JPS5831086B2 - α−オレフィン重合用三塩化チタニウム触媒成分の製造方法 - Google Patents

α−オレフィン重合用三塩化チタニウム触媒成分の製造方法

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JPS5831086B2
JPS5831086B2 JP54083220A JP8322079A JPS5831086B2 JP S5831086 B2 JPS5831086 B2 JP S5831086B2 JP 54083220 A JP54083220 A JP 54083220A JP 8322079 A JP8322079 A JP 8322079A JP S5831086 B2 JPS5831086 B2 JP S5831086B2
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    • Y10S526/909Polymerization characterized by particle size of product

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は平均粒径が10〜500μの間の任意の大きさ
で、かつ粒径が均一性に富み、極めて強い強度を有する
高活性なα−オレフィン重合用三塩化チタニウム触媒成
分の製造方法に関するものである。
これにより得られた三塩化チタニウム触媒成分と有機ア
ルミニウム化合物とを組合せた触媒系の存在下でα−オ
レフィンの重合を行なうことにより、極めて均一な球状
の粒形を有する重合体を得ることができるものであり、
その工業的価値は通常必要とされてるα−オレフィン重
合体製造プロセスにおげろ脱灰、洗浄工程を省略あるい
は簡略することができること勿論、現在困難であるとさ
れているα−オレフィン、特にプロピレンの気相重合を
容易ならしめ、その上重合体製造工程の内ペレット化工
程の省略をも可能ならしめたところにある。
現在高い重合活性を有し、かつ立体規則性重合体の生成
率を高くし得る三塩化チタニウム触媒成分の製造法が数
多く提案されてはいるが、その製造方法のほとんどでは
得られる触媒成分が粒度の不均一な粉体状であり、勿論
生成する重合体も粉体状であるので、それらの分離、乾
燥、移送等の取り扱いが困難で、製造工程上のドラフル
の原因となっている。
さらに生成重合体のみについても乾燥したのち溶融、混
練り、押し出し、成型の各操作でペレット状にしてから
製品重合体として成型、加工分野へ提供しているのが実
状で、α−オレフィン重合体製造プラントのうち、ペレ
ット化工程に要する設備費は高く、同時に極めて大きい
エネルギーを消費するので生産性が低い等、それらの三
塩化チタニウム触媒成分にはまだまだ多くの欠点を有し
ている。
もし重合工程において微粒重合体を全く含まずしかも適
度な大きさの均一性に富んだ粒径を有する重合体を製造
しうるところの触媒成分を調製することができるならば
単に重合体製造プラントの運転効率を高めることが可能
となるばかりでな(、生成する重合体をわざわざペレッ
ト状に成型する工程が全く不要となることによって重合
体製造プロセスの合理化への寄与が大きく計り知れない
ものがあり、この様な理想的とも言える触媒成分の開発
が待ち望まれている。
最近に至って、粒状の触媒成分で重合活性が高く、しか
も立体規則性重合体の生成率も高い触媒成分が開発され
てきた。
例えば特開昭4734478号公報で提案されてる様に
つ四塩化チタニウムを低温下、有機アルミニウムで還元
してβ型三塩化チタニウムを合成し、それを錯化剤で処
理したのち、四塩化チタニウム中で加熱処理上で黒紫色
粒状のδ型三塩化チタニウムを得る方法とかあるいは、
特開昭51−16298号公報、特開昭51−761.
96号公報、特開昭53−12796号公報で提案され
ている様に四塩化チタニウムを有機エーテル化合物の存
在下に有機アルミニウム化合物で処理して得られる液状
物を、150℃以下の温度でルイス酸等の遊離化剤と接
触させる等の方法で微粒状固体三塩化チタニウムを析出
させる方法が提案されている。
該製造法により得られる触媒成分は高活性を有する優れ
た触媒成分ではあるが、生成する三塩化チタニウム触媒
成分の平均粒径は大きくてせいぜい30〜40μであり
、特に後者の方法では得られる三塩化チタニウム触媒成
分がまだまだ微粒であり流動性が悪く嵩密度も小さいの
で取扱いが困難であること、また該触媒成分を用いてα
−オレフィンを重合した場合には、生成重合体は粒径お
よび嵩密度が小さいこととともに立体規則性重合体生成
率も低(、さらに粉末状であるのでペレット化工程を必
要とする等の欠点がある。
一方オレフインの存在下四塩化チタニウムを有機アルミ
ニウム化合物で還元する方法は先行技術とじて特開昭5
2−142691号公報で提案されている。
該先行技術の要旨するところは、四塩化チタニウムを有
機アルミニウム化合物で還元する際に、微量のプロピレ
ンを供給しなから三塩化チタニウムを析出させ、さらに
錯化剤、四塩化チタニウムで処理する方法である。
しかしながら四塩化チタニウムと有機アルミニウム化合
物の組み合せによる触媒は、いわゆるチグラー触媒とし
て公知で、現在オレフィン重合用の触媒として使用させ
ており、この知識の下で該先行技術を判断すると、四塩
化チタニウムと有機アルミニウム化合物とにより生成し
たオレフィンの低分子量重合体がバインダーとなり、析
出三塩化チタニウムを凝集して凝集状の三塩化チタニウ
ムを生成するものと思われる。
したがって該方法では三塩化チタニウムの粒子径を大き
くはできても小さくすることはできないものと考えられ
、後記参考例でもそのような現象が認められた。
本発明者等は重合活性及び立体規則性重合体の生成率が
