JP2021155671A - Method for producing ethylene polymerization catalyst component, method for producing ethylene polymerization catalyst, and method for producing ethylenic polymer - Google Patents
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- Polymerization Catalysts (AREA)
Abstract
Description
本発明は、エチレン系重合触媒成分の製造方法、エチレン系重合触媒の製造方法、およびエチレン系重合体の製造方法に関する。さらに詳しくは、超高分子量のエチレン系重合体を製造可能なエチレン系重合触媒成分、エチレン系重合触媒の製造方法、およびエチレン系重合体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an ethylene-based polymerization catalyst component, a method for producing an ethylene-based polymerization catalyst, and a method for producing an ethylene-based polymer. More specifically, the present invention relates to an ethylene-based polymerization catalyst component capable of producing an ultra-high molecular weight ethylene-based polymer, a method for producing an ethylene-based polymerization catalyst, and a method for producing an ethylene-based polymer.
エチレン系重合体は、産業分野におけるプラスチック材料を代表する基幹資材である。エチレン系重合体は、非常に多くの技術分野において汎用されているので、その用途や成形法に応じて要求される、分子量分布や流動性などの特性及び機械的物性や熱的性質などの各種の性能が広範囲にわたっている。
そのようなエチレン系重合体を製造するために、各種の重合触媒が開発され、改良が重ねられている。そのなかで、チーグラー触媒やメタロセン触媒と共に、フィリップス触媒が重用されている。フィリップス触媒は、クロム化合物をシリカ、シリカ−アルミナ、シリカ−チタニアのような無機酸化物担体に担持させ、非還元性雰囲気で賦活することにより担持されたクロム原子の少なくとも一部のクロム原子を6価としたクロム触媒である。フィリップス触媒では、広い分子量分布のエチレン系重合体が得られ、一般に成形性が良好でありブロー成形などに用いられる。
Ethylene-based polymers are key materials that represent plastic materials in the industrial field. Since ethylene-based polymers are widely used in a large number of technical fields, various properties such as molecular weight distribution and fluidity, mechanical properties, and thermal properties are required according to the application and molding method. Performance is widespread.
In order to produce such an ethylene-based polymer, various polymerization catalysts have been developed and improved. Among them, the Philips catalyst is heavily used along with the Ziegler catalyst and the metallocene catalyst. The Phillips catalyst carries at least a part of the chromium atoms supported by supporting the chromium compound on an inorganic oxide carrier such as silica, silica-alumina, or silica-titania and activating it in a non-reducing atmosphere. It is a valent chromium catalyst. In the Philips catalyst, an ethylene-based polymer having a wide molecular weight distribution can be obtained, which generally has good moldability and is used for blow molding and the like.
大型のブロー成形製品においては、耐クリープ性と耐衝撃性が重要な性能である。従来のフィリップス触媒によって得られる広い分子量分布を有するエチレン系重合体を、大型製品などにブロー成形した場合、成形品は、耐クリープ性と耐衝撃性のバランスが必ずしも十分でない。耐クリープ性と耐衝撃性は、相反する物性であり、耐クリープ性が向上すると、耐衝撃性が低下し、逆に耐衝撃性が向上すると、耐クリープ性が低下するのが一般的である。 Creep resistance and impact resistance are important performances in large blow-molded products. When an ethylene-based polymer having a wide molecular weight distribution obtained by a conventional Philips catalyst is blow-molded into a large-sized product or the like, the molded product does not necessarily have a sufficient balance between creep resistance and impact resistance. Creep resistance and impact resistance are contradictory physical properties. Generally, when the creep resistance is improved, the impact resistance is lowered, and conversely, when the impact resistance is improved, the creep resistance is lowered. ..
従って、フィリップス触媒において、耐クリープ性などの物性と成形性が共に優れたエチレン系重合体が得られるのであれば、従来のレベルを超えて物性と成形性のバランスに優れた材料になる。ところが、フィリップス触媒を用いて、適当な長さの長鎖分岐を適切な分子量領域に適度な量だけ導入するような精密な触媒制御方法は、現段階の技術では困難なため、物性と成形性をともに向上させる方法については具体的な指針は未だ得られていない。
フィリップス触媒を用いて良好な物性バランスと成形性を持ったエチレン系重合体を得る試みとして、特定の構造を有する担体を用いる検討が行われている。例えば特許文献1、特許文献2には、特定の表面積、平均細孔容積、平均細孔径を有する高多孔質シリカを用いることが開示されている。また、特許文献3には、特定の構造を有するシリカから得られるフィリップス触媒と有機アルミニウム化合物を組み合わせて、ポリマーの分子量分布を広げる技術が開示されている。さらに特許文献4では特異な細孔の構造と結晶性を有するシリカを用いることについて開示されている。
しかしながら、これらの触媒ではポリマーの分子量分布や組成分布を制御することは困難であり、目標とする材料特性を発現するように触媒を設計することは出来ていない。
Therefore, in the Philips catalyst, if an ethylene-based polymer having excellent physical properties such as creep resistance and moldability can be obtained, the material has an excellent balance between physical properties and moldability beyond the conventional level. However, a precise catalyst control method that uses a Philips catalyst to introduce a long-chain branch of an appropriate length into an appropriate molecular weight region in an appropriate amount is difficult with the current technology, and therefore has physical properties and moldability. No concrete guideline has yet been obtained on how to improve both.
As an attempt to obtain an ethylene-based polymer having a good balance of physical properties and moldability using a Philips catalyst, studies using a carrier having a specific structure have been conducted. For example,
However, it is difficult to control the molecular weight distribution and composition distribution of the polymer with these catalysts, and the catalyst cannot be designed so as to exhibit the target material properties.
そこで、高分子量成分と低分子量成分とを別々の触媒により重合させる試みが行われている。例えば、分子量が高くかつ分子量分布が広い高分子量成分を製造し、同時に分子量が低くかつ分子量分布が狭い低分子量成分を製造すれば、高分子量成分を増加させ、低分子量成分を減少させることができ、耐クリープ性及び耐衝撃性を共に向上させることが可能になる。このような観点から、特許文献5では、粘土鉱物を担体として用いたフィリップス触媒により高分子量のポリエチレンが得られることが開示されている。また、特許文献6、特許文献7では、粘土鉱物と通常のシリカを組み合わせることにより、得られるポリマーの分子量分布を制御可能なことが開示されている。
また、特許文献7、特許文献8には、噴霧乾燥造粒により、異なる無機酸化物を混合して噴霧乾燥造粒する技術が開示されている。
このように、種々の触媒が開発され、様々なエチレン系重合体が合成されているが、既存の触媒を用いて製造されたエチレン系重合体では所望の効果が得られない場合もある。そこで、エチレン系重合体のバリエーションの一つとして、超高分子量成分を有するエチレン系重合体が安定して製造できる、粒子性状の良い触媒技術が望まれている。
Therefore, attempts have been made to polymerize the high molecular weight component and the low molecular weight component using separate catalysts. For example, if a high molecular weight component having a high molecular weight and a wide molecular weight distribution is produced, and at the same time, a low molecular weight component having a low molecular weight and a narrow molecular weight distribution is produced, the high molecular weight component can be increased and the low molecular weight component can be decreased. , It becomes possible to improve both creep resistance and impact resistance. From this point of view,
Further, Patent Documents 7 and 8 disclose a technique for spray-drying and granulating by mixing different inorganic oxides by spray-drying and granulating.
As described above, various catalysts have been developed and various ethylene-based polymers have been synthesized, but ethylene-based polymers produced by using existing catalysts may not have a desired effect. Therefore, as one of the variations of the ethylene-based polymer, a catalyst technology having good particle properties is desired, which can stably produce an ethylene-based polymer having an ultra-high molecular weight component.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、超高分子量成分を有するエチレン系重合体を安定して製造できる、粒子性状の良いエチレン系重合触媒成分を提供することを目的とする。また、本発明は、超高分子量成分を有するエチレン系重合体を安定して製造できる、粒子性状の良いエチレン系重合触媒の製造方法、超高分子量成分を有するエチレン系重合体を安定して製造できるエチレン系重合体の製造方法を提供することも目的とする。本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意研究を重ねた結果、特定の赤外線吸収スペクトル及び化学組成を有するエチレン系重合触媒成分を噴霧乾燥造粒して得られた造粒粒子に対して所定の溶媒を用いてクロム化合物を含浸させることによって、超高分子量成分を有するエチレン系重合体を安定して製造できる粒子性状の良い触媒技術を提供できることを見出し、この知見に基づき、本発明を完成するに至った。本発明は、以下の形態として実現することが可能である。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an ethylene-based polymerization catalyst component having good particle properties, which can stably produce an ethylene-based polymer having an ultra-high molecular weight component. Further, the present invention is a method for producing an ethylene-based polymerization catalyst having good particle properties, which can stably produce an ethylene-based polymer having an ultra-high molecular weight component, and a method for stably producing an ethylene-based polymer having an ultra-high molecular weight component. It is also an object of the present invention to provide a method for producing an ethylene-based polymer capable of producing the same. As a result of intensive research to solve the above problems, the present inventors have obtained granulated particles obtained by spray-drying and granulating an ethylene-based polymerization catalyst component having a specific infrared absorption spectrum and chemical composition. We have found that by impregnating a chromium compound with a predetermined solvent, it is possible to provide a catalytic technique having good particle properties capable of stably producing an ethylene-based polymer having an ultra-high molecular weight component, and based on this finding, the present invention. Has been completed. The present invention can be realized as the following forms.
〔1〕下記の工程(1)、(2)、(3)を順に行うことを特徴とする、エチレン系重合触媒成分の製造方法。
工程(1):下記成分Aと下記成分Bの混合比率が、それぞれの重量比で、成分A:成分B=1:99〜100:0のスラリーを調製し、得られたスラリーを噴霧乾燥造粒して粒子化し、造粒粒子を得る工程。
工程(2):前記工程(1)から得られた造粒粒子に、25℃における比誘電率(ε0)が50以下である溶媒存在下においてクロム化合物を含浸させ、クロム化合物担持成分を得る工程。
工程(3):前記工程(2)の溶媒を除去することにより、流動性のあるクロム化合物担持成分を得る工程。
成分A:以下の特性1及び特性2を有する無機酸化物。
(特性1)分析の前処理として600℃で24時間焼成した後に測定した赤外線吸収スペクトルにおいて、3600cm−1〜3699cm−1の範囲Xで最大となるピーク強度Pxに対する3700cm−1〜3799cm−1の範囲Yで最大となるピーク強度Pyの比率Py/Pxが10未満である。
(特性2):SiO2を90重量%以上含有する。
成分B:微粒子無機酸化物。
[1] A method for producing an ethylene-based polymerization catalyst component, which comprises sequentially performing the following steps (1), (2), and (3).
Step (1): A slurry in which the mixing ratio of the following component A and the following component B is the weight ratio of each of the following components A: component B = 1: 99 to 100: 0 is prepared, and the obtained slurry is spray-dried. The process of granulating and granulating to obtain granulated particles.
Step (2): The granulated particles obtained from the step (1) are impregnated with a chromium compound in the presence of a solvent having a relative permittivity (ε 0) of 50 or less at 25 ° C. to obtain a chromium compound-carrying component. Process.
Step (3): A step of obtaining a fluid chromium compound-supporting component by removing the solvent of the step (2).
Component A: An inorganic oxide having the
(Property 1) in the infrared absorption spectrum was measured after calcination for 24 hours at 600 ° C. as a pretreatment for the analysis, the 3700cm -1 ~3799cm -1 to the peak intensity Px with a maximum in the range X of 3600cm -1 ~3699cm -1 The ratio Py / Px of the peak intensity Py that becomes the maximum in the range Y is less than 10.
(Characteristic 2): Contains 90% by weight or more of SiO 2.
Component B: Fine particle inorganic oxide.
〔2〕前記成分Aが、さらに以下の特性3を有する無機酸化物であることを特徴とする、〔1〕に記載のエチレン系重合触媒成分の製造方法。
(特性3)粉末X線回折において2θ=23°〜29°に半値幅0.2°以上5°以下のピークがある
[2] The method for producing an ethylene-based polymerization catalyst component according to [1], wherein the component A is an inorganic oxide further having the following
(Characteristic 3) In powder X-ray diffraction, there is a peak with a half width of 0.2 ° or more and 5 ° or less at 2θ = 23 ° to 29 °.
〔3〕前記成分Bが、SiO2を90重量%以上含有する微粒子無機酸化物であることを特徴とする、〔1〕または〔2〕に記載のエチレン系重合触媒成分の製造方法。 [3] The method for producing an ethylene-based polymerization catalyst component according to [1] or [2], wherein the component B is a fine particle inorganic oxide containing 90% by weight or more of SiO 2.
〔4〕前記工程(2)で用いる溶媒が、炭素水素化合物並びに酸素原子、水素原子および炭素原子を含む化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種類含む溶媒であることを特徴とする、〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載のエチレン系重合触媒成分の製造方法。 [4] The solvent used in the step (2) is a solvent containing at least one selected from the group consisting of a hydrocarbon compound and a compound containing an oxygen atom, a hydrogen atom and a carbon atom [1]. The method for producing an ethylene-based polymerization catalyst component according to any one of [3].
〔5〕前記成分Aがさらに以下の特性4を有する無機酸化物であることを特徴とする、〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載のエチレン系重合触媒成分の製造方法。
(特性4)平均粒径が0.01μm〜10μm。
[5] The method for producing an ethylene-based polymerization catalyst component according to any one of [1] to [4], wherein the component A is an inorganic oxide further having the
(Characteristic 4) The average particle size is 0.01 μm to 10 μm.
〔6〕前記成分Bが、平均粒径が0.01μm〜50μmの無機酸化物であることを特徴とする、〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載のエチレン系重合触媒成分の製造方法。 [6] The ethylene-based polymerization catalyst component according to any one of [1] to [5], wherein the component B is an inorganic oxide having an average particle size of 0.01 μm to 50 μm. Production method.
