JPWO2013027560A1 - オレフィン類重合用固体触媒成分の製造方法、オレフィン類重合用触媒およびオレフィン類重合体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、添加し得る水素量の上限は、重合リアクターの耐圧から制限される。このため、より多くの水素を添加するためには重合するオレフィンガスの分圧を下げざるを得ず、この場合、生産性が低下することになる。また、水素を多量に用いると、得られるオレフィン重合体の立体規則性が低下する問題もある。更には、コストの面の不利となる。従って、より少ない水素量で高メルトフローレイトのオレフィン重合体が製造できるようないわゆる対水素活性が高く、かつ高立体規則性のオレフィン重合体を高収率で得られる触媒の開発が望まれている。
(R1)kC6H4−k(COOR2)(COOR3) (1)
(式中、R1は炭素数1〜8のアルキル基又はハロゲン原子を示し、R2およびR3は炭素数1〜12のアルキル基であり、同一であっても異なってもよく、また、置換基R1の数kは0、1又は2であり、kが2のとき、R1は同一であっても異なってもよい。)で表される電子供与性化合物を接触、反応させた後、洗浄して得られる固体成分を、4価のチタンハロゲン化合物および下記一般式(2);
R4R5C(COOR6)2 (2)
(式中、R4およびR5は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の直鎖状または炭素数3〜20の分岐状アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状または炭素数3〜20の分岐状ハロゲン置換アルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、芳香族炭化水素基、ビニル基、アリル基またはアラルキル基であり、同一または異なっていてもよい。R6は炭素数1〜20の直鎖状アルキル基または炭素数3〜20の分岐状アルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、芳香族炭化水素基、ビニル基、アリル基またはアラルキル基であり、同一または異なっていてもよい。)で表される電子供与性化合物と接触、反応させた後、洗浄することを特徴とするオレフィン類重合用固体触媒成分の製造方法を提供するものである。
(II)一般式(3);R7 pAlQ3−p (3)
(式中、R7は炭素数1〜6のアルキル基であり、Qは水素原子またはハロゲン原子であり、pは0<p≦3の実数である。)で表される有機アルミニウム化合物、および(III)外部電子供与性化合物から形成されることを特徴とするオレフィン類重合用触媒を提供するものである。
(1)(a)→(e)→(b)→(c)→《洗浄→(e)→(b)》→中間洗浄→固体成分
(2)(a)→(e)→(c)→(b)→《洗浄→(e)→(b)》→中間洗浄→固体成分
(3)(a)→(e)→(b)→(c)→《洗浄→(e)→(b)→(c)》→中間洗浄→固体成分
(4)(a)→(e)→(b)→(c)→《洗浄→(e)→(c)→(b)》→中間洗浄→固体成分
(5)(a)→(e)→(c)→(b)→《洗浄→(e)→(b)→(c)》→中間洗浄→固体成分
(6)(a)→(e)→(c)→(b)→《洗浄→(e)→(c)→(b)》→中間洗浄→固体成分
・低温熟成反応:−20〜70℃、好ましくは−10〜60℃、より好ましくは0〜30℃で、1分〜6時間、好ましくは5分〜4時間、特に好ましくは10分〜3時間。
・反応処理:0〜130℃、好ましくは40〜120℃、特に好ましくは50〜115℃で、0.5〜6時間、好ましくは0.5〜5時間、特に好ましくは1〜4時間。
・洗浄:0〜110℃、好ましくは30〜100℃、特に好ましくは30〜90℃で、1〜20回、好ましくは1〜15回、特に好ましくは1〜10回。
R8 qSi(OR9)4−q (4)
(式中、R8は炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基またはアラルキル基であり、同一または異なっていてもよい。R9は炭素数1〜4のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基またはアラルキル基であり、同一または異なっていてもよい。qは0≦q≦3の整数である。)で表される化合物有機ケイ素化合物が挙げられる。
