CN114380932A - 软质聚丙烯及其制备方法 - Google Patents
软质聚丙烯及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114380932A CN114380932A CN202011121320.4A CN202011121320A CN114380932A CN 114380932 A CN114380932 A CN 114380932A CN 202011121320 A CN202011121320 A CN 202011121320A CN 114380932 A CN114380932 A CN 114380932A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ethylene
- propylene
- stage
- polymerization
- soft polypropylene
- 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 polypropylene Polymers 0.000 title claims abstract description 66
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 title claims abstract description 50
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 96
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims abstract description 96
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims abstract description 53
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 45
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 26
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 19
- 239000011954 Ziegler–Natta catalyst Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000012662 bulk polymerization Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N ethene;prop-1-ene Chemical group C=C.CC=C HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims abstract description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 43
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 29
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims description 14
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 claims description 14
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 12
- VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N triethylaluminium Chemical compound CC[Al](CC)CC VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- JKIJEFPNVSHHEI-UHFFFAOYSA-N Phenol, 2,4-bis(1,1-dimethylethyl)-, phosphite (3:1) Chemical group CC(C)(C)C1=CC(C(C)(C)C)=CC=C1OP(OC=1C(=CC(=CC=1)C(C)(C)C)C(C)(C)C)OC1=CC=C(C(C)(C)C)C=C1C(C)(C)C JKIJEFPNVSHHEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 8
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L calcium stearate Chemical group [Ca+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 235000013539 calcium stearate Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000008116 calcium stearate Substances 0.000 claims description 8
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 claims description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YYLGKUPAFFKGRQ-UHFFFAOYSA-N dimethyldiethoxysilane Chemical compound CCO[Si](C)(C)OCC YYLGKUPAFFKGRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 2
- BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N methyltrimethoxysilane Chemical compound CO[Si](C)(OC)OC BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N tetramethyl orthosilicate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)OC LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims 1
- 150000002899 organoaluminium compounds Chemical class 0.000 claims 1
- NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N palladium;triphenylphosphane Chemical compound [Pd].C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical group OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 30
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 19
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 18
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 13
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 11
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 8
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 6
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- BGYHLZZASRKEJE-UHFFFAOYSA-N [3-[3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoyloxy]-2,2-bis[3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoyloxymethyl]propyl] 3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoate Chemical compound CC(C)(C)C1=C(O)C(C(C)(C)C)=CC(CCC(=O)OCC(COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)(COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)=C1 BGYHLZZASRKEJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 229920005676 ethylene-propylene block copolymer Polymers 0.000 description 3
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 3
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 3
- WPMYUUITDBHVQZ-UHFFFAOYSA-N 3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoic acid Chemical compound CC(C)(C)C1=CC(CCC(O)=O)=CC(C(C)(C)C)=C1O WPMYUUITDBHVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 229920005629 polypropylene homopolymer Polymers 0.000 description 2
- LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 1-hexene Chemical compound CCCCC=C LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012661 block copolymerization Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- MGWAVDBGNNKXQV-UHFFFAOYSA-N diisobutyl phthalate Chemical compound CC(C)COC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC(C)C MGWAVDBGNNKXQV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229920005674 ethylene-propylene random copolymer Polymers 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 238000012685 gas phase polymerization Methods 0.000 description 1