〔7〕前記工程(1)の前記スラリーが、前記成分Aと前記成分Bを合わせてた重量として5重量%〜50重量%((前記成分A+前記成分B)/水スラリー×100)で調製されることを特徴とする、〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載のエチレン系重合触媒成分の製造方法。 [7] The slurry of the step (1) is prepared in an amount of 5% by weight to 50% by weight ((the component A + the component B) / water slurry × 100) as the total weight of the component A and the component B. The method for producing an ethylene-based polymerization catalyst component according to any one of [1] to [6].
〔8〕前記工程(2)において、クロム原子を0.01重量%〜2.0重量%含有する前記クロム化合物担持成分を得ることを特徴とする、〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載のエチレン系重合触媒成分の製造方法。 [8] Any one of [1] to [7], which comprises obtaining the chromium compound-supporting component containing 0.01% by weight to 2.0% by weight of a chromium atom in the step (2). The method for producing an ethylene-based polymerization catalyst component according to the section.
〔9〕〔1〕〜〔8〕のいずれか1項に記載の製造方法により得られるエチレン系重合触媒成分を用いて、さらに下記工程(4)を経ることを特徴とする、エチレン系重合触媒の製造方法。
工程(4):前記クロム化合物担持成分を、非還元性雰囲気下、400℃〜900℃で焼成活性化することにより少なくとも一部のクロム原子を6価とする工程。
[9] An ethylene-based polymerization catalyst, which further undergoes the following step (4) using the ethylene-based polymerization catalyst component obtained by the production method according to any one of [1] to [8]. Manufacturing method.
Step (4): A step of making at least a part of chromium atoms hexavalent by calcination activation of the chromium compound-supporting component in a non-reducing atmosphere at 400 ° C. to 900 ° C.
〔10〕前記工程(4)において、前記クロム化合物担持成分に含まれるクロム原子のうち50%以上のクロム原子を6価に酸化することを特徴とする、〔9〕に記載のエチレン系重合触媒の製造方法。 [10] The ethylene-based polymerization catalyst according to [9], wherein in the step (4), 50% or more of the chromium atoms contained in the chromium compound-supporting component are oxidized to hexavalent. Manufacturing method.
〔11〕〔9〕または〔10〕に記載の製造方法により得られるエチレン系重合触媒を用いて、エチレンを少なくとも含むモノマーを重合することを特徴とする、エチレン系重合体の製造方法。 [11] A method for producing an ethylene-based polymer, which comprises polymerizing a monomer containing at least ethylene using an ethylene-based polymerization catalyst obtained by the production method according to [9] or [10].
本発明のエチレン系重合触媒成分の製造方法によれば、超高分子量成分を有するエチレン系重合体を安定して製造でき、粒子性状の良いエチレン系重合触媒を提供できる。
本発明のエチレン系重合体触媒の製造方法によれば、超高分子量成分を有するエチレン系重合体を安定して製造でき、粒子性状の良いエチレン系重合触媒を製造できる。
本発明のエチレン系重合体の製造方法によれば、超高分子量成分を有するエチレン系重合体を安定して製造できる。
According to the method for producing an ethylene-based polymerization catalyst component of the present invention, an ethylene-based polymer having an ultra-high molecular weight component can be stably produced, and an ethylene-based polymerization catalyst having good particle properties can be provided.
According to the method for producing an ethylene-based polymer catalyst of the present invention, an ethylene-based polymer having an ultra-high molecular weight component can be stably produced, and an ethylene-based polymerization catalyst having good particle properties can be produced.
According to the method for producing an ethylene polymer of the present invention, an ethylene polymer having an ultra-high molecular weight component can be stably produced.
以下、本発明について、項目毎に具体的かつ詳細に説明する。
なお、本明細書において、数値範囲について「〜」を用いた記載では、特に断りがない限り、下限値及び上限値を含むものとする。例えば、「10〜20」という記載では、下限値である「10」、上限値である「20」のいずれも含むものとする。すなわち、「10〜20」は、「10以上20以下」と同じ意味である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail and concretely for each item.
In this specification, the description using "~" for the numerical range shall include the lower limit value and the upper limit value unless otherwise specified. For example, in the description of "10 to 20", both the lower limit value "10" and the upper limit value "20" are included. That is, "10 to 20" has the same meaning as "10 or more and 20 or less".
1.エチレン系重合触媒成分の製造方法
エチレン系重合触媒成分の製造方法は、下記の工程(1)、(2)、(3)を順に行うことを特徴とする。
工程(1):下記成分Aと下記成分Bの混合比率が、それぞれの重量比で、成分A:成分B=1:99〜100:0のスラリーを調製し、得られたスラリーを噴霧乾燥造粒して粒子化し、造粒粒子を得る工程。
工程(2):前記工程(1)から得られた造粒粒子に、25℃における比誘電率(ε0)が50以下である溶媒存在下においてクロム化合物を含浸させ、クロム化合物担持成分を得る工程。
工程(3):前記工程(2)の溶媒を除去することにより、流動性のあるクロム化合物担持成分を得る工程。
成分A:以下の特性1及び特性2を有する無機酸化物。
(特性1)分析の前処理として600℃で24時間焼成した後に測定した赤外線吸収スペクトルにおいて、3600cm−1〜3699cm−1の範囲Xで最大となるピーク強度Pxに対する3700cm−1〜3799cm−1の範囲Yで最大となるピーク強度Pyの比率Py/Pxが10未満である。
(特性2):SiO2を90重量%以上含有する。
成分B:微粒子無機酸化物。
1. 1. Method for Producing Ethylene-based Polymerization Catalyst Component A method for producing an ethylene-based polymerization catalyst component is characterized in that the following steps (1), (2), and (3) are sequentially performed.
Step (1): A slurry in which the mixing ratio of the following component A and the following component B is the weight ratio of each of the following components A: component B = 1: 99 to 100: 0 is prepared, and the obtained slurry is spray-dried. The process of granulating and granulating to obtain granulated particles.
Step (2): The granulated particles obtained from the step (1) are impregnated with a chromium compound in the presence of a solvent having a relative permittivity (ε 0) of 50 or less at 25 ° C. to obtain a chromium compound-carrying component. Process.
Step (3): A step of obtaining a fluid chromium compound-supporting component by removing the solvent of the step (2).
Component A: An inorganic oxide having the following
(Property 1) in the infrared absorption spectrum was measured after calcination for 24 hours at 600 ° C. as a pretreatment for the analysis, the 3700cm -1 ~3799cm -1 to the peak intensity Px with a maximum in the range X of 3600cm -1 ~3699cm -1 The ratio Py / Px of the peak intensity Py that becomes the maximum in the range Y is less than 10.
(Characteristic 2): Contains 90% by weight or more of SiO 2.
Component B: Fine particle inorganic oxide.
2.工程(1)における造粒粒子の製造方法
造粒粒子は、成分Aと成分Bの混合比率が、成分A:成分B=1:99〜100:0のスラリーを調製し、得られたスラリーを噴霧乾燥造粒して粒子化して得られる。成分Aとしては、下記の無機酸化物粒子A1が例示される。成分Bとしては、下記の無機酸化物粒子B1が例示される。
2. Method for Producing Granulated Particles in Step (1) For the granulated particles, prepare a slurry in which the mixing ratio of component A and component B is component A: component B = 1: 99 to 100: 0, and obtain the obtained slurry. It is obtained by spray-drying granulation and granulating. Examples of the component A include the following inorganic oxide particles A1. Examples of the component B include the following inorganic oxide particles B1.
2.1.成分Aとしての無機酸化物粒子A1
特性1及び特性2を有する無機酸化物として、下記の無機酸化物粒子A1が好適に例示される。無機酸化物粒子A1は特性1及び特性2の他に、特性3、特性4、及びその他の特性を有していてもよい。
2.1. Inorganic oxide particles A1 as component A
The following inorganic oxide particles A1 are preferably exemplified as the inorganic oxide having the
(1)無機酸化物粒子A1の特性1
特性1は、赤外線吸収スペクトルにおいて、3600cm−1〜3699cm−1の範囲Xで最大となるピーク強度Pxに対する3700cm−1〜3799cm−1の範囲Yで最大となるピーク強度Pyの比率Py/Pxが10未満であるという特性である。
赤外線吸収スペクトルにおいて、3550cm−1付近に現れるピークは、水素結合性OH基に由来する。また、3650cm−1付近に現れるピークは、他と相互作用できない部位にあるOH基に由来する。他方、3750cm−1付近に現れるピークは、外表面の孤立OH基に由来する。上述の特性1の要件を充足する無機酸化物は、3650cm−1付近のピーク強度が相対的に強くなっている。このことは、無機酸化物粒子A1が、高温に加熱した場合にも、脱水縮合に関与しないOH基を多く含有する構造を有していることを示している。このような構造は、熱的に安定な規則性のある構造と考えられ、構造の規則性がOH基の配列に影響していると推定される。
なお、図1のグラフにおいて、無機酸化物粒子A1の一例(後述する実施例)の赤外線吸収スペクトルを実線で示す。
(1) Characteristics of Inorganic
In the infrared absorption spectrum, the peak appearing near 3550 cm -1 is derived from a hydrogen-bonding OH group. The peak appearing near 3650 cm -1 is derived from the OH group at the site where it cannot interact with others. On the other hand, the peak appearing near 3750 cm -1 is derived from the isolated OH group on the outer surface. Inorganic oxides that satisfy the above-mentioned requirement of characteristic 1 have a relatively strong peak intensity near 3650 cm-1. This indicates that the inorganic oxide particles A1 have a structure containing a large amount of OH groups that are not involved in dehydration condensation even when heated to a high temperature. Such a structure is considered to be a thermally stable and regular structure, and it is presumed that the regularity of the structure affects the arrangement of OH groups.
In the graph of FIG. 1, the infrared absorption spectrum of an example (example described later) of the inorganic oxide particles A1 is shown by a solid line.
(2)無機酸化物粒子A1の特性2
特性2は、SiO2を90重量%以上含有するという特性である。つまり、無機酸化物粒子A1は、主成分がSiO2の無機酸化物である。無機酸化物粒子A1におけるSiO2の含有率は、90重量%以上であればよいが、95重量%以上が好ましく、98重量%以上が更に好ましい。もちろん、SiO2の含有率は、100重量%であってもよい。無機酸化物粒子A1は、主成分がSiO2の粒子であるから、無機酸化物の形状を制御し易く、また触媒性能に優れる。
含有率が100重量%未満の場合、残りの成分は任意の無機酸化物成分であって良いが、周期表(無機化合物命名法の1990年規則による周期律表)の第2,3,4、及び13族金属を含む酸化物が好ましい。具体的には、マグネシア(MgO)、アルミナ(Al2O3)、チタニア(TiO2)、ジルコニア(ZrO2)、及びこれらの複合酸化物、すなわちアルミナ−チタニア(Al2O3−TiO2)、アルミナーマグネシア(Al2O3−MgO)、アルミナ−ジルコニア(Al2O3−ZrO2)、チタニア−マグネシア(TiO2−MgO)、チタニア−ジルコニア(TiO2−ZrO2)等が例示できる。これらの中で、マグネシア、アルミナ、チタニアが好ましく、さらにはアルミナ、チタニアが好ましい。
(2) Characteristics of inorganic
The characteristic 2 is that the SiO 2 is contained in an amount of 90% by weight or more. That is, the inorganic oxide particles A1 are inorganic oxides whose main component is SiO 2 . The content of SiO 2 in the inorganic oxide particles A1 may be 90% by weight or more, preferably 95% by weight or more, and more preferably 98% by weight or more. Of course, the content of SiO 2 may be 100% by weight. Since the main component of the inorganic oxide particles A1 is SiO 2 , the shape of the inorganic oxide is easily controlled and the catalytic performance is excellent.
If the content is less than 100% by weight, the remaining components may be any inorganic oxide components, but the second, third, and fourth of the periodic table (periodic table according to the 1990 rules of the Inorganic Compound Naming Method), And oxides containing Group 13 metals are preferred. Specifically, magnesia (MgO), alumina (Al 2 O 3 ), titania (TiO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), and composite oxides thereof, that is, alumina-titania (Al 2 O 3- TiO 2 ). , Alumina magnesia (Al 2 O 3- MgO), Alumina-zirconia (Al 2 O 3- ZrO 2 ), Titania-Magnesia (TIO 2- MgO), Titania-Zirconia (TIO 2- ZrO 2 ) and the like can be exemplified. .. Among these, magnesia, alumina and titania are preferable, and alumina and titania are more preferable.
(3)無機酸化物粒子A1の特性3
無機酸化物粒子A1は、粉末X線回折において2θ=23°〜29°に半値幅0.2°以上5°以下の結晶性を示すピークを有することが好ましい。無機酸化物粒子A1が結晶性であると、エチレン系重合体が高分子量化する傾向にある。
(3) Characteristics of inorganic
The inorganic oxide particles A1 preferably have a peak showing crystallinity of a half width of 0.2 ° or more and 5 ° or less at 2θ = 23 ° to 29 ° in powder X-ray diffraction. When the inorganic oxide particles A1 are crystalline, the ethylene-based polymer tends to have a high molecular weight.
(4)無機酸化物粒子A1の特性4
無機酸化物粒子A1の平均粒径は、特に限定されない。無機酸化物粒子A1の平均粒径は、噴霧乾燥造粒により造粒粒子を形成する上で、0.01μm〜10μmであることが好ましく、0.05μm〜6.0μmであることがより好ましく、0.1μm〜3.0μmであることが更に好ましい。
なお、クロム触媒A2の粒子の平均粒子径は、レーザー回折法による測定か、20個のクロム触媒A2の粒子径を走査型電子顕微鏡(SEM)で測定し、その測定値を平均化することにより求められる。今回は、平均粒子径が0.1μm以上の粒子についてはレーザー回折法による粒度分布測定装置により平均粒子径(メジアン径)を求め、平均粒子径が0.1μm未満の粒子についてはSEM観察により平均粒子径を求めた。
レーザー回折法による測定方法は、まず、無機酸化物粒子A1を0.05g量りとり、これを蒸留水9.95gにスターラーで撹拌させながら、ゆっくり加え、均一な0.5重量%の無機酸化物粒子A1/水スラリーを調製する。この無機酸化物粒子A1/水スラリーをサンプルとしてレーザー回折散乱式の粒度測定装置(例えば、堀場製作所製レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置LA−920)を用い、分散媒を水、屈折率1.3、形状係数1.0の条件で測定する。
(4) Characteristics of inorganic
The average particle size of the inorganic oxide particles A1 is not particularly limited. The average particle size of the inorganic oxide particles A1 is preferably 0.01 μm to 10 μm, more preferably 0.05 μm to 6.0 μm in forming the granulated particles by spray drying granulation. It is more preferably 0.1 μm to 3.0 μm.
