RU2330862C2 - Latent metallocene catalytic systems for olephine polymerisation - Google Patents

Latent metallocene catalytic systems for olephine polymerisation Download PDF

Info

Publication number
RU2330862C2
RU2330862C2 RU2003119069/04A RU2003119069A RU2330862C2 RU 2330862 C2 RU2330862 C2 RU 2330862C2 RU 2003119069/04 A RU2003119069/04 A RU 2003119069/04A RU 2003119069 A RU2003119069 A RU 2003119069A RU 2330862 C2 RU2330862 C2 RU 2330862C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
metallocene
reactor
metal
polymerization
Prior art date
Application number
RU2003119069/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003119069A (en
Inventor
Брайан С. КИМБЕРЛИ (FR)
Брайан С. КИМБЕРЛИ
Original Assignee
ИНЕОС ЮЭсЭй ЭлЭлСи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ИНЕОС ЮЭсЭй ЭлЭлСи filed Critical ИНЕОС ЮЭсЭй ЭлЭлСи
Publication of RU2003119069A publication Critical patent/RU2003119069A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2330862C2 publication Critical patent/RU2330862C2/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584Recycling of catalysts

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention concerns metallocene catalytic systems for olephine polymerisation. It claims a method of temporal reversible passivation with further reactivation of active metallocene catalytic system. The catalytic system includes substrate coated with metallocene of 4 or 5 group metal and alumoxane co-catalyst with mol ratio of co-catalyst aluminum for metallocene metal of 50:1 to 2000:1. The method involves contacting of the catalytic system with an effective amount of passivator selected out of oxygen, metal alkoxides, simple ethers, cyclic ethers, alkylamines, cycloalkylamines, metal amides and morpholine; introduction of passivated metallocene catalytic system to a polymerisation reactor and further reactivation of the metallocene catalytic system in the reactor by contacting with metal alkylating reagent taken in the effective amount for monomer polymerisation catalyst activation in polymerisation environment. After passivation and further reactivation the catalytic system activity in polymerisation environment is reduced not more than by 50% of the catalytic system activity before contact with the passivator. Also the invention claims a method of C2-C14olephine polymerisation including stages (a) of temporary reversible passivation of active metallocene catalytic system.
EFFECT: reduction of the catalyst activity to the level sufficient for catalyst feeding to the reactor together with olephine monomer and for adequate dispersion of the catalyst in polymer layer in the reactor before the catalyst is reactivated.
6 cl, 7 ex, 2 tbl

Description

Предпосылки создания изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Данное изобретение относится к металлоценовым каталитическим системам для полимеризации олефинов. Более конкретно, это изобретение относится к способу временной и обратимой пассивации металлоценовых катализаторов с получением металлоценовых композиций, пригодных в качестве латентных катализаторов полимеризации олефинов.This invention relates to metallocene catalyst systems for the polymerization of olefins. More specifically, this invention relates to a method for the temporary and reversible passivation of metallocene catalysts to obtain metallocene compositions suitable as latent olefin polymerization catalysts.

Латентные катализаторы полимеризации олефинов согласно данному изобретению после активации пригодны для полимеризации алкенов, включая 1-олефины, такие как пропилен, в газофазном реакторе.Latent olefin polymerization catalysts according to this invention, after activation, are suitable for the polymerization of alkenes, including 1-olefins, such as propylene, in a gas phase reactor.

Технология производства полипропилена (ПП) развивалась в сторону усовершенствования катализаторов от сложных процессов в суспензии с использованием инертного углеводородного разбавителя к более простым процессам в массе с использованием жидкого разбавителя пропилена и к еще более простым процессам в газовой фазе.The production technology of polypropylene (PP) has evolved towards the improvement of catalysts from complex processes in suspension using an inert hydrocarbon diluent to simpler processes in bulk using a liquid propylene diluent and to even simpler processes in the gas phase.

Процессы, протекающие в газофазном реакторе, широко известны и хорошо описаны в уровне техники, включая способы, осуществляемые в непрерывно перемешиваемом реакторе и в псевдоожиженном слое. Примеры таких реакторов описаны в патентах США 3957448, 3965083, 3971786, 3970611, 4129701, 4101289, 3652527 и 4003712. Типичные системы реакторов газофазной полимеризации олефинов включают, по меньшей мере, один реакционный сосуд, в который могут добавляться олефиновый мономер и компоненты катализатора и в котором содержится перемешиваемый слой частиц полимера. Обычно компоненты катализатора добавляют вместе или раздельно через один или несколько каналов с регулировочными клапанами в один или в первый, если их несколько, реактор. Олефиновый мономер может быть введен в реактор через систему рецикла газа, в которой не прореагировавший мономер, удаляемый как отходящий газ, и новая порция исходного мономера смешиваются и впрыскиваются в реакционный сосуд. Полимеризацию осуществляют в условиях, исключающих наличие кислорода, воды и других веществ, действующих как яды для катализаторов. Молекулярные веса полимеров регулируются при помощи добавок, таких как водород, методами, хорошо известными специалистам.Processes in a gas phase reactor are widely known and well described in the art, including methods carried out in a continuously stirred reactor and in a fluidized bed. Examples of such reactors are described in US patents 3957448, 3965083, 3971786, 3970611, 4129701, 4101289, 3652527 and 4003712. Typical olefin gas phase polymerization reactor systems include at least one reaction vessel into which olefin monomer and catalyst components can be added and in which contains a mixed layer of polymer particles. Typically, the catalyst components are added together or separately through one or more channels with control valves in one or in the first, if several, reactor. The olefin monomer can be introduced into the reactor through a gas recycling system in which the unreacted monomer removed as off-gas and a new portion of the starting monomer are mixed and injected into the reaction vessel. The polymerization is carried out under conditions that exclude the presence of oxygen, water and other substances that act as poisons for the catalysts. The molecular weights of the polymers are regulated by additives, such as hydrogen, by methods well known in the art.

Газофазный способ Amoco в общем можно охарактеризовать как процесс, осуществляемый с применением двух горизонтальных содержащих перемешиваемый слой газофазных реакторов с последовательным включением. Реакторы с пробковым режимом используют систему блокировки, отделяющую реактор для гомополимера первой стадии от реактора для сополимера второй стадии. Этот способ обеспечивает присущее ему короткое время пребывания в сочетании с оптимизированным перемешиванием, минимальными отклонениями температуры и приводит к более однородной консистенции продукта. Способ Amoco описан в общем в «Polypropylene Handbook», p.p.297-298 Hanser Publications, NY (1996) и более подробно описан в патенте США 3957448 и работе «Simplified Gas-Phase Polypropylene Process Technology», представленной в Petrochemical Review March, 1993.The Amoco gas phase process can generally be described as a process carried out using two horizontal sequentially coupled gas phase bed reactors. Plug reactors use a blocking system that separates the first stage homopolymer reactor from the second stage copolymer reactor. This method provides its inherent short residence time in combination with optimized mixing, minimal temperature deviations and leads to a more uniform product consistency. The Amoco process is described generally in the Polypropylene Handbook, p.p. 297-298 of Hanser Publications, NY (1996) and is described in more detail in US Pat. No. 3,957,448 and Simplified Gas-Phase Polypropylene Process Technology, presented in Petrochemical Review March, 1993.

Модифицированные каучуком полипропиленовые полимеры получают в промышленном масштабе большей частью смешением полученных в отдельности гомополимера и сополимера на стадии смешения. Процессы, протекающие в реакторах, когда гомополимер, образовавшийся из первого мономера в первом реакторе, затем реагирует со вторым мономером во втором реакторе, также раскрыты и описаны в уровне техники. Процессы в газофазных реакторах, такие как описанные в источнике Hydrocarbon Processing, 74, p.p.140-142, пригодны для производства ударопрочных ПП полимеров. Двухстадийный горизонтальный газофазный реактор, описанный в источнике Polyolefins VI SPE RETEC, Houston, TX (1991), р.68, использовали также для получения ударопрочного полипропилена. Способы получения сополиолефинов описаны также в Petrochemical Review March, 1993, в патенте США 3957448 и в Chemical Engineering Science, vol.47, 9-11 (1992), p.p.2591-2596.Rubber-modified polypropylene polymers are produced on an industrial scale for the most part by mixing separately obtained homopolymer and copolymer at the mixing stage. Processes in reactors when the homopolymer formed from the first monomer in the first reactor then reacts with the second monomer in the second reactor are also disclosed and described in the prior art. Processes in gas phase reactors, such as those described in Hydrocarbon Processing, 74, p.p. 140-142, are suitable for the production of impact-resistant PP polymers. The two-stage horizontal gas phase reactor described in Polyolefins VI SPE RETEC, Houston, TX (1991), p. 68, was also used to produce high impact polypropylene. Methods for producing copolyolefins are also described in Petrochemical Review March, 1993, in US Pat. No. 3,957,448 and in Chemical Engineering Science, vol. 47, 9-11 (1992), p.p.2591-2596.

Катализаторы полимеризации, обычно применяемые при осуществлении этих способов, обычно являлись катализаторами типа Циглера-Натта. Например, газофазный способ Amoco, как описано в уровне техники, использует четвертое поколение катализаторов на подложке, состоящих из трех компонентов: патентованного твердого CD катализатора, активатора триалкилалюминия или сокатализатора и модификатора или донора. По отдельности компоненты катализатора неактивны. Следовательно, CD катализатор и активатор можно суспендировать в пропилене и подавать в реактор в виде отдельных потоков без инициирования образования полимера в линиях подачи исходных веществ.The polymerization catalysts commonly used in carrying out these methods were typically Ziegler-Natta type catalysts. For example, the Amoco gas phase process, as described in the prior art, uses the fourth generation of supported catalysts consisting of three components: a patented solid CD catalyst, an aluminum trialkyl activator or cocatalyst, and a modifier or donor. Separately, the components of the catalyst are inactive. Therefore, the CD catalyst and activator can be suspended in propylene and fed to the reactor as separate streams without initiating polymer formation in the feed lines of the starting materials.

Недавно была разработана технология получения катализаторов, основанных на металлоценовых соединениях, называемых шестым поколением катализаторов в Е.Albizzati et al. в «Polypropylene Handbook». Металлоценовые катализаторы, описываемые чаще как металлоцены 4 или 5 Группы, представляют собой растворимые органические комплексы, которые образуются по реакции бисциклопентадиенильных комплексов переходных металлов (металлоценов) с катализатором, обычно соединением алюминия. Большинство металлоценовых катализаторов, используемых для полимеризации пропилена, получают на основе циркония, и наиболее широко распространенным сокатализатором является метилалюмоксан (МАО), получаемый на основе триметилалюминия (ТМА). Другие металлоценовые каталитические системы, описанные в уровне техники, включают комбинации диалкилметаллоценов с соединениями бора и дополнительно соединения триалкилалюминия.Recently, a technology has been developed for the preparation of catalysts based on metallocene compounds, referred to as the sixth generation of catalysts in E. Albizzati et al. in the Polypropylene Handbook. Metallocene catalysts, more commonly described as Group 4 or 5 metallocenes, are soluble organic complexes that are formed by the reaction of biscyclopentadienyl transition metal complexes (metallocenes) with a catalyst, usually an aluminum compound. Most metallocene catalysts used for the polymerization of propylene are obtained on the basis of zirconium, and the most widely used cocatalyst is methylaluminoxane (MAO), obtained on the basis of trimethylaluminum (TMA). Other metallocene catalyst systems described in the prior art include combinations of dialkylmetallocenes with boron compounds and optionally aluminum trialkyl compounds.

