JP5667949B2 - ポリマーの粒子性状が改善されたオレフィンの重合方法 - Google Patents
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しかし、この不均一重合法では、溶液重合法のときには表れなかったファウリング現象が生じ、反応器の運転を非常に阻害する。ファウリングが発生すると、反応器内壁に付着した重合物のため、伝熱係数が悪化し、反応熱除去が困難になるばかりでなく反応器内壁の平滑性が失われて攪拌動力が増大し、最悪の場合には、攪拌不能になる。
例えば、オレフィンの不均一重合において、フィチン酸の窒素含有の塩と有機スルホン酸の多価金属塩とを存在させてファウリングを抑制する方法や、ポリスルホンコポリマー、重合体状ポリアミンおよび油溶性スルホン酸を含む組成物を使用する方法が報告されている(例えば、特許文献1、2)。
また、ポリスルホンコポリマー、高分子ポリアミンおよび油溶性スルホン酸系の帯電防止剤をオレフィン重合触媒に適用する技術や、気相重合法にも適用できることが開示されている(例えば、特許文献3、4)。
メタロセン触媒を使用したオレフィン重合向けのファウリング防止技術としては、非イオン系界面活性剤を使用する技術(例えば、特許文献5)、メタロセン担持触媒における表面改質剤の工夫(例えば、特許文献6)などがある。さらには、特定の帯電防止成分と金属アルキルを特定の量および濃度で反応させるオレフィン重合用帯電防止剤の製造方法の開示がある(例えば、特許文献7)。
次に、本発明のオレフィン重合体の製造方法を、ファウリング防止成分(リン酸エステル化合物、窒素含有有機化合物、有機スルホン酸の金属塩、有機アルミニウム化合物)、重合触媒、オレフィン原料や溶媒等の項目毎に詳細に説明する。
(1)リン酸エステル化合物(a)
本発明で使用されるリン酸エステル化合物(a)は、オルトリン酸の水素が炭化水素基Rで置換された構造を含有する化合物を指し、リン酸エステル部位は、次の一般式のいずれかで表される。
PO(OR)2OH
PO(OR)(OH)2
PO(OR)3
式中の水素は、ナトリウムなどの金属イオンやアミン化合物に置換された塩を形成していてもよい。また、1つの化合物中に複数のリン酸エステル部位を有していてもよい。また、炭化水素基Rの部位に、窒素原子、酸素原子、リン原子、イオウ原子、ケイ素原子、ハロゲン原子などを含有する置換基を有していてもよい。
これらの中で、好ましくは、1つの分子内にリン酸基を2個〜10個有するものが好ましく、さらには、リン酸基を3個〜6個有するものが好ましい。有機基構造として好ましいのは、環状構造を有している構造であり、さらに好ましくは、グルコース骨格を有している化合物である。
好ましい具体例としては、グルコースジフォスフェート、グルコーストリフォスフェート、グルコーステトラフォスフェート、フィチン酸、アデノシン5’−二リン酸、2−デオキシシチジンジフォスフェート、2−デオキシシチジントリフォスフェートが挙げられる。
窒素原子を含む有機化合物(b)としては、一級アミン、二級アミン、三級アミン、四級アンモニウム化合物およびアルキレンイミンの重合生成物が挙げられるが、これらのうち、特に三級アミン、四級アンモニウム化合物が好ましい。
三級アミンおよび四級アンモニウム化合物は、それぞれ一般式:[R1R2R3N]および[R4R5R6R7N]+で表される。
本発明において使用される有機スルホン酸の金属塩(c)とは、脂肪族、脂環族、芳香族のスルホン酸及びスルホカルボン酸エステルの多価金属塩である。
有機スルホン酸としては、例えば、オクタンスルホン酸、ノナンスルホン酸、テトラデカンスルホン酸、ペンタデカンスルホン酸、デカンスルホン酸、ウンデカンスルホン酸、ドデカンスルホン酸、トリデカンスルホン酸、ヘキサデカンスルホン酸、ヘプタデカンスルホン酸、エイコサンスルホン酸等の飽和脂肪族スルホン酸、及びこれらに対応する不飽和の脂肪族スルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタリンスルホン酸等の芳香族スルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、イソプロピルナフタレンスルホン酸等のアルキル等の置換基を有する芳香族スルホン酸、シクロオクタンスルホン酸、シクロデカンスルホン酸等の脂肪族スルホン酸、スルホ酢酸エステル、スルホ安息香酸エステル、スルホコハク酸エステル、スルホフタル酸エステル等のスルホカルボン酸エステルが挙げられる。好ましくは、スルホ酢酸エステル、スルホ安息香酸エステル、スルホコハク酸エステル、スルホフタル酸エステル等のスルホカルボン酸エステルである。
金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、マグネシウム、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、クロム、モリブデン、鉛、マンガン、銅等が挙げられる。これら有機スルホン酸の金属塩は、2種以上混合して使用してもよい。好ましくは、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、クロムが挙げられる。
