特許第6022976号(P6022976)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許6022976オレフィン重合用固体触媒の保存方法及びその触媒を用いたオレフィン重合体の製造方法
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  • 特許6022976-オレフィン重合用固体触媒の保存方法及びその触媒を用いたオレフィン重合体の製造方法 図000003
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6022976
(24)【登録日】2016年10月14日
(45)【発行日】2016年11月9日
(54)【発明の名称】オレフィン重合用固体触媒の保存方法及びその触媒を用いたオレフィン重合体の製造方法
(51)【国際特許分類】
   C08F 4/652 20060101AFI20161027BHJP
   C08F 10/00 20060101ALI20161027BHJP
【FI】
   C08F4/652
   C08F10/00 510
【請求項の数】9
【全頁数】29
(21)【出願番号】特願2013-52049(P2013-52049)
(22)【出願日】2013年3月14日
(65)【公開番号】特開2014-177544(P2014-177544A)
(43)【公開日】2014年9月25日
【審査請求日】2015年8月27日
(73)【特許権者】
【識別番号】303060664
【氏名又は名称】日本ポリエチレン株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】596133485
【氏名又は名称】日本ポリプロ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104499
【弁理士】
【氏名又は名称】岸本 達人
(74)【代理人】
【識別番号】100101203
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100129838
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 典輝
(72)【発明者】
【氏名】山本 和弘
【審査官】 藤代 亮
(56)【参考文献】
【文献】 特開2007−039603(JP,A)
【文献】 特開平09−324008(JP,A)
【文献】 特開平06−199927(JP,A)
【文献】 米国特許第05488022(US,A)
【文献】 特表2003−517059(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2003/0027956(US,A1)
【文献】 特表2007−525577(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2008/0039596(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
・IPC
C08F 4/652
C08F 10/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
炭化水素溶媒中でスラリー化した平均粒径が1.0〜100μmのオレフィン重合用固体触媒を下記(i)又は(ii)の手順により保存する際に、該スラリー中に、以下の特性(1)及び(2)を満足する無機酸化物粒子を、前記オレフィン重合用固体触媒に対して、重量比(無機酸化物粒子の重量/オレフィン重合用固体触媒の重量)で0.001以上の割合で共存させることを特徴とするオレフィン重合用固体触媒の保存方法。
特性(1):平均粒径が1nm以上1000nm未満である。
特性(2):周期表第2族、第4族及び第13族の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を含む。
(i)炭化水素溶媒中でオレフィン重合用固体触媒をスラリー化したものに、無機酸化物粒子を粉体のまま添加し混合し少なくとも1か月間保存し、オレフィン重合用固体触媒が沈降している。
(ii)炭化水素溶媒中でオレフィン重合用固体触媒をスラリー化したものに、無機酸化物粒子を炭化水素溶媒でスラリー化して添加し混合し少なくとも1か月間保存し、オレフィン重合用固体触媒が沈降している。
【請求項2】
前記無機酸化物粒子は、Mg、Ti及びAlからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を含むことを特徴とする請求項に記載のオレフィン重合用固体触媒の保存方法。
【請求項3】
前記無機酸化物粒子は、TiO又はAl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固体触媒の保存方法。
【請求項4】
前記無機酸化物粒子は、前記オレフィン重合用固体触媒に対して、重量比(無機酸化物粒子の重量/オレフィン重合用固体触媒の重量)で0.002以上の割合で共存させることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のオレフィン重合用固体触媒の保存方法。
【請求項5】
前記オレフィン重合用固体触媒は、平均粒径が1.0〜20μmであることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のオレフィン重合用固体触媒の保存方法。
【請求項6】
前記オレフィン重合用固体触媒は、シリカを担体として含有することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のオレフィン重合用固体触媒の保存方法。
【請求項7】
前記オレフィン重合用固体触媒は、シリカ、有機アルミニウムオキシ化合物及び周期表第3〜11族の元素を有する有機金属錯体を含有することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のオレフィン重合用固体触媒の保存方法。
【請求項8】
前記炭化水素溶媒は、脂肪族炭化水素であることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のオレフィン重合用固体触媒の保存方法。
【請求項9】
請求項1〜のいずれか1項に記載の方法で保存されたオレフィン重合用固体触媒を用いて重合を行なうことを特徴とするオレフィン重合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、オレフィン重合用固体触媒の保存方法及びその触媒を用いたオレフィン重合体の製造方法に関し、さらに詳しくは、オレフィン重合用触媒として好適な高活性なオレフィン重合用固体触媒を保存した際に、触媒が凝集しても容易に短時間で解きほぐすことができ、しかも、該触媒を使用した際に触媒活性等の性能低下が少ない、低廉で容易なオレフィン重合用固体触媒の保存方法及びその触媒を用いたオレフィン重合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
オレフィンを触媒の存在下に重合させてオレフィン重合体を工業的に製造するに当たっては、特に、固体触媒を用いて工業的にオレフィン重合体を製造する場合には、通常、複数の触媒を使い分けるため、オレフィン重合触媒はしばしば長期間保管されることになる。また、定期点検や修理等のためにプラントを停止させることもあり、このような場合も、触媒の長期保管が必要となる。即ち、長期保管された触媒を用いてポリオレフィンの製造を実施することは経済的な観点から必須である。
しかしながら、オレフィン重合用固体触媒をスラリー状態で長期保管した場合、しばしば、沈降した固体触媒が固く凝集し、これを再分散させることが困難になるという問題が存在する。
【0003】
触媒を保存する方法としては、特定のオレフィン重合用の遷移金属触媒を炭化水素媒体に分散させたスラリーとして保存する方法において、該スラリーを10℃以上〜120℃以下で保存するオレフィン重合用遷移金属触媒スラリーの保存方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、該保存方法は、40時間程度の保存の後、触媒の性能低下が抑えられることが示されてはいるが、長期間保存後の凝集した触媒に関する記載はなく不明である。
また、触媒粉体の粒子性状等が改善され、重合反応器壁等への付着が抑制されたものとして、特定の遷移金属化合物と特定の助触媒担体を含有するオレフィン重合用固体触媒に対して、特定の疎水化度の無機酸化物微粒子を特定の重量範囲で混合してなるオレフィン重合用触媒組成物が開示されている(例えば、特許文献2)。しかしながら、該触媒組成物は、流動性、付着性等の粉体性状に優れた触媒組成物ではあるが、保存後の粉体性状、又は、一旦凝集した後の粉体性状が改善されたものであるか必ずしも明確でない。
【0004】
このように、オレフィン重合用固体触媒を保存し、これが凝集した場合であっても、容易に再使用できる保存方法に関する実用的な技術はこれまで開示されていなかった。そこで、オレフィン重合用触媒として好適な高活性なオレフィン重合用固体触媒を保存した際に、触媒が凝集しても容易に解きほぐすことができ、しかも、該触媒を使用した際に触媒活性等の性能低下が少ない、低廉で容易なオレフィン重合用固体触媒の保存方法及びその触媒を用いたオレフィン重合体の製造方法が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開昭61−188401号公報
【特許文献2】特開2007−039603号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、オレフィン重合用触媒として好適な高活性なオレフィン重合用固体触媒を保存した際に、触媒が凝集しても短時間で容易に解きほぐすことができ、しかも、該触媒を使用した際に触媒活性等の性能低下が少ない、低廉で容易なオレフィン重合用固体触媒の保存方法及びその触媒を用いたオレフィン重合体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】
【0007】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、炭化水素溶媒中でスラリー化したオレフィン重合用固体触媒を保存する際に、該スラリー中に、特定の無機酸化物粒子を、前記オレフィン重合用固体触媒に対して特定の割合で共存させることによって、触媒が凝集しても短時間で容易に解きほぐすことができ、しかも、該触媒を使用した際に触媒活性等の性能低下が少ない、低廉で容易なオレフィン重合用固体触媒が得られることを見出した。
また、上記方法で保存されたオレフィン重合用固体触媒を用いて重合を行なう場合、触媒が凝集しても短時間で容易に解きほぐすことができ、しかも、該触媒を使用した際に触媒活性等の性能低下が少なく、有利なオレフィン重合体を製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0008】
すなわち、本発明の第1の発明によれば、炭化水素溶媒中でスラリー化した平均粒径が1.0〜100μmのオレフィン重合用固体触媒を下記(i)又は(ii)の手順により保存する際に、該スラリー中に、以下の特性(1)及び(2)を満足する無機酸化物粒子を、前記オレフィン重合用固体触媒に対して、重量比(無機酸化物粒子の重量/オレフィン重合用固体触媒の重量)で0.001以上の割合で共存させることを特徴とするオレフィン重合用固体触媒の保存方法が提供される。
特性(1):平均粒径が1nm以上1000nm未満である。
特性(2):周期表第2族、第4族及び第13族の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を含む。
(i)炭化水素溶媒中でオレフィン重合用固体触媒をスラリー化したものに、無機酸化物粒子を粉体のまま添加し混合し少なくとも1か月間保存し、オレフィン重合用固体触媒が沈降している。
