JP2005187653A - オレフィン類重合用固体触媒成分前駆体の製造方法並びにオレフィン類重合用固体触媒成分及び触媒 - Google Patents
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Abstract
【課題】 新規なオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体の製造方法、並びにポリマーの立体規則性および収率を高度に維持しつつ、かつ微粉の少ない重合体を得ることのできるオレフィン重合用固体触媒成分および触媒を提供すること。
【解決手段】 不活性有機溶媒の存在下においてジアルコキシマグネシウム粉末をチタン錯化合物で処理してオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体を含有する懸濁液を得るオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体の製造方法、並びに該製造方法により得られた前駆体と四価のチタンハロゲン化合物とを接触させることにより調製されるオレフィン類重合用固体触媒成分および触媒。
【選択図】 図1
【解決手段】 不活性有機溶媒の存在下においてジアルコキシマグネシウム粉末をチタン錯化合物で処理してオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体を含有する懸濁液を得るオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体の製造方法、並びに該製造方法により得られた前駆体と四価のチタンハロゲン化合物とを接触させることにより調製されるオレフィン類重合用固体触媒成分および触媒。
【選択図】 図1
Description
本発明は、新規なオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体の製造方法並びにポリマーの立体規則性および収率を高度に維持することができ、さらに微粉の少ない重合体を得ることのできるオレフィン類重合用固体触媒成分および触媒に関する。
従来、オレフィン類の重合においては、マグネシウム、チタン、電子供与性化合物及びハロゲンを必須成分として含有するオレフィン類重合用固体触媒成分が数多く提案されており、特にマグネシウム原料としてジエトキシマグネシウムを代表とするアルコキシマグネシウム化合物を用いて調製された固体触媒成分が、性能が高く工業的にも広く用いられている。
例えば、特許文献1(特開昭63−3010号公報)においては、ジアルコキシマグネシウム、芳香族ジカルボン酸ジエステル、芳香族炭化水素化合物およびチタンハロゲン化物を接触して得られた生成物を、粉末状態で加熱処理することにより調製した固体触媒成分と、有機アルミニウム化合物および有機ケイ素化合物よりなるオレフィン類重合用触媒とオレフィンの重合方法が提案されている。
また、特許文献2(特開平1−315406号公報)においては、ジエトキシマグネシウムとアルキルベンゼンとで形成された懸濁液に、四塩化チタンを接触させ、次いでフタル酸ジクロライドを加えて反応させることによって固体生成物を得、該固体生成物を更にアルキルベンゼンの存在下で四塩化チタンと接触反応させることによって調製された固体触媒成分と、有機アルミニウム化合物および有機ケイ素化合物より成るオレフィン類重合用触媒と該触媒の存在下でのオレフィンの重合方法が提案されている。
上記の各従来技術は、その目的が生成重合体中に残留する塩素やチタン等の触媒残渣を除去する所謂、脱灰工程を省略し得る程の高活性を有するとともに、併せて立体規則性重合体の収率の向上や、重合時の触媒活性の持続性を高めることに注力したものであり、それぞれ優れた成果を上げているが、この種の高活性型触媒成分と有機アルミニウム化合物およびケイ素化合物に代表される電子供与性化合物とからなる組成の重合用触媒を用いてオレフィン類の重合を行うと、固体触媒成分自体の微粉および重合した際の反応熱による粒子破壊のため、生成重合体中に微粉が多く含まれ、粒度分布もブロード化する傾向があった。微粉重合体が多くなると、均一な反応の継続を妨げ、重合体移送時における配管の閉塞をもたらす等のプロセス障害の原因となり、また粒度分布が広くなると結果的に重合体の成形加工にまで好ましくない影響を及ぼすため、微粉重合体が可及的に少なく、かつ均一粒径で粒度分布の狭い重合体を希求する要因となっていた。
この問題を解決する方法として、特許文献3(特開平6−157659号公報)においては、芳香族炭化水素化合物と四塩化チタンの混合溶液に、球状のジアルコキシマグネシウム、芳香族炭化水素化合物およびフタル酸ジエステルの懸濁液を添加し、反応させ、さらに四塩化チタンと反応させて得られる固体触媒成分を用いたオレフィン類重合用触媒が提案されている。
また特許文献4(特開平6−287225号公報)においては、球状のジアルコキシマグネシウム、芳香族炭化水素化合物およびフタル酸ジエステルとの懸濁液を、芳香族炭化水素化合物と四塩化チタンとの混合溶液に加えて反応させ、得られた反応生成物を芳香族炭化水素化合物で洗浄し、再度四塩化チタンと反応させて得られた固体成分を乾燥させ、微粉除去処理行程を経て得られるオレフィン類重合用固体触媒成分が提案されている。
さらに特許文献5(特開平6−287217号公報)において、球状のジアルコキシマグネシウム、芳香族炭化水素化合物およびフタル酸ジエステルとの懸濁液を、芳香族炭化水素化合物と四塩化チタンとの混合溶液に加えて反応させ、得られた反応生成物を芳香族炭化水素化合物で洗浄し、再度四塩化チタンと反応させて得られた固体成分を乾燥させ、微粉除去処理を施したのち、粉末状の非イオン性界面活性剤を添加する処理行程を経て得られるオレフィン類重合用固体触媒成分が提案されている。
上記の提案は固体触媒成分自体の微粉を除去し、結果として生成した重合体の微粉量をある程度低減させるという効果は認められるものの、特にマイクロファインと呼ばれる超微粉重合体の発生は依然としてあり、さらなる微粉重合体発生の少ない触媒の開発が望まれていたが、上記従来技術では係る課題を解決するには充分ではなかった。
一方、従来技術として、塩化マグネシウムやジエトキシマグネシウムなどのマグネシウム化合物を、アルコキチタン化合物で全て溶解して均一溶液を形成し、その後析出させて固体触媒成分を調製する方法が知られている。
例えば特許文献6(特開昭62−18405号公報)には、チタンのアルコキシ化合物、ジアルコキシマグネシウム、芳香族ジカルボン酸のジエステル、ハロゲン化炭化水素化合物、特定式で表されるチタンハロゲン化物を接触させて得られ、特定式で表されるケイ素化合物および有機アルミニウム化合物と組み合わせて用いられるオレフィン類重合用触媒成分が提案されている。
また、特許文献7(特開平3−72503号公報)には、特定式で表されるマグネシウム化合物、テトラアルキルチタン化合物、および特定式で表されるケイ素化合物を加熱反応させ、ついで該反応生成物を特定式で表されるハロゲン含有チタン化合物および特定式で表される電子供与性化合物で処理することによって得られるオレフィン類重合用固体触媒成分が開示されている。
しかしながら、これらの従来方法による触媒は、微粉重合体の発生の少ない触媒ではあるものの、このような性能を有する触媒は今だ少ないのが実情である。
特開昭63−3010号公報(特許請求の範囲)
特開平1−315406号公報(特許請求の範囲)
特開平6−157659号公報(特許請求の範囲)
特開平6−287225号公報(特許請求の範囲)
特開平6−287217号公報(特許請求の範囲)
特開昭62−18405号公報(特許請求の範囲)
特開平3−72503号公報(特許請求の範囲)
すなわち、本発明の目的は、新規なオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体の製造方法、および該前駆体を用いて調製され、オレフィンの重合に供した際、ポリマーの立体規則性および収率を高度に維持でき、しかも微粉が少ない重合体を得ることができるオレフィン類重合触媒の成分となるオレフィン類重合用固体触媒成分並びに触媒を提供することにある。
かかる実情において、本発明者は鋭意検討を重ねた結果、固体触媒成分を形成する際に生成する微粉、およびこれを用いてオレフィン類を重合した際の微粉重合体は、原料であるジアルコキシマグネシウムに起因することを発見し、さらに、不活性有機溶媒の存在下においてジアルコキシマグネシウム粉末をチタン錯化合物で処理してオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体を含有する懸濁液を得ることによって固体触媒成分の前駆体を得、該前駆体を原料として用いることによって調製した固体触媒成分による触媒が、ポリマーの活性および立体規則性を高度に維持し、且つ微粉の少ない重合体が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、上記目的を達成するための、本発明によるオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体の製造方法は、不活性有機溶媒の存在下においてジアルコキシマグネシウム粉末をチタン錯化合物で処理してオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体を含有する懸濁液を得ることを特徴とする。
また本発明のオレフィン類重合用固体触媒成分は、上記オレフィン類重合用固体触媒成分前駆体の製造方法により製造される前駆体(a)と四価のチタンハロゲン化合物(b)を接触させることにより調製されることを特徴とする。
さらに、本発明のオレフィン類重合用触媒は、(A)前記オレフィン類重合用固体触媒成分、
(B)下記一般式(1);
R1 pAlQ3−p (1)
(式中、R1は炭素数1〜4のアルキル基を示し、Qは水素原子あるいはハロゲン原子を示し、pは0<p≦3の実数である。)で表される有機アルミニウム化合物から形成されることを特徴とする。
(B)下記一般式(1);
R1 pAlQ3−p (1)
(式中、R1は炭素数1〜4のアルキル基を示し、Qは水素原子あるいはハロゲン原子を示し、pは0<p≦3の実数である。)で表される有機アルミニウム化合物から形成されることを特徴とする。
さらに、本発明のオレフィン類重合用触媒は、(A)上記オレフィン類重合用固体触媒成分、(B)上記一般式(1)で表される有機アルミニウム化合物および(C)外部電子供与性化合物から形成されることを特徴とする。
本発明の製造方法で得られたオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体を用いて調製したオレフィン類重合用固体触媒成分による触媒は、ポリマーの立体規則性および収率を高度に維持しながら、極めて微粉の少ない重合体を得ることができる。従って、汎用ポリオレフィンを、低コストで提供し得る。
