JPH0586122A - タンデム反応器におけるバイモーダルエチレンポリマーの製造方法 - Google Patents

タンデム反応器におけるバイモーダルエチレンポリマーの製造方法

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JPH0586122A
JPH0586122A JP4049908A JP4990892A JPH0586122A JP H0586122 A JPH0586122 A JP H0586122A JP 4049908 A JP4049908 A JP 4049908A JP 4990892 A JP4990892 A JP 4990892A JP H0586122 A JPH0586122 A JP H0586122A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 タンデム反応器中での気相流動床重合によっ
て、相対的に高分子量及び低分子量のポリマー混合物か
らなるバイモーダルエチレンポリマー組成物を製造す
る。 【構成】 第1気相流動床反応帯域で、過半量のエチレ
ンよりなる気体単量体組成物及び任意に水素と、チーグ
ラー・ナッタ触媒とを、約0.3以下の水素/エチレン
のモル比及び約100psia以下のエチレン分圧で接
触させて、触媒と会合した相対的に高分子量ポリマーを
製造し、この高分子量ポリマーを、水素及び、過半量の
エチレンよりなる気体単量体組成物を供給する、H2
2比が少なくとも約0.9かつ第1反応帯域の少なく
とも約8.0倍そしてエチレン分圧が第1反応帯域の少
なくとも1.7倍の重合条件の第2気相流動床反応帯域
へ送って、高分子量ポリマー/触媒粒子の上及びボイド
内に付着した低分子量ポリマーを製造する、バイモーダ
ルエチレンポリマーブレンドの製法。第2反応帯域から
得られるバイモーダルポリマーブレンドの高分子量ポリ
マーの分率が少なくとも約0.35である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、相対的に高分子量と低
分子量のポリマー混合物を含むバイモーダル(bimodal)
エチレンポリマー組成物の、タンデム反応器における気
相流動床重合による製造方法に関する。
【0002】
【課題を解決するための手段】本発明によると、下記条
件下でタンデム方式で作用する、少なくとも2個の気相
流動床反応器において過半量のエチレンを含む気体単量
体組成物を重合させる工程を含む方法によって、加工性
と機械的特性の好ましい組合せを有するバイモーダルエ
チレンポリマーブレンドを製造する。第1反応器では、
単量体組成物と任意に少量の水素とを含むガスを、重合
条件下で、主触媒成分としての遷移金属化合物と助触媒
としての例えば有機金属化合物もしくは金属水素化物の
ような還元剤とを含む、チーグラー・ナッタ触媒もしく
は配位触媒と、約0.3以下の水素/エチレン モル比
及び約100psia以下のエチレン分圧において接触
させて、触媒粒子に付着した相対的に高分子量(HM
W)のポリマー粉末を製造する。次に、触媒含有HMW
ポリマー粉末を、第1反応器で用いた触媒と同じもしく
は異なる追加の触媒を任意に含むが、追加の遷移金属触
媒成分を含まない第2反応器に、水素と単量体組成物と
の気体混合物と共に移し入れ、ここで第1反応器におけ
る水素/エチレン モル比の少なくとも約8.0倍であ
るような充分に高い、少なくとも約0.9の水素/エチ
レン モル比及び第1反応器における少なくとも1.7
倍であるエチレン分圧において、付加的に重合を実施し
て、第1反応器からのHMWポリマー/触媒粒子上にも
しくは内部に付着した相対的に低分子量(LMW)のポ
リマーを、第2反応器を出るバイモーダルポリマー中の
HMWポリマーの分率が少なくとも約0.35になるよ
うに製造する。
【0003】前記条件は圧縮機及び他の装置に付着しが
ちな微粒子の形成が比較的低いレベルに維持されるよう
なプロセスを可能にする。さらに、このような条件は第
1反応器における生産レベルを抑制し、その結果として
第2反応器における生産レベルを増大させて、プロセス
操作から本質的に生ずる各最終ポリマー粒子中のHMW
及びLMWポリマーの実質的な配合度によってもたらさ
れる好ましいメルトフロー比(MFR、分子量分布の指
標)と高い均質性度(低レベルのゲルと低い不均質性イ
ンデックスによって表示)とを有するバイモーダルポリ
マーブレンドを製造する。このバイモーダルポリマーブ
レンドは、良好な機械的性質の組合せを有するフィルム
及び家庭用工業薬品用の容器に、あまり困難性を示すこ
となく、加工することが可能である。
【0004】図面は本発明による方法の概略図である。
【0005】両反応器に入る気体単量体は全体的にエチ
レンから成る、又は過半量のエチレンと少量の例えば炭
素数3〜約10の1−オレフィンのようなコモノマーと
を含む。使用可能なコモノマーの1−オレフィンは例え
ば1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチ
ルー1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン及びこれ
らの混合物である。コモノマーは反応器の一方又は両方
に入る単量体組成物中に存在することができる。
【0006】多くの場合に、単量体組成物は両反応器に
おいて同じではない。例えば、高密度フィルム用の樹脂
製造では、第1反応器に入る単量体が例えば1−ヘキセ
ンのようなコモノマーの少量を含み、バイモーダル生成
物のHMW成分がコポリマーであり、第2反応器に供給
される単量体は本質的にエチレンから成り、生成物のL
MW成分が実質的にエチレンホモポリマーであることが
好ましい。一方又は両方の反応器において所望のコポリ
マーを得るためにコモノマーを用いる場合には、コモノ
マー対エチレンのモル比は0.005〜0.7、好まし
くは0.04〜0.6である。
【0007】水素を用いて又は用いずに、第1反応器で
製造されるHMWポリマーの分子量を調節することがで
きる。従って、水素対エチレンのモル比(H2/C2比)
が例えば約0.3までに、好ましくは0.005〜0.
2になるように第1反応器に水素を供給することができ
る。第2反応器では、良好な機械的性質の組合せを有す
るフィルム及び家庭用工業薬品用の容器のような最終使
用製品に、最小の加工困難さで、成形されうるバイモー
ダル樹脂を製造するために、充分に低い分子量を有する
LMWポリマーを充分な量で製造することが必要であ
る。このために、第2反応器に水素をエチレン含有モノ
マーと共に、気相中の水素対エチレンのモル比が少なく
とも約0.9、好ましくは0.9〜5.0に、最も好ま
しくは1.0〜3.5になるように供給する。さらに、
好ましいレベルの加工性と機械的性質とに必要な、充分
に広い分子量分布を有するバイモーダル樹脂生成物が得
られるように、第1反応器と第2反応器におけるポリマ
ーの分子量間に充分な差異を与えるために、両反応器中
の水素対エチレンのモル比は、第2反応器中のこのモル
比が第1反応器中のモル比の少なくとも約8.0倍、例
えば第1反応器モル比の8.0〜10,000倍、好ま
しくは第1反応器モル比の10〜200倍になるように
するべきである。
【0008】第1反応器及び第2反応器においてそれぞ
れ製造されるHMWポリマーとLMWポリマーとが好ま
しい分子量を有するように予め設定した水素対エチレン
比を用いると、第1反応器のポリマー生産性は相対的に
高くなり、第2反応器のポリマー生産性は相対的に低く
なる傾向がある。これによると、LMWポリマーを殆ど
含まず、充分な加工性を維持できないようなバイモーダ
ルポリマーが生じやすい。本発明の重要な部分は、第1
反応器のポリマー生産性を減じ、第2反応器のこのよう
な生産性を高めるような、2反応器中のエチレン分圧を
用いることによって上記効果が大きく克服されるという
発見にある。このために、第1反応器で用いるエチレン
分圧は約100psia以下、例えば15〜100ps
ia、好ましくは20〜80psiaであり、第2反応
器でのエチレン分圧は例えば26〜170psia、好
ましくは70〜120psiaであり、如何なるプロセ
スにおいてもエチレン分圧は第2反応器エチレン分圧対
第1反応器エチレン分圧の比が少なくとも約1.7、好
ましくは1.7〜7.0、より好ましくは2.0〜4.