- 230000008570 general process Effects 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000002649 leather substitute Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-L phthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=CC=C1C([O-])=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920005606 polypropylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005604 random copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 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
- C08F210/04—Monomers containing three or four carbon atoms
- C08F210/06—Propene
-
- 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
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/04—Oxygen-containing compounds
- C08K5/09—Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
- C08K5/098—Metal salts of carboxylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/04—Oxygen-containing compounds
- C08K5/13—Phenols; Phenolates
- C08K5/134—Phenols containing ester groups
- C08K5/1345—Carboxylic esters of phenolcarboxylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/49—Phosphorus-containing compounds
- C08K5/51—Phosphorus bound to oxygen
- C08K5/52—Phosphorus bound to oxygen only
- C08K5/524—Esters of phosphorous acids, e.g. of H3PO3
- C08K5/526—Esters of phosphorous acids, e.g. of H3PO3 with hydroxyaryl compounds
Abstract
本发明提供一种软质聚丙烯及其制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:在第一环管反应器中,在氢气、乙烯以及包含外给电子体的齐格勒‑纳塔催化剂体系存在下进行丙烯液相本体聚合反应,得到第一聚合产物;第一聚合产物输入第二环管反应器,进一步在氢气及乙烯存在下进行丙烯液相本体聚合反应,得到第二聚合产物;第二聚合产物通过高压闪蒸器除去未反应的丙烯单体、乙烯单体及氢气后,进入第三气相反应器,进行乙烯丙烯气相共聚合反应,制备得到聚合物;聚合物中还可加入复配助剂,挤出造粒。基于本发明采用的高乙烯结合率的催化剂及特定的聚合工艺使得本发明制备的聚丙烯具备弯曲模量低及硬度低的特点。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域,具体涉及一种硬度和弯曲模量低的软质聚丙烯及其制备方法。
背景技术
软质聚烯烃材料具有质地柔软和耐低温低压等优点,在包装领域、冷冻保鲜盒领域和汽车内饰领域得到了广泛的应用。最为常见的软质聚烯烃材料为软质聚氯乙烯和线性聚乙烯。传统的聚丙烯材料因其自身结构特点决定的结晶特性使其弯曲弹性模量较高、硬度较大,无法在软质聚烯烃领域进行应用。聚氯乙烯塑料根据所加增塑剂的多少,分为硬质和软质两大类。软质聚氯乙烯质地柔软,用于生产薄膜、人造革、壁纸、软管和电线套管等,但软质聚氯乙烯中包含的增塑剂对于人体的危害较大,目前已逐步退出食品和日用品的包装领域。聚乙烯的熔点相对聚丙烯来说较低,同时其热变形温度和软化温度也较低,因而线性聚乙烯材料耐高温性能较差。基于以上的原因,软质聚丙烯的开发具有较好的应用前景。
我国是软质聚烯烃材料的使用大国,但因环保意识相对欠缺,目前我国的软质聚烯烃材料仍以软质聚氯乙烯为主,同时线性聚乙烯也大量的应用。目前我国的软质聚丙烯研发生产刚刚起步,国内市场上软质聚丙烯多来自进口,主要牌号为韩国三星公司的RB54,其通过在聚合工艺中改变产品的分子结构,使最终产品的乙烯含量能达到13%,其刚性指标比传统聚丙烯下降近40%,具有高柔软性、优异的耐刺穿及抗撕裂性等特点。相对软质聚氯乙烯、线型聚乙烯等传统产品,分别具有无增塑剂、耐热温度高等优势,在软包装、汽车内饰、冷冻保鲜盒盖等高端市场具有较好前景。
专利CN200880014739.0报道了一种软质均相全同立构聚丙烯组合物的制备方法。该组合物有两部分组成,第一部分是丙烯与己烯的共聚物,第二部分为全同立构聚丙烯和全同立构丙烯的无规共聚物。该共混物显示出出乎意料的弯曲模量、拉伸强度和弹性的平衡。专利CN200980114232.7报道了一种软质热塑性共混物中的丙烯共聚物,该专利通过低分子量富丙烯共混以提供具有可加工性和韧性间的改进平衡的聚合物组合物,上述专利均为通过组合物技术,不是直接聚合法。
