JPH0485306A - オレフィン重合用触媒およびその製造法ならびにオレフィン重合体の製造法 - Google Patents

オレフィン重合用触媒およびその製造法ならびにオレフィン重合体の製造法

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JPH0485306A
JPH0485306A JP19856390A JP19856390A JPH0485306A JP H0485306 A JPH0485306 A JP H0485306A JP 19856390 A JP19856390 A JP 19856390A JP 19856390 A JP19856390 A JP 19856390A JP H0485306 A JPH0485306 A JP H0485306A
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  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 く技術分野〉 本発明は、オレフィン重合用触媒およびオレフィン重合
体の製造法に関する。さらに詳しくは、本発明は、ある
特定の成分からなるオレフィン重合用触媒ならびにこの
触媒を用いたオレフィン重合体の製造法を提供すること
により、粒子性状の良好な重合体を高収率で得ることを
可能にするものである。
〈従来技術〉 ビス(シクロペンタジェニル)ジルコニウムジクロリド
とメチルアルモキサンとからなる触媒(発明者の名をと
ってカミンスキー触媒と呼ばれることがある)が、オレ
フィンの重合あるいは共重合において非常に高い重合活
性を示すことはよく知られている(特開昭58−193
09号、同63−5107号各公報)。
この触媒系は、重合用溶液に溶解する均一系触媒であっ
て、ポリマー粒子の原型となるべき触媒粒子が存在しな
い為に、ポリマーが微粉状で得られるものである。しか
し、このような触媒系で得られる微粉状ポリマーの多く
は、取り扱いにくいものであり、凝集による塊状ポリマ
ーが生成しやすいものであった。そこで、この問題を解
決するためにメタロセン化合物等の触媒成分をSiOっ
等の無機酸化物担体に担持させる方法が提案されている
(特開昭61−108610号、同61−296008
号、同63−51407号、同63−61010号、同
63−152608号各公報)。しかし、これらの提案
では、酸化物担体をアルモキサンで予め予備処理してい
るか、あるいは酸化物担体をメタロセン化合物とアルモ
キサンとで同時に処理することが必須とされている。ア
ルモキサンの無い場合にはメタロセン化合物が担持され
ないことから、メタロセン化合物の大部分は実質的には
酸化物担体本体ではなくアルモキサン上に担持されてい
ると考えられ、そのために重合に使用するとメタロセン
化合物を担持したアルモキサンが容易に酸化物担体から
はがれて、それによる微粒子重合成分が存在するために
、上記の問題点の解決はいまだ不充分である。
一方、無機酸化物のかわりに直接アルモキサンを粒子化
し、メタロセン化合物をそれに担持させる提案がある(
特開昭63−199206号、同63−264606号
、同64−51408号及び特表昭63−501962
号各公報)。しかし、これらは触媒粒子が不均一であり
、また、生成したポリマー粒子中にアルモキサンを多量
に含有するために、より一層の改良が望まれている。
〔発明の概要〕
く要 旨〉 本発明は、上記問題点を解消すべく検討を行なった結果
なされたものである。
すなわち、本発明によるオレフィン重合用触媒は、下記
の成分(A)および成分(B)からなること、を特徴と
するものである。
成分(A) 下記の成分(+)と成分(i i)とを接触させ、次い
でこの接触生成物に下記の成分(iii)を接触させる
ことにより得られる固体触媒成分、 成分(i) 水酸基を有し、Si、AIおよびMgから選ばれる元素
を含有する触媒担体、 成分(i1) 周期律表IVB族遷移金属のハロゲン化合物、成分(i
N) 共役五員環を有する化合物と周期律表IA族金属とから
なる有機金属化合物、 成分(B) アルキルアルモキサン。
また、本発明によるオレフィン重合体の製造法は、下記
の成分(A)および成分(B)からなるオレフィン重合
用触媒に、オレフィンを接触させて重合させること、を
特徴とするものである。
成分(A) 下記の成分(i)と成分(ii)とを接触させ、次いで
