TW574072B - Bimetallic catalysts with higher activity - Google Patents

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574072 A7 B7 五、發明説明（1 ) 1. 發明領域： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明大致係關於用在烯屬烴聚合反應的雙金屬觸媒 的製造方法。特別是本發明提供承載的雙金屬觸媒的製造 方法，包含非二茂金屬過渡金屬觸媒以及二茂金屬觸媒， 此方法提供具有增進活性的雙金屬觸媒。此觸媒特別適用 於在單一反應器內，將聚烯屬烴聚合，產生具雙類型分子 量分佈（MWD)及/或雙類型組成分佈的聚烯屬烴樹脂。 2. 背景： 在許多應用中，會希望能有具雙類型分子量分佈及/或 雙類型組成分佈的聚烯屬烴樹脂。可製造包含相當高分子 量的聚烯屬烴與相當低分子量的聚烯屬烴的混合物的樹脂 ’以取得高分子量樹脂增進的強度特性及由其製造的物品 與膜，以及低分子量樹脂的較佳處理特性的優點。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 諸如揭示於U.S.專利No. 5,032,562及5,525,678與歐 洲專利EP 0 729 3 87的雙金屬觸媒，可在單一反應器中製 造雙類型聚烯屬烴樹脂。這些觸媒一般包含非二茂金屬觸 媒成份，及可製造具有不同平均分子量的聚烯屬烴的二茂 金屬觸媒成份。例如U. S .專利N 〇 . 5，5 2 5，6 7 8在其較佳具體 實例中，揭示一種二茂金屬觸媒，包含製造高分子量樹脂 的鈦非二茂金屬成份，及製造低分子量樹脂的銷二茂金屬 成份。控制反應器中每一種觸媒的相對量，或是不同觸媒 的相對反應性，而得以控制雙類型產物樹脂。其他背景參 考文獻包括 EP 0676 4 1 8、W0 98/49209、W097/3 5891 及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -4 - 574072 A7 B7 五、發明説明（2 ) U.S.專利 No. 5，183,867。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 前面引述的文獻揭示製造雙金屬觸媒的方法，這些方 法一般包含在脫水的多孔載體上沈積非二茂金屬過渡金屬 化合物，隨後在相同載體上沈積二茂金屬化合物。然而， 就某些應用而言，已知的雙金屬觸媒的活性相當低，希望 要有用於製造雙類型聚烯屬烴樹脂的雙金屬觸媒的製造方 法，其具有比目前所知的雙金屬觸媒更高的活性。 3.發明節要： 令人驚訝已發現使用在溫度大於6 00 °C下脫水的載體， 製備承載的非二茂金屬過渡金屬觸媒以及承載的二茂金屬 觸媒二者，顯示比相當的習用觸媒有更高的活性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在一具體實例中，本發明提供一種製造雙金屬觸媒的 方法’包含的步驟有提供承載的非二茂金屬觸媒、在非極 性碳氫化合物中使承載的非二茂金屬觸媒的漿液與二茂金 屬化合物及鋁氧烷的溶液接觸、乾燥此接觸的產物，以獲 得承載的雙金屬觸媒。承載的非二茂金屬觸媒的製備係藉 由將顆粒狀載體物質於溫度大於600 °C下脫水，在非極性脂 肪族碳氫化合物中製備脫水載體的漿液，漿液與有機鎂化 合物及醇接觸，產生的漿液與第4或第5族過渡金屬的非 二茂金屬化合物接觸，乾燥此接觸的產物，以獲得成自由 流動粉末的承載的非二茂金屬觸媒。 在另一具體實例中，本發明提供一種製造雙金屬鈦/鉻 觸媒的方法，包含的步驟有提供承載的非二茂金屬鈦觸媒 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5- 574072 A7 B7 五、發明説明（3 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、在非極性脂肪族碳氫化合物中使鈦觸媒的漿液與鉻二茂 金屬化合物及甲基鋁氧烷的溶液接觸、乾燥此接觸的產物 ，以獲得承載的雙金屬觸媒。承載的鈦觸媒的製備係藉由 將矽膠於溫度大於600 °C下脫水，在非極性碳氫化合物中製 備脫水矽膠的漿液，接著漿液與二丁基鎂、正丁醇及鈦化 合物接觸，乾燥此接觸的產物，以獲得成自由流動粉末的 承載的非二茂金屬鈦觸媒。 4.圖形之簡要敘述： 圖1顯示承載的非二茂金屬過渡金屬觸媒與承載的雙 金屬觸媒的平均活性對矽膠的脫水溫度。 詳細敘述： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在某一面向中，本發明提供製備雙金屬觸媒組成物的 方法。此方法包含提供承載的非二茂金屬觸媒，使在非極 性碳氫化合物中的承載的非二茂金屬觸媒的漿液與在芳族 溶劑中的二茂金屬化合物及鋁氧烷的溶液接觸，乾燥此接 觸的產物，以獲得承載的雙金屬觸媒組成物。令人驚訝已 發現利用在溫度大於600°C下脫水的載體，製備承載的非二 茂金屬過渡金屬觸媒以及承載的二茂金屬觸媒二者，顯示 比相當的習用觸媒有更高的活性。 5.1承載的非二茂金屬觸媒 在一步驟中，本方法包含提供一種承載的非二茂金屬 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6 - 574072 A7 B7 五、發明説明（4 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 觸媒。