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      用于烯烴聚合的催化劑組分及其制備方法與流程

      文檔序號(hào):11697342閱讀:419來源:國知局
      用于烯烴聚合的催化劑組分及其制備方法與流程
      本發(fā)明涉及一種用于烯烴聚合的催化劑組分及其制備方法,更具體地說,涉及一種含有至少兩種給電子體化合物即二醇酯和二醚的球形催化劑組分及其制備方法。本發(fā)明還涉及包含該催化劑組分的催化劑和使用該催化劑的烯烴聚合方法,特別是制備低灰分聚丙烯的方法。技術(shù)背景眾所周知,以鎂、鈦、鹵素和內(nèi)給電子體為基本成分的固體鈦系催化劑組分在用于烯烴聚合,特別是丙烯聚合時(shí)具有較高的催化活性和立構(gòu)定向性。隨著內(nèi)給電子體化合物的發(fā)展,聚烯烴催化劑不斷地更新?lián)Q代。采用不同內(nèi)給電子體的催化劑可能具有不同的特性,例如活性,氫調(diào)敏感性,得到的聚烯烴樹脂的分子量分布等。專利申請CN1436766A和CN1552740A公開了可作為聚烯烴催化劑的內(nèi)給電子體的二醇酯。采用所述二醇酯作為內(nèi)給電子體制備的催化劑用于丙烯聚合時(shí)具有聚合活性較高、聚合物分子量分布寬的特點(diǎn)。但是,我們發(fā)現(xiàn),采用所述二醇酯作為內(nèi)給電子體的球形催化劑(氯化鎂醇合物為載體)在用于丙烯聚合時(shí),立構(gòu)定向能力較差,得到的聚丙烯的等規(guī)度較低。中國專利CN1020448C和CN100348624C及中國專利申請CN1141285A中公開了可作為內(nèi)給電子體的二醚。采用所述二醚作為內(nèi)給電子體的催化劑的活性和聚合物的等規(guī)度都很高,甚至可以在不用外給電子體的情況下仍然以高產(chǎn)率得到高等規(guī)度的聚合物。但是,在單聚合反應(yīng)器工藝中,這類催化劑所得的聚合物的分子量分布較窄,限制了聚合物的應(yīng)用。還有些研究中通過改進(jìn)催化劑制備工藝來改進(jìn)催化劑的性能。采用不同的制備工藝得到的固體催化劑組分其微觀結(jié)構(gòu)可能相差較大,這樣會(huì)造成活性中心的數(shù)量和各種活性中心的分布不同,因而催化劑的性能相差較大。催化劑制備工藝的改進(jìn)主要包括使用不同的氯化鎂載體、不同的制備方法和制備條件的優(yōu)化。提高催化劑的聚合活性一直都是本領(lǐng)域的重要研究方向之一,而且近年來隨著對超純低灰分聚丙烯需求量的增多,對可以在低烷基鋁濃度下保持高聚合活性的催化劑的需求也越來越迫切。發(fā)明概述本發(fā)明人通過大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),采用二醇酯與1,3-二醚復(fù)配作為內(nèi)給電子體制備的球形催化劑,特別是通過優(yōu)選的制備方法制備的球形催化劑,在用于烯烴聚合,尤其是丙烯聚合時(shí),不僅具有超高的聚合活性(>150kgPP/gcat)和較高的立構(gòu)定向性,而且所得聚合物的分子量分布較寬,灰分相對較低。本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn),該催化劑可以在低烷基鋁濃度下保持較高的聚合活性,可以在不加外給電子體或外給電子體加入量較少的情況下保持較高的立構(gòu)定向性,因而使用該催化劑可以在Al/Ti摩爾比較低、不加外給電子體或加入少量外給電子體的情況下直接從聚合釜中制備出低灰分的聚丙烯。在此基礎(chǔ)上完成了本發(fā)明。因此,本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于烯烴聚合的催化劑組分,其除其它外包含至少一種二醇酯型給電子體化合物a和至少一種二醚型給電子體化合物b,其中a和b的摩爾比為0.55-50。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制備本發(fā)明催化劑組分的方法。本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種包含本發(fā)明催化劑組分的催化劑。本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種使用本發(fā)明催化劑的丙烯聚合方法,該方法尤其可用于生產(chǎn)低灰分的聚丙烯。附圖簡要說明:圖1為實(shí)施例3和對比例5得到的催化劑的聚合活性隨Al/Ti摩爾比的變化曲線圖。圖2為實(shí)施例3和對比例5得到的聚合物中灰分隨Al/Ti摩爾比的變化圖。優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述在本文中使用的術(shù)語“聚合”包括均聚和共聚。在本文中使用的術(shù)語“聚合物”包括均聚物、共聚物和三元共聚物。在本文中使用的術(shù)語“催化劑組分”是指主催化劑組分或前催化劑,其與常規(guī)的助催化劑如烷基鋁和任選的外給電子體一起構(gòu)成用于烯烴聚合的催化劑。在本文中使用的術(shù)語“鹵素”是指氟、氯、溴和碘。在第一方面,本發(fā)明提供了一種用于烯烴聚合的催化劑組分,其包含下述組分的反應(yīng)產(chǎn)物:(1)如通式(I)MgX2.m(R′OH).nE.qH2O所示的加合物;(2)至少一種通式(II)Ti(OR)4-kXk所示的鈦化合物;和(3)至少一種給電子體化合物a和至少一種給電子體化合物b;其中,通式(I)中,X為氯或溴;R′為C1-C4的烷基;E為至少一種通式(III)所示的鄰?fù)檠趸郊姿狨ィ浩渲蠷1和R2獨(dú)立地選自C1-C12直鏈或支鏈的烷基、C3-C10環(huán)烷基、C4-C10環(huán)烷基烷基、C6-C10芳基、C7-C10烷芳基和C7-C10芳烷基;m為1.0-5.0;n為0-0.5;q為0-0.8;通式(II)中,R為C1-C20烷基,X為鹵素,k為0,1,2,3或4,優(yōu)選為1,2,3或4;所述至少一種給電子體化合物a選自通式(IV)所示的二醇酯:其中R1和R2獨(dú)立地