WO2015060421A1 - オレフィン重合用触媒成分、オレフィン重合用触媒およびそれを用いたオレフィン(共)重合体の製造方法 - Google Patents

オレフィン重合用触媒成分、オレフィン重合用触媒およびそれを用いたオレフィン(共)重合体の製造方法 Download PDF

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layered silicate
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olefin polymerization
catalyst
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美幸 村瀬
竹弘 寒河江
昌英 村田
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日本ポリプロ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a catalyst component for olefin polymerization, a catalyst for olefin polymerization, and a method for producing an olefin (co) polymer using the catalyst, and more specifically, an ion-exchange layered silicate having a specific structure.
  • the present invention relates to an olefin polymerization catalyst component, an olefin polymerization catalyst, and a method for producing an olefin (co) polymer using the catalyst.
  • Olefin polymerization catalysts using clay, clay minerals or ion-exchangeable layered compounds as catalyst components are known (for example, see Patent Document 1). Further, in the technical field of olefin polymerization catalysts using clay, clay minerals or ion-exchange layered compounds as catalyst components, various problems have been proposed with the object of improving catalytic activity (for example, Patent Documents 2 to 4). 4). For example, an olefin polymerization catalyst containing, as a catalyst component, clay, clay mineral, or ion-exchanged layered compound that has been subjected to acid treatment, salt treatment, or chemical treatment in the coexistence of acid and salt is also known.
  • ion-exchange layered silicate technologies that focus on the specific structure of ion-exchange layered silicate include those that specify the amount of micropores in ion-exchange layered silicate, and chemical treatment of ion-exchange layered silicate with inorganic acids.
  • Patent Documents 9 and 10 These are highly active ion-exchange layered silicates with a large amount of fine pores with a large amount of pores by controlling the action of swelling, which is one of the characteristics during chemical treatment of ion-exchange layered silicates. It is a technology related to salt.
  • the activity of the catalyst component for olefin polymerization is not yet sufficient, and further technical improvement is desired.
  • An object of the present invention is to provide a highly active olefin polymerization catalyst component, an olefin polymerization catalyst, and a method for producing an olefin (co) polymer using the same, in view of the situation and problems of the prior art.
  • the present inventors use an ion-exchange layered silicate in which the amount of specific minute pores accounts for 60 to 100% of the total pore amount as a catalyst component for olefin polymerization. It has been found that the catalytic activity is remarkably improved. The present invention has been completed based on these findings.
  • an olefin polymerization catalyst component comprising an ion-exchange layered silicate having the following property 1.
  • Characteristic 1 In the pore distribution curve calculated by the BJH analysis method using the adsorption isotherm by the nitrogen adsorption method, the total pore volume of pores having a diameter of 2 to 10 nm is 60 to 100% of the total mesopore volume. Be.
  • the catalyst component for olefin polymerization according to the first aspect, wherein the ion-exchange layered silicate further has the following characteristic 2.
  • XRD X-ray diffraction
  • the catalyst component for olefin polymerization according to the first or second aspect wherein the ion-exchange layered silicate further has the following characteristic 3. Is done. Characteristic 3: The specific surface area is 325 m 2 / g or more.
  • the catalyst component for olefin polymerization according to any one of the first to third aspects wherein the ion-exchange layered silicate is a smectite group silicate. Is done.
  • the catalyst component for olefin polymerization according to any one of the first to fourth aspects wherein the ion-exchange layered silicate is montmorillonite.
  • the ion-exchange layered silicate is acid-treated with an inorganic acid or an organic acid, and the acid treatment Provides an olefin polymerization catalyst component characterized in that 10 to 65 mol% of main metal cations of the octahedral sheet constituting the ion-exchange layered silicate are eliminated. Furthermore, according to a seventh aspect of the present invention, there is provided the catalyst component for olefin polymerization according to the sixth aspect, wherein the main metal cation of the octahedral sheet is aluminum.
  • an olefin polymerization catalyst comprising the following component (a), component (b) and, if necessary, component (c).
  • an olefin (co) characterized by polymerizing or copolymerizing one or more olefins using the olefin polymerization catalyst according to the eighth invention.
  • a method for producing a polymer is provided.
  • the catalyst component for olefin polymerization of the present invention has an ion exchange property that has a large number of pores of a size sufficient for diffusion of cation species generated from a transition metal compound that is an active site precursor, and has been subjected to uniform chemical treatment.
  • this olefin polymerization catalyst component which is a layered silicate, the number of active sites is increased, and an olefin (co) polymer can be produced with high activity.
  • FIG. 1 is a graph showing pore distribution curves for an ion-exchange layered silicate (Example 1) which is a catalyst component for olefin polymerization of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a pore distribution curve for the ion-exchange layered silicate of Comparative Example 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing a pore distribution curve for the ion-exchange layered silicate of Comparative Example 6.
  • Catalyst component for olefin polymerization (1) Characteristics of ion-exchange layered silicate 1 The ion-exchange layered silicate having the following property 1 is used for the catalyst component for olefin polymerization of the present invention. Characteristic 1: In the pore distribution curve calculated by the BJH analysis method using the adsorption isotherm by the nitrogen adsorption method, the total pore volume of pores having a diameter of 2 to 10 nm is 60 to 100% of the total mesopore volume. Be.
  • the measurement method of the pore diameter and the pore volume by the nitrogen adsorption method is shown below.
  • the amount of gas adsorbed to a solid is constant, and if the solid and gas are determined, the potential of the adsorption interaction can be considered to be almost constant, so the amount of adsorption is a function of pressure only. Is generally called an adsorption isotherm.
  • nitrogen which is most commonly used in evaluating the pore distribution, is used as an adsorption gas, and the relative pressure P / P0 (P0 is atmospheric pressure) at a liquid nitrogen temperature (temperature 77K).
  • the adsorption isotherm was measured in the range of 0.025 to 0.995.
  • the calculation of the pore volume within the range defined in the present invention uses an adsorption isotherm obtained when the relative pressure is increased.
  • the most common method for calculating the pore distribution is the BJH analysis method, and this method is adopted in the present invention.
  • Graphs showing pore distribution curves obtained by the BJH analysis method are shown corresponding to examples and comparative examples described later (FIGS. 1 to 3).
  • the mesopore pore means a pore having a pore diameter of 2 to 50 nm according to the definition of IUPAC.
  • the total pore volume was determined for pores having a diameter of 2 to 10 nm and pores having a diameter of 2 to 50 nm.
  • the ion-exchangeable layered silicate of the present invention has a total pore volume (cc) of pores having a diameter in the range of 2 to 10 nm in the pore distribution curve calculated by the BJH analysis method using the adsorption isotherm by the nitrogen adsorption method.
  • / G) is 60 to 100% of the total pore volume (cc / g) of pores having a diameter in the range of 2 to 50 nm, that is, mesopore pores (total mesopore volume) It is characterized by.
  • the size of the pores having a diameter of 2 to 10 nm is considered to be a portion corresponding to the end face of the ion-exchange layered silicate, and the pore volume in this range is 60 to 100 with respect to the total mesopore pore volume.
  • % Indicates that the end face portion is treated more uniformly when the chemical treatment is performed in the same manner as compared with the known ion-exchangeable layered silicate. Further, it is considered that the ion-exchange layered silicate has a portion that can become an active site (acid site) of olefin polymerization at such an end surface portion.
  • the ion-exchange layered silicate having such a structure can be a highly active polymerization catalyst component for olefins, compared to known ion-exchange layered silicate having a low abundance ratio of micropores.
  • metal elution progresses more uniformly from each layer constituting the silicate during chemical treatment involving the elution of metal atoms of the ion-exchange layered silicate. This can also be achieved by using or using raw materials.
  • the total pore volume of pores having an ion-exchange layered silicate diameter of 2 to 10 nm measured by a nitrogen adsorption method is 60 to 100% of the total pore volume of mesopore pores, Preferably it is 61 to 95%, more preferably 62 to 90%, still more preferably 63 to 87%, and most preferably 63 to 85%.
  • the total pore volume of pores having a diameter of 2 to 10 nm is less than 60% of the total mesopore volume, the activity is considered to decrease.
  • the number of contact points between the clay particles is larger than when large pores are present to some extent, resulting in high particle strength.
  • the ion-exchange layered silicate particles disintegrate with the formation of the polymer in the polymerization of the olefin, so that the polymerization proceeds with high activity and is uniformly dispersed in the polymer. Since it is difficult to occur, the activity is reduced, and the activity is non-uniformly present in the polymer, resulting in deterioration of the powder properties of the polymer and problems in the processing / molding process. Therefore, it is most preferable that the total pore volume of pores having a diameter of 2 to 10 nm is 85% or less of the total mesopore volume.
  • XRD X-ray diffraction
  • the above characteristic 2 shows how much impurities are contained in the ion-exchangeable layered silicate of the present invention.
  • the component include mica, vermiculite, and smectite. Of these, mica and smectite are preferable, and smectite is particularly preferable. Furthermore, among smectites, montmorillonite and beidellite are preferable, and montmorillonite is particularly preferable.
  • the peak (m) indicates the crystal plane (020) and / or crystal plane (110) of the ion-exchange layered silicate of the type classified into these minerals.
  • the peak (i) other than the peak (m) (excluding the peak (m)) is a component of the ion-exchange layered silicate necessary for showing performance as an olefin polymerization catalyst. It is considered that it represents the presence of components contained as so-called impurities. Therefore, this peak (i) does not exist or peak (i) exists, and the ratio (I / M) of the intensity (I) of this peak (i) and the intensity (M) of the peak (m) is The present inventors have found that it is possible to maintain high performance by having a relationship of 0 ⁇ (I / M) ⁇ 1.6.
  • the intensity ratio (I / M) with respect to the peak (m) is indicated by 0.
  • the peak (i) may be single or plural.
  • the intensity ratio (I / M) is (I / M) obtained for the peak when the peak (i) is single.
  • the ratio (I n / M) which is the ratio of the intensity (I n ) and the intensity (M) of the peak (m) with respect to each peak (i) n, is obtained and is the sum.
  • the intensity ratio (I / M) of the above peaks is as follows.
  • the lower limit of the preferred strength ratio (I / M) is 0, more preferably 0.001, even more preferably 0.01, particularly preferably 0.05, still more preferably 0.1. And most preferably 0.5.
  • the upper limit of the preferred strength ratio (I / M) is 1.6, preferably 1.4, more preferably 1.2, still more preferably 1.0, and particularly preferably 0.8. 95, most preferably 0.9.
  • XRD measurement method for obtaining this and a method for obtaining the peak intensity from the results obtained therefrom will be described.
  • a Cu—K ⁇ ray using a K ⁇ absorption plate
  • the tube voltage was 40 kV
  • the tube current was 30 mA.
  • the optical system was a concentrated method.
  • the procedure for obtaining the peak intensity from the measurement result obtained here will be described.
  • the X-ray diffraction intensity is obtained as the number of scintillation counters for 2 ⁇ .
  • Is the intensity at 2 ⁇ 15 degrees and 25 degrees.
  • a 2 ⁇ position that does not exist is searched, and the 2 ⁇ position and intensity of the baseline are determined at that position.
  • a peak search is performed.
  • the ion-exchange layered silicate of the present invention more preferably has a characteristic 3 having a specific surface area of 325 m 2 / g or more in addition to the above characteristic 1 or in addition to the above characteristics 1 and 2.
  • the specific surface area represents a necessary spatial area for the active site precursor to be supported on the ion-exchange layered silicate and the polymerization reaction proceeds as the active site, and a larger surface area is preferable.
  • the specific surface area is increased, the active site precursor is sufficiently supported, and a sufficient reaction surface for proceeding the polymerization reaction can be secured, thereby further improving the activity.
  • the lower limit of the specific surface area is preferably 150 m 2 / g, more preferably 200 m 2 / g, still more preferably 280 m 2 / g, even more preferably 325 m 2 / g, particularly preferably 330 m 2 / g, most preferably 350 m. it is a 2 / g.
  • the upper limit of the specific surface area is not particularly defined, but is preferably 600 m 2 / g, more preferably 580 m 2 / g, still more preferably 550 m 2 / g, particularly preferably 500 m 2 / g.
  • Specific surface area can illustrate the range which combined the above-mentioned desirable lower limit and desirable upper limit arbitrarily as an upper limit and a minimum. For example, 325 to 550 m 2 / g, 330 to 500 m 2 / g, 350 to 500 m 2 / g, 200 to 600 m 2 / g, 350 to 580 m 2 / g, 280 to 550 m 2 / g, 325 to 550 m 2 / g It is.
  • the natural product of the ion-exchange layered silicate has a specific surface area of about 0.1 to 140 m 2 / g, preferably about 0.1 to 90 m 2 / g, which is relatively small, but is increased by chemical treatment described later.
  • Characteristics 4 of ion-exchangeable layered silicate The ion-exchange layered silicate used for the catalyst component for olefin polymerization of the present invention preferably further has the following property 4.
  • the characteristic 4 it is preferable to use an ion-exchangeable layered silicate that satisfies the following.
  • Si (s) indicates a Si component derived from a dioctahedral smectite component contained in the raw material ion-exchangeable layered silicate.
  • required from the analysis has shown the quantity of all the Si components contained in an ion exchange layered silicate.
  • the ion-exchangeable layered silicate contains Si components other than those derived from dioctahedral smectite. It is considered that the dioctahedral smectite is related to the performance of the olefin polymerization catalyst, and its content is considered to be one of the factors determining the performance. Therefore, in the ion-exchange layered silicate of the present invention, the relationship between the quantity ratios of Si (s) and Si (t) is important, and it is preferable that the ratio of Si (s) is large. Si (t) ratio: Si (s) / Si (t) is preferably 0.50 to 1.
  • the lower limit of the preferred range is 0.50, more preferably 0.55, even more preferably 0.60, particularly preferably 0.65, even more particularly preferably 0.70, most preferably Preferably it is 0.75.
  • the upper limit of the preferred range is most preferably 1 which represents a state in which no impurities are mixed, but it may be 0.98, further 0.95, or 0.90. May be. It is preferable that the Si component Si (s) derived from the dioctahedral smectite is large.
  • M + is serial in the general formula, M 2+, Y 3+, Y 2+ is respectively show the following atoms.
  • M + is K, Na
  • M 2+ is Ca
  • Y 3+ is Al
  • Y 2+ is Mg, Fe 2+ , Mn 2+ , Ni, Zn, Li Respectively (Clay Handbook 3rd Edition P65, Gihodo Publishing, April 30, 2009).
  • the above-mentioned seven atoms that are generally used were used as M 2+ , Y 3+ , and Y 2+ .
  • all Fe atoms are handled as Fe 3+ . That is, it was considered that M + represents K and Na, M2 + represents Ca, Y3 + represents Al and Fe3 + , and Y2 + represents Mg.
  • M + represents K and Na
  • M2 + represents Ca
  • Y3 + represents Al and Fe3 +
  • Y2 + represents Mg.
  • the ratio of the number of atoms in the above general formula (here, including x and y) is obtained.
  • the abundance of each atom and the ratio of the number of atoms are in the relationship of the following formula 1.
  • Si in the formula is a smectite-derived Si component, it is represented by Si (s) here.
  • the M + is, K, and Na
  • the M 2+ is a Ca
  • the Y 3+ is, Al
  • Fe 3+ the Y 2+, the Mg
  • the Al 3+ and Al in the formulas 3 and 4 indicate the amount of the Al component whose sum can be determined from the analysis, and can be rewritten as follows.
  • X and y can be obtained by adding the amount of each atom that can be quantified from the analysis to Equation 5 and Equation 6. Furthermore, the amount of Si (s) component to be obtained is obtained by modifying Equation 7 derived from Equation 2, and introducing the numerical values obtained from Equation 5 and Equation 6 into x and y in the obtained Equation 8, It can be obtained by adding the amount of Mg atoms that can be quantified from analysis.
  • Si (s) / S (t) can be obtained by dividing Si (s) thus obtained by Si (t) obtained from the analysis.
  • the fluorescent X-ray analysis is performed as follows, for example. After baking the sample at 700 ° C. for 1 hour, 0.5 g is taken out and mixed with 4.5 g of Li 2 B 4 O 7 as a fluxing agent and 0.03 g of KBr as a release agent to prepare a glass bead.
  • the sample thus prepared is quantitatively analyzed by an analytical curve method using an XRF analyzer (for example, ZSX-100e manufactured by Rigaku Denki Kogyo Co., Ltd.).
  • ICP emission spectroscopic analysis was performed by adding sulfuric acid and hydrofluoric acid to a sample baked at 700 ° C. for 1 hour and dissolving it, and then dissolving the solution with ICP-OES (for example, ULTIMA type 2 manufactured by Horiba, Ltd.) taking measurement.
  • ICP-OES for example, ULTIMA type 2 manufactured by Horiba, Ltd.
  • the ion-exchangeable layered silicate used for the olefin polymerization catalyst component of the present invention preferably further has the following property 5.
  • the ion exchange layered silicate of the present invention preferably has a high isomorphous substitution amount.
  • the molar ratio (Mg / Al) of the amount of Mg and the amount of Al contained in the octahedral sheet of the ion exchange layered silicate ) Is preferably 0.28 or more. 0.28 to 3.5 is more preferable, 0.285 to 2.5 is more preferable, 0.287 to 1.5 is still more preferable, 0.29 to 1 is particularly preferable, and 0.292 to 0.8.
  • trivalent aluminum when trivalent aluminum is substituted with divalent magnesium, it has a negative layer charge. Furthermore, this negative layer charge is used to stably present the cation species of the metallocene transition metal compound (complex), which is the active site precursor of the metallocene catalyst, as the active site with respect to the performance (activity) of the metallocene catalyst. The present inventors believe that it acts as a counter anion and has a high activation effect.
  • This Mg / Al molar ratio can be determined from the chemical structural formula.
  • the chemical structural formula is determined based on a quantitative determination of the contained atoms by a general chemical analysis method such as fluorescent X-ray analysis (XRF), ICP, or absorptiometry.
  • the calculation method is generally carried out by the method described in P272 to P274 of the clay handbook (Japan Clay Society, Technical Hall Publishing, 2009, 3rd edition).
  • the cation of each sheet and the kind of cation that is isomorphously substituted for the cation are clarified.
  • a calculation method based on the number of negatively charged anions used frequently will be described below.
  • the number of cations is obtained by multiplying the molecular ratio of each atom obtained by chemical analysis by the number of charges of the cation contained in the oxide of the atom (for example, the charge is 4 for Si). Find the sum of.
  • the number of negative charges (O contained in the clay mineral) 22 in the structure is divided by the sum of the number of cations.
  • the total mesopore pore volume (total mesopore volume) measured by the nitrogen adsorption method is preferably 0.30 cc / g or more. It is more preferably 35 cc / g or more, further preferably 0.40 cc / g or more, particularly preferably 0.45 cc / g or more. Further, the maximum amount is preferably 1 cc / g or less, more preferably 0.8 cc / g or less, and further preferably 0.6 cc / g or less.
  • the total pore volume of pores having a diameter in the range of 2 to 10 nm is preferably 0.15 cc / g or more, more preferably 0.20 cc / g or more, and 0.25 cc / g. More preferably, it is g or more. If the pore volume is less than this, the activity may be reduced. On the other hand, the maximum amount is preferably 1 cc / g or less, more preferably 0.8 cc / g or less, further preferably 0.6 cc / g or less, and 0.5 cc / g or less. It is particularly preferred. If the pore volume is more than this, there is a possibility of causing generation of fine powder and deterioration of powder properties.
  • the ion-exchange layered silicate of the present invention preferably has an acid point as property 7.
  • the lower limit of the amount of acid sites is preferably 30 ⁇ mol, more preferably 50 ⁇ mol, even more preferably 100 ⁇ mol, and particularly preferably 150 ⁇ mol of strong acid sites with a pKa ⁇ 8.2 or less per gram of ion-exchanged layered silicate.
  • the amount of acid sites is measured according to the method described in JP-A No. 2000-158707.
