JP4137736B2 - オレフィン類重合用触媒 - Google Patents
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Description
一方、特許文献3(特開昭63−3010号公報)においては、ジアルコキシマグネシウム、芳香族ジカルボン酸ジエステル、芳香族炭化水素化合物およびチタンハロゲン化物を接触して得られた生成物を、粉末状態で加熱処理することにより調製した固体触媒成分と、有機アルミニウム化合物および有機ケイ素化合物より成るプロピレン重合用触媒とプロピレンの重合方法が提案されている。
また、特許文献4(特開平1−315406号公報)においては、ジエトキシマグネシウムとアルキルベンゼンとで形成された懸濁液に、四塩化チタンを接触させ、次いでフタル酸ジクロライドを加えて反応させることによって固体生成物を得、該固体生成物を更にアルキルベンゼンの存在下で四塩化チタンと接触反応させることによって調製された固体触媒成分と、有機アルミニウム化合物および有機ケイ素化合物より成るプロピレン重合用触媒および該触媒の存在下でのプロピレンの重合方法が提案されている。
上記各従来技術は、その目的が生成重合体中に残留する塩素やチタン等の触媒残渣を除去する所謂脱灰行程を省略し得る程の高活性を有すると共に、併せて立体規則性重合体の収率の向上や、重合時の触媒活性の持続性を高めることに注力したものであり、それぞれ優れた成果を上げている。
ところで上記のような触媒を用いて得られるポリマーは、自動車あるいは家電製品等の成型品の他、容器やフィルム等種々の用途に利用されている。これらは、重合により生成したポリマーパウダーを溶融し、各種の成型機により成型されるが、特に射出成型等でかつ大型の成型品を製造する際に、溶融ポリマーの流動性(メルトフローレイト)が高いことが要求される場合があり、そのためポリマーのメルトフローレイトを上げるべく多くの研究が為されている。
メルトフローレイトは、ポリマーの分子量に大きく依存する。当業界においてはプロピレンの重合に際し、生成ポリマーの分子量調節剤として水素を添加することが一般的に行われている。このとき低分子量のポリマーを製造する場合、すなわち高メルトフローレイトのポリマーを製造するためには通常多くの水素を添加するが、リアクターの耐圧にはその安全性から限度があり、添加し得る水素量にも制限がある。このため、より多くの水素を添加するためには重合するモノマーの分圧を下げざるを得ず、この場合生産性が低下することになる。また、水素を多量に用いることからコストの面の問題も生じる。従って、より少ない水素量で高メルトフローレイトのポリマーが製造できるような、いわゆる対水素活性が従来の触媒より高くかつポリマーの立体規則性と収率とを高度に維持できる触媒の開発が望まれていたが、上記従来技術では係る課題を解決するには充分ではなかった。
(B1)一般式(1);R1 pAlQ3−p (1)
(式中、R1は炭素数1〜4のアルキル基を示し、Qは水素原子あるいはハロゲン原子を示し、pは0<p≦3の実数である。)で表される有機アルミニウム化合物、および(C1)ジエチルアミノトリエトキシシランから形成されることを特徴とするオレフィン類重合用触媒を提供するものである。
R1 pAlQ3−p (1)
(式中、R1は炭素数1〜4のアルキル基を示し、Qは水素原子あるいはハロゲン原子を示し、pは0<p≦3の実数である。)で表される有機アルミニウム化合物、および(C2)ジエチルアミノトリエトキシシランから形成されることを特徴とするオレフィン類重合用触媒を提供するものである。
本発明における固体触媒成分(A2)の調製に用いられるジアルコキシマグネシウム(a1)および4価のチタンハロゲン化合物(b1)は、上記固体触媒成分(A1)の調製に用いたものと同じものを、フタル酸ジエステル誘導体(c2)(以下単に「成分(c2)」ということがある。)は、上記上記固体触媒成分(A1)の調製に用いた電子供与性化合物(c1)のフタル酸ジエステル誘導体と同じものをそれぞれ使用し得る。
以下に、本発明の成分(A1)の調製方法について述べる。
