JP4467181B2 - 重合触媒 - Google Patents

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Description

【0001】
本発明は、遷移金属化合物およびこれらを用いる重合触媒系に関するものである。
【0002】
1−オレフィン(たとえばエチレン)を重合させるための或る種の遷移金属化合物の使用は、従来技術にて充分確立されている。チーグラー・ナッタ触媒(たとえばチタンハロゲン化物をたとえばトリエチルアルミニウムのような有機金属化合物で活性化させることにより製造される触媒)はポリオレフィンを製造するための多くの産業プロセスにつき基本的である。過去20〜30年にわたり技術における進歩は、極めて低濃度の残留触媒を含有するオレフィンポリマーおよびコポリマーを産業的重合プロセスにて直接製造しうるような高活性を有するチーグラー・ナッタ触媒の開発をもたらした。生成ポリマーに残留する残留触媒の量は、大抵の産業用途につきその分離および除去を不必要にするような程度に少ない。この種のプロセスは、モノマーを気相にて或いは溶液にて或いは液体炭化水素希釈剤における懸濁物として重合させることにより操作することができる。モノマーの重合は気相(「気相法」)にて、たとえば重合条件下で目標とするポリオレフィン粉末および所望触媒の粒子からなる床を、気体モノマーからなる流動化用ガス流により流動化させて行うことができる。いわゆる「溶液法」において、(共)重合はモノマーを液体炭化水素希釈剤における触媒の溶液もしくは懸濁液に、生成ポリオレフィンが炭化水素希釈剤における溶液として生ずるような温度および圧力の条件下で導入することにより行われる。「スラリー法」においては温度、圧力および希釈剤の選択は、生成ポリマーが液体炭化水素希釈剤における懸濁物として生成するような条件である。これらプロセスは一般に比較的低圧力(たとえば10〜50バール)および低温度(たとえば50〜150℃)にて操作される。
【0003】
製品ポリエチレンは、各種の異なるタイプおよびグレードにて工業的に製造される。遷移金属系触媒によるエチレンの単独重合はいわゆる「高密度」級のポリエチレンの生成をもたらす。これらポリマーは比較的高い剛性を有すると共に、固有の剛性が必要とされる物品を作成するのに有用である。エチレンと高級1−オレフィン(たとえばブテン、ヘキセンもしくはオクテン)との共重合は、密度および他の重要な物理的性質にて異なる広範な種類のコポリマーを生成させるべく工業的に用いられる。エチレンを高級1−オレフィンと遷移金属系触媒を用いて共重合させることにより作成される特に重要なコポリマーは0.91〜0.93の範囲の密度を有するコポリマーである。一般に当業界にて「線状低密度ポリエチレン」と呼ばれるこれらコポリマーは、多くの点でエチレンの高圧遊離基触媒重合により製造されるいわゆる「低密度」ポリエチレンに類似する。この種のポリマーおよびコポリマーは、可撓性吹込フィルムの製造に広範に使用される。
【0004】
エチレンと高級1−オレフィンとのコポリマーの微小構造に関する重要な特徴は、重合したコモノマー単位が重合エチレン単位の「骨格」鎖に沿って分配される方式である。慣用のチーグラー・ナッタ触媒は、重合コモノマー単位が連鎖に沿って互いにクランプするようなコポリマーを生成する傾向を有する。この種のコポリマーから特に望ましいフィルム特性を得るには、各コポリマー分子におけるコモノマー単位が、好ましくはクランプせずに各線状ポリエチレン鎖の長さに沿って充分離間させる。近年、或る種のメタロセン触媒(たとえばアルモキサンで活性化されたビスシクロペンタジエニルジルコニウムジクロライド)の使用は極めて高い活性を有すると共にコモノマー単位の向上した分布を与えうる触媒を提供している。しかしながら、この種類のメタロセン触媒は多くの欠点、たとえば市販入手しうるモノマー、希釈剤およびプロセスガス流と共に使用する場合の不純物に対する高い感受性;高活性を得るための多量の高価なアルモキサンを使用する必要性;並びに触媒を適する支持体に付着させる困難性を有する。
【0005】
WO98/27124号は、エチレンを選択2,6−ピリジンカルボキシアルデヒドビス(イミン)および2,6−ジアシルピリジンビス(イミン)の或る種の鉄もしくはコバルト錯体と接触させることによりエチレンを重合させうることを開示している。これら錯体はエチレンのホモポリマーを作成するのに適すると開示されている。6〜2985g/ミリモル/h/バールの活性が示されている。
【0006】
本発明者等は、WO 98/27124号に開示されたような優秀な活性およひ生成物を与える錯体を利用した新規な触媒を開発した。従って第1面において本発明はオレフィンの重合用触媒を提供し、この触媒は式B:
【化4】
Figure 0004467181
[式中、MはFe[II]、Fe[III]、Co[I]、Co[II]、Co[III]、Mn[I]、Mn[II]、Mn[III]、Mn[IV]、Ru[II]、Ru[III]もしくはRu[IV]であり;Xは遷移金属Mに共有もしくはイオン結合した原子もしくは基を示し;Tは遷移金属Mの酸化状態であると共にbは原子もしくは基Xの原子価であり;R、R、R、R、R、RおよびRは独立して水素、ハロゲン、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビルもしくは置換ヘテロヒドロカルビルから選択され;R〜Rの2個もしくはそれ以上がヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビルもしくは置換ヘテロヒドロカルビルであれば、前記2個もしくはそれ以上は結合して1個もしくはそれ以上の環式置換基を形成することができる]
の化合物と;
(2)アルキルアルモキサンである活性化剤と;
(3)前記(2)他に、式AlR[式中、各Rは独立してC〜C12アルキルもしくはハロである]の化合物と
で構成される。
【0007】
本発明者等は触媒中への成分(3)の混入が活性における顕著な改善をもたらしうることを突き止めた。同一でも異なってもよい化合物(3)における3個の置換基Rは好ましくは水素、メチル、エチル、ブチルもしくはクロルである。好適化合物(3)はトリメチルアルミニウム(TMA)、トリエチルアルミニウム(TEA)、トリイソブチルアルミニウム(TIBA)、トリ−n−オクチルアルミニウム、エチルアルミニウムジクロライドおよびジエチルアルミニウムクロライドを包含する。最も好適なものはTMAおよびTIBAである。しかしながら好適化合物(3)は、触媒を用いる重合条件に依存しうる。たとえばTMAは気相における触媒活性およびスラリー相における未支持触媒の活性を向上させるのに特に効果的である一方、TIBAは一般にスラリー相重合にて特に効果的である。
【0008】
活性化剤(2)として本発明の触媒は一般に(C〜C)アルキルアルモキサンであるアルキルアルモキサンを包含し、アルキル基は一般にメチル、エチル、プロピルもしくはイソブチルである。好適なものはメチルアルモキサン(メチルアルミノキサンもしくはMAOとしても知られている)または改変メチルアルモキサン(MMAO)であって、さらにイソブチルアルモキサンをも含有する。本明細書で用いる「アルキルアルモキサン」という用語は、典型的には約10重量%であるが必要に応じ50重量%までの比率の対応トリアルキルアルミニウムを含有しうる市販入手されるアルキルアルモキサンを包含する。たとえば市販MAOは一般に約10重量%のトリメチルアルミニウム(TMA)を含有する一方、市販MMAOはTMAとTIBAとの両者を含有する。ここに挙げたアルキルアルモキサンの量はこの種のトリアルキルアルキルアルミニウム不純物を含み、従って本発明における成分(3)はアルキルアルモキサン(2)内に組み込まれたAlR化合物の他に式AlRの化合物をも含むと考えられ、ここに挙げた成分(3)の量はその基準に基づいて計算される。
【0009】
本発明の触媒系の作成に際し、用いるべき活性化用化合物(2)の量は簡単な試験により、たとえば少量のモノマーを重合させると共に生成触媒の活性を測定するのに使用しうる小試験試料の作成により、容易に決定される。一般に、使用量は式Bの化合物におけるFe、Co、MnもしくはRu金属原子1個当たり0.1〜20,000個のアルミニウム原子、好ましくは1〜2000個のアルミニウム原子を与えるのに充分な量である。最適性能につき必要とされる活性化剤(2)の量も、存在するアルキルアルミニウム化合物(3)の量に依存しうる。たとえば化合物(3)がトリメチルアルミニウム(TMA)であると共に触媒におけるTMAの量が化合物(1)の金属原子に対し500モル当量未満であれば、アルキルアルモキサン(一般にMAO)の量は好ましくは少なくとも1000モル当量である。しかしながら500当量もしくはそれ以上のTMAが存在すれば、アルキルアルモキサン(一般にMAO)の最適量は500〜1000当量である。
【0010】
好ましくは、上記式BにおいてMはFe[II]、Fe[III]、Ru[II]、Ru[III]もしくはRu[IV]であり;Xは遷移金属Mに共有もしくはイオン結合した原子もしくは基を示し;Tは遷移金属Mの酸化状態であると共にbは原子もしくは基Xの原子価であり;R、R、R、R、R、RおよびRは独立して水素、ハロゲン、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビルもしくは置換ヘテロヒドロカルビルから選択され;R〜Rの2個もしくはそれ以上がヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビルもしくは置換ヘテロヒドロカルビルであれば、前記2個もしくはそれ以上は結合して1個もしくはそれ以上の環式置換基を形成することができる。
【0011】
本発明に使用する他の化合物は、式Z:
【化5】
Figure 0004467181
[式中、MはFe[II]、Fe[III]、Co[I]、Co[II]、Co[III]、Mn[I]、Mn[II]、Mn[III]、Mn[IV]、Ru[II]、Ru[III]もしくはRu[IV]であり;Xは遷移金属Mに共有もしくはイオン結合した原子もしくは基を示し;Tは遷移金属Mの酸化状態であると共にbは原子もしくは基Xの原子価であり;R〜R、RおよびR19〜R28は独立して水素、ハロゲン、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビルもしくは置換ヘテロヒドロカルビルから選択され;R〜R、RおよびR19〜R28の2個もしくはそれ以上がヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビルもしくは置換ヘテロヒドロカルビルであれば、前記2個もしくはそれ以上は結合して1個もしくはそれ以上の環式置換基を形成することができ;ただしR19、R20、R21およびR22の少なくとも1個は環系PおよびQのいずれもポリ芳香族融合環系の部分を形成しなければヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビルもしくは置換ヘテロヒドロカルビルである]
で示される骨格単位を含む化合物を包含する。
【0012】
式ZにおけるR19、R20、R21およびR22に関する前記ただし書きに従い、本発明の式BおよびZに示した化合物におけるR〜R、RおよびR19〜R28は好ましくは独立して水素およびC〜Cヒドロカルビル、たとえばメチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ヘキシルおよびn−オクチルから選択される。式Bにおいて、RおよびRは好ましくは独立して置換もしくは未置換の非環式、複素環式もしくは芳香族基、たとえばフェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、2−メチルフェニル、2−エチルフェニル、2,6−ジイソプロピルフェニル、2,3−ジイソプロピルフェニル、2,4−ジイソプロピルフェニル、2,6−ジ−n−ブチルフェニル、2,6−ジメチルフェニル、2,3−ジメチルフェニル、2,4−ジメチルフェニル、2−t−ブチルフェニル、2,6−ジフェニルフェニル、2,4,6−トリメチルフェニル、2,6−トリフルオロメチルフェニル、4−ブロモ−2,6−ジメチルフェニル、3,5−ジクロル−2,6−ジエチルフェニルおよび2,6−ビス(2,6−ジメチルフェニル)フェニル、シクロヘキシルおよびピリジニルから選択される。
