JPH0725823B2 - オレフイン重合体の製造方法 - Google Patents

オレフイン重合体の製造方法

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JPH0725823B2
JPH0725823B2 JP30920987A JP30920987A JPH0725823B2 JP H0725823 B2 JPH0725823 B2 JP H0725823B2 JP 30920987 A JP30920987 A JP 30920987A JP 30920987 A JP30920987 A JP 30920987A JP H0725823 B2 JPH0725823 B2 JP H0725823B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はオレフィン重合体の製造方法に関し、さらに詳
しくは、触媒の重合活性が高く、また重合活性の低下が
小さく、また得られるオレフィン重合体の立体規則性が
高いオレフィン重合体の製造方法に関する。
[従来の技術] 従来、ジアルコキシマグネシウムを一部ハロゲン化した
担体に、チタン成分を担持させた固体触媒成分とを組合
わせたチーグラー・ナッタ触媒を用いてオレフィン重合
体を製造する方法が知られていた(特公昭第60−25441
号公報)。
しかし、上記触媒は、単位時間当りの重合活性が重合初
期においては高いものの、重合時間の経過に伴う低下が
大きい。したがって、ブロック共重合のように、重合時
間をより長くすることが必要である場合には、上記触媒
を使用するのは製造上不利である。
本発明は上記従来の欠点を克服した触媒の重合活性が高
く、また重合活性の低下が小さく、かつ得られるオレフ
ィン重合体の立体規則性が高く、触媒残渣の混入が少な
い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。
[問題点を解決するための手段] 本発明者らは上記目的を達成するべく鋭意研究した結
果、特定の固体触媒成分と有機アルミニウム化合物と特
定の電子供与性化合物とから得られる触媒の存在下でオ
レフィンを重合することにより上記の優れた効果が得ら
れることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の構成は、 a) ジアルコキシマグネシウムと、 b) 芳香族ジカルボン酸のモノエステルおよび/また
は芳香族ジカルボン酸のジエステルと、 c) 次式:Si(OR1)mX1 4-m(式中、R1はアルキル基、
シクロアルキル基、あるいはアリール基を示し、X1は塩
素、臭素等のハロゲン原子を示し、mは0〜3.0の間の
実数である。)で表わされるシリコン化合物と、 d) アルコール類とを反応させて得られる反応生成物
と、 e) 四ハロゲン化チタンとを反応させて得られる
(A) 固体触媒成分と、 (B) 有機アルミニウム化合物と、 (C) エステル類、エーテル類およびSi−O−C結合
を有する有機シラン化合物よるなる群から選択される少
なくとも一種の電子供与性化合物とから得られる触媒の
存在下で、オレフィンを重合することを特徴とするオレ
フィン重合体の製造方法である。
触媒について 本発明において、触媒は、ジアルコキシマグネシウムと
芳香族ジカルボン酸のモノエステルおよび/または芳香
族ジカルボン酸のジエステルとシリコン化合物とアルコ
ール類とを反応させて得られる反応生成物と、四ハロゲ
ン化チタンとを反応させて得られる固体触媒成分(A)
と、有機アルミニウム(B)と、特定の電子供与性化合
物(C)とから得られる。
固体触媒成分(A)について 上記ジアルコキシマグネシウムとしては、ジエトキシマ
グネシウム、ジブトキシマグネシウム、ジフェノキシマ
グネシウム、ジプロポキシマグネシウム、ジ−sec−ブ
トキシマグネシウム、ジ−tert−ブトキシマグネシウ
ム、ジイソプロポキシマグネシウム等が挙げられるが、
中でもジエトキシマグネシウム、ジプロポキシマグネシ
ウムが好ましい。
本発明においては、前記各種のジアルコキシマグネシウ
ムの中でも炭素数が1〜4であるアルコキシ基を有する