高く同時にその粒径を自由に制御することが可能であり
、従ってオレフィン重合体の粒径も自由に制御すること
ができることによってペレット化工程の省略をも可能に
しうる三塩化チタニウム触媒成分、及び該三塩化チタニ
ウム触媒成分と有機アルミニウム化合物かなる触媒の存
在下でのα−オレフィンの単独重合又は共重合する方法
を特願昭52−159997号および特願昭53−76
168号として提案したがさらに本発明者等は強度の大
きい三塩化チタニウム触媒成分の製造方法を検討した結
果、三塩化チタニウムの析出時にα−オレフィンを存在
させることによって意外にもオレフィンを存在させない
で析出させた場合に比較して、粒径が2/3〜1/2の
小粒径で、かつ強度の著しく大きい三塩化チタニウム触
媒成分を得ることができることを見い出し、本発明に至
った。
この現象は三塩化チタニウム触媒成分中に数パーセント
のオレフィン重合体が認められることから判断すると、
該重合体が触媒粒子を強く固結することによって粒子が
より小さくなると同時に強度を増すものと考えられ、こ
の事実は従来技術からは全(予想できなかった驚くべき
現象である。
すなわち本発明は四塩化チタニウム、有機エーテル化合
物、有機アルミニウム化合物を溶解した混合触媒を加熱
昇温し、あるいは加熱昇温中の任意の時点で一時的に冷
却したのち再び加熱昇温し、この加熱昇温中か一時冷却
時にさらに有機エーテル化合物及び/又は四塩化チタニ
ウムを添加し、高温にまで加熱して三塩化チタニウム、
触媒成分を析出させる工程をオレフィンの存在下で析出
させることを特徴とするものである。
本発明においては、四塩化チタニウム、有機エーテル化
合物、有機アルミニウム化合物を溶解する混合溶媒とし
て、飽和脂肪族炭化水素及び/又は脂環式炭化水素に)
・ロゲン化芳香族炭化水素を存在させることと、前記の
ように三塩化チタニウム触媒成分の析出をオレフィンの
存在下で行なわしめることが必須であって、これによっ
てはじめて強い強度を三塩化チタニウム触媒成分粒子に
付与せしめ、同時にその粒径を任意に調整可能ならしめ
るものである。
以下に本発明の詳細な説明する。
本発明に使用されるオレフィンは炭素数6以下のものが
1種又は2種以上の混合物として使用できる。
炭素数6以下のオレフィンとしては例えば、エチレン、
プロピレン、ブチレン、ペンテン、ヘキセン等を挙げる
ことができ、好ましくはエチレン、プロピレン、ブテン
−1、インブチレン、特に好ましくはエチレン、プロピ
レンである。
又エチレン、プロピレンを使用する場合には少量の水素
を混合することもできる。
オレフィンの供給方法は四塩化チタニウム、有機エーテ
ル化合物、有機アルミニウム化合物を溶解した混合溶媒
に予めオレフィンを溶解させてお(ことが好ましいが、
反応中連続的に供給することもできる。
オレフィンの使用量は任意で、使用量が多くなるに従っ
て析出する三塩化チタニウム触媒成分の粒子径は小さく
なる。
オレフィンによる加圧下での析出も可能であるが、0.
5気圧以上での析出では特に顕著な効果がない。
本発明において混合溶媒に使用される/Sロゲン化芳香
族炭化水素のハロゲンとしては塩素、臭素、ヨウ素、フ
ッ素が有用であり、塩素化芳香族炭化水素、臭素化芳香
族炭化水素で例示すると、クロルベンゼン、クロルトル
エン、クロルキシレン、クロルエチルベンゼン、ジクロ
ルベンゼン、ジクロルトルエン、シクロクルキシレン、
トリクロルベンゼン、トリクロルトルエン、クロルブロ
ムベンゼン等の塩素化芳香族炭化水素、フロムベンゼン
、フロムトルエン、ブロムキシレン、ブロムエチルベン
ゼン、ジブロムベンゼン、シフロムトルエン、シフロム
キシレン、トリブロムベンゼン、トリブロムトルエン等
の臭素化芳香族炭化水素がアリ、この内特にクロルベン
ゼン、クロルトルエン、クロルキシレン、ジクロルベン
ゼン、ジクロルトルエン、ジクロルキシレン、フロムベ
ンゼン、ブロムトルエン、ブロムキシレン、シフロムベ
ンゼン、ジブロムトルエン、シフロムキシレン等の塩素
化及び臭素化芳香族炭化水素が有効である。
混合溶媒に用いられる飽和脂肪族炭化水素としてはn−
ペンタン、n−ヘキサン、n−へブタン、n−オクタン
、n−デカンを挙げることができる。
一方脂環式炭化水素としてはシクロペンタン、シクロヘ
キサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、メチルシク
ロヘキサン等を挙げることができる。
生成する三塩化チタニウム触媒成分の粒径の一つの調整
法としては混合溶媒中のハロゲン化芳香族炭化水素の濃
度によって自由に制御できることが挙げられる。
混合溶媒中の・・ロゲン化芳香族炭化水素の濃度は20
〜70容量%、好ましくは25〜65容量%、特に好ま
しくは30〜60容量%であることが望ましい。
この濃度範囲において、ハロゲン化芳香族炭化水素の濃
度が高くなるに従って生成する三塩化チタニウム触媒成
分の粒径は小さくなり、逆にノ)ロゲン化芳香族炭化水
素の濃度が低くなるに従って該粒径は大きくなる。
例えば20容量%未満では生成する三塩化チタニウム触
媒成分の粒径が不揃いで、しかも重合活性及び生成重合
体の立体規則性が極めて悪くなる。
一方70容量%を越えると触媒成分の粒径が極めて小さ
くなり、生成する三塩化チタニウム触媒成分の濾過洗浄
が困難となり、触媒成分の生産性を低下させる原因とな
る。
四塩化チタニウムは混合溶媒11に対して5モル以下、
好ましくは2モル以下であることが望ましい。
一方下限値については特に限定されるものではないが三
塩化チタニウム触媒成分の生産性の観点から0.01モ
ル以上であることが望ましい。
本発明で使用される有機エーテル化合物としては一般式
ROR’ (式中R,R’は同−又は相異なるアルキル
基を示し、R,R’の少なくとも一方が炭素数が5以下