The average particle size of the particles of the chromium catalyst A2 can be measured by a laser diffraction method or by measuring the particle size of 20 chromium catalysts A2 with a scanning electron microscope (SEM) and averaging the measured values. Desired. This time, for particles with an average particle diameter of 0.1 μm or more, the average particle diameter (median diameter) was determined by a particle size distribution measuring device using a laser diffraction method, and for particles with an average particle diameter of less than 0.1 μm, the average was obtained by SEM observation. The particle size was determined.
In the measurement method by the laser diffraction method, first, 0.05 g of the inorganic oxide particles A1 is weighed, and this is slowly added to 9.95 g of distilled water while stirring with a stirrer, and a uniform 0.5% by weight of the inorganic oxide is added. Prepare particle A1 / water slurry. Using this inorganic oxide particle A1 / water slurry as a sample, a laser diffraction / scattering type particle size measuring device (for example, a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device LA-920 manufactured by Horiba Seisakusho) was used, and the dispersion medium was water and the refractive index. Measure under the conditions of 1.3 and shape coefficient 1.0.
(5)無機酸化物粒子A1の表面積
無機酸化物粒子A1の表面積は、特に限定されない。クロム原子が分散した状態で担持されるという観点から、表面積が10m2/g以上1000m2/g以下であることが好ましく、20m2/g以上500m2/g以下であることがより好ましく、50m2/g以上400m2/g以下であることが更に好ましい。
(5) Surface Area of Inorganic Oxide Particles A1 The surface area of the inorganic oxide particles A1 is not particularly limited. From the viewpoint that the chromium atoms are supported in a dispersed state, the surface area is preferably 10 m 2 / g or more and 1000 m 2 / g or less, more preferably 20 m 2 / g or more and 500 m 2 / g or less, and 50 m. It is more preferably 2 / g or more and 400 m 2 / g or less.
(6)無機酸化物粒子A1の細孔容積
無機酸化物粒子A1の細孔容積は、特に限定されないが、細孔容積が0.05〜5mL/gであることが好ましく、0.1〜3mL/gであることが更に好ましい。
(6) Pore Volume of Inorganic Oxide Particles A1 The pore volume of the inorganic oxide particles A1 is not particularly limited, but the pore volume is preferably 0.05 to 5 mL / g, preferably 0.1 to 3 mL. It is more preferably / g.
(7)無機酸化物粒子A1の形状
無機酸化物粒子A1の形状は特に限定されない。例えば、無機酸化物粒子A1は、粒子形状が板状である態様を採用することができる(第1態様)。
または、無機酸化物粒子A1は、板状の無機酸化物粒子A1が凝集した凝集体が含有されている態様を採用することができる(第2態様)。この第2態様の場合には、無機酸化物粒子A1は、凝集体のみから構成されていてもよい。また、この第2態様では、板状の無機酸化物粒子A1が凝集した凝集体と、板状の無機酸化物粒子A1であって凝集していない粒子と、が混在していてもよい。
板状の無機酸化物粒子A1の板厚T(nm)は、特に限定されない。結晶性構造を維持すること、及び重合時のポリマー中への分散性を維持する観点から、無機酸化物粒子A1の板厚T(nm)の平均値が1nm以上100nm以下であることが好ましく、5nm以上50nm以下であることがより好ましく、10nm以上40nm以下であることが更に好ましい。
なお、平面構造を有する結晶性シリカは非晶質シリカとは結晶構造が異なることから非晶質シリカとは違った特有な表面OH基構造を有すると考えられる。Phillips触媒は表面OH基上に6価のクロム原子が担持されたエチレン系重合触媒である。このようなエチレン系重合触媒では、平面構造を有する結晶性シリカ特有のOH基構造の影響により、得られる重合体が高分子量化すると考えられる。
(7) Shape of Inorganic Oxide Particles A1 The shape of the inorganic oxide particles A1 is not particularly limited. For example, the inorganic oxide particles A1 can adopt an aspect in which the particle shape is plate-like (first aspect).
Alternatively, as the inorganic oxide particles A1, an embodiment in which agglomerates of plate-shaped inorganic oxide particles A1 are contained can be adopted (second aspect). In the case of this second aspect, the inorganic oxide particles A1 may be composed of only aggregates. Further, in this second aspect, agglomerates in which the plate-shaped inorganic oxide particles A1 are aggregated and particles which are plate-shaped inorganic oxide particles A1 and are not agglomerated may be mixed.
The plate thickness T (nm) of the plate-shaped inorganic oxide particles A1 is not particularly limited. From the viewpoint of maintaining the crystalline structure and maintaining the dispersibility in the polymer during polymerization, the average value of the plate thickness T (nm) of the inorganic oxide particles A1 is preferably 1 nm or more and 100 nm or less. It is more preferably 5 nm or more and 50 nm or less, and further preferably 10 nm or more and 40 nm or less.
Since crystalline silica having a planar structure has a different crystal structure from amorphous silica, it is considered to have a unique surface OH group structure different from amorphous silica. The Phillips catalyst is an ethylene-based polymerization catalyst in which a hexavalent chromium atom is supported on a surface OH group. In such an ethylene-based polymerization catalyst, it is considered that the obtained polymer has a high molecular weight due to the influence of the OH group structure peculiar to crystalline silica having a planar structure.
2.2.成分Bとしての無機酸化物粒子B1
エチレン系重合触媒成分には、無機酸化物粒子A1以外に無機酸化物粒子B1を含むことができる。
無機酸化物粒子B1は、微粒子無機酸化物である。無機酸化物粒子B1は、非晶質であることが好ましい。
無機酸化物粒子B1は、主成分がシリカ(SiO2)の粒子、主成分がシリカ−チタニア(SiO2−TiO2)の粒子、及び主成分がシリカ−アルミナ(SiO2−Al2O3)の粒子からなる群より選ばれた少なくとも1種以上の粒子から構成されていることが好ましい。ここで、主成分とは、含有率(重量%)が90重量%以上の物質をいう。
主成分がシリカ(SiO2)の粒子におけるシリカ(SiO2)の含有率は、90重量%以上であればよいが、95重量%以上が好ましく、98重量%以上が更に好ましい。もちろん、シリカ(SiO2)の含有率は、100重量%であってもよい。
主成分がシリカ−チタニア(SiO2−TiO2)の粒子におけるシリカ(SiO2)及びチタニア(TiO2)の合計含有率は、90重量%以上であればよいが、95重量%以上が好ましく、98重量%以上が更に好ましい。もちろん、シリカ(SiO2)及びチタニア(TiO2)の合計含有率は、100重量%であってもよい。
主成分がシリカ−アルミナ(SiO2−Al2O3)の粒子におけるシリカ(SiO2)及びアルミナ(Al2O3)の合計含有率は、90重量%以上であればよいが、95重量%以上が好ましく、98重量%以上が更に好ましい。もちろん、シリカ(SiO2)及びアルミナ(Al2O3)の合計含有率は、100重量%であってもよい。
これらの中でも、無機酸化物の粒子形状制御の容易さや触媒性能の観点から、無機酸化物粒子B1は、主成分がシリカ(SiO2)の粒子であることが好ましい。
なお、主成分がシリカ−チタニア(SiO2−TiO2)の粒子を用いる場合には、金属成分として、チタン原子が0.2重量%〜40重量%、好ましくは0.5重量%〜30重量%、さらに好ましくは1重量%〜20重量%含有された粒子が用いられる。
また、主成分がシリカ−ジルコニア(SiO2−ZrO2)の粒子を用いる場合には、金属成分として、ジルコニウム原子が0.2重量%〜40重量%、好ましくは0.5重量%〜30重量%、さらに好ましくは1重量%〜20重量%含有された粒子が用いられる。
また、主成分がシリカ−アルミナ(SiO2−Al2O3)の粒子を用いる場合には、金属成分として、アルミニウム原子が0.2重量%〜40重量%、好ましくは0.5重量%〜30重量%、さらに好ましくは1重量%〜20重量%含有された粒子が用いられる。
2.2. Inorganic oxide particles B1 as component B
The ethylene-based polymerization catalyst component may contain inorganic oxide particles B1 in addition to the inorganic oxide particles A1.
The inorganic oxide particles B1 are fine particle inorganic oxides. The inorganic oxide particles B1 are preferably amorphous.
The inorganic oxide particles B1 are composed of particles whose main component is silica (SiO 2 ), particles whose main component is silica-titania (SiO 2- TiO 2 ), and whose main component is silica-alumina (SiO 2- Al 2 O 3 ). It is preferably composed of at least one kind of particles selected from the group consisting of the above particles. Here, the main component means a substance having a content (% by weight) of 90% by weight or more.
The content of silica (SiO 2 ) in the particles whose main component is silica (SiO 2 ) may be 90% by weight or more, preferably 95% by weight or more, and more preferably 98% by weight or more. Of course, the content of silica (SiO 2 ) may be 100% by weight.
The total content of silica (SiO 2 ) and titania (TiO 2 ) in the particles whose main component is silica-titania (SiO 2- TiO 2 ) may be 90% by weight or more, preferably 95% by weight or more. 98% by weight or more is more preferable. Of course, the total content of silica (SiO 2 ) and titania (TiO 2 ) may be 100% by weight.
The total content of silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) in the particles whose main component is silica-alumina (SiO 2- Al 2 O 3 ) may be 90% by weight or more, but 95% by weight. The above is preferable, and 98% by weight or more is more preferable. Of course, the total content of silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) may be 100% by weight.
Among these, from the viewpoint of ease of controlling the particle shape of the inorganic oxide and the catalytic performance, it is preferable that the inorganic oxide particle B1 is a particle whose main component is silica (SiO 2).
When particles of silica-titania (SiO 2- TiO 2 ) are used as the main component, the titanium atom is 0.2% by weight to 40% by weight, preferably 0.5% by weight to 30% by weight as the metal component. %, More preferably 1% to 20% by weight of the particles are used.
When particles whose main component is silica-zirconia (SiO 2- ZrO 2 ) are used, zirconium atoms are 0.2% by weight to 40% by weight, preferably 0.5% by weight to 30% by weight as metal components. %, More preferably 1% to 20% by weight of the particles are used.
When particles of silica-alumina (SiO 2- Al 2 O 3 ) are used as the main component, the metal component contains 0.2% by weight to 40% by weight of aluminum atoms, preferably 0.5% by weight or more. Particles containing 30% by weight, more preferably 1% by weight to 20% by weight are used.
無機酸化物粒子B1の平均粒径は、特に限定されない。無機酸化物粒子B1の平均粒径は、0.01μm〜50μmであることが好ましく、0.05μm〜30μmであることがより好ましく、0.1μm〜20μmであることが更に好ましい。
無機酸化物粒子B1の平均粒径は、無機酸化物粒子A1の平均粒径と同様にして求めることができる。
The average particle size of the inorganic oxide particles B1 is not particularly limited. The average particle size of the inorganic oxide particles B1 is preferably 0.01 μm to 50 μm, more preferably 0.05 μm to 30 μm, and even more preferably 0.1 μm to 20 μm.
The average particle size of the inorganic oxide particles B1 can be obtained in the same manner as the average particle size of the inorganic oxide particles A1.
無機酸化物粒子B1の表面積は、特に限定されない。クロム原子が分散した状態で担持されるという観点から、表面積が100m2/g以上1000m2/g以下であることが好ましく、150m2/g以上950m2/g以下であることがより好ましく、200m2/g以上900m2/g以下であることが更に好ましい。 The surface area of the inorganic oxide particles B1 is not particularly limited. From the viewpoint that chromium atoms are supported in a dispersed state, the surface area is preferably 100 m 2 / g or more and 1000 m 2 / g or less, more preferably 150 m 2 / g or more and 950 m 2 / g or less, and 200 m. It is more preferably 2 / g or more and 900 m 2 / g or less.
無機酸化物粒子B1の細孔容積は、特に限定されない。クロム原子が分散した状態で担持され、さらに重合中に粒子が崩壊しながらポリマーが成長しやすいという観点から、細孔容積が0.1mL/g以上5.0mL/g以下であることが好ましく、0.2mL/g以上3.0mL/gであることがより好ましい。 The pore volume of the inorganic oxide particles B1 is not particularly limited. The pore volume is preferably 0.1 mL / g or more and 5.0 mL / g or less from the viewpoint that the chromium atoms are supported in a dispersed state and the polymer easily grows while the particles collapse during the polymerization. More preferably, it is 0.2 mL / g or more and 3.0 mL / g.
2.3.成分Aと成分Bの混合比率(重量比)
成分Aと成分Bの混合比率は、それぞれの重量比で、成分A:成分B=1:99〜100:0である。成分Aと成分Bの混合比率は、成分A:成分B=10:90〜90:10であることが好ましく、成分A:成分B=15:85〜90:10であることがより好ましく、成分A:成分B=40:60〜90:10であることが更に好ましい。
成分Aの配合量は、成分Aと成分Bを合計した重量を100重量部とした場合に、10重量部以上であることが好ましく、15重量部以上であることがより好ましく、40重量部以上であることが更に好ましい。成分Aの配合量の上限は100重量部である。成分Aの配合量が下限以上であれば、高分子量の重合体が得られる。
2.3. Mixing ratio of component A and component B (weight ratio)
The mixing ratio of the component A and the component B is component A: component B = 1: 99 to 100: 0 in each weight ratio. The mixing ratio of the component A and the component B is preferably component A: component B = 10: 90 to 90:10, more preferably component A: component B = 15: 85 to 90:10, and the component. A: It is more preferable that the component B = 40:60 to 90:10.
