JP2990299B2 - 担持オレフィン重合触媒、その製造法および使用 - Google Patents
担持オレフィン重合触媒、その製造法および使用Info
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Description
関する。本発明はまた、高い嵩密度を有するポリエチレ
ンの新規製造法と同様に、そのような方法で製造され
た、担持オレフィン重合触媒並びにその触媒のオレフィ
ンの単独重合および共重合への使用に関する。
をベースとする促進触媒(procatalyst)、およびアル
キルアルミニウムをベースとする助触媒からなる不均一
触媒系を用いて重合(単独重合あるいは共重合)されて
きた。均一触媒系あるいは担持触媒系も、その促進触媒
成分が、ビス(シクロペンタジエニル)ジアルキルチタ
ンあるいはビス(シクロペンタジエニル)アルコニルジ
ルコニウムのようなメタロセン化合物、あるいはそれら
の塩化物、アルモキサン(alumoxane)あるいはそれら
の活性剤として使用されてきたイオン活性剤をベースと
するが、エチレンの重合に有用であることが観察されて
きた。
は、生成するポリマー物質の劣悪な形態である。このこ
とは特に、低い嵩密度および不均質なポリマーに見られ
る。いわゆるレプリカ現象は、重合に当てはまるので、
すなわち生成するポリマー粒子は、その製造に使用され
る触媒粒子に類似した形態を得るので、その問題は、重
合に使用される触媒の形態を改良することのみによって
解決され得る。
タジエニル)ジアルキルチタン、トリアルキルアルミニ
ウムおよび水からなる触媒系のエチレン重合への使用を
開示している。ドイツ特許公報第2,608,933号は、一般
式(Cp)nZrY4-n(式中Cpはシクロペンタジエニル基、
nは1〜4の整数、YはR、CH2AlR2、CH2CH2AlR2ある
いはCH2CH(AlR2)2基で、Rはアルキル基あるいは金
属アルキル基を表す)で表されるジルコノセン、トリア
ルキルアルミニウム助触媒および水からなるエチレン重
合触媒系について述べている。
4-n[式中Cpおよびnは上記と同様であり、Mは遷移金
属、好ましくはジルコニウム、およびYは水素原子、C1
〜C5のアルキル基あるいは金属アルキル基、あるいは一
般式CH2AlR2、CH2CH2AlR2あるいはCH2CH(AlR2)2(式
中RはC1〜C5のアルキル基あるいは金属アルキル基であ
る)で表される基である]で表されるシクロペンタジエ
ニル化合物および(2)活性剤として働くアルモキサン
からなる、ハロゲンを含有しないチーグラー・ナッタ触
媒系の存在下でのエチレンポリマーおよびアタクチック
プロピレンポリマーの製造法を開示している。
系は、例えば、欧州特許出願第69951号および米国特許
公報第4,404,344号に開示されてきた。メタロセン触媒
を担体に担持することは、技術上周知であった。ドイツ
特許第3240382C2号は、アルモキサンおよびシクロペン
タジエニルチタンあるいはジルコニウム化合物が、あら
ゆる無機化合物、ケイ酸塩、石英および酸化アルミニウ
ムでもあり得る乾燥無機充填剤に担持された触媒を教示
している。しかしながら、過剰量の溶媒が使用され、発
明者らは、充填剤をポリマー中に組み込む努力をする。
担体をメタロセン触媒に使用することも欧州特許第0037
894B1号に開示されている。
の重合を目的とする担持触媒の製造法を開示している。
この方法において、不活性炭化水素溶媒中のアルモキサ
ンおよび周期表4A、5Aあるいは6A族の金属のメタロセン
は、不活性炭化水素溶液中の担体のスラリーに添加され
る。
目的とする、スラリー法による触媒の製造法について述
べている。それによって得られた触媒は、触媒表面でオ
レフィンを重合させることにより、さらに仕上げ処理を
受ける。このことは、元の触媒の劣悪な形態を示唆し、
このいわゆる予備重合(prepolymerization)によって
触媒の形態を改良する試みがなされている。
サジエンとの共重合に適した触媒を開示している。その
触媒は、10%アルモキサンのトルエン溶液330mlをシリ
カ粉末(Davison 948)800gに添加することにより製造
される。次いで、トルエン250mlをさらに、アルモキサ
ンで処理したシリカに添加し、次いで、トルエン40ml中
でスラリーにした二塩化ビス(インデニル)ジルコニウ
ム2.5gを、得られたスラリーに添加する。最後に、処理
された担体を乾燥する。該特許公報の表1は、得られた
触媒の活性があまり良くないことを示す。1時間当たり
の触媒1gの触媒供給量に対して、ポリエチレンは1時間