選自C1-C10直鏈或支鏈烷基、C3-C20環(huán)烷基、C4-C20環(huán)烷基烷基、C6-C20芳基和C7-C20芳烷基,上述基團(tuán)中的芳基和環(huán)烷基環(huán)任選地進(jìn)一步被選自鹵素、C1-C6烷基和C1-C6烷氧基的取代基取代;R3-R6、R1-R2n基團(tuán)獨(dú)立地選自氫、鹵素、取代或未取代的直鏈或支鏈的C1-C20烷基、C3-C20環(huán)烷基、C4-C20環(huán)烷基烷基、C6-C20芳基、C7-C20烷芳基、C7-C20芳烷基、C2-C10烯基、C10-C20稠環(huán)芳基和酯基,R3-R6及R1-R2n基團(tuán)任選包含一個(gè)或多個(gè)雜原子作為碳原子或氫原子或兩者的取代物,所述的雜原子選自氮、氧、硫、硅、磷和鹵素,R3-R6及R1-R2n基團(tuán)中的一個(gè)或多個(gè)任選連起來成環(huán);n為0-10的整數(shù);所述至少一種給電子體化合物b選自通式(V)所示的二醚類化合物:其中RI、RII、RIII、RIV、RV和RVI獨(dú)立地選自氫、鹵素、直鏈或支鏈的C1-C20烷基、C3-C20環(huán)烷基、C4-C20環(huán)烷基烷基、C6-C20芳基和C7-C20芳烷基,上述基團(tuán)中的環(huán)烷基環(huán)和芳基環(huán)任選進(jìn)一步被選自鹵素、C1-C6烷基和C1-C6烷氧基的取代基取代;RVII和RVIII獨(dú)立地選自直鏈或支鏈的C1-C20烷基、C3-C20環(huán)烷基、C6-C20芳基、C7-C20烷芳基和C7-C20芳烷基;RI-RVI的基團(tuán)間任選地鍵接成環(huán);和所述給電子體化合物a和給電子體化合物b的摩爾比為0.55-50。所述通式(I)所示的加合物是鹵化鎂醇合物載體,其通常為球形。在通式(I)中,m為1.0-5.0,優(yōu)選1.5-3.5;n為0-0.5,優(yōu)選為0-0.2,更優(yōu)選為0或0.005-0.2;q為0-0.8。一種優(yōu)選的通式(I)所示的加合物是氯化鎂乙醇加合物載體(通式(I)中n=0)。另一種優(yōu)選的通式(I)所示的加合物是含鄰?fù)檠趸郊姿狨サ亩嘟M分載體(通式(I)中0<n≤0.5)。本發(fā)明人還想到,可以使用本領(lǐng)域已知的其它球形鹵化鎂醇合物載體代替所述通式(I)所示的加合物。一種通式(I)所示的加合物公開于中國專利申請CN1091748A、CN101050245A及CN101486722A中,其公開的相關(guān)內(nèi)容通過引用結(jié)合到本文中。在一個(gè)實(shí)施方案中,所述通式(I)所示的加合物如下制備:將無水鹵化鎂和C1-C4的低級(jí)醇混合,任選加入所述給電子體化合物E,然后將所述混合物加熱至例如90-140℃以生成鹵化鎂醇合物熔體,使該鹵化鎂醇合物熔體在分散介質(zhì)中經(jīng)歷高剪切作用,然后排放入惰性冷卻介質(zhì)中,以固化形成球形鹵化鎂醇合物顆粒,該鹵化鎂醇合物顆粒經(jīng)洗滌和干燥后得到球形載體。高剪切作用可通過常規(guī)的方法獲得,如高速攪拌法(參見例如CN1330086A)、超重力旋轉(zhuǎn)床法(參見例如CN1580136A)和乳化機(jī)法(參見例如CN1463990A)等。分散介質(zhì)的實(shí)例包括但不限于煤油、白油、硅油、石蠟油、凡士林油。冷卻介質(zhì)的實(shí)例包括但不限于戊烷、己烷、庚烷、石油醚、抽余油。任選存在于所述加合物載體中的給電子體E為至少一種通式(III)所示的鄰?fù)檠趸郊姿狨ィ浩渲蠷1和R2獨(dú)立地選自C1-C12直鏈或支鏈的烷基、C3-C10環(huán)烷基、C6-C10芳基、C7-C10烷芳基和C7-C10芳烷基;優(yōu)選選自甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基和異丁基。所述鄰?fù)檠趸郊姿狨サ膶?shí)例包括但不限于:鄰甲氧基苯甲酸甲酯、鄰甲氧基苯甲酸乙酯、鄰甲氧基苯甲酸正丙酯、鄰甲氧基苯甲酸異丙酯、鄰甲氧基苯甲酸正丁酯、鄰甲氧基苯甲酸異丁酯、鄰乙氧基苯甲酸甲酯、鄰乙氧基苯甲酸乙酯、鄰乙氧基苯甲酸正丙酯、鄰乙氧基苯甲酸異丙酯、鄰乙氧基苯甲酸正丁酯、鄰甲氧基苯甲酸異丁酯。所述式(II)的鈦化合物的實(shí)例包括但不限于四氯化鈦、四溴化鈦、四碘化鈦、四丁氧基鈦、四乙氧基鈦、一氯三丁氧基鈦、二氯二丁氧基鈦、三氯一丁氧基鈦、一氯三乙氧基鈦、二氯二乙氧基鈦、三氯一乙氧基鈦、三氯化鈦和它們的混合物,優(yōu)選四氯化鈦。本發(fā)明的催化劑組分包含至少一種通式(IV)所示的二醇酯作為內(nèi)給電子體化合物a:其中R1和R2獨(dú)立地選自C1-C10直鏈或支鏈烷基、C3-C20環(huán)烷基、C4-C20環(huán)烷基烷基、C6-C20芳基和C7-C20芳烷基,上述基團(tuán)中的芳基和環(huán)烷基環(huán)任選地進(jìn)一步被選自鹵素、C1-C6烷基和C1-C6烷氧基的取代基取代;R3-R6、R1-R2n基團(tuán)獨(dú)立地選自氫、鹵素、取代或未取代的直鏈或支鏈的C1-C20烷基、C3-C20環(huán)烷基、C4-C20環(huán)烷基烷基、C6-C20芳基、C7-C20烷芳基、C7-C20芳烷基、C2-C10烯基、C10-C20稠環(huán)芳基和酯基,R3-R6及R1-R2n基團(tuán)任選包含一個(gè)或多個(gè)雜原子作為碳原子或氫原子或兩者的取代物,所述的雜原子選自氮、氧、硫、硅、磷和鹵素,R3-R6及R1-R2n基團(tuán)中的一個(gè)或多個(gè)任選連起來成環(huán);n為0-10的整數(shù)。所述給電子體化合物a優(yōu)選是通式(VI)所示的二醇酯:其中R1-R6基團(tuán)獨(dú)立地選自氫和直鏈或支鏈的C1-C20烷基,R獨(dú)立地選自氫、鹵素、C1-C6烷基和C1-C6烷氧基。