JP2015509553A - 触媒組成物の製造方法及びそれから製造される重合体生成物 - Google Patents
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
- C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
- C08J2323/04—Homopolymers or copolymers of ethene
- C08J2323/08—Copolymers of ethene
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Abstract
Description
オレフィン重合触媒の製造方法及び該触媒を用いた重合体の製造方法をここに開示する。触媒の製造方法は、1種以上の担体と1種以上のマグネシウム含有化合物とを反応条件下で結合させて第1反応生成物を形成させることを含むことができる。アルキルアルミニウムクロリド及びクロロ置換シランから選択される1種以上の塩素化化合物と第1反応生成物とを反応条件下で結合させて第2反応生成物を形成させることができる。チタンアルコキシド及びチタンハロゲン化物から選択される1種以上のチタン含有化合物と第2反応生成物とを反応条件下で結合させて触媒を形成させることができる。
ここでは、オレフィン重合用触媒を製造するための方法を説明する。この方法は、1種以上の担体と1種以上のマグネシウム含有化合物とを反応条件下で配合して第1反応生成物を形成させることを含むことができる。次いで、第1反応生成物を1種以上のアルミニウムアルキルクロリド、1種以上のクロロ置換シラン及びそれらの組み合わせから選択される塩素化化合物と配合して第2反応生成物を形成させることができる。次いで、第2反応生成物を反応条件下で1種以上のチタンアルコキシド、1種以上のハロゲン化チタン及びこれらの組み合わせから選択される1種以上のチタン含有化合物と配合して重合触媒を形成させることができる。
ここで使用するときに、用語「担体」及び「キャリア」は区別なく使用され、任意の担体材料又は複数の担体材料の組み合わせを意味する。担体は、タルク、無機酸化物、無機塩化物などの1種以上の多孔性材料であることができる又はそれを含むことができる。他の担体は、ポリスチレン、官能化又は架橋有機重合体、例えばポリスチレンジビニルベンゼンポリオレフィン又は他の重合体化合物、或いは任意の他の有機又は無機担体材料、或いはそれらの混合物など樹脂材料であることができる又はこれらを含むことができる。担体は、非晶質材料、結晶質材料又は非晶質材料と結晶質材料の混合物であることができる。例示的な無機酸化物としては、第2、3、4、5、12、13又は14族元素の1種以上の金属酸化物を含むことができる。例えば、無機酸化物としては、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、ボリア、酸化亜鉛、マグネシア又はそれらの任意の組合せが挙げられるが、これらに限定されない。無機酸化物の例示的な組合せとしては、アルミナ−シリカ、シリカ−チタニア、アルミナ−シリカ−チタニア、アルミナ−ジルコニア、アルミナ−チタニアなどが挙げられるが、これらに限定されない。少なくとも一つの例では、担体は、アルミナ、シリカ又はそれらの組み合わせであることができる又はこれらを含むことができる。ここで使用するときに、元素又はそれらの族の周期表に対する言及の全ては、ローマ数字で示された以前のIUPAC形式(同様に表示)に言及しない限り又は特に断りのない限り、「Hawley’s Condensed Chemical Dictionary」第13版、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ社(1997)(IUPACの許可を得てそこに複製)に公開された新表記に対するものである。
1種以上のマグネシウム含有化合物は、式R1−Mg−R2(式中、R1及びR2は、独立してヒドロカルビル基及びハロゲン原子よりなる群から選択される。)で表すことができる。好適なヒドロカルビル基としては、アルキル基、アリール基及びアルコキシ基が挙げられるが、これらに限定されない。アルキル基及び/又はアルコキシ基は、1〜12個の炭素原子又は1〜10個の炭素原子又は1〜8個の炭素原子又は1〜6個の炭素原子又は1〜4個の炭素原子を含むことができる。アリール基は、6〜12個の炭素原子又は6〜10個の炭素原子又は6〜8個の炭素原子を含むことができる。好適なハロゲンは、フッ化物、塩化物及び臭化物を含むことができる。
