JPWO2016121551A1 - オレフィン類重合用固体触媒成分、オレフィン類重合触媒の製造方法およびオレフィン類重合体の製造方法 - Google Patents

オレフィン類重合用固体触媒成分、オレフィン類重合触媒の製造方法およびオレフィン類重合体の製造方法 Download PDF

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Abstract

フタル酸エステル以外の電子供与性化合物を含み、さらに有機ケイ素化合物を含む場合において、不活性雰囲気中で重合触媒を調製した場合であっても、重合処理時に優れた触媒活性を示し、立体規則性、嵩密度等に優れる重合体を製造し得るオレフィン類重合用固体触媒成分を提供する。マグネシウム化合物(a)、チタンハロゲン化合物(b)および電子供与性化合物(c)としてフタル酸エステル構造を有さずエステル基、カーボネート基およびエーテル基から選ばれる一種以上の基を有する化合物を一種以上接触させて得られるパウダー状の固体成分から成る触媒成分に対し、触媒成分中に含まれるチタンハロゲン化合物(b)のチタン原子換算したモル量に対し、0.1〜15倍のモル量のビニルシラン化合物(d)を接触してなることを特徴とするオレフィン類重合用固体触媒成分である。

Description

本発明は、オレフィン類重合用固体触媒成分、オレフィン類重合触媒の製造方法およびオレフィン類重合体の製造方法に関する。
従来より、オレフィン類重合用触媒として、チタンなどの遷移金属触媒成分とアルミニウムなどの典型金属触媒成分とからなる固体触媒が広く知られている。
オレフィン類重合用触媒は、マグネシウム化合物を担体として用いた担持型触媒の登場により、重合活性が飛躍的に増大し、さらにエステル化合物などの電子供与体を添加することで、炭素原子数3以上のα-オレフィンから立体規則性の高い重合体を製造することも可能となっている。
たとえば、特許文献1(特開昭57−63310号公報)には、フタル酸エステル等の電子供与性化合物が担持された固体状チタン触媒成分と、助触媒成分として有機アルミニウム化合物と、少なくとも一つのSi−O−C結合を有する有機ケイ素化合物とを用いて、プロピレンを重合させる方法が提案されており、上記特許文献を含め多くの文献において電子供与性化合物としてフタル酸エステルを使用し、高立体規則性ポリマーを高収率で得る方法が提案されている。
しかしながら、フタル酸エステルの一種であるフタル酸ジ−n−ブチルやフタル酸ベンジルブチルは、欧州のRegistration,Evaluation,Authorization and Restriction of Chemicals(REACH)規制におけるSVHC(Substance of Very High Concern)として特定されており、環境負荷低減の観点から、SVHC物質を使用しない触媒系への転換要求が高まっている。
SVHC規制対象とされていない電子供与性化合物として、コハク酸エステル、マレイン酸エステル、マロン酸エステル、ジエーテル等を用いた固体触媒成分が知られている。
特開昭57−63310号公報
しかしながら、SVHC規制対象とされていない電子供与性化合物を用いた固体触媒成分は、いずれもフタル酸エステルを用いた固体触媒成分と同等の性能を発揮し難いことから、さらなる改良が求められていた。特に、窒素雰囲気等の不活性ガス雰囲気下で固体触媒成分と有機アルミニウム化合物および外部電子供与性化合物を接触させるプロセスが存在する重合設備においては、SVHC規制対象物質とされていない電子供与性化合物を用いた固体触媒成分は著しく活性を低下させる傾向があった。
また、オレフィン類重合触媒には、電子供与性化合物として、広く有機ケイ素化合物等が使用されているが、本発明者等が検討したところ、電子供与性化合物としてビニルシラン化合物を使用した場合、固体触媒成分または重合触媒の製造工程で減圧乾燥処理する際に揮散、消失し易く、このために所望の効果を発揮し難いことが判明した。
このような状況下、本発明は、フタル酸エステル以外の電子供与性化合物を含み、さらにビニルシラン化合物を含む場合において、不活性雰囲気中で重合触媒を調製した場合であっても、重合処理時に優れた触媒活性を示し、立体規則性、嵩密度等に優れる重合体を製造し得るオレフィン類重合用固体触媒成分を提供するとともに、オレフィン類重合触媒の製造方法を提供し、さらにオレフィン類重合用固体触媒成分を用いて簡便かつ低コストにオレフィン類重合体を製造する方法を提供することを目的とするものである。
上記技術課題を解決すべく、本発明者等が鋭意検討を重ねた結果、マグネシウム化合物(a)、チタンハロゲン化合物(b)および電子供与性化合物(c)としてフタル酸エステル構造を有さずエステル基、カーボネート基およびエーテル基から選ばれる一種以上の基を有する化合物を一種以上接触させて得られるパウダー状の固体成分から成る触媒成分に対し、触媒成分中に含まれるチタンハロゲン化合物(b)のチタン原子換算したモル量に対し、0.1〜15倍のモル量のビニルシラン化合物(d)を接触してなるオレフィン類重合用固体触媒成分により、上記技術課題を解決し得ることを見出し、本知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
(1)マグネシウム化合物(a)、チタンハロゲン化合物(b)および電子供与性化合物(c)としてフタル酸エステル構造を有さずエステル基、カーボネート基およびエーテル基から選ばれる一種以上の基を有する化合物を一種以上接触させて得られるパウダー状の固体成分から成る触媒成分に対し、
触媒成分中に含まれるチタンハロゲン化合物(b)のチタン原子換算したモル量に対し、0.1〜15倍のモル量のビニルシラン化合物(d)を接触してなる
ことを特徴とするオレフィン類重合用固体触媒成分、
(2)前記電子供与性化合物(c)がコハク酸エステル、マレイン酸エステル、シクロヘキセンカルボン酸エステル、エーテルカルボン酸エステル、ジカーボネート、エーテルカーボネートから選ばれる少なくとも一種である上記(1)に記載のオレフィン重合用固体触媒成分、
(3)前記ビニルシラン化合物(d)が下記一般式(I);
(CH=CH−)SiR 4−p−q (I)
(ここで、Rは水素原子または炭素数1〜20の炭化水素残基、Xはハロゲン原子、pは1〜4の数、qはp+q≦4を満たす数であり、 基が複数存在する場合、互いに同一であっても異なっていてもよく、Xが複数存在する場合、互いに同一であっても異なっていてもよい)
で表わされる化合物である上記(1)または(2)に記載のオレフィン類重合用固体触媒成分、
(4)前記ビニルシラン化合物(d)が下記一般式(II);
(CH=CH)SiR (II)
(ここで、R、RおよびRは、各々独立して、水素原子、炭素数1〜10の飽和炭化水素化合物、炭素数1〜10のハロゲン含有飽和炭化水素化合物、炭素数6〜20の芳香族炭化水素化合物、炭素数6〜20のハロゲン芳香族炭化水素化合物から選ばれる基であって、R、RおよびRは互いに同一であっても異なっていてもよい)
で表わされる化合物である上記(1)〜(3)のいずれか1項に記載のオレフィン類重合用固体触媒成分、
(5)前記触媒成分と、ビニルシラン化合物(d)とを、有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)の非存在下、0〜80℃の温度で、1分以上接触させてなる上記(1)〜(4)のいずれか1項に記載のオレフィン類重合用固体触媒成分、
(6)マグネシウム化合物(a)、チタンハロゲン化合物(b)および電子供与性化合物(c)としてフタル酸エステル構造を有さずエステル基、カーボネート基およびエーテル基から選ばれる一種以上の基を有する化合物を一種以上接触させてなるパウダー状の触媒成分と、
該触媒成分中に含まれるチタンハロゲン化合物(b)のチタン原子換算したモル量に対し0.1〜15倍のモル量のビニルシラン化合物(d)とを、
有機アルミニウム化合物および外部電子供与性化合物の非存在下に接触させ、
次いで、不活性有機溶媒(Y)の存在下、有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)と接触させる
ことを特徴とするオレフィン類重合触媒の製造方法、
(7)上記(1)〜(5)のいずれかに記載のオレフィン類重合用固体触媒成分に対し、不活性有機溶媒(Y)の存在下に有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)を接触させた後、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、
(8)前記不活性有機溶媒(Y)が鎖式飽和炭化水素および脂環式炭化水素から選ばれる一種以上である上記(7)に記載のオレフィン類重合体の製造方法、
(9)上記(1)〜(5)のいずれかに記載のオレフィン類重合用固体触媒成分を、気体状のオレフィン類の存在下に、有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)と接触させることを特徴とするオレフィン類重合体の製造方法、
を提供するものである。
また、本発明は、好ましくは、
(1)’マグネシウム化合物(a)、チタンハロゲン化合物(b)および電子供与性化合物(c)としてフタル酸エステル構造を有さずエステル基、カーボネート基およびエーテル基から選ばれる一種以上の基を有する化合物を一種以上接触させて得られるパウダー状の固体成分から成る触媒成分に対し、
触媒成分中に含まれるチタンハロゲン化合物(b)のチタン原子換算したモル量に対し、0.1〜15倍のモル量のビニルシラン化合物(d)を接触してなる
ことを特徴とするオレフィン類重合用固体触媒成分、
(2)’前記電子供与性化合物(c)がコハク酸エステル、マレイン酸エステル、シクロヘキセンカルボン酸エステル、エーテルカルボン酸エステル、ジカーボネート、エーテルカーボネートから選ばれる少なくとも一種である上記(1)’に記載のオレフィン重合用固体触媒成分、
(3)’前記ビニルシラン化合物(d)が下記一般式(I);
(CH=CH−)SiR 4−p−q (I)
(ここで、Rは水素原子または炭素数1〜20の炭化水素残基、Xはハロゲン原子、pは1〜4の数、qはp+q≦4を満たす数であり、R基が複数存在する場合、互いに同一であっても異なっていてもよく、Xが複数存在する場合、互いに同一であっても異なっていてもよい)
で表わされる化合物である上記(1)’に記載のオレフィン類重合用固体触媒成分、
(4)’前記ビニルシラン化合物(d)が下記一般式(II);
(CH=CH−)SiR (II)
(ここで、R、RおよびRは、各々独立して、水素原子、炭素数1〜10の飽和炭化水素化合物、炭素数1〜10のハロゲン含有飽和炭化水素化合物、炭素数6〜20の芳香族炭化水素化合物、炭素数6〜20のハロゲン芳香族炭化水素化合物から選ばれる基であって、R、RおよびRは互いに同一であっても異なっていてもよい)
で表わされる化合物である上記(1)’に記載のオレフィン類重合用固体触媒成分、
(5)’前記触媒成分と、ビニルシラン化合物(d)とを、有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)の非存在下、0〜80℃の温度で、1分以上接触させてなる上記(1)’に記載のオレフィン類重合用固体触媒成分、
(6)’マグネシウム化合物(a)、チタンハロゲン化合物(b)および電子供与性化合物(c)としてフタル酸エステル構造を有さずエステル基、カーボネート基およびエーテル基から選ばれる一種以上の基を有する化合物を一種以上接触させてなるパウダー状の触媒成分と、
該触媒成分中に含まれるチタンハロゲン化合物(b)のチタン原子換算したモル量に対し0.1〜15倍のモル量のビニルシラン化合物(d)とを、
有機アルミニウム化合物および外部電子供与性化合物の非存在下に接触させ、
次いで、不活性有機溶媒(Y)の存在下、有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)と接触させる
ことを特徴とするオレフィン類重合触媒の製造方法、
(7)’上記(1)’〜(5)’のいずれかに記載のオレフィン類重合用固体触媒成分に対し、不活性有機溶媒(Y)の存在下に有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)を接触させた後、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、
