JP7036995B1 - オレフィン類重合用固体触媒成分、オレフィン類重合用触媒及びオレフィ類重合体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)マグネシウム、チタン、ハロゲン、エーテルカーボネート化合物(A)及びコハク酸ジエステル化合物(B)を含み、下記式
(エーテルカーボネート化合物(A)の含有量/コハク酸ジエステル化合物(B)の含有量)
で表されるモル比が、0.01~1.00である
ことを特徴とするオレフィン類重合用固体触媒成分、
(2)前記エーテルカーボネート化合物(A)が、下記一般式(1);
R1-O-C(=O)-O-Z-O-R2 (1)
(式中、R1及びR2は、炭素数1~20の直鎖状アルキル基、炭素数3~20の分岐アルキル基、ビニル基、炭素数3~20の直鎖状アルケニル基又は分岐アルケニル基、炭素数1~20の直鎖状ハロゲン置換アルキル基、炭素数3~20の分岐ハロゲン置換アルキル基、炭素数2~20の直鎖状ハロゲン置換アルケニル基、炭素数3~20の分岐ハロゲン置換アルケニル基、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、炭素数3~20のハロゲン置換シクロアルキル基、炭素数3~20のハロゲン置換シクロアルケニル基、炭素数6~24の芳香族炭化水素基、炭素数6~24のハロゲン置換芳香族炭化水素基、結合末端が炭素原子である炭素数2~24の窒素原子含有炭化水素基、結合末端が炭素原子である炭素数2~24の酸素原子含有炭化水素基又は結合末端が炭素原子である炭素数2~24のリン含有炭化水素基を示し、R1及びR2は互いに同一であっても異なっていてもよく、但し、該炭素数2~24の窒素原子含有炭化水素基は、結合末端がC=N基であるもの、該炭素数2~24の酸素原子含有炭化水素基は、結合末端がカルボニル基であるもの、該炭素数2~24のリン含有炭化水素基は、結合末端がC=P基であるものをそれぞれ除く。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。)で表される化合物から選ばれる一種以上である上記(1)に記載のオレフィン類重合用固体触媒成分、
(3)前記コハク酸エステル化合物(B)が、下記一般式(2);
で表される化合物から選ばれる一種以上である上記(1)又は(2)に記載のオレフィン類重合用固体触媒成分、
(4)(I)上記(1)~(3)のいずれか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(3);
R7 pAlQ3-p (3)
(式中、R7は、炭素数1~6のアルキル基であり、Qは、水素原子あるいはハロゲンであり、pは、0<p≦3の実数であり、R7が複数存在する場合、各R7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は互いに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
を含むことを特徴とするオレフィン類重合用触媒、
(5)(I)上記(1)~(3)のいずれかに記載のオレフィン類重合用固体触媒成分、
(II)下記一般式(3);
R7 pAlQ3-p (3)
(式中、R7は、炭素数1~6のアルキル基であり、Qは、水素原子あるいはハロゲンであり、pは、0<p≦3の実数であり、R7が複数存在する場合、各R7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は互いに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、及び
(III)外部電子供与性化合物
を含むことを特徴とする上記(4)に記載のオレフィン類重合用触媒、
(6)上記(4)又は(5)に記載の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
を提供するものである。
本発明に係るオレフィン類重合用固体触媒成分は、マグネシウム、チタン、ハロゲン、エーテルカーボネート化合物(A)及びコハク酸ジエステル化合物(B)を含み、下記式
(エーテルカーボネート化合物(A)の含有量/コハク酸ジエステル化合物(B)の含有量)
で表されるモル比が、0.01~1.00である
ことを特徴とするものである。
R1-O-C(=O)-O-Z-O-R2 (1)