(ii)炭化水素溶媒中でオレフィン重合用固体触媒をスラリー化したものに、無機酸化物粒子を炭化水素溶媒でスラリー化して添加し混合し少なくとも1か月間保存し、オレフィン重合用固体触媒が沈降している。
【0010】
また、本発明の第の発明によれば、第の発明において、前記無機酸化物粒子は、Mg、Ti及びAlからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を含むことを特徴とするオレフィン重合用固体触媒の保存方法が提供される。
【0011】
また、本発明の第の発明によれば、第1又は2の発明において、前記無機酸化物粒子は、TiO又はAlであることを特徴とするオレフィン重合用固体触媒の保存方法が提供される。
【0012】
また、本発明の第の発明によれば、第1〜のいずれかの発明において、前記無機酸化物粒子は、前記オレフィン重合用固体触媒に対して、重量比(無機酸化物粒子の重量/オレフィン重合用固体触媒の重量)で0.002以上の割合で共存させることを特徴とするオレフィン重合用固体触媒の保存方法が提供される。
【0013】
また、本発明の第の発明によれば、第1〜のいずれかの発明において、前記オレフィン重合用固体触媒は、平均粒径が1.0〜20μmであることを特徴とするオレフィン重合用固体触媒の保存方法が提供される。
【0014】
また、本発明の第の発明によれば、第1〜のいずれかの発明において、前記オレフィン重合用固体触媒は、シリカを担体として含有することを特徴とするオレフィン重合用固体触媒の保存方法が提供される。
【0015】
また、本発明の第の発明によれば、第1〜のいずれかの発明において、前記オレフィン重合用固体触媒は、シリカ、有機アルミニウムオキシ化合物及び周期表第3〜11族の元素を有する有機金属錯体を含有することを特徴とするオレフィン重合用固体触媒の保存方法が提供される。
【0016】
また、本発明の第の発明によれば、第1〜のいずれかの発明において、前記炭化水素溶媒は、脂肪族炭化水素であることを特徴とするオレフィン重合用固体触媒の保存方法が提供される
【0017】
また、本発明の第の発明によれば、第1〜のいずれか1項に記載の方法で保存されたオレフィン重合用固体触媒を用いて重合を行なうことを特徴とするオレフィン重合体の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、炭化水素溶媒中でスラリー化したオレフィン重合用固体触媒を保存する際に、該スラリー中に、特定の無機酸化物粒子を、前記オレフィン重合用固体触媒に対して特定の割合で共存させることによって、触媒が凝集しても、通常の攪拌装置等により短時間で再分散させることが容易にでき、しかも、該触媒を使用した際に触媒活性等の性能低下が少ないという効果がある。
また、上記方法で保存されたオレフィン重合用固体触媒を用いて重合を行なう場合、凝集した触媒によるフィードラインの閉塞や塊状ポリマーの生成などが回避でき、安定した連続運転が可能となる。しかも、該触媒を使用した際に触媒活性等の性能低下が少なく、有利なオレフィン重合体を製造することができるという効果がある。
従って、オレフィン重合用固体触媒をスラリー状態で長期間保存した後、再度オレフィン重合反応に使用する場合において、作業性が向上し、しかも、触媒活性の低下が少なく、製品への悪影響も見られないことから、特に有用であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0019】
図1図1は、実施例において、ほぐれ時間の測定方法を説明した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本発明のオレフィン重合用固体触媒の保存方法は、炭化水素溶媒中でスラリー化した平均粒径が1.0〜100μmのオレフィン重合用固体触媒を保存する際に、該スラリー中に、特定の無機酸化物粒子を、前記オレフィン重合用固体触媒に対して、重量比(無機酸化物粒子の重量/オレフィン重合用固体触媒の重量)で0.001以上の割合で共存させることを特徴とする。
また、本発明のオレフィン重合体の製造方法は、上記方法で保存されたオレフィン重合用固体触媒を用いて重合を行なうことを特徴とする。
本発明のオレフィン重合用固体触媒の保存方法及びオレフィン重合体の製造方法を、無機酸化物粒子、オレフィン重合用固体触媒、炭化水素溶媒等の項目毎に詳細に説明する。
【0021】
1.無機酸化物粒子
本発明において使用される無機酸化物粒子は、以下の特性(1)及び(2)を満足するものであって、本発明の効果が認められるかぎり、いかなるものでも使用でき、形状としては、球状、不定形のもの、いずれも使用できる。
特性(1):平均粒径が1nm以上1000nm未満である。
特性(2):周期表第2族、第4族及び第13族の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を含む。
本発明の無機酸化物粒子は、平均粒径が1nm以上1000nm未満の範囲内であることが必要であり、好ましくは100nm以下、さらに好ましくは50μm以下、一方、好ましくは3nm以上、さらに好ましくは5nm以上である。平均粒径が1nmより小さいものは、取扱いが困難であり、実用的では無い。一方、平均粒径が1000nmより大きいと、無機酸化物粒子とオレフィン重合用固体触媒粒子の接触面積が小さくなるため、触媒を再分散させる効果が不十分となるおそれがある。
【0022】
無機酸化物粒子の粒径を測定する方法としては、動的光散乱法、レーザー回折/散乱法、画像イメージング法などが一般的に用いられている。これらの手法のうち、前述の特性(1)〜(2)を有する無機酸化物粒子の粒径測定には、画像イメージング法を適用する。画像イメージング法とは、光学顕微鏡や電子顕微鏡などで直接、粒子の画像を取得し、その画像イメージから粒子の大きさを測定する方法である。平均粒径が1nm以上1000nm未満であるような粒子は、粒子表面の相互作用により、粒子同士がゆるく連結した状態を取りやすいため、粒子径の測定には、画像イメージング法が好適である。
特性(1)で定義する平均粒径は、以下の手順で測定した値を用いる。
対象となる無機酸化物微粒子を、透過型電子顕微鏡(TEM)で観察し、1粒の粒子が識別できる画像を得る。得られた画像から、粒子の水平方向と垂直方向の長さの平均を1粒の粒子の粒径とする。水平方向および垂直方向は一定とし、任意に選択した50粒の粒子について粒径を求め、その平均値を平均粒径とする。
一方、後述するように、オレフィン重合用固体触媒の平均粒径については、レーザー回折/散乱法を用いて測定する。
【0023】
また、無機酸化物粒子の平均粒径は、本発明で使用するオレフィン重合用固体触媒の平均粒径よりも小であることが好ましい。さらに、無機酸化物粒子の平均粒径に対するオレフィン重合用固体触媒の平均粒径の比(オレフィン重合用固体触媒の平均粒径/無機酸化物粒子の平均粒径)は、好ましくは100〜10000、さらに好ましくは200〜5000の範囲内である。その理由は、現在までのところ明らかになっていないが、本発明者は、オレフィン重合用固体触媒の粒子表面に作用できる無機酸化物粒子の数が重要であると推定している。
また、無機酸化物粒子は、オレフィン重合用固体触媒の粒子表面に付着することにより、触媒の表面電荷を中性化あるいは適当な電荷状態とすることにより優れた作用効果を奏するものと推定される。
【0024】
本発明の無機酸化物粒子は、周期表第2族、第4族及び第13族の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を含む。また、無機酸化物粒子は、Mg、Ti及びAlからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を含むことが好ましい。すなわち、本発明の無機酸化物粒子を形成する無機酸化物は、具体的には、例えば、次に例示するものを使用することができる。TiO、Al(OH)、Al、CaCO、MgCO、Al・4SiO・HO、Al・2SiO・2HO、Al・2SiO、3MgO・4SiO・HO、3CaO・Al・3CaSO・31HO、BaSO、AlSiO、3CaO・SiO、BaSiO、Al・NaO・6SiO、Al・CaO・2SiO、ZrO、ゼオライト等があり、好ましくはゼオライト、Al、TiO、SiO及びZrO等であり、さらに好ましくはTiO及びAl3、特に好ましくは、TiOである。
特定の元素を含有する無機酸化物粒子が、スラリー中でのオレフィン重合用固体触媒の凝集防止に効果的である理由は明確ではないが、触媒表面に接触したときに、接触部位の電荷が変化することによりオレフィン重合用固体触媒の粒子間の親和力が弱くなったためと推定している。
【0025】
なお、無機酸化物粒子の製造方法は、一般に、「微粒子工学大系 第I巻 基本技術」(637−764、フジ・テクノシステム)に記載の次のような方法が挙げられる。化学炎法、電気炉加熱法、熱プラズマ法、レーザー加熱法、レーザー励起反応法、抵抗加熱法、電子ビーム加熱法、熱プラズマ加熱法、共沈法、均一沈殿法、化合物沈殿法、金属アルコキシド法、水熱合成法、ゾル−ゲル法、噴霧法、凍結乾燥法、エマルション法、硝酸塩分解法、溶液燃焼法、晶析法、熱分解法、機械的粉砕等である。
【0026】
本発明の無機酸化物微粒子は、そのまま用いても良いが、そこに含まれる吸着水を除去して用いることが好ましい。吸着水とは、無機酸化物の表面あるいは結晶破面に吸着された水である。吸着水が過度に多いと、触媒性能の低下を招くおそれがある。
【0027】
吸着水の除去方法は、合目的的な任意の方法でありえるが、本発明では加熱乾燥処理、減圧乾燥処理、気体流通乾燥処理等によりこれらの吸着水を除去したものを用いられるのが望ましい。吸着水の加熱処理方法は特に制限されないが、加熱脱水、気体流通下の加熱脱水、減圧下の加熱脱水及び有機溶媒との共沸脱水等の方法が用いられる。
加熱の際の温度は、吸着水が残存しないように、100℃以上が好ましく、200℃以上が更に好ましい。上限は800℃程度である。
加熱時間は0.05時間以上、好ましくは0.5時間以上、更に好ましくは1時間以上である。
【0028】
その際、除去した後の無機酸化物粒子の水分含有率が温度200℃、圧力760mmHgの条件下で2時間脱水した場合の水分含有量を0重量%としたときに3重量%以下、好ましくは1重量%以下、更に好ましくは0.5重量%以下、下限は0重量%であることが好ましい。
本発明においては、脱水されて水分含有率が3重量%以下に調整された無機酸化物粒子は、オレフィン重合用固体触媒と共存させる際にも同様の水分含有量を保つように取り扱われることが好ましい。
【0029】
2.オレフィン重合用固体触媒
(1)粒径
本発明のオレフィン重合用固体触媒の保存方法は、平均粒径が1.0〜100μmのオレフィン重合用固体触媒に好ましく適用される。さらに好ましくは、平均粒径が5μm以上である。一方、さらに好ましくは、70μm以下であり、特に好ましくは、20μm以下のオレフィン重合用固体触媒に適用される。
オレフィン重合用固体触媒の粒径については、レーザー回折/散乱法により求めることが出来る。レーザー回折/散乱法とは、粒子にレーザービーム(単色光)を照射すると、その粒径の大きさに応じて、様々な方向へ発せられる回折光、散乱光の強度分布が異なるという性質を利用して、粒子の粒径を測定する方法である。この原理を用い、種々のレーザー回折/散乱式粒径分布測定装置が市販されており、使用することが出来る。
本明細書において、オレフィン重合用固体触媒の平均粒径は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(例えば、HORIBA社製、LA−920)を用いて測定して得られる、メジアン径(中央累積値、50%粒径)である。オレフィン重合用固体触媒の平均粒径は、得られるポリオレフィンの粒径や、触媒のフィードプロセスの要求に応じて設定される。
【0030】
(2)成分
