JPS6286009A - エチレン系共重合体の製造方法 - Google Patents

エチレン系共重合体の製造方法

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JPS6286009A
JPS6286009A JP60224890A JP22489085A JPS6286009A JP S6286009 A JPS6286009 A JP S6286009A JP 60224890 A JP60224890 A JP 60224890A JP 22489085 A JP22489085 A JP 22489085A JP S6286009 A JPS6286009 A JP S6286009A
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雅人 田中
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修司 町田
Noritake Uoi
魚井 倫武
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • 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】 [産業上の利用分野] 本発明はエチレン系共重合体の製造方法に関し、詳しく
は特定の遷移金属化合物および有機金属化合物を主成分
とする触媒を用いてエチレン系共重合体を効率よく製造
する方法に関する。
[従来技術および発明が解決しようとする問題点] 従来より、ポリエチレンは耐水性、耐薬品性。
電気特性などに優れており、人混な用途に使用されてい
る。しかし、化学的に不活性であるため、接着性や印刷
性、染゛色性に劣るという難点があり、これらの性質を
要求される用途への使用が制限されていた。
そこで、ポリエチレンのこのような性質を改善するため
エチレンに不飽和カルボン酸エステルなどを共重合する
方法が知られている。例えば特公昭41−29285号
公報においてはチーグラーナツタ触媒を用いてエチレン
と不飽和カルボン酸エステルを共重合する方法が提案さ
れている。しかしながら、この方法では共重合活性か低
く、そのため実用に適さないという問題がある。
また、特開[招59−43oo3s;公報においては、
ルイス酸の存在ドに三塩化チタンと有機アルミニウムの
組合せ触媒を用いてエチレンと不飽和カルボン酸エステ
ルを共重合する方法が提案されているが、この方法も共
重合活性が十分でなく、さらに得られる共重合体中の不
飽和カルボン酸エステルの含有量が非常に低いという問
題があった。
[問題点を解決するだめの手段] 本発明者らは上記従来の問題点を解消した極めて効率の
良いエチレン系共重合体の製造方法を開発すべく鋭意研
究を重ねた。その結果、特定の触媒を用いて共重合を行
なうことにより、共重合体活性および不飽和カルボン酸
エステルの共重合体への転化率を向上させることができ
ることを見出し、この知見に基いて本発明を完成するに
到った。
すなわち本発明は[AI遷移金属化合物および[B]]
機金属化合物を主成分とする触媒を用い、ルイス酸の存
在下にエチレンと不飽和カルボン酸エステルを共重合す
ることによりエチレン系共重合体を製造するにあたり、
[AI遷移金属化合物としてクロムアルコキシ化合物、
クロムキレート化合物、クロムπ−錯体、クロム・アリ
ール化合物およびハロゲン化クロムよりなる群から選ば
れた少なくとも一種のクロム化合物を用いるとともに、
[R1有機金属化合物として周期律表第■〜V族の有機
金属化合物を用いることを特徴とするエチレン系共重合
体の製造方法を提供するものである。
本発明の方法に用いる触媒は[A]遷遷移底屈化合物[
B] 有機金属化合物を五成分とするものである。
まず、本発明の方法においては[A] n移金屈化合物
としてクロムアルコ午シ化合物、クロムキレート化合物
、クロムπ−錯体、クロムアリール化合物およびハロゲ
ン化クロムよりなる群から選Cr(OR’)41X’l
I・・・−[I ]で表わされる化合物が用いられる。
この一般式[Iコ中のR1は炭素数1〜20のアルキル