0であるように定められる。
【0009】例えば表面ガス速度の制御又は反応熱の吸
収のような、何らかの目的のために望ましい場合には、
反応器のいずれか又は両方に単量体と水素との他に、例
えば窒素のような不活性ガスが存在することもできる。
従って、両反応器中の全圧は例えば100〜600ps
ig、好ましくは200〜350psigの範囲内であ
る。
【0010】第1反応器中の重合温度は60〜130
℃、好ましくは60〜90℃であり、第2反応器中の重
合温度は80〜130℃、好ましくは90〜120℃で
ある。両反応器における分子量と生産性との制御のため
に、第2反応器中の温度が第1反応器中の温度よりも少
なくとも約10℃高い、好ましくは30〜60℃高いこ
とが望ましい。
【0011】各反応器における触媒の滞留時間は、バイ
モーダルポリマー生成物の好ましい性質に一致して、第
1反応器の生産性が抑制され、第2反応器の生産性が高
められるように調節される。従って、滞留時間は第1反
応器では例えば0.5〜6時間、好ましくは1〜3時間
であり、第2反応器では例えば1〜12時間、好ましく
は2.5〜5時間であり、第2反応器の滞留時間対第1
反応器の滞留時間の比は例えば5〜0.7、好ましくは
2〜1の範囲である。
【0012】両反応器を通る表面ガス速度は、温度が上
昇してポリマーを部分的に溶融させて反応器の運転を停
止させるようなレベルになるのを防ぐために反応熱を効
果的に分散させるほど充分に大きく、流動床の集結性を
維持しうるほど高い。このようなガス速度は40〜12
0cm/秒、好ましくは50〜90cm/秒である。
【0013】106を乗じた、触媒中の遷移金属原子g
あたりのポリマーg数としての第1反応器中のプロセス
の生産性は1.6〜16.0、好ましくは3.2〜9.
6であり;第2反応器では、生産性は0.6〜9.6、
好ましくは1.6〜3.5であり;プロセス全体では、
生産性は2.2〜25.6、好ましくは4.8〜16.
0である。上記範囲は樹脂生成物中の残留触媒金属の分
析に基づくものである。
【0014】第1反応器中で製造されるポリマーは例え
ば0.05〜5g/10分、好ましくは0.1〜3g/
10分のフローインデックス(FI又はI21、ASTM
D−1238、条件Fに従って190℃において測
定)と、0.890〜0.960g/cc、好ましくは
0.900〜0.940g/ccの密度を有する。
【0015】第2反応器中で製造されるポリマーは例え
ば10〜4000g/10分、好ましくは15〜200
0g/10分のメルトインデックス(MI又はI2、A
STM D−1238、条件Eに従って190℃におい
て測定)と、0.890〜0.976g/cc、好まし
くは0.930〜0.976g/ccの密度を有する。
これらの数値は定常状態プロセスデータを用いて、単一
反応器プロセスモデルに基づいて算出する。
【0016】第2反応器からの最終粒状バイモーダルポ
リマーは少なくとも約0.35、好ましくは0.35〜
0.75、より好ましくは0.45〜0.65のHMW
ポリマー重量分率;3〜200g/10分、好ましくは
6〜100g/10分のフローインデックス;60〜2
50、好ましくは80〜150のメルトフロー比(MF
R、フローインデックス対メルトインデックスの比とし
て算出);0.89〜0.965、好ましくは0.91
0〜0.960の密度;127〜1270ミクロン、好
ましくは380〜1100ミクロンの平均粒度(AP
S);及び約10重量%未満、好ましくは約3重量%未
満の微粉含有量(120メッシュ篩を通過する粒子と定
義する)を有する。微粉含有量に関して、第1反応器で
はごく少量の微粒子が生ずること及び微粒子の割合が第
2反応器を通って殆ど変化しないことが判明している。
気相流動床系の第1反応器又は単独反応器を用いてここ
で定義するような比較的低分子量(LMW)ポリマーを
製造する場合には、比較的多量の微粒子が生ずるので、
このことは意外である。これに対する可能な説明は、本
発明の方法では第2反応器で形成されるLMWポリマー
が第1反応器中で形成されるHMWポリマー粒子のボイ
ド構造内に主に付着して、LMW微粒子の形成を最小に
するからである。このことは第2反応器を通ると沈降か
さ密度(SBD)が増加するがAPSはかなり定常に留
まることによって実証される。
【0017】均一な混和を保証するためにブラベンダー
押出機の2回パスによって安定化し、混合した粒状樹脂
からペレットを成形する場合に、このようなペレットは
例えば約3〜200g/10分、好ましくは約6〜10
0g/10分の範囲内のフローインデックス;例えば約
60〜250、好ましくは約80〜150の範囲内のメ
ルトフロー比;及び例えば約1.0〜1.5、好ましく
は約1.0〜1.3の範囲内の不均質インデックス(H
I、粒状樹脂対ペレット化樹脂のFIの比)を有する。
HIは粒状樹脂の相対的な粒子間不均質度を表す。
【0018】重合に用いる触媒は文献では配位触媒とも
呼ばれているチーグラー・ナッタ触媒である。これらの
触媒は主触媒成分作用剤としての遷移金属化合物と、助
触媒としての還元剤、一般に有機金属化合物又は金属水
素化物とから成る。遷移金属は例えば周期律表第IVb
族、第V族、第VIb族の金属のいずれかであり、好まし
くは、例えば三塩化チタンもしくは四塩化チタンのよう
なハロゲン化物としてのチタンであるが、有機金属化合
物又は金属水素化物の金属を周期律表第Ia族、第IIa
族、第IIIa族の金属から選択することができ、好まし
くは、例えばアルキルアルミニウムハリドもしくはアル
ミニウムトリアルキルのようなヒドロカルビルアルミニ
ウムとしてのアルミニウムである。
【0019】本発明の方法に用いるために考えられる好
ましい群のチーグラー・ナッタ触媒は、遷移金属化合物
が周期律表第Ia族、第IIa族、第IIIa族の金属又は
周期律表の銅以外の第1遷移系列の少なくとも1種の金
属の無機ハロゲン化物、例えば塩化マグネシウムのよう
なハロゲン化マグネシウムと共に電子ドナー特性を有す
る、例えば炭素−酸素結合又は炭素−窒素結合を含む溶
媒中に溶解する触媒である。生ずる錯体は有機金属化合
物又は金属水素化物助触媒と共に重合プロセスに用いる
ことができる。しかし、これらの触媒は例えば酸化ケイ
素及び/又は酸化アルミニウムのような無機多孔質担体
に支持されることが有利である。担体付き触媒は、遷移
金属錯体を有機金属化合物又は金属水素化物助触媒と結
合させる前に、反応器の内側又は外側で、担体に遷移金
属錯体を含浸させて最終的担体付き触媒を形成すること
によって製造される。
【0020】上記範疇の適当な1種の触媒は: (i)本質的にマグネシウム、チタン、ハロゲン及び電
子ドナーから成る触媒先駆体錯体又は錯体混合物;及び (ii)少なくとも1種のヒドロカルビルアルミニウム助
触媒 を含む。
【0021】チタン主成分錯体又は錯体混合物は実験式
MgaTi(OR)bc(ED)d[式中Rは炭素数1〜
14の脂肪族もしくは芳香族炭化水素ラジカル又はCO
R’(R’は炭素数1〜14の脂肪族もしくは芳香族炭
化水素ラジカルである)であり;各OR基は同一もしく
は異なる基であり;XはCl、BrもしくはI、又はこ
れらの混合物であり;EDはチタン主成分錯体先駆体が
可溶である液体ルイス塩基である電子ドナーであり;a
は0.5〜56であり;bは0、1又は2であり;cは
1〜116、特に2〜116であり;dは2〜85であ
る]によって例示される。
【0022】上記製造に使用可能であるチタン化合物は
式Ti(OR)ab[式中RとXは上記成分(i)に対
して定義したとおりであり;aは0、1又は2であり;
bは1〜4であり;a+bは3又は4である]で示され
る。適当な化合物はTiCl3、TiCl4、Ti(OC
65)Cl3、Ti(OCOCH3)Cl3及びTi(O
COC65)Cl3である。
【0023】マグネシウム化合物は式MgX2[式中X
は上記成分(i)に対して定義したとおりである]で示
