基铝氧烷中的一种或多种。更优选地,所述主催化剂和所述助催化剂的重量比为1:5-20,优选为1:10-15,更优选为1:10-12。
根据本发明,所述催化剂的用量可以根据所需的乙烯-辛烯共聚物的特性来确定,为了制得数均分子量在上述范围内且分子量分布系数在上述范围内的乙烯-辛烯共聚物,优选地,1-辛烯和所述催化剂的用量重量比为100:0.2-0.5,更优选为100:0.3-0.37。
根据本发明,尽管本发明的方法也可以为间歇式的制备方式,但是更适用于连续式的制备方式,当采用连续式的制备方式下,在满足上述用量比下,1-辛烯的流量例如可以为10-100kg/h,优选为20-50kg/h,例如为30-45kg/h。在满足上述用量比下,所述溶剂的流量例如可以为20-500kg/h(例如为25-400kg/h,25-350kg/h),优选为50-200kg/h,更优选为100-130kg/h。在满足上述用量比下,所述催化剂的流量例如可以为20-500g/h,优选为100-150g/h。在满足上述用量比下,乙烯的流量例如可以为0.5-20kg/h,优选为2-10kg/h,更优选为2-5kg/h。
根据本发明,引入到环管反应器中的氢气具有调节分子量的作用,本发明对氢气的用量并无特别的限定,可以采用本领域常规的用量,例如,1-辛烯和氢气的用量重量比为1000:0.05-0.5,优选为1000:0.1-0.2。
根据本发明,尽管1-辛烯、催化剂、溶剂、乙烯和氢气可以各自独立地或者任意混合地引入到环管反应器中,但是为了能够更好地完成物料的相互作用,在本发明的一种优选的实施方式中,如图1所示,所述环管反应器设置有三个进料口,即进料口1、进料口2和进料口3,1-辛烯从其中一个进料口引入,催化剂和溶剂的组合从另一个进料口引入,以及乙烯和氢气的组合从剩余的进料口引入,例如如图1所示,所述环管反应器设置有进料口1、进料口2和进料口3,1-辛烯从进料口1引入,催化剂和溶剂的组合从进料口2引入,以及乙烯和氢气的组合从进料口3引入。在本发明的另一种优选的实施方式中,所述环管反应器设置有四个进料口,1-辛烯、催化剂和溶剂分别从不同进料口引入,以及乙烯和氢气的组合从剩余的进料口引入。
根据本发明,优选情况下,所述接触反应的条件包括:温度为50-90℃(优选60-80℃),停留时间为3-15min(优选3-5min)。该处停留时间是指物料在环管反应器中循坏逗留的时间也可认作其反应时间。
根据本发明,由于所述接触反应的停留时间较短,可以通过先将1-辛烯、催化剂和溶剂加热至反应温度,然后将带有温度的1-辛烯、催化剂和溶剂通入至环管反应器的方式来获得上述接触反应的温度,因此,优选情况下,1-辛烯、催化剂和溶剂引入到环管反应器前的温度为50-90℃,优选为60-80℃。并且,为了能够更好地控制所述环管反应器的温度,如图1所示,所述环管反应器还可以配制有循环冷却装置(包括循环冷却水入口5和循环冷却水出口6)。
根据本发明,通过上述方法能够在更短时间内,更高收率地制得乙烯-辛烯共聚物,特别是数均分子量为4000-8000(优选5000-7800,更优选7000-7700,最优选7400-7600)且分子量分布系数为2-5(优选2-3,更优选2.2-2.5)的乙烯-辛烯共聚物。本领域技术人员应当理解的是,上述乙烯-辛烯共聚物是一种乙烯和辛烯的无规共聚物。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中:
图1所示的环管反应器中,直管段数量为4,直管段的长径比为50,环管反应器体积为80L。
1-辛烯的转化率是指反应掉的1-辛烯占1-辛烯加入总量的重量百分比。
实施例1
本实施例用于说明本发明的乙烯-辛烯共聚物的制备方法。
采用图1所示的环管反应器,将温度为80℃的1-辛烯(35.5kg/h)、温度为80℃的催化剂和溶剂的混合物(主催化剂为四氯化钛,流量为9.86g/h;助催化剂为甲基铝氧烷,流量为116g/h;溶剂为甲苯,流量为105kg/h)、以及乙烯(流量为2.8kg/h)和氢气(流量为3.55g/h)分别由环管反应器的进料口1、进料口2和进料口3通入到环管反应器中,打开轴流泵,在控制环管反应器的循环比为120、反应温度为80℃、停留时间为4.5min下,得到乙烯-辛烯共聚物POE-1,其1-辛烯的转化率为95重量%,数均分子量为7580,分子量分布系数为2.48。
实施例2
本实施例用于说明本发明的乙烯-辛烯共聚物的制备方法。
采用图1所示的环管反应器,将温度为80℃的1-辛烯(32.8kg/h)、温度为80℃的催化剂和溶剂的混合物(主催化剂为四氯化钛,流量为9.52g/h;助催化剂为甲基铝氧烷,流量为111g/h;溶剂为甲苯,流量为102kg/h)、以及乙烯(流量为2.53kg/h)和氢气(流量为3.46g/h)分别由环管反应器的进料口1、进料口2和进料口3通入到环管反应器中,打开轴流泵,在控制环管反应器的循环比为140、反应温度为80℃、停留时间为3min下,得到乙烯-辛烯共聚物POE-2,其1-辛烯的转化率为95.2重量%,数均分子量为7490,分子量分布系数为2.46。
实施例3
本实施例用于说明本发明的乙烯-辛烯共聚物的制备方法。
