一种高熔体强度的抗冲聚丙烯材料及其制备方法_2

文档序号:9858157阅读:来源:国知局
的Ziegler-Natta催化剂是指可以用于制 备全同立构指数大于95%的丙烯均聚物的催化剂。这类催化剂通常含有(1)含钛的固体催 化剂活性组分,其主要成分为镁、钛、卤素和内给电子体;(2)有机铝化合物助催化剂组分; (3)外给电子体组分。
[0030] 本发明的方法中使用的Ziegler-Natta催化剂中的固体催化剂活性组分(又可称 主催化剂)可以是本领域中所公知的。可供使用的这类含有活性固体催化剂组分(1)的 具体实例例如可参见专利文献 CN85100997、CN98126383. 6、CN98111780. 5、CN98126385. 2、 CN93102795. 0、CN00109216. 2、CN99125566. 6、CN99125567. 4 和 CN02100900. 7 中。这些专 利文献的全部内容通过引用而并入本发明中。
[0031] 本发明的方法中使用的Ziegler-Natta催化剂中的有机铝化合物优选烷基铝化 合物,更优选为二烷基错,例如为二乙基错、二异丁基错、二正丁基错和二己基错等中的至 少一种。
[0032] 本发明的方法中使用的Ziegler-Natta催化剂中的含钛的活性固体催化剂组分 和有机铝化合物的摩尔比以铝/钛计为10 : 1~500 : 1,优选25 : 1~100 : 1。
[0033] 根据本发明,所述第一外给电子体优选选自通式为fl^Si (OR3) 2的化合物中的至 少一种;其中,R2与R1各自独立地选自C「C 6直链或支链烷基、C3_CS环烷基和(:5_(: 12的杂芳 基,R3为直链脂族基团。具体实例包括但不仅限于甲基-环戊基-二甲氧基硅烷、乙 基 -环戊基_二甲氧基??圭烧、正丙基-环戊基_二甲氧基??圭烧、二(2 -甲基丁基二甲氧 基石圭烧、-(3-甲基丁基)-_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-__甲氧基石圭烧-甲基-甲氧基石圭烧、-甲基--乙氧基 硅烷、二异丁基-二甲氧基硅烷、甲基-环己基-二甲氧硅烷、甲基-异丁基-二甲氧基硅 烧、二环己基 -二甲氧基5圭烧、甲基_异丙基_二甲氧基5圭烧、异丙基-环戊基 _二甲氧基 石圭烧、二环戊基-二甲氧基石圭烧、异丙基-异丁基 _二甲氧基石圭烧、二异丙基-二甲氧基石圭 烧等。
[0034] 所述有机铝化合物与第一外给电子体的摩尔比以铝/硅计为1 : 1~100 : 1,优 选为10 : 1~60 : 1。
[0035] 在根据本发明的方法中,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接触和/或预聚合之后,再加入到均聚反应器中。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5~30°C。在预聚合工艺之前可任选地设置预接触 步骤。所述预接触步骤是指催化剂体系中助催化剂、外给电子体和主催化剂(固体活性中 心组分)进行催化剂体系的络合反应,以获得具有聚合活性的催化剂体系。预接触步骤的 温度通常控制为-10~50°C,优选为5~30°C。
[0036] 根据本发明,所述第二外给电子体选自如化学通式(I)、(II)和(III)所示的化合 物中的至少一种;
[0037]
[0038] 其中札和R2各自独立地选自。直链的、支化的或环状的脂族基团中的一种, R3、R4、R5、R6、R7和R s各自独立地选自氢原子、卤原子、。的直链或支链烷基、c3-c2。环 烷基、c6-c2。芳基、c7-c2。烷芳基和c 7-c2。芳烷基中的一种;R9、&。和Rn各自独立地为CfQ 直链脂族基团,R12为CfC6直链或支链烷基或(:3-(:8环烷基团。第二外给电子体的具体实 例包括但不仅限于2, 2-二异丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2, 2-苯基-1,3-二甲氧基丙烷、2, 2- 苯甲基-1,3-二甲氧基丙烷、2-异丙基_2_异戊基-1,3-二甲氧基丙烷、2, 2-双(环己 甲基)_1,3-二甲氧基丙烷、2-异丙基_2_3, 7-二甲羊基-二甲氧基丙烷、2, 2-异丙基-1, 3- 一甲氧基丙烷、2-异丙基环己甲基-1,3- 一甲氧基丙烷、2, 2- 一异丁基_1,3- 一乙 氧基丙烷、2, 2-二异丁基-1,3-二丙氧基丙烷、2-异丙基_2_异戊基-1,3-二乙氧基丙烷、 2-异丙基-2-异戊基-1,3-二丙氧基丙烷、2, 2-双(环己甲基)_1,3-二乙氧基丙烷、正丙 基二乙氧基??圭烧、异丙基二乙氧基??圭烧、异丁基二乙氧基??圭烧、异丁基二甲氧基??圭烧、异丁 基二丙氧基硅烷、异丁基二丁氧基硅烷、叔丁基二乙氧基硅烷、叔丁基二丙氧基硅烷、叔丁 基二丁氧基??圭烧、环己基二乙氧基??圭烧、环己基二丙氧基??圭烧、四乙氧基??圭烧、四甲氧基石圭 烧、四丙氧基5圭烧、四丁氧基硅烷等。