可用作所述給電子體化合物a的二醇酯的實(shí)例包括但不限于:1,3-丙二醇二苯甲酸酯、2-甲基-1,3-丙二醇二苯甲酸酯、2-乙基-1,3-丙二醇二苯甲酸酯、2-丙基-1,3-丙二醇二苯甲酸酯、2-丁基-1,3-丙二醇二苯甲酸酯、2,2-二甲基-1,3-丙二醇二苯甲酸酯、2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇二苯甲酸酯、2,2-二乙基-1,3-丙二醇二苯甲酸酯、2-甲基-2-丙基-1,3-丙二醇二苯甲酸酯、2-異丙基-2-異戊基-1,3-丙二醇二苯甲酸酯、2,4-戊二醇二苯甲酸酯、3-甲基-2,4-戊二醇二苯甲酸酯、3-乙基-2,4-戊二醇二苯甲酸酯、3-丙基-2,4-戊二醇二苯甲酸酯、3-丁基-2,4-戊二醇二苯甲酸酯、3,3-二甲基-2,4-戊二醇二苯甲酸酯、2-甲基-1,3-戊二醇二苯甲酸酯、2,2-二甲基-1,3-戊二醇二苯甲酸酯、2-乙基-1,3-戊二醇二苯甲酸酯、2-丁基-1,3-戊二醇二苯甲酸酯、2-甲基-1,3-戊二醇二苯甲酸酯、2-乙基-1,3-戊二醇二苯甲酸酯、2-丙基-1,3-戊二醇二苯甲酸酯、2-丁基-1,3-戊二醇二苯甲酸酯、2,2-二甲基-1,3-戊二醇二苯甲酸酯、2-甲基-1,3-戊二醇二苯甲酸酯、2,2-二甲基-1,3-戊二醇二苯甲酸酯、2-乙基-1,3-戊二醇二苯甲酸酯、2-丁基-1,3-戊二醇二苯甲酸酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二苯甲酸酯、3-甲基-3-丁基-2,4-戊二醇二苯甲酸酯、2,2-二甲基-1,5-戊二醇二苯甲酸酯、1,6-己二醇二苯甲酸酯、6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、2-甲基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、3-甲基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、4-甲基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、5-甲基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、6-甲基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、3-乙基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、4-乙基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、5-乙基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、6-乙基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、3-丙基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、4-丙基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、5-丙基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、6-丙基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、3-丁基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、4-丁基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、5-丁基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、6-丁基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、3,5-二甲基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、3,5-二乙基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、3,5-二丙基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、3,5-二丁基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、3,3-二甲基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、3,3-二乙基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、3,3-二丙基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、3,3-二丁基-6-庚烯-2,4-庚二醇二苯甲酸酯、3,5-庚二醇二苯甲酸酯、2-甲基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、3-甲基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、4-甲基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、5-甲基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、6-甲基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、3-乙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、4-乙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、5-乙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、3-丙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、4-丙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