JPH11508932A - 予備重合され担持されたメタロセン触媒系の製造方法 - Google Patents

予備重合され担持されたメタロセン触媒系の製造方法

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JPH11508932A
JPH11508932A JP9505250A JP50525097A JPH11508932A JP H11508932 A JPH11508932 A JP H11508932A JP 9505250 A JP9505250 A JP 9505250A JP 50525097 A JP50525097 A JP 50525097A JP H11508932 A JPH11508932 A JP H11508932A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、担持され予備重合されたメタロセン触媒系、その製造及びオレフィン重合におけるその使用に関する。予備重合された触媒系の製造方法は、ある量、即ち、担持触媒系の総細孔容積と等量であるか又はそれ未満、の溶液を含むメタロセン触媒系を予備重合することを包含する。

Description

【発明の詳細な説明】 予備重合され担持されたメタロセン触媒系の製造方法発明の分野 本発明は、一般的には、予備重合され担持されたメタロセン触媒系の使用及び 製造に関する。本発明は、具体的には、気相予備重合法であって、予備重合の際 、担持触媒系が所定量の液体を含有する方法に関する。好ましくは、液体のこの 量は、担持触媒系の総細孔容積以下である。得られた触媒系がオレフィン類の重 合に使用される時、汚損が低減又は除去され、ポリマー形態が改良される。背景 汚損は、長いこと、多くのアルモキサン活性化メタロセン触媒系を用いる重合 に伴う大きな問題であった。汚損は、ポリマー粒子が重合反応器の壁及び機械部 品に付着する際に生じる。これは、重合プロセス及び良好な粒子形態及び嵩密度 を有するポリマーの製造に有害な、多くの重大な問題をもたらす。 反応器汚損を低減する及び/又はポリマー生成物の形態を改良するために、メ タロセン触媒系に対する多くの種々の修飾が報告されている。触媒系成分を多孔 質担体に担持させること及び/又は触媒系の予備重合が、そのような二つの方法 である。例えば、米国特許第5,240,894号は、メタロセン/アルモキサ ン反応生成物が多孔質担体に担持され、任意に予備重合される時、ポリマーの嵩 密度が改良されることを開示する。米国特許第5,332,706号は、アルモ キサンの担持のための初期の含浸技術を記載する。 一般的に、予備重合は、担持触媒系粒子の破壊を防止することにより、汚損を 低減すると考えられる。粒子の破壊は、汚損を引き起こす付着物を反応器上に形 成する、微粉の形成を引き起こすと考えられる。予備重合の間、主として粒子の 外側のまわりに、破壊を防止すると考えられるポリマーの保護シェル(殻)が形 成される。この保護シェルが、触媒系成分、特にアルモキサンの解離を防止する ことも考えられる。当該触媒系成分は、さもなくば、反応器表面に移動し、ポリ マーの沈着を始めるかもしれない。加えて、予備重合は、活性部位とモノマーと の間に拡散障壁を作ることにより、初期の触媒活性速度定数を低減させ、それに より、初期の過熱を避ける。 あいにく、予備重合は、恐らく触媒系成分及び/又は重合条件の変化のために 、必ずしも汚損を防止しないし、あるいは、所望のポリマー形態を保証しない。 加えて、予備重合が、ある程度は、追加の反応器設備、溶剤及びモノマーを必要 とすることのために、商業規模では高価である。 本発明者等は、特定の予備重合条件下に予備重合された担持メタロセン触媒系 を用いることにより、汚損は実質的に低減され又は本質的に除去され得ること、 及び粒子形態は改良され得ることを見出した。本発明の方法は、予備重合の間、 最小量のモノマー及び溶剤を使用するけれども、予備重合され担持された触媒系 の製造に追加の利益を有する。概要 一般的には、本発明の触媒系は、三成分を含む:即ち、メタロセン、アルキル アルモキサン及び担体物質である。メタロセンは、モノ−、ジ−又はトリ−シク ロペンタジエニル・ラジカル系を含む遷移金属化合物又はその誘導体である。ア ルキルアルモキサンは、線状又は環状ポリマーの形態で存在することが出来、そ の最も単純な化合物は、テトラメチルアルモキサン又はテトラエチルアルモキサ ン等のテトラアルキルアルモキサンである。担体物質は、有機又は無機であるこ とが出来、あるいはそれらの混合物であることが出来る。好ましいキャリヤーは 、金属酸化物類(特に、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、及びそれらの混 合物)等の多孔質無機酸化物類である。例えば、マグネシア、チタニア、ジルコ ニア、及び細かく分割されたポリオレフィン類も、使用され得る。 本発明は、具体的には、予備重合され担持されたメタロセン触媒系の形成方法 であって、当該方法は、オレフィン・モノマーの存在下に担持メタロセン触媒系 を予備重合する工程を含み、予備重合前の担持触媒系は、担持触媒系の総細孔容 積以下のある量の液体を含む、方法に関する。 他の実施態様においては、本発明は、予備重合され担持されたメタロセン触媒 系の形成方法であって、当該方法は、(a)乾燥した担持メタロセン触媒系を、 ある容量の炭化水素溶液(炭化水素溶液の当該容量は、担持触媒系の総細孔容積 の一倍以下である)と接触させ、その後、(b)1種以上の気体オレフィン・モ ノマーであって、各々が2〜約20個の炭素原子を有するものを用い、得られた 触媒系を予備重合する工程を含む、方法に関する。本発明は又、上記方法によっ て製造された予備重合され担持されたメタロセン触媒系も、オレフィン重合プロ セスにおける当該触媒系の使用をも包含する。好適実施態様の詳細な説明 本発明においては、いずれかのメタロセンが使用され得る。メタロセンは、一 般的に、式: CpmMRnq (ここで、Cpは、シクロペンタジエニル環又はその誘導体であり、Mは、第4 、5又は6族遷移金属であり、Rは、1〜20個の炭素原子を有するヒドロカル ビル基又はヒドロカルボキシ基であり、Xは、ハロゲンであり、且つ、mは1〜 3、nは0〜3、qは0〜3で、mとnとqの合計は、遷移金属の酸化状態に等 しい)によって表される。メタロセンは、架橋されていても架橋されていなくて もよく、且つ、その構造中にヘテロ原子を含むことが出来る。メタロセンの例は 、例えば、米国特許第4,530,914号、同第4,871,705号、同第 4,937,299号、同第5,124,418号、同第5,017,714号 、同第5,120,867号、同第5,278,119号、同第5,304,6 14号、同第5,324,800号、同第5,347,025号、同第5,35 0,723号、同第5,391,790号、及び同第5,391,789号;欧 州特許公開公報第0591756号、同第0520732号、及び同第0420 436号;及び国際公開(WO)91/04257、同93/08221、同9 3/08199、及び同94/01471(各々は、ここに完全に援用される) において議論されている。 本発明で使用される特に好ましいメタロセン成分は、第4、5又は6族遷移金 属のビス(シクロペンタジエニル)誘導体、特に、次の一般構造を有するビス( イ ンデニル)メタロセン成分を包含する: ここで、Mは、周期率表の第4、5又は6族金属(例えば、チタン、ジルコニウ ム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン及びタン グステン、好ましくは、ジルコニウム、ハフニウム及びチタン、最も好ましくは 、ジルコニウム)であり; R1及びR2は、同じであるか又は異なり、水素原子、C1〜C10アルキル基( 好ましくはC1〜C3アルキル基)、C1〜C10アルコキシ基(好ましくはC1〜C3 アルコキシ基)、C6〜C10アリール基(好ましくはC6〜C8アリール基)、C6 〜C10アリールオキシ基(好ましくはC6〜C8アリールオキシ基)、C2〜C10 アルケニル基(好ましくはC2〜C4アルケニル基)、C7〜C40アリールアルキ ル基(好ましくはC7〜C10アリールアルキル基)、C7〜C40アルキルアリール 基(好ましくはC7〜C12アルキルアリール基)、C8〜C40アリールアルケニル 基(好ましくはC8〜C12アリールアルケニル基)、ハロゲン原子(好ましくは 塩素)の一つであり; R3及びR4は、水素原子であり; R5及びR6は、同じであるか又は異なり(好ましくは同じであり)、ハロゲン 原子(好ましくはフッ素、塩素又は臭素原子)、ハロゲン化されていてもよい C1〜C10アルキル基(好ましくはハロゲン化されていてもよいC1〜C4アルキ ル基)、ハロゲン化されていてもよいC6〜C10アリール基(好ましくはC6〜C8 