JP2003055404A - Process for preparation of ethylene copolymer - Google Patents
Process for preparation of ethylene copolymerInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】クラスターハライドからなる
触媒を用いたエチレン共重合体の製造方法に関すもので
ある。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing an ethylene copolymer using a catalyst comprising a cluster halide.
【0002】[0002]
【従来の技術】クラスタ−ハライドは、モリブデンなど
の金属とハロゲンからなるハロゲン化金属クラスターで
あり、その構造としては、八面体状のクラスター骨格が
知られ、H.Schaferらなどに関する研究が知られてい
る。(H.schafer,H.G.v.Schnering,J.Tillack,F.Kuhne
n,H.Wohrle,H.Baumann,Z.Anorg.Allg.Chem.,353,281(19
67).)。それを化学反応や重合反応への触媒や担体とし
て用いることは知られていない。また、シクロアルケン
の重合体については、特開平6−199950号公報、
特開平10−35438号公報、特開平10−3645
2号公報、特開平3−163088号公報などに記載さ
れている。2. Description of the Related Art Cluster-halides are metal halide clusters composed of a metal such as molybdenum and a halogen. As its structure, an octahedral cluster skeleton is known, and research on H. Schafer et al. Is known. ing. (H.schafer, HGvSchnering, J.Tillack, F.Kuhne
n, H.Wohrle, H.Baumann, Z.Anorg.Allg.Chem., 353,281 (19
67).). It is not known to use it as a catalyst or a carrier for a chemical reaction or a polymerization reaction. Further, regarding the polymer of cycloalkene, JP-A-6-199950,
JP-A-10-35438 and JP-A-10-3645.
No. 2 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-163088.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】クラスターハライドか
らなる重合触媒を用いたエチレン共重合体の製造方法を
提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a method for producing an ethylene copolymer using a polymerization catalyst composed of cluster halides.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明は、(AxTiyX
z)nなる組成を有するクラスターハライド(但し、Aは
アルカリ金属原子、Tiはチタン原子、Xはハロゲン原
子、xは1〜3、yは2〜4、zは6〜10、またはn
は4〜106 を示す。)からなる触媒を用い、芳香族炭
化水素溶媒中でエチレンとビニルシクロアルケンを共重
合することを特徴とするエチレン共重合体の製造方法に
関する。The present invention provides (A x Ti y X
z) n becomes clusters halide having the composition (where, A is an alkali metal atom, Ti is titanium atom, X is a halogen atom, x is 1 to 3, y is 2 to 4, z is 6-10, or n,
Indicates 4 to 10 6 . The invention relates to a method for producing an ethylene copolymer, which comprises copolymerizing ethylene and vinylcycloalkene in an aromatic hydrocarbon solvent using a catalyst consisting of
【0005】また、本発明は、該クラスターハライド
が、(Na2Ti3I8)nであることを特徴とする上記の
エチレン共重合体の製造方法に関する。The present invention also relates to the above method for producing an ethylene copolymer, wherein the cluster halide is (Na 2 Ti 3 I 8 ) n .
【0006】また、本発明は、該芳香族炭化水素溶媒が
トルエンであることを特徴とする上記のエチレン共重合
体の製造方法に関する。The present invention also relates to the above method for producing an ethylene copolymer, characterized in that the aromatic hydrocarbon solvent is toluene.
【0007】また、本発明は、該ビニルシクロアルケン
が、4−ビニル−1−シクロヘキセンであることを特徴
とする上記のエチレン共重合体の製造方法に関する。The present invention also relates to the above method for producing an ethylene copolymer, wherein the vinyl cycloalkene is 4-vinyl-1-cyclohexene.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】本発明における(AxTiyXz)n
なる組成を有するクラスターハライド(但し、Aはアル
カリ金属原子、Tiはチタン原子、Xはハロゲン原子、
xは1〜3、yは2〜4、zは6〜10、nは4〜10
6、好ましくはxは2、yは3、zは8、nは、 〜1
0 を示す。)は、TiyClzのマイナスイオン電荷を
Kプラスイオンで中和した構造を有するものである。六
面体構造を有している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (A x Ti y X z ) n in the present invention
Cluster halide having the following composition (where A is an alkali metal atom, Ti is a titanium atom, X is a halogen atom,
x is 1 to 3, y is 2 to 4, z is 6 to 10, and n is 4 to 10.
