JPS648002B2 - - Google Patents
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Description
本発明はα−オレフインの重合開始および重合
促進に有用な新規触媒組成物およびそのような触
媒組成物を使用する重合方法に関するものであ
る。
本発明は(A)電子供与体との3価チタニウムの錯
体と、(B)(1)有機マグネシウム化合物または(2)有機
マグネシウム化合物と炭化水素中に有機マグネシ
ウム化合物を溶解させるのに十分な量の有機金属
化合物との錯体から選択される有機マグネシウム
成分と、(C)(1)式R′X(式中R′は水素または少なく
とも二級ブチルのように活性な有機の基でありそ
してXはハロゲンである)に相する活性非金属系
ハライドまたは(2)式MRy-aXa(式中Mはメンデレ
ーエフの元素の周期表の3aまたは4a族の金属で
あり、Rは1基の有機の基であり、Xはハロゲン
であり、yはMの原子価に相当する数でありそし
てaは1〜yの数である)に相当するハロゲン化
金属から選択されるハライド源と、の接触的反応
生成物を与える;但し前記接触的反応生成物の前
述の成分の割合がMg:Tiの原子比率が1:1〜
2000:1であり、Al:Tiの原子比率が0.1:1〜
2000:1であり、そしてMg:Xの原子比率が
0.01:1〜1:1であることを条件とする。
本発明はまたチーグラー重合の特有の条件下で
少なくとも一つのα−オレフインを重合させる方
法を与えその際前述の反応生成物が望ましくは唯
一の触媒として使われる。
本発明の方法に従つて生成するオレフインポリ
マーは触媒残渣を少量しか含まずそして高度に均
質になる。
本発明は無作用稀釈剤および接触的反応生成物
を含む重合帯域において、一般に分子量調節剤と
しての水素の存在においてα−オレフインを重合
させる重合方法において最も都合よく実施され
る。特に有利なのは本発明の接触的反応生成物を
使用するエチレンとより高級のα−オレフインと
の共重合である。重合方法は不活性環境および比
較的低い温度および圧力の下で最も有利に行うこ
とができるが、極めて高い圧力も場合によつては
使用される。
本発明の実施において都合よく単重合しまたは
共重合するオレフインは一般に2〜18個の炭素原
子を有する脂肪族のα−モノオレフインまたはα
−ジオレフインである。そのようなα−オレフイ
ンは、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン−
1、ペンテン−1、3−メチルブテン−1、ヘキ
セン−1、オクテン−1、ドデセン−1、オクタ
デセン−1、ブタジエン、イソプレンおよび1,
7−オクタジエンを含む。α−オレフインは他の
オレフインおよび/または少量の、例えばポリマ
ー基準で25重量%までのスチレン、α−メチルス
チレンおよび通例のチーグラー触媒を破壊しない
同様のエチレン系不飽和モノマーのようなその他
のエチレン系不飽和モノマーと共重合することが
可能である。脂肪族α−モノオレフイン、特にエ
チレンおよびエチレンと全モノマーを基準にして
50まで、特に0.5〜40重量%までのプロピレン、
ブテン−1、1,7−オクタジエンまたは同類の
高級α−オレフインとの混合物の重合において最
高の利益が得られる。
好適に使用できる電子供与化合物には、例え
ば、脂肪族アルコール、例えば、イソプロピルア
ルコール、エタノール、n−プロピルアルコー
ル、ブタノールおよび2〜10個の炭素原子を有す
るその他のアルコール;2〜20個の炭素を有する
エーテル、3〜20個の炭素原子を有するケトン;
1〜20個の炭素原子を有するアミン;2〜20個の
炭素原子を有するアルデヒドまたはオレフインお
よび水を含む。
望ましくは3価のチタニウム錯体は実験式:
TiZ3(L)x(式中Zはハライドであり、そしてLは
水または有機の電子供与体、例えばアルコール、
エーテル、ケトン、アミンまたはオレフインのよ
うな電子供与化合物であり、そしてxは1〜6の
整数である)によつて表わされる。普通には、有
機の電子供与体は1〜12個の炭素原子を有しそし
て非共有の対の電子を錯体に供与する。最も望ま
しい錯体においては、Zは塩化物または臭化物
で、塩化物が最も望ましくそしてLはアルコー
ル、特に2〜8個の炭素原子を有する脂肪族アル
コールでありそして最も望ましいのはイソプロピ
ルアルコール、n−プロピルアルコール、n−ブ
チルアルコールおよびイソブチルアルコールのよ
うな3〜6個の炭素原子を有するものである。錯
体の正確な構造は未知であるがハライドイオンに
対して3価の結合をそして電子供与化合物に対し
て1〜6、望ましくは2〜4個の配位結合を含有
するものと信じられている。窒素または同様の無
作用雰囲気の下で電子供与化合物中に分散させた
3価のハロゲン化チタニウムを加熱することによ
つてハロゲン化チタニウム錯体が最も都合よく造
られる。通常錯体の形成は色彩の明瞭な変化によ
つて目視によつて示される。例えば、濃紫色のα
−TiCl3が窒素雰囲気の下で無水イソプロピルア
ルコール中で熱せられる場合には、錯体形成は鮮
明な青色溶液の形成によつて示される。望ましい
錯体では、錯体は通常固体である。
錯体の調製においてはα−TiCl3に加えてΔ、
γおよびβ結晶形の三塩化チタニウムが都合よく
使われる。また都適なものとして、例えば、三臭
化チタニウムおよび三弗化チタニウムがある。前
述のもののうち、γ−およびα−形の三塩化チタ
ニウムが望ましい。
特に好ましい接触的反応生成物は、3価チタニ
ウム錯体TiZ3(L)xが三塩化チタニウムとイソプロ
ピルアルコールとの錯体であり、そしてxが2〜
4であり、そして有機マグネシウム化合物がジブ
チルマグネシウムである場合のものである。
望ましい有機マグネシウム成分は式MgR″2・
mAlR3・nZnR′′′′2(式中、R″、R、およびR
′′′′は個別にヒドロカルビルであり、そしてmは
0.001〜10特に0.15〜2.5であり、かつnは0であ
る、又はmは0であり、かつnは0.001〜10特に
0.15〜2.5である、又はmおよびnはどちらも0
でなく、かつm+nは0.001〜10特に0.15〜2.5で
ある)によつて表わされる炭化水素に可溶の錯体
である。ここで使用するヒドロカルビルは一価の
ヒドロカルビルである。望ましくはヒドロカルビ
ルはアルキル、シクロアルキル、アリール、アル
アルキル、アルケニルおよび1〜8個の炭素原子
を有する同様の炭化水素基で1〜4個の炭素原子
を有するアルキルが特に望ましい。この錯体はマ
グネシウム削屑のような粒状マグネシウム、また
はマグネシウム粒をR″Xで表わされる化学量論的
量のハロゲン化ヒドロカルビルと反応させて調整
する。その結果生じる炭化水素に不溶性の
MgR″2はAlR3またはこれとZnR′′′′2との混合物
のような有機金属化合物を加えることによつて可
溶性になる。MgR″2に添加して有機マグネシウ
ム錯体を形成させる有機金属化合物の量は
MgR″2の有意量、例えば少なくとも5重量%の
MgR″2が可溶化されるだけ十分な量であるべき
である。少なくとも50重量%のMgR″2が可溶化
されることが望ましくそして全部のMgR″2が可
溶化されることが特に望ましい。
有機マグネシウム成分は好ましくはジアルキル
マグネシウムとトリアルキルアルミニウムとの錯
体であり、その有機マグネシウム成分中のMg:
Alの原子比率は0.3:1〜1000:1の範囲にある。
MgR″2を可溶化するためにAlR3およびZnR
′′′′2の混合物を使用する場合には、Zn対Alの原子
比は3000:1〜0.1:1で、望ましくは350:1〜
1:1である。180℃以上の重合温度で最高の触
