JP2015083626A - オレフィン重合用触媒成分、触媒成分の製造方法、オレフィン重合用触媒およびそれを用いたオレフィン(共)重合体の製造方法 - Google Patents
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- Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
Abstract
Description
上記のように、これまでの技術では、オレフィン重合用触媒成分の活性は、未だ十分でなく、さらなる技術向上が望まれている。
そのため、本発明者らは、上記目的を達成するために、メタロセン遷移金属化合物を活性点として安定的に存在させ、活性点の数を増加させるためには、イオン交換性層状珪酸塩に、どのような物理的・化学的な構造が必要であるかを、鋭意研究した結果、特定の化学組成と構造を持ったイオン交換性層状珪酸塩を、オレフィン重合用触媒成分として用いることにより、触媒活性が顕著に向上するとの知見を得た。より詳しくは、本発明者らは、特定の同形置換率を有するイオン交換性層状珪酸塩を、オレフィン重合用触媒成分として使用することによって、触媒活性が顕著に向上することを見出した。本発明は、これらの知見に基づき、完成するに至った。
また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、前記イオン交換性層状珪酸塩は、さらに、次の特性2を有することを特徴とするオレフィン重合用触媒成分が提供される。
特性1:同形置換率が22%以上であること。
特性2:比表面積が150m2/g以上であること。
特性3:イオン交換性層状珪酸塩を構成する八面体シートの同形置換率が22%以上であること。
また、本発明の第4の発明によれば、第1〜3のいずれかの発明において、前記イオン交換性層状珪酸塩がモンモリロナイトであることを特徴とするオレフィン重合用触媒成分が提供される。
さらに、本発明の第5の発明によれば、第1〜4のいずれかの発明において、前記イオン交換性層状珪酸塩は、含有しているアルミニウム原子とマグネシウム原子のモル比(Mg/Al)が0.28〜3.5であることを特徴とするオレフィン重合用触媒成分が提供される。
さらに、本発明の第7の発明によれば、第6の発明において、前記八面体シートの主な金属陽イオンがアルミニウムであることを特徴とするオレフィン重合用触媒成分が提供される。
比表面積が0.1〜140m2/gで、かつアルミニウムとマグネシウムのモル比(Mg/Al)が0.285〜3.5であるイオン交換性層状珪酸塩の八面体シートの主な金属陽イオンを10〜65モル%脱離させる処理工程を含むことを特徴とするオレフィン重合用触媒成分の製造方法が提供される。
成分(a):周期表第4族遷移金属のメタロセン化合物
成分(b):第1〜7のいずれかの発明に係るオレフィン重合用触媒成分
成分(c):有機アルミニウム化合物
1.オレフィン重合用触媒成分
本発明のオレフィン重合用触媒成分には、次の特性1を有するイオン交換性層状珪酸塩を使用する。
特性1:同形置換率が22%以上であること。
イオン交換性層状珪酸塩も含んだ広義の層状珪酸塩鉱物は、陽イオン(金属イオン)にO2−またはOH−が配位してできる八面体シート、およびケイ素イオン(Si4+)にO2−が配位してできる四面体シートから、構成されている。イオン交換性層状珪酸塩の中で2:1型鉱物では、2枚の四面体シートが1枚の八面体シートの両側を挟んだ構造により、単位珪酸塩層を構成している。また、1:1型鉱物では、四面体シートの片面と八面体シートの片面が結合した構造により、単位珪酸塩層を構成している。
2:1型鉱物において、四面体シートの陽イオンがSi4+のみ、八面体シートの陽イオンがAl3+またはMg2+のみのときは、電気的に中性であり電荷を持たない。しかし、配位するO2−またはOH−の個数は不変のまま四面体シートや八面体シートの陽イオンは、価数の異なる他の陽イオンに置換されていることが一般的であり、これを同形置換という。
本発明は、この負の層電荷がメタロセン触媒の性能(活性)に対して、次のような作用および効果があると、考えている。
メタロセン触媒の活性点前駆体は、メタロセン遷移金属化合物(錯体)のカチオン種であり、これを活性点として安定して存在させるためには、カウンターアニオンといわれる適度なマイナス電荷を帯びた対イオンが必要である。イオン交換性層状珪酸塩をオレフィン重合用触媒成分として用いた場合、上述の層電荷がこの対イオンとしての役割を果たしていると、推測している。
つまり、同形置換率の高いイオン交換性層状珪酸塩では、層電荷が多くなり、対イオンが増加していることになる。すると、カチオン種が活性点として存在できる量が多くなり、活性点の数が増加することから、高同形置換率のイオン交換性層状珪酸塩では、従来なしえなかった高活性な重合が進行するようになる。
同形置換率は、この同形置換の割合を示すものであり、同形置換した陽イオンのモル数を、そのシートを構成する全陽イオンのモル数(同形置換された陽イオンのモル数+同形置換した陽イオンのモル数)で割ったもののパーセントで示した。陽イオンの量は、具体的にはJIS法による化学分析により検量線を作成し、蛍光X線測定にて定量する組成分析から求めることができる。
化学分析により求めた各原子の分子比にその原子の酸化物中に含まれている陽イオンの電荷数(例えば、Siであれば電荷は4)を掛けて陽イオン数を求め、陽イオン数の総和を求める。
次に、陽イオン電荷と陰イオン電荷を釣り合わせるための係数を求めるために、構造中の負電荷数(粘土鉱物に含まれているO)22をこの陽イオン数の総和で割る。このようにして得られた係数に、先に求めた各原子の陽イオン数を掛けることで、構造中に含まれる原子の割合を算出することができ、構造式を完成することができる。このようにして、各シートを構成する陽イオンを求めることができる。
さらに、モンモリロナイトについて、詳細に見てみると、八面体シートを構成する主な陽イオンは、アルミニウムであり,これが主にマグネシウムおよび少量の鉄に同形置換されている。マグネシウムとアルミニウムの量比により,同形置換の量を評価することも、できる。
特性3:イオン交換性層状珪酸塩を構成する八面体シートの同形置換率が22%以上であること。
本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、特性2として、比表面積が150m2/g以上であることが好ましい。
比表面積の下限は、好ましくは150m2/g、より好ましくは200m2/g、さらに好ましくは280m2/g、よりさらに好ましくは325m2/g、特に好ましくは330m2/g、もっとも好ましくは350m2/gである。比表面積の上限は、特に定めは無いが、好ましくは600m2/g、より好ましくは580m2/g、さらに好ましくは550m2/g、特に好ましくは500m2/gである。比表面積は、上限及び下限としては、前記の好ましい下限値と好ましい上限値とを任意に組み合わせた範囲を例示することができる。例えば、325〜550m2/g、330〜500m2/g、350〜500m2/g、200〜600m2/g、350〜580m2/g、280〜550m2/g、325〜550m2/gである。
ここで比表面積は、窒素吸着法によって求めた。測定方法について、以下に示す。
固体への気体の吸着量は、温度一定の場合、固体と気体が決まれば、吸着相互作用のポテンシャルは、ほぼ一定であると考えることができるので、吸着量は、圧力のみの関数となり、これを一般的に吸着等温線と呼ぶ。
本発明においては、最も一般的に使用されている窒素を吸着ガスとして使用し、液体窒素温度下(温度77K)で、相対圧P/P0(P0は、大気圧を示す)が0.025〜0.995の範囲で吸着等温線を測定した。得られた吸着等温線を用いて、BET多点法解析を実施しすることにより求めた。一般的に、相対圧P/P0(P0は大気圧)=0.05〜0.35付近で、良い直線が得られる範囲で解析され、BETプロットを確認しながら、解析範囲を決めた。