本発明のオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体の製造方法では、ジアルコキシマグネシウム粉末を不活性有機溶媒の存在下、チタン錯化合物で処理するが、このとき用いられるジアルコキシマグネシウム粉末としては、ジエトキシマグネシウム、ジプロポキシマグネシウム、ジブトキシマグネシウム、エトキシメトキシマグネシウム、エトキシプロポキシマグネシウム、ブトキシエトキシマグネシウム等の粉末状のものが挙げられ、ジエトキシマグネシウムが特に好ましい。これらのジアルコキシマグネシウム粉末は、単独あるいは2種以上併用することもできる。
上記ジアルコキシマグネシウム粉末は、金属マグネシウムを、触媒の存在下にアルコールと反応させて得たものでもよい。触媒としては、例えば、臭化メチル、塩化メチル、臭化エチル、塩化エチルなどのハロゲン化アルキル、塩化マグネシウム、塩化アルミニウムなどの金属ハロゲン化物、ジエトキシマグネシウムなどのジアルコキシマグネシウム、沃素、酢酸エステルなどが使用される。この中でも特に沃素およびジエトキシマグネシウムが好ましい。金属マグネシウムとアルコールは、公知の方法で反応することができるが、好ましい接触反応方法としては、金属マグネシウムとアルコールの反応系への最終添加割合を金属マグネシウム/アルコール(重量比)=1/9〜1/15とし、前記最終添加割合の金属マグネシウムとアルコールを、アルコールの還流下であり触媒を含有する反応系に連続的または断続的に添加し、5〜80分間に亘り反応させ、次いで、アルコールの還流下に1〜30時間保持し、熟成反応を行い、ジアルコキシマグネシウム粉末を得る。触媒は反応工程の初期に添加しておくことが好ましい。
更に、本発明において用いられるジアルコキシマグネシウム粉末の形状は不定形あるいは球状のものを使用し得る。例えば球状のジアルコキシマグネシウムを使用した場合、より良好な粒子形状と狭い粒度分布を有する重合体粉末が得られ、重合操作時の生成重合体粉末の取扱い操作性が向上し、生成重合体粉末に含まれる微粉に起因する閉塞等の問題が解消される。
上記の球状ジアルコキシマグネシウム粉末は、必ずしも真球状である必要はなく、楕円形状あるいは馬鈴薯形状のものを用いることもできる。具体的にその粒子の形状は、長軸径lと短軸径wとの比(l/w)が3以下であり、好ましくは1から2であり、より好ましくは1から1.5である。
また、上記ジアルコキシマグネシウム粉末の平均粒径は1から200μmのものが使用し得る。好ましくは5から150μmである。球状のジアルコキシマグネシウム粉末の場合、その平均粒径は1から100μm、好ましくは5から50μmであり、更に好ましくは10から40μmである。また、その粒度分布については、微粉及び粗粉の少ない、粒度分布の狭いものを使用することが望ましい。具体的には、5μm以下の粒子が20%以下であり、好ましくは10%以下である。一方、100μm以上の粒子が10%以下であり、好ましくは5%以下である。更にその粒度分布をln(D90/D10)(ここで、D90は積算粒度で90%における粒径、D10は積算粒度で10%における粒径である。)で表すと3以下であり、好ましくは2以下である。
上記の如き球状のジアルコキシマグネシウム粉末の製造方法は、例えば特開昭58−41832号公報、特開昭62−51633号公報、特開平3−74341号公報、特開平4−368391号公報、特開平8−73388号公報などに例示されている。
本発明で用いられるチタン錯化合物は、四価のハロゲン化チタン化合物と有機化合物又は有機金属化合物との錯体であって、四価のハロゲン化チタン化合物としては、下記一般式(3);Ti(OR4)nY4−n (3)
(式中、R4は炭素数1〜4のアルキル基を示し、Yは塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子を示し、nは0または1〜3の整数である。)で表されるチタンハライドもしくはアルコキシチタンハライド群から選択される化合物の1種あるいは2種以上である。
(式中、R4は炭素数1〜4のアルキル基を示し、Yは塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子を示し、nは0または1〜3の整数である。)で表されるチタンハライドもしくはアルコキシチタンハライド群から選択される化合物の1種あるいは2種以上である。
具体的には、チタンハライドとしてチタンテトラクロライド、チタンテトラブロマイド、チタンテトラアイオダイド等のチタンテトラハライド、アルコキシチタンハライドとしてメトキシチタントリクロライド、エトキシチタントリクロライド、プロポキシチタントリクロライド、n−ブトキシチタントリクロライド、ジメトキシチタンジクロライド、ジエトキシチタンジクロライド、ジプロポキシチタンジクロライド、ジ−n−ブトキシチタンジクロライド、トリメトキシチタンクロライド、トリエトキシチタンクロライド、トリプロポキシチタンクロライド、トリ−n−ブトキシチタンクロライド等が例示される。このうち、チタンテトラハライドが好ましく、特に好ましくはチタンテトラクロライドである。これらのチタン化合物は単独あるいは2種以上併用することもできる。
チタン錯化合物を形成する有機化合物又は有機金属化合物は、上記四価のハロゲン化チタン化合物と錯体を形成するものであれば特に制限はないが、有機化合物としてはアルコール類、フェノール類、エーテル類、エステル類、ケトン類、酸ハライド類、アルデヒド類、アミン類、アミド類、ニトリル類、イソシアネート類等が挙げられる。
具体的には、メタノール、エタノール、n−プロパノール、2−エチルヘキサノール等のアルコール類、フェノール、クレゾール等のフェノール類、メチルエーテル、エチルエーテル、プロピルエーテル、ブチルエーテル、アミルエーテル、ジフェニルエーテル、9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレン、2−イソプロピル−2−イソペンチル−1,3―ジメトキシプロパン等のエーテル類、ギ酸メチル、酢酸エチル、酢酸ビニル、酢酸プロピル、酢酸オクチル、酢酸シクロヘキシル、プロピオン酸エチル、酪酸エチル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸ブチル、安息香酸オクチル、安息香酸シクロヘキシル、安息香酸フェニル、p−トルイル酸メチル、p−トルイル酸エチル、p−メトキシ安息香酸エチル、p−エトキシ安息香酸エチル、アニス酸メチル、アニス酸エチル等のモノカルボン酸エステル類、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチル、ジメチルマロン酸ジエチル、ジエチルマロン酸ジエチル、ジ−n−プロピルマロン酸ジエチル、ジイソプロピルマロン酸ジエチル、ジ−n−ブチルマロン酸ジエチル、ジイソブチルマロン酸ジエチル、ジ−sec−ブチルマロン酸ジエチル、アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジエチル、アジピン酸ジプロピル、アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジオクチル、フタル酸ジエステル、フタル酸ジエステル誘導体等のジカルボン酸エステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、アセトフェノン、ベンゾフェノン等のケトン類、フタル酸ジクロライド、テレフタル酸ジクロライド等の酸ハライド類、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、オクチルアルデヒド、ベンズアルデヒド等のアルデヒド類、メチルアミン、エチルアミン、トリブチルアミン、ピペリジン、アニリン、ピリジン等のアミン類、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド等のアミド類、アセトニトリル、ベンゾニトリル、トルニトリル等のニトリル類、イソシアン酸メチル、イソシアン酸エチル等のイソシアネート類を挙げることができる。
上記の電子供与性化合物のうち、エステル類、とりわけ安息香酸エチル、p−トルイル酸メチル、p−トルイル酸エチル、p−エトキシ安息香酸エチル、アニス酸エチルなどのモノカルボン酸エステル、またフタル酸ジエステルおよびフタル酸ジエステル誘導体などの芳香族ジカルボン酸ジエステルが好ましく用いられる。このうち、フタル酸ジエステルの具体例としては、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジ−n−プロピル、フタル酸ジ−iso−プロピル、フタル酸ジ−n−ブチル、フタル酸ジ−iso−ブチル、フタル酸エチルメチル、フタル酸メチル(iso−プロピル)、フタル酸エチル(n−プロピル)、フタル酸エチル(n−ブチル)、フタル酸エチル(iso−ブチル)、フタル酸ジ−n−ペンチル、フタル酸ジ−iso−ペンチル、フタル酸ジ−neo−ペンチル、フタル酸ジヘキシル、フタル酸ジ−n−ヘプチル、フタル酸ジ−n−オクチル、フタル酸ビス(2,2−ジメチルヘキシル)、フタル酸ビス(2−エチルヘキシル)、フタル酸ジ−n−ノニル、フタル酸ジ−iso−デシル、フタル酸ビス(2,2−ジメチルヘプチル)、フタル酸n−ブチル(iso−ヘキシル)、フタル酸n−ブチル(2−エチルヘキシル)、フタル酸n−ペンチルヘキシル、フタル酸n−ペンチル(iso−ヘキシル)、フタル酸iso−ペンチル(ヘプチル)、フタル酸n−ペンチル(2−エチルヘキシル)、フタル酸n−ペンチル(iso−ノニル)、フタル酸iso−ペンチル(n−デシル)、フタル酸n−ペンチルウンデシル、フタル酸iso−ペンチル(iso−ヘキシル)、フタル酸n−ヘキシル(2,2−ジメチルヘキシル)、フタル酸n−ヘキシル(2−エチルヘキシル)、フタル酸n−ヘキシル(iso−ノニル)、フタル酸n−ヘキシル(n−デシル)、フタル酸n−ヘプチル(2−エチルヘキシル)、フタル酸n−ヘプチル(iso−ノニル)、フタル酸n−ヘプチル(neo−デシル)、フタル酸2−エチルヘキシル(iso−ノニル)が例示され、これらの1種あるいは2種以上が使用される。
また、フタル酸ジエステル誘導体としては、下記一般式(4);
R5 iC6H4−i(COOR6)(COOR7) (4)
(式中、R5は炭素数1〜8のアルキル基又はハロゲン原子を示し、R6およびR7は炭素数1〜12のアルキル基を示し、R6とR7は同一であっても異なってもよく、また、置換基R5の数iは1又は2であり、iが2のとき、R5は同一であっても異なってもよい。)で表わされるものが好ましい。
