JP6515038B2 - オレフィン類重合用固体触媒成分、その製造方法、オレフィン類重合用触媒およびオレフィン類重合体の製造方法 - Google Patents
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Description
R1−O−C(=O)−O−Z−O−R2 (1)
(式中、R1およびR2は、炭素数1〜24の炭化水素基若しくは置換炭化水素基またはヘテロ原子含有基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Zは炭素原子又は炭素鎖を介して結合する結合性基を示す。)で表されるカーボネート化合物(A)および2つ以上のエーテル基を有するエーテル化合物(B)を含有することを特徴とするオレフィン類重合用固体触媒成分を提供するものである。
R1−O−C(=O)−O−Z−O−R2 (1)
(式中、R1およびR2は、炭素数1〜24の炭化水素基若しくは置換炭化水素基またはヘテロ原子含有基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Zは炭素原子又は炭素鎖を介して結合する結合性基を示す。)で表されるカーボネート化合物(A)および2つ以上のエーテル基を有するエーテル化合物(B)を接触させることを特徴とするオレフィン類重合用固体触媒成分の製造方法を提供するものである。
R11 pAlQ3−p (4)
(式中、R11は炭素数1〜6のアルキル基を示し、Qは水素原子あるいはハロゲンを示し、pは0<p≦3の実数で、複数のR11は同一であっても異なっていてもよい。)で表わされる有機アルミニウム化合物から形成されることを特徴とするオレフィン類重合用触媒を提供するものである。
本発明のオレフィン類重合用固体触媒成分(以下、単に「成分(I)」と言うことがある。)は、マグネシウム、チタン、ハロゲン、上記一般式(1)で表されるカーボネート化合物(A)(以下、単に「成分(A)」ということがある。)および2つ以上のエーテル基を有するエーテル化合物(B)(以下、単に「成分(B)」ということがある。)を必須成分として含有する。
−CR3R4CR5R6− (2)
(式中、R3〜R6は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12のアルキル基、ビニル基、炭素数3〜12のアルケニル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基あるいはシクロアルケニル基、炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、置換基を有する炭素数7〜12の芳香族炭化水素基を示し、同一または異なっていてもよく、互いに結合して環を形成してもよい。)で表される基であり、この中、R3〜R6は水素原子か、あるいは炭素数1〜12のアルキル基が好ましい。
R7−O−CH2CR8R9CH2−O−R10 (3)
(式中、R8およびR9は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12のアルキル基、ビニル基、炭素数3〜12のアルケニル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基あるいはシクロアルケニル基、炭素数6〜12の芳香族炭化水素基あるいはハロゲン置換芳香族炭化水素基、置換基を有する炭素数7〜12の芳香族炭化水素基、炭素数1〜12のアルキルアミノ基または炭素数2〜12のジアルキルアミノ基を示し、同一または異なっていてもよく、互いに結合して環を形成してもよい。R7およびR10は炭素数1〜12のアルキル基、ビニル基、炭素数3〜12のアルケニル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数6〜12の芳香族炭化水素基あるいはハロゲン置換芳香族炭化水素基または置換基を有する炭素数7〜12の芳香族炭化水素基を示し、同一または異なっていてもよい。)で表される化合物が挙げられる。
固体触媒成分(I)は、マグネシウム化合物、チタン化合物またはハロゲン含有チタン化合物、必要に応じて前記ハロゲン含有チタン化合物以外のハロゲン化合物および前記一般式(1)の化合物(A)および2つ以上のエーテル基を含むエーテル化合物(B)を相互に接触させることで調製される。
(R17は、炭素数1〜10の炭化水素基であり、OR17基が複数存在する場合、複数のR17は同一であっても異なっていてもよく、Xはハロゲン基であり、Xが複数存在する場合、各Xは同一であっても異なっていてもよく、jは0または1〜4の整数である。)で表わされる4価のチタン化合物を挙げることができる。
(2)ジアルキルマグネシウム等の有機マグネシウム化合物と、有機アルミニウム化合物を、炭化水素溶媒の存在下、アルコールと接触反応させて均一溶液とし、この溶液に四塩化ケイ素等のケイ素化合物を接触させて固体生成物を得、次いで芳香族炭化水素溶媒の存在下で該固体生成物に、ハロゲン化チタン、成分(A)および成分(B)を接触反応させた後、更に四塩化チタンを接触させて固体触媒成分(I)を得る方法。
(3)ジアルコキシマグネシウムを炭化水素溶媒に懸濁させた後、四塩化チタンと接触させた後に昇温し、成分(A)および成分(B)と同時にあるいは逐次的に接触させて固体生成物を得、該固体生成物を炭化水素溶媒で洗浄した後、炭化水素溶媒の存在下、再度四塩化チタンと接触させてオレフィン類重合用固体触媒成分(I)を調製する方法。なおこの際、該固体成分を、炭化水素溶媒の存在下又は不存在下で加熱処理することもできる。また、追加で成分(E)による処理を加えてもよい。
(4)ジアルコキシマグネシウムを炭化水素溶媒に懸濁させた後、ハロゲン化チタン及び成分(A)および成分(B)と接触反応させて固体生成物を得、該固体生成物を不活性有機溶媒で洗浄した後、炭化水素溶媒の存在下、再度ハロゲン化チタンと接触・反応させて固体触媒成分(I)を得る方法。なおこの際、該固体成分とハロゲン化チタンとを2回以上接触させることもできる。
(5)ジアルコキシマグネシウム及び成分(A)、成分(B)を炭化水素溶媒に懸濁させ、その懸濁液をハロゲン化チタンと接触、反応させて固体生成物を得、該固体生成物を炭化水素溶媒で洗浄後、さらに炭化水素溶媒の存在下、ハロゲン化チタンを接触させて固体触媒成分(I)を得る方法。
