JPH0830089B2 - オレフイン類重合用触媒 - Google Patents

オレフイン類重合用触媒

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JPH0830089B2
JPH0830089B2 JP14604486A JP14604486A JPH0830089B2 JP H0830089 B2 JPH0830089 B2 JP H0830089B2 JP 14604486 A JP14604486 A JP 14604486A JP 14604486 A JP14604486 A JP 14604486A JP H0830089 B2 JPH0830089 B2 JP H0830089B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はオレフイン類の重合に供した際、高活性に作
用し、しかも整つた粒度分布をもつ立体規則性重合体を
極めて高い収率で得ることのできる高性能触媒に係り、
更に詳しくはジアルコキシマグネシウム、フタル酸ジエ
ステル、芳香族炭化水素およびチタンハロゲン化物を接
触させて得られる生成物を粉末状態が加熱処理して得ら
れるオレフイン類重合用触媒成分、ケイ素化合物および
有機アルミニウム化合物からなるオレフイン類重合用触
媒に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、高活性を有しオレフイン類重合用触媒として
は、触媒成分としての固体のチタンハロゲン化物と有機
アルミニウム化合物とを組みあわせたものが周知であり
広く用いられているが、触媒成分および触媒成分中のチ
タン当りの重合体の収量(以下触媒成分および触媒成分
中のチタン当りの重合活性という。)が低いため触媒残
渣を除去するための所謂脱灰工程が不可避であつた。こ
の脱灰工程は多量のアルコールまたはキレート剤を使用
するために、その等の回収装置または再生装置が必要不
可欠であり、資源、エネルギーその他付随する問題が多
く、当業者にとつては早急に解決を望まれる重要な課題
であつた。この煩雑な脱灰工程を省くために触媒成分と
りわけ触媒成分中のチタン当りの重合活性性を高めるべ
く数多くの研究がなされ提案されている。
特に最近の傾向として活性成分であるチタンハロゲン
化物等の遷移金属化合物を塩化マグネシウム等の担体物
質に担持させ、オレフイン類の重合に供した際に触媒成
分中のチタン当りの重合活性を飛躍的に高めたという提
案が数多く見かけられる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら担体物質としてその主流をしめる塩化マ
グネシウムに含有される塩素は、チタンハロゲン化物中
のハロゲン元素と同様生成重合体に悪影響を及ぼすとい
う欠点を有しており、そのために事実上塩素の影響を無
視し得る程の高活性が要求されたり、或いはまた塩化マ
グネシウムそのものの濃度を低くおさえる必要に迫られ
るなど未解決な部分を残していた。
本発明者らは、触媒成分当りの重合活性ならびに立体
規則性重合体の収率を高度に維持しつつ、生成重合体中
の残留塩素を低下させることを目的として、特願昭57−
200454においてオレフイン類重合用触媒成分の製造方法
を提案し、所期の目的を達している。さらにオレフイン
類の重合、特にプロピレン、1−ブテン等の立体規則性
重合を工業的に行なう場合、通常重合系内に芳香族カル
ボン酸エステルのような電子供与性化合物を共存させる
ことが前記塩化マグネシウムを担体とする触媒成分を有
機アルミニウム化合物と組合わせて用いる触媒において
は必須とされている。しかし、この芳香族カルボン酸エ
ステルは、生成重合体に特有のエステル臭を付与し、こ
れの除去が当業界では大きな問題となつている。
また、前記塩化マグネシウムを担体とする触媒成分を
用いた触媒など、いわゆる高活性担持型触媒において
は、重合初期の活性は高いものの失活が大きく、プロセ
ス操作上問題となる上、ブロツク共重合等、重合時間を
ゆり長くすることが必要な場合、実用上使用することが
ほとんど不可能であつた。この点を改良すべく、例えば