担体とマグネシウム含有化合物とを互いに配合して第1混合物又は第1反応生成物を与える又は形成させることができる。担体及びマグネシウム含有化合物は、少なくとも部分的に、その混合中に互いに反応することができる。この別法は、担体とマグネシウム含有化合物とを、該担体と該マグネシウム含有化合物とが、少なくとも部分的に互いに反応して第1混合物又は第1反応生成物を形成するような反応条件下で互いに配合することができる。例えば、担体が1個以上のヒドロキシル基を含有する場合には、マグネシウム含有化合物がヒドロキシル基の少なくともいくつかと反応して第1混合物又は第1反応生成物を生成させることができる。
担体とマグネシウム含有化合物とを所望の時間にわたって互いに混合させ及び/又は少なくとも部分的に反応させた後、1種以上の塩素化化合物を第1混合物又は第1反応生成物と配合して第2混合物又は第2反応生成物を形成させることができる。例示塩素化化合物は、アルキルアルミニウムクロリド、1個以上の塩素原子、フッ素原子、臭素原子又はそれらの任意の組合せを有するハロ置換シラン、有機塩化物或いはそれらの任意の組合せであることができるが、これらに限定されない。例示アルキルアルミニウムクロリドとしては、ジエチルアルミニウムクロリド、ジイソブチルアルミニウムクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、イソブチルアルミニウムジクロリド、ジエチルアルミニウムブロミド又はそれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。例示ハロ置換シランとしては、ジメチルジクロロシラン、クロロトリメチルシラン、メチルトリクロロシラン、ジエチルジクロロシラン、t−ブチルジメチルシリルクロリドはn−ブチルトリクロロシラン、トリエトキシシリルクロリド、トリメトキシシリルクロリド、テトラクロロシラン、テトラブロモシラン、ジメチルジブロモシラン、トリメチルブロモシラン又はそれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。例示有機塩化物としては、塩化t−ブチル、テトラクロロメタン、クロロホルム、塩化メチル、トリブロモメタン、テトラブロモメタン又はそれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。一以上の実施態様では、1種以上の塩素化化合物は、1種以上のアルキルアルミニウムクロリド又は1種以上のハロ置換シランのいずれかに限定できる。一以上の実施態様では、1種以上の塩素化化合物は、少なくとも1種のアルキルアルミニウムクロリド及び少なくとも1種のハロ置換シランを含むことができる。
塩素化化合物と第1反応生成物とを所望の時間にわたって互いに混合させ及び/又は反応させた後に、1種以上のチタン含有化合物と第2混合物又は第2反応生成物とを配合して触媒を生成又は形成させることができる。チタン含有化合物と第2反応生成物とをその混合中に少なくとも部分的に互いに反応させることができる。別の言い方をすれば、第2反応生成物と1種以上のチタン含有化合物とを反応条件下で配合して触媒を生成又は形成させることができる。例えば、チタン含有化合物を第2反応生成物と反応させて第3反応混合物又は触媒を生成させることができる。触媒は、チタン含有化合物と第2反応生成物との反応生成物を含むことができる。
−(CH2−CH2−NH)n−
ここで、nは約10〜約10,000であることができる。ポリエチレンイミンは、直鎖状、分岐状又は超分岐であることができる(すなわち、樹木状又は樹枝状重合体構造を形成する)。これらのものは、エチレンイミンの単独重合体若しくは共重合体又はそれらの混合物であることができる(以下、ポリエチレンイミンという)。化学式−[CH2CH2NH]−で表される線状重合体をポリエチレンイミンとして使用することができるものの、第一級、第二級及び第三級分岐を有する材料を使用することもできる。商業用ポリエチレンイミンは、エチレンイミン重合体の分岐を有する化合物であることができる。好適なポリエチレンイミンは、Lupasolという商品名でBASF社から市販されている。これらの化合物は、幅広い分子量及び生成物活性として製造できる。本発明において使用するのに好適な、BASF社が販売する市販のポリエチレンイミンの例としては、Lupasol(商標)FG及びLupasol WF(商標)が挙げられるが、これらに限定されない。