丙烯等规配位聚合催化剂及电容器膜基材iPP的制备技术研究进展

生产包括电容器膜基材iPP在内高端聚丙烯的关键技术是丙烯高等规聚合的高活性催化剂和先进聚合工艺。本文详细介绍了丙烯聚合催化剂的发展历程,包括高效Ziegler-Natta催化剂、茂金属催化剂和非茂金属催化剂,指出了在合成电容器基材iPP方面此三类催化剂的优缺点。阐述了烯烃聚合催化剂的近期发展动态:产生了在催化剂结构/组成中引入强吸电子基团有利于提高催化剂活性和聚烯烃分子量的新理论,发展了新一代烯烃聚合催化剂包括内外给电子体于同一分子的丙烯聚合催化剂和全杂环金属有机催化剂,提出了制备嵌端共聚烯烃的可逆“络合-断开”配位聚合新方法。基于丙烯聚合先进工艺,结合高端电容器膜基材iPP技术指标的严苛要求,分析了聚丙烯粉料和粒料中灰分产生的主要因素,建立了在聚丙烯粉料灭活之前进入复合有机溶剂洗涤工序的生产方法,制备合格的高端电容器膜基材i PP。

茂金属催化剂催化丙烯与乙烯共聚合研究

以桥联茂金属催化剂催化丙烯与乙烯共聚合,探究了助催化剂、反应温度、共聚单体用量、n(Al)∶n(Zr)和n(B)∶n(Zr)等对丙烯与乙烯共聚合及聚合物结构与性能的影响,优化了间歇溶液聚合的工艺参数,制备了丙烯-乙烯无规共聚物。在合适条件下,该催化体系的活性最高达2.05×10^(7)g/(mol·h)。溶液聚合小试最佳工艺条件:反应温度为70℃,n(Al)∶n(Zr)=150,n(B)∶n(Zr)=1.5。

两种丙烯聚合用球形Ziegler-Natta催化剂的性能研究

采用扫描电子显微镜、激光粒度仪、密度仪和熔体流动速率仪(MFR)等研究了2种丙烯聚合用球形齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂(记为1#和2#)的性能。结果表明:与2#相比,1#的平均粒径更小,粒径分布更宽,活性更高,对氢气更敏感,且所得聚丙烯(PP)堆积密度更高,但PP颗粒粒径较小。不同外给电子体对丙烯聚合的影响不同。采用二环戊基二甲氧基硅烷为外给电子体时,2种催化剂活性均最高,所得PP的MFR均最小。

聚丙烯催化剂研究进展

综述了聚丙烯(PP)催化剂的研究进展,包括Ziegler-Natta(Z-N)、茂金属、后过渡金属及复合催化剂,重点分析了载体、助催化剂、给电子体对Z-N催化剂活性、结构及性能的影响,并对比了各类催化剂的优缺点。指出今后需在反应机理、合成工艺、聚合物形貌控制等方面对催化剂进行深入研究和设计,在保证催化剂成本的同时,产出性能指标更加优异的PP产品。

新型非对称二醚给电子体丙烯聚合催化剂研究

1,3-丙二醚类化合物为给电子体合成的新一类复相Ziegler-Natta催化剂(Z-N催化剂), 其用于丙烯聚合时,在无需外加给电子体的情况下, 可得到高活性的催化剂和高等规度的聚丙烯, 催化剂的活性是以邻苯二甲酸二丁酯为内给电子体合成的Z-N催化剂的2～3倍, 且得到聚丙烯的等规度大于95%[1～4]. 由于1,3-丙二醚类化合物与载体的配位作用较强, 不易与AlR3反应, 因此在丙烯聚合时无需外给电子体, 并能降低反应体系的复杂性, 有利于研究活性中心结构和聚合机理[5～7].

