JP7072505B2 - 触媒組成物および超高分子量ポリ(アルファ-オレフィン)抗力減少剤の製造プロセス - Google Patents

触媒組成物および超高分子量ポリ(アルファ-オレフィン)抗力減少剤の製造プロセス Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、2015年11月19日に提出した米国仮出願第62/257,357号に基づく優先権を主張し、それは、参照により全体が本明細書に取り込まれる。
本開示の実施形態は、一般に、炭化水素導管において使用するための抗力減少剤の生産に関し、より具体的には、超高分子量ポリ(α-オレフィン)抗力減少剤の製造方法に関する。
石油産業において、炭化水素流体は、非常に速い流動速度で導管を通って輸送される。これは、多くの乱流および壁面摩擦を生じ、それが、流体流圧降下を引き起こす。この圧降下を打開するために、多くの力学的エネルギーが必要とされる。従って、炭化水素流体の輸送は経済的な問題である。抗力減少剤(DRA)の形態の、超高分子量(UHMW、分子量(MW)≧10)ポリ(α-オレフィン)ホモポリマーおよびコポリマーが、この問題と向き合うために使用されてきた。DRAは、乱流がもたらす摩擦および渦を減少させ、次に、圧降下を増す。具体的には、パイプラインを通じて流れる炭化水素流体の流れに注入されると、DRAは、パイプライン壁からの液体に対する抗力の作用を減少させることにより、流体の流れを増す。これは、順に、パイプ中の流動にとってより良好な流線形化を生じ、エネルギーの保存を増し、パイプライン配送のコストを低減する。
DRAは、遷移金属触媒重合プロセスを使用して生産されるが、従来の触媒の触媒活性は、基準以下である。さらに、他のDRA合成プロセスは、重合が極低温にて行われることを必要とし、費用がかかり、非効率でもある。さらに、必要な程度の抗力減少を有するDRAを得ることは困難でもあった。
従って、改良されたDRA、ならびに改良されたプロセス、およびDRAを合成するための改良された触媒系の継続的な要求がある。
1つの実施形態において、超高分子量(UHMW)C-C30α-オレフィン抗力減少剤(DRA)を生産する方法が提供される。方法は、反応炉において第1のα-オレフィンモノマーを触媒および炭化水素溶媒の存在下で重合させて、UHMWC-C30α-オレフィンポリマーDRAを生産する工程を含む。触媒は、少なくとも1つの、式RN-アリール(式中、RおよびRは、同じであるか、または異なり、それぞれが、水素、アルキル、またはシクロアルキル基であり、RおよびRの少なくとも1つが、少なくとも1つの炭素原子を含有する)を有する第3級モノフェニルアミン;少なくとも1つの、式TiX(式中、mは、2.5~4.0であり、Xは、ハロゲン含有部分である)を有するハロゲン化チタン;ならびに少なくとも1つの、式AlR3-n(式中、Rは、炭化水素基であり、Yは、ハロゲンまたは水素であり、nは、1~20である)を有する共触媒から本質的になる。さらに、触媒は、担体または担持体を欠く。
別の実施形態において、触媒が提供される。触媒は、少なくとも1つの、式RN-アリール(式中、RおよびRは、同じであるか、または異なり、それぞれが、水素、アルキル、またはシクロアルキル基であり、RおよびRの少なくとも1つが、少なくとも1つの炭素原子を含有する)を有する第3級モノフェニルアミン;少なくとも1つの、式TiX(式中、mは、2.5~4.0であり、Xは、ハロゲン含有部分である)を有するハロゲン化チタン;ならびに少なくとも1つの、式AlR3-n(式中、Rは、炭化水素基であり、Yは、ハロゲンまたは水素であり、nは、1~20である)を有する共触媒から本質的になる。さらに、触媒は、担体または担持体を欠く。
なお別の実施態様において、導管において抗力を減少する方法が提供される。方法は、反応炉において第1のα-オレフィンモノマーを触媒および炭化水素溶媒の存在下で重合させることにより、UHMWC-C30α-オレフィンコポリマーDRAを生産する工程を含む。触媒は、少なくとも1つの、式RN-アリール(式中、RおよびRは、同じであるか、または異なり、それぞれが、水素、アルキル、またはシクロアルキル基であり、RおよびRの少なくとも1つが、少なくとも1つの炭素原子を含有する)を有する第3級モノフェニルアミン;少なくとも1つの、式TiX(式中、mは、2.5~4.0であり、Xは、ハロゲン含有部分である)を有するハロゲン化チタン;ならびに少なくとも1つの、式AlR3-n(式中、Rは、炭化水素基であり、Yは、ハロゲンまたは水素であり、nは、1~20である)を有する共触媒から本質的になる。方法は、UHMWC-C30α-オレフィンポリマーDRAを導管に導入して、導管において抗力を減少させることをさらに含む。
記載される実施形態のさらなる特性および利点は、以下の詳細な説明において説明され、ある程度、その記載から当業者に容易に明らかであるか、または以下の詳細な説明、請求の範囲、および添付の図面を含む、記載される実施形態を実施することにより理解されるだろう。
図1は、本開示の1つまたは複数の実施形態に従いDRAを製造するプロセスを描いたフローチャートである。 図2は、本開示のDRA実施形態により達成される抗力減少を評価するために使用される実験装置配置の図式描写である。