承載的非二茂金屬觸媒的製備係將顆粒狀載體脫水 ’接著在非極性碳氫化合物溶劑中的脫水載體的漿液輪流 與有機鎂化合物、醇及非二茂金屬過渡金屬化合物接觸。 自產物中去除溶劑，以產生承載的非二茂金屬觸媒。觸媒 合成係在不含水及氧氣下進行。 載體爲固態、顆粒狀、多孔，較佳爲無機物質，諸如 矽及/或鋁的氧化物。以乾粉末形式使用的載體物質具有的 平均粒徑自約1 · 5 Ο Ο μ m，一般自約1 0 - 2 5 Ο μ m。載體的表 面積至少約3 m2/g，一般更大，諸如50-600 m2/g或更大。 不同等級的矽及鋁載體物質可廣泛取自許多商業來源。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在一特別的具體實例中，載體爲矽膠。適用的矽膠爲 筒表面積、非晶形石夕膠，諸如以 W.R. Grace and Company 的Davison化學部門的註冊名稱爲Davison 952或Davison 95 5的物質銷售者。這些矽膠爲以噴霧乾燥方法獲得的球形 顆粒形式，並具有表面積約300 m2/g，孔隙體積約1.65 cm3/g。將矽膠以氮氣流體化並於約60(TC下加熱脫水已相 當知名，諸如描述於例如U.S.專利No. 5,52 5,678。然而， 令人驚奇已發現諸如在此描述的雙金屬觸媒的載體觸媒活 性出乎意料的對脫水溫度相當敏感。因此，雖然例如U. S. 專利No. 5,5 25,678的實例顯示於600°C下脫水，本發明者 已令人驚奇地發現當在觸媒載體製備時使用的脫水溫度大 於6 00°C時，可獲得更高的觸媒活性。矽膠可在大於600°C 下、或至少65〇°C、或至少700°C、或至少75〇°C、或至多 900 °C、或至多8 50°C、或至多800°C下脫水，要考慮自任 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -7 - 574072 A7 B7 五、發明説明（5 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 何低溫至任何高溫間爲範圍。如此實例中所示，矽膠承載 的雙金屬觸媒的活性與矽膠的脫水溫度成非線性增加，至 最高達約700-85 0°C或75 0-800°C，且這些最大觸媒活性的 範圍特別佳。 脫水的矽膠在非極性碳氫化合物中成漿液，將脫水的 石夕膠與碳氫化合物混合’可對混合物攪泮及加熱下，製備 此漿液。爲避免之後加入的觸媒去活化，觸媒製備的此步 驟及其他步驟應該在溫度低於9〇°c下進行，製備此漿液的 一般溫度範圍爲25至7〇°C，或40至60°c。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 對矽膠漿液適合的非極性碳氫化合物爲在反應溫度下 成液體者，並選用使下述的有機鎂化合物、醇及過渡金屬 化合物至少能部分溶解於此非極性碳氫化合物中。適用的 非極性碳氫化合物包含C4-C1Q直鏈或分枝鏈烷類、環烷類 與芳族類。非極性碳氫化合物可例如爲諸如異戊烷、己烷 、異己烷、正庚烷、辛烷、壬烷或庚烷的烷，諸如環己烷 的環烷，或諸如苯、甲苯或乙基苯的芳族；也可使用非極 性碳氫化合物的混合物。在使用之前，可先純化非極性碳 氫化合物，諸如藉由過濾通過氧化鋁、矽膠及/或分子篩， 以去除微量的水、氧、極性化合物，及其他會對觸媒活性 有不利影響的物質。 然後漿液與有機錢化合物接觸。有機鏡化合物爲一種 RMgR’的化合物，其R及R’爲相同或不同的C2-C12烷基團 ，或C4-C1Q烷基團，或C4-C8烷基團。在特別佳的具體實 例中，有機鎂化合物爲二丁基鎂。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -8 - 574072 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _____B7五、發明説明（6 ) 因爲任何過多的有機鎂化合物會造成不想要的副反應 ，有機鎂化合物使用的量較佳不超過將要物理或化學性地 沈積在載體上的有機鎂化合物對矽膠漿液的量。載體的脫 水溫度會影響於載體上可供有機鎂化合物利用的羥基位址 數目：脫水溫度越高，位址的數目越低。因此，有機鎂化 合物對羥基團真正的莫耳比率會改變，且可隨個案爲基礎 而決定，以確保極少或沒有過多使用有機鎂化合物。熟悉 本技藝者可用任何習知方式，很快地決定有機鎂化合物的 適當量，諸如藉由一面攪拌漿液、一面於漿液中加入有機 鎂化合物，直到可在溶劑中偵測到有機鎂化合物爲止。以 下爲槪略的指引，將有機鎂化合物加入漿液中的量，使Mg 對載體上的羥基團（OH)的莫耳比率自0.5:1至4:1，或0.8:1 至3 : 1，或0.9 : 1至2 : 1，或約1 : 1。有機鎂化合物溶於非極 性碳氫化合物中，產生一種使有機鎂化合物沈積在載體上 的溶液。有機鎂化合物的量（莫耳）以脫水矽膠的量（克 )爲基礎，一般爲 0.2 mmol/g 至 2 mmol/g，或 0.4 mmol/g 至 1.5 mmol/g，或 0.6 mmol/g 至 1.0 mmol/g，或 0.7 mmol/g 至 0.9 mmol/g 〇 也可以、但並非較佳地，加入有機鎂化合物的量超過 沈積於載體上的量，然後將其去除，例如以過濾及淸洗。 可選擇讓有機鎂化合物處理的漿液與一電子提供者接 觸，諸如四乙基正矽酸鹽（TEOS)或有機醇R”OH，其中R” 爲Ci-Cn的烷基團、或Ci至C8的烷基團、或C2至C4的 烷基團。在特別的具體實例中，R”OH爲正-丁醇。醇所使 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -J— n .p..

