CN114507311A - 乙烯聚合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种乙烯聚合物及其制备方法,乙烯聚合物平均粒径50‑3000μm,堆积密度0.28‑0.55g/cm3,真密度0.930‑0.980g/cm3,2.16Kg负荷190℃下熔融指数0.01‑2500g/10min,结晶度为30‑90%,熔点105‑147℃,共聚单体摩尔插入率0.01‑5mol%,重均分子量为2万克/摩尔‑40万克/摩尔,分子量分布为1.8‑10。所述制备方法中,以沸点在5‑55℃的烷烃溶剂或20℃下饱和蒸气压为20‑150KPa的混合烷烃溶剂作为聚合溶剂,在聚乙烯催化体系存在下,在氢气与乙烯摩尔比为0.01‑20:1、优选0.015‑10:1,氢气与共聚单体摩尔比为8‑30:1,优选为10‑25:1的条件下,使包含乙烯、氢气和共聚单体的原料进行釜式淤浆聚合,制备乙烯聚合物。

Description

乙烯聚合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高密度乙烯聚合物以及制备该乙烯聚合物的乙烯淤浆聚合制备方法。具体而言,本发明涉及一种高密度乙烯共聚物,及其以沸点在5-55℃的烷烃溶剂或20℃下饱和蒸气压为20-150KPa的混合烷烃溶剂作为聚合溶剂、在聚乙烯催化体系的存在下,在乙烯淤浆聚合条件下使包含乙烯、氢气和共聚单体的原料进行釜式淤浆聚合,得到乙烯共聚物的制备方法。
背景技术
聚乙烯的生产方法主要有高压聚合、气相聚合、淤浆聚合、溶液聚合等工艺和方法。其中,乙烯淤浆聚合法是生产聚乙烯的主要方法之一。该方法分为环管反应器聚合工艺和带搅拌的釜式淤浆聚合工艺。
在没有共聚单体存在下,乙烯均聚可以得到中密度和高密度的聚乙烯,如超高分子量聚乙烯、特高分子量聚乙烯、聚乙烯蜡等。在共聚单体,如丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯存在下,乙烯与共聚单体共聚,可以得到韧性优良的中密度和高密度聚乙烯(乙烯共聚物),并且随着共聚物中共聚单体单元的插入率的增加,乙烯共聚物的密度逐渐降低,且在共聚单体单元的摩尔插入率相同的情况下,共聚单体碳链越长,乙烯共聚物的密度降低得越显著。
已有研究结果表明,一般来说,在可类比的条件下,如催化体系相同,聚合方式类似等,共聚单体的链段越长,则乙烯共聚物产品性能越优异,如乙烯和1-辛烯的共聚物的性能优于乙烯与1-己烯的共聚物,乙烯和1-己烯的共聚物的性能优于乙烯与1-丁烯的共聚物,乙烯和1-丁烯的共聚物的性能优于乙烯与丙烯的共聚物。
但是,现有的乙烯搅拌釜式淤浆聚合工艺或聚合方法中,如三井化学的乙烯淤浆聚合CX工艺和巴塞尔公司的赫斯特工艺中,以己烷为聚合溶剂,这种情况下,使用1-己烯作为共聚单体时,因己烷和1-己烯沸点相近(相差小于2℃)而难以分离,因此以己烷为溶剂的乙烯搅拌釜式淤浆聚合工艺或聚合方法不适用于使用1-己烯作为聚合共聚单体,这极大限制了搅拌釜式淤浆聚合工艺以及以1-己烯作为共聚单体的高性能产品的开发。
另一方面,乙烯淤浆聚合采用沸点高于己烷的溶剂时,如正庚烷、异庚烷或其同分异构体溶剂,因聚合沸点较高,气化和冷凝耗能较高,不适合现有工业生产装置上的气相循环冷凝的撤热方式,且通过过滤或离心分离后的聚合物粉料溶剂含量较高,因此聚合生产和后处理干燥成本较高。
此外,现有乙烯淤浆聚合工艺的聚合压力较低,氢气和共聚单体分压的存在导致乙烯分压偏低,另外,在生产高熔融指数和低密度乙烯聚合物时,聚乙烯主催化剂活性低,催化剂耗费量较大,生产成本高。
因此,在现有技术中,对于采用釜式乙烯淤浆聚合法制备高密度乙烯聚合物(乙烯共聚物)的方法,以及由此所制备的高密度乙烯聚合物,仍有很大改善空间。
发明内容
本发明人在现有技术的基础上,经过大量试验、分析和深入地研究,创造性地发现,通过采用沸点在5-55℃的烷烃溶剂或20℃下饱和蒸气压为20-150KPa的混合烷烃溶剂作为聚合溶剂,在乙烯淤浆聚合条件下,可以适用现有的聚乙烯催化体系,进而可以应用现有工业生产和应用中较为普遍的丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等为共聚单体,由此,较好地解决上述现有技术中存在的问题,由此完成了本发明。
进一步地,本发明中,通过采用低沸点烷烃溶剂或高饱和蒸气压混合烷烃溶剂作为聚合溶剂、并且控制一定的氢气和共聚单体的配比的乙烯淤浆聚合方法,乙烯聚合物性能可调空间大、生产方式灵活,无须苛刻的聚合反应釜构型和聚合反应条件,就可以制备出性能优异的高密度乙烯共聚物,本发明的方法非常适合于工业化生产。
具体而言,本发明提供一种高密度乙烯聚合物,其平均粒径50-3000μm、优选100-1000μm,所述乙烯聚合物的重均分子量为2万克/摩尔-40万克/摩尔、优选重均分子量为5万克/摩尔-30万克/摩尔,分子量分布为1.8-10、优选2.0-8.0,共聚单体摩尔插入率0.01-5mol%、优选0.05-2.5mol%,优选地,2.16Kg负荷190℃下熔融指数为0.01-2500g/10min、优选0.1-2000g/10min、更优选0.1-1000g/10min,堆积密度0.28-0.55g/cm3、优选0.32-0.50g/cm3,真密度0.930-0.980g/cm3、优选0.940-0.970g/cm3、更优选0.942-0.970g/cm3,结晶度为30-90%、优选40-80%,熔点105-147℃、优选110-143℃,吹膜试验中的加工指数4.0-6.0,优选为4.5-5.9,更优选为5.0-5.8。
本发明还提供一种乙烯聚合物的制备方法,其中,采用沸点在5-55℃的烷烃溶剂或20℃下饱和蒸气压为20-150KPa的混合烷烃溶剂作为聚合溶剂,在聚乙烯催化体系存在下,在氢气与乙烯摩尔比为0.01-20:1、优选0.015-10:1,氢气与共聚单体摩尔比为8-30:1,优选为10-25:1,更优选为12-23:1的条件下,使包含乙烯、氢气和共聚单体的原料进行釜式淤浆聚合,所述聚乙烯催化体系包含齐格勒型催化剂的聚乙烯主催化剂。
技术效果
本发明提供一种高密度乙烯聚合物(乙烯共聚物),其堆积密度、真密度高,熔融指数、结晶度、熔点、共聚单体摩尔插入率、重均分子量等范围广且可调可控,分子量分布适中且可调可控,并且后续加工性良好,非常适合釜式乙烯淤浆聚合工艺生产和应用。
通过本发明的乙烯聚合物的制备方法,在淤浆聚合的制备方法中,以沸点在5-55℃的烷烃溶剂或20℃下饱和蒸气压为20-150KPa的混合烷烃溶剂作为聚合溶剂,将包含乙烯、氢气和共聚单体的原料进行淤浆聚合,得到乙烯聚合物(聚乙烯、乙烯共聚物)。所得的聚合物物料在聚合反应后的分离阶段中,溶剂与共聚单体,比如丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等的分离更为容易,由此本聚合方法可以更高效地得到不同性能的高密度乙烯聚合物(乙烯共聚物)。并且,由于特定聚合溶剂的使用,所得到的乙烯聚合物中,伴随聚合反应产生的低聚物得到残留,使得所得乙烯聚合物的后续加工性能优异。
采用本发明的乙烯淤浆聚合方法,聚合完成后得到的乙烯聚合物粉料非常容易干燥,聚合反应完成后直接过滤后,湿聚合物中溶剂残留含量小于20wt%,低于以现有己烷为聚合溶剂时的湿聚合物中高于25wt%的溶剂残留含量,非常有利于缩短聚乙烯物料干燥时间和节省聚乙烯后处理成本,进一步有利于乙烯聚合物的后续产业应用。
本发明的方法中,通过使氢气和乙烯的配比为特定范围,氢气和共聚单体的配比为特定范围,在乙烯和共聚单体进行聚合的同时,还产生了适当含量的低聚物。并且,由于特定聚合溶剂的使用,伴随聚合反应产生的低聚物得以在乙烯聚合物中残留,使得所得到的乙烯聚合物的加工性能优异。
并且,本发明的聚合方法中,仅以沸点在5-55℃的烷烃溶剂或20℃下饱和蒸气压为20-150KPa的混合烷烃溶剂作为聚合溶剂,而无需其他分散剂、稀释剂等溶剂,反应体系单一,后处理简单容易。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细说明,但是需要指出的是,本发明的保护范围并不受这些具体实施方式的限制,而是由附录的权利要求书来确定。
在本说明书的上下文中,除了明确说明的内容之外,未提到的任何事宜或事项均直接适用本领域已知的那些而无需进行任何改变。而且,本文描述的任何实施方式均可以与本文描述的一种或多种其他实施方式自由结合,由此而形成的技术方案或技术思想均视为本发明原始公开或原始记载的一部分,而不应被视为是本文未曾披露或预期过的新内容,除非本领域技术人员认为该结合是明显不合理的。
在本发明的上下文中,除非另有明确定义,或者该含义超出了本领域技术人员的理解范围,3个碳原子以上的烃或烃衍生物基团(比如丙基、丙氧基、丁基、丁烷、丁烯、丁烯基、己烷等)在未冠以词头“正”时均具有与冠以词头“正”时相同的含义。比如,丙基一般理解为正丙基,而丁基一般理解为正丁基。
