具有改善的催化剂性能的用于丙烯聚合的催化剂组分的制作方法

专利2025-03-13  8



背景技术:

1、聚烯烃是一类衍生于简单烯烃的聚合物。制造聚烯烃的已知方法包括使用齐格勒-纳塔聚合催化剂。这些催化剂利用过渡金属卤化物使烯烃单体聚合,以提供具有各类立体化学构型的聚合物。

2、一类齐格勒-纳塔催化剂体系包含固体催化剂组分,该固体催化剂组分由卤化镁和其上负载的钛化合物和内部电子供体化合物构成。为了维持全同立构聚合物产物的高选择性,在催化剂合成期间添加内部电子供体化合物。内部供体可以是各种类型。按照惯例,当要求聚合物具有更高的结晶度时,在聚合反应期间还添加外部供体化合物。

3、在过去的30年中,已经开发了许多负载型齐格勒-纳塔催化剂,这些催化剂在烯烃聚合反应中提供高得多的活性,并且在它们所产生的聚合物中提供高得多的结晶全同立构级分含量。随着内部电子供体化合物和外部电子供体化合物的开发,聚烯烃催化剂体系不断更新。

4、新开发的齐格勒-纳塔催化剂,特别是非邻苯二甲酸酯催化剂遇到的一个问题是该催化剂在聚合方法期间立即产生显著高的催化剂活性。高催化剂活性可导致催化剂颗粒中心的温度快速升高。在一些应用中,催化剂颗粒的表面积不足以允许热量消散,致使颗粒破碎或以其它方式降解。

5、具有高活性的催化剂的另一个问题是它们在聚合方法期间通常表现出高水平的活性衰减。这种衰减使得难以在多反应器聚合方法中使用此类高活性催化剂来生成某些聚合物产物,诸如抗冲共聚物。

6、为了控制催化剂动力学,一些聚合方法,即淤浆相聚合方法或本体相聚合方法配备有预聚合管线或反应器。在其它聚合方法,诸如气相方法中,可通过外部供体和活性限制剂略微改善聚合方法的动力学。然而,在控制聚合动力学方面需要更大的改善。


技术实现思路

1、本公开总体上涉及用于烯烃聚合的分离的固体催化剂组分。该催化剂组分包含含卤化物的镁化合物、卤化钛化合物、含苯甲酸酯的支持性供体、内部电子供体和活性控制剂(aca)。该aca包含以下中的至少一者:i)含有si-o基团的第一有机硅化合物,该第一有机硅化合物以约0.1重量%至约5重量%的量存在于该催化剂组分中;ii)约0.1重量%至约15重量%的量的c4至c30脂肪酸的有机酯或c4至c30脂肪酸的聚(亚烷基二醇)酯;以及iii)含烷基基团的有机铝化合物。该aca的至少一部分与该含卤化物的镁化合物化学键合。

2、本公开还涉及一种用于制备分离的固体催化剂组分的方法。该方法包括以下步骤:a)通过使烷醇镁mg(or)nx2-n或镁醇化物mgx2·mr’oh与ti(or”)gx4-g反应形成催化剂前体组分,其中x为br、cl或i;n为1、2;m为0.5至10;g为0、1、2、3或4;并且r、r’、r”独立地为c1-c10烷基,该催化剂前体含有支持性电子供体和内部电子供体;b)使催化剂前体组分与以下中的至少一者反应:i)具有下式的第一有机硅化合物:r2nsi(or3)4-n,其中r2为h、烷基或芳基;每个r3为烷基或芳基;n为0、1、2或3;ii)c4至c30脂肪酸酯的有机酯或c4至c30脂肪酸的聚(亚烷基二醇)酯;和iii)烷基铝化合物;以及c)分离固体催化剂组分。

3、还提供了一种用于生成烯烃聚合物的方法。该方法包括使烯烃在固体催化剂组分的存在下聚合。该固体催化剂组分包含以下物质的反应产物:a)含卤化物的镁化合物;b)卤化钛化合物;c)至少一种内部电子供体;和d)活性控制剂(aca)。该aca包含以下中的至少一者:i)含有si-o基团的第一有机硅化合物,该第一有机硅化合物以约0.1重量%至约5重量%的量存在于该催化剂组分中;ii)约0.1重量%至约15重量%的量的c4至c30脂肪酸的有机酯或c4至c30脂肪酸的聚(亚烷基二醇)酯;以及iii)含烷基基团的有机铝化合物。该aca的至少一部分与该含卤化物的镁化合物化学键合。