)で表わされる化合物が有用であり、例えばジ−n−ア
ミルエーテル、ジ−n−ブチルエーテル、シー n−7
”ロピルエーテル、n−アミル−n−ブチルエーテル、
n−アミルイソフチルエーテル、n−7”チル−n−プ
ロピルエーテル、n−ブチルイソアミルエーテル、n−
プロピルn−ヘキシルエーテル、n−7”チル−n−オ
クチルエーテル等を挙げることができ、中でもジ−n−
ブチルエーテルが最も有効である。
混合溶媒中に溶解させる有機エーテル化合物の使用量は
四塩化チタニウム1モルに対して0.8〜3モル、好ま
しくは1〜2.5モルを使用することが望ましい。
四塩化チタニウム1モルに対して0.8モル未満の有機
エーテル化合物を使用した場合は生成する三塩化チタニ
ウム触媒成分の重合活性及び立体規則性重合体の生成率
が低下し、逆に3モルを越えて使用すると触媒成分の収
率が低下すると共に重合活性及び立体規則性重合体の生
成率も低下する。
本発明で使用される有機アルミニウム化合物としては一
般式A I RnX3− n (式中Rは炭素数1〜
10個のアルキル基、Xはハロゲン原子又は水素原子を
表わし、nはO< n≦3の実数である)で表わされる
有機アルミニウム化合物が有用であり、例えばn=3の
化合物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’)−nプロピルアルミニウム、) I
J −n −7”fルアルミニウム、トリイノブチルア
ルミニウム、トリn−ペンチルアルミニウム、トリーn
−ヘキシルアルミニウム、トリーn−オクチルアルミニ
ウム等を挙げることができ、Xが水素原子である化合物
としては、ジメチルアルミニウムハイドライド、ジエチ
ルアルミニウムハイドライド、ジ−n−ブチルアルミニ
ウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドラ
イド、ジ−n−ペンチルアルミニウムハイドライド、ジ
−n−ヘキシルアルミニウムハイドライド、ジ−n−オ
クチルアルミニウムハイドライド、メチルアルミニウム
シバイドライド、エチルアルミニウムシバイドライド、
nブチルアルミニウムハイドライド、イソブチルアルミ
ニウムハイドライド、ジプロピルアルミニウムハイドラ
イド、プロピルアルミニウムシバイドライド等を挙げる
ことができる。
又Xがハロゲン原子である化合物を塩化物で例示すると
、ジメチルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニ
ウムクロライド、ジ−n−プロピルアルミニウムクロラ
イド、ジ−n−ブチルアルミニウムクロライド、ジイソ
ブチルアルミニウムクロライド、ジn−ペンチルアルミ
ニウムクロライド、シーnヘキシルアルミニウムクロラ
イド、ジ−n−オクチルアルミニウムクロライド、メチ
ルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウム
セスキクロライド、n−フロピルアルミニウムセスキク
ロライド、n−ブチルアルミニウムセスキクロライド、
イソブチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアル
ミニウムジクロライド、n−プロピルアルミニウムジク
ロライド、n−ブチルアルミニウムジクロライド、イソ
ブチルアルミニウムジクロライド、n−ヘキシルアルミ
ニウムジクロライド、ジイソヘキシルアルミニウムクロ
ライド、イソヘキシルアルミニウムジクロライド等カ挙
げラレる。
有機アルミニウム化合物はベンゼン、トルエン、キシレ
ン等の芳香族炭化水素及び本発明の混合溶媒を調整する
際に使用するハロゲン化芳香族炭化水素、飽和脂肪族炭
化水素、脂環式炭化水素あるいはそれらの混合物で適度
に希釈して使用するのが好ましい。
特に・・ロゲンrヒ芳香族炭化水素で希釈して使用する
のが好ましい。
ここで使用する有機アルミニウム化合物は4価のチタニ
ウムを3価のチタニウムへ還元するための還元剤として
使用されるものであり、元来4価のチタニウムに対して
当量添加すれば必要かつ十分であるが、I〜かし、・・
ロゲン化芳香族炭化水素の存在下では、有機アルミニウ
ム化合物の添加量も析出する三塩化チタニウム触媒成分
の粒径に相関関係があり、その両者の関係から有機アル
ミニウム化合物の添加量は四塩化チタニウムに対して0
.3〜1.8当量使用することが望ましい。
0.3当量未満では析出する三塩化チタニウム触媒成分
の収率低下が著しく、逆に1.8当量を越えると重合活
性および立体規則性重合体の生成率が低下する。
三塩化チタニウム触媒成分の粒径の他の調整法としては
、有機エーテル化合物/四塩化チタニウム/有機アルミ
ニウム化合物の組成を調整することによっても制御する
ことができるが、この現象もハロゲン化芳香族炭化水素
を存在させることが必須であってこれによって始めて三
塩化チタニウム触媒成分の粒径を任意に調整することが
四能となる。
例えば有機エーテル化合物と四塩化チタニウムの濃度を
一定とした場合、有機アルミニウム化合物の添加量を多
くするに従って生成する三塩化チタニウム触媒成分の粒
径は小さくなるがある限度を越えると逆に該粒径は大き
くなるという従来技術では全く予知できない現象を見い
出した。
但しこの最小粒径を与えうる有機アルミニウム化合物の
添加量は有機エーテル化合物と四塩化チタニウムのモル
比によって変化し、有機エーテル化合物の四塩化チタニ
ウムに対するモル比を下げるとより少量の有機アルミニ
ウム化合物の添加量で最小粒径の三塩化チタニウム触媒
成分となりうる。
又四塩化チタニウムと有機アルミニウム化合物の濃度を
一定とし、有機エーテル化合物の濃度を高くすると触媒
成分の粒径は小さくなる。
本発明で昇温中あるいは昇温中の一時冷却時に添加する
有機エーテル化合物としては前述の有機エーテル化合物
