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    一種分子量窄分布聚丙烯制造技術

    技術編號:10040688 閱讀:218 留言:0更新日期:2014-05-14 11:23
    本發明專利技術涉及一種分子量窄分布聚丙烯及其制備,特別涉及一種采用Ziegler-Natta催化劑、反應器聚合直接制備的分子量窄分布丙烯聚合物。該聚合物具有等規度較高且可調,分子量分布窄且高分子拖尾指數較高的特點,且不含有丙烯的區位異構結構,熔點和結晶溫度均較高,與傳統的降解法生產的窄分布聚丙烯相比,具有經濟、節能和環保等優勢。本發明專利技術產品特別適合紡絲、薄壁注射、流延、透明材料等對流動性要求較高領域的應用;此外,鑒于分子量窄分布特點,本發明專利技術聚合物在透明性應用方面也具有一定的優勢。

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術涉及一種分子量窄分布聚丙烯及其制備,特別涉及一種采用Ziegler-Natta催化劑、反應器聚合直接制備的分子量窄分布丙烯聚合物。?
    技術介紹
    聚丙烯的分子量分布寬度是一個重要的結構參數,直接影響著聚丙烯的加工行為及其物理機械性能。分子量窄分布的聚丙烯在流動過程中具有更寬的牛頓平臺區,其粘度隨剪切速率波動的變化較小,擠出量更容易穩定控制,特別適合一些要求低粘度、高流動性的成型方法。例如在紡絲等應用方面需要將聚丙烯的分子量分布控制為窄分布,以提高噴絲口壓力穩定性,確保噴出絲的細度均勻;對于高流動注射成型,分子量窄分布有利于降低制品的翹曲變形并改善制品的沖擊性能;在不添加增透劑的情況下,分子量窄分布也有利于提高樣品的透明性,降低霧度。工業上制備分子量窄分布聚丙烯的方法通常是通過過氧化物降解得到(所謂可控流變聚丙烯),但使用過氧化物一方面增加了產品的成本,同時殘留的過氧化物也容易引起最終制品產生味道而限制其在某些領域的應用。?
    技術實現思路
    本專利技術人經研究發現,采用Ziegler-Natta催化劑可以通過反應器聚合直接制備分子量窄分布的丙烯聚合物。?因此,本專利技術第一個目的是提供一種分子量窄分布聚丙烯。采用本專利技術制備的窄分子量分布聚丙烯不使用過氧化物,降低了成本,并且沒有異味,與降解法窄分子量分布聚丙烯相比具有更高的結晶溫度,表明其具有更快的結晶速度,有利于縮短成型加工周期,提高成型效率。進一步地,本專利技術提供的分子量窄分布聚丙烯等規度較高且可調,熔點和結晶溫度均較高,具有更好的性價比和更廣泛的應用。?本專利技術的分子量窄分布聚丙烯,分子量分布指數Mw/Mn為2.5-5.5,優選3.0-4.9;分子量分布寬度中的高分子拖尾指數PIHT大于1.9,優選大于2.1。高分子拖尾指數PIHT是本專利技術分子量窄分布聚丙烯區別于過氧化物降解得到的分子量窄分布聚丙烯的重要特征之一,PIHT高表明聚丙烯中存在更顯著的大分子鏈尾端,大分子鏈尾端在結晶中能夠優先成核,使聚丙烯的結晶溫度升高、結晶速度加快,有利于縮短成型周期,提高成型效率。?本專利技術的分子量窄分布聚丙烯的全同立構五單元組[mmmm]等規序列含量大于85%,優選大于90%,更優選大于93%。?本專利技術的分子量窄分布聚丙烯不含有丙烯2,1插入和1,3插入所引起的區位異構結構。對于通常意義上等規度相同的聚丙烯,區位異構結構的存在會導致樣品熔點的降低,從而影響其使用溫度等性能。?本專利技術的分子量窄分布聚丙烯的結晶溫度Tc大于113℃,優選高于115℃。?本專利技術的分子量窄分布聚丙烯的二甲苯可溶物含量小于4.4wt%,優選小于2.3wt%,更優選小于1.6wt%。通常意義上,二甲苯可溶物?含量低,材料的等規度較高,因此剛性和耐熱性較好。此外,對某些接觸食品、藥品或溶劑的材料,二甲苯可溶物含量低,可遷移出、或被溶解出或萃取出的物質的含量低,使用上更為安全可靠。?