JPS5867703A - 粒度分布の優れたオレフイン重合体の製造法 - Google Patents

粒度分布の優れたオレフイン重合体の製造法

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JPS5867703A
JPS5867703A JP16647781A JP16647781A JPS5867703A JP S5867703 A JPS5867703 A JP S5867703A JP 16647781 A JP16647781 A JP 16647781A JP 16647781 A JP16647781 A JP 16647781A JP S5867703 A JPS5867703 A JP S5867703A
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titanium
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JP16647781A
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Shinichi Yoshida
慎一 吉田
Hitoshi Futamura
均 二村
Takanori Kajiwara
梶原 隆徳
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 CI)発明の背景 技術分野 本発明&j、いわゆるチーグラー型触媒を使用するオレ
フィン電合体の製造法に関する。
本発明によれば、析しいチーグラー型触媒によるオレフ
ィン電合体の製造方法が提供される。この触媒は高活性
であり、また得られるオレフィン重合体は高度の立体規
則性を有するとともに、重合体粉末の粒度分布も極めて
良好である。
先行技術 チタンハロゲン化合物と有機アル2ニウム化合物を組合
せてなる触媒によってオレフィン重合体を製造すること
は従来より知られているが、近年このハロゲン化チタン
、特に四塩化チタン、を槓々の担体、tfiK磨砕され
たハロゲン化マグネシウムなどの担体、K担持させて使
用することが特公昭39−12105号公報記載の発明
において検ntされている。
また、特公昭46−7583号公報によれば、四塩化チ
タンtグリニア試薬で還元した複合体も高い活性を持つ
ことが報告されており、この複合体中に含まれるハロゲ
ン化マグネシウムはハロゲン化チタンの活性を向上させ
る助触媒的効果も発揮しているものと理解される。
このようにハロゲン化マグネシウムとチタンハロゲン化
合物との複合体は種々の方法により合成できるが、これ
を有機アル<=ラム化合物と組合せてオレフィン、特に
プロピレン、を重合させると重合活性面において丁ぐれ
た効果音発揮するごとができるとしても生成オレフィン
電合体の立体規則性が極めて低いので、このままではオ
レフィン電合体製造用触媒としての実用価値はほとんど
ない。
一方、チタンハロゲン化合物と有機アルミニウム化合物
とt組合せてなる触媒V&変して、生成オレフィン重合
体の立体規則性を同上させるためこれら触媒成分に第三
の成分を加えることが広く検討されている。そのなかで
も特に効果の高い第三成分として、有機酸エステル、特
に安息香酸エチル、り−)ルイル酸エチル、p−アニス
酸エチル等のα、β−不飽和カルぜン酸エステル、を用
いる方法が特公昭46−12140号、同46−217
31号、同47−25706号公報等において知られる
これらの二種類の先行技術を組合せた触媒、すなわち、
ハロゲン化マグネシウム、チタンハロゲン化合物、有機
第三成分および有機アルミニウム化合物よりなる触媒、
を得ることも検討されている。しかし、このような触媒
により製造されるオレフィン重合体は、触媒の活性およ
び立体規則性が十分に高く、重合操作後に触媒を分解除
去する工程な省略または簡略化でき、その製造コストを
低減させることができるとして期待されているが、実際
には上記の昧題を十分く満足させ得る技術は未だ提供さ
れていない。
また、従来、高活性な触媒を用いてオレフィン重合体を
製造する方法、特にハロゲン化マグネシウムを触媒担体
として用いる方法、においては、触媒担体であるハロゲ
ン化マグネシウムを主として磨砕によって活性化してい
