JPH1171420A - オレフィン重合用触媒成分 - Google Patents

オレフィン重合用触媒成分

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JPH1171420A
JPH1171420A JP10192881A JP19288198A JPH1171420A JP H1171420 A JPH1171420 A JP H1171420A JP 10192881 A JP10192881 A JP 10192881A JP 19288198 A JP19288198 A JP 19288198A JP H1171420 A JPH1171420 A JP H1171420A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 “スラリー”または“気相”オレフィン重合
に有効な触媒成分を提供する。 【解決手段】 4族金属の有機金属錯体(シクロペンタ
ジエニル型配位子とホスフィンイミン配位子を有する)
と微粒子担体より成る触媒が有効であることを発見し
た。この触媒成分は、アルミノキサン又は所謂“実質的
に非配位アニオン”のような活性化剤と組み合わせた時
に優れた触媒系になる。好適な実施態様では、有機金属
錯体と活性化剤を共に微粒子状担体に沈積させている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オレフィンの重合
に有用な、担体に保持されたホスフィンイミン−シクロ
ペンタジエニル触媒成分に関するものである。この触媒
成分は、特にスラリー又は気相重合法に有効である。
【0002】
【従来の技術】遷移金属(メタロセン)のビスη5 シク
ロペンタジエニル錯体に基づくオレフィン重合触媒及び
モノη5 シクロペンタジエニル錯体(しばしばメタロセ
ンとも呼ばれていた)に関連するオレフィン重合触媒の
使用は、現在では広く知られている。所謂“チグラー・
ナッタ”重合触媒と共に用いた、従来のアルミニウムア
ルキル及び/又はアルミニウムアルキルハライド活性化
剤は、通常は高度に活性化した触媒を提供しないが、前
記の錯体はこれらの活性化剤により活性化可能である。
【0003】カミンスキー教授とシン教授は、アルモキ
サンが均質重合系におけるジルコノセンに対し優れた活
性化剤であることを発見した。しかし、カミンスキー教
授とシン教授が報告した触媒系は、通常非常に過剰のア
ルモキサン(モルベースで、過剰のアルミニウムと遷移
金属の比が10,000/1のような)を含有した。
【0004】保持触媒に対して前記のように非常に過剰
のアルミニウムの使用が、工業的に実用的であることは
判っていなかった。とりわけ、大量のアルモキサンを保
持することは困難であった。保持形態の触媒で用いる少
ない量の保持アルミノキサンは、触媒系のアルミニウム
/遷移金属(“Al/M”)比を増加させる効果を有し
ている。判りやすく言えば、Al/M比を維持するため
に、金属濃度を実行不能なほどに低水準に近付け、保持
アルモキサン量を確保する必要があった。ウエルボンと
ターナーは、低Al/M比である保持カミンスキー/シ
ン触媒の数形態を開示している(例えば、米国特許第
4,897,455号と第5,077,255号を参
照)。
【0005】ラトキーとターナーは、引き続いて、所謂
“実質的非配位アニオン”を使用してビス−Cpメタロ
センを活性化することに関する非常に素晴らしい発明を
行った(米国特許第5,153,157号と第5,19
8,401号に開示するように)。本発明は、シクロペ
ンタジエニル型配位子とホスフィンイミン配位子(“ホ
スフィンイミン錯体”)をもつ4族の金属の有機金属錯
体を含む触媒成分に関する。
【0006】同様なホスフィンイミン錯体を解説した文
献には次のものがある:シクロペンタジエニルチタニウ
ムとアリールジアセニド又はホスフィンイミナト配位子
との錯体、J.R.デイルウオース、Journal of Organomet
allic Chemistry 、159(1978)47-52;(η5 ペンタメチ
ルシクロペンタジエニル)と(η5 エチルテトラメチル
シクロペンタジエニル)チタントリフロライドを用いた
合成と反応、マンシューら、Chem.Ber. 、1993 136、91
3-919;チタンとシリル化アミノイミノホスフォラン及び
スルホジイミド配位子との新規錯体、R.ハッセルブリン
グら、Zeitschrift fur anorganische undallgemeine C
hemie 、619(1993)1543-1550;チタンのホスファンイミ
ナト錯体、CpTiCl2 (NPMe 3 ) 、[TiCl 3 (NPMe 3)]
2 、Ti2 Cl5 (NPMe 2 Ph) 3 と[Ti 3 Cl6 (NPMe 3 )
5 ][BPh]を用いた合成と結晶構造、T.ルーベンスタール
ら、Zeitschrift fur anorganischeund allgemeine Che
mie 、620(1994)1741-1749; とアミノビス(ジオルガニ
ルアミノ)ホスファンの合成と反応性、G.シックら、Ch
em.Ber. 、1996、129 、911-917
【0007】上記技術は関連錯体の幾つかを、そして一
例においては活性化剤と組み合わせた錯体を開示する
が、前記技術はオレフィンの重合、と特に保持形態の錯
体を用いたオレフィンの重合を開示していない。
【0008】1996年11月マックギル大学における
IDW会議で、ウインザー大学化学・生化学部、J.C.ス
チュワートと D.W. ステファンによるポスター発表は、
或る種のシクロペンタジエニル−ホスフィンイミン触媒
を用いたエチレンの重合を開示している。しかし、ポリ
エチレン/ミリモル/時間のグラムで表した生産高(例
えば、生産性又は活性)は、本発明の触媒を用いて得ら
れた生産高に比べて数等級劣っている。前記ポスター発
表は、本発明の保持触媒成分の使用、又は室温以上での
重合、又は工業的利用を可能にした生産性/活性の結果
を開示していない。
【0009】米国特許第5,625,016号(199
7年4月29日発行、エクソンケミカル特許会社に譲
渡)は、非架橋4族の金属、嵩高い(置換)モノシクロ
ペンタジエニル配位子、ユニネガテイブの嵩高い基15
配位子と2つのユニネガテイブな活性化反応性配位子よ
り製造した触媒系の存在下で、オレフィンの重合、特に
エチレン・プロピレンゴムまたはエチレン・プロピレン
・ジエンモノマーコポリマーを開示している。この特許
の開示は、基15配位子がアミド配位子であることを教
示している。しかし、前記米国特許はホスフィンイミン
配位子の使用を教示又は示唆していない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、スラ
リー重合又は気相重合に適し、生産性に優れた、オレフ
ィン重合用触媒成分を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、 (a)(i)Ti、HfとZrから選ばれる4族の金属 (ii)シクロペンタジエニル型配位子 (iii )ホスフィンイミン配位子 (iv)2つの1価配位子 を含む有機金属錯体、と (b)微粒子状担体を含むオレフィン重合用触媒組成物
を提供する。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の有機金属錯体はシクロペ
ンタジエニル配位子を含む。本明細書で用いる用語“シ
クロペンタジエニル”は、環中に非局在化した結合を有
し、通常η5−共有結合で4族の金属(M)に結合して
いる5員炭素環を言う。
【0013】非置換シクロペンタジエニル配位子では、
水素が環の各炭素に結合している。(また、“シクロペ
ンタジエニル型”配位子は、水素化および置換シクロペ
ンタジエニルを含み、後に本明細書中で詳細に議論す
る。)
【0014】さらに特別な用語として、本発明の“4族
の金属錯体”(ここでは“4族の金属錯体”又は“4族
OMC”と呼ぶ)は、式:
【化2】 〔式中、MはTi、ZrとHfより成る群から選ばれ;
nは1または2であり;Cpは非置換であるか又は5つ
までの置換基で置換されたシクロペンタジエニル型配位
子であり、該置換基は、(1)C1-10ヒドロカルビル基
または一緒にして環を形成し得る2つのヒドロカルビル
基(そして該ヒドロカルビル置換基又はシクロペンタジ
エニル基は、非置換であるか又はさらにハロゲン原子、
1-8 アルキル基、C1-8 アルコキシ基、C6-10アリー
ルまたはアリールオキシ基で置換されてもよく)、
(2)アミド基(非置換であるか又は2つまでのC1-8
アルキル基で置換されている)、(3)ホスフィド基
(非置換であるか又は2つまでのC 1-8 アルキル基で置
換されている)、(4)式−Si−(R2 ) 3 (式中、
各R 2 は、水素、C1-8 アルキル又はアルコキシ基、C
6-10アリール又はアリールオキシ基より成る群から独立
して選ばれる)で表されるシリル基、と(5)式Ge−
