JP2015168720A - ポリエチレン系重合体製造用触媒及びそれを用いてなるポリエチレン系重合体の製造方法 - Google Patents

ポリエチレン系重合体製造用触媒及びそれを用いてなるポリエチレン系重合体の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 磨耗性に優れる、固有粘度(dL/g)が30.0以上である超高分子量ポリエチレン系重合体を効率良く製造することが可能となるポリエチレン系重合体製造用触媒を提供する。
【解決手段】 特定の構造を有する遷移金属化合物(A)及び特定の構造を有する活性化助触媒(B)、場合によっては有機アルミニウム化合物(C)を含むメタロセン系触媒からなるポリエチレン系重合体製造用触媒及びそれを用いてなるポリエチレン系重合体の製造方法。
【選択図】 なし

Description

本発明は、特定の構造を有する遷移金属及び特定の構造を有する活性化助触媒を含んでなるメタロセン系触媒からなるポリエチレン系重合体製造用触媒及びそれを用いてなるポリエチレン系重合体の製造方法に関するものであり、さらに詳細には、スラリー法プロセスに適用可能であり、固有粘度(dL/g)が30.0以上であり、特に磨耗性に優れている超高分子量ポリエチレン系重合体を効率よく製造することが可能となる(超高分子量)ポリエチレン系重合体製造用触媒、それを用いてなる(超高分子量)ポリエチレン系重合体の製造方法および(超高分子量)ポリエチレン系重合体に関するものである。
従来、超高分子量ポリエチレン系重合体は、その粘度平均分子量(Mv)が100万〜700万に達するため、通常のポリエチレン系重合体にはない耐衝撃性、自己潤滑性、耐薬品性、寸法安定性、軽量性、食品安定性等に優れるという効果を有することから、エンジニアリングプラスチックに匹敵する物性を有するものとして、射出成形、押出成形、圧縮成形等の各種成形法によって成形され、ライニング材、食品工業のライン部品、機械部品、スポーツ用品等の用途に用いられている。
しかし、通常のチーグラー触媒によって製造された超高分子量ポリエチレン系重合体は、超高分子量成分と低分子量成分が混在した分子量分布の非常に大きいものであった。そして、超高分子量成分は成形体とする際の成形加工性を低下させるという悪影響を有していた。また、その一方で低分子量成分は、耐摩耗性等の機械物性を低下させたり、繊維にした場合に分子鎖末端数が増え、結晶化を阻害することにより、繊維の強度を下げる要因となり、超高分子量ポリエチレン系重合体の特性を低下させる要因となっていた。
これらを解決する手段として、メタロセン系触媒を用いることにより分子量分布が、3.0以下である超高分子量エチレン系(共)重合体が提案されている(例えば特許文献1参照。)。
特開平09−291112号公報(例えば特許請求の範囲参照。)
しかし、特許文献1に提案の超高分子量エチレン系(共)重合体は、チーグラー触媒によって製造されるものに比較して、分子量にばらつきがないことから加工性が低下する反面、強度が下がる等の課題を緩和するものであるが、固有粘度(dL/g)が30.0という超高分子量エチレン系(共)重合体、特に摩耗性に優れている超高分子量エチレン系(共)重合体を効率良く製造するという点ではまだまだ課題を有するものであった。
そこで、本発明は、固有粘度(dL/g)が30.0以上であり、摩耗性に優れている超高分子量ポリエチレン系重合体を効率良く製造することが可能となるポリエチレン系重合体製造用触媒及びそれを用いたポリエチレン系重合体の製造方法を提供するものである。
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の構造を有する遷移金属化合物及び特定の構造を有する活性化助触媒を含んでなるメタロセン系触媒からなるポリエチレン系重合体製造用触媒をスラリー法プロセス等に適用した際に、固有粘度(dL/g)が30.0以上であり、摩耗性に優れている超高分子量ポリエチレン系重合体を効率良く製造することが可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、下記一般式(1)で表される遷移金属化合物(A)、
Figure 2015168720
(式中、Xは各々独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜30の炭化水素基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜20のアルキルアミノ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数1〜20の炭化水素基の炭素と炭素の結合間に酸素を導入した置換基、炭素数1〜20の炭化水素基の一部を炭素数1〜20のアルキルアミノ基に置換した置換基、炭素数1〜20の炭化水素基の一部の炭素をケイ素に置換した置換基であり、Rは、炭素数1〜30の炭化水素基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜20のアルキルアミノ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数1〜20の炭化水素基の炭素と炭素の結合間に酸素を導入した置換基、炭素数1〜20の炭化水素基の一部を炭素数1〜20のアルキルアミノ基に置換した置換基、炭素数1〜20の炭化水素基の一部の炭素をケイ素に置換した置換基であり、R、RおよびRは各々独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜30の炭化水素基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜20のアルキルアミノ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数1〜20の炭化水素基の炭素と炭素の結合間に酸素を導入した置換基、炭素数1〜20の炭化水素基の一部を炭素数1〜20のアルキルアミノ基に置換した置換基、炭素数1〜20の炭化水素基の一部の炭素をケイ素に置換した置換基である。)
並びに、メチルアルミノキサン及び/又は(メチル−イソブチル)アルミノキサンである活性化助触媒(B)を含んでなるメタロセン系触媒からなることを特徴とするポリエチレン系重合体製造用触媒、それを用いてなるポリエチレン系重合体の製造方法に関するものである。
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明のポリエチレン系重合体製造用触媒は、上記一般式(1)で表される遷移金属化合物(A)、並びに、メチルアルミノキサン及び/又は(メチル−イソブチル)アルミノキサンである活性化助触媒(B)を含んでなるメタロセン系触媒からなるものであればその反応物であってもよい。
本発明のポリエチレン系重合体製造用触媒を構成する該遷移金属化合物(A)は、上記一般式(1)で表される遷移金属化合物であり、ハフニウム系遷移金属化合物である。
そして、上記一般式(1)におけるXは各々独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜30の炭化水素基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜20のアルキルアミノ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数1〜20の炭化水素基の炭素と炭素の結合間に酸素を導入した置換基、炭素数1〜20の炭化水素基の一部を炭素数1〜20のアルキルアミノ基に置換した置換基、炭素数1〜20の炭化水素基の一部の炭素をケイ素に置換した置換基であり、これら特定の置換基であることにより分子量の極めて高く、磨耗性に優れているポリエチレン系重合体を効率良く製造することが可能となる。そして、Xの具体的例示として、例えば水素原子;塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基やそれらの異性体置換基などの炭素数1〜30のアルキル基;フェニル基、インデニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ビフェニレニル基などの炭素数6〜30のアリール基;ベンジル基、フェニルエチル基、ジフェニルメチル基、ジフェニルエチル基などの炭素数7〜30のアリールアルキル基;メチルフェニル基、エチルフェニル基、メチルナフチル基などの炭素数7〜30のアルキルアリール基等の炭素数1〜30の炭化水素基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基やそれらの異性体置換基などの炭素数1〜20のアルコキシ基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジベンジルアミノ基やそれらの異性体置換基などの炭素数1〜20のアルキルアミノ基;トリメチルシリル基などのアルキルシリル基;2−メトキシ−エチル基、p−メトキシ−フェニル基などの炭素数1〜20の炭化水素基の炭素と炭素の結合間に酸素を導入した置換基;2−ジメチルアミノ−エチル基、p−(N,N−ジメチルアミノ)−フェニル基などの炭素数1〜20の炭化水素基の一部を炭素数1〜20のアルキルアミノ基に置換した置換基;2−トリメチルシリル−エチル基、p−トリメチルシリル−フェニル基などの炭素数1〜20の炭化水素基の一部の炭素をケイ素に置換した置換基;などが挙げられる。
該一般式(1)で表される遷移金属化合物の中心金属はハフニウム原子であり、この特定の金属原子であることにより分子量の極めて高く、磨耗性に優れているポリエチレン系重合体を効率よく製造することが可能となる。
は、インデニル基の2位の置換基を表すものであり、炭素数1〜30の炭化水素基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜20のアルキルアミノ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数1〜20の炭化水素基の炭素と炭素の結合間に酸素を導入した置換基、炭素数1〜20の炭化水素基の一部を炭素数1〜20のアルキルアミノ基に置換した置換基、炭素数1〜20の炭化水素基の一部の炭素をケイ素に置換した置換基であり、インデニル基の2位がこれら特定の置換基であることにより分子量の極めて高く、磨耗性に優れているポリエチレン系重合体を効率良く製造することが可能となる。Rの具体的例示としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基やそれらの異性体置換基などの炭素数1〜30のアルキル基;フェニル基、インデニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ビフェニレニル基などの炭素数6〜30のアリール基;ベンジル基、フェニルエチル基、ジフェニルメチル基、ジフェニルエチル基などの炭素数7〜30のアリールアルキル基;メチルフェニル基、エチルフェニル基、メチルナフチル基などの炭素数7〜30のアルキルアリール基等の炭素数1〜30の炭化水素基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基やそれらの異性体置換基などの炭素数1〜20のアルコキシ基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジベンジルアミノ基やそれらの異性体置換基などの炭素数1〜20のアルキルアミノ基;トリメチルシリル基などのアルキルシリル基;2−メトキシ−エチル基、p−メトキシ−フェニル基などの炭素数1〜20の炭化水素基の炭素と炭素の結合間に酸素を導入した置換基;2−ジメチルアミノ−エチル基、p−(N,N−ジメチルアミノ)−フェニル基などの炭素数1〜20の炭化水素基の一部を炭素数1〜20のアルキルアミノ基に置換した置換基;2−トリメチルシリル−エチル基、p−トリメチルシリル−フェニル基などの炭素数1〜20の炭化水素基の一部の炭素をケイ素に置換した置換基;などが挙げられる。
はインデニル基の4位および7位の置換基を表し、Rはフルオレニル基の2位から7位の置換基を表し、Rはインデニル基とフルオレニル基を架橋する部位であるフェニル基の置換基を表すものであり、R、RおよびRは各々独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜30の炭化水素基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜20のアルキルアミノ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数1〜20の炭化水素基の炭素と炭素の結合間に酸素を導入した置換基、炭素数1〜20の炭化水素基の一部を炭素数1〜20のアルキルアミノ基に置換した置換基、炭素数1〜20の炭化水素基の一部の炭素をケイ素に置換した置換基であり、これら特定の置換基であることにより分子量の極めて高く、磨耗性に優れているポリエチレン系重合体を効率良く製造することが可能となる。そして、R、RおよびRの具体的例示としては、上記したXの例示と同様のものを挙げることができる。
該遷移金属化合物(A)は、置換インデニル基とフルオレニル基(または置換フルオレニル基)を組み合わせた構造の配位子を有するハフニウム系遷移金属化合物であり、その具体的例示として、例えばジフェニルメチレン(2,4,7−トリメチル−1−インデニル)(9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(2,4,7−トリメチル−1−インデニル)(2、7−ジ−エチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(2,4,7−トリメチル−1−インデニル)(2、7−ジ−ベンジル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(2,4,7−トリメチル−1−インデニル)(2、7−ジ−tert−ブチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(2,4,7−トリメチル−1−インデニル)(2、7−ジメトキシ−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(2−メチル−4−iso−プロピル−1−インデニル)(9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(2−メチル−4−iso−プロピル−1−インデニル)(2、7−ジ−エチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(2−メチル−4−iso−プロピル−1−インデニル)(2、7−ジ−ベンジル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(2−メチル−4−iso−プロピル−1−インデニル)(2、7−ジ−tert−ブチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(2−メチル−4−iso−プロピル−1−インデニル)(2、7−ジメトキシ−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(2−メチル−4−(1−ナフチル)−1−インデニル)(9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(2−メチル−4−(1−ナフチル)−1−インデニル)(2、7−ジ−エチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(2−メチル−4−(1−ナフチル)−1−インデニル)(2、7−ジ−ベンジル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(2−メチル−4−(1−ナフチル)−1−インデニル)(2、7−ジ−tert−ブチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(2−メチル−4−(1−ナフチル)−1−インデニル)(2、7−ジメトキシ−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(2−メチル−4−フェニル−1−インデニル)(9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(2−メチル−4−フェニル−1−インデニル)(2、7−ジ−エチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(2−メチル−4−フェニル−1−インデニル)(2、7−ジ−ベンジル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(2−メチル−4−フェニル−1−インデニル)(2、7−ジ−tert−ブチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(2−メチル−4−フェニル−1−インデニル)(2、7−ジメトキシ−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド等が挙げられ、上記遷移金属化合物のジクロロ体をジメチル体、ジエチル体、ジヒドロ体、ジフェニル体、ジベンジル体に変えた化合物などを例示することができる。
本発明のポリエチレン系重合体製造用触媒を構成する活性化助触媒(B)は、メチルアルミノキサン及び/又は(メチル−イソブチル)アルミノキサンであり、市販品としては、東ソー・ファインケム株式会社製の(商品名)TMAO−200(メチルアルミノキサンタイプ)、(商品名)MMAO−3A((メチル−イソブチル)アルミノキサンタイプ)等を例示することができる活性化助触媒である。
該活性化助触媒(B)を用いることにより、分子量の極めて高く、磨耗性に優れているポリエチレン系重合体を効率良く製造することが可能となる。
また、本発明のポリエチレン系重合体製造用触媒においては、より重合活性に優れる触媒とするために有機アルミニウム化合物(C)を用いることも可能であり、該有機アルミニウム化合物(C)は、有機アルミニウム化合物と称される範疇に属するものであれば如何なるものも用いることができ、その中でも、特に超高分子量ポリエチレン系重合体を生産効率よく製造することが可能なポリエチレン系重合体製造用触媒となることから、下記一般式(2)で表される有機アルミニウム化合物であることが好ましい。
Figure 2015168720
(式中、Rは炭素数1〜20の炭化水素基であり、Rは各々独立して炭素数1〜20の炭化水素基、水素原子または塩素原子である。)
該有機アルミニウム化合物としては、特に遷移金属化合物(A)を容易にアルキル化することが可能となることから、例えばトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムなどのアルキルアルミニウムなどを挙げることができる。
本発明のポリエチレン系重合体製造用触媒を構成する該遷移金属化合物(A)(以下(A)成分ということもある。)、及び、該活性化助触媒(B)(以下、(B)成分ということもある。)の使用割合としては、ポリエチレン系重合体製造用触媒としての使用が可能であれば如何なる制限を受けるものでなく、その中でも、特に超高分子量ポリエチレン系重合体を生産効率よく製造することが可能なポリエチレン系重合体製造用触媒となることから、(A)成分と(B)成分のモル比は、(A成分):(B成分)=1:1〜1:100000にあることが好ましく、特に1:50〜1:10000の範囲であることが好ましい。また、該有機アルミニウム化合物(C)(以下、(C)成分ということもある。)を使用する場合に関しては、(A)成分と(C)成分の金属原子当たりのモル比は(A成分):(C成分)=100:1〜1:100000の範囲にあることが好ましく、特に1:1〜1:10000の範囲であることが好ましい。
本発明のポリエチレン系重合体製造用触媒の調製方法に関しては、該(A)成分、該(B)成分および場合によっては該(C)成分を含むポリエチレン系重合体製造用触媒を調製することが可能であれば如何なる方法を用いてもよく、例えば各(A)、(B)、場合によっては(C)成分に関して不活性な溶媒中あるいは重合を行うモノマーを溶媒として用い、混合する方法などを挙げることができる。また、これらの成分を反応させる順番に関しても制限はなく、この処理を行う温度、処理時間も制限はない。また、(A)成分、(B)成分、場合によっては(C)成分のそれぞれを2種類以上用いてポリエチレン系重合体製造用触媒を調製することも可能である。
本発明のポリエチレン系重合体製造用触媒を用いて得られるポリエチレン系重合体としては、エチレンの単独重合のみならず他のオレフィンとの共重合であってもよく、これら重合により得られるポリエチレン系重合体は、単独重合体のみならず共重合体も含む意味で用いられる。
本発明のポリエチレン系重合体製造用触媒を用いポリエチレン系重合体を製造する際の製造方法としては、例えば溶液重合法、塊状重合法、気相重合法、スラリー重合法等の方法を挙げることができ、その中でも、特に粒子形状の整ったポリエチレン系重合体を効率よく安定的に製造することが可能となることからスラリー重合法であることが好ましい。また、スラリー重合法に用いる溶媒としては、一般に用いられている有機溶媒であればいずれでもよく、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等が挙げられ、プロピレン、1−ブテン、1−オクテン、1−ヘキセンなどのオレフィンを溶媒として用いることもできる。
また、ポリエチレン系重合体を共重合体とする際にエチレンとの共重合に用いる他のオレフィンとしては、例えばプロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン等のα−オレフィン;スチレン、スチレン誘導体;ブタジエン、1,4−ヘキサジエン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、4−メチル−1,4−ヘキサジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン等の共役および非共役ジエン;シクロブテン等の環状オレフィン;等が挙げられる。さらに、エチレンとプロピレンとスチレン、エチレンと1−ヘキセンとスチレン、エチレンとプロピレンとエチリデンノルボルネンのように、3種以上の成分を用いた共重合体とすることもできる。
本発明のポリエチレン系重合体製造用触媒によりポリエチレン系重合体を製造する際の重合温度、重合時間、重合圧力、モノマー濃度などの重合条件については任意に選択可能であり、その中でも、重合温度30〜90℃、重合時間10秒〜20時間、重合圧力常圧〜100MPaの範囲で行うことが好ましい。また、重合時に水素などを用いて分子量の調節を行うことも可能である。重合はバッチ式、半連続式、連続式のいずれの方法でも行うことが可能であり、重合条件を変えて、2段以上に分けて行うことも可能である。また、重合終了後に得られるポリエチレン系重合体は、従来既知の方法により重合溶媒から分離回収され、乾燥して得ることができる。
本発明のポリエチレン系重合体製造用触媒は特に超高分子量のポリエチレン系重合体を製造するのに適したものであり、得られるポリエチレン系重合体としては、耐摩耗性等の機械物性に優れるポリエチレン系重合体となることから固有粘度(dL/g)30.0以上又はMvが800万以上であることが好ましい。
また、特に耐摩耗性に優れるものとなることから、例えば得られる超高分子量ポリエチレン系重合体を直径×高さ=5mm×8mmの丸棒とし、相手材にSS400を用い、JIS K 7218に準じて測定した摩耗量が6mg以下、特に2mg以下の超高分子量ポリエチレン系重合体であることが好ましい。
本発明の特定の構造を有する遷移金属化合物(A)及び特定の構造を有する活性化助触(B)、場合によっては有機アルミニウム化合物(C)を含んでなるメタロセン系触媒からなるポリエチレン系重合体製造用触媒は、特に機械的特性、耐摩耗性、成形性に優れる(超高分子量)ポリエチレン系重合体を効率よく安定的に製造することが可能となる。
以下に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により制限されるものではない。なお、断りのない限り、用いた試薬等は市販品、あるいは既知の方法に従って合成したものを用いた。
ポリエチレン系重合体製造用触媒の調製、ポリエチレン系重合体の製造および溶媒精製は全て不活性ガス雰囲気下で行った。トリイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液(20wt%)は、東ソーファインケム(株)製を用いた。メチルアルミノキサンとしては、(商品名)TMAO−200(東ソー・ファインケム株式会社製、トルエン溶液20wt%品)を用いた。
さらに、実施例におけるポリエチレン系重合体の諸物性は、以下に示す方法により測定した。
〜固有粘度の測定〜
ウベローデ型粘度計を用い、ODCB(オルトジクロルベンゼン)を溶媒として、135℃において、超高分子量ポリエチレン濃度0.005wt%〜0.01wt%で測定した。
〜粘度換算分子量〜
固有粘度([η](dL/g))と粘度換算分子量(Mv)の下記関係式に基づき算出した。
[η]=5.05×10−4×(Mv)0.693
〜磨耗量の測定〜
得られたポリエチレン系重合体90gを金型に投入し、金型温度190℃、面圧力50kg/cmにて20分間プレス成形し、縦×横×厚さ=100mm×100mm×10mmの板状成形品を得た。
この成形品を平削り機にて切削加工して、直径×高さ=5mm×8mmの丸棒を試験用サンプルとして調製し、摩擦摩耗試験機(オリエンテック(株)製、型式EFM−III−EN)を用いて、JIS K 7218に準拠して、速度2.0m/秒、荷重25MPa、時間360分、相手材料SS400の条件で摩耗量を測定した。
実施例1
(1)ポリエチレン系重合体製造用触媒の調製
50mlのシュレンク管に、ジフェニルメチレン(2,4,7−トリメチル−1−インデニル)(2,7−ジメトキシ−9−フルオレニル)ハフニウムジクロリド10μmol、トルエン6.0ml、およびメチルアルミノキサンのトルエン溶液(2.85mol/l)をアルミニウム原子当たり40mmol(14.0ml)加えた後、1時間攪拌することによりポリエチレン系重合体製造用触媒を調製した(ハフニウム原子濃度0.5mmol/l)。
(2)ポリエチレン系重合体の製造
2リットルのオートクレーブにヘキサンを1.2リットル、20wt%のトリイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液を1.0ml、(1)で得られたポリエチレン系重合体製造用触媒の溶液をハフニウム原子当たり10μmol(触媒溶液20ml相当)加え、50℃に昇温後、分圧が1.5MPaになるようにエチレンを連続的に供給し、エチレンのスラリー重合を行った。60分経過後に脱圧し、スラリーを濾別後、乾燥することで120gのポリエチレン単独重合体を得た(活性:12kg/mmolHf)。得られたポリエチレン単独重合体の物性は表1に示す。
実施例2
(1)ポリエチレン系重合体製造用触媒の調製
50mlのシュレンク管に、ジフェニルメチレン(2,4,7−トリメチル−1−インデニル)(2,7−ジ−tert−ブチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロリド10μmol、トルエン6.0ml、およびメチルアルミノキサンのトルエン溶液(2.85mol/l)をアルミニウム原子当たり40mmol(14.0m1)加えた後、1時間攪拌することによりポリエチレン系重合体製造用触媒を調製した(ハフニウム原子濃度0.5mmol/l)。
(2)ポリエチレン系重合体の製造
2リットルのオートクレーブにヘキサンを1.2リットル、20wt%のトリイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液を1.0ml、(1)で得られたポリエチレン系重合体製造用触媒の溶液をハフニウム原子当たり10μmol(触媒溶液20ml相当)加え、50℃に昇温後、分圧が1.5MPaになるようにエチレンを連続的に供給し、エチレンのスラリー重合を行った。60分経過後に脱圧し、スラリーを濾別後、乾燥することで140gのポリエチレン単独重合体を得た(活性:14kg/mmolHf)。得られたポリエチレン単独重合体の物性は表1に示す。
実施例3
(1)ポリエチレン系重合体製造用触媒の調製
50mlのシュレンク管に、ジフェニルメチレン(2−メチル−4−フェニル−1−インデニル)(2,7−ジメトキシ−9−フルオレニル)ハフニウムジクロリド10μmol、トルエン6.0ml、およびメチルアルミノキサンのトルエン溶液(2.85mol/l)をアルミニウム原子当たり40mmol(14.0ml)加えた後、1時間攪拌することによりポリエチレン系重合体製造用触媒を調製した(ハフニウム原子濃度0.5mmol/l)。
(2)ポリエチレン系重合体の製造
2リットルのオートクレーブにヘキサンを1.2リットル、20wt%のトリイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液を1.0ml、(1)で得られたポリエチレン系重合体製造用触媒の溶液をハフニウム原子当たり10μmol(触媒溶液20ml相当)加え、50℃に昇温後、分圧が1.5MPaになるようにエチレンを連続的に供給し、エチレンのスラリー重合を行った。60分経過後に脱圧し、スラリーを濾別後、乾燥することで120gのポリエチレン単独重合体を得た(活性:12kg/mmolHf)。得られたポリエチレン単独重合体の物性は表1に示す。
実施例4
(1)ポリエチレン系重合体製造用触媒の調製
50mlのシュレンク管に、ジフェニルメチレン(2−メチル−4−フェニル−1−インデニル)(2,7−ジ−tert−ブチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロリド10μmol、トルエン6.0ml、およびメチルアルミノキサンのトルエン溶液(2.85mol/l)をアルミニウム原子当たり40mmol(14.0ml)加えた後、1時間攪拌することによりポリエチレン系重合体製造用触媒を調製した(ハフニウム原子濃度0.5mmol/l)。
(2)ポリエチレン系重合体の製造
2リットルのオートクレーブにヘキサンを1.2リットル、20wt%のトリイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液を1.0ml、(1)で得られたポリエチレン系重合体製造用触媒の溶液をハフニウム原子当たり10μmol(触媒溶液20ml相当)加え、50℃に昇温後、分圧が1.5MPaになるようにエチレンを連続的に供給し、エチレンのスラリー重合を行った。60分経過後に脱圧し、スラリーを濾別後、乾燥することで140gのポリエチレン単独重合体を得た(活性:14kg/mmolHf)。得られたポリエチレン単独重合体の物性は表1に示す。
実施例5
(1)ポリエチレン系重合体製造用触媒の調製
50mlのシュレンク管に、ジフェニルメチレン(2−メチル−4−フェニル−1−インデニル)(2,7−ジ−tert−ブチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロリド10μmol、トルエン6.0ml、およびメチルアルミノキサンのトルエン溶液(2.85mol/l)をアルミニウム原子当たり40mmol(14.0ml)加えた後、1時間攪拌することによりポリエチレン系重合体製造用触媒を調製した(ハフニウム原子濃度0.5mmol/l)。
(2)ポリエチレン系重合体の製造
2リットルのオートクレーブにヘキサンを1.2リットル、(1)で得られたポリエチレン系重合体製造用触媒の溶液をハフニウム原子当たり10μmol(触媒溶液20ml相当)加え、50℃に昇温後、分圧が1.5MPaになるようにエチレンを連続的に供給し、エチレンのスラリー重合を行った。60分経過後に脱圧し、スラリーを濾別後、乾燥することで100gのポリエチレン単独重合体を得た(活性:10kg/mmolHf)。得られたポリエチレン単独重合体の物性は表1に示す。
比較例1
(1)触媒の調製
50mlのシュレンク管に、ジフェニルメチレン(2,4,7−トリメチル−1−インデニル)(2,7−ジ−tert−ブチル−9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド10μmol、トルエン6.0ml、およびメチルアルミノキサンのトルエン溶液(2.85mol/l)をアルミニウム原子当たり40mmol(14.0ml)加えた後、1時間攪拌することにより触媒を調製した(ジルコニウム原子濃度0.5mmol/l)。
(2)ポリエチレン系重合体の製造
2リットルのオートクレーブにヘキサンを1.2リットル、20wt%のトリイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液を1.0ml、(1)で得られた触媒の溶液をジルコニウム原子当たり3μmol(触媒溶液6ml相当)加え、50℃に昇温後、分圧が1.5MPaになるようにエチレンを連続的に供給し、エチレンのスラリー重合を行った。60分経過後に脱圧し、スラリーを濾別後、乾燥することで145gのポリエチレン単独重合体を得た(活性:48kg/mmolZr)。得られたポリエチレン単独重合体の物性は表1に示す。得られたポリエチレン系重合体は、固有粘度が低いものであり、耐摩耗性に期待できないものであった。
比較例2
(1)触媒の調製
50mlのシュレンク管に、ジフェニルメチレン(4,7−ジメチル−1−インデニル)(2,7−ジ−tert−ブチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロリド10μmol、トルエン6.0ml、およびメチルアルミノキサンのトルエン溶液(2.85mol/l)をアルミニウム原子当たり40mmol(14.0ml)加えた後、1時間攪拌することにより触媒を調製した(ハフニウム原子濃度0.5mmol/l)。
(2)ポリエチレン系重合体の製造
2リットルのオートクレーブにヘキサンを1.2リットル、20wt%のトリイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液を1.0ml、(1)で得られた触媒の溶液をハフニウム原子当たり6μmol(触媒溶液12ml相当)加え、50℃に昇温後、分圧が1.5MPaになるようにエチレンを連続的に供給し、エチレンのスラリー重合を行った。60分経過後に脱圧し、スラリーを濾別後、乾燥することで130gのポリエチレン単独重合体を得た(活性:22kg/mmolHf)。得られたポリエチレン単独重合体の物性は表1に示す。得られたエチレン系重合体は、固有粘度が低いものであり、耐摩耗性に期待できないものであった。
比較例3
(1)触媒の調製
50mlのシュレンク管に、ジフェニルメチレン(4−フェニル−1−インデニル)(2,7−ジ−tert−ブチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロリド10μmol、トルエン6.0ml、およびメチルアルミノキサンのトルエン溶液(2.85mol/l)をアルミニウム原子当たり40mmol(14.0ml)加えた後、1時間攪拌することにより触媒を調製した(ハフニウム原子濃度0.5mmol/l)。
(2)ポリエチレン系重合体の製造
2リットルのオートクレーブにヘキサンを1.2リットル、20wt%のトリイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液を1.0ml、(1)で得られた触媒の溶液をハフニウム原子当たり6μmol(触媒溶液12ml相当)加え、50℃に昇温後、分圧が1.5MPaになるようにエチレンを連続的に供給し、エチレンのスラリー重合を行った。60分経過後に脱圧し、スラリーを濾別後、乾燥することで130gのポリエチレン単独重合体を得た(活性:22kg/mmolHf)。得られたポリエチレン単独重合体の物性は表1に示す。得られたエチレン系重合体は、固有粘度が低いものであり、耐摩耗性に期待できないものであった。
Figure 2015168720
本発明のポリエチレン系重合体製造用触媒は、ライニング材、食品工業のライン部品、機械部品、スポーツ用品等の用途に有用な機械的特性、耐摩耗性、成形性に優れる(超高分子量)ポリエチレン系重合体を効率よく安定的に製造することが可能となることから、その産業上の利用可能性は極めて高いものである。

Claims (5)

  1. 下記一般式(1)で表される遷移金属化合物(A)、
    Figure 2015168720
    (式中、Xは各々独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜30の炭化水素基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜20のアルキルアミノ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数1〜20の炭化水素基の炭素と炭素の結合間に酸素を導入した置換基、炭素数1〜20の炭化水素基の一部を炭素数1〜20のアルキルアミノ基に置換した置換基、炭素数1〜20の炭化水素基の一部の炭素をケイ素に置換した置換基であり、Rは、炭素数1〜30の炭化水素基、炭素数1〜20のアルキルアミノ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数1〜20の炭化水素基の炭素と炭素の結合間に酸素を導入した置換基、炭素数1〜20の炭化水素基の一部を炭素数1〜20のアルキルアミノ基に置換した置換基、炭素数1〜20の炭化水素基の一部の炭素をケイ素に置換した置換基であり、R、RおよびRは各々独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜30の炭化水素基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜20のアルキルアミノ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数1〜20の炭化水素基の炭素と炭素の結合間に酸素を導入した置換基、炭素数1〜20の炭化水素基の一部を炭素数1〜20のアルキルアミノ基に置換した置換基、炭素数1〜20の炭化水素基の一部の炭素をケイ素に置換した置換基である。)
    並びに、メチルアルミノキサン及び/又は(メチル−イソブチル)アルミノキサンである活性化助触媒(B)を含むメタロセン系触媒からなることを特徴とするポリエチレン系重合体製造用触媒。
  2. さらに、有機アルミニウム化合物(C)を含むメタロセン系触媒からなることを特徴とする請求項1に記載のポリエチレン系重合体製造用触媒。
  3. 請求項1又は請求項2のいずれかに記載のポリエチレン系重合体製造用触媒を用いて、スラリー法プロセスによりエチレン系単量体の重合を行い、固有粘度(dL/g)が30.0以上である超高分子量ポリエチレン系重合体を製造することを特徴とするポリエチレン系重合体の製造方法。
  4. 請求項3に記載のポリエチレン系重合体の製造方法により得られるポリエチレン系重合体であって、固有粘度(dL/g)が30.0以上であることを特徴とする超高分子量ポリエチレン系重合体。
  5. 直径×高さ=5mm×8mmの丸棒とし、相手材にSS400を用い、JIS K 7218に準じて測定した摩耗量が6mg以下であることを特徴とする請求項4に記載の超高分子量ポリエチレン系重合体。
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