JPH1060040A - チーグラー/ナッタタイプの触媒組成物 - Google Patents
チーグラー/ナッタタイプの触媒組成物Info
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- JPH1060040A JPH1060040A JP9148848A JP14884897A JPH1060040A JP H1060040 A JPH1060040 A JP H1060040A JP 9148848 A JP9148848 A JP 9148848A JP 14884897 A JP14884897 A JP 14884897A JP H1060040 A JPH1060040 A JP H1060040A
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Abstract
点を持たず、しかも得られる重合体の立体特異性および
高度の生産性において優れているチーグラー/ナッタタ
イプの触媒組成物を開発し、提供すること。 【解決手段】 活性組成分として、(a)チタン化合
物、マグネシウム化合物、ハロゲン、担体としての無機
酸化物および電子供与体化合物としてのカルボン酸エス
テルを含有するチタン含有固体組成分、および助触媒と
しての(b)アルミニウム化合物、および(c)選択的
に、さらに他の電子供与体化合物を含有し、使用される
上記無機酸化物が、1から6のpH値、5から200μ
mの平均粒径、1から20μmの平均一次粒子粒径、
0.1から20μmの孔隙、条溝および5から30%の
範囲の全粒子容積マクロシェアを有することを特徴とす
る、チーグラー/ナッタタイプの触媒組成物。
Description
タタイプの触媒組成物に関する。
方法、この触媒組成物を使用してプロピレン重合体を製
造する方法、これにより得られる重合体およびこの重合
体から成形されるフィルム、繊維、その他の成形体に関
する。
は、ことにヨーロッパ特願公開14523号、2342
5号、45975号、195497号各公報から公知で
ある。この触媒組成物は、ことにC2 −C10アルケン−
1を重合させるために使用され、ことに多価のチタン、
アルミニウムハロゲン化物および/またはアルキル、さ
らに電子供与体化合物、ことに珪素化合物、エーテル、
カルボン酸エステル、ケトンおよびラクトンを含有し、
チタン組成分と共に使用され、また助触媒として使用さ
れる。
階で製造される。すなわち、まずチタン含有固体組成分
が製造され、次いでこれを助触媒と反応させる。これに
より得られる触媒は、重合用に使用される。
88824号各明細書には、チタン含有固体組成分およ
びアルミニウム化合物の他に、電子供与体化合物として
有機シラン化合物を含有する、チーグラー/ナッタタイ
プの触媒組成物が記載されている。このような触媒組成
物は、ことに高度の立体特異性、すなわち高度のアイソ
タクチック構造を示し、低塩素含有分および良好な形態
的特性、すなわち低い微細粉含有割合を有するプロピレ
ン重合体を、良好な生産性、収率でもたらし得る点にお
いて優れている。
触媒組成物により得られるプロピレン重合体は、依然と
してキシレン、ヘプタン可溶性分を含有しており、若干
の用途、例えば食品分野、公衆衛生分野における使用に
は欠点がある。
は、上述両米国特許明細書に記載されている触媒組成物
を基礎として、キシレン、ヘプタン可溶性含有分に関す
る欠点を持たず、しかも得られる重合体の立体特異性お
よび高度の生産性において優れているチーグラー/ナッ
タタイプの触媒組成物を開発し、提供することである。
は、特許請求の範囲第1項に定義されている、活性組成
分として、(a)チタン化合物、マグネシウム化合物、
ハロゲン、担体としての無機酸化物および電子供与体化
合物としてのカルボン酸エステルを含有するチタン含有
固体組成分、および助触媒としての(b)アルミニウム
化合物、および(c)選択的に、さらに他の電子供与体
化合物を含有し、使用される上記無機酸化物が、1から
6のpH値、5から200μmの平均粒径、1から20
μmの平均一次粒子粒径、0.1から20μmの孔隙、
条溝および5から30%の範囲の全粒子容積マクロシェ
アを有することを特徴とする、チーグラー/ナッタタイ
プの触媒組成物により達成されることが、本発明者らに
より見出された。
体組成分(a)の他に、さらに他の助触媒、すなわちア
