JPS6410526B2 - - Google Patents

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JPS6410526B2
JPS6410526B2 JP10511880A JP10511880A JPS6410526B2 JP S6410526 B2 JPS6410526 B2 JP S6410526B2 JP 10511880 A JP10511880 A JP 10511880A JP 10511880 A JP10511880 A JP 10511880A JP S6410526 B2 JPS6410526 B2 JP S6410526B2
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JP
Japan
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polymerization
titanium
compound
catalyst
ether
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JP10511880A
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Inventor
Kazuo Matsura
Nobuyuki Kuroda
Akira Sano
Takeichi Shiraishi
Mitsuharu Myoshi
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Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Oil Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Oil Corp filed Critical Nippon Oil Corp
Priority to JP10511880A priority Critical patent/JPS5730709A/ja
Publication of JPS5730709A publication Critical patent/JPS5730709A/ja
Publication of JPS6410526B2 publication Critical patent/JPS6410526B2/ja
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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】 本発明は新規な重合触媒によるポリオレフイン
の製造方法に関する。
従来この種の技術分野においては、特公昭39−
12105号公報によりハロゲン化マグネシウムにチ
タン化合物などの遷移金属化合物を担持させた触
媒が知られており、さらにベルギー特許742112号
によりハロゲン化マグネシウムと四塩化チタンと
を共粉砕した触媒が知られている。
しかしながらポリオレフインの製造上、触媒活
性はできるだけ高いことが望ましく、この観点か
らみると特公昭39−12105号記載の方法では重合
活性はまだ低く、ベルギー特許第742112号の方法
では重合活性は相当程度高くなつているがなお改
良が望まれる。
またドイツ特許2137872号ではハロゲン化マグ
ネシウム、四塩化チタンおよびアルミナなどを共
粉砕することにより実質的にハロゲン化マグネシ
ウムの使用量を減らしているが、生産性の尺度と
も言える固体当りの活性の著しい増加は認められ
ずさらに高活性な触媒が望まれる。
またポリオレフインの製造上生成ポリマーのか
さ比重はできるだけ高いことが生産性およびスラ
リーハンドリングの面から望ましい。この観点か
らみると前記特公昭39−12105号公報記載の方法
では生成ポリマーのかさ比重は低くかつ重合活性
も満足すべき状態ではなく、またベルギー特許
742112号の方法では重合活性は高いが生成ポリマ
ーのかさ比重は低いという欠点があり改良が望ま
れる。
本発明は上記の欠点を改良し、重合活性が高く
かつかさ比重の高いポリマーを高収率で得ること
ができ、かつ連続重合をきわめて容易に実施でき
る新規な重合触媒の製造方法ならびに該重合触媒
によるオレフインの重合、または共重合方法に関
するものであり、重合活性はきわめて高いため重
合時のモノマー分圧も低く、さらに生成ポリマー
