一種易加工超高分子量聚乙烯樹脂的制備方法，以負載型非茂金屬催化劑作為烯烴聚合的主催化劑，以惰性烷烴類溶劑為分散介質(zhì)，以有機鋁化合物為助催化劑，在聚合溫度60~120℃，聚合壓力在0.3~2MPa，聚合時間在2~16小時的條件下使乙烯單體發(fā)生聚合反應(yīng)而制得超高分子量聚乙烯樹脂；所述助催化劑有機鋁化合物是鋁氧烷或烷基鋁中的一種或者混合使用；這種超高分子量樹脂具有優(yōu)于現(xiàn)有市售同等級產(chǎn)品的耐磨性、抗沖擊性能和加工性能，產(chǎn)品可以廣泛適用于壓制燒結(jié)、擠出成型、注塑成型、吹塑成型等等多種加工模式，尤其適合用于擠出超高分子量聚乙烯管上的應(yīng)用。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于高分子化合物的合成
，具體涉及一種具有良好機械性能和加工性能的超高分子量聚乙烯的合成技術(shù)。
技術(shù)介紹
超高分子量聚乙烯英文名ultra-high molecular weight polyethylene (簡稱UHMWPE)是指相對分子質(zhì)量在150萬克/摩爾以上的線型結(jié)構(gòu)聚乙烯，由于其較高的分子量，使其表現(xiàn)出普通聚乙烯所不具備的優(yōu)異的耐磨損性能、極高的抗沖擊強度、極好的自潤滑性能和耐低溫性能等，已被廣泛地應(yīng)用于紡織、造紙、食品、化工、包裝、農(nóng)業(yè)、建筑、醫(yī)療、過濾器材的濾芯、體育、娛樂、軍事等領(lǐng)域。 但是，也正是因其較高的分子質(zhì)量導(dǎo)致其成型加工非常困難，主要表現(xiàn)如下(I)熔體流動性差。UHMWPE在熔融時呈粘彈態(tài)，粘度高達108Pa s，流動性很差，其熔體流動速率幾乎為零。因此，在常規(guī)螺桿擠出機上加工時，物料很難沿螺桿槽推進，易在螺桿壓縮段堵塞，難以加工。(2)UHMWPE的摩擦系數(shù)極低，物料在進料過程中易打滑，不易進料。(3)易發(fā)生熔體破裂。UHMWPE的臨界剪切速率低，約為0.01 s 熔體易破裂。因此在進行擠出成型時，擠出速度不能太快，否則會造成熔體破裂，表面出現(xiàn)裂紋。在進行注射成型時，由于出現(xiàn)噴射流狀態(tài)，而引起氣孔和脫層現(xiàn)象。(4)成型溫度范圍窄，容易氧化降解。為了克服UHMWPE難以加工的缺陷，一般通過2個途徑入手，一是改進加工設(shè)備和加工工藝。超高分子量聚乙烯最早的成形方法是模壓成型，主要用于生產(chǎn)板材和各種小制品。隨著設(shè)備的改進和性能提高，模壓成型法占超高分子量聚乙烯所有成型中比例逐漸下降，現(xiàn)在我國和世界上許多國家能用柱塞擠出機加工超高分子量聚乙烯，主要用于擠出棒材、板材、管材及各種型材等。但還是存在生產(chǎn)效率低，成型時連續(xù)生產(chǎn)性差、產(chǎn)品表觀效果差等不足。二是提高原料的加工性能。這又可以分為2種途徑，一是對原料樹脂進行化學(xué)改性或者物理改性。如在超高分子量樹脂中混入高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚酰亞胺等，如 USP4281070、JP 60240748A.JP 57177037、USP5019627 等。這些方法可以明顯改善超高分子量聚乙烯樹脂的加工性能，但UHMWPE與中、低分子量PE等的共混物機械性能較純UHMWPE下降較多，下降幅度隨UHMWPE的比例降低而增大。第二種改善加工性能的方法是從樹脂生產(chǎn)的源頭著手，合成出具有良好流動性能的超高分子量樹脂。這就是本專利技術(shù)的目的所在。超高分子量聚乙烯的生產(chǎn)關(guān)鍵有兩部分聚合超高分子量聚乙烯所用的催化劑以及聚合生產(chǎn)工藝。