JP2021508756A - 触媒及びその調製 - Google Patents
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Abstract
【選択図】なし
Description
を得る為に、固体で粒子状のオレフィン触媒又は触媒担体の粒子サイズ及び粒子サイズ分布が、その調製中に制御可能である方法を見出すことがきわめて望まれる。
i)触媒又は触媒担体の溶媒中溶液を形成すること、
ii)5〜100μmの直径を有するキャピラリーオリフィスを備えたキャピラリー振動スプレーノズルを経て該溶液を噴霧することによって該溶液を噴霧に付して、液体の層流ジェットを生成すること、該液体の層流ジェットは液滴へとバラバラに別れ、スプレードライヤー中に入る、
iii)該スプレードライヤー内で、気体の助けにより該液滴を固体粒子状の、触媒又は触媒担体に変換すること、及び
iv)0.7以下の、体積SPANによって定義される粒子サイズ分布を有する、固体粒子状の、オレフィン重合触媒又は触媒担体を回収すること
の工程を含む上記方法に関する。
i)触媒又は担体の溶媒中溶液を形成すること、
ii)5〜100μmの直径を有するキャピラリーオリフィスを備えたキャピラリー振動スプレーノズルを経て該溶液を噴霧することによって該溶液を噴霧に付して、液体の層流ジェットを生成すること、該液体の層流ジェットは液滴へとバラバラに別れ、スプレードライヤー中に入る、
iii)該スプレードライヤー内で、並流の不活性気体の助けにより該液滴を変換し、粒子状触媒又は担体を固化させること、及び
iv)0.7以下の、体積SPANによって定義される粒子サイズ分布を有し、且つ5〜150μmのメジアン粒子サイズを有する、固体粒子状の、オレフィン重合触媒又は触媒担体を回収すること
の工程を含む上記方法によって調製された。
粒子サイズ分布(PSD):
PSDは、粒子の体積量、すなわち体積SPAN(SPAN体積)、に基づいて、粒子の相対的分布としてSPANを使用することによって定義される。
SPAN体積=(D90体積−D10体積)/D50体積
(式中、
D90体積=90%累積体積での粒子径、
D10体積=10%累積体積での粒子径、
D50体積=50%累積体積v粒子径(メジアン粒子サイズ,体積))。
Ra pRb qSi(ORc)(4−p−q) (A)
(式中、Ra、Rb、及びRcは独立して、同一又は異なる直鎖状、分岐状、又は環状の1〜12個の炭素原子を有する炭化水素基、特にアルキル又はシクロアルキル基、であり、p及びqは0〜3の範囲の数であり、但し、それらの合計p+qは3以下である)
のシラン;又は、下記の一般式(B)
Si(OCH2CH3)3(NR3R4) (B)
(式中、R3及びR4は、同一又は異なっていてもよく、且つ1〜12個の炭素原子を有する直鎖状、分岐状、又は環状の炭化水素基で表すことができる)
のシランから選択されるシランを使用するのが特に好ましい。
a1)請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法により固体粒子状のオレフィン重合触媒を調製すること、又は
a2)請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法により固体粒子状触媒担体を調製すること、及び固体粒子状のオレフィン重合触媒を形成する為に、得られた担体を、触媒コンパウンドを用いて処理すること、及び
b)少なくとも1つの重合反応器内で、重合条件下で、工程a1)若しくは工程a2)で調製される触媒の存在下で、又は請求項11に記載の触媒系の存在下で、エチレン又は上記α−オレフィンを、任意的に1以上の上記コモノマーと共に、重合すること
の工程を含む上記重合方法に向けられている。
本発明の触媒は、ポリオレフィンを製造する為に、任意の一般的に使用される単一モード及び多モードのプロセスにおいて使用されることができる。該重合は、スラリー、溶液、若しくは気相状態、又はそれらの組み合わせ中で操作されうる。典型的には、エチレン及びプロピレン(コ)ポリマーは、多モードプロセス構成において商業規模で製造される。当技術分野において知られている、そのような多モード重合プロセスは、少なくとも2つの重合段階を含む。カスケードモードで重合段階を操作することが好ましい。カスケード式のスラリー及び気相重合段階を含む好適なプロセスが、とりわけ国際公開第92/12182号パンフレット及び国際公開第96/18662号パンフレット及び国際公開第98/58975号パンフレットにおいて開示されている。
