JPS6150086B2 - - Google Patents

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JPS6150086B2
JPS6150086B2 JP53079383A JP7938378A JPS6150086B2 JP S6150086 B2 JPS6150086 B2 JP S6150086B2 JP 53079383 A JP53079383 A JP 53079383A JP 7938378 A JP7938378 A JP 7938378A JP S6150086 B2 JPS6150086 B2 JP S6150086B2
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JP
Japan
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polymerization
propylene
titanium trichloride
polymer
solid catalyst
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Expired
Application number
JP53079383A
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Japanese (ja)
Other versions
JPS555969A (en
Inventor
Akinobu Shiga
Masahiro Kakugo
Yoshiharu Fukui
Koji Yamada
Hajime Sadatoshi
Wake Wakamatsu
Hiroshi Yoshioka
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Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Publication date
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Priority to CA328,077A priority patent/CA1129141A/en
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Priority to NL7903979A priority patent/NL7903979A/en
Priority to YU1187/79A priority patent/YU40368B/en
Priority to IT49104/79A priority patent/IT1116210B/en
Priority to DE19792920729 priority patent/DE2920729A1/en
Priority to FR7912980A priority patent/FR2435487B1/en
Priority to DD79213060A priority patent/DD143915A5/en
Priority to US06/041,462 priority patent/US4259461A/en
Priority to BR7903182A priority patent/BR7903182A/en
Priority to CS448779A priority patent/CS212324B2/en
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Priority to SG128/83A priority patent/SG12883G/en
Publication of JPS6150086B2 publication Critical patent/JPS6150086B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、プロピレン−エチレンブロツク共重
合体の製造方法に関するものである。さらにくわ
しくは、高活性複合触媒系を用い、改良された性
質を有するプロピレン−エチレンブロツク共重合
体を実質的に後処理をすることなく製造する方法
に関するものである。 チーグラーおよびナツタらの立体規則性触媒の
発明以来、結晶性ポリオレフインは、工業的に生
産されてきた。特に、結晶性ポリプロピレンは、
優れた剛性および耐熱性を有する汎用樹脂として
注目されている。しかしながら、結晶性ポリプロ
ピレンは、低温に於て脆いという欠点を有するた
め、低温で耐衝撃性の要求される用途には使用し
にくい。この欠点を克服すべく、従来種々の検討
がなされ、すでに多くの改良法が提案されている
が、その中で、特に工業的に有用な方法として、
プロピレンと他のオレフイン、特にエチレンとを
ブロツク共重合させる方法が知られている。 すなわち、特公昭38−14834、特公昭39−
1836、特公昭39−15535等に提案されたように、
複合触媒の存在下に、不活性溶媒中で、まずプロ
ピレンを添加して結晶性プロピレンホモポリマー
ブロツクを重合せしめ、ついで、エチレン又はエ
チレンとプロピレンを添加して、エチレン−プロ
ピレンの統計的共重合体ブロツクを重合させる方
法、或は、特公昭44−20621、特公昭49−24593特
開昭48−25781等に提案されたように、前記ブロ
ツク共重合体に於て、エチレン−プロピレンの統
計的共重合体ブロツクを更に2段階に分けて重合
する方法が公知であり、工業的にも広く実施され
ている。しかしながら、かかる方法に於ては、重
合終了後に、触媒の分解を行ない、或は更に、触
媒残渣の抽出を行なつた後に重合体粒子を不活性
溶媒から分離し、更に乾燥を行なつて、製品重合
体を得る。 一方、分離した不活性溶媒は、通常工業的には
不活性溶媒中に溶解した低分子量で低結晶性重合
体および、触媒残渣を分離し、精製して、再使用
するという非常に複雑な工程を必要とする。 かかる問題を解決するために、特公昭43−
13049、特公昭47−26113、特開昭49−120986、特
開昭51−135987、特開昭52−3684では、第1段階
に於て、不活性溶媒の不存在下に、液化プロピレ
ン中で、プロピレン単独重合を行ない、引き続き
第2段階に於て液化プロピレン中、或は気相中
で、エチレンとプロピレンの統計的共重合を行な
うブロツク共重合法が提案されている。 これらの方法に於ては、実質的に不活性溶媒を
使用しないため、溶媒の精製工程は省略され、さ
らに重合体の乾燥も省略、或は大幅に簡略化でき
る。さらに、重合体に含まれる触媒の分解および
触媒残渣の除去工程を、省略、或は大幅に簡略化
できれば、前記の諸問題は解決される。 しかしながら、かかる方法において、四塩化チ
タンを金属アルミニウムまたは水素で還元して得
られた三塩化チタン、或は該三塩化チタンと塩化
アルミニウムとの共晶体と有機アルミニウムとか
ら成る従来の触媒系を用いた場合には、三塩化チ
タン固体触媒当たりの生成ポリマー量が少ないた
め、得られた重合体粒子中に、触媒残渣が多量に
残存する。そのために得られた重合体粒子は、成
形品にすると黄色に着色し、商品価値を著しく低
下させる。また、通常、重合体粒子は溶融混練し
ペレタイズし、更に種々の成形機で溶融して成形
するが、溶融工程でかかる重合体は著しく劣化し
機械的性質が損なわれる。 また、紫外線による劣化も著しく、成形品を長
期間使用することは困難となる。そのために、か
かる方法に於ては、これらの諸問題を解決するた
めに、不活性溶媒中で重合を行なう場合と同様に
触媒残渣の抽出等の後処理を行なう必要があり、
製造のために依然として多大な労力が必要とな
る。 更に、低分子量で低結晶性重合体の溶解性は、
液化モノマーに比べ、通常用いる不活性溶媒の方
が大きいため、不活性溶媒の不存在下にプロピレ
ン−エチレンブロツク共重合を行なう場合には、
低分子量で低結晶性重合体が、重合体粒子に含ま
れる割り合いは、不活性溶媒中で重合した場合に
比べ著しく多くなる。 そのために、公知の触媒を用いた場合には、品
質的には、ポリプロピレンの特徴である剛性、耐
熱性が損なわれ、かかる物性を要求される分野で
成形品を使用することは困難である。 また、重合体粒子の特性は、低分子量で低結晶
性重合体が粒子表面にも多量に存在するため、粒
子間の粘着力が増大し、重合体の塊化、および重
合槽内壁への重合体付着による伝熱効率の低下、
更には、重合スラリー、或いは重合体パウダーの
移送時における、配管、パウダーホツパーおよび
サイロ内での閉塞が頻発するという問題があり、
低分子量で低結晶性重合体の副生量の少ない触媒
系、すなわち、立体規則性の高い触媒系を用いる
必要がある。 しかしながら、前記の公知の触媒系に於ては、
重合活性、立体規則性とも、実質的に後処理を省
略するには不十分であり、過去幾多の研究がなさ
れているが、これらを満足するものは少ない。 本発明者等は、鋭意検討を続けた結果、かかる
問題を克服して、改良された性質を有するプロピ
レン−エチレンブロツク共重合体を、実質的に後
処理を行なうことなく、安定的に製造する方法を
発見し、本発明に至つた。 すなわち、本発明は、第1段階に於て、不活性
溶媒の実質的に不存在下に、プロピレンが液状で
存在する条件下で、プロピレン単独、或いは更に
