JP2019524922A - 低コモノマー組み込みに有用なプロ触媒組成物およびそれを調製するための方法 - Google Patents

低コモノマー組み込みに有用なプロ触媒組成物およびそれを調製するための方法 Download PDF

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Abstract

本開示は、チタン部分、ハロゲン化マグネシウム支持体、その中に塩化マグネシウム支持体が形成される炭化水素溶液、および式(I)を有する電子供与体修飾剤を含む、新規なプロ触媒組成物に関する。本開示は更に、この新規なプロ触媒組成物を調製するためのワンポットプロセス、ならびにエチレンおよび少なくとも1つの追加の重合性モノマーを重合して、ポリマー組成物を形成するための溶液プロセスにおけるこの新規なプロ触媒組成物の使用に関する。【選択図】図1A

Description

実施形態は、オレフィン重合に有用なプロ触媒組成物に関する。より具体的には、実施形態は、電子供与体修飾剤を含む溶液プロセスプロ触媒組成物に関し、プロ触媒組成物は、エチレン重合における低コモノマー組み込みに有用である。
現在、世界的なポリエチレンの需要は、年間8000万メートルトンを超えている。ポリエチレン業界では、ポリマー製品を大幅かつ継続的に差別化する必要性があるため、研究者らは、多大な努力を注いで、そのような新たな製品をもたらすプロセスの変更を探してきた。1つの焦点は、新たな触媒の探索に関する。
チーグラーナッタ触媒は、依然として、溶液プロセスによるポリエチレン(PE)生成を含むPE生成において最も広く使用されている触媒である。高レベルのコモノマーを有するポリマーの一部を生成するための連結した反応器および低レベルのコモノマーを有するポリマーの一部を生成するための別の反応器を必要とする溶液プロセスPE生成では、低コモノマー組み込み能力を有する新たな触媒が必要とされている。コモノマー組み込みの更なる低減は、これら2つのポリマー部分の差を増加させる能力を増強して、ポリマー全体の特性改善を達成するだろう。しかしながら、溶液プロセスチーグラーナッタPE触媒の進歩は、過去数十年間にわたって限定的であった。溶液プロセスの触媒開発が直面する主要な課題のうちの1つは、高い反応器温度と高度に反応性の共触媒(例えば、トリエチルアルミニウム)の存在との組み合わせによる厳しい反応環境である。
したがって、溶液プロセスの厳しい条件に耐えることができる低コモノマー組み込み能力を有する、新たな溶液プロセスチーグラーナッタPE触媒に対する必要性が存在する。構成成分の精製または過剰な構成成分の除去などの面倒で複雑な手順によって妨げられない、これらの新たな触媒を調製するためのプロセスに対する必要性もまた存在する。そのような必要性は、例えば、必要とされるいかなる構成成分の分離または精製もなく、触媒を調製するためのワンポットプロセスを通して満たされるであろう。
特定の実施形態において、本開示は、チタン部分、塩化マグネシウム支持体、その中に塩化マグネシウム支持体が形成される炭化水素溶液、および式(I)、
を有する電子供与体修飾剤を含む、プロ触媒組成物に関し、式中、
Aは、−CRCRCR−または−SiR−であり、
およびXの各々は、水素、R、またはC(=O)Rであり、
Rは、任意で1つの以上のハロゲンまたは少なくとも1つのヘテロ原子を含む少なくとも1つの官能基で置換された、C−C20ヒドロカルビルであり、
〜Rの各々は、水素、または任意で少なくとも1つのヘテロ原子で構成されるC−C20ヒドロカルビルであり、
〜RまたはR〜R中の非水素原子の総数は、2よりも大きく、R〜RまたはR〜Rは、任意で環状構造を形成し、
およびXは、両方とも水素ではない。
特定の実施形態において、本開示は、上記のプロ触媒組成物を調製するためのワンポットプロセスに関する。いくつかの実施形態において、本開示は、エチレンおよび少なくとも1つの追加の重合性モノマーを重合して、ポリマー組成物を形成するための溶液プロセスに関し、該プロセスは、重合条件下で、エチレンおよび追加の重合性モノマーを触媒組成物と接触させるステップを含み、触媒組成物は、上記のプロ触媒組成物およびアルキル−アルミニウム共触媒を含み、追加の重合性モノマーは、C3−20α−オレフィンであり、プロ触媒組成物は、ワンポットプロセスに従って調製される。
更なる実施形態において、本開示は、エチレンおよび少なくとも1つの追加の重合性モノマーを重合して、ポリマー組成物を形成するための溶液プロセスに関し、該プロセスは、重合条件下で、エチレンおよび追加の重合性モノマーを触媒組成物および電子供与体修飾剤と接触させることを含み、触媒組成物は、出発プロ触媒組成物およびアルキル−アルミニウム共触媒を含み、追加の重合性モノマーは、C3−20α−オレフィンであり、電子供与体修飾剤は、本明細書に記載される電子供与体修飾剤である。
試料プロ触媒組成物PCAT−1−A、PCAT−1−B、およびPCAT−1−C、ならびに出発プロ触媒PCAT−1が、エチレンの重合のためのポリマー密度(g/cc)および1−オクテン(グラム)のレベルの増加に及ぼす影響を示す。 試料プロ触媒組成物PCAT−2−A、PCAT−2−B、およびPCAT−2−C、ならびに出発プロ触媒PCAT−2が、エチレンの重合のためのポリマー密度(g/cc)および1−オクテン(グラム)のレベルの増加に及ぼす影響を示す。 試料プロ触媒組成物PCAT−3−A、PCAT−3−B、およびPCAT−3−C、ならびにPCAT−3が、エチレンの重合のためのポリマー密度(g/cc)および1−オクテン(グラム)のレベルの増加に及ぼす影響を示す。 試料プロ触媒組成物PCAT−4−A、PCAT−4−B、およびPCAT−4−C、ならびにPCAT−4が、エチレンの重合のためのポリマー密度(g/cc)および1−オクテン(グラム)のレベルの増加に及ぼす影響を示す。 試料プロ触媒組成物PCAT−1−A、PCAT−1−B、およびPCAT−1−C、ならびに出発プロ触媒PCAT−1が、エチレンの重合のための高密度画分(HDF)含有量(%)およびCEF分析からの1−オクテン(グラム)のレベルの増加に及ぼす影響を示す。 試料プロ触媒組成物PCAT−2−A、PCAT−2−B、およびPCAT−2−C、ならびに出発プロ触媒PCAT−2が、エチレンの重合のための高密度画分(HDF)含有量(%)およびCEF分析からの1−オクテン(グラム)のレベルの増加に及ぼす影響を示す。 試料プロ触媒組成物PCAT−3−A、PCAT−3−B、およびPCAT−3−C、ならびに出発プロ触媒PCAT−3が、エチレンの重合のための高密度画分(HDF)含有量(%)およびCEF分析からの1−オクテン(グラム)のレベルの増加に及ぼす影響を示す。 試料プロ触媒組成物PCAT−4−A、PCAT−4−B、およびPCAT−4−C、ならびに出発プロ触媒PCAT−4が、エチレンの重合のための高密度画分(HDF)含有量(%)およびCEF分析からの1−オクテン(グラム)のレベルの増加に及ぼす影響を示す。 試料プロ触媒組成物PCAT−1−A、PCAT−1−B、およびPCAT−1−C、ならびにPCAT−1が、エチレンの重合のためのHDFピーク温度(Tp3、℃)およびCEF分析からの1−オクテン(グラム)のレベルの増加に及ぼす影響を示す。 試料プロ触媒組成物PCAT−2−A、PCAT−2−B、およびPCAT−2−C、ならびにPCAT−2が、エチレンの重合のためのHDFピーク温度(Tp3、℃)およびCEF分析からの1−オクテン(グラム)のレベルの増加に及ぼす影響を示す。 試料プロ触媒組成物PCAT−3−A、PCAT−3−B、およびPCAT−3−C、ならびにPCAT−3が、エチレンの重合のためのHDFピーク温度(Tp3、℃)およびCEF分析からの1−オクテン(グラム)のレベルの増加に及ぼす影響を示す。 試料プロ触媒組成物PCAT−4−A、PCAT−4−B、およびPCAT−4−C、ならびにPCAT−4が、エチレンの重合のためのHDFピーク温度(Tp3、℃)およびCEF分析からの1−オクテン(グラム)のレベルの増加に及ぼす影響を示す。 単一連続反応器重合実験1〜3、8、および9で生成したポリマーのDMS周波数掃引対粘度曲線を示す。 単一連続反応器重合実験4〜8で生成したポリマーのDMS周波数掃引対粘度曲線を示す。 単一連続反応器重合実験8、10、および11で生成したポリマーのDMS周波数掃引対粘度曲線を示す。
定義
元素周期表への全ての言及は、CRC Press,Inc.,1990によって出版および著作権保護された元素周期表を指す。また、族(複数可)へのいかなる言及も、族の番号付けのためのIUPACシステムを使用する、この元素周期表に反映される族(複数可)に対するものとする。それに相反して述べられるか、文脈から暗示されるか、または当該技術分野で通例でない限り、全ての部およびパーセントは重量に基づき、全ての試験方法は本開示の出願日の時点で最新のものである。米国特許慣行のため、参照されるいかなる特許、特許出願、または刊行物の内容の全体も、特に合成技術、製品設計および加工設計、ポリマー、触媒、定義(本開示に具体的に提供されるいかなる定義とも矛盾しない程度まで)の開示、および当該技術分野における一般的知識に関して、参照により組み込まれる(またはその米国版に相当するものの全体が、参照によりそのように組み込まれる)。
「組成物」などの用語は、2つ以上の構成成分の混合物またはブレンドを意味する。
「ポリマー」は、同じかまたは異なる種類のモノマーを重合することによって調製された化合物を意味する。一般的な用語のポリマーは、1種類のモノマーのみから調製されたポリマーを指すために通常用いられるホモポリマーという用語、ならびに以下に定義されるようなインターコポリマーおよびコポリマーという用語を包含する。それはまた、インターポリマーの全ての形態、例えば、ランダム、ブロック、均一、不均一なども包含する。
「インターポリマー」および「コポリマー」は、少なくとも2つの異なる種類のモノマーの重合によって調製されたポリマーを意味する。これらの一般的な用語には、古典的コポリマー、すなわち2つの異なる種類のモノマーから調製されたポリマー、および3つ以上の異なる種類のモノマーから調製されたポリマー、例えば、ターポリマー、テトラポリマーなどの両方が含まれる。「エチレン/アルファ−オレフィンコポリマー」および「プロピレン/アルファ−オレフィンコポリマー」という用語は、本明細書で使用される「インターポリマー」および「コポリマー」という用語を示す。
「共触媒(co−catalyst)」または「共触媒(cocatalyst)」は、遷移金属プロ触媒を活性化して、活性(最終)触媒組成物を形成することができる当技術分野において既知のものを指す。
本明細書で使用される場合、「出発プロ触媒」または「作用触媒」は、電子供与体修飾剤を含まない遷移金属プロ触媒を指す。典型的な出発プロ触媒は、塩化マグネシウム支持体およびハロゲン化チタン(複数可)を含む。
本明細書で使用される場合、「プロ触媒組成物」は、電子供与体修飾剤を含む遷移金属プロ触媒を指す。
本明細書で使用される場合、「電子供与体修飾剤」という用語は、既存の触媒活性部位を修飾することを意図して、作用触媒または出発プロ触媒に添加される電子供与体を指す。電子供与体修飾剤は、内部供与体とは異なる。内部供与体は、作用触媒または出発プロ触媒の形成中に添加される。例えば、内部供与体は、遷移金属の導入前にハロゲン化マグネシウム支持体に添加される。更なる一例には、マグネシウム前駆体をハロゲン化マグネシウムに変換するためのハロゲン化中に、内部供与体をマグネシウム支持体前駆体に添加することが挙げられる。内部供与体として、供与体分子は、主にハロゲン化マグネシウム支持体上の部位を遷移金属析出から遮断すること、および/または遷移金属活性部位が存在するハロゲン化マグネシウム支持体の形成に影響を与えることによって、触媒挙動を変化させる。対照的に、電子供与体修飾剤は、作用触媒または出発プロ触媒に添加され、遷移金属活性部位と相互作用すると考えられている。電子供与体修飾剤は、共触媒による活性化の前、最中、または後に、作用触媒または出発プロ触媒に導入され得る。それは、作用触媒または出発プロ触媒に直接添加されてもよい。それはまた、作用触媒または出発プロ触媒への添加前に、共触媒と予備混合されてもよい。
更に、本明細書に開示されるいかなる他の用語も、当技術分野において既知のもの、および本開示にとって適切であると当業者によって知られているものを指す。
ハロゲン化マグネシウム支持体
本開示のプロ触媒組成物は、まずハロゲン化マグネシウム支持体の調製から開始して調製され得る。ハロゲン化マグネシウム支持体の調製は、有機マグネシウム化合物または有機マグネシウム化合物を含む錯体を選択することから開始する。そのような化合物または錯体は、好ましくは、不活性炭化水素希釈剤に可溶性である。特定の実施形態において、構成成分の量は、金属ハロゲン化物または非金属ハロゲン化物などの活性ハロゲン化物と、マグネシウム錯体とを組み合わせたときに、得られるスラリーのハロゲン化物対マグネシウム比が、1.5〜2.5(例えば、1.8〜2.2)となるようなものである。好適な不活性有機希釈剤の例としては、特に、いかなるオレフィン化合物および他の不純物を含まない場合(約−50℃〜約200℃の範囲内の沸点を有するものを含む)、液化エタン、プロパン、イソブタン、n−ブタン、n−ヘキサン、様々な異性体ヘキサン、ヘプタン、イソオクタン、イソパラフィン流体、5〜10個の炭素原子を有するアルカンのパラフィン混合物、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン、ジメチルシクロヘキサン、ドデカン、飽和または芳香族炭化水素で構成される産業用溶媒(灯油、ナフサ、およびそれらの組み合わせなど)が挙げられる。エチルベンゼン、クメン、デカリン、およびそれらの組み合わせもまた、好適な不活性希釈剤として含まれる。
好適な有機マグネシウム化合物および錯体としては、例えば、マグネシウムC2−C8アルキルおよびアリール、マグネシウムアルコキシドおよびアリールオキシド、カルボキシル化マグネシウムアルコキシド、ならびにカルボキシル化マグネシウムアリールオキシドを挙げることができる。マグネシウム部分の好ましい供給源としては、マグネシウムC2−C8アルキルおよびC1−C4アルコキシドを挙げることができる。そのような有機マグネシウム化合物または錯体は、適切な条件下で、塩化物、臭化物、ヨウ化物、またはフッ化物などの金属または非金属ハロゲン化物源と反応して、ハロゲン化マグネシウム化合物を作製することができる。そのような条件は、−25℃〜100℃、好ましくは0℃〜50℃の範囲の温度、0.1〜12時間、好ましくは4〜6時間の範囲の時間、またはそれらの両方を含み得る。その結果、ハロゲン化マグネシウム支持体が得られる。
