説明

オレフィン重合用の予備重合触媒、予備重合触媒の製造方法、及びオレフィン重合体の製造方法

【課題】微粉の含有割合が低減されたオレフィン重合体、及びその製造に用いる予備重合触媒を提供する。
【解決手段】本発明の予備重合触媒は、チタン、マグネシウム及びハロゲンを含む固体触媒成分(A)と、有機アルミニウム成分(B)と、電子供与体成分(C)との存在下、不活性溶媒中でオレフィンを回分式予備重合する第1の工程と、この工程で得た予備重合物と、有機アルミニウム成分(D)と、電子供与体成分(E)との存在下で液状オレフィンを連続予備重合する第2の工程とを含んだ予備重合工程で製造され、この予備重合触媒を用いてオレフィンの本重合をおこなえば微粉の含有割合が低減されたオレフィン重合体が得られる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、オレフィン重合用の予備重合触媒、当該予備重合触媒の製造方法、及び当該予備重合触媒を用いたオレフィン重合体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
重合後の工程が簡単であるところから、近年ではオレフィン重合体の工業的製法として、気相重合や、オレフィン自身を溶媒とするバルク重合を用いた連続重合法が汎用されている。これらの連続重合法では、重合反応器や冷却器及び後処理工程での汚れや流動不良等のトラブルを防止する為に、生成するオレフィン重合体中に含まれる微粉(微細粒子・超微細粒子)の含有量を低減する必要があるので、触媒や予備重合方法が種々提案されている。
【0003】
例えば、特許文献1では、チタンを含む固体触媒成分の粒径を調整すること、予備重合に用いるアルミニウムとチタンとの量比を調整すること、及び予備重合後に乾燥等をおこない予備重合触媒中に含まれる揮発成分量を低減すること等の方法により、オレフィン重合時における塊生成の防止及び微粉の飛散防止をおこなう方法が開示されている。
【0004】
また、予備重合触媒の活性低下を防止する目的で、特許文献2では、液状プロピレンの存在下で連続的に予備重合をおこなった後、直ちに、得られた予備重合物(予備重合触媒)を本重合に供給する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2001−342211号公報(平成13年12月11日公開)
【特許文献2】特開平10−120719号公報(平成10年5月12日公開)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記特許文献1に記載の方法によっても十分に微粉の含有量を減らすことができるとまではいえない。また、上記特許文献2に記載の方法では、予備重合が短時間で完了するために、回分式で予備重合をおこなう場合と比較して、生成するオレフィン重合体中の微粉量を充分に低減することができないという問題が生じる。
【0007】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、微粉の含有量が充分に低減されたオレフィン重合体の製造方法、当該製造方法に用いる予備重合触媒、及び当該予備重合触媒の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本願発明者等は上記課題を解決するために鋭意検討をおこなった。その結果、互いに条件の異なる予備重合工程を併用することで、意外にも、オレフィン重合時における微粉の発生が大幅に抑制されることを見出し、本願発明を完成させるに至った。
【0009】
すなわち、本発明に係る予備重合触媒の製造方法は、上記課題を解決するために、チタン、マグネシウム及びハロゲンを含む固体触媒成分(A)と、有機アルミニウム成分(B)と、電子供与体成分(C)との存在下、不活性溶媒中で、50℃以下の温度となる条件下でオレフィンを回分式予備重合する第1の工程と、この工程で得られた予備重合物と、有機アルミニウム成分(D)と、電子供与体成分(E)との存在下、50℃以下の温度となる条件下で液状オレフィンを連続予備重合する第2の工程とを含んでなることを特徴としている。この方法によれば、従来と比較して微粉の含有割合が大幅に低減されたオレフィン重合体を製造しうる予備重合触媒が得られるという効果を奏する。
【0010】
本発明に係る予備重合触媒の製造方法では、反応の制御がより容易であるとの観点から、有機アルミニウム成分(B)と有機アルミニウム成分(D)とが同一成分であることが好ましい。さらに、電子供与体成分(C)と電子供与体成分(E)とが同一成分であることが好ましい。
【0011】
本発明に係る予備重合触媒の製造方法では、第1の工程において固体触媒成分(A)が有するチタンと有機アルミニウム成分(B)が有するアルミニウムとのモル比が、1:1以上で1:20以下の範囲内であることが好ましい。これにより、過剰量の有機アルミニウム成分(B)の使用を防止しつつ、予備重合にて所望される程度にまでオレフィンの重合度を高めることができる。
【0012】
本発明に係る予備重合触媒の製造方法では、第2の工程において固体触媒成分(A)が有するチタンと有機アルミニウム成分(D)が有するアルミニウムとのモル比が、1:30以上で1:100以下の範囲内であることが好ましい。これにより、固体触媒成分(A)と助触媒成分(有機アルミニウム成分(D))とを充分に接触させることができるのでより良好な予備重合触媒が得られる。
【0013】
本発明に係る予備重合触媒の製造方法では、生成する重合体中の微粉の含有割合を低減させるため、第2の工程において液状オレフィン中に含まれる有機アルミニウム成分(D)の濃度が0.1重量パーセント以上で0.3重量パーセント以下の範囲内であることが好ましい。
【0014】
本発明に係るオレフィン重合体の製造方法は、上記方法により予備重合触媒を製造する工程と、得られた予備重合触媒を連続的に供給して気相重合及び/又はオレフィン自身を溶媒としたバルク重合をおこなうことで当該オレフィンを重合する工程と、を含んでなることを特徴としている。この方法によれば、従来と比較して微粉の含有割合が大幅に低減されたオレフィン重合体が得られるという効果を奏する。
【発明の効果】
【0015】
本発明に係る予備重合触媒の製造方法、予備重合触媒、及びオレフィン重合体の製造方法によれば、微粉の含有割合が大幅に低減されたオレフィン重合体、及び当該オレフィン重合体を製造するための予備重合触媒が得られるという効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
【0017】
〔予備重合触媒の製造方法〕
本発明に係る予備重合触媒の製造方法は、固体触媒成分(A)と有機アルミニウム成分(B)と電子供与体成分(C)との存在下、不活性溶媒中で、50℃以下の温度となる条件下でオレフィンを回分式予備重合する第1の工程と、第1の工程で得られた予備重合物と有機アルミニウム成分(D)と電子供与体成分(E)との存在下、50℃以下の温度となる条件下で液状オレフィンを連続予備重合する第2の工程と、を含んでなる製造方法である。以下、第1の工程、第2の工程及び用語について詳細に説明をおこなう。
【0018】
(固体触媒成分(A))
本発明に用いられる固体触媒成分(A)は、チタン、マグネシウム及びハロゲンを含むオレフィン重合用の固体触媒成分であればよい。例えば、一般にチタン・マグネシウム複合型触媒と呼ばれているものを使用することができ、当該触媒は下記のようなチタン化合物、マグネシウム化合物及び電子供与体を接触させることにより得ることができる。なお、固体触媒成分(A)は、単独で用いてもよいし、必要に応じて2種類以上を組合わせて用いてもよい。
【0019】