ルミニウム化合物(b)および電子供与体化合物(c)
を含有する。
くは4価チタンのハロゲン化物、好ましくは塩化物、こ
とにチタンテトラクロリドを使用して製造され得る。チ
タン含有固体組成分は、さらに担体を含有する。
グネシウム化合物を使用して製造され得る。この目的に
適するマグネシウム化合物は、ことにハロゲン化マグネ
シウム、マグネシウムアルキル、マグネシウムアリー
ル、さらにマグネシウムアルコキシおよびマグネシウム
アリールオキシ各化合物であるが、ことにマグネシウム
ジクロリド、マグネシウムジブロミドおよびマグネシウ
ム−ジ(C1 −C10アルキル)化合物が好ましい。チタ
ン含有固体組成分は、さらにハロゲン、ことに塩素また
は臭素を含有する。
子供与体化合物、例えば単官能性もしくは多官能性のカ
ルボン酸、カルボン酸無水物、カルボン酸エステル、さ
らにケトン、エーテル、アルコール、ラクトン、さらに
オルガノ燐化合物、オルガノ珪素化合物を含有する。チ
タン含有固体組成分(a)が含有する、有利な電子供与
体化合物は、下式II
−C10アルコキシを意味するか、または合体して酸素原
子を意味する場合のフタル酸誘導体である。ことに好ま
しい電子供与体化合物は、X、YがそれぞれC1 −C8
アルコキシ、例えばメトキシ、エトキシ、プロピルオキ
シまたはブチルオキシを意味する場合のフタル酸エステ
ルである。
供与体化合物として好ましいのは、さらに3ないし4員
の、置換もしくは非置換、シクロアルキル−1,2−ジ
カルボン酸のジエステル、および置換もしくは非置換ベ
ンゾフェノン−2−カルボン酸のモノエステルである。
これらエステルに使用されるヒドロキシ化合物は、エス
テル化反応に慣用されているアルコール、例えばC1 −
C15アルカノール、C5 −C7 シクロアルカノール(C
1 −C10アルキルを持っていてもよい)、さらにC6 −
C10フェノールである。
公知の方法で製造され得る。この方法は、ことにヨーロ
ッパ特願公開45975号、45977号、86473
号、171200号、英国特願公開2111066号各
公報、米国特許4857613号、同5288824号
各明細書に記載されている。
ことに以下の2工程方法で製造されるのが好ましい。
pH値、5から200μm、ことに20から70μmの
平均粒径、0.1から10cm3 /g、ことに1.0か
ら4.0cm3 /gの孔隙容積、10から1000m2
/g、ことに100から500m2 /gの比表面積を有
する無機酸化物を、マグネシウム含有化合物の液状アル
カン溶液と混合し、この混合物を10から120℃で、
0.5から5時間撹拌する。担体1モルに対して、0.
1から1モルのマグネシウム化合物を使用するのが好ま
しい。次いで、混合物を継続的に撹拌しながら、ハロゲ
ンもしくはハロゲン化水素、ことに塩素もしくは塩化水
素を、マグネシウム含有化合物に対して少なくとも2倍
モル、好ましくは5倍モル過剰量で添加する。約30か
ら120分後に、この反応混合物を、10から150℃
において、C1 −C8 アルカノール、ことにエタノー
ル、3価ないし4価チタンのハロゲン化物もしくはアル
コキシド、ことにチタンテトラクロリドおよび電子供与
体化合物と混合する。使用量は、第1工程で得られた固
体分中のマグネシウムに対して、3価もしくは4価チタ
ンが1から5モル、電子供与体化合物が0.01から1
モル、ことに0.1から0.5モルである。この混合物
を10から150℃で少なくとも30分間撹拌し、形成
される固体分を濾別し、C7 −C10アルキルベンゼン、
ことエチルベンゼン洗浄する。
程において、100から150℃の温度において、過剰
量のチタンテトラクロリドまたは過剰量の不活性溶媒、
ことにアルキルベンゼンに溶解させたチタンテトラクロ
リド溶液で、数時間抽出する。上記の溶液において、溶
媒は少なくとも5重量%のチタンテトラクロリドを含有
していなければならない。生成物を液状アルカンで洗浄
し、洗浄液中に含有されるチタンテトラクロリド含有分
が2重量%になるまで、洗浄を継続する。
(a)を助触媒と合併して、チーグラー/ナッタタイプ
触媒組成物が得られる。この助触媒にはアルミニウム化
合物(b)が含まれる。
ウム化合物(b)は、トリアルキルアルミニウム、その
1個のアルキル基がアルコキシ基もしくはハロゲン原
子、例えば塩素、臭素により置換されているトリアルキ
ルアルミニウムである。ことに各アルキル基が1から8
個の炭素原子を有するトリアルキルアルミニウム、例え
ばトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、
メチルジエチルアルミニウムが好ましい。
に、助触媒はさらに電子供与体化合物(c)、例えば単
官能性もしくは多官能性カルボン酸、カルボン酸無水
物、カルボン酸エステル、さらにはケトン、エーテル、
アルコール、ラクトン、さらにはオルガノ燐化合物、オ
ルガノ珪素化合物を含む。好ましい電子供与体化合物
(c)は、下式I
もよく、それぞれC1 −C20アルキル、5員、6員また
は7員のシクロアルキル(C1 −C10アルキル基を持っ
ていてもよい)、C6 −C20アリールもしくはアリール
アルキルを意味し、複数のR2 が相互に同じでも異なっ
てもよく、それぞれC1 −C20アルキルを意味し、nが
1、2または3を意味する場合のオルガノ珪素化合物で
ある。ことに好ましい化合物は、R1 がC1 −C8 アル
キルまたは5員、6員または7員のシクロアルキルを、
R2 がC1 −C4 アルキルを、nが1または2を意味す
る場合のオルガノ珪素化合物である。
合物を具体的に示せば、ジメトキシジイソプロピルシラ
ン、ジメトキシイソブチルイソプロピルシラン、ジメト
キシジイソブチルシラン、ジメトキシジシクロペンチル
シラン、ジメトキシイソブチル−s−ブチルシラン、ジ
メトキシイソプロピル−s−ブチルシラン、ジエトキシ
ジシクロペンチルシラン、ジエトキシイソブチルイソプ
ロピルシランである。
(c)は任意の順序で、個々的にまた両者の混合物とし
て使用され得る。本発明方法において、チタン含有固体
組成分(a)は、前述したように、1から6のpH値、
5から200μm、ことに20から70μmの平均粒
径、1から20μm、ことに1から5μmの平均一次粒
径を有する微細粉無機酸化物である。一次粒子は、事前
のスクリーン分級をすることなく、あるいはこの分級を
経たヒドロゲルから磨砕により得られる多孔性酸化物粒
子である。ヒドロゲルは、酸性範囲、すなわち1から6
pH値範囲で形成されるか、または精製の目的で酸性洗
浄液で後処理されたものである。
き微細粉無機酸化物は0.1から20μm、ことに1か
ら15μmの平均径、5から30%、ことに10から3
0%の範囲の全粒子容積マクロシェアを示す孔隙ないし
通溝を有する。さらに、この微細粉無機酸化物は、0.
1から10cm3 /g、ことに1.0から4.0cm3
/gの孔隙容積および10から1000m2 /g、こと
に100から500m2 /gの比表面積を有する。無機
酸化物のpH値は、1から6、ことに2から5である。
ム、チタン、周期表IまたはII主族金属の酸化物であ
って、ことに好ましい無機酸化物は、酸化アルミニウ
ム、酸化マグネシウム、シート珪酸塩のみならず、シリ
カゲル(SiO2 )、ことに噴霧乾燥により得られるシ
リカゲルを含む。またコゲル、すなわち2種類の無機酸
化物の混合物も使用され得る。
担体材料中における触媒活性成分の極めて良好な分布が
もたらされる。また、酸化物表面の酸性中心は、触媒組
成分、ことにマグネシウム化合物にさらに均一なローデ
ィングをもたらす。またこのような孔隙、条溝で充満さ
れた酸化物材料は、モノマーおよび助触媒の拡散的な供
給に、従って重合の動力学的機構にも積極的な効果を及
ぼす。このような無機酸化物微細粉は、ことに磨砕さ
れ、適当に分級され、水ないし脂肪族アルコールでスラ
リー状になされたヒドロゲルの噴霧乾燥により得られ
る。噴霧乾燥の間に、必要な1から6のpH値も、適当
な酸性一次粒子懸濁液によりもたらされ得る。このよう
な無機酸化物微細粉は、商業的に入手することも可能で
ある。
(a)中において、その1モルごとに0.1から1.0
モル、ことに0.2から0.5モルのマグネシウム化合
物が存在するような量で含有されるのが好ましい。
分(c)は、チタン含有固体組成分(a)に対して、順
次作用させるだけでなく、同時に作用させることもでき
る。これは、通常、0から150℃、ことに20から9
0℃、1から100バール、ことに1から40バールで
行われる。
ルミニウム化合物(b)におけるアルミニウムと、チタ
ン含有固体組成分(a)におけるチタンとの原子割合が
10:1から800:1、ことに20:1から200:
1、アルミニウム化合物(b)と、電子供与体化合物
(c)とのモル割合が1:1から250:1、ことに1
0:1から80:1となるような量で使用される。