別の有用な連続性添加剤としては、ジステアリン酸アルミニウムとエトキシル化アミン系化合物との混合物、例えば、ハンツマン(旧チバ・スペシャルティ・ケミカルズ)から入手できるIRGASTAT(商標)AS−990が挙げられる。ジステアリン酸アルミニウムとエトキシル化アミン系化合物との混合物は、鉱油、例えばHydrobrite 380中でスラリー化できる。例えば、ジステアリン酸アルミニウムとエトキシル化アミン系化合物との混合物は、約5重量%〜約40重量%、又は約15重量%〜約50重量%又は約10重量%〜約30重量%の範囲の総スラリー濃度を有するように、鉱油中でスラリー化できる。他の有用な帯電制御剤及び添加剤は、米国特許出願公開第2008/0045663号に開示されている。
上記議論をよく理解するために、次の非限定的な実施例を提供する。特に断らない限り、全ての部、割合及びパーセントは重量を基準とする。
伸長粘度器具によって測定された歪硬化の傾き(SSH)を、例1、9、10、14、16、18及び19及び比較例C3、C9及びC12〜C15について決定した。それらの値を表5に示す。また、例18及び9と比較例C3、C12及びC13とを比較する伸長粘度器具(EVF)分析も図4にグラフで示す。図4に示されるように、例18及び19は、驚くべきことにかつ予想外なことに、上で議論しかつ説明した伸張粘度器具試験に従って測定された、150℃の温度での歪硬化速度(0.1秒-1)が有意に増加した。
例1についての溶融強度を、全て約0.4g/10分のメルトインデックス(I2)を有する比較例C3及びC15と比較した。図5は、例1、C3及びC15についての溶融強度のグラフ図を示す。図5に示すように、例1のポリエチレンの溶融強度は、驚くべきことにかつ予想外なことに、比較例C3及びC15の溶融強度を大きく超過している。
単層フィルムを、インフレートフィルムプロセスにより例18及び19並びに比較例C12及びC13のポリエチレンから形成させた。特定の例によっては、LDPE樹脂(ダウ・ケミカル社製LDPE 501i)を、例18、19、C12又はC13のポリエチレン及びLDPE 501i樹脂の総重量を基準にして、なし又はゼロから約30重量%までの範囲の様々な量で実施例のものとブレンドした。LDPE 501i樹脂は、1.9MIのメルトインデックス(I2)を有しており、ダウ・ケミカルから入手した。インフレーションフィルムは、25μm又は12.5μmの公称厚さを有していた。市販の比較樹脂(C12及びC13)を選択した。というのは、これらの樹脂は、メルトインデックス及び密度の点で本発明のポリエチレンと非常に近い一致点を有するからである。より具体的には、例18及び比較例C12のポリエチレンは、両方とも、1.0のメルトインデックス及び0.922g/cm3の密度のエチレン/ヘキセン共重合体であった。そして、例19及び比較例C13のポリエチレンは、両方とも、1.0のメルトインデックス及び0.918g/cm3の密度のエチレン/ブテン共重合体であった。このようにして、例18をC12と比較し、例19をC13と比較した。
Claims (42)
- オレフィン重合用触媒の製造方法であって、
1種以上の担体と1種以上のマグネシウム含有化合物とを反応条件下で配合させて第1反応生成物を形成させ;
1種以上のアルキルアルミニウムクロリド、1種以上のクロロ置換シラン及びそれらの組み合わせよりなる群から選択される1種以上の塩素化化合物と該第1反応生成物とを反応条件下で配合して第2反応生成物を形成させ、そして
1種以上のチタンアルコキシド、1種以上のハロゲン化チタン、及びそれらの組み合わせよりなる群から選択される1種以上のチタン含有化合物と該第2反応生成物とを反応条件下で配合して触媒を形成させること
を含む方法。 - 前記塩素化化合物がアルキルアルミニウムクロリドであり、前記チタン含有化合物がチタンアルコキシドである、請求項1に記載の方法。
- 前記塩素化化合物がクロロ置換シランであり、前記チタン含有化合物がハロゲン化チタンである、請求項1に記載の方法。
