JP2005320362A - オレフィン類重合用触媒およびオレフィン類の重合方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 従来の触媒より高い対水素活性を有することができるオレフィン類重合用触媒成分および該触媒成分を含む触媒を提供する。
【解決手段】 (A)マグネシウム化合物(a)、4価のチタンハロゲン化合物(b)および電子供与性化合物(c)を接触させることにより調製される固体触媒成分、(B)一般式R AlQ3-p で表される有機アルミニウム化合物、並びに(C)一般式SiR(OR)(OR)で表される有機ケイ素化合物および(D)一般式R Si( OR)4−xで表される有機ケイ素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。
【選択図】 図1

Description

本発明は、得られるオレフィン重合体の立体規則性を高度に維持したまま、分子量分布の広いオレフィン重合体を高収率で得ることができるオレフィン類の重合用触媒および該触媒の存在下におけるオレフィン類の重合方法に関する。
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固体触媒成分、有機アルミニウム化合物および有機ケイ素化合物からなるオレフィン類重合用触媒の存在下に、オレフィン類を重合もしくは共重合させるオレフィン類の重合方法が数多く提案されている。
例えば、特許文献1(特開昭57−63310号公報)及び特許文献2(特開昭57−63311号公報)には、マグネシウム化合物、チタン化合物及び電子供与体から調製される固体触媒成分と、有機アルミニウム化合物と、Si−O−C結合を有する有機ケイ素化合物との組み合わせからなる触媒を用いて、炭素数3以上のオレフィンを重合させる方法が提案されている。しかしながら、これらの方法は、高立体規則性重合体を高収率で得るには、必ずしも十分に満足できるものではなく、より一層の改良が望まれていた。
一方、特許文献3(特開昭63−3010号公報)では、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、芳香族炭化水素及びチタンハロゲン化合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及び有機ケイ素化合物からな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。
また、特許文献4(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及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、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。
更にまた、特許文献5(特開平2−84404号公報)においては、マグネシウム化合物とチタン化合物を接触させることによって生成されるマグネシウム、チタンおよびハロゲンを必須成分として含有する固体チタン触媒成分、有機アルミニウム化合物触媒成分及びシクロペンチル基、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基またはこれらの誘導体を含む有機ケイ素化合物触媒成分から形成されるオレフィン重合用触媒と、該触媒の存在下にオレフィンを重合もしくは共重合する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、脱灰行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。
ところが近年、かかる高活性型触媒成分と有機アルミニウム化合物及び有機ケイ素化合物からなるオレフィン類重合用触媒を用いた重合反応によって得られたオレフィン重合体は、旧来の三塩化チタン型触媒成分を有機アルミニウム化合物及び必要に応じて用いられる、第三成分としての電子供与性化合物と組合せたオレフィン類重合用触媒を用いた重合反応により得られるオレフィン重合体に比較して、その分子量分布が狭く、そのため重合体を加工する際の溶融粘弾性が低く、そのため最終製品であるポリオレフィンの成形性あるいは外観を損なうなど、その用途がある程度制限されるという問題がある。
このような課題を解決する手段の一つとして、例えば多段式重合方法を採り入れることにより、分子量分布の広いポリオレフィンを得るなど、種々の工夫が試みられている。しかしながら、多段式重合方法は繁雑な重合操作を重複して実施したり、重合時に用いるキレート剤の回収処理など、コスト面を含めて好ましくないものであった。
そこで特許文献6(特開平3−7703号公報)においては、マグネシウム、チタン、ハロゲン及び電子供与体を必須成分として含有する固体チタン触媒成分と、有機アルミニウム化合物および少なくとも二種以上の電子供与体(有機ケイ素化合物)とから形成されるオレフィン類重合用触媒の存在下に、オレフィンを重合させる方法が提案されている。
上記重合方法によれば、煩雑な多段式重合をすることなく、目的とする分子量分布の広いポリオレフィンが得られるとされているが、二種以上の有機ケイ素化合物を重合時の電子供与体として使用することが必須要件であるため、その操作が煩雑である。
特開昭57−63310号公報(特許請求の範囲) 特開昭57−63311号公報(特許請求の範囲) 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2−84404号公報(特許請求の範囲) 特開平3−7703号公報(特許請求の範囲)
すなわち、本発明の目的は、上記した従来技術に伴う問題点を解決し、より簡略な操作で高立体規則性重合体の収率を維持しつつ、広い分子量分布を有するオレフィン重合体が得られるオレフィン類の重合用触媒および重合方法を提供することにある。
かかる実情において、本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、マグネシウム化合物、4価のチタンハロゲン化合物、及び電子供与性化合物を原料に用いた固体触媒成分、有機アルミニウム化合物、並びに特定の構造を有する2種の有機ケイ素化合物から形成される触媒を用いてオレフィン類を重合することにより、高立体規則性を有しかつ分子量分布の広いオレフィン重合体を高収率で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、本発明は、(A)マグネシウム化合物(a)、4価のチタンハロゲン化合物(b)および電子供与性化合物(c)を接触させることにより調製される固体触媒成分、
(B)下記一般式(1);
AlQ3-p (1)
(式中、R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、
(C)下記一般式(2);
SiR(OR)(OR (2)
(式中、Rはシクロヘキシル基及びその誘導体、Rはシクロヘキシル基及びその誘導体またはシクロペンチル基及びその誘導体、RおよびRは炭素数1から3のアルキル基で、RとRは同一または異なる。)で表される有機ケイ素化合物、
(D)下記一般式(2);
Si( OR)4−x (2)
(式中、Rは塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子から選ばれるハロゲン原子または炭素数1〜12の直鎖状あるいは分岐鎖状のアルキル基の1つあるいは2つの水素原子がハロゲン原子に置換したもの、あるいは炭素数1〜12の直鎖状あるいは分岐鎖状のアルキル基またはシクロアルキル基であって、同一または異なっていてもよく、R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く、xは0または1〜2の整数である。ただし、Rは、xが1および2の場合、少なくとも1つはハロゲン原子または炭素数1〜12の直鎖状あるいは分岐鎖状のアルキル基の1つあるいは2つの水素原子がハロゲン原子に置換したものである。)で表される有機ケイ素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を提供するものである。
