RU2303608C1 - Способ получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена - Google Patents

Способ получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена Download PDF

Info

Publication number
RU2303608C1
RU2303608C1 RU2006109996/04A RU2006109996A RU2303608C1 RU 2303608 C1 RU2303608 C1 RU 2303608C1 RU 2006109996/04 A RU2006109996/04 A RU 2006109996/04A RU 2006109996 A RU2006109996 A RU 2006109996A RU 2303608 C1 RU2303608 C1 RU 2303608C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polymerization
compound
carried out
catalyst
molecular weight
Prior art date
Application number
RU2006109996/04A
Other languages
English (en)
Inventor
Валентин Евгеньевич Никитин (RU)
Валентин Евгеньевич Никитин
Владимир Александрович Захаров (RU)
Владимир Александрович Захаров
Тать на Борисовна Микенас (RU)
Татьяна Борисовна Микенас
Надежда Владимировна Мозгунова (RU)
Надежда Владимировна Мозгунова
Original Assignee
Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук filed Critical Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук
Priority to RU2006109996/04A priority Critical patent/RU2303608C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2303608C1 publication Critical patent/RU2303608C1/ru

Links

Landscapes

  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Описан способ получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена в режиме суспензии при температуре 40 - меньше 70°С в среде углеводородного растворителя с использованием нанесенного катализатора, содержащего соединение титана на магнийсодержащем носителе, который получают взаимодействием раствора магнийорганического соединения состава: Mg(С6H5)2·nMgCl2·mR2O, где n=0.37-0.7, m=2, R2O - простой эфир с R=i-Am, n-Bu, с соединением кремния. В качестве соединения кремния используют продукт, полученный взаимодействием соединения состава R1kSiCl4-k с тетраэтоксидом кремния Si(OR)4, где: R1=метил или фенил; k=0,1, при мольном соотношении R1xSiCl4-x/Si(OR)4=2-4 при температуре 15-45°С и при соотношении Si/Mg=1-2.5. Технический результат - высокий выход сверхвысокомолекулярного полиэтилена с улучшенной морфологией (насыпной вес ПЭ>0.35 г/см3). 1 табл.

