JP4951837B2 - オレフィン重合用固体触媒成分、オレフィン重合用触媒およびオレフィン重合体の製造方法 - Google Patents

オレフィン重合用固体触媒成分、オレフィン重合用触媒およびオレフィン重合体の製造方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オレフィン重合用固体触媒成分、オレフィン重合用触媒およびオレフィン重合体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
エチレン、プロピレン、ブテン−1などのオレフィンの重合体を製造する方法として、周期律表の第4〜第6族の遷移金属化合物を用いて調製した固体触媒成分と有機アルミニウム化合物とを接触させて得られるいわゆるチーグラー−ナッタ触媒を使用することはよく知られている。
このようなチーグラー−ナッタ触媒を用いて気相法にて結晶性のプロピレン単独重合体製造工程と非結晶性のエチレン/プロピレン共重合ゴム製造工程を続けて実施してブロック共重合体を製造する際等には、製造物中にゴム成分の割合が多いと重合体粒子の付着性が大きくなって製造が困難になるという問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
特開平1−115909号公報等には、固体触媒成分の調製時に多孔質の物質を用いるというこの問題のひとつの解決手段が開示されているが、固体触媒成分あたりの重合活性がかなり低く、生産性が低かった。かかる状況下、本発明の目的は、ゴム成分を多く生成させる重合を行っても得られる重合体粒子の付着性が小さく、生産性の高いオレフィン重合用触媒、該オレフィン重合用触媒の調製に用いられるオレフィン重合用触媒成分、およびゴム成分を多く生成させる重合を行っても得られる重合体粒子の付着性が小さく、生産性の高いオレフィン重合体の製造方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、チタン原子、マグネシウム原子、塩素原子および微粒子を含有するオレフィン重合用固体触媒成分であり、該オレフィン重合用固体触媒成分の平均一次粒子径が該微粒子の平均一次粒子径の1.5倍以上であり、標準重合条件で重合を行ったときに得られるポリプロピレンパウダーの細孔容量が0.12ml/g以上であるオレフィン重合用固体触媒成分;該オレフィン重合固体触媒成分、(B)有機アルミニウム化合物、および(C)電子供与性化合物を接触させて得られるオレフィン重合用触媒;並びに、該オレフィン重合用触媒を用いるオレフィン重合体の製造方法にかかるものである。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明のオレフィン重合用触媒成分は、チタン原子、マグネシウム原子、塩素原子および微粒子を含有するオレフィン重合用固体触媒成分であり、該オレフィン重合用固体触媒成分の平均一次粒子径が該微粒子の平均一次粒子径の1.5倍以上であり、標準重合条件で重合を行ったときに得られるポリプロピレンパウダーの細孔容量が0.12ml/g以上であるオレフィン重合用固体触媒成分である。
ここでいう微粒子としては、種類、組成、構成元素、細孔容量、粒子形状、密度、かさ比重、粒度分布および結晶性などには特に制限されない。このような微粒子としては無機微粒子、有機微粒子、無機有機複合微粒子およびそれらの混合物が挙げられる。また、ボールミルなどを用いた機械的粉砕を施してもよい。
【0006】
前記無機微粒子としては、例えば、SiO2、Al23、MgO、TiO2、ZrO2、FeO3、Fe23、FeO、Mn34、MnO、MnO2、B23、CaO、ZnO、BaO、ThO2、CeO2、Y23、Cr23、CoO、Co34、NiO、CuO、Cu2O、Sc23、SnO2、SnO、PbO、Pb34、PbO2、Bi23、La23、Pr511、Nd23、Sm23、Dy23、Ho23、Er23、Tm23、V25、Nb25、Ta25、MoO3、WO3、RuO2、Rh23、IrO2、PdO、Ag2O、CdO、Ga23、In23などの無機酸化物;2種類以上の無機酸化物からなる複合無機酸化物;黒鉛、黒リン、ヒ素、アンチモン、ビスマスなどの非金属単体;1−16族元素から選ばれる金属単体;1−16族元素から選ばれる2種類以上の金属元素からなる合金;FeX2、MgX2、CdX2,AsX3、VX3、SrX2、PbX2,AgXなどのハロゲン化金属(ただし、式中のXはハロゲン原子);Mg(OH)2 、Ca(OH)2 、Mn(OH)2 、Fe(OH)2 などの2価金属の水酸化物;CaCO3、Na2CO3、MgCO3などの無機炭酸化物;Na2SO4、CaSO4、BaSO4、MgSO4、CuSO4、FeSO4などの無機硫酸化物;NaHCO3、KHCO3などの無機炭酸水素化物;HfS2 、MoS2 ,NiTe2 、PtSe2 、ZrS2 などの遷移金属カルコゲナイド;GaS、GaSe、GaTe、InSeなどの13−16族化合物;PbO、Ge2 Te3 、SnO、SnS2 、SnSe2 などの14−16族化合物;ディッカイト、ナクライト、カオリナイト、アノーキサイト、メタハロイサイト、ハロイサイト等のカオリン族、クリソタイル、リザルダイト、アンチゴライト等の蛇紋石族、モンモリロナイト、ザウコナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ベントナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト等のスメクタイト族、バーミキュライト等のバーミキュライト族、イライト、セリサイト、海緑石等の雲母族、アタパルジャイト、セピオライト、パリゴルスカイト、パイロフィライト、タルク、緑泥石群、アロフェン、イモゴライトなどの層状珪酸塩化合物;ポリホスファゼン、ポリチアジル、ポリシラン、炭素繊維などの無機ポリマー類;銅酸化物からなる高温超伝導体;電荷移動錯体からなる有機導体;有機超伝導体;BN、TiN、AlN、Fe4N、Cr2N、Ta2N等の無機窒化物;SiC、B4C、TiC、ZrC、WCなどの無機炭化物;AlB12、ZrB2などの無機ホウ化物;ガラスの粉砕物;リン酸ジルコニウムなどの無機リン酸化物;ホウ酸カルシウムなどの無機ホウ酸化物;およびこれらの複合化物などを挙げることができる。
【0007】
前記有機微粒子としては、例えば、ポリスチレンやスチレン−ジビニルベンゼン共重合体などのポリスチレン類、ポリアクリル酸エステルやアクリル酸エステル−ジビニルベンゼン共重合体などのポリアクリル酸類、ポリメタクリル酸エステルやメタクリル酸エステル−ジビニルベンゼン共重合体などのポリメタクリル酸類、ポリアクリロニトリルやアクリロニトリル−ジビニルベンゼン共重合体などのポリアクリロニトリル類、ポリ塩化ビニル類、ポリエチレン、ポリプロピレンやエチレン−アクリル酸エステル共重合体などのポリオレフィン類、ポリエステル類、ポリウレタン類、ポリアミド類、エポキシ樹脂類、ポリケトン類、ポリ酢酸ビニル類、ポリビニルアルコール類、ポリエーテル類、ポリケトン類、ポリイミド類、ポリカーボネート類、ポリアセチレン類などの共役系ポリマー、ポリペプチド類や糖類などの天然高分子、などに代表される有機ポリマー類;脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、脂肪族アルコール類、芳香族アルコール類、有機酸類、有機酸エステル類、有機酸無水物、エーテル化合物、アルデヒド化合物、ケトン化合物、アミド化合物、アミン化合物、ニトリル化合物、ニトロ化合物、スルフィド化合物、スルホキシド化合物、スルホン化合物などの有機化合物;有機金属化合物;およびこれらの複合化物などを挙げることができる。
前記無機有機複合微粒子としては、上記の無機微粒子と有機微粒子の複合化物などを挙げることができる。
【0008】
本発明で用いられる微粒子として好ましくは、無機酸化物、層状珪酸塩化合物、スメクタイト族、ポリスチレン類またはポリメタクリル酸類であり、より好ましくは、シリカ、アルミナ、タルクまたはポリメタクリル酸エステルであり、さらに好ましくは、アルミナ、タルクまたはポリメタクリル酸メチルである。
【0009】
本発明で用いられる微粒子は、その平均一次粒子径が20μm以下のものが好適であり、0.001〜15μmのものがより好適であり、0.005〜10μmのものがさらに好適である。
【0010】
本発明のオレフィン重合用固体触媒成分は、その平均一次粒子径が、調製に使用した微粒子の平均一次粒子径の1.5倍以上であり、好ましくは2〜10000倍であり、さらに好ましくは5〜10000倍である。このように、オレフィン重合用固体触媒成分の平均一次粒子径が調製に使用した微粒子の平均一次粒子径よりも十分大きいと、微粒子以外の成分が十分多くオレフィン重合用固体触媒成分に含有されており、このオレフィン重合用固体触媒成分を用いて得られる触媒は生産性に優れる。特開平1−115909号公報に記載のような固体触媒成分は、本発明の微粒子以外の成分と同様の成分の量が少ないと見られる。
【0011】
本発明のオレフィン重合用固体触媒成分は、標準重合条件で重合を行ったときに得られるポリプロピレンパウダーの細孔容量が0.12ml/g以上である。該細孔容量が十分に大きいと、ゴム成分を多く生成させる重合を行っても、得られる重合体粒子の付着性が小さくなる。該細孔容量として好ましくは0.13〜2ml/gであり、より好ましくは0.14〜1ml/gである。
【0012】
