制备具有提高的生产率的聚丙烯的方法_3

文档序号:9672189阅读:来源:国知局
[Si(OCH2CH 3)3(N(CH2CH3)2)]、二环戊基二甲氧基硅烷[Si(OCH 3)2(cycl0-pentyl)2](D-给体)、二异丙基二 甲氧基硅烷[Si(OCH3)2(CH(CH3)2) 2](P-给体)及其混合物构成的组,更优选为二环戊基二甲 氧基硅烷[Si(OCH3)2(cyclo-pentyl )2]。
[0159] 如果需要,将齐格勒-纳塔催化剂(ZN-C)通过使乙烯基化合物在该催化剂的存在 下聚合来改性,其中该乙烯基化合物具有下式:
[0160] ch2 = ch-chr3r4
[0161] 其中R3和R4-起形成五元或六元饱和的、不饱和的或芳香族的环或者独立地表示 包括1至4个碳原子的烷基基团。
[0162] 更优选地,该主催化剂(PC)通过以上限定来制备且还描述在专利申请W0 92/ 19658、W0 92/19653和EP 0 491 566 A2中。将助催化剂(Co)以及外部给体(ED)进料至预聚 合反应器。
[0163] 本发明的一个优选方面是,一方面小心选择助催化剂(Co)与外部给体(ED)之间的 比[Co/ED],且另一方面小心选择助催化剂(Co)与过渡金属(TM)之间的比[Co/TM]。
[0164] 因此,
[0165] (a)助催化剂(Co)与外部给体(ED)的摩尔比[Co/ED]优选在高于10至低于25范围 内、优选在12至23范围内、再更优选在15至22范围内,和/或
[0166] (b)助催化剂(Co)与过渡金属(TM)的摩尔比[Co/TM]优选在高于100至低于200范 围内、优选在110至195范围内、更优选在120至190范围内、还要更优选在125至185范围内、 再更优选在128至182范围内。
[0167] 聚丙烯(PP)
[0168] 通过上述包括特定齐格勒-纳塔催化剂(ZN-C)的方法,可以制备具有高生产率的 聚丙烯(PP)。因此,聚丙烯(PP)的特别的特征为低灰分含量、特别是在没有任何纯化(即洗 涤步骤)的情况下的低灰分含量。因此,聚丙烯(PP)具有低于45ppm、即在10至低于45ppm范 围内,优选低于40ppm、即在15至低于40ppm范围内,更优选在20至38ppm范围内的灰分含量。
[0169] 任意聚丙烯(PP)可用本发明的包括络合物结构(如多相体系,即包括聚丙烯基体 的组合物,聚丙烯基体中分散有弹性体丙烯共聚物)的方法制备。然而,优选的是,根据本发 明的聚丙烯(PP)的特征为相当低的二甲苯冷可溶物(XCS)含量,即低于10重量%的二甲苯 冷可溶物(XCS),且因此不能认为是多相体系。因此,聚丙烯(PP)优选具有在0.3至6.0重 量%范围内、更优选在0.5至5.5重量%范围内、还要更优选在1.0至4.0重量%范围内的二 甲苯冷可溶物含量(XCS)。
[0170]因此,聚丙烯(ΡΡ)优选为结晶的。术语"结晶的"是指聚丙烯(ΡΡ)具有相当高的熔 融温度。因此,本发明中,除非另外指出,认为聚丙烯(ΡΡ)是结晶的。因此,聚丙烯(ΡΡ)优选 具有大于120°c、更优选大于125°C、还要更优选大于130°C、如在大于130至168°C范围内、再 更优选大于160°C、如在大于160至168°C范围内、还要再更优选大于163°C、如在大于163至 168°C范围内的熔融温度。
