一种高刚耐热聚丙烯树脂的制备方法技术

一种高刚耐热聚丙烯树脂的制备方法，采用齐格勒‑纳塔催化剂体系制备出聚丙烯，加入有机成核剂熔融混合形成树脂。其中齐格勒‑纳塔催化剂包含组分(A)氯化镁负载的Ti固体组分，并含有邻苯二甲酸二酯内给电子体；组分(B)三烷基铝；组分(C)包括第一类外给电子体和第二类外给电子体，第一类外给电子体和第二类外给电子体的摩尔比例为1‑70∶30‑99，其中第一类外给电子体选自双环戊基二甲氧基硅烷，二异丙基二甲氧基硅烷；第二类外给电子体选自2‑氰基‑2，3‑二甲基琥珀酸二正丁酯。所制备的聚丙烯热变形温度超过120℃。

【技术实现步骤摘要】
一种高刚耐热聚丙烯树脂的制备方法
本专利技术涉及聚丙烯的制备方法，具体涉及采用含多元外给电子体的烯烃聚合催化体系制备高刚耐热聚丙烯的方法。
技术介绍
聚丙烯(polypropylene)是由丙烯单体聚合而成的聚合物，因其力学性能、热性能和结晶性能具有较宽的调变范围、加工性能优良、耐化学腐蚀性强及性价比高等优点，被广泛的应用于汽车、家用电器、生物医药等各个领域，成为目前应用广泛且全球需求量最大的通用塑料之一。由于生活水平的逐步提高，家用电器尤其各种小家电也成为聚丙烯生产行业巨大的潜在市场，对耐热聚丙烯的需求越来越大。目前耐热聚丙烯的代表产品有韩国三星公司的HJ730、韩国油化的HJ4012、LG公司的1315C和晓星公司的HJ801R等。耐热聚丙烯由于其在负载条件下耐热温度高、光泽度好、弯曲模量和硬度高等特点，广泛应用在加热器、电饭煲、咖啡壶等家用电器上。通常制备高刚耐热聚丙烯，需要制备出高等规聚丙烯树脂，以提高聚丙烯树脂基体的刚性以及耐热性。但聚丙烯刚性及耐热性越高，即聚丙烯等规度越高，其韧性即冲击强度就越差，需要在聚丙烯粉料造粒过程中加入大量的其它助剂改善其韧性，使材料达到使用所需的刚韧平衡性，这就较大增加了耐热聚丙烯的生产成本。工业上制备高等规度聚丙烯Ziegler-Natta催化剂体系包含：组分(A)氯化镁负载的Ti固体组分，并含有一种内给电子体，内给电子体通常为邻苯二甲酸二酯、琥珀酸酯类、二醚类等内给电子体；组分(B)助催化剂，助催化剂为三烷基铝，一般为三乙基铝；组分(C)为外给电子体，工业上常用的外给电子体有甲基环己基二甲氧基硅烷(CHMMS)、二异丁基二甲氧基硅烷(DIBMS)、二环戊基二甲氧基硅烷(DCPMS)、二异丙基二甲氧基硅烷(DIPMS)和二苯基二甲氧基硅烷(DDS)等。复合外给电子体技术是聚丙烯工业装置上进行聚丙烯专用料生产常用的一种方法，该方法不需要改变现有主催化剂，不需要对现有装置进行改造，只需要在聚合过程中加入两种及以上外给电子体对聚合物分子链结构进行调控，使聚合物达到特定的性能，该方法操作简单、创效快、易推广。外给电子体可显著影响催化体系的聚合活性、立体选择性和氢调敏感性等，在丙烯聚合中起着至关重要的作用。如工业上常用复合外给电子体进行高流动聚丙烯的生产，如甲基环己基二甲氧基硅烷(CHMMS)和二环戊基二甲氧基硅烷(DCPDMS)组成的复合外给电子体，通常商业使用催化剂对CHMMS外给电子体有较高的氢调敏感性，但制备的聚丙烯等规度较低，加入DCPDMS外给电子体会提高聚合物等规度，从而使产品在具有高熔融指数情况下具有较高的等规度。此外，美国专利技术专利US7491670、中国专利技术专利CN106699932A、CN104403028A分别采用脂肪酸烷基酯、磷酸酯类化合物、碳酸酯类化合物与硅烷外给电子体组成复合外给电子体时，在丙烯聚合时，可以抑制催化剂高温活性，使操作更平稳。
技术实现思路