R12 qSi(OR13)4−q (5)
(式中、R12は炭素数1〜12のアルキル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、フェニル基、炭素数1〜12のアルキルアミノ基、炭素数1〜12のジアルキルアミノ基のいずれかであり、qは0<q≦3の整数で、qが2以上の場合、複数のR12は同一であっても異なっていてもよい。R13炭素数1〜4のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基を示し、複数のR13は同一であっても異なっていてもよい。)で表される有機ケイ素化合物が挙げられる。
(R14R15N)sSiR16 4−s (6)
(式中、R14とR15は水素原子、炭素数1〜20の直鎖アルキル基または炭素数3〜20の分岐状アルキル基、ビニル基、アラルキル基、炭素数3〜20のアルケニル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基あるいはシクロアルケニル基、又は炭素数6〜20のアリール基であり、R14とR15は同一であっても異なっていてもよく、またR14とR15が互いに結合して環を形成してもよい。R16は炭素数1〜20の直鎖アルキル基または炭素数3〜20の分岐状アルキル基、ビニル基、アラルキル基、炭素数3〜12のアルケニル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基であり、R16が複数ある場合、複数のR16は同一であっても異なっていてもよい。sは1から3の整数である。)で表わされるアミノシラン化合物が挙げられる。
固体触媒成分中のマグネシウム原子の含有量は、予め加熱減圧乾燥により溶媒成分を完全に除去した固体触媒成分を秤量後、塩酸溶液で溶解し、指示薬のメチルオレンジと飽和塩化アンモニウム溶液を加え、アンモニア水で中和後に加熱し、冷却後に一定容としたものをろ別して沈殿物(Tiの水酸化物)を除去し、得られたろ液を一定量分取し、加熱後に緩衝液とEBT混合指示薬を加え、EDTA溶液で滴定するEDTA滴定方法により測定した。
固体触媒成分中のチタン原子含有量は、JIS 8311−1997「チタン鉱石中のチタン定量方法」に記載の方法(酸化還元滴定)に準じて測定した。
固体触媒成分中のハロゲン原子含有量は、予め加熱減圧乾燥により溶媒成分を完全に除去した固体触媒成分を秤量し、硫酸と純水の混合溶液で処理して水溶液とした後に一定容としたものを所定量分取し、自動滴定装置(平沼産業株式会社製、COM−1500)を用い、硝酸銀標準溶液でハロゲン原子を滴定する硝酸銀滴定法により測定した。
固体触媒成分中に含まれる内部電子供与性化合物の含有量は、ガスクロマトグラフィー((株)島津製作所製、GC−14B)を用いて下記の条件にて測定することで求めた。また、各成分(各内部電子供与性化合物)のモル数については、ガスクロマトグラフィーの測定結果より、予め既知濃度において測定した検量線を用いて求めた。
<測定条件>
カラム:パックドカラム(φ2.6×2.1m, Silicone SE−30 10%,Chromosorb WAW DMCS 80/100、ジーエルサイエンス(株)社製)
検出器:FID(Flame Ionization Detector,水素炎イオン化型検出器)
キャリアガス:ヘリウム、流量40ml/分
測定温度:気化室280℃、カラム225℃、検出器280℃、または気化室265℃、カラム180℃、検出器265℃
<(2−エトキシエチル)フェニルカーボネートの合成>
クロロ蟻酸フェニル50gと2−エトキシエタノール33mlをジクロロメタン300mlに溶解させ、氷水にて0度に冷却した後、トリエチルアミン48mlを30分かけて滴下した。滴下終了後1時間かけてゆっくり室温まで昇温し、その後12時間反応させた。応終了後、該反応物をカラム分離および蒸留により精製した結果、21gの反応生成物を得た。
<(2−エトキシエチル)エチルカーボネートの合成>
ピリジン54mlと2−エトキシエタノール30gをジクロロメタン500mlに溶解させ、氷水にて0度に冷却した後、クロロ蟻酸エチル54gを30分かけて滴下した。滴下終了後1時間かけてゆっくり室温まで昇温し、その後16時間反応させた。反応終了後、該反応物をカラム分離および蒸留により精製した結果、53gの反応生成物を得た。
<(2−エトキシエチル)メチルカーボネートの合成>
ジメチルカーボネート700gと炭酸カリウム230gの混合液に2−エトキシエタノール100gを窒素下、25℃で滴下した。添加後、16時間攪拌し、ろ過によりろ液を回収し、濃縮後、減圧蒸留により精製した結果、74gの反応生成物を得た。
<(2−メトキシエチル)メチルカーボネートの合成>
ジメチルカーボネート830gと炭酸カリウム270gの混合液に2−メトキシエタノール100gを窒素下、25℃で滴下した。添加後、16時間攪拌し、ろ過によりろ液を回収し、濃縮後、減圧蒸留により精製した結果、61gの反応生成物を得た。
<(2−エトキシエチル)p−メチルフェニルカーボネートの合成>
2−エトキシエタノール29gとジクロロメタン1000mlとの溶液にピリジン62.7gを0℃で加えた。さらに、p−トルイルクロロ蟻酸45gを0℃で滴下した。反応溶液は、20℃で16時間攪拌後、水で反応を停止し、ジクロロメタンで有機層を抽出した。抽出液は、塩水および炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄し、濃縮後、減圧蒸留により精製した結果、41gの反応生成物を得た。
<固体触媒成分(I1)の合成>
