JP6851304B2 - 固体メタロセン系触媒系を調製するプロセス - Google Patents

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Description

活性化剤担体を含有するメタロセン触媒系の調製に使用される方法には様々ある。これらの触媒系はオレフィンの重合に使用して、エチレン/α‐オレフィンコポリマーなどのオレフィン系ポリマーを作製することができる。触媒系の最初の成分が同じである場合は、触媒系の調製に使用した方法の結果としてより高い触媒活性を有することは、これらの触媒系において利益となるであろう。したがって、本開示はこの目的に関するものである。
本概要は、概念の選択について簡素化した形態で紹介するために提供するものであり、以下の詳細な説明においてさらに説明する。この概要は、特許請求する主題の必要な特徴または不可欠な特徴を特定することを意図するものではない。また、本概要は特許請求する主題の範囲を限定するために使用することを意図するものではない。
本発明は概して、新規の触媒組成物、その触媒組成物を調製する方法、その触媒組成物を使用してオレフィンを重合する方法、そのような触媒組成物を使用して作製されるポリマー樹脂、及びこれらのポリマー樹脂を使用して作製される物品に関するものである。特に本発明は、メタロセン系触媒組成物を調製する方法、及びその結果生じる触媒組成物に関するものである。本発明の触媒組成物は、例えばエチレン系ホモポリマー及びコポリマーの作製に使用することができる。
メタロセン触媒組成物の調製に関する様々なプロセス及び方法を本明細書において開示する。一態様においては、触媒組成物を作製するプロセスが本明細書において提供され、この態様においては、そのプロセスは(a)活性化剤担体、(b)固体メタロセン化合物、及び(c)有機アルミニウム化合物を任意の順番で接触させて、触媒組成物を作製することを含むことができる。別の態様においては、触媒組成物を作製するプロセスが提供され、この態様においては、そのプロセスは(i)活性化剤担体及び固体メタロセン化合物を第1の時間接触させて、あらかじめ接触させた混合物を形成させること、ならびに(ii)このあらかじめ接触させた混合物を有機アルミニウム化合物と第2の時間接触させて、触媒組成物を作製することを含むことができる。理論に束縛されることを望むものではないが、固体メタロセン化合物を使用して本明細書において説明するように調製したメタロセン系触媒組成物は、触媒活性において意外な増加を有することができると出願人は考える。
触媒組成物も本発明に包含される。一態様においては、触媒組成物は(a)活性化剤担体、(b)固体メタロセン化合物、及び(c)有機アルミニウム化合物を含むことができる。別の態様においては、触媒組成物は(i)活性化剤担体及び固体メタロセン化合物を含む、あらかじめ接触させた混合物、ならびに(ii)有機アルミニウム化合物を含むことができる。
本発明は、オレフィン重合プロセスも意図し、包含する。このようなプロセスは、重合反応装置系において、重合条件下で触媒組成物をオレフィンモノマー及び任意にオレフィンコモノマーと接触させて、オレフィンポリマーを作製することを含むことができる。使用する触媒組成物は概して、本明細書において開示するメタロセン系触媒系のいずれかを含むことができ、例えば本明細書において開示する固体メタロセン化合物のいずれか、活性化剤担体のいずれか、及び有機アルミニウム化合物のいずれかを含むことができる。
ホモポリマー、コポリマー、ターポリマーなどをもたらすオレフィン重合から作製したポリマーは、様々な製造物品の作製に使用することができる。
上述の概要及び以下の詳細な説明は両方とも例を提供するものであり、単なる説明のためのものである。したがって上述の概要及び以下の詳細な説明は、限定するものとしてみなされるべきではない。さらに、特徴または変形は、本明細書において記載したものに加えて提供されてもよい。例えば特定の態様及び実施形態が、詳細な説明において記載する様々な特徴の組合せ及びサブコンビネーションに関していてもよい。
規定
本明細書において使用する用語をより明白に規定するため、以下の規定を提供する。別段の定めがない限り、以下の規定が本開示に適用可能である。本開示においてある用語が使用されていて本明細書において詳細に規定されていない場合、IUPAC Compendium of Chemical Terminology第2版(1997)からの規定を適用することができるが、その規定が本明細書に適用される任意の他の開示もしくは規定と矛盾しない限りであり、またはその規定が適用されるあらゆる特許請求の範囲を不明確もしくは不可能にしない限りである。参照により本明細書に援用される任意の書類によって提供される任意の規定または用法が、本明細書において提供される規定または用法と矛盾する範囲では、本明細書において提供される規定または用法が支配する。
組成物及び方法は多くの場合、様々な成分またはステップを「含む(comprising)」として説明されるが、その組成物及び方法は、別段の定めがない限り、様々な成分またはステップ「から本質的に成る」か、様々な成分またはステップ「から成る」こともできる。
「a」、「an」及び「the」という用語は、複数の代替物、例えば1つ以上のものを含むよう意図するものである。例えば、「活性化剤担体」、「固体メタロセン化合物」などの開示は、別段の定めがない限り、1種の活性化剤担体、固体メタロセン化合物など、または1種より多い活性化剤担体、固体メタロセン化合物などの混合物もしくは組合せを包含するよう意図するものである。
本明細書において開示する任意の特定の化合物または基に対して示す、任意の(一般的または具体的な)名称または構造は、別段の定めがない限り、特定の1組の置換基から生じうる全ての立体配座異性体、位置異性体、立体異性体及びそれらの混合物を包含するよう意図するものである。また、その(一般的または具体的な)名称または構造は、当業者によって認識されるように、別段の定めがない限り、全ての鏡像異性体、ジアステレオマー及び(もし存在するのであれば)他の光学異性体を、立体異性体形態またはラセミ体形態のいずれでも、また立体異性体の混合物として、包含するよう意図するものである。例えばペンタンへの一般的な言及は、n‐ペンタン、2‐メチル‐ブタン及び2,2‐ジメチルプロパンを含み、ブチル基への一般的な言及は、n‐ブチル基、sec‐ブチル基、iso‐ブチル基及びt‐ブチル基を含む。
また別段の定めがない限り、炭素原子の数が明記されていない任意の炭素含有基または炭素含有化合物は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19もしくは20個の炭素原子、またはこれらの値の間の任意の範囲、もしくは範囲の組合せを有することができる。例えば別段の定めがない限り、任意の炭素含有基または炭素含有化合物は、1〜20個の炭素原子、1〜18個の炭素原子、1〜12個の炭素原子、1〜8個の炭素原子、2〜20個の炭素原子、2〜12個の炭素原子、2〜8個の炭素原子、または2〜6個の炭素原子などを有することができる。さらに、他の識別名または限定用語を使用して、特定の置換基、特定の位置化学及び/もしくは立体化学の存在もしくは不在、または分岐した基本構造もしくは骨格の存在もしくは不在を示すことができる。任意の特定の炭素含有基は、当業者によって理解されるように、その特定基に対する化学要件及び構造要件に従って制限される。
本明細書においては、その他の数値範囲を開示している。出願人が任意の種類の範囲を開示または特許請求する場合、別段の定めがない限り、その範囲の端点、ならびにその範囲に包含される任意の部分範囲及び部分範囲の組合せを含む、かかる範囲が妥当に包含しうる可能な各々の数値を個々に開示または特許請求することを出願人は意図する。代表的な例としては、特定の態様において、第2のメタロセン化合物に対する第1のメタロセン化合物の重量比は、約1:10〜約10:1の範囲内とすることができることを出願人は開示している。重量比を約1:10〜約10:1の範囲内とすることができる、という開示によって、重量比はその範囲内の任意の重量比とすることができ、例えば約1:10、約1:9、約1:8、約1:7、約1:6、約1:5、約1:4、約1:3、約1:2、約1:1、約2:1、約3:1、約4:1、約5:1、約6:1、約7:1、約8:1、約9:1または約10:1に等しいとすることができることを記載するよう出願人は意図する。加えて重量比は約1:10〜約10:1の任意の範囲内とすることができ(例えば、重量比は約1:2〜約2:1の範囲内とすることができ)、これは約1:10から10:1の間の範囲の任意の組合せも含む。同様に、本明細書において開示する他の全ての範囲が、これらの例と同様な方法で解釈されるべきである。
もし何らかの理由で、例えば本出願の提出時に出願人が気付かなかった可能性がある参考文献を説明するためなどで、出願人が本開示の完全限度未満で特許請求することを選択した場合には、範囲または任意の同様な方法に従って特許請求されうる、任意の上記のような群の任意の個々の構成要素を条件外とするか、または排除する権利を出願人は留保する。その群には、その群内の任意の部分範囲、または部分範囲の組合せが含まれる。さらに、もし何らかの理由で、例えば本出願の提出時に出願人が気付かなかった可能性がある参考文献を説明するためなどで、出願人が本開示の完全限度未満で特許請求することを選択した場合には、任意の個々の置換基、類似体、化合物、配位子、構造体、もしくはそれらの群、または特許請求する群の任意の構成要素を条件外とするか、または排除する権利を出願人は留保する。
本明細書において「ポリマー」という用語は、オレフィンホモポリマー、コポリマー及びターポリマーなどを含むよう総称的に使用する。コポリマーは、オレフィンモノマー及び1種のオレフィンコモノマーから誘導することができ、ターポリマーは、オレフィンモノマー及び2種のオレフィンコモノマーから誘導することができる。したがって「ポリマー」は、本明細書において開示する任意のオレフィンモノマー及びコモノマーから誘導されるコポリマー、ターポリマーなどを包含する。同様にして、エチレンポリマーはエチレンホモポリマー、エチレンコポリマー及びエチレンターポリマーなどを含む。一例としては、エチレンコポリマーなどのオレフィンコポリマーは、エチレンと、1‐ブテン、1‐ヘキセンまたは1‐オクテンなどのコモノマーと、から誘導することができる。モノマー及びコモノマーがそれぞれエチレン及び1‐ヘキセンであった場合、もたらされるポリマーはエチレン/1‐ヘキセンコポリマーとして分類することができる。「ポリマー」という用語はまた、全ての分子量のポリマーを含むよう意図するものであり、低めの分子量のポリマーまたはオリゴマーを含む。「ポリマー」という用語は、本明細書において開示する任意のオレフィンモノマーから誘導されるオリゴマー(ならびに、オレフィンモノマー及び1種のオレフィンコモノマーから誘導されるオリゴマー、ならびに、オレフィンモノマー及び2種のオレフィンコモノマーから誘導されるオリゴマーなど)を包含することを出願人は意図する。
同様な方法で、「重合」という用語の範囲は、単独重合、共重合、三元重合などを含み、またオリゴマー化プロセスとも呼ばれることがあるプロセスを含む。したがって共重合プロセスは、オレフィンモノマー(例えばエチレン)と、オレフィンコモノマー(例えば1‐ヘキセン)と、を接触させて、オレフィンコポリマーを作製することを含むことができる。
「触媒組成物」、「触媒混合物」、「触媒系」などの用語は、開示もしくは特許請求した触媒組成物/触媒混合物/触媒系の最初の成分を接触させることもしくは反応させることからもたらされる実際の生成物もしくは組成物、活性触媒部位の性質、または有機アルミニウム化合物、メタロセン化合物もしくは活性化剤担体の、これらの成分を組み合わせた後の末路に依存しない。したがって「触媒組成物」、「触媒混合物」、「触媒系」などの用語は、組成物の最初の出発成分、及びこれらの最初の出発成分を接触させることからもたらされる可能性のあるいずれの生成物も包含することができ、これは不均一触媒系または組成物、及び均一触媒系または組成物の両方を含む。「触媒組成物」、「触媒混合物」、「触媒系」などの用語は、本開示全体にわたって互換に使用してもよい。
本明細書において「接触生成物」、「接触させること」などの用語は、別段の定めがない限り、成分を任意の順番かつ任意の方法で任意の長さの時間、一緒に組み合わせるかまたは接触させる方法及び組成物の説明に使用する。例えば成分は、ブレンドすることまたは混合することによって接触させることができる。さらに、別段の定めがない限り、任意の成分を接触させることは、本明細書において記載する方法及び組成物の任意の他の成分の存在下または非存在下で行うことができる。さらなる材料または成分を組み合わせることは、任意の好適な方法によって行うことができる。これらの用語は、混合物、ブレンド、溶液、スラリー、反応生成物など、及びそれらの組合せを包含する。
「あらかじめ接触させた混合物」は、他の触媒成分と接触させる前に、ある一定時間組み合わせるか、または接触させた触媒成分の混合物を説明する。この説明に従えば、あらかじめ接触させた混合物の成分は、接触させた後に反応して、あらかじめ接触させた混合物の調製に使用した最初の別個の化合物または成分とは異なる1種以上の化学化合物、化学配合物、化学種または化学構造体を形成することができる。
本明細書において説明する方法及び材料と類似または等価である任意の方法及び材料は、本発明の実施または試験において使用することができるが、典型的な方法及び材料を本明細書において説明する。
本明細書において言及する全ての公表文献及び特許は、例えば現在説明している発明と関連して使用される可能性のある、公表文献に記載の構成物及び方法を説明及び開示する目的で、参照により本明細書に援用される。本文中で考察した公表文献は、本出願の提出日前の開示のみについて提供する。本明細書においては、先行発明によってかかる開示を先日付とする権限が発明者にないことの承認として解釈するべきものはない。
他の記載と重複するが、本発明を以下に示す。
[書類名]特許請求の範囲
[発明1]