[0171] 此外或可选地,可以理解的是,聚丙烯(PP)具有相当高的结晶温度。因此,优选的 是,聚丙烯(PP)具有至少ll〇°C、更优选至少112°C的结晶温度。因此,聚丙烯(PP)具有在110 至128°C范围内、更优选在112至128°C范围内、再更优选在112至125°C范围内的结晶温度。
[0172] 聚丙烯(PP)的另一特征是聚合物链内的少量丙烯误插入,这表示聚丙烯(PP)在上 述催化剂、即齐格勒-纳塔催化剂(ZN-C)的存在下制备。因此,聚丙烯(PP)优选的特征是少 量,即等于或低于0.4摩尔%、更优选等于或低于0.2摩尔%、如不大于0.1摩尔%的通过13C- 匪R光谱测定的2,1赤区域缺陷。在一个特别优选的实施例中,没有2,1赤区域缺陷可检测 到。
[0173] 由于少量区域缺陷,聚丙稀(PP)的另一特征为高含量的厚片晶。相当高mmmm五单 元组浓度和少量区域缺陷的特定组合对聚丙烯(PP)的结晶性能也有影响。因此,本发明的 聚丙烯(PP)的特征为长可结晶序列和因此的相当大量的厚片晶。为了识别该厚片晶,选择 的方法为分段等温分离技术(SIST)。因此,聚丙烯(PP)可另外或可选地由在高于170至180 °C范围内的温度下熔化的结晶级分来限定。因此,优选的是,聚丙烯(PP)具有至少14.0重 量%、更优选在14.0至等于或低于30.0重量%范围内、还要更优选在15.0至25.0重量%范 围内的在高于170至180°C下熔化的结晶级分,其中该级分通过分段等温分离技术(SIST)测 定。
[0174]另外,优选的是,聚丙烯(PP)具有大于36.0重量%、更优选在大于36.0至等于或低 于45.0重量%范围内、还要更优选在大于38.0至43.0重量%范围内的在高于160至170°C下 熔化的结晶级分,其中该级分通过分段等温分离技术(SIST)测定。
[0175] 在本发明的一个优选实施例中,聚丙烯(PP)具有等于或低于7.0g/10min、更优选 在0.5至7.0g/10min范围内、再更优选在1.0至5.0g/10min范围内、还要更优选在1.5至 4.0g/10min 范围内的 MFR2(230°C)。
[0176] 可选地或另外,聚丙烯(PP)由其交越频率ω。(与重均分子量对应的参数)限定,该 交越频率ω。为在动态力学流变学试验中测定的储能模量G'和损耗模量G"相同且被定义为 交越模量(crossover modulus)Gc的频率。因而,可以理解的是,聚丙稀(ΡΡ)的通过动态流 变学根据ISO 6271-10在200°C下测定的交越频率ω。等于或高于10.〇rad/S、更优选等于或 高于12. Or ad/s、还要更优选等于或高于14.0 rad/s、再更优选在等于或高于12.0至 24.0rad/s范围内、还要再更优选在13.0至22.0rad/s范围内、如在14.0至20.0rad/s范围 内。
[0177] 另外,可以理解的是,聚丙烯(PP)的特征是适当的分子量分布。因此,要求聚丙烯 (PP)的被限定为l〇5/Gc(Gc为来自根据ISO 6271-10在200°C下的动态流变学的交越模量)的 多分散指数(PI)为至少2.5、更优选在2.5至低于5.5范围内、还要更优选在3.0至5.0范围 内、如在3.4至4.5范围内。
[0178] 可选地或此外,聚丙烯(ΡΡ)的根据ISO 6271-10在200°C下测量的剪切稀化指数 SHI(0/100)为至少20、更优选至少22、再更优选在20至低于50范围内、还要更优选在22至45 范围内、如在25至40范围内或在28至45范围内。
