JP5387325B2 - オレフィン重合用触媒およびポリオレフィンの製造方法 - Google Patents
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Description
下記一般式(2)で表される(B)遷移金属化合物、
で示され、R5は下記一般式(6)
で示される配位子であり、R4およびR5とともにサンドイッチ構造を形成し、R6は下記一般式(7)
で示され、R4およびR5を架橋するように作用しており、nは1から5の整数である。)
(C)活性化助触媒および(D)有機アルミニウム化合物を含むオレフィン重合用触媒を提供するものである。さらに本発明は、該オレフィン重合用触媒を用いてオレフィン重合を行うことを特徴とするポリオレフィンの製造方法を提供するものである。
R10〜R12はそれぞれ独立して水素原子、または塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子、またはメチル基、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、フェニル基、ナフチル基、ビフェニレニル基などの炭素数1〜20の炭化水素基、またはジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基などの炭素数2〜20のジアルキルアミノ基、またはメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、イソプロポキシ基、フェノキシ基などの炭素数1〜20のアルコキシ基、またはトリメチルシリル基、トリtert−ブチルシリル基、ジtert−ブチルメチルシリル基、tert−ブチルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、フェニルジメチルシリル基などの炭素数1〜20の炭化水素基置換シリル基である。
または(C−3)イオン化イオン性化合物であることが好ましい。
一般式(8)中、[R13R14 y−1M4H]はカチオンであり、Hはプロトンであり、M4は周期表の第15族または第16族から選ばれる元素であり、R13は炭素数1〜30の炭化水素基であり、R14は各々独立して水素原子または炭素数1〜30の炭化水素基であり、yは、M4が第15族元素のときy=3であり、M4が第16族元素のときy=2であり、[A]はアニオンであり、例えばフッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、リン酸イオン、過塩素酸イオン、シュウ酸イオン、クエン酸イオン、コハク酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオンまたはヘキサフルオロリン酸イオンを用いることができるが、これらに限定されるものではない。さらに、aおよびbは電荷が釣り合うように選ばれた整数である。
(C)活性化助触媒が、アルキルアルミノキサンである場合、用いるアルキルアルモノキサンは、アルミニウムと酸素の結合を有する化合物である、一般式(9)および/または(10)で表される化合物であることが好ましい。
これらは、1種でもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。一般式(9)および/または(10)中、R15は各々同一でも異なっていてもよく、水素原子または炭素数1〜20の炭化水素基であり、R15の具体的な例として、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基などを例示することができ、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、フェニル基、トリル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。また、qは2〜50の整数である。有機アルミニウムオキシ化合物の具体例として、メチルアルミノキサン、エチルアルミノキサン、プロピルアルミノキサンなどが例示できる。
(C)活性化助触媒が、イオン化イオン性化合物である場合、下記一般式(11)〜(14)で表される化合物であることが好ましい。
[DL2 m][J(Ar)4] (12)
[E][J(Ar)4] (13)
J(Ar)3 (14)
(式中、Hはプロトンであり、Jはホウ素原子またはアルミニウム原子である。L1はルイス塩基、L2はルイス塩基またはシクロペンタジエニル基である。Dはリチウム、鉄または銀から選ばれる金属の陽イオンであり、Eはカルボニウムカチオンまたはトロピニウムカチオンである。Arは炭素数6〜20のハロゲン置換アリール基である。mは0〜2の整数である。)
で表される
