CN108129591A - 外给电子体组合物、烯烃聚合催化剂体系及二者的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种外给电子体组合物、烯烃聚合催化剂体系及二者的应用,属于聚烯烃的生产技术领域。本发明提供的烯烃聚合用外给电子体组合物由烷氧基硅烷和卤代烃组成;其中,所述烷氧基硅烷的含量为0.1‑99.9mol%,所述卤代烃的含量为0.1‑99.9mol%,两个组分的总含量为100mol%。本发明提供的外给电子体组合物创新地将卤代烃与硅烷类化合物组合,可以大幅提高聚合活性并保证聚合稳定性,同时还可提高催化剂的氢调敏感性,可以减少反应过程中的氢气加入量,保证聚合过程的稳定性,对于聚烯烃行业的发展来说意义重大。
Description
技术领域
本发明涉及聚烯烃的生产技术领域,尤其涉及一种外给电子体组合物、采用该外给电子体组合物的烯烃聚合催化剂体系、及该烯烃聚合催化剂体系的应用。
背景技术
现有技术中,丙烯、乙烯及其他烯烃聚合多采用Ziegler-Natta催化体系进行催化。近年来,Ziegler-Natta催化体系的不断更新使得聚烯烃产业有了长足的发展。但是,目前Zegler-Natta催化体系的主要创新空间集中在催化剂载体和内给电子体方面,研究者们通过改变这两个组分,使得催化体系进行了多代的更替,以达到提高聚合活性及产品性能的目的。在聚合过程中,反应体系中除了催化剂和助催化剂烷基铝之外,其他外加的组分均可认为是反应活性中心的毒物(硅烷类化合物也被认为是聚合活性中心的毒物之一),均对催化剂的活性有负面影响,因此,工业生产中通常会适量加入硅烷化合物作为外给电子体,在聚合活性和聚丙烯等规度之间取得平衡。因此到目前为止,工业仍然以单纯地少量加入硅烷化合物进行生产,难以通过改变外给电子体的组分来提高烯烃尤其是丙烯的聚合活性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中单独采用硅烷化合物作为外给电子体存在的聚合活性低的问题,提供一种能够使得烯烃聚合过程具有更高的活性和更好的稳定性的外给电子体组合物、采用了该外给电子体组合物的烯烃聚合催化剂体系及该烯烃聚合催化剂体系在丙烯均聚与丙烯共聚中的应用。
本发明的发明人在研究过程中,惊讶地发现将烷氧基硅烷和卤代烃的组合物作为外给电子体可以极大地提高聚合活性,而且氢调敏感性好,由此完成本发明。
一方面,本发明采用以下技术方案:
一种烯烃聚合用外给电子体组合物,由烷氧基硅烷和卤代烃组成;其中,所述烷氧基硅烷的含量为0.1-99.9mol%,所述卤代烃的含量为0.1-99.9mol%,两个组分的总含量为100mol%。
进一步地,所述卤代烃选自卤代烷烃和卤代芳烃中的至少一种。
进一步地,所述卤代烷烃选自C3-C30开环烷烃的卤代物和C3-C30环烷烃的卤代物中的至少一种;所述卤代芳烃选自C6-C30芳烃的卤代物;卤元素选自F、Cl、Br和I元素中的至少一种。
进一步地,所述的卤代烃选自氯代丙烷、氯代丁烷、氯代戊烷、氯代己烷、氯代庚烷、氯代辛烷、氯代壬烷、氯代癸烷、氯代环丙烷、氯代环丁烷、氯代环戊烷、氯代环己烷、氯代环庚烷、氯代环辛烷、氯代环壬烷、氯代环癸烷、氯苯、氯甲基苯、邻二氯苯、氯代萘、溴代丙烷、溴代丁烷、溴代戊烷、溴代己烷、溴代庚烷、溴代辛烷、溴代壬烷、溴代癸烷、溴代环丁烷、溴代环戊烷、溴代环己烷、溴代环庚烷、溴代环辛烷、溴代环壬烷、溴代环癸烷、溴苯、溴甲基苯、邻二溴苯、溴代萘、碘代丁烷、碘代戊烷、碘代己烷、碘代庚烷、碘代辛烷、碘代壬烷、碘代癸烷、碘代环丁烷、碘代环戊烷、碘代环己烷、碘代环庚烷、碘代环辛烷、碘代环壬烷、碘代环癸烷、碘苯、碘甲基苯、邻二碘苯和碘代萘中的至少一种。
进一步地,所述烷氧基硅烷的结构通式为RxSi(OR’)y,式中,R和R’相同或不同,R和R’分别为C1-C15的开环烷基、C1-C15的环烷基或C1-C15的芳基;x是1、2或3;y是1、2或3;x+y=4。