(8)’前記不活性有機溶媒(Y)が鎖式飽和炭化水素および脂環式炭化水素から選ばれる一種以上である上記(7)’に記載のオレフィン類重合体の製造方法、
(9)’上記(1)’〜(5)’のいずれかに記載のオレフィン類重合用固体触媒成分を、気体状のオレフィン類の存在下に、有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)と接触させることを特徴とするオレフィン類重合体の製造方法、
を提供するものである。
本発明に係るオレフィン類重合用固体触媒成分は、パウダー状の触媒成分に対し、少量の液体状のビニルシラン化合物(d)を接触してなるものであるために、このビニルシラン化合物(d)が固体触媒成分中のチタン活性点を被毒することなく、チタン活性点の安定性を向上させることができる。
このため、不活性ガス雰囲気下、フタル酸エステル以外の電子供与性化合物を含む固体触媒成分(A)、有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)を有する重合触媒を調製し、オレフィン類と接触させたときに、チタン活性点への有機アルミニウム化合物(B)の過剰な反応を抑制することができ、得られる重合物の立体規則性を高度に維持しながら高い重合活性を発揮することができる。
また、本発明に係るオレフィン類重合用固体触媒成分は、パウダー状の触媒成分に対し、少量の液体状のビニルシラン化合物(d)を接触してなるものであることにより、固体触媒成分の調製時または重合触媒調製時に減圧乾燥処理が不要となり、ビニルシラン化合物(d)の消失を抑制し得ることから、上記特性を効果的に発揮することができる。
このため、本発明によれば、フタル酸エステル以外の電子供与性化合物を含み、さらに有機ケイ素化合物を含む場合において、不活性雰囲気中で重合触媒を調製した場合であっても、重合処理時に優れた触媒活性を示し、立体規則性、嵩密度等に優れる重合体を製造し得るオレフィン類重合用固体触媒成分を提供するとともに、オレフィン類重合触媒の製造方法を提供し、さらにオレフィン類重合用固体触媒成分を用いて簡便かつ低コストにオレフィン類重合体を製造する方法を提供することができる。
重合触媒を調製する工程例を示す図である。
先ず、本発明のオレフィン類重合用固体触媒成分(以下、適宜、固体触媒成分(A)と称する)について説明する。
本発明に係る固体触媒成分(A)は、マグネシウム化合物(a)、チタンハロゲン化合物(b)および電子供与性化合物(c)としてフタル酸エステル構造を有さずエステル基、カーボネート基およびエーテル基から選ばれる一種以上の基を有する化合物を一種以上接触させて得られるパウダー状の固体成分から成る触媒成分に対し、触媒成分中に含まれるチタンハロゲン化合物(b)のチタン原子換算したモル量に対し、0.1〜15倍のモル量のビニルシラン化合物(d)を接触してなることを特徴とするものである。
本発明に係る固体触媒成分(A)において、マグネシウム化合物(a)としては、ジハロゲン化マグネシウム、ジアルキルマグネシウム、ハロゲン化アルキルマグネシウム、ジアルコキシマグネシウム、ジアリールオキシマグネシウム、ハロゲン化アルコキシマグネシウムあるいは脂肪酸マグネシウム等から選ばれる一種以上が挙げられる。
これらのマグネシウム化合物の中、ジハロゲン化マグネシウム、ジハロゲン化マグネシウムとジアルコキシマグネシウムの混合物、ジアルコキシマグネシウムが好ましく、特にジアルコキシマグネシウムが好ましく、具体的にはジメトキシマグネシウム、ジエトキシマグネシウム、ジプロポキシマグネシウム、ジブトキシマグネシウム、エトキシメトキシマグネシウム、エトキシプロポキシマグネシウム、ブトキシエトキシマグネシウム等が挙げられ、ジエトキシマグネシウムが特に好ましい。
また、上記ジアルコキシマグネシウムは、金属マグネシウムを、ハロゲン含有有機金属等の存在下にアルコールと反応させて得たものであってもよい。
さらに、上記ジアルコキシマグネシウムとしては、顆粒状または粉末状であり、その形状は不定形あるいは球状のものであってもよい。例えば球状のジアルコキシマグネシウムを使用した場合、より良好な粒子形状と狭い粒度分布を有する重合体粉末が得られ易く、重合操作時の生成重合体粉末の取り扱い操作性が向上し、生成重合体粉末に含まれる微粉に起因する重合体の分離装置におけるフィルターの閉塞等の問題が容易に解決される。
上記ジアルコキシマグネシウムは、単独あるいは2種以上併用することもできる。
また、球状ジアルコキシマグネシウムは、必ずしも真球状である必要はなく、楕円形状あるいは馬鈴薯形状のものであってもよい。具体的には、粒子形状が、長軸径Lと短軸径Wとの比(L/W)が3以下であるものが好ましく、1〜2であるものがより好ましく、1〜1.5であるものがさらに好ましい。
さらに、上記ジアルコキシマグネシウムは、平均粒径が1〜200μmのものが好ましく、5〜150μmのものがより好ましい。
上記ジアルコキシマグネシウムが球状のものである場合、その平均粒径は1〜100μmが好ましく、5〜80μmがより好ましく、10〜60μmがさらに好ましい。
また、上記ジアルコキシマグネシウムの粒度は、微粉及び粗粉が少なく、かつ粒度分布の狭いものが好ましい。
具体的には、5μm以下の粒子が20%以下であるものが好ましく、5μm以下の粒子が10%以下であるものがより好ましい。一方、100μm以上の粒子が10%以下であるものが好ましく、100μm以上の粒子が5%以下であるものがより好ましい。
更にその粒度分布をD90/D10(ここで、D90は積算粒度で90%における粒径、D10は積算粒度で10%における粒度である。)で表すと3以下であるものが好ましく、2以下であるものがより好ましい。
上記の如き球状のジアルコキシマグネシウムを製造する方法は、例えば、特開昭58−4132号公報、特開昭62−51633号公報、特開平3−74341号公報、特開平4−368391号公報、特開平8−73388号公報等に例示されている。
本発明に係る固体触媒成分(A)において、チタンハロゲン化合物(b)としては、特に制限されないが、チタンテトラハライドおよびアルコキシチタンハライド等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
チタンハロゲン化合物(b)としては、一般式Ti(OR4−i(式中、Rは炭素数1〜4のアルキル基を示し、Xはハロゲン原子を示し、iは0以上4以下の整数である。)で表されるチタンテトラハライドもしくはアルコキシチタンハライド群から選択される一種の化合物であることが好ましい。
チタンハロゲン化合物(b)として、具体的には、チタンハライドとして、チタンテトラクロライド、チタンテトラブロマイド、チタンテトラアイオダイド等のチタンテトラハライドが例示され、アルコキシチタンハライドとして、メトキシチタントリクロライド、エトキシチタントリクロライド、プロポキシチタントリクロライド、n−ブトキシチタントリクロライド、ジメトキシチタンジクロライド、ジエトキシチタンジクロライド、ジプロポキシチタンジクロライド、ジ−n−ブトキシチタンジクロライド、トリメトキシチタンクロライド、トリエトキシチタンクロライド、トリプロポキシチタンクロライド、トリ−n−ブトキシチタンクロライド等が例示される。
チタンハロゲン化合物(b)のうち、チタンテトラハライドが好ましく、チタンテトラクロライドがより好ましい。
本発明に係る固体触媒成分(A)において、電子供与性化合物(c)は、フタル酸エステル構造を有さず、エステル基、カーボネート基およびエーテル基から選ばれる一種以上の基を有する化合物である。
電子供与性化合物(c)は、フタル酸エステル構造を有さず、エステル基、カーボネート基およびエーテル基から選ばれる一種以上の基を有する有機化合物であることが好ましい。
電子供与性化合物(c)がエステル基を有するものである場合、1〜3個のエステル残基を有する化合物が好ましく、エステル残基を1つ有するモノカルボン酸エステル、エステル残基を2つ有するジカルボン酸ジエステル、エステル残基を3つ以上有するポリカルボン酸ポリエステル、エステル残基とアルコキシ基を其々1個ずつ有するエーテル−カルボン酸エステル、ジオールエステル、ポリオールエステルおよび、置換フェニレン芳香族ジエステル等を挙げることができる。
上記の中でも、酢酸エステル、プロピオン酸エステル、安息香酸エステル、p−トルイル酸エステル、アニス酸エステル等のモノカルボン酸エステル、マレイン酸ジエステル、2,3−ジアルキルコハク酸ジエステル、ベンジリデンマロン酸ジエステル、シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジエステル、1−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジエステル、4−メチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジエステル、3−メチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジエステル、3,6−ジフェニルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジエステル、3−メチル−6−n−プロピルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジエステル等のジカルボン酸ジエステル類、3−エトキシ−2−イソプロピルプロピオン酸エチル、3−エトキシ−2−イソブチルプロピオン酸エチル、3−エトキシ−2−t−ブチルプロピオン酸エチル、3−エトキシ−2−t−ペンチルプロピオン酸エチル、3−エトキシ−2−シクロヘキシルプロピオン酸エチル、3−エトキシ−2−シクロペンチルプロピオン酸エチル等のエーテル−カルボン酸エステル類、および2,4−ペンタンジオールジベンゾエート、3−メチル−2,4−ペンタンジオールジベンゾエート、3−メチル−5−t−ブチル−1,2−フェニレンジベンゾアート、3,5−ジイソプロピル−1,2−フェニレンジベンゾアート等のジオールエステル類が好ましく、特に好ましいものは、マレイン酸ジエチル、ベンジリデンマロン酸ジエチル、2,3−ジイソプロピルコハク酸ジエチル、シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジ−n−プロピル、シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジ−n−ブチル、3−エトキシ−2−イソプロピルプロピオン酸エチル、3−エトキシ−2−t−ブチルプロピオン酸エチル、3−エトキシ−2−t−ペンチルプロピオン酸エチル、2,4−ペンタンジオールジベンゾエート、3−メチル−2,4−ペンタンジオールジベンゾエート、3−メチル−5−t−ブチル−1,2−フェニレンジベンゾアート、3,5−ジイソプロピル−1,2−フェニレンジベンゾアート等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
電子供与性化合物(c)が、エーテル基を有するものである場合、1個のエーテル基を有する化合物、フルオレン構造を有する化合物、あるいは炭素数3〜7のアルキル基もしくはシクロアルキル基を1〜2個有するジエーテル構造の化合物が好ましく、具体的には、メチルエーテル、エチルエーテル、プロピルエーテル、ブチルエーテル、アミールエーテル等のモノエーテル類、ジフェニルエーテル、2,2−ジアルキル-1,3−ジアルコキシプロパン、2,2−ジシクロアルキル−1,3−ジメトキシプロパン、および9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレン等のジエーテル類から選ばれる一種以上を挙げることができる。
上記の中でも特に好ましいものは、2−イソプロピル−2−イソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−イソペンチル−1,3−ジメトキシプロパン、9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレンである。