The blending amount of the component A is preferably 10 parts by weight or more, more preferably 15 parts by weight or more, and 40 parts by weight or more when the total weight of the component A and the component B is 100 parts by weight. Is more preferable. The upper limit of the blending amount of the component A is 100 parts by weight. When the blending amount of the component A is at least the lower limit, a polymer having a high molecular weight can be obtained.
2.4.造粒粒子の噴霧乾燥造粒
造粒粒子の噴霧乾燥造粒では、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ことができる。好ましくは水を分散媒として用いる。
2.4. Spray-dry granulation of granulated particles In spray-dry granulation of granulated particles, water or an organic solvent such as methanol, ethanol, chloroform, methylene chloride, pentane, hexane, heptane, toluene, or xylene is used as the dispersion medium for the raw material slurry. Can be used. Water is preferably used as the dispersion medium.
造粒粒子の噴霧乾燥造粒においてスラリーは、成分Aと成分Bを合わせた重量として5重量%〜50重量%((成分A+成分B)/水スラリー×100)で調整されることが好ましい。スラリー濃度は、より好ましくは10重量%〜45重量%であり、さらに好ましくは15重量%〜40重量%である。噴霧乾燥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、造粒の際に有機物、無機溶媒、無機塩、各種バインダーを用いてもよい。用いられるバインダーとしては、例えば砂糖、デキストローズ、コーンシロップ、ゼラチン、グルー、カルボキシメチルセルロース類、ポリビニルアルコール、水ガラス、塩化マグネシウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸マグネシウム、アルコール類、グリコール、澱粉、カゼイン、ラテックス、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、タール、ピッチ、アルミナゾル、シリカゲル、アラビアゴム、アルギン酸ソーダ等が挙げられる。
In the spray-drying granulation of the granulated particles, the slurry is preferably adjusted in an amount of 5% by weight to 50% by weight ((component A + component B) / water slurry × 100) as the total weight of the component A and the component B. The slurry concentration is more preferably 10% by weight to 45% by weight, still more preferably 15% by weight to 40% by weight. The temperature of the inlet of the hot air for spray-drying granulation varies depending on the dispersion medium, but in the case of water as an example, the temperature is 80 ° C. to 260 ° C., preferably 100 ° C. to 220 ° C.
In addition, an organic substance, an inorganic solvent, an inorganic salt, and various binders may be used for granulation. Examples of the binder used include sugar, dextrose, corn syrup, gelatin, glue, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, water glass, magnesium chloride, aluminum sulfate, aluminum chloride, magnesium sulfate, alcohols, glycol, starch, casein, and the like. Examples thereof include latex, polyethylene glycol, polyethylene oxide, tar, pitch, alumina sol, silica gel, gum arabic, and sodium alginate.
2.5.造粒粒子の平均粒径
造粒粒子の平均粒径は、特に限定されない。造粒粒子の平均粒径は、1μm〜500μmであることが好ましく、2μm〜300μmであることがより好ましく、5μm〜200μmであることがさらに好ましい。造粒粒子の平均粒径を調整する方法としては、噴霧乾燥造粒時のスラリー濃度や、スラリー供給速度を制御する方法が考えられる。平均粒径が下限以上であれば、工程(2)〜工程(4)を行うときに造粒粒子の取り扱いが容易となり、好ましい。平均粒径が上限以下であれば、工程(2)〜工程(4)を行うときに造粒粒子が崩壊しにくくなり、好ましい。
2.5. Average particle size of the granulated particles The average particle size of the granulated particles is not particularly limited. The average particle size of the granulated particles is preferably 1 μm to 500 μm, more preferably 2 μm to 300 μm, and even more preferably 5 μm to 200 μm. As a method of adjusting the average particle size of the granulated particles, a method of controlling the slurry concentration at the time of spray-drying granulation and the slurry supply rate can be considered. When the average particle size is at least the lower limit, the granulated particles can be easily handled when performing steps (2) to (4), which is preferable. When the average particle size is not more than the upper limit, the granulated particles are less likely to collapse when the steps (2) to (4) are performed, which is preferable.
3.工程(2)におけるクロム化合物担持成分F1,F2の生成
クロム化合物担持成分F1,F2は、造粒粒子に、25℃における比誘電率(ε0)が50以下である溶媒存在下においてクロム化合物Dを含浸させて得られる。
このようにしてクロム化合物担持成分F1,F2を得ることによって、仮に水のような比誘電率が大きい溶媒を用いてクロム化合物担持成分を得た場合に比して、造粒粒子の崩壊を抑制することができる。
3. 3. Generation of chromium compound-bearing components F1 and F2 in step (2) The chromium compound-bearing components F1 and F2 are the chromium compound D in the granulated particles in the presence of a solvent having a relative permittivity (ε 0 ) of 50 or less at 25 ° C. It is obtained by impregnating.
By obtaining the chromium compound-supporting components F1 and F2 in this way, the disintegration of the granulated particles is suppressed as compared with the case where the chromium compound-supporting component is obtained using a solvent having a large relative permittivity such as water. can do.
3.1.クロム化合物担持成分F1,F2
クロム化合物担持成分F1は、無機酸化物粒子A1(成分A)及び無機酸化物粒子B1(成分B)を含む造粒粒子とクロム化合物Dとを混合して得られる(第1態様)。クロム化合物担持成分F1は、無機酸化物粒子A1(成分A)及び無機酸化物粒子B1(成分B)を含む混合担体にクロム化合物Dが担持された構成である。クロム化合物担持成分F1が非還元性雰囲気で賦活されることによって、クロム触媒G1が製造される。
クロム化合物担持成分F2は、無機酸化物粒子B1(成分B)を含まず、無機酸化物粒子A1(成分A)を含む造粒粒子とクロム化合物Dとを混合して得られる(第2態様)。クロム化合物担持成分F2は、無機酸化物担体である無機酸化物粒子A1(成分A)にクロム化合物Dが担持された構成である。クロム化合物担持成分F2が非還元性雰囲気で賦活されることによって、クロム触媒G2が製造される。なお、クロム触媒G2の製造方法は、造粒粒子が無機酸化物粒子B1(成分B)を含有しない点を除いて、クロム触媒G1の製造方法と同様であり、その説明を省略する。
3.1. Chromium compound-supporting components F1, F2
The chromium compound-supporting component F1 is obtained by mixing granulated particles containing the inorganic oxide particles A1 (component A) and the inorganic oxide particles B1 (component B) with the chromium compound D (first aspect). The chromium compound-supporting component F1 has a configuration in which the chromium compound D is supported on a mixed carrier containing the inorganic oxide particles A1 (component A) and the inorganic oxide particles B1 (component B). The chromium catalyst G1 is produced by activating the chromium compound-supporting component F1 in a non-reducing atmosphere.
The chromium compound-supporting component F2 is obtained by mixing granulated particles containing the inorganic oxide particles A1 (component A) and the chromium compound D without containing the inorganic oxide particles B1 (component B) (second aspect). .. The chromium compound-supporting component F2 has a configuration in which the chromium compound D is supported on the inorganic oxide particles A1 (component A) which is an inorganic oxide carrier. The chromium catalyst G2 is produced by activating the chromium compound-supporting component F2 in a non-reducing atmosphere. The method for producing the chromium catalyst G2 is the same as the method for producing the chromium catalyst G1 except that the granulated particles do not contain the inorganic oxide particles B1 (component B), and the description thereof will be omitted.
ここで、クロム触媒G1について説明する。クロム触媒G1は、無機酸化物粒子A1(成分A)及び無機酸化物粒子B1(成分B)にクロム化合物Eが担持された触媒である。
クロム触媒G1は、少なくとも一部のクロム原子が6価のクロム触媒であり、一般にフィリップス触媒と呼ばれる触媒に分類される。
松浦一雄・三上尚孝編著「ポリエチレン技術読本」81頁 2001年 工業調査会、M.P.McDaniel; Advances in Catalysis Vol.33 p.47(1985)Academic Press Inc.、M.P.McDaniel「Handbook of Heterogeneous Catalysis」p.2400(1997)VCH、M.B.Welch etal.「Handbook of Polyolefins Synthesis and Properties」p.21(1993)Marcel Dekkerなどの文献に、この触媒の概要が記載されている。
Here, the chromium catalyst G1 will be described. The chromium catalyst G1 is a catalyst in which the chromium compound E is supported on the inorganic oxide particles A1 (component A) and the inorganic oxide particles B1 (component B).
The chromium catalyst G1 is a chromium catalyst in which at least a part of chromium atoms is hexavalent, and is generally classified into a catalyst called a Philips catalyst.
Kazuo Matsuura and Naotaka Mikami, "Polyethylene Technology Reader," p. 81, 2001 Kogyo Chosakai, M.D. P. McDaniel; Advances in Catalysis Vol. 33 p. 47 (1985) Academic Press Inc. , M.M. P. McDaniel "Handbook of Heterogeneous Catalysis" p. 2400 (1997) VCH, M.D. B. Welch et al. "Handbook of Polyolefins Synthesis and Properties" p. References such as 21 (1993) Marcel Dekker provide an overview of this catalyst.
3.2.クロム化合物E及びクロム化合物D
上記クロム化合物Eは、少なくとも一部のクロム原子が6価であるクロム化合物であれば、特に限定されない。例えば、クロム化合物Eは、酸化クロム、クロムのハロゲン化物、オキシハロゲン化物、クロム酸塩、重クロム酸塩、硝酸塩、カルボン酸塩、硫酸塩、クロム−1,3−ジケト化合物、クロム酸エステル等(以下、ここに列挙された酸化クロム〜クロム酸エステル等の3価のクロム化合物を「クロム化合物D」ともいう)に由来する。クロム化合物Dは、無機酸化物粒子A1及び無機酸化物粒子B1に担持された後、非還元性雰囲気で賦活されてクロム化合物Eになる。無機酸化物粒子A1及び無機酸化物粒子B1に、6価のクロム化合物Eを直接担持しても良い。
クロム化合物Dとして、より具体的には、酸化クロム(III)、三塩化クロム、塩化クロミル、クロム酸カリウム、クロム酸アンモニウム、重クロム酸カリウム、硝酸クロム、硫酸クロム、酢酸クロム、トリス(2−エチルヘキサノエート)クロム、クロムアセチルアセトネート、ビス(tert−ブチル)クロメート等が挙げられる。特に、クロム化合物Dとして、酸化クロム(III)、酢酸クロム、クロムアセチルアセトネートが好ましい。
なお、酢酸クロム、クロムアセチルアセトネートのような有機基を有するクロム化合物を用いた場合でも、後に述べる非還元性雰囲気での賦活によって有機基部分は、燃焼し、最終的には、酸化クロム(III)を用いた場合と同様に、無機酸化物担体表面の水酸基と反応し、少なくとも一部のクロム原子は6価となってクロム酸エステルの構造で固定化されることが知られている(V.J.Ruddic etal.;J.Phys.Chem.Vol.100 p.11062(1996)、S.M.Augustin etal.;J.Catal.Vol.161 p.641(1996)参照)。
3.2. Chromium compound E and chromium compound D
The chromium compound E is not particularly limited as long as it is a chromium compound in which at least a part of chromium atoms is hexavalent. For example, the chromium compound E includes chromium oxide, a halide of chromium, an oxyhalide, a chromate, a dichromate, a nitrate, a carboxylate, a sulfate, a chromium-1,3-diketo compound, a chromic acid ester, and the like. (Hereinafter, trivalent chromium compounds such as chromium oxide to chromic acid ester listed here are also referred to as “chromic compound D”). The chromium compound D is supported on the inorganic oxide particles A1 and the inorganic oxide particles B1 and then activated in a non-reducing atmosphere to become the chromium compound E. The hexavalent chromium compound E may be directly supported on the inorganic oxide particles A1 and the inorganic oxide particles B1.
More specifically, as chromium compound D, chromium (III) oxide, chromium trichloride, chromium chloride, potassium chromate, ammonium chromate, potassium dichromate, chromium nitrate, chromium sulfate, chromium acetate, tris (2- Ethylhexanoate) chromium, chromium acetylacetonate, bis (tert-butyl) chromate and the like can be mentioned. In particular, as the chromium compound D, chromium (III) oxide, chromium acetate, and chromium acetylacetoneate are preferable.
Even when a chromium compound having an organic group such as chromium acetate or chromium acetylacetonate is used, the organic group portion is burned by activation in a non-reducing atmosphere described later, and finally chromium oxide ( It is known that, as in the case of using III), it reacts with the hydroxyl group on the surface of the inorganic oxide carrier, and at least a part of the chromium atoms becomes hexavalent and is immobilized by the structure of the chromic acid ester (III). V. J. Compound etal .; J. Phys. Chem. Vol. 100 p. 11062 (1996), SM Augustin etal .; J. Catal. Vol. 161 p. 641 (1996)).