媒能率を得るためには、錯体中ならびに全触媒中
のアルミニウムの量を最少にすることが望まし
い。従つて、120:1よりも少ないAl:Ti原子比
を有する触媒に対しては0.3〜1以上の、そして
望ましくは0.5:1〜10:1のMg:Al原子比を有
することが望ましい。好適な錯体において、有機
マグネシウム化合物を炭化水素中に可溶化させる
有機金属化合物(AlR3、ZnR′′′′2またはそれら
の混合物以外の)は有利な量、通常は有機金属化
合物の金属対マグネシウムの原子比で0.01:1〜
10:1を生じるのに十分な量で使用する。そのよ
うなその他の有機金属化合物の例にはトリエチル
ほう素のようなトリアルキルほう素、ジメチルシ
ランおよびテトラエチルシランのようなアルキル
シラン、アルキル錫および燐酸アルキル化合物を
含む。
前述の可溶化したマグネシウム錯体の別法とし
て、有機マグネシウム成分として有機マグネシウ
ム化合物の使用もまた有利である。そのような化
合物は、しばしば炭化水素中に不溶性でははある
けれども、好適に使用される。これらの化合物は
エーテル、アミン、等の添加によつて炭化水素に
可溶性にすることができるが、しかしそのような
可溶化剤はしばしば触媒の活性を減退させる。最
近、そのような化合物をそのような触媒毒を使用
せずに炭化水素可溶性にすることができた、例え
ば米国特許第3646231号中に教えられている。さ
らに最近の炭化水素に可溶化された有機マグネシ
ウム化合物はもしも有機マグネシウム化合物が有
機マグネシウム成分として使用されるならば最も
望ましい。
望ましくは有機マグネシウム化合物はマグネシ
ウムジアルキルおよびマグネシウムジアリールの
ようなジヒドロカルビルマグネシウムである。好
適なマグネシウムジアルキルの例にはジブチルマ
グネシウム特にジ−n−ブチルマグネシウムおよ
びn−ブチル第二ブチルマグネシウム、ジプロピ
ルマグネシウム、ジエチルマグネシウム、ジヘキ
シルマグネシウム、プロピルブチルマグネシウム
およびアルキルが1〜20個の炭素原子を有するそ
の他のものを含む。好適なマグネシウムジアリー
ルの例にはジフエニルマグネシウム、ジベンジル
マグネシウム、およびジトリルマグネシウムを含
み、ジブチルマグネシウムのようなジアルキルマ
グネシウムが特に望ましい。好適な有機マグネシ
ウム化合物にはアルキルおよびアリールマグネシ
ウムアルコキシドおよびアリールオキシドおよび
アリールおよびアルキルマグネシウムハライドを
含みハロゲンを含まない有機マグネシウム化合物
がより望ましい。
望ましいハライド源は前に示した式の活性非金
属系ハライドでハロゲン化水素および第三アルキ
ルハライド、アリルハライド、ベンジルハライド
およびヒドロカルビルが前に定義したようなもの
であるその他の活性ヒドロカルビルハライドを含
む。活性有機ハライドというのは少なくとも塩化
第二ブチルのハロゲンのように活性な、即ち、容
易に失われて他の化合物になるような不安定なハ
ロゲンを含むハロゲン化ヒドロカルビルを意味す
る。有機モノハライドに加えて、有機ジハライ
ド、トリハライドおよび前文に定義したように活
性なその他のポリハライドが好適に使用されるこ
とはいうまでもない。好ましい活性非金属系ハラ
イドには、例えば、塩化水素、臭化水素、塩化第
三ブチル、臭化第三アミル、塩化アリル、塩化ベ
ンジル、塩化クロチル、塩化メチルビニルカルビ
ニル、臭化α−フエニルエチルおよび塩化ジフエ
ニルメチルを含む。最も望ましいのは塩化水素、
塩化第三ブチル、塩化アリルおよび塩化ベンジル
である。
前文に式で示した好適なハロゲン化金属は金属
がメンデレーエフの元素の週期表の3aまたは4a
族中のものであるハロゲン化有機金属およびハロ
ゲン化金属である。望ましいハロゲン化金属は式
AlR3-aXa(式中Rはアルキルのようなヒドロカル
ビルであり、Xはハロゲンでありそしてaは1〜
3の数である)のハロゲン化アルミニウムであ
る。より望ましいのはセスキ塩化エチルアルミニ
ウム、塩化ジエチルアルミニウム、二塩化エチル
アルミニウム、および臭化ジエチルアルミニウム
のようなハロゲン化アルキルアルミニウムで二塩
化エチルアルミニウムが特に望ましい。別法とし
て、三塩化アルミニウムまたは三塩化アルミニウ
ムとハロゲン化アルキルアルミニウムまたはトリ
アルキルアルミニウム化合物との組合わせも好適
に使用可能である。
有機マグネシウム成分の有機部分、例えば、
R″、R、およびR′′′′、およびハライド源の有
機部分、例えばRおよびR′、はそれらが通例の
チーグラー触媒を毒する官能基を含まない限り他
の有機基の何れも適している。望ましくはそのよ
うな有機部分は活性水素、即ちツエレビチノフ試
薬と十分活性に反応する水素を含まない。
触媒能率を最大にするために、触媒は触媒成分
を下記の特に望ましい順序で無作用液体稀釈剤中
に混合することによつて調製する:有機マグネシ
ウム、チタニウム錯体およびハライド源。幾分劣
る添加順序では有機マグネシウム成分をまず無作
用液体稀釈剤に加え次にハライド源をそしてその
次にチタニウム錯体を添加する。適してはいるが
最も劣る添加順序は、(1)ハライド源を始めにチタ
ニウム錯体と混合しそして次に有機マグネシウム
を加えるかまたは(2)三成分を同時に加えそして混
合する方法である。前述の触媒成分はMg:Tiの
原子比が1:1〜2000:1、望ましくは10:1〜
100:1、最も望ましくは20:1〜80:1の範
囲;Mg:Xの原子比が0.01:1〜1:1、望ま
しくは0.2:1〜0.7:1、最も望ましくは0.4:1
〜0.6:1の範囲与えるのに十分な割合で組み合
わせる。
有機マグネシウム成分にもハライド源にもアル
ミニウムが含まれない場合には、全触媒中にアル
キルアルミニウム化合物、例えばトリアルキルア
ルミニウム、ハロゲン化アルキルアルミニウムま
たはハロゲン化アルミニウムのようなアルミニウ
ム化合物を含めることが望ましい。もしも180℃
よりも低い重合温度を使用する場合には、Al:
Tiの原子比は0.1:1〜2000:1、望ましくは
1:1〜200:1がよい。しかし180℃より高い重
合温度を使用する場合にはMg:Al比が0.3:1よ
りも多く、望ましくは0.5:1〜10:1であり、
そしてAl:Ti比が120:1よりも少なく、望まし
くは75:1よりも少なくなるような割合でアルミ
ニウム化合物を使用する。しかし極めて少なくア
ルミニウムを使用するときは重合帯域において高
純度の溶剤または稀釈剤の使用が必要になる。さ
らに、帯域中に存在するその他の成分はアルミニ
ウムアルキルと反応する不純物を本質的に含んで
はならない。でなければそのような不純物と反応
させるために追加して有機アルミニウムを使用し
なければならない。その上、触媒中ではハロゲン
化アルキルアルミニウムがジハロゲン化アルキル
アルミニウムを実質的に含まない限りアルミニウ
ム化合物はトリアルキルアルミニウムまたはハロ
ゲン化アルキルアルミニウムの形であるべきであ
る。
前述の接触的反応生成物中の原子比特定の根拠
は概して次のようなものである。
Mg:Ti比(1:1〜80:1)
Mg:Ti比が10:1より低いレベルでは、触媒
能率が有意に降下し、他方、重合体を生成するの
に必要とされる触媒の高い方のレベルでは色の良
くない生成物が生じることがある。80:1より高
いMg:Tiのレベルでは、高価なマグネシウムア
ルキルの過剰量が使用され、そして生成されたマ
グネシウム塩からの残留物は加工装置に腐食の問
題を生じさせることが知られている。
Al:Ti比(1:1〜200:1)
低レベルのAl:Tiでは、触媒は重合体を生成
するのに非能率的になるか又は重合体を全く生成
できない。アルミニウムアルキルは重合を抑制す
