JP2006510751A - オレフィン重合用触媒成分 - Google Patents
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Abstract
Description
Mg/Tiモル比は、好ましくは7〜120、好ましくは10〜110、さらに特に15〜100を範囲とする。
(a) MgCl2・mR3OH (式中、0.3≦m≦2.3、R3は炭素原子1〜12を有するアルキル、シクロアルキルまたはアリール基である)の化合物と脱アルコール化剤およびED化合物との反応、そして、
(b) (a)で得られた生成物と、式Ti (OR1)nXy-n (式中、nは0〜0.5の間からなり、yはチタンの原子価であり、Xはハロゲンであり、Rは炭素原子2〜8を有するアルキル基またはCOR基である)のチタン化合物との反応
を含む。
使用可能な脱アルコール化剤のもう一つのグループは、ハロゲン含有シリコン化合物類である。そのようなシリコン化合物の特別の例は、式SiX4-nYn (式中、XとYはハロゲン原子、例えばClとBrを表し、nは0から3に変化する数である)を有するシリコンハライド類を含む。SiCl4の使用が特に好ましい。
本発明による固形触媒成分は、それらを公知法に従って有機アルミニウム化合物と反応させることによりオレフィン類の重合用触媒に変換される。
(a) 上記したごとき固形触媒成分、
(b) アルキルアルミニウム化合物、および任意に、
(c) 外部電子供与化合物
との間の反応生成物からなるオレフィン類CH2=CHR (式中、Rは水素または炭素原子1〜12を有する炭化水素基である)の重合用触媒である。
(i) 触媒成分(a)、(b)と任意に(c)を0.1〜120分間を範囲とする時間、0〜90℃を範囲とする温度における接触;任意に
(ii) 固形触媒成分(a)のg当たり約0.1〜約1000 gまでのポリマー量を形成するに至るまでの、式CH2=CHR (ここで、RはHまたはC1〜C10炭化水素基である)の1以上のオレフィン類との予備重合;そして
(iii) (i)または(ii)由来の生成物の存在下における、1以上の流動床または機械的撹拌床反応器中での、エチレンまたはα-オレフィン類CH2=CHR (ここで、Rは炭素原子1〜10を有する炭化水素基である)とのその混合物の気相重合
に従い好適に実施できる。
特徴付け
次の方法に従って特性を決定した:
メルトインデックス:ASTM D−1238条件“E”(2.16 Kgの負荷)と“F”(21.6 Kgの負荷)に従い190℃で測定した。
1-ブテンは、赤外分光測定で決定した。1-ブテンより高級なα-オレフィンは赤外分析で決定した。
有効密度:ASTM−D 1505
粘着力(Blocking Force):ASTM D 3354に従って25μmインフレートフィルム(ブローアップ比2.5/1)について測定。
ダート(Dart):ASTM D 1709に従って25μmインフレートフィルム(ブローアップ比2.5/1)について測定。
球状支持体(MgCl 2 /EtOH付加物)の製造
アルコール約3モルを含有するマグネシウムクロリド・アルコール付加物を、米国特許第4,399,054号の実施例2に記載の方法に従って製造したが、10000 RPMの代わりに2000 RPMで操作した。
固形成分の製造
一般的な方法で作った球状支持体を、球状粒子が約35%(各MgCl2モルに対しエタノール1.1モル)の残留エタノール含有量を有するまで、N2気流下、50〜150℃の温度範囲で熱処理にかけた。
撹拌器を備えた2Lガラス反応器中に、ヘキサン1.2 L、上記で作った支持体60 gと別に作ったAlEt3/THFの1.3モル混合物([Al]=ヘキサン中100 g/L) 0.27 Lを0℃の温度で導入した。全混合物を加熱し、50℃で30分間撹拌下に保った。その後、撹拌を停止し、液体を吸い出した。AlEt3/THF混合物での処理を、室温から始める同じ条件下で2回繰り返した。新鮮なヘキサンで3回洗浄し、次いで(ヘキサン200 mlに添加希釈した) TiCl4 4 mlを含有するヘキサン1 L中、60℃の温度で2時間撹拌下にさらなる処理を行った。
−全チタン 2.1%(重量)
−Mg 18.2%(重量)
−Cl 48.6%(重量)
−THF 13.8%(重量)
−Al 0.8%(重量)
−EtOH 14.3%(重量)
したがって、この触媒成分中のMg/Tiモル比は17であり、THF/Tiモル比は4.4である。