アリール基)、C2〜C10アルケニル基(好ましくはC2〜C4アルケニル基)、 C7〜C40アリールアルキル基(好ましくはC7〜C10アリールアルキル基)、C7 〜C40アルキルアリール基(好ましくはC7〜C12アルキルアリール基)、C8 〜C40アリールアルケニル基(好ましくはC8〜C12アリールアルケニル基)、 −NR2 15、−SR15、−OR15、−OSiR3 15又は−PR2 15ラジカル(ここ で、R15は、ハロゲン原子(好ましくは塩素原子)、C1〜C10アルキル基(好 ましくはC1〜C3アルキル基)、C6〜C10アリール基(好ましくはC6〜C9ア リール基)の一つである)の一つであり; R7は、 =BR11、=AlR11、−Ge−、−Sn−、−O−、−S−、=SO、=SO2 、=NR11、=CO、PR11、又は=P(O)R11(ここで、R11、R12及び R13は、同じであるか又は異なり、水素原子、ハロゲン原子、C1〜C20アルキ ル基(好ましくはC1〜C10アルキル基)、C1〜C20フルオロアルキル基(好ま しくはC1〜C10フルオロアルキル基)、C6〜C30アリール基(好ましくはC6 〜C20アリール基)、C6〜C30フルオロアリール基(好ましくはC6〜C20フル オロアリール基)、C1〜C20アルコキシ基(好ましくはC1〜C10アルコキシ基 )、C2〜C20アルケニル基(好ましくはC2〜C10アルケニル基)、C7〜C40 アリールアルキル基(好ましくはC7〜C20アリールアルキル基)、C8〜C40ア リールアルケニル基(好ましくはC8〜C22アリールアルケニ ル基)、C7〜C40アルキルアリール基(好ましくはC7〜C20アルキルアリール 基)であるか、あるいは、R11とR12又はR11とR13は、それらを結合している 原子と共に環組織を形成することが出来、M2は、ケイ素、ゲルマニウム又はス ズ(好ましくはケイ素又はゲルマニウム、最も好ましくはケイ素)である)であ り; R8及びR9は、同じであるか又は異なり、R11について記載された意味を有し ; m及びnは、同じであるか又は異なり、0、1又は2(好ましくは0又は1) であり、m+nは、0、1又は2(好ましくは0又は1)であり;且つ ラジカルR10は、同じであるか又は異なり、R11、R12及びR13について記載 された意味を有する。二つの隣接するR10ラジカルは、連結され得、環組織、好 ましくは約4〜6個の炭素原子を含有する環組織、を形成する。 アルキルは、直鎖状又は分岐鎖状の置換基を表す。ハロゲン(ハロゲン化され た)は、フッ素、塩素、臭素又はヨウ素原子、好ましくはフッ素又は塩素である 。 特に好ましいメタロセンは、次の構造の化合物である: ここで: M1は、Zr又はHfであり、R1及びR2は、メチル又は塩素であり、且つ、 R5、R6、R8、R9、R10、R11及びR12は、上記の意味を有する。 キラルなメタロセンは、高度にアイソタクティックなポリプロピレン・コポリ マーの調製のために、ラセミ体として使用され得る。純粋なR又はS型を使用す ることも出来る。これらの純粋な立体異性型を用いて、光学活性なポリマーが調 製され得る。好ましくは、中心(即ち、金属原子)が立体規則重合をもたらすこ とを保証するために、メタロセンのメソ型が取り除かれる。立体異性体の分離は 、公知の文献に記載の技術によって成し遂げられ得る。特別な生成物のためには 、ラセミ体/メソ体混合物を使用することも出来る。 一般的には、メタロセンは、芳香族リガンドの繰り返し行われる脱プロトン化 /金属化と、架橋及び中心原子の、それらのハロゲン誘導体による導入を含む多 段プロセスによって調製され得る。次の反応式は、この一般的な試みを説明する : 本発明のメタロセンの製造のための追加の方法は、有機金属化学誌(Journal of Organometallic Chem.)、第288巻、1958年、63〜67頁、及び 欧州特許公開公報第320762号(両者は、ここに完全に援用される)に、記 載されたメタロセンの調製のために、十分に記載されている。 メタロセンの実例であるが、非限定例は、次のものを含む: ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−フェニル−1−インデニル)Zr Cl2、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)ZrCl2 、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4,6−ジイソプロピルインデニル) ZrCl2、 ジメチルシランジイルビス(2−エチル−4−フェニル−1−インデニル)Zr Cl2、 ジメチルシランジイルビス(2−エチル−4−ナフチル−1−インデニル)Zr Cl2、 フェニル(メチル)シランジイルビス(2−メチル−4−フェニル−1−インデ ニル)ZrCl2、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−(1−ナフチル)−1−インデニ ル)ZrCl2、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−(2−ナフチル)−1−インデニ ル)ZrCl2、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−インデニル)ZrCl2、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4,5−ジイソプロピル−1−インデ ニル)ZrCl2、 ジメチルシランジイルビス(2,4,6−トリメチル−1−インデニル)ZrC l2、 フェニル(メチル)シランジイルビス(2−メチル−4,6−ジイソプロピル− 1−インデニル)ZrCl2、 1,2−エタンジイルビス(2−メチル−4,6−ジイソプロピル−1−インデ ニル)ZrCl2、 1,2−ブタンジイルビス(2−メチル−4,6−ジイソプロピル−1−インデ ニル)ZrCl2、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−エチル−1−インデニル)ZrC l2、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−イソプロピル−1−インデニル) ZrCl2、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−t−ブチル−1−インデニル)Z rCl2、 フェニル(メチル)シランジイルビス(2−メチル−4−イソプロピル−1−イ ンデニル)ZrCl2、 ジメチルシランジイルビス(2−エチル−4−メチル−1−インデニル)ZrC l2、 ジメチルシランジイルビス(2,4−ジメチル−1−インデニル)ZrCl2、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−エチル−1−インデニル)ZrC l2、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−α−アセナフト−1−インデニル)Z rCl2、 フェニル(メチル)シランジイルビス(2−メチル−4,5−ベンゾ−1−イン デニル)ZrCl2、 フェニル(メチル)シランジイルビス(2−メチル−4,5−(メチルベンゾ) −1−インデニル)ZrCl2、 フェニル(メチル)シランジイルビス(2−メチル−4,5−(テトラメチルベ ンゾ)−1−インデニル)ZrCl2、 フェニル(メチル)シランジイルビス(2−メチル−α−アセナフト−1−イン デニル)ZrCl2、 1,2−エタンジイルビス(2−メチル−4,5−ベンゾ−1−インデニル)Z rCl2、 1,2−ブタンジイルビス(2−メチル−4,5−ベンゾ−1−インデニル)Z rCl2、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4,5−ベンゾ−1−インデニル)Z rCl2、 1,2-エタンジイルビス(2,4,7−トリメチル−1−インデニル)ZrC l2、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−1−インデニル)ZrCl2、 1,2−エタンジイルビス(2−メチル−1−インデニル)ZrCl2、 フェニル(メチル)シランジイルビス(2−メチル−1−インデニル)ZrCl2 、 ジフェニルシランジイルビス(2−メチル−1−インデニル)ZrCl2、 1,2−ブタンジイルビス(2−メチル−1−インデニル)ZrCl2、 ジメチルシランジイルビス(2−エチル−1−インデニル)ZrCl2、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−5−イソブチル−1−インデニル)Z rCl2、 フェニル(メチル)シランジイルビス(2−メチル−5−イソブチル−1−イン デニル)ZrCl2、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−5−t−ブチル−1−インデニル)Z rCl2、 ジメチルシランジイルビス(2,5,6−トリメチル−1−インデニル)ZrC l2等。 