る。従って、でき上りの触媒も形状が不規則で一般に微
粉が多く、かつその粒度分布が広くなることが不可避と
なる。
そのために、M造されるポリオレフィン粉末も一般に不
定形でかつ鑓粉であり、粒度分布も巾広いものとなる。
このような微粉の多い重合体は工業的には重合後のスラ
リー溶液から電合体と産金溶媒を完全に分離するのが困
峻であり、重合体の回収率を十分太き(できないという
欠点がある。また、エチレン−プロピレン共重合体を製
造する際にも嵩密度の十分大きな共重合体を得ることが
容易でないという欠点もある。さらに、100μ程度以
下の重合体微粉についていえば、その多音の存在は乾燥
粉末を取扱う際に粉じん爆発をまねきや丁く、粉末のま
ま成形加工する際も粉じん爆発の危険がある他に、成形
時の能率低下等の問題を生ずる。また、密謀を全く便用
しない気相電合法においても流動状態の均一化、ポリマ
ー粉末の回収。
粉末の輸送等において工業化に際して大きな制約となる
。理想的には、100μ程度以下の微粉は全く無いこと
が望まれる。
しかしながら、これまでの粉砕工程を経由して活性化す
る触媒を用いていてはlOOμ以下の微粉は通常で10
−30%、しばしば40%に達することもあり工業的な
実権の際には大きな問題となっている。これを解決する
方法もこれまでに無いではないが、たとえば、特開昭5
3−109537号公報記載の発明においては105μ
以下の微粉は8%程度にとどまっており、まだ尚改良の
余地を残しているといわざるを得ない。
オレフィン重合体粉末においては、その形状ないし大き
さはそれを製造する触媒の形状ないし大きさに相似的で
あることは良く知られているところである(たとえば、
J、Boor、JT氏著、 Zlegler−Natt
a Catalysts and polymeriz
ations、p、 1fi4 。
Academic Press社、1979年発行)。
従って、オレフィン電合体の粒子形状の改良はそれt製
造する触媒の形状の改良によってなされる。具体的には
、ポリマーの微粉を無くするためkは触媒の微粉を無く
さねばならない、これは、しかしながら、多くの場合は
重合活性の増大と矛盾する要請であって、解決の困−な
問題である。特に、粉砕を経由する触媒においては、粒
度分布の巾広さは不可避の現象であり、その防止はきわ
めで困難な問題となる。
いわゆる粉砕型のポリオレフィン触媒においては、重合
活性を犠牲に丁れば、粉砕を適度におこなって触媒の粒
度分布、またそれに従って得られるポリマーの粒度分布
、vvI4節することはさほど難しいことではない。し
かし、現実には先に述べたように、完全無脱灰を立体規
則性を持つdl’ IJオレフィンにおいて実現するこ
とは困峻であり、粒度分布べの考罐は払えないのが実情
である6@発明の概要 li1要 旨 本発明者らは、先11Cff11願昭鵠−1−079F
$ 5号K。
おいて、ある組成の共粉砕物を金J![化物担体上に溶
解担持して、高い重合活iと立体規則性および良好なポ
リマー粒度分布を同時に実現すること・に成功したが、
その際偶然に同じ共粉砕組成物を四塩化チタンで熱処理
するだけでも、これまで粉砕型の融媒では決して得られ
なかった良好なIす゛マー粒度分布が実現されることを
知り、本発明に到達した。
従って、本発明によるオレフイ、ン重合体の製造法は、
下記の成分(A)、(B)および(C)′の組合せから
なる触媒にオレフィンを接触させて重合させること、を
特徴とするものである・ 成 分(A) ビ) ハロ′ゲン化マグネジf)% (ロ)電子供与性化合物 − (ハ)チタンまたはホウ素のアルコキシドに)芳香族炭
化水素またはそのノ翫ロ誘導体(ホ)四塩化チタン を共粉砕した後に!X!X化塩化チタン中熱処理しく得
られる固体触媒成分=□ 成 分(B) 有機アルさニウム化合物、および 成 分(C) 電子供与性化合物 (2)効 果 通常微粉として定義される10fi s 8度以下のポ
リプロピレン粉末の、生成率</)’y・てあられ丁と
、例えば特開昭昭−108°088号公報記載のも5の
では5%程度であり、特開昭団−109!$87号8報
記絨、のものは8%程度であり、特開昭55−1618
゛07号公報記載のものでも5〜7%以上であって、こ
のS度が従来の発明の限界と考えられていたのに対し、
本発明では以下の実施例に見られるように1〜2%kま