(R2 ) 3 (式中、R2 は上で定義したものである)で
表されるゲルマニル基より成る群から独立して選ばれ;
各R1 は、(1)水素原子、(2)ハロゲン原子、
(3)C1-10ヒドロカルビル基(非置換であるか又はさ
らにハロゲン原子、C1-8 アルキル基、C1-8 アルコキ
シ基、C6-10アリール又はアリールオキシ基で置換され
ている)、(4)式−Si−(R2 ) 3 (式中、各R2
は、水素、C1-8 アルキル又はアルコキシ基、C6-10
リール又はアリールオキシ基より成る群から独立して選
ばれる)で表されるシリル基、と(5)式Ge−
(R2 ) 3 (式中、R2 は上で定義したものである)で
表されるゲルマニル基より成る群から独立して選ばれる
か、又は2つのR1 基は一緒に2座のC1-10ヒドロカル
ビル基を形成してもよく(そして該ヒドロカルビル基
は、非置換であるか又はさらに(1)ハロゲン原子、
(2)C1-8アルキル基、(3)C1-8 アルコキシ基、
(4)C6-10アリール又はアリールオキシ基、(5)式
−Si−(R2 ) 3 (式中、各R2 は、水素、C1-8
ルキル又はアルコキシ基、C6-10アリール又はアリール
オキシ基より成る群から独立して選ばれる)で表される
シリル基、と(6)式Ge−(R2 ) 3 (式中、R2
上で定義したものである)で表されるゲルマニル基で置
換されたものであり)、ただしR1 は個々に又は2つの
1 基が一緒になって上に定義したCp配位子を形成し
ないものとし;各L1 は、(1)水素原子、(2)ハロ
ゲン原子、(3)C1-10ヒドロカルビル基、(4)C
1-10アルコキシ基、と(5)C5-10アリールオキサイド
基より成る群から独立して選ばれ(そして該ヒドロカル
ビル、アルコキシ、とアリールオキサイド基の各々は、
非置換であるか又はさらにハロゲン原子、C1-8 アルキ
ル基、C1-8 アルコキシ基、C6-10アリール又はアリー
ルオキシ基、アミド基(非置換であるか又は2つまでの
1-8 アルキル基で置換されている)、とホスフィド基
(非置換であるか又は2つまでのC1-8 アルキル基で置
換されている)で置換されていてもよい)、ただしL1
は上に定義したCp基ではないものとする〕で表される
錯体から成るものである。
【0015】上記の式を参照して、[(R1 3 −P=
N]部分はホスフィンイミン配位子である。この配位子
は、(a)窒素・燐二重結合を有する、(b)N原子上
に唯一の置換基を有する(即ち、P原子がN原子上の唯
一の置換基である)、と(c)P原子上の3つの置換基
の存在が特徴である。3つのR1 置換基の各々が第三ブ
チル(又は、“t−ブチル”)であることが好ましく、
即ち、好適なホスフィンイミンはトリ(第三ブチル)ホ
スフィンイミンである。
【0016】コストの理由から、4族の金属錯体中のC
p配位子は非置換であることが好ましい。しかし、Cp
が置換される場合には、好適な置換基は、フッ素原子、
塩素原子、C1-6 ヒドロカルビル基、または一緒にして
架橋環を形成し得る2つのヒドロカルビル基、アミド基
(非置換であるか又は2つまでのC1-4 アルキル基で置
換されている)、ホスフィド基(非置換であるか又は2
つまでのC1-4 アルキル基で置換されている)、式−S
i−(R2 ) 3 (式中、各R2 は、水素原子とC1-4
ルキル基より成る群から独立して選ばれる)で表される
シリル基、と式−Ge−(R2 ) 3 (式中、R2 は、水
素原子とC1-4 アルキル基より成る群から独立して選ば
れる)で表されるゲルマニル基等である
【0017】4族の金属錯体中で、好ましくは各R
1 は、水素原子、ハライド、好適にはフッ素又は塩素原
子、C1-4 アルキル基、C1-4 アルコキシ基、式−Si
−(R2) 3 (式中、各R2 は、水素原子とC1-4 アル
キル基より成る群から独立して選ばれる)で表されるシ
リル基、と式−Ge−(R2 ) 3 (式中、R2 は、水素
原子とC1-4 アルキル基より成る群から独立して選ばれ
る)で表されるゲルマニル基より成る群から選ばれる。
1 が第三ブチル基であることが特に好ましい。
【0018】各L1 は1価の配位子である。各L1 に関
する主要な性能基準は、L1 が触媒系の活性を妨害しな
いことである。一般的な指針として、類似のメタロセン
化合物で使用可能な非妨害−1価配位子の類(例えば、
ハライド、特に塩素、アルキル、アルコキシ基、アミド
基、ホスフィド基等)が、本発明で使用可能である。
【0019】4族の金属錯体中で、好ましくは各L
1 は、水素原子、ハロゲン原子、好適にはフッ素又は塩
素原子、C1-6 アルキル基、C1-6 アルコキシ基、とC
6-10アリールオキサイド基より成る群から独立して選ば
れる
【0020】本発明の保持触媒成分は、スラリー重合法
又は気相重合法における使用に特に適している。典型的
なスラリー重合法は、約50バール迄の全反応装置圧力
と約200℃迄の反応装置温度を用いる。この方法は、
液体媒体(例えば、トルエンのような芳香族、又はヘキ
サン、プロパンやイソブタンのようなアルカン)を使用
し、この媒体中で重合が進行する。その結果、この方法
では、媒体中の固体ポリマー粒子懸濁液が得られる。ス
ラリー重合法ではループ反応装置が広く使用される。ス
ラリー重合法の詳細は、周知の文献及び特許文献に広く
報告されている。気相法は、好適には流動床反応装置で
行われる。このような流動床反応装置は文献に広く解説
されているが、以下にこの方法を簡潔に説明する。
【0021】通常、流動床気相重合反応装置は、少なく
とも部分的に気体であるモノマーの流れにより流動化し
た、ポリマーと触媒の“床(層)”を使用する。床を流
動するモノマーの重合エンタルピーにより発熱する。未
反応モノマーが流動床を出て、冷却系と接触してこの熱
を除去する。冷却されたモノマーは、“補給”モノマー
と共に重合域に再循環され、前の通過で重合したモノマ
ーと置き変わる。
【0022】当業者が評価するように、重合床の“流動
化”の特質は、反応熱の均等な分配/混合を助け、それ
により局部的な温度勾配(又は“高温箇所”)の発生を
極力抑制する。それにも係わらず、ポリマーの軟化と溶
融(及びその結果生ずる、そして大変好ましくない“反
応装置内の塊(reactor chunks)”)を避けるために、適
切に反応熱を除去する必要がある。良好な混合と冷却の
維持に有効な方法は、床に高流量のモノマーを流すこと
である。しかし、極度のモノマー高流量は、好ましくな
いポリマー伴出の原因になる。
【0023】モノマー高流量に接近する代替(そして好
適な)手法は、不活性凝縮性流体の使用であり、該流体
は流動床中で(重合のエンタルピーに曝された時に)沸
騰して、気体として流動床から流出し、そして冷却要素
と接触して不活性流体に凝縮する。凝縮、冷却した流体
は、その後に重合域に戻されて、沸騰/凝縮サイクルを
繰り返す。
【0024】前記したような凝縮可能な流体添加物を気
相重合で使用することを、当業者はしばしば“凝縮方式
操作”と呼び、これに関しては、米国特許第4,54
3,399号と第5,352,749号に更に詳細な説
明がある。参考文献’399号に記載されているよう
に、凝縮可能な流体としてブタン、ペンタン又はヘキサ
ンのようなアルカンを使用することが許され、このよう
な凝縮可能な流体の量は気相の約20重量%を越えては
ならない。
【0025】エチレンの重合のための他の反応条件は、
前記’399号文献に下記のように報告されている: 好適な重合温度:約75℃〜約115℃(低温度は低融
点コポリマー用として適し(特に0.915g/cc以下
の密度のコポリマー)、そして高温度は高密度コポリマ
ーとホモポリマー用として適する); 圧力:約1000psigまで(オレフィンの重合に対
する好適範囲は約100〜350psig)。
【0026】前記’399号参考文献は、流動床法がポ
リエチレンの製造に良く適することを教示し、また更に
他種モノマーの使用も可能であることを認めている。本
発明は、モノマーの選択に関しては同様である。
【0027】好適なモノマーは、エチレンとC3-12α−
オレフィン(非置換であるか又は2つまでのC1-6 アル
キル基で置換されている)、C8-12ビニル芳香族モノマ
ー(非置換であるか又はC1-4 アルキル基より成る群か
ら選ばれた2つまでの置換基で置換されている)、とC
4-12直鎖又は環式ジオレフィン(非置換であるか又はC
1-4 アルキル基で置換されている)である。このような
α−オレフィンの具体例は、プロピレン、1−ブテン、
1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、と1−デ
セン、スチレン、α−メチルスチレン、p−t−ブチル
スチレン、と強制環化した環式オレフィン、例えばシク
ロブテン、シクロペンテン、ジシクロペンタジエン、ノ
ルボルネン、アルキル−置換ノルボルネン、アルケニル
−置換ノルボルネン、と同等物(例えば、5−メチレン
−2−ノルボルネン、と5−エチリデン−2−ノルボル
