JPH09104708A - オレフィン重合触媒 - Google Patents

オレフィン重合触媒

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JPH09104708A
JPH09104708A JP21723796A JP21723796A JPH09104708A JP H09104708 A JPH09104708 A JP H09104708A JP 21723796 A JP21723796 A JP 21723796A JP 21723796 A JP21723796 A JP 21723796A JP H09104708 A JPH09104708 A JP H09104708A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 オレフィンのスラリー重合又は気相重合に用
いた場合、高活性でポリマーの付着等が無く、安定的に
ポリオレフィンを製造することができる触媒系を提供す
る。 【解決手段】 一般式(シクロペンタジエニル)2 MR
m 2-m (M=Ti又はZr,Rは炭素数1〜6個のア
ルキル基、Xはハロゲン原子、m=0〜2の数)で示さ
れる遷移金属化合物と、トリアルキルアルミニウムと水
との反応生成物とを表面積10m2 /g以上、平均細孔
径50Å以上、粒子径100μm以上の無機酸化物担体
に担持してなるオレフィン重合触媒。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はオレフィン重合用の
新規な触媒系に関する。
【0002】
【従来の技術】遷移金属錯体と有機アルミニウム化合物
とから得られる均一系触媒を用いて、低圧においてオレ
フィン重合体(共重合体を含む)が得られることはすで
に公知であり、チーグラー触媒の反応機構の研究等に多
く利用されている。しかし、その重合活性は極めて低い
ため、ポリオレフィンの工業的な生産には、ほとんど使
用されていない。ところが最近ビス(シクロペンタジエ
ニル)ジルコニウムジクロライドとメチルアルモキサン
とから成る可溶性触媒を使用することにより、非常に高
い重合活性が得られる(特開昭58−19309号公
報)ことが、知られ、注目をあびている。この触媒系
は、遷移金属化合物あたりの重合性が非常に高いことに
加うるに、水素に対する感受性が極めて高く、低分子量
のポリエチレン(いわゆるワックス)を作るのに適して
おり、又、エチレンとプロピレンとのランダム共重合体
が得られる等の性能を有しており実用的価値が非常に高
い。ところが、この触媒系を、実質的にポリマー粒子の
形成下に重合を行ういわゆる「スラリー重合」または
「気相重合」に用いた場合、粗大ポリマーの生成、ポリ
マーの嵩密度の低下、ポリマーの反応器壁への付着及び
それによる伝熱係数の低下等種々の問題が生じ、安定運
転は困難である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述の欠点
が改良され、オレフィンのスラリー重合又は気相重合に
用いた場合、高活性でポリマーの付着等が無く、安定的
にポリオレフィンを製造することができる触媒系を提供
することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に鋭意検討した結果、(A) 一般式(シクロペンタジ
エニル)2 MRm 2-m (m=0〜2、M=Ti又はZ
r、Rは炭素数1〜6個のアルキル基、Xはハロゲン原
子)で示される遷移金属化合物及び(B) トリアルキ
ルアルミニウムと水との反応生成物とを(C) 表面積
10m2 /g以上、平均細孔径50Å以上、粒子径10
0μm以上の無機酸化物担体に担持させてなる触媒系を
用いることによって、上記目的が達成されることを見出
し、本発明に到達した。特定の遷移金属化合物と活性剤
化合物の両者を多孔質担体に担持して反応器に供給する
ことによってオレフィンをスラリー重合あるいは気相重
合するとポリマーの付着等が防止出来、安定運転が可能
になることは、予期しえない事であった。
【0005】本発明において使用される遷移金属化合物
は、一般式(シクロペンタジエニル)2 MR’m 2-m
で示される化合物であり、メタロセン化合物の名称で既
に知られているとおり、Mは遷移金属たとえばチタン又