进一步地,所述烷氧基硅烷具体选自三乙氧基异丙氧基硅烷、二乙氧基异丙氧基叔丁氧基硅烷、三异丙氧基叔丁氧基硅烷、二异丙氧基二叔丁氧基硅烷、二乙氧基环己氧基叔丁氧基硅烷、二乙氧基苯氧基叔丁氧基硅烷、一乙氧基二异丙氧基叔丁氧基硅烷、乙氧基异丙氧基叔丁氧基环己氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、四(2-乙基己氧基)硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、环戊基三甲氧基硅烷、环戊基三乙氧基硅烷、2-甲基环戊基三甲氧基硅烷、2,3-二甲基环戊基三甲氧基硅烷、环己基三甲氧基硅烷、环己基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、叔丁基三乙氧基硅烷、正丁基三甲氧基硅烷、正丁基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、环己基三乙氧基硅烷、环己基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、一氯三甲氧基硅烷、一氯三乙氧基硅烷、乙基三异丙氧基硅烷、乙烯基三丁氧基硅烷、三甲基苯氧基硅烷、甲基三烯丙氧基硅烷、乙烯基三乙酸基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二丁基二甲氧基硅烷、二异丙基二甲氧基硅烷、二异丙基二乙氧基硅烷、叔丁基甲基二甲氧基硅烷、叔丁基甲基二乙氧基硅烷、叔戊基甲基二乙氧基硅烷、二环戊基二甲氧基硅烷、二环戊基二乙氧基硅烷、甲基环己基二甲氧基硅烷、甲基环戊基二乙氧基硅烷、甲基环戊基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、双邻甲苯基二甲氧基硅烷、双邻甲苯基二乙氧基硅烷、双间甲苯基二甲氧基硅烷、双间甲苯基二乙氧基硅烷、双对甲苯基二甲氧基硅烷、双对甲苯基二乙氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三环戊基甲氧基硅烷、三环戊基乙氧基硅烷、二环戊基甲基甲氧基硅烷和环戊基二甲基甲氧基硅烷中的至少一种。
另一方面,本发明采用以下技术方案:
一种烯烃聚合催化剂体系,由钛催化剂、烷基铝化合物以及上述任一所述的烯烃聚合用外给电子体组合物组成。
该钛催化剂选自卤化镁为载体的卤化钛催化剂。更优选的选自氯化镁为载体负载的卤化钛催化剂。
烷基铝化合物优选为三乙基铝。
所述烷氧基硅烷中的硅与所述钛催化剂中钛的摩尔比为Si/Ti=1-500/1。
再一方面,本发明采用以下技术方案:
上述烯烃聚合用外给电子体组合物或烯烃聚合催化剂体系在丙烯均聚中的应用。
上述烯烃聚合用外给电子体组合物或烯烃聚合催化剂体系在丙烯共聚中的应用。
本发明提供该内给电子体所适用的聚合方法包括但不限于气相聚合、本体聚合、淤浆聚合及/或它们的组合方式。
本发明的有益效果如下:
本发明通过对外给电子体化合物的研究,克服了仅能采用硅烷化合物作为外给电子体组分的技术偏见,创新地将卤代烃与硅烷类化合物组合,可以大幅提高丙烯均聚及共聚的聚合活性并保证聚合稳定性,保证产品的低灰分;同时还可提高催化剂的氢调敏感性,可以减少反应过程中的氢气加入量,保证聚合过程的稳定性,对于聚烯烃行业的发展来说意义重大。
具体实施方式
以下结合实施例具体说明本发明提供的烯烃聚合催化剂体系在丙烯均聚以及丙烯与其他烯烃的共聚中的应用。
1、以下实施例中,聚合活性通过如下方法进行计算:
聚合活性的单位为KgPP/gCat.h。
2、聚丙烯的熔融指数(MFR)按照测试标准ASTM D1238测定,测试条件为2.16Kg,230℃,熔融指数的单位为g/10min。
实施例1:
将5L高压反应釜加热抽真空,用氮气置换3次,降温至室温,而后加入主催化剂组分15mg,催化剂中Ti含量为2.5wt%,三乙基铝加入量为Al/Ti(摩尔比)=500,按照Si/Ti摩尔比为30加入外给电子体组分,加入少量氢气和1200g丙烯,氢气与丙烯的摩尔比为0.004/1。将釜温快速升温到67℃,开始聚合,聚合过程中聚合温度不超过72℃,反应1h后,排出未反应的丙烯,得到聚丙烯颗粒598.5g,聚合活性为39.9KgPP/gCat.h,聚丙烯的熔融指数为14.3g/10min。
实施例2-32
实施例2-32采用与实施例1相同的方法制备聚丙烯,不同的是,改变氢气的加入量、烷氧基硅烷与催化剂中钛的比例、外给电子体组合物中所采用的烷氧基硅烷和卤代烃的种类以及二者的比例等参数。
实施例2-32的实验条件及实验结果示于表1中。
对比例1-11
采用与实施例1相同的方法制备聚丙烯,不同的是,仅采用硅烷化合物作为外给电子体组分、改变氢气的加入量以及改变烷氧基硅烷与催化剂中钛的比例等参数。