ならばいずれの化合物を使用してもこの目的を達するこ
とができ、その添加量は混合溶媒中の四塩化チタニウム
1モルに対して4モル以下、好ましくは3.5モル以下
、特に好ましくは2.4モル以下であるのが望ましい。
4モルを越えて、添加すると粒子間の凝集が起り粗大な
凝集状の三塩化チタニウム触媒成分が生成するとともに
α−オレフィン重合用触媒成分としての性能が低下する
下限値については特に限定されるものではないが0.0
1モル以下では特に顕著な効果は期待できない。
さらに昇温中あるいは昇温中の一時冷却時に添加する物
質としては上記の有機エーテル化合物の他に四塩化チタ
ニウムが使用できる。
上記四塩化チタニウムの添加量は混合溶媒中の四塩化チ
タニウム1モルに対して0.01モル以上、好ましくは
0.02モル以上、特に好ましくは0.04モル以上添
加することが望ましい。
0.01モル未満では重合体の透明性に欠ける。
本発明において昇温中あるいは昇温中の一時冷却時に加
えるべき有機エーテル化合物または/および四塩化チタ
ニウムを添加する時期は、混合溶媒中20〜70容量%
のハロゲン化芳香族炭化水素の共存下に有機アルミニウ
ム化合物の全量を55℃以下の溶媒温度で添加した後該
溶媒温度を10分〜24時間にわたり、45〜150℃
に昇温する任意の時点あるいは該溶媒温度を40〜s
o ’cに昇温したのち生成スラリーを一時冷却し、再
び加熱して該溶媒温度を45〜150℃に昇温する任意
の時点(一時冷却の時点も含む)に添加することができ
るが、一時冷却をしないときは有機エーテル化合物のみ
の添加が好ましい。
次に本発明における三塩化チタニウム触媒成分の製造手
順の1例を以下に示す。
オレフィンの存在下四塩化チタニウムと有機エーテル化
合物を各各別にあるいは混合物として、又は四塩化チタ
ニウムと有機エーテル化合物から戒る錯体として混合溶
媒に溶解したのち、有機アルミニウム化合物の全量を添
加する。
尚一時冷却を行なうときは分けて添加してもよい。
添加する有機アルミニウム化合物はオレフィンを吸収さ
せたものを使用することが好ましい。
有機アルミニウム化合物の添加時期は該混合溶媒の温度
を55℃以下にするのが好ましい。
すなわち55℃を越えた温度で有機アルミニウム化合物
を添加すると四塩化チタニウムが直ちに還元され微粒状
三塩化チタニウム触媒成分が析出し粒度調整が困難にな
ると同時に該触媒成分の濾過、洗浄も困難となって生産
性を低下させる原因となる。
上記の有機アルミニウム化合物の添加後、該混合溶媒の
温度を45〜150℃、好ましくは65〜120℃、特
に好ましくは75〜110℃にまで昇温する。
昇温に要する時間は10分〜24時間、好ましくは30
分〜12時間、特に好ましくは1〜8時間の時間をかげ
て昇温することが必要である。
この操作は均一性に富んだ球状の粒径を有する三塩化チ
タニウム触媒成分を析出するための工程であり、有機ア
ルミニウム化合物添加時の温度から急激に、例えば10
分未満の短時間で昇温すると析出する三塩化チタニウム
は凝集し不揃いとなる。
逆に長時間、例えば24時間を越えた昇温時間では特に
顕著な効果はない。
一方45℃未満では還元反応の速度が緩慢であるので生
産性が悪(、逆に上限温度は使用した飽和脂肪族炭化水
素または脂環式炭化水素あるいは・・・ロゲン化芳香族
炭化水素の中量も低い沸点を有する化合物の沸点以下で
行なう必要があり、150℃以下で行なうことが普通で
ある。
一方弁温時に添加する有機エーテル化合物は混合溶媒の
温度が40℃〜70℃の任意の時点で添加する必要があ
る。
この範囲外で有機エーテル化合物を添加した場合の触媒
成分を用いると生成重合体の透明性が欠けるとともに真
球状の重合体を得ることが困難となる。
昇温後は還元反応を完結させるために特に限定されるも
のではないが数分〜数時間その温度に保持してお(こと
が望ましい。
一方オレフインは上記反応完結まで存在させてもよいが
、三塩化チタニウム触媒成分が析出しおわるまで存在し
ておれば本発明の目的は充分達せられる。
以上の操作によって平均粒径10〜500μの間の任意
の大きさで均一性に富んだ粒径を有する真球状の新規な
三塩化チタニウム触媒成分を得ることができる。
得られた該触媒成分は通常の方法、すなわち炭化水素溶
媒あるいは、・・ロゲン化芳香族炭化水素溶媒で充分に
洗浄したのちスラリー状あるいは濾過、乾燥させた乾燥
物として保存することができる。
以上のようにして製造した三塩化チタニウム触媒成分は
一般式AlRnX3−n(式中Rはアルキル基、Xはハ
ロゲン原子を表わし、nl!O<n≦3の実数である)
で表わされる有機アルミニウム化合物と組合せて、α−
オレフィン類の重合触媒成分として用いられる。
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、エチルアルミ
ニウムジクロライド、エチルアルミニウムセスキクロラ
イド、トリイソブチルアルミニウム、ジイソブチルアル
ミニウムクロライド等が例示できる。
三塩化チタニウム触媒成分と有機アルミニウム化合物の
量比は広い範囲で選ぶことができ、当業者が任意に定め
ることができるが、通常はモル比で1:1〜200間が
適当である。
更にα−オレフィン重合法を実施するにあたり、該触媒
系に一般に使用されている電子供与体を組合わせること
ができる。
重合方式としては、ベンゼン、トルエン、キシレン等の
芳香族炭化水素、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂
肪族炭化水素、シクロヘキサン、シクロヘプタン等の脂
環式炭化水素等の不活性炭化水素を溶媒とする懸濁重合
、液化モノマーを溶媒とする液相重合で実施されうる。
特にα−オレフィンの気相重合に本発明で得られた三塩
化チタニウム触媒成分を使用した場合には、粒径が均一
