JP2714991B2 - ポリオレフィンの製造方法 - Google Patents

ポリオレフィンの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本願発明は新規なポリオレフインの製造方法に関す
る。さらに詳細には、本願発明は固体当たりの重合体収
量および遷移金属当たりの重合体収量を著しく増加さ
せ、その結果重合体中の触媒残査を除去する工程を不要
ならしめ、また同時に生成重合体のかさ密度をめ、か
つ生成ポリマーの微粉状部分を減少させることができる
ばかりか、平均粒径が大きい良好な粒子性状を有するポ
リオレフインを製造する方法に関する。
〔従来技術および発明が解決しようとする課題〕
従来この種の技術分野においては、ハロゲン化マグネ
シウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウムなどの
無機マグネシウム固体を担体としてこれにチタンまたは
バナジウムなどの遷移金属の化合物を担持させた触媒が
数多く知られている。しかしながら、これらの公知技術
においては、得られるポリオレフインのかさ比重は一般
に小さく、また平均粒径も比較的小さく、粒径分布も概
して広いため微粒子状粉末部分が多く、生産性およびポ
リマーハンドリングの面から改良が強く望まれていた。
さらに、これらのポリマーを成形加工するさいにも粉塵
の発生、成形時の能率の低下等の問題を生ずるため、前
述したかさ密度の増大、微粒子状粉末部分の減少が強く
望まれていた。さらに、近年要求のまつているペレツ
ト化工程を省略し、粉体ポリマーをそのまま加工機にか
けるためにはまだまた改良が必要とされている。
本発明者らは先に上記の欠点を改良した新規触媒成分
を見出し、既に種々の特許出願を行つた(特公平1−11
651、特公平1−12289、特開昭60−149605、特開昭62−
32105、特開昭62−207306等)。この触媒成分を用いた
場合かさ密度がく、平均粒径の大きいポリマーを得る
ことができるが、ペレツト化工程を省略し、粉体ポリマ
ーをそのまま加工機にかけるためにはさらに改良が必要
とされた。
本発明はこれらの欠点を改良し、さらにかさ密度が
く、かつ粒径分布が狭く、ポリマーの微粒子状部分が著
しく少なく、流動性の良好な重合体を極めて活性に得
ることを目的として鋭意研究の結果、本発明に到達した
ものである。
すなわち、本発明は、固体触媒成分と有機金属化合物
を触媒としてオレフインを重合または共重合する方法に
おいて、該固体触媒成分が 1.固体触媒成分と有機金属化合物を触媒としてオレフイ
ンを重合または共重合する方法において、該固体触媒成
分が 〔I〕(1)ケイ素酸化物および/またはアルミニウム
酸化物、 (2)ハロゲン化マグネシウム および 一般式 Me(OR)nXz-n (ここでMeはNa、Mg、Ca、Zn、Cd、B、Al、SiおよびSn
からなる群から選ばれる元素、zは元素Meの原子価、n
は0<n≦z、Xはハロゲン原子、Rは炭素数1〜20の
炭化水素基を示す)で表わされる化合物 を反応させて得られる反応生成物 および (3)一般式 Ti(OR) (ここでRは炭素数1〜20の炭化水素基)で表わされる
チタン化合物を一般式 ROH (ここでRは炭素数6〜20の炭化水素基、または酸素、
窒素、イオウ、塩素等の元素を含む有機残基を示す)で
表わされる化合物の存在下、相互に反応させて得られる
反応生成物に、 〔II〕一般式 AlRnX3-n (ここで、Rは炭素数1〜24の炭化水素基、Xはハロゲ
ン原子をそれぞれ示し、nは0<n<3である)で表わ
される有機アルミニウム化合物を反応させて得られる物
質からなることを特徴とするポリオレフインの製造方
法。
本発明の方法を用いることにより、平均粒径が比較的
大きく、粒度分布が狭く、微粒子状部分が少ないポリオ
レフインが極めて活性に得られ、また生成ポリオレフ
インのかさ比重はく、自由流動性も良好等、重合操作
上非常に有利となり、さらにペレツトとして用いる場合
はもちろんのこと粉体状のままでも成形加工に供するこ
とができ、成形加工時のトラブルも少なく、きわめて有
利にポリオレフインを製造することができる。
本発明の触媒を用いて得られるポリマーは分子量分布
がきわめて狭く、また、ヘキサン抽出量が少なく、低重
合物の副生が非常に少ないことも特徴である。したがつ
て本発明の方法で得られた分子量分布の狭いポリオレフ
インをフイルム用に供した場合には、強度がく、透明
性にすぐれ、かつ抗ブロツキング性およびヒートシール
性がすぐれているなど多くの長所を有する。
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明のポリオレフインの製造方法において用いる触
媒は、 〔I〕(1)ケイ素酸化物および/またはアルミニウム
酸化物、 (2)ハロゲン化マグネシウムと一般式Me(OR)nXz-n
で表わされる化合物を反応させて得られる反応生成物お
よび (3)一般式Ti(OR)で表わされるチタン化合物を一
般式ROHで表わされる化合物の存在下、相互に反応させ
て得られる物質(第〔I〕成分)、および 〔II〕一般式AlRnX3-nで表わされる有機アルミニウム化
合物(第〔II〕成分)を反応させて得られる物質からな
る固体触媒成分と有機金属化合物よりなる。
<1>固体触媒成分 1.第〔I〕成分 (1)本発明において用いるケイ素酸化物とはシリカも
しくは、ケイ素と周期律表I〜VIII族の少なくとも一種
の他の金属との複酸化物である。
本発明において用いるアルミニウム酸化物とはアルミ
ナもしくはアルミニウムと周期律表I〜VIII族の少なく
とも一種の他の金属との複酸化物である。
ケイ素またはアルミニウムと周期律表I〜VIII族の少
なくとも1種の他の金属の複酸化物の代表的なものとし
てはAl2O3・MgO、Al2O3・CaO、Al2O3・SiO2、Al2O3・Mg