のかさ比重が高いため、生産性を向上させること
ができ、また重合終了後の生成ポリマー中の触媒
残渣量はきわめて少量となり、したがつてポリオ
レフイン製造プロセスにおいて触媒除去工程が省
略できるためポリマー処理工程が簡素化され、全
体としてきわめて経済的なポリオレフインの製造
方法を提供するものである。
本発明の方法では得られるポリマーのかさ比重
が大きいため単位溶媒当りのポリマー生成量が多
い。
さらに本発明の長所をあげれば生成ポリマーの
粒径の観点からみてかさ比重が高いにもかかわら
ず、粗大粒子および50μ以下の微粒子が少ないた
め、連続重合反応が容易になり、かつポリマー処
理工程における遠心分離、および粉体輸送などの
ポリマー粒子の取り扱いが容易になることであ
る。
本発明の他の利点としては本発明の触媒を用い
て得られるポリエチレンは前記したようにかさ比
重が大きく、また所望のメルトインデツクスのポ
リマーを得るためには従来の方法に比べ水素濃度
が少なくて済みしたがつて重合時の全圧も比較的
小さくすることができ、経済性、生産性に及ぼす
効果も大きいことをあげることができる。
加えて本発明の触媒を用いてエチレンの重合を
行なつた場合、時間によるエチレン吸収速度の減
少が少ないことから少ない触媒量で長時間重合を
行なえることも利点としてあげることができる。
更に、本発明の長所を挙げれば、本発明の触媒
を用いて得られるポリオレフインの分子量分布は
狭く、フイルム成形した場合における透明性が著
しくすぐれており、かつ耐衝撃強度も大きいとい
う利点を有していることである。
本発明の触媒はこれらの多くの特徴を備え、か
つ前記の先行技術の欠点を改良した新規な触媒系
を提供するものであり、本発明の触媒を用いるこ
とによりこれら諸点を容易に達成できることは驚
くべきことと言わねばならない。
以下に本発明を具体的に説明する。すなわち、
本発明は (1) ジハロゲン化マグネシウム(以下ハロゲン化
マグネシウムと称する)、 (2) 一般式Al(OR)oX3-o(ここでRは炭素数1〜
24、好ましくは1〜12、最も好ましくは1〜
4、のアルキル基、アリール基及び/又はアラ
ルキル基、Xはハロゲン原子を示す。nは0<
n≦3である)で表わされる化合物、および、 (3) エーテル化合物 を共粉砕することにより得られる物質を固体担体
とし、該固体担体にチタン化合物またはチタン化
合物とバナジウム化合物を担持せしめた成分と有
機アルミニウム化合物(以下有機金属化合物と称
する)とを触媒として、エチレンを重合してポリ
エチレンを製造する方法に関する。
本発明に使用されるハロゲン化マグネシウムと
しては実質的に無水のものが用いられフツ化マグ
ネシウム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウ
ム、ヨウ化マグネシウムおよびこれらの混合物が
あげられるがとくに塩化マグネシウムが好まし
い。
本発明に使用される一般式Al(OR)oX3-oで表
わされる化合物としては、アルミニウムトリメト
キシド、アルミニウムトリエトキシド、ジエトキ
シモノクロロアルミニウム、モノエトキシジクロ
ロアルミニウム、モノメトシジエトキシアルミニ
ウム、アルミニウムトリn―プロポキシド、アル
ミニウムトリイソプロポキシド、ジイソプロポキ
シモノクロロアルミニウム、モノイソプロポキシ
ジクロロアルミニウム、モノメトキシジイソプロ
ポキシアルミニウム、アルミニウムトリn―ブト
キシド、アルミニウムトリsec―ブトキシド、ア
ルミニウムトリt―ブトキシドがあげられるがと
くにアルミニウムトリメトキシド、アルミニウム
トリエトキシドが好ましい。
本発明に使用されるエーテル化合物としては脂
肪族エーテル、環式エーテル、芳香族エーテル等
が挙げられ、具体的には、ジメチルエーテル、ジ
エチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジn
―ブチルエーテル、ジn―アミルエーテル、ジイ
ソアミルエーテル、ジヘキシルエーテル、メチル
イソプロピルエーテル、メチルt―ブチルエーテ
ル、エチルイソプロピルエーテル、エチルn―ブ
チルエーテル、エチルイソアミルエーテル、エチ
ルn―ヘキシルエーテル、イソプロピルt―ブチ
ルエーテル、n―ブチルイソアミルエーテル、n
―ブチルイソアミルエーテル、n―ブチルヘキシ
ルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、
ジフエニルエーテル、エチルフエニルエーテル、