3.3.工程(2)で用いられる溶媒
工程(2)で用いられる溶媒は、25℃における比誘電率(ε0)が50以下である。溶媒の25℃における比誘電率は、好ましくは40以下であり、さらに好ましくは30以下である。
比誘電率は、各物質に固有の値として知られており、改訂4版・化学便覧・基礎編II(日本化学会編)のII−498、「13・3誘電率」に比誘電率に関する記載と、主要な化合物の比誘電率の値が記載されている。
比誘電率が50以下の化合物であれば、任意の化合物が適用可能であるが、触媒製造過程で残留しても触媒性能への影響が少ないという観点から、炭化水素化合物および酸素原子、水素原子および炭素原子を含む化合物を用いることが好ましい。また、流動性の触媒を得るために留去しやすいという観点で、大気圧における沸点が10℃〜200℃の化合物が好ましく、さらに好ましくは大気圧における沸点が20℃〜150℃の化合物である。比誘電率の下限は、通常、1.5以上である。
比誘電率が50以下の化合物と触媒粒子の粉体性状の関係については、次のように推定される。シリカの造粒粒子は、主に表面OH基の相互作用により形状を維持していると考えられるが、結晶性の異なるシリカ同士を造粒すると、表面OH基の構造(位置)や性質も異なるために相互作用も変化すると考えられる。このような造粒粒子は、比誘電率が50よりも大きい化合物(溶媒)の影響により、表面OH基の相互作用が弱められ、崩壊しやすくなると推定される(「溶液反応の化学」(1977年10月30日、株式会社学会出版センター、大瀧仁志他著)P.75に、溶媒の比誘電率が化合物のイオン解離に影響する旨が記載されている)。一方で、比誘電率が50以下の化合物では、OH基などの極性基の相互作用に対して電荷分離を起こしにくい性質があることから、表面OH基の相互作用が弱められることはなく、崩壊が抑制された結果、粉体性状が良好になると考えられる。
3.3. Solvent used in step (2) The solvent used in step (2) has a relative permittivity (ε 0 ) at 25 ° C. of 50 or less. The relative permittivity of the solvent at 25 ° C. is preferably 40 or less, more preferably 30 or less.
The relative permittivity is known as a value peculiar to each substance. The description and the relative permittivity values of the main compounds are described.
Any compound can be applied as long as it has a specific dielectric constant of 50 or less, but from the viewpoint that even if it remains in the catalyst manufacturing process, it has little effect on catalyst performance, hydrocarbon compounds, oxygen atoms, and hydrogen atoms And it is preferable to use a compound containing a carbon atom. Further, from the viewpoint of easy distillation to obtain a fluid catalyst, a compound having a boiling point of 10 ° C. to 200 ° C. at atmospheric pressure is preferable, and a compound having a boiling point of 20 ° C. to 150 ° C. at atmospheric pressure is more preferable. .. The lower limit of the relative permittivity is usually 1.5 or more.
The relationship between the powder properties of the compound having a relative permittivity of 50 or less and the catalyst particles is estimated as follows. It is considered that the granulated particles of silica maintain their shape mainly by the interaction of surface OH groups, but when silicas having different crystallinities are granulated, the structure (position) and properties of the surface OH groups are also different. Therefore, the interaction is also considered to change. It is presumed that such granulated particles have a weakened surface OH group interaction due to the influence of a compound (solvent) having a relative permittivity of more than 50, and are likely to dissociate (“Chemistry of Solution Reaction” (1977). (October 30, 2014, by Hitoshi Otaki et al., Academic Publishing Center, Inc.) It is described on page 75 that the relative permittivity of a solvent affects the ionic dissociation of a compound). On the other hand, a compound having a relative permittivity of 50 or less has a property that charge separation is unlikely to occur with respect to the interaction of polar groups such as OH groups, so that the interaction of surface OH groups is not weakened and decays. It is considered that the powder properties are improved as a result of the suppression of the powder properties.
工程(2)で用いられる溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、ベンゼン、キシレン、スチレン、ビフェニルなどの炭化水素化合物、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、フラン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトン、アセチルアセトン、アセトアルデヒド、アセトフェノン、酢酸、酢酸エチル、エタノール、メタノール、ブタノール、シクロペンタノンなどの酸素原子、水素原子および炭素原子を含む化合物、アニリン、アセトニトリル、キノリン、エチルアミン、エチレンジアミンなどの窒素原子、水素原子および炭素原子を含む化合物、エタンチオール、ジブチルチオエーテルなどの硫黄原子、水素原子および炭素原子を含む化合物、塩化メチレン、塩化エチル、クロロホルム、四塩化炭素、クロロベンゼン、クロロヘプタン、ジクロロエタン、ブロモヘキサン、ヨウ化エチル、トリフルオロ酢酸、フルオロトルエンなどのハロゲン原子と炭素原子を含む化合物などが挙げられる。これらの中でも、炭素水素化合物並びに酸素原子、水素原子および炭素原子を含む化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種類含む溶媒であることが好ましい。これらの化合物は混合して使用することもできる。また、比誘電率が50より大きい化合物と比誘電率が50以下の化合物を混合し、混合物としての比誘電率が50以下となるように調整したものも適用できる。なお、比誘電率が50より大きい化合物としては、ホルムアミド、水、硫酸、ギ酸などがある。 As the solvent used in the step (2), hydrocarbon compounds such as pentane, hexane, heptane, cyclohexane, benzene, xylene, styrene and biphenyl, diethyl ether, dibutyl ether, furan, tetrahydrofuran, dioxane, acetone, acetylacetone, acetaldehyde, etc. Oxygen atoms such as acetophenone, acetic acid, ethyl acetate, ethanol, methanol, butanol, cyclopentanone, compounds containing hydrogen atoms and carbon atoms, nitrogen atoms such as aniline, acetonitrile, quinoline, ethylamine, ethylenediamine, hydrogen atoms and carbon atoms. Compounds containing, compounds containing sulfur atoms such as ethanethiol and dibutylthioether, compounds containing hydrogen and carbon atoms, methylene chloride, ethyl chloride, chloroform, carbon tetrachloride, chlorobenzene, chloroheptan, dichloroethane, bromohexane, ethyl iodide, trifluoro Examples thereof include compounds containing halogen atoms and carbon atoms such as acetic acid and fluorotoluene. Among these, a solvent containing at least one selected from the group consisting of a carbon hydrogen compound and a compound containing an oxygen atom, a hydrogen atom and a carbon atom is preferable. These compounds can also be mixed and used. Further, a compound in which a compound having a relative permittivity greater than 50 and a compound having a relative permittivity of 50 or less are mixed and adjusted so that the relative permittivity as a mixture is 50 or less can also be applied. Examples of compounds having a relative permittivity greater than 50 include formamide, water, sulfuric acid, and formic acid.
工程(2)において、クロム原子を0.01重量%〜2.0重量%含有するクロム化合物担持成分F1,F2を得てもよい。クロム触媒G1,G2におけるクロム原子の含有量は、特に限定されないが、担持されるクロム原子がクロム原子同士で凝集を起こさず、効率的に活性化される観点から、0.01重量%〜2.0重量%であることが好ましく、0.1重量%〜2.0重量%であることがより好ましく、0.2重量%〜1.5重量%であることが更に好ましい。 In step (2), chromium compound-supporting components F1 and F2 containing 0.01% by weight to 2.0% by weight of chromium atoms may be obtained. The content of chromium atoms in the chromium catalysts G1 and G2 is not particularly limited, but is 0.01% by weight to 2 from the viewpoint that the supported chromium atoms do not aggregate with each other and are efficiently activated. It is preferably 0.0% by weight, more preferably 0.1% by weight to 2.0% by weight, and even more preferably 0.2% by weight to 1.5% by weight.
クロム化合物Dの担持時又は後述する賦活時に、ケイフッ化アンモニウム、一水素二フッ化アンモニウムのようなフッ素化合物、チタンテトライソプロポキシドのようなチタンアルコキシド類、ジルコニウムテトラブトキシドのようなジルコニウムアルコキシド類、アルミニウムトリブトキシドのようなアルミニウムアルコキシド類、トリアルキルアルミニウムに例示される有機アルミニウム類、ジアルキルマグネシウムに例示される有機マグネシウム類等に代表される金属アルコキシド類、又は有機金属化合物を添加して、エチレン重合活性や得られるエチレン系重合体の分子量と分子量分布を調節する公知の方法を、併用してもよい。
これらの金属アルコキシド類又は有機金属化合物では、非還元性雰囲気での賦活によって、有機基部分は燃焼し、チタニア、ジルコニア、アルミナ又はマグネシアのような金属酸化物に酸化されて、触媒中に含まれる。また、フッ素化合物は、賦活時、熱分解することによって、無機酸化物担体をフッ素化する。
これらの方法は、C.E.Marsden;Plastics,Rubber and Composites Processing and Aplications Vol.21 p.193(1994)、T.Pullukat etal.;J.Polym.Sci.,Polym.Chem.Ed.Vol.82 p.118(1980)、M.P.McDaniel etal.;J.Catal.Vol.82 p.118(1983)等の文献に概要又は詳細が記載されている。
When the chromium compound D is carried or activated, which will be described later, fluorine compounds such as ammonium silicate and ammonium dihydrogen difluoride, titanium alkoxides such as titanium tetraisopropoxide, and zirconium alkoxides such as zirconium tetrabutoxide, Aluminum alkoxides such as aluminum tributoxide, organic aluminums exemplified by trialkylaluminum, metal alkoxides represented by organic magnesiums exemplified by dialkylmagnesium, etc., or organic metal compounds are added to carry out ethylene polymerization. A known method for adjusting the activity and the molecular weight and molecular weight distribution of the obtained ethylene-based polymer may be used in combination.
In these metal alkoxides or organic metal compounds, the organic group portion is burned by activation in a non-reducing atmosphere and oxidized to a metal oxide such as titania, zirconia, alumina or magnesia and contained in the catalyst. .. In addition, the fluorine compound fluorinates the inorganic oxide carrier by thermally decomposing it at the time of activation.
These methods are described in C.I. E. Marsden; Plastics, Rubber and Composites Processing and Applications Vol. 21 p. 193 (1994), T.M. Pullucat et al. J. Polym. Sci. , Polym. Chem. Ed. Vol. 82 p. 118 (1980), M.D. P. McDaniel et al. J. Catal. Vol. 82 p. The outline or details are described in documents such as 118 (1983).
4.工程(3)における流動性のあるクロム化合物担持成分F1,F2の生成
流動性のあるクロム化合物担持成分F1,F2は、工程(2)の溶媒を除去することにより得られる。
溶媒を除去する方法は、任意の方法を用いることが出来る。例えば、溶媒の沸点以上に加熱して留去する方法、ろ過により除去する方法などがある。これらの方法の中で、クロム化合物を全量担持させるという観点から、溶媒の沸点以上に加熱して留去する方法が好ましい。留去は大気下および減圧下のどちらで行っても良い。
4. Production of Fluidic Chromium Compound-Supporting Components F1 and F2 in Step (3) The fluidized chromium compound-supporting components F1 and F2 can be obtained by removing the solvent in step (2).
Any method can be used as the method for removing the solvent. For example, there are a method of heating to a temperature higher than the boiling point of the solvent and distilling off, a method of removing by filtration, and the like. Among these methods, from the viewpoint of supporting the entire amount of the chromium compound, a method of heating to a boiling point of the solvent or higher and distilling off is preferable. Distillation may be carried out under either atmosphere or reduced pressure.
5.エチレン系重合触媒の製造方法
エチレン系重合触媒の製造方法は、上記エチレン系重合触媒成分を用いて、さらに下記工程(4)を経る。
工程(4):クロム化合物担持成分F1,F2を、非還元性雰囲気下、400℃〜900℃で焼成活性化することにより少なくとも一部のクロム原子を6価とする工程。
5. Method for Producing Ethylene-based Polymerization Catalyst The method for producing an ethylene-based polymerization catalyst further undergoes the following step (4) using the above-mentioned ethylene-based polymerization catalyst component.
Step (4): A step of calcination-activating the chromium compound-supporting components F1 and F2 at 400 ° C. to 900 ° C. in a non-reducing atmosphere to make at least a part of the chromium atoms hexavalent.
工程(4)は、工程(3)で得られたクロム化合物Dを担持した造粒粒子を、賦活炉で焼成して賦活を行う。賦活は、水分を実質的に含まない非還元性雰囲気で行う。例えば、酸素又は空気下で行われるが、不活性ガスが共存していてもよい。好ましくは、モレキュラーシーブスなどを流通させ充分に乾燥した空気を用い流動状態下で行う。
賦活の温度は、400℃〜900℃であり、430℃〜900℃が好ましく、450℃〜850℃がより好ましい。賦活を行う時間は、特に限定されない。賦活を行う時間は、30分〜48時間が好ましく、1時間〜35時間がより好ましく、2時間〜30時間が更に好ましい。賦活により、造粒粒子に担持されたクロム化合物Dのクロム原子の少なくとも一部が、6価に酸化され、造粒粒子にクロム化合物Eが化学的に固定される。賦活を400℃未満で行うと重合活性が低下し、さらに900℃を超える温度で行うと、シンタリングが起こり、活性が低下する。
In the step (4), the granulated particles carrying the chromium compound D obtained in the step (3) are calcined in an activation furnace to activate the particles. Activation is performed in a non-reducing atmosphere that is substantially free of water. For example, it is carried out under oxygen or air, but an inert gas may coexist. Preferably, molecular sieves or the like is circulated and the operation is carried out in a fluid state using sufficiently dry air.
The activation temperature is 400 ° C. to 900 ° C., preferably 430 ° C. to 900 ° C., more preferably 450 ° C. to 850 ° C. The activation time is not particularly limited. The activation time is preferably 30 minutes to 48 hours, more preferably 1 hour to 35 hours, and even more preferably 2 hours to 30 hours. By activation, at least a part of the chromium atoms of the chromium compound D carried on the granulated particles is oxidized to hexavalent, and the chromium compound E is chemically fixed to the granulated particles. If the activation is carried out at a temperature lower than 400 ° C., the polymerization activity is lowered, and if the activation is carried out at a temperature higher than 900 ° C., sintering occurs and the activity is lowered.