本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、特性4として、イオン交換性層状珪酸塩の八面体シートに含まれるMgの量とAlの量とのモル比(Mg/Al)は、0.28以上が好ましい。0.28〜3.5がより好ましく、0.285〜2.5がさらに好ましく、0.287〜1.5がよりさらに好ましく、0.29〜1が特に好ましく、0.292〜0.8がより特に好ましく、0.292〜0.5がもっとも好ましい。
上記のように、3価のアルミニウムが2価のマグネシウムに置換されている場合、負の層電荷を有していることになる。さらに、この負の層電荷が、メタロセン触媒の性能(活性)に対して、メタロセン触媒の活性点前駆体であるメタロセン遷移金属化合物(錯体)のカチオン種を活性点として安定して存在させるためのカウンターアニオンとして作用し、高活性化の効果があると、本発明者らは、考えている。
また、直径が2〜10nmの範囲にある細孔の細孔容積の総和は、0.15cc/g以上であることが好ましく、0.20cc/g以上であることがより好ましく、0.25cc/g以上であることがさらに好ましい。これ以下の細孔量となった場合、活性は低下する恐れがあると、考えられる。一方、最大量としては、1cc/g以下であることが好ましく、0.8cc/g以下にあることがより好ましく、0.6cc/g以下にあることがさらに好ましく、0.5cc/g以下であることが特に好ましい。これ以上の細孔量となった場合、微粉の発生やパウダー性状の悪化を引き起こす可能性が考えられる。
本発明で規定する範囲の細孔容積の算出は、相対圧を増加させた場合に得られる吸着等温線を用いる。細孔分布の計算方法としては、BJH解析法がもっとも一般的であり、本発明では、この方法を採用している。本発明においては、メソ孔細孔とは、IUPACの定義にしたがい、細孔の直径が2〜50nmの細孔をいう。細孔分布曲線を使って、直径が2〜10nmの細孔および直径が2〜50nmの細孔について、細孔容積の総和を求めた。
本発明に使用されるイオン交換性層状珪酸塩の原料は、天然のものに限らず、人工合成物であっても良い。当該、珪酸塩の具体例としては、例えば、「粘土鉱物学」(白水春雄著、朝倉書店、1995年)に記載されている次のようなものが挙げられる。
i)1:1層が主要な構成層であるデッカイト、ナクライト、カオリナイト、ナクライト等のカオリン族、クリソタイル、リザーダイト、アンチゴライト等の蛇紋石族、アメサイト、Alリザーダイト等の蛇紋石類縁鉱物等。
ii)2:1層が主要な構成層であるモンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト等のスメクタイト族珪酸塩、バーミキュライト等のバーミキュライト族珪酸塩、雲母、イライト、セリサイト、海緑石等の雲母族珪酸塩、アタパルジャイト、セピオライト、パリゴルスカイト、緑泥石群等。
本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、2:1型構造を有する層状珪酸塩が好ましい。より好ましくは、スメクタイト族珪酸塩であり、さらに好ましくは、モンモリロナイトである。
イオン交換性層状珪酸塩も含んだ広義の層状珪酸塩鉱物は、金属イオン(陽イオン)に、O2−またはOH−が配位してできる八面体シート、および、ケイ素イオン(Si4+)に、O2−が配位してできる四面体シートから構成されている。八面体シートを構成する金属の種類としては、アルミニウム、マグネシウム、鉄、チタンなどであり、その含有量は、イオン交換性層状珪酸塩鉱物全量に対して、例えば5〜30重量%である。
イオン交換性層状珪酸塩の中で2:1型鉱物では、2枚の四面体シートが1枚の八面体シートの両側を挟んだ構造により、単位珪酸塩層を構成している。また、1:1鉱物では、四面体シートの片面と八面体シートの片面が結合した構造により単位珪酸塩層を構成している。
2:1型鉱物において、四面体シートの陽イオンがSi4+のみ、八面体シートの陽イオンがAl3+または、Mg2+のみのときは、それぞれのシートは、電気的に中性であり、電荷を持たない。しかし、配位するO2−またはOH−の個数は不変のまま、四面体シートや八面体シートの陽イオンは、価数の異なる他の陽イオンに置換されていることが一般的であり、これを同形置換という。
本発明のイオン交換性層状珪酸塩の原料であるイオン交換性層状珪酸塩の同形置換率は22%以上であることが好ましい。また、22〜77%が好ましく、23〜66%がより好ましく、23〜60%がさらに好ましく、24〜50%が特に好ましく、24〜44%がさらにより好ましく、24〜40%がさらに特に好ましく、25〜35%がもっとも好ましい。
原料として、このようなイオン交換性層状珪酸塩を使用することで、上述の特性1を満足するイオン交換性層状珪酸塩を得ることができる。オレフィン重合用触媒成分の原料として、従来開示されていた層状珪酸塩の同形置換率は、16〜21%であった。
本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、八面体シートで、Al3+がMg2+に置換されている割合、アルミニウムとマグネシウムのモル比であるMg/Alが0.285〜3.5の原料を使用することが好ましい。Mg/Alモル比は、0.29〜3であることがより好ましく、0.295〜2であることがさらに好ましく、0.3〜1.5であることが特に好ましく、0.31〜1であることが非常に好ましい。さらに、Mg/Alモル比は、0.315〜0.8、0.32〜0.65、0.325〜0.55がより好ましい。
オレフィン重合用触媒成分の原料として、従来開示されていた層状珪酸塩のMg/Al比は、0.25〜0.27程度であった。
化学処理には、イオン交換性層状珪酸塩を酸類で処理する酸処理、アルカリ類で処理するアルカリ処理、無機塩類で処理する塩類処理など様々な処理がある。
化学処理は、単独でも行って良いし、組み合わせても、また、同時に行っても良い。好ましくは、酸類による酸処理を行った後に、その他の化学処理を行うことが良い。本発明のイオン交換性層状珪酸塩においては、酸類による化学処理をされていることが好ましく、酸類の中でも、無機酸類によって処理されていることがより好ましい。
イオン交換性層状珪酸塩を酸で処理すると、表面の不純物が酸洗浄されることのほかに、層間イオンが溶出し、水素陽イオンと交換が起こり、次いで、八面体シートを構成する陽イオンが溶出していくようになる。この溶出の過程において、酸点、細孔構造、比表面積等の特性が変化する。
そのため、本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、酸類による処理を行うことにより、達成できる。溶出の程度は、酸の濃度、処理時間、酸の種類によって異なるが、マグネシウムを多く含むものが一般に大きく、次いで鉄の多いもの、アルミニウムの多いものの順になる。また、結晶度が高く粒子の大きいものほど、溶出性が低いが、これは、酸が結晶層間や結晶構造内に侵入することと関係している。
本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、高い同形置換率を有する原料を用いることで、層電荷のマイナス性が高いこと以外に、それぞれのシートにおいて、公知のイオン交換性層状珪酸塩よりも、シート同士で均一溶出が発生していると、考えている。
また、酸処理時の酸濃度(反応系全体重量に対する酸の重量百分率)は、3〜30重量%がよく、好ましくは5〜25重量%、より好ましくは7〜20重量%である。濃度が低くなると、陽イオンの溶出速度が低下し、製造効率が低下する。
また、イオン交換性層状珪酸塩の濃度は、3〜50重量%の範囲で調製できる。好ましくは5〜30重量%、さらに好ましくは5〜20重量%である。濃度が低くなると、工業的に生産する場合は大きな設備が必要となってしまう。一方、濃度が高い場合には、スラリーの粘度が上昇してしまい、均一な攪拌混合が困難になり、やはり製造効率が低下する。