、1T -9- 574072 A7 B7 五、發明説明（7 ) 用的量爲能有效提供R”〇H : Mg mol/mol的比例自0.2至 1.5、或自0.4至1.2、或自0.6至1.1、或自0.9至1.0的量 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 〇 有機鎂及經醇處理的漿液與非二茂金屬過渡金屬化合 物接觸，適當的非二茂金屬過渡金屬化合物爲可溶解在用 以製造矽膠漿液的非極性碳氫化合物中的第4或5族金屬 的化合物。適當的非二茂金屬過渡金屬化合物包含例如鈦 及釩的鹵化物、鹵氧化物或鹵烷基氧化物，諸如四氯化鈦 (TiCU)、四氯化釩（VC14)與氧基三氯化釩（vanadium oxytrichloride) (V0C13)，以及鈦及釩的烷氧化物，其中烷 氧的部分具有1至20個碳原子的分支鏈或非分支鏈的烷基 團，較佳爲1至6個碳原子。也可使用該過渡金屬化合物 的混合物。非二茂金屬過渡金屬化合物的使用量足以使過 渡金屬對錶的旲耳/莫耳比例自0.3至1.5，或自0.5至0.8 以習用的方法去除溶劑，諸如以蒸發或過濾，以獲得 乾的、承載的非二茂金屬過渡金屬觸媒。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5.2承載的雙金屬觸媒 承載的雙金屬觸媒的製備係將二茂金屬化合物沈積在 承載的非二茂金屬過渡金屬觸媒之上。 在此所用的詞語「二茂金屬化合物」意指具有第4、5 或6族過渡金屬（M)的化合物，其帶有環戊二烯基（Cp)配位 基或可爲取代的配位基、至少一個非環戊二烯基衍生的配 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公慶） •10- 574072 Α7 Β7 五、發明説明（8 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 位基（X)及零個或一個含雜原子的配位基（Y)，配位基配位至 Μ，且數量相對應於其電價。二茂金屬觸媒前驅物通常需要 以適當的共觸媒（稱爲活化劑）活化，以產生活化的二茂 金屬觸媒’亦即一種帶有空的配位位址的有機金屬錯合物 ，其可配位、插入及聚合烯屬烴。二茂金屬化合物爲以下 類型化合物之一或二者： (1)具有二個Cp環系統作爲配位基的環戊二烯基（Cp)錯 合物。Cp配位基與金屬形成三明治錯合物，而且可自由旋 轉（未架橋）或經由架屬團而鎖成一剛性構形。二個Cp環 配位基可相同或不同、未取代、取代或其衍生物，諸如可 爲取代的雜圓環系統，而取代基可融入而形成其他飽和或 未飽和環系統，諸如四氫茚基、茚基、或芴基環系統。這 些ϊ哀戊—'嫌基錯合物具有通式爲 (Cp1R1m)R3n(Cp2R2p)MXq 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其中Cp1及Cp2爲相同或不同的環戊二烯基環；R1與 R2互不相關，爲鹵素或烴基、鹵碳基、烴基取代的有機似 金屬、或含有達約20個碳原子的鹵碳基取代的有機似金屬 團，m爲0至5，ρ爲0至5，一個與環戊二傭基結合、在 其環的相鄰碳原子上的R1及/或R2取代基可一起參與，形 成含有自4至約20個碳原子的環；R3爲架橋團；n爲在二 個配位基之間的直接鏈中的原子數目，且爲0至8，較佳爲 〇至3 ; Μ爲具有價數自3至6的過渡金屬，較佳來自元素 週期表的第4、5或6族，且較佳在其最高的氧化狀態；每 一 X爲非環戊二烯基配位基，互不相關，且爲氫、鹵素、 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇X 297公釐） -11 - 574072 Α7 Β7 五、發明説明（9) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 或烴基、氧基烴基（oxyhrocarbyl)、鹵碳基、烴基取代的有 機似金屬、氧基烴基取代的有機似金屬、或含有達約20個 碳原子的鹵碳基取代的有機似金屬團；且q等於Μ的價數 減2。 (2)僅有一個Cp環系統作爲配位基的的環戊二烯基錯 合物。Cp配位基與金屬形成半三明治錯合物，而且可自由 旋轉（未架橋）或經由架橋團至一含雜原子的配位基，而 鎖成一剛性構形。Cp環配位基可爲未取代、取代或其衍生 物，諸如可爲取代的雜圓環系統，而取代基可融入而形成 其他飽和或未飽和環系統，諸如四氫茚基、茚基、或芴基 環系統。含雜原子的配位基經由架橋團與金屬或選擇性地 與Cp配位基二者連接，雜原子本身爲來自元素週期表第 1 5族帶有配位數爲3的原子，或是第1 6族帶有配位數爲2 的原子。這些單環戊二烯基錯合物具有通式爲 (Cp1R1m)R3n(YrR2)MXs 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其中每一 R1互不相關，爲鹵素或烴基、鹵碳基、烴基 取代的有機似金屬、或含有達約20個碳原子的鹵碳基取代 的有機似金屬團；” m”爲0至5 ;與環戊二烯基結合、在其 環的相鄰碳原子上的二個R1取代基可一起參與，形成含有 自4至約20個碳原子的環；R3爲架橋團；，，n”爲〇至3 ; Μ 爲具有價數自3至6的過渡金屬，較佳來自元素週期表的 第4、5或6族，且較佳在其最高的氧化狀態；γ爲含雜原 子的團’其中雜原子爲來自第15族帶有配位數爲3、或是 來自第16族帶有配位數爲2的元素，較佳爲氮、磷、氧或 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -12- 574072 A7 B7 五、發明説明（10) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 硫；R2爲選自G至C2〇碳氫化合物自由基所組成的群組中 的自由基、取代的Ci至C2〇碳氫化合物自由基，其中一個 或多個氫原子由鹵原子所置換，且當Y爲三配位及未架橋 時，在Y上可有二個互不相關的R2團，每一皆選自（^至 C20碳氫化合物自由基所組成的群組中的自由基、取代的Ci 至C2c碳氫化合物自由基，其中一個或多個氫原子由鹵原子 所置換；每一 X爲非環戊烯基配位基，互不相關，且爲氫 、鹵素、或烴基、氧基烴基、鹵碳基、烴基取代的有機似 金屬、氧基烴基取代的有機似金屬、或含有達約20個碳原 子的鹵碳基取代的有機似金屬團；且” s”等於Μ的價數減2 〇 此類如上說明於第（1)群組用以製造本發明的mVLDPE 聚合物的雙環戊二烯基二茂金屬的實例揭示於U.S.