R5 iC6H4−i(COOR6)(COOR7) (4)
(式中、R5は炭素数1〜8のアルキル基又はハロゲン原子を示し、R6およびR7は炭素数1〜12のアルキル基を示し、R6とR7は同一であっても異なってもよく、また、置換基R5の数iは1又は2であり、iが2のとき、R5は同一であっても異なってもよい。)で表わされるものが好ましい。
上記一般式(4)において、R5が炭素数1〜8のアルキル基である場合の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、2,2−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルペンチル基、イソオクチル基、2,2−ジメチルヘキシル基であり、R5がハロゲン原子である場合の具体例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子である。R5は好ましくはメチル基、臭素原子又はフッ素原子であり、より好ましくはメチル基または臭素原子である。また、置換基R5の数iは1又は2であり、iが2のとき、R5は同一でもあっても異なってもよい。iが1の場合、R5は上記一般式(3)のフタル酸エステル誘導体の3位、4位、5位又は6位の位置の水素原子と置換し、iが2の場合、R5は4位および5位の位置の水素原子と置換すると好ましい。
上記一般式(4)において、R6およびR7としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、2,2−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルペンチル基、またはイソオクチル基、2,2−ジメチルヘキシル基、n−ノニル基、イソノニル基、n−デシル基、イソデシル基、n−ドデシル基である。この中でもエチル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、イソヘキシル基、イソオクチル基が好ましく、エチル基、n−ブチル基、ネオペンチル基が特に好ましい。
上記一般式(4)で表されるフタル酸ジエステル誘導体としては、4−メチルフタル酸ジエチル、4−メチルフタル酸ジ−n−ブチル、4−メチルフタル酸ジイソブチル、4−ブロモフタル酸ジネオペンチル、4−ブロモフタル酸ジエチル、4−ブロモフタル酸ジ−n−ブチル、4−ブロモフタル酸ジイソブチル、4−メチルフタル酸ジネオペンチル、4,5−ジメチルフタル酸ジネオペンチル、4−メチルフタル酸ジネオペンチル、4−エチルフタル酸ジネオペンチル、4−メチルフタル酸−t−ブチルネオペンチル、4−エチルフタル酸−t−ブチルネオペンチル、4,5−ジメチルフタル酸ジネオペンチル、4,5−ジエチルフタル酸ジネオペンチル、4,5−ジメチルフタル酸−t−ブチルネオペンチル、4,5−ジエチルフタル酸−t−ブチルネオペンチル、3−フルオロフタル酸ジネオペンチル、3−クロロフタル酸ジネオペンチル、4−クロロフタル酸ジネオペンチル、4−ブロモフタル酸ジネオペンチルが挙げられ、これらの1種あるいは2種以上が使用される。
チタン錯化合物を形成する有機金属化合物としては、金属アルコキシド化合物が好ましく、テトラアルコキシチタン、トリアルコキシチタンなどのアルコキシチタン、テトラアルコキシシラン、トリアルコキシアルミニウム等が挙げられる。具体的には、テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラブトキシチタン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、トリメトキシアルミニウム、トリエトキシアルミニウム、トリイソプロポキシアルミニウム、トリブトキシアルミニウムが挙げられる。
以下に本発明で用いられる好ましいチタン錯化合物の例を挙げる。
(1)四塩化チタンとフタル酸ジ−n−ブチルの錯体
(2)四塩化チタンとフタル酸ジ−iso−ブチルの錯体
(3)四塩化チタンとフタル酸ジエチルの錯体
(4)四塩化チタンとテトラエトキシチタンの錯体
(5)四塩化チタンとテトライソプロポキシチタンの錯体
(6)四塩化チタンとテトラブトキシチタンの錯体
(1)四塩化チタンとフタル酸ジ−n−ブチルの錯体
(2)四塩化チタンとフタル酸ジ−iso−ブチルの錯体
(3)四塩化チタンとフタル酸ジエチルの錯体
(4)四塩化チタンとテトラエトキシチタンの錯体
(5)四塩化チタンとテトライソプロポキシチタンの錯体
(6)四塩化チタンとテトラブトキシチタンの錯体
本発明で用いられる上記のチタン錯化合物は、四価のハロゲン化チタン化合物と有機化合物あるいは有機金属化合物を接触させて調製するが、その組成は調製条件によって異なるが、四価のハロゲン化チタン化合物1モルに対して、有機化合物あるいは有機金属化合物が1モルあるいは2モルの錯体である。
本発明の前駆体の調製に用いられる不活性有機溶媒としては、上記のチタン錯化合物を溶解しかつジアルコキシマグネシウム粉末は溶解しないものであり、具体的にはペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、シクロヘキサンなどの飽和炭化水素化合物、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素化合物、塩化メチレン、1,2−ジクロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素化合物、ジエチルエーテルなどのエーテル類等が挙げられる。これらの中でもトルエン、キシレンなどの室温で液体の芳香族炭化水素化合物およびヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサンなどの室温で液体の飽和炭化水素が好ましく用いられる。
上記ジアルコキシマグネシウム粉末に前記不活性有機溶媒の存在下で、チタン錯化合物を接触させるが、その際、ジアルコキシマグネシウムはチタン錯化合物により一部ハロゲン化して、ジハロゲン化マグネシウムおよび/またはハロゲン化アルコキシマグネシウムとなる。従って、本発明のオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体は、ジアルコキシマグネシウム、ジハロゲン化マグネシウムおよび/またはハロゲン化アルコキシマグネシウム、並びに4価のテトラハロゲン化チタン化合物、4価のアルコキシハロゲン化チタン化合物、4価のアルコキシチタン化合物、及び/又は有機化合物若しくは有機金属化合物の混合物、あるいはこれらの化合物が混在した組成物である。
上記のように、チタン錯化合物処理によりジアルコキシマグネシウム粉末を一部ハロゲン化するが、好ましくはジアルコキシマグネシウムの1〜50%、より好ましくは5〜50%をハロゲン化する。ハロゲン化率が1%以下である場合、触媒を形成し重合した際、重合体の微粉があまり低減できず、また50%以上ハロゲン化してしまうと、固体触媒成分を形成する際、活性などの触媒性能が低下してしまう。
ジアルコキシマグネシウム粉末とチタン錯化合物の使用量比であるが、最終的に上記のようなハロゲン化率になるように調整するが、具体的にはジアルコキシマグネシウム1モルに対してチタン錯化合物は0.1〜10モル、好ましくは0.5〜5モルである。
ジアルコキシマグネシウム粉末とチタン錯化合物の接触する際の温度または時間についても上記のハロゲン化率になるように適宜調整すればよいが、高温であるとハロゲン化がジアルコキシマグネシウム表面や局部のみで進行してしまい、結果として触媒性能や微粉が低減しない。従って、接触温度は−20〜50℃、好ましくは−15〜50℃、特に好ましくは−10〜40℃である。
以下にジアルコキシマグネシウム粉末とチタン錯化合物の具体的接触方法を挙げる。
1)ジアルコキシマグネシウム粉末をトルエンなどの不活性有機溶媒に懸濁させ、攪拌する。この懸濁液中に、不活性有機溶媒に溶解させたチタン錯化合物の溶液を添加し、接触させる。
2)ジアルコキシマグネシウム粉末をトルエンなどの不活性有機溶媒に懸濁させ、攪拌する。この懸濁液を、不活性有機溶媒に溶解させたチタン錯化合物の溶液中に添加し、接触させる。
1)ジアルコキシマグネシウム粉末をトルエンなどの不活性有機溶媒に懸濁させ、攪拌する。この懸濁液中に、不活性有機溶媒に溶解させたチタン錯化合物の溶液を添加し、接触させる。
2)ジアルコキシマグネシウム粉末をトルエンなどの不活性有機溶媒に懸濁させ、攪拌する。この懸濁液を、不活性有機溶媒に溶解させたチタン錯化合物の溶液中に添加し、接触させる。
上記のようにして得られたオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体(a)(以下、単に成分(a)ということがある。)は、必要に応じて前記不活性有機溶媒で洗浄する。
本発明では、上記のように不活性有機溶媒中でジアルコキシマグネシウムをチタン錯化合物で処理する前または処理する際に、界面活性剤を存在させることが望ましく、界面活性材を添加することによってジアルコキシマグネシウム粉末中の微粉がより効率的に除去される。界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、フッ素系界面活性剤および反応性界面活性剤から選ばれる1種または2種以上を使用することができる。これらの中でも、非イオン性界面活性剤が好ましく、具体的には、アルキル基の炭素数が1〜18のポリオキシエチレンモノまたはジアルキルエーテル、ポリオキシエチレン2級アルコールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステロールエーテル、ポリオキシエチレンラノリン誘導体等のエーテル型、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンひまし油、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アルカノールアミド硫酸塩等のエーテルエステル類、ポリエチレングルコール脂肪酸エステル、エチレングリコール脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリド、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル等のエステル型、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルアミン等の含窒素型等が挙げられる。
また本発明では、上記のように不活性有機溶媒中でジアルコキシマグネシウムをチタン錯化合物で処理する前または処理する際に、不活性有機溶媒中にメタノールやエタノールのごときアルコール類を添加してアルコキシマグネシウム粉末と接触させ処理するが望ましく、アルコール類を接触させることによってアルコキシマグネシウム粉末中の微粉がより効率的に除去される。好ましくは、アルコール類を接触させる際に、上述した界面活性剤も添加することがより好ましい。