工程(4)において、クロム化合物担持成分F1,F2に含まれるクロム原子のうち50%以上のクロム原子を6価に酸化することが好ましい。クロム化合物担持成分F1,F2に含まれるクロム原子のうち6価に酸化されるクロム原子は、60%以上がより好ましい。6価に酸化されるクロム原子の上限値は、100%である。6価に酸化されるクロム原子の割合は、賦活の温度及び時間により調節される。
クロム原子の総量は、通常一般の金属分析法、例えば、プラズマ発光分析、蛍光X線法により測定することができる。クロムの価数は、固体生成物の色変化(一般的には、6価は黄色からオレンジ色、3価は緑色、2価は青色)を肉眼観察することにより、概略を知ることができるが、定量を行うには、簡便な手法として、キレート滴定法や吸光光度法が知られている。具体的には、日本化学会編「実験化学講座15 分析」丸善(1991年)P.246〜248に記載がある。例えば、3価のクロムの場合は、酸性溶液中の3価のクロムに対して、過剰の濃度既知のEDTA(エチレンジアミン四酢酸)を加え5〜10分煮沸し、3価の鉄の標準液で滴定することにより、定量できる。また、6価のクロムの場合は、アルカリ性溶液ではCrO4 2−として存在することを利用し、366nmの波長の吸光度を測定することにより定量が可能である。
In the step (4), it is preferable to oxidize 50% or more of the chromium atoms contained in the chromium compound-bearing components F1 and F2 to hexavalent. Of the chromium atoms contained in the chromium compound-supporting components F1 and F2, the chromium atom that is oxidized to hexavalent is more preferably 60% or more. The upper limit of chromium atoms that are oxidized to hexavalent is 100%. The proportion of chromium atoms oxidized to hexavalent is adjusted by the temperature and time of activation.
The total amount of chromium atoms can usually be measured by a general metal analysis method, for example, plasma emission analysis or fluorescent X-ray method. The valence of chromium can be roughly determined by visually observing the color change of the solid product (generally, hexavalent is yellow to orange, trivalent is green, and divalent is blue). The chelatometric titration method and the absorptiometry are known as simple methods for performing quantification. Specifically, "Experimental Chemistry Course 15 Analysis" edited by The Chemical Society of Japan Maruzen (1991) P.M. 246 to 248. For example, in the case of trivalent chromium, EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) having an excess concentration known is added to the trivalent chromium in an acidic solution and boiled for 5 to 10 minutes with a standard solution of trivalent iron. It can be quantified by titration. In the case of hexavalent chromium, in an alkaline solution using exist as CrO 4 2-, it is possible quantified by measuring the absorbance at a wavelength of 366 nm.
クロム触媒G1の表面積は、特に限定されないが、通常、10m2/g以上1000m2/g以下であり、20m2/g以上950m2/g以下であることが好ましく、50m2/g以上900m2/g以下であることが更に好ましい。
クロム触媒G1の細孔容積は、特に限定されないが、通常、細孔容積が0.05以上5.0mL/g以下であり、0.1以上3.0mL/g以下であることが好ましく、0.1以上2.5mL/g以下であることが更に好ましい。
クロム触媒G1の粒子の平均粒子径は、特に限定されないが、取扱い上の観点から、平均粒子径は、1μm以上500μm以下であることが好ましく、2μm以上300μm以下であることがより好ましく、5μm以上200μm以下であることが更に好ましい。
The surface area of the chromium catalyst G1 is not particularly limited, usually, not more than 10 m 2 / g or more 1000 m 2 / g, preferably not more than 20 m 2 / g or more 950m 2 / g, 50m 2 / g or more 900 meters 2 It is more preferably / g or less.
The pore volume of the chromium catalyst G1 is not particularly limited, but usually, the pore volume is 0.05 or more and 5.0 mL / g or less, preferably 0.1 or more and 3.0 mL / g or less, and 0. It is more preferably 1 or more and 2.5 mL / g or less.
The average particle size of the particles of the chromium catalyst G1 is not particularly limited, but from the viewpoint of handling, the average particle size is preferably 1 μm or more and 500 μm or less, more preferably 2 μm or more and 300 μm or less, and 5 μm or more. It is more preferably 200 μm or less.
6.エチレン系重合触媒
エチレン系重合触媒は、予め溶媒の存在下または不存在下、あるいは有機金属化合物の存在下または不存在下で、重合反応器に導入して用いることができる。
エチレン系重合触媒は、本発明の作用効果を阻害しない限り、クロム触媒G1,G2以外の他の成分を含有していてもよい。
他の成分は、特に限定されない。他の成分の含有率(重量%)は、5重量%以下が好ましい。
6. Ethylene-based polymerization catalyst The ethylene-based polymerization catalyst can be used by being introduced into a polymerization reactor in advance in the presence or absence of a solvent, or in the presence or absence of an organometallic compound.
The ethylene-based polymerization catalyst may contain components other than the chromium catalysts G1 and G2 as long as the effects of the present invention are not impaired.
Other components are not particularly limited. The content (% by weight) of other components is preferably 5% by weight or less.
上述のようにして得られたエチレン系重合触媒によってエチレン系重合体を得た場合、エチレン系重合体のポリマーBD(bulk density、嵩密度)を向上させることができる。これは、工程(2)及び工程(3)を経て得られたクロム化合物担持成分F1,F2を用いることによりエチレン系重合触媒成分の微粒子成分の発生が抑制され、得られるエチレン重合体の粒子性状が良くなったためと考えられる。微粒子成分の発生が抑制されるのは、比誘電率(ε0)が小さい溶媒を用いてクロム化合物担持成分F1,F2を得ることによって、造粒粒子の粒子崩壊が抑制されたためと考えられる。さらに、クロム化合物担持成分F1,F2を用いたエチレン系重合触媒によってエチレン系重合体を得た場合、成分Aの混合比率が多くなるにつれて高分子量のエチレン重合体が得られる。これは、成分Aから得られる重合活性種は超高分子量のエチレン重合体を生成させるためであり、成分Bから得られる重合活性種に対して、明らかに高分子量のエチレン重合体となっているためである。 When the ethylene-based polymer is obtained by the ethylene-based polymerization catalyst obtained as described above, the polymer BD (bulk density) of the ethylene-based polymer can be improved. This is because the generation of fine particle components of the ethylene-based polymerization catalyst component is suppressed by using the chromium compound-supporting components F1 and F2 obtained through the steps (2) and (3), and the particle properties of the obtained ethylene polymer. It is thought that this is because it has improved. It is considered that the generation of the fine particle component is suppressed because the particle decay of the granulated particles is suppressed by obtaining the chromium compound-bearing components F1 and F2 using a solvent having a small relative permittivity (ε 0). Further, when an ethylene-based polymer is obtained by an ethylene-based polymerization catalyst using the chromium compound-supporting components F1 and F2, a high-molecular-weight ethylene polymer is obtained as the mixing ratio of the component A increases. This is because the polymerization active species obtained from the component A produces an ultra-high molecular weight ethylene polymer, and the polymerization active species obtained from the component B is clearly a high molecular weight ethylene polymer. Because.
7.エチレン系重合体の製造方法
本発明のエチレン系重合体の製造方法は、上述のエチレン系重合触媒を用いて、エチレンを少なくとも含むモノマーを重合する。
7. Method for Producing Ethylene-based Polymer In the method for producing an ethylene-based polymer of the present invention, a monomer containing at least ethylene is polymerized using the above-mentioned ethylene-based polymerization catalyst.
7.1.重合方法
本発明のエチレン系重合体の製造方法は、スラリー重合や溶液重合等の液相重合法又は気相重合法等で実施できる。
液相重合法は、通常には炭化水素溶媒中で実施される。炭化水素溶媒としては、プロパン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、イソペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の不活性炭化水素の単体又は混合物が用いられる。
また、気相重合法では、不活性ガス共存下にて、流動床や撹拌床などの通常知られている重合法を採用できる。気相重合法では、場合により重合熱除去の媒体を共存させる、いわゆるコンデンシングモードを採用できる。
重合方法としては、反応器を一つ用いてエチレン系重合体を製造する単段重合だけでなく、少なくとも二つの反応器を連結させて多段重合を行うこともできる。多段重合の場合、二つの反応器を連結させ、第一段の反応器で重合して得られた反応混合物を、続いて第二段の反応器に連続して供給する二段重合が好ましい。第一段の反応器から第二段の反応器への移送は、連結管を通して行う。この移送は、第二段反応器からの重合反応混合物の連続的排出による差圧を利用して行うことが好ましい。
7.1. Polymerization method The method for producing an ethylene polymer of the present invention can be carried out by a liquid phase polymerization method such as slurry polymerization or solution polymerization, or a vapor phase polymerization method.
The liquid phase polymerization method is usually carried out in a hydrocarbon solvent. As the hydrocarbon solvent, a single substance or a mixture of inert hydrocarbons such as propane, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, hexane, heptane, octane, decane, cyclohexane, benzene, toluene and xylene is used.
Further, in the gas phase polymerization method, a commonly known polymerization method such as a fluidized bed or a stirring bed can be adopted in the coexistence of an inert gas. In the vapor phase polymerization method, a so-called condensin mode in which a medium for removing heat of polymerization coexists may be adopted.
As a polymerization method, not only single-stage polymerization in which one reactor is used to produce an ethylene-based polymer, but also multi-stage polymerization in which at least two reactors are connected can be performed. In the case of multi-stage polymerization, two-stage polymerization is preferable in which two reactors are connected and the reaction mixture obtained by polymerizing in the first-stage reactor is subsequently continuously supplied to the second-stage reactor. The transfer from the first stage reactor to the second stage reactor is carried out through a connecting tube. This transfer is preferably carried out by utilizing the differential pressure due to the continuous discharge of the polymerization reaction mixture from the second stage reactor.
7.2.重合条件
液相又は気相重合法における重合温度は、一般的には0℃〜300℃であり、実用的には20℃〜200℃、好ましくは50℃〜180℃、さらに好ましくは70℃〜150℃である。
反応器中の触媒濃度及びエチレン濃度は、重合を進行させるのに充分な濃度であれば任意の濃度でよい。例えば、触媒濃度は、液相重合の場合には反応器内容物の重量を基準にして、約0.0001重量%〜約5重量%の範囲とすることができる。同様にエチレン濃度は、気相重合の場合、全圧として0.1MPa〜10MPaの範囲とすることができる。
また、必要に応じて水素を重合反応器に導入して、分子量を調節することもできる。
7.2. Polymerization conditions The polymerization temperature in the liquid phase or vapor phase polymerization method is generally 0 ° C. to 300 ° C., practically 20 ° C. to 200 ° C., preferably 50 ° C. to 180 ° C., and more preferably 70 ° C. to 70 ° C. It is 150 ° C.
The catalyst concentration and the ethylene concentration in the reactor may be any concentration as long as they are sufficient to allow the polymerization to proceed. For example, in the case of liquid phase polymerization, the catalyst concentration can be in the range of about 0.0001% by weight to about 5% by weight based on the weight of the reactor contents. Similarly, in the case of vapor phase polymerization, the ethylene concentration can be in the range of 0.1 MPa to 10 MPa as the total pressure.
Further, if necessary, hydrogen can be introduced into the polymerization reactor to adjust the molecular weight.
7.3.共重合
本発明のエチレン系重合体の製造方法において、エチレン単独重合以外に、必要に応じて、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン等のα−オレフィンを単独又は2種類以上重合反応器に導入して、共重合させることもできる。
得られるエチレン系共重合体中のα−オレフィン含量は、15mol%以下、好ましくは10mol%以下が望ましい。
7.3. Copolymerization In the method for producing an ethylene polymer of the present invention, in addition to ethylene homopolymerization, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-octene are required. It is also possible to carry out copolymerization by introducing α-olefins such as, etc. into a polymerization reactor alone or in combination of two or more.
The α-olefin content in the obtained ethylene-based copolymer is preferably 15 mol% or less, preferably 10 mol% or less.
7.4.有機金属化合物
重合に際しては、エチレン系重合体の分子量又は分子量分布を微調整する目的、又はスカベンジャーとして重合系内の不純物を除去する目的で、助触媒として有機金属化合物を導入して、エチレン系重合触媒と接触させることもできる。
特に、有機金属化合物は、エチレン系重合触媒に対しては、触媒活性を向上させる効果、分子量調節剤としての水素をより効きやすくするという効果を有する。
有機金属化合物としては、周期律表第1族、2族、13族の有機金属化合物、具体的には有機リチウム化合物、有機マグネシウム化合物、有機アルミニウム化合物、有機ホウ素化合物が好ましく用いられる。更には、有機アルミニウム化合物、有機ホウ素化合物が好ましい。
7.4. In the polymerization of an organometallic compound, an organometallic compound is introduced as a co-catalyst for the purpose of finely adjusting the molecular weight or the molecular weight distribution of the ethylene-based polymer or for the purpose of removing impurities in the polymerization system as a scavenger to carry out ethylene-based polymerization. It can also be contacted with a catalyst.
In particular, the organometallic compound has an effect of improving the catalytic activity and an effect of making hydrogen as a molecular weight modifier more effective with respect to the ethylene-based polymerization catalyst.
As the organometallic compound, organometallic compounds of
有機リチウム化合物としては、アルキルリチウム、具体的には、メチルリチウム、n−ブチルリチウム等が挙げられる。
有機マグネシウム化合物としては、ジアルキルマグネシウム、具体的には、ブチルエチルマグネシウム、ジブチルマグネシウムが挙げられる。
有機アルミニウム化合物としては、トリアルキルアルミニウム、ジアルキルアルミニウムアルコキシド、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、トリイソブチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムエトキシドが挙げられる。
有機ホウ素化合物としては、トリアルキルボラン、具体的には、トリエチルボランが挙げられる。
接触させる有機金属化合物の量としては、金属原子とクロム原子のモル比が0.2〜1000、好ましくは0.5〜100となる量が好ましい。
Examples of the organic lithium compound include alkyllithium, specifically methyllithium, n-butyllithium and the like.
Examples of the organic magnesium compound include dialkylmagnesium, specifically, butylethylmagnesium and dibutylmagnesium.
Examples of the organoaluminum compound include trialkylaluminum and dialkylaluminum alkoxide, specifically, trimethylaluminum, triethylaluminum, triisobutylaluminum, and diethylaluminum ethoxide.
Examples of the organoboron compound include trialkylborane, specifically triethylborane.
The amount of the organic metal compound to be brought into contact is preferably an amount in which the molar ratio of the metal atom to the chromium atom is 0.2 to 1000, preferably 0.5 to 100.
