一种利用填充柱式载水法制备烷基铝氧烷的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种利用填充柱式载水法制备烷基铝氧烷的方法及装置。所述方法包括：利用填充柱计量载水，并在流动相的驱动下将所述水注入到烷基铝与第一惰性有机溶剂形成的溶液中进行反应，进而获得包含烷基铝氧烷的混合液。该方法利用填充柱的技术，这种填充柱能够载微量计量水，使得水的量相对于惰性有机溶剂溶液中烷基铝的量能够最大程度地生成烷基铝氧烷而不是铝羟基化合物或者三氧化二铝。在实验操作中结合相关配置和操作技术，使得反应平稳、可控地进行，并高产率地制备烷基铝氧烷。并高产率地制备烷基铝氧烷。并高产率地制备烷基铝氧烷。

【技术实现步骤摘要】
一种利用填充柱式载水法制备烷基铝氧烷的方法及装置


[0001]本专利技术属于烷基铝氧烷的制备领域，具体涉及一种利用填充柱式载水法制备烷基铝氧烷的方法及装置。

技术介绍

[0002]烷基铝氧烷是烯烃齐聚和聚合用的一种重要的助催化剂或催化剂，其中以甲基铝氧烷的作用最为显著。烷基铝氧烷的主要作用体现为：1)与主催化剂中的过渡金属进行基团交换反应；2)攫取过渡金属中心的基团形成阳离子型的单活性催化中心；3)反应体系除杂。也有报道烷基铝氧烷的铝烷基易与主催化剂中的聚合链发生基团交换，可影响聚合产物的分子量以及分子量分布。
[0003]烷基铝氧烷通过烷基铝与水或含水的物质反应合成，或通过能够形成RAlO或R2AlOAlR2(R为烷基)结构片段的方法合成。实验室以及工业用的烷基铝氧烷合成在惰性有机溶剂中进行，得到的通常是烷基铝氧烷和烷基铝的有机溶液的混合物，因此当烷基铝氧烷作为溶液直接使用时，需要考虑它的结构式为(RAlO)
n
·
(AlR3)
m
或(R2AlOAlR2)
n
·
(AlR3)
m
，前者是一分子的AlR3反应脱去两分子的RH，后者则是两分子的AlR3反应脱去两分子的RH。当这两种反应都存在时，生成的烷基铝氧烷和烷基铝混合物的结构式可表示为(RAlO)
n
·
(R2AlOAlR2)
l
·
(AlR3)
m
。当烷基铝氧烷溶液中易挥发物质通过减压挥发或挥发的方法移走时，剩余固态的烷基铝氧烷的结构式通常被认为是(RAlO)
n
或(R2AlOAlR2)
n
或(RAlO)
n
·
(R2AlOAlR2)
l
。但是，烷基铝与水或含水的物质反应时也会生成铝羟基化合物或者三氧化二铝，而铝羟基化合物或者三氧化二铝是非活性物种。同时烷基铝与水的反应非常剧烈，很容易形成非活性的铝羟基化合物或者三氧化二铝。因此，烷基铝与水或含水物质的反应需要进行计量控制和反应条件控制，才能得到有效的烷基铝氧烷(RAlO)
n
·
(AlR3)
m
或(R2AlOAlR2)
n
·
(AlR3)
m
或(RAlO)
n
·
(R2AlOAlR2)
l
·
(AlR3)
m
或(RAlO)
n
或(R2AlOAlR2)
n
或(RAlO)
n
·
(R2AlOAlR2)
l
。本领域的人都知道，计量控制和反应条件控制需要结合一定的装置设计以及操作技术。
[0004]烷基铝与含水物质如结晶水合物的反应生成烷基铝氧烷的方法通常被本领域的人称为间接法。专利DE3240383A1、EP0208561A2、EP0513808A2、US4544762A、US4404744、US4665208、US5041583、US5099050、CN03104815.3、CN97104192.X、CN200410029717.5、CN200910090468.3、CN201010215018.5等报道使用金属盐结晶水化合物用于合成烷基铝氧烷，但是其中的金属离子易给产品带来有色杂质，也影响了烷基铝氧烷的反应活性，但是这一合成方法也存在一个弱点，即大量的无机盐反应残渣对产品及烷基铝会产生吸附，造成损失量偏大，反应产率偏低。也有报道使用吸附一定量水分的多孔状物质如硅胶、分子筛、氧化铝、环糊精(CN88106834.9、CN1039587C、CN94119050.1、CN97104192.X、CN201010576012.0、CN201210239141.X)等与烷基铝反应合成烷基铝氧烷，反应特征和弱点与上述情形类似，其中也避免不了反应残渣对烷基铝氧烷以及烷基铝的吸附。
[0005]烷基铝与水直接反应生成烷基铝氧烷的方法通常被本领域的人称为直接法，但是
烷基铝与水的反应非常剧烈是本领域的人周知的。因此，烷基铝与H2O的配比以及计量、惰性有机溶剂的浓度调节、反应温度、搅拌程度、烷烃副产物的导出程度等技术的控制，对合成高质量的高产率的烷基铝氧烷均至为重要。这些因素对相应的合成反应工艺控制、反应装置的事故防范以及对操作人员的安全保护等等均提出了极高的要求。
[0006]US4924018使用静态混合器使水与甲苯充分混合形成乳液，然后通过导管注入反应器中与烷基铝甲苯溶液反应。US4908436则是将这种乳液和溶液通过T型反应器进行反应。US4772736使用注射泵通过不锈钢导管注入水，注入时有三个条件，一是在不锈钢管的出口设计成可使流出的水变成雾状的结构系统，二是在管的入口处设置一路低压氮气系统，促进水雾化，三是雾化后的水直接引入液面以下通过推进式搅拌器的叶片使水雾在高剪切、剧烈搅拌下迅速分散烷基铝甲苯溶液中进行反应。US5041585也提及雾化水的合成方法。US4937363则指导含有水蒸气的惰性气体，即形成潮湿的惰性气体，从空心柱底部导入、沿柱壁上升，从而与从顶部膜法落下的烷基铝溶液接触反应。US5087713采用
‑
80℃下冰块和烷基铝的惰性溶剂稀溶液在机械力或剧烈搅拌产生流体冲击力下反应，生成烷基铝氧烷。Sinn等人(Sinn,H.；Bliemeister,J.；et al.In Ziegler catalyst recent innovations and technological improvements,1995,p58)进一步使用
‑
40℃的冻结冰盘和烷基铝甲苯溶液反应合成烷基铝氧烷。US4730072和ER257695A利用超声波震荡将互不相相溶的水和有机溶剂特别是甲苯均匀分散，再与烷基铝溶液反应。
[0007]相比较于间接法，直接法可以避免反应残渣对烷基铝氧烷以及烷基铝的吸附。但是，无论是直接法还是间接法，烷基铝和水分子的反应都非常剧烈，要控制反应生成烷基铝氧烷而不是铝羟基化合物或者三氧化二铝，仍然对合成工艺和合成技术有非常高的要求。