  • the ion-exchangeable layered silicate having the above characteristics can be produced by the following method.
  • the raw material of the ion-exchange layered silicate used in the present invention is not limited to a natural one, and may be an artificial synthetic product.
  • Specific examples of the silicate include the followings described in “Clay Mineralogy” (Haruo Hakusui, Asakura Shoten, 1995).
  • Serpentine-related minerals such as kaolins such as decaitite, nacrite, kaolinite, nacrite, serpentine groups such as chrysotile, lizardite, antigolite, amesite, Al lizardite, etc., whose 1: 1 layer is the main constituent layer etc.
  • Smectite silicates such as montmorillonite, beidellite, nontronite, saponite, hectorite, stevensite, etc., vermiculite silicates such as vermiculite, mica, illite, sericite, the main component layer of which is 2: 1.
  • Mica group silicates such as sea chlorite, attapulgite, sepiolite, palygorskite, chlorite group, etc.
  • the ion-exchangeable layered silicate of the present invention is preferably a layered silicate having a 2: 1 type structure. More preferred is a smectite silicate, and still more preferred is montmorillonite.
  • the ion-exchange layered silicate of the present invention is preferably a layered silicate having a large layer charge due to a high isomorphous substitution amount.
  • the isomorphous substitution of the ion-exchange layered silicate means the following as described in the clay handbook (Japan Clay Society, Technical Hall Publishing, 2009, 3rd edition) P124.
  • Broadly defined layered silicate minerals that also include ion-exchanged layered silicates are octahedral sheets formed by coordination of O 2 ⁇ or OH ⁇ to metal ions (cations), and silicon ions (Si 4+ ). , O 2 ⁇ coordinated to form a tetrahedral sheet.
  • the metal constituting the octahedral sheet examples include aluminum, magnesium, iron, titanium, and the like, and the content thereof is, for example, 5 to 30% by weight with respect to the total amount of the ion-exchange layered silicate mineral.
  • the unit silicate layer in the case of 2: 1 type mineral, is constituted by a structure in which two tetrahedral sheets sandwich both sides of one octahedral sheet.
  • the unit silicate layer is comprised by the structure which the single side
  • the silicate layer produces a positive or mainly negative charge, which is called layer charge.
  • the ion-exchange layered silicate has exchangeable interlayer ions (ions contained between the layers of the ion-exchange layered silicate).
  • alkali metals of Group 1 of the periodic table such as lithium and sodium
  • alkaline earth metals of Group 2 of the periodic table such as calcium and magnesium.
  • Examples of the ion-exchange layered silicate of the present invention include those in which Al 3+ of the octahedral sheet is isomorphously substituted with Mg 2+ and Fe 2+ , and Mg 2+ is isomorphously substituted with Li + .
  • the ion-exchange layered silicate of the present invention uses a raw material in which the ratio of Al 3+ is replaced with Mg 2+ in the octahedral sheet, and the Mg / Al molar ratio of aluminum and magnesium is 0.285 to 3.5. It is preferable to do.
  • the molar ratio of Mg / Al is more preferably 0.29 to 3, further preferably 0.295 to 2, particularly preferably 0.3 to 1.5, and 0.31 to 1. It is highly preferred that Further, the Mg / Al molar ratio is more preferably 0.315 to 0.8, 0.32 to 0.65, or 0.325 to 0.55.
  • an ion-exchange layered silicate satisfying the above-mentioned property 5 can be obtained.
  • the Mg / Al ratio of the layered silicate that has been conventionally disclosed is about 0.25 to 0.27, and a high isomorphous substitution amount has never been used as a raw material. It was.
  • the catalyst component for olefin polymerization of this invention can also be manufactured by performing the process shown after the following paragraphs using the following ion exchange layered silicate.
  • the ion exchange layered silicate has a specific surface area of about 0.1 to 140 m 2 / g, preferably about 0.1 to 90 m 2 / g.
  • the surface area of the ion-exchange layered silicate is relatively small, but can be increased by chemical treatment described later.
  • the ion-exchange layered silicate of the present invention is preferably produced using an ion-exchange layered silicate having the following properties.
  • the ion-exchange layered silicate having Si (s) / Si (t) of 0.50 to 1 according to the characteristic 4.
  • the preferred lower limit of Si (s) / Si (t) is 0.55, more preferably 0.60, even more preferably 0.65, particularly preferably 0.70, and even more particularly preferred. Is 0.75, most preferably 0.80, and most preferably 0.90.
  • the upper limit is preferably close to 1.00, meaning that there is less Si content other than smectite, that is, less impurities.
  • the upper limit may be 0.98 or 0.95.
  • the Si component Si (s) derived from the dioctahedral smectite is large.
  • an ion-exchange layered silicate satisfying the characteristic 4 can be obtained.
  • the lower limit of the preferred range of the intensity ratio (I / M) is 0.001, more preferably 0.01, still more preferably 0.05, particularly preferably 0.1, and even more particularly.
  • it is 0.5, most preferably 0.6.
  • the upper limit of the preferable range of the intensity ratio (I / M) is 1.5, more preferably 1.3, still more preferably 1.2, and particularly preferably 1.0, Further particularly preferred is 0.95, and most preferred is 0.9.
  • the ion-exchange layered silicate exhibiting the characteristics of the present invention can also be produced by subjecting the ion-exchange layered silicate to chemical treatment.
  • the chemical treatment includes various treatments such as an acid treatment for treating an ion-exchange layered silicate with acids, an alkali treatment for treatment with alkalis, and a salt treatment for treatment with inorganic salts. Chemical treatments may be performed alone, in combination, or simultaneously. Preferably, other chemical treatments may be performed after the acid treatment with acids.
  • the ion-exchange layered silicate of the present invention is preferably chemically treated with acids, and more preferably treated with inorganic acids among the acids.
  • the acid treatment treated with acids will be described in detail as follows.
  • the surface impurities are washed with an acid, the interlayer ions are eluted and exchanged with hydrogen cations, and then the cations constituting the octahedral sheet are changed. It begins to elute.
  • characteristics such as acid point, pore structure and specific surface area change. Therefore, the ion-exchangeable layered silicate of the present invention can be achieved by performing treatment with acids.
  • the degree of elution varies depending on the acid concentration, treatment time, and type of acid, but those containing a large amount of magnesium are generally large, followed by those containing a lot of iron and those containing a lot of aluminum.
  • elution all the octahedral sheets of the crystal lattice have a uniform elution that has a microscopic void, and the silicic acid and layered silicic acid produced by the elution of metal cations at a specific site.
  • the ion-exchange layered silicate of the present invention uses a raw material having a high Mg / Al molar ratio, so that in each sheet, in addition to the high negativeity of the layer charge, than the known ion-exchange layered silicate.
  • uniform elution occurs between the sheets. Therefore, it is considered that the total pore volume of pores having a diameter of 2 to 10 nm can achieve 60 to 100% of the total mesopore volume.
  • the temperature is preferably 40 to 102 ° C., and preferably 50 to 100 ° C. More preferably, it is 60 to 95 ° C.
  • the acid concentration during acid treatment is preferably 3 to 30% by weight, preferably 5 to 25% by weight, more preferably 7 to 20% by weight. When the concentration is lowered, the elution rate of the cation is lowered and the production efficiency is lowered.
  • the concentration of the ion-exchangeable layered silicate can be adjusted in the range of 3 to 50% by weight. Preferably it is 5 to 30% by weight, more preferably 5 to 20% by weight. When the concentration is low, a large facility is required for industrial production. On the other hand, when the concentration is high, the viscosity of the slurry increases, and uniform stirring and mixing becomes difficult, and the production efficiency also decreases.
  • the acid treatment can be performed in a plurality of times.
  • the acid compound used include inorganic acids and organic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, oxalic acid, benzoic acid, stearic acid, propionic acid, fumaric acid, maleic acid, and phthalic acid.
  • inorganic acids are preferable, and hydrochloric acid, nitric acid, and sulfuric acid are preferable. More preferred are hydrochloric acid and sulfuric acid, and particularly preferred is sulfuric acid.
  • the metal cation constituting the octahedral sheet is preferably eluted by 10 to 65%, more preferably 15 to 60%, and still more preferably by chemical treatment, particularly acid treatment.
  • the ratio (mol%) of the metal cation to be eluted is expressed by the following formula when the metal cation is aluminum, for example. [Aluminum / Si (Molar ratio) before chemical treatment ⁇ Aluminum / Si (Molar ratio) after chemical treatment] ⁇ Aluminum / Si (Molar ratio) before chemical treatment ⁇ 100
  • the activity may be reduced.
  • a liquid such as water or an organic solvent is used.
  • the washing rate is preferably 1/5 to 1/1000, 1/10 to 1/100. Drying is performed after washing and dehydration. Drying is preferably performed so as not to cause structural destruction of the ion-exchange layered silicate.
  • the drying temperature can be 100 to 800 ° C., preferably 150 to 600 ° C., and particularly preferably. It is preferable that the temperature is 150 to 300 ° C., the drying temperature is 800 ° C. or less, and the ion-exchanging layered silicate is not destroyed.
  • the drying time is usually 1 minute to 24 hours, preferably 5 minutes to 4 hours, and the atmosphere is preferably dry air, dry nitrogen, dry argon, or under reduced pressure. It does not specifically limit regarding a drying method, It can implement by various methods.
  • the ion-exchange layered silicate includes adsorbed water and interlayer water.
  • heat treatment is usually used.
  • the method is not particularly limited, but it is preferable to select conditions that do not cause adhesion water and interlayer water to remain and do not cause structural destruction.
  • the heating time is 0.1 hour or longer, preferably 0.2 hour or longer.
  • the moisture content after removal is 3% by weight or less, preferably 1% by weight or less when the moisture content is 0% by weight when dehydrated for 2 hours under the conditions of a temperature of 200 ° C. and a pressure of 1 mmHg. It is preferable that
  • the manufacturing method of the ion exchange layered silicate which shows the characteristic of this invention is not restricted above, It can manufacture.
  • An embodiment of a preferred method for producing an ion-exchange layered silicate that is a catalyst component for olefin polymerization of the present invention is described below.
  • the specific surface area is 0.1 to 140 m 2 / g, and the molar ratio of aluminum to magnesium (Mg / Ion exchange layered silicate in which Al) is 0.285 to 3.5, (I / M) is 0 ⁇ (I / M) ⁇ 2, and Si (s) / Si (t) is 0.50 to 1.
  • the octahedron sheet includes a treatment step of desorbing 10 to 65 mol% of main metal cations.
  • the ion-exchangeable layered silicate of the present invention preferably has a smaller average particle size when dispersed in water. This is believed to have an effect of contributing to an increase in specific surface area per unit weight.
  • water dispersion is prepared with forced stirring with a stirrer, etc. Says well-familiar with water.
  • the average particle size is measured using a laser diffraction / scattering particle size measuring device (for example, LA-920 manufactured by HORIBA) and using water as a solvent.
  • An average particle diameter shows the median diameter obtained by this measurement.
  • the upper limit of the median diameter is preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 2.5 ⁇ m or less, further preferably 1.5 ⁇ m or less, and particularly preferably 1 ⁇ m or less. The smaller the average particle diameter, the better.
  • the lower limit is not particularly limited, and examples include 0.01 ⁇ m or more.
  • the ion-exchangeable layered silicate of the present invention can granulate the ion-exchangeable layered silicate as described above. It is preferable to use in.
  • the granulation method is not particularly limited, but preferred granulation production methods include stirring granulation method, spray granulation method, rolling granulation method, briquetting, compacting, extrusion granulation method, flow Examples thereof include layer granulation method, emulsion granulation method, submerged granulation method, and compression molding granulation method.
  • spray drying granulation More preferably, spray drying granulation, spray cooling granulation, fluidized bed granulation, spouted bed granulation, submerged granulation, emulsification granulation, etc. are mentioned, and spray drying granulation and spray cooling granulation are particularly preferable. Can be mentioned.
  • water or an organic solvent such as methanol, ethanol, chloroform, methylene chloride, pentane, hexane, heptane, toluene, or xylene is used as a dispersion medium for the raw material slurry.
  • water is used as a dispersion medium.
  • the concentration of the ion-exchangeable layered silicate in the raw slurry liquid is 0.1 to 70% by weight, preferably 5 to 50% by weight, more preferably 7 to 45% by weight, and still more preferably 10%.
  • a spherical granule can be obtained by adjusting the content to ⁇ 40% by weight. When the upper limit of the concentration is exceeded, spherical particles cannot be obtained, and when the concentration is lower than the lower limit of the concentration, the average particle size of the granule becomes too small.
  • the temperature at the inlet of hot air for spray granulation from which spherical particles are obtained varies depending on the dispersion medium, but when water is taken as an example, the temperature is 80 to 260 ° C., preferably 100 to 220 ° C.
  • binders such as organic substances and inorganic salts may be used during granulation.
  • the binder used include sugar, dextrose, corn syrup, gelatin, glue, carboxymethylcelluloses, polyvinyl alcohol, water glass, magnesium chloride, aluminum sulfate, aluminum chloride, magnesium sulfate, alcohols, glycol, starch and casein.
  • Latex polyethylene glycol, polyethylene oxide, tar, pitch, alumina sol, silica gel, gum arabic, sodium alginate and the like.
  • the shape of the ion-exchange layered silicate before granulation is not particularly limited, and may be a naturally produced shape, a shape when artificially synthesized, or by operations such as grinding, granulation, and classification. You may use what processed the shape.
  • the particle size of the granulated ion-exchange layered silicate is 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, and preferably spherical. More preferably, they are 5 micrometers or more and 250 micrometers or less, More preferably, they are 5 micrometers or more and 200 micrometers or less.
  • the particle diameter may be controlled by classification, classification, or the like.
  • the ion-exchange layered silicate of the present invention is suitably used as a catalyst component for olefin polymerization.
  • the olefin polymerization catalyst generally include a Ziegler-Natta catalyst and a metallocene catalyst.
  • the catalyst for olefin polymerization can be preferably prepared by contacting the component (a), the component (b) and, if necessary, the component (c).
  • Component (c) Organoaluminum compound
  • the metallocene compound of Group 4 transition metal of the periodic table used in the present invention is a metallocene compound having at least one conjugated five-membered ring ligand.
  • Preferred as such transition metal compounds are compounds represented by the following general formulas (1) to (4).
  • a and A ′ are conjugated five-membered ring ligands which may have a substituent (in the same compound, A and A ′ may be the same or different.
  • Q represents a bonding group that bridges two conjugated five-membered ring ligands at an arbitrary position
  • Z represents a ligand containing a nitrogen atom, an oxygen atom, a silicon atom, a phosphorus atom, or a sulfur atom.
  • Q ′ represents a binding group that bridges Z with an arbitrary position of the conjugated five-membered ring ligand
  • M represents a metal atom selected from Group 4 of the periodic table
  • X and Y are A hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group, an alkoxy group, an amino group, a phosphorus-containing hydrocarbon group, or a silicon-containing hydrocarbon group (in the same compound, X and X ′ may be the same or different).
  • Examples of A and A ′ include a cyclopentadienyl group.
  • the cyclopentadienyl group may be one having five hydrogen atoms [C 5 H 5- ], or a derivative thereof, that is, one in which some of the hydrogen atoms are substituted with substituents. May be.
  • Examples of the substituent are hydrocarbon groups having 1 to 40 carbon atoms, preferably 1 to 30 carbon atoms. Even if this hydrocarbon group is bonded to the cyclopentadienyl group as a monovalent group, and when there are a plurality of these, two of them are bonded at the other end ( ⁇ -end).
  • a ring may be formed together with a part of cyclopentadienyl.
  • two substituents are each bonded at the ⁇ -end and share two adjacent carbon atoms in the cyclopentadienyl group to form a condensed six-membered ring. That is, an indenyl group, a tetrahydroindenyl group, a fluorenyl group, and a group forming a condensed seven-membered ring, that is, an azulenyl group or a tetrahydroazurenyl group.
  • conjugated five-membered ring ligand represented by A and A ′ include a substituted or unsubstituted cyclopentadienyl group, indenyl group, fluorenyl group, or azulenyl group. Of these, a substituted or unsubstituted indenyl group or an azulenyl group is particularly preferable.
  • substituent on the cyclopentadienyl group examples include, in addition to the hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms, preferably 1 to 30 carbon atoms, a halogen atom group such as fluorine, chlorine and bromine, and 1 to 12 carbon atoms.
  • each substituent may be the same or different.
  • R 1 , R 2 and R 3 described above may be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, preferably 1 to 18 carbon atoms.
  • a substituent on the cyclopentadienyl group it may have at least one Group 15-16 element (that is, a hetero element).
  • a conjugated five-membered ring with a Group 15-16 element is proposed.
  • a metallocene complex having 1 or less atoms bonding to the ligand is more preferable.
  • the position of the group 15-16 element on the ligand is not particularly limited, but it is preferable to have it on the substituent at the 2-position.
  • the 2-position substituent is monocyclic or polycyclic containing a heteroatom selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, and a phosphorus atom in a 5-membered or 6-membered ring.
  • a heteroatom selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, and a phosphorus atom in a 5-membered or 6-membered ring.
  • it is preferably a heteroaromatic group having 4 to 20 carbon atoms which may contain silicon or halogen
  • the heteroaromatic group preferably has a 5-membered ring structure, and the heteroatom is an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom.
  • an oxygen atom and a sulfur atom are more preferable, and an oxygen atom is more preferable.
  • Q is a bonding group that bridges between two conjugated five-membered ring ligands at an arbitrary position
  • Q ′ is a bond that bridges an arbitrary position of the conjugated five-membered ring ligand with a group represented by Z. Represents a sex group.
  • Specific examples of Q and Q ′ include the following groups.
  • M represents a metal atom transition metal atom selected from Group 4 of the periodic table, specifically titanium, zirconium, hafnium and the like. In particular, zirconium and hafnium are preferable.
  • Z represents a ligand, a hydrogen atom, a halogen atom or a hydrocarbon group containing a nitrogen atom, oxygen atom, silicon atom, phosphorus atom or sulfur atom.
  • Preferable specific examples include an oxygen atom, a sulfur atom, a thioalkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 12 carbon atoms, a silicon-containing hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms, preferably 1 to 18 carbon atoms, Nitrogen-containing hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms, preferably 1 to 18 carbon atoms, phosphorus-containing hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms, preferably 1 to 18 carbon atoms, hydrogen atom, chlorine atom, bromine atom, carbon It is a hydrocarbon group having a number of 1 to 20.
  • X and Y are each a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, an amino group, 1 to 20 carbon atoms such as a diphenylphosphino group, preferably a phosphorus-containing hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, or 1 to 20 carbon atoms such as a trimethylsilyl group or bis (trimethylsilyl) methyl group, preferably 1 to 12 silicon-containing hydrocarbon groups.
  • X and Y may be the same or different. Of these, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and an amino group having 1 to 12 carbon atoms are particularly preferable.