イソプロピルフエニルエーテルなどを挙げること
ができ、特に好ましくはジエチルエーテル、ジイ
ソプロピルエーテル、ジイソアミルエーテル、テ
トラヒドロフランを挙げることができる。
チタン化合物またはチタン化合物とバナジウム
化合物としては、これら金属のハロゲン化物、ア
ルコキシハロゲン化物、アルコキシド、ハロゲン
化酸化物等を挙げることができる。チタン化合物
としては4価のチタン化合物と3価のチタン化合
物が好適であり、4価のチタン化合物としては具
体的には一般式Ti(OR)oX4-o(ここでRは炭素数
1〜20のアルキル基、アリール基またはアラルキ
ル基を示し、Xはハロゲン原子を示す。nは0≦
n≦4である。)で示されるものが好ましく、四
塩化チタン、四臭化チタン、四ヨウ化チタン、モ
ノメトキシトリクロロチタン、ジメトキシジクロ
ロチタン、トリメトキシモノクロロチタン、テト
ラメトキシチタン、モノエトキシトリクロロチタ
ン、ジエトキシジクロロチタン、トリエトキシモ
ノクロロチタン、テトラエトキシチタン、モノイ
ソプロポキシトリクロロチタン、ジイソプロポキ
シジクロロチタン、トリイソプロポキシモノクロ
ロチタン、テトライソプロポキシチタン、モノブ
トキシトリクロロチタン、ジブトキシジクロロチ
タン、モノベントキシトリクロロチタン、モノフ
エノキシトリクロロチタン、ジフエノキシジクロ
ロチタン、トリフエノキシモノクロロチタン、テ
トラフエノキシチタン等を挙げることができる。
3価のチタン化合物としては、四塩化チタン、四
臭化チタン等の四ハロゲン化チタンを水素、アル
ミニウム、チタンあるいは周期律表〜族金属
の有機金属化合物により還元して得られる三ハロ
ゲン化チタンが挙げられる。また一般式Ti(OR)
nX4-n(ここでRは炭素数1〜20のアルキル基、
アリール基またはアラルキル基を示し、Xはハロ
ゲン原子を示す。mは0<m<4である。)で示
される4価のハロゲン化アルコキシチタンを周期
律表〜族金属の有機金属化合物により還元し
て得られる3価のチタン化合物が挙げられる。バ
ナジウム化合物としては、四塩化バナジウム、四
臭化バナジウム、四ヨウ化バナジウムの如き4価
のバナジウム化合物、オキシ三塩化バナジウム、
オルソアルキルバナデートの如き5価のバナジウ
ム化合物、三塩化バナジウム、バナジウムトリエ
トキシドの如き3価のバナジウム化合物が挙げら
れる。
本発明をさらに効果的にするため、チタン化合
物をバナジウム化合物を併用するときのV/Ti
モル比は2/1〜0.01/1の範囲が好ましい。
本発明に用いる有機金属化合物の例としては一
般式R3Al、K2AlX、RAlX2、R2AlOR、RAl
(OR)XおよびR3Al2X3の有機アルミニウム化合
物(ただしRは炭素数1〜20のアルキル基または
アリール基、Xはハロゲン原子を示し、Rは同一
でもまた異なつてもよい)、具体的な例としては
トリエチルアルミニウム、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、ジエチルアルミニウム、エチル
アルミニウムセスキクロリドおよびこれらの混合
物等があげられる。
本発明において、有機金属化合物の使用量はと
くに制限されないが通常遷移金属化合物に対して
0.1〜1000モル倍使用することができる。
本発明において、(1)ハロゲン化マグネシウム、
(2)一般式Al(OR)oX3-oで表わされる化合物、お
よび(3)エーテル化合物の共粉砕は、不活性ガス雰
囲気中で行なうべきであり、また湿気はできる限
り避けるべきである。
本発明において、固体担体にチタン化合物また
はチタン化合物とバナジウム化合物を担持する方
法としては、固体担体を不活性な溶媒の存在下ま
たは不存在下に、チタン化合物またはチタン化合
物とバナジウム化合物に加熱下に接触させること
により行なうことができ、好ましくは、溶媒の不
存在下に両者を、50〜300℃、好ましくは100〜
150℃に加熱することにより行なうのが便利であ
る。反応時間はとくに限定はされないが通常は5
分以上であり、必要ではないが長時間接触させる
ことは差支えない。たとえば5分ないし10時間の
処理時間をあげることができる。もちろん、この
処理は酸素、および水分を絶つた不活性ガス雰囲
気下で行なわれるべきである。反応終了後未反応
の遷移金属化合物を取り除く手段はとくに限定さ
れるものではなく、チグラー触媒に不活性な溶媒
で数回洗浄し洗液を減圧条件下で蒸発させ固体粉
末を得ることができる。しかしより望ましい方法
