JPS63230709A - オレフイン類重合用触媒 - Google Patents

オレフイン類重合用触媒

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JPS63230709A
JPS63230709A JP6269187A JP6269187A JPS63230709A JP S63230709 A JPS63230709 A JP S63230709A JP 6269187 A JP6269187 A JP 6269187A JP 6269187 A JP6269187 A JP 6269187A JP S63230709 A JPS63230709 A JP S63230709A
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polymer
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稔 寺野
Hirokazu Soga
弘和 曽我
Masuo Inoue
益男 井上
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  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、オレフィン類の重合に供した際に、高活性に
作用し、しかも形状の整った高立体規則性重合体を得る
ことのできる高性能触媒に係るものである。更に詳しく
言えば、本発明は、後に詳述する如き、特殊な固体触媒
成分(1)と特定のケイ素化合物(It)と有機アルミ
ニウム化合物(Ill)とからなるオレフィンcA重合
用触媒を提供するものである。
〔従来技術] 近時、プロピレンをはじめとするオレフィン類重合用触
媒における固体触媒成分として従来周知の三塩化チタン
触媒成分に代り、新しい型の触媒成分として活性成分で
あるチタンを塩化マグネシウムに電子供与体と共に担持
したものが数多く開発され提案されている。
これらの中で最も初期に開発されたものとしては電子供
与体としての有機モノカルボン酸エステルと四塩化チタ
ンとの錯体を塩化マグネシウムと共粉砕したものがあり
、あるいは電子供与体としての有機モノカルボン酸ニス
テルト塩化マグネシウムとの共粉砕生成物を四塩化チタ
ンで処理したものがある。
しかし、これらは工業的規模で用いるためには満尼すべ
き特性を有するものとは言えず種々の特性を改善するも
のとして例えば塩化マグネシウムの代りにジェトキシマ
グネシウムを用いるもの、電子供与体として特殊な化合
物を用いるものあるいはまた前記各物質の組合せ方法や
接触手段等に改変を行ったものも種々提案されている。
例えば特開昭54−94590号公報では、マグネシウ
ムジハロゲン化物を出発原料として触媒成分を調製し、
有機アルミニウム化合物、有機カルボン酸エステルおよ
びM−0−R基を有する化合物などを組合せてオレフィ
ン類の重合に用いる方法が開示されており、また特開昭
57−65510号公報においては電子供与体としての
各種エステル類と活性形の塩化マグネシウムとチタン化
合物とを組合せて触媒成分を詞製し、さらに81−〇結
合または81−N結合を有する化合物と有機アルミニウ
ム化合物金剛いてプロピレンの重合を行なう方法が開示
されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来技術において、担体物質としてその主流を占めてい
る塩化マグネシウムに含有される塩素は、チタンハロゲ
ン化物中のハロゲン元素と同様に、生成重合体に対し、
悪影響を及ぼすという欠点を有している九め、それに対
し、塩素の影#を実質上、無視し得る程度の高活性が要
求され、あるいはまた塩化マグネシウムそのものの濃度
を低くおさえるなどの対策がとられている。
また、前記塩化マグネシウムを担体とする触媒成分を有
機アルミニウム化合物と組合せて用いてオレフィン類の
重合、特にプロピレン、1−ブテン等の立体規則性重合
を工業的に行なう場合、重合反応を行なう際に電子供与
体として有機モノカルボン酸エステルを用いることが必
須とされている。しかしこの場合有機モノカルボン酸エ