ネン、ビシクロ−(2,2,1)−ヘプタ−2,5−ジ
エン)の1種又はそれ以上であり、しかもこれに限定す
るものではない。
【0028】通常、本発明に従い製造されるポリエチレ
ンポリマーは、少なくとも60重量%、好適には少なく
とも70重量%のエチレン、とその残部、即ち1種又は
それ以上のC4-10のα−オレフィン、好適には1−ブテ
ン、1−ヘキセンと1−オクテンより成る群からえらば
れるα−オレフィンを含む。本発明に従い製造されるポ
リエチレンは、約0.910〜0.935g/ccの密度
を有する鎖状低密度ポリエチレンであるか、又は0.9
35g/cc以上の密度を有する鎖状高密度ポリエチレン
である。また、本発明は、0.910g/cc以下の密度
を有するポリエチレン−所謂極低密度及び超低密度ポリ
エチレンの製造にも有効である。
【0029】また、本発明は、エチレン、プロピレンと
所望成分として1種又はそれ以上のジエンモノマーから
成るコ及びターポリマーの製造に使用できる。通常、こ
のようなポリマーは、約50〜約75重量%のエチレ
ン、好適には約50〜60重量%のエチレンと相応して
50〜25重量%のプロピレンを含有する。モノマーの
一部分、通常はプロピレンモノマーの一部を、共役ジオ
レフィンで置き換えてもよい。ジオレフィンの量はポリ
マーの10重量%まで存在してもよく、通常は約3〜5
重量%の量で存在する。得られたポリマーは、40〜7
5重量%のエチレン、50〜15重量%のプロピレン、
と10重量%までのジエンモノマーから成る組成(10
0重量%のポリマーになる)を有する。好適なジエンの
例は、ジシクロペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、
5−メチレン−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2
−ノルボルネン、と5−ビニル−2−ノルボルネンであ
るが、これに限定するものではない。特に好適なジエン
は、5−エチリデン−2−ノルボルネンと1,4−ヘキ
サジエンである。
【0030】本発明は、明らかに担体を使用する必要が
ある。担体物質の典型例は、金属酸化物(例えば、シリ
カ、アルミナ、シリカ−アルミナ、チタニア、とジルコ
ニア);金属塩化物(例えば、塩化マグネシウム);タ
ルク;ポリマー(ポリオレフィンを含む);4族の金属
錯体、活性化剤とポリマーの部分重合混合物;4族の金
属錯体、活性化剤と微細“不活性”粒子(例えば、ヨー
ロッパ特許庁出願第668,295号(ユニオンカーバ
イド社)に開示されるような)の噴霧乾燥混合物があ
る。
【0031】好適な担体物質はシリカである。特に好適
な実施態様において、シリカをアルモキサン(特にメチ
ルアルモキサン又は“MAO”)で処理後、4族の金属
錯体を沈積させる。米国特許第5,534,474号
(ウイッコに発行)に記載の“保持MAO”を製造する
方法が、経済的理由から好ましい。シリカの特質が、粒
子サイズ、気孔容積と残留シラノール濃度のような要素
で決まることは、当業者は良く認識している。気孔サイ
ズとシラノール濃度は、熱処理又は焼成で変更する。残
留シラノール基が、アルモキサンとシリカ間の可能な反
応位置を提供する(事実、アルモキサンが、残留シラノ
ール基をもつシリカと反応する時、或る種の脱ガスが観
察される)。この反応は、アルモキサンのシリカへの定
着を助成することになる(それがまた、反応装置の焼き
付き減少に役立つ)。
【0032】好適な粒子サイズ、好適な気孔容積と好適
な残留シラノール濃度は、反応条件の影響を受けること
がある。代表的なシリカは、1〜200ミクロンの粒子
サイズ(平均粒子サイズ30〜100が特に適する)、
50〜500オングストロームの気孔サイズ、と0.5
〜5.0cm3 /gの気孔容積を有する乾燥粉末である。
一般指針としては、W.R.グレース社から、デビソン
948又はデビソン955の商標で販売されている市販
のシリカの使用が適切である。
【0033】活性化剤は、(i)アルミノキサン;と
(ii)アルキル化活性化剤及び4族の金属錯体をイオン
化できる活性化剤の混合物;より成る群から選ばれる。
【0034】アルミノキサン活性化剤は、式:(R4
2 AlO(R4 AlO)m Al(R4 2 〔式中、各R
4 はC1-20ヒドロカルビル基より成る群から独立して選
ばれ、mは0〜50であり、好適にはR4 はC1-4 アル
キル基、そしてmは5〜30である〕で表される。アル
ミノキサン活性化剤は反応に先立つて使用され、しかも
好適にはインシチューアルキル化が一般的である(例え
ば、アルキル基がL1 、水素、又はハライド基に置き変
わる)。
【0035】本発明の活性化剤は、アルキル化剤(不純
物除去剤としても作用する)と4族の金属錯体をイオン
化できる活性化剤を組み合わせた混合物である。アルキ
ル化剤は、(R3 p MgX2-p 〔式中、Xはハライ
ド、各R3 はC1-10アルキル基より成る群から独立に選
ばれ、pは1又は2である〕、R3 Li〔式中、R3
に定義した通りである〕、(R3 q ZnX2-q 〔式
中、R3 上に定義した通り、Xはハロゲン、qは1又は
2である〕、(R3 s AlX3-s 〔式中、R3 上に定
義した通り、Xはハロゲン、sは1〜3の整数〕より成
る群から選ばれる。上記化合物において、好適には、R
3 はC1-4 アルキル基、Xは塩素である。市販の化合物
としては、トリエチルアルミニウム(TEAL)、ジエ
チルアルミニウムクロライド(DEAC)、ジブチルマ
グネシウム((Bu)2 Mg)、とブチルエチルマグネ
シウム(BuEtMg又はBuMgEt)がある。
【0036】4族の金属錯体をイオン化できる活性化剤
は、(i)式[R5 + [B(R7 4 - 〔式中、B
はボロン原子であり、R5 は環式C5-7 芳香族カチオン
又はトリフェニルメチルカチオンであり、各R7 は非置
換であるか又は3〜5の置換基で置換されたフェニル基
(そして該置換基はフッ素原子、C1-4 アルキルまたは
アルコキシ基(非置換であるか又はフッ素原子で置換さ
れている))、と式Si−(R9 3 (式中、R9 は水
素原子とC1-4アルキル基より成る群から独立して選ば
れる)で表されるシリル基より成る群から選ばれる〕で
表される化合物、(ii)式[(R8 t ZH]+ [B
(R7 4 - 〔式中、Bはボロン原子であり、Hは水
素原子であり、Zは窒素原子又は燐原子であり、tは2
又は3であり、R8 はC1-8 アルキル基、フェニル基
(非置換であるか又は3つまでのC1-4アルキル基で置
換されている)より成る群から選ばれるか、又は1つの
8 は窒素原子と一緒になってアニリニウム基を形成し
てもよく、そしてR7 は上に定義したものである〕で表
される化合物、と(iii )式B(R7 3 〔式中、R7
は上に定義したものである〕で表される化合物、より成
る群から選択される。
【0037】上記化合物において、好適にはR7 がペン
タフルオロフェニル基であり、R5がトリフェニルメチ
ルカチオンであり、Zが窒素原子であり、R8 がC1-4
アルキル基であるか、又はR8 が窒素原子と一緒になっ
てアニリニウム基(2つのC1-4 アルキル基で置換され
ている)を形成する。
【0038】理論に縛られることを望むものではない
が、4族の金属錯体をイオン化できる活性化剤は、1種
またはそれ以上のL1 配位子を抽出して、4族の金属中
心をイオン化してカチオンとなし(しかし4族の金属と
は共有結合せず)、イオン化した4族の金属とイオン化
活性化剤間に十分な距離を保たせて、重合性オレフィン
を生成した活性位置に入らせると、通常考えている。つ
まり、4族の金属錯体をイオン化できる活性化剤は、4
族金属を+1価状態に保持し、一方重合中には十分にオ
レフィンモノマーによる置き代わりを容易にしている。
触媒的に活性な形態で、当業者は、これらの活性化剤を
実質的に非配位アニオン(“SNCA”)と呼んでい
る。
【0039】4族の金属錯体をイオン化できる化合物の
例を以下に示す:トリエチルアンモニウムテトラ(フェ
ニル)ボロン:トリプロピルアンモニウムテトラ(フェ
ニル)ボロン;トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラ
(フェニル)ボロン;トリメチルアンモニウムテトラ
(p−トリル)ボロン;トリメチルアンモニウムテトラ
(o−トリル)ボロン;トリブチルアンモニウムテトラ
(ペンタフルオロフェニル)ボロン;トリプロピルアン
モニウムテトラ(o,p−ジメチルフェニル)ボロン;
トリブチルアンモニウムテトラ(m,m−ジメチルフェ
ニル)ボロン;トリブチルアンモニウムテトラ(p−ト
リフルオロメチルフェニル)ボロン;トリブチルアンモ
ニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボロン;
【0040】トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラ
(o−トリル)ボロン;N,N−ジメチルアニリニウム
