JP6914095B2 - ジアルコキシマグネシウムの製造方法、オレフィン類重合用触媒成分の製造方法、オレフィン類重合用触媒の製造方法、及びオレフィン類重合体の製造方法 - Google Patents
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該反応促進剤が、下記一般式(1):
で表されるカルボン酸モノハロゲン化合物、又は下記一般式(2):
で表されるジカルボン酸ジハロゲン化合物であり、
反応系への該反応促進剤の導入を一度に行い、且つ、反応系への該金属マグネシウムの導入を複数回に分けて行うこと、
を特徴とするジアルコキシマグネシウムの製造方法を提供するものである。
R15 pAlQ3−p (IV)
(式中、R15は炭素数1〜4のアルキル基を示し、Qは水素原子あるいはハロゲン原子を示し、pは0<p≦3の実数である。R15が複数存在する場合、各R15は互いに同一であっても異なっていてもよく、Qが複数存在する場合、各Q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、(C)外部電子供与性化合物を接触させることを特徴とするオレフィン類重合用触媒の製造方法を提供するものである。
R16 qSi(OR17)4−q (V)
(式中、R16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3〜12のシクロアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルケニル基、炭素数6〜15の芳香族炭化水素基または置換基を有する炭素数6〜15の芳香族炭化水素基を示し、R16が複数存在する場合、複数のR16は互いに同一でも異なっていてもよい。R17は、炭素数1〜4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、R17が複数存在する場合、複数のR17は互いに同一でも異なっていてもよい。qは0≦q≦3の整数である。)
で表される有機ケイ素化合物、及び一般式(VI):
(R18R19N)sSiR20 4−s (VI)
(式中、R18およびR19は、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、ビニル基、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、炭素数3〜20のシクロアルケニル基または炭素数6〜20のアリール基を示し、R18およびR19は互いに同一でも異なっていてもよく、また互いに結合して環を形成してもよく、R18R19N基が複数存在する場合、複数のR18R19N基は互いに同一でも異なっていてもよい。R20は炭素数1〜20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1〜20のアルコキシ基、ビニルオキシ基、炭素数3〜20のアルケニルオキシ基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキルオキシ基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシ基を示し、R20が複数存在する場合、複数のR20は互いに同一でも異なっていてもよい。sは1から3の整数である。)
で表されるアミノシラン化合物から選択される一種以上であることを特徴とする(5)のオレフィン類重合用触媒の製造方法を提供するものである。
該反応促進剤が、下記一般式(1):
で表されるカルボン酸モノハロゲン化合物、又は下記一般式(2):
で表されるジカルボン酸ジハロゲン化合物であること、
を特徴とするジアルコキシマグネシウムの製造方法である。
R15 pAlQ3−p (IV)
(式中、R15は炭素数1〜4のアルキル基を示し、Qは水素原子あるいはハロゲン原子を示し、pは0<p≦3の実数である。R15が複数存在する場合、各R15は互いに同一であっても異なっていてもよく、Qが複数存在する場合、各Q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および(C)外部電子供与性化合物を含むことを特徴とするオレフィン類重合用触媒である。
R15 pAlQ3−p (IV)
(式中、R15は炭素数1〜4のアルキル基を示し、Qは水素原子あるいはハロゲン原子を示し、pは0<p≦3の実数である。R15が複数存在する場合、各R15は互いに同一であっても異なっていてもよく、Qが複数存在する場合、各Q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を含む。
R16 qSi(OR17)4−q (V)
(式中、R16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3〜12のシクロアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルケニル基、炭素数6〜15の芳香族炭化水素基または置換基を有する炭素数6〜15の芳香族炭化水素基を示し、R16が複数存在する場合、複数のR16は互いに同一でも異なっていてもよい。R17は、炭素数1〜4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、R17が複数存在する場合、複数のR17は互いに同一でも異なっていてもよい。qは0≦q≦3の整数である。)