ステルを極めて多量に用いることが必要であり、その結
果、生成重合体に、特有のエステル臭を付与するという
問題点が存在した。
さらに、前記塩化マグネシウムを担体とする触媒成分を
用いた触媒など、いわゆる高活性担持型触媒においては
、重合初期の活性は高いものの経時的失活が大きくプロ
セス操作上問題となると共に、ブロック共重合等の重合
時間をより長くする場合、実質上それを使用することは
不可能であった。
この点を改良するものとして前記特開昭54−9459
0号のものが提案されているが、同公報の記載からも明
らかなようにこの場合、触媒調製時ならびに重合時にも
有機カルボン酸エステルを用いることが必要とされてい
る。一般に、触媒中に含まれる有機カルボン酸エステル
は、チタンハロゲン化物による処理あるいは有機溶媒に
よる洗浄などにより、生成重合体の臭いの問題を無視し
得る程度の量となっている。
しかし、重合時に用いる有機カルボン酸エステルは前述
のように触媒中に含まれる量に比して極めて多量であり
、なおかつ液体あるいは気体のモノマー中で重合を行な
った場合、その殆んど全てが生成重合体中に含まれてし
まうのが現状であり、従って、生成重合体の臭いの問題
は重合時に有機カルボン酸エステル?用いる限り解決し
得ないものといえる。また同公報に開示されてbる方法
は、その実施列からも判るように、非常に煩雑な操作を
必要とすると共に得られた触媒は性能的にも活性の持続
性においても実用上充分なものとはいえないのが実状で
ある。
〔発明の開示〕
本発明者らは、上記の如き従来技術における種々の問題
点を解決するため、鋭意研究を行なったところ、本発明
により高度の立体規則性を有する重合体が得られる高性
能触媒を提供することに成功した。
すなわち、本発明は下記(りの固体触媒成分および下記
(II)のケイ素化合物および@)有機アルミニウム化
合物よりなることを特徴とするオレフィン類重合用触媒
を提供するものである。
(り金属マグネシウム粉末と2倍モル以上のアルキルモ
ノハロゲン化物とを溶媒の不存在下、ジアルコキシマグ
ネシウムの存在下で反応させて得られる物質(a)、該
物質(a)1重量部に対して2重量部以下の盪のテトラ
アルコキシチタン(1))、−30℃ないし50℃にお
いて液体である脂肪族炭化水素(Q)および−50℃な
いし50℃において液体である脂肪族アルコール(a)
を用いて均質な溶液を調製し、しかる後にその溶液を0
℃以下に保持された四塩化チタン(e)に、沈殿を生ぜ
しめることなく滴下し、次いで得られた溶液を攪拌下に
昇温しで固体物質を析出せしめ、さらに攪拌下に、80
℃以上でフタル酸のジエステル(f)を添加することに
よって得られる固体生成物を分離し、これに四塩化チタ
ンを接触させることによって得られる固体触媒成分; (II)  一般式 FJIRrn(OR”)4−m(
式中Rはアルキル基、シクロアルキル基、ビニル基また
はアリール基であり、R′はアルキル基である。Rがア
ルキル基の場合に、そのアルキル基はR′と同一であっ
てもよい。mは0≦m (4である。)で表わされるケ
イ素化合物 以下に本発明のすVフィン類重合用触媒につき、さらに
詳細に説明する。
まず、前記([)の固体触媒成分について説明する。前
記(a)の余端マグネシウム粉末とアルキルモノハロゲ
ン化物との反応によって得られる物質(以下単に(a)
物質という)を得るには、市販の金属マグネシウム粉末
と、アルキルモノノ・ロゲン化物とを有機溶媒の不存在
下、ジアルコキシマグネシウムの存在下で反応させるが
、この際、アルキルモノハロゲン化物は金属マグネシウ
ム粉末1モルに対して2モル以上用いることが必要であ
り、また、ジアルコキシマグネシウムは金属マグネシウ
ム12に対して101〜Q、5Fの範囲で用いられる。
また、反応温度及び反応時間は、上記の反応が充分に進
む限り任意であり、特に限定されるものではないが、通
常20℃以上で10分間以上、好ましくは40℃以上で
50分間以上行なわれる。この反応は、グリニア型の反
応であり、反応によって得られた(a)物質の工Rスペ
クトルを測定するとアルキル基の吸収が見られる。
上記(a)物質の製造に用いられるアルキルモノハロゲ
