JP3483213B2 - 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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JP3483213B2 JP28652093A JP28652093A JP3483213B2 JP 3483213 B2 JP3483213 B2 JP 3483213B2 JP 28652093 A JP28652093 A JP 28652093A JP 28652093 A JP28652093 A JP 28652093A JP 3483213 B2 JP3483213 B2 JP 3483213B2
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聡也 安彦
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明はポリオレフィンの製造方
法の改良に関するものである。さらに詳しくは、本発明
は、アルミノキサンや高価な特定の硼素化合物を用いる
ことなく、ポリオレフィンを高活性に効率よく製造する
方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ポリオ
レフィンの製造方法において、新しい均一系触媒とし
て、遷移金属のメタロセン化合物とアルミノキサンとか
らなる触媒が提案されている(特開昭58−19309
号公報)。この均一系触媒は、非常に高活性で、かつ優
れた共重合性をもつが、メタロセン化合物及びアルミノ
キサンは、共に従来のチーグラー・ナッタ触媒と比較し
て高価であり、アルミノキサンを大量に使用する必要が
ある上記方法では触媒コストが高いという問題があっ
た。このような欠点を改良したものとして、メタロセン
化合物を使用せず、酸素含有チタン化合物とアルミノキ
サンとからなる均一触媒を用いる方法が提案されている
(特開昭63−3008号公報)。しかしながら、この
方法においては、触媒活性が低く、ポリオレフィンを効
率よく製造することができないという問題があった。 【0003】さらに、アルミノキサンを使用する上記の
触媒系では、トルエンなどの芳香族炭化水素化合物を重
合溶媒や触媒調製溶媒として、多量に使用しているが、
この芳香族炭化水素化合物は発癌性などの問題があり、
他の安全な重合溶媒や触媒調製溶媒を使用することが望
まれている。一方、近年バルキーで安定なアニオンを形
成できる特定の硼素化合物を用いる均一系触媒が提案さ
れている(特開平3−20774号公報,特願平3−3
39523号公報等)。しかしながら、これらの方法に
おいて用いる特定の硼素化合物は、非常に高価であり、
そのうえ酸素や活性水素を有する化合物との反応性が高
い不安定な化合物であり取扱に細心の注意が必要である
という問題があった。従って、アルミノキサンや高価な
特定の硼素化合物を用いることなく、高活性に効率よく
オレフィンを重合できる均一系触媒が求められていた。 【0004】 【課題を解決するための手段】本発明は上記のような状
況の下において完成されたものである。すなわち、本発
明は下記一般式(I)で表される遷移金属錯体化合
物,ハロゲン化硼素化合物,及び有機アルミニウム化合
物,を主成分とする触媒を使用することを特徴とするポ
リオレフィンの製造方法を提供するものである。 【0005】 【化2】 【0006】(式中、Mは周期律表の第族の金属元
、Lはπ結合性の配位子、Aは周期律表の第13、1
4、15及び16族の元素の中から選ばれた元素を含む
二価の基、Bは周期律表の第14、15及び16族の元
素の中から選ばれた元素を含む結合性基を示し、該Aと
Bは、任意に一緒になって環を形成していてもよく、X
はσ結合性の配位子、キレート性の配位子又はルイス塩
基を示し、nはMの原子価により変化する0〜6の整数
であり、nが2以上の場合は複数のXは同一であっても
異なっていてもよい。) 【0007】以下に、本発明を更に詳細に説明する。上
