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  • 特開-オレフィン重合体の製造方法 図1
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022159145
(43)【公開日】2022-10-17
(54)【発明の名称】オレフィン重合体の製造方法
(51)【国際特許分類】
   C08F 4/6592 20060101AFI20221006BHJP
   C08F 10/00 20060101ALI20221006BHJP
【FI】
C08F4/6592
C08F10/00 510
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022055388
(22)【出願日】2022-03-30
(31)【優先権主張番号】P 2021062286
(32)【優先日】2021-03-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000005887
【氏名又は名称】三井化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001070
【氏名又は名称】弁理士法人エスエス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】田村 直也
(72)【発明者】
【氏名】堅固山 千尋
(72)【発明者】
【氏名】室戸 敏宏
(72)【発明者】
【氏名】田中 陽一
【テーマコード(参考)】
4J128
【Fターム(参考)】
4J128AA02
4J128AB00
4J128AC28
4J128AD06
4J128AD08
4J128AD11
4J128AD13
4J128BA01A
4J128BA01B
4J128BB01A
4J128BB01B
4J128BC15B
4J128BC25A
4J128CA28A
4J128CB27C
4J128CB30C
4J128CB83C
4J128EA01
4J128EB03
4J128EB09
4J128EC02
4J128FA02
4J128FA09
4J128GA05
(57)【要約】      (修正有)
【課題】2種類の遷移金属錯体を含むオレフィン重合用触媒を用いてオレフィン重合体を製造するにあたり、触媒の錯体比率や系内水素濃度を変えることなくオレフィン重合体のMFRを調整できるオレフィン重合体の製造方法を提供する。
【解決手段】特定の2種類のメタロセン系遷移金属錯体と特定の助触媒成分(C)とを含んでなるオレフィン重合用触媒、及び、R21-O-R22で表される成分(D)またはR23-S-R24で表される成分(E)の存在下、エチレンおよび炭素原子数3~20のα-オレフィンよりなる群から選ばれる一種以上のオレフィンを、(共)重合する工程を含むオレフィン重合体の製造方法。(前記R21~R24は、炭素原子数1~20の炭化水素基)
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記成分(A)と、下記成分(B)と、下記成分(C)とを含んでなるオレフィン重合用触媒、および、下記成分(D)または下記成分(E)の存在下、エチレンおよび炭素原子数3~20のα-オレフィンよりなる群から選ばれる一種以上のオレフィンを、(共)重合する工程を含むことを特徴とするオレフィン重合体の製造方法。
成分(A):下記一般式(1)で表される遷移金属化合物;
【化1】
[一般式(1)中、R1~R8は一価の基であり、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基であり、互いに同一でも異なっていてもよいが、全てが同時に水素原子ではなく、隣接する基が互いに結合して環を形成していてもよい。
1は二価の基であり、炭素原子数1~20の炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基である。
Xは一価の基であり、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基またはリン含有基であり、互いに同一でも異なっていてもよい。
Mは、チタン原子、ジルコニウム原子またはハフニウム原子である]
成分(B):下記一般式(2)で表される遷移金属化合物;
【化2】
[一般式(2)中、Mは周期表第4族遷移金属原子であり、
nはMの価数を満たす数であり、
Xはそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ハロゲン含有炭化水素基、ケイ素含有基、酸素含有基、硫黄含有基、窒素含有基およびリン含有基から選ばれる原子または基であり、互いに同一でも異なっていてもよく、
2は二価の基であり、炭素原子数1~20の炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基であり、
9~R20はそれぞれ独立に水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、硫黄含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基およびスズ含有基から選ばれ、互いに同一でも異なっていてもよく、隣接する2個の基が連結して環を形成してもよい。]
成分(C):下記一般式(3)~(5)で表される有機金属化合物(c-1)、有機アルミニウムオキシ化合物(c-2)、ならびに、成分(A)および成分(B)と反応してイオン対を形成する化合物(c-3)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物;
a mAl(ORbnpq ・・・(3)
[一般式(3)中、RaおよびRbは、それぞれ独立に炭素原子数が1~15の炭化水素基を示し、Xはハロゲン原子を示し、mは0<m≦3、nは0≦n<3、pは0≦p<3、qは0≦q<3の数であり、かつm+n+p+q=3である。]
aAlRa 4 ・・・(4)
[一般式(4)中、MaはLi、NaまたはKを示し、Raは炭素原子数が1以上15以下の炭化水素基を示す。]
a rbb st ・・・(5)
[一般式(5)中、RaおよびRbは、それぞれ独立に炭素原子数が1以上15以下の炭化水素基を示し、MbはMg、ZnおよびCdから選ばれ、Xはハロゲン原子を示し、rは0<r≦2、sは0≦s≦1、tは0≦t≦1であり、かつr+s+t=2である。]
成分(D):下記一般式(6)で表される含酸素化合物;
21-O-R22・・・(6)
[一般式(6)中、R21およびR22はそれぞれ独立に、炭素原子数1~20の炭化水素基である。]
成分(E):下記一般式(7)で表される含硫黄化合物;
23-S-R24・・・(7)
[一般式(7)中、R23およびR24はそれぞれ独立に、炭素原子数1~20の炭化水素基である。]
【請求項2】
前記一般式(6)および一般式(7)において、R21~R24はそれぞれ独立に、炭素原子数1~20のアルキル基である、請求項1に記載のオレフィン重合体の製造方法。
【請求項3】
前記一般式(6)および一般式(7)において、R21~R24はそれぞれ独立に、炭素原子数1~20の直鎖状アルキル基である、請求項2に記載のオレフィン重合体の製造方法。
【請求項4】
前記一般式(6)および一般式(7)において、R21~R24はそれぞれ独立に、炭素原子数1~8の直鎖状アルキル基である、請求項3に記載のオレフィン重合体の製造方法。
【請求項5】
前記一般式(1)中、R1~R8は一価の基であり、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基であり、互いに同一でも異なっていてもよいが、全てが同時に水素原子ではなく、R2、R3、R6、R7のいずれか一つは、炭素原子数3~20のアルキル基である、請求項1~4のいずれか1項に記載のオレフィン重合体の製造方法。
【請求項6】
前記一般式(1)中、R2、R3、R7およびR8は、それぞれ独立に、炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、酸素含有基、窒素含有基または硫黄含有基であり、R2とR3、および、R7とR8は、それぞれ互いに結合して環を形成しており、R1、R4、R5およびR6は水素原子である、請求項1~4のいずれか1項に記載のオレフィン重合体の製造方法。
【請求項7】
前記一般式(1)が下記一般式(1a)で表され、一般式(1a)中、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、酸素含有基、窒素含有基または硫黄含有基である、請求項1~4のいずれか1項に記載のオレフィン重合体の製造方法。
【化3】
【請求項8】
前記一般式(1a)中、R21、R22、R23、R24はすべて水素原子であり、R25、R26、R27、R28はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基または酸素含有基である、請求項7に記載のオレフィン重合体の製造方法。
【請求項9】
前記オレフィン重合用触媒が固体状である請求項5~8のいずれか1項に記載のオレフィン重合体の製造方法。
【請求項10】
前記オレフィン重合用触媒が、さらに固体状担体(S)を含む請求項9に記載のオレフィン重合体の製造方法。
【請求項11】
前記成分(C)が有機アルミニウムオキシ化合物であり、前記固体状担体(S)が多孔質酸化物である請求項10に記載のオレフィン重合体の製造方法。
【請求項12】
前記(共)重合が、エチレンと炭素原子数3~20のα-オレフィンよりなる群から選ばれる一種以上のオレフィンとの共重合である請求項1~11のいずれか1項に記載の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、オレフィン重合体の製造方法、より詳しくは、遷移金属触媒を用いる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(共)重合体を製造する際、オレフィン重合用触媒として、メタロセンなどの遷移金属錯体と有機アルミニウムオキシ化合物(アルミノキサン)などの助触媒成分とからなる触媒が広く採用されている。ここで、オレフィン重合体は、使用用途に応じて様々な組成(分子量、分子量分布、密度など)が求められており、例えば分子量については、従来公知の制御方法として重合系内における水素濃度を変更する方法が一般的に知られている。このようなオレフィン重合用触媒を用いたオレフィン重合を行うにあたり、オレフィン重合を種々の添加剤の存在下で行うことにより、重合反応の操作性を向上させ、あるいは、得られるオレフィン重合体の物性を調整する試みは種々なされてきた。
【0003】
例えば、特許文献1には、メタロセン系の担持触媒を用いたエチレンの重合を、エーテルまたはチオエーテルの存在下で行うことにより、得られる重合体の融点を低下させることができることが開示されている。ただ、特許文献1には、2種以上のメタロセン化合物を含む担持触媒を用いた重合については、具体的に示されていない。
【0004】
これに関連して、特許文献2には、チーグラー- ナッタ触媒を用いたエチレンと他のオレフィンとの共重合を、エーテルまたはチオエーテルの存在下で行うことにより、得られる重合体の融点を低下させることができることが開示されている。
【0005】
また、特許文献3にも、オレフィン重合体の製造方法として、メタロセン系の担持触媒および特定のチオエーテルの存在下でオレフィンを重合することが開示されている。ここで、特許文献3に記載の製造方法は、オレフィン系重合体を高活性で製造できると共に、重合器壁や撹拌翼等の重合器内部の汚れを効果的に防止することにより安定した重合を行うことを目的としている。ただ、特許文献3には、メタロセン系の担持触媒として、複数の遷移金属錯体を組み合わせてなるものを用いることは記載されていない。