(i)活性化剤担体及び固体メタロセン化合物を第1の時間接触させて、あらかじめ接触させた混合物を形成させること;ならびに
(ii)前記あらかじめ接触させた混合物を有機アルミニウム化合物と第2の時間接触させて、触媒組成物を作製すること
を含む、前記触媒組成物を作製するプロセス。
[発明2]
ステップ(i)において、第1の希釈剤中の前記活性化剤担体のスラリーを、第2の希釈剤中の前記固体メタロセン化合物のスラリーと接触させる、発明1記載のプロセス。
[発明3]
ステップ(i)において、前記活性化剤担体及び前記固体メタロセン化合物のうちの1つ以上が乾燥固体である、発明1記載のプロセス。
[発明4]
前記活性化剤担体が、フッ化固体酸化物、硫酸化固体酸化物、リン酸化固体酸化物、またはそれらの組合せを含み;かつ
前記固体メタロセン化合物が、シクロペンタジエニル基及びフルオレニル基を含む、架橋ジルコニウム系メタロセン化合物または架橋ハフニウム系メタロセン化合物を含む、
発明1記載のプロセス。
[発明5]
前記第1の時間が約15秒以上であり;かつ
前記触媒組成物の活性が、同じ重合条件下で前記固体メタロセン化合物の代わりに前記メタロセン化合物の溶液を使用することによって得られる触媒系の活性よりも約5%〜約100%大きい、
発明1記載のプロセス。
[発明6]
前記有機アルミニウム化合物が、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ‐n‐プロピルアルミニウム、トリ‐n‐ブチルアルミニウム、トリイソ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、水素化ジイソブチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムエトキシド、塩化ジエチルアルミニウム、またはそれらの任意の組合せを含み;かつ
前記活性化剤担体が、フッ化シリカ−アルミナ、フッ化シリカ被覆アルミナ、硫酸化アルミナ、またはそれらの組合せを含む、
発明1記載のプロセス。
[発明7]
前記活性化剤担体に対する前記固体メタロセン化合物の重量比が、約1:10〜約1:10,000の範囲内であり;
前記有機アルミニウム化合物に対する前記活性化剤担体の重量比が、約1:5〜約1000:1の範囲内であり;かつ
前記触媒組成物の活性が、同じ重合条件下で前記固体メタロセン化合物の代わりに前記メタロセン化合物の溶液を使用することによって得られる触媒系の活性よりも大きい、
発明1記載のプロセス。
[発明8]
重合反応装置系において重合条件下で触媒組成物をオレフィンモノマー及び任意にオレフィンコモノマーと接触させて、オレフィンポリマーを作製することを含むオレフィン重合プロセスであって、前記触媒組成物が発明1記載のプロセスによって作製される、オレフィン重合プロセス。
[発明9]
前記活性化剤担体が、フッ化シリカ−アルミナ、フッ化シリカ被覆アルミナ、硫酸化アルミナ、リン酸化アルミナ、またはそれらの組合せを含み;
前記重合反応装置系が、スラリー反応装置、気相反応装置、溶液反応装置、またはそれらの組合せを含み;かつ
前記オレフィンモノマーがエチレンを含み、前記オレフィンコモノマーがC 〜C 10 アルファオレフィンを含む、
発明8記載のオレフィン重合プロセス。
[発明10]
(a)活性化剤担体;
(b)固体メタロセン化合物;及び
(c)有機アルミニウム化合物
を任意の順番で接触させて、触媒組成物を作製することを含む、前記触媒諸組成物を作製するプロセス。
[発明11]
前記プロセスが、第1の希釈剤中の前記活性化剤担体のスラリーと、第2の希釈剤中の前記固体メタロセン化合物のスラリーと、前記有機アルミニウム化合物と、を接触させることを含む、発明10記載のプロセス。
[発明12]
前記プロセスが、第1の希釈剤中の前記活性化剤担体のスラリーと、第2の希釈剤中の前記固体メタロセン化合物のスラリーと、前記有機アルミニウム化合物の溶液と、を接触させることを含む、発明10記載のプロセス。
[発明13]
前記活性化剤担体及び前記固体メタロセン化合物のうちの1つ以上が乾燥固体である、発明10記載のプロセス。
[発明14]
前記固体メタロセン化合物が架橋メタロセン化合物を含み;
前記活性化剤担体が硫酸化アルミナを含み;かつ
前記触媒組成物の活性が、同じ重合条件下で前記固体メタロセン化合物の代わりに前記メタロセン化合物の溶液を使用することによって得られる触媒系の活性よりも大きい、
発明10記載のプロセス。
[発明15]
前記活性化剤担体が、フッ化固体酸化物、硫酸化固体酸化物、またはそれらの組合せを含み;
前記有機アルミニウム化合物が、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ‐n‐プロピルアルミニウム、トリ‐n‐ブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、またはそれらの任意の組合せを含み;かつ
前記固体メタロセン化合物が、2つのシクロペンタジエニル基、2つのインデニル基、またはシクロペンタジエニル基及びインデニル基を含有する、非架橋ジルコニウム系メタロセン化合物または非架橋ハフニウム系メタロセン化合物を含む、
発明10記載のプロセス。
[発明16]
前記触媒組成物の活性が、同じ重合条件下で前記固体メタロセン化合物の代わりに前記メタロセン化合物の溶液を使用することによって得られる触媒系の活性よりも約5%〜約100%大きい、発明10記載のプロセス。
[発明17]
重合反応装置系において重合条件下で触媒組成物をオレフィンモノマー及び任意にオレフィンコモノマーと接触させて、オレフィンポリマーを作製することを含むオレフィン重合プロセスであって、前記触媒組成物が発明10記載のプロセスによって作製される、オレフィン重合プロセス。
[発明18]
前記重合反応装置系が、スラリー反応装置、気相反応装置、溶液反応装置、またはそれらの組合せを含み;かつ
前記触媒組成物を、エチレンと、1‐ブテン、1‐ヘキセン、1‐オクテンまたはそれらの混合物を含むオレフィンコモノマーと、に接触させる、
発明17記載のオレフィン重合プロセス。
[発明19]
(i)あらかじめ接触させた混合物であって、
活性化剤担体、及び
固体メタロセン化合物
を含む、あらかじめ接触させた混合物;ならびに
(ii)有機アルミニウム化合物
を含む触媒組成物。
[発明20]
前記活性化剤担体が、フッ化固体酸化物、硫酸化固体酸化物、リン酸化アルミナ、またはそれらの組合せを含み;
前記有機アルミニウム化合物が、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ‐n‐プロピルアルミニウム、トリ‐n‐ブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、またはそれらの任意の組合せを含み;かつ
前記固体メタロセン化合物が、シクロペンタジエニル基及びフルオレニル基を含む、架橋ジルコニウム系メタロセン化合物または架橋ハフニウム系メタロセン化合物を含む、発明19記載の組成物。
固体メタロセン化合物及び活性化剤担体を含有するメタロセン系触媒組成物を調製する方法を本明細書において開示する。これらの触媒組成物を使用した重合プロセスも開示する。
触媒組成物を調製する方法
メタロセン化合物(1種以上)、活性化剤担体及び有機アルミニウム化合物を含有する触媒組成物を調製する様々なプロセスを開示し、説明する。触媒組成物を作製する1つのこのようなプロセスは、
(i)活性化剤担体及び固体メタロセン化合物を第1の時間接触させて、あらかじめ接触させた混合物を形成させること;ならびに
(ii)上記のあらかじめ接触させた混合物を有機アルミニウム化合物と第2の時間接触させて、上記の触媒組成物を作製すること
を含む(またはそれらから本質的に成るか、もしくはそれらから成る)ことができる。
概して、本明細書において開示するプロセスのいずれかの特徴(特に、例えば活性化剤担体、有機アルミニウム化合物、固体メタロセン化合物、第1の時間、第2の時間)は、本明細書において独立して説明しており、これらの特徴は、任意の組合せで組み合わせて、開示するプロセスをさらに説明することができる。さらに、別段の定めがない限り、開示するプロセスに列挙されるステップのいずれかの前、その間、及び/またはその後に、他のプロセスのステップを行うことができる。加えて、開示するプロセスに従って作製した触媒組成物は本開示の範囲内であり、本明細書に包含される。
上記のプロセスのステップ(i)は多くの場合、あらかじめ接触させるステップと呼ぶことができ、このあらかじめ接触させるステップでは、活性化剤担体を固体メタロセン化合物と第1の時間組み合わせて、あらかじめ接触させた混合物を形成させることができる。このあらかじめ接触させるステップは、様々な温度で、様々な時間行うことができる。例えばこのあらかじめ接触させるステップは、約0℃〜約100℃、あるいは約0℃〜約75℃、あるいは約10℃〜約75℃、あるいは約20℃〜約60℃、あるいは約20℃〜約50℃、あるいは約15℃〜約45℃、または約20℃〜約40℃の範囲のあらかじめ接触させる温度で行うことができる。これらの態様及び他の態様においては、これらの温度範囲は、単一の固定温度の代わりに、上記の各範囲内にある一連の異なる温度であらかじめ接触させるステップを行う状況も包含するよう意図するものである。
あらかじめ接触させるステップの時間の長さ(第1の時間)は、いずれの特定の時間にも限定されない。ゆえに第1の時間は、例えば1〜10秒の短い時間から、24〜48時間の長い時間まで、またはそれ以上にわたる時間内とすることができる。適切な第1の時間は、他の変数の中でも特に、例えばあらかじめ接触させる温度、あらかじめ接触させた混合物中の活性化剤担体及び固体メタロセン化合物の量、あらかじめ接触させるステップにおける希釈剤の存在、ならびに混合の程度に依存することができる。しかしながら、概して第1の時間は約5秒以上、約10秒以上、約30秒以上、約1分以上、約5分以上及び約10分以上などとすることができる。第1の時間の典型的な範囲としては、約1秒〜約48時間、約10秒〜約48時間、約30秒〜約24時間、約30秒〜約6時間、約1分〜約12時間、約5分〜約24時間、または10分〜約8時間などが含まれうるが、これらに限定されない。
多くの場合、活性化剤担体及び固体メタロセン化合物のうちの1つまたはその両方が、スラリーとして存在することができる。一部の態様においては、活性化剤担体は、第1の希釈剤中の活性化剤担体のスラリーとして存在することができる。追加的または代替的に、固体メタロセン化合物は、第2の希釈剤中の固体メタロセン化合物のスラリーとして存在することができる。本発明の態様と合致して、第1の希釈剤及び/または第2の希釈剤は、固体メタロセン化合物を溶解しない炭化水素を含むことができ、さらに、第1の希釈剤及び第2の希釈剤は同じであるか、または異なるものとすることができる。例えば第1の希釈剤及び/または第2の希釈剤は、任意の好適な無極性炭化水素を含むことができ、第1の希釈剤及び第2の希釈剤は同じであるか、または異なるものとすることができる。希釈剤の実例及び非限定的な例としては、プロパン、シクロヘキサン、イソブタン、n‐ブタン、n‐ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、n‐ヘキサンなど、もしくはそれらの組合せ;または、イソブタン、イソペンタン、ネオペンタンもしくはそれらの組合せが含まれうるが、これらに限定されない。
よって一態様においては、あらかじめ接触させるステップは、第1の希釈剤中の活性化剤担体のスラリーを、同じまたは異なる希釈剤(第2の希釈剤)中の固体メタロセン化合物のスラリーと組み合わせ、活性化剤担体及び固体メタロセン化合物が確実に充分接触するよう混合することによって行うことができる。別の態様においては、あらかじめ接触させるステップは、固体メタロセン化合物(乾燥)を、希釈剤中の活性化剤担体のスラリーと組み合わせ、活性化剤担体及び固体メタロセン化合物が確実に充分接触するよう混合することによって行うことができる。さらに別の態様においては、あらかじめ接触させるステップは、活性化剤担体(乾燥)を、希釈剤中の固体メタロセン化合物のスラリーと組み合わせ、活性化剤担体及び固体メタロセン化合物が確実に充分接触するよう混合することによって行うことができる。さらに別の態様においては、あらかじめ接触させるステップは、乾燥活性化剤担体を、乾燥固体メタロセン化合物と組み合わせ、活性化剤担体及び固体メタロセン化合物が確実に充分接触するよう混合することによって行うことができる。したがって、活性化剤担体及び固体メタロセン化合物を接触させるか、または組み合わせる、当業者に公知の任意の好適な手順を使用することができる。
上記のプロセスのステップ(ii)においては、上記のあらかじめ接触させた混合物(多くの場合、スラリー)を有機アルミニウム化合物と第2の時間接触させて、触媒組成物を形成させることができる。ステップ(ii)も同様に、様々な温度で、様々な時間行うことができる。例えばステップ(ii)は、約0℃〜約100℃、あるいは約10℃〜約75℃、あるいは約20℃〜約60℃、あるいは約15℃〜約45℃、または約20℃〜約40℃の範囲の温度で行うことができる。これらの態様及び他の態様においては、これらの温度範囲は、単一の固定温度の代わりに、上記の各範囲内にある一連の異なる温度でステップ(ii)を行う状況も包含するよう意図するものである。一例としては、あらかじめ接触させた混合物及び有機アルミニウム化合物は、高温で接触させた後、完成した触媒組成物のより長期的な保管のため、より低い温度まで冷却することができる。
第2の時間は、いずれの特定の時間にも限定されない。ゆえに第2の時間は、1〜10秒の短い時間から、24〜48時間の長い時間まで、またはそれ以上にわたることができる。適切な第2の時間は、他の変数の中でも特に、例えば温度、あらかじめ接触させた混合物及び有機アルミニウム化合物の量、ステップ(ii)における希釈剤の存在、混合の程度、ならびに長期保存に対する考慮に依存することができる。しかしながら、概して第2の時間は約5秒以上、約10秒以上、約30秒以上、約1分以上、約5分以上及び約10分以上などとすることができる。触媒組成物に対し、数日または数週間にわたりうる長期保存を意図しないと仮定すると、第2の時間の典型的な範囲としては、約1秒〜約48時間、約10秒〜約48時間、約30秒〜約24時間、約30秒〜約6時間、約1分〜約6時間、約5分〜約24時間、または10分〜約8時間が含まれうるが、これらに限定されない。
