CN109422947A - 多峰聚乙烯及其制备方法 - Google Patents
多峰聚乙烯及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109422947A CN109422947A CN201710756688.XA CN201710756688A CN109422947A CN 109422947 A CN109422947 A CN 109422947A CN 201710756688 A CN201710756688 A CN 201710756688A CN 109422947 A CN109422947 A CN 109422947A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polyethylene
- density polyethylene
- hydrogen
- ethylene
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- -1 polyethylene Polymers 0.000 title claims abstract description 109
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 title claims abstract description 103
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 title claims abstract description 102
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 title description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 127
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 127
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 123
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 119
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 119
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 claims description 89
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 claims description 89
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 claims description 83
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 claims description 83
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 71
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 68
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- 229920001179 medium density polyethylene Polymers 0.000 claims description 51
- 239000004701 medium-density polyethylene Substances 0.000 claims description 51
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 51
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 32
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 21
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 19
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 16
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims description 11
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 7
- LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 1-hexene Chemical compound CCCCC=C LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- UWNADWZGEHDQAB-UHFFFAOYSA-N 2,5-dimethylhexane Chemical group CC(C)CCC(C)C UWNADWZGEHDQAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011954 Ziegler–Natta catalyst Substances 0.000 claims description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 239000004711 α-olefin Substances 0.000 claims description 5
- KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 1-octene Chemical compound CCCCCCC=C KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 4
- 238000007701 flash-distillation Methods 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- CPOFMOWDMVWCLF-UHFFFAOYSA-N methyl(oxo)alumane Chemical compound C[Al]=O CPOFMOWDMVWCLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N pentene Chemical group CCCC=C YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N triethylaluminium Chemical compound CC[Al](CC)CC VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- MCULRUJILOGHCJ-UHFFFAOYSA-N triisobutylaluminium Chemical compound CC(C)C[Al](CC(C)C)CC(C)C MCULRUJILOGHCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- YVSMQHYREUQGRX-UHFFFAOYSA-N 2-ethyloxaluminane Chemical compound CC[Al]1CCCCO1 YVSMQHYREUQGRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 2
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N n-Octanol Natural products CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QWUGXIXRFGEYBD-UHFFFAOYSA-M ethylmercuric chloride Chemical compound CC[Hg]Cl QWUGXIXRFGEYBD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract description 9
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 abstract description 9
