粘土增强均聚聚丙烯树脂及其制备方法

摘要

本发明公开一种粘土增强的均聚聚丙烯树脂及其制备方法。该树脂包括粘土与均聚聚丙烯树脂。其制备方法包括如下步骤：将丙烯单体与助催化剂、给电子体和粘土负载过渡金属催化剂进行聚合反应，得到产物。由此方法制备的纳米粘土增强的聚丙烯及共聚物树脂的颗粒形态为球形，不但实现了聚合物的不粘釜、易流动及易传输的目标，而且粘土片层以剥离的形式均匀分散于树脂基体中。本发明提供的粘土增强的均聚聚丙烯树脂，在汽车用零部件、包装材料、阻隔材料、阻燃材料、电器材料等领域，均具有广泛的应用前景。

主权项

1.一种制备粘土增强的均聚聚丙烯树脂的方法，包括如下步骤：将丙烯单体与助催化剂、给电子体和粘土负载过渡金属催化剂进行聚合反应，得到所述均聚聚丙烯树脂；其中，所述助催化剂为烷基铝或烷氧基铝化合物；所述给电子体为结构通式为R_4-nSi(OR′)_n的化合物，其中，1≤n≤3，R与R′均选自烷基、环烷基和芳基中的任意一种；所述粘土负载过渡金属催化剂是由粘土催化剂载体、过渡金属化合物和金属化合物组成；所述粘土催化剂载体由粘土矿物质与反应性二氧化硅组成；其中，所述粘土矿物质选自蒙脱土、云母、蛭石和经有机插层剂改性的粘土矿物质中的至少一种；所述粘土矿物质中，阳离子交换容量为80-120meq/100g，所述粘土矿物质中吸附的阳离子为Na⁺、K⁺、Ca²⁺、H⁺或Li⁺；所述粘土类矿物质的比表面积为10-700m²/g，平均孔径为5-50纳米，孔容为0.05-500cm³/g；所述粘土矿物质的片层间距为1.0-5.0纳米；所述反应性二氧化硅的平均粒径为5-100纳米；所述过渡金属化合物选自Ziegler-Natta催化剂、茂金属催化剂或非茂金属催化剂中的至少一种；所述茂金属催化剂的结构通式如式II所示，(Cp^I-B_e-Cp^II)MR¹_aR²_b(式II)其中，M选自Ti、Zr、Hf、V、Fe、Y、Sc和镧系金属中的至少一种；所述Cp^I和Cp^II代表环戊二烯基或含有取代基的环戊二烯基，所述取代基为C₁～C₆的烷基、C₃～C₁₈的环烷基或C₆～C₁₈的芳香基；所述R¹和R²为H、卤原子、碳原子数为1～8的烷基、碳原子数为1～8的烷氧基、碳原子数为6～20的芳基、C₁～C₁₅烷基取代的碳原子数为6～20的芳基、碳原子数为1～8的酰氧基、烯丙基或C₁～C₁₅的硅烷基；所述B代表烷基桥或硅烷基桥；R³和R⁴为H、碳原子数为1～4的烷基或碳原子数为6～10的芳基；e为1、2或3；所述非茂金属催化剂的结构通式如式III所示，(式III)其中，M选自Zr、Ti、V和Hf中的至少一种，R¹、R²和R³为H、卤原子、碳原子数为1～8的烷基、碳原子数为1～8的烷氧基、碳原子数为6～20的芳基、C₁～C₆的烷基取代的碳原子数为6～20的芳基、C₃～C₁₈的环烷基取代的碳原子数为6～20的芳基、C₆～C₁₈的芳香基取代的碳原子数为6～20的芳基、碳原子数为1～8的酰氧基、烯丙基或C₁～C₁₅的硅烷基；所述金属化合物为含镁化合物和/或含铝化合物；所述含镁化合物为分子式为MgX₂的卤化镁或结构通式为RMgX的格氏试剂；所述MgX₂中，X为氟、氯、溴或碘元素；所述RMgX中，R为碳原子数为1-10的烷基，X为氟、氯、溴或碘；所述含铝化合物为Al(OR′)_nR_3-n，0≤n≤3，R和R′碳原子数为2～10的烷基；所述Ziegler-Natta催化剂中所用四卤化钛为TiCl₄、TiBr₄或TiI₄；所述粘土催化剂载体在所述粘土负载过渡金属催化剂中的质量百分含量为70.0～99.0％，所述金属化合物中的金属元素和所述过渡金属化合物中的过渡金属元素的总和在所述粘土负载过渡金属催化剂中所占质量百分含量为1.0～30.0％；所述金属化合物为含镁化合物时，所述过渡金属化合物中的过渡金属元素在所述粘土负载过渡金属催化剂中的质量百分含量为0.5～5.0％；所述金属化合物为含铝化合物时，所述过渡金属化合物中的过渡金属元素在所述粘土负载过渡金属催化剂中的质量百分含量为0.05～2.0％；所述金属化合物为含镁化合物和含铝化合物时，所述过渡金属化合物中的过渡金属元素在所述粘土负载过渡金属催化剂中的质量百分含量为0.55-7.0％；所述粘土增强的均聚聚丙烯树脂由粘土与均聚聚丙烯树脂组成；所述均聚聚丙烯树脂选自等规聚丙烯、间规聚丙烯和无规聚丙烯树脂中的至少一种；所述粘土占所述粘土增强的均聚聚丙烯树脂的质量百分含量为0.01-25％；所述粘土增强的均聚聚丙烯树脂的颗粒表观形态为球形，粒径大小为10～10000μm；所述粘土在所述均聚聚丙烯树脂中以剥离的片层形式存在。