O・CaO、Al2O3・MgO・SiO2、Al2O3・CuO、Al2O3・Fe
2O3、Al2O3・NiO、SiO2・MgOなどの天然または合成の各
種複酸化物を例示することができる。ここで上記の式は
分子式ではなく、組成のみを表わすものであつて、本発
明において用いられる複酸化物の構造および成分比率は
特に限定されるものではない。なお、当然のことなが
ら、本発明において用いるケイ素酸化物および/または
アルミニウム酸化物は少量の水分を吸着していても差し
つかえなく、また少量の不純物を含有していても支障な
く使用できる。
また、これらのケイ素酸化物および/またはアルミニ
ウム酸化物の性状は、本発明の目的を損わない限り特に
限定されないが、好ましくは粒径が1〜200μm、細孔
容積が0.3ml/g以上、表面積が50m2/g以上のシリカが望
ましい。また使用するにあたつて予め200〜800℃で常法
により焼成処理を施すことが望ましい。
(2)本発明に使用されるハロゲン化マグネシウムとし
ては実質的に無水のものが用いられ、フツ化マグネシウ
ム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、およびヨウ
化マグネシウムがあげられ、とくに塩化マグネシウムが
好ましい。
また本発明において、これらのハロゲン化マグネシウ
ムはアルコール、エステル、ケトン、カルボン酸、エー
テル、アミン、ホスフインなどの電子供与体で処理した
ものであつてもよい。
本発明に使用される一般式 Me(OR)nXz-n (ここでMeはNa、Mg、Ca、Zn、Cd、B、Al、SiおよびSn
からなる群から選ばれる元素、zは元素Meの原子価、n
は0<n≦z、Xはハロゲン原子を示す。またRは炭素
数1〜20、好ましくは1〜8、のアルキル基、アリール
基、アラキル基等の炭化水素基を示し、それぞれ同一で
もまた異なつていてもよい)で表わされる化合物として
は、たとえばNaOR、Mg(OR)、Mg(OR)X、Ca(OR)
、Zn(OR)、Cd(OR)、B(OR)、Al(O
R)、Al(OR)2X、Al(OR)X2、Si(OR)、Si(O
R)3X、Si(OR)2X2、Si(OR)X3、Sn(OR)などで示
される各種の化合物をあげることができる。これらの好
ましい具体例としては、Mg(OC2H5、Mg(OC2H5)C
l、Al(OCH3、Al(OC2H5、Al(On−C3H7
Al(Oi−C2H7、Al(On−C4H9、Al(Osec−C
4H9、Al(Ot−C4H9、Al(OCH32Al、Al(OC2H
52Cl、Al(OC2H5)Cl2、Al(Oi−C3H72Cl、Al(Oi
−C3H7)Cl2、Al(OC6H5、Al(OC6H52Cl、Al(OC
6H5)Cl2、Al(OC6H4CH3、Al(OC6H4CH32Cl、Al
(OC6H4CH3)Cl2、Al(OCH2C6H5、Si(OC2H5
Si(OC2H53Cl、Si(OC2H52Cl2、Si(OC2H5)Cl3、S
i(OC6H5、Si(OC6H53Cl、Si(OC6H52Cl2、Si
(OC6H5)Cl3、Si(OCH2C6H5、などの化合物をあげ
ることができる。
ハロゲン化マグネシウムと一般式 Me(OR)nXz-n で表わされる化合物との反応割合は、Me/Mg(モル比)
が0.01〜10、好ましくは0.1〜5の範囲が望ましい。
ハロゲン化マグネシウムと一般式 Me(OR)nXz-n で表わされる化合物との反応方法は特に限定されるもの
ではなく、不活性の炭化水素溶媒の存在下または不存在
下、両者を温度0〜200℃にて30分〜50時間、ボールミ
ル、振動ミル、ロツドミル、衝撃ミルなどを用いて共粉
砕する方法を用いてもよく、また、不活性炭化水素、ア
ルコール類、フエノール類、エーテル類、ケトン類、エ
ステル類、アミン類、ニトリル類等あるいはそれらの混
合物からなる有機溶媒両者を20〜400℃、好ましくは50
〜300℃の温度で5分〜10時間混合加熱反応させ、しか
る後溶媒を蒸発除去する方法を用いてもよい。
本発明においては両者を共粉砕する方法が好ましく用
いられる。
(3)本発明において用いる一般式Ti(OR)(ここで
Rは炭素数1〜20好ましくは1〜12のアルキル基、アリ
ール基、アラキル基等の炭化水素基を示す)で表わされ
るチタン化合物としては、具体的には、テトラメトキシ
チタン、テトラエトキシチタン、テトラn−プロポキシ
チタン、テトライソプロポキシチタン、テトラ−n−ブ
トキシチタン、テトライソブトキシチタン、テトラ−se
c−ブトキシチタン、テトラtert−ブトキシチタン、テ
トラ−n−ペンチルオキシチタン、テトラ−シクロペン
チルオキシチタン、テトラ−n−ヘキシルオキシチタ
ン、テトラシクロヘキシルオキシチタン、テトラ−n−
ヘプチルオキシチタン、テトラ−n−オクチルオキシチ
タン、テトラ−2−エチルヘキシルオキシチタン、テト
ラ−ノニルオキシチタン、テトラデシルオキシチタン、
テトライソボルニルオキシチタン、テトラオレイルオキ
シチタン、テトラアリルオキシチタン、テトラベンジル
オキシチタン、テトラベンズヒドリルオキシチタン、テ
トラフエノキシチタン、テトラ−o−メチルフエノキシ
チタン、テトラ−m−メチルフエノキシチタン、テトラ
−1−ナフチルオキシチタン、テトラ−2−ナフチルオ
キシチタン、または、これらの任意混合物などが例示さ
れ、好ましくは、テトラエトキシチタン、テトライソプ
ロポキシチタン、テトラ−n−ブトキシチタン、テトラ
−n−ヘキシルオキシチタン、テトラ−n−オクチルオ
キシチタン、テトラ−2−エチルヘキシルオキシチタン
などが望ましい。
(4)本発明の第〔I〕成分は、前記(1)ケイ素酸化
物および/またはアルミニウム酸化物(成分〔I〕−
(1)、(2)ハロゲン化マグネシウムと一般式Me(O
R)nXz-nで表わされる化合物を反応させて得られる反応