【0006】
また、オレフィン重合用触媒として、互いに特性の異なる2種類の遷移金属錯体を組み合わせてなるものを用いることも従来行われている。従来、このようなオレフィン重合用触媒を用いてオレフィン重合を行う場合、2種類の遷移金属錯体の種類および/または比率を変えることにより、得られるオレフィン重合体のMFRを調整することが一般的である。このようなオレフィン重合についても、種々の添加剤の存在下で行う試みがなされてきている。
【0007】
例えば、特許文献4には、互いに特性の異なる2種類の遷移金属錯体を組み合わせてなる触媒を用いたオレフィンの重合を、ポリアルキレンオキサイドブロックポリマーや高級脂肪族アミドなど活性プロトンを有する化合物の存在下で行うことにより、得られるポリオレフィンのMFRを向上させることができることが示されている。ただ、特許文献4には、オレフィンの重合を、2つの炭化水素基が1つの酸素原子を介して互いに結合してなるエーテル、または、2つの炭化水素基が1つの硫黄原子を介して互いに結合してなるチオエーテルの存在下で行うことは記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特表2003-501527号公報
【特許文献2】特表2003-501526号公報
【特許文献3】特開2020-164685号公報
【特許文献4】特開2014-019825号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
遷移金属錯体を含むオレフィン重合用触媒を用いてオレフィン重合体を製造する際、互いに特性の異なる2種類の遷移金属錯体を組み合わせることは、従来種々なされてきた。ここで、得られるオレフィン重合体の分子量やMFRを調節しようとする場合、従来は、オレフィン重合用触媒を構成する2種類の遷移金属錯体の比率を変えるか、あるいは、オレフィン重合を行う重合反応系に導入する水素の有無および量を変える必要があった。しかし、MFRを制御するために2種類の遷移金属錯体の比率が互いに異なる触媒を事前に準備しなければならないことは、工業生産上の原材料種の増大につながり、在庫管理の負担が増大することになる。また、樹脂品質の安定性という点では、重合反応系に導入する水素の量を変えることなくMFRを制御できると有利である。
【0010】
以上のような状況を踏まえ、本発明は、2種類の遷移金属錯体を含むオレフィン重合用触媒を用いてオレフィン重合体を製造するにあたり、触媒の錯体比率や系内水素濃度を変えることなくオレフィン重合体のMFRを調整できるオレフィン重合体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者らは、高いMFRを有するオレフィン重合体を与えやすい特定の遷移金属錯体と低いMFRを有するオレフィン重合体を与えやすい特定の遷移金属錯体とを組み合わせてなる触媒系中でオレフィンの重合を行う際、当該触媒系に特定の含酸素化合物または特定の含硫黄化合物を添加すると、当該触媒系を構成する錯体の比率や系内水素濃度を変えることなく、当該重合によって得られるオレフィン重合体のMFRを任意に制御できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0012】
すなわち、本発明は、次の[1]~[12]に関する。
[1]
下記成分(A)と、下記成分(B)と、下記成分(C)とを含んでなるオレフィン重合用触媒、および、下記成分(D)または下記成分(E)の存在下、エチレンおよび炭素原子数3~20のα-オレフィンよりなる群から選ばれる一種以上のオレフィンを、(共)重合する工程を含むことを特徴とするオレフィン重合体の製造方法。
成分(A):下記一般式(1)で表される遷移金属化合物;
【0013】
【化1】
[一般式(1)中、R1~R8は一価の基であり、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基であり、互いに同一でも異なっていてもよいが、全てが同時に水素原子ではなく、隣接する基が互いに結合して環を形成していてもよい。
【0014】
1は二価の基であり、炭素原子数1~20の炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基である。
Xは一価の基であり、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基またはリン含有基であり、互いに同一でも異なっていてもよい。
Mは、チタン原子、ジルコニウム原子またはハフニウム原子である]
成分(B):下記一般式(2)で表される遷移金属化合物;
【0015】
【化2】
[一般式(2)中、Mは周期表第4族遷移金属原子であり、
nはMの価数を満たす数であり、
Xはそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ハロゲン含有炭化水素基、ケイ素含有基、酸素含有基、硫黄含有基、窒素含有基およびリン含有基から選ばれる原子または基であり、互いに同一でも異なっていてもよく、
2は二価の基であり、炭素原子数1~20の炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基であり、
9~R20はそれぞれ独立に水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、硫黄含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基およびスズ含有基から選ばれ、互いに同一でも異なっていてもよく、隣接する2個の基が連結して環を形成してもよい。]
成分(C):下記一般式(3)~(5)で表される有機金属化合物(c-1)、有機アルミニウムオキシ化合物(c-2)、ならびに、成分(A)および成分(B)と反応してイオン対を形成する化合物(c-3)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物;
a mAl(ORbnpq ・・・(3)
[一般式(3)中、RaおよびRbは、それぞれ独立に炭素原子数が1~15の炭化水素基を示し、Xはハロゲン原子を示し、mは0<m≦3、nは0≦n<3、pは0≦p<3、qは0≦q<3の数であり、かつm+n+p+q=3である。]
aAlRa 4 ・・・(4)
[一般式(4)中、MaはLi、NaまたはKを示し、Raは炭素原子数が1以上15以下の炭化水素基を示す。]
a rbb st ・・・(5)
[一般式(5)中、RaおよびRbは、それぞれ独立に炭素原子数が1以上15以下の炭化水素基を示し、MbはMg、ZnおよびCdから選ばれ、Xはハロゲン原子を示し、rは0<r≦2、sは0≦s≦1、tは0≦t≦1であり、かつr+s+t=2である。]
成分(D):下記一般式(6)で表される含酸素化合物;
21-O-R22・・・(6)
[一般式(6)中、R21およびR22はそれぞれ独立に、炭素原子数1~20の炭化水素基である。]
成分(E):下記一般式(7)で表される含硫黄化合物;
23-S-R24・・・(7)
[一般式(7)中、R23およびR24はそれぞれ独立に、炭素原子数1~20の炭化水素基である。]
【0016】
[2]
前記一般式(6)および一般式(7)において、R21~R24はそれぞれ独立に、炭素原子数1~20のアルキル基である、[1]に記載のオレフィン重合体の製造方法。
【0017】
[3]
前記一般式(6)および一般式(7)において、R21~R24はそれぞれ独立に、炭素原子数1~20の直鎖状アルキル基である、[2]に記載のオレフィン重合体の製造方法。
【0018】
[4]
前記一般式(6)および一般式(7)において、R21~R24はそれぞれ独立に、炭素原子数1~8の直鎖状アルキル基である、[3]に記載のオレフィン重合体の製造方法。
【0019】
[5]
前記一般式(1)中、R1~R8は一価の基であり、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基であり、互いに同一でも異なっていてもよいが、全てが同時に水素原子ではなく、R2、R3、R6、R7のいずれか一つは、炭素原子数3~20のアルキル基である、[1]~[4]のいずれかに記載のオレフィン重合体の製造方法。
【0020】
[6]
前記一般式(1)中、R2、R3、R7およびR8は、それぞれ独立に、炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、酸素含有基、窒素含有基または硫黄含有基であり、R2とR3、および、R7とR8は、それぞれ互いに結合して環を形成しており、R1、R4、R5およびR6は水素原子である、[1]~[4]のいずれかに記載のオレフィン重合体の製造方法。
【0021】
[7]
前記一般式(1)が下記一般式(1a)で表され、一般式(1a)中、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、酸素含有基、窒素含有基または硫黄含有基である、[1]~[4]のいずれかに記載のオレフィン重合体の製造方法。
【0022】
【化3】
【0023】
[8]
前記一般式(1a)中、R21、R22、R23、R24はすべて水素原子であり、R25、R26、R27、R28はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基または酸素含有基である、[7]に記載のオレフィン重合体の製造方法。
【0024】
[9]
前記オレフィン重合用触媒が固体状である[5]~[8]のいずれかに記載のオレフィン重合体の製造方法。
【0025】
[10]
前記オレフィン重合用触媒が、さらに固体状担体(S)を含む[9]に記載のオレフィン重合体の製造方法。
【0026】
[11]
前記成分(C)が有機アルミニウムオキシ化合物であり、前記固体状担体(S)が多孔質酸化物である[10]に記載のオレフィン重合体の製造方法。
【0027】
[12]
前記(共)重合が、エチレンと炭素原子数3~20のα-オレフィンよりなる群から選ばれる一種以上のオレフィンとの共重合である[1]~[11]のいずれかに記載のオレフィン重合体の製造方法。
【発明の効果】
【0028】
本発明によれば、触媒の錯体比率や系内水素濃度を変えることなくオレフィン重合体のMFRを調整できるオレフィン重合体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
図1】実施例1~5および比較例1,2における、共重合により得られるオレフィン重合体のMFRと成分(D)または成分(E)の添加量との関係を示す図。
図2】実施例6~9および比較例1,2における、共重合により得られるオレフィン重合体のMFRと成分(D)または成分(E)の添加量との関係を示す図。
図3】実施例10~13および比較例3における、共重合により得られるオレフィン重合体のMFRと成分(D)または成分(E)の添加量との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0030】
以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
【0031】
ここで、本明細書において、「重合」なる記載および「(共)重合」なる記載は、別途の記載がない限り、いずれも単独重合および共重合を包括する意味で用いられる。
また、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
【0032】
[オレフィン重合体の製造方法]