上記の本発明の成分(A1)および成分(A2)の調製方法において、球状のマグネシウム化合物を用いることにより、球状でかつ粒度分布のシャープな固体触媒成分を得ることができ、また球状のマグネシウム化合物を用いなくとも、例えば噴霧装置を用いて溶液あるいは懸濁液を噴霧・乾燥させる、いわゆるスプレードライ法により粒子を形成させることにより、同様に球状でかつ粒度分布のシャープな固体触媒成分を得ることができる。
以下に、本発明の固体触媒成分(A1)を調製する際の好ましい接触順序をより具体的に例示する。
(1)(a1)→(e1)→(b1)→(c1)→(d1)→《中間洗浄→(e1)→(b1)》→最終洗浄→固体触媒成分(A1)
(2)(a1)→(e1)→(c1)→(b1)→(d1)→《中間洗浄→(e1)→(b1)》→最終洗浄→固体触媒成分(A1)
(3)(a1)→(e1)→(b1)→(c1)→(d1)→《中間洗浄→(e1)→(b1)→(c1)》→最終洗浄→固体触媒成分(A1)
(4)(a1)→(e1)→(b1)→(c1)→(d1)→《中間洗浄→(e1)→(c1)→(b1)》→最終洗浄→固体触媒成分(A1)
(5)(a1)→(e1)→(c1)→(b1)→(d1)→《中間洗浄→(e1)→(b1)→(c1)》→最終洗浄→固体触媒成分(A1)
(6)(a1)→(e1)→(c1)→(b1)→(d1)→《中間洗浄→(e1)→(c1)→(b1)》→最終洗浄→固体触媒成分(A1)
以下に、本発明の固体触媒成分(A2)を調製する際の好ましい接触順序をより具体的に例示する。
(7)(a1)→(e1)→(b1)→(c2)→《中間洗浄→(e1)→(b1)》→最終洗浄→固体触媒成分(A2)
(8)(a1)→(e1)→(c2)→(b1)→《中間洗浄→(e1)→(b1)》→最終洗浄→固体触媒成分(A2)
(9)(a1)→(e1)→(b1)→(c2)→《中間洗浄→(e1)→(b1)→(c2)》→最終洗浄→固体触媒成分(A2)
(10)(a1)→(e1)→(b1)→(c2)→《中間洗浄→(e1)→(c2)→(b1)》→最終洗浄→固体触媒成分(A2)
(11)(a1)→(e1)→(c2)→(b1)→《中間洗浄→(e1)→(b1)→(c2)》→最終洗浄→固体触媒成分(A2)
(12)(a1)→(e1)→(c2)→(b1)→《中間洗浄→(e1)→(c2)→(b1)》→最終洗浄→固体触媒成分(A2)
なお、上記の各接触方法において、二重かっこ(《 》)内の工程については、必要に応じ、複数回繰り返し行なうことで一層活性が向上する。かつ《 》内の工程で用いる成分(b1)あるいは成分(e1)は、新たに加えたものでも、前工程の残留分のものでもよい。また、上記(1)〜(12)で示した洗浄工程以外でも、各接触段階で得られる生成物を、常温で液体の炭化水素化合物で洗浄することもできる。
・低温熟成反応:−20〜70℃、好ましくは−10〜60℃、より好ましくは0〜30℃で、1分〜6時間、好ましくは5分〜4時間、特に好ましくは10分〜3時間。
・反応処理:40〜130℃、好ましくは70〜120℃、特に好ましくは80〜115℃で、0.5〜6時間、好ましくは0.5〜5時間、特に好ましくは1〜4時間。
・洗浄:0〜110℃、好ましくは30〜100℃、特に好ましくは30〜90℃で、1〜20回、好ましくは1〜15回、特に好ましくは1〜10回。なお、洗浄の際に用いる炭化水素化合物は、常温で液体の芳香族あるいは飽和炭化水素化合物が好ましく、具体的には、芳香族炭化水素化合物としてトルエン、キシレン、エチルベンゼンなど、飽和炭化水素化合物としてヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサンなどが挙げられる。好ましくは、中間洗浄では芳香族炭化水素化合物を、最終洗浄では飽和炭化水素化合物を用いることが望ましい。
R8 qSi(OR9)4-q (3)
(式中、R8は炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基、又はアラルキル基を示し、同一または異なっていてもよく、R9は炭素数1〜4のアルキル基、シクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基、又はアラルキル基を示し、同一または異なっていてもよく、qは0≦q≦3の整数である。)で表される有機ケイ素化合物を挙げることができ、具体的には、フェニルアルコキシシラン、アルキルアルコキシシラン、フェニルアルキルアルコキシシラン、シクロアルキルアルコキシシラン、シクロアルキルアルキルアルコキシシラン等を挙げることができる。