[0179] 如上所述,本发明的一个重要方面在于,将乙烯进料至预聚合反应器(PR)。优选 地,将未反应的乙烯从该预聚合反应器(PR)转移至第一反应器(R1)(如环流式反应器 (LR))。因此,聚丙烯(Pre-PP)以及第一聚丙烯级分(PP-A)且因此一定程度上最终聚丙烯 (PP)包含丙烯。当然,还可将另外的共聚单体进料至预聚合反应器(PR)之后的反应器中的 一个反应器。因此,聚丙烯(PP)包括丙烯、乙烯和任选的α-烯烃,如C4至C1Qa-烯烃、,特别是 C4至C8a-烯烃,例如1-丁烯和/或1-己烯。优选地,聚丙烯(PP)包括丙烯、乙烯和任选的1-丁 烯和/或1-己烯。更具体地,聚丙烯(PP)包括仅衍生自丙烯和乙烯的单元(乙烯-丙烯共聚物 (E-PP))〇
[0180] 聚丙烯(PP)的共聚单体含量(优选乙烯含量)优选相对低,即低于10重量%或更优 选地等于或低于5.0重量%。在一个优选实施例中,共聚单体含量(优选乙烯含量)优选在基 于聚丙烯(PP)的总重量的大于0.05重量%至5.00重量%范围内、更优选在0.10重量%与 2.0重量%之间、还要更优选在0.15重量%与1.50重量%之间、再更优选在0.20与1.00重 量%之间、还要再更优选在0.20重量%与0.80重量%之间、如在0.20与0.60重量%之间。优 选地,聚丙烯(PP)(优选乙烯-丙烯共聚物(E-PP))的乙烯含量来自进料至预聚合反应器的 乙烯。因此,在一个特定实施例中,聚丙烯(PP)为具有本段指出的乙烯含量且高达100重 量%的剩余部分由丙烯组成的乙烯-丙烯共聚物(E-PP)。
[0181] 在除了进料至预聚合反应器(PR)的乙烯之外还将另外的乙烯和/或C4至C 1Qa-烯烃 加入的情况下,该步骤在上述步骤(c)、步骤(e)和步骤(g)中的至少一个步骤、优选在所有 三个步骤中实现。然而,在一优选实施例中,仅在预聚合步骤(a)中(即在预聚合反应器(PR) 中)将乙烯进料,且在任何随后的反应器中,不将新的共聚单体进料至反应器。
[0182] 如在"聚合方法"部分提到的,本发明的聚丙烯(PP)在至少两个反应器、优选三个 反应器中制备。因此,本发明的聚丙烯(PP)包括三种级分(除了聚丙烯(Pre-PP)之外),优选 由三种级分(除了聚丙烯(Pre-PP)之外)组成。因此,聚丙烯(PP)优选包括:
[0183] (a)15至40重量%、优选20至35重量%优选在第一反应器(R1)中制备的第一聚丙 稀级分(PP-A),
[0184] (b)25至50重量%、优选30至45重量%优选在第二反应器(R2)中制备的第二聚丙 烯级分(PP-B),和
[0185] (c)15至40重量%、优选25至35重量%优选在第三反应器(R3)中制备的第三聚丙 烯级分(PP-C),
[0186] 其中该量基于聚丙烯(PP)的总重量,优选该量基于第一聚丙烯级分(PP-A)、第二 聚丙烯级分(PP-B)和第三聚丙烯级分(PP-C) -起的总重量。
