JPS5921877B2 - 錯体の製造方法 - Google Patents

錯体の製造方法

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JPS5921877B2
JPS5921877B2 JP4026781A JP4026781A JPS5921877B2 JP S5921877 B2 JPS5921877 B2 JP S5921877B2 JP 4026781 A JP4026781 A JP 4026781A JP 4026781 A JP4026781 A JP 4026781A JP S5921877 B2 JPS5921877 B2 JP S5921877B2
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ether
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catalyst
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JP4026781A
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和夫 山口
夏樹 加納
信夫 榎戸
篤 村上
清次 吉田
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、オレフィン重合用触媒として好適な新規な錯
体の製法に関するものである。
従来、エチレンなどのオレフィンの重合には、周期律表
第■a〜■a族遷移金属化合物と、周期律表第1a〜■
a族金属の有機金属化合物との組合せによる、所謂チー
グラー触媒が有効であることは良く知られている。
しかし、これまで知られている触媒の多くは、工業生産
を行なう場合重合活性は不充分であり、得られた重合体
から触媒残渣を分離除去することなく、そのまま製品と
することは困難であつた。また、例えば90℃というよ
うな重合体が実質的に炭化水素分散剤に溶解しない温度
領域で重合反応を実施し、重合体を固体粉末状で回収す
る所謂スラリー重合によりポリエチレンを製造する場合
、得られるポリエチレン粉末の嵩密度の大小が生産性を
左右し、これまで知られている触媒は必ずしも満足な結
果を与えるものではなかつた。本発明の目的は、上記の
欠点を有することなく、且分子量分布の極めて狭い、例
えば重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(MN)の
比(Mw/MN)が3より小さな、ポリエチレンを製造
する触媒として好適な錯体の製法を提供することである
即ち本発明の目的は分子量分布の極めて狭い、且嵩密度
の高いポリエチレン粉末を製造する高活性触媒として好
適な錯体の製法を提供することである。極めて触媒効率
の高いテーグラー触媒を製造する方法の代表的なものに
、周期律表第■族元素、特にMgを含む固体化合物に遷
移金属化合物を担持する方法が知られている。
例えば本発明に関連深い塩化マグネシウムまたはこれに
基く生成物を担体とし、これとチタンを代表とする遷移
金属の塩化物または塩素化合物とよりなる触媒として代
表的なものに特公昭39=12105号公報、同46−
34092号公報、同47=41676号公報、同47
−46269号公報等がある。これらの提供する触媒は
遷移金属化合物が有効に利用される結果、遷移金属当り
の活性は可成り向上しているが、担体をも含めた触媒の
活性はなお不充分であり、また生成するポリエチレンの
分子量分布は極めて狭いものとは云い難い。ここに記載
された方法は、いずれも固体物性または組成に特長を有
する固体の担体と気体または液体または固体の遷移金属
化合物とを接触させる方法であり、固体を一成分とする
ため遷移金属化合物の分散性には自ら限界があるものと
見なすことができる。他方、液体(即ち溶液)のMg化
合物を還元剤として使用し液体の遷移金属化合物を接触
させる方法も公知である。例えば特公昭47−4095
9号公報は通常、最大原子価状態にある遷移金属化合物
、例えばTiCl4をRMg(0R/)(R.R′は炭
化水素残基)で還元して得られる固体触媒を提供するも
のである。ここで得られた触媒の活性は通常の有機アル
ミニウム化合物で還元して得られる低原子価遷移金属化
合物に比べ可成り高活性であるが、なお充分なものでは
ない。以上の如く、Mgを主体とする第族金属化合物を
一成分とする、所謂チーグラ一・ナツタ型触媒は、Mg
化合物を固体として遷移金属化合物と接触させるかまた
は液体のMg化合物を還元剤として接触させる方法に大
別される。
しかしいずれも本発明の錯体の如き効果を達成し得るも
のではない。その理由を推定するならば、前者において
