JPS58104023A - 新規なハロゲン化チタン組成物、この製造方法およびこれを用いるオレフインの重合方法 - Google Patents

新規なハロゲン化チタン組成物、この製造方法およびこれを用いるオレフインの重合方法

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JPS58104023A
JPS58104023A JP20086381A JP20086381A JPS58104023A JP S58104023 A JPS58104023 A JP S58104023A JP 20086381 A JP20086381 A JP 20086381A JP 20086381 A JP20086381 A JP 20086381A JP S58104023 A JPS58104023 A JP S58104023A
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titanium halide
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titanium
polymerization
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JP20086381A
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Inventor
Masayoshi Ito
正義 伊藤
Akira Ito
昭 伊藤
Toshiyuki Tsukahara
塚原 俊幸
Yoshio Sonobe
善穂 園部
Kenji Iwata
健二 岩田
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ハロゲン化チタン、ハロゲン化アルミニウム
、アルカリ土類金属のハロゲン化物および含酸素リン化
合物の四成分より成る新規なハロゲン化チタン組成物に
関し、併せてこのものの製造方法および特にこれと有機
アルミニウム化合物からなる触媒を用いるオレフィンの
重合方法に係わる。
ハロゲン化チタンと有機アルミニウム化合物を組み合せ
たチーグラー・ナツタ触媒系はオレフィン重合用に広く
工業的に用いられているが、重合活性は十分でなく、生
成重合体から触媒残渣を除去する工程が必要である。触
媒当シの活性を向上させ、これを改門するものとして、
チーグラー・ナツタ型触媒のチタン成分をMY ctt
あるいはMW(OH)Ct等のマグネシウム化合物担体
に担持させて使用することが特公昭39−12105、
同43’−13050、特開昭50−126590等に
、また触媒中のハロゲン含量を減らす目的でハロゲン化
チタン、ハロゲン化マグネシウムおよび電子供与体の三
成分から成る錯体を金属酸化物等の担体に担持させて使
用することが特開昭55−82105、同55−120
608等に記載されている。さらに特開昭55−956
23 Journal of Applied Pol
ymerScience、 Vol−25,2045−
2061(1980)にハ、ハロゲン化チタン、ハロゲ
ン化マグネシウムおよび含酸素リン化合物の三成分から
成る塩化合物の製法およびこの塩化合物がプロピレン等
のa−オレフィンの重合には不活性であったが、エチレ
ンp重合には極めて高活性であることが記載されている
本発明者らは、種々のハロゲン化チタン組成物を検討し
た結果、新規なハロゲン化チタン組成物、その製造法お
よびそのエチレンあるいはプロピレン等のα−オレフィ
ンのホモ重合および共重合用高活性触媒としての利用法
を見出すに至った。
すなわち本発明に云う新規なハロゲン化チタン組成物と
は、一般式Ti Xj−kAtX’s ・tMX“、a
mla−で表わすことができ、式中x、x’およびX“
は同一または相互に異なるハロゲンであり、jは3また
は4、k、tおよびmは正の数であり、さらにMはアル
カリ土類金属であシ、またLは含酸素リン化合物である
が特に好ましくは一般式(式中R,R’、R“およびR
II は同一または相異なる原子あるいは基であって、
(a)ハロゲン、(b)アルキル基またはアリール基、
(C)オキシアルキル基またはオキシアリール基であり
(これら(b)から(d)の基はハロゲンで置換されて
いてもよい、)、nは工ないし10の整数である)で表
わされるものである。
以下本発明におけるハロゲン化チタン組成物の製造法お
