一种低voc含量的抗冲聚丙烯的制备方法_2

文档序号:9857899阅读:来源:国知局
[0017] 在本发明中使用的齐格勒-纳塔催化剂还包含含钛的主催化剂组分和有机铝化 合物助催化剂组分;所述主催化剂组分还包含镁、卤素和内给电子体;所述内给电子体可 以选自本领域公知的二酯类、醚类、琥珀酸酯类、1,3-醇酯类和磺酰胺类化合物中的至少一 种;所述有机错化合物优选为烷基错化合物,更优选为二烷基错化合物,如:二乙基错、二 异丁基错、二正丁基错和二己基错等。
[0018] 其中,可供使用的主催化剂组分(又可称为活性固体催化剂组分)可以是本领 域中所众所周知的,这类含有活性固体催化剂组分的具体实例例如公开在中国专利文献 CN85100997、CN98126383. 6、CN98111780. 5、CN98126385. 2、CN93102795. 0、CN00109216. 2、 CN99125566. 6XN99125567. 4和CN02100900. 7中,它们的全部内容通过引用而并入本发明 中。
[0019] 在本发明中使用的齐格勒-纳塔催化剂中,含钛的主催化剂组分和有机铝化合物 的摩尔比以铝/钛计优选为10:1~500:1,更优选为40:1~150:1。
[0020] 在本发明中,第一外给电子体优选化学通式为fSi (OR2) 3的三烷氧基硅烷化合物 中的至少一种;其中,R1选自。直链的、支化的或环状的脂族基团,或者选自。含氮 杂原子的直链的、支化的或环状的有机基团,R 2为Ci-Q直链的或支化的脂族基团。并且,R1 优选选自(^-(:2。含氮杂原子的直链的、支化的或环状的有机基团,例如为包含氨基、胺基、批 啶基、吡咯基或哌啶基等含氮基团的有机基团。作为第一外给电子体的三烷氧基硅烷化合 物的具体例子包括但不限于异丁基三乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、异丁基三丙氧基 石圭烧、正丙基二乙氧基??圭烧、异丙基二乙氧基??圭烧、-乙基氣基二乙氧基??圭烧、3-氣基丙基 三乙氧基硅烷、二乙胺基甲基三乙氧基硅烷、二甲胺基甲基三乙氧基硅烷、二异丙胺基甲基 二乙氧基??圭烧、二正丙胺基甲基二乙氧基??圭烧、3_(2_氨基乙基氨基)丙基二乙氧基??圭烧、 3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷、哌啶基三乙氧基硅烷、吡咯基三乙氧基硅烷等, 优选为3-胺基丙基二乙氧基??圭烧、3-氨基丙基二乙氧基??圭烧、二乙基氨基二乙氧基??圭烧、 吡啶基三乙氧基硅烷等中的至少一种。
[0021] 优选地,催化剂中的有机铝化合物与所述第一外给电子体的摩尔比以铝/硅计为 1:1 ~60:1,优选为 5:1 ~30:1。
[0022] 在本发明中,第二外给电子体优选化学通式为R3R4Si (OR5)2的二烷氧基硅烷化合 物中的至少一种;其中,R3和R 4各自独立地选自直链的、支化的或环状的脂族基团 或(:3-(:12含氮的环状有机基团;R 5为CfC4直链的或支化的脂族基团。作为第二外给电子体 的二烷氧基硅烷化合物的具体例子包括但不限于甲基-环戊基-二甲氧基硅烷、甲基-异 丙基-二甲氧基硅烷、异丙基-环戊基-二甲氧基硅烷、二吡啶基二甲氧基硅烷、双全氢异 喹啉二甲氧基硅烷、乙基-环戊基-二甲氧基硅烷、正丙基-环戊基-二甲氧基硅烷、异丙 基-环戊基-二甲氧基硅烷、二(2-甲基丁基)-二甲氧基硅烷、二(3-甲基丁基)-二甲氧 基石圭烧、2 -甲基丁基甲基丁基-_甲氧基石圭烧、-(2, 2- _甲基-丙基)_ -甲氧基石圭 烧、2-甲基丁基-2, 2--甲基-丙基--甲氧基石圭烧、3-甲基丁基-2, 2--甲基-丙基-- 甲氧基硅烷、二甲基-二甲氧基硅烷、二甲基-二乙氧基硅烷、二异丙基-二甲氧基硅烷、二 异丙基 _二乙氧基5圭烧、二异丁基-二甲氧基5圭烧、二异丁基-二乙氧基5圭烧、甲基 _环己 基-二甲氧硅烷、甲基-异丁基-二甲氧基硅烷、二环己基-二甲氧基硅烷、二环己基-二 乙氧基硅烷、二环戊基-二甲氧基硅烷、二环戊基-二乙氧基硅烷等。
[0023] 优选地,催化剂中的有机铝化合物与所述第二外给电子体的摩尔比以铝/硅计为 1:1 ~60:1,优选为 1:1 ~10:1。
[0024] 在本发明的一些实施方案中,第二外给电子体与第一外给电子体的摩尔比为 1-30,优选为 5-20。
[0025] 优选地,催化剂中的有机铝化合物与所述第一外给电子体的摩尔比以铝/硅计为 1:1~60:1,优选为5:1~30:1 ;并且,所述有机铝化合物与所述第二外给电子体的摩尔比 以铝/硅计为1:1~60:1,优选为1:1~10:1。