当たり約100gしか得られず、これは実用的な目的のため
には非常に低い活性である。
205号は、シリカ担体上でのビス(シクロペンタジエニ
ル)ジルコニウムアルモキサン触媒の製造法を開示して
いる。この方法では、メチルアルモキサンのトルエン溶
液30mlをシリカゲル15gに注ぎ、乾燥した。次いで、二
塩化ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウム誘導体
のトルエン溶液を、該アルモキサン処理を行ったシリカ
ゲル2gに滴下し、さらに少量のトルエンを添加してスラ
リーを形成させた。最後にスラリーを乾燥し、ジルコニ
ウム濃度が約0.5重量%である担持触媒を得た。実際の
重合の前に、触媒は予備重合によってコーティングされ
た。このように、これらの公報の触媒も予備重合され、
このことは、元の触媒の劣悪な形態を示唆し、予備重合
によって触媒の形態を改良する試みがなされている。
することを述べているが、この公報では、担体上でのメ
タロセンとアルモキサンとの反応生成物は生成せず、ア
ルモキサンは従来の共触媒として働く。
ルモキサン触媒系の製造法を開示している。この方法で
は、最初にメタロセン/アルモキサンの反応溶液を生成
し、多孔質担体を溶液に添加し、溶媒を蒸発によって除
去し、生成した触媒前駆体は、できる限り予備重合を受
ける。この公報は、担体を、完結したメタロセン/アル
モキサンの反応生成物と混合することを提案するが、予
備重合の必要性は触媒の不十分な形態を示唆する。この
米国特許公報に記載の方法は、溶媒が担体の細孔容積に
対して過剰に使用されることを特徴とする。この場合、
触媒成分の吸着は効果的な蒸発工程を必要とし、その場
合、上記成分は沈殿時に細孔の内側に均一に吸着される
よりもむしろ、担体表面に蓄積する傾向がある。このス
ラリー法は先行技術の典型である。
モキサン触媒の製造に一般に使用される方法は、最も普
通にはいわゆるスラリー法であり、この方法で不活性担
体は、ペンタン、ヘプタンあるいはトルエンのような不
活性炭化水素中でスラリーにされる。次いで、触媒成分
のメタロセンおよびアルモキサンはこのスラリーに添加
される。ある場合には、担体はメタロセン溶液およびア
ルモキサン溶液で別々に処理される。次いで、不活性炭
化水素は高温および/または真空を用いて蒸発される。
得られた生成物は活性成分が担体に結合した触媒であ
る。上記の点から判断すると、触媒の劣悪な形態、担体
上の物質の不均一な分布、さらにポリマー粒子の劣悪な
質および低い触媒活性の問題が常に存在していた。
オレフィン重合触媒を提供することである。本発明はま
た、できるだけ優れた触媒形態、次いで生成するオレフ
ィンポリマーに優れた形態を与えることを目的とする。
その目的は付加的には、触媒の活性成分が、担体粒子全
体に均一に分布している担持オレフィン重合触媒を提供
することである。特に本発明は、上記の優れた特性を有
し、遷移金属メタロセン、活性剤および多孔質担体をベ
ースとする担持オレフィン重合触媒を製造することを目
的とする。さらにオレフィン重合触媒の製造法は、単純
で、効率的で、かつ経済的でなければならない。
い製造法によって達成された。その方法は、主に請求の
範囲第1項の特徴を表す(1)〜(4)に記載された事
項によって特徴付けられる。このように、以前より活性
で質の高い、担持オレフィン重合触媒が下記の工程から
なる方法で得られることが実現された: (1)周期表(Hubbard)の2A、3Bおよび4族から選ば
れる元素の無機酸化物からなる多孔質担体を提供し、
(2)式(I) (Cp)mRnMR′oXp (I) (式中Cpは置換されていない、あるいは置換された、お
よび/または縮合されたホモあるいはヘテロシクロペン
タジエニル基、Rは2個のCp環を結合する、1〜4個の
原子からなる基、Mは4A、5Aあるいは6A族の遷移金属、
R′は1〜20個の炭素原子を有するヒドロカルビルある
いはヒドロカルボキシル基、およびXはハロゲン原子を
表し、m=1〜3、n=0あるいは1、o=0〜3、p
=0〜3であり、かつm+n+pの合計はMの酸化状態
に等しい)で表されるメタロセン(2.1.1)と式(II) R″−(AlO)x−AlR″2 (II) (式(II)は線状化合物を表す)および/または式(II
I) (式(III)は環状化合物を表し、式(II)および(II
I)中xは1〜40、yは3〜40、およびR″は1〜20個
の炭素原子を有するアルキル基を表す)で表されるアル
モキサン(2.1.2)との反応生成物(2.1)および該反応
生成物を溶解できる溶媒(2.2)からなる溶液を提供
し、 (3)多孔質担体の総細孔容積を超えない容積の溶液で