ン化物としては、常温で液体の脂肪族炭化水素の塩化物
が好ましく、その列としては、例えばn−プロピルクロ
ライド、インブチルクロライド、n−ブチルクロライド
、インブチルクロライド、ペンチルクロライド、ヘキシ
ルクロライドおよびオクチルクロライド等があげられる
前記(a)物質の製造に用いられるジアルコキシマグネ
シウムとしては炭素数1ないし5のアルキル基をもつも
のが好ましく、gAjえばジブトキシマグネシウム、ジ
アルコキシマグネシウム、ジブトキシマグネシウム等が
あげられる。
前記(b)のテトラアルコキクチタン(以下単に(1:
l)物質という)としては、そのアルコキシ基として、
炭素原子数1〜10のアルコキシ基のものが用いられ、
特に炭素原子数5又は4のものが好ましく用いられる。
このテトラアルコキシチタンは1種を単独で、又は2種
以上を混合物として用いることができる。(1+)物質
の使用量は(a)物質1重量部に対して2重量部以下の
量であり、例えば、通常、(a)物質12に対し、(b
)物質i[Lo 1〜1to範囲f用いる。
前記(c)の脂肪族炭化水素(以下単に(C)物質とい
う)および前記(d)の脂肪族アルコール(以下単に(
d)物質という)は、いずれも−30C〜50℃におい
て液体のものである。
(c)物質の好ましい列としては炭素原子数5〜12の
脂肪族炭化水素例えばペンタン、ヘキサン、ヘプタン、
オクタン、ノナン、デカンおよびドデカンなどがあげら
れ、(a)物質の好ましい列としては炭素原子数2〜1
oの脂肪族アルコール、例えばエタノール、プロパツー
ル、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノールなどがあ
げられる。前記<c)物質および前記(a)物質は、均
質な溶液を調製し得る範囲で適宜な量で用いられる。
かくして、(a)物質、(b)物質、(c)物質、およ
び(、L)物質により、均質な溶液が調製され、得られ
た溶液を0℃以下に保持された四塩化チタン(θ)に沈
殿を生ぜしめることなく滴下する。この際の四塩化チタ
ン(et)は、(a)物質1?に対して1−以上好まし
くは5−以上の割合で用いられる。
滴下終了後、攪拌下に昇温して固体物質を析出せしめ、
さらに攪拌下VC80℃以上で前記(f)のフタル酸の
ジエステルを添加する。
この際、良好な粒子形状のもの?得るためには、上記の
昇温はα5℃/分以下の速度で行なうのが好ましい。
前記(1)のフタル酸ジエステル(以下単に(f)物質
とhう)としてはジメチルフタレート、ジエチルフタレ
ート、ジイソプロピルフタレート、ジプロピルフタレー
ト、ジブチル7タレート、ジイソブチルフタレート、シ
アミルフタv−ト、ジイソアミルフタレート、エチルブ
チルフタノート、エチルイソブチルフタレートおよびエ
チルグロビルフタレート等を例としてあげることができ
る。
上記の(f)物質は、(a)物質1PK対しQl−以上
好ましくは、0.2−以上の割合で用いられる。
(f)物質の添加後、さらに80℃以上の温度で10分
間以上好ましくは60分間以上保持する。
次いで得られる固体生成物を分離する。
この固体生成物の分離は、通常、固体状物質を液体から
分離するのに用いられる手段、例えばデカンテーション
あるいはP遇などの手段により行なう。
次にこの固体生成物に四塩化チタンを接触させることに
より固体触媒成分(1)が得られる。
この際の接触温度は、通常は0℃以上130℃以下であ
る。接触時間は10分間以上、好ましくは30分間以上
である。また、用いられる四塩化チタンの量は上記の固
体生成物12に対して1W1を以上、好ましくは5−以
上の量である。
得られた固体触媒成分(1)は必要に応じn−へブタン
等の有機溶媒を用いて洗浄してもよく、また、繰り返し
四塩化チタンと接触させてもよい。
この四塩化チタンとの接触処理においては、四塩化チタ
ンは、好ましくは、トルエン等の芳香族炭化水素により
希釈して用いられる。
いずれにせよ、固体触媒成分(1)については必要に応
じ、上記の四塩化チタンによる接触処理あるいはn−へ
ブタン等の有機溶媒による洗浄処理を随意に繰り返して
行なうことができる。
これらの態様は、いずれも本発明の実施における一態様