4、下面更详细地讨论本公开的其他特征和方面。



技术特征:

1.一种用于烯烃聚合的分离的固体催化剂组分,所述组分包含以下物质的反应产物:

2.根据权利要求1所述的固体催化剂组分,其中支持性电子供体以约0.5重量%至约7重量%的量存在于所述催化剂组分中。

3.根据权利要求1或2所述的固体催化剂组分,其中所述内部电子供体以约3重量%至约25重量%的量存在于所述催化剂组分中。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的固体催化剂组分,其中所述内部电子供体包括二酯、二醚、琥珀酸酯或它们的任何组合。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的固体催化剂组分,其中所述含卤化物的镁化合物包括氯化镁。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的固体催化剂组分,其中所述第一有机硅化合物是具有以下化学结构的硅烷、硅氧烷或聚硅氧烷:

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的固体催化剂组分,其中所述内部电子供体由下式表示:

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的固体催化剂组分,其中所述内部电子供体由下式之一表示:

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的固体催化剂组分,其中所述支持性电子供体具有下式:

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的固体催化剂组分,所述固体催化剂组分还包含不同于所述第一有机硅化合物的第二有机硅化合物。

11.根据权利要求10所述的固体催化剂组分,其中所述第二有机硅化合物包括原硅酸四乙酯和/或聚二甲基硅氧烷。

12.根据权利要求1至11中的任一项所述的固体催化剂组分,其中所述第一有机硅化合物包括二环戊基二甲氧基硅烷、环己基甲基二甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基硅烷或它们的任何组合。

13.根据权利要求1至12中的任一项所述的固体催化剂组分,其中所述aca包含有机硅化合物,并且所述催化剂组分中不含有机铝组分。

14.根据权利要求1至12中的任一项所述的固体催化剂组分,其中所述aca包含以下物质的组合:a)二环戊基二甲氧基硅烷、环己基甲基二甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷和/或三甲氧基硅烷和b)含烷基基团的有机铝化合物。

15.根据权利要求1至5和7至11中的任一项所述的固体催化剂组分,其中所述aca包含有机铝化合物,并且所述催化剂组分中不存在除聚二烷基硅氧烷和/或四烷氧基硅烷之外的有机硅化合物。

16.根据权利要求1至15中的任一项所述的固体催化剂组分,其中所述aca包含脂族c4-c30单羧酸或二羧酸的有机酯。

17.根据权利要求16所述的固体催化剂组分,其中所述有机酯选自由以下组成的组:肉豆蔻酸异丙酯、癸二酸二正丁酯、(聚)(亚烷基二醇)、单肉豆蔻酸酯或二肉豆蔻酸酯、戊酸戊酯以及它们的组合。

18.根据权利要求1至14中的任一项所述的固体催化剂组分,其中所述aca包含以下各项的组合:a)二环戊基二甲氧基硅烷、环己基甲基二甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷和/或三甲氧基硅烷和b)有机酯,所述有机酯选自由以下组成的组:肉豆蔻酸异丙酯、癸二酸二正丁酯、(聚)(亚烷基二醇)、单肉豆蔻酸酯或二肉豆蔻酸酯、戊酸戊酯以及它们的组合。

19.根据权利要求1至5和7至11中的任一项所述的固体催化剂组分,其中所述aca包含有机铝化合物,并且所述催化剂组分中不存在有机硅化合物。

20.根据权利要求1至19中的任一项所述的固体催化剂组分,其中所述固体催化剂组分不含聚烯烃。

21.根据权利要求1至20中的任一项所述的固体催化剂组分,其中所述催化剂组分在90℃处表现出的催化活性比在其它方面相同的条件下在80℃处表现出的催化活性低至少约10%,这是通过在30分钟的时间段内使丙烯在本体丙烯反应器中聚合而测定的。

22.一种用于生成固体催化剂组分的方法,所述方法包括:

23.根据权利要求22所述的方法,所述方法还包括在使所述催化剂前体反应的步骤之前分离和/或干燥所述催化剂前体化合物。

24.根据权利要求22或23中的任一项所述的方法,其中所述支持性电子供体以约0.5重量%至约7重量%的量存在于所述催化剂组分中。

25.根据权利要求22至24中的任一项所述的方法,其中所述内部电子供体以约3重量%至约25重量%的量存在于所述催化剂组分中。

26.根据权利要求22至25中的任一项所述的方法,其中所述内部电子供体包括二酯、二醚、琥珀酸酯或它们的任何组合。

27.根据权利要求22至26中的任一项所述的方法,其中所述第一有机硅化合物是具有以下化学结构的硅烷、硅氧烷或聚硅氧烷:

28.根据权利要求22至27中的任一项所述的方法,其中所述内部电子供体由下式表示:

29.根据权利要求22至28中的任一项所述的方法,其中所述内部电子供体由下式之一表示:

30.根据权利要求22至29中的任一项所述的方法,其中所述支持性电子供体具有下式:

31.根据权利要求22至30中的任一项所述的方法,所述方法还包括将不同于所述第一有机硅化合物的第二有机硅化合物掺入所述催化剂前体组分中。

32.根据权利要求31所述的方法,其中所述第二有机硅化合物包括原硅酸四乙酯和/或聚二甲基硅氧烷。

33.根据权利要求22至32中的任一项所述的方法,其中所述第一有机硅化合物包括二环戊基二甲氧基硅烷、环己基甲基二甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基硅烷或它们的任何组合。

34.根据权利要求22至33中的任一项所述的方法,其中所述固体催化剂组分不含聚烯烃。

35.一种用于生成烯烃聚合物的方法,所述方法包括使烯烃在分离的固体催化剂组分的存在下聚合,所述固体催化剂组分包含以下物质的反应产物:

36.根据权利要求35所述的方法,其中所述支持性电子供体以约0.5重量%至约7重量%的量存在于所述催化剂组分中。

37.根据权利要求35或36所述的方法,其中所述内部电子供体以约3重量%至约25重量%的量存在于所述催化剂组分中。

38.根据权利要求35至37中的任一项所述的方法,其中所述内部电子供体包括二酯、二醚、琥珀酸酯或它们的任何组合。

39.根据权利要求35至38中的任一项所述的方法,其中所述第一有机硅化合物是具有以下化学结构的硅烷、硅氧烷或聚硅氧烷:

40.根据权利要求35至39中的任一项所述的方法,其中所述内部电子供体由下式表示:

41.根据权利要求35至40中的任一项所述的方法,其中所述内部电子供体由下式之一表示:

42.根据权利要求35至41中的任一项所述的方法,其中所述支持性电子供体具有下式:

43.根据权利要求35至42中的任一项所述的方法,其中所述固体催化剂组分还包含不同于所述第一有机硅化合物的第二有机硅化合物。

44.根据权利要求43所述的方法,其中所述第二有机硅化合物包括原硅酸四乙酯和/或聚二甲基硅氧烷。

45.根据权利要求35至44中的任一项所述的方法,其中所述第一有机硅化合物包括二环戊基二甲氧基硅烷、环己基甲基二甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基硅烷或它们的任何组合。

46.根据权利要求35至45中的任一项所述的方法,其中所述聚合反应持续至少两小时并且在聚合的前两小时内平均催化活性大于50kg/g/h。

47.根据权利要求46所述的方法,其中从聚合的第一小时到第二小时催化活性降低约30%或更少。

48.根据权利要求35至47中的任一项所述的方法,其中在90℃的温度处的所述催化活性比在其它方面相同的条件下在80℃的温度处的所述催化活性低至少约10%。

49.根据权利要求35至48中的任一项所述的方法,其中所述烯烃聚合物包含b/l3比率大于0.75的半球形颗粒或球形颗粒。

50.根据权利要求35至49中的任一项所述的方法,其中所述烯烃聚合物包含球形度(spht)大于0.80的颗粒。

51.根据权利要求35至50中的任一项所述的方法,其中所述烯烃聚合物包含堆积密度大于约0.35g/cc的颗粒。


技术总结
一种用于烯烃聚合的分离的固体催化剂组分。该催化剂组分包含含卤化物的镁化合物、卤化钛化合物、含苯甲酸酯的支持性供体、内部电子供体和活性控制剂(ACA)。该ACA包含以下中的至少一者:i)含有Si‑O基团的第一有机硅化合物,该第一有机硅化合物以约0.1重量%至约5重量%的量存在于该催化剂组分中;ii)约0.1重量%至约15重量%的量的C<subgt;4</subgt;至C<subgt;30</subgt;脂肪酸的有机酯或C<subgt;4</subgt;至C<subgt;30</subgt;脂肪酸的聚(亚烷基二醇)酯;以及iii)含烷基基团的有机铝化合物。该ACA的至少一部分与该含卤化物的镁化合物化学键合。

技术研发人员:V·P·马林,K·G·希法丁,A·辛托莱
受保护的技术使用者:格雷斯公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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