(式中、R1及びR2は、炭素数1~20の直鎖状アルキル基、炭素数3~20の分岐アルキル基、ビニル基、炭素数3~20の直鎖状アルケニル基又は分岐アルケニル基、炭素数1~20の直鎖状ハロゲン置換アルキル基、炭素数3~20の分岐ハロゲン置換アルキル基、炭素数2~20の直鎖状ハロゲン置換アルケニル基、炭素数3~20の分岐ハロゲン置換アルケニル基、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、炭素数3~20のハロゲン置換シクロアルキル基、炭素数3~20のハロゲン置換シクロアルケニル基、炭素数6~24の芳香族炭化水素基、炭素数6~24のハロゲン置換芳香族炭化水素基、結合末端が炭素原子である炭素数2~24の窒素原子含有炭化水素基、結合末端が炭素原子である炭素数2~24の酸素原子含有炭化水素基又は結合末端が炭素原子である炭素数2~24のリン含有炭化水素基を示し、R1及びR2は互いに同一であっても異なっていてもよく、但し、該炭素数2~24の窒素原子含有炭化水素基は、結合末端がC=N基であるもの、該炭素数2~24の酸素原子含有炭化水素基は、結合末端がカルボニル基であるもの、該炭素数2~24のリン含有炭化水素基は、結合末端がC=P基であるものをそれぞれ除く。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。)
で表される化合物から選ばれる一種以上であることが好ましい。
なお、結合末端とは、R1、R2が結合する酸素原子側の原子又は基を言う。
る。好ましくは炭素数2~12のリン含有炭化水素基である。なお、結合末端とは、R1、R2が結合する酸素原子側の原子又は基を言う。
12のシクロアルケニル基、結合末端が-CH2-である炭素数4~12のハロゲン置換シクロアルキル基、結合末端が-CH2-である炭素数4~12のハロゲン置換シクロアルケニル基、又は結合末端が-CH2-である炭素数7~12の芳香族炭化水素基である。なお、R2における当該結合末端とは、R2が結合する酸素原子側の基を言う。
合する2つの酸素原子間にある炭素鎖であることを意味する。
24のハロゲン置換芳香族炭化水素基、炭素数1~24の窒素原子含有炭化水素基、炭素数1~24の酸素原子含有炭化水素基又は炭素数1~24のリン含有炭化水素基である。
で表される化合物から選ばれる一種以上を挙げることができる。
R3またはR4が炭素数1~4のアルキル基である場合、具体的には、メチル基、エチル、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基またはイソブチル基を挙げることができる。
一般式(2)で表される化合物において、R5及びR6は炭素数2~4の直鎖アルキル基又は分岐アルキル基であって互いに同一であってもよいし異なっていてもよい。
R5及びR6が炭素数2~4の直鎖アルキル基又は分岐アルキル基である場合、具体的には、エチル、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基またはイソブチル基を挙げることができる。
コハク酸ジエチル、2,3-ジメチルコハク酸ジエチル、2,3-ジエチルコハク酸ジエチル、2,3-ジ-n-プロピルコハク酸ジエチル、2,3-ジイソプロピルコハク酸ジエチル、2,3-ジ-n-ブチルコハク酸ジエチル、2,3-ジイソブチルコハク酸ジエチル;
コハク酸ジ-n-プロピル、2,3-ジメチルコハク酸ジ-n-プロピル、2,3-ジエチルコハク酸ジ-n-プロピル、2,3-ジ-n-プロピルコハク酸ジ-n-プロピル、2,3-ジイソプロピルコハク酸ジ-n-プロピル、2,3-ジ-n-ブチルコハク酸ジ-n-プロピル、2,3-ジイソブチルコハク酸ジ-n-プロピル;
コハク酸ジイソプロピル、2,3-ジメチルコハク酸ジイソプロピル、2,3-ジエチルコハク酸ジイソプロピル、2,3-ジ-n-プロピルコハク酸ジイソプロピル、2,3-ジイソプロピルコハク酸ジイソプロピル、2,3-ジ-n-ブチルコハク酸ジイソプロピル、2,3-ジイソブチルコハク酸ジイソプロピル;
コハク酸ジ-n-ブチル、2,3-ジメチルコハク酸ジ-n-ブチル、2,3-ジエチルコハク酸ジ-n-ブチル、2,3-ジ-n-プロピルコハク酸ジ-n-ブチル、2,3-ジイソプロピルコハク酸ジ-n-ブチル、2,3-ジ-n-ブチルコハク酸ジ-n-ブチル、2,3-ジイソブチルコハク酸ジ-n-ブチル;
コハク酸ジイソブチル、2,3-ジメチルコハク酸ジイソブチル、2,3-ジエチルコハク酸ジイソブチル、2,3-ジ-n-プロピルコハク酸ジイソブチル、2,3-ジイソプロピルコハク酸ジイソブチル、2,3-ジ-n-ブチルコハク酸ジイソブチル、2,3-ジイソブチルコハク酸ジイソブチル;
から選ばれる一種以上を挙げることができる。
中でも、コハク酸ジエチル、コハク酸ジ-n-プロピル、コハク酸ジ-n-ブチル、コハク酸ジイソブチル、2,3-ジ-n-プロピルコハク酸ジエチル、2,3-ジイソプロピルコハク酸ジエチル、2,3-ジ-n-プロピルコハク酸ジ-n-プロピル、2,3-ジイソプロピルコハク酸ジ-n-プロピル、2,3-ジ-n-プロピルコハク酸ジイソプロピル、2,3-ジイソプロピルコハク酸ジイソプロピル、2,3-ジ-n-プロピルコハク酸ジ-n-ブチル、2,3-ジイソプロピルコハク酸ジ-n-ブチル、2,3-ジ-n-プロピルコハク酸ジイソブチル、2,3-ジイソプロピルコハク酸ジイソブチルが好ましく用いられる。
