JP3765629B2 - オレフィン重合触媒およびその触媒を用いたポリオレフィンの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、オレフィン重合触媒および該触媒成分を用いるポリオレフィンの製造方法に関するものである。さらに詳しく言えば、高価なメチルアルミノキサンや硼素化合物を用いなくても高活性を有し、優れた性質のポリオレフィンを、粉体特性が良好かつ非常に高活性で生産することができる、オレフィン重合触媒および該触媒成分を用いるポリオレフィンの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年エチレンの単独重合またはエチレンと他のα−オレフィンとの共重合に際し、ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド等の可溶性のシクロアルカジエニル構造を持つ配位子を有する遷移金属化合物とアルミノキサンとからなる触媒を用いることにより高活性で重合する技術が見出され、特公平4−12283号公報にて公知となり、所謂メタロセン触媒系として注目を集めている。かかる触媒系によれば、分子量分布及び組成分布の極めて狭いエチレン系重合体を製造することが可能である。しかしながら、本発明者の知る限り、こうした技術では高価なメチルアルミノキサンを多量に使う必要があって、触媒コストが高いという問題がある。更にこうしたメタロセン触媒は、高分子量化が困難であるとともに、水素による分子量の低下が大きく、分子量を制御するための微量水素制御設備が必要となり、製造コスト上昇及び分子量制御等に問題があった。
【0003】
一方、アルミノキサンを用いない技術として、米国特許第5198401号明細書、特表平1ー501950号、特開平3ー139504号、特開平3ー234709号、特開平4ー353502号の各公報には、有機硼素化合物、例えば、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランに代表されるルイス酸、非塩基性テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートアニオンの弱酸アンモニウム塩に代表されるアニオン性化合物を用いたり、さらには有機硼素化合物とトリアルキルアルミニウムとを共存させて用いる触媒の提案がなされている。しかしこれらの触媒系は重合活性が低く、しかもこれらの有機硼素化合物自体がアルモキサン以上に高価であり、触媒コストが高くつくという欠点を有している。
【0004】
したがってこのような欠点を解消するために、メチルアルミノキサンや硼素化合物を全く用いない技術として、特開平7ー138313号、特開平7ー216014号、特開平7ー330821号の各公報に特定のマグネシウム化合物と特定のハロゲン含有アルミニウム化合物とからなる固体成分に、シクロペンタジエニル基含有チタニウム化合物を反応させて得られる固体触媒成分からなるオレフィン重合用触媒が提案されているが、このような触媒系は、チタニウム当たりの活性が充分ではなく、しかも得られるポリオレフィンの粉体性状例えば嵩密度が低いという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、オレフィン重合体の製造に関し、上記従来技術の欠点を克服し、高価なメチルアルミノキサンや硼素化合物を用いることなく、嵩密度が高く粉体性状の優れるポリオレフィンを効率よく製造し、しかも水素による分子量制御が容易である上高分子量化が可能であり、且つ分子量分布が狭く、共重合においては、組成の均一な共重合体を与えるオレフィン重合用触媒、及びその触媒を用いるポリオレフィンの製造方法を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記問題点に鑑み、触媒について鋭意検討した結果、新規なオレフィン重合触媒及びポリオレフィンの製造方法を見い出し、本発明に到達するに到った。
すなわち本発明は、[A](A−1−i)一般式(M 1 )α(Mg)β(R 1 ) p (R 2 ) q (OR 3 ) r 〔式中、M 1 は周期律表第I族ないし第III族に属する金属原子であり、R 1 、R 2 及びR 3 は炭素数2〜20の炭化水素基であり、α、β、p、q及びrは次の関係を満たす数である。0≦α、0<β、0≦p、0≦q、0≦r、0≦r/(α+β)≦2、kα+2β=p+q+r(ただし、kはM 1 の原子価)〕で示される炭化水素溶媒に可溶な有機マグネシウム化合物、(A−1−ii)Si−H結合含有クロルシラン化合物、(A−3)一般式M 2 R 5 s Q t-s (式中M 2 は周期律表第I〜III族に属する金属原子、R 5 は炭素数1〜20の炭化水素基であり、QはOR 6 、OSiR 7 R 8 R 9 、NR 10 、R 11 、SR 12 およびハロゲンから選ばれた基を表し、R 6 、R 7 、R 8 、R 9 、R 10 、R 11 、R 12 は水素原子または炭化水素基であり、0<s、tはM 2 の原子価)で示される有機金属化合物、及び(A−4)シクロアルカジエニル構造を持つ配位子を1個有するチタニウム化合物を必須成分とする固体触媒成分および[B]トリアルキルアルミニウムおよび前述の
一般式(M 1 )α(Mg)β(R 1 ) p (R 2 ) q (OR 3 ) r で示される有機マグネシウム化合物からなる群のいずれかに属する有機金属化合物成分とからなることを特徴とするオレフィン重合触媒および該触媒成分を用いるポリオレフィンの製造方法に関するものである。
【0007】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に用いられる有機マグネシウム化合物としては、
一般式、(M1 )α(Mg)β(R1 )p (R2 )q (OR3 )r
〔式中、M1 は周期律表第I族ないし第III族に属する金属原子であり、R1 、R2 及びR3 は炭素数2〜20の炭化水素基であり、α、β、p、q及びrは次の関係を満たす数である。0≦α、0<β、0≦p、0≦q、0≦r、0≦r/(α+β)≦2、kα+2β=p+q+r(ただし、kはM1 の原子価)〕
で表される。
【0008】
この化合物は、炭化水素溶媒に可溶な有機マグネシウムの錯化合物の形として示されているが、R2 Mgおよびこれらと他の金属化合物との錯体の全てを包含するものである。記号α、β、p、q、rの関係式kα+2β=p+q+rは、金属原子の原子価と置換基との化学量論性を示している。
上記式中R1 ないしR2 で表される炭化水素基は、アルキル基、シクロアルキル基またはアリール基であり、たとえば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、アミル、ヘキシル、デシル、シクロヘキシル、フェニル基等が挙げられ、好ましくはR1 はアルキル基である。
【0009】
α>0の場合、金属原子M1 としては、周期律表第I族ないし第III族に属する金属元素が使用でき、たとえば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ベリリウム、亜鉛、ホウ素、アルミニウム等が挙げられるが、特にアルミニウム、ホウ素、ベリリウム、亜鉛が好ましい。
金属原子M1 に対するマグネシウムの比β/αは、任意に設定可能であるが、好ましくは0.1〜30、特に好ましくは0.5〜10の範囲である。
【0010】
またα=0である、ある種の有機マグネシウム化合物を用いる場合、例えば、R1 がsec−ブチル等は炭化水素溶媒に可溶性であり、このような化合物も本発明に好ましい結果を与える。
一般式、(M1 )α(Mg)β(R1 )p (R2 )q (OR3 )r において、α=0の場合のR1 、R2 は次に示す三つの群(1)、(2)、(3)のいずれか一つであることが推奨される。
【0011】
(1)R1 、R2 の少なくとも一方が炭素原子数4〜6である二級または三級のアルキル基であること、好ましくはR1 、R2 がともに炭素原子数4〜6であり、少なくとも一方が二級または三級のアルキル基であること。
(2)R1 とR2 とが炭素原子数の互いに相異なるアルキル基であること、好ましくはR1 が炭素原子数2または3のアルキル基であり、R2 が炭素原子数4以上のアルキル基であること。
(3)R1 、R2 の少なくとも一方が炭素原子数6以上の炭化水素基であること、好ましくはR1 、R2 が共に炭素原子数6以上のアルキル基であること。
【0012】
以下これらの基を具体的に示す。