好適な非金属ハロゲン化物は、式、R’Xによって表され、式中、R’は、水素または活性一価有機ラジカルであり、Xは、ハロゲンである。特に好適な非金属ハロゲン化物としては、例えば、ハロゲン化水素ならびに活性有機ハロゲン化物(ハロゲン化t−アルキル、ハロゲン化アリル、ハロゲン化ベンジル、および他の活性ハロゲン化ヒドロカルビルなど)が挙げられ、ここでヒドロカルビルは、上記に定義される通りである。活性有機ハロゲン化物は、少なくとも塩化sec−ブチルのハロゲンと同じくらい活性である、好ましくは塩化t−ブチルと同じくらい活性である(すなわち、別の化合物に容易に失われる)不安定なハロゲンを含有するハロゲン化ヒドロカルビルを意味する。有機一ハロゲン化物に加えて、有機二ハロゲン化物、三ハロゲン化物、および上記に定義されるように活性である他の多ハロゲン化物もまた好適に使用されることが理解される。好ましい活性非金属ハロゲン化物の例としては、塩化水素、臭化水素、塩化t−ブチル、臭化t−アミル、塩化アリル、塩化ベンジル、塩化クロチル、塩化メチルビニルカルビニル、臭化α−フェニルエチル、および塩化ジフェニルメチルなどが挙げられる。最も好ましいのは、塩化水素、塩化t−ブチル、塩化アリル、および塩化ベンジルである。
本明細書で用いることができる好適な金属ハロゲン化物としては、式、MRy−aによって表されるものが挙げられ、式中、Mは、メンデレーエフの元素周期表のIIB、IIIA、またはIVA族の金属であり、Rは、一価有機ラジカルであり、Xは、ハロゲンであり、yは、Mの原子価に対応する値を有し、aは、1〜yの値を有する。好ましい金属ハロゲン化物は、式、AlR3−aのハロゲン化アルミニウムであり、式中、各Rは独立して、アルキルなどの上記に定義されるヒドロカルビルであり、Xは、ハロゲンであり、aは、1〜3の数である。最も好ましいのは、セスキ塩化エチルアルミニウム、塩化ジエチルアルミニウム、二塩化エチルアルミニウム、および臭化ジエチルアルミニウムなどのハロゲン化アルキルアルミニウムであり、二塩化エチルアルミニウムが特に好ましい。あるいは、三塩化アルミニウムなどの金属ハロゲン化物、または三塩化アルミニウムとハロゲン化アルキルアルミニウムもしくはトリアルキルアルミニウム化合物との組み合わせが、好適に用いられ得る。
任意のステップとして、その後、ハロゲン化マグネシウム支持体は、条件付けされたハロゲン化マグネシウム支持体を形成するのに好適な条件下で、アルミニウム、バナジウム、ジルコニウム、およびハフニウムからなる群から選択される元素を含有する選択された条件付け化合物と反応される。その後、この化合物およびハロゲン化マグネシウム支持体は、条件付けされたハロゲン化マグネシウム支持体をもたらすのに十分な条件下で接触される。そのような条件は、0℃〜50℃、好ましくは25℃〜35℃の範囲の温度、0.1〜24時間、好ましくは4〜12時間の範囲の時間、またはそれらの両方を含み得る。そのような温度範囲は、周囲温度を含む。
出発プロ触媒
ハロゲン化マグネシウム支持体が調製され、好適にエージングされた後、それは、チタン化合物と接触される。特定の好ましい実施形態において、ハロゲン化チタンもしくはチタンアルコキシド、またはそれらの組み合わせが選択され得る。条件は、0℃〜50℃、好ましくは25℃〜35℃の範囲内の温度、10分未満の時間もしくは0.1時間〜24時間の時間、好ましくは6時間〜12時間、またはそれらの両方を含み得る。そのような温度範囲は、周囲温度を含む。このステップの結果は、ハロゲン化マグネシウム支持体上へのチタン化合物の少なくとも一部の吸着、および出発プロ触媒(すなわち、作用触媒)の形成である。プロ触媒の調製において、炭化水素可溶性構成成分を炭化水素不溶性構成成分から分離する必要はない。
出発プロ触媒が形成された後、それを使用して、それを、アルミニウムのアルキルもしくはハロアルキル、ハロゲン化アルキルアルミニウム、グリニャール試薬、アルカリ金属水素化アルミニウム、アルカリ金属水素化ホウ素、アルカリ金属水素化物、またはアルカリ土類金属水素化物などの少なくとも1つの有機金属化合物からなる共触媒と組み合わせることによって、最終触媒を形成することができる。出発プロ触媒と有機金属共触媒との反応からの最終触媒の形成は、その場でまたは重合反応器に入る直前に実行され得る。したがって、共触媒と出発プロ触媒との組み合わせは、多様な条件下で起こり得る。そのような条件は、例えば、窒素、アルゴン、または他の不活性ガスなどの不活性雰囲気下、0℃〜300℃、好ましくは15℃〜250℃の範囲内の温度で、それらを接触させることを含み得る。触媒反応生成物の調製において、炭化水素可溶性構成成分を炭化水素不溶性構成成分から分離する必要はない。出発プロ触媒と共触媒との接触時間は、望ましくは、例えば、0〜240秒、好ましくは5〜120秒の範囲であり得る。これらの条件の様々な組み合わせを用いることができる。
電子供与体修飾剤処理
本開示の実施形態において、プロ触媒組成物は、上記の出発プロ触媒を、式(I)、
を有する電子供与体修飾剤で更に処理することによって形成され、式中、
Aは、−CRCRCR−または−SiR−であり、
およびXの各々は、水素、R、またはC(=O)Rであり、
Rは、任意で1つの以上のハロゲンまたは少なくとも1つのヘテロ原子を含む少なくとも1つの官能基で置換された、C−C20ヒドロカルビルであり、
〜Rの各々は、水素、または任意で少なくとも1つのヘテロ原子で構成されるC−C20ヒドロカルビルであり、
〜RまたはR〜R中の非水素原子の総数は、2よりも大きく、R〜RまたはR〜Rは、任意で環状構造を形成し、
およびXは、両方とも水素ではない。
特定の実施形態において、XおよびXは、アルキル基であり、R、R、R、およびRの各々は、水素であり、R、R、R、およびRの各々は、分岐または環状ヒドロカルビルである。特定の実施形態において、X−O基、X−O基、または両方の基は、N、O、P、およびSから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む官能基で置き換えられる。
電子供与体修飾剤として、式(I)を有する修飾剤は、既存の触媒活性部位を修飾することを意図して、出発プロ触媒(すなわち、作用触媒)に直接添加される。
特定の実施形態において、電子供与体修飾剤は、1,3−ジエーテル化合物である。好適な1,3−ジエーテル化合物の非限定的な例としては、ジメチルジエーテル、ジエチルジエーテル、ジブチルジエーテル、メチルエチルジエーテル、メチルブチルジエーテル、2,2−ジエチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジ−n−ブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジイソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−エチル−2−n−ブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−n−プロピル−2−シクロペンチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−n−プロピル−2−シクロヘキシル−1,3−ジエトキシプロパン、2−(2−エチルヘキシル)−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2−n−ブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−sec−ブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−シクロヘキシル−1,3−ジメトキシプロパン、2−フェニル−1,3−ジエトキシプロパン、2−クミル−1,3−ジエトキシプロパン、2−(2−フェニルエチル)−1,3−ジメトキシプロパン、2−(2−シクロヘキシルエチル)−1,3−ジメトキシプロパン、2−(p−クロロフェニル)−1,3−ジメトキシプロパン、2−(ジフェニルメチル)−1,3−ジメトキシプロパン、2−(1−ナフチル)−1,3−ジメトキシプロパン、2−(2−フルオロフェニル)−1,3−ジメトキシプロパン、2−(1−デカヒドロナフチル)−1,3−ジメトキシプロパン、2−(p−t−ブチルフェニル)−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジシクロヘキシル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジ−n−プロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2−メチル−2−n−プロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2−メチル−2−ベンジル−1,3−ジメトキシプロパン、2−メチル−2−エチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−メチル−2−n−プロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2−メチル−2−フェニル−1,3−ジメトキシプロパン、2−メチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ビス(p−クロロフェニル)−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ビス(2−シクロヘキシルエチル)−1,3−ジメトキシプロパン、2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−メチル−2−(2−エチルヘキシル)−1,3−ジメトキシプロパン、2−メチル−2−イソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジフェニル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジベンジル−1,3−デオキシプロパン、2,2−ビス(シクロヘキシルメチル)−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジイソブチル−1,3−ジエトキシプロパン、2,2−ジイソブチル−1,3−ジブトキシプロパン、2−イソブチル−2−イソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジ−sec−ブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジ−tert−ブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジネオペンチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−イソペンチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−フェニル−2−ベンジル−1,3−ジメトキシプロパン、2−シクロヘキシル−2−シクロヘキシルメチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−(3,7−ジメチル)オクチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジイソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−シクロヘキシルメチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジイソペンチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−シクロヘキシル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−シクロペンチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジシクロペンチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−n−ヘプチル−2−n−ペンチル−1,3−ジメトキシプロパン、1,3−ジメトキシ−2,2,4−トリメチルペンタン、および9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレンが挙げられる。特定の実施形態において、前述の1,3−ジエーテル化合物中のアルコキシ基のうちの1つは、ヒドロキシル(OH)基で置換され得る。