ジアルコキシマグネシウムが好ましく、特に、ジエトキ
シマグネシウム、ジプロポキシマグネシウムが好まし
い。
前記芳香族ジカルボン酸のモノエステルおよび芳香族ジ
カルボン酸のジエステルとしては、フタル酸のモノおよ
びジエステルが好ましく、例えば、モノメチルフタレー
ト、ジメチルフタレート、モノメチルテレフタレート、
ジメチルテレフタレート、モノエチルフタレート、ジエ
チルフタレート、モノエチルテレフタレート、ジエチル
テレフタレート、モノプロピルフタレート、ジプロピル
フタレート、モノプロピルテレフタレート、ジプロピル
テレフタレート、モノブチルフタレート、ジブチルフタ
レート、モノブチルテレフタレート、ジブチルテレフタ
レート、モノイソブチルフタレート、ジイソブチルフタ
レート、モノアミルフタレート、ジアミルフタレート、
モノイソアミルフタレート、ジイソアミルフタレート、
エチルブチルフタレート、エチルイソブチルフタレー
ト、エチルプロピルフタレートなどが挙げられる。
本発明においては、前記各種の芳香族ジカルボン酸のモ
ノエステルおよび芳香族ジカルボン酸のジエステルのい
ずれか一種を単独で使用してもよいし、またいずれか二
種以上を併用しても良い。
前記芳香族ジカルボン酸のモノエステルと芳香族ジカル
ボン酸のジエステルとを比較した場合、芳香族ジカルボ
ン酸のジエステルが好ましい。
前記芳香族ジカルボン酸のジエステルの中でも、フタル
酸の低級アルキルエステル(ただし、低級アルキル基
は、その炭素数が1〜5である。)が好ましく、特にジ
ブチルフタレート、ジイソブチルフタレートが好まし
い。
上記シリコン化合物は、一般式: Si(OR1)mX1 4-m (式中、R1はアルキル基、シクロアルキル基、あるいは
アリール基を示し、X1は塩素、臭素等のハロゲン原子、
mは0〜3.0の間の実数を示す。)で表されるものであ
り、具体的には、SiCl4、CH3OSiCl3、(CH3O)2SiCl2
(CH3O)3SiCl、C2H5OSiCl3、(C2H5O)2SiCl2、(C2H5
O)3SiCl、C3H7OSiCl3、(C3H7O)2SiCl2、(C3H7O)3S
iClなどを挙げることができ、これらは単独で、あるい
は混合して用いることができる。上記の中でも四塩化ケ
イ素(SiCl4)が好ましい。
上記アルコール類は特に制限はないが、通常、一般式:R
2OH(式中、R2は炭素数1〜10個の直鎖状あるいは側鎖
を有するアルキル基またはシクロアルキル基である。こ
のアルコールの具体例を示せば、メタノール、エタノー
ル、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イ
ソブタノール、アミルアルコール、オクタノール、シク
ロヘキサノール等を挙げることができ、中でも好ましい
のはイソプロパノールである。
上記四ハロゲン化チタンの具体例としては、TiCl4、TiB
r4、TiI4等が挙げられるが、中でも四塩化チタン(TiCl
4)が好ましい。
上記固体触媒成分(A)の調製は二段階の操作にて行な
うが、まず、第一段階としては、上記ジアルコキシマグ
ネシウムと芳香族ジカルボン酸のモノまたはジエステル
とシリコン化合物とアルコール類とを不活性溶媒に添加
し、所定の温度、時間にて撹拌しながら接触反応させ
る。
この場合、各成分の使用割合として、前記芳香族ジカル
ボン酸のモノエステルおよび/または芳香族ジカルボン
酸のジエステルの使用量はジアルコキシマグネシウムに
対して、通常、0.01〜1倍モル、好ましくは0.05〜0.5
倍モルであり、前記アルコール類の使用量は、0.01倍モ
ル以上、好ましくは0.05〜2倍モルである。
上記シリコン化合物の使用量が0.01倍モル未満および多
過ぎる場合には、触媒の重合活性が充分でなく、また得
られるオレフィン重合体の立体規則性が不十分となる。
上記アルコール類の使用量が、0.01倍モル未満および多
過ぎる場合には、触媒の重合活性が不十分であり、また
得られるオレフィン重合体の立体規則性も不十分にな
る。
上記各成分の添加順序は特に制限はなく、適宜選択する
ことができる。
上記反応に用いられる溶媒としては、各成分と不活性な
ものであればよく、例えば、脂肪族炭化水素、脂環族炭