に包含される。
本発明における上記(1)の固体触媒成分の調製に関す
る一連の操作は酸素および水分等の不存在下に行なわれ
ることが好ましい。
以上の如くして調製された前記(1)の固体触媒成分は
、前記(II)のケイ素化合物および前記佃)の有機ア
ルミニウム化合物と組合わされ、本発明に係るオレフィ
ン類重合用触媒を構成するが、前記(II)のケイ素化
合物としてはアルコキシシラン、フェニルアルコキシシ
ラン、アルキルアルコキシシランなどがあげられるが具
体的にはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン
、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシ
シラン、フェニルトリプロポキシシラン、フェニルトリ
イソプロポキシシラン、ジフェニルジメトキシ7ラン、
ジフェニルジェトキシシラン、エチルトリメトキシシラ
ン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシ
ラン、エチ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、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリ
メトキシシラン、ジビニルジメトキシシラン、ジビニル
ジメトキシシランなどe6けることができる。
前記(頗の有機アルミニウム化合物としては、トリアル
キルアルミニウム、ジアルキルアルミニウムハライド、
アルキルアルミニウムシバライド、アルキルアルミニウ
ムセスキハライドおよびこれ等の混合物をあげることが
できるが、中でも、トリアルギルアルミニウムが好まし
く、さらに、トリエチルアルミニウムおよびトリイソブ
チルアルミニウムが特に好ましい。
前記((2)の有機アルミニウム化合物は、固体触媒成
分中のチタン?原子当り1〜1000モルで用いられ、
該ケイ素化合物は有機アルミニウム化合物に対するモル
比において1以下、好ましくは0.005〜1.0の範
囲で用いられる。
本発明に係る重合用触媒を用いての重合反応は有機溶媒
の存在下でもちるいは不存在下でも行なうことができ、
また、使用するオレフィン単量体は気体および液体のい
ずれの状態でも用いることができる。重合温度は200
℃以下好ましくは100℃以下であり、重合圧力は10
0ゆ/菌2・G以下好ましくは50ゆ/α2・G以下で
ある。
本発明に係るオレフィン類重合用触媒を用いて単独重合
または共重合されるオレフィン類はエチレン、プロピレ
ン、1−ブテン等である。
〔発明の効果〕
本発明に係るオレフィン類重合用触媒は、これを用いて
、オレフィン類の重合を行なった場合、従来予期し得な
い程の高い活性を示すため生成重合体中に存在する触媒
残渣量を極めて低くおさえることができ、しかも残留塩
素が極めて微量であるために生成物については脱灰工程
を全く必要としない程度にまで塩素の影響を低減するこ
とができる。
生成重合体中に残存する塩素は造粒、成形などの工程に
用いる機器の腐食の原因となると共に生成重合体そのも
のの劣化、黄変等の原因ともなるものであるので、この
課題を解決し得ることは当該技術分野に対し大きな利益
をもたらすものである。
また、本発明の触媒によれば重合時に有機カルボン酸エ
ステルを添加しないことにより生成重合体に対するエス
テル臭の付着という大きな問題をも解決することができ
る。
さらに、従来、触媒の単位時間当りの活性が、重合の経
過に伴なって大幅に低下するという、いわゆる高活性担
持型触媒における共通の欠点が存在したが、本発明に係
る触媒においては、重合時間の経過に伴なう活性の低下
が、従来公知の触媒に比較し、極めて小さいため、共重
合等重合時間をより長くする場合にも有用であり、かつ
、より高い重合圧力を採用した場合における活性の増加
が大きいため、最近注目されているバルク重合および気
相重合にも幅広く用いることができる。
しかも、本発明に係る触媒によれば、形状の整った高度
の立体規則性を有する重合体が得られる。
さらに付言すると、工業的なオレフィン重合体の製造に
