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1. WO2013155946 - NOVEL SUPPORTED DOUBLE-CENTER COMPOSITE POLYETHYLENE CATALYST AND PREPARATION METHOD AND USE THEREOF

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[ ZH ]
一种新型负载型双中心复合聚乙烯催化剂及其制备方法与应用 技术领域

本发明涉及一种新型负载型双中心复合聚乙烯催化剂及其制备方法与应 用。

背景技术

聚乙烯 (PE)树脂是由乙烯单体均聚或者乙烯与少量 α-烯烃共聚而成的一种 热塑性塑料,是当今世界上产量和消费量最大的通用塑料产品之一,其主要包 括低密度聚乙烯 (LDPE)、线性低密度聚乙烯 (LLDPE)、高密度聚乙烯 (HDPE) 及一些具有特殊性能的产品。从消费结构来看,低密度聚乙烯的主要用途仍将 集中在膜、片制品和注塑制品;而在高密度聚乙烯的消费结构中,吹塑和注塑 制品将是其主要应用领域。其特点是价格便宜、拥有极好的化学绝缘性、高冲 击强度以及能在低温条件下保持高硬度,可广泛应用于工业、农业、包装及日 常生活中,在塑料工业中占有举足轻重的地位。

目前,广泛使用的工业聚乙烯催化剂主要有齐格勒 -纳塔 (Z-N)型催化剂、 茂金属催化剂和铬系催化剂。其中铬系催化剂以其在 HDPE生产上的突出贡献 及其产品的不可替代性而受到市场的青睐,生产着全球约 50%的 HDPE。

J.P Hogan和 R.L. Bank两人在专利 US2825721中报道了硅胶负载的氧化铬 催化剂,即为后来人们熟知的 Phillips无机铬催化剂。 Leonard M. Baker和 Wayne L. Carrick在 US3324101、US3324095和 CA759121中公开了一种有机铬聚乙炼 催化剂,即 Union Carbide公司的 S-2有机铬催化剂。尽管两种催化剂结构非常 相似,但催化以及聚合行为存在很大差异。 Phillips无机铬催化剂聚合活性高、 诱导期较短; S-2 有机铬催化剂虽然聚合活性较低、诱导期较长,但生产的聚 乙烯产品具有更宽的分子量分布,因此能够满足不同的市场要求,两者都有广 泛的应用。

虽然己经存在多种不同的聚乙烯催化剂,但仍存在对具有新性能催化剂及 其聚乙烯产品的需求。

发明内容

本发明的目的是开发新型的高性能负载型铬钒复合聚乙烯催化剂,在有机 铬催化剂基础上添加钒活性组分,使其生产的高密度聚乙烯在保证分子量分布 宽的前提下,改善共聚单体的含量及其分布,使其在低分子量端插入量减少, 而在高分子量端插入量增多,从而易形成更多的系带分子,开发出更高性能的 聚乙烯产品,同时催化剂还具有高活性。

在本发明中,所述有机铬活性组分为以下结构形式负载于载体表面- 0

I II

R~^i^O— Cr— 0—载体

I li

R 0

以上有机铬活性组分同样是大家所己知的,可以参见专利 US3324095 和 Kevin Cam等人的论文 Macromol. Symp. 2004, 213, 29-36。

根据本发明的一个实施方案,所述有机 Cr活性位的有机铬源为具有下列 分子结构式的化合物- R O R

R S Ii 0— C I Ir—— 0—— S Ii—— R

R I O I I R I

根据本发明的另一个实施方案, R为具有 1一 14个碳原子烃基,优选 3— 10个碳原子的相互相同或不同的垸基或芳基,优选甲基、乙基、丙基、异丙基、 正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、叔戊基、己基、 2-甲基-戊基、庚 基、辛基、 2-乙基己基、壬基、癸基、十一垸基、十二垸基、十三垸基、十四 垸基、苄基、苯乙基、对甲基苄基、苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、乙基苯 基、甲基萘基、二甲基萘基。

根据本发明的一个实施方案,所述有机铬源选自双(三甲基甲硅垸基)铬 酸酯、双(三乙基甲硅垸基)铬酸酯、双(三丁基甲硅垸基)铬酸酯、双(三 异戊基甲硅垸基)铬酸酯、双(三(2-乙基己基)甲硅垸基)铬酸酯、双(三 癸基甲硅垸基)铬酸酯、双(三(十四垸基)甲硅垸基)铬酸酯、双(三苄基 甲硅垸基)铬酸酯、双(三(苯基乙基)甲硅垸基)铬酸酯、双(三苯基甲硅 垸基)铬酸酯、双(三(甲基苯基)甲硅垸基)铬酸酯、双(三(二甲基苯基) 甲硅垸基)铬酸酯、双(三萘基甲硅垸基)铬酸酯、双(三(乙基苯基)甲硅 垸基)铬酸酯、双(三(甲基萘基)甲硅垸基)铬酸酯、聚二苯基甲硅垸基铬 酸酯、聚二乙基甲硅垸基铬酸酯和它们的组合,优选双(三苯基甲硅垸基)铬 酸酯。

根据本发明的另一个实施方案,所述钒源选自水溶性含钒盐:如钒的硝酸 盐、磷酸盐、硫酸盐、醋酸盐,以及偏钒酸的各种盐,具体如六氟钒酸铵、醋 酸钒 (只在酸溶液中存在)、硝酸钒、草酸氧钒、偏钒酸铵、硫酸氧钒、硫酸 氧化钒 (IV)水合物、硫酸钒 (111)、三氯代氧化钒、原钒酸钠、偏钒酸钠等,以及 非水溶性含钒盐:如双乙酰丙酮氧化钒、三异丙醇氧钒、三丙醇氧化钒、乙酰 丙酮钒、氧化三乙氧基钒、氯化氧钒、硅化三钒等。优选乙酰丙酮钒、醋酸钒、 偏钒酸铵、六氟钒酸铵等。

对于本发明的铬钒复合催化剂,在无机载体上的铬总负载量一般为催化剂 总重量的 0.01~10wt%,优选 0.05~5wt%,按铬的重量计。

根据本发明的一个实施方案,无机氧化物形式的钒负载量为铬负载量的 10 %~500 % (均以铬和钒的重量计),优选为 20%~400 %。

本发明中使用的无机载体可以是通常用于烯烃聚合催化剂制备中的任何 无机载体。根据本发明的一个实施方案,所述无机载体选自二氧化硅、三氧化 二铝、二氧化钛、氧化锆、氧化镁、氧化钙、无机粘土和它们的组合。所述无 机粘土可以包括例如蒙脱石等。根据本发明的另一个实施方案,所述无机载体 选自未改性或经 Ti、 A1或 F等改性的硅胶,特别是无定形多孔硅胶。这些载体 是本领域公知的,可以商购或通过己知的方法合成。作为硅胶的一个例子,可 以提及 Davison 955。

本发明使用的无机载体的孔体积为 0.5~5.0cm3/g。

本发明使用的无机载体的表面积为 50~600m2/g。

根据本发明的一个方面,本发明提供一种制备负载型铬钒复合催化剂的方 法。本发明的负载型铬钒复合催化剂的制备方法包含以下步骤- i)将无机载体浸入钒源的溶液,然后干燥,接着在 300°C~900°C焙烧; ii)将步骤 i)所得产物浸入有机铬源溶液,然后干燥保存。

根据一个优选的负载型铬钒复合催化剂的制备方法,其包含步骤- i)将无机载体浸入钒源的溶液,在室温到 6CTC之间保持 1~12小时,然后 在 100~200°C之间干燥 1-18小时,此时也可以用真空干燥来加快干燥速度,接 着在 300°C~900°C在氧气或者空气中焙烧 1~10小时,然后进行冷却,其中在冷 却到 300~400°C时将空气置换为惰性气体如氮气或者氩气等;

ii)在惰性气体气氛中,将步骤 i)所得催化剂浸入有机铬源溶液,在室温到 80°C之间反应 1~10小时,然后在 60~120°C之间干燥 2~8小时,此时也可以用 真空干燥来加快干燥速度。

一般地,本发明是利用无机化合物作为载体,先将钒源浸渍于其上,然后 高温焙烧,制得负载有钒的催化剂母体;然后在含有上述催化剂母体的溶液中, 加入有机铬源进行负载,从而制备负载型铬钒复合催化剂。