少量のエチレンを加えて重合を開始し、液化プロ
ピレン中、或いは気相中で重合を続行し、引き続
き、第2段階以降に於て、液化プロピレン中、ま
たは気相中で、プロピレンとエチレンの統計的共
重合を行なうにあたり、 (A) 四塩化チタンを有機アルミニウム化合物で還
元し、更に活性化された三塩化チタン固体触媒
および (B) 一般式RlAlY3−l(Rは炭素数が1〜8個
の直鎖状アルキル基またはアルコキシ基を表わ
す。Yは、ハロゲン又は水素又はアルコキシ基
を表わす。またlは2≦l≦3で表わされる数
字である。)で表わされる有機アルミニウム化
合物或は更に (C) 立体規則性改良剤、 とから成る触媒系を使用し、三塩化チタン固体触
媒当りの全重合量を8000g/g三塩化チタン固体
触媒以上とする事を特徴とするプロピレン−エチ
レンブロツク共重合体の製造方法に関するもので
ある。 本発明において、触媒成分(A)として用いられる
四塩化チタンを有機アルミニウム化合物で還元し
更に活性化された三塩化チタン固体触媒は、たと
えば次に示す方法により製造されるものである。 (1) 四塩化チタンを、一般式R′nA′lX′3−nで表
わされる有機アルミニウム化合物で還元し、得
られた還元生成物を更に不活性溶媒の存在下ま
たは不存在下において、50〜120℃の温度にお
いて熱処理し、得られた熱処理固体を、ハロゲ
ン化合物とエーテル化合物との混合物と反応さ
せる事によつて得られる三塩化チタン固体触媒 (2) 四塩化チタンを、一般式R′nAlX′3−nで表
わされる有機アルミニウム化合物で還元し、得
られた還元生成物をエーテル化合物で処理し、
ついでかく処理したエーテル処理固体を四塩化
チタンと反応させる事によつて得られる三塩化
チタン、或は更に該三塩化チタンをハロゲン化
合物とエーテル化合物との混合物と反応させる
事によつて得られる三塩化チタン固体触媒 (3) 四塩化チタンをR′nAlX′3−nで表わされる
有機アルミニウムで還元し、得られた還元生成
物をエーテル化合物を反応させ、ついで、かく
調整したエーテル処理固体を、一般式R″pAlX3
−pで表わされるアルミニウム化合物と反応さ
せた後、ハロゲン化合物とエーテル化合物との
混合物と反応させる事によつて得られる三塩化
チタン固体触媒 本発明において、上記第(1)、(2)および(3)項に示
した触媒成分(A)として使用される三塩化チタン固
体触媒は、特開昭47−34478、特願昭51−
108276、特願昭51−127705等ですでに提案された
ものである。 本発明の方法を、更に詳細に説明する。 上記第(1)、(2)および(3)項において、還元生成物
の製造に使われる一般式R′nAlX′3−n(R′は炭
素数が1〜18個の直鎖状アルキル基又は分岐状ア
ルキル基又は脂環式炭化水素基又は芳香族炭化水
素基を表わす。X′はハロゲン又は水素を表わ
す。また、nは1≦n≦3で表わされる数字であ
る。)で表わされる有機アルミニウム化合物とし
ては、メチルアルミニウムジクロリド、エチルア
ルミニウムジクロリド、n−プロピルアルミニウ
ムジクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリ
ド、ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルア
ルミニウムクロリド、ジ−n−プロピルアルミニ
ウムクロリド、トリメチルアルミニウム、トリエ
チルアルミニウム、トリ−イソブチルアルミニウ
ム、エチルジシクロヘキシルアルミニウム、トリ
フエニルアルミニウム、ジエチルアルミニウムハ
イドライド、ジ−ソブチルアルミニウムハイドラ
イド、ジエチルアルミニウムブロミド、ジエチル
アルミニウムアイオダイドなどをあげることがで
きる。 ジエチルアルミニウムクロリド及びエチレンア
ルミニウムセスキクロリドは、この中でも特に好
ましい。 また、上記第(1)および(3)項において、還元生成
物とエーテル化合物を反応させる際に用いるエー
テル化合物は、一般式R1−O−R2(R1およびR2
は炭素数が1〜8個の直鎖状アルキル基又は分岐
状アルキル基を表わし、R1とR2は同一の基であ
つても良いし、また異なつた基であつても良
い。)で表わされる化合物である。具体的には、
ジエチルエーテル、ジ−n−プロピレンエーテ
ル、ジ−イソプロピルエーテル、ジ−n−ブチル
エーテル、ジ−イソアミルエーテル、ジ−ネオペ
ンチルエーテル、ジ−n−ヘキシルエーテル、メ
チル−n−ブチルエーテル、メチル−イソアミル
エーテル、エチル−イソブチルエーテルの如き化
合物があげられる。ジ−n−ブチルエーテル、ジ
−イソアミルエーテルは、この中でも特に好まし
い結果を与える。 また上記第(3)項において、エーテル処理固体と
また反応させる一般式R″pAlX3−p(R″は炭素
数が1〜18個の直鎖状アルキル基又は分岐状アル
キル基又は脂還式炭化水素基又は芳香族炭化水素
基を表わす。Xはハロゲンを表わす。またpは1
≦p<1.5で表わされる数字である。)で表わされ
るアルミニウム化合物としては、メチルアルミニ
ウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリ
ド、n−プロピルアルミニウムジクロリド、n−
ブチルアルミニウムジクロリド、n−ヘキシルア
ルミニウムジクロリド、n−オクチルアルミニウ
ムジクロリド、フエニルアルミニウムジクロリ
ド、O−トリルアルミニウムジクロリド、シクロ
ヘキシルアルミニウムジクロリド、メチルアルミ
ニウムジブロミド、エチルアルミニウムジブロミ
ド、フエニルアルミニウムジブロミド、メチルア
ルミニウムジアイオダイド、などがあげられる。 エチルアルミニウムジクロリドは、この中でも
特に好ましい。 また、上記アルミニウム化合物は、単独、或は
2種以上のアルミニウム化合物から成る混合系で
あつても良い。 上記第(1)(2)および(3)項において、ハロゲン化合
合物とエーテル化合物との混合物と反応させる際
に用いるハロゲン化合物は、 (a) 一般式X2(XはCl、Br、又はを表わす。)
で表わされるハロゲン (b) 一般式XX′a(XおよびX′はCl、Br又はを
表わす。またaは、1あるいは3で表わされる
数字である。)で表わされるハロゲン間化合物 (c) 一般式R3−X(R3は炭素数が3〜18個の直
鎖状アルキル基又は分岐状アルキル基又は脂環
式炭化水素基又は芳香族炭化水素基を表わ
す。)で表わされるハロゲン化炭化水素化合物 の中から選ばれた少なくとも1種類のハロゲン化
合物である。 上記(a)で示されるハロゲンとしては、塩素、臭
素、ヨウ素などがあげられ、(b)で示されるハロゲ
ン間化合物としては、塩化臭素、塩化ヨウ素、三
塩化ヨウ素、臭化ヨウ素などがあげられる。 またハロゲン化炭化水素化合物としては、直鎖
状又は分岐状アルキルハライド、脂環式ハライ
ド、芳香族ハライド、アルキルハライドなどの化
合物があるが、この中でも直鎖状又は分岐状アル
キルハライドが好ましい結果をもたらす。 さらにこの中でも直鎖状及び分岐状第1級アル
キルハライド、直鎖状及び分岐状第2級ハライド
が特に好ましい結果を与える。 n−ブチルアイオダイドは特に好ましい。 さらにハロゲン化合物の中でも、ヨウ素は最も
好ましい結果を与える。 また、上記ハロゲン化合物と共に使用するエー
テル化合物としては、ジエチルエーテル、ジ−n
−プロピルエーテル、ジ−イソプロピルエーテ
ル、ジ−n−ブチルエーテル、ジ−イソアミルエ
ーテル、ジ−ネオペンチルエーテル、ジ−n−ヘ
キシルエーテル、メチル−n−ブチルエーテル、
メチル−イソアミルエーテル、エチル−イソブチ
ルエーテルの如き化合物があげられる。 ジ−n−ブチルエーテル及びジ−イソシアミル
エーテルはこの中でも特に好ましい結果を与え
る。 上記反応の方法としては、(1)ハロゲン化合物と
エーテル化合物を混合した系に三塩化チタン組成
物を投入する方法。(2)三塩化チタン組成物とエー
テル化合物をあらかじめ接触させ、更にハロゲン
化合物を投入して反応させる方法。など種々の形
態を行なうことができる。 また、本発明において、触媒成分(B)として使用
される一般式RlAlY3−lで表わされる有機アル
ミニウム化合物としては、ジメチルアルミニウム
クロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、ジ−
イソブチルアルミニウムクロリド、ジエチルアル
ミニウムブロミド、ジエチルアルミニウムアイオ
ダイド、トリメチルアルミニウム、トリエチルア
ルミニウム、ジエチルアルミニウムハイドライ
ド、ジエチルアルミニウムエトキシドなどがある
が、この中でも、ジエチルアルミニウムクロリド
は、特に好ましい。更に触媒成分(C)として、立体
規則性改良剤を使用する場合は、アミン、エーテ
ル、エステル、イオウ、ハロゲン、ベンゼン、ア
ズレンの誘導体、有機および無機の窒素、リンな
どの公知の化合物を用いることができる。具体的
にはトリエチルアミン、トリ−n−ブチルアミ
ン、ジエチルエーテル、エチルビニルエーテル、
アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、安息香
酸エチル、P−アニス酸エチル、n−酪酸メチ
ル、γ−ブチロラクトン、ζ−カプロラクトン、
ジ−n−ブチルサルフアイド、チオフエノール、
ベンゾイルクロライド、メチル−p−メチルベン
ゾエート、トリ−n−ブチルホスフアイト、トリ