上記成分(D)を併用する場合、成分(C)との好ましい組合せとしては、ジエチルアミノトリエトキシシランとジ−iso−プロピルジメトキシシラン、ジエチルアミノトリエトキシシランとジ−iso−ブチルジメトキシシラン、ジエチルアミノトリエトキシシランとシクロヘキシルメチルジメトキシシラン、ジエチルアミノトリエトキシシランとジシクロペンチルジメトキシシラン、ジエチルアミノトリエトキシシランとシクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシランが挙げられる。
撹拌機を具備し、窒素ガスで充分に置換された、容量2000mlの丸底フラスコに、ジエトキシマグネシウム150g及びトルエン750mlを装入し、懸濁状態とした。次いで、該懸濁液を、撹拌機を具備し、窒素ガスで充分に置換された、容量2000mlの丸底フラスコに予め装入されたトルエン450ml及びチタンテトラクロライド300mlの溶液中に添加した。次いで、該懸濁液を5℃で1時間反応させた。その後、フタル酸ジ−n−ブチル22.5mlを添加して、100℃まで昇温した後、環状ポリシロキサン(デカメチルシクロペンタシロキサン、東芝シリコン製TFS−405)30mlを添加し、さらに100℃に昇温して、撹拌しながら2時間反応処理を行った。反応終了後、生成物を80℃のトルエン1300mlで4回洗浄し、新たにトルエン1200ml及びチタンテトラクロライド300mlを加えて、撹拌しながら110℃で2時間の反応処理を行った。この後、中間洗浄及び第2処理を、更にもう一度繰り返した。次いで、生成物を40℃のヘプタン1300mlで7回洗浄し、濾過、乾燥して、粉末状の固体触媒成分(A1)を得た。この固体触媒成分中のチタン含有量を測定したところ、3.1重量%であった。
<重合用触媒の形成及び重合>
窒素ガスで完全に置換された内容積2.0リットルの撹拌機付オートクレーブに、トリエチルアルミニウム1.32mmol、ジエチルアミノトリエトキシシラン0.13mmolおよび前記固体触媒成分をチタン原子として0.0026mmol装入し、重合用触媒を形成した。その後、水素ガス1.5リットル、液化プロピレン1.4リットルを装入し、20℃で5分間予備重合を行なった後に昇温し、70℃で1時間重合反応を行った。得られた重合体について、重合活性、ヘプタン不溶分(HI)、メルトインデックス(MI)およびキシレン溶解成分(XS)を測定した。その結果を表1に併載する。
重合活性=生成重合体(F)(g)/固体触媒成分(g)
また、この重合体を沸騰n−ヘプタンで6時間抽出したときのn−ヘプタンに不溶解の重合体(G)を測定し重合体中の沸騰n−ヘプタン不溶分(HI)の割合を下式により算出した。
HI=(G)(g)/(F)(g)
なお、重合体のキシレン溶解成分(XS)は以下の方法で測定した。
キシレン溶解成分の測定方法:4.0g の重合体を200mlのパラキシレンに装入し、沸点下(138℃)で2時間かけて重合体を溶解した。その後23℃まで冷却し、溶解成分と不溶解成分とをろ過分別した。その溶解成分を加熱乾燥し、得られた重合体をキシレン溶解成分(XS)とした(重量%)。重合体のメルトインデックスの値(MI)は、ASTM D 1238 、JIS K 7210に準じて測定した。
撹拌機を具備し、窒素ガスで充分に置換された、容量2000mlの丸底フラスコに、ジエトキシマグネシウム150g及びトルエン750mlを装入し、懸濁状態とした。次いで、該懸濁液を、撹拌機を具備し、窒素ガスで充分に置換された、容量2000mlの丸底フラスコに予め装入されたトルエン450ml及びチタンテトラクロライド300mlの溶液中に添加した。次いで、該懸濁液を5℃で1時間反応させた。その後、4−ブロモフタル酸ジネオペンチル22.5mlを添加して、100℃まで昇温した後、撹拌しながら2時間反応処理を行った。反応終了後、生成物を80℃のトルエン1300mlで4回洗浄し、新たにトルエン1200ml及びチタンテトラクロライド300mlを加えて、撹拌しながら110℃で2時間の反応処理を行った。この後、中間洗浄及び第2処理を、更にもう一度繰り返した。次いで、生成物を40℃のヘプタン1300mlで7回洗浄し、濾過、乾燥して、粉末状の固体触媒成分(A2)を得た。この固体触媒成分中のチタン含有量を測定したところ、2.9重量%であった。
