JP2016505085A - 分布が広いポリオレフィン触媒及びその製造と応用 - Google Patents

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Abstract

本発明は、分布が広いポリオレフィン触媒及びその製造と応用に係るものであり、主触媒が担体、遷移金属ハロゲン化物、有機アルコール化合物及びシロキサン電子供与体からなり、担体と、遷移金属ハロゲン化物と、有機アルコール化合物とシロキサン電子供与体とのモル比が1:1〜30:0.5〜30:0.01〜5であり;遷移金属ハロゲン化物は、チタン酸エステルとハロゲン化珪素をin situで反応させることで生成され、それらのモル比が1:1〜30:1〜40であり、チタン酸エステルとハロゲン化珪素とのモル比が1:0.5〜2であり:補助触媒が有機アルミニウム化合物であり;主触媒中おける遷移金属ハロゲン化物と補助触媒とのモル比が1:30〜500であり;本発明触媒は、粒子形態が良好、球形を呈し;触媒活性が高く、重合物分子量分布が広く;スラリー法、気相重合プロセス又は重合プロセスの組み合わせに好適に適用でき;製造方法は、簡単であり、設備に対する要求が低く、環境に対する汚染が低い。

Description

本発明は、オレフィン重合触媒及びオレフィン重合の分野に属するものであり、具体的には、エチレン重合又はエチレン共重合に用いられる触媒、触媒の製造方法及び触媒の応用に係るものである。
オレフィン重合触媒は、ポリオレフィンの重合技術のコアであり、オレフィン重合触媒の発展からみると、概括的にいうと、主に次の二つの方面がある:(1)特殊な性能又は性能がより優れたポリオレフィン樹脂を製造できる触媒、例えば、メタロセン触媒及び非メタロセン後期遷移金属触媒等の開発であること、(2)汎用ポリオレフィン樹脂の生産では、触媒性能を更に改善した上で、効率と利益をあげ、競争力を強くするように、触媒製造プロセスを簡単化させ、触媒コストを降下し、環境に優しい技術を開発することである。20世紀80年代前に、ポリエチレンの触媒の研究重点が触媒効率の追求にあったが、30年近くの努力により、ポリエチレン触媒の触媒効率が向上し、ポリオレフィンの生産プロセスが簡単化となり、能量消費及び物質消費が降下してきた。
中国特許出願CN201010186264.2 及びCN200910092169.3は、担体触媒が主な組成として、ハロゲン化チタン及び電子供与体であり、ハロゲン化チタンが触媒成分に直接的に添加されることを開示している。中国特許出願CN201010231403.9は、触媒製造過程中において有機シロキサンを添加することで分布が広いポリオレフィンを製造できることを開示している。
本発明は、触媒製造過程中において、チタン酸エステルとハロゲン化珪素をin situで反応させてハロゲン化チタンを生成させ、更に担体に担持させ、主触媒を製造した後、更に補助触媒とともに触媒体系を組成し、エチレン重合又はエチレン共重合を効率的に触媒でき、主触媒成分にシロキサン電子供与体を添加することにより、ポリオレフィンの分子量分布が広くなることを発見した。本発明で製造された主触媒は、粒子形態が良好であり、担持量が高く、活性が高く、触媒が担体から脱落せず、スラリー重合プロセス、気相重合プロセス又は重合プロセスの組み合わせに好適に適用する。
本発明の目的は、触媒活性が高いエチレン重合又はエチレンと共重合単量体との共重合に用いられる触媒及びその製造方法を提供することである。
本発明で提供されるエチレン共重合触媒は、担体、遷移金属ハロゲン化物、有機アルコール化合物及びシロキサン電子供与体からなる主触媒と補助触媒からなり、担体と、遷移金属ハロゲン化物と、有機アルコール化合物とシロキサン電子供与体とのモル比が1:1〜30:0.5〜30:0.01〜5であり;遷移金属ハロゲン化物は、チタン酸エステルとハロゲン化珪素をin situで反応させることで生成され、担体と、チタン酸エステルと、ハロゲン化珪素とのモル比が1:1〜30:1〜40であり、チタン酸エステルとハロゲン化珪素とのモル比が1:0.5〜2であり、上記の補助触媒は、有機アルミニウム化合物であり、主触媒と補助触媒との使用量の関係は、主触媒中における遷移金属ハロゲン化物と補助触媒とのモル比が1:30〜500である。
