Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

гетерогенный металлоценовый катализатор полимеризации и сополимеризации этилена

Классы МПК:C08F4/6592 содержащий по крайней мере одно циклопентадиенильное кольцо, конденсированное или нет, например инденильное или флуоренильное кольцо
C08F210/16 сополимеры этена с альфа-алкенами, например этилен-пропиленовые каучуки
C08F4/651 предварительная обработка неметаллами или соединениями, не содержащими металл
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-06-08
публикация патента:

Изобретение относится к области химической промышленности, в частности к созданию катализаторов. Задача решается тем, что используется гетерогенный катализатор полимеризации этилена, который представляет собой продукт разложения тетрациклопентадиенилциркония кислородом и влагой воздуха в течение 1-10 суток и представляет собой полимерное соединение. Тетрациклопентадиенилцирконий может быть предварительно нанесен на поверхность инертного неорганического или органического полимерного носителя. Катализатор позволяет получать полиэтилены средней и низкой плотности из этилена в качестве единственного сырья с использованием однореакторной схемы с возможностью регулирования химического состава полимерного продукта в широких пределах. 1 з.п. ф-лы, 4 пр.

Изобретение относится к области химической промышленности, в частности к созданию катализаторов, позволяющих получать полиэтилены высокой средней и низкой плотности из этилена и высших олефинов.

В настоящее время в промышленном производстве полиолефинов наибольшее распространение благодаря многим достоинствам получили суспензионные и газофазные процессы полимеризации [И.В. Седов, В.Д. Махаев, П.Е. Матковский // Катализ в промышленности, 2011, № 6, С.40-52]. В этих процессах используются гетерогенные высокопроизводительные катализаторы третьего и четвертого поколения (хром-оксидные, титан-магниевые и нанесенные на минеральные носители металлоценовые катализаторы). Наиболее часто используемыми неорганическими материалами для нанесения катализаторов Циглера-Натта являются силикагель, и MgCl2.

Гетерогенизированные катализаторы на основе растворимых моноцентровых предшественников получают путем иммобилизации соединений переходных металлов на поверхности частиц минеральных или полимерных носителей. К настоящему времени разработано большое число химических и физических способов приготовления гетерогенизированных катализаторов [А.Д. Помогайло. Катализ иммобилизованными комплексами. М.: Наука. 1991. 446 С.]. Современные катализаторы должны обеспечивать возможность эффективного регулирования процесса полимеризации и контроля всех свойств получаемого полимера.

Использование гетерогенизированных на поверхности неорганических носителей за счет физической адсорбции катализаторов в суспензионных процессах вызывает ряд проблем, связанных со смыванием растворителем каталитически активного комплекса с поверхности носителя, что приводит к неконтролируемой полимеризации в растворе. Образующийся в растворе полимер легко откладывается на стенках реактора, что способствует засорению реактора полимером. Закрепление активного каталитического комплекса на поверхности носителя за счет физической адсорбции эффективно только в том случае, если гетерогенизированный катализатор используется в газофазном процессе.

Предотвращение смывания катализатора с поверхности носителя возможно различными способами: иммобилизация сокатализатора (МАО, бораты) за счет химических взаимодействий с поверхностью носителя и последующее взаимодействие полученной системы с металлоценовым компонентом [G.H. Llinas / US Patent Application 2005/0065018 A1 24.03.2005]; получением гетерогенных сокатализаторов из растворов МАО с дальнейшим использованием их в качестве носителя [S.A. Sangokoya / US Patent 5308815 03.05.1994]; химическим закреплением металлоценового компонента на поверхности силикагеля [О. Andell / US Patent 6730756 04.05.2004]. Однако эти методы имеют ряд недостатков, связанных со сложностью процесса приготовления катализатора или недостаточно прочным удерживанием каталитического компонента на поверхности носителя. Наиболее близкой к настоящему изобретению по технической сущности является заявка [Р. Elo / US Patent Application 2011/0213108 A1 01.09.2011], в которой описано получение гетерогенного катализатора полимеризации олефинов на основе химических взаимодействий металлоценового и алюмоксанового компонента с эмульсификатором, приводящее к клатратным гетерогенным металлоценовым соединениям, активным в полимеризации этилена.

Предшественник описываемого полимерного катализатора является высокоэффективным катализатором полимеризации олефинов, на основе которого могут быть получены различные каталитические системы полимеризации [П.Е. Матковский, Л.Н. Руссиян, И.В. Седов // Заявка на патент РФ № 2010114881 от 15.04.2010].