性に富むので気流等による攪拌が容易であり、その上触
媒成分が強い強度を有するため摩耗等による粒子の崩壊
は認められず、同時に重合活性、立体規則性重合体の生
成率も高い。
したがって、重合槽から取り出した生成重合体をそのま
ま製品重合体として加工・成型分野へ提供できるので、
重合体製造プロセスの合理化には計り知れない利益があ
ることも、本発明の特徴の一つである。
重合形式としては連続式及び回分式が実施可能である。
重合温度は30〜120℃、好ましくは50〜100℃
、重合圧力は大気圧〜ioo気圧、好ましくは大気圧〜
50気圧で実施することが望ましい。
本発明で得られる三塩化チタニウム触媒成分を用いた触
媒系で単独重合又は共重合させるα−オレフィンとして
エチレン、プロピレン、ブテント4−メチルーペンテン
等があり、重合体の分子量調整は水素あるいはジエチル
亜鉛を用いる等公知の方法によることができる。
該三塩化チタニウム触媒成分を用いた触媒系でα−オレ
フィンを重合した場合その重合活性は極めて高く、得ら
れる重合体の立体規則性及び嵩密度も高い。
三塩化チタニウム触媒成分の粒度調整によって*;は直
径が0.3〜8mrnの均一性に富んだ粒径を有する重
合体を得ることができ、重合体は透明性のあるほぼ真球
状で流動性が極めて良く、大粒径重合体にもかかわらす
脱灰性も良好である。
以下、本発明を実施例で説明する。
なお実施例、比較例、参考例で使用する記号は下記の定
義に従うものとする。
a;単位時間(hr ) 、単位圧力(atm)で触媒
成分11(♂−cat、) 当りに生成した重合体の
1数(’ l’p) Cf’ pp/L?−cat
−hr −atm、IP;触媒成分11当りに生成し
た重合体の1数〔ダーpp/グーcat、) Hll、; ■、■、; 生成固形重合体(テ)XH・■〔%〕 生成固形重合体(1)十重合溶媒溶解性重合体(1)D
c;顕微鏡で50個の粒子の直径を測定し、その測定値
を平均した三塩化チタニウム触媒成分の平均粒子径〔μ
〕 p : ASTM−D−1895−69Method
A又はB法で測定した生成固形重合体の嵩密度〔グ//
rLl〕 Dp:生成重合体の平均粒子径〔μ〕 また実施例、比較例にあるG−2グラスフイルター、G
−3グラスフイルター、とは小倉硝子工業株式会社製の
多孔質ガラスを用いたガラス製濾過器で、それぞれの細
孔の平均径が40〜50μ、20〜30μのものを示す
実施例 1 〈三塩化チタニウム触媒成分の調製〉 攪拌機を備えた500m1フラスコの内部をプロピレン
で置換しノ・ロゲン化芳香族炭化水素としてモノクロル
ベンゼンを33容量%混合したところのモノクロルベン
ゼン−n−へブタン混合溶媒2507rLlを該フラス
コへ導入後、更に四塩化チタニウA 24.2mA(0
,22mo110.88molTiC14/l混合溶媒
に相当する)を添加した。
該混合溶媒を20〜23℃に保持して攪拌下、ジーn−
プチルエーテ/L/46.4m1(0,28mol 。
四塩化チタニウムに対するジ−n−ブチルエーテルのモ
ル比は1.3に相当する)を10分間にわたり滴下した
更にモノクロルベンゼン50TrLlにジエチルアルミ
ニウムクロライド13.8m1(0,11mol、四塩
化チタニウムに対するジエチルアルミニウムクロライド
の当量比は1.0)を溶解した溶液を40分間にわたり
滴下した。
0.5℃/7IuILの平均昇温速度で該混合溶媒を加
熱し、該混合溶媒温度が55℃になった時点でさらにジ
−n−ブチルエーテル10.1m1(0,06mol、
四塩化チタニウムに対するモル比は0.27に相当する
)を20分間にわたって滴下し、滴下終了時点での該混
合溶媒の温度は65℃であった。
混合溶媒温度が70℃になった時点でプロピレンの導入
を止め窒素を導入して、更に90℃まで昇温し、その温
度に30分間保持した。
その後40℃に冷却後乾燥窒素雰囲気中で析出物をG−
2グラスフイルターを用いて濾過し、濾塊をモノクロル
ベンゼン100m1で2回とn−ヘキサン200rll
lで3回洗浄した。
洗浄溶媒中にはG−2グラスフイルターを通過する微粒
状三塩化チタニウム触媒成分は検出されなかった。
洗浄後の濾塊を減圧乾燥した結果、平均粒径350μの
均一性に富んだ粒径を有する三塩化チタニウム触媒成分
40♂を得た。
得られた三塩化チタニウム触媒成分を分析した結果26
.8重量%のTi161.0重量%のC1,0,2重量
%のAI、8.8重量%のジ−n−ブチルエーテル、2
.3重量%の重合体を含有していた。
又BET法比法面表面積38〆/テであった。
く重合法〉 水分を十分に除去し乾燥した内容積11のフラスコの内
部を乾燥窒素で置換し、n−へブタン400TIL11
該三塩化チタニウム触媒成分100.0■、ジエチルア
ルミニウムクロライド1.677LITIO1を仕込ん
だ。
次に重合フラスコの内部の窒素をプロピレンで置換し、
振と5攪拌しながら70℃でプロピレン圧力2.0 k
g/cvtGに保持しながら2.5時間重合を行なった
重合終了抜根とう、プロピレンの導入を止め、未反応プ
ロピレンをパージしたのち混合比1:3のインプロパノ
−ルーメタノール混合アルコール100m1を装入して
触媒を分解した。
濾過によって生成した固形重合体を取り出し洗浄、乾燥
して6]/の真球状ポリプロピレンを得た。
一方濾液を蒸発乾固して重合溶媒に溶解しているポリプ
ロピレン1.01を回収した。
この結果は第1表に記す。
実施例 2 攪拌機を備えた500Illフラスコの内部をプロピレ
ンで置換しモノクロルベンゼンを45容f%混合したと
ころのモノクロルベンゼン−n−へブタン系混合溶媒3
00−をフラスコに導入後さらに四塩化チタニウム24
.2ml、 ジ−n−ブチルエーテル55.6mlを
添加した。
その後該混合溶媒を20〜23℃に保持し、更にモノク