これらの好ましいメタロセン触媒成分は、米国特許第5,149,819号、 同第5,243,001号、同第5,239,022号、同第5,296,43 4号及び同第5,276,208号(これらすべては、ここに完全に援用される )に、詳細に記載されている。 メタロセンは、一般的に、アルキルアルモキサンによって活性化される。アル キルアルモキサンは、線状又は環状ポリマーの形態で存在し得る。一般的に、オ レフィン重合での使用に好ましいアルキルアルモキサンは、次の繰り返し単位を 約5〜40個含む: ここで、Rは、混合アルキルを含むC1〜C8アルキルである。特に好ましいのは 、Rがメチルである化合物である。アルモキサンの調製方法には、種々様々あり 、その非限定例は、米国特許第4,665,208号、同第4,952,540 号、同第5,091,352号、同第5,206,199号、同第5,204, 419号、同第4,874,734号、同第4,924,018号、同第4,9 08,463号、同第4,968,827号、同第5,308,815号、同第 5,329,032号、同第5,248,801号、同第5,235,081号 、同第5,157,137号及び同第5,103,031号、欧州特許公開公報 第0561476号、欧州特許公報第0279586号及び欧州特許公開公報第 0594218号、及び国際公開(WO)94/10180(各々は、ここに完 全に援用される)に記載されている。 メチルアルモキサン(MAO)溶液のあるものは、経時により、濁り且つゲル 状となる傾向がある。そのような溶液を使用前に澄ませることは、有利であるか もしれない。ゲル化しないMAO溶液を作る又は当該溶液からゲルを取り去るた めに、多くの方法が使用される。ゲル化した溶液は、しばしば、単純に振とうさ れ又はその上澄みを静かに注ぎ移される。米国特許第5,157,137号は、 アルキルアルモキサンの溶液を、無水塩及び/又はアルカリ又はアルカリ土類金 属の水素化物で処理することによる、アルキルアルモキサンの透明でゲル化して いない溶液を作る方法を開示する。 この特許明細書のために、“キャリヤー”及び“担体”という用語は、互いに 交換でき、且つ、その用語は、いずれかの担体物質、好ましくは多孔質担体物質 、例えば、タルク、無機酸化物類、無機塩化物類、及び、ポリオレフィン又は重 合体化合物類等の樹脂製担体物質、あるいは多孔質で平均粒子径が10μm超の 他のいずれかの有機物質であってよい。 好ましい担体物質は、無機酸化物物質(それは、元素の周期率表の2、3、4 、5、13又は14族金属の酸化物に由来するものを包含する)である。好適実 施態様においては、触媒担体物質は、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、及 びそれらの混合物を包含する。単独で又はシリカ、アルミナあるいはシリカ−ア ルミナとの組み合わせで使用され得る他の無機酸化物は、マグネシア、チタニア 、 ジルコニア等である。 本発明の触媒のキャリヤーは、約10〜約700m2/gの範囲内の表面積、 約0.1〜約4.0cc/gの範囲内の細孔容積、及び約10〜約500μmの 範囲内の平均粒子径を有することが好ましい。より好ましくは、表面積は、約5 0〜約500m2/gの範囲内であり、細孔容積は、約0.5〜約3.5cc/ gの範囲内であり、且つ、平均粒子径は、約20〜約200μmの範囲内である 。最も好ましくは、表面積は、約100〜約400m2/gの範囲内であり、細 孔容積は、約0.8〜約3.0cc/gの範囲内であり、且つ、平均粒子径は、 約30〜約100μmの範囲内である。本発明のキャリヤーの細孔径は、一般的 には、約10〜約1000Å、好ましくは約50〜約500Å、最も好ましくは 約75〜約350Åの範囲内である。 本発明の担持触媒系は、種々様々な異なる方法で作られ得る。使用される一般 的な担持技術は、米国特許第5,240,894号(ここに完全に援用される) に記載されている。この方法は、適切な溶剤又は他の液体中で、上記メタロセン 触媒成分を上記アルモキサン又はメチルアルモキサン(MAO)と接触させ、溶 液中で反応生成物を形成させることを含む。好ましくは、メタロセン成分の遷移 金属に対するアルモキサン成分のアルミニウムのモル比は、約12:1〜約80 0:1、好ましくは20:1以上500:1未満、最も好ましくは50:1以上 400:1未満の範囲内である。 この特許明細書及び付随する請求の範囲のために、“溶液”という用語は、懸 濁液、スラリー又は他の混合物を包含する。本発明の、少なくとも1種のメタロ セン触媒成分及び/又は少なくとも1種のアルモキサンを用いて溶液等を形成で きるいずれかの相溶性溶剤も、使用され得る。溶剤の非限定例は、イソペンタン 、ヘプタン、トルエン等の、脂肪族、芳香族及び飽和炭化水素類、及び環状炭化 水素類である。より好ましい溶剤は、環式脂肪族及び芳香族炭化水素類であり、 最も好ましいものは、トルエンである。 反応生成物溶液は、次に、担体1gあたりのAlのミリモル数が、約0.1〜 約20、好ましくは約0.5〜約10、最も好ましくは約1〜約8の範囲内とな るように、担体物質と接触させられる。好ましくは、担体物質は、約200℃〜 約900℃(好ましくは約400℃〜約800℃)の範囲内の温度で約18〜2 4時間、あるいは、3%以下(より好ましくは1%以下)の強熱減量値が得られ るまで、脱水されている。触媒成分を含む溶液を担体に注ぎ、その結果、均質な 触媒系が得られる、即ち、当該成分が担体物質粒子の上及び内部に均等に分布さ れる、ことが好ましいかもしれない。好適実施態様においては、担体に添加され る、メタロセン及び活性化剤を含む溶液の総容量は、スラリーが形成される容量 未満から、担体の総細孔容積に等しい容量超まで、好ましくは、担体の総細孔容 積の2.5倍〜担体の総細孔容積の約1.05倍、より好ましくは、担体の総細 孔容積の約2.4倍〜約1.1倍、更により好ましくは、担体の総細孔容積の約 2.3倍〜約1.2倍、更により好ましくは、担体の総細孔容積の約2.2倍〜 約1.25倍、更により好ましくは、担体の総細孔容積の約2.1倍〜約1.2 7倍、更により好ましくは、担体の総細孔容積の約2.0倍〜約1.3倍、そし て更により好ましくは、担体の総細孔容積の約2.0倍〜約1.5倍の範囲内で ある。好ましくは、溶液は、担体の攪拌又は徹底的な混合下に、一滴ずつ又はス プレーとして注がれる。 一般的には、スラリーは、二相が観察でき、その中の一相が担体物質のすべて 又は大部分を含有するときに、形成される。この段階に到達するのに必要な溶液 の容量は、他の物質の中で、担体物質の種類及び触媒系成分の種類に応じて変化 するであろう。スラリーが形成される時点の正に直前が、ここで、“泥(マッド )”段階として定義される段階である。泥段階では、溶液容量は、二相は認識で きないが、担体物質は飽和されており、且つ、担体粒子はしっかりと詰め込まれ るようになる容量である。泥段階の前では、溶液の容量は、担体物質の様子が、 乾燥していて且つ自由に流動する状態(担体は、一細孔容積にごく近い溶液を含 有することが出来るにもかかわらず)から、様々に湿った砂の様子のように、乾 燥しているが、少しばかりねばねばしている状態から様々に湿り且つ塊っている 状態までの範囲となるような容量である。 一実施態様においては、担体物質に注がれる溶液の容量は、スラリーの形成に 必要とされる量未満、好ましくは、一細孔容積超からスラリーの形成に必要とさ れる量まで、より好ましくは、一細孔容積超から泥段階に到達するのに必要とさ れる量までである。泥段階において形成された触媒系は、混合するのがより困難 であり、且つ、より少ない溶液を用いて調製された触媒系に比べ、より長い乾燥 時間を必要とすることが、認識されるべきである。一細孔容積未満では、触媒系 成分を用いて担体物質を均質に被覆するのは困難であるかもしれない。これは、 汚損を引き起こし得る。 溶液の総量が、多孔質担体に一度に添加されてよい。あるいは、触媒系の形成 の間の丁度よいいずれかの時点で溶液の容量が上記の如くなるように、溶液の各 部分が、多孔質担体に添加されてよい。 多孔質担体又は触媒系の総細孔容積を測定する方法は、当該技術分野でよく知 られている。これらの方法の中の一つの詳細は、触媒研究における実験的方法( Experimental Methods in Catalytic Research)、第1巻(アカデミック出 版、1968年)中で議論されている(特に、67〜96頁を参照のこと)。こ の好ましい方法は、窒素吸収のための古典的なBET装置の使用を包含する。