以下にジアルコキシマグネシウム粉末と界面活性剤およびアルコール類との具体的接触方法および錯化合物の具体的接触方法を挙げる。
1)ジアルコキシマグネシウム粉末をトルエンなどの不活性有機溶媒に懸濁させ、攪拌する。このとき必要に応じて加熱処理およびデカンテーションによる洗浄を行なう。この懸濁液中に、界面活性剤およびアルコール類を添加し接触させ、その後昇温加熱して処理を行なう。その後、デカンテーションにより洗浄し、次いで、不活性有機溶媒に溶解させたチタン錯化合物の溶液を添加し、接触させる。
2)ジアルコキシマグネシウム粉末をトルエンなどの不活性有機溶媒に懸濁させ、攪拌する。この懸濁液中に、界面活性剤、アルコール類および不活性有機溶媒に溶解させたチタン錯化合物の溶液を添加し接触させ、その後昇温加熱して処理を行なう。
1)ジアルコキシマグネシウム粉末をトルエンなどの不活性有機溶媒に懸濁させ、攪拌する。このとき必要に応じて加熱処理およびデカンテーションによる洗浄を行なう。この懸濁液中に、界面活性剤およびアルコール類を添加し接触させ、その後昇温加熱して処理を行なう。その後、デカンテーションにより洗浄し、次いで、不活性有機溶媒に溶解させたチタン錯化合物の溶液を添加し、接触させる。
2)ジアルコキシマグネシウム粉末をトルエンなどの不活性有機溶媒に懸濁させ、攪拌する。この懸濁液中に、界面活性剤、アルコール類および不活性有機溶媒に溶解させたチタン錯化合物の溶液を添加し接触させ、その後昇温加熱して処理を行なう。
上記のようにして得られた成分(a)と四価のチタンハロゲン化合物(b)(以下、単に成分(b)ということがある。)を接触させて固体触媒成分(A)を調製する。このとき、成分(a)はその調製あるいは洗浄に使用した不活性有機溶媒との懸濁液のまま、あるいは必要に応じて分離しあるいは乾燥してこの後の工程に供する。製造工程の簡略化を考慮すれば、分離、乾燥せず懸濁液のまま用いることが望ましい。ただし、不活性有機溶媒としてアルコールやエーテルなど成分(b)と反応するものを使用したときは、ジアルコキシマグネシウムを真空下あるいは加熱下で乾燥して十分に除去することが望ましい。また、前記必要に応じて行う分離方法としては、オレフィン類重合用固体触媒成分前駆体を含有する懸濁液を得た後、デカンテーションによって該懸濁液から不活性有機溶媒を除去する方法が挙げられる。
本発明における固体触媒成分(A)の調製に用いられる成分(b)は、下記一般式(3);Ti(OR4)nY4−n (3)
(式中、R4は炭素数1〜4のアルキル基を示し、Yは塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子を示し、nは0または1〜3の整数である。)で表されるチタンハライドもしくはアルコキシチタンハライド群から選択される化合物の1種あるいは2種以上である。
(式中、R4は炭素数1〜4のアルキル基を示し、Yは塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子を示し、nは0または1〜3の整数である。)で表されるチタンハライドもしくはアルコキシチタンハライド群から選択される化合物の1種あるいは2種以上である。
具体的には、チタンハライドとしてチタンテトラクロライド、チタンテトラブロマイド、チタンテトラアイオダイド等のチタンテトラハライド、アルコキシチタンハライドとしてメトキシチタントリクロライド、エトキシチタントリクロライド、プロポキシチタントリクロライド、n−ブトキシチタントリクロライド、ジメトキシチタンジクロライド、ジエトキシチタンジクロライド、ジプロポキシチタンジクロライド、ジ−n−ブトキシチタンジクロライド、トリメトキシチタンクロライド、トリエトキシチタンクロライド、トリプロポキシチタンクロライド、トリ−n−ブトキシチタンクロライド等が例示される。このうち、チタンテトラハライドが好ましく、特に好ましくはチタンテトラクロライドである。これらのチタン化合物は単独あるいは2種以上併用することもできる。
また、本発明の固体触媒成分(A)の調製において、電子供与性化合物(以下、単に成分(c)ということがある。)を用いることもできる。電子供与性化合物製化合物としては、酸素原子あるいは窒素原子を含有する有機化合物であり、例えばアルコール類、フェノール類、エーテル類、エステル類、ケトン類、酸ハライド類、アルデヒド類、アミン類、アミド類、ニトリル類、イソシアネート類、Si−O−C結合を含む有機ケイ素化合物等が挙げられる。
具体的には、メタノール、エタノール、n−プロパノール、2−エチルヘキサノール等のアルコール類、フェノール、クレゾール等のフェノール類、メチルエーテル、エチルエーテル、プロピルエーテル、ブチルエーテル、アミルエーテル、ジフェニルエーテル、9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレン、2−イソプロピル−2−イソペンチル−1,3―ジメトキシプロパン等のエーテル類、ギ酸メチル、酢酸エチル、酢酸ビニル、酢酸プロピル、酢酸オクチル、酢酸シクロヘキシル、プロピオン酸エチル、酪酸エチル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸ブチル、安息香酸オクチル、安息香酸シクロヘキシル、安息香酸フェニル、p−トルイル酸メチル、p−トルイル酸エチル、p−メトキシ安息香酸エチル、p−エトキシ安息香酸エチル、アニス酸メチル、アニス酸エチル等のモノカルボン酸エステル類、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチル、ジメチルマロン酸ジエチル、ジエチルマロン酸ジエチル、ジ−n−プロピルマロン酸ジエチル、ジイソプロピルマロン酸ジエチル、ジ−n−ブチルマロン酸ジエチル、ジイソブチルマロン酸ジエチル、ジ−sec−ブチルマロン酸ジエチル、アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジエチル、アジピン酸ジプロピル、アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジオクチル、フタル酸ジエステル、フタル酸ジエステル誘導体等のジカルボン酸エステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、アセトフェノン、ベンゾフェノン等のケトン類、フタル酸ジクロライド、テレフタル酸ジクロライド等の酸ハライド類、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、オクチルアルデヒド、ベンズアルデヒド等のアルデヒド類、メチルアミン、エチルアミン、トリブチルアミン、ピペリジン、アニリン、ピリジン等のアミン類、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド等のアミド類、アセトニトリル、ベンゾニトリル、トルニトリル等のニトリル類、イソシアン酸メチル、イソシアン酸エチル等のイソシアネート類、フェニルアルコキシシラン、アルキルアルコキシシラン、フェニルアルキルアルコキシシラン、シクロアルキルアルコキシシラン、シクロアルキルアルキルアルコキシシラン等のSi−O−C結合を含む有機ケイ素化合物を挙げることができる。
上記の電子供与性化合物のうち、エステル類、とりわけ安息香酸エチル、p−トルイル酸メチル、p−トルイル酸エチル、p−エトキシ安息香酸エチル、アニス酸エチルなどのモノカルボン酸エステル、またフタル酸ジエステルおよびフタル酸ジエステル誘導体などの芳香族ジカルボン酸ジエステルが好ましく用いられる。このうち、フタル酸ジエステルの具体例としては、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジ−n−プロピル、フタル酸ジ−iso−プロピル、フタル酸ジ−n−ブチル、フタル酸ジ−iso−ブチル、フタル酸エチルメチル、フタル酸メチル(iso−プロピル)、フタル酸エチル(n−プロピル)、フタル酸エチル(n−ブチル)、フタル酸エチル(iso−ブチル)、フタル酸ジ−n−ペンチル、フタル酸ジ−iso−ペンチル、フタル酸ジ−neo−ペンチル、フタル酸ジヘキシル、フタル酸ジ−n−ヘプチル、フタル酸ジ−n−オクチル、フタル酸ビス(2,2−ジメチルヘキシル)、フタル酸ビス(2−エチルヘキシル)、フタル酸ジ−n−ノニル、フタル酸ジ−iso−デシル、フタル酸ビス(2,2−ジメチルヘプチル)、フタル酸n−ブチル(iso−ヘキシル)、フタル酸n−ブチル(2−エチルヘキシル)、フタル酸n−ペンチルヘキシル、フタル酸n−ペンチル(iso−ヘキシル)、フタル酸iso−ペンチル(ヘプチル)、フタル酸n−ペンチル(2−エチルヘキシル)、フタル酸n−ペンチル(iso−ノニル)、フタル酸iso−ペンチル(n−デシル)、フタル酸n−ペンチルウンデシル、フタル酸iso−ペンチル(iso−ヘキシル)、フタル酸n−ヘキシル(2,2−ジメチルヘキシル)、フタル酸n−ヘキシル(2−エチルヘキシル)、フタル酸n−ヘキシル(iso−ノニル)、フタル酸n−ヘキシル(n−デシル)、フタル酸n−ヘプチル(2−エチルヘキシル)、フタル酸n−ヘプチル(iso−ノニル)、フタル酸n−ヘプチル(neo−デシル)、フタル酸2−エチルヘキシル(iso−ノニル)が例示され、これらの1種あるいは2種以上が使用される。
また、フタル酸ジエステル誘導体としては、下記一般式(4);
R5 iC6H4−i(COOR6)(COOR7) (4)
(式中、R5は炭素数1〜8のアルキル基又はハロゲン原子を示し、R6およびR7は炭素数1〜12のアルキル基を示し、R6とR7は同一であっても異なってもよく、また、置換基R5の数iは1又は2であり、iが2のとき、R5は同一であっても異なってもよい。)で表わされるものが好ましい。
R5 iC6H4−i(COOR6)(COOR7) (4)
(式中、R5は炭素数1〜8のアルキル基又はハロゲン原子を示し、R6およびR7は炭素数1〜12のアルキル基を示し、R6とR7は同一であっても異なってもよく、また、置換基R5の数iは1又は2であり、iが2のとき、R5は同一であっても異なってもよい。)で表わされるものが好ましい。