在本发明的上下文中,除非另有特别说明,物质的物性值(比如沸点)都是常温(25℃)和常压(101325 Pa)下的测量值。
本发明中,乙烯聚合物是乙烯与其它共聚单体的共聚物,有时被简称为聚乙烯。
本发明的发明人经过深入地研究,结果确认,在本发明的聚合方法中,通过以沸点在5-55℃的烷烃溶剂或20℃下饱和蒸气压为20-150KPa的混合烷烃溶剂作为聚合溶剂,与以往的聚合溶剂相比,本发明的特定的聚合溶剂和作为反应物的乙烯及共聚烯烃(例如丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯)的沸点差异明显,可以方便高效地进行所得乙烯聚合物的后处理,并且,所得的乙烯聚合物粉料中,溶剂残留含量低,有利于缩短乙烯聚合物粉料的干燥时间、节省乙烯聚合物粉料的后处理成本。
采用本发明的乙烯聚合物的淤浆聚合方法,聚合完成后得到的乙烯聚合物粉料非常容易干燥,聚合反应完成后直接过滤后,湿聚合物中溶剂残留含量小于20wt%,低于以现有己烷为聚合溶剂时的湿聚合物中高于25wt%的溶剂残留含量,非常有利于缩短聚乙烯物料干燥时间、并节省聚乙烯后处理成本,进一步有利于乙烯聚合物的后续产业应用。另外,由于特定聚合溶剂的使用,伴随聚合反应产生的低聚物得以在乙烯聚合物中残留,使得所得到的乙烯聚合物的加工性能优异。
另外,采用本发明的乙烯聚合物的淤浆聚合方法,在除无共聚单体参与聚合反应之外的其它相类似的乙烯淤浆均聚合条件下,乙烯与共聚单体共聚过程表现出比乙烯均聚过程更为显著的聚合活性效应,即共聚活性高于均聚活性,由此,可以提高共聚单体摩尔插入率。
由此,本发明可以提供一种乙烯聚合物,其堆积密度、真密度高,熔融指数、结晶度、熔点、重均分子量等范围广且可调可控,分子量分布适中且可调可控,非常适用于定制化地制备得到乙烯聚合物。并且,所得的乙烯聚合物具有优异的加工性能。
本发明人惊奇地发现,在乙烯淤浆聚合方法中,通过以沸点在5-55℃的烷烃溶剂或20℃下饱和蒸气压为20-150KPa的混合烷烃溶剂作为聚合溶剂,并且使氢气和乙烯的配比为特定范围、氢气与共聚单体的配比为特定范围,所得到的乙烯聚合物用于后续加工使用时,表现出优异的加工性能。
不受任何理论限定地,本发明的发明人推测,这是由于,本发明中的聚合方法中,虽然乙烯和共聚单体之间的共聚反应为主要反应,但通过使氢气和乙烯的配比为特定范围、氢气和共聚单体配比为特定范围,在聚合反应中,可以伴随产生特定的共聚型的低聚物,并且,在本发明的特定的聚合溶剂中该低聚物的溶解度非常低,这使所得的乙烯聚合物中的低聚物得以保留,这种残留含量适中的低聚物在乙烯聚合物的后续加工(如挤出管材和异型材、吹膜、流延、吹塑、滚塑、涂覆、拉丝、压制板材和异型材)使用时,有利于提高产品的加工性能,降低加工成本,提高加工成型效率。
更具体而言,本发明提供一种高密度乙烯聚合物,其平均粒径50-3000μm、优选100-1000μm。本发明的高密度乙烯聚合物的重均分子量为2万克/摩尔-40万克/摩尔、优选重均分子量为5万克/摩尔-30万克/摩尔。本发明的高密度乙烯聚合物的分子量分布为1.8-10、优选2.0-8.0。本发明的高密度乙烯聚合物的共聚单体摩尔插入率0.05-5mol%、优选0.1-2.5mol%。本发明的高密度乙烯聚合物的吹膜试验中的加工指数4.0-6.0,优选为4.5-5.9,更进一步优选为5.0-5.8。
在本发明的一个实施方式中,所述乙烯聚合物的2.16Kg负荷190℃下熔融指数为0.01-2500g/10min、优选0.1-2000g/10min、更优选0.1-1000g/10min。本发明的高密度乙烯聚合物的堆积密度为0.28-0.55g/cm3、优选0.32-0.50g/cm3。本发明的高密度乙烯聚合物的真密度为0.930-0.980g/cm3、优选0.940-0.970g/cm3、更优选0.942-0.970g/cm3。本发明的高密度乙烯聚合物的结晶度为30-90%、优选40-80%。本发明的高密度乙烯聚合物的熔点为105-147℃、优选110-143℃。
本发明还提供一种乙烯聚合物的制备方法,其中,采用沸点在5-55℃的烷烃溶剂或20℃下饱和蒸气压为20-150KPa的混合烷烃溶剂作为聚合溶剂,在聚乙烯催化体系存在下,在氢气与乙烯摩尔比为0.01-20:1、优选0.015-10:1,氢气与共聚单体摩尔比为8-30:1,优选为10-25:1,更优选为12-23:1条件下,使包含乙烯和共聚单体的原料进行釜式淤浆聚合,所述聚乙烯催化体系包含齐格勒型催化剂的聚乙烯主催化剂。
在本发明的一个实施方式中,所述乙烯聚合物的制备方法中,聚乙烯主催化剂与聚合溶剂的配比为0.001-0.500mmol聚乙烯主催化剂/L聚合溶剂、优选0.005-0.200mmol聚乙烯主催化剂/L聚合溶剂、更优选0.005-0.05mmol聚乙烯主催化剂/L聚合溶剂。
本发明的乙烯聚合物的制备方法中,聚合温度为30-110℃、优选50-100℃;聚合压力为0.2-4.0MPa、优选1.0-3.8MPa;在氢气与乙烯摩尔比为0.01-20:1、优选0.015-10:1,氢气与共聚单体摩尔比为8-30:1,优选为10-25:1的条件下,淤浆浆液浓度为50-500克聚合物/L聚合溶剂、优选100-400克聚合物/L聚合溶剂,以间歇式或连续式进行乙烯釜式淤浆聚合,得到乙烯聚合物。
本发明的乙烯聚合物的制备方法中,完成聚合反应的浆液经闪蒸、过滤或离心分离后的粉料中溶剂含量小于20wt%。
以下,对于本发明的乙烯聚合物的制备方法进行具体地说明。
具体而言,关于聚合溶剂的说明如下。
根据本发明,作为所述沸点在5-55℃的烷烃溶剂,比如可以举出2,2-二甲基丙烷(又称新戊烷,沸点9.5℃,20℃时饱和蒸气压为146.63KPa)、2-甲基丁烷(又称异戊烷,沸点27.83℃,20℃时饱和蒸气压为76.7KPa)、正戊烷(沸点36.1℃,20℃时饱和蒸气压为56.5KPa)、环戊烷(沸点49.26℃,20℃时饱和蒸气压为34.6KPa),优选沸点在25-50℃的烷烃溶剂。
作为所述在20℃下饱和蒸气压为20-150KPa的混合烷烃,优选20℃下饱和蒸气压为40-110KPa的混合烷烃,其是不同烷烃溶剂按照比例混合形成的混合溶剂,如己烷及其异构体的溶剂、戊烷及其异构体溶剂形成的混合溶剂,也可以来自溶剂精馏装置根据馏程切割采出的烷烃混合物。优选为戊烷及其异构体溶剂的混合溶剂。具体而言,可以列举正戊烷和异戊烷的组合、异戊烷和新戊烷的组合、正戊烷与环戊烷的组合、正戊烷和新戊烷的组合、异戊烷和环戊烷的组合、新戊烷和环戊烷的组合、正己烷和环戊烷的组合、正己烷和正戊烷的组合、正戊烷-异戊烷-环戊烷的组合、正戊烷-正己烷-异戊烷的组合,等等。但不限于此。只要在20℃下饱和蒸气压为20-150KPa(优选40-110KPa)的混合烷烃即可。
在本发明的一个实施方式中,作为在20℃下饱和蒸气压为20-150KPa(优选40-110KPa)的混合烷烃,优选为选自正戊烷、异戊烷、新戊烷和环戊烷中的两种以上的烷烃混合而成的20℃下饱和蒸气压为20-150KPa(优选40-110KPa)的混合烷烃,更优选为正戊烷和异戊烷的组合、异戊烷和新戊烷的组合、正戊烷和环戊烷的组合、异戊烷和环戊烷的组合、新戊烷和环戊烷的组合、正戊烷-异戊烷-环戊烷的组合、新戊烷-异戊烷-正戊烷的组合等。对于各个烷烃在混合烷烃中的比例,例如,两种烷烃溶剂混合时,其摩尔比可以为0.01-100:1,优选为0.1-10:1,三种烷烃溶剂混合时,其摩尔比可以为0.01-100:0.01-100:1,优选为0.1-10:0.1-10:1,只要所得的混合烷烃溶剂在20℃下饱和蒸气压为20-150KPa(优选40-110KPa)即可。在本发明的一个实施方式中,仅以沸点在5-55℃的烷烃溶剂或20℃下饱和蒸气压为20-150KPa的混合烷烃溶剂作为聚合溶剂。
关于聚乙烯催化体系的说明如下。
本发明中,所述聚乙烯催化体系包含齐格勒型催化剂的聚乙烯主催化剂。
本发明的一个实施方式中,本发明的聚乙烯催化体系可以是包含聚乙烯主催化剂和助催化剂的催化体系。
作为聚乙烯主催化剂,可适用本领域中常用的用于催化乙烯聚合的齐格勒型催化剂,或者齐格勒型催化剂与非茂金属催化剂和/或茂金属催化剂的复合物。具体而言,可以列举齐格勒-纳塔型催化剂、负载型齐格勒-纳塔与茂金属的复合型催化剂、负载型齐格勒-纳塔与非茂金属的复合型催化剂,负载型齐格勒-纳塔型催化剂等。
作为聚乙烯主催化剂,可以选自负载于载体上的齐格勒-纳塔型催化剂,其只要是含有齐格勒-纳塔型催化剂的催化剂即可,其可以为单组份的齐格勒-纳塔型催化剂,也可以为齐格勒-纳塔型催化剂与其他催化剂的复合型催化剂,具体而言,可以列举齐格勒-纳塔型催化剂、负载型齐格勒-纳塔与茂金属的复合型催化剂、负载型齐格勒-纳塔与非茂金属的复合型催化剂、载体型齐格勒-纳塔型催化剂等。