本開示の実施形態は、改良された触媒系、および流動する炭化水素流体についての改善された割合の抗力減少を伴う(UHMW)C-C30α-オレフィンポリマー抗力減少剤(DRA)を合成する重合プロセスに向けられる。
UHMWC-C30α-オレフィンポリマーDRAを生産する方法の実施形態は、反応炉において第1のα-オレフィンモノマーを触媒および炭化水素溶媒の存在下で重合させる工程を含み得る。UHMWC-C30α-オレフィンポリマーDRAは、ホモポリマー、コポリマー、またはターポリマーを含み得る。特定の実施形態において、UHMWC-C30α-オレフィンポリマーDRAは、第1のα-オレフィンモノマーを第2のα-オレフィンコモノマーと共重合させることにより生産されるコポリマーである。
第1のα-オレフィンおよび第2のα-オレフィンコモノマーは、C-C30α-オレフィン、またはC-C20α-オレフィン、またはC-C12オレフィンを含み得る。1つの実施形態において、第1のα-オレフィンおよび第2のα-オレフィンコモノマーは、エチレン、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、およびその組み合わせから選択される異なるα-オレフィンである。
炭化水素中のDRAの溶解度は、DRAの効率に影響する重要な要因である。理論により結び付けられないが、短鎖α-オレフィン(例えば、C-Cα-オレフィン)と長鎖α-オレフィン(例えば、C-C12α-オレフィン)の組み合わせから生産されるDRAは、改善された炭化水素中の溶解度、それにより、改善された抗力減少効率を示した。1つの実施形態において、第1のα-オレフィンコモノマーは1-ヘキセンであり、第2のα-オレフィンコモノマーは1-ドデセンである。様々なモル比が、第1のα-オレフィンおよび第2のα-オレフィンコモノマーについて熟考される。1つの実施形態において、α-オレフィンモノマーは、モル比1:4~4:1、またはモル比1:2~2:1、またはモル比1:1で存在する1-ヘキセンおよび1-ドデセンである。
重合において使用される本触媒の実施形態は、第3級モノフェニルアミン、ハロゲン化チタン、および共触媒を含み得る。特定の実施形態において、本触媒は、第3級モノフェニルアミン、ハロゲン化チタン、および共触媒からなるか、または本質的になる。さらなる実施形態において、触媒は、担体または担持体を欠く。
第3級モノフェニルアミンは、式RN-アリール(式中、RおよびRは、同じであるか、または異なり、RおよびRは、それぞれ、水素、アルキル、またはシクロアルキル基であり得、但し、RおよびRの少なくとも1つが、少なくとも1つの炭素原子を含有する)を有し得る。アリール基は、置換されていても、または置換されていなくてもよい。第3級モノフェニルアミンの例は、N,N-ジエチルアニリン、N-エチル-N-メチルパラトリルアミン、N,N-ジプロピルアニリン、N,N-ジエチルメシチルアミン、およびその組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。1つの実施形態において、第3級モノフェニルアミンは、N,N-ジエチルアニリンである。
ハロゲン化チタンは、式TiX(式中、mは、2.5~4.0であり、Xは、ハロゲン含有部分である)を有する。1つの実施形態において、ハロゲン化チタン触媒は、例えば、四塩化チタン(TiCl)を金属アルミニウム(Al)で還元することにより調製される、以下の複合体TiCl・1/3AlClにおける、晶質三塩化チタンである。
共触媒は、式AlR3-n(式中、Rは、炭化水素基であり、Yは、ハロゲンまたは水素であり、nは、1~20である)を有する有機アルミニウム化合物であり得る。単独または組み合わせで使用することができる、かかる有機アルミニウム化合物の代表例は、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(2-メチルペンチル)アルミニウム、トリ-n-オクチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムヒドリド、ジイソブチルアルミニウムヒドリド、ジイソプロイルアルミニウムクロリド、ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムブロミド、ジエチルヨードアルミニウム、ジ-n-プロピルアルミニウムクロリド、ジ-n-ブチルアルミニウムクロリド、およびジイソブチルアルミニウムクロリドである。1つの実施形態において、共触媒は、ジエチルアルミニウムクロリドである。
様々な量が、触媒成分について熟考される。例えば、第3級モノフェニルアミンは、0.1ミリモル(mmol)~2mmol、または0.25mmol~1mmol、または0.4mmol~0.8mmol、または0.5mmolの量で存在してもよい。さらに、ハロゲン化チタンは、0.1ミリモル(mmol)~1mmol、または0.2mmol~0.8mmol、または0.2mmol~0.5mmol、または0.25mmolの量で存在してもよい。さらに、共触媒は、0.2ミリモル(mmol)~5mmol、または0.5mmol~2.5mmol、または0.8mmol~1.5mmol、または1.0mmolの量で存在してもよい。共触媒のハロゲン化チタンに対するモル比は、1:1~10:1、または2:1~8:1、または3:1~5:1、または4:1であってもよい。あるいは、共触媒の第3級モノフェニルアミンに対するモル比は、1:1~5:1、または2:1~4:1、または2:1であってもよい。
