JPH09151208A - エチレン重合体の製造方法 - Google Patents
エチレン重合体の製造方法Info
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Abstract
のないエチレン重合体の製造方法に関する。 【解決手段】 遷移金属、マグネシウム及びハロゲンを
含有する触媒を用いるエチレン重合反応において、ハロ
ゲン化炭化水素及びアルミニウム化合物からなる改質剤
を使用することを特徴とするエチレン重合体の製造方
法。
Description
ウム及びハロゲンを含有する触媒を使用してエチレン重
合反応を行う場合において、ハロゲン化炭化水素及びア
ルミニウム化合物からなる改質剤を用いることを特徴と
して、分子量分布が広く、形状が良好であり、着色のな
いエチレン重合体を製造する方法に関するものである。
以下、本明細書を通じて、「エチレン重合体」というの
はエチレンの単独重合体またはエチレンと炭素数3〜8
個のα−オレフィンとの共重合体を意味するものとす
る。
まで優秀な品質のエチレン重合体を製造するための多様
な方法等が模索されてきた。その中の一つはMgCl2,
TiCl3・1/3 AlCl3をテトラヒドロフランに溶解さ
せ、アルキルアルミニウムで処理したシリカに担持させ
触媒前駆体を製造した後、これをアルキルアルミニウム
で部分活性化させエチレン重合に使用するものである。
この方法を用いて製造され0.940〜0.970g/cm3
の密度及び24〜28の溶融流量比を有する樹脂は「高
密度ポリエチレン」として、分子量分布が狭くて射出成
形及び回転成形用に有用である。しかし、圧出成形の際
圧出荷重の上昇によって生産性が低下し、成形品の形状
が不安定であり、シャークスキン(shark skin)が発生す
る等の問題があるので、全体的に製品の価値が落ちる短
所がある。一方、上記触媒を使用しながらエチレンと共
重合する単量体の種類及び使用量を変化させることによ
って0.915〜0.935g/ccの密度を有する「線状
低密度ポリエチレン」を製造することもできるが、この
樹脂も圧出加工時に流れがよくない短所がある。
には溶融流量比の高い樹脂を製造するのが好ましいが、
溶融流量比を増加させるためには色々の段階で構成され
た重合法を用いるか、互いに異なる分子量の樹脂をブレ
ンドする(blending)方法が使用されてきた。しかし、こ
の方法も規模が大きく複雑な装置を使用するか、あるい
は互いに異なる分子量の樹脂等を製造してブレンドする
ためには、分子量分布の調節やブレンド比率等において
高度の技術が要求される等の問題がある。
るためには重合触媒または助触媒を適切に変化させる
か、あるいは改質剤を追加使用して分子量分布を調節す
るのが好ましい方法だといえる。このうち重合触媒や助
触媒を変化させるのは、所望する分子量分布の樹脂を生
産しようとする度毎にそれに相応する触媒への転換が必
須であるが、改質剤を追加使用するのは触媒転換が必要
でないので、より便利であり好ましい方法だと言える。
例えば、西ドイツ特許第2519071号(1974年)
ではエチレン重合の際、触媒や反応器に改質剤としてC
l2CHCHCl2を添加してポリエチレンの分子量分布調
節を提案している。その後、ハロゲン化アルミニウムを
添加してポリエチレンの分子量分布を広げることができ
るとの事実が発表されたが、生成した樹脂の形状が良好
でないし、ヨウ素化炭化水素化合物を添加して分子量分
布を広くする方法もヨウ素化炭化水素の大量の使用が必
要であり、生成した樹脂が赤色を示す短所があった。
所を補完することによって分子量分布が広く(即ち、溶
融流量比が大きく)、形状が優秀であり、着色のないエ
チレン重合体を製造するため広範囲な研究を行った結
果、高活性を示す既存の遷移金属、マグネシウム及びハ
ロゲンを含有する触媒を使用する重合反応において、ハ
ロゲン化炭化水素及びアルミニウム化合物からなる改質
剤を使用するとスラリー相においてだけでなく気相重合
反応において、所期の目的が効果的に達成できることを
見出し、本発明を完成するに至った。
に詳しく説明する。本発明は、遷移金属、マグネシウム
及びハロゲンを含有する触媒を使用するエチレン重合法
において、ハロゲン化炭化水素及びアルミニウム化合物
からなる改質剤を使用することを特徴とするエチレン重