本発明のオレフィン重合用固体触媒としては、オレフィン重合能を有するものであれば特に限定されない。例えば、オレフィン重合用固体触媒としては、遷移金属化合物を含有するものが挙げられる。
該遷移金属化合物成分としては、周期表第3〜11族のすべての遷移金属化合物が挙げられる。好ましくは、第3〜6族金属のメタロセン化合物、第4族金属のビスアミド又は第8〜10族金属のビスイミノ化合物、第4〜10族金属のサリチルアルジミナト化合物が挙げられる。すなわち、本発明におけるオレフィン重合用固体触媒としては、チーグラー触媒、フィリップス触媒、メタロセン触媒等のシングルサイト触媒等の各種触媒が用いられる。
本発明においては、好ましくは、重合活性種が周期表第4〜6族元素から選ばれる原子から形成されるもの及びメタロセン触媒が、触媒性能のバランスの観点から好ましい。さらに好ましくは、Ti、Zr、又はHfを含有するメタロセン系触媒が適用される。
【0031】
メタロセン系触媒としては、メタロセン錯体と呼ばれる、シクロペンタジエン骨格を有する配位子が遷移金属に配位してなる錯体と助触媒とを組み合わせたものが例示される。具体的なメタロセン触媒としては、Ti、Zr、Hfなどを含む遷移金属に、メチルシクロペンタジエン、ジメチルシクロペンタジエン、インデン等のシクロペンタジエン骨格を有する配位子が配位してなる錯体触媒と、助触媒として、アルミノキサン等の周期表第1族〜第3族元素の有機金属化合物とを、組み合わせたものや、これらの錯体触媒をシリカ等の担体に担持させた担持型のものが挙げられる。
【0032】
本発明で好ましく用いられるメタロセン触媒は、以下の成分(a)及び成分(b)を含むものであり、必要に応じて成分(c)と組み合わせてなる触媒である。
成分(a):メタロセン錯体
成分(b):成分(a)と反応して、カチオン性メタロセン化合物を形成する化合物
成分(c):微粒子担体
【0033】
(i)成分(a)
成分(a)は、第4族遷移金属のメタロセン化合物が用いられる。
具体的には、下記一般式(I)〜(VII)で表される化合物が使用される。
【0034】
(C5−a)(C5−b)MXY (I)
(C4−c)(C4−d)MXY (II)
(C4−e)ZMXY (III)
(C5−f)ZMXY (IV)
(C5−f)MXYW (V)
(C5−g)(C5−h)MXY (VI)
(C3−i)(C3−j)MXY (VII)
【0035】
ここで、Q、Q、Qは二つの共役五員環配位子を架橋する結合性基を、Qは共役五員環配位子とZ基を架橋する結合性基を、QはRとRを架橋する結合性基を、Mは周期表第3〜12族遷移金属を、X、Y及びWはそれぞれ独立して、水素、ハロゲン、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20の酸素含有炭化水素基、炭素数1〜20の窒素含有炭化水素基、炭素数1〜20のリン含有炭化水素基又は炭素数1〜20の珪素含有炭化水素基を、Zは酸素、イオウを含む配位子、炭素数1〜40の珪素含有炭化水素基、炭素数1〜40の窒素含有炭化水素基又は炭素数1〜40のリン含有炭化水素基を示す。MはTi、Zr、Hf等の第4族遷移金属である。
【0036】
〜Rはそれぞれ独立して、炭素数1〜20の炭化水素基、ハロゲン基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、アルコキシ基、アリールオキシ基、酸素含有炭化水素基、珪素含有炭化水素基、リン含有炭化水素基、窒素含有炭化水素基又はホウ素含有炭化水素基を示す。これらの中で、R〜Rの少なくとも1つが複素環式芳香族基であることが好ましい。複素環式芳香族基の中でも、フリル基、ベンゾフリル基、チエニル基、ベンゾチエニル基が好ましく、さらには、フリル基、ベンゾフリル基が好ましい。これらの複素環式芳香族基は、炭素数1〜20の炭化水素基、ハロゲン基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、酸素含有炭化水素基、珪素含有炭化水素基、リン含有炭化水素基、窒素含有炭化水素基又はホウ素含有炭化水素基を有していても良いが、その場合、炭素数1〜20の炭化水素基、珪素含有炭化水素基が好ましい。また、隣接する2個のR、2個のR、2個のR、2個のR、2個のR、2個のR、又は2個のRが、それぞれ結合して炭素数4〜10個の環を形成していてもよい。a、b、c、d、e、f、g、h、i及びjは、それぞれ0≦a≦5、0≦b≦5、0≦c≦4、0≦d≦4、0≦e≦4、0≦f≦5、0≦g≦5、0≦h≦5、0≦i≦3、0≦j≦3を満足する整数である。
【0037】
2個の共役五員環配位子の間を架橋する結合性基Q、Q、Q、共役五員環配位子とZ基とを架橋する結合性基Q、及び、RとRを架橋するQは、具体的には下記のようなものが挙げられる。メチレン基、エチレン基のようなアルキレン基、エチリデン基、プロピリデン基、イソプロピリデン基、フェニルメチリデン基、ジフェニルメチリデン基のようなアルキリデン基、ジメチルシリレン基、ジエチルシリレン基、ジプロピルシリレン基、ジフェニルシリレン基、メチルエチルシリレン基、メチルフェニルシリレン基、メチル−t−ブチルシリレン基、ジシリレン基、テトラメチルジシリレン基のような珪素含有架橋基、ゲルマニウム含有架橋基、アルキルフォスフィン、アミン等である。これらのうち、アルキレン基、アルキリデン基、珪素含有架橋基、及びゲルマニウム含有架橋基が特に好ましく用いられる。
【0038】
上述の一般式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)、(VI)及び(VII)で表される具体的なZr錯体を下記に例示するが、ZrをHf又はTiに置き換えた化合物も同様に使用可能である。第4族遷移金属の中では、Ti,Zr,Hfが好ましい。また、一般式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)、(VI)及び(VII)で示されるメタロセン錯体は、同一の一般式で示される化合物、又は異なる一般式で示される化合物の二種以上の混合物として用いることができる。
【0039】
一般式(I)の化合物
ビスシクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド、ビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)ジルコニウムジクロリド、ビスフルオレニルジルコニウムジクロリド、ビス(4H−アズレニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4H−アズレニル)シクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチルビスシクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−フリルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−フリルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−フリル−4,5−ベンゾインデニル)ジルコニウムジクロリド。
【0040】
一般式(II)の化合物
ジメチルシリレンビス(1,1’−シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチルインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチル−4−フェニル−インデニル)]ジルコニウムジクロリド、エチレンビス[1,1’−(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチル−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−エチル−4−フェニル−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、エチレンビス[1,1’−(2−メチル−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド。
ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−フリルシクロペンタジエニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−{2−[2−(5−トリメチルシリル)フリル]−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル}}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)インデニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)−4−フェニル−インデニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−(5−メチル)フリル)−4−フェニル−インデニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−(5−メチル)フリル)−4−(4−イソプロピル)フェニル−インデニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−(5−メチル)フリル)−4−(4−t−ブチル)フェニル−インデニル]}ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(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、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(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、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(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、ジフェニルシリレン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド。
【0041】
一般式(III)の化合物
(t−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイルジルコニウムジクロライド、(メチルアミド)−(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイル−ジルコニウムジクロライド、(エチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−メチレンジルコニウムジクロライド、(t−ブチルアミド)ジメチル−(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジクロライド、(t−ブチルアミド)ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジベンジル、(ベンジルアミド)ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジクロライド、(フエニルホスフィド)ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジベンジル。
【0042】
一般式(IV)の化合物
(シクロペンタジエニル)(フェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)(フェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(フェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(シクロペンタジエニル)(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(2,6−ジ−i−プロピルフェノキシ)ジルコニウムジクロリド。