は遷移金属化合物の固体Mg化合物担体中への均一分散
性の欠除、後者においては低原子価遷移金二属化合物固
体に組み入れられるMg化合物の量に上限値が在ること
、即ちTi()を均一分散させるに充分量のMgを含む
固体の合成が不可能であることに在ると思われる。本発
明者らは、前述の如き観点から先に一般式5(Tinl
・V1−n1)X3・NY(m〈1、X:ハロゲン Y:エーテル) で表わされ、2種の遷移金属錯体即ち TiX3・n/YおよびVx3・n″Yを含むエーテル
溶液から析出して得た固体触媒が有効なオレフイン重合
触媒であることを明らかにした(特開昭50−3327
4号公報)。
本発明者らは、今回更に下記の如きMgとTi()のハ
ロゲン化物のエーテル錯体を製造し、これがオレフイン
重合用触媒としてすぐれ、分子量分布の極めて狭い、且
嵩密度の高い重合体ノを高収率で与えることを見出した
即ち本発明は、四ハロゲン化チタンのエーテル錯体とハ
ロゲン化マグネシウムのエーテル錯体とのエーテル溶液
から、一般式〔MgnTi()1−1〕X.・XY(式
中、Xはハロゲン原子、Yは脂肪族エーテルまたは環式
エーテルを示し、nは0.01〜0.99、mは2くm
〈4、xは1くxく3の数を示す。
)で表わされる錯体を析出させることによつて上記錯体
を製造する方法を提供するものである。四ハロゲン化チ
タンエーテル錯体は、次に示される一般式を有するもの
である。
TiX4・,Y (X:ハロゲン原子、Y:脂肪族エーテルまたは環式エ
ーテル、p=2)該錯体の合成については、既に文献に
詳しく報告されている。
例えば(A) JOuI′NalOfInOrgani
c&NuclearChemistry(Pergam
OnPressLtdlVOl24、1105〜110
9(1962)イギリス国)(B) DieNatir
wissenschaften(Jahrgang46
、171(1959)ドイツ国)即ち四ハロゲン化チタ
ンを過剰のエーテルに溶解することにより該錯体のエー
テル溶液を製造し、これを冷却または濃縮または貧溶媒
例えば炭化水素溶剤を加えることによつて該錯体結晶を
析出させる方法である。
再結晶を繰返すことによつて純度を上げ得ることは云う
までもない。マグネシウムハライドのエーテル錯体は、
一般式MgX2・p′Y (1〈p′〈2) を有するエーテル易溶の錯体である。
ZnCl2・2THF(T゛ :テトラヒドロフラン)
、NiCl2・2THFおよびMnCl2・1.5TH
F,.FeC12・1.5THF等の2価金属ハライド
のエーテル錯体の合成並びに物性は公知であるが(上記
文献(A))、このものの文献上の記載はつまびらかで
はない。
しかし同様の方法に従い合成し得ることは参考例の示す
とおりである。本発明において錯化剤および溶剤として
用いられるエーテルとしてはジエチルエーテル、ジイソ
プロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジアミルエーテ
ル、エチル・n−ブチルエーテル等の脂肪族エーテル、
テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環式エーテルを使
用することができる。
しかし、ジアミルエーテルの如き長鎖アルキルを含むエ
ーテルを使用した場合には、錯化力に乏しくまた重合時
に分散剤として使用する炭化水素溶剤に対する溶解度を
無視することができない。またジエチルエーテルの如き
低沸点エーテルを使用した場合には、錯体合成の際、冷
媒の使用を避けることができず、工業上不利益となる。
従つてテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジイソプロピ
ルエーテルが好適であり、中でもテトラヒドロフラン(
THF)が最適である。
四ハロゲン化チタンエーテル錯体は、エーテルに易溶で
また・・ロゲン化マグネシウムエーテル錯体もエーテル
に易溶であり、これら錯体のエーテル溶液から共析出さ
せて得られた本発明の前記一般式〔MgnTi()1−
〕Xnl・XYで示される固体エーテル錯体は、該錯体
中にTiとMgが均一に分散しており、前述の如くオレ
フイン重合用触媒として極めて有効である。本発明の錯
体の製造方法、即ち四ハロゲン化チタンエーテル錯体お
よびマグネシウムハライドエーテル錯体を溶解するエー
テル溶液から両者を共析出する方法には特に制限はない
例えば該溶液を冷却する方法、炭化水素等の貧溶媒を添
加する方法およびエーテルを蒸発除去する方法等を採る
ことができる。いづれにしても過剰のエーテルは、これ
を除去することが好ましい。ここで興味深いのは四ハロ
ゲン化チタンエーテル錯体、マグネシウムハライドエー
テル錯体それぞれのエーテル溶液、特に飽和溶液を接触
させた場合、沈殿が析出することである。