基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基ある
いはアラルキル基を示す。R1の具体例としてはメチル
基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−
ブチル基、i−ブチル基、へ午シル基。
2−エチルへキシル基、フェニル基などが挙げられる。
またXIはハロゲン原子、つまり塩素、臭素、沃素など
を示す。mはO≦m < 4を満たす実数である。
上記一般式[I]で表わされる化合物の具体例としては
、テトラメトキシクロム、テトラエトキシクロム、テト
ラ−n−ブトキシクロム、テトラ−i−ブトキシクロム
、テトラ−t−ブトギシクロム、テトラヘキシルオキシ
クロム、テトラステアリルオキシクロム、テトラフェノ
キシクロム。
トリエトキシクロムモノクロリド、ジエトギシクロムジ
クロリド、トリーn−ブトキシクロムモノクロリド。ト
リーt−ブトキシクロムモノクロリドなどが挙げられる
また、前記クロムキレート化合物は、具体的には式0r
(aCac)aで表わされるクロムトリスアセチルアセ
トナート、 Or(mbd)3で表わされるクロムトリ
ス(2−メチル−1,3−ブタンジオネート)。
Cr(bd):+で表わされるクロムトリス(l、3−
ブタンジオネート)などがあげられる。ここで(aca
c)はアセチルアセトナート基を示し、クロムトリスア
セチルアセトナートは、 の構造式で表わされる。また、(obd)は2−メチル
−1,3−ブタンジオネート基を示し、クロムトリス(
2−メチル−1,3−ブタンジオネート)はの構造式で
表わされる。さらに(bd)は1.3−ブタンジオネー
ト基を示し、クロムトリス(1,3−ブタンジオネート
)は、 の構造式で表わされる。
クロムπ−錯体としては、(cp)2cr  ((cp
)はシクロベンシタジェニル基を示す)で表わされるヒ
スシクロペンタジェニルクロム+ (C:6H6)、C
rで表わされるビスベンゼンクロム、 (2CsH5)
(CbHb)Orで表わされるジフェニルベンゼンクロ
ム、式で表わされるジヘキサメチルベンゼンクロム9式
H3 で表わされるπ−シクロペンタジエニルブロモクロミウ
ムアセチルアセテート9式 で表わされるπ−シクロペンタジェニル(ベンセン)ク
ロニウム1式 で表わされるπ−シクコベンタジエニルーπ−シクロヘ
ブタジエニルクロミウムなどの芳香工;π−錯体、トリ
ス(η−アリル)クロム、テトラキス(η−アリル)ク
ロムなどのπ−アリル錯体などがあげられる。
さらに、クロムアリール化合物としては、ジフェニルク
ロム、テトラフェこルトリステトラヒドロフランなどが
あげられる。
次に前記ハロゲン化クロムとして好ましいものは一般式
CrX1n  (式中、x2はハロゲン原子を示し、n
は2または3を示す。)で表わされるものである。具体
的には三塩化クロム、三臭化クロム、−E、沃化クロム
、二塩化クロム、三臭化クロム、工法化りけム等が挙げ
られる。
本発明では以上の如き特定のクロム化合物から選ばれた
一種または二種以上の化合物を[A] 遷移金属化合物
として用いる。
次に本発明の方法においては[B]有機金属化合物とし
て周期律表第1−V族の有機金属化合物を用いる。
ここで周期律表第I〜V族の有機金属化合物としては一
般式 %式%] で表わされる化合物が用いられる。この一般式[11]
中のR7は炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基
、シクロアルキル基、アリール基あるいはアラルギル基
を示す。R,’(7)具体例としてはメチル基、エチル
基、n〜プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、
i−ブチル基、ヘキシル基。
2−エチルヘギシル基、フェニル基などが挙げられる。
またMはリチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウ
ム、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、ホウ素、ガリウ
ム、ケイ素、スズ、アンチモンあるいはビスマスを示す
。さらに×3はハロゲン原子、つまり塩素、臭素、沃素
