JP2001525458A - 生産性を向上させた触媒組成物 - Google Patents

生産性を向上させた触媒組成物

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JP2001525458A JP2000524326A JP2000524326A JP2001525458A JP 2001525458 A JP2001525458 A JP 2001525458A JP 2000524326 A JP2000524326 A JP 2000524326A JP 2000524326 A JP2000524326 A JP 2000524326A JP 2001525458 A JP2001525458 A JP 2001525458A
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デイーフエンバツハ,ステイーブン・ピー
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アルベマール・コーポレーシヨン
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Abstract

(57)【要約】 特性または特徴を測定する標準的な試験手順で示されるようにとりわけ非常に高い生産性(1時間で触媒1グラム当たり少なくとも18,000グラムのポリエチレン)を示すオレフィン重合用固体状触媒を記述する。4族メタロセン−アルミノキサン溶液を用いてビニルオレフィンに予備重合を前記溶液を生じさせる時に用いた4族メタロセン1モル当たり150から1500モルの範囲、好適には175から1000モルの範囲のビニルオレフィン(最も好適にはエチレン)であると言った比率で受けさせることにより、そのような粒状触媒を生じさせることができる。前記溶液中のアルミニウムと4族金属の原子比を150:1から1500:1、好適には175:1から1000:1の範囲にする。加うるに、そのような高い生産性を示す触媒を生じさせる時に用いる4族メタロセン材料は、それの分子構造内に、重合性オレフィン置換基を少なくとも1つ持つ。このような粒状触媒は、前以て生じさせておいた支持体、例えば無機化合物(シリカなど)も前以て生じさせておいた粒状の高分子支持体も含有しない、従ってそれらの存在下で生じさせたものでない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】
本発明は、新規で高い効果を示すオレフィン重合用の固体状アルミノキサン(a
luminoxane)/メタロセン(metallocene)触媒、それの製造およびそれの使用に関
する。
【0002】
【背景】
遷移金属化合物、例えばメタロセン類などと一緒に錯体を形成させたヒドロカ
ルビルアルミノキサン(またアルモキサンとしても知られる)類は有効なオレフ
ィン重合用触媒であることが確認されている。特にいろいろなメタロセン類と一
緒に均一触媒系を生じさせようとする時にはメチルアルミノキサン類が有効な触
媒成分である。しかしながら、そのような触媒系は、それを支持型の不均一触媒
として液状媒体中の分散液の形態でか或は支持型固体状触媒として気相重合で用
いると、触媒単位重量当たりの生産性の意味で効果がかなり低いことが確認され
ている。例えば、1992年6月30日付けでTsutsui他に発行された米
国特許第5,126,301号には、担体に支持させたメタロセン−アルミノキ
サン触媒を用いてオレフィンを分散もしくは気相重合系で重合または共重合させ
ると重合活性が顕著に低いことと、遷移金属化合物とアルミノキサン触媒成分を
含んで成る触媒はそれに固有の特性を充分には発揮しないことと、そのようにし
てポリマーを生じさせるとポリマーの粉末特性、例えばかさ密度などが充分でな
いことが指摘されている。Tsutsui他が取ったアプローチは、分枝アルキ
ル基を有する有機アルミニウム化合物と指定されたアルミニウム含有量を有する
アルミノキサンと微細粒子担体と遷移金属メタロセン化合物を混合することで得
た混合物にα−オレフィンを接触させることにより固体状の触媒を生じさせるア
プローチであった。
【0003】 いろいろな研究室が行った広範な研究活動の過程で多様な改良が成されたにも
拘らず、性能が更により良好であると言った特性を示すオレフィン重合用触媒が
求めれられているままである。例えば、1996年3月12日付けでWelch
他に発行された米国特許第5,498,581号は、メタロセン触媒の欠点を克
服する目的で米国特許第5,240,894号、4,871,705号および5
,106,804号に開示された試みを評価したところ特に触媒をスラリー型重
合で用いる必要がある時に改良の余地がまだあることが分かったことを指摘して
いる。米国特許第5,240,894号、4,871,705号および5,10
6,804号に開示されている技術は、メタロセン−アルミノキサン触媒系に予
備重合を支持体の存在有り無しのいずれかで受けさせることを伴う。
【0004】 固体状のメタロセン含有触媒系を調製する目的でWelch他が米国特許第5
,498,581号で示した改良方法は、(a)シクロペンタジエニル、インデ
ニル、テトラヒドロインデニル、オクタヒドロフルオレニルまたはフルオレニル
配位子(オレフィン系不飽和置換基を少なくとも1つ持つ)を少なくとも1つ有
する少なくとも1種のメタロセンと有機アルミノキサンを液体中で一緒にするこ
とで液状の触媒系を生じさせ、(b)前記触媒系の存在下で少なくとも1種のオ
レフィンの予備重合を実施して予備重合した固体状の触媒(プレポリマーの含有
量が95重量パーセント以下)を生じさせそして(c)その結果として生じた固
体を前記液体およびこの液体に溶解している成分から分離することを含んで成る
。前記特許の表Iには前記Welch他の方法を用いると触媒1グラム当たり9
840グラムのポリエチレンを1時間毎にもたらすと言った高い生産性を示す触
媒が生じると報告されている。
【0005】 (発明の要約) 本発明は、無機支持体も他の種類の前以て生じさせておいた(preformed)如何 なる支持体も用いられていない以前に知られていた如何なるオレフィン用不均一
触媒(または触媒系)よりも実質的に高い生産性を示すと考えている固体状のオ
レフィン重合用触媒を提供する。
【0006】 本発明は、加うるに、物理的属性と特性が非常に望ましいと言った組み合わせ
を示すオレフィンホモポリマーおよびコポリマーをもたらす能力を有していて形
態および取り扱い特性が優れている触媒を提供することを可能にするものである
。実際、本発明の好適な様式で生じさせた粒状触媒の形態は、本実験室で以前に
生じさせた粒状触媒または外側の給源から今までに受け取った粒状触媒の中で最
良な粒状触媒に匹敵し得る(同様である)。そのような従来の触媒はシリカ支持
体を用いて作られたものであることを認識することは価値のあることである。
【0007】 本発明の1つの態様に従い、1時間で触媒1グラム当たり少なくとも18,0
00グラムのポリエチレンをもたらすと言った生産性を示すビニルオレフィンプ
レポリマー(vinylolefin prepolymer)−4族メタロセン−アルミノキサン粒状触
媒組成物を提供する。好適な触媒は、前記生産性特徴が少なくとも25,000
であると言った触媒であり、特に好適な触媒は前記生産性特徴が少なくとも30
,000であると言った触媒である。
【0008】 4族メタロセン−アルミノキサン溶液を用いてビニルオレフィンに予備重合[
前記溶液を生じさせる時に用いる4族メタロセン1モル当たりのビニルオレフィ
ン(最も好適にはエチレン)の比率が150から1500モルの範囲、好適には
175から1000モルの範囲になるように]を受けさせておくとそのような例
外的に高い生産性を示す粒状のオレフィン重合用触媒が生じ得ることを見い出し
た。また、この方法を実施する時に、前記溶液中のアルミニウムと4族金属の原
子比が150:1から1500:1の範囲、好適には175:1から1000:
1の範囲の溶液を用いることも重要である。加うるに、そのような新規で高い生
産性を示す触媒を生じさせる時に用いる前記4族メタロセン材料は、それの分子
構造内に、重合性オレフィン置換基を少なくとも1つ有する。
【0009】 そのような触媒の別の特徴は、それらが自己支持型(selfl-supporting)触媒で
ある点にある。このことは、前記触媒粒子が前以て生じさせておいた支持体、例
えば無機化合物(シリカなど)も前以て生じさせておいた粒子状の高分子支持体
も含有しないこと、従ってそのような前以て生じさせておいた支持体の存在下で
生じさせたものでないことを意味する。その代わりに、前記プレポリマーを少な
くとも1種の4族メタロセンと少なくとも1種のアルミノキサンの組み合わせの
存在下で最初は均一な液状有機溶媒相中で生じさせ、この液状有機溶媒相から触
媒粒子を沈澱させる[前記組み合わせは前記メタロセンと前記アルミノキサンを
前記溶媒中で一緒にした時に取る、即ち取得する如何なる化学組成のものでも構
成のものでもよい]。本技術分野の最新の知識に従い、メタロセンとアルミノキ
サンを不活性な有機溶媒中で一緒にするとそれらは互いに化学反応を起こして反
応生成物が生じると理解する。従って、本技術分野の最新の知識に従い、本発明
の触媒組成物が含むプレポリマーは、少なくとも1種の4族メタロセンと少なく
とも1種のアルミノキサンが最初は均一な有機液溶媒相(これから触媒粒子が沈
澱して来る)中で反応することで生じた生成物の存在下で生じたものであると考
えている。