記方法における一般式(I)において、Mは周期律表の
族の金属元素を示す。Lはπ結合性の配位子を示
し、具体例としてアリル基、シクロペンタジエニル基及
び置換シクロペンタジエニル基、シクロペンタジエニル
基環内にヘテロ原子を含有するシクロペンタジエニル基
及びその置換シクロペンタジエニル基などを挙げること
ができる。Aは周期律表の第13、14、15及び16
族の元素の中から選ばれた元素を含む二価の基を示し、
Bは周期律表第14、15及び16族の元素の中から選
ばれた元素含む結合性基を示す。また、該AとBは、任
意に一緒になって環を形成していてもよい。さらに、X
はσ結合性の配位子、キレート性の配位子又はルイス塩
基を示し、具体例として水素原子、ハロゲン原子、有機
メタロイド基、アルコキシ基、アミノ基、炭化水素基、
ヘテロ原子含有炭化水素基などを挙げることができる。
nは上記Mの原子価により変化する0〜6の整数であ
り、nが2以上の場合は複数のXは同一であっても異な
っていてもよい。 【0008】本発明において、上記一般式(I)で表さ
れる遷移金属錯体化合物の好ましい例としては、(t−
ブチルアミド)ジメチル(テトラメチル−η5 −シクロ
ペンタジエニル)シランチタンジクロリド、(t−ブチ
ルアミド)ジメチル(テトラメチル−η5 −シクロペン
タジエニル)シランチタンジブロミド、(t−ブチルア
ミド)ジメチル(テトラメチル−η5 −シクロペンタジ
エニル)シランチタンジフルオリド、(t−ブチルアミ
ド)ジメチル(テトラメチル−η5 −シクロペンタジエ
ニル)シランジルコンジクロリド、(t−ブチルアミ
ド)ジメチル(テトラメチル−η5 −シクロペンタジエ
ニル)シランジルコンジブロミド、(t−ブチルアミ
ド)ジメチル(テトラメチル−η5 −シクロペンタジエ
ニル)シランジルコンジフルオリド、(t−ブチルアミ
ド)ジメチル(テトラメチル−η5 −シクロペンタジエ
ニル)シランチタンジハイドライド、(t−ブチルアミ
ド)ジメチル(テトラメチル−η5 −シクロペンタジエ
ニル)シランチタンクロルハイドライド、(t−ブチル
アミド)ジメチル(テトラメチル−η5 −シクロペンタ
ジエニル)シランチタンジメチル、(t−ブチルアミ
ド)ジメチル(テトラメチル−η5 −シクロペンタジエ
ニル)シランチタンメチルクロリド、(t−ブチルアミ
ド)ジメチル(テトラメチル−η5 −シクロペンタジエ
ニル)シランチタンジエチル、(t−ブチルアミド)ジ
メチル(テトラメチル−η5 −シクロペンタジエニル)
シランチタンジイソプロポキサイド、(t−ブチルアミ
ド)ジメチル(テトラメチル−η5 −シクロペンタジエ
ニル)シランチタンジ(オルソジメチルアミノ)ベンジ
ル、(t−ブチルアミド)ジメチル(テトラメチル−η
5 −シクロペンタジエニル)シランチタン(III)(オル
ソジメチルアミノ)ベンジル、(t−ブチルアミド)ジ
メチル(テトラメチル−η5 −シクロペンタジエニル)
シランチタンジ(N−メチル−N−フェニルアミン)、
(t−ブチルアミド)ジメチル(テトラメチル−η5
シクロペンタジエニル)シランチタン(オルソジメチル
アミノ)ベンジルクロリド、(t−ブチルアミド)ジメ
チル(テトラメチル−η5 −シクロペンタジエニル)シ
ランチタン(III)クロリド、(t−ブチルアミド)ジメ
チル(テトラメチル−η5 −シクロペンタジエニル)シ
ランタンタルジクロリド、(t−ブチルアミド)ジメチ
ル(テトラメチル−η5 −シクロペンタジエニル)シラ
ンタンタルトリクロリド、(t−ブチルアミド)ジメチ
ル(テトラメチル−η5 −シクロペンタジエニル)シラ
ンバナジウムクロリド、(t−ブチルアミド)ジメチル
(テトラメチル−η5 −シクロペンタジエニル)シラン
ランタンクロリド、(t−ブチルアミド)ジメチル(テ
トラメチル−η5 −シクロペンタジエニル)シランイッ
トリウムクロリド、(t−ブチルアミド)ジメチル(テ
トラメチル−η5 −シクロペンタジエニル)シランネオ
ジウムクロリド、(t−ブチルアミド)(テトラメチル