多孔質担体を含浸し、および (4)細孔が該溶液で満たされた、含浸された多孔質担
体を回収する。
わちメタロセンおよびアルモキサンを別々に担体に、お
よび担体のスラリーに添加すること、あるいは担体をメ
タロセン/活性剤の反応生成物中に浸漬することを含む
ことを認識することに基づく。公知特許文献において
は、メタロセン/アルモキサンの反応生成物の溶液が調
製され、担体がその溶液に浸漬され、次いで溶媒が蒸発
される。現在開発された方法において、メタロセンおよ
び活性剤を最初に互いに反応させ、反応生成物を生成さ
せる。この反応は、特に反応混合物の色の変化としてわ
かる。次いで、多孔質担体は、その細孔容積の最大限の
量が、該反応生成物および溶媒によって含浸される。
き得る。一つの説明は、触媒の活性成分を触媒粒子のス
ラリーに添加することおよび/または溶液として別々に
触媒粒子と接触させることが、成分が触媒粒子の毛管細
孔(capillary pore)内に拡散できないか、あるいは毛
管細孔内で互いに反応できないという結果をもたらすこ
とであり得る。もう一つの問題は、媒質が十分に蒸発さ
れたとき、活性触媒成分が担体粒子の表面に沈殿する傾
向があり、その場合、全ての活性物質に担体粒子の内部
に移動する時間があるわけではないということであり得
る。例えば、このことは担体が反応生成物の溶液に浸漬
されるときに起こり得る。第三の問題は、メタロセンの
炭化水素溶媒中での溶解度が非常に低いので、メタロセ
ンが固体の形態では、担体の細孔の表面と接触せず、そ
のためにアルモキサンと共に担体を均一に覆う層を形成
できないことである。本発明の基礎をなす現象とは無関
係に、本質的な考えは、最初にメタロセンとアルモキサ
ンとの反応生成物が製造され、担体の細孔空間がかろう
じて満たされるように、固体担体が触媒と共に反応生成
物で含浸されることである。
ない含浸である。すなわち担体は、処理の後でも乾燥し
た感触の表面組織を持つ粉末である。
法である。溶媒は過剰には使用されないので、このこと
により、回収および再循環を伴い、特に工業生産におい
て、触媒製造の時間と費用の両方を実質的に増加させる
工程である、大量の溶媒の蒸発処理が不必要になる。
において、実質的に総細孔容積が反応生成物および溶液
で満たされるように、溶液は担体に比例する量で使用さ
れる。この細孔充填は、担体の細孔の物理的性質を最大
限に利用する。細孔充填において、メタロセンとアルモ
キサンとの反応生成物の溶液は、担体の細孔容積に相当
する容積で不活性担体に添加される。それによって担体
の細孔は満たされ、触媒の構造は触媒粒子全体で非常に
均一になる。
されるように、工程(3)において接触が起こってもよ
い。次いで、担体はメタロセン/アルモキサンの反応生
成物に接触させられ、該反応生成物は細孔内で溶媒と接
触する際に、細孔内に拡散する。しかしながら、工程
(3)において: (3.1)該反応生成物および溶媒からなる溶液が生成さ
れ、かつ (3.2)多孔質担体が溶液で含浸される ならば有利である。
触媒の比較によって明確に認められる。従来のスラリー
法で製造された触媒の形態は非常に劣っている。このこ
とは得られた触媒粒子の不利な形および活性成分の不均
一な分布に認められる。その結果、ポリマー粒子の形態
も劣悪になり(いわゆるレプリカ現象)、反応器内のプ
ラスチック材料の嵩密度(BD)は低くなり、粒度の分布
は広くなり、かつ異なった粒子は異なったプラスチック
の質(主に分子量および分子量分布の相異)を有するよ
うになる。
が、担体中の遷移金属濃度が、ジルコニウムとして計算
して、0.2〜2.0重量%、好ましくは0.6〜1.6重量%とな
るような量で使用されるならば、本発明による方法にと
って有利である。本発明による方法において、アルモキ
サンとメタロセンのモル比が、アルモキサン活性剤のア
ルミニウムと遷移金属の比として計算して、100:1〜1:1
の範囲内、好ましくは80:1〜20:1、最も好ましくは50:1
〜25:1であるならば、同様に有利である。
とも1つのメタロセン化合物を用いて製造される。メタ
ロセンはシクロペンタジエンの金属誘導体、特にシクロ
ペンタジエニル基がπ結合で結合されている金属誘導体
を意味する。本発明で使用されるメタロセンは、少なく
とも1つのそのようなシクロペンタジエニル環を含む。
メタロセンの金属は、チタン、ジルコニウム、ハフニウ
ム、クロムあるいはバナジウムのように周期表(Hubbar
d)の4A、5Aあるいは6Aのあらゆる族、好ましくは4Aあ
るいは5A族(Hubbard)の遷移金属である。チタンおよ
びジルコニウムは特に好ましい金属である。シクロペン