特開昭54−94590号公報においては、マグネシウムジハ
ロゲン化物を出発原料として、触媒成分を調製し、有機
アルミニウム化合物、有機カルボン酸エステル、M−O
−R基を有する化合物などと組合わせてオレフイン類の
重合に用いる方法が示されているが、重合時に有機カル
ボン酸エステルを用いるため、生成重合体の臭いの問題
が解決されておらず、また実施例からもわかるように非
常に繁雑な操作を必要とする上、性能的にも活性の持続
性においても実用上充分なものが得られているとは云え
ない。
また、工業的な重合装置では触媒を高温の重合槽に供
給することが必要とされることがあるが、従来の担持型
触媒では斯かる場合にかなり大きく性能特に活性、立体
規則性、嵩比重などが低下することが知られている。こ
のことは特に有機溶媒を用いた所謂連続スラリー重合法
においては大きな課題であり、その改善が斯界の強い要
望であつた。
本発明者らは、斯かる従来技術に残された課題を解決
すべく鋭意研究の結果本発明に達し茲に提案するもので
ある。
〔問題点を解決するための手段〕
即ち、本発明の特色とするところは、 (I)(a)ジアルコキシマグネシウム、(b)フタル
酸ジエステル、(c)芳香族炭化水素および(d)一般
式TiX4(式中Xはハロゲン元素である。)で表されるチ
タンハロゲン化物(以下単に「チタンハロゲン化物」と
いうことがある。)を接触させて得られる生成物を、乾
燥することによって粉末状態とし、次いで加熱処理する
ことによって得られる触媒成分; (II)一般式SiRm(OR′)4−m(式中Rは水素、アル
キル基またはアリール基であり、R′はアルキル基また
はアリール基であり、mは0≦m≦4である。)で表わ
されるケイ素化合物(以下、単にケイ素化合物というこ
とがある。);および (III)一般式RnAlX3-n(式中Rは炭素数1〜4のアル
キル基、Xは水素、塩素、臭素、ヨウ素のいずれかであ
り、nは0<n≦3である。)で表される有機アルミニ
ウム化合物(以下単に「有機アルミニウム化合物」とい
うことがある。)よりなるオレフイン類重合用触媒を提
供するところにある。
本発明において使用されるジアルコキシマグネシウム
としては、ジエトキシマグネシウム、ジブトキシマグネ
シウム、ジフエノキシマグネシウム、ジプロポキシマグ
ネシウム、ジ−sec−ブトキシマグネシウム、ジ−tert
−ブトキシマグネシウム、ジイソプロポキシマグネシウ
ム等があげられるが中でもジエトキシマグネシウム、ジ
プロポキシマグネシウムが好ましい。
本発明で用いられるフタル酸ジエステルとしては、例
えば、ジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジプ
ロピルフタレート、ジイソプロピルフタレート、ジブチ
ルフタレート、ジイソブチルフタレート、ジアミルフタ
レート、ジイソアミルフタレート、エチルブチルフタレ
ート、エチルイソブチルフタレート、エチルプロピルフ
タレートなどがあげられる。
本発明で用いられる芳香族炭化水素としては、常温で
液体の芳香族炭化水素が好ましく、例えばトルエン、o
−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、ベンゼン、
エチルベンゼン、プロピルベンゼン、トリメチルベンゼ
ン等があげられる。
本発明において使用されるチタンハロゲン化物として
はTiCl4,TiBr4,TiI4等があげられるが中でもTiCl4
好ましい。
本発明において使用される前記ケイ素化合物として
は、フエニルアルコキシシラン、アルキルアルコキシシ
ランなどがあげられる。さらにフエニルアルコキシシラ
ンの例としてフエニルトリメトキシシラン、フエニルト
リエトキシシラン、フエニルトリプロポキシシラン、フ
エニルトリイソプロポキシシラン、ジフエニルジメトキ
シシラン、ジフエニルジエトキシシランなどをあげるこ
とができ、アルキルアルコキシシランの例として、テト
ラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、トリメトキ
シエチルシラン、トリメトキシメチルシラン、トリエト
キシメチルシラン、エチルトリエトキシシラン、エチル