本発明に係るオレフィン重合体の製造方法は、後述するオレフィン重合用触媒、および、後述する成分(D)または後述する成分(E)の存在下、エチレンおよび炭素原子数3~20のα-オレフィンよりなる群から選ばれる一種以上のオレフィンを、(共)重合する工程を含む。この(共)重合は、通常、重合器内で行われる。
【0033】
以下、本発明に係る製造方法について詳述する。
<オレフィン重合用触媒>
本発明の製造方法では、下記成分(A)と、下記成分(B)と、下記成分(C)とを含んでなるオレフィン重合用触媒が用いられる。このオレフィン重合用触媒は、固体状であることが好ましい。また、このオレフィン重合用触媒は、成分(A)、成分(B)および成分(C)に加えて、固体状担体(S)を含んでもよく、さらに成分(G)も含んでも良い。
【0034】
上記オレフィン重合用触媒で用いられる各成分について説明する。
成分(A)
本発明では、成分(A)として、オレフィン重合用触媒となりうる遷移金属錯体のうち、高いMFRを有するオレフィン重合体を与えやすい特定の遷移金属錯体が用いられる。本発明で用いられる成分(A)は、具体的には、下記一般式(1)で表される遷移金属化合物である:
【0035】
【化4】
【0036】
ここで、前記一般式(1)中、R1~R8は一価の基であり、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基であり、互いに同一でも異なっていてもよいが、全てが同時に水素原子ではなく、隣接する基が互いに結合して環を形成していてもよい。
【0037】
前記炭化水素基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基およびアリールアルキル基などが挙げられる。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、ノニル基、ドデシル基およびエイコシル基などが挙げられる。シクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基およびアダマンチル基などが挙げられる。アルケニル基としては、ビニル基、プロペニル基およびシクロヘキセニル基などが挙げられる。アリール基としては、フェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、α-またはβ-ナフチル基、メチルナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ベンジルフェニル基、ピレニル基、アセナフチル基、フェナレニル基、アセアントリレニル基、テトラヒドロナフチル基、インダニル基およびビフェニリル基が挙げられる。アリールアルキル基としては、ベンジル基、フェニルエチル基およびフェニルプロピル基などが挙げられる。
【0038】
本発明の好適な態様の1つ、すなわち、発明の第1の好適な態様において、前記一般式(1)中、R1~R8は一価の基であり、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基であり、互いに同一でも異なっていてもよいが、全てが同時に水素原子ではなく、R2、R3、R6、R7のいずれか一つは、炭素原子数3~20のアルキル基である。言い換えると、前記一般式(1)で表される遷移金属化合物において、R1~R8のうちの互いに隣接する基同士が互いに結合して環を形成しないことが好ましく、R2、R3、R6、R7のうちのいずれか一つは、好ましくは炭素原子数3~20のアルキル基、特に好ましくはn-プロピル基である。この場合、R1~R8のうちのその他の基は、好ましくは水素原子である。
【0039】
本発明の第2の好適な態様において、前記一般式(1)中、R2、R3、R7およびR8は、それぞれ独立に、炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、酸素含有基、窒素含有基または硫黄含有基であり、R7とR8、より好ましくは、R2とR3、および、R7とR8は、それぞれ互いに結合して環、好ましくは芳香環を形成しており、R1、R4、R5およびR6は水素原子である。
【0040】
1は二価の基であり、炭素原子数1~20の炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基であり、特に好ましくはケイ素含有基である。
【0041】
ケイ素含有基としては、シリレン、メチルシリレン、ジメチルシリレン、ジイソプロピルシリレン、ジブチルシリレン、メチルブチルシリレン、メチル-t-ブチルシリレン、ジシクロヘキシルシリレン、メチルシクロヘキシルシリレン、メチルフェニルシリレン、ジフェニルシリレン、ジトリルシリレン、メチルナフチルシリレン、ジナフチルシリレン、シクロジメチレンシリレン、シクロトリメチレンシリレン、シクロテトラメチレンシリレン、シクロペンタメチレンシリレン、シクロヘキサメチレンシリレンおよびシクロヘプタメチレンシリレンなどが挙げられ、特に好ましくは、ジメチルシリレン基およびジブチルシリレン基などのジアルキルシリレン基が挙げられる。
【0042】
本発明の特に好ましい態様において、Q1は、ジメチルシリレン基である。
Xは一価の基であり、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基またはリン含有基であり、好ましくはハロゲン原子または炭化水素基である。ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素が挙げられ、特に好ましくは塩素が挙げられる。またXで示される複数の基は、互いに同一でも異なっていてもよい。またXで示される複数の基は互いに結合して環を形成してもよい。
Mは、チタン原子、ジルコニウム原子またはハフニウム原子であり、好ましくは、ジルコニウム原子である。
【0043】
上記一般式(1)で表される遷移金属化合物のうち好適なものの1つとして、前記第1の好適な態様に係る遷移金属化合物が挙げられ、その具体例として、
ジメチルシリレンビス(2-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(3-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(3-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、
ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3-エ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(シクロペンタジエニル)(3-n-プロピ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(シクロペンタジエニル)(3-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、
ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3-n-オクチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
ジブチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3-n-プロピ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(シクロペンタジエニル)(3-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、
ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3-n-オクチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
トリフルオロメチルブチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3-n-プロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
トリフルオロメチルブチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3-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、および、
トリフルオロメチルブチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3-n-オクチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド
などが挙げられ、より好ましい具体例として、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3-n-プロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドおよびジメチルシリレン(3-n-ブチルシクロペンタジエニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドなどが挙げられる。本発明の特に好ましい態様において、前記一般式(1)で表される遷移金属化合物は、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3-n-プロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドである。
【0044】
一方、上記一般式(1)で表される遷移金属化合物のうちもう1つの好適なものとして、前記第2の好適な態様に係る遷移金属化合物が挙げられる。ここで、前記第2の好適な態様に係る遷移金属化合物は、下記一般式(1a)で表される遷移金属化合物であることが好ましい。
【0045】
【化5】
【0046】
前記式(1a)において、R1、R4、R5およびR6は水素原子であり、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27およびR28はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、酸素含有基、窒素含有基または硫黄含有基である。本発明の特に好適な態様の1つにおいて、R21、R22、R23、R24は全て水素原子であり、R25、R26、R27、R28はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基または酸素含有基であり、好ましくは、それぞれ独立に、水素原子、アリール基またはアルキルオキシ基である。この場合、前記アリール基は、さらにアルキル基、または、アルキルオキシ基などの酸素含有基をさらに有していてもよい。なお、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27およびR28のうちの互いに隣接する基同士が互いに結合して環を形成しないことが好ましい。
【0047】
1、XおよびMは、上記式(1)におけるQ1、XおよびMとそれぞれ同じである。
また、特開2019-059933号公報に開示されている遷移金属化合物も、前記第2の好適な態様に係る遷移金属化合物の好適な例である。
【0048】
前記第2の好適な態様に係る遷移金属化合物のうち特に好適なものの具体例として、下記式で表される遷移金属化合物が挙げられる。
【0049】
【化6】
【0050】
成分(B)
本発明では、成分(B)として、オレフィン重合用触媒となりうる遷移金属錯体のうち、低いMFRを有するオレフィン重合体を与えやすい特定の遷移金属錯体が用いられる。本発明で用いられる成分(B)は、具体的には、下記一般式(2)で表される遷移金属化合物である:
【0051】
【化7】
【0052】