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 93
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 54
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 27
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 27
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 27
- 239000003426 co-catalyst Substances 0.000 description 21
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 21
- 235000010210 aluminium Nutrition 0.000 description 20
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 18
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 18
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 14
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 13
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 13
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 9
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 8
- 241000721701 Lynx Species 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000005234 alkyl aluminium group Chemical group 0.000 description 3
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- YNLAOSYQHBDIKW-UHFFFAOYSA-M diethylaluminium chloride Chemical compound CC[Al](Cl)CC YNLAOSYQHBDIKW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 229910003074 TiCl4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- RCJVRSBWZCNNQT-UHFFFAOYSA-N dichloridooxygen Chemical compound ClOCl RCJVRSBWZCNNQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000026030 halogenation Effects 0.000 description 1
- 238000005658 halogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 150000002891 organic anions Chemical class 0.000 description 1
- 229920013716 polyethylene resin Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F210/00—Copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
- C08F210/16—Copolymers of ethene with alpha-alkenes, e.g. EP rubbers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F110/00—Homopolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
- C08F110/02—Ethene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
- C08L23/06—Polyethene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
- C08L23/08—Copolymers of ethene
- C08L23/0807—Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons only containing more than three carbon atoms
- C08L23/0815—Copolymers of ethene with aliphatic 1-olefins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
- C08L2205/025—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2207/00—Properties characterising the ingredient of the composition
- C08L2207/06—Properties of polyethylene
- C08L2207/062—HDPE
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2207/00—Properties characterising the ingredient of the composition
- C08L2207/06—Properties of polyethylene
- C08L2207/066—LDPE (radical process)
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
Abstract
本发明提供了一种多峰聚乙烯及其制备方法。按照密度递增的顺序,该多峰聚乙烯包括至少三种密度不同的聚乙烯组分。本发明提供的上述多峰聚乙烯不同于传统的多峰聚乙烯仅包括高分子量组分和低分子量组分,本发明提供的多峰聚乙烯同时包括了至少三种不同密度的聚乙烯组分,其在刚韧平衡方面的表现更加优异,不仅具有更好的加工性能,而且具有更加优异的挠曲性,且具有优异的耐长期静液压强度、耐快速裂纹增长和耐慢速裂纹开裂性能。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域,具体而言,涉及一种多峰聚乙烯及其制备方法。
背景技术
现有的多峰聚乙烯一般包含一种高分子量组分和一种低分子量组分。高分子量组分为聚合物体系提供优良的机械性能,而低分子量组分为聚合物体系提供优良的加工性能。多峰聚乙烯聚合物体系具有广泛的应用领域,例如生产薄膜和管材等。高性能管材在使用过程中,要求树脂具有高刚性和良好的韧性,使其具有较高的耐长期静液压强度、耐快速裂纹增长和耐慢速裂纹开裂性能。然而,现有的多峰聚乙烯在刚韧平衡方面的表现仍然不足,这大大限制了其在管材中的应用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种多峰聚乙烯及其制备方法,以解决现有技术中多峰聚乙烯的刚韧平衡性能不足的问题。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种多峰聚乙烯,按照密度递增的顺序,多峰聚乙烯包括至少三种密度不同的聚乙烯组分。
进一步地,多峰聚乙烯包括密度依次减小的高密度聚乙烯、中密度聚乙烯及低密度聚乙烯,高密度聚乙烯的密度≥0.950g/cm3,中密度聚乙烯的密度为0.925~0.940g/cm3,低密度聚乙烯的密度为0.910~0.930g/cm3。
进一步地,高密度聚乙烯的重均分子量为450000~1000000;中密度聚乙烯的重均分子量为300000~750000;低密度聚乙烯的重均分子量为10000~200000;优选地,多峰聚乙烯的分子量分布为3~20,更优选为4~18,进一步优选为5~17。
进一步地,按重量百分比计,多峰聚乙烯包括30~80wt%的高密度聚乙烯、5~30wt%的中密度聚乙烯以及15~40wt%的低密度聚乙烯。