(1)において炭素原子数4〜6である二級または三級のアルキル基としては、sec−ブチル、tert−ブチル、2−メチルブチル、2−エチルプロピル、2,2−ジメチルプロピル、2−メチルペンチル、2−エチルブチル、2,2−ジメチルブチル、2−メチル−2−エチルプロピル等が用いられ、sec−ブチルは特に好ましい。
【0013】
次に(2)において炭素原子数2または3のアルキル基としてはエチル基、プロピル基が挙げられ、エチル基は特に好ましい。また炭素原子数4以上のアルキル基としては、ブチル基、アミル基、ヘキシル基、オクチル基等が挙げられ、ブチル基、ヘキシル基は特に好ましい。
(3)において炭素原子数6以上のアルキル基としては、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、フェニル基等が挙げられ、アルキル基である方が好ましく、ヘキシル基は特に好ましい。
【0014】
一般にアルキル基の炭素原子数を増やすと炭化水素溶媒に溶けやすくなるが、溶液の粘性が高くなる傾向であり、必要以上に長鎖のアルキル基を用いることは取り扱い上好ましくない。
なお、上記有機マグネシウム化合物は炭化水素溶液として用いられるが、該溶液中に微量のエーテル、エステル、アミン等のコンプレックス化剤がわずかに含有されあるいは残存していても差し支えなく用いることができる。
【0015】
次にアルコキシ基(OR3 )について説明する。
R3 で表される炭化水素基としては、炭素原子数3〜10のアルキル基またはアリール基が好ましい。具体的には、たとえば、n−プロピル、n−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、アミル、ヘキシル、2−メチルペンチル、2−エチルブチル、2−エチルペンチル、2−エチルヘキシル、2−エチル−4−メチルペンチル、2−プロピルヘプチル、2−エチル−5−メチルオクチル、n−オクチル、n−デシル、フェニル基等が挙げられ、好ましくはn−ブチル、sec−ブチル、2−メチルペンチル及び2−エチルヘキシルである。
【0016】
これらの有機マグネシウム化合物もしくは有機マグネシウム錯体は、一般式、R1 MgX、R1 2Mg(R1 は前述の意味であり、Xはハロゲンである)で示される有機マグネシウム化合物と、一般式、M1 R2 k 、またはM1 R2 k-1 H(M1 、R2 、kは前述の意味である)で示される有機金属化合物とを、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン等の不活性炭化水素媒体中、室温〜150℃の間で反応させ、必要な場合には続いてR3 で表される炭化水素基を有するアルコールまたは炭化水素溶媒に可溶な上記R3 で表される炭化水素基を有するヒドロカルビルオキシマグネシウム化合物、及び/またはヒドロカルビルオキシアルミニウム化合物と反応させる方法により得られる。
【0017】
このうち炭化水素に可溶な有機マグネシウム成分とアルコールとを反応させる場合、反応の順序については、有機マグネシウム成分中にアルコールを加えていく方法、アルコール中に有機マグネシウム成分を加えていく方法、または両者を同時に加えていく方法のいずれの方法も用いることができる。
本発明において炭化水素に可溶な有機マグネシウム成分とアルコールとの反応比率については特に制限はないが、反応の結果、得られるアルコキシ基含有有機マグネシウム成分における、全金属原子に対するアルコキシ基のモル組成比r/(α+β)の範囲は0≦r/(α+β)≦2であり、0≦r/(α+β)<1が特に好ましい。
【0018】
次に、本発明で用いられるSi−H結合を有するクロルシラン化合物について説明する。
クロルシラン化合物としては、一般式、Ha SiClb R4 4ー(a+b) (式中、R4 は炭素数1〜20の炭化水素基であり、aとbとは次の関係を満たす数である。0<a,0<b,a+b≦4)で表される化合物である。
【0019】
上記式においてR4 で表される炭化水素基は、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基であり、たとえば、メチル、エチル、ブチル、アミル、ヘキシル、デシル、シクロヘキシル、フェニル基等が挙げられ、好ましくは炭素数1〜10のアルキル基であり、メチル、エチル、プロピル等の低級アルキル基が特に好ましい。また、a及びbはa+b≦4の関係を満たす0より大きな数であり、特にbが2または3であることが好ましい。
【0020】
これらの化合物としては、HSiCl3 、HSiCl2 CH3 、HSiCl2 C2 H5 、HSiCl2 n−C3 H7 、HSiCl2 iso−C3 H7 、HSiCl2 n−C4 H9 、HSiCl2 C6 H5 、HSiCl2 (4−Cl−C6 H4 )、HSiCl2 CH=CH2 、HSiCl2 CH2 C6 H5 、HSiCl2 (1−C10H7 )、HSiCl2 CH2 CH=CH2 、H2 SiClCH3 、H2 SiClC2 H5 、HSiCl(CH3 )2 、HSiCl(C2 H5 )2 、HSiClCH3 (iso−C3 H7 )、HSiClCH3 (C6 H5 )、HSiCl(C6 H5 )2 等が挙げられ、これらの化合物またはこれらの化合物から選ばれた二種類以上の混合物からなるクロルシラン化合物が使用される。
クロルシラン化合物としては、トリクロルシラン、モノメチルジクロルシラン、ジメチルクロルシラン、エチルジクロルシランが好ましく、トリクロルシラン、モノメチルジクロルシランが特に好ましい。
【0021】
次に有機マグネシウム成分とクロルシラン化合物との反応について説明する。反応に際してはクロルシラン化合物を予め不活性反応溶媒体、たとえば、n−ヘキサン、n−ヘプタン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素、1,2−ジクロルエタン、o−ジクロルベンゼン、ジクロルメタン等の塩素化炭化水素、もしくはエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系媒体、あるいはこれらの混合媒体を用いて希釈した後利用することが好ましい。触媒の性能上、脂肪族炭化水素媒体が好ましい。反応の温度については特に制限されないが、反応の進行上、好ましくはクロルシランの沸点以上もしくは40℃以上で実施される。2種成分の反応比率にも特に制限はないが、通常有機マグネシウム成分1モルに対し、クロルシラン化合物0.01〜100モルであり、好ましくは有機マグネシウム成分1モルに対し、クロルシラン化合物0.1〜10モルの範囲である。
【0022】
反応方法については2種成分を同時に反応帯に導入しつつ反応させる同時添加の方法、もしくはクロルシラン化合物を事前に反応帯に仕込んだ後に、有機マグネシウム成分を反応帯に導入しつつ反応させる方法、あるいは有機マグネシム成分を事前に仕込み、クロルシラン化合物を添加する方法があるが、クロルシラン化合物を事前に反応帯に仕込んだ後に、有機マグネシウム成分を反応帯に導入しつつ反応させる方法が好ましい結果を与える。
上記反応によって得られる固体成分はろ別またはデカンテーション法によって分離した後、n−ヘキサン、n−ヘプタン等の不活性溶媒を用いて充分に洗浄し、未反応物あるいは副生成物等を除去することが好ましい。
【0023】
有機マグネシウム成分とクロルシラン化合物との反応を無機担体の存在下に行うこともできる。無機担体としては、下記のものを用いることができる。
(i)無機酸化物
(ii)無機炭酸塩、珪酸塩、硫酸塩
(iii)無機水酸化物
(iv)(i)〜(iii)なる複塩、固溶体ないし混合物。
【0024】
無機担体の具体例としては、シリカ、アルミナ、シリカアルミナ、水和アルミナ、マグネシア、トリア、チタニア、ジルコニア、リン酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、珪酸マグネシウム、マグネシウム・カルシウム、アルミニウムシリケート[(Mg・Ca)O・Al2 O3 ・5SiO2 ・nH2 0]、珪酸カリウム・アルミニウム[K2 O・3Al2 O3 ・6SiO2 ・2H2 O]、珪酸マグネシウム鉄[(Mg・Fe)2 SiO4 ]、珪酸アルミニウム(Al2 O3 ・SiO2 )、炭酸カルシウム等が挙げられるが、特に好ましくは、シリカないしシリカ・アルミナが好ましい。無機担体の比表面積は、好ましくは20m2 /g以上特に好ましくは90m2 /g以上である。
【0025】