多くの場合ステップ(ii)は、あらかじめ接触させた混合物中に存在する希釈剤と同じであるか、または異なる希釈剤中で、あらかじめ接触させた混合物(例えば乾燥混合物、スラリーなど)を有機アルミニウム化合物の溶液と組み合わせ、有機アルミニウム化合物及びあらかじめ接触させた混合物(例えば、固体メタロセン化合物と前もって組み合わせた活性化剤担体など)が確実に充分接触するよう混合することによって行うことができる。しかしながら本明細書において説明するように、有機アルミニウム化合物を他の触媒系成分と充分に接触させるか、または組み合わせる、当業者に公知の任意の好適な手順を使用することができる。一部の態様においては、有機アルミニウム化合物は、任意の好適な炭化水素溶媒中で溶液として存在することができる。炭化水素溶媒の非限定的な例としては、シクロヘキサン、イソブタン、n‐ブタン、n‐ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ヘキサン、ヘプタンなど、及びそれらの組合せが含まれうる。
本発明と合致した特定の態様においては、触媒組成物を作製するプロセスは、(i)活性化剤担体及び固体メタロセン化合物を第1の時間接触させて、あらかじめ接触させた混合物を形成させること、ならびに(ii)このあらかじめ接触させた混合物を有機アルミニウム化合物と第2の時間接触させて、触媒組成物を作製することを含む(またはそれらから本質的に成るか、もしくはそれらから成る)ことができ、上記の固体メタロセン化合物は触媒調製プロセス中に溶解せず、溶液とならない。
関連する態様においては、本発明と合致する触媒組成物は(i)活性化剤担体及び固体メタロセン化合物を含む、あらかじめ接触させた混合物、ならびに(ii)有機アルミニウム化合物を含むことができる。
意外なことに、これらの触媒組成物及びそれらの調製方法は、触媒活性における改善をもたらすことができる。例えばその触媒組成物の活性は、同じ重合条件下で比較した場合に、固体メタロセン化合物の代わりにメタロセン化合物の溶液(例えば、トルエンなどの芳香族炭化水素溶媒中など)を使用することによって得られる触媒系の活性よりも、(例えば約1%以上、約5%以上、約10%以上、約25%以上、約35%以上など)大きいものとすることができる。同じ重合条件とは、希釈剤としてイソブタンを使用した、重合温度90℃、反応装置圧力420psigでのスラリー重合条件を指す。さらに、触媒系の調製に使用する全ての成分を一定に保ち(例えば、同量/同種のメタロセン化合物、同量/同種の有機アルミニウム、同量/同種の活性化剤担体、例えばフッ化シリカ被覆アルミナ、または硫酸化アルミナなど)、全ての重合条件を一定に保つ(例えば、同じ重合温度、同じ圧力など)。ゆえに唯一の差異は、触媒系の調製においてメタロセン化合物の溶液の代わりに固体メタロセン化合物を使用することであり、すなわち液相成分に対する固体成分としてのメタロセン化合物である。
別の態様においては、上記の触媒組成物の活性は、固体メタロセン化合物の代わりにメタロセン化合物の溶液を使用することによって得られる触媒系の活性よりも、約1%〜約200%、約1%〜約100%、約5%〜約150%、約5%〜約75%、または約5%〜約50%など、大きいものとすることができる。この場合も比較は同じ重合条件下でなされ、唯一の差異が、触媒系の調製においてメタロセン化合物の溶液の代わりに固体メタロセン化合物を使用することであり、すなわち液相成分に対する固体成分としてのメタロセン化合物であるような条件下である。
本発明の他の態様においては、メタロセン化合物、活性化剤担体及び有機アルミニウム化合物を含有する触媒組成物を調製するプロセスは、
(a)活性化剤担体;
(b)固体メタロセン化合物;及び
(c)有機アルミニウム化合物
を任意の順番で接触させて、上記の触媒組成物を作製することを含む(または、それらから本質的に成るか、もしくはそれらから成る)ことができる。
概して、このプロセスの特徴(特に、例えば活性化剤担体、有機アルミニウム化合物、固体メタロセン化合物、接触させる順番)は、本明細書において独立して説明しており、これらの特徴は、任意の組合せで組み合わせて、このプロセスをさらに説明することができる。さらに、別段の定めがない限り、このプロセスに列挙されるステップのいずれかの前、その間、及び/またはその後に、他のプロセスのステップを行うことができる。加えて、このプロセスに従って作製した触媒組成物は本開示の範囲内であり、本明細書に包含される。
このプロセスにおいては、活性化剤担体、固体メタロセン化合物及び有機アルミニウム化合物を、任意の好適な条件下にて、任意の順番で接触させるか、または組み合わせて、触媒組成物を形成させることができる。よって、様々な温度及び様々な時間を用いることができる。例えば触媒成分は、約0℃〜約100℃、あるいは約0℃〜約75℃、あるいは約10℃〜約75℃、あるいは約20℃〜約60℃、あるいは約20℃〜約50℃、あるいは約15℃〜約45℃、または約20℃〜約40℃の範囲の温度で接触させることができる。これらの態様及び他の態様においては、これらの温度範囲は、単一の固定温度の代わりに、上記の各範囲内にある一連の異なる温度で成分を接触させる状況も包含するよう意図するものである。一例としては、触媒系の成分の最初の接触を高温で行った後、完成した触媒組成物のより長期的な保管のため、より低い温度まで冷却することができる。
成分を接触させて触媒組成物を形成させる時間の長さは、いずれの特定の時間にも限定されない。ゆえにこの時間は、例えば1〜10秒の短い時間から、24〜48時間の長い時間まで、またはそれ以上とすることができる。適切な時間は、他の変数の中でも特に、例えば接触温度、接触させるか、または組み合わせる活性化剤担体、固体メタロセン化合物及び有機アルミニウム化合物それぞれの量、希釈剤の存在、混合の程度、ならびに長期保存に対する考慮に依存することができる。しかしながら、概してその接触させる時間は約5秒以上、約10秒以上、約30秒以上、約1分以上、約5分以上及び約10分以上などとすることができる。触媒組成物に対し、数日または数週間にわたりうる長期保存を意図しないと仮定すると、その接触時間の典型的な範囲としては、約1秒〜約48時間、約10秒〜約48時間、約30秒〜約24時間、約30秒〜約6時間、約1分〜約6時間、約5分〜約24時間、または10分〜約8時間が含まれうるが、これらに限定されない。
多くの場合、活性化剤担体及び固体メタロセン化合物のうちの1つまたはその両方が、スラリーとして存在することができる。一部の態様においては、活性化剤担体は、第1の希釈剤中の活性化剤担体のスラリーとして存在することができる。追加的または代替的に、固体メタロセン化合物は、第2の希釈剤中の固体メタロセン化合物のスラリーとして存在することができる。本発明の態様と合致して、第1の希釈剤及び/または第2の希釈剤は、固体メタロセン化合物を溶解しない炭化水素を含むことができ、さらに、第1の希釈剤及び第2の希釈剤は同じであるか、または異なるものとすることができる。例えば第1の希釈剤及び/または第2の希釈剤は、任意の好適な無極性炭化水素を含むことができ、第1の希釈剤及び第2の希釈剤は同じであるか、または異なるものとすることができる。希釈剤の実例及び非限定的な例としては、プロパン、シクロヘキサン、イソブタン、n‐ブタン、n‐ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、n‐ヘキサンなど、またはそれらの組合せが含まれうるが、これらに限定されない。多くの場合、有機アルミニウム化合物は、任意の好適な炭化水素溶媒中で溶液として存在することができる。炭化水素溶媒の非限定的な例としては、シクロヘキサン、イソブタン、n‐ブタン、n‐ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ヘキサン、ヘプタンなど、及びそれらの組合せ;またはイソブタン、イソペンタン、ネオペンタンもしくはそれらの組合せが含まれうる。
一態様においては、上記の触媒組成物は、まず有機アルミニウム化合物及び活性化剤担体を接触させ、次に固体メタロセン化合物を組み合わせ、全ての成分が確実に充分接触するよう混合することによって調製することができる。別の態様においては、この触媒組成物は、まず有機アルミニウム化合物及び固体メタロセン化合物を接触させ、次に活性化剤担体を組み合わせ、全ての成分が確実に充分接触するよう混合することによって調製することができる。さらに別の一態様においては、この触媒組成物は、有機アルミニウム化合物、活性化剤担体及び固体メタロセン化合物を実質的に同時に組み合わせ、全ての成分が確実に充分接触するよう混合することによって調製することができる。これらの添加順序の各々では、活性化剤担体は第1の希釈剤中のスラリーとして存在するか、または代替的に、活性化剤担体は乾燥固体として存在することができる。同様に、固体メタロセン化合物は第2の希釈剤(第1の希釈剤と同じか、もしくは異なる)中のスラリーとして存在するか、または代替的に、固体メタロセン化合物は乾燥固体として存在することができる。これらの態様及び他の態様においては、有機アルミニウム化合物は、好適な炭化水素溶媒中の溶液として存在することができる。
よって一態様においては、上記の触媒組成物は、第1の希釈剤中の活性化剤担体のスラリーと、第2の希釈剤中の固体メタロセン化合物のスラリーと、有機アルミニウム化合物の溶液と、を組み合わせ、全ての成分が確実に充分接触するよう混合することによって調製することができる。別の態様においては、この触媒組成物は、固体メタロセン化合物(乾燥)と、第1の希釈剤中の活性化剤担体のスラリーと、有機アルミニウム化合物の溶液と、を組み合わせ、全ての成分が確実に充分接触するよう混合することによって調製することができる。さらに別の態様においては、この触媒組成物は、活性化剤担体(乾燥)と、第2の希釈剤中の固体メタロセン化合物のスラリーと、有機アルミニウム化合物の溶液と、を組み合わせ、全ての成分が確実に充分接触するよう混合することによって調製することができる。さらに別の態様においては、この触媒組成物は、乾燥活性化剤担体と、乾燥固体メタロセン化合物と、有機アルミニウム化合物の溶液と、を組み合わせ、全ての成分が確実に充分接触するよう混合することによって調製することができる。本明細書において考察したように、活性化剤担体、有機アルミニウム化合物及び固体メタロセン化合物は任意の順番で接触させるか、または組み合わせることができる。
本発明と合致した特定の態様においては、触媒組成物を作製するプロセスは、(a)活性化剤担体、(b)固体メタロセン化合物、及び(c)有機アルミニウム化合物を任意の順番で接触させて、触媒組成物を作製することを含む(またはそれから本質的に成るか、もしくはそれから成る)ことができ、上記の固体メタロセン化合物は触媒調製プロセス中に溶解せず、溶液とならない。
関連する態様においては、本発明と合致する触媒組成物は(a)活性化剤担体、(b)固体メタロセン化合物、及び(c)有機アルミニウム化合物を含むことができる。
意外なことに、これらの触媒組成物及びそれらの調製方法は、触媒活性における改善をもたらすことができる。例えばその触媒組成物の活性は、同じ重合条件下で比較した場合に、固体メタロセン化合物の代わりにメタロセン化合物の溶液(例えば、トルエンなどの芳香族炭化水素溶媒中など)を使用することによって得られる触媒系の活性よりも、(例えば約1%以上、約5%以上、約10%以上、約25%以上、約35%以上など)大きいものとすることができる。同じ重合条件とは、希釈剤としてイソブタンを使用した、重合温度90℃、反応装置圧力420psigでのスラリー重合条件を指す。さらに、触媒系の調製に使用する全ての成分を一定に保ち(例えば、同量/同種のメタロセン化合物、同量/同種の有機アルミニウム、同量/同種の活性化剤担体、例えばフッ化シリカ被覆アルミナ、または硫酸化アルミナなど)、全ての重合条件を一定に保つ(例えば、同じ重合温度、同じ圧力など)。ゆえに唯一の差異は、触媒系の調製においてメタロセン化合物の溶液の代わりに固体メタロセン化合物を使用することであり、すなわち液相成分に対する固体成分としてのメタロセン化合物である。
別の態様においては、上記の触媒組成物の活性は、固体メタロセン化合物の代わりにメタロセン化合物の溶液を使用することによって得られる触媒系の活性よりも、約1%〜約200%、約1%〜約100%、約5%〜約150%、約5%〜約75%、または約5%〜約50%など、大きいものとすることができる。この場合も比較は同じ重合条件下でなされ、唯一の差異が、触媒系の調製においてメタロセン化合物の溶液の代わりに固体メタロセン化合物を使用することであり、すなわち液相成分に対する固体成分としてのメタロセン化合物であるような条件下である。
本発明の特定の態様と合致して、上記の触媒組成物及びその触媒組成物を調製する方法は、1種よりも多いメタロセン化合物を含むことができる。そのような例では、第2のメタロセン化合物に対する第1のメタロセン化合物の重量比は、約1:100〜約100:1、約1:50〜約50:1、約1:25〜約25:1、約1:10〜約10:1、または約1:5〜約5:1の範囲とすることができる。したがって、第2のメタロセン化合物に対する第1のメタロセン化合物の重量比の好適な範囲としては、約1:15〜約15:1、約1:10〜約10:1、約1:8〜約8:1、約1:5〜約5:1、約1:4〜約4:1、約1:3〜約3:1、約1:2〜約2:1、約1:1.8〜約1.8:1、約1:1.5〜約1.5:1、約1:1.3〜約1.3:1、約1:1.25〜約1.25:1、約1:1.2〜約1.2:1、約1:1.15〜約1.15:1、約1:1.1〜約1.1:1、または約1:1.05〜約1.05:1などが含まれうるが、これらに限定されない。