发明内容
针对现有技术中存在的不足,本发明的目的在于提供一种硬度和弯曲模量低的软质聚丙烯及其制备方法。
本发明所述的软质聚丙烯,是针对以Spheripol-II双环管加单气相反应器聚丙烯工艺装置为代表的聚丙烯装置,采用高乙烯结合率(乙烯结合率大于95wt%)、高比表面积(比表面积大于350m2/g)、大孔径(孔径大于5nm)的齐格勒-纳塔催化剂,在三个串联的反应器中进行,具体是在第一环管反应器中进行丙烯与少量乙烯的本体聚合,少量乙烯的加入破坏了均聚聚丙烯的等规链结构,使得产品的立构规整性降低,在第二环管反应器中进一步进行丙烯与少量乙烯的本体聚合,继续破坏聚丙烯的等规链结构,进一步降低产品的立构规整性,在第三气相反应器中进行丙烯与乙烯气相共聚合反应,最终生产出立构规整度低,共聚单体含量高的低硬度和低弯曲模量的软质聚丙烯产品。
本发明所述的方法具体包括以下步骤:
1)第一阶段:在第一环管反应器中,在氢气、乙烯以及包含外给电子体的齐格勒-纳塔催化剂体系存在下进行丙烯液相本体聚合反应,得到第一聚合产物;
2)第二阶段:第一聚合产物输入第二环管反应器,进一步在氢气及乙烯存在下进行丙烯液相本体聚合反应,得到第二聚合产物;
3)第三阶段:第二聚合产物通过高压闪蒸器除去未反应的丙烯单体、乙烯单体及氢气后,输入第三气相反应器,进行乙烯丙烯气相共聚合反应,得到聚合物。
所述软质聚丙烯的制备方法还包括将所述第三阶段得到的聚合物加入复配助剂,挤出造粒,所述复配助剂为本领域通常添加的抗氧剂、吸酸剂,抗氧剂的含量为1000-3000ppm、吸酸剂的含量为300-600ppm,经过聚烯烃常用设备进行挤出造粒后得到。
所述第一阶段中,控制乙烯/(乙烯+丙烯)为0.04-0.09(摩尔比),优选为0.05-0.07(摩尔比),同时控制其中的氢气浓度。
所述第一阶段中,聚合反应温度为70-75℃,聚合反应压力为4000-4500KPa。
所述第一阶段中,齐格勒-纳塔催化剂体系主要包括:以镁、钛、卤素和内给电子体为主要组分的固体催化剂,有机铝化合分,外给电子体;其中以钛/铝质量计,固体催化剂与有机铝化合物的比例为1∶10~1∶500;优选为1∶25~1∶100。有机铝化合物与外给电子体的质量比例为1~10,优选为2~7。
所述齐格勒-纳塔催化剂体系的乙烯结合率大于95wt%、比表面积大于350m2/g、孔径大于5nm。
所述有机铝化合物为烷基铝化合物,优选三乙基铝。
所述外给电子体的通式为R1xR2ySi(OR3)z,其中R1和R2分别为相同的或不同的C1-C3直链烷烃基,R3为C1-C2直链烷烃基,0≤x<2,0≤y<2和0<z≤4,如四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷中的至少一种,优选四乙氧基硅烷。
所述第二阶段中,控制乙烯/(乙烯+丙烯)为0.03-0.08(摩尔比),优选0.04-0.07(摩尔比),同时控制其中的氢气浓度,得到目标产品。
所述第二阶段中,聚合反应温度为70-75℃,聚合反应压力为4000-4500KPa。
所述第三阶段中,聚合反应温度为75-85℃,聚合反应压力为1200-1400KPa。
所述第三阶段中,共聚合时,根据产品性能需要,调整气相聚合时各单体的比例,通常控制乙烯/(乙烯+丙烯)为0.25-0.41(摩尔比),优选0.30-0.37(摩尔比)。
所述复配助剂中,抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂,主抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010),辅抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(168);吸酸剂为硬脂酸钙。
采用本发明所述制备方法可制备得到熔体流动速率为5-30g/10min、洛氏硬度小于60R、弯曲模量小于600MPa的聚丙烯树脂。
本发明利用高乙烯结合率(乙烯结合率大于95wt%)、高比面积(比表面积大于350m2/g)、大孔径(大于5nm)的齐格勒-纳塔催化剂,在Spheripol-II聚丙烯聚合工艺装置上,实现了低硬度、低弯曲模量软质聚丙烯产品开发。聚合反应在三个串联的反应器中进行,具体是在第一环管反应器中进行丙烯与少量乙烯的液相本体聚合,生成具有一定孔隙率、立构规整性受到初步破坏的基体,在第二环管反应器中继续进行丙烯与乙烯的液相本体聚合,进一步破坏聚合物链的立构规整性,在第三气相反应器中进行丙烯与乙烯气相共聚合反应,生成高乙烯含量的乙烯丙烯无规共聚物和乙烯丙烯嵌段共聚物。由于乙烯单体的加入聚丙烯的等规链段在第一环管反应器中已经受到破坏,在第二环管反应器、第三气相反应器中等规链结构继续被破坏,使得产品的弯曲模量得到降低,同时由于在第一、第二环管反应器中生成出部分无规共聚聚丙烯,在第三气相反应器中大量生成出无规共聚聚丙烯及嵌段共聚聚丙烯,产品的硬度大大降低。基于本发明采用的高乙烯结合率的催化剂及特定的聚合工艺使得本发明所述树脂具备低的弯曲模量及低的硬度的特点。
丙烯在齐格勒-纳塔催化剂体系存在下先进行预聚合反应,然后再进入第一阶段的第一环管反应器中,预聚合反应的温度为-10-60℃,优选10-30℃。预聚合反应的倍数为30-300倍,优选50-150倍。预聚合反应可以在连续搅拌器或环管反应器中进行。
丙烯在所述齐格勒-纳塔催化剂体系存在下可直接进行预聚反应,也可先经过预络合反应,然后再加入预聚合反应器,进行预聚合反应,之后再加入到第一环管反应器内。所述预络合反应的目的是使催化剂各组分能充分有效的混合,可以是连续搅拌釜反应器、环管反应器等。预络合反应温度为-10-60℃,优选10-30℃。预络合反应时间为5-100min,优选5-30min。
