JPH0693029A - オレフィンの重合方法 - Google Patents

オレフィンの重合方法

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JPH0693029A
JPH0693029A JP24203792A JP24203792A JPH0693029A JP H0693029 A JPH0693029 A JP H0693029A JP 24203792 A JP24203792 A JP 24203792A JP 24203792 A JP24203792 A JP 24203792A JP H0693029 A JPH0693029 A JP H0693029A
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JP
Japan
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olefin
compound
group
catalyst
water
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JP24203792A
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English (en)
Inventor
Norihide Inoue
則英 井上
Masahiro Jinno
政弘 神野
Tetsunosuke Shiomura
哲之助 潮村
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Publication date
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  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 (A)少なくとも一つのシクロペンタジエニル基、イン
デニル基、フルオレニル基、またはそれらの誘導体から
なる架橋または非架橋配位子を有する周期律表4〜6族
の遷移金属化合物、(B)有機アルミニウム化合物およ
び必要により(C)少なくとも一つのN−Si結合を有
するアミン化合物、からなる触媒成分をオレフィンの存
在下に水と反応させた触媒を用いてオレフィンを重合す
る方法。 【効果】少ない有機アルミニウム化合物の使用量で効率
的にオレフィンを重合することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はオレフィンの重合方法に
関する。詳しくは少ない有機アルミニウム化合物の使用
量で高活性にオレフィンを重合する方法に関する。さら
に本発明は塊状重合や気相重合に適用した場合に、粒子
性状に優れたポリオレフィンを重合する方法に関する。
【0002】
【従来技術】シクロペンタジエニル基、インデニル基、
フルオレニル基、またはそれらの誘導体を配位子とする
遷移金属化合物、いわゆるメタロセン化合物は、助触
媒、例えばアルミノキサンと共に使用してα−オレフィ
ンを重合することによりポリ−α−オレフィンが製造で
きることが知られている。特開昭58−19309号公
報、特開昭60−35008号公報には、メタロセン化
合物およびアルミノキサンからなる触媒の存在下にオレ
フィンを重合または共重合させる方法が記載されてい
る。
【0003】特開昭61−130314号公報、特開昭
64−66124号公報には、架橋性配位子を有するメ
タロセン化合物およびアルミノキサンからなる触媒を用
いることによりアイソタクチック度高いポリ−α−オレ
フィンが製造できることが記載されている。特開平2−
41303号公報、特開平2−274703号公報、特
開平2−274704号公報には、互いに非対称な配位
子からなる架橋性配位子を有するメタロセン化合物およ
びアルミノキサンからなる触媒を用いることによってシ
ンジオタクチックポリ−α−オレフィンが製造できるこ
とが記載されている。
【0004】一方、上記のようないわゆるカミンスキー
型触媒の活性種が〔Cp'2MR〕+(ここでCp' =シ
クロペンタジエニル誘導体、M=Ti,Zr,Hf,R
=アルキル)で表されるような遷移金属カチオンである
ことが示唆されて以来、アルミノキサン類を助触媒とし
ない触媒系もいくつか報告されている。Taube らは、J.
Organometall. Chem., 347 , C9 (1988) に〔Cp2
iMe(THF)〕+ 〔BPh4 - (Me=メチル
基、Ph=フェニル基)で表される化合物を用いてエチ
レン重合に成功している。Jordanらは、J. Am. Chem. S
oc., 109, 4111 (1987) で、〔Cp2 ZrR(L)〕+
(R=メチル基、ベンジル基、L=ルイス塩基)のよう
なジルコニウム錯体がエチレンを重合することを示して
いる。
【0005】特表平1−501950号公報、特表平1
−502036号公報にはシクロペンタジエニル金属化
合物およびシクロペンタジエニル金属カチオンを安定化
することのできるイオン性化合物とからなる触媒を用い
てオレフィンを重合する方法が記載されている。
【0006】Zambelliらは、Macromolecules, 22, 2186
(1989) に、シクロペンタジエンの誘導体を配位子とす
るジルコニウム化合物と、トリメチルアルミニウムとフ
ルオロジメチルアルミニウムとを組み合わせた触媒によ