フエニルホスフアイト、トリ−n−ブチルホスフ
イン、トリフエニルホスフイン、トリ−n−ブチ
ルホスフエート、ヘキサメチルリン酸トリアミド
などがあげられる。 触媒成分、(A)活性化された三塩化チタン固体触
媒、(B)有機アルミニウム化合物、(C)立体規則性改
良剤、の添加量は特に限定する必要はないが、
(C)/(A)=0.1〜10モル比、好ましくは0.5〜5モル
比であり、(B)成分は重合槽内での濃度1〜100ミ
リモル/(B)/(A)>1モル以上)の範囲が好適に
使用される。 触媒成分の重合域への添加が順序も特に限定は
ないが、(B)成分の不存在下に(A)成分を高濃度の、
(C)成分が直接接触すると、活性低下が生ずること
があるので、かかる場合は、添加順序についての
考慮をする必要のある場合もある。 本発明者等は、種々の検討を重ねた結果、プロ
ピレン−エチレンブロツク共重合体の製造におい
て、三塩化チタン固体触媒1g当たりの重合量を
8000g/g三塩化チタン固体触媒以上にする事に
よつて、触媒の除去工程を、実質的に省略しても
重合体中に含まれる触媒残渣に起因する前記種々
の問題点は発生しないことが明らかになつた。 従来の触媒系を用いて、本発明のプロピレン−
エチレンブロツク共重合法を実施し、8000g重合
体/1g三塩化チタン固体触媒以上にすることは
触媒活性が低く、ほとんど不可能であつた。また
たとえ上記触媒活性を達成し得るとしても、触媒
活性の経済的な低下のため、重合は極めて長時間
にわたつて実施しなくてはならず、現実的な方法
では不可能である。 本発明にかかる複合触媒系は、従来の触媒系と
比較して、触媒活性の面で飛躍的な改良効果があ
り、上記触媒活性は極めて短時間で達成される。 本発明の方法において、重合体中に、微量に残
存する触媒残渣を更に減少することが好ましい場
合は、極めて簡略化された触媒残渣除去工程を加
えることが可能である。 たとえば、特願昭51−96451に提案された如
く、重合体パウダーをエポキサイドとアルコール
の混合ガスに接触させるだけで、上記微量の触媒
残渣は簡単に、減少させることができる。 本発明の複合触媒系を用いて、プロピレン−エ
チレンブロツク共重合を実施することにより、低
分子量で低結晶性の重合体の生成が抑えられるた
め、重合体粒子の粘着力が小さく、重合時におけ
る、重合体の塊化および重合槽内壁への重合体の
付着による伝熱効率の低下等の問題点、更には、
重合スラリー或いは重合体パウダーの移送時にお
ける、配管、パウダーホツパーおよびサイロ内で
の閉塞といつた問題点が回避される。 また、品質的には、耐衝撃性および耐熱性の極
めてバランスのとれた物性を有するプロピレン−
エチレンブロツク共重合体が得られる。 本発明で実施される重合法は、上記複合触媒系
の存在下、実質的に不活性溶媒の不存在下に、重
合を2段階に分けて、第1段階では、液化プロピ
レン中で、プロピレン単独か、或は更に少量のエ
チレンを添加して重合を開始し、液化プロピレン
中、或は気相中で重合を続行して、第1段階で生
成するポリマー中のエチレンが4重量%以下にな
るように重合する事により、最終重合体の60〜95
重量%の結晶性ポリプロピレンを生成させ、引き
続き、第2段階では、液化プロピレン中、或は気
相中でプロピレンとエチレンとの統計的共重合、
又は、気相中でエチレンの単独重合を行なう事に
より、第2段階で生成するポリマー中のエチレン
が10重量%以上になるように、最終重合体の5〜
40重量%のエチレン−プロピレンの統計的共重合
体、又は、エチレンの単独重合体を製造する方
法、或は第2段階の重合を更に、エチレンとプロ
ピレンの混合化を段階的に変えて2段階以上で重
合するか、或は、混合比を連続的に変えて重合す
る方法、或は更に、第1段階からの工程を複数回
数繰り返す方法である。 第1段階に於て、プロピレンの単独重合を行な
う場合は、第1段階に続く第2段階の重合を実施
する事により、耐衝撃性、耐熱性及び剛性のバラ
ンスの良好な重合体が得られるが、若干の剛性を
犠牲にしても、更に表面光沢、衝撃強度及び衝撃
を与えた時の白化の程度の改良を望む場合には、
第1段階に於て、更に少量のエチレンを添加して
共重合を行なう事もできる。 プロピレン−エチレンブロツク共重合を行なう
場合の具体的な実施態様としては、 (1) 重合の全工程を液化プロピレン中で行なう方
法、 (2) 第1段階の重合を液化プロピレン中で行ない
第2段階以降の重合を気相中で行なう方法、 (3) 第1段階の重合を液化プロピレン中で開始し
引き続き、気相中で重合を続行し、第2段階以
降の重合を気相中で行なう方法、 等があげられるが、本願発明に於ける複合触媒系
は、上記いずれの重合の実施態様にも適用され、
その効果は十分に発揮される。 液化プロピレン中で重合を行なう場合は、重合
は0〜90℃、好ましくは40〜80℃の温度、プロピ
レンを液状に保ちうる圧力下、好ましくは15〜40
Kg/cm2(ゲージ圧)にて行なわれる。 また気相中で重合を行なう場合は、重合は生成
重合体が軟化する温度以下、好ましくは40〜100
℃の温度、圧力は、常圧〜60Kg/cm2(ゲージ
圧)、好ましくは5〜50Kg/cm2(ゲージ圧)にて
行なわれる。 また、重合の各段階においては、重合体の溶融
流動性を調整するために、水素等の公知の分子量
調節剤を添加することが好ましいが、エチレン−
プロピレンの統計的共重合は、該分子量調節剤の
不存在下に実施してもさしつかえない。 重合の形式は、1槽又は2槽以上の重合槽を用
いて連続的に行なう事も可能である。 液化プロピレン中で重合を行なう場合は、広く
一般に用いられている槽型反応器、或はループ型
反応器が好適に用いられる。 また、気相中で重合を行なう場合は、撹拌混合
槽型反応器、流動床反応器、或は、撹拌付流動床
反応器で実施される。 本発明を更に明確に説明するために、以下に実
施例ならびに比較例を記すが、本発明は、これら
実施例によつてのみ限定されるものではない。 結果は第1〜第4表に示すが、表中の物性値は
下記の基準により、測定したものである。 メルトインデツクス ASTM D1238−57T ビカツト軟化点 ASTM D1525 脆化温度 ASTM D746 曲げ剛性度 ASTM D747−58T アイゾツト衝撃強度 ASTM D256に準拠し、 20℃、−20℃で測定した。 全ポリマー中のエチレン含量は、公知の赤外ス
ペクトル法により求めた。極限粘度〔η〕は、テ
トラリン中135℃で測定した。 パウダー付着力は、一面せん断試験法により、
垂直応力を0に外挿した際のせん断応力から求め
た。 本発明者等の知見では、パウダー付着力が2
g/cm2以上になると、パウダーの取り扱いが非常
に困難となる。 また、三塩化チタン固体触媒1gに当たり生成
する重合体のg数(重合体g/三塩化チタン固体
触媒g)をpp./cat.で表わした。 実施例 1 (1) 触媒の合成 (i) 200撹拌機付オートクレープに、ヘキサ
ン45.5とTiCl411.8を装入し、この溶液
を−10〜−5℃に保つた。 ヘキサン43.2とジエチルアルミニウムク
ロリド9.4からなる溶液を130rpmの撹拌
下、3時間で滴下した。 この間、オートクレーブ内の温度を−10〜
−5℃に保つた。 ついで、反応溶液を15分間、−10〜0℃に
保持した後、1時間で、65℃まで昇温した。 反応溶液を65℃で、さらに2時間、撹拌下
に保持した。 次に、液相を固体から分離し、50のヘキ
サンで6回洗浄した。 (ii) 反応物からヘキサンを除去し、得られた乾
燥生成物をヘキサン92中に懸濁させ、これ
にジイソアミルエーテル19.6を添加した。 この懸濁液を35℃で、1時間撹拌後、得れ
らた固体を液相から分離し、50のヘキサン
で6回洗浄した。 得られたエーテル処理固体に、TiCl4の40
容量%のヘキサン溶液60を投入し、懸濁液
を70℃で2時間、撹拌下に保つた。 ついで液相を除去し、50のヘキサンで10
回洗浄した。 得られた固体をヘキサンから分離し、乾燥
した。 かくして得られた三塩化チタン固体触媒を
三塩化チタン固体触媒()とする。 (2) プロピレン−エチレンのブロツク共重合200
撹拌機付オートクレーブに、三塩化チタン固
体触媒()1.9gとジエチルアミルミニウム
クロリド20gを添加した。まず第1段階では、
液化プロピレンを150供給し、重合温度70℃
の条件で、重合量が17.0Kgになるまで重合を継
続させた。また重合中、分子量を調節するため
に、水素を供給した。 第1段階終了後、生成ポリマーの〔η〕を測
定するために、少量の重合体をサンプリングし
た。第1段階の重合時間は2.5時間であつた。 さらに第2段階では、槽内温度を50℃にした
のち、エチレンガスを供給し、水素の存在下に
おいて、この段階での重合量が4.5Kgになるま
で、エチレン−プロピレンの統計的共重合を行
なつた。重合中、槽内の気相におけるエチレン
濃度は、8.9〜11.3モル%で、平均の気相エチ
レン濃度は10.2モル%であつた。第2段階の重
合時間は1.9時間であつた。 第2段階終了後、重合体スラリーを200オ
ートクレーブの上部へ導入し、下部から100
の液化プロピレンを供給し重合スラリー中の可
溶性の触媒及び可溶性の副生重合体を洗浄する
とともに、槽の下部からポリマーを抜き出し
た。得られたポリマーを乾燥し、白色粉末状重
合体を得た。更に得られた重合体は、公知の添
加剤を加えて造粒を行なつた。 得られた重合体の構造を第1表に、物性を第
