本发明属于烯烃聚合催化剂领域,具体涉及一种用于烯烃聚合的催化剂组分及其制备方法和用途。
背景技术:
1、内给电子体的发现和使用是聚丙烯催化剂发展史上的一个重要里程碑,内给电子技术也是聚丙烯催化剂技术的核心技术之一。不同给电子体化合物对催化剂和聚合物的性能有着重大的影响。最初使用的苯甲酸酯类化合物,活性和等规指数均较低。后来开发的邻苯二甲酸酯类化合物作为内给电子体,大大提高了催化剂的活性和立体定向能力。但是该催化剂的氢调敏感性比较低,因此,一种二醚类化合物被开发出来用作丙烯聚合催化剂的内给电子体。然而,该催化剂制备出来的聚丙烯催化剂所得的聚丙烯树脂的分子量分布较窄。分子量分布会影响聚丙烯树脂的性能。
2、cn1453298a和cn1313869a中分别使用的二醇酯化合物以及2,3-二烃基琥珀酸酯类化合物作内给电子体,这些催化剂所得的聚丙烯树脂的分子量分布虽然较邻苯类的要宽,但是其幅度较为有限。cn102146146a进一步以该内给电子体与其它类型的内给电子体如二醚、邻甲氧基苯甲酸酯进行复配来改变聚合产物的分子量分布。但是上述所得聚烯烃的z+1均分子量较低,聚烯烃的刚韧平衡性能差。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的聚烯烃的z+1均分子量较低和刚韧平衡性能差的问题,提供一种用于烯烃聚合的催化剂组分及其制备方法和用途。
2、在现有的烯烃聚合催化剂中,磷酸酯通常在制备过程中用作溶剂且用量较大,本发明的发明人意外发现在采用磷酸酯和α-氰基丁二酸酯和/或取代α-氰基丁二酸酯复配作为内给电子体,并控制磷酸酯与镁元素的摩尔比,可以提高烯烃聚合物的z+1均分子量(以下简称为mz+1),有利于在聚合物中形成更多的系带/晶间桥接链,赋予产品更好的抗蠕变、刚韧平衡等良好性能。为了实现上述目的,本发明第一方面提供了一种用于烯烃聚合的催化剂组分,该催化剂组分包括镁元素、钛元素和内给电子体;其中,内给电子体包括磷酸酯和α-氰基丁二酸酯和/或取代α-氰基丁二酸酯,磷酸酯与镁元素的摩尔比为0.0002-0.002:1。
3、本发明第二方面提供了一种制备用于烯烃聚合的催化剂组分的方法,该方法包括:将含镁载体、卤化钛、内给电子体混合得到所述催化剂组分,其中,所述内给电子体包括磷酸酯和α-氰基丁二酸酯和/或取代α-氰基丁二酸酯,所述磷酸酯和含镁载体的用量使得所得催化剂组分中磷酸酯与以镁元素计的含镁载体的摩尔比为0.0002-0.002:1。
4、本发明第三方面提供了一种用于烯烃聚合的催化剂体系,该催化剂体系包括:
5、(1)上述所述催化剂组分和/或上述所述方法制备得到的催化剂组分;
6、(2)烷基铝;以及
7、(3)任选的外给电子体。
8、本发明第四方面提供了上述所述催化剂组分和/或上述所述方法制备得到的催化剂组分和/或上述所述催化剂体系在烯烃聚合中的用途。
9、本发明第五方面提供了一种烯烃聚合方法,该烯烃聚合方法包括:上述所述催化剂组分和/或上述所述方法制备得到的催化剂组分和/或上述所述催化剂体系存在下进行烯烃聚合反应。
10、通过上述技术方案,本发明取得了以下有益效果:
11、(1)本发明的催化剂组分采用磷酸酯和α-氰基丁二酸酯和/或取代α-氰基丁二酸酯复配的内给电子体,并控制磷酸酯与镁元素的摩尔比,可以提高聚合物的mz+1和mz+1/mn,提高聚合物中高分子部分含量,有利于在聚合物中形成更多的系带/晶间桥接链,赋予产品更好的抗蠕变、刚韧平衡等良好性能。
12、(2)进一步优选地,本发明在磷酸酯和α-氰基丁二酸酯和/或取代α-氰基丁二酸酯复配的内给电子体的基础上引入双烷氧基取代烷烃内给电子体,可以在保证mz+1和mz+1/mn的情况下,进一步提高聚合活性。
1.一种用于烯烃聚合的催化剂组分,其特征在于,该催化剂组分包括镁元素、钛元素和内给电子体;其中,内给电子体包括磷酸酯和α-氰基丁二酸酯和/或取代α-氰基丁二酸酯,磷酸酯与镁元素的摩尔比为0.0002-0.002:1。
2.根据权利要求1所述的催化剂组分,其中,所述磷酸酯与α-氰基丁二酸酯和/或取代α-氰基丁二酸酯的摩尔比为1:15-500,优选为1:40-400。