当 該技術分野でよく知られている他の方法は、アイネス(Innes)、液体滴定によ る流体触媒の総多孔度及び粒子密度(Total Porosity and Density of Flui d Catalysts by Liquid Titration)、第28巻、第3号、分析化学332〜 334頁(1956年3月)に記載されている。 メタロセン/アルモキサン反応生成物溶液が担体物質に接触させられた後、触 媒系は、溶液の量を担持触媒の細孔容積以下の量(この量は、担持触媒の総細孔 容積の0.05〜0.95倍、あるいは、担持触媒の総細孔容積の0.5〜0. 9倍の範囲内であることが出来る)に低減するのに十分な時間、乾燥されること が必要とされ得る。明らかなように、仮に、反応生成物溶液の容量が担体物質の 総細孔容積以下であるならば、この乾燥工程は必要ではないであろう。得られた 触媒系は、乾燥しており且つ自由に流動するように見えるべきであり、それは、 触媒系の細孔中に残っている溶液の容量が、触媒系の総細孔容積以下であること を示している。この時点で、触媒系は、下記条件下に予備重合され得る。 替わりに、メタロセン/アルモキサンの組み合わせの反応生成物から作られる 触媒系は、キャリヤーの細孔中に詰められているかもしれない残留溶剤の本質的 にすべてを取り去るように、乾燥され得る。これは、自由に流動する担持触媒を もたらす。本発明の触媒系は、乾燥しているように見えるかもしれないが、しか し、未だにある量の溶剤、例えばトルエン、を含有していてもよい。しかしなが ら、溶剤の本質的にすべてが取り去られることが好ましい。この特許明細書及び 付随する請求の範囲のために、“溶剤の本質的にすべてが取り去られる”という 用語は、溶剤すべての約90%超が、乾燥により、担持触媒系から取り去られる ことを意味する。 仮に、担持触媒系が乾燥され、残留溶剤の本質的にすべてが取り去られたなら ば、それは、次に、ある量の炭化水素液体、好ましくは脂肪族炭化水素、と接触 させられる。より好ましくは、脂肪族炭化水素は、ペンタン、ヘキサン、ヘプタ ン、イソペンタン、プロパン、ブタンからなる群から選択される。添加される炭 化水素液体の総容量は、好ましくは、スラリーを形成するのに必要とされる容量 未満、より好ましくは、乾燥した担持触媒系の総細孔容積以下、更により好まし くは、添加される総容量は、乾燥した担持触媒系の総細孔容積の0.5〜1倍、 最も好ましくは、乾燥した担持触媒系の総細孔容積の0.7倍と0.95倍との 間である。 好ましくは、炭化水素液体は、攪拌下に、及び/又は、炭化水素液体が担持触 媒系上で局所的にたまるのを防ぐのに十分な程、ゆっくりとあるいは少量の部分 (アリコート)ずつ、添加される。炭化水素液体が担持触媒系に添加された後、 殆どの場合、触媒系は、乾燥していて且つ自由に流動するように見えるべきであ り、それは、触媒系の細孔中の液体の容量が、担持触媒系の総細孔容積以下であ ることを示している。 任意に、担持触媒系は、1種以上の掃去剤及び/又は他の添加剤類を含有する ことが出来る。適切な掃去化合物の例は、トリエチルアルミニウム(TEAL) 、トリメチルアルミニウム(TMAL)、トリイソブチルアルミニウム(TIB AL)、トリ−n−ヘキシルアルミニウム(TNHAL)等を包含する。掃去剤 の使用量は、使用される掃去剤の種類にも、プロセス条件にも依存する。一般的 には、TEAL等の掃去剤については、1〜500ppmが使用され得、好まし くは2〜100ppmであり、より好ましくは5〜25ppmである。 その細孔内に炭化水素液体を含有する担持メタロセン触媒系は、その後、予備 重合される。メタロセン/アルモキサン反応生成物溶液又は炭化水素液体の選択 においては、一旦予備重合が始まると、当該溶液又は液体が濃縮される可能性が あることを考慮することが重要であるかもしれない。ポリマーが形成されるに従 って、濃縮が生じるかもしれず、それは、液体を細孔から引き出し、担持触媒系 を取り囲んでいる大気中に押し込む。様々な因子により、液体は、触媒系を取り 囲んでいる表面上で、及び、触媒系それ自体の上で濃縮するかもしれず、それは 、触媒系の凝集を引き起こし得る。当業者は、予備重合反応の温度及び圧力条件 のために適切な蒸気圧を有する液体を選択すること、触媒系が入っている容器を 加熱すること、予備重合の間、触媒系を徹底的に混合すること、モノマー供給材 料を稀釈することにより、予備重合速度を低下させること、モノマーが再循環さ れるプロセスを使用すること、移動する液体、蒸気等を濃縮すること等の多くの 様々な方法で、上記手順を調整することにより、この問題が回避され得ることを 認識するであろう。 予備重合条件は、広範囲にわたって変化し得る。モノマーが、担持触媒系に接 触させられる時点で気体である限りにおいて、いずれかのモノマー又はモノマー 類の組み合せが使用され得る。好ましくは、オレフィン・モノマーは、2〜約2 0個の炭素原子を有するものの群から、更により好ましくは、エチレン、プロピ レン及びブテンから選択され、最も好ましくはプロピレンである。好ましくは、 触媒系は、室温及び大気圧での混合下に、モノマー気体に暴露される。しかしな がら、最初の接触の時にモノマーが気体のままである限りにおいて、5℃〜50 ℃(好ましくは10℃〜30℃)の範囲内の温度と約1気圧〜約5気圧の範囲内 の圧力とが使用され得る。好ましくは、モノマーは、必要に応じて供給される。 換言すれば、気体状モノマーの供給は、反応に役立てられるように行われ、その 結果、必要に応じて費消される。モノマー供給材料は、反応速度を制御するため に、窒素又は他の不活性気体で稀釈され得る。プレポリマーの分子量を制御する ために、予備重合の間に水素も使用され得る。 理論によって拘束されることを望むわけではないが、モノマー気体が、触媒系 の細孔中に存在する脂肪族炭化水素液体中に溶け、重合は、その場所で開始され ることが信じられる。触媒系の表面積の90%超が、触媒系の細孔内の表面積に 帰する。つまり、本発明の方法を使用することにより、プレポリマーは、主とし て担体物質の表面上でというよりは、むしろ、主として担体物質の細孔内にて形 成される。 予備重合の開始の際、触媒系は、ポリマーの形成に伴って総重量が増加し始め るが、しかし、ある時間の後、この重量増加は停止し、一部は元に戻ることが観 察されている。この時点で、脂肪族炭化水素は、担体物質の細孔内に形成された ポリマーによって十分に置換されたことが信じられる。重合は、好ましくはこの 時点で停止される。しかしながら、予備重合は、約1分間〜約10時間、好まし くは約10分間〜約8時間、より好ましくは約20分間〜約7時間、更により好 ましくは約30分間〜約5時間、行われ得る。本発明の重合プロセス 本発明の触媒系は、いずれかのプロセス、即ち、気相、スラリー相又は溶液相 、あるいは高圧オートクレーブ・プロセス、における、いずれかのモノマーの( 任意にコモノマーとの)重合に相応しい。(ここで使用する場合、区別されるこ となく、“重合”は共重合を含み、“モノマー”はコモノマーを含む。)好適実 施態様においては、気相又はスラリー相プロセスが使用され、最も好ましくは、 塊状液体プロピレン重合プロセスが使用される。 好適実施態様においては、本発明は、スラリー又は気相重合プロセス、特にス ラリー重合プロセスにおける、プロピレン又はエチレン、特にプロピレンの塊状 液体重合及び共重合に向けられている。他の実施態様は、プロピレン又はエチレ ン、特にプロピレンの、4〜20個の炭素原子、好ましくは4〜12個の炭素原 子を含むα−オレフィン・モノマー(例えば、エチレン、ブテン−1、ペンテン −1、4−メチルペンテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1、デセン−1等の α−オレフィン・コモノマー類、及びスチレン、シクロペンテン、ノルボルネン 等の環状オレフィン類)1種以上との共重合反応を含む。他のモノマーは、1, 3−ブタジエン、1,4−ヘキサジエン、ノルボルナジエン又はビニルノルボル ネンのようなジエン類、アセチレン及びアルデヒド・モノマー類等の、極性ビニ ル・ジオレフィン類を包含する。本発明は、プロピレンを含む重合反応に、特に よく適合される。 他の実施態様においては、エチレン又はプロピレンが、少なくとも2種の異な るコモノマー類と重合され、ターポリマー等を形成する。好ましいコモノマーは 、3〜10個の炭素原子、より好ましくは3〜8個の炭素原子を含むα−オレフ ィン・モノマー類、及び/又は、4〜10個の炭素原子を含むジエン類の組み合 わせである。 一般的には、気相重合プロセスでは、連続循環工程が採用され、当該工程では 、反応器の循環工程の一部において、再循環流れ又は流体化媒体として知られて いる循環気体流れが、重合熱により、反応器中で加熱される。再循環流れは、普 通は、触媒の存在下、反応性条件下に、流動床を通って連続的に循環されている 1種以上のモノマーを含む。