JP2819638B2 - ポリエチレンの製造方法 - Google Patents

ポリエチレンの製造方法

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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規な触媒によりポリエチレンを製造する
方法に関するものである。さらに詳しくは、ポリエチレ
ンの融点以上の温度条件下において触媒活性の高い新規
触媒を用いてエチレンを重合またはエチレンとα−オレ
フィンを共重合することを特徴とするポリエチレンの製
造方法に関するものである。
一般にチーグラー型触媒によって重合されたエチレン
の重合体およびエチレン−α−オレフィン共重合体は通
常0.880〜0.975g/cm3の幅広い密度を有し、フィルム,
成型品など広範な用途に使われている。
〔従来の技術〕
エチレンをチーグラー型触媒を用いてポリエチレンの
融点以上の温度で重合する方法としては、溶液重合法と
高温高圧重合法が知られている。一般に不活性溶媒中で
行う溶液重合法では、溶液粘度の低下および重合熱除去
の容易さ等から重合温度は、より高い方が好ましい。同
様に高温高圧法においても重合温度と供給原料の温度差
が大きい程、エチレンの転化率が良くなるために重合温
度が高い程、経済的利益が大きくなる。一方、これらの
高温領域における重合では、一般に重合温度を高めるこ
とによって触媒活性や活性持続性が低下する。触媒活性
が低いとポリマー中の触媒残渣量が多くなり、プロセス
機器の腐食,ポリマーの着色やゲル発生の原因となりや
すい。従来、高温重合に使用可能な触媒として数多くの
提案がなされている。例えば、ハロゲン化チタンとハロ
ゲン基を含有するアルキルアルミニウム化合物及び有機
マグネシウム化合物を組合わせた触媒系が特公昭47−13
72で提示された。しかし、この触媒系では触媒活性が満
足しうるとは言いがたく、さらに触媒活性の向上が望ま
れている。
また、エチレンとα−オレフィンの共重合により得ら
れる共重合体の基本的物性はエチレン連鎖中に導入され
るコモノマーの量およびその分布で決定される。すなわ
ち短鎖分岐の数や分布は、結晶化度、結晶化速度、球晶
構造および融点のような重合体の基本的性質に大きな影
響を与える。ひいては、実用物性の点からいっても、環
境応力抵抗、フィルム強度、柔軟性、成形性などの多く
の面で影響を与えることになる。
以上のことから、共重合体における短鎖分岐の数およ
びその分布を制御することは実用物性改善のためにも非
常に重要である。
共重合体における分岐度分布はコモノマーとの共重合
反応性および分子量調節剤(特に、水素)による連鎖移
動のしやすさなどの因子に大きく左右されるものと思わ
れるが、従来より一般に用いられている有機アルミニウ
ム化合物(例えば、トリアルキルアルミニウム)−三塩
化チタン系および有機アルミニウム化合物−四塩化チタ
ン系のような触媒系により得られるエチレン−αオレフ
ィンとの共重合体の短鎖分岐度分布については、その制
御方法が明らかでなかったため、融点、結晶化速度など
の重合体の基本的性質を大きく変化させることは不可能
であった。
さらに、共重合におけるコモノマーの反応性は、前記
分岐度分布と密接な関係があると思われるが、特に、炭
素数が4以上のα−オレフィンとの共重合の場合、コモ
ノマーの転化率の大小は、製造コストに大きな比重を占
める。
しかしながら、前記の先行技術の触媒系についてエチ
レンとα−オレフィンとの共重合触媒としての性能を検
討してみると、得られるポリマーの分岐度分布の制御性
およびコモノマーとの反応性については、満足すべきも
のとはいえず、それら共重合性能をコントロールする方
法の開発が強く望まれていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、ポリエチレンの融点より高い温度領
域において、すなわち溶液重合または高温高圧重合に
て、触媒除去工程を必要としないほど高活性で、活性持
続性およびコモノマー反応性に優れ、なおかつ得られる
ポリエチレンの分岐度分布を制御できる触媒系を提供す
ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の要旨は、遷移金属化合物および有機金属化合
物からなる触媒の存在下、重合体の融点以上の反応温度
でエチレンを重合、またはエチレンと少なくとも1種の
α−オレフィンを共重合するにあたって、(A)成分と
して、 (I)金属マグネシウムと水酸化有機化合物、マグネシ
ウムの酸素含有有機化合物からなる群より選んだ少なく
とも1員と、 (II)一般式[TiOa(OR5bXc(式中、R5は炭素数
1〜20の炭化水素基を表し、Xはハロゲン原子を表す。
a,bおよびcはa≧0,b>0,4>c≧0で、4価のチタン
の原子価と相容れるような数であり、mは整数である)
で表されるチタンの酸素含有有機化合物とを含有する均
一溶液に、 (III)一般式AlR6 lX3-l(式中、R6は1〜20個の炭素原
子を含む炭化水素基であり、Xはハロゲン原子を示す。
lは0<l≦2の数である)で表されるハロゲン化アル
ミニウム化合物と、 (IV)ケイ素化合物を反応させて得られた固体成物を単
離し、 (V)一般式AlR10 tX3-t(式中、R10は1〜20個の炭素
原子を含む炭化水素基、Xはハロゲン原子を示す。tは
1≦t≦3の数である)で表される有機アルミニウム化
合物で処理し、次いで、 (VI)一般式Ti(OR11uX4-u(式中、R11は1〜20個の
炭素原子を有する炭化水素基を表わし、Xはハロゲン原
子を表わし、uは0≦u<4なる数を表わす)で表わさ
れるハロゲン含有チタン化合物を反応させて得られる固
体触媒成分と、 (B)成分として、 (a)一般式AlR1 3(式中R1は1〜20個の炭素原子を有
するアルキル基を表す)で示される有機アルミニウム化
合物、 (b)一般式AlR2 jX3-j(式中、R2は1〜20個の炭素原
子を有するアルキル基を表し、Xはハロゲン原子を表
し、jは0<j≦2なる数を表す)で示される有機アル
ミニウム化合物、 (c)一般式AlR3 k(OR43-k(式中、R3およびR4は1
〜20個の炭素原子を有するアルキル基を表し、kは1≦
k≦2なる数を表す)で示される有機アルミニウム化合
物またはアルミノキサン、で示される群のうち少なくと
も2種の混合物、からなる触媒系を用いることを特徴と
するポリエチレンの製造方法にある。
〔作 用〕
本発明において使用される反応剤である前記(I)の
金属マグネシウムと水酸化有機化合物およびマグネシウ
ムの酸素含有有機化合物としては、以下のものがあげら
れる。
まず、金属マグネシウムと水酸化有機化合物とを使用
する場合において、金属マグネシウムとしては各種の形
状、すなわち粉末、粒子、箔またはリボンなどのいずれ
の形状のものも使用でき、また水酸化有機化合物として
は、アルコール類、有機シラノール、フェノール類が適
している。
アルコール類としては、1〜18個の炭素原子を有す
る、直鎖または分岐鎖脂肪族アルコール、脂環式アルコ
ールまたは芳香族アルコールが使用できる。例として
は、メタノール、エタノール、n−ブタノール、n−オ
クタノール、n−ステアリルアルコール、シクロペンタ
ノール、エチレングリコールなどがあげられる。
また、有機シラノールとしては、少なくとも1個のヒ
ドロキシル基を有し、かつ有機基は1〜12個の炭素原
子、好ましくは1〜6個の炭素原子を有するアルキル
基、シクロアルキル基、アリールアルキル基、アリール
基、アルキルアリール基から選ばれる。例えばトリメチ
ルシラノール、トリエチルシラノール、トリフェニルシ
ラノール,t−ブチルジメチルシラノールなどの例をあげ
ることができる。
さらに、フェノール類としてフェノール、クレゾー
ル、キシレノール、ハイドロキノンなどがあげられる。
加うるに、金属マグネシウムを使用して本発明で述べ
る固体成分を得る場合、反応を促進する目的から、金属
マグネシウムと反応したり、付加化合物を生成したりす
るような物質、例えばヨウ素、塩化第2水銀、ハロゲン
化アルキル、有機酸エステルおよび有機酸などのような
極性物質を、単独または2種以上添加することが好まし
い。
マグネシウムの酸素含有有機化合物に属する化合物と
しては、マグネシウムアルコキシド類、例えばメチレー
ト、エチレート、イソプロピレート、デカレート、およ
びシクロヘキサノレート、マグネシウムアルキルアルコ
キシド類例えばエチルエチレート、マグネシウムヒドロ
アルコキシド類例えばヒドロキシメチレート、マグネシ
ウムフェノキシド類例えばフェネート、ナフテネート、
フェナンスレネートおよびクレゾレート、マグネシウム
カルボキシレート類、例えばアセテート、ステアレー
ト、ベンゾエート、フェニルアセテート、アジペート、
セバケート、フタレート、アクリレートおよびオレエー
ト、酸素含有有機マグネシウム化合物でさらに窒素を含
有するもの、すなわち、マグネシウム−酸素−窒素−有
機基結合をこの順序で有する化合物例えばオキシメート
類、特にブチルオキシメート、ジメチルグリオキシメー
トおよびシクロヘキシルオキシメート、ヒドロキサム酸
塩類、ヒドロキシルアミン塩類、特にN−ニトロソ−N
−フェニル−ヒドロキシルアミン誘導体、マグネシウム
キレート類すなわちマグネシウムが少なくとも1個のマ
グネシウム−酸素−有機基結合をこの順序で有し、さら
に少なくとも1個の配位子結合を有しマグネシウム含有
複素環を形成する酸素含有有機化合物例えばエノレート
類、特にアセチルアセトネート例えばヒドロキシ基に対
しオルト位またはメタ位に電子供与基を有するフェノー
ル誘導体から得られる錯体、特に8−ヒドロキシキノリ
ネートならびにマグネシウムシラノレート類すなわち、
マグネシウム−酸素−ケイ素−炭化水素基結合をこの順
序で含有する化合物例えばトリフェニルシラノレートが
あげられる。もちろん、この一連の酸素含有有機化合物
は、また次のような化合物も包含する。すなわち、いく
つかの異なる有機基を含有する化合物例えばマグネシウ
ムメトキシエチレート、マグネシウムと他の金属との錯
アルコキシド類およびフェノキシド類、例えばMg〔Al
(OC2H5およびMg3〔Al(OC2H5をも包
含する。これら酸素含有有機マグネシウム化合物は単独
で、もしくは2種類以上の混合物として使用される。
前記(II)のチタンの酸素含有化合物としては、一般
式〔TiOa(OR5bXcで表される化合物が使用され
る。ただし該一般式においてR5は炭素数1〜20、好まし
くは1〜10の直鎖または分岐鎖アルキル基、シクロアル
キル基、アリールアルキル基、アリール基、アルキルア
リール基などの炭化水素基を表し、Xはハロゲン原子を
表す。a,bおよびcは、a≧0、b>0、4>c≧0で
4価のチタンの原子価と相容れるような数であり、mは
整数である。なかんずく、aが0≦a≦1でmが1≦m
≦6であるような酸素含有有機化合物を使うことが望ま
しい。
具体的な例としては、Ti(OC2H5、Ti(O−n−C
3H7、Ti(O−i−C3H7、Ti(O−n−C4H9
、Ti2O(O−i−C3H7、Ti(OC2H52Cl2、Ti(O
C2H53Cl、などである。いくつかの異なる炭化水素基
を含む酸素含有有機化合物の使用も、本発明の範囲には
いる。また、これらチタンの酸素含有化合物を単独で、
もしくは2種以上の混合物として使用することも本発明
の範囲にはいる。
前記(III)のハロゲン化アルミニウム化合物として
は、一般式AlR6 lX3-lで示されるものが使用される。た
だし、該一般式においてR6は1〜20個の、好ましくは1
〜6個の炭素原子を含む炭化水素基であり、Xはハロゲ
ン原子を示し、F、Cl、BrまたはIである。lは0<l
≦2の数である。好ましくはR6は直鎖または分岐鎖アル
キル、シクロアルキル、アリールアルキル、アリール、
アルキルアリール基から選ばれる。
上記ハロゲン化アルミニウム化合物は、単独で、また
は2種以上の混合物として使用することができる。
ハロゲン化アルミニウム化合物の具体例としては、例
えばAl(C2H5)Cl2、Al(C2H52Cl、Al(i−C4H9)Cl
2などがある。
前記(IV)の反応剤であるケイ素化合物としては、次
に示すポリシロキサンおよびシラン類が用いられる。
ポリシロキサンとしては、一般式 (式中、R7およびR8は炭素数1〜12のアルキル基,アリ
ール基などの炭化水素基,水素,ハロゲン,炭素数1〜
12のアルコキシ基,アリロキシ基,脂肪酸残基などのケ
イ素に結合しうる原子または残基を表わし、R7およびR8
は同種、異種のいずれでもよく、nは通常2〜10000の
整数を表わす)で表わされる繰返し単位の1種または2
種以上を、分子内に種々の比率、分布で有している鎖
状、環状あるいは三次元構造を有するシロキサン重合物
(ただし、すべてのR7およびR8が、水素あるいはハロゲ
ンである場合は除く)があげられる。
具体的には、鎖状ポリシロキサンとしては、例えばヘ
キサメチルジシロキサン,オクタメチルトリシロキサ
ン,ジメチルポリシロキサン,ジエチルポリシロキサ
ン,メチルエチルポリシロキサン,メチルヒドロポリシ
ロキサン,エチルヒドロポリシロキサン,ブチルヒドロ
ポリシロキサン,ヘキサフェニルジシロキサン,オクタ
フェニルトリシロキサン,ジフェニルポリシロキサン,
フェニルヒドロポリシロキサン,メチルフェニルポリシ
ロキサン,1,5−ジクロロヘキサメチルトリシロキサン,
1,7−ジクロロオクタメチルテトラシロキサン,ジメト
キシポリシロキサン,ジエトキシポリシロキサン,ジフ
ェノキシポリシロキサンなどがあげられる。
環状ポリシロキサンとしては、例えばヘキサメチルシ
クロトリシロキサン,オクタメチルシクロテトラシロキ
サン,デカメチルシクロペンタシロキサン,2,4,6−トリ
メチルシクロトリシロキサン,2、4、6、8−テトラメ
チルシクロテトラシロキサン,トリフェニルトリメチル
シクロトリシロキサン,テトラフェニルテトラメチルシ
クロテトラシロキサン,ヘキサフェニルシクロトリシロ
キサン,オクタフェニルシクロテトラシロキサンなどが
あげられる。
三次元構造を有するポリシロキサンとしては、例えば
上記の鎖状または環状のポリシロキサンを加熱などによ
り架橋構造を持つようにしたものなどをあげることがで
きる。
これらのポリシロキサンは、取扱上液状であることが
望ましく、25℃における粘度が1〜10000センチストー
クス、好ましくは1〜1000センチストークスの範囲であ
ることが望ましい。しかし、液状に限る必要はなく、シ
リコーングリースと総括的に呼ばれるような固形物であ
ってもさしつかえない。
シラン類としては一般式HpSiqR9 rXs(式中、R9は炭素
数1〜12のアルキル基,アリール基等の炭化水素基,炭
素数1〜12のアルコキシ基,アリロキシ基,脂肪酸残基
などのケイ素に結合しうる基を表わし、各R9は互いに異
種または同種であってもよく、Xは互いに異種または同
種のハロゲンを示し、pは0以上4未満、rおよびsは
0以上の整数、qは自然数であってp+r+s=2q+2
またはp+r+s=2qである)で表わされるケイ素化合
物があげられる。
具体的には、例えばトリメチルフェニルシラン,アリ
ルトリメチルシランなどのシラ炭化水素,ヘキサメチル
ジシラン,オクタフェニルシクロテトラシランなどの鎖
状および環状の有機シラン,メチルシラン,ジメチルシ
ラン,トリメチルシランなどの有機シラン、四塩化ケイ
素,四臭化ケイ素などのハロゲン化ケイ素、ジメチルジ
クロロシラン,ジエチルジクロロシラン,n−ブチルトリ
クロロシラン,ジフェニルジクロロシラン,トリエチル
フルオロシラン,ジメチルジブロモシランなどのアルキ
ルおよびアリールハロゲノシラン、トリメチルメトキシ
シラン,ジメチルジエトキシシラン,テトラメトキシシ
ラン,ジフェニルジエトキシシラン,テトラメチルジエ
トキシシラン,ジメチルテトラエトキシジシランなどの
アルコキシシラン、ジクロロジエトキシシラン,ジクロ
ロジフェニルシラン,トリブロモエトキシシランなどの
ハロアルコキシおよびフェノキシシラン、トリメチルア
セトキシシラン,ジエチルジアセトキシシラン,エチル
トリアセトキシシランなどの脂肪酸残基を含むシラン化
合物などがあげられる。
上記の有機ケイ素化合物は単独で用いてもよく、また
2種以上を混合あるいは反応させて使用することもでき
る。
前記(V)の有機アルミニウム化合物としては、一般
式AlR10 tX3-tで示されるものが使用される。ただし、該
一般式においてR10は1〜20個の炭素原子を含む炭化水
素基、Xはハロゲンを示し、F、Cl、Br、またはIであ
る。tは1≦t≦3の数である。好ましくはR10は直鎖
または分岐鎖アルキル、シクロアルキル、アリールアル
キル、アリール、アルキルアリール基から選ばれる。
上記有機アルミニウム化合物は、単独または2種以上
の混合物とし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、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−i−プロピルア
ルミニウム,トリ−i−ブチルアルミニウム,エチルア
ルミニウムジクロライド,n−プロピルアルミニウムジク
ロライド,n−ブチルアルミニウムジクロライド,i−ブチ
ルアルミニウムジクロライド,セスキエチルアルミニウ
ムクロライド,セスキ−i−ブチルアルミニウムクロラ
イド,セスキ−i−プロピルアルミニウムクロライド,
セスキ−i−プロピルアルミニウムクロライド,ジエチ
ルアルミニウムクロライド,ジ−i−プロピルアルミニ
ウムクロライド,ジ−n−プロピルアルミニウムクロラ
イド,ジ−i−ブチルアルミニウムクロライド,ジエチ
ルアルミニウムブロマイド,ジエチルアルミニウムアイ
オダイドなどがあげられる。
また、前記(VI)の反応剤であるハロゲン含有チタン
化合物としては、一般式Ti(OR11uX4-uで示されるチ
タン化合物が用いられる。該一般式においてR11は1〜2
0個の炭素原子を有する炭化水素基を表わし、Xはハロ
ゲン原子を表わし、uは0≦u<4なる数を表わす。R
11は直鎖または分岐鎖アルキル基,シクロアルキル基,
アリールアルキル基,アリール基およびアルキルアリー
ル基,から選ばれることが好ましい。
上記ハロゲン化チタン化合物は、単独または2種以上
の混合物として使用することができる。ハロゲン化チタ
ンの具体例としては、例えば、四塩化チタン,三塩化エ
トキシチタン,三塩化プロポキシチタン,三塩化ブトキ
シチタン,三塩化フェノキシチタン,二塩化ジエトキシ
チタン,塩化トリエトキシチタンなどがあげられる。
これらの反応は、液体媒体中で行うことが好ましい。
そのため、特にこれらの反応剤自体が操作条件下で液状
でない場合、または液状反応剤の量が不十分な場合に
は、不活性有機溶媒の存在下で行うことができる。不活
性有機溶媒としては、当該技術分野で通常用いられるも
のはすべて使用できるが、脂肪族、脂環族、または芳香
族炭化水素類あるいはそのハロゲン誘導体または、それ
らの混合物があげられ、例えばイソブタン、ヘキサン、
ヘプタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシ
レン、モノクロロベンゼンなどが好ましく用いられる。
本発明で用いられる反応剤(I)(II)(III)(I
V)(V)(VI)の使用量には、特に制限はないが、マ
グネシウム原子(I)とチタン原子(II)の比は、1:0.
01〜1:20、好ましくは1:0.1〜1:5になるように使用量を
選ぶことが好ましい。マグネシウム原子とハロゲン化ア
ルミニウム化合物(III)中のアルミニウム原子の比
は、1:0.01〜1:100、好ましくは1:0.02〜1:20の範囲に
なるように反応剤の量を選ぶことが好ましい。特に、1:
0.05〜1:1の範囲が好適である。マグネシウム原子とケ
イ素化合物(IV)中のケイ素原子の比は、1:0.01〜1:2
0、好ましくは1:0.1〜1:5の範囲になるように反応剤の
量を選ぶことが好ましい。これらの範囲をはずれた場
合、重合活性が低いという結果となる。
また、マグネシウム原子(I)と有機アルミニウム
(V)の中のアルミニウム原子の比は、1:0.02〜1:10
0、好ましくは1:0.1〜1:10であることが好ましい。
また、マグネシウム原子とチタン化合物(VI)中のチ
タン原子の比は、1:0.02〜1:100、好ましくは、1:0.05
〜1:50の範囲になるように反応剤の使用量を選ぶことが
好ましい。この範囲をはずれた場合、重合活性が低くな
ったり、製品が着色するなどの問題を生ずる。
反応剤(I)、(II)により均一溶液を得る際の反応
条件は−50〜300℃、好ましくは0〜200℃なる範囲の温
度で、0.5〜50時間、好ましくは1〜6時間、不活性ガ
ス雰囲気中で常圧または加圧下で行われる。さらに反応
剤(III)および反応剤(IV)の反応の際には−50〜200
℃、好ましくは、−30〜100℃なる温度の範囲で、0.2〜
50時間、好ましくは0.5〜5時間、不活性ガス雰囲気中
で、または加圧下で行われる。
かくして得た固体成分は、希釈剤として使用される溶
媒に不溶性の粒子であり、濾過または傾斜法により、残
存する未反応物および副生物を除去してから、不活性溶
媒で数回洗浄後、不活性溶媒中に懸濁して反応剤(V)
そして(VI)と接触反応を行い固体触媒成分(A)を得
ることができる。触媒成分(A)は、そのまま使用して
も良いが、一般的には濾過または傾斜法により、残存す
る未反応物および副生物を除去してから、不活性溶媒で
数回洗浄後、不活性溶媒中に懸濁して使用する。また、
洗浄後単離し、常圧または減圧下で加熱して溶媒を除去
したものも使用できる。
本発明において使用される触媒成分(B)としては、
(a)一般式AlR1 3(式中R1は1〜20個の炭素原子を有
するアルキル基を表す)で示される有機アルミニウム化
合物、(b)一般式AlR2 jX3-j(式中、R2は1〜20個の
炭素原子を有するアルキル基を表し、Xはハロゲン原子
を表し、jは0<j≦2なる数を表す)で示される有機
アルミニウム化合物、(c)一般式AlR3 k(OR4
3-k(式中、R3およびR4は1〜20個の炭素原子を有する
アルキル基を表し、kは1≦k≦2なる数を表す)で示
される有機アルミニウム化合物、またはアルミノキサ
ン、で示される群のうち少なくとも2種の混合物があげ
られる。
上記(a)の一般式AlR1 3で表される有機アルミニウ
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,トリイソプロピルアルミニウ
ム,トリイソブチルアルミニウム,トリヘキシルアルミ
ニウム,トリオクチルアルミニウム,トリデシルアルミ
ニウム等のトリアルキルアルミニウムがあげられる。
上記(b)の一般式AlR2 jX3-jで表される有機アルミ
ニウム化合物の具体例としては、ジエチルアルミニウム
モノクロライド,ジイソプロピルアルミニウムモノクロ
ライド,ジイソブチルアルミニウムモノクロライド,エ
チルアルミニウムセスキクロライド,エチルアルミニウ
ムジクロライド,ジエチルアルミニウムモノブロマイ
ド,ジイソプロピルアルミニウムモノブロマイド等のア
ルキルアルミニウムハライドがあげられる。
上記(c)の一般式AlR3 k(OR43-kで表される有機
アルミニウム化合物の具体例としては、ジメチルアルミ
ニウムエトキシド,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プロポキシド,ジエチルアルミニ
ウムブトキシド,ジエチルアルミニウムフェノキシド,
エチルアルミニウムジエトキシド等のアルキルアルミニ
ウムアルコキサイド等があげられる。また、上記(c)
のアルミノキサンとしては、酸素原子や窒素原子を介し
て2以上のアルミニウムが結合したアルミノキサン化合
物、例えばテトラメチルアルミノキサンやポリメチルア
ルミノキサンのような多量体などを使用することもでき
る。
成分(B)の使用量は、触媒成分(A)中に含まれる
チタン1グラム原子に対して1〜1000モル、好ましくは
1〜100モルの範囲である。成分(B)を少なくとも2
種の混合物にすることによって、重合活性の向上や共重
合性の改良効果がもたらされる。
本発明の重合は、エチレンの単独重合またはエチレン
と少なくとも1種のα−オレフィンとの共重合である。
エチレンとの共重合に用いられるα−オレフィンとして
は、炭素数3〜20のものが好ましく、具体例としては、
プロピレン,1−ブテン,1−ヘキセン,4−メチル−1−ペ
ンテン,1−オクテン,1−デセン等およびそれら混合物が
用いられる。
エチレンの重合は生成重合体の融点以上、好ましくは
130〜300℃の温度範囲で行われるものであり、重合媒体
としては不活性溶媒または単量体自身が用いられる。
不活性溶媒を使用する溶液重合においては、重合溶媒
としてヘキサン,ヘプタン,オクタン,ノナン,デカ
ン,ウンデカン,ドデカン等の脂肪族炭化水素およびそ
の混合物,ベンゼン,トルエン等の芳香族炭化水素,シ
クロヘキサン,メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水
素などが使用される。重合圧力は1〜200kg/cm2、好ま
しくは10〜50kg/cm2であり、滞留時間は10分〜6時間、
好ましくは20分〜3時間の範囲である。
また、重合媒体として単量体自身が用いられる高温高
圧重合においては、一般にエチレンの高圧ラジカル重合
装置などが使用でき、重合圧力200〜2500kg/cm2、好ま
しくは400〜1500kg/cm2、滞留時間5〜600秒、好ましく
は10〜150秒の範囲で行われる。
また、本発明において、重合体の分子量は反応温度の
調節によっても制御しうるが、重合帯域に水素を存在さ
せることによって容易に制御できる。水素の量は、重合
条件や所望とするエチレン重合体の分子量等によって相
違するので適宜調節することが必要である。
〔発明の効果〕
発明の効果は、第一に遷移金属当りおよび固体触媒当
りの重合活性が極めて高く、触媒除去を目的とする脱灰
工程の不要な重合体が得られることである。高活性であ
るため、製品の着色,着臭などの心配がなく、ポリマー
の生成も不要となり極めて経済的である。
本発明の第2の効果は、触媒の熱安定性が優れている
ことである。従って、高温においても比較的活性の寿命
が長い。
本発明の第3の効果は、得られる共重合体の分岐度分
布を制御できる点にある。従って、分岐度分布の広狭に
よって、ある程度重合体の物性を制御することができ
る。
本発明の第4の効果は、他のα−オレフィン(コモノ
マー)に対する共重合性が良好であるから、コモノマー
の重合転化率が他の触媒系に比べて高い。(共重合する
α−オレフィンの使用量が少量で済む。) 〔実施例〕 以下に本発明の実施例により示すが、本発明はその要
旨を超えない限りこれらの実施例によってなんら限定さ
れるものではない。
実施例中、MIはメルトインデックスを表わし、JIS
K−6760に基づき、190℃,荷重2.16kgの条件下で測定
したものである。密度は、JIS K−6760に従い測定し
た。
重合活性は、固体触媒成分(A)1g当たりの重合体生
成量(kg)、および固体触媒成分(A)中の遷移金属成
分1g当たりの重合体生成量(kg)を表わす。
短鎖分岐数は、フーリエ変換赤外分光光度計(ET−I
R)により1378cm-1付近に現れるメチル基に由来するピ
ークより定量した。
短鎖分岐度分布は、ガラスビーズ(直径約0.1mmφ)
を充填したカラム(外径3/8インチ×100mm)に、ポリマ
ー10gをオルトジクロルベンゼン20mlに溶かした溶液の
一部をコーティングし、次に、カラム温度を連続的に上
昇させ、結晶性の低いもの、ないしメチル分岐の多いも
のから順に溶出させ、溶出物を赤外検出器に導きメチル
分岐分布(結晶性分布)曲線を得るTREF法を用いて測定
した。
実施例1 (固体触媒成分(A)の調製) 撹拌装置を備えた2のオートクレーブに、金属マグ
ネシウム粉末11g(0.45mol)を入れ、これにヨウ素0.55
g,2−エチルヘキサノール128.9g(0.99mol)およびチタ
ンテトラブトキシド61g(0.18mol)を加え、さらに450m
lを加えた後80℃まで昇温し、発生する水素ガスを排除
しながら窒素シール下で1時間撹拌した。引き続き120
℃まで昇温して1時間撹拌を行い、マグネシウムとチタ
ンを含む均一溶液(Mg−Ti溶液)を得た。
ついで、得られた均一溶液のMg換算0.053molを500ml
フラスコに入れ、45℃にし、i−ブチルアルミニウムジ
クロライドの50%ヘキサン溶液2.5ml(0.0053mol)、お
よびテトラメトキシシラン3.2g(0.021mol)を加えた
後、昇温し、70℃まで上昇させ1時間撹拌を行い固体生
成物を得た。生成物にヘキサンを加え5回洗浄を行っ
た。その後、さらにi−ブチルアルミニウムジクロライ
ドの50%ヘキサン溶液40.8ml(0.11mol)を2時間かけ
て加えた。すべてを加えた後、昇温し、70℃まで上昇さ
せ1時間撹拌を行なった。ヘキサンで5回洗浄後、1,2
−ジクロルエタン3.0mlに希釈した四塩化チタン5.12gを
加え、70℃で1時間撹拌した。生成物にヘキサンを加え
遊離するチタン化合物が検出されなくなるまで、充分に
洗浄操作を行い固体触媒成分(A)を得た。得られた固
体触媒成分(A)1.0gを炭素数10〜11のイソパラフィン
を主成分とする溶媒(出光石油化学社製IP−1620)100m
lに分散して触媒スラリーを調製した。
(エチレンとα−オレフィンの共重合) 内容積1のステンレススチール製誘導撹拌機付オー
トクレーブを窒素置換し、IP−1620を600mlおよび1−
ブテン20mlを加え撹拌しながら180℃に昇温した。溶媒
と1−ブテンの蒸気圧で系内は2.6kg/cm2Gになるが、エ
チレンを全圧22.6kg/cm2Gになるまで張り込み、あらか
じめ調製しておいた触媒スラリー1.0mlと、触媒成分
(B)としてトリエチルアルミニウム0.025mmolとジエ
チルアルミニウムクロライド0.025mmolとの混合物を投
入し重合を開始した。エチレンを連続的に導入し全圧を
一定に保ちながら20分間重合を行ったところ、67gのポ
リマーを得た。触媒当りの重合活性は6.7kg/g触媒であ
った。遷移金属成分当たりの活性は111kg/gTiに相当し
た。MIは、3.2g/10分、密度は0.920g/cm3であった。
又、エチル分岐数は1000C当り18個であった。さらに、T
REF法により生成ポリマーの短鎖分岐度分布を求めたと
ころ、溶出温度30℃から110℃の範囲でブロードな分布
曲線を示した。
実施例2〜4 実施例1で用いた反応剤(IV)のケイ素化合物、テト
ラメトキシシランのかわりに、実施例2ではメチルヒド
ロポリシロキサンを、実施例3ではジフェニルジメトキ
シシランを、実施例4ではテトラエトキシシランをそれ
ぞれ用いること以外は実施例1と同様の条件で固体触媒
成分(A)を調製した。得られた固体触媒成分(A)と
触媒成分(B)としてトリエチルアルミニウムとジエチ
ルアルミニウムクロライドを用いて、実施例1と同様の
条件でエチレンとα−オレフィンの共重合を実施した。
結果は表1に示したが、実施例2〜4で得られたポリマ
ーのTREF法による短鎖分岐度分布は、実施例1とほぼ同
様に、溶出温度30℃から110℃の範囲でブロードな分布
曲線を示した。
実施例5,6 実施例1で得られた固体触媒成分(A)を用い、触媒
成分(B)として実施例5ではジエチルアルミニウムク
ロライドとジエチルアルミニウムエトキサイド、実施例
6ではトリメチルアルミニウムとジエチルアルミニウム
エトキサイドを用いた以外は、実施例1と同様の条件で
エチレンとα−オレフィンの共重合を実施した。結果は
表1に示したが、実施例5,6で得られたポリマーのTREF
法による短鎖分岐度分布は、実施例1とほぼ同様に、溶
出温度30℃から110℃の範囲でブロードな分布曲線を示
した。
実施例7 実施例1で得られた固体触媒成分(A)を用い、触媒
成分(B)としてトリエチルアルミニウム0.04mmolとジ
エチルアルミニウムクロライド0.01mmolとの混合物を用
いた以外は、実施例1と同様の条件でエチレンとα−オ
レフィンの共重合を実施した。結果は表1に示した。TR
EF法による短鎖分岐度分布は、溶出温度40℃付近から11
0℃の範囲で、80℃〜90℃の所に小高い盛り上がりを有
するなめらかな分布曲線を示した。
実施例8,9 実施例1で得られた固体触媒成分(A)を用い、触媒
成分(B)としてトリエチルアルミニウムとジエチルア
ルミニウムクロライドを用い、実施例8ではα−オレフ
ィンとして1−ヘキセン30ml、実施例9では1−オクテ
ン30mlを使用した以外は、実施例1と同様の条件でエチ
レンとの共重合を実施した。結果は表2に示した。
比較例1 実施例1で得られた均一溶液のMg換算0.053molを500m
lフラスコに入れ、45℃にし、i−ブチルアルミニウム
ジクロライドの50%ヘキサン溶液2.5ml(0.0053mol)、
およびテトラメトキシシラン3.2g(0.021mol)を加えた
後、昇温し、70℃まで上昇させ1時間撹拌を行い固体生
成物を得た。生成物にヘキサンを加え5回洗浄を行っ
た。その後、さらにi−ブチルアルミニウムジクロライ
ドの50%ヘキサン溶液40.8ml(0.11mol)を2時間かけ
て加えた。すべてを加えた後、昇温し、70℃まで上昇さ
せ1時間撹拌を行なった。ヘキサンで、充分に洗浄操作
を行い固体成分を得た。
得られた固体成分と、触媒成分(B)としてトリエチ
ルアルミニウムとジエチルアルミニウムクロライドを用
いて、実施例1と同様の条件でエチレンと1−ブテンの
共重合を実施した。ポリマーは評価できない程の少量し
か得られなかった。
比較例2 実施例1で用いたテトラメトキシシランを使用しない
こと以外は、実施例1と同様の条件で調製を行い固体触
媒成分を得た。得られた固体触媒成分と触媒成分(B)
としてトリイソブチルアルミニウムを用いて、実施例1
と同様の条件でエチレンと1−ブテンの共重合を実施し
た。結果は表1に示した。短鎖分岐度分布は、溶出温度
50℃から105℃の範囲で、90℃付近に鋭いピークを有す
るシャープなパターンを示した。
比較例3 実施例1で得られた固体触媒成分(A)と触媒成分
(B)としてトリエチルアルミニウムを用いる以外は実
施例1と同様の条件でエチレンと1−ブテンの共重合を
実施した。結果は表1に示した。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明における触媒調製図(フローチャー
ト)を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】遷移金属化合物および有機金属化合物から
    なる触媒の存在下、重合体の融点以上の反応温度でエチ
    レンを重合、またはエチレンと少なくとも1種のα−オ
    レフィンを共重合するにあたって、 (A)成分として、 (I)金属マグネシウムと水酸化有機化合物、マグネシ
    ウムの酸素含有有機化合物からなる群より選んだ少なく
    とも1員と、 (II)一般式[TiOa(OR5bXc(式中、R5は炭素数
    1〜20の炭化水素基を表し、Xはハロゲン原子を表す。
    a,bおよびcはa≧0,b>0,4>c≧0で、4価のチタン
    の原子価と相容れるような数であり、mは整数である)
    で表されるチタンの酸素含有有機化合物とを含有する均
    一溶液に、 (III)一般式AlR6 lX3-l(式中、R6は1〜20個の炭素原
    子を含む炭化水素基であり、Xはハロゲン原子を示す。
    lは0<l≦2の数である)で表されるハロゲン化アル
    ミニウム化合物と、 (IV)ケイ素化合物を反応させて得られた固体成物を単
    離し、 (V)一般式AlR10 tX3-t(式中、R10は1〜20個の炭素
    原子を含む炭化水素基、Xはハロゲン原子を示す。tは
    1≦t≦3の数である)で表される有機アルミニウム化
    合物で処理し、次いで (VI)一般式Ti(OR11uX4-u(式中、R11は1〜20個の
    炭素原子を有する炭化水素基を表わし、Xはハロゲン原
    子を表わし、uは0≦u<4なる数を表わす)で表され
    るハロゲン含有チタン化合物を反応させて得られる固体
    触媒成分と、 (B)成分として、 (a)一般式AlR1 3(式中、R1は1〜20個の炭素原子を
    有するアルキル基を表す)で示される有機アルミニウム
    化合物、 (b)一般式AlR2 jX3-j(式中、R2は1〜20個の炭素原
    子を有するアルキル基を表し、Xはハロゲン原子を表
    し、jは0<j≦2なる数を表す)で示される有機アル
    ミニウム化合物、 (c)一般式AlR3 k(OR43-k(式中、R3およびR4は1
    〜20個の炭素原子を有するアルキル基を表し、kは1≦
    k≦2なる数を表す)で示される有機アルミニウム化合
    物、またはアルミノキサン、 で示される群のうち少なくとも2種の混合物、からなる
    触媒系を用いることを特徴とするポリエチレンの製造方
    法。
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