上述步骤 i) 是将钒源负载于无机载体(例如上文所述的无机载体)上的 方法。用于将钒源负载于无机载体上的方法可以是己知的任何可以将钒负载于 载体上的方法。根据本发明的一个实施方案,将钒源负载于无机载体上的方法 包括用钒源溶液浸渍多孔无机载体。根据一个实施方案,在浸渍过程中,可以 实施搅拌,优选连续搅拌。一般地,该搅拌持续约 1~24小时,优选约 2~12小 时,。根据一个实施方案,钒负载量为催化剂总重量的至多 50wt%,优选约 0.01~ 20wt%。然后将得到的负载有钒组分的载体进行干燥。该干燥通常在大约室温 ~200°C的温度进行;例如在大约 15°C~200°C进行,优选在约 20°C~200°C,进 一步优选约 100°C~200°C。根据一个实施方案,该干燥在约 15CTC进行。该干 燥亦可在真空条件下进行。对该干燥进行的时间没有特别限定,但是该干燥通 常持续约 1~ 18小时,优选约 1.5~12小时,进一步优选约 2~10小时,例如干 燥约 200分钟。在干燥完毕之后,将负载有钒组分的无机载体进行焙烧。对焙 烧进行的方式没有特别限定,但是该焙烧优选在流化床内进行。根据一个实施 方案,该焙烧通常以两个阶段进行,即低温阶段和高温阶段。低温阶段通常在 约 200°C~400°C进行。该高温阶段通常在约 500°C~900°C进行。不受任何理论 限制,在所述低温阶段载体中吸附的物理水基本被除去,而在所述高温阶段无 机载体上的部分羟基被除去。根据一个实施方案,所述低温阶段持续 1~10个 小时,优选 2~8个小时。根据另一个实施方案,所述高温阶段持续 1~10个小 时,优选 2~9个小时,更优选 3~8个小时。根据一个实施方案,所述低温阶段 在惰性气体或者空气气氛下进行,优选在惰性气体气氛下进行,所述惰性气体 例如是以上所述的惰性气体。根据一个实施方案,所述高温阶段焙烧在空气或 者氧气条件下进行,优选在干燥空气条件下进行。在所述焙烧结束后,将得到 的负载有无机氧化物形式钒的无机载体从高温阶段冷却。根据一个实施方案, 在冷却到 300~400°C的温度时,可以变换气氛,例如从空气变为惰性气体,例 如氮气、氩气等。根据一个实施方案,该冷却为自然降温冷却。

上述步骤 ii)是用于将有机铬源负载在步骤 i)所制备的催化剂母体上的方 法。所述有机铬源可以是以上所述的有机铬源。一般地,所述有机铬源的负载 是在无机钒源的负载之后进行的。在一个实施方案中,通过将负载有钒组分的 无机载体(例如以上制备的无机载体)置于溶剂中,然后加入有机铬源来进行 有机铬源的负载。所述溶剂可以是能够将有机铬源溶解并负载在无机载体上的 任何溶剂,例如 S-2催化剂制备中使用的溶剂。该溶剂可以是垸烃,例如正戊 垸、正己垸、正庚垸、正辛垸等。根据一个实施方案,该溶剂是正己垸或正庚 垸。根据一个实施方案,所述溶剂是脱水脱氧精制处理后的溶剂。根据一个实 施方案,该有机铬源的负载通常在搅拌下进行,优选连续搅拌。对该搅拌进行 的时间没有特别限制,只要反应完全即可。根据一个实施方案,该搅拌进行 1~24 小时,优选 2~16小时。根据一个实施方案,该有机铬源的负载在惰性气体例 如氮气气氛下进行。根据一个实施方案,该有机铬源的负载在室温到 10CTC的 温度进行,例如室温到 80°C。根据一个实施方案,有机铬负载量为催化剂总重 量的至多 10wt%,优选约 0.01~4wt%,更优选约 0.02~3wt%。该干燥可以在 30~150°C之间进行,优选在 60~120°C进行。该干燥可以进行 1~12小时,优选 2-10小时。根据一个实施方案,该干燥在在惰性气体气氛下进行,例如在氮气、 氦气、氩气等气氛下进行,优选在氮气气氛下进行,该干燥过程也可在真空条 件下进行。得到的铬钒复合催化剂在惰性气体气氛下保存待用。

作为一个实例,制备本发明催化剂的具体操作包括- 将多孔无定形硅胶浸渍在一定浓度的偏钒酸铵溶液中,钒负载量相对于催 化剂总重量符合本文的要求(例如 0.1~10%,以钒的重量计);在连续搅拌一定 时间(例如 3~8小时)后,升温干燥;将负载有偏钒酸铵的硅胶载体在流化床 内进行高温焙烧,其中在低温阶段(例如 200°C~400°C ) 在氮气气氛中焙烧脱 除载体中的物理水,在高温阶段(例如 500°C~900°C ) 在干燥空气中焙烧脱除 硅胶表面的部分羟基,在此高温阶段保持一定时间(例如 3~8个小时);自然 降温冷却,在冷却到 300~400°C时切换为氮气保护,制得载有钒的催化剂母体。 然后,以脱水脱氧精制后的己垸或者庚垸作为溶剂,将有机铬源(例如双(三 苯基甲硅垸基)铬酸酯)负载在由上述方法制得的催化剂母体上,在配置瓶内 连续搅拌一定时间(例如 3~8小时)直至反应完全;该有机铬源负载的铬负载 量符合本文的要求(例如为催化剂总重量的 0.01~10%,以铬的重量计);最后, 将完成后的铬钒复合催化剂进行干燥,除去溶剂,在氮气保护下保存待用。

根据本发明的一个方面,本发明提供一种制备负载型铬钒复合催化剂的方 法。本发明的负载型铬钒复合催化剂的制备方法包含以下步骤- i)将无机载体浸入钒源的溶液,然后干燥,接着在 300°C~900°C焙烧; ii)将步骤 i)所得产物浸入有机铬源溶液,然后干燥。再加入有机金属助催 化剂对催化剂进行预还原处理,最后进行干燥保存。

根据一个优选的负载型铬钒复合催化剂的制备方法,其包含步骤- i)将无机载体浸入钒源的溶液,在室温到 6CTC之间保持 1~12小时,然后 在 100~200°C之间干燥 1-18小时,此时也可以用真空干燥来加快干燥速度,接 着在 300°C~900°C在氧气或者空气中焙烧 1~10小时,然后进行冷却,其中在冷 却到 300~400°C时将空气置换为惰性气体如氮气或者氩气等;

ii)在惰性气体气氛中,将步骤 i)所得催化剂浸入有机铬源溶液,在室温到 80°C之间反应 1~10小时,然后在 60~120°C之间干燥 2~8小时,此时也可以用 真空干燥来加快干燥速度。之后加入有机金属助催化剂对催化剂进行预还原处 理,然后再在 60~120°C之间干燥 2~8小时,此时也可用真空干燥加快干燥速度, 然后保存待用。

一般地,本发明是利用无机化合物作为载体,先钒源浸渍于其上,然后高 温焙烧,制得负载有钒的催化剂母体;然后在含有上述催化剂母体的溶液中, 加入有机铬源进行负载,从而制备负载型铬钒复合催化剂,最后用有机金属助 催化剂对催化剂进行预还原活化处理,活化处理后的负载型铬钒复合催化剂保 存待用。

上述步骤 i) 是将钒源负载于无机载体(例如上文所述的无机载体)上的 方法。用于将钒源负载于无机载体上的方法可以是己知的任何可以将钒负载于 载体上的方法。根据本发明的一个实施方案,将钒源负载于无机载体上的方法 包括用钒源溶液浸渍多孔无机载体。根据一个实施方案,在浸渍过程中,可以 实施搅拌,优选连续搅拌。一般地,该搅拌持续约 1~24小时,优选约 2~12小 时,。根据一个实施方案,钒负载量为催化剂总重量的至多 50wt%,优选约 0.01~ 20wt%。然后将得到的负载有钒组分的载体进行干燥。该干燥通常在大约室温 ~200°C的温度进行;例如在大约 15°C~200°C进行,优选在约 20°C~200°C,进 一步优选在约 100°C~200°C。根据一个实施方案,该干燥在约 15CTC进行。该 干燥亦可在真空条件下进行。对该干燥进行的时间没有特别限定,但是该干燥 通常持续约 1~ 18小时,优选约 1.5~12小时,进一步优选约 2~10小时,例如 干燥约 200分钟。在干燥完毕之后,将负载有钒组分的无机载体进行焙烧。对 焙烧进行的方式没有特别限定,但是该焙烧优选在流化床内进行。根据一个实 施方案,该焙烧通常以两个阶段进行,即低温阶段和高温阶段。低温阶段通常 在约 200°C~400°C进行。该高温阶段通常在约 500°C~900°C进行。不受任何理 论限制,在所述低温阶段载体中吸附的物理水基本被除去,而在所述高温阶段 无机载体上的部分羟基被除去。根据一个实施方案,所述低温阶段持续 1~10 个小时,优选 2~8个小时。根据另一个实施方案,所述高温阶段持续 1~10个 小时,优选 2~9个小时,更优选 3~8个小时。根据一个实施方案,所述低温阶 段在惰性气体或者空气气氛下进行,优选在惰性气体气氛下进行,所述惰性气 体例如是以上所述的惰性气体。根据一个实施方案,所述高温阶段焙烧在空气 或者氧气条件下进行,优选在干燥空气条件下进行。在所述焙烧结束后,将得 到的负载有无机氧化物形式钒的无机载体从高温阶段冷却。根据一个实施方 案,在冷却到 300~400°C的温度时,可以切换气氛,例如从空气变为惰性气体, 例如氮气、氩气等。根据一个实施方案,该冷却为自然降温冷却。