(R10R11N)sSiR12 4−s (5)
(式中、R10とR11は水素原子、炭素数1〜20の直鎖または炭素数3〜20の分岐状アルキル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基またはアリール基であり、R10とR11は同一でも異なってもよく、またR10とR11が互いに結合して環を形成してもよい。R12は炭素数1〜20の直鎖または炭素数3〜20の分岐状アルキル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基、炭素数1〜20の直鎖または分岐状アルコキシ基、ビニルオキシ基、アリロキシ基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、アリール基またはアリールオキシ基であり、R12が複数ある場合、複数のR12は同一でも異なってもよい。sは1から3の整数である。)で表わされるアミノシラン化合物が挙げられる。
各成分の使用量比は、本発明の効果に影響を及ぼすことのない限り任意であり、特に限定されるものではないが、通常有機アルミニウム化合物(B)は固体触媒成分(A)中のチタン原子1モル当たり、1〜2000モル、好ましくは50〜1000モルの範囲で用いられる。外部電子供与性化合物(C)は、有機アルミニウム化合物(B)1モル当たり、0.002〜10モル、好ましくは0.01〜2モル、特に好ましくは0.01〜0.5モルの範囲で用いられる。
次に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
〔固体触媒成分(A1)の合成〕
窒素ガスで十分に置換され、攪拌機を具備した容量500mlの丸底フラスコに四塩化チタン20mlおよびトルエン40mlを装入して、混合溶液を形成した。次いで、球状ジエトキシマグネシウム(球形度l/w:1.10)10gとトルエン47mlから形成された懸濁液を、前記混合溶液中に添加した。その後、4℃で1時間攪拌し、フタル酸ジ−n−ブチル2.7mlを加え、105℃に昇温し、2時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、得られた固体生成物を100℃のトルエン87mlで4回洗浄し、新たに四塩化チタン20mlおよびトルエン80mlを加え、100℃に昇温し、2時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、トルエンの上澄みを除去し、トルエンを含んだウエットな固体生成物を100℃のトルエン87mlで4回洗浄し、固体成分Xを得た(I工程)。次いで、固体成分Xに対し、新たに四塩化チタン20ml、トルエン47mlおよびジイソブチルマロン酸ジメチル3.3mlを加え、100℃に昇温し、2時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、トルエンの上澄みを除去し、トルエンを含んだウエットな固体生成物を100℃のトルエン87mlで4回洗浄し、40℃のn−ヘプタン67mlで10回洗浄して、固体触媒成分(A1)(II工程)を得た。なお、この固体触媒成分中のチタン含有率を測定したところ、1.5重量%であった。
窒素ガスで完全に置換された内容積2.0リットルの攪拌機付オートクレーブに、トリエチルアルミニウム1.32ミリモル、ジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDMS)0.13ミリモルおよび前記固体触媒成分(A1)をチタン原子として0.0013ミリモル装入し、重合用触媒を形成した。その後、水素ガス9.0リットル、液化プロピレン1.4リットルを装入し、20℃で5分間予備重合を行なった後に昇温し、70℃で1時間重合反応を行なった。この時の固体触媒成分1g当たりの重合活性、生成重合体中のかさ比重(BD)、生成重合体中のp−キシレン可溶分の割合(XS)、生成重合体中のメルトフローレイトの値(MFR)を表1に示した。
固体触媒成分1g当たりの重合活性は、下記式により求めた。
重合活性(g−pp/g−触媒)=重合体の質量(g)/固体触媒成分の質量(g)
重合体のかさ比重は、JIS K 6721に準じて測定した。