ロルベンゼン50m1にジエチルアルミニウムクロライ
ド18.8rulを溶解した溶液を40分間にわたって
滴下した。
0.5℃/minの平均昇温速度で該混合溶媒を加熱し
、該混合溶媒が70℃になった時ただちに20℃まで冷
却し、更にジ−n−ブチルエーテル20.3m7゜四塩
化チタニウム9rrti!を各々15分間で滴下した。
その後該混合溶媒を0.7℃/論の平均昇温速度で75
℃まで昇温し、その温度に1時間保持した。
昇温中70℃よりプロピレンの導入を止め窒素を導入し
た。
その後40℃に冷却後、窒素雰囲気中で析出物をG−3
グラスフイルターで濾過し、濾塊をn−ヘキサン200
−で5回洗浄した。
洗浄溶媒中にはG−3グラスフイルターを通過する微粒
三塩化チタニウム触媒成分は認められなかった。
洗浄後の濾塊を減圧乾燥し、平均粒径20μの均一性に
富んだ真球状の粒径を有する三塩化チタニウム触媒成分
41♂を得た。
上記のようにして得た三塩化チタニウム触媒成分を用い
て実施例1の重合法と同一にしてプロピレンを重合した
結果を第1表に示す。
比較例 1 プロピレンを存在させない以外は実施例1と全く同様に
三塩化チタニウム触媒成分を調製した。
その結果G−2グラスフィルターを通過しない三塩化チ
タニウム触媒成分36P、通過する該触媒成分3.7r
を得た。
全生成三塩化チタニウム触媒成分に対する崩壊して微粒
状となった三塩化チタニウム触媒成分の割合は9.3重
量%であった。
上記三塩化チタニウム触媒成分を用いて実施例1の重合
法と全く同様にしてプロピレンの重合をした結果を第1
表に示す。
比較例 2 プロピレンを存在させない以外は実施例2と全く同様に
三塩化チタニウム触媒成分を調製した。
その結果・G−3グラスフイルターを通過しない三塩化
チタニウム触媒成分37P、通過する微粒三塩化チタニ
ウム触媒成分4.21を得た。
全生成三塩化チタニウム触媒成分に対する崩壊して微粒
化した三塩化チタニウム触媒成分の割合は10.2重量
%であった。
上記三塩化チタニウム触媒成分を用いて実施例10重合
法と同一にしてプロピレンの重合をした。
その結果を第1表に示す。
実施例1及び2、比較例1及び2より明らかなようにプ
ロピレン存在下で三塩化チタニウム触媒成分を調製した
方が該触媒成分粒子の強度が強くなっているので三塩化
チタニウム触媒成分の収率が約1割増加した。
実施例 3 モノクロベンゼン30容量%混合したモノクロルベンゼ
ン−n−ヘキサン系混合溶媒250rn11ジエチルア
ルミニウムクロライドを希釈したモノクロベンゼンを6
0m1にかえた以外は実施例2と全く同様に三塩化チタ
ニウム触媒成分を調製し、ついでこれを用いてプロピレ
ンを重合した。
その結果を第1表に示す。
実施例 4 モノクロルベンゼンを30容量%を混合したモノクロル
ベンゼン−n−ヘキサン系混合溶媒250rIl11
ジエチルアルミニウムクロライドを希釈したモノクロル
ベンゼンを70r/I11混合溶媒とジエチルアルミニ
ウムクロライド溶液を5℃に冷却し、ジエチルアルミニ
ウムクロライド溶液にもプロピレンを吸収させたものを
使用した以外は実施例2と全く同様に三塩化チタニウム
触媒成分を調製し、ついでこれを用いてプロピレンを重
合した。
その結果を第1表に示す。
実施例 5 プロピレンをエチレンにかえた以外は実施例1と全く同
様にして三塩化チタニウム触媒成分を調製し、ついでこ
れを用いてプロピレンを重合した。
*その結果を第1表に示す。
実施例 6 プロピレンをブテン−1にかえた以外は実施例Iと全く
同様にして三塩化チタニウム触媒成分を調製し、ついで
これを用いてプロピレンを重合した。
その結果を第1表に示す。実施例 7 プロピレンをイソブチレノにかえた以外は実施例1と全
く同様にして三塩化チタニウム触媒成分を調製し、つい
でこれを用いてプロピレンを重合した。
その結果を第1表に示す。実施例 8〜10 モノクロルベンゼンとn−へブタンからなル混合溶媒の
組成を第2表の様に種々の組成にして三塩化チタニウム
触媒成分を調製したこと以外は実※施例1と全く同様に
して三塩化チタニウム触媒成分を調製し、ついでこれを
用いてプロピレンを重合した。
その結果を第2表に示す。実施例 11〜13 ジエチルアルミニウムクロライドの添加量を四塩化チタ
ニウムに対する当量比で第3表の様になるように調製し
た以外は実施例1と全く同様にし*て三塩化チタニウム
触媒成分を調製し、ついでこれを用いてプロピレンを重
合した。
その結果を第3表に示す。
実施例 14〜17 ジ−n−ブチルエーテルを四塩化チタニウムに対するモ
ル比で第4表の様になるよう添加量を調整したこと以外
は実施例1と全く同様にして三項※化チタニウム触媒成
分を調製し、ついでこれを用いてプロピレンを重合した
その結果を第4表に示す。
実施例 18〜22 n−へブタンの代りに第5表のごとく各種の飽和脂肪族
炭化水素又は脂環式炭化水素を用いたこEと以外は実施
例1と全く同様にして三塩化チタニウム触媒成分を調製
し、ついでこれを用いてプロピレンを重合した。
その結果を第5表に示す。実施例 23〜30 モノクロルベンゼンの代りに第6表のごとく各種のハロ
ゲン化芳香族炭化水素を用いた以外は実=施例1と全く
同様にして三塩化チタニウム触媒成分を調製し、ついで
これを用いてプロピレンを重合した。
その結果は第6表の通りである。実施例 31〜33 ジ−n−ブチルエーテルの代りに第7表のごとく各種の
有機エーテル化合物を用いた以外は実施例1と全(同様
にして三塩化チタニウム触媒成分を調製し、ついでこれ
を用いてプロピレンを重合した。
その結果は第7表の通りである。実施例 34〜38 ジエチルアルミニウムクロライドの代りに第8表のごと
く各種の有機アルミニウム化合物を用いた以外は実施例
1と全(同様にして三塩化チタニウム触媒成分を調製し