される。適当な例はMgCl2、MgBr2及びMgI2
である。無水MgCl2が好ましい化合物である。チタ
ン化合物1モルにつき約0.5〜56モル、好ましくは
約1〜10モルのマグネシウム化合物が用いられる。触
媒組成物に用いられる電子ドナーは約0℃〜約200℃
の範囲内の温度において液体である有機化合物である。
これはルイス塩基としても公知である。チタン化合物と
マグネシウム化合物の両方が電子ドナーに可溶である。
【0024】電子ドナーは脂肪族と芳香族カルボン酸の
アルキルエステル、脂肪族ケトン、脂肪族アミン、脂肪
族アルコール、アルキル及びシクロアルキルエーテル、
及びこれらの混合物であり、各電子ドナーは炭素数2〜
20である。これらの電子ドナーの中で、炭素数2〜2
0のアルキル及びシクロアルキルエーテル;炭素数3〜
20のジアルキル、ジアリール及びアルキルアリールケ
トン;並びに炭素数2〜20のアルキル及びアリールカ
ルボン酸のアルキル、アルコキシ及びアルキルアルコキ
シエステルである。最も好ましい電子ドナーはテトラヒ
ドロフランである。適当な電子ドナーの他の例はメチル
ホルメート、エチルアセテート、ブチルアセテート、エ
チルエーテル、ジオキサン、ジーn−プロピルエーテ
ル、ジブチルエーテル、エチルホルメート、メチルアセ
テート、エチルアニセート、エチレンカルボネート、テ
トラヒドロフラン及びエチルプロピオネートである。
【0025】助触媒は例えば式AlR”eX’fg[式
中X’はCl又はOR”であり;R”とR”は炭素数1
〜14の飽和脂肪族炭化水素ラジカルであり、同一又は
異なるラジカルである;fは0〜1.5であり;gは0
又は1であり;e+f+g=3である]で示される。適
当なR、R’、R”及びR”ラジカルの例はメチル、エ
チル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、
tert−ブチル、ペンチル、ネオペンチル、ヘキシ
ル、2−メチルペンチル、ヘプチル、オクチル、イソオ
クチル、2−エチルヘキシル、5,5−ジメチルヘキシ
ル、ノニル、イソデシル、ウンデシル、ドデシル、シク
ロヘキシル、シクロヘプチル及びシクロオクチルであ
る。適当なRとR’ラジカルの例はフェニル、フェネチ
ル、メチルオキシフェニル、ベンジル、トリル、キシリ
ル、ナフタール及びメチルナフチルである。有用な助触
媒の幾つかの例はトリイソブチルアルミニウム、トリヘ
キシルアルミニウム、ジーイソブチルアルミニウム、水
素化物、ジヘキシルアルミニウムヒドリド、ジーイソブ
チルヘキシルアルミニウム、トリメチルアルミニウム、
トリエチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロリ
ド、Al2(C253Cl3、及びAl(C252(O
25)である。
【0026】上記錯体又は触媒先駆体を担体で担持する
ことは必ずしも必要ではないが、担体付き触媒先駆体は
良好な性能を有するので、好ましい。シリカが好ましい
担体である。他の適当な無機酸化物担体はリン酸アルミ
ニウム、アルミナ、シリカ/アルミナ混合物、例えばト
リエチルアルミニウムのような有機アルミニウム化合物
によって前処理されたシリカ、及びジエチル亜鉛によっ
て改質されたシリカであり、このような改質剤は触媒中
のチタンの一部と反応して、失活させる傾向のある担体
上のヒドロキシル基と反応するために充分な量で、しか
し助触媒として作用するには不充分な量で用いられる。
典型的な担体は重合に対して本質的に不活性である固体
粒状物質である。これは約10〜250ミクロン、好ま
しくは約30〜約100ミクロンの平均粒度;少なくと
も約3m2/g、好ましくは少なくとも約50m2/gの
表面積;及び少なくとも約80オングストローム、好ま
しくは少なくとも約100オングストロームの孔度を有
する。一般に、担体使用量は担体1gにつき約0.01
〜約0.5ミリモル、好ましくは約0.2〜0.35ミ
リモルの遷移金属を有するような量である。上記触媒先
駆体の例えばシリカへの含浸は、錯体とシリカゲルとを
電子ドナー溶媒中で混合した後に、減圧及び/又は高温
下で溶媒を除去することによって達成される。
【0027】大抵の場合に、チタン/マグネシウム先駆
体を第1反応器への供給前にヒドロカルビルアルミニウ
ム助触媒と結合させないこと、及びヒドロカルビルアル
ミニウム助触媒の追加量を第2反応器に、第2反応器の
触媒活性を高めるために充分な量で供給することが好ま
しい。しかし、本発明の方法のある実施態様では、錯体
を第1反応器に供給する前にチタン/マグネシウム錯体
をある一定量の助触媒によって予還元して活性化するこ
とが好ましい。これを実施する場合に、触媒の活性を維
持する又は触媒を完全に活性化するために、各反応器に
追加量の助触媒を供給することがしばしば好ましい。助
触媒は各反応器にそのままで、又は例えばイソブタンの
ような不活性溶媒中の溶液として供給する。チタン/マ
グネシウム錯体を反応器に供給する前に助触媒によって
部分的に活性化する場合に、部分的な活性化に用いる助
触媒は各反応器に別々に供給する助触媒と同じものでも
又は異なるものでもよい。反応器に供給する前のチタン
/マグネシウム錯体の部分的活性化に好ましい助触媒は
トリーn−ヘキシルアルミニウム、ジエチルアルミニウ
ムクロリド、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、又はこれらの任意の混合物である。
【0028】一般には好ましくないが、系によっては、
触媒を第1重合反応器に供給する前に、チタン/マグネ
シウム錯体とヒドロカルビルアルミニウム助触媒とを重
合条件下でエチレンと接触させることによって製造した
「プレポリマー」として上記種類の触媒を用いることが
有利である。
【0029】チタン/マグネシウム錯体を用いた上記触
媒系の種々な成分のモル比の広範囲な例示的範囲と好ま
しい範囲とは下記のとおりである: 表1 触媒成分 広範囲な例示的範囲 好ましい範囲 1.Mg:Ti 0.5:1〜56:1 1.5:1〜5:1 2.Mg:X 0.005:1〜28:1 0.075:1〜1:1 3.Ti:X 0.01:1〜0.5:1 0.05:1〜0.2:1 4.Mg:ED 0.005:1〜28:1 0.15:1〜1.25:1 5.Ti:ED 0.01:1〜0.5:1 0.1:1〜0.25:1 6.部分活性化剤として用いる 助触媒:Ti 0:1〜50:1 0:1〜5:1 7.総助触媒:Ti 0.6:1〜250:1 11:1〜105:1 8.ED:Al 0.05:1〜25:1 0.2:1〜5:1 チタン/マグネシウム錯体を含む上記触媒の例とそれら
の製造方法は例えば米国特許第3,989,881号;
第4,124,532号;第4,174,429号;第
4,349,648号;第4,379,759号;第
4,719,193号及び第4,888,318号;並
びにヨーロッパ特許出願公開第0012148号;第0
091135号;第0120503号;及び第0369
436号に開示されており、触媒に関するこれらの特許
及び公開の全開示はここに参考文献として関係する。
【0030】本発明の方法に有用なもう1種類の触媒
は、予め乾燥した固体多孔質無機担体、例えばシリカ
を、アルキル基が例えば炭素数1〜12のジアルキルマ
グネシウム、例えばジブチルマグネシウム(DBM)、
四塩化チタンと、電子ドナー例えばエチルベンゾエー
ト、テトラヒドロフラン又はn−ブチルエーテル等のエ
ーテル又はエステルの存在下又は不存在下で同時に相互
作用させることによって製造される、Ti/Mg錯体を
用いる触媒である。このようなTi/Mg錯体は、本発
明の方法の実施における他の種類のTi/Mg錯体に関
連して既述した種類のヒドロカルビルアルミニウム助触
媒と共に、同じく既述した方法で用いられる。触媒活性
は助触媒としてジイソブチルアルミニウムヒドリド(D
IBAH)又はトリイソブチルアルミニウム(TIB