電子供与性化合物(c)が、カーボネート基を有するものである場合、1〜3個のカーボネート基を有する化合物が好ましく、カーボネート基とアルコキシ基を其々1個ずつ有するカーボネート−エーテル、カーボネート基とエステル残基を其々1個ずつ有するカーボネート−エステル、またはカーボネート基とカルボキシル基を其々1個ずつ有する化合物、カーボネート基を2個有するジカーボネート、カーボネート基を3個以上有するポリカーボネート等が挙げられる。中でも、カーボネート−エーテル、カーボネート−エステルおよびジカーボネートが好ましく、特に好ましいものは、2−エトキシエチルメチルカーボネート、2−プロポキシエチルメチルカーボネート、2−ベンジルオキシエチルフェニルカーボネート、5−t−ブチル−1,2−フェニレンジフェニルジカーボネートである。
電子供与性化合物(c)としては、コハク酸エステル、マレイン酸エステル、シクロヘキセンカルボン酸エステル、エーテルカルボン酸エステル、ジカーボネート、エーテルカーボネートから選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
本発明に係る固体触媒成分(A)を構成する触媒成分は、フタル酸エステル以外の(フタル酸エステル構造を有さない)電子供与性化合物(c)を含むものであるが、後述するように、触媒成分中に含まれるチタンハロゲン化合物(b)のチタン原子換算したモル量に対し、所定モル量のビニルシラン化合物(d)を含むことにより、重合処理時に優れた触媒活性を示し、立体規則性、嵩密度等に優れる重合体を製造することができる。
本発明に係る固体触媒成分(A)を構成する触媒成分は、上述した、マグネシウム化合物(a)、チタンハロゲン化合物(b)および電子供与性化合物(c)としてフタル酸エステル構造を有さずエステル基、カーボネート基およびエーテル基から選ばれる一種以上の基を有する化合物を一種以上接触させてなるものである。
触媒成分は、上記各成分の他、さらにポリシロキサンを接触させてなるものであってもよい。
ポリシロキサンを接触させることにより、得られるポリマーの立体規則性あるいは結晶性を容易に向上させることができ、さらには得られるポリマーの微粉を容易に低減することができる。
ポリシロキサンは、主鎖にシロキサン結合(−Si−O結合)を有する重合体であるが、シリコーンオイルとも総称され、25℃における粘度が0.02〜100cm/s(2〜1000センチストークス)を有する、常温で液状あるいは粘ちょう状の鎖状、部分水素化、環状あるいは変性ポリシロキサンを意味する。
鎖状ポリシロキサンとしては、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサンが、部分水素化ポリシロキサンとしては、水素化率10〜80%のメチルハイドロジェンポリシロキサンが、環状ポリシロキサンとしては、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルキクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタンシロキサン、2,4,6−トリメチルシクロトリシロキサン、2,4,6,8−テトラメチルシクロテトラシロキサンが、また変性ポリシロキサンとしては、高級脂肪酸基置換ジメチルシロキサン、エポキシ基置換ジメチルシロキサン、ポリオキシアルキレン基置換ジメチルシロキサンが例示される。これらの中で、デカメチルシクロペンタシロキサン、及びジメチルポリシロキサンが好ましく、デカメチルシクロペンタシロキサンが特に好ましい。
触媒成分は、マグネシウム化合物(a)、チタンハロゲン化合物(b)および電子供与性化合物(c)と、さらに必要に応じてポリシロキサンとを、不活性有機溶媒の存在下に接触させることによって調製してなるものであることが好ましい。
上記不活性有機溶媒としては、チタンハロゲン化合物(b)を溶解しかつマグネシウム化合物(a)は溶解しないものが好ましく、具体的には、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、1,2‐ジエチルシクロヘキサン、メチルシクロヘキセン、デカリン、ミネラルオイル等の飽和炭化水素化合物、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素化合物、オルトジクロルベンゼン、塩化メチレン、1,2−ジクロロベンゼン、四塩化炭素、ジクロルエタン等のハロゲン化炭化水素化合物等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
上記不活性有機溶媒としては、沸点が50〜200℃程度の、常温で液状の飽和炭化水素化合物あるいは芳香族炭化水素化合物、具体的にはヘキサン、ヘプタン、オクタン、エチルシクロヘキサン、ミネラルオイル、トルエン、キシレン、エチルベンゼンから選ばれる一種以上が好ましい。
触媒成分の調製方法としては、例えば、マグネシウム化合物(a)および電子供与性化合物(c)を、不活性有機溶媒(沸点50〜150℃の芳香族炭化水素化合物等)に懸濁させて懸濁液を形成し、チタンハロゲン化合物(b)および不活性有機溶媒(芳香族炭化水素化合物等)から形成した混合溶液を上記懸濁液に接触させ、反応させる調製方法を挙げることができる。
また、触媒成分の調製方法としては、マグネシウム化合物(a)を、チタンハロゲン化合物(b)または不活性有機溶媒(芳香族炭化水素化合物等)に懸濁させ、次いで電子供与性化合物(c)と、更に必要に応じてチタンハロゲン化合物(b)を接触させ、反応させる調製方法を挙げることができる。
本調製方法においては、マグネシウム化合物(a)として、球状のマグネシウム化合物を用いることにより、球状でかつ粒度分布のシャープな触媒成分を得ることができ、結果として同様の形態を有する固体触媒成分(A)を得ることができる。また、球状のマグネシウム化合物(a)を用いなくとも、例えば噴霧装置を用いて溶液あるいは懸濁液を噴霧・乾燥させる、いわゆるスプレードライ法により粒子を形成させることにより、同様に球状でかつ粒度分布のシャープな触媒成分を得ることができる。
マグネシウム化合物(a)、チタンハロゲン化合物(b)および電子供与性化合物(c)と、さらに必要に応じてポリシロキサン等とを接触して触媒成分を調製する場合、各成分の接触は、不活性ガス雰囲気下で行うことができる。
具体的には、不活性ガス雰囲気下、水分等を除去した状況下で、攪拌機を具備した容器中で、各成分を攪拌しながら接触させることができる。
接触温度は、単に接触させて攪拌混合する場合や、分散あるいは懸濁させて変性処理する場合には、室温付近の比較的低温域であっても差し支えないが、接触後に反応させて生成物を得る場合には、40〜130℃の温度域が好ましく、この場合、接触後に同温度で保持して反応させることが好ましい。
上記温度が40℃未満の場合は十分に反応が進行せず、結果として得られる固体触媒成分が十分な性能を発揮し難くなり、130℃を超えると使用した溶媒の蒸発が顕著になるなどして、反応の制御が困難になる。
反応時間は1分以上が好ましく、10分以上がより好ましく、30分以上がさらに好ましい。
触媒成分を調製する際の各成分の使用量比は、調製法により異なるため、適宜決定すればよい。
触媒成分を調製する際、マグネシウム化合物(a)1モルあたり、チタンハロゲン化合物(b)を0.5〜100モル接触させることが好ましく、0.5〜10モル接触させることがより好ましく、1〜5モル接触させることがさらに好ましい。
また、触媒成分を調製する際、マグネシウム化合物(a)1モルあたり、電子供与性化合物(c)を0.01〜10モル接触させることが好ましく、0.01〜1モル接触させることがより好ましく、0.02〜0.6モル接触させることがさらに好ましい。
触媒成分を調製する際、ポリシロキサンを使用する場合は、マグネシウム化合物(a)1モルあたり、ポリシロキサンを0.01〜100g接触させることが好ましく、0.05〜80g接触させることがより好ましく、1〜50g接触させることがさらに好ましい。
また、触媒成分を調製する際、芳香族炭化水素化合物等の不活性有機溶媒の使用量は、マグネシウム化合物(a)1モルあたり、0.001〜500モルであることが好ましく、0.001〜70モルであることがより好ましく、0.005〜50モルであることがさらに好ましい。
本発明に係る固体触媒成分(A)は、触媒成分に対し、ビニルシラン化合物(d)を接触してなるものである。
ビニルシラン化合物(d)としては、下記一般式(I)
(CH=CH−)SiR 4−p−q (I)
(ここで、Rは水素原子または炭素数1〜20の炭化水素残基、Xはハロゲン原子、pは1〜4の数、qはp+q≦4を満たす数であり、R基が複数存在する場合、互いに同一であっても異なっていてもよく、Xが複数存在する場合、互いに同一であっても異なっていてもよい)で表わされる化合物を挙げることができる。
一般式(I)で表される化合物において、Rは水素原子または炭素数1〜20の炭化水素残基であり、Rが炭化水素基である場合、炭素数1〜10の炭化水素基であることが好ましく、炭素数1〜5の炭化水素基であることがより好ましい。
一般式(I)で表される化合物において、Xはハロゲン原子であり、具体的には、塩素原子等を挙げることができる。
一般式(I)で表される化合物において、pは1〜4の数であり、1〜3の数であることが好ましく、1〜2の数であることがより好ましい。
一般式(I)で表される化合物において、qはp+q≦4を満たす数である。
一般式(I)で表される化合物において、R基が複数存在する場合、互いに同一であっても異なっていてもよく、Xが複数存在する場合、互いに同一であっても異なっていてもよい。
ビニルシラン化合物(d)としては、下記一般式下記一般式(II);
(CH=CH−)SiR (II)
(ここで、R、RおよびRは、各々独立して、水素原子、炭素数1〜10の飽和炭化水素化合物、炭素数1〜10のハロゲン含有飽和炭化水素化合物、炭素数6〜20の芳香族炭化水素化合物、炭素数6〜20のハロゲン芳香族炭化水素化合物から選ばれる基であって、R、RおよびRは互いに同一であっても異なっていてもよい)
で表わされる化合物等を挙げることもできる。
一般式(II)で表される化合物において、R、RおよびRは、各々独立して、水素原子、炭素数1〜10の飽和炭化水素化合物、炭素数1〜10のハロゲン含有飽和炭化水素化合物、炭素数6〜20の芳香族炭化水素化合物、炭素数6〜20のハロゲン芳香族炭化水素化合物から選ばれる基である。
一般式(II)で表される化合物において、R、RおよびRが、炭素数1〜10の飽和炭化水素化合物である場合、炭素数1〜5の飽和炭化水素化合物であることが好ましく、炭素数1〜2の飽和炭化水素化合物であることがより好ましい。
一般式(II)で表される化合物において、R、RおよびRが、炭素数1〜10のハロゲン含有飽和炭化水素化合物である場合、炭素数1〜5のハロゲン含有飽和炭化水素化合物であることが好ましく、炭素数1〜2のハロゲン含有飽和炭化水素化合物であることがより好ましい。
一般式(II)で表される化合物において、R、RおよびRが、炭素数6〜20の芳香族炭化水素化合物である場合、炭素数6〜10の芳香族炭化水素化合物であることが好ましく、炭素数6〜7の芳香族炭化水素化合物であることがより好ましい。
一般式(II)で表される化合物において、R、RおよびRが、炭素数6〜20のハロゲン芳香族炭化水素化合物である場合、炭素数6〜10のハロゲン芳香族炭化水素化合物であることが好ましく、炭素数6〜7のハロゲン芳香族炭化水素化合物であることがより好ましい。
一般式(II)で表される化合物において、R、RおよびRは互いに同一であっても異なっていてもよい。
このようなビニルシラン化合物(d)として、具体的には、ビニルシラン、ビニルメチルシラン、ビニルジメチルシラン、ビニルトリメチルシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルメチルクロロシラン、ビニルジエチルクロロシラン、ビニルトリエチルシラン、ビニルジエチルメチルシラン、ビニルジメチルフェニルシラン、ビニルベンジルジメチルシラン、ビニルジメチルクロロシラン、ジビニルジメチルシラン、ジビニルジエチルシラン、ジビニルジクロロシラン、トリビニルメチルシラン等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
上記ビニルシラン化合物(d)の内、好ましいものは、ビニルシラン、ビニルトリメチルシラン、ビニルトリエチルシラン、ジビニルジメチルシラン、ジビニルジクロロシラン、ジビニルジエチルシラン、トリビニルメチルシランおよびビニルトリクロロシランから選ばれる一種以上であり、ビニルシラン、ビニルトリメチルシラン、ビニルトリエチルシランおよびビニルトリクロロシランから選ばれる一種以上が特に好ましい。