両者の接触において還元反応が惹起していないことは云
うまでもない。また共通イオン効果其他の原因によつて
沈澱が生ずることも考えられない。結局両錯体の接触に
よつて溶解度の劣る別種錯体が生成しているものと推定
される。以上の方法に従つて合成された一般式 〔Mgn−Ti()1−o〕Xm−XYで表わされる固
体錯体は、有機アルミニウム化合物と組合せてはじめて
オレフインの重合活性を示す。
この点においては四ハロゲン化チタンエーテル錯体も同
様の挙動を示す。しかし四ハロゲン化チタンエーテル錯
体は著しく低活性であるだけでなく、例えば炭化水素溶
剤を使用し80℃の如き温度、即ち重合体が実質的に溶
解しない条件で重合を実施しても回収される重合体は著
しく嵩密度の低い繊維状を示す。このような繊維状の重
合体が生成すれば、重合体自体の性質として望ましくな
くなるのみでなく、例えば比較例からも明らかなように
、攪拌トルク上昇、内温コントロール困難等の重合プロ
セス上望ましくない点が多くなる。
本発明者らの予期し得なかつたことは四ハロゲン化チタ
ンエーテル錯体とマグネシウムハライドエーテル錯体を
組合せて得た固体錯体を使用した場合、著しく重合活性
が向上するばかりではなく、上記の重合条件で所謂スラ
リー重合を実施した場合、回収される重合体は嵩密度の
高い粉末状を示すことである。
回収される重合体の形状に関する両者の差異は、有機ア
ルミニウム化合物と接触した場合溶出するチタン成分の
有無または多寡によるもの(前者では可溶性Tiが生成
し、後者では殆んど生成しないため)と考えられる。更
に興昧深い事実は得られた重合体の分子量分布が極めて
狭いことである。以上の方法によつて得た錯体を使用し
後述の方法に従いオレフインを重合する場合、極めて高
い触媒効率で以て重合体を得ることができる。
即ち例えば90℃においてTilgr当り、エチレン1
k9/Cd圧当り、1時間当り30000gr以上の重
合体を得ることは容易である。この重合体の分子量分布
は極めて狭いものであり、例えば(Mw/MN)〈3の
値が実現できる。本発明の錯体は、前述の如く有機アル
ミニウムと組合せてはじめて触媒としての重合活性を示
すものである。
有機アルミニウムとしては、一般式 AlRnX3−o (R;C数1〜14の飽和炭化水素残基、X;ハロゲン
、n−2または1.5) で表わされるアルキルハロアルミニウム化合物および一
般式AlRn(0R′)3−。
(R.n;同上、R″;C数1〜14の飽和炭化水素残
基でRと同一であつてもよい)で表わされる化合物が好
適であるが、一般式AlRR′R″(R.k.R7は同
一または互いに異るC数1〜14の飽和炭化水素残基)
で表わされるトリアルキルアルミニウムが最も好ましい
例えばA1(C2H,)3、Al(n−C4H9)3、
A1(IsO−C4H,)3、Al(n−C8Hl7)
3等をあげることができる。
これら有機アルミニウム化合物の使用量は使用する錯体
に含まれる遷移金属1モル当り0.5〜100モルの範
囲、特に2〜50モルの範囲が好ましい。本発明の錯体
を使用するエチレンの重合は、従来のチーグラ一型触媒
を使用する場合と全く同様にして行われる。
重合温度は室温〜200℃の範囲、しかし本発明の錯体
の特長を充分有効に発揮せしめるためには60℃〜10
0℃の範囲で適当な不活性溶剤例えばn−ヘキサン、n
−ヘプタン等を使用し、所謂スラリー重合を実施し高い
嵩密度を有する粉末状重合体を回収することが好ましい
。重合圧には特に制限はないが、高活性故、通常20k
g/Crli以下の圧力で充分である。本発明の錯体に
よりエチレンを重合する場合重合度の調節は適量の水素
を重合帯域に導入することによつて達成される。また、
エチレンと他のα−オレフイン例えばプロピレン、ブテ
ン−1、ヘキセン一1等を共重合させることによりこれ
らの共重合体を☆☆得ることも可能である。共重合の場
合、エチレン以外のα−オレフインは気相におけるモル
濃度として5%以下存在させるようにすることが好まし
い。なお、本発明の錯体を用いた触媒は前述の如く極め
て高活性であるため少量の使用で足り、従つて本発明錯
体によるオレフインの重合においては触媒除去工程が省
略でき工業的に極めて有利である。
次に実施例、応用例および参考例を挙げて本発明を更
に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
りこれら実施例に制約されるものではない。
なお、本発明の応用例における分子量は、粘度平均分子
量(Mv)であり、以下の式に基き計算された。
〔η〕=4.60X10−4Mv0・725ノただし〔
η〕はテトラヒドロナフタリン溶媒中、130℃で測定
した極限粘度。
分子量分布(Mw/MN)は、カラムフラクシヨン法に
より求めた。
MI(MeltIndex)の測定法は、ASTMD一