生成物(成分〔I〕−(2))および(3)一般式Ti
(OR)で表わされるチタン化合物(成分〔I〕−
(3))を一般式ROHで表わされる化合物の存在下相互
に反応させることにより得る。
一般式ROHで表わされる化合物としては、式中のRが
炭素数6〜20、好ましくは6〜12の炭化水素基または酸
素、窒素、イオウ、塩素等の元素を含む有機残基である
ものである。該炭化水素基としてはアルキル基、アルケ
ニル基、アリール基、アラルキル基等が望ましく、特に
分枝構造を有する炭化水素基であることが好ましい。こ
れらの一般式で表わされる化合物としては、具体的に
は、1−ヘキサノール、2−メチル−1−ペンタノー
ル、4−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−
ペンタノール、2−エチル−1−ブタノール、1−ヘプ
タノール、2−ヘプタノール、3−ヘプタノール、4−
ヘプタノール、2,4−ジメチル−3−ペンタノール、1
−オクタノール、2−オクタノール、2−エチル−1−
ヘキサノール、3,5−ジメチル−1−ヘキサノール、2,
2,4−トリメチル−1−ペンタノール、1−ノナノー
ル、5−ノナノール、3,5−ジメチル−4−ヘプタノー
ル、2,6−ジメチル−4−ヘプタノール、3,5,5−トリメ
チル−1−ヘキサノール、1−デカノール、1−ウンデ
カノール、1−ドデカノール、2,6,8−トリメチル−4
−ノナノール、1−トリデカノール、1−ペンタデカノ
ール、1−ヘキサデカノール、1−ヘプタデカノール、
1−オクタデカノール、1−オクタデカノール、1−ノ
ナデカノール、1−エイコサノール、フエノール、クロ
ロフエノール、ベンジルアルコール、メチルセロソルブ
またはこれらの任意混合物などが挙げられ、好ましく
は、2−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−1−
ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、2−エ
チル−1−ブタノール、2,4−ジメチル−3−ペンタノ
ール、2−エチル−1−ヘキサノール、3,5−ジメチル
−1−ヘキサノール、2,2,4−トリメチル−1−ペンタ
ノール、3,5−ジメチル−4−ヘプタノール、2,6−ジメ
チル−4−ヘプタノール、3,5,5−トリメチル−1−ヘ
キサノールなどが望ましい。
第〔I〕成分を得る際の成分〔I〕−(1)〜〔I〕
−(3)の反応方法は、一般式ROHで表わされる化合物
の存在下において行う限り特に制限されるものではな
く、反応順序としては、 (A) 成分〔I〕−(1)〜成分〔I〕−(3)を同
時に接触させる方法、 (B) 成分〔I〕−(1)と成分〔I〕−(2)を接
触したのち、成分〔I〕−(3)をさらに接触させる方
法、 (C) 成分〔I〕−(1)と成分〔I〕−(3)を接
触したのち、成分〔I〕−(2)をさらに接触させる方
法、 (D) 成分〔I〕−(2)と成分〔I〕−(3)を接
触したのち、成分〔I〕−(1)をさらに接触させる方
法 のいずれでもよいが、好ましくは、上記のうち(D)の
方法が望ましく、さらに好ましくは一般式ROHで表わさ
れる化合物を溶媒として用い、成分〔I〕−(2)およ
び成分〔I〕−(3)を予め溶解接触させたのち成分
〔I〕−(1)を接触させる方法が望ましく、また、こ
のときの、一般式ROHで表わされる化合物への成分
〔I〕−(2)および成分〔I〕−(3)の溶解順序
は、特に制限されるものではなく、両者を同時に溶解し
てもよく、いずれか一方を先に溶解させてもよい。
また、成分〔I〕−(2)および/または成分〔I〕
−(3)を予め前記一般式ROHで表わされる化合物より
も炭素数の少ない(すなわち、炭素数が1〜5の)炭化
水素基を有する該化合物、いわゆる低級アルコールに溶
解させたのち、一般式ROHで表わされる化合物の存在
下、成分〔I〕−(2)および/または成分〔I〕−
(3)としてそれらを含む低級アルコール溶液を用い、
各成分を相互に接触させる方法も好適に用いられる。な
お、この際用いる低級アルコールとしては、炭素数が1
〜5のアルキル基を有するアルコールが好ましく、メタ
ノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノ
ール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノ
ール、2−メチル−1−プロパノール、2−メチル−2
−プロパノール、1−ペンタノール、2−ペンタノー
ル、3−ペンタノール、2−メチル−1−ブタノール、
3−メチル−1−ブタノール、2−メチル−2−ブタノ
ール、3−メチル−2−ブタノール、2,2−ジメチル−
1−プロパノールなどが挙げられ、もちろん、工業用ア
ルコールとして市販されているメタノール変性エタノー
ル、ヘキサン変性エタノール等各種変種アルコールも何
ら支障なく用いることができる。
これら成分〔I〕−(1)〜〔I〕−(3)の接触方
法としては、一般式ROHで表わされる化合物の存在下、
成分〔I〕−(1)、成分〔I〕−(2)および成分
〔I〕−(3)を前記接触順序に従い、20〜300℃、好
ましくは50〜150℃の温度で1分〜48時間、好ましくは
1〜5時間混合反応し、しかるのち、一般式ROHで表わ
される化合物を減圧および/または加熱等の手法により
除去すべく操作を行うことが望ましい。
また、各成分の反応割合については、まず、成分
〔I〕−(1)と成分〔I〕−(2)とは、成分〔I〕
−(1)1gあたり、成分〔I〕−(2)中のMgのモル数
が0.01〜20mmol、好ましくは0.1〜10mmolさらに好まし
くは0.2〜4.0mmolとなるように反応させることが望まし
い。
また、成分〔I〕−(1)と成分〔I〕−(3)と
は、成分〔I〕−(1)の焼成処理の有無またはその焼
成処理条件により異なるが、成分〔I〕−(1)1gあた
り、成分〔I〕−(3)を0.01〜10.0mmol、好ましくは
0.1〜5.0mmol、さらに好ましくは0.2〜2.0mmol用い、反
応させることが望ましい。
また、一般式ROHで表わされる化合物の使用量は、通
常、成分〔I〕−(2)1gに対し、一般式ROHで表わさ
れる化合物を0.1〜50g、好ましくは1〜30g用いること
が望ましい。
2.第〔II〕成分 本発明において使用される一般式AlRnX3-nで表わされ
る有機アルミニウム化合物としては、Rが、炭素数1〜
24、好ましくは1〜12のアルキル基、アリール基、アラ
ルキル基等の炭化水素基、Xが臭素原子、塩素原子、ヨ
ウ素原子等のハロゲンを示すものであり、かつnが0<
n<3を示すものである。これらの有機アルミニウム化
合物としては、具体的には、フエニルアルミニウムジク
ロリド、ジフエニルアルミニウムクロリド、ベンジルア
ルミニウムジクロリド、ジベンジルアルミニウムクロリ
ド、ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニ
ウムフルオリド、ジエチルアルミニウムクロリド、ジエ
チルアルミニウムブロミド、ジエチルアルミニウムアイ
オダイド、シisoブチルアルミニウムクロリド、メチル
アルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセス
キクロリド、エチルアルミニウムセスキブロミド、メチ
ルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロ
リド、イソブチルアルミニウムジクロリドまたはこれら
の任意混合物などを挙げることができ、特に、ジエチル
アルミニウムクロリド、エチルアルミニウムセスキクロ
リド、エチルアルミニウムジクロリドが好ましい。
3.固体触媒成分の製造 本発明において用いる固体触媒成分は、前記第〔I〕
成分および第〔II〕成分を反応させることにより得られ
る。
この場合の接触方法としては特に限定されるものでは
ないが、例えば、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサ
ン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ベンゼン、
トルエン、キシレン等、またはこれらの混合物等の一般
のZiegler触媒に不活性ないわゆる不活性炭化水素溶媒
の存在下または不存在下、温度0〜300℃、好ましくは2
0〜150℃にて5分〜10時間混合加熱反応させ、しかる
後、溶媒を蒸発除去する方法が好ましく用いられる。
なお、第〔I〕成分と第〔II〕成分の反応割合は、第
〔II〕成分/{第〔I〕成分中の成分〔I〕−(3)}
(モル比)が0.01〜100、好ましくは0.2〜10、さらに好
ましくは0.5〜5となるようにすることが望ましい。
もちろん、第〔I〕成分、および固体触媒成分の調製
に関する各反応操作は、不活性ガス雰囲気中で行うべき
であり、また湿気はできるだけ避けるべきである。
<2>有機金属化合物 本発明に用いる触媒は前記固体触媒成分と、有機金属
化合物からなり、有機金属化合物としてはチグラー触媒
の一成分として知られている周期律表第I〜IV族の有機
金属化合物を使用できるがとくに有機アルミニウム化合
物および有機亜鉛酸化物が好ましい。具体的な例として
は一般式R3Al、R2AlX、RAlX2、R2AlOR、RAl(OR)Xお
よびR3Al2X3の有機アルミニウム化合物(ただしRは炭
素数1〜20のアルキル基またはアリール基、Xはハロゲ
ン原子を示し、Rは同一でもまた異なつてもよい)また
は一般式R2Zn(ただしRは炭素数1〜20のアルキル基で
あり二者同一でもまた異なつていてもよい)の有機亜鉛
化合物で示されるもので、トリメチルアルミニウム、ト
リエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウ
ム、トリイソブチルアルミニウム、トリsec−ブチルア
ルミニウム、トリtert−ブチルアルミニウム、トリヘキ
シルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、ジエチ
ルアルミニウムクロリド、ジイソプロピルアルミニウム
クロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、ジエチ
ル亜鉛およびこれらの混合物等があげられる。有機金属
化合物の使用量はとくに制限はないが通常チタン化合物
に対して0.1〜1000mol倍使用することができる。
本発明においては、有機金属化合物成分は、前記有機
金属化合物と有機酸エステルとの混合物もしくは付加化
合物として用いることも好ましく採用することができ
る。
この時有機金属化合物と有機酸エステルを混合として
用いる場合には、有機金属化合物1モルに対して、有機
酸エステルを通常0.1〜1モル、好ましくは0.2〜0.5モ
ル使用する。また、有機金属化合物と有機酸エステルと
の付加化合物として用いる場合は、有機金属化合物:有
機酸エステルのモル比が2:1〜1:2のものが好ましい。
この時に用いられる有機酸エステルとは、炭素数が1
〜24の飽和もしくは不飽和の一塩基性なし二塩基性の有
機カルボン酸素と炭素数1〜30のアルコールとエステル
である。具体的には、ギ酸メチル、酢酸エチル、酢酸ア
ミル、酢酸フエニル、酢酸オクチル、メタクリル酸メチ
ル、ステアリン酸エチル、安息香酸メチル、安息香酸エ
チル、安息香酸n−プロピル、安息香酸ジ−プロピル、
安息香酸ブチル、安息香酸ヘキシル、安息香酸シクロペ
ンチル、安息香酸シクロヘキシル、安息香酸フエニル、
安息香酸4−トリル、サリチル酸メチル、サリチル酸エ
チル、p−オキシ安息香酸メチル、p−オキシ安息香酸
エチル、サリチル酸フエニル、p−オキシ安息香酸シク