固形成分の製造
実施例1に記載の方法に従って製造した球状支持体を、球状粒子が約35%(各MgCl2モルに対しエタノール1.1モル)の残留エタノール含有量を有するまで、N2気流下、50〜150℃の温度範囲で熱処理にかけた。
−全チタン 0.7%(重量)
−Mg 15.2%(重量)
−Cl 48.3%(重量)
−THF 15.2%(重量)
−Al 0.7%(重量)
−EtOH 7.0%(重量)
したがって、この触媒成分中のMg/Tiモル比は43であり、THF/Tiモル比は14.5である。
固形成分の製造
実施例1に記載の方法で作った球状支持体を、球状粒子が約25%(各MgCl2モルに対しエタノール0.8モル)の残留エタノール含有量を有するまで、N2気流下、50〜150℃の温度範囲で熱処理にかけた。
−全チタン 0.4%(重量)
−Mg 17.5%(重量)
−Cl 51.9%(重量)
−THF 10.3%(重量)
−Al 0.2%(重量)
−EtOH 12.8%(重量)
したがって、この触媒成分中のMg/Tiモル比は86.7であり、THF/Tiモル比は17である。
固形成分の製造
実施例1に記載の方法により作った球状支持体を、球状粒子が約35%(各MgCl2モルに対しエタノール1.1モル)の残留エタノール含有量を有するまで、N2気流下、50〜150℃の温度範囲で熱処理にかけた。
−全チタン 1.3%(重量)
−Mg 13.8%(重量)
−Cl 45.3%(重量)
−THF 11.0%(重量)
−Al 2.7%(重量)
−EtOH 19.2%(重量)
したがって、この触媒成分中のMg/Tiモル比は21でであり、THF/Tiモル比は5.6である。
固形成分の製造
実施例3に従って作った球状触媒(800 g)を、20 Lのヘキサンを含み、撹拌器を備えた60 Lのスチール製反応器に導入した。
内温を0℃に保持しながら、AlEt3 ([Al]=ヘキサン中100 g/L) 40 gを反応器に徐々に添加し、数分後に、800 gのモノマー消費するようにエチレンを供給した。無水ヘキサンで2回洗浄した後に、球状固形成分を得た。
固形成分の製造
実施例2に従って作った球状触媒(800 g)を、20 Lのヘキサンを含み、撹拌器を備えた60 Lのスチール製反応器に導入した。
内温を0℃に保持しながら、AlEt3 ([Al]=ヘキサン中100 g/L) 40 gを反応器に徐々に添加し、数分後に、800 gのモノマー消費するようにエチレンを供給した。無水ヘキサンで2回洗浄した後に、球状固形成分を得た。
固形成分の製造
実施例3に従って作った球状成分を、前もってOB22油(市販入手可能) 2.9 LとAlEt2Cl ([A]=OB22油中100 g/L) 25 gを入れた、撹拌器を備えた5 Lのガラス反応器に導入した。室温で一定に保ちながら、スラリーを30分間撹拌し、次いで次のテスト用に排出させた。
固形成分の製造
一般的な方法に従って作った球状支持体を、球状粒子が約46%(各MgCl2モルに対しエタノール1.8モル)の残留エタノール含有量を有するまで、N2気流下、50〜150℃の温度範囲で熱処理にかけた。
次いで、撹拌を停止し、液体を吸い出した。固体をヘプタンで2回洗浄した。ヘプタン(400 ml)を添加し、TiCl4 7.5 mlを撹拌下に供給した。懸濁液を−20℃で1時間撹拌し、撹拌を停止し液体を吸い出した。固体をヘプタンで3回洗浄した。
−全チタン 1.6%(重量)
−Mg 13.0%(重量)
−THF 18.0%(重量)
したがって、この触媒成分中のMg/Tiモル比は15.6であり、THF/Tiモル比は7.3である。
固形成分の製造
一般的な方法に従って作った球状支持体を、球状粒子が約46%(各MgCl2モルに対しエタノール1.8モル)の残留エタノール含有量を有するまで、N2気流下、50〜150℃の温度範囲で熱処理にかけた。
25℃でヘプタン(200 ml)を添加し、AlMe3とTHF (Al/THF=1モル/モル、ヘプタン中[Al]=100 g/L)を含有するヘプタン溶液44.5 mlを撹拌下に滴加した。次いで懸濁液を50℃に加温し60分間撹拌した。
−全チタン 1.6%(重量)
−Mg 13.7%(重量)
−THF 16.4%(重量)
したがって、この触媒成分中のMg/Tiモル比は16.6であり、THF/Tiモル比は6.7である。
固形成分の製造