A)を用いることによって及びイソペンテンを触媒と共
に第1反応器に供給することによって強化される。
【0031】本発明の方法に使用可能なさらにもう1種
類の触媒は、予め乾燥した固体多孔質のOH基含有無機
担体、例えばシリカを、ヒドロカルビルマグネシウム、
例えばエチルマグネシウムクロリドを含む液体、例えば
テトラヒドロフランによって処理し、このように処理し
た担体から液体を蒸発させて担体表面にマグネシウム析
出物を残し、生じた粉末を遷移金属化合物例えば四塩化
チタンのような四価チタン化合物の溶液と接触させて、
担体表面上に遷移金属/Mg錯体もしくは錯体混合物を
形成することによって製造される。担体は例えば窒素の
ような不活性ガスではなく例えば空気のような酸素含有
ガスの存在下で最初に乾燥することができる。得られた
担体付き遷移金属/Mg錯体は、第1反応器又は両反応
器に加えられた、他のTi/Mg錯体に関して既述した
ヒドロカルビルアルミニウム助触媒と共に用いられる。
ヒドロカルビルアルミニウム助触媒を両反応器に加える
場合に、これらの助触媒は同一であっても又は異なるも
のでもよい。この種の種々な触媒とそれらの製造方法は
米国特許第4,481,301号及び第4,562,1
69号に開示されており、これらの特許の全開示はここ
に参考文献として関係する。
【0032】乾燥酸化マグネシウム(MgO)担体を有
機酸、例えば2−エトキシ安息香酸によって前処理し、
生じた前処理担体を、四塩化チタンと炭素数5〜12の
アルカノールとの反応生成物であるチタン化合物と接触
させることによって製造される触媒も、本発明の方法の
実施に適当である。この物質を次にヒドロカルビルアル
ミニウム、例えばトリーn−ヘキシルアルミニウムによ
って処理すると、担体付き触媒が得られ、この担体付き
触媒は、種々なTi/Mg錯体に関連して既述したよう
なヒドロカルビルアルミニウム助触媒、例えばジーn−
ヘキシルアルミニウムヒドリド(DIBAH)の追加量
と共に、本発明の方法の実施に用いることができる。こ
れらの触媒は米国特許第4,863,886号にさらに
詳しく述べられており、この特許の全開示はここに参考
文献として関係する。
【0033】本発明の方法に適当なもう1種類の触媒は
酸化マグネシウム(MgO)担体を有機酸、例えば2−
エトキシ安息香酸、酢酸又はアクタン酸(actano
icacid)によって前処理し、処理した担体を四塩
化チタンと反応させ、得られた触媒をアルミニウムアル
キル、例えばトリエチルアルミニウム、トリーn−ヘキ
シルアルミニウム、ジイソブチルアルミニウムヒドリド
又はトリメチルアルミニウムのよって予還元することに
よって製造される触媒である。重合中に、予還元剤(p
re−reducing agent)の上記リストに
あるいずれかのようなアルミニウムアルキルでもありう
る助触媒を用いる。
【0034】本発明の方法において重合前に触媒の予還
元又は活性化のために用いられる、又は第1反応器もし
くは両反応器に加えられるチーグラー・ナッタ触媒への
助触媒使用量は一般に、例えば遷移金属原子(例えばチ
タン)1gにつき助触媒金属原子(例えばアルミニウ
ム)約2〜100g、好ましくは遷移金属原子1gにつ
き助触媒金属原子約5〜50gの範囲内である。第2反
応器に加える助触媒量は上記範囲に含まれない。しか
し、触媒活性を高めるために第2反応器に追加の助触媒
を加えることが好ましい。
【0035】次に図面を説明すると、遷移金属例えばチ
タンを含む触媒成分をライン2を介して第1反応器1に
供給する。エチレン、用いる場合の共単量体(例えばn
−ヘキサン)、用いる場合の水素、用いる場合の不活性
ガス(例えば窒素)及び助触媒、例えばトリエチルアル
ミニウム(TEAL)をライン3を介して再循環ライン
4に供給し、ここでこれらの成分に再循環ガスを混合し
てから、反応器1の底部に供給する。ガス速度は充分に
高く、反応器1中の粒子の粒度と密度は、エチレンと存
在する場合の反応器1中のコモノマーとの重合によって
形成されたポリマーと会合した触媒粒子を含む流動床又
は濃厚床5を形成するような粒度と密度である。反応器
1内の条件、例えばエチレンの分圧、水素/エチレンモ
ル比、温度、全圧等は、形成されるポリマーが比較的高
分子量(HMW)であるように制御する。ライン4を介
して反応器1の頂部を出る再循環ガスは圧縮機6内で再
圧縮され、バルブ8を通過した後に熱交換噐7内で冷却
され、任意に補給ガス及び上述したようなライン3から
の助触媒と混合された後に反応器1の底部に供給され
る。
【0036】十分なHMWポリマーが反応器1で形成さ
れたら、一定時間ごとに、バルブ11、12及び13は
閉じたまま、バルブ10を開くことにより、ポリマー及
び触媒1を排出槽9に移す。第2反応器へ移送するのに
望ましい量のHMWポリマーを、反応器1から排出槽9
へ供給したら、バルブ13を開くことによって第2反応
器14への移送システムを働かせて、HMWポリマー及
び触媒を移送ホース15に移す。次に、バルブ13を閉
じて移送ホース15を排出槽9から遮断する。そしてバ
ルブ11を開き、バルブ13を通して漏れ出すガスのガ
ス抜きを確実に行い、該ガスがバルブ10を通って反応
器1へ逆漏れしないようにする。次いでバルブ16を開
いて、移送ホース15を、反応器14からの反応器循環
ガスで加圧する。反応器14におけるアップセットを最
少にするため、サージ容器17を用いて、移送ホース1
5を加圧するためのガスを貯える。バルブ16をなお開
けたまま、バルブ18を開いてHMWポリマー及び触媒
を反応器14に移送する。バルブ16及び18は共に、
移送ホース15中のHMWポリマー及び触媒が全て移送
される間、開けたままにしておく。次に、バルブ18及
び16を順次閉じる。バルブ13を開くことによって移
送ホース15のガス抜きを行う。バルブ11は移送操作
の間、開けたままにしておく。次にバルブ12を開け
て、排出槽9を、ライン18Aから導入した精製窒素で
パージする。
【0037】移送の間、炭化水素及び水素よりなる循環
ガスはライン19を通って反応器14からライン19を
通って出る。循環ガスを圧縮機20で圧縮し、ライン2
4中のバルブ21、22及び23を通して流し、上記の
サージ槽17、バルブ16及び加圧移送ホース15を通
して流す。HMWポリマー及び触媒をこのようにして反
応器14へ送る。反応器14へ移した後、反応器14か
ら移送ホース15へのガスの流れは、バルブ21、2
2、23及び16を閉じることによって停止する。エチ
レン、水素、必要であればコモノマー(例えばn−ヘキ
セン)、必要であれば窒素のような不活性ガス、及び必
要であれば助触媒又は触媒成分(例えばTEAL)を、
未反応サイクルガスと混合した後、ライン25を通して
反応器14へ供給する。反応器14の頂部からライン1
9を通って出る未反応循環ガスは、圧縮機20で圧縮さ
れ、熱交換機26で冷却され、そしてライン27を通し
て反応器14の低部へ送られる。ガス速度並びに反応器
14中の粒子の大きさ及び密度は、触媒と会合したバイ
モーダルポリマー粒子が、流動床又は密な床を形成する
ような値である。該触媒は、反応器1において加えた遷
移金属主触媒成分を含むものである。反応器14の条
件、例えばエチレンの分圧、水素/エチレンの比及び温
度は、相対的に低分子量(LMW)のポリマーが、反応
器1から移されたHMWポリマー/触媒粒子のボイド内
に主に形成されるように調整する。好ましい分子量分布
及び他の特性を有するバイモーダルポリマーが得られる
十分な量のLMWポリマーを形成した後、バルブ31を
閉じたまま、バルブ30を開くことによって、ポリマー
を排出槽29に移す。実質的に全てのポリマーを排出槽
29に移した後、バルブ30を閉じ、そしてバルブ31
を開くことによってポリマーを集め、ライン32を通し
て最終ポリマーを加圧排出する。
【0038】以下の実施例で本発明を説明する。
【0039】