る酸素や水に対して非常に有効な掃去剤である;
しかし、これはアルミニウムアルキルの唯一の作
用ではない。高レベルのAl:Tiでは、アルミニ
ウムアルキルが無駄になる。また、アルミニウム
アルキルの高残留レベルは或る種のポリマーアデ
イテイブと反応して色の良くない生成物を生じさ
せることがある。
Mg:Al(0.5:1〜10:1)
0.5:1のMg:Al比では、全触媒配合物中のア
ルミニウムの量が相対的に高く、アルミニウムア
ルキルが無駄になる。また、アルミニウムアルキ
ルの高残留レベルは或る種のポリマーアデイテイ
ブと反応して色の良くない生成物を生じさせるこ
とがある10:1のMg:Al比では、触媒は重合体
を生成するのに非能率的になるか又は重合体を全
く生成できない点に達する。
Mg:X(0.2:1〜0.7:1)
特定範囲外では触媒能率が有意に降下する。
前述の接触的反応生成物は望ましくは無作用稀
釈剤の存在の下で行われる。触媒成分の濃度は望
ましくは、接触反応生成物の三主要成分を化合さ
せるときに、その結果生じるスラリーがマグネシ
ウムに関して0.005〜0.1モル(モル/)である
ようにする。好適な無作用稀釈剤は、例えば、液
化エタン、プロパン、イソブタン、n−ブタン、
n−ヘキサン、種々の異性体ヘキサン、イソオク
タン、8〜9個の炭素原子を有するアルカンのパ
ラフイン系混合物、シクロヘキサン、メチルシク
ロペンタン、ジメチルシクロヘキサン、ドデカ
ン、工業用溶剤で灯油、ナフサ、等のような飽和
のまたは芳香族炭化水素、特に何等オレフイン化
合物およびその他の不純物を含まないもの、およ
び特に−50゜〜200℃の範囲の沸点を有するものを
含む。また好適な無作用稀釈剤として含まれるも
のは、例えば、ベンゼン、トルエン、エチルベン
ゼン、クメンおよびデカリンである。
希望する接触反応生成物を与えるための触媒成
分の混合は窒素、アルゴンまたはその他の無作用
ガスのような無作用雰囲気下で−100゜〜200℃、
望ましくは0゜〜100℃の範囲の温度において都合
よく実施される。十分な触媒組成物は最も多く約
1分またはそれ以内に生じることが判明している
ので混合時間は極めて重要であるとは考えられて
いない。接触反応生成物の調製においては、炭化
水素に可溶の成分を反応生成物の炭化水素不溶成
分から分離する必要はない。
重合は触媒組成物の触媒量をα−オレフインモ
ノマー、を含む重合帯域に添加することによつ
て、またはその逆にして実施する。重合帯域は0゜
〜300℃、望ましくは溶液重合温度、例えば、
130゜〜250℃の範囲の温度に約1分〜数日、望ま
しくは15分〜2時間の滞留時間維持する。一般に
重合は湿分および酸素の不存在の下で行うことが
望ましくそして接触反応生成物の触媒的量は一般
に稀釈剤1につき0.0001〜0.1ミリモルのチタ
ニウムの範囲内である。最も都合のよい触媒濃度
は温度、圧力、溶剤および触媒毒の存在のような
重合条件によつて決まりそして前助述の範囲はチ
タニウムの単位重量に対するポリマー重量で最高
の触媒収率を得るために与えられる。重合工程に
おいては、無作用有機稀釈剤または溶剤または過
剰のモノマーを利用した担体を一般に使用する。
本発明の高能率触媒の最高の利益を実現するため
には、溶剤のポリマーによる過飽和を避けるよう
に注意をしなければならない。もしもそのような
飽和が触媒の枯渇前に起ると触媒の完全効率は実
現されない。最良の結果を得るためには担体中の
ポリマーの量が反応混合物の全重量を基にして50
重量%を起えないことが望ましい。
重合圧力は望ましくは比較的低い圧力、例え
ば、50〜1000psig(3.5〜70Kg/cm2ゲージ)、特に
100〜600psig(7〜42Kg/cm2ゲージ)を使用する。
しかし本発明の範囲内の重合は大気圧ないし重合
装置の容量によつて決められた圧力までで行うこ
とができる。重合中はより良い温度調節を得て均
質な重合混合物および全重合帯域を保つために重
合配合物を撹拌することが望ましい。
エチレン重合の収率を最適にするためには溶剤
中のエチレン濃度を1〜10重量%、最も有利なの
は1.2〜2重量%の範囲に保つことが望ましい。
これを達成するためには過剰のエチレンを系の中
に供給した場合には、エチレンの一部は排出する
とよい。
本発明の実施に際しては得られるポリマーの分
子量を低るためにしばしば水素を使用する。1モ
ルのモノマーにつき0.001〜1モルの範囲の濃度
で水素を使うことが有利である。この範囲内より
も多い量の水素は一般により低い分子量のポリマ
ーを生じることが判つた。水素はモノマー流と共
に重合容器にまたは重合容器に対して別個に、モ
ノマーを重合容器に加える前、添加中または添加
後に、但し触媒の添加中または添加前に加えるこ
とができる。
モノマーまたはモノマー混合物は接触反応生成
物と何れの通例の方法によつてでも接触させる
が、望ましくは接触反応混合物とモノマーを一緒
に適当な撹拌またはその他の手段によつて与えら
れる緊密撹拌によつて接触させる。撹拌は重合中
続けることができるが、またはある場合には、重
合が起つている間撹拌せずにおくこともできる。
より活性な触媒によるより急速な反応の場合に
は、モノマーおよび溶剤を還流させるための手段
を用意することができ、もしも後者が少しでも存
在するとき、そしてこのようにして反応熱を除去
する。とにかく、重合の発生熱を消散させるため
に適当な手段を用意すべきである。もしも望むな
らば、液状物質の存在または不存在下でモノマー
を蒸気相において接触反応物質と接触させること
ができる。重合はバツチ式に行うことができ、ま
たは連続式に、例えば、希望する反応温度に維持
するように適当な冷媒を外部から接触させてある
引伸ばした反応管に反応混合物を通し、または平
衡流出式反応器またはその連続装置に反応混合物
を通すようにして行うことができる。
ポリマーは未反応のモノマーおよび、もしもい
くらか使用しておれば溶剤を追い出すことによつ
て重合混合物から容易に回収する。それ以上不純
物を除去する必要はない。このように、本発明の
著しい利点は触媒残渣除去段階の省略にある。し
かし、ある場合には、チーグラー触媒の奪活のた
めに通例使用する型の触媒奪活剤の少量を加える
ことが望ましいであろう。得られるポリマーは
微々たる量の触媒残渣を含みそして極めて狭い分
子量分布を有することが判つた。
以下の実施例でさらに本発明を例解する。別記
しない限り総ての部と%は重量による。
以下の実施例において、触媒調製は酸素または
水の不存在下で窒素を満たした120mlの血清瓶中
で行う。触媒成分はn−ヘプタンかまたはアイソ
パルE
(8〜9個の炭素原子を有する飽和イソ
パラフインの混合物)中の稀釈溶液として使用す
る。重合反応は別記しない限り5の不銹鋼撹拌
式バツチ反応器中で150℃で行う。そのような重
合反応では、2の酸素を含まない乾燥アイソパ
ルE
を反応器に加えそして150℃に加熱する。
反応器は約25psig(1.75Kg/cm2ゲージ)にガス抜
きしそして分子量調節のために15〜20psi(1.05〜
1.4Kg/cm2)の水素を加える。次いで、120psi(8.4
Kg/cm2)のエチレンを反応器に加えそして反応器
圧力を160psig(11.2Kg/cm2ゲージ)に保つように
エチレン圧力を調節する。次いで窒素を用いて触
媒を反応器中に圧入しそして反応器の温度を希望
する反応時間の間維持する。重合反応器内容物を
不銹鋼ビーカー中に全部一度に出して冷却する。
その結果生じたスラリーをしそしてポリマーを
乾かしそして秤量する。重合中のエチレン消費量
はDPセルで記録するがこれは重合速度と生じる
ポリマーの量を示す。触媒能率はチタニウム1g
当りのポリエチレンのg数、即ちg.PE/g.