一般的な方法に従って作った球状支持体を、球状粒子が約46%(各MgCl2モルに対しエタノール1.8モル)の残留エタノール含有量を有するまで、N2気流下、50〜150℃の温度範囲で熱処理にかけた。
1 Lのガラス製反応器に、トルエン500 mlと上記のように作った支持体25 gを導入した。懸濁液を0℃に冷却し、SiCl4 43 mlを15分間で供給した。懸濁液を1時間で90℃に加熱し、次いで3時間反応させた。
酢酸エチル2.3 mlとTiCl4 20 mlを添加し、混合物を100℃で1時間反応させた。
−全チタン 0.7%(重量)
−Mg 21.3%(重量)
−AcOEt 6.4%(重量)
したがって、この触媒成分のMg/Tiモル比は59.8であり、AcOEt/Tiモル比は4.98である。
固形成分の製造
一般的な方法に従って作った球状支持体を、球状粒子が約46%(各MgCl2モルに対しエタノール1.8モル)の残留エタノール含有量を有するまで、N2気流下、50〜150℃の温度範囲で熱処理にかけた。
1 Lのガラス製反応器に、トルエン500 mlと上記で作った支持体25 gとを導入した。懸濁液を0℃に冷却し、SiCl4 43 mlと酢酸エチル3.5 mlを15分間で供給した。懸濁液を1時間で90℃に加熱し、次いで3時間反応させた。
TiCl4 55 mlを添加し、混合物を100℃で1時間反応させた。
−全チタン 0.9%(重量)
−Mg 20.2%(重量)
−AcOEt 11.7%(重量)
したがって、この触媒成分のMg/Tiモル比は44.4であり、AcOEt/Tiモル比は7.1である。
固体成分の製造
窒素でパージした500 mlの四頚丸底フラスコに、TiCl4 250 mlを0℃で導入した。次いで、同温度で、25重量%のエタノール含有の球状MgCl2/EtOH付加物(上記のように作り、次いで、球状粒子が所望のアルコール含有量に達するまでN2気流下、50〜150℃の温度で熱処理に付した) 17.5 gを撹拌下に添加した。温度を1時間で130℃に上げ、60分間維持した。次いで、撹拌を停止し、固形生成物を沈殿させ、上澄液を吸い出した。
固形物を無水ヘキサンで(60℃で(5×100 ml)および25℃で1回) 6回洗浄した。最後に、固形物を真空乾燥して分析した(Ti=4.9重量%、Mg=19.4重量%)。
−全チタン 3.7%(重量)
−Mg 15.2%(重量)
−AcOEt 27%(重量)
したがって、この触媒成分中のMg/Tiモル比は8.3で、AcOEt/Tiモル比は4.1である。
実施例12に記載した同じ手法で、異なる電子供与(ED)化合物を使用して、一連の触媒成分を作った。使用した特定のED化合物と触媒成分の組成を表1に記載する。
米国特許第4,220,554号の実施例1 (a)に記載の手法に従って、MgCl2プレカーサーを作った。そのようにして得られた固形物(17 g)を120℃で1時間、過剰のTiCl4 (250 ml)で処理し、さらに120℃で2回(30分間) TiCl4処理した。固形物を無水ヘキサンで、60℃で2回(2×100 ml)そして25℃で2回洗浄した。最後に固形物を真空乾燥し分析した(Ti=5.8重量%、Mg=18.8重量%)。AcOEtとの接触工程は一般的な方法に従って行った。触媒成分の特性を表1に記載する。
実施例12に従って作った固形中間体(Ti=4.9重量%;Mg=19.4重量%)をオートクレーブに注入し、窒素気流下に無水ヘキサン(固形濃度は40 g/Lであった)中、撹拌しながら30℃で保持した。懸濁液を、TEA/固形物比=0.5重量/重量に達する量のヘキサン中10重量%トリエチルアルミニウム(TEA)溶液で処理する。次に固形物の当初量の0.7倍に相当するプロピレン量を、30℃で一定に保つのに適切な速度で徐々に供給した。30分後に重合を停止した。固形物を無水ヘキサンで3回25℃で洗浄し、再びヘキサンに懸濁し、AcOEt/Ti比8が使用される差で、実施例12に開示した同じ手法に従って、ID化合物としてAcOEtで処理した。触媒成分の特性を表1に記載する。
ヘキサンの代わりにヘプタン中100℃で接触を行う差で、電子供与体としてAcOEtを使用し、実施例13〜16に開示と同じ手法に従って、触媒成分を作った。触媒成分の特性を表1に記載する。
接触工程を2回行う差で、電子供与体としてAcOEtを使用して、実施例13〜16に開示と同じ手法に従って、触媒を作った。第1回目は、AcOEt/Ti供給モル比1で30分間行い、第2回目は、固形物をヘキサンで洗浄後、AcOEt/Ti供給モル比4で接触を2.5時間継続させた。触媒成分の特性を表1に報告する。