使用する酸化合物は、塩酸、硫酸、硝酸、シュウ酸、安息香酸、ステアリン酸、プロピリオン酸、フマル酸、マレイン酸、フタル酸などの無機酸および有機酸が例示される。その中でも、無機酸が好ましく、塩酸、硝酸、硫酸が好ましい。さらに好ましくは塩酸、硫酸であり、特に好ましくは硫酸である。
化学処理、特に酸処理によって八面体シートを構成する金属陽イオンを、化学処理前の含有量に対して、10〜65%溶出させることが好ましく、より好ましくは15〜60%、さらに好ましくは17〜55%、特に好ましくは20〜50%溶出させる。溶出割合が小さいと、十分な細孔量が確保できず、表面積も小さくなり、本発明のイオン交換性層状珪酸塩は得られない。
ここで、溶出する金属陽イオンの割合(モル%)は、例えば、金属陽イオンがアルミニウムの場合では、以下の式で、表される。
[化学処理前のアルミニウム/珪素(モル比)−化学処理後のアルミニウム/珪素(モル比)]÷化学処理前のアルミニウム/珪素(モル比)×100
洗浄率としては、1/5〜1/1000、1/10〜1/100が好ましい。洗浄および脱水後は、乾燥を行う。乾燥は、イオン交換性層状珪酸塩の構造破壊を起こさないように行うことが好ましく、一般的には、乾燥温度は100〜800℃、好ましくは150〜600℃で実施可能であり、特に好ましくは150〜300℃であり、乾燥温度が800℃以下で、イオン交換性層状珪酸塩の構造破壊が起こらないように、実施することが好ましい。
これらのイオン交換性層状珪酸塩は、構造破壊されなくとも乾燥温度により特性が変化するために、用途に応じて乾燥温度を変えることが好ましい。乾燥時間は、通常1分〜24時間、好ましくは5分〜4時間であり、雰囲気は、乾燥空気、乾燥窒素、乾燥アルゴン、又は減圧下であることが好ましい。乾燥方法に関しては、特に限定されず各種方法で実施可能である。
加熱時間は、0.1時間以上、好ましくは0.2時間以上である。その際、除去した後の水分含有率が、温度200℃、圧力1mmHgの条件下で2時間脱水した場合の水分含有率を0重量%とした時、3重量%以下、好ましくは1重量%以下であることが好ましい。
以上、本発明の特性を示すイオン交換性層状珪酸塩の製造方法を述べてきたが、本発明の特性が得られる製造方法は、上記に限らず、製造することが可能である。
本発明のオレフィン重合用触媒成分であるイオン交換性層状珪酸塩の好ましい製造方法の一態様を示すと、比表面積が0.1〜140m2/gで、かつアルミニウムとマグネシウムのモル比(Mg/Al)が0.285〜3.5であるイオン交換性層状珪酸塩の八面体シートの主な金属陽イオンを10〜65モル%脱離させる処理工程を含む方法である。
噴霧造粒を行う場合、原料スラリーの分散媒として、水あるいはメタノール、エタノール、クロロホルム、塩化メチレン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン等の有機溶媒を用いる。好ましくは水を分散媒として用いる。
噴霧造粒の際、原料スラリー液中におけるイオン交換性層状珪酸塩の濃度を、0.1〜70重量%、好ましくは1〜50重量%、より好ましくは4〜45重量%、さらに好ましくは5〜40重量%にすることで、球状の造粒体が得られる。上記濃度の上限を超えると、球状粒子が得られず、また、上記濃度の下限を下回ると、造粒体の平均粒径が小さくなりすぎる。球状粒子が得られる噴霧造粒の熱風の入口の温度は、分散媒により異なるが、水を例にとると、80〜260℃、好ましくは100〜220℃で行う。
また、造粒したイオン交換性層状珪酸塩の粒径は、5μm以上、300μm以下であり、球状であることが好ましい。より好ましくは5μm以上、250μn以下であり、さらに好ましくは、5μm以上、200μm以下である。5μm未満の微粒子が多く存在すると、反応器への付着等が起こりやすく、ポリマー同士の凝集、重合プロセスによってはショートパスあるいは長期滞留の要因となってしまい好ましくない。300μm以上の粗粒子については、閉塞が起こりやすい等の問題が生じるために好ましくない。これらを満たす平均粒径とするために、あるいは平均粒径に対して極度に小さい、または大きい粒径を示す粒子が存在する場合には、分級、分別等により粒径を制御してもよい。
本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、オレフィン重合用触媒成分として、好適に用いられる。オレフィン重合用触媒とは、一般的に、チーグラーナッタ触媒やメタロセン触媒などが挙げられる。
本発明では、好適には成分(a)、成分(b)および必要に応じて成分(c)を接触させて、オレフィン重合用触媒を調製することがきる。
成分(a):周期表第4族遷移金属のメタロセン化合物
成分(b):上述のイオン交換性層状珪酸塩
成分(c):有機アルミニウム化合物
本発明で使用する成分(a)の周期表第4族遷移金属のメタロセン化合物は、共役五員環配位子を少なくとも一個有するメタロセン化合物である。かかる遷移金属化合物として好ましいものは、下記一般式(1)〜(4)で表される化合物である。
この置換基の例としては、炭素数1〜40、好ましくは炭素数1〜30の炭化水素基である。この炭化水素基は、一価の基としてシクロペンタジエニル基と結合していても、また、これが複数存在するときに、その内の2個がそれぞれ他端(ω−端)で結合してシクロペンタジエニルの一部と共に環を形成していてもよい。後者の例としては、2個の置換基がそれぞれω−端で結合して、該シクロペンタジエニル基中の隣接した2個の炭素原子を共有して縮合六員環を形成しているもの、即ちインデニル基、テトラヒドロインデニル基、フルオレニル基、および縮合七員環を形成しているもの、即ちアズレニル基、テトラヒドロアズレニル基が挙げられる。
AおよびA’で示される共役五員環配位子の好ましい具体的例としては、置換または非置換のシクロペンタジエニル基、インデニル基、フルオレニル基、またはアズレニル基等が挙げられる。この中で、特に好ましいものは、置換または非置換のインデニル基、またはアズレニル基である。
第15〜16族元素の配位子上の位置は、特に制限は無いが、2位の置換基上に有することが好ましい。さらに好ましくは2位の置換基が、5員又は6員環中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子、及びリン原子よりなる群から選択されるヘテロ原子を含有する単環式又は多環式であることが好ましい。また、好ましくはケイ素もしくはハロゲンを含んでもよい炭素数4〜20のヘテロ芳香族基であり、ヘテロ芳香族基は、5員環構造が好ましく、ヘテロ原子は、酸素原子、硫黄原子、窒素原子が好ましく、酸素原子、硫黄原子がより好ましく、酸素原子がさらに好ましい。
QおよびQ’の具体例としては、次の基が挙げられる。
(イ)メチレン基、エチレン基、イソプロピレン基、フェニルメチルメチレン基、ジフェニルメチレン基、シクロヘキシレン基等のアルキレン基類
(ロ)ジメチルシリレン基、ジエチルシリレン基、ジプロピルシリレン基、ジフェニルシリレン基、メチルエチルシリレン基、メチルフェニルシリレン基、メチル−t−ブチルシリレン基、ジシリレン基、テトラメチルジシリレン基等のシリレン基類
(ハ)ゲルマニウム、リン、窒素、ホウ素あるいはアルミニウムを含む炭化水素基類
さらに、Zは、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、リン原子またはイオウ原子を含む配位子、水素原子、ハロゲン原子又は炭化水素基を示す。好ましい具体例としては、酸素原子、イオウ原子、炭素数1〜20、好ましくは炭素数1〜12のチオアルコキシ基、炭素数1〜40、好ましくは炭素数1〜18のケイ素含有炭化水素基、炭素数1〜40、好ましくは炭素数1〜18の窒素含有炭化水素基、炭素数1〜40、好ましくは炭素数1〜18のリン含有炭化水素基、水素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20の炭化水素基である。