攪拌装置を具備したフラスコ内に、4.0gの重合体(ポリプロピレン)と、200mlのp−キシレンを装入し、外部温度をキシレンの沸点以上(約150℃)とすることにより、フラスコ内部のp-キシレンの温度を沸点下(137〜138℃)に維持しつつ、2時間かけて重合体を溶解した。その後1時間かけて液温を23℃まで冷却し、不溶解成分と溶解成分とを濾過分別した。上記溶解成分の溶液を採取し、加熱減圧乾燥によりp−キシレンを留去し、得られた残留物をキシレン可溶分(XS)とし、その重量を重合体(ポリプロピレン)に対する相対値(重量%)で求めた。
重合体の溶融流れ性を示すメルトフローレート(MFR)は、ASTM D 1238、JIS K 7210に準じて測定した。
〔固体触媒成分(A2)の合成〕
ジイソブチルマロン酸ジメチルに代えて、イソブチルマロン酸ジメチルを同モル使用した以外は、実施例1と同様にして固体触媒成分(A2)を調製した。
〔重合触媒の形成および重合〕
固体触媒成分(A1)に代えて、固体触媒成分(A2)を使用した以外は、実施例1と同様にして、重合触媒を形成し重合を行った。なお、この固体触媒成分中のチタン含有率を測定したところ、1.6重量%であった。重合結果を表1に示した。
〔固体触媒成分(A3)の合成〕
ジイソブチルマロン酸ジメチルに代えて、ジイソブチルマロン酸ジエチルを同モル使用した以外は、実施例1と同様にして固体触媒成分(A3)を調製した。
〔重合触媒の形成および重合〕
固体触媒成分(A1)に代えて、固体触媒成分(A3)を使用した以外は、実施例1と同様にして、重合触媒を形成し重合を行った。なお、この固体触媒成分中のチタン含有率を測定したところ、1.6重量%であった。重合結果を表1に示した。
〔固体触媒成分(A4)の合成〕
窒素ガスで十分に置換され、攪拌機を具備した容量500mlの丸底フラスコに四塩化チタン20mlおよびトルエン40mlを装入して、混合溶液を形成した。次いで、球状ジエトキシマグネシウム(球形度l/w:1.10)10gとトルエン47mlからなる懸濁液を、前記混合溶液中に添加した。その後、4℃で1時間攪拌し、フタル酸ジ−n−ブチル2.7mlを加え、105℃に昇温し、2時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、得られた固体生成物を100℃のトルエン87mlで4回洗浄し、新たに四塩化チタン20mlおよびトルエン80mlを加え、100℃に昇温し、2時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、40℃のn−ヘプタン67mlで10回洗浄して、固体触媒成分(A4)を得た。なお、この固体触媒成分中のチタン含有率を測定したところ、2.6重量%であった。
固体触媒成分(A1)に代えて、固体触媒成分(A4)を用いた以外は、実施例1と同様に重合用触媒を形成し、重合を行なった。重合結果を表1に示した。
〔固体触媒成分(A5)の合成〕
窒素ガスで十分に置換され、攪拌機を具備した容量500mlの丸底フラスコに比較例1で得られた粉末状の固体触媒成分(A4)10g、トルエン80ml、四塩化チタン20mlおよびジイソブチルマロン酸ジメチル3.3mlを加え、100℃に昇温し、2時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、得られた固体生成物を100℃のトルエン100mlで4回洗浄し、40℃のn−ヘプタン100mlで10回洗浄して、固体触媒成分(A5)を得た。なお、この固体触媒成分中のチタン含有率を測定したところ、1.4重量%であった。
固体触媒成分(A1)に代えて、固体触媒成分(A5)を用いた以外は、実施例1と同様に重合用触媒を形成し、重合を行なった。重合結果を表1に示した。
〔固体触媒成分(A6)の合成〕
窒素ガスで十分に置換され、攪拌機を具備した容量500mlの丸底フラスコに四塩化チタン30mlおよびトルエン20 mlを装入して、混合溶液を形成した。次いで、球状ジエトキシマグネシウム(球形度l/w:1.10)10g、トルエン50mlおよびフタル酸ジ−n−ブチル2.0mlからなる懸濁液を、10℃の液温に保持した前記混合溶液中に添加した。その後、混合溶液を昇温し、60℃になったところでジイソブチルマロン酸ジエチル4.0mlを添加した。さらに90℃まで昇温し、2時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、得られた固体生成物を90℃のトルエン100mlで4回洗浄し、新たに四塩化チタン30mlおよびトルエン70mlを加え、112℃に昇温し、2時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、40℃のn−ヘプタン100mlで10回洗浄して、固体触媒成分(A6)を得た。なお、この固体触媒成分中のチタン含有率を測定したところ、2.6重量%であった。