6 , preferably x is 2, y is 3, z is 8, and n is -1
Indicates 0. ) Has a structure in which the negative ion charge of Ti y Cl z is neutralized with K positive ions. It has a hexahedral structure.
【0009】Aはアルカリ金属原子であり、カリウム、
ナトリウム、ルビジウムなどが挙げられる。Xはハロゲ
ン原子であり、塩素、臭素、沃素などが挙げられる。具
体的なクラスタ−ハライドとして、(K2Ti3C
l8)n、(Na2Ti3I8)nなどが挙げられる。製造方
法としては、例えば、(K2Ti3Cl8)の場合、原料
としてTiCl3、Tiフォイル、及びK金属から調製
することができる。(Na2Ti3I8)には、同様に、
TiI4、Tiフォイル、及びNa金属から調整でき
る。A is an alkali metal atom, potassium,
Examples include sodium and rubidium. X is a halogen atom, and examples thereof include chlorine, bromine and iodine. As a specific cluster-halide, (K 2 Ti 3 C
l 8) n, and the like (Na 2 Ti 3 I 8) n. As a manufacturing method, for example, in the case of (K 2 Ti 3 Cl 8 ), it can be prepared from TiCl 3 , Ti foil, and K metal as raw materials. Similarly, for (Na 2 Ti 3 I 8 ),
It can be prepared from TiI 4 , Ti foil, and Na metal.
【0010】調製条件としては、例えば石英アンプルに
TiCl3、Tiフォイル、及びK金属をモル比が好ま
しくは1:1:1になるように入れる。操作は全て窒素
雰囲気で行う。また、反応系内に水分が存在すると生成
反応が進行しないので、予め石英アンプルは水分を除去
するために、高温、好ましくは500〜1000℃で、
好ましくは10〜30時間加熱処理する。上記石英アン
プルを封じ切り、電気炉にて好ましくは520℃、好ま
しくは1ヶ月間加熱する。As the preparation conditions, for example, TiCl 3 , Ti foil and K metal are put into a quartz ampoule so that the molar ratio is preferably 1: 1: 1. All operations are performed in a nitrogen atmosphere. In addition, since the formation reaction does not proceed if water is present in the reaction system, the quartz ampoule is heated at a high temperature, preferably 500 to 1000 ° C., in order to remove water in advance.
The heat treatment is preferably performed for 10 to 30 hours. The quartz ampoule is sealed off and heated in an electric furnace, preferably at 520 ° C., preferably for 1 month.
【0011】本発明のαーオレフィンの助触媒として用
いられる有機アルミニウム化合物として、アルキルアル
ミニウム、アルキルアルミニウムハライドなどが使用で
きる。アルキル基としては、炭素数が好ましくは1〜2
0、特に好ましくは4〜20の鎖状あるいは分枝状の飽
和炭化水素基、具体的にはメチル基、エチル基、プロピ
ル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ペン
チル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基などが挙
げられる。As the organoaluminum compound used as a promoter for the α-olefin of the present invention, alkylaluminum, alkylaluminum halide and the like can be used. The alkyl group preferably has 1 to 2 carbon atoms.
0, particularly preferably 4 to 20 chain or branched saturated hydrocarbon groups, specifically methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl Group, octyl group and the like.
【0012】具体的な化合物として、トリメチルアルミ
ニウム、トリエチルアルミニウム、トリプロピルアルミ
ニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリブチルア
ルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリペンチ
ルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリヘプ
チルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、メチル
アルモキサン、ジメチルアルミニウムクロライド、ジエ
チルアルミニウクロライド、エチルアルミニウムジクロ
ライドなどが挙げられる。特に好ましいのはトリアルキ
ルアルミニウムであり、具体例としては、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、トリイソブチルアルミニウム、トリ
ヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウムなど
が挙げられる。Specific compounds include trimethyl aluminum, triethyl aluminum, tripropyl aluminum, triisopropyl aluminum, tributyl aluminum, triisobutyl aluminum, tripentyl aluminum, trihexyl aluminum, triheptyl aluminum, trioctyl aluminum, methyl alumoxane, Examples thereof include dimethyl aluminum chloride, diethyl aluminum chloride and ethyl aluminum dichloride. Trialkylaluminum is particularly preferable, and specific examples thereof include trimethylaluminum, triethylaluminum, tri-n-propylaluminum, triisobutylaluminum, trihexylaluminum, trioctylaluminum and the like.