【0010】 好適な態様における本発明の上述した触媒は1グラム当たり20平方メートル
(m2/g)以下、好適には10m2/g未満の比表面積を有するものである。
【0011】 本発明の高い生産性を示す触媒を生じさせるに好適な方法は、 a) 少なくとも1種のメタロセン、好適には4族金属のメタロセンと少なくと
も1種のアルミノキサン、好適にはメチルアルミノキサンを有機溶媒中で一緒に
混合して触媒含有溶液(catalytic solution)を生じさせ、そして b) a)で得た触媒含有溶液を調節した量のビニルオレフィンモノマー、好適
にはエチレンに1グラム当たり20平方メートル(m2/g)以下の比表面積を 有する粒状固体が生じるような重合条件下で接触させる、 ことを含んで成る方法である。適切に実施すると、回収して乾燥させた触媒は、
1時間で触媒1グラム当たり少なくとも18,000グラムのポリエチレンをも
たらすと言った生産性を示す。
【0012】 本発明の非支持型触媒およびそれが示す生産性を1990年5月8日付けでK
ioka他に発行された米国特許第4,923,833号に報告されている触媒
およびこの触媒が示す生産性(「重合活性」)と比較することは興味の持たれる
ことである。Kioka他は、本発明とは異なり、(a)アルミノキサンが1番
目の溶媒に入っている溶液を前記アルミノキサンが不溶であるか或は難溶の2番
目の溶媒に接触させて固体状のアルミノキサンを沈澱させることで懸濁液を生じ
させそして(b)その結果として生じた固体状のアルミノキサンが入っている懸
濁液を4族金属の化合物、例えばそれのメタロセンが3番目の溶媒に入っている
溶液に接触させて微細固体状粒子を生じさせることにより、非支持型の固体状触
媒を生じさせている。その後、前記溶液にエチレンを供給することで予備重合を
起こさせている。このようにKioka他の固体状粒子の生成は、最初にアルミ
ノキサンを固体状粒子として沈澱させた後にそのアルミノキサンとメタロセンの
間で相互作用を起こさせることにより行われている。それとは対照的に、本発明
は、メタロセンとアルミノキサンを溶液中で相互作用させそしてエチレンまたは
他のビニルモノマーを調節した量で導入することで固体状の粒子を液状媒体中に
生じさせることを伴う。前記Kioka他の特許に示されている触媒が示す生産
性の中で最大の生産性は、実施例6に示されている生産性であり、その生産性(
「重合活性」)は、エチレン−4−メチル−1−ペンテンコポリマーを生じさせ
るスラリー重合方法で1mMのZr当たり27,100gのPEであった。本発
明の触媒が示す生産性をKioka他が用いた基準と同じ基準で表すと1mMの
Zr当たり少なくとも600,000gのPEであると言った「重合活性」であ
る。
【0013】 以下に行う説明および添付請求の範囲から本発明の他の態様および特徴が更に
明らかになるであろう。
【0014】 (更に詳細な説明)アルミノキサン類 ヒドロカルビルアルミニウム化合物、特にトリアルキルアルミニウム、例えば
トリメチルアルミニウムに加水分解をある程度受けさせるとヒドロカルビルアル
ミノキサン類が生じる。
【0015】 ヒドロカルビルアルミノキサン類は線状、環状、かご形または重合体構造形態
で存在している可能性があり、最も簡単な単量体化合物はテトラアルキルアルミ
ノキサン、例えば式(CH32AlOAl(CH32で表されるテトラメチルア
ルミノキサン、または式(C252AlOAl(C252で表されるテトラエ
チルアルミノキサンなどである。オレフィン重合用触媒で用いるに好適な化合物
は、繰り返し単位:
【0016】
【化1】
【0017】 [ここで、RはC1−C10アルキルである] を通常4から20個含むオリゴマー材料[これを時にはポリアルキルアルミノキ
サン類と呼ぶ]である。特にポリメチルアルミノキサン(MAO)類が好適であ
る。線状および環状アルミノキサン類は構造
【0018】
【化2】
【0019】 および
【0020】
【化3】
【0021】 [ここで、mおよびnは4以上の整数である] を有するとしてしばしば示されてはいるが、アルミノキサン類の正確な構造は未
知のままである。
【0022】 メチルアルミノキサン類が示す溶解度を向上させる目的でそれらにある種の高
級アルキル基を持たせることも可能である。そのような変性メチルアルミノキサ
ン類は例えば米国特許第5,157,008号などに記述されている。MAOに
加えて、本発明で用いるに適したヒドロカルビルアルミノキサン類の非制限例に
は、エチルアルミノキサン(EAO)、イソブチルアルミノキサン(IBAO)
、n−プロピルアルミノキサン、n−オクチルアルミノキサンが含まれる。この
ようなヒドロカルビルアルミノキサン類が示す活性、溶解度および/または安定
性を向上させる目的で、また、アミン類、アルコール類、エーテル類、エステル
類、燐酸、カルボン酸、チオール類、アルキルジシロキサン類から誘導される部
分を20モルパーセント(アルミニウムを基準)に及んで含めることも可能であ
る。
【0023】 上記アルミノキサン類の調製は本技術分野で公知な如くトリアルキルアルミニ
ウム化合物に加水分解をある程度受けさせることで実施可能である。上記トリア
ルキルアルミニウム化合物を自由水または水含有固体(これは水和物であっても
よいか或は水を吸収している多孔質材料であってもよい)と反応させることによ
り、上記化合物に加水分解を受けさせることができる。本質的に水の添加による
場合には混合物を激しく撹拌したとしても反応の調節は困難なことから、通常は
、自由水を有機溶媒中の溶液または分散液の形態で添加する。適切な水和物には
、例えばCuSO4・5H2O,Al2(SO43・18H2O,FeSO4・7H2 O,AlCl3・6H2O,Al(NO33・9H2O,MgSO4・7H2O,M gCl2・6H2O,ZnSO4・7H2O,Na2SO4・10H2O,Na3PO4 ・12H2O,LiBr・2H2O,LiCl・1H2O,LiI・2H2O,Li
I・3H2O,KF・2H2O,NaBr・2H2Oの如き塩水和物、そしてアル カリ金属もしくはアルカリ土類金属の水酸化物の水和物、例えばNaOH・H2 O,NaOH・2H2O,Ba(OH)2・8H2O,KOH・2H2O,CsOH
・1H2O,LiOH・1H2Oなどが含まれる。上記水和物のいずれの混合物も
使用可能である。混合物に含めるアルキルアルミニウム化合物全体に対する自由
水または水和物もしくは多孔質材料、例えばアルミナまたはシリカなどに入って
いる水のモル比は幅広く多様であり得、例えば2:1から1:4であってもよく
、4:3から1:3.5の比率が好適である。
【0024】 上記ヒドロカルビルアルミノキサン類およびヒドロカルビルアルミノキサン製
造方法は、例えば米国特許第4,908,463;4,924,018;5,003,
095;5,041,583;5,066,631;5,099,050;5,157,
008;5,157,137;5,235,081;5,248,801及び5,37 1,260号(これらの教示は引用することによって全体が本明細書に組み入れ られる)などに記述されている。上記メチルアルミノキサン類は未反応のトリメ
チルアルミニウムをいろいろな量で含み、未反応トリメチルアルミニウムとして
のアルミニウム値は5から35モルパーセントである。トリメチルアルミニウム
としてのアルミニウム含有量を好適にはアルミニウム値全体の23モルパーセン
ト未満、より好適には20モルパーセント未満にする。
【0025】 このようなアルミノキサン類は供給されたまま使用可能であるか、或はそれら
を本発明の触媒組成物を生じさせる時に用いるに先立ってそれらに熱処理を受け
させておくことも可能である。前記アルミノキサンに熱処理を混ぜ物なしの形態
で受けさせることも可能であるが、1種以上のアルミノキサン類、好適にはメチ
ルアルミノキサンを適切な不活性無水溶媒、例えば炭化水素溶媒などに入れた溶
液またはスラリーを加熱するのが好適である。前記アルミノキサンの溶液または
スラリーを生じさせる時に使用可能なパラフィン系および環状パラフィン系炭化
水素溶媒には、ペンタン、イソペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン
、オクタン、デカン、ドデカン、ヘキサデカンが含まれ、炭素数が5から10の
炭化水素溶媒が好適である。使用可能な液状の単核芳香族炭化水素には、ベンゼ
ン、トルエン、1種以上のキシレン類、クメン、エチルベンゼン、メシチレン、
そして芳香族炭化水素の混合物またはブレンド物、例えば芳香族ナフサ類、BT
X、芳香族ガソリン溜分の如き溶媒が含まれ、炭素数が6から20の芳香族炭化
水素が好適である。1つの種類として、芳香族溶媒が好適である。
【0026】 前以て熱処理を受けさせておいたアルミノキサン類を本発明の粒状触媒を生じ
させる時に用いる場合には、熱処理前に1種以上のヒドロカルビルアルミノキサ
ン類、特にメチルアルミノキサンが炭化水素溶液中に少なくとも5重量%から5
0重量%以上、好適には10から40重量%の範囲、より好適には25から30
重量%の範囲で入っている状態で熱処理を受けさせておいた1種以上のアルミノ
キサンを用いるのが望ましい[前記化合物が前記溶液中に存在している形態がど
のような形態であろうともまた組成がどのような組成であろうとも]。このよう
な溶媒は通常はパラフィン系、環状パラフィン系および/または芳香族溶媒であ
り、最も好適には液状の単核芳香族炭化水素溶媒(例えばトルエンまたはキシレ
ン)である。前記溶液の加熱を少なくとも40℃の温度で適切な時間行うと、そ
