JPH0597922A - α−オレフインの重合方法 - Google Patents

α−オレフインの重合方法

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JPH0597922A
JPH0597922A JP25803091A JP25803091A JPH0597922A JP H0597922 A JPH0597922 A JP H0597922A JP 25803091 A JP25803091 A JP 25803091A JP 25803091 A JP25803091 A JP 25803091A JP H0597922 A JPH0597922 A JP H0597922A
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titanium
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solid catalyst
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JP25803091A
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Yumito Uehara
弓人 上原
Fumihiko Shimizu
史彦 清水
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Mitsubishi Kasei Corp
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  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 重合速度の低下なしにポリマーの立体規則性
を向上させる。 【構成】 チタン含有固体触媒成分,有機アルミニウム
化合物及び〔R12 3 4 N〕+ - からなる触媒
系を用いてα−オレフィンを重合させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はα−オレフィンの重合方
法に関する。さらに詳しくは、立体規則性の高いα−オ
レフィン重合体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】チタン含有固体触媒成分と有機アルミニ
ウム化合物からなる触媒を用いて、オレフィンの重合、
なかでもα−オレフィンの立体規則性重合を行うにあた
り、第3成分として電子供与性化合物を用いることはよ
く知られている。すなわち、電子供与性化合物を第3成
分として用いることにより、生成重合体の立体規則性を
向上させ、副成する非晶性重合体の量を減少させること
によって結晶性重合体の歩留まりを改良すること、およ
び、高い立体規則性を達成することにより、製品の剛性
や耐熱性等の物性を改良することが一般的に行われてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、重合プロセスの
変更により、非晶性重合体の分離・除去工程を含まない
プロセスが最近多く用いられるようになり、より一層高
い立体規則性が望まれている。しかしながら、従来提案
されている電子供与性化合物を第3成分として用いた場
合には、生成重合体の立体規則性が向上する反面、重合
速度の低下を招くのが通例であり、必ずしも満足のいく
ものではない場合が多い。
【0004】本発明は、こうした実情のもとに、重合活
性、立体規則性に優れた新規な触媒系を使用する、α−
オレフィン重合体の製造方法を提供することを目的とす
るものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、立体規則
性を向上させながら、かつ、重合速度の低下を招かない
第3成分の探索を目的に鋭意検討した結果、特殊な構造
を有する化合物が、ごく少量の添加により驚くべき効果
を示すことを見いだし、本発明に到達した。すなわち、
本発明は、(a)チタン含有固体触媒成分、(b)有機
アルミニウム化合物および、(c)一般式〔R1 2
3 4 N〕+ - (ただし、R1 、R2 、R3 、R
4 は、互いに同一か、もしくは異なっていてもよく、そ
れぞれ置換もしくは無置換のアルキル基、アリール基、