ここで、前記一般式(2)中、Mは周期表第4族遷移金属原子であり、具体的には、チタン、ジルコニウム、およびハフニウムから選ばれる遷移金属原子であり、好ましくは、ジルコニウム原子である。
【0053】
nはMの価数を満たす数であり、具体的には1~4の整数、好ましくは2である。
Xはそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ハロゲン含有炭化水素基、ケイ素含有基、酸素含有基、硫黄含有基、窒素含有基およびリン含有基から選ばれる原子または基であり、好ましくはハロゲン原子または炭化水素基である。ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素が挙げられ、特に好ましくは塩素が挙げられる。ここで、nが2以上の場合は、Xで示される複数の基は互いに同一でも異なっていてもよく、またXで示される複数の基は互いに結合して環を形成してもよい。
【0054】
2は二価の基であり、炭素原子数1~20の炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基であり、好ましくは、アルキレン基、置換アルキレン基およびアルキリデン基などの炭素原子数1~20の炭化水素基であり、特に好ましくはアルキレン基、置換アルキレン基およびアルキリデン基などの炭素原子数1~10の炭化水素基である。
【0055】
アルキレン基、置換アルキレン基およびアルキリデン基の具体例としては、メチレン、エチレン、プロピレンおよびブチレンなどのアルキレン基;イソプロピリデン、ジエチルメチレン、ジプロピルメチレン、ジイソプロピルメチレン、ジブチルメチレン、メチルエチルメチレン、メチルブチルメチレン、メチル-t-ブチルメチレン、ジヘキシルメチレン、ジシクロヘキシルメチレン、メチルシクロヘキシルメチレン、メチルフェニルメチレン、ジフェニルメチレン、ジトリルメチレン、メチルナフチルメチレン、ジナフチルメチレン、1-メチルエチレン、1,2-ジメチルエチレンおよび1-エチル-2-メチルエチレンなどの置換アルキレン基;シクロプロピリデン、シクロブチリデン、シクロペンチリデン、シクロヘキシリデン、シクロヘプチリデン、ビシクロ[3.3.1]ノニリデン、ノルボルニリデン、アダマンチリデン、テトラヒドロナフチリデンおよびジヒドロインダニリデンなどのシクロアルキリデン基ならびにエチリデン、プロピリデンおよびブチリデンなどのアルキリデン基などが挙げられる。
【0056】
ケイ素含有基としては、シリレン、メチルシリレン、ジメチルシリレン、ジイソプロピルシリレン、ジブチルシリレン、メチルブチルシリレン、メチル-t-ブチルシリレン、ジシクロヘキシルシリレン、メチルシクロヘキシルシリレン、メチルフェニルシリレン、ジフェニルシリレン、ジトリルシリレン、メチルナフチルシリレン、ジナフチルシリレン、シクロジメチレンシリレン、シクロトリメチレンシリレン、シクロテトラメチレンシリレン、シクロペンタメチレンシリレン、シクロヘキサメチレンシリレンおよびシクロヘプタメチレンシリレンなどが挙げられ、特に好ましくは、ジメチルシリレン基およびジブチルシリレン基などのジアルキルシリレン基が挙げられる。
本発明の特に好ましい態様において、Q2はイソプロピリデン基である。
【0057】
9~R20はそれぞれ独立に水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、硫黄含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基およびスズ含有基から選ばれ、互いに同一でも異なっていてもよく、隣接する2個の基が連結して環を形成してもよい。
【0058】
前記炭化水素基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基およびアリールアルキル基などが挙げられる。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、ノニル基、ドデシル基およびエイコシル基などが挙げられる。シクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基およびアダマンチル基などが挙げられる。アルケニル基としては、ビニル基、プロペニル基およびシクロヘキセニル基などが挙げられる。アリール基としては、フェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、α-またはβ-ナフチル基、メチルナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ベンジルフェニル基、ピレニル基、アセナフチル基、フェナレニル基、アセアントリレニル基、テトラヒドロナフチル基、インダニル基およびビフェニリル基が挙げられる。アリールアルキル基としては、ベンジル基、フェニルエチル基およびフェニルプロピル基などが挙げられる。
【0059】
一方、R9~R20の中に、互いに連結して環を形成する隣接する2個の基が存在する場合、当該2個の基は、全体として2価の基を構成していてもよい。このような2価の基として、例えば、2価の炭化水素基が挙げられる。2価の炭化水素基の例として、アルキレン基などが挙げられる。アルキレン基としては、ブタン-1,4-ジイル基、2-メチルペンタン-2,5-ジイル基、2,5-ジメチルヘキサン-2,5-ジイル基などが挙げられる。
【0060】
9~R20はそれぞれ独立に、好ましくは、水素原子または炭化水素基であり、より好ましくはR9~R12が水素原子であり、R13~R20が水素原子または炭素原子数1~20のアルキル基である。本発明の特に好ましい態様において、R14およびR19は炭素原子数1~20のアルキル基、特にtert-ブチル基、であり、R9~R13、R15~R18およびR20は水素原子である。
【0061】
一方、R9~R20が水素原子またはアルキル基である場合においても、R9~R20のうち互いに隣接する2個の基は、互いに連結して環を形成してもよい。本発明の好ましい態様の1つにおいて、R14とR15、並びに、R18とR19は、それぞれ互いに連結して環を形成している。その中でも、特に好ましい態様において、R14とR15、並びに、R18とR19は、それぞれ互いに連結して、それぞれ独立に炭素原子数1~20のアルカンジイル基、特に2,5-ジメチルヘキサン-2,5-ジイル基、を構成しており、R9~R13、R16、R17およびR20は水素原子である。
【0062】
上記一般式(2)で表される遷移金属化合物のうち好適なものの具体例として、
イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(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)(フルオレニル)チタニウムジクロリド、
イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ハフニウムジクロリド、
イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-t-ブチル-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)(3,6-ジ-t-ブチルフルオレニル)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)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、
ジブチルメチレン(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、
ジブチルメチレン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-t-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、
ジブチルメチレン(シクロペンタジエニル)(3,6-ジ-t-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、
ジブチルメチレン(シクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、
シクロヘキシリデン(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、
シクロヘキシリデン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-t-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、
シクロヘキシリデン(シクロペンタジエニル)(3,6-ジ-t-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、
シクロヘキシリデン(シクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、
ジメチルシリル(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、
ジメチルシリル(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-t-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、
ジメチルシリル(シクロペンタジエニル)(3,6-ジ-t-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、
ジメチルシリル(シクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、および、
ジ-p-トリルメチレン(シクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド
などが挙げられ、特に好ましい具体例として、
イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(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)(2,7-ジ-t-ブチル-9-フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、および、
ジ-p-トリルメチレン(シクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド
などが挙げられる。本発明の特に好ましい態様において、前記一般式(2)で表される遷移金属化合物は、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-t-ブチル-9-フルオレニル)ジルコニウムジクロリドである。また、ジ-p-トリルメチレン(シクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリドもまた、前記一般式(2)で表される遷移金属化合物のうちの特に好ましい例の1つである。
【0063】
成分(C)
本発明で用いられるオレフィン重合用触媒は、前記成分(A)および前記成分(B)のほかに、成分(C)として、特定の有機アルミニウム化合物が用いられる。この成分(C)は、助触媒として機能するものであり、具体的には、下記一般式(3)~(5)で表される有機金属化合物(c-1)、有機アルミニウムオキシ化合物(c-2)、ならびに、成分(A)および成分(B)と反応してイオン対を形成する化合物(c-3)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物である;
【0064】