本專利技術所述的聚丙烯,在分子量窄分布的基礎上,其熔體流動速率MFR范圍為0.01-1000g/10min,優選1-1000g/10min,更優選1-399g/10min,特別優選10-100g/10min。一般認為,聚合過程中引入鏈轉移劑會導致聚合物分子量分布變窄。丙烯聚合中,通常加入氫氣作為鏈轉移劑來調節聚合物的分子量和熔體流動速率,氫氣濃度越高,得到產品的分子量越低,熔體流動速率越高。有研究指出,對于一些高效聚丙烯催化劑,其產品的分子量分布寬度與加入的氫氣濃度呈反比。這就意味著要得到同樣的窄分子量分布,熔體流動速率低的樣品制備起來比熔體流動速率高的樣品更困難。本專利技術可同時滿足聚丙烯的熔體流動速率和分子量窄分布的要求,以適應材料的加工和使用需要。?本專利技術所述的分子量窄分布聚丙烯是通過反應器聚合直接制備得到的,不僅具有窄的分子量分布,還具有高的高分子拖尾指數PIHT。?本專利技術的第二個目的是提供一種本專利技術所述分子量窄分布聚丙烯的制備方法,所述制備方法包括:?(1)在Ziegler-Natta催化劑存在下進行丙烯預聚合;?(2)在步驟(1)得到的丙烯預聚物存在下進行丙烯聚合。?具體包括以下步驟:?(1)在Ziegler-Natta催化劑存在下,在氣相或者液相中,將丙烯在-10℃至50℃,0.1-10.0MPa下進行預聚合,得到丙烯預聚物,控制預聚倍數為2-3000克聚合物/克催化劑,優選為3-2000克聚合物/克催化劑;?(2)在步驟(1)得到的丙烯預聚物存在下,于91-150℃、優選為91~110℃,1.0~6.0MPa,在氣相或者液相中,進行丙烯的均聚合反應;聚合反應時間0.5~4.0小時,得到的丙烯聚合物。?本專利技術上述的步驟(1)和步驟(2)可在一個反應器中進行間歇聚合操作,也可以在不同的反應器中進行連續聚合操作。?在本專利技術的聚合方法中,第(1)步的預聚合反應的溫度控制在-10℃至50℃,優選為為0-30℃,更優選為10-25℃。預聚合壓力0.1至10.0MPa,優選為1.0-6.0MPa,更優選為1.5-5.5MPa。預聚合反應優選在液相中,具體可選擇采用丙烯的液相本體預聚合。控制預聚倍數為2-3000克聚合物/克催化劑,優選為3-2000克聚合物/克催化劑,更優選為3-1000克聚合物/克催化劑。?本專利技術所述的“預聚合倍數”是指預聚物的重量與原始加入的催化劑重量之比。通常對于間歇預聚合,直接測量預聚合物的重量,并與加入的催化劑重量相除即可得到預聚合倍數;而對于連續預聚合,則通常控制反應的停留時間和聚合溫度來間接控制預聚合倍數。不同的催化劑、不同聚合溫度、不同聚合形式(氣相、液相本體等)和不同聚合壓力下,即使相同的預聚合停留時間,其預聚合倍數也不相同,可根據催化劑的反應動力學曲線進行積分計算得到。?在本專利技術的聚合方法中,第(2)步的聚合反應是在第(1)步得到的預聚物存在下進行的,聚合反應溫度為91-150℃、優選為91~110℃,聚合壓力為1.0~6.0MPa。在氣相或者液相中均可,優選采用氣相聚合反應工藝。具體地,可采用在氣相臥式反應釜中進行,臥式釜帶有橫型攪拌軸、急冷液撤熱的臥式聚合反應器,攪拌轉速為10~150轉/分鐘,攪拌葉片選用是T型、矩形、斜槳、門型、楔形或其組合。聚合反應時間或停留時間控制在0.5~4.0小時。通過分子量調節劑(一般是H2)控制聚合物的熔體流動速率。所得聚合物的MFR控制為0.01~1000g/10min,優選1-1000g/10min,優選1-399g/10min,再優選10-100g/10min。?通過改變第(2)步驟中的聚合溫度,來控制得到高立體規整度(等規度)的聚丙烯產品,并實現分子量窄分布。?在本專利技術的聚合方法中,所述的Ziegler-Natta催化劑可選用現有技術中已公開的Ziegler-Natta催化劑,優選地,包括以下組分的反應產物:?(1)含鈦的固體催化劑組分;?(2)烷基鋁化合物;?優選地,還包括(3)外給電子體化合本文檔來自技高網...

