JP3006139B2 - ポリオレフィンの製造方法 - Google Patents

ポリオレフィンの製造方法

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JP3006139B2 JP3097925A JP9792591A JP3006139B2 JP 3006139 B2 JP3006139 B2 JP 3006139B2 JP 3097925 A JP3097925 A JP 3097925A JP 9792591 A JP9792591 A JP 9792591A JP 3006139 B2 JP3006139 B2 JP 3006139B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な触媒系の存在下
に少なくとも1種のオレフィンを重合させるポリオレフ
ィン製造方法に関する。さらに詳しくは、従来公知の方
法に比し、優れた品質のポリオレフィンを高い生産性と
高活性で生産できるポリオレフィン製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】オレフィンの低圧重合に、遷移金属化合
物と有機金属化合物からなる触媒系を用いることはすで
に知られている。また、高活性型触媒として、無機また
は有機マグネシウム化合物と遷移金属化合物との反応物
を1成分として含有する触媒系も知られている。
【0003】例えば、特公昭52−15110号におい
ては、マグネシウム金属と水酸化有機化合物またはマグ
ネシウムなどの酸素含有有機化合物、遷移金属の酸素含
有有機化合物、およびアルミニウムハロゲン化物を反応
させて得られる触媒成分(A)と有機金属化合物の触媒
成分(B)とからなる活性の高い触媒系が開示されてい
る。
【0004】しかしながら、これらの触媒系の存在下で
得られる重合体粒子は、平均粒径が小さかったり、粒度
分布が広かったりして、重合体粒子中に含まれる微細粒
子の割合が多く、粉体特性の点ではいまだ不十分なもの
であった。
【0005】すなわち、上述のような欠点を有している
と、ポリオレフィンを製造する際に、粉体移送、造粒な
どの工程で種々のトラブルを引き起こし、時には長期に
わたる連続生産が不可能になったりする。また、スラリ
ー重合では重合体スラリ−からの粒子分離、粉体乾燥が
容易ではなく、気相重合では粉体により製造工程が閉塞
したりする。さらに、多段重合法によって重合体を得る
場合、重合体粒子の粒度分布が広いと、乾燥以降の添加
剤配合段階や輸送段階において粉体の分級が起き易く、
粒径毎に物性が異なるため品質上に及ぼす悪影響も無視
できないときがある。
【0006】そこで、本発明者らは、特公昭52−15
110号などに開示された触媒成分(A)の原料にケイ
素化合物を加えて使用することにより、重合体の粒径を
大きくできることを見い出し、特公昭62−58367
号として特許出願したが、粒度分布の改善までには至ら
なかった。
【0007】さらに、特公昭52−15110号などに
開示した触媒成分(A)の原料を、有機アルミニウム化
合物で部分的に還元を行い、次いでケイ素化合物を反応
させ、さらにハロゲン化アルミニウム化合物で反応させ
ることにより、粒度分布の改善を果たすことを見い出
し、特許出願した。(特開昭60−262802号)し
かしながら、この方法では粒径が充分に大きくなく、特
に分子量分布を広くしたときにその傾向が著しく、ま
た、触媒粒子が輸送段階や重合段階において崩壊し易い
ものであった。
【0008】このような重合体の粉体形状の解決策は、
以前から幾つか提案されており、予備重合として知られ
ている方法もその一つである。例えば、特開昭59−2
15301号によれば、マグネシウム、チタン、及びハ
ロゲンを必須成分とする触媒成分と、有機アルミニウム
化合物触媒成分の存在下、ブテン−1または4−メチル
−1−ペンテンで前重合処理するか、更に続けてエチレ
ン、プロピレンまたは3−メチル−1−ペンテンのいず
れかで追加前重合処理する方法が開示されている。しか
しながら、本発明者らの検討によれば、この方法では、
有機アルミニウム化合物触媒成分の存在下で前重合する
ことから、触媒の活性を制御することが難しく、充分に
目的を達成することはできない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
特公昭62−58367号における高い触媒活性という
特長を損なうことなく、しかも嵩密度が高く、粒度分布
が狭く、粒径が大きいという重合体粒子の粉体特性を大
幅に改善することである。
【0010】
【発明を解決するための手段】すなわち、本発明者らが
さらに鋭意検討を行った結果、先の特公昭62−583
67号などに開示した触媒成分(A)の製造に当たり、
成分(iv)を少なくとも2種用い、かつ2段階に反応
させ、次いで少なくとも1種類以上のエチレンおよび/
またはα−オレフインで処理して得られる固体触媒成分
と有機金属化合物を組み合わせることにより、嵩密度、
粒度分布、粒径の粉体特性に優れた重合体が得られるこ
とを見い出し、本発明を完成させるに至った。すなわ
ち、本発明は、触媒成分(A)として (i)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から選んだ少なくとも
1員と (ii)一般式〔TiO a (OR 1 b m (一般式におい
てR 1 は炭化水素基を表わし、aとbとは、a≧0でb
>0で4価のチタンの原子価と相容れるような数を表わ
し、mは整数を表わす。)で表される少なくとも1種の
チタンの酸素含有有機化合物と、 (iii)少なくとも1種のケイ素化合物とを含有する
均一溶液に、 (iv)少なくとも2種のハロゲン化有機アルミニウム
化合物を反応させて得られる固体複合体に、エチレンお
よび/またはエチレン以外のα−オレフィンを接触・吸