固体触媒成分(A)の調製に用いられるチタン化合物としては、例えば、一般式Ti(OR1a4-a(R1は炭素数が1個〜20個の炭化水素基を、Xはハロゲン原子を、aは0≦a≦4を満足する数を表す。)で表されるチタン化合物があげられ、具体的には、テトラハロゲン化チタン化合物、トリハロゲン化アルコキシチタン化合物、ジハロゲン化ジアルコキシチタン化合物、モノハロゲン化トリアルコキシチタン化合物、テトラアルコキシチタン化合物等があげられる。
【0020】
テトラハロゲン化チタン化合物としては、例えば、四塩化チタン等があげられる。
【0021】
トリハロゲン化アルコキシチタン化合物としては、例えば、エトキシチタントリクロライド、ブトキシチタントリクロライド等があげられる。
【0022】
ジハロゲン化ジアルコキシチタン化合物としては、例えば、ジエトキシチタンジクロライド、ジブトキシチタンジクロライドがあげられる。
【0023】
モノハロゲン化トリアルコキシチタン化合物としては、例えば、トリエトキシチタンクロライド、トリブトキシチタンクロライド等があげられる。
【0024】
テトラアルコキシチタン化合物としては、例えば、テトラエトキシチタン、テトラブトキシチタン等があげられる。
【0025】
これらチタン化合物は、単独で用いてもよいし、2種類以上を組合せて用いてもよい。なお、上記一般式中のaが4の場合は、後述するマグネシウム化合物及び/又は電子供与体としてハロゲン原子を有するものを用いればよい。
【0026】
固体触媒成分(A)の調製に用いられるマグネシウム化合物としては、例えば、マグネシウム−炭素結合やマグネシウム−水素結合を持ち、還元能を有するマグネシウム化合物、あるいは、還元能を有さないマグネシウム化合物等があげられる。
【0027】
還元能を有するマグネシウム化合物としては、例えば、ジアルキルマグネシウム化合物、アルキルマグネシウムハライド化合物、アルキルアルコキシマグネシウム化合物、アルキルマグネシウムハイドライド等があげられる。
【0028】
ジアルキルマグネシウム化合物としては、例えば、ジメチルマグネシウム、ジエチルマグネシウム、ジブチルマグネシウム、ブチルエチルマグネシウム等があげられる。
【0029】
アルキルマグネシウムハライド化合物としては、例えば、ブチルマグネシウムクロライド等があげられる。
【0030】
アルキルアルコキシマグネシウム化合物としては、例えば、ブチルエトキシマグネシム等があげられる。
【0031】
アルキルマグネシウムハイドライドとしては、例えば、ブチルマグネシウムハイドライド等があげられる。
【0032】
これらの還元能を有するマグネシウム化合物は、有機アルミニウム化合物との錯化合物の形態で用いてもよい。
【0033】
一方、還元能を有さないマグネシウム化合物としては、例えば、ジハロゲン化マグネシウム化合物、アルコキシマグネシウムハライド化合物、ジアルコキシマグネシウム化合物、マグネシウムのカルボン酸塩等があげられる。
【0034】
ジハロゲン化マグネシウム化合物としては、例えば、マグネシウムジクロライド等があげられる。
【0035】
アルコキシマグネシウムハライド化合物としては、例えば、メトキシマグネシウムクロライド、エトキシマグネシウムクロライド、ブトキシマグネシウムクロライド等があげられる。
【0036】
ジアルコキシマグネシウム化合物としては、例えば、ジエトキシマグネシウム、ジブトキシマグネシウム等があげられる。
【0037】
マグネシウムのカルボン酸塩としては、例えば、ラウリル酸マグネシウム、ステアリン酸マグネシウム等があげられる。
【0038】
これらの還元能を有さないマグネシウム化合物は、予め又は固体触媒成分(A)の調製時に、還元能を有するマグネシウム化合物から公知の方法で合成したものであってもよい。
【0039】
固体触媒成分(A)の調製に用いられる電子供与体としては、含酸素電子供与体、含窒素電子供与体、有機酸ハライド類があげられる。
【0040】
含酸素電子供与体としては、例えば、アルコール類、フェノール類、ケトン類、アルデヒド類、カルボン酸類、有機酸又は無機酸のエステル類、エーテル類、酸アミド類、酸無水物類等があげられる。
【0041】
含窒素電子供与体としては、例えば、アンモニア類、アミン類、ニトリル類、イソシアネート類等があげられる。
【0042】
これらの電子供与体のうち、好ましくは、無機酸のエステル類、有機酸のエステル類及びエーテル類からなる群より選択される1種以上の化合物が用いられる。
【0043】
無機酸のエステル類として好ましくは、一般式R2Si(OR34-b(R2は炭素数が1個〜20個の炭化水素基又は水素原子を表し、R3は炭素数が1個〜20個の炭化水素基を表す。また、bは0≦n<4を満足する数を表す。)で表されるケイ素化合物があげられ、具体的には、テトラアルコキシシラン、アルキルトリアルコキシシラン、ジアルキルジアルコキシシラン等があげられる。
【0044】
テトラアルコキシシランとしては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン等があげられる。
【0045】
アルキルトリアルコキシシランとしては、例えば、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、tert−ブチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、tert−ブチルトリエトキシシラン等があげられる。
【0046】
ジアルキルジアルコキシシランとしては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジブチルジメトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、ジ−tert−ブチルジメトキシシラン、ブチルメチルジメトキシシラン、ブチルエチルジメトキシシラン、tert−ブチルメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジブチルジエトキシシラン、ジイソブチルジエトキシシラン、ジ−tert−ブチルジエトキシシラン、ブチルメチルジエトキシシラン、ブチルエチルジエトキシシラン、tert−ブチルメチルジエトキシシラン等があげられる。
【0047】
有機酸のエステル類として好ましくは、モノ及び多価のカルボン酸エステルが用いられ、それらの例として飽和脂肪族カルボン酸エステル、不飽和脂肪族カルボン酸エステル、脂環式カルボン酸エステル、芳香族カルボン酸エステルがあげられる。
【0048】
飽和脂肪族カルボン酸エステルとしては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸エチル、吉草酸エチル、コハク酸ジエチル、コハク酸ジブチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジブチル等があげられる。
【0049】
不飽和脂肪族カルボン酸エステルとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジブチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジブチル等があげられる。
【0050】
芳香族カルボン酸エステルとしては、安息香酸エチル、安息香酸ブチル、トルイル酸メチル、トルイル酸エチル、アニス酸エチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジ−n−ブチル、フタル酸ジイソブチル等があげられる。
【0051】
これらの有機酸のエステル類として、より好ましくは、メタクリル酸エステル、マレイン酸エステル等の不飽和脂肪族カルボン酸エステル及び芳香族ジカルボン酸ジエステルであり、さらに好ましくは、フタル酸ジエステルである。
【0052】