进一步地,高密度聚乙烯、中密度聚乙烯及低密度聚乙烯分别独立地选自乙烯均聚物或者乙烯和a-烯烃的共聚物。
进一步地,a-烯烃为C3~C10的α-烯烃,优选为丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯及1-辛烯的一种或多种。
根据本发明的另一方面,还提供了一种多峰聚乙烯的制备方法,其包括:制备密度不同的各聚乙烯组分,进而得到多峰聚乙烯。
进一步地,制备方法包括以下步骤:在氢气、第一催化剂的存在下,使乙烯或者乙烯和a-烯烃聚合,得到高密度聚乙烯;在氢气、第二催化剂的存在下,使乙烯或者乙烯和a-烯烃聚合,得到低密度聚乙烯;以及在氢气、第三催化剂的存在下,使乙烯或者乙烯和a-烯烃聚合,得到中密度聚乙烯,将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和中密度聚乙烯混合得到多峰聚乙烯。
进一步地,将制备高密度聚乙烯的过程中的氢气与乙烯的摩尔比记为第一氢气单体比率,将制备低密度聚乙烯的过程中的氢气与乙烯的摩尔比记为第二氢气单体比率,将制备中密度聚乙烯的过程中的氢气与乙烯的摩尔比记为第三氢气单体比率,第二氢气单体比率>第三氢气单体比率>第一氢气单体比率。
进一步地,制备方法包括以下步骤:在反应釜中,调整氢气和乙烯的摩尔比为第一氢气单体比率,制备高密度聚乙烯;向反应釜中进一步通入氢气,将氢气和乙烯的摩尔比提高至第二氢气单体比率,制备低密度聚乙烯;以及通过闪蒸的方法,将氢气和乙烯的摩尔比降低至第三氢气单体比率,制备中密度聚乙烯,进而得到多峰聚乙烯。
进一步地,第一催化剂、第二催化剂及第三催化剂分别独立地选自齐格勒-纳塔催化剂和/或单活性中心催化剂;优选地,齐格勒-纳塔催化剂包括第一过渡金属组分和至少一种第一活化剂;更优选地,第一过渡金属组分负载在固体颗粒上加入反应体系,第一活化剂以液体或溶液的形式加入反应体系;优选地,单活性中心催化剂包括第二过渡金属组分和至少一种第二活化剂。
进一步地,第一过渡金属组分和第二过渡金属组分分别独立地选自Ti、Zr、Hf、V、Nb及Ta中的一种或多种;优选地,第一活化剂和第二活化剂分别独立地选自甲基铝氧烷、乙基铝氧烷、二异丁基铝氧烷、三乙基铝、二乙基氯化铝、三甲基铝及三异丁基铝中的一种或多种。
进一步地,将制备高密度聚乙烯时的反应温度记为第一温度,将制备低密度聚乙烯时的反应温度记为第二温度,将制备中密度聚乙烯时的反应温度记为第三温度;第一温度、第二温度及第三温度分别独立地为50~200℃,优选分别独立地为60~120℃,更优选地,分别独立地为75~110℃;优选地,第三温度高于第二温度,且低于第一温度。
应用本发明的技术方案,按照密度递增的顺序,多峰聚乙烯包括至少三种密度不同的聚乙烯组分。本发明提供的上述多峰聚乙烯不同于传统的多峰聚乙烯仅包括高分子量组分和低分子量组分。本发明提供的多峰聚乙烯同时包括了至少三种不同密度的聚乙烯组分,其在刚韧平衡方面的表现更加优异,不仅具有更好的加工性能,而且具有更加优异的挠曲性,且具有优异的耐长期静液压强度、耐快速裂纹增长和耐慢速裂纹开裂性能。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述,这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
正如背景技术部分所描述的,现有的多峰聚乙烯在刚韧平衡方面表现不足,大大限制了其在管材中的应用。
为了解决上述问题,本发明提供了一种多峰聚乙烯,按照密度递增的顺序,该多峰聚乙烯包括至少三种密度不同的聚乙烯组分。
本发明提供的上述多峰聚乙烯不同于传统的多峰聚乙烯仅包括高分子量组分和低分子量组分。本发明提供的多峰聚乙烯同时包括了至少三种不同密度的聚乙烯组分,其在刚韧平衡方面的表现更加优异,不仅具有更好的加工性能,而且具有更加优异的挠曲性,且具有优异的耐长期静液压强度、耐快速裂纹增长和耐慢速裂纹开裂性能。
在一种优选的实施方式中,本发明提供的上述多峰聚乙烯,其包括密度依次减小的高密度聚乙烯、中密度聚乙烯及低密度聚乙烯,高密度聚乙烯的密度≥0.950g/cm3,中密度聚乙烯的密度为0.925~0.940g/cm3,低密度聚乙烯的密度为0.910~0.930g/cm3。
上述多峰聚乙烯同时包括了高密度聚乙烯、中密度聚乙烯及低密度聚乙烯,且各组分具有特定的密度范围,其在刚韧平衡方面的表现进一步得到了提高,加工性、挠曲性、耐长期静液压强度、耐快速裂纹增长和耐慢速裂纹开裂性能均进一步优化。
在一种优选的实施方式中,高密度聚乙烯的重均分子量(Mw)为450000~1000000;中密度聚乙烯的重均分子量(Mw)为300000~750000;低密度聚乙烯的重均分子量(Mw)为10000~200000。将高密度聚乙烯、中密度聚乙烯及低密度聚乙烯的分子量分别控制在上述范围内,多峰聚乙烯的整体性能更佳,各方面的性能如加工性能、耐挠曲性能、耐长期静液压强度、耐快速裂纹增长和耐慢速裂纹开裂性能等均能够更好地平衡。优选地,多峰聚乙烯的分子量分布为3~20,更优选为4~18,进一步优选为5~17。
在一种优选的实施方式中,按重量百分比计,多峰聚乙烯包括5~20wt%的高密度聚乙烯、5~30wt%的中密度聚乙烯以及15~40wt%的低密度聚乙烯。将各组分之间的含量控制在上述范围内,多峰聚乙烯的刚韧性能更加平衡。
在一种优选的实施方式中,高密度聚乙烯、中密度聚乙烯及低密度聚乙烯分别独立地选自乙烯均聚物或者乙烯和a-烯烃的共聚物。引入α-烯烃,可以更好地控制高密度聚乙烯、中密度聚乙烯及低密度聚乙烯各自的密度。同时,引入α-烯烃,还可以将不同的支链引入聚乙烯分子链中,可以进一步调节多峰聚乙烯的加工性能、刚性、韧性等,使其综合性能更佳。优选地,a-烯烃为C3~C10的α-烯烃,更优选包括但不限于丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯及1-辛烯的一种或多种。优选地,多峰聚乙烯中的共聚单体的总量为1~10wt%。
根据本发明的另一方面,还提供了一种多峰聚乙烯的制备方法,该制备方法包括:制备密度不同的各聚乙烯组分,进而得到多峰聚乙烯。
本发明提供的上述制备方法制备的多峰聚乙烯同时包括了至少三种密度不同的聚乙烯组分,其在刚韧平衡方面的表现更加优异,不仅具有更好的加工性能,而且具有更加优异的挠曲性,且具有优异的耐长期静液压强度、耐快速裂纹增长和耐慢速裂纹开裂性能。
在一种优选的实施方式中,该制备方法包括以下步骤:在氢气、第一催化剂的存在下,使乙烯或者乙烯和a-烯烃聚合,得到高密度聚乙烯;在氢气、第二催化剂的存在下,使乙烯或者乙烯和a-烯烃聚合,得到低密度聚乙烯;以及在氢气、第三催化剂的存在下,使乙烯或者乙烯和a-烯烃聚合,得到中密度聚乙烯,将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和中密度聚乙烯混合得到多峰聚乙烯。这样制得的多峰聚乙烯同时包括了高密度聚乙烯、中密度聚乙烯及低密度聚乙烯,且各组分具有特定的密度范围,其在刚韧平衡方面的表现进一步得到了提高,加工性、挠曲性、耐长期静液压强度、耐快速裂纹增长和耐慢速裂纹开裂性能均进一步优化。
在一种优选的实施方式中,将制备高密度聚乙烯的过程中的氢气与乙烯的摩尔比记为第一氢气单体比率,将制备低密度聚乙烯的过程中的氢气与乙烯的摩尔比记为第二氢气单体比率,将制备中密度聚乙烯的过程中的氢气与乙烯的摩尔比记为第三氢气单体比率,第二氢气单体比率>第三氢气单体比率>第一氢气单体比率。在聚合过程中,氢气用于控制分子量。在聚合过程中,氢气增多可以使聚合物的分子量降低,因此在每一步骤中,通过控制或改变氢气的浓度可以制备出具有不同分子量的各多峰聚乙烯的组分。优选地,第一氢气单体比率为0.001:1~0.01:1,第二氢气单体比率为0.1:1~5:1,第三氢气单体比率间于二者之间,为0.01:1~0.1:1。
上述多峰聚乙烯的制备过程中,可以分别在不同的反应器中制备各不同密度的聚乙烯组分,然后将各组分混合即可。也可以先分别制备高密度聚乙烯和低密度聚乙烯,然后将二者置于同一反应器中,进一步制备中密度聚乙烯。
在一种优选的实施方式中,制备方法包括以下步骤:在反应釜中,调整氢气和乙烯的摩尔比为第一氢气单体比率,制备高密度聚乙烯;向反应釜中进一步通入氢气,将氢气和乙烯的摩尔比提高至第二氢气单体比率,制备低密度聚乙烯;以及通过闪蒸的方法,将氢气和乙烯的摩尔比降低至第三氢气单体比率,制备中密度聚乙烯,进而得到多峰聚乙烯。上述制备过程为连续制备方式,先利用较低的第一氢气单体比率,能够制备出密度较高的高密度聚乙烯;然后在同一反应器中提高氢气用量,调整至较高的第二氢气单体比率,制备出密度较低的低密度聚乙烯;最后利用氢气闪蒸法,将部分氢气移除后,调整至第三氢气单体比率,制备出中密度聚乙烯。采用此种连续法能够充分利用催化剂、氢气等原料,同时还能够节约场地,降低成本。