おいては重合時に水素を共存させることがM工制御など
の点から一般的とされているが、従来の塩化マグネシウ
ムを担体とし、有機カルボン酸エステルを用いた触媒は
水素共存下では活性および立体規則性が大幅に低下する
という欠点を有していた。しかし、本発明に係る触媒を
用いて水素共存下にオレフィンの重合を行なった場合、
生成重合体のM工が極めて高い場合においても、活性お
よび立体規則性は低下しない。かかる効果は、当業者に
とって強く望まれていたものであった。また、工業的な
ポリオレフィンの製造においては重合装置の能力、後処
理工種の能力などの点で生成重合体の嵩比重が非常に大
きな問題となるが、本発明に係る触媒は、この点におい
ても、極めて優れた特性を有している。
また、本発明に係る触媒を用いて夷造された重合体は粒
度、分布がせまく、その粒子の表面が比較的滑らかで球
状に近く、透明感があり、かつ粒子が破壊しにくいとい
う特性を有している。
従ってポリオフフィンの製造工程に好ましくない微粉状
重合体が生成せず、最近注目されている気相重合にも適
し、また流動性に優れているためポンプ輸送や遠心分離
などのいわゆる重合彼処理工8を容易にすると共に、粒
子形状が浸れているため造粒工程をも省略できるなど種
々の効果を奏することができる。
仁実施例、比較例〕 以下に、本発明を実施列および比較列によりさらに具体
的に説明する。
実施8ill11 (1)  (a)物質の調製 攪拌機を具備した容量2.0tの丸底フラスコ金剛い、
これを窒素ガスで充分に置換した後、金属マグネシウム
粉末50?、シェドマグネシウム2.42およびn−ブ
チルクロライド1.2tを装入し、n−ブチルクロライ
ドの沸点下で5時間反応させた。反応終了後、上澄液を
除去し、減圧乾燥して粉末状の物質を得た。
(2)固体触媒成分の調製 上記(1)で得られた粉末状物質5.0?、テトラブト
キンチタン五5−、デカン25−および2−エチルヘキ
シルアルコール25df!::窒iガスで十分に置換さ
れた容量200−の丸底フラスコにとり、150℃まで
昇温しで均質な溶液を調製した後攪拌機を具備した容量
500dの丸底フラスコ中の一20℃の’r1c420
 Omt中に沈殿を生じないように滴下し、攪拌下に2
0℃/時の割合で昇温しで固体生成物を析出せしめ、1
10℃でジブチルフタレート2.0−を添加してそのま
まの温度で2時間攪拌を継続したまま保持した。その後
上澄液を除去し、得られた固体生成物に、新たに71.
C14200dを加えて120℃で2時間反応させた。
反応終了後、生成物を40℃のn−へブタン200mで
10回洗浄し、固体触媒成分を得た。
なお、この際、該固体触媒成分中のチタン含有率を測定
したところ2.26重量憾であった。
(3)  プロピレンの重合 内容積2.Otの攪拌装置付オートクレーブを用い、こ
れを窒素ガスで完全に置換した後、トリエチルアルミニ
ウム20019、ジフェニルジメトキシシラン45M9
および前記固体触媒成分5、OMIを装入した。その後
、水素ガス1.8t、液化プロピレン1.4tを装入し
、70℃で1時間重合反応を行なった。重合反応終了後
、生成した重合体を80℃で減圧乾燥し、得られたもの
の量を(A)とする。またこのものを沸騰n−へブタン
で6時間抽出してn−ベプタンに不溶解の重合体余得、
このものの量をφ)とする。
使用した固体触媒成分当りの重合活性(C)を以下の式
で表わす。
また全結晶性重合体の収率中)を下記の式で表わす。
(B) (D)= −X 100(支)) (A) さらに生成重合体中の残留塩素量を(B)、生成重合体
のM工k (F)、嵩比重e(G)で表わし、得られ九
結果を第1表に示す。
また得られたポリマーの平均粒径は約270μで表面が
なめらかであまり凹凸がなく、透明感のあるものであっ
た。
実施列2 重合時間を30分間とした以外は実施列1と同様にして
実験を行なった。得られた結果は、第1表に示す通りで
ある。
また、得られたポリマーは平均粒径が約220μで表面
がなめらかであまり凹凸がなく、透明感のあるものであ
った。
実施列5 重合反応を以下の方法で行なった以外は実施例1と同様
にして実験を行なった。
窒素ガスで完全に置換された内容積2.0tの攪拌装置