【実施例1】MgCl2、テトラヒドロフラン(TH
F)及びTiCl3・0.33AlCl3を反応させ、得
られた複合体を、脱水シリカに加えた。該脱水シリカ
は、シリカ中のOH基と反応させるには十分な量である
が、部分活性化剤又は助触媒として有為に機能するのに
は十分ではない量のトリエチルアルミニウムで処理した
ものである。得られたシリカ担持触媒先駆体を乾燥し、
そして担持先駆体を助触媒としてのトリ−n−ヘキシル
アルミニウムで予備還元するか又は部分活性化すること
によって触媒を製造した。触媒の製造に用いた手順は実
質的に米国特許第4,888,318号の実施例4の手
順と同じであるが、担持マグネシウム及びチタン先駆体
の部分活性化は、この特許に記載のようにトリ−n−ヘ
キシルアルミニウムを塩化ジエチルアルミニウムと共に
用いて行うのではなく、トリ−n−ヘキシルアルミニウ
ムのみを部分活性剤として用いて行ったことが異なる。
さらさらした触媒粉末[M−I(V)]は以下の重量パ
ーセントの成分を含有していた:Ti 1.07:Mg
1.7;Cl 7.5;THF 14.3;及びAl
1.98。
【0040】上記の部分活性化触媒を用いて、図に示す
タンデム方式で操作する2つの反応器で気相流動床重合
法を実施した。この方法では、n−ヘキサンをコモノマ
ーとして反応器1(反応器14ではない)へ供給し、そ
してトリエチルアルミニウム(TEAL)を助触媒とし
て両反応器へ供給した。窒素を用いて、両反応器内の全
圧を約300psigに調整した。両反応器の他の状態
平均値を表IIに示す。かかる値は、家庭用工業薬品用ボ
トルのブロー成形に適したバイモーダルポリマーを製造
するために調整したものである。表中の「PC2 =」はエ
チレンの分圧であり、「H2/C2」は気相での水素対エ
チレンのモル比であり、「C6/C2」は気相でのn−ヘ
キセン対エチレンのモル比である。
【0041】 表II 反応器1(HMW) 反応器14(LMW) 温度(℃) 84.3 104.9 PC2 = (psi) 41 98 H2/C2 0.049 1.26 C6/C2 0.032 0.0 TEAL(ppmw) 234 160 処理量(ポンド/時) 31 55 滞留時間(時) 3.9 3.4 触媒供給量(g/時) 6.7−7.2 0.0 反応器1を出たHMWポリマーは、直接測定によって、
フローインデックス(FI又はI21)が0.79g/1
0分、密度が0.930g/ccであることが分かっ
た。一方、反応器14で製造されたLMWポリマーは単
一反応器法モデルから計算して、メルトインデックス
(MI又はI2)が135g/10分、密度が0.97
2g/ccであった。
【0042】反応器14から得た粒状バイモーダルポリ
マーは、フローインデックスが38g/10分、密度が
0.952g/cc、微粉含有量(120メッシュ篩を
通過する粒子と定義する)が1.3重量%、沈降嵩密度
(SBD)が27ポンド/フィート3そして平均粒度
(APS)が0.027インチであった。これは、残留
金属分析による測定で、反応に用いた部分活性化触媒の
重量に基づいて、3200ポンド/ポンド又は14.3
×106g/g−原子Tiの生産性で反応器14から得
られ、HMW成分の分率(X1)は0.56であった。
【0043】標準的な手順を用いて、粒状バイモーダル
ポリマーを以下の特性を有するペレットにした:FI
28g/10分;メルトフローレシオ(MFR、FI対
MIの比)71;密度 0.953g/cc;不均質性
インデックス(HI、粒状樹脂対ペレット樹脂のFIの
比) 1.37;及び比較的低いゲル含有量。不均質性
インデックスの値が比較的低いということは、おそら
く、HMW及びLMWポリマーの各樹脂粒子中への十分
な混合により、粒子間の均質性の程度がかなり高くなっ
ていることを示す。
【0044】カウテックス(Kautex)ブロー成形
機を用いて、ペレット樹脂を、重量が24.7g、直径
スエルが2.02の16オンスASTMびんを形成し
た。びんを以下の条件下で加圧環境応力亀裂抵抗試験
(ESCR、ASTM D−1693)に用いた:10
psi、1/4充填、10%イゲパール非イオン表面活
性剤、60℃。びんの加圧ESCRは406(F50
時)であり、上部荷重強度は7.66ポンドであった。
【0045】
【実施例2】表IIIに示すような少し異なる作業条件を
用いて、実施例1の手順に従った。
【0046】 表III 反応器1(HMW) 反応器14(LMW) 温度(℃) 80.0 105.0 PC2 = (psi) 32.0 94.7 H2/C2 0.032 1.07 C6/C2 0.032 0.0 TEAL(ppmw) 345 138 処理量(ポンド/時) 23 64 滞留時間(時) 4.0 3.1 触媒供給量(g/時) 9.7 0.0 反応器1で製造されたHMWポリマーはFIが0.57
g/10分、密度が0.927g/ccであり、そして
反応器14で製造されたLMWポリマーは逆平均するこ
とによって判定したところ、MIが81g/10分、密
度が0.976g/ccであった。粒状及びペレット状
の反応器14から得たバイモーダル樹脂の特性を表IVに
示す。
【0047】 表IV 粒状 ペレット FI(g/10分) 41.4 FI、g/10分 26 密度(g/cc) 0.956 MFR 98 SBD(ポンド/フィート3) 27 密度、g/cc 0.955 APS(インチ) 0.028 HI 1.59 生産性 (ポンド/ポンド固体触媒) 3000 生産性 (g/g原子Ti) 13.4×106 ペレット樹脂からブロー成形したびん(ASTM 16
オンス)の特性を表Vに示す。
【0048】表V 重量(g) 26.3 直径スエル(インチ) 2.12 ESCR、F50(時) 406 上部荷重(ポンド) 8.12 実施例1及び2で製造されたバイモーダル樹脂からブロ
ー成形したびんの特性により、規定の最少ESCRを維
持しながら、より薄いびんの製造及び/又はリサイクル
樹脂との混合が可能となる。
【0049】
【実施例3】反応条件を、相対的に高分子量で高密度の
フィルム樹脂が得られるように調整した他は、実施例1
及び2の重合手順に従った。そのような条件を表VIに示
す。
【0050】 表VI 反応器1 反応器14 温度(℃) 80.0 104.9 PC2 = (psi) 36 105 H2/C2比 0.023 1.72 C6/C2比 0.027 0.024 TEAL(ppmw) 382 240 処理量(ポンド/時) 27 43 滞留時間(時) 3.8 4.8 触媒供給量(g/時) 7.7 0.0 反応器1で製造したHMWポリマーはFIが0.35g
/10分、密度が0.955g/ccであり、反応器1
4で製造したLMWポリマーは計算したところ、MIが
427g/10分、密度が0.963g/ccであっ
た。反応器14から得たバイモーダル樹脂の特性を表VI
Iに示す。
【0051】表VII 粒状 FI(g/10分) 5.04 密度(g/cc) 0.945 微粉(重量%) 0.7 SBD(ポンド/フィート3) 25.0 APS(インチ) 0.027 生産性(ポンド/ポンド固体触媒) 2730 生産性(g/g原子Ti) 12.2×1061 0.62ペレット FI(g/10分) 4.1 MFR 67 密度(g/cc) 0.945 HI 1.23 ゲル 適度 バイモーダル樹脂は、良好な加工性ですぐれた機械特性
を有するフィルムにすることができた。
【0052】
【実施例4】この実施例で用いた触媒は、シリカ担持T
i/Mg複合体をトリ−n−ヘキシルアルミニウムで予
備還元又は部分活性化を行わなかった他は、実施例1−
3で用いた触媒に類似のものであった。触媒は1.13
重量%のTi、1.95重量%のMg、8.22重量%
のCl、15.4重量%のTHF及び1.41重量%の
Alを含有していた。
【0053】表VIIIに示す特別の作業条件を用いて、実
施例1−3の重合手順にほぼ従った。