炭化水素溶媒は、様々な溶媒組成物を含み得る。例えば、二塩化エチレンのようなハロゲン化炭化水素溶媒が、炭化水素溶媒について熟考される。さらに、炭化水素溶媒は、トルエン、またはクメンのような、芳香族溶媒を含んでもよい。適当な芳香族溶媒の市販の例は、Koch Sure Sol(登録商標)100およびKOCH Sure Sol(登録商標)150を含む。他の溶媒は、直鎖脂肪族化合物(例えば、ヘキサンおよびヘプタン)、分岐炭化水素、環状炭化水素、およびその組み合わせを含んでもよい。以下の段落において記載される通り、溶媒の添加、および溶媒添加のタイミングは、DRAの最終特性に影響を与え得る。
図1において描かれる実施形態を参照し、DRAを生産する方法100は、第1の無水α-オレフィンモノマー、および場合により、第2のα-オレフィンモノマーを、反応炉または一連の反応炉に供給する工程110を含む。特定の実施形態において、反応炉は、撹拌棒または同様の撹拌装置を含んでもよい。複数の実施形態において、反応炉は、連続バッチまたはセミバッチ撹拌槽反応炉である。これらのオレフィンモノマーは、溶媒の存在下で、および場合により、トリイソブチルアルミニウム(TIBA)のようなスカベンジャーの存在下で含まれてもよい。特定の実施形態において、反応炉は、不活性ガスの対象にされてもよい。例えば、第1のα-オレフィンモノマーおよび第2のα-オレフィンは、反応炉にアルゴン流下で供給されてもよい。
図1を再度参照し、触媒は、反応炉への供給に先立ち、活性化され得る。1つの実施形態において、活性化工程120は、反応炉への供給に先立ち過熱することによる、ハロゲン化チタンおよび共触媒を活性化することを含んでもよい。様々な温度、例えば、30~60℃、または40℃が熟考される。別の実施形態において、第3級モノフェニルアミンは、活性化工程中にハロゲン化チタンおよび共触媒と混合される。あるいは、第3級モノフェニルアミンは、活性化されたハロゲン化チタンおよび共触媒の反応炉への添加の前または後のいずれかに、ハロゲン化チタンならびに共触媒とは別に、反応炉に加えられてもよい。
次に、活性化された触媒は、反応炉130に加えられ得、重合150を開始する。重合は、周囲温度以下で生じてもよい。特定の実施形態において、重合は、周囲温度にて生じてもよい。特定の利点に限定されることなく、重合を周囲温度にて行うことは、極低温状態下で操作する他の従来のプロセスと比較して、プロセスの費用を減らす。
なお別の実施態様において、重合は、アルゴン雰囲気において、時間4~6時間、反応温度15~25℃で生じてもよい。少なくとも1つの実施形態において、アルゴンにおける重合は、反応温度-20~30℃で生じてもよい。さらに、少なくとも1つの実施形態において、アルゴンにおける重合時間は、時間30分~12時間まで延長されてもよい。既に述べられた通り、反応炉は、機械撹拌装置により撹拌されてもよい。例えば、撹拌速度は、1分当たり400~900回転(rpm)、600~800rpm、または700rpmであってもよい。
図1を参照し、炭化水素溶媒140は、プロセス中、1回、徐々に、または複数回で加えられてもよい。例えば、炭化水素溶媒は、重合工程150に先立ちバルク142において加えられてもよい。あるいは、炭化水素溶媒は、重合プロセスを通じて、または「ロッドクライミング効果」160の開始後徐々に加えられてもよい。ロッドクライミング効果は、(i)反応混合物の粘度が、特定の臨界値を超え、(ii)反応混合物の表面に関する法線力が、対応する接線力を超え、それにより、混合物が撹拌棒を浮上させるか、または上昇させるときの、反応炉において機械的撹拌から生じる現象を指す。
図1を再度参照し、反応炉は、メタノール170でクエンチされ、それにより、重合プロセスを少なくとも部分的に停止させ得る。180のポイントで、UHMWC-C30α-オレフィンDRAが産生される。特定の実施形態において、DRAは、非晶質またはアモルファス構造を有してもよい。あるいは、手法をクエンチすることは、重合プロセスを停止させるための代替手法であると予想される。
理論により結び付けられることなく、さらになる分岐、例えば、長鎖分岐が、DRAの溶解度を増してもよい。この増大した分岐は、分子量分布(MWD)メートル法によりある程度定量されてもよい。1つまたは複数の実施形態において、UHMWC-C30α-オレフィンコポリマー抗力減少剤は、MWD少なくとも2.0を有してもよく、ここで、MWDは、重量平均分子量であるMおよび数平均分子量であるMでM/Mと定義される。別の実施形態において、MWDは、少なくとも3.25であってもよい。さらに、UHMWC-C30α-オレフィンポリマー抗力減少剤は、重量平均分子量(M)少なくとも1.5×10g/mol、または少なくとも2.0×10g/mol、または少なくとも2.5×10g/molを有する。多分散性指数(PDI)は、少なくとも2.0であり得る。