球形催化剂DQ-1的丙烯聚合行为

介绍聚丙烯球形催化剂DQ -1用于丙烯聚合或共聚合 ,研究温度、时间、氢气浓度等因素对聚合结果的影响 ,探讨聚合物的结构和性能。结果证明 ,球形催化剂DQ -1是一种球形规整、活性高、定向能力高、具有良好的氢调性能及优良的共聚合性能的高效催化剂。

聚丙烯催化剂预聚合工艺优化研究

考察了釜式淤浆预聚合对Hypol聚合工艺的影响。实验结果表明，对丙烯催化剂进行预聚合可以改善聚丙烯粒子的形态，减少聚丙烯中细粉（粒径小于200μm）的含量，提高聚阿烯粒子的规整性，提高粒子强度。预聚合度的提高会降低催化剂的初始催化活性，但有利于催化活性的平稳释放。当预聚合温度由10℃升高到40℃时，聚合产率降低。预聚合过程中增加助催化剂（三乙基铝）的用量，可以提高催化剂的催化活性（催化活性存在一个最佳值）。预聚合过程中加入外给电子体，可提高聚丙烯粒子的规整性，减少细粉含量，但降低催化剂的催化活性。预聚合后的催化剂在储存时间10—20h内催化活性衰减最快，最大衰减幅度达到40％。

用无外给电子体Ziegler-Natta催化剂催化丙烯聚合的研究

采用 9,9 双 (甲氧基甲基 )芴 (BMMF)为内给电子体合成MgCl2 /TiCl4 /BMMF催化剂 ,以三乙基铝为助催化剂在无需外给电子体的情况下得到高等规度的聚丙烯 .该催化剂具有高活性和高立体定向性 ,并与以邻苯二甲酸二丁酯 (Phthalate)为内给电子体 ,二苯基二甲氧基硅 (DDS)为外给电子体合成的MgCl2 /TiCl4 /Phthalate AlEt3 /DDS催化剂的性能进行比较 ,结果表明无外给电子体催化剂具有较高的活性 ,且聚丙烯的等规度大于 95 % .研究了聚合温度 ,铝钛比等聚合条件对催化剂的活性 ,聚合物的分子量、等规度和熔点的影响 ,并用13 C

丙烯聚合N催化剂制备过程中MgCl_2的溶解和析出机理

通过除去丙烯聚合N催化剂溶解液中的挥发性组分,得到了无水MgCl2与环氧氯丙烷(ECP)和磷酸三丁酯(TBP)形成的络合物MgCl2.ECP.TBP,用XRF技术分析了MgCl2.ECP.TBP中Mg,Cl,P元素的相对含量,从而解释了N催化剂制备过程中MgCl2的溶解过程。用31P NMR和13C NMR技术分析了MgCl2.ECP.TBP与析出剂TiCl4之间的反应,阐述了N催化剂制备过程中MgCl2的析出机理。实验结果表明,在TiCl4的作用下,MgCl2.ECP.TBP中的TBP与TiCl4形成了新的络合物TBP.TiCl4。正是由于TBP和ECP与TiCl4的相互作用使得络合物MgCl2.ECP.TBP解离,从而导致了MgCl2的析出。

N催化剂预络合反应对丙烯聚合行为的影响

考察了N催化剂与助催化剂及外给电子体的预络合反应对丙烯淤浆聚合动力学行为的影响。实验发现催化剂的预络合反应极大地影响了N催化剂的丙烯聚合动力学行为:在完全预络合反应条件下,无论催化剂的钛含量高低,催化剂的动力学曲线及聚合反应活性基本相同;部分预络合反应条件下,只有钛含量较高的催化剂保持与完全预络合时相近的动力学行为,而钛含量较低的催化剂的聚合动力学表现出明显的衰减;无预络合反应条件下,无论催化剂钛含量高低,聚合动力学均表现出明显衰减。无预络合反应的条件下,三乙基铝对引发和保持聚合活性中心的数量起着重要的作用。

