【実施例】
【0053】
Mg及びTiの決定
固体触媒成分中のMg及びTi含量の決定は、「I.C.PスペクトロメータARLアキュリス(I.C.P Spectrometer ARL Accuris)上で誘導結合プラズマICP放出分光法によって実行された。
【0054】
「フラックシー(Fluxy)」白金るつぼ中で、0.1〜0.3グラムの触媒及び2グラムのリチウムメタボレート/テトラボレート(1/1混合物)を分析的に秤量することによってサンプルを製作した。数滴のヨウ化カリウム(KI)溶液を添加した後、るつぼを「クレイスフラックシー(Claisse Fluxy)」装置に入れて完全燃焼させた。残渣を5%v/vHNO
3溶液で収集した後、次の波長でICPを介して分析した:マグネシウム、279.08nm;チタニウム、368.52nm。
【0055】
内部電子供与体の含量の決定
固体触媒化合物中の内部供与体の含量の決定は、ガスクロマトグラフィーを通して行った。固体成分をアセトンに溶解させ、内部標準を添加した後、有機相のサンプルをガスクロマトグラフィーで分析し、出発触媒化合物に存在する供与体の量を決定した。
【0056】
X.I.の決定
2.5gのポリマー及び250mlのo−キシレンを冷却器及び還流コンデンサが備えられた丸底フラスコに入れた後、窒素下に保持させた。得られた混合物を135℃に加熱した後、約60分間攪拌しながら保持させた。最終溶液を連続的に攪拌しながら25℃まで冷却し、不溶性ポリマーを濾過した。次いで、濾過物を140℃で窒素流中に蒸発させて一定の重量に達するようにした。上記キシレン−可溶性分画の含量は、最初2.5g中の百分率として表現し、次に、その差はキシレン不溶性百分率(X.I.%)で表現する。
【0057】
バルク密度の決定(BDP)
DIN−53194を使用して決定した。
【0058】
溶融流量(MIL)
ISO1133(230℃,2.16Kg)に従ってポリマーの溶融流量(MIL)を決定した。
【0059】
平均粒径
「マルバーンインストルメント2000(Malvern Instruments 2000)」装置を使用して単色レーザー光の光学回折原理に基づいた方法で決定した。平均の大きさは、P50として提供される。P10及びP90もまたこのような方法で決定する。
【0060】
マルバーンマスターサイザー2000(Malvern Mastersizer 2000)粒度分析器は、下記の3つのユニットに分けられる:
1)光学グユニット;2つのレーザー光源:赤色He/Neレーザー、出力5mw、波長633nm、青色(ダイオード)レーザー、波長450nmを装備した、0.02〜2000μの範囲の大きさの固体を測定するための光学コアグユニット。
2)サンプリンググユニット;内部キャパシティー、遠心ポンプ、攪拌器及び40W出力の超音波プローブで作動する、50〜120mlの体積のヒドロ2000S自動サンプリングユニット(Hidro 2000S automatic Sampling Unit)。
3)PCコンソール;ウインドウ2000またはNT用のマルバーン・プロフェッショナルソフトウェアを使用するポータブルLGペンチウム・シリーズ(Portable LG Pentium series)。ミー光学理論を利用したデータ精巧化方法(サンプルの屈折率=1.596;n−ヘプタンの屈折率=1.39)。
【0061】
方法説明
本明細書に記載された測定のために、n−ヘプタン(+2g/lの帯電防止スパン80)が分散剤として使用される。
測定セルには、分散剤がローディングされる一方、ポンプ/攪拌器速度は2205RPM以下に設定される。次いで、バックグラウンド測定(Background measurement)が実行される。次に、固体またはスラリー専用ローディング手段を使用してサンプルをローディングする。その時点で、PS決定をする前に、サンプルを30秒間超音波処理する。その後に、測定が実行される。
【0062】
9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレンを含む触媒用プロピレンの重合のための一般的な手順
攪拌機、圧力ゲージ、温度計、触媒供給システム、モノマー供給ライン及び温度調節ジャケットが備えられた4リットルスチールオートクレーブ(4−liter steel autoclave)を70℃で1時間窒素流でパージングした。75mlの無水ヘキサン、0.6gのトリエチルアルミニウム(AlEt
3、5.3mmol)及び0.006〜0.010gの固体触媒成分を含み、総AlEt