上記の担体とは、ハロゲン化物担体、無機酸化物担体又は重合物担体を指す。
そのうち、上記のハロゲン化物担体は、ジハロゲン化マグネシウム、ジハロゲン化マグネシウムのアクア錯体又はアルコール錯体、ジハロゲン化マグネシウムの分子式における1個又は2個のハロゲン原子が水酸基又はハロゲンヒドロキシオキソ基に置換された誘導体である。具体的な化合物としては、例えば、二塩化マグネシウム、二臭化マグネシウム、二ヨウ化マグネシウム、塩化メトキシマグネシウム、塩化エトキシマグネシウム、塩化プロポキシマグネシウム、塩化ブトキシマグネシウム、塩化フェノキシマグネシウム、エトキシマグネシウム、iso-プロポキシマグネシウム、マグネシウムブトキシド、塩化-iso-プロポキシマグネシウム、ジブチルマグネシウム、塩化ブチルマグネシウム等の内の少なくとも1種であり;無機酸化物担体は、二酸化珪素、三酸化二アルミニウムから選択される少なくとも1種であり;重合物担体は、ポリスチレンから選択されるものである。そのうち、好ましくは、二塩化マグネシウム、ジブチルマグネシウム、クロロブチルマグネシウムである。
本発明の特徴の一つは、主触媒製造過程中においてチタン酸エステルを添加することであり、上記のチタン酸エステルは、一般式(1)がTi(OR)である化合物から選択される少なくとも1種であり、式中、Rは、C〜C20の脂肪族炭化水素基、C〜C20のシクロペンタジエン基及びその誘導体、C〜C20の芳香族炭化水素基、COR’又はCOOR’から選択され、R’は、C〜C10を有する脂肪族基又はC〜C10を有する芳香族基である。Rとしては、具体的には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、アミル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、iso-ブチル、tert-ブチル、iso-アミル、tert-アミル、2-エチルヘキシル、フェニル、ナフチル、o-メチルフェニル、m-メチルフェニル、p-メチルフェニル、o-スルホフェニル、ホルミル、アセチル又はベンゾイル等から選択される少なくとも1種である。好ましくは、テトラブトキシチタンである。
チタン酸エステルと担体とのモル比が、好ましくは1〜30:1である。
本発明の特徴の一つは、主触媒製造過程中においてハロゲン化珪素を添加することであり、上記のハロゲン化珪素は、一般式(2)がSiXR’’である化合物から選択される少なくとも1種であり、式中、Xはハロゲンであり、好ましくはCl、Br、F等であり;R’’は、H、C〜C20の脂肪族炭化水素基、C〜C20の脂肪族アルコキシ基、C〜C20のシクロペンタジエン基及びその誘導体又はC〜C20の芳香族炭化水素基であり、R’’としては、具体的には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、アミル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、iso-ブチル、tert-ブチル、iso-アミル、tert-アミル、2-エチルヘキシル、フェニル、ナフチル、o-メチルフェニル、m-メチルフェニル、p-メチルフェニル、o-スルホフェニル、ホルミル、アセチル又はベンゾイル等から選択される少なくとも1種であり;nは1、2、3、又は4であり;mは0、1、2又は3であり;n + m =4である。好ましくは、四塩化ケイ素である。
ハロゲン化珪素と担体とのモル比が、好ましくは、1〜40:1である。