合体の製造方法に関するものである。
分として使用するハロゲン化炭化水素としては、1〜3
個のハロゲン原子によって置換された炭素数1〜10個
の脂肪族炭化水素が挙げられ、ここでハロゲンは塩素、
臭素またはヨウ素を示す。その具体的な例としてはヨー
ドメタン、ヨードエタン、1−ヨードエチレン、1−ヨ
ードブタン、1,4−ジヨードブタン、ヨウ素アリル、
1−ブロモブタン、1,4−ジブロモブタン、1,2−ジ
クロロエタン、1,2−ジクロロエチレン等が挙げられ
る。ハロゲン化炭化水素は触媒中のTiを基準にする
時、ハロゲン/Tiのモル比が1.0〜100倍、好まし
くは5〜50倍となるように使用する。ハロゲン化炭化
水素を過剰に使用すると重合体に残留し重合体を着色さ
せ、成形の際金型が錆びる等の問題が発生する。
の成分であるアルミニウム化合物なしにハロゲン化炭化
水素のみを改質剤として使用しても、樹脂の溶融流量比
を増加させることができるが、この場合、溶融流量比を
増加させるためには多量のハロゲン化炭化水素を使用し
なければならないし、更に樹脂が着色し耐久性が低下す
る等の問題点が発生するので好ましくない。
アルキル)水素化アルミニウムを使用し、その具体的な
例としてはジメチル水素化アルミニウム、ジエチル水素
化アルミニウム、ジイソプロピル水素化アルミニウム、
ジイソブチル水素化アルミニウム等が挙げられる。アル
ミニウム化合物を過剰に使用する場合、触媒の活性が急
激に低下することがあるので、これらは触媒中のTiを
基準にする時、Al/Tiのモル比が5〜100倍となる
ように使用するのが好ましい。
金属、マグネシウム及びハロゲンを含有する通常の触媒
系を使用することができる。具体的には、遷移金属であ
るTiまたはV等を使用し、Mgまたは塩素を含有する化
合物から製造された触媒をそのまま使用するか、あるい
は製造された触媒を無機酸化物、例えばシリカに支持さ
せたものを重合反応に使用する。更に、助触媒としては
アルキルアルミニウムを使用し、一般的にはトリメチル
アルミニウム、トリエチルアルミニウムまたはトリイソ
ブチルアルミニウムを好ましく使用することができる。
明の改質剤を使用してエチレン重合体を製造するために
は下記の通り行う。水分、酸素、一酸化炭素、二酸化炭
素及びアセチレンのような触媒毒が殆どない条件にて、
エチレン単独またはエチレンとα−オレフィンとの混合
物を触媒存在下で1500psi以下の圧力、40〜12
0℃の温度にて重合反応させる。反応変数等は公知であ
るか、または当業者によって容易に決定される。本発明
において分子量分布調節の目的で注入する改質剤は触媒
または助触媒と予め反応させるか混練して反応器内に注
入することができ、あるいは特別の処理過程なしに重合
過程で単独で注入することもできるので、工業的に容易
に適用することのできる長所を持っている。
スラリー相で行うか、あるいは溶媒なしに気相で行うこ
とができる。スラリー相で反応させる場合に使用可能な
溶媒としてはブタン、ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘ
プタン等の不活性炭化水素が挙げられる。
実施例によって更に詳しく説明する。本発明の上記製造
方法によって製造されたエチレン重合体は、下記に説明
する通りの物性を示す。本発明のエチレン重合体は普通
0.900〜0.970g/cm3の密度を持つ。所定の溶融
指数において重合体の密度は主にエチレンと共重合する
モノマーの量によって調節されるが、エチレン単独重合
体の場合に少なくとも0.960g/cm3以上の密度を示
し、コモノマーの量によって段々低い密度の共重合体が
生成する。
融指数は低くなり、重合温度が高くなるか水素添加量が
増加する程溶融指数は高くなる。本発明によって製造さ
れたエチレン重合体は0.08〜100g/10分の定常
荷重溶融指数(溶融指数;MI;ASTM D−123
8(E)を利用して190℃にて測定)を示し、2.0〜
1,350g/10分の高荷重溶融指数(流動指数;HL
MI;ASTM D−1288(F)を利用して溶融指数
測定に使用する重さの10倍で測定)を示すので、本発
明の改質剤を使用せずに製造されたエチレン重合体に比
べて、高い溶融指数及び流動指数を示す。
水素に対する反応性が大きくなることを意味する。従っ