テトラ(フェニル)ボロン;N,N−ジエチルアニリニ
ウムテトラ(フェニル)ボロン;N,N−ジエチルアニ
リニウムテトラ(フェニル)n−ブチルボロン;N,N
−2,4,6−ペンタメチルアニリニウムテトラ(フェ
ニル)ボロン;ジ−(イソプロピル)アンモニウムテト
ラ(ペンタフルオロフェニル)ボロン;ジシクロヘキシ
ルアンモニウムテトラ(フェニル)ボロン;トリフェニ
ルホスフォニウムテトラ(フェニル)ボロン;トリ(メ
チルフェニル)ホスフォニウムテトラ(フェニル)ボロ
ン;トリ(ジメチルフェニル)ホスフォニウムテトラ
(フェニル)ボロン;
【0041】トロピリウムテトラキスペンタフルオロフ
ェニルほう酸;トリフェニルメチリウムテトラキスペン
タフルオロフェニルほう酸;ベンゼン(ジアゾニウム)
テトラキスペンタフルオロフェニルほう酸;トロピリウ
ムフェニルトリス−ペンタフルオロフェニルほう酸;ト
リフェニルメチリウムフェニル−トリスペンタフルオロ
フェニルほう酸;ベンゼン(ジアゾニウム)フェニルト
リスペンタフルオロフェニルほう酸;トロピリウムテト
ラキス(2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)ほ
う酸;トリフェニルメチリウムテトラキス(2,3,
5,6−テトラフルオロフェニル)−ほう酸;ベンゼン
(ジアゾニウム)テトラキス(3,4,5−トリフルオ
ロフェニル)−ほう酸;トロピリウムテトラキス(3,
4,5−トリフルオロフェニル)ほう酸;
【0042】ベンゼン(ジアゾニウム)テトラキス
(3,4,5−トリフルオロフェニル)−ほう酸;トロ
ピリウムテトラキス(1,2,2−トリフルオロエテニ
ル)ほう酸;トリフェニルメチリウムテトラキス(1,
2,2−トリフルオロエテニル)ほう酸;ベンゼン(ジ
アゾニウム)テトラキス(1,2,2−トリフルオロエ
テニル)−ほう酸;トロピリウムテトラキス(2,3,
4,5−テトラフルオロフェニル)ほう酸;トリフェニ
ルメチリウムテトラキス(2,3,4,5−テトラフル
オロフェニル)−ほう酸;とベンゼン(ジアゾニウム)
テトラキス(2,3,4,5−テトラフルオロフェニ
ル)ほう酸。
【0043】4族の金属錯体をイオン化できる活性化剤
で、市場で入手容易なものは、下記のものである。N,
N−ジメチルアニリニウムテトラキスペンタフルオロフ
ェニルほう酸(“[Me2 NHPh][B(C6 5
4 ]”);トリフェニルメチリウムテトラキスペンタフ
ルオロフェニルほう酸(“[Ph3 C][B(C
6 5 4 ]”);とトリスペンタフルオロフェニルボ
ロン;
【0044】4族の金属錯体を、アルキル化剤(アルミ
ノキサン以外の)と4族の金属錯体をイオン化できる化
合物と組み合わせて活性させる場合、4族の金属:アル
キル化剤の金属:4族の金属錯体をイオン化できる活性
化剤中の非金属(即ち、ボロンまたは燐)のモル比は、
1:1:1〜1:10:5である。好適にはアルキル化
活性化剤を、4族の金属錯体と予め混合し/反応させ、
そして得られたアルキル化種を4族の金属錯体をイオン
化できる活性化剤と反応させる。
【0045】ここで用いる“触媒成分”の用語は、
(1)シクロペンタジエニル型配位子とホスフィン配位
子を有する上述の4族有機金属錯体(“4族OM
C”)、と(2)微粒子状の担体物質(4族OMCがそ
の中に“保持”される)の配合物を言う。この触媒成分
を、上述のアルミノキサン及び/又はSNCAのような
活性化剤と共に用いて、活性触媒系を形成する。活性化
剤を触媒成分と分離して重合反応装置に添加するか、又
は4族OMCと共に共同保持させてもよい。
【0046】4族OMCと共同保持させた活性化剤を使
用することが好ましい。共同保持した4族OMCと活性
化剤の系は、下記3つの汎用技術の1つを用いて製造可
能である。 技術1:4族OMCを担体に最初に沈積させる(その後
活性化剤を保持する); 技術2:活性化剤を担体に最初に沈積させる(その後4
族OMCを保持する); 技術3:4族OMC及び活性化剤の混合物(溶液又はス
ラリー)を同時に保持する;
【0047】4族OMCを基礎にして最高の触媒活性の
達成を目的にする場合には、通常2番目の技術(即ち、
最初に活性化剤を保持、その後4族OMCを保持)が適
している。(これは、使用する4族OMCが比較的低活
性の場合に、必要である。)特殊な粒子サイズを有する
非ゲル化アルミノキサン(PCT特許出願95/188
09と95/18836に記載)の使用により、特に高
活性が達成できる。
【0048】しかし、当業者が認識しているように、非
常に高い触媒活性と好ましくない反応装置の焼き付きの
間にはしばしば或る種の相関関係が存在する。さらに
(特別な理論に束縛されるのを好まないが)、或る反応
装置の焼き付きは、保持触媒内の生産性勾配(又は、高
活性な局在化した触媒の“高温箇所”)により発生し、
更にこれらの“高温箇所”は担体上の触媒金属の不均質
分布により発生すると推定している。
【0049】従って、反応装置の焼き付きのない触媒系
の製造を第一目的とする場合は、低濃度の4族OMCを
使用すること及び/又は最初に溶媒又は希釈剤中で活性
化剤と4族OMCを予備混合し、その後に担体にこの混
合物/溶液を沈積させることが好ましい。活性化剤と4
族OMC混合物の沈積のために“初期湿潤”技術の使用
は、“低焼き付き”特性の触媒系を製造する手段とし
て、米国特許第5,473,028号(モービルに発
行)に記載されている。
【0050】我々は、低濃度の4族OMCを使用するこ
とを好む(特に、実施例に記載された(t−ブチル)3
ホスフィンイミンのような、高活性4族OMCを使用す
る時)。活性化剤としてアルモキサンを用いる時には、
低濃度4族OMCを比較的高いAl/遷移金属比(保持
触媒として)で用いる。“低焼き付き”触媒を製造する
時は、Al/遷移金属比を75/1〜200/1、特に
100/1〜200/1、好適には110/1〜150
/1の範囲で用いることが特に好ましい。
【0051】これらの比率は少量の4族OMCを使用し
て作られる。しかし、極く低濃度の4族OMCを用いた
触媒は、触媒の“貯蔵寿命”問題を発生する(即ち、低
濃度の遷移金属を使用した触媒系は、高濃度の遷移金属
を使用した触媒系に比較して、酸素、光等への暴露に原
因する活性劣化を受け易い)。鉱物油の薄膜コーテイイ
ングはこの問題を低減させる。
【0052】本発明の最も好ましい触媒例は、共同担持
した4族OMCと活性化剤を使用する;担体は微粒子状
シリカである;活性化剤はメタ−アルミノキサンであ
る;4族OMCは高活性であるが、しかし低濃度で使用
し(Al/遷移金属比が100/1〜200/1になる
ように)、そして触媒系(微粒子状シリカに共同担持し
た4族OMCとアルミノキサンより成る)は、鉱物油の
薄膜でコーテイングされる。
【0053】また、活性化剤としてSNCAは、本発明
の触媒成分と組み合わせて使用できる。SNCAを使用
する場合も、シリカが好適な担体である。最初にシリカ
を少量のアルミニウムアルキルで処理した後にSNCA
を沈積させることを推奨する。アルミニウムアルキルの
量は、モルベースで残留シラノール基の量より少量であ
る。
【0054】以下の実施例でさらに詳細に説明をする
が、発明をこれらの実施例に限定するものではない。
【実施例】
〔ポリマーの分析〕市販のクロマトグラフ(ウオーター
150GPC名で販売)を使用し、移動相として1,
2,4−トリクロロベンゼンを用い140℃で、ゲル透
過クラマトグラフィー(“GPC”)分析を行った。外
部オーブン中で0.1%(重量/容量)になるようにポ
リマーを移動相溶剤に溶解してサンプルを作成し、濾過
することなく実験した。分子量は、数平均分子量Mnと
重量平均分子量Mwとして各々2.9%と5.0%の相
対標準偏差をもつポリエチレン当量として表した。メル
トインデックス(MI)測定は、ASTM法D−123
8−82に従って実施した。ポリマー密度を、プレス成
形板(ASTMD−1928−90)を使用し密度計
(densitometer)を用いて測定した。ポリマー組成を、
FTIRを用い1−ブテン又は1−ヘキセン含有量を測
定して決定した。
【0055】〔触媒製造と半−バッチ、気相反応装置を
用いた重合試験〕以下に説明する触媒製造法は、空気過
敏性物質の合成と取り扱いに対する標準的技術を採用し
ている。配位子、金属錯体、担体物質と保持した触媒系
の製造には、標準シュレンクとドライボックス技術を用
いた。溶剤は無水材料を購入し、さらに活性アルミナ、
モレキュラーシーブとシリカ/アルミナ上の酸化銅の混
合物と接触させて酸素と極性不純物を除去した。報じら
れた精度±1%(重量ベース)のニュートロン活性分析
により、保持触媒の固有の元素組成を測定した。本発明
に従った全保持触媒成分は、4族OMCの沈積に続いて
鉱物油の薄膜でコーテイングした。これは、鉱物油中で
保持触媒成分のスラリーを調整して行った。
【0056】以下に記載した全重合実験は、半−バッ
チ、全内部容積2.2Lの気相重合反応装置を用いて実
施した。エチレン又はエチレン/ブテン混合物を別々に