収させて調製したものと、触媒成分(B)として少なく
とも1種の有機アルミニウム化合物とからなる触媒系の
存在下で、少なくとも1種のオレフィンを重合させるこ
とを特徴とするポリオレフィンの製造方法である。
【0011】
【作用】本発明において固体触媒成分(A)の調製に用
い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−プロパノール,i−プロパノー
ル,n−ブタノール,i−ブタノール,n−ヘキサノー
ル,2−エチルヘキサノール,n−オクタノール,i−
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,シクロヘキサノール,エチレングリコールな
どがあげられる。
【0012】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ー12
個の炭素原子、好ましくは1ー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および芳香族基から選
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
ルシラノールなどがあげられる。
【0013】さらに、フェノール類としてはフェノー
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。
【0014】これらの水酸化有機化合物は、単独または
2種類以上の混合物として使用される。単独で使用する
ことはもちろん良いが、2種類以上の混合物として使用
すると、重合体の粉体特性などに特異な効果を醸し出す
ことがある。
【0015】加うるに、金属マグネシウムを使用して本
発明で述べる固体複合体を得る場合、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種類以上添加す
ることが好ましい。
【0016】次に、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,デカノレート,メトキシエチ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,オ
キシメート類、例えば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、例えばN
−エトロソ−N−フェニル−ヒドロキシルアミン誘導
体,エノレート類、例えばアセチルアセトネート,マグ
ネシウムシラノレート類、例えばトリフェニルシラノレ
ート,マグネシウムと他の金属との錯アルコキシド類、
例えばMg〔Al(OCがあげられる。
これらの酸素含有有機マグネシウム化合物は、単独また
は2種類以上の混合物として使用される。
【0017】前記(ii)の反応剤であるチタンの酸素
含有有機化合物としては、一般式〔TiOa(O
1bm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R1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,アリール基およびアルキルア
リール基などの炭化水素基を表わし、aとbとは、a≧
0でb>0で4価のチタンの原子価と相容れるような数
を表わし、mは整数を表わす。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。
【0018】具体的な例としては、チタンテトラエトキ
シド,チタンテトラ−n−プロポキシド,チタンテトラ
−i−プロポキシド,チタンテトラ−n−ブトキシド,
ヘキサ−i−プロポキシジチタネートなどがあげられ
る。いくつかの異なる炭化水素基を有する酸素含有有機
化合物の使用も、本発明の範囲に入る。これらのチタン
の酸素含有有機化合物は単独または2種類以上の混合物
として使用する。
【0019】前記(iii)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。
【0020】ポリシロキサンとしては、一般式
【0021】
【化1】 (式中、RおよびR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、
およびRは同種、異種のいずれでもよく、p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RおよびR
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。
【0022】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。
【0023】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。
【0024】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1〜100
00センチトークス、好ましくは、1〜1000センチ
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。
【0025】シラン類としては、一般式HSi
(式中R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R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原子を示
し、q、sおよびtは0以上の整数、rは自然数であっ
てq+s+t=2r+2または2rである)で表わされ
るケイ素化合物があげられる。
【0026】具体的には、例えばトリメチルフェニルシ
ラン、ジメチルジフェニルシラン、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、メチルトリメトキシシラン、
テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、ジフェ
ニルジエトキシシラン、テトラメチルジエトキシジシラ
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。
【0027】好ましくは、ジメチルポリシロキサン、メ
チルヒドロポリシロキサンなどの鎖状ポリシロキサン
や、メチルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラ
ン、テトラエトキシシランなどのアルコキシシランなど
である。
【0028】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。
【0029】前記(iv)の反応剤であるハロゲン化有
機アルミニウム化合物としては、一般式R AlX
3−zで示されるものが使用される。ただし、該一般式
においてRは1〜20個、好ましくは1〜8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、zは0<z<3の数、好ましくは0<z≦2の
数を表わす。またR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。
【0030】ハロゲン化有機アルミニウム化合物の具体
例としては、例えば、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、ジエチルアルミ
ニウムブロマイド、ジ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、i−ブチルアル
ミニウムジクロライド、メ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セスキクロライド、i−ブ
チルアルミニウムセスキクロリド、トリエチルアルミニ
ウムと三塩化アルミニウムの混合物などがあげられる。
【0031】上記ハロゲン化有機アルミニウム化合物
は、単独または2種類以上の混合物として使用すること
ができる。粉体性状を良くするためには2種類以上の混
合物を用いた方が好ましい。
【0032】本発明の固体触媒を製造する場合の反応剤
(i)、(ii)、(iii)の反応順序は、化学反応
を生じる限り任意の順序で有り得る。たとえば、マグネ
シウム化合物とチタン化合物の混合物にケイ素化合物を
加える方法、マグネシウム化合物、チタン化合物、ケイ
素化合物を同時に混合する方法、マグネシウム化合物と
ケイ素化合物に、チタン化合物を加える方法等が考えら
れる。このような方法によりケイ素化合物を含有する均
一なMg−Ti溶液を得ることができる。
【0033】次いで、このMg−Ti溶液に反応剤(i
v)を加えることで本発明の固体複合体を得ることがで
きる。
【0034】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
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べきである。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、脂環族もしくは芳
香族炭化水素類またはそれらのハロゲン誘導体あるいは
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。
【0035】本発明で用いる反応剤の使用量は特に制限
されないが、前記(i)のマグネシウム化合物中のMg
のグラム原子と前記(ii)のチタン化合物中のTiの
グラム原子との原子比は、1/20≦Mg/Ti≦10
0、好ましくは、1/5≦Mg/Ti≦10である。こ
の範囲をはずれてMg/Tiが大きすぎると、触媒調製
の際に均一なMg−Ti溶液を得ることが困難になった
り、重合の際に触媒の活性が低くなる。逆に小さすぎて
も触媒の活性が低くなるため、製品が着色するなどの問
題を生ずる。
【0036】前記(iii)のケイ素化合物中のSiの
グラム原子と前記(i)のマグネシウム化合物中のMg
のグラム原子との原子比は、1/20≦Mg/Si≦1
00、好ましくは1/10≦Mg/Si≦10の範囲に
なるように使用量を選ぶことが好ましい。この範囲をは
ずれてMg/Siが大きすぎると粉体特性の改良が不十
分である。逆に小さすぎると触媒の活性が低いという結
果となる。
【0037】本発明においては、前記(iv)のハロゲン化
有機アルミニウムの種類及び使用量を適切に選択しなけ
ればならない。すなわち、均一なMg−Ti溶液から固
体複合体を析出させるにあたり、特に反応初期に生成す
る結晶核の制御が本発明の固体複合体を調製するうえで
最も重要である。具体的には、Mg−Ti溶液と反応剤
(iv)との反応を2段階に分け、前段では結晶核の析
出反応を、後段では前段で析出した微小結晶核の成長反
応を行うことが好ましい。このためには前段と後段で用
いる反応剤(iv)の種類及び使用量をそれぞれの段階
に適したものとすることが必要である。より具体的に
は、 R AlX3−zの種類 Mgに対する使用量(モル比) 前段の反応 1≦Z≦2 0.1〜 2.5 後段の反応 0<Z<2 0.5〜20 とすることが特に好ましい。
【0038】各段階の反応条件は特に限定的ではない
が、−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。
【0039】かくして得た固体複合体は、残存する未反
応物および副生成物を除去することなく、または濾過や
傾斜法により除去してから、あるいはさらに有機ハロゲ
ン化アルミニウムを加えてから、不活性有機溶媒中に懸
濁した後にα−オレフインと接触させる。
【0040】固体複合体に接触吸収させるエチレン以外
のα−オレフインとしては、プロピレン,1−ブテン,