としては必要量のチタン化合物またはチタン化合
物とバナジウム化合物を(1)ハロゲン化マグネシウ
ム、(2)一般式Al(OR)oX3-oで表わされる化合物、
および(3)エーテル化合物との共存下に同時に共粉
砕するか、あるいは(1)ハロゲン化マグネシウム、
(2)一般式Al(OR)oX3-oで表わされる化合物、お
よび(3)エーテル化合物を共粉砕し、しかる後チタ
ン化合物またはチタン化合物とバナジウム化合物
を加え更に共粉砕して、固体担体にチタン化合物
またはチタン化合物とバナジウム化合物を担持さ
せる。もちろん共粉砕操作は不活性ガス雰囲気中
で行なうべきであり、また湿気はできる限り避け
るべきである。
ハロゲン化マグネシウムと一般式Al(OR)o
X3-oで表わされる化合物との混合割合は、アル
ミニウム化合物の量が余りにも少なすぎてもまた
逆にあまりにも多すぎても重合活性は低下する傾
向にありMg/Alモル比が1/0.01〜1/1の範
囲内であり、好ましくは1/0.05〜1/0.5の範
囲が高活性の触媒の製造のために望ましい。
本発明において、エーテル化合物の使用量は余
り多すぎてもまた少なすぎても添加効果は望め
ず、通常ハロゲン化マグネシウム100gに対して
0.1〜50g、好ましくは0.5〜10gの範囲内であ
る。
また担持させるチタン化合物またはチタン化合
物とバナジウム化合物の量は生成固体中に含まれ
るチタンとバナジウムが0.5〜10重量%の範囲内
になるように調節するのが最も好ましく、バラン
スの良いチタンとバナジウム当りの活性、固体当
りの活性を得るためには1〜8重量%の範囲がと
くに望ましい。
共粉砕に用いる装置はとくに限定はされないが
通常ボールミル、振動ミル、ロツドミル、衝撃ミ
ルなどが使用されその粉砕方式に応じての混合順
序、粉砕時間、粉砕温度などの条件は特に限定さ
れるものではなく当業者にとつて容易に定められ
るものである。通常0℃〜200℃好ましくは20℃
〜100℃の温度で0.5時間〜30時間共粉砕すること
により本発明の触媒を製造することができる。
本発明の触媒を使用してのオレフインの重合は
スラリー重合、溶液重合または気相重合にて行う
ことができ、重合反応は通常のチグラー型触媒に
よるオレフイン重合反応と同様にして行なわれ
る。すなわち反応はすべて実質的に酸素、水など
を絶つた状態で不活性炭化水素の存在下、あるい
は不存在下で行なわれる。オレフインの重合条件
は温度は20ないし120℃好ましくは50ないし100℃
であり、圧力は常圧ないし70Kg/cm2、好ましくは
2ないし60Kg/cm2である。分子量の調節は重合温
度、触媒のモル比などの重合条件を変えることに
よつてもある程度調節できるが重合系中に水素を
添加することにより効果的に行なわれる。もちろ
ん、本発明の触媒を用いて、水素濃度、重合温度
など重合条件の異なつた2段階ないしそれ以上の
多段階の重合反応も何ら支障なく実施できる。
本発明の方法はエチレンを重合するものである
が、エチレンにチグラー触媒で重合できる他のオ
レフイン類を共重合することも可能である。
以下に実施例をのべるが、これらは本発明を実
施するための説明用のものであつて本発明はこれ
らに制限されるものではない。
実施例 1 (a) 触媒成分の製造 1/2インチ直径を有するステンレススチー
ル製ボールが25コ入つた内容積400mlのステン
レススチール製ポツトに市販の無水塩化マグネ
シウム10g、アルミニウムトリエトキシド1.9
g、および四塩化チタン2.1gを入れ窒素雰囲
気下、室温で16時間ボールミリングを行なつ
た。ついでテトラヒドロフラン0.7gを加えさ
らに16時間ボールミリングを行なつた。ボール
ミリング後得られた固体粉末1gには38mgのチ
タンが含まれていた。
(b) 重 合 2のステンレススチール製誘導撹拌機付き
オートクレーブを窒素置換しヘキサン1000mlを
入れ、トリエチルアルミニウム1ミリモルおよ
び前記の固体粉末10mgを加え撹拌しながら90℃
に昇温した。ヘキサンの蒸気圧で系は2Kg/
cm2.Gになるが水素を全圧が5.2Kg/cm2.Gに
なるまで張り込み、ついでエチレンを全圧が10
Kg/cm2.Gになるまで張り込んで重合を開始し
た。全圧が10Kg/cm2.Gになるようにエチレン
を連続的に導入し1時間重合を行なつた。重合
終了後重合体スラリーをビーカーに移し、ヘキ
サンを減圧除去し、メルトインデツクス2.1、
かさ比重0.33の白色ポリエチレン153gを得た。
触媒活性は83900gポリエチレン/gTi.hr.