特定の実施形態において、電子供与体修飾剤は、1,3−ジオールジエステル化合物である。好適な1,3−ジオールジエステル化合物の非限定的な例としては、2−n−プロピル−1,3−プロピレン−グリコ−ルジベンゾエート、2−n−ブチル−1,3−プロピレン−グリコ−ルジベンゾエート、1−フェニル−1,3−プロピレングリコ−ルジベンゾエート、1,3−ジフェニル−1,3−プロピレングリコ−ルジベンゾエート、2−メチル−1,3−ジフェニル−1,3−プロピレン−グリコ−ルジベンゾエート、2,2−ジメチル−1,3−ジフェニル−1,3−プロピレン−グリコ−ルジベンゾエート、2−エチル−1,3−ジ(tert−ブチル)−1,3−プロピレン−グリコ−ルジベンゾエート、2−n−ブチル−2−エチル−1,3−プロピレン−グリコ−ル−ジベンゾエート、2,2−ジエチル−1,3−プロピレン−グリコ−ルジベンゾエート、2−ジメトキシメチル−1,3−プロピレン−グリコ−ルジベンゾエート、2−メチル−2−n−プロピル−1,3−プロピレン−グリコ−ルジベンゾエート、2−イソアミル−2−イソプロピル−1,3−プロピレン−グリコ−ルジベンゾエート、2−イソアミル−2−イソプロピル−1,3−プロピレン−グリコ−ルジ(p−クロロベンゾエート)、2−イソアミル−2−イソプロピル−1,3−プロピレン−グリコ−ルジ(m−クロロベンゾエート)、2−イソアミル−2−イソプロピル−1,3−プロピレン−グリコ−ルジ(p−メトキシベンゾエート)、2−イソアミル−2−イソプロピル−1,3−プロピレン−グリコ−ルジ(p−メチルベンゾエート)、2,2−ジイソブチル−1,3−プロピレン−グリコ−ルジベンゾエート、1,3−ジイソプロピル−1,3−プロピレン−グリコ−ルジ(4−n−ブチルベンゾエート)、2−エチル−2−メチル−1,3−プロピレン−グリコ−ルジベンゾエート、2,3,3ートリメチル−1,3−ブチレン−グリコ−ルジ(p−クロロベンゾエート))、2−メチル−1−フェニル−1,3−ブチレン−グリコ−ルジベンゾエート、2,3−ジイソプロピル−1,3−ブチレン−グリコ−ルジベンゾエート、4,4,4ートリフルオロ−1−(2−ナフチル)−1,3−ブチレングリコ−ルジベンゾエート、3−メチル−2,4−ペンタンジオールジベンゾエート、3−エチル−2,4−ペンタンジオールジベンゾエート、3−n−プロピル−2,4−ペンタンジオールジベンゾエート、3−n−ブチル−2,4−ペンタンジオールジベンゾエート、3,3−ジメチル−2,4−ペンタンジオールジベンゾエート、2−メチル−1,3−ペンタンジオールジベンゾエート、2−メチル−1,3−ペンタンジオールジ(p−クロロベンゾアート)、2−メチル−1,3−ペンタンジオールジ(p−メチルベンゾエート)、2−n−ブチル−1,3−ペンタンジオールジ(p−メチルベンゾエート)、2−メチル−1,3−ペンタンジオールジ(p−tert−ブチルベンゾエート)、2,2−ジメチル−1,3−ペンタンジオールジベンゾエート、2−エチル−1,3−ペンタンジオールジベンゾエート、2−n−ブチル−1,3−ペンタンジオールジベンゾエート、2−アリル−1,3−ペンタンジオールジベンゾエート、2−メチル−1,3−ペンタンジオールジベンゾエート、2−エチル−1,3−ペンタンジオールジベンゾエート、2−n−プロピル−1,3−ペンタンジオールジベンゾエート、2−n−ブチル−1,3−ペンタンジオールジベンゾエート、2,2,4ートリメチル−1,3−ペンタンジオールジベンゾエート、3−メチル−1ートリフルオロメチル−2,4−ペンタンジオールジベンゾエート、3−n−ブチル−3−メチル−2,4−ペンタンジオールジベンゾエート、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールジベンゾエート、2−n−プロピル−1,3−ヘキサンジオールジベンゾエート、2−n−ブチル−1,3−ヘキサンジオールジベンゾエート、4−エチル−1,3−ヘキサンジオールジベンゾエート、4−メチル−1,3−ヘキサンジオールジベンゾエート、3−メチル−1,3−ヘキサンジオールジベンゾエート、3−エチル−1,3−ヘキサンジオールジベンゾエート、2,2,4,6,6−ペンタメチル−3,5−ヘキサンジオールジベンゾエート、2−メチル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、3−メチル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、4−メチル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、5−メチル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、6−メチル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、3−エチル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、4−エチル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、5−エチル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、6−エチル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、3−n−プロピル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、4−n−プロピル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、5−n−プロピル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、6−n−プロピル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、3−n−ブチル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、4−n−ブチル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、5−n−ブチル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、6−n−ブチル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、3,5−ジメチル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、3,5−ジエチル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、3,5−ジ−n−プロピル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、3,5−ジ−n−ブチル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、3,3−ジメチル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、3,3−ジエチル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、3,3−ジ−n−プロピル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、3,3−ジ−n−ブチル−ヘプタ−6−エン−2,4−ジオールジベンゾエート、3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、2−メチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、3−メチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、4−メチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、5−メチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、6−メチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、3−エチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、4−エチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、5−エチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、3−n−プロピル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、4−n−プロピル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、3−n−ブチル−3,5−ヘプタンジオールベンゾエート、2,3−ジメチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、2,4−ジメチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、2,5−ジメチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、2,6−ジメチル−3、5−ヘプタンジオールジベンゾエート、3,3−ジメチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、4,4−ジメチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、6,6−ジメチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、3,4−ジメチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、3,5−ジメチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、3,6−ジメチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、4,5−ジメチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、4,6−ジメチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、4,4−ジメチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、6,6−ジメチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、3−エチル−2−メチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、4−エチル−2−メチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、5−エチル−2−メチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、3−エチル−3−メチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、4−エチル−3−メチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、5−エチル−3−メチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、3−エチル−4−メチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、4−エチル−4−メチル−3、5−ヘプタンジオールジベンゾエート、5−エチル−4−メチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、2−メチル−3−n−プロピル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、2−メチル−4−n−プロピル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、2−メチル−5−n−プロピル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、3−メチル−3−n−プロピル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、3−メチル−4−n−プロピル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、3−メチル−5−n−プロピル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、4−メチル−3−メチル−3−n−プロピル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、4−メチル−4−n−プロピル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、4−メチル−5−n−プロピル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、6−メチル−2,4−ヘプタンジオールジ(p−クロロベンゾエート)、6−メチル−2,4−ヘプタンジオールジ(p−メチルベンゾエート)、6−メチル−2,4−ヘプタンジオールジ(m−メチルベンゾエート)、3,6−ジメチル−2,4−ヘプタンジオールジベンゾエート、2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオールジベンゾエート、4−メチル−3,5−オクタンジオールジベンゾエート、4−エチル−3,5−オクタンジオールジベンゾエート、4−n−プロピル−3,5−オクタンジオールジベンゾエート、5−n−プロピル−3,5−オクタンジオールジベンゾエート、4−n−ブチル−3,5−オクタンジオールジベンゾエート、4,4−ジメチル−3,5−オクタンジオールジベンゾエート、4,4−ジエチル−3,5−オクタンジオールジベンゾエート、4,4−ジ−n−プロピル−3,5−オクタンジオールジベンゾアート、4−エチル−4−メチル−3,5−オクタンジオールジベンゾエート、3−フェニル−3,5−オクタンジオールジベンゾエート、3−エチル−2−メチル−3,5−オクタンジオールジベンゾエート、4−エチル−2−メチル−3,5−オクタンジオールジベンゾエート、5−エチル−2−メチル−3,5−オクタンジオールジベンゾエート、6−エチル−2−メチル−3,5−オクタンジオールジベンゾエート、5−メチル−4,6−ノナンジオールジベンゾエート、5−エチル−4,6−ノナンジオールジベンゾエート、5−n−プロピル−4,6−ノナンジオールジベンゾエート、5−n−ブチル−4,6−ノナンジオールジベンゾエート、5,5−ジメチル−4,6−ノナンジオールジベンゾエート、5,5−ジエチル−4,6−ノナンジオールジベンゾエート、5,5−ジ−n−プロピル−4,6−ノナンジオールジベンゾエート、5,5−ジ−n−ブチル−4,6−ノナンジオールジベンゾエート、4−エチル−5−メチル−4,6−ノナンジオールジベンゾエート、5−フェニル−4,6−ノナンジオールジベンゾエート、4,6−ノナンジオールジベンゾエート、1,1−ビス(ベンゾイルオキシメチル)−3−シクロヘキセン、9,9−ビス(ベンゾイルオキシメチル)フルオレン、9,9−ビス((m−メトキシベンゾイルオキシ)メチル)フルオレン、9,9−ビス((m−クロロベンゾイルオキシ)メチル)フルオレン、9,9−ビス((p−クロロベンゾイルオキシ)メチル)フルオレン、ペンタエリスリト−ルテトラキス(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート(Irganox1010)、ペンタエリスリト−ルテトラベンゾエート、および1,2,3−プロパントリオールトリベンゾエートが