て、使用する水素の量を減らすか、あるいは同一の水素
の量を基準にする時更に多いエチレンを重合させること
ができるので、結果的に生産性が向上する。溶融流量比
は重合体の分子量分布(Mw/Mn)を示す一つの尺度で、
溶融流量比が高い程重合体の分子量分布が広い。本発明
によって製造したエチレン重合体は30〜60の高い溶
融流量比(MFR)を示す。従って、本発明のエチレン重
合体は広い分子量分布のため加工性が優秀であるだけで
なく、樹脂の分子量を高めることができるので強度も高
い長所を持つ。
合体は粒子の形状が非常に良好な特性を持つ。重合体粒
子の形状がよくない場合には重合反応器の容積当たり、
時間当たり生産効率が低く、重合体の配管輸送上の問題
点が発生しやすく、重合体粉末の組立によくない影響を
及ぼすことがある。重合体粒子の形状が良好であるとは
重合体粒子が球形であるか、あるいは球形に近く粒子表
面が滑らかな状態を言い、重合体粒子の形状が不良であ
るとは重合体粒子が球形でなく、凹凸が顕著であり、表
面が滑らかでない状態を言う。本発明によって生成した
エチレン重合体の粒子は球形であるか、あるいはそれに
近い形状であり、粒子表面も滑らかである。
したエチレン重合体の色相が良好であるとのことであ
る。エチレン重合反応において一種の改質剤を過剰に使
用すると重合体に残留する改質剤成分のため重合体に色
素が浮かび、重合体の物性が悪くなり、重合体成形の際
金型が錆びる等の副作用がある。本発明によると改質剤
の使用量を減らすことができるので脱灰工程を経なくて
も着色のない重合体を得ることができる。重合体の着色
は黄色度(YI;JISK 7103−1970を利用
して測定)によって表示することができる。重合体のY
Iが0に近い程着色の少ない樹脂であり、YIが5以上
である樹脂は着色が甚だしいので使用することができな
い。
って更に具体的に説明する。しかし、本発明はこれら実
施例によって何ら制限されるものではない。
量の3口フラスコにおいて、無水MgCl2 4.8g(0.0
5モル)及びTiCl3・1/3AlCl3 3.9g(0.02モ
ル)をテトラヒドロフラン500mlに加えた後、この溶
液を60℃にて6時間にわたって激しく撹拌して溶解さ
せた。固体が完全に溶解したのを確認した後、5重量%
のトリエチルアルミニウムで表面処理したシリカ50g
(700℃にて脱水させる)を溶液に加えた。生成したス
ラリー相の溶液を3時間撹拌した後に60℃にて窒素大
気下で乾燥させ流れのよい固体生成物(I)を得た。この
生成物(I)をn−ヘキサン中でトリヘキシルアルミニウ
ムで処理した後、流れのよい固体生成物(II)が得られる
まで窒素大気下で乾燥させた。得られた固体生成物(II)
1g中のチタン原子含有量は9.5mgであった。
n−ヘプタン0.8l、トリエチルアルミニウム1ミリモ
ル、ジイソブチル水素化アルミニウム1ミリモル、1−
ヨードブタン2.0ミリモル及び、A過程で得られた固
体生成物(II)をAi/Tiの比率が50となる量で加えた
後、反応器を密閉した。窒素2kg/cm2G、水素2kg/c
m2G、エチレン6kg/cm2Gの圧力でそれぞれ反応器を
充填し、90℃にて30分間重合反応を行った。反応終
了後、脱灰工程を経ないでエチレン重合体を含有したス
ラリーを濾過、乾燥させ白色重合体を得た。固体生成物
(II)1g及び1時間当たり重合体回数量は1880gであ
るのでチタン原子当たり触媒効率は非常に高い。得られ
た重合体の形状は球形で揃っており、脱灰工程を省略し
たにもかかわらずポリマーの着色現象は殆どなかった。
測定結果、上記重合体の溶融指数は3.168であり、
溶融流量比は38.2を示した。
施例1と同様の方法で実施し、白色重合体を得た。固体
生成物(II)1g及び1時間当たり重合体回収量は183
0gであり、重合体の溶融指数は3.91であり、溶融流
量比は34.4を示した。
を使用しない以外には、実施例1と同様の方法で実施
し、白色重合体を得た。固体生成物(II)1g及び1時間
当たり重合体回収量は1650gであり、重合体の溶融
指数は2.05であり、溶融流量比は27.7を示した。
様の方法で実施し、白色重合体を得た。固体生成物(II)
1g及び1時間当たり重合体回数量は1830であり、
重合体の溶融指数は1.95であり、溶融流量比は28.