【0013】前記有機アルミニウム化合物はいずれも混
合物としても使用することができる。また、アルキルア
ルミニウムと水との反応によって低重合体を形成してい
るポリアルミノキサンも同様に使用することができる。Any of the above organoaluminum compounds can be used as a mixture. Further, polyaluminoxane, which forms a low polymer by the reaction of alkylaluminum and water, can be similarly used.
【0014】エチレン共重合体としては、エチレンとビ
ニルシクロアルケンとの共重合体が挙げられる。ビニル
シクロアルケンとしては、4−ビニル−1−シクロヘキ
センの共重合体が挙げられる。Examples of ethylene copolymers include copolymers of ethylene and vinyl cycloalkene. Examples of the vinyl cycloalkene include a copolymer of 4-vinyl-1-cyclohexene.
【0015】重合方法としては、スラリー重合を用いる
ことができる。スラリー重合での溶媒としては、トルエ
ン、ベンゼン、キシレン等の芳香族系炭化水素が挙げら
れ、中でも、トルエンが好ましい。溶媒は、脱酸素、脱
水されていることが好ましい。As a polymerization method, slurry polymerization can be used. Examples of the solvent for the slurry polymerization include aromatic hydrocarbons such as toluene, benzene and xylene, and among them, toluene is preferable. The solvent is preferably deoxygenated and dehydrated.
【0016】溶媒の使用量は、70℃でエチレン5Kg
/cm2に対して、0.5〜1.2リットルが好まし
く、特に0.7〜0.8に好ましい。上記のスラリ−重
合以外に、モノマ−を気体状態で触媒と接触して重合を
行う気相重合法、あるいは液化状態のモノマ−を溶媒と
してその中で重合させるバルク重合法などが採用でき
る。また、上記重合方法で、連続重合、バッチ重合のい
ずれを行ってもよい。The amount of solvent used is 5 kg of ethylene at 70 ° C.
/ Cm 2 , 0.5 to 1.2 liter is preferable, and 0.7 to 0.8 is particularly preferable. In addition to the above-mentioned slurry polymerization, a gas phase polymerization method in which a monomer is brought into contact with a catalyst in a gas state to carry out polymerization, or a bulk polymerization method in which a liquefied monomer is used as a solvent to carry out polymerization therein can be employed. In addition, either continuous polymerization or batch polymerization may be carried out by the above-mentioned polymerization method.
【0017】重合圧力は通常0.1〜20MPa、好ま
しくは1〜6MPa、重合温度は通常10〜150℃、
好ましくは30〜100℃、特に好ましくは60〜90
℃である。重合時間は通常0.1〜10時間、好ましく
は0.5〜7時間の範囲である。The polymerization pressure is usually 0.1 to 20 MPa, preferably 1 to 6 MPa, the polymerization temperature is usually 10 to 150 ° C.,
Preferably 30 to 100 ° C., particularly preferably 60 to 90
℃. The polymerization time is usually 0.1 to 10 hours, preferably 0.5 to 7 hours.
【0018】クラスターハライド触媒の使用量は、70
℃でαーオレフィン0.6MPaに対して2.0×10
-4モルが好ましく、1.0×10-5〜4.0×10-4モ
ルが好ましい。クラスターハライド触媒の大きさは、通
常数百ミクロンの大きさである。形状としては、一重鎖
状、二重鎖状、平面層状などからなる融合型クラスター
構造を有する。The amount of the cluster halide catalyst used is 70
2.0 × 10 against α-olefin 0.6 MPa at ℃
-4 mol is preferable, and 1.0x10 -5 to 4.0x10 -4 mol is preferable. The size of the cluster halide catalyst is usually several hundreds of microns. The shape has a fused cluster structure composed of a single chain, a double chain, a plane layer, and the like.
【0019】有機アルミニウム化合物成分の使用量は、
触媒固体成分の遷移金属原子に対してAl/遷移金属モ
ル比が0.1〜1500、好ましくは1〜1000であ
る。The amount of the organoaluminum compound component used is
The Al / transition metal molar ratio to the transition metal atom of the catalyst solid component is 0.1 to 1500, preferably 1 to 1000.