より具体的には、ジイソブチルマロン酸ジメチル、ジイソブチルマロン酸ジエチル等のジアルキルマロン酸ジエステル、シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジメチル等のシクロアルカンジカルボン酸ジエステル及び、(イソプロピル)(イソペンチル)-1,3-ジメトキシプロパン、9,9-ビス(メトキシメチル)フルオレン等の1,3-ジエーテルから選ばれる一種以上がより好ましい。
{(エーテルカーボネート化合物(A)の含有量(g)+コハク酸ジエステル化合物(B)の含有量(g))/電子供与性化合物の全含有量(g))}×100
で示される、電子供与性化合物の全含有量に占めるエーテルカーボネート化合物(A)及び上記コハク酸ジエステル化合物(B)の合計含有量の割合が、50~100質量%であることが好ましく、80~100質量%であることがより好ましく、90~100質量%であることがさらに好ましい。
(エーテルカーボネート化合物(A)の含有量/コハク酸ジエステル化合物(B)の含有量)
で表されるモル比が、0.01~1.00となるように含むものであり、0.05~1.00となるように含むものであることが好ましく、0.10~1.00となるように含むものであることがより好ましい。
ポリシロキサンは、主鎖にシロキサン結合(-Si-O-結合)を有する重合体であるが、シリコーンオイルとも称され、25℃における粘度が0.02~100cm2/s(2~10000センチストークス)、より好ましくは0.03~5cm2/s(3~500センチストークス)を有する、常温で液状あるいは粘稠状の鎖状、部分水素化、環状あるいは変性ポリシロキサンである。
これらのマグネシウム化合物の中、ジハロゲン化マグネシウム、ジハロゲン化マグネシウムとジアルコキシマグネシウムの混合物、ジアルコキシマグネシウムが好ましく、特にジアルコキシマグネシウムが好ましく、具体的にはジメトキシマグネシウム、ジエトキシマグネシウム、ジプロポキシマグネシウム、ジブトキシマグネシウム、エトキシメトキシマグネシウム、エトキシプロポキシマグネシウム及びブトキシエトキシマグネシウム等から選ばれる一種以上が挙げられ、これらのうち、ジエトキシマグネシウムが特に好ましい。
さらに、上記ジアルコキシマグネシウムとしては、顆粒状又は粉末状であり、その形状は不定形あるいは球状のものであってもよい。例えば球状のジアルコキシマグネシウムを使用した場合、より良好な粒子形状と狭い粒度分布を有する重合体粉末が得られ易く、重合操作時の生成重合体粉末の取り扱い操作性が向上し、生成重合体粉末に含まれる微粉に起因する重合体の分離装置におけるフィルターの閉塞等の問題が容易に解決される。
上記ジアルコキシマグネシウムは、単独あるいは2種以上併用することもできる。
上記の如き球状のジアルコキシマグネシウムを製造する方法は、例えば、特開昭58-4132号公報、特開昭62-51633号公報、特開平3-74341号公報、特開平4-368391号公報、特開平8-73388号公報等に例示されている。
チタンハロゲン化合物(F)としては、一般式
Ti(OR8)iX4-i
(式中、R8は炭素数1~10の炭化水素基を示し、Xはハロゲン原子を示し、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、iは0~4の整数である。)
で表されるチタンテトラハライドもしくはアルコキシチタンハライド群から選択される一種の化合物であることが好ましい。
シチタンクロライド、トリプロポキシチタンクロライド、トリ-n-ブトキシチタンクロライド等のトリアルコキシチタンハライド等から選ばれる一種以上が挙げられる。
これらの中ではハロゲン含有チタン化合物が好ましく用いられ、チタンテトラクロライド、チタンテトラブロマイド、チタンテトラアイオダイド等のチタンテトラハライドが好ましく、チタンテトラクロライドがより好ましい。これ等のチタン化合物は、炭化水素化合物あるいはハロゲン化炭化水素化合物等に希釈して使用してもよい。
クロロシラン、トリエトキシクロロシラン、トリプロポキシクロロシラン、トリ-n-ブトキシクロロシラン等のアルコキシ基含有ハロゲン化シラン等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
上記不活性有機溶媒としては、沸点が50~200℃程度の、常温で液状の飽和炭化水素化合物あるいは芳香族炭化水素化合物が好ましく用いられ、中でも、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、エチルシクロヘキサン、ミネラルオイル、トルエン、キシレン、エチルベンゼンから選ばれる一種以上が好ましく、特に好ましくは、ヘキサン、ヘプタン、エチルシクロヘキサン及びトルエンから選ばれるいずれか一種以上である。
法や、還元性を有するマグネシウム化合物、エーテルカーボネート化合物(A)、コハク酸ジエステル化合物(B)及びハロゲン化チタンを接触させて固体触媒を析出させる方法等を挙げることができる。
上記加熱温度は、70~150℃が好ましく、80~120℃がより好ましく、90~110℃がさらに好ましい。
上記加熱時間は、30~240分間が好ましく、60~180分間がより好ましく、60~120分間がさらに好ましい。