Известны также каталитические системы на основе металлоценов на носителях, описанные как очень активные каталитические системы на основе металлоценов, иммобилизованных на носителе с частицами, имеющими узкое распределение по размерам, таком как тонкодисперсные двуокись кремния, окись алюминия, MgCl2, цеолит и т.п. Из уровня техники широко известны способы полимеризации в растворе и в массе этилена и пропилена с применением катализаторов на основе металлоценов на носителе.Supported metallocene based catalyst systems are also known, described as highly active supported metallocene based catalyst systems immobilized on a carrier with particles having a narrow size distribution such as finely divided silica, alumina, MgCl 2 , zeolite, and the like. The prior art methods of polymerization in solution and in the mass of ethylene and propylene using supported catalysts based on metallocenes are widely known.

Металлоценовые катализаторы сложно использовать непосредственно в обычных способах полимеризации и особенно в газофазных процессах, когда каталитическая система будет диспергирована в углеводороде или в мономере и дозирована в реактор через питающие линии. Металлоценовые катализаторы на носителях обладают оптимальной активностью, если они предварительно активированы, а именно соединены с сокатализатором до подачи в реактор. Диспергирование таких катализаторов в потоке олефинового мономера для непосредственной подачи в систему реакторов приводит к образованию полимера и вызывает интенсивное закупоривание питающих линий. Более того, полимеризация происходит до того, как каталитическая система полностью и равномерно диспергируется в слое полимера в реакторе, что приводит к возникновению очень активных участков, которые промотируют образование комков и плакирование. Реактор быстро засоряется, выход в расчете на катализатор снижается и требуются частые остановки для чистки реактора.Metallocene catalysts are difficult to use directly in conventional polymerization processes, and especially in gas phase processes, when the catalyst system is dispersed in a hydrocarbon or in a monomer and dosed to the reactor through feed lines. Supported metallocene catalysts have optimal activity if they are preactivated, namely, they are connected to the cocatalyst before being fed to the reactor. Dispersion of such catalysts in an olefin monomer stream for direct feed into the system of reactors leads to the formation of polymer and causes intense blockage of the feed lines. Moreover, polymerization occurs before the catalyst system is completely and uniformly dispersed in the polymer layer in the reactor, which leads to the appearance of very active sites that promote lump formation and cladding. The reactor quickly becomes clogged, the yield per catalyst decreases, and frequent shutdowns are required to clean the reactor.

В качестве разбавителей и носителей для использования вместе с катализаторами Циглера-Натта использовали инертные газы, углеводороды и т.п. Эти способы были довольно успешными при применении растворимых металлоценовых катализаторов в системах полимеризации в растворе и в массе. При осуществлении газофазных процессов с применением реактора с непрерывным перемешиванием и псевдоожиженного слоя использование таких разбавителей и носителей для подачи металлоценовых каталитических систем на носителе в реактор в потоке олефина в общем не было успешным. Хотя можно решить проблему закупоривания путем диспергирования катализатора на носителе в инертном углеводороде, таком как пропан, и раздельного дозирования смеси в реактор, вызывает затруднение достаточно быстрое адекватное диспергирование катализатора в слое полимера в реакторе для того, чтобы избежать образования комков и жгутов.Inert gases, hydrocarbons, and the like were used as diluents and carriers for use with Ziegler-Natta catalysts. These methods have been quite successful with the use of soluble metallocene catalysts in solution and bulk polymerization systems. When carrying out gas-phase processes using a continuous mixing reactor and a fluidized bed, the use of such diluents and carriers for supplying supported metallocene catalyst systems to the reactor in an olefin stream was not generally successful. Although it is possible to solve the clogging problem by dispersing the supported catalyst in an inert hydrocarbon such as propane and separately dispensing the mixture into the reactor, it is difficult to adequately quickly disperse the catalyst in the polymer layer in the reactor in order to avoid the formation of lumps and bundles.

Описано также временное уменьшение активности металлоценовых катализаторов. Например, было описано как метод регулирования добавление в реактор во время полимеризации диалкилборана или диалклалюминия для временного снижения активности металлоценовых катализаторов. Однако при такой обработке активность катализатора снижается только частично. Катализаторы, непосредственно обработанные диалкилбораном или диалклалюминием, сохраняют достаточную активность и инициируют полимеризацию при диспергировании в потоке исходного мономера. Более того, период регенерации является очень коротким, слишком коротким для того, чтобы каталитическая система могла быть адекватно диспергирована в перемешиваемом слое газофазного реактора, прежде чем регенерируется катализатор и начнется полимеризация.A temporary decrease in the activity of metallocene catalysts is also described. For example, it was described as a control method the addition of dialkylborane or dialkaluminium to the reactor during the polymerization to temporarily reduce the activity of metallocene catalysts. However, with this treatment, the activity of the catalyst is only partially reduced. Catalysts directly treated with dialkyl borane or dialkaluminium retain sufficient activity and initiate polymerization when dispersed in the feed of the starting monomer. Moreover, the regeneration period is very short, too short for the catalyst system to be adequately dispersed in the stirred bed of the gas phase reactor before the catalyst is regenerated and polymerization begins.

Известно, что металлоценовые катализаторы дезактивируются кислотами Льюиса. Реактивация обработанного кислотой Льюиса катализатора после того, как он был диспергирован в реакторе требует добавления избытка МАО, который плохо диспергируется из-за его низкой летучести. Описано также, что для того, чтобы избежать комкования и образования полимера на стенках при суспензионной полимеризации полимеров и сополимеров этилена, можно раздельно добавлять алкил щелочного металла или алкил щелочно-земельного металла и полностью активный металлоценовый катализатор на носителе в реактор перед контактированием с мономером. В уровне техники описано также применение оснований Льюиса для замедления или обрыва катализированной металлоценами полимеризации, как средство для регулирования процесса. Возобновление полимеризации, сопровождаемое добавлением избытка МАО, может потребовать добавления такого же количества МАО, которое использовали при первоначальном приготовлении катализатора. Вследствие низкой летучести равномерное диспергирование МАО в слое реактора затруднено и активность полимеризации после возобновления может значительно снизиться. Более того, многие основания Льюиса являются необратимыми ядами для катализаторов. В ходе непрерывного процесса такие яды будут с течением времени аккумулироваться в реакторе, что потребует прекращения процесса и чистки реактора.It is known that metallocene catalysts are deactivated by Lewis acids. Reactivation of a Lewis acid-treated catalyst after it has been dispersed in a reactor requires the addition of an excess of MAO, which is poorly dispersed due to its low volatility. It is also described that in order to avoid clumping and formation of a polymer on the walls during suspension polymerization of ethylene polymers and copolymers, it is possible to separately add an alkali metal alkyl or alkaline earth metal alkyl and a fully active supported metallocene catalyst in the reactor before contacting with the monomer. The prior art also describes the use of Lewis bases to slow or break metallocene-catalyzed polymerization as a means for controlling the process. The resumption of polymerization, accompanied by the addition of excess MAO, may require the addition of the same amount of MAO as was used in the initial preparation of the catalyst. Due to the low volatility, uniform dispersion of MAO in the reactor bed is difficult and the polymerization activity after renewal can be significantly reduced. Moreover, many Lewis bases are irreversible poisons for catalysts. During the continuous process, such poisons will accumulate over time in the reactor, which will require termination of the process and cleaning of the reactor.

Таким образом, пока не существует способа временного и обратимого пассивирования металлоценовых катализаторов, при котором активность катализатора снижается до уровня, который позволит подавать катализатор в реактор в контакте с олефиновьм мономером и адекватно диспергировать катализатор в слое полимера в реакторе до реактивации катализатора.Thus, there is still no way to temporarily and reversibly passivate metallocene catalysts, in which the activity of the catalyst decreases to a level that will allow the catalyst to be fed into the reactor in contact with the olefin monomer and adequately disperse the catalyst in the polymer layer in the reactor until the catalyst is reactivated.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Данное изобретение относится к способу временного и обратимого пассивирования металлоценовых катализаторов, при этом полностью активные металлоценовые катализаторы могут быть временно и обратимо пассивированы путем контактирования с эффективным количеством пассивирующего соединения.This invention relates to a method for temporarily and reversibly passivating metallocene catalysts, wherein fully active metallocene catalysts can be temporarily and reversibly passivated by contacting with an effective amount of a passivating compound.

Временно и обратимо пассивированные металлоценовые катализаторы по изобретению, далее характеризуемые как латентные катализаторы полимеризации олефинов, обладают значительно меньшей активностью при полимеризации олефинов, следовательно, латентный катализатор может быть диспергирован в олефиновом мономере, таком как пропилен, затем направлен в реактор и диспергирован в слое полимера в реакторе без значительной полимеризации мономера. Предпочтительно, чтобы латентный катализатор оставался неактивным как катализатор полимеризации олефинов в условиях работы реактора, пока он не будет активирован вновь, например, при контактировании с эффективным количеством активатора на последующей стадии реакции.The temporarily and reversibly passivated metallocene catalysts of the invention, further characterized as latent olefin polymerization catalysts, have significantly lower activity in the polymerization of olefins, therefore, the latent catalyst can be dispersed in an olefin monomer such as propylene, then sent to the reactor and dispersed in the polymer layer in reactor without significant polymerization of the monomer. Preferably, the latent catalyst remains inactive as a catalyst for the polymerization of olefins under reactor operating conditions until it is reactivated again, for example, by contacting with an effective amount of activator in a subsequent reaction step.

Далее данное изобретение будет описано и охарактеризовано как относящееся к газофазному процессу полимеризации олефинов, включающему обратимое пассивирование обычного металлоценового катализатора с получением латентного катализатора, подачу латентного катализатора в реактор, возможно, в контакте с мономером, последующее реактивирование катализатора и осуществление полимеризации.The invention will now be described and described as related to a gas phase olefin polymerization process, including reversible passivation of a conventional metallocene catalyst to produce a latent catalyst, feeding the latent catalyst to the reactor, possibly in contact with the monomer, subsequent reactivation of the catalyst and polymerization.

