CN1861650A - 一种乙烯聚合用催化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可用于乙烯浆液聚合的齐格勒·纳塔催化剂的制备方法,该方法通过在催化剂制备过程中使用超声波处理技术,来提高聚乙烯催化剂的钛含量,并有效地改善聚合物的粒度分布。本发明的优点是:将使用该技术制备的催化剂用于乙烯浆液聚合时,聚合所得的聚乙烯颗粒粒度分布集中、均匀,非常有利于工业生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种乙烯聚合用催化剂的制备方法,特别涉及乙烯聚合用负载型固体催化剂的制备方法。
背景技术
文献表明,声作为一种能量输入方式,可以影响化学反应,声在催化剂制造、有机合成、分子降解与聚合、传质与传热等方面有广泛的应用前景。JP76 127185是传统的聚乙烯催化剂制备方法,即将氯化镁用醇溶解,通过热解醇或化学解醇使氯化镁重新析出,再将钛组份载于氯化镁上,形成活性中心。
CN1506384A将超声波技术用于聚丙烯催化剂的制备过程中,取得了很好的效果,但在现有文献中将超声波应用于聚乙烯催化剂的制备过程中,还未有发现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚乙烯催化剂的制备方法,通过将超声波技术用于聚乙烯催化剂的制备过程中,以提高催化剂的钛含量及改善聚合物的粒径分布。
本发明提供的催化剂制备方法如下:
1)在氮气保护下将惰性溶剂和定量有机酯加入到催化剂合成釜中,室温下搅拌。所述的有机酯选自四烷氧基钛,优选:四甲氧基钛、四乙氧基钛、四丙氧基钛、四丁氧基钛等。
再加入氯化镁,按酯镁摩尔比为0.01~0.5∶1加入,缓慢升温至50~70℃,维持反应1~2小时,优选反应温度为60℃,反应时间优选1小时。而后缓慢滴加一种或多种有机醇,按醇镁摩尔比为0.2~2.0∶1加入,所述的有机醇是如:甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、正戊醇、异戊醇、正己醇、异己醇等醇类,或是它们的混合物。保持釜内温度50~70℃,维持反应1~2小时,温度优选600℃,恒温时间优选1小时。开启超声波调整频率20~50KHZ,优选30~40KHZ,最优选35±1KHZ,维持反应15~90分钟,优选30~60分钟,最优选60分钟。并保持釜内温度50~70℃,优选60℃。
2)停超声波,在30~45分钟内将定量四氯化钛按钛镁摩尔比为0.05~1.0∶1缓慢滴入合成釜内,重新开启超声波,调整频率20~50KHZ,优选30~40KHZ,最优选35±1KHZ,维持反应15-90分钟,优选30~60分钟,最优选60分钟。关闭超声波,恒温反应1~2小时,恒温时间优选1小时。两次超声波可任选一次,也可两次都开,以双开为佳。
3)停搅拌,将上层母液吸出,用惰性溶剂洗涤固体颗粒,干燥制得催化剂,优选干燥温度为50~70℃。
各步中所述的惰性溶剂选自C5~C15的烷烃,以己烷为优。
用本发明所述的聚乙烯催化剂制备方法制得的催化剂,可与有机铝助催化剂一起用于乙烯均聚合、乙烯与α-烯烃共聚,有机铝助催化剂为烷基铝化合物,其用量以AL/Ti摩尔比50~1000∶1为优,而以50~200∶1为最优。
本发明提供的可用于乙烯浆液聚合的齐格勒·纳塔催化剂的制备方法,通过在催化剂制备过程中使用超声波处理技术,来提高聚乙烯催化剂的钛含量,并有效地改善聚合物的粒度分布。使用该技术制备的催化剂显著特点是聚合所得的聚乙烯颗粒粒度分布集中、均匀,主要分布在20~40目之间,非常有利于工业生产。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1:
催化剂制备:
在氮气保护下将400ml己烷和5ml的四丁氧基钛加入到催化剂合成釜中,室温下搅拌10分钟。再加入10g氯化镁,缓慢升温至60℃,维持反应60分钟;而后缓慢滴加4ml的正丁醇,保持釜内温度60℃,恒温60分钟。
开启超声波调整频率35±1KHZ,维持反应60分钟,并保持釜内温度60℃。
停超声波,在30~45分钟内将15ml四氯化钛滴加入合成釜内,重新开启超声波,调整频率35±1KHZ,维持反应60分钟,关闭超声波,恒温反应60分钟;
停搅拌,将上层母液吸出,用己烷洗涤。在60℃下进行干燥15分钟,制得该催化剂。
Ti(重量%)为5.21%。
乙烯聚合反应:
2L不锈钢高压釜用氮气抽排三次,然后向聚合釜内压入0.5L己烷,加入一定浓度的三乙基铝己烷溶液。然后开启搅拌并加入一定量的催化剂,最后加入1L己烷。开始升温,并通入一定量的氢气和乙烯,氢烯比0.28/0.45MPa。通过电磁阀控制乙烯的加入量,使反应体系的总压维恒定,通过控温仪控制冷却水流量,使聚合在80℃下反应两小时,然后关闭乙烯,停止反应。降温并放掉釜内压力,取出聚合产物并抽滤干燥。称量干燥好的产物计算催化剂活性,以PE.g/g.Ti计;同时测定堆密度和粒度分布。催化剂聚合结果见表1。