上記一般式(4)において、R5が炭素数1〜8のアルキル基である場合の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、2,2−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルペンチル基、イソオクチル基、2,2−ジメチルヘキシル基であり、R5がハロゲン原子である場合の具体例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子である。R5は好ましくはメチル基、臭素原子又はフッ素原子であり、より好ましくはメチル基または臭素原子である。また、置換基R5の数iは1又は2であり、iが2のとき、R5は同一でもあっても異なってもよい。iが1の場合、R5は上記一般式(3)のフタル酸エステル誘導体の3位、4位、5位又は6位の位置の水素原子と置換し、iが2の場合、R5は4位および5位の位置の水素原子と置換すると好ましい。
上記一般式(4)において、R6およびR7としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、2,2−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルペンチル基、またはイソオクチル基、2,2−ジメチルヘキシル基、n−ノニル基、イソノニル基、n−デシル基、イソデシル基、n−ドデシル基である。この中でもエチル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、イソヘキシル基、イソオクチル基が好ましく、エチル基、n−ブチル基、ネオペンチル基が特に好ましい。
上記一般式(4)で表されるフタル酸ジエステル誘導体としては、4−メチルフタル酸ジエチル、4−メチルフタル酸ジ−n−ブチル、4−メチルフタル酸ジイソブチル、4−ブロモフタル酸ジネオペンチル、4−ブロモフタル酸ジエチル、4−ブロモフタル酸ジ−n−ブチル、4−ブロモフタル酸ジイソブチル、4−メチルフタル酸ジネオペンチル、4,5−ジメチルフタル酸ジネオペンチル、4−メチルフタル酸ジネオペンチル、4−エチルフタル酸ジネオペンチル、4−メチルフタル酸−t−ブチルネオペンチル、4−エチルフタル酸−t−ブチルネオペンチル、4,5−ジメチルフタル酸ジネオペンチル、4,5−ジエチルフタル酸ジネオペンチル、4,5−ジメチルフタル酸−t−ブチルネオペンチル、4,5−ジエチルフタル酸−t−ブチルネオペンチル、3−フルオロフタル酸ジネオペンチル、3−クロロフタル酸ジネオペンチル、4−クロロフタル酸ジネオペンチル、4−ブロモフタル酸ジネオペンチルが挙げられ、これらの1種あるいは2種以上が使用される。
なお、上記のエステル類は、2種以上組み合わせて用いることも好ましく、その際用いられるエステルのアルキル基の炭素数合計が他のエステルのそれと比べ、その差が4以上になるように該エステル類を組み合わせることが望ましい。
本発明においては、上記成分(a)及び(b)、更に任意に(c)を、芳香族炭化水素(d)(以下単に「成分(d)」ということがある。)の存在下で接触させることによって成分(A)を調製する方法が調製方法の好ましい態様であるが、この成分(d)としては具体的にはトルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの沸点が50〜150℃の芳香族炭化水素が好ましく用いられる。また、これらは単独で用いても、2種以上混合して使用してもよい。
以下に、本発明の成分(A)の調製方法について述べる。具体的には、成分(a)を成分(d)に懸濁させて形成した懸濁液、あるいは本発明の前駆体の製造方法において不活性有機溶媒として成分(d)を用いて得られた成分(a)を含有する懸濁液に、成分(b)、必要に応じて成分(c)を接触して固体成分を得る。各成分の接触は、不活性ガス雰囲気下、水分等を除去した状況下で、撹拌機を具備した容器中で、撹拌しながら行われる。接触温度は、各成分の接触時の温度であり、反応させる温度と同じ温度でも異なる温度でもよい。接触温度は、単に接触させて撹拌混合する場合や、分散あるいは懸濁させて変性処理する場合には、室温付近の比較的低温域であっても差し支えないが、接触後に反応させて生成物を得る場合には、−20〜130℃の温度域が好ましい。反応時の温度が−20℃未満の場合は充分に反応が進行せず、結果として調製された固体成分の性能が不充分となり、130℃を超えると使用した溶媒の蒸発が顕著になるなどして、反応の制御が困難になる。なお、反応時間は1分以上、好ましくは10分以上、より好ましくは30分以上である。
本発明の好ましい固体触媒成分(A)の調製方法としては、成分(a)を成分(d)に懸濁させて形成した懸濁液、又は本発明の前駆体の製造方法において不活性有機溶媒として成分(d)を用いて得られた成分(a)を含有する懸濁液に、成分(b)を接触させ、反応させることにより固体触媒成分(A)を調製する方法を挙げることができる。あるいは、前記形成した懸濁液、又は前記成分(a)を含有する懸濁液に、成分(c)を接触させた後に成分(b)を接触させるか、成分(b)を接触させた後に成分(c)を接触させるかして、反応させることにより固体触媒成分(A)を調製する方法を挙げることができる。
以下に、本発明の固体触媒成分(A)を調製する際の好ましい接触順序をより具体的に例示する。
(1)(a)→(d)→(b)→《中間洗浄→(d)→(b)》→最終洗浄→固体触媒成分(A)
(2)(a)→(d)→(b)→(c)→《中間洗浄→(d)→(b)》→最終洗浄→固体触媒成分(A)
(3)(a)→(d)→(c)→(b)→《中間洗浄→(d)→(b)》→最終洗浄→固体触媒成分(A)
(4)(a)→(d)→(b)→(c)→《中間洗浄→(d)→(b)→(c)》→最終洗浄→固体触媒成分(A)
(5)(a)→(d)→(b)→(c)→《中間洗浄→(d)→(c)→(b)》→最終洗浄→固体触媒成分(A)
(6)(a)→(d)→(c)→(b)→《中間洗浄→(d)→(b)→(c)》→最終洗浄→固体触媒成分(A)
(7)(a)→(d)→(c)→(b)→《中間洗浄→(d)→(c)→(b)》→最終洗浄→固体触媒成分(A)
(1)(a)→(d)→(b)→《中間洗浄→(d)→(b)》→最終洗浄→固体触媒成分(A)
(2)(a)→(d)→(b)→(c)→《中間洗浄→(d)→(b)》→最終洗浄→固体触媒成分(A)
(3)(a)→(d)→(c)→(b)→《中間洗浄→(d)→(b)》→最終洗浄→固体触媒成分(A)
(4)(a)→(d)→(b)→(c)→《中間洗浄→(d)→(b)→(c)》→最終洗浄→固体触媒成分(A)
(5)(a)→(d)→(b)→(c)→《中間洗浄→(d)→(c)→(b)》→最終洗浄→固体触媒成分(A)
(6)(a)→(d)→(c)→(b)→《中間洗浄→(d)→(b)→(c)》→最終洗浄→固体触媒成分(A)
(7)(a)→(d)→(c)→(b)→《中間洗浄→(d)→(c)→(b)》→最終洗浄→固体触媒成分(A)
なお、上記の各接触方法において、二重かっこ(《 》)内の工程については、必要に応じ、複数回繰り返し行なうことで一層活性が向上する。かつ《 》内の工程で用いる成分(b)は、新たに加えたものでも、前工程の残留分のものでもよい。また、上記(1)〜(6)で示した洗浄工程以外でも、各接触段階で得られる生成物を、常温で液体の炭化水素化合物で洗浄することもできる。
以上を踏まえ、本願における固体触媒成分(A)の特に好ましい調製方法としては、成分(a)を成分(d)に懸濁させて形成した懸濁液、又は本発明の前駆体の製造方法において不活性有機溶媒として成分(d)を用いて得られた成分(a)を含有する懸濁液に、成分(b)を接触させた後、反応処理を行う。この際、該懸濁液に成分(b)を接触させる前又は接触した後に必要に応じて成分(c)の1種あるいは2種以上を−20〜130℃で接触させ、反応処理を行い、固体反応生成物(1)を得る。さらにこの際、成分(b)を接触させる前または後に、低温で熟成反応を行うことが望ましい。この固体反応生成物(1)を常温で液体の炭化水素化合物で洗浄(中間洗浄)した後、再度成分(b)を、芳香族炭化水素化合物の存在下に、−20〜130℃で接触させ、反応処理を行い、固体反応生成物(2)を得る。なお必要に応じ、中間洗浄及び反応処理を更に複数回繰り返してもよい。次いで固体反応生成物(2)を、常温で液体の炭化水素化合物で洗浄(最終洗浄)し、固体触媒成分(A)を得る。
上記の処理あるいは洗浄の好ましい条件は以下の通りである。
・低温熟成反応:−20〜70℃、好ましくは−10〜60℃、より好ましくは0〜30℃で、1分〜6時間、好ましくは5分〜4時間、特に好ましくは10分〜3時間。
・反応処理:−20〜130℃、好ましくは70〜120℃、特に好ましくは80〜115℃で、0.5〜6時間、好ましくは0.5〜5時間、特に好ましくは1〜4時間。
・洗浄:0〜110℃、好ましくは30〜100℃、特に好ましくは30〜90℃で、1〜20回、好ましくは1〜15回、特に好ましくは1〜10回。なお、洗浄の際に用いる炭化水素化合物は、常温で液体の芳香族あるいは飽和炭化水素が好ましく、具体的には、芳香族炭化水素としてトルエン、キシレン、エチルベンゼンなど、飽和炭化水素としてヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサンなどが挙げられる。好ましくは、中間洗浄では芳香族炭化水素を、最終洗浄では飽和炭化水素を用いることが望ましい。
・低温熟成反応:−20〜70℃、好ましくは−10〜60℃、より好ましくは0〜30℃で、1分〜6時間、好ましくは5分〜4時間、特に好ましくは10分〜3時間。
・反応処理:−20〜130℃、好ましくは70〜120℃、特に好ましくは80〜115℃で、0.5〜6時間、好ましくは0.5〜5時間、特に好ましくは1〜4時間。
・洗浄:0〜110℃、好ましくは30〜100℃、特に好ましくは30〜90℃で、1〜20回、好ましくは1〜15回、特に好ましくは1〜10回。なお、洗浄の際に用いる炭化水素化合物は、常温で液体の芳香族あるいは飽和炭化水素が好ましく、具体的には、芳香族炭化水素としてトルエン、キシレン、エチルベンゼンなど、飽和炭化水素としてヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサンなどが挙げられる。好ましくは、中間洗浄では芳香族炭化水素を、最終洗浄では飽和炭化水素を用いることが望ましい。
固体触媒成分(A)を調製する際の各成分の使用量比は、調製法により異なるため一概には規定できないが、例えばジアルコキシマグネシウム1モルに対し、成分(b)が0.5〜100モル、好ましくは0.5〜50モル、より好ましくは1〜10モルであり、成分(c)を用いる場合、成分(c)が0.01〜10モル、好ましくは0.01〜1モル、より好ましくは0.02〜0.6モルであり、成分(d)が0.001〜500モル、好ましくは0.001〜100モル、より好ましくは0.005〜10モルである。