で減少することが初めて示され、しかもこのポリプロピ
レンはきわめて高い重合活性と立体規則性を兼ね備えて
いるi このような効果の原因にはまμ明らかでない点が多いが
、本発明者らによる先願の金属酸化物担体上への溶解担
持が円滑に進行することから照らして、恐らくは本発明
の組成の共粉砕物が四塩化チタンに対する溶解性が増し
、また同時に適度な粒径への再析出tも制御し得る特性
な持つためであろ5と推定される。
(3)先行諸発明との関係 本発明で共粉砕に加えられる各成分はその一つ一つを取
−り上げて艶ればいずれかの先行発明に含まれているこ
とり否定し得ないが、それらの先行発明はいずれも少な
くとも粒度分布の制御について特段の効果の望めえ竜い
ものである。
すなわち、具体的にいえば、特公昭52−39431号
公報発明においてはハロゲン化マグネシウム、安息香酸
エチル等の電子供与化合物および四塩化チタンの共粉砕
がおこなわれているが、得られるポリマーの粒度分布に
は何の記蹟もない0%開昭50−100385号公・報
においては、ハロゲン化マグネシウムと′電子供与性化
合物その他が共粉砕された後に四塩化チタンの加熱処理
が加えられており、特開1j850−126!590号
公報においては上記の系にヘキサン、トルエン等の不活
性溶剤が共粉砕時に加えられており、さらK Ti (
OR)nX4−nで表わされる化合物の添加も実施例は
無いけれども言及はされている。しかし、粒度分布に関
するこれら諸要素の影響に関しては何も見出せない。
芳香族炭化水素の共粉砕時添加については、特開昭49
−86482号公報においてデエレンが用いられている
が、ここでは芳香族の特性が把握されているとは考え難
い0以上のどの系v堆っても得られる4リマーの粒度分
布の改善については何の記載も無く、また本発明者らの
追試によってもその効果の無いことが確認されている。
芳香族炭化水素を用いてポリ!−粒度分布に若干の改善
を与えた例としては、特開昭55−161807号公報
があげられる。ここではげ)ハロゲン化マグネシウム、
(ロ)有機酸エステル、(ハ)脂肪族または脂環族ハロ
ゲン化炭化水素、に)以下の三種のうち少くとも一種、
丁なわち(1)脂肪族、脂環族、芳香狭(ホ)ハロゲン
化アルンニウム、の主成分を共粉砕した後に四塩化チタ
ンで熱処理して固体触媒成分が得られている。本発明と
比較すれば用いる成分の違いは明らかであるが、それ以
外の相違として、下記の点が挙げられる。
H) 本発明では比較例1K見られるように脂肪族炭化
水素は効果なく、芳香族炭化水素のみに粒度分、布改良
効果が見られること、 (ロ)シ”特開昭55−161807号公報における微
粉の減少程度が最低で5%程度と不十分なのに対し、本
発明では1〜2%a度とはるかに優れた改良を与えるこ
と。
(ハ)重合活性が本発明の方がはるかに高いこと。
結論として、本発明は既知の成分の組合せを用いてはい
るものの、生ずるdf9マー粒度分布の改善と高い重合
活性および立体規則性とt共に実現しえたとい5点で、
公知諸発明からは思いがけなかった効果を得ることに成
功したものということができる。
l)構成成分 成分(4)は、下記のビ)〜(ホ)成分から構成される
(イ)ハロゲン化マグネシウム ハロゲン化マグネシウムとしては、塩化マグネシウム、
臭化マグネシウム、フッ化マグネシウム、−塩化マグネ
シウム、−鵬化マグネシウムなどがあげられるが、41
)K塩化マグネシウムが良い。ノ10°ゲンの一部(マ
グネシウAK対し80%(原子比)以内)が水酸基、ア
ルコキシド、酢酸機、安息香酸根等で置換されたものも
、本発明における・・10ゲン化マグネシウムの定義に
含められる。それぞれ単体でも、混合物ないし複合物で
も良い。
(ロ)電子供与性有機化合物 電子供与性有機化合物としては、アルコール、エーテル
、エステル、ケトン、およびアルデヒドから選ばれた化
合物が用いられる。
これら化合物のうち、有WAfRエステル、さらに好ま
しくはα、β−不飽和カルゼン酸の、@にモノ男ルdン
酸の、エステルl’に−fdllアルコールとのエステ
ル、が好ましい。「α、β−不飽和」の定義にはエチレ
ン性不飽和の外に芳香族性不飽和をも包含する・ このようなエステルの具体例を挙げれば、例えば、安息
香;職低級アルキル(c0〜c1□)エステル。
たとえばメチルおよびエチルエステル、P−)ルイル戚