上記のようにして得られた固体(A−1)を、さらにアルコールで処理することも可能である。この際用いられるアルコールとしては、炭素数1〜20の飽和又は不飽和のアルコールを例示することができる。このようなアルコールとしては、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、アミルアルコール、ヘキシルアルコール、シクロヘキサノール、フェノール、クレゾールなどを挙げることができ、C3 からC8 の直鎖アルコールは特に好ましい。
【0026】
次にアルコールの使用量は、固体(A−1)中に含まれるC−Mg結合1モル当たり、0〜20モルであり、好ましくは0.1〜10モル、特に好ましくは0.2〜8モルである。固体(A−1)とアルコールとの反応は、不活性媒体の存在下または非存在下において行う。不活性媒体としては前述の脂肪族、芳香族ないし脂環式炭化水素のいずれを用いても良い。反応時の温度は特に制限はないが、好ましくは室温から200℃で実施される。
【0027】
次に固体(A−1)もしくは固体(A−1)とアルコールを反応させて得られる固体と反応させる有機金属化合物について説明する。
この有機金属化合物は、一般式、M2 R5 s Qt-s (式中M2 は周期律表第I〜III族に属する金属原子、R5 は炭素数1〜20の炭化水素基であり、Qは、OR6 、OSiR7 R8 R9 、NR10R11、SR12およびハロゲンから選ばれた基を表し、R6 、R7 、R8 、R9 、R10、R11、R12は水素原子または炭化水素基であり、0<s、tはM2 の原子価)で表される。
【0028】
M2 は、周期律表第I〜III族に属する金属原子であり、たとえば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ベリリウム、マグネシウム、ホウ素、アルミニウム等が挙げられるが、マグネシウム、ホウ素、アルミニウムが好ましく、特にアルミニウムが好ましい。R5 で表される炭化水素基はアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基であり、たとえばメチル、エチル、プロピル、ブチル、アミル、ヘキシル、オクチル、デシル、シクロヘキシル、フェニル基等が挙げられ、好ましくはアルキル基である。Qは、OR6 、OSiR7 R8 R9 、NR10R11、SR12およびハロゲンから選ばれた基を表し、R6 、R7 、R8 、R9 、R10、R11、R12は水素原子または炭化水素基であり、特にQはハロゲンであることが好ましい。
【0029】
これらの例としてはメチルリチウム、ブチルリチウム、メチルマグネシウムクロリド、メチルマグネシウムブロミド、メチルマグネシウムアイオダイド、エチルマグネシウムクロリド、エチルマグネシウムブロミド、エチルマグネシウムアイオダイド、ブチルマグネシウムクロリド、ブチルマグネシウムブロミド、ブチルマグネシウムアイオダイド、ジブチルマグネシウム、ジヘキシルマグネシウム、トリエチルホウ素、トリメチルアルミニウム、ジメチルアルミニウムブロミド、ジメチルアルミニウムクロリド、ジメチルアルミニウムメトキシド、メチルアルミニウムジクロリド、メチルアルミニウムセスキクロリド、トリエチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムブロミド、ジエチルアルミニウムエトキシド、エチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、トリーn−プロピルアルミニウム、トリ−n−ブチルアルミニウム、トリ−iso−ブチルアルミニウム、トリ−n−ヘキシルアルミニウム、トリ−n−オクチルアルミニウム、トリ−n−デシルアルミニウムなどが挙げられ、特に有機アルミニウムハロゲン化物が好ましい。
【0030】
次に有機金属化合物の使用量は、固体成分に含まれるC−Mg結合1モル当たり、0.001〜20モルであり、好ましくは0.01〜10モルの範囲である。反応の温度については特に制限はないが、室温から反応媒体の沸点未満の範囲が好ましい。
次いで本発明で用いられるシクロアルカジエニル構造を持つ配位子を少なくとも1個以上有するチタニウム化合物について説明する。
【0031】
チタニウム化合物としては、一般式、R13 c R14 d R15 e R16 f R17 g Ti
〔式中R14はシクロペンタジエニル骨格を有する配位子、または窒素、リン、砒素、アンチモンまたはビスマスをヘテロ原子として含む炭素数1〜4の複素5員環配位子、または窒素、リンまたは酸素が配位座を占めるヘテロ3座配位子であり、これらの配位子の各々は置換されていないか、あるいは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアルキル基が少なくとも一個の炭素数6〜20のアリール基で置換されたアラルキル基、および炭素数6〜20のアリール基が少なくとも一個の炭素数1〜20のアルキル基で置換されたアルキルアリール基よりなる群から選ばれる少なくとも一個の置換基で置換されており、この場合1つの置換基が配位子の少なくとも2つの部分を置換していてもよく、さらにアルキル基は直鎖状、分岐状または環状であり、また上記置換基は少なくとも1つが酸素、窒素、硫黄またはリンを介して配位子と結合していてもよく、さらにまた置換基を構成する炭素の少なくとも1個が珪素であってもよい;
【0032】
R15、R16およびR17は、各々独立に、シクロペンタジエニル骨格を有する配位子、窒素、リン、砒素、アンチモンまたはビスマスをヘテロ原子として含む炭素数1〜4の複素5員環配位子、窒素、リンまたは酸素が配位座を占めるヘテロ3座配位子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアルキル基が少なくとも一個の炭素数6〜20のアリール基で置換されてなるアラルキル基、炭素数6〜20のアリール基が少なくとも一個の炭素数1〜20のアルキル基で置換されてなるアルキルアリール基、−SO3 R(Rは、置換されていないか、または少なくとも1個のハロゲンで置換された炭素数1〜8の炭化水素基)、ハロゲン原子、または水素原子であり、この場合アルキル基は直鎖状、分岐状または環状であり、またアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アラルキル基は酸素、窒素、硫黄またはリンを介して遷移金属と結合するヘテロ原子配位子を形成していてもよく、またアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アラルキル基を構成する炭素の少なくとも1個は珪素であってもよく、またシクロペンタジエニル骨格を有する配位子、および窒素、リン、砒素、アンチモンまたはビスマスをヘテロ原子として含む炭素数1〜4の複素5員環配位子、および窒素、リンまたは酸素が配位座を占めるヘテロ3座配位子の各々は、置換されていないか、あるいは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアルキル基が少なくとも一個の炭素数6〜20のアリール基で置換されてなるアラルキル基、および炭素数6〜20のアリール基が少なくとも一個の炭素数1〜20のアルキル基で置換されてなるアルキルアリール基よりなる群から選ばれる少なくとも一個の置換基で置換されており、この場合1つの置換基が配位子の少なくとも2つの部分を置換していてもよく、さらにアルキル基は直鎖状、分岐状または環状であり、また上記置換基は少なくとも1つが酸素、窒素、硫黄またはリンを介して配位子と結合していてもよく、さらにまた置換基を構成する炭素の少なくとも1個が珪素であってもよい;
【0033】
dは1以上の整数であり、e、f、gは0〜3の整数であるが、但しd+e+f+g=4であり;
R14、R15、R16およびR17の各々はチタンに結合しており;
R13は、R15、R16およびR17から選ばれる1個とR14とを結合する炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数1〜20の置換アルキレン基、炭素数1〜20のアルキリデン基、シリレン基、またはシリレン基が炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアルキル基が少なくとも一個の炭素数6〜20のアリール基で置換されたアラルキル基、および炭素数6〜20のアリール基が少なくとも一個の炭素数1〜20のアルキル基で置換されたアルキルアリール基よりなる群から選ばれる少なくとも一個の置換基で置換されてなる置換シリレン基であり;そしてcは0または1である。〕