本発明における標準重合条件とは、耐圧性の容器に、有機アルミニウム化合物(B)としてトリエチルアルミニウムを液化プロピレン1gに対して0.00337mmol/g、電子供与性化合物(C)としてシクロヘキシルエチルジメトキシシランを液化プロピレン1gに対して0.000337mmol/g、および固体触媒成分(A)を液化プロピレン1gに対して0.002〜0.01mg/g、それぞれ仕込み、0.33kg/cm2の分圧に相当する水素を加え、次いで所定量の液化プロピレンを仕込み、オートクレーブの温度を80℃に昇温して1時間重合を行い、その後、未反応モノマーをパージして重合を停止する方法のことである。また、このときの重合活性とは固体触媒成分1g当たりのポリプロピレンの収量(g)であり、(製造されたポリプロピレンの重量(g))/(使用したオレフィン重合用固体触媒成分(A)の重量(g))(以下、PP/Catと表記することがある)で計算される値のことである。
【0013】
本発明における細孔容量とは、マイクロメリティックス社製ポアサイザ9310(ポロシメーター)を使用し、水銀圧入法で測定した細孔半径45〜40000Åの範囲の細孔容量(ml/g)のことである。
【0014】
かかる本発明のオレフィン重合用固体触媒成分は、特定の条件下で調製した固体生成物(a)と、ハロゲン化能を有するハロゲン化合物(b)および電子供与性化合物(c)とを接触させることにより得られる。以下、それぞれにつき説明する。
【0015】
(a)固体生成物
前記固体生成物(a)は、Si−O結合を有する有機ケイ素化合物(▲1▼)および微粒子(▲5▼)の存在下に、下記一般式[I]で表されるチタン化合物(▲2▼)を、有機マグネシウム化合物(▲3▼)で還元して得られる固体生成物、あるいは、Si−O結合を有する有機ケイ素化合物(▲1▼)、エステル化合物(▲4▼)および微粒子(▲5▼)の存在下に、下記一般式[I]で表されるチタン化合物(▲2▼)を、有機マグネシウム化合物(▲3▼)で還元して得られる固体生成物である。
Figure 0004951837
(式中、aは1〜20の数を表し、R2は炭素原子数1〜20の炭化水素基を表す。X2はハロゲン原子または炭素原子数1〜20の炭化水素オキシ基を表し、全てのX2は同一であっても異なっていてもよい。)
【0016】
Si−O結合を有する有機ケイ素化合物(▲1▼)として好ましくは、下記の一般式で表わされるものが挙げられる。
Si(OR10)t11 4-t
12(R13 2SiO)uSiR14 3、または、
(R15 2SiO)v
ここにR10は炭素原子数1〜20の炭化水素基を表し、R11、R12、R13、R14およびR15はそれぞれ独立に、炭素原子数1〜20の炭化水素基または水素原子を表す。tは0<t≦4を満足する数を表し、uは1〜1000の整数を表し、vは2〜1000の整数を表す。
【0017】
かかる有機ケイ素化合物の具体例としては、テトラメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、テトラエトキシシラン、トリエトキシエチルシラン、ジエトキシジエチルシラン、エトキシトリエチルシラン、テトライソプロポキシシラン、ジイソプロポキシ−ジイソプロピルシラン、テトラプロポキシシラン、ジプロポキシジプロピルシラン、テトラブトキシシラン、ジブトキシジブチルシラン、ジシクロペントキシジエチルシラン、ジエトキシジフェニルシラン、シクロヘキシロキシトリメチルシラン、フェノキシトリメチルシラン、テトラフェノキシシラン、トリエトキシフェニルシラン、ヘキサメチルジシロヘキサン、ヘキサエチルジシロヘキサン、ヘキサプロピルジシロキサン、オクタエチルトリシロキサン、ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン、メチルヒドロポリシロキサン、フェニルヒドロポリシロキサン等を例示することができる。
【0018】
これらの有機ケイ素化合物のうち好ましいものは一般式Si(OR10t11 4-tで表わされるアルコキシシラン化合物であり、その場合tは好ましくは1≦t≦4を満足する数であり、特にt=4のテトラアルコキシシランが好ましく、最も好ましくはテトラエトキシシランである。
【0019】
チタン化合物(▲2▼)は下記一般式[I]で表されるチタン化合物である。
Figure 0004951837
(式中、aは1〜20の数を表し、R2は炭素原子数1〜20の炭化水素基を表す。X2はハロゲン原子または炭素原子数1〜20の炭化水素オキシ基を表し、全てのX2は同一であっても異なっていてもよい。)
【0020】
2の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、アミル基、イソアミル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基等のアルキル基、フェニル基、クレジル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等のシクロアルキル基、プロペニル基等のアリル基、ベンジル基等のアラルキル基等が例示される。
これらの基のうち炭素原子数2〜18のアルキル基または炭素原子数6〜18のアリール基が好ましい。特に炭素原子数2〜18の直鎖状アルキル基が好ましい。
【0021】
2におけるハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が例示できる。特に塩素原子が好ましい。X2 における炭素原子数1〜20の炭化水素オキシ基は、R2 と同様の炭素原子数1〜20の炭化水素基を有する炭化水素オキシ基である。X2 として特に好ましくは、炭素原子数2〜18の直鎖状アルキル基を有するアルコキシ基が好ましい。
【0022】
上記一般式[I]で表されるチタン化合物におけるaは、1〜20の数を表し、好ましくは1≦a≦5を満足する数である。
【0023】
aが2以上であるチタン化合物の具体例を挙げると、テトライソプロピルポリチタネート(a=2〜10の範囲の混合物)、テトラ−n−ブチルポリチタネート(a=2〜10の範囲の混合物)、テトラ−n−ヘキシルポリチタネート(a=2〜10の範囲の混合物)、テトラ−n−オクチルポリチタネート(a=2〜10の範囲の混合物)が挙げられる。また、テトラアルコキシチタンに少量の水を反応させて得られるテトラアルコキシチタンの縮合物を挙げることもできる。
【0024】
チタン化合物(▲2▼)としてより好ましくは、一般式Ti(OR2q3 4-q(式中、R2は炭素原子数1〜20の炭化水素基を、X3はハロゲン原子を、qは0<q≦4を満足する数を表わす。)で表わされるチタン化合物である。
かかるチタン化合物の具体例を挙げると、メトキシチタントリクロライド、エトキシチタントリクロライド、ブトキシチタントリクロライド、フェノキシチタントリクロライド、エトキシチタントリブロマイド等のトリハロゲン化アルコキシチタン化合物、ジメトキシチタンジクロライド、ジエトキシチタンジクロライド、ジブトキシチタンジクロライド、ジフェノキシチタンジクロライド、ジエトキシシランジブロマイド等のジハロゲン化ジアルコキシチタン、トリメトキシチタンクロライド、トリエトキシチタンクロライド、トリブトキシチタンクロライド、トリフェノキシチタンクロライド、トリエトキシチタンブロマイド等のモノハロゲン化トリアルコキシチタン化合物、テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラブトキシチタン、テトラフェノキシチタン等のテトラアルコキシチタン化合物などを挙げることができる。
【0025】
一般式Ti(OR2q3 4-qで表わされるチタン化合物のqの値としては0<q≦4を満足する数であり、好ましくは2≦q≦4を満足する数であり、特に好ましくはq=4である。
【0026】
一般式Ti(OR2q3 4-qで表わされるチタン化合物の合成方法としては公知の方法が使用できる。例えばTi(OR24とTiX3 4とを所定の割合で反応させる方法、あるいはTiX3 4と対応するアルコール類(例えばR2OH)等を所定量反応させる方法が使用できる。
【0027】
チタン化合物(▲2▼)として、上記一般式[I]で表されるチタン化合物におけるaが2または4であるチタン化合物を用いることが、重合活性の観点からより好ましい。
重合活性の観点からさらに好ましくはテトラ−n−ブチルポリチタネートであり、特にテトラ−n−ブチルチタニウムダイマーまたはテトラ−n−ブチルチタニウムテトラマーが好ましく用いられる。
【0028】
有機マグネシウム化合物(▲3▼)としては、マグネシウム−炭素の結合を有する任意の型の有機マグネシウム化合物を使用することができる。特に一般式R16MgX5(式中、Mgはマグネシウム原子を、R16は炭素原子数1〜20の炭化水素基を、X5はハロゲン原子を表わす。)で表わされるグリニャール化合物または一般式R1718Mg(式中、Mgはマグネシウム原子を、R17およびR18はそれぞれ炭素原子数1〜20の炭化水素基を表わす。)で表わされるジハイドロカルビルマグネシウムが好適に使用される。ここでR17とR18は同一でも異なっていてもよい。 R16〜 R18の具体例としてはそれぞれ、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、イソアミル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、フェニル基、ベンジル基等の炭素原子数1〜20のアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基が挙げられる。特にR16MgX5で表されるグリニャール化合物をエーテル溶液で使用することが触媒性能の点から好ましい。