上述各步骤中采用的催化剂可以是本领域常用的任意催化剂,且各步骤中采用的催化剂的种类可以相同也可以不同。在一种优选的实施方式中,第一催化剂、第二催化剂及第三催化剂分别独立地选自齐格勒-纳塔催化剂和/或单活性中心催化剂。其中齐格勒-纳塔催化剂可以是本领域任意的种类,优选地,齐格勒-纳塔催化剂包括第一过渡金属组分和至少一种第一活化剂;更优选地,第一过渡金属组分负载在固体颗粒上加入反应体系,第一活化剂以液体或溶液的形式加入反应体系。最优选地,单活性中心催化剂包括第二过渡金属组分和至少一种第二活化剂。
上述包含齐格-勒纳塔催化剂的催化剂体系中存在的固体颗粒可为无机氧化物载体,例如二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、二氧化硅/氧化铝、二氧化硅/二氧化钛;或者其可为Mg或Ca的化合物,例如氯化物、氯氧化物、烷基化物或烷氧基化物、或者具有有机阴离子的金属盐。优选地,固体颗粒的材料是具有任选的其它组分的二氧化硅或MgCl2。更优选地,固体颗粒材料为MgCl2。
上述第一过渡金属组分和第二过渡金属组分可以是第Ⅳ族和第Ⅴ族中的任一一种或多种。在一种优选的实施方式中,第一过渡金属组分和第二过渡金属组分分别独立地选自Ti、Zr、Hf、V、Nb及Ta中的一种或多种。尤其是以Ti作为过渡金属组分,催化剂的催化活性更高,且分子链的规整度更高,使得多峰聚乙烯的机械性能更佳。
上述第一活化剂和第二活化剂(也可称作助催化剂)同样可以采用本领域的常用类型,比如铝氧烷、烷基铝、烷基铝卤化物中的一种或多种。优选地,第一活化剂和第二活化剂分别独立地选自甲基铝氧烷、乙基铝氧烷、二异丁基铝氧烷、三乙基铝、二乙基氯化铝、三甲基铝及三异丁基铝中的一种或多种。这几种活化剂能够进一步提高催化剂的催化活性。在实际的聚合过程中,活化剂可以与催化剂共同或者分别加入到聚合反应釜中。相对于每摩尔催化剂,活化剂的摩尔用量通常在约0.01至约100000的范围内,优选为约0.1至约1000并且最优选为约0.2至约500。更优选地,活化剂不是固体粒状催化剂的一部分,而是用己烷配制的液体,并以液体的形式加入到聚合反应器中。
在上述第一催化剂、第二催化剂及第三催化剂中,优选使用烷氧基化合物或卤化物形式的过渡金属,特别是氯化物。比如,当过渡金属组分为Ti时,Ti以TiCl4的形式提供并存在。
优选地,上述齐格勒-纳塔催化剂中,第一过渡金属组分含量为0.1~5mmol/g。优选地,上述单活性中心催化剂中,第二过渡金属组分含量为0.1~5mmol/g。
优选地,上述单活性中心催化剂还包括第II族金属,更优选第II族金属为镁,进一步优选镁以Mg-Cl化合物形式存在,例如MgCl2。这样可以提高单活性中心催化剂的过渡金属分散度和孔隙率,从而进一步提高催化剂的催化活性。在具体的催化剂制备过程中,可以直接将Mg-Cl化合物(例如MgCl2)加入到催化剂制备体系中,更优选在催化剂制备过程中原位制备Mg-Cl化合物,以进一步提高过渡金属的分散度和催化剂的孔隙率。基于单活性中心催化剂的重量,优选Mg的含量为2~30%。
当采用上述连续法制备多峰聚乙烯时,完成高密度聚乙烯的制备后,相应的催化剂可以继续参与后续低密度聚乙烯和中密度聚乙烯,也可以在后两步的制备中额外添加新的催化剂。这都是本领域技术人员能够理解的,在此不再赘述。
在一种优选的实施方式中,将制备高密度聚乙烯时的反应温度记为第一温度,将制备低密度聚乙烯时的反应温度记为第二温度,将制备中密度聚乙烯时的反应温度记为第三温度;第一温度、第二温度及第三温度分别独立地为50~200℃,优选分别独立地为60~120℃;更优选地,分别独立地为75~110℃。更优选地,第三温度高于第二温度,且低于第一温度。
以下通过具体实施例进一步说明本发明的有益效果:
本实施例采用三个淤浆反应釜串联聚合工艺制备多峰聚乙烯树脂组合物,在第一反应釜中加入助催化剂烷基铝、主催化剂,氢气乙烯摩尔比为0.001~0.01,共聚单体与乙烯摩尔比为0.01~0.1;然后在第二反应釜加入助催化剂烷基铝、主催化剂,氢气乙烯摩尔比为0.1~5;最后第一反应釜和第二反应釜的聚合产物闪蒸后进入第三反应釜,氢气乙烯摩尔比为0.01~0.1,共聚单体与乙烯摩尔比为0.01~0.1。产物的性能测试结果见表1。
实施例1
步骤一:高密度聚乙烯的制备
将反应釜1升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜1温度降至30℃,向2L不锈钢高压釜1中加入1000毫升己烷,开始搅拌,转数为110rpm,然后加入10毫升的用己烷配好的单活性中心催化剂lynx 200HAH及5毫升助催化剂三乙基铝,当反应釜1温度升至78℃预定温度时加入氢气,并供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为0.02,共聚单体用1-丁烯与乙烯摩尔比为0.01进行聚合。聚合结束后得到的聚乙烯树脂分子量在415000左右,密度为0.943克/立方厘米。
步骤二:低密度聚乙烯的制备
将反应釜2升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜2温度降至30℃,向2L不锈钢高压釜2中加入1000毫升己烷,开始搅拌,转数为110rpm,然后加入10毫升的用己烷配好的单活性中心催化剂lynx 200HAH及5毫升助催化剂三乙基铝,当反应釜2温度升至78℃预定温度时加入氢气后,供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为7,进行聚合。聚合结束后得到的聚乙烯树脂分子量在8000左右,密度为0.905克/立方厘米。
步骤三:中密度聚乙烯的制备
将反应釜3升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜3温度降至30℃,将第一反应釜和第二反应釜中闪蒸后的聚合产物加入到5L不锈钢高压釜3中,当反应釜3温度升至78℃预定温度时加入氢气,供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为0.2,共聚单体用1-丁烯与乙烯摩尔比为0.01进行聚合。聚合结束后得到的聚合物为三峰聚乙烯树脂,其中在此聚合过程中合成了部分中密度聚乙烯树脂,分子量在290000左右,密度为0.921克/立方厘米。
将各聚乙烯组分混合,得到多峰聚乙烯。
实施例2
步骤一:高密度聚乙烯的制备
将反应釜1升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜1温度降至30℃,向2L不锈钢高压釜1中加入1000毫升己烷,开始搅拌,转数为110rpm,然后加入10毫升的用己烷配好的单活性中心催化剂lynx 200HAH及5毫升助催化剂三乙基铝,当反应釜1温度升至78℃预定温度时加入氢气,并供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为0.015,共聚单体用1-丁烯与乙烯摩尔比为0.03进行聚合。聚合结束后得到的聚乙烯树脂分子量在430000左右,密度为0.945克/立方厘米。
步骤二:低密度聚乙烯的制备
将反应釜2升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜2温度降至30℃,向2L不锈钢高压釜2中加入1000毫升己烷,开始搅拌,转数为110rpm,然后加入10毫升的用己烷配好的单活性中心催化剂lynx 200HAH及5毫升助催化剂三乙基铝,当反应釜2温度升至78℃预定温度时加入氢气后,供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为6,进行聚合。聚合结束后得到的聚乙烯树脂分子量在9000左右,密度为0.907克/立方厘米。
步骤三:中密度聚乙烯的制备
将反应釜3升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜3温度降至30℃,将第一反应釜和第二反应釜中闪蒸后的聚合产物加入到5L不锈钢高压釜3中,当反应釜3温度升至78℃预定温度时加入氢气,供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为0.15,共聚单体用1-丁烯与乙烯摩尔比为0.03进行聚合。聚合结束后得到的聚合物为三峰聚乙烯树脂,其中在此聚合过程中合成了部分中密度聚乙烯树脂,分子量在296000左右,密度为0.922克/立方厘米。
将各聚乙烯组分混合,得到多峰聚乙烯。
实施例3
步骤一:高密度聚乙烯的制备
将反应釜1升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜1温度降至30℃,向2L不锈钢高压釜1中加入1000毫升己烷,开始搅拌,转数为110rpm,然后加入10毫升的用己烷配好的单活性中心催化剂lynx 200HAH及5毫升助催化剂三乙基铝,当反应釜1温度升至78℃预定温度时加入氢气,并供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为0.01,共聚单体用1-丁烯与乙烯摩尔比为0.05进行聚合。聚合结束后得到的聚乙烯树脂分子量在450000左右,密度为0.951克/立方厘米。