概して、本明細書において開示する触媒組成物及びそれらの調製方法においては、有機アルミニウム化合物に対する活性化剤担体の重量比は、約1:10〜約1000:1、または約1:5〜約1000:1の範囲とすることができる。1種よりも多い有機アルミニウム化合物及び/または1種よりも多い活性化剤担体を使用する場合、この比は、各成分それぞれの合計重量に基づく。一態様においては、有機アルミニウム化合物に対する活性化剤担体の重量比は、約1:1〜約500:1、約1:3〜約200:1、または約1:1〜約100:1の範囲とすることができる。
同様に、活性化剤担体に対するメタロセン化合物の重量比は、約1:1〜約1:1,000,000、または約1:5〜約1:250,000の範囲とすることができる。1種よりも多いメタロセン化合物及び/または1種よりも多い活性化剤担体を使用する場合、この比は、各成分それぞれの合計重量に基づく。一態様においては、活性化剤担体に対するメタロセン化合物の重量比は、約1:10〜約1:10,000、または約1:20〜約1:1000の範囲とすることができる。
一部の態様においては、上記の触媒組成物及びその調製方法は、アルミノキサン化合物、有機ホウ素化合物もしくは有機ホウ酸エステル化合物、イオン化しているイオン性化合物、及び/もしくは他の類似材料を実質的に含まず;あるいは、アルミノキサンを実質的に含まず;あるいは、有機ホウ素化合物もしくは有機ホウ酸エステル化合物を実質的に含まず;または、イオン化しているイオン性化合物を実質的に含まない。これらの態様においては、この触媒組成物は、これらのさらなる材料が存在せずに、本明細書において考察したように触媒活性を有する。例えば本発明の触媒組成物は、固体メタロセン化合物、活性化剤担体及び有機アルミニウム化合物から本質的に成ることができ、この触媒組成物においては他の材料が存在せず、この触媒組成物は、上記の材料が存在せずに、その触媒組成物の触媒活性から約10%超で、その触媒組成物の活性を増加/減少させる。
メタロセン化合物
本発明と合致するメタロセン系触媒組成物は、架橋メタロセン化合物または非架橋メタロセン化合物を含有することができる。このメタロセン化合物は、例えば元素周期表のIIIB〜VIIIB族からの遷移金属(1種、または2種以上)を含むことができる。一態様においては、このメタロセン化合物は、III、IV、VもしくはVI族の遷移金属、または2種以上の遷移金属の組合せを含むことができる。このメタロセン化合物は、クロム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウムもしくはそれらの組合せを含むことができ、または他の態様においては、チタン、ジルコニウム、ハフニウムもしくはそれらの組合せを含むことができる。したがってこのメタロセン化合物は、チタンまたはジルコニウムまたはハフニウムを、単独または組合せのいずれかで含むことができる。
本発明の一部の態様においては、上記のメタロセン化合物は、例えばチタン、ジルコニウムまたはハフニウムを含む架橋メタロセン化合物を含むことができ、例えば、フルオレニル基を含み、架橋基上にアリール基を含まない架橋ジルコニウム系メタロセン化合物もしくは架橋ハフニウム系メタロセン化合物、またはシクロペンタジエニル基及びフルオレニル基を含み、架橋基上にアリール基を含まない架橋ジルコニウム系メタロセン化合物もしくは架橋ハフニウム系メタロセン化合物などを含むことができる。一部の態様においては、このような架橋メタロセンは、架橋基及び/またはシクロペンタジエニル型基(例えば、シクロペンタジエニル基、フルオレニル基など)上に、アルケニル置換基(例えば、末端アルケニル)を含有することができる。別の態様においては、このメタロセン化合物は、フルオレニル基、及び架橋基上のアリール基を含む、架橋ジルコニウム系メタロセン化合物もしくは架橋ハフニウム系メタロセン化合物;あるいは、シクロペンタジエニル基及びフルオレニル基、ならびに架橋基上のアリール基を含む、架橋ジルコニウム系メタロセン化合物もしくは架橋ハフニウム系メタロセン化合物;あるいは、フルオレニル基、及び架橋基上のアリール基を含む、架橋ジルコニウム系メタロセン化合物;または、フルオレニル基、及び架橋基上のアリール基を含む、架橋ハフニウム系メタロセン化合物を含むことができる。これらの態様及び他の態様においては、架橋基上のアリール基はフェニル基とすることができる。任意に、これらの架橋メタロセンは、架橋基上及び/またはシクロペンタジエニル型基上に、アルケニル置換基(例えば、末端アルケニル)を含有することができる。
一部の態様においては、上記のメタロセン化合物は、2つのインデニル基を含む、架橋ジルコニウム系メタロセン化合物または架橋ハフニウム系メタロセン化合物(例えば、ビス‐インデニルメタロセン化合物)を含むことができる。ゆえにこのメタロセン化合物は、2つのインデニル基を含む架橋ジルコニウム系メタロセン化合物、または2つのインデニル基を含む架橋ハフニウム系メタロセン化合物を含むことができる。一部の態様においては、アリール基が架橋基上に存在することができるが、他の態様においては、架橋基上にアリール基は存在しない。任意に、これらの架橋インデニルメタロセンは、架橋基上及び/またはインデニル基(1つまたは両方のインデニル基)上に、アルケニル置換基(例えば、末端アルケニル)を含有することができる。架橋基の架橋原子は、例えば炭素原子またはケイ素原子とすることができ、あるいは架橋は、2個の炭素原子の連鎖、2個のケイ素原子の連鎖などを含有することができる。
本発明の態様と合致した触媒系に使用することができる架橋メタロセン化合物(例えば、ジルコニウムまたはハフニウムを含む架橋メタロセン化合物)の実例及び非限定的な例は、米国特許第7,026,494号、同第7,041,617号、同第7,226,886号、同第7,312,283号、同第7,517,939号及び同第7,619,047号において記載されており、これらの開示は、参照によりそれらの全体が本明細書に援用される。
本発明の一部の態様においては、上記のメタロセン化合物は、非架橋メタロセン;あるいは、非架橋ジルコニウム系メタロセン化合物もしくは非架橋ハフニウム系メタロセン化合物、ならびに/または非架橋ジルコニウム系二核メタロセン化合物及び/もしくは非架橋ハフニウム系二核メタロセン化合物;あるいは、2つのシクロペンタジエニル基、2つのインデニル基、またはシクロペンタジエニル基及びインデニル基を含有する、非架橋ジルコニウム系メタロセン化合物または非架橋ハフニウム系メタロセン化合物;あるいは、2つのシクロペンタジエニル基、2つのインデニル基、またはシクロペンタジエニル基及びインデニル基を含有する非架橋ジルコニウム系メタロセン化合物を含むことができる。本発明の態様と合致した触媒系に使用することができる非架橋メタロセン化合物(例えば、ジルコニウムまたはハフニウムを含む非架橋メタロセン化合物)の実例及び非限定的な例は、米国特許第7,199,073号、同第7,226,886号、同第7,312,283号及び同第7,619,047号において記載されており、これらの開示は参照によりそれらの全体が本明細書に援用される。
さらに、上記のメタロセン化合物は、例えば米国特許第7,919,639号及び同第8,080,681号において記載されている非架橋二核メタロセンなどの、非架橋二核メタロセンを含むことができ、これらの開示は参照によりそれらの全体が本明細書に援用される。このメタロセン化合物は、非架橋ジルコニウム系二核メタロセン化合物及び/または非架橋ハフニウム系二核メタロセン化合物を含むことができる。例えばこのメタロセン化合物は、非架橋ジルコニウム系ホモ二核メタロセン化合物、または非架橋ハフニウム系ホモ二核メタロセン化合物、または非架橋ジルコニウム系ヘテロ二核メタロセン化合物及び/もしくは非架橋ハフニウム系ヘテロ二核メタロセン化合物(すなわち、2個のハフニウム、または2個のジルコニウム、または1個のジルコニウム及び1個のハフニウムを含む二核化合物)を含むことができる。
本発明の態様は、例えば2種メタロセン触媒組成物などの、2種以上のメタロセン化合物を使用している触媒組成物及びその触媒組成物を調製する方法にも関する。各メタロセン化合物はそれぞれ独立して、本明細書において開示している任意の架橋メタロセン化合物、または本明細書において開示している任意の非架橋メタロセン化合物とすることができる。
活性化剤担体
本発明は、活性化剤担体を含有する様々な触媒組成物、及び活性化剤担体を用いて触媒組成物を調製する様々な方法を包含する。一態様では、活性化剤担体は、電子求引性アニオンで処理された固体酸化物を含むことができる。あるいは、別の態様では、活性化剤担体は、電子求引性アニオンで処理された固体酸化物を含むことができ、固体酸化物はルイス酸金属イオンを含む。適切な活性化剤担体の非限定的な例は、例えば、米国特許第7,294,599号、同第7,601,665号、同第7,884,163号及び同第8,309,485号に開示され、当該特許の全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
固体酸化物は、アルミナのような酸化物材料、シリカ−アルミナのようなその「混合酸化物」、1つの酸化物の別の酸化物上へのコーティング、並びにそれらの組み合わせ及び混合物を包含することができる。シリカ−アルミナのような混合酸化物は、単一の、又は酸素と結合して固体酸化物を形成する2つ以上の金属を有する多相の化学相であってもよい。活性化剤担体を形成するのに使用することができる混合酸化物の例としては、単独でも又は組み合わせてもよく、シリカ−アルミナ、シリカ−チタニア、シリカ−ジルコニア、アルミナ−チタニア、アルミナ−ジルコニア、アルミン酸亜鉛、アルミナ−ボリア、シリカ−ボリア、アルミノリン酸塩−シリカ、チタニア−ジルコニア等、を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。本明細書で使用される固体酸化物はまた、米国特許第7,884,163号に記載されているような、シリカ被覆アルミナのような酸化物材料を包含することができる。
したがって、一態様では、固体酸化物は、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ被覆アルミナ、リン酸アルミニウム、アルミノリン酸塩、ヘテロポリタングステン酸塩、チタニア、シリカ−チタニア、ジルコニア、シリカ−ジルコニア、マグネシア、ボリア、酸化亜鉛、それらの任意の混合酸化物、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。別の態様において、固体酸化物は、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ被覆アルミナ、リン酸アルミニウム、アルミノリン酸塩、ヘテロポリタングステン酸塩、チタニア、シリカ−チタニア、ジルコニア、シリカ−ジルコニア、マグネシア、ボリア、又は酸化亜鉛だけでなく、それらの任意の混合酸化物、若しくは、それらの任意の混合物を含むことができる。別の態様では、固体酸化物は、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、ボリア、酸化亜鉛、それらの任意の混合酸化物、又はそれらの任意の組み合わせ、を含むことができる。更に別の態様では、固体酸化物は、シリカ−アルミナ、シリカ被覆アルミナ、シリカ−チタニア、シリカ−ジルコニア、アルミナ−ボリア、又はそれらの任意の組み合わせ、を含むことができる。更に別の態様では、固体酸化物は、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ被覆アルミナ、又はそれらの任意の混合物、あるいはアルミナ、あるいはシリカ−アルミナ、あるいはシリカ被覆アルミナ、を含むことができる。
使用され得るシリカ−アルミナ又はシリカ被覆アルミナ固体酸化物材料は、約5〜約95重量%のシリカ含有量を有することができる。一態様では、これらの固体酸化物のシリカ含有量は、約10〜約80重量%、又は約20〜約70重量%のシリカであることができる。別の態様では、このような材料は、約15重量%〜約60重量%のシリカ、又は約25重量%〜約50重量%のシリカ、の範囲のシリカ含有量を有し得る。本明細書で意図される固体酸化物は、当業者に認識されるように、任意の適切な表面積、細孔容積、及び粒子径を有し得る。
固体酸化物を処理するために使用される電子吸引性成分は、処理の際に、(少なくとも1つの電子吸引性アニオンでも処理されていない固体酸化物と比較して)固体酸化物のルイス又はブレンステッド酸性度を増加させる任意の成分である可能性がある。一態様によれば、電子吸引成分は、塩、酸、又は揮発性有機化合物のような他の化合物から誘導された電子求引性アニオンであって、そのアニオンの供給源又は前駆体として働く。電子吸引性アニオンの例として、硫酸塩、重硫酸塩、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、フルオロ硫酸塩、フルオロホウ酸塩、リン酸塩、フルオロリン酸塩、トリフルオロ酢酸塩、トリフレート、フルオロジルコネート、フルオロチタネート、ホスホタングステン酸塩、タングステン酸塩、モリブデン酸塩等、並びにそれらの混合物及び組み合わせを挙げることができるが、限定されるものではない。更に、これらの電子求引性アニオンの供給源として働く他のイオン性又は非イオン性化合物も使用することができる。電子求引性アニオンは、本明細書で提供されるいくつかの態様において、フッ化物、塩化物、臭化物、リン酸塩、トリフラート、重硫酸塩、若しくは硫酸塩等、又はそれらの任意の組み合わせであることができる、又は含み得る、と考えられる。他の態様では、電子求引性アニオンは、硫酸塩、重硫酸塩、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、フルオロ硫酸塩、フルオロホウ酸塩、リン酸塩、フルオロリン酸塩、トリフルオロ酢酸塩、トリフラート、フルオロジルコネート、フルオロチタネート等、又はそれらの組み合わせを含み得る。更に、他の態様では、電子求引性アニオンはフッ化物及び/又は硫酸塩を含み得る。