【0029】
上記の有機マグネシウム化合物と、炭化水素に該有機マグネシウム化合物を可溶化する有機金属との炭化水素可溶性錯体を使用することもできる。有機金属化合物の例としては、Li、Be、B、AlまたはZnの化合物が挙げられる。
【0030】
前記固体生成物(a)の調製に用いられる微粒子(▲5▼)としては、既に述べた微粒子が挙げられる。
【0031】
前記固体生成物(a)の調製に用いられる微粒子(▲5▼)は、予め、微粒子(▲5▼)に吸着している水などの不純物や表面上の水酸基などの活性水素による悪影響を、前処理を行うことで除去しておくことが好ましい。前処理として具体的には、微粒子(▲5▼)を真空乾燥することや、水や水酸基と反応性の高い有機マグネシウム化合物や有機アルミニウム化合物などと微粒子(▲5▼)とを予め接触処理しておくことが好ましい。真空乾燥条件は微粒子(▲5▼)が融解や分解などを起こさない条件であれば特に制限を受けないが、例えば温度は0〜1000℃の条件で0.1〜1000時間乾燥する方法などが挙げられる。また、有機マグネシウム化合物や有機アルミニウム化合物との接触方法などは特に制限はないが、例えば微粒子(▲5▼)1gに対して1〜10mmol程度の有機マグネシウム化合物や有機アルミニウム化合物などを有機溶媒中で混合し、室温で一時間程度接触させる方法などが挙げられる。これらの前処理は複数方法を組み合わせて行ってもよいし、複数回繰り返してもよい。
【0032】
エステル化合物(▲4▼)としては、モノまたは多価のカルボン酸エステルが用いられ、それらの例として飽和脂肪族カルボン酸エステル、不飽和脂肪族カルボン酸エステル、脂環式カルボン酸エステル、芳香族カルボン酸エステルを挙げることができる。具体例としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸フェニル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸エチル、吉草酸エチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸ブチル、トルイル酸メチル、トルイル酸エチル、アニス酸エチル、コハク酸ジエチル、コハク酸ジブチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジブチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジブチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジブチル、フタル酸モノエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸メチルエチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジ−n−プロピル、フタル酸ジイソプロピル、フタル酸ジ−n−ブチル、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジ−n−オクチル、フタル酸ジフェニル等を挙げることができる。
【0033】
これらのエステル化合物のうち、メタクリル酸エステル、マレイン酸エステル等の不飽和脂肪族カルボン酸エステルまたはフタル酸エステル等の芳香族カルボン酸エステルが好ましく、特にフタル酸のジアルキルエステルが好ましく用いられる。
【0034】
チタン化合物(▲2▼)、有機ケイ素化合物(▲1▼)、微粒子(▲5▼)およびエステル化合物(▲4▼)は適当な溶媒に溶解、希釈、分散または懸濁させて使用するのが好ましい。
かかる溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、デカリン等の脂環式炭化水素、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジイソアミルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル化合物が挙げられる。これらの溶媒のうちヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素が好ましく、特にヘキサンが好ましく用いられる。
【0035】
還元反応温度は、通常−50〜70℃、好ましくは−30〜50℃、特に好ましくは−25〜35℃の温度範囲である。
反応時間は特に制限はないが、通常30分〜6時間程度である。その後、さらに20〜120℃の温度で後反応を行ってもよい。
【0036】
本発明のオレフィン重合用固体触媒成分は、上記のような成分を特定の使用量比で用いて調製した固体生成物(a)を用いて調製されうる。具体的には以下の通りである。
微粒子(▲5▼)の使用量はチタン化合物(▲2▼)中のチタン原子のモル数に対する重量として、通常(微粒子(g))/(チタン原子(mmol))=0.1〜1.5g/mmolの範囲であり、好ましくは0.3〜1.2g/mmolの範囲である。
有機ケイ素化合物(▲1▼)の使用量は、チタン化合物(▲2▼)中のチタン原子に対するケイ素原子の原子比で、通常Si/Ti=1〜500、好ましくは、1〜300、特に好ましくは3〜100の範囲である。
また、有機マグネシウム化合物(▲3▼)の使用量は、チタン原子とケイ素原子の和とマグネシウム原子の原子比で通常(Ti+Si)/Mg=0.1〜10、好ましくは0.2〜5.0、特に好ましくは0.5〜2.0の範囲である。
固体触媒成分(A)においてMg/Tiのモル比の値が1〜51、好ましくは2〜31、特に好ましくは4〜26の範囲になるようにチタン化合物(▲2▼)、有機ケイ素化合物(▲1▼)、有機マグネシウム化合物(▲3▼)の使用量を決定してもよい。
また、任意成分のエステル化合物(▲4▼)の使用量は、チタン化合物(▲2▼)のチタン原子に対するエステル化合物のモル比で、通常エステル化合物/Ti=0.5〜100、好ましくは1〜60、特に好ましくは2〜30の範囲である。
【0037】
還元反応で得られた固体生成物は通常、固液分離し、ヘキサン、ヘプタン、トルエン等の不活性炭化水素溶媒で数回洗浄を行う。
【0038】
(b)ハロゲン化能を有するハロゲン化合物
ハロゲン化能を有するハロゲン化合物(b)としては、上記の固体生成物(a)をハロゲン化し得る化合物であれば特に制限はないが、好ましくは有機酸ハライド(b1)、第4族元素のハロゲン化合物(b2)、第13族または第14族元素のハロゲン化合物(b3)である。
【0039】
有機酸ハライド(b1)として好ましくは、モノまたは多価のカルボン酸ハライドが用いられ、それらの例として脂肪族カルボン酸ハライド、脂環式カルボン酸ハライド、芳香族カルボン酸ハライドを挙げることができる。具体例としては、アセチルクロライド、プロピオン酸クロライド、酪酸クロライド、吉草酸クロライド、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライド、安息香酸クロライド、トルイル酸クロライド、アニス酸クロライド、コハク酸クロライド、マロン酸クロライド、マレイン酸クロライド、イタコン酸クロライド、フタル酸クロライド等を挙げることができる。
【0040】
これらの有機酸ハライドのうち、安息香酸クロライド、トルイル酸クロライド、フタル酸クロライド等の芳香族カルボン酸クロライドが好ましく、さらに好ましくは芳香族ジカルボン酸ジクロライドであり、特にフタル酸クロライドが好ましく用いられる。
【0041】
第4族元素のハロゲン化合物(b2)として好ましくはチタンのハロゲン化合物であり、より好ましくは、一般式Ti(OR9b4 4-b(式中、R9は炭素原子数1〜20の炭化水素基を表し、X4はハロゲン原子を表し、bは0≦b<4を満足する数を表す。)で表されるチタン化合物である。
【0042】
9の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、アミル基、イソアミル基、tert−アミル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基等のアルキル基、フェニル基、クレジル基、キシレル基、ナフチル基等のアリール基、プロペニル基等のアリル基、ベンジル基等のアラルキル基等が例示される。これらの中で炭素原子数2〜18のアルキル基または炭素原子数6〜18のアリール基が好ましい。特に炭素原子数2〜18の直鎖状アルキル基が好ましい。
また、2種以上の異なるOR9基を有するチタン化合物を用いることも可能である。
4で表されるハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が例示できる。この中で、特に塩素原子が好ましい結果を与える。
【0043】
一般式Ti(OR9b4 4-bで表されるチタン化合物のbは、0≦b<4を満足する数であり、好ましくは0≦b≦2を満足する数であり、特に好ましくは、b=0である。
【0044】
具体的には、一般式Ti(OR9b4-bで表されるチタン化合物としては、四塩化チタン、四臭化チタン、四沃化チタン等のテトラハロゲン化チタン、メトキシチタントリクロライド、エトキシチタントリクロライド、ブトキシチタントリクロライド、フェノキシチタントリクロライド、エトキシチタントリブロマイド等のトリハロゲン化アルコキシチタン、ジメトキシチタンジクロライド、ジエトキシチタンジクロライド、ジブトキシチタンジクロライド、ジフェノキシチタンジクロライド、ジエトキシチタンジブロマイド等のジハロゲン化ジアルコキシチタンを挙げることができ、最も好ましくは四塩化チタンである。