エーテル類としては、ジアルキルエーテルがあげられ、具体的には、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジイソブチルエーテル、ジアミルエーテル、ジイソアミルエーテル、メチルブチルエーテル、メチルイソアミルエーテル、エチルイソブチルエーテル等があげられる。好ましくはジブチルエーテルと、ジイソアミルエーテルである。
【0053】
有機酸ハライド類としては、モノ及び多価のカルボン酸ハライド等があげられ、例えば、脂肪族カルボン酸ハライド、脂環式カルボン酸ハライド、芳香族カルボン酸ハライド等があげられる。
【0054】
脂肪族カルボン酸ハライドとしては、例えば、アセチルクロライド、プロピオン酸クロライド、酪酸クロライド、吉草酸クロライド、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライド、コハク酸クロライド、マロン酸クロライド、マレイン酸クロライド、イタコン酸クロライド等があげられる。
【0055】
芳香族カルボン酸ハライドとしては、例えば、塩化ベンゾイル、トルイル酸クロライド、アニス酸クロライド、フタル酸クロライド等があげられる。
【0056】
好ましくは塩化ベンゾイル、トルイル酸クロライド、フタル酸クロライド等の芳香族カルボン酸クロライドであり、さらに好ましくはフタル酸クロライドである。
【0057】
固体触媒成分(A)の調製方法としては、例えば、下記の方法があげられる。
1)液状のマグネシウム化合物、あるいはマグネシウム化合物及び電子供与体からなる錯化合物を析出化剤と反応させたのち、チタン化合物、あるいはチタン化合物及び電子供与体で処理する方法;
2)固体のマグネシウム化合物、あるいは固体のマグネシウム化合物及び電子供与体からなる錯化合物をチタン化合物、あるいはチタン化合物及び電子供与体で処理する方法;
3)液状のマグネシウム化合物と、液状のチタン化合物とを、電子供与体の存在下で反応させて固体状のチタン・マグネシウム複合体を析出させる方法;
4)上記1)、2)又は3)で得られた反応生成物をチタン化合物、あるいは電子供与体及びチタン化合物でさらに処理する方法;
5)Si−O結合を有する有機ケイ素化合物の共存下で、アルコキシチタン化合物をグリニャール試薬等の有機マグネシウム化合物で還元して得られる固体生成物を、エステル化合物、エーテル化合物及び四塩化チタンで処理する方法;
6)有機ケイ素化合物、又は有機ケイ素化合物及びエステル化合物の存在下で、チタン化合物を有機マグネシウム化合物で還元して得られる固体生成物を、エーテル化合物と四塩化チタンの混合物、次いで有機酸ハライド化合物の順で加えて処理したのち、該処理固体をエーテル化合物と四塩化チタンの混合物もしくはエーテル化合物と四塩化チタンとエステル化合物との混合物で処理する方法;
7)金属酸化物、ジヒドロカルビルマグネシウム及びハロゲン含有アルコ−ルとの接触反応物をハロゲン化剤で処理した後、あるいは処理せずに電子供与体及びチタン化合物と接触する方法;
8)有機酸のマグネシウム塩、アルコキシマグネシウムなどのマグネシウム化合物をハロゲン化剤で処理した後、あるいは処理せずに電子供与体及びチタン化合物と接触する方法;
9)上記1)〜8)で得られる化合物を、ハロゲン、ハロゲン化合物又は芳香族炭化水素のいずれかで処理する方法;
これら固体触媒成分(A)の調製方法のうち、好ましいのは1)〜6)の方法である。これらの調製は、通常、全て窒素、アルゴン等の不活性気体雰囲気下で行われる。
【0058】
固体触媒成分(A)の調製において、チタン化合物、有機ケイ素化合物及びエステル化合物は、適当な溶媒に溶解もしくは希釈して使用するのが好ましい。かかる溶媒としては、例えば、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、脂環式炭化水素、エーテル化合物があげられる。
【0059】
脂肪族炭化水素としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン等があげられる。
【0060】
芳香族炭化水素としては、例えば、トルエン、キシレン等があげられる。
【0061】
脂環式炭化水素としては、例えば、シクロへキサン、メチルシクロヘキサン、デカリン等があげられる。
【0062】
エーテル化合物としては、例えば、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジイソアミルエーテル、テトラヒドロフラン等があげられる。
【0063】
固体触媒成分(A)の調製において、有機マグネシウム化合物を用いる還元反応の温度は、通常、−50℃〜70℃であり、コストを削減しつつ触媒活性を高める観点から、好ましくは−30℃〜50℃、特に好ましくは−25℃〜35℃である。有機マグネシウム化合物の滴下時間は、特に制限はないが、通常30分〜12時間程度である。また、還元反応終了後、さらに20℃〜120℃の温度で後反応を行ってもよい。
【0064】
固体触媒成分(A)の調製において、還元反応の際に、無機酸化物、有機ポリマー等の多孔質物質を共存させ、固体生成物を多孔質物質に含浸させてもよい。かかる多孔質物質としては、細孔半径20nm〜200nmにおける細孔容積が0.3ml/g以上であり、平均粒径が5μm〜300μmであるものが好ましい。多孔質性の上記無機酸化物としては、SiO2、Al23、MgO、TiO2、ZrO2又はこれらの複合酸化物等があげられる。また、多孔質性の上記有機ポリマーとしては、ポリスチレン、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体等のポリスチレン系多孔質ポリマー;ポリアクリル酸エチル、アクリル酸メチル−ジビニルベンゼン共重合体、ポリメタクリル酸メチル、メタクリル酸メチル−ジビニルベンゼン共重合体等のポリアクリル酸エステル系多孔質ポリマー;ポリエチレン、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、ポリプロピレン等のポリオレフィン系多孔質ポリマー;があげられる。これらの多孔質物質のうち、好ましくはSiO2、Al23、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体である。
【0065】
(有機アルミニウム成分(B)又は(D))
本発明に用いられる有機アルミニウム成分(B)又は(D)は、少なくとも分子内に1個のAl−炭素結合を有するものであればよい。例えば、一般式で下記に示すものを使用することができる。
4AlY3-c
56Al−O−AlR78
(式中、R4、R5、R6、R7、R8は互いに独立に炭素数が1個〜20個の炭化水素基、Yはハロゲン原子、水素原子又はアルコキシ基を表し、cは2≦c≦3を満足する数を表す。)
有機アルミニウム成分(B)又は(D)の具体例としては、トリアルキルアルミニウム、ジアルキルアルミニウムハイドライド、ジアルキルアルミニウムハライド、トリアルキルアルミニウムとジアルキルアルミニウムハライドとの混合物、アルキルアルモキサン等があげられる。
【0066】
トリアルキルアルミニウムとしては、例えば、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等があげられる。
【0067】
ジアルキルアルミニウムハイドライドとしては、例えば、ジエチルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライド等があげられる。
【0068】
ジアルキルアルミニウムハライドとしては、例えば、ジエチルアルミニウムクロライド等があげられる。
【0069】
トリアルキルアルミニウムとジアルキルアルミニウムハライドとの混合物としては、トリエチルアルミニウムとジエチルアルミニウムクロライドの混合物等があげられる。
【0070】