【0054】 表VIII 反応器1 反応器14 温度(℃) 75 105 PC2 = (psi) 55±5 85±7 H2/C2比 0.025±0.005 2.0±0.1 C6/C2比 0.034±0.004 0.033±0.003 TEAL(ppmw) 280 110 処理量(ポンド/時) 28 51 滞留時間(時) 2.8 3.4 触媒供給量(g/時) 8.5 0.0 反応器1で製造したHMWポリマーの特性を表IXに示し
た。
【0055】表IX FI(g/10分) 0.35−0.45 密度(g/cc) 0.929−0.931 SBD(ポンド/フィート3) 18 微粉(重量%) 1.9 APS(インチ) 0.023 生産性(ポンド/ポンド固体触媒) 1500 生産性(g/g原子Ti) 6.7×106 粒状の又はペレット化した後の、反応器14から得たバ
イモーダル樹脂の特性を、表Xに示す。
【0056】表X 粒状 SBD(ポンド/フィート3) 24 微粉(重量%) 1.9 APS(インチ) 0.026 生産性(ポンド/ポンド固体触媒) 3300 生産性(g/g原子Ti) 14.8×106 ペレット FI(g/10分) 5−8.5 密度(g/cc) 0.944−0.946 MFR 95−105 意外なことに、この実施例の予備還元を行わない触媒
を、本発明のタンデム方式プロセスに用いるとき、商業
的に受け入れられる24ポンド/フィート3の沈降嵩密
度(SBD)を有する粒状バイモーダル樹脂が得られ、
一方、触媒を単一段階気相流動床法に用いるとき、この
レベルのSBDを得るには、シリカ担持Ti/Mg複合
体を予備還元する必要があることが分かった。
【0057】
【実施例5】触媒は次のように製造した:予め600℃
で12時間焼成した314.5gのデビソン(Davi
son)955グレードのシリカを、窒素をゆっくりパ
ージした状態のオーバーヘッド撹拌機を備えた3リッタ
ーの四つ首丸底フラスコに移した。フラスコを60−6
5℃の油浴中に置き、約1200mlの乾燥ヘキサン及び
189mlのジブチルマグネシウム(1.02モルのヘプ
タン溶液)を加えた。フラスコの内容物を約1時間撹拌
し、その後、約75mlの乾燥ヘキサンで希釈した21.
7mlの四塩化チタンを加えた。約1時間後、窒素パージ
によって急やかに蒸発させることによって溶媒を除去し
た。収量:暗褐色のさらさらした粉末341g。分析:
Mg=1.33重量%;Ti=2.94重量%;Cl=
8.17重量%;シリカ=84.3重量%。
【0058】本発明のタンデム反応器法におけるこの触
媒の適合性の模擬試験において、そのような触媒を、エ
チレン及びn−ヘキサンのHMW共ポリマーの製造に用
いた。触媒は、4.0フィート3の床容量を有するパイ
ロットプラント気相流動床反応器に用い、この反応器
は、反応器温度75℃、全圧350psig、エチレン
分圧83psi、H2/C2モル比0.08、C6/C2
ル比0.037、180ppmwのトリメチルアルミニ
ウム(TMA)助触媒の使用及び生産性1300ポンド
/ポンド固体触媒で操作して、1.2g/10分のF
I、16.0の流量(FR)及び0.936g/ccの
密度を有するHMW共ポリマーを得た。流量は、前に定
義したフローインデックスを、ASTM D−123
8、条件Pに従い、荷重5kgの下で190℃にて測定
した中間荷重メルトインデックス(I5)で割ったもの
であると定義する。
【0059】前記のHMW共ポリマーを、二軸スクリュ
ーブラベンダー押し出し機を用いて、メルトインデック
スが200g/10分そして密度が0.974g/cc
のLMW線状エチレンホモポリマーと混合して、HMW
及びLMW分率が0.5、MIが0.32g/10分、
FIが36g/10分、MFRが112及び密度が0.
957g/ccの配合物を得た。ブロー成形特性につい
ては、配合物の環状ダイスエル(ADS)−重量は0.
69g/インチ、ADS−直径は2.12そして比較的
小さいメルトフラクチャー粗さは100マイクロインチ
であった。
【0060】以下のデータから、この実施例の触媒が、
ブロー成形に用いるのに満足な性質を有するバイモーダ
ル樹脂を製造する本発明のタンデム気相法に用いるのに
適したものであることが分かる。
【0061】
【実施例6】触媒は次のように製造した:255.9g
のデビソン955ー600シリカを、窒素をゆっくりパ
ージした状態のオーバーヘッド撹拌機を備えた3リッタ
ーの四つ首丸底フラスコに移した。1200mlの乾燥ヘ
プタンを、60−65℃の油浴中に置いたフラスコに加
えた。次に、ジ−n−ブチルマグネシウム(DBM)の
1.02モルヘプタン溶液181mlを、滴下漏斗を使用
して滴加した。90分後、約100mlのヘプタンで希釈
した30.5mlの四塩化チタンをシリカ/DBMスラリ
ーに加え、10分間撹拌した。強力な窒素パージで6時
間蒸発させることによってヘプタンを除き、286gの
褐色でさらさらした触媒粉末を回収した。分析結果は次
の通りであった:Mg=1.6重量%;Ti=3.27
重量%;Cl=9.97重量%。
【0062】実施例5のHMW重合手順を以下の条件の
下で繰り返した:エチレン分圧は72.6psi、H2
/C2モル比は0.09、C6/C2比は0.039、助
触媒は330ppmwの水素化ジイソブチルアルミニウ
ム(DIBAH)、そして生産性は2200ポンド/ボ
ンド固体触媒であり、FIが1.5g/10分、FRが
16g/10分そして密度が0.938g/ccのHM
W共ポリマーを得た。
【0063】以下のHMW共ポリマーを、MIが86g
/10分そして密度が0.977g/ccのLMWエチ
レンホモポリマーと、実施例5に記載のように溶融混合
して、HMW及びLMW分率が0.5、MIが0.32
g/10分、FIが32g/10分、MFRが100及
び密度が0.955g/ccのバイモーダルポリマー配
合物を得た。この配合物をブロー成形したところ、AD
S重量は0.67、ADS直径は2.06インチであ
り、そしてメルトフラクチャー粗さは小さかった。
【0064】この実施例の結果から、DIBAHを助触
媒とした、シリカ、ジ−n−ブチルマグネシウム及び四
塩化チタンに基づく触媒は、比較的高い全体生産性です
ぐれたブロー成形樹脂を製造する本発明の方法に用いる
のに適していることが分かる。同様な結果は、上記主触
媒と共に、トリイソブチルアルミニウム(TIBA)を
助触媒として用いた場合に得られた。
【0065】
【実施例7】触媒は次のように製造した:パートAの製
造では、呼称平均粒度50ミクロンのデビソン955−
800シリカ289.5gを、窒素をゆっくりパージし
た状態のオーバーヘッド撹拌機を備えた3リッターの四
つ口丸底フラスコに移した。約1500mlの乾燥テトラ
ヒドロフラン(THF)を、60−65℃の油浴中に置
いたフラスコに加えた。次に、塩化エチルマグネシウム
の2.0モルTHF溶液184mlを、滴下漏斗を使用し
てシリカ/THFスラリーに滴加した。10分後、TH
Fを蒸留によって除去して、白色でさらさらした粉末を
得た。油浴を80−85℃にセットし、粉末をゆくりし
た窒素パージの下で16時間乾燥した。フラスコから取
り出した2g以外はパートAの生成物を構成する。粉末
は6.0重量%のTHFを含有することが分かった。
【0066】パートBの製造では、受け入れたままのヘ
プタン1500mlを3リッターの丸底フラスコに入れ、
162mlのそのままの四塩化チタンを滴下漏斗を用いて
ヘプタンに滴加した。この溶液を次にパートA生成物に
サイフォンで導いた。このスラリーを80−85℃の油
浴で1.5時間撹拌し、この後、シリカを沈降させ、反
応溶液をわずかな窒素圧の下でガス分散管に通してデカ
ントした。次に、シリカを約1500mlの乾燥ヘキサン
で6回洗浄した。最後の洗浄の後、シリカを窒素パージ
で乾燥したところ、非常に薄い黄褐色触媒先駆体370
gを得た。分析:Mg=2.52重量%、Ti=3.3