ロヘキシル、サリチル酸ペンジル、α−レゾルシン酸エ
チル、アニス酸メチル、アニス酸エチル、アニス酸フエ
ニル、アニス酸ベンジル、o−メトキシ安息香酸エチ
ル、p−エトキシ安息香酸メチル、p−トルイル酸メチ
ル、p−トルイル酸エチル、p−トルイル酸フエニル、
o−トルイル酸エチル、m−トルイル酸エチル、p−ア
ミノ安息香酸メチル、p−アミノ安息香酸エチル、p−
アミノ安息香酸メチル、p−アミノ安息香酸エチル、安
息香酸ビニル、安息香酸アリル、安息香酸ベンジル、ナ
フトエ酸メチル、ナフトエ酸エチルなどを上げることが
できる。これらの中でも特に好ましいのは安息香酸、o
−またはp−トルイル酸またはp−アニス酸のアルキル
エステルであり、とくにこれらのメチルエステル、エチ
ルエステルが好ましい。
<3>オレフインの重合 本発明の触媒を使用してのオレフインの重合はスラリ
ー重合、溶液重合または気相重合にて行うことができ
る。特に本発明の触媒は気相重合に好適に用いることが
でき、重合反応は通常のチグラー型触媒によるオレフイ
ン重合反応と同様にして行なわれる。すなわち反応はす
べて実質的に酸素、水などを絶つた状態で不活性炭化水
素の存在化、あるいは不存在下で行なわれる。オレフイ
ンの重合条件は温度は20ないし120℃、好ましくは50な
いし100℃であり、圧力は常圧ないし70kg/cm2、好まし
くは2ないし60kg/cm2である。分子量の調節は重合温
度、触媒のモル比などの重合条件を変えることによつて
ある程度調節できるが重合系中に水素を添加することに
より効果的に行なわれる。もちろん、本発明の触媒を用
いて、水素濃度、重合温度など重合条件の異なつた2段
階ないしそれ以上の他段階の重合反応も何ら支障ない実
施できる。
本発明の方法はチグラー触媒で重合できるすべてのオ
レフインの重合に適用可能であり、特に炭素数2〜12の
α−オレフインが好ましく、たとえばエチレン、プロピ
レン、1−ブテン、ヘキセン−1、4−メチルペンテン
−1などのα−オレフイン類の単独重合およびエチレン
とプロピレン、エチレンと1−ブテン、エチレンとヘキ
セン−1、エチレンと4−メチルペンテン−1等のエチ
レンと炭素数3〜12のα−オレフインの共重合、プロピ
レンと1−ブテンの共重合およびエチレンと他の2種類
以上のα−オレフインとの共重合などに好適に使用され
る。
また、ポリオレフインの改質を目的とする場合のジエ
ンとの共重合も好ましく行われる。この時使用されるジ
エン化合物の例としてはブタジエン、1,4−ヘキサジエ
ン、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン等
を挙げることができる。
なお、共重合の際のコモノマー含有率は任意に選択で
きうるものであるが、例えば、エチレンと炭素数3〜12
のα−オレフインとの共重合の場合、エチレン・α−オ
レフイン共重合体中のα−オレフイン含有量は0〜40モ
ル%、好ましくは0〜30モル%とするのが望ましい。
<実施例> 以下に実施例をのべるが、これらは本発明を実施する
ための説明用のものであつて本発明はこれらに制限され
るものではない。
〔ポリマー物性測定方法〕 融点:走査熱量計(DSC、セイコー電子(株)社製型)
を用い、サンプル重量5mgで、180℃で一度溶融後−40℃
まで冷却しその後10℃/minの速度で昇温した時の吸熱ピ
ークトツプの温度を融点とした。
ヘキサン抽出:共重合体パウダーを180℃でロール練り
し次に5cm×5cm×0.2mmのシートにプレス成形し、それ
を沸とうヘキサン中で5hr抽出した時の重量減少の%を
ヘキサン抽出量とした。
実施例 1. (a)固体触媒成分の製造 1/2インチ直径を有するステンレススチール製ボール
が25コ入つた内容積400mlのステンレススチール製ポツ
トに市販の無水塩化マグネシウム10g、トリエトキシア
ルミニウム4.2gを入れ窒素雰囲気下、室温で16時間ボー
ルミリングを行い反応生成物を得た。撹はん機および還
流冷却器をつけた三ツ口フラスコを窒素置換し、この中
に脱水した2−メチル−1−ペンタノール100g、上記の
無水塩化マグネシウムとトリエトキシアルミニウムの反
応物5.0g、テトラn−エトキシチタン10.0gをいれ80
℃、1時間反応させた。室温に冷却後、400℃で3時間
焼成したシリカ(富士デビソン、#955)46gを入れ、再
び80℃で2時間反応させた後、120℃で2時間減圧乾燥
を行い固体粉末を得た。次に脱水したヘキサン100ccお
よびジエチルアルミニウムクロリド10.0gを加えて室温
で1時間反応させ、その後60℃で3時間窒素ブローを行
い、ヘキサンを除去して固体触媒成分を得た。
(b)気相重合 気相重合装置としては撹拌機が付いたステンレス製オ
ートクレーブを用い、ブロワー、流量調節器および乾式
サイクロンでループをつくり、オートクレーブはジヤケ
ツトに温水を流すことによつて温度を調節した。80℃に
調節したオートクレーブに上記固体触媒成分を250mg/h
r、およびトリエチルアルミニウムを50mmol/hrの速度で
供給し、またオートクレーブ気相中のブテン−1/エチレ
ンモル比を0.25に、さらに水素を全圧の15%となるよう
に調整しながら各々のガスを供給し、全圧を8kg/cm2Gに
保ちながらブロワーにより系内のガスを循環させ、生成
ポリマーを間欠的に抜き出しながら10時間の連続重合を
行つた。
生成したエチレン共重合体は、メルトフローレイト
(MFR)1.02g/10min、密度0.9205g/cm3であり、かさ密
度0.45g/cm3、平均粒径830μmの形状の丸い粒状物であ
つた。触媒効率は240,000g共重合体/gTiときわめて活
性であつた。また、10時間の連続重合後、オートクレー
ブ内部の点検を行つたところ、内壁および撹はん機には
全くポリマーは付着していなかつた。
この共重合体をASTM−D1238−65Tの方法により、190