で表される有機ケイ素化合物、 及び一般式(VI):
(R18R19N)sSiR20 4−s (VI)
(式中、R18およびR19は、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、ビニル基、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、炭素数3〜20のシクロアルケニル基または炭素数6〜20のアリール基を示し、R18およびR19は互いに同一でも異なっていてもよく、また互いに結合して環を形成してもよく、R18R19N基が複数存在する場合、複数のR18R19N基は互いに同一でも異なっていてもよい。R20は炭素数1〜20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1〜20のアルコキシ基、ビニルオキシ基、炭素数3〜20のアルケニルオキシ基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキルオキシ基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシ基を示し、R20が複数存在する場合、複数のR20は互いに同一でも異なっていてもよい。sは1から3の整数である。)
で表されるアミノシラン化合物から選択される一種以上が挙げられる。
上記各成分を接触させる順序は任意であるが、例えば、以下の接触順序を例示することができる。
(i)(A)本発明のオレフィン類重合用固体触媒成分→(C)外部電子供与性化合物→(B)一般式(IV)で表される有機アルミニウム化合物
(ii)(B)一般式(IV)で表される有機アルミニウム化合物→(C)外部電子供与性化合物→(A)本発明のオレフィン類重合用固体触媒成分
(iii)(C)外部電子供与性化合物→(A)本発明のオレフィン類重合用固体触媒成分→(B)一般式(IV)で表される有機アルミニウム化合物
(iv)(C)外部電子供与性化合物→(B)一般式(IV)で表される有機アルミニウム化合物→(A)本発明のオレフィン類重合用固体触媒成分
上記接触例(i)〜(iv)のうち、接触例(ii)が好適である。
なお、上記接触例(i)〜(iv)において、「→」は接触順序を意味し、例えば、「(A)本発明のオレフィン類重合用固体触媒成分→(B)一般式(IV)で表される有機アルミニウム化合物→(C)外部電子供与性化合物」は、(A)本発明のオレフィン類重合用固体触媒成分中に(B)一般式(IV)で表される有機アルミニウム化合物を添加して接触させた後、(C)外部電子供与性化合物を添加して接触させることを意味する。
<ジエトキシマグネシウムの製造>
積算型ガスメーター、滴下ロート、撹拌器及び還流冷却器を備え、内部が窒素ガスで充填されている容量2Lの四つ口フラスコ内に、金属マグネシウム粉(平均粒径(D50):118μm、粒径分布指数(SPAN):1.36)5g、無水エタノール100g及びフタル酸ジクロライド0.8g(4ミリモル)を装入後、エタノールの還流温度まで加熱し、還流状態を維持した。次いで、この中に、金属マグネシウム粉2.5gとエタノール25gの混合物を、5回に分けて添加した。
全量の添加後、加熱還流を更に2時間継続し、反応を完結させ、次いで、反応液をロータリーエバポレーターにて乾燥し、粉末状のジエトキシマグネシウム35gを得た。
次いで、得られたジエトキシマグネシウムについて、平均粒径(D50)および粒度分布指数(SPAN)を測定した。また、得られたジエトキシマグネシウムを走査型電子顕微鏡(SEM)にて粒子表面を観察した。その結果、実施例1で得られたジエトキシマグネシウム粒子の表面は、比較例1〜比較例4に比べ、平滑であった。評価結果を表1に、SEM写真を図1に示す。
レーザー回折式粒度分布測定装置(MICROTRAC HRA Model No.9320−X100、日機装社製)を用いて、ジアルコキシマグネシウムを無水エタノールに分散させて、自動測定を2回行い、粒度分布を測定し、積算体積分率10%の粒子径(D10)、積算体積分率50%の粒子径(D50)、積算体積分率90%の粒子径(D90)を求め、各平均値を、D10、D50、D90とした。そして、得られたD50の値を平均粒径とし、また、得られたD10、D50及びD90の値から、SPAN=(D90−D10)/D50の式よりSPANを算出した。
<ジアルコキシマグネシウムの調製>
フタル酸ジクロライドの添加量を、0.8g(4ミリモル)から0.4g(2ミリモル)に変更すること以外は実施例1と同様にして、ジエトキシマグネシウムの製造および分析を行った。
なお、得られたジエトキシマグネシウム粒子の表面は、比較例1、比較例3および比較例4に比べ、平滑であった。分析結果を表1に示す。
フタル酸ジクロライド0.8g(4ミリモル)に代えて、ヨウ素0.5g(4ミリモル)を使用すること以外は、実施例1と同様にして、ジエトキシマグネシウムの製造および分析を行った。
得られたジエトキシマグネシウムの分析結果を表1に示す。また、得られたジエトキシマグネシウムのSEM写真を図2に示す。