目前超高分子量聚乙烯的制備方法主要是采用齊格勒一納塔催化劑，比如采用^ -TiCl3Al (C2H5)2Cl或TiCl4Al (C2H5)2Cl為催化劑，在烷烴類溶劑中常壓或接近常壓，75 85°C條件下使乙烯聚合得到相對分子質(zhì)量在150萬克/摩爾 500萬克/摩爾的UHMWPE。又比如以氯化鎂為載體，三乙基鋁、三異丁基鋁等為助催化齊U，通過改變載體的活化溫度，在菲利浦環(huán)管反應(yīng)器中進行乙烯聚合生產(chǎn)超高分子量聚乙烯。如專利ZL94116488. 8公開了一種具有高堆密度的超高分子量聚乙烯的制備方法，其是通過混合催化劑催化乙烯聚合而得到的，所采用的催化劑含有機鋁化合物和鈦組分。CN200410054344. 7所公開的一種超高分子量聚乙烯催化劑及其制備方法及應(yīng)用，所涉及的催化劑也是采用鎂化合物負載含鈦組分和含硅組分構(gòu)成，在有機鋁化合物存在下制備超高分子量聚乙烯。CN200710042467. 2公開了一種超高分子量聚乙烯催化劑及其制備方法。其催化劑主體組分的制備通過以下步驟得到(1)鹵化鎂與醇反應(yīng)形成鎂化合物；(2)鎂化合物與具有至少一個鹵素基團的硅化合物反應(yīng)形成一中間產(chǎn)物；和(3)中間產(chǎn)物與鈦化合物反應(yīng)制備催化劑主體組分；在各反應(yīng)步驟中可以選擇性的添加苯甲酸酯類化合物。該超高分子量聚乙烯催化劑具有活性高并且超高分子量聚乙烯具有堆密度高的特點。以上所涉及的用于聚合超高分子量聚乙烯的催化劑都屬于齊格勒一納塔催化劑的范疇，市場上銷售的超高分子量聚乙烯樹脂幾乎都是用這些催化劑生產(chǎn)的，產(chǎn)品應(yīng)用的局限性很明顯。如目前市售的UHMWEPE有的也可以用于擠出成型，但都存在缺陷機械性能好的，加工性能差，加工性能好的機械性能差。(機械性能取決于產(chǎn)品的分子量，分子量高，機械性能好，反之亦然；而加工性能也同樣取決于產(chǎn)品的分子量，分子量高加工性能差，反 之亦然)。所以加工性能和機械性能是一對矛盾，很難做到二者兼顧。因此，本領(lǐng)域目前的現(xiàn)狀是，希望開發(fā)一種超高分子量聚乙烯的制造方法，這種超高分子量產(chǎn)品不僅應(yīng)該保留超高分子量聚乙烯良好的機械性能，同時還能在現(xiàn)有的加工設(shè)備上很容易的進行成型加工。本專利技術(shù)采用獨特的、創(chuàng)新的催化劑(催化劑的成分或者結(jié)構(gòu)以及合成方法見參考國內(nèi)專利200810213619. 5)，以及適合于此催化劑的獨特的聚合工藝制備的UHMWPE產(chǎn)品則解決了上述問題。本申請人的中國專利申請CN200810213619. 5 一種超高分子量聚乙烯、其制備方法及其應(yīng)用。利用特定的負載型非茂金屬催化劑制造的超高分子量聚乙烯，以及該超高分子量聚乙烯的制造方法和應(yīng)用。本專利技術(shù)的超高分子量聚乙烯的制造方法適用于大規(guī)模生產(chǎn)，并可有效避免生產(chǎn)過程中的粉塵飛揚問題和發(fā)生粉塵爆炸的危險。另外，該制造方法的聚合動力學(xué)平穩(wěn)，工藝靈活可調(diào)。根據(jù)本專利技術(shù)方法制造的超高分子量聚乙烯的堆密度高、流動性好，粒徑分布窄、細粉的質(zhì)量含量低，并且具有高的簡支梁沖擊強度。但聚乙烯的制備方法仍值得研究。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種超高分子量聚乙烯的制備方法，這種超高分子量聚乙烯產(chǎn)品具有優(yōu)異耐磨性能和力學(xué)性能及優(yōu)異的加工性能，這種產(chǎn)品可以廣泛使用在壓制燒結(jié)、擠出成型、注塑等等多種加工模式。