のような熱処理を受けさせておいたアルミノキサン(類)を用いて生じさせる本
発明の触媒組成物が示す生産性が向上し得る。新しく生じさせたメチルアルミノ
キサンが芳香族溶媒、例えばトルエンなどに入っている目で見て透明な溶液を少
なくとも40℃、好適には少なくとも70℃の温度に適切な時間加熱すると、結
果として生じる溶液を適切に低い温度、例えば−15℃の温度に8時間冷した時
にゲルが目で感知できる量で含まれるが、そのような熱処理を受けさせていない
同じメチルアルミノキサン溶液を同じ様式で冷した時には目で感知できるほどの
ゲル生成を示さないことを観察した。ゲルを目で感知することができる量で既に
含有する熟成メチルアルミノキサン−トルエン溶液にそのような熱処理を受けさ
せた場合にも、同様に、その熱処理を受けさせた溶液を−15℃に8時間保持し
た後に目で感知できるゲルの含有量が多くなる傾向がある。現在のところ、アル
ミノキサン溶液を加熱している間に何が起こるかを正確には確認しておらずまた
熱処理の結果として生じるアルミノキサン溶液がそれを用いて生じさせた触媒組
成物の活性をなぜ高め得るかも正確には確認していない。
【0027】 アルミノキサンを熱処理する温度は40から130℃の範囲の温度が典型的で
あり、好適な温度は、特にメチルアルミノキサンに熱処理を受けさせる場合、7
0から90℃の範囲である。このアルミノキサンを加熱する時間は、主に、使用
する温度(類)および初期アルミノキサン溶液の濃度に応じて変わるであろうが
、一般的には、温度および/または濃度を高くすればするほど時間を短くするこ
とができる。この時間は典型的に0.5から72時間の範囲であり、温度および
アルミノキサン濃度が好適であるならば通常は1から12時間の範囲の時間で充
分であろう。例えば、メチルアルミノキサンがトルエンまたは相当する芳香族溶
媒に30重量%入っている溶液を用いる場合には、加熱を80℃で2から12時
間行うのが好適な操作方法である。必要または望ましいと思われる時にはいつで
も本開示を基にして前記温度、時間および/または初期アルミノキサン濃度の範
囲から逸脱させることも可能であるは理解されるであろう。メタロセン類 明細書および請求の範囲で使用される時には、用語「メタロセン」は少なくと
も1個のシクロペンタジエニル部分を含有する金属誘導体を包含する。本発明の
自己−支持された固体触媒の製造において使用されるメタロセン類は少なくとも
1個の重合可能なオレフィン系置換基、例えば末端炭素対炭素二重結合を有する
ヒドロカルビル基、を分子中に有するものである。そのような1個もしくは複数
の置換基は(a)メタロセンのシクロペンタジエニル、インデニル、フルオレニ
ル、テトラ−ヒドロインデニル、ベンゾインデニルまたは同様のシクロペンタジ
エニル部分を含有する基の上に、(b)メタロセン中で一対のシクロペンタジエ
ニル部分を含有する基を一緒に結合させる架橋基の上に、(c)メタロセンの4
族金属原子の上に、または(d)(a)、(b)および(c)のうちの2つもし
くはそれ以上の上に存在できる。そのような末端オレフィン系の置換されたメタ
ロセン類の例は、例えば、ウィンター(Winter)他に対する米国特許第5,145,
819号、アントベルグ(Antberg)他に対する第5,169,818号、ウェルヒ(
Welch)他に対する第5,498,581号、ムラタ(Murata)他に対する第5,54 1,350号に開示または教示されているタイプのメタロセン類であり、それら の全開示は引用することにより本発明の内容となる。いくつかのそのようなオレ
フィン系の置換されたメタロセン類は下記のものを包含する: (シクロペンタジエニル)(ビニルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロ
リド、 ビス(ビニルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、 ビス(2,3−ジメチル−5−ビニルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジク ロリド、 (シクロペンタジエニル)(ビニルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチ
ル、 ビス(ビニルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、 ビス(2,3−ジメチル−5−ビニルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメ チル、 (シクロペンタジエニル)(ビニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリ
ド、 ビス(ビニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、 ビス(2,3−ジメチル−5−ビニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロ リド、 (シクロペンタジエニル)(ビニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジメチル
、 ビス(ビニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジメチル、 ビス(2,3−ジメチル−5−ビニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジメチ ル、 (ジビニルシリル)ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド(ジビニルシラ
ンジイルビス(インデニル)ジルコニウムジクロリドとしても知られる)、 (ジビニルシリル)ビス(2−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、 (ジビニルシリル)ビス(2−エチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、 (ジアリルシリル)ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、 (ジアリルシリル)ビス(2−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、 (ジアリルシリル)ビス(2−エチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、 (ジアリルシリル)ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、 (メチルビニルシリル)ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、 (メチルアリルシリル)ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、 (ジビニルシリル)ビス(2−メチルインデニル)ジルコニウムジメチル、 (ジビニルシリル)ビス(2−エチルインデニル)ジルコニウムジメチル、 (ジアリルシリル)ビス(2−メチルインデニル)ジルコニウムジメチル、 (ジアリルシリル)ビス(2−エチルインデニル)ジルコニウムジメチル、 (ジビニルシリル)ビス(2−メチルインデニル)ジルコニウム(メチル)(フ
ェニル)、 (メチルビニルシリル)ビス(インデニル)ジルコニウムジメチル、 (メチルアリルシリル)ビス(インデニル)ジルコニウムジメチル、 (シクロペンタジエニル)(ビニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリ
ド、 ビス(ビニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、 ビス(2,3−ジメチル−5−ビニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロ リド、 (シクロペンタジエニル)(ビニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジメチル
、 ビス(ビニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジメチル、 ビス(2,3−ジメチル−5−ビニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジメチ ル、 (シクロペンタジエニル)(ビニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリ
ド、 ビス(ビニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、 ビス(2,3−ジメチル−5−ビニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロ リド、 (シクロペンタジエニル)(ビニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジメチル
、 ビス(ビニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジメチル、 ビス(2,3−ジメチル−5−ビニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジメチ ル、 (ジビニルシリル)ビス(インデニル)ハフニウムジクロリド(ジビニルシラン