フタル酸ジクロライド0.8g(4ミリモル)に代えて、塩化マグネシウム0.38g(4ミリモル)を使用すること以外は実施例1と同様にして、ジエトキシマグネシウムの製造および分析を行った。
得られたジエトキシマグネシウムの分析結果を表1に示す。
フタル酸ジクロライド0.8g(4ミリモル)に代えて、四塩化チタン0.76g(4ミリモル)とすること以外は実施例1と同様にして、ジエトキシマグネシウムの製造および分析を行った。
得られたジエトキシマグネシウムの分析結果を表1に示す。また、得られたジエトキシマグネシウムのSEM写真を図3に示す。
金属マグネシウム粉5g、無水エタノール100g及びフタル酸ジクロライド0.8g(4ミリモル)を装入することに代えて、金属マグネシウム粉5g、無水エタノール100g及び四塩化チタン0.38g(2ミリモル)を装入すること、及び金属マグネシウム粉5gとエタノール50gの混合物を5回に分けて添加することに代えて、金属マグネシウム粉2.5g、無水エタノール25g及び四塩化チタン0.38g(2ミリモル)の混合物を5回に分けて添加すること以外は、実施例1と同様にして、ジエトキシマグネシウムの製造及び評価を行った。
得られたジエトキシマグネシウムの評価結果を表1に、SEM写真を図4に示す。
一方、ヨウ素はハロゲン族原子であることから反応性が激しく、また、無機ハロゲン化合物である四塩化チタンは原料のアルコールとの反応性が極めて激しいことから促進剤としての効果が安定した状態で得られ難く、塩化マグネシウムは促進剤としての反応性が充分に得られ難いことから、いずれの化合物もジアルコキシマグネシウム粒子の成長が妨げられ、大粒径ジアルコキシマグネシウムが形成され難くなり、また、例え大きな粒子を形成できたとしても、粒度分布が広かったり、粒子表面が平滑ではなかったりする事から、本発明に係るカルボン酸ハロゲン化合物を促進剤に用いた時のような、表面が平滑で、且つ、平均粒径の大きなジアルコキシマグネシウム粒子は得られない。
<オレフィン重合用固体触媒成分の調製>
窒素ガスで充分置換され、攪拌機を具備した容量500mlの丸底フラスコに四塩化チタン30mlおよびトルエン20mlを装入して、混合溶液を形成した。次いで、上記実施例1で得たジエトキシマグネシウム10g 、トルエン50mlおよびベンジリデンマロン酸ジエチル3.8ml(15ミリモル)を用いて形成された懸濁液を、10℃の液温に保持した前記混合溶液中に添加した。
その後、液温を10℃から90℃まで昇温し、攪拌しながら、90℃で2時間反応させた。
反応終了後、得られた固体生成物を90℃のトルエン100mlで4回洗浄し、新たに四塩化チタン30mlおよびトルエン70mlを加え、110℃に昇温し、2時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、40℃のn−ヘプタン100mlで10回洗浄して、オレフィン重合用固体触媒成分(A−1)を得た。
なお、この固体触媒成分(A−1)中には、内部電子供与性化合物として、ベンジリデンマロン酸ジエステル10.4質量%に加え、フタル酸ジクロライド由来のフタル酸ジエステルが1.2質量%含まれていた。また、この固体触媒成分中のチタン含有率を測定したところ、2.93質量%であった。
<オレフィン重合触媒の形成及びプロピレン重合>
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1.32ミリモル、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン0.13ミリモルおよび上記固体触媒成分(A−1)をチタン原子換算で0.0026ミリモル装入し、オレフィン重合用触媒を形成した。
次いで、水素ガス4リットルおよび液化プロピレン1.4リットルをオートクレーブに装入し、20℃で5分間予備重合を行った後、70℃まで昇温し、70℃で1時間の重合反応を行うことにより、プロピレン重合体を得た。固体触媒成分1g当たりの重合活性および、得られた重合体の物性を表2に示す。
<重合体の平均粒径、粒度分布指数および粒径75μm未満の微粉量>
得られた重合体の平均粒径、粒度分布指数および、粒径75μm未満の微粉量について、デジタル画像解析式粒子径分布測定装置(カムサイザー、株式会社堀場製作所製)を用い、下記の測定条件において重合体の体積基準積算粒度分布の自動測定を行なった。
(測定条件)
ファネル位置:6mm
カメラのカバーエリア:ベーシックカメラ3%未満、ズームカメラ10%未満
目標カバーエリア:0.5%
フィーダ幅:40mm
フィーダコントロールレベル:57、40秒
測定開始レベル:47
最大コントロールレベル:80
コントロールの基準:20
画像レート:50%(1:2)
粒子径定義:粒子1粒ごとにn回測定したマーチン径の最小値
SPHT(球形性)フィッティング:1
クラス上限値:対数目盛とし32μm〜4000μmの範囲で50点を選択
上記実施例1で得たジエトキシマグネシウム10gに代えて上記比較例1で得たジエトキシマグネシウム10gを用いる以外は、実施例3と同様にしてオレフィン重合用固体触媒成分(A−2)を調製後、オレフィン重合触媒の形成及びプロピレン重合を行い、得られた重合体の物性評価を行った。
なお、この固体触媒成分(A−2)中には、内部電子供与性化合物として、ベンジリデンマロン酸ジエステルが10.4重量%含有されており、フタル酸ジエステル含有量は0質量%であった。