丙烯聚合用BCZ型催化剂的开发

在MgCl2溶解过程中加入内给电子体,开发了一种新型丙烯聚合用BCZ型催化剂,并在5 L聚合釜中进行了本体聚合考核评价,在12 m3小本体工艺装置上进行工业应用试验,在25 kg/h的连续法Innovene气相工艺装置进行中试试验。研究表明:用BCZ型催化剂制备聚丙烯(PP)时,催化剂活性高出国产同类催化剂近50%,氢调敏感性好,同样氢气用量下,PP的熔体流动速率可提高25%左右;所制PP的相对分子质量分布大于7.5,等规指数高;BCZ型催化剂可用于小本体法工艺、连续法气相工艺装置制备均聚和共聚PP。

给电子体在丙烯聚合MgCl_2载体催化剂体系中的作用

制备了3种含有不同内给电子体(邻苯二甲酸二异丁酯,9,9-二甲氧基甲基-芴和1,1-双甲氧基甲基-环丁烷)的MgCl2负载型丙烯聚合齐格勒-纳塔(Z-N)催化剂,研究了给电子体结构与聚合性能之间的关系,用红外光谱剖析了催化剂及其相关化合物的结构,结果发现催化剂中的内给电子体直接与MgCl2配位,而没有与TiCl4结合.内给电子体的加入,降低了Z-N催化剂中钛的含量,提高催化丙烯聚合的活性,使聚合物的分子量分布变窄.聚合物立构规整度的变化强烈依赖于内给电子体的结构.

丙烯聚合用BCM系列催化剂的开发

制备了5种以烷氧基镁为载体的负载型BCM系列催化剂,粒径可在25.0~70.0μm调整,且用其制备的聚丙烯（PP）粉料的颗粒形态优良,流动性好。与NG型催化剂相比,BCM-100和BCM-200催化剂活性高20%以上且氢调敏感性相当,BCM-300催化剂活性高40%以上且不含邻苯二甲酸酯类化合物,BCM-400催化剂活性高50%以上且氢调敏感性好。与用NG型催化剂制备的PP（简称NG-PP）相比：用BCM-300催化剂所制PP的相对分子质量分布（Mw/Mn）宽30%;用BCM-400催化剂所制PP的Mw/Mn和重均分子量（Mw）都低约20%、等规指数接近98.0%、熔体流动速率（MFR）可达53.1 g/10 min,而NG-PP的MFR为22.0 g/10 min;用BCM-500催化剂所制PP的Mw高,Mw/Mn宽。

丙烯聚合高效负载型Ziegler-Nata催化剂 Ⅰ.内给电子化合物的作用

对丙烯聚合负载型催化剂中内给电子化合物的作用进行了研究，考察内给电子化合物对催化剂形态、钛含量、活性和产物等规度的影响。催化剂的红外结果表明，内给电子化合物与镁原子和钛原子都发生作用。内给电子化合物使催化剂形态规整、颗粒变大。催化剂的钛含量随内给电子化合物的加入而降至一恒定值。同时，内给电子化合物使催化剂活性降低，但提高聚合产物的等规度。另外，发现芳香双酯化合物作为内给电子化合物时同外给电子化合物ＤＰＤＭＳ有较好的搭配效果。

球形TiCl_4/MgCl_2催化剂催化丙烯聚合

以乳化急冷法制备的球形MgCl2为载体，制备了球形TiCl4／MgCl2催化剂（简称催化剂），片将陔催化剂用于丙烯聚合。采用扫描电子显微镜、N2吸附法对催化剂及聚合物的形态进行了表征，考察了聚合时间、聚合温度、铝钛比、铝硅比、氧气加入亘对催化剂性能的影响。实验结果表明，催化剂与聚合物均为球形，且催化剂粒径分布窄，具有较大的孔体积和孔径，所制得的聚丙烯也具有孔隙率大、孔径大等特点。较佳的聚合条件为：聚合温度70—75℃、聚合时间3h、铝与钛摩尔比为300、铝与硅摩尔比为15、氢气加入量（质量分数）2．00×10^-4；在此条件下，催化剂具有较高的催化活性，同时聚丙烯具有较高的等规度；催化剂具有良好的氢调敏感性。