(1)ビス(メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(2)ビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(3)ビス(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(4)ビス(1−n−ブチル−3−メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(5)ビス(1−メチル−3−トリフルオロメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(6)ビス(1−メチル−3−トリメチルシリルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(7)ビス(1−メチル−3−フェニルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(8)ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、
(9)ビス(テトラヒドロインデニル)ジルコニウムジクロリド、
(10)ビス(2−メチル−テトラヒドロインデニル)ジルコニウムジクロリド、
等が挙げられる。
(1)ジメチルシリレンビス{1−(2−メチル−4−イソプロピル−4H−アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、
(2)ジメチルシリレンビス{1−(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、
(3)ジメチルシリレンビス〔1−{2−メチル−4−(4−フルオロフェニル)−4H−アズレニル}〕ジルコニウムジクロリド、
(4)ジメチルシリレンビス[1−{2−メチル−4−(2,6−ジメチルフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウムジクロリド、
(5)ジメチルシリレンビス{1−(2−メチル−4,6−ジイソプロピル−4H−アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、
(6)ジフェニルシリレンビス{1−(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、
(7)ジメチルシリレンビス{1−(2−エチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、
(8)エチレンビス{1−[2−メチル−4−(4−ビフェニリル)−4H−アズレニル]}ジルコニウムジクロリド、
(9)ジメチルシリレンビス{1−[2−エチル−4−(2−フルオロ−4−ビフェニリル)−4H−アズレニル]}ジルコニウムジクロリド、
(10)ジメチルシリレンビス{1−[2−メチル−4−(2’,6’−ジメチル−4−ビフェニリル)−4H−アズレニル]}ジルコニウムジクロリド、
(11)ジメチルシリレン{1−[2−メチル−4−(4−ビフェニリル)−4H−アズレニル]}{1−[2−メチル−4−(4−ビフェニリル)インデニル]}ジルコニウムジクロリド、
(12)ジメチルシリレン{1−(2−エチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}{1−(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)}ジルコニウムジクロリド、
(13)ジメチルシリレンビス{1−(2−エチル−4−フェニル−7−フルオロ−4H−アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、
(14)ジメチルシリレンビス{1−(2−エチル−4−インドリル−4H−アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、
(15)ジメチルシリレンビス[1−{2−エチル−4−(3,5−ビストリフルオロメチルフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウムジクロリド、
(16)ジメチルシリレンビス{1−(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウムビス(トリフルオロメタンスルホン酸)、
(17)ジメチルシリレンビス{1−(2−メチル−4−フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、
(18)ジメチルシリレンビス{1−(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)}ジルコニウムジクロリド、
(19)ジメチルシリレンビス〔1−{2−メチル−4−(1−ナフチル)インデニル}〕ジルコニウムジクロリド、
(20)ジメチルシリレンビス{1−(2−メチル−4,6−ジイソプロピルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、
(22)エチレン−1,2−ビス{1−(2−メチル−4−フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、
(23)エチレン−1,2−ビス{1−(2−エチル−4−フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、
(24)イソプロピリデンビス{1−(2−メチル−4−フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、
(25)エチレン−1,2−ビス{1−(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、
(26)イソプロピリデンビス{1−(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、
(27)ジメチルゲルミレンビス{1−(2−メチル−4−フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、
(28)ジメチルゲルミレンビス{1−(2−エチル−4−フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、
(29)フェニルホスフィノビス{1−(2−エチル−4−フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、
(30)ジメチルシリレンビス[3−(2−フリル)−2,5−ジメチル−シクロペンタジエニル]ジルコニウムジクロリド、
(31)ジメチルシリレンビス[2−(2−フリル)−3,5−ジメチル−シクロペンタジエニル]ジルコニウムジクロリド、
(32)ジメチルシリレンビス[2−(2−フリル)−インデニル]ジルコニウムジクロリド、
(33)ジメチルシリレンビス[2−(2−(5−メチル)フリル)−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル]ジルコニウムジクロリド、
(34)ジメチルシリレンビス[2−(2−(5−トリメチルシリル)フリル)−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル]ジルコニウムジクロリド、
(35)ジメチルシリレンビス[2−(2−チエニル)−インデニル]ジルコニウムジクロリド、
(36)ジメチルシリレン[2−(2−(5−メチル)フリル)−4−フェニルインデニル][2−メチル−4−フェニルインデニル]ジルコニウムジクロリド、
(37)ジメチルシリレンビス(2,3,5−トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(38)ジメチルシリレンビス(2,3−ジメチル−5−エチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(39)ジメチルシリレンビス(2,5−ジメチル−3−フェニルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
