微米级类球形介孔材料用于乙烯聚合催化剂

采用2-(4-氯磺酰苯基)乙基三甲氧基硅烷对类球形介孔材料进行疏水处理,制备了疏水性类球形介孔材料,将其作为载体,通过气流式喷雾干燥技术制备了聚乙烯催化剂。对疏水处理前后的类球形介孔材料进行了XRD、N₂吸附-脱附、TEM、SEM表征,考察了气流式喷雾干燥过程中载气流量和浆料浓度对聚乙烯催化剂的影响,并评价了催化剂的乙烯聚合性能。实验结果表明,类球形介孔材料在疏水处理后孔结构和微观结构稳定;最佳喷雾干燥条件为喷雾干燥器进、出风口温度分别为140,105℃,载气流量为30 L/s,浆料浓度为30%(w);在最佳喷雾干燥条件下制备的催化剂用于乙烯聚合时,催化活性为28 000 g/g,远高于工业用TS-610硅胶制备的催化剂的活性(9 000 g/g),反应得到的聚合物性能也优于TS-610硅胶制备的催化剂得到的聚乙烯粉料。     

烷氧基镁载体型Ziegler-Natta催化剂及其催化乙烯聚合

以烷氧基镁为载体,添加多杂硅氧烷类给电子体得到烷氧基镁负载型Ziegler-Natta催化剂,通过预聚改变催化剂乙烯聚合行为,利用XPS、SEM、粒径分布等方法研究了催化剂和聚乙烯颗粒的性质。实验结果表明,三甲基硅基磷酸酯(ED1)和三甲基硅基硼酸酯(ED3)给电子体可提高催化剂的钛负载量和催化活性,当n(ED1)∶n(Mg(EtO)_2)=0.25时,常压活性与MgCl_2载体型催化剂相当。加入给电子体的催化剂均较好地保持了乙氧基镁载体颗粒的形态。乙氧基镁负载型催化剂催化乙烯聚合基本无活性,但预聚后进行乙烯聚合,活性可达13 700 g/g,添加ED1后活性提高至17 000 g/g。ED1和ED3均能显著提高催化剂活性,且聚合速率较稳定。     

乙醇对BCE催化剂聚合性能的影响

制备了3组不同溶解体系的BCE催化剂,考察了乙醇对BCE催化剂催化乙烯淤浆聚合性能的影响,研究了乙醇对催化剂的钛含量、比表面积、孔隙率、乙烯淤浆聚合活性、氢调敏感性及乙烯与1-己烯共聚性能的影响。用XPS和SEM等手段对催化剂的结构进行了表征。实验结果表明,乙醇的加入使得催化剂中钛的质量分数由2.10%增至6.21%、比表面积由100m2/g增至324m2/g;含有乙醇的催化剂催化乙烯淤浆聚合的活性高达33.6kg/g,合成的产物具有很大的堆密度(0.33g/cm3);含有乙醇的催化剂还具有良好的氢调敏感性及优异的乙烯与1-己烯的共聚性能。     

新型高性能气相法聚乙烯Ziegler-Natta催化剂

通过简化的合成方法,制备了新型高性能MgCl2-SiO2复合载体型气相法聚乙烯Ziegler-Natta催化剂(NGE),通过BET,SEM,XRD等方法对催化剂进行了表征,采用淤浆聚合的方法评价了催化剂的乙烯/1-己烯共聚性能,考察了催化剂的形态、结构与聚合活性之间的关系。实验结果表明,NGE催化剂的聚合活性达到4 510⁷ 526 g/g(以单位质量催化剂上共聚物的产量计),当共聚单体1-己烯的加入量为2 mL时,催化剂的性能较好,共聚物产品的堆密度达0.382 g/cm3,熔体流动指数(10 min)为0.45 g,粒径为757 526 g/g(以单位质量催化剂上共聚物的产量计),当共聚单体1-己烯的加入量为2 mL时,催化剂的性能较好,共聚物产品的堆密度达0.382 g/cm3,熔体流动指数(10 min)为0.45 g,粒径为75⁷50μm的颗粒含量为99.32%(w);NGE催化剂是传统M催化剂的聚合活性7倍左右,共聚物产品的堆密度提高了10%左右,NGE催化剂的共聚能力优于M催化剂。     