【0013】
式Zにおける環系PおよびQは好ましくは独立して2,6−ヒドロカルビルフェニルもしくは融合環ポリ芳香族、たとえば1−ナフチル、2−ナフチル、1−フェナンスレニルおよび8−キノリニルである。
【0014】
本発明の式BおよびZの化合物において、Mは好ましくはFe[II]もしくはCo[II]である。
【0015】
本発明の触媒系につき適するさらに他の化合物は、式T:
【化6】
Figure 0004467181
[式中、MはFe[II]、Fe[III]、Co[I]、Co[II]、Co[III]、Mn[I]、Mn[II]、Mn[III]、Mn[IV]、Ru[II]、Ru[III]もしくはRu[IV]であり;Xは遷移金属Mに共有もしくはイオン結合した原子もしくは基を示し;Tは遷移金属Mの酸化状態であると共にbは原子もしくは基Xの原子価であり;R〜R、RおよびR26〜R32は独立して水素、ハロゲン、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビルもしくは置換ヘテロヒドロカルビルから選択され;R〜R、RおよびR29〜R32の2個もしくはそれ以上がヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビルもしくは置換ヘテロヒドロカルビルであれば、前記2個もしくはそれ以上は結合して1個もしくはそれ以上の環式置換基を形成することができる]
で示される骨格単位を含む化合物である。
【0016】
本発明の式Bの化合物において、Mは好ましくはFe[II]である。本発明の式Zもしくは式Tの化合物においてMは好ましくはFe[II]、Mn[II]もしくはCo[II]である。
【0017】
式B、ZおよびTの化合物における原子もしくは基Xの例はハライド、たとえばクロライド、ブロマイド;ハイドライド;ヒドロカルビルオキシド、たとえばメトキシド、エトキシド、イソプロポキシド、フェノキシド;カルボキシレート、たとえばホルメート、アセテート、ベンゾエート;ヒドロカルビル、たとえばメチル、エチル、プロピル、ブチル、オクチル、デシル、フェニル、ベンジル;置換ヒドロカルビル;ヘテロヒドロカルビル;トシレート;およびトリフレートである。好ましくはXはハライド、ハイドライドおよびヒドロカルビルから選択される。クロライドが特に好適である。
【0018】
本発明の触媒に用いうる窒素含有遷移金属錯体の例は次の通りである:
2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジイソプロピルアニル)FeCl
2,6−ジアセチルピリジン(2,6−ジイソプロピルアニル)MnCl
2,6−ジアセチルピリジン(2,6−ジイソプロピルアニル)CoCl
2,6−ジアセチルピリジンビス(2−t−ブチルアニル)FeCl
2,6−ジアセチルピリジンビス(2,3−ジメチルアニル)FeCl
2,6−ジアセチルピリジンビス(2−メチルアニル)FeCl
2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4−ジメチルアニル)FeCl
2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジメチルアニル)FeCl
2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)FeCl
2,6−ジアルジミンピリジンビス(2,6−ジメチルアニル)FeCl
2,6−ジアルジミンピリジンビス(2,6−ジエチルアニル)FeCl
2,6−ジアルジミンピリジンビス(2,6−ジイソプロピルアニル)FeCl
2,6−ジアルジミンピリジンビス(1−ナフチル)FeClおよび
2,6−ビス(1,1−ジフェニルヒドラゾン)ピリジン・FeCl

【0019】
本発明の好適錯体は2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)FeClである。
【0020】
本発明の他面において、触媒系はさらに(4)中性ルイス塩基をも含みうる。中性ルイス塩基はチーグラー・ナッタ触媒重合技術の分野にて周知されている。本発明に好適に使用される種類の中性ルイス塩基の例は不飽和炭化水素(たとえばアルケンもしくはアルキン)、第一、第二および第三アミン、アミド、ホスホルアミド、ホスフィン、ホスファイト、エーテル、チオエーテル、ニトリル、カルボニル化合物(たとえばエステル、ケトン、アルデヒド、一酸化炭素および二酸化炭素)、スルホキシド、スルホンおよびボロキシンである。1−オレフィンも中性ルイス塩基として作用しうるが、本発明の目的にはモノマーもしくはコモノマーの1−オレフィンと見なされ、中性ルイス塩基自身とは見なされない。しかしながら、内部オレフィン(たとえば2−ブテン)であるアルケン類およびシクロヘキセンは本発明にて中性ルイス塩基と見なされる。好適ルイス塩基は第三アミンおよび芳香族エステル、たとえばジメチルアニリン、ジエチルアニリン、トリブチルアミン、エチルベンゾエートおよびベンジルベンゾエートである。本発明のこの特定面において、触媒系の成分(1)、(2)および(4)は同時に或いは任意所望の順序で合することができる。しかしながら、成分(2)および(4)が互いに強力に相互作用してたとえば安定な化合物を一緒に形成する化合物であれば、成分(1)と(2)または或いは成分(1)と(4)のいずれかを最終の規定成分を導入する前に初期工程にて合することが好ましい。好ましくは成分(2)を導入する前に成分(1)および(4)を互いに接触させる。この触媒系の作成に用いられる成分(1)および(2の量は、好適には本発明の触媒に関し上記したと同様である。中性ルイス塩基[成分(4)]の量は好ましくは100:1〜1:1000の範囲、特に好ましくは1:1〜1:20の範囲の成分(1):成分(4)の比を与えるような量である。触媒系の成分(1)、(2)および(4)はたとえば単味材料として或いは適する希釈剤もしくは溶剤(たとえば液体炭化水素)における材料の懸濁物もしくは溶液として或いは各成分の少なくとも1種が揮発性であれば、この成分の蒸気を用いて、互いに合することができる。各成分は任意所望の温度で合することができる。室温における各成分の混合にて一般に充分である。たとえば120℃までの高温度への加熱を所望に応じ行って、たとえば一層良好な各成分の混合を達成することができる。各成分(1)、(2)および(4)の合体を不活性雰囲気(たとえば乾燥窒素)にて或いは減圧下に行うのが好適である。支持体材料(下記参照)における触媒を使用することが望ましければ、これはたとえば成分(1)、(2)および(4)からなる触媒系を予備形成させると共に支持体材料に好ましくはその溶液を含浸させることにより、或いは支持体材料に1種もしくはそれ以上の成分を同時に或いは順次に導入して達成することができる。所望ならば、支持体材料自身は中性ルイス塩基の性質を有することができ、成分(4)として或いはその代わりに用いることができる。中性ルイス塩基特性を有する支持体材料の例はポリ(アミノスチレン)もしくはスチレンとアミノスチレン(すなわちビニルアニリン)とのコポリマーである。
【0021】
本発明の触媒系に触媒として使用する化合物は、所望ならば1種より多い上記遷移金属化合物をも含むことができる。触媒はたとえば2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジイソプロピルアニル)FeCl錯体と2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)FeCl錯体との混合物、または2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジイソプロピルアニル)CoClと2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)FeClとの混合物で構成することもできる。前記1種もしくはそれ以上の規定された遷移金属化合物の他に、触媒は1種もしくはそれ以上の他の種類の遷移金属化合物もしくは触媒、たとえば慣用のチーグラー・ナッタ触媒系、メタロセン系触媒または熱活性化された支持酸化クロム触媒(たとえばフィリップス型触媒)に使用される種類の遷移金属化合物をも含みうる。
【0022】
本発明に使用される触媒は未支持とすることができ、或いは支持体材料、たとえばシリカ、アルミナもしくはジルコニアまたはポリマーもしくはプレポリマー、たとえばポリエチレン、ポリスチレンもしくはポリ(アミノスチレン)に支持することもできる。所望ならば触媒は支持体材料の存在下にその場で形成させることもでき、或いは支持体材料を1種もしくはそれ以上の触媒成分で同時に或いは順次に予備含浸させ或いは予備混合することもできる。所望ならば触媒を不均質触媒、たとえばマグネシウムハライド支持チーグラー・ナッタ触媒、フィリップス型(酸化クロム)支持触媒もしくは支持メタロセン触媒に支持することもできる。支持触媒の形成は、たとえば遷移金属化合物を適する不活性希釈剤(たとえば揮発性炭化水素)中にてアルモキサンで処理し、微粒子支持体材料を生成物でスラリー化させ、揮発性希釈剤を蒸発させることにより達成することができる。使用する支持体材料の量は、たとえば遷移金属化合物に存在する金属1g当たり100,000〜1gの範囲で広く変化することができる。
【0023】
他面において本発明は上記式Bの化合物の1−オレフィン重合における触媒活性を増大させるための式AlR[式中、各Rは独立しC〜C1 アルキルもしくはハロである]の化合物の使用をも含む。
【0024】
さらに本発明は1−オレフィンの重合および共重合方法をも提供し、この方法はモノマーオレフィンを重合条件下に
(1)上記式Bの化合物と、
(2)アルキルアルモキサン活性化剤と、
(3)前記(2)の他に、式式AlR[式中、各Rは独立しC〜C1 アルキルもしくはハロである]の化合物と
からなる重合触媒と接触させることを特徴とする。
【0025】
好適方法においては触媒化合物(1)を、重合させるべきモノマーとの接触前にアルキルアルモキサン(2)で活性化させる。
【0026】
重合条件はたとえば溶液相、スラリー相もしくは気相とすることができる。所望ならば触媒系を用いて高圧/高温プロセス条件下にエチレンを重合させることもでき、ここでポリマー材料は超臨界エチレンにおける溶融物として生ずる。好ましくは重合は気相流動床条件下で行われる。スラリー相重合条件もしくは気相重合条件は、高密度級ポリエチレンの製造に特に有用である。これら方法において、重合条件はバッチ式、連続式もしくは半連続式とすることができる。スラリー相プロセスおよび気相プロセスにおいては、一般に触媒を重合帯域に微粒子固体として供給する。この固体は、たとえば窒素含有錯体と活性化剤とから形成された未希釈固体触媒系とすることができ、或いは固体錯体の単独とすることもできる。後者の場合、活性化剤はたとえば溶液として固体錯体とは別途に或いは一緒に重合帯域へ供給することができる。好ましくはスラリー重合および気相重合に使用される触媒系または触媒系の遷移金属錯体成分は支持体材料に支持される。特に好ましくは触媒系を重合帯域中への導入前に支持体材料に支持する。適する支持体材料はたとえばシリカ、アルミナ、ジルコニア、タルク、珪藻土もしくはマグネシアである。支持体材料の含浸は慣用技術により、たとえば適する希釈剤もしくは溶剤における触媒成分の溶液もしくは懸濁物を形成させると共に支持体材料をこれでスラリー化させて行うことができる。このように触媒で含浸された支持体材料を次いでたとえば濾過もしくは蒸発技術により希釈剤から分離することができる。