固体触媒成分(A1)に代えて、固体触媒成分(A6)を用いた以外は、実施例1と同様に重合用触媒を形成し、重合を行なった。重合結果を表1に示した。
〔固体触媒成分(A7)の合成〕
窒素ガスで十分に置換され、攪拌機を具備した容量500mlの丸底フラスコに四塩化チタン20mlおよびトルエン40mlを装入して、混合溶液を形成した。次いで、球状ジエトキシマグネシウム(球形度l/w:1.10)10gとトルエン47mlからなる懸濁液を、前記混合溶液中に添加した。その後、4℃で1時間攪拌し、フタル酸ジ−n−ブチル2.7mlを加え、105℃に昇温し、2時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、上澄み液を除去し、洗浄することなく、新たに四塩化チタン20ml、トルエン47mlおよびジイソブチルマロン酸ジメチル3.3mlを加え、100℃に昇温し、2時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、得られた固体生成物を100℃のトルエン87mlで4回洗浄し、40℃のn−ヘプタン67mlで10回洗浄して、固体触媒成分(A7)を得た。なお、この固体触媒成分中のチタン含有率を測定したところ、3.1重量%であった。
固体触媒成分(A1)に代えて、固体触媒成分(A7)を用いた以外は、実施例1と同様に重合用触媒を形成し、重合を行なった。重合結果を表1に示した。
〔固体触媒成分(A8)の合成〕
フタル酸ジ−n−ブチルを添加しなかったこと、更にジイソブチルマロン酸ジエチル3.3mlに代えて、ジイソブチルマロン酸ジメチル4.4mlを用いた以外は、比較例2と同様にして固体触媒成分(A8)を調製した。なお、この固体触媒成分中のチタン含有率を測定したところ、3.1重量%であった。
固体触媒成分(A1)に代えて、固体触媒成分(A8)を用いた以外は、実施例1と同様に重合用触媒を形成し、重合を行なった。重合結果を表1に示した。
〔固体触媒成分(A9)の合成〕
フタル酸ジ−n−ブチルに代えて、フタル酸ジ−n−プロピルを同モル使用した以外は、実施例1と同様にして固体触媒成分(A9)を調製した。
〔重合触媒の形成および重合〕
固体触媒成分(A1)に代えて、固体触媒成分(A9)を使用した以外は、実施例1と同様にして、重合触媒を形成し重合を行った。なお、この固体触媒成分中のチタン含有率を測定したところ、2.3重量%であった。重合結果を表1に示した。
〔固体触媒成分(A10)の合成〕
フタル酸ジ−n−ブチルに代えて、フタル酸ジエチルを同モル使用した以外は、実施例1と同様にして固体触媒成分(A10)を調製した。
〔重合触媒の形成および重合〕
固体触媒成分(A1)に代えて、固体触媒成分(A10)を使用した以外は、実施例1と同様にして、重合触媒を形成し重合を行った。なお、この固体触媒成分中のチタン含有率を測定したところ、2.9重量%であった。重合結果を表1に示した。
〔固体触媒成分(A11)の合成〕
フタル酸ジ−n−ブチルに代えて、フタル酸ジ−n−プロピルを同モル使用した以外は、比較例1と同様にして固体触媒成分(A11)を調製した。
〔重合触媒の形成および重合〕
固体触媒成分(A1)に代えて、固体触媒成分(A11)を使用した以外は、実施例1と同様にして、重合触媒を形成し重合を行った。なお、この固体触媒成分中のチタン含有率を測定したところ、2.5重量%であった。重合結果を表1に示した。
〔固体触媒成分(A12)の合成〕
フタル酸ジ−n−ブチルに代えて、フタル酸ジ−n−プロピルを同モル使用した以外は、比較例2と同様にして固体触媒成分(A12)を調製した。
〔重合触媒の形成および重合〕
固体触媒成分(A1)に代えて、固体触媒成分(A12)を使用した以外は、実施例1と同様にして、重合触媒を形成し重合を行った。なお、この固体触媒成分中のチタン含有率を測定したところ、2.4重量%であった。重合結果を表1に示した。
Claims (8)
- マグネシウム化合物、4価のチタンハロゲン化合物および下記一般式(1);
(R1)kC6H4−k(COOR2)(COOR3) (1)