Tiで報告する。
なお、実施例で使用されるα−TiCl3は
Stauffer Chemicalから商業的に入手可能であ
り、そして一連のジブチルマグネシウム・トリエ
チルアルミニウム錯体はTaxas Alkyls or
Ethyl Corporationから商業的に入手可能であ
る。
実施例 1
撹拌しながらアイソパルE
中の0.43mlの
0.688Mジ(n−ブチルマグネシウム・1/6トリエ
チルアルミニウムを48.5mlのアイソパルE
に添
加して触媒を造る。この溶液に0.66mlのチタニウ
ム錯体を加えるがこれはアイソパルE
中のTi
基準で0.0076Mである。この錯体は800mlのイソ
プロパノール中の20gのα−TiCl3を鮮明な青色
溶液が形成されるまで80℃の温度で熱して造る。
得られるスラリーにシクロヘキサンに溶かした
0.41mlの0.92Mエチルアルミニウムジクロライド
を加える。10mlの量(0.0010ミリモルTi)の得ら
れた反応生成物を重合反応器に加える。37分の後
に248gの線状ポリエチレンが形成されて触媒能
率5.7×106g.PE/g.Tiを与える。
実施例 2
血清瓶中に81.61mlのアイソパルE
、アイソ
パルE
中の0.516Mジ(n−ブチル)マグネシ
ウム・2トリエチルアルミニウムの1.49mlを加え
て触媒を造る。得られた溶液に順番に、1.9mlの
実施例1に記載したチタニウム錯体のスラリー、
これはアイソパルE
中のTiについて0.0081Mで
ある、およびアイソパルE
中の15mlの0.113M
HClを加える。この触媒10ml(0.0015ミリモル
Ti)を重合反応器に加えそして30分後に反応器
内容物を集める。ポリマーの収量は158gで触媒
能率2.2×106g.PE/g.Tiを示す。
実施例 3
前文に記載した一般的操作手順に従つていくつ
かの触媒を造りそして重合実験を行う。別記しな
い限り重合反応器中の全触媒濃度はTiを基準に
して0.001ミリモルでありそして重合温度は150℃
である。触媒とこれらの重合実験の結果は次の第
表中に報告する。
The present invention relates to novel catalyst compositions useful for initiating and promoting the polymerization of alpha-olefins and to polymerization methods using such catalyst compositions. The present invention comprises (A) a complex of trivalent titanium with an electron donor and (B) (1) an organomagnesium compound or (2) an organomagnesium compound in an amount sufficient to dissolve the organomagnesium compound in a hydrocarbon. an organomagnesium component selected from a complex with an organometallic compound of (C)(1) of the formula R' is a halogen) or an active nonmetallic halide of the formula (2 ) MR ya group, X is a halogen, y is a number corresponding to the valence of M, and a is a number from 1 to y). provide a reaction product; provided that the ratio of the aforementioned components of the catalytic reaction product is such that the atomic ratio of Mg:Ti is from 1:1 to
2000:1, and the atomic ratio of Al:Ti is 0.1:1 ~
2000:1, and the atomic ratio of Mg:X is
The condition is that the ratio is 0.01:1 to 1:1. The present invention also provides a method for polymerizing at least one alpha-olefin under conditions typical of Ziegler polymerization, in which the aforementioned reaction product is preferably used as the only catalyst. Olefin polymers produced according to the method of the present invention contain only small amounts of catalyst residues and are highly homogeneous. The invention is most conveniently carried out in a polymerization process in which alpha-olefins are polymerized in a polymerization zone containing a non-active diluent and a catalytic reaction product, generally in the presence of hydrogen as a molecular weight modifier. Particularly advantageous is the copolymerization of ethylene with higher α-olefins using the catalytic reaction products of the invention. The polymerization process is most advantageously carried out in an inert environment and under relatively low temperatures and pressures, although very high pressures are occasionally used. The olefins which are conveniently monopolymerized or copolymerized in the practice of this invention are generally aliphatic α-monoolefins having 2 to 18 carbon atoms or α-
-It is a diolefin. Such α-olefins include, for example, ethylene, propylene, butene-
1, pentene-1, 3-methylbutene-1, hexene-1, octene-1, dodecene-1, octadecene-1, butadiene, isoprene and 1,
Contains 7-octadiene. α-olefins may contain other olefins and/or small amounts, e.g. up to 25% by weight based on the polymer, of other ethylenically based monomers such as styrene, α-methylstyrene and similar ethylenically unsaturated monomers that do not destroy customary Ziegler catalysts. It is possible to copolymerize with unsaturated monomers. Based on aliphatic α-monoolefins, especially ethylene and ethylene and total monomers
propylene up to 50%, especially from 0.5 to 40% by weight,
The greatest benefits are obtained in the polymerization of butene-1,1,7-octadiene or mixtures with similar higher α-olefins. Electron donor compounds which can be suitably used include, for example, aliphatic alcohols such as isopropyl alcohol, ethanol, n-propyl alcohol, butanol and other alcohols having 2 to 10 carbon atoms; ethers with, ketones with 3 to 20 carbon atoms;
Includes amines with 1 to 20 carbon atoms; aldehydes or olefins with 2 to 20 carbon atoms and water. Preferably, the trivalent titanium complex has the empirical formula:
TiZ 3 (L) x where Z is a halide and L is water or an organic electron donor, such as an alcohol,
electron-donating compounds such as ethers, ketones, amines or olefins, and x is an integer from 1 to 6). Typically, the organic electron donor has 1 to 12 carbon atoms and donates a lone pair of electrons to the complex. In the most preferred complexes Z is chloride or bromide, most preferably chloride and L is an alcohol, especially an aliphatic alcohol having 2 to 8 carbon atoms and most preferably isopropyl alcohol, n-propyl Alcohols having 3 to 6 carbon atoms such as n-butyl alcohol and isobutyl alcohol. The exact structure of the complex is unknown but is believed to contain a trivalent bond to the halide ion and 1 to 6, preferably 2 to 4 coordinate bonds to the electron donating compound. . Titanium halide complexes are most conveniently made by heating trivalent titanium halides dispersed in an electron donating compound under nitrogen or a similar neutral atmosphere. Complex formation is usually indicated visually by a distinct change in color. For example, dark purple α
When TiCl 3 is heated in anhydrous isopropyl alcohol under a nitrogen atmosphere, complex formation is indicated by the formation of a bright blue solution. For desirable complexes, the complex is usually a solid. In the preparation of the complex, in addition to α- TiCl3 , Δ,
Titanium trichloride in the gamma and beta crystalline forms is advantageously used. Also suitable are, for example, titanium tribromide and titanium trifluoride. Of the foregoing, titanium trichloride in the γ- and α-forms is preferred. Particularly preferred catalytic reaction products are those in which the trivalent titanium complex TiZ 3 (L) x is a complex of titanium trichloride and isopropyl alcohol, and x is from 2 to
4, and when the organomagnesium compound is dibutylmagnesium. The preferred organomagnesium component has the formula MgR″ 2 .
mAlR 3・nZnR′′′′ 2 (wherein R″, R, and R
′′′′ are individually hydrocarbyl, and m is
0.001 to 10, especially 0.15 to 2.5, and n is 0, or m is 0, and n is 0.001 to 10, especially
0.15 to 2.5, or m and n are both 0
and m+n is from 0.001 to 10, especially from 0.15 to 2.5). Hydrocarbyl as used herein is a monovalent hydrocarbyl. Desirably hydrocarbyl is alkyl, cycloalkyl, aryl, aralkyl, alkenyl and similar hydrocarbon groups having from 1 to 8 carbon atoms, with alkyl having from 1 to 4 carbon atoms being particularly preferred. The complex is prepared by reacting granular magnesium, such as magnesium shavings, or magnesium granules, with a stoichiometric amount of hydrocarbyl halide, denoted R″X.