得られたエチレン系重合体は、次いで、混練することが好ましい。混練は、単軸又は二軸の押出機又は連続式混練機を用いて行うことができる。次いで、得られたエチレン系重合体は、常法によりブロー成形等の成形をすることができる。 The obtained ethylene polymer is then preferably kneaded. Kneading can be performed using a single-screw or twin-screw extruder or a continuous kneader. Next, the obtained ethylene-based polymer can be molded by a conventional method such as blow molding.
8.本実施形態の作用効果
本実施形態のエチレン系重合触媒成分、エチレン系重合体触媒の製造方法によれば、超高分子量成分を有するエチレン系重合体を安定して製造できる、粒子性状の良いエチレン系重合触媒を得ることができる。本実施形態のエチレン系重合体の製造方法によれば、耐久性と流動性のバランスに優れるHDPE材料(高密度ポリエチレン材料)の設計が可能になる。
8. Action and effect of the present embodiment According to the method for producing the ethylene-based polymerization catalyst component and the ethylene-based polymer catalyst of the present embodiment, ethylene having a super-high molecular weight component can be stably produced and has good particle properties. A system polymerization catalyst can be obtained. According to the method for producing an ethylene polymer of the present embodiment, it is possible to design an HDPE material (high density polyethylene material) having an excellent balance between durability and fluidity.
以下において、実施例及び比較例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、これらの実施例によって制約を受けるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited by these Examples as long as it does not deviate from the gist thereof.
1.物性の測定方法
実施例及び比較例において使用した物性の測定方法等は、以下の通りである。
(1)無機酸化物粒子A1の赤外線吸収スペクトルのピーク強度の測定(赤外分光法)
無機酸化物を高純度アルゴンで置換されたグローブボックス内で、拡散反射IR用のサンプルホルダーに充填し、サンプル表面を平滑にした。その後、窓のついた蓋で試料を密封し、IR測定装置に設置して測定した。
測定条件は以下の通りである。
装置:日本分光株式会社製 FT/IR−6600
検出器:TGS
測光方法:拡散反射法
波長範囲:1000〜4000cm−1
分解能:4cm−1
測定回数:512回
雰囲気:アルゴン
(2)粉末X線回折(XRD):粉末X線回折は、以下の装置および条件で測定した。
装置:リガク社製X−ray Diffractometer Smartlab
X線源:Cu−Kα線(Kβ吸収板使用)、管電圧40kV、管電流30mA
光学系:集中法
発散スリット2/3度、散乱スリット2/3度、受光スリット0.300mm
スキャンモード:2θ/θスキャン
2θスキャン範囲:3.0000〜55.0000度
角度ステップ幅:0.0200度
スキャン速度:4.0000度/分
検出器:シンチレーションカウンタ
(3)表面積および細孔容積
シリカの各試料は加熱、減圧下で十分な乾燥を行った後、カンタークローム社製・オートソーブ3B型を用いて、液体温度下における窒素の吸着等温線測定を行った。得られた吸着等温線の相対圧0.95での吸着量から細孔容積を、BET多点法解析を実施して比表面積を算出した。更に、細孔構造を円筒と仮定することで、式(1)に従い平均細孔径を算出した。この式でDaveは平均細孔径を、Vtotalは細孔容積を、SBETはBET多点法による比表面積を示す。
Dave=4Vtotal/SBET 式(1)
更にBJH法解析によりメソ孔分布を求め、指定範囲の細孔容積を算出した。
(4)SEM観察:SEM観察は、以下の装置および条件で実施した。
装置:日立製FE−SEM
加圧電圧:1kV
装置倍率:20k
WD:4mm
(5)HLMI:ASTM−D−1238−57Tに準拠し、190℃、21.6kg荷重で測定した。
(6)6価のクロムの含有量:NaOH水溶液(0.1M)を触媒成分に添加し、6価のクロムを溶解させ、溶液の一部をとり波長366nmの吸光度を測定することにより定量した。
(7)平均粒径: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1.0、形状係数1.0の条件で測定し、メジアン径の値を平均粒径とした。
1. 1. Measurement method of physical properties The measurement methods of physical properties used in Examples and Comparative Examples are as follows.
(1) Measurement of peak intensity of infrared absorption spectrum of inorganic oxide particles A1 (infrared spectroscopy)
The sample holder for diffuse reflection IR was filled with an inorganic oxide in a glove box substituted with high-purity argon to smooth the sample surface. Then, the sample was sealed with a lid with a window and installed in an IR measuring device for measurement.
The measurement conditions are as follows.
Equipment: FT / IR-6600 manufactured by JASCO Corporation
Detector: TGS
Photometric method: Diffuse reflection method Wavelength range: 1000 to 4000 cm -1
Resolution: 4 cm -1
Number of measurements: 512 Atmosphere: Argon (2) Powder X-ray diffraction (XRD): Powder X-ray diffraction was measured with the following equipment and conditions.
Equipment: Rigaku X-ray Diffractometer Smartlab
X-ray source: Cu-Kα ray (using Kβ absorber), tube voltage 40 kV, tube current 30 mA
Optical system: Concentration method Divergence slit 2/3 degree, Scattering slit 2/3 degree, Light receiving slit 0.300 mm
Scan mode: 2θ / θ scan 2θ scan range: 3.0000 to 55.0000 degrees Angle step width: 0.0200 degrees Scan speed: 4.0000 degrees / minute Detector: scintillation counter (3) Surface area and pore volume Silica After sufficiently drying each sample under heating and reduced pressure, nitrogen adsorption isotherm measurement under liquid temperature was performed using an autosorb 3B type manufactured by Canterchrome. The pore volume was calculated from the amount of adsorption of the obtained adsorption isotherm at a relative pressure of 0.95, and the specific surface area was calculated by performing BET multipoint analysis. Further, by assuming that the pore structure is a cylinder, the average pore diameter was calculated according to the formula (1). In this formula, Dave indicates the average pore diameter, V total indicates the pore volume, and SBET indicates the specific surface area by the BET multipoint method.
D ave = 4V total / S BET formula (1)
Furthermore, the mesopore distribution was obtained by BJH method analysis, and the pore volume in the specified range was calculated.
(4) SEM observation: SEM observation was performed with the following equipment and conditions.
Equipment: Hitachi FE-SEM
Pressurized voltage: 1 kV
Device magnification: 20k
WD: 4 mm
(5) HLMI: Measured according to ASTM-D-1238-57T at 190 ° C. and a load of 21.6 kg.
(6) Hexionic chromium content: Quantified by adding NaOH aqueous solution (0.1 M) to the catalyst component, dissolving the hexavalent chromium, taking a part of the solution, and measuring the absorbance at a wavelength of 366 nm. ..
(7) Average particle size: Using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device LA-920 manufactured by HORIBA, Ltd., the dispersion solvent was measured under the conditions of ethanol, refractive index 1.0, and shape coefficient 1.0, and median. The value of the diameter was taken as the average particle size.
2.実施例及び比較例
(1)実施例1〜6
(1.1)無機酸化物粒子A1の赤外線吸収スペクトル
無機酸化物粒子A1である「サンラブリー」(AGCエスアイテック社製)の赤外線吸収スペクトルを図1において実線で示す。この赤外線吸収スペクトルにおいて、範囲Xの最大ピークは3660cm−1であり、ピーク強度Pxは1.25であった。また、範囲Yの最大ピークは3747cm−1であり、ピーク強度Pyは0.82であった。ピーク強度比Py/Pxは0.66であった。
(1.2)無機酸化物粒子A1の構造解析データ
無機酸化物粒子A1の構造解析データは、以下の通りである。
<無機酸化物粒子A1の構造解析データ>
XRD:2θ=25.8°にピーク、半値幅1.6°
BET法:表面積82m2/g
細孔容積:0.2mL/g
SiO2純度:99%以上(重量基準)
平均粒径:4.4μm
(1.3)無機酸化物粒子B1の赤外線吸収スペクトル
無機酸化物粒子B1の赤外線吸収スペクトルを図1において破線で示す。この赤外線吸収スペクトルにおいて、範囲Xの最大ピークは3698cm−1であり、ピーク強度Pxは0.40であった。また、範囲Yの最大ピークは3747cm−1であり、ピーク強度Pyは5.80であった。ピーク強度比Py/Pxは14.5であった。
(1.4)無機酸化物粒子B1の構造解析データ
なお、無機酸化物粒子B1の構造解析データは、以下の通りである。
<無機酸化物粒子B1の構造解析データ>
XRD:2θ=22°付近に非晶質特有のブロードなピーク
BET法:表面積312m2/g
細孔容積:1.6mL/g
SiO2純度:99%以上(重量基準)
平均粒径:11.7μm
(1.5)クロム触媒G1,G2の調製
無機酸化物粒子A1(成分A)と無機酸化物粒子B1(非晶質シリカ凝集体、成分B)の混合比率が、それぞれの重量比で表1の比率となるように配合した。表1の成分比の欄において、左側の数字が成分Aの比率であり、右側の数字が成分Bの比率である。つまり、実施例1は無機酸化物粒子A1(成分A)と無機酸化物粒子B1(成分B)の混合比率が20:80であり、実施例1は無機酸化物粒子A1(成分A)と無機酸化物粒子B1(成分B)の混合比率が100:0である。実施例1,3〜6はクロム触媒G1に対応し、実施例2はクロム触媒G2(成分A:成分B=100:0)に対応する。
配合した無機酸化物粒子A1と無機酸化物粒子B1の合計150gを蒸留水600mL中でスラリー化した。このスラリーを、噴霧乾燥造粒装置(大川原化工機社「L−8」)を使用し、次の条件下で上記の無機酸化物粒子/水スラリーの噴霧乾燥造粒を行った。
アトマイザー形式:M type ロータリーディスク
アトマイザー回転数:10,000rpm
スラリー供給速度:1.0L/h
入口温度:150℃
造粒の結果、造粒粒子を本体下から回収した。
2. Examples and Comparative Examples (1) Examples 1 to 6
(1.1) Infrared Absorption Spectrum of Inorganic Oxide Particle A1 The infrared absorption spectrum of “Sun Lovely” (manufactured by AGC SI Tech), which is the inorganic oxide particle A1, is shown by a solid line in FIG. In this infrared absorption spectrum, the maximum peak of the range X was 3660 cm -1 , and the peak intensity Px was 1.25. The maximum peak in the range Y was 3747 cm -1 , and the peak intensity Py was 0.82. The peak intensity ratio Py / Px was 0.66.
(1.2) Structural analysis data of the inorganic oxide particles A1 The structural analysis data of the inorganic oxide particles A1 are as follows.
<Structural analysis data of inorganic oxide particles A1>
XRD: Peak at 2θ = 25.8 °, half width 1.6 °
BET method: Surface area 82 m 2 / g
Pore volume: 0.2 mL / g
SiO 2 purity: 99% or more (weight standard)
Average particle size: 4.4 μm
(1.3) Infrared absorption spectrum of the inorganic oxide particles B1 The infrared absorption spectrum of the inorganic oxide particles B1 is shown by a broken line in FIG. In this infrared absorption spectrum, the maximum peak of the range X was 3698 cm -1 , and the peak intensity Px was 0.40. The maximum peak in the range Y was 3747 cm -1 , and the peak intensity Py was 5.80. The peak intensity ratio Py / Px was 14.5.
(1.4) Structural analysis data of the inorganic oxide particles B1 The structural analysis data of the inorganic oxide particles B1 are as follows.
<Structural analysis data of inorganic oxide particles B1>
XRD: Broad peak peculiar to amorphous around 2θ = 22 ° BET method: Surface area 312m 2 / g
Pore volume: 1.6 mL / g
SiO 2 purity: 99% or more (weight standard)
Average particle size: 11.7 μm
(1.5) Preparation of Chrome Catalysts G1 and G2 The mixing ratios of the inorganic oxide particles A1 (component A) and the inorganic oxide particles B1 (amorphous silica aggregate, component B) are shown in Table 1 in terms of their respective weight ratios. It was blended so as to have the ratio of. In the component ratio column of Table 1, the number on the left side is the ratio of component A, and the number on the right side is the ratio of component B. That is, in Example 1, the mixing ratio of the inorganic oxide particles A1 (component A) and the inorganic oxide particles B1 (component B) is 20:80, and in Example 1, the inorganic oxide particles A1 (component A) and the inorganic are inorganic. The mixing ratio of the oxide particles B1 (component B) is 100: 0. Examples 1 and 3 to 6 correspond to the chromium catalyst G1, and Example 2 corresponds to the chromium catalyst G2 (component A: component B = 100: 0).
A total of 150 g of the blended inorganic oxide particles A1 and inorganic oxide particles B1 were slurried in 600 mL of distilled water. This slurry was spray-dried and granulated with the above-mentioned inorganic oxide particle / water slurry under the following conditions using a spray-drying granulator (Okawara Kakohki Co., Ltd. “L-8”).
Atomizer type: M type rotary disc Atomizer rotation speed: 10,000 rpm
Slurry supply rate: 1.0 L / h
Inlet temperature: 150 ° C
As a result of granulation, the granulated particles were collected from under the main body.