本专利技术提供一种制备高刚耐热聚丙烯的制备方法。通过复合外给电子体技术，使聚合物分子链不仅具有高规整度，并且具有较宽的分子量分布，使聚合物具有较好的刚韧平衡性，从而制备性能较好的耐热聚丙烯基料，通过加入双环[2.2.1]庚烷-2,3-二羧酸二钠盐成核剂，进一步改善聚丙烯综合性能，聚丙烯的弯曲模量1800Mpa，热变形温度120℃，冲击强度≥3.0KJ/m2，聚丙烯等规度≥97％，分子量分布较宽，在5-10之间。本专利技术提供的一种高刚耐热聚丙烯树脂的制备方法，采用齐格勒-纳塔催化剂体系制备出聚丙烯基料，加入有机成核剂，熔融混合，形成树脂。其中齐格勒-纳塔催化剂包含固体催化组分(A)，烷基铝(B)和多元外给电子体(C)，其中组分(A)为氯化镁负载的Ti固体组分，并含有邻苯二甲酸二酯内给电子体；组分(B)为三烷基铝；组分(C)包括第一类外给电子体和第二类外给电子体，第一类外给电子体和第二类外给电子体的摩尔比例为1-70∶30-99；其中所述的第一类外给电子体选自双环戊基二甲氧基硅烷，双异丙基二甲氧基硅烷；第二类外给电子体选自2-氰基-2，3-二甲基琥珀酸二正丁酯。采用上述催化剂组分制备得到的聚丙烯，使用双环[2.2.1]庚烷-2,3-二羧酸二钠盐成核剂对聚丙烯进行改性，成核剂用量为0.05％-0.5％。所制备的聚丙烯分子量分布在5-10之间，其弯曲模量大于1800Mpa，热变形温度≥120℃，冲击强度≥3.0KJ/m2。其中，固体催化剂组分(A)即主催化剂，可以采用现有技术进行制备，其Ti含量一般在2.0-4.0％，酯含量一般在5-20％(含量未经特殊说明，均为质量百分数)。催化剂可以按现有技术进行制备，可参考CN1240729C中固体催化剂组分所公开的制备方法进行制备，内给电子体为本专利技术使用的邻苯二甲酸二酯内给电子体。其中，组分(A)中的邻苯二甲酸二酯内给电子体选自邻苯二甲酸二异丁酯，邻苯二甲酸二正丁酯或邻苯二甲酸二正丙酯及其混合物。其中，组分(B)中三烷基铝选自三乙基铝或三异丁基铝,为丙烯聚合过程中所加组分。其中，组分(C)中的第一类外给电子体和第二类外给电子体的摩尔比例为2.5-50:50-97.5。优选组分(C)中的第一类外给电子体和第二类外给电子体的摩尔比例为2.5-15∶85-97.5。组分(C)为丙烯聚合过程中所加入组分。本专利技术复合外给电子体第一类外给电子体双环戊基二甲氧基硅烷或双异丙基二甲氧基硅烷与第二类外给电子体2-氰基-2，3-二甲基琥珀酸二正丁酯需在一定比例搭配使用，如第二类外给电子体用量过少，聚合物分子量分布不能明显加宽，达不到增韧作用，但如果完全使用该类外给电子体，虽然聚合物分子量分布较宽，韧性较好，但材料刚性及耐热性较差。组分(C)中外给电子体化合物2-氰基-2，3-二甲基琥珀酸二正丁酯，可采用SN2偶合进行制备，制备方法可以参考CN1240729C使用的SN2偶合方法。本专利技术提供的丙烯聚合催化剂体系可以用于制备耐热聚丙烯，丙烯在上述催化剂体系下，采用常规聚合条件，通过本体或气相聚合方式得到。制备得到的聚丙烯粉料，使用双环[2.2.1]庚烷-2,3-二羧酸二钠盐作为成核剂共混造粒，成核剂用量为0.05％-0.5％，制备得到高刚耐热聚丙烯树脂。所制备的聚丙烯等规度≥97％，分子量分布在5-10之间，其弯曲模量大于1800Mpa，热变形温度：≥120℃，冲击强度：≥3.0KJ/m2。聚合过程中各组分(A)主催化剂(以催化剂中Ti摩尔数计)、(B)助催化剂(以Al摩尔数计)、(C)外给电子体(以外给电子体总摩尔数计，记为Si)，加入量通常为Al/Ti摩尔比在200-800之间，Si/Ti摩尔比在5-40之间。通过本专利技术的方法，可以在不改变聚丙烯生产装置主催化剂即组分(A)的情况下，通过复合外给电子体技术，使聚丙烯在具有高等规度的情况下，同时具有较宽的分子量分布，使材料具有良好的刚韧平衡性。该技术不需对原有装置进行改动，适合现有不同工艺工业生产装置，易于推广，具有良好的经济推广价值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高刚耐热聚丙烯树脂的制备方法，采用齐格勒-纳塔催化剂体系制备出聚丙烯，其特征在于所述齐格勒-纳塔催化剂包含固体催化组分(A)，烷基铝(B)和多元外给电子体(C)，其中，/n组分(A)为氯化镁负载的Ti固体组分，并含有邻苯二甲酸二酯内给电子体；/n组分(B)为三烷基铝；/n组分(C)包括第一类外给电子体和第二类外给电子体，第一类外给电子体和第二类外给电子体的摩尔比例为1-70∶30-99；其中所述的第一类外给电子体选自双环戊基二甲氧基硅烷，二异丙基二甲氧基硅烷；第二类外给电子体选自2-氰基-2，3-二甲基琥珀酸二正丁酯；/n制备得到的聚丙烯，加入有机成核剂得到高刚耐热聚丙烯树脂，聚丙烯热变形温度超过120℃。/n