【0043】
一般式(V)の化合物
(シクロペンタジエニル)ジルコニウムトリクロリド、(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムトリクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムトリクロリド、(シクロペンタジエニル)ジルコニウムトリイソプロポキシド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムトリイソプロポキシド。
【0044】
一般式(VI)の化合物
エチレンビス(7,7’−インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{7,7’−(1−メチル−3−フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{7,7’−[1−メチル−4−(1−ナフチル)インデニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[7,7’−(1−エチル−3−フェニルインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{7,7’−[1−イソプロピル−3−(4−クロロフェニル)インデニル]}ジルコニウムジクロリド。
【0045】
一般式(VII)の化合物
i)2級炭素を含む錯体の例示:
(MeSi){η−CH−3,5−(CHMeZrCl、(MeSi){η−CH−3,5−(CHMeZrMe、(MeSi){η−CH−3,5−(CHMeZr(n−C、(MeSi){η−CH−3,5−(CHMeZr(CH、rac−(MeSi){η−CH−3−(CHMe)−5−Me}ZrCl、rac−(MeSi){η−CH−3−(CHMe)−5−Me}ZrMe、rac−(MeSi){η−CH−3−(CHMe)−5−Me}Zr(n−C、rac−(MeSi){η−CH−3−(CHMe)−5−Me}Zr(CH、meso−(MeSi){η−CH−3−(CHMe)−5−Me}ZrCl、meso−(MeSi){η−CH−3−(CHMe)−5−Me}ZrMe、meso−(MeSi){η−CH−3−(CHMe)−5−Me}Zr(n−C、meso−(MeSi){η−CH−3−(CHMe)−5−Me}Zr(CH、(MeSi){η−CH−3,5−(2−アダマンチル)ZrCl、(MeSi){η−CH−3,5−(2−アダマンチル)ZrMe、(MeSi){η−CH−3,5−(2−アダマンチル)Zr(n−C、(MeSi){η−CH−3,5−(2−アダマンチル)Zr(CH、rac−(MeSi){η−CH−3−(2−アダマンチル)−5−Me}ZrCl、rac−(MeSi){η−CH−3−(2−アダマンチル)−5−Me}ZrMe、rac−(MeSi){η−CH−3−(2−アダマンチル)−5−Me}Zr(n−C、rac−(MeSi){η−CH−3−(2−アダマンチル)−5−Me}Zr(CH
【0046】
meso−(MeSi){η−CH−3−(2−アダマンチル)−5−Me}ZrCl、meso−(MeSi){η−CH−3−(2−アダマンチル)−5−Me}ZrMe、meso−(MeSi){η−CH−3−(2−アダマンチル)−5−Me}Zr(n−C、meso−(MeSi){η−CH−3−(2−アダマンチル)−5−Me}Zr(CH、(MeSi){η−CH−3,5−(シクロヘキシル)ZrCl、(MeSi){η−CH−3,5−(シクロヘキシル)ZrMe、(MeSi){η−CH−3,5−(シクロヘキシル)Zr(n−C、(MeSi){η−CH−3,5−(シクロヘキシル)Zr(CH、rac−(MeSi){η−CH−3−(シクロヘキシル)−5−Me}ZrCl、rac−(MeSi){η−CH−3−(シクロヘキシル)−5−Me}ZrMe、rac−(MeSi){η−CH−3−(シクロヘキシル)−5−Me}Zr(n−C、rac−(MeSi){η−CH−3−(シクロヘキシル)−5−Me}Zr(CH、meso−(MeSi){η−CH−3−(シクロヘキシル)−5−Me}ZrCl、meso−(MeSi){η−CH−3−(シクロヘキシル)−5−Me}ZrMe、meso−(MeSi){η−CH−3−(シクロヘキシル)−5−Me}Zr(n−C、meso−(MeSi){η−CH−3−(シクロヘキシル)−5−Me}Zr(CH、である。
【0047】
ii)3級炭素を含む化合物の例示:
(MeSi){η−CH−3,5−(CMeZrCl、(MeSi){η−CH−3,5−(CMeZrMe、(MeSi){η−CH−3,5−(CMeZr(n−C、(MeSi){η−CH−3,5−(CMeZr(CH、rac−(MeSi){η−CH−3−(CMe)−5−Me}ZrCl、rac−(MeSi){η−CH−3−(CMe)−5−Me}ZrMe、rac−(MeSi){η−CH−3−(CMe)−5−Me}Zr(n−C、rac−(MeSi){η−CH−3−(CMe)−5−Me}Zr(CH、meso−(MeSi){η−CH−3−(CMe)−5−Me}ZrCl、meso−(MeSi){η−CH−3−(CMe)−5−Me}ZrMe、meso−(MeSi){η−CH−3−(CMe)−5−Me}Zr(n−C、meso−(MeSi){η−CH−3−(CMe)−5−Me}Zr(CH
(MeSi){η−CH−3,5−(1−アダマンチル)ZrCl、(MeSi){η−CH−3,5−(1−アダマンチル)ZrMe、(MeSi){η−CH−3,5−(1−アダマンチル)Zr(n−C、(MeSi){η−CH−3,5−(1−アダマンチル)Zr(CH、rac−(MeSi){η−CH−3−(1−アダマンチル)−5−Me}ZrCl、rac−(MeSi){η−CH−3−(1−アダマンチル)−5−Me}ZrMe、rac−(MeSi){η−CH−3−(1−アダマンチル)−5−Me}Zr(n−C、rac−(MeSi){η−CH−3−(1−アダマンチル)−5−Me}Zr(CH、meso−(MeSi){η−CH−3−(1−アダマンチル)−5−Me}ZrCl、meso−(MeSi){η−CH−3−(1−アダマンチル)−5−Me}ZrMe、meso−(MeSi){η−CH−3−(1−アダマンチル)−5−Me}Zr(n−C、meso−(MeSi){η−CH−3−(1−アダマンチル)−5−Me}Zr(CH、(MeSi){η−CH−3,5−(1,1−ジメチルプロピル)ZrCl、(MeSi){η−CH−3,5−(1,1−ジメチルプロピル)ZrMe、(MeSi){η−CH−3,5−(1,1−ジメチルプロピル)Zr(n−C、(MeSi){η−CH−3,5−(1,1−ジメチルプロピル)Zr(CH、rac−(MeSi){η−CH−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}ZrCl、rac−(MeSi){η−CH−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}ZrMe、rac−(MeSi){η−CH−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}Zr(n−C、rac−(MeSi){η−CH−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}Zr(CH、meso−(MeSi){η−CH−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}ZrCl、meso−(MeSi){η−CH−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}ZrMe、meso−(MeSi){η−CH−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}Zr(n−C、meso−(MeSi){η−CH−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}Zr(CH、である。
【0048】
iii)アルキルシリル基を含む化合物の例示:
(MeSi){η−CH−3,5−(ジメチルシリル)ZrCl、(MeSi){η−CH−3,5−(ジメチルシリル)ZrMe、(MeSi){η−CH−3,5−(ジメチルシリル)Zr(n−C、(MeSi){η−CH−3,5−(ジメチルシリル)Zr(CH、rac−(MeSi){η−CH−3−(ジメチルシリル)−5−Me}ZrCl、rac−(MeSi){η−CH−3−(ジメチルシリル)−5−Me}ZrMe、rac−(MeSi){η−CH−3−(ジメチルシリル)−5−Me}Zr(n−C、rac−(MeSi){η−CH−3−(ジメチルシリル)−5−Me}Zr(CH、meso−(MeSi){η−CH−3−(ジメチルシリル)−5−Me}ZrCl、meso−(MeSi){η−CH−3−(ジメチルシリル)−5−Me}ZrMe、meso−(MeSi){η−CH−3−(ジメチルシリル)−5−Me}Zr(n−C、meso−(MeSi){η−CH−3−(ジメチルシリル)−5−Me}Zr(CH、(MeSi){η−CH−3,5−(トリメチルシリル)ZrCl、(MeSi){η−CH−3,5−(トリメチルシリル)ZrMe、(MeSi){η−CH−3,5−(トリメチルシリル)Zr(n−C、(MeSi){η−CH−3,5−(トリメチルシリル)Zr(CH、rac−(MeSi){η−CH−3−(トリメチルシリル)−5−Me}ZrCl、rac−(MeSi){η−CH−3−(トリメチルシリル)−5−Me}ZrCl、rac−(MeSi){η−CH−3−(トリメチルシリル)−5−Me}ZrMe、rac−(MeSi){η−CH−3−(トリメチルシリル)−5−Me}Zr(n−C、rac−(MeSi){η−CH−3−(トリメチルシリル)−5−Me}Zr(CH、meso−(MeSi){η−CH−3−(トリメチルシリル)−5−Me}ZrCl、meso−(MeSi){η−CH−3−(トリメチルシリル)−5−Me}ZrMe、meso−(MeSi){η−CH−3−(トリメチルシリル)−5−Me}Zr(n−C、meso−(MeSi){η−CH−3−(トリメチルシリル)−5−Me}Zr(CH、(MeSi){η−CH−3,5−(ジフェニルシリル)ZrCl、(MeSi){η−CH−3,5−(ジフェニルシリル)ZrMe、(MeSi){η−CH−3,5−(ジフェニルシリル)Zr(n−C、(MeSi){η−CH−3,5−(ジフェニルシリル)Zr(CH、rac−(MeSi){η−CH−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}ZrCl、rac−(MeSi){η−CH−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}ZrMe、rac−(MeSi){η−CH−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}Zr(n−C、rac−(MeSi){η−CH−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}Zr(CH、meso−(MeSi){η−CH−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}ZrCl、meso−(MeSi){η−CH−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}ZrMe、meso−(MeSi){η−CH−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}Zr(n−C、meso−(MeSi){η−CH−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}Zr(CH、(MeSi){η−CH−3,5−(フェニルメチルシリル)ZrCl、(MeSi){η−CH−3,5−(フェニルメチルシリル)ZrMe、(MeSi){η−CH−3,5−(フェニルメチルシリル)Zr(n−C、(MeSi){η−CH−3,5−(フェニルメチルシリル)Zr(CH、rac−(MeSi){η−CH−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}ZrCl、rac−(MeSi){η−CH−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}ZrMe、rac−(MeSi){η−CH−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}Zr(n−C、rac−(MeSi){η−CH−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}Zr(CH、meso−(MeSi){η−CH−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}ZrCl、meso−(MeSi){η−CH−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}ZrMe、meso−(MeSi){η−CH−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}Zr(n−C、meso−(MeSi){η−CH−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}Zr(CH、である。