本発明の特徴の一つは、主触媒製造過程中において有機アルコールを添加することであり、上記の有機アルコールは、一般式(3)がROHである化合物から選択される少なくとも1種であり、式中、Rは、C〜C20の脂肪族炭化水素基、C〜C20のシクロペンタジエン基及びその誘導体又はC〜C20の芳香族炭化水素基であり、Rとしては、具体的には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、アミル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、iso-ブチル、tert-ブチル、iso-アミル、tert-アミル、2-エチルヘキシル、ベンジル等から選択される少なくとも1種である。具体的には、好ましくは、エタノール、オクタノール、iso-オクタノール、iso-プロパノール、ヘキサノール、ペンタノール等である。
有機アルコールと担体とのモル比が、好ましくは3〜15:1である。
本発明の特徴の一つは、主触媒製造過程中においてシロキサン電子供与体を添加することであり、上記のシロキサン電子供与体は、一般式(4)で表されるものであり:
一般式(4)中、R、R、R及びRは、C〜C15のアルキル、C〜C20のシクロアルキル又はC〜C30のアリールである。R、R、 R及びRは、その内の三つが同じでもよく、又は、その内の二つが同じでもよく、又はその内の四つがそれぞれ異なってもよい。シロキサン電子供与体としては、具体的には、トリエトキシ-iso-プロポキシシラン、ジエトキシ-iso-プロポキシ-tert-ブトキシシラン、トリ-iso-プロポキシ-tert-ブトキシシラン、ジ-iso-プロポキシジ-tert-ブトキシシラン、ジエトキシシクロヘキシルオキシ-tert-ブトキシシラン、ジエトキシブトキシ-tert-ブトキシシラン、モノエトキシジ-iso-プロポキシ-tert-ブトキシシラン又はエトキシ-iso-プロポキシ-tert-ブトキシシクロヘキシルオキシシランの1種又は多種の混合から選択される。好ましくは、トリエトキシ-iso-プロポキシシラン、ジエトキシ-iso-プロポキシ-tert-ブトキシシラン、トリ-iso-プロポキシ-tert-ブトキシシラン、ジ-iso-プロポキシジ-tert-ブトキシシラン、ジエトキシシクロヘキシルオキシ-tert-ブトキシシラン又はモノエトキシジ-iso-プロポキシ-tert-ブトキシシランである。
上記の有機シロキサン化合物と担体とのモル比が好ましくは0. 01〜5:1である。
上記の補助触媒である有機アルミニウム化合物は、一般式がAlR 3-nである化合物の1種又は2種の混合から選択されるものであり、式中、Rは、H又は炭素数1〜20の炭化水素基又はアルコキシであり、Xはハロゲンであり、nは、0<n≦3の整数であり、具体的には、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリ-iso-ブチルアルミニウム、トリ-n-ヘキシルアルミニウム、トリ-tert-ブチルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、モノクロロジエチルアルミニウム、ジクロロエチルアルミニウム、トリエチルジアルミニウムトリクロライド等の内の1種又は2種の混合から選択され;メチルアルミニウムアルコキシド、エチルアルミニウムアルコキシド等である。そのうち、好ましくは、トリエチルアルミニウム又はトリ-iso-ブチルアルミニウム又はメチルアルミニウムアルコキシドの内の1種又は2種の混合である。
本発明の好ましい技術方案としては、主触媒と補助触媒との使用量関係は、遷移金属ハロゲン化物と補助触媒とのモル比が1:30〜500である。
本発明で提供されるオレフィン重合触媒の製造方法は、次の工程を含む。
1)担体を10〜150℃で有機溶剤に分散し、更に有機アルコール化合物を添加し、溶解する工程;
2)工程1)で得られた溶液に、10〜150℃でチタン酸エステル及びシロキサンを添加し、1〜5時間攪拌する工程;
3)工程2)得られた溶液に、10〜150℃でハロゲン化珪素を添加し、滴下終了後、1〜5時間攪拌し、反応を停止し、静置により沈殿させ、濾過し、洗浄して、乾燥する工程。
4)工程3)で得られた産物を有機溶剤に分散し、-10℃〜30℃の温度で過剰のTiClを滴下し、-10℃〜30℃の温度で1時間維持し、60℃〜100℃に徐々に昇温し、2〜5時間反応させ、反応終了後、トルエン又はn-ヘキサンで4〜6回洗浄し、濾過し、未反応物及び溶剤を除去し、真空乾燥して、主触媒を得る。