一般式(11)で表される化合物は、プロトン酸を示しており、その具体例として、ジエチルオキソニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジメチルオキソニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、テトラメチレンオキソニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ヒドロニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリ−n−ブチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジエチルオキソニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、ジメチルオキソニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、テトラメチレンオキソニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、ヒドロニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、トリ−n−ブチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
R16 3Al (11)
(ここで、R16は、各々同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、アミノ基、アルコキシド基または炭化水素基を示し、そのうち少なくとも1つは炭化水素基である。)で表される化合物であることが好ましい。具体的にはトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムなどのアルキルアルミニウムを挙げることができる。
本発明において用いられる成分(D)の量は、成分(A)と成分(B)のモル数の和1モル当たり0.1〜10000モルが好ましく、特に好ましくは1〜1000モルである。成分(D)の使用量が、成分(A)と成分(B)のモル数の和1モル当たり0.1モル以上であると、成分(A)と成分(B)を十分にアルキル化することができるめ、重合活性種を十分に形成することができ、高い重合活性を発現することができる。また、成分(D)の使用量が、成分(A)と成分(B)のモル数の和1モル当たり10000モル以下であると、生成するポリオレフィン中に残留するアルミニウム残渣が少ない。
(B)遷移金属化合物は、(A)遷移金属化合物から生成したマクロモノマーの一部をコモノマーとして取り込むことにより、長鎖分岐を有するポリオレフィンを製造する。
本発明のポリエチレンのMw/Mnは2以上30以下であり、好ましくは2以上10以下である。
[ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(2,4,7−トリメチルインデニル)ジルコニウムジクロリドの合成]
−78℃に冷却した2,4,7−トリメチルインデン(53.329g,338mmol)のTHF溶液(670mL)に、n−BuLiのヘキサン溶液(1.58mol/L,278mL,439mmol)をゆっくり滴下し、室温で終夜撹拌を行った。得られた反応混合物を、−78℃に冷却したジクロロジメチルシラン(204mL,1.60mol)のヘキサン溶液(2.4L)にゆっくり滴下した。室温で終夜撹拌した後、減圧下で溶媒を留去したところ、黄色オイルと無色の固体の混合物を得た。得られた反応混合物をTHFに溶かした後、シクロペンタジエン(62mL,744mmol)とn−BuLiのヘキサン溶液(1.58mol/L,445mL,676mmol)から調製したシクロペンタジエニルリチウムのTHF溶液(1200mL)をゆっくりと滴下した。そのまま終夜撹拌した後、反応混合物を1Nの塩酸水溶液(1L)にゆっくり加えた。ヘキサンで抽出、有機層を飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下で溶媒を留去した後、シリカゲルカラム(シリカゲル 100g,ヘキサン/塩化メチレン=5/1)で処理したところ、黄色のオイルとして配位子を得た(83.708g,298mmol)。
合成例2
[ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(4,7−ジメチルインデニル)ジルコニウムジクロリドの合成]