3.根据权利要求1或2所述的催化剂组分,其中,所述磷酸酯包括磷酸的烃基酯、磷酸的卤代烃基酯、亚磷酸的烃基酯和亚磷酸的卤代烃基酯的至少一种;优选地,所述磷酸的烃基酯包括磷酸一烃基酯、磷酸二烃基酯和磷酸三烃基酯中的至少一种,更优选为磷酸三c1-c10烷基酯;进一步优选地,所述磷酸三c1-c10烷基酯包括磷酸三丁酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯和磷酸三丙酯中的至少一种。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的催化剂组分,其中,所述α-氰基丁二酸酯和/或取代α-氰基丁二酸酯选自式(iii)所示化合物中的至少一种:
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的催化剂组分,其中,所述α-氰基丁二酸酯和/或取代α-氰基丁二酸酯与所述镁元素的摩尔比为0.01-0.2:1,优选为0.03-0.15:1,更优选为0.04-0.11:1。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的催化剂组分,其中,所述内给电子体还包括双烷氧基取代烷烃,优选地,所述双烷氧基取代烷烃选自(r7)(r8)c(or9)(or10)中的至少一种,其中,r7和r8各自独立地选自氢、c1-c20的烷基、c3-c20的环烷基、c6-c20的芳基、c7-c20的芳烷基或c7-c10的烷芳基,r7和r8之间可任选地键接成环;r9和r10各自独立地选自c1-c20的烷基;
7.根据权利要求6所述的催化剂组分,其中,所述双烷氧基取代烷烃与镁元素的摩尔比为0.001-0.15:1,优选为0.01-0.1:1;
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的催化剂组分,其中,所述镁元素来源为含镁载体,所述含镁载体包括氯化镁醇合物载体和/或烷氧基镁载体;
9.一种制备用于烯烃聚合的催化剂组分的方法,其特征在于,该方法包括:将含镁载体、卤化钛、内给电子体混合,其中,所述内给电子体包括磷酸酯和α-氰基丁二酸酯和/或取代α-氰基丁二酸酯,所述磷酸酯和含镁载体的用量使得所得催化剂组分中磷酸酯与以镁元素计的含镁载体的摩尔比为0.0002-0.002:1。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,将含镁载体、卤化钛、内给电子体混合的方式包括:(1)将所述含镁载体与所述卤化钛混合;(2)将步骤(1)的体系与所述内给电子体混合;
11.根据权利要求10所述的方法,其中,步骤(1)所述混合于-30℃至0℃下进行,优选-25℃至-15℃下进行;和/或,
12.根据权利要求10所述的方法,其中,所述α-氰基丁二酸酯和/或取代α-氰基丁二酸酯和含镁载体的用量使得所得催化剂组分中所述α-氰基丁二酸酯和/或取代α-氰基丁二酸酯与以镁元素计的含镁载体的摩尔比为0.01-0.2:1,优选为0.03-0.15:1,更优选为0.04-0.11:1;
13.一种用于烯烃聚合的催化剂体系,其特征在于,该催化剂体系包括:
14.根据权利要求13所述的催化剂体系,其中,所述烷基铝中烷基的个数为1-3个,烷基的碳原子数为c1-c8,更优选地,所述烷基铝选自三乙基铝、三丙基铝、三正丁基铝、三异丁基铝、三正辛基铝、一氢二乙基铝、一氢二异丁基铝、一氯二乙基铝、一氯二异丁基铝、倍半乙基氯化铝和二氯乙基铝中的至少一种;
15.权利要求1-8中任意一项所述催化剂组分和/或权利要求9-12中任意一项所述方法制备得到的催化剂组分和/或权利要求13或14中所述催化剂体系在烯烃聚合中的用途。
16.一种烯烃聚合方法,其特征在于,该烯烃聚合方法包括:权利要求1-8中任意一项所述催化剂组分和/或权利要求9-12中任意一项所述方法制备得到的催化剂组分和/或权利要求13或14中所述催化剂体系存在下进行烯烃聚合反应;