5)主触媒と補助触媒を補助触媒と主触媒における遷移金属ハロゲン化物とのモル比が30〜500:1となるように混合し、オレフィン重合触媒を得る。
上記の有機溶剤は、トルエン、キシレン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン又はデカン、又はそれらの混合溶剤から選ばれ、好ましくは、トルエン、ヘキサン、ヘプタン又はデカンである。
本発明で提供されるエチレン重合触媒の用途は、エチレン重合又はエチレンとα-オレフィンとの共重合の触媒とすることができ、そのうち、上記のα-オレフィンは、好ましくはプロピレン、1-ブチレン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン、3-メチル-1-ブチレン、シクロペンテン、4-メチル-1-ペンテン、1,3-ブタジエン、イソプレン、スチレン、メチルスチレン等である。
本発明で提供されるオレフィン重合触媒は、次の有益的な効果を有する。
本発明の目的は、粒子形態が良好であり、球形を呈し;触媒活性が高く、重合により得られるポリエチレン分子量の分布が広く;スラリー法、気相重合プロセス又は重合プロセスの組み合わせに好適に適用し;製造方法は、簡単であり、設備に対する要求が低く、環境に対する汚染が低いエチレン共重合触媒を提供することにある。
実施例1
1)主触媒の製造:窒素ガスにより十分に置換された反応器に二塩化マグネシウム1g、エタノール9 ml、及びトルエン70 mlをこの順で添加し、攪拌しながら100 ℃に昇温し、3h恒温し;その後、60℃に降温し、18.0 ml Ti(OBu)、3.5gジエトキシ-iso-プロポキシ-tert-ブトキシシランを滴下し、1h反応させた後、10℃で11.0 ml SiClを徐々に滴下し、2h反応させ、攪拌を停止し、静置により沈殿させ、濾過し、洗浄し、乾燥して、固体粒子を得た。得られた固体粒子を30 mlトルエンに分散し、0℃で20 ml TiCl滴下し、その後0〜10℃で1h維持し、60℃で3h反応させた。攪拌を停止し、懸濁液を静置し、分層させ、上清液を吸引濾過により除去し、トルエンで2回洗浄し、ヘキサンで2回洗浄し、窒素吹き付けにより乾燥させて、流動性が良好であり、粒径分布が狭い主触媒を得た。
2)エチレン共重合:0.5Lステンレススチール圧力釜を窒素ガスにより十分に置換した後、釜に主触媒20 mg、脱水ヘキサン200 ml、AlEt溶液1.2 ml(2 mmol/ml)をこの順で添加し、1-オクテン35 mLを添加し、80 ℃に昇温した後、水素ガスを0.28MPまで充填し、更にエチレンを0.73 MPaに充填し、恒圧・恒温で2h反応させた。MWD =42。
3)エチレン重合:0.5Lステンレススチール圧力釜を窒素ガスにより十分に置換した後、釜に主触媒20 mg、脱水ヘキサン200 ml、AlEt溶液1.2 ml(2 mmol/ml)をこの順で添加し、80 ℃に昇温した後、エチレンを0.3 MPaまで充填し、恒圧・恒温で2h反応させた。MWD =45。
実施例2
1)主触媒の製造:窒素ガスにより十分に置換された反応器に二塩化マグネシウム1g、iso-オクタノール10 ml、トルエン60 mlをこの順で添加し、攪拌しながら90 ℃に昇温し、4h恒温し;その後、70℃に降温し、22.0 ml Ti(OBu)、2.5gトリエトキシ-iso-プロポキシシランを滴下し、1h反応させ、50 ℃で14.0 ml SiClを徐々に滴下し、3h反応させ、攪拌を停止し、静置により沈殿させ、濾過し、洗浄し、乾燥して、固体粒子を得た。得られた固体粒子を40 mlトルエンに分散し、-5℃で25 ml TiClを滴下し、その後0〜10℃で2h維持し、70℃で4h反応させた。攪拌を停止し、懸濁液を静置し、分層させ、上清液を吸引濾過により除去し、トルエンで2回洗浄し、ヘキサンで2回洗浄し、窒素吹き付けにより乾燥させて、流動性が良好であり、粒径分布が狭い主触媒を得た。