等が挙げられる。
(1)(テトラメチルシクロペンタジエニル)チタニウム(ビスt−ブチルアミド)ジクロリド、
(2)(テトラメチルシクロペンタジエニル)チタニウム(ビスイソプロピルアミド)ジクロリド、
(3)(テトラメチルシクロペンタジエニル)チタニウム(ビスシクロドデシルアミド)ジクロリド、
(4)(テトラメチルシクロペンタジエニル)チタニウム{ビス(トリメチルシリル)アミド)}ジクロリド、
(5)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)チタニウム{ビス(トリメチルシリル)アミド}ジクロリド、
(6)(2−メチルインデニル)チタニウム(ビスt−ブチルアミド)ジクロリド、
(7)(フルオレニル)チタニウム(ビスt−ブチルアミド)ジクロリド、
(8)(3,6−ジイソプロピルフルオレニル)チタニウム(ビスt−ブチルアミド)ジクロリド、
(9)(テトラメチルシクロペンタジエニル)チタニウム(フェノキシド)ジクロリド、
(10)(テトラメチルシクロペンタジエニル)チタニウム(2,6−ジイソプロピルフェノキシド)ジクロリド、
等が挙げられる。
(1)ジメチルシランジイル(テトラメチルシクロペンタジエニル)(t−ブチルアミド)チタニウムジクロリド、
(2)ジメチルシランジイル(テトラメチルシクロペンタジエニル)(シクロドデシルアミド)チタニウムジクロリド、
(3)ジメチルシランジイル(2−メチルインデニル)(t−ブチルアミド)チタニウムジクロリド、
(4)ジメチルシランジイル(フルオレニル)(t−ブチルアミド)チタニウムジクロリド、等が挙げられる。
これらの例示化合物のジクロリドは、ジブロマイド、ジフルオライド、ジメチル、ジフェニル、ジベンジル、ビスジメチルアミド、ビスジエチルアミド等に置き換えた化合物も、同様に例示される。さらに、例示化合物中のジルコニウムはハフニウムまたはチタニウムに、チタニウムは、ハフニウムまたはジルコニウムに置き換えた化合物も、同様に、例示される。
なお、メタロセン化合物は、一種類を用いることも、二種類以上を併用して用いることもできる。
二種類以上を併用して用いる場合は、上記一般式(1)〜(4)のうちいずれか一つの一般式に含まれる化合物群の中から二種類以上を選ぶことができ、一つの一般式に含まれる化合物群の中から選ばれる一種または二種以上と他の一般式に含まれる化合物群の中から選ばれる一種または二種以上とを選ぶこともできる。
例えば、オレフィンマクロマーを生成する重合用触媒を形成するメタロセン化合物であり、オレフィンマクロマーを生成する重合用触媒を形成するメタロセン化合物とは、70℃でプロピレン単独重合を行った場合に、末端ビニル率が0.5以上を満たすプロピレン単独重合体を形成するメタロセン化合物(a−1)と、一般式(4)で表されるメタロセン化合物(a−2)との併用をあげることができる。成分(a−1)に対する成分(a−2)のモル比(a−1)/(a−2)は、1.0〜99.0とすることができる。
成分(c)は、有機アルミニウム化合物である。
本発明で成分(c)として用いられる有機アルミニウム化合物は、一般式:(AlRnX3−n)m で表される有機アルミニウム化合物が使用される。式中、Rは、炭素数1〜20のアルキル基を表し、Xは、ハロゲン原子、水素原子、アルコキシ基又はアミノ基を表し、nは1〜3の整数を表し、mは1または2を表す。有機アルミニウム化合物は、単独であるいは複数種を組み合わせて使用することができる。
これらのうち、好ましくは、m=1、n=3のトリアルキルアルミニウム及びアルキルアルミニウムヒドリドである。さらに好ましくは、Rが炭素数1〜8であるトリアルキルアルミニウムである。
本発明のオレフィン重合用触媒は、成分(a)と成分(b)及び必要に応じて成分(c)を接触させて、触媒とする。
その接触方法は、特に限定されないが、以下のような順序で接触させることができる。この接触は、モノマーの不存在化で行っても、モノマーの存在下で行ってもよい。これらの接触において、接触を充分に行うため溶媒を用いてもよい。溶媒としては、脂肪族飽和炭化水素、芳香族炭化水素、脂肪族不飽和炭化水素やこれらのハロゲン化物、また予備重合モノマーなどが例示される。
(i)成分(a)と成分(b)を接触させる。
(ii)成分(a)と成分(b)を接触させた後に、成分(c)を接触する。
(iii)成分(b)と成分(c)を接触させた後に、成分(a)を接触する。
(iv)成分(a)と成分(c)を接触させた後に、成分(b)を接触する。
(v)三成分を同時に接触させる。
また、成分(a)と成分(c)を接触させる(その場合、成分(b)が存在していても良い)場合には、有機溶媒を溶媒として存在させることが好ましい。この場合の成分(a)の有機溶媒中での濃度は、高い方が好ましい。好ましい成分(a)の有機溶媒中での濃度の下限は、好ましくは3mmol/L、より好ましくは4mmol/L、さらに好ましくは6mmol/Lである。下限未満では、反応が遅く、十分に反応が進行しないおそれがある。
成分(b)1gにつき、成分(a)が0.001〜10mmol、好ましくは0.001〜1mmolの範囲である。
オレフィンの供給方法は、オレフィンを反応槽に定速的にあるいは定圧状態になるように維持する供給方法やその組み合わせ、段階的な変化をさせるなど、任意の方法が可能である。
また、予備重合温度は、特に制限は無いが、0℃〜100℃が好ましく、より好ましくは10〜70℃、特に好ましくは20〜60℃、さらに好ましくは30〜50℃である。この範囲を下回ると、反応速度が低下したり、活性化反応が進行しないという弊害が生じる可能性があり、一方、上回ると、予備重合ポリマーが溶解したり、予備重合速度が速すぎて粒子性状が悪化したり、副反応のため活性点が失活するという弊害が生じる可能性がある。
さらに、上記各成分の接触の際、もしくは接触の後に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの重合体やシリカ、チタニアなどの無機酸化物固体を共存させることも可能である。
前記成分(a)、成分(b)、及び必要に応じて用いられる成分(c)からなるオレフィン重合用触媒を用いて行う重合は、1種類のオレフィンを重合、あるいは2種類以上のオレフィンを共重合させることにより、行われる。
共重合の場合、反応系中の各モノマーの量比は、経時的に一定である必要はなく、各モノマーを一定の混合比で供給することも可能であるし、供給するモノマーの混合比を経時的に変化させることも可能である。また、共重合反応比を考慮してモノマーのいずれかを分割添加することもできる。
スラリー重合の場合は、重合溶媒として、ヘキサン、ヘプタン、ペンタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン等の飽和脂肪族又は芳香族炭化水素の単独又は混合物が用いられる。重合温度は、0〜150℃であり、また、分子量調節剤として補助的に水素を用いることができる。重合圧力は、0〜2000kg/cm2G、好ましくは0〜60kg/cm2Gが適当である。
本発明の製造方法によって得られるオレフィン(共)重合体としては、特に限定されないが、以下に例を挙げるとすれば、エチレン単独重合体、プロピレン単独重合体、プロピレン−エチレンブロック共重合体、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン/エチレン−α−オレフィン系共重合体などが挙げられる。
なお、物性測定に使用した分析機器および測定方法は、以下の通りである。
(1)イオン交換性層状珪酸塩の組成分析:
JIS法による化学分析により検量線を作成し、蛍光X線測定にて定量した。
(2)細孔測定および比表面積測定:
窒素吸着法による細孔分布および比表面積を測定した。液体窒素温度下で吸着等温線を測定した。得られた吸着等温線を用いてBET多点法解析を実施し、比表面積を求めた。
また、吸着等温線を用いて、BJH法解析により、直径が2〜10nmの細孔の細孔容積の総和とメソ細孔分布を求めた。
装置:カンタークローム社製オートソーブ3B
測定手法:窒素ガス吸着法