更具体而言,作为聚乙烯主催化剂,可以选自负载于载体上的齐格勒-纳塔型催化剂,如发明专利CN201010522112.5、CN201010240355.X、CN201010502803.9、CN201010511310.1、CN200710121105.2、CN201010502778.4、CN201010502717.8、CN201010240379.5、CN201110148492.5、CN201110148493.X、CN201110148527.5、CN201110148545.3、CN201110306102.2、CN201010240378.0、CN200410086382.0、CN98101108.X、CN200410078280.4、CN200910088546.6等所涉及的齐格勒-纳塔型催化剂,比如现有的中国石化催化剂有限公司北京奥达分公司的BCH、BCE、BCG、BCS等系列催化剂,上海立得催化剂有限责任公司的SCG系列催化剂、淄博新塑化工有限公司TH系列催化剂、Univation公司的M和J型催化剂、辽宁营口XY-H、XY-S型催化剂等。
其中,优选负载型齐格勒-纳塔型催化剂,更优选为负载型单组份齐格勒-纳塔型催化剂。比如现有市场上销售的中国石化奥达催化剂公司BCH、BCE、BCG、BCS等系列催化剂,上海立得催化剂有限责任公司的SCG系列催化剂、淄博新塑化工有限公司TH系列催化剂、营口市向阳催化剂有限责任公司XY-H型催化剂等。
所述聚乙烯主催化剂中的活性金属,可以为本领域常用的活性金属,例如可以选自IVB族,如钛、锆或铪元素;VB族,如钒元素,VIII族,如铁、钴、镍、钯等元素,优选IVB族金属元素,最优选钛金属元素。
所述聚乙烯主催化剂中,包括但不限于齐格勒-纳塔型催化剂,通常配合有活性金属,该活性金属可以为本领域常用的活性金属,例如可以选自IVB族,如钛、锆或铪元素;VB族,如钒元素,VIIB族,如铬元素;VIII族,如铁、钴、镍、钯等元素,优选IVB族金属元素,最优选钛金属元素。
根据本发明,所述聚乙烯主催化剂可以是负载型的催化剂,作为载体可以选自多孔硅胶载体,层状多孔载体、有机聚合物载体、镁化合物载体、氧化物载体等。
其中,作为镁化合物载体,例如可以选自镁化合物,比如可以举出卤化镁、烷氧基卤化镁、烷氧基镁、烷基镁、烷基卤化镁和烷基烷氧基镁。
具体而言,作为卤化镁,比如可以举出氯化镁(MgCl2)、溴化镁(MgBr2)、碘化镁(MgI2)和氟化镁(MgF2),其中优选氯化镁。
作为烷氧基卤化镁,比如可以举出甲氧基氯化镁(Mg(OCH3)Cl)、乙氧基氯化镁(Mg(OC2H5)Cl)、丙氧基氯化镁(Mg(OC3H7)Cl)、正丁氧基氯化镁(Mg(OC4H9)Cl)、异丁氧基氯化镁(Mg(i-OC4H9)Cl)、甲氧基溴化镁(Mg(OCH3)Br)、乙氧基溴化镁(Mg(OC2H5)Br)、丙氧基溴化镁(Mg(OC3H7)Br)、正丁氧基溴化镁(Mg(OC4H9)Br)、异丁氧基溴化镁(Mg(i-OC4H9)Br)、甲氧基碘化镁(Mg(OCH3)I)、乙氧基碘化镁(Mg(OC2H5)I)、丙氧基碘化镁(Mg(OC3H7)I)、正丁氧基碘化镁(Mg(OC4H9)I)和异丁氧基碘化镁(Mg(i-OC4H9)I)等,其中优选甲氧基氯化镁、乙氧基氯化镁和异丁氧基氯化镁。
作为烷氧基镁,比如可以举出甲氧基镁(Mg(OCH3)2)、乙氧基镁(Mg(OC2H5)2)、丙氧基镁(Mg(OC3H7)2)、丁氧基镁(Mg(OC4H9)2)、异丁氧基镁(Mg(i-OC4H9)2)和2-乙基己氧基镁(Mg(OCH2CH(C2H5)C4H8)2)等,其中优选乙氧基镁和异丁氧基镁。
作为烷基镁,比如可以举出甲基镁(Mg(CH3)2)、乙基镁(Mg(C2H5)2)、丙基镁(Mg(C3H7)2)、正丁基镁(Mg(C4H9)2)和异丁基镁(Mg(i-C4H9)2)等,其中优选乙基镁和正丁基镁。
作为烷基卤化镁,比如可以举出甲基氯化镁(Mg(CH3)Cl)、乙基氯化镁(Mg(C2H5)Cl)、丙基氯化镁(Mg(C3H7)Cl)、正丁基氯化镁(Mg(C4H9)Cl)、异丁基氯化镁(Mg(i-C4H9)Cl)、甲基溴化镁(Mg(CH3)Br)、乙基溴化镁(Mg(C2H5)Br)、丙基溴化镁(Mg(C3H7)Br)、正丁基溴化镁(Mg(C4H9)Br)、异丁基溴化镁(Mg(i-C4H9)Br)、甲基碘化镁(Mg(CH3)I)、乙基碘化镁(Mg(C2H5)I)、丙基碘化镁(Mg(C3H7)I)、正丁基碘化镁(Mg(C4H9)I)和异丁基碘化镁(Mg(i-C4H9)I)等,其中优选甲基氯化镁、乙基氯化镁和异丁基氯化镁。
作为烷基烷氧基镁,比如可以举出甲基甲氧基镁(Mg(OCH3)(CH3))、甲基乙氧基镁(Mg(OC2H5)(CH3))、甲基丙氧基镁(Mg(OC3H7)(CH3))、甲基正丁氧基镁(Mg(OC4H9)(CH3))、甲基异丁氧基镁(Mg(i-OC4H9)(CH3))、乙基甲氧基镁(Mg(OCH3)(C2H5))、乙基乙氧基镁(Mg(OC2H5)(C2H5))、乙基丙氧基镁(Mg(OC3H7)(C2H5))、乙基正丁氧基镁(Mg(OC4H9)(C2H5))、乙基异丁氧基镁(Mg(i-OC4H9)(C2H5))、丙基甲氧基镁(Mg(OCH3)(C3H7))、丙基乙氧基镁(Mg(OC2H5)(C3H7))、丙基丙氧基镁(Mg(OC3H7)(C3H7))、丙基正丁氧基镁(Mg(OC4H9)(C3H7))、丙基异丁氧基镁(Mg(i-OC4H9)(C3H7))、正丁基甲氧基镁(Mg(OCH3)(C4H9))、正丁基乙氧基镁(Mg(OC2H5)(C4H9))、正丁基丙氧基镁(Mg(OC3H7)(C4H9))、正丁基正丁氧基镁(Mg(OC4H9)(C4H9))、正丁基异丁氧基镁(Mg(i-OC4H9)(C4H9))、异丁基甲氧基镁(Mg(OCH3)(i-C4H9))、异丁基乙氧基镁(Mg(OC2H5)(i-C4H9))、异丁基丙氧基镁(Mg(OC3H7)(i-C4H9))、异丁基正丁氧基镁(Mg(OC4H9)(i-C4H9))和异丁基异丁氧基镁(Mg(i-OC4H9)(i-C4H9))等,其中优选丁基乙氧基镁。
这些镁化合物可以单独使用一种,也可以多种混合使用。
作为多孔载体,比如可以举出本领域在制造负载型烯烃聚合催化剂时作为载体而常规使用的那些有机或无机多孔固体。
具体而言,作为有机多孔固体,比如可以举出烯烃均聚物或共聚物、聚乙烯醇或其共聚物、环糊精、(共)聚酯、(共)聚酰胺、氯乙烯均聚物或共聚物、丙烯酸酯均聚物或共聚物、甲基丙烯酸酯均聚物或共聚物,以及苯乙烯均聚物或共聚物等,以及这些均聚物或共聚物的部分交联形式,其中优选部分交联(比如交联度至少为2%但小于100%)的苯乙烯聚合物。
根据本发明,使用有机多孔固体作为载体时,还可以在使用前对所述有机多孔固体进行热活化处理。该热活化处理可以按照通常的方式进行,比如在减压条件下或惰性气氛下对所述有机多孔固体进行加热处理。这里所说的惰性气氛是指气体中仅含有极其微量或者不含有可与所述有机多孔固体反应的组分。作为所述惰性气氛,比如可以举出氮气或稀有气体气氛,优选氮气气氛。由于有机多孔固体的耐热性差,因此该热活化过程以不破坏所述有机多孔固体本身的结构和基本组成为前提。一般地,该热活化的温度为50-400℃,优选100-250℃,而热活化时间为1-24h,优选2-12h。热活化处理后,所述有机多孔固体需要在惰性气氛下正压保存备用。
作为无机多孔固体,比如可以举出元素周期表ⅡA、ⅢA、IVA或IVB族金属的难熔氧化物(比如二氧化硅(又称为氧化硅或硅胶)、氧化铝、氧化镁、氧化钛、氧化锆或氧化钍等),或者这些金属的任意难熔复合氧化物(比如氧化硅铝、氧化镁铝、氧化钛硅、氧化钛镁和氧化钛铝等),以及粘土、分子筛(比如ZSM-5和MCM-41)、云母、蒙脱土、膨润土和硅藻土等。作为所述无机多孔固体,还可以举出由气态金属卤化物或气态硅化合物通过高温水解而生成的氧化物,比如由四氯化硅高温水解得到的硅胶,或者由三氯化铝高温水解得到的氧化铝等。优选二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化硅铝、氧化镁铝、氧化钛硅、二氧化钛、分子筛和蒙脱土等,特别优选二氧化硅。适宜的二氧化硅可以通过常规方法制造,或者可以是任意的可购买的商业产品,比如可以举出Grace公司的Grace 955、Grace 948、Grace SP9-351、GraceSP9-485、Grace SP9-10046、Davsion Syloid 245和Aerosil812,Ineos公司的ES70、ES70X、ES70Y、ES70W、ES757、EP10X和EP11,以及PQ公司的CS-2133和MS-3040。
具体而言,关于聚乙烯主催化剂的用量说明如下。