2)エチレン共重合:0.5Lステンレススチール圧力釜を窒素ガスにより十分に置換した後、釜に主触媒20 mg、脱水ヘキサン200 ml、AlEt溶液1.5 ml(2 mmol/ml)をこの順で添加し、1-ヘキセン40 mLを添加し、80 ℃に昇温した後、水素ガスを0.28MPまで充填し、更にエチレンを0.73 MPaに充填し、恒圧・恒温で2h反応させた。MWD =46。
3)エチレン重合:0.5Lステンレススチール圧力釜を窒素ガスにより十分に置換した後、釜に主触媒20 mg、脱水ヘキサン200 ml、AlEt溶液1.5 ml(2 mmol/ml)をこの順で添加し、80 ℃に昇温した後、エチレンを0.3 MPaまで充填し、恒圧・恒温で2h反応させた。MWD =49。
実施例3
1)主触媒の製造:窒素ガスにより十分に置換された反応器に二塩化マグネシウム2g、エタノール15 ml、トルエン90 mlをこの順で添加し、攪拌しながら120 ℃に昇温し、3h恒温し;その後、100℃に降温し、35.0ml Ti(OBu)、5 g トリエトキシ-tert-ブトキシシランを滴下し、1h反応させた後、70 ℃で22.0 ml SiCl4を徐々に滴下し、2h反応させ、攪拌を停止し、静置により沈殿させ、濾過し、洗浄し、乾燥して、固体粒子を得た。得られた固体粒子を50 mlトルエンに分散し、0℃で30 ml TiClを滴下し、その後0〜10℃で1h維持し、65℃で3h反応させた。攪拌を停止し、懸濁液を静置し、分層させ、上清液を吸引濾過により除去し、トルエンで2回洗浄し、ヘキサンで2回洗浄し、窒素吹き付けにより乾燥させて、流動性が良好であり、粒径分布が狭い主触媒を得た。
2)エチレン共重合:0.5Lステンレススチール圧力釜を窒素ガスにより十分に置換した後、釜に主触媒20 mg、脱水ヘキサン200 ml、AlEt溶液1.2 ml(2 mmol/ml)をこの順で添加し、4-メチル-1-ペンテン30 mLを添加し、80 ℃に昇温した後、水素ガスを0.28MPまで充填し、更にエチレンを0.73 MPaに充填し、恒圧・恒温で2h反応させた。MWD =53。
3)エチレン重合:0.5Lステンレススチール圧力釜を窒素ガスにより十分に置換した後、釜に主触媒20 mg、脱水ヘキサン200 ml、AlEt溶液1.2 ml(2 mmol/ml)をこの順で添加し、80 ℃に昇温した後、エチレンを0.3 MPaまで充填し、恒圧・恒温で2h反応させた。MWD =58。
実施例4
1)主触媒の製造:窒素ガスにより十分に置換された反応器に二塩化マグネシウム1g、エタノール9 ml、トルエン70 mlをこの順で添加し、攪拌しながら100 ℃に昇温し、4h恒温し;その後、90℃に降温し、15.0ml Ti(OBu)Cl、2g トリエトキシ-tert-ブトキシシラン及び2gジエトキシ-iso-プロポキシ-tert-ブトキシシランを滴下し、1h反応させた後、20℃で9.0 ml SiClを徐々に滴下し、2h反応させ、攪拌を停止し、静置により沈殿させ、濾過し、洗浄し、乾燥して、固体粒子を得た。得られた固体粒子を30 mlトルエンに分散し、0℃で20 ml TiClを滴下し、その後0〜10℃で1h維持し、60℃で3h反応させた。攪拌を停止し、懸濁液を静置し、分層させ、上清液を吸引濾過により除去し、トルエンで2回洗浄し、ヘキサンで2回洗浄し、窒素吹き付けにより乾燥させて、流動性が良好であり、粒径分布が狭い主触媒を得た。
2)エチレン共重合:0.5Lステンレススチール圧力釜を窒素ガスにより十分に置換した後、釜に主触媒20 mg、脱水ヘキサン200 ml、AlEt溶液1.2 ml(2 mmol/ml)をこの順で添加し、1-ヘキセン30 mLを添加し、80 ℃に昇温した後、水素ガスを0.28MPまで充填し、更にエチレンを0.73 MPaに充填し、恒圧・恒温で2h反応させた。MWD =50。
3)エチレン重合:0.5Lステンレススチール圧力釜を窒素ガスにより十分に置換した後、釜に主触媒20 mg、脱水ヘキサン200 ml、AlEt溶液1.2 ml(2 mmol/ml)をこの順で添加し、80 ℃に昇温した後、エチレンを0.3 MPaまで充填し、恒圧・恒温で2h反応させた。MWD =55。
