JP2008534723A - オレフィン重合用触媒成分 - Google Patents
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Abstract
Description
好ましい面では、チタンの量は、該固体触媒成分の総重量を基準として、5重量%超であり、好ましくは6重量%超である。
特に、オレフィンCH2=CHR(式中、Rは、水素であるか、または1〜12個の炭素原子を有するヒドロカルビル基である)を重合させるための触媒が:
(a) 上記の固体触媒成分と、
(b) アルキルアルミニウム化合物と、そして、任意に、
(c) 外部の電子供与体化合物
との反応の生成物を含むことは、本発明の目的である。
そのようにして形成された触媒系は、主重合法で直接使用することができるか、または、前以って予備重合させることができる。予備重合工程は、主重合法が気相で行われるとき、一般的に好ましい。予備重合は、オレフィンCH2=CHR(式中、RはHまたはC1−C10炭化水素基である)の任意のものを使用して行うことができる。特に、エチレンを、または1種以上のα−オレフィンとエチレンとの混合物を予備重合させることは特に好ましい。前記混合物は、20モル%までα−オレフィンを含み、固体成分1gあたり約0.1gから固体触媒成分1gあたり約1000gのポリマー量を形成する。予備重合工程は、液相または気相で、0〜80℃、好ましくは5〜70℃の温度で行うことができる。予備重合工程は、連続重合法の一部としてインラインで、または、バッチ法で別に行うことができる。触媒成分1gあたり0.5〜20gのポリマー量を製造するために、エチレンを使用する本発明触媒のバッチ予備重合は、特に好ましい。本発明の触媒を使用できる気相法の例は、国際公開第WO 92/21706号、米国特許第5,733,987号および国際公開第WO 93/03078号に記載されている。これらの方法は、一連の流動床または機械撹拌床における1つ以上の反応器において、触媒成分の予備接触工程、予備重合工程および気相重合工程を含む。特定の実施態様では、気相法は、以下の工程:すなわち、
(i)式CH2=CHR(式中、RはHまたはC1−C10炭化水素基である)で表される1種以上のオレフィンを、固体触媒成分(a)1gあたり約0.1〜約1000gのポリマー量を形成するまで予備重合させる工程;そして
(ii)(i)から得られた生成物の存在下で、1つ以上の流動床反応器または機械撹拌床反応器において、気相エチレンまたはそれらの混合物中において、α−オレフィンCH2=CHR(式中、Rは、1〜10個の炭素原子を有する炭化水素基である)と重合させる工程
にしたがって適当に行うことができる。
既に言及したように、本発明の触媒は、触媒活性と、水素応答と、そして適当なMWDとの所望のバランスを有するエチレンポリマーを調製するのに適している。特に、40未満、好ましくは35未満、そして場合によっては30未満のF/E比によって特徴付けられる極めて狭い分子量分布を得ることができる。プロピレン、ブテン−1、ヘキセン−1およびオクテン−1から選択されるコモノマーとしてのα−オレフィンの半量未満と一緒にエチレンを重合させると、鎖中におけるキシレン可溶性画分の重量とコモノマーの重量の比が低いことによって示される極めて良好な品質を有する0.940g/cm3未満の密度を有する直鎖状低密度ポリエチレンが得られる。更に、本発明の触媒は、極めて良好な水素応答、すなわち、重合系における分子量調整剤(通常は水素)の任意の含量に依存して低分子量ポリマーを製造する能力も示す。この特徴は、双峰性の分子量分布を有するポリマーを逐次重合工程で調製しようとするときに特に有用である。この場合は、良好な水素応答を有する触媒を有することが好適である。なぜならば、低分子量ポリマーが、半量未満のMw調整剤によって、結果としてより高い活性によって、製造されるからである。
以下の方法にしたがって特性を定量する:
メルトインデックス:ASTM D−1238条件「E」(2.16Kgの負荷)、「P」(5.0Kgの負荷)および「F」(21.6Kgの負荷)にしたがって190℃で測定した;