專利No. 5,324,800、5，1 98,40 1、5,278，119、5,3 87,568、5，120,867、 5,017,714、 4,871，705、 4,542，199、 4,752,597、 5，132,262、 5,391，629、5,243,00 1、5,278,264、5,296,434 及 5,304,6 14 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此類如上說明於第（1)群組的適當的雙環戊二燒基的示 意但非限制性的實例爲： // -(CH3)2Si (茚基）2M(C1)2 // -(CH3)2Si (茚基）2M(CH3)2 // -(CH3)2Si (四氫茚基）2M(C1)2 // -(CH3)2Si (四氫茚基）2M(CH3)2 // -(CH3)2Si (茚基）2M(CH2CH3)2，及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13- 574072 A7 _______B7 —_ 五、發明説明（11 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) // -(c6h5)2c (茚基）2m(ch3)2 的外消旋異構物，其中Μ爲Zr或Η卜 此類如上說明於第（1)群組的不對稱環戊二烯基二茂金 屬的適當實例揭示於U.S.專利No. 4,892,85 1、5,3 3 4,677、 5,4 1 6,228 及 5,449,65 1，以及於 J· Am. Chem· Soc· 1 988, 110，6255的發表。 此類如上說明於第（1)群組的不對稱環戊二儀基二茂金 屬的示意但非限制性的實例有： // _(c6h5)2c (環戊二烯基）（芴基）m(r)2 // -(C6H5)2C ( 3-甲基環戊二烯基）（芴基）M(R)2 // -(ch3)2c (環戊二烯基）（芴基）m(r)2 μ -((：6Η5)2(：(環戊二烯基）（2-甲基茚基）M(CH3)2 // -(C6H5)2C ( 3 -甲基環戊二烯基）（2 -甲基節基） M(C1)2 // -(C6H5)2C (環戊二烯基）（2,7-二甲基芴基）！^1(1〇2 ，及 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 //-((：113)2(：(環戊二烯基）（2,7-二甲基芴基）1^(1〇2 其中Μ爲Zr或Hf，且R爲C1或CH3。 此類如上說明於第（2)群組的單環戊二烯基二茂金屬的 適當實例揭示於 U.S.專利 No. 5,026,798、5,05 7,475、 5,3 50,723、5,264,405 ^ 5,05 5，43 8 及 WO 96/002244 〇 此類如上說明於第（2)群組的單環戊二烯基二茂金屬的 示意但非限制性的實例有： /2 -(CH3)2Si (環戊二烯基）（1-金剛烷基醯胺）M(R)2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^ -14 - 574072 A7 B7 五、發明説明（12) // _(CH3)2Si ( 3-第三級丁基環戊二烯基）（1-金剛烷基 醯胺）M(R)2 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) // -(CH2 (四甲基環戊二烯基）（1-金剛烷基醯胺） M(R)2 // -(CH3)2Si (四甲基環戊二烯基）（1-金剛烷基醯胺 )M(R)2 // _(ch3)2c (四甲基環戊二烯基）（1-金剛烷基醯胺） M(R)2 // -(CH3)2Si (四甲基環戊二烯基）（1-第三級丁基醯 胺）M(R)2 // -(CH3)2Si (芴基）（1-第三級丁基醯胺）M(R)2 // -(CH3)2Si (四甲基環戊二烯基）（1-環十二烷基醯 胺）M(R)2，及 // -(C6H5)2C (四甲基環戊二烯基）（1-環十二烷基醯 胺）m(r)2 其中μ爲Ti、Ζγ或Hf，且R爲Cl或CH3。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其他爲有用的觸媒的有機金屬錯合物爲那些帶有二醯 亞胺（diimodo)配位基系統者，諸如說明於W0 96/23010。 其他說明適當有機金屬錯合物的參考有Orgametallics， 1 999，2046、PCT 公告 W0 99/14250、WO 98/50392、 WO 98/4 1 529、WO 98/40420、WO 98/40374、WO 98/47933 ，以及歐洲公告EP 088 1 23 3與EP 089058 1。 在特殊的具體實例中，二茂金屬化合物爲二鹵化雙（ 環戊二烯基）金屬、氫鹵化雙（環戊二烯基）金屬 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15- 574072 A7 B7 五、發明説明（13) (bis(cyclopentadienyl)metal hydridohalide)、 一烷基一鹵化 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 雙（環戊二烯基）金屬、二烷基雙（環戊二烯基）金屬或 二鹵化雙（茚基）金屬，其中金屬爲鍩或鈴’鹵素團較佳 爲氯，且烷基團爲CpCe烷基類。