前処理条件:試料を200℃、真空下(1.3MPa以下)で2時間減圧加熱
試料量:約0.2g
ガス液化温度:77K
堀場製作所社製レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置LA−920を用い、分散溶媒をエタノール、屈折率1.3、形状係数1.0の条件で測定した。
(4)MFR(メルトマスフローレート):
タカラ社製メルトインデクサーを用い、JIS K7210の「プラスチック―熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレート(MFR)及びメルトボリュームフローレート(MVR)の試験方法」の試験条件:230℃、2.16kg荷重に準拠して、測定した。
1.造粒モンモリロナイト
イオン交換性層状珪酸塩として、モンモリロナイトの造粒品である水澤化学工業社製「ベンクレイKK」(主成分は2:1型層構造のスメクタイト族モンモリロナイト)を使用した。
この造粒モンモリロナイトは、平均粒径11.4μm、化学組成(重量%):Al=9.72、Si=31.72、Fe=1.65、Mg=3.11、Na=3.48であった。モル比では、Al/Si=0.319、Mg/Si=0.113、Fe/Si=0.026、Mg/Al=0.355であった。比表面積は、65m2/gであった。また、八面体シートを構成する主な金属陽イオンは、アルミニウムであった。
撹拌翼と還流装置を取り付けた0.5Lフラスコに、蒸留水397.7gを投入し、96%硫酸117.2gを滴下した。内温が90℃になるまでオイルバスで加熱し、目標温度に到達したところで、さらに、上記1の造粒モンモリロナイトを70g添加後撹拌した。
その後90℃を保ちながら210分反応させた。この反応溶液を0.2Lの純水に注ぐことで反応を停止し、さらに、このスラリーをヌッチェと吸引瓶にアスピレータを接続した装置にて濾過し、その後0.7Lの純水で3回洗浄した。
この化学処理において、モンモリロナイトの構造は、変化せずに2:1型層構造を維持していた。処理後のモンモリロナイトの同形置換率は、23%、組成(重量%)は、Al=6.67、Si=37.9、Mg=1.83、Naは、検出下限以下の数値であり、モル比では、Al/Si=0.183、Mg/Al=0.304であった。硫酸処理前のAlに対して、硫酸処理後のAlは、42.6%溶出した。比表面積は376m2/gであった。
回収したケーキは、120℃で終夜乾燥後、55g秤取り、次工程に用いた。このモンモリロナイトは、1Lプラスチックビーカーにて硫酸リチウム水和物25gを純水347mlに溶解した水溶液に加えて、61℃で2時間反応させた。このスラリーをヌッチェと吸引瓶にアスピレータを接続した装置にて濾過し、0.5Lの純水で3回洗浄し、回収したケーキを120℃で終夜乾燥した。
その結果、44.9gの化学処理モンモリロナイトを得た。この化学処理モンモリロナイトは、Li含量が0.42重量%であり、層間にLiを含むものであったことから、酸類および塩類処理を行っても、イオン交換性を維持していることを確認できた。その他の組成および比表面積は、この化学処理の前後で変化しなかった。
このようにして得られた化学処理モンモリロナイトは、目開き53μmの篩にて篩い分けし粗大粒子を取り除いたところ、篩通過分として平均粒径が13.9μmの粒子を42.7g得た。
以下の操作は、不活性ガス下、脱酸素、脱水処理された溶媒、モノマーを使用して実施した。
上記で調製した化学処理モンモリロナイトを容積200mlのフラスコに入れ、200℃でおよそ3時間(突沸がおさまってから2時間以上)減圧乾燥した。次に、内容積1Lのフラスコに上記乾燥モンモリロナイト10gを秤量し、ヘプタン65ml、トリイソブチルアルミニウム(TiBA)のヘプタン溶液35ml(25.3mmol、濃度143.4g/l)を加え、室温で1時間撹拌した。その後、ヘプタンで残液率1/100まで洗浄し、最後に、スラリー量を100mlに調製した。これに、ヘプタン85mlとトリノルマルオクチルアルミニウム(TnOA)のヘプタン溶液1.53ml(濃度143.6mg/ml、599μmol)を加え、室温で15分撹拌した。
ここに、別のフラスコ(容積200ml)中で調製した、(r)−[1、1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウムジクロライド(合成は、特開平10−110136号公報の実施例に従って実施した。)125mg(153.8μmol)のヘプタン(30mL)溶液を加えて、60℃で60分間撹拌した。反応終了後、ヘプタンを追加して333mlに調製した。
窒素置換を行った内容積1Lの撹拌式オートクレーブに、上記で調製したモンモリロナイト/メタロセン錯体を導入した。オートクレーブ内の温度が40℃に安定したところでプロピレンを5g/時間の速度で供給し、温度40℃を維持した。4時間後プロピレンの供給を停止し、さらに1時間維持して予備重合を行った。
予備重合終了後、残存プロピレンをパージして、予備重合触媒スラリーをオートクレーブより回収した。回収した予備重合触媒スラリーを静置し、上澄み液を150ml抜き出した。続いて、TiBAのヘプタン溶液4.14ml(2.96mmol)を室温にて加え、その後、40℃にて1時間減圧乾燥した。これにより、触媒1g当たりポリプロピレン2.11g含む予備重合触媒が31.48g得られた。
内容積3Lの攪拌式オートクレーブ内をプロピレンで十分置換した後に、TiBAのヘプタン溶液2.8ml(2.02mmol)を加え、エチレンを16.5g、水素45ml、液体プロピレン750mlを導入し、70℃に昇温しその温度を維持した。予備重合触媒をヘプタンでスラリー化し、触媒として(予備重合ポリマーの重量は除く)15mgを圧入し重合を開始した。内温を70℃に維持したまま、1時間重合を継続した。その後、エタノール5mlを加え重合反応を停止させた。残ガスをパージしてポリマーを得た。得られたポリマーを90℃で1時間乾燥した。
その結果、349.6gのポリマーが得られた。触媒活性は、23,300g−PP/g−触媒/hrであった。MFRは0.35g/10分であった。結果を表1に示す。
1.イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
実施例1で使用した造粒モンモリロナイトを使用し、硫酸と150分反応させた以外は、実施例1と同様の硫酸処理を行った。
ここから得られた化学処理モンモリロナイトの同形置換率は24%、組成(重量%)は、Al=7.79、Si=36.51、Mg=2.20、Li=0.50であり、モル比では、Al/Si=0.222、Mg/Al=0.313であった。硫酸処理前後でAlは30.4%溶出した。比表面積は348m2/gであった。
実施例1と同様に、硫酸リチウム水和物処理を行った。硫酸リチウム水和物処理前後で表面積および細孔分布は、変化していなかった。以降の触媒調製には、実施例1同様に、目開き53μmの篩で篩分けして、粗大粒子を取り除き、篩通過分を使用した。
上記で調製した化学処理モンモリロナイトを10g、(r)−[1、1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウムジクロライドを126mg(155μmol)とした以外は、実施例1と同様の操作を行った。
その結果、触媒1g当たりポリプロピレン2.15g含む予備重合触媒が31.90g得られた。
上記触媒を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。
その結果、触媒活性は、20,600g−PP/g−触媒/hrであった。MFRは0.40g/10分であった。結果を表1に示す。
1.イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
実施例1で使用した造粒モンモリロナイトを使用し、硫酸と300分反応させた以外は、実施例1と同様の硫酸処理を行った。