上述步骤 ii)是用于将有机铬源负载在步骤 i)所制备的负载有钒的催化剂 母体上并用有机金属助催化剂进行预还原活化的方法。所述有机铬源可以是以 上所述的有机铬源。一般地,所述有机铬源的负载是在无机钒源的负载之后进 行的。在一个实施方案中,通过将负载有钒组分的无机载体(例如以上制备的 无机载体)置于溶剂中,然后加入有机铬源来进行有机铬源的负载。所述溶剂 可以是能够将有机铬源溶解并负载在无机载体上的任何溶剂,例如 S-2催化剂 制备中使用的溶剂。该溶剂可以是垸烃,例如正戊垸、正己垸、正庚垸、正辛 垸等。根据一个实施方案,该溶剂是正己垸或正庚垸。根据一个实施方案,所 述溶剂是脱水脱氧精制处理后的溶剂。根据一个实施方案,该有机铬源的负载 通常在搅拌下进行,优选连续搅拌。对该搅拌进行的时间没有特别限制,只要 反应完全即可。根据一个实施方案,该搅拌进行 1~24小时,优选 2~16小时。 根据一个实施方案,该有机铬源的负载在惰性气体例如氮气气氛下进行。根据 一个实施方案,该有机铬源的负载在室温到 10CTC的温度进行,例如室温到 80 °C。根据一个实施方案,有机铬负载量为催化剂总重量的至多 10wt¾,优选约 0.01~4wt% , 更优选约 0.02~3wt%。该干燥可以在 30~150°C之间进行,优选在 60~120°C进行。该干燥可以进行 1~12小时,优选 2~10小时。根据一个实施方 案,该干燥在在惰性气体气氛下进行,例如在氮气、氦气、氩气等气氛下进行, 优选在氮气气氛下进行,该干燥过程也可在真空条件下进行。之后加入有机金 属助催化剂对催化剂进行预还原处理,然后再在 60~120°C之间干燥 2~8小时, 该干燥在在惰性气体气氛下进行,例如在氮气、氦气、氩气等气氛下进行,优 选在氮气气氛下进行,该干燥过程也可在真空条件下进行。得到的经过预还原 活化的铬钒复合催化剂在惰性气体气氛下保存待用。

作为一个实例,制备本发明催化剂的具体操作包括- 将多孔无定形硅胶浸渍在一定浓度的偏钒酸铵溶液中,钒负载量相对于催 化剂总重量符合本文的要求(例如 0.1~10%,以钒的重量计);在连续搅拌一定 时间(例如 3~8小时)后,升温干燥;将负载有偏钒酸铵的硅胶载体在流化床 内进行高温焙烧,其中在低温阶段(例如 200°C~400°C ) 在氮气气氛中焙烧脱 除载体中的物理水,在高温阶段(例如 500°C~900°C ) 在干燥空气中焙烧脱除 硅胶表面的部分羟基,在此高温阶段保持一定时间(例如 3~8个小时);自然 降温冷却,在冷却到 300~400°C时切换为氮气保护,制得载有钒的催化剂母体。 然后,以脱水脱氧精制后的己垸或者庚垸作为溶剂,将有机铬源(例如双(三 苯基甲硅垸基)铬酸酯)负载在由上述方法制得的催化剂母体上,在配置瓶内 连续搅拌一定时间(例如 3~8小时)直至反应完全;该有机铬源负载的铬负载 量符合本文的要求(例如为催化剂总重量的 0.01~10%,以铬的重量计);在一 定温度下(例如 60~120°C ) 干燥一段时间(例如 2~8小时),此时也可以用真 空干燥来加快干燥速度。之后加入有机金属助催化剂(例如三乙基铝、三异丁 基铝、乙氧基二乙基铝、一氯二乙基铝和甲基铝氧垸等)对催化剂进行预还原 活化处理,然后再在 60~120°C之间干燥 2~8小时,该干燥在在惰性气体气氛下 进行,例如在氮气、氦气、氩气等气氛下进行,优选在氮气气氛下进行,该干 燥过程也可在真空条件下进行。得到的经过预还原活化的铬钒复合催化剂在惰 性气体气氛下保存待用。

本发明的负载型铬钒复合催化剂(包括以上经过有机金属助催化剂预还原 活化的铬钒复合催化剂)可用于生产乙烯均聚物以及乙炼 /α-烯烃共聚物。聚合 过程中根据需要可能再添加有机金属助催化剂、氢气等。

因此,根据本发明的另一个方面,提供了采用本发明所述负载型铬钒复合 催化剂生产乙烯均聚物以及乙炼 /α-烯烃共聚物的方法,特别是生产具有宽分子 量分布的烯烃聚合物的方法。

对于上述方法,聚合所使用的烯烃一般包含乙烯作为聚合单体。在一个实 施方案中,所述聚合使用的烯烃还包含共聚单体。所述共聚单体可以是具有 3~20个碳原子的 α -烯烃,例如丙烯、 1-丁烯、 1-戊烯、 1-己烯、 1-庚烯、 1-辛 烯、 1-壬烯、 1-癸烯、 1-十二碳烯、 4-甲基 -1-戊烯、 4-甲基 -1-己烯等;这些可 以单独使用或可以两种或更多种组合使用。所述共聚单体优选 1-己烯、 1-辛烯 和 1_癸烯。当共聚单体存在时,共聚单体的量一般为 0-30vol%,基于聚合时共 聚单体的体积浓度。

上述有机金属助催化剂通常包括铝化合物。用作助催化剂的铝化合物是公 知的。所述铝化合物可以包括三垸基铝 A1R3、二垸基垸氧基铝 A1R20R、二垸 基卤化铝 A1R2X、铝氧垸等等,其中 R是垸基,例如具有 1~12个碳原子,例 如是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、正戊基、正己基、正庚 基、正辛基、正壬基、正十二垸基等, X是卤素,例如氟、氯、溴和碘,优选 氯。所述铝氧垸可以包括甲基铝氧垸 (MAO)等不同垸基铝与水的反应产物。所 述作为助催化剂的铝化合物可以单独使用或者两种及两种以上组合使用。作为 具体例子,所述铝化合物可以提及三乙基铝、三异丁基铝、乙氧基二乙基铝、 一氯二乙基铝和甲基铝氧垸等。

所述有机金属铝化合物的使用量通常是按铝计为 0~1000摩尔 /摩尔铬,优 选 0~200摩尔 /摩尔铬,和更优选 0~50摩尔 /摩尔铬,相对于每 1摩尔铬。

上述聚合反应可以包括分子量调节剂,作为例子可以提及氢气。

本发明的上述聚合物制造方法在其聚合方法方面没有任何特别限制。上述 采用本发明铬钒复合催化剂生产烯烃聚合物的方法可以包括气相聚合方法、淤 桨聚合方法、悬浮聚合方法、本体聚合方法、溶液聚合方法等。如本领域技术 人员所理解的那样,对采用本发明铬钒复合催化剂生产烯烃聚合物的方法没有 特别限制,可以采用本领域己知的气相聚合方法、淤桨聚合方法、悬浮聚合方 法、本体聚合方法、溶液聚合方法等的常规实施方案和聚合条件等实施。

在一个实施方案中,使用淤桨聚合方法,包括向反应釜内加入乙烯,然后 加入溶剂和助催化剂(铝化合物)并任选地加入氢气和共聚单体,最后加入本 发明的铬钒复合催化剂开始聚合。

更具体地,在一个实施方案中,采用传统的淤桨聚合法实施聚合,具体操 作如下:先将聚合反应釜进行真空加热(locrc:),然后置换为高纯氮气,反复 操作三次,再用少量乙烯单体置换一次,并最后将反应釜内充满乙烯至微正压

