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JPH05140226A - 炭素数2から10個のアルケン−1の重合に適する分離可能の触媒組成物 - Google Patents

炭素数2から10個のアルケン−1の重合に適する分離可能の触媒組成物

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JPH05140226A
JPH05140226A JP4130573A JP13057392A JPH05140226A JP H05140226 A JPH05140226 A JP H05140226A JP 4130573 A JP4130573 A JP 4130573A JP 13057392 A JP13057392 A JP 13057392A JP H05140226 A JPH05140226 A JP H05140226A
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catalyst composition
polymerization
alkene
diyl
bis
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リユガー、シユルント
Bernhard Rieger
ベルンハルト、リーガー
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Original Assignee
BASF SE
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 懸濁重合、溶液重合および気相重合にも使用
するのに適当な、最低限のコストで製造可能の、分離お
よび貯蔵が容易な担体触媒組成物をもたらし、従来技術
の欠点を克服すること。 【構成】 活性組成分として、周規表IVおよびV亜族
の金属とアルモオキサン化合物オリゴマーとを混合し、
次いでこの混合物を重合体粉末に混合して得られる、周
規表IVおよびV亜族の金属とアルモオキサン化合物オ
リゴマーとの錯化合物を含有する、C2 −C10アルケン
−1の重合に適する分離可能の触媒組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明はC2 −C10アルケン−1の重合に
適する分離可能の触媒組成物ならびにその製造方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】アルケン−1の重合に適する触媒は、不
溶性のツィーグラー/ナッタ触媒と、可溶性の触媒組成
物とを含有する。後者は周規表IVおよびV亜族の金属
と、アルミニウム化合物オリゴマーと共に使用され得る
有機配位子との錯化合物から成る(ヨーロッパ特許出願
公開185918号、同283739号各公報、英国特
許出願公開2207136号公報)。このような触媒組
成物に使用される錯化合物は、一般的に有機配位子とし
て遷移金属とπ結合を形成するシクロペンタジエニル基
を有する。また有機配位子に加えて金属結合ハロゲンを
含有する遷移金属錯化合物から成る触媒もしばしば使用
される。
【0003】しかしながら、このような可溶性触媒組成
物は、気相からアルケン−1を重合するためには余り適
当ではない。気体モノマーの重合に使用されるときは、
通常この触媒組成分は固体状であることが必要とされる
からである。
【0004】ヨーロッパ特許出願公開354893号公
報には、周規表IVおよびV亜族の金属とアルモオキサ
ン化合物オリゴマーとの錯化合物から成る触媒組成物が
記載されており、これは本来の重合前の予備重合段階に
おいてポリオレフィンと接触せしめられる。この生成触
媒組成物は分離されることなく、アルケン−1の重合用
触媒としてその後に直ちに使用するため、これが形成さ
れた反応器中に放置される。しかしながら、製造技術上
の理由からアルケン−1の気相重合に使用された触媒組
成物は、分離されることができ、かつ一般的には貯蔵さ
れるべきであるから、上記354893号公報に記載さ
れた触媒組成物は、溶液重合および懸濁重合を含む用途
に実際上限定される。
【0005】アルケン−1重合用の他の触媒組成物が、
ヨーロッパ特許出願公開381184号および3841
71号各公報に記載されており、これは周規表IVおよ
びV亜族の金属と、アルミニウム化合物との錯化合物の