タジエニル環は、置換されていなくてもよく、あるいは
ヒドロカルビルのような置換基を含んでいてもよい。シ
クロペンタジエニル環はまた、例えば芳香族環あるいは
シクロアルキル環で縮合されていてもよい。一方、シク
ロペンタジエニル環の環原子もヘテロ原子であってよ
い。本発明で使用されるメタロセンは、1個、2個ある
いは3個のシクロペンタジエニル環を含んでいてもよい
が、2個の環を含むのが好ましい。
よび/または縮合されたホモあるいはヘテロシクロペン
タジエニル基、Rは2個のCp環を結合する、1〜4個の
原子からなる基、Mは4A、5Aあるいは6A族(Hubbard)
の遷移金属、R′は1〜20個の炭素原子を有するヒドロ
カルビルあるいはヒドロカルボキシル基、およびXはハ
ロゲン原子を表し、その場合、m=1〜3、n=0ある
いは1、o=0〜3、p=0〜3であり、かつm+n+
pの合計は遷移金属Mの酸化状態に等しい)で表される
化合物である。
センあるいはジルコノセン、あるいはこれらの混合物、
好ましくはジルコノセンであるならば好適である。本発
明で使用できる典型的なメタロセンは、例えば、関連に
よって本明細書に組み入れられる、フィンランド特許出
願第862625号の10〜12ページに挙げられている。使用で
きるメタロセンの例は、二塩化ビスシクロペンタジエニ
ルジルコニウムCp2ZrCl2および二塩化ビスインデニルジ
ルコニウムInd2ZrCl2である。
に活性イオン対を形成する。すなわち、アルモキサンは
遷移金属に正電荷を発生する。アルモキサンはこのよう
に、例えば米国特許公報第5,242,876号に記載されてい
るように、中性メタロセン化合物をカチオン性メタロセ
ン触媒にイオン化する。アルモキサン化合物は、オリゴ
マー線状化合物および/または環状ヒドロカルビルアル
モキサンからなる。本発明の一つの実施態様によれば、
アルモキサンは、式(II) で表される線状化合物、あるいは式(III) で表される環状化合物(式(II)および(III)中xは
1〜40、好ましくは10〜20、yは3〜40、好ましくは3
〜20、およびR″は1〜10個の炭素原子を有するアルキ
ル基を表す)、あるいは式(II)および(III)で表さ
れる化合物の混合物である。
機塩をトリアルキルアルミニウムと接触させることによ
って調製され、それによって一般に、線状および環状化
合物の混合物が得られる。本発明による方法における使
用に特に有利なアルモキサンは、メチルアルモキサン
(MAO)、すなわち式(II)および/または(III)で表
される化合物においてR″がメチル基である化合物であ
る。
えば無機酸化物あるいは無機塩のようなあらゆる多孔質
の、実質的に不活性な担体であってもよい。実際に、使
用される担体は、好ましくは周期表(Hubbard)の2A、3
Bおよび4族の元素の無機酸化物のような微粒子無機酸
化物であり、最も好ましくはシリカ、アルミナ、あるい
はこれらの混合物あるいは誘導体である。単独で、ある
いはシリカ、アルミナあるいはシリカ−アルミナと共に
使用できる他の無機酸化物は、酸化マグネシウム、二酸
化チタン、酸化ジルコニウム、リン酸アルミニウム等で
ある。
ければならない。一般的に、金属酸化物担体はまた、メ
タロセンあるいはアルモキサンと反応してよい表面水酸
基を含む。無機酸化物担体は、使用前に脱水およびでき
る限り脱ヒドロキシル化されてもよい。そのような処理
は、熱処理か、あるいは担体の表面水酸基および担体と
接触する試薬の間の反応であってもよい。
0〜800℃、好ましくは200〜600℃で乾燥不活性ガスで洗
浄することによって行われる。担体はまた、表面水酸基
が、表面水酸基と反応する物質と反応させられる化学処
理を受けてもよい。そのような化学的脱ヒドロキシル化
試薬は、SiCl4、トリメチルクロロシランのようなクロ
ロシラン、ジメチルアミノトリメチルシランあるいはヘ
キサメチルジシラザンのような他の反応性シラン、アル
キルアミン、およびトリエチルアルミニウム、塩化ジエ
チルアルミニウム等のような塩化アルキルアルミニウム
を含む。
いに反応させられ、溶液がその反応生成物から調製され
るという考えに基づく。次いで固体担体は、担体の全て
の細孔および隙間に吸着される溶液で含浸され、それに
よって担体表面は活性化される。この文脈で、多孔質担
体は、完全に平滑面の担体よりも多くの液体を吸着する
担体を意味する。実際に、粒子容積の実質的な部分が細
孔容積である担体は、必ずしも問題にならない。担体が
一般的に液体を吸着できれば十分である。しかしなが
ら、約0.9〜3.5ml/gの細孔容積を有する担体を使用する
ことが好ましい。本発明のこの目的は、本出願の最初に
示された記述からも明らかである。