本開示の実施形態に関するさらなる詳細について、以下の実施例が提供される。
全ての合成方法および操作は、アルゴン、標準シュレンクテクニック技術、およびグローブボックスを使用した不活性環境下で行った。トルエン、1-ヘキセン(C)、および1-ドデセン(C12)を、活性化した4A分子ふるいと室温にて一晩接触させることにより乾燥させた。分子ふるいを230℃にて活性化した。
参考例
1-ヘキセン(C)および1-ドデセン(C12)を、コンピューターとインターフェースで接続したAP-Miniplant GmbHの実験室スケールの反応炉設備を使用して共重合化した。反応炉は、固定したトップヘッドおよび1リットルのジャケット形ブッヒガラスオートクレーブからなる。ガラス反応炉を、2時間(時間)120℃にて蒸焼きした。次に、それを窒素で4回同一温度にてパージした。反応炉を120℃から室温まで冷却した。
具体的には、無水n-ヘキサン200ミリリットル(mL)および1.0Mトリイソブチルアルミニウム(TIBA)1.0mLに溶解した所望の体積の1-ヘキセン(C)、ドデセン(C12)、および無水トルエンを、穏やかなアルゴン流下で反応炉に移した。
無水トルエンに溶解した必要量の固体TiCl・1/3AlClを、シュレンクフラスコにおいて、計算した量のジエチルアルミニウムクロリド(DEALC)で、それらを40℃にて30分間(分)過熱することにより、事前に活性化した。
全体積の事前に活性化した触媒溶液を、穏やかなアルゴン流下で反応炉に吸い上げて、重合を5時間、それぞれ、20℃および700rpmに設定した反応温度および撹拌速度で開始した。加えて、ロッドクライミング効果が開始したとき、無水トルエン200mLを加えた。メタノールを激しく撹拌しながら加えることにより、反応混合物をクエンチした。
既に記載した通り、重合試験の完了時に、反応炉を開け、生じた蜂蜜様反応混合物をビンに保存し、その重量を決定した。次の試験のため、工業グレードのトルエンを使用して、ガラス反応容器を洗浄した。
合成したC-C12参考コポリマーを、高温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)(Polymer Lab GPC 220、英国)を使用して、重量平均分子量Mに関して特徴付けた。
以下の表は、先行の参考例ならびにさらに実施例により生産したDRAの特性を載せる。遷移金属触媒でのオレフィン重合において、Mと触媒生産性は、およそ逆相関する。しかしながら、触媒生産性は、モノマーおよびコモノマー濃度、大規模混合および小規模混合、ならびに熱力、動力、および質量移動の制限と相まった温度の複合関数である。好ましくは、Mを1×10g/molより上に維持しながら、触媒生産性を最大にする。
Figure 0007072505000001
Figure 0007072505000002
実施例1を参考例と比較すると、実施例1における第3級モノフェニルアミン(N,N-ジエチルアニリン)の添加が、モノマー転換および触媒生産性を改善することことは明らかである。さらに、実施例2を実施例3と比較すると、実施例3におけるロッドクライミング効果の開始時のクメンおよびトルエンのような炭化水素溶媒の添加が、炭化水素溶媒がプロセスを通じて滴下で含まれる実施例2より、モノマー転換および触媒生産性において良好であることは明らかである。加えて、実施例1、3、および4を参考例と比較すると、触媒生産性の増加を観察する。理論により結び付けられることを望んではいないが、実施例1、3、ならびに4における参考例より高い触媒生産性は、プレ触媒TiCl・1/3AlClのN,N-ジエチルアニリンとの相互作用および錯体形成の結果であると考えられる。N-N-ジエチルアニリンは、立体的かつ電子的に妨げられる。立体障害は、Nヘテロ原子上のエチル置換基が起源である。同様に、電子求引性の置換基であるフェニル基は、塩基性Nヘテロ原子上の電子密度を低減し、電子的効果を誘導する。このコヒーレントかつ複合立体的および電子的効果は、触媒プロモーターの役割を果たすことにより、参考例と比較して触媒生産性を増大する。増大した触媒生産性は、より多くの生産量をもたらし、それに応じた生産コストの低減を可能にする。
プロセスパラメーターへの適応は、触媒生産性に悪影響も及ぼし得る。具体的には、実施例5において、プレ触媒TiCl・1/3AlCl、N,N-ジエチルアニリン、およびDEALCは、全てが一体となって結合した。これは、TiCl・1/3AlClとDEALC両方と同時に合うようにしてあるルイス塩基(N,N-ジエチルアニリン)をもたらす。これは、DEALCによるTiCl・1/3AlClのアルキル化、それに続く、触媒生産性降下をもたらす活性部位を形成するためのチタンにおけるオープン配位部位の創出に悪影響を及ぼす。さらに、ロッドクライミング効果に気付いたらできるだけすぐに、トルエンを単回ボーラスとして加えた参考例ならびに実施例1、3、および4においてと異なり、実施例2において、トルエン200mLを、重合試験を通じて滴下して加えた。滴下添加は、重合を、未反応のモノマーと共に活性中心を含有する成長するポリマー鎖の所望の大規模混合および小規模混合を制限する高粘度に変化させる。これは、触媒生産性の相対的な低下をもたらす。最後に、実施例6~9において、ベンゾフェノンを加えた。ベンゾフェノンは、伝播および停止の割合両方を低下させるが、停止の割合が伝播より低下し、これが触媒生産性の最終的な低下をもたらす。しかしながら、触媒生産性の低減は、抗力減少性能のふさわしい改善をもたらし得る。このようにして、プロセス適応を通じて、所望の抗力減少性能および許容可能な触媒生産性を有するDRAを形成するプロセスを得られる。