原料のMgCl2 (EtOH)付加物が35重量%のアルコール含有量を有していた差で、電子供与体としてAcOEtを使用し、実施例13〜16に開示と同じ手法に従って、触媒成分を作った。触媒成分の特性を表1に記載する。
エチレン/1-ブテン共重合
磁製撹拌器、温度計、圧力計、エチレン、プロパン、1-ブテンと水素の供給ラインと触媒の注入用のスチールバイアルを備えた4.5 Lのステンレス鋼製のオートクレーブに、70℃で60分間純窒素を流して精製した。次いでプロパンで洗浄し、75℃に加熱し、最後にプロパン800 g、1-ブテン(表2に記載の量)、エチレン(7.0バール、分圧)および水素(2.0バール、分圧)を装填した。
連続撹拌下に、全圧は、エチレンを供給することにより、75℃で120分間一定に維持した。最後に、反応器を減圧し、温度を30℃に下げた。回収したポリマーを窒素気流下に70℃で乾燥し、秤量した。重合条件と対応する結果を表2に示す。
エチレン/1-ブテン共重合
実施例2で作った触媒成分を使用して実施例22に開示の手法に従って、重合を行った。特定の重合条件と対応する結果を表2に記載する。
エチレン/1-ブテン共重合
実施例4で作った触媒成分を使用する差で、実施例22に開示の手法に従って、重合を行った。特定の重合条件と対応する結果を表2に記載する。
実施例8で作った触媒成分を使用する差で、実施例22に開示の手法に従って、重合を行った。特定の重合条件と対応する結果を表2に記載する。
実施例9で作った触媒成分を使用する差で、実施例22に開示の手法に従って、重合を行った。特定の重合条件と対応する結果を表2に記載する。
実施例10で作った触媒成分を使用する差で、実施例22に開示の手法に従って、重合を行った。特定の重合条件と対応する結果を表2に記載する。
実施例11で作った触媒成分を使用する差で、実施例22に開示の手法に従って、重合を行った。特定の重合条件と対応する結果を表2に記載する。
気相でのエチレン/1-ブテン共重合
ガス循環システム、サイクロン分離器、熱交換器、温度および圧力計、エチレン、プロパン、1-ブテンと水素用の供給ライン、および触媒の予備重合および/または触媒系の流動化床反応器への注入用の1 Lのスチール製反応器を備えた15 Lのステンレス鋼製の反応器。
エチレンコポリマーは5.4%のブテン含有量、0.86のMIE、0.9238の密度と3.5%のキシレン可溶画分を示した。
重合方法を、連続的に作動させ、かつ基本的に、触媒系を形成すべく触媒成分を混合させる小反応器(予備接触ポット)、前工程で形成された触媒系を受領するループ反応器(プロパンスラリー相中で運転する予備重合部)と一つの流動床反応器(重合反応器)を備えるプラントで行った。
−前記実施例の1つに記載のようにして作った固形触媒成分
−希釈剤としての液体プロパン
−アルミニウムアルキル化合物の溶液
−外部電子供与体としてのTHF
−少量のプロピレン
全ての実験で、最終反応器から排出されたポリマーは、窒素気流下に70℃で乾燥し、秤量した。ポリマーの性質を表5に記載する。
N2気流下に70℃で脱気した10 Lのステンレス鋼製オートクレーブに、無水ヘキサン4 L、実施例12の触媒(予め、25 gのプロピレン中20℃で45分間予備重合した) 20mg、トリエチルアルミニウム(TEA) 0.5 gと、Al/CMMSモル比60を与えるようなシクロヘキシルメチルジメトキシシラン(CMMS)の量を導入した。全体を撹拌し、75℃に加熱し、その後、3バールのH2と7バールのエチレンを供給した。重合の間、一定圧を維持すべくエチレンを供給した。3時間後に、重合を停止し、回収したポリマーをN2気流下に70℃で乾燥した。プレポリマー中に含まれる触媒に関する活性は7.7 Kg/g(触媒)であった。ポリマーのMIEは0.34で、TF/MIE比は23.5であった。
CMMSの代わりに同量のジシクロペンチルジメトキシシランを使用して同じ重合テストを繰り返した。プレポリマー中に含まれる触媒に関する活性は92 Kg/g(触媒)であった。ポリマーのMIEは0.53でIF/MIE比は22.3であった。
実施例22に記載の方法に従って共重合を行った。
特定の条件と結果を表6に示す。
Claims (28)
- Mg、Ti、ハロゲンおよびエーテル類、エステル類、アミン類、ケトン類またはニトリル類に属する電子供与化合物(ED)を含み、Mg/Tiモル比が5より高く、且つED/Tiモル比が3.5より高いことを特徴とするオレフィン類の重合用固形触媒成分。