メタロセンとアルモキサンとを近づけ、かつ両者によっ
て生成する反応生成物を溶解できるあらゆる溶媒であ
る。典型的な溶媒は、鉱物に由来する種々のオイル、並
びに線状および環状アルカンおよび芳香族のような炭化
水素を含む。特に好ましい溶媒は、芳香族、例えばトル
エンを含む。当業者は、実験によって、担体中の遷移金
属濃度が、ジルコニウムとして計算して、前述の0.2〜
2.0重量%、好ましくは0.6〜1.6重量%である、最適の
溶媒の量を決定することができる。
とアルモキサンとの反応生成物および溶媒からなる溶液
が提供される。次いで、反応生成物、溶媒および多孔質
担体は接触させられる。反応生成物および溶媒によって
生成した溶液は、メタロセンとアルモキサンとを反応さ
せ、得られた反応生成物を溶媒に溶解させるか、あるい
はメタロセンおよびアルモキサンの分離溶液および/ま
たはスラリーを混合するか、あるいはメタロセンおよび
アルモキサンを同じ溶媒に添加し、そこで両者を互いに
反応させることによって調製されてもよい。成分は混合
されてもよく、あるいは反応混合物に急速にあるいはゆ
っくり添加されてもよい。メタロセンとアルモキサンと
の反応温度、あるいは溶液の調製温度は、幅広く変化し
てもよく、例えば0〜100℃の範囲でよい。好ましい温
度はほぼ室温である。反応時間は約30分〜20時間の範囲
で大きく変化してもよいが、反応を約1時間維持するこ
とが好ましい。メタロセンおよびアルモキサンは一般的
に、空気中の酸素及び湿気に非常に敏感であるので、そ
れらは反応および溶液の調製の間、窒素のような不活性
ガスの雰囲気によって遮蔽されなければならない。得ら
れたメタロセンとアルモキサンとの反応生成物、あるい
はその溶液はまた、酸素を含まず、かつ乾燥した空間に
貯蔵されなければならない。
反応容器が十分に優れた攪拌装置を備えている限り、ど
んな反応容器中で製造されてもよい。好ましい反応器の
型は、反応器の位置が変えられる、いわゆる旋回できる
(pivotable)多目的反応器、あるいは十分な攪拌手段
を備えた従来の回分反応器を含む。
された担持オレフィン重合触媒に関する。そのような触
媒の化学的組成および物理的構造を記述することは非常
に難しいので、その記述は、上記の製造法により触媒を
定義することによって、最も適切に行うことができる。
しかしながら、上記の明細な記載に基づいて、担体の細
孔が、メタロセンとアルモキサンとの触媒的に活性な反
応生成物によって、より完全にかつより均一に満たされ
るという点で、本発明による担持オレフィン重合触媒
が、メタロセンおよび活性剤をベースとする、従来の相
当する担持触媒とは異なると言うことができる。
ならば、あるいは担体が反応生成物の溶液に浸漬された
ならば、メタロセンとアルモキサンとの間の反応は、触
媒粒子の異なる部分で同じではなかったことは明らかで
ある。触媒粒子の外部での反応が、内部での反応と異な
ることは明らかである。触媒粒子のそのような層状の質
は、金属濃度が触媒粒子の横断面から測定される、SEM
−EDS法によって非常に良好に検出され得る。
レフィン、好ましくはエチレンおよび/またはプロピレ
ンの単独重合および共重合への触媒の使用に関する。使
用されるコモノマーは、C2〜C20のオレフィン、ジエン
あるいは環状オレフィンあるいは類似の化合物であって
もよい。
リエチレンを製造する能力である。本発明の好ましい実
施態様によれば、下記の工程によって製造される担持オ
レフィン重合触媒を用いてエチレンはスラリー重合され
る: (1)周期表(Hubbard)の2A、3Bおよび4族から選ば
れる元素の無機酸化物である多孔質担体を提供し、 (2)式(I) (Cp)mRnMR′oXp (I) (式中Cpは置換されていない、あるいは置換された、お
よび/または縮合されたホモあるいはヘテロシクロペン
タジエニル基、Rは2個のCp環を結合する、1〜4個の
原子からなる基、Mは4A、5Aあるいは6A族の遷移金属、
R′は1〜20個の炭素原子を有するヒドロカルビルある
いはヒドロカルボキシル基、およびXはハロゲン原子を
表し、その場合、m=1〜3、n=0あるいは1、o=
0〜3、p=0〜3であり、かつm+n+pの合計はM
の酸化状態に等しい)で表されるメタロセン(2.1.1)
と式(II) R″−(AlO)x−AlR″2 (II) (式(II)は線状化合物を表す)および/または式(II
I) (式(III)は環状化合物を表し、式(II)および(II
I)中xは1〜40、好ましくは10〜20、yは3〜40、好
ましくは3〜20、およびR″は1〜20個の炭素原子を有
するアルキル基を表す)で表されるアルモキサン(2.1.