活性化剤担体は、一般的に、活性化剤担体の重量に基づいて、約1〜約25重量%の電子求引性アニオンを含み得る。本明細書で提供される特定の態様において、活性化剤担体は、活性化剤担体の総重量に基づいて約1〜約20重量%、約2〜約20重量%、約3〜約20重量%、約2〜約15重量%、約3〜約15重量%、約3〜約12重量%、又は約4〜約10重量%の電子求引性アニオンを含み得る。
一態様では、活性化剤担体は、フッ化アルミナ、塩素化アルミナ、臭化アルミナ、硫酸化アルミナ、リン酸化アルミナ、フッ化シリカ−アルミナ、塩素化シリカ−アルミナ、臭化シリカ−アルミナ、硫酸化シリカ−アルミナ、リン酸化シリカ−アルミナ、フッ化シリカ−ジルコニア、塩素化シリカ−ジルコニア、臭化シリカ−ジルコニア、硫酸化シリカ−ジルコニア、フッ化シリカ−チタニア、フッ化シリカ被覆アルミナ、硫酸化シリカ被覆アルミナ、リン酸化シリカ被覆アルミナ等、及びそれらの任意の混合物又は組み合わせを含み得る。別の態様では、本明細書に記載のプロセス及び触媒系で使用される活性化剤担体は、フッ化固体酸化物及び/又は硫酸化固体酸化物及び/又はリン酸化固体酸化物であることができる、又は含み得る。それらの非限定的な例として、フッ化アルミナ、硫酸化アルミナ、リン酸化アルミナ、フッ化シリカ−アルミナ、硫酸化シリカ−アルミナ、リン酸化シリカ−アルミナ、フッ化シリカ−ジルコニア、フッ化シリカ被覆アルミナ、硫酸化シリカ被覆アルミナ、リン酸化シリカ被覆アルミナ等、及びそれらの組み合わせを挙げることができる。更に別の態様では、活性化剤担体は、フッ化アルミナ、あるいは塩素化アルミナ、あるいは硫酸化アルミナ、あるいはリン酸化アルミナ、あるいはフッ化シリカ−アルミナ、あるいは硫酸化シリカ−アルミナ、あるいはリン酸化シリカ−アルミナ、あるいはフッ化シリカ−ジルコニア、あるいは塩素化シリカ−ジルコニア、あるいは硫酸化シリカ被覆アルミナ、あるいはリン酸化シリカ被覆アルミナ、あるいはフッ化シリカ被覆アルミナを、含み得る。
本発明に有用な活性化剤担体を形成するために、様々なプロセスを使用することができる。電子吸引性成分を固体酸化物と接触させる方法、好適な電子吸引成分及び添加量、金属又は金属イオン(例えば、亜鉛、ニッケル、バナジウム、チタン、銀、銅、ガリウム、スズ、タングステン、モリブデン、ジルコニウム等、又はそれらの組み合わせ)で含浸、並びに、様々な焼手順及び条件は、例えば、米国特許第6,107,230号、第6,165,929号、第6,294,494号、第6,300,271号、第6,316,553号、第6,355,594号、第6,376,415号、第6,388,017号、第6,391,816号、第6,395,666号、第6,524,987号、第6,548,441号、6,548,442号、6,576,583号、6,613,712号、6,632,894号、6,667,274号、6,750,302号、7,294,599号、7,601,665号、7,884,163号、及び8,309,485号に開示され、当該特許の全体が参照により本明細書に組み込まれる。活性化剤担体(例えば、フッ化固体酸化物、硫酸化固体酸化物、リン酸化固体酸化物等)を調製する他の適切なプロセス及び手順は、当業者に周知である。
有機アルミニウム化合物
本発明は、有機アルミニウム化合物を含む様々な触媒組成物、及び有機アルミニウム化合物を用いて触媒組成物を調製する様々な方法を包含する。2種以上の有機アルミニウム化合物を使用することができる。例えば、2つの適切な有機アルミニウム化合物の混合物又は組み合わせを、本明細書に開示のプロセス及び触媒系に使用することができる。
いくつかの態様では、適切な有機アルミニウム化合物は、式、(RAlで表すことができ、ここで、各Rは、独立に、1〜10個の炭素原子を有する脂肪族基であることができる。例えば、各Rは、独立に、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル又はイソブチルであることができる。他の態様では、適切な有機アルミニウム化合物は、式、Al(X(X3−m、(式中、各Xは独立にヒドロカルビルであることができ、各Xは独立にアルコキシド若しくはアリールオキシド、ハライド、又は水素化物であることができ、mは1以上3以下であることができる)を有することができる。ヒドロカルビルは、本明細書では、炭化水素ラジカル基を特定するために使用され、例えば、アリール、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、シクロアルケニル、シクロアルカジエニル、アルキニル、アラルキル、アラルケニル及びアラルキニル基を含む。一態様では、各Xは、独立に、1〜18個の炭素原子、若しくは1〜8個の炭素原子を有する任意のヒドロカルビル、又は1〜10個の炭素原子を有するアルキルであることができる。例えば、本発明の特定の態様において、各Xは、独立に、メチル、エチル、プロピル、n−ブチル、sec−ブチル、イソブチル、又はヘキシル等であることができる。本発明の別の態様によれば、各Xは、独立に、いずれか1つが1〜18個の炭素原子を有するアルコキシド若しくはアリールオキシド、ハライド、又は水素化物であることができる。本発明の更に別の態様において、各Xは、独立に、フッ素及び塩素から選択することができる。Al(X(X3−m、の式中、mは1以上3以下の数であることができ、典型的にはmは3であることができる。mの値は整数に限定されない。したがって、この式は、セスキハライド化合物又は他の有機アルミニウムクラスター化合物を含み得る。
本発明による使用に適した有機アルミニウム化合物の例として、トリアルキルアルミニウム化合物、ジアルキルアルミニウムハライド化合物、ジアルキルアルミニウムアルコキシド化合物、ジアルキルアルミニウムヒドリド化合物、及びそれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。好適な有機アルミニウム化合物の特定の非限定的な例として、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリエチルアルミニウム(TEA)、トリ−n−プロピルアルミニウム(TNPA)、トリ−n−ブチルアルミニウム(TNBA)、トリイソブチルアルミニウム(TIBA)、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、水素化ジイソブチルアルミニウム、ジエ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ライド等、又はそれらの組み合わせを挙げることができる。一態様では、本明細書に開示のプロセス及び触媒系で使用される有機アルミニウム化合物は、トリエチルアルミニウム(TEA)を含む(又は、から本質的になる、又は、からなる)ことができ、一方で、別の態様では、本明細書に開示の方法及び触媒系で使用される有機アルミニウム化合物は、トリイソブチルアルミニウム(TIBA)を含む(又は、から本質的になる、又は、からなる)ことができる。更に別の態様では、TEAとTIBAとの混合物を、本明細書に開示のプロセスの有機アルミニウム成分として、(又は本明細書に開示の触媒系における有機アルミニウム成分として)使用することができる。
オレフィンモノマー及びオレフィンポリマー
本明細書で意図されるオレフィンモノマーは、典型的には、1分子当たり2〜30個の炭素原子を有し、少なくとも1つのオレフィン性二重結合を有するオレフィン化合物を含む。エチレン、プロピレン、ブテン、ヘキセン、オクテン等の単一オレフィンを使用する単独重合プロセスは、共重合、三元重合等の少なくとも1つの異なるオレフィン化合物とオレフィンモノマーを使用する反応と同様に、包含される。例えば、得られるエチレンコポリマー、ターポリマー等は、一般的に大量のエチレン(>50モルパーセント)及び少量のコモノマー(<50モルパーセント)を含むことができるが、これは必須ではない。エチレンで共重合され得るコモノマーは、しばしばそれらの分子鎖中に3〜20個の炭素原子、又は3〜10個の炭素原子を有し得る。
非環状の、環状の、多環式の、末端(α)の、内部の、直鎖の、分枝した、置換された、非置換の、官能化された及び非官能化されたオレフィンを用いても良い。例えば、オレフィンポリマーを生成するために重合され得る典型的な不飽和化合物として、エチレン、プロピレン、1−ブテン、2−ブテン、3−メチル−1−ブテン、イソブチレン、1−ペンテン、2−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、2−ヘキセン、3−ヘキセン、3−エチル−1−ヘキセン、1−ヘプテン、2−ヘプテン、3−ヘプテン、4つのノルマルオクテン(例えば、1−オクテン)、4つのノルマルノネン、5つのノルマルデセン等、又はこれらの化合物の2つ以上の混合物を挙げることができるが、これらに限定されない。シクロペンテン、シクロヘキセン、ノルボルニレン、ノルボルナジエン等を含むがこれらに限定されない環状及び二環式オレフィンもまた、本明細書に記載されるように重合され得る。スチレンを、モノマーとして又はコモノマーとして使用することもできる。一態様では、オレフィンモノマーはC−C20オレフィン、あるいはC−C20α−オレフィン、あるいはC−C12オレフィン、あるいはC−C10α−オレフィン、あるいはエチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン若しくは1−オクテン、あるいはエチレン若しくはプロピレン、あるいはエチレン、又は、あるいはプロピレンを含むことができる。
コポリマー(又は、あるいはターポリマー)が所望される場合、オレフィンモノマーは、例えば、エチレン又はプロピレンであってもよく、これは少なくとも1つのコモノマー(例えば、C−C20α−オレフィン、C−C20α−オレフィン等)である。一態様によれば、重合プロセスにおけるオレフィンモノマーはエチレンであることができる。この態様では、適切なオレフィンコモノマーの例として、プロピレン、1−ブテン、2−ブテン、3−メチル−1−ブテン、イソブチレン、1−ペンテン、2−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、2−ヘキセン、3−エチル−1−ヘキセン、1−ヘプテン、2−ヘプテン、3−ヘプテン、1−オクテン、1−デセン、スチレン等、又はそれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。別の態様によれば、コモノマーは、α−オレフィン(例えば、C−C10α−オレフィン)を含むことができ、一方、更に別の態様では、コモノマーは、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、スチレン、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。例えば、コモノマーは、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、又はそれらの組み合わせを含むことができる。
一般的に、コポリマーを製造するために重合反応器に導入されるコモノマーの量は、モノマー及びコモノマーの総重量に基づいて約0.01〜約50重量%のコモノマーであることができる。別の態様によれば、重合反応器に導入されるコモノマーの量は、モノマー及びコモノマーの総重量に基づいて約0.01〜約40重量%のコモノマーであることができる。更に別の態様では、重合反応器に導入されるコモノマーの量は、モノマー及びコモノマーの総重量に基づいて約0.1〜約35重量%のコモノマーであることができる。更に別の態様では、重合反応器に導入されるコモノマーの量は、モノマー及びコモノマーの総重量に基づいて約0.5〜約20重量%のコモノマーであることができる。
この理論に拘束されることを意図するものではないが、分枝した、置換された、又は官能化されたオレフィンを反応物質として使用する場合、立体障害が重合反応を妨げる及び/又は遅らせる可能性があると考えられる。したがって、炭素−炭素二重結合から幾分か離れたオレフィンの分枝した及び/又は環状部分が、炭素−炭素二重結合にもっと近接して位置する同じオレフィン置換基が妨げるだろうやり方で、反応を妨げることは、予期されないであろう。
一態様によれば、少なくとも1つのモノマー/反応物質は、エチレン(又はプロピレン)であってもよく、そのため重合反応はエチレン(又はプロピレン)のみを含む単独重合、又は異なる非環状の、環状の、末端の、内部の、直鎖の、分枝した、置換された、又は非置換のオレフィンとの共重合である。更に、本明細書に開示の方法は、オレフィンが、1,3−ブタジエン、イソプレン、1,4−ペンタジエン、1,5−ヘキサジエン等を含むが、これらに限定されないジオレフィン化合物も包含することを意図する。
本明細書に包含されるオレフィンポリマーは、本明細書に記載の任意のオレフィンモノマー(及び任意のコモノマー)から製造される任意のポリマー(又はオリゴマー)を含み得る。例えば、オレフィンポリマーは、エチレンホモポリマー、プロピレンホモポリマー、エチレンコポリマー(例えば、エチレン/α−オレフィン、エチレン/1−ブテン、エチレン/1−ヘキセン、エチレン/1−オクテン等)、プロピレンコポリマー、エチレンターポリマー、プロピレンターポリマー等、及びこれらの組み合わせを含み得る。一態様では、オレフィンポリマーは、エチレンホモポリマー、エチレン/1−ブテンコポリマー、エチレン/1−ヘキセンコポリマー、又はエチレン/1−オクテンコポリマー)、又は、あるいは、エチレン/1−ヘキセンコポリマーであることができる(又は含み得る)。別の態様では、オレフィンポリマーは、ポリプロピレンホモポリマー又はプロピレン系コポリマーであることができる(又は含み得る)。いくつかの態様では、オレフィンポリマーはバイモーダルの分子量分布を有することができ、一方、他の態様では、オレフィンポリマーはマルチモーダルの分子量分布を有することができる。更に、他の態様において、オレフィンポリマーはユニモーダルの分子量分布を有することができる。
重合反応器システム及びプロセス