Описание предпочтительных вариантовDescription of Preferred Options

Металлоценовые каталитические системы, пригодные для осуществления изобретения, называемые также в уровне техники металлоценовыми катализаторами и металлоценовыми каталитическими комплексами, включают металлоцены, выбранные из металлоценов 4 Группы и 5 Группы (номенклатура ИЮПАК), и подходящий сокатализатор, предпочтительно алюмоксановый сокатализатор, такой как метилалюмоксан (МАО).Metallocene catalyst systems suitable for carrying out the invention, also referred to in the prior art as metallocene catalysts and metallocene catalyst complexes, include metallocenes selected from Group 4 and Group 5 metallocenes (IUPAC nomenclature), and a suitable cocatalyst, preferably an alumoxane cocatalyst, such as methylaluminoxane (MAO )

В уровне техники описано большое число металлоценов, пригодных для получения металлоценовых каталитических систем, включая соединения титана, циркония, гафния, ванадия, ниобия и тантала. Примерами таких комплексов являются:The prior art describes a large number of metallocenes suitable for producing metallocene catalyst systems, including compounds of titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium and tantalum. Examples of such complexes are:

диметилсилил-бис-(2-метил-4,5-бензо[е]инденил)циркония дихлорид;dimethylsilyl bis- (2-methyl-4,5-benzo [e] indenyl) zirconium dichloride;

диметилсиландиил-бис-(3-трет.бутил-5-метилциклопентадиенил)циркония дихлорид;dimethylsilanediyl bis- (3-tert-butyl-5-methylcyclopentadienyl) zirconium dichloride;

диэтилсиландиил-бис-(3-трет.бутил-5-метилциклопентадиенил)циркония дихлорид;diethylsilanediyl bis- (3-tert-butyl-5-methylcyclopentadienyl) zirconium dichloride;

метилэтилсиландиил-бис-(3-трет.бутил-5-метилциклопентадиенил)циркония дихлорид;methylethylsilanediyl-bis- (3-tert-butyl-5-methylcyclopentadienyl) zirconium dichloride;

диметилсиландиил-бис-(3-трет.бутил-5-этилциклопентадиенил)циркония дихлорид;dimethylsilanediyl-bis- (3-tert-butyl-5-ethylcyclopentadienyl) zirconium dichloride;

диметилсиландиил-бис-(3-трет.бутил-5-метилциклопентадиенил)диметил-цирконий;dimethylsilanediyl bis- (3-tert-butyl-5-methylcyclopentadienyl) dimethyl zirconium;

диметилсиландиил-бис-(2-метилинденил)циркония дихлорид;dimethylsilanediyl bis- (2-methylindenyl) zirconium dichloride;

диэтилсиландиил-бис-(2-метилинденил)циркония дихлорид;diethylsilanediyl bis- (2-methylindenyl) zirconium dichloride;

диметилсиландиил-бис-(2-этилинденил)циркония дихлорид;dimethylsilanediyl bis- (2-ethylindenyl) zirconium dichloride;

диметилсиландиил-бис-(2-изопропилинденил)циркония дихлорид;dimethylsilanediyl bis- (2-isopropylindenyl) zirconium dichloride;

диметилсиландиил-бис-(2-трет.бутилинденил)циркония дихлорид;dimethylsilanediyl bis- (2-tert. butylindenyl) zirconium dichloride;

диэтилсиландиил-бис-(2-метилинденил)циркония дибромид;diethylsilanediyl bis- (2-methylindenyl) zirconium dibromide;

диметилсульфид-бис-(2-метилинденил)циркония дихлорид;dimethyl sulfide bis- (2-methylindenyl) zirconium dichloride;

диметилсиландиил-бис-(2-метил-5-метилциклопентадиенил)циркония дихлорид;dimethylsilanediyl bis- (2-methyl-5-methylcyclopentadienyl) zirconium dichloride;

диметилсиландиил-бис-(2-метил-5-этилциклопентадиенил)циркония дихлорид;dimethylsilanediyl bis- (2-methyl-5-ethylcyclopentadienyl) zirconium dichloride;

диметилсиландиил-бис-(2-этил-5-изопропилциклопентадиенил)циркония дихлорид;dimethylsilanediyl bis- (2-ethyl-5-isopropylcyclopentadienyl) zirconium dichloride;

диметилсиландиил-бис-(2-метилинденил)циркония дихлорид;dimethylsilanediyl bis- (2-methylindenyl) zirconium dichloride;

диметилсиландиил-бис-(2-метилбензинденил)циркония дихлорид;dimethylsilanediyl bis- (2-methylbenzindenyl) zirconium dichloride;

диметилсиландиил-бис-(2-метилинденил)гафния дихлорид;dimethylsilanediyl bis- (2-methylindenyl) hafnium dichloride;

диметилсилил-бис-(2-метил-4-фенилинденил)циркония дихлорид;dimethylsilyl bis- (2-methyl-4-phenylindenyl) zirconium dichloride;

диметилсилил-бис-(2-этил-4-фенилинденил)циркония дихлорид;dimethylsilyl bis- (2-ethyl-4-phenylindenyl) zirconium dichloride;

диметилсилил-бис-(2-метил-4-нафтилинденил)циркония дихлорид;dimethylsilyl bis- (2-methyl-4-naphthylindenyl) zirconium dichloride;

диметилсилил-бис-(2-этил-4-фенилинденил)циркония дихлорид;dimethylsilyl bis- (2-ethyl-4-phenylindenyl) zirconium dichloride;

диметилсилил-бис-(2-метил-4-изопропилинденил)циркония дихлорид;dimethylsilyl bis- (2-methyl-4-isopropylindenyl) zirconium dichloride;

диметилсилил-бис-(2-этил-4-изопропилинденил)циркония дихлорид иdimethylsilyl bis- (2-ethyl-4-isopropylindenyl) zirconium dichloride and

изопропилиден-(3-трет.бутил-циклопентадиенил)(флуоренил)циркония дихлорид.isopropylidene- (3-tert-butyl-cyclopentadienyl) (fluorenyl) zirconium dichloride.

Было установлено, что металлоцены на основе циркония особенно пригодны при создании каталитических систем для полимеризации пропилена.It was found that zirconium-based metallocenes are especially suitable for creating catalytic systems for the polymerization of propylene.

Металлоценовые каталитические системы содержат также сокатализатор. Особенно подходящими являются алюмоксановые соединения, более часто называемые поли(гидрокарбилалюминийоксид). Алюмоксаны хорошо известны в уровне техники и могут быть получены взаимодействием воды с алкилалюминием. Обычно при получении алюмоксанов из, например, триметилалюминия и воды получают смесь линейных и циклических соединений.Metallocene catalyst systems also contain cocatalyst. Particularly suitable are aluminoxane compounds, more commonly referred to as poly (hydrocarbylaluminium oxide). Alumoxanes are well known in the art and can be prepared by reacting water with an aluminum alkyl. Typically, upon receipt of aluminoxanes from, for example, trimethylaluminum and water, a mixture of linear and cyclic compounds is obtained.

Алюмоксаны могут быть получены различными способами. Например, алкилалюминий может быть обработан водой в виде влажного растворителя. Кроме того, алкилалюминий, например триметилалюминий, можно привести в контакт с гидратом соли, например гидратом сульфата железа, например, при обработке разбавленного раствора триметилалюминия в толуоле суспензией гептагидрата сульфата железа. Можно также получать метилалюмоксаны реакцией тетраалкилдиалюмоксана, содержащего С2-алкильные группы или алкильные группы с большим числом атомов углерода, с триметилалюминием, используя триметилалюминий в количестве, меньшем стехиометрического избытка.Alumoxanes can be obtained in various ways. For example, aluminum alkyl may be treated with water as a wet solvent. In addition, alkylaluminum, for example trimethylaluminum, can be brought into contact with a salt hydrate, for example iron sulfate hydrate, for example, by treating a dilute solution of trimethylaluminum in toluene with a suspension of iron sulfate heptahydrate. Methylaluminoxanes can also be prepared by reacting tetraalkyldiallyumoxane containing C 2 -alkyl groups or alkyl groups with a large number of carbon atoms with trimethylaluminium using trimethylaluminum in an amount less than a stoichiometric excess.

Получение метилалюмоксанов можно также осуществить путем реакции триалкилалюминия или тетраалкилдиалюмоксана, содержащего С2-алкильные группы или алкильные группы с большим числом атомов углерода, с водой с образованием полиалкилалюмоксана, который затем реагирует с триметилалюминием. Синтез, метилалюмоксанов, известных также как модифицированные алюмоксаны, путем реакции полиалкилалюмоксана, содержащего С2-алкилъные группы или алкильные группы, содержащие большее число атомов углерода, с триметилалюминием и затем с водой описан, например, в патенте США 5041584. Подходящие алюмоксаны могут быть получены из коммерческих источников, включая Albemarle Corporation и Akzo-Nobel.The preparation of methylaluminoxanes can also be carried out by reacting a trialkylaluminum or tetraalkyldiallyumoxane containing C 2 -alkyl groups or alkyl groups with a large number of carbon atoms with water to form polyalkylaluminoxane, which then reacts with trimethylaluminum. The synthesis of methylaluminoxanes, also known as modified aluminoxanes, by reacting a polyalkylaluminoxane containing C 2 -alkyl groups or alkyl groups containing a greater number of carbon atoms with trimethylaluminium and then with water is described, for example, in US Pat. No. 5,041,584. Suitable aluminoxanes can be prepared from commercial sources, including Albemarle Corporation and Akzo-Nobel.

Подходящие способы сочетания металлоцена и сокатализатора с получением металлоценовых каталитических систем, используемые в практике данного изобретения, хорошо известны и описаны в уровне техники. Количество алюмоксана и металлоцена, обычно применяемое в процессе приготовления каталитически активного продукта, может меняться в широких пределах. Мольное отношение атомов алюминия, содержащихся в алюмоксане, к атомам металла, содержащихся в металлоцене, обычно находится в пределах от примерно 2:1 до примерно 100000:1, предпочтительно в пределах от примерно 10:1 до примерно 10000:1, и еще более предпочтительно в пределах от примерно 50:1 до примерно 2 000:1.Suitable methods for combining the metallocene and cocatalyst to produce the metallocene catalyst systems used in the practice of this invention are well known and described in the art. The amounts of alumoxane and metallocene commonly used in the preparation of a catalytically active product can vary widely. The molar ratio of aluminum atoms contained in aluminoxane to metal atoms contained in the metallocene is usually in the range of from about 2: 1 to about 100,000: 1, preferably in the range of from about 10: 1 to about 10,000: 1, and even more preferably ranging from about 50: 1 to about 2,000: 1.

Продукты реакции металлоцена и алюмоксана обычно представляют собой твердые вещества, которые могут быть выделены хорошо известными методами. Например, при получении в среде алифатических растворителей твердый продукт отделяется и может быть выделен из жидкости фильтрованием под вакуумом или декантацией; при получении в среде ароматических растворителей продукты реакции могут быть осаждены при помощи смешивающегося со средой нерастворителя и затем собраны или выделены путем выпаривания растворителя. Выделенный каталитически активный твердый продукт затем может быть высушен в токе чистого сухого азота или другого инертного газа, под вакуумом или любым другим известным методом.The reaction products of metallocene and aluminoxane are usually solids that can be isolated by well-known methods. For example, upon receipt of aliphatic solvents in the medium, the solid product is separated and can be isolated from the liquid by filtration under vacuum or decantation; upon receipt of aromatic solvents in the medium, the reaction products can be precipitated with a miscible solvent and then collected or isolated by evaporation of the solvent. The isolated catalytically active solid product can then be dried in a stream of pure dry nitrogen or other inert gas, under vacuum, or by any other known method.

Металлоценовая каталитическая система может применяться сама по себе при полимеризации олефинов в качестве растворимого катализатора или же ее можно наносить на подходящий носитель, такой как, например, тонкодисперсная двуокись кремния, окись алюминия, MgCl2, цеолит, слоистые глины, мезопористые молекулярные сита или т.п. Для этой цели могут быть также использованы полимерные субстраты в виде частиц, например тонкодисперсный полиолефин. Частицы носителя предпочтительно имеют диаметр в пределах от 1 до 300 мкм и более предпочтительно от 20 до 70 мкм. Носители могут применяться непосредственно или же их применяют предварительно обработанными МАО до нанесения металлоценового компонента, в уровне техники описаны для использования в металлоценовых каталитических системах для полимеризации пропилена носители МАО/двуокись кремния. Препаративные методы получения полностью активных металлоценовых каталитических систем на носителе, пригодных для использования согласно данному изобретению, описаны в уровне техники, включая ЕР 567952, ЕР 578838 и в ЕР 810233. Различные субстраты, пригодные для применения в практике осуществления данного изобретения, включая МАО/двуокись кремния, доступны из коммерческих источников, таких как, например, в Witco Corporation. Особенно подходящие кремнеземные субстраты доступны в Grace-Davison, PQ Corporation, Crosfield Chemicals и Degussa Corporation.The metallocene catalyst system can be used on its own in the polymerization of olefins as a soluble catalyst, or it can be applied to a suitable carrier, such as, for example, finely divided silica, alumina, MgCl 2 , zeolite, layered clays, mesoporous molecular sieves, or the like. P. For this purpose, particulate polymer substrates can also be used, for example a finely divided polyolefin. The carrier particles preferably have a diameter in the range of 1 to 300 μm, and more preferably 20 to 70 μm. Carriers can be used directly or they can be used with pre-treated MAO before applying the metallocene component; in the prior art MAO / silica supports are described for use in metallocene catalytic systems for the polymerization of propylene. Preparative methods for the preparation of fully active supported metallocene catalyst systems suitable for use in accordance with this invention are described in the prior art, including EP 567952, EP 578838 and EP 810233. Various substrates suitable for use in the practice of this invention, including MAO / dioxide silicon are available from commercial sources, such as, for example, Witco Corporation. Particularly suitable silica substrates are available from Grace-Davison, PQ Corporation, Crosfield Chemicals and Degussa Corporation.