MgR″ 2 is made soluble by the addition of an organometallic compound such as AlR 3 or its mixture with ZnR′′′′ 2. An organometallic compound that is added to MgR″ 2 to form an organomagnesium complex. The amount of
A significant amount of MgR″ 2 , e.g. at least 5% by weight
The amount should be sufficient to solubilize the MgR''2 . It is desirable that at least 50% by weight of the MgR''2 be solubilized and it is especially desirable that all the MgR''2 be solubilized. The organomagnesium component is preferably a complex of dialkylmagnesium and trialkylaluminum, and Mg in the organomagnesium component:
The atomic ratio of Al is in the range of 0.3:1 to 1000:1. AlR and ZnR to solubilize MgR″ 2
′′′ ′ When using a mixture of
The ratio is 1:1. To obtain the highest catalyst efficiency at polymerization temperatures above 180°C, it is desirable to minimize the amount of aluminum in the complex as well as in the total catalyst. It is therefore desirable to have a Mg:Al atomic ratio of 0.3 to 1 or higher, and preferably 0.5:1 to 10:1, for catalysts having an Al:Ti atomic ratio of less than 120:1. In suitable complexes, the organometallic compound (other than AlR 3 , ZnR′′′′ 2 or mixtures thereof) which solubilizes the organomagnesium compound in the hydrocarbon is present in an advantageous amount, usually the metal to magnesium of the organometallic compound. Atomic ratio of 0.01:1~
Use in sufficient amount to yield a 10:1 ratio. Examples of such other organometallic compounds include trialkylborons such as triethylboron, alkylsilanes such as dimethylsilane and tetraethylsilane, alkyltin and alkyl phosphate compounds. As an alternative to the solubilized magnesium complexes mentioned above, the use of organomagnesium compounds as organomagnesium component is also advantageous. Although such compounds are often insoluble in hydrocarbons, they are preferably used. These compounds can be made soluble in hydrocarbons by the addition of ethers, amines, etc., but such solubilizers often reduce the activity of the catalyst. Recently, it has been taught, for example, in US Pat. No. 3,646,231, that such compounds could be made hydrocarbon soluble without the use of such catalyst poisons. More recently, hydrocarbon-solubilized organomagnesium compounds are most desirable if the organomagnesium compound is used as the organomagnesium component. Desirably the organomagnesium compound is a dihydrocarbylmagnesium such as magnesium dialkyl and magnesium diaryl. Examples of suitable magnesium dialkyls include dibutylmagnesium, especially di-n-butylmagnesium and n-butyl sec-butylmagnesium, dipropylmagnesium, diethylmagnesium, dihexylmagnesium, propylbutylmagnesium and those in which the alkyl has 1 to 20 carbon atoms. Including other things that you have. Examples of suitable magnesium diaryls include diphenylmagnesium, dibenzylmagnesium, and ditolylmagnesium, with dialkylmagnesiums such as dibutylmagnesium being particularly preferred. Suitable organomagnesium compounds include alkyl and arylmagnesium alkoxides, aryloxides, and aryl and alkylmagnesium halides, and more preferably organomagnesium compounds that do not contain halogens. Preferred halide sources include active non-metallic halides of the formulas shown above, including hydrogen halides and tertiary alkyl halides, allyl halides, benzyl halides and other active hydrocarbyl halides where hydrocarbyl is as defined above. By active organic halide is meant a hydrocarbyl halide containing at least an active, ie unstable, halogen such as the halogen of sec-butyl chloride, which is easily lost to other compounds. It goes without saying that in addition to organic monohalides, organic dihalides, trihalides and other active polyhalides as defined in the preamble are preferably used. Preferred active nonmetallic halides include, for example, hydrogen chloride, hydrogen bromide, tertiary butyl chloride, tertiary amyl bromide, allyl chloride, benzyl chloride, crotyl chloride, methylvinylcarvinyl chloride, α-phenylethyl bromide, and Contains diphenylmethyl chloride. The most desirable is hydrogen chloride,
These are tert-butyl chloride, allyl chloride and benzyl chloride. Suitable metal halides indicated by the formula in the preamble are metals 3a or 4a of the Mendeleev Table of the Elements.
Organometallic halides and metal halides that are in the group. The preferred metal halide has the formula
AlR 3-a X a (wherein R is hydrocarbyl such as alkyl, X is halogen and a is 1-
3) aluminum halide. More preferred are alkylaluminum halides such as ethylaluminum sesquichloride, diethylaluminum chloride, ethylaluminum dichloride, and diethylaluminum bromide, with ethylaluminum dichloride being particularly preferred. Alternatively, aluminum trichloride or a combination of aluminum trichloride and an alkyl aluminum halide or a trialkyl aluminum compound can also be suitably used. The organic part of the organomagnesium component, e.g.
R'', R, and R''''' and the organic moieties of the halide source, such as R and R', may be any other organic group as long as they do not contain functional groups that would poison customary Ziegler catalysts Preferably, such organic moieties are free of active hydrogen, i.e., hydrogen that reacts sufficiently actively with the Tzelevitinoff reagent. To maximize catalytic efficiency, the catalyst comprises the catalyst components in the following particularly desirable order: Prepared by mixing in a diluent: organomagnesium, titanium complex, and halide source. A somewhat inferior order of addition is the organomagnesium component first added to the neutral liquid diluent, then the halide source, and then the titanium. Adding the complex. Suitable but least favorable addition orders are (1) mixing the halide source first with the titanium complex and then adding the organomagnesium, or (2) adding and mixing the three components simultaneously. The above-mentioned catalyst component has an atomic ratio of Mg:Ti of 1:1 to 2000:1, preferably 10:1 to 2000:1.
100:1, most preferably in the range of 20:1 to 80:1; Mg:X atomic ratio of 0.01:1 to 1:1, preferably 0.2:1 to 0.7:1, most preferably 0.4:1
Combine in sufficient proportions to give a range of ~0.6:1. If neither the organomagnesium component nor the halide source contains aluminum, it is desirable to include an aluminum compound in the total catalyst, such as an aluminum trialkyl, an alkyl aluminum halide, or an aluminum halide. If it's 180℃
When using a polymerization temperature lower than Al:
The atomic ratio of Ti is preferably 0.1:1 to 2000:1, preferably 1:1 to 200:1. However, when using polymerization temperatures higher than 180°C, the Mg:Al ratio is greater than 0.3:1, preferably between 0.5:1 and 10:1;
The aluminum compound is then used in such a proportion that the Al:Ti ratio is less than 120:1, preferably less than 75:1. However, when very little aluminum is used, it is necessary to use high purity solvents or diluents in the polymerization zone. Additionally, the other components present in the zone must be essentially free of impurities that would react with the aluminum alkyl. Otherwise, additional organoaluminum must be used to react with such impurities. Moreover, in the catalyst the aluminum compound should be in the form of a trialkylaluminum or an alkyl aluminum halide, as long as the alkyl aluminum halide is substantially free of alkyl aluminum dihalides. The basis for specifying the atomic ratio in the above-mentioned catalytic reaction product is generally as follows. Mg:Ti ratio (1:1 to 80:1) At levels of Mg:Ti ratio below 10:1, the catalyst efficiency decreases significantly, while the high At one level, a poorly colored product may be produced. At Mg:Ti levels higher than 80:1, excess amounts of expensive magnesium alkyls are used and residues from the magnesium salts produced are known to cause corrosion problems in processing equipment. Al:Ti Ratio (1:1 to 200:1) At low levels of Al:Ti, the catalyst becomes inefficient at producing polymer or fails to produce polymer at all. Aluminum alkyls are very effective scavengers for oxygen and water that inhibit polymerization;
However, this is not the only effect of aluminum alkyls. At high levels of Al:Ti, aluminum alkyl is wasted. Also, high residual levels of aluminum alkyl can react with certain polymer additives to produce poorly colored products. Mg:Al (0.5:1 to 10:1) At a Mg:Al ratio of 0.5:1, the amount of aluminum in the total catalyst formulation is relatively high and aluminum alkyl is wasted. Also, high residual levels of aluminum alkyls can react with some polymer additives to produce poorly colored products.At a Mg:Al ratio of 10:1, the catalyst produces polymer The process reaches a point where it becomes inefficient or no polymer can be produced at all. Mg:X (0.2:1 to 0.7:1) Outside the specific range, the catalyst efficiency decreases significantly. The aforementioned catalytic reaction products are preferably carried out in the presence of a non-effect diluent. The concentration of the catalyst components is desirably such that the resulting slurry is between 0.005 and 0.1 moles (mol/) of magnesium when the three major components of the catalytic reaction product are combined. Suitable non-effect diluents are, for example, liquefied ethane, propane, isobutane, n-butane,
n-hexane, various isomeric hexane, isooctane, paraffinic mixtures of alkanes with 8-9 carbon atoms, cyclohexane, methylcyclopentane, dimethylcyclohexane, dodecane, industrial solvents such as kerosene, naphtha, etc. It includes saturated or aromatic hydrocarbons, especially those free of any olefinic compounds and other impurities, and especially those with a boiling point in the range -50° to 200°C. Also included as suitable non-effect diluents are, for example, benzene, toluene, ethylbenzene, cumene and decalin. Mixing of the catalyst components to give the desired catalytic reaction product is carried out at -100° to 200°C under a non-toxic atmosphere such as nitrogen, argon or other non-toxic gas.