などを示す。
iはMの原子価であり、通常は1〜5の実数である。k
は0<k≦iの実数であって、種々の値を示す。
上記一般式[LI]で表わされる化合物の具体例として
は、メチルリチウム、エチルリチウム、プロピルリチウ
ム、ブチルリチウム等のアルキルリチウムなど、ジエチ
ルマグネシウム、エチルブチルマグネシウム、ジノルマ
ルブチルマグネシウム、エチルクロロマグネシウム、エ
チルブチルマグネシウムなどのアルキルマグネシウム、
ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、ジプロピル亜鉛、ジブチ
ル亜鉛などのジアルキル亜鉛、トリメチルガリウム、ト
リエチルガリウム、トリプロピルガリウム、トリブチル
ガリウムなどのアルキルガリウム化合物、トリエチルホ
ウ素、トリプロピルホウ素、トリブチルホウ素などのア
ルキルホウ素化合物、テトラエチルスズ、テトラプロピ
ルスズ、トリブチルクロロスズ、テトラフェニルスズ、
トリフェニルクロロスズなどのアルキルスズ化合物等が
挙げられる。また、Mがアルミニウムである場合の化合
物の例としては様々なものがあり、具体的にはトリメチ
ルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソプ
ロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、ト
リオクチルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウム
化合物およびジエチルアルミニウムモノクロリド、ジエ
チルアルミニウムモノプロミド、ジエチルアルミニウム
モノアイオダイド、ジインプロピルアルミニウムモノク
ロリド、ジイソブチルアルミニウムモノクロリド、ジオ
クチルアルミニウムモノクロリド等のジアルキルアルミ
ニウムモノハライドあるいはメチルアルミニウムセスキ
クロリド、エチルアルミニウムセス午クロリド、エチル
アルミニウムセスキプロミド、ブチルアルミニウムセス
キクロリドなどのアル午ルアルミニウムセスキハライド
が好適であり、またこれらの混合物も好適なものとして
あげられる。さらに、アルキルアルミニウムと水の反応
により生成するアルキル基含有アルミノキサンも用いる
ことができる。
これらの中でも特にアルミニウム化合物、スズ化合物、
マグネシウム化合物が好適に用いられる。
本発明の方法においては、上記[A]遷移金属化合物と
して用いる特定のクロム化合物と、[B]有機金属化合
物として用いる周期律表第1〜■族の有機金属化合物の
使用比率は特に制限はないが、通常は前者中のクロム原
子に対して後者中の金属原子を0.1〜5000 (モ
ル比)、好ましくはi −too。
(モル比)の割合とすればよい。
本発明の方法においては、上記の触媒を用い、ルイス酸
の存在下にエチレンと不飽和カルボン酸エステルを共重
合することによりエチレン系共重合体を製造する。
ここでルイス酸としては極性基の孤立型T対と錯体形成
可能なルイス酸化合物、例えば周期律表第1〜■族ある
いは■族のハロゲン化化合物が挙げられる。特にアルミ
ニウム、ホウ素、亜鉛、スズ、マグネシウム、アンチモ
ンなどのハロゲン化化合物、例えば塩化アルミニウム、
臭化アルミニウム、エチルアルミニウムジクロリド、ジ
エチルアルミニウムジクロリド、正塩化ホウ素、塩化亜
鉛、四塩化スズ、アルキルスズハライド、塩化マグネシ
ウム、五塩化アンチモン、三塩化アンチモンなどが好ま
しいが、特に好ましくは塩化アルミニウム、臭化アルミ
ニウム、エチルアルミニウムジクロリドなどである。
また、エチレンと共重合させる不飽和カルボン酸エステ
ルは特に制限はないが、通常一般式%式%[] で表わされる化合物が用いられる。この一般式[■]中
のRJは水素原子、ハロゲン原子、炭素俄1〜20のア
ルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール
基あるいはアラルキル基を示し、R4は炭素数1〜2o
のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリ
ール基あるいはアラルキル基を示す、また、PはO〜2