采用图1所示的环管反应器,将温度为60℃的1-辛烯(40.5kg/h)、温度为60℃的催化剂和溶剂的混合物(主催化剂为四氯化钛,流量为10.86g/h;助催化剂为甲基铝氧烷,流量为129g/h;溶剂为甲苯,流量为121kg/h)、以及乙烯(流量为3.12kg/h)和氢气(流量为3.89g/h)分别由环管反应器的进料口1、进料口2和进料口3通入到环管反应器中,打开轴流泵,在控制环管反应器的循环比为130、反应温度为60℃、停留时间为5min下,得到乙烯-辛烯共聚物POE-3,其1-辛烯的转化率为95.3重量%,数均分子量为7600,分子量分布系数为2.45。
实施例4
本实施例用于说明本发明的乙烯-辛烯共聚物的制备方法。
根据实施例1所述的方法,不同的是,将所有原料从同一个进料口1通入环管反应器中,得到乙烯-辛烯共聚物POE-4,其1-辛烯的转化率为90重量%,数均分子量为7080,分子量分布系数为3。
实施例5
本实施例用于说明本发明的乙烯-辛烯共聚物的制备方法。
根据实施例1所述的方法,不同的是,环管反应器中的停留时间为15min,得到乙烯-辛烯共聚物POE-5,其1-辛烯的转化率为95重量%,数均分子量为7400,分子量分布系数为2.56。
对比例1
根据实施例1所述的方法,不同的是,采用搅拌釜式反应器代替环管反应器,即将温度为80℃的1-辛烯(35.5kg/h)、温度为80℃的催化剂和溶剂的混合物(主催化剂为四氯化钛,流量为9.86g/h;助催化剂为甲基铝氧烷,流量为116g/h;溶剂为甲苯,流量为105kg/h)、以及乙烯(流量为2.8kg/h)和氢气(流量为3.55g/h)加入到搅拌釜式反应器中,在400rpm的搅拌下反应8min,得到乙烯-辛烯共聚物POE-1-d,其1-辛烯的转化率为80重量%,数均分子量为6500,分子量分布系数为3.2。
对比例2
根据实施例1所述的方法,不同的是,环管反应器中的循环比为30,得到乙烯-辛烯共聚物POE-2-d,其1-辛烯的转化率为85重量%,数均分子量为6600,分子量分布系数为2.9。
对比例3
根据实施例1所述的方法,不同的是,环管反应器中的反应温度为150℃,得到乙烯-辛烯共聚物POE-3-d,其1-辛烯的转化率为70重量%,数均分子量为5500,分子量分布系数为3.5。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (12)
1.一种乙烯-辛烯共聚物的制备方法,其特征在于,该方法包括:将1-辛烯、催化剂、溶剂、乙烯和氢气引入到环管反应器中进行接触反应,其中,所述环管反应器的循环比为50-200。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述环管反应器的循环比为100-150,优选为120-140。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述环管反应器具有的直管段数量为2以上,所述直管段的长径比为2-150:1,优选为3-100:1,更优选为4-50:1。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法,其中,所述环管反应器设置有三个进料口,1-辛烯从其中一个进料口引入,催化剂和溶剂的组合从另一个进料口引入,以及乙烯和氢气的组合从剩余的进料口引入。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法,其中,所述环管反应器设置有四个进料口,1-辛烯、催化剂和溶剂分别从不同进料口引入,以及乙烯和氢气的组合从剩余的进料口引入。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法,其中,1-辛烯和乙烯的用量重量比为100:5-20,优选为100:6-10。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法,其中,1-辛烯和所述溶剂的用量重量比为100:200-500,优选为100:250-400,更优选为100:250-350;
优选地,所述溶剂为甲苯、乙苯、苯、正己烷、环己烷、正庚烷和正辛烷中的一种或多种。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法,其中,所述催化剂包括主催化剂和助催化剂,其中,所述主催化剂为四氯化钛,所述助催化剂为甲基铝氧烷、乙基铝氧烷和丙基铝氧烷中的一种或多种;优选地,所述主催化剂和所述助催化剂的重量比为1:5-20,优选为1:10-15。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法,其中,1-辛烯和所述催化剂的用量重量比为100:0.2-0.5,优选为100:0.3-0.37。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法,其中,1-辛烯和氢气的用量重量比为1000:0.05-0.5,优选为1000:0.1-0.2。
11.根据权利要求1-10中任意一项所述的方法,其中,所述接触反应的条件包括:温度为50-90℃,优选为60-80℃;停留时间为3-15min,优选为3-5min。
12.根据权利要求1-11中任意一项所述的方法,其中,1-辛烯、催化剂和溶剂引入到环管反应器前的温度为50-90℃,优选为60-80℃。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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