−78℃に冷却した4,7−トリメチルインデン(5.00g,34.7mmol)のTHF溶液(60mL)に、n−BuLiのヘキサン溶液(1.59mol/L,24mL,38mmol)をゆっくり滴下し、室温で終夜撹拌を行った。得られた反応混合物を、−78℃に冷却したジクロロジメチルシラン(21mL,174mmol)のヘキサン溶液(240mL)にゆっくり滴下した。室温で終夜撹拌した後、減圧下で溶媒を留去したところ、黄色オイルと無色の固体の混合物を得た。得られた反応混合物をTHFに溶かした後、シクロペンタジエン(6.9mL,83.3mmol)とn−BuLiのヘキサン溶液(1.59mol/L,44.0mL,69.4mmol)から調製したシクロペンタジエニルリチウムのTHF溶液(60mL)をゆっくりと滴下した。そのまま終夜撹拌した後、反応混合物を1Nの塩酸水溶液(300mL)にゆっくり加えた。ヘキサンで抽出、有機層を飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下で溶媒を留去したところ、オレンジ色のオイルとして配位子を得た(8.80g,33.0mmol,収率95%)。
参考例1
[変性粘土化合物Pの調製]
水350mLにエタノール150mLと37%濃塩酸8.3mLを加えた後、得られた溶液にN,N−ジメチルオクタデシルアミン 29.7g(0.1mol)を添加し、60℃に加熱することによって、N,N−ジメチルオクタデシルアミン塩酸塩溶液を調製した。この溶液にヘクトライト100gを加えた。この懸濁液を60℃で3時間撹拌し、上澄み液を除去した後、60℃の水1Lで洗浄した。その後、60℃、10−3torrで24時間乾燥し、ジェットミルで粉砕することによって、平均粒径5.2μmの変性粘土化合物Pを得た。
[触媒調製]
上述の変性粘土化合物P(2.00g)にヘキサン(10mL)を加え、室温で30分撹拌を行った。一方、参考例1で合成したジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(2,4,7−トリメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド(44.5mg、101mmol)のヘキサン溶液(22.3mL)にトリエチルアルミニウム(1.2mol/L、11.2mL)を加え、室温で1時間撹拌を行った後、この溶液20mLを変性ヘクトライトのヘキサン溶液にゆっくり加えた。60℃で3時間撹拌し、上澄み液を除去、固体を洗浄後、5%トリメチルアルミニウムのヘキサン溶液で希釈することで触媒懸濁液を得た。さらに触媒懸濁液をヘキサンで希釈することで、触媒スラリー(0.5mmolZr/L)の調製を行った。
[エチレン重合]
2Lのオートクレーブに、ヘキサン1200mLとトリイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液(0.34mol/L)1.0mLを入れ、オートクレーブの内温を85℃に昇温した。[触媒調製]で調製した触媒スラリー0.6mL(Zr:0.3μmol)を添加した後、エチレンを分圧が1.2MPaになるまでエチレンを加えて重合を行った。エチレンを連続的に供給して、エチレン分圧を1.2MPaに保ちながら90分間重合を行った。オートクレーブの内圧を脱圧後、濾過、乾燥することで368.4gのポリエチレンを得た。得られたポリエチレンのHLMIは2.11g/10min、Mnは54,000、Mw/Mnは4.63、Tmは134.9℃、ΔHは185mJ/mgであった。FT−IRで求めたポリマーの末端構造は、1000炭素あたり、末端ビニルが0.07個、トランスビニレンが0.10個、ビニリデンが0.01個、末端メチルは検出限界以下であった。
[変性粘土鉱物Aの調製]
水180mLにエタノール120mLと37質量%濃塩酸5.0mLを加えた後、得られた溶液にN−メチルジオレイルアミン(ライオン・アクゾ(株)製、商品名アーミンM2O)31.9gを添加し、60℃に加熱することによって、N−メチルジオレイルアミン塩酸塩溶液を調製した。この溶液に合成ヘクトライト(ロックウッド アディティブズ社製、商品名ラポナイトRD)60gを加えた。この懸濁液を60℃で3時間撹拌し、上澄み液を除去した後、60℃の水1Lで洗浄した。その後、60℃で24時間乾燥させたところ、85.0gの変性粘土鉱物を得た。この変性粘土鉱物を、ジェットミルで粉砕することによって、平均粒径6.0μmの変性粘土鉱物Aを調製した。