アルキルアルモキサンとしては、例えば、テトラエチルジアルモキサン、テトラブチルジアルモキサン等があげられる。
【0071】
これらの有機アルミニウム成分(B)又は(D)のうち、トリアルキルアルミニウム、トリアルキルアルミニウムとジアルキルアルミニウムハライドの混合物、アルキルアルモキサンが好ましく、とりわけトリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリエチルアルミニウムとジエチルアルミニウムクロライドの混合物又はテトラエチルジアルモキサンが好ましい。
【0072】
なお、後述する第1の工程で用いられる有機アルミニウム成分(B)と、第2の工程で用いられる有機アルミニウム成分(D)とは、互いに異なる成分であってよいが、反応の制御がより容易であるとの観点からは同一の成分であることが好ましい。また、有機アルミニウム成分(B)又は(D)は何れも、単独で用いてもよいし、必要に応じて2種類以上を組合わせて用いてもよい。また、有機アルミニウム成分(D)としては、第1の工程によって得られた予備重合物中に残存する有機アルミニウム成分であってもよい。
【0073】
(電子供与体成分(C)又は(E))
本発明に用いられる電子供与体成分(C)又は(E)としては、含酸素電子供与体、含窒素電子供与体等があげられる。
【0074】
含酸素電子供与体としては、例えば、アルコール類、フェノール類、ケトン類、アルデヒド類、カルボン酸類、有機酸又は無機酸のエステル類、エーテル類、酸アミド類、酸無水物類等があげられる。
【0075】
含窒素電子供与体としては、例えば、アンモニア類、アミン類、ニトリル類、イソシアネート類等があげられる。
【0076】
電子供与体成分(C)又は(E)として、これらの電子供与体のうち好ましくは無機酸のエステル類及びエ−テル類が用いられる。
【0077】
無機酸のエステル類として好ましくは、一般式R9dSi(OR104-d(式中、R9は炭素数が1個〜20個の炭化水素基又は水素原子であり、R10は炭素数が1個〜20個の炭化水素基であり、R9及びR10はそれぞれ同一又は異なる置換基を有していても良く、dは0≦d<4を満足する数を表す。)で表されるようなケイ素化合物があげられる。具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラフェノキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、tert−ブチルトリメトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジプロピルジメトキシシラン、プロピルメチルジメトキシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、ジブチルジメトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、ジ−tert−ブチルジメトキシシラン、ブチルメチルジメトキシシラン、ブチルエチルジメトキシシラン、tert−ブチルメチルジメトキシシラン、イソブチルイソプロピルジメトキシシラン、tert−ブチルイソプロピルジメトキシシラン、ヘキシルメチルジメトキシシラン、ヘキシルエチルジメトキシシラン、ドデシルメチルジメトキシシラン、ジシクロペンチルジメトキシシラン、シクロペンチルメチルジメトキシシラン、シクロペンチルエチルジメトキシシラン、シクロペンチルイソプロピルジメトキシシラン、シクロペンチルイソブチルジメトキシシラン、シクロペンチル−tert−ブチルジメトキシシラン、ジシクロヘキシルジメトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、シクロヘキシルエチルジメトキシシラン、シクロヘキシルイソプロピルジメトキシシラン、シクロヘキシルイソブチルジメトキシシラン、シクロヘキシル−tert−ブチルジメトキシシラン、シクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシルフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルイソプロピルジメトキシシラン、フェニルイソブチルジメトキシシラン、フェニル−tert−ブチルジメトキシシラン、フェニルシクロペンチルジメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、tert−ブチルトリエトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、シクロヘキシルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジプロピルジエトキシシラン、プロピルメチルジエトキシシラン、ジイソプロピルジエトキシシラン、ジブチルジエトキシシラン、ジイソブチルジエトキシシラン、ジ−tert−ブチルジエトキシシラン、ブチルメチルジエトキシシラン、ブチルエチルジエトキシシラン、tert−ブチルメチルジエトキシシラン、ヘキシルメチルジエトキシシラン、ヘキシルエチルジエトキシシラン、ドデシルメチルジエトキシシラン、ジシクロペンチルジエトキシシラン、ジシクロヘキシルジエトキシシラン、シクロヘキシルメチルジエトキシシラン、シクロヘキシルエチルジエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリブトキシシラン、フェニルトリ−tert−ブトキシシラン、2−ノルボルナントリメトキシシラン、2−ノルボルナントリエトキシシラン、2−ノルボルナンメチルジメトキシシラン、トリメチルフェノキシシラン、メチルトリアリロキシシラン等があげられる。
【0078】
さらに、エーテル類として好ましくは、ジアルキルエーテル、一般式
【0079】
【化1】

【0080】
(式中、R11〜R14は互いに独立して、炭素数が1個〜20個の線状もしくは分岐状のアルキル基、脂環式炭化水素基、アリール基、又はアラルキル基であり、R11又はR12は水素原子であってもよい。)で表されるようなジエーテル化合物があげられる。
【0081】
ジアルキルエーテルとしては、例えば、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジアミルエーテル、ジイソアミルエーテル、ジネオペンチルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジオクチルエーテル、メチルブチルエーテル、メチルイソアミルエーテル、エチルイソブチルエーテル等があげられる。
【0082】
ジエーテル化合物としては、例えば、2,2−ジイソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−イソペンチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ビス(シクロヘキシルメチル)−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−3,7−ジメチルオクチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジイソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−シクロヘキシルメチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジシクロヘキシル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−イソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジイソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−シクロヘキシル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−シクロペンチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジシクロペンチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−ヘプチル−2−ペンチル−1,3−ジメトキシプロパン等があげられる。
