高性能气相聚乙烯催化剂的研究
【摘 要】社会的进步与经济的增长推动了科学技术的发展，使得高性能气相聚乙烯催化剂被广泛地应用，并为社会进一步发展做出了重要的贡献。
基于此，论文对聚乙烯生产工艺进行了简单介绍，对高性能气相聚乙烯催化剂实验进行了阐述，并针对实验结果展开了深入分析。
下载论文网 关键词】高性能；气相聚乙烯；催化剂 【Keywords】 high performance； gas phase polyethylene； catalyst 【中图分类号】TQ325.1+2 【文献标志码】A 【文章编号】1673—1069（2017）11—0164—02 1 引言 近年来，在经济与科学技术快速发展的背景下，气相聚乙烯生产技术得到了快速发展。
而传统的气相聚乙烯生产技术主要对铬型催化剂、Z—N型催化剂等进行应用，这些催化剂不论是自身的物理性质，还是催化性能，都无法满足当前气相聚乙烯生产技术的要求。
因此，论文对自制的高性能气相聚乙烯催化剂进行了深入研究，为我国聚乙烯更好的生产提供重要帮助。
2 聚乙烯气相生产工艺概述 当前聚乙烯生产技术由气相法、中压法等组成，其中，在使用气相法生产聚乙烯时，操作相对简单，需要的压力不是很高，并且生产时还不需要添加其他试剂，同时，还可以有效地对生产流程进行控制，使得产品密度变化较大。
采用气相法制备聚乙烯时，是利用流化床反应器，在乙烯气体形态下聚合。
聚合时先将催化剂放入储罐内，并由储罐将适量的催化剂导入到床层[1]。
之后通过高速乙烯循环的方式，使床层保持流态化同时，将产生的热量排出。
需要注意的是，聚合的过程中，需要确保反应器的压力稳定在2.0MPa左右，温度稳定在95±5℃。
3 实验 3.1 实验材料 实验时，需要使用到以下材料：①自制的三种硅胶，二级品；②沪震实业生产的C6H15Al，二级品；③泰峰化工生产的2—甲基丁烷，二级品；④鑫泰仪器仪表生产的给电子体，二级品；⑤鼎昊经贸生产的MgCl2，二级品；⑥上虞华伦化工生产的二乙基氯化铝与三正己基铝，二级品；⑦星岛化工科技生产的乙烯，二级品；⑧鼓臣生物技术生产的TiCl4，二级品。
3.2 实验设备 实验时，需要使用以下设备：①北京中和测通仪器生产的ZCA—1000吸收分光光度仪，用于测量催化剂中的Ti的含量；②德国Brand生产的自动回零滴定管，用于测量Mg与Al的含量：③欧美克仪器生产的粒径分布仪，用于测量催化剂的粒径情况；④诺顶仪器设备生产的GC—200气相色谱仪，用于测量THF的含量；⑤金埃谱科技研发的比表面积孔径分析仪，用于测量硅胶载体表面积和孔容；⑥华仪时代科技生产的扫描电子显微镜，用于测量催化剂与聚合物的形貌[2]。
3.3 催化剂的制备 将三种硅胶加热到600℃后，加入C6H15Al反应1h，再次加入TiCl4、MgCl2、THF（四氢呋喃）、给电子体，之后，利用二乙基氯化铝与三正己基铝进行还原，得出的固体粉粒即为催化剂，将其分别编号为1～3。
4 实验分析 4.1 催化剂的元素分析 表1为催化剂元素分析结果，从中能够发现，所有催化剂内，全部由Ti、Mg、Al与THF构成。
其中，1号催化剂内Ti的含量与传统催化剂基本一致；2号催化剂Ti的含量与3号催化剂的基本一致；从Mg与THF的角度来说，2～4号催化剂基本一致，1号催化剂略少一些；所有催化剂内Al的含量基本一致。
4.2 催化剂的粒径分析 通过实验可以发现，与传统的催化剂相比，自制催化剂粒径分布较窄，平均粒径较大，并且跨距小，同时细粉含量低。
受到这一特性的影响，不仅可以使反应器内的颗粒更加整齐，使得颗粒更好地聚合到一起，而且，还会减少聚合物内细粉的数量，为反应器更好的运行提供了帮助。
4.3 催化剂的微观形态分析 聚乙烯生产的过程中，主要是在催化剂的基本离子表面、空隙微晶表面活性点上进行的。
为了掌握影响的实际情况，利用电子显微镜对催化剂与生产出的聚乙烯进行了扫描。
通过观察发现，催化剂由表面光滑的球型微粒构成；生产出来的聚乙烯也是由球型微粒构成。
4.4 载体对催化剂性能的影响 表2为不同载体下催化剂的性能。
通过对该表的观察可以发现，三种自制催化剂的孔容与粒径基本一致，只有比表面积存在较大的差异。
其中，3号催化剂的比表面积最大，达到了316m2/g，催化剂的活性最高，达到了2523g/g，说明催化剂的比表面积越大，催化性能越强。
出现这一现象的主要原因为：载体的比表面积大，可以更好地将Mg、Ti等物质进行分散，产生了更匀称的活性部位，从而提升了催化能力[4]。
4.5 TiCl4用量对催化剂性能的影响 在整个催化剂内，TiCl4是非常关键的一部分，通过化学配位于反应物中，TiCl4加入的多少，将直接影响到催化剂的性能。
从图中能够发现，不论是催化剂中Ti元素的含量，还是催化剂活性，都呈现出先递增后递减的态势。
这说明在催化剂中加入一定的TiCl4后，TiCl4内产生了缔合现象。
同时，TiCl4的增加，还会逐渐提升载体的负载能力，当其超出极限后，会使催化剂内活性部位出现脱落，从而产生了大量细分，使得聚乙烯内增加了杂质。
所以，n（Ti）/n（Si）为0.03时为聚乙烯的最佳状态。
4.6 载钛时间对催化剂活性的影响 通过对图3观察可以发现，在载钛时间不断提升的情况下，催化剂的活性在快速升高，而到了4h左右后，活性保持稳定，甚至存在较小的下降趋势。
出现这一现象的主要原因为：在整个载体的表面上，羟基的数量为恒定的，当羟基完全使用后，不论怎样提升载钛时间，Ti的含量也不会继续增加。
同时，Ti无法附着到羟基上，会使其游离在反应器内，对聚合反应的进行起到了一定的抑制作用[5]。
5 结语 综上所述，气相聚乙烯催化剂的性能会受到硅胶载体、载钛时间、TiCl4用量等多种因素的影响，所以，在聚乙烯催化剂生产的过程中，应根据论文的研究成果，结合实际生产的要求与情况，合理的设计生产工艺，使得生产出来的催化剂性能最强。
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