で表される。
【0034】
本発明において、シクロペンタジエニル骨格を有する配位子の例としては、シクロペンタジエニル基、インデニル基、4,5,6,7−テトラヒドロインデニル基、フルオレニル基などを挙げることができる。
本発明において、窒素、リン、砒素、アンチモンまたはビスマスをヘテロ原子として含む炭素数1〜4の複素5員環配位子の例としては、ピローリル基、ホスホーリル基、アルソーリル基、スチボーリル基、ビスモーリル基等を挙げることができる。
【0035】
また、本発明において、窒素、リンまたは酸素が配位座を占めるヘテロ3座配位子は、具体的にはトリスピラゾリルボレート骨格を有する配位子、またはトリスホスフォラニルメタニド骨格を有する配位子を言う。このようなヘテロ3座配位子の例としては、ヒドロトリスピラゾリルボレート基、トリスビスフェニルオキソホスホラニルメタニド基、などを挙げることができる。
【0036】
さらに、アルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アラルキル基が酸素、窒素、硫黄またはリンを介して遷移金属と結合するヘテロ原子配位子を形成している場合の該ヘテロ原子配位子の例としては、tert−ブチルアミド基、メチルアミド基、エチルアミド基、ベンジルアミド基、メトキシフェニルアミド基、フェニルホスフィド基等を挙げることができる。
また、本発明のハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などが例示される。
【0037】
また、本発明の−SO3 Rで表される配位子は、Rが置換されていないか、又はハロゲンで置換されている炭素数1〜8の炭化水素基、好ましくは、炭素数1〜8の直鎖状、分岐状または環状アルキル基、または炭素数6〜8のアリール基であり、その具体的な例としては、p−トルエンスルホナト基、メタンスルホナト基、トリフルオロメタンスルホナト基などを挙げることができる。
【0038】
本発明で使用されるチタニウム化合物の具体例としては、ビス(シクロペンタジエニル)チタニウムモノクロリドハイドライド、ビス(シクロペンタジエニル)チタニウムモノブロミドハイドライド、ビス(シクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド、ビス(シクロペンタジエニル)チタニウムジブロミド、ビス(シクロペンタジエニル)チタニウムメチルクロリド、ビス(シクロペンタジエニル)チタニウムエチルクロリド、ビス(シクロペンタジエニル)チタニウムフェニルクロリド、ビス(シクロペンタジエニル)チタニウムメチルハイドライド、ビス(シクロペンタジエニル)チタニウムエチルハイドライド、ビス(シクロペンタジエニル)チタニウムフェニルハイドライド、ビス(シクロペンタジエニル)チタニウムジハイドライド、ビス(シクロペンタジエニル)チタニウムメチルブトキシド、ビス(シクロペンタジエニル)チタニウムブトキシクロリド、
【0039】
ビス(ジメチルシクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド、ビス(ジメチルシクロペンタジエニル)チタニウムエトキシクロリド、ビス(ジメチルシクロペンタジエニル)チタニウムビス(トリフルオロメタンスルホナト)、ビス(メチルエチルシクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド、ビス(ブチルシクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド、ビス(メチルプロピルシクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド、ビス(メチルブチルシクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド、ビス(メチルブチルシクロペンタジエニル)チタニウムビス(メタンスルホナト)、ビス(トリメチルシクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド、ビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド、ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド、
【0040】
ビス(ヘキシルシクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド、ビス(トリメチルシリルシクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド、ビス(メチルフェニルシクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド、ビス(エチルフェニルシクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド、ビス(メチルトリルシクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド、ビス(エチルトリルシクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド、ビス(インデニル)チタニウムジクロリド、ビス(メチルインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(エチルインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(プロピルインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(ブチルインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(ペンチルインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(ヘキシルインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(オクチルインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(フェニルインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(メチルフェニルインデニル)チタニウムジクロリド、
【0041】
ビス(エチルフェニルインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(ナフチルインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(メチルナフチルインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(ベンゾインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(メチルベンゾインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(ジメチルインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(ジメチルプロピルインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(メチルエチルインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(メチルフェニルインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(ジメチルフェニルインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(トリルインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(メチルトリルインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(インデニル)チタニウムジブロミド、ビス(インデニル)チタニウムビス(p−トルエンスルホナト)、
【0042】
