JP2647626B2 - オレフインの重合用触媒成分 - Google Patents

オレフインの重合用触媒成分

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、CH=CHRオレフイン(こ
こでRは炭素数が1〜4のアルキル基又はアリール基で
ある)及び該オレフインとエチレンの混合物の重合用触
媒の形成に有用な新規な固体成分に関しまた該成分か
ら形成された触媒、更には重合方法にするもので
ある。
【0002】今までに知られているプピレン及びそれ
より高級なオレフインの重合用の担持されている高活性
のそして高度に立体特異性の触媒は、電子供与体化合物
(外部電子供与体)で部分的に錯体化されているAl−
アルキル化合物を、活性形のMg−ハライド上に担持さ
れているTi化合物及び電子供与体化合物(内部電子供
与体)からなる固体成分と反応させることにより得られ
る。
【0003】そのような触媒の例は英国特許1,55
9,194及びベルギー特許868,682中に記載さ
れている。
【0004】Si−O−C結合を含有しているケイ素化
合物からなる外部電子供与体も記されている[特開昭5
4−94590号及び特開昭55−36203号]。種
々のそして多数の内部電子供与体の中には、メタクリル
酸メチル及びピバリン酸エチルの如き化合物も挙げられ
ている。しかしながら、Si−O−C結合を含有してい
るケイ素化合物を外部電子供与体として使用する全ての
先行技術の触媒においては、主として安息香酸のエステ
ル及びそれらの誘導体が内部電子供与体として使用され
る。
【0005】活性及び立体特異性という語で表わされて
いる上記の触媒の性能は、安息香酸エチル及び安息香酸
の同様なエステルを外部電子供与体として使用する触媒
の性能と変わりない。今回、特別な構造を有するエステ
ルを内部電子供与体として使用することにより、意外な
ことも、Si−O−C結合を含有しているケイ素化合
物を外部電子供与体としてなる先行技術の担持触媒の活
性及び立体特異性を増大できることが発見された。
【0006】本発明の固体触媒成分はアルフア−オレフ
イン重合用触媒の1成分として使用されるもので、該固
体触媒成分を使用して得られるアルフア−オレフインの
重合用触媒も含めて本発明の固体触媒成分を以下に詳し
く説明する。本発明の固体触媒成分を使用したアルフア
−オレフインの重合用触媒は、下記の成分の反応生成物
からなっているものを挙げることができる: a)Al−アルキル化合物、たとえばAl−トリアルキ
ル或は酸素もしくは窒素原子を介して又はSOもしく
はSO基を介して互に結合している2個以上のAl原
子を含有しているAl−アルキル化合物、 b)1個以上のSi−OR、Si−OCOR又はSi−
NR結合(ここでRはヒドロカルビル基である)を含
有しているケイ素化合物、 c)必須担体としての活性形の無水のMgジハライド、
並びに該Mgジハライド上に担持されているTi−ハラ
イド及び下記の群の化合物から選択された電子供与体化
合物: 1)オルト位置にCOOH基を有する芳香族ジカルボン
酸のジエステルであって、そのCOOR基のヒドロカル
ビル基Rが3個未満の炭素原子を含み且つ該基の少なく
とも1個は炭素原子2個を含むジエステル、を含有して
なり、該活性形のMgジハライドは、1m /gの表面
積を持つ対応するハライドのスペクトル中に現れる最も
強い回折線が相対的強度において減少し且つ広がってハ
ロを形成するか又は最も強い線の面間距離に関してシフ
トした強度ピークを有するハロで置き換っているX線粉
末スペクトルを示すものである固体触媒成分。
【0007】好適な代表的電子供与体化合物は下記のも
のである:ジエチルフタレート、メチルエチルフタレー
ト、ジエチル−2,3−ナフタレンジカルボキシレー
ト。本発明の固体触媒成分である成分c)の製造におい
ては、エステルを活性形のMgジハライドもしくは予め
形成された該ジハライドの先駆体と接触させて製造する
ことができる。更に、例えばアルコールとアリールハラ
イドの間のエステル化により、又はポリカルボン酸の無
水物もしくは半エステルとアルコールの間のエステル化