、3-丁基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、2,3-二甲基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、2,4-二甲基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、2,5-二甲基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、2,6-二甲基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、3,3-二甲基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、4,4-二甲基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、6,6-二甲基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、2,6-二甲基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、3,4-二甲基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、3,5-二甲基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、3,6-二甲基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、4,5-二甲基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、4,6-二甲基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、4,4-二甲基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、6,6-二甲基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、2-甲基-3-乙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、2-甲基-4-乙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、2-甲基-5-乙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、3-甲基-3-乙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、3-甲基-4-乙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、3-甲基-5-乙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、4-甲基-3-乙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、4-甲基-4-乙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、4-甲基-5-乙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、2-甲基-3-丙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、2-甲基-4-丙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、2-甲基-5-丙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、3-甲基-3-丙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、3-甲基-4-丙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、3-甲基-5-丙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、4-甲基-3-丙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、4-甲基-4-丙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯、4-甲基-5-丙基-3,5-庚二醇二苯甲酸酯。其中戊二醇的酯和庚二醇的酯是優(yōu)選的。所述二醇酯公開于專利申請CN1436766A和CN1552740A中,其公開的相關(guān)內(nèi)容通過引用結(jié)合在本文中。本發(fā)明的催化劑組分包含至少一種通式(V)所示的二醚作為內(nèi)給電子體化合物b:其中RI、RII、RIII、RIV、RV和RVI獨(dú)立地選自氫、鹵素、直鏈或支鏈的C1-C20烷基、C3-C20環(huán)烷基、C4-C20環(huán)烷基烷基、C6-C20芳基和C7-C20芳烷基,上述基團(tuán)中的環(huán)烷基環(huán)和芳基環(huán)任選進(jìn)一步被選自鹵素、C1-C6烷基和C1-C6烷氧基的取代基取代;RVII和RVIII獨(dú)立地選自直鏈或支鏈的C1-C20烷基、C3-C20環(huán)烷基、C6-C20芳基、C7-C20烷芳基和C7-C20芳烷基;RI-RVI的基團(tuán)間任選地鍵接成環(huán)。所述給電子體化合物b優(yōu)選是通式(VII)所示的1,3-二醚化合物:R1R2C(CH2OR3)(CH2OR4)(VII)其中,R1和R2獨(dú)立地選自C1-C18烷基、C3-C18環(huán)烷基、C4-C18環(huán)烷基烷基、C6-C18芳基和C7-C18芳烷基,上述基團(tuán)中的環(huán)烷基環(huán)和芳基環(huán)任選進(jìn)一步被選自鹵素、C1-C6烷基和C1-C6烷氧基的取代基取代,并且R1和R2可任選地鍵接成環(huán);R3和R4獨(dú)立地是C1-C10烷基??