2表に示す。 実施例 2 重合時に、触媒と共に第三成分として、メチル
メタアクリレート3.9mlを添加したこと以外は、
全く実施例1と同じ操作を行なつた。 第2段階での平均気相エチレン濃度は9.8モル
%であつた。第1段階の重合時間は3.1時間、お
よび、第2段階の重合時間は2.3時間であつた。 得られた重合体の構造を第1表に物性を第2表
に示す。 比較例 1 三塩化チタン固体触媒()の代りに、東邦チ
タニウム社製粉砕活性化三塩化チタン(グレード
名TAC132)6.7gを使用したこと以外は全く実
施例3と同じ操作を行なつた。 第2段階での平均気相エチレン濃度は10.0モル
%であつた。また、第1段階の重合は2.1時間第
2段階の重合は1.6時間を要した。 得られた重合体は実施例1と全く同様に処理し
たが、ポリマー中の触媒残渣が多く、造粒に於て
黄色に着色するため、更にアルコール−ヘプタン
を加えて触媒分解及び残渣の抽出を行なつた後、
乾燥し、公知の添加剤を加えて造粒を行なつた。 また、重合槽からサイクロンへの抜き出し時に
配管内に閉塞が生じ、重合体スラリーの移送が困
難であつたほか、重合中重合槽壁面へのポリマー
付着のため、除熱が困難となり、重合温度が極め
て不安定であつた。 得られた重合体の構造を第1表に、物性を第2
表に示す。 実施例 3 (1) 触媒の合成 (i) 1の反応容器をアルゴン置換した後、乾
燥ヘキサン200c.c.、四塩化チタン50c.c.を投入
し、この溶液を−5℃に保つた。 ついで乾燥ヘキサン150c.c.、ジエチルアル
ミニウムクロリド58c.c.より成る溶液を反応系
の温度が−3℃に保たれるように滴下した。 滴下完了後、さらに30分間撹拌を続け、つ
いで30分間で70℃まで昇温し、さらに1時間
撹拌を続けた。 ついで静置して、還元生成物を固液分離し
さらに200c.c.のヘキサンで洗浄し、74.0gの
還元生成物を得た。 (ii) 得られた還元生成物70gをn−デカンにス
ラリー化し、スラリー濃度を0.2g/c.c.とし
て、140℃で2時間熱処理した。 反応後、上澄液を抜き出し、200c.c.のヘキ
サンで2回洗浄し、三塩化チタン組成物を得
た。 かくして得られた三塩化チタン組成物を三
塩化チタン組成物(A)とする。 (iii) 三塩化チタン組成物(A)11.0gを、トルエン
55.0c.c.にスラリー化し、TiCl組成物(A)/
/ジ−イソアミルエーテル=1.0/0.1/1.0
モル比になるように、ヨウ素およびジ−イソ
アミルエーテルを投入し、80℃で1時間反応
させることによつて、三塩化チタン固体触媒
を得た。 これを、三塩化チタン固体触媒()と呼
ぶ。 (2) プロピレン−エチレンのブロツク共重合 200撹拌機付オートクレーブを真空にひい
た後、プロピレンを300mmHg(ゲージ圧)まで
圧入し、−500mmHg(ゲージ圧)まで減圧する
操作を3回繰り返した。 次に、三塩化チタン固体触媒()2.6gと
ジエチルアルミニウムクロリド51gを添加し
た。 まず第1段階では、液化プロピレン51.0Kgを
圧入し、重合温度70℃、水素存在下の条件で、
液化プロピレン中で重合を進めた。重合量が
22.3Kgに達したところで、生成ポリマーの
〔η〕を測定するために、すみやかに、少量の
重合体をサンプリングし、重合槽の未反応モノ
マーを2Kg/cm2(ゲージ圧)までパージした。
第1段階の重合時間は2.5時間であつた。 第2段階では、エチレンガス及びプロピレン
ガスを供給し、圧力10Kg/cm2(ゲージ圧)まで
昇圧した後、重合温度60℃、水素存在下の条件
で気相中で、重合を進めた。重合量が1.4Kgに
達したところで、生成ポリマーの〔η〕を測定
するために、すみやかに少量の重合体をサンプ
リングし、重合槽内の未反応モノマーを6.5
Kg/cm2(ゲージ圧)までパージした。 第2段階の重合槽内のエチレン濃度は18.0〜
30.5モル%で、平均24.0モル%であつた。第2
段の重合時間は1.1時間であつた。 引き続き第3段階に於て、エチレンガスで昇
圧した後に、エチレンガスとプロピレンガスを
供給し、重合温度70℃、重合圧力10Kg/cm2(ゲ
ージ圧)、水素存在下の条件で、気相中で重合
を継続した。 重合中、重合反応熱を除去するために、重合
槽内の混合ガスを毎時18.4m3の流量で抜き出
し、該混合ガスを熱交換器で50℃にした後、循
環圧縮機により重合槽下部より、再び吹き込ん
だ。 重合量が6.3Kgに達したところで、混合ガス
の循環をやめ、重合槽内の未反応モノマーをパ
ージした。 第3段階の重合槽内のエチレン濃度は54.0〜
58.0モル%で、平均55.0モル%であつた。第3
段階の重合時間は、2.0時間であつた。 得られた重合体は、200の撹拌機付オート
クレーブに移送し、プロピレンオキシド180g
を添加し、60℃で30分間撹拌して、重合体に含
まれる触媒残渣を無害化し、その後乾燥を行な
つて、白色粉末状重合体を得た。 得られた重合体は、公知の添加剤を加えて造
粒を行なつたが、得られたペレツトは着色もな
く、特に問題のないものであつた。 実験の全工程を通じて配管への閉塞等の問題
もなく、また実験後、重合槽内を点検したとこ
ろ、壁面へのポリマー付着およびポリマー塊化
等はみられなかつた。 得られた重合体の構造を第1表に、物性を第
2表に示す。 比較例 2 三塩化チタン固体触媒()の代わりに、東邦
チタニウム社製粉砕活性化チタン(グレード名
TAC132)8.0gを使用したこと以外は実施例3
と同じ操作を行なつた。 第2段階での平均エチレン濃度は22.9モル%ま
た第3段階での平均エチレン濃度は55.7モル%で
あつた。また第1段階、第2段階および第3段階
の重合時間はそれぞれ2.4時間、1.1時間および2.0
時間であつた。 得られた重合体を、実施例3と同様にプロピレ
ンオキサイドによつて処理すると、ポリマー中の
触媒残渣が多く、造粒に於て黄色に着色する。従
つて、アルコール−ヘプタンを加えて、触媒分解
及び残渣を抽出した後、乾燥した。 更に公知の添加剤を加えて造粒を行なつた。 また、第3段階で混合ガスの循環吹込み時に、
重合槽内に於て、微少粒子径の重合体が飛散し、
混合ガスの抜き出しラインに閉塞し、満足な運転
は不可能であつた。 さらに実験後、重合槽内を点検したところ、多
量のポリマーが壁面に付着していた。 得られたポリマーの構造を第1表に、物性を第
2表に示す。 本発明による複合触媒系を使用することにより
重合活性は飛躍的に増大し、かつ、耐衝撃性、剛
性および耐熱性の極めてバランスのとれたプロピ
レン−エチレンブロツク共重合体が得られること
が判る。
The present invention relates to a method for producing a propylene-ethylene block copolymer. More particularly, the present invention relates to a method for producing propylene-ethylene block copolymers with improved properties substantially without post-treatment using a highly active composite catalyst system. Crystalline polyolefins have been produced industrially since the invention of stereoregular catalysts by Ziegler and Natsuta et al. In particular, crystalline polypropylene
It is attracting attention as a general-purpose resin with excellent rigidity and heat resistance. However, crystalline polypropylene has the disadvantage of being brittle at low temperatures, so it is difficult to use in applications that require impact resistance at low temperatures. In order to overcome this drawback, various studies have been carried out in the past, and many improved methods have already been proposed, but among them, as a particularly industrially useful method,
A method of block copolymerizing propylene with other olefins, especially ethylene, is known. Namely, Special Public Official Publication 14834-14834, Special Public Official Publication 39-1483-
1836, as proposed in the Special Publication No. 39-15535, etc.