ビス(4,5,6,7−テトラヒドロインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(ベンゾインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(メチルベンゾインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(ジメチルベンゾインデニル)チタニウムジクロリド、ビス(フルオレニル)チタニウムジクロリド、ビス(メチルフルオレニル)チタニウムジクロリド、ビス(ジメチルフルオレニル)チタニウムジクロリド、エチレンビス(インデニル)チタニウムジクロリド、シクロペンタジエニルチタニウムトリクロリド、シクロペンタジエニルチタニウムメチルジクロリド、シクロペンタジエニルチタニウムトリメチル、シクロペンタジエニルチタニウムトリフェニル、シクロペンタジエニルチタニウムエチルジクロリド、シクロペンタジエニルチタニウムトリフロリド、シクロペンタジエニルチタニウムトリメトキシド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)チタニウムトリクロリド、
【0043】
(ペンタメチルシクロペンタジエニル)チタニウムメチルジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)チタニウムトリメチル、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)チタニウムトリフェニル、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)チタニウムエチルジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)チタニウムトリフロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)チタニウムトリメトキシド、インデニルチタニウムトリクロリド、インデニルチタニウムメチルジクロリド、インデニルチタニウムトリメチル、インデニルチタニウムトリフェニル、インデニルチタニウムエチルジクロリド、インデニルチタニウムトリフロリド、インデニルチタニウムトリメトキシド、(ヘプタメチルインデニル)チタニウムトリクロリド、(ヘプタメチルインデニル)チタニウムメチルジクロリド、
【0044】
(ヘプタメチルインデニル)チタニウムトリメチル、(ヘプタメチルインデニル)チタニウムトリフェニル、(ヘプタメチルインデニル)チタニウムエチルジクロリド、(ヘプタメチルインデニル)チタニウムトリフロリド、(ヘプタメチルインデニル)チタニウムトリメトキシド、ヒドロトリスピラゾリルボレートシクロペンタジエニルチタニウムジクロリド、トリス(ジフェニルオキソフォスフォラニル)メタニドシクロペンタジエニルチタニウムジクロリド、トリス(ジフェニルオキソフォスフォラニル)メタニドペンタメチルシクロペンタジエニルチタニウムジクロリド、(tert−ブチルアミド)ジメチル(テトラメチルーη5 −シクロペンタジエニル)シランチタニウムジクロリド、(tert−ブチルアミド)(テトラメチルーη5 −シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイルチタニウムジクロリド、(tert−ブチルアミド)ジメチル(テトラメチルーη5 −シクロペンタジエニル)シランチタニウムジメチル、
【0045】
(tert−ブチルアミド)ジメチル(テトラメチルーη5 −シクロペンタジエニル)シランチタニウム(プロン−trans−1,3−ペンタジエン)、(tert−ブチルアミド)(テトラメチルーη5 −シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイルチタニウムジメチル、(tert−ブチルアミド)ジメチル(テトラメチルーη5 −シクロペンタジエニル)シランチタニウムジベンジル、(tert−ブチルアミド)(テトラメチルーη5 −シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイルチタニウムジベンジル、(tert−ブチルアミド)ジメチル(η5 −シクロペンタジエニル)シランチタニウムジクロリド、(tert−ブチルアミド)(η5 −シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイルチタニウムジクロリド、(tert−ブチルアミド)ジメチル(η5 −シクロペンタジエニル)シランチタニウムジメチル、(tert−ブチルアミド)ジメチル(η5 −シクロペンタジエニル)シランチタニウム(プロン−trans−1,3−ペンタジエン)、(tert−ブチルアミド)(η5 −シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイルチタニウムジメチル、
【0046】
(tert−ブチルアミド)ジメチル(η5 −シクロペンタジエニル)シランチタニウムジベンジル、(tert−ブチルアミド)(η5 −シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイルチタニウムジベンジル、(tert−ブチルアミド)ジメチルインデニルシランチタニウムジクロリド、(tert−ブチルアミド)インデニル−1,2−エタンジイルチタニウムジクロリド、(tert−ブチルアミド)ジメチルインデニルシランチタニウムジメチル、(tert−ブチルアミド)ジメチル(η5 −シクロペンタジエニル)シランチタニウム(プロン−trans−1,3−ペンタジエン)、(tert−ブチルアミド)インデニル−1,2−エタンジイルチタニウムジメチル、(tert−ブチルアミド)ジメチルインデニルシランチタニウムジベンジル、(tert−ブチルアミド)インデニル−1,2−エタンジイルチタニウムジベンジル、等である。
【0047】
なお、上記例において、シクロペンタジエニル環、インデニル環、フルオレニル環等に置換基が付加した置換体において、該置換基は、シクロペンタジエニル環、インデニル環及びフルオレニル環上の何れの位置をも占め得る。即ち、例えばシクロペンタジエニル環に二つの置換基が付加したシクロペンタジエニル二置換体は、1,2−および1,3−置換体を含み、またシクロペンタジエニル環に三つの置換体を有するシクロペンタジエニル三置換体は、1,2,3−および1,2,4−置換体を含む。
【0048】
また、プロピル、ブチルなどのアルキル基は、n−、iso−、sec−、tert−などの異性体を含む。
これらのチタニウム化合物はそれぞれ単独でも用いてもよく、2種以上混合した形で用いてもよい。2種類以上混合した場合には、得られるポリオレフィンの分子量分布が広がり、混合比及び組み合わせによって分子量分布の制御が可能となる。
【0049】
固体物質とチタニウム化合物との反応は不活性反応媒体を用いるが、不活性反応媒体としてはたとえば、ヘキサン、ヘプタンの如き脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素等が挙げられるが、脂肪族炭化水素が好ましい。チタニウム化合物の使用量は固体成分に含まれるC−Mg結合1モル当たり、0.5モル以下が好ましく、特に好ましくは0.1モル以下である。反応温度については、特に制限はないが、室温ないし150℃の範囲で行うことが好ましい。
【0050】
この場合、前記有機金属化合物を存在させることも可能である。その際添加順序としては、有機金属化合物に続いてチタニウム化合物を加える。チタニウム化合物に続いて有機金属化合物を加える、両者を同時に添加するのいずれの方法も可能であるが、有機金属化合物に続いてチタニウム化合物を加えることが好ましい。有機金属化合物とチタニウム化合物のモル比は0.1〜100が好ましい。この場合、有機金属化合物を存在させることにより、活性向上を期待できる。
【0051】
本発明の固体触媒成分は、有機金属化合物成分[B]と組み合わせることにより、さらに高活性な重合用触媒となる。有機金属化合物成分としては、周期律表第I〜III族の化合物で、特に有機アルミニウム化合物および/又は有機マグネシウムを含む錯体が好ましい。
【0052】