また本発明における固体触媒成分(A)中のチタン、マグネシウム、ハロゲン原子、電子供与性化合物の含有量は特に規定されないが、好ましくは、チタンが1.0〜8.0重量%、好ましくは2.0〜8.0重量%、より好ましくは3.0〜8.0重量%、マグネシウムが10〜70重量%、より好ましくは10〜50重量%、特に好ましくは15〜40重量%、更に好ましくは15〜25重量%、ハロゲン原子が20〜85重量%、より好ましくは30〜85重量%、特に好ましくは40〜80重量%、更に好ましくは45〜75重量%、また電子供与性化合物が合計0.5〜30重量%、より好ましくは合計1〜25重量%、特に好ましくは合計2〜20重量%である。
本発明のオレフィン類重合用触媒を形成する際に用いられる有機アルミニウム化合物(B)(以下単に「成分(B)」ということがある。)としては、上記一般式(1)で表される化合物であれば、特に制限されないが、R1としては、エチル基、イソブチル基が好ましく、Qとしては、水素原子、塩素原子、臭素原子が好ましく、pは、2又は3が好ましく、3が特に好ましい。このような有機アルミニウム化合物(B)の具体例としては、トリエチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロライド、トリイソブチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムブロマイド、ジエチルアルミニウムハイドライドが挙げられ、1種あるいは2種以上が使用できる。好ましくは、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムである。
また本発明の触媒では上記成分(A)及び成分(B)の他に外部電子供与性化合物(C)(以下単に「成分(C)」ということがある。)を用いることができる。特にプロピレンの立体規則性重合を行う際、成分(C)を用いることにより、触媒の活性および重合体の立体規則性を向上させることができる。
外部電子供与性化合物(C)としては、酸素あるいは窒素を含有する有機化合物であり、例えばアルコール類、フェノール類、エーテル類、エステル類、ケトン類、酸ハライド類、アルデヒド類、アミン類、アミド類、ニトリル類、イソシアネート類、Si−O−C結合を含む有機ケイ素化合物等が挙げられる。
具体的には、メタノール、エタノール、n−プロパノール、2−エチルヘキサノール等のアルコール類、フェノール、クレゾール等のフェノール類、メチルエーテル、エチルエーテル、プロピルエーテル、ブチルエーテル、アミルエーテル、ジフェニルエーテル、9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレン、2−イソプロピル−2−イソペンチル−1,3―ジメトキシプロパン等のエーテル類、ギ酸メチル、酢酸エチル、酢酸ビニル、酢酸プロピル、酢酸オクチル、酢酸シクロヘキシル、プロピオン酸エチル、酪酸エチル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸ブチル、安息香酸オクチル、安息香酸シクロヘキシル、安息香酸フェニル、p−メトキシ安息香酸エチル、p−エトキシ安息香酸エチル、p−トルイル酸メチル、p−トルイル酸エチル、アニス酸メチル、アニス酸エチル等のモノカルボン酸エステル類、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチル、アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジエチル、アジピン酸ジプロピル、アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジオクチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジプロピル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジペンチル、フタル酸ジヘキシル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジデシル等のジカルボン酸エステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、アセトフェノン、ベンゾフェノン等のケトン類、フタル酸ジクロライド、テレフタル酸ジクロライド等の酸ハライド類、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、オクチルアルデヒド、ベンズアルデヒド等のアルデヒド類、メチルアミン、エチルアミン、トリブチルアミン、ピペリジン、アニリン、ピリジン等のアミン類、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド等のアミド類、アセトニトリル、ベンゾニトリル、トルニトリル等のニトリル類、イソシアン酸メチル、イソシアン酸エチル等のイソシアネート類等を挙げることができる。
上記のなかでも特に安息香酸エチル、p−メトキシ安息香酸エチル、p−エトキシ安息香酸エチル、p−トルイル酸メチル、p−トルイル酸エチル、アニス酸メチル、アニス酸エチル等のモノカルボン酸エステル類が好ましい。
また有機ケイ素化合物も成分(C)として好ましく用いられ、下記一般式(2);
R2 qSi(OR3)4−q (2)
(式中、R2は炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基のいずれかで、同一または異なっていてもよい。R3は炭素数1〜4のアルキル基、シクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基を示し、同一または異なっていてもよい。qは0≦q≦3の整数である。)で表される化合物が用いられる。
R2 qSi(OR3)4−q (2)
(式中、R2は炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基のいずれかで、同一または異なっていてもよい。R3は炭素数1〜4のアルキル基、シクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基を示し、同一または異なっていてもよい。qは0≦q≦3の整数である。)で表される化合物が用いられる。
このような有機ケイ素化合物としては、フェニルアルコキシシラン、アルキルアルコキシシラン、フェニルアルキルアルコキシシラン、シクロアルキルアルコキシシラン、シクロアルキルアルキルアルコキシシラン等を挙げることができる。
上記の有機ケイ素化合物を具体的に例示すると、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリ−n−プロピルメトキシシラン、トリ−n−プロピルエトキシシラン、トリ−n−ブチルメトキシシラン、トリイソブチルメトキシシラン、トリ−t−ブチルメトキシシラン、トリ−n−ブチルエトキシシラン、トリシクロヘキシルメトキシシラン、トリシクロヘキシルエトキシシラン、シクロヘキシルジメチルメトキシシラン、シクロヘキシルジエチルメトキシシラン、シクロヘキシルジエチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジ−n−プロピルジメトキシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、ジ−n−プロピルジエトキシシラン、ジイソプロピルジエトキシシラン、ジ−n−ブチルジメトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、ジ−t−ブチルジメトキシシラン、ジ−n−ブチルジエトキシシラン、n−ブチルメチルジメトキシシラン、ビス(2−エチルヘキシル)ジメトキシシラン、ビス(2−エチルヘキシル)ジエトキシシラン、ジシクロペンチルジメトキシシラン、ジシクロペンチルジエトキシシラン、ジシクロヘキシルジメトキシシラン、ジシクロヘキシルジエトキシシラン、ビス(3−メチルシクロヘキシル)ジメトキシシラン、ビス(4−メチルシクロヘキシル)ジメトキシシラン、ビス(3,5−ジメチルシクロヘキシル)ジメトキシシラン、シクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシルシクロペンチルジエトキシシラン、シクロヘキシルシクロペンチルジプロポキシシラン、3−メチルシクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン、4−メチルシクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン、3,5−ジメチルシクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン、3−メチルシクロヘキシルシクロヘキシルジメトキシシラン、4−メチルシクロヘキシルシクロヘキシルジメトキシシラン、3,5−ジメチルシクロヘキシルシクロヘキシルジメトキシシラン、シクロペンチルメチルジメトキシシラン、シクロペンチルメチルジエトキシシラン、シクロペンチルエチルジエトキシシラン、シクロペンチル(イソプロピル)ジメトキシシラン、シクロペンチル(イソブチル)ジメトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、シクロヘキシルメチルジエトキシシラン、シクロヘキシルエチルジメトキシシラン、シクロヘキシルエチルジエトキシシラン、シクロヘキシル(n−プロピル)ジメトキシシラン、シクロヘキシル(イソプロピル)ジメトキシシラン、シクロヘキシル(n−プロピル)ジエトキシシラン、シクロヘキシル(イソブチル)ジメトキシシラン、シクロヘキシル(n−ブチル)ジエトキシシラン、シクロヘキシル(n−ペンチル)ジメトキシシラン、シクロヘキシル(n−ペンチル)ジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、フェニルエチルジメトキシシラン、フェニルエチルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、t−ブチルトリメトキシシラン、n−ブチルトリエトキシシラン、2−エチルヘキシルトリメトキシシラン、2−エチルヘキシルトリエトキシシラン、シクロペンチルトリメトキシシラン、シクロペンチルトリエトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等を挙げることができる。上記の中でも、ジ−n−プロピルジメトキシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、ジ−n−ブチルジメトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、ジ−t−ブチルジメトキシシラン、ジ−n−ブチルジエトキシシラン、t−ブチルトリメトキシシラン、ジシクロヘキシルジメトキシシラン、ジシクロヘキシルジエトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、シクロヘキシルメチルジエトキシシラン、シクロヘキシルエチルジメトキシシラン、シクロヘキシルエチルジエトキシシラン、ジシクロペンチルジメトキシシラン、ジシクロペンチルジエトキシシラン、シクロペンチルメチルジメトキシシラン、シクロペンチルメチルジエトキシシラン、シクロペンチルエチルジエトキシシラン、シクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシルシクロペンチルジエトキシシラン、3−メチルシクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン、4−メチルシクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン、3,5−ジメチルシクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシランが好ましく用いられ、該有機ケイ素化合物(C)は1種あるいは2種以上組み合わせて用いることができる。