みならず、珪素酸化物もしくはアルミニウム酸化物、あ
るいはスチレンもしくはエチレンの重合体から成る基体
を含有する。この場合にも触媒組成物はそのまま分離さ
れることができず、従って触媒の調製と無関係に必要な
重合を行なうことができない。
【0006】さらに他の、ヨーロッパ特許出願公開27
9863号および同295312号各公報に記載されて
いるアルケン−1重合用触媒組成物は、周規表IVおよ
びV亜族の金属とアルモオキサン化合物オリゴマーとの
錯化合物のみならず、例えば珪素二酸化物、ポリオレフ
ィンのような無機もしくは有機の担体を含有している。
これら触媒組成物は、ことにエチレンの重合に使用され
る。生産性改善のため、これら触媒組成物は、一旦形成
された後、本来の重合の前に予備重合工程に附される。
しかしながら、この方法は触媒組成物の製造コストを増
大させる。
【0007】
【目的】そこで本発明の目的は、懸濁重合、溶液重合お
よび気相重合にも使用するのが適当であり、しかも最低
限のコストで製造可能の、分離および貯蔵が容易な担体
触媒組成物をもたらし、従来技術の上述した欠点を克服
することである。
【0008】
【発明の要約】しかるに上述の目的は、活性組成分とし
て、周規表IVおよびV亜族の金属とアルモオキサン化
合物オリゴマーとを混合し、次いでこの混合物を重合体
粉末に混合して得られる、周規表IVおよびV亜族の金
属とアルモオキサン化合物オリゴマーとの錯化合物を含
有する、C2 −C10アルケン−1の重合に適する分離可
能の触媒組成物により達成されることが本発明者らによ
り見出された。
【0009】
【発明の構成】本発明による担体触媒組成物に含有され
る活性組成分は、周規表IVおよびV亜族の金属、こと
にチタニウム、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウ
ム、ニオブあるいはタンタルの錯化合物である。錯化合
物を形成するために好ましいのは、金属原子とπ結合に
より結合される不飽和環式炭化水素、例えばシクロペン
タジエニル、フルオエニルあるいはインデニルである。
有利に使用され得る錯化合物は、また金属原子がさらに
他の配位子、ことに弗素、塩素、沃素あるいはC1−C8
アルキル、例えばメチル、エチル、プロピルあるいは
ブチルとさらに結合していてもよいものである。塩素も
しくは臭素を含有する錯化合物がことに好ましい。
【0010】本発明による触媒組成物に含有されるべき
ことに好ましい錯化合物は以下の式(I)により表わさ
れるものである。
【0011】
【化1】
【0012】式中、R1 からR3 およびR5 からR7
は、水素、C1 −C10アルキル、5員から7員のシクロ
アルキルを意味する。このシクロアルキルはC1−C6
アルキル、さらにC6 −C15アリールあるいはC6 −C
15アリールアルキルにより置換されていてもよい。また
隣接するR1 とR2 、R2 とR3 、R5 とR6 あるいは
6 とR7 は、合体して炭素原子数4から15の不飽和
環式基を形成することもできる。
【0013】さらに、式中、R4 、R8 は水素、C1
4 アルキルを、R9 はC1 −C8アルキル、C3 −C
10シクロアルキル、C6 −C10アリールを、Mはチタ
ン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、
タンタルを、Yは珪素、ゲルマニウム、錫、硫黄、炭素
を、Xは弗素、塩素、臭素、C1 −C8 アルキルを、n
は0から2の整数、ことに2を意味する。
【0014】ことに好ましい錯化合物を例示すれば以下
の通りである。
【0015】ジメチルシラン−ジイル−ビス(3−t−
ブチル−5−メチルシクロペンタンジエニル)ジルコニ
ウムジクロライド、ジエチルシラン−ジイル−ビス(3
−t−ブチル−5−メチルシクロペンタジエニル)ジル
コニウムジクロライド、メチルエチルシラン−ジイル−
ビス(3−t−ブチル−5−メチルシクロペンタジエニ
ル)ジルコニウムジクロライド、ジメチルシラン−ジイ
ル−ビス(3−t−ブチル−5−エチルシクロペンタジ
エニル)ジルコニウムジクロライド、ジメチルシラン−
ジイル−ビス(3−t−ペンチル−5−メチルシクロペ
ンタジエニル)ジルコニウムジクロライド、ジメチルシ
ラン−ジイル−ビス(3−t−ブチル−5−メチルシク
ロペンタジエニル)ジメチルジルコニウム、ジメチルシ
ラン−ジイル−ビス(2−メチルインデニル)ジルコニ