により、又はエステル交換による如き公知の反応により
エステルをその場で製造することができる。エステルは
他の公知の内部電子供与体と併用することもできる。成
分c)の必須担体を形成する活性形の無水Mgジハライ
ドは、成分c)のX線粉末スペクトル中で1m/gの
表面積を有するジハライドの粉末スペクトル中に現れる
最も強い回折線の少なくとも30%の広がりを示すMg
ジハライドであるか、又は該強度ピークが最強線の面間
距離に関してシフトしているハロにより置き換わってい
るようなX線粉末スペクトルを示すMgジハライドであ
るか、及び/又は3m/gより大きい表面積を有する
Mgジハライドである。
【0008】Mgジハライドの表面積の測定は、成分
c)を沸騰TiCl4で2時間処理した後に行なわれ
る。測定値をMgジハライドの表面積とする。Mgジハ
ライドの非常に活性な形は、1m2/gの表面積を有す
る対応するハライドのスペクトル中に現われる最も強い
回折線が相対的強度において減少しそして広がってハロ
を形成するようなX線粉末スペクトルを示すものである
か、又は最も強い線が面間距離に関してシフトした強度
ピークをもつハロにより置き換わっているようなもので
ある。一般に、上記の形の表面積は30〜40m2/g
より大きく、そして特には100〜300m2/gであ
る。
【0009】活性形は、上記の形から、不活性炭化水素
溶媒中での成分c)の熱処理によっても誘導でき、それ
はX線スペトクル中でハロの代りに鋭い回折線を示すも
のである。
【0010】これらの形の鋭い最強線は、いずれの場合
にも、1m2/gの表面積を有するMgジハライドの対
応する線に関して少なくとも30%の広がりを示してい
る。好適なMgジハライドはMgジクロライド及びMg
ジブロマイドである。ジハライドの含水量は一般に1重
量%より少ない。
【0011】活性Mgジハライド上に担持されているT
iハライド又はTiハロアルコレート及びエステルと
は、担体上に化学的もしくは物理的に固着され、成分
c)を沸騰している1,2−ジクロロエタンで2時間処
理することによっても成分c)から抽出できないような
上記の化合物を意味する。
【0012】成分a)、b)及びc)は互いにいずれの
順序でも反応させられるが、好適には成分a)及びb)
を予備混合し、その後成分c)と接触させる。
【0013】成分c)を成分a)及び/又はb)と予備
混合させることもできる。a)及びb)の予備混合は、
普通、室温乃至重合温度の間の温度において行なうこと
ができる。
【0014】c)及びb)の予備反応は比較的高い温度
においても実施できる。化合物b)を加えそして成分
c)自身と反応させることもできる。成分b)を、成分
c)上に担持されているハロゲン化Ti化合物に関して
少なくとも1のモル比で、そして成分a)として使用さ
れているAl−アルキル化合物に関して20より少な
い、好適には0.05〜0.3の間のモル比で反応させる
ことができる。
【0015】成分c)においては、Mgジハライド及び
それに担持されているハロゲン化Ti化合物の間のモル
比は1〜500の間であり、そしてMgジハライド上に
担持されている該ハロゲン化Ti化合物及び電子供与体
の間のモル比は0.1〜50の間である。
【0016】b)に示されているケイ素化合物には、一
般式 RmSiYnp [式中、Rは炭素数が1〜20のアルキル、アルケニ
ル、アリール、アリールアルキル、シクロアルキル基で
あり、Yは−OR′、−OCOR′、−NR2′であ
り、ここでR′はRとは同一であるか又は異なっており
そしてRと同じ意味を有し、Xはハロゲンもしくは水素
原子又は−OCOR″、−NR2″基であり、ここで
R″はR′と等しいか又は異なっており、そしてR′と
同じ意味を有し、m、n及びpはそれぞれ、mは0〜
3、nは1〜4そしてpは0〜1の数であり、そしてm
+n+pは4に等しい]の化合物が包含される。
【0017】使用できる他のケイ素化合物は、2個以上
のケイ素原子が、酸素又は窒素原子を介して、互いに結
合されているような化合物である。
【0018】これらの化合物の例は、ヘキサエトキシジ
シロキサン、対称性ジフエニルテトラエトキシジシロキ