1−ペンテン,3−メチル−1−ペンテン,2−メチル
−1−ペンテン,4−メチル−1−ペンテン,1−オク
テンなどがあげられる。固体複合体との接触は、エチレ
ンとこれらのα−オレフインを1種類以上吸収させる
か、これらのα−オレフインをそれぞれ単独、または2
種類以上用いても良い。好ましくは、エチレンとエチレ
ン以外の1種類以上のα−オレフインを吸収させる。
接触により吸収させるα−オレフィンの総量は、好まし
くは固体複合体1重量部当り0.001〜20重量部以
下であり、特に好ましくは0.01〜10重量部の範囲
である。α−オレフィンの吸収量が少なすぎると触媒の
粒径が十分でない。2種類以上のα−オレフィンを用い
る場合は、炭素数mのα−オレフィンの吸収量をCm、
炭素数nのα−オレフィンの吸収量をCnとすると、C
m≦Cn(ただし、n≦m)とすることが好ましい。こ
の関係を満たさないと、重合体の粉体特性が悪化するこ
とがある。この接触処理は気相中または無溶媒で、ある
いは不活性有機溶媒の存在下で行うことができる。不活
性有機溶媒の存在下で行う場合、該有機溶媒は、固体複
合体の製造に用いたものと同様なものが用いられる。
接触条件は特に限定されないが、酸素、水分などが実質
的にない状態で行う必要がある。一般的に、この接触処
理は−50〜150℃、好ましくは0〜100℃の温度
範囲で、常圧下または加圧下にて実施することができ、
気相中で処理する場合には流動状況下で、液相中で処理
する場合には撹はん下で、十分接触させることが好まし
い。
【0041】固体複合体の使用量は特に限定されない
が、好ましくは溶媒1l当りあるいは反応器1l当り
0.1〜500gなる量で使用される。また、水素の共
存下で行うこともできる。
【0042】接触処理後は、さらに不活性有機溶媒で洗
浄を行っても、あるいは洗浄を省略してもよい。
【0043】かくして得た触媒成分(A)は、そのまま
懸濁状態で重合に供することができるが、場合によって
は、溶媒から分離してもよく、さらには常圧あるいは減
圧下で加熱して溶媒を除去し乾燥した状態で使用するこ
ともできる。
【0044】本発明において、触媒成分(B)として有
機アルミニウム化合物があげられる。
【0045】上記の有機基としては、アルキル基を代表
としてあげることができる。このアルキル基としては直
鎖または分岐鎖の炭素数1〜20のアルキル基が用いら
れる。具体的には、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−ブチルアルミニウ
ム,トリ−n−ブチルアルミニウム,トリ−n−デシル
アルミニウムなどがあげられる。なかんずく、直鎖また
は分岐鎖の炭素数1〜10のアルキル基を有するトリア
ルキルアルミニウムの使用が好ましい。
【0046】成分(B)としては、このほか炭素数1〜
20のアルキル基を有するアルキルアルミニウム水素化
物を使用することができる。このような化合物として
は、具体的には、ジイソブチルアルミニウム水素化物
どをあげることができる。また炭素数1〜20のアルキ
ル基を有するアルキルアルミニウムハライド、例えばエ
チルアルミニウムセスキクロライド,ジエチルアルミニ
ウムクロライド,ジイソブチルアルミニウムクロライド
あるいはアルキルアルミニウムアルコキシド、例えばジ
エチルアルミニウムエトキシドなども使用できる。
【0047】なお、炭素数1〜20のアルキル基を有す
るトリアルキルアルミニウムあるいはジアルキルアルミ
ニウム水素化物と炭素数4〜20のジオレフィンとの反
応により得られる有機アルミニウム化合物、例えばイソ
プレニルアルミニウムのような化合物を使用することも
できる。
【0048】本発明によるオレフィンの重合は、いわゆ
るチーグラー法の一般的な反応条件で行うことができ
る。すなわち、連続式またはバッチ式で20〜110℃
の温度で重合を行う。重合圧としては特に限定はない
が、加圧下特に1.5〜50kg/cmGの使用が適
している。重合を不活性溶媒の存在下に行う場合には、
不活性溶媒としては、通常使用されているいかなるもの
も使用しうる。特に4〜20個の炭素原子を有するアル
カンまたはシクロアルカン、例えばイソブタン,ペンタ
ン,ヘキサン,シクロヘキサンなどが適している。重合
を気相中で行う場合は、重合体の融点以下の温度で行
う。重合工程において使用する反応器としては、流動床
型撹拌器、撹拌槽型撹拌器など当該技術分野で通常用い
られるものであれば適宜使用することができる。流動床
型撹拌器を用いる場合は、ガス状のオレフィンおよび又
は不活性ガスを該系に吹き込むことにより、該反応系を
流動状態に保ちながら行われる。撹拌槽型撹拌器を用い
る場合撹拌機としては、イカリ型撹拌機、スクリュー型
撹拌機、リボン型撹拌機など種々の型の撹拌機を用いる
ことができる。
【0049】本発明の実施にあたり、触媒成分(A)の
使用量は、溶媒1l当たり、または反応器1l当たり、
チタン原子0.001〜2.5ミリモルに相当する量で
使用することが好ましく、条件により一層高い濃度で使
用することもできる。
【0050】成分(B)の有機金属化合物は溶媒1l当
たり、または反応器1l当たり、0.02〜50ミリモ
ル、好ましくは0.2〜5ミリモルの濃度で使用する。
【0051】本発明のポリオレフィンの製造方法におい
て重合させるオレフィンとしては、一般式R−CH=C
のα−オレフィン(式中、Rは水素または1〜10
個、特に1〜8個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖
の置換・非置換アルキル基を表わす)をあげることがで
きる。具体的には、エチレン,プロピレン,1−ブテ
ン,1−ペンテン,4−メチル−1−ペンテン,1−オ
クテンなどがあげられる。また、上記α−オレフィンの
2種以上の混合物あるいはα−オレフィンとブタジエ