【0045】
第13族または第14族のハロゲン化合物(b3)とは、少なくとも1つの13族元素−ハロゲン結合を有する化合物、または少なくとも1つの14族元素−ハロゲン結合を有する化合物であり、一般式MR27 m-n6 n(式中、Mは第13族または第14族原子を、R27は炭素原子数1〜20の炭化水素基を、X6はハロゲン原子を、mはMの原子価を表わす。nは0<n≦mを満足する数を表わす)で表わされる化合物が好ましい。
【0046】
ここでいう第13族の原子としてはB、Al、Ga、In、Tl、が挙げられ、BまたはAlが好ましく、Alがより好ましい。また第14族の原子としてはC、Si、Ge、Sn、Pbが挙げられ、Si、GeまたはSnが好ましい。Mとして特に好ましくは第14族の原子であり、最も好ましくはSiである。
【0047】
mはMの原子価であり、例えばMがSiのときm=4である。nは0<n≦mを満足する数を表わし、MがSiのときnは好ましくは3または4である。
6 で表わされるハロゲン原子としてF、Cl、Br、Iが挙げられ、Clが好ましい。
【0048】
27の具体例としては、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、イソブチル基、アミル基、イソアミル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、クレジル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等のシクロアルキル基、プロペニル基等のアリル基、ベンジル基等のアラルキル基等が挙げられる。好ましいRはアルキル基またはアリール基であり、特に好ましいRはメチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、フェニル基またはパラトリル基である。
【0049】
第13族元素のハロゲン化合物として具体的には、トリクロロボロン、メチルジクロロボロン、エチルジクロロボロン、フェニルジクロロボロン、シクロヘキシルジクロロボロン、ジメチルクロロボロン、メチルエチルクロロボロン、トリクロロアルミニウム、メチルジクロロアルミニウム、エチルジクロロアルミニウム、フェニルジクロロアルミニウム、シクロヘキシルジクロロアルミニウム、ジメチルクロロアルミニウム、ジエチルクロロアルミニウム、メチルエチルクロロアルミニウム、エチルアルミニウムセスキクロライド、ガリウムクロライド、ガリウムジクロライド、トリクロロガリウム、メチルジクロロガリウム、エチルジクロロガリウム、フェニルジクロロガリウム、シクロヘキシルジクロロガリウム、ジメチルクロロガリウム、メチルエチルクロロガリウム、インジウムクロライド、インジウムトリクロライド、メチルインジウムジクロライド、フェニルインジウムジクロライド、ジメチルインジウムクロライド、タリウムクロライド、タリウムトリクロライド、メチルタリウムジクロライド、フェニルタリウムジクロライド、ジメチルタリウムクロライド等が挙げられ、これら化合物名のクロロをフルオロ、ブロモ、またはヨードに変更した化合物も挙げられる。
【0050】
14族元素のハロゲン化合物として具体的には、テトラクロロメタン、トリクロロメタン、ジクロロメタン、モノクロロメタン、1,1,1−トリクロロエタン、1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、テトラクロロシラン、トリクロロシラン、メチルトリクロロシラン、エチルトリクロロシラン、ノルマルプロピルトリクロロシラン、ノルマルブチルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ベンジルトリクロロシラン、パラトリルトリクロロシラン、シクロヘキシルトリクロロシラン、ジクロロシラン、メチルジクロロシラン、エチルジクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、メチルエチルジクロロシラン、モノクロロシラン、トリメチルクロロシラン、トリフェニルクロロシラン、テトラクロロゲルマン、トリクロロゲルマン、メチルトリクロロゲルマン、エチルトリクロロゲルマン、フェニルトリクロロゲルマン、ジクロロゲルマン、ジメチルジクロロゲルマン、ジエチルジクロロゲルマン、ジフェニルジクロロゲルマン、モノクロロゲルマン、トリメチルクロロゲルマン、トリエチルクロロゲルマン、トリノルマルブチルクロロゲルマン、テトラクロロ錫、メチルトリクロロ錫、ノルマルブチルトリクロロ錫、ジメチルジクロロ錫、ジノルマルブチルジクロロ錫、ジイソブチルジクロロ錫、ジフェニルジクロロ錫、ジビニルジクロロ錫、メチルトリクロロ錫、フェニルトリクロロ錫、ジクロロ鉛、メチルクロロ鉛、フェニルクロロ鉛等が挙げられ、これら化合物名のクロロをフルオロ、ブロモ、またはヨードに変更した化合物も挙げられる。
【0051】
第13族または第14族元素のハロゲン化合物としては、特にテトラクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、メチルトリクロロシラン、エチルトリクロロシラン、ノルマルプロピルトリクロロシラン、またはパラトリルトリクロロシランが重合活性の点から好ましい。
【0052】
(c)電子供与性化合物
固体触媒成分の調製に使用される電子供与性化合物としては、エーテル類(ジエーテル類)、ケトン類、アルデヒド類、カルボン酸類、有機酸または無機酸のエステル類、有機酸または無機酸の酸アミド類、酸無水物類等の含酸素電子供与性化合物、アンモニア類、アミン類、ニトリル類、イソシアネート類等の含窒素電子供与性化合物を挙げることができる。これらの電子供与性化合物のうち好ましくは有機酸のエステル類および/またはエーテル類であり、より好ましくはカルボン酸エステル類(c1)および/またはエーテル類(c2)である。
【0053】
カルボン酸エステル類(c1)の例としては、モノおよび多価のカルボン酸エステルが挙げられ、それらの例として飽和脂肪族カルボン酸エステル、不飽和脂肪族カルボン酸エステル、脂環式カルボン酸エステル、芳香族カルボン酸エステルを挙げることができる。具体例としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸フェニル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸エチル、吉草酸エチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸ブチル、トルイル酸メチル、トルイル酸エチル、アニス酸エチル、コハク酸ジエチル、コハク酸ジブチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジブチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジブチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジブチル、フタル酸モノエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸メチルエチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジ−n−プロピル、フタル酸ジイソプロピル、フタル酸ジ−n−ブチル、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジ−n−オクチル、フタル酸ジフェニル等を挙げることができる。
【0054】
これらのカルボン酸エステル類のうち、メタクリル酸エステル、マレイン酸エステル等の不飽和脂肪族カルボン酸エステルまたは安息香酸エステル、フタル酸エステル等の芳香族カルボン酸エステルが好ましく用いられる。特に好ましくは、芳香族多価カルボン酸エステルであり、最も好ましくはフタル酸ジアルキルエステルである。
【0055】
エーテル類(c2)の例としては、ジアルキルエーテルおよび一般式
Figure 0004951837
(但し、R5 〜R8 はそれぞれ独立に炭素原子数1〜20の直鎖状、分岐状もしくは脂環式のアルキル基、アリール基またはアラルキル基であり、R6 およびR7 はそれぞれ独立に水素原子であってもよい。)で表されるジエーテル化合物を挙げることができ、これらのうちの1種または2種以上が好適に用いられる。
【0056】
具体例としては、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジ−n−ブチルエーテル、メチルエチルエーテル、メチル−n−ブチルエーテル、メチルシクロヘキシルエーテル、2,2−ジイソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−イソペンチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ビス(シクロヘキシルメチル)−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−3,7−ジメチルオクチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジイソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−シクロヘキシルメチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジシクロヘキシル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−イソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジイソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−シクロヘキシル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−シクロペンチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジシクロペンチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−ヘプチル−2−ペンチル−1,3−ジメトキシプロパン等を挙げることができ、これらのうちの1種または2種以上が好適に用いられる。