抗力減少試験
-C12参考UHMWコポリマーの抗力減少性能を、図2に示す実験設備を使用して評価した。これは、外径0.5インチ(OD=0.01270m)および内径0.4インチ(ID=0.01016m)の水平ステンレス鋼パイプラインからなる。第1の圧力センサー220は、ケロシン炭化水素流体注入口216からおよそ4メーター(m)に位置した。第2の圧力センサー222は、第1の圧力センサー220から1.5mに位置した。DRA注入ポイント218は、ケロシン流体注入口216から20cmに位置した。0.065%未満の製造段階のエラーを有する高精度差圧変換器224(シーメンス)を使用して、圧勾配を測定した。タンク200にまず保存した、ケロシン流体の流動を、ボールバルブ202、209、ポンプ204、および流動制御バルブ206により供給し、制御した。2%未満の製造段階のエラーを有する高精度ボルテックス流量計208を使用して、ケロシンの流動速度を測定した。試験部分の終わりに位置する抵抗温度検出器(RTD)温度センサー226を使用して、液体の温度を測定した。温度センサー226の下流で、DRA注入ケロシン流体の一部をスプリッター230で分け、一部を廃液タンク234に廃棄し、別の一部をケロシンタンク200に再利用した。
図2を再度参照し、表1に載せた実施例において生産したDRAであり、溶媒として液体ケロシンを含むDRAポリマー溶液を、ダイヤフラム注入ポンプ212を使用して試験パイプに注入した。DRAポリマー溶液濃度を、反応混合物中のポリマー含有量を使用して決定し、混合後、試験パイプ中のDRA100万当たり120部(ppm)であるように設定した。DRAポリマー溶液の流動速度を、ポンプ212と共に並んだ可変速駆動214で制御した。各実験前に、異なる速度を用いて、ポンプ212を調整した。ポンプ速度を、0から1,400rpmまで変動させた。2~4%の精度で、ポンプ流動速度を0.01~2L/分で変えた。直径2mmを有するパイプの上部にあり、ケロシン注入口216の上流20cmに位置する単一の穴である、DRA注入ポイント218で供給したケロシンに、DRAポリマー溶液を導入した。
ケロシン流動速度10L/分を使用して、C-C12参考UHMWコポリマーの抗力減少性能試験を行った。これは、レイノルズ数約18,850を伴ったパイプ中のケロシンの平均粘度約2.1m/秒(6.8ft/秒)を生じ、それは、激しい乱流動を示す。
抗力減少の有効性を、以下:
Figure 0007072505000003
(式中、ならびには、それぞれ、抗力減少剤あり、およびなしでの、圧降下である)
の通り定義したパーセント抗力減少(%DR)により表す。
以下の表2は、表1の実施例についての抗力減少を要約する。
Figure 0007072505000004
実施例1ないし9および参考例を市販のDRA1と比較すると、パーセント抗力減少の明らかな改善が明白である。同様に、市販のDRA2と比較したとき、実施例2および7ないし9は、同様に、パーセント抗力減少の明らかな改善を示した。抗力減少レベルの改善は、必要とされるポンピングエネルギーの低減、ならびにそれに応じた電気および付随するコストの節約をもたらす。
様々な修飾ならびにバリエーションが、請求される対象の精神および範囲から逸脱することなく、記載された実施形態に対して成され得ることは、当業者に明白であるべきである。従って、明細書は、様々な記載された実施形態の修飾およびバリエーションをカバーすること、但し、かかる修飾ならびにバリエーションは、添付の請求の範囲およびその均等物の範囲内であることが意図される。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態1
超高分子量(UHMW)C -C 30 α-オレフィン抗力減少剤(DRA)を生産する方法であって、
反応炉において第1のα-オレフィンモノマーを触媒および炭化水素溶媒の存在下で重合させて、UHMWC -C 30 α-オレフィンポリマーDRAを生産する工程を含み、前記触媒が、
少なくとも1つの、式R N-アリール(式中、R およびR は、同じであるか、または異なり、それぞれが、水素、アルキル、またはシクロアルキル基であり、R およびR の少なくとも1つが、少なくとも1つの炭素原子を含有する)を有する第3級モノフェニルアミン;
少なくとも1つの、式TiX (式中、mは、2.5~4.0であり、Xは、ハロゲン含有部分である)を有するハロゲン化チタン;ならびに