化水素等各種の溶媒が挙げられ、具体的には、ペンタ
ン、ヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘキサン等が挙げ
られる。
なお、上記溶媒を用いる反応は、本発明の好ましい態様
であるが無溶媒下にて行なうことも可能である。この場
合、例えば前記各成分をボールミル等により直接機械的
に混合反応すればよい。
上記反応は通常、−10〜150℃、好ましくは20〜120℃と
するのが効率的であり、得られる触媒の重合活性が高く
なる。また、反応時間は反応温度に左右されるので適宜
選択すればよい。
第二段階では、第一段階で得られた固体物質を、洗浄後
あるいは未洗浄のままで四ハロゲン化チタンと反応させ
る。
本発明の方法の第二段階は、上述のごとき順序で操作を
行なうが、通常は四ハロゲン化チタン化合物の液相中ま
たはペンタン、ヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘキサ
ン等の不活性溶媒中にて反応温度20〜200℃、好ましく
は50〜150℃、反応時間5分〜10時間、好ましくは30分
〜5時間の条件で行なう。
四ハロゲン化チタンの使用量は、前記第一段階における
マグネシウム1グラム原子当り、1〜100倍モルであ
り、好ましくは10〜100倍モルである。
本発明ではこの第二段階の反応によって得られた固体生
成物を必要に応じてペンタン、ヘキサン、シクロヘキサ
ン、n−ヘプタン等の不活性炭化水素にて洗浄し、洗浄
後の固体生成物をα−オレフィンの重合触媒の固体触媒
成分(A)として用いる。
固体触媒成分(A)の使用量は、例えば液相重合の場合
には、(A)成分をチタン原子に換算して0.001〜10mmo
l/、好ましくは0.005〜5mmol/である。
有機アルミニウム化合物(B)について 上記有機アルミニウム化合物としては、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、トリオク
チルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウム化合物
およびジエチルアルミニウムモノクロリド、ジイソプロ
ピルアルミニウムモノクロリド、ジイソブチルアルミニ
ウムモノクロリド、ジイソブチルアルミニウムモノクロ
リド、ジオクチルアルミニウムモノクロリド等のジアル
キルアルミニウムモノハライドが好適であり、またこれ
らの混合物をも使用することができる。
上記有機アルミニウム化合物の使用量は、通常、固体触
媒成分(A)中のチタン原子に換算して1〜1,000(モ
ル比)、好ましくは10〜500(モル比)である。
特定の電子供与性化合物(C)について 上記特定の電子供与性化合物(C)とは、エステル類、
エーテル類およびSi−O−C結合を有する有機シラン化
合物からなる群から選択される少なくとも一種の電子供
与性化合物である。
上記エステル類としては、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢
酸エチル、酢酸ビニル、酢酸プロピル、酢酸オクチル、
酢酸シクロヘキシル、プロピオン酸エチル、酪酸エチ
ル、吉草酸エチル、クロル酢酸メチル、ジクロル酢酸エ
チル、メタクリル酸メチル、クロトン酸エチル、ピバリ
ン酸エチル、マレイン酸ジメチル、シクロヘキサンカル
ボン酸エチル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息
香酸プロピル、安息香酸ブチル、安息香酸オクチル、安
息香酸シクロヘキシル、安息香酸フェニル、安息香酸ベ
ンジル、トルイル酸メチル、トルイル酸エチル、トルイ
ル酸アミル、エチル安息香酸エチル、アニス酸メチル、
アニス酸エチル、エトキシ安息香酸エチル、p−ブトキ
シ安息香酸エチル、o−クロル安息香酸エチル、ナフト
エ酸エチル、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクト
ン、クマリン、フタリド、炭酸エチレン、フタル酸ジ−
n−ブチル、フタル酸ジ−iso−ブチル、フタル酸ジヘ
プチル、フタル酸ジシクロヘキシルなどの炭素数2〜18