有機アルミニウム化合物としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリn−プロピルアルミニウム、トリn−ブチルアルミニウム、トリiso−ブチルアルミニウム、トリn−アミルアルミニウム、トリiso−アミルアルミニウム、トリn−ヘキシルアルミニウム、トリn−オクチルアルミニウム、トリn−デシルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、ジiso−ブチルアルミニウムクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、ジエチルアルミニウムブロミド等のハロゲン化アルミニウム、ジエチルアルミニウムエトキシド、ジiso−ブチルアルミニウムブトキシド等のアルコキシアルミニウム、ジメチルヒドロシロキシアルミニウムジメチル、エチルメチルヒドロシロキシアルミニウムジエチル、エチルジメチルシロキシアルミニウムジエチル等のシロキシアルキルアルミニウムおよびこれらの混合物が用いられ、特にトリアルキルアルミニウムは最も高い活性が達成されるため好ましい。
【0053】
有機マグネシウムを含む錯体としては、前述の一般式、(M1 )α(Mg)β(R1 )p (R2 )q (OR3 )r で示される錯体であり、α、β、p、q、r、M1 、R1 、R2 、OR3 についてはすでに述べたとおりであるが、炭化水素可溶性錯体が望ましいため、β/αは0.5〜10が好ましく、また特にM1 がアルミニウムである錯体が好ましい。
かくして得られた触媒は、オレフィンの単独重合、又はオレフィンと該オレフィン以外のオレフィン及び/又は他の重合性不飽和化合物との共重合に対して活性が非常に高く、得られる重合体の粒子性状が優れている特徴を有する。
【0054】
本発明においてオレフィンとしては、エチレン、プロピレン、ブテンー1、ペンテンー1、ヘキセンー1、ヘプテンー1、オクテンー1、ノネンー1、デセンー1、ウンデセンー1、ドデセンー1、トリデセンー1、テトラデセンー1、ペンタデセンー1、ヘキサデセンー1、オクタデセンー1などの直鎖のαーオレフィン、3ーメチルーブテンー1、4ーメチルペンテンー1、4、4ージメチルペンテンー1などの分岐αーオレフィンが例示される。
【0055】
また、本発明においては、上記オレフィン類と他の重合性不飽和化合物とを共重合させてもよく、この場合用いられる他の重合性不飽和化合物としては、スチレン、p−メチルスチレン、イソプロピルスチレン、t−ブチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物、ブタジエン、イソプレン、クロロプレンなどの共役ジオレフィン類、1,5−ヘキサジエン、1,6−ヘプタジエン、1,7−オクタジエン、2,5−ジメチル−1,5−ヘキサジエンなどの、非共役ジオレフィン類、シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、ノルボルネン、1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、2−ノルボルネンなどの環状オレフィン類、ノルボルナジエン、5−エチリデンノルボルネン、5−ビニルノルボルネン、ジシクロペンタジエンなどの環状ジオレフィン類、1,5,9−デカトリエンなどのポリエン類が例示される。
【0056】
固体触媒成分及び有機金属化合物成分は、重合条件下に重合系内に添加してもよいし、あらかじめ重合に先立って組み合わせてもよい。また組み合わせる両成分の比率は、固体触媒成分1gに対し有機金属化合物成分は1〜3000ミリモルの範囲で行うのが好ましい。
本発明の方法において用いられる重合方法としては特に制限はなく、通常の懸濁重合、溶液重合、気相重合や高圧重合が可能である。
懸濁重合法においては、固体触媒成分(A)の調製の際に用いた不活性反応媒体と同じものを用いることができ、さらにオレフィン自身を溶媒として用いることもできる。
【0057】
このような、本発明のオレフィン重合用触媒を用いたオレフィンの重合における触媒フィード量は、例えば1時間当たりに得られるポリマーの重量に対して固体触媒成分(A)が1wt%〜0. 001wt%となるように重合系中の触媒濃度を調整することが望ましい。また重合温度は、通常、0℃以上、好ましくは50℃以上、より好ましくは60℃以上であり、且つ150℃以下、好ましくは110℃以下、より好ましくは100℃以下の範囲である。重合圧力は、通常、常圧〜100kg/cm2 、好ましくは2〜50kg/cm2 、より好ましくは5〜30kg/cm2 の条件下であり、重合反応は、回分式、半連続式、連続式のいずれの方法においても行なうことができる。また、重合を反応条件の異なる2段以上に分けて行なうことも可能である。
【0058】
さらに、例えば、DE(西ドイツ特許)3127133.2に記載されているように、得られるオレフィン重合体の分子量は、重合系に水素を存在させるか、あるいは重合温度を変化させることによって調節することができる。
なお、本発明では、オレフィン重合用触媒は、上記のような各成分以外にもオレフィン重合に有用な他の成分を含むことができる。
【0059】
【実施例】
以下、実施例に基づき、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。
なお、実施例中のMIはメルトインデックスを表し、ASTM D−1238により温度190℃、荷重2.16kgの条件下で測定したものである。HMIはハイメルトインデックスを表し、ASTM D−1238により温度190℃、荷重21.6kgの条件下で測定したものである。FRはHMIをMIで除した商を意味し、分子量分布の尺度の1つであり、値が高いほど分布が広いことを示す。触媒効率は、Ti1g・1時間・エチレン圧力1kg/cm2 当たりのポリマー生成量kgで表される。
【0060】
(実施例1)
(1)有機マグネシウム成分の合成
容量2リットルのフラスコに、窒素雰囲気下、金属マグネシウム粉末50gを秤取し、ブトキシアルミニウムジクロリド21mmolとn−オクタン310mlを加え、100℃に昇温した。n−ブチルクロリド1mol、ブチルブロミド1molおよびn−オクタン0.7リットルからなる溶液を、攪拌下約2時間で滴下し、滴下終了後、更に1時間攪拌して反応を続けた。固体部分をろ別し、濾液の分析を行った結果、Mg濃度が0.86mol/l、Al濃度0.018mol/lであった。この濾液400mlを1リットルのフラスコに秤取し、0℃で攪拌下、n−ブチルアルコール170mmolを添加し、さらに30℃で1時間、攪拌を続けて反応させた。この反応液の分析を行った結果、組成AlMg6 (C2 H5 )3 (n−C4 H9 )6.4 (On−C4 H9 )5.6 を有し、化合物濃度は0.82mol/lであった。
【0061】
(2)クロルシラン化合物との反応によるマグネシウム含有固体の合成
充分に窒素置換された1リットルのフラスコに、トリクロルシラン(HSiCl3 )を2mol/lのn−ヘプタン溶液として80ml仕込み、攪拌しながら65℃に保ち、上記有機マグネシウム錯体溶液(マグネシウム換算で146mmol)を1時間かけて加え、更に65℃にて1時間攪拌下反応させた。反応終了後、上澄み液を除去し、n−ヘキサン250mlで4回洗浄を行い、固体(A−1)のスラリーを得た。この固体を分離・乾燥して分析した結果、固体1グラム当たり、Mg7.45mmol、Cl13.8mmol、n−ブトキシ基(On−C4 H9 )0.30mmolを含有していた。
【0062】
(3)固体触媒の合成
充分に窒素置換された300mlのフラスコに、上記固体5グラム含有するスラリーを、n−ブチルアルコール1mol/lのn−ヘキサン溶液4.3mlとともに、攪拌下50℃で1時間反応させた。反応終了後上澄みを除去し、100mlのn−ヘキサンで1回洗浄した。このスラリーを50℃に保ち、ジエチルアルミニウムクロリド1mol/lのn−ヘキサン溶液21.6mlを攪拌下加えて1時間反応させた。反応終了後上澄みを除去し、100mlのn−ヘキサンで2回洗浄した。このスラリーを50℃に保ち、ジエチルアルミニウムクロリド1mol/lのn−ヘキサン溶液6.25ml、続いて(ペンタメチルシクロペンタジエニル)チタニウムトリフロリド0.01mol/lのトルエン溶液12.5mlを加えて、2時間反応した。反応終了後上澄みを除去し、100mlのn−ヘキサンで3回洗浄して、固体触媒成分を得た。
【0063】
(4)エチレンの重合
(3)で合成した固体触媒成分を10mgとトリイソブチルアルミニウム0.2mmolを脱水・脱気したn−ヘキサン800mlとともに内部を充分に窒素置換および真空乾燥した1.5リットルのオートクレーブに導入し、内温を80℃に昇温し、次にエチレンを導入し、全圧を10kg/cm2 とした。エチレンを補給することにより全圧を10kg/cm2 のゲージ圧に保ちつつ、1時間重合を行った。重合終了後、オートクレーブ内の内容物を、ステンレス容器に溜めたメタノール中に入れ、さらにこれを瀘別し、ポリマーを得た。得られたポリマーは、50℃で1晩乾燥した。結果を表1に示す。