攪拌装置を備え、窒素ガスで充分に置換された内容積500mlのフラスコに、ジエトキシマグネシウム10g(87.4ミリモル)、トルエン55ml、四塩化チタン30ml、製造例2において得られた(2−エトキシエチル)エチルカーボネート(A)9ミリモル(1.46g)、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(B)1.2ミリモル(0.26g)を加え、温度100℃で90分反応させた。反応終了後、反応生成物を100℃のトルエン75mlで4回洗浄した。次に、新たに四塩化チタン10容量%のトルエン溶液100mlを加えて、100℃に昇温し、15分間攪拌し反応させ、反応後、生成物を100℃のトルエンで1回洗浄した。この操作をさらに2回行った後、40℃のn−ヘプタン75mlで6回洗浄して固体触媒成分(I1)を得た。この固体触媒成分(I1)の固液を分離して固体分中のチタン含有量、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(B)含有量および(2−エトキシエチル)エチルカーボネート(A)含有量を測定したところ1.9重量%、2.1重量%(0.10ミリモル/g−固体触媒成分)および6.2重量%(0.38ミリモル/g−固体触媒成分)であった。A/Bモル比は3.8であった。
窒素ガスで完全に置換された内容積2.0リットルの攪拌機付オートクレーブに、トリエチルアルミニウム1.32ミリモル、ジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDMS)0.13ミリモルおよび前記固体触媒成分(I1)をチタン原子として0.0026ミリモル装入し、重合用触媒(Y1)を形成した。その後、水素ガス1.5リットル、液化プロピレン1.4リットルを装入し、20℃で5分間予備重合を行なった後に昇温し、70℃で1時間重合反応を行なった。この時の固体触媒成分1g当たりの重合活性、生成重合体中のp−キシレン可溶分の割合(XS)、生成重合体のメルトフローレイトの値 (MFR)、分子量分布(Mw/Mn)を表1に示した。
固体触媒成分1g当たりの重合活性については、下記式により求めた。
重合活性(g−PP/g−触媒)= 重合体の質量(g)/固体触媒成分の質量(g)
攪拌装置を具備したフラスコ内に、4.0gの重合体(ポリプロピレン)と、200mlのp−キシレンを装入し、外部温度をキシレンの沸点以上(約150℃)とすることにより、フラスコ内部のp−キシレンの温度を沸点下(137〜138℃)に維持しつつ、2時間かけて重合体を溶解した。その後1時間かけて液温を23℃まで冷却し、不溶解成分と溶解成分とを濾過分別した。上記溶解成分の溶液を採取し、加熱減圧乾燥によりp−キシレンを留去し、得られた残留物をキシレン可溶分(XS)とし、その重量を重合体(ポリプロピレン)に対する相対値(重量%)で求めた。
重合体の溶融流れ性を示すメルトフローレート(MFR)は、ASTM D 1238、JIS K 7210に準じて測定した。
重合体の分子量分布は、ゲルパーミエションクロマトグラフィ(GPC)(Waters社製 Alliance GPC/V2000)にて以下の条件で測定して求めた重量平均分子量Mw及び数平均分子量Mnの比Mw/Mnによって評価した。
溶媒:o―ジクロロベンゼン(ODCB)
測定温度:140℃
カラム:昭和電工社製 UT-806×3本、HT−803×1本
サンプル濃度:1mg/mL−ODCB (10mg/10ml−ODCB)
注入量:0.5ml
流量:1.0ml/min
<重合触媒(Y2)の形成およびプロピレンホモ重合評価>
ジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDMS)0.13ミリモルに代えて、ジイソプロピルジメトキシシラン(DIPDMS)0.13ミリモルを用いた以外は、実施例1と同様にして重合触媒(Y2)の形成および重合評価を行なった。重合結果を表1に示した。
<重合触媒(Y3)の形成およびプロピレンホモ重合評価>
ジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDMS)0.13ミリモルに代えて、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン(CMDMS)0.13ミリモルを用いた以外は、実施例1と同様にして重合触媒(Y3)の形成および重合評価を行なった。重合結果を表1に示した。
<重合触媒(Y4)の形成およびプロピレンホモ重合評価>
ジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDMS)0.13ミリモルに代えて、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(IIDMP)0.13ミリモルを用いた以外は、実施例1と同様にして重合触媒(Y4)の形成および重合評価を行なった。重合結果を表1に示した。
<固体触媒成分(I2)の合成>
(2−エトキシエチル)エチルカーボネート(A)の添加量9ミリモル(1.46g)に代えて、15ミリモル(2.43g)とした以外は、実施例1と同様に固体触媒成分(I2)を調製した。得られた固体触媒成分中のチタン含有量、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(B)含有量および(2−エトキシエチル)エチルカーボネート(A)含有量を測定したところ1.7重量%、1.8重量%(0.08ミリモル/g−固体触媒成分)および8.0重量%(0.49ミリモル/g−固体触媒成分)であった。A/Bモル比は6.1であった。
固体触媒成分(I1)に代えて、固体触媒成分(I2)を用いた以外は、実施例1と同様に重合触媒(Y5)の形成および重合評価を行なった。重合結果を表1に示した。
<固体触媒成分(I3)の合成>
(2−エトキシエチル)エチルカーボネート(A)に代えて、製造例1において得られた(2−エトキシエチル)フェニルカーボネートを同モル用いた以外は、実施例1と同様に固体触媒成分(I3)を調製した。得られた固体触媒成分中のチタン含有量、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含有量および(2−エトキシエチル)フェニルカーボネート含有量を測定したところ2.7重量%、2.0重量%(0.09ミリモル/g−固体触媒成分)および5.1重量%(0.24ミリモル/g−固体触媒成分)であった。また、副生カーボネ―トとして(2−エトキシエチル)エチルカーボネートを2.0重量%(0.12ミリモル/g−固体触媒成分)含んでいた。したがって、副生したA成分を含めたA/Bモル比は、4.0であった。