開示された触媒系及びそれらの製造方法は、様々な種類の重合反応器、重合反応器システム及び重合反応条件を用いる任意のオレフィン重合プロセスを意図している。本明細書で使用される場合、「重合反応器」は、オレフィンモノマー及びコモノマー(1種又は2種以上のコモノマー)を重合して、ホモポリマー、コポリマー、ターポリマー等を製造することが可能な任意の重合反応器を含む。様々な種類の重合反応器は、バッチ反応器、スラリー反応器、気相反応器、溶液反応器、高圧反応器、管状反応器、オートクレーブ反応器等、と呼ばれるもの、又はそれらの組み合わせを含む。適切な重合条件は、様々な反応器の種類に使用される。気相反応器は、流動床反応器又は段階的な水平反応器を含み得る。スラリー反応器は、垂直又は水平ループを含み得る。高圧反応器は、オートクレーブ又は管状反応器を含み得る。反応容器の種類には、バッチプロセス又は連続プロセスを含み得る。連続プロセスでは、断続的又は連続的に製品を排出することができる。重合反応器システム及びプロセスはまた、未反応モノマー、未反応コモノマー及び/又は希釈剤の部分的又は完全な直接再循環を含み得る。
重合反応器システムは、同一又は異なる種類の、単一の反応器又は多重反応器(2つの反応器、3つ以上の反応器等)を含み得る。例えば、重合反応器システムは、スラリー反応器、気相反応器、溶液反応器、又はこれらの反応器の2つ以上の組み合わせを含むことができる。多重反応器におけるポリマーの製造は、第1の重合反応器から得られたポリマーを第2の反応器に移送することを可能にする移送装置によって相互接続された少なくとも2つの別々の重合反応器において、複数の過程を含み得る。反応器の1つにおける所望の重合条件は、他の反応器の操作条件と異なっていてもよい。あるいは、多重反応器での重合は、連続重合のために1つの反応器から次の反応器へのポリマーの手動移送を含み得る。多重反応器システムは、多重ループ反応器、多重気相反応器、ループ及び気相反応器の組み合わせ、多重高圧反応器、又は高圧とループ及び/若しくは気相反応器の組み合わせ、を含む、任意の組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない。多重反応器を、直列、並列、又はその両方で動作させることが可能である。
一態様によれば、重合反応器システムは、垂直又は水平ループを含む少なくとも1つのループスラリー反応器を含むことができる。モノマー、希釈剤、触媒及びコモノマーを、重合が起こるループ反応器に連続的に供給することができる。一般的に、連続プロセスは、モノマー/コモノマー、触媒、及び希釈剤の重合反応器への連続導入、及びポリマー粒子及び希釈剤を含む懸濁液のこの反応器からの連続的な除去を含み得る。反応器流出物を流しだし、希釈剤、モノマー及び/又はコモノマーを含む液体から固体ポリマーを除去することができる。この分離工程には、様々な技術を使用することができ、熱付加及び減圧の任意の組み合わせを含み得る流しだし、サイクロン若しくはハイドロサイクロンのいずれかのサイクロン作用による分離、又は遠心分離による分離を含むが、これらに限定されない。
典型的なスラリー重合プロセス(粒子形成方法としても知られている)は、例えば、米国特許第3,248,179号、第4,501,885号、第5,565,175号、第5,575,979号、第6,239,235号、第6,262,191号及び第6,833,415号に開示されているおり、当該特許の各々は、全体が参照により本明細書に組み込まれる。
スラリー重合に使用される好適な希釈剤は、重合されるモノマー及び反応条件下で液体である炭化水素を含むが、これらに限定されない。適切な希釈剤の例として、炭化水素、例えば、プロパン、シクロヘキサン、イソブタン、n−ブタン、n−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、及びn−ヘキサン等、が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかのループ重合反応は、希釈剤を使用しないバルク条件下で行うことができる。例は、米国特許第5,455,314号に開示されているプロピレンモノマーの重合であり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
更に別の態様によれば、重合反応器システムは、少なくとも1つの気相反応器(例えば、流動床反応器)を含むことができる。そのような反応器システムは、重合条件下で、触媒が存在する中で、流動床を通して連続的に循環される1つ又は複数のモノマーを含む連続的な再循環流を用いることができる。再循環流は、流動床から回収され、反応器に戻され再循環される。同時に、ポリマー生成物を反応器から回収することができ、新規又は新鮮なモノマーを加えて、重合したモノマーを置き換えることができる。このような気相反応器は、オレフィンを気相で重合させるオレフィンの多段階気相重合のプロセスを含むことが可能であり、オレフィンは第1の重合区域において形成された触媒含有ポリマーを第2の重合区域に供給しながら、少なくとも2つの独立した気相重合区域内において気相で重合される。気相反応器の1つの種類が、米国特許第5,352,749号、第4,588,790号、及び第5,436,304号に開示されており、当該特許の各々は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
更に別の態様によれば、重合反応器システムは高圧重合反応器を含むことができ、例えば、管状反応器又はオートクレーブ反応器を含むことができる。管状反応器は、新鮮なモノマー、開始剤、又は触媒が添加されるいくつかの区域を有することができる。モノマーは、不活性気体流中に同伴され、反応器の1つの区域に導入され得る。開始剤、触媒、及び/又は触媒成分は、ガス流中に同伴され、反応器の別の区域に導入され得る。ガス流を重合のために混合することができる。熱及び圧力は、最適な重合反応条件を得るために適切に使用することができる。
更に別の態様によれば、重合反応器システムは、モノマー/コモノマーが好適な攪拌又は他の手段によって触媒組成物と接触する溶液重合反応器を含み得る。不活性有機希釈剤又は過剰モノマーを含む担体を使用することができる。必要に応じて、液体材料の存在下又は非存在下で、モノマー/コモノマーを蒸気相にして触媒反応生成物と接触させることができる。重合区域は、反応媒体中にポリマーの溶液を形成する温度及び圧力に維持することができる。撹拌を用いて、より良好な温度制御を達成し、重合区域全体にわたって均一な重合混合物を維持することができる。重合の発熱を散逸させるのに好適な手段が利用される。
重合反応器システムは、少なくとも1つの原料供給システム、少なくとも1つの触媒又は触媒成分の供給システム、及び/又は少なくとも1つのポリマー回収システムの任意の組み合わせを更に含むことができる。好適な反応器システムは、原料の精製、触媒の貯蔵及び調製、押出、反応器の冷却、ポリマーの回収、分別、リサイクル、貯蔵、積出、実験室分析、並びにプロセス制御のシステムを更に含み得る。オレフィンポリマーの所望の特性によって、必要に応じて(例えば、連続的に、パルス状に等)水素を重合反応器に添加することができる。
効率及び所望のポリマー特性を提供するために制御され得る重合条件は、温度、圧力、及び様々な反応物質の濃度を含み得る。重合温度は、触媒生産性、ポリマー分子量、及び分子量分布に影響を及ぼし得る。好適な重合温度は、ギブス自由エネルギー方程式に従う解重合温度未満の任意の温度であることができる。典型的には、これは、重合反応器の種類に応じて、例えば、約60℃〜約280℃、又は約60℃〜約120℃を含む。いくつかの反応器システムでは、重合温度は一般的に約70℃〜約110℃、又は約75℃〜約95℃の範囲内であることができる。
好適な圧力はまた、反応器及び重合タイプによって変化する。ループ反応器における液相重合の圧力は、典型的には1000psig未満であることができる。気相重合の圧力は、200〜500psigの範囲であることができる。管状又はオートクレーブ反応器における高圧重合は、一般的に約20,000〜75,000psigで実施され得る。重合反応器はまた、一般的により高い温度及び圧力で生じる超臨界領域で操作され得る。圧力/温度図の臨界点より上(超臨界相)での作動は、利点を提供し得る。
本明細書に記載の触媒組成物のいずれかを利用するオレフィン重合プロセスも本明細書に包含される。このようなプロセスの1つは、触媒組成物をオレフィンモノマー及び場合によりオレフィンコモノマーと重合反応器システム中で、重合条件下で接触させて、オレフィンポリマーを製造することを含み得る。一般的に、重合プロセスは、本明細書に開示される任意のオレフィンモノマー及び必要に応じてコモノマーを利用することができ、使用される触媒組成物は、例えば、本明細書に開示される固体メタロセン化合物のいずれか、活性化剤担体のいずれか、有機アルミニウム化合物のいずれかを利用する単一(又はデュアル)メタロセン触媒系であることができる。触媒系は、本明細書に開示されるプロセスのいずれかによって調製されることができる。
一態様では、メタロセン系触媒組成物は、(i)活性化剤担体及び固体メタロセン化合物を第1の時間帯に接触させて前接触させた混合物を形成することと、(ii)前接触させた混合物を有機アルミニウム化合物と第2の時間帯に接触させて触媒組成物を製造することと、を含むプロセスにより製造され得る。別の態様では、メタロセン系触媒組成物は、(a)活性化剤担体、(b)固体メタロセン化合物、及び(c)有機アルミニウム化合物を、任意の順序で接触させて、触媒組成物を製造することを含むプロセスにより製造され得る。
本発明による重合プロセスは、このような(即ち、固体メタロセン化合物を用いて調製された)触媒組成物を、重合条件下で、重合反応器システム中で、オレフィンモノマー及び場合によりオレフィンコモノマーと接触させて、オレフィンポリマーを製造することを含むことができる。一態様では、予想外に、これらの触媒組成物の触媒活性は、同じ重合条件下で固体メタロセン化合物の代わりにメタロセン化合物の溶液を使用して得られる触媒系の触媒活性よりも(本明細書に開示された任意の量、例えば、少なくとも約1%、少なくとも約10%、少なくとも約25%等)大きい。同じ重合条件とは、希釈剤としてイソブタンを用い、重合温度が90℃、反応器圧力が420psigであるスラリー重合条件を指す。更に、触媒系を調製するのに使用される全ての成分は一定に保持され(例えば、同じ量/種類のメタロセン化合物、同じ量/種類の有機アルミニウム、同じ量/種類の活性化剤担体、例えばフッ化シリカ被覆アルミナ又は硫酸化アルミナ等)、全ての重合条件は一定に保持される(例えば、同じ重合温度、同じ圧力等)。したがって、唯一の違いは、触媒系の調製において、メタロセン化合物の溶液の代わりに固体メタロセン化合物、即ち、メタロセン化合物を固体成分としての使用か、液相成分としての使用かである。
本発明はまた、本明細書に開示される重合プロセスのいずれかによって製造されるポリマーを対象とし、包含する。製造物品は、本発明のポリマー(例えば、エチレンコポリマー)から形成され、及び/又はこれを含むことができ、したがって、本明細書に包含される。例えば、本発明のポリマーを含み得る物品として、農業用フィルム、自動車用部品、ボトル、ドラム、繊維又は布地、食品包装用フィルム又は容器、食品サービス用品、燃料タンク、ジオメンブレン、家庭用コンテナ、ライナー、成形品、医療機器又は材料、パイプ、シート又はテープ、おもちゃ等を挙げることができるが、これらに限定されない。これらの物品を形成するために様々な方法を用いることができる。これらのプロセスの非限定的な例は、射出成形、ブロー成形、回転成形、フィルム押出、シート押出、異形押出、熱成形等を含む。更に、有益なポリマープロセス又は有益な最終用途の製品特性を提供するために、添加剤及び改質剤がこれらのポリマーにしばしば添加される。このようなプロセス及び材料は、Modern Plastics Encyclopedia, Mid-November 1995 Issue, Vol. 72, No. 12、及び Film Extrusion Manual - Process, Materials, Properties, TAPPI Press, 1992に記載されており、それらの開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
出願人はまた、本明細書に開示された重合プロセスのいずれかによって製造されたポリマーを含む製品を形成又は製造する方法を企図する。例えば、方法は、(i)重合反応器システム中で、重合条件下で、本明細書に開示される任意の触媒組成物をオレフィンモノマー及び任意のオレフィンコモノマーと接触させて、オレフィンポリマーを生成することと(触媒組成物は、本明細書に開示される任意のプロセスに従って調製され得る)、(ii)オレフィンポリマーを含む製品を形成することと、を含み得る。形成工程は、ブレンド、溶融加工、押出成形、成形又は熱成形等、及びそれらの組み合わせを含み得る。
本発明の態様及び実施形態を、以下の実施例によって更に説明するが、決して本明細書に記載される本発明の範囲を限定するものと、解釈されるべきではない。本明細書の記載を読んだ後、本発明の趣旨又は添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、これらの様々な他の態様、実施形態、修正物、及びそれらの等価物が当業者に示唆され得る。
硫酸化アルミナ活性化剤担体を以下のように調製した。ベーマイトは、W.R. Grace & Companyから「アルミナA」の名称で入手され、約300m/gの表面積及び約1.3mL/gの細孔容積を有していた。この材料は、約100マイクロメートルの平均粒子径を有する粉末として入手された。この材料を硫酸アンモニウム水溶液で初期湿潤状態に含浸させて約15%の硫酸塩に等しくした。次に、この混合物を平皿に置き、約110℃で約16時間、真空下で乾燥させた。得られた粉末混合物を焼するために、材料を約550℃で約6時間、乾燥空気流の中で流動化させた。その後、硫酸化アルミナ(「SA」)を回収し、乾燥窒素下で貯蔵し、大気に曝すことなく使用した。