Обычно катализатор на носителе может быть получен путем осаждения металлоценового компонента из суспензии на субстрате МАО/двуокись кремния с последующей сушкой. Согласно альтернативному предпочтительному способу приготовления каталитической системы на носителе металлоценовый комплекс наносят на подходящий носитель, например высушенную двуокись кремния, суспендированную в подходящем растворителе, таком как, например, толуол, затем обрабатывают МАО или другим алюмоксановым соединением и металлоценовым комплексом. Смесь вместе с суспендированным субстратом может быть затем осаждена при помощи смешивающегося нерастворителя, такого как додекан, с последующим осаждением компонентов катализатора на носителе. Затем катализатор отфильтровывают и сушат. Альтернативно, смесь может быть выпарена досуха.Typically, a supported catalyst can be prepared by precipitating the metallocene component from a suspension on an MAO / silica substrate, followed by drying. According to an alternative preferred method of preparing a supported catalyst system, the metallocene complex is supported on a suitable carrier, for example, dried silica suspended in a suitable solvent, such as, for example, toluene, then treated with MAO or another aluminoxane compound and metallocene complex. The mixture together with the suspended substrate can then be precipitated using a miscible non-solvent such as dodecane, followed by precipitation of the catalyst components on a support. Then the catalyst is filtered off and dried. Alternatively, the mixture may be evaporated to dryness.

Мольные отношения Al в алюмоксане к Zr или другому металлу в металлоценовом комплексе составляет от 50:1 до 2000:1, предпочтительно от 100:1 до 100:1, еще более предпочтительно от 200:1 до 600:1. Количество пропиточного раствора выбирают таким образом, чтобы носитель, пропитанный раствором металлоценового комплекса и алюмоксанового соединения, содержал от 5 до 50 мкмол металлоцена на 1 г носителя после высушивания.The molar ratios of Al in aluminoxane to Zr or another metal in the metallocene complex are from 50: 1 to 2000: 1, preferably from 100: 1 to 100: 1, even more preferably from 200: 1 to 600: 1. The amount of the impregnating solution is chosen so that the carrier impregnated with a solution of the metallocene complex and the aluminoxane compound contains from 5 to 50 μmol of metallocene per 1 g of carrier after drying.

Активный металлоценовый катализатор может быть временно и обратимо пассивирован для применения в практике осуществления данного изобретения при контактировании с эффективным количеством пассивирующего соединения с получением латентного металлоценового катализатора. Соединения, пригодные для применения в качестве пассивирующих соединений в практике данного изобретения, могут быть в общем описаны как выбранные из молекулярного кислорода (О2), кислородсодержащих соединений, обычно содержащих 2-20, предпочтительно 3-12, атомов углерода, включая алкоксиды металлов (обычно металлы 2-13 Групп, предпочтительно алюминий), такие как триметоксид алюминия, триэтоксид алюминия и т.п., простые эфиры и циклические простые эфиры, включая диметиловый эфир, диэтиловый эфир, тетрагидрофуран и т.п.; кетоны и альдегиды не являются предпочтительными.The active metallocene catalyst can be temporarily and reversibly passivated for use in the practice of the present invention by contacting with an effective amount of a passivating compound to obtain a latent metallocene catalyst. Compounds suitable for use as passivating compounds in the practice of this invention can be generally described as being selected from molecular oxygen (O 2 ), oxygen-containing compounds typically containing 2-20, preferably 3-12, carbon atoms, including metal alkoxides ( typically 2-13 Group metals, preferably aluminum) such as aluminum trimethoxide, aluminum triethoxide and the like, ethers and cyclic ethers, including dimethyl ether, diethyl ether, tetrahydrofuran and the like; ketones and aldehydes are not preferred.

Пригодные азотсодержащие соединения включают алкиламины и циклоалкиламины, обычно содержащие 2-20, предпочтительно 3-12, атомов углерода, такие как триметиламин, тетраметилэтилендиамин, N-метилпирролидон, N-метилпиперидин и т.п., и амиды металлов, такие как диалкиламиды щелочных металлов, например диметиламид лития и т.п., а также производные диалкиламинов и триалкилалюминия. Предпочтительными являются ди- и триалкиламины, особенно предпочтительны триалкиламины. Могут быть также использованы подобные соединения, содержащие как кислород, так и азот, например морфолин.Suitable nitrogen-containing compounds include alkyl amines and cycloalkyl amines, usually containing 2-20, preferably 3-12, carbon atoms such as trimethylamine, tetramethylethylenediamine, N-methylpyrrolidone, N-methylpiperidine and the like, and metal amides such as alkali metal dialkylamides for example lithium dimethylamide and the like, as well as derivatives of dialkylamines and trialkylaluminium. Di- and trialkylamines are preferred, trialkylamines are particularly preferred. Similar compounds containing both oxygen and nitrogen, for example morpholine, can also be used.

Металлоценовый катализатор может контактировать с пассиватором любым известным способом, например путем суспендирования катализатора в подходящей жидкой среде, содержащей пассиватор в количестве, эффективном для снижения активности металлоценового катализатора до величины, меньшей чем примерно 50% от величины активности металлоценовой каталитической системы до пассивирования. Обычно эффективными являются количества, составляющие примерно 1-5 эквивалентов пассиватора на 1 эквивалент металла в каталитическом комплексе. Однако необходимое количество пассиватора частично зависит от вида пассиватора и компонентов металлоценового катализатора. Например, если для пассивирования металлоценовой каталитической системы на основе циркония на носителе применяют кислород, кислород в количестве более примерно 1 экв. на 1 экв. металла может предотвратить катализатор от реактивации. Следовательно, следует избегать применения пассиватора в избыточном количестве по отношению к количеству, требующемуся для обеспечения желаемого уровня активности. Активность пассивированных металлоценовых катализаторов, полученных согласно способу по изобретению, может быть определена измерением выхода в расчете на катализатор при полимеризации олефина. Метод, которым удобно осуществлять такое определение, является методом, использующим процесс суспензионной полимеризации при низком давлении, и описан ниже.The metallocene catalyst may be contacted with the passivator in any known manner, for example, by suspending the catalyst in a suitable liquid medium containing the passivator in an amount effective to reduce the activity of the metallocene catalyst to a value less than about 50% of the activity of the metallocene catalyst system prior to passivation. Amounts of about 1-5 equivalents of passivator per 1 equivalent of metal in the catalyst complex are usually effective. However, the required amount of passivator partially depends on the type of passivator and components of the metallocene catalyst. For example, if oxygen is used to passivate a zirconium-based metallocene catalyst system on a support, oxygen in an amount of more than about 1 equivalent. by 1 equiv. metal can prevent the catalyst from reactivation. Therefore, the use of a passivator in an excessive amount relative to the amount required to provide the desired level of activity should be avoided. The activity of passivated metallocene catalysts obtained according to the method according to the invention can be determined by measuring the yield per catalyst during olefin polymerization. A method that is convenient to make such a determination is a method using a low pressure suspension polymerization process and is described below.

Температура, используемая при проведении пассивирования, не является особенно критической, и процесс можно осуществлять при любой подходящей температуре в течение промежутка времени, обеспечивающего полную реакцию. Обычно подходят температуры, равные комнатной или ниже, хотя пассивирование проходит полностью быстрее, если оно осуществляется при повышенной температуре, при 50-100°С или выше, предпочтительно при температуре ниже температуры летучести пассиватора и выбранной среды. Пассивированный или латентный металлоценовый катализатор может быть затем выделен фильтрованием и высушен или использован сразу же без выделения.The temperature used in the passivation is not particularly critical, and the process can be carried out at any suitable temperature for a period of time providing a complete reaction. Temperatures equal to room temperature or lower are usually suitable, although passivation is completely faster if it is carried out at an elevated temperature, at 50-100 ° C. or higher, preferably at a temperature lower than the volatility temperature of the passivator and the selected medium. A passivated or latent metallocene catalyst can then be isolated by filtration and dried or used immediately without isolation.

Латентный металлоценовый катализатор можно подавать в реактор в контакте с мономером без инициирования полимеризации, которая приводит к закупориванию питающих линий и загрязнению реактора.Latent metallocene catalyst can be fed into the reactor in contact with the monomer without initiating polymerization, which leads to clogging of the supply lines and fouling of the reactor.

После диспергирования в реакторе катализатор реактивируют и соединяют с олефиновым мономером для осуществления полимеризации. В идеальном случае латентный катализатор, приведенный в контакт с олефиновым мономером, становится термически реактивированным по достижении температуры полимеризации или вскоре после этого и не требует добавления активатора. Однако в зависимости от конкретного сочетания пассиватора и катализатора термическая реактивация может не произойти или же происходит очень медленно при таких условиях.After dispersion in the reactor, the catalyst is reactivated and combined with the olefin monomer to effect polymerization. Ideally, the latent catalyst brought into contact with the olefin monomer becomes thermally reactivated upon reaching the polymerization temperature or shortly thereafter and does not require the addition of an activator. However, depending on the particular combination of passivator and catalyst, thermal reactivation may not occur or may occur very slowly under such conditions.

Приемлемые уровни активности катализатора могут быть достигнуты в течение приемлемого промежутка времени при добавлении активатора, обычно описываемого как алкилирующий агент. Металлалкилы, включающие триалкилалюминий, подходят для этой цели.Acceptable levels of catalyst activity can be achieved within a reasonable amount of time by adding an activator, commonly described as an alkylating agent. Metallalkyls including trialkylaluminum are suitable for this purpose.

Скорость, с которой катализатор реактивируется в присутствии алкилирующего агента, зависит от нескольких факторов, включая концентрацию мономера и температуру реакции. Обычно встраивание исходного мономера протекает медленно, обеспечивая индукционный период, в течение которого катализатор может быть диспергирован адекватно в реакторе, уменьшая или устраняя при этом образование участков «горячего» полимера и устраняя образование комков и забивку реактора.The rate at which the catalyst is reactivated in the presence of an alkylating agent depends on several factors, including monomer concentration and reaction temperature. Typically, the incorporation of the starting monomer proceeds slowly, providing an induction period during which the catalyst can be dispersed adequately in the reactor, reducing or eliminating the formation of hot polymer sites and eliminating clumping and clogging of the reactor.

Количество применяемого активатора зависит частично от вида конкретного соединения, применяемого при пассивировании металлоценового катализатора, и от конкретно выбранного активатора. Количество активатора должно выбираться таким, чтобы оно было эффективным для обеспечения активного катализатора полимеризации для мономеров в условиях полимеризации, используемых при осуществлении процесса. Обычно количество активатора, которое будет эффективным для этой цели, находится в интервале от примерно 0,1 до примерно 100 экв., предпочтительно от примерно 0,1 до примерно 10 экв. на один эквивалент металла в металлоценовом комплексе, содержащемся в латентном катализаторе.The amount of activator used depends in part on the type of particular compound used in the passivation of the metallocene catalyst, and on the particular activator selected. The amount of activator should be selected so that it is effective to provide an active polymerization catalyst for monomers in the polymerization conditions used in the process. Typically, the amount of activator that will be effective for this purpose is in the range of from about 0.1 to about 100 equivalents, preferably from about 0.1 to about 10 equivalents. per equivalent metal in the metallocene complex contained in the latent catalyst.