本发明的聚合方法特别适用于在Spheripol-II工艺上,但不限于该工艺。制备出具有低硬度、低弯曲模量的软质聚丙烯树脂。本发明通过在第一环管反应器、第二环管反应器、第三气相反应器中均生成部分无规乙烯丙烯共聚物,破坏了链的立构规整度,降低了产品的弯曲模量和硬度。同时通过在气相反应器生成的大量的、分散性好的乙烯丙烯嵌段共聚物进一步降低了产品的弯曲模量和硬度。
本发明无需对现有装置进行改造,对现有大装置容易操作,易实施。
具体实施方式
本发明的效果通过下面的实施例进一步说明。但应明白,下面的实施例不是限制本发明的范围,任何不超出本发明构思和范围的改动,都在本发明的范围之内。
实施例
下面将通过具体的实施例对本发明进行详细描述,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例中聚合物有关数据按以下测试方法获得:
①熔体流动速率(MFR):按照GB/T 3682-2000,230℃,2.16kg载荷下测定。
②弯曲模量:按GB/T 9341-2008测定。
③洛式硬度:按GB/T3398.2-2008测定。
④Izod冲击强度:按GB/T1043.1-2008测定。
⑤聚合物乙烯含量测定:红外(IR)法测定。
⑥无规乙丙共聚物含量:产品在50℃正庚烷中可溶物百分含量。
⑦乙丙嵌段共聚物含量:产品在50℃正庚烷中不溶物在98℃正庚烷中可溶物。
实施例1
本实施例采用比表面积为377.2m2/g,孔径为5.413nm,乙烯结合率高达98wt%的Zigler-Natta催化剂。
预络合:固体催化剂、三乙基铝(TEA)、外给电子体四乙氧基硅烷(Donor)在10℃、预络合20min。进入预络合的三乙基铝流量为6.33g/hr,四乙氧基硅烷流量为2.11g/hr,主催化剂流量为0.01g/hr。其中,TEA/Donor质量比为3。
预聚合:预络合后的催化剂体系连续的加入预聚反应器进行预聚合反应,预聚合在丙烯液相本体环境下进行,温度为15℃,停留时间为4min,此条件下催化剂的预聚倍数为120-150倍。
预聚合后的浆液进入第一环管反应器,第一环管反应器内聚合反应温度为70℃,反应压力为4000KPa,控制乙烯/(乙烯+丙烯)为0.055(摩尔比),第一环管反应器中加入500ppm的氢气(气相色谱检测)。
第一环管反应器制备得到的聚合物浆液进入第二环管反应器,聚合反应温度为72℃,反应压力为4000KPa,控制乙烯/(乙烯+丙烯)为0.050(摩尔比),同时控制第二环管反应器中加入氢气浓度为400ppm(气相色谱检测)。
第二环管反应器制备得到的聚合物浆液通过高压闪蒸器除去未反应的丙烯单体、乙烯单体及氢气后,进入第三气相流化床反应器,进行乙烯丙烯气相共聚合反应。反应温度为80℃,反应压力为1400KPa,控制乙烯/(乙烯+丙烯)为0.322(摩尔比)。
第三气相反应器制备得到的聚合物粉料加入500ppm的四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010),1000ppm的亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(168),400ppm的吸酸剂硬脂酸钙,混合均匀后,挤出造粒,所得的粒料按现行相关GBT标准进行性能测试。
具体工艺条件及性能测试结果见表1。
实施例2
实施例2与实施例1过程相似,仅各聚合段组分加入量有所区别,具体的,在预络合阶段,三乙基铝与外给电子体四乙氧基硅烷的质量比为2.5。
在第一环管反应器中,反应温度为72℃,反应压力为4200KPa,乙烯/(乙烯+丙烯)摩尔比为0.060,氢气浓度为1500ppm。
在第二环管反应器中,反应温度为70℃,反应压力为4100KPa,乙烯/(乙烯+丙烯)摩尔比为0.057,氢气浓度为700ppm。
在第三气相反应器中,反应温度为85℃,乙烯/(乙烯+丙烯)摩尔比为0.351。
聚合物粉料中加入的600ppm主抗氧剂1010,1200ppm辅抗氧剂168,500ppm吸酸剂硬脂酸钙。
具体工艺条件及性能测试结果见表1。
实施例3
实施例3与实施例1过程相似,仅各聚合段组分加入量有所区别,具体的,在预络合阶段,三乙基铝与外给电子体四乙氧基硅烷的质量比为6。
在第一环管反应器中,氢气浓度为2500ppm,其他与实施例1中第一环管反应器的反应条件一致。
在第二环管反应器中,反应温度为70℃,反应压力为4200KPa,乙烯/(乙烯+丙烯)摩尔比为0.055,氢气浓度为1000ppm。
在第三气相反应器中,反应温度为82℃,反应压力为1300KPa,乙烯/(乙烯+丙烯)摩尔比为0.330。
其他工艺条件及助剂添加量与实施例1一致,具体工艺条件及性能测试结果见表1。
实施例4
实施例4与实施例1过程相似,仅各聚合段组分加入量有所区别,具体的,在预络合阶段,三乙基铝与外给电子体四乙氧基硅烷的质量比为4。
在第一环管反应器中,反应温度为73℃,乙烯/(乙烯+丙烯)摩尔比为0.065,氢气浓度为4500ppm,其他与实施例1中第一环管反应器的反应条件一致。
在第二环管反应器中,乙烯/(乙烯+丙烯)摩尔比为0.045,氢气浓度为2500ppm。
在第三气相反应器中,乙烯/(乙烯+丙烯)摩尔比为0.365。
聚合物粉料中加入的600ppm主抗氧剂1010,1200ppm辅抗氧剂168,500ppm吸酸剂硬脂酸钙。
其他工艺条件与实施例1一致,具体工艺条件及性能测试结果见表1。
实施例5
实施例5与实施例1过程相似,区别在于没有预络合步骤,催化剂体系三组分直接进入预聚合反应器,在少量丙烯存在下进行预聚合,具体工艺条件及性能测试结果见表1。
实施例6
实施例6与实施例5过程相似,没有预络合步骤,各聚合段组分加入量有所区别,具体的,在预聚合阶段,三乙基铝与外给电子体四乙氧基硅烷的质量比为2.5。
在第一环管反应器中,反应温度为72℃,反应压力为4200KPa,乙烯/(乙烯+丙烯)摩尔比为0.085,氢气浓度为2000ppm。