この熱は、循環工程の他の部分で、反応器とは無関 係の冷却系によって取り去られる。再循環流れは、流動床から抜き取られ、反応 器に再循環される。同時に、ポリマー生成物が反応器から抜き取られ、新しいあ るいは新鮮なモノマーが添加され、重合されたモノマーに置き換わる。(例えば 、米国特許第4,543,399号、同第4,588,790号、同第5,02 8,670号及び同第5,352,749号、及び、1994年3月22日に出 願された米国出願番号第216,520号、1994年9月14日に出願された 米国出願番号第08/306,055号及び1994年10月3日に出願された 米国出願番号第08/317,136号(これらすべては、ここに完全に援用さ れる)を参照のこと。) 好ましいプロセスは、濃縮形式で運転される気相重合プロセスである。この特 許明細書及び付随する請求の範囲のために、再循環流れの総重量に基づく液体の 重量百分率が約2.0重量%を超えるように、反応器に、液体及び気相を目的を 持って導入するプロセスは、気相重合プロセスを“濃縮形式”で運転していると 定義される。 本発明のプロセスの一実施態様においては、再循環流れの総重量に基づく再循 環流れ中の液体の重量百分率は、約2〜約50重量%の範囲内であり、好ましく は10重量%超であり、より好ましくは15重量%超であり、更により好ましく は20重量%超であり、且つ、最も好ましくは約20%と約40%との間であ る。しかしながら、所望の製造速度に応じて、いずれの濃縮レベルも使用され得 る。 スラリー重合プロセスは、一般的に、約1〜約500気圧の範囲内の、あるい はそれよりも更に大きい圧力と、−60℃〜約280℃の範囲内の温度とを使用 する。スラリー重合においては、固体で粒子状のポリマーの懸濁液が、液体重合 媒体であって、それには、触媒と共に、エチレン及びコモノマー類及びしばしば 水素も添加される媒体中で形成される。重合媒体中で使用される液体は、例えば 、アルカン又はシクロアルカンであることが出来る。使用される媒体は、重合条 件下で液体であるべきであり、且つ、相対的に不活性であるべきである。液体媒 体の非限定例は、ヘキサン及びイソブタンを包含する。 本発明のプロセスによって作られるポリマー類及びコポリマー類は、ブロー成 形、射出成形、シート熱成形及び回転成形同様、例えば、フィルム、シート及び 繊維の押出し及び共押出し等の成形操作において有用である。フィルムは、単層 又は、共押出し又は積層によって形成された多層構成の、インフレート・フィル ム又はキャスト・フィルムを包含する。そのようなフィルムは、食品が接触する 及び食品以外のものが接触する用途において、収縮フィルム、ラップ、延伸(ス トレッチ)フィルム、密封フィルム、延伸(オリエンティッド)フィルム、スナ ック包装、丈夫な袋物、食料雑貨用大袋、焼成又は冷凍食品用包装、医療用包装 、工業用容器の内張りフィルム(ライナー)、膜等として有用である。繊維成形 操作は、溶融紡糸、溶液紡糸及び溶融吹き出し繊維操作を含む。そのような繊維 は、フィルター、おむつ用構造物、医療用衣料、土壌用織物(ジェオテキスタイ ル)等を作るために、織られた形であるいは織られない形で使用され得る。押出 し品は、例えば、医療用チューブ、ワイヤー及びケーブル被覆物、土壌用膜(ジ ェオメンブラン)、及び池用ライナーを包含する。成形品は、瓶、水槽、大きな 中空製品、硬質食品用容器、おもちゃ等の形態の、単層及び多層構造物を包含す る。実験 すべての予備重合は、窒素置換された乾燥した箱の中で行われた。すべての溶 剤について、市販品が購入され、且つ、それらは、窒素置換又は蒸留され且つ活 性化されたモレキュラー・シーブス上で乾燥された。アルキル化アルミニウムは 、下記の如く、10〜30重量%溶液として購入された。測定法の説明 平均粒子径(APS)−ASTM D 1921−87によって測定された、 ポリマー粒子分布の平均サイズ(方法A)。 2mm超の百分率−ASTM D 1921−87による、2mmの篩上に残 ったポリマー試料の百分率(方法B)。 ポリマー中のヘキセンの重量百分率−C−13NMR又はフーリエ変換赤外分 光法によって測定された、プロピレン骨格に組み込まれたヘキセンの量。 ポリマーの融点−示差走査熱量計を用い、10℃/分の走査速度で、ポリマー 試料(5〜6g)は、融点を超える温度まで加熱され、凝固点未満の温度まで冷 却され、その後再加熱された。2番目の融点が報告される。触媒Aの調製 MS946シリカ(ダビソン・ケミカル・ダビソン(Davison Chemical Da vison)、ダブリュー・アール・グレイス・アンド・カンパニー(W.R.Grace & Co.)、コンノート(Conn.))が、N2の流通下に600℃にて脱水され、そ の結果、揮発成分含有量が、1000℃、24時間後の重量損失が0.38%と なるまで低減された。前駆体溶液は、30重量%メチルアルモキサンのトルエン 溶液(タイプSAS−L1、アルベマール・コーポレーション(Albemarle Co rp.)、ベイトン・ルージュ(Baton Rouge)、ロサンジェルス(LA))34 3gを、ジメチルシリレンビス(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6.38gと一緒にし、その後トルエン367gを加える ことによって調製された。前駆体が、攪拌下、シリカ392gに添加された。湿 気のある固体が、50℃までのゆっくりとした加熱下に、16時間にわたって、 真空で乾燥された。結果物は、Alを7.37%、Zrを0.09%含む自由流 動性固体485.5gであった。触媒がN2のゆっくりとした流れに24時間暴 露された時、重量損失は生ぜず、これは、触媒系の細孔に液体がないことを示し ていた。触媒Bの調製 アルベマールから購入した標準の30重量%MAOトルエン溶液5.05g、 上記メタロセン0.065g、及びトルエン2.20gから、同様の方法で前駆 体が調製された。これが、4.00gのMS948に添加され、湿気のある固体 が、50℃までのゆっくりとした加熱下に、2.6時間にわたって、真空で乾燥 された。結果物は、Alを13.43%、Zrを0.09%含む自由流動性固体 5.60gであった。触媒がN2のゆっくりとした流れに24時間暴露された時 、重量損失は生ぜず、これは、触媒系の細孔に液体がないことを示していた。研究室での予備重合のための装置 ロータリー・エバポレーターが、窒素置換された乾燥した箱内におかれた。分 岐管を通して、エバポレーターは、真空排気されることが出来、且つ、1気圧の 圧力にて、N2、プロピレン又はそれらの混合物が供給されることが出来た。予 備重合の間、1気圧の圧力を維持するために、プロピレンが必要に応じて供給さ れた。あるいは、プロピレンは、やはり1気圧の圧力にて、所望の速度で、触媒 上を流された。予備重合用触媒が、丸底フラスコに入れられ、エバポレーターに 取り付けられた。フラスコの回転が、触媒のゆっくりとしたタンブリングをもた らした。触媒Aの予備重合 実施例1 触媒A1.00gに、ヘキサン0.6gを0.2gずつ(アリコートで)添加 し、各添加の後には振とうを行った。細かく分割された自由流動性固体1.47 65g(触媒0.9228g)を含有するフラスコが、真空排気され且つプロピ レンで満たされたロータリー・エバポレーターに取り付けられた。予備重合の間 、触媒には、加熱も真空状態も適用されなかった。2時間後に、真空下、20℃ にて1時間、その後40〜50℃にて1時間、プロピレンとヘキサンが取り去ら れた。計量は、プレポリマー比率が0.36であることを示した。触媒の細孔に 添加されたヘキサンが、比較例1におけるように、細孔に液体がないこと以外は 同様の条件の場合と比べて、予備重合の速度を4倍に増加した。 実施例2 触媒A1.00gに、ヘキサン0.72gのすべてを一回で添加した。3分間 の振とうの後、細かく分割された自由流動性固体が得られた。当該固体1.64 85g(触媒0.9584g)を含有するフラスコが、真空排気され且つプロピ レンで満たされたロータリー・エバポレーターに取り付けられた。予備重合の間 、触媒には、加熱も真空状態も適用されなかった。時間の経過に伴う正味の重量 は、次の通りであった:0.3159g(1.0時間);0.3165g(2. 0時間);0.2237g(3.0時間);0.2023g(4.0時間)。予 備重合された触媒は、上記の如く、プロピレンと残留ヘキサンとを含まないよう にされた。計量は、プレポリマー比率が0.54であることを示した。断続的な 計量は、予備重合の間にヘキサンが蒸発したことを示す。細孔が乾燥するにつれ て、プレポリマー形成速度は低下し、その結果、4時間後の比率は、2時間後の 比率の2倍ではなかった。 実施例3 触媒A1.407gに、トルエン1.15gを2回に分けて添加し、各添加の 後には振とうを行った。触媒は塊となり、もはや自由に流動しなかった。