−η5 −シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイ
ルチタンジクロリド、(メチルアミド)(テトラメチル
−η5 −シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイ
ルチタンジクロリド、(エチルアミド)(テトラメチル
−η5 −シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイ
ルチタンジクロリド、(t−ブチルアミド)(テトラメ
チル−η5 −シクロペンタジエニル)メチレンチタンジ
クロリド、(エチルアミド)(テトラメチル−η5−シ
クロペンタジエニル)メチレンチタンジクロリド、(ベ
ンジルアミド)ジメチル(テトラメチル−η5 −シクロ
ペンタジエニル)シランチタンジクロリド、(フェニル
フォスフィド)ジメチル(テトラメチル−η5 −シクロ
ペンタジエニル)シランジルコンジクロリド、(t−ブ
チルアミド)ジメチル(インデニル)シランチタンジク
ロリド、(t−ブチルアミド)ジメチル(1−ホスファ
−2,3,4,5−テトラメチルシクロペンタジエニ
ル)シランチタンジクロリド、(t−ブチルアミド)ジ
メチル(1−ホスファ−3,4−ジフェニルシクロペン
タジエニル)シランチタンジクロリド、(t−ブチルア
ミド)ジメチル(3−ホスファインデニル)シランチタ
ンジクロリド、(t−ブチルアミド)ジメチル(1−ボ
ラ−2,3,4,5−テトラメチルシクロペンタジエニ
ル)シランチタンジクロリドなどが挙げられる。 【0009】これらの化合物の中で特に好ましい例は、
(t−ブチルアミド)ジメチル(テトラメチル−η5
シクロペンタジエニル)シランチタンジクロリド、(t
−ブチルアミド)ジメチル(テトラメチル−η5 −シク
ロペンタジエニル)シランチタンジブロミド、(t−ブ
チルアミド)ジメチル(テトラメチル−η5 −シクロペ
ンタジエニル)シランチタン(III)クロリドである。本
発明においては、上記遷移金属錯体化合物は一種用いて
もよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。上記
一般式(I)で表される遷移金属化合物は、本発明にお
いて使用される触媒中に0.00001〜1ミリモル/リ
ットル、好ましくは0.0001〜0.1ミリモル/リット
ル含有されることが好ましい。 【0010】また、前記の方法において用いられる触媒
に含まれるハロゲン化硼素化合物としては、硼素−弗素
結合,硼素−塩素結合,硼素−臭素結合,硼素−沃素結
合等を有する化合物が好ましく挙げられ、特にトリハロ
ゲン化硼素が好適に用いられる。具体的には、例えばボ
ロントリフルオリド,ボロントリクロリド,ボロントリ
ブロミド,ボロンジフルオロモノクロリド,またはこれ
らのエーテル,アミン,ピリジン,アルコール等の錯体
が使用できる。上記ハロゲン化硼素化合物は本発明にお
いて使用される触媒中に0.00005〜5ミリモル/リ
ットル、好ましくは0.0005〜0.5ミリモル/リット
ル含有されることが好ましい。 【0011】本発明、即ち前記の方法において用いられ
る触媒には、更に成分として有機アルミニウム化合物を
含有する。この有機アルミニウム化合物としては、下記
一般式(II)で表されるものを挙げることができる。 R5 m AlX1 3-m ・・・(II) 〔式中、R5 は炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数
6〜20のアリール基、X1 はハロゲン原子,炭素数1
〜20のアルコキシ基又は炭素数6〜20のアリールオ
キシ基を示し、mは0より大きく3以下の実数を示
す。〕このような有機アルミニウム化合物としては、例
えば、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,トリ−n−ブチルア
ルミニウム,トリ−n−ヘキシルアルミニウム,トリ−
n−オクチルアルミニウム,トリイソプロピルアルミニ