【0083】
これらの電子供与体成分(C)又は(E)のうち、一般式R1516Si(OR172で表される有機ケイ素化合物が特に好ましく用いられる。
【0084】
ここで式中、R15はSiに隣接する炭素原子が2級もしくは3級である炭素数が3個〜20個の炭化水素基であり、具体的には、分岐鎖状アルキル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、アリール基等があげられる。
【0085】
分岐鎖状アルキル基としては、例えば、イソプロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基等があげられる。
【0086】
シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等があげられる。
【0087】
シクロアルケニル基としては、シクロペンテニル基等があげられる。
【0088】
アリール基としては、フェニル基、トリル基等があげられる。
【0089】
また式中、R16は炭素数が1個〜20個の炭化水素基であり、具体的には、直鎖状アルキル基、分岐鎖状アルキル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、アリール基等があげられる。
【0090】
直鎖状アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等があげられる。
【0091】
分岐鎖状アルキル基としては、例えば、イソプロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基等があげられる。
【0092】
シクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等があげられる。
【0093】
シクロアルケニル基としては、例えば、シクロペンテニル基等があげられる。
【0094】
アリール基としては、フェニル基、トリル基等があげられる。
【0095】
さらに式中、R17は炭素数が1個〜20個の炭化水素基であり、好ましくは炭素数が1個〜5個の炭化水素基である。
【0096】
上記のような電子供与体成分(C)又は(E)として用いられる有機ケイ素化合物の具体例としては、ジイソプロピルジメトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、ジ−tert−ブチルジメトキシシラン、tert−ブチルメチルジメトキシシラン、tert−ブチルエチルジメトキシシラン、tert−ブチル−n−プロピルジメトキシシラン、tert−ブチル−n−ブチルジメトキシシラン、tert−アミルメチルジメトキシシラン、tert−アミルエチルジメトキシシラン、tert−アミル−n−プロピルジメトキシシラン、tert−アミル−n−ブチルジメトキシシラン、イソブチルイソプロピルジメトキシシラン、tert−ブチルイソプロピルジメトキシシラン、ジシクロペンチルジメトキシシラン、シクロペンチルイソプロピルジメトキシシラン、シクロペンチルイソブチルジメトキシシラン、シクロペンチル−tert−ブチルジメトキシシラン、ジシクロヘキシルジメトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、シクロヘキシルエチルジメトキシシラン、シクロヘキシルイソプロピルジメトキシシラン、シクロヘキシルイソブチルジメトキシシラン、シクロヘキシル−tert−ブチルジメトキシシラン、シクロヘキシルシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシルフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルイソプロピルジメトキシシラン、フェニルイソブチルジメトキシシラン、フェニル−tert−ブチルジメトキシシラン、フェニルシクロペンチルジメトキシシラン、ジイソプロピルジエトキシシラン、ジイソブチルジエトキシシラン、ジ−tert−ブチルジエトキシシラン、tert−ブチルメチルジエトキシシラン、tert−ブチルエチルジエトキシシラン、tert−ブチル−n−プロピルジエトキシシラン、tert−ブチル−n−ブチルジエトキシシラン、tert−アミルメチルジエトキシシラン、tert−アミルエチルジエトキシシラン、tert−アミル−n−プロピルジエトキシシラン、tert−アミル−n−ブチルジエトキシシラン、ジシクロペンチルジエトキシシラン、ジシクロヘキシルジエトキシシラン、シクロヘキシルメチルジエトキシシラン、シクロヘキシルエチルジエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、2−ノルボルナンメチルジメトキシシラン等があげられる。
【0097】
なお、後述する第1の工程で用いられる電子供与体成分(C)と、第2の工程で用いられる電子供与体成分(E)とは、互いに異なる成分であってよいが、反応の制御がより容易であるとの観点からは同一の成分であることが好ましい。また、電子供与体成分(C)又は(E)は何れも、単独で用いてもよいし、必要に応じて2種類以上を組合わせて用いてもよい。また、電子供与体成分(C)としては、第1の工程によって得られた予備重合物中に残存する電子供与体成分であってもよい。
【0098】
(オレフィン)
本発明において予備重合や本重合に供給されるオレフィンとは、炭素数が2以上で重合可能なオレフィンであればよい。具体的には例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−デセン等の直鎖状オレフィン類があげられる。これらのオレフィンは単独で用いてもよいし、必要に応じて2種類以上を組合わせて用いてもよい。すなわち、単独重合体を形成してもよく共重合体を形成してもよい。
【0099】
なお、後述する予備重合工程を構成する第1の工程、第2の工程、及び本重合に供給されるオレフィンは通常、同一のものであるが、必要に応じて異なるものを用いることもできる。例えば、予備重合工程にて得られた予備重合触媒が含むオレフィンと、本重合に供給されるオレフィンの種類が異なりうる。
【0100】
(予備重合工程)
本発明において予備重合工程は、第1の工程と第2の工程とを含んで構成される。ここで、「第1の工程」は、上記固体触媒成分(A)と上記有機アルミニウム成分(B)と上記電子供与体成分(C)との存在下で上記オレフィンを回分式で予備重合する工程である。本発明において「回分式(重合)」とは通常の意味で用いており、予備重合反応の反応開始(ここでは原材料等の最終的な供給完了を指す)から反応終了の期間中には、新たな原材料等の供給や生成物の回収などをおこなわずに反応を完結させる方式を指す。
【0101】
第1の工程では、適量の不活性溶媒を用い、回分式予備重合を溶液状態又はスラリー状態でおこなう。不活性溶媒としては炭素数が20個以下の炭化水素があげられる。例えば、プロパン、ノルマルブタン、イソブタン、ノルマルペンタン、イソペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン等の飽和脂肪族炭化水素系溶媒等の、予備重合反応に不活性な溶媒があげられる。好ましくは、ノルマルブタン、イソブタン、ヘキサン、ヘプタンであり、より好ましくはノルマルブタン、イソブタン、ヘキサンである。