のエステル類を例示することができる。
上記エーテル類としては、メチルエーテル、エチルエー
テル、イソプロピルエーテル、t−ブチルメチルエーテ
ル、t−ブチルエチルエーテル、n−ブチルエーテル、
アミルエーテル、テトラヒドロフラン、アニソール、ジ
フェニルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル
などの炭素数2〜20のエーテル類などを例示することが
できる。
また、上記Si−O−C結合を有する有機シラン化合物と
しては、例えば、アルコキシシラン、アリーロキシシラ
ンなどがある。このような例としては、一般式:R3wSi
(OR44-w(式中、R3はアルキル基、シクロアルキル
基、アリール基、アルケニル基、ハロアルキル基、アミ
ノアルキル基あるいはハロゲン原子を示し、R4はアルキ
ル基、シクロアルキル基、アリール基、アルケニル基、
あるいはアルコキシアルキル基を示す。またwは0≦w
≦3である。ただし、w個のR3、(4−w)個のOR4
それぞれ同一であっても異なるものであってもよい。)
で表わされるケイ酸エステルを挙げることができる。ま
た他の例としては、OR4基を有するシロキサン類あるい
はカルボン酸のシリルエステルなどがある。さらに、他
の例として、Si−O−C結合を有しないケイ素化合物と
O−C結合を有する有機ケイ素化合物を予め反応させる
かα−オレフィンの重合の際に反応させてSi−O−C結
合を有する有機シラン化合物に変換させたものが挙げら
れ、例えば、SiCl4とアルコールとの併用が考えられ
る。
上記Si−O−C結合を有する有機シラン化合物の具体的
化合物を示せば、トリメチルメトキシシラン、トリメチ
ルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチ
ルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メ
チルフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシ
シラン、フェニルトリメトキシシラン、γ−クロルプロ
ピ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、ビニルトリエトキシシラ
ン、ブチルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシ
シラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、クロ
ルトリエトキシシラン、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、ケイ酸エチル、ケイ酸
ブチル、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、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)
シラン、ビニルトリアセトキシシラン、ジメチルテトラ
エトキシジシロキサンなどがある。
上記各種の特定の電子供与性化合物(C)は、一種単独
で使用しても良いし、二種以上を組み合わせて併用して
も良い。特に、フタル酸ジ−n−ブチル、フタル酸ジ−
iso−ブチル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジシクロ
ヘキシルなどのフタル酸エステルとt−ブチルメチルエ
ーテル、t−ブチルエチルエーテルなどのエーテルとの
併用や、芳香族カルボン酸のアルキルエステル、例え
ば、安息香酸、p−メトキシ安息香酸、p−エトキシ安
息香酸、トルイル酸のごとき芳香族カルボン酸の炭素数
1〜4のアルキルエステル、トリアルコキシシランなど
が好ましく、またエチレングリコールブチルエーテルの
ようなエーテルなども好ましい。
上記特定の電子供与性化合物(C)の使用量は、固体触
媒成分(A)のチタン原子に対して1〜500(モル
比)、好ましくは5〜200(モル比)である。
オレフィンについて 本発明の方法において用いることができるオレフィンは