この接触生成物に下記の成分(iii)を接触させるこ
とにより得られる固体触媒成分、 成分(i) 水酸基を有し、5iSAlおよびMgから選ばれる元素
を含有する触媒担体、 成分(ii) 周期律表IVB族遷移金属のハロゲン化合物、成分(+
11) 共役五員環を有する化合物と周期律表IA族金属とから
なる有機金属化合物、 成分(B) アルキルアルモキサン。
〈効 果〉 本発明によれば、粒子性状の良好なオレフィン重合体を
高収率で得ることが可能である。さらに、本発明は、ポ
リマーの凝集や塊状ポリマーの生成が少ないためポリマ
ー粒子の性状に対する要求のきびしい気相重合法にも適
用が可能である。
〔発明の詳細な説明〕
くオレフィン重合用触媒〉 本発明によるオレフィン重合用触媒は、特定の成分(A
)および成分(B)からなるものである。
ここで、「からなる」とは、本発明の効果を損わない限
りにおいては、成分(A)および成分(B)以外に他の
成分を含むことができることを意味するものである。
成分(A) 成分(A)は、下記の成分(i)と成分(i i)とを
接触させ、次いでこの接触生成物に下記の成分(fit
)を接触させることにより得られる固体触媒成分である
成分(i) 水酸基を有し、Si、AIおよびMgから選ばれる元素
を含有する触媒担体、 成分(it) 周期律表IVB族遷移金属のハロゲン化合物、成分(i
i[) 共役五員環を有する化合物と周期律表IA族金属とから
なるa機金属化合物。
成分(i) 成分(i〉は、水酸基を有し、Sl、AIおよびMgか
ら選ばれる元素を含有する触媒担体である。
具体的には、シリカ、アルミナ、マグネシア等の多孔質
無機酸化物担体、AI  (OH) 3、M g (O
H) 2、Mg (OH)CI等か例示される。成分(
i)としては、表面積が1〜500rrr/g (BE
T法)、平均粒径か1〜100μである粒子が好ましい
。これらは、一般に表面水を吸着しているので、窒素あ
るいは空気雰囲気中で、あるいは減圧下100〜900
℃で、脱水乾燥して表面水を除去してから使用されるの
が普通である。
成分(]ii 成分(ii)は、周期律表IVB族遷移金属のハロゲン
化合物である。
このような化合物を構成するハロゲンとしては、塩素、
臭素、ヨウ素、特に塩素、が好ましい。また、周期律表
IVB族遷移金属とは、具体的にはチタン、ジルコニウ
ムおよびハフニウムてあり、これらの中では特にジルコ
ニウムが好ましい。
上記のハロゲンと周期律表IVB族遷移金属との化合物
である成分(ij)は、これを構成する遷移金属の全て
の原子価が上記のハロゲン(ハロゲンは複数種であって
もよい)で満たされているものである必要はなく、ハロ
ゲンのいくつかが例えば炭素数1〜12程度のアルコキ
シ基、アミノ基、等で置換されたものであってもよい。
成分(ii)として好ましい化合物の具体例としては、
(イ)チタンハロゲン化合物、例えばT1Cl  Tl
C13(OC2H5)、4ゝ TiC13(OC4H9)、 TiC12(OC4H9)2、T I Cl 3、Ti
Br4、TlI4など、(ロ)ジルコニウムハロゲン化
合物、例えばZ r CI 4、ZrBr4、ZrC1
3(OC2Hら)など、(ハ)ハフニウムハロゲン化合
物、例えばHf CI   Hf B r 44ゝ などがある。これらのうちで特に好ましいものは、四塩
化物、具体的には四塩化チタン、四塩化ジルコニウム、
四塩化ハフニウムである。
成分(iif) 成分(fit)は、共役五員環を有する化合物と周期律
表IA族金属とからなる有機金属化合物である。共役五
員環を有する化合物としてはシクロペンタジェン、イン
デンおよびフルオレンなどか、一方、周期律表IA族金
属としてはリチウム、ナトリウムおよびカリウムなどか
、代表的である。
具体例としては、シクロペンタジェニルリチウム、シク
ロペンタジェニルナトリウム、シクロペンタジェニルカ
リウム、インデニルリチウム、フルオレニルリチウム、
エチレンビスインデニルリチウム、ジメチルシリル(ビ
スシクロペンタジェニル)リチウム、ジメチルシリル(
ビスインデニル)リチウム、ジメチルシリル(ビスイン
デニル)ナトリウム、ジメチルシリル(ビスインデニル
)カリウム、イソプロピルシクロペンタジェニルフルオ
レニルリチウム等がある。
〈成分(A)の調製〉 成分(A)は、上述の成分(i)および成分(ii)と
を接触させ、次いでこの接触生成物に成分(fit)を
接触させることにより得られたものである。
成分(i)と成分(ii)との接触は、通常、(イ)炭