In the presence of a composite catalyst, in an inert solvent, propylene is first added to polymerize a crystalline propylene homopolymer block, and then ethylene or ethylene and propylene are added to form a statistical copolymer of ethylene-propylene. As proposed in Japanese Patent Publications No. 44-20621, No. 49-24593, No. 48-25781, etc., statistical copolymerization of ethylene-propylene in the block copolymer is proposed. A method in which a polymer block is further divided into two stages for polymerization is known and is widely practiced industrially. However, in such a method, after the completion of polymerization, the catalyst is decomposed, or the catalyst residue is extracted, and then the polymer particles are separated from the inert solvent, and further dried. Obtain a product polymer. On the other hand, industrially, separating the inert solvent usually involves a very complicated process of separating, purifying, and reusing the low-molecular-weight, low-crystalline polymer and catalyst residue dissolved in the inert solvent. Requires. In order to solve this problem,
13049, JP 47-26113, JP 49-120986, JP 51-135987, JP 52-3684, in the first step, in liquefied propylene in the absence of an inert solvent. A block copolymerization method has been proposed in which propylene is homopolymerized and then, in a second step, ethylene and propylene are statistically copolymerized in liquefied propylene or in a gas phase. In these methods, since substantially no inert solvent is used, the solvent purification step is omitted, and furthermore, the drying of the polymer can also be omitted or greatly simplified. Furthermore, if the steps of decomposing the catalyst contained in the polymer and removing the catalyst residue can be omitted or greatly simplified, the above-mentioned problems can be solved. However, in this method, a conventional catalyst system consisting of titanium trichloride obtained by reducing titanium tetrachloride with metallic aluminum or hydrogen, or a eutectic of titanium trichloride and aluminum chloride, and an organoaluminium, is used. In this case, since the amount of produced polymer per solid titanium trichloride catalyst is small, a large amount of catalyst residue remains in the obtained polymer particles. When the resulting polymer particles are made into molded products, they are colored yellow and their commercial value is significantly reduced. Further, polymer particles are usually melt-kneaded, pelletized, and then melted and molded using various molding machines, but the polymer deteriorates significantly during the melting process and its mechanical properties are impaired. In addition, deterioration due to ultraviolet rays is significant, making it difficult to use the molded product for a long period of time. Therefore, in such a method, in order to solve these problems, it is necessary to carry out post-treatments such as extraction of catalyst residues in the same way as in the case of polymerization in an inert solvent.
It still requires a lot of effort to manufacture. Furthermore, the solubility of low molecular weight, low crystallinity polymers is
Since the inert solvent normally used is larger than the liquefied monomer, when carrying out propylene-ethylene block copolymerization in the absence of an inert solvent,
The proportion of the low molecular weight, low crystalline polymer contained in the polymer particles is significantly higher than when polymerized in an inert solvent. Therefore, when known catalysts are used, the rigidity and heat resistance, which are characteristics of polypropylene, are impaired, making it difficult to use molded products in fields that require such physical properties. In addition, the characteristics of polymer particles include a large amount of low-molecular-weight, low-crystalline polymers present on the particle surface, which increases the adhesion between the particles, causing polymer agglomeration and weight buildup on the inner wall of the polymerization tank. Decrease in heat transfer efficiency due to coalesce adhesion,
Furthermore, there is the problem that clogging occurs frequently in piping, powder hoppers, and silos during the transfer of polymer slurry or polymer powder.
It is necessary to use a catalyst system that has a low molecular weight and produces a small amount of low-crystalline polymer as a by-product, that is, a catalyst system that has high stereoregularity. However, in the above-mentioned known catalyst system,
Both polymerization activity and stereoregularity are insufficient to substantially omit post-treatment, and although many studies have been conducted in the past, there are few that satisfy these requirements. As a result of intensive studies, the present inventors have overcome this problem and have succeeded in producing a propylene-ethylene block copolymer having improved properties in a stable manner without substantially post-treatment. A method was discovered, leading to the present invention. That is, in the first step, the present invention initiates polymerization by adding propylene alone or a small amount of ethylene under conditions in which propylene is present in liquid form in the substantial absence of an inert solvent. (A) When continuing the polymerization in liquefied propylene or in the gas phase, and subsequently performing statistical copolymerization of propylene and ethylene in liquefied propylene or in the gas phase in the second and subsequent stages, (A) Titanium tetrachloride is reduced with an organoaluminum compound, and further activated titanium trichloride solid catalyst and (B) general formula RlAlY 3 -l (R is a linear alkyl group or alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms) Y represents a halogen, hydrogen, or an alkoxy group; l is a number represented by 2≦l≦3; or further, (C) a stereoregularity improver; and The present invention relates to a method for producing a propylene-ethylene block copolymer, characterized in that the total polymerization amount per titanium trichloride solid catalyst is 8,000 g/g or more using a catalyst system comprising the following. In the present invention, the titanium trichloride solid catalyst used as the catalyst component (A), which is obtained by reducing titanium tetrachloride with an organoaluminum compound and further activating it, is produced, for example, by the method shown below. (1) Titanium tetrachloride is reduced with an organoaluminum compound represented by the general formula R'nA'lX' 3 -n, and the resulting reduction product is further reduced to 50% in the presence or absence of an inert solvent. Titanium trichloride solid catalyst obtained by heat-treating at a temperature of ~120°C and reacting the obtained heat-treated solid with a mixture of a halogen compound and an ether compound (2) Titanium tetrachloride is formed by the general formula R' reduction with an organoaluminium compound represented by nAlX′ 3 −n, and treating the obtained reduction product with an ether compound,
Titanium trichloride obtained by subsequently reacting the ether treated solid thus treated with titanium tetrachloride, or further reacting said titanium trichloride with a mixture of a halogen compound and an ether compound. Titanium chloride solid catalyst (3) Titanium tetrachloride is reduced with organoaluminium represented by R'nAlX' 3 -n, the resulting reduction product is reacted with an ether compound, and the ether-treated solid prepared in this way is then reacted with an ether compound. General formula R″pAlX 3
- Titanium trichloride solid catalyst obtained by reacting with an aluminum compound represented by p and then reacting with a mixture of a halogen compound and an ether compound In the present invention, the above-mentioned items (1), (2) and ( The titanium trichloride solid catalyst used as the catalyst component (A) shown in section 3) is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 47-34478 and Japanese Patent Application No. 1986-
108276, patent application No. 51-127705, etc. The method of the present invention will be explained in more detail. In the above items (1), (2) and (3), the general formula R'nAlX' 3 -n (R' is a linear alkyl group having 1 to 18 carbon atoms) is used to produce the reduction product. or represents a branched alkyl group, an alicyclic hydrocarbon group, or an aromatic hydrocarbon group. Examples of organoaluminum compounds include methylaluminum dichloride, ethylaluminum dichloride, n-propylaluminum dichloride, ethylaluminum sesquichloride, dimethylaluminum chloride, diethylaluminium chloride, di-n-propylaluminum chloride, trimethylaluminum, triethylaluminum, tri-isobutyl Examples include aluminum, ethyldicyclohexylaluminum, triphenylaluminum, diethylaluminum hydride, di-sobutylaluminum hydride, diethylaluminum bromide, diethylaluminium iodide, and the like. Among these, diethylaluminum chloride and ethylene aluminum sesquichloride are particularly preferred. In addition, in the above items (1) and (3), the ether compound used when the reduction product and the ether compound are reacted has the general formula R 1 -O-R 2 (R 1 and R 2