6重量%、THF=3.2重量%。
【0067】前記の触媒を用いて、図に記載のかつ実施
例1と同様なタンデム方式の、初めにHMWを得る2段
階気相流動床プロセスを、すぐれた高分子量で高密度の
エチレンポリマーフィルム樹脂が製造される条件下で行
った。助触媒として、トリエチルアルミニウム(TEA
L)を第1(HMW)反応器に、トリメチルアルミニウ
ム(TMA)を第2(LMW)反応器に供給した。用い
た反応条件範囲を表XIに示す。
【0068】 表XI 反応器1(HMW) 反応器14(LMW) 温度(℃) 75−80 95−105 PC2 = (psi) 40−60 85−105 H2/C2比 0.030−0.040 1.9−2.2 C6/C2比 0.025−0.004 0.030−0.040 TEAL(ppmw) 250−300 ナシ TMA(ppmw) ナシ 80−110 生成物(ポンド/時) 26 24 滞留時間(時) 2.8 3.2 触媒供給量(g/時) 6.7−7.2 ナシ (先駆体) 表XIに記載の条件の他に、HMW反応器1からLMW反
応器14へのポリマー及び触媒の移送サイクル時間は
2.5−3分であり、サイクル当たりのポリマー及び触
媒の重量は2−4ポンドであり、そして移送ホース15
におけるポリマー及び触媒の滞留時間は30−45秒で
あった。
【0069】反応器1を出るHMWポリマーは直接測定
により、FIが0.2−0.6g/10分、FRが15
−17g/10分、密度が0.928−0.939g/
cc、微粉含有料が5重量%、SBDが21ポンド/フ
ィート3そしてAPSが0.025であることが分か
り、このポリマーは1.7−1.8kg/g触媒の生産
性で製造された。反応器14で形成されるLMWポリマ
ーは、単一反応器法モデルから計算すると、MIが20
0−400g/分及び密度が0.955−0.963g
/ccであり、差から判定すると1.5−1.6kgポ
リマー/g触媒の生産性で製造された。反応器14から
得たバイモーダル樹脂は、FIが5−11g/10分、
MFRが125−140、微粉含有量が4重量%、SB
Dが26ポンド/フィート3、APSが0.026そし
てHMW分率(X1)が0.5−0.6であり、320
0kgポリマー/g触媒の生産性で製造された。
【0070】この実施例のバイモーダル樹脂を、良好な
気泡安定性で、溶融圧7250psiにて厚さ0.5ミ
ルのフィルムにブロー押出をした。フィルムの落槍(F
50、g)は395(ASTM D−1709)であっ
た。
【0071】
【実施例8】触媒は次のように製造した:担体として、
402.6gのMgO(R 1918、カルゴン・デビ
ジョン・オブ・メルクから入手)を、精製N2の流れの
下で60時間乾燥して392.9gの乾燥重量にした。
この担体を精製ヘキサン中でスラリー化し、0.01モ
ルの2−エトキシ安息香酸(2−EBA)/モルMgO
(14.8ccのそのままの2−EBA)を加え、4時
間還流した。室温に冷却した後、8モルのそのままのT
iCl4/g乾燥MgO(346ccのTiCl4)を2
−EBA処理したMgOに滴加し、次いで16時間還流
した。得られた固体を、遊離TiCl4がなくなるま
で、新しい精製ヘキサン各約1000ccで10回洗浄
した。触媒先駆体スラリーを室温にて、トリ−n−ヘキ
シルアルミニウム(TnHAl−139cc)で予備還
元したところ、推定Ti含有量1ミリモルTi/g最終
触媒に基づいて、Al/Ti比は約0.25となった。
次に、予備還元触媒をN2流れの下で室温にて乾燥させ
た。最終触媒は重量で、4.48%のTi、0.70%
のAl、10.0%のClを含有し、Al/Tiのモル
比は0.28、及びCi/Tiモル比は3.00であっ
た。
【0072】HMW重合及びメルト配合手順は、以下の
条件で実施例5及び6と同様にした:エチレン分圧 9
9psi;H2/C2モル比 0.14;C6/C2モル比
0.03;助触媒の種類、DIBAHを560ppm
wで供給;及び生産性 1350ポンド/ポンド固体触
媒。
【0073】気相流動床反応器で製造したHMW共ポリ
マーは、FIが1.5g/10分、FRが17.5g/
10分そして密度が0.937g/ccであった。HM
W共ポリマーを、MIが190g/10分そして密度が
0.979g/ccのLMWエチレンホモポリマーと溶
融混合して、HMW分率が0.5、MIが0.36g/
10分、FIが38g/10分、MFRが106そして
密度が0.956g/ccのバイモーダルポリマーブレ
ンドを得た。この配合物をブロー成形したところ、AD
S重量は0.71g/インチ、ADS直径は2.10で
あり、そして溶融破壊粗さは小さかった。
【0074】この実施例の結果から、記載の触媒は、ブ
ロー成形に用いるのが非常に好ましい、十分なスエルと
メルトフラクチャーが小さい性質を有するバイモーダル
樹脂の製造に適していることが分かる。
【0075】
【実施例9】触媒は次のように製造した:MgO支持体
[メルクーマグライト(Merck−Maglite)
D]の試料を500mlの三つ首フラスコ中で、撹拌せず
に窒素下250℃で16時間乾燥させた。30.8gの
この乾燥MgO支持体を次に、500ml三つ首フラスコ
中の200mlの乾燥ヘキサン中でスラリー化し、16時
間、1.22mlのn−オクタン酸を用いて、酸対MgO
のモル比0.01にて還流した。別のフラスコ中で5
3.5mlの予備乾燥した1−ペンタノール(0.494
モル)を45mlの乾燥ヘキサンに加えることによって、
希釈ペンタノール溶液を製造した。急速な発熱を避ける
ために、54.4mlのそのままのTiCl4(0.49
4モル)を1ーペンタノール溶液に滴加して、チタン化
合物溶液を形成した。(1:1ペンタノール/TiCl
4)溶液をオクタン酸処理したMgOに室温で直ちに加
えた。スラリーを70℃で16時間還流し、冷却した。
触媒先駆体を100mlのヘキサンで6回洗浄し、200
mlの乾燥ヘキサンで再スラリー化し、12mlの25重量
%トリ−n−ヘキシルアルミニウム(TnHAl)溶液
(7.66ミリモル、TnHAl)を徐々に加えて(約
3分)、Al/Ti比が0.23の触媒を形成した。触
媒を16時間、65℃にて窒素パージの下で乾燥して、
さらさらした淡褐色の粉末を得た。元素分析から、最終
触媒は1.1ミリモル/gのTiを含有することが分か
った。
【0076】HMW重合及び溶融混合手順は、以下の条
件の下で実施例5、6及び8と同様に行った:重合反応
器温度 74℃;触媒供給量 6.5g/時;エチレン
分圧43psia;H2/C2モル比 0.067;C6
/C2モル比 0.058;助触媒の種類 TEAL、
供給量 300ppmw;及び生産性 2300ポンド
/ポンド固体触媒。
【0077】HMW共ポリマーはFIが0.41g/1
0分、密度が0.9295g/cc、SBDが23.5
ポンド/フィート3そしてAPSが0.019インチで
あった。HMW共ポリマーを、MIが250g/10分
そして密度が0.960g/ccのLMWエチレンホモ
ポリマーと溶融混合して、HMW分率が0.58、MI
が0.04g/10分、FIが6.1g/10分、MF
Rが153そして密度が0.95g/ccのバイモーダ
ルポリマーを得た。このバイモーダルブレンドは良好な
発泡安定性を有し、300フィート/分を越える最大線
速度でブロー押出して、厚さ1ミルのフィルムを得た。
フィルムの平均落槍衝撃は275g(F50)であり、平
均機械方向(MD)引き裂き強さは29g/ミル、そし
て平均横方向引き裂き強さは41g/ミル(ASTM
D 1922)であった。
【0078】上記の結果から、この実施例の触媒は、良
好な泡安定性ですぐれた機械特性を有するフィルムにブ
ロー押し出しすることができるバイモーダル樹脂を製造
する本発明のタンデム気相法に用い得ることが分かる。
【0079】
【実施例10】以下の触媒製造は、シュレンク(Sch
lenk)法を用いて窒素雰囲気下で行った。250.