化水素溶媒、例えばヘキサン、ヘプタン、トルエン等、
(ロ)ハロゲン化炭化水素溶媒、例えばメチレンジクロ
リド、1.2−ジクロロエタン、ジクロロベンゼン、ク
ロロホルム、トリクロロエタン、トリフルオロエチレン
、テトラフルオロエタン等、(ハ)エーテル溶媒、例え
ばジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロ
フラン等から選ばれる溶媒中に、成分(f)及び成分(
N)を順次、あるいは同時に添加して行なわれる。接触
温度は一78℃〜100℃、接触時間は30分〜20時
間が適当である。成分(i)と成分(it)の使用量は
、成分(it)/成分(i)のモル比て、0.001〜
100、好ましくは0.01〜50、である。接触後に
得られた接触生成物(即ち、遷移金属ハロゲン化合物担
持担体)は、前記溶媒で洗浄した後、担体中の遷移金属
原子として、0.01〜10重量パーセント、好ましく
は0.05〜5重量パーセント、にすることか出来る。
成分(iif)の接触は、成分(i)と成分(ii)と
を接触させたときと同様の前記溶媒中で行なうことがで
きる。このときの接触温度は〜78℃〜100℃、接触
時間は30分〜48時間か適当である。成分(fit)
の使用量は、成分(i)及び成分(i i)の接触によ
り担持された遷移金属に対して金属原子モル比で0.5
〜100、好ましくは1〜10、である。
成分(B) 成分(B)は、アルキルアルモキサンである。
このようなアルキルアルモキサンは、 一般式[1]および一般式[■] で表わすことかできる。該アルキルアルモキサンにおい
て、Rはメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプ
ロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、などの低級炭
化水素基であり、好ましくはメチル基、エチル基、イソ
ブチル基であり、特に好ましくはメチル基である。nは
2以上、好ましくは4以上、の整数である。また該アル
キルアルモキサンのRの一部か塩素、臭素などのハロゲ
ン原子で置換されたハロゲン化アルキルアルモキサンで
あってもよい。また、[1]および[II]のアルキル
基か一分子中に複数混在していてもよい。
該アルキルアルモキサンの製造法としては、例えばトリ
アルキルアルミニウムと水との反応で得られたものであ
って、本発明では公知の様々な条件下で調製して得られ
たものを用いることが出来る。
例えばベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素溶媒に硫
酸銅五水塩などの結晶水を有する塩を入れ、40〜40
℃位の温度条件下でトリアルキルアルミニウムと反応さ
せれば目的とするアルキルアルモキサンを得ることがで
きる。この場合、使用される水の量は、通常、トリアル
キルアルミニウムに対してモル比で0.5〜1.5であ
る。
く触媒の形成〉 本発明によるオレフィン重合用触媒は、上記の成分(A
)および成分(B)(および必要に応じて第三成分)を
、重合させるべきオレフィンの共存下あるいは非存在下
、重合槽内であるいは重合槽外で、−時に、段階的にあ
るは分割して複数回にわたって、接触させることにより
形成させることができる。成分(B)の使用量は、成分
(A)中の遷移金属に対して、At/遷移金属のモル比
で1〜100,000、好ましくは10〜30.000
、である。
くオレフィンの重合〉 本発明によるオレフィン重合用触媒は、通常のスラリー
重合に適用されるのはもちろんであるが、実質的に溶媒
を用いない液相無溶媒重合、溶液重合、または気相重合
法にも適用される。また連続重合、回分式重合または予
備重合を行なう方式にも適用される。したがって、この
触媒にオレフィンを接触させて重合させることからなる
本発明によるオレフィン重合体の製造法は、上記の各重
合法ないし重合様式を採用してなるものである。
スラリー重合の場合の重合溶媒としては、ヘキサン、ヘ
プタン、ペンタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエ
ン等の飽和脂肪族または芳香族炭化水素の単独あるいは
混合物か用いられる。重合温度は一78℃から200℃
程度、好ましくは0℃〜150℃、であり、そのとき分
子ffi調節剤として補助的に水素を用いることができ
る。スラリー重合のとき、成分(A)の使用量は、0.