アラルキル基、または水素であり、Xは無機もしくは有
機のアニオンを表す。)で表される化合物を組合せてな
る触媒の存在下にα−オレフィンを重合、もしくは共重
合させることを特徴とするα−オレフィンの重合方法に
存する。
【0006】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おいて使用される重合触媒のチタン含有固体触媒成分と
しては、三塩化チタンを主成分とする固体触媒成分、も
しくはMg、Ti、およびハロゲンを含有する担体担持
型の固体触媒成分が挙げられる。三塩化チタンを主成分
とするものとしては、従来公知の三塩化チタンが使用で
きる。たとえば、ボールミル粉砕で活性化処理を行った
三塩化チタン、さらにそれを溶媒抽出した三塩化チタ
ン、β型三塩化チタンをエーテル類等の錯化剤で処理
し、さらに四塩化チタンで処理してAl含有量をTiに
対する原子比で0.15以下にした三塩化チタン、エー
テル類またはチオエーテル類の存在下、四塩化チタンを
有機アルミニウム化合物で処理して液状物とし、これを
さらに加熱して150℃以下の温度で固体として析出さ
せ、Al含有量をTiに対する原子比で0.15以下と
した三塩化チタンが挙げられる。
【0007】これらの三塩化チタンのうち特に好ましい
のは、アルミニウム含有量が、チタンに対するアルミニ
ウムの原子比で0.15以下、好ましくは0.1以下、
さらに好ましくは0.02以下であり、かつエーテル類
等の錯化剤を含有するものである。これらの三塩化チタ
ンの製造方法の具体例としては、特公昭55−8452
号、同55−8451号、同55−8003号、同54
−41040号、同55−8931号、特開昭58−3
6928号、同59−12905号、同59−1363
0号等が挙げられる。
【0008】Mg、Ti、およびハロゲンを必須成分と
する担体担持型の固体触媒成分としては、従来公知の担
体担持型の固体触媒成分が使用できる。たとえば、Mg
含有化合物をボールミル粉砕し、四塩化チタンで処理し
た固体触媒成分、およびMg含有化合物をアルコールや
金属アルコキサイドと接触させて均一溶液を得た後、四
塩化チタンで処理した固体触媒成分等が挙げられる。ま
た、固体触媒成分の製造にあたって、芳香族カルボン酸
エステルや、カルボン酸金属塩等の電子供与性化合物を
共存させることが望ましい。
【0009】これらのうち、好ましいのはMg含有化合
物の均一溶液を四塩化チタンで処理して得られたもので
ある。このような固体触媒成分の製造方法の具体例とし
ては、特開昭64−54007号および特開平3−72
503号等が挙げられる。上記チタン含有固体触媒成分
に対し、共触媒として使用される有機アルミニウム化合
物は、一般式AlR5 m 3-m (式中、R5 は炭素数1
〜20の炭化水素基、Xはハロゲンを表し、mは3≧m
>1.5なる数を示す。)で表される。
【0010】上記一般式で表される有機アルミニウム化
合物のうち、チタン含有固体触媒成分が三塩化チタンを
主成分とする場合には、AlR5 2Xを使用するのが好
ましく、チタン含有固体触媒成分が、Mg、Ti、およ
びハロゲンを必須成分とする担体担持型の固体触媒成分
の場合には、AlR5 3 を使用するのが好ましい。具体
的には、ジエチルアルミニウムクロライド、ジ−n−プ
ロピルアルミニウムクロライド、ジイソブチルアルミニ
ウムクロライド、ジヘキシルアルミニウムクロライド、
ジ−n−オクチルアルミニウムクロライド、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
イソブチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、
トリ−n−オクチルアルミニウムを例示することができ
る。
【0011】上に示したチタン含有固体触媒成分および
有機アルミニウム化合物は、一般に有機アルミニウム化
合物/チタンのモル比が1〜300、好ましくは2〜1
50の範囲で使用される。本発明においては、上記の触
媒をそのまま用いてもよいが、前処理として、チタン含
有固体触媒成分と有機アルミニウム化合物からなる触媒
に、あらかじめ少量のα−オレフィンを予備的に重合さ
せることが好ましい。
【0012】上記方法は、不活性溶媒、例えばヘキサ