ウムジクロライド、ジメチルシラン−ジイル−ビス(2
−メチルインデニル)ジルコニウムジクロライド、ジメ
チルシラン−ジイル−ビス(2−エチルインデニル)ジ
ルコニウムジクロライド、ジメチルシラン−ジイル−ビ
ス(2−イソプロピルインデニル)ジルコニウムジクロ
ライド、ジメチルシラン−ジイル−ビス(2−t−ブチ
ルインデニル)ジルコニウムジクロライド、ジメチルシ
ラン−ジイル−ビス(2−メチルインデニル)ジルコニ
ウムジブロマイド、ジメチルシラン−ジイル−ビス(2
−メチルインデニル)ジルコニウムジクロライド、ジメ
チルシラン−ジイル−ビス(2−メチル−5−メチルシ
クロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライド、ジメ
チルシラン−ジイル−ビス(2−メチル−5−エチルシ
クロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライド、ジメ
チルシラン−ジイル−ビス(2−エチル−5−イソプロ
ピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムクロライド、
ジメチルシラン−ジイル−ビス(2−メチルインデニ
ル)ジルコニウムジクロライド、ジメチルシラン−ジイ
ル−ビス(2−メチルベンズインデニル)ジルコニウム
ジクロライド、ジメチルシラン−ジイル−ビス(2−メ
チルインデニル)ハフニウムジクロライド。
【0016】これら錯化合物の合成は、公知の方法によ
り行われ得るが、適当に置換された環式炭化水素陰イオ
ンを、チタン、ジルコニウム、ハウニウム、バナジウ
ム、ニオブあるいはタンタルのハロゲン化物と反応され
るのが好ましい。適当な合成方法は、例えばザ、ジャー
ナル、オブ、オーガノメタリック、ケミストリー、36
9(1989)359−370頁に記載されている。
【0017】本発明による触媒組成物は、上述した錯化
合物のほかに、以下の一般式(II)もしくは(II
I)のアルモオキサン化合物オリゴマーを含有する。
【0018】
【化2】
【0019】式中のR10はメチルもしくはエチル、mは
10から25の数値を意味するのが好ましい。
【0020】これらアルモオキサン化合物オリゴマーの
合成は、トリアルキルアルミニウム水溶液を、例えばヨ
ーロッパ特許出願公開284708号公報、米国特許4
794096号明細書に記載されているように、反応さ
せることにより行なわれる。生成アルモオキサン化合物
オリゴマーは、一般的に種々の長さの線形連鎖分子およ
び環状連鎖分子の混在形態をとり、従ってmは平均値と
して考えられるべきである。アルモオキサン化合物は、
またアルキル部分に炭素原子数1から8のトリアルキル
アルミニウム化合物、例えばトリメチルアルミニウム、
トリエチルアルミニウム、メチルジエチルアルミニウム
を含有していてもよい。
【0021】本発明触媒組成物がC2 −C10アルケン−
1の重合に使用されるべき場合には、周規表IV、V亜
族金属およびアルモオキサン化合物オリゴマーの量を、
後者のアルミニウムと前者の錯化合物の遷移金属との割
合が、10:1から106 :1、ことに10:1から1
4 :1の範囲となるように調節するのが好ましい。本
発明によれば、周規表IV、V亜族金属の錯化合物は、
活性化触媒組成物をもたらすようにアルモオキサン化合
物オリゴマーと混合されるが、これは重合前に行なわれ
る。この活性化工程は一般に1から120分、ことに1
0から100分を要し、この混合は錯化合物を、不活性
溶媒、例えばベンゼン、トルエン、ヘキサン、ヘプタン
中において、0から50℃の温度でアルモオキサン化合
物オリゴマー溶液と接触させることにより行なわれる。
【0022】生成溶液を次いで重合体微細粉に添加する
が、これは2段階で行なわれる。第1段階において、重
合体微細粉を、活性化工程で得られたアルモオキサン化
合物オリゴマーおよび錯化合物の溶液に添加し、混合物
を10から50℃の温度で1から120分、ことに10
から60分撹拌し、第2段階において溶媒を蒸散させる
ことにより分離可能固体状担体触媒組成物とする。この
本発明による担体触媒組成物を製造するために使用され
る重合体微細粉は、平均粒度分布が0.01から1.0
mm、ことに0.1から0.5mmのものを使用するの
が好ましい。この目的にことに適するのは、ポリビニル
クロライド、ポリスチレンおよびポリオレフィン、こと
にポリプロピレンである。
【0023】アルケン−1重合体は、この分離可能担体