【0027】
スラリー相重合プロセスにおいては、触媒または支持触媒の固体粒子を重合帯域に乾燥粉末として或いは重合希釈剤におけるスラリーとして供給する。好ましくは、これら粒子を重合帯域に重合希釈剤における懸濁物として供給する。重合帯域はたとえばオートクレーブもしくは同様な反応容器、または連続ループ反応器、たとえばフィリップス法によるポリエチレンの製造にて周知された種類とすることができる。本発明の重合法をスラリー条件下で行う場合、重合は好ましくは0℃より高い、特に好ましくは15℃より高い温度にて行われる。重合温度は好ましくは、ポリマーが重合希釈剤の存在下で軟化もしくは焼結し始める温度より低く維持される。温度を後者の温度よりも高く上昇させれば、反応器の汚染が生じうる。これら規定温度範囲内における重合の調整は、生成ポリマーの平均分子量を調節する有用な手段を与えうる。分子量を調節する他の有用な手段は、重合を連鎖移動剤として作用する水素ガスの存在下に行うことである。一般に、用いる水素の濃度が高いほど、生成ポリマーの平均分子量は低くなる。
【0028】
ポリマーもしくはコポリマーの平均分子量を調節する手段としての水素ガスの使用は一般に本発明の重合法にも適用される。たとえば水素を用いて、気相、スラリー相もしくは溶液相重合条件を用いて作成されたポリマーもしくはコポリマーの平均分子量を減少させることができる。所望の平均分子量を与えるべく用いられる水素ガスの量は簡単な「試行錯誤」重合試験により決定することができる。
【0029】
本発明の重合法はポリマーおよびコポリマー(特にエチレンポリマー)を顕著に高い生産性(触媒系にて用いる窒素含有遷移金属錯体の単位重量当たりに生産されるポリマーもしくはコポリマーの量に基づく)にて与える。このことは、相対的に極めて少量の遷移金属錯体しか本発明の方法による産業プロセスにて消費されないことを意味する。さらに、これは本発明の重合法を触媒分離工程を用いない、ポリマー回収条件下で操作して触媒またはその残渣をポリマー中に残す場合(たとえば大抵の産業的スラリー相および気相重合法にて生ずる)、生成ポリマーにおける遷移金属錯体の量が極めて少となりうることをも意味する。本発明の触媒を用いて行った実験が示すところでは、たとえばスラリー重合条件下でのエチレンの重合は、遷移金属の濃度がたとえば1ppmもしくはそれ以下(ここで「ppm」はポリマーの1,000,000重量部当たりの遷移金属の重量部として規定される)まで低下するよう生成ポリエチレンにより希釈された触媒を含有する微粒子ポリエチレン生成物を与えうる。すなわち本発明の方法により重合反応器内で製造されるポリエチレンは、その遷移金属含有量がたとえば1〜0.0001ppm、好ましくは1〜0.001ppmの範囲となるような程度までポリエチレンで希釈された触媒を含有しうる。たとえばスラリー重合にて本発明による窒素含有Fe錯体からなる触媒を用いれば、Fe濃度がたとえばポリエチレン1,000,000重量部当たり1.03〜0.11重量部のFeとなるポリエチレン粉末を得ることができる。
【0030】
本発明の重合法で使用するのに適するモノマーはたとえばエチレン、プロピレン、ブテン、ヘキセン、メタクリル酸メチル、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、アクリロニトリル、酢酸ビニルおよびスチレンである。単独重合法に好適なモノマーはエチレンおよびプロピレンである。エチレンをたとえばプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチルペンテン−1およびオクテンのような他の1−オレフィンと共重合させるにも触媒を使用することができる。
【0031】
気相重合法を操作する方法は当業界で周知されている。この種の方法は一般に触媒の床、すなわち触媒を含有する標的ポリマー(すなわち重合法にて作成することが望ましいものと同じもしくは同様な物理的性質を有するポリマー)の床を撹拌し(たとえば撹拌、振動または流動化による)、次いでこれにモノマーの流れを少なくとも部分的に気相にて、モノマーの少なくとも1部が床内の触媒と接触して重合するような条件下で供給することを含む。床は一般に冷ガス(たとえば循環気体モノマー)および/または揮発性液体(たとえば液体を生成すべく凝縮されている揮発性不活性炭化水素もしくは気体モノマー)の添加により冷却される。気相プロセスにて形成されると共にそこから単離されたポリマーは重合帯域にて直接に固体を形成し、全くまたは実質的に液体を含まない。当業者には周知されているように、任意の液体を気相重合法の重合帯域に流入させる場合、液体の量は重合帯域の存在するポリマーの量と比べ少である。これは、ポリマーを溶剤に溶解させて生成させる「溶液相」プロセス、およびポリマーが液体希釈剤における懸濁物として生成する「スラリー相」プロセスとは相違する。
【0032】
気相プロセスはバッチ式、半バッチ式、またはいわゆる「連続」条件の下で操作することができる。モノマーを重合触媒を含有する撹拌重合帯域に連続循環させるような条件下で操作することが好ましく、補充モノマーを重合モノマーを補充すべく供給し、さらに生成ポリマーを重合帯域からポリマーの生成速度に匹敵する速度で連続的または間歇的に抜き取り、新鮮触媒を重合帯域に添加して重合帯域から抜き取られた触媒を生成ポリマーで置換する。
【0033】
本発明の気相重合法の好適具体例において、気相重合条件は好ましくは気相流動床重合条件である。
【0034】
ポリエチレンおよびエチレンコポリマーを作成する気相流動床法を操作する方法は当業界で周知されている。このプロセスは、たとえば有孔分配プレートが装着された垂直円筒反応器で操作して、床を支持すると共に流入する流動化用ガス流を床に分配させることができる。床中に循環する流動化ガスは、重合熱を床から除去すると共に重合用モノマーを床に供給するよう作用する。かくして流動化ガスは一般に、或る程度の不活性ガス(たとえば窒素)と通常一緒に含みかつ必要に応じ分子量改変剤としての水素と一緒に含むモノマーで構成される。床の頂部から流出する流動化ガスを必要に応じ速度減少帯域(これは、より幅広な直径を有する反応器の円筒状部分としうる)を介して導入し、所望ならばサイクロンおよび/またはフィルタを用いて微細固体粒子をガス流から除去する。次いで熱ガスを熱交換器に導びいて重合熱の少なくとも1部を除去する。触媒は好ましくは連続的または定期間隔で床に供給される。プロセスの開始時点で床は流動化性ポリマーを含み、このポリマーは好ましくは標的ポリマーと同様である。ポリマーはモノマーの重合により床内で連続生成される。好ましくは、ポリマーを床から連続的に或いは定期間隔で放出させて流動床を所望高さに維持する手段を設ける。このプロセスは一般に比較的低圧力(たとえば10〜50バール)(ただし10〜100バールの圧力で操作することもできる)およびたとえば50〜120℃の温度にて操作される。床の温度を流動化ポリマーの焼結温度より低く維持して凝集の問題を回避する。
【0035】
オレフィンを重合させるための気相流動床法においては、発熱重合反応により発生した熱を一般に上記した流動化ガス流により重合帯域(すなわち流動床)から除去する。床の頂部から流出する熱反応器ガスを1つもしくはそれ以上の熱交換器に導き、ここでガスを冷却する。補充ガスと一緒に冷却反応器ガスを次いで床の底部まで循環させる。本発明の気相流動床重合法においては揮発性液体を、液体が床内で蒸発することにより「蒸発の潜熱」作用により床から重合熱をさらに吸収するような条件下で、床に供給することにより、床をさらに冷却する(これによりプロセスの空時収率を向上させる)ことが望ましい。床からの熱循環ガスが熱交換器に流入する際、揮発性液体は凝縮しうる。本発明の1具体例においては、揮発性液体を循環ガスから分離すると共に別途に床中へ再導入する。たとえば、揮発性液体を分離すると共に床に噴霧することができる。本発明の他の具体例においては、揮発性液体を循環ガスと一緒に床へ循環させる。すなわち、揮発性液体は反応器から流出する流動化ガス流から凝縮しうると共に循環ガスと一緒に反応器へ循環させることができ、或いは循環ガスから分離して床中へ噴霧することもできる。
【0036】
循環ガス流にて液体を凝縮させると共にガスと同伴液との混合物を床に戻す方法は、EP−A−0089691号およびEP−A−0241947号に記載されている。凝縮液を、本出願人の米国特許第5541270号(その教示を参考のため、本明細書に引用する)に記載されたプロセスにより、循環ガスとは別途に床に再導入することが好ましい。
【0037】
気相重合条件下で本発明の触媒を使用する場合、触媒または触媒を形成させるべく用いられる成分の1種もしくはそれ以上をたとえば液状で不活性液体希釈剤における溶液として重合反応帯域に導入することができる。たとえば遷移金属成分、すなわち活性化剤成分またはこれら成分の両者を液体希釈剤に溶解もしくはスラリー化させて重合帯域に供給することができる。これら状況下に、各成分を含有する液体を微細液滴として重合帯域中へ噴霧することが好ましい。液滴直径は好ましくは1〜1000μmの範囲である。EP−A−0593083号(その教示を参考のため本明細書に引用する)は、重合触媒を気相重合に導入する方法を開示している。EP−A−0593083号に開示された方法を好適には所望に応じ本発明の重合法に用いることができる。
【0038】
本発明を以下の実施例にて例示する。
【0039】
実施例
例1は新規な鉄化合物(下式D参照)の作成を示し、例3は新規なコバルト化合物(式K参照)の作成を示し、各化合物は本発明によるものである。
【0040】
これら例において、空気/水分感受性材料の処理は全て標準シュレンクライン技術を用いる慣用の減圧/不活性雰囲気(窒素)ラインにて或いは不活性雰囲気グローブボックスにて行った。
【0041】
例1
中間体A[2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジイソプロピルアニル)]を、中間体B[2,6−ジアセチルピリジン]と中間体C[2,6−ジイソプロピルアニリン]との反応により作成した。次いで中間体Aを塩化第一鉄とブタノール中で反応させて式Dの化合物を得た。
【0042】
中間体Aの作成
関連の作成に基づく手順[E.C.アリエアおよびP.H.モレル、シンセチック・リアクション・インオーガニック・メタル−オーガニック・ケミストリー(1974)、第4巻、第535頁]を用い2,6−ジイソプロピルアニリン(3.46ml、18.4ミリモル)を無水エタノール(25ml)における2,6−ジアセチルピリジン(1.50g、9.2ミリモル)の溶液に滴下した。2,6−ジイソプロピルアニリンおよび2,6−ジアセチルピリジンはアルドリッチ社から入手し、前者は使用前に新たに蒸留した]。数滴の氷酢酸を添加し、溶液を48時間にわたり還流させた。半容積までの溶液の濃縮および−78℃への冷却は中間体Aを淡黄色結晶として与えた(80%)。
3343の計算値:C82.3;H8.9;N8.7。実測値:C81.9;H8.5;8.7%。FABMS:M(481)。H NMR(CDCl):8.6−79[m、3H、CN)、7.2−6.9[m、6H、C(CHMe)H]、2.73[sept、4H、CHMe]、2.26[s、6H、CN(CMeNAr)]および1.16[m、24H、CHMe]。FABMSは急速原子衝突質量スペクトルメトリーである。
【0043】
【化7】
Figure 0004467181
【0044】
式D化合物の作成
[2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジイソプロピルアニル)FeCl