在第二环管反应器中,反应温度为70℃,反应压力为4100KPa乙烯/(乙烯+丙烯)摩尔比为0.080,氢气浓度为1500ppm。
在第三气相反应器中,反应温度为79℃,乙烯/(乙烯+丙烯)摩尔比为0.395。
聚合物粉料中加入600ppm主抗氧剂1010,1200ppm辅抗氧剂168,500ppm吸酸剂硬脂酸钙。
具体工艺条件及性能测试结果见表1。
实施例7
实施例7与实施例5过程相似,没有预络合步骤,各聚合段组分加入量有所区别,具体的,在预聚合阶段,三乙基铝与外给电子体四乙氧基硅烷的质量比为6。
在第一环管反应器中,反应温度为72℃,乙烯/(乙烯+丙烯)摩尔比为0.045,氢气浓度为1400ppm。
在第二环管反应器中,反应温度为70℃,反应压力为4200Kpa,乙烯/(乙烯+丙烯)摩尔比为0.035,氢气浓度为1200ppm。
在第三气相反应器中,反应温度为82℃,反应压力为1300Kpa,乙烯/(乙烯+丙烯)摩尔比为0.280。
聚合物粉料中加入400ppm主抗氧剂1010,800ppm辅抗氧剂168,400ppm吸酸剂硬脂酸钙。
其他工艺条件及助剂添加量与实施例5一致,具体工艺条件及性能测试结果见表1。
实施例8
实施例8与实施例1过程相似,仅各聚合段组分加入量有所区别,具体的,在预络合阶段,三乙基铝与外给电子体四乙氧基硅烷的质量比为4。
在第一环管反应器中,反应温度为73℃,乙烯/(乙烯+丙烯)摩尔比为0.045,氢气浓度为3500ppm,其他与实施例1第一环管反应器中的反应条件一致。
在第二环管反应器中,乙烯/(乙烯+丙烯)摩尔比为0.075,氢气浓度为3500ppm。
在第三气相反应器中,反应温度为81℃,乙烯/(乙烯+丙烯)摩尔比为0.355。
聚合物粉料中加入600ppm主抗氧剂1010,1200ppm辅抗氧剂168,500ppm吸酸剂硬质酸钙。
其他工艺条件及助剂添加量与实施例1一致,具体工艺条件及性能测试结果见表1。
对比例1
对比例1中在第一、第二环管反应器中不加乙烯,仅在气相反应器中加乙烯,进行乙烯丙烯气相共聚合反应,其它条件同实施例1。具体工艺条件及性能测试结果见表1。
对比例2
对比例2中在第一、第二环管反应器中进行丙烯与乙烯的液相本体聚合,不在继续进行丙烯与乙烯的气相共聚合,其它条件同实施例2,具体工艺条件及性能测试结果见表1。
对比例3
对比例3中在第一环管反应器中不加乙烯,直接进行丙烯液相本体聚合,形成高等规度均聚聚丙烯基体,其它条件同实施例3,具体工艺条件及性能测试结果见表1。
对比例4
对比例4中将齐格勒-纳塔催化剂改为钛含量为2.9wt%,内给电子体邻苯二甲酸二异定酯(DIBP)含量为9.0wt%,比表面积为230.8m2/g,孔径为3.445nm,乙烯结合率73wt%的Ziegler-Natta催化剂。其它条件同实施例4,具体工艺条件及性能测试结果见表1。
实施例1-实施例4,实施例7-8表明,采用本发明技术手段,可制备得到熔体流动速率为5-30g/10min、洛氏硬度小于60R、弯曲模量小于600MPa的聚丙烯树脂。在对比例1中,产品的制备工艺是在第一环管、第二环管反应器中不加乙烯,第三气相反应器中加乙烯,产品的制备工艺为一般的抗冲共聚聚聚丙烯制备工艺,对比实施例1-4与对比例1制备的产品性能表明,采用对比例1工艺制备的产品弯曲模量高达860Mpa,硬度为76.4R,且产品的简支梁缺口冲击强度较低,仅34.5kJ/m2。在对比例2中,产品的制备工艺是在第一环管、第二环管反应器中加少量乙烯,第三气相反应器中不加乙烯,为一般的无规共聚聚丙烯制备工艺条件,产品的弯曲模量、硬度高,冲击性能仅8.9kJ/m2。在对比例3中,是在第一环管反应器中不加乙烯,在第二环管反应器中加少量乙烯,第三气相反应器中加乙烯,产品的弯曲模量与实施例1相比增加153Mpa,硬度增加2.7R,产品的冲击强度低于实施例1-4,但优于对比例1,对比例2。对比例4与实施例4采用的聚合工艺相同,不同之处在于对比例4采用较低乙烯结合率、较低比表面积、较低孔径的催化剂,产品的弯曲模量、硬度均高于实施例,同时冲击强度低于实施例。实施例5-6,聚合工艺中没有预络合步骤,工艺参数进行了微调整,制备的产品性能与实施例1-4无显著差异。
当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (14)
1.一种软质聚丙烯的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)第一阶段:在第一环管反应器中,在氢气、乙烯以及包含外给电子体的齐格勒-纳塔催化剂体系存在下进行丙烯液相本体聚合反应,得到第一聚合产物;
2)第二阶段:将第一聚合产物输入第二环管反应器,进一步在氢气及乙烯存在下进行丙烯液相本体聚合反应,得到第二聚合产物;
3)第三阶段:将第二聚合产物通过高压闪蒸器除去未反应的丙烯单体、乙烯单体及氢气后,输入第三气相反应器,进行乙烯丙烯气相共聚合反应,得到聚合物。
2.根据权利要求1所述的软质聚丙烯的制备方法,其特征在于,所述第一阶段中,乙烯/(乙烯+丙烯)的摩尔比为0.04-0.09,优选为0.05-0.07;所述第二阶段中,乙烯/(乙烯+丙烯)的摩尔比为0.03-0.08,优选为0.04-0.07;所述第三阶段中,乙烯/(乙烯+丙烯)的摩尔比为0.25-0.41,优选为0.30-0.37。
3.根据权利要求1所述的软质聚丙烯的制备方法,其特征在于,所述第一阶段中,聚合反应温度为70-75℃,聚合反应压力为4000-4500KPa;所述第二阶段中,聚合反应温度为70-75℃,聚合反应压力为4000-4500KPa;所述第三阶段中,聚合反应温度为75-85℃,聚合反应压力为1200-1400KPa。
4.根据权利要求1所述的软质聚丙烯的制备方法,其特征在于,所述第一阶段中,齐格勒-纳塔催化剂体系包括以下组分:以镁、钛、卤素和内给电子体为主要组分的固体催化剂,有机铝化合物,外给电子体;以钛/铝质量计,所述固体催化剂与有机铝化合物的比例为1:10~1:500,优选为1:25~1:100;所述有机铝化合物与外给电子体的质量比例为1~10,优选为2~7。