【0020】重合は、モノマーの存在下、上記触媒を存
在させて、加熱させて行うことが出来る。エチレン圧力
は0.4〜0.6MPaが好ましく、特に0.5MPa
が好ましい。温度は、60〜80℃が好ましく、特に7
0℃が好ましい。反応時間は、1〜8時間が好ましく、
特に4時間が好ましい。The polymerization can be carried out by heating the catalyst in the presence of a monomer. The ethylene pressure is preferably 0.4 to 0.6 MPa, particularly 0.5 MPa
Is preferred. The temperature is preferably 60 to 80 ° C., particularly 7
0 ° C is preferred. The reaction time is preferably 1 to 8 hours,
Particularly, 4 hours is preferable.
【0021】上記重合において、水素の存在下に行って
よく、圧力は0.2MPa以下が好ましい。The above polymerization may be carried out in the presence of hydrogen, and the pressure is preferably 0.2 MPa or less.
【実施例】実施例において、融点(Tm)及び溶融熱量
(△H)は、DSC(セイコー電子工業製 SSC−5
200 DSC−220C)を用いて測定した。測定方
法は試料10mgを23℃から230℃まで毎分10℃
の速度で昇温し、そのまま5分間保持したのちに230
℃から40℃まで毎分5℃の速度で降温し、再び40℃
から230℃まで毎分10℃の速度で昇温した際の融点
及び溶融熱量を測定した。EXAMPLES In the examples, the melting point (Tm) and the heat of fusion (ΔH) are DSC (Seiko Denshi Kogyo SSC-5).
200 DSC-220C). The measurement method is 10 mg of sample 10 mg per minute from 23 to 230 ° C.
The temperature is raised at a rate of 5 minutes and held for 5 minutes, then 230
℃ to 40 ℃ at a rate of 5 ℃ per minute, 40 ℃ again
To 230 ° C. at a rate of 10 ° C./min, the melting point and the heat of fusion were measured.
【0022】分子量及び分子量分布は、ポリスチレンを
標準物質として用いたGPC(ウォ−タ−ズ社製 15
0CV型、o−ジクロロベンゼン溶媒、カラム SHO
DEX、温度145℃、濃度0.05wt%)から求め
た重量平均分子量Mw及び数平均分子量Mnの比Mw/
Mnによって評価した。Regarding the molecular weight and the molecular weight distribution, GPC using polystyrene as a standard substance (manufactured by Waters Co., Ltd. 15
0CV type, o-dichlorobenzene solvent, column SHO
DEX, temperature 145 ° C., concentration 0.05 wt%) ratio Mw / weight average molecular weight Mw and number average molecular weight Mn determined from Mw /
It was evaluated by Mn.
【0023】(実施例1)
(クラスターの調製方法)調製方法としては、容積が5
ml、肉厚が5mmの石英アンプルにTiCl3(300m
g)、Tiフォイル(180mg)、及びNa金属(44.7mg)
をモル比が1:1:1になるように入れる。操作は全て
窒素雰囲気下で行う。また、反応系内に僅かの水分が存
在すると生成反応が進行しないので、予め石英アンプル
は水分を除去するために、800℃で24時間加熱し、
脱水処理する。各原料を挿入後、石英アンプルをガスバ
ーナーにて封じ切り、完全に密封した後、電気炉にて5
20℃、1ヶ月間加熱する。一ヶ月後、アンプルを室温
まで冷却し、窒素雰囲気下で開管し、生成物を取り出
す。生成物は、緑黒色の結晶である。得られたクラスタ
ーは、形状は層状である融合型クラスターであり、組成
としては、(Na2Ti3Cl8)n。(Example 1) (Preparation method of cluster) As a preparation method, the volume was 5
TiCl 3 (300 m
g), Ti foil (180 mg), and Na metal (44.7 mg)
In a molar ratio of 1: 1: 1. All operations are performed under a nitrogen atmosphere. In addition, since the production reaction does not proceed if a small amount of water is present in the reaction system, the quartz ampoule is previously heated at 800 ° C. for 24 hours to remove water,
Dehydrate. After inserting each raw material, the quartz ampoule was sealed off with a gas burner, completely sealed, and then heated in an electric furnace.