含有する反応ガス混合物を、前記した精製媒体を通過さ
せ、目盛り付き熱質量流量計を用いて、連続ベースで計
量し反応装置に入れた。予め測定した質量の触媒サンプ
ルを注入口ガスの流動下で反応装置に加えた。触媒は他
の薬品、例えば触媒活性化剤との事前接触は避けた。こ
の触媒を、金属アルキル錯体を用いてモノマーの存在下
で反応温度でインシチュー(重合反応装置中で)で活性
化した。該金属アルキル錯体は、予め反応装置に加え外
来の不純物を除去した。精製した、厳密に無水の塩化ナ
トリウムを触媒分散剤として使用した。
【0057】反応装置内部温度を、重合媒体中の熱電対
で監視し、要求設定温度で±1℃に制御可能である。重
合実験終了後、ポリマーを塩化ナトリウムから分離して
収量を測定した。
【0058】〔実施例1:シクロペンタジエニルチタニ
ウム[(トリ(t−ブチル)ホスフィンイミン)]−
(2,6−ジ(イソプロピル)フェノキシ)クロライド
を保持したMAO/シリカの製造とこれを用いたエチレ
ン/1−ブテンの共重合〕触媒の合成 市販の粒状シリカに保持させた“ポリメチルアルミノキ
サン”又は“メタアルモキサン”(MAO)(1.65
g、ウイッコ社、TA02794/HL/04、23重
量%Al)を、無水トルエン(40ml)に懸濁させた。
シクロペンタジエニルチタニウム[(トリ(t−ブチ
ル)ホスフィンイミン)]−(2,6−ジ(イソプロピ
ル)フェノキシ)クロライド(0.098g、0.18
mmol)の無水トルエン溶液を調整し、その全量を攪
拌したシリカ保持MAO懸濁液に液滴状に添加した。ス
ラリーを一夜中攪拌し続け、その後45℃で2時間加熱
した。得られた固体を濾過回収して、最初にトルエン
(2×15ml)そして次にヘキサン(2×20ml)で洗
浄した。真空乾燥後、1.55gの流動性の黄色粉末を
得た。ニュートロン・アクチベーションによる保持触媒
の組成分析結果は、アルミニウムとチタニウムを97:
1(モルベース)の比率で含有する触媒であった。
【0059】重合 200psigに加圧した1−ブテン含有エチレン(空
気ガス、重合等級、3.9モル%)、90℃の一定温
度、1時間の操作条件下で、保持触媒(25mg)を連続
攪拌した2lの加圧容器に導入して、保持触媒によるエ
チレンの気相単独重合を実施した。触媒を導入する前
に、触媒毒除去剤として、NaCl(70g、175℃
で48時間オーブン乾燥)の苗床を反応装置に添加し、
トリ−イソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(TIB
Al、25重量%溶液1ml、アクゾノーベル社)を用い
てインシチュー処理した。反応の終了とポリマーの分離
により、収量25gの流動性の製品を得ることができ、
125,000gPE/gTiの触媒活性を示した。G
PCによるポリマー分析結果は、362,000(M
w)の分子量と3.4の多分散性(多分散性=Mw/M
n)を示した。ポリマーは3.0モル%の1−ブテンを
含有することが判明した。
【0060】〔実施例2:シクロペンタジエニルチタニ
ウム[(トリ(t−ブチル)ホスフィンイミン)]
(2,6−ジ(イソプロピル)フェノキシ)クロライド
を保持したMAO/シリカの製造とこれを用いたエチレ
ン/1−ブテンの共重合〕重合 重合実験時間を2時間および13mgの保持触媒を使用し
た以外は、実施例1に記載した同一触媒および同一重合
条件を用いて重合を行い、収量40gの流動性の製品を
得ることができ、398,000gPE/gTiの触媒
活性を示した。ゲル透過クロマトグラフィ(GPC)に
よるポリマー分析結果は、452,000(Mw)の分
子量と2.3の多分散性を示した。ポリマーは2.9モ
ル%の1−ブテンを含有することが判明した。
【0061】〔実施例3:シクロペンタジエニルチタニ
ウム[(トリ(t−ブチル)ホスフィンイミン)]ジク
ロライドを保持したMAO/シリカの製造とこれを用い
たエチレン/1−ブテンの共重合〕触媒の合成 シクロペンタジエニルチタニウム[(トリ(t−ブチ
ル)ホスフィンイミン)](2,6−ジ(イソプロピ
ル)フェノキシ)クロライドに代えて、シクロペンタジ
エニルチタニウム[(トリ(t−ブチル)ホスフィンイ
ミン)]ジクロライド(0.065g、0.18mmo
l)を使用した以外は、実施例1に記載した同一手段を
用い、1.47gの流動性の褐色粉末を得た。ニュート
ロン・アクチベーションによる保持触媒の組成分析結果
は、アルミニウムとチタニウムを90:1(モルベー
ス)の比率で含有する触媒であった。
【0062】重合 50mgの保持触媒を使用した以外は、実施例1に記載し
た同一手段を用い、収量49gのポリエチレンを得るこ
とができ、113,000g/gTiの触媒生産性を示
した。GPCによるポリマー分析結果は、533,00
0(Mw)の分子量と4.5の多分散性を示した。ポリ
マーは2.8モル%の1−ブテンを含有することが判明
した。
【0063】〔実施例4:シクロペンタジエニルチタニ
ウム[(トリ(t−ブチル)ホスフィンイミン)]ジク
ロライドを保持したMAO/シリカの製造とこれを用い
たエチレン/1−ブテンの共重合〕 重合実験時間を2時間とした以外は、実施例3に記載し
た同一触媒および同一重合条件を用いて重合を行い、1
49gのポリエチレンを得ることができ、344,00
0g/gTiの触媒生産性を示した。GPCによるポリ
マー分析結果は、512,000(Mw)の分子量と
2.3の多分散性を示した。ポリマーは、3.1モル%
の1−ブテンを含有することが判明した。
【0064】〔実施例5:シクロペンタジエニルチタニ
ウム[(トリ(t−ブチル)ホスフィンイミン)]ジク
ロライドを保持したMAO/シリカの製造とこれを用い
たエチレン/1−ブテンの共重合〕触媒の合成 より少量のシクロペンタジエニルチタニウム[(トリ
(t−ブチル)ホスフィンイミン)]ジクロライド
(0.032g、0.089mmol)を、ウイッコ社
のSiO2 に保持させたMAO(1.07g)と組み合
わせて使用した以外は、実施例3に記載した同一手段を
用い、アルミニウムとチタニウムを113:1(モルベ
ース)の比率で有する触媒を得た。
【0065】重合 26mgの保持触媒を使用した以外は、実施例1に記載し
た同一手段を用いて重合を行い、38gのポリエチレン
を得ることができ、201,000g/gTiの触媒生
産性を示した。GPCによるポリマー分析結果は、54
6,000(Mw)の分子量と3.7の多分散性を示し
た。ポリマーは、3.1モル%の1−ブテンを含有する
ことが判明した。
【0066】〔実施例6:シクロペンタジエニルチタニ
ウム[(トリ(t−ブチル)ホスフィンイミン)]ジク
ロライドを保持したMAO/シリカの製造とこれを用い
たエチレン/1−ブテンの共重合〕触媒の合成 より多量のシクロペンタジエニルチタニウム[(トリ
(t−ブチル)ホスフィンイミン)]ジクロライド
(0.076g、0.211mmol)を、ウイッコ社
のSiO2 に保持させたMAO(1.07g)と組み合
わせて使用した以外は、実施例3に記載した同一手段を
用い、アルミニウムとチタニウムを47:1(モルベー
ス)の比率で有する触媒を得た。
【0067】重合 13mgの保持触媒を使用した以外は、実施例1に記載し
た同一手段を用いて重合を行い、25gのポリエチレン
を得ることができ、109,000g/gTiの触媒生
産性を示した。GPCによるポリマー分析結果は、58
8,000(Mw)の分子量と4.2の多分散性を示し
た。ポリマーは、2.9モル%の1−ブテンを含有する
ことが判明した。
【0068】〔実施例7:シクロペンタジエニルチタニ
ウム[(トリ(t−ブチル)ホスフィンイミン)]ジク
ロライドを保持した改質MAO/シリカの製造とこれを
用いたエチレン/1−ブテンの共重合〕触媒の合成 下記仕様に従い、保持MAOを製造した。MAOのトル
エン溶液(100.95g、10重量%、アクゾノーベ
ル社)を、攪拌しながら、部分脱ヒドロキシル化シリカ
(5.01g、グレース・デビソン945)に、液滴状
で添加した。得られたスラリーを室温で一夜中ゆっくり
と攪拌した後、トルエンを真空除去し、固体を一夜中真
空乾燥した。引き続いて、固体を170℃で3時間真空
加熱し、トルエン(150ml)に分散してスラリーと
し、さらに90℃で1時間加熱した。白色の固体を濾過
し、加熱トルエン(2×30ml)とヘキサン(2×20
ml)で洗浄した。固体を120℃で1時間真空乾燥した
後、11.7gの白色、流動性の粉末を回収した。
【0069】シリカに保持させた改質MAOを無水ヘキ
サン(40ml)に懸濁させ、30分間攪拌した。シクロ
ペンタジエニルチタニウム[(トリ(t−ブチル)ホス
フィンイミン)]ジクロライド(0.018g、0.0
51mmol)の無水ヘキサンスラリーを調整し、この
全量をシリカに保持させたMAOの攪拌した懸濁液に液
滴状に添加した。スラリーを30分間攪拌した後、濾過
し、ヘキサン(2×20ml)で洗浄し、真空乾燥した。
触媒を白色粉末として分離し、収量0.80gであっ
た。