はジルコニウムであり、R’は炭素数1〜6個のアルキ
ル基であり、Xはハロゲン原子であり、mは0〜2の数
でありシクロペンタジエニル基は触媒性能に悪影響を与
えない適宜の置換基を含有しうる。その好適なものの代
表例としては、ビスシクロペンタジエニルジルコニウム
ジクロライド及びビスシクロペンタジエニルチタニウム
ジクロライドがあげられる。本発明において触媒成分の
1つとしてトリアルキルアルミニウムと水との反応生成
物を使用するが、トリアルキルアルミニウムの具体例と
しては、トリメチルアルミニウム、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
ルアルミニウム又は、これらの混合物があげられる。特
に好ましい結果は、トリメチルアルミニウムを使用した
場合に達成される。トリアルキルアルミニウムと水との
反応は、縮合反応であり、得られる生成物は、反応両成
分のモル比や反応条件によって変わるが、一般式
【0006】
【数1】
【0007】(式中、R2 は炭素数1〜6個のアルキル
基、nは1又はそれ以上の整数である。)で表される縮
合物又はその混合物である。上記の反応は、トルエンの
如き不活性炭化水素溶媒に溶かしたトリアルキルアルミ
ニウムへ所定量の水を徐々に加え、必要に応じ少し加温
することによって容易に行うことができるが、硫酸銅・
5水和物硫酸亜鉛・7水和物などの結晶水を利用して行
うこともできる。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、0.1〜1.5モル比であり、
好ましくは、0.5〜1.2モル比である。
【0008】本発明に使用される無機酸化物担体は、周
期律表第IIa族、IIIa族、IXa族およびIXb族の金属の
酸化物であり、具体例としては、シリカ、アルミナ、シ
リカアルミナ、マグネシア、チタニアなどがあげられ
る。これらの酸化物はその種類および製法によりその性
状は異なるが、本発明に用いられる担体は、表面積10
2 /g以上、平均細孔径が50Å以上、粒子径が10
0μm以下のものである。又、これらの担体を本発明の
目的に用いるためには、表面の吸着水や水酸基は極力少
ないことが好ましく、そのためには、高温で焼成処理を
することが必要である。焼成温度は、500〜800℃
が好ましく、500℃以下では表面の水酸基を十分に減
らすことが出来ず、又、800℃以上では焼結が起こ
り、細孔が破壊されるため好ましくない。本発明におい
て特に好ましい結果は、500〜800℃で焼成したシ
リカ又はアルミナを用いた場合に得ることができる。
【0009】無機酸化物担体に遷移金属化合物(A)及
びトリアルキルアルミニウムと水との反応生成物(B)
とを担持するにあたり、これらの両成分を同時に担持し
てもよく、一方を担持した後に、もう一方の成分を担持
してもよい。又、両成分の担持割合は、遷移金属化合物
1モルに対し、トリアルキルアルミニウムと水との反応
生成物を30モル(Al/M≧30)以上使用すること
が好ましく、これ以下では充分な活性が得られない。無
機酸化物担体に上記両成分を担持する方法は、不活性溶
媒に両成分(もしくは、一方の成分)を溶解させ、次い
でこの溶液に担体を混合することにより、含浸担持する
ことができる。担持温度は、一般には、100℃以下で
あり、0〜40℃が好ましい。このようにして得られた
固体触媒成分は、不活性溶媒を用いて数回洗浄し、その
ままスラリーとしてまたは、乾燥した後に粉末化して使
用する。
【0010】本発明に係る触媒系を用いて実質的にポリ
マー粒子の形成下に行う重合は、いわゆるスラリー重合
または気相重合である。スラリー重合の場合に使用する
溶媒としては、たとえば、ブタン、イソブタン、ペンタ
ン、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン等の不活性炭
化水素の単独または混合物である。また、α−オレフィ
ンをそのまま溶媒として使用することもできる。重合温
度は、一般には−10℃ないし150℃であり、実用的
には0℃〜100℃である。気相重合は実質上溶媒のな
い気相状態で実施され、反応器としては、流動床攪拌槽
など公知のものを使用できる。重合温度は通常0〜15
0℃であり、好ましくは、20〜100℃である。