FeCl(0.24g、1.89ミリモル)を80℃の熱n−ブタノール(20ml)に溶解させた。n−ブタノールにおける2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジイソプロピルアニル)(0.92g:1.89ミリモル)の懸濁物を80℃にて滴下した。この反応混合物は青色に変化した。80℃にて15分間にわたり撹拌した後、反応物を室温まで冷却させた。反応容積を数mlまで減少させ、石油エーテル(40/60)を添加して生成物(青色粉末)を沈殿させ、次いでこれを10mlの石油エーテル(40/60)で3回洗浄した。収量は0.93g(81%)であった。
質量スペクトル:m/z607[M]、572[M−Cl]、482[M−Cl
分析:C3343のFeClの計算値:C65.14;H7.12;N6.91。実測値:C64.19;H6.90;N6.70。
【0045】
例3:[2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジイソプロピルアニル)CoCl (式K)の作成
塩化コバルト(CoCl、0.057g、0.44ミリモル)を80℃の熱n−ブタノール(10ml)に溶解させた。n−ブタノールにおける中間体A[2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジイソプロピルアニル)](0.21g:0.44ミリモル)の懸濁物を80℃にて滴下した。80℃にて15分間にわたり撹拌した後、生成した反応混合物を室温まで冷却させた。反応容積を数mlまで減少させ、石油エーテル(40/60)を添加して生成物を沈殿させた。オリーブ緑色の粉末沈殿物を10mlずつの石油エーテル(40/60)で3回洗浄した。コバルト錯体の収量(下式K参照)は0.18g(理論値の67%)であった。
質量スペクトルはm/z575[M−Cl]、538[M−2Cl]を示した。
【0046】
【化8】
Figure 0004467181
【0047】
例7〜9:鉄錯体の作成
例7
7.1:2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4−ジメチルアニル)の作成
手順は、2,4−ジメチルアニリンを2−t−ブチルアニリンの代わりに使用した以外は例4.1と同様にした。収率は理論値の75%であった。
H NMR(CDCl):8.41、7.90、7.05、6.90、6.55(m、9H、ArH、pyrH)、2.26(m、6H、N=CCH、6H、CCH)、2.13(s、6H、CCH)。
質量スペクトル:m/z369[M]
【0048】
7.2:2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4−ジメチルアニル)FeCl の作成
手順は、2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4−ジメチルアニル)を2,6−ジアセチルピリジンビス(2−t−ブチルアニル)の代わりに使用した以外は例4.2と同様にした。収率は理論値の75%であった。
質量スペクトル:m/z496[M]、496[M−Cl]、425[M−Cl
【0049】
例8
8.1:2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジメチルアニル)の作成
手順は、2,6−ジメチルアニリンを2−t−ブチルアニリンの代わりに使用した以外は例4.1と同様にした。収率は理論値の78%であった。
H NMR(CDCl):8.48、8.13、7.98、7.08、6.65(m、9H、ArH、pyrH)、2.25(m、6H、N=CCH)、2.05(m、12H、CCH)。
質量スペクトル:m/z369[M]
【0050】
8.2:2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジメチルアニル)FeCl の作成
手順は、2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジメチルアニル)を2,6−ジアセチルピリジンビス(2−t−ブチルアニル)の代わりに使用した以外は例4.2と同様にした。収率は理論値の78%であった。
質量スペクトル:m/z496[M]、461[M−Cl]、425[M−Cl
【0051】
例9
9.1:2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)の作成
手順は、2,4,6−トリメチルアニリンを2−t−ブチルアニリンの代わりに使用した以外は例4.1と同様にした。収率は理論値の60%であった。
H NMR(CDCl):8.50、7.95、6.94(m、7H、ArH、pyrH)、2.33(s、6H、N=CCH)、2.28(s、6H、CCH)、2.05(s、12H、CCH)。
質量スペクトル:m/z397[M]
【0052】
9.2:2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)FeCl の作成
手順は、2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)を2,6−ジアセチルピリジンビス(2−t−ブチルアニル)の代わりに使用した以外は例4.2と同様にした。収率は理論値の64%であった。
質量スペクトル:m/z523[M]、488[M−Cl]、453[M−Cl
【0053】
例14〜25
これらの例は、エチレンもしくはエチレン/1−ヘキセンを10バールのエチレン圧力下で本発明の触媒を用いて「スラリー」重合条件下に重合させる一連の試験である。
【0054】
触媒活性
例14〜25で触媒として用いた遷移金属錯体は次の通りである:
例14および15においては、錯体を例1に記載したように作成した2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジイソプロピルアニル)FeCl(式Dの化合物)とした。
例16〜22においては、錯体を例8に記載したように作成した2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジメチルアニル)FeClとした。
例21においては、錯体を例7に記載したように作成した2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4−ジメチルアニル)FeClとした。
例22〜24においては、錯体を例9に記載したように作成した2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)FeClとした。
例25においては、錯体を例3に記載したように作成した2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジイソプロピルアニル)CoCl(式K)とした。
【0055】
触媒活性化
遷移金属錯体をトルエン(予め金属ナトリウムで乾燥)に窒素雰囲気下で溶解させ、これに活性化剤(助触媒)の溶液を室温にて添加した。混合物を室温にて撹拌し、次いで1部を重合反応器の注入ユニットに移した。触媒活性化にて使用した試薬の量を下表に示す。操作は全て特記しない限り窒素雰囲気下に行った。「MAO」はメチルアルミノキサン(トルエン中1.78M、ウィトコ社により供給)である。「MMAO」は改変メチルアルミノキサン(ヘキサン中10%w/w、ウィトコ社により供給)であり、購入時のまま使用した。トルエンにおける1M溶液としてのトリイソブチルアルミニウム(Al(iBu))はアルドリッチ社により供給された。
【0056】
【表1】
Figure 0004467181
【0057】
重合試験
重合試験に使用した各試薬はエチレングレード3.5(エア・プロダクツ社により供給)、ヘキセン(ナトリウム/窒素で蒸留したヘキセン)(アルドリッチ社により供給)およびトリイソブチルアルミニウム(ヘキサン中1M、アルドリッチ社により供給)とした。
【0058】
エチレンの重合
1リットルの反応器を流動窒素下で少なくとも1時間にわたり>85℃にて焼成した。次いで反応器を50℃まで冷却した。イソブタン(0.5リットル)およびトリイソブチルアルミニアムを次いで添加し、反応器を窒素内に閉じ込めた。アルキルアルミニウムを反応器内の毒物につき少なくとも1時間にわたり掃去した。エチレンを所定の過圧に達するまで反応器中へ導入し、次いで触媒溶液を窒素下で注入した。反応器圧力をコンピュータ制御の追加エチレン添加により重合試験にわたり一定に維持した。重合時間は1時間とした。試験の終了後、反応器の内容物を分離し、酸性化メタノール(50ml HCl/2.5リットル エタノール)および水/エタノール(4:1 v/v)で洗浄し、減圧下に40℃にて16時間乾燥させた。
【0059】
エチレン/1−ヘキセン(例19)の共重合
1リットルの反応器を流動窒素下で少なくとも1時間にわたり>85℃にて焼成した。次いで反応器を50℃まで冷却し、イソブタン(0.5リットル)と1−ヘキセンとトリイソブチルアルミニアムとを次いで添加し、反応器を窒素内に閉じ込めた。アルキルアルミニウムを反応器内の毒物につき少なくとも1時間にわたり掃去した。エチレンを所定の過圧に達するまで反応器中へ導入し、次いで触媒溶液を窒素下で注入した。反応器圧力をコンピュータ制御のエチレン添加により重合試験にわたり一定に維持した。重合時間は1時間とした。試験の終了後、反応器の内容物を分離し、酸性化メタノール(50ml HCl/2.5リットル エタノール)および水/エタノール(4:1 v/v)で洗浄し、減圧下に40℃にて16時間乾燥させた。重合試験からのデータを下表に示す。
【0060】
【表2】
Figure 0004467181
【0061】
例14〜25から得られたポリマーの分子量データを下表に示す。
【0062】
【表3】
Figure 0004467181
【0063】
例26および27
支持触媒による気相重合試験
例26および27はシリカ支持体材料に支持された本発明による触媒の使用を示す。例26は2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジイソプロピルアニル)FeClを使用し、例27は遷移金属錯体化合物として2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)FeClを用いる。
【0064】
例26
支持触媒の作成
2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジイソプロピルアニル)FeClを例1に記載したように作成した。予め流動窒素下で700℃にて加熱されたシリカ(1.03g、ES70、クロスフィールド社により供給)をシュレンクチューブに入れ、トルエン(10ml)を添加した。混合物を50℃まで加熱した。トルエン(10ml)における2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジイソプロピルアニル)FeCl(0.036g)の溶液にメチルアルミノキサン(5ml、トルエン中1.78M、ウィトコ社により供給)を添加した。この混合物を50℃にて加熱し、次いでシリカ/トルエン混合物に移した。シリカ/MAO/トルエン混合物を定期的に撹拌しながら1時間にわたり50℃に維持した後、トルエンを減圧下に65℃で除去して自由流動性粉末を得た。
【0065】
例27
支持触媒の作成
2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)FeClを例9に記載したように作成した。予め流動窒素下で700℃にて加熱されたシリカ(1.38g、ES70、クロスフィールド社により供給)をシュレンクチューブに入れ、トルエン(10ml)を添加した。トルエン(10ml)における2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)FeCl(0.041g)の溶液にメチルアルミノキサン(13.2ml、トルエン中1.07M、ウィトコ社により供給)を添加した。この混合物を40℃にて30分間加熱し、できるだけ多量の鉄錯体を溶解させた。次いで溶液をシリカ/トルエンに移した。シリカ/MAO/トルエン混合物を定期的に撹拌しながら30分間にわたり40℃に維持した後、トルエンを減圧下に40℃で除去して自由流動性粉末を得た。固体の分析は16.9%w/wのAlおよび0.144%w/wのFeを与えた。