ウム,ジエチルアルミニウムエトキシド,ジイソブチル
アルミニウムエトキシド,ジエチルアルミニウムクロリ
ド,エチルアルミニウムジクロリドなどが挙げられる。 【0012】これらの中で好ましいものは、下記一般式
(III)で表されるトリアルキルアルミニウムである。 AlR6 7 8 ・・・(III) 〔式中、R6 ,R7 及びR8 はそれぞれ炭素数1〜20
のアルキル基を示し、それらはたがいに同一であっても
異なってもよい。〕この有機アルミニウム化合物は一種
用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記アルミニウム化合物は、本発明において使用される
触媒中に0.01〜500ミリモル/リットル、好ましく
は0.05〜100ミリモル/リットル含有されることが
好ましい。 【0013】本発明においては、触媒成分の少なくとも
一種を適当な担体に担持して用いることができる。該担
体の種類については特に制限はなく、無機酸化物担体、
それ以外の無機担体及び有機担体のいずれも用いること
ができるが、特に無機酸化物担体あるいはそれ以外の無
機担体が好ましい。無機酸化物担体としては、具体的に
は、SiO2 ,Al2 3 ,MgO,ZrO2 ,TiO
2 ,Fe2 3 ,B2 3 ,CaO,ZnO,BaO,
ThO2 やこれらの混合物、例えばシリカアルミナ,ゼ
オライト,フェライト,グラスファイバー、スメクタイ
トなどが挙げられる。これらの中では、特にSiO2
Al2 3 が好ましい。なお、上記無機酸化物担体は、
少量の炭酸塩,硝酸塩,硫酸塩などを含有してもよい。
また、上記以外の担体として、MgCl2 ,Mg(OC
2 5)2 などのマグネシウム化合物などで代表される一
般式MgR9 X 1 y で表されるマグネシウム化合物や
その錯塩などを挙げることができる。ここで、R9 は炭
素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキ
シ基又は炭素数6〜20のアリール基、X1 はハロゲン
原子又は炭素数1〜20のアルキル基を示し、xは0〜
2、yは0〜2でり、かつx+y=2である。各R9
び各X1 はそれぞれ同一でもよく、また異なってもいて
もよい。 【0014】また、有機担体としては、ポリスチレン,
置換ポリスチレン,スチレン・ジビニルベンゼン共重合
体,ポリエチレン,ポリプロピレン,ポリアリレートな
どの重合体やスターチ,カーボンなどを挙げることがで
きる。本発明において用いられる担体としては、MgC
2 、MgCl(OC2 5)、Mg(OC2 5)2 、S
iO2 、Al2 3 などが好ましい。また担体の性状
は、その種類及び製法により異なるが、平均粒径は通常
1〜300μm、好ましくは10〜200μm、より好
ましくは20〜100μmである。粒径が小さいと重合
体中の微粉が増大し、粒径が大きいと重合体中の粗大粒
子が増大し嵩密度の低下やホッパーの詰まりの原因にな
る。また、担体の比表面積は、通常1〜1000m2
g、好ましくは50〜500m2 /g、細孔容積は通常
0.1〜5cm3 /g、好ましくは0.3〜3cm3 /gで
ある。比表面積又は細孔容積のいずれかが上記範囲を逸
脱すると、触媒活性が低下することがある。なお、比表
面積及び細孔容積は、例えばBET法に従って吸着され
た窒素ガスの体積から求めることができる(ジャーナル
・オブ・ジ・アメリカン・ケミカル・ソサィエティ,第
60巻,第309ページ(1983年)参照)。さら
に、上記担体は、通常150〜1000℃、好ましくは
200〜800℃で焼成して用いることが望ましい。 【0015】このようにして得られた触媒は、いったん
溶媒留去を行って固体として取り出してから重合に用い
てもよいし、そのまま重合に用いてもよい。本発明の製
造方法によると、上述した重合用触媒を用いて、オレフ
ィン類の単独重合、又はオレフィン類と他のオレフィン
類及び/又は他の単量体との共重合(つまり、異種のオ
レフィン類相互との共重合,オレフィン類と他の単量体
との共重合、あるいは異種のオレフィン類相互と他の単