3の10重量%と5分間事前に予備接触された懸濁液を充電した。オートクレーブを密閉させた後、所望の量の水素を添加した(1250cc)。次いで、攪拌しながら、1.2kgの液体プロピレンを供給した。約10分間温度を70℃まで上昇させ、その温度で2時間重合を実行した。重合終了時、未反応プロピレンを除去し;ポリマーを回収し、70℃で、真空下で3時間乾燥させた。生成されたポリマーを秤量し、特徴づける。
【0063】
ジ−イソブチルフタラートを含む触媒用プロピレンの重合のための一般的な手順
攪拌機、圧力ゲージ、温度計、触媒供給システム、モノマー供給ライン及び温度調節ジャケットが備えられた4リットルスチールオートクレーブを70℃で1時間窒素流でパージングした。75mlの無水ヘキサン、0.76gのAlEt
3(6.66mmol)、外部電子供与体として0.33mmolのシクロヘキシルメチルジメトキシシラン、及び0.006〜0.010gの固体触媒成分を含み、5分間事前に予備接触された懸濁液を充電した。オートクレーブを密閉させた後、所望の量の水素を添加した(2000cm
3)。次いで、攪拌しながら、1.2kgの液体プロピレンを導入した。約10分間温度を70℃まで上昇させ、その温度で2時間重合を実行した。重合終了時、未反応プロピレンを除去し;ポリマーを回収し、70℃で、真空下で3時間乾燥させた。生成されたポリマーを秤量し、特徴づける。
【0064】
MgCl2・(EtOH)m付加物の製造のための一般的な手順。
米国特許第4,399,054号の実施例2に記述されている方法に従って初期量の微小球形MgCl
2・2.8C
2H
5OHを製造した。生成された付加物の平均粒径は25μmであった。
【0065】
実施例1
9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレン含有固体触媒成分の製造:
機械式攪拌機、冷却器及び温度計が備えられた2.0L丸底ガラス反応器に、1.0LのTiCl
4を窒素大気下に室温で導入した。−5℃に冷却した後、攪拌しながら、(一般的な手順で開示されているように製造された)MgCl
2及びEtOHの微小球錯体50gを導入した。その後、22.4μmのP50を有する0.5gのセライト577(Celite577)微粒子(シグマアルドリッチ(Sigma Aldrich)社の商業製品)をまた反応器に添加した。次いで、温度を−5℃から40℃まで上昇させ、その温度に達したとき、内部電子供与体として使用された9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレンを20のMg/9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレンのモル比を生成する量で導入した。
【0066】
添加終了時、温度を100℃まで上昇させた後、その温度値で30分間保持した。その後、攪拌を止め、固体生成物を7分の一定時間沈降させた。次いで、温度を75℃に保持しながら、反応器内に300cm
3の定められた残留体積(fixed residual volume)のみを残し、上澄液(supernatant liquid)をサイフォニングして除去した。上澄液を除去した後、新たなTiCl
4及び9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレンを添加して総体積を1Lに復元させ、Mg/9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレンのモル比を5に保持させた。次いで、全体スラリー混合物を109℃に加熱した後、その温度で30分間保持した。再び攪拌を中断し;温度を109℃に保持しながら固体生成物を沈降させ、上澄液を吸い上げた(siphoned off)。この場合にもまた、沈降時間及びスラリー懸濁液残留体積は、第1処理段階(7分及び300cm
3)と同一に固定した。混合物を109℃で15分間攪拌しながら、新たなTiCl
4(総体積1L)中で第3処理を繰り返した後、上澄液をサイフォニングして除去した。沈降時間及びスラリー懸濁液残留体積は、第1処理段階(7分及び300cm
3)と同一に固定した。
【0067】
固体を50℃で5回(5×1.0L)及び室温で1回(1.0L)無水i−ヘキサンで洗浄した。また、i−ヘキサン洗浄時、各ステップで吸い上げた液体の体積と同様に沈降時間を固定した。
【0068】
最終的に、固体を真空下に乾燥させ、平量した後、分析した。
触媒組成:Mg=12.5重量%;Ti=3.7重量%;I.D.=20.7重量%;P50=30μm。