Description

Настоящее изобретение относится к способу получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) методом суспензионной полимеризации этилена в углеводородном растворителе с использованием нанесенного катализатора циглеровского типа, содержащего в своем составе соединение титана на магнийсодержащем носителе.
Для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена суспензионным методом могут быть использованы нанесенные катализаторы циглеровского типа, содержащие в своем составе хлориды титана и хлориды магния, получаемые различными способами. В этом случае полимеризацию этилена проводят в отсутствие водорода при температурах полимеризации ≤70°С для получения ПЭ с молекулярной массой более 1·106 г/моль (характеристическая вязкость, определенная в декалине при 135°С более 10 дл/г). Полимеризацию проводят в присутствии сокатализатора - триалкила алюминия. Важным требованием, предъявляемым к катализатору для синтеза СВМПЭ, является возможность получения порошка СВМПЭ со средним размером частиц менее 200 мкм, узким распределением частиц по размеру и повышенной насыпной плотностью. Для этого необходимо использовать нанесенные катализаторы, имеющие средний размер частиц менее 10 мкм, узкое распределение частиц по размеру и низкую пористость.
СВМПЭ может быть получен в присутствии катализатора, получаемого по методу [JP 59-53511, B01J 31/32, 1986]. Этот катализатор содержит в качестве носителя хлорид магния, полученный взаимодействием раствора соединения MgCl2·3i-C8H17OH в углеводородном разбавителе с TiCl4 в присутствии электронно-донорного соединения (этилбензоат, этиланизат и другие). Катализатор, полученный таким способом, характеризуется размером частиц 5-10 мкм, обладает достаточно высокой активностью (до 35 кг/г ПЭ г Ti ч атм С2Н4) и позволяет получать порошок полиэтилена с узкой гранулометрией и высокой насыпной плотностью. Недостатком этого катализатора является применение низких температур (до -20°С) при его приготовлении, использование в качестве реакционной среды больших количеств жидкого TiCl4, выделение при синтезе катализатора значительного количества хлористого водорода.
Известен нанесенный катализатор полимеризации этилена, получаемый взаимодействием магний-алюминий-алкильного соединения состава RMgR'·nAlR3"·mD с хлоруглеводородом и последующим взаимодействием полученного твердого продукта (носителя) с галогенидом титана [DE 3626060, B01J 31/32, 1987]. При этом в качестве магнийорганического соединения RMgR' используют (n-Bu)Mg(i-Bu) или (n-Bu)Mg(Oct), растворимые в углеводородах, а в качестве хлоруглеводорода предпочтительно использовать tret-BuCl. Основным недостатком катализаторов, приготовленных этим способом, является их недостаточно высокая активность при суспензионной полимеризации этилена и большой размер частиц (более 10 мкм).
Наиболее близким является процесс суспензионной полимеризации этилена, в том числе СВМПЭ, в присутствие нанесенного катализатора, содержащего соединение переходного металла (TiCl4, VOCl3, VCl4) на носителе состава MgCl2 mR2O, получаемого взаимодействием магнийорганического соединения (МОС) состава Mg(C6H5)2·nMgCl2·mR2O (n=0.37-0.7, m=2, R20 - простой эфир с R=i-Am, n-Bu) с четыреххлористым углеродом [РФ 2064836, B01J 31/38, 10.08.96]. Катализаторы, синтезированные по этому методу, имеют контролируемый размер частиц в области 5-30 мкм и узкое распределение частиц по размеру. Эти катализаторы позволяют получать полимеры с регулируемым размером частиц и с узким распределением частиц по размеру и повышенной насыпной плотностью при сохранении высокой активности в процессе суспензионной полимеризации этилена, в том числе СВМПЭ, со средним размером частиц менее 200 мкм.
Однако эти катализаторы обладают рядом существенных недостатков при получении СВМПЭ. Основными недостатками этих катализаторов являются:
1. Относительно низкий уровень активности катализатора при температурах полимеризации 50-65°С, которые необходимы для получения ПЭ с молекулярной массой более 1 млн.
2. Относительно низкий насыпной вес СВМПЭ, полученного при температурах полимеризации 50-65°С.
В заявляемом изобретении ставится задача разработки способа получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена СВМПЭ с высоким выходом и высоким насыпным весом методом суспензионной полимеризации за счет использования специальной модификации титанмагниевых катализаторов.
