本發(fā)明涉及催化劑領域，具體涉及一種用于乙烯聚合反應的催化劑及其制備方法。
背景技術：
在乙烯的聚合反應或乙烯與α-烯烴的共聚合反應中，催化劑的性能影響著聚合物的性能。催化劑催化乙烯聚合的同時會產(chǎn)生一些低聚物，低聚物使聚乙烯分子間的受力狀況發(fā)生變化，影響產(chǎn)品的使用性能和加工性能，它對產(chǎn)品的屈服強度、伸長率及剛性等都有影響。低聚物的多少一般用己烷提取物的多少來衡量，因此，己烷提取物的多少也是衡量催化劑性能的一個重要指標。
Ucat-J催化劑采用漿液加料形式，符合冷凝態(tài)操作，但需要在生產(chǎn)裝置上另外配備淤漿加料系統(tǒng)，增加了該類催化劑的推廣難度。因此對現(xiàn)有催化劑進行改進，開發(fā)適用于采用冷凝操作模式，并且可用于沒有淤漿催化劑加料系統(tǒng)的UNIPOL工藝聚乙烯生產(chǎn)裝置的高活性固體催化劑是非常必要和有意義的。
技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明提供了一種以無機氧化物為載體的用于乙烯聚合反應的負載型固體催化劑組分。使用該固體催化劑組分制備的催化劑作為主催化劑進行乙烯聚合反應，催化活性高，所得聚合物中堆積密度高，細粉與低聚物含量低。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于乙烯聚合反應的固體催化劑組分，包括：以無機氧化物為載體，負載鹵化鎂、鹵化鈦、鹵代醇和硅酸酯化合物的反應產(chǎn)物。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述鹵代醇通式為XnROH，其中R選自C1-C10的直鏈或支鏈的烷基、C3-C10的環(huán)烷基和C6-C20的單環(huán)或多環(huán)的芳香基團，且所述烷基、環(huán)烷基或芳香基團中的n個氫原子被X所取代，X選自鹵素，n為1≤n ≤3的整數(shù)。其中，X優(yōu)選選自氟、氯、溴和碘。
根據(jù)本發(fā)明，所述鹵代醇包括2,2,2-三氯乙醇、2,2-二氯乙醇、2-氯乙醇、3-氯丙醇、6-氯-1-己醇、3-溴-1-丙醇、5-氯-1-戊醇、4-氯-1-丁醇、6-氨基-1-己醇和2-氯環(huán)己醇中的至少一種，優(yōu)選2,2,2-三氯乙醇。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述硅酸酯化合物選自正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯和正硅酸戊酯。
根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，所述鹵化鎂選自二氯化鎂、二溴化鎂和二碘化鎂，優(yōu)選二氯化鎂。
根據(jù)本發(fā)明的另一個具體實施例，所述鹵化鈦為氯化鈦或溴化鈦，優(yōu)選三氯化鈦和/或四氯化鈦。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所述鹵化鈦與所述鹵代醇的摩爾比為1：(0.5-20)，優(yōu)選1：(1-10)。所述鹵化鎂與所述鹵化鈦的摩爾比以Mg/Ti計為1：(0.1-10)。所述鹵化鈦與所述硅酸酯化合物的摩爾比以Ti/Si計為1：(1-600)，優(yōu)選1：(20-200)。
根據(jù)本發(fā)明，所述的無機氧化物載體可選用硅和/或鋁的氧化物，其粒徑通常為0.01-10μm，優(yōu)選粒徑0.01-5μm，更優(yōu)選0.01-2μm。最優(yōu)選無機氧化物為0.01-1μm的二氧化硅載體。此粒徑下的硅膠生成的催化劑粒形好，強度高，不易破碎。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于乙烯聚合的固體催化劑組分的制備方法，包括：在有機溶劑中，將鹵化鎂、鹵化鈦、鹵代醇和硅酸酯化合物混合反應得到母液，之后將母液與無機氧化物載體摻混得到淤漿液，最后對淤漿液進行噴霧干燥得到所述的固體催化劑組分。
根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，所述無機氧化物載體在使用時應當是干燥的，即沒有吸附的水。應當將足夠數(shù)量的載體與母液相混合，形成適合于進行噴霧干燥的淤漿液。以所述淤漿液總重量計，所述無機氧化物載體為5-50wt％，優(yōu)選10-30wt％。
根據(jù)本發(fā)明所述的方法，所述反應的溫度為65-95℃，所述反應的壓力為0.8-2MPa，所述反應的時間為0.5-3小時。所述摻混的溫度為10-70℃。
根據(jù)本發(fā)明所述的方法，所述噴霧干燥的條件為：噴霧干燥設備的進口溫度為80-240℃，優(yōu)選120-180℃，噴霧干燥設備的出口溫度為60-130℃，優(yōu)選 90-110℃。
根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，所述有機溶劑為本領域內(nèi)常用的有機溶劑。所述有機溶劑選自四氫呋喃，以每摩爾Ti計，所述有機溶劑的量為1-600摩爾，優(yōu)選為20-200摩爾。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于乙烯聚合的催化劑，包括如下組分的反應產(chǎn)物：
