JPS594441B2 - オレフイン重合用触媒 - Google Patents

オレフイン重合用触媒

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JPS594441B2
JPS594441B2 JP49039736A JP3973674A JPS594441B2 JP S594441 B2 JPS594441 B2 JP S594441B2 JP 49039736 A JP49039736 A JP 49039736A JP 3973674 A JP3973674 A JP 3973674A JP S594441 B2 JPS594441 B2 JP S594441B2
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ether
catalyst
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夏樹 加納
信夫 榎戸
篤 村上
清次 吉田
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Catalysts (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、オレフィン重合のための新規な触媒に 。
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0 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5 はなかつた〇本発明の目的は、
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
製造するに好適”0 な触媒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を提供す
ることである。極めて触媒効率の高いチーグラー触媒を
製造す’5 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j0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4
6−34092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15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?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
−40959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、な卦充分な
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目的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剤の欠除、
後者においては低原子価遷移金属化合物固体に組み入れ
られるMg化合物の量が化学量論的に制限されること、
即ちTi(1)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で表わされ、
2種の遷移金属錯体即ちTiX3・n′YおよびVx3
・n悴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50−33274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がオレフイン重合用触媒成分
としてすぐれ、分子量分布の極めて狭い、且嵩密度の高
い重合体を高収率で与えることを見出した。
即ち本発明は、一般式 (式中、Xは・・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O、5〜0.9、mは2く
mく3、Xは1くxく3の数を示す0)で表わされるM
gとTl()の錯体と有機アルミニウム化合物とを組合
せてなるオレフイン重合用触媒を提供するものである。
三ハロゲン化チタンエーテル錯体は、次に示?れる一般
式を有するものである○(X;・・ロゲン原子、Y:脂
肪族エーテルまたは環式エーテル、p−2または3)。
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) JOurnalOfinOrga
nic&NuclearChemistry(Perg
anlOnPressLtdラVOl24ラ1105〜
1109(1962)イギリス国)(B)DieNat
貨RwissenschaftenOahrgang4
6)171(1959)ドイ唯)即ち三ハロゲン化チタ
ンを過剰のエーテルにより、還流下溶解または抽出する
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・・ラードのエーテル錯体は
、一般式を有するエーテル易溶の錯体である。
Zncl22THF(THF:テトラヒドロフラン),
NiCl2・2THFおよびMnCl2・1.5THF
,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))、MgX2・p!Y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、ジイソプロビルエーテル、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L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、中でもアトラヒドロフラン(T
HF)が最適である。三ハロゲン化チタンは常態として
は固体であり、これを固体担体士に担持するには、ボー
ルミル(特公昭47−46269号公報)または減圧下
、700℃にて気化し担持する(特公昭4634092
号公報)等の方法が採用されている。
それに反し、上記三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ハ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
液から析出させて得られた本発明の前記一般式〔Mgn
Ti()1−o〕Xr]1−XYで示される固体エーテ
ル錯体は、前記両原料錯体の単なる混合物ではなく、該
錯体中にTi,!:Mgが均一に分散したMgとTi(
1)の錯体であり、前述の如くオレフイン重合用触媒成
分として極めて有効である。本発明の錯体の製?方法、
即ち三・・ロゲン化チタンエーテル錯体卦?・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。また本発明の錯体は、上記
Mg.Ti両成分のエーテル溶液から共析出させる方法
のみならず、その他の方法を用いて作ることができる0
その具体的な方法としては、例えば、両成分のエーテル
錯体をボールミル中で一緒に粉砕処理して作ることもで
きる。
しかし上記エーテル溶液から共析出させる方法が操作が
容易で好ましい。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
い触媒効率で似て重合体を得ることができる0即ち例え
ば90℃に訃いてTilgr当り、エチレン1k974
d圧当り、1時間当り30,000gr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)く3の値が実現できる。本発明の錯体は