上述の変性粘土鉱物A(25g)にヘキサン(26.5mL)を加え、室温で30分撹拌を行った。合成例1で合成したジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(2,4,7−トリメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド(19.8mg、0.045mmol)にヘキサン(21.7mL)とトリエチルアルミニウム(1.2mol/L、20.2mL)を加え、室温で1時間撹拌を行った後、この溶液を変性粘土鉱物Aのヘキサン溶液にゆっくり加え、さらにヘキサン(21.7mL)とトリエチルアルミニウム(1.2mol/L、20.2mL)を加えた。45℃で1時間撹拌を行った後、合成例1で合成したジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(2,4,7−トリメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド(376.7mg、0.855mmol)、ジフェニルメチレン(1−シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド(55.7mg、0.1mmol)、ヘキサン(26.9mL)、トリイソブチルアルミニウム(0.7mol/L、35.5mL)を加えて、室温で1時間撹拌を行った反応混合物を加え、さらにヘキサン(26.9mL)、トリイソブチルアルミニウム(0.7mol/L、35.5mL)を加えて、60℃で3時間撹拌を行った。45℃に冷却後、上澄み液を除去、固体を洗浄後、5質量%トリメチルアルミニウムのヘキサン溶液で希釈することで触媒懸濁液を得た。さらに触媒懸濁液をヘキサンで希釈することで、触媒スラリーAの調製を行った。
2Lのオートクレーブに、ヘキサン1200mLとトリイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液(0.34mol/L、1.0mL)を入れ、オートクレーブの内温を85℃に昇温した。[触媒調製]で調製した触媒スラリーA(固体量として6.23mg)を添加した後、エチレンと水素の混合ガス(水素1500ppm)を分圧が0.9MPaになるまで加えて重合を行った。エチレンと水素の混合ガスを連続的に供給しながら90分間重合を行った。オートクレーブの内圧を脱圧後、得られたポリマーを濾過、乾燥することで88.5gのポリエチレンを得た(重合活性14,200g/g触媒)。ワックス発生量は5.22g/kgポリエチレンであった。得られたポリエチレンのMFRは4.64g/10min、嵩密度は376kg/m3、密度は960kg/m3、13C−NMRで求めたポリマーの長鎖分岐数は0.09個/1000炭素であった。
[触媒スラリーBの調製]
実施例1の触媒調製で用いたジフェニルメチレン(1−シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリドの代わりに、ジフェニルメチレン(1−シクロペンタジエニル)(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を用いた以外は同様の方法により触媒スラリーBの調製を行った。
上述の方法で調製した触媒スラリーBを用いた以外は、実施例1と同様の方法でエチレンの重合を行ったところ、62.3gのポリエチレンが得られた(重合活性10,000g/g触媒)。ワックス発生量は3.2g/kgポリエチレンであった。得られたポリエチレンのMFRは2.5g/10min、嵩密度は407kg/m3、密度は960kg/m3、13C−NMRで求めたポリマーの長鎖分岐数は0.10個/1000炭素であった。
[触媒スラリーCの調製]
実施例1で調製した変性粘土鉱物A(25g)にヘキサン(26.5mL)を加え、室温で30分撹拌を行った。合成例1で合成したジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(2,4,7−トリメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド(20.9mg、0.0475mmol)にヘキサン(21.7mL)とトリエチルアルミニウム(1.2mol/L、20.2mL)を加え、室温で1時間撹拌を行った後、この溶液を変性粘土鉱物Aのヘキサン溶液にゆっくり加え、さらにヘキサン(21.7mL)とトリエチルアルミニウム(1.2mol/L、20.2mL)を加えた。45℃で1時間撹拌を行った後、合成例1で合成したジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(2,4,7−トリメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド(39.76mg、0.9025mmol)、ジフェニルメチレン(1−シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド(27.8mg、0.05mmol)、ヘキサン(26.9mL)、トリイソブチルアルミニウム(0.7mol/L、35.5mL)を加えて、室温で1時間撹拌を行った反応混合物を加え、さらにヘキサン(26.9mL)、トリイソブチルアルミニウム(0.7mol/L、35.5mL)を加えて、60℃で3時間撹拌を行った。45℃に冷却後、上澄み液を除去、固体を洗浄後、5質量%トリメチルアルミニウムのヘキサン溶液で希釈することで触媒懸濁液を得た。さらに触媒懸濁液をヘキサンで希釈することで、触媒スラリーCの調製を行った。
2Lのオートクレーブに、ヘキサン1200mLとトリイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液(0.34mol/L、1.0mL)を入れ、オートクレーブの内温を75℃に昇温した。[触媒調製]で調製した触媒スラリーC(固体量として6.10mg)を添加した後、ブテン18.83gをエチレン分圧が0.8MPaになるまでエチレンと共に加えて重合を行った。エチレンを連続的に供給しながら90分間重合を行った。オートクレーブの内圧を脱圧後、得られたポリマーを濾過、乾燥することで48.8gのポリエチレンを得た(重合活性8,000g/g触媒)。ワックス発生量は13.6g/kgポリエチレンであった。得られたポリエチレンのMFRは2g/10min、嵩密度は320kg/m3、密度は924kg/m3、13C−NMRで求めたポリマーの長鎖分岐数は0.10個/1000炭素であった。
[変性粘土鉱物Bの調製]
実施例1の変性粘土鉱物Aの調製で用いているN−メチルジオレイルアミン(ライオン・アクゾ(株)製、商品名アーミンM2O)の代わりに、N,N−ジメチルベヘニルアミン(ライオン・アクゾ(株)製、商品名アーミンDM22D)を用いた以外は同様の方法により変性粘土鉱物Bの調製を行った。
上述の変性粘土鉱物B(25g)にヘキサン(26.5mL)を加え、室温で30分撹拌を行った。合成例1で合成したジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(2,4,7−トリメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド(20.9mg、0.0475mmol)にヘキサン(21.7mL)とトリイソブチルアルミニウム(0.7mol/L、20.2mL)を加え、室温で1時間撹拌を行った後、この溶液を変性粘土鉱物Aのヘキサン溶液にゆっくり加え、さらにヘキサン(21.7mL)とトリエチルアルミニウム(1.2mol/L、20.2mL)を加えた。45℃で1時間撹拌を行った後、合成例1で合成したジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(2,4,7−トリメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド(39.76mg、0.9025mmol)、ジフェニルメチレン(1−シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド(27.8mg、0.05mmol)、ヘキサン(26.9mL)、トリイソブチルアルミニウム(0.7mol/L、35.5mL)を加えて、室温で1時間撹拌を行った反応混合物を加え、さらにヘキサン(26.9mL)、トリイソブチルアルミニウム(0.7mol/L、35.5mL)を加えて、60℃で3時間撹拌を行った。45℃に冷却後、上澄み液を除去、固体を洗浄後、5質量%トリメチルアルミニウムのヘキサン溶液で希釈することで触媒懸濁液を得た。さらに触媒懸濁液をヘキサンで希釈することで、触媒スラリーDの調製を行った。
2Lのオートクレーブに、ヘキサン1200mLとトリイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液(0.34mol/L、1.0mL)を入れ、オートクレーブの内温を70℃に昇温した。[触媒調製]で調製した触媒スラリーD(固体量として5.86mg)を添加した後、ブテン18.83gをエチレン分圧が0.8MPaになるまでエチレンと共に加えて重合を行った。エチレンと水素の混合ガス(水素1440ppm)を連続的に供給しながら90分間重合を行った。オートクレーブの内圧を脱圧後、得られたポリマーを濾過、乾燥することで58gのポリエチレンを得た(重合活性9900g/g触媒)。ワックス発生量は28.9g/kgポリエチレンであった。得られたポリエチレンのMFRは27g/10min、数平均分子量(Mn)は73,000、分子量分布(Mw/Mn)は5.39、嵩密度は321kg/m3、密度は932kg/m3、13C−NMRで求めたポリマーの長鎖分岐数は、0.10個/1000炭素であった。
[触媒スラリーDの調製]
実施例4の触媒調製で用いたジフェニルメチレン(1−シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリドの代わりに、ジメチルメチレン(1−シクロペンタジエニル)(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を用いた以外は同様の方法により触媒スラリーEの調製を行った。