低級アルキル(たとえばエチル)エステル、p−アニス
醒低級アルキル(たとえば崖−プルピル)エステル、メ
タクリル酸、低級アルキル(たとえばメチル)エステル
、アクリル酸低級アルキル(たとえばエチル)エステル
、ケイ皮酸低級アルキル(たとえばエチル)エステル、
マレイン陳ジ低級アルキル(たとえばジメチル)エステ
ルそノ他カする。特に、安息香酸またはp−)ルイル酸
などの芳香族カル−ン酸の低級アルキルエステルが好ま
しい。
(ハ)チタンまたはホウ素のアルコキシド炭素数1〜1
8、好ましくは2〜B、のアルコキシドが好ましい。「
アルコキシド」は、芳香族アルコール、たとえばフェノ
ール等、のアルコキシドを含むも刀とする。このような
アルコキシドの具体例を挙げればチタンのテトラエト中
シト、テトラ−1−プロポキシド、テトラ−n−シトキ
シド、テトラ−I−オクトキシド、テトラフエノキシト
、ホウ素のトリメトキシド、トリエトキシド、トリブト
キシド、トリフェノキシド等がある。
に)芳香族炭化水素またはそのハロー導体炭素数6〜1
0の芳香環な有するものが好ましい。
ハロゲンを含んでいても良い。具体的にはペンぜン、ト
ルエン、O−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、
メジナレン、グツイドキュメン、デュレン、クロルベン
ぜン、ゾ四ムベンぜy、o−ジクロルベンゼン、p−ジ
クロルベンゼン、エチルペンぜン、ジエチルベンゼン、
キュメン、スチレン、α−メチルスチレン等があげられ
る。
(ホ)四塩化チタン 通常のものでよい。
2)粉砕固体のy4製 成分U)〜(ホ)は、共粉砕により四塩化チタンの加熱
処理を受けるのに適当な成分とされる。量比でいえば(
イ)1モルにつキ、(ロ)0.15〜1.0モル、好マ
しくは0.2〜0.5モル、(ハ)0.001〜0.5
モル、好ましくは0.O1〜0.1モル、に)l =1
00 g、好ましくは5〜50g、110.15〜1.
0モル、好ましくは0.2〜0.5モル、の範囲内で選
ばれる値を取る。粉砕時の添加はこれらを一括して行な
っても良いが、個別ないし段階的に加える方がより好ま
しい。個別に加える順序については全(自由で6ある。
3)固体触媒の合成 かくして得られた粉砕固体は四塩化チタンの加熱処理を
受けた後に洗浄されて固体触媒成分となる。用いる四塩
化チタンの1iは、共粉砕固体1g当り1gないし10
0g、好ましくは5gないし団g、程度である。この四
塩化チタンの約父容積%以下の範囲でヘキサン、ヘプタ
ン、トルエン、クロルベンゼン、ジクロルエタン等の不
活性溶剤で希釈することもできる。
加熱処理の温度は、40℃ないし200℃、好ましくは
ω℃ないし150℃、である。加熱時間は%15分ない
し5時間、好ましくは(9)分ないし3時間、の範囲で
選ぶことができる。加熱処理後は、不活性炭化水素溶剤
で十分に洗浄して固体触媒成分を得る。
2、触媒成分(B) 触媒成分(川としては、一般式AIRmX、−nであら
れされる有機アル1ニウム化合物が用いられる。
ここで、Rは水素、炭素数1〜加の炭化水素残基、特に
アルキル基、アラルキル基、またはアリール基であり、
Xはハロゲン、特に塩素または臭素、であり、nはO<
n≦3を満す範囲内の数である。
このような有機アルミニウム化合物の具体例を挙げれば
、H)トリエチルアルミニウム、トリエチルアルミニウ
ム、トリイソブチルアル建ニウム、トリオクチルアルミ
ニウム、トリデシルアルミニウムなどのトリプルキルア
ルミニウム、(ロ)ジエチルアル電ニウムモノクロライ
ド、ジイソブチルアルミニウムモノクロライド、エチル
アル電ニウムセスキクロライP1エチルアル2ニウムジ
クロライで、トリプルキルアルミニウムが特に好ましい
有機アル1ニクム化合物の使用量は、固体触媒成分(A
)K対して電゛社比で0.01〜2001好ましくは0
.03〜100であるが、その範囲は次に−述べる触媒
成分(C)の量比により左右される。
3、触媒成分(C) 成分(C)として便用する電子供与性化合物は、成分(
4)の成分(ロ)として前記した通りの定義および内容
ならびに好ましい具体例のものである。具体的に使用す
る化合物は、成分(A)(ロ)と成分(C)とで同一で
も異なってもよい。
使用量は有機アルミニウム化合物に対してモル比で0.