ジイルビス(インデニル)ハフニウムジクロリドとしても知られる)、 (ジビニルシリル)ビス(2−メチルインデニル)ハフニウムジクロリド、 (ジビニルシリル)ビス(2−エチルインデニル)ハフニウムジクロリド、 (ジアリルシリル)ビス(インデニル)ハフニウムジクロリド、 (ジアリルシリル)ビス(2−メチルインデニル)ハフニウムジクロリド、 (ジアリルシリル)ビス(2−エチルインデニル)ハフニウムジクロリド、 (ジアリルシリル)ビス(インデニル)ハフニウムジクロリド、 (メチルビニルシリル)ビス(インデニル)ハフニウムジクロリド、 (メチルアリルシリル)ビス(インデニル)ハフニウムジクロリド、 (ジビニルシリル)ビス(2−メチルインデニル)ハフニウムジメチル、 (ジビニルシリル)ビス(2−エチルインデニル)ハフニウムジメチル、 (ジアリルシリル)ビス(2−メチルインデニル)ハフニウムジメチル、 (ジアリルシリル)ビス(2−エチルインデニル)ハフニウムジメチル、 (ジビニルシリル)ビス(2−メチルインデニル)ハフニウム(メチル)(フェ
ニル)、 (メチルビニルシリル)ビス(インデニル)ハフニウムジメチル、 (メチルアリルシリル)ビス(インデニル)ハフニウムジメチル、 (ジアリルアミノ)(メチル)シリルビス(シクロペンタジエニル)チタンジク
ロリド、 (ジアリルアミノ)(フェニル)シリルビス(シクロペンタジエニル)チタンジ
クロリド、 (ジアリルアミノ)(メチル)シリルビス(シクロペンタジエニル)チタンジメ
チル、 (ジアリルアミノ)(フェニル)シリルビス(シクロペンタジエニル)チタンジ
メチル、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(シクロペンタジエニル)チタンジクロ
リド、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(シクロペンタジエニル)チタンジメチ
ル、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(メチルシクロペンタジエニル)チタン
ジクロリド、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(メチルシクロペンタジエニル)チタン
ジメチル、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(インデニル)チタンジクロリド、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(インデニル)チタンジメチル、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(2−メチルインデニル)チタンジクロ
リド、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(2−メチルインデニル)チタンジメチ
ル、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)
チタンジクロリド、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)
チタンジメチル、 (ジアリルアミノ)(メチル)シリルビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウ
ムジクロリド、 (ジアリルアミノ)(フェニル)シリルビス(シクロペンタジエニル)ジルコニ
ウムジクロリド、 (ジアリルアミノ)(メチル)シリルビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウ
ムジメチル、 (ジアリルアミノ)(フェニル)シリルビス(シクロペンタジエニル)ジルコニ
ウムジメチル、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウム
ジクロリド、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウム
ジメチル、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(メチルシクロペンタジエニル)ジルコ
ニウムジクロリド、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(メチルシクロペンタジエニル)ジルコ
ニウムジメチル、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド
、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(インデニル)ジルコニウムジメチル、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(2−メチルインデニル)ジルコニウム
ジクロリド、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(2−メチルインデニル)ジルコニウム
ジメチル、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)
ジルコニウムジクロリド、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)
ジルコニウムジメチル、 (ジアリルアミノ)(メチル)シリルビス(シクロペンタジエニル)ハフニウム
ジクロリド、 (ジアリルアミノ)(フェニル)シリルビス(シクロペンタジエニル)ハフニウ
ムジクロリド、 (ジアリルアミノ)(メチル)シリルビス(シクロペンタジエニル)ハフニウム
ジメチル、 (ジアリルアミノ)(フェニル)シリルビス(シクロペンタジエニル)ハフニウ
ムジメチル、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(シクロペンタジエニル)ハフニウムジ
クロリド、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(シクロペンタジエニル)ハフニウムジ
メチル、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(メチルシクロペンタジエニル)ハフニ
ウムジクロリド、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(メチルシクロペンタジエニル)ハフニ
ウムジメチル、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(インデニル)ハフニウムジクロリド、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(インデニル)ハフニウムジメチル、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(2−メチルインデニル)ハフニウムジ
クロリド、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(2−メチルインデニル)ハフニウムジ
メチル、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)
ハフニウムジクロリド、 ビス[(ジアリルアミノ)]シリルビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)
ハフニウムジメチル、 ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジアリル、 ビス(メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジアリル、 ビス(2,3,5−トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジアリル、 (シクロペンタジエニル)(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウム
ジアリル、 ビス(メチルインデニル)ジルコニウムジアリル、 (インデニル)(2−メチルインデニル)ジルコニウムジアリル、 ビス(シクロペンタジエニル)ハフニウムジアリル、 ビス(メチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジアリル、 ビス(2,3,5−トリメチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジアリル、 (シクロペンタジエニル)(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジ
アリル、 ビス(メチルインデニル)ハフニウムジアリル、 (インデニル)(2−メチルインデニル)ハフニウムジアリル。
【0028】 好ましいメタロセン類は下記のような化合物を包含する: 5−(シクロペンタジエニル)−5−(9−フルオレニル)1−ヘキセンジルコ
ニウムジクロリド、 ビス(9−フルオレニル)(メチル)(ビニル)シランジルコニウムジクロリド
、 ビス(9−フルオレニル)(メチル)(プロペ−2−エニル)シランジルコニウ
ムジクロリド、 ビス(9−フルオレニル)(メチル)(ブテ−3−エニル)シランジルコニウム
ジクロリド、 ビス(9−フルオレニル)(メチル)(ヘキセ−5−エニル)シランジルコニウ
ムジクロリド、 ビス(9−フルオレニル)(メチル)(オクテ−7−エニル)シランジルコニウ