【0011】チーグラー触媒重合においては、遷移金属
化合物と液状の活性剤化合物の両者を重合反応器に供給
して、重合を実施するのが一般的であるが、本発明にお
いては、無機酸化物担体に担持されたトリアルキルアル
ミニウムと水との反応物以外には、追加の活性剤化合物
を重合反応器に供給しない方が好ましい。本発明におけ
るポリオレフィンとは、ポリエチレン、エチレンと他の
α−オレフィンとの共重合体及びα−オレフィンの単独
重合体などであるが、本発明の効果は、ポリエチレン及
びエチレンと他のα−オレフィンとの共重合体を製造す
る際に特に発揮される。使用されるα−オレフィンの代
表例としては、プロピレン、ブテン−1、ヘキセン−
1、4−メチルペンテン−1があげられる。
【0012】
【実施例】以下、実施例によって、本発明をさらにくわ
しく説明する。なお、実施例および比較例においてメル
ト・フロー・インデックス(以下「MFI」と言う)は
JIS K−6758にもとづき、温度が230℃、荷
重が2.16Kgの条件で測定し、共重合体中のエチレ
ン含量CEは赤外吸収スペクトル法で測定した。又、融
点は、パーキンエルマー社製のOSCII型走査型示差熱
分析装置を用いて測定した。
【0013】実施例1トリアルキルアルミニウム化合物と水との反応 窒素置換した300mlの三ッ口フラスコ中に60ml
のトルエンと60mmolのトリメチルアルミニウムを
加え、−30℃で30mmolの水を滴下する。添加後
温度を徐々に上昇して、40℃で10時間攪拌を続け、
反応を完結させて、反応生成物を得た。固体触媒成分の製造 窒素置換した300mlの三ッ口フラスコ中に、ビスシ
クロペンタジエニルジルコニウムジクロライドのトルエ
ン溶液(0.02mol/l)50mlとトリメチルア
ルミニウムと水との反応生成物50mmolを加えた。
そこへ、800℃で焼成処理をしたSiO2 (富士デビ
ソン社#952:表面積350m2 /g、平均細孔径2
00Å、粒子径76μm)5gを加え、5時間攪拌を続
けた後、トルエンで数回洗浄することにより、固体触媒
成分を得た。固体触媒成分1g中には、Zr9mg、A
l140mgを含んでいた。エチレンの重合 3lのステンレス製のオートクレーブにイソブタン2
l、上記固体触媒成分を2g入れ、内温を70℃に昇温
した。ついで水素をゲージ圧で3kg/cm2 加え、さ
らにエチレンを圧入し、エチレン分圧を10kg/cm
2 となるように保ちながら、1時間重合を行った。つい
で内容ガスを系外に放出することにより、重合を終結し
た。その結果、175gの白色粉末状重合体が得られ
た。なお、オートクレーブ中へのポリマーの付着は全く
見られなかった。この重合体の分子量をGPCにて測定
したところ、Mw=6000であった。
【0014】実施例2エチレンとプロピレンとの共重合 窒素置換した3lのステンレス製オートクレーブに、実
施例1で得られた固体触媒成分を2g入れ、ついでプロ
ピレン700gを加え、内温を30℃まで昇温する。つ
いで、エチレンを圧入して、エチレン濃度を10モル%
(プロピレンに対して)に保つように供給しながら、1
時間重合を継続した。ついで、エチレンの供給を止め、
内容ガスを系外に放出することにより、重合を終結し
た。その結果182gの粒状の重合体が得られた。又、
オートクレーブ内へのポリマーの付着は全く無かった。
得られた重合体は、MFI=1.3、CE=68%、融
点=45℃のランダム共重合体であった。
【0015】実施例3トリアルキルアルミニウムと水との反応 窒素置換した300mlの三ッ口フラスコに硫酸銅・5
水和物を100mmolを入れ、トルエン100mlに
懸濁させる。ついでトリメチルアルミニウム300mm
olを30℃で加え、その温度で48時間反応を続け
る。ついで、この反応物をガラスフィルターにより、濾
別することによって、反応生成物の溶液を得た。トルエ
ンを蒸留により除去したところ、8.2gの白色結晶が
得られた。 固体触媒成分の製造 トリメチルアルミニウムと水との反応生成物を上記方法
で得られたものを用いた以外は、実施例1と同様にし
て、固体触媒成分を得た。固体触媒成分1gあたりZr
9.2mg、Al155mgを含んでいた。エチレンの重合 上記で得られた固体触媒成分を1gを用いた以外は、実
施例1と同様にしてエチレンの重合を行った。その結