剥离型聚丙烯-蒙脱土纳米复合材料Ⅰ.Ziegler-Natta/有机改性蒙脱土复合催化剂催化丙烯聚合

采用化学反应法制备了Ziegler-Natta／有机咪唑盐改性蒙脱土复合催化剂（简称复合催化剂），并通过丙烯单体原位插层聚合制备了聚丙烯-蒙脱土纳米复合材料。考察了n（Al）：n（Ti）、聚合温度、聚合时间及溶剂种类对复合催化剂的活性及定向催化能力的影响。研究结果表明，与商品化CS-2型Ziegler-Natta催化剂相比，复合催化剂的活性明显降低，在n（Al）：n（Ti）=100、聚合温度60℃、聚合时间1h、正庚烷为溶剂时，复合催化剂的活性较高，可达78．4kg／（mol·h）。合成聚丙烯的等规度在85％-97％之间，熔融温度在160℃左右，重均相对分子质量达到（3．6～4．6）×10^5，相对分子质量分布在6．1～6.6之间。溶剂种类对合成聚丙烯的等规度影响较大。

丙烯聚合BCZ-308催化剂的性能与应用研究

利用5L本体聚合,连续气相中试等试验方法对北化院新开发的特种丙烯聚合BCZ-308催化剂与常规BCZ-108催化剂进行了性能对比研究。结果表明,BCZ-308活性高,定向能力好,聚合物粉料堆积密度高,细粉少;与BCZ-108相比,BCZ-308氢调更不敏感。另外,BCZ-308在Innovene气相工艺成功进行了工业应用试验,期间装置运行平稳,催化剂活性高;更重要的是,与对比产品相比,BCZ-308制备的均聚物具有特别宽的分子量分布,在保持高刚性的同时具有更好的冲击性能。

硅烷类外给电子体对Ziegler-Natta催化剂催化丙烯聚合的影响

研究了硅烷类外给电子体对Ziegler-Natta催化剂催化丙烯聚合的影响,并利用DSC,GPC,WAXRD等方法分析了外给电子体对聚丙烯性能的影响。实验结果表明,二烷氧基硅烷类外给电子体具有较高的聚合活性和立构定向性;多烷氧基硅烷类外给电子体比二烷氧基硅烷类外给电子体具有更好的氢调敏感性;在相同聚合条件下,采用二烷氧基硅烷类外给电子体制得的聚丙烯的相对分子质量分布较宽;加氢量对聚丙烯的晶型无影响,相对分子质量低和等规度低的聚丙烯发生多重熔融的几率较大。二烷氧基硅烷类外给电子体的最高占据轨道能级较高,因此具有较好的立构定向性。

TiCl_4/SiO_2-MgCl_2复合载体催化剂用于丙烯本体聚合的研究

以S iO2和M gC l2为复合载体,制备了T iC l4/S iO2-M gC l2复合载体催化剂,并将该催化体系用于丙烯聚合,研究了催化剂及聚合物的形态及孔特征,考察了助催化剂浓度、外给电子体浓度、氢气加入量及聚合温度等对催化剂性能的影响。实验结果表明,该催化剂的粒径分布窄,具有较大的孔体积和孔径,制得的聚丙烯也具有孔隙率高、孔径大等特点;铝钛摩尔比为600、铝硅摩尔比为20时,该催化剂具有获得较高的催化活性,同时聚丙烯具有较高的等规度;该催化剂具有较好的氢调敏感性,在较高的熔体流动指数下聚丙烯仍具有较高的等规度;随聚合温度的升高,该催化剂的催化活性以及聚丙烯的等规度均增加,聚丙烯的熔体流动指数则先减小后增加。

载体茂金属催化剂的乙烯和丙烯共聚合

研究了不同聚合条件下载体茂金属催化剂Et[Ind] 2 ZrCl2 -MAO/SiO2 的乙烯和丙烯共聚合活性、聚合物中丙烯含量以及聚合物的相对分子质量及其分布 ,实验结果表明 ,使用载体茂金属催化剂可以降低铝锆比而不会降低聚合活性。用1