挙げられる。
特定の実施形態において、電子供与体修飾剤は、少なくとも2つのアルコキシ基を含有するアルコキシシラン化合物である。好適なアルコキシシラン化合物の非限定的な例としては、ジシクロペンチルジメトキシシラン、ジ−tert−ブチルジメトキシシラン、メチルシクロヘキシルジメトキシシラン、メチルシクロヘキシルジエトキシシラン、ジ−n−ブチルジメトキシシラン、エチルシクロヘキシルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、ジ−n−プロピルジメトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、ジイソブチルジエトキシシラン、シクロペンチルトリメトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、およびテトラエトキシシランが挙げられる。
出発プロ触媒を電子供与体修飾剤で処理して、プロ触媒組成物を形成した後、アルミニウムのアルキルもしくはハロアルキル、ハロゲン化アルキルアルミニウム、グリニャール試薬、アルカリ金属水素化アルミニウム、アルカリ金属水素化ホウ素、アルカリ金属水素化物、またはアルカリ土類金属水素化物などの少なくとも1つの有機金属化合物からなる共触媒とプロ触媒組成物を組み合わせることによって、最終触媒を形成してもよい。プロ触媒組成物と有機金属共触媒との反応からの最終触媒の形成は、その場でまたは重合反応器に入る直前に実行され得る。したがって、共触媒とプロ触媒組成物との組み合わせは、多様な条件下で起こり得る。そのような条件は、例えば、窒素、アルゴン、または他の不活性ガスなどの不活性雰囲気下、0℃〜300℃、好ましくは15℃〜250℃の範囲内の温度で、それらを接触させることを含み得る。触媒反応生成物の調製において、炭化水素可溶性構成成分を炭化水素不溶性構成成分から分離する必要はない。出発プロ触媒組成物と共触媒との接触時間は、望ましくは、例えば、0〜240秒、または5秒超、好ましくは5〜120秒の範囲であり得る。これらの条件の様々な組み合わせを用いることができる。
本開示の少なくとも1つの態様において、プロ触媒組成物を調製するためのプロセスは、いかなる構成成分の分離または精製も有しないワンポットプロセスである。特に、ハロゲン化マグネシウム支持体用の希釈剤として使用される溶媒は、最終プロ触媒組成物のスラリーの一部として残る。TiClおよびハロゲン化アルキルアルミニウムなどのハロゲン化マグネシウム支持体上の触媒構成成分は、炭化水素溶媒相に入り、最終的に平衡を確立し得る。可溶性材料を不溶性材料から分離すると、プロ触媒の組成の変化が引き起こされ、故に触媒性能における差がもたらされ得る。更に、そのような分離は、製造費用を増加させ得る。
本開示の特定の実施形態において、式(I)を有する電子供与体修飾剤は、共触媒による活性化前に出発プロ触媒に添加される。本開示の更なる実施形態において、式(I)を有する電子供与体修飾剤は、共触媒による活性化中に出発プロ触媒に添加される。本開示の更なる実施形態において、式(I)を有する電子供与体修飾剤は、共触媒による活性化後に出発プロ触媒に添加される。
特定の実施形態において、プロ触媒組成物を調製するためのワンポットプロセスは、
(a)炭化水素溶媒中の炭化水素可溶性有機マグネシウム化合物またはその錯体を、活性非金属または金属ハロゲン化物と反応させて、ハロゲン化マグネシウム支持体を形成するステップと、
(b)ハロゲン化マグネシウム支持体と少なくともチタンを含有する化合物を接触させて、支持されたチタンプロ触媒を形成するステップと、
(c)支持されたチタン化合物を、上記の式(I)を有する電子供与体修飾剤と接触させるステップとを含む。
いくつかの実施形態において、本開示のワンポットプロセスのステップ(c)は、0.01〜100の供与体/チタンモル比で、支持されたチタン化合物に電子供与体修飾剤を添加することを含む。特定の実施形態において、ステップ(c)は、0.1〜10の供与体/チタンモル比で、支持されたチタン化合物に電子供与体修飾剤を添加すること、および少なくとも1分間エージングすることを含む。いくつかの実施形態において、ステップ(a)〜(c)は、−50℃〜100℃の反応温度で実行される。特定の実施形態において、ステップ(a)〜(c)は、10℃〜50℃の反応温度で実行される。いくつかの実施形態では、ステップ(a)の炭化水素溶媒は、ステップ(b)および(c)にもまた存在する。
プロ触媒組成物を使用する重合
本開示のプロ触媒組成物が調製された後、それらは、オレフィン重合に使用するのに好適である。特定の実施形態において、これらは、ポリエチレン(PE)ポリマーを調製するための溶液重合(温度は担体中にポリマーを可溶化するのに十分に高い)などである。調製されるPEポリマーとしては、高密度ポリエチレン(HDPE)、超低密度ポリエチレン(ULDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高溶融強度高密度ポリエチレン(HMS−HDPE)、またはそれらの組み合わせを挙げることができる。一般に、これは、イソパラフィンまたは他の脂肪族炭化水素希釈剤などの反応培地中で一般に実行され得、オレフィンまたはオレフィンの組み合わせが、プロ触媒組成物および共触媒の存在下で反応培地と接触される。条件は、溶液重合に好適な任意のものであり得る。
本発明のポリマーは、エチレン、プロピレン、もしくは4−メチル−1−ペンテンなどのC2−C20アルファ−オレフィンのホモポリマーであってもよく、またはエチレンもしくはプロピレンと、少なくとも1つ以上のアルファ−オレフィンおよび/もしくはC2−C20アセチレン性不飽和モノマーおよび/もしくはC4−C18ジオレフィンとのインターポリマーであってもよい。それらはまた、エチレンと、上記のC3−C20アルファ−オレフィン、ジオレフィン、および/またはアセチレン性不飽和モノマー(他の不飽和モノマーとの組み合わせ)のうちの少なくとも1つとのインターポリマーであってもよい。当業者であれば、選択されたモノマーが、望ましくは、従来のチーグラーナッタ触媒を破壊しないモノマーであることを理解するだろう。例えば、一実施形態において、本開示のプロセスを使用して、エチレンまたはエチレンの混合物と、最終コポリマー中の総モノマーに基づいて、約0.1〜約20重量パーセント(重量%)、例えば、約0.1〜約15重量%、または代替形態において、約0.1〜約10重量%、または代替形態において、0.1〜約5重量%の1−ヘキセン、1−オクテン、または類似の高級α−オレフィンとをうまく重合することができる。
前述の触媒反応生成物を用いる重合プロセスにおいて、選択されたα−オレフィンモノマーを含有する重合反応器に触媒量のプロ触媒組成物を添加することによって、重合が行われる。重合反応器は、150℃〜300℃の範囲内の温度、好ましくは、例えば、150℃〜250℃の溶液重合温度で、特定の非限定的な実施形態において、5分〜8時間の範囲の滞留時間にわたって維持される。より長いまたはより短い滞留時間が、代替的に用いられてもよい。一般に、水分および酸素の不在下、かつ典型的には、希釈剤1リットル当たり0.0001〜約0.01ミリグラム原子の遷移金属の範囲内である触媒量の触媒反応生成物の存在下で、重合を実行することが望ましい。しかしながら、最も有利な触媒濃度は、温度、圧力、溶媒、および触媒毒の存在などの重合条件に依存すること、ならびに前述の範囲は、1つの特定ではあるが非限定的な実施形態の説明目的で与えられるに過ぎないことが理解される。例えば、圧力は、150〜3,000psiであり得る。しかしながら、本開示の範囲内の重合は、大気圧から最大で重合装置の能力によって決定される圧力までの圧力で起こり得る。
一般に、重合プロセスにおいて、不活性有機希釈剤または溶媒または過剰なモノマーであり得る担体が、一般に用いられる。一般に、ポリマーによる溶媒の過飽和を避けるように注意を払うことが望ましい。触媒が枯渇する前にそのような飽和が起こると、触媒の全効率が実現されない可能性がある。特定の実施形態において、担体中のポリマーの量は、反応混合物の総重量に基づいて、30パーセントを超えないことが好ましくあり得る。重合構成成分を撹拌して、望ましいレベルの温度制御を達成し、重合帯域全体にわたる重合の均一性を増強することもまた、非常に望ましい。例えば、比較的活性な触媒との比較的より速い反応の場合、希釈剤が含まれる場合、モノマーおよび希釈剤を還流させ、故に反応熱のいくらかを除去するための手段が提供されてもよい。いずれの場合も、重合の発熱を消散させるための適切な手段が提供されるべきである。したがって、重合は、バッチ様式または連続様式(例えば、反応混合物を、好適な冷却培地が外部から接触して、所望の反応温度を維持する細長い反応管に通過させることによるもの、または反応混合物を、1つの平衡オーバーフロー反応器または一連の平衡オーバーフロー反応器に通過させることによるものなど)で行われ得る。
任意の従来のエチレン(共)重合反応を使用して、本発明のポリエチレン組成物を生成することができる。そのような従来のエチレン(共)重合反応としては、1つ以上の従来の反応器、例えば、ループ反応器、撹拌槽型反応器、並列型、直列型、および/またはそれらの任意の組み合わせのバッチ反応器を使用する、スラリー相重合プロセス、溶液相重合プロセス、および/またはそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。特定の実施形態において、重合反応器は、直列、並列、またはそれらの組み合わせの2つ以上の反応器を含み得る。特定の実施形態において、重合反応器は、1つの反応器である。
重合は、連続重合、好ましくは連続溶液重合(触媒構成成分、モノマー、ならびに任意で溶媒、アジュバント、捕捉剤、および重合助剤が反応帯域に連続的に供給され、ポリマー生成物が連続的に除去されるもの)として実行されることが望ましい。この文脈において使用される場合、「連続的」及び「連続的に」という用語の範囲内にあるのは、反応物質の断続的な添加および規則的または不規則な小間隔での生成物の除去が存在することで、経時的に、全体的なプロセスが実質的に連続的であるプロセスである。均一反応条件およびプラグフロー反応条件の両方を用いることができる。
本発明の範囲を何ら限定することはないが、そのような重合プロセスを実行するための1つの手段は、以下の通りである。撹拌槽型反応器には、重合されるモノマーが任意の溶媒または希釈剤と共に連続的に導入される。反応器は、任意の溶媒または希釈剤および溶解したポリマーと共に、実質的にモノマーからなる液相を含有する。好ましい溶媒としては、C4−10炭化水素またはそれらの混合物、特に、ヘキサンなどのアルカンまたはアルカンの混合物、および重合に用いられる1つ以上のモノマーが挙げられる。
触媒は、共触媒と共に、反応器液相またはその任意の再利用部分に、連続的または断続的に導入される。反応器温度および圧力は、溶媒/モノマー比、触媒添加速度を調節することによって、および冷却もしくは加熱コイル、ジャケット、またはそれらの両方によって制御され得る。反応の程度は、触媒添加速度によって制御される。ポリマー生成物中のエチレン含有量は、反応器内のエチレン対コモノマーの比によって決定され、この比は、これらの構成成分の反応器へのそれぞれの供給速度を操作することによって制御される。ポリマー生成物の分子量は、当技術分野で周知のように、任意で、温度、モノマー濃度、または水素供給速度などの他の重合変数を制御することによって制御される。反応器を出た後、流出物は、水、水蒸気、またはアルコールなどの触媒停止剤と接触される。ポリマー溶液は任意で加熱され、ポリマー生成物は、ガス状モノマーおよび残渣溶媒または希釈剤を減圧下で蒸発させ、必要に応じて脱揮発押出機などの装置内で更なる脱揮発を実行することによって回収される。連続プロセスにおいて、反応器内の触媒およびポリマーの平均滞留時間は一般に、1分間〜8時間、および好ましくは5分間〜6時間である。
あるいは、前述の重合は、モノマーまたはその異なる領域間に確立される触媒勾配を用いてまたは用いずに、連続ループ反応器内で実行され得、これは、触媒の分離添加を任意で伴い、断熱もしくは非断熱溶液重合条件下、または前述の反応器条件の組み合わせで動作する。好適なループ反応器およびそれと共に使用するための様々な好適な動作条件の例は、米国特許第5,977,251号、同第6,319,989号および同第6,683,149号に見出される。
得られるポリマーは、更に溶融スクリーニングされ得る。押出機内での溶融プロセスに続いて、溶融組成物は、2列以上で配置された1つ以上の活性スクリーンを通過し、各活性スクリーンは、約5〜約100lb/時/インチ(1.0〜約20kg/秒/m)の質量流束で、約2μm〜約400μm(2〜400×10−6m)、好ましくは約2μm〜約300μm(2〜300×10−6m)、および最も好ましくは約2μm〜約70μm(2〜70×10−6m)のミクロン保持サイズを有する。そのような更なる溶融スクリーニングは、それが溶融スクリーニングを開示する程度まで参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第6,485,662号に開示される。
得られるポリマーの分子量を制御する目的で、本開示の実施において水素がしばしば用いられる。本開示の目的では、好ましくはモノマー1モル当たり0.001〜1モルの範囲の濃度で重合混合物中に水素を用いることが有益である。この範囲内のより多くの量の水素は、一般により低分子量のポリマーを生成するのに有用であり得る。重合容器へのモノマーの添加前、最中、または後に、モノマー流と共に、またはそれとは別個のいずれかで、水素が添加され得ることが、当業者にとって一般に既知である。しかしながら、好ましい実施形態において、触媒の添加前または添加中のいずれかに水素の添加を確実にすることが非常に望ましく、この触媒の触媒活性は、Ti1グラム当たり20,000〜300万グラムのポリマーの範囲内(例えば、Ti1グラム当たり60,000〜200万グラムのポリマー)である。
ポリマー組成物
上記の重合プロセスに基づいて、得られる本開示のポリマー組成物は、0.900〜0.960g/cc(例えば、0.910〜0.950g/ccおよび/または0.910〜0.945g/cc)の範囲内のポリマー密度を有し得る。特定の実施形態において、得られるポリマー組成物は、ステップ(c)なしで(すなわち、支持されたチタンプロ触媒を、式(I)を有する電子供与体修飾剤と接触させることなく)本開示のワンポットプロセスによって調製されるポリマー組成物よりも少なくとも0.003g/cc高いポリマー密度を有する。