キシレン可溶性画分。25℃のキシレンにおける溶解性は、以下の方法にしたがって測定した:約2.5gのポリマーおよび250cm3のo−キシレンを、冷却器および還流冷却器を具備している丸底フラスコ中に入れ、窒素下で保持した。得られた混合物は、135℃まで加熱し、そして約60分間撹拌し続けた。その最終溶液を、連続的に撹拌しながら25℃に冷却し、次いで、濾過した。そしてその濾液を、一定の重量に達するまで140℃で窒素流中で蒸発させた。該キシレン可溶性画分は、元の2.5gの百分率として表される。
(1−ブテンまたはα−オレフィン)は赤外分光分析で定量した。
有効密度:ASTM−D 1505
熱分析:熱量測定は、示差走査熱量計 DSC Perkin−Elmerを使用することによって行った。機器は、インジウムおよび錫を基準として較正する。メルトインデックス測定から得られた計量したサンプル(5〜10mg)を、アルミ鍋の中に入れて密封し、3分間5℃にサーモスタットで調温し、そして20℃/分で200℃まで加熱し、その温度で、すべての晶子を完全に溶解させるのに充分に長い時間(5分)保持した。次いで、20℃/分で−20℃まで冷却した後、ピーク温度は、結晶化温度(Tc)とみなした。0℃で5分間静置した後、そのサンプルを20℃/分の速度で200℃まで加熱した。この第二の加熱では、ピーク温度を融点(Tm)とみなし、そして、その領域をグローバル溶融エンタルピー(global melting hentalpy)(ΔH)とみなした。
Clの定量:は電位差滴定によって行った。
固体NMR分析。固体13C−NMRスペクトルは、フーリエ変換モードにおいて50.32MHzで動作するBruker DPX−400分光計によって記録した。サンプルは、4KHzの紡糸速度を使用して、7mmのZrO2ローターにおいて、室温で測定した。過渡は、循環遅延5秒および接触時間1ミリ秒の交差分極マジック角回転法(CP−MAS)を使用して、蓄積した。すべてのNMR実験は、スペクトル幅全体にわたって完全なデカップリングを保証するのに充分な大きさのプロトンデカップリング領域を使用した。ローターは、窒素雰囲気下で準備した。斜方晶位相の結晶性ポリエチレンを、テトラメチルシラン(TMS)の32.85ppmを外部基準として測定した。IAは、60〜75ppm領域において極大を有する信号の積分と規定する。IBは、78〜108ppm領域において極大を有する信号の積分と規定する。
撹拌機、温度圧力計、そしてヘキサン、エチレンおよび水素のための供給ラインを具備している4.5リットルのステンレス鋼製オートクレーブを使用し、70℃で60分間純粋窒素を流すことによって清浄にした。次いで、10 % by wt/vol TEA/ヘキサン溶液を4.9cm3含むヘキサン1550cm3を、窒素流下で30℃の温度で導入した。別の200cm3丸底ガラス瓶の中に、50cm3の無水ヘキサン、1cm3の10 % by wt/vol TEA/ヘキサン溶液および約0.010÷0.025gの表1記載の固体触媒を連続して導入した。それらを一緒に混合し、室温で10分間エージングし、そして前記反応器中に窒素流下で導入した。オートクレーブを閉じ、次いで、温度を85℃まで上げ、エチレン(分圧7.0bar)および水素(表2に示した分圧)を加えた。
すべての溶媒を、脱酸素し、LiAlH4によって乾燥させ、そして使用前に、窒素雰囲気下で蒸留した。
TiBAはトリス−イソブチル−アルミニウムである。
前駆体の一般的な調製
前駆体の合成は、米国特許第4,220,554号の実施例1に記載されているようにして行った。そのようにして得られた担体は、以下の組成を有する:すなわち、
Mg、20.2重量%
Cl、29.8重量%
EtO基、41.5重量%
実施例1:
窒素でパージした500cm3の4つ口丸底フラスコに、280cm3のデカンおよび前以て調製した17.7g(147mmolのMg)の担体を25℃で導入した。次いで、同じ温度で、103mmolのTiCl4を撹拌しながら加えた。温度を1時間で120℃まで上げ、2時間維持した。次いで、撹拌を中止し、固体生成物を30分間沈殿させ、そしてその上澄み液を吸い上げて除去した。