該二茂金屬的示意、但非 限制性的實例有： 二氯化雙（茚基）鍩 二溴化雙（茚基）銷 雙（對-甲苯磺酸）雙（茚基）鍩 二氯化雙（4,5,6,7-四氫茚基）鉻 二氯化雙（芴基）鍩 二氯化伸乙基-雙（茚基）鉻 二溴化伸乙基-雙（茚基）鉻 伸乙基-雙（茚基）二甲基銷 伸乙基-雙（茚基）二苯基銷 一氯化伸乙基·雙（茚基）甲基鉻 雙（甲磺酸）伸乙基-雙（茚基）銷 雙（對-甲苯磺酸）伸乙基-雙（茚基）鉻 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 雙（三氟甲磺酸）伸乙基-雙（茚基）锆 二氯化伸乙基-雙（4,5,6,7-四氫茚基）鍩 二氯化異亞丙基（環戊二烯基-芴基）鍩 二氯化異亞丙基（環戊二烯基-甲基環戊二烯基）錐 二氯化二甲基矽烷基-雙（環戊二烯基）锆 二氯化二甲基矽烷基-雙（甲基環戊二烯基）銷 二氯化二甲基矽烷基·雙（二甲基環戊二烯基）锆 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -16- 574072 A7 B7 五、發明説明（14 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 二氯化二甲基矽烷基-雙（三甲基環戊二烯基）鍩 二氯化二甲基矽烷基-雙（茚基）鉻 雙（三氟甲磺酸）二甲基矽烷基-雙（茚基）鉻 二氯化二甲基矽烷基-雙（4,5,6,7-四氫茚基）鍩 二氯化二甲基矽烷基（環戊二烯基-茚基）銷 二氯化二苯基矽烷基-雙（茚基）鍩 二氯化曱基苯基矽烷基-雙（茚基）鍩 二氯化雙（環戊二烯基）銷 二溴化雙（環戊二烯基）鍩 一氯化雙（環戊二烯基）甲基鉻 一氯化雙（環戊二烯基）乙基鍩 一氯化雙（環戊二烯基）環己基銷 一氯化雙（環戊二烯基）苯基鉻 一氯化雙（環戊二烯基）苄基锆 一氯化一氬化雙（環戊二燃基）銷 一氫化雙（環戊二烯基）甲基鍩 雙（環戊二烯基）二甲基銷 雙（環戊二烯基）二苯基鍩 雙（環戊二烯基）二苄基銷 氯化雙（環戊二烯基）甲氧鉻 氯化雙（環戊二烯基）乙氧鉻 雙（甲磺酸）雙（環戊二烯基）銷 雙（對-甲苯磺酸）雙（環戊二烯基）锆 雙（三氟甲磺酸）雙（環戊二烯基）鉻 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 29<7公釐） -17- 574072 A7 B7 五、發明説明（15 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 二氯化雙（甲基環戊二烯基）鍩 二氯化雙（二甲基環戊二烯基）锆 氯化雙（二甲基環戊二烯基）乙氧鍩 雙（三氟甲磺酸）雙（二甲基環戊二烯基）鍩 二氯化雙（乙基環戊二烯基）鍩 二氯化雙（甲基乙基環戊二烯基）鍩 二氯化雙（丙基環戊二烯基）鍩 二氯化雙（甲基丙基環戊二烯基）銷 二氯化雙（丁基環戊二烯基）鍩 二氯化雙（甲基丁基環戊二烯基）銷 雙（甲磺酸）雙（甲基丁基環戊二烯基）銷 二氯化雙（三甲基環戊二烯基）鉻 二氯化雙（四甲基環戊二烯基）鉻 二氯化雙（五甲基環戊二烯基）鍩 二氯化雙（己基環戊二烯基）鉻 二氯化雙（三甲基矽烷基環戊二烯基）鍩 二氯化雙（環戊二烯基）銷 二氯化雙（環戊二烯基）飴 二甲基雙（環戊二烯基）鍩 二甲基雙（環戊二烯基）鉛 氫氯化雙（環戊二烯基）鍩 (bis(cyclopentadienyl) zirconium hydridochloride) 氫氯化雙（環戊二烯基）給 二氯化雙（正-丁基環戊二烯基）銷 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 18- 574072 A7 B7 五、發明説明（16) 二氯化雙（正-丁基環戊二烯基）給 二甲基雙（正-丁基環戊二烯基）銷 二甲基雙（正-丁基環戊二烯基）給 氫氯化雙（正-丁基環戊二烯基）鉻 氫氯化雙（正-丁基環戊二烯基）給 二氯化雙（五甲基環戊二烯基）鉻 二氯化雙（五甲基環戊二烯基）鈴 二氯化雙（正-丁基環戊二烯基）鉻 三氯化環戊二烯基鍩 二氯化雙（茚基）鉻 二氯化雙（4,5,6,7 -四氫-1-_基）鉻，及 二氯化伸乙基-[雙（4,5,6,7·四氫-1-茚基）]鍩 在諸如苯、甲苯或乙基苯的芳族溶劑中，製備二茂金 屬化合物與鋁氧院活化劑的溶液。鋁氧烷爲低聚合的鋁化 合物，以通式（R-Al-0)n表示的環狀化合物，或以通式R(R-Al-0)nAlR2表示的直鏈化合物。在這些化學式中，每一 R 或化’爲Ci至C8的烷基自由基，例如甲基、乙基、丙基、 丁基或戊基，且” η ”爲自1至約5 0的整數。較佳的是，r爲 甲基，且至少爲4，亦即甲基鋁氧烷（ΜΑ〇)。可利用技 藝中已知的許多程序製備鋁氧烷，例如，烷基鋁可溶在鈍 性有機溶劑中以水處理，或可與水合的鹽接觸，諸如懸浮 在純性有機溶劑中的水合的硫酸銅或鐵。在U. S .專利 No. 5,〇93,295與5,9〇2,766及其中所引述的文獻可發現鋁 氧烷製備的實例。但是一般製得時，烷基鋁與有限的水反 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公餐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -19- 574072 A7 B7 五、發明説明（17) 應，會產生複雜的鋁氧烷混合物。MAO進一步的特徵說明 於 D. Cam 及 Albizzati，Makromol. Chem. 191，1 64 1-1 647 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (1 99 0)。MAO也可取自許多商業來源，一般爲在甲苯中的 3 〇重量％溶液。在一具體實例中，由鋁氧烷供應的鋁量足 以提供鋁對二茂金屬過渡金屬莫耳/莫耳比例自5 0 : 1至 5〇〇:1，或自 75:1 至 300:1，或自 85:1 至 20 0:1，或自 90」 至110:1。通常鋁氧烷與二茂金屬化合物在溫度20至80°C 下，一起混合〇. 1至6.0小時。 