[0187] 优选地,第一聚丙烯级分(PP-A)为乙烯-丙烯共聚物(E-PP-A)。另一方面,第二聚 丙烯级分(PP-B)和第三聚丙烯级分(PP-C)可为丙烯共聚物级分,如乙烯-丙烯共聚物级分 [(E-PP-B)和(E-PP-C)]或丙烯均聚物级分[(Η-PP-B)和(Η-PP-C)]。因此,在一个优选实施 例中,第一聚丙烯级分(PP-A)为乙烯-丙烯共聚物级分(E-PP-A),而第二聚丙烯级分(PP-B) 和第三聚丙烯级分(PP-C)分别为第一丙烯均聚物级分(H-PP-B)和第二丙烯均聚物级分(H- PP-C)。因此,在一个优选实施例中,第一聚丙烯级分(PP-A)(如乙烯-丙烯共聚物级分(E- PP-A))的乙烯含量(优选总共聚单体含量)与第二聚丙烯级分(PP-B)(如第一丙烯均聚物级 分(Η-PP-B))的乙烯含量(优选总共聚单体含量)和第三聚丙烯级分(PP-C)(如第二丙烯均 聚物级分(Η-PP-C))的乙烯含量(优选总共聚单体含量)不同。
[0188] 因此,优选的是,第一聚丙烯级分(PP-A)(如乙烯-丙烯共聚物级分(E-PP-A))的乙 烯含量(优选总共聚单体含量)比第二聚丙烯级分(PP-B)(如第一丙烯均聚物级分(H-PP- B))的乙烯含量(优选总共聚单体含量)和第三聚丙烯级分(PP-C)(如第二丙烯均聚物级分 (Η-PP-C))的乙烯含量(优选总共聚单体含量)高。因此,第一聚丙烯级分(PP-A)(如乙烯-丙 烯共聚物级分(E-PP-A))的乙烯含量比聚丙烯(PP)的乙烯含量(优选总共聚单体含量)高。 甚至更优选地,第一聚丙烯级分(PP-A)(如乙烯-丙烯共聚物级分(E-PP-A))的乙烯含量比 聚丙烯(PP)的乙烯含量(优选总共聚单体含量)高至少0.50重量%、更优选0.60至1.50重 量%、再更优选〇. 70至1.30重量%。
[0189] 优选地,第一聚丙烯级分(E-PP-A)为至少0.50重量%、更优选在0.50至5.00重 量%范围内、更优选在0.80至3.50重量%范围内、还要更优选在1.00至2.50重量%范围内。 [0190]本发明中使用的用语"聚丙烯均聚物"涉及一种大体上(即大于99.50重量%、更优 选大于99.90重量% )由丙烯单元组成的聚丙烯。在一个特定实施例中,用语"聚丙烯均聚 物"应表示聚合物不包含共聚单体。
[0191] 除了共聚单体含量不同之外,聚丙烯(PP)的各个级分的分子量也不同。这种情况 下,各个级分的熔体流动速率MFR2可不同,但这不是必要的。当聚丙烯(PP)的各个级分的熔 体流动速率MFR2不是显著不同时,聚丙烯(PP)称为单峰型。另一方面,如果各个级分的熔体 流动速率显著不同,聚丙烯(PP)称为多峰型,诸如双峰型((PP-A)和(PP-B))或三峰型((PP- A)、(PP-B)和(PP-C)),取决于具有不同熔体流动速率的级分的数量。因此,在一个实施例 中,聚丙烯(PP)为单峰型,其中每种聚丙烯级分((PP-A)、(PP_B)和(PP-C))具有类似的熔体 流动速率MFR2,即彼此相差不大于+/-1.3g/10min,更优选不大于+/-1.0g/10min。因此,在 一个特定实施例中,聚丙烯(PP)为多峰型,其中乙烯-丙烯共聚物级分(E-PP-A)、第二聚丙 烯级分(PP-B)(如第一丙烯均聚物级分(Η-PP-B))和第三聚丙烯级分(PP-C)(如第二丙烯均 聚物级分(Η-PP-C))具有类似的熔体流动速率MFR2,即彼此相差不大于+/-1.3g/10min,更 优选不大于+/-1 .Og/lOmin。