また、本発明は上記のオレフィン類重合用触媒の存在下に、オレフィン類を重合もしくは共重合させることを特徴とするオレフィン類の重合方法を提供するものである。
本発明のオレフィン類重合用触媒は、従来の触媒より高立体規則性を有しかつ分子量分布の広いオレフィン重合体を高収率で得られる。従って、汎用ポリオレフィンを低コストで提供し得ると共に、高機能性を有するオレフィン類の重合体の製造において有用性が期待される。
本発明のオレフィン類重合用触媒のうち固体触媒成分(A)(以下、「成分(A)」ということがある。)の調製においてはマグネシウム化合物(a)、4価のチタンハロゲン化合物(b)および電子供与性化合物(c)を接触し固体生成物を形成する固体生成物形成工程を行う。固体生成物形成工程において用いられるマグネシウム化合物(以下単に「成分(a)ということがある。」としては、ジハロゲン化マグネシウム、ジアルキルマグネシウム、ハロゲン化アルキルマグネシウム、ジアルコキシマグネシウム、ジアリールオキシマグネシウム、ハロゲン化アルコキシマグネシウムあるいは脂肪酸マグネシウム等が挙げられる。これらのマグネシウム化合物の中でもジアルコキシマグネシウムが好ましく、具体的には、ジメトキシマグネシウム、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が挙げられ、ジエトキシマグネシウムが特に好ましい。また、これらのジアルコキシマグネシウムは、金属マグネシウムを、ハロゲンあるいはハロゲン含有金属化合物等の存在下にアルコールと反応させて得たものでもよい。また、上記のジアルコキシマグネシウムは、単独あるいは2種以上併用することもできる。
更に、固体生成物形成工程で好適に用いられるジアルコキシマグネシウムは、顆粒状又は粉末状であり、そ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。
本発明における成分(A)の調製に用いられる4価のチタンハロゲン化合物(b)(以下「成分(b)」ということがある。)は、一般式Ti(OR)n4-n(式中、Rは炭素数1〜4のアルキル基を示し、Xはハロゲン原子を示し、nは0≦n≦4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。
本発明における固体触媒成分(A)の調製に用いられる電子供与性化合物(以下、単に成分(c)ということがある。)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、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、マロン酸ジエチル、マロン酸ジプロピル、マロン酸ジブチル、マロン酸ジイソブチル、マロン酸ジペンチル、マロン酸ジネオペンチル、イソプロピルブロモマロン酸ジエチル、ブチルブロモマロン酸ジエチル、イソブチルブロモマロン酸ジエチル、ジイソプロピルマロン酸ジエチル、ジ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、ジイソペンチルマロン酸ジエチル、イソプロピルイソブチルマロン酸ジエチル、イソプロピルイソペンチルマロン酸ジメチル、ビス(3−クロロ−n−プロピル)マロン酸ジエチル、ビス(3−ブロモ−n−プロピル)マロン酸ジエチル、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、とりわけ芳香族ジカルボン酸ジエステルが好ましく用いられ、特にフタル酸ジエステルおよびフタル酸ジエステル誘導体が好適である。これらの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、これらのフタル酸ジエステルは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、上記のフタル酸ジエステルの2つのアルコキシカルボニル基が結合するベンゼン環の1または2個の水素原子が、炭素数1〜5のアルキル基、又は、塩素原子、臭素原子及びフッ素原子などのハロゲン原子に置換されたものが挙げられる。該フタル酸ジエステル誘導体を電子供与性化合物として用いて調製した固体触媒成分により、より一層対水素活性あるいは水素レスポンスを向上させることができ、重合時に添加する水素が同量あるいは少量でもポリマーのメルトフローレイトを向上することができる。具体的には、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、4,5−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−クロロフタル酸ジエチル、4−クロロフタル酸ジ−n−ブチル、4−クロロフタル酸ジネオペンチル、4−クロロフタル酸ジ−iso−ブチル、4−クロロフタル酸ジ−iso−ヘキシル、4−クロロフタル酸ジ−iso−オクチル、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−ブロモフタル酸ジネオペンチル、4−ブロモフタル酸ジ−iso−ブチル、4−ブロモフタル酸ジ−iso−ヘキシル、4−ブロモフタル酸ジ−iso−オクチル、4,5−ジクロロフタル酸ジエチル、4,5−ジクロロフタル酸ジ−n−ブチル、4,5−ジクロロフタル酸ジ−iso−ヘキシル、4,5−ジクロロフタル酸ジ−iso−オクチルが挙げられ、このうち、4−ブロモフタル酸ジネオペンチル、4−ブロモフタル酸ジ−n−ブチルおよび4−ブロモフタル酸ジ−iso−ブチルが好ましい。
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)、(b)、及び(c)を、芳香族炭化水素化合物(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℃の芳香族炭化水素化合物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。
本発明における固体生成物の特に好ましい調製方法としては、成分(a)と沸点50〜150℃の芳香族炭化水素化合物(d)とから懸濁液を形成し、成分(b)を該懸濁液に接触させ、成分(c)を得られた懸濁液に接触させ、その後反応させることによる調製方法を挙げることができる。
本発明の固体触媒成分(A)の調製における固体生成物形成工程においては、上記成分の他、更に、ポリシロキサン(以下単に「成分(e)」ということがある。)を使用することが好ましく、ポリシロキサンを用いることにより生成ポリマーの立体規則性あるいは結晶性を向上させることができ、さらには生成ポリマーの微粉を低減することが可能となる。ポリシロキサンは、主鎖にシロキサン結合(−Si−O−結合)を有する重合体であるが、シリコーンオイルとも総称され、25℃における粘度が0.02〜100cm/s(2〜10000センチストークス)、より好ましくは0.03〜5cm/s(3〜500センチストークス)を有する、常温で液状あるいは粘稠状の鎖状、部分水素化、環状あるいは変性ポリシロキサンである。
鎖状ポリシロキサンとしては、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサンが、部分水素化ポリシロキサンとしては、水素化率10〜80%のメチルハイドロジェンポリシロキサンが、環状ポリシロキサンとしては、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、2,4,6−トリメチルシクロトリシロキサン、2,4,6,8−テトラメチルシクロテトラシロキサンが、また変性ポリシロキサンとしては、高級脂肪酸基置換ジメチルシロキサン、エポキシ基置換ジメチルシロキサン、ポリオキシアルキレン基置換ジメチルシロキサンが例示される。これらの中で、デカメチルシクロペンタシロキサン、及びジメチルポリシロキサンが好ましく、デカメチルシクロペンタシロキサンが特に好ましい。