【0064】
(実施例2)
実施例1において、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)チタニウムトリフロリド0.01mol/lのトルエン溶液12.5mlのかわりに、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)チタニウムトリクロリド0.01mol/lのトルエン溶液62.5mlを用いた以外は実施例1と同様にして実施した。結果を表1に示す。
【0065】
(実施例3)
実施例1の固体触媒成分の合成において、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)チタニウムトリフロリド0.01mol/lのトルエン溶液12.5mlのかわりに、ビス(シクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド0.005mol/lのトルエン溶液125mlを用い、重合時にトリイソブチルアルミニウムのかわりにトリエチルアルミニウムを用いた以外は実施例1と同様にして実施した。結果を表1に示す。
【0066】
(実施例4)
実施例2において、ジエチルアルミニウムクロリド1mol/lのn−ヘキサン溶液6.25mlを用いなかった以外は実施例2と同様にして実施した。結果を表1に示す。
(実施例5)
実施例2において重合時に水素を2kg/cm2 のゲージ圧分加えた以外は、実施例2と同様にして実施した。結果を表1に示す。
(実施例6)
実施例2において重合時に水素を1.5kg/cm2 のゲージ圧分、1ーヘキセンを40ミリリットル加え、70℃の重合温度で実施した以外は、実施例2と同様にして実施した。結果を表1に示す。
【0067】
【表1】
【0068】
(実施例7)
実施例2において重合時に水素を1.4kg/cm2 のゲージ圧分、1ーブテンを40ミリリットル加え、70℃の重合温度で実施した以外は、実施例2と同様にして重合した結果、ポリマー100gが得られた。触媒効率は、291kg−PE/g−Ti・時間・エチレン圧、MIは0.30g/10min、MIRは23.8、嵩密度は0.41g/cm3 、密度は0.9345であった。結果を表2に示す。
【0069】
(実施例8〜11)
実施例6において、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)チタニウムトリクロリドのかわりに、表2に示すチタニウム化合物を用いた以外は、実施例6と同様に重合を行い表2の結果を得た。
【0070】
【表2】
【0071】
(実施例12)
表面積365m2 /g、空孔容積1.7ml/gおよび平均粒径65μmを有するデビソン952シリカを窒素気流中350℃で2時間で乾燥し、このうち5gを充分に乾燥・窒素置換したフラスコに、n−ヘキサン30mlとともに加え、攪拌懸濁させた。このスラリーに、組成式AlMg6 (C2 H5 )3 (n−C4 H9 )12で示される有機マグネシウム錯体成分100mmol(マグネシウム基準で)およびトリクロルシラン(HSiCl3 )の1mol/lのn−ヘプタン溶液100mlを同時に、温度を60℃に保ちながら攪拌下に1時間かけて滴下し、さらにこの温度で1時間反応させた。反応終了後、上澄み液を除去し、n−ヘキサン250mlで4回洗浄を行い、固体物質スラリーを得た。この固体を分離・乾燥して分析した結果、固体1グラム当たり、Mg5.15mmol、Cl10.2mmolを含有していた。
【0072】
次に、充分に窒素置換された300mlのフラスコに、上記固体5グラム含有するスラリーを、ジエチルアルミニウムクロリド1mol/lのn−ヘキサン溶液7.3mlとともに、攪拌下50℃で1時間反応させた。反応終了後上澄みを除去し、100mlのn−ヘキサンで1回洗浄した。このスラリーを50℃に保ち、エチルアルミニウムジクロリド1mol/lのn−ヘキサン溶液6.25mlおよびビス(インデニル)チタニウムジクロリド0.0025mol/lのトルエン溶液50ml加えて、2時間反応した。反応終了後上澄みを除去し、100mlのn−ヘキサンで3回洗浄して、固体触媒成分を得た。この固体触媒を用いて実施例1と同様にして重合した結果、ポリマー50gが得られた。触媒効率は、521kg−PE/g−Ti・時間・エチレン圧、嵩密度は0.38g/cm3 であった。
【0073】
(実施例13)
実施例12において、エチルアルミニウムジクロリド1mol/lのn−ヘキサン溶液6.25mlおよびビス(インデニル)チタニウムジクロリド0.0025mol/lのトルエン溶液50mlのかわりに、トリエチルアルミニウム1mol/lのn−ヘキサン溶液10mlおよびビス(シクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド0.0025mol/lのトルエン溶液50mlを用いた以外は実施例12と同様にして固体触媒成分を調整した。この固体触媒を用いて実施例1と同様にして重合した結果、ポリマー30gが得られた。触媒効率は653kg−PE/g−Ti・時間・エチレン圧、嵩密度は0.35g/cm3 であった。
【0074】
(比較例1)
実施例1において、固体(A−1)のかわりに、比表面積100m2 /gのマグネシウムジクロリドを用いた以外は、実施例1と同様にして実施した。その結果を表1に示す。
【0075】
(比較例2)
充分に窒素置換された300mlのフラスコに、ジエトキシマグネシウム2g及びn−ヘキサン20mlを仕込み、エチルアルミニウムジクロリド1.8mol/lのn−ヘキサン溶液44mlを1時間かけて滴下した。この間反応温度は30℃に、攪拌回転数は350rpmに制御した。次いで昇温して還流温度で1時間反応させた。反応終了後上澄みを除去し、100mlのn−ヘキサンで3回洗浄した。このスラリーを30℃に保ち、ビス(シクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド0.005mol/lのトルエン溶液200ml加えて、15時間反応した。反応終了後上澄みを除去し、100mlのn−ヘキサンで3回洗浄して、固体触媒成分を得た。この固体触媒を用いて実施例1と同様にして重合した。結果を表1に示す。
【0076】
(比較例3)
実施例6において、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)チタニウムトリクロリド0.01mol/lのトルエン溶液62.5mlのかわりに、四塩化チタニウム0.25mol/lのヘキサン溶液2.5mlを用いた以外は実施例6と同様にして実施した。結果を表1に示す。
【0077】
【発明の効果】
本発明によれば、ポリオレフィンの製造において、高価なメチルアルミノキサンやホウ素化合物を用いなくても、優れた性質のポリオレフィンを粉体特性が良好かつ非常に高活性で生産することができる。例えば粉体性状に関しては、本発明の触媒によって製造されるエチレン系重合体の嵩密度は通常0.3g/cm3 以上と極めて高い。また本発明の触媒を用いれば、水素による分子量制御が容易である上、分子量分布が極めて狭いポリオレフィンを得ることが可能であり、例えば本発明の触媒を用いてエチレン系重合体を製造した場合、分子量分布の尺度となるMIRは通常30以下、好ましくは27以下となる。またHMIが0.01以下の極めて高分子量のエチレン系重合体を製造することも可能である。さらに共重合においては組成の均一なポリオレフィンが得られる。従って例えば、高分子量且つ低密度のエチレン系重合体を容易に得ることもできる。
以上本発明によれば、極めて優れた性状を有するポリオレフィンを安価に製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の触媒のフローチャート図である。
Claims (8)