【0049】
これらの中で好ましいのは、2級炭素と1級炭素の組み合わせの化合物であり、さらに好ましいのは、rac−(MeSi){η−CH−3−(CHMe)−5−Me}ZrCl、rac−(MeSi){η−CH−3−(CHMe)−5−Me}ZrMe、meso−(MeSi){η−CH−3−(CHMe)−5−Me}ZrCl、meso−(MeSi){η−CH−3−(CHMe)−5−Me}ZrMe、rac−(MeSi){η−CH−3−(ジメチルシリル)−5−Me}ZrCl、rac−(MeSi){η−CH−3−(ジメチルシリル)−5−Me}ZrMe、meso−(MeSi){η−CH−3−(ジメチルシリル)−5−Me}ZrCl、meso−(MeSi){η−CH−3−(ジメチルシリル)−5−Me}ZrMe、である。
なお、これら具体例の化合物のシリレン基をゲルミレン基に置き換えた化合物も好適な
化合物として例示される。
メタロセン錯体の特殊な例として、特開平7−188335号公報や「Jounal of American Chemical Society,1996、Vol.118,2291」に開示されている5員環あるいは6員環に炭素以外の元素を一つ以上含む配位子を有する遷移金属化合物も使用可能である。
また、複素環式炭化水素基を置換基として有するメタロセン錯体の例としては、特許第3674509号公報に開示されている。
【0050】
本発明において、メタロセン錯体の中でも複素環式芳香族基を置換基に有するメタロセン錯体であることが好ましい。当該化合物を用いると、本発明の効果を一層優れた形で発揮することができる。
【0051】
さらに、これらのメタロセン錯体は、二種以上の混合物として用いることができる。また、先述したメタロセン錯体と組合せて複数種を併用することもできる。
【0052】
以上において記載した遷移金属化合物成分(a)の中で、オレフィン重合体を製造するための好ましいメタロセン錯体としては、一般式(I)又は一般式(II)で表されるメタロセン錯体が好ましい。さらには、高分子量のポリマーを生成可能であり、エチレンと他のα−オレフィンとの共重合において共重合性に優れるという観点では、一般式(II)で表されるメタロセン錯体が好ましい。高分子量体を製造可能ということは、種々のポリマーの分子量の調整手法により、様々な分子量のポリマーの設計が行えるという利点がある。
【0053】
(ii)成分(b)
本発明で好ましく用いられるメタロセン触媒の成分としては、上記成分(a)以外に、成分(a)のメタロセン化合物(成分(a)、以下、単に(a)と記すこともある。)と反応してカチオン性メタロセン化合物を形成する化合物(成分(b)、以下、単に(b)と記すこともある。)、必要に応じて微粒子担体(成分(c)、以下、単に(c)と記すこともある。)を含む。
【0054】
メタロセン化合物(a)と反応してカチオン性メタロセン化合物を形成する化合物(b)の一つとして、有機アルミニウムオキシ化合物が挙げられる。
上記有機アルミニウムオキシ化合物は、分子中に、Al−O−Al結合を有し、その結合数は通常1〜100、好ましくは1〜50個の範囲にある。このような有機アルミニウムオキシ化合物は、通常、有機アルミニウム化合物と水とを反応させて得られる生成物である。
有機アルミニウムと水との反応は、通常、不活性炭化水素(溶媒)中で行なわれる。不活性炭化水素としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素及び芳香族炭化水素が使用できるが、脂肪族炭化水素又は芳香族炭化水素を使用することが好ましい。
【0055】
有機アルミニウムオキシ化合物の調製に用いる有機アルミニウム化合物は、下記一般式(8)で表される化合物がいずれも使用可能であるが、好ましくはトリアルキルアルミニウムが使用される。
31AlX313−t (8)
(式(8)中、R31は、炭素数1〜18、好ましくは1〜12のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等の炭化水素基を示し、X31は、水素原子又はハロゲン原子を示し、tは、1≦t≦3の整数を示す。)
【0056】
トリアルキルアルミニウムのアルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基等のいずれでも差し支えないが、メチル基であることが特に好ましい。
上記有機アルミニウム化合物は、2種以上混合して使用することもできる。
【0057】
水と有機アルミニウム化合物との反応比(水/Alモル比)は、0.25/1〜1.2/1、特に、0.5/1〜1/1であることが好ましく、反応温度は、通常−70〜100℃、好ましくは−20〜20℃の範囲にある。反応時間は、通常5分〜24時間、好ましくは10分〜5時間の範囲で選ばれる。反応に要する水として、単なる水のみならず、硫酸銅水和物、硫酸アルミニウム水和物等に含まれる結晶水や反応系中に水が生成しうる成分も利用することもできる。
なお、上記した有機アルミニウムオキシ化合物のうち、アルキルアルミニウムと水とを反応させて得られるものは、通常、アルミノキサンと呼ばれ、特にメチルアルミノキサン(実質的にメチルアルミノキサン(MAO)からなるものを含む)は、有機アルミニウムオキシ化合物として、好適である。
もちろん、有機アルミニウムオキシ化合物として、上記した各有機アルミニウムオキシ化合物の2種以上を組み合わせて使用することもでき、また、前記有機アルミニウムオキシ化合物を前述の不活性炭化水素溶媒に溶液又は分散させた溶液としたものを用いても良い。
【0058】
また、メタロセン化合物(a)と反応してカチオン性メタロセン化合物を形成する化合物(b)の他の具体例として、ボラン化合物やボレート化合物が挙げられる。
上記ボラン化合物をより具体的に表すと、トリフェニルボラン、トリ(o−トリル)ボラン、トリ(p−トリル)ボラン、トリ(m−トリル)ボラン、トリ(o−フルオロフェニル)ボラン、トリス(p−フルオロフェニル)ボラン、トリス(m−フルオロフェニル)ボラン、トリス(2,5−ジフルオロフェニル)ボラン、トリス(3,5−ジフルオロフェニル)ボラン、トリス(4−トリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(3,5―ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(パーフルオロナフチル)ボラン、トリス(パーフルオロビフェニル)、トリス(パーフルオロアントリル)ボラン、トリス(パーフルオロビナフチル)ボランなどが挙げられる。
【0059】
これらの中でも、トリス(3,5―ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(パーフルオロナフチル)ボラン、トリス(パーフルオロビフェニル)ボラン、トリス(パーフルオロアントリル)ボラン、トリス(パーフルオロビナフチル)ボランがより好ましく、さらに好ましくはトリス(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(パーフルオロナフチル)ボラン、トリス(パーフルオロビフェニル)ボランが好ましい化合物として例示される。
【0060】
また、ボレート化合物を具体的に表すと、第1の例は、次の一般式(9)で示される化合物である。
[L−H][BR26272425 (9)
【0061】
式(9)中、Lは、中性ルイス塩基であり、Hは、水素原子であり、[L−H]は、アンモニウム、アニリニウム、ホスフォニウム等のブレンステッド酸である。
アンモニウムとしては、トリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、トリプロピルアンモニウム、トリブチルアンモニウム、トリ(n−ブチル)アンモニウムなどのトリアルキル置換アンモニウム、ジ(n−プロピル)アンモニウム、ジシクロヘキシルアンモニウムなどのジアルキルアンモニウムを例示できる。
【0062】
また、アニリニウムとしては、N,N−ジメチルアニリニウム、N,N−ジエチルアニリニウム、N,N−2,4,6−ペンタメチルアニリニウムなどのN,N−ジアルキルアニリニウムが例示できる。
さらに、ホスフォニウムとしては、トリフェニルホスフォニウム、トリブチルホスホニウム、トリ(メチルフェニル)ホスフォニウム、トリ(ジメチルフェニル)ホスフォニウムなどのトリアリールホスフォニウム、トリアルキルホスフォニウムが挙げられる。
【0063】
また、式(9)中、R26及びR27は、6〜20、好ましくは6〜16の炭素原子を含む、同じか又は異なる芳香族又は置換芳香族炭化水素基で、架橋基によって互いに連結されていてもよく、置換芳香族炭化水素基の置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等に代表されるアルキル基やフッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲンが好ましい。
さらに、X24及びX25は、ハイドライド基、ハライド基、1〜20の炭素原子を含む炭化水素基、1個以上の水素原子がハロゲン原子によって置換された1〜20の炭素原子を含む置換炭化水素基である。
【0064】