5.根据权利要求1所述的软质聚丙烯的制备方法,其特征在于,所述齐格勒-纳塔催化剂体系的乙烯结合率大于95wt%、比表面积大于350m2/g、孔径大于5nm。
6.根据权利要求4所述的软质聚丙烯的制备方法,其特征在于,所述有机铝化合物为烷基铝化合物,优选三乙基铝。
7.根据权利要求1所述的软质聚丙烯的制备方法,其特征在于,所述外给电子体的通式为R1xR2ySi(OR3)z,其中R1和R2分别为相同的或不同的C1-C3直链烷烃基,R3为C1-C2直链烷烃基,0≤x<2,0≤y<2和0<z≤4。
8.根据权利要求7所述的软质聚丙烯的制备方法,其特征在于,所述外给电子体为四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷中的至少一种,优选四乙氧基硅烷。
9.根据权利要求1所述的软质聚丙烯的制备方法,其特征在于,丙烯在所述齐格勒-纳塔催化剂体系存在下先进行预聚合反应,再进入所述第一阶段的第一环管反应器中,预聚合反应的温度为-10-60℃,优选10-30℃,预聚合反应的倍数为30-300倍,优选50-150倍。
10.根据权利要求9所述的软质聚丙烯的制备方法,其特征在于,丙烯在所述齐格勒-纳塔催化剂体系存在下先进行预络合反应,再进行预聚合反应,预络合反应温度为-10-60℃,优选10-30℃,预络合反应时间为5-100min,优选5-30min。
11.根据权利要求1所述的软质聚丙烯的制备方法,其特征在于,所述制备方法还包括将所述第三阶段得到的聚合物加入复配助剂,挤出造粒;所述复配助剂包括抗氧剂和吸酸剂,所述抗氧剂的含量为1000-3000ppm,所述吸酸剂的含量为300-600ppm。
12.根据权利要求11所述的软质聚丙烯的制备方法,其特征在于,所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂,所述主抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯,所述辅抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯;所述吸酸剂为硬脂酸钙。
13.一种软质聚丙烯,其特征在于,由权利要求1-12任一所述的软质聚丙烯的制备方法制得。
14.根据权利要求13所述的软质聚丙烯,其特征在于,所述聚丙烯的熔体流动速率为5-30g/10min、洛氏硬度小于60R、弯曲模量小于600MPa。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011121320.4A CN114380932B (zh) | 2020-10-19 | 2020-10-19 | 软质聚丙烯及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011121320.4A CN114380932B (zh) | 2020-10-19 | 2020-10-19 | 软质聚丙烯及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114380932A true CN114380932A (zh) | 2022-04-22 |
CN114380932B CN114380932B (zh) | 2024-03-26 |
Family
ID=81194283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011121320.4A Active CN114380932B (zh) | 2020-10-19 | 2020-10-19 | 软质聚丙烯及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114380932B (zh) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998058976A1 (en) * | 1997-06-24 | 1998-12-30 | Borealis A/S | Process for preparing propylene polymers |
EP0887380A1 (en) * | 1997-06-24 | 1998-12-30 | Borealis A/S | Process for preparing propylene copolymers |
CN1261390A (zh) * | 1997-06-24 | 2000-07-26 | 博里利斯股份公司 | 多相丙烯共聚物及其制备工艺 |
WO2014173532A1 (en) * | 2013-04-22 | 2014-10-30 | Borealis Ag | Multistage process for producing low-temperature resistant polypropylene compositions |
CN104231129A (zh) * | 2013-06-20 | 2014-12-24 | 中国石油化工股份有限公司 | 聚丙烯的制备方法 |
CN104419067A (zh) * | 2013-09-09 | 2015-03-18 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种透明片材用聚丙烯专用料的制备方法 |
CN109575452A (zh) * | 2018-10-09 | 2019-04-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种高柔韧性聚丙烯树脂及其生产方法 |
-
2020