N2流 れの下、トルエンの量は1.02gに低減され、固体は再び自由流動した。細か く分割された自由流動性固体2.0005g(触媒1.1605g)を含有する フラスコが、真空排気され且つプロピレンで満たされたロータリー・エバポレー ターに取り付けられた。触媒の色があせていくことによって証明されたように、 プレポリマーが直ちに形成され始めた。その後まもなく、トルエンがフラスコの 壁に濃縮され、且つ、触媒が塊となった。20分後、予備重合された触媒は、上 記の如く、プロピレンと残留トルエンとを含まないようにされた。計量は、プレ ポリマー比率が0.27であることを示した。予備重合された触媒の一部は、壁 上に残り、自由流動しなかった。トルエンの濃縮及び適切な攪拌の欠如と結び付 けて考えられる予備重合の速い速度が、気相予備重合に使用される静的条件下で の汚損をもたらした。 実施例4 触媒A0.62gをトルエン0.55gと一緒にすることによって作られた自 由流動性固体を使用して、実施例3の手順が繰り返された(但し、予備重合気体 は、N225部とプロピレン75部との混合物であり、且つ、当該気体は、10 〜15cc/分の速度で固体上を流されたことを除く)。トルエンの濃縮は生じ なかった。20分後、真空下に、固体はプロピレンと残留トルエンとを含まない ようにされた。計量は、プレポリマー比率が0.37であることを示した。その 結果は、気相予備重合の条件が、細かく分割された自由流動性の予備重合された 触媒を提供するように調整され得ることを示す。 比較例1 触媒A1.9252gを含むフラスコが、予備重合装置に取り付けられ、且つ 、真空状態が適用された。数分後、真空状態がプロピレンで置換され、且つ、2 0℃にて、1気圧のプロピレン下で、触媒がタンブリングされた。2時間後、プ ロピレンが、真空にすることによって除去され、且つ、N2で置換された。触媒 の計量は、0.1483gの増加を示した。触媒に対するプレポリマーの比率は 0.09であった。 比較例2 触媒A1.4962gを含むフラスコが、上記の如く(但し、触媒は50℃ま で加熱されたことを除いて)、プロピレンを用いて予備重合された。2.5時間 後、プロピレンが、真空にすることによって除去され、且つ、N2で置換された 。触媒の計量は、0.7240gの増加を示した。触媒に対するプレポリマーの 比率は0.48であった。この例は、触媒Aを用いた予備重合の速度は遅いけれ ども、その速度は加熱によって増大され得ることを示す。 比較例3 従来の予備重合で一般的に使用されている高温及び圧力の条件下に、触媒Aが プロピレン液体で処理された。反応器に触媒が注入された3分後、反応を止める ために、イソプロピルアルコールが添加された。固体が回収され、且つ、真空下 、70℃にて、4時間乾燥された。数回の実験で、40〜50の範囲内のプレポ リマー比率が得られた。 上記実施例は、表1中において比較されている。触媒Bの予備重合 比較例4 触媒B1.3600gを含むフラスコが、予備重合装置に取り付けられ、且つ 、真空状態が適用された。数分後、真空状態がプロピレンで置換され、且つ、5 0℃にて、1気圧のプロピレン下で、触媒がタンブリングされた。0.75時間 後、プロピレンが、真空にすることによって除去され、且つ、N2で置換された 。触媒の計量は、1.0918gの増加を示した。触媒に対するプレポリマーの 比率は0.80であった。 比較例5 触媒B1.3438gを含むフラスコが、上記の如く(但し、触媒は50℃ま で加熱されたことを除いて)、プロピレンを用いて予備重合された。2.5時間 後、プロピレンが、真空にすることによって除去され、且つ、N2で置換された 。0.75後の触媒の計量は、プレポリマーの比率が0.78であることを示し た。合計で18時間もの加熱とプロピレンに対する暴露が、1.32というプレ ポリマーの比率をもたらした。 実施例5 触媒B1.0gに、ヘキサン0.95mLを3回に分けて添加し、各添加の後 には振とうを行った。細かく分割された自由流動性固体1.50gを含有するフ ラスコが、真空排気され且つプロピレンで満たされたロータリー・エバポレータ ーに取り付けられた。プレポリマーが直ちに形成され始め、その後間もなく、フ ラスコの壁を湿らせ且つ触媒を汚損していたヘキサンが濃縮された。予備重合さ れた触媒は、もはや自由流動せず、実験は停止された。 実施例6 ヘキサン0.45mLが触媒Bに添加されたことを除いて、実施例5が繰り返 された。結果は同じであり、予備重合は0.25時間後に停止された。触媒に対 するプレポリマーの比率は0.36であった。 実施例7 触媒B0.49gに、ヘキサン0.29gを3回に分けて添加し、各添加の後 には振とうを行った。細かく分割された自由流動性固体0.7020g(触媒0 .4410g)を含有するフラスコが、ロータリー・エバポレーターに取り付け られ、プロピレン気体の流れ(速度は約2〜3cc/分)に曝された。固体は、 0.5時間後に正味で0.1230g増加し、1.0時間後には0.1520g 増加した。予備重合の間、ヘキサンは濃縮しなかった。プロピレン及び残留ヘキ サンが、真空下に取り去られ、その結果、細かく分割された自由流動性の予備重 合された触媒がもたらされた。触媒に対するプレポリマーの比率は、0.31で あった。 上記実施例は、表2中で比較されている。重合試験 2リットルのオートクレーブ反応器が、加熱下にN2でフラッシュ(洗浄)さ れた。冷トリエチルアルミニウム(1Mのヘキサン溶液0.25mL)、所望の mLのヘキセン−1及び所望のmMの水素が装填され、その後、1000mLの プロピレンが装填された。反応器は、60℃の温度まで加熱された。触媒試料( 0.075gの触媒そのもの)が、注入管に入れられ、ヘキサン2mL中でスラ リー化された。触媒が、プロピレン200mLのフラッシュとともに反応器に装 填され、反応が始まった。20分後、反応器が冷却され、排気され、N2で置換 され、且つ開けられた。回収されたポリマーは、少なくとも4時間、空気中で乾 燥され、その後、75℃にて、真空中にて、少なくとも2時間乾燥された。回収 後、乾燥されたポリマーが計量され、粒子径が測定された。 仮に、反応器内での予備重合が望まれるならば、触媒は、ヘキセン−1の装填 の3分前に装填される。比較例3及び表4に示されたように、反応器内での予備 重合は、触媒Aについては40〜50、触媒Bについては約315のプレポリマ ー比率を与えた。予備重合された触媒の試験についての議論 表3は、プロピレン−ヘキセンコポリマーを製造する重合条件下での、触媒A 及び予備重合された触媒Aについての試験の結果を示す。予備重合されていない 触媒A(触媒Aそのもの)では、平均粒子径が1564ミクロンの凝集粒子の形 態で、コポリマーが得られた。触媒Aが、反応器中でヘキセンの添加前に予備重 合されたとき、平均粒子径が655ミクロンの、単一の細かく分割されたコポリ マーか得られた。しかしながら、比較すると、コポリマーのヘキセン−1含有量 はより低く、融点はより高く、これは、コモノマーの組み込み能力が低減された ことを示していた。気相で予備重合された触媒A(比較例2)が使用された時、 コポリマーの平均粒子径は、未だより大きく、これは、各粒子の多少の凝集を示 していた。しかしながら、予備重合された触媒Aが使用された時、プレポリマー の量は、反応器で予備重合された触媒Aの約1%にすぎなかったにもかかわらず 、ポリマー粒子径の平均は、反応器中で予備重合された触媒そのものの場合と完 全に同等であった。更に又、コポリマー中に組み込まれたヘキセンの量及びコポ リマーの融点は、触媒そのものを用いて作られたポリマーと完全に同等であり、 これは、ヘキセンの組み込みの低減がないことを示していた。 表4は、プロピレン−ヘキセンコポリマーを製造する重合条件下での、触媒B 及び予備重合された触媒Bについての試験の結果を示す。触媒Bは、触媒Aより も活性であり、且つ、より多くの且つより大きい凝集体を伴って、コポリマーを 製造する。これらの凝集体の量は、2mmよりも大きいものの百分率で特徴付け られる。予備重合されていない触媒Bでは、その量は72%であった。比較例3 と同様の条件、即ち、液体プロピレン中での予備重合を用いると、触媒Bの生成 物は、2mmよりも大きいものを0.1%含有していた。気相中で予備重合され た触媒B(比較例4及び5)は、生成物の凝集を排除しなかった。しかしながら 、ヘキサンで細孔を湿らせた後に予備重合した触媒Bは、凝集体の形成を制御し た。 実施例6は、予備重合の間、触媒系を細かく分割された状態に維持することの 重要性を示す。実施例7は、本発明に従って調製された予備重合された触媒が、 予備重合の他の方法を使用した場合のように、コモノマーの組み込みを犠牲にす ることなく、凝集を制御することを示す。 †触媒Bの使用を除く。プレポリマーの比率は、プレポリマー無しの場合のヘキ センの重量%に対して比較することにより、算出された。 