  • Examples of the compound represented by the general formula (2) include: (1) Dimethylsilylenebis ⁇ 1- (2-methyl-4-isopropyl-4H-azurenyl) ⁇ zirconium dichloride, (2) Dimethylsilylenebis ⁇ 1- (2-methyl-4-phenyl-4H-azurenyl) ⁇ zirconium dichloride, (3) Dimethylsilylenebis [1- ⁇ 2-methyl-4- (4-fluorophenyl) -4H-azurenyl ⁇ ] zirconium dichloride, (4) Dimethylsilylenebis [1- ⁇ 2-methyl-4- (2,6-dimethylphenyl) -4H-azurenyl ⁇ ] zirconium dichloride, (5) Dimethylsilylenebis ⁇ 1- (2-methyl-4,6-diisopropyl-4H-azurenyl) ⁇ zirconium dichloride, (6) Diphenylsilylenebis ⁇ 1- (2-methyl-4-phenyl-4H-azurenyl)
  • Examples of the compound represented by the general formula (3) include: (1) (tetramethylcyclopentadienyl) titanium (bis t-butylamide) dichloride, (2) (tetramethylcyclopentadienyl) titanium (bisisopropylamide) dichloride, (3) (tetramethylcyclopentadienyl) titanium (biscyclododecylamide) dichloride, (4) (Tetramethylcyclopentadienyl) titanium ⁇ bis (trimethylsilyl) amide) ⁇ dichloride, (5) (2-methyl-4-phenyl-4H-azurenyl) titanium ⁇ bis (trimethylsilyl) amide ⁇ dichloride, (6) (2-methylindenyl) titanium (bis t-butylamide) dichloride, (7) (fluorenyl) titanium (bis t-butylamide) dichloride, (8) (3,6-diisopropylfluorenyl) titanium (bis tert-butylamide
  • Examples of the compound represented by the general formula (4) include: (1) Dimethylsilanediyl (tetramethylcyclopentadienyl) (t-butylamido) titanium dichloride, (2) Dimethylsilanediyl (tetramethylcyclopentadienyl) (cyclododecylamide) titanium dichloride, (3) Dimethylsilanediyl (2-methylindenyl) (t-butylamido) titanium dichloride, (4) Dimethylsilanediyl (fluorenyl) (t-butylamido) titanium dichloride and the like.
  • a compound represented by the general formula (2) is preferable, and a compound having a condensed seven-membered ring as a substituent, that is, a compound having an azulenyl group or a tetrahydroazurenyl group. Is particularly preferred.
  • a metallocene compound can be used alone or in combination of two or more. When two or more types are used in combination, two or more types can be selected from the compound group included in any one of the general formulas (1) to (4). It is also possible to select one or two or more selected from the group of compounds included in the above and one or two or more selected from the group of compounds included in other general formulas.
  • a metallocene compound that forms a polymerization catalyst for producing an olefin macromer is a terminal vinyl ratio when propylene homopolymerization is carried out at 70 ° C.
  • a combination of the metallocene compound (a-1) forming a propylene homopolymer satisfying 0.5 or more and the metallocene compound (a-2) represented by the general formula (4) can be exemplified.
  • the molar ratio (a-1) / (a-2) of the component (a-2) to the component (a-1) can be 1.0 to 99.0.
  • Component (c) is an organoaluminum compound.
  • an organoaluminum compound represented by the general formula: (AlR n X 3-n ) m is used as the organoaluminum compound used as the component (c) in the present invention.
  • R represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms
  • X represents a halogen atom, a hydrogen atom, an alkoxy group or an amino group
  • n represents an integer of 1 to 3
  • m represents 1 or 2.
  • the organoaluminum compounds can be used alone or in combination.
  • the olefin polymerization catalyst of the present invention is made by contacting component (a), component (b) and, if necessary, component (c).
  • the contact method is not specifically limited, Contact can be made in the following order. This contact may be performed in the absence of the monomer or in the presence of the monomer. In these contacts, a solvent may be used for sufficient contact. Examples of the solvent include aliphatic saturated hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, aliphatic unsaturated hydrocarbons, halides thereof, and prepolymerized monomers.
  • the component (a) is contacted with the component (b).
  • a preferred contact method is to contact the component (b) with the component (c), then remove the unreacted component (c) by washing or the like, and then convert the necessary minimum component (c) to the component (b) again.
  • the component (a) is contacted.
  • the Al / transition metal molar ratio is in the range of 0.1 to 1,000, preferably 2 to 100, and more preferably 4 to 50.
  • the temperature at which component (b) and component (c) are brought into contact is preferably from 0 ° C. to 100 ° C., more preferably from 20 to 80 ° C., particularly preferably 30 to 60 ° C. When it is lower than this range, the reaction is slow, and when it is high, there is a disadvantage that a side reaction proceeds.
  • an organic solvent it is preferable to make an organic solvent exist as a solvent. In this case, the concentration of component (a) in the organic solvent is preferably higher.
  • the lower limit of the concentration of the component (a) in the organic solvent is preferably 3 mmol / L, more preferably 4 mmol / L, still more preferably 6 mmol / L. If it is less than the lower limit, the reaction is slow and the reaction may not proceed sufficiently.
  • Component (a) is in the range of 0.001 to 10 mmol, preferably 0.001 to 1 mmol per 1 g of component (b).
  • the catalyst of the present invention is preferably subjected to a prepolymerization treatment in which a small amount of polymer is brought into contact with an olefin in advance to improve particle properties.
  • the olefin to be used is not particularly limited, but includes ethylene, propylene, 1-butene, 1-hexene, 1-octene, 4-methyl-1-pentene, 3-methyl-1-butene, vinylcycloalkane, styrene, and the like. It is possible to use, and it is particularly preferable to use propylene.
  • the olefin can be supplied by any method, such as a supply method for maintaining the olefin at a constant speed or in a constant pressure state, a combination thereof, or a stepwise change.
  • the prepolymerization time is not particularly limited, but is preferably in the range of 5 minutes to 24 hours.
  • the amount of prepolymerization is preferably 0.01 to 100 g, more preferably 0.1 to 50 g, based on 1 g of the component (b).
  • the prepolymerization temperature is not particularly limited, but is preferably 0 ° C. to 100 ° C., more preferably 10 to 70 ° C., particularly preferably 20 to 60 ° C., and further preferably 30 to 50 ° C. Below this range, there is a possibility that the reaction rate decreases or the activation reaction does not proceed. On the other hand, when it exceeds the above range, the prepolymerized polymer dissolves or the prepolymerization rate is too high, and the particle properties May be adversely affected or the active site may be deactivated due to side reactions.
  • the preliminary polymerization can be carried out in a liquid such as an organic solvent, and this is preferable.
  • a liquid such as an organic solvent
  • concentration of the catalyst at the time of prepolymerization Preferably it is 30 g / L or more, More preferably, it is 40 g / L or more, Most preferably, it is 45 g / L or more.
  • concentration the more active the metallocene and the more active the catalyst.
  • a polymer such as polyethylene, polypropylene, or polystyrene, or an inorganic oxide solid such as silica or titania can be allowed to coexist during or after the contact of the above components.
  • the catalyst after the prepolymerization may be used as it is or may be dried.
  • the drying method is not particularly limited, and examples include drying under reduced pressure, drying by heating, and drying by circulating a drying gas. These methods may be used alone or in combination of two or more methods. It may be used.
  • the catalyst In the drying step, the catalyst may be stirred, vibrated or fluidized, or may be allowed to stand.
  • the olefin that can be polymerized those having about 2 to 20 carbon atoms are preferred, and specifically, ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-octene, styrene, divinylbenzene, 7-methyl. -1,7-octadiene, cyclopentene, norbornene, ethylidene norbornene and the like.
  • ⁇ -olefins having 2 to 8 carbon atoms and more preferred are ethylene and propylene.
  • the type of comonomer used can be selected from one or two or more olefins other than the main component from those listed as the olefin.
  • the main component is propylene.
  • any mode can be adopted as long as the catalyst and the monomer are in efficient contact.
  • a slurry method using an inert solvent a method using propylene as a solvent without substantially using an inert solvent, a solution polymerization method, or a gas phase method for maintaining a monomer in a gaseous state without using a liquid solvent. Etc. can be adopted.
  • the method of performing continuous polymerization and batch type polymerization is also applied.
  • a saturated aliphatic or aromatic hydrocarbon such as hexane, heptane, pentane, cyclohexane, benzene, toluene, or the like is used alone or as a polymerization solvent.
  • the polymerization temperature is 0 to 150 ° C.
  • hydrogen can be used supplementarily as a molecular weight regulator.
  • the polymerization pressure is 0 to 2000 kg / cm 2 G, preferably 0 to 60 kg / cm 2 G.
  • the olefin (co) polymer obtained by the production method of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include ethylene homopolymer, propylene homopolymer, propylene-ethylene block copolymer, propylene. -Ethylene random copolymer, propylene / ethylene- ⁇ -olefin copolymer and the like.
  • a calibration curve was prepared by chemical analysis by the JIS method and quantified by fluorescent X-ray measurement.
  • the device used was ZSX-100e, Rigaku Denki Kogyo Co., Ltd.
  • the sample should be fired at 700 ° C. for 1 hour, and 0.5 g is taken out and mixed with 4.5 g of a flux (Li 2 B 4 O 7 ) and 0.03 g of a release agent (KBr) to prepare a glass bead. It was prepared with.
  • the calibration curve range for each atom is as follows.
  • Ca and K were determined by ICP emission spectroscopy. Sulfuric acid and hydrofluoric acid were added to a sample fired at 700 ° C. for 1 hour, and the mixture was heated and dissolved. Then, the solution was measured with ICP-OES (ULTIMA type 2 manufactured by Horiba, Ltd.).
  • Pore distribution measurement and specific surface area measurement The pore distribution and specific surface area by nitrogen adsorption method were measured. The adsorption isotherm was measured under liquid nitrogen temperature. BET multipoint analysis was performed using the obtained adsorption isotherm to determine the specific surface area. Further, the total pore volume and mesopore distribution of pores having diameters of 2 to 10 nm were determined by BJH analysis using adsorption isotherms.
  • This water slurry is subjected to ultrasonic treatment for 10 minutes, and then a laser diffraction / scattering particle size measuring device (for example, Laser diffraction / scattering particle measuring device LA-920 manufactured by Horiba, Ltd.) is used. It was measured under the conditions of 1.3 and shape factor 1.0.
  • the particle size refers to the median diameter.
  • MFR melt mass flow rate
  • X-ray diffraction (5-1) X-ray diffraction measurement conditions
  • the samples used in the present invention were carried out under the following X-ray diffraction measurement conditions.
  • ⁇ Device X-ray Diffractometer Smartlab manufactured by Rigaku Corporation
  • X-ray source Cu-K ⁇ ray (using K ⁇ absorber), tube voltage 40 kV, tube current 30 mA
  • Optical system Concentration method ⁇ Diverging slit 2/3 degree, scattering slit 2/3 degree, light receiving slit 0.300 mm
  • Scan mode 2 ⁇ / ⁇ scan • 2 ⁇ scan range: 3.0000 to 55.000 ° •
  • Angle step width 0.0200 ° • Scan rate: 4.0000 ° / min •
  • Detector Scintillation counter •
  • Sample holder Glass holder with a depth of 0.2mm
  • the X-ray diffraction intensity can be obtained as the count number of the scintillation counter for 2 ⁇ .
  • the 2 ⁇ position is searched, and the baseline 2 ⁇ position and intensity are determined at that position.
  • Example 1 Granulated montmorillonite
  • “Ben clay KK” main component is a smectite montmorillonite having a 2: 1 type layer structure) manufactured by Mizusawa Chemical Industry, which is a granulated product of montmorillonite, was used.
  • the specific surface area was 81 m 2 / g.
  • seat was aluminum.
  • Si (s) / Si (t) of this ion-exchange layered silicate was 0.93.
  • the montmorillonite before granulation was prepared with a 0.5 wt% water slurry, the particle size was 0.44 ⁇ m.
  • the preparation method and measurement method of the water slurry are in accordance with the above (3-2).
  • the reaction is stopped by pouring the reaction solution into 0.2 L of distilled water, and the slurry is filtered with a device in which an aspirator is connected to Nutsche and a suction bottle, and then washed three times with 0.7 L of distilled water. did.
  • Al after the sulfuric acid treatment decreased (eluted) by 34.9% with respect to the Al before the sulfuric acid treatment.
  • the specific surface area is 387 m 2 / g
  • the pore volume PV of pores having a diameter of 2 to 10 nm is 0.28 cc / g
  • the mesopore volume PV is 0.39 cc / g
  • the diameter is 2 to 10 nm.
  • the pore volume PV 2 to 10 nm of the 10 nm pores was 71.8% of the total mesopore volume PV.
  • the recovered cake was dried at 120 ° C. overnight, then weighed 28.3 g and used in the next step.
  • This montmorillonite was added to an aqueous solution in which 12.2 g of lithium sulfate hydrate was dissolved in 172 ml of distilled water in a 1 L plastic beaker and reacted at 90 ° C. for 2 hours.
  • This slurry was filtered with a device in which an aspirator was connected to Nutsche and a suction bottle, washed three times with 0.5 L of distilled water, and the recovered cake was dried at 120 ° C. overnight.
  • 28.2 g of chemically treated montmorillonite was obtained.
  • Catalyst preparation The following operations were carried out under inert gas using deoxygenated and dehydrated solvents and monomers.
  • the chemically treated montmorillonite prepared above was placed in a 200 ml volume flask and dried under reduced pressure at 200 ° C. for about 3 hours (more than 2 hours after bumping had subsided).
  • 10 g of the dried montmorillonite was weighed into a 1 L flask, 65 ml of heptane and 35 ml of heptane solution of triisobutylaluminum (TiBA) (25.3 mmol, concentration 143.4 g / l) were added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. did.
  • TiBA triisobutylaluminum
  • the prepolymerized catalyst slurry was recovered from the autoclave.
  • the recovered prepolymerized catalyst slurry was allowed to stand, and 150 ml of the supernatant was extracted.
  • 4.14 ml (2.96 mmol) of a heptane solution of TiBA was added at room temperature, and then dried under reduced pressure at 40 ° C. for 1 hour.
  • 31.79 g of a prepolymerized catalyst containing 2.14 g of polypropylene per 1 g of catalyst was obtained.
  • Example 2 Polymerization of propylene The same polymerization operation as in Example 1 was carried out except that 15 mg of the same prepolymerization catalyst as in Example 1 was used and ethylene was not used. As a result, the catalytic activity was 9,000 g-PP / g-catalyst / hr. The MFR was 0.50 g / 10 min. The results are shown in Table 1.
  • Example 3 Chemical treatment of ion-exchange layered silicate The sulfuric acid treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that the granulated montmorillonite of Example 1 was used and reacted with sulfuric acid for 420 minutes.
  • the specific surface area was 430 m 2 / g, PV 2 to 10 nm was 0.33 cc / g, PV was 0.46 cc / g, and PV 2 to 10 nm was 71.7% of PV.
  • lithium sulfate hydrate treatment was performed.
  • the specific surface area and pore distribution did not change before and after the lithium sulfate hydrate treatment.
  • Table 2 In the subsequent catalyst preparation, similarly to Example 1, the coarse particles were removed by sieving with a sieve having a mesh opening of 53 ⁇ m, and the portion passing through the sieve was used.
  • Example 4 Chemical treatment of ion-exchange layered silicate The sulfuric acid treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that the granulated montmorillonite of Example 1 was used and reacted with sulfuric acid for 480 minutes.
  • the specific surface area was 425 m 2 / g, PV 2 to 10 nm was 0.35 cc / g, PV was 0.47 cc / g, and PV 2 to 10 nm was 74.5% of PV.
  • lithium sulfate hydrate treatment was performed.
  • the specific surface area and pore distribution did not change before and after the lithium sulfate hydrate treatment.
  • Table 2 In the subsequent catalyst preparation, similarly to Example 1, the coarse particles were removed by sieving with a sieve having a mesh opening of 53 ⁇ m, and the portion passing through the sieve was used.
  • Example 5 Chemical treatment of ion-exchange layered silicate The sulfuric acid treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that the granulated montmorillonite of Example 1 was used and reacted with sulfuric acid for 220 minutes.
  • the specific surface area was 350 m 2 / g, PV 2 to 10 nm was 0.23 cc / g, PV was 0.36 cc / g, and PV 2 to 10 nm was 63.9% of PV.
  • lithium sulfate hydrate treatment was performed.
  • the surface area and pore distribution did not change before and after the lithium sulfate hydrate treatment.
  • Table 2 The results are summarized in Table 2.
  • sieving was carried out with a sieve having an opening of 53 ⁇ m to remove coarse particles, and the portion passing through the sieve was used.
  • [Comparative Example 1] Granulated montmorillonite
  • “Ben clay SL” main component is a smectite montmorillonite having a 2: 1 type layer structure) manufactured by Mizusawa Chemical Industry, which is a granulated product of montmorillonite, was used.
  • the specific surface area was 113 m 2 / g.
  • seat was aluminum.
  • Si (s) / Si (t) of this ion-exchange layered silicate was 0.70.
  • montmorillonite before granulation was prepared with a 0.5 wt% water slurry, the particle size was 0.53 ⁇ m.
  • the preparation method and measurement method of the water slurry are in accordance with the above (3-2).
  • the specific surface area of the ion-exchanged layered silicate after acid treatment is 313 m 2 / g, PV 2 to 10 nm is 0.23 cc / g, PV is 0.39 cc / g, PV 2 to 10 nm is 59% of PV there were.
  • the mesopore pore distribution determined by BJH analysis using the adsorption isotherm by the nitrogen adsorption / desorption method is shown in FIG. Thereafter, in the same manner as in Example 1, lithium sulfate hydrate treatment was performed. The surface area and pore distribution did not change before and after the lithium sulfate hydrate treatment.
  • Comparative Example 2 Polymerization of propylene The same polymerization operation as in Comparative Example 1 was carried out except that 15 mg of the same prepolymerization catalyst as in Comparative Example 1 was used and ethylene was not used. As a result, the catalytic activity was 7,500 g-PP / g-catalyst / hr. The MFR was 0.80 g / 10 minutes. The results are shown in Table 1.
  • [Comparative Example 3] Chemical treatment of ion-exchange layered silicate The same sulfuric acid treatment was performed using the same granulated montmorillonite as in Comparative Example 1 except that the reaction was carried out with sulfuric acid at 95 ° C. for 380 minutes.
  • the specific surface area of the ion-exchanged layered silicate after acid treatment is 290 m 2 / g, PV 2 to 10 nm is 0.23 cc / g, PV is 0.42 cc / g, and PV 2 to 10 nm is 54.8% of PV. Met.
  • lithium sulfate hydrate treatment was performed.
  • the specific surface area and pore distribution did not change before and after the lithium sulfate hydrate treatment.
  • Table 2 The results are summarized in Table 2.
  • sieving was carried out with a sieve having an opening of 53 ⁇ m to remove coarse particles, and the portion passing through the sieve was used.
  • Comparative Example 4 Chemical treatment of ion-exchange layered silicate The same sulfuric acid treatment as in Comparative Example 1 was carried out except that the reaction was performed at 184.6 g of distilled water and 16.7 g of sulfuric acid at 90 ° C. for 1200 minutes.
  • the specific surface area of the ion-exchanged layered silicate after acid treatment is 301 m 2 / g, PV 2 to 10 nm is 0.22 cc / g, PV is 0.38 cc / g, and PV 2 to 10 nm is 57.9% of PV. %Met.
  • lithium sulfate hydrate treatment was performed.
  • the specific surface area and pore distribution did not change before and after the lithium sulfate hydrate treatment.
  • Table 2 The results are summarized in Table 2.
  • sieving was carried out with a sieve having an opening of 53 ⁇ m to remove coarse particles, and the portion passing through the sieve was used.
  • Catalyst Preparation 10.2 g of the chemically treated montmorillonite prepared above and 122 mg of (r)-[1,1′-dimethylsilylenebis ⁇ 2-methyl-4- (4-chlorophenyl) -4H-azurenyl ⁇ ] hafnium dichloride ( The same operation as in Example 1 was performed except that the amount was 150.2 ⁇ mol). As a result, 32.93 g of a prepolymerized catalyst containing 2.19 g of polypropylene per 1 g of catalyst was obtained.
  • Comparative Example 6 Chemical treatment of ion-exchange layered silicate 3750 g of distilled water and 2500 g of sulfuric acid were added, 1000 g of granulated montmorillonite used in Comparative Example 1 was heated to 90 ° C. over 60 minutes, and reacted for 300 minutes. Then, the sulfuric acid treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that the temperature was lowered over 60 minutes.
  • Al was eluted 50.0% before and after the sulfuric acid treatment.
  • the specific surface area of the ion-exchanged layered silicate after acid treatment is 222 m 2 / g, PV 2 to 10 nm is 0.21 cc / g, PV is 0.39 cc / g, and PV 2 to 10 nm is 53.8% of PV. Met.