固体触媒成分(I1)に代えて、固体触媒成分(I3)を用いた以外は、実施例1と同様に重合触媒(Y6)の形成および重合評価を行なった。重合結果を表1に示した。
<固体触媒成分(I4)の合成>
(2−エトキシエチル)エチルカーボネート(A)に代えて、製造例3において得られた(2−エトキシエチル)メチルカーボネートを同モル用いた以外は、実施例1と同様に固体触媒成分(I4)を調製した。得られた固体触媒成分中のチタン含有量、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含有量および(2−エトキシエチル)メチルカーボネート含有量を測定したところ2.0重量%、2.0重量%(0.09ミリモル/g−固体触媒成分)および4.0重量%(0.27ミリモル/g−固体触媒成分)であった。A/Bモル比は3.0であった。
固体触媒成分(I1)に代えて、固体触媒成分(I4)を用いた以外は、実施例1と同様に重合触媒(Y7)の形成および重合評価を行なった。重合結果を表1に示した。
<固体触媒成分(I5)の合成>
(2−エトキシエチル)エチルカーボネート(A)に代えて、製造例4において得られた(2−メトキシエチル)メチルカーボネートを同モル用いた以外は、実施例1と同様に固体触媒成分(I5)を調製した。得られた固体触媒成分中のチタン含有量、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含有量および(2−メトキシエチル)メチルカーボネート含有量を測定したところ1.8重量%、1.5重量%(0.07ミリモル/g−固体触媒成分)および4.0重量%(0.30ミリモル/g−固体触媒成分)であった。A/Bモル比は4.3であった。
固体触媒成分(I1)に代えて、固体触媒成分(I5)を用いた以外は、実施例1と同様に重合触媒(Y8)の形成および重合評価を行なった。重合結果を表1に示した。
<固体触媒成分(I6)の合成>
(2−エトキシエチル)エチルカーボネート(A)に代えて、製造例5において得られた(2−エトキシエチル)p−メチルフェニルカーボネートを同モル用いた以外は、実施例1と同様に固体触媒成分(I6)を調製した。得られた固体触媒成分中のチタン含有量、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含有量および(2−エトキシエチル)p−メチルフェニルカーボネート含有量を測定したところ2.2重量%、1.5重量%(0.07ミリモル/g−固体触媒成分)および5.6重量%(0.25ミリモル/g−固体触媒成分)であった。また、副生カーボネートとして(2−エトキシエチル)エチルカーボネートを1.5重量%(0.09ミリモル/g−固体触媒成分)含んでいた。したがって、A/Bモル比は副生A成分を含めて、4.9であった。
固体触媒成分(I1)に代えて、固体触媒成分(I6)を用いた以外は、実施例1と同様に重合触媒(Y9)の形成および重合評価を行なった。重合結果を表1に示した。
<固体触媒成分(I7)の合成>
(2−エトキシエチル)エチルカーボネート(A)の添加量9ミリモル(1.46g)に代えて、12ミリモル(1.94g)とし、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(B)の添加量1.2ミリモル(0.26g)に代えて、0.4ミリモル(0.09g)とした以外は、実施例1と同様に固体触媒成分(I7)を調製した。得られた固体触媒成分中のチタン含有量、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(B)含有量および(2−エトキシエチル)エチルカーボネート(A)含有量を測定したところ2.2重量%、0.7重量%(0.03ミリモル/g−固体触媒成分)および9.1重量%(0.56ミリモル/g−固体触媒成分)であった。A/Bモル比は18.7であった。
固体触媒成分(I1)に代えて、固体触媒成分(I7)を用いた以外は、実施例1と同様に重合触媒(Y10)の形成および重合評価を行なった。重合結果を表1に示した。
<固体触媒成分(I8)の合成>
(2−エトキシエチル)エチルカーボネート(A)の添加量を9ミリモル(1.46g)に代えて、15ミリモル(2.42g)とし、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(B)の添加量1.2ミリモル(0.26g)に代えて、4.0ミリモル(0.87g)とした以外は、実施例1と同様に固体触媒成分(I8)を調製した。得られた固体触媒成分中のチタン含有量、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(B)含有量および(2−エトキシエチル)エチルカーボネート(A)含有量を測定したところ1.5重量%、4.3重量%(0.20ミリモル/g−固体触媒成分)および12.5重量%(0.77ミリモル/g−固体触媒成分)であった。A/Bモル比は3.8であった。
固体触媒成分(I1)に代えて、固体触媒成分(I8)を用いた以外は、実施例1と同様に重合触媒(Y11)の形成および重合評価を行なった。重合結果を表1に示した。
<固体触媒成分(i1)の合成>
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の添加を省略し、成分(A)と成分(B)の合計と同モル量の(2−エトキシエチル)エチルカーボネートを用いた以外は、実施例1と同様に固体触媒成分(i1)を調製した。すなわち、比較例1は内部ドナーとして、成分(A)のみを使用したものである。得られた固体触媒成分中のチタン含有量および(2−エトキシエチル)エチルカーボネート含有量を測定したところ2.4重量%および8.4重量%(0.52ミリモル/g−固体触媒成分)であった。
固体触媒成分(I1)に代えて、固体触媒成分(i1)を用いた以外は、実施例1と同様に重合触媒(y1)の形成および重合評価を行なった。重合結果を表1に示した。
<固体触媒成分(i2)の合成>