- ED化合物がエーテル類、エステル類およびケトン類からなる群から選択される請求項1に記載の固形触媒成分。
- ED化合物がC2〜C20脂肪族エーテル類から選択される請求項2に記載の固形触媒成分。
- エーテル類が環状エーテル類である請求項3に記載の固形触媒成分。
- 環状エーテル類が炭素原子3〜5を有する請求項4に記載の固形触媒成分。
- 環状エーテルがテトラヒドロフランである請求項5に記載の固形触媒成分。
- ED化合物がC1〜C20脂肪族カルボン酸類のアルキルエステル類から選択される請求項2に記載の固形触媒成分。
- エステルが脂肪族物モノカルボン酸のC1〜C4アルキルエステル類から選択される請求項7に記載の固形触媒成分。
- エステルが酢酸エチルである請求項8に記載の固形触媒成分。
- ED/Tiモル比が3.7〜40を範囲とする請求項1に記載の固形触媒成分。
- ED/Tiモル比が4.5〜30を範囲とする請求項1に記載の固形触媒成分。
- Mg/Tiモル比が7〜120を範囲とする請求項1に記載の固形触媒成分。
- Mg原子がMgCl2由来である請求項1に記載の固形触媒成分。
- チタン原子がチタンテトラハライド類または式TiXn(OR1)4-n (ここで、0≦n≦3、Xはハロゲンであり、RはC1〜C10炭化水素基である)の化合物由来である請求項1に記載の固形触媒成分。
- (a) 請求項1〜14のいずれか一つに記載の固形触媒成分、
(b) 1以上のアルキルアルミニウム化合物、および任意に、
(c) 外部電子供与化合物
を接触させることにより得られる生成物を含むオレフィン類の重合用触媒。 - アルキルアルミニウム化合物がトリアルキルAlである請求項15に記載の触媒。
- アルキルアルミニウム化合物がアルキルアルミニウムハライドである請求項15に記載の触媒。
- アルキルアルミニウム化合物がトリアルキルAl化合物をアルキルアルミニウムハライドと混合して得られる生成物である請求項15に記載の触媒。
- 外部電子供与化合物がC2〜C20脂肪族エーテルである請求項15に記載の触媒。
- エーテルがテトラヒドロフランである請求項19に記載の触媒
- 外部電子供与化合物が式Ra5Rb6Si(OR7)c (ここで、aは0であり、cは3であり、R6は任意に異原子を含んでもよい分枝状アルキルか、またはシクロアルキル基であり、R7がメチルである)のシリコン化合物である請求項15に記載の触媒。
- 0〜90℃を範囲とする温度で、0.1〜120分間を範囲とする時間成分(a)、(b)および任意の(c)を予備接触させて得られる請求項15に記載の触媒。
- 予備接触が20〜70℃を範囲とする温度で、液体希釈剤中、1〜60分間を範囲とする時間、少量のオレフィン類の存在下に行なわれる請求項22に記載の触媒。
- 式CH2=CHR (ここで、RはHまたはC1〜C10炭化水素基である)の1以上のオレフィン類と、固形触媒成分(a)のg当たり約0.1 g〜約1000 gまでのポリマー量を形成するまで予備重合させる、請求項15に記載の触媒。
- 請求項15〜24のいずれか一つに記載の触媒の存在下に行なわれる、オレフィン類CH2=CHR (ここで、RはHまたは炭素原子1〜12を有する炭化水素基である)の(共)重合方法。
- 0.1〜20モル%を範囲とするα-オレフィンの含有量を有するエチレン/α-オレフィンコポリマーの製造のための請求項25に記載の方法。
- 気相中で行なわれることを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 次の工程:
(i) 触媒成分(a)、(b)と任意に(c)を0.1〜120分間を範囲とする時間、0〜90℃を範囲とする温度における接触;任意に
(ii) 固形触媒成分(a)のg当たり約0.1〜約1000 gまでのポリマー量を形成するに至るまでの、式CH2=CHR (ここで、RはHまたはC1〜C10炭化水素基である)の1以上のオレフィン類との予備重合;そして
(iii) (i)または(ii)由来の生成物の存在下における、1以上の流動床または機械的撹拌床反応器中での、エチレンまたはα-オレフィン類CH2=CHR (ここで、Rは炭素原子1〜10を有する炭化水素基である)とのその混合物の気相重合
に従って行なわれることを特徴とする請求項27に記載の方法。
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