量体との共重合)を好適に行うことができる。該オレフ
ィン類については特に制限はないが、炭素数2〜20の
α−オレフィンが好ましい。このα−オレフィンとして
は、、例えばエチレン、プロピレン、1−ブテン、3−
メチル−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、1−デセン、
1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、
1−オクタデセン、1−エイコセンなどを挙げることが
できる。また、上述した他のオレフィン類についても、
上記オレフィン類の中から適宜選定すればよい。 【0016】本発明においては、上記オレフィン類は一
種用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよ
い。二種以上のオレフィンの共重合を行う場合、上記オ
レフィン類を任意に組み合わせることができる。また、
本発明においては、上記オレフィン類と他の単量体とを
共重合させてもよく、この際用いられる他の単量体とし
ては、例えばスチレン、p−メチルスチレン、イソプロ
ピルスチレン、t−ブチルスチレンなどのビニル芳香族
化合物、ブタジエン、イソプレン、1,5−ヘキサジエ
ンなどの鎖状ジオレフィン類、ノルボルネン、1,4,
5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8
a−オクタヒドロナフタレンなどの環状オレフィン類、
ノルボルナジエン、5−エチリデンノルボルネン、5−
ビニルノルボルネン、ジシクロペンタジエンなどの環状
ジオレフィン類、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチ
ルなどの不飽和エステル類、β−プロピオラクトン、β
−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトンなどのラクトン
類、ε−カプロラクタム、δ−バレロラクタムなどのラ
クタム類、エポキシプロパン、1,2−エポキシブタン
などのエポキシド類などを挙げることができる。なお、
本発明に係る重合用触媒は、前記オレフィン類の重合に
用いられるだけでなく、オレフィン類以外の重合にも用
いることができる。 【0017】本発明において、重合方法は特に制限され
ず、スラリー重合法、気相重合法、塊状重合法、溶液重
合法、懸濁重合法などのいずれの方法を用いてもよい
が、スラリー重合法、気相重合法が特に好ましい。重合
条件については、重合温度は通常−100〜250℃、
好ましくは−50〜250℃、より好ましくは0〜22
0℃である。さらに、重合時間は通常5分〜10時間、
反応圧力は好ましくは常圧〜200kg/cm2 G、特
に好ましくは常圧〜100kg/cm2 Gである。重合
体の分子量の調節方法としては、各触媒成分の種類、使
用量、重合温度の選択、さらには水素存在下での重合な
どがある。重合溶媒を用いる場合、例えば、ベンゼン、
トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化
水素、シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロ
ヘキサンなどの脂環式炭化水素、ペンタン、ヘキサン、
ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素、クロロホル
ム、ジクロロメタンなどのハロゲン化炭化水素などを用
いることができる。これらの溶媒は一種を単独で用いて
もよく、二種以上のものを組み合わせてもよい。また、
α−オレフィンなどのモノマーを溶媒として用いてもよ
い。なお、重合方法によっては無溶媒で行うことができ
る。このようにして得られる重合体の分子量は特に制限
されるものではないが、極限粘度〔η〕(135℃デカ
リン中で測定)は、0.1デシリットル/g以上、好まし
くは、0.2〜20デシリットル/g、より好ましくは0.