実施例5
1)主触媒の製造:窒素ガスにより十分に置換された反応器に二塩化マグネシウム1g、iso-プロパノール13 ml、トルエン70 mlをこの順で添加し、攪拌しながら90 ℃に昇温し、3h恒温し;その後、80℃に降温し、15.0 ml Ti(OEt)、5 g ジエトキシシクロヘキシルオキシ-tert-ブトキシシランを滴下し、1h反応させた後、30℃で11.0 ml SiCl4を徐々に滴下し、2h反応させ、攪拌を停止し、静置により沈殿させ、濾過し、洗浄し、乾燥して、固体粒子を得た。得られた固体粒子を30 mlトルエンに分散し、0℃で20 ml TiCl4を滴下し、その後0〜10℃で1h維持し、60℃で3h反応させた。攪拌を停止し、懸濁液を静置し、分層させ、上清液を吸引濾過により除去し、トルエンで2回洗浄し、ヘキサンで2回洗浄し、窒素吹き付けにより乾燥させて、流動性が良好であり、粒径分布が狭い主触媒を得た。
2)エチレン共重合:0.5Lステンレススチール圧力釜を窒素ガスにより十分に置換した後、釜に主触媒20 mg、脱水ヘキサン200 ml、AlEt溶液1.5 ml(2 mmol/ml)をこの順で添加し、1-ヘキセン30 mLを添加し、80 ℃に昇温した後、水素ガスを0.28MPまで充填し、更にエチレンを0.73 MPaに充填し、恒圧・恒温で2h反応させた。MWD =42。
3)エチレン重合:0.5Lステンレススチール圧力釜を窒素ガスにより十分に置換した後、釜に主触媒20 mg、脱水ヘキサン200 ml、AlEt溶液1.2 ml(2 mmol/ml)をこの順で添加し、80 ℃に昇温した後、エチレンを0.3 MPaまで充填し、恒圧・恒温で2h反応させた。MWD =38。
実施例6
1)主触媒の製造:窒素ガスにより十分に置換された反応器に二塩化マグネシウム1g、iso-オクタノール9 ml、トルエン70 mlをこの順で添加し、攪拌しながら100 ℃に昇温し、3h恒温し;その後、80℃に降温し、30.0ml Ti(OPr)を滴下し、8 g ジエトキシ-iso-プロポキシブトキシシランを添加し、1h反応させた後、10℃で11.0 ml SiCl4を徐々に滴下し、2h反応させ、攪拌を停止し、静置により沈殿させ、濾過し、洗浄し、乾燥して、固体粒子を得た。得られた固体粒子を30 mlトルエンに分散し、0℃で20 ml TiClを滴下し、その後0〜10℃で1h維持し、60℃で3h反応させた。攪拌を停止し、懸濁液を静置し、分層させ、上清液を吸引濾過により除去し、トルエンで2回洗浄し、ヘキサンで2回洗浄し、窒素吹き付けにより乾燥させて、流動性が良好であり、粒径分布が狭い主触媒を得た。
2)エチレン共重合:0.5Lステンレススチール圧力釜を窒素ガスにより十分に置換した後、釜に主触媒20 mg、脱水ヘキサン200 ml、AlEt溶液1.5 ml(2 mmol/ml)をこの順で添加し、1-ヘキセン30 mLを添加し、80 ℃に昇温した後、水素ガスを0.28MPまで充填し、更にエチレンを0.73 MPaに充填し、恒圧・恒温で2h反応させた。MWD =46。
3)エチレン重合:0.5Lステンレススチール圧力釜を窒素ガスにより十分に置換した後、釜に主触媒20 mg、脱水ヘキサン200 ml、AlEt溶液1.2 ml(2 mmol/ml)をこの順で添加し、80 ℃に昇温した後、エチレンを0.3 MPaまで充填し、恒圧・恒温で2h反応させた。MWD =41である。
実施例7
1)主触媒の製造:窒素ガスにより十分に置換された反応器にジブチルマグネシウム1g、n-オクタノール1 ml、デカン50 mlをこの順で添加し、攪拌しながら100 ℃に昇温し、3h恒温し;その後、80℃に降温し、40.0 ml Ti(OPr)を滴下し、8 g ジエトキシ-iso-プロポキシブトキシシランを添加し、1h反応させた後、60 ℃で20.0 ml SiClを徐々に滴下し、2h反応させ、攪拌を停止し、静置により沈殿させ、濾過し、洗浄し、乾燥して、固体粒子を得た。得られた固体粒子を30 mlトルエンに分散し、0℃で20 ml TiClを滴下し、その後0〜10℃で1h維持し、60℃で3h反応させた。攪拌を停止し、懸濁液を静置し、分層させ、上清液を吸引濾過により除去し、トルエンで2回洗浄し、ヘキサンで2回洗浄し、窒素吹き付けにより乾燥させて、流動性が良好であり、粒径分布が狭い主触媒を得た。