本発明の固体触媒成分(A)は、触媒成分とビニルシラン化合物(d)とを、触媒成分中に含まれるチタンハロゲン化合物(b)のチタン原子換算したモル量に対し、ビニルシラン化合物(d)のモル量が0.1〜15倍になるように接触してなるものであり、ビニルシラン化合物(d)のモル量が0.5〜15倍になるように接触してなるものであることが好ましく、ビニルシラン化合物(d)のモル量が1〜15倍になるように接触してなるものであることがより好ましい。
本発明の固体触媒成分(A)は、ビニルシラン化合物(d)を触媒成分上で接触させ、触媒成分の表面又は内部にビニルシラン化合物(d)を分散させてなるものである。
ビニルシラン化合物(d)の接触量が上記範囲内であることにより、固体触媒成分(A)がフタル酸エステル以外の電子供与性化合物を含むものであるにも拘わらず、重合触媒を調製して重合処理に供した場合に、上記電子供与性化合物としてフタル酸エステルを使用した場合と同様に、立体規則性を高度に維持した重合物を高活性下に作製することができる。
本出願書類において、触媒成分中に含まれるチタン原子の含有率およびマグネシウム原子の含有率は、JIS 8311−1997「チタン鉱石中のチタン定量方法」に記載の方法(酸化還元滴定)に準じて測定した値を意味する。
また、本発明の固体触媒成分(A)が、ビニルシラン化合物(d)を上記のとおり所定量接触させてなるものであることにより、重合触媒の調製時に減圧乾燥処理が不要となり、このために、得られた重合触媒を用いたときに、優れた触媒活性を示し、立体規則性、嵩密度等に優れた重合体を効果的に製造することができる。
本発明の固体触媒成分(A)を構成するチタン原子、マグネシウム原子、ハロゲン原子および電子供与性化合物の含有量は、本発明の効果を発揮し得る範囲において特に既定されない。
本発明の固体触媒成分(A)は、チタン原子を、1.0〜10質量%含有することが好ましく、1.5〜8質量%含有することがより好ましく、1.5〜5質量%含有することがさらに好ましい。
本発明の固体触媒成分(A)は、マグネシウム原子を、10〜70質量%含有することが好ましく、10〜50質量%含有することがより好ましく、15〜40質量%含有することがさらに好ましく、15〜25質量%含有することが一層好ましい。
本発明の固体触媒成分(A)は、ハロゲン原子を、20〜90質量%含有することが好ましく、30〜85質量%含有することがより好ましく、40〜80質量%含有することがさらに好ましく、45〜80質量%含有することが一層好ましい。
本発明の固体触媒成分(A)は、電子供与性化合物(c)を、合計0.5〜30質量%含有することが好ましく、合計1〜25質量%含有することがより好ましく、合計2〜20質量%含有することがさらに好ましい。
本出願書類において、本発明の固体触媒成分(A)を構成するハロゲン原子の含有量は、固体触媒成分を硫酸と純水の混合溶液で処理して水溶液とした後、所定量を分取し、硝酸銀標準溶液でハロゲン原子を滴定する硝酸銀滴定法によって測定した値を意味し、電子供与体化合物の含有率は、固体触媒を加水分解した後、芳香族溶剤を用いて内部電子供与体を抽出し、この溶液をガスクロマトグラフィーFID(Flame Ionization Detector、水素炎イオン化型検出器)法によって測定した値を意味する。
触媒成分とビニルシラン化合物(d)とを接触させて、本発明の固体触媒成分(A)を作製する方法としては、触媒成分とビニルシラン化合物(d)とを、例えばV型混合機などの容器回転型混合装置、撹拌機を具備した槽又は反応機などの攪拌型混合装置、振動ミルやボールミルなどの混合粉砕装置を用いて接触させればよい。
上記混合粉砕装置のうち、容器回転型混合装置が、固体触媒成分の粒子破壊を防ぐことができる点で好ましい。
従来、触媒成分から固体触媒成分を調製する際、不活性有機溶媒存在下に固体触媒成分にビニルシラン化合物を接触させ、その後洗浄、乾燥して固体触媒成分を調製することが行われていた。
しかしながら、本発明者等が検討したところ、洗浄及び乾燥処理により固体触媒成分上のビニルシラン化合物の含有量が低下することが判明した。
これに対して、上述したとおり、触媒成分とビニルシラン化合物(d)とを、混合粉砕装置等を使用して乾式で接触混合することにより、固体触媒成分(A)上にビニルシラン化合物(d)を適切に含有させることができる。
触媒成分とビニルシラン化合物(d)との接触温度は特に制限されないが、0〜80℃が好ましく、0〜50℃がより好ましい。
また、触媒成分とビニルシラン化合物(d)との接触時間も特に制限されないが、1分間以上が好ましく、1分間〜10時間がより好ましく、5分間〜5時間がさらに好ましい。
上記接触混合の際、室温以上の温度に加熱処理を施しつつ処理することが好ましい。
加熱処理を施す場合、接触温度は、30〜80℃が好ましく、30〜50℃がより好ましい。また、加熱処理を施す場合、加熱処理時間は、1分間以上が好ましく、1分間〜5時間がより好ましく、5分間〜3時間がさらに好ましい。
加熱処理を施しつつ接触混合を行うことにより、ビニルシラン化合物(d)を固体触媒成分(A)中により均一に分散させることができる。
触媒成分とビニルシラン化合物(d)とを接触させて、本発明の固体触媒成分(A)を作製する場合、有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)の非存在下に触媒成分とビニルシラン化合物(d)とを接触させることが好ましい。
固体触媒成分または重合触媒の調製方法として、マグネシウム化合物およびチタン化合物を含有する触媒成分に有機ケイ素化合物を接触させた後、さらに有機アルミニウム化合物を接触させて反応させ、その後、洗浄、乾燥処理する方法が挙げられる。
しかしながら、本発明者等が検討したところ、上記洗浄および乾燥処理により固体触媒成分上のビニルシラン化合物(d)の含有量が低下したり、有機アルミニウム化合物(B)による重合時の過剰な反応を十分に抑制することができないことが判明した。
これに対して、上述したとおり、触媒成分とビニルシラン化合物(d)とを、有機アルミニウム化合物(B)の非存在下に固体触媒成分を調整することにより、チタン活性点への有機アルミニウム化合物(B)による過剰な反応を抑制しつつ、固体触媒成分を作製することができる。
また、外部電子供与性化合物(C)の非存在下に触媒成分とビニルシラン化合物(d)とを接触させることにより、外部電子供与性化合物(C)による固体触媒成分中のチタン活性点への被毒を抑制でき、得られる重合物の立体規則性を高度に維持しながら高い重合活性を発揮することができる。
本発明に係る固体触媒成分(A)の特に好ましい調製方法としては、先ず、マグネシウム化合物(a)を沸点50〜150℃の芳香族炭化水素化合物に懸濁させ、次いでこの懸濁液にチタンハロゲン化合物(b)を接触させた後、反応処理を行う。上記懸濁液にチタンハロゲン化合物(b)を接触させる前又は接触した後に、フタル酸ジエステルなどの電子供与性化合物(c)の1種あるいは2種以上を、−20〜130℃で接触させ、必要に応じてポリシロキサンを接触させて反応処理を行うことにより、触媒成分を調製する方法を挙げることができる。上記調製方法においては、電子供与性化合物の1種あるいは2種以上を接触させる前又は後に、低温で熟成反応を行うことが望ましい。
得られた生成物を炭化水素化合物で洗浄(中間洗浄)することにより、触媒成分を得、次いで、ビニルシラン化合物(d)と接触させることにより固体触媒成分(A)を得ることができる。
本発明に係る固体触媒成分(A)を含有する触媒をオレフィン類の重合に用いると、構成成分であるビニルシラン化合物(d)が固体触媒成分中のチタン活性点を被毒することがなく、かつ、チタン活性点の安定性を向上させることができる。
このため、不活性ガス雰囲気下で固体触媒成分(A)と有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)を接触させるプロセスが存在する重合において、チタン活性点への有機アルミニウム化合物(B)の過剰な反応を抑制することができ、得られる重合物の立体規則性を高度に維持しながら高い重合活性を発揮することができる。
また、本発明に係るオレフィン類重合用固体触媒成分は、パウダー状の触媒成分に対し、少量の液体状のビニルシラン化合物(d)を接触してなるものであることにより、固体触媒成分の調製時または重合触媒調製時に減圧乾燥処理が不要となり、ビニルシラン化合物(d)の消失を抑制し得ることから、上記特性を効果的に発揮することができる。
このため、本発明によれば、フタル酸エステル以外の電子供与性化合物を含み、さらに有機ケイ素化合物を含む場合において、不活性雰囲気中で重合触媒を調製した場合であっても、重合処理時に優れた触媒活性を示し、立体規則性、嵩密度等に優れる重合体を製造し得るオレフィン類重合用固体触媒成分を提供するとともに、係るオレフィン類重合用固体触媒成分を用いて簡便かつ低コストにオレフィン類重合体を製造する方法を提供することができる。
次に、本発明に係るオレフィン類重合触媒の製造方法について説明する。
本発明に係るオレフィン類重合触媒の製造方法は、マグネシウム化合物(a)、チタンハロゲン化合物(b)および電子供与性化合物(c)としてフタル酸エステル構造を有さずエステル基、カーボネート基およびエーテル基から選ばれる一種以上の基を有する化合物を一種以上接触させてなるパウダー状の触媒成分と、
該触媒成分中に含まれるチタンハロゲン化合物(b)のチタン原子換算したモル量に対し0.1〜15倍のモル量のビニルシラン化合物(d)とを、
有機アルミニウム化合物および外部電子供与性化合物の非存在下に接触させ、
次いで、不活性有機溶媒(Y)の存在下、有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)と接触させる
ことを特徴とするものである。
本発明に係るオレフィン類重合触媒の製造方法は、本発明に係る固体触媒成分を調製した後、引き続き、不活性有機溶媒(Y)の存在下、有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)と接触させるものである。
本発明に係るオレフィン類重合触媒の製造方法において、本発明の固体触媒成分の調製方法に対応する工程の詳細は、上述したとおりであり、また、固体触媒成分と有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)と接触させる工程内容としては、後述するように、オレフィン類の非存在下またはオレフィン類の存在下に接触させる態様を挙げることができる。
次に、本発明に係るオレフィン類重合体の製造方法について説明する。
本発明に係るオレフィン類重合体の製造方法は、本発明に係る固体触媒成分(A)に対し、不活性有機溶媒(Y)の存在下に有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)を接触させた後、オレフィン類の重合を行うことを特徴とするものである(以下、本製造方法を、適宜、本発明に係る重合体の製法1と称する)。
また、本発明に係るオレフィン類重合体の製造方法は、本発明に係る固体触媒成分(A)を、気体状のオレフィン類の存在下に、有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)と接触させることを特徴とするものである(以下、本製造方法を、適宜、本発明に係る重合体の製法2と称する)。
本発明に係る重合体の製法1および重合体の製法2は、重合触媒の調製処理およびオレフィン類の重合処理を含むものである。
図1に、本発明に係る重合体の製法1および重合体の製法2において、重合触媒を調製する工程例を示す。
本発明に係る重合体の製法1および重合体の製法2において、有機アルミニウム化合物(B)としては、特に制限されず、例えば、下記一般式(IV)
AlQ3−t (IV)
(式中、Rは、炭素数1〜6のヒドロカルビル基を示し、Rが複数存在する場合、各Rは同一であっても異なっていてもよく、Qは水素原子、炭素数1〜6のヒドロカルビルオキシ基、あるいはハロゲン原子を示し、Qが複数存在する場合、各Qは同一であっても異なっていてもよく、tは0<p≦3の実数である。)
で表される化合物を挙げることができる。
上記一般式(IV)で表される化合物において、Rとしては、エチル基、イソブチル基が好ましく、Qとしては、水素原子、塩素原子、臭素原子が好ましく、tは、2または3が好ましく、特に3が好ましい。