【0069】
質量平衡(mass balance)から、初期マグネシウムの93重量%が回収されたということを計算することができた。
【0070】
実施例2
0.3gのセライト577微粒子を反応器に添加したということを除いては、実施例1と同一の手順を実行した。
【0071】
触媒組成:Mg=11.9重量%;Ti=3.7重量%;I.D.=19.5重量%;P50=28μm。
【0072】
質量平衡から、初期マグネシウムの84重量%が回収されたということを計算することができた。
【0073】
比較例3
セライト577微粒子を反応器に添加しなかったという点で違うが、実施例1と同一の手順を実行した。
【0074】
触媒組成:Mg=12.8重量%;Ti=3.8重量%;I.D.=20.4重量%;P50=33μm。
【0075】
質量平衡から、初期マグネシウムの59重量%が回収されたということを計算することができた。
【0076】
実施例4
実施例1及び2ならびに比較例3で得られた、内部電子供与体として9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレンを含む触媒を本明細書で報告された一般的な手順に従ってバルク重合で試験した。その結果が、下記表1に報告されている。
【0077】
【表1】
【0078】
実施例5
機械式攪拌機、冷却器回路及び温度計が備えられた0.5L丸底ジャケットガラス反応器に、250cm
3のTiCl
4を窒素大気下に室温で導入した。−0℃に冷却した後、攪拌しながら、13.5gの微小球MgCl
2−EtOH付加物を一般的な手順で開示されているように製造しており、ここで、EtOH含量は、窒素流内で脱アルコール化させることにより、約45重量%に低下した。
【0079】
その後、0.135gのセライト577微粒子(シグマアルドリッチ社の商業製品)をスラリーに添加した。次いで、温度を約20分内で−0℃から40℃まで上昇させた。40℃の温度に達したとき、内部電子供与体として使用された9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレンを5のMg/9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレンのモル比を生成する量で導入した。
【0080】
添加終了時、温度を約60分内で100℃に上昇させた後、その温度値で攪拌しながら30分間保持した。
【0081】
このような実験条件での全体スラリーは完全に暗色であった。
【0082】
ランプをガラス反応器の中間背面に位置させた。このような条件で反応器の前方を見る観察者は光が全く見られなかった。
【0083】
その後、撹拌を中止した上で、記録されたビデオを見ながら、暗色スラリー相を横切るバックライトの外観が経時的に透明になることを観察し、固体生成物の沈降時間を推定した。信頼できる統計基礎を生成するために本試行を数回繰り返した。結局、上記条件下で固体沈降が3分以内に完了された。
【0084】
実施例6
実施例5と同一の手順を実行したが、セライト577微粒子の代わりに、PQコーポレーション(PQ Corporation)から市販中の0.13gのガシル(Gasil)AB735シリカ(P50 24μm)を使用した。沈降時間(実施例5に従って測定される)は、3分であった。
【0085】
実施例7
セライト577微粒子の代わりに、9μmのP50を有する0.13gのタルク(シグマアルドリッチ製品番号#243604)を使用したことを除いては、実施例5と同一の手順を実行した。沈降時間(実施例5に従って測定される)は、3分15秒であった。
【0086】
実施例8
セライト577の代わりに、PQコーポレーション社から市販中の、8μmのP50を有する0.13gのシリカガシル(Silica Gasil)AB200DFシリカを使用したことを除いては、実施例5と同一の手順を繰り返した。2分15秒持続される、より速く、完全な沈降が達成された(実施例5に従って測定される)。
【0087】
比較例9
セライト577微粒子の代わりに、この場合には、スペルコアナリティカル−シグマアルドリッチ(Supelco Analytical−Sigma Aldrich)で市販中の0.14gのカルボキセン(Carboxen)1000(特殊炭素吸着剤)を使用したことを除いては、実施例5と同一の手順を繰り返した。実施例5の方法に従って検出される好ましい生成物沈降を達成するためには、より長い時間(4分50秒)が必要であった。
【0088】
比較例10