0001〜1.0グラム成分(A)/リットル溶剤の範
囲内が好ましい。
本発明による触媒系で重合するオレフィン類、言い換え
れば、本発明による触媒に接触させるオレフィン類は、
一般式R−CH−CH2(ここでRは水素原子または炭
素数1〜10の炭化水素残基であり、分枝基を有しても
よい。)で表わされるものである。具体的には、エチレ
ン、プロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン
−1,4−メチルペンテン−1などのオレフィン類があ
る。好ましくはエチレンおよびプロピレンである。
こレラの重合の場合に、エチレンに対して50重量パー
セントまで、好ましくは20重量パーセントまで、の上
記オレフィンとの共重合を行なうことができ、プロピレ
ンに対して30重量パーセントまでの上記オレフィン、
特にエチレン、との共重合を行なうことができる。その
他の共重合性七ツマ−(たとえば酢酸ビニル、ジオレフ
ィン等)との共重合を行なうこともできる。
〔実 験 例〕
実施例−1 (成分(A)の調製) MgC1−6H206,0グラムを減圧下100℃で1
時間熱処理し、次いで200℃に昇温し4時間、さらに
285℃に昇温し2時間、減圧条件下で熱処理すること
により、 Mg (OH)CIを得た。
次いで、上記の方法で得られた Mg (OH)CI  1.7グラムと、T t Cl
 410.3ミリリツトルとを80℃で2時間反応させ
た。反応終了後、上澄みを除去し、n〜へブタンて充分
洗浄した後、40℃で減圧乾燥して固体成分(イ)を得
た。この固体中にはチタンか0.53重量%含まれてい
た。固体成分(イ)をトルエン10ミリリツトルに希釈
し、これに予め合成したナトリウムシクロペンタジエニ
ドのテトラヒドロフラン希釈液(2モル/リットル)を
0.19ミリリツトル(0,38ミリモル)(NaCp
/Ti−2(モル比)))加えて、室温下で1時間反応
させた。反応路γ後、上澄みを除去した後、減圧乾燥し
て成分(A)を得た。成分(A)にはチタンが0,52
重量パーセント含まれていた。尚、ナトリウムシクロペ
ンタジエニドのテトラヒドロフラン希釈液は、実験化学
講座(i3巻)有機金属化合物の45頁に記載の合成方
法に従って合成した。
(成分(B)の製造) トリメチルアルミニウム48.2gを含むトルエン溶液
565m1に、攪拌下、硫酸銅5水塩50gを0℃で、
5gづつ5分間隔て投入した。終了後、溶液をゆっくり
と25℃に昇温し、25℃で2時間、さらに35℃に昇
温しで2日間反応させる。残存する硫酸銅の固体を分離
し、アルモキサンのトルエン溶液を得る。メチルアルモ
キサンの濃度は27. 3mg/ml (2,7w/v
%)であった。
(エチレンの重合) 100ミリリツトルのガラス製容器に、トルエン20ミ
リリツトル、成分(B)のメチルアルモキサン11.0
ミリモルおよび成分(A)の固体成分をチタン原子換算
で0.11ミリモル加えた後、大気圧条件下40℃でエ
チレンを1時間重合させた。得られた重合反応溶液を1
リツトルの塩酸メタノール溶液中に混合し重合を停止し
た。濾過により溶媒を分離し、乾燥させた結果、1.2
1グラムのポリエチレンを得た。これはチタン収率で2
30g−ポリエチレン/g−チタン・al−Hrであっ
た。
実施例−2 (成分(A)の調製) 実施例−1の成分(A)を調製する際のナトリウムシク
ロペンタジエニドのテトラヒドロフラン希釈液の使用量
を、0.1ミリリツトル(0,19ミリモル(NaCp
/Ti−1(モル比)))加えた以外は全て実施例−1
と同一条件で成分(A)を調製した。
(エチレンの重合) 上記の成分(A)を用いる以外は全て実施例−1と同一
条件で重合を実施した。その結果、1.16グラムのポ
リマーが得られた。チタン収率は220g−ポリエチレ
ン/g−チタン・atl・Hrであった。
比較例−1 実施例−1の成分(A)の調製の際の中間体である固体
成分(イ)を、成分(A)のかわりに使用する以外は全