1238Tに準拠し、190℃において測定した。
参考例 1 −TiCl4・2T8の製造一 アルゴンガス雰囲気下、四ロフラスコに脱湿、脱酸素し
たn−ヘキサン300m1およびTiCl46OmmO
lを供給する。
フラスコを水浴中に入れ、内温をO〜5℃に保持しつつ
撹拌下テトラヒドロフラン(THF) 180mm01
を滴下すると黄色沈澱が生成する。そのまま約30分撹
拌を続け、生じた固体粉末を精製n−ヘキサンで充分洗
浄を繰返す。これを室温にて減圧乾燥し黄色の粉末を得
た。分析値(重量%)は下記のとおりである。参考例
2一MgCl2・1.5THFの製造 ソツクスレ一抽出器を使用し、アルゴンガス雰囲気下市
販の塊状無水MgCl2lOgrを脱水、脱酸素したT
HF25Omlにより還流下抽出した。
また得られた錯体について粉末X線回折を測定したとこ
ろ、得られたX線回折像は原料であるTiCl4・2T
HFおよびMgCl2・1.5THF′のX線回折像と
は全く異なるものであつた。このことから、本発明の錯
体がTiCl4・2THF′ とMgCl2・1.5T
HFとの混合物でないことがわかる。応用例 1 容量1eの撹拌機付オートクレーブを充分窒素ガス置換
したのち、実施例1で得た錯体粉末25ワおよびAll
−Bu3〔A1(IsO−C4H9)3〕旧約20時間
後MgCl2固体は殆んど認められなくなる。
抽出液を約100m1まで濃縮する。これを室温にまで
放冷し、そのまま乾燥窒素ガス気流下乾燥し恒量に到ら
しめる。分析値は下記のとおりであつた。実施例 1 アルゴンガス雰囲気下、撹拌機付100m1四口フラス
コにTiCl4・2THF(参考例1で合成)7.0m
m01(2.26gr)を採取し、これに脱湿し更に溶
存酸素ガスを除去したTHF45mlを供給し室温にて
攪拌する。
清澄な黄色溶液が得られた。他方、アルゴンガス雰囲気
下、25℃の恒温槽に浸漬した、撹拌機付200m1四
ロフラスコにMgCl2・1.5THF(参考例2で合
成)8.4Ymm01(1.84gr)を採取し、上記
のTHF2Omlを供給し、室温にて撹拌し無色の透明
な溶液を得た。
この中に攪拌下、上記のTiCl4・2TI[FのTH
F溶液を徐々に滴下すると淡黄色の沈澱が生ずる。
そのまま1時間攪拌を続けたのち沈澱をろ別し、これを
精製したn−ヘキサンで充分洗浄したのち室温にて減圧
乾燥する。ここで得られた粉末の元素分析値(重量%)
および示性式を次に示す。Kg/CF7lエチレン圧・
時間) 嵩密度−0.35gr/CC MI=4.3 Mw/MN=2.9 実施例 2 実施例1の錯体製造において、それぞれ倍量のMgCl
2・1.5THF(16.8mm01)および倍量のT
HF(40m1)を含むMgCl2・1.5T゛のT掛
゛溶液を使用し、これに実施例1と同等のTiCl4・
2T8のT棋゛溶液を滴下することによつて、次の組成
(重量%)および、示性式を有する黄色の錯体を得た。
また、該錯体について粉末X線回折を測定したところ、
得られたX線回折像は、原料であるTiCl4・2T掛
゛ およびMgCl2・1.5THFのX線回折像とは
全く異なるものであつた。
このことから本発明の錯体がTiCl4・2T゛ とM
gCl2・1.5THFとの混合物でないことがわかる
。応用例 2 実施例2の錯体を使用して応用例1と同じ条件でエチレ
ンの重合を実施し、80grのポリエチレン粉末を得た
重合結果は次のとおりである。K−640KTi−18
800 嵩密度=0.33gr/CC MI−4.8 Mw./MN=2.8 応用例 3 応用例1の重合反応においてAll−Bu3の量を変え
る以外は同じ操作を行ない次の結果を得た。
応用例 4応用例1において有機アルミニウムの種類を
変える以外は同じ操作を行ない次の結果を得た。
応用例 5応用例1において、重合帯域における分圧0
.4k9/Cdに相当するプロピレンをフイードし、エ
チレン−プロピレン共重合反応を実施した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 四ハロゲン化チタンのエーテル錯体とハロゲン化マ
    グネシウムのエーテル錯体とを含有するエーテル溶液か
    ら、一般式〔Mg_nTi(IV)_1_−_n〕X_m
    ・xY(式中、Xはハロゲン原子、Yは脂肪族エーテル
    または環式エーテルを示し、nは0.01〜0.99、
    mは2<m<4、xは1<x<3の数を示す。 )で表わされる錯体を析出させることを特徴とする錯体
    の製造方法。
JP4026781A 1981-03-23 1981-03-23 錯体の製造方法 Expired JPS5921877B2 (ja)

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