ムジクロリド、 (シクロペンタジエニル)(1−アリルインデニル)ジルコニウムジクロリド、 ビス(1−アリルインデニル)ジルコニウムジクロリド、 (9−(プロペ−2−エニル)フルオレニル)(シクロペンタジエニル)ジルコ
ニウムジクロリド、 (9−(プロペ−2−エニル)フルオレニル)(ペンタメチルシクロペンタジエ
ニル)ジルコニウムジクロリド、 ビス(9−(プロペ−2−エニル)フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、 (9−(シクロペンテ−2−エニル)フルオレニル)(シクロペンタジエニル)
ジルコニウムジクロリド、 ビス(9−(シクロペンテ−2−エニル)フルオレニル)ジルコニウムジクロリ
ド、 5−(2−メチルシクロペンタジエニル)−5(9−フルオレニル)1−ヘキセ
ンジルコニウムジクロリド、 1−(9−フルオレニル)−1−(シクロペンタジエニル)−1−(ブテ−3−
エニル)−1−(メチル)メタンジルコニウムジクロリド、 5−(フルオレニル)−5−(シクロペンタジエニル)−1−ヘキセンハフニウ
ムジクロリド、 (9−フルオレニル)(1−アリルインデニル)ジメチルシランジルコニウムジ
クロリド、 1−(2,7−ジ(アルファ−メチルビニル)(9−フルオレニル)−1−(シ クロペンタジエニル)−1,1−ジメチルメタンジルコニウムジクロリド、 1−(2,7−ジ(シクロヘキセ−1−エニル)(9−フルオレニル)−1−( シクロペンタジエニル)−1,1−メタンジルコニウムジクロリド、 5−(シクロペンタジエニル)−5−(9−フルオレニル)−1−ヘキセンチタ
ンジクロリド、 5−(シクロペンタジエニル)−5−(9−フルオレニル)1−ヘキセンチタン
ジクロリド、 ビス(9−フルオレニル)(メチル)(ビニル)シランチタンジクロリド、 ビス(9−フルオレニル)(メチル)(プロペ−2−エニル)シランチタンジク
ロリド、 ビス(9−フルオレニル)(メチル)(ブテ−3−エニル)シランチタンジクロ
リド、 ビス(9−フルオレニル)(メチル)(ヘキセ−5−エニル)シランチタンジク
ロリド、 ビス(9−フルオレニル)(メチル)(オクテ−7−エニル)シランチタンジク
ロリド、 (シクロペンタジエニル)(1−アリルインデニル)チタンジクロリド、 ビス(1−アリルインデニル)チタンジクロリド、 (9−(プロペ−2−エニル)フルオレニル)(シクロペンタジエニル)ハフニ
ウムジクロリド、 (9−(プロペ−2−エニル)フルオレニル)(ペンタメチルシクロペンタジエ
ニル)ハフニウムジクロリド、 ビス(9−(プロペ−2−エニル)フルオレニル)ハフニウムジクロリド、 (9−(シクロペンテ−2−エニル)フルオレニル)(シクロペンタジエニル)
ハフニウムジクロリド、 ビス(9−(シクロペンテ−2−エニル)(フルオレニル)ハフニウムジクロリ
ド、 5−(2−メチルシクロペンタジエニル)−5(9−フルオレニル)−1−ヘキ
センハフニウムジクロリド、 5−(フルオレニル)−5−(シクロペンタジエニル)−1−オクテンハフニウ
ムジクロリド、 (9−フルオレニル)(1−アリルインデニル)ジメチルシランハフニウムジク
ロリド。
【0029】 メタロセン成分が、別個の部分であってもよいかまたはそれらが例えば2価ヒ
ドロカルビル架橋、珪素−含有2価架橋、もしくはゲルマニウム−含有2価架橋
のような架橋により一緒に結合されていてもよい2個のシクロペンタジエニル部
分を含有する基を好ましくは有する4族金属、すなわち、チタン、ジルコニウム
またはハフニウム、のメタロセン類であり、そしていずれの場合にもメタロセン
が分子中に重合可能なオレフィン系置換を含有することが注目されるであろう。
【0030】 メタロセンと一緒に使用してもよい適する遷移金属化合物は4−6族金属の既
知のチーグラー−ナッタ触媒化合物を包含する。そのような遷移金属の非限定的
な説明例は、TiCl4、TiBr4、Ti(OC253Cl、Ti(OC25 )Cl3、Ti(OC493Cl、Ti(OC372Cl2、Ti(OC37 2 Br2、VCl4、VOCl3、VO(OC253、ZrCl4、ZrCl3(O C25)、Zr(OC254、ZrCl(OC493を包含する。オレフィン類 一般的には、重合可能なオレフィン系炭化水素または重合可能なオレフィン系
炭化水素類の組み合わせを本発明の触媒組成物の製造において使用することがで
きる。典型的には、それらは1種もしくはそれ以上の炭素数18までのアルファ
−オレフィン類であるが、それより多い炭素原子含有量を有するアルファ−オレ
フィン単量体を使用してもよい。いくつかの例は、スチレン、1−ペンテン、4
−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテ
ン、1−デセン、1−オクタ−デセン、およびビニルシクロヘキサンを包含する
。炭素数8までのビニルオレフィン類が好ましく、そして炭素数2〜4のビニル
オレフィン系炭化水素類、すなわちエチレン、プロピレンおよび1−ブテンまた
はそれらのいずれかの2種もしくは3種全部の組み合わせ、がより好ましい。エ
チレンまたはプロピレンと他のビニルオレフィン系炭化水素、例えば1−ペンテ
ン、1−ヘキセンまたは1−オクテン、との組み合わせも又適する。エチレン自
身が本発明の自己−支持触媒の製造における使用に関して最も好ましいオレフィ
ンである。予備重合条件 本発明の実施においては、本発明の粒状触媒組成物は予備成形された有機また
は無機固体担体の存在下で製造されない。それ故、予備重合溶液はそのような担
体を含まず、そして本発明の粒状ビニルオレフィンプレポリマー−4族メタロセ
ン−アルミノキサン触媒組成物は、触媒粒子の製造で使用される材料または反応
装置中の外来不純物として存在するかもしれない多分痕跡量(例えば、<0.5 重量%)の固体不純物以外は予備成形された粒状固体が欠けているかまたはそれ
を含まない。
【0031】 予備重合をその中で行おうとする炭化水素溶液はアルミノキサンおよびメタロ
セン成分(またはその場でそれらから製造される1種もしくはそれ以上の反応生
成物)を、溶液中のアルミニウム対4族金属の原子比が150:1〜1500:
1の範囲内、そして好ましくは175:1〜1000:1の範囲内、であるよう
な割合で含有すべきである。
【0032】 上記のように、予備重合段階におけるビニルオレフィン(最も好ましくは、エ
チレン)対メタロセンの割合は、予備重合をその中で行おうとする溶液の製造に
おいて使用される4族メタロセン1モル当たり150〜1500の範囲内、そし
て好ましくは175〜1000の範囲内、である。驚くべきことに、この工程段
階で使用されるビニルオレフィン対4族メタロセンのモル比が本発明に従い使用
される最高モル比よりかなり上である場合には、触媒粒子の形態は非常に劣悪に
なる。それ故、本発明によると、予備重合された触媒粒子の製造においては多い
よりむしろ少ないビニルオレフィンが使用される。
【0033】 予備重合は相対的に穏やかな条件下で行うことができる。典型的には、これは
高濃度の局在化された熱から生ずるその場での分解を防止するように設計された
低圧のオレフィンおよび相対的に低い温度の使用を包含するであろう。予備重合
は典型的には−15℃〜+110℃の範囲内、より好ましくは+10°〜+30
℃の範囲内、で起きる。プレポリマーの量は変動しうるが、典型的には生ずる予
備重合された固体触媒系の1〜95重量%、より好ましくは5〜80重量%、の
範囲内であろう。メタロセンの実質的に全てが液体中よりむしろ固体中にあるよ
うな点で少なくとも予備重合を行うことが、メタロセンの使用を最大にするため
、一般的に望ましい。
【0034】 予備重合後に、生じた固体の予備重合された触媒を反応混合物の液体から分離
する。この段階を行うためには種々の当該技術において既知である技術を使用す
ることができる。例えば、材料を濾過、傾斜によりまたは真空蒸発により分離す
ることができる。しかしながら、真空蒸発はその後の重合のために貯蔵または使
用される前に生じた固体の予備重合された触媒から予備重合の液体反応生成物中
の実質的に全ての可溶性成分を除去することが望ましいと考えられるため、それ
は最近では真空蒸発によらないことが好ましい。固体を液体から分離した後に、
生じた固体を好ましくは炭化水素で洗浄しそして次に高真空を用いて乾燥して実
質的に全ての液体および固体に伴っているかもしれない他の揮発性成分を除去す
る。本発明の触媒を使用する重合方法 本発明の不均質触媒は、スラリー法としてまたは気相法として行われる重合に
おいて使用することができる。「スラリー」とは、粒状触媒が1種もしくはそれ
以上の補助的な溶媒(例えば、液体芳香族炭化水素類など)からなっていてもよ
い適当な液体反応媒体中または過剰量の塊状重合しようとする液体単量体中のス
ラリーまたは分散液として使用されることを意味する。一般的に述べると、重合
は0〜160℃の範囲内の1つもしくはそれ以上の温度において、そして大気圧
、大気圧以下または大気圧以上の条件下で行われる。一般的な重合補助剤、例え
ば水素、を所望により使用してもよい。好ましくは、本発明の触媒のスラリーま
たは分散液を含有する液体反応媒体中で行われる重合は40〜110℃の範囲内
の温度で行われる。そのような方法用の代表的な液体希釈剤はヘキサン、トルエ
ンおよび同様な物質を包含する。典型的には、気相重合を実施する時には、大気
圧以上の圧力が使用され、そして反応は50〜120℃の範囲内の温度で行われ
る。これらの気相重合は、未反応気体からの生成物粒子の分離を可能にするよう
に適応させた圧力容器中の触媒の撹拌されたまたは流動化された床の中で行うこ
とができる。サーモスタットで調節されたエチレン、共単量体、水素および不活