上記一般式(9)で表される化合物の具体例としては、トリブチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(2,6−ジフルオロフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(2,6−ジフルオロフェニル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、トリフェニルホスホニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルホスホニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリフェニルホスホニウムテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリフェニルホスホニウムテトラ(2,6−ジフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルホスホニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、トリメチルアンモニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリエチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリエチルアンモニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリエチルアンモニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、トリプロピルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリプロピルアンモニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリプロピルアンモニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、ジ(1−プロピル)アンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジシクロヘキシルアンモニウムテトラフェニルボレートなどを例示することができる。
【0065】
これらの中でも、トリブチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、ジメチルアニリニウテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレートが好ましい。
【0066】
また、ボレート化合物の第2の例は、次の一般式(10)で表される。
[L[BR26272425 (10)
【0067】
式(10)中、Lは、カルボカチオン、メチルカチオン、エチルカチオン、プロピルカチオン、イソプロピルカチオン、ブチルカチオン、イソブチルカチオン、tert−ブチルカチオン、ペンチルカチオン、トロピニウムカチオン、ベンジルカチオン、トリチルカチオン、ナトリウムカチオン、プロトン等が挙げられる。また、R26、R27、X24及びX25は、前記一般式(9)における定義と同じである。
【0068】
上記化合物の具体例としては、トリチルテトラフェニルボレート、トリチルテトラ(o−トリル)ボレート、トリチルテトラ(p−トリル)ボレート、トリチルテトラ(m−トリル)ボレート、トリチルテトラ(o−フルオロフェニル)ボレート、トリチルテトラ(p−フルオロフェニル)ボレート、トリチルテトラ(m−フルオロフェニル)ボレート、トリチルテトラ(3,5−ジフルオロフェニル)ボレート、トリチルテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリチルテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリチルテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリチルテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、トロピニウムテトラフェニルボレート、トロピニウムテトラ(o−トリル)ボレート、トロピニウムテトラ(p−トリル)ボレート、トロピニウムテトラ(m−トリル)ボレート、トロピニウムテトラ(o−フルオロフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(p−フルオロフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(m−フルオロフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(3,5−ジフルオロフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、NaBPh、NaB(o−CH−Ph)、NaB(p−CH−Ph)、NaB(m−CH−Ph)、NaB(o−F−Ph)、NaB(p−F−Ph)、NaB(m−F−Ph)、NaB(3,5−F−Ph)、NaB(C、NaB(2,6−(CF−Ph)、NaB(3,5−(CF−Ph)、NaB(C10、HBPh・2ジエチルエーテル、HB(3,5−F−Ph)・2ジエチルエーテル、HB(C・2ジエチルエーテル、HB(2,6−(CF−Ph)・2ジエチルエーテル、HB(3,5−(CF−Ph)・2ジエチルエーテル、HB(C10・2ジエチルエーテルを例示することができる。
【0069】
これらの中でも、トリチルテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリチルテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリチルテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリチルテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、トロピニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(3,5−ジトフルオロメチルフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、NaB(C、NaB(2,6−(CF−Ph)、NaB(3,5−(CF−Ph)、NaB(C10、HB(C・2ジエチルエーテル、HB(2,6−(CF−Ph)・2ジエチルエーテル、HB(3,5−(CF−Ph)・2ジエチルエーテル、HB(C10・2ジエチルエーテルが好ましい。
【0070】
さらに好ましくは、これらの中でもトリチルテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリチルテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、NaB(C、NaB(2,6−(CF−Ph)、HB(C・2ジエチルエーテル、HB(2,6−(CF−Ph)・2ジエチルエーテル、HB(3,5−(CF−Ph)・2ジエチルエーテル、HB(C10・2ジエチルエーテルが挙げられる。
【0071】
化合物(b)としては、有機アルミニウムオキシ化合物が好ましく、さらに好ましいのはメチルアルモキサンである。
【0072】
(iii)成分(c)
成分(c)である微粒子担体としては、無機物担体、粒子状ポリマー担体又はこれらの混合物が挙げられる。無機物担体は、金属、金属酸化物、金属塩化物、金属炭酸塩、炭素質物、又はこれらの混合物が使用可能である。
【0073】
前記金属酸化物としては、周期表第1〜14族の元素の単独酸化物又は複合酸化物が挙げられ、例えば、SiO、Al、MgO、CaO、B、TiO、ZrO、Fe、Al・MgO、Al・CaO、Al・SiO、Al・MgO・CaO、Al・MgO・SiO、Al・CuO、Al・Fe、Al・NiO、SiO・MgOなどの天然又は合成の各種単独酸化物又は複合酸化物を例示することができる。
オレフィン重合用固体触媒は、成分(c)である担体が、SiO、Al、MgO、TiO、Al・SiO、Al・MgO、SiO・TiO、SiO・MgOが好ましく、さらに、SiO(シリカ)であるものが、担体自体の反応性が低いことから、特に好ましい。
ここで、上記の式は、分子式ではなく、組成のみを表すものであって、本発明において用いられる複合酸化物の構造及び成分比率は特に限定されるものではない。
【0074】
金属塩化物としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属の塩化物が好ましく、具体的にはMgCl、CaClなどが特に好適である。
金属炭酸塩としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属の炭酸塩が好ましく、具体的には、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウムなどが挙げられる。
炭素質物としては、例えば、カーボンブラック、活性炭などが挙げられる。
以上の無機物担体は、いずれも本発明に好適に用いることができるが、特に金属酸化物が好ましい。
【0075】
これら無機物担体は、通常、吸着水を除くため150〜800℃、好ましくは200〜700℃で乾燥してから使用される。乾燥後は、通常、窒素等の不活性ガス雰囲気下で取り扱われる。
これら無機物担体の性状としては、特に制限はないが、通常、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置で測定された平均粒径が、1〜200μm、好ましくは1〜100μm、さらに好ましくは5〜20μm、BET法による比表面積は150〜1000m/g、好ましくは200〜700m/g、見掛比重は0.10〜0.50g/cmである無機物担体を用いるのが好ましい。
ここで、無機物担体の平均粒径は、メジアン径(中央累積値、50%粒径)であり、レーザー回折/散乱法により測定された値である。
【0076】
上記した無機物担体は、もちろんそのまま用いることもできるが、予備処理としてこれらの担体を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、トリヘキシルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、トリデシルアルミニウム、ジイソブチルアルミニウムハイドライドなどの有機アルミニウム化合物やAl−O−Al結合を含む有機アルミニウムオキシ化合物に接触させた後、用いることができる。
【0077】
本発明に係るメタロセン系触媒は、メタロセン化合物(a)と、メタロセン化合物(a)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(b)、及び必要に応じて微粒子担体(c)からなる触媒を得る際の各成分の接触方法は、特に限定されず、例えば、以下の方法が任意に採用可能である。
【0078】
(I)メタロセン化合物(a)と、メタロセン化合物(a)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(b)とを接触させた後、微粒子担体(c)を接触させる。
(II)メタロセン化合物(a)と、微粒子担体(c)とを接触させた後、メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(b)を接触させる。
(III)メタロセン化合物(a)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(b)と、微粒子担体(c)とを接触させた後、メタロセン化合物(a)を接触させる。
【0079】
これらの接触方法の中で(I)と(III)が好ましく、さらに(I)が最も好ましい。いずれの接触方法においても、通常は窒素又はアルゴンなどの不活性雰囲気中、一般にベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素(通常炭素数は6〜12)、ヘプタン、ヘキサン、デカン、ドデカン、シクロヘキサンなどの脂肪族あるいは脂環族炭化水素(通常炭素数5〜12)等の液状不活性炭化水素の存在下、撹拌下又は非撹拌下に各成分を接触させる方法が採用される。
この接触は、通常−100℃〜200℃、好ましくは−50℃〜100℃、さらに好ましくは0℃〜80℃の温度にて、5分〜50時間、好ましくは30分〜24時間、さらに好ましくは30分〜12時間で行なうことが望ましい。
【0080】
また、メタロセン化合物(a)、メタロセン化合物(a)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(b)と微粒子担体(c)の接触に際しては、上記した通り、ある種の成分が可溶ないしは難溶な芳香族炭化水素溶媒と、ある種の成分が不溶ないしは難溶な脂肪族又は脂環族炭化水素溶媒とがいずれも使用可能である。