ン、ヘプタン、トルエン等に、チタン含有固体触媒成分
および有機アルミニウム化合物を添加し、これにプロピ
レン、エチレン、1−ブテン、3−メチル−1−ブテン
等のα−オレフィンもしくはこれらの混合物を供給して
重合させるものである。該予備重合条件は公知の条件を
採用することができる。重合温度は15〜70℃の範囲
で行うことができる。重合率は三塩化チタンの重量あた
り、0.1〜100g/g−TiCl3 、好ましくは
0.5〜10g/g−TiCl3 の範囲で行われる。
【0013】該予備重合時に水素のような分子量調節剤
を共存させてもよい。また、前記一般式(c)の化合物
や、既知の電子供与性化合物を共存させることもでき
る。さらに、該予備重合は回分式で均一に実施するのが
好ましい。得られた予備重合触媒成分は、n−ヘキサン
等の不活性炭化水素で洗浄した後重合に用いても、ま
た、洗浄せずにそのまま用いても良い。
【0014】α−オレフィン重合体の製造にあたって
は、上記のチタン含有固体触媒成分および有機アルミニ
ウム化合物からなる触媒系に、立体規則性向上成分とし
て、一般式〔R1 2 3 4 N〕+ - (ただし、R
1 、R2 、R3 、R4 は、互いに同一か、もしくは異な
っていてもよく、それぞれ置換もしくは無置換のアルキ
ル基、アリール基、アラルキル基、または水素であり、
Xは無機もしくは有機のアニオンを表す。)で表される
化合物が添加される。
【0015】具体的には、ジシクロヘキシルアンモニウ
ムナイトライト、ジシクロヘキシルアンモニウムナイト
レート、ジシクロヘキシルアンモニウムクロライド、ジ
フェニルアンモニウムナイトライト、ジフェニルアンモ
ニウムナイトレート、ジフェニルアンモニウムクロライ
ド、ジ−t−ブチルアンモニウムナイトライト、ジ−t
−ブチルアンモニウムナイトレート、ジ−t−ブチルア
ンモニウムクロライド、ジイソプロピルアンモニウムナ
イトライト、ジイソプロピルアンモニウムナイトレー
ト、ジイソプロピルアンモニウムクロライド、フェニル
シクロヘキシルアンモニウムナイトライト、フェニルシ
クロヘキシルアンモニウムクロライド、シクロヘキシル
−t−ブチルアンモニウムナイトライト、シクロヘキシ
ル−t−ブチルアンモニウムクロライド、トリイソブチ
ルアンモニウムナイトライト、トリイソブチルアンモニ
ウムナイトレート、トリイソブチルアンモニウムクロラ
イド、メチルジシクロヘキシルアンモニウムナイトライ
ト、メチルジシクロヘキシルアンモニウムナイトレー
ト、メチルジシクロヘキシルアンモニウムクロライド、
N,N−ジメチルシクロヘキシルアンモニウムナイトラ
イト、シクロヘキシルアンモニウムナイトライト、フェ
ニルアンモニウムナイトライト、t−ブチルアンモニウ
ムナイトライト、イソプロピルアンモニウムナイトライ
ト、シクロヘキシルアンモニウムナイトレート、フェニ
ルアンモニウムナイトレート、t−ブチルアンモニウム
ナイトレート、イソプロピルアンモニウムナイトレー
ト、シクロヘキシルアンモニウムクロライド、フェニル
アンモニウムクロライド、t−ブチルアンモニウムクロ
ライド、イソプロピルアンモニウムクロライド等を例示
することができる。
【0016】このうち、好ましくは1級もしくは2級ア
ミンのアンモニウム塩が挙げられる。添加量は一般にチ
タン1モルに対して0.001〜100モル、好ましく
は0.01〜50モルの範囲から選ばれる。上記一般式
(c)で示された立体規則性向上成分以外に、分子内
に、窒素、酸素、リン、またはケイ素原子を含有する既
知の電子供与性化合物を共存させることもできる。
【0017】これらの電子供与性化合物の具体例として
は、エーテル、ポリエーテル、アルキレンオキシド、フ
ラン、アミン、トリアルキルホスフィン、トリアリール
ホスフィン、リン酸エステル、リン酸アミド、ホスフィ
ンオキシド、トリアルキルホスファイト、トリアリール
ホスファイト、ケトン、カルボン酸エステル、カルボン
酸アミド、アルコキシシラン、アリールオキシシラン、
アルキルアルコキシシラン、アリールアルコキシシラ
ン、アルキルアリールシラン等が挙げられる。
【0018】このうち好ましいものとして、カルボン酸
エステルが挙げられ、特に好ましくは安息香酸メチル、
トルイル酸メチル、アニス酸メチル、酢酸フェニル、メ
タクリル酸メチル等が挙げられる。また、アルコキシシ