5を示した。
は、実施例1と同様の方法で実施し、白色重合体を得
た。固体生成物(II)1g及び1時間当たり重合体回収量
は2015gであり、重合体の溶融指数は3.50であ
り、溶融流量比は32.5を示した。
ドブタンを4.0ミリモル使用する以外には、実施例1
と同様の方法で実施し、赤色重合体を得た。固体生成物
(II)1g及び1時間当たり重合体回収量は2240gであ
り、重合体の溶融指数は6.25であり、溶融流量比は
34.6を示した。
モル使用する以外には、実施例1と同様の方法で実施
し、白色重合体を得た。固体生成物(II)1g及び1時間
当たり重合体回収量は1540gであり、重合体の溶融
指数は2.15であり、溶融流量比は40.5を示した。
チレンを1.0ミリモル使用する以外には、実施例1と
同様の方法で実施し、白色重合体を得た。固体生成物(I
I)1g及び1時間当たり重合体回収量は1320gであ
り、重合体の溶融指数は1.75であり、溶融流量比は
42.7を示した。下記の表1には、上記実施例1及至
4及び比較例1〜4の各重合反応において使用した物質
の量及び生成した重合体の性質をまとめて示した。
の有用性を確認するために次の通り行った。助触媒TE
AL(triethylaluminum)をエチレンを基準にして250
ppmの量で反応器に連続注入し、時間当たりエチレン重
合体12kgが生成するように実施例1で製造した触媒を
連続注入しながら、4〜6Gmfのガス速度及び300ps
iの圧力下でエチレンを重合させた。この際、改質剤と
して1−ヨードブタン及びジイソブチル水素化アルミニ
ウムを触媒中のチタニウムを基準にしてそれぞれ10モ
ル倍量ずつ使用し、生成した重合体の溶融指数が2.0
となるように反応条件を制御した。反応条件及び生成し
た樹脂の性質は表2に記載の通りである。
ドブタンを触媒中のチタニウムを基準にして50モル倍
量使用する以外には、実施例5と同様の方法で実施し、
エチレン重合体を製造した。生成した重合体の物性は表
2の記載の通りである。
ウム及び1−ヨードブタンを使用しない以外には、実施
例5と同様の方法で実施し、エチレン重合体を製造し
た。生成した重合体の物性は表2の記載の通りである。
件を制御する点以外には、実施例5と同様の方法で行っ
てエチレン重合体を製造した。生成した重合体の物性は
表2の記載の通りである。
−1.88 −0.93 注):AHは1−ヨードブタンを示し、AAはジイソブチル水素化 アルミニウムを示す。
動層共重合 気相流動層反応器において、本発明のエチレンと1−ブ
テンの共重合反応が行われることを確認するために次の
通り行った。助触媒TEAL(triethylaluminum)をエチ
レンを基準にして250ppmの量で反応器に連続注入
し、時間当たりエチレンと1−ブテンの共重合体12kg
が生成するように実施例1で製造した触媒を連続注入し
ながら、4〜6Gmfのガス速度及び300psiの圧力下
でエチレン及び1−ブテンを共重合させた。この際の反
応条件及び生成した樹脂の性質は表3に記載の通りであ
る。
ヨードブタンを使用しない以外には、実施例7〜9と同
様の方法で実施し、エチレンと1−ブテンの共重合体を
製造した。この際の反応条件及び生成した重合体の物性
は表3に記載の通りである。
製造方法は改質剤としてハロゲン化炭化水素及びアルミ
ニウム化合物を使用することによって、溶融流量比、黄
色度等の物性面において大いに改善されたエチレン重合
体を製造することができ、水素に対する触媒反応性も大
いに増加し、生産性も向上したことが判明した。
Claims (11)
- 【請求項1】 遷移金属、マグネシウム及びハロゲンを
含有する触媒を用いるエチレン重合反応において、ハロ
ゲン化炭化水素及びアルミニウム化合物からなる改質剤
を使用することを特徴とするエチレン重合体の製造方
法。 - 【請求項2】 ハロゲン化炭化水素が、1〜3個のハロ
ゲン原子によって置換された炭素数1〜10個の脂肪族
炭化水素である、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 ハロゲン化炭化水素が、ヨードメタン、
ヨードエタン、1−ヨードエチレン、1−ヨードブタ
ン、1,4−ジヨードブタン、ヨウ化アリル、1−ブロ
モブタン、1,4−ジブロモブタン、1,2−ジクロロエ
タン及び1,2−ジクロロエチレンから選択される、請