得られる本開示のポリマー組成物は、15重量パーセント超(例えば、20重量パーセント超および/または25重量パーセント超)の結晶化溶出分画(CEF)中の高密度画分(HDF)含有量を有し得る。特定の実施形態において、得られるポリマー組成物は、ステップ(c)なしで(すなわち、支持されたチタンプロ触媒を、式(I)を有する電子供与体修飾剤と接触させることなく)本開示のワンポットプロセスによって調製されるポリマー組成物よりも少なくとも10重量パーセント高いCEF中のHDF含有量を有する。
得られる本開示のポリマー組成物は、98.0℃以上(例えば、98.5℃以上、99.00℃以上、99.25℃以上、および/または99.5℃以上)のHDFピーク温度(Tp3)を有し得る。特定の実施形態において、得られるポリマー組成物は、ステップ(c)なしで(すなわち、支持されたチタンプロ触媒を、式(I)を有する電子供与体修飾剤と接触させることなく)本開示のワンポットプロセスによって調製されるポリマー組成物よりも少なくとも0.5℃高いHDFピーク温度(Tp3)を有する。
得られるポリマー組成物は、2.0〜6.0(例えば、2.5〜5および/または2.5〜4.75)の範囲内の分子量分布(M/M)(従来のGPC法に従って測定)を有し得る。
得られる本開示のポリマー組成物は、0.1〜50g/10分(例えば、0.5〜25g/10分および/または0.5〜10g/10分)の範囲内のメルトインデックス(I)を有し得る。特定の実施形態において、得られるポリマー組成物は、6〜12の範囲内のメルトフロー比(I10/I)を有する。
得られる本開示のポリマー組成物は、50,000〜300,000ダルトンの範囲内の分子量(M)を有し得る。
得られる本開示のポリマー組成物は、1.0〜6.0cN(例えば、2.0〜5.0cNおよび/または3.0〜4.5cN)の溶融強度を有し得る。
得られる本開示のポリマー組成物は、1.0〜8.0(例えば、2.0〜7.5および/または3.0〜7.0)の粘度比を有し得る。
得られるポリマー組成物は、0.1〜300ppmの上記の式(I)を有する化合物を含有し得る。更に、得られるポリマー組成物は、120℃超の最高ピーク融解温度(Tm)および140J/g超の融解熱を有し得る。更に、得られるポリマー組成物は、45重量パーセント超の結晶化度パーセントを有し得る。
得られるポリマー組成物は、他のポリマーおよび/または添加剤などの追加の構成成分を更に含み得る。そのような添加剤としては、帯電防止剤、色増強剤、染料、滑沢剤、充填剤、顔料、一次酸化防止剤、二次酸化防止剤、加工助剤、紫外線安定剤、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。得られるポリマー組成物は、任意の量の添加剤を含有し得る。得られるポリマー組成物は、そのような添加剤を含む得られるポリマー組成物の重量に基づいて、約0〜約10合計重量パーセントのそのような添加剤を含み得る。Irgafos(商標)168およびIrganox(商標)1010などの酸化防止剤を使用して、得られるポリマー組成物を熱分解および/または酸化分解から保護することができる。Irganox(商標)1010は、BASFから入手可能なテトラキス(メチレン(3,5−ジ−tert−ブチル−4ヒドロキシヒドロシンナメート)である。Irgafos(商標)168は、BASFから入手可能な亜リン酸トリス(2,4ジ−tert−ブチルフェニル)である。
これにより生成される得られるポリマーとしては、高密度ポリエチレン(HDPE)、プラストマー、中密度ポリエチレン(MDPE)、ポリプロピレンおよびポリプロピレンコポリマーを含むが、これらに限定されない、多様な製品を挙げることができる。ポリマーの有用な形成操作としては、フィルム、シート、パイプおよび繊維の押出および共押出を挙げることができるが、これらに限定されず、ならびにブロー成形、射出成形、および回転成形が実行され得る。フィルムは、収縮フィルム、粘着フィルム、延伸フィルム、封止フィルム、配向フィルム、軽食包装、重包装袋、食料品袋、焼成食品および冷凍食品包装、医療用包装、工業用ライナー、農業用フィルム用途、ならびに(例えば、食品接触および非食品接触用途における)膜として有用な、共押出または積層によって形成されるブローまたは流延フィルムを含む。繊維は、フィルター、おむつ布地、医療用衣類、およびジオテキスタイルを製造するための織布および不織布の形態で使用するための、溶融紡糸、溶液紡糸、およびメルトブロー繊維操作を含む。押出物品は、医療用チューブ、ワイヤーおよびケーブルのコーティング、ジオメンブレン、ならびに池用ライナーを含む。成形物品は、ボトル、タンク、大型中空物品、硬質食品容器、および玩具の形態の単層および多層構造を含む。
試験方法
密度測定用の試料は、ASTM D4703−10Annex A1手順Cに従って調製した。約7gの試料を、「2インチ×2インチ×135ミルの厚さ」の鋳型に配置し、これを3,000lb、374°F(190℃)で6分間圧縮した。その後、圧力を30,000lbまで4分間増加させた。続いて、約40℃の温度になるまで、30,000lb、毎分15℃で冷却した。その後、「2インチ×2インチ×135ミル」のポリマー試料(プラーク)を鋳型から取り出し、1/2インチ×1インチのダイカッターで3つの試料をプラークから切断した。密度測定は、ASTM D792−08方法Bを使用して、試料圧縮の1時間以内に行った。密度は、3回の測定の平均として報告した。
メルトインデックス(MI)またはI2は、ASTM D1238−10、条件190℃/2.16kg、手順Bに従って測定し、10分間当たりに溶出されるグラム(g/10分)で報告した。I10は、ASTM D1238−10、条件190℃/10kg、手順Bに従って測定し、10分当たりに溶出されるグラム(g/10分)で報告した。
動的機械分光法(DMS)試験のために、樹脂を、空気中、20,000lb下、350°Fで6.5分間「3mmの厚さ×1インチ」の円形プラークに圧縮成形した。その後、試料を圧縮機から取り出し、カウンターに配置して、冷却した。窒素パージ下、25mm(直径)の平行プレートを備えたTA Instrumentsの「Advanced Rheometric Expansion System(ARES)」を使用して、一定温度周波数掃引を実行した。試料をプレート上に配置し、190℃で5分間溶融させた。その後、プレートを2mmの間隔まで閉じ、試料をトリミングし(「直径25mm」のプレートの円周を越えて延在する余分な試料を除去し)、その後、試験を開始した。この方法は、温度平衡を可能にするために、更に5分間の遅延を組み込んでいた。実験は、0.1〜100ラジアン/秒の周波数範囲にわたって、190℃で実行した。ひずみ振幅は、10%で一定であった。複素粘度η*、tan(δ)またはタンデルタ、0.1ラジアン/秒での粘度(V0.1)、100ラジアン/秒での粘度(V100)、および粘度比(V0.1/V100)を測定した。
溶融強度測定は、Gottfert Rheotester2000細管レオメーターに取り付けた、Gottfert Rheotens71.97(Goettfert Inc.;Rock Hill,SC)で実行した。溶融試料(約25〜30グラム)を、長さ30mm、直径2.0mm、およびアスペクト比(長さ/直径)15の平坦な入口角度(180度)を備えたGoettfert Rheotester 2000細管レオメーターで供給した。試料を190℃で10分間平衡化した後、ピストンを0.265mm/秒の一定のピストン速度で稼働した。標準試験温度は、190℃であった。試料を、ダイの100mm下に位置する一組の加速ニップに対して、2.4mm/秒の加速度で、一軸延伸した。引張力を、ニップロールの巻き取り速度の関数として記録した。溶融強度測定には、以下の条件、プランジャ速度=0.265mm/秒、車輪加速度=2.4mm/秒、細管直径=2.0mm、細管長さ=30mm、およびバレル直径=12mmを使用した。溶融強度を、ストランドが破断する前のプラトー力(cN)として報告する。
示差走査熱量測定(DSC)を使用して、広範囲の温度にわたるポリマーの溶融および結晶化挙動を測定することができる。例えば、RCS(冷蔵冷却システム)およびオートサンプラーを備えたTA Instruments Q2000DSCを使用して、この分析を実行する。試験中、50ml/分の窒素パージガス流を使用する。各試料を約190℃で薄フィルムに溶融圧縮し、その後、溶融試料を室温(〜25℃)まで空冷する。「0.5〜0.9グラム」の試料を、190℃、20,000lbで10秒間圧縮して、「0.1〜0.2ミルの厚さ」のフィルムを形成することによって、フィルム試料を形成した。3〜10mg、直径6mmの試験片を冷却したポリマーから抽出し、秤量し、アルミニウム皿(約50mg)に配置し、圧着して閉じた。その後、分析を実行して、その熱的特性を決定した。
試料の熱挙動は、試料温度に上下の勾配を付けて、熱流対温度プロファイルを作成することによって決定した。まず、試料を180℃まで急速に加熱し、5分間等温保持して、その熱履歴を除去した。次に、試料を10℃/分の冷却速度で−40℃まで冷却し、−40℃で5分間等温保持した。その後、試料を10℃/分の加熱速度で150℃まで加熱した(これは「第2の加熱」勾配である)。冷却および第2の加熱曲線を記録する。結晶化の開始から−20℃までのベースライン終点を設定することによって、冷却曲線を分析した。−20℃から溶融の終了までのベースライン終点を設定することによって、加熱曲線を分析した。決定した値は、ピーク溶融温度(Tm)、ピーク結晶化温度(Tc)、融解熱(Hf)(1グラム当たりジュール)、および以下の等式を使用して計算されるエチレン系ポリマー試料の結晶化度%であった。
融解熱およびピーク溶融温度は、第2の熱曲線から報告する。ピーク結晶化温度は、冷却曲線から決定する。
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)については、クロマトグラフィーシステムは、内部IR5検出器を備えたPolymerChar GPC−IR(Valencia,Spain)高温GPCクロマトグラフからなった。オートサンプラーオーブン区画を摂氏160℃に設定し、カラム区画を摂氏150℃に設定した。使用したカラムは、3つのAgilent「Mixed B」30cmの10ミクロン直線混床式カラム、および10μmのプレカラムであった。使用したクロマトグラフィー溶媒は、1,2,4−トリクロロベンゼンであり、200ppmのブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を含有した。溶媒源を、窒素スパージした。注入量は、200マイクロリットルであり、流量は、1.0ミリリットル/分であった。
580〜8,400,000の範囲の分子量を有し、個々の分子量間に少なくとも一桁の間隔を有する6つの「カクテル」混合物中に配置した、21個の狭い分子量分布のポリスチレン標準物質を用いて、GPCカラムセットの較正を実行した。標準物質は、Agilent Technologiesから購入した。1,000,000以上の分子量について50ミリリットルの溶媒中0.025グラム、および1,000,000未満の分子量について50ミリリットルの溶媒中0.05グラムで、ポリスチレン標準物質を調製した。ポリスチレン標準物質を、穏やかに撹拌しながら摂氏80度で30分間溶解させた。ポリスチレン標準ピーク分子量を、等式1を使用してポリエチレン分子量に変換した(Williams and Ward,J.Polym.Sci.,Polym.Let.,6,621(1968)に記載の通り)。
式中、Mは、分子量であり、Aは、0.4315の値を有し、Bは、1.0に等しい。
5次多項式を使用して、それぞれのポリエチレン換算較正点に適合させた。NIST標準NBS1475が52,000g/molのMwで得られるように、カラム分解能およびバンド広がり効果を補正するために、Aに対してわずかな調整(約0.415〜0.44)を行った。
GPCカラムセットの合計プレート計数は、(50ミリリットルのTCB中0.04gで調製し、穏やかに撹拌しながら20分間溶解させた)エイコサンで実行した。プレート計数(等式2)および対称性(等式3)を、以下の等式に従って、200マイクロリットルの注入で測定した。
式中、RVは、ミリリットルでの保持体積であり、ピーク幅は、ミリリットルであり、ピーク最大は、ピークの最大高さであり、1/2高さは、ピーク最大の1/2高さである。
式中、RVは、ミリリットルでの保持体積であり、ピーク幅は、ミリリットルであり、ピーク最大は、ピークの最大位置であり、1/10の高さは、ピーク最大の1/10の高さであり、後部ピークは、ピーク最大よりも後の保持体積でのピーク尾部を指し、前部ピークは、ピーク最大よりも前の保持体積でのピーク前部を指す。クロマトグラフィーシステムのプレート計数は24,000超であるべきであり、対称性は0.98〜1.22であるべきである。
試料は、PolymerChar「Instrument Control」ソフトウェアを用いて半自動様式で調製し、2mg/mlを試料の標的重量とし、PolymerChar高温オートサンプラーを介して、予め窒素スパージしたセプタキャップ付バイアルに(200ppmのBHTを含有する)溶媒を添加した。「低速」振盪下で、試料を摂氏160℃で2時間溶解させた。
Mn、Mw、およびMzの計算は、等式4〜6に従うPolymerChar GPC−IRクロマトグラフの内部IR5検出器(測定チャネル)を使用し、PolymerChar GPCOne(商標)ソフトウェア、等間隔の各データ収集点(i)でベースラインを差し引いたIRクロマトグラム、および等式1の点(i)の狭い標準較正曲線から得られるポリエチレン換算分子量を使用する、GPC結果に基づいた。
経時的な偏差を監視するために、PolymerChar GPC−IRシステムで制御されたマイクロポンプを介して、各試料に流量マーカー(デカン)を導入した。この流量マーカーを使用して、試料中のそれぞれのデカンピークを狭い標準較正中のデカンピークと整列させることによって各試料の流量を直線補正した。その後、デカンマーカーピークの時間のいかなる変化も、流量およびクロマトグラフィー勾配の両方における線形シフトに関連すると想定する。流量マーカーピークのRV測定の最高精度を促進するために、最小二乗適合ルーチンを使用して、流量マーカー濃度クロマトグラムのピークを二次方程式に適合させた。その後、二次方程式の一次導関数を使用して、真のピーク位置を求めた。流量マーカーピークに基づいてシステムを較正した後、(較正勾配の測定としての)有効流量を、等式7のように計算する。流量マーカーピークの処理は、PolymerChar GPCOne(商標)ソフトウェアを介して行った。