CpTi(dbm)Cl_2/MgCl_2-SiO_2/MAO催化乙烯聚合及与其它α-烯烃共聚的研究

研究开发了一种新型非茂负载聚烯烃催化剂——CpTi(dbm)Cl2/MgCl2-SiO2/MAO,并考察了该催化剂的乙烯均聚、乙烯和1-己烯共聚及乙烯和苯乙烯共聚性能。结果表明,该催化剂具有较好的热稳定性,80℃时活性可达4.68×106g/(mol·h)。不同助催化剂对活性的影响规律为MAO>MMAO>TiBA>TEA。乙烯和1-己烯共聚时,催化活性提高,聚合温度70℃,1-己烯体积分数为8％时,活性可达3.61×106 g/(mol·h),共聚物的熔点、结晶度、相对分子质量、密度和堆密度随1-己烯含量增加而下降。乙烯和苯乙烯共聚时,随着苯乙烯含量的增加,共聚活性下降,共聚物的熔点、结晶度和相对分子质量都有较大幅度的下降。     

双吡啶Schiff碱配体/Cr(Ⅲ)/甲基铝氧烷催化乙烯齐聚

合成并表征了三种新型双吡啶Schiff碱配体(Ligand1、Ligand2、Ligand3)。以甲苯为反应溶剂,研究了配体L1、L2、L3分别与CrCl_3(THF)_3和助催化剂甲基铝氧烷(MAO)原位合成催化剂后催化乙烯齐聚的性能。实验结果表明,随着反应温度和n(Al)/n(Cr)的升高,催化反应体系的活性呈先增大后减小的趋势;配体的结构对催化体系的反应活性有显著影响,N取代基上引入S原子(L2),会导致催化活性降低。在反应温度为80℃,n(Al)/n(Cr)=800,乙烯聚合压力为1.0 MPa的条件下,L3/CrCl_3(THF)_3/MAO催化乙烯齐聚的反应活性高达1.22×10~6 g/(mol·h),产物为高纯线性α-烯烃,且没有聚乙烯生成。     

乙烯/1-辛烯溶液共聚合及产物性能

设计开发出一种用于乙烯/1-辛烯共聚制备聚烯烃弹性体(POE)的耐高温桥联双茂锆金属催化剂,系统考察了聚合温度、乙烯压力、助催化剂用量、反应时间、1-辛烯浓度、搅拌速率对乙烯/1-辛烯共聚反应的影响,并采用GPC、DSC、¹³C NMR等手段对乙烯/1-辛烯共聚产物进行表征分析,筛选得出了制备POE的间歇溶液聚合最佳工艺条件。对所得到的POE样品进行力学性能研究。实验结果表明,在最佳聚合反应条件(反应压力2 MPa,反应温度150 ℃,反应时间10 min,搅拌速率1000 r/min,1-辛烯摩尔浓度3.0 mol/L,Al/B/Zr摩尔比150∶1.1∶1)下得到的POE样品,1-辛烯插入率(摩尔分数)高达15.88%,密度为0.865 g/cm³,玻璃化转变温度(T_g)为-60 ℃左右,且具有良好的韧性与弹性恢复性能,断裂伸长率可达927%,属于典型的弹性体。     

聚乙烯催化剂PCG-01的制备及性能评价

以乙氧基镁为载体,烷氧基硅烷为给电子体,制备出Mg-Ti系乙烯聚合Ziegler-Natta催化剂PGC-01。研究了该催化剂的聚合反应动力学、氢调敏感性和共聚性能,考察了催化体系Al/Ti摩尔比、聚合温度等工艺条件对催化剂聚合性能的影响,并采用SEM,DSC等分析方法对催化剂和聚合产物的颗粒形态及性能进行了表征。结果表明,该催化剂具有颗粒形态好,粒径分布窄,活性高,聚合产物堆密度高,反应平稳,氢调敏感性良好的特点;以AlEt3为助催化剂,在n(Al)/n(Ti)为120、压力为0.8 MPa、温度为80℃、反应时间为2 h的条件下,催化剂PCG-01的乙烯聚合活性达37.2 kg/g;聚合产物具有近球形结构,粒径主要分布在180～425μm。     