【0066】
重合試験:例26および27
重合試験に使用した各試薬は次の通りである:水素グレード6.0(エア・プロダクツ社により供給):エチレングレード3.5(エア・プロダクツ社により供給):ナトリウム/窒素で蒸留したヘキセン(アルドリッチ社により供給):乾燥ペンタン(アルドリッチ社により供給):メチルアルミニウム(ヘキサン中2M、アルドリッチ社により供給):およびトリイソブチルアルミニウム(ヘキサン中1M、アルドリッチ社により供給)。
【0067】
3リットルの反応器を流動窒素下で少なくとも1時間にわたり77〜85℃にて焼成した後、粉末塩化ナトリウム(300g、減圧下で予備乾燥、160℃、>4時間)を添加した。塩化ナトリウムを気相重合のための流動可能/撹拌可能な始動充填粉末として使用した。トリメチルアルミニウム(2ml、ヘキサン中2M)を反応器に添加し、窒素内に閉じ込めた。アルキルアルミニウムを反応器内の毒物につき1/2〜1時間にわたり掃去させた後、4x4バールの窒素パージを用いて排気した。重合につき使用すべき気相組成物を反応器中へ導入し、77℃まで予熱した後に触媒組成物を注入した。触媒(0.18〜0.22g)を窒素下で注入し、次いで温度を80℃に調整した。重合の際のヘキセンおよび/または水素とエチレンとの比は、質量スペクトルメータによる気相組成物の監視および所要に応じバランスの調整によって一定に保った。重合試験を1〜2時間にわたり持続させた後、各反応体を窒素で反応器からパージすると共に温度を<30℃まで低下させて停止させた。生成ポリマーを水洗して塩化ナトリウムを除去し、次いで酸性化メタノール(50ml HCl/2.5リットル メタノール)および最終的に水/エタノール(4:1 v/v)で洗浄した。ポリマーを減圧下に40℃にて16時間乾燥させた。各種の操作条件を用いる数回の試験を、例26および27の各触媒により行った。重合試験は全て80℃の重合温度および8バールのエチレン圧力にて行った。重合条件を下表に示す。
【0068】
【表4】
Figure 0004467181
【0069】
ポリマー生成物における分子量データを下表に示す。
【0070】
【表5】
Figure 0004467181
【0071】
例22
32.1:支持チーグラー触媒成分の作成
予め800℃にて5時間にわたり流動窒素下で乾燥させたシリカ(20kg)(クロスフィールド社により供給されるグレードES70)をヘキサン(110リットル)にスラリー化させ、フルカ社により供給されるヘキサメチルジシラザン(30モル)を撹拌しながら50℃にて添加した。乾燥ヘキサン(120リットル)を撹拌しながら添加し、固体を沈降させ、上澄液をデカントにより除去し、さらに乾燥ヘキサン(130リットル)を撹拌しながら添加した。ヘキサン洗浄をさらに3回反復した。FMC社により供給されるジブチルマグネシウム(30モル)を添加し、1時間にわたり50℃にて撹拌した。t−ブチルクロライド(60モル)を添加し、50℃にて1時間撹拌した。このスラリーに四塩化チタン(3モル)とチタンテトラ−n−プロポキシド(3モル)との等モル混合物を50℃にて2時間にわたり撹拌し、次いで乾燥ヘキサン(130リットル)で5回洗浄した。スラリーを流動する窒素流の下で乾燥させて、固体のシリカ支持チーグラー触媒成分を得た。
【0072】
32.2:チーグラー成分と本発明の遷移金属化合物とを含有する混合触媒の作
トルエンにおける10重量%溶液としてのメチルアルミニウム(「MAO」、10.2ミリモル、ウィトコ社により供給)の溶液を例9で作成された2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)FeCl(5mlの乾燥トルエンにおける0.007ミリモル)の懸濁物に添加し、混合物を5分間振とうした。次いで、この溶液を上記(例32.1)で作成された2.0gのシリカ支持チーグラー触媒に添加し、混合物を20℃にて2時間振とうし、次いで溶剤を減圧下で20℃にて除去することにより混合触媒を自由流動性粉末として得た。
【0073】
32.3:混合触媒を用いるエチレン/ヘキセン混合物の重合
ヘリカル撹拌器が装着された3リットルの反応器を95℃まで乾燥窒素流を流過させながら1時間にわたり加熱した。温度を50℃まで低下させ、乾燥塩化ナトリウム(300g)を次いでトリメチルアルミニウム(TMA)溶液(ヘキサン中2モルTMAの2ml)と共に添加し、反応器を85℃にて2時間加熱した。反応器を窒素でパージし、50℃まで冷却すると共にTMA溶液(ヘキサン中2モルTMAの3ml)を添加した。温度を77℃まで上昇させ、水素(0.5バール)およびエチレン(8バール)を添加した後、1−ヘキセン(2.6ml)を添加した。反応を反応器中への上記で作成された混合触媒(0.20g)の注入により開始させた。温度を80℃に維持し、エチレンを添加して一定圧力を維持した。気相を質量スペクトルメータにより監視し、水素と1−ヘキセンとを必要に応じ添加して、これら成分の一定気相濃度を維持した。重合を90分間行った。ポリマーを水洗して塩化ナトリウムを除去し、次いで酸性化メタノール(50ml HCl/2.5リットル メタノール)および最終的に水/エタノール(4:1 v/v)で洗浄した。ポリマーを減圧下に40℃にて16時間乾燥させた。111gの乾燥ポリマーが生成した。このポリマーは広い分子量分布(ゲル透過クロマトグラフィーにより測定)を有した。多分散性(Mw/Mn)は28.5であった。
【0074】
例33
33.1:活性化剤化合物での支持体の予備含浸
以下の操作は全て特記しない限り窒素雰囲気下に行った。シリカ(クロスフィールド社グレードES70X)を流動窒素下で250℃にて16時間加熱した。このシリカの試料(2.5g)をシュレンクチューブに入れ、1.78MメチルアルミノキサンMAO(ウィトコ社により供給)を添加してスラリーを形成させた。スラリーを50℃にて4時間加熱した後、室温にて10日間にわたり放置した。シリカ上方の上澄液を除去し、シリカ/MAOを室温にてトルエン(3x10ml)で3回洗浄し、上澄溶液をその都度除去した。
【0075】
33.2:触媒の支持
2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)鉄ジクロライド(0.101g)(例9に記載したように作成)をトルエン(20ml)に室温にてスラリー化させ、シリカ/MAOに添加した。混合物を1時間にわたり時々振とうした。上澄溶液を除去すると共にシリカ/MAO/Fe錯体を濾過が無色になるまでトルエンにより洗浄した。固体を減圧下に50℃にて乾燥させた。
【0076】
33.3:エチレンの気相重合
3リットルの反応器を流動窒素下で少なくとも1時間にわたり77℃にて焼成した後、塩化ナトリウム(300g、直径<1mmの粒子、減圧下で予備乾燥、160℃、>4時間)を添加した。塩化ナトリウムは気相重合反応器のための標準「充填粉末」として使用した。トリメチルアルミニウム(3ml、ヘキサン中2M、アルドリッチ社により供給)を反応器に添加し、次いでこれを密閉した。アルキルアルミニウムを反応器における毒物につき1/2時間にわたり掃去した後、順次の加圧および4バールの窒素での反応器のパージにより排気させた。エチレン(グレード3.5、エア・プロダクツ社により供給)を反応器に添加して77℃で8バールの圧力を得、次いで触媒を注入した。例33.2に記載したように作成された支持触媒(0.215g)を窒素下で反応器中へ注入し、次いで温度を80℃に調整した。重合を5時間にわたり持続させた後、エチレンを窒素を用いる反応器からのエチレンのパージおよび30℃未満への温度の低下により停止させた。ポリマーを水洗して塩化ナトリウムを除去し、次いで酸性化メタノール(50ml、HCl/2.5リットル メタノール)および最終的に水/エタノール(4:1 v/v)で洗浄した。ポリマーを減圧下に40℃にて16時間にわたり乾燥させた。161gの乾燥ポリマーが生成した。
【0077】
例35〜38
これらは、本発明による支持触媒の作成および「スラリー」重合条件下でのエチレンの重合におけるその使用を示す。
【0078】
例35
35.1:MAO/シリカに支持された2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)鉄ジクロライドの作成
シリカ支持体材料(クロスフィールド社により供給、グレードES70X)を流動窒素下で250℃にて16時間加熱した。このシリカの試料をシュレンクチューブに入れ、12.1mlの1.78Mメチルアルミノキサン(「MAO」、ウィトコ社により供給)を添加してスラリーを形成させた。スラリーを50℃にて4時間加熱した後、室温にて10日間にわたり放置した。シリカ上方の上澄液を次いで除去し、シリカ/MAOを室温にてトルエン(10ml)で3回洗浄し、上澄溶液をその都度除去した。2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)鉄ジクロライド錯体(0.101g)をトルエン(20ml)中に室温にてスラリー化させ、シリカ/MAOに添加した。この混合物を1時間にわたり時々振とうした。上澄溶液を除去し、生成したシリカ−支持MAO/Fe錯体を、淡黄色であった初期洗液が透明かつ無色になるまでトルエンにより洗浄した。生成シリカ−支持触媒の固体を減圧下に50℃にて乾燥させた。
【0079】
35.3:エチレンの重合
1リットルの反応器を流動窒素下に3時間にわたり80℃にて加熱した。反応器を30℃未満に冷却し、500mlのイソブタンを添加した。トリメチルアルミニウム(ヘキサン中2Mの3ml)を反応器に添加し、次いでこれを80℃まで加熱した。反応器内の圧力を13.8バールまで増大させ、次いでエチレンを流入させて23.8バールの全圧力を得た。上記35.1で作成された支持触媒(トルエンスラリーにおける0.201gの支持触媒)を反応器中へ窒素下で注入して、反応器圧力を25.4バールまで増大させた。触媒活性は圧力を一定に保つにはエチレン入口流につき高過ぎ、従ってこれを23.2バールまで低下させた。重合の大部分につき反応器内に存在するエチレン圧力は7.8バールであると推定された。試験を1.75時間の後に停止させ、ポリマーをメタノール/HCl(2.5リットル/50ml)で洗浄し、次いで水/エタノール(4:1 v/v)で洗浄し、減圧下で40℃にて乾燥させた。166gの乾燥ポリマーが回収された。GPCによるポリマーの分析はMwおよびMnがそれぞれ182000および11000であることを示した。
【0080】
例36
36.1:MAO/シリカに支持された2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)鉄ジクロライドの作成
例35.1で作成された支持触媒の1部(約1〜1.5g)を5x10mlずつのトルエンで100℃にて洗浄した。初期洗液は深燈色を有し、この着色は最終洗液が無色透明となるまでその後の各洗浄により少なくなった。固体を減圧下に100℃で乾燥させて、自由流動性の固体支持触媒を得た。
【0081】
36.2:エチレンの重合
1リットルの反応器を流動窒素下に75℃にて1時間加熱した。トリメチルアルミニウム(ヘキサン中2Mの3ml)を反応器に添加し、次いでこれを50℃まで冷却した。イソブタン(500ml)を反応器に添加し、温度を76℃まで上昇させた。反応器内の圧力は13.8バールまで上昇した。エチレンを反応器に流入させて21バールの全圧力(8バールのエチレン)を得た。上記例26.1で作成された支持触媒(トルエンスラリーにおける0.11g)を反応器中へ注入し、試験の際の反応器圧力の調節に際し圧力増加を考慮した。温度を80℃まで上昇させた。1時間の後、さらに所定量の同じ触媒(ヘキサンスラリー中0.22g)を注入し、試験をさらに3.5時間にわたり持続させた。25gのポリマーが回収された。GPCによるポリマーの分析はMwおよびMnがそれぞれ343000および35000であることを示した。