、ついでこれを用いてプロピレンを重合した。
その結果は第8表の通りである。
実施例 39〜46 モノクロルベンゼンを30容量%混合したモノクロルベ
ンゼン−n−ヘキサン系混合溶媒250rrLlジエチ
ルアルミニウムクロライドを希釈したモノクロルベンゼ
ンを60TrLlに代え、一時冷却時に;添加するジ−
n−ブチルエーテルと四塩化チタニウムの添加量を第9
表の様に代えた以外は実施例2と全(同様にして三塩化
チタニウム触媒成分を調製し、ついでこれを用いてプロ
ピレンを重合した。
その結果は第9表の通りである。参考例 1 内容積21の攪拌機付ステンレス製オートクレーブの内
部を乾燥窒素で置換し実施例3と全く同様にして調製し
た三塩化チタニウム触媒成分45.0■、ジエチルアル
ミニウムクルライド4mmolを仕込み、水素100
mmol、液化プロピレン500?を圧入して80℃で
1時間重合を行なった。
■時間後に加熱と攪拌を止め、未反応プロピレンをパー
ジして1621の重合体を得た。
その結果はa=96.6、P=3600.H−l−96
,0,ρ−0,50,Dp =950であった。
参考例 2 沸騰n−へブタンでブタンテイクポリプロピレンを抽出
し、次いで乾燥、分級、脱酸素して立体規則性ポリプロ
ピレン50グを、前もって乾燥窒素で置換しておいた内
容積21の攪拌機付ステンレス製オートクレーブへ装入
した。
次いで実施例3と全く同様にして調製した三塩化チタニ
ウム触媒成分41.0■ジ工チルアルミニウムクロライ
ド4mmolを含むn−へブタン10mA’を仕込み内
温を70℃にしてプロピレン供給を開始してプロピレン
の気相重合を行なった。
25 kg/crrtGの圧力下で2時間重合したのち
攪拌、加熱、プロピレンの供給を止め、未反応プロピレ
ンをパージした。
その結果205Pのポリプロピレンを得た。
その重合結果はa=72.7、P=5000.H−I9
2.0、ρ−〇、42、Dp=780であった。
参考例 3 内容積21の攪拌機付ステンレス製オートクレーブにn
−へブタン111ジエヂルアルミニウムクロライド5
mmol、実施例3と全く同様にして調製した三塩化チ
タニウム触媒成分47.0■を仕込んだ。
該オートクレーブの内温を70℃に加熱したのち、エチ
レン−プロピレン混合ガス(エチレン含有量5.2容量
%)をオートクレーブに導入し10kg/cvtGの圧
力下で2時間重合を行なった。
2時間後加熱、攪拌、混合ガスの導入を止め未反応混ご
合ガスをパージし、オートクレーブの内容物を濾過、洗
浄、乾燥して1551の重合体を得た。
この重合体を赤外線吸収スペクトルで分析した結果3.
5%のポリエチレンを含有していたつなお重合結果はa
=150.P=3300、■・l−73,0,ρ−0,
32であった。
参考例 4 内容積51の攪拌機付ステンレス製オートクレーブの内
部を乾燥窒素で置換し、実施例3と全(同様にして調製
した三塩化チタニウム触媒成分55.0■、ジエチルア
ルミニウムクルライド4mmolを仕込んだ。
次いでオートクレーブ内部を110m1Hまで減圧し、
水素をO−1kg/crriGまで装入後プロピレン9
401を圧入、内温70℃で2時間重合を行なった。
2時間後内温を60℃に下げ、エチレン461を圧入し
さらに2時間重合した。
2時間後に加熱、攪拌を止め、未反応モノマーをパージ
して6481の重合体を得た。
この重合体を赤外線吸収スペクトルで分析した結果3.
5重量%のポリエチレンを含有していた。
重合結果はp=11780、H・l−88,7、ρ=0
.45であった。
実施例 47〜48 一時冷却時にジ−n−ブチルエーテルと四塩化チタニウ
ムを添加した代りに、ジ−n−ブチルエーテルと四塩化
チタニウムがモル比で1:1の錯体を添加したこと以外
は実施例2と全く同様にして三塩化チタニウム触媒成分
を調製し、ついでこれを用いてプロピレンを重合した。
その結果は第11表の通りである。
実施例 49〜51 一時冷却時に各々15分間で滴下したジーn −ブチル
エーテルと四塩化チタニウムの代りに、第12表に示す
量のジ−n−ブチルエーテルと四基タニウムを同時に1
5分間で滴下した以外は実施例2と全く同様にして三塩
化チタニウム触媒成分を調製し、ついでこれを用いてプ
ロピレンを重合した。
その結果は第12表の通りである。参考例 5 円盤状で直径が13關、厚さは上部が3m711下部が
5間の二枚のガラス製板からなるサンプル板の間に、三
塩化チタニウム触媒成分的o、oiyを挾み、その上部
に衝撃力を分散させるよう直径13關、厚さ20mmの
アルミナ製円柱体を置き、それらを安定させるため上部
が開放状になっているシリンダーにセットした。
次にそこへ直径が11.9mm、重量6.8iの鋼球を
ある高さから落下させ、サンプル板中の触媒成分を顕微
鏡で観察し、崩壊した三塩化チタニウム触媒成分の有無
を確認した。
三塩化チタニウム触媒成分粒子の崩壊が観察されなかっ
た場合には、前回によりさらに0.5 crn高いとこ
ろから鋼球を落下させるという操作を、粒子の崩壊が認
められるまでくり返した。
該実験の結果としては、触媒成分粒子の強度を表現する
パラメーターとして、粒子の崩壊が認められなかった最
高の高さく単位crI′L)で示した。
なお該実験は全工程を乾燥窒素雰囲気中で行ない、実験
に使用した三塩化チタニウム触媒成分としては、本願の
方法で製造した触媒成分の他に、比較のため四塩化チタ
ニウムを低温化、有機アルミニウムで還元してβ型三塩
化チタニウムを合成し、錯化剤で処理後四塩化チタニウ
ム中で加熱処理する方法(以下特開昭47−34478
法という)、四塩化チタニウムと有機エーテル化合物と
有機アルミニウム化合物を溶解した飽和脂肪族炭化水素
および/または脂環式炭化水素の溶液から三塩化チタニ
ウム触媒成分を析出するにあたり、混合溶媒中20〜7
0容量%のノ・ロゲン化芳香族炭化水素の共存下に、上