  • lithium sulfate hydrate treatment was performed.
  • the surface area and pore distribution did not change before and after lithium treatment.
  • the catalyst component composed of the ion-exchange layered silicate contained in the catalyst has a total PV of 2 to 10 nm of pores having a diameter of 2 to 10 nm. It is 60-100% of the mesopore volume PV, and it can be seen that the catalytic activity is higher than the catalysts of Comparative Examples 1-6 evaluated under the same conditions and improved conditions.
  • the polymerization proceeds with high activity, so that polyolefin is efficiently produced. It is possible to use it, and the industrial applicability is high.

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Abstract

 高活性なオレフィン重合用触媒成分、オレフィン重合触媒およびそれを用いたオレフィン(共)重合体の製方法を提供する。 次の特性1、好ましくはさらに次の特性2など、を有するイオン交換性層状珪酸塩からなることを特徴とするオレフィン重合用触媒成分など。 特性1:窒素吸着法による吸着等温線を用いてBJH解析法により算出した細孔分布曲線において、直径が2~10nmの細孔の細孔容量の総和が全メソ細孔容量の60~100%であること。 特性2:X線回折(XRD)において、2θ=19.6~20.0度にピーク(m)を有し、かつその強度をピーク強度(M)としたとき、2θ=15~25度に該ピーク(m)以外のピーク(i)が存在しないこと、又はピーク(i)が存在し、該ピーク(i)のピーク強度(I)が該ピーク強度(M)に対して、0<(I/M)≦1.6を満たす関係にあること。

Description

オレフィン重合用触媒成分、オレフィン重合用触媒およびそれを用いたオレフィン(共)重合体の製造方法
 本発明は、オレフィン重合用触媒成分、オレフィン重合用触媒および該触媒を用いたオレフィン(共)重合体の製造方法に関し、詳しくは、特定の構造を有しているイオン交換性層状珪酸塩からなるオレフィン重合用触媒成分、オレフィン重合用触媒および該触媒を用いたオレフィン(共)重合体の製造方法に関する。
 粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物を触媒成分として利用したオレフィン重合用触媒は、公知である(例えば、特許文献1参照。)。また、粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物を触媒成分とするオレフィン重合用触媒の技術分野において、触媒活性の向上を課題とし、その解決手段が種々提案されている(例えば、特許文献2~4参照。)。例えば、酸処理、塩類処理または酸と塩類との共存下に化学処理を行った粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物を触媒成分として含むオレフィン重合用触媒も、知られている。
 また、イオン交換性層状珪酸塩の細孔構造に着目して、濃度の高い酸により酸処理したイオン交換性層状珪酸塩をオレフィン重合用触媒成分として用いる方法も、知られている(例えば、特許文献5参照。)。この方法によると、イオン交換性層状珪酸塩を高濃度の酸により処理することで、サイズの大きな細孔を作ることができる。このようなイオン交換性層状珪酸塩を触媒成分とすることで、ポリマーの粒子性状は改善し、触媒活性も向上する。
 さらに、特定の構造を持つイオン交換性層状珪酸塩を用いた例としては、他にも知られている(例えば、特許文献6~8参照。)。
 さらに、イオン交換性層状珪酸塩の特定の構造に着目した技術として、イオン交換性層状珪酸塩の微小細孔の量を規定したものや、イオン交換性層状珪酸塩を無機酸で化学処理する際に脱離する金属原子の脱離速度を規定したものが、開示されている(特許文献9、10参照。)。
 これらは、イオン交換性層状珪酸塩の化学処理時に、その特徴の1つである膨潤という作用の制御により、処理面を増やし、微小細孔径の細孔量が多い高活性なイオン交換性層状珪酸塩に関する技術である。
 しかしながら、上記のようなこれまでの技術では、オレフィン重合用触媒成分の活性は、未だ十分でなく、さらなる技術向上が望まれている。
特開平5-301917号公報 特開平7-309907号公報 特開平8-127613号公報 特開平10-168109号公報 特開2002-037812号公報 特開2002-088114号公報 特開2003-105015号公報 特開2003-252924号公報 特開2012-214745号公報 特開2012-206910号公報
 本発明の目的は、上記従来技術の状況や問題点に鑑み、高活性なオレフィン重合用触媒成分、オレフィン重合触媒およびそれを用いたオレフィン(共)重合体の製造方法を提供することにある。
 イオン交換性層状珪酸塩の細孔構造とオレフィン重合用触媒成分としての性能に関しては、未だ不明瞭な点が多く、より高活性な重合用触媒成分を得るためには、イオン交換性層状珪酸塩の細孔構造に関して、検討の余地があった。
 そのため、本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、特定の構造を持ったイオン交換性層状珪酸塩を、オレフィン重合用触媒成分として用いることにより、触媒活性が顕著に向上するとの知見を得た。より詳しくは、本発明者らは、特定の微小な細孔の量が全体の細孔量に対して60~100%を占めるイオン交換性層状珪酸塩を、オレフィン重合用触媒成分として使用することによって、触媒活性が顕著に向上することを見出した。本発明は、これらの知見に基づき、完成するに至った。
 すなわち、本発明の第1の発明によれば、次の特性1を有するイオン交換性層状珪酸塩からなることを特徴とするオレフィン重合用触媒成分が提供される。
 特性1:窒素吸着法による吸着等温線を用いてBJH解析法により算出した細孔分布曲線において、直径が2~10nmの細孔の細孔容量の総和が全メソ細孔容量の60~100%であること。
 また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、前記イオン交換性層状珪酸塩は、さらに、次の特性2を有することを特徴とするオレフィン重合用触媒成分が提供される。
 特性2:X線回折(XRD)において、2θ=19.6~20.0度にピーク(m)を有し、かつその強度をピーク強度(M)としたとき、2θ=15~25度に該ピーク(m)以外のピーク(i)が存在しないこと、又はピーク(i)が存在し、該ピーク(i)のピーク強度(I)が該ピーク強度(M)に対して、0<(I/M)≦1.6を満たす関係にあること。但し、該ピーク(i)は、複数個あってもよく、複数個(n個)存在する場合は、n個それぞれのピーク強度(I)とピーク強度(M)との強度比(I/M)の総和に対して、0<(I/M)の総和≦1.6を満たす関係にあること。
 また、本発明の第3の発明によれば、第1又は2の発明において、前記イオン交換性層状珪酸塩は、さらに、次の特性3を有することを特徴とするオレフィン重合用触媒成分が提供される。
 特性3:比表面積が325m/g以上であること。
 また、本発明の第4の発明によれば、第1~3のいずれかの発明において、前記イオン交換性層状珪酸塩がスメクタイト族珪酸塩であることを特徴とするオレフィン重合用触媒成分が提供される。
 さらに、本発明の第5の発明によれば、第1~4のいずれかの発明において、前記イオン交換性層状珪酸塩がモンモリロナイトであることを特徴とするオレフィン重合用触媒成分が提供される。
 また、本発明の第6の発明によれば、第1~5のいずれかの発明において、前記イオン交換性層状珪酸塩は、無機酸または有機酸により酸処理されたものであり、該酸処理によってイオン交換性層状珪酸塩を構成する八面体シートの主な金属陽イオンが10~65モル%脱離していることを特徴とするオレフィン重合用触媒成分が提供される。
 さらに、本発明の第7の発明によれば、第6の発明において、前記八面体シートの主な金属陽イオンがアルミニウムであることを特徴とするオレフィン重合用触媒成分が提供される。
 また、本発明の第8の発明によれば、下記成分(a)、成分(b)および必要に応じて成分(c)からなることを特徴とするオレフィン重合用触媒が提供される。
 成分(a):周期表第4族遷移金属のメタロセン化合物
 成分(b):第1~7のいずれかの発明に係るオレフィン重合用触媒成分
 成分(c):有機アルミニウム化合物
 また、本発明の第9の発明によれば、第8の発明に係るオレフィン重合用触媒を用いて、1種類または2種類以上のオレフィンを重合または共重合することを特徴とするオレフィン(共)重合体の製造方法が提供される。
 本発明のオレフィン重合用触媒成分は、活性点前駆体である遷移金属化合物から発生するカチオン種が拡散するのに十分なサイズの細孔を多数有した、均一な化学処理を実施したイオン交換性層状珪酸塩であり、このオレフィン重合用触媒成分を用いることにより、活性点の数が増加し、高活性にオレフィン(共)重合体を製造することができる。
図1は、本発明のオレフィン重合用触媒成分であるイオン交換性層状珪酸塩(実施例1)について、細孔分布曲線を示す図である。 図2は、比較例1のイオン交換性層状珪酸塩について、細孔分布曲線を示す図である。 図3は、比較例6のイオン交換性層状珪酸塩について、細孔分布曲線を示す図である。
 以下、本発明を詳細に説明する。
1.オレフィン重合用触媒成分
(1)イオン交換性層状珪酸塩の特性1
 本発明のオレフィン重合用触媒成分には、次の特性1を有するイオン交換性層状珪酸塩を使用する。
 特性1:窒素吸着法による吸着等温線を用いてBJH解析法により算出した細孔分布曲線において、直径が2~10nmの細孔の細孔容量の総和が全メソ細孔容量の60~100%であること。
 ここで窒素吸着法による細孔径および細孔容量の測定方法について、以下に示す。
 固体への気体の吸着量は、温度一定の場合、固体と気体が決まれば、吸着相互作用のポテンシャルは、ほぼ一定であると考えることができるので、吸着量は、圧力のみの関数となり、これを一般的に吸着等温線と呼ぶ。
 本発明においては、細孔分布を評価する際に最も一般的に使用されている窒素を吸着ガスとして使用し、液体窒素温度下(温度77K)で、相対圧P/P0(P0は、大気圧を示す)が0.025~0.995の範囲で吸着等温線を測定した。
 本発明で規定する範囲の細孔容量の算出は、相対圧を増加させた場合に得られる吸着等温線を用いる。細孔分布の計算方法としては、BJH解析法がもっとも一般的であり、本発明ではこの方法を採用している。BJH解析法で得られる細孔分布曲線を示すグラフを、後述する実施例および比較例に対応させて示した(図1~3)。
 本発明においては、メソ孔細孔とは、IUPACの定義にしたがい、細孔の直径が2~50nmの細孔をいう。細孔分布曲線を使って、直径が2~10nmの細孔および直径が2~50nmの細孔について、細孔容量の総和を求めた。
 本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、窒素吸着法による吸着等温線を用いてBJH解析法により算出した細孔分布曲線における直径が2~10nmの範囲の細孔の細孔容量の総和(cc/g)が、直径が2~50nmの範囲の細孔、すなわちメソ孔細孔の細孔容量の総和(全メソ細孔容量)(cc/g)に対して、60~100%にあることを特徴とする。
 この直径が2~10nmという細孔の大きさは、イオン交換性層状珪酸塩の端面に当たる部分であると考えられ、この範囲の細孔容量が、全メソ孔細孔容量に対して60~100%であるということは、公知のイオン交換性層状珪酸塩と比較して、化学処理を同様に行った場合に、端面部がより均一に処理されていることを示唆する。さらに、イオン交換性層状珪酸塩は、このような端面部にオレフィン重合の活性点(酸点)となりうる部分を有していると、考えられている。
 そのため、このような構造を有するイオン交換性層状珪酸塩は、公知の微小細孔量の存在割合が低いイオン交換性層状珪酸塩よりも、高活性なオレフィン用重合触媒成分となりうる。
 このような特殊な細孔構造をもつイオン交換性層状珪酸塩は、イオン交換性層状珪酸塩の金属原子の溶出をともなう化学処理時に、金属溶出が珪酸塩を構成する各層からより均一に進行する原料を用いることでも、または、用いることにより、達成できる。
 本発明では、窒素吸着法により測定したイオン交換性層状珪酸塩の直径が2~10nmの細孔の細孔容量の総和がメソ孔細孔の細孔容量の総和の60~100%であり、好ましくは61~95%、より好ましくは62~90%、さらに好ましくは63~87%、最も好ましくは63~85%である。
 直径が2~10nmの細孔の細孔容量の総和が全メソ細孔容量の60%未満になると、活性は、低下すると考えられる。一方、粒子中に微小細孔のみになってしまった場合は、大きな細孔がある程度存在している場合よりも、粘土粒子同士の接触点が多くなるために、高い粒子強度になる。イオン交換性層状珪酸塩粒子は、オレフィンの重合において、ポリマーの生成とともに崩壊することで、高活性に重合が進行し、ポリマー中に均一に分散することが望ましいが、高粒子強度では、崩壊が起こり難いために、活性は低下し、ポリマー中に不均一に存在することから、ポリマーの粉体性状の悪化や加工・成形工程での不具合を招くことになる。
 そのため、直径が2~10nmの細孔の細孔容量の総和が全メソ細孔容量の85%以下とすることが最も好ましい。
(2)イオン交換性層状珪酸塩の特性2
 本発明のオレフィン重合用触媒成分に用いるイオン交換性層状珪酸塩は、上記の特性1に加えて、さらに、次の特性2を有することが好ましい。
 特性2:X線回折(XRD)において、2θ=19.6~20.0度にピーク(m)を有し、かつその強度をピーク強度(M)としたとき、2θ=15~25度に該ピーク(m)以外のピーク(i)が存在しないこと、又はピーク(i)が存在し、該ピーク(i)のピーク強度(I)が該ピーク強度(M)に対して、0<(I/M)≦1.6を満たす関係にあること。但し、該ピーク(i)は、複数個あってもよく、複数個(n個)存在する場合は、n個それぞれのピーク強度(I)とピーク強度(M)との強度比(I/M)の総和に対して、0<(I/M)の総和≦1.6を満たす関係にあること。
 上記特性2は、本発明のイオン交換性層状珪酸塩に、どの程度不純物が含まれているかを示している。
 XRDにおいて、2θ=19.6~20.0度に現れるピーク(m)は、オレフィン重合用触媒として性能を示すために、必要なイオン交換性層状珪酸塩の成分の存在を表している。その成分を例示すると、雲母、バーミキュライト、スメクタイトがある。この中で好ましいのは、雲母とスメクタイトで、特に好ましいのはスメクタイトである。さらに、スメクタイトの中でも、モンモリロナイトおよびバイデライトが好ましく、モンモリロナイトであることが特に好ましい。
 ピーク(m)は、これらの鉱物に分類される種類のイオン交換性層状珪酸塩の結晶面(020)または/および結晶面(110)を示す。
 一方、2θ=15~25度において、ピーク(m)以外(ピーク(m)を除く)のピーク(i)は、オレフィン重合用触媒として性能を示すために必要なイオン交換性層状珪酸塩の成分以外のものを示し、いわゆる不純物として含まれている成分の存在を表すものと、考えている。そのため、このピーク(i)が存在しないか、又はピーク(i)が存在し、このピーク(i)の強度(I)とピーク(m)の強度(M)の比(I/M)が、0<(I/M)≦1.6の関係にあることで、高性能を維持することが可能となることを、本発明者らは見出した。
 ここで、ピーク(i)が存在しない場合は、ピーク(m)との強度比(I/M)は、0で示される。ピーク(i)は、単独の場合も、また複数の場合もある。強度比(I/M)は、ピーク(i)が単独の場合は、そのピークに関して求めた(I/M)となる。複数の場合は、それぞれのピーク(i)nに関しての強度(I)とピーク(m)の強度(M)の比である(I/M)を求め、その総和となる。例えば、3個のピークが存在する場合、上述のピークの強度比(I/M)は、次のようになる。
 それぞれのピーク強度が(I)、(I)、(I)であった場合、(I/M)として示される数値は、下記数式で求めることができる。
  {(I/M)+(I/M)+(I/M)}
 好ましい強度比(I/M)の下限は、0であり、より好ましくは0.001であり、さらに好ましくは0.01であり、特に好ましくは0.05であり、さらに特に好ましくは0.1であり、最も好ましくは0.5である。一方、好ましい強度比(I/M)の上限は1.6であり、好ましくは1.4であり、より好ましくは1.2であり、さらに好ましくは1.0であり、特に好ましくは0.95であり、最も好ましくは0.9である。
 次に、これを求めるためのXRDの測定方法と、そこから得た結果からピーク強度を求める方法について、説明する。
 XRD測定方法は、X線源にCu-Kα線(Kβ吸収板使用)を用い、管電圧40kV、管電流30mAとした。光学系は、集中法とした。発散スリット2/3度、散乱スリット2/3度、受光スリット0.300mm、スキャンモードは2θ/θスキャン、2θスキャン範囲は3.0000~55.0000度、角度ステップ幅は0.0200度、スキャン速度は4.0000度/分、検出器はシンチレーションカウンタとし、サンプルホルダとして深さ0.2mmのガラス製ホルダを使用した。装置は、リガク社製X-ray Diffractometer Smartlabを用いた。
 ここから得られた測定結果から、ピーク強度を求める手順を説明する。
 X線回折強度は、2θに対するシンチレーションカウンタのカウント数として得られる。回折強度のベースラインとして、2θ=15度及び25度で、それぞれ周囲±0.1°(角度ステップが0.02度なのでそれぞれ11点の平均となる)の範囲の強度平均値をとり、これを2θ=15度、25度での強度とする。この2点を結ぶように、直線を引き、ベースラインとする。
 もし、2θ=15±0.1度、25±0.1度の範囲に、サンプルからの何らかの回折ピークが現れている場合は、そのピークを避けるようにそれぞれ周辺の数度の範囲でピークの無い2θ位置を探し、その位置でベースラインの2θ位置と強度を定めるものとする。なお、ピークの有無の判定については、測定回折強度を2θ=14~26度の範囲に対してプロットし、ポイント数20の局所最大法のピーク検索を適用することで、行うものとする。
 上記で求めたベースラインを差し引いた回折強度を2θ=15~25度の範囲に対してプロットし、ポイント数20の局所最大法、しきい値20%フィルター(強度最大値の20%に満たないものは、ピークとみなさない。)にて、ピーク検索を行う。
 この検索によって得られた2θ=19.6~20.0度のピーク強度をピーク(m)の強度(M)、これを除く2θ=15~25°の範囲の全てのピークをピーク(i)とし、その強度をピーク(i)の強度(I)とする。
 2θ=15~25度に存在するピークとしては、次のものが例示される。
 イライト(2θ=16~17度)、クリソタイル(2θ=19.1~19.5度)、タルク(2θ=19.3~19.5度)、ディッカライト(2θ=18~19度)、ナクロライト(2θ=18~19度)、クロライト(2θ=18~19度)、ハロイサイト(2θ=20.0~20.5度)、石英(2θ=20.6~21.0度)、クリストバライト(2θ=21.6~22度)、カルサイト(2θ=22.8~23.3度)、カオリナイト(2θ=24.7~25度)などが挙げられる。
(3)イオン交換性層状珪酸塩の特性3
 本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、上記の特性1に加えて、又は上記特性1と特性2に加えて、比表面積が325m/g以上である特性3を有することがより好ましい。
 比表面積は、活性点前駆体がイオン交換性層状珪酸塩に担持されて、活性点として重合反応が進行していくために、必要な空間的な広さを表しており、大きい方が好ましい。比表面積が大きくなると、活性点前駆体が十分担持され、また、重合反応が進行するための反応面が十分確保できるようになるために、さらに活性が向上する。一方、比表面積が大きすぎると、粒子が脆くなって、形状を保てなくなり、粉体性状が悪化してしまうおそれがあり、さらに、重合中に触媒が破砕や崩壊すると、微粉や塊の発生を引き起こし、プラントの運転安定性の低下につながるおそれがある。
 比表面積の下限は、好ましくは150m/g、より好ましくは200m/g、さらに好ましくは280m/g、よりさらに好ましくは325m/g、特に好ましくは330m/g、もっとも好ましくは350m/gである。一方、比表面積の上限は、特に定めは無いが、好ましくは600m/g、より好ましくは580m/g、さらに好ましくは550m/g、特に好ましくは500m/gである。
 比表面積は、上限及び下限としては、前記の好ましい下限値と好ましい上限値とを任意に組み合わせた範囲を例示することができる。例えば、325~550m/g、330~500m/g、350~500m/g、200~600m/g、350~580m/g、280~550m/g、325~550m/gである。
 イオン交換性層状珪酸塩の天然物は、比表面積が0.1~140m/g、好ましくは0.1~90m/g程度であり、比較的小さいが、後述する化学処理により、増大させることが可能である。