本発明では上記成分(a)、(b)および(c)、また必要に応じて成分(d)または成分(e)を接触させ固体生成物を形成させるが、以下に、本発明の固体生成物の調製方法について述べる。具体的には、マグネシウム化合物(a)を、アルコール、ハロゲン化炭化水素溶媒、4価のチタンハロゲン化合物(b)または芳香族炭化水素化合物(d)に懸濁させ、フタル酸ジエステルなどの電子供与性化合物(c)及び/または4価のチタンハロゲン化合物(b)を接触して固体成分を得る方法が挙げられる。該方法において、球状のマグネシウム化合物を用いることにより、球状でかつ粒度分布のシャープな固体触媒成分を得ることができ、また球状のマグネシウム化合物を用いなくとも、例えば噴霧装置を用いて溶液あるいは懸濁液を噴霧・乾燥させる、いわゆるスプレードライ法により粒子を形成させることにより、同様に球状でかつ粒度分布のシャープな固体生成物を得ることができる。
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、40〜130℃の温度域が好ましい。反応時の温度が40℃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生成物の調製方法としては、成分(a)を成分(d)に懸濁させ、次いで成分(b)を接触させた後に成分(c)を接触させ、反応させることにより固体生成物を調製する方法、あるいは、成分(a)を成分(d)に懸濁させ、次いで成分(c)を接触させた後に成分(b)を接触させ、反応させることにより固体生成物を調製する方法を挙げることができる。またこのように調製した固体生成物に再度または複数回成分(b)、または成分(b)および成分(c)を接触させることによって、最終的な固体触媒成分の性能を向上させることができる。この際、芳香族炭化水素化合物(d)の存在下に行うことが望ましい。
本発明における固体生成物の好ましい調製方法としては、成分(a)と成分(c)と沸点50〜150℃の芳香族炭化水素化合物(d)とから懸濁液を形成し、成分(b)と成分(d)とから形成した混合溶液を該懸濁液に接触させ、その後反応させることによる調製方法を挙げることができる。
本発明における固体生成物の好ましい調製方法としては、以下に示す方法を挙げることができる。上記成分(a)と成分(c)と沸点50〜150℃の芳香族炭化水素化合物(d)とから懸濁液を形成する。成分(b)および沸点50〜150℃の芳香族炭化水素化合物(d)から混合溶液を形成しておき、この混合溶液中に上記懸濁液を添加する。その後、得られた混合溶液を昇温して反応処理(第1次反応処理)する。反応終了後、得られた固体物質を常温で液体の炭化水素化合物で洗浄し、洗浄後の固体物質を固体生成物とする。なお、その後、該洗浄後の固体物質に、さらに、新たに成分(b)および沸点50〜150℃の芳香族炭化水素化合物(d)を−20〜100℃で接触させ、昇温して、反応処理(第2次反応処理)して、反応終了後、常温で液体の炭化水素化合物で洗浄する操作を1〜10回繰り返して、固体生成物を得ることもできる。
以上を踏まえ、本発明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、ジアルコキシマグネシウム(a)を沸点50〜150℃の芳香族炭化水素化合物(d)に懸濁させ、次いでこの懸濁液に4価のチタンハロゲン化合物(b)を接触させた後、反応処理を行う。この際、該懸濁液に4価のチタンハロゲン化合物(b)を接触させる前又は接触した後に、フタル酸ジエステルなどの電子供与性化合物(c)の1種あるいは2種以上を、−20〜130℃で接触させ、必要に応じて成分(e)を接触させて、反応処理を行い、固体生成物(1)を得る。この際、電子供与性化合物の1種あるいは2種以上を接触させる前または後に、低温で熟成反応を行なうことが望ましい。この固体生成物(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4価のチタンハロゲン化合物(b)を、芳香族炭化水素化合物の存在下に、−20〜100℃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)をデカンテーションにより常温で液体の炭化水素化合物で洗浄して固体触媒成分(A)を得る。
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、例えばマグネシウム化合物(a)1モル当たり、4価のチタンハロゲン化合物(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、電子供与性化合物(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、芳香族炭化水素化合物(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モルであり、ポリシロキサン(e)が0.01〜100g、好ましくは0.05〜80g、より好ましくは1〜50g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20〜90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。
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ケイ素化合物(C)としては、上記一般式(2)で表わされる有機ケイ素化合物が用いられる。
即ち、シクロヘキシルシクロペンチルジアルコキシシランおよびシクロヘキシル基およびシクロペンチル基に誘導基を有する誘導体、またジシクロヘキシルジアルコキシシランおよびシクロヘキシル基に誘導基を有する誘導体である。
このような有機ケイ素化合物(C)の具体例としては、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、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、ジシクロヘキシルジプロポキシシランなどが挙げられる。
また、これらの有機ケイ素化合物の誘導体としては、種々のものが使用し得るが、シクロヘキシル基の3位、4位又は5位にメチル基あるいはエチル基などのアルキル基が1から3個置換したもの、またシクロペンチル基の2位、3位又は5位にメチル基あるいはエチル基などのアルキル基が1から3個置換したもの、もしくは塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子が置換したものが好ましい。これらのシクロヘキシル基およびシクロペンチル基の上記の各位置、即ち一つの位置に置換するアルキル基の数は1つまたは2つであり、また各位置へのアルキル基の置換が、1つあるいは複数組合せた有機ケイ素化合物の誘導体を使用することができる。