ラン、アリールオキシシラン、アルキルアルコキシシラ
ン、アリールアルコキシシラン、アルキルアリールシラ
ンも好適に用いられ、特に好ましいものとして、フェニ
ルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、
シクロヘキシルトリメトキシシラン、ジシクロヘキシル
ジメトキシシラン、フェニル−t−ブチルジメトキシシ
ラン、シクロヘキシル−t−ブチルジメトキシシラン等
を例示することができる。
【0019】これらの立体規則性向上成分の添加にあた
っては、一般にベンゼン、トルエン、n−ヘキサン、n
−ヘプタンのような不活性炭化水素が溶媒として用いら
れる。重合には既知のプロセスを用いることができる。
すなわち、n−ヘキサンのような不活性炭化水素を溶媒
としたスラリー重合、液体プロピレンのようなモノマー
自身を溶媒とするバルク重合、また、不活性炭化水素や
液体プロピレン等の液相が実質的に存在しない気相重合
等が用いられる。さらに、これらのプロセスを組み合わ
せて用いることもできる。反応形式としては、回分式、
連続式のいずれでもよい。
【0020】モノマーとしては、プロピレン、エチレ
ン、1−ブテン、1−ヘキセン、3−メチル−1−ブテ
ン等のα−オレフィンが用いられる。また、これらは混
合して用いることもできる。反応条件は、通常1〜10
0気圧、好ましくは5〜40気圧の圧力下、50〜90
℃、好ましくは60〜80℃の範囲で行われる。
【0021】生成重合体の分子量調節法としては、水
素、ジエチル亜鉛等の公知の分子量調節剤を適宜用いる
ことができる。
【0022】
【実施例】以下実施例をあげて本発明を説明するが、本
発明はその要旨を逸脱しない限り、これに限定されるも
のではない。また図1は、本発明に含まれる技術内容の
理解のためのフローチャート図であり、本発明はその要
旨を超えない限り、これに限定されない。
【0023】下記の実施例および比較例において、立体
規則性の尺度としてのキシレン不溶成分量(IIXYL
は次の方法により測定した。ポリプロピレン粉末試料約
1gをナス型フラスコ中に精秤し、これに200mlのキ
シレンを加え、加熱沸騰させ完全に溶解した。その後、
これを水浴中で急冷し、析出した固体部分をろ過し、ろ
液のうち50mlを白金皿中で蒸発乾固、さらに減圧乾燥
して重量を秤量した。IIXYL は、ポリプロピレン粉末
試料中のキシレン不溶成分量として算出した。
【0024】また、重合活性(Kとして示す)は1時間
につきα−オレフィン圧1kgf /cm 2 当り、固体触媒成
分1g当りのポリマー生成量(g)である。 実施例1 (A)固体三塩化チタン触媒錯体の調製 充分に窒素置換した容量10リットルのオートクレーブ
に、精製トルエン5.0リットルおよび四塩化チタン
5.0モルを仕込み、更にジ−n−ブチルエーテル5.
0モルを添加した。
【0025】これを攪拌下、25〜30℃に保持しつ
つ、ジエチルアルミニウムクロライド2.38モルを滴
下したところ、黒褐色の三塩化チタンの均一溶液が得ら
れた。次いで三塩化チタンの均一溶液を40℃に昇温
し、2時間保持した。この過程で紫色の三塩化チタンの
沈澱生成が認められた。この時点で更に、四塩化チタン
1.6モルとメタクリル酸トリデシル0.57モルとを
添加し、98℃まで昇温し、2時間攪拌を続けた。その
後沈澱物をろ別し、n−ヘキサンで繰り返し洗浄して、
微粒紫色の固体三塩化チタン触媒錯体を得た。 (B)プロピレン重合体含有三塩化チタンの製造 乾燥窒素で充分置換した10リットルのオートクレーブ
に精製n−ヘキサン5リットルを入れ、ジエチルアルミ
ニウムクロライド195g、および上記(A)で得た固
体三塩化チタン触媒錯体をTiCl3 として250g仕
込んだ後、40℃に保ち、攪拌下、プロピレンガス25
0gを約60分間液相に吹き込んで接触処理した。
【0026】次いで固体成分を静置沈降させ、上澄液を
デカンテーションで除去し、n−ヘキサンで数回洗浄し
てプロピレン重合体含有三塩化チタンを得た。 (C)プロピレン重合体の製造 精製窒素で充分置換した2リットルの誘導攪拌式オート
クレーブに、窒素シール下、室温でジエチルアルミニウ
ムクロライド0.8ミリモル、ジシクロヘキシルアンモ
ニウムナイトライト7.5mgを添加し、さらに室温で水
素を0.9kgf/cm2 張った後、液体プロピレン750