步骤二:低密度聚乙烯的制备
将反应釜2升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜2温度降至30℃,向2L不锈钢高压釜2中加入1000毫升己烷,开始搅拌,转数为110rpm,然后加入10毫升的用己烷配好的单活性中心催化剂lynx 200HAH及5毫升助催化剂三乙基铝,当反应釜2温度升至78℃预定温度时加入氢气后,供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为5,进行聚合。聚合结束后得到的聚乙烯树脂分子量在11000左右,密度为0.912克/立方厘米。
步骤三:中密度聚乙烯的制备
将反应釜3升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜3温度降至30℃,将第一反应釜和第二反应釜中闪蒸后的聚合产物加入到5L不锈钢高压釜3中,当反应釜3温度升至78℃预定温度时加入氢气,供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为0.1,共聚单体用1-丁烯与乙烯摩尔比为0.03进行聚合。聚合结束后得到的聚合物为三峰聚乙烯树脂,其中在此聚合过程中合成了部分中密度聚乙烯树脂,分子量在300000左右,密度为0.927克/立方厘米。
将各聚乙烯组分混合,得到多峰聚乙烯。
实施例4
步骤一:高密度聚乙烯的制备
将反应釜1升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜1温度降至30℃,向2L不锈钢高压釜1中加入1000毫升己烷,开始搅拌,转数为110rpm,然后加入10毫升的用己烷配好的单活性中心催化剂PSE-H1及5毫升助催化剂三乙基铝,当反应釜1温度升至78℃预定温度时加入氢气,并供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为0.005,共聚单体用1-丁烯与乙烯摩尔比为0.07进行聚合。聚合结束后得到的聚乙烯树脂分子量在800000左右,密度为0.954克/立方厘米。
步骤二:低密度聚乙烯的制备
将反应釜2升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜2温度降至30℃,向2L不锈钢高压釜2中加入1000毫升己烷,开始搅拌,转数为110rpm,然后加入10毫升的用己烷配好的单活性中心催化剂PSE-H1及5毫升助催化剂三乙基铝,当反应釜2温度升至78℃预定温度时加入氢气后,供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为0.5,进行聚合。聚合结束后得到的聚乙烯树脂分子量在160000左右,密度为0.924克/立方厘米。
步骤三:中密度聚乙烯的制备
将反应釜3升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜3温度降至30℃,将第一反应釜和第二反应釜中闪蒸后的聚合产物加入到5L不锈钢高压釜3中,当反应釜3温度升至78℃预定温度时加入氢气,供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为0.05,共聚单体用1-丁烯与乙烯摩尔比为0.05进行聚合。聚合结束后得到的聚合物为三峰聚乙烯树脂,其中在此聚合过程中合成了部分中密度聚乙烯树脂,分子量在530000左右,密度为0.936克/立方厘米。
将各聚乙烯组分混合,得到多峰聚乙烯。
实施例5
步骤一:高密度聚乙烯的制备
将反应釜1升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜1温度降至30℃,向2L不锈钢高压釜1中加入1000毫升己烷,开始搅拌,转数为110rpm,然后加入10毫升的用己烷配好的单活性中心催化剂PSE-H1及5毫升助催化剂三乙基铝,当反应釜1温度升至78℃预定温度时加入氢气,并供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为0.003,共聚单体用1-丁烯与乙烯摩尔比为0.09进行聚合。聚合结束后得到的聚乙烯树脂分子量在900000左右,密度为0.958克/立方厘米。
步骤二:低密度聚乙烯的制备
将反应釜2升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜2温度降至30℃,向2L不锈钢高压釜2中加入1000毫升己烷,开始搅拌,转数为110rpm,然后加入10毫升的用己烷配好的单活性中心催化剂PSE-H1及5毫升助催化剂三乙基铝,当反应釜2温度升至78℃预定温度时加入氢气后,供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为0.3,进行聚合。聚合结束后得到的聚乙烯树脂分子量在180000左右,密度为0.927克/立方厘米。
步骤三:中密度聚乙烯的制备
将反应釜3升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜3温度降至30℃,将第一反应釜和第二反应釜中闪蒸后的聚合产物加入到5L不锈钢高压釜3中,当反应釜3温度升至78℃预定温度时加入氢气,供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为0.03,共聚单体用1-丁烯与乙烯摩尔比为0.07进行聚合。聚合结束后得到的聚合物为三峰聚乙烯树脂,其中在此聚合过程中合成了部分中密度聚乙烯树脂,分子量在700000左右,密度为0.939克/立方厘米。
将各聚乙烯组分混合,得到多峰聚乙烯。
实施例6
步骤一:高密度聚乙烯的制备
将反应釜1升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜1温度降至30℃,向2L不锈钢高压釜1中加入1000毫升己烷,开始搅拌,转数为110rpm,然后加入10毫升的用己烷配好的单活性中心催化剂PSE-H1及5毫升助催化剂三乙基铝,当反应釜1温度升至78℃预定温度时加入氢气,并供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为0.001,共聚单体用1-丁烯与乙烯摩尔比为0.1进行聚合。聚合结束后得到的聚乙烯树脂分子量在1000000左右,密度为0.959克/立方厘米。
步骤二:低密度聚乙烯的制备
将反应釜2升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜2温度降至30℃,向2L不锈钢高压釜2中加入1000毫升己烷,开始搅拌,转数为110rpm,然后加入10毫升的用己烷配好的单活性中心催化剂PSE-H1及5毫升助催化剂三乙基铝,当反应釜2温度升至78℃预定温度时加入氢气后,供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为0.1,进行聚合。聚合结束后得到的聚乙烯树脂分子量在200000左右,密度为0.929克/立方厘米。
步骤三:中密度聚乙烯的制备
将反应釜3升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜3温度降至30℃,将第一反应釜和第二反应釜中闪蒸后的聚合产物加入到5L不锈钢高压釜3中,当反应釜3温度升至78℃预定温度时加入氢气,供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为0.01,共聚单体用1-丁烯与乙烯摩尔比为0.1进行聚合。聚合结束后得到的聚合物为三峰聚乙烯树脂,其中在此聚合过程中合成了部分中密度聚乙烯树脂,分子量在750000左右,密度为0.940克/立方厘米。
将各聚乙烯组分混合,得到多峰聚乙烯。
实施例7
步骤一:高密度聚乙烯的制备
将反应釜1升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜1温度降至30℃,向2L不锈钢高压釜1中加入1000毫升己烷,开始搅拌,转数为110rpm,然后加入10毫升的用己烷配好的单活性中心催化剂Z501及5毫升助催化剂三乙基铝,当反应釜1温度升至78℃预定温度时加入氢气,并供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为0.001,共聚单体用1-丁烯与乙烯摩尔比为0.1进行聚合。聚合结束后得到的聚乙烯树脂分子量在1000000左右,密度为0.959克/立方厘米。
步骤二:低密度聚乙烯的制备