(式中、R1は炭素数1〜8のアルキル基又はハロゲン原子を示し、R2およびR3は炭素数1〜12のアルキル基であり、同一であっても異なってもよく、また、置換基R1の数kは0、1又は2であり、kが2のとき、R1は同一であっても異なってもよい。)で表される電子供与性化合物を接触、反応させた後、洗浄して得られる固体成分を、4価のチタンハロゲン化合物および下記一般式(2);
R4R5C(COOR6)2 (2)
(式中、R4およびR5は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の直鎖状または炭素数3〜20の分岐状アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状または炭素数3〜20の分岐状ハロゲン置換アルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、芳香族炭化水素基、ビニル基、アリル基またはアラルキル基であり、同一または異なっていてもよい。R6は炭素数1〜20の直鎖状アルキル基または炭素数3〜20の分岐状アルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、芳香族炭化水素基、ビニル基、アリル基またはアラルキル基であり、同一または異なっていてもよい。)で表される電子供与性化合物と接触、反応させた後、洗浄することを特徴とするオレフィン類重合用固体触媒成分の製造方法。 - 前記マグネシウム化合物が、アルコキシマグネシウムである請求項1に記載のオレフィン類重合用固体触媒成分の製造方法。
- 前記一般式(2)中のR4またはR5が、イソブチル基である請求項1記載のオレフィン類重合用固体触媒成分の製造方法。
- 前記一般式(2)中のR6が、メチル基またはエチル基である請求項1記載のオレフィン類重合用固体触媒成分の製造方法。
- 前記一般式(2)で表される電子供与性化合物が、ジイソブチルマロン酸ジメチル、イソブチルマロン酸ジメチル、ジイソブチルマロン酸ジエチルである請求項1記載のオレフィン類重合用固体触媒成分の製造方法。
- (I)請求項1〜5のいずれかの製造方法に記載の方法で得られるオレフィン類重合用固体触媒成分、
(II)一般式(3);R7 pAlQ3−p (3)
(式中、R7は炭素数1〜6のアルキル基であり、Qは水素原子またはハロゲン原子であり、pは0<p≦3の実数である。)で表される有機アルミニウム化合物、および(III)外部電子供与性化合物から形成されることを特徴とするオレフィン類重合用触媒。 - (III)外部電子供与性化合物が、下記一般式(4);
R8 qSi(OR9)4−q (4)
(式中、R8は炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基またはアラルキル基であり、同一または異なっていてもよい。R9は炭素数1〜4のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基またはアラルキル基であり、同一または異なっていてもよい。qは0≦q≦3の整数である。)および
下記一般式(5);(R10R11N)sSiR12 4−s (5)
(式中、R10とR11は水素原子、炭素数1〜20の直鎖または炭素数3〜20の分岐状アルキル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、アリール基であり、同一でも異なってもよく、またR10とR11が互いに結合して環を形成してもよい。R12は炭素数1〜20の直鎖または炭素数3〜20の分岐状アルキル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基、炭素数1〜20の直鎖または分岐状アルコキシ基、ビニルオキシ基、アリロキシ基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、アリール基またはアリールオキシ基であり、R12が複数ある場合、複数のR12は同一でも異なってもよい。sは1から3の整数である。)から選択される1種または2種以上の有機ケイ素化合物であることを特徴とする請求項6記載のオレフィン類重合用触媒。 - 請求項6または7に記載のオレフィン類重合触媒の存在下に、オレフィン類の重合を行うことを特徴とするオレフィン類重合体の製造方法。
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