よびそのオレフィン重合触媒への利用法について詳述す
る。
本発明のハロゲン化チタン組成物は、大過剰量の上記含
酸素リン化合物中でハロゲン化チタン、ハロゲン化アル
ミニウムおよびアルカリ土類金属のハロゲン化物を反応
させることによって得られる。ハロゲン化チタンとして
はTiC1,、TiC1s sTi Br4 、Ti 
I4  などが、ハロゲン化アルミニウムとしてはAt
C4,、AtBr5、Atl5などが、アルカリ土類金
属のハロゲン化物としてはMfCl、、CaCL*、B
aCjt、 MfBr*などがあげられる。また特に好
適な含酸素リン化合物としてはPOCtj。
(csHi)宜POCL 、  (C6Hs)s P 
O%CL CH2POCLz、でもよい。含酸素リン化
合物が液状の場合にはそのまま反応溶媒として使用でき
、固体の場合には塩素化炭化水素が有効な溶媒として使
用できる。
すなわち所定量のハロゲン化でタン、ハロゲン化アルミ
ニウムおよびアルカリ土類金属のハロゲン化物を高温下
、好ましくは、含酸素リン化合物が液状の場合にはこの
化合物の沸点1近くで、この化合物が固体の場合には不
活性溶媒の沸点I近くでに大過剰量のこの化合物中にて
反応させ、反応系を室温に冷却させる。こうしメ加応の
アルカリ土類金属のハロゲン化物、およびアルカリ土類
金属のハロゲン化物とリン化合物およびハロゲン化チタ
ンあるいはハロゲン化アルミニウムの三成分から成る塩
化合物は沈殿物として除去できるので、上澄液をそのま
ま減圧乾燥するか、上澄液にヘプタン、ヘキサン、トル
エン、キシレン等の不活性溶媒を加え内容物を析出させ
ることによ)目的生成物を得ることができる。未反応の
ハロゲン化チタン、ハロゲン化アルミニウムおよびリン
化合物  ′は目的生成物が分解しない程度の温度、好
ましくは0〜100℃の範囲で減圧乾燥するが、上記不
活性溶媒で洗浄して除去することができる。得られた生
成物であるハロゲン化チタン組成物のX線回折スペクト
ルは無定2形に近く、ハロゲン化チタン、ハロゲン化ア
ルミニウムあるいはアルカリ土類金属のハロゲン化物と
リン化合物の二成分から成る化合物、およびアルカリ土
類金属のハロゲン化物とリン化合物およびハロゲン化チ
タンあるいはハロゲン化アルミニウムの三成分から成る
化合物のX線回折スペクトルのいづれとも異なるもので
ある。
本発明のハロゲン化チタン組成物の製造において各種原
料の導入順序は重要ではなく、任意の方法で行なうこと
ができる。例えば大過剰量の含酸素リン化合物の存在下
、ハロゲン化アルミニウムとアルカリ土類金属のハロゲ
ン化物を高温下に反応させることによって得られる化合
物(リン化合物中に結晶生成物として分離され、例えば
再結晶法等によシ精製できる)を含酸素リン化合物の存
在下ハロゲン化チタンと反応させる方法、あるいは同様
に大過剰量の含酸素リン化合物の存在下、ハロゲン化チ
タンとアルカリ土類金属のハロゲン化物を反応させるこ
とによって得られる化合物をハロゲン化アルミニウムと
反応させることによっても上記と同様な新規なハロゲン
化チ、タン組酸物が得られる。
本発明のハロゲン化チタン組成物は、遷移金属化合物成
分と有機アルミニウム化合物から成る触媒の存在下にオ
レフィンを重合する方法において、遷移金属化合物成分
として使用できる。重合方法は一般式R−CH=CH*
  (ただしRはHあるいは炭素数1〜10個のアルキ
ル基を示す)で表わされるエチレンあるいはα−オレフ
ィンのホモ重合および非重合に利用でき、α−オレフィ
ンの場合には生成ポリマーの立体規則性向上のため重合
特有機アルミニウムの他に電子供与性化合物も併用する
ことができる。
この場合の重合温度は20〜3oo℃、好ましくは40
〜250℃の範囲であシ、重合圧力は通常1〜60kf
/Cm″abs 、好ましくは1〜50 kV/crr
?thsの範囲で、今る。重合反応には一般に脂肪族、
脂環族、芳香族の炭化水素類またはそれらの混合物を溶
媒として使用することができ、例えばプロパン、ブタン
、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等およびそれらの混合
物が用いられる。また液状モノマー自身を溶媒として用
いる塊状重合法でも、また溶媒が実質的に存在しない条
件、すなわちガス状モノマーと触媒とを接触するいわゆ
る気相重合法で行なうこともできる。また必要に応じて
水素、ハロゲン化アルキル、ジアルキル亜鉛などの添加
によって分子量を制御することもできる。
