球形蒙脱石介孔复合载体和负载型聚乙烯催化剂及其制备方法和应用_2

文档序号:9680968阅读:来源:国知局
合载体中,相对于100重量份的所述具有三维立方孔道结构的介孔分子筛材 料,所述通过水玻璃引入的二氧化硅的含量可以为1-200重量份,优选为50-150重量份。
[0033] 在本发明中,所述二氧化硅胶可以为本领域常规使用的介孔分子筛材料,而且可 以根据常规的方法制备得到。通常来说,其主要成分为二氧化硅,且所述二氧化硅胶的平均 粒径为30-60微米,比表面积为200-400平方米/克,孔体积为1-2毫升/克。
[0034] 本发明还提供了一种球形蒙脱石介孔复合载体的制备方法,该方法包括以下步 骤:
[0035] (1)将模板剂、N,N_二甲基甲酰胺和盐酸在25-60°C温度下搅拌至溶解;
[0036] (2)将步骤⑴所得溶液与正硅酸乙酯在25-60°C温度下搅拌1-2小时,得到介孔 材料的滤饼;
[0037] (3)将水玻璃与无机酸进行接触,并将接触后得到的产物过滤,得到硅胶滤饼;
[0038] (4)将所述介孔材料的滤饼、所述硅胶滤饼与蒙脱石混合均匀并球磨,并将球磨后 得到的固体粉末用水制浆后进行喷雾干燥,再将喷雾干燥后得到的产物中的所述模板剂脱 除。
[0039] 在上述球形蒙脱石介孔复合载体的制备过程中,主要通过控制具有双孔结构的介 孔材料滤饼与硅胶滤饼的组成将所述球形蒙脱石介孔复合载体的孔径分布控制为双峰分 布,并使该球形蒙脱石介孔复合载体具有双孔结构,并且通过控制成型方法(即,先将介孔 材料滤饼、硅胶滤饼与蒙脱石混合均匀并球磨,然后将得到的固体粉末用水制浆后喷雾干 燥)将所述球形蒙脱石介孔复合载体的微观形貌控制为球形。
[0040] 根据本发明,所述模板剂可以为聚氧化乙烯-聚氧化丙烯-聚氧化乙烯。
[0041] 根据本发明,所述盐酸可以为本领域的常规选择,优选情况下,所述盐酸以水溶液 的形式使用,例如,可以为水与氯化氢的溶液。盐酸水溶液的pH值可以为1-6。
[0042] 根据本发明,按摩尔比计,聚氧化乙烯-聚氧化丙烯-聚氧化乙烯:N,N-二甲基 甲酰胺:水:HC1 = 1 :300-700 :10000-20000 :100-500,优选为 1 :550-650 :10000-13000 : 150-480,特别优选为1 :595 :11628 :329。其中,聚氧化乙烯-聚氧化丙烯-聚氧化乙烯的 摩尔数根据聚氧化乙烯-聚氧化丙烯-聚氧化乙烯的平均分子量计算得到。
[0043] 根据本发明,对所述模板剂的种类没有特别的限定,只要可以使得到的球形蒙脱 石介孔复合载体具有上述孔结构即可,例如,所述模板剂可以是本领域常规使用的各种三 嵌段共聚物聚氧化乙烯-聚氧化丙烯-聚氧化乙烯模板剂。其中,该模板剂可以通过商购 得到(例如,可以购自Aldrich公司,商品名为P123,分子式为E0 2QP07QE02。),也可以通过现 有的各种方法制备得到。
[0044] 根据本发明,所述模板剂和正硅酸乙酯的用量的摩尔比可以1 :10_90,优选为1 : 50-75。
[0045] 本发明对所述正硅酸乙酯与步骤(1)所得溶液接触的条件没有特别的地限定,例 如,接触的条件通常包括:温度可以为25-60°C,时间可以为1-2小时。为了更有利于各物 质间的均匀混合,所述正硅酸乙酯与步骤(1)所得溶液接触优选在搅拌条件下进行。所述 搅拌没有具体限定,可以为本领域的常规选择。
[0046] 根据本发明,对所述模板剂、N,N_二甲基甲酰胺和盐酸的接触方式没有特别的限 定,例如可以将上述三种物质同时混合接触,也可以将其中两种物质先混合接触,再将剩余 的物质加入得到的混合物中继续混合接触。优选情况下,所述接触方式为先将所述模板剂 与所述盐酸搅拌混合后再加入N,N-二甲基甲酰胺搅拌,然后将得到的混合物置于在水浴 中,保持温度不变,再将正硅酸乙酯缓慢滴加至所得混合物中,并继续搅拌反应。
[0047] 本发明对水玻璃与无机酸接触的条件没有特别地限定,可以根据制备硅胶的 常规工艺适当地确定。优选情况下,水玻璃与无机酸接触的条件通常包括:温度可以为 10-60°C,优选为20-40°C ;时间可以为1-5小时,优选为1. 5-3小时;pH值为2-4。为了更 有利于各物质间的均匀混合,所述水玻璃与无机酸接触优选在搅拌条件下进行。
[0048] 本领域技术人员公知,所述水玻璃为硅酸钠的水溶液,其浓度可以为10-50重 量%,优选为12-30重量%。
[0049] 所述无机酸的种类可以为本领域的常规选择,例如,可以为硫酸、硝酸和盐酸中的 一种或多种。所述无机酸可以以纯态的形式使用,也可以以其水溶液的形式使用。所述无 机酸的用量优选使得水玻璃与无机酸的接触反应体系的pH值为2-4。
[0050] 根据本发明,在所述具有双孔结构的介孔材料的滤饼和所述硅胶滤饼的制备过程 中,所述过滤的方式可以采用本领域技术人员公知的各种方式进行,优选为抽滤分离。所述 抽滤分离是本领域技术人员所熟知的利用空气压力实现液体与固体颗粒分离的一种方式。