oの整数を示す。
玉記一般式[[]で表わされる不飽和カルボン酸エステ
ルの具体例としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エ
チル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリ
ル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルへ午シル、ア
クリル酸ベンジルなどのアクリル酸エステル;メタクリ
ル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル
メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸フェニ
ル、α−クロロアクリル酸メチル、α−クロロアクリル
酸エチルなどのα−置換アクリル酸エステル;3−ブテ
ン酸メチル、3−ブテン酸エチル、4−ペンテン酸メチ
ル、6−ヘプテン酸二、  チル、8−ノネン酸メチル
、IQ−ウンデセン酸メチル、10−ウンデセン酸プロ
ピル、10−ウンデセン酸フチル、10−ウンデセン酸
ヘキシル、10−ウンデセン酸オクチル、10−ウンデ
セン酸デシル。
10−ウンデセン酸シクロヘキシル、10−ウンデセン
酸フェニルなどの末端二重結合を有するカルボン酸エス
テル等を挙げることができ、これらを単独であるいは二
種以上を混合して用いることができる。
L記の如き不飽和カルボン酸エステルのエチレンに対す
る使用割合は、目的とする共重合体に要求される物性に
応じて任意に選定すればよい。
マタ、=+のルイス酸と不飽和カルボン酸エステルの使
用割合は、不飽和カルボン酸エステルlに対して、ルイ
ス酸0.1〜10(モル比)、好ましくは0.2〜1(
モル比)である。
重合の形式は特に制限はなく、スラリー重合。
溶液重合、気相重合等のいずれも可能であり、また連続
重合、非連続重合のいずれも可能である。
この場合9重合溶媒としては脂肪酸炭化水素、脂環族炭
化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素が用いら
れる。具体的にはペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オク
タン、デカン、ドデカン、シクロヘキサン、ベンゼン、
トルエン、ギシレン。
エチルベンゼン、クロルベンゼン、二塩化エチレン、灯
油などが用いられる。重合条件としては反応圧力は常圧
〜100 kg/cazG、好ましくは常圧〜30kg
/cm”Gであり、反応温度は一80〜200℃、好ま
しくは一50〜60℃である。なお、反応時間は任意で
あるが、通常1分間〜10時間の間で適宜選定すればよ
い。重合に際しての分子量調節は公知のf段、例えば水
素オ・により行なうことができる。
[発明の効果] 本発明の方法によれば[A]遷移金属化合物として特定
のクロム化合物を用い、[B]有機金属化合物として周
期律表第工〜■族の有機金属化合物を用いることにより
、高活性で収率良く共重合を行なうことが可能であり、
また不飽和カルボン酸エステルの共重合体への転化率を
向丘させることができる。したがって得られる共重合体
中の不飽和カルボン酸エステルの含有量を高めることが
できる。
しかも本発明の方法により得られるエチレン系共重合体
は、エチレン系単独重合体に比し、印刷性や接着性が改
良されるほか、低温柔軟性、低温1酎衝撃性、耐曲げク
ラック性、透明性が改良されたものである。
[実施例] 次に本発明を実施例によりさらに詳しく説lす1する。
実施例1 (1)触媒成分の調製 アルゴン置換した200mj!のフラスコに、クロムト
リアセチルアセトナ−)2.1 g(6ミリモル)を入
れ、これにトルエン2ooffII!を加えて溶解させ
た。得られた溶液をクロム触媒成分として以下の反応に
用いた。
(2)共重合体の製造 アルゴン置換した500tj) 0’)耐圧ガラス容器
に、トルエン300ai)と7 ’) !J ル酸エチ
ル0.87IllN(8ミリモル)およびアルゴン気流
下でボールミル粉砕した三塩化アルミニウム8ミリモル
を入れ、次いでジエチルアルミニウムモノクロリド0.