測定方法
ICP分析(Al、Mg、Ti)
代表的な試験部分が採取できるように、乾燥触媒粉末からなる試料が混合される。およそ20〜50mgの試料が、不活性な雰囲気内で20ml容量のクリンプキャップバイアル中にサンプリングされ、そして粉末の正確な重量が記録される。
代表的な試験部分が採取されるように、乾燥プレ触媒(precatalyst)粉末からなる試料が混合される。およそ70〜150mgが、不活性の雰囲気内で、20mLガラスバイアル内にサンプリングされ、そして総重量が記録される。該バイアルは、セプタムキャップを用いて栓をされ、そしてグローブボックスから除かれる。該セプタムは、圧力リリーフ針を用いて穿刺され、そして次に、10.0mlの蒸留水及び60.0mgのn−プロパノール(内部標準)が添加される。試料は、水に完全に溶解するまで放置され、完全溶解が達成されない場合には、超音波浴が使用される。
A(Et)=エタノールコンポーネント面積
F(Et)=コンポーネント因子
N=内部標準の質量(n−プロパノール)、mg
A(Int)=内部標準(n−プロパノール)の面積
F(Int)=内部標準(n−プロパノール)の因子
M=試料の質量、mg)。
メルトフローレートは、ISO 1133に従って測定され、且つg/10分として表される。
MFR2:190℃、2.16kg負荷時;ポリエチレンの場合
MFR2:230℃、2.16kg負荷時;ポリプロピレンの場合
溶融温度は、5〜10mgの試料について、Mettler DSC2示差走査熱量計(DSC:Differential Scanning Calorimeter)を使用して、ISO 11357に従って、示差走査熱量計(DSC)によって測定される。
コモノマー含有量は、OPUSソフトウェアと共にBruker Tensor37分光光度計を使用して、フーリエ変換赤外分光法(FTIR:Fourier transform infrared spectroscopy)に基づいて決定される。
WE=C1×A0+C0
(式中、
WE=結果(重量%)
A0=参照ピーク(AR)の面積に対する測定されたピークの吸収(AQ);
C1=校正曲線の勾配;
C0=校正曲線のオフセット)。
キシレン中に可溶なポリマーの含有量が、25℃で、ISO 16152;第5版;2005−07−01に従って、決定される。
乾燥触媒粉末からなる試料が、代表的な試験部分が取得されることができるように混合される。およそ50mgの試料が、不活性の雰囲気内で、20ml容量クリンプキャップバイアル中にサンプリングされ、そして粉末の正確な重量が記録される。試験溶液は、混合物がおよそ0.5〜0.7重量%の濃度を保持するように、白色鉱油を該粉末に添加することによって調製された。試験溶液は、装置に好適な測定セル内に配置される部分を採取する前に、注意深く混合される。該測定セルは、2つの光学的に清浄なガラス間の距離が少なくとも200μmであるべきである。
D90体積=90%累積体積での粒子径、
D10体積=10%累積体積での粒子径、
D50体積=50%累積体積での粒子径(メジアン粒子サイズ,体積)
SPAN体積=(D90体積−D10体積)/D50体積
無水エタノール中のMgCl2溶液(6%)から単一の液滴およそ3μLが、ガスチャンバー内に浸漬され且つ高分解能ビデオカメラに隣接したところのガラスフィラメント上に配置された。次に、種々の温度(85〜115℃)でのN2ガスの層状上流の流れが適用され、そして液滴温度及び直径の変化が、熱電対(thermocouple)及びビデオカメラをそれぞれ用いて記録された。乾燥に応じて到達した最終粒子径が、元の液滴径のおよそ50%であった(図2を参照)。
実施例1及び実施例2(IE1及びIE2)