℃、荷重2.16kgで測定したメルトフローレイト(MFR
2.16)と荷重10kgで測定したメルトフローレイト(MFR
10)との比で表されるFR値(FR=MFR10/MFR2.16)は7.4
であり、分子量分布はきわめて狭いものであつた。
またこの共重合体の融点は121.6℃、ヘキサン抽出量
は2.7wt%であつた。
実施例 2. 実施例1においてテトラエトキシチタンの代わりにテ
トラn−ブトキシチタン15.0gを用いることを除いて
は、実施例1と同様な方法で固体触媒成分を調製した。
上記固体触媒成分を用いて実施例1と同様な方法で重合
を行つたところ、触媒効率は220,000g共重合体/gTiと
活性で、MFR0.95g/10min、密度0.9214g/cm3で、かさ比
重0.44g/cm3、平均粒径850μmの形状の丸い粒状物が得
られた。また、FRは7.5と分子量分布が狭く、融点は12
1.9℃、ヘキサン抽出量は2.8wt%であつた。
実施例 3. (a)固体触媒成分の製造 1/2インチ直径を有するステンレススチール製ボール
が25コ入つた内容積400mlのステンレススチール製ポツ
トに市販の無水塩化マグネシウム10g、トリエトキシア
ルミニウム4.2gを入れ窒素雰囲気下、室温で16時間ボー
ルミリングを行い反応生成物を得た。撹はん機および還
流冷却器をつけた三ツ口フラスコを窒素置換し、この中
に脱水した変性エタノール(エタノール200に対しメ
タノール5kgを含む)140cc、脱水した2−メチル−1−
ペンタノール20g、テトラエトキシチタン8.0gをいれ室
温で1時間撹はん後、上記の無水塩化マグネシウムとト
リエトキシアルミニウムの反応物10.0gを入れ、80℃、
1時間反応させた。室温に冷却後、400℃で3時間焼成
したシリカ(富士デビソン、#955)46gを入れ、再び80
℃で2時間反応させた後、120℃で2時間減圧乾燥を行
い固体粉末を得た。次に脱水したヘキサン100ccおよび
ジエチルアルミニウムクロリド10.0gを加えて室温で1
時間反応させ、その後60℃で3時間窒素ブローを行い、
ヘキサンを除去して固体触媒成分を得た。
(b)気相重合 上記固体触媒成分を用いて実施例1と同様な方法で重
合を行つたところ、触媒効率は280,000g共重合体/gTiと
活性で、MFR0.86g/10min、密度0.9208g/cm3で、かさ
比重0.43g/cm3、平均粒径900μmの形状の丸い粒状物が
得られた。また、FRは7.6と分子量分布が狭く、融点は1
22.1℃、ヘキサン抽出量は3.1wt%であつた。
実施例 4. 実施例3において2−メチル−1−ペンタノールの代
わりに3,5−ジメチル−1−ヘキサノール20gを用いるこ
とを除いては、実施例3と同様な方法で固体触媒成分を
調製した。上記固体触媒成分を用いて実施例1と同様な
方法で重合を行つたところ、触媒効率は230,000g共重合
体/gTiと活性で、MFR0.92g/10min、密度0.9221g/cm3
で、かさ比重0.44g/cm3、平均粒径790μmの形状の丸い
粒状物が得られた。また、FRは7.4と分子量分布が狭
く、融点は121.5℃、ヘキサン抽出量は2.6wt%であつ
た。
実施例 5. (a)固体触媒成分の製造 1/2インチ直径を有するステンレススチール製ボール
が25コ入つた内容積400mlのステンレススチール製ポツ
トに市販の無水塩化マグネシウム10g、トリエトキシア
ルミニウム4.2gを入れ窒素雰囲気下、室温で16時間ボー
ルミリングを行い反応生成物を得た。撹はん機および還
流冷却器をつけた三ツ口フラスコを窒素置換し、この中
に脱水したエタノール140cc、脱水した2−エチル−1
−ヘキサノール17.0g、テトラエトキシチタン12.0gをい
れ室温で1時間撹はん後、上記の無水塩化マグネシウム
とトリエトキシアルミニウムの反応物7.5gを入れ、80
℃、1時間反応させた。室温に冷却後、400℃で3時間
焼成したシリカ(富士デビソン、#955)46gを入れ、再
び80℃で2時間反応させた後、120℃で2時間減圧乾燥
を行い固体粉末を得た。次に脱水したヘキサン100ccお
よびジエチルアルミニウムクロリド10.0gを加えて室温
で1時間反応させ、その後60℃で3時間窒素ブローを行
い、ヘキサンを除去して固体触媒成分を温た。
上記固体触媒成分を用いて実施例1と同様な方法で重
合を行つたところ、触媒効率は240,000g共重合体/gTiと
活性で、MFR1.05g/10min、密度0.9210g/cm3で、かさ
比重0.43g/cm3、平均粒径810μmの形状の丸い粒状物が
得られた。また、FRは7.4と分子量分布が狭く、融点は1
21.9℃、ヘキサン抽出量は3.0wt%であつた。
実施例 6. 実施例5においてテトラエトキシチタンの代わりにテ
トラ−n−ブトキシチタン15gを用いることを除いて
は、実施例5と同様な方法で固体触媒成分を調製した。
上記固体触媒成分を用いて実施例1と同様な方法で重合
を行つたところ、触媒効率は280,000g共重合体/gTiと
活性で、MFR0.87g/10min、密度0.9210g/cm3で、かさ比
重0.45g/cm3、平均粒径880μmの形状の丸い粒状物が得
られた。また、FRは7.4と分子量分布が狭く、融点は12
1.8℃、ヘキサン抽出量は2.9wt%であつた。
実施例 7. (a)固体触媒成分の製造 1/2インチ直径を有するステンレススチール製ボール
が25コ入つた内容積400mlのステンレススチール製ポツ
トに市販の無水塩化マグネシウム10g、トリエトキシア
ルミニウム4.2gを入れ窒素雰囲気下、室温で16時間ボー
ルミリングを行い反応生成物を得た。撹はん機および還
流冷却器をつけた三ツ口フラスコを窒素置換し、この中
に脱水した変性エタノール(エタノール200に対しメ
タノール5kgを含む)140cc、脱水した2−エチル−1−
ヘキサノール17.0g、テトラn−ブトキシチタン15.0gを