将反应釜2升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜2温度降至30℃,向2L不锈钢高压釜2中加入1000毫升己烷,开始搅拌,转数为110rpm,然后加入10毫升的用己烷配好的单活性中心催化剂Z501及5毫升助催化剂三乙基铝,当反应釜2温度升至78℃预定温度时加入氢气后,供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为5,进行聚合。聚合结束后得到的聚乙烯树脂分子量在11000左右,密度为0.912克/立方厘米。
步骤三:中密度聚乙烯的制备
将反应釜3升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜3温度降至30℃,将第一反应釜和第二反应釜中闪蒸后的聚合产物加入到5L不锈钢高压釜3中,当反应釜3温度升至78℃预定温度时加入氢气,供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为0.05,共聚单体用1-丁烯与乙烯摩尔比为0.05进行聚合。聚合结束后得到的聚合物为三峰聚乙烯树脂,其中在此聚合过程中合成了部分中密度聚乙烯树脂,分子量在550000左右,密度为0.936克/立方厘米。
将各聚乙烯组分混合,得到多峰聚乙烯。
实施例8
步骤一:高密度聚乙烯的制备
将反应釜1升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜1温度降至30℃,向2L不锈钢高压釜1中加入1000毫升己烷,开始搅拌,转数为110rpm,然后加入10毫升的用己烷配好的单活性中心催化剂Z501及5毫升助催化剂三乙基铝,当反应釜1温度升至78℃预定温度时加入氢气,并供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为0.003,共聚单体用1-丁烯与乙烯摩尔比为0.08进行聚合。聚合结束后得到的聚乙烯树脂分子量在850000左右,密度为0.957克/立方厘米。
步骤二:低密度聚乙烯的制备
将反应釜2升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜2温度降至30℃,向2L不锈钢高压釜2中加入1000毫升己烷,开始搅拌,转数为110rpm,然后加入10毫升的用己烷配好的单活性中心催化剂Z501及5毫升助催化剂三乙基铝,当反应釜2温度升至78℃预定温度时加入氢气后,供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为3,进行聚合。聚合结束后得到的聚乙烯树脂分子量在15000左右,密度为0.913克/立方厘米。
步骤三:中密度聚乙烯的制备
将反应釜3升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜3温度降至30℃,将第一反应釜和第二反应釜中闪蒸后的聚合产物加入到5L不锈钢高压釜3中,当反应釜3温度升至78℃预定温度时加入氢气,供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为0.07,共聚单体用1-丁烯与乙烯摩尔比为0.07进行聚合。聚合结束后得到的聚合物为三峰聚乙烯树脂,其中在此聚合过程中合成了部分中密度聚乙烯树脂,分子量在600000左右,密度为0.935克/立方厘米。
将各聚乙烯组分混合,得到多峰聚乙烯。
实施例9
步骤一:高密度聚乙烯的制备
将反应釜1升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜1温度降至30℃,向2L不锈钢高压釜1中加入1000毫升己烷,开始搅拌,转数为110rpm,然后加入10毫升的用己烷配好的单活性中心催化剂Z501及5毫升助催化剂三乙基铝,当反应釜1温度升至78℃预定温度时加入氢气,并供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为0.005,共聚单体用1-丁烯与乙烯摩尔比为0.06进行聚合。聚合结束后得到的聚乙烯树脂分子量在800000左右,密度为0.955克/立方厘米。
步骤二:低密度聚乙烯的制备
将反应釜2升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜2温度降至30℃,向2L不锈钢高压釜2中加入1000毫升己烷,开始搅拌,转数为110rpm,然后加入10毫升的用己烷配好的单活性中心催化剂Z501及5毫升助催化剂三乙基铝,当反应釜2温度升至78℃预定温度时加入氢气后,供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为1,进行聚合。聚合结束后得到的聚乙烯树脂分子量在30000左右,密度为0.917克/立方厘米。
步骤三:中密度聚乙烯的制备
将反应釜3升温至60℃后,用氮气置换三次,然后将反应釜3温度降至30℃,将第一反应釜和第二反应釜中闪蒸后的聚合产物加入到5L不锈钢高压釜3中,当反应釜3温度升至78℃预定温度时加入氢气,供给乙烯,氢气乙烯摩尔比为0.09,共聚单体用1-丁烯与乙烯摩尔比为0.09进行聚合。聚合结束后得到的聚合物为三峰聚乙烯树脂,其中在此聚合过程中合成了部分中密度聚乙烯树脂,分子量在450000左右,密度为0.932克/立方厘米。
将各聚乙烯组分混合,得到多峰聚乙烯。
表1聚合物性能测试结果
从表1实例1~9中可以看出,本发明聚乙烯组合物密度为0.9482~0.9546g/cm3,MFR5为0.24~0.45g/10min,具有优异的加工性能和耐挠曲性能,并且Mw/Mn的比值较大,说明其聚合物的分子量分布比较宽。
从以上的描述中,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:
本发明提供的多峰聚乙烯同时包括了高密度聚乙烯、中密度聚乙烯及低密度聚乙烯,且各组分具有特定的密度范围,其在刚韧平衡方面的表现更加优异,不仅具有更好的加工性能,而且具有更加优异的耐长期静液压强度、耐快速裂纹增长和耐慢速裂纹开裂性能。进一步地,通过优化聚合工艺,采用适宜的α烯烃共聚单体,已经成功聚合的多峰聚乙烯已经展现出超高耐慢速裂纹增长性能,在全缺口蠕变试验(FNCT)测试条件下,其耐慢速裂纹增长时间超过8760小时,断裂伸长率达811%,拉伸屈服强度大于20MPa。应用于管材中,不仅继承了聚乙烯管材的技术优点,还可用于管道更新、非开挖安装和管道快速敷设技术。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种多峰聚乙烯,其特征在于,按照密度递增的顺序,所述多峰聚乙烯包括至少三种密度不同的聚乙烯组分。
2.根据权利要求1所述的多峰聚乙烯,其特征在于,所述多峰聚乙烯包括密度依次减小的高密度聚乙烯、中密度聚乙烯及低密度聚乙烯,所述高密度聚乙烯的密度≥0.950g/cm3,所述中密度聚乙烯的密度为0.925~0.940g/cm3,所述低密度聚乙烯的密度为0.910~0.930g/cm3。
3.根据权利要求2所述的多峰聚乙烯,其特征在于,所述高密度聚乙烯的重均分子量为450000~1000000;所述中密度聚乙烯的重均分子量为300000~750000;所述低密度聚乙烯的重均分子量为10000~200000;
优选地,所述多峰聚乙烯的分子量分布为3~20,更优选为4~18,进一步优选为5~17。
4.根据权利要求2或3所述的多峰聚乙烯,其特征在于,按重量百分比计,所述多峰聚乙烯包括30~80wt%的所述高密度聚乙烯、5~30wt%的所述中密度聚乙烯以及15~40wt%的所述低密度聚乙烯。
5.根据权利要求4所述的多峰聚乙烯,其特征在于,所述高密度聚乙烯、所述中密度聚乙烯及所述低密度聚乙烯分别独立地选自乙烯均聚物或者乙烯和a-烯烃的共聚物。
6.根据权利要求5所述的多峰聚乙烯,其特征在于,所述a-烯烃为C3~C10的α-烯烃,优选为丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯及1-辛烯的一种或多种。
7.一种权利要求1至6中任一项所述的多峰聚乙烯的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:制备密度不同的各聚乙烯组分,进而得到所述多峰聚乙烯。
8.根据权利要求7所述的多峰聚乙烯的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
在氢气、第一催化剂的存在下,使乙烯或者乙烯和a-烯烃聚合,得到所述高密度聚乙烯;
在氢气、第二催化剂的存在下,使乙烯或者乙烯和a-烯烃聚合,得到所述低密度聚乙烯;以及