Эта задача решается тем, что сверхвысокомолекулярный полиэтилен СВМПЭ получают в режиме суспензии при температуре 40-70°С в среде углеводородного растворителя с использованием нанесенного катализатора, содержащего соединение титана на магнийсодержащем носителе в сочетании с сокатализатором. Носитель получают взаимодействием раствора магнийорганического соединения состава Mg(С6H5)2·nMgCl2·mR2O (n=0.37-0.7, m=2, R2O - простой эфир с R=i-Am, n-Bu) с соединением кремния, в качестве соединения кремния используют продукт, полученный взаимодействием соединения состава R1kSiCl4-k с тетраэтоксидом кремния Si(OR)4, где: R1=метил или фенил; k=0,1, при мольном соотношении R1xSiCl4-x/Si(OR)4=2-4 при температуре 15-45°С и при соотношении Si/Mg=1-2.5.
Предлагаемый способ обеспечивает получение полиэтилена с высокой активностью (100-1000 кг ПЭ/г Ti час) и с высоким насыпным весом 0.35-0.45 г/см3.
Полимеризацию проводят в режиме суспензии при температуре 40 - меньше 70°С в среде углеводородного растворителя (например, гексана, гептана), давлении этилена ≥1 бар в присутствии сокатализатора - триалкила алюминия (триизобутилалюминий или триэтилалюминий).
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
(А) Приготовление раствора магнийорганического соединения.
В стеклянный реактор объемом 1 л, оборудованный мешалкой и термостатирующим устройством, загружают 29.2 г порошкообразного магния (1.2 моль) в 450 мл хлорбензола (4.4 моль), 203 мл дибутилового эфира (1.2 моль) и активирующий агент, представляющий собой раствор 0.05 г йода в 3 мл хлористого бутила. Реакцию проводят в атмосфере инертного газа (азот, аргон) при температуре от 80 до 100°С в течение 10 ч. По окончании реакции полученную реакционную смесь отстаивают и отделяют жидкую фазу от осадка. Жидкая фаза представляет собой раствор в хлорбензоле магнийорганического соединения состава MgPh2·0.49·MgCl2·2(С4H9)2O с концентрацией 1.0 моль Mg/л.
(Б) Синтез носителя
200 мл полученного раствора (0.2 моль Mg) загружают в реактор с мешалкой и при температуре 15°С в течение 2 ч дозируют в реактор раствор 123 мл смеси SiCl4 с Si(OEt)4 при мольном соотношении 3:1 в 200 мл декана (Si/Mg=1.8). Затем нагревают реакционную смесь до 60°С в течение 30 мин и выдерживают при этой температуре 1 ч. Удаляют маточный раствор и промывают образовавшийся осадок гептаном 4 раза по 250 мл при температуре 20°С. Получают 33 г порошкообразного магнийсодержащего носителя в виде суспензии в гептане.
К полученной суспензии магнийсодержащего носителя в 150 мл гептана добавляют 22 мл TiCl4 (TiCl4/Mg=1), нагревают реакционную смесь до 70°С и выдерживают при перемешивании в течение 2 ч, затем твердый осадок отстаивают и промывают гептаном при температуре 60-70°С 5 раз по 200 мл. Получают нанесенный катализатор с содержанием титана 3 мас.%.
Полимеризацию этилена проводят в стальном реакторе объемом 0.8 л, оборудованном мешалкой и термостатирующей рубашкой. В качестве растворителя для полимеризации используют гептан (250 мл) и сокатализатор-триэтилалюминий (AlEt3) с концентрацией 5 ммоль/л. Полимеризацию проводят при температуре 65°С, давлении этилена 4 атм в течение 2 ч. Результаты полимеризации приведены в таблице.
Пример 2
Катализатор получают в условиях примера 1 за исключением того, что вместо SiCl4 используют метилтрихлорсилан MeSiCl3. Катализатор содержит 2.9 мас.% титана. Полимеризацию этилена ведут в условиях примера 1. Результаты полимеризации приведены в таблице.
Пример 3
Синтез катализатора осуществляют аналогично примеру 2. Полимеризацию этилена ведут в условиях примера 1 за исключением того, что температура полимеризации 50°С. Результаты полимеризации приведены в таблице.
Пример 4
Синтез катализатора осуществляют аналогично примеру 1 за исключением того, что вместо SiCl4 используют фенилтрихлорсилан PhSiCl3. Полимеризацию этилена ведут в условиях примера 1 за исключением того, что температура полимеризации 60°С, а в качестве сокатализатора используют триизобутилалюминий (ТИБА). Результаты полимеризации приведены в таблице.
Пример 5
Синтез катализатора осуществляют аналогично примеру 2 за исключением того, что взаимодействие магнийорганического соединения со смесью MeSiCl3/Si(OEt)4 (3:1) осуществляют при температуре 45°С. Катализатор содержит 2.7 мас.% титана. Полимеризацию этилена ведут в условиях примера 1. Результаты полимеризации приведены в таблице.
Пример 6
Синтез катализатора осуществляют аналогично примеру 2 за исключением того, что взаимодействие магнийорганического соединения со смесью MeSiCl3/Si(OEt)4 (3:1) осуществляют при соотношении Si/Mg=1. Катализатор содержит 2.4 мас.% титана. Полимеризацию этилена ведут в условиях примера 1 за исключением того, что температура полимеризации 60°С. Результаты полимеризации приведены в таблице.
Пример 7
