JP2010132919A - オレフィン重合触媒及びその調製方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】凝固した粒子の形状のオレフィン重合用のチーグラ−ナッタ触媒であり、その活性サイトの分布がその粒子全体に分布しており、粒子が球形の形状及びBET法による測定で20m2/g未満の表面積を有している。粒子が、触媒を形成するための化合物による液状の反応生成物を液滴の形状に形成させ、液滴を直接凝固させることで形成される。
【選択図】図1
Description
a)周期表(IUPAC)の1族〜3族の少なくとも1つの化合物を、
i)周期表(IUPAC)の4族〜10族の遷移金属化合物、又は、
ii)反応生成物を形成するアクチニド又はランタニドの化合物、
から選択された少なくとも1つの化合物と接触させる接触ステップと、
b)接触ステップa)の反応生成物及び液体媒質から、接触ステップa)の反応生成物が分散相の液滴を形成するエマルジョンを調製するステップと、
c)凝固した粒子を形成させるために分散相の液滴を直接凝固させるステップと、選択的に、
d)凝固した粒子を回収するステップと、
を含むプロセスで得ることが可能である。
a)周期表(IUPAC)の1族〜3族の少なくとも1つの化合物を
i.周期表(IUPAC)の4族〜10族の遷移金属化合物、又は、
ii.反応生成物を形成するアクチニド又はランタニドの化合物、
から選択された少なくとも1つの化合物と接触させる接触ステップと、
b)接触ステップa)の反応生成物及び液体媒質から、接触ステップa)の反応生成物が分散相の液滴を形成するエマルジョンを調製するステップと、
c)分散相の液滴を直接凝固させるステップと、選択的に
d)凝固した粒子を回収するステップと、
を含む。
本発明のアイディアは、最終触媒の好適な形態を提供するエマルジョン/凝固方法にある。それゆえ、本発明は、特定のZN触媒組成に制限されるものではなく、開始材料を調製ステップ中に液体状態で提供可能ないずれのZN触媒の調製も包含する。これは、例えば、エテンの(共)重合用のZN触媒(PE触媒)又はプロペンの(共)重合用のZN触媒(PP触媒)を調製可能なことを意味する。
本発明のプロセスの第1の実施形態では、本発明のプロセスの接触ステップaで用いられる1族〜3族の金属が好ましくはマグネシウムであり、有機溶媒が好ましくはC6−C10芳香族炭化水素又はその炭化水素の混合物、好ましくはトルエンである。
上述したように第2実施形態では、選択的に内部ドナー化合物と予め反応させた周期表(IUPAC)の1族〜3族の少なくとも1つの化合物を、周期表(IUPAC)の4族〜10族の少なくとも1つの遷移金属化合物、又は、反応生成物を形成するアクチニド若しくはランタニドの化合物から選択された化合物と反応させ、得られた反応生成物と非混和性で用いる化合物に関して不活性であり、エマルジョンの連続相を形成する不活性な有機溶剤と混合する。
非混和性の溶剤に分散させた溶液は、連続相に分散させたときに液体状であることを条件として、化合物を形成する触媒成分から調製されたいずれかの溶液である。ここで、“溶液”という用語は、以下に示すように、用いる化合物を(a)液体状の化合物の1つ又は(b)不活性な溶剤に溶解することで調製された“溶液”、同様に(c)その化合物の溶解から調製された如何なる“溶液”も含むことが全般的に理解される。
連続相を形成するために用いる溶剤には、上述したように、少なくとも分散させるステップ中に用いる条件(例えば、温度)で不活性及び非混和性であるものが選択される。また、溶剤を1つ以上の溶剤の混合物としてもよい。
分散した液滴中の触媒成分の凝固は、種々の方法、例えば、液滴中に存在する化合物の反応生成物の形成する固体触媒の形成を起こすこと又は促進することで生じる。このことは、用いた化合物及び/又は要求される凝固速度に依存して、エマルジョン系の温度変化により、又は、温度変化させることなく生じる。
上述したように、本発明の触媒粒子は、それ自体で、又は、別の共触媒及び/又は電子ドナーと共に、従来公知の方法でオレフィンの(共)重合用チーグラ−ナッタ触媒として用いることができる。また、本発明の触媒を1つ以上の他のZn触媒及び/又はZN以外の触媒と組み合わせることも可能である。
(触媒)
300ml容のガラス製反応器中で、5°Cに冷却した38.9mlの2−エチルヘキサノールに110mlのBOMAG−Aを攪拌しながら40分間以上でゆっくり添加することでマグネシウム複合体溶液を調製した。添加中は反応器の内容物を15°C以下に保持した。そして、温度を60°Cに上昇させて攪拌しながら30分間その温度に保持し、この時間で反応を完了させた。6.4mlの塩化フタロイルを11分間以上かけて添加した。反応器の内容物を60°Cで20分間攪拌し、12.9mlの1−クロロブタンを添加して更に15分間60°Cで攪拌を続けた。結果として生じた安定な黄みがかったマグネシウム複合体溶液を室温まで冷却した。
1.トルエン100ml、90°Cで30分間
2.ヘプタン60ml、90°Cで20分間