内部供与体の導入後に他の添加剤は全くローディングしないことを除いては、実施例5と同一の手順を繰り返した。沈降時間(実施例5に従って測定される)は、4分20秒であった。
【0089】
実施例11:炭化水素スラリー中での沈降
機械式攪拌機が備えられた2.0L丸底目盛式ガラス反応器に、1.9Lのイソ−ヘキサンを窒素大気下に室温で導入した。その後、比較例3に開示された触媒を固体濃度が41g/Lになるように攪拌しながら導入した。室温で、炭化水素中の触媒スラリーを350rpmで10分間攪拌した。次いで、撹拌機を停止させると、黒色固体が徐々に漸次沈降し始め、上部に澄明な溶媒が残った。
【0090】
固体の前面は反応器の底に向かって移動し、観察者は球形触媒によって覆われた距離を経時的に測定することによって沈降速度を推定した。次いで、このような量のセライト577(シグマアルドリッチ;セライト577/触媒=1重量%)を反応器内に導入し、スラリーを10分間さらに攪拌した。次いで、撹拌を中止し、観察者は沈降速度を測定した。触媒のスラリーをさらに50分間攪拌し、沈降速度を測定した。
【0091】
セライト577の量の効果及び沈降速度に対する混合時間をすべて評価するために、このような方法を順次的に繰り返した。その結果は、表2に報告されているが、このとき、混合時間は、特定量の沈殿補助剤での全体混合時間を指す。
【0092】
実施例12
実施例11と同一の手順を繰り返したが、セライト577の代わりに、タルク(シグマアルドリッチ製品番号#2436040)を使用した(同一の重量パーセント比)。その結果は、下記表2に報告されている。
【0093】
実施例13
実施例11と同一の手順を繰り返したが、セライト577の代わりに、23μmのP50を有するHDK
(登録商標)T30親水性発熱性シリカ(ワッカーシリコーン(Wacker Silicones))を使用した(同一の重量パーセント比)。その結果は、下記表2に報告されている。
【0094】
実施例14
実施例11と同一の手順を繰り返したが、セライト577の代わりに、4μmのP50を有するシリカフルカ(Silica Fluka)(シグマアルドリッチ製品番号#S5631)を使用した(同一の重量パーセント比)。その結果は、下記表2に報告されている。
【0095】
実施例15
実施例11と同一の手順を繰り返したが、セライト577の代わりに、ガシルAB735シリカ(PQコーポレーション)を使用した(同一の重量パーセント比)。その結果は、下記表2に報告されている。
【0096】
実施例16
実施例11と同一の手順を繰り返したが、セライト577の代わりに、ガシルAB200DFシリカ(PQコーポレーション)を使用した(同一の重量パーセント比)。その結果は、下記表2に報告されている。
【0097】
比較例17
実施例11と同一の手順を繰り返したが、セライト577の代わりに、グラファイト(シグマアルドリッチ製品番号#282863)を使用した(同一の重量パーセント比)。その結果は、下記表2に報告されている。
【0098】
比較例18
実施例11と同一の手順を繰り返したが、セライト577の代わりに、CaF2(シグマアルドリッチ製品番号#449717)のサンプルを使用した(同一の重量パーセント比)。その結果は、下記表2に報告されている。
【0099】
比較例19
実施例11と同一の手順を繰り返したが、セライト577の代わりに、Cu−フタロシアニン(シグマアルドリッチ製品番号#546682)のサンプルを使用した(同一の重量パーセント比)。その結果は、下記表2に報告されている。
【0100】
比較例20
実施例11と同一の手順を繰り返したが、セライト577の代わりに、リン酸水素ジルコニウム(サンシャインファクトリーカンパニー、リミテッド(Sunshine Factory Co., Ltd)のサンプルを使用した(同一の重量パーセント比)。その結果は、下記表2に報告されている。
【0101】
比較例21
実施例11と同一の手順を繰り返したが、任意の追加的な化合物を添加せずに沈降速度を記録した。その結果は、下記表2に報告されている。
【0102】
【表2-1】
【0103】
【表2-2】
【0104】
【表2-3】
【0105】
【表2-4】
【0106】
実施例22
実施例11〜16及び比較例17〜21で得られた内部電子供与体として9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレンを含む触媒を本明細書で報告された一般的な手順に従ってバルク重合で試験した。その結果は、下記表3に報告されている。
【0107】
【表3】