フッ化シリカ被覆アルミナ活性化剤担体を以下のように調製した。ベーマイトは、W.R. Grace & Companyから「アルミナA」の名称で入手され、約300m/gの表面積及び約1.3mL/gの細孔容積、約100マイクロメートルの平均粒子径を有していた。最初に、アルミナを乾燥空気中約600℃で約6時間焼し、周囲温度に冷却し、そして25重量%SiO2に等価なテトラエチルオルトシリケートのイソプロパノール溶液と接触させた。乾燥後、シリカ被覆アルミナを600℃で、3時間焼成した。焼されたシリカ被覆アルミナを二フッ化アンモニウムのメタノール溶液で含浸させ、乾燥させ、そして乾燥空気中で600℃、3時間焼して、フッ化シリカ被覆アルミナ(7重量%F)を調製した。その後、フッ化シリカ被覆アルミナ(「FSCA」)を回収し、乾燥窒素下で貯蔵し、大気に曝すことなく使用した。
実施例1−8
触媒調製中の、メタロセン化合物の溶液の代わりに固体メタロセン化合物の使用に起因する触媒活性の改善。
実施例1〜8の重合実験を、1.8リットルのイソブタンを有する1ガロン(3.8リットル)のステンレススチール製反応器中で行った。それぞれのメタロセンをトルエンに溶解することによって、公称2mg/mLのMET−A、MET−B及びMET−Cのメタロセン溶液を調製した。メタロセン化合物は以下の構造を有していた。
Figure 0006851304
重合実験を次のように行った。「溶液」触媒調製手順では、イソブタン蒸気を排しながら、0.6mmolのトリイソブチルアルミニウム(TIBA、1Mのヘプタン溶液0.6mL)、次に100mgの活性化剤担体(SA又はFSCA)、次いでそれぞれ2mgのメタロセン化合物を含有するメタロセン溶液を反応器に添加した。チャージポートを閉じ、1.8Lのイソブタンを添加した。反応器の内容物を撹拌し、所望の重合反応温度90℃に加熱し、次いでエチレンを反応器に導入した。各重合実験の30分間、エチレンを必要に応じて供給して、420psigの圧力の目標圧力を維持した。自動加熱冷却システムにより、実験を通して反応器を所望の反応温度に維持した。
「固体」触媒調製手順において、100mgの活性化剤担体(SA又はFSCA)及びそれぞれ2mg(乾燥固体)のメタロセン化合物を数分間混合し、次いでイソブタン蒸気を排出しながら反応器に充填した。次に、0.6mmolのトリイソブチルアルミニウム(TIBA、1Mのヘプタン溶液0.6mL)を反応器に添加した。チャージポートを閉じ、1.8Lのイソブタンを添加した。反応器の内容物を撹拌し、所望の重合反応温度90℃に加熱し、次いでエチレンを反応器に導入した。各重合実験の30分間、エチレンを必要に応じて供給して、420psigの圧力の目標圧力を維持した。自動加熱冷却システムにより、実験を通して反応器を所望の反応温度に維持した。
表1は、特定の触媒成分、触媒調製中のメタロセン相、及び実施例1〜8について製造されたポリマーの量を要約する。表1の最後の欄は、メタロセン化合物の溶液の代わりに触媒調製の間に固体メタロセンを使用して達成される触媒活性の改善率を載せている。予想外に、固体メタロセン化合物の使用は、メタロセン化合物の全て、MET−A、MET−B、及びMET−C、について触媒活性の顕著な改善をもたらした。更に、とても驚くべきことに、固体メタロセン触媒調製物は、架橋メタロセン化合物及び硫酸化アルミナ(SA)を含有する触媒系の触媒活性に顕著な増加をもたらした、活性の増加は30〜40%であった(実施例1〜2及び実施例5〜6を参照)。
Figure 0006851304
本発明は、多数の態様及び実施形態、並びに特定の実施例を参照して上に記載されている。上記の詳細な説明に照らして、多くの変形が当業者に示唆されるであろう。そのような明らかな変形はすべて、添付の特許請求の範囲の完全に意図された範囲内である。本発明の他の実施形態には、以下のものが含まれ得るが、これらに限定されない(実施形態は、「含む」と記載されるが、代替的に「本質的になる」又は「からなる」ことができる)
実施形態1
触媒組成物を製造する方法であって、方法は、
(a)活性化剤担体と、
(b)固体メタロセン化合物と、
(c)有機アルミニウム化合物と、
を任意の順序で、接触させ、触媒組成物を製造すること、を含む。
実施形態2
活性化剤担体、固体メタロセン化合物、及び有機アルミニウム化合物を、触媒組成物を形成するのに十分な任意の時間、例えば約1秒〜約48時間、約30秒〜約6時間、少なくとも約5秒、少なくとも約1分等、接触させる、実施形態1に定義される方法。
実施形態3
活性化剤担体は、第1希釈剤中に活性化剤担体のスラリーとして存在する、実施形態1又は2に定義される方法。
実施形態4
固体メタロセン化合物が第2の希釈剤中に固体メタロセン化合物のスラリーとして存在する、実施形態1〜3のいずれか1つに定義される方法。
実施形態5
第1の希釈剤及び/又は第2の希釈剤は、固体メタロセン化合物を溶解しない炭化水素を含む、実施形態3又は4に定義される方法。
実施形態6
第1の希釈剤及び/又は第2の希釈剤は、任意の好適な非極性炭化水素を含み、第1の希釈剤及び第2の希釈剤は同じであるか、又は異なる、実施形態3〜5のいずれか1つに定義される方法。
実施形態7
第1の希釈剤及び/又は第2の希釈剤は、プロパン、シクロヘキサン、イソブタン、n−ブタン、n−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、n−ヘキサン、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態3〜6のいずれか1つに定義される方法。
実施形態8
プロセスの間、固体メタロセン化合物は、溶液中に溶解しない、実施形態1〜7のいずれか1つに定義される方法。
実施形態9
有機アルミニウム化合物は、任意の好適な炭化水素溶媒中に溶液として存在する、実施形態1〜8のいずれか1つに定義される方法。
実施形態10
炭化水素溶媒は、シクロヘキサン、イソブタン、n−ブタン、n−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ヘキサン、ヘプタン、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態9に定義される方法。
実施形態11
活性化剤担体及び/又は固体メタロセン化合物は、乾燥固体として存在する、実施形態1〜10のいずれか1つに定義される方法。
実施形態12
実施態様1〜11のいずれか1つに定義される方法によって製造される触媒組成物。
実施形態13
(a)活性化剤担体と、
(b)固体メタロセン化合物と、
(c)有機アルミニウム化合物と、を含む、触媒組成物。
実施形態14
触媒組成物の活性は、同じ重合条件下で固体メタロセン化合物の代わりに、メタロセン化合物の溶液を使用して得られる触媒系の活性よりも(本明細書に開示される任意の量、例えば、少なくとも約1%、少なくとも約10%、少なくとも約25%等)高い、実施形態1〜13のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態15
触媒組成物の活性は、同じ重合条件下で固体メタロセン化合物の代わりに、メタロセン化合物の溶液を使用して得られる触媒系の活性よりも約1%〜約100%高い、又は約5%〜約50%高い等、実施形態1〜14のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態16
触媒組成物を製造する方法であって、方法は、
(i)活性化剤担体及び固体メタロセン化合物を第1の時間帯に接触させて前接触混合物を形成することと、
(ii)前接触混合物を有機アルミニウム化合物と第2の時間帯に接触させて触媒組成物を生成することと、を含む、方法。
実施形態17
第1の時間帯は、前接触混合物を形成するのに十分な任意の時間、例えば約10秒〜約48時間、約30秒〜約6時間、少なくとも約5秒、少なくとも約1分等、である、実施形態16に定義される方法。
実施形態18
第2の時間帯は、触媒組成物を形成するのに十分な任意の時間、例えば、約1秒〜約48時間、約1分〜約6時間、少なくとも約5分、少なくとも約10分等、である、実施形態16又は17に定義される方法。
実施形態19
活性化剤担体は、第1の希釈剤中に活性化剤担体のスラリーとして存在する、実施形態16〜18のいずれか1つに定義される方法。
実施形態20
固体メタロセン化合物は、第2の希釈剤中に固体メタロセン化合物のスラリーとして存在する、実施形態16〜19のいずれか1つに定義される方法。
実施形態21
第1の希釈剤及び/又は第2の希釈剤は、固体メタロセン化合物を溶解しない炭化水素を含む、実施形態19又は20に定義される方法。
実施形態22
第1の希釈剤及び/又は第2の希釈剤は、任意の好適な非極性炭化水素を含み、第1の希釈剤及び第2の希釈剤が同じであるか、又は異なる、実施形態19〜21のいずれか1つに定義される方法。
実施形態23
第1の希釈剤及び/又は第2の希釈剤は、プロパン、シクロヘキサン、イソブタン、n−ブタン、n−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、n−ヘキサン、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態19〜22のいずれか1つに定義される方法。
実施形態24
固体メタロセン化合物は、プロセスの間溶液中に溶解しない、実施形態16〜23のいずれか1つに定義される方法。
実施形態25
有機アルミニウム化合物は、任意の好適な炭化水素溶媒中に溶液として存在する、実施形態16〜24のいずれか1つに定義される方法。
実施形態26
炭化水素溶媒は、シクロヘキサン、イソブタン、n−ブタン、n−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ヘキサン、ヘプタン、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態25に定義される方法。
実施形態27
活性化剤担体及び/又は固体メタロセン化合物は、乾燥固体として存在する、実施形態16〜26のいずれか1つに定義される方法。
実施形態28
実施形態16〜27のいずれか1つに定義される方法により製造される触媒組成物。
実施形態29
(i)活性化剤担体及び固体メタロセン化合物を含む前接触混合物と、
(ii)有機アルミニウム化合物と、を含む、触媒組成物。
実施形態30
触媒組成物の活性は、同じ重合条件下で、固体メタロセン化合物の代わりにメタロセン化合物の溶液を使用して得られる触媒系の活性よりも(本明細書に開示される任意の量、例えば、少なくとも約1%、少なくとも約10%、少なくとも約25%等)高い、実施形態16〜29のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態31
触媒組成物の活性は、同じ重合条件下で、固体メタロセン化合物の代わりに、メタロセン化合物の溶液を使用して得られる触媒系の活性よりも約1%〜約100%高い、又は約5%〜約50%高い等、実施形態16〜30のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態32
活性化剤担体は、電子吸引性アニオンで処理された固体酸化物を含む、例えば、本明細書に開示される任意の電子求引性アニオンで処理された任意の固体酸化物を含む、実施形態1〜31のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態33
固体酸化物は、シリカ、アルミナ、シリカーアルミナ、シリカ被覆アルミナ、リン酸アルミニウム、アルミノリン酸塩、ヘテロポリタングステン酸塩、チタニア、ジルコニア、マグネシア、ボリア、酸化亜鉛、それらの混合酸化物、又はそれらの任意の混合物を含み、及び、電子求引性アニオンは、硫酸塩、重硫酸塩、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、フルオロ硫酸塩、フルオロホウ酸塩、リン酸塩、フルオロリン酸塩、トリフルオロ酢酸塩、トリフレート、フルオロジルコネート、フルオロチタネート、ホスホタングステン酸塩、又はそれらの任意の組み合わせを含む、実施形態32に定義される方法又は組成物。
実施形態34
活性化剤担体は、フッ化固体酸化物、硫酸化固体酸化物、リン酸化固体酸化物、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態1〜32のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態35
活性化剤担体は、フッ化アルミナ、塩素化アルミナ、臭化アルミナ、硫酸化アルミナ、リン酸化アルミナ、フッ化シリカ−アルミナ、塩素化シリカ−アルミナ、臭化シリカ−アルミナ、硫酸化シリカ−アルミナ、硫酸化シリカ−アルミナ、フッ化シリカ−ジルコニア、塩素化シリカ−ジルコニア、臭化シリカ−ジルコニア、硫酸化シリカ−ジルコニア、フッ化シリカ−チタニア、フッ化シリカ被覆アルミナ、硫酸化シリカ被覆アルミナ、リン酸化シリカ被覆アルミナ、又はそれらの任意の組み合わせ、を含む、実施形態1〜32のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態36
活性化剤担体は、フッ化アルミナ、フッ化シリカ−アルミナ、フッ化シリカ−ジルコニア、フッ化シリカ被覆アルミナ、又はそれらの任意の組み合わせ(例えば、フッ化シリカ−アルミナ、又はフッ素化シリカ被覆アルミナ)を含む、実施形態1〜32のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態37
活性化剤担体は、硫酸化アルミナ、硫酸化シリカ−アルミナ、硫酸化シリカ被覆アルミナ、又はそれらの任意の組み合わせ(例えば、硫酸化アルミナ)を含む、実施形態1〜32のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態38
活性化剤担体は、本明細書に開示される任意の金属又は金属イオン、例えば亜鉛、ニッケル、バナジウム、チタン、銀、銅、ガリウム、スズ、タングステン、モリブデン、ジルコニウム、又はそれらの任意の組み合わせ、を更に含む、実施形態1〜37のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態39