It is conveniently carried out at temperatures preferably in the range 0° to 100°C. Mixing time is not believed to be critical as sufficient catalyst composition has been found to occur most often within about 1 minute or less. In preparing the catalytic reaction product, it is not necessary to separate the hydrocarbon-soluble components from the hydrocarbon-insoluble components of the reaction product. Polymerization is carried out by adding a catalytic amount of the catalyst composition to the polymerization zone containing the alpha-olefin monomer, or vice versa. The polymerization zone is 0° to 300°C, preferably solution polymerization temperature, e.g.
Temperatures ranging from 130 DEG to 250 DEG C. are maintained for residence times of about 1 minute to several days, preferably 15 minutes to 2 hours. It is generally desirable to carry out the polymerization in the absence of moisture and oxygen and the catalytic amount of catalytic reaction product is generally in the range of 0.0001 to 0.1 mmol titanium per diluent. The most convenient catalyst concentration will depend on the polymerization conditions such as temperature, pressure, solvent and the presence of catalyst poisons and the range mentioned above will be in order to obtain the highest catalyst yield by weight of polymer per unit weight of titanium. Given. In the polymerization process, carriers utilizing inert organic diluents or solvents or excess monomer are generally used.
To realize the maximum benefits of the high efficiency catalysts of this invention, care must be taken to avoid oversaturation of the solvent with the polymer. If such saturation occurs before catalyst depletion, full efficiency of the catalyst is not achieved. For best results, the amount of polymer in the carrier should be 50% based on the total weight of the reaction mixture.
It is desirable that the weight percentage does not increase. The polymerization pressure is preferably a relatively low pressure, e.g. 50-1000 psig (3.5-70 Kg/ cm2 gauge), especially
Use 100-600 psig (7-42 Kg/cm 2 gauge).
However, polymerizations within the scope of the present invention can be carried out at atmospheric pressure up to a pressure determined by the capacity of the polymerization apparatus. During the polymerization, it is desirable to stir the polymerization mixture to obtain better temperature control and maintain a homogeneous polymerization mixture and total polymerization zone. In order to optimize the yield of ethylene polymerization, it is desirable to maintain the ethylene concentration in the solvent in the range 1 to 10% by weight, most advantageously 1.2 to 2% by weight.
To achieve this, if excess ethylene is fed into the system, some of the ethylene may be discharged. Hydrogen is often used in the practice of this invention to reduce the molecular weight of the resulting polymer. It is advantageous to use hydrogen in concentrations ranging from 0.001 to 1 mol per mol of monomer. It has been found that amounts of hydrogen greater than within this range generally result in lower molecular weight polymers. Hydrogen can be added to the polymerization vessel with the monomer stream or separately to the polymerization vessel before, during, or after adding the monomer to the polymerization vessel, but during or before addition of the catalyst. The monomer or monomer mixture is contacted with the catalytic reaction product by any conventional method, but preferably the catalytic reaction mixture and monomer are brought together by intimate agitation provided by suitable stirring or other means. bring into contact. Stirring can be continued during the polymerization, or in some cases it can be left off while the polymerization is occurring.
In the case of more rapid reactions with more active catalysts, means can be provided for refluxing the monomer and solvent, if the latter is present at all, and thus removing the heat of reaction. In any event, suitable means should be provided to dissipate the heat generated by polymerization. If desired, the monomer can be contacted with the catalytic reactant in the vapor phase in the presence or absence of a liquid material. The polymerization can be carried out batchwise or continuously, for example by passing the reaction mixture through a stretched reaction tube in external contact with a suitable coolant to maintain the desired reaction temperature, or by equilibrium effluent. It can be carried out by passing the reaction mixture through a type reactor or a series thereof. The polymer is easily recovered from the polymerization mixture by driving off unreacted monomer and any solvent used. There is no need to remove any further impurities. Thus, a significant advantage of the present invention lies in the omission of the catalyst residue removal step. However, in some cases it may be desirable to add small amounts of catalyst quenchers of the type commonly used for the quenching of Ziegler catalysts. The resulting polymer was found to contain insignificant amounts of catalyst residue and to have a very narrow molecular weight distribution. The following examples further illustrate the invention. All parts and percentages are by weight unless otherwise noted. In the following examples, the catalyst preparation is carried out in a 120 ml serum bottle filled with nitrogen in the absence of oxygen or water. The catalyst components are used as dilute solutions in n-heptane or Isopar E (a mixture of saturated isoparaffins having 8 to 9 carbon atoms). The polymerization reactions are carried out at 150° C. in a No. 5 stainless steel stirred batch reactor unless otherwise specified. In such a polymerization reaction, two portions of dry, oxygen-free Isopal E are added to the reactor and heated to 150°C.
The reactor was degassed to approximately 25 psig (1.75 Kg/cm 2 gauge) and 15-20 psi (1.05-20 psig) for molecular weight control.
Add 1.4Kg/cm 2 ) of hydrogen. Then 120psi (8.4
Kg/cm 2 ) of ethylene is added to the reactor and the ethylene pressure is adjusted to maintain the reactor pressure at 160 psig (11.2 Kg/cm 2 gauge). The catalyst is then forced into the reactor using nitrogen and the temperature of the reactor is maintained for the desired reaction time. The contents of the polymerization reactor are discharged all at once into a stainless steel beaker and cooled.
The resulting slurry is drained and the polymer is dried and weighed. Ethylene consumption during polymerization is recorded in a DP cell, which indicates the rate of polymerization and the amount of polymer produced. Catalyst efficiency is 1g of titanium
The number of grams of polyethylene per unit, i.e. g. PE/g.
Report in Ti. In addition, α-TiCl 3 used in the examples is
Commercially available from Stauffer Chemical, and a series of dibutylmagnesium triethylaluminum complexes are available from Taxas Alkyls or
Commercially available from Ethyl Corporation. Example 1 0.43 ml of Isopar E with stirring
A catalyst is prepared by adding 0.688M di(n-butylmagnesium.1/6 triethylaluminum to 48.5 ml of Isopar E. 0.66 ml of titanium complex is added to this solution, which is equal to the Ti in Isopar E.
The standard is 0.0076M. This complex is prepared by heating 20 g of α-TiCl 3 in 800 ml of isopropanol at a temperature of 80° C. until a bright blue solution is formed.
The resulting slurry was dissolved in cyclohexane.
Add 0.41 ml of 0.92M ethylaluminum dichloride. A quantity of 10 ml (0.0010 mmol Ti) of the obtained reaction product is added to the polymerization reactor. After 37 minutes, 248 g of linear polyethylene was formed, giving a catalyst efficiency of 5.7×10 6 g. PE/g. Give Ti. Example 2 A catalyst is prepared by adding 81.61 ml of Isopal E and 1.49 ml of 0.516M di(n-butyl)magnesium/2-triethylaluminum in Isopal E to a serum bottle. To the resulting solution was added, in order, 1.9 ml of the slurry of the titanium complex described in Example 1;
This is 0.0081M for Ti in Isopal E, and 0.113M for 15 ml in Isopal E.
Add HCl. 10ml (0.0015 mmol) of this catalyst
Add Ti) to the polymerization reactor and collect the reactor contents after 30 minutes. The yield of polymer was 158 g, and the catalyst efficiency was 2.2×10 6 g. PE/g. Indicates Ti. Example 3 Several catalysts are made and polymerization experiments are performed according to the general operating procedure described in the preamble. Unless otherwise specified, the total catalyst concentration in the polymerization reactor is 0.001 mmol based on Ti and the polymerization temperature is 150°C.