捎米魉鼋o電子體化合物b的二醚化合物的實(shí)例包括但不限于:2-(2-乙基己基)-1,3-二甲氧基丙烷、2-異丙基-1,3-二甲氧基丙烷、2-丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2-仲丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2-環(huán)己基-1,3-二甲氧基丙烷、2-苯基-1,3-二甲氧基丙烷、2-(2-苯基乙基)-1,3-二甲氧基丙烷、2-(2-環(huán)己基乙基)-1,3-二甲氧基丙烷、2-(對-氯苯基)-1,3-二甲氧基丙烷、2-(二苯基甲基)-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二環(huán)己基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二環(huán)戊基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二乙基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二丙基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二異丙基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2-甲基-2-丙基-1,3-二甲氧基丙烷、2-甲基-2-芐基-1,3-二甲氧基丙烷、2-甲基-2-乙基-1,3-二甲氧基丙烷、2-甲基-2-異丙基-1,3-二甲氧基丙烷、2-甲基-2-苯基-1,3-二甲氧基丙烷、2-甲基-2-環(huán)己基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-雙(2-環(huán)己基乙基)-1,3-二甲氧基丙烷、2-甲基-2-異丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2-甲基-2-(2-乙基己基)-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二異丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二苯基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二芐基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-雙(環(huán)己基甲基)-1,3-二甲氧基丙烷、2-異丁基-2-異丙基-1,3-二甲氧基丙烷、2-(1-甲基丁基)-2-異丙基-1,3-二甲氧基丙烷、2-異丙基-2-異戊基-1,3-二甲氧基丙烷、2-苯基-2-異丙基-1,3-二甲氧基丙烷、2-苯基-2-仲-丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2-芐基-2-異丙基-1,3-二甲氧基丙烷、2-環(huán)戊基-2-異丙基-1,3-二甲氧基丙烷、2-環(huán)戊基-2-仲-丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2-環(huán)己基-2-異丙基-1,3-二甲氧基丙烷、2-環(huán)己基-2-仲-丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2-異丙基-2-仲-丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2-環(huán)己基-2-環(huán)己基甲基-1,3-二甲氧基丙烷,9,9-二甲氧基甲基芴。其中2-異丙基-2-異戊基-1,3-二甲氧基丙烷和9,9-二甲氧基甲基芴是特別優(yōu)選的。所述1,3-二醚類化合物公開于中國專利CN1020448C、CN100348624C及中國專利申請CN1141285A中,其公開的相關(guān)內(nèi)容通過引用結(jié)合在本文中。所述給電子體化合物a和b的摩爾比為0.55-50,優(yōu)選0.60-30,更優(yōu)選0.60-10。本發(fā)明的催化劑組分包含所述組分(a)、(b)和(c)按照1摩爾組分(a)(基于MgX2計(jì))∶20至200摩爾組分(b)(Ti(OR)4-kXk)∶0.1至0.8摩爾組分(c)(即給電子體化合物a和b的總摩爾數(shù)),優(yōu)選1摩爾組分(a)(基于MgX2計(jì))∶30至160摩爾組分(b)∶0.15至0.6摩爾組分(c),更優(yōu)選1摩爾組分(a)(基于MgX2計(jì))∶40至140摩爾組分(b)∶0.25至0.5摩爾組分(c)的比例反應(yīng)得到的產(chǎn)物。本發(fā)明的催化劑組分包含1-5wt%鈦,10-35wt%鎂,40-75wt%鹵素,和5-25wt%的包括給電子體a和b在內(nèi)的內(nèi)給電子體。在第二方面,本發(fā)明提供了上述催化劑組分的制備方法,該方法包括:(A)將通式(I)所示的加合物懸浮于通式(II)所示的鈦化合物或所述鈦化合物與惰性溶劑的混合物中,任選維持一段時(shí)間;(B)在攪拌下,將上述懸浮液緩慢加熱到90℃-130℃,在升溫過程中或到溫后加入所述給電子體化合物a和所述給電子體化合物b;(C)繼續(xù)攪拌0.5-3h,然后將液體與固體分離;(D)將由步驟(C)得到的固體物用通式(II)所示的鈦化合物或所述鈦化合物與惰性溶劑的混合物在90-130℃處理0.5-3h,然后將液體與固體分離;(E)任選重復(fù)所述步驟(D)的鈦化合物處理1次或1次以上;和(F)用惰性溶劑洗滌由步驟(D)或(E)(如果存在步驟(E))得到的固體物并干燥,得到固體催化劑組分。