いれ室温で1時間撹はん後、上記の無水塩化マグネシウ
ムとトリエトキシアルミニウムの反応物7.5gを入れ、80
℃、1時間反応させた。室温に冷却後、400℃で3時間
焼成したシリカ(富士デビソン、#955)46gを入れ、再
び80℃で2時間反応させた後、120℃で2時間減圧乾燥
を行い固体粉末を得た。次に脱水したヘキサン100ccお
よびジエチルアルミニウムクロリド10.0gを加えて室温
で1時間反応させ、その後60℃で3時間窒素ブローを行
い、ヘキサンを除去して固体触媒成分を得た。
(b)気相重合 上記固体触媒成分を用いて実施例1と同様な方法で重
合を行つたところ、触媒効率は270,000g共重合体/gTiと
活性で、MFR1.10g/10min、密度0.9210g/cm3で、かさ
比重0.44g/cm3、平均粒径850μmの形状の丸い粒状物が
得られた。また、FRは7.5と分子量分布が狭く、融点は1
22.0℃、ヘキサン抽出量は3.0wt%であつた。
実施例 8. 実施例5においてテトラエトキシチタンの代わりにテ
トラ2−エチルヘキシルオキシチタン12.0gを用いるこ
とを除いては、実施例5と同様な方法で固体触媒成分を
調製した。上記固体触媒成分を用いて実施例1と同様な
方法で重合を行つたところ、触媒効率は250,000g共重合
体/gTiと活性で、MFR1.12g/10min、密度0.9230g/cm3
で、かさ比重0.41g/cm3、平均粒径800μmの形状の丸い
粒状物が得られた。また、FRは7.3と分子量分布が狭
く、融点は121.6℃、ヘキサン抽出量は2.7wt%であつ
た。
実施例 9. 実施例7においてテトラn−ブトキシチタン15.0gの
代わりにテトラn−ブトキシチタン10.0gを用いること
を除いては、実施例7と同様な方法で固体触媒成分を調
製した。上記固体触媒成分を用いて実施例1と同様な方
法で重合を行つたところ、触媒効率は210,000g共重合体
/gTiと活性で、MFR0.95g/10min、密度0.9204g/cm
3で、かさ比重0.42g/cm3、平均粒径750μmの形状の丸
い粒状物が得られた。また、FRは7.5と分子量分布が狭
く、融点は122.3℃、ヘキサン抽出量は3.1wt%であつ
た。
実施例 10. 実施例1においてトリエトキシアルミニウムの代わり
にトリエトキシボロン3.6gを用いることを除いては、実
施例1と同様な方法で固体触媒成分を調製した。上記固
体触媒成分を用いて実施例1と同様な方法で重合を行つ
たところ、触媒効率は220,000g共重合体/gTiと活性
で、MFR1.06g/10min、密度0.9199g/cm3で、かさ比重0.4
5g/cm3、平均粒径770μmの形状の丸い粒状物が得られ
た。また、FRは7.6と分子量分布が狭く、融点は122.1
℃、ヘキサン抽出量は3.3wt%であつた。
実施例 11. 実施例3においてトリエトキシアルミニウムの代わり
にジエトキシマグネシウム2.9gを用いることを除いて
は、実施例3と同様な方法で固体触媒成分を調製した。
上記固体触媒成分を用いて実施例1と同様な方法で重合
を行つたところ、触媒効率は230,000g共重合体/gTiと
活性で、MFR0.88g/10min、密度0.9206g/cm3で、かさ比
重0.43g/cm3、平均粒径770μmの形状の丸い粒状物が得
られた。また、FRは7.6と分子量分布が狭く、融点は12
1.9℃、ヘキサン抽出量は3.2wt%であつた。
実施例 12. 実施例5においてシリカの代わりにシリカ−アルミナ
を用いることを除いては、実施例5と同様な方法で固体
触媒成分を調製した。上記固体触媒成分を用いて実施例
1と同様な方法で重合を行なつたところ、触媒効率は20
0,000g共重合体/gTiと活性で、MFR0.75g/10min、密度
0.9231g/cm3で、かさ比重0.41g/cm3、平均粒径740μm
の形状の丸い粒状物が得られた。また、FRは7.5と分子
量分布が狭く、融点は122.2℃、ヘキサン抽出量は2.8wt
%であつた。
実施例 13. 実施例5においてシリカの代わりにアルミナを用いる
ことを除いては、実施例5と同様な方法で固体触媒成分
を調製した。上記固体触媒成分を用いて実施例1と同様
な方法で重合を行つたところ、触媒効率は210,000g共重
合体/gTiと活性で、MFR0.84g/10min、密度0.9234g/cm
3で、かさ比重0.41g/cm3、平均粒径750μmの形状の丸
い粒状物が得られた。また、FRは7.5と分子量分布が狭
く、融点は122.5℃、ヘキサン抽出量は2.9wt%であつ
た。
実施例 14. 実施例7においてジエチルアルミニウムクロライドの
代わりにエチルアルミニウムセスキクロライド10.0gを
用いることを除いては、実施例7と同様な方法で固体触
媒成分を調製した。上記固体触媒成分を用いて実施例1
と同様な方法で重合を行つたところ、触媒効率は260,00
0g共重合体/gTiと活性で、MFR1.09g/10min、密度0.91
98g/cm3で、かさ比重0.44g/cm3、平均粒径860μmの形
状の丸い粒状物が得られた。また、FRは7.6と分子量分
布が狭く、融点は122.0℃、ヘキサン抽出量は3.2wt%で
あつた。
比較例 1. (a)固体触媒成分の製造 1/2インチ直径を有するステンレススチール製ボール
が25コ入つた内容積400mlのステンレススチール製ポツ
トに市販の無水塩化マグネシウム10g、アルミニウムト
リエトキシド4.2gを入れ窒素雰囲気下、室温で16時間ボ
ールミリングを行ない反応生成物を得た。撹拌機、およ
び還流冷却器をつけた3ツ口フラスコを窒素置換しこの
3ツ口フラスコに上記反応生成物5gおよび600℃で焼成
したSiO2(富士デビソン、#952)5gを入れ、次いでテ
トラヒドロフラン100mlを加えて、60℃で2時間反応さ