有機アルミニウム化合物としては、下記一般式(1)で表される化合物がいずれも使用可能であるが、好ましくは、一般式:AlR’3(式中、R’は水素または炭素数1〜10の炭化水素基であり、それぞれのR’は同一であっても異なっていてもよい。)で表される化合物、即ちトリアルキルアルミニウムが使用され、更に好ましい例として、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルオクチルアルミニウムが挙げられる。
R’’tAlX’’3−t・・・式(1)
(式中、R’’は、炭素数1〜18、好ましくは1〜12のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等の炭化水素基を示し、X’’は、水素原子又はハロゲン原子を示し、tは、1≦t≦3の整数を示す。)
上記有機アルミニウム化合物は、2種以上混合して使用することもできる。
リン酸エステル化合物(a)の重量(g)と窒素含有有機化合物(b)の重量(g)の混合割合は、通常、重量比[(b)/(a)]で0.01〜1000、好ましくは、0.1〜100の間で用いられる。
本発明の方法においては、重合触媒は、チーグラー触媒、フィリップス触媒、メタロセン触媒等のシングルサイト触媒等の各種触媒が用いられるが、好ましくは、Ti、Zr、またはHfを含有するメタロセン系触媒が適用される。
メタロセン系触媒としては、メタロセン錯体と呼ばれる、シクロペンタジエン骨格を有する配位子が遷移金属に配位してなる錯体と助触媒とを組み合わせたものが例示される。 具体的なメタロセン触媒としては、Ti、Zr、Hfなどを含む遷移金属に、メチルシクロペンタジエン、ジメチルシクロペンタジエン、インデン等のシクロペンタジエン骨格を有する配位子が配位してなる錯体触媒と、助触媒として、アルミノキサン等の周期表第1族〜第3族元素の有機金属化合物とを、組み合わせたものや、これらの錯体触媒をシリカ等の担体に担持させた担持型のものが挙げられる。
成分(A):メタロセン錯体
成分(B):成分(A)と反応して、カチオン性メタロセン化合物を形成する化合物
成分(C):微粒子担体
成分(A)は、第4族遷移金属のメタロセン化合物が用いられる。具体的には、下記一般式(I)〜(VI)で表される化合物が使用される。
(C5H5−aR11 a)(C5H5−bR12 b)MXY ・・・(I)
Q(C5H4−cR11 c)(C5H4−dR12 d)MXY ・・・(II)
Q’(C5H4−eR13 e)ZMXY ・・・(III)
(C5H5−fR13 f)ZMXY ・・・(IV)
(C5H5−fR13 f)MXYW ・・・(V)
Q”(C5H5−gR14 g)(C5H5−hR15 h)MXY ・・・(VI)
すなわち、メチレン基、エチレン基のようなアルキレン基、エチリデン基、プロピリデン基、イソプロピリデン基、フェニルメチリデン基、ジフェニルメチリデン基のようなアルキリデン基、ジメチルシリレン基、ジエチルシリレン基、ジプロピルシリレン基、ジフェニルシリレン基、メチルエチルシリレン基、メチルフェニルシリレン基、メチル−t−ブチルシリレン基、ジシリレン基、テトラメチルジシリレン基のような珪素含有架橋基、ゲルマニウム含有架橋基、アルキルフォスフィン、アミン等である。これらのうち、アルキレン基、アルキリデン基、珪素含有架橋基、及びゲルマニウム含有架橋基が特に好ましく用いられる。
また、一般式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)及び(VI)で示される成分(A)は、同一の一般式で示される化合物、又は異なる一般式で示される化合物の二種以上の混合物として用いることができる。
ビスシクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4,5ベンゾインデニル)ジルコニウムジクロリド、ビスフルオレニルジルコニウムジクロリド、ビス(4H−アズレニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4H−アズレニル)シクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル)ジルコニウムジクロリド。
ビス(2−フリルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−フリルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−フリル−4,5−ベンゾインデニル)ジルコニウムジクロリド。