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中,所述步驟(A)如下進(jìn)行:將通式(I)所示的加合物懸浮于預(yù)冷至-40℃至0℃,優(yōu)選-30℃至0℃,更優(yōu)選-20℃至-10℃的通式(II)所示的鈦化合物或所述鈦化合物與惰性烴溶劑如己烷、庚烷、辛烷、癸烷、甲苯等的混合物中,然后任選維持5min-2h,其中所述加合物在該懸浮液中的濃度優(yōu)選低于200g/L,更優(yōu)選低于100g/L。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中,所述步驟(B)如下進(jìn)行:在攪拌下,將得自步驟(A)的懸浮液用約2-6小時(shí)緩慢加熱到90℃-130℃,優(yōu)選100℃-130℃,在升溫過程中或到溫后加入所述給電子體化合物a和所述給電子體化合物b,所述給電子體化合物a和b可以一起加入,也可以分開或分步加入。在一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方案中,所述給電子體化合物a或b或二者在懸浮液的溫度達(dá)到30℃以上后才加入。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中,所述步驟(C)如下進(jìn)行:將得自步驟(B)的混合物攪拌0.5-3h,優(yōu)選0.5-1h,然后停止攪拌,并且例如通過沉降和抽濾將液體與固體分離。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中,所述步驟(D)如下進(jìn)行:將由步驟(C)得到的固體物用通式(II)所示的鈦化合物或所述鈦化合物與惰性烴溶劑如己烷、庚烷、辛烷、癸烷、甲苯等的混合物在90-130℃,優(yōu)選100-130℃在攪拌下處理0.5-3h,然后停止攪拌,并且例如通過沉降和抽濾將液體與固體分離。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中,本發(fā)明的方法包括所述步驟(E),即重復(fù)所述步驟(D)的鈦化合物處理一次或多次,優(yōu)選1-3次,更優(yōu)選2-3次。本發(fā)明的方法在步驟(A)、步驟(D)和任選的步驟(E)中使用所述通式(II)所示的鈦化合物。在各步驟中使用的鈦化合物可以相同或不同,優(yōu)選是相同的。所述步驟中使用的鈦化合物的總摩爾數(shù)為20-200摩爾,優(yōu)選為30-160摩爾,更優(yōu)選為40-140摩爾,相對于1摩爾通式(I)所示的加合物(基于MgX2計(jì))。在步驟(A)中使用的鈦化合物的摩爾數(shù)為4-50摩爾,優(yōu)選為10-45摩爾,更優(yōu)選為15-40摩爾。本發(fā)明方法中的步驟(F)本質(zhì)上是已知的,并且選擇合適的洗滌溶劑、洗滌次數(shù)和干燥條件在本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)范圍內(nèi)。合適的惰性洗滌溶劑包括但不限于己烷、庚烷、辛烷、癸烷、甲苯。在本發(fā)明的方法中,相對1摩爾通式(I)所示的加合物(基于MgX2計(jì)),通常以0.04至0.6、優(yōu)選0.07至0.5、更優(yōu)選0.1至0.4摩爾的量使用給電子體a;以0.01至0.5、優(yōu)選0.05至0.45、更優(yōu)選0.1至0.4摩爾的量使用給電子體b,給電子體a和b的總量為0.1至0.8摩爾,并且給電子體a和b的摩爾比為0.55-50,優(yōu)選0.60-30,更優(yōu)選0.60-10。在第三方面,本發(fā)明提供了一種用于通式為CH2=CHR的烯烴聚合的催化劑,其中R為氫或C1-C6的烷基或芳基,包括下述組分的反應(yīng)產(chǎn)物:(1)本發(fā)明的催化劑組分;(2)作為助催化劑的至少一種烷基鋁化合物;和(3)任選地,至少一種外給電子體化合物。作為助催化劑的烷基鋁化合物是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。所述烷基鋁化合物優(yōu)選是通式為AlRnX3-n的化合物,式中R獨(dú)立地為氫或碳原子數(shù)1-20的烴基,特別是烷基、芳烷基、芳基等;X獨(dú)立地為鹵素,特別是氯或溴;n為滿足0<n≤3的數(shù)。所述的烷基鋁化合物的實(shí)例包括但不限于:三烷基鋁,如三甲基鋁、三乙基鋁、三異丁基鋁、三正丁基鋁、三正己基鋁、三正辛基鋁;氫化烷基鋁,如一氫二乙基鋁、一氫二異丁基鋁;烷基鋁氯化物,如一氯二乙基鋁、一氯二異丁基鋁、倍半乙基氯化鋁,二氯乙基鋁,其中三乙基鋁和三異丁基鋁是優(yōu)選的。一般以Al/Ti摩爾比為5-2000,優(yōu)選10-1000,更優(yōu)選20-500的量使用上述烷基鋁化合物。外給電子體化合物(ED)是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。可用作本發(fā)明催化劑的組分(3)的外給電子體化合物可以選自一元羧酸、多元羧酸、羧酸酐、羧酸酯、酮、醚、醇、內(nèi)酯、有機(jī)磷化合物和有機(jī)硅化合物,其中有機(jī)硅化合物是優(yōu)選的。如果使用,所述外給電子體化合物以使得Al/ED摩爾比為2-1000,優(yōu)選2-500,更優(yōu)選2-200,更更優(yōu)選2.5-100的量使用。所述外給電子體化合物優(yōu)選是通式為R1aR2bSi(OR3)c的硅化合物,其中a和b為0至2的整數(shù),c為1-3的整數(shù),且(a+b+c)=4;R1,R2和R3獨(dú)立地是C1-C18的烴基,任選地含有雜原子。特別優(yōu)選的硅化合物是其中a為1,b為1,c為2,R1和R2中至少一個(gè)選自任選含有雜原子的、具有3-10個(gè)碳原子的支化烷基、鏈烯基、亞烷基、環(huán)烷基和芳基,并且R3為C1-C10烷基,特別是甲基的那些。優(yōu)選的硅化合物的例子包括但不限于環(huán)己基甲基二甲氧基硅烷、二異丙基二甲氧基硅烷、二正丁基二甲氧基硅烷、二異丁基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、甲基叔丁基二甲氧基硅烷、二環(huán)戊基二甲氧基硅烷、2-乙基哌啶基-2-叔丁基二甲氧基硅烷和(1,1,1-三氟-2-丙基)-2-乙基哌啶基二甲氧基硅烷和(1,1,1-三氟-2-丙基)-甲基二甲氧基硅烷。