3.ヘプタン60ml、35°Cで10分間
4.ペンタン60ml、30°Cで5分間
5.ペンタン60ml、30°Cで5分間
0.9mlのトリエチルアルミニウム(TEA)(共触媒)、外部ドナーとして0.12mlのシクロヘキシルメチルジメトキシシラン(CMMS)及び30mlのn−ペンタンを混合して5分間反応させた。混合物の半分を重合反応器に加え、残りの半分を上述の調製した成分の20mgと混合した。更に5分後、調整した成分、TEA/ドナー/n−ペンタンの混合物を反応器に添加した。結果として生じた重合触媒のAl/Tiモル比は250モル/モルであり、Al/CMMSモル比は10モル/モルであった。
比較テストでは、本発明により調製した触媒及び従来の触媒の表面積及び触媒の活性を比較した。
(触媒)
20ml容の隔壁を有する(septa)ボトルに1.2ml(1.05ミリモル)のBOMAGを室温で不活性の条件で添加した。次に、0.328ml(2.10ミリモル)の2−エチル−ヘキサノールを添加して成分を60°Cで30分間マグネティックスターラで攪拌しながら反応させた。この後、溶液を室温に冷却し、0.745ml(1.05ミリモル)のEADCを添加して得られた混合物を60°Cで30分間混合した。この後、溶液を室温に冷却して0.115ml(1.05ミリモル)の四塩化チタンを添加した。エマルジョンを生じさせるために、4.0mlのオクタデカフルオロオクタンに得られた溶液を混合する(105rpm)ことで分散させた。
触媒をエテンの単独重合でテストした。高い分子流れ速度(HMFR)及び低い分子流れ速度(LMFR)の両方の材料を生成するために、2つの異なる重合条件を用いた。LMFR重合条件では水素圧力5バール(0.5MPa)とし、HMFR条件では17.5バール(1.75MPa)とした。TEA−10を共触媒として用いた。単独重合ではAl/Tiのモル比を15とした(0.9〜1.5ml)。
下表3は、LMFR及びHMFR条件での重合結果である。
Claims (21)
- 1〜500μmの平均粒径範囲で所定の粒径分布、球形の形状及びBET法による測定で20m2/g未満の表面積を有する凝固した粒子状の触媒成分を含むオレフィン重合用チーグラ−ナッタ触媒において、前記凝固した粒子が粒子全体に分布した触媒活性サイトを有しており、前記粒子は、
周期表(IUPAC)の1族〜3族の少なくとも1つの化合物を、周期表(IUPAC)の4族〜10族の遷移金属化合物又はアクチニド若しくはランタニドの化合物から選択される少なくとも1つの化合物と接触させ、液状の反応生成物を、エマルジョンの分散された液滴の形状に形成させ、
凝固した粒子を形成するために前記エマルジョンから前記液滴を直接凝固させる、
ことにより形成されたものであることを特徴とする触媒。 - 前記触媒が、1時間当たりでg触媒当たりポリマ10kgを超える触媒活性を有することを特徴とする請求項1に記載のチーグラ−ナッタ触媒。
- 凝固した粒子状のオレフィン重合用チーグラ−ナッタ触媒において、前記粒子が球形の形状、1〜500μmの平均粒径範囲で所定の粒径分布及びBET法による測定で20m2/g未満の表面積を有しており、前記触媒の活性サイトが前記粒子全体に分布しており、前記粒子が、
a.周期表(IUPAC)の1族〜3族の少なくとも1つの化合物を
i.周期表(IUPAC)の4族〜10族の遷移金属化合物、又は、
ii.反応生成物を形成するアクチニド又はランタニドの化合物、
から選択される少なくとも1つの化合物と接触させる接触ステップと、
b.前記接触ステップa)の反応生成物及び液体媒質から、前記接触ステップa)の反
応生成物が分散相の液滴を形成するエマルジョンを調製するステップと、
c.前記凝固した粒子を形成するために前記分散相の液滴を直接凝固させるステップと、
選択的に、
d.前記凝固した触媒粒子を回収するステップと、
を含むプロセスで得ることが可能な触媒。 - 周期表(IUPAC)の2族の前記化合物としてマグネシウム化合物を用いることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の凝固した粒子状の触媒成分を含む触媒。
- 前記接触ステップa)で、前記マグネシウム化合物が、選択的に、化学式R1OHで表され、前記R1が直鎖又は分岐したC1−20ヒドロカルビル基のアルコールと予め反応させたマグネシウムジアルキル化合物であることを特徴とする請求項4に記載の凝固した粒子状の触媒成分を含む触媒。
- 前記接触ステップa)で、周期表(IUPAC)の4族の前記化合物として4価のチタン化合物を用いることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の凝固した粒子状の触媒成分を含む触媒。
- 周期表(IUPAC)の1族〜3族の化合物を、周期表(IUPAC)の4族〜10族の遷移金属化合物、並びに、電子ドナー及び/又はアルミニウム化合物から選択された少なくとも1つの別の化合物と接触させることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の凝固した粒子状の触媒成分を含む触媒。