- 前記1種以上の担体がシリカ、アルミナ又はそれらの組み合わせを含む、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 前記1種以上のマグネシウム含有化合物が、次式:R1−Mg−R2(式中、R1及びR2は、独立してヒドロカルビル基及びハロゲン原子よりなる群から選択される。)を有する、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 前記1種以上のマグネシウム含有化合物が、ブチルエチルマグネシウム、ブチルオクチルマグネシウム、ジブチルマグネシウム、塩化メチルマグネシウム、塩化エチルマグネシウム又はそれらの任意の組合せを含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 前記1種以上のアルキルアルミニウムクロリドがジエチルアルミニウムクロリド、ジイソブチルアルミニウムクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、イソブチルアルミニウムジクロリド又はそれらの任意の組合せを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記1種以上のクロロ置換シランがジメチルジクロロシラン、クロロトリメチルシラン、メチルトリクロロシラン、ジエチルジクロロシラン、t−ブチルジメチルシリルクロリド、n−ブチルトリクロロシラン又はそれらの任意の組合せを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記1種以上のチタンアルコキシドがチタン酸テトライソプロピル、チタン(IV)エトキシド、チタン(IV)n−ブトキシド、チタン(IV)t−ブトキシド、テトラキス(ジメチルアミノ)チタン(V)又はそれらの任意の組み合わせを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記1種以上のハロゲン化チタンが塩化チタン(IV)、臭化チタン(IV)、フッ化チタン(IV)、ヨウ化チタン(IV)又はそれらの任意の組合せを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記1種以上のマグネシウム含有化合物が前記担体1g当たり約0.2mmol〜約12mmolの量で存在する、請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
- 前記1種以上の塩素化化合物が前記担体1g当たり約0.2mmol〜約20mmolの量で存在する、請求項1〜11のいずれかに記載の方法。
- 前記1種以上のチタン含有化合物が前記担体1g当たり約0.05mmol〜約10mmolの量で存在する、請求項1〜12のいずれかに記載の方法。
- 前記1種以上の担体と前記1種以上のマグネシウム含有化合物とを1種以上の希釈剤の存在下で互いに配合する、請求項1〜13のいずれかに記載の方法。
- 前記1種以上の希釈剤が1種以上のアルカン、1種以上の芳香族炭化水素、1種以上のシクロアルカン又はそれらの任意の組合せを含むことを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記第1反応生成物と前記1種以上の塩素化化合物とを1種以上の希釈剤の存在下で互いに配合する、請求項1〜15のいずれかに記載の方法。
- 前記第2反応生成物と前記1種以上のチタン含有化合物とを1種以上の希釈剤の存在下で互いに配合する、請求項1〜16のいずれかに記載の方法。
- 前記方法が、前記1種以上の希釈剤を前記触媒から除去して粉末状の乾燥触媒を得ることをさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 前記触媒がドナー化合物を本質的に含まない、請求項1〜18のいずれかに記載の方法。
- 前記触媒がアルコール、チオール、アミン、ホスフィン、エーテル、ケトン及びエステルよりなる群から選択されるドナー化合物を本質的に含まない、請求項19に記載の方法。
- 前記1種以上の担体と前記1種以上のマグネシウム含有化合物とを約20℃〜約120℃の温度で互いに配合し、そして、約30分〜約24時間の範囲の時間にわたって混合させて前記第1反応生成物を形成させ、その際、前記1種以上の塩素化化合物と該第1反応生成物とを約20℃〜約120℃の温度で互いに配合し、そして約30分〜約24時間の範囲の時間にわたって混合させて第2反応生成物を形成させ、しかも、前記1種以上のチタン含有化合物と該第2反応生成物とを約20℃〜約120℃の温度で互いに配合し、そして約30分〜約24時間の範囲の時間にわたって混合させて触媒を形成させる、請求項1に記載の方法。
- ポリエチレンの製造方法であって、
エチレンと請求項1〜21のいずれかに記載の触媒とを、ポリエチレンを生成するのに十分な条件で重合反応器において配合すること
を含む方法。 - 少なくとも1種の共単量体と前記エチレン及びチーグラー・ナッタ触媒とを前記重合反応器内で配合してポリエチレンを生成させることをさらに含む、請求項22に記載の方法。