2)との反応生成物(2.1)および該反応生成物を溶解で
きる溶媒(2.2)からなる溶液を提供し、(3)多孔質
担体の総細孔容積を超えない容積の溶液で多孔質担体を
含浸し、および (4)細孔が該溶液で満たされた、含浸された多孔質担
体を回収する。
ポリエチレンの嵩密度の3倍に増加したポリエチレン嵩
密度が得られる。本発明による実施例2〜5を従来技術
による実施例1および6と比較すると、本発明による方
法において、少なくとも280kg/m3、好ましくは300kg/m3
の嵩密度を有するポリエチレンが製造されることがわか
る。
中で、最も好ましくはペンタン中で行われる。
施例を以下に示す。
/MAOスラリー 触媒の製造: 10重量%のMAOのトルエン溶液11.07mlに、0.138gのCp
2ZrCl2を添加してなる溶液を調製した。シクロペンタジ
エンジルコニウム化合物が溶解するまで溶液を混合し
た。錯体溶液に、1.5〜1.7ml/gの細孔容積を有し、水お
よび表面水酸基の除去のために600℃で10時間焼成した3
gのGRACE955Wシリカを添加した。混合物を8時間混合
し、次いでトルエンを蒸発させた。
レンの分圧は10バールで、使用した水素の量はH21バー
ル当たり175mlであった。試験重合に使用した触媒量は2
77mgであった。1時間後、エチレンの供給を止め、かつ
反応器の冷却を開始することにより重合を止めた。反応
の収量はポリエチレン(PE)50gであり、触媒活性とし
て1時間当たり触媒1g当たりPE360gを得た。
MFR5/2=3であった。
/MAO乾式混合 触媒の製造: 500℃で焼成した1gのGRACE955Wシリカを、不活性雰囲
気、例えば乾燥した、かつ酸素を含まないアルゴンある
いは窒素を有するガラス製フラスコに入れる。1.5mlの
新しく調製したCp2ZrCl2/MAOの錯体溶液を、担体上のZr
濃度が1重量%、かつAl/Zr=50になるようにシリカに
滴下する。次いで過剰のトルエンを窒素吹き込みを用い
て蒸発させる。
レンの分圧は10バールで、使用した水素の量はH21バー
ル当たり1550mlであった。試験重合に使用した触媒量は
73mgであった。1時間後、エチレンの供給を止め、かつ
反応器の冷却を開始することにより重合を止めた。反応
の収量はポリエチレン22gであり、触媒活性として1時
間当たり触媒1g当たりPE300gを得た。
l-1、多分散性3.1、MFR2=>300、FRR21/2=測定不能で
あった。本実施例から観察され得るように、ポリマーの
嵩密度(BD)は、実施例1に記載されたスラリー製造法
と比較してかなり増加した。
式混合 触媒の製造: 500℃で焼成した1gのGRACE955Wシリカを、不活性雰囲
気、例えば乾燥した、かつ酸素を含まないアルゴンある
いは窒素を有するガラス製フラスコに入れる。1.5mlの
新しく調製したInd2ZrCl2/MAOの錯体溶液を、担体上のZ
r濃度が1重量%、かつAl/Zr=50になるようにシリカに
滴下する。次いで過剰のトルエンを窒素吹き込みを用い
て蒸発させる。
レンの分圧は10バールで、使用した水素の量はH21バー
ル当たり1550mlであった。試験重合に使用した触媒量は
85mgであった。1時間後、エチレンの供給を止め、かつ
反応器の冷却を開始することにより重合を止めた。反応
の収量はポリエチレン378gであり、触媒活性として1時
間当たり触媒1g当たりPE4100gを得た。
-1、多分散性8.4、MFR21=8.0、MFR2=0.3、FRR21/2=2
6.7であった。
式混合(大型回分) 触媒の製造: 過剰のOH基の除去のために500℃で焼成した1000gのGR
ACE955シリカを、触媒合成反応器に入れる。1500mlの新
しく調製したInd2ZrCl2/MAOの錯体溶液を、触媒のZr濃
度が1重量%、かつAl/Zr=50になるようにシリカに滴
下する。全ての錯体を担体に添加した時、すぐにトルエ
ンの蒸発を窒素吹き込みを用いて室温で開始する。
レンの分圧は10バールで、使用した水素の量はH21バー
ル当たり1550mlであった。試験重合に使用した触媒量は
71mgであった。1時間後、エチレンの供給を止め、かつ
反応器の冷却を開始することにより重合を止めた。触媒
量は71mg、収量はポリエチレン468gであり、触媒活性と
して1時間当たり触媒1g当たりPE6600gを得た。
6であった。
/MAO細孔充填(大型回分) 触媒の製造: 過剰のOH基の除去のために600℃で焼成した1090gのGR
ACE955シリカ(細孔容積=1.5〜1.7ml/g)を、触媒合成
反応器に入れる。1.5リットルの新しく調製したCp2ZrCl
2/MAOの錯体溶液を、触媒のZr濃度が1重量%、かつAl/
Zr=25になるようにシリカに滴下する。全ての錯体を担
体に添加した時、すぐにトルエンの蒸発を窒素吹き込み
を用いて室温で開始する。
レンの分圧は10バールで、使用した水素の量はH21バー
ル当たり105mlであった。試験重合に使用した触媒量は2
96mgであった。1時間後、エチレンの供給を止め、かつ
反応器の冷却を開始することにより重合を止めた。反応
の収量はポリエチレン79gであり、触媒活性として1時
間当たり触媒1g当たりPE270gを得た。
3.0、MFR5/2=2.7であった。
/MAOスラリー(大型回分) 触媒の製造: 600℃で焼成した1000gのGRACE955Wシリカ(細孔容積