性希釈気体、例えば窒素、を加えるかまたは再循環させて粒子を所望する重合反
応温度に保つことができる。アルミニウムアルキル、例えばトリエチルアルミニ
ウム、を水、酸素および他の不純物の捕獲剤として加えてもよい。そのような場
合には、アルミニウムアルキルは好ましくは例えばトルエンまたはキシレンの如
き適当な乾燥液体炭化水素溶媒中の溶液状で使用される。5×10-3モルの範囲
内のそのような溶液の濃度が一般的に使用される。しかし、所望するなら、それ
より高いまたは低い濃度の溶液を使用することもできる。重合体生成物は連続的
にまたは半連続的に、反応器中で一定の生成物の存在を保つような速度で、除去
することができる。
【0035】 重合体は本発明に従い、重合可能なオレフィン類、典型的には1−オレフィン
類(α−オレフィン類としても知られる)、例えばエチレン、プロピレン、1−
ブテン、スチレン、のホモ重合により、または少なくとも1種が典型的には1−
オレフィンである2種もしくはそれ以上の共重合可能な単量体の共重合により、
製造することができる。そのような共重合体の製造において使用される他の1種
もしくは複数の単量体は、1種もしくはそれ以上の異なる1−オレフィン類およ
び/またはジオレフィン、および/または重合可能なアセチレン系単量体であり
うる。通常は、使用される炭化水素単量体、例えば1−オレフィン類、ジオレフ
ィン類および/またはアセチレン系単量体、は1個の分子当たり10個までの炭
素原子を含有するであろう。この方法での使用に好ましいオレフィン単量体はエ
チレン、プロピレン、1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、4−メチル−1−
ペンテン、1−ヘキセン、および1−オクテンを包含する。エチレン、もしくは
プロピレン、またはエチレンおよびエチレンと共重合可能な少なくとも1種のC 3 −C81−オレフィンの重合において本発明の粒状触媒を使用することが特に好
ましい。典型的なジオレフィン単量体は、エチレンおよびプロピレンとの三元共
重合体を製造するために使用できる1,6−を包含し、ヘキサジエン、ノルボル ナジエン、および同様な共重合可能なジエン炭化水素類を包含する。1−ヘプチ
ンおよび1−オクチンが使用できる適当なアセチレン系単量体の例である。
【0036】 本発明の触媒の比較的高い活性および生産性のために、オレフィン重合で使用
される本発明の不均質触媒の量は同規模で行われるオレフィン重合で典型的に使
用されるものより幾分少なくすることができる。例えば、2−リットルオートク
レーブ中で450psigの一定エチレン圧力でエチレンのホモ重合を行う際に
は、1バッチの重合反応当たり5ミリグラム程度の少ない触媒を用いて優れた結
果が得られた。それ故、一般的には本発明に従い行われる重合および共重合は触
媒有効量の不均質触媒を用いて行われ、その量は例えば実施しようとする重合の
タイプ、使用される重合条件、および重合を行う反応装置のタイプのような因子
に依存して変動し得る。多くの場合、本発明の触媒の使用量は重合しようとする
1種もしくは複数の単量体の重量を基にして0.000001〜0.01重量%の
4族金属の範囲を与えるようなものであろう。
【0037】 一般的な方法での重合および触媒の不活性化後に、生成物重合体を重合反応器
から適当な手段により回収することができる。この方法を触媒の液体媒体中スラ
リーまたは分散液を用いて行う時には、生成物は典型的には物理的な分離手段(
例えば傾斜など)により回収される。回収された重合体は一般的には1種もしく
はそれ以上の適当な揮発性溶媒で洗浄されて残存重合溶媒または他の不純物を除
去し、そして次に典型的には減圧下で熱を加えてまたは加えずに乾燥する。この
方法を気相重合として行う時には、気相反応器からの除去後の生成物は典型的に
は窒素パージにより残存単量体を含んでおらず、そしてしばしばさらなる触媒の
不活性化または触媒の除去なしに使用することができる。
【0038】 本発明に従い重合体を製造する時は、単峰形(unimodal)または多峰形(multimo
dal)重合体タイプを製造するための条件を使用してもよい。例えば、エチレン重
合用に異なる成長および停止速度定数を有する2種もしくはそれ以上の異なるメ
タロセン類から製造された本発明の触媒の混合物を多峰形タイプの広い分子量分
布を有する重合体の製造において使用することができる。生産性測定 触媒粒子の生産性測定のために以下の重合方法が用いられるべきである:2リ
ットルのオートクレーブが重合を実施するために使用される。反応器は1100
グラムのトルエンで140℃で少なくとも10分間濯がれる。反応器は次に5分
間低圧力の窒素でパージされ、ついで140℃より高い温度で少くとも1時間真 空下排気される。反応器は600psigの窒素を用いて2度、そして1リット
ル(約80psig)のイソブタンを用いて2度パージされそして排気される。
イソブタンは排出されるがしかし少量のイソブタンによりパージが維持される。
一旦反応器が40℃より低い温度に冷却された後約15mgの粒子状のメタロセ
ン/アルミノキサン触媒が2.0mLのヘキサン/TEA溶液中スラリーとして
イソブタンに逆流する形で供給される。反応器に次に1.0リットルのイソブタ
ンを充填する。撹拌機を110rpmにセットし、そして反応器を91.5℃に
加熱する。反応器温度91.5℃を用いてエチレンを充填することにより、反応
器圧力を450psigとする。エチレンを一時間の間重合する。一時間の後反
応器を徐々にベントし、そして冷却する。ポリエチレン(PE)を取り出し、計
量する。生産性は以下の形式を用いて表される。 PEのグラム数/触媒のグラム数x時間 上記方法に従って固体粒子の形の触媒組成物を使用して生産性は測定される。触
媒は溶液ではない。上記方法に従って測定された生産性は、触媒が新しい場合は
測定されるべき粒子状触媒の物性若しくは特性として理解されるべきである。こ
の場合「新しい」という用語は触媒が以前に重合反応に使用されていないという
意味において使用される。もちろん本発明に従って以前のバッチの一つ以上の生
産性が測定された場合いずれかの特定の新しい触媒のバッチの生産性に疑問を抱
く理由がない限り、新しい触媒のすべてのバッチを生産性測定のために試験する
必要はない。かくして生産性は、もしある特定の新しい触媒の一つ以上のサンプ
ルについて生産性のための測定がなされた場合は、生産性は本発明の粒子状触媒
が自己を表す特性若しくは固有の特徴をなす。
【0039】 比表面積もまた新しい触媒の他の特性であると理解されるべきである。比表面積の測定 本発明の粒子状触媒の比表面積を測定するためには良く知られたBET法が用
いられる。BET法(これは発明者であるブルナウアー、エメット、テーラーに
ちなんで名付けられた)は(1)加熱及び真空下でサンプルに吸着されたガスを
除去する、(2)液体窒素温度で表面に窒素の単一層を吸着させる、(3)吸着
された窒素の量を測定する、(4)窒素分子の想定される断面積からサンプルの
全表面積を計算するという過程からなる。全表面積をサンプルの重量により除し
て比表面積が得られる。比表面積は試験されるサンプル1グラム当たりの露出表
面積をして定義される。最良の結果を得るためにはCoulter型3100器
(これはBET法を自動で行う)又はこれた同等の機器があればそれを用いるべ
きである。
【0040】 本発明はさらに以下の実施例により説明されるが、しかしこれらに限定される
ことを企図されるべきものではない。結果の比較を可能とするために、米国特許
第5,498,581号の実施例において使用されたものと同一のメタロセン、
即ち1−(9−フルオレニル)−1−(シクロペンタジエニル)−1−(ブト−
3−エニル)−1−(メチル)メタンジルコニウムジクロライドを用いた。
【0041】 実施例1 オレフィンにより置換されたジルコノセン(0.00166モルZr)を71
.2グラムの30重量%メチルアルミノキサン(MAO)トルエン中溶液(13
.2%Al)に加えることによりメタロセン/メチルアルミノキサン溶液を調製
した。該混合物を129.2グラムのトルエンを用いて希釈し、そして25℃で
約0.5時間撹拌した。メタロセン/MAO溶液を反応器に供給した。反応器中
の内容物の容量はトルエンを加えることにより0.42リットルに調整された。
該混合物を15℃に冷却した。反応器は窒素を除くために3回から4回約20p
sigまでエチレンを用いて加圧/排気された。エチレンの圧力は5psigに
調整された。メタロセン/MAOの予備重合が開始された。全量で33ないし3
4グラムのエチレンが15℃/5psigにおいて155分間にわたって反応器
中に導入された。反応器はエチレンを除くために窒素を用いて数回加圧/排気さ
れた。該混合物を20℃にあたためた。フラスコ中の内容物を窒素を充填した瓶
に移した。該瓶はドライボックス中に置かれた。該混合物を600mLの粗く焼
成したガラスフリットを通すことにより濾過した。触媒を約300mLのトルエ
ンを用いて1度そして300mLのイソペンタンを用いて1度洗浄した。触媒を
1リットルのフラスコに移し12時間真空下乾燥した。固体触媒の収量は32グ
ラムであった。該触媒粒子の表面積はグラム当たり3.64平方メートルであっ
た。生産性を測定するための上記方法を用いてエチレンを重合した場合、この不
均一触媒の生産性は23967gPE/g触媒であることが見いだされた。
【0042】 実施例2 33ないし34グラムのかわりに18グラムのエチレンが予備重合に使用され
た以外は実施例1が同様の方法で繰り返され、予備重合反応は85分間行われ、