5  ミリモルおよびヒ記(1)で調製したクロム触媒
成分0.0025 ミリモルを加えた。次いで、該ガラ
ス容器にエチレンを導入し、2 kg/am2Gに保持
して20℃で3時間屯合反応を行なった。反応終了後、
エチレンを脱圧して生成物をメタノール中に注入して沈
殿させた。得られた固体共重合体を炉別回収して、1′
121II?−メタ/−ル混合液で脱灰処理した後、5
時間アセトン抽出して非晶質重合体を除去した。抽出残
物を80°Cにおいて2時間減圧乾燥し、白色の共重合
体1.32gを得た。触媒活性(重合活性)は10.1
kg/g・クロムであった。得られた共重合体を赤外線
吸収スペクトル分析にかけたところ、1730c+r=
の位置にカルボニル基による吸収が、また1180c+
c+の位置にエーテル結合による吸収が認められた。こ
れら吸収より、共重合体中のアクリル酸エチルの含有量
は9.Ovt%であり。
またアクリル酸エチルの共重合体への転化率は59.6
%10.01Eリモル・クロムであることか判明した。
さらに、この共重合体の融点を測定したところ、130
°Cであり、同一触媒で製造したポリエチレンの融点1
35℃に比較して低く、かつ核磁気共鳴スペクトルによ
る分析でエチル分岐に基づくピークが見られないことか
ら、アクリル酸エチルがエチレンを合鎖中に結晶を乱す
形で導入されているものと考えられる。以ヒの結果をE
P、1表に示す。
実施例2 ジエチルアルミニウムモノクロリドに代え、トリエチル
アルミニウム0.5 ミリモルを用いたほかは実施例1
の(2) と同様の操作を行なって、共重合体1.10
gを得た。結果を第1表に示す。
実施例3 ジエチルアルミニウムモノクロリドに代え、トリイソブ
チルアルミニウム0.5 ミリモルを用いたほかは実施
例1の(2)と同様の操作を行なって、共重合体1.5
6gを得た。結果を第1表に示す。
実施例4 クロム触々V成分の使用量を0.005 ミリモルとし
、ジエチルアルミニウムモノクロリドの使用量を1.0
ミリモルとし、アクリル酸エチルの使用量を20ミリモ
ルとし、かつI−:、IIX化アルアルミニウム用量を
20ミリモルとしたほかは実施例1の(2)と同様の操
作を行なって、共重合体0.85gを得た。
結果を第1表に示す。
実施例5 クロム触媒成分の使用量を0.005 ミリモルとし、
かつアクリル酸エチルに代え、メタクリル酸メチル8ミ
リモルを用いたほかは実施例1の(2)と同様の操作を
行なって、共重合体1.21gを得た。結果を第1表に
示す。
実施例6 クロム触媒成分の使用量を0.005  ミリモルとし
、かつジエチルアルミニウムモノクロリドに代えテトラ
エチル錫を1.0ミリモル用いたほかは実施例1の(2
)と同様の操作を行なって、共重合体0.92gを得た
。結果を第1表に示す。
実施例7 クロム触媒成分の使用量を0.005 ミリモルとし、
かつジエチルアルミニウムモノクロリドに代えブチルエ
チルマグネシウム1ミリモルを用いたほかは実施例1の
(2)と同様の操作を行なって、共重合体0.63gを
得た。結果を第1表に示す。
実施例8 (1)触媒成分の調製 クロムテトラ−t−ブトキシド0.558 g (1,
61ミリモル)をトルエン50mj!に溶解した。得ら
れた溶液をクロム触媒成分として以下の反応に用(、X
だ。
(2)共重合体の製造 クロム触媒成分としてL記(1)で得たものを0.00
5 ミリモル用い、かつジエチルアルミニウムモノクロ
リドの使用量を1ミリモルとしたほかは実施例1の(2
)と同様の操作を行なって、共重合体3.44 gを得
た。結果を第1表に示す。
実施例9 (1)触媒成分の調製 アルゴン置換した2001のフラスコに、三塩化クロム
0.95g (6ミリモル)を入れ、次いでステンレス
製ポール(直径5〜8 mm)を10個入れ、トルエン
150+n4を入れて、室温にて攪拌Fボールミル粉砕
を24時間行なった。得られた溶液をクロム触媒成分と
して以下の反応に用いた。
(2)共重合体の製造 クロム触媒成分として−に記(1)で得たものを(1,
005ミリモル用い、かつジエチルアルミニウムモノク