オレフィン重合触媒の為の粒子状MgCl2*EtOH触媒担体が、75ミクロンのオリフィス直径を有するキャピラリー圧電スプレーノズルを備えた実験室用スプレードライヤーを利用することによって調製された。加熱されたN2が液滴の乾燥に使用され、固体のMgCl2*EtOH担体粒子を形成した。窒素ガスは流れ下る際に冷却された。乾燥エタノール中の無水MgCl2の6重量%溶液が担体溶液として使用された。
比較例として、国際公開第92/21705号パンフレットに従って、回転式噴霧装置を使用するスプレー結晶化技術によって調製されたMgCl2*EtOH担体の2つの異なる試料が使用された。該スプレー結晶化プロセスの後に、篩分けを介して粒子を分画して、相対的に狭いサイズ分布を有する異なるサイズ画分を得た。
実施例3(IE3)
触媒が、国際公開第2016/097193号パンフレットの実施例1に記載されている方法に従って、しかしながら本出願のIE1において調製された、70μmのD50を有するMgCl2*EtOH担体を使用して調製された。DTHFP(ビス−ジテトラヒドロフリル)プロパンが、調製において内部電子供与体として使用されている。
触媒が、国際公開第2016/097193号パンフレットの実施例1に記載されている方法に従って、しかしながら本出願のIE2において調製された、72μmのD50を有するMgCl2*EtOH担体を使用して調製された。DTHFP(ビス−ジテトラヒドロフリル)プロパンが、調製において内部電子供与体として使用されている。
触媒が、IE3に記載されている調製法を使用して、しかしながら担体として、慣用的なスプレー結晶化法及びその後のCE1に従う篩分けを通じて得られた、球状のMgCl2−エタノール担体を使用して調製された。
プロピレン重合触媒が、IE2の球状担体を使用して調製された。オーバーヘッドスターラーを備えた100mLガラス反応器内に、チタンテトラクロリド(41mL)が入れられた。ビス(2−エチルヘキシル)シトラコナート(0.57g)が、撹拌下、室温で添加された。混合物は−10℃まで冷やされた。ヘプタン(10mL)中の固体担体(3.36g)の懸濁物が、撹拌下、−10℃で5分間にわたり、結果として生じる溶液に滴下で添加された。−10℃で10分間、追加の撹拌後、混合物が、撹拌下、90分にわたって、最高110℃に加熱された。110℃で更に30分後、該撹拌が中止され、そして固体物質が沈降された。上澄み液が吸い取られ、そして廃棄された。チタンテトラクロリド(41mL)が添加され、そして次に、混合物が、100℃で30分間撹拌された。沈降及び上澄み液の吸い取り後、TiCl4洗浄がもう1回繰り返され、続いて、80℃でn−ヘプタン(60mL)で3回洗浄が行われた。次に、固体触媒が、60℃のN2流下で乾燥され、そして次に、褐色の流動性粉末の形態で収集された。
触媒が、IE5に記載されている調製法を使用して、しかしながら担体として、慣用的なスプレー結晶化法及びその後のCE1に従う篩分けを通じて得られた、球状のMgCl2−エタノール担体を使用して調製された。
1−ブテンとのベンチスケールでのエテン共重合
実施例p−IE6及びp−IE7、比較例p−CE5
触媒(8.5mg)が、1−ブテンとの共重合において試験された。トリエチルアルミニウム(TEA)が、15のAl/Tiモル比で助触媒として使用された。重合反応は、下記の手順に従って、3Lのベンチスケール反応器内で行われた。
実施例p−IE8、比較例p−CE6
触媒(10.8mg)が、プロピレン単独重合において試験された。トリエチルアルミニウム(TEA)が、250のAl/Tiモル比で助触媒として使用された。ジメトキシジシクロペンチルシランが、25の供与体/Tiモル比で外部供与体として使用された。重合反応が、下記の手順に従って、5L撹拌式オートクレーブ反応器内で実施された:
Claims (14)
- 固体粒子状の、オレフィン重合触媒又は触媒担体を製造する方法であって、
i)触媒又は触媒担体の溶媒中溶液を形成すること、
ii)5〜100μmの直径を有するキャピラリーオリフィスを備えたキャピラリー振動スプレーノズルを経て該溶液を噴霧することによって該溶液を噴霧に付して、液体の層流ジェットを生成すること、該液体の層流ジェットは液滴へとバラバラに別れ、スプレードライヤー中に入る、
iii)該スプレードライヤー内で、気体の助けにより該液滴を固体粒子状の、触媒又は触媒担体に変換すること、及び