ン,イソプレンなどのジエン類との混合物を使用して共
重合を行うこともできる。特にエチレン,エチレンとエ
チレン以外の上記のα−オレフィンとの混合物、または
エチレンとジエン類との混合物を使用することが好まし
い。
【0052】本発明において生成重合体の分子量は公知
の手段、すなわち適当量の水素を反応系内に存在させる
などの方法により調節することができる。
【0053】
【発明の効果】本発明の効果は、第1に重合体の粉体特
性が顕著な点にある。すなわち、本発明によれば、粒度
分布も極めて狭く、かつ微細粒子含量が少なく、さらに
大きな平均粒径を有する嵩密度の高い重合体を得ること
ができる。すなわち、重合工程においては、重合装置内
での付着物の生成が阻止され、重合体の分離,乾燥工程
においては、重合体スラリーの分離・濾過が容易とな
り、重合体の微細粒子の系外への飛散が防止される。加
えて流動性の向上により乾燥効率が向上する。また、移
送工程においては、サイロ内でブリッジなどの発生がな
く、移送上の、トラブルが解消され、さらに、造粒もき
わめて円滑に行われる。また、重合体の粒度分布が狭い
と、特に多段重合法によって、より分子量分布の広い重
合体を得る場合に粒子の分級が起きにくく、均質な粒子
がえられるので、成形物中にブツやムラ等が生じない。
【0054】本発明の第2の効果は、触媒活性が高いこ
と、すなわち、触媒成分(A)の単位重量当たりに得ら
れる重合体の重量が著しく多いことである。したがって
重合体から特別の手段を講じて触媒残査を除去する必要
がなく、かつ重合体の成型時の劣化や着色などの問題を
避けることができる。
【0055】
【実施例】以下に本発明を実施例により示すが、本発明
は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。なお、実施例および比較例において、HLMI/M
Iは高負荷メルトインデックス(HLMI,ASTMD
−1238条件Fによる)とメルトインデックス(M
I,ASTMD−1238条件Eによる)との比であ
り、分子量分布の尺度である。HLMI/MI値が小さ
いと分子量分布が狭いと考えられる。
【0056】活性は、触媒成分(A)1g当たりの重合
体生成量(g)を表わす。重合体粒子の粒径分布の広狭
は重合体粒子を篩によって分級した結果を確率対数紙に
プロットし、近似した直線より公知の方法で幾何標準偏
差を求め、その常用対数(以下、σという)で表わし
た。また、平均粒径は前記の近似直線の重量積算値50
%に対応する粒径を読み取った値である。
【0057】実施例1 (イ)〔固体複合体の調製〕撹拌装置を備えた1lのガ
ラスフラスコに、金属マグネシウム粉末7.0g(0.
288モル)およびチタンテトラブトキシド49.0g
(0.144モル)を入れ、ヨウ素0.35gを溶解し
たn−ブタノール44.8g(0.60モル)を90℃
で2時間かけて加え、さらに発生する水素ガスを排除し
ながら窒素シール下で140℃で2時間撹拌した。これ
を110℃とした後に、テトラエトキシシラン18g
(0.086モル)とテトラメトキシシラン13.2g
(0.086モル)を加え、さらに140℃で2時間撹
拌した。次いで、ヘキサン490mlを加えて、Mg−
Ti溶液を得た。
【0058】このMg−Ti溶液96.8g(Mgとし
て0.058モル相当)を別途用意した500mlガラ
スフラスコに入れ、45℃でジエチルアルミニウムクロ
ライド0.07モルとi−ブチルアルミニウムジクロラ
イド0.023モルを含むヘキサン溶液69mlを加
え、さらに1時間撹拌した。次いで、i−ブチルアルミ
ニウムジクロライド0.17モルを含むヘキサン溶液6
3mlを加え、70℃で1時間撹拌を行った。 (ロ)〔触媒成分(A)の調製〕内容積2lのステンレ
ススチ−ル製電磁撹はん式オ−トクレ−ブ内を十分窒素
で置換し、前記で得られた固体複合体5.01gを40
0mlのヘキサンに懸濁した。続いて、オ−トクレ−ブ
の内温を30℃、圧力を1〜2kg/cmGに保ちな
がらプロピレンを供給し、プロピレン15.0gを反応
させて、固体複合体をプロピレンにて予備処理した。こ
の操作により、固体複合体1g当り0.25gのプロピ
レンを吸収させたことになる。(以後、これら固体複合
体当りのオレフィンのを吸収量(g/g)を吸収比と呼
ぶ)かくして、ヘキサンに懸濁した触媒成分(A)を得
た。
【0059】〔エチレンの重合〕内容積2lのステンレ
ススチ−ル製電磁撹はん式オ−トクレ−ブ内を十分窒素
で置換し、ヘキサン1.2lを仕込、内温を80℃に調
節した。その後、触媒成分(B)としてトリ−i−ブチ
ルアルミニウム0.23g(1.2ミリモル)および前
記で得た触媒成分(A)7.4mgを含有するスラリー
を順次添加した。オートクレーブ内圧を1kg/cm
Gに調節した後、水素を4kg/cm加え、次いでオ
ートクレーブ内圧が11.0kg/cmGになるよう
に、連続的にエチレンを加えながら1.5時間重合を行
った。重合終了後冷却し、未反応ガスを追い出してポリ
エチレンを取り出し、濾過により溶媒から分離して乾燥
した。 その結果、メルトインデックスは0.8g/1
0分,HLMI/MIは31,嵩密度は0.48g/c
のポリエチレン255gが得られた。固体複合体1
g当りの生成量(以下、活性という)は34500g/
gに相当する。また平均粒径は460μであり、粒径が
105μ以下の微細粒子の割合(以下、微細粒子含量と
いう)は0.7重量%、σは0.10であった。
【0060】実施例2 (イ)〔固体複合体の調製〕実施例1で調製したMg−
Ti溶液93.7g(Mgとして0.057モル相当)
を別途用意した500mlガラスフラスコに入れ、45
℃でジエチルアルミニウムクロライド0.07モルとi
−ブチルアルミニウムジクロライド0.023モルを含
むヘキサン溶液67mlを加え、さらに1時間撹拌し
た。次いで、i−ブチルアルミニウムジクロライド0.