ン−1の重合体を製造するために使用される。ことにプ
ロピレンとエチレンの重合体、すなわち、エチレン単独
重合体、プロピレン単独重合体、エチレンおよびプロピ
レンと他のC2 −C10アルケン−1との共重合体を製造
する場合に特に適する。この共重合体におけるプロピレ
ン単量体および/またはエチレン単量体の割合は、少な
くとも50モル%とする。
のは、例えばエチレン、プロピレン、1−ブテン、1−
ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテ
ン、ことにエチレン、プロピレン、1−ブテンを意味す
る。
た単独重合体、共重合体だけではなく、他のC2 −C10
アルケン−1、例えば1−ブテン、1−ペンテン、1−
ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテンの単独重合体、
共重合体を製造するためにも使用され得る。
体、すなわち、50から100モル%のプロピレン、0
から50モル%、ことに0から30モル%のエチレン、
および0から20モル%、ことに0から10モル%のC
4 −C10アルケン−1から構成される重合体の製造にこ
とに有利に使用される。上記各モル%の合計は常に10
0とする。
体の製造は、その重合のために慣用されている反応器中
において、バッチ式で、好ましくは連続的に懸濁重合法
で、好ましくは気相重合法で行われる。適当な反応器と
しては、連続撹拌反応器であって、適当な撹拌手段によ
り撹拌状態に維持される重合体微細粉固体床を形成する
ものが好ましい。もちろん、重合反応は、複数の反応器
を直列に接続したカスケードにより行われ得る。反応時
間は、それぞれの反応条件に応じて相違するが、一般的
に0.2から20時間、ことに0.5から10時間の範
囲である。
00バールで行われるが、ことに40から100℃の温
度、10から50バールの圧力が好ましい。生成ポリア
ルケン−1の分子量は、重合技術において慣用されてい
る制御剤、例えば水素の添加により、広い範囲にわたっ
て制御され得る。さらに、不活性溶媒、例えばトルエ
ン、ヘキサン、あるいは不活性ガス、例えば窒素、アル
ゴン、あるいは少量のポリプロピレン粉末なども使用さ
れ得る。本発明の触媒組成物を使用して得られるプロピ
レンの単独重合体、共重合体は、20000から500
000の平均分子量、0.1から100g/10分、こ
とに0.5から50g/10分のメルトフローインデッ
クス(DIN53735により230℃、負荷2.15
kgで測定)を示す。
比べて高い生産性およびことに気相重合の場合において
改善された立体特異性を示す。従って、得られる重合体
も高い嵩密度、低減されたキシレン可溶性分および残留
塩素分を示す。さらに重合体のヘプタン可溶性分も低減
される。
重合体の良好な機械特性の故に、この重合体は、フィル
ム、繊維およびその他の成形体を製造するのに適する。
m3 /gの孔隙容積、260m2 /gの比表面積を有す
るシリカゲル(SiO2 )の微細粉を、n−ブチルオク
チルマグネシウムのヘプタン溶液と混合した(SiO2
1モルに対してマグネシウム化合物0.3モルの割
合)。なおシリカゲル微細粉のpH値は7.0、平均一
次粒子粒径は3−5μm、孔隙、条溝径は3−5μm、
全粒子容積のマクロシェアは15%であった。この溶液
を95℃において10分間撹拌し、次いで20℃まで冷
却し、この温度で有機マグネシウム化合物に対して10
倍モル量の塩化水素を導通した。80分後に、この反応
生成物を、絶えず撹拌しながら、マグネシウム1モルに
対して3モルの量割合のエタノールと混合した。この混
合物を80℃において0.5時間撹拌し、次いでそれぞ
れマグネシウム1モルに対して7.2モルのチタンテト
ラクロリドおよび0.5モルのジ−n−ブチルフタラー
トと混合した。これを100℃で1時間撹拌し、生成固
体分を濾別し、エチルベンゼンで反覆洗浄した。
タンテトラクロリドの10容量%濃度のエチルベンゼン
溶液で3時間にわたって抽出した。次いで固体生成物を
濾別し、抽出液のチタンテトラクロリド含有分が0.3
%になるまでn−ヘプタンで洗浄した。
通りであった。
析(シリカゲル粒子の粒度分布)により、孔隙容積およ
び比表面積は、DIN66131による窒素吸収、DI
N66133による水銀多孔度計測によりそれぞれ測定
した。また一次粒子の平均粒度、孔隙、条溝径およびそ
の容積マクロシェアは、走査電子顕微鏡、電子プローブ