【0081】
各成分同士の接触反応を段階的に行なう場合にあっては、前段で用いた溶媒などを除去することなく、これをそのまま後段の接触反応の溶媒に用いてもよい。また、可溶性溶媒を使用した前段の接触反応後、ある種の成分が不溶若しくは難溶な液状不活性炭化水素(例えば、ペンタン、ヘキサン、デカン、ドデカン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素あるいは芳香族炭化水素)を添加して、所望生成物を固形物として回収した後に、あるいは一旦可溶性溶媒の一部又は全部を、乾燥等の手段により除去して所望生成物を固形物として取り出した後に、この所望生成物の後段の接触反応を、上記した不活性炭化水素溶媒のいずれかを使用して実施することもできる。本発明では、各成分の接触反応を複数回行なうことを妨げない。
【0082】
本発明において、メタロセン化合物(a)と、メタロセン化合物(a)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(b)と、微粒子担体(c)の使用割合は、特に限定されないが、以下の範囲が好ましい。
【0083】
メタロセン化合物(a)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(b)として、有機アルミニウムオキシ化合物を用いる場合、メタロセン化合物(a)中の遷移金属(M)に対する有機アルミニウムオキシ化合物のアルミニウムの原子比(Al/M)は、通常、1〜100,000、好ましくは5〜1000、さらに好ましくは50〜500の範囲が望ましく、また、ボラン化合物やボレート化合物を用いる場合、メタロセン化合物中の遷移金属(M)に対する、ホウ素の原子比(B/M)は、通常、0.01〜100、好ましくは0.1〜50、さらに好ましくは0.2〜10の範囲で選択することが望ましい。
さらに、カチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(b)として、有機アルミニウムオキシ化合物と、ボラン化合物、ボレート化合物との混合物を用いる場合にあっては、混合物における各化合物について、遷移金属(M)に対して上記と同様な使用割合で選択することが望ましい。
【0084】
微粒子担体(c)の使用量は、メタロセン化合物(b)中の遷移金属0.0001〜5ミリモル当たり、好ましくは0.001〜0.5ミリモル当たり、さらに好ましくは0.01〜0.1ミリモル当たり、1gである。
【0085】
メタロセン化合物(a)と、メタロセン化合物(a)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(b)と、微粒子担体(c)とを、前記接触方法(I)〜(III)のいずれかで相互に接触させ、しかる後、溶媒を除去することで、オレフィン重合用触媒を固体触媒として得ることができる。溶媒の除去は、常圧下又は減圧下、0〜200℃、好ましくは20〜150℃で1分〜50時間、好ましくは10分〜10時間で行なうことが望ましい。
【0086】
なお、メタロセン系触媒は、以下の方法によっても得ることができる。
(IV)メタロセン化合物(a)と微粒子担体(c)とを接触させて溶媒を除去し、これを固体触媒成分とし、重合条件下で有機アルミニウムオキシ化合物、ボラン化合物、ボレート化合物又はこれらの混合物と接触させる。
(V)有機アルミニウムオキシ化合物、ボラン化合物、ボレート化合物又はこれらの混合物と微粒子担体(c)とを接触させて溶媒を除去し、これを固体触媒成分とし、重合条件下でメタロセン化合物(a)と接触させる。
上記(IV)、(V)の接触方法の場合も、成分比、接触条件及び溶媒除去条件は、前記と同様の条件が使用できる。
【0087】
また、本発明に使用されるメタロセン化合物(a)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(b)と微粒子担体(c)とを兼ねる成分として、層状珪酸塩を用いることもできる。
層状珪酸塩とは、イオン結合等によって構成される面が互いに弱い結合力で平行に積み重なった結晶構造をとる珪酸塩化合物である。
大部分の層状珪酸塩は、天然には主に粘土鉱物の主成分として産出するが、これら、層状珪酸塩は特に天然産のものに限らず、人工合成物であってもよい。
【0088】
これらの中では、モンモリロナイト、ザウコナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト、ベントナイト、テニオライト等のスメクタイト族、バーミキュライト族、雲母族が好ましい。
【0089】
一般に、天然品は、非イオン交換性(非膨潤性)であることが多く、その場合は好ましいイオン交換性(ないし膨潤性)を有するものとするために、イオン交換性(ないし膨潤性)を付与するための処理を行なうことが好ましい。そのような処理のうちで特に好ましいものとしては、次のような化学処理が挙げられる。
ここで化学処理とは、表面に付着している不純物を除去する表面処理と層状珪酸塩の結晶構造、化学組成に影響を与える処理のいずれをも用いることができる。
具体的には、(イ)塩酸、硫酸等を用いて行なう酸処理、(ロ)NaOH、KOH、NH等を用いて行なうアルカリ処理、(ハ)周期表第2族から第14族から選ばれた少なくとも1種の原子を含む陽イオンとハロゲン原子又は無機酸由来の陰イオンからなる群より選ばれた少なくとも1種の陰イオンからなる塩類を用いた塩類処理、(ニ)アルコール、炭化水素化合物、ホルムアミド、アニリン等の有機物処理等が挙げられる。これらの処理は、単独で行なってもよいし、2つ以上の処理を組み合わせてもよい。
【0090】
前記層状珪酸塩は、全ての工程の前、間、後のいずれの時点においても、粉砕、造粒、分粒、分別等によって、粒子性状を制御することができる。その方法は、合目的的な任意のものであり得る。特に、造粒法について示せば、例えば、噴霧造粒法、転動造粒法、圧縮造粒法、撹拌造粒法、ブリケッティング法、コンパクティング法、押出造粒法、流動層造粒法、乳化造粒法及び液中造粒法等が挙げられる。特に好ましい造粒法は、上記の内、噴霧造粒法、転動造粒法及び圧縮造粒法である。
【0091】
上記した層状珪酸塩は、もちろんそのまま用いることもできるが、これらの層状珪酸塩を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、トリプロピルアルミニウム、トリ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、トリデシルアルミニウム、ジイソブチルアルミニウムハイドライドなどの有機アルミニウム化合物やAl−O−Al結合を含む有機アルミニウムオキシ化合物と組み合わせて用いることができる。
【0092】
本発明で好ましく用いられるメタロセン系触媒において、メタロセン化合物(a)を、層状珪酸塩に担持するには、メタロセン化合物(a)と層状珪酸塩を相互に接触させる、あるいはメタロセン化合物(a)、有機アルミニウム化合物、層状珪酸塩を相互に接触させてもよい。
各成分の接触方法は、特に限定されず、例えば、以下の方法が任意に採用可能である。
(VI)メタロセン化合物(a)と有機アルミニウム化合物を接触させた後、層状珪酸塩担体と接触させる。
(VII)メタロセン化合物(a)と層状珪酸塩担体を接触させた後、有機アルミニウム化合物と接触させる。
(VIII)有機アルミニウム化合物と層状珪酸塩担体を接触させた後、メタロセン化合物(a)と接触させる。
【0093】
これらの接触方法の中で(VI)と(VIII)が好ましい。いずれの接触方法においても、通常は窒素又はアルゴンなどの不活性雰囲気中、一般にベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素(通常炭素数は6〜12)、ヘプタン、ヘキサン、デカン、ドデカン、シクロヘキサンなどの脂肪族あるいは脂環族炭化水素(通常炭素数5〜12)等の液状不活性炭化水素の存在下、撹拌下又は非撹拌下に各成分を接触させる方法が採用される。
【0094】
メタロセン化合物(a)と、有機アルミニウム化合物、層状珪酸塩担体の使用割合は、特に限定されないが、以下の範囲が好ましい。
メタロセン化合物(a)の担持量は、層状珪酸塩担体1gあたり、0.0001〜5ミリモル、好ましくは0.001〜0.5ミリモル、さらに好ましくは0.01〜0.1ミリモルである。
また、有機アルミニウム化合物を用いる場合のAl担持量は、0.01〜100モル、好ましくは0.1〜50モル、さらに好ましくは0.2〜10モルの範囲であることが望ましい。
【0095】
担持及び溶媒除去の方法は、前記の無機物担体と同様の条件が使用できる。
触媒成分(b)と成分(c)とを兼ねる成分として、層状珪酸塩を用いると、重合活性が高く、長鎖分岐を有するエチレン系重合体の生産性が向上する。
こうして得られるオレフィン重合用触媒は、必要に応じてモノマーの予備重合を行なった後に使用しても差し支えない。
【0096】
また、重合系中に、水分除去を目的とした成分、いわゆるスカベンジャーを加えても何ら支障なく実施することができる。
なお、かかるスカベンジャーとしては、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有機アルミニウム化合物、前記有機アルミニウムオキシ化合物、分岐アルキルを含有する変性有機アルミニウム化合物、ジエチル亜鉛、ジブチル亜鉛などの有機亜鉛化合物、ジエチルマグネシウム、ジブチルマグネシウム、エチルブチルマグネシウムなどの有機マグネシウム化合物、エチルマグネシウムクロリド、ブチルマグネシウムクロリドなどのグリニヤ化合物などが使用される。これらのなかでは、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、エチルブチルマグネシウムが好ましく、トリエチルアルミニウムが特に好ましい。
水素濃度、モノマー量、重合圧力、重合温度等の重合条件が互いに異なる2段階以上の多段階重合方式にも、支障なく適用することができる。
【0097】
本発明のオレフィン重合用固体触媒の保存方法に用いられるオレフィン重合用固体触媒としては、成分(a)〜(c)の好適な組み合わせとしては、触媒性能の維持と凝集抑制の効果を十分発揮させる組み合わせという観点から、成分(a)として周期表第3〜11族の元素を中心金属に有する有機金属錯体を、成分(b)として有機アルミニウムオキシ化合物を、成分(c)としてシリカを用いたものが好ましい。
【0098】
3.炭化水素溶媒
本発明のオレフィン重合用固体触媒の保存方法は、炭化水素溶媒中でスラリー化した平均粒径が1.0〜100μmのオレフィン重合用固体触媒を保存する際に好適に用いられる。
触媒の保存で用いる炭化水素溶媒は、一般に使用される非極性の炭化水素類、例えば、イソブタン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素等から選ばれる。これら溶媒は、単独あるいは混合物で使用される。これらの溶媒の中では、種々のオレフィン重合用触媒成分に対して不活性であるという観点から、脂肪族炭化水素が好ましく、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンがさらに好ましい。
【0099】
4.オレフィン重合用固体触媒の保存方法
本発明の保存方法においては、平均粒径が1.0〜100μmのオレフィン重合用固体触媒を炭化水素溶媒中でスラリー化して保存する際に、該スラリー中に、平均粒径が1nm以上1000nm未満の無機酸化物粒子を、前記オレフィン重合用固体触媒に対して重量比(無機酸化物粒子/オレフィン重合用触媒)で0.001以上の割合で共存させることが必要であり、好ましくは0.002以上である。無機酸化物粒子の添加量が少な過ぎると、オレフィン重合用固体触媒の表面に接触する量が不足し、十分な効果が得られないおそれがある。オレフィン重合触媒の性能に影響を与えない範囲であれば、無機酸化物粒子の添加量を増やすことは可能だが、増やし過ぎると、製造するポリマーの製品の外観に影響を及ぼす可能性もあるため、通常は、重量比(無機酸化物粒子/オレフィン重合用固体触媒)が0.1以下の領域で用いられる。好ましくは、重量比が0.05以下である。