このような有機アルミニウム化合物(B)の具体例としては、トリエチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロライド、トリイソブチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムブロマイド、ジエチルアルミニウムハイドライドが挙げられ、1種あるいは2種以上が使用できる。好ましくは、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムである。
また、本発明に係る重合体の製法1および重合体の製法2において、外部電子供与性化合物(C)としては、上述した触媒成分の調製に使用される電子供与性化合物(C)と同様のものが挙げられ、その中でも、カーボネート類、エーテル類、エステル類又は有機ケイ素化合物から選ばれる一種以上が好ましい。
外部電子供与性化合物がカーボネート類である場合、カーボネート類としては、2−エトキシエチルフェニルカーボネート、2−ベンジルオキシエチルフェニルカーボネート、2−エトキシエチル−1−メチルカーボネートから選ばれる一種以上が好ましい。
外部電子供与性化合物がエーテル類である場合、エーテル類としては、1,3ジエーテルが好ましく、特に、9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレン、2−イソプロピル−2−イソペンチル−1,3―ジメトキシプロパンが好ましい。
外部電子供与性化合物がエステル類である場合、エステル類としては、安息香酸メチル、安息香酸エチルが好ましい。
上記の有機ケイ素化合物としては、下記一般式(V)
Si(NR(OR4−(r+s) (V)
(式中、rは0または1〜4の整数、sは0または1〜4の整数、r+sは0〜4の整数、R、R又はRは水素原子または炭素数1〜12の直鎖状または分岐状アルキル基、置換又は未置換のシクロアルキル基、フェニル基、アリル基およびアラルキル基から選ばれるいずれかの基であって、ヘテロ原子を含有していてもよく、互いに同一であっても異なっていてもよい。RとRは結合して環形状を形成していてもよく、R、RおよびRは、同一であっても異なっていてもよい。また、Rは炭素数1〜4のアルキル基、シクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基およびアラルキル基から選ばれるいずれかの基であって、ヘテロ原子を含有してもよい。)で表される化合物が挙げられる。
一般式(V)で表される化合物において、Rは、水素原子または炭素数1〜12の直鎖状または分岐鎖状アルキル基、置換又は未置換のシクロアルキル基、フェニル基、アリル基およびアラルキル基から選ばれるいずれかの基であって、ヘテロ原子を含有していてもよい。
としては、炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基または炭素数5〜8のシクロアルキル基が好ましく、特に炭素数1〜8の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基、炭素数5〜8のシクロアルキル基が好ましい。
一般式(V)で表される化合物において、RまたはRは、水素原子または炭素数1〜12の直鎖状または分岐鎖状アルキル基、置換又は未置換のシクロアルキル基、フェニル基、アリル基およびアラルキル基から選ばれるいずれかの基であって、ヘテロ原子を含有していてもよい。
またはRとしては、炭素数1〜10の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基、炭素数5〜8のシクロアルキル基が好ましく、特に炭素数1〜8の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基、炭素数5〜8のシクロアルキル基が好ましい。
また、RとRが結合して環形状を形成していてもよく、この場合、環形状を形成する(NR)は、パーヒドロキノリノ基、パーヒドロイソキノリノ基が好ましい。
一般式(V)で表される化合物において、R、RおよびRは、同一であっても異なっていてもよい。
一般式(V)で表される化合物において、Rは、炭素数1〜4のアルキル基、シクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基およびアラルキル基から選ばれるいずれかの基であって、ヘテロ原子を含有してもよい。
としては、炭素数1〜6の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が好ましく、特に炭素数1〜4の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が好ましい。
このような有機ケイ素化合物としては、フェニルアルコキシシラン、アルキルアルコキシシラン、フェニルアルキルアルコキシシラン、シクロアルキルアルコキシシラン、シクロアルキルアルキルアルコキシシラン、(アルキルアミノ)アルコキシシラン、アルキル(アルキルアミノ)アルコキシシラン、アルキル(アルキルアミノ)シラン、アルキルアミノシラン等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
一般式(V)において、sが0の有機ケイ素化合物(B)としては、ジ−n−プロピルジメトキシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、ジ−n−ブチルジメトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、ジ−t−ブチルジメトキシシラン、t−ブチルメチルジメトキシシラン、t−ブチルエチルジメトキシシラン、ジ−n−ブチルジエトキシシラン、t−ブチルトリメトキシシラン、t−ブチルトリエトキシシラン、ジシクロヘキシルジメトキシシラン、ジシクロヘキシルジエトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、シクロヘキシルメチルジエトキシシラン、シクロヘキシルエチルジメトキシシラン、シクロヘキシルエチルジエトキシシラン、ジシクロペンチルジメトキシシラン、ジシクロペンチルジエトキシシラン、シクロペンチルメチルジメトキシシラン、シクロペンチルメチルジエトキシシラン、シクロペンチルエチルジエトキシシラン、シクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシルシクロペンチルジエトキシシラン、3−メチルシクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン、4−メチルシクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン、3,5−ジメチルシクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシランから選ばれる一種以上が好ましい。
一般式(V)において、sが1〜4の有機ケイ素化合物を具体的に例示すると、(アルキルアミノ)トリアルキルシラン、(アルキルアミノ)ジアルキルシクロアルキルシラン、(アルキルアミノ)アルキルジシクロアルキルシラン、(アルキルアミノ)トリシクロアルキルシラン、(アルキルアミノ)(ジアルキルアミノ)ジアルキルシラン、(アルキルアミノ)(ジアルキルアミノ)ジシクロアルキルシラン、ビス(アルキルアミノ)ジアルキルシラン、ビス(アルキルアミノ)アルキルシクロアルキルシラン、ビス(アルキルアミノ)ジシクロアルキルシラン、ビス(アルキルアミノ)(ジアルキルアミノ)アルキルシラン、ビス(アルキルアミノ)(ジアルキルアミノ)シクロアルキルシラン、ジ(アルキルアミノ)ジアルキルシラン、ジ(アルキルアミノ)アルキルシクロアルキルシラン、ジ(アルキルアミノ)ジシクロアルキルシラン、ジ(シクロアルキルアミノ)ジアルキルシラン、ジ(シクロアルキルアミノ)アルキルシクロアルキルシラン、ジ(シクロアルキルアミノ)ジシクロアルキルシラン、トリス(アルキルアミノ)アルキルシラン、トリス(アルキルアミノ)シクロアルキルシラン、トリ(アルキルアミノ)アルキルシラン、トリ(アルキルアミノ)シクロアルキルシラン、トリ(シクロアルキルアミノ)アルキルシラン、トリ(シクロアルキルアミノ)シクロアルキルシラン、テトラキス(アルキルアミノ)シラン、トリス(アルキルアミノ)ジアルキルアミノシラン、トリス(シクロアルキルアミノ)ジアルキルアミノシラン、ビス(ジアルキルアミノ)ビス(アルキルアミノ)シラン、ジアルキルアミノトリス(アルキルアミノ)シラン、ビス(パ−ヒドロイソキノリノ)ビス(アルキルアミノ)シラン、ビス(パーヒドロキノリノ)ビス(アルキルアミノ)シラン、ビス(シクロアルキルアミノ)ビス(アルキルアミノ)シラン、テトラ(アルキルアミノ)シラン、トリ(アルキルアミノ)ジアルキルアミノシラン、トリ(シクロアルキルアミノ)ジアルキルアミノシラン、ジ(ジアルキルアミノ)ジ(アルキルアミノ)シラン、ジアルキルアミノトリ(アルキルアミノ)シラン、ジ(アルキル置換パ−ヒドロイソキノリノ)ジ(アルキルアミノ)シラン、ジ(アルキル置換パーヒドロキノリノ)ジ(アルキルアミノ)シラン、ジ(シクロアルキルアミノ)ジ(アルキルアミノ)シラン、アルキル(ジアルキルアミノ)(アルキルアミノ)アルコキシシラン、シクロアルキル(ジアルキルアミノ)(アルキルアミノ)アルコキシシラン、ビニル(ジアルキルアミノ)(アルキルアミノ)アルコキシシラン、アリル(ジアルキルアミノ)(アルキルアミノ)アルコキシシラン、アラルキル(ジアルキルアミノ)(アルキルアミノ)アルコキシシラン、ジアルキル(アルキルアミノ)アルコキシシラン等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
上記sが1〜4の有機ケイ素化合物として、好ましくは、エチル(t−ブチルアミノ)ジメトキシシラン、シクロヘキシル(シクロヘキシルアミノ)ジメトキシシラン、エチル(t-ブチルアミノ)ジメトキシシラン、ビス(シクロヘキシルアミノ)ジメトキシシラン、ビス(パーヒドロイソキノリノ)ジメトキシシラン、ビス(パーヒドロキノリノ)ジメトキシシラン、エチル(イソキノリノ)ジメトキシシラン、ジエチルアミノトリメトキシシラン、ジエチルアミノトリエトキシシラン等から選ばれる一種以上が挙げられ、特に好ましくは、ビス(パーヒドロイソキノリノ)ジメトキシシラン、ジエチルアミノトリメトキシシラン、またはジエチルアミノトリエトキシシランである。
上記外部電子供与性化合物(C)は、一種以上組み合わせて用いることができる。
本発明に係る重合体の製法1においては、本発明に係る固体触媒成分(A)に対し、不活性有機溶媒(Y)の存在下に有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)を接触させた後、オレフィン類の重合を行う。
上記不活性有機溶媒(Y)としては、鎖式飽和炭化水素および脂環式炭化水素から選ばれる一種以上を挙げることができる。
具体的には、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、1,2‐ジエチルシクロヘキサン、メチルシクロヘキセン、デカリン、ミネラルオイル等の飽和炭化水素化合物、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素化合物、オルトジクロルベンゼン、塩化メチレン、1,2−ジクロロベンゼン、四塩化炭素、ジクロルエタン等のハロゲン化炭化水素化合物等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
上記不活性有機溶媒(Y)としては、沸点が50〜200℃程度の、常温で液状の芳香族炭化水素化合物、具体的にはヘキサン、ヘプタン、オクタン、エチルシクロヘキサン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンから選ばれる一種以上が好ましい。
本発明に係る重合体の製法1においては、本発明に係る固体触媒成分(A)に対し、不活性有機溶媒(Y)存在下で有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)を接触させた後、オレフィン類の重合を行い、本発明に係る重合体の製法2においては、本発明に係る固体触媒成分(A)を、気体状のオレフィン類存在下で、有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)と接触させて、オレフィン類の重合を行う。