マイクロアナライザーにより測定した(それぞれシリカ
ゲル粒子表面および粒子横断面において)。シリカゲル
のpH値は、1977年、ニューヨークのプレナムプレ
ス社刊、S.R.モリソンの「ザ、ケミカル、フィジッ
クス、オブ、サーフェス」130、131頁に記載の方
法で測定した。
応器中において、分子量制御剤としての水素の存在下
に、気相で行われた。
存在下、28バール、70℃において、気相反応器中に
導入した。重合は上記対比例A(a)に記載されたチタ
ン含有固体組成分(1)を使用し、1.5時間の滞留時
間で行われた。チタン含有固体組成分(1)を100m
g、トリエチルアルミニウムを10ミリモル、助触媒と
してのジメトキシイソブチルイソプロピルシランを1ミ
リモル使用した。
合体は12.2g/10分のメルトフローインデックス
(DIN53735により、230℃、負荷2.16k
gで測定)を示した。
5、全粒子における孔隙、条溝容積マクロシェアが15
%の酸性シリカゲルを基礎として得られたものであるこ
とを除いて、対比例Aと同様の処理を反覆した。
ェアが25%の酸性シリカゲルを基礎として得られたチ
タン含有固体組成分(a)を使用した点を除き、対比例
Aと同様の処理を反覆した。
ェアが1%の中性シリカゲルを基礎として得られたチタ
ン含有固体組成分(1)を使用した点を除き、対比例A
と同様の処理を反覆した。
対比例AおよびBにおいて使用された触媒組成物の生産
性と、それぞれの場合に得られたプロピレン単独重合体
のキシレン可溶性分(重合体の立体特異性の測定)、ヘ
プタン可溶性分(同上)、塩素分の量割合、微細粉(粒
径0.125mm以下)の割合およびメルトフローイン
デックス(MFI)(DIN53735により、230
℃、荷重2.16kgで測定)を示す。表中には、さら
に全粒子における孔隙、条溝容積のマクロシェアおよび
シリカゲルのpH値が示される。
を比較すれば、本発明による触媒組成物が、はるかに高
度の生産性を示し、しかもこれを使用して得られるプロ
ピレン重合体が、明確な立体特異性の増大(キシレン可
溶性分、ヘプタン可溶性分の低減)、残留塩素分の低減
および嵩密度の増大を示すことが明らかである。
Claims (9)
- 【請求項1】 活性組成分として、 (a)チタン化合物、マグネシウム化合物、ハロゲン、
担体としての無機酸化物および電子供与体化合物として
のカルボン酸エステルを含有するチタン含有固体組成
分、および助触媒としての(b)アルミニウム化合物、
および(c)選択的に、さらに他の電子供与体化合物を
含有し、使用される上記無機酸化物が、1から6のpH
値、5から200μmの平均粒径、1から20μmの平
均一次粒子粒径、0.1から20μmの孔隙、条溝およ
び5から30%の範囲の全粒子容積マクロシェアを有す
ることを特徴とする、チーグラー/ナッタタイプの触媒
組成物。 - 【請求項2】 使用される上記無機酸化物が、1から5
μmの平均粒径および10から30%の範囲の全粒子容
積マクロシェアを示す孔隙、条溝を有することを特徴と
する、請求項(1)の触媒組成物。 - 【請求項3】 上記無機酸化物が、珪素、アルミニウ
ム、チタンまたは周期表IまたはII主族金属の酸化物
であることを特徴とする、請求項(1)または(2)の
触媒組成物。 - 【請求項4】 上記無機酸化物が、噴霧乾燥されること
を特徴とする、請求項(1)から(3)のいずれかの触
媒組成物。 - 【請求項5】 上記無機酸化物が、2から5のpH値を
有することを特徴とする、請求項(1)から(4)の触
媒組成物。 - 【請求項6】 上記無機酸化物が、シリカゲル(SiO
2 )であることを特徴とする、請求項(1)から(5)
のいずれかの触媒組成物。 - 【請求項7】 上記請求項(1)から(6)のいずれか
の触媒組成物を使用することを特徴とする、チーグラー
/ナッタタイプの触媒組成物の存在下、20から150
℃の温度、1から100バールの圧力下において、C2
−C10アルケン−1および選択的に他のコモノマーを重
合させることによりC2 −C10アルケン−1の重合体を
製造する方法。 - 【請求項8】 使用されるC2 −C10アルケン−1がプ
ロピレンであることを特徴とする、請求項(7)の方
法。 - 【請求項9】 請求項(8)の方法により製造されるプ
ロピレン重合体。
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