結晶化溶出分画(CEF)技術を、Monrabal et al,Macromol.Symp.257,71−79(2007)に従って実行した。CEF機器は、IR−4またはIR−5検出器(PolymerChar,Spainから市販されているものなど)および2角度光散乱検出器モデル2040(Precision Detectorsから市販されているものなど)を備える。50mm×4.6mmの10ミクロンガードカラム(PolymerLabsから市販されているものなど)を、検出器オーブン内のIR−4またはIR−5検出器の前に設置する。オルト−ジクロロベンゼン(ODCB、99%の無水等級)および2,5−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール(BHT)(Sigma−Aldrichから市販されているものなど)を得る。シリカゲル40(粒径0.2〜0.5mm)(EMD Chemicalsから市販されているものなど)もまた得る。使用前に、シリカゲルを160℃の真空オーブン内で少なくとも2時間乾燥させる。使用前に、ODBCを乾燥窒素(N)で1時間スパージする。乾燥窒素は、窒素を<90psigでCaCOおよび5Åの分子ふるいに通過させることによって得られるものである。5グラムの乾燥シリカを2リットルのODCBに添加することによって、または0.1ml/分〜1.0ml/分で乾燥シリカを充填したカラム(複数可)を通してポンピングすることによって、ODCBを更に乾燥させる。試料バイアルのパージにNなどの不活性ガスを使用しない場合、800ミリグラムのBHTを2リットルのODCBに添加する。BHTを有するまたは有しない乾燥ODCBを、以降「ODCB−m」と称する。オートサンプラーを使用し、160℃で2時間の振盪下、ポリマー試料を4mg/mlのODCB−mに溶解させることによって、試料溶液を調製する。300μLの試料溶液を、カラムに注入する。CEFの温度プロファイルは、3℃/分で110℃〜30℃での結晶化、30℃で5分間の熱平衡(2分間に設定された可溶性画分溶出時間を含む)、3℃/分で30℃〜140℃での溶出である。結晶化中の流量は、0.052ml/分である。溶出中の流量は、0.50ml/分である。IR−4またはIR−5シグナルデータは、1データ点/秒で収集する。
米国第8,372,931号に従う1/8インチのステンレスチューブを用いて、CEFカラムを、125μm±6%のガラスビーズ(MO−SCI Specialty Productsから酸洗浄と共に市販されているものなど)で充填する。CEFカラムの内部液体体積は、2.1ml〜2.3mlである。NIST標準参照物質、直鎖状ポリエチレン1475a(1.0mg/ml)とエイコサン(2mg/ml)とのODCB−m混合物を使用することによって、温度較正を実行する。較正は、4つのステップ、(1)エイコサンの測定されたピーク溶出温度間の温度オフセットから30.00℃を差し引いたものとして定義される遅延体積を計算すること、(2)溶出温度の温度オフセットをCEF生温度データから減算すること(この温度オフセットは、溶出温度、溶出流量などの実験条件の関数であることに留意されたい)、(3)NIST直鎖状ポリエチレン1475aが101.0℃のピーク温度を有し、エイコサンが30.0℃のピーク温度を有するように、30.00℃〜140.00℃の範囲にわたって溶出温度を変換する、較正直線を作製すること、(4)30℃の等温で測定された可溶性画分について、3℃/分の溶出加熱速度を使用することによって溶出温度を直線的に外挿することからなる。報告される溶出ピーク温度を、観察されるコモノマー含有量較正曲線が、米国特許第8,372,931号において以前に報告されたものと一致するように得る。
パージ画分(PF、Wt1)、コポリマー構成成分(Wt2)、および高密度画分(HDF、Wt3)の重量パーセントはそれぞれ、以下の3つの温度範囲、25〜34.5、34.5〜92、および92〜120°Cにおけるポリマーピークとして定義される。Tp2およびTp3はそれぞれ、CEF中のコポリマーおよびHDFのピーク温度である。
プロ触媒組成物
本開示の試料プロ触媒組成物の調製には、以下の材料および手順が使用される。
ハロゲン化マグネシウム支持体:本開示の試料プロ触媒組成物の各々は、まずハロゲン化マグネシウム支持体の調製から始めて調製される。ハロゲン化マグネシウム支持体は、以下のように調製される。20%のn−ブチルエチルマグネシウムのヘプタン溶液を、Exxonから入手可能なIsopar Eを使用して0.20Mに希釈する。Cl/Mg比が2.04に達するまで30℃で撹拌しながら、HClをn−ブチルエチルマグネシウム溶液に緩徐に添加する。反応混合物の温度を、反応を通して30±3℃に維持する。固体を液体から分離することなく、MgClスラリーを得る。
出発プロ触媒:ハロゲン化マグネシウム支持体の調製後、本開示の試料プロ触媒組成物について、5つの出発プロ触媒(PCAT−1、PCAT−2、PCAT−3、PCAT−4、およびPCAT−5)を、「前駆体」(すなわち、電子供与体修飾剤による処理前の作用触媒)として調製する。5つの出発プロ触媒は、以下のように調製される。
出発プロ触媒1(「PCAT−1」):15%の二塩化エチルアルミニウム(EADC)のヘプタン溶液を、EADC/Mg比が0.3に達するまで、30℃で撹拌しながら前述のMgClスラリーに緩徐に添加する。添加中、反応混合物の温度を30±3℃に維持する。混合物を、30℃で4時間エージングさせる。続いて、51%のチタン(IV)イソプロポキシドのヘプタン溶液を、Ti/Mg比が0.075に達するまで、30℃で撹拌しながら混合物に緩徐に添加する。添加中、反応混合物の温度を30±3℃に維持する。混合物を、30℃で少なくとも8時間エージングさせる。触媒配合の正確さを確実にするために、濯ぎには、Isopar E溶媒を使用する。完成した触媒の最終Ti濃度は、0.12Mである。
出発プロ触媒2(「PCAT−2」):二塩化エチルアルミニウム(EADC)のヘプタン溶液を、前述のMgClスラリーに緩徐に添加する(EADC/MgCl=12/40)。混合物を周囲温度で撹拌しながら一晩反応させた後、Isopar E中の新たに調製したTiClとVOClとの混合物を緩徐に導入する(TiCl/VOCl/MgCl=3.5/2.0/40)。混合物を、再び周囲温度で一晩撹拌する。
出発プロ触媒3(「PCAT−3」):二塩化エチルアルミニウム(EADC)のヘプタン溶液を、前述のMgClスラリーに緩徐に添加する(EADC/MgCl=12/40)。混合物を周囲温度で撹拌しながら一晩反応させた後、Isopar E中の新たに調製したTiClとVOClとの混合物を緩徐に導入し(TiCl/VOCl/MgCl=3.5/2.0/40)、その直後にテトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナト)ジルコニウム、(Zr(TMHD))のIsopar E溶液を導入する(Zr(TMHD)/MgCl=0.5/40)。混合物を、一晩撹拌する。
出発プロ触媒4(「PCAT−4」):二塩化エチルアルミニウム(EADC)のヘプタン溶液を、前述のMgClスラリーに緩徐に添加する(EADC/MgCl=16/40)。混合物を周囲温度で撹拌しながら一晩反応させた後、Isopar E中の新たに調製したTiClとVOClとの混合物を緩徐に導入する(TiCl/VOCl/MgCl=5.0/2.0/40)。混合物を、再び周囲温度で一晩撹拌する。
出発プロ触媒5(「PCAT−5」):二塩化エチルアルミニウム(EADC)のヘプタン溶液を、前述のMgClスラリーに緩徐に添加する(EADC/MgCl=10/40)。混合物を周囲温度で撹拌しながら一晩反応させた後、Isopar E中の新たに調製したTiClとVOClとの混合物を緩徐に導入し(TiCl/VOCl/MgCl=1/2/40)、その直後にテトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナト)ジルコニウム、(Zr(TMHD))のIsopar E溶液を導入する(Zr(TMHD)/MgCl=0.5/40)。混合物を、一晩撹拌する。
ハロゲン化マグネシウム支持体を調製するための希釈剤として使用されるIsopar E溶媒は、完成した出発プロ触媒の各々についてスラリーの一部として残ることに留意されたい。したがって、出発プロ触媒の各々は、いかなる構成成分の分離も精製も有しないワンポット合成を介して作製される。
電子供与体修飾剤:本開示の試料プロ触媒組成物を形成するために、周囲温度で撹拌しながら電子供与体修飾剤のIsopar E溶液を出発プロ触媒に緩徐に添加することによって、5つの出発プロ触媒の各々を電子供与体修飾剤で処理する。反応混合物を、使用前に少なくとも12時間エージングさせる。換言すると、本開示の試料プロ触媒組成物を形成するためには、既存の触媒活性部位を修飾することを意図して、電子供与体修飾剤は出発プロ触媒に直接添加される。表1に示されるように、電子供与体修飾剤A〜Kが、本開示の実施例において使用される。
本明細書に開示される実施例において、5つの出発プロ触媒と電子供与体修飾剤A〜Kとの組み合わせに基づいて、25個の試料プロ触媒組成物を調製し、使用する。これらの試料プロ触媒組成物の配合を、以下の表2に概説する。
バッチ反応器重合
最初の24個の試料プロ触媒組成物を、バッチ反応器重合において評価する。
バッチ反応器重合の標準稼働は、250gの1−オクテンおよび1330gのIsopar E(総量1580g)を充填した1ガロンの撹拌反応器内で実行される。反応器を190℃に加熱し、その後、40mmolの水素の存在下、エチレンで飽和させる。出発プロ触媒、共触媒(トリエチルアルミニウム(TEA))、および任意で電子供与体修飾剤のIsopar E溶液を混合し、直ちに反応器に添加する。重合中のエチレン消費を補償するために、反応器圧力をエチレン流で450psiに維持する。10分間の反応時間後、反応器の底部バルブを開き、反応器内の含有物をガラス製ケトルに移す。その後、混合物をMylarライナー皿に注ぎ、冷却し、ドラフトチャンバー内に一晩放置して、蒸発を介して溶媒の大部分を除去する。その後、樹脂を真空オーブン内で乾燥させる。
標準稼働に加えて、試料プロ触媒組成物について、オクテン掃引を実行する。オクテン掃引のための重合条件は、1−オクテンおよびIsopar Eの量が変化することを除いて、標準稼働の重合条件と同一である。添加される1−オクテンの量は0〜800gの範囲であり、それに応じて1−オクテンとIsopar Eの総量が1580gで一定に維持されるように、Isopar Eの量は変化する。
バッチ反応器重合評価(標準稼働およびオクテン掃引)の結果を、以下の表3〜8に示す。アスタリスクの付いた実施例は、比較例である。アスタリスクが付いていない実施例は、本開示の実施例である。
触媒効率(「Eff」)は、プロ触媒組成物中に使用されるTi1g当たり(g/gTi)の重合中に消費されるエチレンの量に基づいて計算される。実施例について、CEFデータもまた提供する。具体的には、Wt1は、パージ画分(PF)を指し、Wt2は、コポリマー構成成分を指し、Wt3は、高密度画分(HDF)を指す。パージ画分、コポリマー構成成分、および高密度画分をそれぞれ、3つの温度範囲、25〜34.5、34.5〜92、および92〜120℃におけるポリマーピークとして定義した。以下の結果はまた、HDFピーク温度(Tp3)およびコポリマーピーク温度(Tp2)も提供する。GPCからのポリマーの重量平均分子量(Mw)もまた提供する。
表3に見られるように、プロ触媒組成物PCAT−1−A、PCAT−1−B、およびPCAT−1−C、ならびに電子供与体修飾剤の処理を有しない出発プロ触媒PCAT−1について、0〜700gの1−オクテンのオクテン掃引が実行される。
表4に見られるように、プロ触媒組成物PCAT−2−A、PCAT−2−B、およびPCAT−2−C、ならびに電子供与体修飾剤の処理を有しない出発プロ触媒PCAT−2について、0〜700gの1−オクテンのオクテン掃引が実行される。
表5に見られるように、プロ触媒組成物PCAT−3−A、PCAT−3−B、およびPCAT−3−C、ならびに電子供与体修飾剤の処理を有しない出発プロ触媒PCAT−3について、0〜700gの1−オクテンのオクテン掃引が実行される。
表6に見られるように、プロ触媒組成物PCAT−4−A、PCAT−4−B、およびPCAT−4−C、ならびに電子供与体修飾剤の処理を有しない出発プロ触媒PCAT−4について、0〜800gの1−オクテンのオクテン掃引が実行される。
表7に見られるように、プロ触媒組成物PCAT−2−D、PCAT−2−E、PCAT−2−F、PCAT−2−G、PCAT−2−H、PCAT−2−Iについて、標準稼働(250gの1−オクテン)が実行される。プロ触媒組成物PCAT−2−Aおよび電子供与体修飾剤の処理を有しない出発プロ触媒PCAT−2についても、更なる標準稼働が実行される。
表8Aおよび8Bに列挙される実施例について、250gの1−オクテン、0.005mmolのTi充填の未処理のPCAT−1、8のTEA/Ti比、および電子供与体修飾剤JまたはKを使用して、バッチ反応器重合を実行する。
表3〜6の実施例1〜136を参照すると、全ての電子供与体修飾プロ触媒について触媒活性の損失が観察される。しかしながら、実施例12〜20、51〜57、81〜87、および112〜119に見られるように、電子供与体修飾剤Aは、驚くべきことにかつ予想外に、より高いピーク温度(Tp3)を示すことによって、高密度画分(HDF)中のコモノマー含有量を低減しながらコポリマーおよびパージ画分(PF)の形成を抑制する上で高い選択性を示す。表3〜6に見られるように、同じ重合条件下、電子供与体修飾剤Aで処理した出発プロ触媒は、比較例と比較して、ポリマー密度(図1A〜1Dも参照されたい)およびHDF含有量(図2A〜2Dも参照されたい)の有意な増加を示す。更に、実施例12〜20、51〜57、81〜87、および112〜119のHDFピーク温度は、未処理の出発プロ触媒ならびに電子供与体修飾剤BおよびCで処理した出発プロ触媒を用いた比較例のHDFピーク温度よりも著しく高い(図3A〜図3Dも参照されたい)。