上記懸濁液に対するチタンハロゲン化合物(F)の添加回数は特に制限されない。
上記懸濁液に対しチタンハロゲン化合物(F)を複数回添加した場合には、各加熱温度が上記範囲内になるように、また各添加毎の加熱時間が上記範囲内となるようにすればよい。
なお、上記調製方法において、エーテルカーボネート化合物(A)及びコハク酸ジエステル化合物(B)に加え、これ等以外の電子供与性化合物を併用してもよい。さらに、上記接触は、例えば、ケイ素、リン、アルミニウム等の他の反応試剤や界面活性剤の共存下に行ってもよい。
本発明に係るオレフィン類重合用固体触媒成分は、マグネシウムを、原子量換算で、10~70質量%含むものが好ましく、710~50質量%含むものがより好ましく、15~40質量%含むものがさらに好ましく、15~25質量%含むものが一層好ましい。
本発明に係るオレフィン類重合用固体触媒成分は、ハロゲンを、原子量換算で、20~90質量%含むものが好ましく、30~85質量%含むものがより好ましく、40~80質量%含むものがさらに好ましく、45~75質量%含むものが一層好ましい。
本発明に係るオレフィン類重合用固体触媒成分は、エーテルカーボネート化合物(A)及びコハク酸ジエステル化合物(B)を、合計で、5~30質量%含むものが好ましく、5~25質量%含むものがより好ましく、5~20質量%含むものがさらに好ましい。
エーテルカーボネート化合物(A)及びコハク酸ジエステル化合物(B)の合計量が、5質量%未満であると重合活性や得られる重合体の立体規則性を向上し難くなり、30質量%を超えると得られる重合体の分子量分布が広げ難くなる。
本発明に係るオレフィン類重合用触媒は、
(I)請求項1~請求項3のいずれか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(3);
R7 pAlQ3-p (3)
(式中、R7は、炭素数1~6のアルキル基であり、Qは、水素原子あるいはハロゲンであり、pは、0<p≦3の実数であり、R7が複数存在する場合、各R7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は互いに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
を含むことを特徴とするものである。
本発明に係るオレフィン類重合用触媒としては、
(I)本発明に係るオレフィン類重合用固体触媒成分、
(II)下記一般式(3);
R7 pAlQ3-p (3)
(式中、R7は炭素数1~6のアルキル基であり、Qは水素原子あるいはハロゲン原子であり、pは0<p≦3の実数であって、R7が複数存在する場合各R7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は互いに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、及び
(III)外部電子供与性化合物
を含むものであることが好ましい。
下記一般式(3);
R7 pAlQ3-p (3)
(式中、R7は炭素数1~6のアルキル基であり、Qは水素原子あるいはハロゲン原子であり、pは0<p≦3の実数であって、R7が複数存在する場合各R7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は互いに同一であっても異なっていてもよい。)で表わされるものである。
アルミニウム等から選ばれる一種以上が好ましく、トリエチルアルミニウム及びトリイソブチルアルミニウムから選ばれる一種以上がより好ましい。
R9 rSi(NR10R11)s(OR12)4-(r+s) (4)
(式中、rは0または1~2の整数、sは0または1~2の整数、r+sは0または1~4の整数、R9、R10又はR11は水素原子または炭素数1~12の直鎖状または分岐状アルキル基、置換又は未置換のシクロアルキル基、フェニル基、アリル基およびアラルキル基から選ばれるいずれかの基であって、ヘテロ原子を含有していてもよく、互いに同一であっても異なっていてもよい。R10とR11は結合して環形状を形成していてもよく、R9、R10およびR11は、同一であっても異なっていてもよい。また、R12は炭素数1~4のアルキル基、シクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基およびアラルキル基から選ばれるいずれかの基であって、ヘテロ原子を含有してもよい。)
で表される化合物が挙げられる。
R9としては、炭素数1~10の直鎖状又は分岐状のアルキル基または炭素数5~8のシクロアルキル基が好ましく、特に炭素数1~8の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基、炭素数5~8のシクロアルキル基が好ましい。