少なくとも1つの、式AlR 3-n (式中、Rは、炭化水素基であり、Yは、ハロゲンまたは水素であり、nは、1~20である)を有する共触媒、から本質的になり、
前記触媒が、担体または担持体を欠く、方法。
実施形態2
前記UHMWC -C 30 α-オレフィンポリマーDRAが、ホモポリマー、コポリマー、またはターポリマーである、実施形態1に記載の方法。
実施形態3
前記重合工程が、前記第1のα-オレフィンモノマーを第2のα-オレフィンコモノマーと共重合させることを含み、前記第1および第2のα-オレフィンコモノマーが、異なるC -C 30 オレフィンである、実施形態1に記載の方法。
実施形態4
前記第1のα-オレフィンコモノマーおよび前記第2のα-オレフィンコモノマーが、C -C 12 オレフィンを含む、実施形態3に記載の方法。
実施形態5
前記第1のα-オレフィンコモノマーが1-ヘキセンであり、前記第2のα-オレフィンコモノマーが1-ドデセンである、実施形態4に記載の方法。
実施形態6
前記UHMWC -C 30 α-オレフィンポリマーDRAが、非晶質構造を有する、実施形態1に記載の方法。
実施形態7
前記重合工程のため、前記反応炉への添加に先立ち、前記ハロゲン化チタンおよび前記共触媒を活性化することをさらに含む、実施形態1に記載の方法。
実施形態8
活性化されたハロゲン化チタンおよび共触媒の前記反応炉への添加に先立ち、前記第3級モノフェニルアミンを前記反応炉に加えることをさらに含む、実施形態7に記載の方法。
実施形態9
前記重合工程のため、前記反応炉への添加に先立ち、前記ハロゲン化チタン、前記共触媒、および前記第3級モノフェニルアミンを活性化することをさらに含む、実施形態1に記載の方法。
実施形態10
前記炭化水素溶媒が、前記重合工程に先立ち、前記重合工程を通じて、またはロッドクライミング効果の開始時に加えられる、実施形態1に記載の方法。
実施形態11
前記炭化水素溶媒が、前記ロッドクライミング効果の開始時に加えられる、実施形態10に記載の方法。
実施形態12
還元剤がAlである、実施形態1に記載の方法。
実施形態13
前記ハロゲン化チタンがTiCl ・1/3AlCl である、実施形態1に記載の方法。
実施形態14
前記共触媒が、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-プロイルアルミニウム、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(2-メチルペンチル)アルミニウム、トリ-n-オクチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムヒドリド、ジイソブチルアルミニウムヒドリド、ジイソプロイルアルミニウムクロリド、ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムブロミド、ジエチルヨードアルミニウム、ジ-n-プロピルアルミニウムクロリド、ジ-n-ブチルアルミニウムクロリド、およびジイソブチルアルミニウムクロリドからなる群から選択される1つまたは複数の有機アルミニウム化合物を含む、実施形態1に記載の方法。
実施形態15
前記第3級モノフェニルアミンが、N,N-ジエチルアニリン、N-エチル-N-メチルパラトリルアミン、N,N-ジプロピルアニリン、N,N-ジエチルメシチルアミン、およびその組み合わせからなる群から選択される、実施形態1に記載の方法。
実施形態16
前記第3級モノフェニルアミンがN,N-ジエチルアニリンを含む、実施形態15に記載の方法。
実施形態17
前記重合工程が、室温以下にて生じる、実施形態1に記載の方法。
実施形態18
前記炭化水素溶媒が、直鎖脂肪族化合物、分岐炭化水素、脂環式炭化水素、および芳香族炭化水素からなる群から選択される1つまたは複数の溶媒を含む、実施形態1に記載の方法。
実施形態19
前記炭化水素溶媒が、1つまたは複数の芳香族溶媒を含む、実施形態18に記載の方法。
実施形態20
前記重合工程が、アルゴン雰囲気において時間4~6時間、反応温度15~25℃かつ撹拌速度600~800rpmにて生じる、実施形態1に記載の方法。
実施形態21
前記UHMWC -C 30 α-オレフィンポリマーDRAが、分子量分布(MWD)少なくとも3.25を有し、ここで、MWDは、重量平均分子量であるMwおよび平均分子量であるM でM /M と定義される、実施形態1に記載の方法。
実施形態22
前記UHMWC -C 30 α-オレフィンポリマーDRAが、重量平均分子量(M )少なくとも1.5×10 g/molを有する、実施形態1に記載の方法。
実施形態23
少なくとも1つの、式R N-アリール(式中、R およびR は、同じであるか、または異なり、それぞれが、水素、アルキル、またはシクロアルキル基であり、R およびR の少なくとも1つが、少なくとも1つの炭素原子を含有する)を有する第3級モノフェニルアミン;
少なくとも1つの、式TiX (式中、mは、2.5~4.0であり、Xは、ハロゲン含有部分である)を有するハロゲン化チタン;ならびに
少なくとも1つの、式AlR 3-n (式中、Rは、炭化水素基であり、Yは、ハロゲンまたは水素であり、nは、1~20である)を有する共触媒、から本質的になり、