オレフィン類の重合は、オレフィン類の単独重合であってもよいし共重合であってもよく、ランダム共重合であってもよいしブロック共重合であってもよい。
本発明に係る重合体の製法1および製法2において、オレフィン類としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、ビニルシクロヘキサン等から選ばれる一種以上を挙げることができ、特にプロピレンが好適である。
オレフィン類の重合は共重合であってもよく、例えば、プロピレンと他のオレフィン類を共重合する場合、共重合されるオレフィンとしては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、ビニルシクロヘキサン等から選ばれる一種以上であり、とりわけ、エチレン、1−ブテンが好適である。
プロピレンと他のオレフィン類とを共重合させる場合、プロピレンと少量のエチレンをコモノマーとして1段で重合するランダム共重合と、第一段階(第一重合槽)でプロピレンの単独重合を行い、第二段階(第二重合槽)あるいはそれ以上の多段階(多段重合槽)でプロピレンとエチレンの共重合を行う、所謂プロピレン−エチレンブロック共重合を挙げることができる。
また、特にプロピレンの単独重合からブロック共重合に移行する際に、最終製品中のジェル生成を防止するために、アルコール類を重合系に添加してもよい。アルコール類の具体例としては、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等が挙げられ、使用量は、得られる触媒成分(A)中のチタン原子1モルに対し0.01〜10モルが好ましく、0.1〜2モルがより好ましい。
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、通常成分(B)は成分(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モルの範囲で使用される。成分(C)は成分(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0.1〜0.5モルの範囲で用いられる。
本発明に係る重合体の製法1においては、本発明に係る固体触媒成分(A)に対し、不活性有機溶媒(Y)の存在下に有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)を接触させた後、オレフィン類の重合を行い、本発明に係る重合体の製法2においては、本発明に係る固体触媒成分(A)を、気体状のオレフィン類の存在下に、有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)と接触させて、オレフィン類の重合を行う。
本発明に係る重合体の製法1および重合体の製法2において、各成分の接触順序は任意であるが、重合系内にまず有機アルミニウム化合物(B)を装入し、次いで、外部電子供与性化合物(C)を装入し、その後固体触媒成分(A)を接触させることが好ましい。
本発明に係る重合体の製法1および重合体の製法2においては、有機溶媒の存在下でも不存在下でも上記各成分の接触処理およびオレフィン類の重合反応を行うことができるが、本発明の重合体の製法1においては、少なくとも、不活性有機溶媒(Y)の存在下に各成分の接触処理および重合反応を行う。
プロピレン等のオレフィン類は、気体および液体のいずれの状態でも重合に供することができるが、本発明に係る重合体の製法2においては、少なくとも、気体状のオレフィン類の存在下に、オレフィン類の重合を行う。
本発明に係る重合体の製法1および重合体の製法2において、オレフィン類の重合温度は、室温以上200℃以下であることが好ましく、室温以上100℃以下であることがより好ましい。
本発明に係る重合体の製法1および重合体の製法2において、オレフィン類の重合圧力は、10MPa以下であることが好ましく、6MPa以下であることがより好ましい。
本発明に係る重合体の製法1および重合体の製法2において、オレフィン類は、連続重合法で重合してもよいし、バッチ式重合法で重合してもよい。さらに、重合反応を1段で行ってもよいし、2段以上の多段で行ってもよい。
さらに、本発明に係る重合体の製法1および重合体の製法2において、本発明に係る固体触媒成分(A)、有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)を含む重合触媒を用いてオレフィンを重合するにあたり(「本重合」ともいう)、触媒活性、立体規則性及び生成する粒子性状度等を一層改善させるために、本重合に先立ち予備重合を行ってもよい。
予備重合の際には、本重合と同様のオレフィン類あるいはスチレン等のモノマーを用いることができる。上記予備重合を行う場合、重合対象となるオレフィン類としても、本重合の際に用いるオレフィン類の一部であってもよいし全部であってもよい。
具体的には、オレフィン類の存在下に、本発明に係る固体触媒成分(A)、有機アルミニウム化合物(B)または外部電子供与性化合物(C)を接触させ、予備的に重合させることにより、本発明に係る固体触媒成分(A)1g当たり0.1〜100gのポリオレフィンを得た後、更に有機アルミニウム化合物(B)または外部電子供与性化合物(C)を接触させ触媒を形成して、本重合を行う。
予備重合を行うに際して、各成分及びモノマーの接触順序は任意であるが、予備重合系内にまず有機アルミニウム化合物(B)を装入し、次いで本発明に係る固体触媒成分(A)を接触させた後、プロピレン等の一種以上のオレフィン類を接触させる。予備重合温度は特に制限されないが、−10℃〜70℃が好ましく、0℃〜50℃がより好ましい。
本発明に係る重合体の製法1および重合体の製法2において、本発明に係る固体触媒成分(A)、有機アルミニウム化合物(B)または外部電子供与性化合物(C)を接触させ、本重合または予備重合等の重合反応を行う場合、雰囲気としては、不活性ガス雰囲気あるいはプロピレンなどの重合対象となるオレフィン類のガス雰囲気の何れであってもよい。
本発明に係る重合体の製法1および重合体の製法2においては、固体触媒成分として本発明に係る固体触媒成分(A)を用いることから、不活性雰囲気中で重合触媒を調製し、係る重合触媒を用いて重合処理した場合においても、電子供与体としてフタル酸エステルを含むものを用いた場合と同様の触媒活性を示し、立体規則性、嵩密度、水素レスポンス等に優れる重合体を製造することができるとともに、係るオレフィン類重合用固体触媒成分を用いて簡便かつ低コストにオレフィン類重合体を製造することができる。
また、本発明に係る重合体の製法1および重合体の製法2においては、固体触媒成分として本発明に係る固体触媒成分(A)を用いており、本発明に係る固体触媒成分(A)が所定量の電子供与性化合物(c)を含むものであることから、触媒製造後の減圧乾燥処理を省略しても、係る固体触媒成分を含む重合触媒が優れた触媒活性を示し、立体規則性、嵩密度、水素レスポンス等に優れた重合体を製造することができる。
本発明によれば、フタル酸エステル以外の電子供与性化合物を含み、不活性雰囲気中で重合触媒を調製した場合においても、重合時にフタル酸エステルを含むものを用いた場合と同様の触媒活性を示し、立体規則性、嵩密度等に優れる重合体を製造し得るオレフィン類重合用固体触媒成分を用いて簡便かつ低コストにオレフィン類重合体を製造する方法を提供することができる。
以下、本発明の実施例および比較例と対比しつつ具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例および比較例により制限されるものではない。
なお、以下の実施例および比較例において、触媒成分中または固体触媒成分中のチタン含有量は、JIS 8311−1997「チタン鉱石中のチタン定量方法」に記載の方法(酸化還元滴定)に準じて測定した値を意味する。
(実施例1)
<触媒成分の調製>
攪拌機を具備し、窒素ガスで充分に置換された、容量500mlの丸底フラスコに、ジエトキシマグネシウム20g及びトルエン60mlを装入し、懸濁状態とした。
次いで、該懸濁液を、攪拌機を具備し、窒素ガスで充分に置換された、容量500mlの丸底フラスコに予め装填されたトルエン50ml及び四塩化チタン40mlの溶液中に添加し懸濁液とした。次いで、該懸濁液を−6℃で1時間反応させた後、1−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジ−n−プロピル7.0mlを添加し、さらに100℃まで昇温した後、撹拌しながら2時間反応処理を行った。反応終了後、上澄みを抜き出し四塩化チタンを40ml追加し、さらに100℃で2時間反応させ、得られた反応生成物を100℃のトルエン150mlで4回洗浄し、さらに40℃のn−ヘプタン150mlで6回洗浄して触媒成分を得た。
固液分離後、得られた触媒成分中のチタン含有量を測定したところ2.9質量%であった。
<固体触媒成分の調製>
上記粒子状の触媒成分10gとビニルトリメチルシラン4.4mlを窒素雰囲気下、V形混合器(筒井理化学器械(株)製、Transparent Micro V-Mixer)に導入し、窒素雰囲気下、乾式状態において、23℃で5分間、30rpmにて回転混合して固体触媒成分(A1)を得た。このとき、触媒成分に含まれるチタン原子量に対するビニルシラン化合物量の比(ビニルシラン化合物量/触媒成分中に含まれるチタン原子量)は、モル比で5であった。
<重合触媒の形成および重合>
窒素ガスで完全に置換された内容積2.0リットルの撹拌機付オートクレーブに、トリエチルアルミニウム1.32mmol、ジイソプロピルジメトキシシラン(DIPDMS)0.13mmolおよび上記固体触媒成分(A1)をチタン原子として0.0026mmol装入し、窒素雰囲気下でそれぞれを接触させて重合用触媒を形成した。
その後、水素ガス1.5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、75℃で1時間重合反応を行った。このときの固体触媒成分1g当たりの重合活性、生成重合体中のp−キシレン可溶分(XS)の割合、生成重合体のメルトフローレイトの値(MFR)、生成した重合体の嵩密度(BD)を以下の方法で測定した。結果を表1に示す。
<固体触媒成分1g当たりの重合活性>
固体触媒成分1g当たりの重合活性については、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)
<重合体のキシレン可溶分(XS)の測定>
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、その質量を重合体(ポリプロピレン)に対する相対値(質量%)で求めた。
<重合体の溶融流れ性(MFR)>
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。
<重合体の嵩密度(BD)>
重合体の嵩密度(BD)は、JIS K6721に従って測定した。
(実施例2)
<触媒成分および固体触媒成分の調製>
1−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジ−n−プロピル7.0mlに代えて同モルの5−t−ブチル−1,2−フェニレンジエチルカーボネートを用いた以外 は、実施例1と同様にして、触媒成分および固体触媒成分(A2)を調製した。なお、得られた触媒成分中のチタン含有量を測定したところ2.8質量%であった。
<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)を用い、ジイソプロピルジメトキシシランに代えて、同モルのシクロヘキシルメチルジメトキシシラン(CMDMS)を用いた以外は、実施例1と同様にして重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例3)
<触媒成分および固体触媒成分の調製>
1−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジ−n−プロピル7.0mlに代えて同モルの2,3−ジイソプロピルコハク酸ジエチルを用いた以外は、実施例1と同様にして、触媒成分および固体触媒成分(A3)を調製した。得られた触媒成分中のチタン含有量を測定したところ3.2質量%であった。