上述の方法で調製した触媒スラリーE(固体量として8.42mg)を用い、エチレン/水素の混合ガス(水素1450ppm)を用いた以外は、実施例4と同様の方法でエチレン/ブテン共重合を行ったところ、69gのポリエチレンが得られた(重合活性8190g/g触媒)。ワックス発生量は14.1g/kgポリエチレンであった。得られたポリエチレンのMFRは6.7g/10min、嵩密度は341kg/m3、密度は931kg/m3、13C−NMRで求めたポリマーの長鎖分岐数は、0.10個/1000炭素であった。
[触媒スラリーFの調製]
実施例1の触媒調製で用いた合成例1で合成したジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(2,4,7−トリメチルインデニル)ジルコニウムジクロリドの代わりに、合成例2で合成したジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(4,7−ジメチルインデニル)ジルコニウムジクロリドを用いた以外は、同様の方法で触媒スラリーFの調製を行った。
上述の方法で調製した触媒スラリーF(固体量として6.56mg)を用い、ブテンを8.3g用いた以外は、実施例4と同様の方法でエチレン/ブテン共重合を行ったところ、43.3gのポリエチレンが得られた(重合活性6600g/g触媒)。ワックス発生量は18.6g/kgポリエチレンであった。得られたポリエチレンのMFRは10.7g/10min、嵩密度は404kg/m3、密度は928kg/m3であった。13C−NMRから求めたポリマーの長鎖分岐数は、0.17個/1000炭素であった。
[触媒スラリーGの調製]
実施例1に記載の変性粘土鉱物A(500g)にヘキサン(900mL)を加えて、変性粘土鉱物のヘキサンスラリーを調製した。合成例1で合成したジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(2,4,7−トリメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド(0.3965g、0.900mmol)にヘキサン(433mL)とトリエチルアルミニウム(1.2mol/L、403.7mL)を加え、室温で1時間撹拌を行った後、この溶液を変性粘土鉱物Aのヘキサン溶液にゆっくり加え、さらにヘキサン(433.1mL)とトリエチルアルミニウム(1.2mol/L、403.7mL)を加えた。45℃で1時間撹拌を行った後、合成例1で合成したジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(2,4,7−トリメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド(7.53g、17.1mmol)、ジフェニルメチレン(1−シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド(1.1g、2.0mmol)、ヘキサン(250.8mL)、トリイソブチルアルミニウム(0.7mol/L、709mL)を加えて、室温で1時間撹拌を行った反応混合物を加え、さらにヘキサン(251mL)、トリイソブチルアルミニウム(0.7mol/L、109mL)を加えて、60℃で3時間撹拌を行った。45℃に冷却後、上澄み液を除去、固体を洗浄後、5質量%トリメチルアルミニウムのヘキサン溶液で希釈することで触媒懸濁液を得た。さらに触媒懸濁液をヘキサンで希釈することで、触媒スラリーGの調製を行った。
内容積300Lの重合器に、ヘキサンを160kg/時、エチレンを30.0kg/時、1−ブテンを0.1kg/時、水素を10NL/時および触媒スラリーGを連続的に供給した。また、液中のトリイソブチルアルミニウムの濃度を0.93ミリモル/kgヘキサンとなるように、それぞれ連続的に供給し、重合温度85℃で重合した。重合器で生成したポリマーを含むスラリーはフラッシュタンク、送液ポンプを経て、遠心分離器でポリマーとヘキサンに分離し、ポリマーを連続的に乾燥し、30kg/時の生産速度でエチレン系重合体パウダーを得た。重合活性は10,500g/g触媒であった。ワックス発生量は4.4g/kgポリエチレンであった。
[触媒スラリーHの調製]