根据本发明,聚乙烯主催化剂的用量可以采用本领域中常用的催化剂用量,其主要用量使用原则依据催化剂的乙烯淤浆聚合活性来确定,在高的乙烯淤浆聚合活性下使用低的聚乙烯主催化剂用量,在低的乙烯淤浆聚合活性下使用较高的聚乙烯主催化剂用量,从而实现淤浆浆液的浓度达到本发明要求。例如,以聚乙烯主催化剂中活性金属元素计,聚乙烯主催化剂与聚合溶剂的配比为0.001-0.500mmol聚乙烯主催化剂/L聚合溶剂,优选0.005-0.200mmol聚乙烯主催化剂/L聚合溶剂、更优选0.005-0.05mmol聚乙烯主催化剂/L聚合溶剂。一般来说,对于在高的聚合活性制备聚乙烯的情况,比如在较低氢气与乙烯摩尔比、较高的共聚单体与乙烯摩尔比、或较高的聚合压力、或较高的聚合温度的情况下,可采用较低的聚乙烯主催化剂浓度;反之,比如在较高氢气与乙烯摩尔比、较低的共聚单体与乙烯摩尔比、或较低的聚合压力、或较低的聚合温度的情况下,可采用较高的聚乙烯主催化剂浓度。另外,聚乙烯主催化剂与聚合溶剂的配比还可以为0.005-0.05mmol聚乙烯主催化剂/L聚合溶剂。
应予说明,本发明中,如无特别说明,聚乙烯主催化剂的摩尔量以聚乙烯主催化剂中活性金属元素计。
另外,本发明中,关于助催化剂说明如下。
根据本发明,助催化剂选自铝氧烷、烷基铝、卤代烷基铝、硼氟烷、烷基硼或烷基硼铵盐或其混合物。
其中,作为助催化剂的所述铝氧烷,比如可以举出下述通式(I)所示的线型铝氧烷:(R)(R)Al-(Al(R)-O)n-O-Al(R)(R),以及下述通式(II)所示的环状铝氧烷:-(Al(R)-O-)n+2-。
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在前述通式(I)和(II)中,基团R彼此相同或不同(优选相同),各自独立地选自C1-C8烷基,优选甲基、乙基、丙基、丁基和异丁基,最优选甲基、异丁基;n为1-50范围内的任意整数,优选10-30范围内的任意整数。
作为所述铝氧烷,优选甲基铝氧烷、乙基铝氧烷、异丁基铝氧烷和正丁基铝氧烷,进一步优选甲基铝氧烷和异丁基铝氧烷。
这些铝氧烷可以单独使用一种,或者以任意的比例组合使用多种。
作为所述烷基铝,比如可以举出如下通式所示的化合物:
Al(R)3
其中,基团R彼此相同或不同(优选相同),并且各自独立地选自C1-C8烷基,优选甲基、乙基、丙基、丁基和异丁基,最优选甲基、异丁基。
具体而言,作为所述烷基铝,比如可以举出三甲基铝(Al(CH3)3)、三乙基铝(Al(CH3CH2)3)、三正丙基铝(Al(C3H7)3)、三异丙基铝(Al(i-C3H7)3)、三异丁基铝(Al(i-C4H9)3)、三正丁基铝(Al(C4H9)3)、三异戊基铝(Al(i-C5H11)3)、三正戊基铝(Al(C5H11)3)、三正己基铝(Al(C6H13)3)、三异己基铝(Al(i-C6H13)3)、二乙基甲基铝(Al(CH3)(CH3CH2)2)和二甲基乙基铝((Al(CH3CH2)(CH3)2)等,其中优选三甲基铝、三乙基铝、三丙基铝和三异丁基铝,最优选三乙基铝和三异丁基铝。
这些烷基铝可以单独使用一种,或者以任意的比例组合使用多种。
作为所述卤代烷基铝,比如可以举出如下通式所示的化合物:
Al(R)nX3-n
其中,基团R彼此相同或不同(优选相同),并且各自独立地选自C1-C8烷基,优选甲基、乙基、丙基、丁基和异丁基,最优选甲基、异丁基;X表示氟、氯、溴、碘;n表示1或2。
具体而言,作为所述卤代烷基铝,比如可以举出一氯二甲基铝(Al(CH3)2Cl)、二氯甲基铝(Al(CH3)Cl2))、一氯二乙基铝(Al(CH3CH2)2Cl)、二氯乙基铝(Al(CH3CH2)Cl2)、一氯二丙基铝(Al(C3H7)2Cl)、二氯丙基铝(Al(C3H7)Cl2))、一氯二正丁基铝(Al(C4H9)2Cl)、二氯正丁基铝(Al(C4H9)Cl2)、一氯二异丁基铝(Al(i-C4H9)2Cl)、二氯异丁基铝(Al(i-C4H9)Cl2)、一氯二正戊基铝(Al(C5H11)2Cl)、二氯正戊基铝(Al(C5H11)Cl2)、一氯二异戊基铝(Al(i-C5H11)2Cl)、二氯异戊基铝(Al(i-C5H11)Cl2)、一氯二正己基铝(Al(C6H13)2Cl)、二氯正己基铝(Al(C6H13)Cl2)、一氯二异己基铝(Al(i-C6H13)2Cl)、二氯异己基铝(Al(i-C6H13)Cl2)、一氯甲基乙基铝(Al(CH3)(CH3CH2)Cl)、一氯甲基丙基铝(Al(CH3)(C3H7)Cl)、一氯甲基正丁基铝(Al(CH3)(C4H9)Cl)、一氯甲基异丁基铝(Al(CH3)(i-C4H9)Cl)、一氯乙基丙基铝(Al(CH2CH3)(C3H7)Cl)、一氯乙基正丁基铝(AlCH2CH3)(C4H9)Cl)、一氯甲基异丁基铝(Al(CH2CH3)(i-C4H9)Cl)等,其中优选一氯二乙基铝、二氯乙基铝、一氯二正丁基铝、二氯正丁基铝、一氯二异丁基铝、二氯异丁基铝、一氯二正己基铝、二氯正己基铝,进一步优选氯二乙基铝、二氯乙基铝和一氯二正己基铝,并且最优选一氯二乙基铝。
这些卤代烷基铝可以单独使用一种,或者以任意的比例组合使用多种。
作为所述硼氟烷、烷基硼和烷基硼铵盐,可以直接使用本领域常规使用的那些,并没有特别的限制,比如可选三甲基硼、三乙基硼、三苯基硼、三(五氟苯基 )硼、三[3,5-双(三氟甲基)苯基]硼、六氟苯基硼、三苯甲基四(五氟苯基)硼酸盐、N,N-二甲基苯铵四(五氟苯基 )硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、二茂铁四氟硼酸盐、三甲基铵四苯基硼酸盐、三乙基铵四苯基硼酸盐、三丙基铵四苯基硼酸盐、三丁基铵四苯基硼酸盐、三甲基铵四(对甲苯基)硼酸盐、三丙基铵四(对甲苯基)硼、三甲基铵四(邻,对二甲基苯基)硼酸盐、三乙基铵四(邻,对二甲基苯基)硼酸盐、三甲基铵四(对三氟甲基苯基硼酸盐、三丁基铵四(对三氟甲基苯基)硼酸盐、三丁基铵四(五氟苯基)硼酸盐、N,N-二乙基苯铵四苯基硼酸盐、N,N-二乙基苯铵四五氟苯基硼酸盐、二乙基铵四五氟苯基硼酸盐,等等。
另外,根据本发明,所述助催化剂可以单独使用一种,也可以根据需要以任意的比例组合使用多种前述的助催化剂,而且,对该混合物中各组分的比例没有特别的限定,可以根据需要任意选择。
根据本发明,所述助催化剂一般是以溶液的形式使用的。在制备所述助催化剂的溶液时,对此时所使用的溶剂没有特别的限定,只要其可以溶解该助催化剂即可,一般选择为烷烃溶剂,如正戊烷、异戊烷、环戊烷、新戊烷等,或芳烃溶剂,如甲苯、乙苯、二甲苯等,根据本发明,为便于后续分离,优选与聚合溶剂相同的溶剂;或者与聚合用混合溶剂中的一种溶剂相同的溶剂。
应予说明,如无特别说明,本发明中,助催化剂为铝氧烷、烷基铝或卤代烷基铝时,助催化剂的摩尔量以Al元素的摩尔量计;助催化剂为硼氟烷、烷基硼或烷基硼铵盐时,助催化剂的摩尔量以B元素的摩尔量计。
具体而言,关于助催化剂与聚乙烯主催化剂的配比和加入方式说明如下。
根据本发明,对于所述助催化剂与聚乙烯主催化剂的配比,以助催化剂中铝氧烷、烷基铝、卤代烷基铝中总铝元素和聚乙烯主催化剂中活性金属元素计,铝与活性金属摩尔比为10-500:1,优选铝与活性金属摩尔比为20-100:1。
以助催化剂中硼氟烷、烷基硼或烷基硼铵盐中硼元素和聚乙烯主催化剂中活性金属元素计,硼与活性金属摩尔比为1-50:1,优选硼与活性金属摩尔比为1-20:1。
以助催化剂铝氧烷、烷基铝、卤代烷基铝中总铝元素,硼氟烷、烷基硼或烷基硼铵盐中硼元素和聚乙烯主催化剂中活性金属元素计,铝、硼、与活性金属摩尔比为10-100:1-20:1,优选铝、硼、与活性金属摩尔比为20-50:1-10:1。
聚乙烯主催化剂和助催化剂向聚合反应体系中的加入方式没有特别限定,可以是先加聚乙烯主催化剂,然后再加入助催化剂,或者先加入助催化剂,然后再加入聚乙烯主催化剂,或者是两者先接触混合后一起加入,或者分别同时加入,或者先加入部分助催化剂,然后再同时加入聚乙烯主催化剂和剩余助催化剂,或者先加入部分聚乙烯主催化剂,然后再同时加入剩余聚乙烯主催化剂和助催化剂。将聚乙烯主催化剂和助催化剂分别加入时既可以在同一加料管路中依次加入,也可以在多路加料管路中依次加入,其中,两者分别同时加入时应选择多路加料管路。
具体而言,关于制备乙烯聚合物的乙烯淤浆聚合条件说明如下。
根据本发明的一个实施方式,淤浆聚合的聚合温度为30-110℃、优选50-100℃。根据本发明的一个实施方式,聚合压力为0.2-4.0MPa、优选1.0-3.8MPa。根据本发明的一个实施方式,氢气与乙烯摩尔比为0.01-20:1,优选0.015-10:1。根据本发明的一个实施方式,氢气与共聚单体摩尔比为8-30:1,优选为10-25:1,更优选为12-23:1。根据本发明的一个实施方式,共聚单体与乙烯摩尔比为0.01-0.500:1、优选0.015-0.350:1。