- [A](A−1−i)一般式(M 1 )α(Mg)β(R 1 ) p (R 2 ) q (OR 3 ) r 〔式中、M 1 は周期律表第I族ないし第III族に属する金属原子であり、R 1 、R 2 及びR 3 は炭素数2〜20の炭化水素基であり、α、β、p、q及びrは次の関係を満たす数である。0≦α、0<β、0≦p、0≦q、0≦r、0≦r/(α+β)≦2、kα+2β=p+q+r(ただし、kはM 1 の原子価)〕で示される炭化水素溶媒に可溶な有機マグネシウム化合物、(A−1−ii)Si−H結合含有クロルシラン化合物、(A−3)一般式M 2 R 5 s Q t-s (式中M 2 は周期律表第I〜III族に属する金属原子、R 5 は炭素数1〜20の炭化水素基であり、QはOR 6 、OSiR 7 R 8 R 9 、NR 10 、R 11 、SR 12 およびハロゲンから選ばれた基を表し、R 6 、R 7 、R 8 、R 9 、R 10 、R 11 、R 12 は水素原子または炭化水素基であり、0<s、tはM 2 の原子価)で示される有機金属化合物、及び(A−4)シクロアルカジエニル構造を持つ配位子を1個有するチタニウム化合物を必須成分とする固体触媒成分および[B]トリアルキルアルミニウムおよび前述の一般式(M 1 )α(Mg)β(R 1 ) p (R 2 ) q (OR 3 ) r で示される有機マグネシウム化合物からなる群のいずれかに属する有機金属化合物成分とからなることを特徴とするオレフィン重合触媒。
- 固体触媒成分[A]が、
(A−1−i)一般式(M1)α(Mg)β(R1)p(R2)q(OR3)r〔式中、M1は周期律表第I族ないし第III族に属する金属原子であり、R1、R2及びR3は炭素数2〜20の炭化水素基であり、α、β、p、q及びrは次の関係を満たす数である。0≦α、0<β、0≦p、0≦q、0≦r、0≦r/(α+β)≦2、kα+2β=p+q+r(ただし、kはM1の原子価)〕で示される炭化水素溶媒に可溶な有機マグネシウム成分1モルと、
(A−1−ii)一般式HaSiClbR4 4-(a+b)
(式中、R4は炭素数1〜20の炭化水素基であり、aとbとは次の関係を満たす数である。0<a、0<b、a+b≦4)
で示されるSi−H結合を有するクロルシラン化合物0.01〜100モルを、
下記(i)〜(iv)から選ばれる無機担体の存在下或いは非存在下に
(i)無機酸化物
(ii)無機炭酸塩、珪酸塩、硫酸塩
(iii)無機水酸化物
(iv)(i)〜(iii)からなる複塩、固溶体ないし混合物
反応させて得られる固体(A−1)に、該固体中に含まれるC−Mg結合1モルに対して、
(A−2)アルコールを0.05〜20モル反応させあるいは反応させずに、さらに
(A−3)一般式M2R5 sQt-s
(式中、M2は周期律表第I〜III族に属する金属原子、R5は炭素数1〜20の炭化水素基であり、QはOR6、OSiR7R8R9、NR10、R11、SR12およびハロゲンから選ばれた基を表し、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12は水素原子または炭化水素基であり、0<s、tはM2の原子価)
で示される有機金属化合物を反応させて得られる固体に、
(A−4)シクロアルカジエニル構造を持つ配位子を1個有するチタニウム化合物を前記(A−3)成分の存在下或いは非存在下に反応させることにより得られる固体触媒成分である請求項1に記載のオレフィン重合触媒。 - 固体触媒成分[A]が
(A−1−i)一般式(M1 )α(Mg)β(R1 )p (R2 )q(OR3 )r
〔式中、M1 は周期律表第I族ないし第III族に属する金属原子であり、R1、R2及びR3 は炭素数2〜20の炭化水素基であり、α、β、p、q及びrは次の関係を満たす数である。0≦α、0<β、0≦p、0≦q、0≦r、0≦r/(α+β)≦2、kα+2β=p+q+r(ただし、kはM1 の原子価)〕
で示される炭化水素溶媒に可溶な有機マグネシウム成分1モルと、
(A−1−ii)一般式HaSiClbR4 4-(a+b)
(式中、R4は炭素数1〜20の炭化水素基であり、aとbとは次の関係を満たす数である。0<a、0<b、a+b≦4)
で示されるSi−H結合を有するクロルシラン化合物0.01〜100モルを、
下記(i)〜(iv)から選ばれる無機担体の存在下或いは非存在下に
(i)無機酸化物
(ii)無機炭酸塩、珪酸塩、硫酸塩
(iii)無機水酸化物
(iv)(i)〜(iii)からなる複塩、固溶体ないし混合物
反応させて得られる固体(A−1)に、該固体中に含まれるC−Mg結合1モルに対して
(A−2)アルコールを0.05〜20モル反応させて、さらに
(A−3)一般式M2R5 sQt-s
(式中、M2は周期律表第I〜III族に属する金属原子、R5は炭素数1〜20の炭化水素基であり、QはOR6、OSiR7R8R9、NR10、R11、SR12およびハロゲンから選ばれた基を表し、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12は水素原子または炭化水素基であり、0<s、tはM2の原子価)で示される有機金属化合物を、(A−2)に対するモル比で0.5以上10未満となる量で反応させて得られる固体に、
(A−4)シクロアルカジエニル構造を持つ配位子を1個有するチタニウム化合物を前記(A−3)成分の存在下或いは非存在下に反応させることにより得られる固体触媒成分である請求項1に記載のオレフィン重合触媒。 - シクロアルカジエニル構造を持つ配位子を1個有するチタニウム化合物(A−4)が
一般式、R14 dR15 eR16 fR17 gTi
〔式中、R14はシクロペンタジエニル骨格を有する配位子、または窒素、リン、砒素、アンチモンまたはビスマスをヘテロ原子として含む炭素数1〜4の複素5員環配位子、または窒素、リンまたは酸素が配位座を占めるヘテロ3座配位子であり、これらの配位子の各々は置換されていないか、あるいは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアルキル基が少なくとも一個の炭素数6〜20のアリール基で置換されたアラルキル基、および炭素数6〜20のアリール基が少なくとも一個の炭素数1〜20のアルキル基で置換されたアルキルアリール基よりなる群から選ばれる少なくとも一個の置換基で置換されており、この場合1つの置換基が配位子の少なくとも2つの部分を置換していてもよく、さらにアルキル基は直鎖状、分岐状または環状であり、また上記置換基は少なくとも1つが酸素、窒素、硫黄またはリンを介して配位子と結合していてもよく、さらにまた置換基を構成する炭素の少なくとも1個が珪素であってもよい;
R15、R16およびR17は、各々独立に、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアルキル基が少なくとも一個の炭素数6〜20のアリール基で置換されてなるアラルキル基、炭素数6〜20のアリール基が少なくとも一個の炭素数1〜20のアルキル基で置換されてなるアルキルアリール基、−SO3R(Rは、置換されていないか、または少なくとも1個のハロゲンで置換された炭素数1〜8の炭化水素基)、ハロゲン原子、または水素原子であり、この場合アルキル基は直鎖状、分岐状または環状であり、またアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アラルキル基は酸素、窒素、硫黄またはリンを介して遷移金属と結合するヘテロ原子配位子を形成していてもよく、またアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アラルキル基を構成する炭素の少なくとも1個は珪素であってもよく、さらにアルキル基は直鎖状、分岐状または環状であり、また上記置換基は少なくとも1つが酸素、窒素、硫黄またはリンを介して配位子と結合していてもよく、さらにまた置換基を構成する炭素の少なくとも1個が珪素であってもよい;
dは1であり、e、f、gは0〜3の整数であるが、但しd+e+f+g=4であり;R14、R15、R16およびR17の各々はチタンに結合している。〕;で示されるチタニウム化合物である、請求項2〜3項のいずれか1項に記載のオレフィン重合触媒。 - 一般式、M2R5 s Qt-s で表される有機金属化合物(A−3)において、M2がAlで、Qがハロゲンであり、t−s>0である、請求項2〜4のいずれか1項に記載のオレフィン重合触媒。
- (A−4)を(A−3)成分の存在下に反応させて得られる固体触媒成分[A]である、請求項2〜5のいずれか1項に記載のオレフィン重合触媒。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載のオレフィン重合触媒の存在下、オレフィンを重合又は共重合させることを特徴とするポリオレフィンの製造方法。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載のオレフィン重合触媒の存在下、エチレンの単独重合もしくはエチレンと炭素数3以上のα−オレフィンとを共重合させることを特徴とするエチレン系重合体の製造方法。
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