実施例1に記載の変性粘土鉱物A(500g)にヘキサン(900mL)を加えて、変性粘土鉱物のヘキサンスラリーを調製した。合成例1で合成したジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(2,4,7−トリメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド(0.3172g、0.720mmol)にヘキサン(433mL)とトリエチルアルミニウム(1.2mol/L、403.7mL)を加え、室温で1時間撹拌を行った後、この溶液を変性粘土鉱物Aのヘキサン溶液にゆっくり加え、さらにヘキサン(433.1mL)とトリエチルアルミニウム(1.2mol/L、403.7mL)を加えた。45℃で1時間撹拌を行った後、合成例1で合成したジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(2,4,7−トリメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド(6.027g、13.68mmol)、ジフェニルメチレン(1−シクロペンタジエニル)(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(2.41g、3.60mmol)、ヘキサン(250.8mL)、トリイソブチルアルミニウム(0.7mol/L、709mL)を加えて、室温で1時間撹拌を行った反応混合物を加え、さらにヘキサン(251mL)、トリイソブチルアルミニウム(0.7mol/L、109mL)を加えて、60℃で3時間撹拌を行った。45℃に冷却後、上澄み液を除去、固体を洗浄後、5質量%トリメチルアルミニウムのヘキサン溶液で希釈することで触媒懸濁液を得た。さらに触媒懸濁液をヘキサンで希釈することで、触媒スラリーHの調製を行った。
内容積300Lの重合器に、ヘキサンを145kg/時、エチレンを15kg/時、1−ブテンを6.5kg/時、および上述の方法で調製した触媒スラリーHを連続的に供給した。また、液中のトリイソブチルアルミニウムの濃度を0.93ミリモル/kgヘキサンとなるように、それぞれ連続的に供給し、重合温度70℃で重合した。重合器で生成したポリマーを含むスラリーはフラッシュタンク、送液ポンプを経て、遠心分離器でポリマーとヘキサンに分離し、ポリマーを連続的に乾燥し、10kg/時の生産速度でエチレン系重合体パウダーを得た。重合活性は8,000g/g時であった。エチレン系重合体パウダーを得た。ワックス発生量は35.0g/kgポリエチレンであった。得られたポリエチレンのMFRは7.9g/10min、嵩密度は370kg/m3、密度は916.5kg/m3であった。13C−NMRから求めたポリマーの長鎖分岐数は、0.10個/1000炭素であった。
[触媒スラリーXの調製]
実施例1の変性粘土鉱物A(25g)にヘキサン(26.5mL)を加え、室温で30分撹拌を行った。ジメチルシリレンビス(シクロペンタジエニル)ジクロリド(16.9mg、0.0485mmol)にヘキサン(21.7mL)とトリエチルアルミニウム(1.2mol/L、20.2mL)を加え、室温で1時間撹拌を行った後、この溶液を変性粘土鉱物Aのヘキサン溶液にゆっくり加え、さらにヘキサン(21.7mL)とトリエチルアルミニウム(1.2mol/L、20.2mL)を加えた。45℃で1時間撹拌を行った後、ジメチルシリレンビス(シクロペンタジエニル)ジクロリド(404.0mg、0.9215mmol)、ジメチルメチレン(1−シクロペンタジエニル)(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(16.3mg、0.03mmol)、ヘキサン(26.9mL)、トリイソブチルアルミニウム(0.7mol/L、35.5mL)を加えて、室温で1時間撹拌を行った反応混合物を加え、さらにヘキサン(26.9mL)、トリイソブチルアルミニウム(0.7mol/L、35.5mL)を加えて、60℃で3時間撹拌を行った。45℃に冷却後、上澄み液を除去、固体を洗浄後、5質量%トリメチルアルミニウムのヘキサン溶液で希釈することで触媒懸濁液を得た。さらに触媒懸濁液をヘキサンで希釈することで、触媒スラリーXの調製を行った。
2Lのオートクレーブに、ヘキサン1200mLとトリイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液(0.34mol/L、1.0mL)を入れ、オートクレーブの内温を85℃に昇温した。[触媒調製]で調製した触媒スラリーX(固体量として47.3mg)を添加した後、エチレンを分圧が0.9MPaになるまでエチレンを加えて重合を行った。エチレンを連続的に供給しながら90分間重合を行った。オートクレーブの内圧を脱圧後、得られたポリマーを濾過、乾燥することで142gのポリエチレンを得た(重合活性3000g/g触媒)。ワックス発生量は9.8g/kgポリエチレンであった。得られたポリエチレンのMFRは0.75g/10min、嵩密度は304kg/m3、密度は958kg/m3、13C−NMRで求めたポリマーの長鎖分岐数は0.11個/1000炭素であった。
[触媒スラリーYの調製]