触媒組成物を使用して得られる。この重合体はC2 −C
10アルケン−1の単独重合体および共重合体を含有し、
使用されるモノマーとしてはエチレン、プロピレン、ブ
テン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1が好ましい。本
発明触媒組成物は、プロピレンの重合およびプロピレン
と少量のC2 −C10アルケン−1、ことにエチレン、ブ
テン−1との共重合を行なうのに特に適する。
【0024】このような重合体の製造は、バッチ式でも
行われるが、アルケン−1の重合に通常使用されている
反応器において連続式に行なうのが好ましい。このよう
な反応器は連続的撹拌オートクレーブであって、複数個
の撹拌オートクレーブを接続したカスケードを使用する
ことができる。
【0025】重合は1から3000バールの圧力、0か
ら300℃の温度で行なわれるが、ことに1から250
0バール、0から150℃の条件が好ましい。重合には
一般に0.5から10時間を必要とする。
【0026】本発明触媒組成物を使用して行なわれる重
合は、気相において、あるいは液状モノマーもしくは不
活性溶媒中における懸濁液において行ない得る。後者の
場合、溶媒としてベンゼン、トルエンのような液状炭化
水素の1リットル当たり10-4から10-1モルのアルモ
オキサンの形態におけるアルミニウムが存在するように
して使用することが好ましい。気相重合、懸濁重合、液
状モノマー重合は、いずれも工業的用途に良好な特性を
示す重合体をもたらす。
【0027】形成されるべき重合体の平均分子量は、一
般的に重合技術に採用されている方法、例えば水素のよ
うな連鎖停止制御剤を使用し、あるいは反応温度を変化
させることにより行なわれる。錯化合物およびアルモオ
キサン化合物オリゴマーを含有する本発明による担体触
媒組成物には、重合の際に、必要に応じてヘキサンのよ
うな不活性溶媒中における溶液形態のアルモオキサンオ
リゴマーを追加的に添加してもよい。この追加アルモオ
キサン化合物は前記したと同様にアルキル部分に1から
8個の炭素原子を有するアルキルアルミニウム、例えば
トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、メ
チルジエチルアルミニウムを含有していてもよい。
【0028】本発明担体触媒組成物を使用して製造され
る重合体は、比較的高い融点および微細粉(粒度0.1
25mm以下の重合体微細粉)の少ないことが特徴的で
ある。これは気相重合で得られる重合体においてことに
顕著である。本発明担体触媒組成物は容易に分離される
ことができ、しかも長期間、例えば数ケ月にわたり、そ
の高度の生産性特徴を失なうことなく貯蔵され得る。こ
のために本発明触媒組成物は、ことにアルケン−1の気
相重合に有利に使用されることができる。またこのよう
にして製造されるC2 −C10アルケン−1重合体は、シ
ートおよび成形品の製造にことに有用である。
【0029】実施例1 (A)予備活性化 11.7mg(0.026ミリモル)のジメチルシラン
−ジイル−ビス(インデニル)ジルコニウムジクロライ
ドを、0.1リットル容積のガラスフラスコ中における
6.6ミリリットルのトルエンに溶解させたメチルアル
モオキサン(平均連鎖長さ=17)の1.6モル溶液
に添加した。この触媒2組成分を20℃において20分
間撹拌混合した。得られた溶液は原子量割合406:1
のアルミニウムとジルコニウムを含有するものであっ
た。
【0030】(B)基体添加 0.25mmから0.5mmの平均粒度分布を有する2
gのポリプロピレン微細粉を、0.1リットル容積のガ
ラスフラスコ中のトルエン10ミリリットルに懸濁さ
せ、次いで上記予備活性化工程で得られた溶液6.6ミ
リリットルを添加合併し、20℃において30分間撹拌
した。次いで20℃、約0.01バールの減圧下にトル
エンを蒸散させた。
【0031】これによりジルコニウム錯化合物およびメ
チルアルモオキサンから成る活性触媒0.4gと、ポリ
プロピレン微細粉2gとを含有する担体触媒系が得られ
た。 (C)重合 上記工程(B)で得られた担体触媒組成物2.4gを、
10リットル容積の撹拌オートクレーブ中に、20ミリ
リットルのヘプタン中、肯定(A)において使用したと
同じメチルアルモオキサン0.9gと共に装填した。重
合反応器中のアルミニウム対ジルコニウムの原子量割合
は1200:1であった。次いで温度50℃、圧力2
0.5バールで、液状プロピレン7リットルの存在下に