=1.5〜1.7ml/g)を、触媒合成反応器に入れた。10重量
%のMAOのトルエン溶液3750mlをシリカに添加した。混
合物を終夜攪拌し、次いでトルエンを蒸発させた。生成
物が乾燥した時、13gのCp2ZrCl2を添加したトルエン溶
液1450mlを添加した。次いで過剰のトルエンを蒸発さ
せ、触媒が得られた。
レンの分圧は10バールで、使用した水素の量はH21バー
ル当たり175mlであった。試験重合に使用した触媒量は2
22mgであった。1時間52分後、エチレンの供給を止め、
かつ反応器の冷却を開始することにより重合を止めた。
反応の収量はポリエチレン110gであり、触媒活性として
1時間当たり触媒1g当たりPE247gを得た。
密度を今までの実施例の嵩密度と比較することにより、
スラリー法で製造されたポリマーの形態が劣っているこ
とが再び証明される。
式混合触媒 触媒の製造:実施例5参照。
で試験した。反応器の温度は80℃、エチレン分圧は13バ
ール、生産速度は10kgPE/hであった。
9545、灰分940ppm、嵩密度530kg/m3。ポリマー粒子分
布:図1参照。ポリマー分子量対粒度:図2参照。多分
散性対粒度:図3参照。
ラリー調製触媒 触媒の製造:実施例6の参照。
で試験した。反応器の温度は80℃、エチレン分圧は11バ
ール、生産速度は3〜7kgPE/hであった。
度=0.963、灰分185ppm、嵩密度530kg/m3。ポリマー粒
子分布:図4参照。ポリマー分子量対粒度:図5参照。
多分散性対粒度:図6参照。
のGRACE955Wシリカ(細孔容積=1.5〜1.7ml/g)に、10
重量%のMAOのトルエン溶液3.4mlを混合した。この混合
物を65℃で1時間攪拌した。次いでメタロセン(ビス
(n−ブチルシクロペンタジエニル)ZrCl2)およびト
ルエンの混合物を反応器に添加し、65℃で30分間反応さ
せた。次いで触媒を窒素下で乾燥した。
媒微粉を有する不均一粒子構造を示している。また、単
一触媒粒子は、粒子表面にある種の結晶を有すると思わ
れる。これらの結晶は、明らかにMAO/メタロセン構造で
結晶化している。
リー中で触媒重合を行った。エチレンの分圧は10バール
で、使用した水素の量はH21バール当たり1550mlであっ
た。試験重合に使用した触媒量は76mgであった。60分間
の重合後、エチレンの供給を止め、かつ反応器の冷却を
開始することにより重合を止めた。反応の収量はポリエ
チレン323gであり、触媒活性として1時間当たり触媒1g
当たりPE4250gを得た。
6.5であった。ポリマーの篩分け:図7参照。
ーからも得られた。ポリマーの不均一性は非常に明確に
認められる。ポリマー粒子構造は非常に多孔性であり、
粒子の形態は非常に劣っている。
ACE955Wシリカ(細孔容積=1.5〜1.7ml/g)を、触媒合
成反応器に入れる。1700mlの新しく調製したn−ブチル
シクロペンタジエニル−ZrCl2/MAO/トルエンの錯体溶液
を、触媒のZr含有量が0.25重量%、かつAl/Zr=200にな
るようにシリカに滴下する。全ての錯体を担体に添加し
た時、すぐにトルエンの蒸発を室温で開始する。
に微粉あるいは結晶構造を有しない、非常に均一な触媒
構造を示している。
リー中で触媒重合を行った。エチレンの分圧は10バール
で、水素の量はH21バール当たり1550mlであった。試験
重合に使用した触媒量は74mgであった。60分間の重合
後、エチレンの供給を止め、かつ反応器の冷却を開始す
ることにより重合を止めた。反応の収量はポリエチレン
205gであり、触媒活性として1時間当たり触媒1g当たり
PE2800gを得た。
照。
ーからも得られた。ポリマーの均一性は非常に容易に認
められる。ポリマー粒子の形態は良好であり、触媒粒子
のレプリカ現象は十分に作用した。
CE955Wシリカ(細孔容積=1.5〜1.7ml/g)を、触媒合成
反応器に入れる。1400mlの新しく調製したビスインデニ
ル−ZrCl2/MAO/トルエンの錯体溶液を、触媒のZr含有量
が1重量%、かつAl/Zr=50になるようにシリカに滴下
する。全ての錯体を担体に添加した時、すぐにトルエン
の蒸発を室温で開始する。
に微粉あるいは結晶構造を有しない、非常に均一な触媒
構造を示している。
リー中で触媒重合を行った。エチレンの分圧は10バール
で、水素の量はH21バール当たり1550mlであった。試験
重合に使用した触媒量は70mgであった。60分間の重合
後、エチレンの供給を止め、かつ反応器の冷却を開始す
ることにより重合を止めた。反応の収量はポリエチレン
302gであり、触媒活性として1時間当たり触媒1g当たり
PE4300gを得た。
ーの篩分け:図9参照。
ーからも得られた。ポリマーの均一性は非常に容易に認
められる。ポリマー粒子の形態は良好であり、触媒粒子
のレプリカ現象は十分に作用した。
Claims (19)
- 【請求項1】担持オレフィン重合触媒の製造法におい
て、 (1)周期表(Hubbard)の2A、3Bおよび4族から選ば
れる元素の無機酸化物からなる多孔質担体を提供し、 (2)式(I) (Cp)mRnMR′oXp (I) (式中Cpは置換されていない、あるいは置換された、お
よび/または縮合されたホモあるいはヘテロシクロペン
タジエニル基、Rは2個のCp環を結合する、1〜4個の
原子からなる基、Mは4A、5Aあるいは6A族の遷移金属、
R′は1〜20個の炭素原子を有するヒドロカルビルある