Композиции латентного катализатора по изобретению пригодны для полимеризации олефинов, предпочтительно альфа-олефинов, с получением полимеров любым известным способом получения полиолефинов, включая способы, осуществляемые в суспензии, в растворе в инертном жидком углеводороде, в массе, то есть в жидком мономере, и в перемешиваемом или псевдоожиженном слое в процессе газофазной полимеризации и т.п. Используемый в данной заявке термин «полиолефин» охватывает гомополимеры, сополимеры и тройные сополимеры таких олефинов, которые могут также содержать звенья диенов, ароматических соединений с виниловой ненасыщенностью и/или звенья окиси углерода.The latent catalyst compositions of the invention are suitable for the polymerization of olefins, preferably alpha olefins, to produce polymers by any known method of producing polyolefins, including methods carried out in suspension, in solution in an inert liquid hydrocarbon, in bulk, i.e. in a liquid monomer, and in a stirred or a fluidized bed during gas phase polymerization and the like. As used herein, the term “polyolefin” encompasses homopolymers, copolymers and ternary copolymers of such olefins, which may also contain diene units, vinyl unsaturated aromatics and / or carbon monoxide units.

Обычно олефиновые мономеры, подходящие для этих целей, содержат от 2 до 14 атомов углерода и обычно включают, без ограничения, этилен, пропилен, 1-бутен, 1-пентен, 4-метил-1-пентен, 1-гексен, стирол, замещенный стирол и т.п. Диены, которые могут сополимеризоваться с олефинами, представляют собой несопряженные диены и могут быть линейными, разветвленными или циклическими диенами, содержащими от примерно 5 до примерно 15 атомов углерода. Примерами подходящих линейных несопряженных ациклических диенов являются 1,4-гексадиен, 1,5-гексадиен, 1,7-октадиен, 1,9-декадиен и 1,6-октадиен; разветвленных ациклических диенов 5-метил-1,4-гексадиен, 3,7-ди-метил-1,6-октадиен, 3,7-диметил-1,7-октадиен и смешанные изомеры дигидро-мирицина и дигидроцинена. Подходящими являются также одноциклические ациклические диены, такие как 1,3-циклопентадиен, 1,4-циклогексадиен, 1,5-циклоктадиен и 1,5-циклододекадиен, и мультициклические ациклические конденсированные и мостиковые диены, такие как тетрагидроинден, метил-тетрагидроинден, дициклопентадиен, бицикло-(2,2,1)гепта-2,5-диен, алкенил-, алкилиден-, циклоалкенил- и циклоалкилиденнорборнены, такие как 5-метилен-2-норборнен, 5-пропенил-2-норборнен, 5-изопропилиден-2-норборнен, 5-(4-циклопентенил)-2-норборнен, 5-циклогексилиден-2-норборнен, 5-винил-2-норборнен и норборнадиен.Typically, olefin monomers suitable for these purposes contain from 2 to 14 carbon atoms and usually include, without limitation, ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, styrene, substituted styrene and the like Dienes that can be copolymerized with olefins are non-conjugated dienes and can be linear, branched or cyclic dienes containing from about 5 to about 15 carbon atoms. Examples of suitable linear non-conjugated acyclic dienes are 1,4-hexadiene, 1,5-hexadiene, 1,7-octadiene, 1,9-decadiene and 1,6-octadiene; branched acyclic dienes 5-methyl-1,4-hexadiene, 3,7-di-methyl-1,6-octadiene, 3,7-dimethyl-1,7-octadiene and mixed isomers of dihydro-myricin and dihydrocinene. Also suitable are cyclic acyclic dienes such as 1,3-cyclopentadiene, 1,4-cyclohexadiene, 1,5-cycloctadiene and 1,5-cyclododecadiene, and multicyclic fused and bridged dienes such as tetrahydroindene, methyl tetrahydroindene, dicyclopentadiene , bicyclo- (2,2,1) hepta-2,5-diene, alkenyl-, alkylidene-, cycloalkenyl- and cycloalkylidenenorbornenes such as 5-methylene-2-norbornene, 5-propenyl-2-norbornene, 5-isopropylidene -2-norbornene, 5- (4-cyclopentenyl) -2-norbornene, 5-cyclohexylidene-2-norbornene, 5-vinyl-2-norbornene and norb ornamental.

Независимо от применяемого способа полимеризации полимеризацию или сополимеризацию следует проводить при температурах, достаточно высоких для того, чтобы обеспечить приемлемые скорости полимеризации и избежать неоправданно длительного времени пребывания в реакторе. Обычно с точки зрения достижения хороших характеристик катализатора и высоких скоростей образования полимера используются температурные интервалы от примерно 0°С до примерно 120°С, интервал от примерно 20°С до примерно 95°С является предпочтительным. Более предпочтительно проводить процесс полимеризации согласно данному изобретению при температурах от примерно 50°С до примерно 80°С.Regardless of the polymerization method used, the polymerization or copolymerization should be carried out at temperatures high enough to ensure acceptable polymerization rates and to avoid an unreasonably long residence time in the reactor. Typically, from the point of view of achieving good catalyst performance and high polymer formation rates, temperature ranges from about 0 ° C to about 120 ° C are used, a range from about 20 ° C to about 95 ° C is preferred. It is more preferable to carry out the polymerization process according to this invention at temperatures from about 50 ° C to about 80 ° C.

Полимеризация и сополимеризация олефинов по изобретению проводятся при давлении мономеров, равном примерно атмосферному или выше. Обычно давление мономеров колеблется от примерно 20 до примерно 600 ф/дюйм2 (137,89-4136,8 кПа), хотя при полимеризации в паровой фазе величина давления мономеров не должна быть ниже давления паров при температуре полимеризации олефина, подвергающегося полимеризации или сополимеризации.The polymerization and copolymerization of olefins according to the invention is carried out at a monomer pressure of about atmospheric or higher. Generally, monomer pressures range from about 20 to about 600 lb / in2 (137,89-4136,8 kPa), although in vapor phase polymerization of monomers pressure value should not be below the vapor pressure at the polymerization temperature of the olefin undergoing polymerization or copolymerization.

Время полимеризации обычно колеблется от примерно 1/2 часа до нескольких часов в случае периодических процессов с соответствующим средним временем пребывания в реакторе в случае непрерывных процессов. При реакциях автоклавного типа время полимеризации обычно составляет от примерно 1 до примерно 4 часов. В случае суспензионных способов время полимеризации можно регулировать по желанию. При непрерывном проведении суспензионного процесса время полимеризации обычно составляет от примерно 1/2 часа до нескольких часов.The polymerization time usually ranges from about 1/2 hour to several hours in the case of batch processes with the corresponding average residence time in the reactor in the case of continuous processes. In autoclave type reactions, the polymerization time is usually from about 1 to about 4 hours. In the case of suspension methods, the polymerization time can be adjusted as desired. With a continuous suspension process, the polymerization time is usually from about 1/2 hour to several hours.

Инертные углеводородные разбавители, пригодные для применения в суспензионных процессах полимеризации, включают алканы и циклоалканы, такие как пентан, гексан, гептан, н-октан, изооктан, циклогексан и метил-циклогесан; ароматические и алкилароматические соединения, такие как бензол, толуол, ксилол, этилбензол, этилтолуол и т.п. Часто желательно очищать полимеризационную среду до использования, например, путем дистилляции, перколяции через молекулярные сита, контактирования с поглотителем, таким как алкилалюминий, способным удалять следы примесей, или другими подходящими методами.Inert hydrocarbon diluents suitable for use in suspension polymerization processes include alkanes and cycloalkanes such as pentane, hexane, heptane, n-octane, isooctane, cyclohexane and methyl cyclohexane; aromatic and alkyl aromatic compounds such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, ethyl toluene and the like. It is often desirable to purify the polymerization medium prior to use, for example, by distillation, percolation through molecular sieves, contacting with an absorber, such as aluminum alkyl, capable of removing traces of impurities, or other suitable methods.

Обычные системы реакторов для газофазной полимеризации олефинов включают, по меньшей мере, один реакторный сосуд, в который могут быть добавлены олефиновый мономер и компоненты катализатора и который содержит перемешиваемый слой частиц образующегося полимера. Обычно компоненты катализатора добавляются вместе или раздельно через одно или несколько отверстий с регулируемым клапаном в единственный реактор или в первый из реакторов. Олефиновый мономер обычно подают в реактор через систему рецикла газа, в которой не прореагировавший мономер, удаляемый как отходящий газ, и свежая порция мономеров смешиваются и впрыскиваются в реакционный сосуд.Conventional gas phase polymerization of olefin reactor systems include at least one reactor vessel into which olefin monomer and catalyst components can be added and which contains a stirred bed of polymer particles. Typically, catalyst components are added together or separately through one or more variable valve openings to a single reactor or to the first of the reactors. The olefin monomer is typically fed into the reactor through a gas recycle system in which unreacted monomer removed as off-gas and a fresh portion of the monomers are mixed and injected into the reaction vessel.

Независимо от конкретного используемого способа полимеризация с металлоценовыми каталитическими системами, которые были пассивированы и затем реактивированы, осуществляется при условиях, которые исключают кислород, воду и другие вещества, которые могут действовать как яды для катализаторов. Для регулирования молекулярного веса полимеров или сополимеров могут добавляться добавки, такие как, например, водород, эти добавки хорошо известны специалистам. Хотя это обычно не требуется, специалистам в данной области очевидно, что после завершения процесса для обрыва полимеризации можно добавлять подходящий дезактиватор катализатора.Regardless of the particular method used, polymerization with metallocene catalyst systems that have been passivated and then reactivated is carried out under conditions that exclude oxygen, water and other substances that can act as poisons for the catalysts. To regulate the molecular weight of the polymers or copolymers, additives such as, for example, hydrogen may be added; these additives are well known in the art. Although this is not usually required, it will be apparent to those skilled in the art that after completion of the process, a suitable catalyst deactivator can be added to terminate the polymerization.

Продукты, полученные согласно способу по изобретению, обычно представляют собой твердые полиолефины. Выходы гомополимера или сополимера являются достаточно высокими по отношению к количеству применяемого катализатора, поэтому пригодные продукты могут быть получены без отделения от остатков катализатора. Полимерные продукты, полученные в присутствии катализатора по изобретению, могут быть переработаны в различные изделия, включая формованные изделия, волокно и пленку, методом экструзии, инжекционного формования и другими методами, хорошо известными из уровня техники и обычно используемыми для компаундирования и изготовления таких изделий.The products obtained according to the method according to the invention are usually solid polyolefins. The yields of the homopolymer or copolymer are quite high with respect to the amount of catalyst used, therefore suitable products can be obtained without separation from the catalyst residues. The polymer products obtained in the presence of a catalyst according to the invention can be processed into various products, including molded products, fiber and film, by extrusion, injection molding and other methods well known in the art and commonly used for compounding and manufacturing such products.

Изобретение станет более понятным при рассмотрении нижеследующих примеров и сравнительных примеров, которые приведены для иллюстрации и не ограничивают данное изобретение. В примерах все части и проценты, если иное не оговорено, даны по весу.The invention will become more apparent when considering the following examples and comparative examples, which are given to illustrate and not limit the invention. In the examples, all parts and percentages, unless otherwise specified, are by weight.