2)エチレン共重合:0.5Lステンレススチール圧力釜を窒素ガスにより十分に置換した後、釜に主触媒20 mg、脱水ヘキサン200 ml、AlEt溶液1.5 ml(2 mmol/ml)をこの順で添加し、1-ヘキセン30 mLを添加し、80 ℃に昇温した後、水素ガスを0.28MPまで充填し、更にエチレンを0.73 MPaに充填し、恒圧・恒温で2h反応させた。MWD =46。
3)エチレン重合:0.5Lステンレススチール圧力釜を窒素ガスにより十分に置換した後、釜に主触媒20 mg、脱水ヘキサン200 ml、AlEt溶液1.2 ml(2 mmol/ml)をこの順で添加し、80 ℃に昇温した後、エチレンを0.3 MPaまで充填し、恒圧・恒温で2h反応させた。MWD =41である。
比較例1
1)主触媒の製造:窒素ガスにより十分に置換された反応器に二塩化マグネシウム3g、エタノール3.2 ml、エピクロルヒドリン3 ml、リン酸トリブチル6.5 ml、エタノールトルエン75 mlをこの順で添加し、攪拌しながら60 ℃に昇温し、固体を完全に溶解させ均一的な溶液を形成した後、1h恒温し;その後、-25 ℃に降温し、50 ml四塩化チタンを滴下し、ヘキサン10 mlを滴下し、滴下終了後、4 mL テトラエトキシシランを添加し、1h反応させた後、順に-10℃で1h恒温し、0 ℃で1h恒温し、20℃で1h恒温し、60 ℃に昇温し、ヘキサン10 mlを滴下し、2h恒温反応させ、攪拌を停止し、懸濁液を静置し、分層させ、上清液を吸引濾過により除去し、トルエンで2回洗浄し、ヘキサンで2回洗浄し、窒素吹き付けにより乾燥させて、流動性が良好であり、粒径分布が狭い主触媒成分を得た;
2)エチレン共重合:0.5Lステンレススチール圧力釜を窒素ガスにより十分に置換した後、釜に主触媒20 mg、脱水ヘキサン200 ml、AlEt溶液1.2 ml(2 mmol/ml)をこの順で添加し、1-ヘキセン30 mLを添加し、80 ℃に昇温した後、水素ガスを0.28MPまで充填し、更にエチレンを0.73 MPaに充填し、恒圧・恒温で2h反応させた。MWD =7.5。
3)エチレン重合:0.5Lステンレススチール圧力釜を窒素ガスにより十分に置換した後、釜に主触媒20 mg、脱水ヘキサン200 ml、AlEt溶液1.2 ml(2 mmol/ml)をこの順で添加し、80 ℃に昇温した後、エチレンを0.3 MPaまで充填し、恒圧・恒温で2h反応させた。MWD =6.3。
工業実用性
本発明で提供されるエチレン共重合触媒は、粒子形態が良好であり、球形を呈し;触媒活性が高く、重合により得られるポリエチレンの分子量分布が広く、スラリー法、気相重合プロセス又は重合プロセスの組み合わせに好適に適用し;製造方法は、簡単であり、設備に対する要求が低く、環境に対する汚染が低い。
実施例の結果を表1に示す。

Claims (15)

  1. 主触媒と補助触媒からなり、
    前記主触媒は、担体と、遷移金属ハロゲン化物と、有機アルコール化合物と、シロキサン電子供与体とからなることを特徴とする、分布が広いポリオレフィン触媒。
  2. 前記担体と、遷移金属ハロゲン化物と、有機アルコール化合物と、シロキサン電子供与体とのモル比が1:1〜30:0.5〜30:0.001〜1であることを特徴とする、請求項1に記載のポリオレフィン触媒。
  3. 前記遷移金属ハロゲン化物は、触媒製造過程中において、チタン酸エステルとハロゲン化珪素との反応により生成されることを特徴とする、請求項1に記載のポリオレフィン触媒。
  4. 前記担体と、チタン酸エステルと、ハロゲン化珪素とのモル比が1:1〜30:1〜40であることを特徴とする、請求項1に記載のポリオレフィン触媒。
  5. 前記チタン酸エステルとハロゲン化珪素とのモル比が1:0.5〜2であることを特徴とする、請求項1に記載のポリオレフィン触媒。