ロリドの使用量を1ミリモルとしたほかは実施例1の(
2)と同様の操作を行なって、共重合体0.64 gを
得た。結果を第1表に示す。
実施例1O (1)触媒成分の3J製 アルゴン置換した内容積200mj!のフラスコに、ビ
スシクロペンタジェニルクロム1.22g (Ei、7
  ミリモル)ヲトルエン200mffに溶解させた。
得られた溶液をクロム触媒成分として以下の反応に用い
た。
(2)共重合体の製造 クロム触媒成分として上記(1)で得たものを0.00
5512モル用い、かつジエチルアルミニウムクロリド
の使用量を1ミリモルとした以外は実施例1の(2)と
同様に操作を行なって共重合体1.8gを得た。結果を
第1表に示す。
実施例11 (1)触媒成分の調製 アルゴンと換した内容積200DI2のフラスコにジフ
ェニルクロム1.51g (7,33ミリモル)ヲトル
エン2001に溶解させた。得られた溶液をクロム触媒
成分として以下の反応に用いた。
(2)共重合体の製造 クロム触媒成分として上記(1)で得たものを0.00
5 ミリモル用い、かつジエチルアルミニウムクロリド
の使用量を1ミリモルとした上人外は実施例1の(2)
と同様の操作を行なって共重合体1.48gを得た。結
果を第1表に示す。
比較例1 クロム触媒成分に代えてバナジウムビスアセチルアセト
ネート0.0025ミリモル用いたほかは実施例1の(
2)と同様の操作を行なって共重合体0.48gを得た
。結果を第1表に示す。
比較例2 クロム触媒成分に代えて三塩化/<ナジウム0.002
5 ミリモル用いたほかは実施例1の(2)と同様の操
作を行なって共重合体0.06gを得た。結果を第1表
に示す。
手続主甫正書(自発) 昭和61年10月3日

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)[A]遷移金属化合物および[B]有機金属化合
    物を主成分とする触媒を用い、ルイス酸の存在下にエチ
    レンと不飽和カルボン酸エステルを共重合することによ
    りエチレン系共重合体を製造するにあたり、[A]遷移
    金属化合物としてクロムアルコキシ化合物、クロムキレ
    ート化合物、クロムπ−錯体、クロムアリール化合物お
    よびハロゲン化クロムよりなる群から選ばれた少なくと
    も一種のクロム化合物を用いるとともに、[B]有機金
    属化合物として周期律表第 I 〜V族の有機金属化合物
    を用いることを特徴とするエチレン系共重合体の製造方
    法。
  2. (2)クロムアルコキシ化合物が、 一般式Cr(OR^1)_4_−_mX^1_m(式中
    R^1は炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基、
    シクロアルキル基、アリール基あるいはアラルキル基を
    示し、X^1はハロゲン原子を示す。 また、mは0≦m<4を満たす実数である。)で表わさ
    れるものである特許請求の範囲第1項記載の製造方法。
  3. (3)クロムキレート化合物が、式Cr(acac)_
    3(式中、acacはアセチルアセトナート基を示す。 )で表わされるクロムトリスアセチルアセトナートであ
    る特許請求の範囲第1項記載の方法。
  4. (4)クロムπ−錯体が、式(cp)_2Cr(式中、
    cpはシクロペンタジエニル基を示す。)で表わされる
    ビスシクロペンタジエニルクロムである特許請求の範囲
    第1項記載の方法。
  5. (5)クロムアリール化合物が、式(C_6H_5)_
    2Crで表わされるジフェニルクロムである特許請求の
    範囲第1項記載の方法。
  6. (6)ハロゲン化クロムが、一般式CrX^2_n(式
    中、X^2はハロゲン原子を示し、nは2または3を示
    す。)で表わされるハロゲン化クロムである特許請求の
    範囲第1項記載の方法。
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