001〜0.F)、好ましくは0.01〜0.4の範囲
が適当である。
4、オレフイ/の重合 (1)オレフィン 本発明の触媒系で重合するオレフィンは一般弐R−CH
=CH2(ここで、Rは水素原子または炭素数1〜10
の炭化水素残基であり、買換基を有して、も良い)で表
わされるα−オレフィンである。具体的には、たとえば
エチレン、プロピレン、ブテン−1,ペンテン−1,4
−メチル−ペンテン−1などのオレフィン類がある。好
ましくは、エチレンまたはプロピレン、特に好ましくは
プロピレン、である。
またα−オレフィンの混合物vte用することもできる
。たとえば、プロピレンの重合の場合にプロピレンに対
して加重量%までの他の上記α−オレフィン(特にエチ
レン)との共重合tおこなうことができる。また、上記
α−オレフィン以外の共這合性七ツマ−(たとえば酢酸
ビニル、ジオレフィン)との共重合をおこなうこともで
きる。
(2)重 合 本発明の触媒系は、通常のスラリー1合に適用できるの
はもちろんであるが、実質的に、溶媒を用いない液相無
溶媒東金または気相重合にも、連続重合にも回分式重合
にも、あるいは予備重合をおこな5方式にも適用できる
スラリー1合の場合、溶媒としてはヘキサン、ヘプタン
、シクロヘキサン、トルエン等の飽相噌肪族または芳香
族炭化水素の単独あるいは混合物が用いらiる。東金温
度は室温から200℃糧度、好ましくは(資)〜150
℃であり、この際の分子量調節剤として水素を添加する
ことができる。
5、実験例 実施例1 以下の操作は全て不活性ガス雰囲気下でおこなわれる。
(1)固体触媒成分の調製 内容積1リツトルの振動ミルポット中に塩化マグネシウ
ム0.2モルおよび安息香酸エチル0.04モルを封入
して、12時間粉砕する。ついで、このポット中にチタ
ンテトラブトキシド0.01モルな加えて12時間粉砕
し、更にトルエン3m1Y加え:C12時間粉砕しl後
に四塩化チタン0.04モルを加えて12時間粉砕して
、粉砕固体を得る。
2’00m1 の三日フラスコ中に上記の粉砕固体を5
gおよび四塩化チタンを100 ml 加え、攪拌しな
がら80’C1fC昇温し、そのまま2時間加熱を続け
る。その後、液相部分を除いて十分に洗浄する。
得られた固体触媒成分は、チタン2.41重量%を含ん
でいた。
(2)プロピレンの重合 内容積1リツトルのステンレス鋼製オートクレーブ中に
脱水した工業用イブタン500m1  v入れ、上記の
固体触媒成分YTl 原子換算で0゜5mg、)リエチ
ルアル電二りム143mgおよび1)−)ルイル酸エチ
ル68mgを封入し、プロピレン圧IKg/cm”GK
て15分室温下で予備重合させたのち、水素100m1
  を加え、プロピレン全圧9 K17cm” Gおよ
び田TK″c90分重合させた。この結果、溶媒可溶ポ
リマーを含めて150.5gのポリプロピレンが得られ
、その沸騰n−へブタン抽出残率(1,1,)は94.