特に制限はないが、通常は、一般式: R5−CH=CH2 (R5は水素または炭素数1〜6のアルキル基を示す。) で表わされるもの、例えばエチレン、プロピレン、ブテ
ン−1、ヘキセン−1、オクテン−1等の直鎖モノオレ
フィンあるいは4−メチルペンテン−1等の分岐モノオ
レフィンなどが挙げられる。
これらは単独あるいは混合して用いてもよく、上記の中
でも特にエチレン、プロピレンが好ましい。
また、本発明の方法においては、ブタジエン等のジエン
類、その他各種のものを用いることができる。
オレフィン重合体の製造 本発明において、オレフィン、特にα−オレフィンを重
合するに当っては、反応系に(A)成分である固体触媒
成分の分散液と、(B)成分である有機アルミニウム化
合物と、(C)成分である特定の電子供与性化合物とを
触媒としてこの系にオレフィンを導入する。
重合方法ならびに条件等は特に制限はなく、不活性炭化
水素溶媒によるスラリー重合、無溶媒による液相重合、
気相重合等のいずれも可能であり、また連続重合、非連
続重合のどちらも可能である。さらに、重合反応を一段
で行なっても二段以上の多段で行なってもよい。
多段重合反応たとえば二段重合反応は、通常、第一段目
で前記触媒成分(A),(B)および(C)の存在下に
たとえばプロピレンを製造し、二段目では前記第一段目
の重合に共した未反応のプロピレンを除去しあるいは除
去せずに前記結晶性のプロピレンの存在下にエチレンと
プロピレンとを共重合させるものである。
上記反応において、オレフィン圧は常圧〜50kg/cm2であ
り、反応温度は、0〜200℃、好ましくは30〜100℃であ
る。
反応時間は5分〜10時間、好ましくは30分〜5時間であ
る。
また重合に際しての分子量調節は、公知の手段、例えば
水素等により行なうことができる。
[実施例] 以下、実施例を掲げて本発明をさらに詳細に説明する。
(実施例1) 固体触媒成分(A)の調製 500mlの4つ口フラスコに脱水したn−ヘプタン75ml、
ジエトキシマグネシウム3.7g、四塩化ケイ素1.2mlを仕
込み、、イソプロパノール1.0mlとn−ヘプタン5mlの溶
液を室温にて1時間で滴下し、昇温して還流下で1時間
撹拌を行なった。次いで、ジ−n−ブチルフタレートを
1.0ml添加し、四塩化チタン90mlを加え、110℃で2時間
反応を行なった。n−ヘプタンで洗浄を行ない、さらに
四塩化チタン90mlを加え、110℃で2時間反応を行なっ
た後、n−ヘプタンで充分洗浄を行ない、固体触媒成分
(A)を得た。触媒1g当たりのチタン含有量は22mgであ
り、触媒1g当たりのジ−n−ブチルフタレートは150mg
の割合で含有されていた。
オレフィン重合体の製造 1のステンレス製オートクレーブに、n−ヘプタンを
400ml投入し、次いで、トリイソブチルアルミニウム1mm
ol、tert−ブチルメチルエーテル0.1mmol、ジシクロヘ
キシルフタレート0.088mmolおよび上記固体触媒成分を
チタン原子換算で0.0025mmol投入し、水素圧0.2kg/c
m2、プロピレン圧7.0kg/cm2に保ちながら70℃で2時間
重合を行なった。ポリプロピレンの収率はチタン1g当た
り582kgであり、沸騰ヘプタン抽出残(I.I.)は97.2%
であった。また、重合時間を3時間にしたところ、チタ
ン1gあたりポリプロピレンの収率は718kgであり、I.I.
は97.1%であった。
(実施例2) 実施例1のオレフィン重合体の製造において、トリイ
ソブチルアルミニウムに代えてトリエチルアルミニウム
を用い、電子供与性化合物としてジフェニルジメトキシ
シランを0.025mmol用いて同様な重合を行なった。その
結果、ポリプロピレンの収率はチタン1g当たり785kgで
あり、I.I.は98.0%であった。
(実施例3) 固体触媒成分の調製 実施例1の固体触媒成分の調製において、ジ−n−ブ
チルフタレートに代えてジイソブチルフタレートを用い
た以外は同様に調製を行なったところ、触媒1g当たりの
チタン含有量は22mgであり、触媒1g当たりのジイソブチ
ルフタレート含有量は128mgであった。
オレフィン重合体の製造 実施例2と同じ条件で重合を行なったところ、ポリプロ
ピレンの収率はチタン1g当たり685kgであり、I.I.は97.