【0102】
第1の工程で用いられる、固体触媒成分(A)、有機アルミニウム成分(B)、電子供与体成分(C)及びオレフィンの量は、回分式予備重合が進行するように適宜設定すればよいが、固体触媒成分(A)が有するチタンと有機アルミニウム成分(B)が有するアルミニウムとのモル比(Ti:Al)が、1:1以上で1:20以下の範囲内であることが好ましい。第1の工程をおこなう主目的の一つはオレフィンの重合度を高めることであるが、モル比が上記の範囲内にあればこの目的を充分に達成することができて過剰量の有機アルミニウム成分(B)の使用が防止される。
【0103】
固体触媒成分(A)、有機アルミニウム成分(B)、電子供与体成分(C)及びオレフィンを第1の工程で用いられる重合反応器に供給するタイミングは、回分式予備重合が進行するように適宜設定すればよい。具体的には例えば、予備重合反応に不活性な溶媒中に固体触媒成分(A)、有機アルミニウム成分(B)及び電子供与体成分(C)を同時に又は順次供給した後にオレフィンを供給すればよい。
【0104】
回分式予備重合の反応温度は、予備重合触媒を用いて得られるオレフィン重合体の嵩密度が低下しないという観点から、50℃以下である。そして、得られるオレフィン重合体の嵩密度が高くなりすぎないという観点から、−5℃以上であることが好ましく、より好ましくは0℃以上40℃以下、さらに好ましくは5℃以上30℃以下である。
【0105】
なお、その他の反応条件(反応圧力、雰囲気、反応時間等)も、回分式予備重合が進行するように適宜設定すればよい。
【0106】
第1の工程で得られた予備重合物、すなわち固体触媒成分(A)、有機アルミニウム成分(B)、電子供与体成分(C)及びポリ・モノオレフィンを含む混合物は、例えば、そのまま又は溶媒を用いて希釈した後に、第2の工程に供給される。なお、第1の工程で用いた溶媒の分離処理(ろ過、乾燥等)等は行わず、予備重合物を溶液状態又はスラリー状態のまま直ちに第2の工程に供給することが好ましい。
【0107】
第2の工程は、第1の工程で得られた予備重合物と、上記有機アルミニウム成分(D)と、上記電子供与体成分(E)との存在下で液状オレフィンを連続予備重合する工程である。本発明において「連続(式重合/重合)」とは通常の意味で用いており、予備重合反応の反応開始から反応終了の期間中に、反応混合物を移動させつつ、新たな原材料等の供給と反応生成物の回収とをおこなう方式を指す。
【0108】
第2の工程では、必要に応じて適量の溶媒を用い、連続予備重合を溶液状態又はスラリー状態でおこなうことが好ましい。溶媒としては、第1の工程の説明で例示したものが使用できる。又は、原料となるオレフィンが反応条件下で液状であるから、当該オレフィンを溶媒としてバルク重合させることができる。
【0109】
第2の工程で用いられる、上記予備重合物、有機アルミニウム成分(D)、電子供与体成分(E)及びオレフィンの量は、連続予備重合が進行するように適宜設定すればよいが、予備重合物中の固体触媒成分(A)が有するチタンと、有機アルミニウム成分(D)が有するアルミニウムとのモル比(Ti:Al)が、1:30以上で1:100以下の範囲内であることが好ましい。第2の工程をおこなう主目的の一つは固体触媒成分(A)と助触媒成分(有機アルミニウム成分(D))とを充分に接触させることであるが、モル比が上記の範囲内にあればこの目的を充分に達成することができる。
【0110】
また、生成する重合体中の微粉の含有割合を低減させるため、液状オレフィンと有機アルミニウム成分(D)との合計を100重量パーセントとしたときに、液状のオレフィン中に含まれる前記有機アルミニウム成分(D)の濃度が0.1重量パーセント以上で0.3重量パーセント以下の範囲内であることが好ましい。
【0111】
上記予備重合物、有機アルミニウム成分(D)、電子供与体成分(E)及びオレフィンを第2の工程で用いられる重合反応器に供給するタイミングは、連続予備重合が進行するように適宜設定すればよい。具体的には例えば、予備重合反応に不活性な溶媒中に予備重合物、有機アルミニウム成分(D)及び電子供与体成分(E)を同時に又は順次供給した後にオレフィンを供給してもよく;不活性な溶媒中にまずオレフィンを供給してもよく;又は液状のオレフィンに予備重合物、有機アルミニウム成分(B)、電子供与体成分(C)を同時に又は順次供給してもよい。
【0112】
連続予備重合の反応温度は、得られる予備重合触媒の粒径が大きくなりすぎず、管型の重合反応器が予備重合触媒によって閉塞しにくいという観点から、50℃以下である。そして、連続予備重合が進行しやすいという観点から、−10℃以上であることが好ましく、より好ましくは−5℃以上20℃以下、さらに好ましくは0℃以上10℃以下である。
【0113】
なお、その他の反応条件(反応圧力、雰囲気、反応時間等)も、連続式予備重合が進行するように適宜設定すればよい。
【0114】
(予備重合触媒、本重合、オレフィンの製造方法)
上記第2の工程で得られた予備重合物、すなわち固体触媒成分(A)、有機アルミニウム成分(B)・(D)、電子供与体成分(C)・(E)及びポリ・モノオレフィンを含む混合物は、本発明に係る予備重合触媒としてオレフィンの本重合に供給される。ここで、予備重合触媒とは、上記の予備重合工程を経た触媒であって、オレフィンの本重合に用いられるものを指す。予備重合触媒は、例えば、そのまま液状のオレフィンとともに、本重合に供給される。なお、第1の工程及び/又は第2の工程で溶媒を用いた場合でも、溶媒の分離処理(ろ過、乾燥等)等は行わず、予備重合触媒を溶液状態又はスラリー状態のまま直ちに本重合に供給することが好ましい。
【0115】
本重合では、例えば、必要に応じて溶媒を用いたうえで、固体触媒成分、有機アルミニウム成分、電子供与体成分、及び原料となるオレフィンを適宜供給しながら連続式で重合反応をおこなう。ここで、溶媒、固体触媒成分、有機アルミニウム成分、及び電子供与体成分は、上記予備重合工程の記載にて説明をしたものを用いることができる。また、重合方法は、気相重合、溶液重合、懸濁重合、バルク重合等の公知の方法から適宜選択すればよい。さらに、本重合は複数回の重合工程を含む、いわゆる多段重合とすることもできる。
【0116】
本発明に係る予備重合触媒は、従来のものと比較して実質的に同等の触媒性能を有するとともに、この予備重合触媒を用いてオレフィンの本重合を行えば、従来と比較して微粉の含有割合が大幅に低減されたオレフィン重合体を得ることができる。例えば、粒径125μm以下の微細粒子(微粉)の含有割合が従来と比較して60%程度低減され、かつ粒径10μm以下の超微細粒子(微粉)の含有割合が従来と比較して70%程度低減されたオレフィン重合体を得ることができる。さらに、例えば、立体規則性がより高いオレフィン重合体が得られる。
【0117】
本発明に係るオレフィン重合体の製造方法(本重合の一形態)は、本発明に係る予備重合触媒を製造する工程と、当該工程で得られた予備重合触媒を連続的に供給して気相重合及び/又はオレフィン自身を溶媒としたバルク重合をおこなうことで当該オレフィンを重合する工程とを含んでなる製造方法である。なお、気相重合としては、気相流動層を利用した重合反応が好ましい。気相流動層を利用した反応には、公知の気相流動床式重合反応器等を用いることができる。上記の製造方法によれば、微粉の含有割合が大幅に低減されたオレフィン重合体を得ることができる。加えて、微粉の含有割合が少ないために、本重合に用いる重合反応器や冷却器及び後処理工程での汚れや流動不良などのトラブルが防止され、より効率的に重合反応をおこなうことができる。
【0118】