Задачей изобретения является создание гетерогенных высокопроизводительных моноцентровых катализаторов, позволяющих получать с использованием в качестве единственного сырья этилена, полиэтилены средней и низкой плотности с возможностью регулирования химического состава полимерного продукта (его разветвленности, средневесовой молекулярной массы и молекулярно-массового распределения) в широких пределах.

Задача решается заявляемым катализатором, включающим продукт разложения тетрациклопентадиенилциркония кислородом и влагой воздуха общей формулы (C5H5) 2ZrO, представляющего собой полимерное соединение, нерастворимое в алифатических и ароматических растворителях. Полимерный предшественник катализатора (C5H5)2ZrO может быть также получен на поверхности инертного неорганического (SiO 2 или MgCl2), или органического (ПВХ, ПЭ, ПП, ПММА) носителя с целью увеличения каталитически активной поверхности катализатора. При получении заявляемого катализатора не требуется применения сложных операций - задача сводится к получению тетрациклопентадиенилциркония по известному методу с последующим выдерживанием его на воздухе в течение нескольких суток.

Пример 1. Синтез гетерогенного полимерного предшественника катализатора из (C5H 5)4Zr.

Раствор (C5 H5)4Zr, полученного по известной методике [П.Е. Матковский, В.Д. Махаев, С.М. Алдошин, Л.Н. Руссиян, Г.П. Старцева, Ю.И. Злобинский, И.В. Седов // Высокомолек. Соед. сер. Б, 2007. т.49. № 4. С.723] в бензоле выпаривали в вакууме до полного удаления растворителя. Полученный осадок выдерживали на воздухе в течение 1 - 10 суток. Образовавшийся полимерный продукт по данным элементного анализа содержит: С - 50.24 (50.51) %; Н - 4.22 (4.26) %; О - 6.65 (6.70) %; Zr - 38.23 (38.65) %. Удельная площадь поверхности 8 м2/г (анализ по методу БЭТ). Продукт нерастворим в бензоле, толуоле, гептане, диэтиловом эфире.

Пример 2.

Синтез гетерогенного полимерного предшественника катализатора из (C5H5)4Zr на поверхности SiO2.

К раствору (C 5H5)4Zr, в бензоле прибавили 1 г SiO2 (марка Davison 952, удельная поверхность ~ 200 м2/г) выпаривали в вакууме до полного удаления растворителя. Полученный продукт выдерживали на воздухе в течение 1-10 суток. Удельная площадь поверхности продукта после обработки ~ 200 м 2/г (анализ по методу БЭТ). Окрашивание бензола, толуола, гептана, диэтилового эфира при добавлении их к полученному продукту за счет смывания ярко окрашенного активного компонента не наблюдается в течение 10 суток.

Пример 3. Полимеризация этилена под действием гетерогенной системы МАО - (C5H 5)2ZrO

В стальной откачанный реактор объемом 1 л загружали 200 мл толуола и 10 мл раствора МАО с концентрацией 1.54 моль/л. Температуру в реакторе с помощью термостата доводили до 60°C и подавали этилен до достижения давления 0.6 МПа. После установления теплового равновесия в реактор добавляли навеску катализатора (0.0374 г), полученного в условиях примера 1. Процесс проводили в течение 30 минут, постоянно поддерживая заданные значения температуры и давления в реакторе (температура 60°C, давление 0.6 МПа). Расход этилена составил 43.7 г, выход полимерного продукта 43.0 г. Производительность 1150 г ПЭ/ г катализатора. Характеристики продукта: Тпл=136.9°C, степень кристалличности 63% (из данных ДСК анализа)

Пример 4. Полимеризация этилена под действием гетерогенной системы МАО - (C5H5)2ZrO / SiO2

Полимеризацию проводят в условиях примера 2, но с навеской катализатора 0,0217 г, полученного по примеру 2 и жидкой реакционной средой, состоящей из 180 мл толуола и 20 мл децена-1. Расход этилена составил 53.9 г, выход полимерного продукта 53.0 г. Производительность 2442 г ПЭ/ г катализатора. Характеристики продукта: Тпл=120.1°C, степень кристалличности 43% (из данных ДСК анализа).

Таким образом, предлагаемый катализатор позволяет получать гомо- и сополимеры этилена с олефиновыми мономерами.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Гетерогенный катализатор полимеризации этилена, отличающийся тем, что он представляет продукт разложения тетрациклопентадиенилциркония кислородом и влагой воздуха в течение 1-10 суток и представляет собой полимерное соединение.