[0192] 在另一个实施例中,聚丙烯(PP)为多峰型聚丙烯(PP),其中存在的每种聚丙烯级 分(优选聚丙烯级分(PP-A)、聚丙烯级分(PP-B)和聚丙烯级分(PP-C)中的每种)具有不同的 恪体流动速率MFR2,即彼此相差大于+/-1.3g/10min、更优选大于+/-1.5g/10min、还要更优 选在大于1.3g/10min至不大于+/_7.0g/10min范围内、再更优选在大于1.5g/10min至不大 于+/-6.5g/10min范围内。根据该实施例,还要进一步优选的是,聚合反应器中制备的所有 聚丙烯级分、优选所有三种聚丙烯级分((PP-A)、(PP_B)和(PP-C))中,第一聚丙烯级分(PP- A)具有最低熔体流动速率MFR2,和/或聚合反应器中制备的所有聚丙烯级分、优选所有三种 聚丙烯级分((PP-A)、(PP-B)和(PP-C))中,第二聚丙烯级分(PP-B)具有最高熔体流动速率 MFR2。根据本段,在一个特别优选的段落中,聚丙烯级分(PP-A)为乙烯-丙烯共聚物级分(E- PP-A),而第二聚丙烯级分(PP-B)和第三聚丙烯级分(PP-C)分别为第一丙烯均聚物级分(H- PP-B)和第二丙烯均聚物级分(H-PP-C)。
[0193] 在一个特定实施例中,聚合反应器中制备的所有聚丙烯级分、优选所有三种聚丙 烯级分((PP-A)、(PP-B)和(PP-C))中,
[0194] (a)第一聚丙烯级分(PP-A)具有最低熔体流动速率MFR2,
[0195] (b)第二聚丙烯级分(PP-B)具有最高熔体流动速率MFR2,和
[0196] (c)第三聚丙烯级分(PP-C)具有在第一聚丙烯级分(PP-A)的熔体流动速率MFR2与 第二聚丙烯级分(PP-B)的熔体流动速率MFR2之间的熔体流动速率MFR2。
[0197] 优选地,聚丙烯级分(PP-A)为乙烯-丙烯共聚物(E-PP-A),而第二聚丙烯级分(PP- B)和第三聚丙烯级分(PP-C)分别为第一丙烯均聚物级分(Η-PP-B)和第二丙烯均聚物级分 (H-PP-C)。
[0198] 在另一个特定实施例中,聚合反应器中制备的所有聚丙烯级分、优选所有三种聚 丙烯级分((PP-A)、(PP-B)和(PP-C))中
[0199] (a)第一聚丙烯级分(PP-A)具有最低熔体流动速率MFR2,
[0200] (b)第二聚丙烯级分(PP-B)具有最高熔体流动速率MFR2,和
[0201] (c)第三聚丙烯级分(PP-C)具有在第一聚丙烯级分(PP-A)的熔体流动速率MFR2与 第二聚丙烯级分(PP-B)的熔体流动速率MFR2之间的熔体流动速率MFR2,
[0202] 其中任选地,进一步地,
[0203] (d)第一聚丙烯级分(PP-A)为乙烯含量为至少0.50重量%、更优选在0.50至5.00 重量%范围内、更优选在0.80至3.50重量%范围内、还要更优选在1.00至2.50重量%范围 内的乙烯-丙烯共聚物级分(E-PP-A),
[0204] (e)第二聚丙烯级分(PP-B)为第一丙烯均聚物级分(Η-PP-B)和/或第三聚丙烯级 分(PP-C)为第二丙烯均聚物级分(Η-PP-C)。
[0205] 因此,优选的是,多峰型丙烯聚合物(PP)的第一聚丙烯级分(PP-A)(优选乙烯-丙 稀共聚物级分(E-PP-A))具有不大于2.0g/10min、优选在0.05至2.0g/10min范围内、更优选 在0.1至1.5g/10min范围内的根据ISO 1133测量的熔体流动速率(MFR2),和/或任选地第二 聚丙烯级分(PP-B)(优选第一丙烯均聚物级分(H-PP-B))具有至少3.0g/10min、优选在3.0 至10.0g/10min范围内、更优选在4.0至8.0g/10min范围内的根据ISO 1133测量的熔体
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