<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)を用い、ジイソプロピルジメトキシシランに代えて、同モルのジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDMS)を用いた以外は、実施例1と同様にして重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例4)
<触媒成分の調製>
1−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジ−n−プロピル7.0mlに代えて同モルの3−エトキシ−2−t−ブチルプロピオン酸エチルを用いた以外は、実施例1と同様の条件で、触媒成分の調製を行った。得られた触媒成分中のチタン含有量を測定したところ2.7質量%であった。
<固体触媒成分の調製>
ビニルトリメチルシランに代えて同モルのジメチルジビニルシランを用いた以外は、実施例1と同様にして、固体触媒成分(A4)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(A4)を用いた以外は、実施例1と同様にして重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例5)
<触媒成分の調製>
1−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジ−n−プロピル7.0mlに代えて同モルの2−イソプロピル−2−イソペンチル−1,3−ジメトキシプロパンを用いた以外は、実施例1と同様に触媒成分を調製した。得られた触媒成分中のチタン含有量を測定したところ3.2質量%であった。
<固体触媒成分の調製>
ビニルトリメチルシランに代えてメチルトリビニルシランを用い、触媒成分に含まれるチタン原子量に対するビニルシラン化合物量の比をモル比で2に代えた以外は、実施例1と同様に固体触媒成分(A5)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(A5)を用い、ジイソプロピルジメトキシシランに代えて、同モルのシクロヘキシルメチルジメトキシシランを用いた以外は、実施例1と同様にして重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例6)
<触媒成分および固体触媒成分の調製>
触媒成分の調製時、1−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジ−n−プロピル7.0mlに代えて同モルの2−ベンジルオキシエチルフェニルカーボネートを用いた以外は、実施例1と同様にして触媒成分を調製後、実施例1と同様にして固体触媒成分(A6)を調製した。得られた固体触媒成分中のチタン含有量を測定したところ2.8質量%であった。
<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(A6)を用い、ジイソプロピルジメトキシシランに代えて、同モルのシクロヘキシルメチルジメトキシシラン(CMDMS)を用いた以外は、実施例1と同様にして重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例7)
トリメチルビニルシランの添加量を、触媒成分中に含まれるチタン原子量に対するビニルシラン化合物量の比(ビニルシラン化合物量/触媒成分中に含まれるチタン原子量)がモル比で1になるように変更した以外は、実施例6と同様にして触媒成分の調製、固体触媒成分の調製、重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例8)
トリメチルビニルシランの添加量を、固体成分中に含まれるチタン原子量に対するビニルシラン化合物量の比(ビニルシラン化合物量/触媒成分中に含まれるチタン原子量)がモル比で2になるように変更した以外は、実施例6と同様にして触媒成分の調製、固体触媒成分の調製、重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例9)
トリメチルビニルシランの添加量を、固体成分中に含まれるチタン原子量に対するビニルシラン化合物量の比(ビニルシラン化合物量/固体成分中に含まれるチタン原子量)がモル比で15になるように変更した以外は、実施例6と同様にして触媒成分の調製、固体触媒成分の調製、重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例1)
固体触媒成分の調製時にビニルトリメチルシランを用いなかった以外は、実施例1と同様の条件で、触媒成分の調製、固体触媒成分の調製、重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例2)
固体触媒成分の調製時にビニルトリメチルシランを用いなかった以外は、実施例2と同様の条件で、触媒成分の調製、固体触媒成分の調製、重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例3)
固体触媒成分の調製時にビニルトリメチルシランを用いなかった以外は、実施例3と同様の条件で、触媒成分の調製、固体触媒成分の調製、重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例4)
固体触媒成分の調製時にビニルトリメチルシランを用いなかった以外は、実施例4と同様の条件で、触媒成分の調製、固体触媒成分の調製、重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例5)
固体触媒成分の調製時にビニルトリメチルシランを用いなかった以外は、実施例5と同様の条件で、触媒成分の調製、固体触媒成分の調製、重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例6)
固体触媒成分の調製時にビニルトリメチルシランを用いなかった以外は、実施例6と同様の条件で、触媒成分の調製、固体触媒成分の調製、重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例7)
<触媒成分および固体触媒成分の調製>
触媒成分の調製時、1−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジ−n−プロピル7.0mlに代えて同モルのフタル酸ジ−n−ブチルを用い、また、固体触媒成分の調製時にビニルトリメチルシランを用いなかった以外は、実施例1と同様に触媒成分および固体触媒成分(A7)を調製した。得られた固体触媒成分中のチタン含有量を測定したところ2.4質量%であった。
<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(A7)を用い、ジイソプロピルジメトキシシランに代えて同モルのシクロヘキシルメチルジメトキシシランを用いた以外は、実施例1と同様の条件で、重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例8)
トリメチルビニルシランの添加量を、触媒成分中に含まれるチタン原子量に対するビニルシラン化合物量の比(ビニルシラン化合物量/触媒成分中に含まれるチタン原子量)がモル比で0.05になるように変更した以外は、実施例1と同様にして、触媒成分の調製、固体触媒成分の調製、重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例9)
トリメチルビニルシランの添加量を、触媒成分中に含まれるチタン原子量に対するビニルシラン化合物量の比(ビニルシラン化合物量/触媒成分中に含まれるチタン原子量)がモル比で30になるように変更した以外は、実施例3と同様にして、触媒成分の調製、固体触媒成分の調製、重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表2に示す。
(実施例10)
<触媒成分の調製>
攪拌機を具備し、窒素ガスで充分に置換された、容量500mlの丸底フラスコに、ジエトキシマグネシウム20g及びトルエン60mlを装入し、懸濁状態とした。次いで、該懸濁液を、攪拌機を具備し、窒素ガスで充分に置換された、容量500mlの丸底フラスコに予め装填されたトルエン50ml及び四塩化チタン40mlの溶液中に添加し懸濁液とした。次いで、該懸濁液を−6℃で1時間反応させた後、2−エトキシエチル−1−メチルカーボネート2.3mlと2−イソプロピル2−イソペンチル−1,3−ジメトキシプロパン0.9mlを添加し、さらに100℃まで昇温した後、撹拌しながら2時間反応処理を行った。反応終了後、上澄みを抜き出し、90℃のトルエン150mlで4回洗浄した。得られた反応生成物に四塩化チタン20mlおよびトルエン100mlを加えて、100℃まで昇温し、15分反応させる処理を4回行った後、40℃のn−ヘプタン150mlで6回洗浄して触媒成分を得た。
固液分離後、得られた触媒成分中のチタン含有量を測定したところ2.7質量%であった。
<固体触媒成分の調製>
粒子状の触媒成分10gとビニルトリメチルシラン4.4mlを窒素雰囲気下、V形混合器(筒井理化学器械(株)製、Transparent Micro V-Mixer)に導入し、窒素雰囲気下、乾式状態において、23℃で5分間、30rpmにて回転混合して固体触媒成分(A10)を得た。このとき、触媒成分に含まれるチタン原子量に対するビニルシラン化合物量の比(ビニルシラン化合物量/触媒成分中に含まれるチタン原子量)は、モル比で5であった。
<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)を用い、ジイソプロピルジメトキシシランに代えて、同モルのシクロヘキシルメチルジメトキシシランを用いた以外は、実施例1と同様にして重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を実施した。結果を表2に示す。
(実施例11)
トリメチルビニルシランの添加量を、触媒成分中に含まれるチタン原子量に対するビニルシラン化合物量の比(ビニルシラン化合物量/触媒成分中に含まれるチタン原子量)がモル比で10になるように変更した以外は、実施例10と同様にして、触媒成分の調製、固体触媒成分の調製、重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例12)
<触媒成分および固体触媒成分の調製>
ビニルトリメチルシランに代えて同モルのジクロロジビニルシランを用いた以外は、実施例10と同様にして触媒成分を調製し、次いで固体触媒成分(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)を用いた以外は、実施例10と同様にして重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例13)
<触媒成分および固体触媒成分の調製>
2−エトキシエチル−1−メチルカーボネート2.3mlに代えて同モルの2−エトキシエチル−1−エチルカーボネートを用いた以外は、実施例10と同様にして触媒成分を調製し、次いで固体触媒成分(A13)を調製した。得られた固体触媒成分中のチタン含有量を測定したところ2.6質量%であった。
<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(A13)を用い、トリメチルビニルシランの添加量を、触媒成分中に含まれるチタン原子量に対するビニルシラン化合物量の比(ビニルシラン化合物量/触媒成分中に含まれるチタン原子量)がモル比で0.5になるように変更した以外は、実施例10と同様にして重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例14)
<触媒成分および固体触媒成分の調製>
2−イソプロピル2−イソペンチル−1,3−ジメトキシプロパン0.9mlに代えて同モルの1−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジエチルを用いた以外は、実施例10と同様にして、触媒成分および固体触媒成分(A14)を調製した。得られた固体触媒成分中のチタン含有量を測定したところ1.6質量%であった。