トリイソプロポキシシランなどをあげることができる。
本発明において使用される前記有機アルミニウム化合
物としては、トリエチルアルミニウム、ジエチルアルミ
ニウムクロライド、トリ−iso−ブチルアルミニウム、
ジエチルアルミニウムブロマイド、ジエチルアルミニウ
ムヒドリド等があげられ、中でもトリエチルアルミニウ
ムが好ましい。
本発明における触媒成分を得る際、各原料物質の使用
割合および接触条件等は、生成する触媒成分の性能に悪
影響を及ぼすことのない限り、任意であり、特に限定す
るものではないが、通常ジアルコキシマグネシウム1gに
対し、フタル酸ジエステルは0.01〜2g、好ましくは0.1
〜1gの範囲であり、チタンハロゲン化物は0.1g以上、好
ましくは1g以上の範囲である。また、芳香族炭化水素
は、任意の割合で用いられるが、懸濁液を形成し得る量
であることが好ましい。
さらに、各原料物質の接触は通常0℃から用いられる
チタンハロゲン化物の沸点までの温度で100時間以下、
好ましくは10時間以下の範囲で行なわれる。
なお、この際各原料物質の接触順序および接触方法は
特に限定されることはなく、任意に適切なものを選定す
ることができる。
前記接触後得られた生成物に、くり返しチタンハロゲ
ン化物を接触させることも可能であり、またn−ヘプタ
ン等の有機溶媒を用いて洗浄することも可能である。
以上の如くして得られた生成物の加熱処理は該生成物
を乾燥して粉末状態とした後通常30℃以上の温度で1分
間以上、好ましくは5分間以上行なわれる。
なお、この際加圧もしくは減圧下で該加熱処理を行な
うことも可能である。
以上の如くして製造された触媒成分は、前記ケイ素化
合物および有機アルミニウム化合物と組合せてオレフイ
ン類重合用触媒を形成する。使用される有機アルミニウ
ム化合物は触媒成分中のチタン原子のモル当りモル比で
1〜1000の範囲で用いられ、該ケイ素化合物は、有機ア
ルミニウム化合物のモル当りモル比で1以下、好ましく
は0.005〜0.5の範囲で用いられる。
重合は有機溶媒の存在下でも或いは不存在下でも行な
うことができ、またオレフイン単量体は気体および液体
のいずれの状態でも用いることができる。重合温度は20
0℃以下好ましくは100℃以下であり、重合圧力は100kg/
cm2・G以下、好ましくは50kg/cm2・G以下である。
本発明方法により製造された触媒を用いて単独重合ま
たは共重合されるオレフイン類はエチレン、プロピレ
ン、1−ブテン等である。
〔発明の効果〕
本発明によつて得られた触媒成分を用いてオレフイン
類の重合を行なつた場合、触媒が非常に高活性であるた
め生成重合体中の触媒残渣を極めて低くおさえることが
でき、しかも残留塩素量が微量であるために脱灰工程を
全く必要としない程度にまで生成重合体に及ぼす塩素の
影響を低減することができる。
生成重合体に含まれる塩素は造粒、成形などの工程に
用いる機器の腐食の原因となる上、生成重合体そのもの
の劣化、黄変等の原因ともなり、これを低減させること
ができたことは当業者にとつて極めて重要な意味をもつ
ものである。
さらに、本発明の特徴とするところは、重合時に芳香
族カルボン酸エステルを用いないことによつて生成重合
体の臭いという大きな問題を解決したばかりか、触媒の
単位時間当りの活性が重合の経過に伴なつて大幅に低下
する。いわゆる高活性担持型触媒の本質的な欠点を解決
し、単独重合だけでなく共重合にさえも実用的に適用で
きる触媒を提供するところにある。
従来より工業的なオレフイン重合体の製造においては
重合時に水素を共存させることがMI制御などの点から一
般的とされているが、前記塩化マグネシウムを担体とす
る触媒成分を用いた触媒は水素共存下では、活性および
立体規則性が大幅に低下するという欠点を有していた。
しかし、本発明によつて得られた触媒を用いて水素共存
下にオレフイン類の重合を行なつた場合、生成重合体の
MIが極めて高い場合においても殆ど活性および立体規則
性が低下せず、斯かる効果は当業者にとつて極めて大き
な利益をもたらすものである。
また、工業的な重合装置では触媒を高温の重合槽に供
給することが必要とされることがあるが、従来の担持型