[0026] 如以上内容所述,本发明的发明人经过在本领域的多年研究发现,采用一种特殊 的外给电子体组合,将其应用于丙烯聚合反应工艺中,可以制备分子量分布窄、低V0C含 量、低气味的抗冲聚丙烯材料。这种组合是,首先利用一种氢调敏感性好,可生产熔体流动 性高、分子量分布窄、超低分子量组分含量低的第一外给电子体作为丙烯均聚聚合的催化 剂组分,以制备抗冲聚丙烯的连续相;然后利用一种共聚性能好,可生产高增韧效果橡胶相 的第二外给电子体制备抗冲聚丙烯的分散相。本发明的发明人进一步惊奇地发现,采用如 上所述的三烷氧基硅烷和二烷氧基硅烷分别作为第一外给电子体和第二外给电子体可以 实现所述效果,尤其在上述用量范围内,效果尤佳。由于抗冲聚丙烯中的V0C组分主要来自 于第一阶段的均聚反应,因此本发明的一个特别突出的优点是,在丙烯均聚阶段有利地以 所述三烷氧基硅烷作为第一外给电子体,降低了均聚聚合物中的超低分子量组分的含量, 并具有窄的分子量分布,进而获得低VOC值的抗冲聚丙烯材料。因此,本发明通过使用特定 的外给电子体的适当组合,实现了均聚和共聚阶段不同催化剂性质的调控,进而制备超低 分子量组分含量低、刚韧综合性能好的抗冲聚丙烯,具有低VOC含量、低气味的突出特点。
[0027] 在本发明的方法中,在丙烯均聚阶段,氢气的浓度优选为1000-20000ppm,还优选 为 2000_10000ppm。
[0028] 在丙烯共聚阶段使用低于所述丙烯均聚阶段的氢气用量,或者不加氢气。
[0029] 根据本发明的方法,丙烯均聚阶段与共聚阶段的产率比一般为40:60~60:40。
[0030] 在本发明的方法中,在丙烯均聚阶段的产物均聚聚合物A中,超低分子量组分、即 Mw彡500的组分含量很低,小于或等于40ppm,例如为0· 5-40ppm。由于抗冲聚丙烯材料中 的V0C组分主要来自于丙烯的均聚阶段,所以控制丙烯均聚阶段的产物均聚聚合物A中的 超低分子量组分含量对于抗冲聚丙烯产品的V0C含量的控制具有十分重要的意义。当均聚 聚合物A中的超低分子量组分含量很低时,最终得到的抗冲聚丙烯产品的V0C含量则相应 低,气味也低。本发明正是通过在均聚阶段采用了如上所述的氢调敏感性好,可生产超低分 子量组分含量低的三烷氧基硅烷作为第一外给电子体来降低丙烯均聚阶段产物的超低分 子量组分含量,从而制备低V0C含量的抗冲聚丙烯材料。
[0031] 另一方面,在本发明方法的丙烯均聚阶段,产生的均聚聚合物A的分子量分布很 窄、即M w/Mn小于或等于5. 0, 一般大于2. 0。这同样是通过使用可以产生分子量分布窄的三 烷氧基硅烷作为第一外给电子体来降低丙烯均聚阶段产物的分子量分布,进而制备分子量 分布窄、低V0C含量的抗冲聚丙烯材料。
[0032] 进一步地,均聚聚合物A的熔体质量流动速率(MFR)大于或等于50g/10min,例如 50-200g/10min。在本文中,MFR 按照 ASTM D1238,在 230°C,2. 16kg 载荷下测定。
[0033] 在本发明提供的方法中,在所述丙烯均聚阶段,丙烯均聚反应原料中任选地包含 少量的α-烯烃,例如含有基于丙烯与α-烯烃的总重量计的0-10重量%、优选0-5重量% 的α-烯烃。在丙烯均聚阶段加入少量的共聚单体进行无规共聚,可以调整最终聚合物的 刚性指标。由于所加入的α-烯烃为少量,因此可以理解,尽管在该阶段还发生了少量的丙 烯和α -烯烃的共聚反应,但主要反应仍然是丙烯的均聚反应。
[0034] 在本发明中,所使用的α-烯烃可以是丙烯共聚中常用的α-烯烃,例如可以选自 乙烯、1-丁烯、1-己烯和1-辛烯中的至少一种。
[0035] 在本发明的方法中,包含第一外给电子体的催化剂可以直接加入到均聚反应器 中,也可以经过业界共知的预络合和/或预聚合之后,再加入到均聚反应器中。预络合是催 化剂体系中助催化剂组分、外给电子体和主催化剂组分(固体活性中心组分)进行催化剂 体系的络合反应。预络合的反应器的形式可以是多样的,其目的是使催化剂各组分混合均 匀,以获得具有聚合活性的催化剂体系,可以是连续搅拌釜反应器、环管反应器、甚至可以 是一段管路。预络合时间〇~30min,预络合温度-10~20°C。
[0036] 在预络合之后还可选择性地设置预聚合步骤。所述预聚合是指催化剂在较低温 度下进行一定倍率的预聚合,以得到理想的粒子形态和动力学行为控制。所述预聚合可 以是液相本体连续预聚合,还可以是在惰性溶剂存在下的间歇预聚合。预聚合温度通常 为-10~50°C,优选为5~20°C。
[0037] 在本发明的优选实施方案中,在共聚反应之前,将所述料流1与所述第二外给电 子体进行预混合,以使所述料流1中的齐格勒-纳塔催化剂与所述第二外给电子体发生络 合反应。在优选的实施例中,预络合温度为-10~20°C,预络合时间为0~30min。通过该 络合反应,均聚聚合反应中使用的齐格勒-纳塔催化剂与第二外给电子体形成了新的催化 活性中心,改变了原催化剂的性质,有利于在共聚阶段生产高增韧效果的橡胶相。
[0038] 根据本发明提供的抗冲聚丙烯聚合的制备方法,可以是连续进行,也可以间歇进 行。
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