a mAl(ORbnpq ・・・(3)
[一般式(3)中、RaおよびRbは、それぞれ独立に炭素原子数が1~15の炭化水素基を示し、Xはハロゲン原子を示し、mは0<m≦3、nは0≦n<3、pは0≦p<3、qは0≦q<3の数であり、かつm+n+p+q=3である。]
【0065】
aAlRa 4 ・・・(4)
[一般式(4)中、MaはLi、NaまたはKを示し、Raは炭素原子数が1以上15以下の炭化水素基を示す。]
【0066】
a rbb st ・・・(5)
[一般式(5)中、RaおよびRbは、それぞれ独立に炭素原子数が1以上15以下の炭化水素基を示し、MbはMg、ZnおよびCdから選ばれ、Xはハロゲン原子を示し、rは0<r≦2、sは0≦s≦1、tは0≦t≦1であり、かつr+s+t=2である。]
【0067】
一般式(3)、(4)または(5)で表される有機金属化合物(c-1)の中では、一般式(3)で示されるものが好ましく、具体的には、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、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およびトリオクチルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウム;ならびにジメチルアルミニウムハイドライド、ジエチルアルミニウムハイドライド、ジイソプロピルアルミニウムハイドライド、ジ-n-ブ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およびジイソヘキシルアルミニウムハイドライドなどのアルキルアルミニウムハイドライドなどが挙げられる。これらは、1種単独または2種以上を組み合わせて用いられる。
【0068】
有機アルミニウムオキシ化合物(c-2)としては、トリアルキルアルミニウムまたはトリシクロアルキルアルミニウムから調製された有機アルミニウムオキシ化合物が好ましく、トリメチルアルミニウムまたはトリイソブチルアルミニウムから調製されたアルミノキサンが特に好ましい。このような有機アルミニウムオキシ化合物は、1種単独または2種以上を組み合わせて用いられる。
【0069】
成分(A)および成分(B)と反応してイオン対を形成する化合物(c-3)としては、特表平1-501950号公報、特表平1-502036号公報、特開平3-179005号公報、特開平3-179006号公報、特開平3-207703号公報、特開平3-207704号公報およびUS5321106などに記載されたルイス酸、イオン性化合物、ボラン化合物およびカルボラン化合物や、さらにはヘテロポリ化合物およびイソポリ化合物を制限無く使用することができる。
本発明において、成分(C)は、好ましくは前記有機アルミニウムオキシ化合物(c-2)である。
【0070】
固体状担体(S)
本発明で用いられるオレフィン重合用触媒は、前記成分(A)、(B)および(C)に加えて、固体状担体(S)をさらに含んでいても良い。本発明の好適な態様において、オレフィン重合用触媒は、固体状担体(S)をさらに含んでいる。本発明において用いることができる固体状担体(S)は、無機または有機の化合物であって、顆粒状または微粒子状の固体である。
【0071】
このうち無機化合物としては、多孔質酸化物、無機塩化物、粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物が挙げられ、好ましくは多孔質酸化物が挙げられる。
多孔質酸化物としては、SiO2、Al23、MgO、ZrO、TiO2、B23、CaO、ZnO、BaOおよびThO2など、またはこれらを含む複合物または混合物、具体的には、天然または合成ゼオライト、SiO2-MgO、SiO2-Al23、SiO2-TiO2、SiO2-V25、SiO2-Cr23およびSiO2-TiO2-MgOなどが用いられる。これらのうち、SiO2を主成分とするものが好ましい。
【0072】
このような多孔質酸化物は、種類および製法によりその性状は異なるが、本発明で用いられる固体状担体としては、粒径が通常0.2~300μm、好ましくは1~200μmであって、比表面積が通常50~1200m2/g、好ましくは100~1000m2/gの範囲にあり、細孔容積が通常0.3~30cm3/gの範囲にあるものが好ましい。このような担体は、必要に応じて、例えば、100~1000℃、好ましくは150~700℃で焼成して用いられる。
本発明において、固体状担体(S)は、好ましくは前記多孔質酸化物である。
【0073】
成分(G)
本発明で用いられるオレフィン重合用触媒は、前記成分(A)、(B)および(C)、並びに、オプショナルの固体状担体(S)に加えて、成分(G)として、極性官能基を有する化合物をさらに含んでいても良い。成分(G)の好適な例として、非イオン性(ノニオン)界面活性剤が挙げられ、その中では、ポリアルキレンオキサイドブロック、高級脂肪族アミド、ポリアルキレンオキサイド、ポリアルキレンオキサイドアルキルエーテル、アルキルジエタノールアミン、ポリオキシアルキレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステルがより好ましい。本発明の好適な態様の1つにおいて、成分(G)は、ポリオキシエチレンラウリルエーテルなどのポリアルキレンオキサイドアルキルエーテルである。また、非イオン性(ノニオン)界面活性剤以外の成分(G)の例として、N-アシルアミノ酸が挙げられる。
【0074】
これらは1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本願発明において、このような成分(G)は、反応器内でのファウリングを抑制し、あるいは生成重合体の粒子性状を改善する目的で、オレフィン重合用触媒中に共存させることができる。
【0075】
オレフィン重合用触媒の製造方法
本発明で用いられるオレフィン重合用触媒の調製方法について記載する。
本発明で用いられるオレフィン重合用触媒は、前記成分(A)、前記成分(B)および前記成分(C)を不活性炭化水素中または、不活性炭化水素を用いた重合系中に添加することにより調製することができる。
【0076】
各成分の添加順序は任意であるが、好ましい順序としては、例えば、
i)成分(A)と成分(B)を混合接触させた後に、成分(C)を接触させ、重合系中に添加する方法
ii)成分(A)と成分(C)を混合接触させた接触物および成分(B)と成分(C)を混合接触させた接触物を重合系内に添加する方法
iii)成分(A)、成分(B)および成分(C)それぞれを連続的に重合系中に添加する方法、
などが挙げられる。
【0077】
また、オレフィン重合用触媒が固体状担体(S)を含む場合、成分(A)、成分(B)および成分(C)の少なくとも1つの成分と、固体状担体(S)とを不活性炭化水素中で接触させ、固体触媒成分(X)を調製することができる。各成分の接触順序は任意であるが、好ましい順序としては、例えば、
iv)成分(C)と固体状担体(S)とを接触させ、次いで成分(A)および成分(B)を接触させて固体触媒成分(X)を調製する方法
v)成分(A)、成分(B)および成分(C)を混合接触させた後に、固体状担体(S)を接触させて調製する方法
vi)成分(C)と固体状担体(S)とを接触させ、次いで成分(A)と接触させて調製した固体触媒成分(X1)と、成分(C)と固体状担体(S)とを接触させ、次いで成分(B)と接触させて調製した固体触媒成分(X2)とを用いる方法、
などが挙げられ、より好ましいのはiv)である。
【0078】
ここで、オレフィン重合用触媒が成分(G)も含む場合、成分(G)は、上記オレフィン重合用触媒の調製におけるいずれの工程に共存させてもよく、接触順序も任意である。例えば、各成分の接触順序が上記iv)で行われる場合、成分(G)は、前記成分(A)および成分(B)の接触を行った後に加えることができる。
【0079】
不活性炭化水素として、具体的には、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカンおよび灯油などの脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサンおよびメチルシクロペンタンなどの脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエンおよびキシレンなどの芳香族炭化水素;ならびにエチレンクロリド、クロロベンゼンおよびジクロロメタンなどのハロゲン化炭化水素またはこれらの混合物などが挙げられる。
【0080】
成分(C)と固体状担体(S)との接触時間は、通常0~20時間、好ましくは0~10時間であり、接触温度は、通常-50~200℃、好ましくは-20~120℃である。また、成分(C)と固体状担体(S)との接触のモル比(成分(C)/固体状担体(S))は、通常0.2~2.0、特に好ましくは0.4~2.0である。
【0081】
成分(C)および固体状担体(S)の接触物と、成分(A)および成分(B)との接触時間は、通常0~5時間、好ましくは0~2時間であり、接触温度は、通常-50~200℃、好ましくは-50~100℃である。成分(A)と成分(B)との接触量は、成分(C)の種類と量に大きく依存し、成分(c-1)を使用する場合は、成分(A)および成分(B)中の全遷移金属原子(M)と、成分(c-1)とのモル比[(c-1)/M]が、通常0.01~100000、好ましくは0.05~50000となる量で用いられ、成分(c-2)を使用する場合は、成分(c-2)中のアルミニウム原子と、成分(A)および成分(B)中の全遷移金属原子(M)とのモル比[(c-2)/M]が、通常10~500000、好ましくは20~100000となる量で用いられ、成分(c-3)を使用する場合は、成分(c-3)と、成分(A)および成分(B)中の全遷移金属原子(M)とのモル比[(c-3)/M]が、通常1~10、好ましくは1~5となる量で用いられる。なお、成分(C)と、成分(A)および成分(B)中の全遷移金属原子(M)との比は、誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法により求められる。
【0082】
成分(A)および成分(B)の使用量比は、オレフィン重合体の分子量および分子量分布から任意に決定できるが、成分(A)と成分(B)との合計100%に対する、成分(A)のモル比率は通常1~60%、好ましくは3~50%、より好ましくは5~40%である。
【0083】
上記オレフィン重合用触媒は、オレフィンが予備重合されてなる予備重合触媒成分であってもよい。予備重合触媒成分は、オレフィン重合用触媒と、必要に応じて予備重合により生成するオレフィン重合体とから形成されている。予備重合触媒は、前記成分(A),(B)および(C)、オプショナルの固体状担体(S)、並びに、オプショナルの成分(G)を含み、必要に応じて予備重合により生成するオレフィン重合体を含む。予備重合触媒を調製する方法としては、例えば、上記i)~vi)のいずれかに記載の接触により得られる固体触媒成分に、少量のオレフィンを予備重合する方法がある。予備重合触媒の調製に用いられる不活性炭化水素溶媒の具体例としては、前記不活性炭化水素と同様のものが挙げられる。
【0084】
予備重合時に用いられるオレフィンは、エチレンを100~0モル%、プロピレンを0~49モル%および炭素原子数が4以上のオレフィンを0~100モル%の範囲、好ましくはエチレンを100~0モル%、プロピレンを0~20モル%および炭素原子数が4以上のオレフィンを0~100モル%の範囲、より好ましくはエチレンを100~20モル%、プロピレンを0~20モル%および炭素原子数が4以上のオレフィンを0~80モル%の範囲、特に好ましくはエチレンを100~20モル%および炭素原子数が4以上のオレフィンを0~80モル%の範囲で含有していることが望ましい。