ジメチルシリレンビス(1,1’−シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチルインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチルインデニル)]ジルコニウムジクロリド、エチレンビス[1,1’−(2−メチル−4,5ベンゾインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチル−4−ヒドロアズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチル−4−フェニル−4−ヒドロアズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4−ヒドロアズレニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−エチル−4−フェニル−4−ヒドロアズレニル)]ジルコニウムジクロリド、エチレンビス[1,1’−(2−メチル−4−ヒドロアズレニル)]ジルコニウムジクロリド。
ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−フリルシクロペンタジエニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−{2−[2−(5−トリメチルシリル)フリル]−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)インデニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)−4−フェニル−インデニル]}ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルシリレン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド。
(第3級ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイルジルコニウムジクロライド、(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−ジルコニウムジクロライド、(エチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−メチレンジルコニウムジクロライド、(第3級ブチルアミド)ジメチル−(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジクロライド、(第3級ブチルアミド)ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジベンジル、(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)シランジルコニウムジクロライド、(フエニルホスフイド)ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジベンジル。
(シクロペンタジエニル)(フェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)(フェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(フェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(シクロペンタジエニル)(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(2,6−ジ−i−プロピルフェノキシ)ジルコニウムジクロリド。
(シクロペンタジエニル)ジルコニウムトリクロリド、(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムトリクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムトリクロリド、(シクロペンタジエニル)ジルコニウムトリイソプロポキシド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムトリイソプロポキシド。
エチレンビス(7,7’−インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{7,7’−(1−メチル−3−フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{7,7’−[1−メチル−4−(1−ナフチル)インデニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[7,7’−(1−エチル−3−フェニルインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{7,7’−[1−イソプロピル−3−(4−クロロフェニル)インデニル]}ジルコニウムジクロリド。
以上において記載した遷移金属化合物成分(A)の中で、エチレン系重合体を製造するための好ましいメタロセン錯体としては、一般式(I)または一般式(II)で表されるメタロセン錯体が好ましく、さらには、高分子量のポリマーを生成可能であり、エチレンと他のα−オレフィンとの共重合において共重合性に優れるという観点から、一般式(II)で表されるメタロセン錯体が好ましい。高分子量体を製造可能ということは、後述するような種々のポリマーの分子量の調整手法により、様々な分子量のポリマーの設計が行えるという利点がある。