本発明のオレフィン類重合用触媒の存在下にオレフィン類の重合もしくは共重合を行う。オレフィン類としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、ビニルシクロヘキサン等であり、これらのオレフィン類は1種あるいは2種以上併用することができる。とりわけ、エチレン、プロピレン及び1−ブテンが好適に用いられる。特に好ましくはプロピレンである。プロピレンの重合の場合、他のオレフィン類との共重合を行うこともできる。共重合されるオレフィン類としては、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、ビニルシクロヘキサン等であり、これらのオレフィン類は1種あるいは2種以上併用することができる。とりわけ、エチレン及び1−ブテンが好適に用いられる。
各成分の使用量比は、本発明の効果に影響を及ぼすことのない限り任意であり、特に限定されるものではないが、通常成分(B)は成分(A)中のチタン原子1モル当たり、1〜2000モル、好ましくは50〜1000モルの範囲で用いられる。成分(C)は、(B)成分1モル当たり、0.002〜10モル、好ましくは0.01〜2モル、特に好ましくは0.01〜0.5モルの範囲で用いられる。
各成分の接触順序は任意であるが、重合系内にまず成分(B)を装入し、成分(A)を接触させることが望ましい。成分(C)を用いる場合、まず成分(B)を装入し、次いで成分(C)を接触させ、次いで成分(A)を接触させることが望ましい。更にあるいは重合系内にまず成分(B)を装入し、一方で成分(A)と成分(C)とを予め接触させ、接触させた成分(A)、成分(C)を重合系内に装入接触させ触媒を形成することも好ましい態様である。このように予め成分(A)と成分(C)とを接触させて処理することによって、触媒の対水素活性および生成ポリマーの結晶性をより向上させることが可能となる。
本発明における重合方法は、有機溶媒の存在下でも非存在下でも行うことができ、またプロピレン等のオレフィン単量体は、気体及び液体のいずれの状態でも用いることができる。重合温度は200℃以下、好ましくは100℃以下であり、重合圧力は10MPa以下、好ましくは5MPa以下である。また、連続重合法、バッチ式重合法のいずれでも可能である。更に重合反応を1段で行ってもよいし、2段以上で行ってもよい。
更に、本発明において成分(A)及び成分(B)、又は成分(C)から形成される触媒を用いてオレフィンを重合するにあたり(本重合ともいう。)、触媒活性、立体規則性及び生成する重合体の粒子性状等を一層改善させるために、本重合に先立ち予備重合を行うことが望ましい。予備重合の際には、本重合と同様のオレフィン類あるいはスチレン等のモノマーを用いることができる。具体的には、オレフィン類の存在下に成分(A)、成分(B)または成分(C)を接触させ、成分(A)1gあたり0.1〜100gのオレフィンを予備的に重合させ、さらに成分(B)または成分(C)を接触させ触媒を形成する。
予備重合を行うに際して、各成分及びモノマーの接触順序は任意であるが、好ましくは、不活性ガス雰囲気あるいはプロピレンなどの重合を行うガス雰囲気に設定した予備重合系内にまず成分(B)を装入し、次いで成分(A)を接触させた後、プロピレン等のオレフィン及び/または1種あるいは2種以上の他のオレフィン類を接触させる。
本発明のオレフィン類重合用触媒の存在下で、オレフィン類の重合を行った場合、従来の触媒を使用した場合に較べ、ポリマーの立体規則性および収率を高度に維持でき、しかも微粉が少なく粒度分布の均一な重合体を得ることができる。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
〈固体触媒成分前駆体の調製〉
撹拌機を具備し、窒素ガスで充分に置換された、容量500mlの丸底フラスコに、球状ジエトキシマグネシウム粉末10g及びトルエン80mlを装入し、懸濁液を形成し10℃に冷却した。この懸濁液に、四塩化チタン・テトラエトキシチタン(1:1)錯体1mlを添加し、30℃で6時間攪拌し、前駆体を含有するトルエン懸濁液を得、さらに40℃のトルエン100mlで5回洗浄し、前駆体を含有するトルエン懸濁液を得た。この前駆体を分析したところ、Mgが18.6重量%、Clが6.0重量%、Tiが2.3重量%であった。
撹拌機を具備し、窒素ガスで充分に置換された、容量500mlの丸底フラスコに、球状ジエトキシマグネシウム粉末10g及びトルエン80mlを装入し、懸濁液を形成し10℃に冷却した。この懸濁液に、四塩化チタン・テトラエトキシチタン(1:1)錯体1mlを添加し、30℃で6時間攪拌し、前駆体を含有するトルエン懸濁液を得、さらに40℃のトルエン100mlで5回洗浄し、前駆体を含有するトルエン懸濁液を得た。この前駆体を分析したところ、Mgが18.6重量%、Clが6.0重量%、Tiが2.3重量%であった。
〈固体触媒成分の調製〉
上記で得られた前駆体を含むヘプタン懸濁液を、撹拌機を具備し、窒素ガスで充分に置換された、容量500mlの丸底フラスコに予め装入されたトルエン10ml及びチタンテトラクロライド20mlの溶液中に添加した。次いで、該懸濁液を−5℃で2時間反応させた(低温熟成処理)。その後、90℃まで昇温した後、撹拌しながら2時間反応処理(第1処理)を行った。反応終了後、生成物を90℃のトルエン100mlで4回洗浄(中間洗浄)し、新たにチタンテトラクロライド20mlを加えて、撹拌しながら100℃で1時間の反応処理(第2処理)を行った。次いで、生成物を40℃のヘプタン100mlで7回洗浄し、濾過、乾燥して、粉末状の固体触媒成分(A)を得た。この固体触媒成分中のチタン含有量を測定したところ、3.8重量%であった。
上記で得られた前駆体を含むヘプタン懸濁液を、撹拌機を具備し、窒素ガスで充分に置換された、容量500mlの丸底フラスコに予め装入されたトルエン10ml及びチタンテトラクロライド20mlの溶液中に添加した。次いで、該懸濁液を−5℃で2時間反応させた(低温熟成処理)。その後、90℃まで昇温した後、撹拌しながら2時間反応処理(第1処理)を行った。反応終了後、生成物を90℃のトルエン100mlで4回洗浄(中間洗浄)し、新たにチタンテトラクロライド20mlを加えて、撹拌しながら100℃で1時間の反応処理(第2処理)を行った。次いで、生成物を40℃のヘプタン100mlで7回洗浄し、濾過、乾燥して、粉末状の固体触媒成分(A)を得た。この固体触媒成分中のチタン含有量を測定したところ、3.8重量%であった。
〈重合触媒の形成および重合〉
窒素ガスで十分に乾燥し、次いでプロピレンガスで置換された内容積1800mlの攪拌装置付きステンレス製オートクレーブに、n−ヘプタン700mlを装入し、プロピレンガス雰囲気下に保ちつつ、トリエチルアルミニウム2.10mmol、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン0.21mmol、及び前記固体触媒成分をTiとして0.0053mmol装入し、重合用触媒を形成した。次いで、0.2MPaのプロピレン圧をかけ、攪拌を保ちながら20℃で30分間予備的な重合を行った。その後、150mlの水素を装入し、系内のプロピレン圧を0.7MPa として70℃で2時間重合を継続した。なお、重合が進行するにつれて低下する圧力は、プロピレンのみを連続的に供給することにより補い、重合中一定の圧力に保持した。上記重合方法に従い、プロピレンの重合を行い、生成された重合体をろ別し、減圧乾燥して固体重合体を得た。一方、ろ液を凝縮して重合溶媒に溶存する重合体を得、その量を(M) とし、固体重合体の量を(N) とする。また、得られた固体重合体を沸騰n−ヘプタンで6時間抽出し、n−ヘプタンに不溶解の重合体を得、この量を(P) とする。固体触媒成分当たりの重合活性(Y) を下記式で表す。
(Y)=[ (M) +(N)](g)/固体触媒成分量(g)
また、n−ヘプタンに不溶な全ポリマー(HI)を下記式で表わす。
(HI)={(P) (g)/ [(M)+(N)] (g) } ×100
さらに、生成固体重合体のメルトフローレート(MFR) 、嵩比重(BD)および生成固体重合体の微粉(44μm以下、105μm以下)、平均粒径および粒度分布〔(D90−D10)/D50〕を測定したところ、表1に示すような結果が得られた。
窒素ガスで十分に乾燥し、次いでプロピレンガスで置換された内容積1800mlの攪拌装置付きステンレス製オートクレーブに、n−ヘプタン700mlを装入し、プロピレンガス雰囲気下に保ちつつ、トリエチルアルミニウム2.10mmol、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン0.21mmol、及び前記固体触媒成分をTiとして0.0053mmol装入し、重合用触媒を形成した。次いで、0.2MPaのプロピレン圧をかけ、攪拌を保ちながら20℃で30分間予備的な重合を行った。その後、150mlの水素を装入し、系内のプロピレン圧を0.7MPa として70℃で2時間重合を継続した。なお、重合が進行するにつれて低下する圧力は、プロピレンのみを連続的に供給することにより補い、重合中一定の圧力に保持した。上記重合方法に従い、プロピレンの重合を行い、生成された重合体をろ別し、減圧乾燥して固体重合体を得た。一方、ろ液を凝縮して重合溶媒に溶存する重合体を得、その量を(M) とし、固体重合体の量を(N) とする。また、得られた固体重合体を沸騰n−ヘプタンで6時間抽出し、n−ヘプタンに不溶解の重合体を得、この量を(P) とする。固体触媒成分当たりの重合活性(Y) を下記式で表す。
(Y)=[ (M) +(N)](g)/固体触媒成分量(g)