A.上述用于乙烯聚合反應的固體催化劑組分；
B.有機鋁化合物，所述有機鋁化合物通式為AlR’nX3-n，式中R’為氫或C1-C20的烴基，X為鹵素，n為1≤n≤3的整數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明，為了使噴霧干燥后得到的固體催化劑組分適用于生產(chǎn)乙烯聚合物，必須采用作為活化劑的有機鋁化合物將所述固體催化劑組分中的鈦原子還原成可使乙烯有效聚合的狀態(tài)。一般地，在烴類溶劑中，將所述固體催化劑組份與活化劑進行反應，得到所述催化劑；也可以在聚合過程中將所述固體催化劑組分與活化劑組分進行反應，從而引發(fā)烯烴聚合反應。所述的烴類溶劑選自異戊烷、己烷、庚烷、甲苯、二甲苯、石腦油和礦物油。
根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，所述有機鋁化合物包括三乙基鋁、三異丁基鋁、三正己基鋁、三正辛基鋁或一氯二乙基鋁中的至少一種。其中作為活化劑組份的所述有機鋁化合物中的鋁與所述固體催化劑組分中的鈦的摩爾比為(5-500)：1，優(yōu)選為(10-200)：1。
根據(jù)本發(fā)明，所述的催化劑適用于乙烯的均聚合或乙烯與其他α-烯烴的共聚合，其中的α-烯烴選自丙烯、丁烯、戊烯、己烯、辛烯和4-甲基戊烯-1中的一種。其聚合工藝采用氣相法、淤漿法和溶液法，更適合于氣相流化床聚合。
本發(fā)明采用無機氧化物作為載體，負載鹵化鎂、鹵化鈦、鹵代醇和硅酸酯化合物的反應產(chǎn)物作為固體催化劑組分，通過噴霧成型方式得到了高活性的催化劑，所得聚合物堆積密度高，細粉與低聚物含量低。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步說明，但并不構成對本發(fā)明的任何限制。
本發(fā)明中的分析表征如下：
(1)測定堆積密度：采用(ASTM D1895)塑料表觀密度，容積因素和可傾注性的試驗方法進行測定；
(2)測定細粉含量：采用標準篩進行篩分。
所用催化劑組合物的合成均在氮氣氣氛下進行。
實施例1
(1)催化劑的制備
向一個經(jīng)過氮氣吹排的250ml三口瓶中先后加入1.5g的TiCl4、4.4g的無水MgCl2、6.1g三氯乙醇、100ml的四氫呋喃(分析純100％)和10ml的1mmol/ml的正硅酸乙酯，攪拌下升溫至65℃，在此溫度下恒溫反應3小時。降溫至35℃。
向一個經(jīng)過氮氣吹排的250ml三口瓶中加入6g硅膠(Cabot Corporation TS-610，粒徑為0.02-0.1μm)，將降溫后的母液加入，保持溫度35℃，攪拌1小時后，將硅膠摻混后的母液用噴霧干燥器進行噴霧干燥，噴霧條件：進口溫度180℃，出口溫度110℃，得到固體催化劑，其中鈦含量為2.2wt％。
(2)乙烯淤漿聚合
將經(jīng)過氮氣吹排的2L聚合釜中加入1L己烷，同時加入1ml的1mmol/ml的三乙基鋁和0.03g固體催化劑，升溫至75℃加入氫氣0.18Mpa，加氫完畢后加入乙烯0.75Mpa，升溫到85℃，反應2小時后，降溫出料，聚合結果見表1。
實施例2
同實施例1，不同之處在于三氯乙醇的量為12.2g，所得固體催化劑中的鈦含量為2.2wt％，聚合結果見表1。
實施例3
同實施例1，不同之處在于三氯乙醇的量為15.3g，所得固體催化劑中的鈦含量為2.3wt％，聚合結果見表1。
比較例1
(1)催化劑的制備
向一個經(jīng)過氮氣吹排的250ml三口瓶中先后加入1.5gTiCl4、4.0g無水MgCl2和100ml的四氫呋喃(分析純100％)，攪拌下升溫至65℃，在此溫度下恒溫反應3小時。降溫至35℃。
向一個經(jīng)過氮氣吹排的250ml三口瓶中加入6g硅膠(Cabot Corporation TS-610，粒徑為0.02-0.1μm)，將降溫后的母液加入，保持溫度35℃，攪拌1小時后，將硅膠摻混后的母液用噴霧干燥器進行噴霧干燥，噴霧條件：進口溫度195℃，出口溫度110℃，得到固體催化劑組分，其中鈦含量為2.4wt％。
(2)乙烯淤漿聚合同實施例1。聚合結果見表1。
表1
從表1的聚合數(shù)據(jù)可以看出，在同樣的聚合條件下，相比于對比例1，采用以無機氧化物為載體，負載鹵化鎂、鹵化鈦、鹵代醇和硅酸酯化合物的反應產(chǎn)物的固體催化劑組分作為主催化劑使用時，聚合活性更高，所得聚合物的堆積密度高，細粉含量和低聚物含量低(細分含量遠小于對比例)，有助于工業(yè)生產(chǎn)。
應當注意的是，以上所述的實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的任何限制。通過參照典型實施例對本發(fā)明進行了描述，但應當理解為其中所用的詞語為描述性和解釋性詞匯，而不是限定性詞匯。可以按規(guī)定在本發(fā)明權利要求的范圍內(nèi)對本發(fā)明作出修改，以及在不背離本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)對本發(fā)明進行修訂。盡管其中描述的本發(fā)明涉及特定的方法、材料和實施例，但是并不意味著本發(fā)明限于其中公開的特定例，相反，本發(fā)明可擴展至其他所有具有相同功能的方法和應用。