iv)0.7以下の、体積SPANによって定義される粒子サイズ分布を有する、固体粒子状の、オレフィン重合触媒又は触媒担体を回収すること
の工程を含む、前記方法。 - 前記固体粒子状の、オレフィン重合触媒又は触媒担体が、5〜150μmのメジアン粒子サイズを有する、請求項1に記載の方法。
- 工程iii)において、前記気体が、不活性気体であり、且つ並流の気体流れとして、好ましくは並流層流気体流れとして、使用される、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記固体粒子状のオレフィン重合触媒が、チーグラー・ナッタ触媒である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項に従って生成された触媒が、遷移金属化合物のコンパウンドで、好ましくはチタン化合物で、任意的にアルミニウム化合物で、任意的に内部電子供与体で、処理されて、固体粒子状の前記重合触媒を得る、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記固体粒子状のオレフィン重合触媒担体が、MgCl2 *mROH(式中、Rは、1〜12個の炭素原子、好ましくは1〜8個の炭素原子を有する直鎖状又は分岐状のアルキル基であり、且つmは、0〜6、より好ましくは1〜4、である)のアダクトを含む、MgCl2ベースの担体である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記固体粒子状の、オレフィン重合触媒又は触媒担体が、0.5以下の体積SPANを有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 0.5以下の体積SPAN、5〜150μm、好ましくは5〜100μm、のメジアン粒子サイズを有する、固体粒子状の、オレフィン重合触媒又は触媒担体
- 前記触媒が、1〜10重量%のTi、5〜25重量%のMg、0〜40重量%の内部電子供与体、及び0〜10重量%Alを含有するチーグラー・ナッタ触媒である、請求項8に記載の固体粒子状の、オレフィン重合触媒又は触媒担体。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法によって調製された、固体粒子状の、オレフィン重合触媒又は触媒担体。
- 前記触媒がチーグラー・ナッタ触媒であり、又は前記担体が、請求項6に記載されたMgCl2ベースの担体である、請求項8〜10のいずれか1項に記載の、固体粒子状の、オレフィン重合触媒又は触媒担体。
- 請求項8〜11のいずれか1項に記載の固体粒子状のオレフィン重合触媒、第13族金属の化合物の助触媒、及び任意的に、外部電子供与体を含む触媒系。
- 2〜10個のC原子のα−オレフィン、好ましくは2〜6個のC原子のα−オレフィン、を重合する為に、又はそれらとエチレン及び/又は3〜12個のC原子の他のα−オレフィンとの(コ)ポリマーを製造する為に、請求項8〜11のいずれか1項に記載の前記触媒、又は請求項12に記載の触媒系を使用する方法。
- エチレン若しくは3〜10個のC原子のα−オレフィンモノマーのポリマー、又はそれとエチレン及び/又は3〜12個のC原子の他のα−オレフィンコモノマーとの(コ)ポリマーを製造する重合方法であって、
a1)請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法により固体粒子状のオレフィン重合触媒を調製すること、又は
a2)請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法により固体粒子状触媒担体を調製すること、及び固体粒子状のオレフィン重合触媒を形成する為に、得られた担体を、触媒コンパウンドを用いて処理すること、及び
b)少なくとも1つの重合反応器内で、重合条件下で、工程a1)若しくはa2)で調製される触媒の存在下で、又は請求項12に記載の触媒系の存在下で、エチレン又は上記α−オレフィンを、任意的に1以上の上記コモノマーと共に、重合化すること
の工程を含む上記重合方法。
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