[0039] 所述有机铝化合物与第二外给电子体的摩尔比以铝/硅或以铝/氧计为1 : 1~ 60 : 1,优选为 5 : 1 ~30 : 1。
[0040] 根据本发明的一些实施方案,所述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5~30。
[0041] 在本发明的方法中,优选在第二阶段的均聚反应之前,使第二外给电子与第一阶 段反应产物中的催化剂组分充分接触。在一些优选的实施方案中,第二外电子体可以加入 在第一阶段反应器之后第二阶段反应器之前的进料管线上,或者在第二阶段反应器的进料 管前端,其目的是在第二阶段反应之前首先与第一阶段的反应产物中的催化剂进行预接触 反应。
[0042] 优选地,在第二步中,乙烯的用量为乙烯占乙烯和丙烯的总体积的20-50%。优选 地,在第二步中,氢气与乙烯和丙烯的总量的体积比为0. 02-1。同时,如上所述,在第一阶段 中,氢气的用量例如可以是0_200ppm。在第二阶段中,氢气的用量可以为2000-20000ppm。 在本发明中,为了获得具备高熔体强度,同时具备较高的刚性和韧性的抗冲聚丙烯材料,分 散相和连续相的组成、结构或性能的控制十分重要。本发明通过这些优选的条件可以制备 具有有利于实现本发明的目的的分子量分布、乙烯含量的橡胶相,从而获得具有更好性能 的抗冲聚丙烯材料。
[0043] 在本发明的优选实施方案中,第一丙烯均聚物和第二丙烯均聚物的产率为 40 : 60-60 : 40。丙烯-乙烯共聚物组分和丙烯均聚物组分的产率比为11-80 : 100。 [0044] 所述第一步的聚合反应可以在液相-液相中,或在气相-气相中进行,或采用 液-气组合技术进行。在进行液相聚合时,聚合温度为〇~150°c,以60~100°C为好;聚合 压力应高于丙烯在相应聚合温度下的饱和蒸汽压力。在气相聚合时聚合温度为〇~\50°C, 以60~100°C为好;聚合压力可以是常压或更高,优选压力为1.0~3. OMPa(表压,下同)。
[0045] 所述第二步的聚合反应在气相中进行。该气相反应器可以是气相流化床、气相移 动床,或气相搅拌床反应器。聚合的温度为〇~150°C,以60~100°C为好。聚合压力为低 于丙烯分压下液化的压力。
[0046] 根据本发明的优选实施方案,第一阶段的反应温度为50_100°C,优选60_85°C ; 第二阶段的反应温度为55-KKTC,优选60-85°C ;第二步的反应温度为55-KKTC,优选 60-85。。。
[0047] 在本发明的一个优选实施方案中,本发明的方法还包括采用α或β晶成核剂对 所制备得到的抗冲聚丙烯材料进一步改性,以进一步提高聚丙烯树脂材料的刚性或韧性。 适用的α晶及β晶成核剂改性,是业内共知的技术。通常成核剂的重量和聚丙烯总重量 的比为(〇· 005 ~3) : 100。
[0048] 根据本发明的方法,聚合反应可以连续进行,也可以间歇进行。优选本发明提供的 方法在两个或两个以上串联操作的反应器中施行。
[0049] 根据本发明的方法,通过优选采用在串联的多个反应器内分别使用两种或多种不 同类型的外给电子体,选择适宜的外给电子体用量,结合反应中不同的链转移剂氢气的用 量,制备具有特定熔融指数的、含有大量超高分子量组分的极宽分子量分布的均聚聚丙烯 连续相,优选所述均聚物组分的分子量分布M w/Mn = 6-20,分子量大于500万级分的含量大 于或等于1. 5重量%,且小于或等于5重量%;分子量小于5万级分的含量大于或等于15. 0 重量%,且小于或等于40重量% ;MZ+1/Mn大于或等于70,且小于150 ;并在此基础上进一步 进行丙烯与乙烯的共聚合,得到分散于连续相中的橡胶相,通过控制共聚反应的反应条件 来控制橡胶相的组成与结构,优选使所述聚丙烯材料的分子量分布Μ"/Μ η小于或等于10,且 大于或等于4 ;MZ+1/MW大于10,且小于20,优选大于10,且小于15 ;所述聚丙烯材料的室温 二甲苯可溶物含量大于10重量%,且小于30重量% ;并且室温三氯苯可溶物的I与室温 三氯苯不溶物的Mw之比大于0. 4,且小于1,优选大于0. 5,小于0. 8,从而获得具有高熔体 强度效果的抗冲聚丙烯材料。
[0050] 在本发明的抗冲聚丙烯材料的制备方法中,加入的第二外给电子体可以与第一阶 段均聚产物物料中的催化剂活性中心发生反应,生成新的催化活性中心,在第二阶段
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