本專利技術(shù)技術(shù)方案如下一種超高分子量聚乙烯的制備方法，采用的催化劑為負載型非茂金屬催化劑，即按照國內(nèi)專利200810213619. 5制備出聚合需要用到的催化劑，以烷烴類溶劑為分散介質(zhì)，以有機鋁化合物為助催化劑，在聚合溫度6(T12(TC，聚合壓力在0. 3^2 MPa，聚合時間在2 16小時的條件下使乙烯發(fā)生聚合反應(yīng)而制得。上述烷烴類溶劑一般為烷烴，也可以選用市售的溶劑油。所述烷烴為C5 C12烷烴，如戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷或它們的異構(gòu)體，或者其中的一種或多種的混合物。所述的溶劑油應(yīng)該選擇沸程在80 120°C，即所謂的120號溶劑油。所述的烷烴類溶劑優(yōu)選使用己烷或120號溶劑油。所述溶劑的加入量一般為反應(yīng)容器的50、0%，優(yōu)選70%。上述助催化劑優(yōu)有機鋁化合物為鋁氧烷和烷基鋁，更具體而言，該鋁氧烷優(yōu)選甲基招氧燒(MA0)、乙基招氧燒(EA0)、異丁基招氧燒(IBA0)和丁基招氧燒(BA0)，其中最優(yōu)選甲基鋁氧烷(MAO)和異丁基鋁氧烷(IBA0)。鋁氧烷可以單獨使用一種，或者組合使用多種。該烷基鋁一般可選三甲基鋁(Al (CH3)3，簡稱TMA)、三乙基鋁(Al (CH3CH2)3，簡稱TEAL) 、三丙基鋁(Al (C3H7) 3)、三異丁基鋁(Al (I-C4H9)3，簡稱 ITBA)、三正丁基鋁(Al (C4H9) 3)、三異戊基鋁(Al 本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種超高分子量聚乙烯樹脂的制備方法，其特征在于：以負載型非茂金屬催化劑作為烯烴聚合的主催化劑，以惰性烷烴類溶劑為分散介質(zhì)，以有機鋁化合物為助催化劑，在聚合溫度60~120℃，聚合壓力在0.3~2？MPa，聚合時間在2~16小時的條件下使乙烯單體發(fā)生聚合反應(yīng)而制得超高分子量聚乙烯樹脂；所述的烷烴類溶劑為戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷或它們的異構(gòu)體，或者其中的一種或多種的混合物，或者是沸程在80～120℃溶劑油；所述助催化劑有機鋁化合物是鋁氧烷或烷基鋁中的一種或者混合使用；所述的鋁氧烷為甲基鋁氧烷（MAO）、乙基鋁氧烷（EAO）、異丁基鋁氧烷（IBAO）和丁基鋁氧烷（BAO）；烷基鋁為三甲基鋁（Al（CH3）3，簡稱TMA）、三乙基鋁（Al（CH3CH2）3，TEAL）、三丙基鋁（Al（C3H7）3）、三異丁基鋁（Al（i？C4H9）3ITBA）、三正丁基鋁（Al（C4H9）3）、三異戊基鋁（Al（i？C5H11）3）、三正戊基鋁（Al（C5H11）3）、三己基鋁（Al（C6H13）3）、三異己基鋁（Al（i？C6H13）3）、二乙基甲基鋁（Al（CH3）（CH3CH2）2）和二甲基乙基鋁（Al（CH3CH2）（CH3）2）中的一種或者組合使用多種；所述的助催化劑的加入量按照助催化劑中Al元素的摩爾量與主催化劑中Ti元素的摩爾量的比值來衡量，這種比值介于30~300。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：梅利，左勝武，李傳峰，笪文忠，
申請(專利權(quán))人：中國石油化工股份有限公司，中國石化揚子石油化工有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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