本発明の製造方法に用いられるオレフィン重合用触媒の必須成分としては、上記成分(A)以外に、成分(A)のメタロセン化合物(成分(A)、以下、単にAと記すこともある。)と反応してカチオン性メタロセン化合物を形成する化合物(成分(B)、以下、単にBと記すこともある。)、必要に応じて微粒子担体(成分(C)、以下、単にCと記すこともある。)を含む。
上記有機アルミニウムオキシ化合物は、分子中に、Al−O−Al結合を有し、その結合数は通常1〜100、好ましくは1〜50個の範囲にある。このような有機アルミニウムオキシ化合物は、通常、有機アルミニウム化合物と水とを反応させて得られる生成物である。
有機アルミニウムと水との反応は、通常、不活性炭化水素(溶媒)中で行われる。不活性炭化水素としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素及び芳香族炭化水素が使用できるが、脂肪族炭化水素または芳香族炭化水素を使用することが好ましい。
R31 tAlX31 3−t・・・式(3)
(式中、R31は、炭素数1〜18、好ましくは1〜12のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等の炭化水素基を示し、X31は、水素原子又はハロゲン原子を示し、tは、1≦t≦3の整数を示す。)
上記有機アルミニウム化合物は、2種以上混合して使用することもできる。
なお、上記した有機アルミニウムオキシ化合物のうち、アルキルアルミニウムと水とを反応させて得られるものは、通常、アルミノキサンと呼ばれ、特にメチルアルミノキサン(実質的にメチルアルミノキサン(MAO)からなるものを含む)は、有機アルミニウムオキシ化合物として、好適である。
もちろん、有機アルミニウムオキシ化合物として、上記した各有機アルミニウムオキシ化合物の2種以上を組み合わせて使用することもでき、また、前記有機アルミニウムオキシ化合物を前述の不活性炭化水素溶媒に溶液または分散させた溶液としたものを用いても良い。
上記ボラン化合物をより具体的に表すと、トリフェニルボラン、トリ(o−トリル)ボラン、トリ(p−トリル)ボラン、トリ(m−トリル)ボラン、トリ(o−フルオロフェニル)ボラン、トリス(p−フルオロフェニル)ボラン、トリス(m−フルオロフェニル)ボラン、トリス(2,5−ジフルオロフェニル)ボラン、トリス(3,5−ジフルオロフェニル)ボラン、トリス(4−トリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(3,5―ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(パーフルオロナフチル)ボラン、トリス(パーフルオロビフェニル)、トリス(パーフルオロアントリル)ボラン、トリス(パーフルオロビナフチル)ボランなどが挙げられる。
[L1−H]+[BR26R27X24X25]−・・・式(4)
アンモニウムとしては、トリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、トリプロピルアンモニウム、トリブチルアンモニウム、トリ(n−ブチル)アンモニウムなどのトリアルキル置換アンモニウム、ジ(n−プロピル)アンモニウム、ジシクロヘキシルアンモニウムなどのジアルキルアンモニウムを例示できる。
さらに、ホスフォニウムとしては、トリフェニルホスフォニウム、トリブチルホスホニウム、トリ(メチルフェニル)ホスフォニウム、トリ(ジメチルフェニル)ホスフォニウムなどのトリアリールホスフォニウム、トリアルキルホスフォニウムが挙げられる。
さらに、X24及びX25は、ハイドライド基、ハライド基、1〜20の炭素原子を含む炭化水素基、1個以上の水素原子がハロゲン原子によって置換された1〜20の炭素原子を含む置換炭化水素基である。
[L2]+[BR26R27X24X25]−・・・式(5)
成分(C)である微粒子担体としては、無機物担体、粒子状ポリマー担体またはこれらの混合物が挙げられる。無機物担体は、金属、金属酸化物、金属塩化物、金属炭酸塩、炭素質物、またはこれらの混合物が使用可能である。
無機物担体に用いることができる好適な金属としては、例えば、鉄、アルミニウム、ニッケルなどが挙げられる。
ここで、上記の式は、分子式ではなく、組成のみを表すものであって、本発明において用いられる複合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。
また、本発明において用いる金属酸化物は、少量の水分を吸収していても差し支えなく、少量の不純物を含有していても差し支えない。
金属炭酸塩としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属の炭酸塩が好ましく、具体的には、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウムなどが挙げられる。
炭素質物としては、例えば、カーボンブラック、活性炭などが挙げられる。
以上の無機物担体は、いずれも本発明に好適に用いることができるが、特に金属酸化物、シリカ、アルミナなどの使用が好ましい。