17モルを含むヘキサン溶液61mlを加え、70℃で
1時間撹拌を行った。生成物にヘキサンを加え、傾斜法
で7回洗浄を行った。かくして、ヘキサンに懸濁した固
体複合体のスラリーを得た。その一部を採取し、上澄液
を除去して窒素雰囲気下で乾燥し、元素分析したとこ
ろ、Tiは12.6重量%であった。 (ロ)〔触媒成分(A)の調製〕実施例1と同様の方法
により、前記で得られた固体複合体5.10gをプロピ
レン15.3gと反応させて、固体複合体をプロピレン
にて予備処理した。この操作により、吸収比が0.15
g/gとなった。かくして、ヘキサンに懸濁した触媒成
分(A)を得た。
【0061】〔エチレンの重合〕実施例1と同様の方法
によりエチレンの重合を実施した。すなわち、触媒成分
(B)としてトリ−i−ブチルアルミニウム0.23g
(1.2ミリモル)および前記で得た触媒成分(A)
8.2mgを用いて80℃で重合を行った。
【0062】その結果、メルトインデックスは0.8g
/10分,HLMI/MIは31,嵩密度は0.47g
/cmのポリエチレン267gが得られた。固体複合
体1g当りの活性は32600g/gに相当する。また
平均粒径は470μであり、微細粒子含量は0.7重量
%、σは0.12であった。
【0063】実施例3 〔触媒成分(A)の調製〕実施例2で調製した固体複合
体を有機ハロゲン化アルミニウムの存在下にプロピレン
処理を行った。すなわち、内容積2lのステンレススチ
−ル製電磁撹はん式オ−トクレ−ブ内を十分窒素で置換
し、実施例2で得られた固体複合体1.02gを1.2
lのヘキサンに懸濁し、ジエチルアルミニウムクロライ
ド0.97gとジフェニルジメトキシシラン0.12g
を添加した。続いて、オ−トクレ−ブの内温を30℃、
圧力を1〜2kg/cmGに保ちながらプロピレンを
供給し、プロピレン15.2gを反応させて、固体複合
体をプロピレンにて予備処理した。この操作により、吸
収比が2.5g/gとなった。かくして、ヘキサンに懸
濁した触媒成分(A)を得た。
【0064】〔エチレンの重合〕実施例1と同様の方法
によりエチレンの重合を実施した。すなわち、触媒成分
(B)としてトリ−i−ブチルアルミニウム0.23g
(1.2ミリモル)および前記で得た触媒成分(A)
7.6mgを用いて80℃で重合を行った。
【0065】その結果、メルトインデックスは1.1g
/10分,HLMI/MIは30,嵩密度は0.47g
/cm3のポリエチレン280gが得られた。活性は3
6800g/gに相当し、また平均粒径は440μであ
り、微細粒子含量は1.0重量%、σは0.11であっ
た。
【0066】実施例4〜11、比較例1,2 触媒成分(A)の製造に際し、反応剤(iii)(i
v)の種類・量とエチレンおよび/またはα−オレフィ
ンの種類・量を表1に示したようにした以外は、実施例
1と同様に触媒成分(A)の調製を行った。また、エチ
レンの重合は実施例1と同条件で行った。その結果を表
2に示す。
【0067】これらの結果から、本発明によるポリエチ
レンの粒子性状が嵩密度、平均粒径、σにおいて優れて
いることがわかる。
【0068】実施例12 実施例1で調製した触媒成分(A)を用いて気相法によ
りエチレンの重合を行った。すなわち、内容積2lのス
テンレススチール製電磁撹拌式オートクレーブ内を十分
窒素で置換し、200℃で30時間乾燥した食塩200
gを触媒の分散媒として入れ内温を80℃に調節した。
その後、成分(B)としてトリイソブチルアルミニウム
17mg(0.64mmol)および実施例1で得られ
た触媒成分(A)6.9mg(固体複合体を5.5mg
含む)を順次添加した。重合器内を窒素によって1kg
/cmGに調製した後、水素を14kg/cm加え
オートクレーブ内圧が21.0kg/cmGになるよ
うに、連続的にエチレンを加えながら1.5時間重合を
行った。重合終了後冷却し、未反応ガスを追い出して生
成ポリマーと食塩の混合物を取出した。この混合物を純
水で洗浄し食塩を溶解した後に乾燥し、ポリマーを得
た。
【0069】その結果、メルトインデックスは0.4g
/10分,HLMI/MIは27,嵩密度は0.48g
/cmのポリエチレン128gが得られた。活性は2
3300g/gに相当し、また平均粒径は410μであ
り、微細粒子含量は0.4重量%、σは0.12であっ
た。
【0070】実施例13 実施例1で調製した触媒成分(A)を用いて気相法によ
りエチレンと1−ブテンの共重合を気相法で行った。す