り、アイソタクチックポリプロピレンが製造できること
を報告している。
【0007】特開平3−179005号公報には、a)
中性のメタロセン化合物、b)アルミニウムアルキル、
c)ルイス酸からなるオレフィン重合用触媒が開示され
ている。特開平3−197514号公報にはメタロセン
およびテトラアルキルジアルミノキサンからなる触媒を
用い、オレフィンを重合する方法が開示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前述のようなカミンス
キー型触媒の助触媒成分として好ましく用いられるアル
ミノキサン類は、一般に有機アルミニウム化合物と水と
を反応させることにより得られることが知られている。
アルミノキサン類の製造方法としては、有機アルミニウ
ム化合物と水とを直接反応させる方法、吸着水を含む化
合物を用いて水と有機アルミニウム化合物を接触させる
方法、有機アルミニウム化合物と水蒸気を接触させる方
法などが採用されている。しかしながら、このようにし
て得られるアルミノキサン類を助触媒として使用する場
合、高活性を発現させるためには遷移金属化合物に対し
て大量のアルミノキサン類が必要であった。そのため、
コスト的な問題や、生成ポリマー中の灰分の除去などの
問題が生じていた。
【0009】さらに、カミンスキー型触媒は一般に溶媒
に可溶な系であるため、粒子性状に劣るポリマーが生成
し、生産性および加工性に問題があった。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、少ない有
機アルミニウム化合物の使用量で効率良くオレフィンを
重合させ、なおかつ生成ポリマーの粒子性状に優れたポ
リオレフィンを製造することのできるオレフィン重合用
触媒について鋭意検討した結果、メタロセンと有機アル
ミニウム化合物および水をオレフィンの存在下に接触さ
せることにより得られる触媒を用いることにより上記課
題を解決しできることを見出し、本発明を完成するに到
った。
【0011】すなわち本発明は、 (A)少なくとも一つのシクロペンタジエニル基、イン
デニル基、フルオレニル基、またはそれらの誘導体から
なる架橋または非架橋配位子を有する周期律表4〜6族
の遷移金属化合物 (B)有機アルミニウム化合物 からなる触媒成分をオレフィンの存在下に水と接触させ
た触媒でオレフィンを重合する方法を提供することにあ
りさらに本発明は、上記(A)、(B)成分の他に
(C)酸素、窒素、燐、硫黄原子を含む電子供与性化合
物を存在させてオレフィンの存在下に水と接触させた触
媒でオレフィンを重合する方法を提供することにある。
【0012】本発明において(A)成分として使用され
る少なくとも一つのシクロペンタジエニル基、インデニ
ル基、フルオレニル基、またはそれらの誘導体からなる
架橋または非架橋配位子を有する周期律表4〜6族の遷
移金属化合物としては、オレフィンの重合に使用される
いわゆる公知のメタロセン化合物を挙げることができ
る。好ましくはチタン、ジルコニウム、ハフニウムなど
の周期律表4族の遷移金属を有するメタロセン化合物で
あり、より好ましくはジルコニウムを中心金属として有
するメタロセン化合物である。そのようなメタロセン化
合物の好適な例のうち、非架橋配位子を有するメタロセ
ンとしては、シクロペンタジエニルジルコニウムトリク
ロリド、ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジ
クロリド、ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)
ジルコニウムジクロリド、(シクロペンタジエニル)
(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジ
クロリド、架橋配位子を有する遷移金属化合物として
は、エチレンビス(1−インデニル)ジルコニウムジク
ロリド、エチレンビス(4,5,6,7−テトラヒドロ
1−インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシ
リレンビス(メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウ
ムジクロリド、ジメチルシリレンビス(ジメチルシクロ
ペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピ
リデン(シクロペンタジエニル)(9−フルオレニオ
ル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(シ
クロペンタジエニル)(9−フルオレニオル)ジルコニ
ウムジクロリドなどの他に、例えば特開平3−9913
号公報、特開平2−131488号公報、特開平3−2
1607号公報、特開平3−106907号公報、特開
平4−69394号公報などに記載されているような遷
移金属化合物を挙げることができる。
【0013】本発明において(B)成分として使用され
る有機アルミニウム化合物は、 一般式 R1 j Al(OR2 k l m (ここでR1 ,R2 は炭素数1〜20までの炭化水素基
を示し、R1 ,R2 は互いに同一であっても異なってい
てもよい。Xはハロゲン原子、Oは酸素原子、Hは水素
原子を示す。jは1〜3までの整数、k,l,mは0か
ら2までの整数であり、j+k+l+m=3である)で
示される有機アルミニウム化合物またはこれらの混合物
を使用することができる。