It is. The catalysts and results of these polymerization experiments are reported in the following table.
【表】【table】
【表】
実施例 4
実施例1に従つて造りそしてMg/Ti/Alの原
子比60/1/75を有する触媒を使用して一般的に
一般操作手順に従つて重合実験を行うが、次の点
だけを異にする、即ち溶剤の代りに数量を変え
て、1,7−オクタジエンを代用しそして水素が
無いので150psig(10.5Kg/cm2ゲージ)のエチレン
を使用する。
オクタジエンを2の溶剤中に0.1から20.0ml
に増加させると、触媒能率は1gのTiにつき2.32
×106から0.38×106のポリマーに減少する。また
オクタジエンが増加するとポリマーの分子量分布
は拡がりそしてポリマーの耐環境応力亀裂性は改
良される。
実施例 5
実施例1に従つて造つた触媒を再び使用して一
般操作手順に従つて重合実験を行うが、但し2
のアイソパルE
中に45gのブテン−1を用いる
点を異にする。触媒(構成部分はTiの0.0045ミリ
モルに相当する)を反応容器に加えそして33分後
に303gのポリマーが得られるがこれはTi1gに
つき1.4×106gのポリマーの触媒能率を示す。ポ
リマーは極めて狭い分子量分布および低いピーク
分子量を有する。もしも重合温度を80℃に低める
と、広い分子量分布と高い分子量を有するポリマ
ーが得られそして回収されたポリマーはゴム状特
性を示す。
実施例 6
実施例1のようにして造つた触媒を使用し一般
操作手順に従つて重合実験を行うが、但し
100psig(7Kg/cm2ゲージ)のプロピレンを反応器
に導入し続いて200psig(14Kg/cm2ゲージ)のエチ
レンを導入しそして重合を75℃において行う点を
異にする。50分後に188gのゴム状エチレン/プ
ロピレン共重合体が得られこれは1gのTiにつ
き0.44×106g共重合体の触媒能率を示す。
もしもプロピレン圧力を120psig(8.4g/cm2ゲ
ージ)に減じる場合には、エチレン圧力は
162psig(11.34Kg/cm2ゲージ)に減じそして重合
は100℃で実施し、触媒能率は1gのTiにつき
0.47×106の共重合体となりそして得られる共重
合体は極めて強靭でそして良い透明性を有する。
実施例 7
実施例1のようにして造つた触媒を使用し一般
操作手順に従つて重合実験を行うが、但し50mlの
1−ヘキセンを反応器に導入し続いて160psigの
エチレンを導入しそして重合を150℃で行う点を
異にする。30分後に、165gのエチレン/1−ヘ
キセン共重合体が得られ、これは1gのTiにつ
き1.5×106g共重合体の触媒能率を意味する。
実施例 8
実施例1のようにして造つた触媒を使用し一般
操作手順に従つて重合実験を行うが、但し50mlの
1−オクテンを反応器に導入し続いて160psigの
エチレンを導入しそして重合を150℃で行う点を
異にする。30分後に、150gのエチレン/1−オ
クテン共重合体が得られ、これは1gのTiにつ
き1.4×106共重合体の触媒能率を意味する。
実施例 9
触媒は次のように造つた。アイソパルE
中の
0.20Mのジブチルマグネシウムの溶液に、気体の
塩化水素を、Cl:Mgの比が2になるまで、加え
た。この混合物3.0mlおよびアイソパルE
45ml
に、その溶剤中の0.045ミリMのチタニウム錯体
を加えた。この実施例のTi錯体は、12gのα−
TiCl3と19mlのn−ヘキサノールを溶剤180ml中
で、固体が全て溶解するまで、120℃の温度に加
熱することによつて、製造されたものである。得
られた青−緑色のスラリーに、溶剤中のトリエチ
ルアルミニウムの0.15M溶液を0.12ml加えた。こ
の触媒のMg/Ti/Alの比は40/3/12であつ
た。得られた反応生成物の10mlの量(Ti0.009ミ
リM)を一般操作手順に従つて重合反応器に添加
した。但し、エチレン圧は370psigであり、そし
て重合温度は195℃に設定された。20分後に、240
gのポリエチレンが得られ、これは1gのTiに
つき0.55×106gの触媒能率を意味している。
実施例 10
実施例9に従つて重合実験を行うが、但しTi
錯体がアイソパルE
中でα−TiCl3と20mlのn
−デカノールから製造された点を異にする。20分
後に、252gの量のエチレン重合体が得られ、こ
れは1gのTiにつき0.58×106g重合体の触媒能
率を意味している。
実施例 11
実施例9と同じようにして触媒を製造するが、
但しTi錯体がα−TiCl3とn−オクタノールから
誘導される点を異にする。HClとジブチルマグネ
シウムとチタニウム−オクタノール錯体とを含有
している触媒スラリーをアイソパルE
中のエチ
ルアルミニウムジクロライドの0.15M溶液0.6ml
およびトリエチルアルミニウムの0.15M溶液1.8
mlと反応させる。[Table] Example 4 Polymerization experiments were carried out generally according to the general operating procedure using a catalyst prepared according to Example 1 and having an atomic ratio of Mg/Ti/Al of 60/1/75, but with the following: The only difference is that the quantity is changed in place of the solvent, 1,7-octadiene is substituted, and in the absence of hydrogen, 150 psig (10.5 Kg/cm 2 gauge) of ethylene is used. Octadiene in 2 solvents from 0.1 to 20.0ml
, the catalyst efficiency is 2.32 per gram of Ti.
×10 6 to 0.38 × 10 6 polymer. Increasing octadiene also broadens the molecular weight distribution of the polymer and improves the environmental stress cracking resistance of the polymer. Example 5 Polymerization experiments are carried out according to the general operating procedure, again using the catalyst prepared according to Example 1, with the exception that
The difference is that 45 g of butene-1 is used in Isopar E. The catalyst (component corresponding to 0.0045 mmol of Ti) is added to the reaction vessel and after 33 minutes 303 g of polymer are obtained, representing a catalytic efficiency of 1.4×10 6 g of polymer per gram of Ti. The polymer has a very narrow molecular weight distribution and low peak molecular weight. If the polymerization temperature is lowered to 80° C., a polymer with a broad molecular weight distribution and high molecular weight is obtained and the recovered polymer exhibits rubbery properties. Example 6 Polymerization experiments are carried out using the catalyst prepared as in Example 1 and according to the general operating procedure, with the exception that
The difference is that 100 psig (7 Kg/cm 2 gauge) of propylene is introduced into the reactor followed by 200 psig (14 Kg/cm 2 gauge) of ethylene and the polymerization is carried out at 75°C. After 50 minutes, 188 g of rubbery ethylene/propylene copolymer was obtained, representing a catalyst efficiency of 0.44×10 6 g copolymer per gram of Ti. If the propylene pressure is reduced to 120 psig (8.4 g/cm 2 gauge), the ethylene pressure will be
162 psig (11.34 Kg/cm 2 gauge) and the polymerization was carried out at 100°C, the catalyst efficiency was
The resulting copolymer is extremely tough and has good transparency. Example 7 Polymerization experiments are carried out using the catalyst prepared as in Example 1 and according to the general operating procedure, except that 50 ml of 1-hexene is introduced into the reactor followed by 160 psig of ethylene and the polymerization is carried out using the catalyst prepared as in Example 1. The difference is that it is carried out at 150℃. After 30 minutes, 165 g of ethylene/1-hexene copolymer were obtained, which means a catalyst efficiency of 1.5×10 6 g copolymer per gram of Ti. Example 8 Polymerization experiments are carried out using the catalyst prepared as in Example 1 and according to the general operating procedure, except that 50 ml of 1-octene is introduced into the reactor followed by 160 psig of ethylene and the polymerization is carried out using the catalyst prepared as in Example 1. The difference is that it is carried out at 150℃. After 30 minutes, 150 g of ethylene/1-octene copolymer were obtained, which means a catalyst efficiency of 1.4×10 6 copolymer per gram of Ti. Example 9 A catalyst was made as follows. Isopal E medium
Gaseous hydrogen chloride was added to a 0.20M dibutylmagnesium solution until the Cl:Mg ratio was 2. 3.0ml of this mixture and 45ml of Isopal E
To this, 0.045 mm of titanium complex in the solvent was added. The Ti complex in this example contains 12 g of α-
It was prepared by heating TiCl 3 and 19 ml of n-hexanol in 180 ml of solvent to a temperature of 120° C. until all the solids were dissolved. To the resulting blue-green slurry was added 0.12 ml of a 0.15M solution of triethylaluminum in solvent. The Mg/Ti/Al ratio of this catalyst was 40/3/12. A 10 ml quantity (0.009 mmM Ti) of the resulting reaction product was added to the polymerization reactor according to the general operating procedure. However, the ethylene pressure was 370 psig and the polymerization temperature was set at 195°C. After 20 minutes, 240
g of polyethylene was obtained, which means a catalyst efficiency of 0.55×10 6 g per gram of Ti. Example 10 A polymerization experiment is carried out according to Example 9, except that Ti
The complex was mixed with α-TiCl 3 and 20 ml of n in Isopar E.