(0.12MPa); 向反应釜内加入脱水脱氧处理后的精制溶剂,一定量的垸基铝作 为助催化剂,在氢调和共聚实验中还需分别加入一定量的氢气和共聚单体,最 后加入本发明的催化剂开始聚合反应;反应过程中在线采集单体乙烯的瞬时消 耗量 (通过连接电脑高精密的乙烯质量流量计)并由电脑记录,在一定温度下 (例如 35°C~100°C ) 反应进行一定时间(例如 1小时)后,终止反应;聚合物 经洗搽,真空干燥后称重并分析。

本发明的催化剂可在单一反应器中生产具有宽分子量分布(MWD=10~60) 的乙烯均聚物和乙烯 / α -烯烃共聚物。使用本发明的催化剂,通过改变助催化 剂用量、聚合温度、分子量调节剂等因素,可以方便和容易地调整乙烯均聚物 和乙烯和 α -烯烃共聚物的分子量及分布和共聚单体含量及其分布,从而可以方 便和容易地得到具有所需性能的聚合物产品。

附图的简单说明

图 1为载钒硅胶焙烧程序示意图。

图 2为载体硅胶焙烧程序示意图。

具体实施方式

本发明参照下列实施例进行更详细的解释,这些实施例不限制本发明的范

围。

实施例中采用的硅胶是可商购的 Davison 955。

实施例 1 :

将 10 g左右的硅胶 (孔体积为 1.5~1.7 cm3/g, 表面积为 250~300 m2/g) 在 4CTC下一定浓度的偏钒酸铵溶液中进行浸渍,钒负载量(按 V 的质量计)为 0.12%。连续搅拌 5小时后,升温至 12CTC在空气中干燥 12小时,然后将浸渍 有偏钒酸铵的硅胶载体在流化床内进行高温焙烧,样品最后在氮气保护下,自 然降温冷却。其中上述高温焙烧然后冷却的控温过程如图 1所示。然后,以脱 水脱氧精制后的己垸作为溶剂,将有机铬源双(三苯基甲硅垸基)铬酸酯负载 在由上述方法制得的催化剂母体上,在配置瓶内 45 °C氮气气氛下连续搅拌 6小 时直至反应完全。铬负载量(按 &的质量计)为 0.25%。最后,将完成后的铬 钒复合催化剂在氮气气氛下 8CTC干燥 5小时除去溶剂,然后在氮气保护下保存 待用。

实施例 2:

将 10 g左右的硅胶 (孔体积为 1.5~1.7 cm3/g, 表面积为 250~300 m2/g) 在 4CTC下一定浓度的偏钒酸铵溶液中进行浸渍,钒负载量(按 V 的质量计)为 0.24%。连续搅拌 5小时后,升温至 12CTC在空气中干燥 12小时,然后将浸渍 有偏钒酸铵的硅胶载体在流化床内进行高温焙烧,样品最后在氮气保护下,自 然降温冷却。其中上述高温焙烧然后冷却的控温过程如图 1所示。然后,以脱 水脱氧精制后的己垸作为溶剂,将有机铬源双(三苯基甲硅垸基)铬酸酯负载 在由上述方法制得的催化剂母体上,在配置瓶内 45 °C氮气气氛下连续搅拌 6小 时直至反应完全。铬负载量(按 &的质量计)为 0.25%。最后,将完成后的铬 钒复合催化剂在氮气气氛下 8CTC干燥 5小时除去溶剂,然后在氮气保护下保存 待用。

实施例 3:

将 10 g左右的硅胶 (孔体积为 1.5~1.7 cm3/g, 表面积为 250~300 m2/g) 在 4CTC下一定浓度的偏钒酸铵溶液中进行浸渍,钒负载量(按 V 的质量计)为 0.48%。连续搅拌 5小时后,升温至 12CTC在空气中干燥 12小时,然后将浸渍 有偏钒酸铵的硅胶载体在流化床内进行高温焙烧,样品最后在氮气保护下,自 然降温冷却。其中上述高温焙烧然后冷却的控温过程如图 1所示。然后,以脱 水脱氧精制后的己垸作为溶剂,将有机铬源双(三苯基甲硅垸基)铬酸酯负载 在由上述方法制得的催化剂母体上,在配置瓶内 45 °C氮气气氛下连续搅拌 6小 时直至反应完全。铬负载量(按 &的质量计)为 0.25%。最后,将完成后的铬 钒复合催化剂在氮气气氛下 8CTC干燥 5小时除去溶剂,然后在氮气保护下保存 待用。

实施例 4:

将 10 g左右的硅胶 (孔体积为 1.5~1.7 cm3/g, 表面积为 250~300 m2/g) 在 6CTC下一定浓度的偏钒酸铵溶液中进行浸渍,钒负载量(按 V 的质量计)为 0.24%。连续搅拌 5小时后,升温至 12CTC在空气中干燥 12小时,然后将浸渍 有偏钒酸铵的硅胶载体在流化床内进行高温焙烧,样品最后在氮气保护下,自 然降温冷却。其中上述高温焙烧然后冷却的控温过程如图 1所示。然后,以脱 水脱氧精制后的己垸作为溶剂,将有机铬源双(三苯基甲硅垸基)铬酸酯负载 在由上述方法制得的催化剂母体上,在配置瓶内 45 °C氮气气氛下连续搅拌 6小 时直至反应完全。铬负载量(按 &的质量计)为 0.25%。最后,将完成后的铬 钒复合催化剂在氮气气氛下 8CTC干燥 5小时除去溶剂,然后在氮气保护下保存 待用。

实施例 5:

将 10 g左右的硅胶 (孔体积为 1.5~1.7 cm3/g, 表面积为 250~300 m2/g) 在 4CTC下一定浓度的偏钒酸铵溶液中进行浸渍,钒负载量(按 V 的质量计)为 0.24%。连续搅拌 10小时后,升温至 12CTC在空气中干燥 12小时,然后将浸渍 有偏钒酸铵的硅胶载体在流化床内进行高温焙烧,样品最后在氮气保护下,自 然降温冷却。其中上述高温焙烧然后冷却的控温过程如图 1所示。然后,以脱 水脱氧精制后的己垸作为溶剂,将有机铬源双(三苯基甲硅垸基)铬酸酯负载 在由上述方法制得的催化剂母体上,在配置瓶内 45 °C氮气气氛下连续搅拌 6小 时直至反应完全。铬负载量(按 &的质量计)为 0.25%。最后,将完成后的铬 钒复合催化剂在氮气气氛下 8CTC干燥 5小时除去溶剂,然后在氮气保护下保存 待用。

实施例 6:

将 10 g左右的硅胶 (孔体积为 1.5~1.7 cm3/g, 表面积为 250~300 m2/g) 在 4CTC下一定浓度的偏钒酸铵溶液中进行浸渍,钒负载量(按 V 的质量计)为 0.24%。连续搅拌 5小时后,升温至 12CTC在空气中干燥 12小时,然后将浸渍 有偏钒酸铵的硅胶载体在流化床内进行高温焙烧,样品最后在氮气保护下,自 然降温冷却。其中上述高温焙烧然后冷却的控温过程如图 1所示。然后,以脱 水脱氧精制后的己垸作为溶剂,将有机铬源双(三苯基甲硅垸基)铬酸酯负载 在由上述方法制得的催化剂母体上,在配置瓶内 45°C氮气气氛下连续搅拌 10 小时直至反应完全。铬负载量(按 &的质量计)为 0.25%。最后,将完成后的 铬钒复合催化剂在氮气气氛下 8CTC干燥 5小时除去溶剂,然后在氮气保护下保 存待用。

实施例 7:

将 10 g左右的硅胶 (孔体积为 1.5~1.7 cm3/g, 表面积为 250~300 m2/g) 在 4CTC下一定浓度的偏钒酸铵溶液中进行浸渍,钒负载量(按 V 的质量计)为 0.24%。连续搅拌 5小时后,升温至 12CTC在空气中干燥 12小时,然后将浸渍 有偏钒酸铵的硅胶载体在流化床内进行高温焙烧,样品最后在氮气保护下,自 然降温冷却。其中上述高温焙烧然后冷却的控温过程如图 1所示。然后,以脱 水脱氧精制后的己垸作为溶剂,将有机铬源双(三苯基甲硅垸基)铬酸酯负载 在由上述方法制得的催化剂母体上,在配置瓶内 6CTC氮气气氛下连续搅拌 6小 时直至反应完全。铬负载量(按 &的质量计)为 0.25%。最后,将完成后的铬 钒复合催化剂在氮气气氛下 8CTC干燥 5小时除去溶剂,然后在氮气保护下保存 待用。

实施例 8:

将 10 g左右的硅胶 (孔体积为 1.5~1.7 cm3/g, 表面积为 250~300 m2/g) 在 4CTC下一定浓度的偏钒酸铵溶液中进行浸渍,钒负载量(按 V 的质量计)为 0.24%。连续搅拌 5小时后,升温至 12CTC在空气中干燥 12小时,然后将浸渍 有偏钒酸铵的硅胶载体在流化床内进行高温焙烧,样品最后在氮气保护下,自 然降温冷却。其中上述高温焙烧然后冷却的控温过程如图 1所示。然后,以脱 水脱氧精制后的庚垸作为溶剂,将有机铬源双(三苯基甲硅垸基)铬酸酯负载

在由上述方法制得的催化剂母体上,在配置瓶内 45 °C氮气气氛下连续搅拌 6小 时直至反应完全。铬负载量(按 &的质量计)为 0.25%。最后,将完成后的铬 钒复合催化剂在氮气气氛下 8CTC干燥 5小时除去溶剂,然后在氮气保护下保存 待用。

实施例 9:

将 10 g左右的硅胶 (孔体积为 1.5~1.7 cm3/g, 表面积为 250~300 m2/g) 在 4CTC下一定浓度的乙酰丙酮钒溶液中进行浸渍,钒负载量(按 V的质量计)为 0.24%。连续搅拌 5小时后,升温至 12CTC在空气中干燥 12小时,然后将浸渍 有乙酰丙酮钒的硅胶载体在流化床内进行高温焙烧,样品最后在氮气保护下, 自然降温冷却。其中上述高温焙烧然后冷却的控温过程如图 1所示。然后,以 脱水脱氧精制后的己垸作为溶剂,将有机铬源双(三苯基甲硅垸基)铬酸酯负 载在由上述方法制得的催化剂母体上,在配置瓶内 45°C氮气气氛下连续搅拌 6 小时直至反应完全。铬负载量(按 &的质量计)为 0.25%。最后,将完成后的 铬钒复合催化剂在氮气气氛下 8CTC干燥 5小时除去溶剂,然后在氮气保护下保 存待用。

实施例 10:

将 10 g左右的硅胶 (孔体积为 1.5~1.7 cm3/g, 表面积为 250~300 m2/g) 在 4CTC下一定浓度的醋酸钒溶液中进行浸渍,钒负载量(按 V的质量计)为 0.24%。 连续搅拌 5小时后,升温至 12CTC在空气中干燥 12小时,然后将浸渍有醋酸钒 的硅胶载体在流化床内进行高温焙烧,样品最后在氮气保护下,自然降温冷却。 其中上述高温焙烧然后冷却的控温过程如图 1所示。然后,以脱水脱氧精制后 的己垸作为溶剂,将有机铬源双(三苯基甲硅垸基)铬酸酯负载在由上述方法 制得的催化剂母体上,在配置瓶内 45 °C氮气气氛下连续搅拌 6小时直至反应完 全。铬负载量(按 &的质量计)为 0.25%。最后,将完成后的铬钒复合催化剂 在氮气气氛下 8CTC干燥 5小时除去溶剂,然后在氮气保护下保存待用。

实施例 11 :

将 10 g左右的硅胶 (孔体积为 1.5~1.7 cm3/g, 表面积为 250~300 m2/g) 在 4CTC下一定浓度的六氟钒酸铵溶液中进行浸渍,钒负载量(按 V的质量计)为

0.24%。连续搅拌 5小时后,升温至 12CTC在空气中干燥 12小时,然后将浸渍 有六氟钒酸铵的硅胶载体在流化床内进行高温焙烧,样品最后在氮气保护下, 自然降温冷却。其中上述高温焙烧然后冷却的控温过程如图 1所示。然后,以 脱水脱氧精制后的己垸作为溶剂,将有机铬源双(三苯基甲硅垸基)铬酸酯负 载在由上述方法制得的催化剂母体上,在配置瓶内 45°C氮气气氛下连续搅拌 6 小时直至反应完全。铬负载量(按 &的质量计)为 0.25%。最后,将完成后的 铬钒复合催化剂在氮气气氛下 8CTC干燥 5小时除去溶剂,然后在氮气保护下保 存待用。

实施例 12:

将 10 g左右的硅胶 (孔体积为 1.5~1.7 cm3/g, 表面积为 250~300 m2/g) 在 4CTC下一定浓度的偏钒酸铵溶液中进行浸渍,钒负载量(按 V 的质量计)为 0.24%。连续搅拌 5小时后,升温至 12CTC在空气中干燥 12小时,然后将浸渍 有偏钒酸铵的硅胶载体在流化床内进行高温焙烧,样品最后在氮气保护下,自 然降温冷却。其中上述高温焙烧然后冷却的控温过程如图 1所示。然后,以脱 水脱氧精制后的己垸作为溶剂,将有机铬源双(三苯基甲硅垸基)铬酸酯负载 在由上述方法制得的催化剂母体上,在配置瓶内 45 °C氮气气氛下连续搅拌 6小 时直至反应完全。铬负载量(按 Cr的质量计)为 0.25%。将得到的铬钒复合催 化剂在氮气气氛下 8CTC干燥 5小时除去溶剂,之后分别添加有机金属助催化剂 三异丁基铝(TIBA) (实施例 12-1 ) 三乙基铝(TEA) (实施例 12-2)、甲基铝 氧垸(MAO) (实施例 12-3 )、乙氧基二乙基铝(Diethylaluminum etiioxide) (实 施例 12-4) 以及一氯二乙基铝 (DEAC) (实施例 12-5 ) 对催化剂进行预还原活 化,其中有机金属助催化剂的浓度为 1.0 mmol/mL,用量为 0.29 mL,即 Al/Cr (摩尔比) =30。再在氮气气氛下 8CTC干燥 3小时除去溶剂,最后在氮气保护 下保存待用。

实施例 13:

以钛酸四正丁酯为前躯体,按摩尔比 1:1,溶解于无水乙醇中配成 A液, 再将蒸馏水和无水乙醇按摩尔比 1:10配成 B液,加入浓硝酸使得 B液 pH范围 在 2~3,将 A液与 B液混合制得 Ti02溶胶,其中所述浓度使钛负载量(按 Ti 的质量计)为 5%。之后将 10 g左右的硅胶 (孔体积为 1.5~1.7 cm3/g,表面积 为 250~300 m2/g)加入上述溶胶中,充分搅拌 3 h。 10CTC条件下干燥 3~6 小时 以除去溶剂,再在流化床内进行高温焙烧,得到溶胶凝胶法制得的钛改性硅胶 载体。再将钛改性硅胶载体在 4CTC下一定浓度的偏钒酸铵溶液中进行浸渍,其 中所述浓度使钒负载量(按 V的质量计)为 0.12%。连续搅拌 5小时后,升温 至 12CTC在空气中干燥 12小时,然后将浸渍有偏钒酸铵的钛改性硅胶载体在流 化床内进行高温焙烧,样品最后在氮气保护下,自然降温冷却。其中上述高温 焙烧然后冷却的控温过程如图 1所示。然后,以脱水脱氧精制后的己垸作为溶 剂,将有机铬源双(三苯基甲硅垸基)铬酸酯负载在由上述方法制得的载有钒 的硅胶上,在配置瓶内 45°C氮气气氛下连续搅拌 6小时直至反应完全。铬负载 量(按 &的质量计)为 0.25%。最后,将完成后的钛改性铬钒复合催化剂在氮 气气氛下 8CTC干燥 5小时除去溶剂,然后在氮气保护下保存待用。

实施例 14:

以钛酸四正丁酯为前躯体,称取一定量的钛酸四正丁酯溶解在经过脱水脱 氧精制后的己垸溶剂中配成钛酸四正丁酯溶液,其中所述浓度使钛负载量(按 Ti的质量计)为 5%。之后将 10 g左右的硅胶 (孔体积为 1.5~1.7 cm3/g,表面 积为 250~300 m2/g)加入上述溶液中,充分搅拌 4 h。在 10CTC条件下干燥 3~6 小 时以除去溶剂,再在流化床内进行高温焙烧,即用浸渍法制得钛改性硅胶载体。 再将钛改性硅胶载体在 4CTC下一定浓度的偏钒酸铵溶液中进行浸渍,其中所述 浓度使钒负载量(按 V的质量计)为 0.12%。连续搅拌 5小时后,升温至 120 °C在空气中干燥 12 小时,然后将浸渍有偏钒酸铵的钛改性硅胶载体在流化床 内进行高温焙烧,样品最后在氮气保护下,自然降温冷却。其中上述高温焙烧 然后冷却的控温过程如图 1所示。然后,以脱水脱氧精制后的己垸作为溶剂, 将有机铬源双(三苯基甲硅垸基)铬酸酯负载在由上述方法制得的催化剂母体 上,在配置瓶内 45°C氮气气氛下连续搅拌 6小时直至反应完全。铬负载量(按 &的质量计)为 0.25%。最后,将完成后的钛改性铬钒复合催化剂在氮气气氛 下 8CTC干燥 5小时除去溶剂,然后在氮气保护下保存待用。