represents a linear alkyl group or a branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and R 1 and R 2 may be the same group or different groups. ) is a compound represented by in particular,
Diethyl ether, di-n-propylene ether, di-isopropyl ether, di-n-butyl ether, di-isoamyl ether, di-neopentyl ether, di-n-hexyl ether, methyl-n-butyl ether, methyl-isoamyl ether, Examples include compounds such as ethyl-isobutyl ether. Among these, di-n-butyl ether and di-isoamyl ether give particularly preferable results. In addition, in the above item (3), the general formula R″pAlX 3 −p (R″ is a linear alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a branched alkyl group, or an alicyclic Represents a hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group.X represents a halogen.Also, p is 1
It is a number expressed by ≦p<1.5. ) Examples of aluminum compounds represented by methylaluminum dichloride, ethylaluminum dichloride, n-propylaluminum dichloride, n-
Butylaluminum dichloride, n-hexylaluminum dichloride, n-octylaluminum dichloride, phenylaluminum dichloride, O-tolylaluminum dichloride, cyclohexylaluminum dichloride, methylaluminum dibromide, ethylaluminum dibromide, phenylaluminum dibromide, methylaluminum dichloride Examples include iodide. Among these, ethylaluminum dichloride is particularly preferred. Further, the above aluminum compound may be used alone or in a mixed system consisting of two or more kinds of aluminum compounds. In paragraphs (1), (2) and (3) above, the halogen compound used when reacting with the mixture of a halogen compound and an ether compound has the following formula: (a) General formula X 2 (X is Cl, Br, or )
Halogen represented by (b) Interhalogen compound represented by the general formula XX'a (X and X' represent Cl, Br, or 1 or 3) (c) General A halogenated hydrocarbon represented by the formula R 3 -X (R 3 represents a linear alkyl group or branched alkyl group having 3 to 18 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group, or an aromatic hydrocarbon group) At least one type of halogen compound selected from hydrogen compounds. Examples of the halogen shown in (a) above include chlorine, bromine, and iodine, and examples of the interhalogen compound shown in (b) include bromine chloride, iodine chloride, iodine trichloride, and iodine bromide. . Further, as halogenated hydrocarbon compounds, there are compounds such as linear or branched alkyl halides, alicyclic halides, aromatic halides, and alkyl halides, but among these, linear or branched alkyl halides give preferable results. bring. Furthermore, among these, linear and branched primary alkyl halides and linear and branched secondary halides give particularly preferable results. Particularly preferred is n-butyl iodide. Furthermore, among halogen compounds, iodine gives the most favorable results. Further, as the ether compound used together with the above halogen compound, diethyl ether, di-n
-propyl ether, di-isopropyl ether, di-n-butyl ether, di-isoamyl ether, di-neopentyl ether, di-n-hexyl ether, methyl-n-butyl ether,
Examples include compounds such as methyl-isoamyl ether and ethyl-isobutyl ether. Among these, di-n-butyl ether and di-isocyamyl ether give particularly favorable results. The method for the above reaction is (1) a method in which a titanium trichloride composition is added to a system in which a halogen compound and an ether compound are mixed. (2) A method in which a titanium trichloride composition and an ether compound are brought into contact with each other in advance, and then a halogen compound is added to react. It is possible to carry out various forms such as. In addition, in the present invention, the organoaluminum compound represented by the general formula RlAlY 3 -l used as the catalyst component (B) includes dimethylaluminum chloride, diethylaluminum chloride, di-
Examples include isobutylaluminum chloride, diethylaluminum bromide, diethylaluminium iodide, trimethylaluminum, triethylaluminum, diethylaluminium hydride, diethylaluminum ethoxide, and among these, diethylaluminium chloride is particularly preferred. Furthermore, when using a stereoregularity improver as the catalyst component (C), known compounds such as amines, ethers, esters, sulfur, halogens, benzene, azulene derivatives, organic and inorganic nitrogen and phosphorus can be used. I can do it. Specifically, triethylamine, tri-n-butylamine, diethyl ether, ethyl vinyl ether,
Methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl benzoate, ethyl P-anisate, methyl n-butyrate, γ-butyrolactone, ζ-caprolactone,
di-n-butyl sulfide, thiophenol,
Benzoyl chloride, methyl-p-methylbenzoate, tri-n-butyl phosphite, triphenyl phosphite, tri-n-butyl phosphine, triphenyl phosphine, tri-n-butyl phosphate, hexamethyl phosphoric acid triamide, etc. can be given. The amounts of the catalyst components (A) activated titanium trichloride solid catalyst, (B) organoaluminum compound, and (C) stereoregularity improver do not need to be particularly limited;
(C)/(A) = 0.1 to 10 molar ratio, preferably 0.5 to 5 molar ratio, and the concentration of component (B) in the polymerization tank is 1 to 100 mmol/(B)/(A)>1 mol The above ranges are preferably used. The order in which the catalyst components are added to the polymerization zone is not particularly limited, but component (A) is added at a high concentration in the absence of component (B).
Direct contact of component (C) may result in a decrease in activity, so in such cases it may be necessary to consider the order of addition. As a result of various studies, the present inventors determined that the amount of polymerization per gram of titanium trichloride solid catalyst should be reduced in the production of propylene-ethylene block copolymer.
By using 8000 g/g titanium trichloride solid catalyst or more, the various problems described above due to catalyst residues contained in the polymer will not occur even if the catalyst removal step is substantially omitted. It became clear. Propylene of the present invention using conventional catalyst systems
It was almost impossible to carry out the ethylene block copolymerization method and achieve a ratio of 8,000 g polymer/1 g titanium trichloride solid catalyst or more because the catalyst activity was low. Moreover, even if the above-mentioned catalytic activity can be achieved, the polymerization must be carried out for an extremely long time due to the economical decrease in catalytic activity, which is not possible in a practical manner. The composite catalyst system according to the present invention has a dramatic improvement effect in terms of catalytic activity compared to conventional catalyst systems, and the above catalytic activity is achieved in an extremely short time. In the method of the present invention, if it is desirable to further reduce the trace amount of catalyst residue remaining in the polymer, it is possible to add an extremely simplified catalyst residue removal step. For example, as proposed in Japanese Patent Application No. 51-96451, the above-mentioned trace amount of catalyst residue can be easily reduced by simply bringing the polymer powder into contact with a mixed gas of epoxide and alcohol. By carrying out propylene-ethylene block copolymerization using the composite catalyst system of the present invention, the formation of low molecular weight and low crystallinity polymers is suppressed, so the adhesive force of the polymer particles is small and the , problems such as a decrease in heat transfer efficiency due to agglomeration of the polymer and adhesion of the polymer to the inner wall of the polymerization tank;
Problems such as blockages in piping, powder hoppers, and silos during the transfer of polymer slurries or polymer powders are avoided. In terms of quality, propylene has extremely well-balanced physical properties of impact resistance and heat resistance.
An ethylene block copolymer is obtained. In the polymerization method carried out in the present invention, the polymerization is divided into two stages in the presence of the above composite catalyst system and substantially in the absence of an inert solvent. In the first stage, propylene alone is used in liquefied propylene. Or, add a small amount of ethylene to start the polymerization, and continue the polymerization in liquefied propylene or in the gas phase until the ethylene content in the polymer produced in the first step is 4% by weight or less. By polymerizing like this, the final polymer has 60 to 95
% by weight of crystalline polypropylene, followed in a second step by statistical copolymerization of propylene and ethylene in liquefied propylene or in the gas phase,
Alternatively, by homopolymerizing ethylene in the gas phase, 5 to 5% of the final polymer is added so that the ethylene content in the polymer produced in the second step is 10% by weight or more.