、有機アルミニウム化合物と組合せてはじめて重合活性
を示すものである。
有機アルミニウムとしては、一般式▲▲工 Lν n−
一Ull (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(R,n:同士、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(R
,R′,R″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(C2H5)3,A1(n−C4H9)3・
AI(ISO−C4H,)3,AI(n−C8Hl7)
3等を挙げることができる。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。本発明の触媒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、しかし本発明の触媒
の特徴を充分有効に発揮せしめるためには60媒C〜1
00℃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0重合圧には特に制限はないが、高活性故、通常20
1<g/d以下の圧力で充分である。本発明の触媒によ
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0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、へキセン一1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、従つて本発明触媒によるオレフイン
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、本発明の実施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。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。
参考例 1 −TiCl3・3THFおよびTiCl3・2THFの
製造ーソツクスレー抽出器を使用し、アルゴンガス雰囲
気下三塩化チタン(四塩化チタンを水素で還元したもの
)6grを脱水、脱酸素したテトラヒドロフラン(TH
F)300ゴにより還流下抽出し!約10時間後三塩化
チタンは殆んど完全に溶解し、THF相は濃厚な紫褐色
になつた。
これを一昼夜放冷することによつて青色の固体結晶が析
出し、精製したn−ヘキサンで洗浄し乾燥窒素ガス流通
下、常温で乾燥しスカイブルーの固体粉末を得!これを
精製したTHFを使用して2回再結晶して得られた固体
の分析値(重量%)を示す。上記の方法によつて調製し
た紫褐色のTHF溶液に撹拌下約2倍量の精製n−ヘキ
サンを滴下し、一析出した沈澱を更にn−ヘキサンで洗
浄後、窒素ガス流通下常温で乾燥し黄緑色の粉末を得た
参考例 2一MgCl2・ 1.5THFの製造ー ソツクスレー抽出器を使用し、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
THF25O−により還流下抽出した。
:約20時間後MgCl2固体は殆んど認められな〈な
る。抽出液を約100−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(重量%)は下記のとおりであつた。
実施例 1 攪拌機を備えた41四ロフラスコにアルゴンシール下に
参考例1で製造したTiCl3・ 3THF4.1gr
および精製したTHFl3O−を加え、撹拌下に溶解す
る。
これに参考例2で製造した塩化マグネシウム錯体粉末7
.3grを加え、60℃で2時間撹拌溶解する。室温ま
で冷却し、脱水、脱酸素した精製n−ヘキサン500m
eを滴下し辷沈澱をデカンテーシヨンにより分離し、更
に精製へキサンで3回洗浄を繰返したのち乾燥した。得
られた錯体の分析値(重量%)はTi5.O,Mg9.
5,Cl4l,C3Oであり、〔MgO.8・TiO.
2〕Cl2.2・(THF)1.2に相当する。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TiCl3・ 3TH
FおよびMgCl2・ 1.5THFX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
TiCl3・ 3THFとMgCl2・ 1.5THF
との混合物でないことがわかる。窒素ガスで置換した1
1オートクレーブに500ゴの精製n−ヘキサンをフイ
ードしAl(IsO一C4H9)30.5mm01を加
えたのち、前記錯体25Tn9を加えた。
気相を水素ガスで置換したのち90℃に昇温し、水素圧
5kg/c−dおよびエチレン圧5k9/一の恒圧重合
を1時間続けることにより、嵩密度0.31θ/Cc、
分子量4.6万のポリエチレン粉末232grを得た。
触媒当りの重合活性は K = 1,850( Gr−重合体/Gr−触媒×P
xhr)Ti当りの重合活性は KTi= 37,000( Gr−重合体/ Gr−
Ti×PXhr)但し、P=エチレン圧(Kg/(V7
I)重合体の分子量分布は極めて狭くMw/MN=2.
9であつた。
実施例 2 TiC13・ 3THFの替りに参考例1,2で製造し
たTiCl3・ 2THF2.5grおよび塩化マグネ
シウム錯体7.3grを使用し、実施例1と同じ処法を
実施し、Tiを3.9wt%を含む錯体を製造した。
この錯体を使用し、実施例1と同じ条件で重合した結果
嵩密度0.3grAC、平均分子量4.8万の重合体粉
末190grを得た。K= 1,520,KTi=39
,000,重合体のMw//MN= 3.1なお、本錯
体の分析値(重量%)は、MglO.9,Ti3.9,
Cl4O.8,C29.5てあり〔MgO.85・Ti
O.l,〕Cl2.lO・(THF)1.,5に相当す
る。
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TiCl3・
2THFおよびMgCI2・ 1.5THF(7)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TiCl3・2THFとMgCl2・1
.5THFとの混合物でないことがわかる。比較例 1
参考例1で製造したTiCl3・ 3THFをそのまま
使用し、実施例1と同じ条件の重合を実施した。
平均分子量7.6万の重合体5.8grを得たに過ぎな
かつた。K=46 実施例 3 実施例1の重合反応を、水素圧を変えて実施し次の結果
を得た。
実施例 4 実施例1において、共触媒として使用した有機アルミニ
ウム化合物の量および種類を変えて重合反応を実施し、
次の結果を得た。
実施例 5 実施例1と同じ条件下で、気相に訃けるプロピレン対エ
チレンのモル濃度比が0.036になるようにプロピレ
ンをフイードし、共重合反応を実施した。
炭素数1000個当v側鎖メチル4.7個を含む共重合
体228grを得た。この共重合体の(Mw/MN)=
2.8であつた。側鎖メチルの測定は赤外吸収スペクト
ルによつた。実施例 6 実施例1において予め製造し精製したTiCl33TH
FおよびMgCl2・1.5THFをTHFに溶解して
得た溶液を使用する替りに、TiCI3(20mm01
)および市販の塊状無水MgCl22OmmOlをそれ
ぞれ130r!11のTHFによつて抽出溶解して得た
溶液を混合し約半量に濃縮した溶液を使用する以外は同
じ操作を行ない次の結果を得た。
なお本錯体の分析値(重量%)はTi9.2,Mg5.