Катализатор, полученный в примере 6, используют в полимеризации этилена в условиях примера 1, за исключением того, что температура полимеризации составляет 40°С. Результаты приведены в таблице.
Пример 8
Синтез катализатора осуществляют аналогично примеру 2 за исключением того, что взаимодействие магнийорганического соединения со смесью MeSiCl3/Si(OEt)4 (3:1) осуществляют при соотношении Si/Mg=2.5. Катализатор содержит 2.4 мас.% титана. Полимеризацию этилена ведут в условиях примера 1. Результаты полимеризации приведены в таблице.
Пример 9
Синтез катализатора осуществляют аналогично примеру 2 за исключением того, что взаимодействие магнийорганического соединения со смесью MeSiCl3/Si(OEt)4 осуществляют при соотношении MeSiCl3/Si(OEt)4, равном 2:1. Катализатор содержит 2.9 мас.% титана. Полимеризацию этилена ведут в условиях примера 1. Результаты полимеризации приведены в таблице.
Пример 10
Синтез катализатора осуществляют аналогично примеру 2 за исключением того, что взаимодействие магнийорганического соединения со смесью MeSiCl3/Si(OEt)4 осуществляют при соотношении MeSiCl3/Si(OEt)4, равном 4:1. Катализатор содержит 2.4 мас.% титана. Полимеризацию этилена ведут в условиях примера 1. Результаты полимеризации приведены в таблице.
Пример 11
Синтез катализатора осуществляют аналогично примеру 2 за исключением того, что носитель дополнительно обрабатывают диэтилалюминийхлоридом при мольном соотношении Al/Mg=1.5 при температуре 40°С в течение 1 ч, затем носитель многократно промывают гептаном и наносят тетрахлорид титана из расчета 0.1 мас.% титана. Катализатор содержит 0.16 мас.% титана. Полимеризацию этилена ведут в условиях примера 5 за исключением того, что давление этилена 3 атм. Результаты полимеризации приведены в таблице.
Пример 12. Сравнительный
Катализатор получают в условиях примера 1 за исключением того, что для взаимодействия с магнийорганическим соединением при получении носителя используют PhSiCl3 при соотношении Si/Mg=1.8. Носитель обрабатывают тетрахлоридом титана при 110°С. Катализатор содержит 4.0 мас.% титана. Полимеризацию этилена ведут в условиях примера 3. Результаты полимеризации приведены в таблице.
Пример 13. Сравнительный
Катализатор получают в условиях примера 1 за исключением того, что в соответствии с прототипом [РФ 2064836, B01J 31/38, 10.08.96] для взаимодействия с магнийорганическим соединением при получении носителя используют четыреххлористый углерод при соотношении CCl4/Mg=1.6. Носитель обрабатывают четыреххлористым титаном при 110°С. Катализатор содержит 2.7 мас.% титана. Полимеризацию этилена ведут в условиях примера 1. Результаты полимеризации приведены в таблице.
Из представленных примеров видно, что получение полиэтилена с использованием предлагаемого в настоящем изобретении титанмагниевого катализатора позволяет достигать высоких выходов полиэтилена при температурах полимеризации 40-65°С. СВМПЭ, полученный на этих катализаторах, имеет улучшенную морфологию (насыпной вес ПЭ>0.35 г/см3). В то же время при использовании катализаторов, получаемых по прототипу (четыреххлористый углерод в качестве хлорирующего агента; сравнительный пример 13) или с PhSiCl3 в качестве хлорирующего агента без добавок тетраэтоксисилана (сравнительный пример 12), получаются полимеры с более низкими выходами и с более низкими насыпными весами при температурах полимеризации 50-60°С (сравни опыты 4 и 12 и опыты 6 и 13, проведенные при одинаковых условиях полимеризации).
Таблица
№ прим ера Реагент для взаимодействия с МОС
Figure 00000001
Si/Mg Т11), °С Содержание Ti, мас.% АОС PC2H4атм Т22), °C Выход, кг ПЭ/г кат
Figure 00000002
Насыпной вес ПЭ, г/см3 Mv3) 10-6, г/моль
1 SiCl4/Si(OEt)4 3 1.8 15 3.1 ТЭА 4 65 8.6 278 0.4 1.7
2 MeSiCl3/Si(OEt)4 3 1.8 15 3.1 ТЭА 4 65 10.6 342 0.36 1.7
3 MeSiCl3/Si(OEt)4 3 1.8 15 3.1 ТЭА 4 50 6.0 194 0.38 4.8
4 PhSiCl3/Si(OEt)4 3 1.8 15 3.1 ТИБА 4 60 8.4 271 0.35 3.4
5 MeSiCl3/Si(OEt)4 4 1.8 45 2.7 ТЭА 4 65 10.2 378 0.35 1.7
6 MeSiCl3/Si(OEt)4 3 1.0 15 2.4 ТЭА 4 60 11.3 471 0.38 2.5
7 MeSiCl3/Si(OEt)4 3 1.0 15 2.4 ТЭА 4 40 4.1 172 0.35 6.5
8 MeSiCl3/Si(OEt)4 3 2.5 15 2.4 ТЭА 4 60 6.0 250 0.36 2.8
9 MeSiCl3/Si(OEt)4 2 1.8 15 2.9 ТЭА 4 60 6.5 224 0.34 2.2
10 MeSiCl3/Si(OEt)4 4 1.8 15 2.4 ТЭА 4 60 7.4 308 0.36 2.2
11 MeSiCl3/Si(OEt)4 3 1.8 15 0.16 ТЭА 3 60 1.8 1125 - 2.5
12 PhSiCl3 - 1.8 15 4.0 ТИБА 4 60 2.8 70 0.30 4.8
13 CCl4 - - 15 2.7 ТЭА 4 60 4.5 168 0.3 2.9
1) температура взаимодействия МОС с соединением кремния или с CCl4
2) температура полимеризации
3) средневязкостная молекулярная масса, рассчитанная из характеристической вязкости (η), определенной в декалине при 135°С, по формуле: Mv=5,37·104η1,49