なわち、内容積2lのステンレススチール製電磁撹拌式
オートクレーブ内を十分窒素で置換し、200℃で30
時間乾燥した食塩200gを触媒の分散媒として入れ内
温を80℃に調節した。その後、成分(B)としてトリ
イソブチルアルミニウム17mg(0.64mmol)
および実施例1で得られた触媒成分(A)5.8mg
(固体複合体を4.6mg含む)を順次添加した。重合
器内を窒素によって1kg/cmGに調製した後、水
素を2.0kg/cm加え、次いで気相中のブテン−
1/エチレン(モル比)を0.35になるように調整し
つつ、オートクレーブ内圧が19.0kg/cmGに
なるように、連続的にエチレンと1−ブテンを加えなが
ら1.5時間重合を行った。重合終了後冷却し、未反応
ガスを追い出して生成ポリマーと食塩の混合物を取出し
た。この混合物を純水で洗浄し食塩を溶解した後に乾燥
し、ポリマーを得た。
【0071】その結果、メルトインデックスは0.2g
/10分,HLMI/MIは30,嵩密度は0.40g
/cmのポリエチレン131gが得られた。活性は2
8500g/gに相当し、また平均粒径は660μであ
り、微細粒子含量は0.1重量%、σは0.12であっ
た。また、密度は0.922g/cmであった。
【0072】実施例14 実施例10で得られた触媒成分(A)を用いて実施例1
2と同様の方法でエチレンの気相重合を行った。すなわ
ち、内容積2lのステンレススチール製電磁撹拌式オー
トクレーブ内を十分窒素で置換し、200℃で30時間
乾燥した食塩200gを触媒の分散媒として入れ内温を
80℃に調節した。その後、成分(B)としてトリイソ
ブチルアルミニウム17mg(0.64mmol)およ
び実施例10で得られた触媒成分(A)7.4mg(固
体複合体を5.9mg含む)を順次添加した。重合器内
を窒素によって1kg/cmGに調製した後、水素を
14kg/cm加えオートクレーブ内圧が21.0k
g/cmGになるように、連続的にエチレンを加えな
がら1.5時間重合を行った。生成ポリマーと食塩の混
合物を純水で洗浄し食塩を溶解した後に乾燥し、ポリマ
ーを得た。
【0073】その結果、メルトインデックスは0.5g
/10分,HLMI/MIは27,嵩密度は0.47g
/cmのポリエチレン118gが得られた。活性は2
0000g/gに相当し、また平均粒径は410μであ
り、微細粒子含量は0.6重量%、σは0.15であっ
た。
【0074】実施例15 実施例10で得られた触媒成分(A)を用いてエチレン
と1−ブテンの共重合を気相法で行った。すなわち、内
容積2lのステンレススチール製電磁撹拌式オートクレ
ーブ内を十分窒素で置換し、200℃で30時間乾燥し
た食塩200gを触媒の分散媒として入れ内温を80℃
に調節した。その後、成分(B)としてトリイソブチル
アルミニウム17mg(0.64mmol)および実施
例10で得られた触媒成分(A)6.9mg(固体複合
体を5.5mg含む)を順次添加した。重合器内を窒素
によって1kg/cmGに調製した後、水素を2.0
kg/cm加え、次いで気相中のブテン−1/エチレ
ン(モル比)を0.20になるように調整しつつ、オー
トクレーブ内圧が19.0kg/cmGになるよう
に、連続的にエチレンと1−ブテンを加えながら1.5
時間重合を行った。生成ポリマーと食塩の混合物を取出
し、この混合物を純水で洗浄し食塩を溶解した後に乾燥
し、ポリマーを得た。
【0075】その結果、メルトインデックスは0.4g
/10分,HLMI/MIは28,嵩密度は0.44g
/cmのポリエチレン124gが得られた。活性は2
2500g/gに相当し、また平均粒径は550μであ
り、微細粒子含量は0.3重量%、σは0.14であっ
た。また、密度は0.936g/cmであった。
【0076】実施例16 実施例15と同様の方法でエチレンと1−ブテンのモル
比を変更して重合を実施した。すなわち、内容積2lの
オートクレーブ内に食塩200gを入れ内温を80℃に
調節した。その後、成分(B)としてトリイソブチルア
ルミニウム17mg(0.64mmol)および実施例
10で得られた触媒成分(A)をプロピレンで予備処理
した触媒6.4mg(固体複合体を5.1mg含む)を
順次添加した。重合器内を窒素によって1kg/cm
Gに調製した後、水素を2.0kg/cm加え、次い
で気相中のブテン−1/エチレン(モル比)を0.35
になるように調整しつつ、オートクレーブ内圧が19.