R10またはR11としては、炭素数1~10の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基、炭素数5~8のシクロアルキル基が好ましく、特に炭素数1~8の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基、炭素数5~8のシクロアルキル基が好ましい。
また、R10とR11が結合して環形状を形成していてもよく、この場合、環形状を形成する(NR6R7)は、パーヒドロキノリノ基、パーヒドロイソキノリノ基が好ましい。
R12としては、炭素数1~4の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が好ましい。
、シクロヘキシルエチルジエトキシシラン、ジシクロペンチルジメトキシシラン、ジシクロペンチルジエトキシシラン、シクロペンチルメチルジメトキシシラン、シクロペンチルメチルジエトキシシラン、シクロペンチルエチルジエトキシシラン、シクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシルシクロペンチルジエトキシシラン、3-メチルシクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン、4-メチルシクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン、3,5-ジメチルシクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシランから選ばれる一種以上の有機ケイ素化合物が挙げられる。
本発明に係るオレフィン類重合用触媒は、(I)本発明に係るオレフィン類重合用固体触媒成分、(II)一般式(3)で表わされる有機アルミニウム化合物及び(III)外部電子供与性化合物をオレフィン類不存在下で接触させることにより調製してなるものであってもよいし、以下に記述するように、オレフィン類存在下で(重合系内で)接触させてなるものであってもよい。
ことがより好ましく、0.01~0.5モル含むものであることがさらに好ましい。
このため、本発明によれば、フタル酸エステル以外の電子供与性化合物を含有するにも拘わらず、得られる重合体の立体規則性および分子量分布の広さ、共重合活性ならびに得られる共重合体のブロック率について実用上十分な水準を満たしつつバランスよく実現し得るオレフィン重合触媒を提供できると考えられる。
本発明に係るオレフィン類重合体の製造方法は、本発明に係る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ものである。
本発明に係るオレフィン類重合体の製造方法において、重合対象となるオレフィン類としては、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、ビニルシクロヘキサン等から選ばれる一種以上を挙げることができ、中でもエチレン、プロピレン及び1-ブテンから選ばれる一種以上が好適であり、プロピレンがより好適である。
上記オレフィン類がプロピレンである場合、プロピレンの単独重合であってもよいが、他のα-オレフィン類との共重合であってもよい。
プロピレンと共重合されるオレフィン類としては、エチレン、1-ブテン、1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、ビニルシクロヘキサン等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
またプロピレン等のオレフィンモノマーは、気体及び液体のいずれの状態でも用いることができる。重合温度は200℃以下が好ましく、100℃以下がより好ましく、重合圧力は10MPa以下が好ましく、5MPa以下がより好ましい。また、オレフィン類の重合は、連続重合法、バッチ式重合法のいずれでも可能である。さらに、重合反応は一段で行なってもよいし、二段以上で行なってもよい。
上記予備重合において、予備重合系内にさらに(III)外部電子供与性化合物を装入する場合、不活性ガス雰囲気あるいはオレフィンガス雰囲気に設定した予備重合系内に、先ず(II)有機アルミニウム化合物を装入し、次いで(III)外部電子供与性化合物を装入、接触させ、更に(I)本発明に係るオレフィン類重合用固体触媒成分を接触させた後、プロピレン等のオレフィン類を単独で、又はプロピレン等のオレフィン類及びその他のオレフィン類を一種以上混合したものを接触させることが好ましい。
前段及び後段における重合温度は共に、200℃以下が好ましく、100℃以下がより好ましく、75~80℃がさらに好ましく、重合圧力は、10MPa以下が好ましく、6MPa以下がより好ましく、5MPa以下がさらに好ましい。
上記共重合反応においても、連続重合法、バッチ式重合法のいずれの重合法も採用することができ、重合反応は1段で行なってもよいし、2段以上で行なってもよい。
また、重合時間(反応炉内の滞留時間)は、前段又は後段の各重合段階のそれぞれの重合段階で、あるいは連続重合の際においても、1分~5時間であることが好ましい。
