卤化镁/二氧化硅负载的半茂金属催化剂及其制备与应用制造技术

技术编号:1564691 阅读:190 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术为一种聚乙烯催化剂及制备方法,所述催化剂包括卤化镁/二氧化硅双载体和负载于该载体上具有如下通式表达式的半茂金属活性组分,式中R和R′可以相同或不相同,为C↓[1]~C↓[12]的烷基、C↓[6]~C↓[9]烷芳基或C↓[1]~C↓[12]的全氟烷基,Cp′为含有环戊二烯骨架的配体基团,其骨架上的两个相邻取代基可彼此相连形成二元以上的稠环,X为卤素,n为1~3的整数,所述催化剂中的钛含量为0.1~10重%。该负载催化剂与有机铝助催化剂配合用于乙烯与α-烯烃的均聚与共聚,具有很好的聚合反应活性。(*该技术在2021年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种负载半茂金属活性组分的聚烯烃催化剂及制备方法与应用。具体地说,是一种以含β-二酮衍生物配体的半茂金属为活性组分的负载型催化剂及制备与在烯烃聚合中的应用。继典型的以环戊二烯及其衍生物为配体的过渡金属化合物,即茂金属催化剂之后,另一类共轭体系中含有氧、氮等配位杂原子配体的类茂金属化合物在聚烯烃、尤其是聚乙烯催化剂方面的应用越来越引起人们重视与关注。配体中含有氧原子的类茂金属化合物,如以β-二酮及衍生物为配体的钛化合物通常只能用于苯乙烯聚合,如CN1158859A公开了一种以β-二酮氯化钛为主催化剂的合成间规聚苯乙烯的催化剂体系。该专利优选的主催化剂为乙酰丙酮氯化钛和二苯甲酰甲烷氯化钛。该催化剂用于制备高间规度和耐热温度较高的聚苯乙烯。近来,人们在研究茂金属和类茂金属催化剂的同时,还在研究将上述催化剂作为活性组分负载在不同的无机化合物载体上制成负载型催化剂。如,USP5869417公开了一种以茂金属为活性组分,分子筛为载体的负载型催化剂的制备方法,该专利所用的载体为具有7~15孔径的大孔结构分子筛,如八面沸石、SAPO-37等,在上述分子筛载体上负载茂金属制得的催化剂可用于乙烯、丙烯或苯乙烯的聚合。K.Soga等人在J.Polym.Sci.,Polym.Chem.Ed.35,291-311发表的文章论述了将环戊二烯三氯化钛负载于氯化镁载体上制得的催化剂的聚合性能,该催化剂与三异丁基铝助催化剂配合使用可以制备聚丙烯,且具有较高的聚合活性。以无水氯化镁为载体的催化剂在烯烃聚合过程中显示出很高的催化活性,但此类催化剂非常脆,在聚合反应器中容易破碎,从而导致聚合物形态不好。二氧化硅负载的钛系催化剂具有很好的流动性,可用于气相流化床聚合。但二氧化硅负载茂金属和非茂催化剂则表现出较低的催化活性。因此如果将氯化镁和二氧化硅进行很好的有机结合,就可能制备出具有高催化活性,粒度大小可控及良好耐磨损强度的催化剂。EP0878485A1报道了用低MgCl2含量(<3%)的MgCl2/SiO2双载体负载锆茂金属制备的催化剂可用于乙烯的均聚或共聚,具有较好的催化活性。采用该催化剂聚合时需加入少量有机铝化合物清除毒物,再以甲基铝氧烷为助催化剂,控制Al/Zr摩尔比为1000~5000∶1。本专利技术的目的是提供一种卤化镁/二氧化硅负载型半茂金属催化剂及其制备方法。本专利技术的另一个目的是提供应用上述负载型半茂金属催化剂用于烯烃聚合,特别是乙烯聚合的方法。我们发现,将用于制备间规聚苯乙烯的以β-二酮衍生物为配体的半茂金属活性组分负载于卤化镁/二氧化硅复合载体后制得的催化剂,可用于乙烯均聚或共聚合反应的催化剂,且具有非常好的流动性和很高的催化活性。具体地说,本专利技术所述的催化剂包括负载于卤化镁/二氧化硅复合载体上的具有如下通式表达式的半茂金属活性组分,所述催化剂中钛含量为0.1~10重%,镁含量为2.5~15重%,复合载体中卤化镁与二氧化硅的重量比为0.1~10∶1 式(I)中R和R′可以相同或不相同,为C1~C12的烷基、C6~C9烷芳基或C1~C12的全氟烷基,Cp′为含有环戊二烯骨架的配体基团,环戊二烯骨架上有1~5个取代基R1,其骨架上的两个相邻取代基可彼此相连形成二元以上的稠环,R1选自氢、C1~C18的烷基或全氟烷基、C6~C24的芳烷基或烷芳基,X为卤素,优选氯,n为1~3的整数。式(I)中R和R′优选C1~C3的烷基、C1~C3的全氟烷基或C6~C9的烷芳基,更为优选的为甲基或苯基;Cp′优选环戊二烯基、芴基、茚基,或者是C1~C4烷基单取代或多取代的上述基团,如甲基环戊二烯基、丁基环戊二烯基、1-丁基-3-甲基环戊二烯基或五甲基环戊二烯基。