0kg/cmGになるように、連続的にエチレンと1
−ブテンを加えながら1.5時間重合を行った。生成ポ
リマーと食塩の混合物を取出し、この混合物を純水で洗
浄し食塩を溶解した後に乾燥し、ポリマーを得た。
【0077】その結果、メルトインデックスは0.2g
/10分,HLMI/MIは30,嵩密度は0.7g/
cmのポリエチレン121gが得られた。活性は23
700g/gに相当し、また平均粒径は650μであ
り、微細粒子含量は0.1重量%、σは0.15であっ
た。また、密度は0.920g/cmであった。
【0078】実施例17 実施例1で調製した触媒成分(A)を用いて、エチレン
の多段重合を実施した。すなわち、実施例1同様に内容
積2lのステンレススチ−ル製電磁撹はん式オ−トクレ
−ブ内を十分窒素で置換し、ヘキサン1.2lを仕込
み、内温を85℃に調節した。その後、触媒成分(B)
としてトリ−i−ブチルアルミニウム0.23g(1.
2ミリモル)および実施例1で得た触媒成分4.6mg
を含有するスラリーを順次添加した。オートクレーブ内
圧を1kg/cmGに調節した後、水素16.0kg
/cmを加え、次いでオートクレーブ内圧が20.0
kg/cmGになるように、連続的にエチレンを加え
ながら1時間重合を行った。次に、この反応器の気相を
窒素で置換し、内温を75℃、内圧を1.0kg/cm
Gとし、水素1.0kg/cmを加え、さらに全圧
が5.0kg/cmGとなるように連続的にエチレン
を供給し45分間重合を行い、重合生成物をろ過乾燥し
た。
【0079】その結果、メルトインデックスは0.1g
/10分,HLMI/MIは145,嵩密度は0.43
g/cmのポリエチレン282gが得られた。活性は
61300g/gに相当する。また平均粒径は430μ
であり、微細粒子含量は1.5重量%、σは0.11で
あった。
【0080】比較例3 比較例1で得られた触媒成分7.5mg(固体複合体を
6.0mg含む)を用いて実施例12と同様の方法でエ
チレンの気相重合を行った。
【0081】その結果、メルトインデックスは0.3g
/10分,HLMI/MIは44,嵩密度は0.33g
/cmのポリエチレン85gが得られた。活性は14
200g/gに相当し、また平均粒径は400μであ
り、微細粒子含量は4.4重量%、σは0.46であっ
た。この結果からも、本発明の優位性が明かである。
【0082】比較例4 比較例1で得られた触媒成分6.6mg(固体複合体を
5.3mg含む)を用いて実施例12と同様の方法でエ
チレンの気相重合を行った。
【0083】その結果、メルトインデックスは0.1g
/10分,HLMI/MIは49,嵩密度は0.27g
/cmのポリエチレン98gが得られた。活性は18
500g/gに相当し、また平均粒径は640μであ
り、微細粒子含量は0.2重量%、σは0.46であっ
た。また、密度は0.925g/cmであった。
【0084】比較例5 比較例2で得られた触媒成分8.8mg(固体複合体を
7.0mg含む)を用いて実施例12と同様の方法でエ
チレンの気相重合を行った。
【0085】その結果、メルトインデックスは0.4g
/10分,HLMI/MIは30,嵩密度は0.37g
/cmのポリエチレン93gが得られた。活性は13
300g/gに相当し、また平均粒径は350μであ
り、微細粒子含量は2.1重量%、σは0.36であっ
た。
【0086】
【表1】
【0087】
【表2】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における触媒調製フローチャート図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−165608(JP,A) 特開 平3−195707(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 4/60 - 4/70

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】触媒成分(A)として (i)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から選んだ少なくとも
    1員と (ii)一般式〔TiO a (OR 1 b m (一般式におい
    てR 1 は炭化水素基を表わし、aとbとは、a≧0でb
    >0で4価のチタンの原子価と相容れるような数を表わ
    し、mは整数を表わす。)で表される少なくとも1種の
    チタンの酸素含有有機化合物と、 (iii)少なくとも1種のケイ素化合物とを含有する
    均一溶液に、 (iv)少なくとも2種のハロゲン化有機アルミニウム
    化合物を2段階に反応させて得られる固体複合体に、エ
    チレンおよび/またはエチレン以外のα−オレフィンを
    接触・吸収させて調製したものと、 触媒成分(B)として少なくとも1種の有機アルミニウ
    ム化合物とからなる触媒系の存在下で、少なくとも1種
    のオレフィンを重合させることを特徴とするポリオレフ
    ィンの製造方法。
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