担体または担持体を欠く、触媒。
実施形態24
前記共触媒がAlCl である、実施形態23に記載の触媒。
実施形態25
前記ハロゲン化チタンがTiCl ・1/3AlCl である、実施形態23に記載の触媒。
実施形態26
前記共触媒が、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-プロイルアルミニウム、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(2-メチルペンチル)アルミニウム、トリ-n-オクチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムヒドリド、ジイソブチルアルミニウムヒドリド、ジイソプロイルアルミニウムクロリド、ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムブロミド、ジエチルヨードアルミニウム、ジ-n-プロピルアルミニウムクロリド、ジ-n-ブチルアルミニウムクロリド、およびジイソブチルアルミニウムクロリドからなる群から選択される1つまたは複数の有機アルミニウム化合物を含む、実施形態23に記載の触媒。
実施形態27
前記第3級モノフェニルアミンが、N,N-ジエチルアニリン、N-エチル-N-メチルパラトリルアミン、N,N-ジプロピルアニリン、N,N-ジエチルメシチルアミン、およびその組み合わせからなる群から選択される、実施形態23に記載の触媒。
実施形態28
前記第3級モノフェニルアミンがN,N-ジエチルアニリンを含む、実施形態27に記載の触媒。
実施形態29
反応炉において第1のα-オレフィンモノマーを触媒および炭化水素溶媒の存在下で重合させることにより、UHMWC -C 30 α-オレフィンコポリマーDRAを生産する工程であって、前記触媒は、
少なくとも1つの、式R N-アリール(式中、R およびR は、同じであるか、または異なり、それぞれが、水素、アルキル、またはシクロアルキル基であり、R およびR の少なくとも1つが、少なくとも1つの炭素原子を含有する)を有する第3級モノフェニルアミン;
少なくとも1つの、式TiX (式中、mは、2.5~4.0であり、Xは、ハロゲン含有部分である)を有するハロゲン化チタン;ならびに
少なくとも1つの、式AlR 3-n (式中、Rは、炭化水素基であり、Yは、ハロゲンまたは水素であり、nは、1~20である)を有する共触媒、から本質的になる、生産する工程と、
前記UHMWC -C 30 α-オレフィンポリマーDRAを導管に導入して、前記導管において抗力を減少させる工程と
を含む、前記導管において抗力を減少する方法。
実施形態30
前記UHMWC -C 30 α-オレフィンポリマーDRAが非晶質構造を有する、実施形態29に記載の方法。
実施形態31
前記UHMWC -C 30 α-オレフィンポリマーDRAが、分子量分布(MWD)少なくとも3.25を有し、ここで、MWDは、重量平均分子量であるMwおよび数平均分子量であるM でM /M と定義される、実施形態29に記載の方法。
実施形態32
前記UHMWC -C 30 α-オレフィンポリマーDRAが、重量平均分子量(M )少なくとも1.5×10 g/molを有する、実施形態29に記載の方法。

Claims (24)

  1. 重量平均分子量(MW)が少なくとも≧1.5×10 g/molである超高分子量(UHMW)C-C30α-オレフィン抗力減少剤(DRA)を生産する方法であって、
    反応炉において第1のα-オレフィンモノマーを触媒および炭化水素溶媒の存在下で重合させて、UHMWC-C30α-オレフィンポリマーDRAを生産する工程を含み、前記触媒が、
    少なくとも1つの、式RN-アリール(式中、RおよびRは、同じであるか、または異なり、それぞれが、水素、アルキル、またはシクロアルキル基であり、RおよびRの少なくとも1つが、少なくとも1つの炭素原子を含有する)を有する第3級モノフェニルアミン;
    少なくとも1つの、式TiX(式中、mは、2.5~4.0であり、Xは、ハロゲン含有部分である)を有するハロゲン化チタン;ならびに
    少なくとも1つの、式AlR3-n(式中、Rは、炭化水素基であり、Yは、ハロゲンまたは水素であり、nは、1~3である)を有する共触媒、から本質的になり、
    前記触媒が、担体または担持体を欠く、方法。
  2. 前記UHMWC-C30α-オレフィンポリマーDRAが、ホモポリマー、コポリマー、またはターポリマーである、請求項1に記載の方法。
  3. 前記重合工程が、前記第1のα-オレフィンモノマーを第2のα-オレフィンコモノマーと共重合させることを含み、前記第1および第2のα-オレフィンコモノマーが、異なるC-C30オレフィンである、請求項1に記載の方法。
  4. 前記第1のα-オレフィンコモノマーおよび前記第2のα-オレフィンコモノマーが、C-C12オレフィンを含む、請求項3に記載の方法。
  5. 前記第1のα-オレフィンコモノマーが1-ヘキセンであり、前記第2のα-オレフィンコモノマーが1-ドデセンである、請求項4に記載の方法。