そして19グラムの本発明の固体触媒が単離された。この粒子状触媒の表面積は
グラム当たり6.90平方メートルであった。上記方法を用いたこの触媒の生産
性は31000gPE/g触媒であった。
【0043】 実施例3 46.8グラムのエチレンが予備重合に使用された以外は実施例1が同様の方
法で繰り返され、予備重合は320分間行われ、そして47グラムの本発明の固
体触媒が単離された。この固体触媒の表面積はグラム当たり2.57平方メート
ルであった。上記方法を用いたこの触媒の生産性は18300gPE/g触媒で
あった。
【0044】 実施例4 本実施例においては本発明の触媒を調製する際に使用前にアルミノキサンを熱
処理した。特に本実施例において使用するメチルアルミノキサンは30%トルエ
ン中溶液として80℃で2時間加熱された。他はすべて実施例1と同様の方法で
あった。この本発明触媒の表面積はグラム当たり4.63平方メートルであった
。上記方法を用いたこの不均一系触媒の生産性は30278gPE/g触媒であ
った。
【0045】 実施例1ないし4において製造されたポリエチレンポリマーはすべて満足すべ
き粒子サイズ及び形態(morphology)を有していた。
【0046】 本明細書又は特許請求の範囲中のどこかにおいて化学名称又は化学式により言
及される構成要素はそれが単数として又は複数として言及されていても化学名称
又は化学型(chemical type)により言及される他の物質(例えば
、他の反応物、溶媒、希釈剤、等)と接触する以前に存在するものとして特定さ
れる。結果として得られる混合物や溶液又は反応媒体中で起こる予備的な化学変
化、転移及び/又は反応はあったとしても重要ではない。なぜならそのような化
学変化、転移又は反応は本開示に従って招来される条件下で特定の反応物及び/
又は成分が共に合わせられることの自然の結果だからである。かくして反応物及
び他の物質は所望の化学反応又は所望の化学反応を行うために使用されるべき混
合物を調製する際に関連して一緒に合わされるべき構成要素として特定される。
従って、特許請求の範囲において物質、成分及び/又は構成要素が現在形で言及
されていたとしても(例えば、を含む、である等)、その言及はそれが本開示に
従って他の一種以上の物質、成分又は構成要素と接触し、混合される直前に存在
していた物質又は構成要素についてなされている。このような接触、混合操作の
過程での化学反応又は転移又は錯体形成又は想定される他の化学形式を通じてそ
の元来の特定を喪失したとしても本開示又は特許請求の範囲の正確な理解に対し
て全く重要ではない。化学名称又は化学式により示される構成要素に対する言及
が所望の反応自体の間に構成要素が反応にかかわり又は参加する他の中間体に変
換される可能性を除外していたとしても重要ではない。要するに、名付けられた
構成要素がそのもともとの化学組成、構造又は形態で反応に関与しなければなら
ないという表現又は示唆は全くされていない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J028 AA01A AA02A AB00A AB01A AB02A AC01A AC04A AC05A AC06A AC10A AC24A AC25A AC28A AC34A AC35A AC36A BA00A BA01B BB00A BB01B BC25B BC26B DA01 DB04B EB02 EB04 EB05 EB07 EB09 EB10 EB16 EB18 EB21 EB27 EC01 EC02 EC03 EC04 EC05 FA01 FA04 GB01

Claims (54)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビニルオレフィンの予備重合を受けさせておいた4族メタロ
    セン−アルミノキサン粒状触媒組成物であって、前以て生じさせておいた支持体
    を含まずかつ新鮮な状態で生産性に関して試験した時に1時間で触媒1グラム当
    たり少なくとも18,000グラムのポリエチレンをもたらすと言った生産性を
    示し、ここで、前記メタロセンが予備重合前に重合性オレフィン置換基を分子中
    に少なくとも1つ有する触媒組成物。
  2. 【請求項2】 前記組成物を生じさせる時に用いる前記4族メタロセンがジ
    ルコニウムメタロセンでありそして前記組成物を生じさせる時に用いる前記アル
    ミノキサンがメチルアルミノキサンである請求項1記載の触媒組成物。
  3. 【請求項3】 前記組成物がこれを新鮮な状態で生産性に関して試験した時
    に1時間で触媒1グラム当たり少なくとも25,000グラムのポリエチレンを
    もたらすと言った生産性を示す請求項1記載の触媒組成物。
  4. 【請求項4】 前記組成物がこれを新鮮な状態で生産性に関して試験した時
    に1時間で触媒1グラム当たり少なくとも30,000グラムのポリエチレンを
    もたらすと言った生産性を示す請求項1記載の触媒組成物。
  5. 【請求項5】 前記組成物を生じさせる時に用いる前記アルミノキサンが前
    以て少なくとも40℃の温度に加熱されているアルミノキサンである請求項1記
    載の触媒組成物。
  6. 【請求項6】 前記組成物を生じさせる時に用いる前記アルミノキサンが前
    以て少なくとも40℃の温度に加熱されているメチルアルミノキサンである請求
    項1記載の触媒組成物。
  7. 【請求項7】 前記ビニルオレフィンの予備重合を受けさせておいた4族メ
    タロセン−アルミノキサン粒状触媒組成物がエチレンの予備重合を受けさせてお
    いた4族メタロセン−アルミノキサン粒状触媒組成物である請求項1記載の触媒
    組成物。
  8. 【請求項8】 前記組成物を生じさせる時に用いる前記4族メタロセンがジ
    ルコニウムメタロセンでありそして前記組成物を生じさせる時に用いる前記アル
    ミノキサンがメチルアルミノキサンである請求項7記載の触媒組成物。
  9. 【請求項9】 前記組成物がこれを新鮮な状態で生産性に関して試験した時
    に1時間で触媒1グラム当たり少なくとも25,000グラムのポリエチレンを
    もたらすと言った生産性を示す請求項7記載の触媒組成物。
  10. 【請求項10】 前記組成物がこれを新鮮な状態で生産性に関して試験した
    時に1時間で触媒1グラム当たり少なくとも30,000グラムのポリエチレン
    をもたらすと言った生産性を示す請求項7記載の触媒組成物。
  11. 【請求項11】 前記組成物を生じさせる時に用いる前記アルミノキサンが
    前以て少なくとも40℃の温度に加熱されているアルミノキサンである請求項7
    記載の触媒組成物。
  12. 【請求項12】 前記組成物を生じさせる時に用いる前記アルミノキサンが
    前以て少なくとも40℃の温度に加熱されているメチルアルミノキサンである請
    求項7記載の触媒組成物。
  13. 【請求項13】 20m2/g以下の比表面積を有することを更に特徴とす る請求項1、2、7または8のいずれかに記載の触媒組成物。
  14. 【請求項14】 10m2/g未満の比表面積を有することを更に特徴とす る請求項1−12のいずれかに記載の触媒組成物。
  15. 【請求項15】 前記組成物を生じさせる時に用いる前記4族メタロセンが
    ジルコニウムメタロセンである請求項1または請求項3−7のいずれかまたは請
    求項9−12のいずれかに記載の触媒組成物。
  16. 【請求項16】 前記組成物を生じさせる時に用いる前記アルミノキサンが
    メチルアルミノキサンである請求項1、3、4、7、9または10のいずれかに
    記載の触媒組成物。
  17. 【請求項17】 前記組成物を生じさせる時に用いる前記4族メタロセンが
    ジルコニウムメタロセンであり、前記組成物を生じさせる時に用いる前記アルミ
    ノキサンがメチルアルミノキサンでありそして前記組成物が10m2/g未満の 比表面積を有する請求項3−5のいずれかまたは請求項9−11のいずれかに記
    載の触媒組成物。
  18. 【請求項18】 前記組成物を生じさせる時に用いる前記4族メタロセンが
    ハフニウムメタロセンである請求項1または請求項7に記載の触媒組成物。
  19. 【請求項19】 前記予備重合を、前以て生じさせておいた如何なる支持体
    も用いないで、少なくとも1種の4族メタロセンおよび少なくとも1種のアルミ
    ノキサンおよび/またはそれらの反応生成物を用いて炭化水素溶液中で実施する
    請求項1または請求項7に記載の触媒組成物。
  20. 【請求項20】 前記エチレンの予備重合を炭化水素溶液中で実施し、前記
    触媒組成物を前記溶液中で生じさせる時に用いる前記4族メタロセンが橋渡し基
    で一緒に連結している1対のシクロペンタジエニル部分含有基を有するジルコニ
    ウムメタロセンでありそして前記触媒組成物を前記溶液中で生じさせる時に用い
    る前記アルミノキサンが完全または主にメチルアルミノキサンであり、前記メチ
    ルアルミノキサンが場合により70から90℃の範囲内の1つ以上の温度で前以
    て加熱されたものであってもよい請求項7記載の触媒組成物。
  21. 【請求項21】 a) 重合性オレフィン置換基を分子中に少なくとも1つ
    有する少なくとも1種の4族メタロセンと少なくとも1種のアルミノキサンを不