シクロヘキシル基およびシクロペンチル基に誘導基を有する有機ケイ素化合物の誘導体の具体例としては、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、3−メチル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プロポキシシラン、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、4−メチルシクロヘキシルシクロペンチルジエトキシシラン、4−メチルシクロヘキシルシクロペンチルジプロポキシシラン、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、5−ジメチルシクロヘキシルシクロペンチルジエトキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシルシクロペンチルジプロポキシシラン、3、3−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、4、4−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、シクロヘキシル2−メチルシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシル2−メチルシクロペンチルジエトキシシラン、シクロヘキシル2−メチ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2−メチ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2−メチ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2−メチルシクロペンチルジプロポキシシラン、4−メチルシクロヘキシル2−メチ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2−メチルシクロペンチルジエトキシシラン、4−メチルシクロヘキシル2−メチルシクロペンチルジプロポキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル2−メチ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2−メチルシクロペンチルジエトキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル2−メチルシクロペンチルジプロポキシシラン、3、3−ジメチルシクロヘキシル2−メチルシクロペンチルジメトキシシラン、4、4−ジメチルシクロヘキシル2−メチルシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシル3−メチルシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシル3−メチルシクロペンチルジエトキシシラン、シクロヘキシル3−メチ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3−メチ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3−メチ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3−メチルシクロペンチルジプロポキシシラン、4−メチルシクロヘキシル3−メチ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3−メチルシクロペンチルジエトキシシラン、4−メチルシクロヘキシル3−メチルシクロペンチルジプロポキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル3−メチ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3−メチルシクロペンチルジエトキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル3−メチルシクロペンチルジプロポキシシラン、3、3−ジメチルシクロヘキシル3−メチルシクロペンチルジメトキシシラン、4、4−ジメチルシクロヘキシル3−メチルシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシル2、3−ジメチルシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシル2、3−ジメチルシクロペンチルジエトキシシラン、シクロヘキシル2、3−ジメチ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2、3−ジメチ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2、3−ジメチ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2、3−ジメチルシクロペンチルジプロポキシシラン、4−メチルシクロヘキシル2、3−ジメチ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2、3−ジメチルシクロペンチルジエトキシシラン、4−メチルシクロヘキシル2、3−ジメチルシクロペンチルジプロポキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル2、3−ジメチ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2、3−ジメチルシクロペンチルジエトキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル2、3−ジメチルシクロペンチルジプロポキシシラン、3、3−ジメチルシクロヘキシル2、3−ジメチルシクロペンチルジメトキシシラン、4、4−ジメチルシクロヘキシル2、3−ジメチルシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシル2、5−ジメチルシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシル2、5−ジメチルシクロペンチルジエトシシラン、シクロヘキシル2、5−ジメチ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2、5−ジメチ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2、5−ジメチ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2、5−ジメチルシクロペンチルジプロポキシシラン、4−メチルシクロヘキシル2、5−ジメチ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2、5−ジメチルシクロペンチルジエトキシシラン、4−メチルシクロヘキシル2、5−ジメチルシクロペンチルジプロポキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル2、5−ジメチ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2、5−ジメチルシクロペンチルジエトキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル2、5−ジメチルシクロペンチルジプロポキシシラン、3、3−ジメチルシクロヘキシル2、5−ジメチルシクロペンチルジメトキシシラン、4、4−ジメチルシクロヘキシル2、5−ジメチルシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシル2、2−ジメチルシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシル2、2−ジメチルシクロペンチルジエトキシシラン、シクロヘキシル2、2−ジメチ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2、2−ジメチ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2、2−ジメチ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2、2−ジメチルシクロペンチルジプロポキシシラン、4−メチルシクロヘキシル2、2−ジメチ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2、2−ジメチルシクロペンチルジエトキシシラン、4−メチルシクロヘキシル2、2−ジメチルシクロペンチルジプロポキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル2、2−ジメチ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2、2−ジメチルシクロペンチルジエトキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル2、2−ジメチルシクロペンチルジプロポキシシラン、3、3−ジメチルシクロヘキシル2、2−ジメチルシクロペンチルジメトキシシラン、4、4−ジメチルシクロヘキシル2、2−ジメチルシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシル3、3−ジメチルシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシル3、3−ジメチルシクロペンチルジエトキシシラン、シクロヘキシル3、3−ジメチ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3、3−ジメチ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3、3−ジメチ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3、3−ジメチルシクロペンチルジプロポキシシラン、4−メチルシクロヘキシル3、3−ジメチ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3、3−ジメチルシクロペンチルジエトキシシラン、4−メチルシクロヘキシル3、3−ジメチルシクロペンチルジプロポキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル3、3−ジメチ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3、3−ジメチルシクロペンチルジエトキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル3、3−ジメチルシクロペンチルジプロポキシシラン、3、3−ジメチルシクロヘキシル3、3−ジメチルシクロペンチルジメトキシシラン、4、4−ジメチルシクロヘキシル3、3−ジメチルシクロペンチルシジメトキシシラン、3−クロロシクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン、4−クロロシクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン、3、5−ジクロロ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2−クロロシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシル3−シクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシル2、3−ジクロロシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシル2、5−シクロペンチルジメトキシシラン、3−クロロシクロヘキシル2−クロロシクロペンチルジメトキシシラン、4−クロロシクロヘキシル3−クロロシクロペンチルジメトキシシラン、3、5ジクロロシクロヘキシル2、3−ジクロロシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシル2、5−ジクロロシクロペンチルジメトキシシラン、等が例示される。
シクロヘキシル基に誘導基を有する有機ケイ素化合物誘導体の具体例としては、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、3−メチルシクロヘキシルシクロヘキシルジエトキシシラン、3−メチルシクロヘキシルシクロヘキシルジプロポキシシラン、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、4−メチルシクロヘキシルシクロヘキシルジエトキシシラン、4−メチルシクロヘキシルシクロヘキシルジプロポキシシラン、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、3、5−ジメチルシクロヘキシルシクロヘキシルジエトキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシルシクロヘキシルジプロポキシシラン、3、3−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、4、4−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、3−メチルシクロヘキシル2−メチルシクロヘキシルジメトキシシラン、3−メチルシクロヘキシル2−メチルシクロヘキシルジエトキシシラン、3−メチルシクロヘキシル2−メチルシクロヘキシルジプロポキシシラン、4−メチルシクロヘキシル2−メチ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2−メチルシクロヘキシルジエトキシシラン、4−メチルシクロヘキシル2−メチルシクロヘキシルジプロポキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル2−メチ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2−メチルシクロヘキシルジエトキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル2−メチルシクロヘキシルジプロポキシシラン、3、3−ジメチルシクロヘキシル2−メチルシクロヘキシルジメトキシシラン、4、4−ジメチルシクロヘキシル2−メチルシクロヘキシルジメトキシシラン、ビス(3−メチルシクロヘキシル)ジメトキシシラン、ビス(3−メチルシクロヘキシル)ジエトキシシラン、ビス(3−メチルシクロヘキシル)ジプロポキシシラン、4−メチルシクロヘキシル3−メチ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3−メチルシクロヘキシルジエトキシシラン、4−メチルシクロヘキシル3−メチルシクロヘキシルジプロポキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル3−メチ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3−メチルシクロヘキシルジエトキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル3−メチルシクロヘキシルジプロポキシシラン、3、3−ジメチルシクロヘキシル3−メチルシクロヘキシルジメトキシシラン、4、4−ジメチルシクロヘキシル3−メチルシクロヘキシルジメトキシシラン、3−メチルシクロヘキシル2、3−ジメチルシクロヘキシルジメトキシシラン、3−メチルシクロヘキシル2、3−ジメチルシクロヘキシルジエトキシシラン、3−メチルシクロヘキシル2、3−ジメチルシクロヘキシルジプロポキシシラン、4−メチルシクロヘキシル2、3−ジメチ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2、3−ジメチルシクロヘキシルジエトキシシラン、4−メチルシクロヘキシル2、3−ジメチルシクロヘキシルジプロポキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル2、3−ジメチ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2、3−ジメチルシクロヘキシルジエトキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル2、3−ジメチルシクロヘキシルジプロポキシシラン、3、3−ジメチルシクロヘキシル2、3−ジメチルシクロヘキシルジメトキシシラン、4、4−ジメチルシクロヘキシル2、3−ジメチルシクロヘキシルジメトキシシラン、3−メチルシクロヘキシル2、5−ジメチルシクロヘキシルジメトキシシラン、3−メチルシクロヘキシル2、5−ジメチルシクロヘキシルジエトキシシラン、3−メチルシクロヘキシル2、5−ジメチルシクロヘキシルジプロポキシシラン、4−メチルシクロヘキシル2、5−ジメチ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2、5−ジメチルシクロヘキシルジエトキシシラン、4−メチルシクロヘキシル2、5−ジメチルシクロヘキシルジプロポキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル2、5−ジメチ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2、5−ジメチルシクロヘキシルジエトキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル2、5−ジメチルシクロヘキシルジプロポキシシラン、3、3−ジメチルシクロヘキシル2、5−ジメチルシクロヘキシルジメトキシシラン、4、4−ジメチルシクロヘキシル2、5−ジメチルシクロヘキシルジメトキシシラン、3−メチルシクロヘキシル2、2−ジメチルシクロヘキシルジメトキシシラン、3−メチルシクロヘキシル2、2−ジメチルシクロヘキシルジエトキシシラン、3−メチルシクロヘキシル2、2−ジメチルシクロヘキシルジプロポキシシラン、4−メチルシクロヘキシル2、2−ジメチ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2、2−ジメチルシクロヘキシルジエトキシシラン、4−メチルシクロヘキシル2、2−ジメチルシクロヘキシルジプロポキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル2、2−ジメチ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2、2−ジメチルシクロヘキシルジエトキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル2、2−ジメチルシクロヘキシルジプロポキシシラン、3、3−ジメチルシクロヘキシル2、2−ジメチルシクロヘキシルジメトキシシラン、4、4−ジメチルシクロヘキシル2、2−ジメチルシクロヘキシルジメトキシシラン、3−メチルシクロヘキシル3、3−ジメチルシクロヘキシルジメトキシシラン、3−メチルシクロヘキシル3、3−ジメチルシクロヘキシルジエトキシシラン、3−メチルシクロヘキシル3、3−ジメチルシクロヘキシルジプロポキシシラン、4−メチルシクロヘキシル3、3−ジメチ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3、3−ジメチルシクロヘキシルジエトキシシラン、4−メチルシクロヘキシル3、3−ジメチルシクロヘキシルジプロポキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル3、3−ジメチ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3、3−ジメチルシクロヘキシルジエトキシシラン、3、5−ジメチルシクロヘキシル3、3−ジメチルシクロヘキシルジプロポキシシラン、3、3−ジメチルシクロヘキシル3、3−ジメチルシクロヘキシルジメトキシシラン、4、4−ジメチルシクロヘキシル3、3−ジメチルシクロペンチルシジメトキシシラン、3−クロロシクロヘキシルシクロヘキシルジメトキシシラン、4−クロロシクロヘキシルシクロヘキシルジメトキシシラン、3、5−ジクロロシクロヘキシルシクロヘキシルジメトキシシラン、シクロヘキシル2−クロロシクロヘキシルジメトキシシラン、シクロヘキシル3−シクロヘキシルジメトキシシラン、シクロヘキシル2、3−ジクロロシクロヘキシルジメトキシシラン、シクロヘキシル2、5−シクロヘキシルジメトキシシラン、3−クロロシクロヘキシル2−クロロシクロヘキシルジメトキシシラン、4−クロロシクロヘキシル3−シクロヘキシルジメトキシシラン、3、5ジクロロシクロヘキシル2、3−ジクロロシクロヘキシルジメトキシシラン、シクロヘキシル2、5−シクロヘキシルジメトキシシラン、等が例示される。
これらのうち、特に好ましい有機ケイ素化合物は、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、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、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、である。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を形成する際に用いられる有機ケイ素化合物(D)(以下単に「成分(D)」ということがある。)としては、上記一般式(2)で表される化合物であり、即ち、テトラアルコキシシランまたはハロゲン含有有機ケイ素化合物である。ハロゲン含有有機ケイ素化合物としては、トリアルコシキシランハライド、ジアルコキシシランジハライド、アルキルジアルコキシシランハライド、シクロアルキルジアルコキシシランハライド、モノハロゲン化アルキルトリアルコキシシラン、ジハロゲン化アルキルトリアルコキシシラン、ビス(モノハロゲン化アルキル)ジアルコキシシラン、またはビス(ジハロゲン化アルキル)ジアルコキシシランである。トリアルコシキハライド、ジアルコキシジハライド、アルキルジアルコキシシランハライドおよびシクロアルキルジアルコキシシランハライドとしては、トリアルコキシクロルシラン、トリアルコキシブロムシラン、ジアルコキシジクロルシラン、ジアルコキシジブロムシラン、シクロアルキルジアルコキシクロルシラン、及びシクロアルキルジアルコキシブロムシランである。これらの中でも、テトラアルコキシシラン、トリアルコシキハライド、ジアルコキシジハライド、モノハロゲン置換アルキルトリアルコキシシランが好ましい。
具体的な化合物としては、テトラアルコキシシランとしては、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などが挙げられる。