6,Cl36,C36Cあり〔MgO.,,・TiO.
45〕CI2.,(THF)1.6に相当する。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TiCl3・3THFおよびM
gCl2・1.5THF(7)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TiCl3・3THFとM
gCl2・1.5TI−[F′との混合物でないことが
わかる。実施例 7 撹拌機を備えた11四ロフラスコにアルゴンシール下に
参考例1で製造したTlCl・3THF7.8gr卦よ
び精製したTHFl3Oml!を加え、撹拌下に溶解す
る0これに参考例2で製造した塩化マグネシウム錯体粉
末4.3grを加え、60℃で2時間撹拌溶解する。
室温まで冷却し、脱水、脱酸素した精製n−ヘキサン5
00m/.を滴下した。沈澱をデカンテーシヨンにより
分離し、更に精製ヘキサンで3回洗浄を繰返したのち窒
素ガス流通下50℃で乾燥した。得られた錯体の分析値
(重量%)はTl7.7,Mg4.l,Cl29.l,
C39,4であり)〔MgO.5FTlO.49〕Cl
2.49゜(THF)2.49に相当する。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TiCl3・3THF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TiCI3・3THFと
MgCl2・1.5THFとの混合物でないことがわか
る。窒素ガスで置換した11オートクレープに500d
の精製n−ヘキサンをフイードしAl(IsO−C4H
9)30.5mm01を加えたのち、前記錯体25T1
19を加えた。
気相を水素ガスで置換したのち90℃に昇温し、水素圧
5kg/C!!lおよびエチレン圧51<g/(177
1の恒圧重合を1時間続けることにより、嵩密度0.3
09/CC、分子量4.5万のポリエチレン粉末250
grを得た。触媒当りの重合活性は K=2,000(Gr一重合体/Gr一触媒×PXhr
)T1当りの重合活性は KTi=23,800(Gr一重合体/Gr/−Ti×
PXhr)但し、p=エチレン圧(Kg/層)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式 〔Mg_nTi(III)_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0.5〜0.9、mは2<m<
    3、xは1<x<3の数を示す。 )、で表わされるMgとTi(III)の錯体と有機アル
    ミニウム化合物とを組合せてなるオレフィン重合用触媒
JP49039736A 1974-04-08 1974-04-08 オレフイン重合用触媒 Expired JPS594441B2 (ja)

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NLAANVRAGE7503667,A NL177314C (nl) 1974-04-08 1975-03-27 Werkwijze voor het bereiden van een katalysatorcomplex, en werkwijze voor het polymeriseren van een alkeen met deze katalysator.
US05/565,196 US3989881A (en) 1974-04-08 1975-04-04 Catalyst and process for polymerization of olefin
NO751182A NO751182L (ja) 1974-04-08 1975-04-07
GB1437675A GB1472824A (en) 1974-04-08 1975-04-08 Catalyst component for the polymerization of olefins
DE19752515211 DE2515211A1 (de) 1974-04-08 1975-04-08 Katalysator zur polymerisation von olefinen
DE2560501A DE2560501C2 (de) 1974-04-08 1975-04-08 Magnesiumchlorid-Tetrahydrofuran-Komplexe, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung
FR7510854A FR2266706B1 (ja) 1974-04-08 1975-04-08

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