根据本发明的一个实施方式,以活性金属的量计的所述聚乙烯主催化剂与所述聚合溶剂的配比为0.001-0.500mmol聚乙烯主催化剂/L聚合溶剂、优选0.005-0.200mmol聚乙烯主催化剂/L聚合溶剂、更优选0.005-0.05mmol聚乙烯主催化剂/L聚合溶剂。根据本发明的一个实施方式,淤浆浆液浓度为50-500克聚合物/L聚合溶剂、优选100-400克聚合物/L聚合溶剂。
其中,关于制备乙烯聚合物的乙烯淤浆聚合反应器说明如下。
对于本发明乙烯聚合物的制备方法,是在存在氢气、以及气态或液态共聚单体下,以气态乙烯或液态液体连续进料,在单个或多个乙烯淤浆反应器中进行间歇或连续乙烯淤浆共聚,乙烯淤浆聚合反应器可以是带搅拌的单个釜式反应器、带搅拌的串联式多级釜式反应器、带搅拌的并联式的多级釜式反应器、带搅拌的先串联后并联的多级釜式反应器、带搅拌的先并联后串联的釜式反应器、带搅拌的先串联后并联再串联的釜式反应器、带搅拌的先并联后串联再并联的釜式反应器,等等;优选带搅拌的单个釜式反应器、串联式多级釜式反应器、并联式的多级釜式反应器、先串联后并联式釜式反应器,更优选带搅拌的单个釜式反应器、串联式两级或三级釜式反应器、并联式的两级釜式反应器、先串联后并联三级釜式反应器。其中,关于制备乙烯聚合物的乙烯釜式淤浆聚合实施方式说明如下。
当采用间歇共聚时,聚乙烯主催化剂、助催化剂、聚合溶剂、共聚单体、氢气首先按照前述配比一次性加入到乙烯淤浆聚合反应器中里,然后再连续通入乙烯,恒定聚合压力和聚合温度,反应完成后,停止乙烯通入,放空釜内气体,釜内淤浆物料冷却到室温后放出,过滤和干燥。
采用间歇共聚时,氢气、共聚单体各自的量与乙烯的各自配比是用先期加入的氢气和共聚单体各自摩尔量,除以从反应开始到结束整个过程中乙烯总的累计加入摩尔量而得到的。
当采用连续共聚时,聚乙烯主催化剂、助催化剂、聚合溶剂、共聚单体、氢气与乙烯同时按照前述配比连续加入到乙烯淤浆聚合反应器中,在恒定聚合压力和聚合温度下进行反应,聚合反应生成的物料也连续离开乙烯淤浆搅拌釜,进入脱气、脱溶剂(如闪蒸、离心或过滤方式)、干燥、造粒(也可以不造粒)等后处理过程。
采用连续共聚时,氢气和共聚单体的各自的量与乙烯的配比是指,聚合过程稳定时反应釜中气相组分中,氢气和共聚单体的各自的摩尔量相对于乙烯的摩尔量的比值。
其中,关于制备乙烯聚合物的乙烯淤浆聚合搅拌方式和搅拌速度说明如下。
对于采用带搅拌的乙烯淤浆聚合条件,搅拌方式和搅拌速度没有特别限定,只需要能够确保乙烯淤浆反应器中聚乙烯主催化剂、助催化剂、乙烯、氢气、共聚单体、以及淤浆浆液能够充分搅拌分散即可。一般来说,搅拌方式可采用锚式搅拌桨、螺带式搅拌桨、桨式搅拌桨、涡轮式搅拌桨、推进式搅拌桨(旋桨式)、框式搅拌桨。搅拌桨在乙烯淤浆聚合反应器高径比较大(比如大于2时)时,可用多层搅拌桨,搅拌密封方式没有特别限定。一般来说,可采用机械密封式或磁力密封式,在乙烯淤浆聚合反应器容积大于等于10m3时,优选采用机械密封式。在乙烯淤浆聚合反应器容积小于10m3时,优选采用磁力密封式;搅拌转速与乙烯淤浆反应器容积和搅拌方式有关,一般来说,反应器容积越小(比如小于等于5m3)或采用锚式搅拌桨、桨式搅拌桨、涡轮式搅拌桨、推进式搅拌桨(旋桨式)等时,所需搅拌转速越大,搅拌转速在200-1000rpm。反应器容积越大(比如大于10m3)或采用螺带式搅拌桨、框式搅拌桨等时,所需搅拌转速越小,搅拌转速在10-200rpm。在反应器容积在大于5m3且小于10等于m3时,搅拌转速在100-500rpm。
关于制备乙烯聚合物的乙烯淤浆聚合温度说明如下。
根据本发明,制备乙烯聚合物的乙烯淤浆聚合温度为聚合浆液温度,其为30-110℃、优选50-100℃。
聚合温度对于聚乙烯主催化剂聚合活性、聚合寿命、乙烯瞬间消耗的稳定性等方面,以及对于乙烯淤浆聚合制备的乙烯聚合物的性能,比如堆积密度、真密度、分子量及其分布、共聚序列含量、组成及分布等质量的稳定性均有影响。一般来说,在较高的聚合温度(比如65-110℃)下,聚乙烯主催化剂的乙烯淤浆聚合活性较高、聚合寿命较短,由此得到的乙烯聚合物的分子量较低、熔融指数较高;而在较低的聚合温度(比如30-65℃)下,聚乙烯主催化剂的乙烯淤浆聚合活性较低、聚合寿命较长,由此得到的乙烯聚合物的分子量较高、熔融指数较低。
聚合温度主要是乙烯在聚合溶剂中,在聚乙烯主催化剂、助催化剂存在下,进行乙烯和共聚单体发生共聚反应的链聚合和组合所释放的热量,以及采用乙烯淤浆反应器外夹套加热或撤热、或内盘管加热或撤热、或浆液外循环加热或撤热、气相蒸发撤热或由气态变成液态释放的相变潜热撤热等加热或撤热方式共同作用的结果。此外在乙烯淤浆制备乙烯聚合物时,在一个温度难以稳定控制时,可采用降低聚乙烯主催化剂投入量或停止投入、降低聚合压力、增加氢气乙烯摩尔比等方式来辅助降低和控制聚合温度,防止和避免聚合温度失去控制(比如在预设聚合温度上下20℃时,每分钟温度增加0.5-2℃时)所导致的乙烯聚合物结块、塑化等暴聚现象的发生。在一个最为极端的情况下,可紧急放空聚合压力,或通入少量一氧化碳、或二氧化碳、或乙醇、或水蒸气、或其混合物等灭活剂或终止剂淬灭聚乙烯主催化剂的乙烯淤浆聚合活性,避免聚合温度飞温(比如在预设聚合温度上下20℃时,每分钟温度增加超过2℃时)所导致的乙烯聚合物塑化等暴聚现象的发生。
其中,关于制备乙烯聚合物的乙烯淤浆聚合压力说明如下。
根据本发明,制备乙烯聚合物的乙烯淤浆聚合压力为乙烯淤浆聚合反应器的总压,其由乙烯淤浆聚合反应器中乙烯、助催化剂及溶解的溶剂、氢气、共聚单体、聚合溶剂等在聚合温度下的分压和蒸气压以及任选添加的惰性气体来决定,其为0.2-4.0MPa、优选1.0-3.8MPa。聚合压力还可以为1.2-3.6MPa。
同乙烯淤浆聚合温度类似,乙烯淤浆聚合压力对于发挥聚乙烯主催化剂聚合活性、聚合寿命、乙烯瞬间消耗的稳定性等方面,以及对于乙烯淤浆聚合制备的乙烯聚合物的性能,比如堆积密度、真密度、分子量及其分布、共聚序列含量、组成及分布等质量的稳定性均有影响。一般来说,在较高的聚合压力(比如1.5-4.0MPa时)下,聚乙烯主催化剂的乙烯淤浆聚合活性较高;而在较低的聚合压力(比如0.2-1.5MPa时)下,聚乙烯主催化剂的乙烯淤浆聚合活性较低。
乙烯淤浆聚合压力的选择需要综合考虑乙烯聚合物的各种因素和条件,一般来说,聚合溶剂选择沸点较低的烷烃溶剂或20℃下蒸气压较高的混合烷烃溶剂时,可实施较高的聚合压力,以发挥聚乙烯主催化剂的乙烯淤浆聚合活性,降低聚合成本。根据本发明研究发现,采用以正戊烷、新戊烷、环戊烷或异戊烷等在5-55℃的烷烃溶剂或者在20℃下饱和蒸气压为20-150KPa的混合烷烃溶剂作为聚合溶剂,可实施高于1.5MPa的聚合压力,高的聚合压力可以在充分释放聚乙烯主催化剂的乙烯淤浆聚合活性条件下,为采用较大氢气与乙烯摩尔比以及共聚单体与乙烯摩尔比提供宽裕的聚合条件选择空间,进而可以在较大聚合工艺条件范围内调控得到不同分子量、不同熔融指数、不同共聚单体插入率、不同真密度等的乙烯聚合物。同时本发明人意外地发现,过高的聚合压力并没有理所当然地导致聚乙烯主催化剂的高的乙烯淤浆聚合活性,在一个聚合实施例中可见,比如高于4.0MPa时,聚乙烯主催化剂的聚合活性急剧降低,并且在开始乙烯淤浆聚合的初始时间里(0-1h)几乎没有明显的聚合活性(聚合活性低于1KgPE/g聚乙烯主催化剂)。
其中,关于制备乙烯聚合物的乙烯淤浆聚合的共聚单体说明如下。
根据本发明,所述共聚单体选自α-烯烃、双烯烃、环状烯烃和其他烯键式不饱和化合物。
具体而言,作为所述α-烯烃,可以为C3-C10 α-烯烃,比如可以举出丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-庚烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十一烯、1-十二烯和苯乙烯等。作为所述环状烯烃,比如可以举出1-环戊烯、乙叉降冰片烯和降冰片烯等。作为所述双烯烃,比如可以举出1,4-丁二烯、2,5-戊二烯、1,6-庚二烯、乙烯基降冰片烯、降冰片二烯和1,7-辛二烯等。作为所述其他烯键式不饱和化合物,比如可以举出醋酸乙烯酯和(甲基)丙烯酸酯等。其中,共聚单体优选为C3-C10 α-单烯烃,更优选为丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯中的至少一种。
在进行聚合反应时,乙烯和共聚单体一并进料到聚合釜中进行聚合反应。本发明中,“乙烯和共聚单体一并进料到聚合釜中”是指,乙烯和共聚单体一并进料到反应釜中一并进行聚合反应,而不存在分段聚合步骤,即不存在先使乙烯聚合再加入共聚单体进行聚合的分段步骤,也不存在使共聚单体均聚再加入乙烯进行聚合的分段步骤。所得所述聚乙烯为无规共聚结构。
采用乙烯与上述共聚单体进行共聚合,能够降低乙烯聚合物的真密度和结晶度,改善和提高力学性能,如提高力学强度和韧性,增加耐环境应力开裂性能。