本発明のハロゲン化チタン組成物は、そのままオレフィ
ン重合用触媒の遷移金属化合物成分として使用できるが
、ハロゲン化マグネシウム等の金属ハロゲン化物、シリ
カ、アルミナ、マグネシア、シリカ・アルミナ等の金属
酸化物、あるいはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
スチレン、ポリ塩化ビニル更には塩素化ポリエチレン等
の不活性合成高分子に担持して使用することもできる。
そしてこの場合担体触媒の形態を適切に選ぶことにより
また重合調節試薬を用いることにより、得られる生成ポ
リマーの形態や分子量分布を制御できる。なお本発明の
ハロゲン化チタン組成物は、CH* Ct*等の極性溶
媒・、に溶解し、乾燥法によシ容易に上記の担体上に担
持てきる。
以下本発明の実施例を示す。
実施例1〜7 ハロゲン化チタン、ハロゲン化アルミニウム、アルカリ
土類金属のハロゲン化物および含酸素リン化合物の所定
量を、窒素雰囲気下還流冷却器を備えた5 00 ml
フラスコに導入した。第1表に示した各時間、所定の温
度にて反応を行なった後、反応液を室温にまで冷却した
。上澄液を分離して得、実施例1〜6においては、上澄
液にn−へブタン200mt’i加え、得られた析出物
をさらにn−へブタン200 ml でデカンテーショ
ンによる洗浄を5回くシ返した後、所定の温度で2時間
減圧乾燥して目的とする生成物(ハロゲン化チタン組成
物)を得た。実施例7においては、上澄液をそのまま第
1表に示した温度で3時間減圧乾燥した。
結果も第1表に示す。
実施例8  ′ 窒素雰囲気中、くまがわ式抽出器を用いてAtCLs 
 59とMfCLz 10 fの混合物をPOC425
0tで還流下5時間抽出した。抽出液を室温にまで冷却
し得られた結晶生成物をPOC1s 100 mtにて
2回、さらにn−ヘプタン100mtにて2回洗浄後、
80℃にて2時間減圧乾燥して下記の分析値を有するA
tC4s MW C4およびpactsの三成分から成
る化合物17fを得た。
At:4.2wt%、Mt:2.0wt%、P:14.
4wt%、Ct: 72.OwtX こうして得た化合物10 f 、 TiCt418 f
およびPOCls 250 f を窒素雰囲気下に還流
冷却器を備えた500mtフラスコに導入した。以後の
反応および生成物の精製方法は実施例1〜7に同じであ
る。第1表に元素分析値を示した目的生成物14tを得
た。
実施例9 窒素雰囲気下s TiC1a 11 fs MtC41
? オヨびPOC1s 334 fを還流冷却器を備え
た500mtフラスコに導入した。107℃にて5時間
反応後、保温状態で上澄液を分離し冷却することにょ多
結晶生成物を得た。さらに実施例8と同様にPOCls
、n−へブタンで洗浄後減圧乾燥することにょシ下記の
分析値を有するTiC4,、MS’ C1z オJ: 
ヒPOC4の三成分から成る化合物12fを得た。
・Ti:6.6wt%、Mf:1.9wt%、P:13
.6wt%、Ctニア1.0wt% この化合物10 t s ALCLs 2 tおよびP
acts250f を窒素雰囲気下に還流冷却器を備え
た500mtフラスコに導入した。    ゛以後の反
応および主成物の精製方法は実施例1〜7に同じである
。第1表に元素分析値を示した目的生成物13ft:得
た6 実施例10 (エチレンの重合) 内容積2tの5US−32オートクレーブ中に窒素雰囲
気下でn−へブタン21.実施例1で得た本発明のハロ
ゲン化チタン組成物15mf(TiO,020mmoA
)およびトリイソブチルアルミニウム2 mtf装入し
た。オートクレーブを減圧にして窒素を除去した後、水
素を・2− Okf/cm’ゲージマヤ装入し、さらに
エチレンで加圧して10kf/Cゴゲージとした。
オートクレーブを加熱し、内温を90℃まで昇温して重
合を開始した。重合中エチレンを連続的に装入し、内圧
を9 、5 kW/cm”ゲージに保った。
5時間後にエチレンの導入を止め、オートクレーブを冷
却後内容物を取出し、口過して溶媒を除き、60℃で減
圧乾燥して白色のポリエチレン4912が得られた。得
られたポリエチレンのかさ比重0 、39 f/mt、
密度0 、957 t、AnLz極限粘度数1.65d
t/fであった(135℃、テトラリン中で測定、以下
同様)。
本重合反応での重合活性は104 kW/f −Ti 
=hrであり、ポリエチレンの取得量は519 kg/
f−Tiであった。
実施例11〜15 ハロゲン化チタン組成物として実施例2,3,6゜8.