爲製備雙金屬觸媒，乾燥的、承載的非二茂金屬過渡 金屬觸媒在輕的脂肪族碳氫化合物中重新製成漿液，其可 爲與製備矽膠漿液中所用的碳氫化合物相同或不同。碳氫 化合物具有的沸點可爲小於9 〇 °C，諸如-5 0至8 9 °c、- 2 5至 7〇°C、_5至5〇t：或10至35°C。適當的碳氫化合物包括例 如異戊烷、己烷、異己烷、正-庚烷、辛烷、壬烷、癸烷或 環己烷。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 將非二茂金屬過渡金屬觸媒的漿液與二茂金屬/纟g氧院 溶液接觸，較佳的是，二茂金屬/鋁氧烷溶液的體積不超過 載體的總孔隙體積。通常用於非二茂金屬過渡金屬觸媒漿 液的輕的脂肪族碳氫化合物對用於二茂金屬化合物溶、液的 芳族溶劑的比例自〇 . 5 : 1至2 0 : 1，或自1: 1至1 5 : 1，或自 2:1 至 10:1，或自 2.5:1 至 8:1。 再將獲得的接觸產物乾燥，通常在溫度40-6CTC下，以 獲得承載的雙金屬觸媒。 雙金屬觸媒可用以製造具有分子量、共罕體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） •20- 574072 A7 B7 五、發明説明（18) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (comonomer)組合物、或二者爲雙類型分佈的聚烯屬烴同 元聚合物與共聚物。這些觸媒可用在多種聚合反應器中， 諸如流體化床反應器、高壓釜及漿液反應器。 實例： 實例1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本實例顯示當用以製備觸媒的載體物質在比習用的更 高溫度下脫水時，承載的非二茂金屬過渡金屬觸媒的活性 會增加。將二個Davison 95 5矽膠樣品脫水，一個在溫度 600°C下（樣品1A)，一個則在溫度850°C下（樣品1B ) 。然後以二丁基鎂（0.72 mmol/g矽膠）、丁醇及如上所述 的四氯化鈦處理脫水的矽膠，產生承載的非二茂金屬過渡 金屬觸媒。然後在實驗室漿液反應器中，使用此觸媒以聚 合乙烯，對每一樣品測定觸媒活性。樣品1 A (使用600°C 脫水的矽膠）顯示的活性爲每克觸媒每小時3 900克聚乙烯 ，樣品1B (使用8 50°C脫水的矽膠）顯示的活性爲每克觸 媒每小時4960克聚乙烯。 竇例2 製備二種非二茂金屬過渡金屬觸媒。將Davison 9 5 5矽 膠樣品在氮氣流中，於溫度600°C下（樣品2A)及8〇〇°C 下（樣品2B)脫水4小時，然後每一樣品處理如下。4.00 g脫水的矽膠置入含有100 mL己烷的Schlenk瓶中，此瓶 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X：297公釐） -21 - 574072 A7 B7 五、發明説明（19) 置於約5 0 °C的油浴中攪拌。藉由針筒將二丁基鎂（2.8 8 mmol)加至此約50°C攪拌的漿液中，在此溫度下攪泮發液i 小時。藉由針筒將2.96 mmol正-丁醇加至此約5〇0C的攪拌 混合物中，在此溫度下攪拌混合物1小時。最後，藉由針 筒將1.72 8 mmol TiCl4加至此約5(TC的攪拌混合物中，在 此溫度下持續攪拌1小時。然後於溫度約5〇°C下，在氮氣 流中去除液相，以產生自由流動的粉末。 使用此二樣品製備乙烯/1-己烯共聚物。2.0 L不銹鋼高 壓釜在吹以緩慢的氮氣下，塡充己烷（750 mL)及1-己烯（40 mL)，然後加入2.0 mmol三甲基鋁（TMA)。關閉反應器排氣 ，加速攪拌至1〇〇〇 r pm，且溫度增加至95 °C。以氫氣使內 壓上升6.0 p si (41 kP a)，然後導入乙燒，維持總壓力在270 psig (1.9 Mpa)。然後溫度降至85°C，將20.3 mg觸媒導入 乙烯過壓的反應器，溫度增加並維持在9 5 °C。聚合反應進 行1小時，然後停止供應乙烯。反應器冷卻至室溫，收集 聚乙烯。 從600 °C脫水的矽膠（樣品2A)製備的觸媒具有的活 性爲每克觸媒每小時3620克聚乙烯，而從80CTC脫水的矽 膠（樣品2B )製備的觸媒具有的活性爲每克觸媒每小時 4610克聚乙烯。 實例3 製備二種雙金屬觸媒樣品。首先，如同實例2，使用於 溫度6〇〇t下脫水的矽膠（樣品3A)及800°C下脫水的矽 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -22- 574072 A7 ____B7_ 五、發明説明（20 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 膠（樣品3B )製備非二茂金屬觸媒，然後每一樣品處理如 下。乾燥的非二茂金屬觸媒於室溫下，在己烷（每克觸媒5 mL )中攪拌重新成爲漿液，將甲苯中的30重量％MAO ( 6.8 mmol Al/g非二茂金屬觸媒）與（二）氯化雙（正-丁基 環戊二烯基）鍩（Al/Zr莫耳比例100:1)的反應產物溶液 緩慢加入攪拌的漿液中。暗棕色混合物於室溫下攪拌1小 時，然後加熱至約45 t。然後在氮氣流中去除液相，以產 生自由流動的棕色粉末。 然後使用此二個雙金屬觸媒樣品，如實例2中所述， 以聚合乙烯/1-己烯。以600°C脫水的矽膠（樣品3A)製備 的雙金屬觸媒具有的活性爲每克觸媒每小時1 8 5 0克聚乙烯 ，而以800°C脫水的矽膠（樣品3B)製備的觸媒具有的活 性爲每克觸媒每小時2970克聚乙烯。 實例4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 依據實例3製備的雙金屬觸媒在模廠尺度的流體化床 反應器中，用以聚合乙烯/1-己烯。表1中的實例4A顯示 反應器條件與樣品3 A的觸媒的結果，實例4 B顯示反應器 條件與樣品3A的觸媒的結果。