したがって、電子供与体修飾剤Aは、驚くべきことにかつ予想外に、ポリマー特性に対して顕著に異なる影響を有する。電子供与体修飾剤Aで処理した出発プロ触媒について失われた活性は、ほとんどがコポリマー構成成分を対象としており、これは、コポリマー含有量の有意な減少ならびにHDFおよびHDFピーク温度の実質的な上昇をもたらす。電子供与体修飾剤Aは、主に共重合部位を毒するようであるため、全体的なポリマー密度および分子量は、有意に増加する。これは、異なる1−オクテン量の範囲にわたって当てはまる。実際、重合反応中の1−オクテンレベルが高いほど、より高い全体的なポリマー密度の増加が観察される一方で、電子供与体修飾剤BおよびCの全体的なポリマー密度の変化は、広範囲の1−オクテンレベルにわたって最小である。
表7を参照すると、出発プロ触媒PCAT−2に対する電子供与体修飾剤の分子構造の影響が、観察される。具体的には、実施例138〜140に見られるように、電子供与体修飾剤分子上の両方のメトキシ基の一方を置き換えると、修飾剤がHDF(Wt3)、全体的なポリマー密度、およびHDFピーク温度(Tp3)を増加させる能力が低減する。実施例138を比較例141と、および比較例141を実施例142と比較することによって、ジエーテル主鎖の3位または2位で置換基のかさ高さを増加させると、電子供与体修飾剤がHDF(Wt3)、全体的なポリマー密度、およびHDFピーク温度(Tp3)を増加させる能力が増加することが理解される。実際、実施例138および144は、主鎖の3位にバルク置換基を有する電子供与体修飾剤を対象としており、これはどちらも、HDF(Wt3)、全体的なポリマー密度、およびHDFピーク温度(Tp3)を増加させる能力を実証する。更に、比較例143に見られるように、電子供与体修飾剤Hは、(電子供与体修飾剤Aと同様に)1、3位に結合した酸素原子を有するが、ケトン構造は、電子供与体修飾剤Aと比較して、電子供与体修飾剤Hの能力を制限する。
表8Aおよび8Bを参照すると、データは、電子供与体修飾剤が、最初に電子供与体修飾剤を出発プロ触媒に添加する代わりに、共触媒による重合または活性化中に出発プロ触媒と一緒に導入され得ることを実証する。電子供与体修飾剤JおよびKはいずれも、HDF(Wt3)、分子量、およびHDFピーク温度(Tp3)を増加させる能力を示す。更に、表8Bは、より多い量の電子供与体修飾剤が出発プロ触媒に添加されると、HDF(Wt3)、全体的なポリマー密度、分子量、およびHDFピーク温度(Tp3)を増加させる能力が増強されることを実証する。
したがって、本開示は、共重合反応を実質的に抑制し、故に溶液プロセス重合のための低レベルのコモノマー組み込みを有するより高密度のポリマーを生成する、特定の電子供与体修飾剤による処理を通して形成される新規なプロ触媒組成物についての驚くべきかつ予想外の発見に関する。
上記の表に見られるように、特にC−C−C主鎖上に比較的かさ高い置換基を有するものについては、C−O−C−C−C−O−Cの部分構造が、コポリマーの形成を抑制する上で最も有効であるようである。対照的に、C−O−C−C−O−Cの部分構造を有する化合物は、そのような能力を持たない。共重合部位を非活性化する上での選択性は、2つのキレート原子間の架橋の長さによって決定されると推測される。適切な架橋の長さを有する他の分子もまた、コポリマー形成を低減する上での高い選択性を与え得る。Si、Ge、P、およびSなどのヘテロ原子含有架橋は、C−C−C架橋と同様に機能し得る。加えて、R2N−、R2P−、およびRS−などの構造類似体を使用して、1,3−ジエーテル分子中の両方のエーテル基(RO−)のうちの一方を置き換え、同様の性能を提供することができる。
単一反応器連続重合
バッチ反応器重合に加えて、単一反応器および二重反応器の両方の連続重合評価を用いて更なる実施例を実行する。単一反応器連続重合について、試料プロ触媒組成物PCAT−2−A、PCAT−4A、およびPCAT−5−C、ならびに出発プロ触媒PCAT−1、PCAT−2、PCAT−4、およびPCAT−5を評価する。
単一反応器連続重合は、以下の方法で実行される。全ての原材料(モノマーおよびコモノマー)ならびにプロセス溶媒(反応条件の範囲全体にわたって単一液相を維持するのに好適な、狭い沸点範囲の高純度パラフィン系およびシクロパラフィン系溶媒)を、反応環境に導入する前に分子ふるいで精製する。高純度水素を共有パイプラインによって供給し、分子ふるいで乾燥させる。反応器モノマー供給流を、機械的圧縮機を介して反応圧力を超えるまで加圧する。溶媒供給物を、ポンプを介して反応圧力を超えるまで加圧する。コモノマー供給物を、ポンプを介して反応圧力を超えるまで加圧する。モノマー流、コモノマー流、溶媒流、および水素流を組み合わせて、反応器に導入する。個々の触媒構成成分(出発プロ触媒または試料プロ触媒組成物および共触媒)を、精製溶媒を用いて手動でバッチ希釈し、反応圧力を超えるまで加圧する。共触媒は、トリエチルアルミニウムである。全ての反応供給流は、質量流量計で測定し、計量ポンプで独立して制御する。各重合実施例のプロセス条件を、表9Aおよび9Bに列挙する。
連続溶液重合反応器は、液体が充填された断熱性の連続撹拌タンク反応器(CSTR)からなる。全ての溶媒、モノマー、コモノマー、水素、および触媒構成成分供給物の独立した制御が可能である。反応器への全供給流(溶媒、モノマー、コモノマー、および水素)は、供給流を熱交換器に通過させることによって温度制御する。重合反応器への全供給物を、1つの位置で反応器に注入する。触媒構成成分は、他の供給物とは別々に重合反応器に注入する。反応器内の撹拌機は、反応物の連続混合を担う。油浴は、反応器温度制御のいくらかの微調整を提供する。
最終反応器流出液は、好適な試薬(典型的には、水)の添加およびそれとの反応により流出液が非活性化される帯域に入る。この同じ反応器出口位置で、他の添加剤が添加されてもよい。触媒の非活性化および任意の添加剤の添加後、反応器流出液は、ポリマーが非ポリマー流から除去される脱揮発システムに入る。非ポリマー流を、システムから除去する。単離されたポリマー溶融物を、ペレット化して収集する。
共触媒Co−Cat−Cは、トリエチルアルミニウムである。溶媒は、Shellから入手可能なSBP100/140である。
表10、11、および12に見られるように、電子供与体修飾剤Aで処理した出発プロ触媒は、電子供与体修飾剤処理を有しない出発プロ触媒および電子供与体修飾剤Cで処理した出発プロ触媒と比較して、ポリマー密度、HDF含有量、HDFピーク温度、分子量分布、融解温度、融解熱、結晶化度パーセント、結晶化温度、溶融強度、0.1ラジアン/秒での粘度、および粘度比の有意な増加、ならびにより一層高いコモノマー/エチレン質量流量比ですら、100ラジアン/秒での粘度および0.1ラジアン/秒でのタンデルタの低下を示す。したがって、バッチ反応器重合の結果と同様に、単一反応器連続重合評価は、特定の電子供与体修飾剤が、驚くべきことにかつ予想外に、コポリマーの形成を抑制する上で高い選択性を示し、ポリマー密度およびHDF含有量の有意な増加を示すことを示す。
更に、図4A〜Cに見られるように、電子供与体修飾剤Aで処理した出発プロ触媒は、電子供与体修飾剤処理を有しない出発プロ触媒および電子供与体修飾剤Cで処理した出発プロ触媒と比較して、より良好な粘度特性を示す。これらの改善された粘度特性は、図4A〜Cに見られるように、かつ表12のより高い粘度比によって理解されるように、剪断感度の増加、または周波数の増加に伴う粘度のより大きな減少を含む。
したがって、バッチ反応器重合評価と同様に、単一反応器連続重合の結果は、共重合反応を実質的に抑制し、故に溶液プロセス重合のための低レベルのコモノマー組み込みを有するより高密度のポリマーを生成する、特定の電子供与体修飾剤による処理を通して形成される新規なプロ触媒組成物についての驚くべきかつ予想外の発見を示す。
二重反応器連続重合
二重反応器連続反応器の設定で、更なる比較例および実施例を実行する。具体的には、以下の比較例および実施例を、以下の方法で準備した。全ての原材料(モノマーおよびコモノマー)ならびにプロセス溶媒(反応条件の範囲全体にわたって単一液相を維持するのに好適な、狭い沸点範囲の高純度パラフィン系およびシクロパラフィン系溶媒)を、反応環境に導入する前に分子ふるいで精製する。高純度水素を共有パイプラインによって供給し、分子ふるいで乾燥させる。反応器モノマー供給流を、機械的圧縮機を介して反応圧力を超えるまで加圧する。溶媒供給流を、ポンプを介して反応圧力を超えるまで加圧する。コモノマー供給物を、ポンプを介して反応圧力を超えるまで加圧する。個々の触媒構成成分を、精製溶媒を用いて手動でバッチ希釈し、反応圧力を超えるまで加圧する。全ての反応供給流は、質量流量計で測定し、計量ポンプで独立して制御する。
連続溶液重合反応器は、直列構成に整列された2つの液体が充填された断熱性の連続撹拌タンク反応器(CSTR)からなる。全ての新鮮な溶媒、モノマー、コモノマー、水素、および触媒構成成分供給物の独立した制御が可能である。反応器への全新鮮供給流(溶媒、モノマー、コモノマー、および水素)は、供給流を熱交換器に通過させることによって温度制御する。重合反応器への全新鮮供給物を、各反応器について1つの位置で注入する。触媒構成成分は、他の供給物とは別々に重合反応器に注入する。各反応器のプロセス条件は、表13に従う。各反応器内の撹拌機は、反応物の連続混合を担う。油浴は、反応器温度制御の微調整を提供する。二重直列反応器構成において、第1の重合反応器からの流出液は第1の反応器を出て、第2の反応器への新鮮供給物とは別々に第2の反応器に添加される。
第2の反応器流出液は、好適な試薬(典型的には、水)の添加およびそれとの反応により流出液が非活性化される帯域に入る。この同じ反応器出口位置で、他の添加剤が添加されてもよい。触媒の非活性化および任意の添加剤の添加後、反応器流出液は、ポリマーが非ポリマー流から除去される脱揮発システムに入る。非ポリマー流を、システムから除去する。単離されたポリマー溶融物を、ペレット化して収集する。
触媒Cat−Aは、ビス((2−オキソイル−3−(3,5−ビス−(1,1−ジメチルエチル)フェニル)−5−(メチル)フェニル)−(5−2−メチル)プロパン−2−イル)2−フェノキシ)−1,3−プロパンジイルジルコニウム(IV)ジメチル(その全体が参照により本明細書に組み込まれる、WO2007/136494に開示される通り)である。
共触媒Co−Cat−Aは、長鎖トリアルキルアミン(Akzo−Nobel,Inc.から入手可能なArmeen(商標)M2HT)、HCl、およびLi[B(C]の反応によって調製された、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートのメチルジ(C14−18アルキル)アンモニウム塩の混合物(米国特許第5,919,9883号の実施例2に実質的に開示されているもの)であり、Boulder Scientificから購入し、更に精製することなく使用する。
共触媒Co−Cat−Bは、Akzo Nobelから購入したMMAO−3Aであり、更に精製することなく使用した。
共触媒Co−Cat−Cは、トリエチルアルミニウムである。溶媒は、SBP 100/140である。
反応条件を表13に示し、得られるポリマーの測定特性を表14、15、および16に示す。
表14、15、および16に見られるように、電子供与体修飾剤Aで処理した出発プロ触媒は、電子供与体修飾剤を有しない出発プロ触媒と比較して、コポリマーピーク(Tp2)およびHDFピーク(Tp3)の分離、分子量分布、融解温度、融解熱、結晶化度パーセント、および粘度比の増加、ならびに100ラジアン/秒での粘度の低下を示す。したがって、二重反応器連続重合評価は、電子供与体修飾剤Aが、驚くべきことにかつ予想外に、コポリマーの形成を抑制する上で高い選択性を示し、ポリマー密度およびHDF含有量の有意な増加を示すことを示す。これに関して、二重反応器連続重合の結果は、高レベルのコモノマーを有するポリマーの一部を生成するための連結した反応器および低レベルのコモノマーを有するポリマーの一部を生成するための別の反応器を必要とする溶液プロセスPE生成に使用することができる、低コモノマー組み込み能力を有する、特定の電子供与体修飾剤による処理を通して形成される新規なプロ触媒組成物についての驚くべきかつ予想外の発見を示す。コモノマー組み込みの更なる低減は、これら2つのポリマー部分の差を増加させる能力を増強して、ポリマー全体の特性改善を達成するだろう。
したがって、これらの新たな触媒は、連結された反応器のうちの一方が高レベルのコモノマーを有するポリマーの一部を生成し、別の反応器が低レベルのポリマーの一部を生成することを必要とするPE生成を含む、PE生成の設計ウィンドウを拡大するための追加の能力を提供する。
以下の実施形態は、それらの組み合わせを含めて、本開示の範囲内にある。
1.プロ触媒組成物を調製するためのプロセスであって、
(a)炭化水素溶媒中の炭化水素可溶性有機マグネシウム化合物またはその錯体を、活性非金属または金属ハロゲン化物と反応させて、ハロゲン化マグネシウム支持体を形成するステップと、
(b)ハロゲン化マグネシウム支持体とチタンを含有する化合物を接触させて、支持されたチタンプロ触媒を形成するステップと、
(c)支持されたチタンプロ触媒を、式(I)、
を有する電子供与体修飾剤と接触させるステップであって、式中、
Aが、−CRCRCR−または−SiR−であり、
およびXの各々が、水素、R、またはC(=O)Rであり、
Rが、任意で1つの以上のハロゲンまたは少なくとも1つのヘテロ原子を含む少なくとも1つの官能基で置換された、C−C20ヒドロカルビルであり、
〜Rの各々が、水素、または任意で少なくとも1つのヘテロ原子で構成されるC−C20ヒドロカルビルであり、
〜RまたはR〜R中の非水素原子の総数が、2よりも大きく、R〜RまたはR〜Rが、任意で環状構造を形成し、
およびXが、両方とも水素ではない、ステップとを含む、プロセス。
2.XおよびXが、アルキル基であり、R、R、R、およびRの各々が、水素であり、R、R、R、およびRの各々が、分岐または環式ヒドロカルビルである、実施形態1に記載のプロセス。
3.X−O基、X−O基、または両方の基が、N、O、P、およびSから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む官能基で置き換えられている、実施形態1に記載のプロセス。
4.ステップ(c)が、0.01〜100の供与体/チタン比で、電子供与体修飾剤を支持されたチタンプロ触媒に添加することを含む、実施形態1に記載のプロセス。