ここから得られた化学処理モンモリロナイトの同形置換率は23%、組成(重量%)は、Al=4.94、Si=40.45、Mg=1.30、Li=0.28であり、モル比では、Al/Si=0.127、Mg/Al=0.292であり、硫酸処理前後でAlは60.2%溶出した。比表面積は406m2/gであった。
実施例1と同様に、硫酸リチウム水和物処理を行った。硫酸リチウム水和物処理前後で表面積および細孔分布は変化していなかった。以降の触媒調製には、実施例1同様に、目開き53μmの篩で篩分けして粗大粒子を取り除き、篩通過分を使用した。
上記で調製した化学処理モンモリロナイトを10g、(r)−[1、1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウムジクロライドを120mg(147.6μmol)とした以外は、実施例1と同様の操作を行った。
その結果、触媒1g当たりポリプロピレン2.16g含む予備重合触媒が31.98g得られた。
上記触媒を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。
その結果、触媒活性は、20,900g−PP/g−触媒/hrであった。MFRは0.45g/10分であった。結果を表1に示す。
1.造粒モンモリロナイト
イオン交換性層状珪酸塩として、モンモリロナイトの造粒品である水澤化学工業社製「ベンクレイSL」(主成分は2:1型層構造のスメクタイト族モンモリロナイト)を使用した。
この造粒モンモリロナイトは、平均粒径:17.5μm、組成(重量%):Al=8.87、Si=33.66、Fe=11.99、Mg=2.04、Na=2.55であり、モル比では、Al/Si=0.274、Mg/Si=0.070、Mg/Al=0.255であった。比表面積は93m2/gであった。また、八面体シートを構成する主な金属陽イオンは、アルミニウムであった。
蒸留水を226.4g、硫酸を66.7g、上記の造粒モンモリロナイトを40.1g使用し、硫酸と60分反応させた以外は、実施例1と同様の硫酸処理を行った。ここから得られた化学処理モンモリロナイトの同形置換率は、15%、組成(重量%)は、Al=8.18、Si=36.78、Mg=1.30であり、モル比では、Al/Si=0.232、Mg/Al=0.176であり、硫酸処理前後でAlは15.3%溶出した。比表面積は214m2/gであった。
実施例1と同様に、硫酸リチウム水和物処理を行った。硫酸リチウム水和物処理前後で表面積および細孔分布は、変化していなかった。以降の触媒調製には、実施例1同様に、目開き53μmの篩で篩分けして粗大粒子を取り除き、篩通過分を使用した。
上記で調製した化学処理モンモリロナイトを10g、(r)−[1、1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウムジクロライドを122mg(150μmol)とした以外は、実施例1と同様の操作を行った。
その結果、触媒1g当たりポリプロピレン1.87g含む予備重合触媒が29.05g得られた。
上記触媒を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。
その結果、触媒活性は、8,000g−PP/g−触媒/hrであった。MFRは0.92g/10分であった。結果を表1に示す。
1.イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
硫酸と240分反応させた以外は、比較例1と同様の造粒モンモリロナイトを使用して、同様の硫酸処理を行った。ここから得られた化学処理モンモリロナイトの同形置換率は、14%、組成(重量%)は、Al=6.60、Si=38.89、Mg=0.98であり、モル比では、Al/Si=0.177、Mg/Al=0.165であった。硫酸処理前後でAlは35.4%溶出した。比表面積は259m2/gであった。
実施例1と同様に、硫酸リチウム水和物処理を行った。硫酸リチウム水和物処理前後で表面積および細孔分布は、変化していなかった。以降の触媒調製には、実施例1同様に、目開き53μmの篩で篩分けして粗大粒子を取り除き、篩通過分を使用した。
上記で調製した化学処理モンモリロナイトを10g、(r)−[1、1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウムジクロライドを123mg(151.3μmol)とした以外は、実施例1と同様の操作を行った。
その結果、触媒1g当たりポリプロピレン2.18g含む予備重合触媒が32.19g得られた。
上記触媒を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。
その結果、触媒活性は、15,000g−PP/g−触媒/hrであった。MFRは0.42g/10分であった。結果を表1に示す。
1.イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
蒸留水を660g、硫酸を109g、さらに硫酸マグネシウム7水和物を133g添加し、比較例1で用いた造粒モンモリロナイトを100g、反応温度を90℃、23.5時間反応させた以外は、比較例1と同様の硫酸処理を行った。
ここから得られた化学処理モンモリロナイトの同形置換率は、18%、組成(重量%)は、Al=3.50、Si=39.60、Mg=0.70であり、モル比ではAl/Si=0.092、Mg/Al=0.222であった。硫酸処理前後でAlは、66.4%溶出した。比表面積は353m2/gであった。以降、硫酸リチウム水和物での処理は行わず、目開き53μmの篩で篩分けして、粗大粒子を取り除き、篩通過分を使用した。
上記で調製した化学処理モンモリロナイトを10.2g、(r)−[1、1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウムジクロライドを122mg(150.2μmol)とした以外は、実施例1と同様の操作を行った。
その結果、触媒1g当たりポリプロピレン1.17g含む予備重合触媒が22.40g得られた。
上記触媒を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。
その結果、触媒活性は、10,000g−PP/g−触媒/hrであった。MFRは0.45g/10分であった。結果を表1に示す。
1.イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
処理濃度を変えるために硫酸マグネシウム7水和物を67g、硫酸を55g使用した以外は、比較例3と同様の硫酸処理を行った。ここから得られた化学処理モンモリロナイトの同形置換率は、21%、組成(重量%)は、Al=6.50、Si=34.50、Mg=1.60、モル比では、Al/Si=0.196、Mg/Al=0.273であった。硫酸処理前後でAlは、28.5%溶出した。比表面積は301m2/gであった。以降、硫酸リチウム水和物での処理は行わず、目開き53μmの篩で篩分けして、粗大粒子を取り除き、篩通過分を使用した。
上記で調製した化学処理モンモリロナイトを10g、(r)−[1、1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウムジクロライドを123mg(151.3μmol)とした以外は、実施例1と同様の操作を行った。
その結果、触媒1g当たりポリプロピレン0.50g含む予備重合触媒が15.15g得られた。
上記触媒を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。
その結果、触媒活性は、18,000g−PP/g−触媒/hrであった。MFRは0.50g/10分であった。結果を表1に示す。
1.造粒モンモリロナイト
イオン交換性層状珪酸塩として、モンモリロナイトの造粒品である水澤化学工業社製「ベンクレイSL」(主成分は2:1型層構造のスメクタイト族モンモリロナイト)を使用した。
この造粒モンモリロナイトは、平均粒径:14.4μm、組成(重量%):Al=8.83、Si=33.07、Fe=2.11、Mg=2.12、Na=2.38であり、モル比では、Al/Si=0.278、Mg/Si=0.074、Mg/Al=0.266であった。比表面積は113m2/gであった。また、八面体シートを構成する主な金属陽イオンはアルミニウムであった。