预络合对TiCl_4/SiO_2-MgCl_2催化剂活性及聚丙烯颗粒形态的影响

采用MgCl2-SiO2复合载体,制备了TiCl4/SiO2-MgCl2催化剂,并将该催化剂用于丙烯聚合,研究了预络合对TiCl4/SiO2-MgCl2催化剂的活性及聚丙烯颗粒形态的影响。实验结果表明,预络合有助于提高TiCl4/SiO2-MgCl2催化剂的活性,可有效控制聚丙烯颗粒形态,防止聚丙烯颗粒破碎。预络合后,TiCl4/SiO2-MgCl2催化剂的活性从29kg/(g.h)提高至41kg/(g.h),聚丙烯的表观密度从0.38g/mL提高到0.45g/mL。在乙烯-丙烯共聚物的制备中,预络合有助于提高乙烯-丙烯共聚物的抗冲性能,常温冲击强度(25℃)由4.9kJ/m2增至12.8kJ/m2,低温冲击强度(-20℃)由2.2kJ/m2增至9.6kJ/m2。     

Ziegler-Natta催化剂中醚/酯复合给电子体对烯烃聚合的影响

实验制备了5种含不同内给电子体(乙二醇二甲醚,邻苯二甲酸二丁酯和3种二者不同比例复合内给电子体)的MgCl_2负载型乙烯/1-己烯共聚合Ziegler-Natta催化剂。研究了复合和单一给电子体的催化剂的催化性能。实验结果表明:与单一给电子体的催化剂相比,复合内给电子体催化剂的乙烯聚合活性明显提高,当n(EGDE):(DBP)=1:1时,活性最高,为15 190 g/g,正共单体效应更明显,而复合内给电子体催化剂制备的聚合物相对分子质量减小,相对分子质量分布变窄。     

用TiCl_4修饰非茂金属催化剂制备宽相对分子质量分布的聚乙烯

将TiCl_4与CpTi(dbm)Cl_2非茂金属催化剂(Cp表示环戊二烯基,dbm表示二苯甲酰甲烷)通过原位反应负载到MgCl_2-SiO_2复合载体上,制备了一种新型双中心非茂金属催化剂TiCl_4-CpTi(dbm)Cl_2-MgCl_2-SiO_2(简称Ti/dbm-Ti)。通过调节TiCl_4与CpTi(dbm)Cl_2的配比,可以达到增宽聚乙烯相对分子质量分布的目的。在H_2压力0.15MPa、总压力0.80MPa、聚合温度70℃、聚合时间1h、1-己烯80mL、正己烷1L的条件下,用n(TiCl_4):n(CpTi(dbm)Cl_2)=1:10的Ti/dbm-Ti催化剂催化乙烯与1-己烯共聚时,催化活性为4.05×10~6g/(mol·h),共聚物的相对分子质量分布可达17.22,达到了提高共聚物加工性能的目的。     

高性能淤浆法聚乙烯催化剂的研究

对一种新型高活性BCE-Ⅰ催化剂进行聚合评价,对BCE-Ⅰ催化剂及其制备的聚合物进行表征。与参考催化剂进行对比,考察了催化剂的粒径分布、催化活性、氢调敏感性和丁烯共聚等对聚合物的密度和堆密度等方面的影响。实验结果表明,在乙烯淤浆聚合工艺条件下(氢气分压0.28MPa、乙烯分压0.45MPa、温度80℃、时间2h),BCE-Ⅰ催化剂的活性较高(为50.9kg/g),BCE-Ⅰ催化剂制备的聚合物具有很大的堆密度(达到0.36g/cm3),明显高于参考催化剂制备的聚合物的堆密度(0.31g/cm3);BCE-Ⅰ催化剂制备的聚合物的粒径分布窄,细粉含量少,在高氢分压条件下(氢气分压0.68MPa、乙烯分压0.05MPa),140目以下细粉的质量分数约为12%,远低于参考催化剂制备的聚合物中140目以下细粉的含量(质量分数约为36%);同时BCE-Ⅰ催化剂的氢调敏感性和丁烯共聚性能均优于参考催化剂。     