エーテル類(c2)として特に好ましくはジアルキルエーテルであり、最も好ましくはジ−n−ブチルエーテルである。なお、ジ−n−ブチルエーテルは単にジブチルエーテルもしくはブチルエーテルと記載することもある。
【0057】
(A)固体触媒成分
本発明のオレフィン重合用固体触媒成分(A)は、上記の固体生成物(a)と、ハロゲン化能を有するハロゲン化合物(b)および電子供与性化合物(c)とを接触させて得られる。
【0058】
接触処理は、スラリー法やボールミルなどによる機械的粉砕手段など各成分を接触させうる公知のいかなる方法によっても行なうことができるが、機械的粉砕を行なうと固体触媒成分に微粉が多量に発生し、粒度分布が広くなる場合があり、工業的観点から好ましくない。よって、希釈剤の存在下で両者を接触させるのが好ましい。
また、接触処理後は、そのまま次の処理を行うことができるが、余剰物を除去するため、希釈剤により洗浄処理を行うのが好ましい。
【0059】
希釈剤は、処理対象成分に対して不活性であることが好ましく、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、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、シクロヘキサン、シクロペンタンなどの脂環式炭化水素、1,2−ジクロルエタン、モノクロルベンゼン等のハロゲン化炭化水素が使用できる。
接触処理における希釈剤の使用量は、一段階の接触処理につき、固体生成物(e)1g当たり通常0.1ml〜1000mlである。好ましくは1g当たり1ml〜100mlである。また、一回の洗浄操作における希釈剤の使用量も同程度である。洗浄処理における洗浄操作の回数は、一段階の接触処理につき通常1〜5回である。
【0060】
接触処理および/または洗浄処理温度はそれぞれ通常−50〜150℃であるが、好ましくは0〜140℃であり、さらに好ましくは60〜135℃である。
接触処理時間は特に制限はないが、好ましくは0.5〜8時間であり、さらに好ましくは1〜6時間である。洗浄操作時間は特に限定されないが、好ましくは1〜120分であり、さらに好ましくは2〜60分である。
接触処理は複数繰り返しても良い。
【0061】
ハロゲン化能を有するハロゲン化合物(b)の使用量は、固体生成物(a)中のチタン原子1モル当たり通常1〜2000モル、好ましくは5〜1000モル、さらに好ましくは10〜800モルである。
【0062】
電子供与性化合物(c)の使用量は固体生成物(a)中のチタン原子1モル当たり通常0.1〜50モル、好ましくは0.3〜30モル、さらに好ましくは0.5〜20モルである。
【0063】
なお、それぞれの化合物を複数の回数にわたって使用して接触処理をする場合や、それぞれの化合物として複数の種類の化合物を使用する場合には、以上に述べた各化合物の使用量は一回ごと、かつ一種類の化合物ごとの使用量を表す。
【0064】
上記方法で得られた固体触媒成分は通常、固液分離したのち、ヘキサン、ヘプタン等の不活性炭化水素溶媒で数回洗浄したのち重合に用いる。固液分離後、多量のモノクロルベンゼン等のハロゲン化炭化水素溶媒またはトルエン等の芳香族炭化水素溶媒で、50〜120℃の温度で1回以上洗浄し更にヘキサン等の脂肪族炭化水素溶媒で数回洗浄を繰り返したのち、重合に用いるのが触媒活性、立体規則性重合能の点で好ましい。
【0065】
本発明のオレフィン重合用触媒は、上記の固体触媒成分(A)、有機アルミニウム化合物(B)および電子供与性化合物(C)を接触させて得られるオレフィン重合用触媒である。
【0066】
(B)有機アルミニウム化合物
本発明の触媒の調製に用いられる有機アルミニウム化合物(B)は、少なくとも分子内に一個のAl−炭素結合を有するものである。代表的なものを一般式で下記に示す。
19 wAlY3-w
2021Al−O−AlR2223
(式中、R19〜R23は炭素原子数1〜20の炭化水素基を、Yはハロゲン原子、水素原子またはアルコキシ基を表し、wは2≦w≦3を満足する数である。)
かかる有機アルミニウム化合物の具体例としては、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウム、ジエチルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライド等のジアルキルアルミニウムハイドライド、ジエチルアルミニウムクロライド等のジアルキルアルミニウムハライド、トリエチルアルミニウムとジエチルアルミニウムクロライドとの混合物のようなトリアルキルアルミニウムとジアルキルアルミニウムハライドとの混合物、テトラエチルジアルモキサン、テトラブチルジアルモキサン等のアルキルアルモキサンが例示できる。
【0067】
これらの有機アルミニウム化合物のうち、トリアルキルアルミニウム、トリアルキルアルミニウムとジアルキルアルミニウムハライドとの混合物、アルキルアルモキサンが好ましく、とりわけトリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリエチルアルミニウムとジエチルアルミニウムクロライドのと混合物およびテトラエチルジアルモキサンが好ましい。
【0068】
(C)電子供与性化合物
本発明の触媒の調製に用いる電子供与性化合物(C)としては、エーテル類(ジエーテル類)、ケトン類、アルデヒド類、カルボン酸類、有機酸または無機酸のエステル類、有機酸または無機酸の酸アミド類、酸無水物類等の含酸素電子供与性化合物、アンモニア類、アミン類、ニトリル類、イソシアネート類等の含窒素電子供与性化合物を挙げることができる。これらの電子供与性化合物のうち、好ましくは無機酸のエステル類またはジエーテル類であり、より好ましくは一般式 R3 rSi(OR44-r (式中、R3は炭素原子数1〜20の炭化水素基または水素原子を表し、R4は炭素原子数1〜20の炭化水素基を表し、rは0≦r<4を満足する数を表す。全てのR3および全てのR4はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)で表されるアルコキシケイ素化合物が用いられ、特に好ましくは一般式 R2425Si(OR262 で表されるアルコキシケイ素化合物が用いられる。ここで式中、R24はSiに隣接する炭素原子が2級もしくは3級である炭素原子数3〜20の炭化水素基であり、具体的には、イソプロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基等の分岐鎖状アルキル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、シクロペンテニル基等のシクロアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基等が挙げられる。また式中、R25は炭素原子数1〜20の炭化水素基であり、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等の直鎖状アルキル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基、等の分岐鎖状アルキル基、シクロペンンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、シクロペンテニル基等のシクロアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基等が挙げられる。さらに式中、R26は炭素原子数1〜20の炭化水素基であり、好ましくは炭素原子数1〜5の炭化水素基である。
【0069】