Claims (1)

  1. Способ получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена в режиме суспензии в среде углеводородного растворителя с использованием нанесенного катализатора, содержащего соединение титана на магнийсодержащем носителе, который получают взаимодействием раствора магнийорганического соединения состава Mg(С6H5)2·nMgCl2·mR2O, где n=0,37-0,7, m=2, R2О - простой эфир с R=i-Am, n-Bu, с соединением кремния, отличающийся тем, что в качестве соединения кремния используют продукт, полученный взаимодействием соединения состава R1kSiCl4-k с тетраэтоксидом кремния Si(OR)4, где R1=метил или фенил; k=0,1, при мольном соотношении R1xSiCl4-x/Si(OR)4=2-4 при температуре 15-45°С и при соотношении Si/Mg=1-2,5, и способ осуществляют в диапазоне температур 40 - меньше 70°С.
RU2006109996/04A 2006-03-28 2006-03-28 Способ получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена RU2303608C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006109996/04A RU2303608C1 (ru) 2006-03-28 2006-03-28 Способ получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006109996/04A RU2303608C1 (ru) 2006-03-28 2006-03-28 Способ получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2303608C1 true RU2303608C1 (ru) 2007-07-27

Family

ID=38431689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006109996/04A RU2303608C1 (ru) 2006-03-28 2006-03-28 Способ получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2303608C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008058749A2 (en) * 2006-11-16 2008-05-22 Dsm Ip Assets B.V. Method for catalyst preparation and process of polyolefin polymerization from said catalyst