これら無機物担体の性状としては、特に制限はないが、通常、平均粒径は5〜200μm、好ましくは10〜150μm、平均細孔径は20〜1000Å、好ましくは50〜500Å、比表面積は150〜1000m2/g、好ましくは200〜700m2/g、細孔容積は0.3〜2.5cm3/g、好ましくは0.5〜2.0cm3/g、見掛比重は0.10〜0.50g/cm3を有する無機物担体を用いるのが好ましい。
(II)メタロセン化合物(A)と、微粒子担体(C)とを接触させた後、メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)を接触させる。
(III)メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)と、微粒子担体(C)とを接触させた後、メタロセン化合物(A)を接触させる。
この接触は、通常−100℃〜200℃、好ましくは−50℃〜100℃、さらに好ましくは0℃〜50℃の温度にて、5分〜50時間、好ましくは30分〜24時間、さらに好ましくは30分〜12時間で行うことが望ましい。
さらに、カチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)として、有機アルミニウムオキシ化合物と、ボラン化合物、ボレート化合物との混合物を用いる場合にあっては、混合物における各化合物について、遷移金属(M)に対して上記と同様な使用割合で選択することが望ましい。
(IV)メタロセン化合物(A)と微粒子担体(C)とを接触させて溶媒を除去し、これを固体触媒成分とし、重合条件下で有機アルミニウムオキシ化合物、ボラン化合物、ボレート化合物またはこれらの混合物と接触させる。
(V)有機アルミニウムオキシ化合物、ボラン化合物、ボレート化合物またはこれらの混合物と微粒子担体(C)とを接触させて溶媒を除去し、これを固体触媒成分とし、重合条件下でメタロセン化合物(A)と接触させる。
上記(IV)、(V)の接触方法の場合も、成分比、接触条件および溶媒除去条件は、前記と同様の条件が使用できる。
層状珪酸塩とは、イオン結合等によって構成される面が互いに弱い結合力で平行に積み重なった結晶構造をとる珪酸塩化合物である。
大部分の層状珪酸塩は、天然には主に粘土鉱物の主成分として産出するが、これら、層状珪酸塩は特に天然産のものに限らず、人工合成物であってもよい。
ここで化学処理とは、表面に付着している不純物を除去する表面処理と層状珪酸塩の結晶構造、化学組成に影響を与える処理のいずれをも用いることができる。
具体的には、(イ)塩酸、硫酸等を用いて行う酸処理、(ロ)NaOH、KOH、NH3等を用いて行うアルカリ処理、(ハ)周期表第2族から第14族から選ばれた少なくとも1種の原子を含む陽イオンとハロゲン原子または無機酸由来の陰イオンからなる群より選ばれた少なくとも1種の陰イオンからなる塩類を用いた塩類処理、(ニ)アルコール、炭化水素化合物、ホルムアミド、アニリン等の有機物処理等が挙げられる。これらの処理は、単独で行ってもよいし、2つ以上の処理を組み合わせてもよい。
各成分の接触方法は、特に限定されず、例えば、以下の方法が任意に採用可能である。
(VI)メタロセン化合物(A)と有機アルミニウム化合物を接触させた後、層状珪酸塩担体と接触させる。
(VII)メタロセン化合物(A)と層状珪酸塩担体を接触させた後、有機アルミニウム化合物と接触させる。
(VIII)有機アルミニウム化合物と層状珪酸塩担体を接触させた後、メタロセン化合物(A)と接触させる。
メタロセン化合物(A)の担持量は、層状珪酸塩担体1gあたり、0.0001〜5ミリモル、好ましくは0.001〜0.5ミリモル、さらに好ましくは0.01〜0.1ミリモルである。
また、有機アルミニウム化合物を用いる場合のAl担持量は、0.01〜100モル、好ましくは0.1〜50モル、さらに好ましくは0.2〜10モルの範囲であることが望ましい。
触媒成分(B)と成分(C)とを兼ねる成分として、層状珪酸塩を用いると、重合活性が高く、長鎖分岐を有するエチレン系重合体の生産性が向上する。
こうして得られるオレフィン重合用触媒は、必要に応じてモノマーの予備重合を行った後に使用しても差し支えない。
なお、かかるスカベンジャーとしては、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などの有機アルミニウム化合物、前記有機アルミニウムオキシ化合物、分岐アルキルを含有する変性有機アルミニウム化合物、ジエチル亜鉛、ジブチル亜鉛などの有機亜鉛化合物、ジエチルマグネシウム、ジブチルマグネシウム、エチルブチルマグネシウムなどの有機マグネシウム化合物、エチルマグネシウムクロリド、ブチルマグネシウムクロリドなどのグリニヤ化合物などが使用される。これらのなかでは、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、エチルブチルマグネシウムが好ましく、トリエチルアルミニウムが特に好ましい。
水素濃度、モノマー量、重合圧力、重合温度等の重合条件が互いに異なる2段階以上の多段階重合方式にも、支障なく適用することができる。