<重合用触媒の形成及び重合>
上記のようにして得られた固体触媒成分を用いた以外は、実施例1と同様に重合用触媒の形成及び重合を行った。得られた結果を表1に示す。
比較例1
ジエチルアミノトリエトキシシランの代わりにシクロヘキシルメチルジメトキシシランを用いて重合用触媒の形成および重合した以外は実施例1と同様に、固体触媒成分を調製し、重合用触媒の形成及び重合を行った。得られた結果を表1に示す。
比較例2
ジエチルアミノトリエトキシシランの代わりにシクロヘキシルメチルジメトキシシランを用いて重合用触媒の形成および重合した以外は実施例2と同様に、固体触媒成分を調製し、重合用触媒の形成及び重合を行った。得られた結果を表2に示す。
比較例3
ジエチルアミノトリエトキシシランの代わりにシクロヘキシルメチルジメトキシシランを用いて重合用触媒の形成および重合した以外は実施例3と同様に、固体触媒成分を調製し、重合用触媒の形成及び重合を行った。得られた結果を表1に示す。
比較例4
重合用触媒の形成及び重合において水素ガス1.5リットルを4.0リットルにした以外は比較例1と同様に実験を行った。得られた結果を表2に示す。
比較例5
重合用触媒の形成及び重合において水素ガス1.5リットルを4.0リットルにした以外は比較例2と同様に実験を行った。得られた結果を表2に示す。
比較例6
重合用触媒の形成及び重合において水素ガス1.5リットルを4.0リットルにした以外は比較例3と同様に実験を行った。得られた結果を表2に示す。
Claims (10)
- (A1)ジアルコキシマグネシウム(a1)、4価のチタンハロゲン化合物(b1)、電子供与性化合物(c1)およびポリシロキサン(d1)を接触させることにより調製される固体触媒成分、
(B)下記一般式(1);
R1 pAlQ3−p (1)
(式中、R1は炭素数1〜4のアルキル基を示し、Qは水素原子あるいはハロゲン原子を示し、pは0<p≦3の実数である。)で表される有機アルミニウム化合物、および
(C)ジエチルアミノトリエトキシシラン、から形成されることを特徴とするオレフィン類重合用触媒。 - 前記固体触媒成分(A1)がジアルコキシマグネシウム(a1)、4価のチタンハロゲン化合物(b1)、電子供与性化合物(c1)、ポリシロキサン(d1)および芳香族炭化水素化合物(e1)を接触させることにより調製される固体触媒成分であることを特徴とする請求項1に記載のオレフィン類重合用触媒。
- 前記ジアルコキシマグネシウム(a1)がジエトキシマグネシウムであることを特徴とする請求項1に記載のオレフィン類重合用触媒。
- 前記電子供与性化合物(c1)がフタル酸ジエステルであることを特徴とする請求項1に記載のオレフィン類重合用触媒。
- 前記電子供与性化合物(c1)がフタル酸ジエステル誘導体であることを特徴とする請求項1に記載のオレフィン類重合用触媒。
- 前記フタル酸ジエステル誘導体が4−ブロモフタル酸ジエステルであることを特徴とする請求項5に記載のオレフィン類重合用触媒。
- (A2)ジアルコキシマグネシウム(a1)、4価のチタンハロゲン化合物(b1)、およびフタル酸ジエステル誘導体(c2))を接触させることにより調製される固体触媒成分、
(B)下記一般式(1);
R1 pAlQ3−p (1)
(式中、R1は炭素数1〜4のアルキル基を示し、Qは水素原子あるいはハロゲン原子を示し、pは0<p≦3の実数である。)で表される有機アルミニウム化合物、および
(C)ジエチルアミノトリエトキシシラン、
から形成されることを特徴とするオレフィン類重合用触媒。 - 前記固体触媒成分(A2)がジアルコキシマグネシウム(a1)、4価のチタンハロゲン化合物(b1)、フタル酸ジエステル誘導体(c2)および芳香族炭化水素化合物(e1)を接触させることにより調製される固体触媒成分であることを特徴とする請求項7に記載のオレフィン類重合用触媒。
- 前記ジアルコキシマグネシウム(a1)がジエトキシマグネシウムであることを特徴とする請求項7に記載のオレフィン類重合用触媒。
- 前記フタル酸ジエステル誘導体が4−ブロモフタル酸ジエステルであることを特徴とする請求項7に記載のオレフィン類重合用触媒。
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