(2−エトキシエチル)エチルカーボネートの添加を省略し、成分(A)と成分(B)の合計に等しいモル量の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を用いた以外は、実施例1と同様に固体触媒成分(i2)を調製した。すなわち、比較例2は内部ドナーとして、成分(B)のみを使用したものである。得られた固体触媒成分中のチタン含有量および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含有量を測定したところ5.4重量%および11.0重量%(0.51ミリモル/g−固体触媒成分)であった。
固体触媒成分(I1)に代えて、固体触媒成分(i2)を用いた以外は、実施例1と同様に重合触媒(y2)の形成および重合評価を行なった。重合結果を表1に示した。
<固体触媒成分(I9)の合成>
充分に窒素で置換した500ml丸底フラスコに、精製n−ヘプタン120mlを導入した。更に、無水塩化マグネシウム15g、テトラ(n−ブトキシ)チタンを106ml添加して、90℃で1.5時間反応させ均一な溶解液とした。次いで均一な溶解液を40℃に冷却した。40℃に保持したままメチルハイドロジェンポリシロキサン(20センチストークスのもの)を24ml添加し、5時間析出反応を行った。析出した固体生成物を精製n−ヘプタンで充分に洗浄した。次いで、窒素で充分に置換した攪拌装置を備えた容量500ml丸底フラスコに、析出した固体生成物を40g(Mg原子換算で65ミリモル)導入し、更に精製n−ヘプタンを導入して、固体生成物の濃度が200mg/mlとなる様にした。ここに、四塩化ケイ素を12ml添加して、90℃で3時間反応を行った。反応生成物を精製n−ヘプタンで充分に洗浄し、反応生成物の濃度が100mg/mlとなる様に精製n−ヘプタンを導入し、製造例3において得られた(2−エトキシエチル)メチルカーボネート(A)7ミリモル(1.14g)、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(B)1.0ミリモル(0.22g)を加え、70℃で1時間反応を行った。反応生成物を精製n−ヘプタンで充分に洗浄し、精製したn−ヘプタンを100ml導入した。ついで、四塩化チタンを20ml加えた後、95℃で3時間反応した。反応終了後、上澄みを抜き出し、さらに四塩化チタンを20ml追加し、100℃で2時間反応した。反応生成物を精製n−ヘプタンで6回洗浄した。得られた固体生成物を減圧乾燥して粉末状の固体触媒成分(I9)を得た。得られた固体触媒成分中のチタン含有量は3.2重量%であった。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含有量および(2−エトキシエチル)メチルカーボネート含有量を測定したところ2.2重量%(0.10ミリモル/g−固体触媒成分)および4.8重量%(0.32ミリモル/g−固体触媒成分)であった。A/Bモル比は3.2であった。
固体触媒成分(I1)に代えて、固体触媒成分(I9)を用いた以外は、実施例1と同様に重合触媒(Y12)の形成および重合評価を行なった。重合結果を表2に示した。
<固体触媒成分(I10)の合成>
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1.2ミリモル(0.26g)に代えて、9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレンを等モル使用した以外は実施例10と同様の製造方法で、固体触媒成分(I10)を調製した。チタン含有量、9,9−ビスメトキシメチルフルオレン含有量および(2−エトキシエチル)メチルカーボネート含有量を測定したところ2.4重量%、3.0重量%(0.12ミリモル/g−固体触媒成分)および5.5重量%(0.36ミリモル/g−固体触媒成分)であった。A/Bモル比は3.0であった。
固体触媒成分(I1)に代えて、固体触媒成分(I10)を用いた以外は、実施例1と同様に重合触媒(Y13)の形成および重合評価を行なった。重合結果を表2に示した。
<固体触媒成分(I11)の合成>
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0.4ミリモル(0.09g)に代えて、2−イソプロピル−2−イソブチル−1,3−ジメトキシプロパン1.2ミリモル(0.24g)とした以外は、実施例10と同様に固体触媒成分(I11)を調製した。チタン含有量、2−イソプロピル−2−イソブチル−1,3−ジメトキシプロパン含有量および(2−エトキシエチル)メチルカーボネート含有量を測定したところ2.1重量%、2.3重量%(0.11ミリモル/g−固体触媒成分)および6.6重量%(0.43ミリモル/g−固体触媒成分)であった。A/Bモル比は3.0であった。
固体触媒成分(I1)に代えて、固体触媒成分(I11)を用いた以外は、実施例1と同様に重合触媒(Y14)の形成および重合評価を行なった。重合結果を表2に示した。
<固体触媒成分(i3)の合成>
(2−エトキシエチル)メチルカーボネート(A)の添加を省略したこと、及び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1.0ミリモル(0.22g)に代えて、2−イソプロピルー2−イソペンチルー1,3−ジメトキシプロパン10ミリモル(2.2g)としたこと以外は、実施例12と同様にして、固体触媒成分(i3)を調製した。得られた固体触媒成分中のチタン含有量、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含有量を測定したところ2.8重量%および12.3重量%(0.56ミリモル/g−固体触媒成分)であった。A/Bモル比は0であった。
固体触媒成分(I1)に代えて、固体触媒成分(i3)を用いた以外は、実施例1と同様に重合触媒(y3)の形成および重合評価を行なった。重合結果を表2に示した。
<重合触媒(B1)の形成およびプロピレン系ブロック共重合評価>
窒素ガスで完全に置換された内容積2.0リットルの撹拌機付オートクレーブに、トリエチルアルミニウム2.4ミリモル、ジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDMS)0.24ミリモルおよび上記固体触媒成分(I1)をチタン原子換算で0.003ミリモル装入し、プロピレン系ブロック共重合触媒(B1)を調製した。