本発明において使用されるオレフィン原料とは、少なくとも1つの重合性二重結合を有する不飽和脂肪族炭化水素であって、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチルペンテン−1、1,3−ブタジエン、1−ヘキセン、1−オクテン等が挙げられる。これらオレフィンは、単独あるいは混合物で使用される。
また、溶媒としては、一般に不均一重合に使用される非極性の炭化水素類、例えば、イソブタン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、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等の脂環族炭化水素等から選ばれる。これら溶媒は、単独あるいは混合物で使用される。
なお、実施例で用いた測定方法は、以下の通りである。
(1)温度190℃、荷重21.6kgにおけるメルトフローレート(HLMFR):
JIS K6922−2:1997に準拠して測定した。
(2)密度:
JIS K6922−1,2:1997に準拠して測定した。
(3)かさ密度:
得られたポリマーを、漏斗を使用して自由落下させ、容積がわかっている容器に回収する。次いで容器中のポリマー重量を測定し、1mlあたりのポリマー重量(g)をかさ密度とした。
1−1.ファウリング防止成分の調製
100mLのキシレンに、ポリエチレンイミン(分子量10,000)から誘導されたn−オクチル化ポリエチレンイミン(ポリエチレンイミンのモノマー単位当たり0.5個のn−オクチル基が導入されたもの)3gとリン酸エステル化合物であるフィチン酸1gを室温で混合、撹拌し、塩を形成させた。その後、ジオクチルスルホコハク酸エステルマグネシウム塩6gを混合し、ファウリング防止成分を得た。
ここで得られたファウリング防止成分を含むキシレン溶液を、トルエンでさらに50倍に希釈して、重合評価に用いた。重合に用いた溶液中に含まれるフィチン酸の濃度は、0.2g/Lとなる。また、混合物としての濃度は2g/Lとなる。
窒素雰囲気下、トルエン13.4mlにメチルアルモキサンのトルエン溶液(Albemarle社製、Al濃度 2.93mol/L)8.5mlとジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド87.7mgを添加し、室温で30分間撹拌した。
次いで、予め窒素雰囲気下、400℃、8時間焼成したSiO2(GRACE社製、948)5.0gをトルエン溶液に添加し、40℃、1時間撹拌した。その後、40℃を維持して真空乾燥を行い、固体触媒を得た。得られた固体触媒は、ヘキサンでスラリー化してエチレン重合に用いた。
窒素置換した内容積2.0Lのオートクレーブにヘキサンを1.0L、1−ヘキセン5mLを添加した。次いで、トリイソブチルアルミニウムのヘキサン希釈液(Al濃度 0.1mol/L)1mLと実施例1−1で調製したファウリング防止成分(フィチン酸濃度0.2g/L)1mL添加した。オートクレーブの内温を80℃に昇温し、実施例1−2で調製した固体触媒のヘキサンスラリー(10mg触媒/ml)1ml添加した。水素を60cc導入し、エチレンで0.7MPaまで昇圧し重合を開始した。重合中はエチレンを供給することにより0.7Mpaを維持し重合を継続した。1時間後、エタノールを添加することで反応を停止し、ポリマーを回収した。その結果43gのポリマーが得られた。重合活性および評価結果は、表2にまとめて記載した。
実施例2〜6は、実施例1と同一のリン酸エステル化合物成分を使用し、表1の有機アルミニウム化合物を使用して評価を行った。使用したリン酸エステル化合物及び有機アルミニウム化合物成分量については、表1に、得られた結果については表2にまとめた。実施例4では、反応器に少量のポリマーの付着が見られたが、得られたポリマーは、かさ密度が0.21g/mlの粒子状であった。
比較例1は、実施例1−3のエチレンのスラリー重合において、実施例1−1で調製したファウリング防止成分を添加しなかった以外は同様に行った。その結果、得られたポリマーはかさ密度が測定出来ない程度の凝集体であり、オートクレーブへのポリマーの付着もひどかった。詳細は表1、表2にまとめた。
比較例2は、実施例1−3のエチレンのスラリー重合において、実施例1−1で調製したファウリング防止成分を表1に記載した量、添加した。その結果、比較例2では、添加量が多過ぎ、重合活性が著しく低下した。詳細は表1、表2にまとめた。
7−1.ファウリング防止成分の調製
100mLのキシレンに、ポリエチレンイミン(分子量10,000)から誘導されたn−オクチル化ポリエチレンイミン(ポリエチレンイミンのモノマー単位当たり0.5個のn−オクチル基が導入されたもの)3gとリン酸エステル化合物であるアデノシン5’−二リン酸1gを室温で混合、撹拌し、塩を形成させた。その後、ジオクチルスルホコハク酸エステルマグネシウム塩6gを混合し、ファウリング防止成分を得た。
ここで得られたファウリング防止成分を含むキシレン溶液を、トルエンでさらに50倍に希釈して、重合評価に用いた。重合に用いた溶液中に含まれるアデノシン5’−リン酸の濃度は、0.2g/Lとなる。
実施例1−2と同様におこなった。