重合方法としては、シクロヘキサン、ヘプタン等の不活性炭化水素化合物の溶媒を使用するスラリー重合法、液化プロピレン等の溶媒を使用するバルク重合法、実質的に溶媒を使用しない気相重合法が挙げられ、バルク重合法又は気相重合法が好適であり、後段の反応は一般的にはEPRのPP粒子からの溶出を抑える目的から気相重合反応であることが好ましい。
1.固体触媒成分の合成
攪拌機を具備し、窒素ガスで充分に置換された容量200mlの丸底フラスコに、ジエトキシマグネシウム10g(87.4ミリモル)、2,3-ジイソプロピルコハク酸ジエチル3.0ml(11.2ミリモル)及びトルエン50mlを装入し、懸濁状態とした。
次いで、該懸濁液を、攪拌機を具備し、窒素ガスで充分に置換された容量500mlの丸底フラスコに予め装てんされたトルエン70ml及びチタンテトラクロライド30mlの混合溶液中に添加した。
次いで、(2-エトキシエチル)エチルカーボネート(分子量162.18、比重1.011)0.25ml(1.6ミリモル)及び2,3-ジイソプロピルコハク酸ジエチル(分子量258.35、比重0.963)3.0ml(11.2ミリモル)を加え、攪拌しながら温度を100℃まで上昇させ、該懸濁液を100℃まで昇温した後、攪拌しながら100℃で90分反応処理した後、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、攪拌しながら100℃に昇温し、100℃で15分間反応させた後、生成物を100℃のトルエン100mlで1回洗浄する操作を3回行い、さらに40℃のn-ヘプタン75mlで6回洗浄して固体触媒成分を得た。
この固体触媒成分の固液を分離して、得られた固体分中のチタン含有量、(2-エトキシエチル)エチルカーボネートの含有量及びコハク酸ジイソプロピルの含有量を測定したところ、それぞれ、3.85質量%、1.88質量%、16.64質量%であった。また、(2-エトキシエチル)エチルカーボネートの含有量/2,3-ジイソプロピルコハク酸ジエチルの含有量で表されるモル比は0.18であった。
<固体分中のチタン含有量>
固体分中のチタン含有量は、JIS M 8301の方法に準じて測定した。
<固体分中の電子供与性化合物(エーテルカーボネート化合物(A)、コハク酸ジエステル化合物(B))含有量>
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)を用いて以下の条件にて測定することで求めた。また、各成分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℃
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ミリモル及び前記固体触媒成分をチタン原子として0.0026ミリモル装入し、重合用触媒を形成した。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時間の重合反応を行なった。
このときの固体触媒成分1g当たりの重合活性、重合体の嵩密度(BD)、重合体のp-キシレン可溶分の割合(XS)、重合体の溶融流れ性(MFR)、重合体の分子量分布(Mw/Mn)を以下の方法で測定した。結果を表1に示す。
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)
重合体の嵩密度(BD)は、JIS K6721に従って測定した。
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。
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、得られた残留物の重量を求め、生成した重合体(ポリプロピレン)に対する相対割合(質量%)を算出して、キシレン可溶分(XS)とした。
重合体の分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(Waters社製GPCV2000)にて以下の条件で測定して求めた質量平均分子量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)
温度:140℃(SEC)
カラム:Shodex GPC UT-806M
サンプル濃度:1g/liter-ODCB(50mg/50ml-ODCB)
注入量:0.5ml
流量:1.0ml/min
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プに、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ミリモル及び前記固体触媒成分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を調製した。
上記プロピレン系プロック共重合触媒の存在下、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プ内に投入した後、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することにより、エチレン-プロピレン共重合体を得た。