このような電子供与性化合物(C)として用いられるアルコキシケイ素化合物の具体例としては、ジイソプロピルジメトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、ジ−tert−ブチルジメトキシシラン、tert−ブチルメチルジメトキシシラン、tert−ブチルエチルジメトキシシラン、tert−ブチル−n−プロピルジメトキシシラン、tert−ブチル−n−ブチルジメトキシシラン、tert−アミルメチルジメトキシシラン、tert−アミルエチルジメトキシシラン、tert−アミル−n−プロピルジメトキシシラン、tert−アミル−n−ブチルジメトキシシラン、イソブチルイソプロピルジメトキシシラン、tert−ブチルイソプロピルジメトキシシラン、ジシクロブチルジメトキシシラン、シクロブチルイソプロピルジメトキシシラン、シクロブチルイソブチルジメトキシシラン、シクロブチル−tert−ブチルジメトキシシラン、ジシクロペンチルジメトキシシラン、シクロペンチルイソプロピルジメトキシシラン、シクロペンチルイソブチルジメトキシシラン、シクロペンチル−tert−ブチルジメトキシシラン、ジシクロヘキシルジメトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、シクロヘキシルエチルジメトキシシラン、シクロヘキシルイソプロピルジメトキシシラン、シクロヘキシルイソブチルジメトキシシラン、シクロヘキシル−tert−ブチルジメトキシシラン、シクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシルフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルイソプロピルジメトキシシラン、フェニルイソブチルジメトキシシラン、フェニル−tert−ブチルジメトキシシラン、フェニルシクロペンチルジメトキシシラン、ジイソプロピルジエトキシシラン、ジイソブチルジエトキシシラン、ジ−tert−ブチルジエトキシシラン、tert−ブチルメチルジエトキシシラン、tert−ブチルエチルジエトキシシラン、tert−ブチル−n−プロピルジエトキシシラン、tert−ブチル−n−ブチルジエトキシシラン、tert−アミルメチルジエトキシシラン、tert−アミルエチルジエトキシシラン、tert−アミル−n−プロピルジエトキシシラン、tert−アミル−n−ブチルジエトキシシラン、ジシクロペンチルジエトキシシラン、ジシクロヘキシルジエトキシシラン、シクロヘキシルメチルジエトキシシラン、シクロヘキシルエチルジエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、2−ノルボルナンメチルジメトキシシラン等を挙げることができる。
【0070】
[オレフィン重合体の製造]
本発明で重合に供されるオレフィンは、炭素原子数2以上のオレフィンであり、かかるオレフィンの具体例としてはエチレン、プロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1、デセン−1、などの直鎖状モノオレフィン類、3−メチルブテン−1、3−メチルペンテン−1、4−メチルペンテン−1、などの分岐モノオレフィン類、ビニルシクロヘキサンなどが挙げられる。これらのオレフィンは1種類を用いてもよいし、あるいは、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらのオレフィンのうちでは、エチレンもしくはα−オレフィンの重合を行うことが好ましく、エチレン、プロピレンまたはブテン−1を用いて単独重合を行うこと、あるいはエチレン、プロピレンまたはブテン−1を主成分とする混合オレフィンを用いて共重合を行うことがより好ましい。本発明で製造するオレフィン重合体としては、ポリプロピレン結晶構造を有するプロピレン重合体が特に好ましく、これらのオレフィンのうち、プロピレンを用いて単独重合を行うこと、あるいはプロピレンを主成分とする混合オレフィンを用いて共重合を行うことが特に好ましい。また、本発明における共重合に際しては、エチレンおよび上記のα−オレフィンから選ばれる2種類または、それ以上の種類のオレフィンを混合して用いることができる。さらに、共役ジエンや非共役ジエンのような多不飽和結合を有する化合物を共重合に用いることも可能である。そして、重合を2段以上にして行うヘテロブロック共重合も容易に行うことができる。
【0071】
本発明は、エチレンおよび/または炭素原子数4〜10のα−オレフィンから誘導される繰り返し単位の含有量が1〜20重量%(中でも好ましくは2〜15重量%)であるプロピレン系ブロック共重合体の製造に、特に好適である。ここでいうプロピレン系ブロック共重合体とは、下記の第一工程および第二工程を含む重合方法により得られる共重合体を意味する。
第一工程:エチレンおよび/または炭素原子数4〜10のα−オレフィンから誘導される繰り返し単位の含有量が0〜2重量%である重合体部分(1)が、全共重合体量の40〜98重量%となるまで、プロピレンを単独重合、あるいはプロピレンとエチレンおよび/または炭素原子数4〜10のα−オレフィンとを共重合させる工程。
第二工程:第一工程で得られた重合体部分(1)の存在下に、エチレンおよび/または炭素原子数4〜10のα−オレフィンから誘導される繰り返し単位の含有量が10〜60重量%である重合体部分(2)を、プロピレンとエチレンおよび/または炭素原子数4〜10のα−オレフィンとを共重合させて製造する工程。
【0072】
本発明で用いられる触媒は、前記の固体触媒成分(A)、有機アルミニウム(B)、および電子供与性化合物(C)を接触させて得られるオレフィン重合用触媒である。ここでいう接触とは、触媒成分(A)〜(C)が接触し、触媒が形成されるならどのような手段によってもよく、あらかじめ溶媒で希釈してもしくは希釈せずに成分(A)〜(C)を混合して接触させる方法や、別々に重合槽に供給して重合槽の中で接触させる方法等を採用できる。
各触媒成分または触媒を重合槽に供給する方法としては、窒素、アルゴン等の不活性ガス中で水分のない状態で供給することが好ましい。
【0073】
本発明においては、前記の触媒存在下にオレフィンの重合を行うが、このような重合(本重合)の実施前に以下に述べる予備重合を行ってもかまわない。
【0074】
予備重合は通常、固体触媒成分(A)および有機アルミニウム化合物(B)の存在下、少量のオレフィンを供給して実施され、スラリー状態で行うのが好ましい。スラリー化するのに用いる溶媒としては、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエンのような不活性炭化水素を挙げることができる。また、スラリー化するに際し、不活性炭化水素溶媒の一部または全部に変えて液状のオレフィンを用いることができる。
【0075】
予備重合時の有機アルミニウム化合物の使用量は、固体触媒成分中のチタン原子1モル当たり、通常0.5〜700モルのごとく広範囲に選ぶことができるが、0.8〜500モルが好ましく、1〜200モルが特に好ましい。
【0076】
また、予備重合されるオレフィンの量は、固体触媒成分1g当たり通常0.01〜1000g、好ましくは0.05〜500g、特に好ましくは0.1〜200gである。
【0077】
予備重合を行う際のスラリー濃度は、1〜500g−固体触媒成分/リットル−溶媒が好ましく、特に3〜300g−固体触媒成分/リットル−溶媒が好ましい。予備重合温度は、−20〜100℃が好ましく、特に0〜80℃が好ましい。また、予備重合中の気相部でのオレフィンの分圧は、0.01〜20kg/cm2が好ましく、特に0.1〜10kg/cm2が好ましいが、予備重合の圧力、温度において液状であるオレフィンについては、この限りではない。さらに、予備重合時間に特に制限はないが、通常2分から15時間が好適である。
【0078】
予備重合を実施する際、固体触媒成分(A)、有機アルミニウム化合物(B)、オレフィンを供給する方法としては、固体触媒成分(A)と有機アルミニウム化合物(B)を接触させておいた後オレフィンを供給する方法、固体触媒成分(A)とオレフィンを接触させておいた後有機アルミニウム化合物(B)を供給する方法などのいずれの方法を用いても良い。また、オレフィンの供給方法としては、重合槽内が所定の圧力になるように保持しながら順次オレフィンを供給する方法、或いは所定のオレフィン量を最初にすべて供給する方法のいずれの方法を用いても良い。また、得られる重合体の分子量を調節するために水素等の連鎖移動剤を添加することも可能である。
【0079】
さらに、有機アルミニウム化合物(B)の存在下、固体触媒成分(A)を少量のオレフィンで予備重合するに際し、必要に応じて電子供与性化合物(C)を共存させても良い。使用される電子供与性化合物は、上記の電子供与性化合物(C)の一部または、全部である。その使用量は、固体触媒成分(A)中に含まれるチタン原子1モルに対し、通常0.01〜400モル、好ましくは0.02〜200モル、特に好ましくは、0.03〜100モルであり、有機アルミニウム化合物(B)に対し、通常0.003〜5モル、好ましくは0.005〜3モル、特に好ましくは0.01〜2モルである。
【0080】
予備重合の際の電子供与性化合物(C)の供給方法に特に制限なく、有機アルミニウム化合物(A)と別個に供給しても良いし、予め接触させて供給しても良い。また、予備重合で使用されるオレフィンは、本重合で使用されるオレフィンと同一であっても異なっていても良い。
【0081】
上記のように予備重合を行った後、あるいは、予備重合を行うことなく、前述の固体触媒成分(A)、有機アルミニウム化合物(B)および電子供与性化合物(C)を接触させて得られるオレフィン重合用触媒の存在下に、オレフィンの本重合を行うことができる。
【0082】
本重合時の有機アルミニウム化合物の使用量は通常、固体触媒成分(A)中のチタン原子1モル当たり、1〜1000モルのごとく広範囲に選ぶことができるが、特に5〜600モルの範囲が好ましい。
【0083】
また、本重合時に使用される電子供与性化合物(C)は、固体触媒成分(A)中に含まれるチタン原子1モルに対し、通常0.1〜2000モル、好ましくは0.3〜1000モル、特に好ましくは、0.5〜800モルであり、有機アルミニウム化合物に対し、通常0.001〜5モル、好ましくは0.005〜3モル、特に好ましくは0.01〜1モルである。
【0084】