機械的攪拌機を具備していて且つ窒素でパージした500cm3の4つ口丸底フラスコの中に220cm3のTiCl4を入れた。温度を0℃に設定し、15.3g(127mmolのMg)の固体をゆっくり供給した。温度を120℃まで上げ、混合物を1時間撹拌した。次いで、撹拌を中止し、固体生成物を沈殿させ、そしてその上澄み液を吸い上げて除去した。該チタン化手順は、0.5時間、同じ条件下で二回繰り返した。
得られた固体を、40℃の無水ヘプタン(2×100cm3)で二回、そして25℃で二回洗浄して回収し、真空下で乾燥させ、そして分析した。特性は表1に示してある。
実施例3
機械的攪拌機を具備していて且つ窒素でパージした800cm3の4つ口丸底フラスコの中に600cm3のTiCl4を入れた。温度を0℃に設定し、30g(249mgのMg)の固体担体をゆっくり供給した。温度を約90分間で135℃まで上げ、混合物を2時間撹拌した。次いで、撹拌を中止し、固体生成物を沈殿させ、そしてその上澄み液を吸い上げて除去した。得られた固体を、60℃の無水ヘプタン(3×200cm3)で洗浄し、次いで、25℃で二回洗浄して回収し、真空下で乾燥させ、そして分析した。特性は表1に示してある。触媒は、表2に記載した特定の条件下で、一般的な重合手順にしたがって、エチレンの重合で使用した。
触媒成分は、米国特許第4,220,554号の実施例2(a)の説明にしたがって調製した。触媒は、表2に記載した特定の条件下で、一般的な重合手順にしたがって、エチレンの重合で使用した。
Claims (10)
- Ti、Mg、ハロゲン、ORI基(式中、ヘテロ原子を任意に含むC1−C12炭化水素基である)を含み、そしてその場合、0.1〜1.5のORI/Tiモル比、8未満のMg/Tiモル比、固体触媒成分の総重量を基準として4重量%超のチタン量を有し、また、下記条件下で記録されるSS−NMRのパターンにおいて、領域60〜75(ppm)で極大を有する1つ以上の信号(A)と、領域78〜108で極大を有する1つ以上の信号(B)を示し、そしてその場合、IA/IB比(式中、IAは領域60〜75ppmで極大を有する信号の強度であり、IBは領域78〜108ppmで極大を有する信号の強度である)が0.8超である、オレフィン重合用触媒成分。
- 該IA/IB比が、1を超える請求項1記載の触媒成分。
- RIが、アルキル基から選択されるC1−C8炭化水素基である請求項1記載の触媒成分。
- 該チタン量が、該固体触媒成分の総重量を基準として、5%超である請求項1記載の触媒成分。
- 該ORI/Tiモル比が、好ましくは0.3を超える請求項1記載の触媒成分。
- Ti、Mg、ハロゲン、ORI基(式中、RIは、ヘテロ原子を任意に含むC1−C12炭化水素基である)を含み、そしてその場合、ORI/Tiモル比が0.1〜1.5であり、Mg/Tiモル比が8未満であり、そして該固体触媒成分の総重量を基準としてチタンの量が4重量%超であって、少なくとも1つのTi−Cl結合を有するチタン化合物を、式MgCln(ORI)2-n(式中、nは0.5〜1.5であり、そしてRIは既に上で記載した意味を有する)で表される触媒前駆体と反応させることによって得ることができる触媒成分。
- 該チタン化合物が、式Ti(ORI)p-yCly(式中、RIは既に上で記載した意味を有し、pはチタンの価数であり、そしてyは1〜pを含む数である)を有するチタン化合物である請求項6記載の触媒成分。
- 該触媒前駆体を、該チタン化合物と該触媒前駆体のORI基との該モル比が4を超える量で使用されるチタン化合物と反応させることによって得られる請求項6記載の触媒成分。
- (a)上記請求項のうちのいずれかにしたがう固体触媒成分と、
(b)アルキルアルミニウム化合物と、そして任意に
(c)外部の電子供与体化合物
との間の反応の生成物を含む、オレフィンCH2=CHR(式中、Rは、水素であるか、または1〜12個の炭素原子を有するヒドロカルビル基である)を重合させるための触媒。 - 請求項9記載の触媒の存在下で行われるオレフィンを重合させるための方法。
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