新型乙烯聚合物催化剂的研究

在对近几年非茂类金属有机配合物应用于催化乙烯聚合的研究进行回顾的基础上,报道了在实验室设计并研制的前过渡金属半茂类配合物和新型后过渡金属配合物并用于乙烯聚合的结果。试验表明,研制的前过渡金属半茂类配合物,在反应条件缓和、助催化剂用量较少的情况下,聚合活性可达10     

PEC-1催化剂的乙烯淤浆聚合性能研究

研究了自制镁-钛系PEC-1催化剂的乙烯均聚性能、聚合反应动力学行为、共聚合性能、氢调敏感性等聚合性能。结果表明,PEC-1催化剂的聚合活性优于对比催化剂;氢调敏感性较好,改变氢气分压可获得熔体流动速率可控且为0.058～3.486 g/min的聚合物;乙烯与1-己烯共聚性能显著;使用PEC-1催化剂可制备出粒径主要集中于150～300目的聚合物;聚合反应动力学行为属速率衰减型。     

乙烯淤浆聚合JK-1催化剂的工业应用

考察了JK-1催化剂在中国石油大庆石化公司淤浆聚合高密度聚乙烯(HDPE)装置上的应用情况并与BCH催化剂进行了比较。结果表明,使用JK-1催化剂反应温度平稳可控,生产过程稳定,重要工艺参数可控;母液固含量小于5.2 g/L;催化活性[m(HDPE)/m(催化剂)]高达21.9 kg/g;聚合期间熔体流动速率变化范围窄,仅为0.093～0.114 g/min;使用JK-1催化剂可获得密度波动范围为950.9～952.0 kg/m3,平均堆密度为0.368 g/cm3,平均粒径为354μm的HDPE颗粒。     

负载磷钨酸催化苯与乙烯液相烷基化

以负载磷钨酸为催化剂 ,考察催化剂预处理温度、反应温度、原料苯中溶解水量、苯烯摩尔比和苯进料质量空速对苯与乙烯液相烷基化反应的影响。实验表明 ,负载磷钨酸的催化活性和预处理温度密切相关 ,在 2 10℃预处理时 ,催化活性最高 ;负载磷钨酸在 14 0℃以上 ,具有很高的催化活性和很好的乙苯选择性。在优化的反应条件下 ,乙烯的转化率为 10 0 % ,乙苯的选择性大于 90 % ,乙基化的选择性大于 98%。     

乙烯淤浆聚合Ziegler-Natta催化剂的制备及性能

在乙烯淤浆聚合Ziegler-Natta催化剂的制备中,加入了不同的给电子体,得到了孔容为0.298 mL/g,比表面积为326.6 m2/g,平均孔径为32.45×10-10m的高效催化剂。考察了催化剂的催化活性、氢调敏感性和乙烯/1-丁烯共聚性能,并与催化剂BCH和催化剂RZ进行了对比。结果表明,以乙二醇二甲醚为给电子体制备的催化剂颗粒形态好,催化活性最高(41.1 kg/g),所制备的聚合物堆密度为0.34 g/cm3,100μm以下细粉质量分数为1.24%,低聚物质量分数为0.64%,催化剂的综合性能优于催化剂BCH和催化剂RZ。     

MgCl_2醇合改性对Ziegler-Natta催化剂活性的影响

以无水MgCl2为载体,负载TiCl4制备了Ziegler-Natta催化剂——TiCl4/MgCl2;采用正交实验探讨了醇合改性处理中各因素对催化剂活性的影响,确定了影响催化剂活性的主次因素;进一步考察了n(醇)∶n(Mg)、醇合改性剂种类及醇合时间等因素对催化剂催化乙烯淤浆聚合活性的影响。以正己烷为溶剂、异丁醇为醇合改性剂,当n(醇)∶n(Mg)=3.5、醇合时间2.5h、醇合温度70℃时制备的催化剂的聚合活性较高。在n(Al)∶n(Ti)=200、聚合温度45℃的常压淤浆聚合条件下,催化剂的聚合活性为2 094g/g(基于每克催化剂的聚乙烯质量),聚乙烯的重均相对分子质量为4.3×105,相对分子质量分布为10.0,结晶度为68.34%,支化度为1.028%。