【0085】
炭素原子数が4以上のオレフィンとして具体的には、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン、1-エイコセン等の炭素原子数が4~20のα-オレフィンが挙げられる。さらに、シクロペンテン、シクロヘプテン、ノルボルネン、5-メチル-2-ノルボルネン、テトラシクロドデセン、2-メチル1,4,5,8-ジメタノ-1,2,3,4,4a,5,8,8a-オクタヒドロナフタレン、スチレン、ビニルシクロヘキサン、ジエン類等を用いることもできる。
【0086】
予備重合触媒を調製するに際して、成分(A)および成分(B)はそれぞれ、固体状担体(S)1g当り、通常0.001~1.0ミリモル、好ましくは0.005~0.5ミリモルの量で用いられる。また成分(C)は、成分(C)に含まれる金属原子換算で、通常0.1~100ミリモル、好ましくは0.5~20ミリモルの量で用いられる。
【0087】
上記のようにして得られる予備重合触媒には、固体状担体(S)1g当たり、成分(A)および成分(B)が0.005~1.0ミリモル、好ましくは0.01~0.3ミリモルの量で担持され、成分(C)が、成分(C)に含まれる金属原子換算で約1.0~100ミリモル、好ましくは2.0~50ミリモルの量で担持され、予備重合により生成するオレフィン重合体が、約0.1~500g、好ましくは0.3~300g、特に好ましくは1~100gの量で担持されていることが望ましい。
【0088】
<添加剤>
本発明の製造方法では、前記オレフィン重合用触媒を用いてエチレンおよび炭素原子数3~20のα-オレフィンよりなる群から選ばれる一種以上のオレフィンの(共)重合(すなわち、単独重合または共重合)を行う際、この(共)重合を特定の添加剤存在下で行う。これにより、前記オレフィン重合用触媒として、前記成分(A)と前記成分(B)との成分比率が異なる触媒を事前に準備することなく、また系内水素濃度を変更することなく、得られる(共)重合体におけるMFR制御を行うことができる。
【0089】
本発明で用いられるそのような添加剤は、次述する成分(D)または後述する成分(E)である。上記オレフィン重合用触媒を用いた(共)重合を、次述する成分(D)または後述する成分(E)の存在下で行う場合、当該成分(D)または成分(E)の添加量に応じて、得られる(共)重合体におけるMFRを調整することができる。
【0090】
成分(D)
本発明において添加剤として用いられる成分(D)は、下記一般式(6)で表される含酸素化合物である:
21-O-R22・・・(6)
[一般式(6)中、R21およびR22はそれぞれ独立に、炭素原子数1~20の炭化水素基である。]。
【0091】
前記式(6)において、前記R21およびR22を構成する炭化水素基は、飽和でも不飽和でもよく、脂肪族でも芳香族でもよく、直鎖状でも分岐状でも環状でもよい。例えば、アルキル基やアルケニル基等の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基の何れも用いることができる。ただ、前記R21およびR22はそれぞれ独立に、好ましくは炭素原子数1~20のアルキル基、より好ましくは炭素原子数1~20の直鎖状アルキル基、さらに好ましくは炭素原子数1~8の直鎖状アルキル基、特に好ましくは炭素原子数1~4の直鎖状アルキル基である。ここで、前記R17およびR18は、同一であってもよく、あるいは、互いに異なっていても良い。
【0092】
前記一般式(6)で表される含酸素化合物の好ましい具体例としては、ジブチルエーテル、ジオクチルエーテル、ジセチルエーテル等が挙げられる。これらのうち、MFRの調整に要する量が少なくて済む点から、ジブチルエーテルが特に好ましい。
成分(D)の使用量は、得られるオレフィン重合体の量を基準として、好ましくは1~500ppm、より好ましくは1~300ppm、特に好ましくは3~100ppmである。
【0093】
成分(E)
本発明において添加剤として用いられる成分(E)は、下記一般式(7)で表される含硫黄化合物である:
23-S-R24・・・(7)
[一般式(7)中、R23およびR24はそれぞれ独立に、炭素原子数1~20の炭化水素基である。]
【0094】
前記式(7)において、前記R23およびR24を構成する炭素原子数1~20の炭化水素基は、飽和でも不飽和でもよく、脂肪族でも芳香族でもよく、直鎖状でも分岐状でも環状でもよい。例えば、アルキル基やアルケニル基等の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基の何れも用いることができる。ただ、前記R23およびR24はそれぞれ独立に、好ましくは炭素原子数1~20のアルキル基、より好ましくは炭素原子数1~20の直鎖状アルキル基、さらに好ましくは炭素原子数1~8の直鎖状アルキル基、特に好ましくは炭素原子数1~4の直鎖状アルキル基である。ここで、前記R23およびR24は、同一であってもよく、あるいは、互いに異なっていても良い。
【0095】
前記一般式(7)で表される含硫黄化合物の好ましい具体例としては、ジブチルスルフィド、ジセチルスルフィド等が挙げられる。これらのうち、調整可能なMFRの幅が広い点から、ジブチルスルフィドが特に好ましい。
【0096】
成分(E)の使用量は、得られるオレフィン重合体の量を基準として、好ましくは1~500ppm、より好ましくは1~300ppm、特に好ましくは3~100ppmである。
【0097】
成分(D)または成分(E)によるMFR調整効果について
本発明の製造方法では、前記成分(A)と前記成分(B)とを含む前記オレフィン重合用触媒を用いてオレフィンの(共)重合を行う際、前記成分(D)または前記成分(E)の添加量を変えることによって、得られるオレフィン重合体のMFRを調整することができる。ここで、後述する実施例で確認されるように、前記成分(D)または前記成分(E)を構成する炭化水素基によって、前記成分(D)または前記成分(E)の添加量に応じて、オレフィン重合体のMFRが低下する場合と上昇する場合とがある。例えば、分子量の比較的小さいジブチルエーテルやジブチルスルフィドを添加する場合、添加量に応じてオレフィン重合体のMFRが低下する傾向にある一方、分子量の比較的大きいジセチルエーテルやジセチルスルフィドを添加する場合、添加量に応じてオレフィン重合体のMFRが上昇する傾向にある。
【0098】
ここで、本発明者らは、高いMFRを有するオレフィン重合体を与えやすい前記成分(A)については、重合触媒としての活性が相対的に高い(電子的な配位を受けやすい)一方で、立体的な配位を相対的に受けにくい傾向にあると推定している。一方、低いMFRを有するオレフィン重合体を与えやすい前記成分(B)については、重合触媒としての活性が相対的に低い(電子的な配位を受けにくい)一方で、立体的な配位を相対的に受けやすい傾向にあると推定している。ここで、前記成分(D)または前記成分(E)として分子サイズの小さいものを添加する場合、当該成分(D)または成分(E)は、前記成分(B)よりも前記成分(A)に対して優先的に作用し、その結果、得られるオレフィン重合体のMFRが低下すると推測している。一方、前記成分(D)または前記成分(E)として分子サイズの大きいものを添加する場合、当該成分(D)または当該成分(E)は、前記成分(A)よりも前記成分(B)に対して優先的に作用し、その結果、得られるオレフィン重合体のMFRが上昇すると推測している。ここで、前記成分(D)と前記成分(E)とでは、添加量によりオレフィン重合体のMFRが上昇するか低下するかの境となる分子量が異なる。
【0099】
例えば、前記成分(D)を添加する場合、前記R21およびR22を構成する炭化水素基がオクチル基またはそれより炭素原子数の小さいアルキル基であると、オレフィン重合体のMFRが低下する傾向にあり、特に、ブチル基等炭素原子数の小さいアルキル基の場合、この傾向が顕著となる。例えば、前記R21およびR22を構成する炭化水素基がブチル基の場合、少ない添加量で、オレフィン重合体のMFRをある程度広い範囲で調整することが可能である。これに対し、前記R21およびR22を構成する炭化水素基がセチル基またはそれより炭素原子数の大きいアルキル基であると、オレフィン重合体のMFRが上昇する傾向にある。
【0100】
一方、前記成分(E)を添加する場合、前記R23およびR24を構成する炭化水素基がブチル基またはそれより炭素原子数の小さいアルキル基であると、オレフィン重合体のMFRが低下する傾向にある。例えば、前記R23およびR24を構成する炭化水素基がブチル基の場合、オレフィン重合体のMFRをかなり広い範囲で調整することが可能である。これに対し、前記R23およびR24を構成する炭化水素基が、オクチル基またはそれより炭素原子数の大きいアルキル基であると、オレフィン重合体のMFRが上昇する傾向にある。
【0101】
なお、前記成分(D)または前記成分(E)の存在下でオレフィン重合を行う場合であっても、オレフィン重合用触媒として、前記成分(A)と前記成分(B)とのうちのいずれか一方のみを含むものを用いた場合には、後述する比較例で確認されるように、前記成分(D)または前記成分(E)の添加量を変えても、得られるオレフィン重合体のMFRは変化しない。
【0102】
<オレフィン重合体の製造方法>
本発明に係るオレフィン重合体の製造方法は、前記オレフィン重合用触媒、および、前記成分(D)または、前記成分(E)の存在下、エチレンおよび炭素原子数3~20のα-オレフィンよりなる群から選ばれる一種以上のオレフィンを、(共)重合する工程を含む。
【0103】
重合は、懸濁液中、溶液中または気相中の何れでも行うことができ、特に懸濁液中または気相中で、スラリー重合または気相重合により好適に行われる。スラリー重合において用いられる不活性炭化水素媒体としては、具体的には、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン等の脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;エチレンクロリド、クロロベンゼン、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素あるいはこれらの混合物が挙げられる。中でも、脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素が好ましい。また、前記オレフィン自身を溶媒として用いることもできる。
【0104】
重合温度は、スラリー重合の場合は通常-50~150℃、好ましくは0~100℃であり、気相重合の場合は通常0~120℃、好ましくは20~100℃である。重合圧力は、通常、常圧~10MPaゲージ圧、好ましくは常圧~5MPaゲージ圧である。重合反応は、回分式、半連続式、連続式の何れの方法でも行うことができる。
【0105】
重合を、反応条件の異なる2段以上に分けて行うことも可能である。得られるオレフィン重合体の分子量は、重合系に水素を存在させるか、または重合温度を変化させることによっても調節することができる。
【0106】
エチレンおよび炭素原子数3~20のα-オレフィンの具体例としては、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン、1-エイコセンが挙げられる。これらは1種単独で、また2種以上組み合わせて用いることができる。また、エチレンおよび炭素原子数3~20のα-オレフィンに加えて、さらに他の共重合モノマーを併用して共重合してもよい。共重合モノマーとしては、例えばシクロペンテン、シクロヘプテン、ノルボルネン、5-メチル-2-ノルボルネン、テトラシクロドデセン、2-メチル-1,4,5,8-ジメタノ-1,2,3,4,4a,5,8,8a-オクタヒドロナフタレンが挙げられる。さらにスチレン、ビニルシクロヘキサン、ジエンを用いることもできる。