【0070】重合 25mgの保持触媒を使用した以外は、実施例1に記載し
た同一手段を用いて重合を行い、36gのポリエチレン
を得ることができ、145,000g/gTiの触媒生
産性を示した。GPCによるポリマー分析結果は、47
2,000(Mw)の分子量と3.3の多分散性を示し
た。ポリマーは、2.9モル%の1−ブテンを含有する
ことが判明した。
【0071】〔実施例8:シクロペンタジエニルチタニ
ウム[(トリ(t−ブチル)ホスフィンイミン)]ジメ
チルを保持したMAO/シリカの製造とこれを用いたエ
チレン/1−ブテンの共重合〕触媒の製造 シクロペンタジエニルチタニウム[(トリ(t−ブチ
ル)ホスフィンイミン)]ジクロライドのサンプル
(0.186g、0.52mmol)を無水ジエチルエ
ーテル(40ml)に溶解し、−78℃の温度にした。こ
れに、1.4mmolのMeMgBrを含有する15ml
の溶液を徐々に添加し、得られた溶液を室温に加熱し
た。溶剤を真空除去し、ヘキサンで洗浄後、緑色固体を
得た。これをトルエンに溶解し、濾過し、ヘキサンを用
いて沈殿させて、薄黄緑色の固体を得た。ジメチル付加
物の存在は 1HNMRにより確認した。
【0072】市販の粒状シリカに保持させたポリメチル
アルミノキサン(MAO)(0.62g、ウイッコ社、
TA02794/HL/04、23重量%Al)を、無
水ヘキサン(40ml)に懸濁させた。この溶液に、シク
ロペンタジエニルチタニウム[(トリ(t−ブチル)ホ
スフィンイミン)]ジメチルのトルエン溶液(0.06
2mmol、3.6ml中0.019g)を加え、得られ
た懸濁液を30分間攪拌した。固体を濾過し、ヘキサン
で洗浄し、真空乾燥して、0.49gの流動性の黄色粉
末を得た。ニュートロン・アクチベーションによる保持
触媒の組成分析結果は、アルミニウムとチタニウムを9
3:1(モルベース)の比率で含有する触媒であった。
【0073】重合 13mgの保持触媒を使用した以外は、実施例1に記載し
た同一手段を用いて重合を行い、20gのポリエチレン
を得ることができ、178,000g/gTiの触媒生
産性を示した。GPCによるポリマー分析結果は、55
7,000(Mw)の分子量と3.1の多分散性を示し
た。ポリマーは、3.8モル%の1−ブテンを含有する
ことが判明した。
【0074】〔実施例9:シクロペンタジエニルチタニ
ウム[(トリ(t−ブチル)ホスフィンイミン)]ジメ
チルを保持した改質MAO/シリカの製造とこれを用い
たエチレン/1−ブテンの共重合〕触媒の製造 シクロペンタジエニルチタニウム[(トリ(t−ブチ
ル)ホスフィンイミン)]ジクロライドのサンプル
(0.186g、0.52mmol)を無水ジエチルエ
ーテル(40ml)に溶解し、−78℃の温度にした。こ
れに、1.4mmolのMeMgBrを含有する15ml
の溶液を徐々に添加し、得られた溶液を室温に加熱し
た。溶剤を真空除去し、ヘキサンで洗浄後、緑色固体を
得た。これをトルエンに溶解し、濾過し、ヘキサンを用
いて沈殿させて、薄黄緑色の固体を得た。ジメチル付加
物の存在は 1HNMRにより確認した。
【0075】実施例3に記載したシリカに保持させたM
AOのサンプル(0.56g)を、30mlのヘキサンに
懸濁させ、これにシクロペンタジエニルチタニウム
[(トリ(t−ブチル)ホスフィンイミン)]ジメチル
のトルエン溶液(0.056mmol、3.3ml中0.
017g)を加え、得られた懸濁液を30分間攪拌し
た。固体を濾過し、ヘキサンで洗浄し、真空乾燥して、
0.46gの流動性の黄色粉末を得た。
【0076】重合 13mgの保持触媒を使用した以外は、実施例1に記載し
た同一手段を用いて重合を行い、24gのポリエチレン
を得ることができ、209,000g/gTiの触媒生
産性を示した。GPCによるポリマー分析結果は、62
2,000(Mw)の分子量と2.3の多分散性を示し
た。ポリマーは、2.5モル%の1−ブテンを含有する
ことが判明した。
【0077】〔実施例10:シクロペンタジエニルチタ
ニウム[(トリ(t−ブチル)ホスフィンイミン)]ジ
メチルおよびトリエチルアルミニウム−処理シリカに保
持された[Ph3 C][B(C6 5 4 ]の製造とこ
れを用いたエチレン/1−ブテンの共重合〕触媒の製造 シリカのサンプル(10g、デビソン948)を、窒素
ガスの一様な流れの下で、600℃の温度に8時間焼成
した。室温に冷却後、サンプルを乾燥n−ヘキサンに懸
濁させ、0℃に冷却した後、トリエチルアルミニウムの
n−ヘキサン溶液(25重量%の溶液を50ml、アクゾ
ノーベル社)を滴下ロートを用いて徐々に添加した。得
られた懸濁液を周期的に攪拌しながら室温に徐々に加熱
し、固体を濾過分離した。n−ヘキサンによる洗浄と真
空乾燥を繰り返して白色粉末を得た。
【0078】シクロペンタジエニルチタニウム[(トリ
(t−ブチル)ホスフィンイミン)]ジメチルのトルエ
ン溶液(0.110mmol、実施例5に記載のように
製造)に、[Ph3 C][B(C6 5 4 ]のトルエ
ン溶液(0.111mmol)を添加した。暗黄色溶液
を15分間攪拌し、トリエチルアルミニウム(“TEA
L”)処理シリカのトルエン溶液(30ml中1.07
g)に徐々に添加した。懸濁液を30分間攪拌した後、
トルエンを40℃の温度で真空除去した。乾燥ヘキサン
を加えて懸濁液を作成し、これを濾過し、さらにヘキサ
ンによる洗浄と続く真空乾燥の繰返により0.62gの
輝いた黄色固体を得た。
【0079】重合 13mgの保持触媒を使用した以外は、実施例1に記載し
た同一手段を用いて重合を行い、25gのポリエチレン
を得ることができ、68,000g/gTiの触媒生産
性を示した。GPCによるポリマー分析結果は、51
9,000(Mw)の分子量と3.5の多分散性を示し
た。ポリマーは、1.8モル%の1−ブテンを含有する
ことが判明した。
【0080】〔実施例11:シクロペンタジエニルチタ
ニウム[(トリ(t−ブチル)ホスフィンイミン)]ジ
クロライドおよびトリイソブチルアルミニウム−処理シ
リカに保持されたMAOの製造とこれを用いたエチレン
/1−ブテンの共重合〕触媒の製造 トリイソブチルアルミニウムを保持したシリカを、シリ
カに保持されたトリイソブチルアルミニウムを150℃
(真空中)で3時間加熱した以外は、トリエチルアルミ
ニウムを保持したシリカの製造に用いた実施例7に記載
の手段と同様の手段により製造した。
【0081】シクロペンタジエニルチタニウム[(トリ
(t−ブチル)ホスフィンイミン)]ジメチルのトルエ
ン溶液(0.085mmol、実施例5に記載のように
製造)に、PMAOのトルエン溶液(10重量%トルエ
ン溶液を0.574g、アクゾノーベル社)を添加し
た。溶液を30分間攪拌し、トリイソブチルアルミニウ
ム処理シリカのトルエン懸濁液(15ml中0.934
g)に徐々に添加した。懸濁液を30分間攪拌した後、
トルエンを40℃の温度で真空除去した。乾燥ヘキサン
を加えて懸濁液を作成し、これを濾過し、さらにヘキサ
ンによる洗浄と続く真空乾燥の繰返により0.71gの
明るい黄色粉末を得た。
【0082】重合 52mgの保持触媒を使用した以外は、実施例1に記載し
た同一手段を用いて重合を行い、15gのポリエチレン
を得ることができ、33,800g/gTiの触媒生産
性を示した。GPCによるポリマー分析結果は、68
8,000(Mw)の分子量と3.5の多分散性を示し
た。ポリマーは、2.8モル%の1−ブテンを含有する
ことが判明した。
【0083】〔実施例12:シクロペンタジエニルチタ
ニウム[(トリ(t−ブチル)ホスフィンイミン)]ジ
クロライドを保持したMAO/シリカの製造とこれを用
いたエチレン/1−ブテンの共重合〕実施例3に記載し
た同一触媒を50mgの量で用い、そしてエチレンに対す
る水素のモル比が2.5%になるように水素を加えた以
外は、実施例3に記載した同一重合条件を用いて、26
gのポリエチレンを得ることができ、60,000g/
gTiの触媒生産性を示した。GPCによるポリマー分
析結果は、80,000(Mw)の分子量と3.6の多
分散性を示した。ポリマーは、3.1モル%の1−ブテ
ンを含有することが判明した。
【0084】〔比較例1:シクロペンタジエニルチタニ
ウム(2,6−ジ(イソプロピル)フェノキシ)ジクロ
ライドを保持したMAO/シリカの製造とこれを用いた
エチレン/1−ブテンの共重合〕 [注意:この比較例の有機金属錯体は、ホスフィンイミ
ン配位子を含有していない。]触媒の製造 シクロペンタジエニルチタニウム[(トリ(t−ブチ
ル)ホスフィンイミン)](2,6−ジ(イソプロピ
ル)フェノキシ)ジクロライドに代わって、シクロペン
タジエニルチタニウム(2,6−ジ(イソプロピル)フ
ェノキシ)ジクロライド(0.051g、0.14mm
ol)を用いた以外は、実施例1に記載した同一手段を
用い、1.2gの触媒を得た。
【0085】重合 50mgの保持触媒を使用した以外は、実施例1に記載し
た同一手段を用いて重合を行い、0.7gのポリエチレ
ンを得ることができ、2,000gPE/gTiの触媒