 比表面積は、上述のようにして得られた吸着等温線を用いて、BET多点法解析を実施することにより求めた。一般的に、相対圧P/P0(P0は大気圧)=0.05~0.35付近で、良い直線が得られる範囲で解析され、BETプロットを確認しながら、解析範囲を決めた。
(4)イオン交換性層状珪酸塩の特性4
 本発明のオレフィン重合用触媒成分に用いるイオン交換性層状珪酸塩は、さらに、次の特性4を有することが好ましい。
 本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、特性4として、次のことを満たすイオン交換性層状珪酸塩を使用することが好ましい。
 蛍光X線分析から定量したSi、Al、Mg、Fe、Naと、ICP発光分光分析から定量したCa、Kを用いて、2八面体型スメクタイトの化学組成の一般式:(M,M2+ 1/2x+y(Y3+ 2-y,Y2+ )(Si4-x,Al)O10(OH)・nHO における原子数の比(元素の右下に記されている数)を示すxおよびyを求め、一般式を完成させたとき、式中のSi成分の量(Si(s))と定量した全Si成分の量(Si(t))の比、Si(s)/Si(t)が0.50~1であることが好ましい。
 2八面体型スメクタイトの化学組成の一般式は、粘土ハンドブック第3版(日本粘土学会、技報堂出版、2009年4月30日発行)P65に記載されている。ここで言うSi(s)は、原料のイオン交換性層状珪酸塩に含まれる2八面体型スメクタイト成分由来のSi成分のことを示している。一方、分析から求められるSi(t)は、イオン交換性層状珪酸塩に含まれるすべてのSi成分の量を示している。
 求められたSi(s)の値が、Si(t)と一致しない場合、イオン交換性層状珪酸塩は、2八面体型スメクタイト由来以外のSi成分を含んでいることになる。オレフィン重合用触媒の性能には、この2八面体型スメクタイトが関係していると、考えており、その含有量が性能を決める要素の1つであると考えている。
 そのため、本発明のイオン交換性層状珪酸塩において、Si(s)とSi(t)の量比の関係は、重要であり、Si(s)の割合が多いことが好ましく、Si(s)とSi(t)の比率:Si(s)/Si(t)は、0.50~1であることが好ましい。
 好ましい範囲の下限は、0.50であり、より好ましくは0.55であり、さらに好ましくは0.60であり、特に好ましくは0.65であり、さらに特に好ましくは0.70であり、最も好ましくは0.75である。一方、好ましい範囲の上限は、不純物が混じっていない状態を表している1が最も好ましいが、0.98であってもよく、さらには0.95であってもよく、または0.90であってもよい。2八面体型スメクタイト由来のSi成分Si(s)が多いことが好ましい。
 化学組成の一般式と前述の原子の定量値から、どのようにSi(s)を求めるかについて、次に説明する。
 一般式中の記されるM、M2+、Y3+、Y2+は、それぞれ次の原子を示している。Mは、K、Naを、M2+は、Caを、Y3+は、Al、Fe3+、Mn3+、Cr3+を、Y2+は、Mg、Fe2+、Mn2+、Ni、Zn、Liを、それぞれ示している(粘土ハンドブック第3版P65、技報堂出版、2009年4月30日発行)。
 このうち、2八面体の化学組成として、一般的に用いられる前述の7つの原子をM2+、Y3+、Y2+として使用した。Fe原子は、ここではすべてFe3+として取り扱う。つまり、Mは、K、Naを、M2+は、Caを、Y3+は、Al、Fe3+を、Y2+は、Mgを、それぞれ示すとして考えた。
 まずは、前述の一般式における原子数の比(ここではxとyを含む)を求める。一般式において、それぞれの原子の存在量とその原子数の比は、次の式1の関係にある。但し、式中のSiは、スメクタイト由来のSi成分であることから、ここではSi(s)で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ここで、Mには、K、Naを、M2+には、Caを、Y3+には、Al、Fe3+を、Y2+には、Mgを、当てはめると、次の式2となる。いずれの原子の存在量も、ここでは、イオン交換性層状珪酸塩1gあたりのモル数(mol/g)で取り扱う。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 式2を変形し、方程式を解くと、次の式3および式4が求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 この式3および式4のAl3+とAlは、その和が分析から定量できるAl成分の量を示しており、よって、それぞれ次のように書き直すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 この式5および式6に、分析から定量できるそれぞれの原子の量を入れることで、xとyは、求めることができる。
 さらに、求めたいSi(s)成分の量は、式2から導かれる式7を変形し、得られた式8において、xとyに、それぞれ式5と式6から求められる数値を導入し、分析から定量できるMg原子の量を入れることで、求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 このようにして求めたSi(s)を、分析から求められるSi(t)で割ることで、Si(s)/S(t)を求めることができる。
 蛍光X線分析は、例えば、次のように行う。
 試料を700℃で1時間焼成後、0.5gを分け取り、融剤としてLiを4.5g、剥離剤としてKBrを0.03gと、混合し、ガラスビードを作製する。
 このようにして調製したサンプルをXRF分析装置(例えば、理学電気工業(株)のZSX-100e)により、検量線法にて、定量分析を行う。
 また、ICP発光分光分析は、700℃で1時間焼成した試料に、硫酸とフッ化水素酸を加えて加熱溶解した後、その溶液をICP-OES(例えば、堀場製作所製ULTIMA2型)にて、測定する。
(5)イオン交換性層状珪酸塩の特性5
 本発明のオレフィン重合用触媒成分に用いるイオン交換性層状珪酸塩は、さらに、次の特性5を有することが好ましい。
 本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、同形置換量が高いことが好ましく、例えば、イオン交換性層状珪酸塩の八面体シートに含まれるMgの量とAlの量とのモル比(Mg/Al)は、0.28以上が好ましい。0.28~3.5がより好ましく、0.285~2.5がさらに好ましく、0.287~1.5がよりさらに好ましく、0.29~1が特に好ましく、0.292~0.8が特に好ましく、0.292~0.5が最も好ましい。
 上記のように、3価のアルミニウムが2価のマグネシウムに置換されている場合、負の層電荷を有していることになる。さらに、この負の層電荷が、メタロセン触媒の性能(活性)に対して、メタロセン触媒の活性点前駆体であるメタロセン遷移金属化合物(錯体)のカチオン種を活性点として安定して存在させるためのカウンターアニオンとして作用し、高活性化の効果があると、本発明者らは、考えている。
 このMg/Alモル比は、化学構造式から求めることができる。化学構造式は、含まれている原子を蛍光X線分析法(XRF)やICP、吸光光度法などの一般的な化学分析法にて定量し、それを基に求める。
 計算方法は、一般的に、粘土ハンドブック(日本粘土学会、技法堂出版、2009年発行、第3版)のP272~P274に記載される方法にて行われる。このような方法にて、化学構造式を求めることで、それぞれのシートの陽イオンおよびその陽イオンを同形置換する陽イオンの種類が明らかとなる。
 計算方法の1つとして、多く用いられる陰イオンの電荷数を基準とする計算方法を、次に説明する。
 化学分析により求めた各原子の分子比にその原子の酸化物中に含まれている陽イオンの電荷数(例えば、Siであれば電荷は4)を掛けて陽イオン数を求め、陽イオン数の総和を求める。
 次に、陽イオン電荷と陰イオン電荷を釣り合わせるための係数を求めるために、構造中の負電荷数(粘土鉱物に含まれているO)22をこの陽イオン数の総和で割る。
 このようにして得られた係数に先に求めた各原子の陽イオン数を掛けることで、構造中に含まれる原子の割合を算出することができ、構造式を完成することができる。このようにして、八面体シートのアルミニウムとマグネシウムのモル比Mg/Alを求めることができる。
(6)イオン交換性層状珪酸塩の特性6
 本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、特性6として、窒素吸着法により測定したメソ孔細孔容量の総和(全メソ細孔容量)が0.30cc/g以上であることが好ましく、0.35cc/g以上であることがより好ましく、0.40cc/g以上であることがさらに好ましく、0.45cc/g以上であることが特に好ましい。また、最大量としては、1cc/g以下にあることが好ましく、0.8cc/g以下にあることがより好ましく、0.6cc/g以下であることがさらに好ましい。
 また、直径が2~10nmの範囲にある細孔の細孔容量の総和は、0.15cc/g以上であることが好ましく、0.20cc/g以上であることがより好ましく、0.25cc/g以上であることがさらに好ましい。これ以下の細孔容量となった場合、活性は、低下するおそれがあると、考えられる。一方、最大量としては、1cc/g以下であることが好ましく、0.8cc/g以下にあることがより好ましく、0.6cc/g以下にあることがさらに好ましく、0.5cc/g以下であることが特に好ましい。これ以上の細孔容量となった場合、微粉の発生やパウダー性状の悪化を引き起こす可能性が考えられる。
(7)イオン交換性層状珪酸塩の特性7
 本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、特性7として、酸点を持つことが好ましい。好ましい酸点の量の下限は、イオン交換性層状珪酸塩1gにつき、pKa<-8.2以下の強酸点が30μmol、より好ましくは50μmol、さらに好ましくは100μmol、特に好ましくは150μmolである。酸点の量は、特開2000-158707号公報の記載の方法に従い、測定する。
(8)イオン交換性層状珪酸塩の調製
 上記特性を有するイオン交換性層状珪酸塩は、以下の方法によって、製造することができる。
 本発明に使用されるイオン交換性層状珪酸塩の原料は、天然のものに限らず、人工合成物であってもよい。当該、珪酸塩の具体例としては、例えば、「粘土鉱物学」(白水春雄著、朝倉書店、1995年)に記載されている次のようなものが挙げられる。
 i)1:1層が主要な構成層であるデッカイト、ナクライト、カオリナイト、ナクライト等のカオリン族、クリソタイル、リザーダイト、アンチゴライト等の蛇紋石族、アメサイト、Alリザーダイト等の蛇紋石類縁鉱物等。
 ii)2:1層が主要な構成層であるモンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト等のスメクタイト族珪酸塩、バーミキュライト等のバーミキュライト族珪酸塩、雲母、イライト、セリサイト、海緑石等の雲母族珪酸塩、アタパルジャイト、セピオライト、パリゴルスカイト、緑泥石群等。
 これらは、混合層を形成していてもよい。また、多くのイオン交換性層状珪酸塩は、天然には、粘土鉱物の主成分として産出されるため、夾雑物(石英やクリストバライト等が挙げられる。)が含まれることが多いが、それらを含んでいてもよい。
 本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、2:1型構造を有する層状珪酸塩が好ましい。より好ましくは、スメクタイト族珪酸塩であり、さらに好ましくは、モンモリロナイトである。
 本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、高い同形置換量により層電荷を多く有している層状珪酸塩であることが好ましい。イオン交換性層状珪酸塩の同形置換とは、粘土ハンドブック(日本粘土学会、技法堂出版、2009年発行、第3版)P124に記載されているように、次のことを言う。
 イオン交換性層状珪酸塩も含んだ広義の層状珪酸塩鉱物は、金属イオン(陽イオン)に、O2-またはOHが配位してできる八面体シート、および、ケイ素イオン(Si4+)に、O2-が配位してできる四面体シートから構成されている。八面体シートを構成する金属の種類としては、アルミニウム、マグネシウム、鉄、チタンなどであり、その含有量は、イオン交換性層状珪酸塩鉱物全量に対して、例えば5~30重量%である。
 イオン交換性層状珪酸塩の中で2:1型鉱物では、2枚の四面体シートが1枚の八面体シートの両側を挟んだ構造により、単位珪酸塩層を構成している。また、1:1鉱物では、四面体シートの片面と八面体シートの片面が結合した構造により単位珪酸塩層を構成している。2:1型鉱物において、四面体シートの陽イオンがSi4+のみ、八面体シートの陽イオンがAl3+またはMg2+のみのときは、それぞれのシートは、電気的に中性であり電荷を持たない。しかし、配位するO2-またはOHの個数は、不変のまま、四面体シートや八面体シートの陽イオンは、価数の異なる他の陽イオンに置換されていることが一般的であり、これを同形置換という。
 この同形置換によって、珪酸塩層は、正または、主に負の電荷を生じており、これを層電荷という。通常、この層電荷を中和するために、イオン交換性層状珪酸塩は、交換可能な層間イオン(イオン交換性層状珪酸塩の層間に含有されるイオン)を有しており、種類としては、特に限定されないが、リチウム、ナトリウム等の周期表第1族のアルカリ金属、カルシウム、マグネシウム等の周期表第2族のアルカリ土類金属等がある。
 本発明のイオン交換性層状珪酸塩として、八面体シートのAl3+がMg2+やFe2+に同形置換したもの、Mg2+がLiに同形置換したものなどを、例示することができる。
 本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、八面体シートでAl3+がMg2+に置換されている割合、アルミニウムとマグネシウムのモル比であるMg/Alが0.285~3.5の原料を使用することが好ましい。Mg/Alモル比は、0.29~3であることがより好ましく、0.295~2であることがさらに好ましく、0.3~1.5であることが特に好ましく、0.31~1であることが非常に好ましい。さらに、Mg/Alモル比は、0.315~0.8、0.32~0.65、0.325~0.55がより好ましい。
 このようなイオン交換性層状珪酸塩を使用することで、上述の特性5を満足するイオン交換性層状珪酸塩を得ることができる。オレフィン重合用触媒成分の原料として、従来開示されていた層状珪酸塩のMg/Al比は、0.25~0.27程度であり、高い同形置換量のものを原料として使用されたことはなかった。
 さらに、次のようなイオン交換性層状珪酸塩を用いて、次段落以降に示す処理を行うことで、本発明のオレフィン重合用触媒成分を製造することも、できる。
 イオン交換性層状珪酸塩は、比表面積が0.1~140m/g、好ましくは0.1~90m/g程度である。イオン交換性層状珪酸塩の表面積は、比較的小さいが、後述する化学処理により、増大させることが可能である。
 本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、次の性質を有するイオン交換性層状珪酸塩を用いて、製造することが好ましい。前記特性4に係るSi(s)/Si(t)が0.50~1であるイオン交換性層状珪酸塩である。
 Si(s)/Si(t)の好ましい下限は、0.55であり、より好ましくは0.60であり、さらに好ましくは0.65であり、特に好ましくは0.70であり、さらに特に好ましくは0.75であり、最も好ましくは0.80であり、さらに最も好ましくは0.90である。一方、好ましい上限は、1.00に近い方がスメクタイト以外のSi分、つまり不純物が少ないことを意味しており、好ましい。上限としては、0.98であってもよく、0.95であってもよい。2八面体型スメクタイト由来のSi成分Si(s)が多いことが好ましい。
 このようなイオン交換性層状珪酸塩を使用することで、特性4を満足するイオン交換性層状珪酸塩を得ることができる。
 また、本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、次の性質を有するイオン交換性層状珪酸塩を用いて製造することが好ましい。前記特性2に係るXRDのピーク(m)とピーク(i)の強度比(I/M)が0~2であるイオン交換性層状珪酸塩である。
 強度比(I/M)の好ましい範囲の下限としては、0.001であり、より好ましくは0.01であり、さらに好ましくは0.05であり、特に好ましくは0.1であり、さらに特に好ましくは0.5であり、最も好ましくは0.6である。一方、強度比(I/M)の好ましい範囲の上限としては、1.5であり、より好ましくは1.3であり、さらに好ましくは1.2であり、特に好ましくは1.0であり、さらに特に好ましくは0.95であり、最も好ましくは0.9である。
 このようなイオン交換性層状珪酸塩を使用することで、特性2を満足するイオン交換性層状珪酸塩を得ることができる。
 本発明の特性を示すイオン交換性層状珪酸塩は、イオン交換性層状珪酸塩に化学処理を行うことによっても、製造できる。
 化学処理には、イオン交換性層状珪酸塩を酸類で処理する酸処理、アルカリ類で処理するアルカリ処理、無機塩類で処理する塩類処理など様々な処理がある。
 化学処理は、単独でも行ってよいし、組み合わせても、また、同時に行ってもよい。好ましくは、酸類による酸処理を行った後に、その他の化学処理を行うことがよい。本発明のイオン交換性層状珪酸塩においては、酸類による化学処理をされていることが好ましく、酸類の中でも、無機酸類によって処理されていることがより好ましい。
 イオン交換性層状珪酸塩の化学処理において、酸類で処理する酸処理について、詳しく説明すると、次のようなことが起こる。
 イオン交換性層状珪酸塩を酸で処理すると、表面の不純物が酸洗浄されることのほかに、層間イオンが溶出し、水素陽イオンと交換が起こり、次いで、八面体シートを構成する陽イオンが溶出していくようになる。この溶出の過程において、酸点、細孔構造、比表面積等の特性が変化する。
 そのため、本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、酸類による処理を行うことにより、達成できる。溶出の程度は、酸の濃度、処理時間、酸の種類によって異なるが、マグネシウムを多く含むものが一般に大きく、次いで鉄の多いもの、アルミニウムの多いものの順になる。また、結晶度が高く粒子の大きいものほど、溶出性が低いが、これは、酸が結晶層間や結晶構造内に侵入することと関係している。
 また、溶出については、結晶格子の全ての八面体シートにミクロな空隙を有する均一な構造が生成すると考えられる均一溶出と、ある特定の部位の金属陽イオンが溶出して生成した珪酸と層状珪酸塩の複合体が生成する不均一溶出の機構が、考えられる。
 本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、高いMg/Alモル比を有する原料を用いることで、層電荷のマイナス性が高いこと以外に、それぞれのシートにおいて、公知のイオン交換性層状珪酸塩よりも、シート同士で均一溶出が発生していると、考えている。
 そのため、直径が2~10nmの細孔の細孔容量の総和が全メソ細孔容量の60~100%を達成することができると、考えている。
 酸処理の条件として、温度は、40~102℃がよく、好ましくは50~100℃である。さらに好ましくは、60~95℃である。あまり温度を低下させると、極端に陽イオンの溶出速度が低下し、製造効率が低下する。一方、温度を上げ過ぎると、操作上の安全性が低下する。
 また、酸処理時の酸濃度(反応系全体重量に対する酸の重量百分率)は、3~30重量%がよく、好ましくは5~25重量%、より好ましくは7~20重量%である。濃度が低くなると、陽イオンの溶出速度が低下し、製造効率が低下する。
 また、イオン交換性層状珪酸塩の濃度は、3~50重量%の範囲で調製できる。好ましくは5~30重量%、さらに好ましくは5~20重量%である。濃度が低くなると、工業的に生産する場合は大きな設備が必要となってしまう。一方、濃度が高い場合には、スラリーの粘度が上昇してしまい、均一な攪拌混合が困難になり、やはり製造効率が低下する。
 酸処理は、複数回に分けて行うことも、可能である。
 使用する酸化合物は、塩酸、硫酸、硝酸、シュウ酸、安息香酸、ステアリン酸、プロピリオン酸、フマル酸、マレイン酸、フタル酸などの無機酸および有機酸が例示される。その中でも、無機酸が好ましく、塩酸、硝酸、硫酸が好ましい。さらに好ましくは塩酸、硫酸であり、特に好ましくは硫酸である。
 化学処理、特に酸処理によって、八面体シートを構成する金属陽イオンを、化学処理前の含有量に対して、10~65%溶出させることが好ましく、より好ましくは15~60%、さらに好ましくは17~55%、特に好ましくは20~50%溶出させる。溶出割合が小さいと、十分な細孔量が確保できず、表面積も小さくなり、本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、得られない。
 ここで、溶出する金属陽イオンの割合(モル%)は、例えば、金属陽イオンがアルミニウムの場合では、以下の式で、表される。
  [化学処理前のアルミニウム/珪素(モル比)-化学処理後のアルミニウム/珪素(モル比)]÷化学処理前のアルミニウム/珪素(モル比)×100
 上記化学処理を実施した後に、反応溶液中の反応物もしくは未反応物が残存することで、活性低下を招く可能性があるため、洗浄することが好ましい。この際、一般的には、水や有機溶媒などの液体を使用する。
 洗浄率としては、1/5~1/1000、1/10~1/100が好ましい。洗浄および脱水後は、乾燥を行う。乾燥は、イオン交換性層状珪酸塩の構造破壊を起こさないように行うことが好ましく、一般的には、乾燥温度は100~800℃、好ましくは150~600℃で実施可能であり、特に好ましくは150~300℃であり、乾燥温度が800℃以下で、イオン交換性層状珪酸塩の構造破壊が起こらないように、実施することが好ましい。
 これらのイオン交換性層状珪酸塩は、構造破壊されなくとも乾燥温度により特性が変化するために、用途に応じて乾燥温度を変えることが好ましい。乾燥時間は、通常1分~24時間、好ましくは5分~4時間であり、雰囲気は、乾燥空気、乾燥窒素、乾燥アルゴン、又は減圧下であることが好ましい。乾燥方法に関しては、特に限定されず、各種方法で実施可能である。
 さらに、一般に、イオン交換性層状珪酸塩には、吸着水および層間水が含まれる。本発明においては、これらの吸着水および層間水を除去して、使用するのが好ましい。
 水の除去には、通常、加熱処理が用いられる。その方法は、特に制限されないが、付着水、層間水が残存しない、また、構造破壊を生じないような条件を選ぶことが好ましい。
 加熱時間は、0.1時間以上、好ましくは0.2時間以上である。その際、除去した後の水分含有率が、温度200℃、圧力1mmHgの条件下で2時間脱水した場合の水分含有率を0重量%とした時、3重量%以下、好ましくは1重量%以下であることが好ましい。
 以上、本発明の特性を示すイオン交換性層状珪酸塩の製造方法を述べてきたが、本発明の特性が得られる製造方法は、上記に限らず、製造することが可能である。
 本発明のオレフィン重合用触媒成分であるイオン交換性層状珪酸塩の好ましい製造方法の一態様を示すと、比表面積が0.1~140m/gで、かつアルミニウムとマグネシウムのモル比(Mg/Al)が0.285~3.5、(I/M)が0<(I/M)≦2、Si(s)/Si(t)が0.50~1であるイオン交換性層状珪酸塩の八面体シートの主な金属陽イオンを10~65モル%脱離させる処理工程を含む方法である。
(9)イオン交換性層状珪酸塩の水分散時の平均粒子径
 本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、水分散させたときの平均粒子径が小さい方が好ましい。これは、単位重量当たりの比表面積を増加させることに寄与する効果があると、考えている。水分散とは、たとえばイオン交換性層状珪酸塩の0.5wt%水スラリーを均一に調製するために、スターラーなどで強制撹拌しながら調製し、1晩置いた後に10分間超音波処理させるなど、充分に水と馴染んだ状態のことを言う。
 また、平均粒径の測定方法は、レーザー回折散乱式の粒度測定装置(例えば、HORIBA製のLA-920など)を使用し、水を溶媒として用いて測定する。
 平均粒径は、この測定により得られたメジアン径のことを示す。このメジアン径の上限は、5μm以下が好ましく、2.5μm以下がより好ましく、1.5μm以下がさらに好ましく、1μm以下が特に好ましい。平均粒子径は、小さければ小さい方が好ましく、下限に関しては、特に制限はないが、例えば0.01μm以上などが挙げられる。
(10)イオン交換性層状珪酸塩の造粒
 本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、上記のようなイオン交換性層状珪酸塩を造粒することが可能であり、造粒して造粒体にて用いることが好ましい。
 造粒方法としては、特に制限されないが、好ましい造粒体の製造方法としては、撹拌造粒法、噴霧造粒法、転動造粒法、ブリケッティング、コンパクティング、押出造粒法、流動層造粒法、乳化造粒法、液中造粒法、圧縮成型造粒法等が挙げられる。より好ましくは、噴霧乾燥造粒や噴霧冷却造粒、流動層造粒、噴流層造粒、液中造粒、乳化造粒等が挙げられ、特に好ましくは噴霧乾燥造粒や噴霧冷却造粒が挙げられる。
 噴霧造粒を行う場合、原料スラリーの分散媒として、水あるいはメタノール、エタノール、クロロホルム、塩化メチレン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン等の有機溶媒を用いる。好ましくは水を分散媒として用いる。
 噴霧造粒の際、原料スラリー液中におけるイオン交換性層状珪酸塩の濃度を、0.1~70重量%、好ましくは5~50重量%、より好ましくは7~45重量%、さらに好ましくは10~40重量%にすることで、球状の造粒体が得られる。上記濃度の上限を超えると、球状粒子が得られず、また、上記濃度の下限を下回ると、造粒体の平均粒径が小さくなりすぎる。球状粒子が得られる噴霧造粒の熱風の入口の温度は、分散媒により異なるが、水を例にとると、80~260℃、好ましくは100~220℃で行う。
 また、造粒の際に、有機物、無機塩等の各種バインダーを用いてもよい。用いられるバインダーとしては、例えば、砂糖、デキストローズ、コーンシロップ、ゼラチン、グルー、カルボキシメチルセルロース類、ポリビニルアルコール、水ガラス、塩化マグネシウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸マグネシウム、アルコール類、グリコール、澱粉、カゼイン、ラテックス、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、タール、ピッチ、アルミナゾル、シリカゲル、アラビアゴム、アルギン酸ソーダ等が挙げられる。
 造粒前のイオン交換性層状珪酸塩の形状については、特に制限はなく、天然に産出する形状、人工的に合成した時点の形状でもよいし、また、粉砕、造粒、分級などの操作によって形状を加工したものを用いてもよい。
 また、造粒したイオン交換性層状珪酸塩の粒径は、5μm以上、300μm以下であり、球状であることが好ましい。より好ましくは5μm以上、250μm以下であり、さらに好ましくは、5μm以上、200μm以下である。5μm未満の微粒子が多く存在すると、反応器への付着等が起こりやすく、ポリマー同士の凝集、重合プロセスによってはショートパスあるいは長期滞留の要因となってしまい、好ましくない。300μm以上の粗粒子については、閉塞が起こりやすい等の問題が生じるために好ましくない。これらを満たす平均粒径とするために、あるいは平均粒径に対して極度に小さい、または大きい粒径を示す粒子が存在する場合には、分級、分別等により粒径を制御してもよい。
2.オレフィン重合用触媒
 本発明のイオン交換性層状珪酸塩は、オレフィン重合用触媒成分として、好適に用いられる。オレフィン重合用触媒とは、一般的に、チーグラーナッタ触媒やメタロセン触媒などが挙げられる。
 本発明では、好適には成分(a)、成分(b)および必要に応じて成分(c)を接触させて、オレフィン重合用触媒を調製することができる。
 成分(a):周期表第4族遷移金属のメタロセン化合物
 成分(b):上述のイオン交換性層状珪酸塩
 成分(c):有機アルミニウム化合物
(1)成分(a)
 本発明で使用する成分(a)の周期表第4族遷移金属のメタロセン化合物は、共役五員環配位子を少なくとも一個有するメタロセン化合物である。かかる遷移金属化合物として好ましいものは、下記一般式(1)~(4)で表される化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 上記一般式(1)~(4)中、AおよびA’は、置換基を有してもよい共役五員環配位子(同一化合物内においてAおよびA’は同一でも異なっていてもよい)を示し、Qは、二つの共役五員環配位子を任意の位置で架橋する結合性基を示し、Zは、窒素原子酸素原子、珪素原子、リン原子またはイオウ原子を含む配位子を示し、Q’は、共役五員環配位子の任意の位置とZを架橋する結合性基を示し、Mは、周期表第4族から選ばれる金属原子を示し、XおよびYは、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、アルコキシ基、アミノ基、リン含有炭化水素基または珪素含有炭化水素基(同一化合物内においてX及びX’は、同一でも異なっていてもよい。)を示す。
 AおよびA’としては、例えば、シクロペンタジエニル基を挙げることができる。シクロペンタジエニル基は、水素原子を五個有するもの[C-]であってもよく、また、その誘導体、すなわちその水素原子のいくつかが置換基で置換されているものであってもよい。
 この置換基の例としては、炭素数1~40、好ましくは炭素数1~30の炭化水素基である。この炭化水素基は、一価の基としてシクロペンタジエニル基と結合していても、また、これが複数存在するときに、その内の2個がそれぞれ他端(ω-端)で結合してシクロペンタジエニルの一部と共に環を形成していてもよい。後者の例としては、2個の置換基がそれぞれω-端で結合して、該シクロペンタジエニル基中の隣接した2個の炭素原子を共有して縮合六員環を形成しているもの、即ちインデニル基、テトラヒドロインデニル基、フルオレニル基、および縮合七員環を形成しているもの、即ちアズレニル基、テトラヒドロアズレニル基が挙げられる。
 AおよびA’で示される共役五員環配位子の好ましい具体的例としては、置換または非置換のシクロペンタジエニル基、インデニル基、フルオレニル基、またはアズレニル基等が挙げられる。この中で、特に好ましいものは、置換または非置換のインデニル基、またはアズレニル基である。
 シクロペンタジエニル基上の置換基としては、前記の炭素数1~40、好ましくは炭素数1~30の炭化水素基に加え、フッ素、塩素、臭素等のハロゲン原子基、炭素数1~12のアルコキシ基、例えば、-Si(R)(R)(R)で示される珪素含有炭化水素基、-P(R)(R)で示されるリン含有炭化水素基、または-B(R)(R)で示されるホウ素含有炭化水素基が挙げられる。これらの置換基が複数ある場合、それぞれの置換基は同一でも異なっていてもよい。上述のR、R、Rは、同一でも異なっていてもよく、炭素数1~24、好ましくは炭素数1~18のアルキル基を示す。
 さらに、シクロペンタジエニル基上の置換基として、少なくとも1つの第15~16族元素(すなわち、ヘテロ元素)を有してもよい。この場合、ヘテロ元素自身を活性点近傍に、しかも金属と結合、配位することなく存在させて、活性点の性質を向上させようという思想から、第15~16族元素と共役五員環配位子とを結合する原子数が1以下であるメタロセン錯体がさらに好ましい。
 第15~16族元素の配位子上の位置は、特に制限は無いが、2位の置換基上に有することが好ましい。さらに好ましくは2位の置換基が、5員又は6員環中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子、及びリン原子よりなる群から選択されるヘテロ原子を含有する単環式又は多環式であることが好ましい。また、好ましくはケイ素もしくはハロゲンを含んでもよい炭素数4~20のヘテロ芳香族基であり、ヘテロ芳香族基は、5員環構造が好ましく、ヘテロ原子は、酸素原子、硫黄原子、窒素原子が好ましく、酸素原子、硫黄原子がより好ましく、酸素原子がさらに好ましい。
 Qは、二つの共役五員環配位子間を任意の位置で架橋する結合性基を、Q’は、共役五員環配位子の任意の位置とZで示される基を架橋する結合性基を、表す。
 QおよびQ’の具体例としては、次の基が挙げられる。
(イ)メチレン基、エチレン基、イソプロピレン基、フェニルメチルメチレン基、ジフェニルメチレン基、シクロヘキシレン基等のアルキレン基類
(ロ)ジメチルシリレン基、ジエチルシリレン基、ジプロピルシリレン基、ジフェニルシリレン基、メチルエチルシリレン基、メチルフェニルシリレン基、メチル-t-ブチルシリレン基、ジシリレン基、テトラメチルジシリレン基等のシリレン基類
(ハ)ゲルマニウム、リン、窒素、ホウ素あるいはアルミニウムを含む炭化水素基類
 さらに、具体的には、(CHGe、(CGe、(CH)P、(C)P、(C)N、(C)N、(C)B、(C)B、(C)Al、(CO)Alで示される基等である。好ましいものは、アルキレン基類およびシリレン基類である。
 また、Mは、周期表第4族から選ばれる金属原子遷移金属原子を示し、具体的にはチタン、ジルコニウム、ハフニウム等である。特に、ジルコニウム、ハフニウムが好ましい。
 さらに、Zは、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、リン原子またはイオウ原子を含む配位子、水素原子、ハロゲン原子又は炭化水素基を示す。好ましい具体例としては、酸素原子、イオウ原子、炭素数1~20、好ましくは炭素数1~12のチオアルコキシ基、炭素数1~40、好ましくは炭素数1~18のケイ素含有炭化水素基、炭素数1~40、好ましくは炭素数1~18の窒素含有炭化水素基、炭素数1~40、好ましくは炭素数1~18のリン含有炭化水素基、水素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1~20の炭化水素基である。
 XおよびYは、各々水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~20、好ましくは炭素数1~10の炭化水素基、炭素数1~20、好ましくは炭素数1~10のアルコキシ基、アミノ基、ジフェニルフォスフィノ基等の炭素数1~20、好ましくは炭素数1~12のリン含有炭化水素基、またはトリメチルシリル基、ビス(トリメチルシリル)メチル基等の炭素数1~20、好ましくは炭素数1~12のケイ素含有炭化水素基である。XとYは同一でも異なってもよい。これらのうちハロゲン原子、炭素数1~10の炭化水素基、および炭素数1~12のアミノ基が特に好ましい。
 一般式(1)で表される化合物としては、例えば、
(1)ビス(メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(2)ビス(n-ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(3)ビス(1,3-ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(4)ビス(1-n-ブチル-3-メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(5)ビス(1-メチル-3-トリフルオロメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(6)ビス(1-メチル-3-トリメチルシリルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(7)ビス(1-メチル-3-フェニルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(8)ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、
(9)ビス(テトラヒドロインデニル)ジルコニウムジクロリド、
(10)ビス(2-メチル-テトラヒドロインデニル)ジルコニウムジクロリド、
等が挙げられる。
 一般式(2)で表される化合物としては、例えば、
(1)ジメチルシリレンビス{1-(2-メチル-4-イソプロピル-4H-アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、
(2)ジメチルシリレンビス{1-(2-メチル-4-フェニル-4H-アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、
(3)ジメチルシリレンビス〔1-{2-メチル-4-(4-フルオロフェニル)-4H-アズレニル}〕ジルコニウムジクロリド、
(4)ジメチルシリレンビス[1-{2-メチル-4-(2,6-ジメチルフェニル)-4H-アズレニル}]ジルコニウムジクロリド、
(5)ジメチルシリレンビス{1-(2-メチル-4,6-ジイソプロピル-4H-アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、
(6)ジフェニルシリレンビス{1-(2-メチル-4-フェニル-4H-アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、
(7)ジメチルシリレンビス{1-(2-エチル-4-フェニル-4H-アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、
(8)エチレンビス{1-[2-メチル-4-(4-ビフェニリル)-4H-アズレニル]}ジルコニウムジクロリド、
(9)ジメチルシリレンビス{1-[2-エチル-4-(2-フルオロ-4-ビフェニリル)-4H-アズレニル]}ジルコニウムジクロリド、
(10)ジメチルシリレンビス{1-[2-メチル-4-(2’,6’-ジメチル-4-ビフェニリル)-4H-アズレニル]}ジルコニウムジクロリド、
(11)ジメチルシリレン{1-[2-メチル-4-(4-ビフェニリル)-4H-アズレニル]}{1-[2-メチル-4-(4-ビフェニリル)インデニル]}ジルコニウムジクロリド、
(12)ジメチルシリレン{1-(2-エチル-4-フェニル-4H-アズレニル)}{1-(2-メチル-4,5-ベンゾインデニル)}ジルコニウムジクロリド、
(13)ジメチルシリレンビス{1-(2-エチル-4-フェニル-7-フルオロ-4H-アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、
(14)ジメチルシリレンビス{1-(2-エチル-4-インドリル-4H-アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、
(15)ジメチルシリレンビス[1-{2-エチル-4-(3,5-ビストリフルオロメチルフェニル)-4H-アズレニル}]ジルコニウムジクロリド、
(16)ジメチルシリレンビス{1-(2-メチル-4-フェニル-4H-アズレニル)}ジルコニウムビス(トリフルオロメタンスルホン酸)、
(17)ジメチルシリレンビス{1-(2-メチル-4-フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、
(18)ジメチルシリレンビス{1-(2-メチル-4,5-ベンゾインデニル)}ジルコニウムジクロリド、
(19)ジメチルシリレンビス〔1-{2-メチル-4-(1-ナフチル)インデニル}〕ジルコニウムジクロリド、
(20)ジメチルシリレンビス{1-(2-メチル-4,6-ジイソプロピルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、
(21)ジメチルシリレンビス{1-(2-エチル-4-フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、
(22)エチレン-1,2-ビス{1-(2-メチル-4-フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、
(23)エチレン-1,2-ビス{1-(2-エチル-4-フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、
(24)イソプロピリデンビス{1-(2-メチル-4-フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、
(25)エチレン-1,2-ビス{1-(2-メチル-4-フェニル-4H-アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、
(26)イソプロピリデンビス{1-(2-メチル-4-フェニル-4H-アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、
(27)ジメチルゲルミレンビス{1-(2-メチル-4-フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、
(28)ジメチルゲルミレンビス{1-(2-エチル-4-フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、
(29)フェニルホスフィノビス{1-(2-エチル-4-フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、
(30)ジメチルシリレンビス[3-(2-フリル)-2,5-ジメチル-シクロペンタジエニル]ジルコニウムジクロリド、
(31)ジメチルシリレンビス[2-(2-フリル)-3,5-ジメチル-シクロペンタジエニル]ジルコニウムジクロリド、
(32)ジメチルシリレンビス[2-(2-フリル)-インデニル]ジルコニウムジクロリド、
(33)ジメチルシリレンビス[2-(2-(5-メチル)フリル)-4,5-ジメチル-シクロペンタジエニル]ジルコニウムジクロリド、
(34)ジメチルシリレンビス[2-(2-(5-トリメチルシリル)フリル)-4,5-ジメチル-シクロペンタジエニル]ジルコニウムジクロリド、
(35)ジメチルシリレンビス[2-(2-チエニル)-インデニル]ジルコニウムジクロリド、
(36)ジメチルシリレン[2-(2-(5-メチル)フリル)-4-フェニルインデニル][2-メチル-4-フェニルインデニル]ジルコニウムジクロリド、
(37)ジメチルシリレンビス(2,3,5-トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(38)ジメチルシリレンビス(2,3-ジメチル-5-エチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(39)ジメチルシリレンビス(2,5-ジメチル-3-フェニルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
等が挙げられる。
 一般式(3)で表される化合物としては、例えば、
(1)(テトラメチルシクロペンタジエニル)チタニウム(ビスt-ブチルアミド)ジクロリド、
(2)(テトラメチルシクロペンタジエニル)チタニウム(ビスイソプロピルアミド)ジクロリド、
(3)(テトラメチルシクロペンタジエニル)チタニウム(ビスシクロドデシルアミド)ジクロリド、
(4)(テトラメチルシクロペンタジエニル)チタニウム{ビス(トリメチルシリル)アミド)}ジクロリド、
(5)(2-メチル-4-フェニル-4H-アズレニル)チタニウム{ビス(トリメチルシリル)アミド}ジクロリド、
(6)(2-メチルインデニル)チタニウム(ビスt-ブチルアミド)ジクロリド、
(7)(フルオレニル)チタニウム(ビスt-ブチルアミド)ジクロリド、
(8)(3,6-ジイソプロピルフルオレニル)チタニウム(ビスt-ブチルアミド)ジクロリド、
(9)(テトラメチルシクロペンタジエニル)チタニウム(フェノキシド)ジクロリド、
(10)(テトラメチルシクロペンタジエニル)チタニウム(2,6-ジイソプロピルフェノキシド)ジクロリド、
等が挙げられる。
 一般式(4)で表される化合物としては、例えば、
(1)ジメチルシランジイル(テトラメチルシクロペンタジエニル)(t-ブチルアミド)チタニウムジクロリド、
(2)ジメチルシランジイル(テトラメチルシクロペンタジエニル)(シクロドデシルアミド)チタニウムジクロリド、
(3)ジメチルシランジイル(2-メチルインデニル)(t-ブチルアミド)チタニウムジクロリド、
(4)ジメチルシランジイル(フルオレニル)(t-ブチルアミド)チタニウムジクロリド、等が挙げられる。
 これらの例示化合物のジクロリドは、ジブロマイド、ジフルオライド、ジメチル、ジフェニル、ジベンジル、ビスジメチルアミド、ビスジエチルアミド等に置き換えた化合物も、同様に例示される。さらに、例示化合物中のジルコニウムはハフニウムまたはチタニウムに、チタニウムは、ハフニウムまたはジルコニウムに置き換えた化合物も、同様に、例示される。
 本発明で使用する遷移金属化合物としては、一般式(2)で示される化合物が好ましく、さらに、置換基に縮合七員環を形成しているもの、即ちアズレニル基、テトラヒドロアズレニル基を有する化合物が特に好ましい。
 なお、メタロセン化合物は、一種類を用いることも、二種類以上を併用して用いることもできる。
 二種類以上を併用して用いる場合は、上記一般式(1)~(4)のうちいずれか一つの一般式に含まれる化合物群の中から二種類以上を選ぶことができ、一つの一般式に含まれる化合物群の中から選ばれる一種または二種以上と他の一般式に含まれる化合物群の中から選ばれる一種または二種以上とを選ぶこともできる。
 例えば、オレフィンマクロマーを生成する重合用触媒を形成するメタロセン化合物であり、オレフィンマクロマーを生成する重合用触媒を形成するメタロセン化合物とは、70℃でプロピレン単独重合を行った場合に、末端ビニル率が0.5以上を満たすプロピレン単独重合体を形成するメタロセン化合物(a-1)と、一般式(4)で表されるメタロセン化合物(a-2)との併用を挙げることができる。成分(a-1)に対する成分(a-2)のモル比(a-1)/(a-2)は、1.0~99.0とすることができる。
(2)成分(c)
 成分(c)は、有機アルミニウム化合物である。
 本発明で成分(c)として用いられる有機アルミニウム化合物は、一般式:(AlR3-n で表される有機アルミニウム化合物が使用される。式中、Rは、炭素数1~20のアルキル基を表し、Xは、ハロゲン原子、水素原子、アルコキシ基又はアミノ基を表し、nは1~3の整数を表し、mは1または2を表す。有機アルミニウム化合物は、単独であるいは複数種を組み合わせて使用することができる。
 有機アルミニウム化合物の具体例としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリノルマルプロピルアルミニウム、トリノルマルブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルヘキシルアルミニウム、トリノルマルオクチルアルミニウム、トリノルマルデシルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニウムセスキクロライド、ジエチルアルミニウムヒドリド、ジエチルアルミニウムエトキシド、ジエチルアルミニウムジメチルアミド、ジイソブチルアルミニウムヒドリド、ジイソブチルアルミニウムクロライド等が挙げられる。
 これらのうち、好ましくは、m=1、n=3のトリアルキルアルミニウム及びアルキルアルミニウムヒドリドである。さらに好ましくは、Rが炭素数1~8であるトリアルキルアルミニウムである。
(3)オレフィン重合用触媒の調製
 本発明のオレフィン重合用触媒は、成分(a)と成分(b)及び必要に応じて成分(c)を接触させて、触媒とする。
 その接触方法は、特に限定されないが、以下のような順序で接触させることができる。この接触は、モノマーの不存在化で行っても、モノマーの存在下で行ってもよい。これらの接触において、接触を充分に行うため溶媒を用いてもよい。溶媒としては、脂肪族飽和炭化水素、芳香族炭化水素、脂肪族不飽和炭化水素やこれらのハロゲン化物、また予備重合モノマーなどが例示される。
(i)成分(a)と成分(b)を接触させる。
(ii)成分(a)と成分(b)を接触させた後に、成分(c)を接触する。
(iii)成分(b)と成分(c)を接触させた後に、成分(a)を接触する。
(iv)成分(a)と成分(c)を接触させた後に、成分(b)を接触する。
(v)三成分を同時に接触させる。
 好ましい接触方法は、成分(b)と成分(c)を接触させた後、未反応の成分(c)を洗浄等で除去し、その後再度必要最小限の成分(c)を成分(b)に接触させ、その後、成分(a)を接触させる方法である。この場合のAl/遷移金属のモル比は、0.1~1,000、好ましくは2~100、さらに好ましくは4~50の範囲である。
 成分(b)と成分(c)を接触させる(その場合、成分(a)が存在していてもよい)温度は、0℃~100℃が好ましく、さらに好ましくは20~80℃、特に好ましくは30~60℃である。この範囲より低い場合は、反応が遅く、また、高い場合は、副反応が進行するという欠点がある。
 また、成分(a)と成分(c)を接触させる(その場合、成分(b)が存在していてもよい)場合には、有機溶媒を溶媒として存在させることが好ましい。この場合の成分(a)の有機溶媒中での濃度は、高い方が好ましい。好ましい成分(a)の有機溶媒中での濃度の下限は、好ましくは3mmol/L、より好ましくは4mmol/L、さらに好ましくは6mmol/Lである。下限未満では、反応が遅く、十分に反応が進行しないおそれがある。
 成分(b)1gにつき、成分(a)が0.001~10mmol、好ましくは0.001~1mmolの範囲である。
 また、本発明の触媒は、粒子性の改良のために、予めオレフィンを接触させて少量重合されることからなる予備重合処理に付すことが好ましい。使用するオレフィンは、特に限定はないが、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテン、4-メチル-1-ペンテン、3-メチル-1-ブテン、ビニルシクロアルカン、スチレンなどを使用することが可能であり、特にプロピレンを使用することが好ましい。
 オレフィンの供給方法は、オレフィンを反応槽に定速的にあるいは定圧状態になるように維持する供給方法やその組み合わせ、段階的な変化をさせるなど、任意の方法が可能である。
 予備重合時間は、特に限定されないが、5分~24時間の範囲であることが好ましい。また、予備重合量は、予備重合ポリマー量が、成分(b)1gに対し、好ましくは0.01~100g、さらに好ましくは0.1~50gである。
 また、予備重合温度は、特に制限は無いが、0℃~100℃が好ましく、より好ましくは10~70℃、特に好ましくは20~60℃、さらに好ましくは30~50℃である。この範囲を下回ると、反応速度が低下したり、活性化反応が進行しないという弊害が生じる可能性があり、一方、上回ると、予備重合ポリマーが溶解したり、予備重合速度が速すぎて粒子性状が悪化したり、副反応のため活性点が失活するという弊害が生じる可能性がある。
 予備重合時には、有機溶媒等の液体中で実施することもでき、かつこれが好ましい。予備重合時の触媒の濃度には、特に制限は無いが、好ましくは30g/L以上、より好ましくは40g/L以上、特に好ましくは45g/L以上である。濃度が高い方がメタロセンの活性化が進行し、高活性触媒となる。
 さらに、上記各成分の接触の際、もしくは接触の後に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの重合体やシリカ、チタニアなどの無機酸化物固体を共存させることも可能である。
 予備重合後の触媒は、そのまま使用してもよいし、乾燥してもよい。乾燥方法には、特に制限は無いが、減圧乾燥や加熱乾燥、乾燥ガスを流通させることによる乾燥などが例示され、これらの方法を単独で用いてもよいし、2つ以上の方法を組み合わせて用いてもよい。乾燥工程において触媒を攪拌、振動、流動させてもよいし、静置させてもよい。
3.オレフィン(共)重合体の製造方法
 前記成分(a)、成分(b)、及び必要に応じて用いられる成分(c)からなるオレフィン重合用触媒を用いて行う重合は、1種類のオレフィンを重合、あるいは2種類以上のオレフィンを共重合させることにより、行われる。
 共重合の場合、反応系中の各モノマーの量比は、経時的に一定である必要はなく、各モノマーを一定の混合比で供給することも可能であるし、供給するモノマーの混合比を経時的に変化させることも可能である。また、共重合反応比を考慮してモノマーのいずれかを分割添加することもできる。
 重合し得るオレフィンとしては、炭素数2~20程度のものが好ましく、具体的にはエチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、スチレン、ジビニルベンゼン、7-メチル-1,7-オクタジエン、シクロペンテン、ノルボルネン、エチリデンノルボルネン等が挙げられる。好ましくは炭素数2~8のα-オレフィンであり、さらに好ましくはエチレン、プロピレンである。共重合の場合、用いられるコモノマーの種類は、前記オレフィンとして挙げられるものの中から、主成分となるもの以外のオレフィンを1種、或いは2種以上選択して用いることができる。好ましくは主成分がプロピレンである。
 重合様式は、触媒とモノマーが効率よく接触するならば、あらゆる様式を採用しうる。具体的には、不活性溶媒を用いるスラリー法、不活性溶媒を実質的に用いずプロピレンを溶媒として用いる方法、溶液重合法あるいは実質的に液体溶媒を用いずモノマーをガス状に保つ気相法などが採用できる。また、連続重合、回分式重合を行う方法も適用される。
 スラリー重合の場合は、重合溶媒として、ヘキサン、ヘプタン、ペンタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン等の飽和脂肪族又は芳香族炭化水素の単独又は混合物が用いられる。重合温度は、0~150℃であり、また、分子量調節剤として補助的に水素を用いることができる。重合圧力は、0~2000kg/cmG、好ましくは0~60kg/cmGが適当である。
 本発明の製造方法によって得られるオレフィン(共)重合体としては、特に限定されないが、以下に例を挙げるとすれば、エチレン単独重合体、プロピレン単独重合体、プロピレン-エチレンブロック共重合体、プロピレン-エチレンランダム共重合体、プロピレン/エチレン-α-オレフィン系共重合体などが挙げられる。
 次に、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明は、これらの例によって何ら限定されるものではない。
 なお、物性測定に使用した分析機器および測定方法は、以下の通りである。
(各種物性測定法)
(1)イオン交換性層状珪酸塩の組成分析:
 JIS法による化学分析により検量線を作成し、蛍光X線測定にて定量した。
 装置は、理学電機工業(株)ZSX-100eを使用した。試料は、700℃で1時間焼成後、0.5gを分け取り、融剤(Li)4.5g、剥離剤(KBr)0.03gと混合し、ガラスビードを作成することで調製した。
 それぞれの原子についての検量線範囲は、以下のとおり。
 Si:19.8~44.22%、Al:2.01~19.4%、Mg:0.22~3.02%、Na:0.21~3.62%、Fe:0.53~5.83%。
 CaおよびKについては、ICP発光分光法により求めた。700度で1時間焼成した試料に、硫酸とフッ化水素酸を加えて、加熱溶解した後、その溶液をICP-OES(堀場製作所製ULTIMA2型)にて測定した。
(2)細孔分布測定および比表面積測定:
 窒素吸着法による細孔分布および比表面積を測定した。液体窒素温度下で吸着等温線を測定した。得られた吸着等温線を用いてBET多点法解析を実施し、比表面積を求めた。
 また、吸着等温線を用いて、BJH法解析により、直径が2~10nmの細孔の細孔容量の総和とメソ細孔分布を求めた。
  装置:カンタークローム社製オートソーブ3B
  測定手法:窒素ガス吸着法
  前処理条件:試料を200℃、真空下(1.3MPa以下)で2時間減圧加熱
  試料量:約0.2g
  ガス液化温度:77K
(3)粒径の測定:
(3-1)造粒品および触媒
 堀場製作所社製レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置LA-920を用い、分散溶媒をエタノール、屈折率1.3、形状係数1.0の条件で測定した。粒径は、メジアン径のことを言う。
(3-2)原料
 イオン交換性層状珪酸塩を0.05g量りとり、これを蒸留水9.95gにスターラーで撹拌させながら、ゆっくり加え、均一な0.5wt%の水スラリーを調製し、一晩放置(12時間以上)放置する。この水スラリーは、10分間超音波処理させた後、レーザー回折散乱式の粒度測定装置(例えば、堀場製作所製レーザー回折・散乱式粒子測定装置LA-920)を用い、分散媒を水、屈折率1.3、形状係数1.0の条件で測定した。粒径はメジアン径のことを言う。
(4)MFR(メルトマスフローレート):
 タカラ社製メルトインデクサーを用い、JIS K7210の「プラスチック―熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレート(MFR)及びメルトボリュームフローレート(MVR)の試験方法」の試験条件:230℃、2.16kg荷重に準拠して、測定した。
(5)X線回折:
(5-1)X線回折の測定条件
 本発明に用いたサンプルは、以下のX線回折測定条件において、実施した。
 ・装置:リガク社製X-ray Diffractometer Smartlab
 ・X線源:Cu-Kα線(Kβ吸収板使用)、管電圧40kV、管電流30mA
 ・光学系:集中法
 ・発散スリット2/3度、散乱スリット2/3度、受光スリット0.300mm
 ・スキャンモード:2θ/θスキャン
 ・2θスキャン範囲:3.0000~55.0000度
 ・角度ステップ幅:0.0200度
 ・スキャン速度:4.0000度/分
 ・検出器:シンチレーションカウンタ
 ・サンプルホルダ:深さ0.2mmのガラス製ホルダ
(5-2)X線回折のデータ処理方法(強度の求め方)
 X線回折強度は、2θに対するシンチレーションカウンタのカウント数として、得ることができる。回折強度のベースラインとして、2θ=15度及び25度で、それぞれ周囲±0.1度(角度ステップが0.02度なのでそれぞれ11点の平均となる)の範囲の強度平均値をとり、これを2θ=15度、25度での強度とする。
 この2点を結ぶように直線を引き、ベースラインとする。もし、2θ=15±0.1度、25±0.1度の範囲にサンプルからの何らかの回折ピークが現れている場合は、そのピークを避けるようにそれぞれ周辺の数度の範囲でピークの無い2θ位置を探し、その位置でベースラインの2θ位置と強度を定めるものとする。なお、ピークの有無の判定については、測定回折強度を2θ=14~26度の範囲に対してプロットし、ポイント数20の局所最大法のピーク検索を適用することで行うものとする。
 上記で求めたベースラインを差し引いた回折強度を2θ=15~25度の範囲に対してプロットし、ポイント数20の局所最大法、しきい値20%フィルター(強度最大値の20%に満たないものは、ピークとみなさない。)にてピーク検索を行う。
 実験項に示すサンプルについて、この検索によって得られた2θ=15~25度の範囲の全てのピークの2θ位置と、そのベースライン減算後強度、およびピーク強度の比(I/M)を表2にまとめた。
[実施例1]
1.造粒モンモリロナイト
 イオン交換性層状珪酸塩として、モンモリロナイトの造粒品である水澤化学工業社製「ベンクレイKK」(主成分は、2:1型層構造のスメクタイト族モンモリロナイト)を使用した。
 この造粒モンモリロナイトは、平均粒径12.9μm、化学組成(wt%):Al=9.81、Si=31.52、Fe=1.89、Mg=3.17、Na=2.9、K=0.25、Ca=0.43であった。モル比では、Al/Si=0.324、Mg/Si=0.116、Fe/Si=0.03、Mg/Al=0.359であった。比表面積は、81m/gであった。また、八面体シートを構成する主な金属陽イオンは、アルミニウムであった。また、このイオン交換性層状珪酸塩のSi(s)/Si(t)は、0.93であった。
 造粒前のモンモリロナイを0.5wt%水スラリーで調製したときの粒径は、0.44μmであった。水スラリーの調製方法および測定方法は、前記(3-2)に従う。
2.イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
 撹拌翼と還流装置を取り付けた0.5Lフラスコに、蒸留水258gを投入し、96%硫酸33.1gを滴下した。内温が95℃になるまでオイルバスで加熱し、目標温度に到達したところで、さらに、上記1の造粒モンモリロナイトを40.2g添加後撹拌した。
 その後95℃を保ちながら360分反応させた。この反応溶液を0.2Lの蒸留水に注ぐことで反応を停止し、さらに、このスラリーをヌッチェと吸引瓶にアスピレータを接続した装置にて濾過し、その後0.7Lの蒸留水で3回洗浄した。
 処理後のモンモリロナイトの組成(wt%)は、Al=7.54、Si=37.29、Mg=2.03、Fe=1.09、Na、K、Caは、検出下限以下の数値であり、モル比では、Al/Si=0.211、Mg/Al=0.299であった。硫酸処理前のAlに対して、硫酸処理後のAlは、34.9%減少(溶出)した。比表面積は387m/gであり、直径2~10nmの細孔の細孔容量PV2~10nmは、0.28cc/g、メソ細孔容量PVは、0.39cc/gで、直径2~10nmの細孔の細孔容量PV2~10nmは、全メソ細孔容量PVの71.8%であった。
 回収したケーキは、120℃で終夜乾燥後、28.3g秤取り、次工程に用いた。このモンモリロナイトは、1Lプラスチックビーカーにて硫酸リチウム水和物12.2gを蒸留水172mlに溶解した水溶液に加えて、90℃で2時間反応させた。このスラリーをヌッチェと吸引瓶にアスピレータを接続した装置にて濾過し、0.5Lの蒸留水で3回洗浄し、回収したケーキを120℃で終夜乾燥した。
 その結果、28.2gの化学処理モンモリロナイトを得た。この化学処理モンモリロナイトは、Li含量が0.49wt%であり、層間にLiを含むものであったことから、酸類および塩類処理を行っても、イオン交換性を維持していていることを確認できた。
 比表面積、直径2~10nmの細孔の細孔容量および全メソ細孔容量は、この硫酸リチウム水和物処理の前後で変化しなかった。ここで得られた化学処理モンモリロナイトについて、窒素吸着法による吸着等温線を用いてBJH法解析により求めたメソ孔細孔分布を図1に示した。
 このようにして得られた化学処理モンモリロナイトは、目開き53μmの篩にて篩い分けし、粗大粒子を取り除いたところ、篩通過分として、平均粒径が13.4μmの粒子を26.9g得た。比表面積、細孔径2~10nmの細孔容量および全メソ細孔容量は、ふるい分けの前後で変化しなかった。
 このイオン交換性層状珪酸塩について、XRD測定したところ、2θ=15~25度の範囲に、ピークは2つ検出された。この結果を表2にまとめた。
3.触媒調製
 以下の操作は、不活性ガス下、脱酸素、脱水処理された溶媒、モノマーを使用して実施した。
 上記で調製した化学処理モンモリロナイトを容積200mlのフラスコに入れ、200℃でおよそ3時間(突沸がおさまってから2時間以上)減圧乾燥した。次に、内容積1Lのフラスコに上記乾燥モンモリロナイト10gを秤量し、ヘプタン65ml、トリイソブチルアルミニウム(TiBA)のヘプタン溶液35ml(25.3mmol、濃度143.4g/l)を加え、室温で1時間撹拌した。その後、ヘプタンで残液率1/100まで洗浄し、最後にスラリー量を100mlに調製した。これに、ヘプタン85mlとトリノルマルオクチルアルミニウム(TnOA)のヘプタン溶液1.53ml(濃度143.6mg/ml、599μmol)を加え、室温で15分撹拌した。
 ここに、別のフラスコ(容積200ml)中で調製した、(r)-[1、1´-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(4-クロロフェニル)-4H-アズレニル}]ハフニウムジクロライド(合成は、特開平10-110136号公報の実施例に従って実施した。)125mg(153.8μmol)のヘプタン溶液(30mL)を加えて、60℃で60分間撹拌した。反応終了後、ヘプタンを追加して333mlに調製した。
 窒素置換を行った内容積1Lの撹拌式オートクレーブに、上記で調製したモンモリロナイト/メタロセン錯体を導入した。オートクレーブ内の温度が40℃に安定したところでプロピレンを5g/時間の速度で供給し、温度40℃を維持した。4時間後プロピレンの供給を停止し、さらに1時間維持して予備重合を行った。
 予備重合終了後、残存プロピレンをパージして予備重合触媒スラリーをオートクレーブより回収した。回収した予備重合触媒スラリーを静置し、上澄み液を150ml抜き出した。続いてTiBAのヘプタン溶液4.14ml(2.96mmol)を室温にて加え、その後、40℃にて1時間減圧乾燥した。これにより、触媒1g当たりポリプロピレン2.14g含む予備重合触媒が31.79g得られた。
4.プロピレン/エチレン共重合
 内容積3Lの攪拌式オートクレーブ内をプロピレンで十分置換した後に、TiBAのヘプタン溶液2.8ml(2.02mmol)を加え、エチレン16.5g、水素45ml、液体プロピレン750mlを導入し、70℃に昇温し、その温度を維持した。予備重合触媒をヘプタンでスラリー化し、触媒として(予備重合ポリマーの重量は除く)15mgを圧入し重合を開始した。内温を70℃に維持したまま、1時間重合を継続した。その後、エタノール5mlを加え重合反応を停止させた。残ガスをパージしてポリマーを得た。得られたポリマーを90℃で1時間乾燥した。
 その結果、318gのポリマーが得られた。触媒活性は、21,200g-PP/g-触媒/hrであった。MFRは0.38g/10分であった。結果を表1に示す。
[実施例2]
1.プロピレンの重合
 実施例1と同一の予備重合触媒を15mg使用し、エチレンを使用しなかった以外は、実施例1と同様の重合操作を行った。
 その結果、触媒活性は9,000g-PP/g-触媒/hrであった。MFRは0.50g/10分であった。結果を表1に示す。
[実施例3]
1.イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
 実施例1の造粒モンモリロナイトを使用し、硫酸と420分反応させた以外は、実施例1と同様の硫酸処理を行った。
 ここから得られた化学処理モンモリロナイトの組成(wt%)は、Al=6.82、Si=37.40、Mg=1.87、Fe=0.98、Na、K、Caは、検出下限以下の数値であり、モル比では、Al/Si=0.190、Mg/Al=0.304であった。硫酸処理前後でAlは、41.4%溶出した。比表面積は430m/g、PV2~10nmは0.33cc/g、PVは0.46cc/gで、PV2~10nmは、PVの71.7%であった。
 その後、実施例1と同様に、硫酸リチウム水和物処理を行った。硫酸リチウム水和物処理前後で比表面積および細孔分布は、変化していなかった。
 このイオン交換性層状珪酸塩について、XRD測定したところ、2θ=15~25度の範囲に、ピークは2つ検出された。この結果を表2にまとめた。
 以降の触媒調製には、実施例1同様、目開き53μmの篩で篩分けして粗大粒子を取り除き、篩通過分を使用した。
2.触媒調製
 上記で調製した化学処理モンモリロナイトを10g、(r)-[1、1´-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(4-クロロフェニル)-4H-アズレニル}]ハフニウムジクロライドを126mg(155μmol)とした以外は、実施例1と同様の操作を行った。その結果、触媒1g当たりポリプロピレン2.07g含む予備重合触媒が31.09g得られた。
3.プロピレン/エチレン共重合
 上記触媒を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。
 その結果、触媒活性は、20,800g-PP/g-触媒/hrであった。MFRは0.24g/10分であった。結果を表1に示す。
[実施例4]
1.イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
 実施例1の造粒モンモリロナイトを使用し、硫酸と480分反応させた以外は、実施例1と同様の硫酸処理を行った。
 ここから得られた化学処理モンモリロナイトの組成(wt%)は、Al=6.51、Si=37.40、Mg=1.83、Fe=0.92、Na、K、Caは、検出下限以下の数値であり、モル比では、Al/Si=0.181、Mg/Al=0.312であった。硫酸処理前後でAlは44.1%溶出した。比表面積は425m/g、PV2~10nmは0.35cc/g、PVは0.47cc/gで、PV2~10nmは、PVの74.5%であった。
 その後、実施例1と同様に、硫酸リチウム水和物処理を行った。硫酸リチウム水和物処理前後で比表面積および細孔分布は、変化していなかった。
 このイオン交換性層状珪酸塩について、XRD測定したところ、2θ=15~25度の範囲に、ピークは2つ検出された。この結果を表2にまとめた。
 以降の触媒調製には、実施例1同様、目開き53μmの篩で篩分けして粗大粒子を取り除き、篩通過分を使用した。
2.触媒調製
 上記で調製した化学処理モンモリロナイトを10g、(r)-[1、1´-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(4-クロロフェニル)-4H-アズレニル}]ハフニウムジクロライドを123mg(151.3μmol)とした以外は、実施例1と同様の操作を行った。
 その結果、触媒1g当たりポリプロピレン2.13g含む予備重合触媒が31.68g得られた。
3.プロピレン/エチレン共重合
 上記触媒を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。
 その結果、触媒活性は、19,500g-PP/g-触媒/hrであった。MFRは0.37g/10分であった。結果を表1に示す。
[実施例5]
1.イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
 実施例1の造粒モンモリロナイトを使用し、硫酸と220分反応させた以外は、実施例1と同様の硫酸処理を行った。
 ここから得られた化学処理モンモリロナイトの組成(wt%)は、Al=8.10、Si=35.69、Mg=2.34、Fe=1.20、Na、K、Caは、検出下限以下の数値であり、モル比では、Al/Si=0.236、Mg/Al=0.321であった。硫酸処理前後でAlは27.2%溶出した。比表面積は350m/g、PV2~10nmは0.23cc/g、PVは0.36cc/gで、PV2~10nmは、PVの63.9%であった。
 その後、実施例1と同様に、硫酸リチウム水和物処理を行った。硫酸リチウム水和物処理前後で表面積および細孔分布は変化していなかった。
 このイオン交換性層状珪酸塩について、XRD測定したところ、2θ=15~25度の範囲に、ピークは2つ検出された。この結果を表2にまとめた。
 以降の触媒調製には、実施例1同様、目開き53μmの篩で篩分けして、粗大粒子を取り除き、篩通過分を使用した。
2.触媒調製
 上記で調製した化学処理モンモリロナイトを10g、(r)-[1、1´-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(4-クロロフェニル)-4H-アズレニル}]ハフニウムジクロライドを120mg(147.6μmol)とした以外は、実施例1と同様の操作を行った。
 その結果、触媒1g当たりポリプロピレン1.92g含む予備重合触媒が29.55g得られた。
3.プロピレン/エチレン共重合
 上記触媒を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。
 その結果、触媒活性は、21,000g-PP/g-触媒/hrであった。MFRは0.40g/10分であった。結果を表1に示す。
[比較例1]
1.造粒モンモリロナイト
 イオン交換性層状珪酸塩として、モンモリロナイトの造粒品である水澤化学工業社製「ベンクレイSL」(主成分は2:1型層構造のスメクタイト族モンモリロナイト)を使用した。
 この造粒モンモリロナイトは、平均粒径:14.4μm、組成(wt%):Al=8.83、Si=33.07、Fe=2.11、Mg=2.12、Na=2.38、K=0.23、Ca=0.80であり、モル比では、Al/Si=0.278、Mg/Al=0.266であった。比表面積は113m/gであった。また、八面体シートを構成する主な金属陽イオンは、アルミニウムであった。また、このイオン交換性層状珪酸塩のSi(s)/Si(t)は、0.70であった。
 造粒前のモンモリロナイを0.5wt%水スラリーで調製したときの粒径は、0.53μmであった。水スラリーの調製方法および測定方法は、前記(3-2)に従う。
2.イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
 上記の造粒モンモリロナイトを使用して、反応温度を100℃で240分反応させた以外は、実施例1と同様の硫酸処理を行った。
 ここから得られた化学処理モンモリロナイトの組成(wt%)は、Al=6.91、Si=37.99、Mg=1.04、Fe=1.52、Na、K、Caは、検出下限以下の数値であり、モル比では、Al/Si=0.189、Mg/Al=0.167であった。硫酸処理前後でAlは32.0%溶出した。酸処理後のイオン交換性層状珪酸塩の比表面積は313m/g、PV2~10nmは0.23cc/g、PVは0.39cc/gで、PV2~10nmは、PVの59%であった。窒素吸脱着法による吸着等温線を用いてBJH法解析により求めたメソ孔細孔分布を、図2に示した。
 その後、実施例1と同様に、硫酸リチウム水和物処理を行った。硫酸リチウム水和物処理前後で表面積および細孔分布は変化していなかった。
 このイオン交換性層状珪酸塩について、XRD測定したところ、2θ=15~25度の範囲に、ピークは2つ検出された。この結果を表2にまとめた。
 以降の触媒調製には、実施例1同様、目開き53μmの篩で篩分けして、粗大粒子を取り除き、篩通過分を使用した。
3.触媒調製
 上記で調製した化学処理モンモリロナイトを10g、(r)-[1、1´-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(4-クロロフェニル)-4H-アズレニル}]ハフニウムジクロライドを123mg(151.3μmol)とした以外は実施例1と同様の操作を行った。その結果、触媒1g当たりポリプロピレン2.12g含む予備重合触媒が31.58g得られた。
4.プロピレン/エチレン共重合
 上記触媒を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。
 その結果、触媒活性は、18,000g-PP/g-触媒/hrであった。MFRは0.37g/10分であった。結果を表1に示す。
[比較例2]
1.プロピレンの重合
 比較例1と同一の予備重合触媒を15mg使用し、エチレンを使用しなかった以外は、比較例1と同様の重合操作を行った。
 その結果、触媒活性は7,500g-PP/g-触媒/hrであった。MFRは0.80g/10分であった。結果を表1に示す。
[比較例3]
1.イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
 硫酸と95℃、380分反応させた以外は、比較例1と同様の造粒モンモリロナイトを使用して、同様の硫酸処理を行った。
 ここから得られた化学処理モンモリロナイトの組成(wt%)は、Al=6.25、Si=39.15、Mg=1.01、Fe=1.47、Na、K、Caは、検出下限以下の数値であり、モル比では、Al/Si=0.166、Mg/Al=0.179であった。硫酸処理前後でAlは40.3%溶出した。酸処理後のイオン交換性層状珪酸塩の比表面積は290m/g、PV2~10nmは0.23cc/g、PVは0.42cc/gで、PV2~10nmはPVの54.8%であった。
 その後、実施例1と同様に、硫酸リチウム水和物処理を行った。硫酸リチウム水和物処理前後で比表面積および細孔分布は変化していなかった。
 このイオン交換性層状珪酸塩について、XRD測定したところ、2θ=15~25度の範囲に、ピークは2つ検出された。この結果を表2にまとめた。
 以降の触媒調製には、実施例1同様、目開き53μmの篩で篩分けして、粗大粒子を取り除き、篩通過分を使用した。
2.触媒調製
 上記で調製した化学処理モンモリロナイトを10g、(r)-[1,1´-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(4-クロロフェニル)-4H-アズレニル}]ハフニウムジクロライドを123mg(151.3μmol)とした以外は、実施例1と同様の操作を行った。
 その結果、触媒1g当たりポリプロピレン2.13g含む予備重合触媒が31.68g得られた。
3.プロピレン/エチレン共重合
 上記触媒を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。
 その結果、触媒活性は、15,000g-PP/g-触媒/hrであった。MFRは0.41g/10分であった。結果を表1に示す。
[比較例4]
1.イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
 蒸留水を184.6g、硫酸を16.7gとし、90℃、1200分反応以外は、比較例1と同様の硫酸処理を行った。
 ここから得られた化学処理モンモリロナイトの組成(wt%)は、Al=7.18、Si=37.94、Mg=1.09、Fe=1.53、Na、K、Caは、検出下限以下の数値であり、モル比ではAl/Si=0.197、Mg/Al=0.168であった。硫酸処理前後でAlは29.1%溶出した。酸処理後のイオン交換性層状珪酸塩の比表面積は301m/g、PV2~10nmは0.22cc/g、PVは0.38cc/gで、PV2~10nmは、PVの57.9%であった。
 その後、実施例1と同様に、硫酸リチウム水和物処理を行った。硫酸リチウム水和物処理前後で比表面積および細孔分布は変化していなかった。
 このイオン交換性層状珪酸塩について、XRD測定したところ、2θ=15~25度の範囲に、ピークは2つ検出された。この結果を表2にまとめた。
 以降の触媒調製には、実施例1同様、目開き53μmの篩で篩分けして、粗大粒子を取り除き、篩通過分を使用した。
2.触媒調製
 上記で調製した化学処理モンモリロナイトを10.2g、(r)-[1,1´-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(4-クロロフェニル)-4H-アズレニル}]ハフニウムジクロライドを122mg(150.2μmol)とした以外は、実施例1と同様の操作を行った。
 その結果、触媒1g当たりポリプロピレン2.19g含む予備重合触媒が32.93g得られた。
3.プロピレン/エチレン共重合
 上記触媒を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。
 その結果、触媒活性は、17,600g-PP/g-触媒/hrであった。MFRは0.42g/10分であった。結果を表1に示す。
[比較例5]
1.イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
 蒸留水を660g、硫酸マグネシウム7水和物を67g、硫酸を55g添加し、比較例1で用いた造粒モンモリロナイトを100g、反応温度を90℃、1230分反応させた以外は、比較例1と同様の硫酸処理、および塩類処理を行った。その後、硫酸リチウムでの塩類処理を行わなかった。
 ここから得られた化学処理モンモリロナイトの組成(wt%)は、Al=6.50、Si=34.50、Mg=1.60、Fe=1.43、Na、K、Caは、検出下限以下の数値であり、モル比では、Al/Si=0.196、Mg/Al=0.273であった。硫酸処理および塩類処理前後でAlは29.4%溶出した。酸処理および塩類処理後のイオン交換性層状珪酸塩の比表面積は262m/g、PV2~10nmは0.18cc/g、PVは0.39cc/gで、PV2~10nmは、PVの46.2%であった。
 このイオン交換性層状珪酸塩について、XRD測定したところ、2θ=15~25度の範囲に、ピークは2つ検出された。この結果を表2にまとめた。
 以降の触媒調製には、実施例1同様、目開き53μmの篩で篩分けして、粗大粒子を取り除き、篩通過分を使用した。
2.触媒調製
 上記で調製した化学処理モンモリロナイトを10g、(r)-[1,1´-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(4-クロロフェニル)-4H-アズレニル}]ハフニウムジクロライドを123mg(151.3μmol)とした以外は、実施例1と同様の操作を行った。
 その結果、触媒1g当たりポリプロピレン0.50g含む予備重合触媒が15.15g得られた。
3.プロピレン/エチレン共重合
 上記触媒を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。
 その結果、触媒活性は、14,000g-PP/g-触媒/hrであった。MFRは0.42g/10分であった。結果を表1に示す。
[比較例6]
1.イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
 蒸留水を3750g、硫酸を2500g添加し、比較例1で用いた造粒モンモリロナイトを1000g、反応温度を90℃、60分かけて昇温し、300分反応させた後、60分かけて降温した以外は、比較例1と同様の硫酸処理を行った。
 ここから得られた化学処理モンモリロナイトの組成(wt%)は、Al=5.21、Si=38.92、Mg=0.80、Fe=1.25、Na、K、Caは、検出下限以下の数値であり、モル比では、Al/Si=0.139、Mg/Al=0.170であった。硫酸処理前後でAlは50.0%溶出した。酸処理後のイオン交換性層状珪酸塩の比表面積は222m/g、PV2~10nmは0.21cc/g、PVは0.39cc/gで、PV2~10nmはPVの53.8%であった。
 その後、実施例1と同様に、硫酸リチウム水和物処理を行った。リチウム処理前後で表面積および細孔分布は変化していなかった。
 このイオン交換性層状珪酸塩について、XRD測定したところ、2θ=15~25度の範囲に、ピークは2つ検出された。この結果を表2にまとめた。
 以降の触媒調製には、実施例1同様、目開き53μmの篩で篩分けして、粗大粒子を取り除き、篩通過分を使用した。窒素吸着法による吸着等温線を用いてBJH法解析により求めたメソ孔細孔分布を、図3に示した。
2.触媒調製
 上記で調製した化学処理モンモリロナイトを10g、(r)-[1,1´-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(4-クロロフェニル)-4H-アズレニル}]ハフニウムジクロライドを122mg(150.1μmol)とした以外は、実施例1と同様の操作を行った。
 その結果、触媒1g当たりポリプロピレン2.18g含む予備重合触媒が32.14g得られた。
3.プロピレン/エチレン共重合
 上記触媒を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。
 その結果、触媒活性は、10,500g-PP/g-触媒/hrであった。MFRは0.53g/10分であった。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 表1から、実施例1~5の触媒では、その触媒に含まれるイオン交換性層状珪酸塩からなる触媒成分は、直径が2~10nmの細孔の細孔容量の総和PV2~10nmが全メソ細孔容量PVの60~100%であり、同じ条件および改良した条件で評価した比較例1~6の触媒に比べて、触媒活性が高いことがわかる。
 本発明の特定のイオン交換性層状珪酸塩からなるオレフィン重合用触媒成分、およびそれを用いたオレフィン重合用触媒を使用することで、重合は、高活性に進行するため、効率よくポリオレフィンを製造することが可能となり、産業上、利用可能性が高い。

Claims (9)

  1.  次の特性1を有するイオン交換性層状珪酸塩からなることを特徴とするオレフィン重合用触媒成分。
     特性1:窒素吸着法による吸着等温線を用いてBJH解析法により算出した細孔分布曲線において、直径が2~10nmの細孔の細孔容量の総和が全メソ細孔容量の60~100%であること。
  2.  前記イオン交換性層状珪酸塩は、さらに、次の特性2を有することを特徴とする請求項1に記載のオレフィン重合用触媒成分。
     特性2:X線回折(XRD)において、2θ=19.6~20.0度にピーク(m)を有し、かつその強度をピーク強度(M)としたとき、2θ=15~25度に該ピーク(m)以外のピーク(i)が存在しないこと、又はピーク(i)が存在し、該ピーク(i)のピーク強度(I)が該ピーク強度(M)に対して、0<(I/M)≦1.6を満たす関係にあること。但し、該ピーク(i)は、複数個あってもよく、複数個(n個)存在する場合は、n個それぞれのピーク強度(I)とピーク強度(M)との強度比(I/M)の総和に対して、0<(I/M)の総和≦1.6を満たす関係にあること。
  3.  前記イオン交換性層状珪酸塩は、さらに、次の特性3を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のオレフィン重合用触媒成分。
     特性3:比表面積が325m/g以上であること。
  4.  前記イオン交換性層状珪酸塩がスメクタイト族珪酸塩であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載のオレフィン重合用触媒成分。
  5.  前記イオン交換性層状珪酸塩がモンモリロナイトであることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載のオレフィン重合用触媒成分。
  6.  前記イオン交換性層状珪酸塩は、無機酸または有機酸により酸処理されたものであり、該酸処理によってイオン交換性層状珪酸塩を構成する八面体シートの主な金属陽イオンが10~65モル%脱離していることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載のオレフィン重合用触媒成分。
  7.  前記八面体シートの主な金属陽イオンがアルミニウムであることを特徴とする請求項6に記載のオレフィン重合用触媒成分。
  8.  下記成分(a)、成分(b)および必要に応じて成分(c)からなることを特徴とするオレフィン重合用触媒。 成分(a):周期表第4族遷移金属のメタロセン化合物 成分(b):請求項1~7のいずれか1項に記載のオレフィン重合用触媒成分 成分(c):有機アルミニウム化合物
  9. 請求項8に記載のオレフィン重合用触媒を用いて、1種類または2種類以上のオレフィンを重合または共重合することを特徴とするオレフィン(共)重合体の製造方法。
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