【0107】
オレフィンとしては、エチレン単独またはエチレンと炭素原子数3以上20以下のα-オレフィンとを用いることが好ましい。特に、エチレンを100~0モル%、プロピレンを0~49モル%および炭素原子数4以上のオレフィンを0~100モル%の範囲内で用いることが好ましく、エチレンを100~0モル%、プロピレンを0~20モル%および炭素原子数4以上のα-オレフィンを0~100モル%の範囲内で用いることがより好ましく、エチレンを100~20モル%、プロピレンを0~20モル%および炭素原子数4以上のα-オレフィンを0~80モル%の範囲内で用いることが特に好ましく、エチレンを100~20モル%および炭素原子数4以上のα-オレフィンを0~80モル%の範囲内で用いることが最も好ましい。さらに本発明においては、エチレンを主モノマーとするエチレン系重合体を製造することが好ましく、エチレン系重合体としては、エチレン成分を50モル%以上含み、必要に応じて炭素原子数4ないし10のα-オレフィン成分を含む(共)重合体が好ましい。
【0108】
重合に際して前記オレフィン重合用触媒を構成する前記成分(A)および前記成分(B)は、前記成分(A)および前記成分(B)中の遷移金属原子の合計に換算して、それぞれ重合容積1リットル当り、通常10-8~10-3モル、好ましくは10-7~10-4モルの量で用いることが望ましい。前記成分(C)は、成分(C)に含まれる金属原子換算で前記成分(A)および前記成分(B)中の遷移金属原子1モル当り、通常10~500モル、好ましくは20~200モルの量で用いることが望ましい。
【0109】
前記成分(D)または前記成分(E)は、得られるオレフィン重合体のMFRを調整する効果が十分現れる傾向にあることから、オレフィン重合体収量に対して1質量ppm以上の量で用いることが望ましい。一方、重合溶媒およびガスの回収、精製処理への負荷増大や触媒性能低下を抑制できる傾向にあることから、500質量ppm以下の量で用いることが望ましい。前記成分(D)または前記成分(E)の使用量は、より好ましくは1質量ppm以上300質量ppm以下、特に好ましくは3質量ppm以上100質量ppm以下である。
【実施例0110】
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。なお、下記の製造例、実施例および比較例において、得られたエチレン系重合体の物性の測定は以下のようにして行った。
【0111】
<メルトフローレート(MFR)>
190℃、2.16kg荷重(kgf)の条件下で測定した。
[成分(A)および(B)の合成]
<合成例1>
下記式(A-1)で示されるジメチルシリレン(3-n-プロピルシクロペンタジエニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド(以下「成分(A-1)」ともいう。)は、特許第5455354号公報記載の方法に基づいて合成した。
【0112】
【化8】
【0113】
<合成例2>
下記式(B-1)で示されるイソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド(以下「成分(B-1)」ともいう。)は、特開平4-69394号公報に記載の方法に基づいて合成した。
【0114】
【化9】
【0115】
<合成例3>
下記式(A-2)で示されるジメチルシリレン(2-インデニル)(4-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-メトキシフェニル)-7-メトキシ-1-インデニル)ジルコニウムジクロリド(以下「成分(A-2)」ともいう。)は、特開2019-059933号公報の合成例8-1~8-4に記載の方法に基づいて合成した。
【0116】
【化10】
【0117】
<合成例4>
下記式(B-2)で示されるジ(p-トリル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)ジルコニウムジクロリド(以下「成分(B-2)」ともいう。)は、特開2008-231266号公報の製造例1に記載の方法に基づいて合成した。
【0118】
【化11】
【0119】
[固体触媒成分(X)の合成]
<合成例5>
(1)固体触媒成分(X-0)の合成
内容積270Lの攪拌機付き反応器に、窒素雰囲気下、固体状担体(S)として、富士シリシア株式会社製シリカ(平均粒径70μm、比表面積340m2/g、細孔容積1.3cm3/g、250℃焼成)10kgを77Lのトルエンに懸濁させた後0~5℃に冷却した。この懸濁液に成分(C)として、メチルアルミノキサンのトルエン溶液(Al原子換算で3.5mol/L)20.4Lを30分間かけて滴下した。この際、系内の温度を0~5℃に保った。引き続き0~5℃で30分間反応させた後、約1.5時間かけて95~100℃まで昇温して、引き続き95~100℃で4時間反応させた。その後常温まで降温して、上澄み液をデカンテーションにより除去し、さらにトルエンで2回洗浄した後、全量58.0Lのトルエンスラリーを調製した。得られたスラリー成分の一部を採取し濃度を調べたところ、スラリー濃度:248.0g/L、Al濃度:1.21mol/Lであった。
【0120】
次いで、充分に窒素置換した内容積200mLの攪拌機付き反応器に、トルエン39.9mL、および上記で得られたスラリーを12.1mL装入した。合成例1で得られた成分(A-1)の5mMトルエン溶液4.4mL、合成例2で得られた成分(B-1)の5mMトルエン溶液10.2mLを順次加え、系内温度20~25℃で1時間接触させた後、上澄み液をデカンテーションにより除去し、ヘキサンを用いて2回洗浄した後、固体触媒成分(X-0)のスラリーとして全量67.5mLのスラリーを調製した。
【0121】
(2)固体触媒成分(X-1)の合成
固体触媒成分(X-0)に対応する予備重合固体触媒成分として、固体触媒成分(X-1)を調製した。
【0122】
前記(1)で得られた固体触媒成分(X-0)のスラリーを40℃まで昇温した後、ジイソブチルアルミニウムハイドライドの0.93Mヘキサン溶液を7.9mL添加し、系内温度を38~42℃に調整しながら、エチレンを1.6L/hrのガス流量で、5hr供給した後、上澄み液をデカンテーションにより除去し、ヘキサンを用いて3回洗浄した後、全量67.5mLのスラリーを調製した。得られたスラリーを40℃まで昇温した後、エマルゲン108(花王株式会社製)の50mg/mLヘキサン溶液を1.5mL添加し、3時間接触させた後、上澄み液をデカンテーションにより除去し、ヘキサンを用いて4回洗浄し、減圧下25℃にてヘキサンを減圧留去させることで、固体触媒成分(X-1)を12.2g得た。
【0123】
<合成例6>
固体触媒成分(X-2)の合成
成分(A-1)の5mMトルエン溶液の添加量を14.6mLに変更し、成分(B-1)を用いないこと以外は、合成例5と同様に調製し、固体触媒成分(X-2)を8.0g得た。
【0124】
<合成例7>
固体触媒成分(X-3)の合成
内容積270Lの攪拌機付き反応器に、窒素雰囲気下、固体状担体(S)として、富士シリシア株式会社製シリカ(平均粒径70μm、比表面積340m2/g、細孔容積1.3cm3/g、250℃焼成)10kgを77Lのトルエンに懸濁させた後0~5℃に冷却した。この懸濁液に成分(C)として、メチルアルミノキサンのトルエン溶液(Al原子換算で3.5mol/L)20.4Lを30分間かけて滴下した。この際、系内の温度を0~5℃に保った。引き続き0~5℃で30分間反応させた後、約1.5時間かけて95~100℃まで昇温して、引き続き95~100℃で4時間反応させた。その後常温まで降温して、上澄み液をデカンテーションにより除去し、さらにトルエンで2回洗浄した後、全量58.0Lのトルエンスラリーを調製した。得られたスラリー成分の一部を採取し濃度を調べたところ、スラリー濃度:248.0g/L、Al濃度:1.21mol/Lであった。
【0125】
次いで、充分に窒素置換し、スターラーチップを入れた内容積30mLシュレンクに、トルエン10.1mL、および上記で得られたスラリーを1.2mL装入した。合成例1で得られた成分(A-1)の2mMトルエン溶液2.9mL、合成例4で得られた成分(B-2)の2mMトルエン溶液0.8mLを順次加え、系内温度20~25℃で1時間接触させることで、固体触媒成分(X-3)のトルエンスラリーを得た。
【0126】
<合成例8>
固体触媒成分(X-4)の合成
成分(A-1)の2mMトルエン溶液2.9mLの代わりに成分(A-2)の2mMトルエン溶液3.7mLを用い、また成分(B-2)を用いないこと以外は合成例7と同様にして、固体触媒成分(X-4)のトルエンスラリーを得た。
【0127】
<合成例9>
固体触媒成分(X-5)の合成
成分(A-1)の2mMトルエン溶液2.9mLの代わりに成分(A-2)の2mMトルエン溶液2.2mLを用い、また成分(B-2)の2mMトルエン溶液0.8mLの代わりに成分(B-1)の2mMトルエン溶液1.5mLを用いたこと以外は合成例7と同様にして、固体触媒成分(X-5)のトルエンスラリーを得た。
【0128】
[製造例1]
充分に窒素置換した内容積1Lの撹拌翼付きSUS製オートクレーブに、窒素雰囲気下、ヘプタン500mLを添加した後、エチレンを流通させ液相および気相をエチレンで飽和させた。次に、1-ヘキセンを10mL、トリイソブチルアルミニウムを0.150mmol、および固体触媒成分(X-1)を0.165g装入した後、水素濃度0.1vol%のエチレン・水素混合ガスを用いて80℃、0.8MPaGに昇温、昇圧し、90分間重合反応を行った。得られたポリマーをろ過後、80℃で10時間真空乾燥することで、エチレン系重合体103.2gを得た。MFRは1.6g/10minであった。
【0129】
[製造例2]
固体触媒成分(X-1)の代わりに(X-2)を0.066gに用いたこと以外は製造例1と同様に実施し、エチレン系重合体101.1gを得た。MFRは30.5g/10minであった。
【0130】
[製造例3]
固体触媒成分(X-1)の代わりに(X-3)のトルエンスラリーを1mL用い、エチレン・水素混合ガスの代わりにエチレンガスを用いたこと以外は製造例1と同様に実施し、エチレン系重合体105.2gを得た。MFRは2.8g/10minであった。
【0131】
[製造例4]
固体触媒成分(X-1)の代わりに(X-4)のトルエンスラリーを1mL用い、1-ヘキセンを7mLに、エチレン・水素混合ガスの水素濃度を0.3vol%に変更したこと以外は製造例1と同様に実施し、エチレン系重合体87.1gを得た。MFRは51.7g/10minであった。
【0132】
[製造例5]
固体触媒成分(X-1)の代わりに(X-5)のトルエンスラリーを1mL用い、1-ヘキセンを7mLに、エチレン・水素混合ガスの水素濃度を0.3vol%に変更したこと以外は製造例1と同様に実施し、エチレン系重合体45.9gを得た。MFRは10.9g/10minであった。
【0133】
[実施例1]
以下実施例1a~cの結果を実施例1として表1、および、図1に示す。
<実施例1a>
充分に窒素置換した内容積1Lの撹拌翼付きSUS製オートクレーブに、窒素雰囲気下、ヘプタン500mLを添加した後、エチレンを流通させ液相および気相をエチレンで飽和させた。次に、1-ヘキセンを10mL、トリイソブチルアルミニウムを0.150mmol、成分(D-1)としてジブチルエーテルの1.0mg/mLヘキサン溶液を0.5mLおよび固体触媒成分(X-1)0.168gを順次装入した後、水素濃度0.1vol%のエチレン・水素混合ガスを用いて80℃、0.8MPaGに昇温、昇圧し、90分間重合反応を行った。得られたポリマーをろ過後、80℃で10時間真空乾燥することで、エチレン系重合体68.6gを得た。MFRは0.7g/10minであった。