A method for producing a 40% by weight statistical copolymer of ethylene-propylene or a homopolymer of ethylene, or the second stage polymerization is further carried out in two stages by changing the mixing of ethylene and propylene in stages. The above method is used for polymerization, or the mixing ratio is continuously changed for polymerization, or the process from the first stage is repeated a plurality of times. When homopolymerizing propylene in the first step, a polymer with a good balance of impact resistance, heat resistance, and rigidity can be obtained by carrying out the second step polymerization following the first step. However, if you wish to further improve the surface gloss, impact strength, and degree of whitening upon impact, even if you sacrifice some rigidity,
In the first stage, a small amount of ethylene can be further added to carry out copolymerization. Specific embodiments of propylene-ethylene block copolymerization include (1) a method in which all polymerization steps are carried out in liquefied propylene, (2) a method in which the first stage polymerization is carried out in liquefied propylene, and a second stage in which the first stage polymerization is carried out in liquefied propylene. (3) A method in which the subsequent polymerization is performed in the gas phase; (3) A method in which the first stage polymerization is started in liquefied propylene, the polymerization is continued in the gas phase, and the second stage and subsequent polymerizations are performed in the gas phase. , etc., but the composite catalyst system in the present invention can be applied to any of the above polymerization embodiments,
Its effects are fully demonstrated. When polymerization is carried out in liquefied propylene, the polymerization is carried out at a temperature of 0 to 90°C, preferably 40 to 80°C, under a pressure capable of keeping the propylene in a liquid state, preferably 15 to 40°C.
Performed at Kg/cm 2 (gauge pressure). In addition, when polymerization is carried out in the gas phase, the polymerization is carried out at a temperature below the temperature at which the resulting polymer softens, preferably at a temperature of 40 to 100%.
The temperature and pressure in °C are from normal pressure to 60 kg/cm 2 (gauge pressure), preferably from 5 to 50 kg/cm 2 (gauge pressure). In addition, at each stage of polymerization, in order to adjust the melt fluidity of the polymer, it is preferable to add a known molecular weight regulator such as hydrogen.
Statistical copolymerization of propylene can be carried out in the absence of the molecular weight regulator. The polymerization may be carried out continuously using one or more polymerization tanks. When polymerizing in liquefied propylene, a widely used tank reactor or loop reactor is preferably used. Furthermore, when polymerization is carried out in a gas phase, it is carried out in a stirred mixing tank type reactor, a fluidized bed reactor, or a stirred fluidized bed reactor. In order to explain the present invention more clearly, Examples and Comparative Examples are described below, but the present invention is not limited only by these Examples. The results are shown in Tables 1 to 4, and the physical property values in the tables were measured according to the following criteria. Melt index ASTM D1238-57T Vikatsu softening point ASTM D1525 Brittle temperature ASTM D746 Bending rigidity ASTM D747-58T Izot impact strength Measured at 20℃ and -20℃ according to ASTM D256. The ethylene content in all polymers was determined by a known infrared spectroscopy method. The intrinsic viscosity [η] was measured at 135°C in tetralin. Powder adhesion strength is determined by single-plane shear test method.
It was determined from the shear stress when the normal stress was extrapolated to 0. According to the findings of the present inventors, powder adhesion is 2
When it exceeds g/cm 2 , handling of the powder becomes extremely difficult. In addition, the number of grams of polymer produced per gram of titanium trichloride solid catalyst (g polymer/g titanium trichloride solid catalyst) was expressed in pp./cat. Example 1 (1) Synthesis of catalyst (i) A 200-meter autoclave equipped with a stirrer was charged with 45.5 grams of hexane and 11.8 grams of TiCl 4 , and the solution was kept at -10 to -5°C. A solution consisting of 43.2 parts of hexane and 9.4 parts of diethylaluminium chloride was added dropwise over 3 hours while stirring at 130 rpm. During this time, keep the temperature inside the autoclave at -10~
It was kept at -5°C. Next, the reaction solution was maintained at -10 to 0°C for 15 minutes, and then heated to 65°C over 1 hour. The reaction solution was kept under stirring at 65° C. for an additional 2 hours. The liquid phase was then separated from the solid and washed six times with 50 g of hexane. (ii) Hexane was removed from the reaction and the resulting dry product was suspended in 92 hexanes and to this was added 19.6 diisoamyl ether. After stirring the suspension at 35° C. for 1 hour, the resulting solid was separated from the liquid phase and washed 6 times with 50° C. of hexane. To the resulting ether-treated solid, add 40 % of TiCl
A 60% by volume hexane solution was introduced and the suspension was kept under stirring at 70° C. for 2 hours. The liquid phase was then removed and diluted with 50% hexane for 10%.
Washed twice. The resulting solid was separated from hexane and dried. The titanium trichloride solid catalyst thus obtained is referred to as a titanium trichloride solid catalyst (). (2) Propylene-ethylene block copolymerization 200
1.9 g of titanium trichloride solid catalyst () and 20 g of diethyl amylminium chloride were added to an autoclave equipped with a stirrer. At the first stage,
Supply 150 liters of liquefied propylene, polymerization temperature 70℃
Polymerization was continued under these conditions until the polymerization amount reached 17.0 kg. Additionally, hydrogen was supplied during the polymerization to control the molecular weight. After the first stage was completed, a small amount of the polymer was sampled in order to measure [η] of the produced polymer. The polymerization time for the first stage was 2.5 hours. Furthermore, in the second stage, after setting the temperature inside the tank to 50℃, ethylene gas is supplied and statistical copolymerization of ethylene-propylene is carried out in the presence of hydrogen until the polymerization amount at this stage reaches 4.5 kg. I did it. During the polymerization, the ethylene concentration in the gas phase in the tank was 8.9 to 11.3 mol%, and the average gas phase ethylene concentration was 10.2 mol%. The polymerization time for the second stage was 1.9 hours. After the completion of the second stage, the polymer slurry was introduced into the upper part of the autoclave at 200 °C and 100 °C from the lower part.
of liquefied propylene was supplied to wash the soluble catalyst and soluble by-product polymer in the polymerization slurry, and at the same time, the polymer was extracted from the bottom of the tank. The obtained polymer was dried to obtain a white powdery polymer. Furthermore, the obtained polymer was granulated by adding known additives. The structure of the obtained polymer is shown in Table 1, and the physical properties are shown in Table 2. Example 2 Except that 3.9 ml of methyl methacrylate was added as a third component together with the catalyst during polymerization,
The operation was exactly the same as in Example 1. The average gas phase ethylene concentration in the second stage was 9.8 mol%. The polymerization time for the first stage was 3.1 hours, and the polymerization time for the second stage was 2.3 hours. The structure of the obtained polymer is shown in Table 1, and the physical properties are shown in Table 2. Comparative Example 1 The same operation as in Example 3 was carried out except that 6.7 g of pulverized activated titanium trichloride (grade name: TAC132) manufactured by Toho Titanium Co., Ltd. was used in place of the titanium trichloride solid catalyst. The average gas phase ethylene concentration in the second stage was 10.0 mol%. Further, the first stage polymerization required 2.1 hours, and the second stage polymerization required 1.6 hours. The obtained polymer was treated in exactly the same manner as in Example 1, but since there was a large amount of catalyst residue in the polymer and it was colored yellow during granulation, alcohol-heptane was further added to decompose the catalyst and extract the residue. After doing this,
After drying, known additives were added and granulation was performed. In addition, a blockage occurred in the piping when the polymer slurry was extracted from the polymerization tank to the cyclone, making it difficult to transfer the polymer slurry.During polymerization, the polymer adhered to the walls of the polymerization tank, making it difficult to remove heat and lowering the polymerization temperature. It was extremely unstable. The structure of the obtained polymer is shown in Table 1, and the physical properties are shown in Table 2.
Shown in the table. Example 3 (1) Synthesis of catalyst (i) After purging the reaction vessel in 1 with argon, 200 c.c. of dry hexane and 50 c.c. of titanium tetrachloride were added, and the solution was kept at -5°C. Then, a solution consisting of 150 c.c. of dry hexane and 58 c.c. of diethylaluminum chloride was added dropwise to the reaction system so as to maintain the temperature at -3°C. After the dropwise addition was completed, stirring was continued for an additional 30 minutes, then the temperature was raised to 70°C over 30 minutes, and stirring was continued for an additional hour. Then, the mixture was allowed to stand still, and the reduced product was separated into solid and liquid, and further washed with 200 c.c. of hexane to obtain 74.0 g of reduced product. (ii) 70 g of the obtained reduction product was slurried in n-decane, and the slurry was heat-treated at 140° C. for 2 hours at a slurry concentration of 0.2 g/cc. After the reaction, the supernatant was extracted and washed twice with 200 c.c. of hexane to obtain a titanium trichloride composition. The titanium trichloride composition thus obtained is referred to as a titanium trichloride composition (A). (iii) 11.0 g of titanium trichloride composition (A) was added to toluene.