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -23- 574072 A7 B7 五、發明説明（21 表 實例4A (比較性） 實例4B 反應器溫度（°F fC )) 203 (95) 203 (95) h2/c2氣體莫耳比例 0.011 0.011 c6/c2氣體莫耳比例 0.007 0.008 C2 分壓（psi (Mpa)) 156.9 (1.082) 158.5 (1.093) H2〇 (ppm1) 7.2 21.0 TMA (ppm1) 100 100 產量（g/g) 1820 4040 流體指數I21.6(dg/分鐘）2 6.6 6.4 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 乙烯重量的百萬分之一 2依據ASTM- 1 23 8條件F (承載2 1.6 kg，I90°C )測量訂 實例1 -4的結果摘要如表2。在每一實例中，樣品”A” 爲比較性實例，其矽膠在6 0 〇 °C下脫水，樣品” B ”爲本發明 的實例。因爲觸媒、聚合方法等的差異，需注意不同列中 的活性無法直接相比較。但是在同一列中，活性的改變（ 增加的％)顯示出本發明方法與組成令人意外的優點。 本纸張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -24 - 574072 A7 B7 五、發明説明（22 ) 寿2 活性（樣品” A”）1 活性（樣品”B”） 增加的％ (g PE/g觸媒/小時） (g PE/g觸媒/小時） 實例1 3 900 4960 27% 實例2 3620 4610 27% 實例3 1850 2970 61% 實例4 1820 4040 122% 比較性實例 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 實例5 除了矽膠樣品在自600t至83 0°C的不同溫度下脫水外 ，依照實例2中所述，製備承載於TiCl4上的非二茂金屬觸 媒。使用鈦觸媒製備乙烯/1-己烯共聚物如下。2.0 L不銹鋼 高壓釜在吹以緩慢的氮氣下，塡充異丁烷（800 mL)及1-己 烯（2 0 mL)，然後加入1.86 mmol三甲基鋁（TMA)。關閉反 應器排氣，加速攪拌至1 000 rpm，且溫度增加至85 °C。加 入乙烯及75 mmol氫氣，提供總壓力爲325 psig (2.24 MPa)。將100 mg觸媒導入乙烯過壓的反應器中，溫度維持 在85 °C。聚合反應進行4 〇分鐘，然後停止供應乙烯。反應 器冷卻至室溫，收集聚乙烯。對每一脫水溫度，製備二個 樣品並運作，表3顯示每一溫度下的活性結果。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -25- 574072 A7 B7 五、發明説明（23 表： Si脫水溫度 活性，操作1 活性，操作2 活性，平均 (°C) (gPE/g觸媒/小時） (gPE/g觸媒/小時） (gPE/g觸媒/小時） 600 1275 1425 1350 680 1440 1395 1417 730 2025 2175 2017 780 2055 2010 2032 830 1680 1530 1605 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖1以圖形顯示平均活性對脫水溫度（實心鑽石形 左軸） —奮例6 在本實例中，依照實例3使用實例5的非二茂金屬觸 媒，製備雙金屬觸媒。然後乙烯/1-己烯的聚合進行如下。 2.0 L不銹鋼高壓釜在吹以緩慢的氮氣下，塡充正-己烷（700 mL)、1-己烯（40 mL)及水（14 μ!〇，然後加入2.0 mL三甲基 鋁（TMA)。關閉反應器排氣，加速攪拌至1〇〇〇 rpm，且溫 度增加至95°C。加入乙烯及4 psig (28 kPa)氫氣，提供總 壓力爲20 5 psig (1.41 MPa)。將30 mg雙金屬觸媒導入乙 烯過壓的反應器中，溫度維持在95 °C。聚合反應進行60分 鐘，然後停止供應乙烯。反應器冷卻至室溫，收集聚乙烯 。對每一脫水溫度，至少製備二個樣品並運作，表4顯示 每一溫度下的活性結果。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -26- 574072 A7 B7 五、發明説明（24 ) 表4 Si脫水 溫度(。〇 活性，操作1 (gPE/g觸媒/小時） 活性，操作2 (gPE/g觸媒/小時） 活性，操作3 (gPE/g觸媒/小時） 活性，平均 (gPE/g觸媒/小時） 600 2761 2304 氺 . 2532 680 3416 2399 3454 3090 730 5250 4137 4810 4732 780 5674 4682 氺 5178 830 5137 4953 氺 5045 無數據 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖1以圖形顯示平均活性對脫水溫度（實心方塊，右 軸），連同非二茂金屬過渡金屬觸媒的數據以茲比較。如 圖中淸楚指出，使用於溫度大於600°C下脫水的矽膠，非二 茂金屬過渡金屬觸媒與雙金屬觸媒二者的活性令人意外地 增強。 所有專利、測試方法、及在此所引述的其他文件、包 括優先性文件皆以提及方式完全納入，參考的程度直到該 揭示與本發明不相符，且此納入對所有裁定皆被允許的。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -27-

Claims (1)