3〜15デシリットル/gが望ましい。 【0018】本発明においては、前記重合用触媒を用い
て予備重合を行うことができる。予備重合は、固体触媒
成分に、例えば、少量のオレフィンを接触させることに
より行うことができるが、その方法に特に制限はなく、
公知の方法を用いることができる。予備重合に用いるオ
レフィンについては特に制限はなく、前記に例示したも
のと同様のもの、例えばエチレン、炭素数3〜20のα
−オレフィン、あるいはこれらの混合物などを挙げるこ
とができるが、該重合において用いるオレフィンと同じ
オレフィンを用いることが有利である。また、予備重合
温度は、通常−20〜200℃、好ましくは−10〜1
30℃、より好ましくは0〜80℃である。予備重合に
おいては、溶媒として、不活性炭化水素、脂肪族炭化水
素、芳香族炭化水素、モノマーなどを用いることができ
る。これらの中で特に好ましいのは脂肪族炭化水素であ
る。また、予備重合は無溶媒で行ってもよい。予備重合
においては、予備重合生成物の極限粘度〔η〕(135
℃デカリン中で測定)が0.2デシリットル/g以上、特
に0.5デシリットル/g以上、触媒中の遷移金属成分1
ミリモル当たりに対する予備重合生成物の量が1〜10
000g、特に10〜1000gとなるように条件を調
整することが望ましい。 【0019】 【実施例】次に、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定さ
れるものではない。 実施例 トルエン中で、トリイソブチルアルミニウム0.5ミリモ
ル,(t−ブチルアミド)ジメチル(テトラメチル−η
5 −シクロペンタジエニル)シランチタジクロリド
〔C5(Me)4 〕SiMe2 N(t−Bu)TiCl2
0.05ミリモル,ボロントリフルオリド・ジエチルエー
テル錯体2.5ミリモル、を混合し、0.66ミリモル−T
i/リットルの触媒溶液を調製した。乾燥した1リット
ルの撹拌機付き重合反応器内を乾燥窒素で置換した後、
乾燥したn−ヘキサン360ミリリットルと1−オクテ
ン40ミリリットル,トリイソブチルアルミニウム2.0
ミリモル,触媒溶液をTi換算で0.01ミリモル、を仕
込み、直ちに80℃まで昇温した。次いで、エチレンガ
スを導入し、全圧を8kg/cm2 Gに保ちながら80
℃で30分間重合を行った。エチレン−1−オクテン共
重合体2.3gを得た。重合活性は10kg/g−Tiで
あった。 比較例 実施例において、ボロントリフルオリド・ジエチルエ
ーテル錯体を用いないこと以外は実施例と同様にして
エチレンと1−オクテンとの共重合を行ったがトレース
量のポリマーしか得られなかった。 【0020】 【発明の効果】本発明の方法によれば、アルミノキサン
や高価な特定の硼素化合物を用いることなく、高活性に
効率よくオレフィンを重合できる均一系触媒重合触媒を
提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−108383(JP,A) 特開 昭50−113488(JP,A) 特開 昭60−250006(JP,A) 特公 昭37−1890(JP,B1) 特公 昭49−16039(JP,B1) 特公 昭49−21431(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 4/60 - 4/70

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 下記一般式(I)で表される遷移金属錯
    体化合物,ハロゲン化硼素化合物,及び有機アルミニウ
    ム化合物,を主成分とする触媒を使用することを特徴と
    するポリオレフィンの製造方法。 【化1】 (式中、Mは周期律表の第族の金属元素、Lはπ結合
    性の配位子、Aは周期律表の第13、14、15及び1
    6族の元素の中から選ばれた元素を含む二価の基、Bは
    周期律表の第14、15及び16族の元素の中から選ば
    れた元素を含む結合性基を示し、該AとBは、任意に一
    緒になって環を形成していてもよく、Xはσ結合性の配
    位子、キレート性の配位子又はルイス塩基を示し、nは
    Mの原子価により変化する0〜6の整数であり、nが2
    以上の場合は複数のXは同一であっても異なっていても
    よい。)
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