有機アルミニウム化合物は、本明細書中に開示される任意の有機アルミニウム化合物を含む、実施形態1〜38のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態40
有機アルミニウム化合物は、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ−n−プロピルアルミニウム、トリ−n−ブチルアルミニウム、トリイソ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、
水素化ジイソブチルアルミニウム、ジエ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ライド、又はそれらの任意の組み合わせを含む、実施形態1〜39のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態41
有機アルミニウム化合物は、トリエチルアルミニウムを含む、実施形態39又は40に定義される方法又は組成物。
実施形態42
有機アルミニウム化合物は、トリイソブチルアルミニウムを含む、実施形態39又は40に定義される方法又は組成物。
実施形態43
触媒組成物は、アルミノキサン化合物、有機ホウ素又は有機ホウ酸塩化合物、イオン化イオン性化合物、又はそれらの組み合わせを実質的に含まない、実施形態1〜42のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態44
メタロセン化合物は、架橋メタロセン化合物、例えば、本明細書に開示される任意の架橋メタロセン化合物等を含む、実施形態1〜43のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態45
メタロセン化合物は、フルオレニル基を有する、及び架橋基上にアリール基を有しない架橋ジルコニウム系メタロセン化合物を含む、実施形態1〜44のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態46
メタロセン化合物は、シクロペンタジエニル基及びフルオレニル基を有する、及び架橋基上にアリール基を有しない架橋ジルコニウム系メタロセン化合物を含む、実施形態1〜44のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態47
メタロセン化合物は、フルオレニル基を有し、及び架橋基上にアリール基を有する架橋ジルコニウム又はハフニウム系メタロセン化合物を含む、実施形態1〜44のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態48
メタロセン化合物は、シクロペンタジエニル基及びフルオレニル基を有し、及び架橋基上にアリール基を有する架橋ジルコニウム又はハフニウム系のメタロセン化合物を含む、実施形態1〜44のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態49
メタロセン化合物は、フルオレニル基を有し、及び架橋基上にアリール基を有する架橋ジルコニウム系メタロセン化合物を含む、実施形態1〜44のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態50
メタロセン化合物は、フルオレニル基を有し、及び架橋基上にアリール基を有する架橋ハフニウム系メタロセン化合物を含む、実施形態1〜44のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態51
アリール基は、フェニル基である、実施形態47〜50のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態52
メタロセン化合物は、シクロペンタジエニル基及びフルオレニル基を有する、及びアルケニル置換基を有する架橋ジルコニウム又はハフニウム系メタロセン化合物を含む、実施形態1〜44のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態53
メタロセン化合物は、2つのインデニル基を有する架橋ジルコニウム又はハフニウム系メタロセン化合物を含む、実施形態1〜44のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態54
メタロセン化合物は、2つのインデニル基を有する架橋ジルコニウム系メタロセン化合物を含む、実施態様1〜44のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態55
架橋基は、シリコン原子を含む、実施形態53又は54に定義される方法又は組成物。
実施形態56
メタロセン化合物は、非架橋メタロセン化合物、例えば、本明細書に開示される任意の非架橋メタロセン化合物を含む、実施形態1〜43のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態57
メタロセン化合物は、2つのシクロペンタジエニル基、2つのインデニル基、又はシクロペンタジエニル基及びインデニル基を含む非架橋ジルコニウム又はハフニウム系メタロセン化合物を含む、実施形態1〜43のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態58
メタロセン化合物は、2つのシクロペンタジエニル基、2つのインデニル基、又はシクロペンタジエニル基及びインデニル基を含む非架橋ジルコニウム系メタロセン化合物を含む、実施形態1〜43のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態59
メタロセン化合物は、非架橋ジルコニア系ホモ二核メタロセン化合物を含む、実施形態1〜43のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態60
メタロセン化合物は、非架橋ハフニウム系ホモ二核メタロセン化合物を含む、実施形態1〜43のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態61
メタロセン化合物は、非架橋ヘテロ二核メタロセン化合物を含む、実施形態1〜43のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態62
活性化剤担体に対するメタロセン化合物の重量比は、本明細書に開示される重量比、例えば約1:1〜約1:1,000,000、約1:10〜約1:10,000、約1:20〜約1:1000等、の範囲である、実施形態1〜61のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態63
有機アルミニウム化合物に対する活性化剤担体の重量比は、本明細書に開示される重量比、例えば約1:5〜約1000:1、約1:3〜約200:1、約1:1〜約100:1等、の範囲内である、実施形態1〜62のいずれか1つに定義される方法又は組成物。
実施形態64
実施態様1〜63のいずれか1つに定義される触媒組成物を重合条件下で重合反応器システム中でオレフィンモノマー及び任意のオレフィンコモノマーと接触させてオレフィンポリマーを製造することを含む、オレフィン重合方法。
実施形態65
オレフィンモノマーは、本明細書に開示される任意のオレフィンモノマー、例えば、任意のC−C20オレフィンを含む、実施形態64に定義される方法。
実施形態66
オレフィンモノマー及び任意のオレフィンコモノマーが、独立してC−C20アルファ−オレフィンを含む、実施形態64に定義される方法。
実施形態67
オレフィンモノマーは、エチレンを含む、実施形態64〜66のいずれか1つに定義される方法。
実施形態68
触媒組成物をエチレン及びC−C10アルファ−オレフィンを含むオレフィンコモノマーと接触させる、実施形態64〜67のいずれか1つに定義される方法。
実施形態69
触媒組成物を、エチレン及び、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、又はそれらの混合物を含むオレフィンコモノマーと接触させる、実施形態64〜68のいずれか1つに定義される方法。
実施形態70
オレフィンモノマーは、プロピレンを含む、実施形態64〜66のいずれか1つに定義される方法。
実施形態71
重合反応器システムが、バッチ式反応器、スラリー反応器、気相反応器、溶液反応器、高圧反応器、管状反応器、オートクレーブ反応器、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態64〜70のいずれか1つに定義される方法。
実施形態72
重合反応器システムは、スラリー反応器、気相反応器、溶液反応器、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態64〜71のいずれか1つに定義される方法。
実施形態73
重合反応器システムがループスラリー反応器を含む、実施形態64〜72のいずれか1つに定義される方法。
実施形態74
重合反応器システムは、単一の反応器を含む、実施形態64〜73のいずれか1つに定義される方法。
実施形態75
重合反応器システムは、2つの反応器を含む、実施形態64〜73のいずれか1つに定義される方法。
実施形態76
重合反応器システムは、3つ以上の反応器を含む、実施形態64〜73のいずれか1つに定義される方法。
実施形態77
オレフィンポリマーは、本明細書に開示される任意のオレフィンポリマーを含む、実施形態64〜76のいずれか1つに定義される方法。
実施形態78
オレフィンポリマーは、エチレンホモポリマー、エチレン/1−ブテンコポリマー、エチレン/1−ヘキセンコポリマー、又はエチレン/1−オクテンコポリマーである、実施形態64〜77のいずれか1つに定義される方法。
実施形態79
オレフィンポリマーは、エチレン/1−ヘキセンコポリマーである、実施形態64〜77のいずれか1つに定義される方法。
実施形態80
オレフィンポリマーは、ポリプロピレンホモポリマー又はプロピレン系コポリマーである、実施形態64〜77のいずれか1つに定義される方法。
実施形態81
実施形態64〜80のいずれか1つに定義されるオレフィン重合プロセスにより製造されるオレフィンポリマー。
実施形態82
実施態様81で定義されるオレフィンポリマーを含む物品。
実施形態83
オレフィンポリマーを含む製造物品を形成又は調製する方法であって、方法は、
(i)実施形態64〜80のいずれか1つに定義されるオレフィン重合プロセスを実施してオレフィンポリマーを製造することと、
(ii)例えば、本明細書に開示される任意の技術を介して、オレフィンポリマーを含む製造物品を形成することと、を含む。
実施形態84
物品は、農業用フィルム、自動車用部品、ボトル、ドラム、繊維若しくは布地、食品包装フィルム若しくは容器、食品サービス用品、燃料タンク、ジオメンブレン、家庭用コンテナ、ライナー、成形品、医療機器若しくは材料、パイプ、シート若しくはテープ、又はおもちゃである、実施形態82又は83に定義される物品。

Claims (9)

  1. (i)固体又はスラリーの活性化剤担体及び固体又はスラリーのメタロセン化合物を1分〜48時間の第1の時間接触させて、あらかじめ接触させた混合物を形成させること;ならびに
    (ii)前記あらかじめ接触させた混合物を有機アルミニウム化合物と第2の時間接触させて、触媒組成物を作製すること
    を含む、オレフィンを重合するために使用される前記触媒組成物を作製するプロセスであって、
    前記活性化剤担体が、フッ化シリカ被覆アルミナ含み、
    前記触媒組成物の活性が、同じ重合条件下で前記メタロセン化合物の代わりに前記メタロセン化合物の溶液を使用することによって得られる触媒系の活性よりも5%〜100%大きい、
    プロセス。
  2. ステップ(i)において、第1の希釈剤中の前記活性化剤担体のスラリーを、第2の希釈剤中の前記メタロセン化合物のスラリーと接触させる、請求項1記載のプロセス。
  3. ステップ(i)において、前記活性化剤担体及び前記メタロセン化合物乾燥固体である、請求項1記載のプロセス。
  4. 前記メタロセン化合物が、シクロペンタジエニル基及びフルオレニル基を含む、架橋ジルコニウム系メタロセン化合物または架橋ハフニウム系メタロセン化合物を含む、
    請求項1記載のプロセス。
  5. 前記触媒組成物の活性が、同じ重合条件下で前記メタロセン化合物の代わりに前記メタロセン化合物の溶液を使用することによって得られる触媒系の活性よりも5%〜75%大きい、
    請求項1記載のプロセス。
  6. 前記有機アルミニウム化合物が、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ‐n‐プロピルアルミニウム、トリ‐n‐ブチルアルミニウム、トリイソ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、水素化ジイソブチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムエトキシド、塩化ジエチルアルミニウム、またはそれらの任意の組合せを含
    請求項1記載のプロセス。
  7. 前記活性化剤担体に対する前記メタロセン化合物の重量比が、1:10〜1:10,000の範囲内であり;且つ
    前記有機アルミニウム化合物に対する前記活性化剤担体の重量比が、1:5〜1000:1の範囲内である、
    請求項1記載のプロセス。
  8. 前記メタロセン化合物が、2つのシクロペンタジエニル基、2つのインデニル基、又はシクロペンタジエニル基及びインデニル基を含む非架橋ジルコニウム系メタロセン化合物を含む、
    請求項1記載のプロセス。
  9. 前記第1の希釈剤及び第2の希釈剤は独立してプロパン、シクロヘキサン、イソブタン、n‐ブタン、n‐ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、n‐ヘキサン、又はそれらの組合せを含む、
    請求項2記載のプロセス。
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