1. 574072 i i A8 Λ、.. i B8 产....n: j g88_ . 六、申ϋ禾 1. 一種製備雙金屬觸媒之方法，該方法包含： (a) 提供一種承載的非二茂金屬觸媒，藉由： (i) 將顆粒狀載體物質於溫度大於600°C下脫水； (ii) 在非極性碳氫化合物中製備脫水載體的漿液； (iii) 以有機鎂化合物RMglT與（ii)的漿液接觸，其r與 R’爲相同或不同的（：2-(：12烷基團； (iv) 以第4族或第5族過渡金屬的非二茂金屬化合物與 漿液（iii)接觸； (v) 乾燥（iv)的產物，以獲得承載的非二茂金屬觸媒·； (b) 將在非極性碳氫化合物中的承載的非二茂金屬觸媒 的漿液，與在芳族溶劑中的二茂金屬化合物及Ci-Cs烷基鋁 氧烷的溶液接觸； (c) 乾燥（b)的產物，以獲得承載的雙金屬觸媒。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中載體物質爲矽. 膠。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中載體物質在溫 度自650°C至900°C下脫水。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中載體物質在溫 度自700°C至850°C下脫水。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中載體物質在溫 度自750°C至800°C下脫水。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中（a)的非極性碳 氫化合物係選自由C4-C 1 〇直鏈或分支鏈的烷類、環烷類與 芳族類組成的群組。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ；297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、^1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -28- 574072 A8 B8 C8 D8 、申請專利乾圍 2 7.如申請專利範圍第1項之方法，其中有機錶化合物 爲二丁基鎂。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 8 .如申i靑專利範圍第1項之方法，其中有機錶化合物 量爲每克脫水的承載物質使用自〇·2 mmol至2 mm〇i有機 鎂化合物。 9.如申請專利範圍第1項之方法，進一步含有在步驟 (iv)之前，將漿液（iii)與電子提供者接觸。 I 〇.如申請專利範圍第9項之方法，其中電子提供者 含有醇R”〇H，其11”爲CVCu烷基團。 II ·如申請專利範圍第1 〇項之方法，其中醇爲正-丁 醇。 1 2 .如申請專利範圍第1 〇項之方法，其中醇的用量爲 由有機鎂化合物提供的每莫耳鎂使用0 · 2至i . 5莫耳。 13 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中第4或5族. 過渡金屬爲鈦或釩。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 I4.如申請專利範圍第1項之方法，其中非二茂金屬 過渡金屬化合物爲國化駄、氧基鹵化欽、院氧鹵化駄、鹵 化釩、氧基鹵化釩、烷氧鹵化釩。 1 5 .如申請專利範圍第1項之方法，其中非二茂金屬 過渡金屬化合物的使用量爲由有機鎂化合物提供的每莫耳 鎂使用0.3至I·5莫耳的第4或5族過渡金屬。 1 6.如申請專利範圍第1項之方法，其中二茂金屬化 合物爲取代的、未架橋的雙環戊二烯基化合物。 如申請專利範圍第1項之方法，其中步驟（b)係在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210χ297公釐：） -29- 574072 A8 B8 C8 ___ D8 六、申請專利範圍 3 溫度小於90°C下進行。 18. —種製備雙金屬觸媒之方法，該方法包含： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (a) 提供一種承載的非二茂金屬觸媒，藉由： (i)將矽膠於溫度大於600°C下脫水； (Π)在非極性碳氫化合物中製備脫水矽膠的漿液； (iii) 以二丁基鎂與（ii)的漿液接觸； (iv) 以正-丁醇與（iii)的漿液接觸； (v) 以四氯化鈦與（iv)的漿液接觸； (vi) 乾燥（v)的產物，以獲得承載的非二茂金屬鈦觸媒 j (b) 將在非極性碳氫化合物中的承載的非二茂金屬鈦觸 媒的漿液，與在芳族溶劑中的鍩或給二茂金屬化合物及甲 基鋁氧烷的溶液接觸； (c) 乾燥（b)的產物，以獲得承載的雙金屬觸媒。 19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中矽膠係在溫 度650°C至900°C下脫水。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20. 如申請專利範圍第18項之方法，其中矽膠係在溫 度700°C至850°C下脫水。 2 1 .如申請專利範圍第1 8項之方法，其中矽膠係在溫 度750°C至800°C下脫水。 22. 如申請專利範圍第IS項之方法，其中（a)中的非極 性碳氫化合物係選自由C4-G。的直鏈或分支鏈烷類、環烷 類與芳族類所組成的群組。 23. 如申請專利範圍第18項之方法，其中二丁基鎂的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -30- 574072 A8 B8 C8 D8 ---- 六、申請專利範圍 4 使用量爲每克脫水矽膠使用自0.2 mmol至2 mmol二丁基 鎂化合物。 24.如申請專利範圍第18項之方法，其中正-丁醇的 使用量爲每莫耳二丁基鎂使用自0·2至1.5 m〇1二丁基鎂。 25 ·如申請專利範圍第1 8項之方法，其中四氯化欽的 使用量提供每莫耳二丁基鎂自0.3至1.5 m〇1欽。 26. 如申請專利範圍第18項之方法，其中二茂金屬化 合物爲取代的、未架橋的雙環戊二烯基化合物。 27. 如申請專利範圍第18項之方法，其中步驟（b)係在 溫度小於90°C下進行。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -31 -