【0082】
例37
37.1:MAO/シリカに支持された2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)鉄ジクロライドの作成
メチルアルミノキサン(トルエン中1.78Mの24ml、ウィトコ社により供給)を、予め流動窒素下で250℃にて加熱されたシリカ(5gのグレードES70X、クロスフィールド社により供給)に添加した。シリカ/MAOを80℃にて1時間にわたり加熱した後、トルエン(5x10mlずつ)で洗浄した。室温まで冷却された生成シリカ/MAOスラリーの半分を触媒作成の次の段階につき使用した(他の半分は例38に使用すべく残した)。2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)鉄ジクロライド(73mg)をトルエンにスラリー化させ、シリカ/MAO/トルエンの半分に移し、時々混合しながら2時間にわたり反応させた。シリカ/MAO/Fe錯体をトルエン(3x10mlずつ)で室温にて洗浄し、次いでヘキサン(2x10mlずつ)で室温にて洗浄することによりトルエンを除去した後、最終的にヘキサン(3x10mlずつ)で80℃にて洗浄した。生成した支持触媒固体を減圧下に室温にて乾燥させた。
【0083】
37.2:エチレンの重合
1リットルの反応器を流動窒素下に1時間にわたり80℃にて加熱した。反応器を30℃未満に冷却し、500mlのイソブタンを添加した。反応器を77℃まで加熱し、圧力を13.8バールまで増大させた。エチレンを添加して21.8バールの全圧力(8バールのエチレン)を得た。トリイソブチルアルミニウム(ヘキサン中1Mの5ml)を反応器に添加し、20分間後に上記37.1で作成された支持触媒(ヘキサンスラリー中0.14g)を反応器中へ注入し、試験の際の反応器圧力の調整に際に圧力上昇を考慮した。温度を80℃まで上昇させた。5時間の後、重合を停止させた。138gのポリマーが回収された。GPCによるポリマーの分析はMwおよびMnがそれぞれ567000および53000であることを示した。
【0084】
37.3:エチレンの重合
1リットルの反応器を流動窒素下に1時間にわたり78℃にて加熱した。反応器を30℃未満まで冷却し、500mlのイソブタンを添加した。トリイソブチルアルミニウム(ヘキサン中1Mの3ml)を反応器に添加し、次いでこれを78℃まで加熱すると共に圧力を12.1バールまで増大させた。エチレンを添加して32.0バールの全圧力(19.9バールのエチレン)を得た。上記37.1で作成された支持触媒(0.0925g、ヘキサン中にスラリー化)を反応器に注入し、全圧力を31.2バールに調節した。重合の際のエチレン圧力は約19.1バールであると推定された。重合を80分間にわたり持続させた。181gのポリマーが回収された。GPCによるポリマーの分析はMwおよびMnがそれぞれ595000および44000であることを示した。
【0085】
37.4:エチレンの重合
1リットルの反応器を流動窒素下に1時間にわたり80℃にて加熱した後、30℃未満まで冷却した。トリイソブチルアルミニウム(ヘキサン中1Mの3ml)を反応器に添加し、次いで500mlのイソブタンを添加した。反応器を78℃まで加熱すると共に、圧力を13.5バールまで増大させた。エチレンを添加して17.6バールの全圧力(4.1バールのエチレン)を得た。上記37.1で作成された支持触媒(0.15g、ヘキサン中にスラリー化)を反応器中へ注入した。重合の際のエチレン圧力は約4.7バールであると推定された。重合を80分間にわたり持続させた。21gのポリマーが回収された。GPCによるポリマーの分析はMwおよびMnがそれぞれ347000および26000であることを示した。
【0086】
例38
38.1:MAO/シリカに支持された2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジイソプロピルアニル)コバルトジクロライドの作成
例37.1で作成したシリカ/MAOの第2の半分を減圧下で乾燥させた。所定量の乾燥シリカ/MAO(1g)をシュレンクチューブに入れ、2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジイソプロピルアニル)コバルトジクロライド(40mg)をこれに乾燥粉末として添加した。次いでヘキサン(10ml)をシュレンクチューブに添加し、コバルト錯体とシリカ/MAOとを一緒に室温にて1時間にわたりスラリー化させた。この混合物を減圧下に室温で乾燥させて、生成支持触媒を乾燥自由流動性粉末として残した。
【0087】
38.2:エチレンの重合
1リットルの反応器を流動窒素下に1時間にわたり80℃にて加熱した後、30℃未満まで冷却した。ヘキサン(250ml)とトリイソブチルアルミニウム(ヘキサン中1Mの3ml)と250mlのイソブタンとを反応器に添加し。反応器を80℃まで加熱すると共に、圧力を7.1バールまで増大させた。エチレンを添加して19.2バールの全圧力(12.1バールのエチレン)を得た。上記で作成された支持触媒(0.245g、ヘキサン中にスラリー化)を反応器中へ注入し、試験の際の反応器圧力の調節に際し圧力上昇を考慮した。重合を330分間にわたり持続させた。3.3gのポリマーが回収された。GPCによるポリマーの分析はMw=5300およびMn=1500であることを示した。
【0088】
例39:支持触媒を用いるスラリー相におけるエチレンの重合
支持2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)鉄ジクロライドに基づく触媒を用いて一連の重合試験を行った。
【0089】
例39.1
1リットルの反応器を流動窒素下で1時間にわたり80℃にて加熱した後、30℃まで冷却した。イソブタン(500ml)に続きトリイソブチルアルミニウム(ヘキサン中1Mの3ml)を反応器に添加した。反応器を78℃まで加熱すると共に、圧力を13.2バールまで増大させた。エチレンを添加して26.2バールの全圧力を得た。例37.1の触媒(0.097g、ヘキサン中にスラリー化)を反応器中へ注入した。反応器圧力を試験に際し26.0バールに調節し(エチレン圧力は約12.8バールであると推定された)、温度を80℃に調整した。。重合を60分間にわたり持続させた。78gのポリマーが回収された。GPCによるポリマーの分析はMwおよびMnがそれぞれ528000および40000であることを示した。
【0090】
例39.2
1リットルの反応器を流動窒素下で1時間にわたり80℃にて加熱した後、30℃まで冷却した。イソブタン(500ml)に続きトリイソブチルアルミニウム(ヘキサン中1Mの3ml)を反応器に添加した。反応器を78℃まで加熱すると共に圧力を13.4バールまで増大させた。エチレンを添加して21.2バールの全圧力を得た。例37.1の触媒(0.124g、ヘキサン中にスラリー化)を反応器中へ注入した。エチレン圧力は重合に際し約8.1バールであると推定され、温度を80℃に調整した。重合を60分間にわたり持続させた。47gのポリマーが回収された。GPCによるポリマーの分析はMwおよびMnがそれぞれ376000および40000であることを示した。
【0091】
例39.3
1リットルの反応器を流動窒素下で1時間にわたり80℃にて加熱した後、30℃まで冷却した。トリイソブチルアルミニウム(ヘキサン中1Mの3ml)を反応器に添加し、次いで500mlのイソブタンを添加した。反応器を78℃まで加熱すると共に、圧力を13.0バールまで増大させた。エチレンを添加して26.0バールの全圧力を得た。例37.1の触媒(0.0966g、ヘキサン中にスラリー化および0.25mlのNNジメチルアニリン、20分間)を反応器中へ注入した。反応器内の圧力を22.5バールまで低下させて触媒の活性を減少させた。重合の大部分に際し反応器におけるエチレン圧力は9.0バールであると推定された。重合を60分間にわたり持続させた。88gのポリマーが回収された。GPCによるポリマーの分析はMwおよびMnがそれぞれ430000および35000であることを示した。
【0092】
例39.4
1リットルの反応器を流動窒素下に1時間にわたり80℃にて加熱した後、30℃まで冷却した。トリイソブチルアルミニウム(ヘキサン中1Mの3ml)を反応器に添加し、次いで500mlのイソブタンを添加した。反応器を78℃まで加熱すると共に、圧力を12.7バールまで増大させた。エチレンを添加して14.7バールの全圧力を得た。例37.1の触媒(0.104g、ヘキサン中にスラリー化)を反応器中へ注入した。重合の際のエチレン圧力は約2.2バールであると推定された。重合を60分間にわたり持続させた。4.8gのポリマーが回収された。GPCによるポリマーの分析はMwおよびMnがそれぞれ340000および36000であることを示した。
【0093】
例40:支持触媒を用いるスラリー相でのエチレンの重合
支持2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)鉄ジクロライドに基づく触媒を用いて一連の重合試験を行った。
【0094】
例40.1
1リットルの反応器を流動窒素下で1時間にわたり80℃にて加熱した後、30℃まで冷却した。イソブタン(500ml)に続きトリイソブチルアルミニウム(ヘキサン中1Mの3ml)を反応器に添加した。反応器を78℃まで加熱すると共に、圧力を13.2バールまで増大させた。エチレンを添加して26.2バールの全圧力を得た。例37.1の触媒(0.097g、ヘキサン中にスラリー化)を反応器中へ注入した。反応器圧力を試験に際し26.0バールに調節し(エチレン圧力は約12.8バールであると推定された)、温度を80℃に調整した。重合を60分間にわたり持続させた。78gのポリマーが回収された。GPCによるポリマーの分析はMwおよびMnがそれぞれ528000および40000であることを示した。
【0095】
例40.2
1リットルの反応器を流動窒素下に1時間にわたり80℃にて加熱した後、30℃まで冷却した。イソブタン(500ml)に続きトリイソブチルアルミニウム(ヘキサン中1Mの3ml)を反応器に添加した。反応器を78℃まで加熱すると共に、圧力を13.4バールまで増大させた。エチレンを添加して21.2バールの全圧力を得た。例37.1の触媒(0.124g、ヘキサン中にスラリー化)を反応器中へ注入した。エチレン圧力は重合に際し約8.1バールであると推定され、温度を80℃に調整した。重合を60分間にわたり持続させた。47gのポリマーが回収された。GPCによるポリマーの分析はMwおよびMnがそれぞれ376000および40000であることを示した。
【0096】
例40.3
1リットルの反応器を流動窒素下に1時間にわたり80℃にて加熱した後、30℃まで冷却した。トリイソブチルアルミニウム(ヘキサン中1Mの3ml)を反応器に添加し、次いで500mlのイソブタンを添加した。反応器を78℃まで加熱すると共に、圧力を13.0バールまで増大させた。エチレンを添加して26.0バールの全圧力を得た。例37.1の触媒(0.0966g、ヘキサン中にスラリー化および0.25mlのNNジメチルアニリン、20分間)を反応器中へ注入した。反応器における圧力を22.5バールまで低下させて触媒の活性を減少させた。重合の大部分における反応器におけるエチレン圧力は9.0バールであると推定された。重合を60分間にわたり持続させた。88gのポリマーが回収された。GPCによるポリマーの分析はMwおよびMnがそれぞれ430000および35000であることを示した。
【0097】
例40.4