- 1種以上のアルキルアルミニウム共触媒と前記エチレン及び前記チーグラー・ナッタ触媒とを配合することをさらに含む、請求項22に記載の方法。
- 前記1種以上のアルキルアルミニウム共触媒がトリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ−n−ブチルアルミニウム、トリ−n−ヘキシルアルミニウム、トリ−n−オクチルアルミニウム、トリメチルアルミニウム又はそれらの任意の組合せを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記共触媒/触媒混合物中における共触媒の濃度が該触媒に含まれるチタン1mmol当たり約20mmol共触媒未満であることができる、請求項24又は25に記載の方法。
- 次の特性を有するポリエチレン:
約4.5〜約6.8の分子量分布(MWD);
伸長粘度器具(EVF)によって測定されたときに約0.75より大きい歪硬化の傾き、及び
8.33+(4.17×MWD)以上のメルトフロー比(I21/I2)。 - 前記ポリエチレンが1000個の炭素原子当たり約0.01を超え、かつ、1000個の炭素原子当たり約0.05未満の長鎖分岐(LCB)を有する、請求項27に記載のポリエチレン。
- 前記長鎖分岐が6個よりも多い炭素原子から構成される、請求項28に記載のポリエチレン。
- 前記ポリエチレンが、約0.5未満の共単量体均一性指数(CHI)を有する、請求項27〜29のいずれかに記載のポリエチレン。
- 前記ポリエチレンが不均一な短鎖分岐(SCB)分布を有する、請求項27〜30のいずれかに記載のポリエチレン。
- 前記ポリエチレンが、約0.91g/cm3〜約0.965g/cm3の範囲の密度を有する、請求項27〜31のいずれかに記載のポリエチレン。
- 前記ポリエチレンが、ASTM D−1238−E(190℃、2.16kg重量)に従って測定された、約0.05g/10分〜約100g/10分の範囲のメルトインデックス(I2)を有する、請求項27〜32のいずれかに記載のポリエチレン。
- 前記ポリエチレンが、ASTM D−1238−F(190℃、21.6kg重量)に従って測定された、約10g/10分を超えるフローインデックス(I21)を有し、しかも、該ポリエチレンが、ASTM D−1238−E(190℃、2.16kg重量)に従って測定された、約100g/10分未満のメルトインデックス(I2)を有する、請求項27〜33のいずれかに記載のポリエチレン。
- 前記ポリエチレンが約30〜約45の範囲のメルトフロー比(I21/I2)を有する、請求項27〜34のいずれかに記載のポリエチレン。
- 前記ポリエチレンが約33〜約45の範囲のメルトフロー比(I21/I2)を有する、請求項27〜35のいずれかに記載のポリエチレン。
- 前記ポリエチレンが0.945g/cm3以上の密度及びa×(3.7463×exp(−1.485×log(MI)))(ここで、aは1.5に等しい。)以上の溶融強度を有する、請求項27〜36のいずれかに記載のポリエチレン。
- 前記ポリエチレンが0.945g/cm3以上の密度及びa×(3.7463×exp(−1.485×log(MI)))(ここでaは1.75に等しい)以上の溶融強度を有する、請求項27〜36のいずれかに記載のポリエチレン。
- 前記ポリエチレンは、0.945g/cm3以上の密度及びa×(3.7463×exp(−1.485×log(MI)))(ここで、aは1.9に等しい。)以上の溶融強度を有する、請求項27〜36のいずれかに記載のポリエチレン。
- 前記ポリエチレンは、0.945g/cm3以下の密度及びa×(3.7463×exp(−1.485×log(MI)))(ここで、aは1.2に等しい)以上の溶融強度を有する、請求項27〜36のいずれかに記載のポリエチレン。
- 前記ポリエチレンは、0.945g/cm3以下の密度及びa×(3.7463×exp(−1.485×log(MI)))(ここで、aは1.5に等しい)以上の溶融強度を有する、請求項27〜36のいずれかに記載のポリエチレン。
- 前記ポリエチレンは、0.945g/cm3以下の密度及びa×(3.7463×exp(−1.485×log(MI)))(ここで、aは1.9に等しい)以上の溶融強度を有する、請求項27〜36のいずれかに記載のポリエチレン。
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