Slurry to 55.0 cc and TiCl composition (A)/
2 /di-isoamyl ether=1.0/0.1/1.0
Iodine and di-isoamyl ether were added in a molar ratio and reacted at 80°C for 1 hour to obtain a titanium trichloride solid catalyst. This is called a titanium trichloride solid catalyst (). (2) Block copolymerization of propylene-ethylene After evacuating an autoclave equipped with a 200 stirrer, propylene was pressurized to 300 mmHg (gauge pressure) and the operation of reducing the pressure to -500 mmHg (gauge pressure) was repeated three times. Next, 2.6 g of titanium trichloride solid catalyst (2) and 51 g of diethylaluminium chloride were added. First, in the first stage, 51.0 kg of liquefied propylene was injected under pressure, and the polymerization temperature was 70°C in the presence of hydrogen.
Polymerization proceeded in liquefied propylene. The amount of polymerization
When the weight reached 22.3 kg, a small amount of the polymer was immediately sampled in order to measure [η] of the produced polymer, and the unreacted monomer in the polymerization tank was purged to 2 kg/cm 2 (gauge pressure).
The polymerization time for the first stage was 2.5 hours. In the second stage, ethylene gas and propylene gas were supplied, the pressure was increased to 10 Kg/cm 2 (gauge pressure), and then the polymerization was carried out in the gas phase at a polymerization temperature of 60° C. in the presence of hydrogen. When the amount of polymerization reaches 1.4 kg, in order to measure [η] of the produced polymer, immediately sample a small amount of polymer and remove unreacted monomer in the polymerization tank by 6.5 kg.
Purged to Kg/cm 2 (gauge pressure). The ethylene concentration in the second stage polymerization tank is 18.0~
It was 30.5 mol%, with an average of 24.0 mol%. Second
The stage polymerization time was 1.1 hours. Subsequently, in the third stage, after increasing the pressure with ethylene gas, ethylene gas and propylene gas were supplied, and the polymerization temperature was 70°C, the polymerization pressure was 10 Kg/cm 2 (gauge pressure), and the polymerization was carried out in the gas phase in the presence of hydrogen. Polymerization was continued. During polymerization, in order to remove the polymerization reaction heat, the mixed gas in the polymerization tank is extracted at a flow rate of 18.4 m3 per hour, and after the mixed gas is heated to 50°C with a heat exchanger, it is pumped out from the bottom of the polymerization tank with a circulation compressor. , blew again. When the amount of polymerization reached 6.3 kg, circulation of the mixed gas was stopped and unreacted monomers in the polymerization tank were purged. The ethylene concentration in the polymerization tank in the third stage is 54.0~
It was 58.0 mol%, with an average of 55.0 mol%. Third
The stage polymerization time was 2.0 hours. The obtained polymer was transferred to a 200-liter autoclave with a stirrer, and 180 g of propylene oxide was added.
was added and stirred at 60° C. for 30 minutes to render the catalyst residue contained in the polymer harmless, and then dried to obtain a white powdery polymer. The obtained polymer was granulated by adding known additives, but the obtained pellets were not colored and had no particular problems. There were no problems such as blockage of pipes throughout the entire process of the experiment, and when the interior of the polymerization tank was inspected after the experiment, no polymer adhesion to the walls or polymer agglomeration was observed. The structure of the obtained polymer is shown in Table 1, and the physical properties are shown in Table 2. Comparative Example 2 Instead of the titanium trichloride solid catalyst (), crushed activated titanium manufactured by Toho Titanium Co., Ltd. (grade name:
Example 3 except that TAC132) 8.0g was used.
I performed the same operation. The average ethylene concentration in the second stage was 22.9 mol% and the average ethylene concentration in the third stage was 55.7 mol%. The polymerization times of the first, second, and third stages were 2.4 hours, 1.1 hours, and 2.0 hours, respectively.
It was time. When the obtained polymer is treated with propylene oxide in the same manner as in Example 3, there is a large amount of catalyst residue in the polymer, and the polymer is colored yellow during granulation. Therefore, alcohol-heptane was added to decompose the catalyst and extract the residue, followed by drying. Further, known additives were added and granulation was performed. In addition, when circulating the mixed gas in the third stage,
In the polymerization tank, polymers with minute particle size are scattered,
The mixed gas extraction line was blocked, making it impossible to operate satisfactorily. Furthermore, when the inside of the polymerization tank was inspected after the experiment, a large amount of polymer was found to have adhered to the walls. The structure of the obtained polymer is shown in Table 1, and the physical properties are shown in Table 2. It can be seen that by using the composite catalyst system according to the present invention, the polymerization activity is dramatically increased, and a propylene-ethylene block copolymer having an extremely well-balanced impact resistance, rigidity and heat resistance can be obtained.

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1段階に於て、実質的に不活性溶媒の不存
在下に、プロピレンが液状で存在する条件下で、
プロピレン単独、或は更に少量のエチレンを加え
て重合を開始し、液化プロピレン中、或は気相中
で重合を続行し、引き続き、第2段階以降に於
て、液化プロピレン中、又は気相中でプロピレン
とエチレンとの統計的共重合を行なうにあたり、 (A) 四塩化チタンを有機アルミニウム化合物で還
元し、更に活性化された三塩化チタン固体触
媒、および (B) 一般式RlAlY3−l(Rは炭素数が1〜8個
の直鎖状アルキル基、又はアルコキシ基を表わ
す。Yはハロゲン又は水素又はアルコキシ基を
表わす。またlは2≦l≦3で表わされる数字
である。)で表わされる有機アルミニウム化合
物、或は更に (C) 立体規則性改良剤、とから成る触媒系を使用
し、三塩化チタン固体触媒当たりの重合量を
8000g/g三塩化チタン固体触媒以上とする事
を特徴とするプロピレン−エチレンブロツク共
重合体の製造方法。 2 活性化された三塩化チタン固体触媒が、四塩
化チタンを有機アルミニウムで還元し、得られた
還元生成物を更に不活性溶媒の存在下または不存
在下において、50〜120℃の温度において熱処理
し、得られた熱処理固体をさらに活性化した三塩
化チタン固体触媒である特許請求の範囲第1項記
載の製造方法。 3 活性化された三塩化チタン固体触媒が、得ら
れた熱処理固体をハロゲン化合物とエーテル化合
物との混合物と反応させる事によつて得られる三
塩化チタン固体触媒である特許請求の範囲第2項
記載の製造方法。
[Claims] 1. In the first step, under conditions in which propylene is present in liquid form in the substantial absence of an inert solvent,
Polymerization is started by adding propylene alone or a small amount of ethylene, and polymerization is continued in liquefied propylene or in the gas phase.Subsequently, in the second and subsequent stages, polymerization is carried out in liquefied propylene or in the gas phase. In carrying out the statistical copolymerization of propylene and ethylene, (A) titanium tetrachloride was reduced with an organoaluminum compound and activated titanium trichloride solid catalyst, and (B) the general formula RlAlY 3 -l ( R represents a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkoxy group; Y represents a halogen, hydrogen, or an alkoxy group; and l is a number represented by 2≦l≦3). Using a catalyst system consisting of the expressed organoaluminum compound or (C) a stereoregularity improver, the amount of polymerization per titanium trichloride solid catalyst was reduced.
A method for producing a propylene-ethylene block copolymer, characterized in that the content of the titanium trichloride solid catalyst is 8000 g/g or more. 2. The activated titanium trichloride solid catalyst reduces titanium tetrachloride with organoaluminium, and the resulting reduction product is further heat-treated at a temperature of 50 to 120 °C in the presence or absence of an inert solvent. The manufacturing method according to claim 1, which is a titanium trichloride solid catalyst obtained by further activating the heat-treated solid obtained. 3. Claim 2, wherein the activated titanium trichloride solid catalyst is a titanium trichloride solid catalyst obtained by reacting the obtained heat-treated solid with a mixture of a halogen compound and an ether compound. manufacturing method.
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