1リットルの反応器を流動窒素下に1時間にわたり80℃にて加熱した後、30℃まで冷却した。トリイソブチルアルミニウム(ヘキサン中1Mの3ml)を反応器に添加し、次いで500mlのイソブタンを添加した。反応器を78℃まで加熱すると共に、圧力を12.7バールまで増大させた。エチレンを添加して14.7バールの全圧力を得た。例37.1の触媒(0.104g、ヘキサン中にスラリー化)を反応器中へ注入した。重合の際のエチレン圧力は約2.2バールであると推定された。重合を60分間にわたり持続させた。4.8gのポリマーが回収された。GPCによるポリマーの分析はMwおよびMnがそれぞれ340000および36000であることを示した。
【0098】
例41
この例は、スラリー条件下でエチレンを重合させるためのメタロセン型触媒と本発明の鉄錯体に基づく触媒との組み合わせの使用を示す。
【0099】
41.1:支持メタロセン触媒の作成
シリカ(予め流動N下で5バールにて200℃で焼成されたクロスフィールドグレードES70)に、溶解ビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)ZrClを含有するメチルアルミノキサン(MAO)のトルエン溶液を添加した。使用量はシリカ1g当たり2.5ミリモルのMAOおよびシリカ1g当たり0.05ミリモルのメタロセンとした。得られたスラリーを緩和に少なくとも1時間にわたり撹拌した後、減圧下に乾燥させて自由流動性粉末を得た。
【0100】
41.2:組み合わせメタロセン/Fe−錯体触媒の作成
上記工程41.1に記載したように作成された支持メタロセン触媒(2.5g)をシュレンクチューブに入れ、ヘキサン(10ml)における2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)鉄ジクロライド(73mg)のスラリーを室温にて添加した。混合物を80℃まで加熱すると共に、時々振とうさせながら90分間放置して、充分混合した溶液を維持した。固体上方の上澄溶液には着色の証拠が存在しなかった。生成触媒を減圧下に80℃で乾燥して乾燥自由流動性粉末を残した。
【0101】
例41.3:エチレンの重合
1リットルの反応器を流動窒素下に1時間にわたり80℃にて加熱した後、30℃まで冷却した。トリイソブチルアルミニウム(ヘキサン中1Mの3ml)を反応器に添加し、次いで500mlのイソブタンを添加した。反応器を77℃まで加熱すると共に、圧力を12.9バールまで増大させた。エチレンを添加して20.9バールの全圧力を得た。上記41.2に記載したように作成された触媒(0.100g、ヘキサン中にスラリー化)を反応器中へ注入した。重合の際のエチレン圧力は約8バールであると推定された。重合を60分間にわたり持続させた。96gのポリマーが回収された。GPCによるポリマーの分析はMwおよびMnがそれぞれ471000および30000であることを示した。
【0102】
41.4:比較
これは、工程41.1に記載した支持メタロセン触媒のみを用いるエチレンの重合を示す。
【0103】
1リットルの反応器を流動窒素下で1時間にわたり80℃にて加熱した後、30℃まで冷却した。トリイソブチルアルミニウム(ヘキサン中1Mの3ml)を反応器に添加し、次いで500mlのイソブタンを添加した。反応器を75℃まで加熱すると共に、圧力を12.7バールまで増大させた。エチレンを添加して20.7バールの全圧力を得た。上記工程41.1にて作成された支持メタロセン触媒(0.094g、ヘキサン中にスラリー化)を反応器中へ注入した。重合の際のエチレン圧力は約8バールであると推定された。重合を60分間にわたり持続させた。49gのポリマーが回収された。GPCによるポリマーの分析はMwおよびMnがそれぞれ142000および53000であることを示した。
【0104】
例42:気相重合
この例は、気相重合条件下でエチレンを重合させるためのメタロセン触媒と本発明の鉄錯体に基づく触媒との組み合わせの使用を示す。
【0105】
3リットルの反応器を流動窒素下で少なくとも1時間にわたり78℃にて焼成した後、30℃まで冷却した。1mm未満の平均粒子直径を有すると共に減圧下で160℃にて4時間以上にわたり加熱された粉末塩化ナトリウム(300g)の充填粉末を添加し、次いでトリメチルアルミニウム(3ml、ヘキサン中2M、アルドリッチ社により供給)を添加した。次いで反応器を密閉し、78℃まで加熱した。アルキルアルミニウムを反応器内に存在する毒物につき90分間にわたり掃去した。次いで反応器を、窒素により4バールまで加圧すると共に次いで排気することにより4回パージした。水素を反応器に添加して0.08バールの圧力を得、次いでエチレン(8バール)を得た。上記工程41.3で作成された触媒(0.20g)を窒素下で注入し、次いで温度を80℃に調整した。重合を60分間にわたり持続させた後、窒素を用いて反応器からエチレンをパージすると共に温度を30℃未満に低下させて停止させた。ポリマーを水洗して塩化ナトリウムを除去し、次いで酸性化メタノール(50ml HCl/2.5リットル メタノール)および最終的に水/エタノール(4:1 v/v)で洗浄した。ポリマーを減圧下に40℃にて16時間にわたり乾燥させた。64gの乾燥ポリマーが生成した。GPC(ゲル透過クロマトグラフィー)をポリマー生成物につき行った。生じたGPC曲線はMw=253000および多分散性64.9にて明瞭にバイモダルであった。
【0106】
例43:TIBAを含むまたは含まない2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)FeCl を用いるスラリー重合
この例は、本発明における成分(3)として規定された別途添加されるアルキルアルミニウム化合物の完全な不存在と比較したトリイソブチルアルミニウム(TIBA)を助触媒として混入することにより得られる触媒の活性に対する積極的作用を示す。触媒は、上記の例37.1で作成したものを使用した。
【0107】
例43.1:TIBAを用いる重合
撹拌器が装着されると共に温度制御用にジャケットを設けた2.3リットルの反応器を乾燥窒素下で110℃にて1時間加熱した。次いで、これを85℃まで冷却し、乾燥ヘキサンにおけるトリイソブチルアルミニウム溶液を窒素下で注入した。次いで反応器に1リットルの乾燥イソブタンを充填した。撹拌反応器の内容物を乾燥エチレンの添加により600psigまで加圧すると共に、温度を85℃に維持した。例37.1の触媒を窒素下で反応器中へ注入し、注入ラインを約50mlのイソブタンでパージした。次いで反応を連続エチレン添加により600psigに調節し、変換率をエチレン消費から監視した。重合を下表に特定した時間にわたり行い、この時点でエチレン添加を停止すると共に反応器を大気圧まで排気した後、ポリマー回収および安定化を行った。ポリマーをイルガノックス1076の希アセトン溶液の添加により安定化させて、0.15%の添加剤をポリマーに与えた。反応条件、収量および活性を下表に示す。
【0108】
43.2:TIBAを用いない重合(比較)
例43.1の手順を、TIBAを添加せずに反復した。その詳細をも下表に示し、そこから見られるように触媒へのTIBAの添加は活性における実質的改善をもたらす。
【0109】
【表6】
Figure 0004467181
【0110】
TIBAを用いる重合とTIBAを用いない重合との比較をもパイロットプラントスケールで行った。
【0111】
43.3:MAO/シリカに支持された2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)鉄ジクロライドの作成
操作は全て特記しない限り窒素下で行った。予め流動窒素下で200℃にて焼成されたシリカ(256.62g、クロスフィールド社により供給されるグレードES70X)を2リットルの丸底フラスコに入れた。トルエン(900ml)をシリカに添加し、次いでメチルアルミノキサン(441ml、ウィトコ社により供給されるトルエンにおける1.5M)を添加した。MAOをシリカと室温にて10分間にわたり反応させ、その時点で温度は80℃まで上昇し、スラリーをフラスコの手動振とうにより時々混合した。温度を2時間にわたり80〜100℃に維持した。
【0112】
上記例9で作成された2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)鉄ジクロライドをトルエン(50ml)にスラリー化させ、MAO/シリカスラリーに80℃にて添加した。さらにトルエン(20ml)を用いて、Fe錯体の全部がMAO/シリカに移行するよう確保した。次いでFe/MAO/シリカを80℃にて時々振とうしながら1.5時間にわたり加熱し、固体を沈降させた。透明な上澄溶液をフラスコからデカントし、触媒を減圧下に80℃にて30分間にわたり部分乾燥させ、次いで室温に16時間放置した。次いで触媒の乾燥を80℃にて減圧下にさらに5時間にわたり、乾燥自由流動性粉末が生ずると共にもはや溶剤が支持体から出ないことが検出されるまで持続した。
【0113】
43.4:パイロットスケール重合(スラリー)
93リットルのフィリップス型連続重合ループ反応器を重合につき使用した。エチレンとイソブタン希釈剤と水素と上記例1.3で作成された触媒とを反応器中へ計量して入れ、下表に詳記するような反応条件を維持した。反応器を約7.5kg/hrのポリエチレン処理量にて操作した。ポリマー分子量を水素添加割合の変化により調節した。2回の試験を行い、一方は本発明における成分(3)として規定されたアルキルアルミニウム化合物を別途に添加せず、また一方はTIBAを添加した。他の条件は水素添加割合以外は同一に保ち、この割合はTIDA添加と共に減少させて同様なHLMIを維持した。
【0114】
【表7】
Figure 0004467181
【0115】
上記の表は明らかに、TIBAを添加する生産性に対する顕著な効果を示す。
【0116】
例44:変化量のMAOおよびTMAを用いるスラリー重合
この例は、用いるメチルアルモキサン(MAO)およびトリメチルアルミニウム(TMA)の量を変化させる活性に対する効果を示す。使用したTMAはアルドリッチ社により供給された。MAOは7重量%溶液としてアルドリッチ社により供給され、全揮発成分を減圧下に除去すると共に残留固体をペンタンで3回洗浄して作成した。次いで、これをもう1度減圧下に乾燥させると共に窒素下で貯蔵した。
【0117】
44.1:2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジイソプロピルアニル)鉄ジクロライドを用いるエチレンの重合
機械撹拌器と内部冷却ループと内部圧力および温度モニターとが装着されて高圧ガラス瓶を50℃にて減圧下に、乾燥窒素でしばしばフラッシュさせながら4時間乾燥させた。10mlのステンレス鋼二重端部注入チューブには、窒素下で5mlのトルエンと1μモルの上記1で作成された鉄触媒とを充填した。第2の同様なチューブには、5mlのトルエンと適量のMAOおよびTMAとを充填した(量については下表参照)。トルエン/MAO/TMA混合物を200mlのトルエンの流れと共に2バールの窒素背圧下でガラス瓶反応容器に注入した。次いで反応器を排気し、4バールのエチレンで加圧し、1000rpmにて室温で撹拌した。15分間の後、鉄触媒/トルエン混合物を反応器中へ4バールのエチレン圧力にて注入し、反応器を排気して圧力差を与えた。温度を35〜40℃に15分間維持し、温度およびエチレン流動を毎分記録した。15分間の後、反応を10mlのメタノールの注入により停止させた。反応器を排気し、さらに200mlのメタノールを添加した。ポリマーを濾過により回収し、空気中で1晩乾燥させた。実験を、鉄錯体の量に対するMAOおよびTMAの量を変化させて数回反復した(1当量=1μモル)。下表は、各試験につき測定された活性を示す。
【0118】
【表8】
Figure 0004467181
【0119】
44.2:2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジメチルアニル)鉄ジクロライドを用いるエチレンの重合