本発明に係るオレフィン重合体の製造方法は、第1の工程(予備重合工程)に用いられる回分式重合反応器と、第2の工程(予備重合工程)で用いられる連続式重合反応器と、本重合工程で用いられる連続式重合反応器とがこの順に連結されており、各工程が完了すれば直ちに重合物が後段の工程に連続的に移送されるシステムに特に好適に適用される。
【0119】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【0120】
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
【0121】
(物性の測定及び評価方法)
実施例及び比較例中における物性の測定及び評価は、下記の方法で行った。
1)極限粘度(以下[η]と表す)(単位:dl/g)
ウベローデ型粘度計を用いて、温度135℃のテトラリン溶媒中で、濃度0.1g/dl、0.2g/dl、及び0.5g/dlの3点について還元粘度を測定した。次に、「高分子溶液、高分子実験学11」(1982年共立出版会社刊)第491頁に記載の計算法に従い、還元粘度を濃度に対してプロットし、濃度をゼロに外挿する外挿法によって極限粘度をもとめた。
2)20℃キシレン可溶部(以下、CXSと表す)(単位:重量%)
1gの重合体を200mlの沸騰したキシレンに溶解させたのち、50℃まで徐冷し、次いで氷水に浸して撹拌しながら20℃まで冷却し、20℃で3時間放置したのち、析出した重合体を濾別した。濾液中に溶存していた重合体の重量百分率をCXSとした。CXSの値が小さいほど、ポリプロピレンの立体規則性が高いといえる。
3)微細粒子・超微細粒子の含有割合の測定法
島津サイエンス社製レーザー回折式粒度分布測定器(SALD−2200)を用いて、下記の微粉採取操作によって採取した微粉を含む濾過液の吸光度を測定し、予め用意した検量線に従って、微粉(粒径125μm以下の微細粒子と粒径10μm以下の超微細粒子)の含有割合を算出した。
〔微粉採取操作〕
重合パウダー15gを、イソブタノール(i−BuOH)とノルマルヘプタン(n−C7)の混合溶剤(i−BuOH/n−C7=1/1(容積/容積))50mlに加えて、重合パウダー濃度を0.3g/mlとし、重合パウダーを含む溶剤を超音波洗浄器で5分間振とうし、その後10分間静置した。10分間静置した後、上澄み液を125μmフィルターで濾過し、微粉を含む濾過液を得た。
〔検量線〕
予め用意した検量線とは、粒径と含有割合とが分かっている微粉をサンプルとして数種用意し、それらの微粉を含む混合溶剤(i−BuOH/n−C7=1/1(容積/容積))の吸光度を測定して、含有割合と吸光度との関係を求めた検量線である。
【0122】
(固体触媒成分(A)の調製)
窒素置換した撹拌機を備えた反応器に、ヘキサン80L、フタル酸ジイソブチル0.68kg、テトラエトキシシラン35kgおよびテトラブトキシチタン3.88kgを投入し、撹拌した。次に、得られた攪拌混合物に、ブチルマグネシウムクロリドのジブチルエーテル溶液(濃度2.1mol/l)90Lを反応器の温度を7℃に保ちながら5時間かけて滴下した。滴下終了後、20℃で1時間撹拌したあと濾過し、得られた固体をトルエン110Lでの洗浄を3回繰り返し、スラリーの全体積が62.5Lとなるようにトルエンを加えた。その後、得られたスラリーを、攪拌下70℃で1時間加熱処理し、室温まで冷却し、固体物質のスラリーを得た。
【0123】
該スラリーの一部を減圧乾燥して得た乾燥固体物質の組成分析を行ったところ固体物質中にはチタン原子が2.1重量%、エトキシ基が38.9重量%、ブトキシ基が3.4重量%含有されていた(乾燥固体物質を100重量%とする)。また、この固体物質中のチタン原子の原子価は3価であった。
【0124】
工程(a)
撹拌機、滴下ロート、温度計を備えた100mlのフラスコを窒素で置換したのち、上記で得た固体物質のスラリーを、固体物質を乾燥重で8gを含む量だけ投入し、スラリーの全体積が26.5mlとなるように上澄み液を抜き取った。40℃で、四塩化チタン16.0mlとジブチルエーテル0.8mlの混合物を投入し、さらにフタル酸クロライド2.0mlとトルエン2.0mlの混合物を5分間で滴下した。滴下終了後、反応混合物を110℃で4時間攪拌した。その後、同温度で固液分離し、固体成分を得た。
【0125】
工程(b)
工程(a)で得た固体成分を、110℃で、トルエン40mlで3回洗浄した。
工程(c)
工程(b)で洗浄した固体成分に、スラリーの体積が26.5mlとなるようにトルエンを加えた。そこへジブチルエーテル0.8ml、フタル酸ジイソブチル0.45ml、四塩化チタン6.4mlの混合物を投入し、105℃で1時間攪拌した。その後、同温度で固液分離し、固体成分を得た。
【0126】
工程(b’)
該固体成分を110℃でトルエン40mlで2回洗浄を行った。
工程(c’)
該洗浄された固体成分に、スラリーの体積が26.5mlとなるようにトルエンを加え105℃とした。そこへジブチルエーテル0.8ml、四塩化チタン6.4mlの混合物を投入し、105℃で1時間攪拌した。その後、同温度で固液分離し、固体成分を得た。
【0127】
工程(b’)の繰り返し
該固体成分を110℃でトルエン40mlで2回洗浄を行った。
工程(c’)の繰り返し
該洗浄された固体成分に、スラリーの体積が26.5mlとなるようにトルエンを加え105℃とした。そこへジブチルエーテル0.8ml、四塩化チタン6.4mlの混合物を投入し、105℃で1時間攪拌した。その後、同温度で固液分離し、固体成分を得た。
【0128】
工程(d)
該固体成分を105℃でトルエン40mlで6回洗浄し、室温でヘキサン40mlで3回洗浄を行った。これを減圧乾燥して固体触媒成分を得た。
【0129】
該固体触媒成分中には、チタン原子1.6重量%、エトキシ基0.06重量%、ブトキシ基0.15重量%、フタル酸ジエチル7.6重量%、フタル酸エチルノルマルブチル0.8重量%、フタル酸ジイソブチル2.5重量%が含有されていた(固体触媒成分を100重量%とする)。
【0130】
〔実施例1〕
(第1予備重合工程:第1の工程)
内容積3Lの撹拌機付きSUS製オートクレーブ(回分式重合反応器)に、充分に脱水及び脱気処理をしたn−ヘキサン(不活性溶媒)1.5L、トリエチルアルミニウム(有機アルミニウム成分(B))37.5mmol、シクロヘキシルエチルジメトキシシラン(電子供与体成分(C))4.88mmol及び前記固体触媒成分(A)25gを添加し、オートクレーブ内の温度を15〜30℃に保ちながらプロピレン(オレフィン)88gを約80分かけて連続的に供給して回分式で予備重合を行った。次いで、得られた予備重合スラリーを内容積150Lの攪拌機付きSUS製オートクレーブに移送し、液状ブタン98.5Lを加えて予備重合触媒成分(I)のスラリー(本発明に係る予備重合物)とした。なお、この工程に供給された固体触媒成分(A)が有するチタンと、有機アルミニウム成分(B)が有するアルミニウムとのモル比は、1:4.5である。
【0131】
(第2予備重合工程:第2の工程)
圧力5MPaGのプロピレン(オレフィン)を3℃に冷却して液状とし、この液状プロピレンを700g/hrの流速にて管型の連続式重合反応器に供給した。ここに上記予備重合触媒成分(I)のスラリーを2.1L/hr(固体触媒成分(A)として0.53g/hr)の流速で連続的に加え、次いでトリエチルアルミニウム(有機アルミニウム成分(D))とシクロヘキシルエチルジメトキシシラン(電子供与体成分(E))との混合物を連続的に加えた。トリエチルアルミニウムの供給量(流速)は11mmol/hr、シクロヘキシルエチルジメトキシシランの供給量は1.63mmol/hrである。これらの反応混合物は、後段の本重合工程(1)に用いられる管型の液相重合反応器までのチューブ内に平均25秒間滞留し(平均反応時間に相当)、ここで第2の工程である連続予備重合を3℃で行った。なお、この工程に供給された固体触媒成分(A)が有するチタンと、有機アルミニウム成分(D)が有するアルミニウムとのモル比は1:62である。また、液状プロピレン中に含まれる有機アルミニウム成分(D)の濃度は0.18重量パーセントである。