サン
【0019】
【化1】
【0020】である。
【0021】好適なケイ素化合物は、フエニルトリアル
コキシシラン、ジフエニルジアルコキシシランの如きフ
エニルアルコキシシラン、例えばフエニルトリエトキシ
又はトリメトキシシラン、ジフエニルジメトキシ及びジ
エトキシシラン、モノクロロフエニルジエトキシシラ
ン;アルキルジ−もしくはトリ−アルコキシシランの如
きアルキルアルコキシシラン、例えばエチルトリエトキ
シシラン、エチルトリイソプロポキシシランである。
【0022】他の適当な化合物の例は、クロロトリエト
キシシラン、アセトキシトリエトキシシラン、ビニルト
リエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、トリフ
エニルモノエトキシシラン、フエニルトリシクロエトキ
シシラン、フエニルジエトキシジエチルアミノシラン、
テトラフエノキシシラン又はテトラアルコキシシラン、
例えばテトラメトキシシランである。
【0023】ケイ素化合物を、例えばSiCl4の如き
ハロゲン化されたケイ素化合物とアルコール又はMgも
しくはAlのアルコレートとの反応によりその場で生成
することもできる。
【0024】本発明の固体触媒成分を使用した触媒中で
は、ケイ素化合物は、種々の触媒生成成分の間の反応の
固体生成物中に結合された形で、そして0.05より大
きい、一般的に0.1〜5のケイ素化合物とハロゲン化
されたTi化合物のモル比で、存在している。
【0025】成分a)を形成しているAl−アルキル化
合物には、Al−トリアルキル、例えばAl−トリエチ
ル、Al−トリイソブチル、Al−トリイソプロピル及
びヘテロ原子を介して互いに結合している2個以上のA
l原子を含有している化合物、例えば
【0026】
【化2】
【0027】が包含される。上記の如く、Al原子が例
えばSO4又はSO3の如き基を介して結合されているよ
うなAl−アルキル化合物も適している。これらAl−
アルキル化合物は複数種併用することができる。例え
ば、上記例示の如きAl−アルキル化合物とAlEt2
Clの如きAl−アルキルハライドとの併用で使用する
こともできる。
【0028】成分c)は公知の方法に従つて製造でき
る。これらの方法のうちの一方法は、Mgハライド及び
本発明の電子供与体化合物を、粉砕生成物のX線スペク
トル中にMgジハライドのスペクトルに関して前記され
ている変化現象が現われるまで一緒に粉砕し、そしてそ
の後粉砕された生成物をTi−化合物と反応させること
からなっている。この型の製造は英国特許1,559,1
94中に記されている。同様な製法は米国特許4,10
7,413、4,107,414及び4,107,415中
に記されている。
【0029】他の方法は、Mgハライドとアルコールの
付加物を、活性水素原子を含有していない電子供与体化
合物の存在下で、Ti化合物と反応させることからなっ
ている。この方法はベルギー特許868,682中に記
されている。
【0030】公告されたドイツ出願3,022,738中
に記されている他の方法によると、Mgジハライドとア
ルコールの間の付加物を液体状で、ハロゲン化Ti化合
物及び電子供与体化合物と反応させる。
【0031】他の方法はドイツ特許出願公開2,924,
029、米国特許4,220,554並びにイタリア特許
出願27.261/79中に記されている。
【0032】他の方法は、Mgジハライド、ハロゲン化
Ti化合物電子供与体化合物をMgジハライドの活性化
まで一緒に粉砕し、そして粉砕された生成物をハロゲン
化炭化水素、例えば1,2−ジクロロエタン、クロロベ
ンゼン、塩化メチレン、ヘキサクロロエタン、中に懸濁
処理することからなっている。
【0033】処理は40℃乃至ハロゲン化炭化水素の沸
点の温度において、一般に1〜4時間の範囲の時間にわ
たって行なうことができる。
【0034】他の方法によると、低いOH含有量(好適
には1重量%以下)を有するSiO2又はAl23のよ
うな多孔性担体に、液状のMgジハライドたとえばMg
ジハライドの電子供与体(たとえば、アルコール、エー
テルなど)溶液を含浸させ、次にこの担体を例えばドイ