また、この固体触媒成分中のチタン含有率を測定したところ、3.05重量%であった。固体触媒成分1g当たりの重合活性および、得られた重合体の物性は表2に示す。
一方、表面が粗く、平均粒径が小さく且つ粒径分布が広い比較例1で得られたジアルコキシマグネシウムを用いた比較例5では、得られたポリプロピレンの平均粒径(D50)が小さく、粒径分布が広く、微粉が多かった。
Claims (7)
- 金属マグネシウムとアルコールを、反応促進剤の存在下で反応させて、ジアルコキシマグネシウムを得るジアルコキシマグネシウムの製造方法であって、
該反応促進剤が、下記一般式(1):
(式中、Zは、Cl又はBrである。R1は、炭素数1〜20の炭化水素基である。)
で表されるカルボン酸モノハロゲン化合物、又は下記一般式(2):
(式中、Zは、Cl又はBrであり、同一であっても、異なっていてもよい。R2は、炭素数1〜20の炭化水素基である。)
で表されるジカルボン酸ジハロゲン化合物であり、
反応系への該反応促進剤の導入を一度に行い、且つ、反応系への該金属マグネシウムの導入を複数回に分けて行うこと、
を特徴とするジアルコキシマグネシウムの製造方法。 - 前記反応促進剤が、脂肪族カルボン酸モノハロゲン化合物、脂肪族ジカルボン酸ジハロゲン化合物、芳香族カルボン酸モノハロゲン化合物および芳香族ジカルボン酸ジハロゲン化合物から選ばれるいずれか1種以上であることを特徴とする請求項1記載のジアルコキシマグネシウムの製造方法。
- 前記アルコールが、エタノールであることを特徴とする請求項1又は2いずれか1項記載のジアルコキシマグネシウムの製造方法。
- 請求項1〜3いずれか1項記載のジアルコキシマグネシウムの製造方法を行い、次いで、得られたジアルコキシマグネシウム(a)と、チタンハロゲン化合物(b)と、電子供与性化合物(c)と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。
- 請求項4記載のオレフィン類重合用固体触媒成分の製造方法を行い、次いで、得られた(A)オレフィン類重合用固体触媒成分と、(B)下記一般式(IV):
R15 pAlQ3−p (IV)
(式中、R15は炭素数1〜4のアルキル基を示し、Qは水素原子あるいはハロゲン原子を示し、pは0<p≦3の実数である。R15が複数存在する場合、各R15は互いに同一であっても異なっていてもよく、Qが複数存在する場合、各Q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、(C)外部電子供与性化合物を接触させることを特徴とするオレフィン類重合用触媒の製造方法。 - 前記(C)外部電子供与性化合物が、下記一般式(V):
R16 qSi(OR17)4−q (V)
(式中、R16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3〜12のシクロアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルケニル基、炭素
数6〜15の芳香族炭化水素基または置換基を有する炭素数6〜15の芳香族炭化水素基を示し、R16が複数存在する場合、複数のR16は互いに同一でも異なっていてもよい。R17は、炭素数1〜4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、R17が複数存在する場合、複数のR17は互いに同一でも異なっていてもよい。qは0≦q≦3の整数である。)
で表される有機ケイ素化合物、及び一般式(VI):
(R18R19N)sSiR20 4−s (VI)
(式中、R18およびR19は、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、ビニル基、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、炭素数3〜20のシクロアルケニル基または炭素数6〜20のアリール基を示し、R18およびR19は互いに同一でも異なっていてもよく、また互いに結合して環を形成してもよく、R18R19N基が複数存在する場合、複数のR18R19N基は互いに同一でも異なっていてもよい。R20は炭素数1〜20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1〜20のアルコキシ基、ビニルオキシ基、炭素数3〜20のアルケニルオキシ基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキルオキシ基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシ基を示し、R20が複数存在する場合、複数のR20は互いに同一でも異なっていてもよい。sは1から3の整数である。)
で表されるアミノシラン化合物から選択される一種以上であることを特徴とする請求項5記載のオレフィン類重合用触媒の製造方法。 - 請求項5又は請求項6いずれか1項記載のオレフィン重合用触媒の製造方法を行い、次いで、得られたオレフィン重合用触媒の存在下にオレフィン類の重合を行うことを特徴とするオレフィン類重合体の製造方法。
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