[0051] 在上述制备具有双孔结构的介孔材料的滤饼和硅胶滤饼的过程中,通过过滤以获 得滤饼的过程可以包括:在过滤之后,用去离子水(蒸馏水)反复洗涤(洗涤次数可以为 2-10次),然后进行抽滤。
[0052] 根据本发明,步骤(4)中,所述具有双孔结构的介孔材料滤饼、硅胶滤饼与蒙脱石 的用量可以根据预期得到的球形蒙脱石介孔复合载体的组分进行选择,例如,以1〇〇重量 份的所述具有双孔结构的介孔材料的滤饼的用量为基准,所述硅胶滤饼的用量为1-200重 量份,优选为50-150重量份;所述蒙脱石的用量可以为1-50重量份,优选为20-50重量份。
[0053] 根据本发明,在步骤(3)中,对所述球磨的具体操作方法和条件没有特别的限定, 以不破坏或基本不破坏介孔分子筛材料的结构为准。本领域技术人员可以根据上述原则 选择各种合适的条件来实施本发明。具体地,所述球磨在球磨机中进行,所述球磨机中球 磨罐的内壁优选为聚四氟乙烯内衬,其中,球磨机中磨球的直径可以为2-3mm ;磨球的数量 可以根据球磨罐的大小进行合理地选择,对于大小为50-150mL的球磨罐,通常可以使用1 个磨球;所述磨球的材质可以是玛瑙、聚四氟乙烯等,优选为玛瑙。所述球磨的条件包括: 磨球的转速可以为300-500r/min,球磨罐内的温度可以为15-KKTC,球磨的时间可以为 0. 1-100 小时。
[0054] 在步骤(4)中,将球磨后得到的固体粉末用水制浆的过程可以在25_60°C下进行。 在制浆过程中,固体粉末与水的用量的重量比可以为1 :〇. 1-2,优选为1 :0. 3-1。
[0055] 根据本发明,所述喷雾干燥的具体操作方法和条件为本领域技术人员公知,例如 可以在雾化器中进行。具体地,将由所述固体粉末和水配成的浆体加入到雾化器内高速旋 转以实现喷雾干燥。其中,喷雾干燥的条件包括温度可以为100-300°C,旋转的转速可以为 10000-15000r/min ;优选情况下,所述喷雾干燥的条件包括温度为150-250°C,旋转的转速 为 11000-13000r/min。
[0056] 根据本发明,脱除模板剂的方法通常为煅烧法。所述脱除模板剂的条件可以为 本领域常规的选择,例如,所述脱除模板剂的条件包括:温度可以为300-600°C,优选为 350-550°C,最优选为500°C;时间可以为10-80小时,优选为20-30小时,最优选为24小时。
[0057] 本发明还提供了由上述方法制备得到的球形蒙脱石介孔复合载体。
[0058] 本发明还提供了一种负载型聚乙烯催化剂,其中,该催化剂包括上述球形蒙脱石 介孔复合载体以及负载在所述球形蒙脱石介孔复合载体上的含有Mg、Ti和C1的组分。
[0059] 根据本发明,在所述负载型聚乙烯催化剂中,所述球形蒙脱石介孔复合载体和含 有Mg、Ti和C1的组分的含量可以为本领域的常规选择,例如,以所述负载型聚乙烯催化剂 的总重量为基准,所述载体的含量可以为50-99重量%,所述含有Mg、Ti和C1的组分的总 含量可以为1-50重量%,优选情况下,以所述负载型聚乙烯催化剂的总重量为基准,所述 载体的含量为50-95重量%,所述含有Mg、Ti和C1的组分的总含量为5-50重量%。
[0060] 根据本发明,所述负载型聚乙烯催化剂的平均粒径为30-59微米,比表面积为 250-300平方米/克,孔体积为1. 1-1. 4毫升/克,孔径分布为双峰分布,且所述双峰对应的 最可几孔径分别为9. 5-9. 7纳米和24-25纳米。
[0061] 本发明还提供了一种负载型聚乙烯催化剂的制备方法,其中,该方法包括将所述 的球形蒙脱石介孔复合载体浸渍于由MgCl 2和TiCl4溶于复合有机溶剂而形成的含有Mg和 Ti组分的催化剂母液中。
[0062] 在上述制备负载型聚乙烯催化剂的过程中,以所述负载型聚乙烯催化剂的总用量 为基准,所述载体的用量可以为50-99重量%,优选为50-95重量%;所述1%(:12和TiCl4的 用量的总量可以为1-50重量%,优选为5-50重量%。此外,所述1%(:12和11(:14的重量比 可以为 1 :0. 1-1. 5。
[0063] 根据本发明,所述复合有机溶剂的范围很宽泛,可以为本领域的常规选择,在本发 明中,所述复合有机溶剂可以为四氢呋喃和异丙醇的混合溶液。
[0064] 根据本发明,所述浸渍的条件没有具体限定,可以为本领域的常规选择,在本发明 中,所述浸渍的条件包括:温度可以为10_60°C,时间可以为10-72小时。
[0065] 上述负载型聚乙烯催化剂的制备方法中还包括进行浸渍反应完成后,经过滤、洗 涤、干燥,最终得到具有良好流动性能的粉末状聚乙烯催化剂。其中,过滤、洗涤和干燥均没 有具体限定,可以为本领域的常规选择。
[0066] 本发明还提供了上述负载型聚乙烯催化剂在催化反应中的应用。
[0067] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0068] 以下实施例中,聚氧乙烯-聚氧丙烯-
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