本発明は、特別な実施態様に関して記載され且つ説明されたが、当業者には、 発明が、ここに説明されていない変形例に向いていることが認識されるであろう 。従って、この理由により、本発明の真の範囲を決定するためには、添付の請求 の範囲のみが参照されるべきである。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1997年6月13日 【補正内容】 翻訳文明細書第7頁中段乃至第9頁第6行の補正 本発明のメタロセンの製造のための追加の方法は、有機金属化学誌(Journal of Organometallic Chem.)、第288巻、1985年、63〜67頁、及び欧 州特許公開公報第320762号(両者は、ここに完全に援用される)に、記載 されたメタロセンの調製のために、十分に記載されている。 メタロセンの実例であるが、非限定例は、次のものを含む: ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−フェニル−1−インデニル)Zr Cl2、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)ZrCl2 、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4,6−ジイソプロピルインデニル) ZrCl2、 ジメチルシランジイルビス(2−エチル−4−フェニル−1−インデニル)Zr Cl2、 ジメチルシランジイルビス(2−エチル−4−ナフチル−1−インデニル)Zr Cl2、 フェニル(メチル)シランジイルビス(2−メチル−4−フェニル−1−インデ ニル)ZrCl2、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−(1−ナフチル)−1−インデニ ル)ZrCl2、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−(2−ナフチル)−1−インデニ ル)ZrCl2、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−インデニル)ZrCl2、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4,5−ジイソプロピル−1−インデ ニル)ZrCl2、 ジメチルシランジイルビス(2,4,6−トリメチル−1−インデニル)ZrC l2、 フェニル(メチル)シランジイルビス(2−メチル−4,6−ジイソプロピル− 1−インデニル)ZrCl2、 1,2−エタンジイルビス(2−メチル−4,6−ジイソプロピル−1−インデ ニル)ZrCl2、 1,2−ブタンジイルビス(2−メチル−4,6−ジイソプロピル−1−インデ ニル)ZrCl2、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−エチル−1−インデニル)ZrC l2、 ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−イソプロピル−1−インデニル) ZrCl2、 翻訳文明細書第28頁表3乃至第29頁最終行の補正 †触媒Bの使用を除く。プレポリマーの比率は、プレポリマー無しの場合のヘキ センの重量%に対して比較することにより、算出された。 翻訳文請求の範囲第30頁乃至第36頁の補正 請求の範囲 1. 予備重合され担持されたメタロセン触媒系の形成方法であって、当該方 法が、下記工程(a)〜(f)を含む方法: (a)メタロセンとアルキルアルモキサンとの反応生成物を形成する; (b)ある容量の当該反応生成物を、多孔質担体と接触させる; (c)得られた担持触媒系を、全溶剤の少なくとも90%が多孔質担体 の細孔から取り去られるように乾燥する; (d)工程(c)の乾燥された担持触媒系を、ある容量の炭化水素溶液 (当該容量は、多孔質担体の総細孔容積以下である)と接触させる; (e)気体モノマーの存在下に、担持触媒系を予備重合する;及び、 (f)予備重合され担持された触媒系を回収する。 2. 担持されたメタロセン触媒系が、シリカ担体物質、アルキルアルモキサ ン及びメタロセンを含む、請求項1の方法。 3. アルキルアルモキサンがメチルアルモキサンである、請求項1又は2の 方法。 4. メタロセンが、次の一般式によって表される、先行する請求項のいずれ かの方法: ここで、Mは、周期率表の第4、5又は6族金属であり; R1及びR2は、同じであるか又は異なり、水素原子、C1〜C10アルキ ル基、C1〜C10アルコキシ基、C6〜C10アリール基、C6〜C10アリールオキ シ基、C2〜C10アルケニル基、C7〜C40アリールアルキル基、C7〜C40アル キルアリール基、C8〜C40アリールアルケニル基、ハロゲン原子の一つであり ; R3及びR4は、水素原子であり; R5及びR6は、同じであるか又は異なり(好ましくは同じであり)、ハ ロゲン原子、ハロゲン化されていてもよいC1〜C10アルキル基、ハロゲン化さ れていてもよいC6〜C10アリール基、C2〜C10アルケニル基、C7〜C40アリ ールアルキル基、C7〜C40アルキルアリール基、C8〜C40アリールアルケニル 基、−NR2 15、−SR15、−OR15、−OSiR3 15又は−PR2 15ラジカル( ここで、R15は、ハロゲン原子、C1〜C10アルキル基、C6〜C10アリール基の 一つである)の一つであり; R7は、 =BR11、=AlR11、−Ge−、−Sn−、−O−、−S−、=SO、=SO2 、=NR11、=CO、PR11、又は=P(O)R11(ここで、R11、R12及び R13は、同じであるか又は異なり、水素原子、ハロゲン原子、C1〜C20アルキ ル基、C1〜C20フルオロアルキル基、C6〜C30アリール基、C6〜C30フルオ ロアリール基、C1〜C20アルコキシ基、C2〜C20アルケニル基、C7〜C40ア リールアルキル基、C8〜C40アリールアルケニル基、C7〜C40アルキルアリー ル基であるか、あるいは、R11とR12又はR11とR13は、それらを結合している 原子と共に環組織を形成することが出来、M2は、ケイ素、ゲルマニウム又はス ズである)であり; R8及びR9は、同じであるか又は異なり、R11について記載された意味 を有し; m及びnは、同じであるか又は異なり、0、1又は2であり、m+nは 、0、1又は2であり;且つ ラジカルR10は、同じであるか又は異なり、R11、R12及びR13につい て記載された意味を有する(ここで、更に、二つの隣接するR10ラジカルは、連 結され得、環組織を形成する)。 5. メタロセンの遷移金属に対するアルキルアルモキサンのアルミニウムの モル比が、20:1〜500:1の範囲内である、先行する請求項のいずれかの 方法。 6. オレフィン・モノマーが、エチレン、プロピレン及びブテンからなる群 から選択される、先行する請求項のいずれかの方法。 7. 炭化水素が、ペンタン、ヘキサン及びヘプタンからなる群から選択され る脂肪族炭化水素である、先行する請求項のいずれかの方法。 8. メタロセンが、本質的に下記化合物からなる群から選択される、先行す る請求項のいずれかの方法: ラセミ−ジメチルシランジイルビス(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; ラセミ−ジメチルシランジイルビス(2−メチルインデニル)ジルコニ ウム ジクロリド; ラセミ−ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4,6−ジイソプロ ピルインデニル)ジルコニウム ジクロリド; ラセミ−ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−フェニル−1− インデニル)ジルコニウム ジクロリド; ラセミ−ジメチルシランジイルビス(2−エチル−4−フェニル−1− インデニル)ジルコニウム ジクロリド; ジメチルシランジイルビス(2,4,6−トリメチル−1−インデニル )ジルコニウム ジクロリド; ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−(1−ナフチル)−1− インデニル)ジルコニウム ジクロリド;及び ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−(2−ナフチル)−1− インデニル)ジルコニウム ジクロリド。 9. 先行する請求項のいずれかの方法によって製造された触媒系。 10. オレフィンを単独で、又は、1種以上の他のオレフィンとの組み合わせ で重合する方法であって、当該方法は、適切な重合条件下、請求項9 の予備重合され担持された触媒系の存在下に、オレフィンを重合することを含む 、方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマスキー、ケリー アメリカ合衆国、テキサス州 77059、ヒ ューストン、ブルックレット・ビュー 13907