優(yōu)選的硅化合物還包括其中a為0,c為3,R2為任選含有雜原子的、具有3-10個(gè)碳原子的支化烷基或環(huán)烷基,且R3為甲基的那些。這樣的硅化合物的例子包括但不限于環(huán)己基三甲氧基硅烷,叔丁基三甲氧基硅烷和叔己基三甲氧基硅烷。烷基鋁化合物(2)和任選的外給電子體化合物(3)可以單獨(dú)或作為兩種成分的混合物與活性組分(1)接觸。上述的催化劑適合于烯烴CH2=CHR(其中R是氫或1-6個(gè)碳的烷基或芳基),尤其是丙烯的均聚和共聚反應(yīng)。因此,在第四方面,本發(fā)明涉及烯烴聚合方法,該方法包括在聚合條件下,使烯烴CH2=CHR(其中R是氫或1-6個(gè)碳的烷基或芳基),任選的作為共聚單體的另一種所述烯烴,和任選的作為第二共聚單體的二烯烴與本發(fā)明催化劑接觸;和回收產(chǎn)生的聚合物。烯烴的聚合可以按照已知方法進(jìn)行,在液相單體或單體在惰性溶劑中的溶液中,或在氣相中,或通過在氣液相中的組合聚合工藝進(jìn)行操作。聚合溫度一般為0℃-150℃,最好是60℃-90℃。聚合反應(yīng)壓力是常壓或更高。在聚合過程中,氫氣可用作聚合物分子量調(diào)節(jié)劑加入到聚合反應(yīng)器中調(diào)節(jié)聚合物的分子量和熔融指數(shù)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中,本發(fā)明的烯烴聚合方法是丙烯聚合方法。丙烯的聚合可以按照已知方法進(jìn)行,在液相單體或單體在惰性溶劑中的溶液中,或在氣相中,或通過在氣液相中的組合聚合工藝進(jìn)行操作。聚合溫度一般為0℃-120℃,最好是60℃-80℃。聚合反應(yīng)壓力是常壓或更高。在聚合過程中,氫氣可用作聚合物分子量調(diào)節(jié)劑加入到聚合反應(yīng)器中調(diào)節(jié)聚合物的分子量和熔融指數(shù)。催化劑組分、烷基鋁和任選的外給電子體化合物可分別加入聚合反應(yīng)器,也可混合后加入聚合反應(yīng)器,也可采用本領(lǐng)域公知的預(yù)聚合方法進(jìn)行丙烯預(yù)聚后加入到聚合反應(yīng)器。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中,本發(fā)明提供了一種直接從聚合反應(yīng)器中制備低灰分聚丙烯的方法,該方法包括在催化劑存在下進(jìn)行丙烯的聚合反應(yīng),并且不經(jīng)脫灰后處理過程而直接獲得低灰分聚丙烯,單體在聚合反應(yīng)器中的平均停留時(shí)間優(yōu)選在1.5小時(shí)以上,其中所述的催化劑包含下述組分的反應(yīng)產(chǎn)物:(1)本發(fā)明的固體催化劑組分;(2)所述烷基鋁化合物,其中以Al/Ti摩爾比為10-300,優(yōu)選20-200,更優(yōu)選20-150,更更優(yōu)選30-100的量使用上述烷基鋁化合物;(3)任選地,上述的外給電子體,優(yōu)選所述有機(jī)硅化合物,其中當(dāng)加入外給電子體時(shí),其用量使得Al/ED摩爾比為5-500,優(yōu)選10-200。在第五方面,本發(fā)明提供了由本發(fā)明的烯烴聚合方法制備的丙烯聚合物。優(yōu)選地,該丙烯聚合物的灰分含量低于100ppm,更優(yōu)選低于50ppm,更優(yōu)選低于30ppm。本發(fā)明的丙烯聚合物的等規(guī)指數(shù)(II)大于96.7%,優(yōu)選大于97.5%,更優(yōu)選大于98.0%,可根據(jù)聚合物的用途進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明的丙烯聚合物的熔融指數(shù)(MI)可以大于0.1g/10min,優(yōu)選為1.0-100g/10min;分子量分布指數(shù)(Mw/Mn)可以大于5.5,優(yōu)選6-8。本發(fā)明的丙烯聚合物具有灰分含量低,等規(guī)度高且可以調(diào)節(jié),分子量分布較寬的特點(diǎn),可用于制薄膜如電容器膜,纖維如紡紗用的人造短纖維,和無紡布如紡絲無紡布等;還可用于制備醫(yī)療用品等。實(shí)施例給出以下實(shí)施例以便更好地說明本發(fā)明,并不用來限制本發(fā)明的范圍。測試方法:1、聚合物熔融指數(shù)(M.I):根據(jù)ASTMD1238-99測定。2、聚合物等規(guī)度(II):采用庚烷抽提法測定:將2克干燥的聚合物樣品,放在抽提器中用沸騰庚烷抽提6小時(shí)后,將剩余物干燥至恒重所得的聚合物重量(g)與2(g)的比值即為等規(guī)度。3、聚合物分子量分布指數(shù)(Mw/Mn):凝膠滲透色譜(GPC)測定。4、聚合物灰分的測定:根據(jù)GB/T9345-1988測定。實(shí)施例1球形催化劑組分的制備在經(jīng)過高純氮?dú)獬浞种脫Q的300ml帶攪拌的玻璃反應(yīng)瓶中,加入90ml的四氯化鈦和10ml的己烷,并將內(nèi)容物冷卻至-20℃。向反應(yīng)瓶中加入球形氯化鎂醇合物載體8g(MgCl2·2.6C2H5OH,按照中國專利申請CN1330086A的實(shí)施例1制備)。在攪拌下,將內(nèi)容物用3小時(shí)緩慢升溫至40℃,然后加入2,4-戊二醇二苯甲酸酯1.5ml和2-異丙基-2-異戊基-1,3-二甲氧基丙烷1.5ml。將內(nèi)容物繼續(xù)加熱至110℃,并在該溫度下維持0.5h,然后通過抽濾除去液體。添加四氯化鈦100ml,并將內(nèi)容物升溫至110℃,到溫后在該溫度下保持1h,然后通過抽濾除去液體。重復(fù)所述四氯化鈦處理兩次。然后將得到的固體物用己烷洗滌五次并真空干燥,得到球形催化劑組分。丙烯聚合將一個(gè)5L的高壓反應(yīng)釜用氮?dú)鈿饬鬟M(jìn)行吹掃,然后在氮?dú)鈿夥障乱肴一X的己烷溶液(三乙基鋁的濃度為0.5mmol/ml)、環(huán)己基甲基二甲氧基硅烷(CHMMS)的己烷溶液(CHMMS的濃度0.1mmol/ml)和懸浮在10ml己烷中的一定量的球形催化劑組分。