5.ステップ(c)が、0.1〜10の供与体/チタン比で、電子供与体修飾剤を前記支持されたチタンプロ触媒に添加すること、および少なくとも1分間エージングすることを含む、実施形態4に記載のプロセス。
6.金属ハロゲン化物が、ステップ(a)、(b)、および/または(c)で使用される、実施形態1に記載のプロセス。
7.金属ハロゲン化物が、ハロゲン化アルミニウムである、実施形態6に記載のプロセス。
8.ステップ(a)の炭化水素溶媒が、ステップ(b)および(c)にもまた存在する、実施形態1に記載のプロセス。
9.プロ触媒組成物であって、チタン部分、塩化マグネシウム支持体、その中に塩化マグネシウム支持体が形成される炭化水素溶液、および式(I)、
を有する電子供与体修飾剤を含み、式中、
Aが、−CRCRCR−または−SiR−であり、
およびXの各々が、水素、R、またはC(=O)Rであり、
Rが、任意で1つの以上のハロゲンまたは少なくとも1つのヘテロ原子を含む少なくとも1つの官能基で置換された、C−C20ヒドロカルビルであり、
〜Rの各々が、水素、または任意で少なくとも1つのヘテロ原子で構成されるC−C20ヒドロカルビルであり、
〜RまたはR〜R中の非水素原子の総数が、2よりも大きく、R〜RまたはR〜Rが、任意で環状構造を形成し、
およびXが、両方とも水素ではない、プロ触媒組成物。
10.XおよびXが、アルキル基であり、R、R、R、およびRの各々が、水素であり、R、R、R、およびRの各々が、分岐または環式ヒドロカルビルである、実施形態9に記載のプロ触媒組成物。
11.X−O基、X−O基、または両方の基が、N、O、P、およびSから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む官能基で置き換えられている、実施形態9に記載のプロ触媒組成物。
12.エチレンおよび少なくとも1つの追加の重合性モノマーを重合して、ポリマー組成物を形成するための溶液プロセスであって、
重合条件下で、エチレンおよび追加の重合性モノマーを触媒組成物と接触させることを含み、
触媒組成物が、プロ触媒組成物およびアルキル−アルミニウム共触媒を含み、
追加の重合性モノマーが、C3−20α−オレフィンであり、
プロ触媒組成物が、
(a)炭化水素溶媒中の炭化水素可溶性有機マグネシウム化合物またはその錯体を、活性非金属または金属ハロゲン化物と反応させて、ハロゲン化マグネシウム支持体を形成するステップと、
(b)ハロゲン化マグネシウム支持体とチタンを含有する化合物を接触させて、支持されたチタンプロ触媒を形成するステップと、
(c)支持されたチタンプロ触媒を、式(I)、
を有する電子供与体修飾剤と接触させるステップであって、式中、
Aが、−CRCRCR−または−SiR−であり、
およびXの各々が、水素、R、またはC(=O)Rであり、
Rが、任意で1つの以上のハロゲンまたは少なくとも1つのヘテロ原子を含む少なくとも1つの官能基で置換された、C−C20ヒドロカルビルであり、
〜Rの各々が、水素、または任意で少なくとも1つのヘテロ原子で構成されるC−C20ヒドロカルビルであり、
〜RまたはR〜R中の非水素原子の総数が、2よりも大きく、
〜RまたはR〜Rが、任意で環状構造を形成し、
およびXが、両方とも水素ではない、ステップとを含むプロセスに従って調製される、プロセス。
13.XおよびXが、アルキル基であり、R、R、R、およびRの各々が、水素であり、R、R、R、およびRの各々が、分岐または環式ヒドロカルビルである、実施形態12に記載のプロセス。
14.X−O基、X−O基、または両方の基が、N、O、P、およびSから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む官能基で置き換えられている、実施形態12に記載のプロセス。
15.実施形態12に記載のプロセスに従って調製されるポリマー組成物であって、ポリマー組成物が、ステップ(c)なしで実施形態12に記載のプロセスによって調製されるポリマー組成物よりも少なくとも0.003g/cc高いポリマー密度を有する、ポリマー組成物。
16.実施形態12に記載のプロセスに従って調製されるポリマー組成物であって、ポリマー組成物が、ステップ(c)なしで実施形態12に記載のプロセスによって調製されるポリマー組成物よりも少なくとも10重量パーセント高い結晶化溶出分画における高密度画分を有する、ポリマー組成物。
17.実施形態12に記載のプロセスに従って調製されるポリマー組成物であって、ポリマー組成物が、ステップ(c)なしで実施形態12に記載のプロセスによって調製されるポリマー組成物よりも少なくとも0.5℃高い結晶化溶出分画における高密度画分ピーク温度を有する、ポリマー組成物。
18.実施形態12に記載のプロセスに従って調製されるポリマー組成物であって、98.5℃以上のピーク温度を有する結晶化溶出分画における高密度画分含有量を更に含む、ポリマー組成物。
19.実施形態12に記載のプロセスに従って調製されるポリマー組成物であって、式(I)を有する少なくとも1つの化合物を0.1〜300ppm含む、ポリマー組成物。
20.プロセスが、単一または二重反応器プロセスで実行される、実施形態12に記載のプロセス。
21.エチレンおよび少なくとも1つの追加の重合性モノマーを重合して、ポリマー組成物を形成するための溶液プロセスであって、
重合条件下で、エチレンおよび追加の重合性モノマーを触媒組成物および電子供与体修飾剤と接触させることを含み、
触媒組成物が、出発プロ触媒組成物およびアルキル−アルミニウム共触媒を含み、
追加の重合性モノマーが、C3−20α−オレフィンであり、
電子供与体修飾剤が、式(I)、
を有し、式中、
Aが、−CRCRCR−または−SiR−であり、
およびXの各々が、水素、R、またはC(=O)Rであり、
Rが、任意で1つの以上のハロゲンまたは少なくとも1つのヘテロ原子を含む少なくとも1つの官能基で置換された、C1−C20ヒドロカルビルであり、
〜Rの各々が、水素、または任意で少なくとも1つのヘテロ原子で構成されるC−C20ヒドロカルビルであり、
〜RまたはR〜R中の非水素原子の総数が、2よりも大きく、
〜RまたはR〜Rが、任意で環状構造を形成し、
およびXが、両方とも水素ではない、プロセス。

Claims (20)

  1. プロ触媒組成物を調製するためのプロセスであって、
    (a)炭化水素溶媒中の炭化水素可溶性有機マグネシウム化合物またはその錯体を、活性非金属または金属ハロゲン化物と反応させて、ハロゲン化マグネシウム支持体を形成するステップと、
    (b)前記ハロゲン化マグネシウム支持体とチタンを含有する化合物を接触させて、支持されたチタンプロ触媒を形成するステップと、
    (c)前記支持されたチタンプロ触媒を、式(I)、
    を有する電子供与体修飾剤と接触させるステップであって、式中、
    Aが、−CRCRCR−または−SiR−であり、
    およびXの各々が、水素、R、またはC(=O)Rであり、
    Rが、任意で1つの以上のハロゲンまたは少なくとも1つのヘテロ原子を含む少なくとも1つの官能基で置換された、C−C20ヒドロカルビルであり、
    〜Rの各々が、水素、または任意で少なくとも1つのヘテロ原子で構成されるC−C20ヒドロカルビルであり、
    〜RまたはR〜R中の非水素原子の総数が、2よりも大きく、R〜RまたはR〜Rが、任意で環状構造を形成し、
    およびXが、両方とも水素ではない、ステップと、を含む、プロセス。
  2. およびXが、アルキル基であり、R、R、R、およびRの各々が、水素であり、R、R、R、およびRの各々が、分岐または環式ヒドロカルビルである、請求項1に記載のプロセス。
  3. 前記X−O基、前記X−O基、または両方の基が、N、O、P、およびSから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む官能基で置き換えられている、請求項1に記載のプロセス。
  4. ステップ(c)が、0.01〜100の供与体/チタン比で、前記電子供与体修飾剤を前記支持されたチタンプロ触媒に添加することを含む、請求項1に記載のプロセス。
  5. ステップ(c)が、0.1〜10の供与体/チタン比で、前記電子供与体修飾剤を前記支持されたチタンプロ触媒に添加すること、および少なくとも1分間エージングすることを含む、請求項4に記載のプロセス。
  6. 金属ハロゲン化物が、ステップ(a)、(b)、および/または(c)で使用される、請求項1に記載のプロセス。
  7. 前記金属ハロゲン化物が、ハロゲン化アルミニウムである、請求項6に記載のプロセス。
  8. ステップ(a)の前記炭化水素溶媒が、ステップ(b)および(c)にもまた存在する、請求項1に記載のプロセス。
  9. プロ触媒組成物であって、チタン部分、塩化マグネシウム支持体、その中に前記塩化マグネシウム支持体が形成される炭化水素溶液、および式(I)、
    を有する電子供与体修飾剤を含み、式中、
    Aが、−CRCRCR−または−SiR−であり、
    およびXの各々が、水素、R、またはC(=O)Rであり、
    Rが、任意で1つの以上のハロゲンまたは少なくとも1つのヘテロ原子を含む少なくとも1つの官能基で置換された、C−C20ヒドロカルビルであり、
    〜Rの各々が、水素、または任意で少なくとも1つのヘテロ原子で構成されるC−C20ヒドロカルビルであり、
    〜RまたはR〜R中の非水素原子の総数が、2よりも大きく、R〜RまたはR〜Rが、任意で環状構造を形成し、
    およびXが、両方とも水素ではない、プロ触媒組成物。
  10. およびXが、アルキル基であり、R、R、R、およびRの各々が、水素であり、R、R、R、およびRの各々が、分岐または環式ヒドロカルビルである、請求項9に記載のプロ触媒組成物。
  11. 前記X−O基、前記X−O基、または両方の基が、N、O、P、およびSから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む官能基で置き換えられている、請求項9に記載のプロ触媒組成物。
  12. エチレンおよび少なくとも1つの追加の重合性モノマーを重合して、ポリマー組成物を形成するための溶液プロセスであって、
    重合条件下で、エチレンおよび前記追加の重合性モノマーを触媒組成物と接触させることを含み、
    前記触媒組成物が、プロ触媒組成物およびアルキル−アルミニウム共触媒を含み、
    前記追加の重合性モノマーが、C3−20α−オレフィンであり、
    前記プロ触媒組成物が、
    (a)炭化水素溶媒中の炭化水素可溶性有機マグネシウム化合物またはその錯体を、活性非金属または金属ハロゲン化物と反応させて、ハロゲン化マグネシウム支持体を形成するステップと、
    (b)前記ハロゲン化マグネシウム支持体とチタンを含有する化合物を接触させて、支持されたチタンプロ触媒を形成するステップと、
    (c)前記支持されたチタンプロ触媒を、式(I)、
    を有する電子供与体修飾剤と接触させるステップであって、式中、
    Aが、−CRCRCR−または−SiR−であり、
    およびXの各々が、水素、R、またはC(=O)Rであり、
    Rが、任意で1つの以上のハロゲンまたは少なくとも1つのヘテロ原子を含む少なくとも1つの官能基で置換された、C−C20ヒドロカルビルであり、
    〜Rの各々が、水素、または任意で少なくとも1つのヘテロ原子で構成されるC−C20ヒドロカルビルであり、
    〜RまたはR〜R中の非水素原子の総数が、2よりも大きく、
    〜RまたはR〜Rが、任意で環状構造を形成し、
    およびXが、両方とも水素ではない、ステップと、を含むプロセスに従って調製される、プロセス。
  13. およびXが、アルキル基であり、R、R、R、およびRの各々が、水素であり、R、R、R、およびRの各々が、分岐または環式ヒドロカルビルである、請求項12に記載のプロセス。
  14. 前記X−O基、前記X−O基、または両方の基が、少なくとも1つのヘテロ原子を含む官能基で置き換えられている、請求項12に記載のプロセス。
  15. 請求項12に記載のプロセスに従って調製されるポリマー組成物であって、前記ポリマー組成物が、ステップ(c)なしで請求項12に記載のプロセスによって調製されるポリマー組成物よりも少なくとも0.003g/cc高いポリマー密度を有する、ポリマー組成物。
  16. 請求項12に記載のプロセスに従って調製されるポリマー組成物であって、前記ポリマー組成物が、ステップ(c)なしで請求項12に記載のプロセスによって調製されるポリマー組成物よりも少なくとも10重量パーセント高い結晶化溶出分画における高密度画分を有する、ポリマー組成物。
  17. 請求項12に記載のプロセスに従って調製されるポリマー組成物であって、前記ポリマー組成物が、ステップ(c)なしで請求項12に記載のプロセスによって調製されるポリマー組成物よりも少なくとも0.5℃高い結晶化溶出分画における高密度画分ピーク温度を有する、ポリマー組成物。
  18. 請求項12に記載のプロセスに従って調製されるポリマー組成物であって、98.5℃以上のピーク温度を有する結晶化溶出分画における高密度画分含有量を更に含む、ポリマー組成物。
  19. 請求項12に記載のプロセスに従って調製されるポリマー組成物であって、式(I)を有する少なくとも1つの化合物を0.1〜300ppm含む、ポリマー組成物。
  20. エチレンおよび少なくとも1つの追加の重合性モノマーを重合して、ポリマー組成物を形成するための溶液プロセスであって、
    重合条件下で、エチレンおよび前記追加の重合性モノマーを触媒組成物および電子供与体修飾剤と接触させることを含み、
    前記触媒組成物が、出発プロ触媒組成物およびアルキル−アルミニウム共触媒を含み、
    前記追加の重合性モノマーが、C3−20α−オレフィンであり、
    前記電子供与体修飾剤が、式(I)、
    を有し、式中、
    Aが、−CRCRCR−または−SiR−であり、
    およびXの各々が、水素、R、またはC(=O)Rであり、
    Rが、任意で1つの以上のハロゲンまたは少なくとも1つのヘテロ原子を含む少なくとも1つの官能基で置換された、C−C20ヒドロカルビルであり、
    〜Rの各々が、水素、または任意で少なくとも1つのヘテロ原子で構成されるC−C20ヒドロカルビルであり、
    〜RまたはR〜R中の非水素原子の総数が、2よりも大きく、
    〜RまたはR〜Rが、任意で環状構造を形成し、
    およびXが、両方とも水素ではない、プロセス。
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