実施例1−3のエチレンのスラリー重合において、実施例1−1で調製したファウリング防止成分を添加する代わりに、実施例7−1で調製した成分を用いた。その他の操作は同様に行い、重合評価を実施した。重合条件および結果は、表1、表2に記載した。
実施例8、9は、実施例1−3のエチレンのスラリー重合において、トリイソブチルアルミニウムのヘキサン希釈液の代わりに、トリエチルアルミニウムのヘキサン希釈液およびトリ−n−オクチルアルミニウムのヘキサン希釈液を用いる以外は同様に行った。重合条件および結果は、表1、表2に記載した。
比較例3は、実施例1−3のエチレンのスラリー重合において、実施例1−1で調製したファウリング防止成分の代わりに、市販されている The Associated Octel社製Stadis450(ポリスルホンコポリマー、高分子ポリアミン、および油溶性スルホン酸の混合物)のトルエン希釈液(2g/L)を1ml添加する以外は同様におこなった。詳細は、表1、表2にまとめた。
比較例3のStadis450の添加量は、実施例1で調製したファウリング防止成分の混合物としての量を同一であるが、Stadis450に含まれる成分の被毒効果が大きく、重合活性が実施例1の約1/2となった。
実施例10〜12は、実施例1−2の担持触媒の調製において、メタロセン錯体として、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル]}ジルコニウムジクロリド70.5mgを添加した以外は同様に行い、担持触媒を調製した。
重合条件および結果は、表1、表2に記載した。
比較例4は、実施例10の重合において、ファイリング防止成分を添加しなかった以外は同様に行った。重合条件および結果は、表1、表2に記載した。
ポリマーは凝集体となり、オートクレーブへの付着もひどかった。
比較例5は、実施例10の重合において、実施例1−1で調製したファウリング防止成分の代わりに、市販されているStadis450(ポリスルホンコポリマー、高分子ポリアミン、および油溶性スルホン酸の混合物)のトルエン希釈液(2g/L)を1ml添加する以外は同様におこなった。詳細は、表1、表2にまとめた。
比較例5のStadis450の添加量は、実施例9で調製したファウリング防止成分の混合物としての量を同一であるが、Stadis450に含まれる成分の被毒効果が大きく、重合活性が実施例1の約1/2となった。
これに対して、本発明の実施例1〜12では、本願発明で規定するファウリング防止成分を所定量用いたので、十分にファウリングが防止でき、しかも重合活性への影響も抑制することができた。
以上から、本発明の製造方法は、高生産効率で安定的にオレフィン重合体を製造することが可能であることを実証できた。
Claims (5)
- メタロセン触媒及び溶媒の存在下に不均一重合法でオレフィン重合体を製造する方法において、
少なくとも(a)リン酸基を3個〜6個有し、グルコース骨格を有するリン酸エステル化合物及び(b)ポリエチレンイミンの接触物と、一般式:AlR’ 3 (式中、R’は水素または炭素数1〜10の炭化水素基であり、それぞれのR’は同一であっても異なっていてもよい。)で表される有機アルミニウム化合物とを共存させ、
その際に、前記リン酸エステル化合物は、重合反応器中の濃度が0.0001mg/L〜1.8mg/Lの範囲であり、かつ、
前記有機アルミニウム化合物は、有機アルミニウム化合物のモル数に対するリン酸エステル化合物の重量の比率が0.001〜10g/molの範囲であることを特徴とするオレフィン重合体の製造方法。 - メタロセン触媒重合触媒及び溶媒の存在下に不均一重合法でオレフィン重合体を製造する方法において、
少なくとも(a)リン酸基を3個〜6個有し、グルコース骨格を有するリン酸エステル化合物、(b)ポリエチレンイミン及び(c)有機スルホン酸の金属塩の接触物と、一般式:AlR’ 3 (式中、R’は水素または炭素数1〜10の炭化水素基であり、それぞれのR’は同一であっても異なっていてもよい。)で表される有機アルミニウム化合物とを共存させ、
その際に、前記リン酸エステル化合物は、重合反応器中の濃度が0.0001mg/L〜1.8mg/Lの範囲であり、かつ、
前記有機アルミニウム化合物は、有機アルミニウム化合物のモル数に対するリン酸エステル化合物の重量の比率が0.001〜10g/molの範囲であることを特徴とするオレフィン重合体の製造方法。 - 前記リン酸エステル化合物及びポリエチレンイミンの接触物と、前記有機アルミニウム化合物とは、オレフィン重合体を製造する反応器中又は反応器に連結された配管中で、接触させることを特徴とする請求項1に記載のオレフィン重合体の製造方法。
- 前記リン酸エステル化合物、ポリエチレンイミン及び有機スルホン酸の金属塩の接触物と、前記有機アルミニウム化合物とは、オレフィン重合体を製造する反応器中又は反応器に連結された配管中で、接触させることを特徴とする請求項2に記載のオレフィン重合体の製造方法。
- 前記リン酸エステル化合物は、フィチン酸であること特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のオレフィン重合体の製造方法。
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