ПримерыExamples

Получение катализатораCatalyst Preparation

Металлоценовый катализатор на носителе, используемый в следующих примерах, был приготовлен путем суспендирования диметилсилил-бис-(2-метил-4,5-бензо[е]инденил)циркония дихлорида, поставляемого Boulder Scientific Corporation под названием BSC 366, и метилалюмоксана в толуоле с кремнеземным гелем, обработанным МАО, по методике Примера 2 опубликованной заявки ЕР 810233.The supported metallocene catalyst used in the following examples was prepared by suspending dimethylsilyl bis (2-methyl-4,5-benzo [e] indenyl) zirconium dichloride, supplied by Boulder Scientific Corporation under the name BSC 366, and methylaluminoxane in toluene with silica gel treated with MAO, according to the method of Example 2 of published application EP 810233.

Обычно приготовление катализатора, хранение и перевозку проводят с применением тщательно высушенных реагентов и сосудов в сухом поглотителе в атмосфере инертного газа, например сухого азота или аргона.Typically, the preparation of the catalyst, storage and transportation is carried out using carefully dried reagents and vessels in a dry absorber in an atmosphere of inert gas, such as dry nitrogen or argon.

Пассивированный кислородом катализатор, имеющий отношение экв. кислорода: экв. циркония, равное 1, был получен путем добавления 3,43 мл кислорода (10% в азоте) к 0,5 г полностью активированного металлоценового катализатора на носителе, содержащегося в трубке без воздуха, с использованием шприца в сухих условиях. Трубку, содержащую катализатор и газ, перемешивали при комнатной температуре в течение 30 минут, затем хранили в поглотителе для последующего использования.An oxygen passivated catalyst having an eq. oxygen: equiv. Zirconium equal to 1 was obtained by adding 3.43 ml of oxygen (10% in nitrogen) to 0.5 g of a fully activated metallocene catalyst on a support contained in a tube without air, using a syringe in dry conditions. The tube containing the catalyst and gas was stirred at room temperature for 30 minutes, then stored in an absorber for later use.

Второй опыт с применением 17,34 мл кислорода обеспечил получение пассивированного кислородом катализатора с отношением экв. кислорода: экв. циркония, равным 5.A second experiment using 17.34 ml of oxygen provided an oxygen-passivated catalyst with an equiv. oxygen: equiv. zirconium equal to 5.

Пассивированный диметиламином/триэтилалюминием катализатор был приготовлен путем ввода 9,8 мл гексана, 0,1 мл триэтилалюминия и 0,1 мл диэтиламина в высушенную ампулу и перемешивания смеси в течение 60 минут при комнатной температуре. Полностью активированный металлоценовый катализатор на носителе (0,35 г) помещали в сухую трубку вместе с 10 мл сухого гексана с получением суспензии. В трубку добавляли 0,166 мл аликвоты раствора диметиламин/триэтилалюминий и затем перемешивали суспензию в течение 45 минут при комнатной температуре. Затем декантировали надосадочную жидкость и оставшиеся летучие компоненты удаляли в вакууме с получением пассивированного катализатора на носителе в виде свободно текущего порошка. Катализатор хранили в загерметизированной трубке в сухом поглотителе.A dimethylamine / triethyl aluminum passivated catalyst was prepared by introducing 9.8 ml of hexane, 0.1 ml of triethyl aluminum and 0.1 ml of diethylamine into a dried ampoule and stirring the mixture for 60 minutes at room temperature. A fully activated supported metallocene catalyst (0.35 g) was placed in a dry tube along with 10 ml of dry hexane to give a suspension. 0.166 ml aliquots of a dimethylamine / triethyl aluminum solution were added to the tube, and then the suspension was stirred for 45 minutes at room temperature. Then, the supernatant was decanted and the remaining volatile components were removed in vacuo to obtain a passivated catalyst on a support in the form of a free flowing powder. The catalyst was stored in a sealed tube in a dry absorber.

Пассивированный триэтоксидом алюминия катализатор приготовляли, помещая 0,35 г полностью активированного металлоценового катализатора и 3,3 мг триэтоксида алюминия в трубку, добавляли 5 мл сухого гексана и перемешивали полученную суспензию в течение 3 часов. Затем декантировали надосадочную жидкость и удаляли оставшиеся летучие компоненты в вакууме с получением пассивированного катализатора на носителе в виде свободно текущего порошка. Катализатор хранили в герметичной трубке в сухом поглотителе.A passivated aluminum triethoxide catalyst was prepared by placing 0.35 g of a fully activated metallocene catalyst and 3.3 mg of aluminum triethoxide in a tube, 5 ml of dry hexane was added, and the resulting suspension was stirred for 3 hours. Then the supernatant was decanted and the remaining volatile components were removed in vacuo to obtain a passivated catalyst on a support in the form of a free flowing powder. The catalyst was stored in a sealed tube in a dry absorber.

Пассивированные катализаторы также готовили, используя в качестве пассиваторов трифенилбор и окись трифенилфосфина. Они были получены, в основном, по способу, описанному для получения пассивированного триэтоксидом алюминия катализатора.Passivated catalysts were also prepared using triphenylboron and triphenylphosphine oxide as passivators. They were obtained mainly by the method described for the preparation of a passivated aluminum triethoxide catalyst.

Примеры скринингаScreening Examples

Суспензионную полимеризацию низкого давления в лабораторном масштабе проводили для скрининга с целью демонстрации олефина как пассивирующего агента для металлоценовых катализаторов. Опыты для скрининга осуществляли в склянках под давлением объемом 250 мл, снабженных магнитной мешалкой и вводом для газа. Склянки высушивали, промывали азотом, помещали в поглотитель и обрабатывали 1,0 мл раствора триизобутилалюминия в гексане (60 мг/мл) в качестве поглотителя. Затем реакторы загружали гексаном, высушенным с помощью молекулярных сит, и катализатором. Склянки герметизировали, удаляли из поглотителя, помещали в баню, предварительно нагретую до выбранной температуры реакции, устанавливали магнитную мешалку и соединяли с гребенкой, промытой азотом через ввод для газа. Систему промывали и заполняли пропиленом. Если использовали водород, он затем добавлялся в склянки до заданного давления. С началом перемешивания непрерывно добавляли пропилен для поддержания рабочего давления, равного примерно 80 ф/дюйм2 (551,58 кПа). Через 30 минут подачу пропилена прекращали и избыток пропилена сдували. Склянки отделяли из гребенки, полимер собирали путем фильтрования и высушивали.Laboratory-scale low pressure suspension polymerization was performed for screening to demonstrate olefin as a passivating agent for metallocene catalysts. Screening experiments were carried out in 250 ml pressure flasks equipped with a magnetic stirrer and a gas inlet. The flasks were dried, washed with nitrogen, placed in an absorber, and treated with 1.0 ml of a solution of triisobutylaluminum in hexane (60 mg / ml) as an absorber. Then, the reactors were charged with molecular sieve dried hexane and a catalyst. The flasks were sealed, removed from the absorber, placed in a bath preheated to the selected reaction temperature, a magnetic stirrer was installed and connected to a comb washed with nitrogen through a gas inlet. The system was washed and filled with propylene. If hydrogen was used, it was then added to the bottles to a predetermined pressure. With the start of mixing the propylene was added continuously to maintain a working pressure of about 80 lb / in2 (551.58 kPa). After 30 minutes, the supply of propylene was stopped and the excess propylene was blown off. The flasks were separated from the comb, the polymer was collected by filtration and dried.

В следующих примерах 1-4 каждый пример отражает результат опытов в шести реакторах, в трех - с пассивированным катализатором, в трех - с подходящим контрольным катализатором. Температуру реакции выбирали таким образом, чтобы имитировать условия полимеризации в реакторе газофазной полимеризации пропилена -50°С в питающих линиях и 70°С для слоя в реакторе. В реакторы с температурой 70°С затем загружали триметилалюминий (ТМА) в качестве активатора. Сравнительные опыты С1-С2 проводили так же, чтобы обеспечить сравнение с неэффективными в качестве пассиваторов соединениями и с соединениями, которые при этих условиях пассивируют необратимо.In the following Examples 1-4, each example reflects the result of experiments in six reactors, in three with a passivated catalyst, in three with a suitable control catalyst. The reaction temperature was chosen so as to simulate the polymerization conditions in a gas-phase polymerization reactor of propylene of -50 ° C in the supply lines and 70 ° C for the layer in the reactor. Trimethylaluminum (TMA) as an activator was then charged to reactors with a temperature of 70 ° C. Comparative experiments C1-C2 were carried out in the same way as to provide a comparison with compounds that are ineffective as passivators and with compounds that passivate irreversibly under these conditions.

Параметры реакции, виды пассиваторов и количество пассиватора, используемого в каждом опыте, а также результаты, усредненные для успешных опытов, приведены в Таблице I.The reaction parameters, types of passivators and the amount of passivator used in each experiment, as well as the results averaged for successful experiments, are shown in Table I.

Таблица ITable I Пример
Example
No.
ПассиваторPassivator Отн. экв. пассив/ZrRel eq. passive / Zr Активность катализ., 50°СCatalysis activity, 50 ° C Активность катализ., 70°СCatalysis activity, 70 ° C
1 г/г/час 1 g / g / hour 2% 2 % 1г/г/час 1 g / g / hour 2% 2 % 1one КислородOxygen 1one 150150 18eighteen 980980 9090 22 КислородOxygen 55 150150 18eighteen 225225 20twenty 33 КислородOxygen 1one 137137 15fifteen 11311131 112112 4four ДиМеАмин-ТЭАDiMeAmin-TEA 1,21,2 125125 1616 585585 5454 55 ДиМеАмин-ТЭАDiMeAmin-TEA 100one hundred 11eleven 616616 6161 66 Триэтоксид А1Triethoxide A1 22 <30<30 <5<5 730730 6666 77 Триэтоксид А1Triethoxide A1 2626 22 887887 8888 С1C1 BPh3 BPh 3 22 400400 4848 320320 2929th С2C2 OPPh3 OPPh 3 22 245245 30thirty 215215 1919 Примечания:
Отн. экв. пассив./Zr = отношение эквивалентов пассиватора к эквивалентам циркония;
Активность катализ.: 1) г/г/час = количеству ПП, полученного в присутствии пассивированного катализатора (усреднено); 2)% - отношение пассивированная активность/ контрольная активность (×100).
Notes:
Rel eq. passive. / Zr = ratio of passivator equivalents to zirconium equivalents;
Catalysis activity: 1) g / g / hour = the amount of PP obtained in the presence of a passivated catalyst (averaged); 2)% - the ratio of passivated activity / control activity (× 100).

При рассмотрении примеров, представленных в Таблице I, видно, что катализаторы, пассивированные кислородом, имеют значительно меньшую активность, что приводит к получению небольшого количества полимера при температуре питающей линии, 50°С; см. Примеры 1-3. При обработке ТМА в качестве активатора при 70°С катализатор, пассивированный избытком кислорода, не реактивировался, см. Пример 3. Металлоцены, пассивированные одним эквивалентом кислорода, Примеры 1 и 2, имели активность, достигающую 90% от величины первоначальной активности катализатора, когда его реактивировали ТМА.When considering the examples presented in Table I, it is seen that the oxygen-passivated catalysts have significantly lower activity, which leads to a small amount of polymer at a feed line temperature of 50 ° C; see Examples 1-3. When treating TMA as an activator at 70 ° C, the catalyst passivated by excess oxygen did not reactivate, see Example 3. Metallocenes passivated by one equivalent of oxygen, Examples 1 and 2, had activity reaching 90% of the initial catalyst activity when Reactivated TMA.