せたのち、120℃で減圧乾燥を行ない、テトラヒドロフ
ランを除去した。次に、ヘキサン50ccを加えて撹拌した
のちに四塩化チタンを1.1ml加えてヘキサン還流下で2
時間反応させて、固体触媒成分を得た。得られた固体触
媒成分1g中のチタンの含有量は40mgであつた。
(b)気相重合 上記固体触媒成分を用いて実施例1と同様な方法で重
合を行つたところ、触媒効率は112,000g共重合体/gTiと
低活性で、MFR1.2g/10min、密度0.921で、かさ密度0.41
g/cm3、平均粒径700μm、FR7.6の不定形な粒状物が得
られた。また融点は123.2℃で、ヘキサン抽出は4.2wt%
であつた。
比較例 2. (a)固体触媒成分の製造 1/2インチ直径を有するステンレススチール製ボール
が25コ入つた内容積400mlのステンレススチール製ポツ
トに市販の無水塩化マグネシウム10g、トリエトキシア
ルミニウム4.3gを入れ窒素雰囲気下、室温で16時間ボー
ルミリングを行い反応生成物を得た。撹はん機および還
流冷却器をつけた三ツ口フラスコを窒素置換し、この中
に脱水したエタノール140cc、脱水した2−メチル−1
−ペンタノール100g、テトラn−エトキシチタン2.0g、
上記の無水塩化マグネシウムとトリエトキシアルミニウ
ムの反応物5.0gを入れ、80℃、1時間反応させた後、12
0℃で2時間減圧乾燥を行い固体粉末を得た。次に脱水
したヘキサン100ccおよびジエチルアルミニウムクロリ
ド2.0gを加えて室温で1時間反応させ、その後60℃3時
間窒素ブローを行い、ヘキサンを除去して固体触媒成分
を得た。
上記固体触媒成分を用いて実施例1と同様な方法で重
合を行つたところ、重合開始後30分で撹拌機の回転が不
能となり、重合を停止せざるをえなかつた。オートクレ
ーブ内部を点検したところ撹拌翼にメルトしたポリマー
が付着していた。
比較例 3. (a)固体触媒成分の製造 1/2インチ直径を有するステンレススチール製ボール
が25コ入つた内容積400mlのステンレススチール製ポツ
トに市販の無水塩化マグネシウム10gを入れ窒素雰囲気
下、室温で16時間ボールミリングを行つた。撹はん機お
よび還流冷却器をつけた三ツ口フラスコを窒素置換し、
この中に脱水したエタノール140cc、脱水した2−エチ
ル1−ヘキサノール17.0g、テトラエトキシチタン12.0g
をいれ室温で1時間撹はん後、上記の無水塩化マグネシ
ウム粉砕物7.5gを入れ、80℃、1時間反応させた。室温
に冷却後、400℃で3時間焼成したシリカ(富士デビソ
ン、#955)46gを入れ、再び80℃で2時間反応させた
後、120℃で2時間減圧乾燥を行い固体粉末を得た。次
に脱水したヘキサン100ccおよびジエチルアルミニウム
クロリド10.0gを加えて室温で1時間反応させ、その後6
0℃で3時間窒素ブローを行い、ヘキサンを除去して固
体触媒成分を得た。
(b)気相重合 上記固体触媒成分を用いて実施例1と同様な方法で重
合を行つたところ、触媒効率は140,000g共重合体/gTi
で、MFR0.98g/10min、密度0,9220g/cm3で、かさ比重0.3
8g/cm3、平均粒径710μmの不定形な粒状物が得られ
た。また、FRは8.2と分子量分布は比較的広く、融点は1
23.0℃でヘキサン抽出量は4.0wt%であつた。
<発明の効果> 本発明の固体触媒成分と有機金属化合物を触媒として
得られるオレフインの単独重合体または共重合体は、か
さ比重が著しくく、平均粒径が比較的大きく、粒径分
布が狭く微粒子状粉末部分が少ないため、重合時におけ
る反応器壁へのポリマーの付着が少なく安定した運転が
可能であり、さらに成形加工時の粉塵の発生が防止でき
成形加工時の能率をめることができるのみならず、ペ
レツト化工程をも省略しうる。
またポリマーの分子量分布がせまいため特にフイルム
に供した場合、強度がく透明性にすぐれ、かつ抗ブロ
ツキング性およびヒートシール性にすぐれる等多くの効
果を発揮しうる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の触媒の製造工程を示すフローチヤート
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 浩之 東京都品川区南大井2―12―10―627 (72)発明者 松浦 一雄 東京都大田区東雪谷2―22―18

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固体触媒成分と有機金属化合物を触媒とし
    てオレフィンを重合または共重合する方法において、該
    固体触媒成分が 〔I〕(1)ケイ素酸化物および/またはアルミニウム
    酸化物、 (2)ハロゲン化マグネシウムおよび 一般式 Me(OR)nXz-n (ここでMeはNa、Mg、Ca、Zn、Cd、B、Al、SiおよびSn
    からなる群から選ばれる元素、zは元素Meの原子価、n
    は0<n≦z、Xはハロゲン原子、Rは炭素数1〜20の
    炭化水素基を示す)で表される化合物 を反応させて得られる反応生成物および (3)一般式 Ti(OR) (ここでRは炭素数1〜20の炭化水素基を示す)で表さ
    れるチタン化合物を 一般式 ROH (ここでRは炭素数6〜20の炭化水素基、または酸素、
    窒素、イオウ、塩素等の元素を含む有機残基を示す)で
    表される化合物の存在下、 相互に反応させて得られる反応生成物に、 〔II〕一般式 AlRnX3-n (ここで、Rは炭素数1〜24の炭化水素基、Xはハロゲ
    ン原子をそれぞれ示し、nは0<n<3である)で表さ
    れる有機アルミニウム化合物を反応させて得られる物質
    からなることを特徴とするポリオレフィンの製造方法。
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