Heat at 20 ° C for 1 month. After one month, the ampoule is cooled to room temperature, opened under a nitrogen atmosphere, and the product is taken out. The product is a green-black crystal. The obtained cluster is a fused cluster having a layered shape, and has a composition of (Na 2 Ti 3 Cl 8 ) n .
【0024】(実施例2)
(重合方法)実施例1において得た、触媒100mgと
トリイソブチルアルミニウム10mmolとを脱水脱酸
素したトルエン800mlおよび4−ビニル−1−シク
ロヘキセン40mlとともに、内部を窒素置換した2リ
ットルのオートクレーブに入れた。オートクレーブの内
温を70℃に保ち、エチレンを0.5MPaの圧力まで
加えた。エチレンを補給することにより、全圧を0.6
5MPaの圧力に保ちつつ4時間重合を行った。重合活
性は、0.46(g−PE/g−cat・hr)であ
り、得られた共重合体中の4−ビニル−1−シクロヘキ
センユニットは0.2mol%、融点は135℃、融解
熱(ΔH)は144.6(J/g)であった。(Example 2) (Polymerization method) 100 mg of the catalyst obtained in Example 1 and 10 mmol of triisobutylaluminum were dehydrated and deoxygenated with 800 ml of toluene and 40 ml of 4-vinyl-1-cyclohexene, and the inside was replaced with nitrogen. Placed in a 2 liter autoclave. The internal temperature of the autoclave was maintained at 70 ° C., and ethylene was added up to a pressure of 0.5 MPa. By supplementing with ethylene, the total pressure is 0.6
Polymerization was carried out for 4 hours while maintaining the pressure at 5 MPa. Polymerization activity was 0.46 (g-PE / g-cat · hr), 4-vinyl-1-cyclohexene unit in the obtained copolymer was 0.2 mol%, melting point was 135 ° C., heat of fusion (ΔH) was 144.6 (J / g).
【0025】(比較例1)
溶媒としてイソオクタンを用いた以外は、実施例2と同
様に行った。共重合体中に、4−ビニル−1−シクロヘ
キセンユニットは存在せず、エチレン単独重合体であっ
た。Comparative Example 1 The same procedure as in Example 2 was carried out except that isooctane was used as the solvent. There was no 4-vinyl-1-cyclohexene unit in the copolymer, and it was an ethylene homopolymer.
【0026】[0026]
【発明の効果】クラスターハライドからなる触媒を用い
たエチレン共重合体の製造方法を提供できる。EFFECT OF THE INVENTION It is possible to provide a method for producing an ethylene copolymer using a catalyst comprising a cluster halide.
Claims (4)
ターハライド(但し、Aはアルカリ金属原子、Tiはチ
タン原子、Xはハロゲン原子、xは1〜3、yは2〜
4、zは6〜10、またはnは4〜106 を示す。)か
らなる触媒を用い、芳香族炭化水素溶媒中でエチレンと
ビニルシクロアルケンを共重合することを特徴とするエ
チレン共重合体の製造方法。1. A cluster halide having a composition of (A x Ti y X z ) n (where A is an alkali metal atom, Ti is a titanium atom, X is a halogen atom, x is 1 to 3, and y is 2 to 2).
4, z represents 6 to 10, or n represents 4 to 10 6 . A method for producing an ethylene copolymer, which comprises copolymerizing ethylene and a vinylcycloalkene in an aromatic hydrocarbon solvent using a catalyst consisting of
8)nであることを特徴とする請求項1に記載のエチレン
共重合体の製造方法。2. The cluster halide is (Na 2 Ti 3 I
8 ) n , The method for producing an ethylene copolymer according to claim 1, wherein
とを特徴とする請求項1〜2に記載のエチレン共重合体
の製造方法。3. The method for producing an ethylene copolymer according to claim 1, wherein the aromatic hydrocarbon solvent is toluene.
1−シクロヘキセンであることを特徴とする請求項1〜
3に記載のエチレン共重合体の製造方法。4. The vinylcycloalkene is 4-vinyl-
1-Cyclohexene, characterized in that
4. The method for producing an ethylene copolymer according to item 3.
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JP2001250654A JP2003055404A (en) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | Process for preparation of ethylene copolymer |
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