C2H4圧、3190gポリエチレン/g固体、hr.
C2H4圧でありかさ比重の高いポリエチレンが
きわめて高活性に得られた。またこの重合体を
ASTM―D1238―65Tの方法により190℃で荷
重2.16Kgおよび10Kgのメルトインデツクスを測
定したところ分子量分布の広さを示すFR値は
7.5であり、分子量分布は非常に狭かつた。
比較例 1 実施例1に記したボールミルポツトに無水塩化
マグネシウム10g、アルミニウムトリエトキシド
2.1g、および四塩化チタン2.0gを入れ窒素雰囲
気下、室温で16時間ボールミリングを行なつた。
ボールミリング後得られた固体粉末1gには35mg
のチタンが含まれていた。
上記の固体粉末10mgを使用し実施例1と同様の
操作で1時間重合を行ないメルトインデツクス
2.0、かさ比重0.30の白色ポリエチレン131gを得
た。触媒活性は73800gポリエチレン/gTi.hr.
C2H4圧、2730gポリエチレン/g固体、hr.C2H4
圧であつた。得られた重合体のFR値は8.3であつ
た。
実施例 2 実施例1に記したボールミルポツトに無水塩化
マグネシウム10gへ、アルミニウムトリエトキシ
ド2.2gおよび四塩化チタン2.1g入れ窒素雰囲気
下、室温で16時間ボールミリングを行なつた。つ
いでジイソプロピルエーテル0.7gを添加してさ
らに窒素雰囲気下、室温で16時間ボールミリング
を行なつた。ボールミリング後得られた固体粉末
1gには37mgのチタンが含まれていた。
上記の固体粉末10mgを使用し実施例1と同様の
操作で1時間重合を行ないメルトインデツクス
1.8、かさ比重0.32の白色ポリエチレン135gを得
た。触媒活性は76000gポリエチレン/gTi.hr.
C2H4圧、2810gポリエチレン/g固体、hr.C2H4
圧であつた。得られた重合体のFR値は7.6であつ
た。
実施例 3 実施例1に記したボールミルポツトに無水塩化
マグネシウム10g、アルミニウムトリエトキシド
2.2gおよび四塩化チタン2g入れ窒素雰囲気下、
室温で16時間ボールミリングを行なつた。ついで
ジエチルエーテル0.7gを添加してさらに窒素雰
囲気下、室温で16時間ボールミリングを行なつ
た。ボールミリング後得られた固体粉末1gには
37mgのチタンが含まれていた。
上記の固体粉末10mgを使用し実施例1と同様の
操作で1時間重合を行ないメルトインデツクス
1.9、かさ比重0.35の白色ポリエチレン168gを得
た。触媒活性は94600gポリエチレン/gTi.hr.
C2H4圧、3500gポリエチレン/g固体、hr.C2H4
圧であつた。得られた重合体のFR値は7.3であつ
た。
実施例 4 実施例1に記したボールミルポツトに無水塩化
マグネシウム10g、ジエトキシアルミニウムモノ
クロリド2.1gおよび四塩化チタン2gを入れ窒
素雰囲気下、室温で16時間ボールミリングを行な
つた。ついでジエチルエーテル0.7gを加えさら
に16時間ボールミリングを行なつた。ボールミリ
ング後得られた固体粉末1gには39mgのチタンが
含まれていた。
上記の固体粉末10mgを使用し実施例1と同様の
操作で1時間重合を行ないメルトインデツクス
2.3、かさ比重0.33の白色ポリエチレン179gを得
た。触媒活性は95600gポリエチレン/gTi.hr.