较为优选的式(I)化合物有环戊二烯-(乙酰丙酮)-二氯化钛,环戊二烯-二(乙酰丙酮)-氯化钛,环戊二烯-三(乙酰丙酮)钛,环戊二烯-(二苯甲酰甲烷)-二氯化钛,环戊二烯-二(二苯甲酰甲烷)-氯化钛,环戊二烯-三(二苯甲酰甲烷)钛,甲基环戊二烯-(乙酰丙酮)-二氯化钛,甲基环戊二烯-二(乙酰丙酮)-氯化钛,甲基环戊二烯-三(乙酰丙酮)钛,甲基环戊二烯-(二苯甲酰甲烷)-二氯化钛,甲基环戊二烯-二(二苯甲酰甲烷)-氯化钛,甲基环戊二烯-三(二苯甲酰甲烷)钛,丁基环戊二烯-(乙酰丙酮)-二氯化钛,丁基环戊二烯-二(乙酰丙酮)-氯化钛,丁基环戊二烯-三(乙酰丙酮)钛,丁基环戊二烯-(二苯甲酰甲烷)-二氯化钛,丁基环戊二烯-二(二苯甲酰甲烷)-氯化钛,丁基环戊二烯-三(二苯甲酰甲烷)钛,五甲基环戊二烯-(乙酰丙酮)-二氯化钛,五甲基环戊二烯-二(乙酰丙酮)-氯化钛,五甲基环戊二烯-三(乙酰丙酮)钛,五甲基环戊二烯-(二苯甲酰甲烷)-二氯化钛,五甲基环戊二烯-二(二苯甲酰甲烷)-氯化钛,五甲基环戊二烯-三(二苯甲酰甲烷)钛,环戊二烯-(三氟乙酰丙酮)二氯化钛,环戊二烯-二(三氟乙酰丙酮)氯化钛,环戊二烯-三(三氟乙酰丙酮)钛,甲基环戊二烯-(三氟乙酰丙酮)二氯化钛,甲基环戊二烯-二(三氟乙酰丙酮)氯化钛,甲基环戊二烯-三(三氟乙酰丙酮)钛,茚基-(乙酰丙酮)-二氯化钛,茚基-二(乙酰丙酮)-氯化钛,茚基-三(乙酰丙酮)钛,茚基-(二苯甲酰甲烷)-二氯化钛,茚基-二(二苯甲酰甲烷)-氯化钛,茚基-三(二苯甲酰甲烷)钛。式(I)所述的半茂金属活性组分的制备方法为在乙醚存在下使TiX4与具有通式为的R′-C(O)-CH2-C(O)-R的β-二酮化合物按1∶1~3的摩尔比在回流温度下反应,除去溶剂,得到β-二酮钛化合物。然后在有机溶剂,如甲苯存在下使含环戊二烯骨架化合物的碱金属盐Cp′M与β-二酮钛化合物按等摩尔比反应,较好方法是将β-二酮钛化合物先溶于甲苯配制成溶液,然后再加入Cp′M,在-15~25℃进行反应,除去溶剂并干燥即得式(I)的化合物,所述Cp′M中的M为碱金属,优选钠。上述方法干燥之前,最好用乙醚洗涤固体物质,或者是根据需要将固体物质重结晶提纯,重结晶所用溶剂为极性有机溶剂,如卤代烷烃。干燥温度可选50~60℃,干燥时间不受限制,优选3~12小时。合成β-二酮钛化合物时,较好的方法是将β-二酮化合物与TiX4分别制成乙醚溶液,然后将两种物质的乙醚溶液混合,加热至回流温度反应1~2小时,过滤或除去溶剂,用乙醚洗涤至滤液无色。反应时所用的卤化钛TiX4优选氯化钛。上述合成β-二酮钛化合物使用的通式为R′-C(O)-CH2-C(O)-R的β-二酮化合物中R和R′优选C1~C3的烷基、C1~C3的全氟烷基或C6~C9的烷芳基。优选的β-二酮化合物为乙酰丙酮、二苯甲酰甲烷、三乙酰丙酮。优选的β-二酮钛化合物为(乙酰丙酮)三氯化钛、二(乙酰丙酮)二氯化钛、三(乙酰丙酮)氯化钛、(二苯甲酰甲烷)三氯化钛、二(二苯甲酰甲烷)二氯化钛、三(二苯甲酰甲烷)氯化钛,(三氟乙酰丙酮)三氯化钛,二(三氟乙酰丙酮)二氯化钛,三(三氟乙酰丙酮)氯化钛。所述Cp′M的制备方法是在醚类溶剂中,将具有环戊二烯骨架的化合物Cp′H与等摩尔量的碱金属化合物进行反应,然后除去溶剂,得到含环戊二烯骨架配体的碱金属盐。反应时,温度控制为-44~150℃,优选-10~115℃,反应时间为1~5小时,操作时可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负载型半茂金属聚烯烃催化剂,包括负载于卤化镁/二氧化硅复合载体上的具有如下通式表达式的半茂金属活性组分,所述催化剂中钛含量为0.1~10重%,镁含量为2.5~15.0重%,复合载体中卤化镁与二氧化硅的重量比为0.1~10∶1 (*)↓[n]TiCp′X↓[3-n] (Ⅰ) 式(Ⅰ)中R和R′可以相同或不相同,为C↓[1]~C↓[12]的烷基、C↓[6]~C↓[9]烷芳基或C↓[1]~C↓[12]的全氟烷基,Cp′为含有环戊二烯骨架的配体基团,环戊二烯骨架上有1~5个取代基R↓[1],其骨架上的两个相邻取代基可彼此相连形成二元以上的稠环,R↓[1]选自氢、C↓[1]~C↓[18]的烷基或全氟烷基、C↓[6]~C↓[24]的芳烷基或烷芳基,X为卤素,n为1~3的整数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:许学翔孙敏常溪燕于鹏景振华陈伟
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院
类型:发明
国别省市:11[中国|北京]

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