ハロゲン含有有機ケイ素化合物のうちケイ素原子に直接ハロゲン原子が結合したものとしては、トリメトキシクロルシラン、トリエトキシクロロシラン、トリメトキシブロムシラン、トリエトキシブロムシラン、ジメトキシジクロルシラン、ジエトキシジクロルシラン、ジメトキシジブロムシラン、ジエトキシジブロムシラン、メチルジメトキシクロルシラン、メチルジエトキシクロルシラン、メチルジメトキシブロムシラン、メチルジエトキシブロムシラン、エチルジメトキシクロルシラン、エチルジエトキシクロルシラン、エチルジメトキシブロムシラン、エチルジエトキシブロムシラン、n−プロピルジメトキシクロルシラン、n−プロピルジエトキシクロルシラン、n−プロピルジメトキシブロムシラン、n−プロピルジエトキシブロムシラン、イソプロピルジメトキシクロルシラン、イソプロピルジエトキシクロルシラン、イソプロピルジメトキシブロムシラン、イソプロピルジエトキシブロムシラン、n−ブチルジメトキシクロルシラン、n−ブチルジエトキシクロルシラン、n−ブチルジメトキシブロムシラン、n−ブチルジエトキシブロムシラン、イソブチルジメトキシクロルシラン、イソブチルジエトキシクロルシラン、イソブチルジメトキシブロムシラン、イソブチルジエトキシブロムシラン、t−ブチルジメトキシクロルシラン、t−ブチルジエトキシクロルシラン、t−ブチルジメトキシブロムシラン、t−ブチルジエトキシブロムシラン、n−ペンチルジメトキシクロルシラン、n−ペンチルジエトキシクロルシラン、n−ペンチルジメトキシブロムシラン、n−ペンチルジエトキシブロムシラン、イソペンチルジメトキシクロルシラン、イソペンチルジエトキシクロルシラン、イソペンチルジメトキシブロムシラン、イソペンチルジエトキシブロムシラン、ネオペンチルジメトキシクロルシラン、ネオペンチルジエトキシクロルシラン、ネオペンチルジメトキシブロムシラン、ネオペンチルジエトキシブロムシラン、n−ヘキシルジメトキシクロルシラン、n−ヘキシルジエトキシクロルシラン、n−ヘキシルジメトキシブロムシラン、n−ヘキシルジエトキシブロムシラン、n−ヘプチルジメトキシクロルシラン、n−ヘプチルジエトキシクロルシラン、n−ヘプチルジメトキシブロムシラン、n−ヘプチルジエトキシブロムシラン、n−オクチルジメトキシクロルシラン、n−オクチルジエトキシクロルシラン、n−オクチルジメトキシブロムシラン、n−オクチルジエトキシブロムシラン、イソオクチルジメトキシクロルシラン、イソオクチルジエトキシクロルシラン、イソオクチルジメトキシブロムシラン、イソオクチルジエトキシブロムシラン、シクロヘキシルジメトキシクロルシラン、シクロヘキシルジエトキシクロルシラン、シクロヘキシルジメトキシブロムシラン、シクロヘキシルジエトキシブロムシラン、シクロペンチルジメトキシクロルシラン、シクロペンチルジエトキシクロルシラン、シクロペンチルジメトキシブロムシラン、シクロペンチルジエトキシブロムシランが挙げられる。
ハロゲン化アルキルを含むハロゲン含有有機化合物としては、ClCH2 Si(OCH3 3 、ClCH2 Si(OC2 5 3 、Cl2 CHSi(OCH3 3 、Cl2 CHSi(OC2 5 3 、BrCH2 Si(OCH3 3 、BrCH2 Si(OC2 5 3 、Br2 CHSi(OCH3 3 、Br2 CHSi(OC2 5 3 、ClC2 4 Si(OCH3 3 、ClC2 4 Si(OC2 5 3 、Cl2 2 3 Si(OCH3 3 、Cl2 2 3 Si(OC2 5 3 、BrC2 4 Si(OCH3 3 、BrC2 4 Si(OC2 5 3 、Br2 2 3 Si(OCH3 3 、Br2 2 3 Si(OC2 5 3 、(ClCH2 2 Si(OCH3 2 、(ClCH2 2 Si(OC2 5 2 、(Cl2 CH)2 Si(OCH3 2 、(Cl2 CH)2 Si(OC2 5 2 、(BrCH2 2 Si(OCH3 2 、(BrCH2 2 Si(OC2 5 2 、(Br2 CH)2 Si(OCH3 2 、(Br2 CH)2 Si(OC2 5 2 、(ClC2 4 2 Si(OCH3 2 、(ClC2 4 2 Si(OC2 5 2 、(Cl2 2 3 2 Si(OCH3 2 、(Cl2 2 3 2 Si(OC2 5 2 、(BrC2 4 2 Si(OCH3 2 、(BrC2 4 2 Si(OC2 5 2 、(Br2 2 3 2 Si(OCH3 2 、(Br2 2 3 2 Si(OC2 5 2 、(ClCH2 3 Si(OCH3 )、(ClCH2 3 Si(OC2 5 )、(Cl2 CH)3 Si(OCH3 )、(Cl2 CH)3 Si(OC2 5 )、(BrCH2 3 Si(OCH3 )、(BrCH2 3 Si(OC2 5 )、(Br2 CH)3 Si(OCH3 )、(Br2 CH)3 Si(OC2 5 )、(ClC2 4 3 Si(OCH3 )、(ClC2 4 3 Si(OC2 5 )、(Cl2 2 3 3 Si(OCH3 )、(Cl2 2 3 3 Si(OC2 5 )、(BrC2 4 3 Si(OCH3 )、(BrC2 4 3 Si(OC2 5 )、(Br2 2 3 3 Si(OCH3 )、(Br2 2 3 3 Si(OC2 5 )、であって、この中でもClCH2 Si(OCH3 3 、ClCH2 Si(OC2 5 3 、BrCH2 Si(OCH3 3 、BrCH2 Si(OC2 5 3 、(ClCH2 2 Si(OCH3 2 、(ClCH2 2 Si(OC2 5 2 、(BrC2 4 2 Si(OCH3 2 、(BrC2 4 2 Si(OC2 5 2 などが挙げられる。
上記のなかでも、テトラエトキシシラン、トリエトキシクロルシラン、ジエトキシジクロロシラン、ClCH2 Si(OC2 5 3 が特に好ましく用いられる。これらは、1種単独でまたは2種以上を併用し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。プロピレンと他のオレフィン類との共重合としては、プロピレンと少量のエチレンをモノマーとして1段階で重合するランダム共重合と、第1段階(第1重合槽)でプロピレンのみの重合を行い第2段階(第1重合槽)でプロピレンとエチレンの共重合を行う、所謂プロピレン−エチレンブロック共重合が代表的である。このようなランダム共重合やブロック共重合においても、上記の成分(A)、成分(B)、成分(C)および成分(D)からなる本発明の触媒は有効であり、触媒活性、立体規則性および対水素活性が良好であるばかりでなく、共重合特性や得られた共重合体の特性も良好である。
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)及び成分(D)は、各々、成分(B)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。また成分(C)及び成分(D)の使用量比であるが、成分(C):成分(D)のモル比率が1:99〜60:40、好ましくは5:95〜50:50、特に好ましくは10:90〜40:60の範囲で用いられる。
各成分の接触順序は任意であるが、重合系内にまず有機アルミニウム化合物(B)を装入し、次いで、有機ケイ素化合物化合物(C)および(D)を接触させる。有機化合物(C)と(D)は予め混合して重合系内に装入してもよく、また別々に装入してもよい。その後、更に固体触媒成分(A)を接触させることが望ましい。あるいは重合系内にまず有機アルミニウム化合物(B)を装入し、一方で成分(A)と、成分(C)及び成分(D)とを予め接触させ、接触させた成分(A)と、成分成分(C)及び成分(D)と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)及び成分(D)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不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)、成分(B)、成分(C)及び成分(D)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)及び/又は成分(C)及び成分(D)を接触させ、成分(A)1gあたり0.1〜100gのポリオレフィンを予備的に重合させ、さらに成分(B)及び/又は成分(C)及び成分(D)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、得られるオレフィン重合体の立体規則性を高度に維持したまま、分子量分布の広いオレフィン重合体を高収率で得ることができるという作用が確認された。
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20g及びトルエン160mlを装入し、懸濁状態とした。次いで、該懸濁液にチタンテトラクロライド40ml添加した。次いで、該懸濁液を90℃まで昇温した後フタル酸ジ−n−ブチル5.4ml添加し、さらに110℃に昇温して、撹拌しながら1.5時間反応処理を行った。反応終了後、90℃のトルエン180mlで3回洗浄した。その後、新たにトルエン140ml及びチタンテトラクロライド40mlを加えて、撹拌しながら100℃で2時間の反応処理を行った。次いで、生成物を40℃のヘプタン200mlで8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重量含有率は2.9重量%であった。