求項2記載の方法。 - 【請求項4】 ハロゲン化炭化水素を、触媒中のTiを
基準にして、ハロゲン/Tiのモル比が1.0〜100倍
であるように使用する、請求項2または3記載の方法。 - 【請求項5】 アルミニウム化合物が、ジ(C1〜C10ア
ルキル)水素化アルミニウムである、請求項1記載の方
法。 - 【請求項6】 アルミニウム化合物が、ジメチル水素化
アルミニウム、ジエチル水素化アルミニウム、ジイソプ
ロピル水素化アルミニウム及びジイソブチル水素化アル
ミニウムから選択される、請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 アルミニウム化合物が、触媒中のTiを
基準にして、Al/Tiのモル比が5〜100倍であるよ
うに使用する、請求項5または6記載の方法。 - 【請求項8】 遷移金属TiまたはV、マグネシウム及
びハロゲンを含有する触媒をそのまま使用するか、ある
いは製造された触媒を無機酸化物に担持させて使用す
る、請求項1記載の方法。 - 【請求項9】 無機酸化物がシリカである、請求項8記
載の方法。 - 【請求項10】 重合反応をスラリー相または気相で行
うことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項11】 改質剤を触媒や助触媒とあらかじめ反
応させた後に反応器内に注入するか、あるいは直接反応
器内に注入することを特徴とする請求項1記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7304438A JP2772271B2 (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | エチレン重合体の製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7304438A JP2772271B2 (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | エチレン重合体の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09151208A true JPH09151208A (ja) | 1997-06-10 |
| JP2772271B2 JP2772271B2 (ja) | 1998-07-02 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7304438A Expired - Fee Related JP2772271B2 (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | エチレン重合体の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2772271B2 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04285605A (ja) * | 1991-03-14 | 1992-10-09 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | エチレン重合体の製造法 |
| JPH0517520A (ja) * | 1991-07-16 | 1993-01-26 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | エチレン重合体の製造法 |
| JPH0625347A (ja) * | 1992-03-28 | 1994-02-01 | Hoechst Ag | 球形の触媒成分の製造方法 |
| JPH07316218A (ja) * | 1994-05-19 | 1995-12-05 | Hoechst Ag | エチレンおよび1−オレフィンを重合して超高分子量エチレン重合体を得るための触媒成分の製造方法 |
-
1995
- 1995-11-22 JP JP7304438A patent/JP2772271B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2772271B2 (ja) | 1998-07-02 |
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