実験44.1は、上記例8で作成された鉄錯体を用いて反復した。結果を下表に示す。
【0120】
【表9】
Figure 0004467181
【0121】
上表から見られるように、系におけるアルミニウムの全量(合したMAOおよびTMAから)を同一にした場合にも活性はAlの供給源に応じてまだ変化する。たとえば1000当量のTMAおよび1000当量のMAOを用いれば、1000当量のMAOおよび500当量のTMAを用いる場合よりも高い活性が観察される。

Claims (36)

  1. 式B:
    Figure 0004467181
    [式中、MはFe[II]、Fe[III]、Co[I]、Co[II]、Co[III]、Mn[I]、Mn[II]、Mn[III]、Mn[IV]、Ru[II]、Ru[III]もしくはRu[IV]であり;Xは遷移金属Mに共有もしくはイオン結合した原子もしくは基を示し;Tは遷移金属Mの酸化状態であると共にbは原子もしくは基Xの原子価であり;R、R、R、R、R、RおよびRは独立して水素、ハロゲン、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビルもしくは置換ヘテロヒドロカルビルから選択され;R〜Rの2個もしくはそれ以上がヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビルもしくは置換ヘテロヒドロカルビルであれば、前記2個もしくはそれ以上は結合して1個もしくはそれ以上の環式置換基を形成することができる]
    の化合物と、
    (2)アルキルアルモキサンであると共に50重量%までの対応トリアルキルアルミニウムを含有しうる活性化剤と;
    (3)アルキルアルモキサン(2)および成分(2)内に組み込まれた式AlRの化合物の他に、式AlR[式中、各Rは独立してC〜C12アルキルもしくはハロである]の化合物と
    からなるオレフィンの重合用触媒。
  2. およびRが独立して置換もしくは未置換の非環式、複素環式もしくは芳香族基から選択される請求項1に記載の触媒。
  3. およびR が独立して、フェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、2−メチルフェニル、2−エチルフェニル、2,6−ジイソプロピルフェニル、2,3−ジイソプロピルフェニル、2,4−ジイソプロピルフェニル、2,6−ジ−n−ブチルフェニル、2,6−ジメチルフェニル、2,3−ジメチルフェニル、2,4−ジメチルフェニル、2−t−ブチルフェニル、2,6−ジフェニルフェニル、2,4,6−トリメチルフェニル、2,6−トリフルオロメチルフェニル、4−ブロモ−2,6−ジメチルフェニル、3,5−ジクロル−2,6−ジエチルフェニルおよび2,6−ビス(2,6−ジメチルフェニル)フェニル、シクロヘキシルおよびピリジニルから選択される請求項に記載の触媒。
  4. 化合物(1)が式Z:
    Figure 0004467181
    [式中、MはFe[II]、Fe[III]、Co[I]、Co[II]、Co[III]、Mn[I]、Mn[II]、Mn[III]、Mn[IV]、Ru[II]、Ru[III]もしくはRu[IV]であり;Xは遷移金属Mに共有もしくはイオン結合した原子もしくは基を示し;Tは遷移金属Mの酸化状態であると共にbは原子もしくは基Xの原子価であり;R〜R、RおよびR19〜R28は独立して水素、ハロゲン、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビルもしくは置換ヘテロヒドロカルビルから選択され;R〜R、RおよびR19〜R28の2個もしくはそれ以上がヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビルもしくは置換ヘテロヒドロカルビルであれば、前記2個もしくはそれ以上は結合して1個もしくはそれ以上の環式置換基を形成することができ、ただしR19、R20、R21およびR22の少なくとも1個は環系PおよびQのいずれもポリ芳香族融合環系の部分を形成しなければヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビルもしくは置換ヘテロヒドロカルビルである]
    に示された骨格単位を含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の触媒。
  5. 式Zにおける環系PおよびQが独立して2,6−ヒドロカルビルフェニルもしくは融合環ポリ芳香族である請求項4に記載の触媒。
  6. 式Zにおける環系PおよびQが独立して、1−ナフチル、2−ナフチル、1−フェナンスレニルもしくは8−キノリニルである請求項5に記載の触媒。
  7. 式BおよびZに示した化合物におけるR〜R、RおよびR19〜R28が独立して水素およびC〜Cヒドロカルビルから選択される請求項1〜のいずれか一項に記載の触媒。
  8. 式BおよびZに示した化合物におけるR 〜R 、R およびR 19 〜R 28 が独立して水素およびメチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ヘキシルおよびn−オクチルから選択される請求項7に記載の触媒。
  9. 化合物(1)が式T:
    Figure 0004467181
    [式中、MはFe[II]、Fe[III]、Co[I]、Co[II]、Co[III]、Mn[I]、Mn[II]、Mn[III]、Mn[IV]、Ru[II]、Ru[III]もしくはRu[IV]であり;Xは遷移金属Mに共有もしくはイオン結合した原子もしくは基を示し;Tは遷移金属Mの酸化状態であると共にbは原子もしくは基Xの原子価であり;R〜R、RおよびR26〜R32は独立して水素、ハロゲン、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビルもしくは置換ヘテロヒドロカルビルから選択され;R〜R、RおよびR29〜R32の2個もしくはそれ以上がヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビルもしくは置換ヘテロヒドロカルビルであれば、前記2個もしくはそれ以上は結合して1個もしくはそれ以上の環式置換基を形成することができる]
    で示される骨格単位を含む請求項1またはに記載の触媒。
  10. MがFe[II]もしくはCo[II]である請求項1〜のいずれか一項に記載の触媒。
  11. 式B、ZおよびTの化合物における原子もしくは基Xがハライドハイドライド;ヒドロカルビルオキシド;カルボキシレート;ヒドロカルビル;置換ヒドロカルビル;ヘテロヒドロカルビル;トシレート;またはトリフレートである請求項1〜10のいずれか一項に記載の触媒。
  12. ハライドがクロライドもしくはブロマイドである請求項11に記載の触媒。
  13. ヒドロカルビルオキシドがメトキシド、エトキシド、イソプロポキシドもしくはフェノキシドである請求項11に記載の触媒
  14. カルボキシレートがホルメート、アセテートもしくはベンゾエートである請求項11に記載の触媒。
  15. ヒドロカルビルがメチル、エチル、プロピル、ブチル、オクチル、デシル、フェニルもしくはベンジルである請求項11に記載の触媒。
  16. 化合物(1)が
    2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジイソプロピルアニル)FeCl
    2,6−ジアセチルピリジン(2,6−ジイソプロピルアニル)MnCl
    2,6−ジアセチルピリジン(2,6−ジイソプロピルアニル)CoCl
    2,6−ジアセチルピリジンビス(2−t−ブチルアニル)FeCl
    2,6−ジアセチルピリジンビス(2,3−ジメチルアニル)FeCl
    2,6−ジアセチルピリジンビス(2−メチルアニル)FeCl
    2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4−ジメチルアニル)FeCl
    2,6−ジアセチルピリジンビス(2,6−ジメチルアニル)FeCl
    2,6−ジアセチルピリジンビス(2,4,6−トリメチルアニル)FeCl
    2,6−ジアルジミンピリジンビス(2,6−ジメチルアニル)FeCl
    2,6−ジアルジミンピリジンビス(2,6−ジエチルアニル)FeCl
    2,6−ジアルジミンピリジンビス(2,6−ジイソプロピルアニル)FeCl
    2,6−ジアルジミンピリジンビス(1−ナフチル)FeClまたは
    2,6−ビス(1,1−ジフェニルヒドラゾン)ピリジン・FeCl
    からなる請求項1〜15のいずれか一項に記載の触媒。
  17. 化合物(2)がメチルアルモキサン(メチルアルミノキサンもしくはMAOとしても知られる)または改変メチルアルモキサン(MMAO)からなる請求項1〜16のいずれか一項に記載の触媒。
  18. 化合物(3)がトリメチルアルミニウム(TMA)、トリエチルアルミニウム(TEA)、トリイソブチルアルミニウム(TIBA)、トリ−n−オクチルアルミニウム、エチルアルミニウムジクロライドもしくはジエチルアルミニウムクロライドからなる請求項1〜17のいずれか一項に記載の触媒。
  19. 化合物(3)化合物(2)に対する比が1:1より大である請求項1〜18のいずれか一項に記載の触媒。
  20. 化合物(3)化合物(2)に対する比が5:1より大である請求項19に記載の触媒。
  21. 化合物(3)の化合物(2)に対する比が10:1より大である請求項20に記載の触媒。
  22. 支持体材料に支持される請求項1〜21のいずれか一項に記載の触媒。
  23. 支持体材料がシリカ、アルミナもしくはジルコニアまたはポリマーもしくはプレポリマーである請求項22に記載の触媒。
  24. ポリマーもしくはプレポリマーが、ポリエチレン、ポリスチレンもしくはポリ(アミノスチレン)である請求項23に記載の触媒。
  25. 支持体がシリカであり、化合物(2)がメチルアルモキサンであり、化合物(3)がトリメチルアルミニウム(TMA)もしくはトリイソブチルアルミニウム(TIBA)である請求項23に記載の触媒。
  26. 中性ルイス塩基をさらに含む請求項1〜25のいずれか一項に記載の触媒。
  27. 中性ルイス塩基が第三アミンもしくは芳香族エステルである請求項26に記載の触媒。
  28. モノマーオレフィンを重合条件下に請求項1〜27のいずれか一項に記載の重合触媒と接触させることを特徴とする1−オレフィンの重合および共重合方法。
  29. 化合物(1)を、重合させるべきモノマーとの接触前にアルキルアルモキサン(2)で活性化させる請求項28に記載の方法。
  30. 重合条件が溶液相、スラリー相もしくは気相である請求項28または29に記載の方法。
  31. 重合をスラリー相にてオートクレーブもしくは連続ループ反応器で行う請求項30に記載の方法。
  32. 重合をスラリー相で行うと共に、化合物(3)がトリイソブチルアルミニウム(TIBA)もしくはトリメチルアルミニウム(TMA)である請求項30または31に記載の方法。
  33. 重合を気相流動床条件下で行う請求項30に記載の方法。
  34. 重合を10〜100バールの圧力および50〜120℃の温度にて行う請求項33に記載の方法。
  35. 重合を気相にて行うと共に、化合物(3)がトリメチルアルミニウム(TMA)である請求項30、33または34に記載の方法。
  36. 請求項1に記載の式Bの化合物と、アルキルアルモキサンであると共に50重量%までの対応トリアルキルアルミニウムを含有しうる活性化剤とからなる触媒の1−オレフィンの重合における触媒活性を増大させるための式AlR[式中、各Rは独立してC〜C12アルキルもしくはハロである]の化合物の使用。
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