- differs in that it is made from decanol. After 20 minutes, an amount of 252 g of ethylene polymer was obtained, which means a catalyst efficiency of 0.58×10 6 g polymer per 1 g of Ti. Example 11 A catalyst is prepared in the same manner as in Example 9, but
However, the difference is that the Ti complex is derived from α-TiCl 3 and n-octanol. A catalyst slurry containing HCl, dibutylmagnesium, and titanium-octanol complex was prepared using 0.6 ml of a 0.15 M solution of ethylaluminum dichloride in Isopal E.
and a 0.15M solution of triethylaluminum 1.8
React with ml.
第1図は本発明の触媒を製造するための一方法
を示すフローチヤート図である。
FIG. 1 is a flow chart showing one method for producing the catalyst of the present invention.
Claims (1)
個〜10個の脂肪族アルコールであり、そしてx
は1〜6の整数である)で表わされる錯体と、 (B) (1)有機マグネシウム化合物または(2)有機マグ
ネシウム化合物とその有機マグネシウム化合物
を炭化水素中に可溶化させるのに十分な量の有
機金属化合物との錯体から選択される有機マグ
ネシウム成分〔但し、該有機マグネシウム化合
物、および該錯体は、それぞれ、式MgR″2、
および式MgR″2・mAlR3・nZn2′′′′2で表わさ
れる(式中、R″、R、およびR′′′′は個別に
炭素原子1個〜4個のアルキルであり、そして
mは0.001〜10であり、かつnは0であり、又
はmおよびnがどちらも0でなく、かつm+n
は0.001〜10である)〕と、 (C) (1)式R′X(式中、R′は水素またはアルキルで
あり、そしてXはハロゲンである;但し、この
ハロゲン化アルキルの不安定ハロゲンは少なく
とも塩化第二ブチルのハロゲン程度には活性で
ある)を有する活性非金属系ハライドまたは(2)
式AlR3-aXa(式中、Rはアルキルであり、Xは
ハロゲンであり、そしてaは1〜3の数であ
る)を有する金属ハライドから選択されるハラ
イド源との接触的反応生成物であつて、その接
触的反応生成物の前記成分の割合はMg:Tiの
原子比率が1:1〜80:1であり、(B)、(C)、も
しくはそれ等の混合物がアルミニウムを含有し
ているか又は別にトリアルキルアルミニウムも
しくはハロゲン化アルキルアルミニウムが添加
されてAl:Tiの原子比率が1:1〜200:1で
あり、そしてMg:Xの原子比率が0.2:1〜
0.7:1であることを条件とする接触的反応生
成物。 2 有機マグネシウム成分がジアルキルマグネシ
ウムとトリアルキルアルミニウムとの錯体であ
り、その有機マグネシウム成分中のMg:Alの原
子比率が0.5:1〜10:1の範囲にある、特許請
求の範囲第1項に記載の生成物。 3 Mg:Tiの原子比率が20:1〜80:1であ
り、Mg:Xの原子比率が0.2:1〜0.7:1であ
り、そして接触的反応生成物全体についての
Mg:Alの原子比率が0.5:1〜10:1である、特
許請求の範囲第2項に記載の生成物。 4 Mg:Tiの原子比率が10:1〜80:1であ
り、Mg:Xの原子比率が0.4:1〜0.6:1であ
り、そして接触的反応生成物全体の中のMg:Al
の原子比率が0.5:1〜10:1である、特許請求
の範囲第1項に記載の生成物。 5 Lが炭素原子3個〜6個の脂肪族アルコール
であり、活性非金属系ハライドが塩化水素または
塩化第三アルキルであり、そして金属ハライドが
塩化アルキルアルミニウムである、特許請求の範
囲第4項に記載の生成物。 6 Lがイソプロピルアルコールであり、xが2
〜4であり、そしてR″がブチルである、特許請
求の範囲第5項に記載の生成物。[Claims] 1 (A) Empirical formula TiCl 3 (L) x (wherein L is a carbon atom 2
~10 aliphatic alcohols, and x
is an integer from 1 to 6), and (B) (1) an organomagnesium compound or (2) an organomagnesium compound and an amount sufficient to solubilize the organomagnesium compound in a hydrocarbon. An organomagnesium component selected from a complex with an organometallic compound [provided that the organomagnesium compound and the complex have the formula MgR″ 2 ,
and of the formula MgR″ 2 ·mAlR 3 ·nZn 2 ′′′′ 2 , where R″, R, and R′′″ are individually alkyl of 1 to 4 carbon atoms, and m is 0.001 to 10, and n is 0, or both m and n are not 0, and m+n
is 0.001 to 10)] and (C) (1) of the formula R'X, where R' is hydrogen or alkyl, and X is a halogen; provided that the unstable halogen is at least as active as the halogen of sec-butyl chloride) or (2)
Catalytic reaction formation with a halide source selected from metal halides having the formula AlR 3-a X a , where R is alkyl, X is halogen, and a is a number from 1 to 3. wherein the proportion of said components in the catalytic reaction product is such that the atomic ratio of Mg:Ti is from 1:1 to 80:1, and (B), (C), or a mixture thereof The atomic ratio of Al:Ti is 1:1 to 200:1, and the atomic ratio of Mg:X is 0.2:1 to 200:1.
Catalytic reaction product provided that the ratio is 0.7:1. 2. Claim 1, wherein the organomagnesium component is a complex of dialkylmagnesium and trialkylaluminum, and the atomic ratio of Mg:Al in the organomagnesium component is in the range of 0.5:1 to 10:1. Products as described. 3. The atomic ratio of Mg:Ti is between 20:1 and 80:1, the atomic ratio of Mg:X is between 0.2:1 and 0.7:1, and for the total catalytic reaction products
3. A product according to claim 2, wherein the atomic ratio of Mg:Al is between 0.5:1 and 10:1. 4. The atomic ratio of Mg:Ti is from 10:1 to 80:1, the atomic ratio of Mg:X is from 0.4:1 to 0.6:1, and the Mg:Al in the total catalytic reaction product is
A product according to claim 1, wherein the atomic ratio of is from 0.5:1 to 10:1. 5 L is an aliphatic alcohol of 3 to 6 carbon atoms, the active nonmetal halide is hydrogen chloride or tertiary alkyl chloride, and the metal halide is an alkyl aluminum chloride. The product described in. 6 L is isopropyl alcohol and x is 2
-4 and R'' is butyl.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11853978A JPS5545722A (en) | 1978-09-26 | 1978-09-26 | High efficiency catalyst and olefin polymerization |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5545722A JPS5545722A (en) | 1980-03-31 |
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JP11853978A Granted JPS5545722A (en) | 1978-09-26 | 1978-09-26 | High efficiency catalyst and olefin polymerization |
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JP (1) | JPS5545722A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0367901A (en) * | 1989-08-04 | 1991-03-22 | N K Nada Seika Kk | Small type low pressure steam boiler |
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JPH0692452B2 (en) * | 1984-11-26 | 1994-11-16 | 三井石油化学工業株式会社 | Olefin Polymerization Method |
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1978
- 1978-09-26 JP JP11853978A patent/JPS5545722A/en active Granted
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