在氢气、第三催化剂的存在下,使乙烯或者乙烯和a-烯烃聚合,得到所述中密度聚乙烯,将所述高密度聚乙烯、所述低密度聚乙烯和所述中密度聚乙烯混合得到所述多峰聚乙烯。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,将制备所述高密度聚乙烯的过程中的氢气与乙烯的摩尔比记为第一氢气单体比率,将制备所述低密度聚乙烯的过程中的氢气与乙烯的摩尔比记为第二氢气单体比率,将制备所述中密度聚乙烯的过程中的氢气与乙烯的摩尔比记为第三氢气单体比率,所述第二氢气单体比率>所述第三氢气单体比率>所述第一氢气单体比率。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
在反应釜中,调整氢气和乙烯的摩尔比为所述第一氢气单体比率,制备所述高密度聚乙烯;
向所述反应釜中进一步通入氢气,将氢气和乙烯的摩尔比提高至所述第二氢气单体比率,制备所述低密度聚乙烯;以及
通过闪蒸的方法,将氢气和乙烯的摩尔比降低至所述第三氢气单体比率,制备所述中密度聚乙烯,进而得到所述多峰聚乙烯。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述第一催化剂、所述第二催化剂及所述第三催化剂分别独立地选自齐格勒-纳塔催化剂和/或单活性中心催化剂;
优选地,所述齐格勒-纳塔催化剂包括第一过渡金属组分和至少一种第一活化剂;
更优选地,所述第一过渡金属组分负载在固体颗粒上加入反应体系,所述第一活化剂以液体或溶液的形式加入反应体系;
优选地,所述单活性中心催化剂包括第二过渡金属组分和至少一种第二活化剂。
12.根据权利要求11所述的制备方法,其特征在于,所述第一过渡金属组分和第二过渡金属组分分别独立地选自Ti、Zr、Hf、V、Nb及Ta中的一种或多种;优选地,所述第一活化剂和所述第二活化剂分别独立地选自甲基铝氧烷、乙基铝氧烷、二异丁基铝氧烷、三乙基铝、二乙基氯化铝、三甲基铝及三异丁基铝中的一种或多种。
13.根据权利要求8至10中任一项所述的制备方法,其特征在于,将制备所述高密度聚乙烯时的反应温度记为第一温度,将制备所述低密度聚乙烯时的反应温度记为第二温度,将制备所述中密度聚乙烯时的反应温度记为第三温度;所述第一温度、所述第二温度及所述第三温度分别独立地为50~200℃,优选分别独立地为60~120℃,更优选地,分别独立地为75~110℃;优选地,所述第三温度高于所述第二温度,且低于所述第一温度。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710756688.XA CN109422947B (zh) | 2017-08-29 | 2017-08-29 | 多峰聚乙烯及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710756688.XA CN109422947B (zh) | 2017-08-29 | 2017-08-29 | 多峰聚乙烯及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109422947A true CN109422947A (zh) | 2019-03-05 |
CN109422947B CN109422947B (zh) | 2021-03-09 |
Family
ID=65503537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710756688.XA Active CN109422947B (zh) | 2017-08-29 | 2017-08-29 | 多峰聚乙烯及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109422947B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111363222A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-07-03 | 杭州双安科技有限公司 | 一种聚合物组合物、其制备方法、应用及其合成装置 |
Citations (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050222338A1 (en) * | 2004-04-01 | 2005-10-06 | Sinoy Alain V | Polyethylene blends with good contact transparency |
WO2005095509A1 (en) * | 2004-03-12 | 2005-10-13 | Borealis Technology Oy | Lldpe pressure pipe |
US20060025530A1 (en) * | 2001-12-14 | 2006-02-02 | Starita Joseph M | Melt blended high density polyethylene compositions with enhanced properties and method for producing the same |
CN101253203A (zh) * | 2005-09-02 | 2008-08-27 | 伊奎斯塔化学有限公司 | 多峰聚乙烯的制备 |
CN101896565A (zh) * | 2007-12-20 | 2010-11-24 | 波利亚里斯技术有限公司 | 使用多峰乙烯共聚物以高生产率涂覆管道的方法和由此方法得到的涂覆的管道 |
CN102216343A (zh) * | 2008-10-31 | 2011-10-12 | 博里利斯股份公司 | 多峰聚合物 |
CN102485783A (zh) * | 2010-12-03 | 2012-06-06 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种线性低密度聚乙烯的制备方法 |
CN102753590A (zh) * | 2009-11-20 | 2012-10-24 | 巴塞尔聚烯烃股份有限公司 | 用于吹塑的新的三峰聚乙烯 |
WO2013113797A1 (en) * | 2012-01-31 | 2013-08-08 | Norner As | Multimodal polyethylene polymers and process preparing said polymer |
CN103304869A (zh) * | 2012-03-09 | 2013-09-18 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种多峰聚乙烯管材树脂组合物及其制备方法 |
CN103396604A (zh) * | 2007-05-02 | 2013-11-20 | 陶氏环球技术有限责任公司 | 高密度聚乙烯组合物、其制备方法、由其制得的注塑制品以及该制品的制备方法 |
TW201500431A (zh) * | 2013-06-26 | 2015-01-01 | Dow Global Technologies Llc | 經強化之聚丙烯組成物 |
CN104395394A (zh) * | 2012-03-28 | 2015-03-04 | 北欧化工股份公司 | 多峰聚合物 |
CN104788782A (zh) * | 2015-04-07 | 2015-07-22 | 亚大塑料制品有限公司 | 一种提高聚乙烯管耐慢速裂纹增长性能的方法 |
WO2016150997A1 (en) * | 2015-03-26 | 2016-09-29 | Basell Polyolefine Gmbh | Polymerization process in the presence of antistatic agent |
CN106317546A (zh) * | 2015-07-01 | 2017-01-11 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种大型中空容器用高密度聚乙烯树脂 |
CN106467632A (zh) * | 2008-10-23 | 2017-03-01 | 伊奎斯塔化学有限公司 | 具有更快的结晶速率和改善的抗环境应力开裂性的聚乙烯 |
CN106661287A (zh) * | 2014-07-16 | 2017-05-10 | Sabic环球技术有限责任公司 | 多峰聚乙烯 |
CN107001730A (zh) * | 2014-12-30 | 2017-08-01 | 阿布扎比聚合物有限公司(博禄) | 多峰聚乙烯 |
-
2017
- 2017-08-29 CN CN201710756688.XA patent/CN109422947B/zh active Active