実施例1の変性粘土鉱物A(25g)にヘキサン(26.5mL)を加え、室温で30分撹拌を行った。ジメチルシリレンビス(シクロペンタジエニル)ジクロリド(16.2mg、0.0465mmol)にヘキサン(21.7mL)とトリエチルアルミニウム(1.2mol/L、20.2mL)を加え、室温で1時間撹拌を行った後、この溶液を変性粘土鉱物Aのヘキサン溶液にゆっくり加え、さらにヘキサン(21.7mL)とトリエチルアルミニウム(1.2mol/L、20.2mL)を加えた。45℃で1時間撹拌を行った後、ジメチルシリレンビス(シクロペンタジエニル)ジクロリド(387.4mg、0.8835mmol)、ジフェニルメチレン(1−シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド(39.0mg、0.07mmol)、ヘキサン(26.9mL)、トリイソブチルアルミニウム(0.7mol/L、35.5mL)を加えて、室温で1時間撹拌を行った反応混合物を加え、さらにヘキサン(26.9mL)、トリイソブチルアルミニウム(0.7mol/L、35.5mL)を加えて、60℃で3時間撹拌を行った。45℃に冷却後、上澄み液を除去、固体を洗浄後、5質量%トリメチルアルミニウムのヘキサン溶液で希釈することで触媒懸濁液を得た。さらに触媒懸濁液をヘキサンで希釈することで、触媒スラリーYの調製を行った。
2Lのオートクレーブに、ヘキサン1200mLとトリイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液(0.34mol/L、1.0mL)を入れ、オートクレーブの内温を85℃に昇温した。[触媒調製]で調製した触媒スラリーY(固体量として15.0mg)を添加した後、エチレンを分圧が0.9MPaになるまでエチレンを加えて重合を行った。エチレンと水素の混合ガス(水素1985ppm)を連続的に供給しながら90分間重合を行った。オートクレーブの内圧を脱圧後、得られたポリマーを濾過、乾燥することで68.5gのポリエチレンを得た(重合活性4530g/g触媒)。ワックス発生量は22.2g/kgポリエチレンであった。得られたポリエチレンのMFRは16.6g/10min、数平均分子量(Mn)は60,000、分子量分布(Mw/Mn)は、6.55、嵩密度は340kg/m3、密度は958kg/m3、13C−NMRで求めたポリマーの長鎖分岐数は0.10個/1000炭素であった。
[エチレン/ブテン共重合]
2Lのオートクレーブに、ヘキサン1200mLとトリイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液(0.34mol/L、1.0mL)を入れ、オートクレーブの内温を85℃に昇温した。比較例1で調製した触媒スラリーF(固体量として47.3mg)を添加した後、ブテン4.75gをエチレン分圧が0.8MPaになるまでエチレンと共に加えて重合を行った。エチレンを連続的に供給しながら90分間重合を行ったところ、白濁のヘキサン溶液が得られ(ワックス成分)、固体状のポリエチレンを得ることができなかった。
[エチレン/ブテン共重合]
比較例3で用いた触媒スラリーXの代わりに、触媒スラリーYを用いて、実施例4と同様のエチレン/ブテン共重合を行ったところ、白濁のヘキサン溶液が得られ(ワックス成分)、固体状のポリエチレンを得ることができなかった。
Claims (7)
- 下記一般式(1)で表される(A)遷移金属化合物、
下記一般式(2’)で表される(B)遷移金属化合物、
(C)活性化助触媒および(D)有機アルミニウム化合物を含むオレフィン重合用触媒。 - (C)活性化助触媒が、変性粘土鉱物であることを特徴とする請求項1又は2に記載のオレフィン重合用触媒。
- 変性粘土鉱物が、下記一般式(8)
[R13R14 y−1M4H]a[A]b (8)
(式中、[R13R14 y−1M4H]はカチオンであり、Hはプロトンであり、M4は周期表第15族または第16族から選ばれる元素であり、R13は炭素数1〜30の炭化水素基であり、R14はそれぞれ独立して水素原子または炭素数1〜30の炭化水素基であり、yは、M4が第15族元素のときy=3であり、M4が第16族元素のときy=2であり、[A]はアニオンであり、aおよびbは電荷が釣り合うように選ばれた整数である。)
で表される有機化合物で処理されたものであることを特徴とする請求項3に記載のオレフィン重合用触媒。 - (C)活性化助触媒が、イオン化イオン性化合物であることを特徴とする請求項1又は2に記載のオレフィン重合用触媒。
- 請求項1ないし6のいずれかに記載のオレフィン重合用触媒を用いてオレフィンの重合を行うことを特徴とするポリオレフィンの製造方法。
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