根据本发明,共聚单体与乙烯摩尔比为0.01-0.500:1、优选0.015-0.350:1。在本发明提供的共聚单体与乙烯摩尔比的范围内,以及在适当的聚乙烯主催化剂等聚合条件下,能够对前述乙烯聚合物在2.16Kg负荷190℃下熔融指数熔融指数、真密度、共聚单体插入率、重均分子量、分子量分布、结晶度、熔点等性能进行调节和调控。
其次,关于制备乙烯聚合物的乙烯淤浆聚合中氢气和乙烯的摩尔比的说明如下。
氢气作为乙烯淤浆聚合链转移剂和终止剂,其主要作用是降低由此得到乙烯聚合物的熔融指数和分子量,并且由此得到共聚形式的低聚物。一般来说,在高氢气与乙烯摩尔比的乙烯淤浆聚合条件下得到的乙烯聚合物具有较低的分子量和较高的熔融指数,反之在低氢气与乙烯摩尔比的乙烯淤浆聚合条件下得到的乙烯聚合物具有较高的分子量和较低的熔融指数。在一定的聚合压力条件下,氢气的存在会降低乙烯分压,由此会降低聚乙烯主催化剂的乙烯淤浆聚合活性。
本发明人研究发现,以部分负载型后过渡金属催化剂作为聚乙烯主催化剂时,其乙烯淤浆聚合反应对氢气的敏感性较高。
根据本发明,所述在乙烯淤浆聚合条件下,氢气与乙烯摩尔比为0.01-20:1、优选0.015-10:1,进一步优选0.02-5:1。
其次,关于制备乙烯聚合物的乙烯淤浆聚合中氢气和共聚单体的摩尔比的说明如下。
本发明人发现,在可类比的条件下,在本发明的特定的反应条件下,通过使氢气和共聚单体的摩尔比为特定范围,在聚合反应中,可以伴随产生特定的共聚型的低聚物,进而,配合本发明的特定聚合溶剂,可以使得到的乙烯聚合物中,低聚物得以保留,由此可以提高乙烯聚合物的加工性能。
根据本发明,所述在乙烯淤浆聚合条件下,氢气与共聚单体的摩尔比为8-30:1,优选为10-25:1,更优选为12-23:1。
另外,关于制备乙烯聚合物的乙烯淤浆聚合停留时间说明如下。
对于聚合停留时间,本发明没有特别限定,可以根据聚合压力、聚合温度、氢气与乙烯摩尔比、共聚单体与乙烯摩尔比、聚乙烯主催化剂的聚合活性、聚合活性寿命、以及聚乙烯主催化剂用量和淤浆浆液浓度等综合条件进行选择。一般来说,高的聚合活性可选择较短的聚合时间,比如以聚乙烯主催化剂计,乙烯淤浆聚合活性每小时低于1万克聚乙烯/克聚乙烯主催化剂时,聚合停留时间可选择1-12h,优选2-8h;乙烯淤浆聚合活性每小时高于或等于1万克聚乙烯/克聚乙烯主催化剂但小于3万克聚乙烯/克聚乙烯主催化剂时,聚合停留时间可选择0.5-6h,优选1-4h;乙烯淤浆聚合活性每小时高于或等于3万克聚乙烯/克聚乙烯主催化剂时,聚合停留时间可选择0.2-4h,优选0.5-2h。但不限于此。
另外,关于制备乙烯聚合物的乙烯淤浆浆液浓度的说明如下。
乙烯聚合物在乙烯淤浆聚合中的淤浆浆液浓度,是反映乙烯淤浆聚合过程程度的一项重要指标,浓度过低则因溶剂和物料的分离而导致制备成本高,浓度过高则搅拌难以充分分散,传热效果变差,导致釜内物料不均匀,不利于得到乙烯聚合物。根据本发明,所述乙烯聚合物在乙烯淤浆聚合反应器中的淤浆浆液浓度为50-500克聚乙烯/升聚合溶剂,优选100-400克聚乙烯/升聚合溶剂。
在本发明的一个实施方式中,提供一种乙烯聚合物,所述乙烯聚合物平均粒径50-3000μm,堆积密度0.28-0.55g/cm3,真密度0.920-0.980g/cm3,2.16公斤负荷190℃下熔融指数0-2000g/10min,结晶度为30-90%,熔点105-147℃,共聚单体摩尔插入率0-5mol%,重均分子量为1万克/摩尔-150万克/摩尔,分子量分布为1.9-20.0。
在本发明的一个实施方式中,提供一种乙烯聚合物,所述乙烯聚合物平均粒径100-1000μm,堆积密度0.33-0.50g/cm3,真密度0.930-0.960g/cm3,2.16公斤负荷190℃下熔融指数0-1000g/10min,结晶度为40-80%,熔点为110-143℃,共聚单体摩尔插入率0-3.5mol%,重均分子量为2万克/摩尔-150万克/摩尔,分子量分布为2.2-10.0。
在本发明的一个实施方式中,提供一种乙烯聚合物的制备方法,其中以沸点在5-55℃的烷烃溶剂或20℃下饱和蒸气压为20-150KPa(优选30-80KPa)的混合烷烃溶剂作为聚合溶剂,在以齐格勒-纳塔型催化剂作为主催化剂的聚乙烯催化体系存在下,在聚合温度为30-110℃、聚合压力为0.2-4.0MPa、氢气与乙烯摩尔比为0-40:1,共聚单体与乙烯摩尔比为0-1:1,聚乙烯主催化剂与聚合溶剂的配比为0.001-0.500mmol聚乙烯主催化剂/L聚合溶剂,淤浆浆液浓度为50-500克聚合物/L聚合溶剂的条件下,进行间歇式或连续式乙烯淤浆聚合。
在本发明的一个实施方式中,提供一种乙烯聚合物的制备方法,其中在聚合温度为50-95℃、聚合压力0.5-3.0MPa、氢气与乙烯摩尔比为0.01-20:1,共聚单体与乙烯摩尔比为0.01-0.50:1,聚乙烯主催化剂与聚合溶剂的配比为0.005-0.200mmol聚乙烯主催化剂/L聚合溶剂,淤浆浆液浓度为100-400克聚合物/L聚合溶剂的条件下,进行间歇式或连续式乙烯淤浆聚合。本发明中提供的乙烯聚合物具有优异的物性和加工性能,其可以应用于纺织、造纸、食品、化工、包装、农业、建筑、医疗、过滤器材的滤芯、体育、娱乐、军事等领域。
实施例
以下采用实施例进一步详细地说明本发明,但本发明并不限于这些实施例。
乙烯聚合物的堆密度(单位为g/cm3)的测定参照标准GB 1636-79进行,乙烯聚合物的真密度(单位为g/cm3)按照标准GB/T 1033-86在密度管中进行测试。
聚乙烯主催化剂中活性金属元素的含量采用ICP-AES法测定。
聚乙烯主催化剂的聚合活性按照以下方法计算:采用乙烯淤浆间歇法时,在聚合反应结束之后,将反应釜内的聚合产物过滤并干燥,然后称量该聚合产物的质量,以该聚合产物质量除以所用的聚乙烯主催化剂的质量的比值来表示该催化剂的聚合活性(千克乙烯聚合物/克催化剂或kgPE/gCat),采用乙烯淤浆连续法时,以平稳态(聚合压力、聚合温度和气相组成保持稳定)时,乙烯瞬间消耗量速率(又称吸收量)除以聚乙烯主催化剂的连续加入速率的值来表示该催化剂的聚合活性(单位是千克乙烯聚合物/克催化剂或kgPE/gCat)。
淤浆浆液浓度如下计算,从乙烯淤浆聚合反应器中均匀取样后称重计为m1(单位为g),然后充分干燥后得到干燥的乙烯聚合物m2(单位为g),聚合溶剂密度为ρ(单位为g/ml),淤浆浆液浓度按照下式计算。
Figure 955757DEST_PATH_IMAGE002
乙烯聚合物的熔融指数(190℃;负荷为2.16Kg,或有另外说明的话负荷为5Kg或21.6Kg)测定:参照标准GB T 3682-2000进行(单位为g/10min)。
聚合物平均粒径测定是在Microtrac S3500型激光粒度分析仪上进行,粒度测定范围0.01~10000微米。
乙烯聚合物的重均分子量Mw(单位为万克/摩尔)、数均分子量Mn(单位为万克/摩尔)、分子量分布(MWD)采用美国安捷伦公司的GPC PL220高温型凝胶色谱分析仪进行测定,选用4支Agilent PLgel Olexis型色谱柱,以1,2,4-三氯苯为流动相,测定时的温度为150℃,按照MWD=Mw/Mn计算,其中Mw为重均分子量,Mn为数均分子量。
乙烯聚合物中共聚单体含量的测定由已知含量共聚物采用Bruck公司的600M核磁共振仪标定,采用德国Bruck公司66/S型傅里叶变换红外光谱仪外测定。
乙烯聚合物结晶度和熔点的测定利用差热扫描量热法测定,仪器为美国TA公司的Q1000型DSC差热扫描量热法测定仪,参照标准YYT0815-2010进行测定。
聚合反应后湿物料中溶剂残留含量的测定是,对于在聚合反应器中聚合反应完成后得到的乙烯聚合物粉料,采用100目的过滤网直接过滤,称量湿聚合物质量m1,待在20mBar真空下80℃下完全干燥后称量干燥聚合物粉料质量m2,进而计算出溶剂残留含量。
Figure 532232DEST_PATH_IMAGE003
吹膜试验中的加工指数如下进行测定:
针对乙烯聚合物,在高特福Xtrude 1400吹膜机上进行吹膜试验,主机螺杆直径45mm,长径比25,模头直径80mm,模头间隙0.8mm,采用环形风冷却,冷却风温度温度20℃。挤出机螺杆转速20rpm,吹胀比为2.3,牵引速度:8m/min±0.5m/min,冷却线高度:230mm-250mm,薄膜厚度:0.03mm±0.003mm。
以上述吹膜试验中,主机电流(单位:A)的大小表示聚合物的吹膜试验中的加工指数。
该吹膜试验中的加工指数反映聚合物的加工性能,即主机电流越小,则表明聚合物加工性能越优异,但另一方面,如果太小,则不能形成挤出压力,无法导致成型加工。
吹膜试验中的加工指数低于4.0时,表明聚合物在进行挤出时非常容易挤出,难以形成有效的挤出压力,无法吹膜成型;
吹膜试验中的加工指数超过6.0时,表明聚合物在进行挤出时非常难以挤出,挤出压力过大,不易进行吹膜加工;