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008058749A2 (en) * 2006-11-16 2008-05-22 Dsm Ip Assets B.V. Method for catalyst preparation and process of polyolefin polymerization from said catalyst
WO2008058749A3 (en) * 2006-11-16 2008-07-24 Dsm Ip Assets Bv Method for catalyst preparation and process of polyolefin polymerization from said catalyst
US20100143719A1 (en) * 2006-11-16 2010-06-10 Timothy James Kidd Method for catalyst preparation and process of polyolefin polymerization from said catalyst
CN101631806B (zh) * 2006-11-16 2014-09-10 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 制备催化剂的方法以及使用该催化剂的聚烯烃聚合工艺
EP2081969B1 (en) * 2006-11-16 2019-09-18 DSM IP Assets B.V. Method for catalyst preparation and process of polyolefin polymerization from said catalyst

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2320410C1 (ru) Способ приготовления катализатора и процесс полимеризации этилена с использованием этого катализатора
RU2064836C1 (ru) Способ получения нанесенного катализатора для полимеризации этилена и сополимеризации этилена с альфа-олефинами
WO2004055068A1 (en) Method for the preparation of olefin polymerisation catalyst support and an olefin polymerisation catalyst
RU2511448C2 (ru) Система катализатора полимеризации олефинов
JP5594969B2 (ja) オレフィンの重合用の触媒成分
EP1749574B1 (en) Method for preparing a catalyst and process for polymerising ethylene and copolymerising ethylene with alpha-olefins
JP2011528384A (ja) ポリエチレンの製造プロセス
KR100334164B1 (ko) 에틸렌 중합 및 에틸렌/α-올레핀 공중합용 TI/V 담지촉매의제조방법
KR100334165B1 (ko) 에틸렌 중합 및 에틸렌/α-올레핀 공중합용 담지촉매의 제조방법
RU2303608C1 (ru) Способ получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена
EP1856162A1 (en) Catalyst components comprising titanium, magnesium, halogen and 1,2-dimethoxyethane for the polymerization of olefins
US7307035B2 (en) Magnesium dichloride-alcohol adducts and catalyst components obtained therefrom
RU2346006C1 (ru) Катализатор и способ получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена с использованием этого катализатора
RU2303605C1 (ru) Способ получения полиэтилена
RU2471552C1 (ru) Катализатор для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена
RU2257263C1 (ru) Способ приготовления катализатора и процесс полимеризации этилена и сополимеризации этилена с альфа-олефинами с использованием этого катализатора
RU2306178C1 (ru) Способ приготовления катализатора и процесс полимеризации этилена с использованием этого катализатора
RU2627501C1 (ru) Катализатор и способ получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена с использованием этого катализатора
RU2257264C1 (ru) Способ приготовления катализатора и процесс полимеризации этилена и сополимеризации этилена с альфа-олефинами с использованием этого катализатора
RU2356911C1 (ru) Способ получения полиэтилена и сополимеров этилена с альфа-олефинами с широким молекулярно-массовым распределением
RU2502560C1 (ru) Способ получения ванадиймагниевого катализатора полимеризации этилена и сополимеризации этилена с альфа-олефинами
KR100436493B1 (ko) 에틸렌 중합 및 에틸렌/알파-올레핀 공중합용 담지촉매의제조방법
RU2682163C1 (ru) Способ приготовления ванадиймагниевого катализатора полимеризации этилена и сополимеризации этилена с альфа-олефинами
CN101589068A (zh) 用于烯烃聚合反应的催化剂组分
RU2570645C1 (ru) Способ получения катализатора для полимеризации этилена и сополимеризации этилена с альфа-олефинами

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200329

PD4A Correction of name of patent owner
NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210405

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210623

Effective date: 20210623