8gの955−600シリカ(600℃で4時間焼成し
たデビソン955シリカ)を、窒素送入口及び滴下漏斗
を備えた3リッターの四つ首フラスコに入れた。シリカ
は1500mlの乾燥ヘプタンと共にスラリー化し、混合
物を機械撹拌した。次に、スラリーを50−55℃に加
熱し、そして250.8ミリモルのジブチルマグネシウ
ムを混合物に15分間にわたって加えた。1時間撹拌し
た後、75mlのヘプタンに加えた330.7ミリモルの
四塩化炭素(CCl4)を混合物に加えた。さらに1時
間撹拌した後、75mlのヘプタンに加えた250.8ミ
リモルのTiCl4を添加した。混合物を50−55℃
でさらに1時間撹拌し、次いで窒素流で7時間乾燥し
て、さらさらした触媒310gを得た。この触媒の元素
分析から、これは3.19重量%のTi及び2.09重
量%のMgを含有することが分かった。
【0080】この触媒を用いて、以下の反応器条件下の
4フィート3気相流動床反応器中でHMW共ポリマーを
製造した:床温度 74℃;エチレン 32psi;H
2/C2モル比 0.035;C6/C2モル比 0.03
0;DIBAH助触媒は570ppmwで供給。平均触
媒供給速度 4.4g/時で、2300ポンドポリマー
/ポンド触媒の生産性が得られた。生産速度は平均23
ポンド/時であり、これは3.0時間の平均滞留時間と
なる。HMW共ポリマーはFIが0.41、密度が0.
931g/ccであり、FRは18であった。
【0081】上記の結果から、記載の触媒は、本発明の
気相タンデム反応器法の実施に適していることが分か
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施方法を例示した説明図である。
【符号の説明】
1 第1反応器 9、29 排出槽 14 第2反応器 15 移送ホース 17 サージ容器
フロントページの続き (72)発明者 ロバート・オールズ・ハガーテイ アメリカ合衆国ニユージヤージー州08840, メタチエン,メイフイールド・プレース 19 (72)発明者 シーメイ・クリステイン・オン アメリカ合衆国ニユージヤージー州07059, ウオーレン,グレンヴユー・ドライブ 26

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バイモーダルエチレンポリマーブレンド
    の製法であって、 1) 重合条件下の第1の気相流動床反応器内におい
    て、 過半量のエチレンよりなる気体単量体組成物及び任意に
    水素と、 主触媒成分としての遷移金属化合物、及び、還元助触媒
    としての金属水素化物又は有機金属化合物よりなるチグ
    ラー・ナッタ又は配位触媒とを、 約0.3以下の水素/エチレンモル比(H2/C2比)、
    及び約100psia以下のエチレン分圧で接触させ
    て、触媒粒子と会合した相対的に高分子量(HMW)の
    ポリマーを製造し; 2) HMWポリマー/触媒粒子の上及びボイド内に付
    着した低分子量(LMW)ポリマーを製造するために、 触媒粒子と会合したHMWポリマーを第2の気相流動床
    反応帯域へ移し、 ここで、第2の気相流動床反応帯域へは、水素及び過半
    量のエチレンよりなるガス状単量体組成物を供給する
    が、触媒の遷移金属成分は加えず、 少なくとも約0.9のH2/C2比且つ少なくとも第1反
    応帯域における約8.0倍のH2/C2比、及び少なくと
    も第1反応帯域における1.7倍のエチレン分圧の重合
    条件下で重合し、 第2反応帯域から得られるバイモーダルポリマーブレン
    ドは少なくとも約0.35のHMWポリマー分率を有す
    る、上記の製法。
  2. 【請求項2】 いずれかの又は両方の反応帯域に供給す
    る単量体組成物が、炭素原子数3ないし10の少量の1
    −オレフィンをコモノマーとして含む、請求項1の方
    法。
  3. 【請求項3】 1−オレフィンが1−ヘキセンである、
    請求項2の方法。
  4. 【請求項4】 第1反応帯域に入る単量体組成物がエチ
    レン及びコモノマーであり、コモノマー対エチレンのモ
    ル比は0.04−0.7であり、そして第2反応帯域に
    入る単量体組成物が本質的にエチレンからなる、請求項
    1−3のいずれかの方法。
  5. 【請求項5】 第1反応帯域のH2/C2比が0.005
    −0.3であり、第2反応帯域のH2/C2比が0.9−
    5.0である、請求項1−4のいずれかの方法。
  6. 【請求項6】 第2反応帯域のH2/C2比が1.0−
    3.5であり、第1反応帯域のH2/C2比の10−20
    0倍である、請求項5の方法。
  7. 【請求項7】 第1反応帯域のエチレン分圧が15−1
    00psiaであり、第2反応帯域のエチレン分圧が2
    5−170psiaであり、そして第2反応帯域のエチ
    レン分圧対第1反応帯域のエチレン分圧の比が1.7−
    7.0である、請求項1−6のいずれかの方法。
  8. 【請求項8】 第1反応帯域のエチレン分圧が20−5
    0psiaであり、第2反応帯域のエチレン分圧が70
    −120psiaであり、そして第2反応帯域のエチレ
    ン分圧対第1反応帯域のエチレン分圧の比が2.0−
    4.0である、請求項7の方法。
  9. 【請求項9】 第2反応帯域から得られる生成物におけ
    るHMWポリマーの分率が0.35−0.75である、
    請求項1−8のいずれかの方法。
  10. 【請求項10】 HMWポリマーの分率が0.45−
    0.65である、請求項9の方法。
  11. 【請求項11】 第2反応帯域の温度が第1反応帯域の
    温度よりも少なくとも約10℃高い、請求項1−10の
    いずれかの方法。
  12. 【請求項12】 第2反応帯域の温度が第1反応帯域の
    温度よりも30−60℃高い、請求項11の方法。
  13. 【請求項13】 触媒の遷移金属が周期律表第IVb、V
    b又はVIb族の金属である、請求項1−12のいずれか
    の方法。
  14. 【請求項14】 遷移金属がチタンである、請求項13
    の方法。
  15. 【請求項15】 還元助触媒の金属が周期律表第Ia、
    IIa又はIIIa族の金属である、請求項1−14のいず
    れかの方法。
  16. 【請求項16】 還元助触媒の金属がアルミニウムであ
    る、請求項15の方法。
  17. 【請求項17】 追加量の還元助触媒を第2反応帯域に
    加える、請求項1−16のいずれかの方法。
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