吹膜试验中的加工指数在4.0-6.0之间时,聚合物在挤出加工时,挤出压力适当,容易进行吹膜加工;
吹膜试验中的加工指数在4.0-6.0之间时,加工指数越低,表明加工性能越优异。
为了更清楚地说明本发明的乙烯聚合物及其制备方法,在具体的实施例里,乙烯淤浆聚合的聚乙烯主催化剂采用如下催化剂:
齐格勒-纳塔型催化剂(CAT-3),采用中国专利ZL201010240378.0中实施例1所制备,其中活性金属钛元素含量为9.5wt%。
但根据本发明,其涉及的聚乙烯主催化剂包括但不限于上述具体催化剂,以权利要求书为准。
实施例1
聚乙烯主催化剂采用齐格勒-纳塔型催化剂CAT-3(浓度0.024mmol/L),助催化剂为三乙基铝(TEAL)的戊烷溶液(浓度为1.0mol/L),聚合压力为1.8MPa,聚合温度为85℃,聚合溶剂采用正戊烷(沸点36.1℃),用量为2.5L,共聚单体为1-己烯。
在5L带搅拌的锚式乙烯淤浆聚合釜中,首先在常温下将2.5L聚合溶剂加入到聚合高压釜中,开启搅拌,转速为300rpm,然后一次性加入聚乙烯催化剂和助催化剂混合物,并一次性加入共聚单体,再加入氢气,最后持续通入乙烯使聚合压力和聚合温度恒定,持续反应2h后,将釜内气体放空,放出釜内聚合物,干燥后称量质量,乙烯聚合物记为PE-1,该乙烯聚合物制备过程及条件如表1-1所示,乙烯聚合物性能如表1-2所示。
实施例1-1
与实施例1基本相同,但有如下改变:
聚乙烯主催化剂浓度改为0.018mmol/L,助催化剂为三乙基铝的环戊烷溶液(浓度为1.0mol/L),聚合压力为1.2MPa,聚合温度为95℃,聚合溶剂采用环戊烷(沸点49.26℃),用量为2.5L,共聚单体为1-辛烯,转速为240rpm,聚合时间为0.5h,乙烯聚合物记为PE-1-1,该乙烯聚合物制备过程及条件如表1-1所示,乙烯聚合物性能如表1-2所示。
实施例1-2
与实施例1基本相同,但有如下改变:
聚乙烯主催化剂浓度改为0.048mmol/L,助催化剂为三乙基铝的2-甲基丁烷(又称异戊烷)溶液(浓度为1mol/L),聚合压力为2.4MPa,聚合温度为78℃,聚合溶剂采用异戊烷(沸点27.83℃),用量为2.5L。转速为200rpm,聚合时间为3h后,将釜内气体放空,放出釜内聚合物,干燥后称量质量,乙烯聚合物记为PE-1-2。该乙烯聚合物制备过程及条件如表1-1所示,乙烯聚合物性能如表1-2所示。
实施例1-3
与实施例1基本相同,但有如下改变:
聚乙烯主催化剂浓度改为0.012mmol/L,助催化剂为三异丁基铝(TIBA)的新戊烷溶液(浓度为1.0mol/L),聚合压力为3.6MPa,聚合温度为62℃,聚合溶剂采用新戊烷(沸点9.5℃),用量为2.5L,共聚单体为1-丁烯,转速为40rpm,聚合时间为1h,乙烯聚合物记为PE-1-3。该乙烯聚合物制备过程及条件如表1-1所示,乙烯聚合物性能如表1-2所示。
实施例1-4
与实施例1基本相同,但有如下改变:
聚合溶剂为20℃下饱和蒸气压为100.01KPa的新戊烷和异戊烷按照0.5:1摩尔配比所组成的混合烷烃溶剂。助催化剂溶剂也使用该混合烷烃溶剂。聚乙烯主催化剂浓度改为0.024mmol/L。
乙烯聚合物记为PE-1-4。该乙烯聚合物制备过程及条件如表1-1所示,乙烯聚合物性能如表1-2所示。
实施例1-5
与实施例1基本相同,但有如下改变:
聚乙烯主催化剂浓度改为0.018mmol/L,聚合溶剂为20℃下饱和蒸气压为100.01KPa的新戊烷和异戊烷按照0.5:1摩尔配比所组成的混合烷烃溶剂。助催化剂溶剂也使用该混合烷烃溶剂。
乙烯聚合物记为PE-1-5。该乙烯聚合物制备过程及条件如表1-1所示,乙烯聚合物性能如表1-2所示。
实施例1-6
与实施例1基本相同,但有如下改变:
聚乙烯主催化剂浓度改为0.018mmol/L,聚合溶剂为20℃下饱和蒸气压为72.02KPa的异戊烷和环戊烷按照8:1摩尔配比所组成的混合烷烃溶剂。助催化剂溶剂也使用该混合烷烃溶剂。
乙烯聚合物记为PE-1-6。该乙烯聚合物制备过程及条件如表1-1所示,乙烯聚合物性能如表1-2所示。
比较例1-1
与实施例1基本相同,但有如下改变:聚合溶剂改为己烷溶剂,助催化剂的溶剂改为己烷溶液,乙烯聚合物记为CPE-1-1,该乙烯聚合物制备过程及条件如表1-1所示,乙烯聚合物性能如表1-2所示。
比较例1-2
与实施例1-3基本相同,但有如下改变:聚合溶剂改为己烷溶剂,助催化剂的溶剂改为己烷溶液,乙烯聚合物记为CPE-1-2,该乙烯聚合物制备过程及条件如表1-1所示,乙烯聚合物性能如表1-2所示。
比较例1-3
与实施例1基本相同,但有如下改变:
不加氢气,共聚单体1-己烯与乙烯摩尔比为1,催化剂浓度改为0.008mmol/L。
乙烯聚合物记为CPE-1-3。该乙烯聚合物制备过程及条件如表1-1所示,乙烯聚合物性能如表1-2所示。聚合物不成型,粘釜现象严重。
比较例1-4
与实施例1基本相同,但有如下改变:
不加入氢气和共聚单体,即氢气与乙烯摩尔比为0,共聚单体与乙烯摩尔比为0,聚合时间为8h,催化剂浓度改为0.008mmol/L。
乙烯聚合物记为CPE-1-4,该乙烯聚合物制备过程及条件如表1-1所示,乙烯聚合物性能如表1-2所示。聚合物分子量高,GPC无法测定Mw和Mn,且无法挤出加工。
比较例1-5
与实施例1基本相同,但有如下改变:
氢气与乙烯摩尔比为30,不加入共聚单体,即共聚单体与乙烯摩尔比为0,催化剂浓度改为0.48mmol/L。
乙烯聚合物记为CPE-1-5,该乙烯聚合物制备过程及条件如表1-1所示,乙烯聚合物性能如表1-2所示。聚合物熔融指数高,分子量极低,聚合物加工无法成型挤出。
比较例1-6
与实施例1基本相同,但有如下改变:
氢气与共聚单体摩尔比为0.05,催化剂浓度改为0.180mmol/L。
乙烯聚合物记为CPE-1-6。该乙烯聚合物制备过程及条件如表1-1所示,乙烯聚合物性能如表1-2所示。聚合物不成型,粘釜现象严重。
比较例1-7
与实施例1基本相同,但有如下改变:
聚乙烯主催化剂浓度改为0.024mmol/L,氢气与共聚单体摩尔比为40。
乙烯聚合物记为CPE-1-7。该乙烯聚合物制备过程及条件如表1-1所示,乙烯聚合物性能如表1-2所示。
实验例
针对各实施例和比较例中得到的乙烯聚合物,在高特福Xtrude 1400吹膜机上进行吹膜试验,主机螺杆直径45mm,长径比25,模头直径80mm,模头间隙0.8mm,采用环形风冷却,冷却风温度可控(冷风温度20℃)。挤出机螺杆转速20rpm,吹胀比为2.3,牵引速度:8m/min±0.5m/min,冷却线高度:230mm-250mm,薄膜厚度:0.03mm±0.003mm。测定其各自的主机电流(单位:A),作为吹膜试验中的加工指数。
Figure 661862DEST_PATH_IMAGE004
Figure 912452DEST_PATH_IMAGE005
由上述表中实施例1和比较例1-5所取得的效果对比可知,催化剂的共聚效应显著,即催化剂的共聚活性高于均聚活性,而且共聚反应能够提高聚合物的堆密度,即改善聚合物的颗粒形态,降低聚合物真密度、熔点和结晶度,并且本发明所得的高密度聚乙烯的加工性能优异。
基于由上述表中实施例1、实施例1-3和比较例1-1、比较例1-2所取得的效果对比可知,采用本发明的乙烯淤浆聚合方法,聚合完成后得到的乙烯聚合物粉料非常容易干燥,聚合反应完成后直接过滤后,湿聚合物中溶剂残留含量小于20wt%,低于以己烷为聚合溶剂时的湿聚合物中高于25wt%的溶剂残留含量,非常有利于缩短聚乙烯物料干燥时间和节省聚乙烯后处理成本。
对比上述表中实施例和比较例可知,采用本发明的乙烯淤浆聚合方法得到的聚乙烯,其吹膜试验中的加工指数适中,表现出优异的加工性能。这表明通过本发明方法所得的乙烯聚合物具有优异的加工性能,非常有利于后加工应用,在同等类条件下可进而降低加工成本,或者在同样的主机电流下,可以进一步提高聚乙烯的加工效率。
由上述表中所取得的数据和效果可知,本发明提供的乙烯聚合物,其堆积密度高,真密度、熔融指数、结晶度、熔点、共聚单体摩尔插入率、重均分子量等范围广且可调可控,分子量分布适中且可调可控,仅需简单且灵活地改变聚乙烯主催化剂、聚乙烯主催化剂与助催化剂配比、氢气与乙烯摩尔比、共聚单体与乙烯摩尔比、聚合压力、聚合温度以及聚合时间等聚合工艺参数即可实现对乙烯聚合物性能的调控,所得的高密度聚乙烯表现出优异的加工性能,非常适合乙烯淤浆聚合工艺生产和应用。