- 2020-10-19 CN CN202011121320.4A patent/CN114380932B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998058976A1 (en) * | 1997-06-24 | 1998-12-30 | Borealis A/S | Process for preparing propylene polymers |
EP0887380A1 (en) * | 1997-06-24 | 1998-12-30 | Borealis A/S | Process for preparing propylene copolymers |
CN1261390A (zh) * | 1997-06-24 | 2000-07-26 | 博里利斯股份公司 | 多相丙烯共聚物及其制备工艺 |
WO2014173532A1 (en) * | 2013-04-22 | 2014-10-30 | Borealis Ag | Multistage process for producing low-temperature resistant polypropylene compositions |
CN104231129A (zh) * | 2013-06-20 | 2014-12-24 | 中国石油化工股份有限公司 | 聚丙烯的制备方法 |
CN104419067A (zh) * | 2013-09-09 | 2015-03-18 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种透明片材用聚丙烯专用料的制备方法 |
CN109575452A (zh) * | 2018-10-09 | 2019-04-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种高柔韧性聚丙烯树脂及其生产方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
王志武等: "N催化剂在丙烯聚合反应中的应用 I.预聚与预络合对N催化剂聚合性能的影响", 《合成树脂及塑料》, vol. 20, no. 1, pages 237 - 42 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114380932B (zh) | 2024-03-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1801156B1 (en) | Polyolefin compositions | |
EP1801155B1 (en) | Polypropylene composition comprising a propylene homopolymer component | |
EP1801157B1 (en) | Polypropylene composition comprising a propylene copolymer component | |
US5455303A (en) | Linear low density polyethylene based compositions with improved optics | |
US6429250B1 (en) | Talc-reinforced polypropylene molding composition with high impact strength | |
EP0690891B1 (en) | Highly processable polymeric compositions based on lldpe | |
EP1236769A1 (en) | Heterophasic propylene polymer | |
CN107805340B (zh) | 一种聚烯烃组合物和聚烯烃材料 | |
CN114058113B (zh) | 高抗冲透明聚丙烯树脂及其制备方法 | |
CN114380932B (zh) | 软质聚丙烯及其制备方法 | |
JP3175526B2 (ja) | 積層延伸フィルム用ポリプロピレン組成物及び積層延伸フィルム | |
JP6910407B2 (ja) | 耐白化性に優れたポリプロピレン樹脂組成物、その調製方法およびそれにより製造された成形品 | |
CN107805349B (zh) | 一种聚烯烃组合物及其制备方法和聚烯烃材料 | |
US7015287B2 (en) | Compositions based on random propylene copolymers, process for their manufacture, and heat-sealable multilayer sheets comprising them | |
US7148289B2 (en) | Propylene polymer based compounds and heat-sealable multi-layer sheets containing them | |
CN115558195A (zh) | 一种兼具高流动性、刚性的高抗冲共聚聚丙烯及其制备方法 | |
KR20110077382A (ko) | 열봉합성 필름 제조용 블록 공중합체 및 이로부터 제조되는 필름 | |
CN114426726A (zh) | 一种聚乙烯材料及其制备方法和应用 | |
CZ292975B6 (cs) | Kompozice na bázi polymerů propylenu, způsob výroby této kompozice a vícevrstvá tepelně svařitelná fólie |
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 |