実施例1〜5については、得られた造粒粒子10gを、酢酸クロム0.22gをエタノール(EtOH)50mlに溶解させた溶液でスラリー化し10分間攪拌した。エタノールの25℃における比誘電率(ε0)は24.3である。その後、エタノールを留去することによりクロム含量0.5重量%のクロム含有シリカ(クロム化合物担持成分)を得た。得られたクロム含有粒子の平均粒径(メジアン径)を表1のレーザー粒径の欄に表す。
実施例6については、得られた造粒粒子10gを、クロモセン0.18gをヘキサン70mlに溶解させた溶液でスラリー化し10分間攪拌した。ヘキサンの25℃における比誘電率(ε0)は1.90である。その後、ヘキサンを留去することによりクロム含量0.5重量%のクロム含有シリカ(クロム化合物担持成分)を得た。得られたクロム含有粒子の平均粒径(メジアン径)を表1のレーザー粒径の欄に表す。
その後、実施例1〜6において得られたクロム含有シリカを、乾燥空気雰囲気下、730℃、12時間の条件で賦活して、クロム触媒G1,G2(Phillipsタイプ触媒)を得た。賦活により、クロム含有シリカは薄い青色から薄いオレンジ色へ色が変化した。このことからクロム原子が6価に変換したことが判る。3価クロムは、実質的に99重量%が6価に変換されていた。
For Examples 1 to 5, 10 g of the obtained granulated particles were slurried with a solution of 0.22 g of chromium acetate in 50 ml of ethanol (EtOH) and stirred for 10 minutes. The relative permittivity (ε 0 ) of ethanol at 25 ° C. is 24.3. Then, ethanol was distilled off to obtain chromium-containing silica (chromium compound-supporting component) having a chromium content of 0.5% by weight. The average particle size (median diameter) of the obtained chromium-containing particles is shown in the column of laser particle size in Table 1.
For Example 6, 10 g of the obtained granulated particles was slurried with a solution of 0.18 g of chromocene in 70 ml of hexane and stirred for 10 minutes. The relative permittivity (ε 0 ) of hexane at 25 ° C. is 1.90. Then, hexane was distilled off to obtain chromium-containing silica (chromium compound-supporting component) having a chromium content of 0.5% by weight. The average particle size (median diameter) of the obtained chromium-containing particles is shown in the column of laser particle size in Table 1.
Then, the chromium-containing silica obtained in Examples 1 to 6 was activated in a dry air atmosphere at 730 ° C. for 12 hours to obtain chromium catalysts G1 and G2 (Phillips type catalysts). Upon activation, the chromium-containing silica changed color from pale blue to pale orange. From this, it can be seen that the chromium atom has been converted to hexavalent. Substantially 99% by weight of trivalent chromium was converted to hexavalent.
(1.6)エチレン重合
充分に窒素置換した1.5Lの重合槽に、(1.5)で得られた各々のクロム触媒を表1に記載の量にて、1−ヘキセン7g、イソブタン700mLを導入し、内温を100℃まで昇温した。
次いでエチレンを圧入し、エチレン分圧を1.4MPaとなるように保ちながら、重合温度100℃で重合を行った。次いで内容ガスを系外に放出することにより、重合を停止した。
各重合条件と結果を、表1にまとめた。
(1.6) Ethylene Polymerization In a 1.5 L polymerization tank fully substituted with nitrogen, each chromium catalyst obtained in (1.5) was placed in the amount shown in Table 1 in an amount of 1-hexene (7 g) and isobutane (700 mL). Was introduced, and the internal temperature was raised to 100 ° C.
Next, ethylene was press-fitted, and polymerization was carried out at a polymerization temperature of 100 ° C. while maintaining the ethylene partial pressure at 1.4 MPa. Then, the content gas was released to the outside of the system to terminate the polymerization.
The polymerization conditions and results are summarized in Table 1.
(2)比較例1〜5
(2.1)比較例に係るクロム触媒の調製
得られた造粒粒子を、酢酸クロム0.22gを蒸留水50mlに溶解させた水溶液でスラリー化した他は実施例と同様にして、比較例に係るクロム触媒を調製した。蒸留水の25℃における比誘電率(ε0)は78.54である。各比較例は、同じ番号が付された実施例と成分Aと成分Bの混合比率が同じである。つまり、比較例1は実施例1と成分Aと成分Bの混合比率が同じであり、比較例2は実施例2と成分Aと成分Bの混合比率が同じである。なお、比較例4は実施例6とも成分Aと成分Bの混合比率が同じである。比較例1,3〜5は、クロム触媒G1において25℃における比誘電率(ε0)が50より大きい溶媒存在下においてクロム化合物を含浸させたクロム触媒に相当し、比較例2はクロム触媒G2(成分A:成分B=100:0)において25℃における比誘電率(ε0)が50より大きい溶媒存在下においてクロム化合物を含浸させたクロム触媒に相当する。
(2) Comparative Examples 1 to 5
(2.1) Preparation of Chromium Catalyst According to Comparative Example The obtained granulated particles were slurried with an aqueous solution in which 0.22 g of chromium acetate was dissolved in 50 ml of distilled water, and the like was the same as in Example. A chromium catalyst according to the above was prepared. The relative permittivity (ε 0 ) of distilled water at 25 ° C. is 78.54. In each comparative example, the mixing ratio of the component A and the component B is the same as that of the example assigned the same number. That is, Comparative Example 1 has the same mixing ratio of component A and component B as that of Example 1, and Comparative Example 2 has the same mixing ratio of component A and component B as that of Example 2. In Comparative Example 4, the mixing ratio of the component A and the component B is the same in that of Example 6. Comparative Examples 1 and 3 to 5 correspond to a chromium catalyst impregnated with a chromium compound in the presence of a solvent having a relative permittivity (ε 0 ) greater than 50 at 25 ° C. in the chromium catalyst G1, and Comparative Example 2 corresponds to the chromium catalyst G2. (Component A: Component B = 100: 0) corresponds to a chromium catalyst impregnated with a chromium compound in the presence of a solvent having a relative permittivity (ε 0) greater than 50 at 25 ° C.
(2.2)エチレン重合
実施例の(1.6)において、クロム触媒を表1に記載のようにした以外は、同様にしてエチレン重合を行った。
各重合条件と結果を、表1にまとめた。ただし、比較例においては、HLMFR測定は、得られた重合体が塊状であったことから、実施することができず、表1では「−」と記した。また、同様にポリマーBDについても測定することができず、表1では「(塊状)」と記した。
(2.2) Ethylene polymerization In (1.6) of Example, ethylene polymerization was carried out in the same manner except that the chromium catalyst was as shown in Table 1.
The polymerization conditions and results are summarized in Table 1. However, in the comparative example, the HLMFR measurement could not be carried out because the obtained polymer was agglomerated, and was marked with "-" in Table 1. Similarly, the polymer BD could not be measured, and is described as "(lump)" in Table 1.
3.実施例及び比較例の結果の考察
実施例及び比較例において、重合結果、得られたエチレン系重合体のHLMFR、ポリマーBDを表1に示す。
3. 3. Consideration of Results of Examples and Comparative Examples Table 1 shows the HLMFR and polymer BD of the ethylene-based polymer obtained as a result of the polymerization in the examples and the comparative examples.
実施例1〜6は、比誘電率が50以下の溶媒を用いてクロム化合物を含浸させたクロム化合物担持成分を用いたクロム触媒である。一方、比較例1〜5は、比誘電率が50より大きい溶媒を用いてクロム化合物を含浸させたクロム化合物担持成分を用いたクロム触媒である。これらのクロム化合物担持成分のメジアン径を実施例と比較例で比較すると、成分Aと成分Bの重量比が同じ場合、比較例の方がメジアン径は小さくなった。これは、クロム化合物を含浸させる過程で造粒粒子が崩壊し小粒径化したことが原因であると考えられる。さらに、比較例1〜5のクロム触媒を用いて重合をした場合、得られたポリマーが塊状であった。これは、崩壊して小粒径化または微粉化したクロム触媒からできたポリマーであるためにポリマーが凝集し塊状となったと考えられ、この結果も比較例のクロム化合物担持成分において造粒粒子の崩壊が起こっていることを支持する。一方で、実施例1〜6はいずれも、ポリマーBDを有しており良好な粒子性状を示した。これは、触媒調製過程及び重合過程において、クロム触媒が粒子性状を維持したことによると考えられる。
また、クロム触媒中の成分Aの重量比率が多い方が、得られるポリマーのHLMFRは小さくなった。このことは、成分Aに由来する活性点から得られるポリマーは、成分Bに由来する活性点から得られるポリマーより、明らかに高分子量体となったことを示している。
以上の結果から、ピーク強度の比率Py/Pxが10未満であり、SiO2を90重量%以上含有する板状シリカ凝集体(平面状シリカ凝集体)を含有するエチレン系重合触媒において、25℃における比誘電率(ε0)が50以下である溶媒存在下においてクロム化合物を含浸させた場合に、超高分子量成分を有し、粒子性状の良いエチレン系重合体を製造できることが確認された。
Examples 1 to 6 are chromium catalysts using a chromium compound-supporting component impregnated with a chromium compound using a solvent having a relative permittivity of 50 or less. On the other hand, Comparative Examples 1 to 5 are chromium catalysts using a chromium compound-supporting component impregnated with a chromium compound using a solvent having a relative permittivity of more than 50. Comparing the median diameters of these chromium compound-supporting components between the examples and the comparative examples, when the weight ratios of the components A and B were the same, the median diameters of the comparative examples were smaller in the comparative examples. It is considered that this is because the granulated particles collapsed and the particle size was reduced in the process of impregnating the chromium compound. Further, when the polymerization was carried out using the chromium catalysts of Comparative Examples 1 to 5, the obtained polymer was in the form of a lump. It is considered that this is because the polymer was made of a chromium catalyst that had collapsed to a smaller particle size or was pulverized, so that the polymer aggregated and became agglomerates. Support that the collapse is happening. On the other hand, all of Examples 1 to 6 had a polymer BD and showed good particle properties. It is considered that this is because the chromium catalyst maintained the particle properties in the catalyst preparation process and the polymerization process.
Further, the larger the weight ratio of the component A in the chromium catalyst, the smaller the HLMFR of the obtained polymer. This indicates that the polymer obtained from the active site derived from component A is clearly a higher molecular weight polymer than the polymer obtained from the active site derived from component B.
From the above results, in an ethylene-based polymerization catalyst having a peak intensity ratio Py / Px of less than 10 and containing a plate-like silica aggregate (planar silica aggregate) containing 90% by weight or more of SiO 2, the temperature is 25 ° C. It was confirmed that when a chromium compound is impregnated in the presence of a solvent having a relative permittivity (ε 0 ) of 50 or less, an ethylene-based polymer having an ultra-high molecular weight component and good particle properties can be produced.
本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。 The present invention is not limited to the embodiments detailed above, and various modifications or modifications can be made within the scope of the claims of the present invention.
本発明によれば、超高分子量成分を有するエチレン系重合体を製造できる。このエチレン系重合体は、幅広い用途に適用することができるため、工業的に非常に利用価値が高い。 According to the present invention, an ethylene-based polymer having an ultra-high molecular weight component can be produced. Since this ethylene polymer can be applied to a wide range of applications, it has extremely high utility value industrially.
Claims (11)
工程(1):下記成分Aと下記成分Bの混合比率が、それぞれの重量比で、成分A:成分B=1:99〜100:0のスラリーを調製し、得られたスラリーを噴霧乾燥造粒して粒子化し、造粒粒子を得る工程。
工程(2):前記工程(1)から得られた造粒粒子に、25℃における比誘電率(ε0)が50以下である溶媒存在下においてクロム化合物を含浸させ、クロム化合物担持成分を得る工程。
工程(3):前記工程(2)の溶媒を除去することにより、流動性のあるクロム化合物担持成分を得る工程。
成分A:以下の特性1及び特性2を有する無機酸化物。
(特性1)分析の前処理として600℃で24時間焼成した後に測定した赤外線吸収スペクトルにおいて、3600cm−1〜3699cm−1の範囲Xで最大となるピーク強度Pxに対する3700cm−1〜3799cm−1の範囲Yで最大となるピーク強度Pyの比率Py/Pxが10未満である。
(特性2):SiO2を90重量%以上含有する。
成分B:微粒子無機酸化物。 A method for producing an ethylene-based polymerization catalyst component, which comprises performing the following steps (1), (2), and (3) in order.
Step (1): A slurry in which the mixing ratio of the following component A and the following component B is the weight ratio of each of the following components A: component B = 1: 99 to 100: 0 is prepared, and the obtained slurry is spray-dried. The process of granulating and granulating to obtain granulated particles.
Step (2): The granulated particles obtained from the step (1) are impregnated with a chromium compound in the presence of a solvent having a relative permittivity (ε 0) of 50 or less at 25 ° C. to obtain a chromium compound-carrying component. Process.
Step (3): A step of obtaining a fluid chromium compound-supporting component by removing the solvent of the step (2).
Component A: An inorganic oxide having the following characteristics 1 and 2.
(Property 1) in the infrared absorption spectrum was measured after calcination for 24 hours at 600 ° C. as a pretreatment for the analysis, the 3700cm -1 ~3799cm -1 to the peak intensity Px with a maximum in the range X of 3600cm -1 ~3699cm -1 The ratio Py / Px of the peak intensity Py that becomes the maximum in the range Y is less than 10.
(Characteristic 2): Contains 90% by weight or more of SiO 2.
Component B: Fine particle inorganic oxide.
(特性3)粉末X線回折において2θ=23°〜29°に半値幅0.2°以上5°以下のピークがある。 The method for producing an ethylene-based polymerization catalyst component according to claim 1, wherein the component A is an inorganic oxide further having the following property 3.
(Characteristic 3) In powder X-ray diffraction, there is a peak with a half width of 0.2 ° or more and 5 ° or less at 2θ = 23 ° to 29 °.
(特性4)平均粒径が0.01μm〜10μm。 The method for producing an ethylene-based polymerization catalyst component according to any one of claims 1 to 4, wherein the component A is an inorganic oxide further having the property 4.
(Characteristic 4) The average particle size is 0.01 μm to 10 μm.
工程(4):前記クロム化合物担持成分を、非還元性雰囲気下、400℃〜900℃で焼成活性化することにより少なくとも一部のクロム原子を6価とする工程。 A method for producing an ethylene-based polymerization catalyst, which further undergoes the following step (4) using the ethylene-based polymerization catalyst component obtained by the production method according to any one of claims 1 to 8.
Step (4): A step of making at least a part of chromium atoms hexavalent by calcination activation of the chromium compound-supporting component in a non-reducing atmosphere at 400 ° C. to 900 ° C.
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2020
- 2020-03-30 JP JP2020060136A patent/JP7538466B2/en active Active
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