ツ特許出願公開3,022,738又はベルギー特許86
8,682中に記されている方法に従って、溶解されて
いる電子供与体化合物を含有している過剰のTiCl4
で処理する。
【0035】上記の全ての方法では、最終生成物は、上
記の活性形で存在しているMgジハライドを含有してい
る。
【0036】活性形のMgジハライドを生成するため、
又はジハライドが活性形で存在しているようなTi含有
Mgジハライド担持成分を生成するための他の公知の方
法の例としては下記の如き反応があげられる。
【0037】−グリニヤール試薬又はMgR2化合物
(Rはヒドロカルビル基である)又は該MgR2化合物
とAl−トリアルキルとの錯体、及びハロゲン化剤、例
えばAlX3もしくはAlRmn化合物(Xはハロゲン
であり、Rはヒドロカルビルであり、m+n=3であ
る)、SiCl4又はHSiCl3、の反応、 −グリニヤール試薬とシラノールもしくはポリシロキサ
ン、H2O又はアルコールとの反応及びその後のハロゲ
ン化剤又はTiCl4との反応、 −Mgとアルコール及びハロゲン化水素酸との反応又は
Mgとヒドロカルビルハライド及びアルコールとの反応 −MgOとCl2又はAlCl3との反応、 −MgX2・nH2O(X=ハロゲン)とハロゲン化剤又は
TiCl4との反応、 −Mgモノもしくはジアルコレート又はMgカルボキシ
レートとハロゲン化剤との反応。
【0038】Ti−ハライド又はTi−ハロゲンアルコ
レートには特に、Ti−テトラハライド、Ti−トリハ
ライド及びTi−トリハロゲンアルコレートが包含され
る。好適な化合物は、TiCl4、TiBr4、2,6−
ジメチルフエノキシトリクロロチタンである。
【0039】Ti−トリハライドは公知の方法により、
例えばTiCl4をAlもしくは有機金属Al化合物を
用いて又は水素を用いて還元することにより、得られ
る。
【0040】Ti−トリハライドの場合、触媒性能を改
良する目的のためには、チタンの酸化(部分的であって
もよい)を、成分c)の製造中又は後に行なうことが簡
便である。この目的用には、ハロゲン、ヨウ素ハライド
を使用できる。
【0041】本発明の固体触媒成分を使用した好適な触
媒は、成分c)がMgCl、TiCl及びフタル酸
エステルから得られ、そして成分b)がフエニル−
もしくはエチル−トリエトキシシラン又はジフエニルジ
メトキシ−もしくはジフエニルジエトキシ−シランであ
るものである。
【0042】成分a)はAl−トリアルキル例えばAl
−トリエチル又はAl−トリイソブチル、である。
【0043】成分c)は英国特許1,559,194、ベ
ルギー特許868,682、ドイツ特許出願公開2,92
4,029、米国特許4,220,554、イタリア特許
出願27,261/79又はドイツ特許出願公開3,00
2,738中に記されている方法に従って製造できる。
【0044】成分c)の好適な製造方法は、MgC
2、TiCl4及びエステルを一緒に粉砕しそして粉砕
された生成物をハロゲン化された炭化水素、例えば1,
2−ジクロロエタン、で処理することも包含している。
【0045】本発明の固体触媒成分を使用した触媒は、
アルファ−オレフィンを公知の方法により重合するため
に、すなわち重合を液相で不活性炭化水素溶媒の存在下
もしくは不存在下で、又は気相で、又は例えば液相重合
段階と気相段階を組み合わせることにより実施する際
に、使用できる。一般に、温度は40°〜160℃の
間、好適には60°〜90℃の間、であり、大気圧以上
の圧力において行なうことができる。
【0046】分子量調節剤として、水素又は他の公知の
型の調節剤が使用できる。
【0047】これらの触媒は、プロピレン、ブテン−
1、スチレン、4−メチルペンテンの重合において特に
良好に使用できる。該触媒はまた、公知の方法に従っ
て、プロピレン及びエチレンを重合させて低温における
比較的良好な耐衝撃性を有する改質ポリプロピレン(い
わゆるプロピレン及びエチレンのブロック共重合体)を
製造するため、又はプロピレンと少割合のエチレンの結
晶性ランダム共重合体を得るためにも使用できる。
【0048】下記の実施例は単に説明目的のために示さ