生産性を示した。GPCによるポリマー分析結果は、2
3,3000(Mw)の分子量と7.7の多分散性を示
した。
【0086】〔比較例2:MAO処理シリカに保持され
たシクロペンタジエニルジルコニウムトリクロライドの
製造とこれを用いたエチレン/1−ブテンの重合〕触媒の製造 3gのウイッコ社製MAO処理SiO2 (製品TA−0
2794、25重量%Al)に、30mlの乾燥トルエン
を加え、そのスラリーを60℃に加熱した。これとは別
に、CpZrCl3 (146mg、0.56mmol)を
含む75mlの乾燥トルエン溶液を調整した(CpZrC
3 溶液を約50℃に加熱し、溶解を促進したことに注
意)。MAO/SiO2 スラリーを一様に攪拌しなが
ら、これにCpZrCl3 溶液を加えた。添加終了後、
スラリーを60℃で2時間、間欠的に攪拌しつつ加熱し
た。2時間後に加熱を中止し、スラリーをさらに2時間
放置し、その後に溶剤をデカンテーション除去し、生成
物を真空乾燥した。得られた乾燥粉末を乾燥ペンタン
(2×30ml)で洗浄し、室温で2時間真空乾燥した。
【0087】重合 60mgの保持触媒を使用した以外は、実施例1に記載し
た同一手段を用いて重合を行い、2.5gのポリエチレ
ンを得ることができ、27,800g/gZrの触媒生
産性を示した。GPCによるポリマー分析結果は、13
6,000(Mw)の分子量と4.6の多分散性を示し
た。ポリマーは、3.5モル%の1−ブテンを含有する
ことが判明した。
【0088】〔比較例3:MAO処理シリカに保持され
たシクロペンタジエニルジルコニウムトリクロライドと
MAOの製造とこれを用いたエチレンの重合〕触媒の製造 グレースデビソン社のMAO処理シリカ(XPO−24
09)の3gのサンプルに、D948シリカ(200℃
で10時間脱水)と30mlの乾燥トルエンを加えた。別
のフラスコで、CpZrCl3 (61mg、0.23mm
ol)を50mlの乾燥トルエンに溶解し、これに2.5
ml(5.5mmol)のMAO溶液(アクゾ社、PMA
O/tol−236、6.7重量%Al)を加え、得ら
れた溶液を室温で15分間攪拌した。MAO/CpZr
Cl3 溶液をシリカスラリーに移し、得られた混合物を
室温で時々攪拌しながら2時間保持した。溶剤をデカン
テーション除去し、固体を乾燥ペンタン(4×30ml)
で繰返し洗浄し、室温で2時間真空乾燥して、2.9g
の淡黄色の固体を得た。
【0089】重合 67mgの触媒を用いたこと、およびエチレン/1−ブテ
ンに代えてエチレンを用いた以外は、実施例1に記載し
た同一手段を用いて重合を行い、1.3gのポリエチレ
ンを得ることができ、3,900g/gZrの触媒生産
性を示した。
【0090】〔比較例4:トリエチルアルミニウム−処
理シリカに保持されたシクロペンタジエニルジルコニウ
ムトリメチル及び[Me2 NHPh][B((C
6 5 4 ]の製造とこれを用いたエチレンの重合〕M
eLiの貯蔵溶液(1.4M/Et2 O)を乾燥Et2
Oで希釈して、MeLi作業溶液(0.14mmol/
ml、全容量10ml)を調整した。CpZrCl3 (26
mg、0.0926mmol)を乾燥トルエン(15ml)
に添加してスラリーを作成し、これをMeLi(2当
量、0.185mmol、1.3mlの作業溶液)で処理
し、室温で10分間攪拌した。溶剤を真空除去し、固体
を室温で60分間乾燥した。
【0091】生成物を乾燥トルエンに添加し、これに
[Me2 NHPh][B(C6 54 ]のトルエン溶
液(0.20mmol、10ml)を加え、得られた溶液
を30分間攪拌した。これとは別に、トリエチルアルミ
ニウム処理シリカのサンプル(1g、実施例7に記載の
ように調整)を乾燥トルエン(20ml)中に懸濁させ、
CpZrMe2 Cl/[Me2 NHPh][B(C6
5 4 ]溶液を15分間かけて徐々に添加した。15分
間攪拌後、溶剤を真空除去し、固体を60分間真空乾燥
し、そして乾燥ヘキサンで繰返し洗浄した。得られた固
体を一夜真空乾燥し、流動性の粉末(1.0g)を得
た。
【0092】重合 75mgの触媒を用いたこと、およびエチレン/1−ブテ
ンに代えてエチレンを用いた以外は、実施例1に記載し
た同一手段を用いて重合を行い、4.6gのポリエチレ
ンを得ることができ、5,100g/gZrの触媒生産
性を示した。
【0093】〔比較例5:ビス−シクロペンタジエニル
ジルコニウムジクロライドを保持したシリカの製造とこ
れを用いたエチレン/1−ブテンの重合〕触媒の製造 2.0gのウイッコ社のMAO/SiO2 を用いたこ
と、およびシクロペンタジエニルチタニウム[(トリ
(t−ブチル)ホスフィンイミン)](2,6−ジ(イ
ソプロピル)フェノキシ)ジクロライドに代えて、ビス
−シクロペンタジエニルジルコニウムジクロライド
(0.056g、0.20mmol)を用いた以外は、
実施例1に記載した同一手段を用い、1.78gの流動
性の粉末を得た。ニュートロン・アクチベーションによ
る保持触媒の組成分析の結果は、アルミニウムとジルコ
ニウムを106:1の比率(モルベース)で含む触媒で
あった。
【0094】重合 58mgの保持触媒を使用した以外は、実施例1に記載し
た同一手段を用いて重合を行い、37gのポリエチレン
を得ることができ、81,000g/gZrの触媒生産
性を示した。GPCによるポリマー分析結果は、10
7,000(Mw)の分子量と2.9の多分散性を示し
た。ポリマーは、1.5モル%の1−ブテンを含有する
ことが判明した。
【0095】〔比較例6:シクロペンタジエニルチタニ
ウムトリクロライドを保持したMAO処理シリカの製造
とこれを用いたエチレンの重合〕触媒の製造 市販のポリメチルアルミノキサン(MAO)処理粒状シ
リカ(2.0g、ウイッコ社、TA02794/HL/
04、23重量%Al)を、無水トルエン(40ml)に
懸濁させた。シクロペンタジエニルチタニウムトリクロ
ライド(0.020g、0.11mmol)の無水トル
エン溶液を調整し、この全量を攪拌したMAO処理した
シリカ懸濁液に液滴状に添加した。スラリーを一夜攪拌
し、続いて45℃で2.0時間加熱した。
【0096】得られた固体を濾過収集し、最初にトルエ
ン(2×15ml)で洗浄、次いでヘキサン(2×20m
l)で洗浄した。真空乾燥後、1.55gの流動性の固
体を得た。ニュートロン・アクチベーションによる保持
触媒の組成分析の結果は、アルミニウムとチタニウムを
173:1の比率(モルベース)で含む触媒であった。
【0097】重合 46mgの触媒を用いたこと、およびエチレン/1−ブテ
ンに代えてエチレンを用いた以外は、実施例1に記載し
た同一手段を用いて重合を行った。この実験から極少量
のポリマーが回収され、触媒生産性は10g/gTi以
下と推定する。
【0098】
【表1】
【0099】〔触媒の製造と半−バッチ、スラリー相反
応装置を用いた重合試験〕以下に記載する重合実験は、
全て総内部容積2.2リットルの半−バッチ、スラリー
相重合反応装置を用いて実施した。200psigの一
定の反応装置圧力で、前記した精製媒体を通過させたエ
チレンを、目盛り付きの熱質量流量計を用いて計量し、
連続ベースで反応装置に入れた。予め測定した質量の触
媒サンプルを、精製ヌジョール中のスラリーとして、注
入口ガスの流動下で反応装置に加えた。触媒は他の薬
品、例えば触媒活性化剤との事前接触は避けた。
【0100】重合溶剤は前述の方法で精製したn−ヘキ
サン(600ml)を用いた。液相中0.41mol/l
の初期濃度で、1−ヘキセンをコモノマーとして共重合
実験を行った。1−ヘキセンに対しても同様な精製方法
を用いた。触媒の活性化は、金属アルキル化合物(トリ
イソブチルアルミニウム)を用いて、モノマーの存在下
に反応温度でインシチュー(重合反応装置中)で行っ
た。前記金属アルキル化合物は、外来の不純物を除去す
るために予め反応装置に加えたものである。
【0101】反応装置内部温度を、重合媒体中の熱電対
で監視し、要求設定温度で±2℃に制御可能である。重
合実験時間は1時間である。重合実験終了後、重合溶剤
を蒸発させ、環境条件でポリマーを乾燥し、収量を測定
した。
【0102】〔実施例13:シクロペンタジエニルチタ
ニウム[(トリ(t−ブチル)ホスフィンイミン)]
(2,6−ジ(イソプロピル)フェノキシ)クロライド
を保持したMAO/シリカの製造とこれを用いたエチレ
ン/1−ヘキセンの共重合〕実施例1で用いたものと同
一の触媒を3mg使用して、重合実験を行った。分離乾燥
後のポリマー収量は25gであり、1,200,000
gPE/gTiの触媒生産性を示した。GPCによるポ
リマー分析結果は、887,000(Mw)の分子量と
2.1の多分散性を示した。ポリマーは、1.5モル%
の1−ヘキセンを含有することが判明した。
【0103】〔実施例14:シクロペンタジエニルチタ
ニウム[(トリ(t−ブチル)ホスフィンイミン)]ジ
クロライドを保持したMAO/シリカの製造とこれを用
いたエチレン/1−ヘキセンの共重合〕実施例2で用い
たものと同一の触媒を3mg使用して、重合実験を行っ