【0100】
無機酸化物粒子をスラリー中に共存させ保存する手順としては、特に限定されないが、
(i)炭化水素溶媒中でオレフィン重合用固体触媒をスラリー化したものに、無機酸化物粒子を粉体のまま添加し混合し保存する方法、
(ii)炭化水素溶媒中でオレフィン重合用固体触媒をスラリー化したものに、無機酸化物粒子を炭化水素溶媒でスラリー化して添加し混合し保存する方法、
(iii)炭化水素溶媒中で無機酸化物粒子をスラリー化したものに、オレフィン重合用固体触媒を固体で添加し混合し保存する方法
(iv)粉体状のオレフィン重合用重合触媒に粉体状の無機酸化物粒子を添加した後、炭化水素溶媒でスラリー化して混合し保存する方法
等が挙げられるが、オレフィン重合用固体触媒をきれいに分散させた状態で無機酸化物粒子を効率的に分散させるという観点から、(i)、(ii)の方法が好ましい。すなわち、無機酸化物粒子は、スラリー化したオレフィン重合用固体触媒と均一に攪拌混合した後に、静置して保存する方法が好ましい。
【0101】
5.オレフィン重合体の製造方法
本発明のオレフィン重合体の製造方法は、本発明のオレフィン重合用固体触媒の保存方法にて保存されたオレフィン重合用固体触媒を用いて重合を行なうことを特徴とする。
本発明のオレフィン重合用固体触媒の保存方法にて保存されたオレフィン重合用固体触媒は、スラリー中で、オレフィン重合用固体触媒が沈降して凝集していたとしても、短時間で、特別な装置を必要とせず、容易に解きほぐすことができるため、作業効率が向上する。また、凝集した触媒がそのままフィードされるリスクが低減されることから、触媒フィードラインの閉塞等のプロセス的な課題に対しても有効である。
【0102】
オレフィンの重合反応は、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、シクロヘキサン等の不活性溶媒や液化α−オレフィン等の溶媒存在下、あるいは不存在下に行なわれる。重合温度は、−50℃〜250℃であり、圧力は特に制限されないが、好ましくは、常圧〜200MPaの範囲である。また、重合系内に分子量調節剤として水素を存在させることもできる。
【実施例】
【0103】
以下に、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限り、これらの実施例に制約されるものではない。
なお、実施例で用いた測定方法は、以下の通りである。触媒合成工程及び重合工程は全て精製窒素雰囲気下で行ない、使用した溶媒は脱水及び窒素バブリングによる脱酸素を行なったものを用いた。各種の無機酸化物粒子は、減圧下、200℃に加熱して乾燥したものを用いた。
【0104】
[各種測定法]
(1)平均粒径の測定:
(i)無機酸化物粒子:
対象となる無機酸化物微粒子を、透過型電子顕微鏡(TEM)で観察し、1粒の粒子が識別できる画像を得た。得られた画像から、粒子の水平方向と垂直方向の長さの平均を1粒の粒子の粒径とした。水平方向および垂直方向は一定とし、任意に選択した50粒の粒子について粒径を求め、その平均値を平均粒径とした。
(ii)オレフィン重合用固体触媒:
無機酸化物及び固体粒子の平均粒径は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(HORIBA社製、LA−920)を用いて測定した。平均粒径の値は、この測定により得られるメジアン径(中央累積値、50%粒径)を平均粒径とした。
【0105】
(2)ほぐれ時間の測定:
窒素雰囲気下、50mlのねじ口遠沈管(ガラス製)に、触媒2g、ヘキサン30ml、及び所定量の無機酸化物粒子をあらかじめ混合したものを分取し、その後、遠心分離器を使用し、2500rpmで10分保持し、固体成分を沈降させた。
次に、図1のように固体成分が沈降したねじ口遠沈管をセットし、60rpmで一方向に回転させることにより、沈降した触媒を再分散させた。60rpmの回転の開始した時から均一に再分散した時までを、ほぐれ時間とした。
【0106】
参考例1)
1―(a)オレフィン重合用固体触媒の調製
十分に窒素で置換した、誘導撹拌機を装着したフラスコに、平均粒径11μmのシリカ(GRACE社製、Sylopol2212)を成分(c)として5g充填し、オイルバスにより40℃に加熱した。別のフラスコに成分(b)としてメチルアルモキサン(MAO)のトルエン溶液(アルベマール社製、3.0molAl/L)を11.7ml分取した。成分(a)としてn−ブチルシクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド(BCZ、60.6mg、150μmol)のトルエン溶液(50ml)をメチルアルモキサンのトルエン溶液に室温で添加し、30分撹拌した。次いで、このトルエン溶液を、40℃に加熱したシリカに撹拌しながら添加し1時間保持した。その後、40℃加熱した状態で、減圧により溶媒を留去した。減圧度が0.8mmHg以下となってから、さらに15分間減圧乾燥を継続し担持触媒を得た。オレフィン重合用固体触媒の平均粒径は、12μmであった。
【0107】
1−(b)担持触媒と無機酸化物粒子の混合
攪拌機付きフラスコに、1−(a)で得られたオレフィン重合用固体触媒2gを分取し、ヘキサンを30ml添加し撹拌した。その後、無機酸化物粒子(日本アエロジル社製の親水性AlであるAluC、平均粒径13nm)を40mg添加し1時間撹拌した。
ここで得られた触媒スラリーの一部を分取し、担持触媒濃度が10mg/mlとなるようにヘキサンで希釈して重合評価に用いた。
【0108】
1−(c)ほぐれ時間の測定
窒素雰囲気下、50mlのねじ口遠沈管(ガラス製)に、1−(b)と同一の方法で調整した、無機酸化物粒子が含まれたオレフィン重合用固体触媒のヘキサンスラリーを全量移した。その後、遠心分離器を使用し、2500rpmで10分保持し、固体成分を沈降させた。
前記ほぐれ時間の測定方法により、ほぐれ時間を測定した結果、180秒であった。
【0109】
1−(d)エチレン重合
内容積2リッターの誘導攪拌式ステンレス製オートクレーブ内を精製窒素で置換し、精製ヘキサン(1000mL)をオートクレーブ内に導入した。トリイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液(0.1mmol/ml)を1ml、1−ヘキセンを5ml添加した後、80℃まで昇温した。エチレンで0.7MPaまで昇圧した後、1−(b)で得られた無機酸化物粒子が含まれた担持触媒のヘキサンスラリーを2.1ml(21mg触媒)の担持触媒スラリーを圧入することで重合を開始した。
1時間後、エタノールを圧入することで重合反応を停止し、ポリマーをろ過により回収した。得られたポリマーは111gであった(重合活性5280gPE/g触媒)。
評価結果等を表1に記載した。
【0110】
参考例2)
表1のように無機酸化物粒子の種類又は添加量を変えた以外は、参考例1と同様にして実施した。なお、無機酸化物粒子は、日本アエロジル社製の親水性TiOであるTiO−P25、平均粒径7nm)を使用した。重合活性及び評価結果を表1に記載した。
【0111】
(比較例1)
表1のように無機酸化物粒子を添加しない以外は、参考例1と同様にして実施した。
評価結果等を表1に記載した。
【0112】
(比較例2〜4)
表1のように無機酸化物粒子の種類又は添加量を変えた以外は、参考例1と同様にして実施した。重合活性及び評価結果を表1に記載した。
なお、無機酸化物粒子は、RA200H(日本アエロジル社製の親水性SiOであるRA200H、平均粒径12nm)、参考例2と同様のTiO−P25(日本アエロジル社製の親水性TiOであるTiO−P25、平均粒径7nm)及びSylopol2212(GRACE社製の親水性SiOであるSylopol2212、平均粒径11μm)を使用した。
評価結果等を表1に記載した。
【0113】
参考例3)
参考例1の1−(c)で得られた、沈降後再分散された無機酸化物粒子が含まれたオレフィン重合用固体触媒のヘキサンスラリーの一部を分取し、担持触媒濃度が10mg/mlとなるようにヘキサンで希釈した後、2.1ml(21mg触媒)の担持触媒スラリーを圧入することで参考例1の1−(d)と同様に重合を開始した。
1時間後、エタノールを圧入することで重合反応を停止し、ポリマーをろ過により回収した。得られたポリマーは108gであった(重合活性5140gPE/g触媒)。
評価結果等を表1に記載した。
以上より、沈降後再分散されたオレフィン重合用固体触媒であっても、重合活性が低下しないことが確認された。
【0114】
(実施例4)
窒素雰囲気下、50mlのねじ口遠沈管(ガラス製)に、参考例1の1−(b)と同一の方法で調整した、無機酸化物粒子(日本アエロジル社製の親水性AlであるAluC、平均粒径13nm)が含まれたオレフィン重合用固体触媒のヘキサンスラリーを全量移した。その後、窒素雰囲気下で、1か月間静置し、固体成分を沈降させた。その固体成分を沈降させたものについて、ほぐれ時間を測定したところ、150秒であった。
このオレフィン重合用固体触媒のヘキサンスラリーの一部を分取し、担持触媒濃度が10mg/mlとなるようにヘキサンで希釈した後、2.1ml(21mg触媒)の担持触媒スラリーをオートクレーブ反応器へ圧入することで重合を開始した。
1時間後、エタノールを圧入することで重合反応を停止し、ポリマーをろ過により回収した。得られたポリマーは115gであった(重合活性5480gPE/g触媒)。
評価結果等を表1に記載した。
このことから、長期間保存後再分散されたオレフィン重合用固体触媒であっても、重合活性が低下しないことが確認された。
【0115】
【表1】
【0116】
[評価]
表1から明らかなように、参考例1及び2と比較例1及び2を比較すると、「平均粒径が1nm以上1000nm未満であり、周期表第2族、第4族及び第13族の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を含む無機酸化物粒子」を共存させることで、重合活性の低下がほとんど無く、ほぐれ時間が大幅に短縮されていることがわかる。
参考例2と比較例3の比較から、添加量が少なすぎると、ほぐれ時間改良の効果が得られないことがわかる。
参考例1、比較例1と比較例4の比較から、粒径の大きいシリカを使用した場合には、ほぐれ時間は未添加の場合(比較例1)よりも長くなることがわかる。
参考例3及び実施4と参考例1及び比較例1の比較から、本発明の保存方法により保存されたオレフィン重合用固体触媒を用いて重合を行なった場合、凝集後再分散した後の触媒であっても(参考例3)、長期間静置し再分散した後の触媒であっても(実施例4)、ほぐれ時間及び重合活性の低下がないことが確認された。
以上から、本発明は、触媒が凝集しても短時間で容易に解きほぐすことができ、しかも、該触媒を使用した際に触媒活性等の性能低下が少ない、低廉で容易なオレフィン重合用固体触媒の保存方法及びその触媒を用いたオレフィン重合体の製造方法であることが実証できた。
【産業上の利用可能性】
【0117】
本発明は、オレフィン重合用触媒として好適な高活性なオレフィン重合用固体触媒を保存した際に、触媒が凝集しても短時間で容易に解きほぐすことができ、しかも、該触媒を使用した際に触媒活性等の性能低下が少なく、保存後の触媒を使用しても製品への悪影響がみられない、低廉で容易なオレフィン重合用固体触媒の保存方法及びその触媒を用いたオレフィン重合体の製造方法であるので、例えば、スラリー状態で保管している間にオレフィン重合用固体触媒が沈降して凝集していたとしても、短時間で容易に解きほぐすことができるため、作業効率が向上する。また、凝集した触媒がそのままフィードされるリスクの低減されることから、触媒フィードラインの閉塞等のプロセス的な課題に対しても有効である。しかも、製品への悪影響もみられないため、特に有用であり、オレフィンの重合分野での利用可能性が極めて高い。
図1