gを仕込んだ。次いで、オートクレーブを70℃に昇温
し、上記プロピレン重合体含有三塩化チタンを、三塩化
チタンとして25mg添加し、70℃で3時間の重合を行
った。その後、余剰のプロピレンをパージし、粉末ポリ
プロピレン353gを得た。重合活性Kは157、II
XY L は97.1%であった。
【0027】比較例1 ジシクロヘキシルアンモニウムナイトライトを添加しな
かった以外は、実施例1と同様にして重合を行った。重
合活性Kは157、IIXYL は95.6%であった。
【0028】実施例2 ジシクロヘキシルアンモニウムナイトライトの添加量を
0.75mgにした以外は、実施例1と同様にして重合を
行った。重合活性Kは150、IIXYL は96.7%で
あった。
【0029】実施例3 ジシクロヘキシルアンモニウムナイトライトの添加量を
12mgにした以外は、実施例1と同様にして重合を行っ
た。重合活性Kは144、IIXYLは97.5%であっ
た。
【0030】実施例4 ジシクロヘキシルアンモニウムナイトライト7.5mgの
代わりにN,N−ジメチルシクロヘキシルアンモニウム
クロライド4.1mgを用いた以外は、実施例1と同様に
して重合を行った。重合活性Kは150、IIXYL は9
6.5%であった。
【0031】実施例5 (A)Mg担持型触媒成分の製造 攪拌機、温度計を備えた500mlフラスコを精製窒素で
充分置換した後、精製窒素シール下、市販ジエトキシマ
グネシウムを5g採取し、テトラブトキシチタン7.4
gおよびテトラエトキシシラン4.6gを添加し、攪拌
下昇温した。温度が130℃になった時点でフェノール
8.2gのトルエン溶液を添加し、130℃で1時間反
応させ、黄色スラリー状の反応物を得た。
【0032】反応後、精製トルエンをマグネシウム濃度
として0.5モル/リットル−トルエンとなるように加
えた後、−20℃まで冷却し、四塩化チタン25gを添
加した。添加後、全体は均一溶液状となった。添加後徐
々に昇温し、110℃に昇温後、フタル酸と四塩化チタ
ンとの反応によって合成したフタル酸チタン(IV)塩を
Mgに対して0.1モル比となるように添加し、同温度
で1時間保持した。その後、精製トルエンで洗浄し、固
体生成物を得た。
【0033】次いで、四塩化チタン42gを添加し、1
10℃において1時間固体生成物を処理した後、精製ト
ルエンで充分洗浄して固体触媒成分4.3gを得た。 (B)プロピレンの重合 精製窒素で充分置換した2リットルの誘導攪拌式オート
クレーブに、窒素シール下室温で、トリエチルアルミニ
ウム0.5ミリモル、ジシクロヘキシルアンモニウムナ
イトライト11.3mgを添加し、さらに室温で水素を
0.3kgf /cm2 になるように加え、液体プロピレン7
50gを仕込んだ。次いで、上記固体触媒成分9mgを添
加した後、70℃に昇温し、1時間重合を行った。その
後余剰のプロピレンをパージし、粉末ポリプロピレン3
40gを得た。重合活性Kは1260、IIXYL は9
3.1%であった。
【0034】比較例2 ジシクロヘキシルアンモニウムナイトライトを添加しな
かった以外は、実施例5と同様にして重合を行った。重
合活性Kは730、IIXYL は82.1%であった。
【0035】
【発明の効果】本発明の製造方法により重合速度が低下
することなく立体規則性を向上させることができ、産業
上大変有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一態様を示すフローチャート図であ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)チタン含有固体触媒成分、 (b)有機アルミニウム化合物および、 (c)一般式〔R1 2 3 4 N〕+ - (ただし、
    1 、R2 、R3 、R 4 は、互いに同一か、もしくは異
    なっていてもよく、それぞれ置換もしくは無置換のアル
    キル基、アリール基、アラルキル基、または水素原子で
    あり、Xは無機もしくは有機のアニオンを表す。)で表
    される化合物を組合せてなる触媒の存在下にα−オレフ
    ィンを重合させることを特徴とするα−オレフィンの重
    合方法。
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