【技术特征摘要】
1.一种高刚耐热聚丙烯树脂的制备方法，采用齐格勒-纳塔催化剂体系制备出聚丙烯，其特征在于所述齐格勒-纳塔催化剂包含固体催化组分(A)，烷基铝(B)和多元外给电子体(C)，其中，
组分(A)为氯化镁负载的Ti固体组分，并含有邻苯二甲酸二酯内给电子体；
组分(B)为三烷基铝；
组分(C)包括第一类外给电子体和第二类外给电子体，第一类外给电子体和第二类外给电子体的摩尔比例为1-70∶30-99；其中所述的第一类外给电子体选自双环戊基二甲氧基硅烷，二异丙基二甲氧基硅烷；第二类外给电子体选自2-氰基-2，3-二甲基琥珀酸二正丁酯；
制备得到的聚丙烯，加入有机成核剂得到高刚耐热聚丙烯树脂，聚丙烯热变形温度超过120℃。


2.根据权利要求1所述高刚耐热聚丙烯树脂的制备方法，其特征在于其中组分(C)中的第一类外给电子体和第二类外给电子体的摩尔比例为2.5-50:50-97.5。


3.根据权利要求2所述高刚耐热聚丙烯树脂的制备方法，其特征在于其中组分(C)中的第一类外给电子体和第二类外给电子体的摩尔比例为2.5-15∶85-97.5。


4.根据权利要求1所述高刚耐热聚丙烯树脂的制备方法，其特征在于组分(A)中的邻苯二甲酸二酯内给电子体选自邻苯二甲酸二异丁酯，邻苯二甲酸二正丁酯或邻苯二甲酸二正...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雄，徐人威，高玉林，杨世元，许云波，巨娟侠，陈雪蓉，曹振祥，郭义，刘晨，李忠，魏瑶，韩晓昱，张翠玲，穆蕊娟，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11