    活性な有機溶媒中で一緒に混合して触媒含有溶液を生じさせ、そして b) a)で得た触媒含有溶液を調節した量のビニルオレフィンモノマーと
    1グラム当たり20平方メートル(m2/g)以下の比表面積を有する粒状固体 が生じるような重合条件下で接触させる、 ことを含んで成る方法。
  22. 【請求項22】 前記4族メタロセンがジルコニウムメタロセンでありそし
    て前記アルミノキサンが完全または主にメチルアルミノキサンである請求項21
    記載の方法。
  23. 【請求項23】 前記アルミノキサンが前以て少なくとも40℃の温度に加
    熱されているアルミノキサンを含んで成る請求項21記載の方法。
  24. 【請求項24】 前記ビニルオレフィンモノマーがエチレンである請求項2
    1記載の方法。
  25. 【請求項25】 前記溶液を生じさせる時に用いるビニルオレフィンと4族
    メタロセンのモル比を150:1から1500:1の範囲にする請求項21また
    は請求項24記載の方法。
  26. 【請求項26】 前記溶液を生じさせる時に用いるビニルオレフィンと4族
    メタロセンのモル比を175:1から1000:1の範囲にする請求項21また
    は請求項24記載の方法。
  27. 【請求項27】 前記溶液中のアルミニウムと4族金属の原子比を150:
    1から1500:1の範囲にする請求項21または請求項24記載の方法。
  28. 【請求項28】 前記溶液中のアルミニウムと4族金属の原子比を175:
    1から1000:1の範囲にする請求項21または請求項24記載の方法。
  29. 【請求項29】 前記溶液を生じさせる時に用いるビニルオレフィンと4族
    メタロセンのモル比を150:1から1500:1の範囲にしそして前記溶液中
    のアルミニウムと4族金属の原子比を150:1から1500:1の範囲にする
    請求項21または請求項24記載の方法。
  30. 【請求項30】 前記溶液を生じさせる時に用いるビニルオレフィンと4族
    メタロセンのモル比を175:1から1000:1の範囲にしそして前記溶液中
    のアルミニウムと4族金属の原子比を175:1から1000:1の範囲にする
    請求項21または請求項24記載の方法。
  31. 【請求項31】 前記4族メタロセンが橋渡し基で一緒に連結している1対
    のシクロペンタジエニル部分含有基を有するジルコニウムメタロセンでありそし
    て前記アルミノキサンが完全または主にメチルアルミノキサンである請求項21
    または請求項24記載の方法。
  32. 【請求項32】 前記4族メタロセンが橋渡し基で一緒に連結している1対
    のシクロペンタジエニル部分含有基を有するジルコニウムメタロセンでありそし
    て前記アルミノキサンが前以て少なくとも40℃の温度に加熱されているメチル
    アルミノキサンを含んで成る請求項21または請求項24記載の方法。
  33. 【請求項33】 前記4族メタロセンがジルコニウムメタロセンである請求
    項24記載の方法。
  34. 【請求項34】 前記アルミノキサンが完全または主にメチルアルミノキサ
    ンである請求項24記載の方法。
  35. 【請求項35】 前記アルミノキサンが前以て少なくとも40℃の温度に加
    熱されているメチルアルミノキサンを含んで成る請求項24記載の方法。
  36. 【請求項36】 前記溶液を生じさせる時に用いるエチレンと4族メタロセ
    ンのモル比を150:1から1500:1の範囲にし、前記溶液中のアルミニウ
    ムと4族金属の原子比を150:1から1500:1の範囲にしそして前記4族
    メタロセンがジルコニウムメタロセンまたはハフニウムメタロセンである請求項
    24記載の方法。
  37. 【請求項37】 前記メタロセンが橋渡し基で一緒に連結している1対のシ
    クロペンタジエニル部分含有基を有しそして前記アルミノキサンが完全または主
    にメチルアルミノキサンである請求項36記載の方法。
  38. 【請求項38】 前記溶液を生じさせる時に用いるエチレンと4族メタロセ
    ンのモル比を175:1から1000:1の範囲にし、前記溶液中のアルミニウ
    ムと4族金属の原子比を175:1から1000:1の範囲にし、前記4族メタ
    ロセンが橋渡し基で一緒に連結している1対のシクロペンタジエニル部分含有基
    を有するジルコニウムメタロセンもしくはハフニウムメタロセンでありそして前
    記アルミノキサンが完全または主にメチルアルミノキサンである請求項24記載
    の方法。
  39. 【請求項39】 前記メチルアルミノキサンが前以て少なくとも40℃の温
    度に加熱されている請求項38記載の方法。
  40. 【請求項40】 a) 重合性オレフィン置換基を分子中に少なくとも1つ
    有する少なくとも1種の4族メタロセンと少なくとも1種のアルミノキサンを不
    活性な炭化水素溶媒中で一緒に混合して溶液中のアルミニウムと4族金属の原子
    比が150:1から1500:1の範囲内の触媒含有溶液を生じさせ、そして b) a)で得た触媒含有溶液をエチレンに、エチレンと前記溶液を生じさ
    せる時に用いた4族メタロセンのモル比が150:1から1500:1の範囲に
    なるような量で、新鮮な状態で生産性に関して試験した時に1時間で触媒1グラ
    ム当たり少なくとも18,000グラムのポリエチレンをもたらすと言った生産
    性を示す粒状固体が生じるような重合条件下で接触させる、 ことを含んで成る方法。
  41. 【請求項41】 前記溶液中のアルミニウムと4族金属の原子比を175:
    1から1000:1の範囲にしそして前記溶液を生じさせる時に用いるエチレン
    と4族メタロセンのモル比を175:1から1000:1の範囲にする請求項4
    0記載の方法。
  42. 【請求項42】 前記4族メタロセンがジルコニウムもしくはハフニウムメ
    タロセンでありそして前記アルミノキサンが完全または主にメチルアルミノキサ
    ンである請求項40記載の方法。
  43. 【請求項43】 前記メチルアルミノキサンが前以て少なくとも40℃の温
    度に加熱されている請求項42記載の方法。
  44. 【請求項44】 ポリマーの製造方法であって、前以て生じさせておいた如
    何なる支持体も用いないで予備重合前に重合性オレフィン置換基を分子中に少な
    くとも1つ有する少なくとも1種の4族メタロセンと少なくとも1種のアルミノ
    キサンを用いて炭化水素溶液中で予備重合を受けさせておいたビニルオレフィン
    を含んで成っていて新鮮な状態で生産性に関して試験した時に1時間で触媒1グ
    ラム当たり少なくとも18,000グラムのポリエチレンをもたらすと言った生
    産性を示すことを特徴とする粒状の触媒組成物に少なくとも1種の重合性α−オ
    レフィンモノマーを場合により少なくとも1種のジオレフィンモノマーと一緒に
    接触させることを含んで成る方法。
  45. 【請求項45】 前記ビニルオレフィンがエチレンである請求項44記載の
    方法。
  46. 【請求項46】 前記粒状触媒組成物が前記方法で用いる前に20m2/g 以下の比表面積を有することを更に特徴とする請求項45記載の方法。
  47. 【請求項47】 前記粒状触媒組成物が前記方法で用いる前に10m2/g 以下の比表面積を有することを更に特徴とする請求項45記載の方法。
  48. 【請求項48】 前記粒状触媒組成物がこれを新鮮な状態で生産性に関して
    試験した時に1時間で触媒1グラム当たり少なくとも25,000グラムのポリ
    エチレンをもたらすと言った生産性を示す請求項45または請求項47記載の方
    法。
  49. 【請求項49】 前記粒状触媒組成物がこれを新鮮な状態で生産性に関して
    試験した時に1時間で触媒1グラム当たり少なくとも30,000グラムのポリ
    エチレンをもたらすと言った生産性を示す請求項45または請求項47記載の方
    法。
  50. 【請求項50】 前記4族メタロセンがジルコニウムメタロセンでありそし
    て前記アルミノキサンが完全または主にメチルアルミノキサンである請求項45
    記載の方法。
  51. 【請求項51】 前記4族メタロセンがジルコニウムメタロセンでありそし
    て前記アルミノキサンが前記粒状触媒組成物を生じさせる時に用いる予備重合に
    先立って70から90℃の範囲内の1つ以上の温度に加熱されているメチルアル
    ミノキサンを含んで成る請求項45記載の方法。
  52. 【請求項52】 前記4族メタロセンが橋渡し基で一緒に連結している1対
    のシクロペンタジエニル部分含有基を有するジルコニウムメタロセンであり、前
    記アルミノキサンが完全または主にメチルアルミノキサンであり、前記重合性α
    −オレフィンモノマーがエチレン、プロピレン、またはエチレンとエチレンと一
    緒に共重合し得る少なくとも1種のC3−C8α−オレフィンモノマーの組み合わ
    せである請求項45記載の方法。
  53. 【請求項53】 前記接触を気相重合として実施する請求項45または請求
    項52記載の方法。
  54. 【請求項54】 前記接触を前記粒状触媒が分散しているか或はスラリー状
    になっている液相中で実施する請求項45または請求項52記載の方法。
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