特開2001−354715号公報に記載の実施例1について、スケールを変えてトレースした。
蒸留水306g、硫酸マグネシウム25.8g、硫酸41.8gで調製した硫酸マグネシウムの硫酸水溶液を90℃まで昇温し、上記の市販の造粒モンモリロナイ40gを添加し、そのまま90℃で420分反応させた。これを脱塩水にて濾過・洗浄した後、得られた固体ケーキを110℃で10時間乾燥した。得られた乾燥モンモリロナイト中の塊状物を目開き75μmの篩によって取り除き、篩を通過した粒子を23g得た。
次に、純水156gに市販の硫酸チタニウムの硫酸水溶液(和光純薬(株)社製30%硫酸チタン(IV)溶液、硫酸13%含有)110gを溶解させた後、これに上記で得られたマグネシウム塩処理モンモリロナイト粒子23gを分散させ、90℃で180分反応させた。これを脱塩水にてpH3まで濾過・洗浄した後、得られた含水固体ケーキを110℃で10時間予備乾燥して、全て流れ性の良い粒子状のチタニウム塩処理モンモリロナイト22.4gを得た。この化学処理モンモリロナイトの同形置換率は、16%、組成(重量%)は、Al=6.48、Mg=1.08であり、モル比ではMg/Al=0.185であり、硫酸処理前後でAlは、26.6%溶出した。比表面積は263m2/gであった。
上記で調製した化学処理モンモリロナイトを使用する以外は、実施例1と同様の操作を行った。
その結果、触媒1g当たりポリプロピレン2.18g含む予備重合触媒が得られた。
上記触媒を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。
その結果、触媒活性は、18,000g−PP/g−触媒/hrであった。MFRは0.40g/10分であった。結果を表1に示す。
1.化学処理イオン交換性層状珪酸塩の調製
実施例1と同様の操作で、化学処理モンモリロナイトを得た。
3つ口フラスコ(容積1L)中に、上記で調製した化学処理モンモリロナイト10gを入れ、ヘプタン(66mL)を加えてスラリーとし、これにトリイソブチルアルミニウム(25mmol:濃度143mg/mLのヘプタン溶液を34.0mL)を加えて1時間攪拌後、ヘプタンで残液率が1/100になるまで洗浄し、全容量を50mLとした。
また、別のフラスコ(容積200mL)中で、触媒成分(a−1)としてrac−ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−i−プロピルフェニル)インデニル}]ハフニウム(105μmol)をトルエン(21mL)に溶解し(溶液1)、更に、別のフラスコ(容積200mL)中で、触媒成分(a−2)としてrac−ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム(45μmol)をトルエン(9mL)に溶解した(溶液2)。
先ほどの化学処理モンモリロナイトが入った1Lフラスコにトリイソブチルアルミニウム(0.42mmol:濃度143mg/mLのヘプタン溶液を0.6mL)を加えた後、上記溶液1(21mL)を加えて20分間室温で撹拌した。
その後、更にトリイソブチルアルミニウム(0.18mmol:濃度143mg/mLのヘプタン溶液を0.25mL)を加えた後上記溶液2加えて、1時間室温で攪拌した。
その後、ヘプタンを170mL追加し、このスラリーを1Lオートクレーブに導入した。
オートクレーブの内部温度を40℃にしたのちプロピレンを5g/時の速度でフィードし、4時間40℃を保ちつつ予備重合を行った。その後、プロピレンフィードを止めて、1時間残重合を行った。得られた触媒スラリーの上澄みをデカンテーションで除去した後、残った部分に、トリイソブチルアルミニウム(6mmol:濃度143mg/mLのヘプタン溶液を8.5mL)を加えて5分攪拌した。
この固体を1時間減圧乾燥することにより、乾燥予備重合触媒31.0gを得た。予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)は2.10であった。
内容積3Lの攪拌式オートクレーブ内をプロピレンで十分置換した後に、TiBAのヘプタン溶液2.8ml(2.02mmol)を加え、水素95ml、液体プロピレン750mlを導入し、70℃に昇温し、その温度を維持した。予備重合触媒をヘプタンでスラリー化し、触媒として(予備重合ポリマーの重量は除く)50mgを圧入し、重合を開始した。内温を70℃に維持したまま、1時間重合を継続した。その後、エタノール5mlを加え重合反応を停止させた。残ガスをパージしてポリマーを得た。得られたポリマーを90℃で1時間乾燥した。
その結果、260gのポリマーが得られた。触媒活性は、5,200g−PP/g−触媒/hrであった。MFRは1.2g/10分であった。結果を表1に示す。
比較例1と同様の操作で、調製した化学処理モンモリロナイトを用いること以外は、実施例4と同様に、触媒調製およびプロピレン単独重合を実施した。その結果、130gのポリマーが得られた。触媒活性は、2,600g−PP/g−触媒/hrであった。MFRは3.0g/10分であった。結果を表1に示す。
Claims (10)
- 次の特性1を有するイオン交換性層状珪酸塩からなることを特徴とするオレフィン重合用触媒成分。
特性1:同形置換率が22%以上であること。 - 前記イオン交換性層状珪酸塩は、さらに、次の特性2を有することを特徴とする請求項1に記載のオレフィン重合用触媒成分。
特性2:比表面積が150m2/g以上であること。 - 前記イオン交換性層状珪酸塩は、さらに、次の特性3を有するイオン交換性層状珪酸塩からな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重合用触媒成分。
特性3:イオン交換性層状珪酸塩を構成する八面体シートの同形置換率が22%以上であること。 - 前記イオン交換性層状珪酸塩は、モンモリロナイトであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のオレフィン重合用触媒成分。
- 前記イオン交換性層状珪酸塩は、含有しているアルミニウム原子とマグネシウム原子のモル比(Mg/Al)が0.28〜3.5であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のオレフィン重合用触媒成分。
- 前記イオン交換性層状珪酸塩は、無機酸または有機酸により酸処理されたものであり、該酸処理によってイオン交換性層状珪酸塩を構成する八面体シートの主な金属陽イオンが10〜65モル%脱離していることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のオレフィン重合用触媒成分。
- 前記八面体シートの主な金属陽イオンがアルミニウムであることを特徴とする請求項6に記載のオレフィン重合用触媒成分。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のオレフィン重合用触媒成分の製造方法であって、
比表面積が0.1〜140m2/gで、かつアルミニウムとマグネシウムのモル比(Mg/Al)が0.285〜3.5であるイオン交換性層状珪酸塩の八面体シートの主な金属陽イオンを10〜65モル%脱離させる処理工程を含むことを特徴とするオレフィン重合用触媒成分の製造方法。 - 下記成分(a)、成分(b)および必要に応じて成分(c)からなることを特徴とするオレフィン重合用触媒。
成分(a):周期表第4族遷移金属のメタロセン化合物
成分(b):請求項1〜7のいずれかに記載のオレフィン重合用触媒成分
成分(c):有機アルミニウム化合物 - 請求項9に記載のオレフィン重合用触媒を用いて、1種類または2種類以上のオレフィンを重合または共重合することを特徴とするオレフィン(共)重合体の製造方法。
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