得られたエチレン-プロピレン共重合体について、エチレン-プロピレンブロック共重合活性(ICP活性)、ブロック率(CV)及びEPR含有率を、以下の方法により測定した。結果を表1に示す。
<エチレン-プロピレンブロック共重合活性(ICP活性)(g-ICP/(g-cat))>
固体触媒成分1g当たりのエチレン-プロピレンブロック共重合時におけるエチレン-プロピレンブロック共重合活性(ICP活性)は、以下の式により算出した。
ICP活性(g-ICP/g-cat)=(I+J-F)/(エチレン-プロピレン共重合用触媒に含まれる固体触媒成分の質量(g))
(ここで、Fはオートクレーブ質量(g)、Iは共重合反応終了後のオートクレーブ質量(g)、Jはホモ重合後に一部抜き出したポリマー量(g)である。)
エチレン-プロピレン共重合体のブロック率(CV)を、下記式により求めた。
ブロック率(質量%)={(I-G+J)÷(I-F)}×100
(ここで、Fはオートクレーブ質量(g)、Gは1段目重合(ホモ段の重合)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)、Iは共重合反応終了後のオートクレーブ質量(g)、Jはホモ重合後に一部抜き出したポリマー量(g)である。)
撹拌装置を具備したフラスコ内に、5.0gの共重合体(エチレン-プロピレンブロック共重合体)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時聞かけて重合体を溶解した。その後1時聞かけて液温を23℃まで冷却し、キシレン可溶分(EPR)とキシレン不溶分(XI)を漏過分別した。
上記可溶分を溶液ごと採取し、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(エチレン-プロピレンブロック共重合体)に対する相対割合(質量%)を算出して、EPR含有率とした。
実施例1の「1.固体触媒成分の合成」において、ジエトキシマグネシウム10g(87.4ミリモル)、2,3-ジイソプロピルコハク酸ジエチル3ml(11.2ミリモル)及びトルエン50mlを装入する代わりに、ジエトキシマグネシウム10g(87.4ミリモル)、2,3-ジイソプロピルコハク酸ジエチル(分子量258.35、比重0.963)2.0ml(7.3ミリモル)及びトルエン50mlを装入し、さらに、(2-エトキシエチル)エチルカーボネートを0.25ml(1.6ミリモル)及び2,3-ジイソプロピルコハク酸ジエチル3.0ml(11.2ミリモル)を加える代わりに、(2-
エトキシエチル)エチルカーボネート(分子量162.18、比重1.011)0.6ml(3.8ミリモル)及び2,3-ジイソプロピルコハク酸ジエチル(分子量258.35、比重0.963)2.6ml(9.5ミリモル)を加えた以外は、実施例1と同様にして固体触媒成分を調製した。
得られた固体状の固体触媒成分中の、チタン含有量、(2-エトキシエチル)エチルカーボネートの含有量及び2,3-ジイソプロピルコハク酸ジエチルの含有量を測定したところ、それぞれ、3.26質量%、5.46質量%、12.65質量%であった。また、(2-エトキシエチル)エチルカーボネートの含有量/2,3-ジイソプロピルコハク酸ジエチルの含有量で表されるモル比は0.69であった。
次いで、上記固体触媒成分を用いた以外は、実施例1の「2.重合触媒の形成及び重合」と同様の方法で重合触媒の形成及び重合を行った。このときの固体触媒成分1g当たりの重合活性、重合体の嵩密度(BD)、重合体のp-キシレン可溶分の割合(XS)、重合体の溶融流れ性(MFR)及び重合体の分子量分布(Mw/Mn)を実施例1と同様の方法で測定した。結果を表1に示す。
また、実施例1の「3.共重合反応」と同様の方法で共重合反応を行った。このときのエチレン-プロピレンブロック共重合活性(ICP活性)、ブロック率(CV)及びEPR含有率を実施例1と同様の方法で測定した。結果を表1に示す。
実施例1の「1.固体触媒成分の合成」において、ジエトキシマグネシウム10g(87.4ミリモル)、2,3-ジイソプロピルコハク酸ジエチル3ml(11.2ミリモル)及びトルエン50mlを装入する代わりに、ジエトキシマグネシウム10g(87.4ミリモル)、2,3-ジイソプロピルコハク酸ジエチル(分子量258.35、比重0.963)2.8ml(10.2ミリモル)及びトルエン50mlを装入し、さらに、(2-エトキシエチル)エチルカーボネート0.25ml(1.6ミリモル)及び2,3-ジイソプロピルコハク酸ジエチル3.0ml(11.2ミリモル)を加える代わりに、(2-
エトキシエチル)エチルカーボネート(分子量162.18、比重1.011)1.0ml(6.4ミリモル)及び2,3-ジイソプロピルコハク酸ジエチル(分子量258.35、比重0.963)2.8ml(10.2ミリモル)を加えた以外は、実施例1と同様にして固体触媒成分を調製した。