9で得たものを用いた以外は、実施例10と全く同様に
してエチレンの重合を行なった。結果を第2表に示す。
    :: 、j。
実施例16 市販のシリカ(富士デビソン社製951番、比表面積6
00 mV? 、平均粒径54〜65μ)を200亡に
て4時間減圧乾燥し、窒素雰囲気中に保存した。
実施例1で得た本発明のノ・ロゲン化チタン組成物1.
08f (Ti 1.42mmot)を50mtのCH
tC4中に溶解した後、上記のシリカ4.2f’t−添
加し1時間攪拌した。さらに室温にて減圧乾燥しCLC
1雪を除去することによシ触媒成分を得た( Ti含量
1.29wt%)。
ハロゲン化チタン組成物触媒成分として、上記粉末70
mf′I!−用いた以外は実施例10と全く同様にして
重合を行なった。
結果を第3表に示す。
実施例17 市販の水酸化マグネシウム(純正化学社製>1窒素雰囲
気下500℃にて10時間焼成したもの501に、PO
Cla !> Of t−加え、POC1gの還流下2
時間反応を行な′1・らた。反応後po Czsをデカ
ンテーションにより除去シ、さらにn−ヘプタン200
mtにて9回洗浄後、60℃にて4時間減圧乾燥した。
実施例16における、シリカの代わシに上記担体を用い
た以外は実施例16と全く同様にして触媒を調製しエチ
レンの重合を行なった。
結果を第3表に示す。
実施例18 実施例16における、シリカの代わシに70℃にて4時
間減圧乾燥したポリ塩化ビニル(三井東圧化学社製、ビ
ニクロンナ4000M−3、平均粒径100〜150μ
)を用いた以外は実施例16と全く同様にして触媒を調
製しエチレンの重合を行なった。
結果も第3表に示す。
比較例1 ハロゲン化チタン組成物触媒成分として、実施例9に分
析値を記載のTi Ct4 MW CLtおよびPOC
Lsの三成分から成る化合物を用いた以外は実施例10
と全く同様にして重合を行なった。
結果は第2表に示す。本発明の四成分から成るハロゲン
化チタン組成物を触媒成分とした場合に比し、その重合
活性は極めて低かった。
比較例2 Ti Cta 2−99とpocts3otを窒素雰囲
気下、還流冷却器を備えた200mtフラスコ中にてP
OCl2の還流下に反応させた。反応後60℃にて2時
間減圧乾燥し、得られた固形物en−へブタン100m
tで2回洗浄、さらに60℃にて2時間減圧乾燥して下
記の分析値を有するTi C1aとPOC4の2成分か
ら成る化合物を得た。
Ti : 6.1wt%、P:15.5wt%、Ct:
 70−3wt%ハロゲン化チタン組成物触媒成分とし
て、この化合物を用いた以外は実施例10と全く同様に
してエチレンの重合を行なった。
結果は第2表に示す。本発明のノ・ロゲン化チタン組成
物を触媒成分とする場合に比し、その重合活性は極めて
低かった。
実施例19 (エチレンと4−メチル−1−ペンテンノ共重合)実施
例10において、重合開始前にn−へブタン中に予め4
−メチル−1−ペンテンf 0 、3mot溶解させた
以外は実施例10と全く同様にして重合を行なった。
白色ポリマー291tが得られ、ポリマーのかさ比重0
 、29 tAnt、密度0 、945 f/ml極限
粘度数1.36dl/fであった。またポリマー中の4
−メチル−1−ペンテンの含有量は1.5wt%であっ
た。本重合反応での重合活性は304 kW/1−Ti
・hrであり、取得量は61kt/1−Tiであった。
実施例20 (プロピレンの重合) 直径12mmの鋼球80個の入った内容積600m1の
粉砕用ボッIf装備した振動ミルを用意する。
このポットに窒素雰囲気下でMfC1* 20 t k
装入し、34時間粉砕を行なった。
実施例1で得た本発明のノ・ロゲン化チタン組成物1.