三乙基鋁和環(huán)己基甲基二甲氧基硅烷的分別以Al/Ti和Al/Si表示的加入量見表1。向高壓釜中加2NL氫和2.3L的液體丙烯。升溫到70℃,聚合1.5小時(shí)。結(jié)果見表1。實(shí)施例2球形催化劑組分的制備:除2,4-戊二醇二苯甲酸酯的用量改為1.0ml和2-異丙基-2-異戊基-1,3-二甲氧基丙烷的用量改為1.3ml外,同實(shí)施例1。丙烯聚合:按照實(shí)施例1中所述的丙烯聚合方法進(jìn)行聚合。結(jié)果見表1。實(shí)施例3球形催化劑組分的制備:除2-異丙基-2-異戊基-1,3-二甲氧基丙烷的用量改為1.3ml外,同實(shí)施例1。丙烯聚合:按照實(shí)施例1中所述的丙烯聚合方法進(jìn)行聚合。結(jié)果見表1。實(shí)施例4球形催化劑組分的制備:除以球形含鄰甲氧基苯甲酸乙酯的氯化鎂醇合物載體(MgCl2·0.015C10H12O3·2.6C2H5OH,按照中國專利申請CN101486722A的實(shí)施例1制備)代替所述球形氯化鎂醇合物載體,2,4-戊二醇二苯甲酸酯的用量改為1.3ml和2-異丙基-2-異戊基-1,3-二甲氧基丙烷的用量改為1.3ml外,同實(shí)施例1。丙烯聚合:按照實(shí)施例1中所述的丙烯聚合方法進(jìn)行聚合。結(jié)果見表1。實(shí)施例5球形催化劑組分的制備:除用3,5-庚二醇二苯甲酸酯1.3ml代替所述2,4-戊二醇二苯甲酸酯,并且2-異丙基-2-異戊基-1,3-二甲氧基丙烷的用量改為1.3ml外,同實(shí)施例1。丙烯聚合:按照實(shí)施例1中所述的丙烯聚合方法進(jìn)行聚合。結(jié)果見表1。實(shí)施例6球形催化劑組分的制備在經(jīng)過高純氮?dú)獬浞种脫Q的300ml帶攪拌的玻璃反應(yīng)瓶中,加入90ml的四氯化鈦和10ml的己烷,并將內(nèi)容物冷卻至-20℃。向反應(yīng)瓶中加入球形氯化鎂醇合物載體8g(MgCl2·2.6C2H5OH,按照中國專利申請CN1330086A的實(shí)施例1制備)。在攪拌下,將內(nèi)容物用2小時(shí)緩慢升溫至20℃,然后加入2,4-戊二醇二苯甲酸酯1.5ml和2-異丙基-2-異戊基-1,3-二甲氧基丙烷1.5ml,維持5分鐘。將內(nèi)容物繼續(xù)加熱至110℃,并在該溫度下維持0.5h,然后通過抽濾除去液體。添加四氯化鈦80ml,并將內(nèi)容物升溫至110℃,到溫后在該溫度下保持0.5h,然后通過抽濾除去液體。重復(fù)所述四氯化鈦處理一次。然后將得到的固體物用己烷洗滌五次并真空干燥,得到球形催化劑組分。丙烯聚合:按照實(shí)施例1中所述的丙烯聚合方法進(jìn)行聚合。結(jié)果見表1。對比例1球形催化劑組分的制備:除2,4-戊二醇二苯甲酸酯的量改為0.8ml和2-異丙基-2-異戊基-1,3-二甲氧基丙烷的量改為2.0ml外,同實(shí)施例1。丙烯聚合:按照實(shí)施例1中所述的丙烯聚合方法進(jìn)行聚合。結(jié)果見表1。對比例2球形催化劑組分的制備:除不使用2-異丙基-2-異戊基-1,3-二甲氧基丙烷外,同實(shí)施例1。丙烯聚合:按照實(shí)施例1中所述的丙烯聚合方法進(jìn)行聚合。結(jié)果見表1。對比例3球形催化劑組分的制備:除不使用2,4-戊二醇二苯甲酸酯外,同實(shí)施例1。丙烯聚合:按照實(shí)施例1中所述的丙烯聚合方法進(jìn)行聚合。結(jié)果見表1。對比例4球形催化劑組分的制備:除使用6mmol的9,9-二甲氧基甲基芴代替所述2,4-戊二醇二苯甲酸酯1.5ml和2-異丙基-2-異戊基-1,3-二甲氧基丙烷1.5ml外,同實(shí)施例1。丙烯聚合:按照實(shí)施例1中所述的丙烯聚合方法進(jìn)行聚合。結(jié)果見表1。對比例5球形催化劑組分的制備:除使用1.6ml鄰苯二甲酸二異丁酯代替所述2,4-戊二醇二苯甲酸酯1.5ml和2-異丙基-2-異戊基-1,3-二甲氧基丙烷1.5ml外,同實(shí)施例6。丙烯聚合:按照實(shí)施例1中所述的丙烯聚合方法進(jìn)行聚合。結(jié)果見表1。表1注:\表示沒有加外給電子體從表1中實(shí)施例與對比例的數(shù)據(jù)比較可以看出,本發(fā)明的催化劑具有非常高的聚合活性,且明顯高于只含單一內(nèi)給電子體的催化劑;在不加外給電子體時(shí),使用本發(fā)明催化劑得到的聚合物也具有較高的等規(guī)度;使用本發(fā)明催化劑得到的聚合物具有較寬的分子量分布和較低的灰分。附圖1是實(shí)施例3和對比例5的催化劑的聚合活性隨Al/Ti摩爾比的變化曲線圖。從圖1可以清楚看出,與對比例5的常規(guī)催化劑相比,本發(fā)明的催化劑活性顯著提高,并且可以在相當(dāng)大的Al/Ti摩爾比范圍內(nèi)保持高活性;而所述常規(guī)催化劑的活性隨著Al/Ti摩爾比的下降而顯著下降,尤其是Al/Ti摩爾比較低的情況下。附圖2是實(shí)施例3和對比例5中得到的聚合物中灰分隨Al/Ti摩爾比的變化圖。從圖2可以清楚看出,在聚合過程中使用相同的Al/Ti摩爾比時(shí),相對于使用常規(guī)催化劑得到的聚丙烯來講,采用本發(fā)明催化劑得到的聚丙烯樹脂的灰分明顯更低。而且,由于本發(fā)明催化劑在相對低的Al/Ti摩爾比下仍顯示高的活性,因此可以制備出具有非常低的灰分的聚丙烯。本申請說明書中提到的專利、專利申請、測試方法通過引用結(jié)合在本文。雖然參考示例性實(shí)施方案描述了本發(fā)明,但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下,可以做出各種改變和修改。因此,本發(fā)明不限于作為實(shí)施本發(fā)明的最佳方式公開的特定實(shí)施方案,而是包括落入所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有實(shí)施方案。
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