記の有機アルミニウム化合物を55℃以下の溶媒温度で
添加後、該溶媒温度を10分〜24時間にわたり45〜
150℃に昇温する方法(以下特願昭52−15999
7法という)で製造した触媒成分で、いずれも平均粒径
が20μの触媒成分を使用した。
実験の結果は下記の通りであり、本発明の三塩化チタニ
ウム触媒成分は強度の点でも勝れていることがわかる。
本発明三塩化チタニウム触媒成分14.0特開昭47−
34478触媒成分 9.5特願昭52−159997
触媒成分8.5比較例 3〜5 混合溶媒としてモノクロルベンゼン−トルエンを用いた
こと以外は実施例8〜10と全く同様にして三塩化チタ
ニウム触媒成分を調製したが、その結果は第10表の通
り触媒成分の平均粒径を制御することはできなかった。
比較例 6 特開昭52−142691の実施例1の方法をプロピレ
ンの存在下固体状三塩化チタニウム組成物を製造した。
すなわち、500m1フラスコをプロピレン置換後ヘキ
サンl 5 Qml、 TiC1438r/llを仕込
み内容物を0℃に維持しつつ、ヘキサン100rIll
で希釈したジエチルアルミニウムクロライド44m1を
60分間で滴下し、プロピレンの導人を止め窒素を導入
し30分間同温度に保持し、次いで60分間で50℃に
昇温し更に2時間攪拌した。
室温に静置後液相を分離し、ヘキサン100rnlで5
回洗浄後減圧乾燥して、三塩化チタニウム組成分75P
を得た。
平均粒径52μでしかも凝集具のため粒径が不揃いであ
った。
比較例 7 参考例1でのプロピレンを窒素下に代えた以外は参考例
1と全く同様にして三塩化チタニウム組成物を製造した
その結果三塩化チタニウム組成物を製造した。
その結果三塩化チタニウム組成物72?、平均粒径35
μでしかも均一な粒径を有し凝集具は認められなかった

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 四塩化チタニウムと有機エーテル化合物と有機アル
    ミニウム化合物を溶媒中に溶解した溶液から三塩化チタ
    ニウム触媒成分を析出せしめるに当り、オレフィンの存
    在下上記溶媒として飽和脂肪族炭化水素および/または
    脂環式炭化水素と混合溶媒中20〜70容量%共存せし
    めたハロゲン化芳香族炭化水素とからなる混合溶媒を使
    用し、有機アルミニウム化合物と四塩化チタニウム及び
    有機エーテル化合物を55℃以下の溶媒温度で添加した
    後、該溶媒温度を10分〜24時間にわたり45〜15
    0℃に昇温しかつこの昇温中にさらに有機エーテル化合
    物および/または四塩化チタニウムを添加することによ
    り平均粒径10〜500μの三塩化チタニウムの触媒成
    分を析出させることを特徴とするα−オレフィン重合用
    三塩化チタニウム触媒成分の製造方法。 2 オレフィンが炭素数6以下の脂肪族不飽和炭化水素
    である特許請求の範囲第1項記載のα−オレフィン重合
    用三塩化チタニウム触媒成分の製造方法。 3 ハロゲン化芳香族炭化水素が塩素化芳香族炭化水素
    および/または臭素化芳香族炭化水素である特許請求の
    範囲第1項または第2項記載の三塩化チタニウム触媒成
    分の製造方法。 4 有機アルミニウム化合物が一般式 AlRnX3〜n(式中Rは炭素数1〜10個のアルキ
    ル基、Xはハロゲン原子または水素原子を表わし、nは
    0 < n≦3の実数である)で表わされる化合物であ
    る特許請求の範囲第1項から第3項までのいずれか1項
    記載の三塩化チタニウム触媒成分の製造方法。 5 有機エーテル化合物が一般弐ROR’ (式中R1
    R′は同一または相異なるアルキル基を示し、R1R′
    の少なくても一方の炭素数が5以下)で表わされる化合
    物である特許請求の範囲第1項から第4項までのいずれ
    か1項記載の三塩化チタニウム触媒成分の製造方法。 6 混合溶媒中に溶解される各成分として四塩化チタニ
    ウムが該混合溶媒11に対して5モル以下、有機エーテ
    ル化合物が四塩化チタニウム1モルに対シテ0.8〜3
    モル、かつ有機アルミニウム化合物が四塩化チタニウム
    に対して0.3〜1.8当量である特許請求の範囲第1
    項から第5項までのいずれか1項記載の三塩化チタニウ
    ム触媒成分の製造方法。 7 昇温中に添加する有機エーテル化合物が混合溶媒中
    の四塩化チタニウム1モルに対して4モル以下である特
    許請求の範囲第1項から第6項までのいずれか1項記載
    の三塩化チタニウム触媒成分の製造方法。 8 昇温中に添加する四塩化チタニウムが溶媒中の四塩
    化チタニウム1モルに対して0.01モル以上である特
    許請求の範囲第1項から第7項までのいずれか1項記載
    の三塩化チタニウム触媒成分の製造方法。 9 昇温中に添加される有機エーテル化合物および/ま
    たは四塩化チタニウムは40〜70℃の温度範囲の時に
    加えられる特許請求の範囲第1項から第8項までのいず
    れか1項記載の三塩化チタニウム触媒成分の製造方法。 10 昇温中に添加される有機エーテル化合物および
    /または四塩化チタニウムは、昇温中に一時冷却を行な
    う場合にはこの一時冷却時に加えられる特許請求の範囲
    第1項から第9項までの何れか1項記載の三塩化チタニ
    ウム触媒成分の製造方法。
JP54083220A 1979-06-29 1979-06-29 α−オレフィン重合用三塩化チタニウム触媒成分の製造方法 Expired JPS5831086B2 (ja)

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