本重合は、通常−30〜300℃までにわたって実施することができるが、20〜180℃が好ましい。重合圧力に関しては特に制限は無いが、工業的かつ経済的であるという点で、一般に、常圧〜100kg/cm2、好ましくは2〜50kg/cm2程度の圧力が採用される。重合形式としては、バッチ式、連続式いずれでも可能である。また、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンの如き不活性炭化水素溶媒によるスラリー重合もしくは溶液重合、重合温度において液状のオレフィンを媒体としたバルク重合または気相重合も可能である。
【0085】
重合時には重合体の分子量を調節するために水素等の連鎖移動剤を添加することも可能である。
【0086】
【実施例】
以下、実施例および比較例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例によって特に限定をうけるものではない。なお実施例中、重合体の各種物性の評価方法は、次のとおりである。
【0087】
(1)極限粘度([η]):
テトラリンを溶媒とし、温度135℃でウベローデ型粘度計を用いて測定した。また、重合体の各成分に対して[η]P:プロピレン単独重合体部分の極限粘度、[η]EP:エチレン/プロピレン共重合体部分の極限粘度、[η]P-EP:プロピレン系ブロック共重合体全体の極限粘度として示した。
【0088】
(2)CXS:20℃の冷キシレンに可溶な分量を百分率(wt%)で表した。
通常、CXSは値が小さいほど、無定形重合体が少なく、高立体規則性であることを示す。
【0089】
(3)嵩密度:JIS K−6721(1966)に従って測定した。
【0090】
(4)組成分析:Ti含有量は、固体成分を希硫酸で分解後、過剰の過酸化水素水を加え、410nmの特性吸収を日立製ダブルビーム分光光度計U−2001型を用いて測定し、検量線により求めた。アルコキシ基含有量は、固体成分を水で分解後、ガスクロマトグラフィー内部標準法を用いて対応するアルコール量を測定することで求めた。電子供与体含有量は、固体成分を水で分解後、飽和炭化水素溶媒で可溶成分を抽出し、ガスクロマトグラフィー内部標準法で求めた。
【0091】
(5)細孔容量
マイクロメリティックス社製ポアサイザ9310(ポロシメーター)を使用し、水銀圧入法で、細孔半径45〜40000Åの範囲の細孔容量を測定した。
【0092】
(6)重合体パウダーの落下体積
JIS K−6721(1966)に従って嵩密度を測定する際に使用するロート(ロート下径:8mm、ロート角度:40°)を用いて重合体パウダーを自然落下させたときの(単位時間に落下する重合体パウダーの重量(g/sec))を求め、(単位時間に落下する重合体パウダーの重量(g/sec))÷((その重合体パウダーの嵩密度(g/ml))=(単位時間あたりの重合体パウダーの落下体積(ml/sec))を計算した。
【0093】
[実施例1]
(a) 微粒子の前処理
200mlのフラスコを窒素置換した後、アルミナ(販売元:日本アエロジル社、製造元Degussa社、製品名:Al23−C、平均一次粒子径:0.013μm)を2.63g投入し、150℃で8時間真空乾燥した。次にジ−n−ブチルエーテルを12.7ml、n−ブチルマグネシウムクロライドのジ−n−ブチルエーテル溶液(有機合成薬品社製、n−ブチルマグネシウムクロライド濃度2.1mmol/ml)を6.4ml投入し、室温で1時間接触を行った。その後、固液分離し、ジ−n−ブチルエーテル 13mlで2回洗浄を繰り返した後、さらにヘキサン 13mlで2回洗浄を行い、真空乾燥して2.50gの固体を得た。
【0094】
(b) 固体生成物の合成
撹拌機、滴下ロートを備えた500mlのフラスコを窒素で置換した後、ヘキサン 67.5ml、(a)で得られた固体 2.50g、テトラ−n−ブトキシチタン 2.05ml(6.00ミリモル)、およびテトラエトキシシラン 20.0ml(89.3ミリモル)を投入した。次に、n−ブチルマグネシウムクロライドのジ−n−ブチルエーテル溶液(有機合成薬品社製、n−ブチルマグネシウムクロライド濃度2.1mmol/ml)45.4mlを、フラスコ内の温度を5℃に保ちながら、滴下ロートから2時間かけて徐々に滴下した。滴下終了後、5℃で60分撹拌した後、室温でさらに60分攪拌した。その後、固液分離し、トルエン 100mlで3回洗浄を繰り返した後、トルエン 50mlを加え、固体生成物スラリー 86mlを得た。スラリー濃度は0.175g/mlであったため、固体生成物は15.0g生成し、固体生成物中のアルミナの含量は17重量%であると計算された。固体生成物スラリーの一部をサンプリングし、組成分析を行ったところ固体生成物中にはチタン原子が1.70重量%、エトキシ基が29.0重量%、ブトキシ基が3.68重量%含有されていた。
【0095】
(c) 固体触媒成分の合成
撹拌機、滴下ロート、温度計を備えた100mlのフラスコを窒素で置換したのち、上記(b)で得られた固体生成物スラリーを45.7ml投入し、上澄み液 19.3mlを抜き取り、ジ−n−ブチルエーテル 0.8ml(4.73ミリモル)と四塩化チタン 16ml(0.146モル)の混合物を加え、ついで、フラスコを80℃に保ったままフタル酸クロライド 1.19ml(8.25ミリモル)とトルエン 1.19mlの混合物を5分間かけて滴下した。滴下後、115℃まで昇温しそのまま3時間攪拌した。終了後、同温度で固液分離した後、同温度でトルエン 40mlで3回洗浄を行った。
次いで、トルエン 10ml、フタル酸ジイソブチル 0.45ml(1.68ミリモル)、ジ−n−ブチルエーテル 0.8ml(4.73ミリモル)、および四塩化チタン 6.4ml(0.0584モル)の混合物を加え、105℃で1時間処理を行った。処理終了後、同温度で固液分離した後、同温度でトルエン 40mlで2回洗浄を行った。
次いで、トルエン 10ml、ジ−n−ブチルエーテル 0.8ml(4.73ミリモル)および四塩化チタン 6.4ml(0.0584モル)の混合物を加え、105℃で1時間処理を行った。処理終了後、同温度で固液分離した後、同温度でトルエン 40mlで2回洗浄を行った。
次いで、トルエン 10ml、ジ−n−ブチルエーテル 0.8ml(4.73ミリモル)および四塩化チタン 6.4ml(0.0584モル)の混合物を加え、105℃で1時間処理を行った。処理終了後、同温度で固液分離し、同温度でトルエン 40mlで3回洗浄を行ったのち、ヘキサン 40mlで3回洗浄し、さらに減圧乾燥して固体触媒成分(A−1)7.31gを得た。
固体触媒成分中には、チタン原子が2.49重量%、フタル酸エステルが10.1重量%、エトキシ基が0.03重量%、ブトキシ基が0.05重量%含まれていた。また、平均一次粒子径は24.8μmであった。
【0096】
(d) プロピレンの重合
3リットルのかき混ぜ式ステンレス製オートクレーブをアルゴン置換し、トリエチルアルミニウム 2.6ミリモル、シクロヘキシルエチルジメトキシシラン0.26ミリモルおよび上記(c)で合成した固体触媒成分(A−1)4.86mgを仕込み、0.33kg/cm2の分圧に相当する水素を加えた。次いで780gの液化プロピレンを仕込み、オートクレーブの温度を80℃に昇温し、80℃で1時間重合を行った。重合終了後未反応モノマーをパージした。生成した重合体を60℃で2時間減圧乾燥し、110gのポリプロピレンパウダーを得た。
従って、固体触媒成分1g当たりのポリプロピレンの収量は、PP/Cat=22,600(g/g)であった。また、全重合体収量に占める20℃キシレンに可溶な成分の割合はCXS=0.92(wt%)、重合体の極限粘度は[η]P=2.10(dl/g)であり、得られた重合体パウダーの嵩密度は0.386(g/ml)、細孔容量は0.193ml/gであった。
【0097】
[実施例2]
(d) ブロック共重合
1リットルのかき混ぜ式ステンレス製オートクレーブをアルゴン置換し、0.08MPaの分圧に相当する水素を導入し、トリエチルアルミニウム 1.0ミリモル、シクロヘキシルエチルジメトキシシラン 0.1ミリモルおよび実施例1(c)で合成した固体触媒成分(A−1)10.25mgを仕込んだ。次いで150gの液化ブタンおよび150gの液化プロピレンを仕込み、オートクレーブの温度を80℃に昇温し、80℃で55分間重合を行った。重合終了後、未反応モノマーおよびブタンをパージした。重合前後のオートクレーブの重量差から、96gのホモポリプロピレンパウダーが生成していた。
分析を目的として上記で得られたホモポリプロピレンパウダーから1gを採取した。[η]P=1.47(dl/g)であった。
【0098】
次いでオートクレーブの温度を65℃に保ち、分圧で0.02MPaの水素、0.21MPaのプロピレンおよび0.49MPaの(エチレン)/(プロピレン)の混合ガス(モル比で(エチレン)/(プロピレン)=6/4)をそれぞれ仕込み、重合を開始した。重合中オートクレーブの温度は常に65℃に保ち、また、内圧は常に0.72MPaを保つようにモル比で(エチレン)/(プロピレン)=6/4の混合ガスを供給し続けた。エチレン/プロピレン共重合体の重量が全重合体中の重量に対して36wt%となったところで未反応モノマーをパージして重合を停止した。室温で1時間減圧乾燥し、150gのプロピレン−エチレン/プロピレンブロック共重合体のパウダーを得た。
[η]P-EP=1.96(dl/g)、[η]EP=2.83(dl/g)であった。
得られた重合体パウダーの嵩密度は0.406g/ml、単位時間に落下する重合体パウダーの重量は2.28g/sec、単位時間あたりの重合体パウダーの落下体積は5.62ml/secであった。