<重合用触媒の形成及び重合>
窒素ガスで完全に置換された内容積2.0リットルの撹拌機付オートクレーブに、トリエチルアルミニウム1.32mmol、シクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン0.026mmol、テトラエトキシシラン0.104mmolおよび前記固体触媒成分をチタン原子として0.0026mmol装入し、重合用触媒を形成した。その後、水素ガス1.5リットル、液化プロピレン1.4リットルを装入し、20℃で5分間予備重合を行なった後に昇温し、70℃で1時間重合反応を行った。得られた重合体について、重合活性、ヘプタン不溶分(HI)、メルトインデックス(MI)、および分子量分布を測定した。その結果を表1に併載する。
固体触媒成分1g当たりの重合活性は下式により算出した。
重合活性=生成重合体(F)(g)/固体触媒成分(g)
また、この重合体を沸騰n−ヘプタンで6時間抽出したときのn−ヘプタンに不溶解の重合体(G)を測定し重合体中の沸騰n−ヘプタン不溶分(HI)の割合を下式により算出した。
HI=(G)(g)/(F)(g)
重合体のメルトインデックスの値(MI)は、ASTM D 1238 、JIS K 7210に準じて測定した。
また、重合体の分子量分布は、クロス分別クロマトグラフ(CFC)(三菱化学社製 CFC T−150B)にて以下の条件で測定して求めた重量平均分子量Mw及び数平均分子量Mnの比Mw/Mn及びZ平均分子量(Mz/Mw)によって評価した。
溶媒:o-ジクロロベンゼン(ODCB)
温度: 140℃(SEC)
カラム: Shodex GPC UT-806M
サンプル濃度: 4g/liter-ODCB (200mg/50ml-ODCB)
注入量: 0.5ml
流量: 1.0ml/min
測定範囲: 0℃〜140℃
シクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン0.026mmol、テトラエトキシシラン0.104mmolの替わりに、シクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン0.052mmol、テトラエトキシシラン0.078mmolを用い、水素ガスを1.8リットルとした以外は実施例1と同様に実験を行なった。得られた結果を表1に示した。
テトラエトキシシラン0.104mmolの替わりに、トリエトキシクロルシラン0.104mmolを用い、水素ガスを1.6リットルとした以外は実施例1と同様に実験を行なった。得られた結果を表1に示した。
テトラエトキシシラン0.078mmolの替わりに、トリエトキシクロルシラン0.078mmolを用い、水素ガスを2.0リットルとした以外は実施例2と同様に実験を行なった。得られた結果を表1に示した。
シクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン0.026mmolの替わりに、ジシクロヘキシルジメトキシシラン0.026mmolを用い、水素ガスを0.8リットルとした以外は実施例1と同様に実験を行なった。得られた結果を表1に示した。
シクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン0.052mmolの替わりに、ジシクロヘキシルジメトキシシラン0.052mmolを用い、水素ガスを1.0リットルとした以外は実施例2と同様に実験を行なった。得られた結果を表1に示した。
比較例1
テトラエトキシシランを用いずに重合用触媒の形成を行い、水素ガスを2.6リットルとして重合した以外は実施例1と同様に、固体触媒成分を調製し、重合用触媒の形成及び重合を行った。得られた結果を表1に示す。
比較例2
シクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシランを用いずに重合用触媒の形成を行い、水素ガスを0.5リットルとして重合した以外は実施例1と同様に、固体触媒成分を調製し、重合用触媒の形成及び重合を行った。得られた結果を表1に示す。
比較例3
シクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシランを用いずに重合用触媒の形成を行い、水素ガスを0.5リットルとして重合した以外は実施例3と同様に、固体触媒成分を調製し、重合用触媒の形成及び重合を行った。得られた結果を表1に示す。
比較例4
テトラエトキシシランを用いずに重合用触媒の形成を行い、水素ガスを2.0リットルとして重合した以外は実施例5と同様に、固体触媒成分を調製し、重合用触媒の形成及び重合を行った。得られた結果を表1に示す。
Figure 2005320362
以上の結果から、重合時に本発明の触媒を用いると、立体規則性を高度に維持したまま、分子量分布の広いオレフィン重合体を高収率で得ることができることがわかる。
本発明の触媒成分及び重合触媒を調製する工程を示すフローチャート図である。

Claims (4)

  1. (A)マグネシウム化合物(a)、4価のチタンハロゲン化合物(b)および電子供与性化合物(c)を接触させることにより調製される固体触媒成分、
    (B)下記一般式(1);
    AlQ3-p (1)
    (式中、R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、
    (C)下記一般式(2);
    SiR(OR)(OR (2)
    (式中、Rはシクロヘキシル基及びその誘導体、Rはシクロヘキシル基及びその誘導体またはシクロペンチル基及びその誘導体、RおよびRは炭素数1から3のアルキル基で、RとRは同一または異なる。)で表される有機ケイ素化合物、
    (D)下記一般式(3);
    Si( OR)4−x (3)
    (式中、Rは塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子から選ばれるハロゲン原子または炭素数1〜12の直鎖状あるいは分岐鎖状のアルキル基の1つあるいは2つの水素原子がハロゲン原子に置換したもの、あるいは炭素数1〜12の直鎖状あるいは分岐鎖状のアルキル基またはシクロアルキル基であって、同一または異なっていてもよく、R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く、xは0または1〜2の整数である。ただし、Rは、xが1および2の場合、少なくとも1つはハロゲン原子または炭素数1〜12の直鎖状あるいは分岐鎖状のアルキル基の1つあるいは2つの水素原子がハロゲン原子に置換したものである。)で表される有機ケイ素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。
  2. 前記成分(C)がシクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン又はジシクロヘキシルジメトキシシラン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触媒。
  3. 前記成分(D)がテトラエトキシシラン又はトリエトキシクロルシランであることを特徴とする請求項1又は2に記載のオレフィン類重合用触媒。
  4. 請求項1に記載のオレフィン類重合用触媒の存在下に、オレフィン類を重合もしくは共重合させることを特徴とするオレフィン類の重合方法。
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