【0014】具体的には例えば、トリエチルアルミニウ
ム、トリイソブチルアルミニウム、ジエチルアルミニウ
ムクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、ジイソブ
チルアルミニウムヒドリドなどを挙げることができる。
その中でも、トリエチルアルミニウム、トリイソブチル
アルミニウムが好適に用いられる。
【0015】上記(A)および(B)成分を接触させる
方法としては特に制限はないが、有機溶媒中、−100
〜100℃の温度で接触させる方法が好ましく利用され
る。より好ましくは、ベンゼン、トルエン、ペンタン、
ヘキサン、ヘプタンなどの炭化水素溶媒中、−100〜
50℃で接触させる方法が利用される。(A)遷移金属
化合物に対する(B)有機アルミニウム化合物の使用割
合としては1〜1000モル倍、通常10〜500モル
倍である。
【0016】本願発明の方法で必要により添加される
(C)成分としては酸素、窒素、燐、硫黄原子を含む電
子供与性化合物が使用され、特にN−Si結合を有する
アミン化合物が好ましい化合物としてあげられ、シラザ
ン類、シリルアミン類として具体的にトリメチルシリル
ジメチルアミン、トリメチルシリルジエチルアミン、ト
リメチルシリルオイロリジン、トリメチルシリルアニリ
ン、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザ
ン、テトラフェニルジシラザン、ヘキサメチルシクロト
リシラザンなどを挙げることができる。上記(A)遷移
金属化合物に対する(C)成分の使用割合は0.1〜1
000モル倍、好ましくは0.1〜100倍である。
(A)および(B)成分の他に(C)成分を添加するこ
とで触媒の活性をさらに向上させるのに有効である。
【0017】本発明において重要なのは上記(A)およ
び(B)成分をオレフィンの存在下に水と接触させるこ
とにある。そうすることにより、通常アルミノキサンと
して重合系に供するよりも少ないアルミニウム使用量で
オレフィンを重合することが可能である。上記(A)お
よび(B)成分からなる触媒成分を混合後、オレフィン
を共存させて、それに水を添加する方法なら特に制限は
ないが、その一例として水分を含むオレフィンで予備重
合させる方法が容易に実施でき推奨されるが、それに制
限されるものではなくオレフィンの存在下に水と接触で
きれば本願の効果は発揮できる。例えば上記(A)およ
び(B)成分から形成される触媒溶液に、0.01〜5
0モル%の水分を含むオレフィンを接触させる方法が好
ましく利用される。これらを接触させる温度は−20〜
200℃、好ましくは0〜100℃の範囲、圧力は常圧
〜100Kg/cm2、好ましくは常圧〜50Kg/cm2の範囲、
接触時間は0.1秒〜10時間、好ましくは1秒〜5時
間の範囲である。
【0018】本願で使用される水の使用量は(B)成分
である有機アルミニウム1モルにたいして0.01〜1
00モル、好ましくは0.1〜10モル、さらに好まし
くは0.3〜3モルである。上記(A)遷移金属化合物
および/または(B)有機アルミニウム化合物は、その
ままでも、SiO2 ,Al2 3 ,MgCl2 などのチ
ーグラー型触媒を担持する公知の担体上に担持して使用
してもよい。このように水で処理された本発明のオレフ
ィン重合用触媒は以下に示すようなオレフィンの重合に
使用することができる。
【0019】本発明の方法で行われる重合方法および重
合条件については特に制限はなくオレフィンの重合で行
われる公知の方法が用いられ、不活性炭化水素媒体を用
いる溶媒重合法、または実質的に不活性炭化水素媒体の
存在しない塊状重合法、気相重合法も利用でき、重合温
度としては−100〜200℃、重合圧力としては常圧
〜100Kg/cm2で行うのが一般的である。好ましくは−
50〜100℃、常圧〜50Kg/cm2である。
【0020】本発明における触媒成分の処理あるいは重
合に際し使用される炭化水素媒体としては例えばブタ
ン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナ
ン、デカン、シクロペンタン、シクロヘキサンなどの飽
和炭化水素の他に、ベンゼン、トルエン、キシレンなど
の芳香族炭化水素も使用することができる。
【0021】重合または予備重合に際し使用されるオレ
フィンとしては、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、1
−ヘキサデセン、1−オクタデセンなどの炭素数2〜2
5のオレフィンを挙げることができる。本発明において
は、オレフィンの単独重合のみならず、例えばプロピレ
ンとエチレン、プロピレンと1−ブテンなどの炭素数2
〜25程度のオレフィンの共重合体を製造する際にも利
用できる。
【0022】
【実施例】以下に本発明を実施例によって具体的に説明
する。 実施例1予備重合 窒素置換した100cm3 のオートクレーブに、特開平
4−69394号公報記載の方法により合成したイソプ
ロピリデン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジt-ブチル
-9- フルオレニル)ジルコニウムジクロリド2mgおよ
びトリイソブチルアルミニウム0.36ミリモルをトル
エン10cm3 に溶解させた。次に、この溶液に0.2
5モル%の水分を含むプロピレンガスを室温で300m
l/minの速度で10分間挿入した(水の合計量0.