Катализаторы эффективно пассивировались для применения с использованием триэтоксида алюминия, Примеры 4 и 5, и диэтиламина - ТЭА, Примеры 6 и 7. Пассивирование с применением этих агентов является обратимым при контактировании с ТМА при 70°С.The catalysts were effectively passivated for use using aluminum triethoxide, Examples 4 and 5, and diethylamine-TEA, Examples 6 and 7. Passivation using these agents is reversible when contacted with TMA at 70 ° C.

Можно сделать вывод, что катализаторы не пассивируются адекватно для применения при контактировании с пропиленом при 50°С, когда их обрабатывали боранами, такими как трифенилборан, или окисью трифенилфосфина, и уровень активности оставался неприемлемо низким при обработке ТМА при 70°С, см. Примеры С 1 и С2.It can be concluded that the catalysts are not adequately passivated for use in contact with propylene at 50 ° C, when they were treated with boranes such as triphenylborane or triphenylphosphine oxide, and the activity level remained unacceptably low when treated with TMA at 70 ° C, see Examples C 1 and C2.

Применение алкил- и арилборанов для обратимого замедления катализируемой металлоценами полимеризации этилена в массе и в растворе описано в уровне техники. Как указано выше, при проведении полимеризации пропилена в суспензии в присутствии металлоценовых каталитических систем на носителе, трифенилбор действует как слабый яд для катализатора, при этом катализатор не реактивируется при обработке ТМА и нагревании до 70°С в контакте с мономером.The use of alkyl and aryl boranes for reversible retardation of metallocene-catalyzed polymerization of ethylene in bulk and in solution is described in the prior art. As indicated above, in the polymerization of propylene in suspension in the presence of supported metallocene catalyst systems, triphenylboron acts as a weak poison for the catalyst, while the catalyst does not reactivate when TMA is processed and heated to 70 ° C in contact with the monomer.

В следующих сравнительных примерах С3-С8 металлоценовые каталитические системы на носителе обрабатывали различными борановыми соединениями и алкилалюминийгидридом при отношении пассиватор:цирконий, равном 5:1, с последующей полимеризацией в суспензии по методу, описанному для приготовления катализаторов на носителе, пассивироанных этоксидом алюминия. Эти обработанные катализаторы оценивали в процессе суспензионной полимеризации пропилена низкого давления в лабораторном масштабе, осуществляемой практически, как описано выше.In the following comparative examples C3-C8, the supported metallocene catalyst systems were treated with various borane compounds and alkyl aluminum hydride with a passivator: zirconium ratio of 5: 1, followed by polymerization in suspension according to the method described for the preparation of supported catalysts passivated with aluminum ethoxide. These treated catalysts were evaluated in a laboratory scale scale suspension polymerization process of low pressure propylene, carried out practically as described above.

Соединения бора, которые изучались в этих опытах, включают:The boron compounds that were studied in these experiments include:

9-BBN = 9-борабицикло[3.3.1]нонан9-BBN = 9-borabicyclo [3.3.1] nonane

А-пинилВН2 = альфа-пинилборанA-pinylBH2 = alpha-pinylborane

ПинаколВН = пинаколборанPinacol BH = Pinacolborane

трет.гексилВН2 = третгексилборан или 1,1,2-триметилпропилборанtert.hexylBH2 = terthexylborane or 1,1,2-trimethylpropylborane

Исследовали также катализатор, обработанный соединением алюминия, диизометилалюминийгидридом (Ди-изобутил AlH).A catalyst treated with an aluminum compound, diisomethylaluminum hydride (Di-isobutyl AlH) was also investigated.

Параметры реакции, реакции, виды пассиваторов и усредненные результаты успешно проведенных опытов суммированы в Таблице II.Reaction parameters, reactions, types of passivators and average results of successful experiments are summarized in Table II.

Таблица IITable II Пример
Example
No.
ПассиваторPassivator Темпер., °СTemper. ° C Время,
мин
Time,
min
1Контроль.
г/г/час
1 Control.
g / g / hour
Актив. пассив. катализ.Assets. liabilities. catalysis.
г/г/часg / g / hour 3% 3 % С3C3 9-BBN9-BBN 50fifty 1010 74,474,4 67,367.3 9090 С4C4 ПинаколВНPinacolVN 50fifty 1010 216,7216.7 182,4182.4 8484 С5C5 трет.гексилВН2tert.hexylBH2 50fifty 1010 116,3116.3 62,562.5 5454 С6C6 А-пинилВН2A-vinylBH2 50fifty 1010 240,8240.8 40,540.5 1717 С7C7 А-пинилВН2A-vinylBH2 7070 6060 98,998.9 57,257.2 5858 С8C8 Ди-изобутил AlHDi-Isobutyl AlH 50fifty 1010 91,691.6 105,0105.0 115115 Примечания: Виды пассиваторов см. текст выше.
1) Контроль г/г/час = количество ПП, образовавшегося в присутствии контрольного катализатора (усреднено);
Активность пассив. катализ.: 2) г/г/час = количество ПП, образовавшегося в присутствии пассивированного катализатора (усреднено); 3)% - (пассивир./ контр.) (х100).
Notes: Types of passivators see text above.
1) Control g / g / hour = the amount of PP formed in the presence of a control catalyst (averaged);
Activity passive. Catalysis: 2) g / g / hr = the amount of PP formed in the presence of a passivated catalyst (averaged); 3)% - (passive / counter.) (X100).

В результате рассмотрения данных, представленных в Таблице II, становится очевидным, что алкил- и арилбораны обычно являются неэффективными в качестве пассивирующих соединений для металлоценовых каталитических систем на носителе. Степень пассивирования во многих случаях является недостаточной для предотвращения возникновения значительной полимеризации при приведении в контакт с пропиленом при температурах, наблюдаемых в питающих линиях, что вызывает закупоривание питающих линий, см. Примеры С3-С5. Степень пассивирования металлоценового катализатора на носителе, обработанного альфа-пинилбораном, при 50°С, едва приемлема. Однако при температуре, равной 70°С, в присутствии ТМА в качестве активатора в течение часа активность катализатора не увеличивалась до приемлемого уровня, см. Примеры С6 и С7. Обработка катализаторов диалкилалюминийгидридом не приводит к значительному пассивированию, если оно вообще имеет место, см. Пример С8.As a result of reviewing the data presented in Table II, it becomes apparent that alkyl and arylboranes are usually ineffective as passivating compounds for supported metallocene catalyst systems. In many cases, the degree of passivation is insufficient to prevent the occurrence of significant polymerization when brought into contact with propylene at the temperatures observed in the supply lines, which causes clogging of the supply lines, see Examples C3-C5. The degree of passivation of the metallocene catalyst on a support treated with alpha-pinylborane at 50 ° C is hardly acceptable. However, at a temperature of 70 ° C, in the presence of TMA as an activator, the activity of the catalyst did not increase to an acceptable level for an hour, see Examples C6 and C7. The treatment of the catalysts with dialkylaluminum hydride does not lead to significant passivation, if any, see Example C8.

Газофазная полимеризация.Gas phase polymerization.

Активность пассивированных катализаторов и особенно способность катализатора оставаться пассивированным в слое в реакторе в течение периода времени, достаточного для адекватного распределения в слое катализатора, может быть достигнута при проведении затем полимеризации пропилена в лабораторном газофазном реакторе.The activity of passivated catalysts, and especially the ability of the catalyst to remain passivated in the bed in the reactor for a period of time sufficient for adequate distribution in the catalyst bed, can be achieved by propylene polymerization in a laboratory gas phase reactor.

Для этого полимеризацию пропилена можно осуществлять непрерывно в горизонтальном, цилиндрическом газофазном реакторе диаметром 10 см и длиной 30 см объемом 1 галлон (3,8 л), похожем на описанный в патенте США №3965083. Реактор снабжен отверстием для рецикла газа через конденсатор и линию рецикла в форсунку реактора. Жидкий пропилен используется как жидкость для обрыва реакции для облегчения удаления тепла, образующегося в реакторе во время полимеризации. Во время работы порошок полипропилена, образующегося в слое в реакторе, проходит над сливной перегородкой и выгружается через систему выгрузки порошка во второй закрытый сосуд, заполненный азотом. Слой полимера перемешивается лопастями, прикрепленными к продольному валу в реакторе, вращающемуся со скоростью около 50 об/мин.For this, the polymerization of propylene can be carried out continuously in a horizontal, cylindrical gas phase reactor with a diameter of 10 cm and a length of 30 cm with a volume of 1 gallon (3.8 L), similar to that described in US patent No. 3965083. The reactor is provided with an opening for gas recycle through the condenser and a recycle line to the reactor nozzle. Liquid propylene is used as a liquid to terminate the reaction to facilitate the removal of heat generated in the reactor during polymerization. During operation, the polypropylene powder formed in the bed in the reactor passes over the drain wall and is discharged through the powder discharge system into a second closed vessel filled with nitrogen. The polymer layer is mixed with blades attached to a longitudinal shaft in a reactor rotating at a speed of about 50 rpm.

Обычно, как было установлено, пассивированные катализаторы остаются пассивированными после введения в реактор достаточно долго, чтобы катализатор стал диспергированным в слое полимера, при этом не образуются участки «горячего» полимера. Опыты с применением полностью активированного металлоценового катализатора показывают, что происходит образование больших комков, которые забивают слой в реакторе и препятствуют перемещению, вызывая необходимость остановки реактора для чистки после кратковременной работы.Usually, it has been found that passivated catalysts remain passivated after being introduced into the reactor long enough so that the catalyst becomes dispersed in the polymer layer, without the formation of sections of the “hot” polymer. Experiments with the use of a fully activated metallocene catalyst show that large lumps are formed that clog the layer in the reactor and impede movement, making it necessary to stop the reactor for cleaning after short-term operation.

Выход в расчете на катализатор при осуществлении газофазной полимеризации после реактивации может быть повышен, при этом он колеблется от величины, равной примерно половине выхода, полученного в присутствии полностью активного катализатора на носителе, до величины, равной выходу полимера, полученного в присутствии необработанного катализатора, и выше.The yield per catalyst during gas phase polymerization after reactivation can be increased, while it varies from about half the yield obtained in the presence of a fully active catalyst on the support to a value equal to the yield of the polymer obtained in the presence of an untreated catalyst, and above.

Таким образом, как это видно, данное изобретение относится к способу пассивирования полностью активных металлоценовых катализаторов на носителе, включающих металлоцен, выбранный из металлоценов 4 Группы и 5 Группы, и алюмоксановый сокатализатор, причем способ согласно изобретению включает контактирование металлоценового катализатора с кислородом или кислородсодержащим или азотсодержащим соединением, выбранным из группы, состоящей из элементарного кислорода, алкоксидов металлов, простых эфиров и циклических простых эфиров, алкиламинов, циклоалкиламинов и амидов металлов, в количестве, эффективном для уменьшения активности металлоценового катализатора примерно до 50% от величины активности металлоценовой каталитической системы до осуществления пассивирования, предпочтительно в количестве от примерно 1 до примерно 5 экв. на 1 экв. металла в каталитическом комплексе.Thus, as can be seen, this invention relates to a method for passivation of fully active supported metallocene catalysts comprising a metallocene selected from Group 4 and Group 5 metallocenes and an alumoxane cocatalyst, the method according to the invention comprising contacting the metallocene catalyst with oxygen or an oxygen-containing or nitrogen-containing a compound selected from the group consisting of elemental oxygen, metal alkoxides, ethers and cyclic ethers, alkyls s, cycloalkyl and metal amides, in an amount effective to reduce the activity of a metallocene catalyst to about 50% of the activity of the metallocene catalyst system prior to the passivation, preferably in an amount of from about 1 to about 5 eq. by 1 equiv. metal in the catalytic complex.