- 周期表(IUPAC)の2族の化合物を4族の化合物と接触させ、選択的に、アルミニウム化合物及び外部ドナーから選択された化合物を形成する別の触媒成分と接触させることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の凝固した粒子状の触媒成分を含む触媒。
- 前記形成するエマルジョンにエマルジョン安定化剤を添加することで前記エマルジョンを安定化させることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の凝固した粒子状の触媒成分を含む触媒。
- 前記分散相の液滴が凝固する前の反応混合物に、前記反応の条件下で前記反応混合物に溶解可能で不活性な添加剤であって、不活性なポリ(C6−C20)−オレフィン又はその混合物で構成されたグループから選択された添加剤を添加することを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の凝固した粒子状の触媒成分を含む触媒。
- 前記形成したエマルジョンを温度変化させることで前記凝固を生じさせることを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の凝固した粒子状の触媒成分を含む触媒。
- 前記分散した触媒成分の急速な凝固を生じさせるために異なる温度で不活性な受入れ媒質に前記形成したエマルジョンを更に分散させることを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の凝固した粒子状の触媒成分を含む触媒。
- 直鎖状若しくは環状のアルカン若しくはアルケン、芳香族炭化水素及び/又はハロゲン含有炭化水素、又はこれらの混合物から選択された不活性な有機溶媒中で前記接触ステップa)を行うことを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の凝固した粒子状の触媒成分を含む触媒。
- 周期表(IUPAC)の1族〜3族の前記化合物を、不活性な有機溶媒中で電子ドナー又はその前駆体と反応させることで得ることが可能な予め反応させた形態で用い、前記不活性な有機溶媒中で前記予め反応させた1族〜3族の化合物を、周期表(IUPAC)の4族〜10族の遷移金属化合物又は反応生成物を形成するアクチニド若しくはランタニドの化合物から選択された前記化合物に添加することを特徴とする請求項1〜請求項13のいずれか1項に記載の凝固した粒子状の触媒成分を含む触媒。
- 前記接触ステップa)の反応生成物を、前記反応生成物と非混和性であり、前記化合物に関して不活性であり、前記エマルジョンの連続相を形成する不活性な有機溶媒中に分散させることを特徴とする請求項3〜請求項12のいずれか1項に記載の凝固した粒子状の触媒成分を含む触媒。
- 前記有機溶媒が、フッ化炭化水素若しくはその機能化誘導体又はそれらの混合物から選択されることを特徴とする請求項15に記載の凝固した粒子状の触媒成分を含む触媒。
- 前記有機溶媒が、過フッ化炭化水素であることを特徴とする請求項16に記載の凝固した粒子状の触媒成分を含む触媒。
- 請求項1〜請求項17のいずれか1項に記載の凝固した粒子状の触媒成分、並びに、共触媒及び外部ドナーから選択された少なくとも1つの別の化合物を含む触媒。
- 凝固した粒子状で、触媒活性サイトが前記粒子全体に分布しており、前記粒子が1〜500μmの平均粒径範囲で所定の粒径分布、球形の形状及びBET法による測定で20m2/g未満の表面積を有する触媒成分を含むオレフィン重合用チーグラ−ナッタ触媒を調製するプロセスであって、前記プロセスが、
a.周期表(IUPAC)の1族〜3族の少なくとも1つの化合物を、
b.周期表(IUPAC)の4族〜10族の遷移金属化合物又はアクチニド若しくはラ
ンタニドの化合物から選択される少なくとも1つの化合物と、
接触させるステップを含むことを特徴とするプロセス。 - 前記プロセスが、
a.周期表(IUPAC)の1族〜3族の少なくとも1つの化合物を
i.周期表(IUPAC)の4族〜10族の遷移金属化合物、又は、
ii.反応生成物を形成するアクチニド又はランタニドの化合物、
から選択された少なくとも1つの化合物と接触させる接触ステップと、
b.前記接触ステップa)の反応生成物及び液体媒質から、前記接触ステップa)の反
応生成物が前記分散相の液滴を形成するエマルジョンを調製するステップと、
c.前記分散相の液滴を直接凝固させるステップと、選択的に、
d.前記凝固した粒子を回収するステップと、
を含むことを特徴とする請求項19に記載のオレフィン重合用チーグラ−ナッタ触媒を調製するプロセス。 - オレフィン、特にC2〜C10のα−オレフィン、好ましくはプロペン若しくはエテン又はこれらの共重合体を重合するプロセスでの請求項1〜請求項18のいずれか1項に記載の触媒の使用。
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