プロピレン重合を120分間にわたり行なった。
【0032】これにより680gのポリプロピレンが得
られたが、その融点および粒度分布は、触媒の生産性デ
ータ(使用された触媒組成物合計量に対する製造された
ポリプロピレンの量)と共に後掲の表に示される。
【0033】実施例2 (A)予備活性化 実施例1と同様にして、20.4mg(0.049ミリ
モル)のジメチルシラン−ジイル−ビス(シクロペンタ
ジエニル)ジルコニウムジクロライドを、11.5ミリ
リットルのトルエン中に溶解させた1.06gのメチル
アルモオキサン(平均連鎖長さ=17)の1.6モル
溶液と混合した。生成溶液に含有されるアルミニウム対
ジルコニウム原子量割合は380:1であった。
【0034】(B)基体の添加 実施例1と同様にして、同じポリプロピレン微細粉2g
と、上記予備活性化工程で得られた溶液とを合併した。
【0035】これにより2gのポリプロピレン微細粉
と、ジルコニウム錯化合物およびメチルアルモオキサン
から成る1.1gの活性触媒とを含有する担体触媒組成
物が得られた。この担体触媒組成物は、活性に認め得る
低下を示すことなく、2ケ月間にわたり保存することが
できた。
【0036】(C)重合 実施例1と同様にして、上記工程(B)で得られた担体
触媒組成物1.5gと20ミリリットルのヘプタンに懸
濁させた、上記工程(A)に使用したと同じメチルアル
モオキサン0.9gとを使用して、プロピレンの重合を
行なった。ただし実施例1と異なり、重合は液状プロピ
レンの不存在下に、70℃の温度、28バールの圧力で
気状プロピレンを使用して行なわれた。重合反応器中の
アルミニウム対ジルコニウムの原子量割合は1233:
1であった。
【0037】120分間の重合処理後、150gのポリ
プロピレンが得られたが、その融点および粒度分布が、
触媒の生産性と共に後掲の表に示される。
【0038】実施例3 (A)予備活性化 実施例1と同様にして、9.1mg(0.18ミリモ
ル)のジメチルシラン−ジイル−ビス(インデニル)ジ
ルコニウムジクロライドが、5ミリリットルのトルエン
に溶解させた0.46gのメチルアルモオキサン(平均
連鎖長さ=17)の1.6モル溶液と混合された。得
られた溶液中のアルミニウム対ジルコニウムの原子量割
合は400:1を示した。
【0039】(B)基体の添加 実施例1と同様にして、同じポリプロピレン微細粉1g
を、上記予備活性化工程で得られた溶液と合併した。
【0040】これによりジルコニウム錯化合物およびメ
チルアルモオキサンから成る活性触媒0.5gと、ポリ
プロピレン微細粉1.0gとを含有する担体触媒組成物
が得られた。この担体触媒組成物は、認め得る活性ロス
をもたらすことなく、2ケ月にわたり保存されることが
できた。
【0041】(C)重合 実施例2と同様にして、上記工程(B)で得られた担体
触媒組成物1.5gと20ミリリットルのヘプタン中、
上記工程(A)で使用されたと同じメチルアルモオキサ
ン0.9の懸濁液0.9gとを、プロピレンの気相重合
に使用した。このポリプロピレンの融点および平均粒度
分布を、触媒の生産性と共に下表に示す。
【0042】 実 施 例 ポリプロピレンの特性 1 2 3 融点 (℃) 140 153 133 粒度分布(%) 2mm以上 22.9 9.6 60.4 1mm−2mm 30.9 22.5 28.0 0.5mm−1.0mm 13.7 28.9 8.4 0.25mm−0.5mm 5.4 14.0 2.3 0.125mm−0.25mm 5.6 16.5 0.9 0.125mm以下 21.6 8.4 0.0 触媒の生産性(g/g) 404 101 261 上掲の表における「触媒の生産性」は、使用されたジル
コニウム錯化合物とメチルアルモオキサンの単位重量に
対して、製造されたポリプロピレンの重量に関するもの
である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 活性組成分として、周規表IVおよびV
    亜族の金属とアルモオキサン化合物オリゴマーとを混合
    し、次いでこの混合物を重合体粉末に混合して得られ
    る、周規表IVおよびV亜族の金属とアルモオキサン化
    合物オリゴマーとの錯化合物を含有する、C2 −C10
    ルケン−1の重合に適する分離可能の触媒組成物。
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