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 予備重合され担持されたメタロセン触媒系の形成方法であって、当該方 法は、担持メタロセン触媒系の存在下に気体のオレフィン・モノマーを予備重合 する工程を含む、触媒系の細孔は、担持触媒系の総細孔容積以下のある量の液体 を含む、方法。 2. 担持されたメタロセン触媒系が、シリカ担体物質、アルキルアルモキサ ン及びメタロセンを含む、請求項1の方法。 3. アルキルアルモキサンがメチルアルモキサンである、請求項1又は2の 方法。 4. メタロセンが、次の一般式によって表される、先行する請求項のいずれ かの方法: ここで、Mは、周期率表の第4、5又は6族金属であり; R1及びR2は、同じであるか又は異なり、水素原子、C1〜C10アルキ ル基、C1〜C10アルコキシ基、C6〜C10アリール基、C6〜C10アリールオキ シ基、C2〜C10アルケニル基、C7〜C40アリールアルキル 基、C7〜C40アルキルアリール基、C8〜C40アリールアルケニル基、ハロゲン 原子の一つであり; R3及びR4は、水素原子であり; R5及びR6は、同じであるか又は異なり(好ましくは同じであり)、ハ ロゲン原子、ハロゲン化されていてもよいC1〜C10アルキル基、ハロゲン化さ れていてもよいC6〜C10アリール基、C2〜C10アルケニル基、C7〜C40アリ ールアルキル基、C7〜C40アルキルアリール基、C8〜C40アリールアルケニル 基、−NR2 15、−SR15、−OR15、−OSiR3 15又は−PR2 15ラジカル( ここで、R15は、ハロゲン原子、C1〜C10アルキル基、C6〜C10アリール基の 一つである)の一つであり; R7は、 =BR11、=AlR11、−Ge−、−Sn−、−O−、−S−、=SO、=SO2 、=NR11、=CO、PR11、又は=P(O)R11(ここで、R11、R12及び R13は、同じであるか又は異なり、水素原子、ハロゲン原子、C1〜C20アルキ ル基、C1〜C20フルオロアルキル基、C6〜C30アリール基、C6〜C30フルオ ロアリール基、C1〜C20アルコキシ基、C2〜C2Oアルケニル基、C7〜C40ア リールアルキル基、C8〜C40アリールアルケニル基、C7〜C40アルキルアリー ル基であるか、あるいは、R11とR12又はR11とR13は、それらを結合している 原子と共に環組織を形成することが出来、M2は、ケイ素、ゲルマニウム又はス ズである)であり; R8及びR9は、同じであるか又は異なり、R11について記載された意味 を有し; m及びnは、同じであるか又は異なり、0、1又は2であり、m+nは 、0、1又は2であり;且つ ラジカルR10は、同じであるか又は異なり、R11、R12及びR13につい て記載された意味を有する(ここで、更に、二つの隣接するR10ラジカルは、連 結され得、環組織を形成する)。 5. メタロセンが、2以上のメタロセン触媒成分を含む、先行する請求項の いずれかの方法。 6. メタロセンの遷移金属に対するアルキルアルモキサンのアルミニウムの モル比が、20:1以上500:1未満の範囲内である、先行する請求項のいず れかの方法。 7. オレフィン・モノマーが、エチレン、プロピレン及びブテンからなる群 から選択される、先行する請求項のいずれかの方法。 8. 液体が、ペンタン、ヘキサン及びヘプタンからなる群から選択される脂 肪族炭化水素である、先行する請求項のいずれかの方法。 9. メタロセンが、本質的に下記化合物からなる群から選択される、先行す る請求項のいずれかの方法: ラセミ−ジメチルシランジイルビス(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; ラセミ−ジメチルシランジイルビス(2−メチルインデニル)−ジルコ ニウム ジクロリド; ラセミ−ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4,6−ジイソプロ ピルインデニル)−ジルコニウム ジクロリド; ラセミ−ジメチルシランジイルビス(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; ラセミ−ジメチルシランジイルビス(2−エチル−4−フェニルインデ ニル)−ジルコニウム ジクロリド; ジメチルシランジイルビス(2,4,6−トリメチル−1−インデニル )ZrCl2; ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−(1−ナフチル)−1− インデニル)ZrCl2; ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−(2−ナフチル)−1− インデニル)ZrCl2。 10. 予備重合され担持されたメタロセン触媒系の形成方法であって、当該方 法が、下記工程(a)〜(f)を含む方法: (a)メタロセンとアルキルアルモキサンとの反応生成物を形成する; (b)ある容量の当該反応生成物を、多孔質担体と接触させる; (c)得られた担持触媒系を、全溶剤の少なくとも90%が多孔質担体 の細孔から取り去られるように乾燥する; (d)工程(c)の乾燥された担持触媒系を、ある容量の炭化水素溶液 (当該容量は、多孔質担体の総細孔容積の一倍以下である)と接触させる; (e)気体モノマーの存在下に、担持触媒系を予備重合する;及び (f)予備重合され担持された触媒系を回収する。 11. 反応生成物の容量が、スラリーを形成するのに必要な容量未満である、 請求項10の方法。 12. メタロセンが、次の一般式によって表される、請求項10又は11の方 法: ここで、Mは、周期率表の第4、5又は6族金属であり; R1及びR2は、同じであるか又は異なり、水素原子、C1〜C10アルキ ル基、C1〜C10アルコキシ基、C6〜C10アリール基、C6〜C10アリールオキ シ基、C2〜C10アルケニル基、C7〜C40アリールアルキル基、C7〜C40アル キルアリール基、C8〜C40アリールアルケニル基、ハロゲン原子の一つであり ; R3及びR4は、水素原子であり; R5及びR6は、同じであるか又は異なり(好ましくは同じであり)、ハ ロゲン原子、ハロゲン化されていてもよいC1〜C10アルキル基、ハロゲン化さ れていてもよいC6〜C10アリール基、C2〜C10アルケニル基、C7〜C40アリ ールアルキル基、C7〜C40アルキルアリール基、C8〜C40アリールアルケニル 基、−NR2 15、−SR15、−OR15、−OSiR3 15又は−PR2 15ラジカル( ここで、R15は、ハロゲン原子、C1〜C10アルキル基、C6〜C10アリール基の 一つである)の一つであり; R7は、 =BR11、=AlR11、−Ge−、−Sn−、−O−、−S−、=SO、=SO2 、=NR11、=CO、PR11、又は=P(O)R11(ここで、R11、R12及びR13 は、同じであるか又は異なり、水素原子、ハロゲン原子、C1〜C20アルキル 基、C1〜C20フルオロアルキル基、C6〜C30アリール基、C6〜C30フルオロ アリール基、C1〜C20アルコキシ基、C2〜C20アルケニル基、C7〜C40アリ ールアルキル基、C8〜C40アリールアルケニル基、C7〜C40アルキルアリール 基であるか、あるいは、R11とR12又はR11とR13は、それらを結合している原 子と共に環組織を形成することが出来、M2は、ケイ素、ゲルマニウム又はスズ である)であり; R8及びR9は、同じであるか又は異なり、R11について記載された意味 を有し; m及びnは、同じであるか又は異なり、0、1又は2であり、m+nは 、0、1又は2であり;且つ ラジカルR10は、同じであるか又は異なり、R11、R12及びR13につい て記載された意味を有する(ここで、更に、二つの隣接するR10ラジカルは、連 結され得、環組織を形成する)。 13. 担持メタロセン系の形成方法であって、当該方法は、下記工程(a)及 び(b)を含む方法: (a)乾燥した担持メタロセン系を、ある容量の炭化水素溶液と接触さ せ(ここで、当該容量は、担体の総細孔容積の一倍以下であり、且つ、担持触媒 系は、多孔質担体物質、アルキルアルモキサン及びメタロセンを含む);その後 (b)2〜約20個の炭素原子を有する気体オレフィン・モノマーを用 いて、得られた触媒系を予備重合する。 14. 先行する請求項のいずれかの方法によって製造された触媒系。 15. オレフィンを単独で、又は、1種以上の他のオレフィンとの組み合わせ で重合する方法であって、当該方法は、適切な重合条件下、請求項14の予備重 合され担持された触媒系の存在下に、オレフィンを重合することを含む、方法。
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