【0132】
(本重合工程(1))
内容積30Lの管型の液相重合反応器に、第2予備重合工程で得られたスラリー(予備重合触媒)の他に、プロピレン(オレフィン)を40kg/hr、水素を200NL/hr、トリエチルアルミニウムを11mmol/hr、シクロヘキシルエチルジメトキシシランを1.63mmol/hrの流速で連続的に供給し、気相の存在しない満液の状態にてバルク連続重合をおこなった。重合反応の間、管型の重合反応器内の温度は70℃、圧力は4.5MPaGに保たれていた。
【0133】
(本重合工程(2))
内容積1440Lの攪拌機付き気相流動床式重合反応器に、本重合工程(1)で得られたスラリー、プロピレン(オレフィン)及び水素を連続的に供給し、気相流動床式重合反応器内の温度が80℃、気相流動床式重合反応器の圧力が2.1MPa、気相流動床式重合反応器内のプロピレン濃度が83体積%、水素濃度が6体積%で、かつ気相流動床式重合反応器での平均滞留時間が4時間となるように気相重合を行った。重合反応の結果生じたオレフィン重合体(ポリプロピレン)は未反応モノマーガスと共に脱気槽へ抜き出し、気相流動床式重合反応器のレベルを一定に保持した。脱気槽からオレフィン重合体を抜き出し調べたところ、重合量は固体触媒成分(A)1gあたり23Kgであり、[η]は1.05dl/g、CXSは0.19重量%、粒径125μm以下の微細粒子の含有割合は1200重量ppm、粒径10μm以下の超微細粒子の含有割合は320重量ppmであった。
【0134】
〔比較例1〕
(固体触媒成分(A)のスラリー化)
内容積3Lの撹拌機付きSUS製オートクレーブに、充分に脱水及び脱気処理をしたn−ヘキサン1.5L、トリエチルアルミニウム8.5mmol、及び前記固体触媒成分(A)25gを添加し、攪拌してスラリーを得た。得られたスラリーを内容積150Lの攪拌機付きSUS製オートクレーブに移送し、液状ブタン98.5Lを加えて固体触媒成分(A)のスラリーを調製した。
【0135】
(予備重合工程)
圧力5MPaGのプロピレンを3℃に冷却して液状とし、この液状プロピレンを700g/hrの流速にて管型の連続式重合反応器に供給した。ここに上記固体触媒成分(A)のスラリーを2.2L/hr(固体触媒成分(A)として0.54g/hr)の流速で連続的に加え、次いでトリエチルアルミニウムとシクロヘキシルエチルジメトキシシランとの混合物を連続的に加えた。トリエチルアルミニウムの供給量は12mmol/hr、シクロヘキシルエチルジメトキシシランの供給量は1.80mmol/hrである。これらの反応混合物は、後段の本重合工程(1)に用いられる管型の液相重合反応器までのチューブ内に平均25秒間滞留し、ここで連続予備重合を3℃で行った。
【0136】
(本重合工程(1))
内容積30Lの管型の液相重合反応器に、前記予備重合工程で得られたスラリーの他に、プロピレンを40kg/hr、水素を200NL/hr、トリエチルアルミニウムを12mmol/hr、シクロヘキシルエチルジメトキシシランを1.80mmol/hrの流速で連続的に供給し、気相の存在しない満液の状態にて液相連続重合をおこなった。重合反応の間、管型の液相重合反応器内の温度は70℃、圧力は4.5MPaGに保たれていた。
【0137】
(本重合工程(2))
内容積1440Lの攪拌機付き気相流動床式重合反応器に、本重合工程(1)で得られたスラリー、プロピレン及び水素を連続的に供給し、気相流動床式重合反応器内の温度が80℃、気相流動床式重合反応器の圧力が2.1MPa、気相流動床式重合反応器内のプロピレン濃度が83体積%、水素濃度が6体積%で、かつ気相流動床式重合反応器での平均滞留時間が4時間となるように気相重合を行った。重合反応の結果生じたオレフィン重合体(ポリプロピレン)は未反応モノマーガスと共に脱気槽へ抜き出し、気相流動床式重合反応器のレベルを一定に保持した。脱気槽からオレフィン重合体を抜き出し調べたところ、重合量は固体触媒成分(A)1gあたり24Kgであり、[η]は1.08dl/g、CXSは0.30重量%、粒径125μm以下の微細粒子の含有割合は3050重量ppm、粒径10μm以下の超微細粒子の含有割合は980重量ppmであった。
【産業上の利用可能性】
【0138】
本発明によれば、微粉の含有割合が大幅に低減されたオレフィン重合体、及び当該オレフィン重合体を製造するための予備重合触媒を提供することができる。本発明により得られたオレフィン重合体は安定した品質を有し、樹脂製の中間・最終製品を製造する目的で好適に利用される。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
チタン、マグネシウム、及びハロゲンを含む固体触媒成分(A)と、有機アルミニウム成分(B)と、電子供与体成分(C)との存在下、不活性溶媒中で、50℃以下の温度となる条件下でオレフィンを回分式予備重合する第1の工程と、
上記第1の工程で得られた予備重合物と、有機アルミニウム成分(D)と、電子供与体成分(E)との存在下、50℃以下の温度となる条件下で液状オレフィンを連続予備重合する第2の工程と、を含んでなることを特徴とするオレフィン重合用の予備重合触媒の製造方法。
【請求項2】
前記有機アルミニウム成分(B)と、前記有機アルミニウム成分(D)とが同一成分であることを特徴とする請求項1に記載の予備重合触媒の製造方法。
【請求項3】
前記電子供与体成分(C)と前記電子供与体成分(E)とが同一成分であることを特徴とする請求項1又は2に記載の予備重合触媒の製造方法。
【請求項4】
前記第1の工程において、前記固体触媒成分(A)が有するチタンと、前記有機アルミニウム成分(B)が有するアルミニウムとのモル比が、1:1以上で1:20以下の範囲内であることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の予備重合触媒の製造方法。
【請求項5】
前記第2の工程において、前記固体触媒成分(A)が有するチタンと、前記有機アルミニウム成分(D)が有するアルミニウムとのモル比が、1:30以上で1:100以下の範囲内であることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の予備重合触媒の製造方法。
【請求項6】
前記第2の工程において、前記液状オレフィン中に含まれる前記有機アルミニウム成分(D)の濃度が0.1重量パーセント以上で0.3重量パーセント以下の範囲内であることを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の予備重合触媒の製造方法。
【請求項7】
請求項1から6の何れか1項に記載の方法により予備重合触媒を製造する工程と、
上記工程で得られた予備重合触媒を連続的に供給して気相重合及び/又はオレフィン自身を溶媒としたバルク重合をおこなうことで当該オレフィンを重合する工程と、を含んでなることを特徴とするオレフィン重合体の製造方法。
【請求項8】
請求項1から6の何れか1項に記載の方法により製造されることを特徴とするオレフィン重合用の予備重合触媒。

【公開番号】特開2012−77276(P2012−77276A)
【公開日】平成24年4月19日(2012.4.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−226754(P2010−226754)
【出願日】平成22年10月6日(2010.10.6)
【出願人】(000002093)住友化学株式会社 (8,981)
【Fターム(参考)】