实施例 15:

将 10 g左右的硅胶 (孔体积为 1.5~1.7 cm3/g, 表面积为 250~300 m2/g)在 室温下一定浓度的硝酸铝溶液中进行浸渍,其中所述浓度使铝负载量(按 A1

的质量计)为 2%。连续搅拌 4 小时后,升温至 12CTC在空气中干燥 8小时, 然后将浸渍有硝酸铝的载体在流化床内进行高温焙烧,样品最后在氮气保护 下,自然降温冷却。得到铝改性的硅胶载体,再将铝改性后的硅胶载体在 40 °C下一定浓度的偏钒酸铵溶液中进行浸渍,其中所述浓度使钒负载量(按 V的 质量计)为 0.24%。连续搅拌 5小时后,升温至 12CTC在空气中干燥 12小时, 然后将浸渍有偏钒酸铵的铝改性硅胶载体在流化床内进行高温焙烧,样品最后 在氮气保护下,自然降温冷却。其中上述高温焙烧然后冷却的控温过程如图 1 所示。然后,以脱水脱氧精制后的己垸作为溶剂,将有机铬源双(三苯基甲硅 垸基)铬酸酯负载在由上述方法制得的载有钒的硅胶上,在配置瓶内 45°C氮气 气氛下连续搅拌 6小时直至反应完全。铬负载量(按 Cr的质量计)为 0.25%。 最后,将完成后的铝改性铬钒复合催化剂在氮气气氛下 8CTC干燥 5小时除去溶 剂,然后在氮气保护下保存待用。

实施例 16:

将 10 g左右的硅胶 (孔体积为 1.5~1.7 cm3/g, 表面积为 250~300 m2/g)在 室温下一定浓度的六氟硅酸铵溶液中进行浸渍,其中所述浓度使氟负载量(按 F的质量计)为 1.5%。连续搅拌 4~6小时后,升温至 12CTC在空气中干燥 8小 时,然后将浸渍有六氟硅酸铵的载体在流化床内进行高温焙烧,样品最后在氮 气保护下,自然降温冷却。得到氟改性的硅胶载体,再将氟改性后的硅胶载体 在 4CTC下一定浓度的偏钒酸铵溶液中进行浸渍,其中所述浓度使钒负载量(按 V的质量计)为 0.24%。连续搅拌 5小时后,升温至 12CTC在空气中干燥 12小 时,然后将浸渍有偏钒酸铵的氟改性硅胶载体在流化床内进行高温焙烧,样品 最后在氮气保护下,自然降温冷却。其中上述高温焙烧然后冷却的控温过程如 图 1所示。然后,以脱水脱氧精制后的己垸作为溶剂,将有机铬源双(三苯基 甲硅垸基)铬酸酯负载在由上述方法制得的载有钒的硅胶上,在配置瓶内 45 °C氮气气氛下连续搅拌 6小时直至反应完全。铬负载量(按 &的质量计)为 0.25%。最后,将完成后的氟改性铬钒复合催化剂在氮气气氛下 8CTC干燥 5小 时除去溶剂,然后在氮气保护下保存待用。

实施例 17:

分别称取实施例 1~11、实施例 13~16中不同催化剂 200 mg进行聚合实验。 事先对聚合反应釜进行真空加热(locrc:),然后置换为高纯氮气,反复操作三 次,再用少量单体乙烯置换一次,最后将反应釜内充满乙烯至微正压

(0.12MPa)„聚合温度控制在 90 °C。向反应釜内依次加入 200 mL左右脱水 脱氧处理后的精制庚垸作为溶剂,三异丁基铝(TIBA)作为助催化剂,助催化 剂的浓度为 1.0 mmol/mL (正庚垸溶液),用量为 0.29 mL,即 Al/Cr (摩尔比) =30,最后将反应釜内乙烯压力调高到 IMPa 并加入催化剂开始聚合反应。反 应过程中在线采集单体乙烯的瞬时消耗量(通过连接电脑的高精密的乙烯质量 流量计)并由电脑记录。在 9CTC反应进行 1小时后终止反应,聚合物真空干燥 后称重并分析。

实施例 18:

称取实施例 12中不同催化剂 200 mg进行聚合实验。事先对聚合反应釜进 行真空加热(10CTC:),然后置换为高纯氮气,反复操作三次,再用少量单体乙 烯置换一次,最后将反应釜内充满乙烯至微正压(0.12MPa)。聚合温度控制在 90 °C。向反应釜内依次加入 200 mL左右脱水脱氧处理后的精制庚垸作为溶剂, 最后将反应釜内乙烯压力调高到 IMPa并加入催化剂开始聚合反应。反应过程 中在线采集单体乙烯的瞬时消耗量(通过连接电脑的高精密的乙烯质量流量 计)并由电脑记录。在 9CTC反应进行 1小时后终止反应,聚合物真空干燥后称 重并分析。

实施例 19:

称取实施例 2催化剂 200 mg进行聚合实验。事先对聚合反应釜进行真空 加热 (10CTC:),然后置换为高纯氮气,反复操作三次,再用少量单体乙烯置换 一次,最后将反应釜内充满乙烯至微正压(0.12MPa)。聚合温度控制在 90 °C。 向反应釜内依次加入 200 mL左右脱水脱氧处理后的精制庚垸作为溶剂,分别 采用三异丁基铝(TIBA) (实施例 19-1 ) 三乙基铝(TEA) (实施例 19-2)、甲 基铝氧垸(MAO) (实施例 19-3 )、乙氧基二乙基铝(Diethylaluminum etiioxide) (实施例 19-4) 以及一氯二乙基铝 (DEAC) (实施例 19-5 ) 作为助催化剂,助 催化剂的浓度为 1.0 mmol/mL (正庚垸溶液),用量为 0.29 mL,即 AVCr (摩尔 比) =30,最后将反应釜内乙烯压力调高到 IMPa并加入催化剂开始聚合反应。 反应过程中在线采集单体乙烯的瞬时消耗量(通过连接电脑的高精密的乙烯质

量流量计)并由电脑记录。在 9CTC反应进行 1小时后终止反应,聚合物真空干 燥后称重并分析。

实施例 20:

称取实施例 2催化剂 200 mg进行聚合实验。事先对聚合反应釜进行真空 加热 (10CTC:),然后置换为高纯氮气,反复操作三次,再用少量单体乙烯置换 一次,最后将反应釜内充满乙烯至微正压(0.12MPa)。聚合温度控制在 90°C。 向反应釜内依次加入 200 mL左右脱水脱氧处理后的精制庚垸作为溶剂,三异 丁基铝(TIBA)作为助催化剂,助催化剂的浓度为 l.O mmol/mL (正庚垸溶液), 用量分另 1J为 0.10 mL, 0.19 mL, 0.29 mL, 0.38 mL , 0.48 mL, 即 Al/Cr (摩尔 比) =10 (实施例 20-1 ) , 20 (实施例 20-2 ) , 30 (实施例 20-3 ) , 40 (实施例 20-4) , 50 (实施例 20-5 ),最后将反应釜内乙烯压力调高到 IMPa并加入催化 剂开始聚合反应。反应过程中在线采集单体乙烯的瞬时消耗量(通过连接电脑 的高精密的乙烯质量流量计)并由电脑记录。在 9CTC反应进行 1小时后终止反 应,聚合物真空干燥后称重并分析。

实施例 21 :

称取实施例 2催化剂 200 mg进行聚合实验。事先对聚合反应釜进行真空 加热 (10CTC:),然后置换为高纯氮气,反复操作三次,再用少量单体乙烯置换 一次,最后将反应釜内充满乙烯至微正压(0.12MPa)。聚合温度控制在 90°C。 向反应釜内依次加入 200 mL左右脱水脱氧处理后的精制庚垸作为溶剂,三异 丁基铝(TIBA) 作为助催化剂,其中助催化剂的浓度为 l.O mmol/mL (正庚垸 溶液),用量为 0.29 mL,即 Al/Cr (摩尔比) =30,最后将反应釜内乙烯压力分 别调高到 0.4MPa (实施例 21-l )、0.6MPa (实施例 21-2)、 O.SMPa (实施例 21-3 ) , IMPa (实施例 21-4) 并加入催化剂开始聚合反应。反应过程中在线采集单体 乙烯的瞬时消耗量(通过连接电脑的高精密的乙烯质量流量计)并由电脑记录。 在 9CTC反应进行 1小时后终止反应,聚合物真空干燥后称重并分析。