いはヒドロカルボキシル基、およびXはハロゲン原子を
表し、m=1〜3、n=0あるいは1、o=0〜3、p
=0〜3であり、かつm+n+pの合計はMの酸化状態
に等しい)で表されるメタロセン(2.1.1)と式(II) R″−(AlO)x−A1R″2 (II) (式(II)は線状化合物を表す)および/または式(II
I) (式(III)は環状化合物を表し、式(II)および(II
I)中xは1〜40、yは3〜40、およびR″は1〜20個
の炭素原子を有するアルキル基を表す)で表されるアル
モキサン(2.1.2)との反応生成物(2.1)および該反応
生成物を溶解できる溶媒(2.2)からなる溶液を提供
し、 (3)多孔質担体の総細孔容積を超えない容積の溶液で
多孔質担体を含浸し、および (4)細孔が該溶液で満たされた、含浸された多孔質担
体を回収することを特徴とする方法。 - 【請求項2】多孔質担体が、工程(3)において、担体
の細孔容積に等しい量の溶液で含浸されることを特徴と
する、請求の範囲第1項による方法。 - 【請求項3】反応生成物(2.1)の量が、担体の遷移金
属濃度が、ジルコニウムとして計算して0.2〜2.0重量%
となるような量であることを特徴とする、請求の範囲第
1または2項による方法。 - 【請求項4】反応生成物(2.1)の量が、担体の遷移金
属濃度が、ジルコニウムとして計算して0.6〜1.6重量%
となるような量であることを特徴とする、請求の範囲第
3項による方法。 - 【請求項5】アルモキサンとメタロセンのモル比が、ア
ルミニウムと遷移金属の比として計算して、50:1〜25:1
の範囲にあることを特徴とする、請求の範囲第1〜4項
のうちいずれか1項による方法。 - 【請求項6】メタロセンがチタノセンあるいはジルコノ
セン、あるいはこれらの混合物であることを特徴とす
る、請求の範囲第1〜5項のうちいずれか1項による方
法。 - 【請求項7】メタロセンがジルコノセンであることを特
徴とする、請求の範囲第6項による方法。 - 【請求項8】アルモキサンがメチルアルモキサンである
ことを特徴とする、請求の範囲第1〜7項のうちいずれ
か1項による方法。 - 【請求項9】多孔質担体がシリカ、アルミナ、あるいは
これらの混合物あるいは誘導体であることを特徴とす
る、請求の範囲第1〜8項のうちいずれか1項による方
法。 - 【請求項10】多孔質担体がシリカであることを特徴と
する、請求の範囲第9項による方法。 - 【請求項11】多孔質担体が、水およびできる限りの表
面水酸基の除去のために熱的および/または化学的に処
理されていることを特徴とする、請求の範囲第9または
10項による方法。 - 【請求項12】溶媒が炭化水素であることを特徴とす
る、請求の範囲第1〜11項のうちいずれか1項による方
法。 - 【請求項13】溶媒がトルエンであることを特徴とす
る、請求の範囲第12項による方法。 - 【請求項14】請求の範囲第1〜13項のうちいずれか1
項による方法で製造された担持オレフィン重合触媒。 - 【請求項15】請求の範囲第14項による、あるいは請求
の範囲第1〜13項のうちいずれか1項によって製造され
た担持オレフィン重合触媒をオレフィンの単独重合ある
いは共重合へ使用する方法。 - 【請求項16】エチレンが、担持オレフィン重合触媒を
用いてスラリー重合されることを特徴とする、高い嵩密
度を有するポリエチレンの製造法において、触媒が、 (1)周期表(Hubbard)の2A、3Bおよび4族から選ば
れる元素の無機酸化物である多孔質担体を提供し、 (2)式(I) (Cp)mRnMR′oXp (I) (式中Cpは置換されていない、あるいは置換された、お
よび/または縮合されたホモあるいはヘテロシクロペン
タジエニル基、Rは2個のCp環を結合する、1〜4個の
原子からなる基、Mは4A、5Aあるいは6A族の遷移金属、
R′は1〜20個の炭素原子を有するヒドロカルビルある
いはヒドロカルボキシル基、およびXはハロゲン原子を
表し、その場合、m=1〜3、n=0あるいは1、o=
0〜3、p=0〜3であり、かつm+n+pの合計はM
の酸化状態に等しい)で表されるメタロセン(2.1.1)
と式(II) R″−(AlO)x−AlR″2 (II) (式(II)は線状化合物を表す)および/または式(II
I) (式(III)は環状化合物を表し、式(II)および(II
I)中xは1〜40、好ましくは10〜20、yは3〜40、好
ましくは3〜20、およびR″は1〜20個の炭素原子を有
するアルキル基を表す)で表されるアルモキサン(2.1.
2)との反応生成物(2.1)および該反応生成物を溶解で
きる溶媒(2.2)からなる溶液を提供し、 (3)多孔質担体の総細孔容積を超えない容積の溶液で
多孔質担体を含浸し、および (4)細孔が該溶液で満たされた、含浸された多孔質担
体を回収することによって製造される方法。 - 【請求項17】スラリー重合が炭化水素媒質中で行われ
ることを特徴とする、請求の範囲第16項による方法。 - 【請求項18】少なくとも280kg/m3の嵩密度を有するポ
リエチレンが製造されることを特徴とする、請求の範囲
第16あるいは17項による方法。 - 【請求項19】300kg/m3の嵩密度を有するポリエチレン
が製造されることを特徴とする、請求の範囲第18項によ
る方法。
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