  6. 前記補助触媒は有機アルミニウム化合物であり、主触媒における遷移金属ハロゲン化物と補助触媒とのモル比が1:30〜500であることを特徴とする、請求項1に記載のポリオレフィン触媒。
  7. 前記補助触媒である有機アルミニウム化合物は、一般式がAlR 3-nである化合物の1種又は2種の混合から選択され、式中、Rは、H又は炭素数1〜20の炭化水素基又はアルコキシであり、Xはハロゲンであり、nは0<n≦3の整数であることを特徴とする、請求項1に記載のポリオレフィン触媒。
  8. 前記担体は、ハロゲン化物担体、無機酸化物担体又は重合物担体であることを特徴とする、請求項1に記載のポリオレフィン触媒。
  9. 前記チタン酸エステルは、一般式(1)がTi(OR)である化合物から選択される少なくとも1種であり、式中、Rは、C〜C20の脂肪族炭化水素基、C〜C20のシクロペンタジエン基及びその誘導体、C〜C20の芳香族炭化水素基、COR’又はCOOR’であり、R’は、C〜C10の脂肪族基又はC〜C10の芳香族基であることを特徴とする、請求項1に記載のポリオレフィン触媒。
  10. 前記ハロゲン化珪素は、一般式(2)が SiXR’’である化合物から選択される少なくとも1種であり、式中、Xは、ハロゲンであり、好ましくはCl、Br、F等であり、R’’は、H、C〜C20の脂肪族炭化水素基、C〜C20の脂肪族アルコキシ基、C〜C20のシクロペンタジエン基及びその誘導体又は C〜C20の芳香族炭化水素基であり、 nは、1、2、3又は4であり、mは、0、1、2又は 3であり、 n + m =4であることを特徴とする、請求項 1に記載のポリオレフィン触媒。
  11. 前記有機アルコールは、一般式(3)が ROHである化合物から選択される少なくとも1種から選択され、式中、Rは、C〜C20の脂肪族炭化水素基、C〜C20のシクロペンタジエン基及びその誘導体又はC〜C20の芳香族炭化水素基であることを特徴とする、請求項 1に記載のポリオレフィン触媒。
  12. 上記のシロキサン電子供与体は、一般式(4)で表されることを特徴とする、請求項1に記載のポリオレフィン触媒。

    一般式(4)中、R、R、R及びRは、C〜C15のアルキル、C〜C20のシクロアルキル又は C〜C30のアリールであり;R、R、R及びRは、その内の三つが同じでもよく、又はその内の二つが同じでもよく、又はその内の四つがそれぞれ異なっていてもよい。
  13. 次の工程を含むことを特徴とする請求項1に記載のポリオレフィン触媒の製造方法:
    1) 担体を10〜150℃で有機溶剤に分散し、更に有機アルコール化合物を添加し溶解する工程;
    2)工程 1)で得られた溶液に10〜150℃でチタン酸エステル及びシロキサンを添加し、1〜5時間攪拌する工程;
    3)工程 2)で得られた溶液に10〜150℃でハロゲン化珪素を添加し、滴下終了後、1〜5時間攪拌し、反応を停止し、静置により沈殿させ、濾過し、洗浄して、乾燥する工程;
    4) 工程 3)で得られた産物を有機溶剤に分散し、-10℃〜30℃の温度で過剰の TiCl4を滴下し、-10℃〜30℃の温度で1時間維持し、60℃〜100℃に徐々に昇温し、2〜5時間反応させ、反応終了後、トルエン又はn-ヘキサンで4〜6回洗浄し、濾過することにより未反応物、溶剤を除去し、真空乾燥して、主触媒を得る工程;
    5) 主触媒と補助触媒を遷移金属ハロゲン化物と補助触媒とのモル比が 1 : 30〜500となるように混合し、オレフィン重合触媒を得る工程。
  14. 前記有機溶剤は、トルエン、キシレン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン又はデカン、又はそれらの混合溶剤から選択されることを特徴とする、請求項13に記載の製造方法。
  15. エチレン重合又はエチレンと共重合単量体との共重合に用いられる触媒であることを特徴とする、請求項1に記載のポリオレフィン触媒の応用。
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