以上虽然已结合实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的说明,但是需要指出的是,本发明的保护范围并不受这些具体实施方式的限制,而是由附录的权利要求书来确定。本领域技术人员可在不脱离本发明的技术思想和主旨的范围内对这些实施方式进行适当的变更,而这些变更后的实施方式显然也包括在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种高密度乙烯聚合物的制备方法,所述乙烯聚合物的真密度为0.930-0.980g/cm3、优选0.940-0.970g/cm3、更优选0.942-0.970g/cm3,其中以沸点在5-55℃的烷烃溶剂或20℃下饱和蒸气压为20-150KPa的混合烷烃溶剂作为聚合溶剂,在聚乙烯催化体系存在下,在氢气与乙烯摩尔比为0.01-20:1、优选0.015-10:1,氢气与共聚单体摩尔比为8-30:1,优选为10-25:1的条件下,使包含乙烯、氢气和共聚单体的原料进行釜式淤浆聚合,所述共聚单体选自C3-C10的α-烯烃,
所述聚乙烯催化体系包含齐格勒型催化剂的聚乙烯主催化剂。
2.按照权利要求1所述的乙烯聚合物的制备方法,其中聚合温度为30-110℃、优选50-100℃,聚合压力为0.2-4.0MPa、优选1.0-3.8MPa,共聚单体与乙烯摩尔比为0.01-0.500:1、优选0.015-0.350:1。
3.按照权利要求1或2所述的乙烯聚合物的制备方法,其特征在于,聚乙烯主催化剂与聚合溶剂的配比为0.001-0.500mmol聚乙烯主催化剂/L聚合溶剂、优选0.005-0.200mmol聚乙烯主催化剂/L聚合溶剂,淤浆浆液浓度为50-500克聚合物/L聚合溶剂、优选100-400克聚合物/L聚合溶剂,以间歇式或连续式进行釜式淤浆聚合,且浆液经闪蒸、过滤或离心分离后的粉料中溶剂含量小于20wt%。
4.按照权利要求1-3任一项所述的乙烯聚合物的制备方法,其特征在于,聚合溶剂选自沸点在5-55℃的烷烃溶剂或20℃下饱和蒸气压为20-150KPa(优选40-110KPa)的混合烷烃溶剂,优选所述溶剂为选自正戊烷、异戊烷、新戊烷、环戊烷中的一种,或者为选自正戊烷、异戊烷、新戊烷和环戊烷中的两种以上的烷烃混合而成的20℃下饱和蒸气压为20-150KPa(优选40-110KPa)的混合烷烃溶剂,优选为正戊烷和异戊烷的组合、异戊烷和新戊烷的组合、正戊烷与环戊烷的组合、正戊烷和新戊烷的组合、异戊烷和环戊烷的组合、新戊烷和环戊烷的组合、正己烷和正戊烷的组合和正戊烷-异戊烷-环戊烷的组合的组合中的一种。
5.按照权利要求1-4任一项所述的乙烯聚合物的制备方法,其特征在于,所述聚乙烯主催化剂为齐格勒型催化剂、齐格勒-纳塔型催化剂、或这些催化剂的混合物,
所述聚乙烯催化体系包含助催化剂,所述助催化剂为选自铝氧烷、烷基铝、卤代烷基铝、硼氟烷、烷基硼或烷基硼铵盐或其两种以上的混合物,优选选自铝氧烷,如甲基铝氧烷、乙基铝氧烷或改性的甲基铝氧烷,烷基铝,如三甲基铝、三乙基铝、三异丁基铝、三正己基铝,卤代烷基铝,如一氯代二乙基铝、二氯代乙基铝,最优选选自烷基铝,如三乙基铝、三异丁基铝,
其中,氢气与共聚单体的摩尔比为8-30:1,优选为10-25:1,更优选为12-23:1,氢气与乙烯的摩尔比为0.01-20:1、优选0.015-10:1,进一步优选0.02-5:1。
6.按照权利要求1-5任一项所述的乙烯聚合物的制备方法,其特征在于,所述聚乙烯主催化剂为齐格勒-纳塔型催化剂,其活性金属元素选自IVB族金属元素,优选钛和锆金属元素。
7.按照权利要求5-6任一项所述的乙烯聚合物的制备方法,其特征在于,以助催化剂中铝氧烷、烷基铝、卤代烷基铝中总铝元素和聚乙烯主催化剂中活性金属元素计,铝与活性金属摩尔比为10-500:1,以助催化剂中的硼氟烷、烷基硼或烷基硼铵盐中硼元素和聚乙烯主催化剂中活性金属元素计,硼与活性金属摩尔比为1-50:1,以助催化剂铝氧烷、烷基铝、卤代烷基铝中总铝元素,硼氟烷、烷基硼或烷基硼铵盐中硼元素和聚乙烯主催化剂中活性金属元素计,铝、硼与活性金属摩尔比为10-100:1-20:1。
8.按照权利要求7所述的乙烯聚合物的制备方法,其特征在于,以助催化剂中铝氧烷、烷基铝、卤代烷基铝中总铝元素和聚乙烯主催化剂中活性金属元素计,铝与活性金属摩尔比为20-100:1,以助催化剂硼氟烷、烷基硼或烷基硼铵盐中硼元素和聚乙烯主催化剂中活性金属元素计,硼与活性金属摩尔比为1-20:1,以助催化剂铝氧烷、烷基铝、卤代烷基铝中总铝元素,硼氟烷、烷基硼或烷基硼铵盐中硼元素和聚乙烯主催化剂中活性金属元素计,铝、硼与活性金属摩尔比为20-50:1-10:1。
9.按照权利要求1-8任一项所述的乙烯聚合物的制备方法,其特征在于,所述共聚单体选自C3-C10的α-烯烃,如丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯中的一种以上,优选选自1-丁烯和1-己烯中的一种以上。
10.高密度乙烯聚合物,其特征在于,所述乙烯聚合物的真密度为0.930-0.980g/cm3、优选0.940-0.970g/cm3、更优选0.942-0.970g/cm3,重均分子量为2万克/摩尔-40万克/摩尔、优选5万克/摩尔-30万克/摩尔,分子量分布为1.8-10、优选2.0-8.0,共聚单体摩尔插入率0.01-5mol%、优选0.05-2.5mol%,吹膜试验中的加工指数4.0-6.0,优选为4.5-5.9。
11.根据权利要求10所述的乙烯聚合物,其特征在于,所述乙烯聚合物的2.16Kg负荷190℃下熔融指数为0.01-2500g/10min、优选0.1-2000g/10min,堆积密度为0.28-0.55g/cm3、优选0.32-0.50g/cm3,所述乙烯聚合物平均粒径50-3000μm、优选100-1000μm,结晶度为30-90%、优选40-80%,熔点105-147℃、优选110-143℃。
12.根据权利要求10或11所述的乙烯聚合物,其中,所述共聚单体选自C3-C10的α-烯烃,如丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯中的一种以上,优选选自1-丁烯和1-己烯中的一种以上。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114957530A (zh) * 2022-06-28 2022-08-30 杭州双安科技有限公司 一种乙烯和α-烯烃的溶液聚合方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101550210A (zh) * 2009-03-10 2009-10-07 中国石化扬子石油化工有限公司 一种高密度聚乙烯树脂及其制备方法
US20130158216A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-20 Chevron Phillips Chemical Company Lp Use of Hydrogen and an Organozinc Compound for Polymerization and Polymer Property Control
CN103665206A (zh) * 2013-12-10 2014-03-26 上海化工研究院 一种用于烯烃聚合的多活性中心催化剂的制备方法
CN107936162A (zh) * 2016-10-13 2018-04-20 中国石化扬子石油化工有限公司 超高分子量聚乙烯、其制造方法及其应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101550210A (zh) * 2009-03-10 2009-10-07 中国石化扬子石油化工有限公司 一种高密度聚乙烯树脂及其制备方法
US20130158216A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-20 Chevron Phillips Chemical Company Lp Use of Hydrogen and an Organozinc Compound for Polymerization and Polymer Property Control
CN103665206A (zh) * 2013-12-10 2014-03-26 上海化工研究院 一种用于烯烃聚合的多活性中心催化剂的制备方法
CN107936162A (zh) * 2016-10-13 2018-04-20 中国石化扬子石油化工有限公司 超高分子量聚乙烯、其制造方法及其应用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114957530A (zh) * 2022-06-28 2022-08-30 杭州双安科技有限公司 一种乙烯和α-烯烃的溶液聚合方法
CN114957530B (zh) * 2022-06-28 2023-09-29 杭州双安科技有限公司 一种乙烯和α-烯烃的溶液聚合方法

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