9%であった。
(比較例1) 固体触媒成分の調製 実施例1の固体触媒成分の調製において、ジブチルフ
タレートに代えてエチルベンゾエート1.0mlを用いた以
外は同様の操作を行なって固体触媒成分を調製した。触
媒1g当りのチタン含有量は32mgであり、触媒1g当りのエ
チルベンゾエートの含有量は140mgであった。
オレフィン重合体の製造 実施例1のオレフィン重合体の製造において、tert−
ブチルメチルエーテルとジシクロヘキシルフタレートに
代えてp−メチルトルエート0.27mmolを用いた以外は同
様の操作を行ない、2時間重合した結果、ポリプロピレ
ンの収率はチタン1g当たり242kgであり、I.I.は96.9%
であった。また、重合時間を3時間としたところ、チタ
ン1gあたりのポリプロピレンの収率は293kgであり、I.
I.は95.0%であった。
(実施例4) 実施例1の固体触媒成分の調製と同様に操作して得ら
れた固体触媒成分を用いてプロピレン−エチレン共重合
体の製造を行なった。
プロピレン−エチレン共重合体の製造 内容積5のオートクレーブを充分窒素ガスで置換した
後、乾燥処理したポリプロピレンパウダー20gを投入し
た。その後、トリエチルアルミニウム2.0mmol、ジフェ
ニルジメトキシシラン0.1mmol、固体触媒成分0.1mmol T
i原子をこのオートクレーブに投入した。水素およびプ
ロピレンを導入し、70℃、20kg/cm2にまで昇温加圧し
た。この条件で2時間重合反応を行なった。得られたプ
ロピレン単独重合体の[η]は1.3dl/gであった。
重合終了後、一旦脱気した後、エチレンとプロピレンと
の混合ガスと水素とを導入し、圧力を混合ガス圧18kg/c
m2に保ちながら55℃で2時間、第2段目の重合反応を行
なった。得られたプロピレン−エチレン共重合体の
[η]は4.0dl/gエチレン含有量は37重量%、その生成
量は15重量%であった。
重合終了後、未反応ガスを脱気し、プロピレン重合体組
成物を得た。得られたプロピレン重合体組成物に所定の
添加剤を加え、混合後、押出機にて造粒後、試験片を作
成し、その物性を評価した。曲げ弾性率は、16,700kg/c
m2、アイゾット衝撃強度は3.2kg・cm/cm(−20℃、ノッ
チ付)であった。
(実施例5) 固体触媒成分の調整 実施例1の固体触媒成分の調整において、ジ−n−ブ
チルフタレートに代えてジエチルフタレート0.58mlを用
いた以外は同様に調整を行なったところ、触媒1gあたり
のチタン含有量は25mgであり、触媒1gあたりのジエチル
フタレート含有量は98mgであった。
オレフィン重合体の製造 実施例2と同じ条件で重合を行なったところ、ポリプロ
ピレンの収率は、チタン1g当たり720kgであり、I.I.は9
7.6%であった。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の製造方法によれば、触媒
の重合活性が高く、しかもその重合活性が経時的に低下
することはなく効率的にオレフィン重合体を得ることが
でき、従って、触媒の除去工程や重合体の洗浄工程が簡
略化あるいは省略することができる。また、得られたオ
レフィン重合体は、立体規則性が高く、また触媒残渣の
混入が少ないものであるなど種々の利点が得られるもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に用いられるチーグラー型触媒の調製フ
ローチャートである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】a) ジアルコキシマグネシウムと、 b) 芳香族ジカルボン酸のモノエステルおよび/また
    は芳香族ジカルボン酸のジエステルと、 c) 次式:Si(OR1)mX1 4-m(式中、R1はアルキル基、
    シクロアルキル基、あるいはアリール基を示し、X1は塩
    素、臭素等のハロゲン原子を示し、mは0〜3.0の間の
    実数である。)で表わされるシリコン化合物と、 d) アルコール類とを反応させて得られる反応生成物
    と、 e) 四ハロゲン化チタンとを反応させて得られる
    (A) 固体触媒成分と、 (B) 有機アルミニウム化合物と、 (C) エステル類、エーテル類およびSi−O−C結合
    を有する有機シラン化合物よるなる群から選択される少
    なくとも一種の電子供与性化合物とから得られる触媒の
    存在下で、オレフィンを重合することを特徴とするオレ
    フィン重合体の製造方法。
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