实施例 22:

称取实施例 2催化剂 200 mg进行聚合实验。事先对聚合反应釜进行真空 加热 (10CTC:),然后置换为高纯氮气,反复操作三次,再用少量单体乙烯置换

一次,最后将反应釜内充满乙烯至微正压(0.12MPa)。聚合温度控制在 90°C。 向反应釜内依次加入 200 mL左右脱水脱氧处理后的精制庚垸作为溶剂,脱水 脱氧处理后的精制 1-己烯为共聚单体,三异丁基铝(TIBA)作为助催化剂,其 中 1-己烯的用量分别是 2 mL、 6 mL、 lO mL , 14 mL,即 1-己烯与聚合所用溶 剂的体积比为 lvol% (实施例 22-1 )、 3vol% (实施例 22-2)、 5vol% (实施例

22- 3 ) , 7vol% (实施例 22-4)。助催化剂的浓度为 1.0 mmol/mL (正庚垸溶液), 用量为 0.29 mL,即 Al/Cr (摩尔比) =30,最后将反应釜内乙烯压力调高到 IMPa 并加入催化剂开始聚合反应。反应过程中在线采集单体乙烯的瞬时消耗量(通 过连接电脑的高精密的乙烯质量流量计)并由电脑记录。在 9CTC反应进行 1小 时后终止反应,聚合物真空干燥后称重并分析。

实施例 23:

称取实施例 2催化剂 200 mg进行聚合实验。事先对聚合反应釜进行真空 加热 (10CTC:),然后置换为高纯氮气,反复操作三次,再用少量单体乙烯置换 一次,最后将反应釜内充满乙烯至微正压(0.12MPa)。聚合温度控制在 90°C。 向反应釜内依次加入 200 mL左右脱水脱氧处理后的精制庚垸作为溶剂,脱水 脱氧处理后的精制 1-己烯为共聚单体,三异丁基铝(TIBA)作为助催化剂,其 中 1-己烯的用量是 6 mL,即 1-己烯与聚合所用溶剂的体积比为 3vol%。助催化 剂的浓度为 l.O mmol/mL (正庚垸溶液),用量分别为 0.10 mL, 0.19 mL , 0.29 mL, 0.38 mL, 0.48 mL, 即 Al/Cr (摩尔比) =10 (实施例 23-1 )、 20 (实施例

23- 2) , 30 (实施例 23-3 )、 40 (实施例 23-4)、 50 (实施例 23-5 ),最后将反应 釜内乙烯压力调高到 IMPa并加入催化剂开始聚合反应。反应过程中在线采集 单体乙烯的瞬时消耗量(通过连接电脑的高精密的乙烯质量流量计)并由电脑 记录。在 9CTC反应进行 1小时后终止反应,聚合物真空干燥后称重并分析。

实施例 24:

称取实施例 2催化剂 200 mg进行聚合实验。事先对聚合反应釜进行真空 加热 (10CTC:),然后置换为高纯氮气,反复操作三次,再用少量单体乙烯置换 一次,最后将反应釜内充满乙烯至微正压(0.12MPa)。聚合温度控制在 90°C。 向反应釜内依次加入 200 mL左右脱水脱氧处理后的精制庚垸作为溶剂,三异 丁基铝(TIBA) 作为助催化剂,其中助催化剂的浓度为 l.O mmol/mL (正庚垸

溶液),用量为 0.29 mL,即 Al/Cr (摩尔比) =30,再分别加入氢气体积为釜体 积的 lvol% (实施例 24-1 )、 3vol% (实施例 24-2)、 5vol% (实施例 24-3 )、 7vol% (实施例 24-4)。最后将反应釜内乙烯压力调高到 IMPa并加入催化剂开始聚 合反应。反应过程中在线采集单体乙烯的瞬时消耗量(通过连接电脑的高精密 的乙烯质量流量计)并由电脑记录。在 9CTC反应进行 1小时后终止反应,聚合 物真空干燥后称重并分析。

实施例 25:

称取实施例 2催化剂 200 mg进行聚合实验。事先对聚合反应釜进行真空 加热 (10CTC:),然后置换为高纯氮气,反复操作三次,再用少量单体乙烯置换 一次,最后将反应釜内充满乙烯至微正压(0.12MPa)。聚合温度控制在 90°C。 向反应釜内依次加入 200 mL左右脱水脱氧处理后的精制庚垸作为溶剂,脱水 脱氧处理后的精制 1-己烯为共聚单体,三异丁基铝(TIBA)作为助催化剂,其 中 1-己烯的用量是 6 mL,即 1-己烯与聚合所用溶剂的体积比为 3vol%。助催化 剂的浓度为 1.0 mmol/mL (正庚垸溶液),用量为 0.29 mL,即 Al/Cr (摩尔比) =30,再分别加入氢气体积为釜体积的 lvol% (实施例 25-1 )、 3vol% (实施例 25-2) , 5vol% (实施例 25-3 )、 7vol% (实施例 25-4)。最后将反应釜内乙烯压 力调高到 IMPa并加入催化剂开始聚合反应。反应过程中在线采集单体乙烯的 瞬时消耗量(通过连接电脑的高精密的乙烯质量流量计)并由电脑记录。在 90 °( 反应进行 1小时后终止反应,聚合物真空干燥后称重并分析。

对比实施例 1 :

将 10 g左右的硅胶 (孔体积为 1.5-1.7 cm3/g, 表面积为 250-300 m2/g) 进 行 60CTC处理(处理控温过程如图 2),然后用脱水脱氧处理后的精制己垸作为 溶剂,将双(三苯基甲硅垸基)铬酸酯负载于在该 60CTC处理过的硅胶载体上, 在配置瓶内 45°C在氮气气氛下连续搅拌 6小时直至反应完全。负载的铬量为(按 Cr的质量计)为 0.25%,制得 S-2催化剂。称取制得的 S-2催化剂 200 mg进行 聚合实验。事先对聚合反应釜进行真空加热(locrc:),然后置换为高纯氮气, 反复操作三次,再用少量单体乙烯置换一次,最后将反应釜内充满乙烯至微正 压 (0.12MPa:)。聚合温度控制在 90 °C。向反应釜内依次加入 200 mL左右脱 水脱氧处理后的精制庚垸作为溶剂,三异丁基铝(TIBA)作为助催化剂,助催

化剂的浓度为 1.0 mmol/mL (正庚垸溶液),用量为 0.29 mL,即 AVCr (摩尔比) =30,最后将反应釜内乙烯压力调高到 IMPa 并加入催化剂开始聚合反应。反 应过程中在线采集单体乙烯的瞬时消耗量(通过连接电脑的高精密的乙烯质量 流量计)并由电脑记录。在 9CTC反应进行 1小时后终止反应,聚合物真空干燥 后称重并分析。

对比实施例 2:

将 10 g左右的硅胶 (孔体积为 1.5-1.7 cm3/g, 表面积为 250-300 m2/g) 在 4CTC下一定浓度的偏钒酸铵溶液中进行浸渍,其中所述浓度使钒负载量(按 V 的质量计)为 0.24%。连续搅拌 5小时后,升温至 12CTC在空气中干燥 12小时, 然后将负载有偏钒酸铵的硅胶载体在流化床内进行高温焙烧,样品最后在氮气 保护下,自然降温冷却。其中上述高温焙烧然后冷却的控温过程如图 1所示。 制得硅胶负载钒催化剂。称取制得的钒催化剂 200 mg进行聚合实验。事先对 聚合反应釜进行真空加热(10CTC:),然后置换为高纯氮气,反复操作三次,再 用少量单体乙烯置换一次,最后将反应釜内充满乙烯至微正压(0. 12MPa)。聚 合温度控制在 90 °C。向反应釜内依次加入 200 mL左右脱水脱氧处理后的精制 庚垸作为溶剂,三异丁基铝(TIBA ) 作为助催化剂,助催化剂的浓度为 1.0 mmol/niL (正庚垸溶液),用量为 0.29 mL,即 Al/Cr (摩尔比) =30,最后将反 应釜内乙烯压力调高到 IMPa并加入催化剂开始聚合反应。反应过程中在线采 集单体乙烯的瞬时消耗量(通过连接电脑的高精密的乙烯质量流量计)并由电 脑记录。在 9CTC反应进行 1小时后终止反应,聚合物真空干燥后称重并分析。

对比实施例 3 :