Patent Citations (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060025530A1 (en) * | 2001-12-14 | 2006-02-02 | Starita Joseph M | Melt blended high density polyethylene compositions with enhanced properties and method for producing the same |
WO2005095509A1 (en) * | 2004-03-12 | 2005-10-13 | Borealis Technology Oy | Lldpe pressure pipe |
US20050222338A1 (en) * | 2004-04-01 | 2005-10-06 | Sinoy Alain V | Polyethylene blends with good contact transparency |
CN101253203A (zh) * | 2005-09-02 | 2008-08-27 | 伊奎斯塔化学有限公司 | 多峰聚乙烯的制备 |
CN103396604A (zh) * | 2007-05-02 | 2013-11-20 | 陶氏环球技术有限责任公司 | 高密度聚乙烯组合物、其制备方法、由其制得的注塑制品以及该制品的制备方法 |
CN101896565A (zh) * | 2007-12-20 | 2010-11-24 | 波利亚里斯技术有限公司 | 使用多峰乙烯共聚物以高生产率涂覆管道的方法和由此方法得到的涂覆的管道 |
CN106467632A (zh) * | 2008-10-23 | 2017-03-01 | 伊奎斯塔化学有限公司 | 具有更快的结晶速率和改善的抗环境应力开裂性的聚乙烯 |
CN102216343A (zh) * | 2008-10-31 | 2011-10-12 | 博里利斯股份公司 | 多峰聚合物 |
CN102753590A (zh) * | 2009-11-20 | 2012-10-24 | 巴塞尔聚烯烃股份有限公司 | 用于吹塑的新的三峰聚乙烯 |
CN102485783A (zh) * | 2010-12-03 | 2012-06-06 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种线性低密度聚乙烯的制备方法 |
WO2013113797A1 (en) * | 2012-01-31 | 2013-08-08 | Norner As | Multimodal polyethylene polymers and process preparing said polymer |
CN104204068A (zh) * | 2012-01-31 | 2014-12-10 | 诺纳股份公司 | 多峰聚乙烯聚合物以及所述聚合物的制备方法 |
CN103304869A (zh) * | 2012-03-09 | 2013-09-18 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种多峰聚乙烯管材树脂组合物及其制备方法 |
CN104395394A (zh) * | 2012-03-28 | 2015-03-04 | 北欧化工股份公司 | 多峰聚合物 |
TW201500431A (zh) * | 2013-06-26 | 2015-01-01 | Dow Global Technologies Llc | 經強化之聚丙烯組成物 |
CN106661287A (zh) * | 2014-07-16 | 2017-05-10 | Sabic环球技术有限责任公司 | 多峰聚乙烯 |
CN107001730A (zh) * | 2014-12-30 | 2017-08-01 | 阿布扎比聚合物有限公司(博禄) | 多峰聚乙烯 |
WO2016150997A1 (en) * | 2015-03-26 | 2016-09-29 | Basell Polyolefine Gmbh | Polymerization process in the presence of antistatic agent |
CN104788782A (zh) * | 2015-04-07 | 2015-07-22 | 亚大塑料制品有限公司 | 一种提高聚乙烯管耐慢速裂纹增长性能的方法 |
CN106317546A (zh) * | 2015-07-01 | 2017-01-11 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种大型中空容器用高密度聚乙烯树脂 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
刘东兵: "非茂单活性中心_BCG复合催化剂用于制备双峰高密度聚乙烯", 《石油化工》 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111363222A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-07-03 | 杭州双安科技有限公司 | 一种聚合物组合物、其制备方法、应用及其合成装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109422947B (zh) | 2021-03-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1124868B1 (en) | Production of multimodal polyethylene | |
CN107207662B (zh) | 用于生产聚乙烯的方法 | |
US6218472B1 (en) | Production of multimodal polyethylene | |
US8178634B2 (en) | Polyolefins prepared from a metallocene and a new single site catalyst component in a single reactor | |
CN106061854A (zh) | 用于盖和闭合件的聚合物组合物 | |
CN111788239A (zh) | 乙烯/α-烯烃共聚物及其制备方法 | |
CN106366226B (zh) | 一种过渡金属催化剂组合物及其应用 | |
CN116710496A (zh) | 基于烯烃的聚合物及其制备方法 | |
CN105985490A (zh) | 耐热聚乙烯共聚物的制备方法及耐热聚乙烯共聚物、管材 | |
CN104610669A (zh) | 一种聚烯烃合金材料及其制备方法 | |
CN109415448A (zh) | 聚合物组合物以及制备聚合物组合物的方法 | |
KR20180089434A (ko) | 촉매 조성물 및 초고분자량 폴리(알파-올레핀) 드래그 감소제의 제조 방법 | |
Xie et al. | Preparation of linear low-density polyethylene from ethylene by tandem catalysis of iron and titanium non-metallocene catalysts | |
KR101502192B1 (ko) | 슬러리 상 중합 방법 | |
CN109422947A (zh) | 多峰聚乙烯及其制备方法 | |
KR101422889B1 (ko) | 슬러리 상 중합 방법 | |
EP1448633A1 (en) | Two-step polymerization process | |
Kissin | Catalysts for the Manufacture of Polyethylene | |
US20220017665A1 (en) | Polyethylene and Method for Preparing the Same | |
US20080214759A1 (en) | Polyolefins Prepared From Two New Single Site Catalyst Components In Single Reactor | |
CN102408504A (zh) | 钒系催化剂作用下的乙烯均聚方法及乙烯与丁烯-1共聚方法 | |
US9353196B2 (en) | Bimodal polymerization process utilizing chromium/silica catalysts | |
CN104277159A (zh) | 一种用于生产窄分子量分布聚乙烯的催化剂 | |
CN101353387B (zh) | 制造乙烯共聚物的改进方法 | |
CN107880163B (zh) | 用于烯烃聚合的催化剂组分及其制备与应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |