JP2895189B2 - α―オレフィンの重合方法 - Google Patents

α―オレフィンの重合方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はオレフィンの重合方法に関する。さらに詳し
くは、担体型遷移金属触媒成分と有機アルミニウム及び
立体規則性向上剤からなる触媒を用いてα−オレフィン
を重合する方法において改良された重合方法に関する。
〔従来技術〕
α−オレフィンの重合触媒として担体型遷移金属化合
物と有機アルミニウムおよび立体規則性向上剤として有
機酸エステルからなる触媒を用いる方法について特公昭
39−12105号公報で提案されてから多くの改良された触
媒の提案がなされており触媒活性及び得られた重合体の
立体規則性共に大幅に改良されている。一方、アルミニ
ウムを含まないチタントリクロリドと有機チタン化合物
を組み合わせた触媒系が米国特許第2,992,212号明細書
および特開昭57−111307号に記載されている。このアル
ミニウムを含まないチタントリクロリドと有機チタン化
合物を組み合わせた触媒系に関しては、チタントリクロ
リドの代わりに、塩化マグネシウムにチタン化合物を担
持した触媒成分と有機チタン化合物とを組み合わせた触
媒系が固体触媒成分中のチタン当りの活性が高く、また
立体規則性の高いα−オレフィン重合体が得られると言
う報告がある。(たとえば、曽我ら、Makromol.Chem.Ra
pid.Commun.,1986年7巻719頁)更に、マグネシウム、
チタンおよびハロゲンを必須成分とする固体触媒成分と
有機チタン化合物およびアルミノキサンからなる触媒で
α−オレフィンを重合することにより高活性で高立体規
則性の重合体が得られることが特開平1−217012に提案
されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、有機酸エステルを重合時添加する方法
は重合体に特有のエステル臭が残り、また着色の原因と
なる等の問題がある。一方、塩化マグネシウムにチタン
化合物を担持した触媒成分と有機チタン化合物とを組み
合わせた触媒系は有機酸エステルを使用しない為、その
ような問題はないが重合活性が不十分であり触媒残査を
全く除去する事なく、製品化することは困難であり、触
媒活性を更に向上させることが望まれる。さらにアルミ
ノキサンを用いる方法は重合活性は改善されるものの高
価なアルミノキサンを用いるため得られる重合体のコス
トが高くなってしまうなどの問題がある。また、有機チ
タン化合物は不安定で分解しやすいため有機ジルコニウ
ム化合物、有機ハフニウム、有機バナジウム化合物など
更に安定な有機遷移金属化合物を用いる事が望ましい
が、これらの有機遷移金属化合物を用いた場合には触媒
活性が低下したり、立体規則性が大幅に低下する等の問
題があり、これらの化合物は使用する事ができなかった
(例えば曽我ら、Makromol.Chem.1989年190巻31−35
頁)。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、上記問題点を解決するために鋭意検討
したところ、同一の担体型遷移金属触媒を用いても有機
アルミニウム及び立体規則性向上剤として有機遷移金属
化合物を同時に併用して用いることによって高活性で、
高立体規則性のα−オレフィン重合体を製造することが
可能である事を見いだして本発明を完成した。本発明の
目的は高い活性で高立体規則性のポリ−α−オレフィン
を製造する方法を提供する事にある。
即ち、本発明は、マグネシウム化合物に担持されたチ
タン化合物よりなる固体触媒成分と立体規則性向上剤及
び有機アルミニウムからなる触媒を用いてα−オレフィ
ンを重合する方法において、立体規則性向上剤として、 一般式: (式中A、Bは互いに同じかあるいは異なる芳香族炭化
水素、RはA、Bを連結する炭素数1〜20の炭化水素残
基、あるいは珪素、ゲルマニウム、錫を含む化合物、X
はハロゲン原子あるいは炭素数1〜20の炭化水素残基。
Mはジルコニウム、チタン及びハフニウムから選ばれる
金属原子。)で表される有機遷移金属化合物を用いるこ
とを特徴とするα−オレフィンの重合方法である。
本発明で用いるマグネシウム化合物に担持されたチタ
ン化合物固体触媒成分の製造方法については格別の限定
はなく、得られた触媒が高活性で高立体規則性のポリ−
α−オレフィンを与えるものであれば良い。
ここでマグネシウム化合物としては、上記遷移金属化
合物と反応して不活性化しないものであればどのような
ものでも使用可能であり、塩化マグネシクム、臭化マグ
ネシウム、ヨウ化マグネシウム、酸化マグネシウム、過
塩素酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネ
シウム、水素化マグネシウムなどの塩およびそれらの複
合塩、さらにはシリカ、アルミナ、チタニアなどの金属
酸化物との複合酸化物なども利用できる。これらのマグ
ネシウム化合物の大きさは通常直径が1μm〜0.1mm程
度のものが好ましく利用できる。ここで好ましくは無水
物が使用される。マグネシウム化合物は使用に先立って
さらに焼成して用いることもでき、少なくともフリーの
水は除去して用いるのが好ましい。例えば、マグネシウ
ム化合物中でも好ましくは塩化マグネシウムが挙げら
れ、塩化マグネシウムのみあるいは塩化マグネシウムと
電子供与体との複合体の形でも用いられる。
本発明で使用されるチタン化合物としては例えば四ハ
ロゲン化チタン、アルコキシチタンハライド、アリロキ
シチタンハライド、アルコキシチタン等が用いられる。
中でもハロゲン化チタン化合物が好ましく、より好まし
くは四塩化チタンまたは四塩化チタンと電子供与体との
複合体が用いられる。この塩化マグネシウムと電子供与
体との複合体または四塩化チタンと電子供与体との複合
体に用いられる電子供与体としては通常C−O結合、C
−N結合を含有する化合物が挙げられる。
本発明におけるチタン化合物をマグネシウム化合物と
接触させて固体触媒成分とする方法については特に制限
はなく、溶媒中あるいは固相で接触させればよい。
溶媒中で接触させる方法としては、炭化水素溶媒等の
不活性な溶媒中にマグネシウム化合物を懸濁させてお
き、チタン化合物の溶液を加えて撹拌する方法、液状の
マグネシウム化合物に液状のチタン化合物を反応させる
方法、この場合これらの化合物の混合溶液から適当な沈
澱剤を用いて得る方法等を用いられ、これらの際にSi
O2、Al2O3、AlCl3などの固体化合物を共存させることも
可能である。
固相で接触させる方法としては共粉砕する方法が挙げ
られる。共粉砕の方法については特に制限はなく、通常
用いられている、ボールミル、振動ミルなどを用いる方
法がそのまま採用できる。また、粉砕助剤として種々の
有機化合物を共粉砕条件下に触媒成分を分解しない限り
併用することも可能である。また共粉砕物を溶剤で処理
することも可能である。共粉砕の際の温度についても特
に制限はないが−100〜100℃、通常、常温付近の温度で
行えば良い。
重合あるいは、上記処理に際し利用する溶剤としては
例えば、プロパン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オ
クタン、ノナン、デカン、シクロペンタン、シクロヘキ
サンなどの飽和炭化水素化合物の他にベンゼン、トルエ
ン、キシレンなどの芳香族炭化水素化合物も利用でき
る。
本発明においては、有機アルミニウムと立体規則性向
上剤として 一般式: (式中A、Bは互いに同じかあるいは異なる芳香族炭化
水素、RはA、Bを連結する炭素数1〜20の炭化水素残
基、あるいは珪素、ゲルマニウム、錫を含む化合物、X
はハロゲン原子あるいは炭素数1〜20の炭化水素残基。
Mはジルコニウム、チタン及びハフニウムから選ばれる
金属原子。)で表される有機遷移金属化合物を併用して
用いる事に特徴がある。
本発明で用いる有機アルミニウムとしては一般式:Al
R3で表される有機アルミニウム化合物が好適に用いられ
る。ここでRはハロゲン、酸素、水素、アルキル、アル
コキシ、アリールなどの残基を表し、Rはそれぞれ同一
でも良いし、異なっていても構わないが、少なくとも1
つはアルキル基を有す。炭素数〜12のアルキル残基が2
〜3結合したトリアルキルアルミニム、ジアルキルアル
ミニウムハライドなどが好ましく利用できる。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
リイソプロピルアルミニウム、トリブチルアルミニウ
ム、ジメチ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、ジイソプロピルアルミニウムクロラ
イド、エチルアルミニウムジクロライド等が挙げられ
る。
本発明で立体規則性向上剤として用いられる有機遷移
金属化合物は共役π電子を有する基を配位子として有す
る遷移金属化合物であり、 一般式: (式中A、Bは互いに同じかあるいは異なる芳香族炭化
水素、RはA、Bを連結する炭素数1〜20の炭化水素残
基、あるいは珪素、ゲルマニウム、錫を含む化合物、X
はハロゲン原子あるいは炭素数1〜20の炭化水素残基。
Mはジルコニウム、チタン及びハフニウムから選ばれる
金属原子。)で表される化合物が用いられる。
一般式において,A,Bとしては炭素数5〜30の単環、あ
るいは多環の芳香族化合物が例示でき、具体的にはシク
ロペンタジエニル或いはその一部または全部の水素が炭
素数1〜10のアルキル基で置換したもの(ここでアルキ
ル基はその末端が再度シクロペンタジエン環に結合した
構造であっても良い。)、インデニル、フルオレニルな
どの多環芳香族化合物あるいはその水素の一部または全
部が炭素数1〜10のアルキル基で置換したものなどが例
示される。
Rとしては、ジアルキルメチレン基、ジアルキルシリ
レン基が好ましく、例えばR′2C、R′2Si(式中R′
は水素または炭素数1〜20のアルキル残基で同じでも異
なっても良い。)で表される化合物が好ましく利用でき
るが、さらに−CR′−CR′−で表されるエチレン基も例
示できる(式中R′は上記に同じ。)Xとしては弗素、
塩素、臭素、沃素、あるいはメチル、エチル、プロピ
ル、ブチル等のアルキル基、シクロペンタジエニル基な
どの芳香族化合物が例示できるが特に塩素、メチル基が
好ましい。
本発明に於て上記各成分の使用割合は、用いる化合物
及び重合条件によって異なるが、通常は担持チタン1モ
ル当たり有機アルミニウム1〜2000モル、立体規則性向
上剤として用いる有機遷移金属化合物1〜500モル、有
機遷移金属化合物に対する有機アルミニウムの使用割合
としては0.1〜10000モル倍、通常1〜5000モル倍であ
る。
本発明においてα−オレフィンとしてはエチレン、プ
ロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、
ヘプテン−1、オクテン−1、ノネン−1、デセン−
1、ウンデセン−1、ドデセン−1、トリデセン−1、
テトラデセン−1、ペンタデセン−1、ヘキサデセン−
1、オクタデセン−1などの直鎖α−オレフィンの他に
3−メチルブテン−1、4−メチルペンテン−1、4,4
−ジメチルペンテン−1等の分岐α−オレフィンが例示
され、これらのα−オレフィンは単独重合あるいは相互
の共重合、また必要に応じてジエンなどとの共重合に用
いることができる。
また重合条件については特に制限はなく、不活性媒体
を用いる溶媒重合法、或いは実質的に不活性媒体の存在
しない塊状重合法、気相重合法も利用できる。重合温度
としては−100〜200℃、重合圧力としては常圧〜100kg/
cm2Gで行うのが一般的である。好ましくは−100〜100
℃、常圧〜50kg/cm2Gである。
〔実施例〕
以下に実施例により更に本発明を説明する。
実施例1 A)担体型遷移金属触媒成分の製造 直径12mmの鋼球300個の入った内容積1の粉砕用ポ
ットを2個装備した振動ミルを用意する。このポット中
に窒素雰囲気化で塩化マグネシウム20gとフタル酸ジイ
ソブチル4mlを加え、17時間粉砕した。300mlの丸底フラ
スコに窒素雰囲気化で上記粉砕処理物10g、四塩化チタ
ン100mlを加えて85℃で2時間撹拌したのちデカンテー
ションによって上澄み液を除去した。さらに四塩化チタ
ン100mlを加え同様の操作を繰り返した。次ぎにn−ヘ
プタン200mlを加え室温で15分間撹拌したあとデカンテ
ーションによって上澄み液を除去する操作を7回繰り返
し次いで、さらn−ヘプタン200mlを追加して担体型遷
移金属触媒成分スラリーとした。このスラリーを1部サ
ンプリングしてチタン含有量を測定したところた担体型
遷移金属触媒成分1g当たり1.83wt%含有していた。
B)有機遷移金属化合物の合成 有機遷移金属触媒成分として、常法にしたがって合成
したイソプロピルシクロペンタジエニル−1−フルオレ
ンをメチルリチウムでリチウム化し、さらに四塩化ジル
コニウムを加えて反応させた。反応混合液からガラスフ
ィルターで不溶物を取り除き、溶媒を蒸発させて除い
た。塩化メチレンから再結晶することによりイソプロピ
ル(シクロペンタジエニル−1−フルオレニル)ジルコ
ニウムジクロリを得た。同様にしてエチレンビステトラ
ヒドロインデンを原料に用いてエチレンビステトラヒド
ロインデニルジルコニウムジクロリドを得た。
C)重合 充分に乾燥し窒素で置換した内容積3lのSUS−302製オ
ートクレーブ中のn−ヘプタン1000ml中にトリエチルア
ルミニウム0.17g、上記有機遷移金属化合物360mg、上記
担体型遷移金属触媒成分100mgをこの順序で混合したト
ルエン溶液をプロピレン雰囲気下で装入した。オートク
レーブの内容物を加熱して、5分後に内部温度を40℃迄
昇温し、40℃で重合圧力を5kg/cm2ゲージに保つように
プロピレンを装入しながら重合を2時間続けた。オート
クレーブを冷却したのち、未反応のプロピレンをパージ
して内容物をとりだし、ろ過して白色粉末状ポリプロピ
レン82.7gを得た。
この粉末状ポリプロピレンの沸騰n−ヘプタン抽出残
ポリマーの割合(以下パウダーIIと略記する)は95.5
%、極限粘度数(以下ηと略記、135℃テトラリン溶液
にて測定)は4.05dl/gであった。
実施例2 実施例1においてイソプロピル(シクロペンタジエニ
ル−1−フルオレニル)ジルコニウムジクロの代わりに
エチレンビステトラヒドロインデニルジルコニウムジク
ロリド350mgを用いた他は実施例1と同様にしてプロピ
レンの重合を行ったところ白色粉末状ポリプロピレン10
4.6gを得た。この粉末状ポリプロピレンのパウダーIIは
96.7%、ηは4.35dl/gであった。
実施例3 A)担体型遷移金属触媒成分の製造 直径12mmの鋼球300個の入った内容積1の粉砕用ポ
ットを2個装備した振動ミルを用意する。このポット中
に窒素雰囲気化で塩化マグネシウム20g、オルソ酢酸エ
チル1ml、オルソ珪酸エチル1ml、1,2−ジクロロエタン3
mlを加え、20時間粉砕した。300mlの丸底フラスコに窒
素雰囲気化で上記粉砕処理物10g、四塩化チタン100mlを
加えて85℃で2時間撹拌したのちデカンテーションによ
って上澄み液を除去した。さらに四塩化チタン100mlを
加え同様の操作を繰り返した。次ぎにn−ヘプタン200m
lを加え室温で15分間撹拌したあとデカンテーションに
よって上澄み液を除去する操作を7回繰り返し次いで、
n−ヘプタン200mlを追加して担体型遷移金属触媒成分
スラリーとした。このスラリーを1部サンプリングして
チタン含有量を測定したところた担体型遷移金属触媒成
分1g当たり2.03wt%含有していた。
B)重合 トリエチルアルミニウム0.17g、有機遷移金属化合物
としてエチレンビステトラヒドロインデニルジルコニウ
ムジクロリド350mg、上記担体型遷移金属触媒成分100m
g、をプロピレン雰囲気下で装入し実施例1と同様にし
てプロピレンの重合を行った。オートクレーブを冷却し
たのち、未反応のプロピレンをパージして内容物をとり
だし、ろ過して白色粉末状ポリプロピレン95.8gを得
た。
この粉末状ポリプロピレンのパウダーIIは94.2%、η
は3.76dl/gであった。
〔発明の効果〕
本発明の方法を実施することにより、高活性で高立体
規則性のポリマーが、得ることが可能であり工業的価値
が高い。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の理解を助けるためのフロー図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08F 4/60 - 4/70

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マグネシウム化合物に担持されたチタン化
    合物よりなる固体触媒成分と立体規則性向上剤及び有機
    アルミニウムからなる触媒を用いてα−オレフィンを重
    合する方法において、立体規則性向上剤として、 一般式: (式中A、Bは互いに同じかあるいは異なる芳香族炭化
    水素、RはA、Bを連結する炭素数1〜20の炭化水素残
    基、あるいは珪素、ゲルマニウム、錫を含む化合物、X
    はハロゲン原子あるいは炭素数1〜20の炭化水素残基。
    Mはジルコニウム、チタン及びハフニウムから選ばれる
    金属原子。)で表される有機遷移金属化合物を用いるこ
    とを特徴とするα−オレフィンの重合方法。
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