【0099】
[比較例1]
(b) 固体生成物の合成
撹拌機、滴下ロートを備えた500mlのフラスコを窒素で置換した後、ヘキサン 270ml、テトラ−n−ブトキシチタン 8.2ml(23.8ミリモル)、およびテトラエトキシシラン 80ml(357ミリモル)を投入した。次に、n−ブチルマグネシウムクロライドのジ−n−ブチルエーテル溶液(有機合成薬品社製、n−ブチルマグネシウムクロライド濃度2.1mmol/ml)181mlを、フラスコ内の温度を5℃に保ちながら、滴下ロートから3時間かけて徐々に滴下した。滴下終了後、5℃で1時間撹拌した後、室温でさらに3時間攪拌した。その後、固液分離し、トルエン 200mlで3回洗浄を繰り返した後、トルエン 200mlを加え、固体生成物スラリーを得た。スラリー濃度は0.136g/mlであった。固体生成物スラリーの一部をサンプリングし、組成分析を行ったところ固体生成物中にはチタン原子が2.06重量%、エトキシ基が42.0重量%、ブトキシ基が3.62重量%含有されていた。
【0100】
(c) 固体触媒成分の合成
撹拌機、滴下ロート、温度計を備えた100mlのフラスコを窒素で置換したのち、上記(b)で得られた固体生成物スラリーを59ml投入し、上澄み液 32.5mlを抜き取り、ジ−n−ブチルエーテル 0.8ml(4.73ミリモル)と四塩化チタン 16ml(0.146モル)の混合物を加え、ついで、フタル酸クロライド 0.43ml(2.98ミリモル)を加えた。その後、115℃まで昇温しそのまま3時間攪拌した。終了後、同温度で固液分離した後、同温度でトルエン 40mlで3回洗浄を行った。
次いで、トルエン 10ml、フタル酸ジイソブチル 0.45ml(1.68ミリモル)、ジ−n−ブチルエーテル 0.8ml(4.73ミリモル)、および四塩化チタン 6.4ml(0.0584モル)の混合物を加え、105℃で1時間処理を行った。処理終了後、同温度で固液分離した後、同温度でトルエン 40mlで2回洗浄を行った。
次いで、トルエン 10ml、ジ−n−ブチルエーテル 0.8ml(4.73ミリモル)および四塩化チタン 6.4ml(0.0584モル)の混合物を加え、105℃で1時間処理を行った。処理終了後、同温度で固液分離した後、同温度でトルエン 40mlで2回洗浄を行った。
次いで、トルエン 10ml、ジ−n−ブチルエーテル 0.8ml(4.73ミリモル)および四塩化チタン 6.4ml(0.0584モル)の混合物を加え、105℃で1時間処理を行った。処理終了後、同温度で固液分離し、同温度でトルエン 40mlで3回洗浄を行ったのち、ヘキサン 40mlで3回洗浄し、さらに減圧乾燥して固体触媒成分(A−2)6.70gを得た。
固体触媒成分中には、チタン原子が2.25重量%、フタル酸エステルが10.8重量%、エトキシ基が0.05重量%、ブトキシ基が0.16重量%含まれていた。
【0101】
(d) プロピレンの重合
3リットルのかき混ぜ式ステンレス製オートクレーブをアルゴン置換し、トリエチルアルミニウム 2.6ミリモル、シクロヘキシルエチルジメトキシシラン0.26ミリモルおよび上記(c)で合成した固体触媒成分(A−2)4.22mgを仕込み、0.33kg/cm2の分圧に相当する水素を加えた。次いで780gの液化プロピレンを仕込み、オートクレーブの温度を80℃に昇温し、80℃で1時間重合を行った。重合終了後未反応モノマーをパージした。生成した重合体を60℃で2時間減圧乾燥し、229gのポリプロピレンパウダーを得た。
従って、固体触媒成分 1g当たりのポリプロピレンの収量は、PP/Cat=54,300(g/g)であった。また、全重合体収量に占める20℃キシレンに可溶な成分の割合はCXS=0.49(wt%)、重合体の極限粘度は[η]P=2.04(dl/g)であり、得られた重合体パウダーの嵩密度は0.448(g/ml)、細孔容量は0.104ml/gであった。
【0102】
[比較例2]
(d) ブロック共重合
1リットルのかき混ぜ式ステンレス製オートクレーブをアルゴン置換し、0.08MPaの分圧に相当する水素を導入し、トリエチルアルミニウム 1.0ミリモル、シクロヘキシルエチルジメトキシシラン 0.1ミリモルおよび比較例2(c)で合成した固体触媒成分(A−2)7.35mgを仕込んだ。次いで150gの液化ブタンおよび150gの液化プロピレンを仕込み、オートクレーブの温度を80℃に昇温し、80℃で40分間重合を行った。重合終了後、未反応モノマーおよびブタンをパージした。重合前後のオートクレーブの重量差から、106gのホモポリプロピレンパウダーが生成していた。
分析を目的として上記で得られたホモポリプロピレンパウダーから1gを抜き出した。[η]P=1.57(dl/g)であった。
【0103】
次いでオートクレーブの温度を65℃に保ち、分圧で0.02MPaの水素、0.21MPaのプロピレンおよび0.49MPaの(エチレン)/(プロピレン)の混合ガス(モル比で(エチレン)/(プロピレン)=6/4)をそれぞれ仕込み、重合を開始した。重合中オートクレーブの温度は常に65℃に保ち、また、内圧は常に0.72MPaを保つようにモル比で(エチレン)/(プロピレン)=6/4の混合ガスを供給し続けた。エチレン/プロピレン共重合体の重量が全重合体中の重量に対して34wt%となったところで未反応モノマーをパージして重合を停止した。室温で1時間減圧乾燥し、160gのプロピレン−エチレン/プロピレンブロック共重合体のパウダーを得た。
[η]P-EP=2.05(dl/g)、[η]EP=2.97(dl/g)であった。
得られた重合体パウダーの嵩密度は0.316g/ml、単位時間に落下する重合体パウダーの重量は1.11g/sec、単位時間あたりの重合体パウダーの落下体積は3.51ml/secであった。
【0104】
【発明の効果】
以上に述べたとおり、本発明によれば、ゴム成分を多く生成させる重合を行っても得られる重合体粒子の付着性が小さく、生産性の高いオレフィン重合用触媒、該オレフィン重合用触媒の調製に用いられるオレフィン重合用触媒成分、およびゴム成分を多く生成させる重合を行っても得られる重合体粒子の付着性が小さく、生産性の高いオレフィン重合体の製造方法が提供される。

Claims (6)

  1. Si−O結合を有する有機ケイ素化合物(1)および微粒子(5)の存在下に、下記一般式[I]で表されるチタン化合物(2)を、有機マグネシウム化合物(3)で還元して得られる固体生成物(a)と、ハロゲン化能を有するハロゲン化合物(b)および電子供与性化合物(c)とを接触させて得られ、微粒子(5)の使用量とチタン化合物(2)の使用量(チタン原子換算モル数)との比が(微粒子(g))/(チタン原子(mmol))=0.1〜1.5g/mmolであり、チタン原子、マグネシウム原子、塩素原子および平均一次粒子径が0.005〜10μmの微粒子を含有するオレフィン重合用固体触媒成分であって、
    Figure 0004951837
    (式中、aは1〜5の数を表し、R 2 は炭素原子数1〜20の炭化水素基を表す。X 2 はハロゲン原子または炭素原子数1〜20の炭化水素オキシ基を表し、全てのX 2 は同一であっても異なっていてもよい。)
    該オレフィン重合用固体触媒成分の平均一次粒子径が該微粒子の平均一次粒子径の5〜10000倍であり、標準重合条件で重合を行ったときに得られるポリプロピレンパウダーの細孔容量が0.12ml/g以上であるオレフィン重合用固体触媒成分。
  2. Si−O結合を有する有機ケイ素化合物(1)、エステル化合物(4)および微粒子(5)の存在下に、下記一般式[I]で表されるチタン化合物(2)を、有機マグネシウム化合物(3)で還元して得られる固体生成物(a)と、ハロゲン化能を有するハロゲン化合物(b)および電子供与性化合物(c)とを接触させて得られ、微粒子(5)の使用量とチタン化合物(2)の使用量(チタン原子換算モル数)との比が(微粒子(g))/(チタン原子(mmol))=0.1〜1.5g/mmolであり、チタン原子、マグネシウム原子、塩素原子および平均一次粒子径が0.005〜10μmの微粒子を含有するオレフィン重合用固体触媒成分であって、
    Figure 0004951837
    (式中、aは1〜5の数を表し、R 2 は炭素原子数1〜20の炭化水素基を表す。X 2 はハロゲン原子または炭素原子数1〜20の炭化水素オキシ基を表し、全てのX 2 は同一であっても異なっていてもよい。)
    該オレフィン重合用固体触媒成分の平均一次粒子径が該微粒子の平均一次粒子径の5〜10000倍であり、標準重合条件で重合を行ったときに得られるポリプロピレンパウダーの細孔容量が0.12ml/g以上であるオレフィン重合用固体触媒成分。
  3. ハロゲン化能を有するハロゲン化合物(b)が、有機酸ハライド(b1)、Ti−ハロゲン結合を有する化合物(b2)および第13族または第14族元素のハロゲン化合物(b3)からなる群から選ばれる1種以上のハロゲン化合物である請求項1または2に記載のオレフィン重合用固体触媒成分。
  4. (A)請求項1〜3のいずれかに記載のオレフィン重合用固体触媒成分、(B)有機アルミニウム化合物、および(C)電子供与性化合物を接触させて得られるオレフィン重合用触媒。
  5. 請求項4記載のオレフィン重合用触媒を用いるオレフィン重合体の製造方法。
  6. オレフィン重合体が、エチレンもしくはα−オレフィンの重合体である、請求項5に記載のオレフィン重合体の製造方法。
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