て実施例−1と同一条件で重合を実施した。その結果、
0.04グラムのポリマーが得られた。チタン収率は8
g−ポリエチレン/g−チタンやateφHrであった
実施例−3 (成分(A)の調製) 窒素気流中、600℃で4時間乾燥させたデビソン社製
r952Jシリカ4グラムとn−へブタン40ミリリツ
トルとを窒素置換した300ミリリツトルの丸底フラス
コに導入した。次いで、四塩化チタンをlOミリリット
ル加え、80℃で2時間反応させた。反応終了後、n−
へブタンで充分洗浄した後、窒素気流下で乾燥させて固
体成分(ロ)を得た。固体成分(ロ)中にはチタンが3
.12重量パーセント含有されていた。次いで、上記固
体成分(ロ)を2グラムおよびトルエン40ミリリツト
ルを導入し、−40℃以下に冷却した。次いで、後述す
る方法で得られたトルエン希釈のインデンリチウム1.
99ミリモルを15分かけて導入した。導入後、1時間
かけて室温下に戻した後、室温下で4時間反応させた。
反応終了後、トルエンで充分洗浄した。この成分(A)
中には2,36重量パーセントのチタンが含有されてい
た。尚、インデンリチウムの合成は、トルエン50ミリ
リツトルにインデンを8ミリリットル加え一40℃以下
に冷却した後、ブチルリチウム0.069モル(ヘキサ
ン希釈溶液)を15分かけて滴下し一40℃以下で1時
間保った後、1時間かけて室温に戻し、室温下で3時間
攪拌することにより行なった。
(エチレンの重合) 内容!1. 5リツトルの攪拌式オートクレーブ内をエ
チレンで充分置換した後、充分に脱水および脱酸素した
n−へブタンを500ミリリツトル導入し、次いで成分
(B)のメチルアルモキサンを10.0ミリモルおよび
上記で合成した成分(A)をチタン原子換算で0.02
ミリモル導入した後、水素をIK/ゲージ圧に加圧し、
次いでエチレンを導入して全体で7に/ゲージ圧におい
て75℃で2時間重合を実施した。結果を表−1に示す
比較例−2 実施例−3の成分(A)を調製する際の中間生成物であ
る固体成分(ロ)を成分(A)のかわりに用いる以外は
、全て実施例−3と同一条件で重合を実施した。結果を
表−1に示す。
実施例−4 (成分(A)の調製) テトラヒドロフラン50ミリリツトルを一40℃以下に
冷却し、これに四塩化ジルコニウム0.6グラムを溶解
させた。次いで、実施例−3と同様の処理をしたr95
2Jシリカ3グラムを導入し、ゆっくり1時間かけて室
温まで昇温しで室温下で2時間反応させた。反応終了後
、トルエンで充分洗浄し、窒素気流下で乾燥させること
により固体成分(ハ)を得た。固体成分(ハ)中にはジ
ルコニウムが2.79重量パーセント含まれていた。な
お、ジルコニウムの定量結果は、サンプルをINの硝酸
に溶解し、過剰のEDTAを加えた後、硝酸ビスマスを
用いて逆滴定することにより得た。次に、テトラヒドロ
フラン50ミリリツトルに上記固体成分2.5グラムを
導入し、−40℃以下に冷却した。次いて、実施例−3
で得たインデニルリチウムを3,4ミリモル15分間で
滴下し、−40℃で1時間反応させた後、1時間かけて
室温に昇温し、次いで室温下で2時間反応させた。反応
終了後、反応物をトルエンで充分に洗浄した。次いでメ
チルアルモキサンを100ミリモル加え、室温下で1時
間反応させた。
反応終了後、トルエンで充分洗浄して成分(A)を得た
。この成分(A)中にはジルコニウムか2.28重量パ
ーセント含まれていた。
(エチレンの重合) 実施例−3と同一条件でエチレンを重合させた。
結果を表−1に示す。
比較例−3 実施例−4の成分(A)を調製する際の中間生成物であ
る固体成分(ハ)を成分(A)のかわりに用いる以外は
全て実施例−4と同一条件でエチレンの重合を行なった
。結果を表−1に示す。
実施例−5 (成分(A)の調製) 実施例−4のインデニルリチウムのかわりに、エチレン
ビスインデンと2倍モルのブチルリチウムを反応させた
化合物を1.7ミリモル用いる以外は全て実施例−4と