上記プロピレン系ブロック共重合触媒(B1)の存在下、さらに液化プロピレン15モルと水素ガス0.20MPa(分圧)を装入し、20℃で5分間予備重合を行なった後、70℃で75分間、一段目のホモプロピレン(ホモ段)重合反応を行なった。ホモ段重合終了後、反応機の温度を室温に下げつつモノマーをパージし、その後オートクレーブ全体の重量を計量することで、重合開始前にあらかじめ秤量した重量との差から前段の重合量を求めた。窒素下でMFR測定用に一部のポリマーをサンプリングした後、再度モノマー供給ライン等を接続し、エチレン/プロピレン/水素を、それぞれモル比が1.0/1.0/0.043となるように上記撹拌機付オートクレーブ内に投入した後、70℃まで昇温し、エチレン/プロピレン/水素を、それぞれリットル/分が2/2/0.086の割合となるように導入しつつ、1.2MPa、70℃、1時間の条件で重合反応させることにより、プロピレン系ブロック共重合体を得た。
固体触媒成分1g当たりのプロピレン系ブロック共重合活性を、下記式により求めた。
プロピレン系ブロック共重合活性(g−ICP/g−触媒)
=(I(g)−F(g)+J(g))/[{オレフィン類重合用触媒中の固体触媒成分の質量(g)×((G(g)−F(g)−J(g))}/(G(g)−F(g)))]
ここで、Iは共重合反応終了後のオートクレーブ質量(g)、Fはオートクレーブ質量(g)、GはホモPP重合終了後、未反応モノマーを除去した後のオートクレーブ質量(g)、Jはホモ重合後に抜き出したポリマー量(g)である。
ブロック率(質量%)={(I(g)−G(g)+J(g))/(I(g)−F(g))}×100
ここで、Iは共重合反応終了後のオートクレーブ質量(g)、GはホモPP重合終了後、未反応モノマーを除去した後のオートクレーブ質量(g)、Jはホモ重合後に抜き出したポリマー量(g)、Fはオートクレーブ質量(g)である。
攪拌装置を具備したフラスコ内に、5.0gの共重合体(ICPプロピレン重合体)と、250mlのp−キシレンを装入し、外部温度をキシレンの沸点以上(約150℃)とすることにより、フラスコ内部のp−キシレンの温度を沸点下(137〜138℃)に維持しつつ、2時間かけて重合体を溶解した。その後1時間かけて液温を23℃まで冷却し、不溶解成分と溶解成分とを濾過分別した。上記溶解成分の溶液を採取し、加熱減圧乾燥によりp−キシレンを留去し、得られた残留物の重量を求め、生成した重合体(プロピレン系ブロック共重合体)に対する相対割合(質量%)を算出して、EPR含量とした。
EPR中のエチレン含量は、上記EPR含量(ICP重合体中のキシレン可溶分量)測定操作においてキシレン抽出して得たEPR部(キシレン可溶分)を少量サンプリングし、ホットプレスにてフィルム状に成形した後、フーリエ変換赤外分光装置(FT−IR)(Thermonicolet製、Avatar)を用いて測定した吸光度とフィルムの厚みから、複数の含量既知サンプルより作成した検量線をもとに算出した。
測定波長:720cm−1および1150cm−1
フィルム厚み:0.1〜0.2mm
上記でキシレン抽出して得たキシレン不溶部を少量サンプリングし、ホットプレスにてフィルム状に成形した後、上記EPR中のエチレン含量と同様にして、キシレン不溶分中のエチレン含量を算出した。
ホモポリプロピレンならびにICP重合体の溶融流れ性を示すメルトフローレート(MFR)(g/10分間)を、ASTM D 1238、JIS K 7210に準じて測定した。
ジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDMS)0.24ミリモルに代えて、ジイソプロピルジメトキシシラン(DIPDMS)0.24ミリモルを用いた以外は、実施例15と同様にして重合触媒(B2)の形成および重合評価を行なった。重合結果を表3に示した。
ジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDMS)0.24ミリモルに代えて、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン(CMDMS)0.24ミリモルを用いた以外は、実施例15と同様にして重合触媒(B3)の形成および重合評価を行なった。重合結果を表3に示した。
<重合触媒(y4)の形成およびプロピレン系ブロック共重合体の製造>
固体触媒成分(I1)に代えて、固体触媒成分(i1)を用いた以外は、実施例15と同様にして、重合触媒(y4)の形成および重合を行なった。重合結果を表3に示した。
<重合触媒(y5)の形成およびプロピレン系ブロック共重合体の製造>
固体触媒成分(A1)に代えて、固体触媒成分(i2)を用いた以外は、実施例15と同様にして、重合触媒(y5)の形成および重合を行なった。重合結果を表3に示した。
<固体触媒成分(I12)の合成>
充分に窒素で置換した300ml丸底フラスコに、精製n−デカン30mlを導入した。更に、無水塩化マグネシウム5.7g、2−エチルヘキサノール28mlを添加して、130℃で2.0時間反応させ均一な溶解液とした。次いで(2−エトキシエチル)エチルカーボネート(A)8.8ミリモル(1.43g)を加えて1時間撹拌し、室温に冷却した。次いで、窒素で充分に窒素置換した撹拌装置を備えた容量500ml丸底フラスコに四塩化チタン240mlを導入し、−20℃に冷却してから前記の溶解液を滴下しながら1時間かけて加えた。全量を添加した後、2時間かけて110℃まで昇温し、(2−エトキシエチル)エチルカーボネート(A)5.5ミリモル(0.89g)、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(B)3.6ミリモル(0.78g)を加え、110℃で2時間反応を行った。反応後、上澄みを抜き出し、さらに四塩化チタンを240ml追加し、110℃で2時間反応した。反応終了後、得られた反応生成物は、110℃の精製n−デカンで2回洗浄し、更に40℃の精製n−ヘキサンで4回洗浄した。得られた固体生成物を減圧乾燥して粉末状の固体触媒成分(I12)を得た。得られた固体触媒成分中のチタン含有量は1.9重量%であった。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含量および(2−エトキシエチル)エチルカーボネート含量を測定したところ3.5重量%(0.16ミリモル/g−固体触媒成分)および6.5重量%(0.40ミリモル/g−固体触媒成分)であった。A/Bモル比は2.5であった。