03f (Ti 1−35mmot)を50mtのCH
,C/4中に溶解した後、上記Ω、″・竺砕したMfC
t* 4−1 tk添加し1時間攪拌した。さらに室温
にて減圧乾燥しCH2C1x k除去することにより触
媒成分ヲ得た(Ti含量1.26wt%)。
内容積2tのオートクレーブにn−へブタン1t1上記
の触媒成分314mt (Ti O−083mmotう
、トリイソブチルアルミニウム1.0mt、ジエチルア
ルミニウムクロライド0−24mtおよびP−トルイル
酸メチル0・1 ml、 f窒素雰囲気下に装入した。
オートクレーブを減圧にして窒素を除去した後、水素t
’ 0 、7 kWlcrd装入し、さらにプロピレン
で加圧して2 kf/cm”ゲージとした。
オートクレーブを加熱し、内温を70℃まで昇温して重
合を開始した。重合中プロピレンを連続的に装入し、内
圧e 5 kl/cm”ゲージに保った。
3時間後にプロピレンの導入を止め、オートクレーブを
冷却後内容物を取出し、口過して溶媒を除き、60℃で
減圧乾燥して白色のポリプロピレン181fが得られた
この粉末状ポリプロピレンの沸騰n−へブタン抽出残ポ
!J、”(結晶性ポリプロピレン)ノ割合(以下パウダ
ーI I”′とする)は97.4wt%、かさ比重はO
−40f/m!、、極限粘度数1.71dt/l”T:
あった。一方ν液の濃縮によりn−へブタン可溶性重合
体(非品性ポリグロビレン)6.3tが得られた。全生
成ポリマーに対する沸騰n−へブタン抽出残ポリマーの
割合、すなわち全IIは94.1wt%であった。
本重合反応での重合活性は16 kW/l −Ti−h
r であり、取得量は47kf/f−Tiであった。
実施例21 実施例1で得たハロゲン化チタン組成物に代えて実施例
8の本発明のノ10ゲン化チタン組成物を粉砕したMt
C12に担持し触媒成分として用いた以外は実施例20
と全く同様にして重合を9行なった。
結果は第4表に示す。
実施例22 実施例20に記載の振動ミルを用いて、ytct*20
9と安息香酸エチル2r’に17時間粉砕を行なった。
上記粉砕物に実施例1で得たノ・ロゲン化チタン組成物
に代えて実施例8で得たノ・ロゲン化チタン組成物を担
持した以外は、実施例20と全く同様にして触媒を調製
しプロピレンの重合を行なった。
結果を第4表に示す。
実施例23 実施例16に記載のシリカに実施例8で得られたハロゲ
ン化チタン組成物を担持した触媒を用い、実施例20と
全く同様にしてプロピレンの重合を行なった。
結果を第4表に示す。
比較例3 実施例16に記載のシリカに実施例9に記載のTi C
1a、MtC1意およびPOC&の三成分から成る化合
物を担持して触媒成分として用いた以外は、実施例20
と全く同様にしてプロピレンの重合を行なった。
結果を第4表に示す。
実施例24 実施例20で得た触媒成分(MfCt*に担持のハロケ
ン化チタン成分)を用いてプロピレンの塊状媒成分50
9mP (Ti O、135mmot)、トリイソプチ
ルアルミニウム1.5mt、ジエチルアルミニウムクロ
ーライドO−4mAおよびP−)ルイル酸メチル0−1
5mte装入した。オートクレーブe[圧にして窒素を
除去した後、プロピレン2.0に?。
および水素0 、5 Nt t−オートクレーブに装入
した。
オートクレーブを加熱し、5分後に75℃に昇温し、7
5℃で3時間重合を行なった。
オートクレーブを冷却後、プロピレンをパージして内容
物を取出し、減圧乾燥して5112のポリプロピレンパ
ウダーを得た。
得られたポリプロピレンパウダーの全IIは94.5w
t%、かさ比重は0 、419/痛t1極限粘度数1.