Активность пассивированных металлоценовых катализаторов, полученных согласно способу по изобретению, выраженная как выход в расчете на катализатор в процессе полимеризации олефина, составляет менее примерно 50%, предпочтительно менее примерно 30%, более предпочтительно менее 15%, еще более предпочтительно 0 до примерно 10% от величины активности металлоценового катализатора до пассивирования.The activity of passivated metallocene catalysts obtained according to the method according to the invention, expressed as the yield per catalyst in the polymerization of the olefin, is less than about 50%, preferably less than about 30%, more preferably less than 15%, even more preferably 0 to about 10% of activity values of the metallocene catalyst prior to passivation.

Активности катализаторов, взятых для сравнения, могут быть определены при использовании любого из известных способов полимеризации и любых известных условий. Данные для сравнения можно получить, применяя способ каталитической суспензионной полимеризации низкого давления, осуществляемый с использованием пропилена, при 50°С в отсутствие активатора, как описано выше. Специалистам в данной области очевидно, что условия процесса могут быть адаптированы для других олефиновых мономеров.The activity of the catalysts, taken for comparison, can be determined using any of the known methods of polymerization and any known conditions. Data for comparison can be obtained using the method of low pressure catalytic suspension polymerization using propylene at 50 ° C in the absence of an activator, as described above. It will be apparent to those skilled in the art that process conditions can be adapted for other olefin monomers.

Пассивированные металлоценовые катализаторы, полученные по изобретению, могут также описываться и характеризоваться как латентные катализаторы полимеризации олефинов, содержащие металлоцен 4 Группы или 5 Группы, алюмоксан и кислород, или кислородсодержащее соединение, или азотсодержащее соединение, выбранные из группы, состоящей из алкоксидов металла, простых эфиров и циклических простых эфиров, алкиламинов и циклоалкиламинов и амидов металлов.Passivated metallocene catalysts obtained according to the invention can also be described and characterized as latent olefin polymerization catalysts containing a Group 4 or Group 5 metallocene, aluminoxane and oxygen, or an oxygen-containing compound, or a nitrogen-containing compound selected from the group consisting of metal alkoxides, ethers and cyclic ethers, alkyl amines and cycloalkyl amines and metal amides.

Пассивирование является временным или обратимым. Латентные катализаторы полимеризации олефинов по изобретению могут быть реактивированы с применением активатора, например соединения, способного алкилировать пассивированный катализатор, такого как алкилалюминий. Реактивированные катализаторы являются эффективными катализаторами полимеризации олефинов, и, таким образом, их можно использовать в способах полимеризации с целью получения полиолефинов, таких как полипропилен. Данное изобретение направлено далее на способ полимеризации С2-C14 олефинов в присутствии металлоценовой каталитической системы, причем указанный катализатор временно и обратимо пассивируется при контактировании с кислородом или кислородсодержащим или азотсодержащим соединением, диспергируемым в полимеризационной среде и затем реактивируемым в условиях полимеризации.Passivation is temporary or reversible. Latent olefin polymerization catalysts of the invention can be reactivated using an activator, for example, a compound capable of alkylating a passivated catalyst, such as aluminum alkyl. Reactivated catalysts are effective catalysts for the polymerization of olefins, and thus, they can be used in polymerization processes to produce polyolefins, such as polypropylene. The present invention is further directed to a process for the polymerization of C 2 -C 14 olefins in the presence of a metallocene catalyst system, said catalyst being temporarily and reversibly passivated by contact with oxygen or an oxygen-containing or nitrogen-containing compound dispersible in a polymerization medium and then reactivated under polymerization conditions.

Хотя данное изобретение описано и проиллюстрировано с применением конкретных металлоценовых катализаторов, содержащих металлоцены циркония и алюмоксановые сокатализаторы, способ по изобретению может использоваться с различными металлоценовыми каталитическими системами, включая системы на основе других металлов 4 Группы и 5 Группы и других сокатализаторов, таких как соединения бора и т.п. Далее, для этих целей могут оказаться пригодными другие кислородсодержащие соединения и азотсодержащие соединения, помимо описанных в примерах. Специалистам в данной области очевидно, что примеры, приведенные выше, лишь иллюстрируют данное изобретение и не предназначены для ограничения его объема, определяемого формулой изобретения.Although the invention has been described and illustrated using specific metallocene catalysts containing zirconium metallocenes and alumoxane cocatalysts, the method of the invention can be used with various metallocene catalyst systems, including systems based on other metals of Group 4 and Group 5 and other cocatalysts, such as boron and etc. Further, other oxygen-containing compounds and nitrogen-containing compounds may be suitable for these purposes, in addition to those described in the examples. Specialists in this field it is obvious that the examples above only illustrate the invention and are not intended to limit its scope defined by the claims.

Claims (6)

1. Способ временной и обратимой пассивации с последующей реактивацией активной металлоценовой каталитической системы, содержащей металлоцен металла 4 группы или 5 группы и алюмоксановый сокатализатор в мольном соотношении алюминия в сокатализаторе к металлу в металлоцене от 50:1 до 2000:1, нанесенной на подложку, заключающийся в контактировании каталитической системы с эффективным количеством пассиватора, который выбирают из кислорода, алкоксидов металлов, простых эфиров, циклических эфиров, алкиламинов, циклоалкиламинов, амидов металлов и морфолина; введении пассивированной металлоценовой каталитической системы в реактор полимеризации и последующей реактивации металлоценовой каталитической системы в реакторе путем контакта с металлалкильным алкилирующим реагентом, взятом в количестве, эффективном для обеспечения активного катализатора полимеризации мономеров в условиях полимеризации; при этом после пассивации и последующей реактивации активность каталитической системы в условиях полимеризации уменьшается не более чем на 50% от активности каталитической системы до контакта с пассиватором.1. The method of temporary and reversible passivation followed by reactivation of the active metallocene catalyst system containing a metallocene of a metal of 4 groups or 5 groups and an alumoxane cocatalyst in a molar ratio of aluminum in the cocatalyst to metal in the metallocene from 50: 1 to 2000: 1, deposited on a substrate, comprising in contacting the catalyst system with an effective amount of a passivator, which is selected from oxygen, metal alkoxides, ethers, cyclic ethers, alkylamines, cycloalkylamines, metal amides and morpholine; introducing a passivated metallocene catalyst system into the polymerization reactor and then reactivating the metallocene catalyst system in the reactor by contact with a metal alkyl alkylating reagent, taken in an amount effective to provide an active catalyst for the polymerization of monomers under polymerization conditions; after passivation and subsequent reactivation, the activity of the catalytic system under polymerization conditions decreases by no more than 50% of the activity of the catalytic system before contact with the passivator. 2. Способ по п.1, в котором пассиватор выбирают из кислорода, алкоксидов металла, простых эфиров и циклических эфиров.2. The method according to claim 1, in which the passivator is selected from oxygen, metal alkoxides, ethers and cyclic ethers. 3. Способ по п.2, в котором пассиватор является кислородом.3. The method according to claim 2, in which the passivator is oxygen. 4. Способ полимеризации олефинов C2-C14, включающий стадии (а) временной и обратимой пассивации активной металлоценовой каталитической системы, содержащей металлоцен металла 4 группы или 5 группы и алюмоксановый сокатализатор в мольном соотношении алюминия в сокатализаторе к металлу в металлоцене от 50:1 до 2000:1, нанесенной на подложку, заключающейся в контактировании каталитической системы с эффективным количеством пассиватора, который выбирают из кислорода, алкоксидов металлов, простых эфиров, циклических эфиров, алкиламинов, циклоалкиламинов, амидов металлов и морфолина; (b) введения пассивированной металлоценовой каталитической системы и, по меньшей мере, одного олефинового мономера C2-C14 в реактор полимеризации; (с) диспергирования пассивированной каталитической системы; (d) реактивации металлоценовой каталитической системы в реакторе путем контакта с металлалкильным алкилирующим реагентом, взятом в количестве, эффективном для обеспечения активного катализатора полимеризации мономеров в условиях полимеризации; и (е) полимеризации олефинового мономера; при этом после пассивации и последующей реактивации активности каталитической системы в условиях полимеризации уменьшается не более чем на 50% от активности каталитической системы до контакта с пассиватором.4. A method for the polymerization of C 2 -C 14 olefins, comprising stages (a) of temporary and reversible passivation of an active metallocene catalyst system containing a metallocene of a metal of group 4 or 5 groups and an alumoxane cocatalyst in a molar ratio of aluminum in the cocatalyst to metal in the metallocene from 50: 1 up to 2000: 1, deposited on a substrate, which consists in contacting the catalytic system with an effective amount of a passivator, which is selected from oxygen, metal alkoxides, ethers, cyclic ethers, alkyl amines, cycloalkyl amines, metal amides and morpholine; (b) introducing a passivated metallocene catalyst system and at least one C 2 -C 14 olefin monomer into the polymerization reactor; (c) dispersing a passivated catalyst system; (d) reactivating the metallocene catalyst system in the reactor by contact with a metal alkyl alkylating reagent, taken in an amount effective to provide an active catalyst for the polymerization of monomers under polymerization conditions; and (e) polymerizing an olefin monomer; after passivation and subsequent reactivation of the activity of the catalytic system under polymerization conditions it decreases by no more than 50% of the activity of the catalytic system before contact with the passivator. 5. Способ по п.4, в котором пассиватор выбирают из кислорода, алкоксидов металлов, простых эфиров и циклических эфиров.5. The method according to claim 4, in which the passivator is selected from oxygen, metal alkoxides, ethers and cyclic ethers. 6. Способ по п.5, в котором пассиватор является кислородом.6. The method according to claim 5, in which the passivator is oxygen.
RU2003119069/04A 2001-09-14 2002-09-13 Latent metallocene catalytic systems for olephine polymerisation RU2330862C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US32234101P 2001-09-14 2001-09-14
US60/322,341 2001-09-14
US10/242,476 2002-09-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003119069A RU2003119069A (en) 2004-12-10
RU2330862C2 true RU2330862C2 (en) 2008-08-10

Family

ID=34078878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003119069/04A RU2330862C2 (en) 2001-09-14 2002-09-13 Latent metallocene catalytic systems for olephine polymerisation

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2330862C2 (en)
ZA (1) ZA200303692B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
ZA200303692B (en) 2004-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6812185B2 (en) Preparation of a metal-containing supported catalyst or a supported catalyst component by impregnation of a support material
US5240894A (en) Method for making and using a supported metallocene catalyst system
RU2161161C2 (en) Components and catalysts for polymerization of olefins
AU758837B2 (en) A process for the preparation of polyethylene or polypropylene
JP4742221B2 (en) Morphology controlled olefin polymerization process
EP1373325B1 (en) Latent metallocene catalyst systems for olefin polymerization
AU718385B2 (en) Mettallocene catalyst systems with inorganic oxides as supports
RU2330862C2 (en) Latent metallocene catalytic systems for olephine polymerisation
US7041757B2 (en) Latent metallocene catalyst systems for olefin polymerization
US20090124770A1 (en) Supported Metal Alkyl Compound and Process for the Polymerization of Olefins in Its Presence
RU2307838C2 (en) Latent matallocene catalytic systems for polymerization
EP1608690B1 (en) Preparation of polyolefins having high molecular weights in the presence of an organic transition metal compound in a gas-phase fluidized-bed reactor
JP2006509898A (en) Production of supported catalyst composition containing a small amount of aluminoxane
EP1237957B1 (en) Preparation of supported polymerization catalysts
MXPA00012756A (en) A catalyst composition and methods for its preparation and use in a polymerization process

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100914