【0108】
実施例23
機械式の攪拌機、冷却器回路及び温度計が備えられた0.5L丸底ジャケットガラス反応器に、250cm
3のTiCl
4を窒素大気下に室温で導入した。−0℃に冷却した後、攪拌しながら、一般的な手順で開示されているように製造された16gの微小球MgCl
2−EtOH付加物を導入した。
【0109】
その後、0.175gのセライト577微粒子(シグマアルドリッチ)をスラリーに添加した。攪拌下に同一の温度を保持しながら、内部電子供与体として使用されるジ−イソブチルフタラート2.5gを導入した(Mg/ジイソブチルフタラートモル比=8.0)。
【0110】
添加終了時、温度を約60分内に100℃まで上昇させた後、その温度で攪拌しながら60分間保持した。
【0111】
このような実験条件での全体スラリーは、均質の黄色がかった色相であった。
【0112】
ガラス反応器内での固体運動をよりよく観察するために、ランプをガラス反応器の中間背面に位置させた。
【0113】
その後、撹拌を中止した後、記録されたビデオを見ながら、反応器の底で増加する固体水準のみならず、時間が経つにつれ漸次濁りが少なくなる液相の外観を観察して固体生成物の沈降時間を推定した。このステップで、固体沈降は、2分15秒内に完了された。次いで、フラットフィルタを使用してガラス反応器の底から液体を排出させた。次いで、新たなTiCl
4を添加して初期濃度を復元させた。次いで、全体スラリー混合物を120℃まで加熱した後、その温度で60分間保持させた。再び攪拌を中断し、温度を120℃において保持しながら、懸濁液を濾過する液体によって固体生成物を分離した。混合物を120℃で30分間攪拌しながら、新たなTiCl
4で第3処理を実施した後、液体を濾過して除去した。固体を無水i−ヘキサンで50℃で5回(5×0.250L)、室温で1回洗浄した。
【0114】
最終的に、固体を真空下に乾燥させ、平量した後、分析した。
【0115】
触媒組成:Mg=17.3重量%;Ti=3.3重量%;I.D.=12.3重量%;P50=28μm。
【0116】
実施例24
実施例23と同一の手順を実行したが、セライト577微粒子の代わりに、フルカシリカ(シグマアルドリッチ製品番号#S5631)を使用した。このような場合の測定で、固体粒子沈降ステップを完了するのに必要な時間は、2分45秒であった。
【0117】
比較例25
実施例23と同一の手順を繰り返したが、このとき、沈降速度は、任意の追加的な化合物を添加せずに記録した。このような場合に測定は、固体粒子沈降ステップを完了するのに4分以上が必要であるということが示された。
【0118】
実施例26
実施例23、24及び比較例25で得られた内部電子供与体としてジイソブチルフタラートに基づいた触媒を本明細書で報告された一般的な手順に従ってバルク重合で試験した。その結果は、下記表4に報告されている。
【0119】
【表4】
【0120】
実施例27:炭化水素スラリー中での沈降
実施例11と同一の手順を繰り返したが、本実験で使用されるチーグラー−ナッタ触媒は、米国特許第6,127,304号の実施例2に従って製造した。その結果は、下記表5に報告されている。
【0121】
実施例28
実施例11と同一の手順を繰り返したが、セライト577の代わりに、タルク(シグマアルドリッチ製品番号#2436040)を使用した(同一の重量パーセント比)。その結果は、下記表5に報告されている。
【0122】
実施例29
実施例11と同一の手順を繰り返したが、セライト577の代わりに、ガシルAB200DFシリカ(PQコーポレーション)を使用した(同一の重量パーセント比)。その結果は、下記表5に報告されている。
【0123】
実施例30
実施例11と同一の手順を繰り返したが、セライト577の代わりに、ガシルAB735シリカ(PQコーポレーション)を使用した(同一の重量パーセント比)。その結果は、下記表5に報告されている。
【0124】
実施例31
実施例11と同一の手順を繰り返したが、セライト577の代わりに、フルカシリカ(シグマアルドリッチ製品番号#S5631)を使用した(同一の重量パーセント比)。その結果は、下記表5に報告されている。
【0125】
【表5-1】
【0126】
【表5-2】
【0127】
実施例32
実施例27〜31で得られた内部電子供与体としてジイソブチルフタラートに基づいた触媒を本明細書で報告された一般的な手順に従ってバルク重合で試験した。その結果は、下記表6に報告されており、イソ−ヘキサン中で任意に処理されない純粋な触媒と比較する。
【0128】
【表6】