对比例1-11的实验条件及实验结果示于表1中。
表1
实施例33:
乙烯丙烯无规共聚合:将5L高压反应釜加热抽真空,用氮气置换3次,降温至室温,而后加入主催化剂组分15mg,催化剂中Ti含量为2.5wt%,三乙基铝加入量为Al/Ti(摩尔比)=500,按照Si/Ti摩尔比为30加入外给电子体组分,加入少量氢气、少量乙烯和1150g丙烯,氢气与丙烯的摩尔比为0.004/1,乙烯与丙烯的摩尔比为0.01/1,将釜温快速升温到67℃,开始聚合,过程中聚合温度不超过70℃,反应1h后,排出未反应的丙烯,得到聚丙烯颗粒613.5g,聚合活性为40.9KgPP/gCat.,聚丙烯的熔融指数为25.6g/10min。
实施例34:
乙烯丙烯嵌段共聚合:将5L高压反应釜加热抽真空,用氮气置换3次,降温至室温,而后加入主催化剂组分15mg,催化剂中Ti含量为2.5wt%,三乙基铝加入量为Al/Ti(摩尔比)=500,按照Si/Ti摩尔比为30加入外给电子体组分,加入少量氢气和1200g丙烯,氢气与丙烯的摩尔比为0.004/1,将釜温快速升温到67℃,开始聚合,过程中聚合温度不超过70℃,反应40min后将反应气体排空,再次充入氢气、乙烯与丙烯,氢气与丙烯摩尔比为0.004/1,乙烯与丙烯摩尔比为0.04/1,将釜温快速升温到67℃,开始聚合,过程中聚合温度不超过70℃,反应20min后,排出未反应的气体,得到聚丙烯颗粒676.5g,聚合活性为45.1KgPP/gCat.,聚丙烯的熔融指数为29.6g/10min。
实施例33和34的实验条件及实验结果示于表2中。
对比例12
采用与实施例33相同的方法制备乙烯丙烯无规共聚合,不同的是,仅采用硅烷化合物作为外给电子体组分。
对比例13
采用与实施例34相同的方法制备乙烯丙烯嵌段共聚合,不同的是,仅采用硅烷化合物作为外给电子体组分。
实施例33-34、对比例12-13的的实验条件及实验结果示于表2中。
表2
表1和表2的结果显示,相对于对比例中仅仅加入硅烷类化合物的聚合反应来说,采用包括了本发明的外给电子体组合物的烯烃聚合催化体系后,丙烯均聚或共聚的反应活性和聚合物的熔融指数均大幅提高。其中,将实施例1至5、13-27分别与对比例1进行比较、实施例6与对比例2进行比较、实施例7-10分别与对比例3进行比较、实施例8与对比例4进行比较、实施例11与对比例5进行比较、实施例12与对比例6进行比较、实施例28与对比例7进行比较、实施例29与对比例8进行比较、实施例30与对比例9进行比较、实施例31与对比例10进行比较、实施例32与对比例11进行比较、实施例33与对比例12进行比较、实施例34与对比例13进行比较可以看出,相对于对比例中仅仅加入硅烷类化合物的聚合反应来说,采用包括了本发明的外给电子体组合物的烯烃聚合催化体系后,丙烯均聚或丙烯共聚的反应活性和聚合物的熔融指数均大幅提高。
同时,将实施例3、6-8进行比较、实施例2和9进行比较、实施例5和10进行比较可以看出,对于氢气加入量增加后,本发明可较单独加入硅烷类外给电子体获得更高的活性和更高的熔融指数增加幅度,氢调敏感性好。
由上可见,本发明克服了仅能采用硅烷化合物作为外给电子体组分的技术偏见,创新地将卤代烃与硅烷类化合物组合,可以大幅提高聚合活性,同时具有较好的氢调敏感性,可以减少反应过程中的氢气加入量,保证聚合过程的稳定性,对于聚烯烃行业的发展来说意义重大。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理,而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释,本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式,这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种烯烃聚合用外给电子体组合物,其特征在于,由烷氧基硅烷和卤代烃组成;其中,所述烷氧基硅烷的含量为0.1-99.9mol%,所述卤代烃的含量为0.1-99.9mol%,两个组分的总含量为100mol%。
2.根据权利要求1所述的烯烃聚合用外给电子体组合物,其特征在于,所述卤代烃选自卤代烷烃和卤代芳烃中的至少一种。