【0134】
<実施例1b>
成分(D-1)の添加量を1.0mL、固体触媒成分(X-1)の添加量を0.170gに変更したこと以外は実施例1aと同様に実施し、エチレン系重合体62.9gを得た。MFRは0.6g/10minであった。
【0135】
<実施例1c>
成分(D-1)の添加量を5.0mL、固体触媒成分(X-1)の添加量を0.136gに変更したこと以外は実施例1aと同様に実施し、エチレン系重合体16.1gを得た。MFRは0.5g/10minであった。
【0136】
[実施例2]
以下実施例2a、bの結果を実施例2として表1、および、図1に示す。
<実施例2a>
成分(D-1)の代わりに成分(D-2)としてジオクチルエーテルの1.0mg/mLヘキサン溶液を2.5mL用い、固体触媒成分(X-1)の添加量を0.162gに変更したこと以外は実施例1aと同様に実施し、エチレン系重合体57.5gを得た。MFRは1.4g/10minであった。
【0137】
<実施例2b>
成分(D-2)の添加量を5.0mL、固体触媒成分(X-1)の添加量を0.143gに変更したこと以外は実施例2aと同様に実施し、エチレン系重合体35.5gを得た。MFRは1.1g/10minであった。
【0138】
[実施例3]
以下実施例3a、bの結果を実施例3として表1、および、図1に示す。
<実施例3a>
成分(D-1)の代わりに成分(D-3)としてジセチルエーテルの1.0mg/mLヘキサン溶液を2.5mL用い、固体触媒成分(X-1)の添加量を0.157gに変更したこと以外は実施例1aと同様に実施し、エチレン系重合体86.2gを得た。MFRは2.1g/10minであった。
【0139】
<実施例3b>
成分(D-3)の添加量を5.0mL、固体触媒成分(X-1)の添加量を0.163gに変更したこと以外は実施例3aと同様に実施し、エチレン系重合体49.0gを得た。MFRは3.7g/10minであった。
【0140】
[実施例4]
以下実施例4a、bの結果を実施例4として表1、および、図1に示す。
<実施例4a>
成分(D-1)の代わりに成分(E-1)としてジブチルスルフィドの1.0mg/mLヘキサン溶液を2.5mL用い、固体触媒成分(X-1)の添加量を0.152gに変更したこと以外は実施例1aと同様に実施し、エチレン系重合体57.6gを得た。MFRは0.3g/10minであった。
【0141】
<実施例4b>
成分(E-1)の添加量を5.0mL、固体触媒成分(X-1)の添加量を0.135gに変更したこと以外は実施例4aと同様に実施し、エチレン系重合体30.7gを得た。MFRは0.1g/10minであった。
【0142】
[実施例5]
以下実施例5a、bの結果を実施例5として表1、および、図1に示す。
<実施例5a>
成分(D-1)の代わりに成分(E-2)としてジセチルスルフィドの1.0mg/mLヘキサン溶液を2.5mL用い、固体触媒成分(X-1)の添加量を0.129gに変更したこと以外は実施例1aと同様に実施し、エチレン系重合体77.2gを得た。MFRは2.4g/10minであった。
【0143】
<実施例5b>
成分(E-2)の添加量を5.0mL、固体触媒成分(X-1)の添加量を0.127gに変更したこと以外は実施例5aと同様に実施し、エチレン系重合体40.0gを得た。MFRは6.1g/10minであった。
【0144】
[実施例6]
以下実施例6a、bの結果を実施例6として表1、および、図2に示す。
<実施例6a>
充分に窒素置換した内容積1Lの撹拌翼付きSUS製オートクレーブに、窒素雰囲気下、ヘプタン500mLを添加した後、エチレンを流通させ液相および気相をエチレンで飽和させた。次に、1-ヘキセンを10mL、トリイソブチルアルミニウムを0.150mmol、成分(D-1)としてジブチルエーテルの1.0mg/mLヘキサン溶液を2.5mLおよび固体触媒成分(X-3)のトルエンスラリー1mLを順次装入した後、エチレンガスを用いて80℃、0.8MPaGに昇温、昇圧し、90分間重合反応を行った。得られたポリマーをろ過後、80℃で10時間真空乾燥することで、エチレン系重合体101.0gを得た。MFRは0.9g/10minであった。
【0145】
<実施例6b>
成分(D-1)の添加量を5.0mLに変更したこと以外は実施例6aと同様に実施し、エチレン系重合体87.0gを得た。MFRは0.7g/10minであった。
【0146】
[実施例7]
以下実施例7a、bの結果を実施例7として表1、および、図2に示す。
<実施例7a>
成分(D-1)の代わりに成分(D-3)としてジセチルエーテルの1.0mg/mLヘキサン溶液を2.5mLに変更したこと以外は実施例6aと同様に実施し、エチレン系重合体98.0gを得た。MFRは4.9g/10minであった。
【0147】
<実施例7b>
成分(D-3)の添加量を5.0mLに変更したこと以外は実施例7aと同様に実施し、エチレン系重合体49.0gを得た。MFRは9.8g/10minであった。
【0148】
[実施例8]
以下実施例8a、bの結果を実施例8として表1、および、図2に示す。
<実施例8a>
成分(D-1)の代わりに成分(E-1)としてジブチルスルフィドの1.0mg/mLヘキサン溶液を2.5mLに変更したこと以外は実施例6aと同様に実施し、エチレン系重合体45.5gを得た。MFRは1.5g/10minであった。
【0149】
<実施例8b>
成分(E-1)の添加量を5.0mLに変更したこと以外は実施例8aと同様に実施し、エチレン系重合体31.0gを得た。MFRは1.1g/10minであった。
【0150】
[実施例9]
以下実施例9a、bの結果を実施例9として表1、および、図2に示す。
<実施例9a>
成分(D-1)の代わりに成分(E-2)としてジセチルスルフィドの1.0mg/mLヘキサン溶液を2.5mLに変更したこと以外は実施例6aと同様に実施し、エチレン系重合体100.9gを得た。MFRは5.2g/10minであった。
【0151】
<実施例9b>
成分(E-2)の添加量を5.0mLに変更したこと以外は実施例9aと同様に実施し、エチレン系重合体78.0gを得た。MFRは12.9g/10minであった。
【0152】
[実施例10]
以下実施例10a、bの結果を実施例10として表1、および、図3に示す。
<実施例10a>
充分に窒素置換した内容積1Lの撹拌翼付きSUS製オートクレーブに、窒素雰囲気下、ヘプタン500mLを添加した後、エチレンを流通させ液相および気相をエチレンで飽和させた。次に、1-ヘキセンを7mL、トリイソブチルアルミニウムを0.150mmol、成分(D-1)としてジブチルエーテルの1.0mg/mLヘキサン溶液を2.5mLおよび固体触媒成分(X-5)のトルエンスラリー1mLを順次装入した後、水素濃度0.3vol%のエチレン・水素混合ガスを用いて80℃、0.8MPaGに昇温、昇圧し、90分間重合反応を行った。得られたポリマーをろ過後、80℃で10時間真空乾燥することで、エチレン系重合体34.9gを得た。MFRは4.2g/10minであった。
【0153】
<実施例10b>
成分(D-1)の添加量を5.0mLに変更したこと以外は実施例10aと同様に実施し、エチレン系重合体29.1gを得た。MFRは3.9g/10minであった。
【0154】
[実施例11]
以下実施例11a、bの結果を実施例11として表1、および、図3に示す。
<実施例11a>
成分(D-1)の代わりに成分(D-3)としてジセチルエーテルの1.0mg/mLヘキサン溶液を2.5mLに変更したこと以外は実施例10aと同様に実施し、エチレン系重合体32.6gを得た。MFRは21.7g/10minであった。
【0155】
<実施例11b>
成分(D-3)の添加量を5.0mLに変更したこと以外は実施例11aと同様に実施し、エチレン系重合体29.0gを得た。MFRは29.0g/10minであった。
【0156】
[実施例12]
以下実施例12a、bの結果を実施例12として表1、および、図3に示す。
<実施例12a>
成分(D-1)の代わりに成分(E-1)としてジブチルスルフィドの1.0mg/mLヘキサン溶液を2.5mLに変更したこと以外は実施例10aと同様に実施し、エチレン系重合体39.2gを得た。MFRは9.1g/10minであった。
【0157】
<実施例12b>
成分(E-1)の添加量を5.0mLに変更したこと以外は実施例12aと同様に実施し、エチレン系重合体22.8gを得た。MFRは6.9g/10minであった。
【0158】
[実施例13]
以下実施例13a、bの結果を実施例13として表1、および、図3に示す。
<実施例13a>
成分(D-1)の代わりに成分(E-2)としてジセチルスルフィドの1.0mg/mLヘキサン溶液を2.5mLに変更したこと以外は実施例10aと同様に実施し、エチレン系重合体40.1gを得た。MFRは15.9g/10minであった。
【0159】
<実施例13b>
成分(E-2)の添加量を5.0mLに変更したこと以外は実施例13aと同様に実施し、エチレン系重合体34.9gを得た。MFRは19.9g/10minであった。
【0160】
[比較例1]
以下比較例1a、bの結果を比較例1として表1、並びに、図1および2に示す。
<比較例1a>
成分(D-1)の添加量を2.0mLに変更し、固体触媒成分(X-1)の代わりに固体触媒成分(X-2)を0.095g添加したこと以外は実施例1aと同様に実施し、エチレン系重合体37.5gを得た。MFRは31.3g/10minであった。
【0161】
<比較例1b>
成分(D-1)の添加量を4.0mL、固体触媒成分(X-2)の添加量を0.135gに変更したこと以外は比較例1aと同様に実施し、エチレン系重合体41.8gを得た。MFRは29.2g/10minであった。
【0162】
[比較例2]
以下比較例2a、bの結果を比較例2として表1、並びに、図1および2に示す。
<比較例2a>
成分(E-1)の添加量を2.0mLに変更し、固体触媒成分(X-1)の代わりに固体触媒成分(X-2)を0.108g添加したこと以外は実施例4aと同様に実施し、エチレン系重合体17.3gを得た。MFRは29.9g/10minであった。
【0163】
<比較例2b>
成分(E-1)の添加量を4.0mL、固体触媒成分(X-2)の添加量を0.106gに変更したこと以外は比較例2aと同様に実施し、エチレン系重合体25.5gを得た。MFRは29.8g/10minであった。
【0164】
[比較例3]
以下比較例3a、bの結果を比較例3として表1、および、図3に示す。
<比較例3a>
固体触媒成分(X-5)の代わりに固体触媒成分(X-4)を用いたこと以外は実施例10aと同様に実施し、エチレン系重合体67.8gを得た。MFRは50.5g/10minであった。
【0165】
<比較例3b>
成分(D-1)の添加量を5.0mLに変更したこと以外は比較例3aと同様に実施し、エチレン系重合体54.2gを得た。MFRは51.1g/10minであった。
【0166】
【表1】
【0167】
比較例1~3では成分(D)ないし成分(E)の添加量を増やしたところでMFRが変わらず一定であるのに対し、実施例1,2,4,6,8,10,12は同一固体触媒成分、同一水素濃度であるにも関わらず、成分(D)ないし成分(E)の添加量を増やすに従いMFRが低下し、実施例3,5,7,9,11,13は同一固体触媒成分、同一水素濃度であるにも関わらず、成分(D)ないし成分(E)の添加量を増やすに従いMFRが向上していることが分かる。即ち、本発明の実施例では、MFR制御のため、固体触媒成分中の成分(A)および(B)の成分比率が異なる触媒を事前に準備することなく、また系内水素濃度を変更することなくMFR制御できる点において、工業生産上の原材料種削減に伴う在庫管理簡素化ならびに樹脂品質安定化に寄与できる。
図1
図2
図3