    【技術保護點】
    一種聚丙烯,其特征在于所述聚丙烯分子量分布指數Mw/Mn為2.5?5.5,優選3.0?4.9;分子量分布寬度中的高分子拖尾指數PIHT大于1.9,優選大于2.1。

    【技術特征摘要】
    1.一種聚丙烯,其特征在于所述聚丙烯分子量分布指數Mw/Mn為
    2.5-5.5,優選3.0-4.9;分子量分布寬度中的高分子拖尾指數PIHT
    大于1.9,優選大于2.1。
    2.如權利要求1所述的聚丙烯,其特征在于所述聚丙烯全同立
    構五單元組[mmmm]等規序列含量大于85%,優選大于90%,更優選大
    于93%。
    3.如權利要求1或2所述的聚丙烯,其特征在于所述聚丙烯不含
    有丙烯2,1插入和1,3插入所引起的區位異構結構。
    4.如權利要求1-3中任一項所述的聚丙烯,其特征在于所述聚丙
    烯結晶溫度Tc大于113℃,優選大于115℃。
    5.如權利要求1-4中任一項所述的聚丙烯,其特征在于所述聚丙
    烯二甲苯可溶物含量小于4.4wt%,優選小于2.3wt%,更優選小于
    1.6wt%。
    6.如權利要求1-5中任一項所述的聚丙烯,其特征在于所述聚丙
    烯熔體流動速率MFR為0.01-1000g/10min,更優選1-1000g/10min,
    特別優選1-399g/10min。
    7.如權利要求1-6中任一項所述的聚丙烯,其特征在于所述聚丙
    烯是通過反應器聚合直接制備得到的。
    8.如權利要求7所述的聚丙烯,其特征在于所述聚丙烯的制備方
    法包括以下步驟:
    (1)在Ziegler-Natta催化劑存在下進行丙烯預聚合;
    (2)在步驟(1)得到的丙烯預聚物存在下進行丙烯聚合。
    9.如權利要求8所述的聚丙烯,其特征在于所述的步驟(2)的
    聚合溫度為91-150C,優選為91~110℃。
    10.如權利要求8或9所述的聚丙烯,其特征在于所述
    Ziegler-Natta催化劑包括以下組分的反應產物:
    (1)含鈦的固體催化劑組分;
    (2)烷基鋁化合物;
    優選地,還包括(3)外給電子體化合物。
    11.如權利要求10所述的聚丙烯,其特征在于所述的外給電子體
    化合物優選為式(VII)所示的有機硅化合物,
    R1”m”R2”n”Si(OR3”)4-m”-n”???(VII)
    式(VII)中,R1”和R2”相同或不同,分別為鹵素、氫原子、碳原
    子數為1-20的烷基、碳原子數為3-20的環烷基、碳原子數為6-20
    的芳基和碳原子數為1-20的鹵代烷基中的一種;R3”為碳原子數為
    1-20的烷基、碳原子數為3-20的環烷基、碳原子數為6-20的芳基和
    碳原子數為1-20的鹵代烷基中的一種;m”和n”分別為0-3的整數,
    且m”+n”<4。
    12.如權利要求10或11所述的聚丙烯,其特征在于所述的含鈦
    的固體催化劑組分(1)是通過式(IV)所示的二醚化合物內給電子
    體與其他組分制備得到的:
    式(IV)中,R1和R2相同或不同,各自獨立地選自C1-C20直鏈、
    支化和環狀的脂族基團,R3、R4、R5、R6、R7和R8相同或不同,各自
    獨立地選自氫、鹵原子和直鏈或支鏈的C1-C20烷基、C3-C20環烷基、
    C6-C20芳基、C7-C20烷芳基和C7-C20芳烷基,任選地,R3~R8的
    基團間可鍵連成環;優選地,R1和R2相同或不同,各自獨立地選自
    C1-C6直鏈或支鏈的烷基;R5、R6相同或不同,各自獨立地選自直鏈
    或支鏈的C1-C10烷基,或C3-C10的環烷基。
    13.如權利要求1-12中任一項所述的聚丙烯的制備方法,該方法
    包括以下步驟:
    (1)在Ziegler-Natta催化劑存在下,在氣相或者液相中,將丙
    烯在-10℃至50℃,0.1-10.0MPa下進行預聚合,得到丙烯
    預聚物,控制預聚倍數為2-3000克聚合物/克催化劑,優選
    為3-2000克聚合物/克催化劑;
    (2)在步驟(1)得到的丙烯預聚物存在下,于91-150℃、優選為
    91~110℃,1.0~6.0MPa,在氣相或者液相中,進行丙烯
    的均聚反應;聚合反應時間0.5~4.0小時,得到丙烯聚合
    物。
    14.如權利要求13所述的聚丙烯的制備方法,其特征在于所述
    的步驟(1)和步驟(2)可在一個反應器中進行間歇聚合操作,也可
    以在不同的反應器中進行連續聚合操作。
    15.如權利要求13或14所述的聚丙烯的制備方法,其特征在于
    所述步驟(1)丙烯的預聚合溫度控制在0-30℃,優選為10-25℃;預聚合
    壓力1.0~6.0MPa,優選為1.5~5.5MPa。
    16.根據權利要求13-15中任一項所述的聚丙烯的制備方法,其

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:王良詩于魯強張師軍喬金樑郭梅芳楊芝超殷建軍黃紅紅侯莉萍盛建昉
    申請(專利權)人:中國石油化工股份有限公司中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
    類型:發明
    國別省市:北京;11

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