固体触媒成分(I1)に代えて、固体触媒成分(I12)とした以外は、実施例3と同様に重合触媒(Y15)の形成および重合評価を行った。重合結果を表4に示した。
<固体触媒成分(i4)の合成>
充分に窒素で置換した300ml丸底フラスコに、精製n−デカン30mlを導入した、更に、無水塩化マグネシウム5.7g、2−エチルヘキサノール28mlを添加して、130℃で2.0時間反応させ均一な溶解液とした。次いでフタル酸無水物8.8ミリモル(1.30g)を加えて1時間撹拌し、室温に冷却した。次いで、窒素で充分に窒素置換した撹拌装置を備えた容量500ml丸底フラスコに四塩化チタン240mlを導入し、−20℃に冷却してから前記の溶解液を滴下しながら1時間かけて加えた。全量を添加した後、2時間かけて110℃まで昇温し、フタル酸ジイソブチル11.9ミリモル(3.32g)を加え、110℃で2時間反応を行った。反応後、上澄みを抜き出し、さらに四塩化チタンを240ml追加し、110℃で2時間反応した。反応終了後、得られた反応生成物は、110℃の精製n−デカンで2回洗浄し、更に40℃の精製n−ヘキサンで4回洗浄した。得られた固体生成物を減圧乾燥して粉末状の固体触媒成分(i4)を得た。得られた固体触媒成分中のチタン含有量は3.4重量%であった。フタル酸ジイソブチル含量を測定したところ13.5重量%(0.48ミリモル/g−固体触媒成分)であった。
固体触媒成分(I1)に代えて、固体触媒成分(i4)とした以外は、実施例3と同様に重合触媒(y6)の形成および重合評価を行った。重合結果を表4に示した。表4中、DIBPはフタル酸ジイソブチルである。
<重合触媒(C1)の形成および気相エチレン−プロピレン共重合評価>
窒素ガスで完全に置換された内容積2.0リットルの撹拌機付オートクレーブに、トリエチルアルミニウム2.2ミリモル、ジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDMS)0.22ミリモルおよび上記固体触媒成分(I1)をチタン原子換算で0.003ミリモル装入し、気相エチレン−プロピレン共重合触媒(C1)を調製した。
上記気相エチレン−プロピレン共重合触媒(C1)の存在下、プロピレンガス0.1MPaを装入し、20℃で5分間予備重合を行った後、5分間で60℃に昇温し、エチレン/プロピレン/水素をそれぞれリットル/分が0.3/6.0/0.24の割合となるように導入し、1.0MPa、60℃、1時間の条件で重合させることにより、エチレン−プロピレン共重合体を得た。この時の固体触媒成分1g当たりの共重合活性、生成重合体中のp−キシレン可溶分の割合(XS)、生成重合体のメルトフローレイトの値 (MFR)、共重合体中のエチレン含率(重量%)を表5に示した。
得られた共重合体を少量サンプリングし、ホットプレスにてフィルム状に成形した後、上記EPR中のエチレン含量と同様にして、共重合体中のエチレン含量を算出した。
<重合触媒(C2)の形成およびプロピレンのスラリー重合評価>
窒素ガスで完全に置換された内容積1.5リットルの撹拌機付オートクレーブに、精製n−ヘプタン700ml、トリエチルアルミニウム2.1ミリモル、シクロへキシルメチルジメトキシシラン(CMDMS)0.21ミリモルおよび上記固体触媒成分(I1)をチタン原子換算で0.005ミリモル装入し、スラリー重合触媒(C2)を調製した。
上記スラリー重合触媒(C2)の存在下、プロピレンガス0.1MPaを装入し、20℃で30分間予備重合を行った後、70℃に昇温し、水素100mlを装入し、プロピレン0.6MPa、70℃、2時間の条件で重合させた。重合後、重合液を濾過することにより、プロピレン重合体を得た。また、ろ液からヘプタンを蒸発させることで溶媒可溶性のプロピレン重合体成分を回収した。この時の固体触媒成分1g当たりのスラリー重合活性、重合収率、沸騰ヘプタン不溶分(HI)、MFR、XS及び分子量分布(Mw/Mn)を表6に示した。
固体触媒成分1g当たりのスラリー重合活性は、プロピレン重合体と溶媒可溶成分の合計質量を用いた固体触媒成分の質量で割ることにより求めた。
重合収率は、プロピレン重合体と溶媒可溶成分の合計質量に対する溶媒可溶成分の質量割合である。
HIは、プロピレン重合体5gを円筒ろ紙に装入し、高温ソックスレー抽出装置を用いて沸騰ヘプタン可溶成分を抽出し、得られた残留物の重量を求め、装入したプロピレン重合体に対する相対割合(質量%)である。
Claims (15)
- マグネシウム、チタン、ハロゲン、下記一般式(1);
R1−O−C(=O)−O−Z−O−R2 (1)
(式中、R1およびR2は、炭素数1〜24の炭化水素基若しくは置換炭化水素基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Zは炭素原子又は炭素鎖を介して結合する結合性基を示す。)で表されるカーボネート化合物(A)および2つ以上のエーテル基を有するエーテル化合物(B)を含有することを特徴とするオレフィン類重合用固体触媒成分。 - 前記炭素数1〜24の炭化水素基若しくは置換炭化水素基が、直鎖状アルキル基、分岐アルキル基、ビニル基、直鎖状アルケニル基若しくは分岐アルケニル基、直鎖状ハロゲン置換アルキル基、分岐ハロゲン置換アルキル基、直鎖状ハロゲン置換アルケニル基、分岐ハロゲン置換アルケニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、ハロゲン置換シクロアルキル基、ハロゲン置換シクロアルケニル基、芳香族炭化水素基またはハロゲン置換芳香族炭化水素基であることを特徴とする請求項1記載のオレフィン類重合用固体触媒成分。
- 前記Zが、下記一般式(2);
−CR3R4CR5R6− (2)