れているものであり、本発明の範囲を限定しようとする
ものではない。
【0049】
【実施例】実施例1および比較例1 固体触媒成分の調製: ヨーロッパ特許出願公開公報第29,232号の実施例
1に従って、以下のようにして固体触媒成分を調製し
た。
【0050】a) 粉砕 86.8gの無水MgCl2(1%より少ない水含有
量)、表1に記載されたエステル及び13.9gのビニ
ル−トリエトキシ−シラン(VTS)(エステル/VT
Sのモル比=1.75及びMgCl2/(エステル+VT
S)のモル比=4.5に相当する)を1000ccの全
容量を有しそして3.485kgの直径が15.8mmの
イノックス鋼(inox steel)球を含有してい
るスープテクニック(SIEBTECHNIK)製のビ
ブラトム(VIBRATOM)型の振動ミル中で共粉砕
した。
【0051】粉砕は1lの全容量当り120gに等しい
充填効率を適用させて、約70℃のミル内部温度におい
てそして60時間の粉砕時間にわたって行なわれた。
【0052】粉砕された生成物のミルへの充填、引き続
いての粉砕及び粉砕された生成物のミルからの除去は、
乾燥窒素雰囲気下で行なわれる。
【0053】b) TiCl4を用いる処理 25gの共粉砕された生成物を依然として窒素雰囲気下
で500ccの反応器中に移し、その中でそれらを21
0ccのTiCl4と接触させた。
【0054】TiCl4を用いる処理は、100rpm
で撹拌しながら80℃で2時間にわたって行なわれ、そ
の後過剰のTiCl4及びその中に溶解された生成物を
80℃でサイホンにより除去した。
【0055】この操作の次に65℃のヘキサンを1回の
洗浄毎に200ccを用いて5回洗浄した。
【0056】このようにして製造された触媒成分は、1
/gの表面積を有するMgClのスペクトル中に
現れる最も強い回折線が相対的強度において減少しそし
て広がってハロを生成するようなX線粉末スペクトルを
示した。次にこの固体触媒成分を使用した触媒を使用し
てプロピレンを重合する方法について説明する。
【0057】プロピレンの重合:60℃に維持された窒
素雰囲気による圧力下に保たれている、磁気撹拌器及び
熱電対を備えている3lの全容積を有するステンレス鋼
オートクレーブ中に、5ミリモルのトリエチルアルミニ
ウム、フェニルトリエトキシシラン(PES)及び上記
で調製した固体触媒成分を含有しているガス抜きされた
無水n‐ヘプタン中の懸濁液1000mlを加え、その
間にプロピレンも供給した。オートクレーブを閉じ、そ
の後水素を0.2気圧までの圧力で加え、温度を70℃
にあげ、そして同時にプロピレンを7気圧の全圧となる
まで加えた。重合中、単量体を連続的に供給することに
より圧力を一定に保った。4時間後、重合体スラリーを
急速に冷却しそしてガス抜きすることにより重合を停止
させた。重合体を濾過により溶媒から分離し、そして熱
い窒素液中で70℃において乾燥した。次に濾液中に溶
解されているある量の重合体を単離し、重量測定し、そ
してアイソタクチック指数(I.I)の計算のために沸
騰しているn‐ヘプタン中に可溶性である重合体の重量
と合計した。触媒成分の使用量並びに該成分中のTi含
有量、トリエチルアルミニウムに関するフェニルエトキ
シシランのモル比、加えられた触媒成分に関する重合体
の収率、アイソタクチック指数(I.I)、固体触媒成
分の表面積及びテトラリン中で135℃において測定さ
れた固有粘度を表Iに示す。
【0058】比較例2 下記の如くして製造された固体触媒成分を用いて実施例
1を繰返した。無水MgCl、表に挙げられている
エステル、及びエステルに関して1:1のモル比のTi
Clを、1lの総容積を有しそして3kgの直径が1
6mmのステンレス鋼球を含有しているN.V.テマ
社、グラベンハーグ(オランダ)製のVIBRATOM
型の振動ミル中で粉砕した。粉砕は100g/全容積
(空)lに等しい充填係数を用いて25℃のミルの内部
温度において、72時間にわたって行われた。ミルの充
填、粉砕、及びミルの排出は窒素雰囲気下で行われた。
10gの共粉砕生成物を100mlの1,2−ジクロロ
エタンと80℃において2時間接触させた。この時間後