实施例2
用与实施例1相同的方法制备催化剂组分,但在制备催化剂组分时,超声波频率由35±1KHZ改为40±1KHZ。Ti(重量%)为5.14%。用该催化剂组分以实施例1相同的方法进行聚合。其结果列于表1。
实施例3
用与实施例1相同的方法制备催化剂组分,但在制备催化剂组分时,超声波频率由35±1KHZ改为30±1KHZ。Ti(重量%)为5.04%。用该催化剂组分以实施例1相同的方法进行聚合。其结果列于表1。
实施例4:
用与实施例1相同的方法制备催化剂组分,但在制备催化剂组分时,超声波频率由35±1KHZ改为50±1KHZ,超声时间由60分钟改为30分钟。Ti(重量%)为4.99%。用该催化剂组分以实施例1相同的方法进行聚合。其结果列于表1。
实施例5
用与实施例1相同的方法制备催化剂组分,但在制备催化剂组分时,超声波频率由35±1KHZ改为50±1KHZ,超声时间由60分钟改为90分钟。只开启前面一次超声波。Ti(重量%)为4.89%。用该催化剂组分以实施例1相同的方法进行聚合,其结果列于表1。
实施例6
用与实施例1相同的方法制备催化剂组分,但在制备催化剂组分时,超声波频率由35±1KHZ改为20±1KHZ,超声时间由60分钟改为15分钟。只开启后面一次超声波。Ti(重量%)为4.85%。用该催化剂组分以实施例1相同的方法进行聚合,其结果列于表1。
比较例1
用与实施例1相同的方法制备催化剂组分,但在制备催化剂组分时,没有使用超声波技术。Ti(重量%)为4.59%。用该催化剂组分以实施例1相同的方法进行聚合。其结果列于表1。
样品 | 催化剂活性g.PE/g.cat | 聚乙烯 | |||||
堆密度g/ml | 粒度分布,wt% | ||||||
>20目 | 20-40 | 40-100 | 100-200 | <200目 | |||
实施例1 | 687000 | 0.31 | 2 | 62 | 33 | 2 | 1 |
实施例2 | 651000 | 0.30 | 2 | 59 | 37 | 1 | 1 |
实施例3 | 683000 | 0.30 | 1 | 58 | 37 | 3 | 1 |
实施例4 | 652000 | 0.28 | 1 | 50 | 47 | 1 | 1 |
实施例5 | 593000 | 0.29 | 2 | 53 | 43 | 2 | 0 |
实施例6 | 584000 | 0.28 | 3 | 51 | 42 | 2 | 2 |
比较例1 | 484000 | 0.25 | 7 | 10 | 60 | 15 | 8 |
注:聚合评价条件:浆液聚合,80℃,2.0hr,H2/C==0.28MPa/0.45MPa
Claims (8)
1.一种乙烯聚合用催化剂的制备方法,其特征是:在催化剂制备过程中使用超声波技术,该方法包括以下步骤:
a.在氮气保护下将惰性溶剂和定量有机酯加入到催化剂合成釜中,室温下搅拌,再加入氯化镁,按酯镁摩尔比为0.01~0.5∶1比例加入,缓慢升温至50~70℃,维持反应1~2小时;而后缓慢滴加一种或多种有机醇,按醇镁摩尔比为0.2~2.0∶1比例加入,保持釜内温度50~70℃,恒温1~2小时;开启超声波调整频率20~50KHZ,维持反应15~90分钟,并保持釜内温度50~70℃;
b.停超声波,在30~45分钟内将定量四氯化钛按钛镁摩尔比为0.05~1.0∶1缓慢滴入合成釜内,重新开启超声波,调整频率20~50KHZ,维持反应15-90分钟,停超声波,恒温反应1~2小时;
c.停搅拌,将上层母液吸出,用惰性溶剂洗涤固体颗粒,干燥制得催化剂。
2.根据权利要求1的方法,其中,步骤a中的有机酯选自四烷氧基钛;
有机醇优选为:甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、正戊醇、异戊醇、正己醇、异己醇;两过程反应温度优选为60℃,反应时间优选1小时。
3.根据权利要求1的方法,其中,步骤a中的有机酯优选:四甲氧基钛、四乙氧基钛、四丙氧基钛、四丁氧基钛。
4.根据权利要求1的方法,其中,步骤b中恒温反应时间以1小时为优。
5.根据权利要求1的方法,其中,步骤a和b中超声波频率优选30~40KHZ,超声时间优选30~60分钟;超声波任选开启一次或两次。
6.根据权利要求1的方法,其中,步骤a和b中超声波频率最优选35±1KHZ,超声时间优选60分钟;超声波优选双开。
7.根据权利要求1的方法,其中,惰性溶剂选自C5~C15的烷烃。
8.根据权利要求1的方法,其中,惰性溶剂更优选己烷。
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