C2H4圧、3730gポリエチレン/g固体、hr.C2H4
圧であつた。得られた重合体のFR値は7.5であつ
た。
実施例 5 実施例1に記したボールミルポツトに無水塩化
マグネシウム10g、アルミニウムトリエトキシド
1.9g、テトラヒドロフラン0.7g、および四塩化
チタン2.1gを入れ窒素雰囲気下、室温で16時間
ボールミリングを行なつた。ボールミリング後得
られた固体粉末1gには37mgのチタンが含まれて
いた。
上記の固体粉末10mgを使用し実施例1と同様の
操作で1時間重合を行ないメルトインデツクス
2.1、かさ比重0.31の白色ポリエチレン144gを得
た。触媒活性は81100gポリエチレンgTi.hr.
C2H4圧、3000gポリエチレン/g固体、hr.C2H4
圧であつた。得られた重合体のFR値は7.7であつ
た。
実施例 6 2ステンレススチール製誘導撹拌機付きオー
トクレーブを窒素置換し乾燥した高密度ポリエチ
レンペレツト50gを入れ、ついで実施例1で使用
した触媒成分20mg、およびトリエチルアルミニウ
ム1ミリモルを加え、撹拌しながら80℃まで加温
した。つぎに水素を3Kg/cm2・Gになるまでフイ
ードし、ついでエチレン、およびブテン―1をフ
イードして全圧を8Kg/cm2・Gになるように保ち
ながら重合を行なつた。このときオートクレーブ
中のブテン―1とエチレンのモル比を0.11になる
ようにコントロールした。重合を2時間行なつた
のち生成重合体、およびペレツトの混合物を回収
し、ふるい分けして生成重合体を得た。生成重合
体のメルトインデツクスは1.8、密度は0.9302で
あり、FR値は7.1できわめて分布の狭いものであ
つた。
実施例 7 実施例1において、四塩化チタン2.1gに代え
て、モノブトキシトリクロロチタン2.4gを用い
たことを除いては実施例1と同様の操作で触媒成
分を合成し、固体粉末1g当たり37mgのチタンを
含有する固体粉末を得た。
上記の固体粉末10mgを使用し、実施例1と同様
の操作で1時間重合を行いメルトインデツクス
2.3、かさ比重0.35の白色ポリエチレン135gを得
た。触媒活性は76000gポリエチレン/gTi.hr.
C2H4圧、2810gポリエチレン/g固体.hr.C2H4
圧であり、かさ比重の高いポリエチレンがきわめ
て高活性に得られた。また、この重合体のF.R.値
は7.3であり、分子量分布は非常に狭かつた。
実施例 8 実施例1において、四塩化チタン2.1gに代え
て、四塩化チタン2.1gおよびVO(OC2H530.5g
を用いたことを除いては実施例1と同様の操作で
触媒成分を合成し、固体粉末1g当たりのチタン
および9mgのバナジウムを含有する固体粉末を得
た。
上記の固体粉末10mgを使用し、実施例1と同様
の操作で1時間重合を行いメルトインデツクス
2.2、かさ比重0.36の白色ポリエチレン126gを得
た。触媒活性は71000gポリエチレン/gTi・hr.
C2H4圧、2630gポリエチレン/g固体.hr.C2H4
圧であり、かさ比重の高いポリエチレンが極めて
高活性に得られた。また、この重合体のF.R.値は
7.3であり、分子量分布は非常に狭かつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のオレフイン重合における触媒
調製の一例を示すフローチヤート図面である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 固体担体にチタン化合物またはチタン化合物
    とバナジウム化合物を担持せしめた成分と有機ア
    ルミニウム化合物とを触媒としてエチレンを重合
    してポリオレフインを製造する方法において、該
    固体担体が (1) ジハロゲン化マグネシウム、 (2) 一般式Al(OR)oX3-o(ここでRは炭素数1〜
    24のアルキル基、アリール基及び/又はアラル
    キル基、Xはハロゲン原子を示す。nは0<n
    ≦3である)で表わされる化合物および (3) エーテル化合物 を共粉砕することにより得られる物質からなるこ
    とを特徴とするポリオレフインの製造方法。
JP10511880A 1980-08-01 1980-08-01 Preparation of polyolefin Granted JPS5730709A (en)

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