に、1,2−ジクロロエタンを80℃において濾過によ
り除去し、そして残っている固体生成物を、濾液から塩
素イオンが消えるまで、室温においてn−ヘプタンで繰
返し洗浄し、次にヘプタン懸濁液中に保った。このよう
にして製造された触媒成分は、1m/gの表面積を有
するMgClのスペクトル中に現われる最も強い回折
線が相対的強度において減少しそして広がってハロを生
成するようなX線粉末スペクトルを示した。エステル、
固体触媒成分の特徴及び重合試験の結果を表Iに示す。
【0059】比較例3 実施例1を繰返したが、イタリア特許出願26,908
A/78(特開昭55−29591号)の実施例1と同
様な方法で製造した球状粒子形の固体付加物MgCl
・3COHをTiCl−モノエチルフタレート
付加物のTiCl懸濁液に、6のMg/モノエチルフ
タレートモル比及び12のTiCl/COHモ
ル比を用いて、ゆっくりと加えた。次に全体を100℃
に加熱し、この温度に2時間保ち、その後100℃で濾
過した。生成した固体生成物を120℃で2時間にわた
って110mlのTiClで処理した。この時間後
に、TiClを濾過により除去し、固体を次に90℃
から室温に降下する温度において、塩素イオンが濾液か
ら消えるまで、n−ヘプタンで洗浄し、そして次にヘプ
タン溶液中に保った。このようにして製造された触媒成
分は、実施例1の触媒成分のそれと同じX線スペクトル
を示した。エステル、固体触媒成分の特徴及び重合試験
の結果を表Iに示す。
【0060】比較例および 実施例1において、ジエチルフタレートの代わりに1
9.3gのエチルベンゾエートを用いるほかは同様にし
て固体触媒成分を調製した。X線粉末スペクトルは実施
例1の触媒成分のそれと同様であった。得られた固体触
媒成分を用いて、実施例1と同様の方法でプロピレンの
重合を行なった。
【0061】比較例6 比較例3 において、モノエチルフタレートの代りにエチ
ルベンゾエートを用いるほかは同様にして固体触媒成分
を調製した。その触媒成分のX線スペクトルは実施例1
および比較例1のそれと同様であった。得られた固体触
媒成分を用いて実施例1と同様にしてプロピレンの重合
を行なった。固体生成物の特徴及び重合試験の結果を表
Iに示す。
【0062】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウムベルト・ジヤンニーニ イタリー国ミラノ・ヴイアシスモンデイ 53 (72)発明者 ピエール・カミロ・バルベ イタリー国フエラーラ・ヴイアパヴオー ネ3 (72)発明者 ウムベルト・スカタ イタリー国フエラーラ・ヴイアシーバテ イステイ31 (56)参考文献 特開 昭54−94590(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 必須担体としての活性形の無水のMgジ
    ハライド、並びに該Mgジハライド上に担持されている
    Ti−ハライド及び下記の群の化合物から選択された電
    子供与体化合物: 1.1オルト位置にCOOH基を有する芳香族ジカルボ
    ン酸のジエステルであって、そのCOOR基のヒドロカ
    ルビル基Rが3個未満の炭素原子を含み且つ該基の少な
    くとも1個は炭素原子2個を含むジエステル、 を含有してなり、該活性形のMgジハライドは、1m
    /gの表面積を持つ対応するハライドのスペクトル中に
    現れる最も強い回折線が相対的強度において減少し且つ
    広がってハロを形成するか又は最も強い線の面間距離に
    関してシフトした強度ピークを有するハロで置き換って
    いるX線粉末スペクトルを示すものであるアルフア−オ
    レフイン重合用の固体触媒成分。
  2. 【請求項2】 該MgジハライドがMgジクロライド又
    はMgジブロマイドであり、該TiハライドがTiテト
    ラハライドであり、そして電子供与体化合物がジエチル
    フタレートである、請求項1記載の固体触媒成分。
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