  6. 前記UHMWC-C30α-オレフィンポリマーDRAが、非晶質構造を有する、請求項1に記載の方法。
  7. 前記重合工程のため、前記反応炉への添加に先立ち、前記ハロゲン化チタンおよび前記共触媒を活性化することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  8. 活性化されたハロゲン化チタンおよび共触媒の前記反応炉への添加に先立ち、前記第3級モノフェニルアミンを前記反応炉に加えることをさらに含む、請求項7に記載の方法。
  9. 前記重合工程のため、前記反応炉への添加に先立ち、前記ハロゲン化チタン、前記共触媒、および前記第3級モノフェニルアミンを活性化することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  10. 前記炭化水素溶媒が、前記重合工程に先立ち、前記重合工程を通じて、またはロッドクライミング効果の開始時に加えられる、請求項1に記載の方法。
  11. 前記炭化水素溶媒が、前記ロッドクライミング効果の開始時に加えられる、請求項10に記載の方法。
  12. 前記ハロゲン化チタンが金属Alで還元することにより調製されたものである、請求項1に記載の方法。
  13. 前記ハロゲン化チタンがTiCl・1/3AlClである、請求項1に記載の方法。
  14. 前記共触媒が、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-プロイルアルミニウム、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(2-メチルペンチル)アルミニウム、トリ-n-オクチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムヒドリド、ジイソブチルアルミニウムヒドリド、ジイソプロイルアルミニウムクロリド、ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムブロミド、ジエチルヨードアルミニウム、ジ-n-プロピルアルミニウムクロリド、ジ-n-ブチルアルミニウムクロリド、およびジイソブチルアルミニウムクロリドからなる群から選択される1つまたは複数の有機アルミニウム化合物を含む、請求項1に記載の方法。
  15. 前記第3級モノフェニルアミンが、N,N-ジエチルアニリン、N-エチル-N-メチルパラトリルアミン、N,N-ジプロピルアニリン、N,N-ジエチルメシチルアミン、およびその組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
  16. 前記第3級モノフェニルアミンがN,N-ジエチルアニリンを含む、請求項15に記載の方法。
  17. 前記重合工程が、室温以下にて生じる、請求項1に記載の方法。
  18. 前記炭化水素溶媒が、直鎖脂肪族化合物、分岐炭化水素、脂環式炭化水素、および芳香族炭化水素からなる群から選択される1つまたは複数の溶媒を含む、請求項1に記載の方法。
  19. 前記炭化水素溶媒が、1つまたは複数の芳香族溶媒を含む、請求項18に記載の方法。
  20. 前記重合工程が、アルゴン雰囲気において時間4~6時間、反応温度15~25℃かつ撹拌速度600~800rpmにて生じる、請求項1に記載の方法。
  21. 前記UHMWC-C30α-オレフィンポリマーDRAが、分子量分布(MWD)少なくとも3.25を有し、ここで、MWDは、重量平均分子量であるMwおよび平均分子量であるMでM/Mと定義される、請求項1に記載の方法。
  22. 反応炉において第1のα-オレフィンモノマーを触媒および炭化水素溶媒の存在下で重合させることにより、重量平均分子量(MW)が≧1.5×10 g/molである超高分子量(UHMW-C30α-オレフィンリマーDRAを生産する工程であって、前記触媒は、
    少なくとも1つの、式RN-アリール(式中、RおよびRは、同じであるか、または異なり、それぞれが、水素、アルキル、またはシクロアルキル基であり、RおよびRの少なくとも1つが、少なくとも1つの炭素原子を含有する)を有する第3級モノフェニルアミン;
    少なくとも1つの、式TiX(式中、mは、2.5~4.0であり、Xは、ハロゲン含有部分である)を有するハロゲン化チタン;ならびに
    少なくとも1つの、式AlR3-n(式中、Rは、炭化水素基であり、Yは、ハロゲンまたは水素であり、nは、1~3である)を有する共触媒、から本質的になる、生産する工程と、
    前記UHMWC-C30α-オレフィンポリマーDRAを導管に導入して、前記導管において抗力を減少させる工程と
    を含む、前記導管において抗力を減少する方法。
  23. 前記UHMWC-C30α-オレフィンポリマーDRAが非晶質構造を有する、請求項22に記載の方法。
  24. 前記UHMWC-C30α-オレフィンポリマーDRAが、分子量分布(MWD)少なくとも3.25を有し、ここで、MWDは、重量平均分子量であるMwおよび数平均分子量であるMでM/Mと定義される、請求項22に記載の方法。
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