将对比实施例 1、 2所制得的 S-2以及钒催化剂进行机械混合(按催化剂重 量比 1比 1混合)。称取机械混合后的催化剂 200 mg进行聚合实验。事先对聚 合反应釜进行真空加热(10CTC:),然后置换为高纯氮气,反复操作三次,再用 少量单体乙烯置换一次,最后将反应釜内充满乙烯至微正压(0. 12MPa)。聚合 温度控制在 90 °C。向反应釜内依次加入 200 mL左右脱水脱氧处理后的精制庚 垸作为溶剂,三异丁基铝(TIBA ) 作为助催化剂,助催化剂的浓度为 1.0 mmol/niL (正庚垸溶液),用量为 0.29 mL,即 Al/Cr (摩尔比) =30,最后将反 应釜内乙烯压力调高到 IMPa并加入催化剂开始聚合反应。反应过程中在线采

集单体乙烯的瞬时消耗量(通过连接电脑的高精密的乙烯质量流量计)并由电 脑记录。在 9CTC反应进行 1小时后终止反应,聚合物真空干燥后称重并分析。

(1) 不同催化剂制备方法对乙烯聚合的影响- 表 1. 不同催化剂制备方法对乙烯均聚的影响


熔点 重均分子量 分子量 实施例

(kgPE/molCr-hr) (°C) (χΐθ5) 分布

对比实施例 1 855 132 6.8 35.9 对比实施例 2 165 131 8.4 28.5 对比实施例 3 466 130 7.6 30.2 实施例 2、实施例 17 1274 133 8.0 29.9

聚合条件:乙烯压力 =1.0MPa; 聚合时间 =lhr; 聚合温度 =90°C; 正庚垸 =200mL; 催化剂用量 =200mg; 助催化剂=丁¾入, Al/Cr=30; 总载铬量 =0.25 wt %。

表 1给出了不同催化剂制备方法下乙烯聚合结果。通过聚合活性的变化我 们发现,铬钒复合催化剂要明显优于纯 S-2催化剂、钒催化剂以及二者机械混 合的催化剂,说明复合催化剂在聚合方面有很大的优势。

(2) 不同钒配比对乙烯聚合的影响- 表 2. 钒配比对乙烯均聚的影响

聚合活性 熔点 重均分子量 分子量 实施例

(kgPE/molCr-hr) CC) (χΐθ5) 分布

对比实施例 1 855 132 6.8 35.9 实施例 1、实施例 17 1177 131 7.4 33.4

实施例 2、实施例 17 1274 133 8.0 29.9 实施例 3、实施例 17 1542 132 9.2 27.1

聚合条件:乙烯压力 =1.0MPa ; 聚合时间 =lhr; 聚合温度 =90°C ; 正庚垸 =200mL; 催化剂用量 =200mg; 助催化剂=丁¾入, Al/Cr=30; 总载铬量 =0.25 wt %。

表 2给出了不同钒配比下乙烯聚合结果。随着 V组分加入量的增加,催化 剂的乙烯均聚活性不断提高。通过对产品聚乙烯的分析可知,随着 V组分加入 量的增大,产品聚乙烯的高分子量部分增加比较明显,分子量分布则变窄,产 品的熔点比较接近。

(3 ) 助催化剂对聚合反应的影响- 表 3. 不同助催化剂对乙烯均聚的影响

熔点 重均分子量 分子量 实施例 聚合活性

(kgPE/molCr-hr) CC) ( χ ΐθ5) 分布

实施例 19-1 1274 133 8.0 29.9 实施例 19-2 986 132 5.2 27.3 实施例 19-3 545 130 6.5 26.5 实施例 19-4 347 131 6.9 27.4 实施例 19-5 673 131 6.1 25.9

聚合条件: Cr/V(mol)=l :l ; 乙烯压力 =1.0MPa; 聚合时间 =lhr; 聚合温度 =90 °C ; 正庚垸 =200mL; 催化剂用量 =200mg; Al/Cr=30; 总载铬量 =0.25 wt %。

从表 3结果中我们可以得知,选取 TIBA为助催化剂较其他几种助催相比 反应活性要高一些。在分子量上, TIBA为助催化剂所得产物的分子量较高。

表 4. 助催化剂用量对乙烯均聚的影响

实施例 聚合活性 熔点 重均分子量 分子量

(kgPE/molCr½) ('C) ( χ ΐθ5) 分布

实施例 20-1 575 133 4.8 24.1 实施例 20-2 1140 131 6.7 27.3 实施例 20-3 1274 133 8.0 29.9 实施例 20-4 1054 131 9.1 35.2 实施例 20-5 873 132 9.6 42.1

聚合条件: Cr/V(mol)=l :l ; 乙烯压力 =1.0MPa; 聚合时间 =lhr; 聚合温度 =90 °C ; 正庚垸 =200mL; 催化剂用量 =200mg; 助催化剂=了¾ ;总载铬量 =0.25 wt %。

表 4给出了不同助催化剂用量条件下的乙烯聚合结果。从结果我们可以看 出,在以 TIBA为助催化剂的条件下,随着助催化剂用量的不断加大,反应活 性呈现一个先上升后下降的过程,说明要达到聚合高活性,助催化剂的用量是 有一个合适的值或者范围。除 TIBA以外的其他助催化剂也存在类似的规律。 并且随着助催化剂用量的增加,产品的高分子量部分不断增加。

(4) 乙烯压力对聚合反应的影响:

表 5. 乙烯压力对乙烯均聚的影响

熔点 重均分子量 分子量 实施例 聚合活性

(kgPE/molCr-hr) CC) ( χ ΐθ5 ) 分布

实施例 21-1 633 131 4.1 25.4 实施例 21-2 827 131 5.2 27.1 实施例 21-3 1045 132 6.9 28.8 实施例 21-4 1274 133 8.0 29.9

聚合条件: Cr/V(mol)=l:l ;聚合时间 =lhr;聚合温度 =90°C ;正庚垸 =200mL; 催化剂用量 =200mg; 助催化剂=了¾ , Al/Cr=30; 总载铬量 =0.25 wt %。

表 5给出了不同乙烯压力条件下的乙烯均聚结果。从结果中可以看出,随 着乙烯压力的不断升高,聚合反应活性有着显著的提高,并且所得的聚乙烯 产物的分子量也随着压力的提高而增加。

(5 ) 不同共聚单体浓度对聚合反应的影响:

表 6. 共聚单体浓度对乙烯共聚的影响

熔点 重均分子量 分子量 实施例 聚合活性

(kgPE/molCr-hr) CC) ( χ ΐθ5 ) 分布

实施例 22-1 1154 133 8.6 31.5 实施例 22-2 1048 128 7.8 38.0 实施例 22-3 978 122 7.9 43.6 实施例 22-4 841 121 8.2 48.8

聚合条件: Cr/V(mol)=l :l ; 乙烯压力 =1.0MPa; 聚合时间 =lhr; 聚合温度 =90 °C ; 正庚垸 =200mL; 催化剂用量 =200mg; 助催化剂=丁¾入, Al/Cr=30; 总 载铬量 =0.25 wt %。

表 6给出了铬钒复合催化剂乙烯 /1-己烯共聚的结果。反应活性随着 1-己烯 加入量的增加呈现出降低的趋势,与之前乙烯均聚的结果相比,乙烯 /1-己烯共 聚活性均低于乙烯均聚的活性。共聚单体的加入使得产品聚乙烯的熔点比均聚 产品有所降低,且随着加入量的增加下降明显。产品的低分子量部分随着共聚 单体的加入量增加而增加,分子量分布也逐渐变宽。

(6) 不同助催化剂浓度对共聚反应的影响- 表 7. 助催化剂浓度对乙烯共聚的影响

熔点 重均分子量 分子量 实施例 聚合活性

(kgPE/molCr-hr) (V ) ( χ ΐθ5 ) 分布

实施例 23-1 720 127 4.3 24.3

实施例 23-2 978 126 28.6 实施例 23-3 1048 128 7.8 38.0 实施例 23-4 998 129 8.9 41.2 实施例 23-5 986 127 9.3 49.6

聚合条件: Cr/V(mol)=l :l ; 乙烯压力 =1.0MPa; 聚合时间 =lhr; 聚合温度 =90 °C ; 正庚垸 =200mL; 催化剂用量 =200mg; 助催化剂=了¾ ;总载铬量 =0.25 wt %; 1-己烯浓度 =3vol%。

从表 7结果可以看出,在加入 1-己烯为 3vol%的条件下,随着助催化剂用 量的不断加大,反应活性呈现一个先上升后下降的过程,与乙烯均聚时情况相 同,随着助催化剂用量的增加,产品的高分子量部分不断增加。