技术实现思路

[0008]本专利技术针对现有技术的不足提供了一种新的制备烷基铝氧烷的方法，该方法利用填充柱技术，这种填充柱能够载计量水，使得水的量相对于惰性有机溶剂溶液中烷基铝的量能够最大程度地生成烷基铝氧烷而不是铝羟基化合物或者三氧化二铝。在实验操作中结合相关配置和操作技术，使得反应平稳、可控地进行，并高产率地制备烷基铝氧烷。
[0009]为此，本专利技术第一方面提供了一种利用填充柱式载水法制备烷基铝氧烷的方法，其包括：利用填充柱计量载水，并在流动相的驱动下将所述水注入到烷基铝与第一惰性有机溶剂形成的溶液中进行反应，进而获得包含烷基铝氧烷的混合液。
[0010]在本专利技术的一些实施方式中，所述填充柱的载水量为0.1mL～1000mL。本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用填充柱式载水法制备烷基铝氧烷的方法，其包括：利用填充柱计量载水，并在流动相的驱动下将所述水注入到烷基铝与第一惰性有机溶剂形成的溶液中进行反应，进而获得包含烷基铝氧烷的混合液；优选地，所述填充柱的载水量为0.1mL～1000mL。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述填充柱中的柱填料选自不与水发生反应也不与水形成凝胶的无机物或不与水发生反应也不与水形成凝胶的有机高分子聚合物；优选地，所述无机物选自氧化硅、氧化铝、分子筛、高岭土、凹凸土、陶瓷、金属氧化物陶瓷和玻璃丝中的至少一种；进一步优选地，所述有机高分子聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚异丁烯、聚异戊二烯、乙丙橡胶树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丙酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酰胺、聚碳酸酯、聚砜和聚醚醚酮中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述烷基铝的结构式为AlR3，其中R为碳原子数1～20的烷基基团；优选地，所述烷基铝选自三甲基铝、三乙基铝、三正丙基铝、三正丁基铝、三异丁基铝和三正辛基铝中的至少一种。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述第一惰性有机溶剂选自直链碳氢化合物、支链碳氢化合物、环状饱和碳氢化合物和芳香类碳氢化合物中的任意一种；优选地，所述第一惰性有机溶剂选自甲苯、二甲苯、三甲苯、正戊烷、异戊烷、新戊烷、环戊烷、甲基环戊烷、正己烷、正庚烷、环己烷、甲基环己烷、石油醚、异庚烷、新庚烷、Isopar E和Isopar F中的任意一种。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述流动相选自第二惰性有机溶剂或不与水和烷基铝反应的气态物质；优选地，所述第二惰性有机溶剂选自直链碳氢化合物、支链碳氢化合物、环状饱和碳氢化合物和芳香类碳氢化合物中的任意一种；进一步优选地，所述第二惰性有机溶剂选自甲苯、二甲苯、三甲苯、正戊烷、异戊烷、新戊烷、环戊烷、甲基环戊烷、正己烷、正庚烷、环己烷、甲基环己烷、石油醚、异庚烷、新庚烷、Isopar E和Isopar F中的任意一种；更进一步优选地，所述第二惰性有机溶剂与所述第一惰性有机溶剂相同；最优选地，所述气态...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱红平，刘振宇，李建成，梁胜彪，陈艺林，蒋文军，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：