2. Гетерогенный катализатор полимеризации этилена по п.1, включающий полимерное соединение, получаемое при разложении тетрациклопентадиенилциркония, предварительно нанесенного на поверхность инертного неорганического или органического полимерного носителя.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2501814

patent-2501814.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C08F4/6592 содержащий по крайней мере одно циклопентадиенильное кольцо, конденсированное или нет, например инденильное или флуоренильное кольцо

Патенты РФ в классе C08F4/6592:
новое металлоценовое соединение, содержащая его каталитическая композиция и способ получения полимеров на основе олефинов с ее применением -  патент 2529020 (27.09.2014)
новый многостадийный способ получения полипропилена -  патент 2526259 (20.08.2014)
способ получения эластичных сополимеров этилена и альфа-олефинов -  патент 2512536 (10.04.2014)
металлоценовое соединение, включающая его композиция катализатора и использующий его способ полимеризации олефина -  патент 2510646 (10.04.2014)
ударопрочная композиция лпэнп и полученные из нее пленки -  патент 2509782 (20.03.2014)
катализаторы полимеризации, способы их получения и применения и полиолефиновые продукты, полученные с их помощью -  патент 2509088 (10.03.2014)
каталитические составы, содержащие полуметаллоцены, и продукты полимеризации, полученные с их применением -  патент 2504556 (20.01.2014)
рацемоселективный синтез анса-металлоценовых соединений, анса-металлоценовые соединения, катализаторы, содержащие их, способ получения олефинового полимера с использованием катализаторов и олефиновые гомо- и сополимеры -  патент 2476449 (27.02.2013)
металлоценовые соединения, катализаторы, их содержащие, способ получения олефинового полимера в результате использования катализаторов и олефиновые гомо- и сополимеры -  патент 2470035 (20.12.2012)
катализатор полимеризации олефина и способ полимеризации олефина с его использованием -  патент 2469046 (10.12.2012)

Класс C08F210/16 сополимеры этена с альфа-алкенами, например этилен-пропиленовые каучуки

Патенты РФ в классе C08F210/16:
способ получения эластичных сополимеров этилена и альфа-олефинов -  патент 2512536 (10.04.2014)
ударопрочная композиция лпэнп и полученные из нее пленки -  патент 2509782 (20.03.2014)
ванадиевая каталитическая система для сополимеризации этилена с альфа-олефинами (варианты) и способ получения сополимера этилена с альфа-олефинами (варианты) -  патент 2505549 (27.01.2014)
этиленовые терполимеры -  патент 2494112 (27.09.2013)
способ полимеризации -  патент 2494111 (27.09.2013)
полиэтиленовые композиции -  патент 2493182 (20.09.2013)
газофазная полимеризация альфа-олефина -  патент 2490281 (20.08.2013)
полиэтиленовые композиции, способ их получения, изготовленные из них изделия и способ изготовления указанных изделий -  патент 2487015 (10.07.2013)
термопластичные полиолефины с высокой текучестью и превосходным качеством поверхности, получаемые в многоступенчатом технологическом процессе -  патент 2470963 (27.12.2012)
сополимер этилена с улучшенной ударной прочностью -  патент 2469051 (10.12.2012)

Класс C08F4/651 предварительная обработка неметаллами или соединениями, не содержащими металл

Патенты РФ в классе C08F4/651:
каталитические компоненты для полимеризации олефинов -  патент 2493175 (20.09.2013)
самоограничивающаяся композиция катализатора с бидентатным внутренним донором -  патент 2489447 (10.08.2013)
термопластичные полиолефины с высокой текучестью и превосходным качеством поверхности, получаемые в многоступенчатом технологическом процессе -  патент 2470963 (27.12.2012)
самоограничивающаяся каталитическая система с регулируемым соотношением алюминия и sca и способ -  патент 2470947 (27.12.2012)
гетерофазные сополимеры пропилена высокой чистоты -  патент 2470946 (27.12.2012)
не содержащая силан каталитическая композиция с самоограничивающейся активностью -  патент 2461578 (20.09.2012)
каталитическая система для получения полипропиленовых сополимеров -  патент 2436800 (20.12.2011)
магнийдихлоридсодержащие аддукты и каталитические компоненты, полученные с ними -  патент 2342998 (10.01.2009)
высокостереорегулярный полипропилен с улучшенными свойствами -  патент 2325404 (27.05.2008)
каталитические компоненты для полимеризации олефинов -  патент 2322457 (20.04.2008)

Наверх