触媒では斯かる場合にかなり大きく性能、特に活性、立
体規則性、嵩比重などが低下することが知られている。
このことは特に有機溶媒を用いた所謂連続スラリー重合
法においては大きな問題であり、その改善が斯界の強い
要望であつたが本発明による触媒はこの問題をも十分に
解決している。
〔実施例および比較例〕 以下本発明を実施例および比較例により具体的に説明
する。
実施例1 《触媒成分の調製》 窒素ガスで充分に置換され、攪拌機を具備した容量20
0mlの丸底フラスコにジエトキシマグネシウム10gおよび
トルエン80mlを装入して懸濁状態とし、次いでこの懸濁
液にTiCl420mlを加え、90℃に昇温してジブチルフタレ
ート2.7mlを加え、さらに昇温して115℃で2時間攪拌し
ながら反応させた。反応終了後90℃のトルエン100mlで
2回洗浄し、新たにトルエン80ml、TiCl420mlを加えて1
15℃で2時間攪拌しつつ反応させた。反応終了後40℃の
n−ヘプタン200mlで10回洗浄した後、減圧下で乾燥し
生成物を得た。なお、この際該生成物のチタン含有率は
2.61重量%であつた。次に該生成物を窒素ガスで充分に
置換された内容積100mlの丸底フラスコにとり、100℃で
1時間加熱処理し、触媒成分とした。
《重合》 窒素ガスで完全に置換された内容積2.0lの攪拌装置付
オートクレープに、n−ヘプタン700mlを装入し、窒素
ガス雰囲気を保ちつつトリエチルアルミニウム301mg、
フエニルトリエトキシシラン64mgを装入した。その後80
℃に昇温して前記触媒成分を10.0mgおよび水素ガス120m
lを装入し、プロピレンガスを導入しつつ6kg/cm2・Gの
圧力を維持して4時間の重合を行なつた。重合終了後得
られた固体重合体を別し、80℃に加温して減圧乾燥し
た。一方液を凝縮して重合溶媒に溶存する重合体の量
を(A)とし、固体重合体の量を(B)とする。また得
られた固体重合体を沸騰n−ヘプタンで6時間抽出しn
−ヘプタンに不溶解の重合体を得、この量を(C)とす
る。
触媒成分当りの重合活性(D)を式 で表わす。
また結晶性重合体の収率(E)を式 で表わし、全結晶性重合体の収率(F)を式 より求めた。また生成重合体中の残留塩素を(G)、生
成重合体のMIを(H)、嵩比重を(I)で表わす。得ら
れた結果は第1表に示す通りである。
実施例2 重合時間を6時間にした以外は実施例1と同様にして
実験を行なつた。得られた結果は第1表に示す通りであ
る。
実施例3 実施例1における100℃で1時間の加熱処理を80℃で
3時間行なつた以外は実施例1と同様にして実験を行な
つた。得られた結果は第1表に示す通りである。
比較例1 実施例1で得られた生成物を加熱処理することなくそ
のまま触媒成分として用いた。重合に際しては実施例1
と同様にして実験を行なつた。得られた結果は第1表に
示す通りである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の理解を助けるための模式的図面であ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(I)(a)ジアルコキシマグネシウム、
    (b)フタル酸ジエステル、(c)芳香族炭化水素およ
    び(d)一般式TiX4(式中Xはハロゲン元素である。)
    で表されるチタンハロゲン化物を接触させて得られる生
    成物を、乾燥させることによって粉末状態とし、次いで
    加熱処理することによって得られる触媒成分; (II)一般式SiRm(OR′)4−m(式中Rは水素、アル
    キル基またはアリール基であり、R′はアルキル基また
    はアリール基であり、mは0≦m≦4である。)で表わ
    されるケイ素化合物;および (III)一般式RnAlX3-n(式中Rは炭素数1〜4のアル
    キル基、Xは水素、塩素、臭素、ヨウ素のいずれかであ
    り、nは0<n≦3である。)で表わされる有機アルミ
    ニウム化合物よりなることを特徴とするオレフイン類重
    合用触媒。
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