63dル乍であった。
本重合反応での重合活性は26 kV/f−Ti =h
rであり、取得量は79kf/1−Tiであった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)一般式Tixj−kAtx11tMxへ・mL(
    式中x、 x’およびX”は同一または異る)10ゲン
    、Mはチルカリ土類金属、Lは含酸素リン化合物、jは
    3または4を、’に、tおよびmは正の数をそれぞれ示
    す−)−で表わされる新規な/%ロゲン化チタン組成物
    。 (2)Lが一般式 一または異る原子もしくは原子団であって、(a)ハロ
    ゲン、(b)アルキルまたは了り−ル基、(C)オキシ
    アルキルまたはオキシアリール基、および(d)前記価
    )または(C)の原子団の一部がハロゲンで置換されて
    いる基のいづれかであシ、nは1ないし10の整数であ
    る)で表わされる特許請求の範囲第1項に記載の新規な
    ハロゲン化チタン組成物。 (3)含酸素リン化合物の存在下に、ハロゲン化チタン
    、ハロゲン化アルミニウムおよびアルカリ土類金属のハ
    ロゲン化物を接触させることを特徴とする一般式Ti 
    Xj−k AtX’s ・tMX”t ・mL(式中x
    、 x’およびX”は同一または異るハロゲン、Mはア
    ルカリ土類金属、Lは含酸素リン化合物、jは3または
    4を、k、tおよびmは正の数をそれぞれ示す)で表わ
    される新規なハロゲン化チタン組成物の製造方法。 (4)含酸素リン化合物が (式中R,R’、 R“およびRIIは同一または異る
    原子もしくは原子団であって、(a)ノ10ゲン、(b
    )アルキルまたはアリール基、(C)オキシアルキルま
    たはオキシアリール基、および(d)前記(b)または
    (C)の原子団の一部がハロゲン置換されている基のい
    づれかであり、nは1ないし10の整数である)で表わ
    される化合物であることを特徴とする特許請求の範囲第
    3項に記載の製造方法。 (5ン  遷移金属化合物成分と有機アルミニウム化合
    物からなる触媒の存在下にオレフィンを重合する方法に
    おいて遷移金属化合物成分が一般式Tixj・kAtx
    ls−tMx”2・mL(式中X、X’オよびx〃は同
    一または異るハロゲン、Mはアルカリ土類金属、Lは含
    酸素リン化合物、jは3または4を、k、tおよびmは
    正の数をそれぞれ示す)で表わさ些・、、ル新規なハロ
    ゲン化チタン組成物であることを特徴とするオレフィン
    の重合方法。 (6)遷移金属化合物成分が、金属ハロゲン化物、金属
    酸化物または不活性合成高分子を担体として担持された
    ものであることを特徴とする特許請求の範囲第5項に記
    載のオレフィンの重合方法。
JP20086381A 1981-12-15 1981-12-15 新規なハロゲン化チタン組成物、この製造方法およびこれを用いるオレフインの重合方法 Pending JPS58104023A (ja)

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