また、n−ヘプタンに不溶な全ポリマー(HI)を下記式で表わす。
(HI)={(P) (g)/ [(M)+(N)] (g) } ×100
さらに、生成固体重合体のメルトフローレート(MFR) 、嵩比重(BD)および生成固体重合体の微粉(44μm以下、105μm以下)、平均粒径および粒度分布〔(D90−D10)/D50〕を測定したところ、表1に示すような結果が得られた。
なお、生成固体重合体(N)のメルトフローレイトの値(MFR)は、ASTM D 1238、 JIS K 7210に準じて測定した。
四塩化チタン・テトラエトキシチタン(1:1)錯体1mlの替わりに四塩化チタン・テトラブトキシチタン(1:1)錯体2.6mlを用いた以外は実施例1と同様に実験を行った。得られた結果を表1に併載した。
四塩化チタン・テトラエトキシチタン(1:1)錯体1mlの替わりに四塩化チタン・フタル酸ジ−n−ブチル(1:1)錯体2.4gを用いた以外は実施例1と同様に実験を行った。得られた結果を表1に併載した。
四塩化チタン・テトラエトキシチタン(1:1)錯体1mlの替わりに四塩化チタン・4−ブロモフタル酸ジ−iso−ブチル(1:1)錯体2.8gを用いた以外は実施例1と同様に実験を行った。得られた結果を表1に併載した。
〈固体触媒成分前駆体の調製〉
撹拌機を具備し、窒素ガスで充分に置換された、容量500mlの丸底フラスコに、球状ジエトキシマグネシウム粉末10g、トルエン80mlおよびエタノール2.4mlを装入し、また界面活性剤としてソルビタンジステアレート(エマゾールS−20;花王社製)を1.1g投入して攪拌し懸濁液を形成した。その後、攪拌しながら100℃で6時間接触を行い、懸濁液を得た。次いで、得られた懸濁液を静置して上澄み液をデカンテーションにて除去し、さらに90℃のトルエン100mlを投入し攪拌する洗浄工程を5回繰り返し、ジエトキシマグネシウムとトルエンとの懸濁液を調製した。その後、得られた懸濁液を10℃に冷却した。この懸濁液に、四塩化チタン・テトラエトキシチタン(1:1)錯体1mlを添加し、30℃で6時間攪拌し、前駆体を含有するトルエン懸濁液を得、さらに40℃のトルエン100mlで5回洗浄し、前駆体を含有するトルエン懸濁液を得た。この前駆体を分析したところ、Mgが18.6重量%、Clが6.0重量%、Tiが2.3重量%であった。
撹拌機を具備し、窒素ガスで充分に置換された、容量500mlの丸底フラスコに、球状ジエトキシマグネシウム粉末10g、トルエン80mlおよびエタノール2.4mlを装入し、また界面活性剤としてソルビタンジステアレート(エマゾールS−20;花王社製)を1.1g投入して攪拌し懸濁液を形成した。その後、攪拌しながら100℃で6時間接触を行い、懸濁液を得た。次いで、得られた懸濁液を静置して上澄み液をデカンテーションにて除去し、さらに90℃のトルエン100mlを投入し攪拌する洗浄工程を5回繰り返し、ジエトキシマグネシウムとトルエンとの懸濁液を調製した。その後、得られた懸濁液を10℃に冷却した。この懸濁液に、四塩化チタン・テトラエトキシチタン(1:1)錯体1mlを添加し、30℃で6時間攪拌し、前駆体を含有するトルエン懸濁液を得、さらに40℃のトルエン100mlで5回洗浄し、前駆体を含有するトルエン懸濁液を得た。この前駆体を分析したところ、Mgが18.6重量%、Clが6.0重量%、Tiが2.3重量%であった。
〈固体触媒成分の調製、重合触媒の形成および重合〉
上記のようにして得られた前駆体を用いた以外は実施例1と同様に固体触媒成分の調製、重合触媒の形成および重合を行なった。得られた結果を表1に併載した。
比較例1
上記のようにして得られた前駆体を用いた以外は実施例1と同様に固体触媒成分の調製、重合触媒の形成および重合を行なった。得られた結果を表1に併載した。
比較例1
〈固体触媒成分の調製〉
撹拌機を具備し、窒素ガスで充分に置換された、容量500mlの丸底フラスコに、ジエトキシマグネシウム10g、トルエン80ml、チタンテトラクロライド20ml及びフタル酸ジブチル2.4mlを装入し、懸濁状態とした。次いで、該懸濁液を−5℃で2時間反応させた(低温熟成処理)。その後、さらに90℃まで昇温した後、撹拌しながら2時間反応処理(第1処理)を行った。反応終了後、生成物を90℃のトルエン100mlで4回洗浄(中間洗浄)し、新たにチタンテトラクロライド20mlを加えて、撹拌しながら100℃で1時間の反応処理(第2処理)を行った。次いで、生成物を40℃のヘプタン100mlで7回洗浄し、濾過、乾燥して、粉末状の固体触媒成分(A)を得た。この固体触媒成分中のチタン含有量を測定したところ、3.7重量%であった。
撹拌機を具備し、窒素ガスで充分に置換された、容量500mlの丸底フラスコに、ジエトキシマグネシウム10g、トルエン80ml、チタンテトラクロライド20ml及びフタル酸ジブチル2.4mlを装入し、懸濁状態とした。次いで、該懸濁液を−5℃で2時間反応させた(低温熟成処理)。その後、さらに90℃まで昇温した後、撹拌しながら2時間反応処理(第1処理)を行った。反応終了後、生成物を90℃のトルエン100mlで4回洗浄(中間洗浄)し、新たにチタンテトラクロライド20mlを加えて、撹拌しながら100℃で1時間の反応処理(第2処理)を行った。次いで、生成物を40℃のヘプタン100mlで7回洗浄し、濾過、乾燥して、粉末状の固体触媒成分(A)を得た。この固体触媒成分中のチタン含有量を測定したところ、3.7重量%であった。
〈重合触媒の形成および重合〉
上記で得られた固体触媒成分を用いた以外は実施例1と同様に実験を行った。得られた結果を表1に示した。
上記で得られた固体触媒成分を用いた以外は実施例1と同様に実験を行った。得られた結果を表1に示した。
表1の結果から、本発明の固体触媒成分および触媒を用いてプロピレンの重合を行うことにより、高活性および高立体規則性を維持し、極めて微粉重合体の発生が少ないことがわかる。
Claims (13)
- 不活性有機溶媒の存在下においてジアルコキシマグネシウム粉末をチタン錯化合物で処理してオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体を含有する懸濁液を得ることを特徴とするオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体の製造方法。
- 前記ジアルコキシマグネシウム粉末がジエトキシマグネシウム粉末であることを特徴とする請求項1記載のオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体の製造方法。
- 前記チタン錯化合物が四塩化チタンとアルコキシチタンの錯体であることを特徴とする請求項1に記載のオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体の製造方法。
- 前記チタン錯化合物が四塩化チタンとエステル類の錯体であることを特徴とする請求項1に記載のオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体の製造方法。
- 前記ジアルコキシマグネシウム粉末をチタン錯化合物で処理する前または処理する際に、アルコール類をジアルコキシマグネシウム粉末と接触させることを特徴とする請求項1に記載のオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載される製造方法により製造されるオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体(a)と4価のチタンハロゲン化合物(b)とを接触させることにより調製されることを特徴とするオレフィン類重合用固体触媒成分。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載される製造方法において得られるオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体(a)を含有する懸濁液と4価のチタンハロゲン化合物(b)とを接触させることにより調製されることを特徴とするオレフィン類重合用固体触媒成分。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載される製造方法において得られるオレフィン類重合用固体触媒成分前駆体(a)を含有する懸濁液と4価のチタンハロゲン化合物(b)と電子供与性化合物(c)とを接触させることにより調製されることを特徴とするオレフィン類重合用固体触媒成分。
- 電子供与性化合物(c)がモノカルボン酸エステル及び/または多価カルボン酸エステルであることを特徴とする請求項8に記載のオレフィン類重合用固体触媒成分。
- (A)請求項6〜9のいずれか一項に記載のオレフィン類重合用固体触媒成分、
(B)下記一般式(1);
R1 pAlQ3−p (1)
(式中、R1は炭素数1〜4のアルキル基を示し、Qは水素原子あるいはハロゲン原子を示し、pは0<p≦3の実数である。)で表される有機アルミニウム化合物から形成されることを特徴とするオレフィン類重合用触媒。 - (A)請求項6〜9のいずれか一項に記載のオレフィン類重合用固体触媒成分、
(B)下記一般式(1);
R1 pAlQ3−p (1)
(式中、R1は炭素数1〜4のアルキル基を示し、Qは水素原子あるいはハロゲン原子を示し、pは0<p≦3の実数である。)で表される有機アルミニウム化合物および
(C)外部電子供与性化合物
から形成されることを特徴とするオレフィン類重合用触媒。 - 前記(C)外部電子供与性化合物が、モノカルボン酸エステル及び/または多価カルボン酸エステルであることを特徴とする請求項11記載のオレフィン類重合用触媒。
- 前記(C)外部電子供与性化合物が、下記一般式(2);
R2 qSi(OR3)4−q (2)
(式中、R2は炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基のいずれかで、同一または異なっていてもよい。R3は炭素数1〜4のアルキル基、シクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基を示し、同一または異なっていてもよい。qは0≦q≦3の整数である。)で表される有機ケイ素化合物であることを特徴とする請求項11に記載のオレフィン類重合用触媒。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003431006A JP2005187653A (ja) | 2003-12-25 | 2003-12-25 | オレフィン類重合用固体触媒成分前駆体の製造方法並びにオレフィン類重合用固体触媒成分及び触媒 |
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