(式中、R3〜R6は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12のアルキル基、ビニル基、炭素数3〜12のアルケニル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基あるいはシクロアルケニル基、炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、置換基を有する炭素数7〜12の芳香族炭化水素基を示し、同一または異なっていてもよく、互いに結合して環を形成してもよい。)で表される基であることを特徴とする請求項1記載のオレフィン類重合用固体触媒成分。 - 前記エーテル化合物(B)が、1,3−ジエーテルであることを特徴とする請求項1のオレフィン類重合用固体触媒成分。
- 前記1,3−ジエーテルが、下記一般式(3);
R7−O−CH2CR8R9CH2−O−R10 (3)
(式中、R8およびR9は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12のアルキル基、ビニル基、炭素数3〜12のアルケニル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基あるいはシクロアルケニル基、炭素数6〜12の芳香族炭化水素基あるいはハロゲン置換芳香族炭化水素基、置換基を有する炭素数7〜12の芳香族炭化水素基、炭素数1〜12のアルキルアミノ基または炭素数2〜12のジアルキルアミノ基を示し、同一または異なっていてもよく、互いに結合して環を形成してもよい。R7およびR10は炭素数1〜12のアルキル基、ビニル基、炭素数3〜12のアルケニル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数6〜12の芳香族炭化水素基あるいはハロゲン置換芳香族炭化水素基または置換基を有する炭素数7〜12の芳香族炭化水素基を示し、同一または異なっていてもよい。)で表される化合物であることを特徴とする請求項4記載のオレフィン類重合用固体触媒成分。 - 前記エーテル化合物(B)が、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−イソプロピル−2−イソブチル−1,3−ジメトキシプロパンまたは9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレンであることを特徴とする請求項4記載のオレフィン類重合用固体触媒成分。
- 前記エーテル化合物(B)は、0.02ミリモル/グラム固体触媒成分以上含有することを特徴とする請求項1記載のオレフィン類重合用固体触媒成分。
- 前記カーボネート化合物(A)と前記エーテル化合物(B)とのモル比(A)/(B)が2.5以上であることを特徴とする請求項1のオレフィン類重合用固体触媒成分。
- マグネシウム化合物、ハロゲン含有チタン化合物、下記一般式(1);
R1−O−C(=O)−O−Z−O−R2 (1)
(式中、R1およびR2は、炭素数1〜24の炭化水素基若しくは置換炭化水素基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Zは炭素原子又は炭素鎖を介して結合する結合性基を示す。)で表されるカーボネート化合物(A)および2つ以上のエーテル基を有するエーテル化合物(B)を接触させることを特徴とするオレフィン類重合用固体触媒成分の製造方法。 - (I)請求項1〜8のいずれか1項に記載のオレフィン類重合用固体触媒成分、
及び(II)下記一般式(4);
R11 pAlQ3-p (4)
(式中、R11は炭素数1〜6のアルキル基を示し、Qは水素原子あるいはハロゲンを示し、pは0<p≦3の実数で、複数のR11は同一であっても異なっていてもよい。)で表わされる有機アルミニウム化合物から形成されることを特徴とするオレフィン類重合用触媒。 - 更に、(III)外部電子供与性化合物を接触させて得られることを特徴とする請求項10記載のオレフィン類重合用触媒。
- 前記(III)の外部電子供与性化合物が、下記一般式(5);
R12 qSi(OR13)4-q (5)
(式中、R12は炭素数1〜12のアルキル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、フェニル基、炭素数1〜12のアルキルアミノ基、炭素数1〜12のジアルキルアミノ基のいずれかであり、qは0<q≦3の整数で、qが2以上の場合、複数のR12は同一であっても異なっていてもよい。R13は炭素数1〜4のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基を示し、複数のR13は同一であっても異なっていてもよい。)および、下記一般式(6);
(R14R15N)sSiR16 4-s (6)
(式中、R14とR15は水素原子、炭素数1〜20の直鎖アルキル基または炭素数3〜20の分岐状アルキル基、ビニル基、アラルキル基、炭素数3〜20のアルケニル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基あるいはシクロアルケニル基、又は炭素数6〜20のアリール基であり、R14とR15は同一であっても異なっていてもよく、またR14とR15が互いに結合して環を形成してもよい。R16は炭素数1〜20の直鎖アルキル基または炭素数3〜20の分岐状アルキル基、ビニル基、アラルキル基、炭素数3〜12のアルケニル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基であり、R16が複数ある場合、複数のR16は同一であっても異なっていてもよい。sは1から3の整数である。)から選択される1種または2種以上の有機ケイ素化合物であることを特徴とする請求項11記載のオレフィン類重合用触媒。 - 請求項10〜12のいずれか1項に記載のオレフィン類重合用触媒の存在下にオレフィン類の重合を行なうことを特徴とするオレフィン類重合体の製造方法。
- 該オレフィン類の重合が、プロピレンとα−オレフィンの共重合であることを特徴とする請求項13記載のオレフィン類重合体の製造方法。
- プロピレン単独の重合あるいはプロピレンとエチレンとの共重合後、プロピレンとエチレン、あるいはプロピレンとα−オレフィンの共重合を行うことを特徴とする請求項14記載のオレフィン類重合体の製造方法。
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