同一条件で成分(A)を調製した。この成分(A)中に
は1.69重量パーセントのジルコニウムが含まれてい
た。
(エチレンの重合) 実施例−3と同一条件でエチレンを重合させた。
結果を表−1に示す。
実施例−6,7および比較例−4 実施例4.5及び比較例−3の固体成分を用いてプロピ
レンの重合を行なった。重合は、n−へブタン500ミ
リリツトル、メチルアルモキサン100ミリモルおよび
成分(A)をジルコニウム原子換算で0.01ミリモル
導入し、50℃でプロピレンの圧カフに/ゲージ圧、2
時間の条件で行なった。重合終了後、2リツトルの塩酸
メタノール中に重合スラリーを導入し、脱触し、濾液を
エバポレーションすることによりポリプロピレンを得た
。結果を表−2に示す。
表−1 表 4、
【図面の簡単な説明】
第1図は、 チーグラー触媒に関する本発明の技 術内容の理解を助けるためのものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、下記の成分(A)および成分(B)からなることを
    特徴とする、オレフィン重合用触媒。 成分(A) 下記の成分(i)と成分(ii)とを接触させ、次いで
    この接触生成物に下記の成分(iii)を接触させるこ
    とにより得られる固体触媒成分、 成分(i) 水酸基を有し、Si、AlおよびMgから選ばれる元素
    を含有する触媒担体、 成分(ii) 周期律表IVB族遷移金属のハロゲン化合物、成分(ii
    i) 共役五員環を有する化合物と周期律表 I A族金属とか
    らなる有機金属化合物、 成分(B) アルキルアルモキサン。 2、下記の成分(A)および成分(B)からなるオレフ
    ィン重合用触媒に、オレフィンを接触させて重合させる
    ことを特徴とする、オレフィン重合体の製造法。 成分(A) 下記の成分(i)と成分(ii)とを接触させ、次いで
    この接触生成物に下記の成分(iii)を接触させるこ
    とにより得られる固体触媒成分、 成分(i) 水酸基を有し、Si、AlおよびMgから選ばれる元素
    を含有する触媒担体、 成分(ii) 周期律表IVB族遷移金属のハロゲン化合物、成分(ii
    i) 共役五員環を有する化合物と周期律表 I A族金属とか
    らなる有機金属化合物、 成分(B) アルキルアルモキサン。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996013532A1 (en) * 1994-10-31 1996-05-09 W.R. Grace & Co.-Conn. In situ dehydroxylation of supports and preparation of supported metallocene polyolefin catalysts
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WO2014078919A1 (pt) 2012-11-26 2014-05-30 Braskem S.A. Catalisador metaloceno suportado em suporte híbrido, processo de obtenção do mesmo, processo de polimerização para obtenção de um homopolímero ou copolímero de etileno com distribuição de massa molar ampla ou bimodal, uso do catalisador de metaloceno suportado e polímero de etileno com distribuição de massa molar ampla ou bimodal

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