果、オートクレーブには、ポリマーの付着は全く無く、
白色粉末状重合体が283g得られた。GPCによるM
w=5600であった。
【0016】実施例4 実施例3において、ビスシクロペンタジエニルジルコニ
ウムジクロライドの代わりに、ビスシクロペンタジエニ
ルチタニウムジクロライドを用いた以外は、実施例3と
同様に固体触媒成分を得た。この固体触媒成分1gあた
り、Ti 4.8mg、Al 180mgを含んでい
た。エチレンとプロピレンとの共重合 上記で得られた固体触媒成分2gを用いた以外は、実施
例2と同様にして、エチレンとプロピレンとの共重合を
行った。その結果、オートクレーブには、ポリマーの付
着は全く無く、白色粒状の重合体が126g得られた。
得られた重合体は、MFI=0.8、CE=70%、融
点=50℃のランダム共重合体であった。
【0017】実施例5エチレンとブテン−1との共重合 窒素置換した3lのステンレス製オートクレーブに、実
施例3で得られた固体触媒成分を1g、イソブタン2l
を入れ、内温を70℃に昇温した。ついで、ブテン−1
を90g仕込み、つづいて、エチレンを分圧が5kg/
cm2 になるまで圧入した。エチレンをその圧力を維持
するように供給しながら、1時間重合を行った。ついで
内容ガスを系外に放出することにより、重合を終結し
た。その結果、オートクレーブにはポリマーの付着は全
く無く、白色粉末状の重合体が195g得られた。この
重合体のMFEは1.5、密度は0.921g/ccで
あった。
【0018】実施例6 実施例3においてビスシクロペンタジエニルジルコニウ
ムジクロライドの代わりに、ビスシクロペンタジエニル
ジルコニウムジメチルを用いた以外は、実施例3と全く
同様に固体触媒成分を得た。この固体触媒成分1gあた
り、Zr12.3mg、Al 172mgを含んでい
た。エチレンとプロピレンとの共重合 上記で得られた固体触媒成分2gを用いた以外は、実施
例2と全く同様にして、エチレンとプロピレンとの共重
合を行った。その結果、オートクレーブにはポリマーの
付着は全く無く、白色粒状重合体は223g得られた。
この重合体にはMFI=0.5、CE=66%、融点=
47℃のランダム共重合体であった。
【0019】実施例7エチレンの重合 窒素置換した内容積3lのステンレス製オートクレーブ
に、高密度ポリエチレンの粉末を300g装入し、90
℃で1時間減圧乾燥した。ついで、窒素下で常圧に戻
し、系中の温度を70℃に昇温した。そこへ、実施例1
で得られた固体触媒成分を1g加え、つづいてエチレン
を分圧が10kg/cm2 になるまで圧入した。エチレ
ンをその圧力を維持するように供給しながら、1時間重
合を行った。ついで、内容ガスを系外に放出することに
より、重合を終結した。その結果オートクレーブにはポ
リマーの付着は全く無く、白色粉末状の重合体が95g
(高密度ポリエチレン粉末300gを差し引いた量)得
られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の重合工程を明瞭にするためのフロー
チャート図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A) 一般式(シクロペンタジエニル)
    2 MRm 2-m (M=Ti又はZr,Rは炭素数1〜6
    個のアルキル基、Xはハロゲン原子、m=0〜2の数)
    で示される遷移金属化合物及び(B) トリアルキルア
    ルミニウムと水との反応生成物とを(C) 表面積10
    2 /g以上、平均細孔径50Å以上、粒子径100μ
    m以上の無機酸化物担体に担持してなるオレフィン重合
    触媒。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6035007A (ja) * 1983-06-06 1985-02-22 エクソン・リサ−チ・アンド・エンジニアリング・カンパニ− ポリオレフインの密度及び分子量を調節するための方法と触媒
JPS6035006A (ja) * 1983-06-06 1985-02-22 エクソン・リサ−チ・アンド・エンジニアリング・カンパニ− 反応器ブレンドポリオレフインの製造方法及びその触媒

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