た。分離乾燥後のポリマー収量は21gであり、97
0,000gPE/gTiの触媒生産性を示した。GP
Cによるポリマー分析結果は、994,000(Mw)
の分子量と2.1の多分散性を示した。ポリマーは、
1.6モル%の1−ヘキセンを含有することが判明し
た。
【0104】〔実施例15:シクロペンタジエニルチタ
ニウム[(トリ(t−ブチル)ホスフィンイミン)]ジ
メチルおよびトリエチルアルミニウム−処理シリカに保
持された[Ph3 C][B(C6 5 4 ]の製造とこ
れを用いたエチレン/1−ヘキセンの共重合〕実施例7
で用いたものと同一の触媒を8mg使用して、重合実験を
行った。分離乾燥後のポリマー収量は27gであり、5
00,000gPE/gTiの触媒生産性を示した。G
PCによるポリマー分析結果は、700,000(M
w)の分子量と2.1の多分散性を示した。ポリマー
は、1.2モル%の1−ヘキセンを含有することが判明
した。
【0105】
【表2】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダーリル ジー.ハリソン カナダ国 アルバータ,カルガリー,オー クリッジ ウェイ エスダブリュ 619

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)(i)Ti、HfとZrから選ばれ
    る4族の金属 (ii)シクロペンタジエニル型配位子 (iii )ホスフィンイミン配位子 (iv)2つの1価配位子 を含む有機金属錯体、と (b)微粒子状担体 を含むことを特徴とするオレフィン重合用触媒成分。
  2. 【請求項2】 前記有機金属錯体が、式: 【化1】 〔式中、MはTi、ZrとHfより成る群から選ばれ;
    nは1または2であり;Cpは非置換であるか又は5つ
    までの置換基で置換されたシクロペンタジエニル型配位
    子であり、該置換基は、(1)C1-10ヒドロカルビル基
    または一緒にして環を形成し得る2つのヒドロカルビル
    基(そして該ヒドロカルビル置換基又はシクロペンタジ
    エニル基は、非置換であるか又はさらにハロゲン原子、
    1-8 アルキル基、C1-8 アルコキシ基、C6-10アリー
    ルまたはアリールオキシ基で置換されてもよく)、
    (2)アミド基(非置換であるか又は2つまでのC1-8
    アルキル基で置換されている)、(3)ホスフィド基
    (非置換であるか又は2つまでのC 1-8 アルキル基で置
    換されている)、(4)式−Si−(R2 ) 3 (式中、
    各R 2 は、水素、C1-8 アルキル又はアルコキシ基、C
    6-10アリール又はアリールオキシ基より成る群から独立
    して選ばれる)で表されるシリル基、と(5)式Ge−
    (R2 ) 3 (式中、R2 は上で定義したものである)で
    表されるゲルマニル基より成る群から独立して選ばれ;
    各R1 は、(1)水素原子、(2)ハロゲン原子、
    (3)C1-10ヒドロカルビル基(非置換であるか又はさ
    らにハロゲン原子、C1-8 アルキル基、C1-8 アルコキ
    シ基、C6-10アリール又はアリールオキシ基で置換され
    ている)、(4)式−Si−(R2 ) 3 (式中、各R2
    は、水素、C1-8 アルキル又はアルコキシ基、C6-10
    リール又はアリールオキシ基より成る群から独立して選
    ばれる)で表されるシリル基、と(5)式Ge−
    (R2 ) 3 (式中、R2 は上で定義したものである)で
    表されるゲルマニル基より成る群から独立して選ばれる
    か、又は2つのR1 基は一緒に2座のC1-10ヒドロカル
    ビル基を形成してもよく(そして該ヒドロカルビル基
    は、非置換であるか又はさらに(1)ハロゲン原子、
    (2)C1-8アルキル基、(3)C1-8 アルコキシ基、
    (4)C6-10アリール又はアリールオキシ基、(5)式
    −Si−(R2 ) 3 (式中、各R2 は、水素、C1-8
    ルキル又はアルコキシ基、C6-10アリール又はアリール
    オキシ基より成る群から独立して選ばれる)で表される
    シリル基、と(6)式Ge−(R2 ) 3 (式中、R2
    上で定義したものである)で表されるゲルマニル基で置
    換されたものであり)、ただしR1 は個々に又は2つの
    1 基が一緒になって上に定義したCp配位子を形成し
    ないものとし;各L1 は、(1)水素原子、(2)ハロ
    ゲン原子、(3)C1-10ヒドロカルビル基、(4)C
    1-10アルコキシ基、と(5)C5-10アリールオキサイド
    基より成る群から独立して選ばれ(そして該ヒドロカル
    ビル、アルコキシ、とアリールオキサイド基の各々は、
    非置換であるか又はさらにハロゲン原子、C1-8 アルキ
    ル基、C1-8 アルコキシ基、C6-10アリール又はアリー
    ルオキシ基、アミド基(非置換であるか又は2つまでの
    1-8 アルキル基で置換されている)、とホスフィド基
    (非置換であるか又は2つまでのC1-8 アルキル基で置
    換されている)で置換されていてもよい)、ただしL1
    は上に定義したCp基ではないものとする〕で表される
    錯体から成る、請求項1に記載する触媒成分。
  3. 【請求項3】 前記微粒子状担体が、金属酸化物、金属
    塩化物、タルクとポリマーから選ばれる、請求項1に記
    載する触媒成分。
  4. 【請求項4】 前記微粒子状担体が、シリカとシリカア
    ルミナから選ばれる、請求項3に記載する触媒成分。
  5. 【請求項5】 保持された活性化剤を含む請求項1に記
    載する触媒成分。
  6. 【請求項6】 前記活性化剤が、アルモキサンと実質的
    非配位アニオンから選ばれる、請求項5に記載する触媒
    成分。
  7. 【請求項7】 前記活性化剤が、式: B(R7 3 又は 4 〔式中、各R7 はフッ化フェニル配位子であり、Bはボ
    ロンである〕で表される実質的非配位アニオンである、
    請求項6に記載する触媒成分。
  8. 【請求項8】 前記保持された活性化剤がアルモキサン
    である、請求項5に記載する触媒成分。
  9. 【請求項9】 さらに、Al/Mのモル比が100:1
    〜200:1であり、且つAlが前記アルモキサンに含
    まれるアルミニウムであり、Mが前記遷移金属である、
    請求項8に記載する触媒成分。
  10. 【請求項10】(a)前記アルモキサンを最初に前記担
    体上に沈積させ、(b)前記有機金属錯体を続いて沈積
    させ、そして(c)前記Al/Mのモル比を110:1
    〜150:1とする、請求項9に記載する触媒成分。
  11. 【請求項11】 前記有機金属錯体と前記微粒子状担体
    を共に噴霧/乾燥して製造する、請求項1に記載する触
    媒成分。
  12. 【請求項12】12(1)前記有機金属錯体と前記活性
    化剤を或る容積の触媒/活性化剤溶液の形態で最初に提
    供し、12(2)前記微粒子状担体が、触媒/活性化剤
    溶液の前記容積より大きい気孔容積を有し、12(3)
    12(1)の前記容積の触媒/活性化剤溶液、と12
    (2)の前記微粒子状担体を混合して、前記容積の触媒
    /活性化剤溶液を実質的に前記気孔容積に含有させるこ
    とにより、前記触媒成分を製造する、請求項5に記載す
    る触媒成分。
  13. 【請求項13】 請求項1に記載する触媒成分の存在下
    で、エチレンを、所望成分として少なくとも1種の追加
    のα−オレフィンと共に、重合することを特徴とするオ
    レフィンの重合方法。
  14. 【請求項14】 気相反応装置で行う請求項13に記載
    する方法。
  15. 【請求項15】 スラリー反応装置で行う請求項13に
    記載する方法。
  16. 【請求項16】 触媒毒除去剤としてトリアルキルアル
    ミニウムを添加する請求項14に記載する方法。
  17. 【請求項17】 75〜115℃の温度、100〜35
    0psigの圧力下で行う、請求項16に記載する方
    法。
  18. 【請求項18】 冷却コイルと接触させて重合圧力下で
    凝縮可能なアルカンまたはイソアルカンの存在下で凝縮
    方式で行う、請求項17に記載する方法。
  19. 【請求項19】 前記ホスフィンイミン配位子がトリ
    (第三ブチル)ホスフィンイミンである、請求項1に記
    載する触媒成分。
  20. 【請求項20】 鉱油のコーテイングを含み、該鉱油を
    前記有機金属錯体の沈積に続いてコートする、請求項1
    0に記載する触媒成分。
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