得られた固体状の固体触媒成分中の、チタン含有量、(2-エトキシエチル)エチルカーボネートの含有量及び2,3-ジイソプロピルコハク酸ジエチルの含有量を測定したところ、それぞれ、3.60質量%、7.18質量%、14.17質量%であった。また、(2-エトキシエチル)エチルカーボネートの含有量/2,3-ジイソプロピルコハク酸ジエチルの含有量で表されるモル比は0.81であった。
次いで、上記固体触媒成分を用いた以外は、実施例1の「2.重合触媒の形成及び重合」と同様の方法で重合触媒の形成及び重合を行った。このときの固体触媒成分1g当たりの重合活性、重合体の嵩密度(BD)、重合体のp-キシレン可溶分の割合(XS)、重合体の溶融流れ性(MFR)及び重合体の分子量分布(Mw/Mn)を実施例1と同様の方法で測定した。結果を表1に示す。
また、実施例1の「3.共重合反応」と同様の方法で共重合反応を行った。このときのエチレン-プロピレンブロック共重合活性(ICP活性)、ブロック率(CV)及びEPR含有率を実施例1と同様の方法で測定した。結果を表1に示す。
実施例1の「1.固体触媒成分の合成」において、(2-エトキシエチル)エチルカーボネート0.25ml(1.6ミリモル)を添加しなかった以外は、実施例1と同様にして固体触媒成分を調製した。
得られた固体状の固体触媒成分中の、チタン含有量及び2,3-ジイソプロピルコハク酸ジエチルの含有量を測定したところ、それぞれ、3.91質量%及び16.36質量%であった。また、(2-エトキシエチル)エチルカーボネートの含有量/2,3-ジイソプロピルコハク酸ジエチルの含有量で表されるモル比は0であった。
次いで、上記固体触媒成分を用いた以外は、実施例1の「2.重合触媒の形成及び重合」と同様の方法で重合触媒の形成及び重合を行った。このときの固体触媒成分1g当たりの重合活性、重合体の嵩密度(BD)、重合体のp-キシレン可溶分の割合(XS)、重合体の溶融流れ性(MFR)及び重合体の分子量分布(Mw/Mn)を実施例1と同様の方法で測定した。結果を表1に示す。
また、実施例1の「3.共重合反応」と同様の方法で共重合反応を行った。このときのエチレン-プロピレンブロック共重合活性(ICP活性)、ブロック率(CV)及びEPR含有率を実施例1と同様の方法で測定した。結果を表1に示す。
実施例1の「1.固体触媒成分の合成」において、2,3-ジイソプロピルコハク酸ジエチルを加える代わりに同モルの(2-エトキシエチル)エチルカーボネートを加えた以外は、実施例1と同様にして固体触媒成分を調製した。
得られた固体状の固体触媒成分中の、チタン含有量及び(2-エトキシエチル)エチルカーボネートの含有量を測定したところ、それぞれ、1.71質量%及び7.96質量%であった。
次いで、上記固体触媒成分を用いた以外は、実施例1の「2.重合触媒の形成及び重合」と同様の方法で重合触媒の形成及び重合を行った。このときの固体触媒成分1g当たりの重合活性、重合体の嵩密度(BD)、重合体のp-キシレン可溶分の割合(XS)、重合体の溶融流れ性(MFR)及び重合体の分子量分布(Mw/Mn)を実施例1と同様の方法で測定した。結果を表1に示す。
また、実施例1の「3.共重合反応」と同様の方法で共重合反応を行った。このときのエチレン-プロピレンブロック共重合活性(ICP活性)、ブロック率(CV)及びEPR含有率を実施例1と同様の方法で測定した。結果を表1に示す。
また、表1より、比較例2においては、オレフィン重合用固体触媒成分が、エーテルカーボネート化合物(A)とともに所定量のコハク酸ジエステル化合物(B)を含まないことから、実施例1等に比較して、得られるプロピレン重合体の分子量分布が狭く、プロピレン重合活性や共重合時のICP活性に劣ることが分かる。
Claims (7)
- マグネシウム、チタン、ハロゲン、エーテルカーボネート化合物(A)及びコハク酸ジエステル化合物(B)を含み、下記式
(エーテルカーボネート化合物(A)の含有量/コハク酸ジエステル化合物(B)の含有量)
で表されるモル比が、0.01~1.00であり、
下記式
{(エーテルカーボネート化合物(A)の含有量(g)+コハク酸ジエステル化合物(B)の含有量(g))/電子供与性化合物の全含有量(g))}×100
で示される、電子供与性化合物の全含有量に占めるエーテルカーボネート化合物(A)及び上記コハク酸ジエステル化合物(B)の合計含有量の割合が80~100質量%である
ことを特徴とするオレフィン類重合用固体触媒成分。 - 前記エーテルカーボネート化合物(A)が、下記一般式(1);
で表される化合物から選ばれる一種以上である請求項1に記載のオレフィン類重合用固体触媒成分。 - 請求項4に記載の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。
- 請求項5に記載の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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