3.据权利要求2所述的烯烃聚合用外给电子体组合物,其特征在于,所述卤代烷烃选自C3-C30开环烷烃的卤代物和C3-C30环烷烃的卤代物中的至少一种;所述卤代芳烃选自C6-C30芳烃的卤代物;卤元素选自F、Cl、Br和I元素中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的烯烃聚合用外给电子体组合物,其特征在于,所述卤代烃选自氯代丙烷、氯代丁烷、氯代戊烷、氯代己烷、氯代庚烷、氯代辛烷、氯代壬烷、氯代癸烷、氯代环丙烷、氯代环丁烷、氯代环戊烷、氯代环己烷、氯代环庚烷、氯代环辛烷、氯代环壬烷、氯代环癸烷、氯苯、氯甲基苯、邻二氯苯、氯代萘、溴代丙烷、溴代丁烷、溴代戊烷、溴代己烷、溴代庚烷、溴代辛烷、溴代壬烷、溴代癸烷、溴代环丁烷、溴代环戊烷、溴代环己烷、溴代环庚烷、溴代环辛烷、溴代环壬烷、溴代环癸烷、溴苯、溴甲基苯、邻二溴苯、溴代萘、碘代丁烷、碘代戊烷、碘代己烷、碘代庚烷、碘代辛烷、碘代壬烷、碘代癸烷、碘代环丁烷、碘代环戊烷、碘代环己烷、碘代环庚烷、碘代环辛烷、碘代环壬烷、碘代环癸烷、碘苯、碘甲基苯、邻二碘苯和碘代萘中的至少一种。
5.根据权利要求1至4任一项所述的烯烃聚合用外给电子体组合物,其特征在于,所述烷氧基硅烷的结构通式为RxSi(OR’)y,式中,R和R’相同或不同,R和R’分别为C1-C15的开环烷基、C1-C15的环烷基或C1-C15的芳基;x是1、2或3;y是1、2或3;x+y=4。
6.根据权利要求5所述的烯烃聚合用外给电子体组合物,其特征在于,所述烷氧基硅烷选自三乙氧基异丙氧基硅烷、二乙氧基异丙氧基叔丁氧基硅烷、三异丙氧基叔丁氧基硅烷、二异丙氧基二叔丁氧基硅烷、二乙氧基环己氧基叔丁氧基硅烷、二乙氧基苯氧基叔丁氧基硅烷、一乙氧基二异丙氧基叔丁氧基硅烷、乙氧基异丙氧基叔丁氧基环己氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、四(2-乙基己氧基)硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、环戊基三甲氧基硅烷、环戊基三乙氧基硅烷、2-甲基环戊基三甲氧基硅烷、2,3-二甲基环戊基三甲氧基硅烷、环己基三甲氧基硅烷、环己基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、叔丁基三乙氧基硅烷、正丁基三甲氧基硅烷、正丁基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、环己基三乙氧基硅烷、环己基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、一氯三甲氧基硅烷、一氯三乙氧基硅烷、乙基三异丙氧基硅烷、乙烯基三丁氧基硅烷、三甲基苯氧基硅烷、甲基三烯丙氧基硅烷、乙烯基三乙酸基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二丁基二甲氧基硅烷、二异丙基二甲氧基硅烷、二异丙基二乙氧基硅烷、叔丁基甲基二甲氧基硅烷、叔丁基甲基二乙氧基硅烷、叔戊基甲基二乙氧基硅烷、二环戊基二甲氧基硅烷、二环戊基二乙氧基硅烷、甲基环己基二甲氧基硅烷、甲基环戊基二乙氧基硅烷、甲基环戊基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、双邻甲苯基二甲氧基硅烷、双邻甲苯基二乙氧基硅烷、双间甲苯基二甲氧基硅烷、双间甲苯基二乙氧基硅烷、双对甲苯基二甲氧基硅烷、双对甲苯基二乙氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三环戊基甲氧基硅烷、三环戊基乙氧基硅烷、二环戊基甲基甲氧基硅烷和环戊基二甲基甲氧基硅烷中的至少一种。
7.一种烯烃聚合催化剂体系,其特征在于,由钛催化剂、烷基铝化合物以及如权利要求1至6任一所述的烯烃聚合用外给电子体组合物组成。
8.根据权利要求7所述的烯烃聚合催化剂体系,其特征在于,所述烷氧基硅烷中的硅与所述钛催化剂中钛的摩尔比为Si/Ti=1-500/1。
9.根据权利要求1至6任一项所述的烯烃聚合用外给电子体组合物或根据权利要求7或8所述的烯烃聚合催化剂体系在丙烯均聚中的应用。
10.根据权利要求1至6任一项所述的烯烃聚合用外给电子体组合物或根据权利要求7或8所述的烯烃聚合催化剂体系在丙烯共聚中的应用。
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