<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(A14)を用い、ジイソプロピルジメトキシシランに代えて、同モルのジシクロペンチルジメトキシシランを用いた以外は、実施例10と同様にして重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例15)
<触媒成分および固体触媒成分の調製>
2−エトキシエチル−1−メチルカーボネート2.3mlに代えて同モルの2,3−ジイソプロピルコハク酸ジエチルを用いた以外は、実施例10と同様にして、触媒成分および固体触媒成分(A15)を調製した。得られた固体触媒成分中のチタン含有量を測定したところ3.0質量%であった。
<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(A15)を用い、ジイソプロピルジメトキシシランに代えて、同モルのジシクロペンチルジメトキシシランを用いた以外は、実施例10と同様にして重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例10)
固体触媒成分の調製時にビニルトリメチルシランを用いなかった以外は、実施例10と同様の条件で、触媒成分の調製、固体触媒成分の調製、重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例11)
固体触媒成分の調製時に、ビニルトリメチルシランに代えてトリエチルアルミニウム1.5mlを用いた以外は、実施例10と同様にして、触媒成分の調製、固体触媒成分の調製、重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例12)
固体触媒成分の調製時にビニルトリメチルシランを用いなかった以外は、実施例14と同様の条件で、触媒成分の調製、固体触媒成分の調製、重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例13)
固体触媒成分の調製時にビニルトリメチルシランを用いなかった以外は、実施例15と同様の条件で、触媒成分の調製、固体触媒成分の調製、重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表2に示す。
(実施例16)
<触媒成分の調製>
無水塩化マグネシウム75g、デカン375mlおよび2―エチルヘキシルアルコール300gを135℃で4時間加熱して均一溶液とした後、この溶液中に2−エトキシエチル−1−メチルカーボネート16.7mlを添加した。このようにして得られた均一溶液を室温に冷却した後、この均一溶液のうち113mlを−20℃に保持した四塩化チタン300ml中に45分間にわたって滴下装入した。滴下後、液の温度を4時間かけて110℃に昇温し、110℃に達したところで2−イソプロピル2−イソペンチル−1,3−ジメトキシプロパン1.6mlおよび2−エトキシエチル−1−メチルカーボネート0.9mlを添加した。さらに2時間上記の温度で攪拌した後、濾過し、固体部をデカンで洗浄することにより、触媒成分を得た。この触媒成分中のチタン含有量は、1.8質量%であった。
<固体触媒成分の調製、重合触媒の形成および重合>
得られた触媒成分を用いる以外は実施例1と同様にして固体触媒成分(A16)を調製し、次いで、固体触媒成分(A1)に代えて固体触媒成分(A16)を用い、ジイソプロピルジメトキシシランに代えて同モルのジシクロペンチルジメトキシシランを用いた以外は、実施例1と同様にして重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例14)
固体触媒成分の調製時にビニルトリメチルシランを用いなかった以外は、実施例16と同様の条件で、触媒成分の調製、固体触媒成分の調製、重合触媒の形成、重合および、得られた重合体の評価を行った。結果を表2に示す。
(実施例17)
<触媒成分の調製>
攪拌機を具備し、窒素ガスで充分に置換された、容量500mlの丸底フラスコに、ジエトキシマグネシウム20g及びトルエン60mlを装入し、懸濁状態とした。次いで、該懸濁液を、攪拌機を具備し、窒素ガスで充分に置換された、容量500mlの丸底フラスコに予め装填されたトルエン50ml及び四塩化チタン40mlの溶液中に添加し懸濁液とした。次いで、該懸濁液を−6℃で1時間反応させた後、2−エトキシエチル−1−メチルカーボネート2.3mlと2−イソプロピル2−イソペンチル−1,3−ジメトキシプロパン0.9mlを添加し、さらに100℃まで昇温した後、撹拌しながら2時間反応処理を行った。反応終了後、上澄みを抜き出し、90℃のトルエン150mlで4回洗浄した。得られた反応生成物に四塩化チタン20mlおよびトルエン100mlを加えて、100℃まで昇温し、15分反応させる処理を4回行った後、40℃のn−ヘプタン150mlで6回洗浄して触媒成分を得た。固液分離後、得られた触媒成分中のチタン含有量を測定したところ、2.7質量%であった。
<固体触媒成分の調製>
粒子状の触媒成分10gとビニルトリメチルシラン4.4mlを窒素雰囲気下、V形混合器(筒井理化学器械(株)製、Transparent Micro V-Mixer)に導入し、窒素雰囲気下、乾式状態において、23℃で5分間、30rpmにて回転混合して固体触媒成分(A17)を得た。
このとき、触媒成分に含まれるチタン原子量に対するビニルシラン化合物量の比(ビニルシラン化合物量/触媒成分中に含まれるチタン原子量)は、モル比で5であった。
<重合触媒の形成および重合>
窒素ガスで充分に置換された、容量100mlの丸底フラスコに、上記で得られた固体触媒成分(A17)10gおよび、ミネラルオイル(島貿易(株)製、ハイドロブライト380)23gを装入し、懸濁状態とした。
窒素ガスで完全に置換された内容積2.0リットルの撹拌機付オートクレーブに、n−ヘプタン7ml、トリエチルアルミニウム1.32mmolおよびシクロヘキシルメチルジメトキシシラン0.13mmolを装入した。次いで、上記懸濁状態の固体触媒成分(A17)を、チタン原子として0.0026mmol装入し、窒素雰囲気下、20℃で10分間接触させた後、洗浄処理を施すことなく重合触媒を形成した。
重合及び得られた重合体の評価は、実施例1と同様にして行った。結果を表1に示 す。
表1の結果から、実施例1〜実施例17で得られたオレフィン類重合用固体触媒成分は、マグネシウム化合物、チタンハロゲン化合物および電子供与性化合物としてフタル酸エステル構造を有さず特定の基から選ばれる一種以上の基を有する化合物を一種以上接触させて得られるパウダー状の固体成分から成る触媒成分に対し、触媒成分中に含まれるチタンハロゲン化合物(b)のチタン原子換算したモル量に対し、0.1〜15倍のモル量のビニルシラン化合物(d)を接触して得られたものであることにより、フタル酸エステル以外の電子供与性化合物を含み、さらに有機ケイ素化合物を含む場合において、不活性雰囲気中で重合触媒を調製した場合であっても、電子供与性化合物としてフタル酸エステルを含むものを用いた場合と同様の触媒活性を示し、立体規則性、嵩密度等に優れる重合体を製造し得るオレフィン類重合用固体触媒成分を提供することができるとともに、係るオレフィン類重合用固体触媒成分を用いて簡便かつ低コストにオレフィン類重合体を製造することができることが分かる。
一方、表1の結果から、比較例1〜比較例14で得られたオレフィン類重合用固体触媒成分は、ビニルシラン化合物(d)を接触することなく得られたものであったり、ビニルシラン化合物(d)の接触量が、触媒成分中に含まれるチタンハロゲン化合物(b)のチタン原子換算したモル量に対し、モル比で、0.1倍未満または15倍超であるために、窒素雰囲気等の不活性ガス雰囲気下で重合用触媒を形成させるとチタン活性点の被毒や過剰な保護により、重合用触媒が本来有する触媒性能を発揮できず、著しい活性低下が引き起こされることが分かる。
本発明によれば、フタル酸エステル以外の電子供与性化合物を含み、さらに有機ケイ素化合物を含む場合において、不活性雰囲気中で重合触媒を調製した場合であっても、重合処理時に優れた触媒活性を示し、立体規則性、嵩密度等に優れる重合体を製造し得るオレフィン類重合用固体触媒成分を提供するとともに、オレフィン類重合触媒の製造方法を提供し、さらにオレフィン類重合用固体触媒成分を用いて簡便かつ低コストにオレフィン類重合体を製造する方法を提供することができる。

Claims (9)

  1. マグネシウム化合物(a)、チタンハロゲン化合物(b)および電子供与性化合物(c)としてフタル酸エステル構造を有さずエステル基、カーボネート基およびエーテル基から選ばれる一種以上の基を有する化合物を一種以上接触させて得られるパウダー状の固体成分から成る触媒成分に対し、
    触媒成分中に含まれるチタンハロゲン化合物(b)のチタン原子換算したモル量に対し、0.1〜15倍のモル量のビニルシラン化合物(d)を接触してなる
    ことを特徴とするオレフィン類重合用固体触媒成分。
  2. 前記電子供与性化合物(c)がコハク酸エステル、マレイン酸エステル、シクロヘキセンカルボン酸エステル、エーテルカルボン酸エステル、ジカーボネート、エーテルカーボネートから選ばれる少なくとも一種である請求項1に記載のオレフィン重合用固体触媒成分。
  3. 前記ビニルシラン化合物(d)が下記一般式(I);
    (CH=CH−)SiR 4−p−q (I)
    (ここで、Rは水素原子または炭素数1〜20の炭化水素残基、Xはハロゲン原子、pは1〜4の数、qはp+q≦4を満たす数であり、R基が複数存在する場合、互いに同一であっても異なっていてもよく、Xが複数存在する場合、互いに同一であっても異なっていてもよい)
    で表わされる化合物である請求項1に記載のオレフィン類重合用固体触媒成分。
  4. 前記ビニルシラン化合物(d)が下記一般式(II);
    (CH=CH−)SiR (II)
    (ここで、R、RおよびRは、各々独立して、水素原子、炭素数1〜10の飽和炭化水素化合物、炭素数1〜10のハロゲン含有飽和炭化水素化合物、炭素数6〜20の芳香族炭化水素化合物、炭素数6〜20のハロゲン芳香族炭化水素化合物から選ばれる基であって、R、RおよびRは互いに同一であっても異なっていてもよい)
    で表わされる化合物である請求項1に記載のオレフィン類重合用固体触媒成分。
  5. 前記触媒成分と、ビニルシラン化合物(d)とを、有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)の非存在下、0〜80℃の温度で、1分以上接触させてなる請求項1に記載のオレフィン類重合用固体触媒成分。
  6. マグネシウム化合物(a)、チタンハロゲン化合物(b)および電子供与性化合物(c)としてフタル酸エステル構造を有さずエステル基、カーボネート基およびエーテル基から選ばれる一種以上の基を有する化合物を一種以上接触させてなるパウダー状の触媒成分と、
    該触媒成分中に含まれるチタンハロゲン化合物(b)のチタン原子換算したモル量に対し0.1〜15倍のモル量のビニルシラン化合物(d)とを、
    有機アルミニウム化合物および外部電子供与性化合物の非存在下に接触させ、
    次いで、不活性有機溶媒(Y)の存在下、有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)と接触させる
    ことを特徴とするオレフィン類重合触媒の製造方法。
  7. 請求項1〜請求項5のいずれかに記載のオレフィン類重合用固体触媒成分に対し、不活性有機溶媒(Y)の存在下に有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)を接触させた後、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。
  8. 前記不活性有機溶媒(Y)が鎖式飽和炭化水素および脂環式炭化水素から選ばれる一種以上である請求項7に記載のオレフィン類重合体の製造方法。
  9. 請求項1〜請求項5のいずれかに記載のオレフィン類重合用固体触媒成分を、気体状のオレフィン類の存在下に、有機アルミニウム化合物(B)および外部電子供与性化合物(C)と接触させる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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