2%であった。活性は7250g−ポリマー/g−触媒
であり、またM、1.は0.7であった。得られた粉末
状ポリプロピレンの篩分は分析の結果は表IK示した通
りであって、105μ以下の微粉は2.4%ときわめて
少ない。
実施例2 実権例1の粉砕固体製造時に加えるトルエンを5mlの
p−キシレンに変える以外は全〈実施例1と同様の方法
で固体触媒成分を得た。これは、チタン2.72重量%
を含んでいた。この固体触媒を用いて実権例1と同じ方
法でプロピレンの重合をおこなった。溶媒可溶ポリマー
を含めて208.5 gのポリプロピレンが得られ、そ
の1.1.は95.5%であった。活性はl1300g
−ポリマー/g−触媒であり、またM、1.は0.9で
あった。得られた粉末状ポリプロピレンの篩分は分析の
結果は表IK示した通りであって、105μ以下の微粉
は1.0%ときわめて少ない。
実権例3 実施例2で得られた固体触媒をチタン原子換算で0.4
mg、 )リイソゾチルアルミニウム215mg。
エチルアルミニウムセスキクロライドtosmg。
1)−)ルイル酸メチル42mg用いて実施例1と同じ
条件でプロピレンの重合をおこなった。但し、水素は2
00 ml 用いた。溶媒可溶ポリマーを含めて228
gのポリプロピレンが得られ、七の■、!。
は96.9%であった。活性は15500 g−ポリマ
ー/g−触媒であり、またM、!、は4.1であった。
得られた粉末状ポリプロピレンのうち105μ以下の微
粉は、0.9%ときわめて少ない。
実施例4 実施例2の粉砕固体製造時に加えるチタンテトラフトキ
シドを等モル量のト・リエトキシホウ単に変える以外は
、全く実権例2と同様の方法で固体触媒成分を得た。こ
れは、チタン2.62重量%を含んでいた。この固体触
媒を用いて実施例1と同じ方法でプロピレンの重合をお
こなった。浴媒町浴ポリマーを含めて18F5.5 g
のポリプロピレンが得られ、その!、!、は94.9%
であった。活性は9700 g−ポリY−/g−触媒で
あり、M、1.は0.5であった。得られた粉末状プロ
ピレンの篩分は分析の結果は表1K示した通りであって
、10FSA以下の微粉は1.7%ときわめて少ない。
比較例1 実施例1の粉砕固体製造時に加えるトルエンt5mlの
n−ヘゲタンに変える以外は全〈実施例1と同様の方法
で固体触媒成分を得た。これは、チタン2.99J[1
%を含んでい瓢この固体触媒を用いて実施例1と同じ方
法でプロぜレンの重合tおこなった。溶媒可溶ポリマー
を含めて74.2 gのポリプロピレンが得られ、その
1.1.は95.1%であった。活性は4400 g 
−−!Jマー/g−触媒であり、またM、1.は1.2
であった。得られた粉末状ぼりプロピレンの篩分は分析
の結果は表IK示した通りであって、105μ以下の微
粉は9.5%ときわめて多い。
比較例2 ′44m例1における粉砕固体の製造時に加える四塩化
チタンを省略する以外は全〈実施例14と同様の方法で
固体触媒成分を得た。これは、チタン1.92重量%を
含んでいへこの固体触媒を用いて実施例1と同じ方法で
プロピレンの重合tおこなった。溶媒クギポリマーを含
めて143 gのぼりプロピレンが得られ、その1.1
.は94.9%であった。
活性は5500 g−ポリマー/g−触媒であり、また
M、1.40.5であった。得られた粉末状ポリプロぜ
レンの面分は分析の結果は表1に示した通りであって、
105μ以下の微粉は15.7%ときわめて多い。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 下記の成分(A)、 (B)および(C)の組合せから
    なる触媒にオレフィンを接触させC*合させること′4
    t%徴とするオシフィン重合体の製造法。 成 分(A) ピ) ハロゲン化マグネシウム (ロ)電子供与性化合物 (ハ)チタンまたはホウ素のアルコキシドに)芳香族炭
    化水素またはそのハロ1!14体(ホ)四塩化チタン を共粉砕した後に四塩化チタン中で加熱処理して得られ
    る固体触媒成分、 成 分(B) 有機アル5ニウム化合吻、および 成 分(C) 電子供与性化合物
JP16647781A 1981-10-20 1981-10-20 粒度分布の優れたオレフイン重合体の製造法 Pending JPS5867703A (ja)

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