33ミリモル)。これによりポリプロピレン0.8gを
含むオレフィン重合用触媒スラリーを得た。プロピレン重合 窒素置換した1.5dm3 のオートクレーブに、上記調
製した触媒スラリーを装入し、続いて液体プロピレン
0.75dm3 を装入した。40℃に昇温し、1時間重
合を行った後、少量のメタノールを添加することにより
重合を停止し、未反応のプロピレンをパージし、乾燥す
ることにより103.3gのシンジオタクチックポリプ
ロピレンパウダーを得た。パウダーの嵩密度は0.38
g/cm3あり、オートクレーブの壁へのポリマーの付
着はほとんど見られなかった。
【0023】比較例1予備重合 窒素置換した100cm3 のオートクレーブに、イソプ
ロピリデン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジt-ブチル
-9- フルオレニル)ジルコニウムジクロリド2mgおよ
び特開平3−197514号公報に記載されている方法
により調製したトリイソブチルアルミニウムと水との反
応生成物をアルミニウム原子換算で0.36ミリモルを
トルエン10cm3 に溶解させた。次に、この溶液に水
を実質的に含まないプロピレンガスを室温で300ml
/minの速度で10分間挿入した。これによりポリプ
ロピレン0.1gを含むオレフィン重合用触媒スラリー
を得た。プロピレン重合 上記得られた触媒スラリーを使用した以外は実施例1の
プロピレン重合と同様にしてプロピレンの重合を行っ
た。その結果、22.1gのシンジオタクチックポリプ
ロピレンパウダーしか得られなかった。パウダーの嵩密
度は0.23g/cm3 あり、オートクレーブの壁への
ポリマーの付着はほとんど見られなかった。 実施例2予備重合 窒素置換した100cm3 のオートクレーブに、特開平
4−69394号公報記載の方法により合成したイソプ
ロピリデン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジt-ブチル
-9- フルオレニル)ジルコニウムジクロリド2mg、ト
リイソブチルアルミニウム0.36ミリモルおよびヘキ
サメチルジシラザン6mgをトルエン10cm3 に溶解
させた。次に、この溶液に0.25モル%の水分を含む
プロピレンガスを室温で300ml/minの速度で1
0分間挿入した(水の合計量0.33ミリモル)。これ
によりポリプロピレン1.0gを含むオレフィン重合用
触媒スラリーを得た。
【0024】プロピレン重合 窒素置換した1.5dm3 のオートクレーブに、上記調
製した触媒スラリーを装入し、続いて液体プロピレン
0.75dm3 を装入した。40℃に昇温し、1時間重
合を行った後、少量のメタノールを添加することにより
重合を停止し、未反応のプロピレンをパージし、乾燥す
ることにより168.1gのシンジオタクチックポリプ
ロピレンパウダーを得た。パウダーの嵩密度は0.38
g/cm3あり、オートクレーブの壁へのポリマーの付
着はほとんど見られなかった。
【0025】比較例2 窒素置換した100cm3 のオートクレーブに、イソプ
ロピリデン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジt-ブチル
-9- フルオレニル)ジルコニウムジクロリド2mgおよ
びトリイソブチルアルミニウム0.36ミリモルをトル
エン10cm3に溶解させた。次にこの溶液に0.25
モル%の水分を含む窒素ガスを室温で300ml/mi
nの速度で10分間挿入した(水の合計量0.33ミリ
モル)。内容物を実施例1と同様に重合用オートクレー
ブに移し、実施例1と同様に重合を行ったがポリプロピ
レンは得られなかった。
【0026】
【発明の効果】本発明の触媒を使用し、本発明の方法を
実施することにより少ないアルミニウム使用量で粒子性
状に優れたポリオレフィンを製造することができ、工業
的に極めて価値がある。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)少なくとも一つのシクロペンタジ
    エニル基、インデニル基、フルオレニル基、またはそれ
    らの誘導体からなる架橋または非架橋配位子を有する周
    期律表4〜6族の遷移金属化合物(B)有機アルミニウ
    ム化合物からなる触媒成分をオレフィンの存在下に水と
    接触させた触媒でオレフィンを重合する方法。
  2. 【請求項2】 (A)少なくとも一つのシクロペンタジ
    エニル基、インデニル基、フルオレニル基、またはそれ
    らの誘導体からなる架橋または非架橋配位子を有する周
    期律表4〜6族の遷移金属化合物(B)有機アルミニウ
    ム化合物及び(C)酸素、窒素、燐、硫黄原子を含む電
    子供与性化合物、からなる触媒成分をオレフィンの存在
    下に水と接触させた触媒でオレフィンを重合する方法。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の方法において(C)成分
    としてN−Si結合を有するアミン化合物を用いるオレ
    フィンの重合方法。
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