付オートクレーブに、n−ヘプタン700−を装入し、
窒素ガス雰囲気を保ちつつトリエfルアルミニウム30
0jv、ジフェニルジメトキシシラン70Hq、次いで
実施列1の方法で調製した固体触媒成分を15.0ay
装入した。
その後水素ガス80−を装入し70℃に昇温しでプロピ
レンガスを導入しつつ、6 kg7cm”・GO正圧力
維持して1時間、重合反応を行なった。
重合反応終了後、得られた固体重合体を戸別し、80℃
に加温して減圧乾燥した。一方、ν液を凝縮して重合溶
媒に溶存する重合体の量ヲ耐)とし、固体重合体の量ヲ
(1)とする。ま念、得られた固体重合体を沸騰n−へ
ブタンで6時間抽出し、n−へブタンに不溶解の重合体
を得、この菫を(J)とする。
固体触媒成分当りの重合活性@)全下記式で表わす。
i九結晶性重合体の収率缶)を、下記の式で表わし、 全結晶性重合体の収率偏)ヲ、下記の式で求める。
さらに生成重合体中の残留塩素を(ト))、生成重合体
のM工t (o) 、嵩比重をケ)で表わす。得られた
結果は第2表に示す通りである。
また、得られたポリマーの平均粒径は約150μで表面
がなめらかであt9凹凸がなく、透明感のあるものであ
った。
実施列4 重合時間を2時間にした以外は、実施例3と同様にして
実験を行なった。得られた結果は第2表に示す通りであ
る。
また、得られたポリマーの平均粒径は約180μで表面
がなめらかであまり凹凸がなく、透明感のあるものであ
った。
実施列5 ジブチルフタレートの代りに同量のジブチルフタレート
を用いた以外は実施例1と同様にして実験を行なった。
なお、この際の固体触媒成分中のチタン含有率は2.3
1重i%であった。
重合に際しては実施例1と同様にして実験2行なった。
得られた結果は第1表に示す通りである。
また、得られたポリマーの平均粒径は約240μで表面
がなめらかであまり凹凸がなく、透明感のあるものであ
った。
実施例6 均質な溶液を作る際のデカンをヘプタンに代えた以外は
実施列1と同様にして固体触媒成分の調製を行なった。
なお、この際の固体触媒成分中のチタン含有率は2.2
0重量係であった。
重合に際しては実、怖列1と同様にして実験を行なった
。得られた結果は第1表に示す通りである。
また、得られたポリマーの平均粒径は約250μで表面
がなめらかであまり凹凸がなく、透明感のあるものであ
った。
第  1  表 第  2  表
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の理解を助けるための模式的図面である

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)( I )金属マグネシウム粉末と2倍モル以上のア
    ルキルモノハロゲン化物とを溶媒の不存 在下、ジアルコキシマグネシウムの存在下 で反応させて得られる物質(a)、該物質(a)1重量
    部に対して2重量部以下の量のテトラ アルコキシチタン(b)、−30℃ないし50℃におい
    て液体である脂肪族炭化水素(c)および−30℃ない
    し50℃において液体で ある脂肪族アルコール(d)を用いて均質な溶液を調製
    し、しかる後にその溶液を、0℃ 以下に保持された四塩化チタン(e)に、沈殿を生ぜし
    めることなく滴下し、次いで得ら れた溶液を攪拌下に昇温して、固体物質を 析出せしめ、さらに攪拌下に、80℃以上 でフタル酸のジエステル(f)を添加することによつて
    得られる固体生成物を分離し、こ れに四塩化チタンを接触させることによつ て得られる固体触媒成分; (II)一般式SiR_m(OR′)_4_−_m(式中
    Rはアルキル基、シクロアルキル基、ビニル基また はアリール基であり、R′はアルキル基で ある。Rがアルキル基の場合は、そのアル キル基はR′と同一であつてもよい。mは 0≦m<4である。)で表わされるケイ素 化合物 および (III)有機アルミニウム化合物 よりなることを特徴とするオレフィン類重合用触媒。
JP6269187A 1987-03-19 1987-03-19 オレフイン類重合用触媒 Expired - Lifetime JPH089646B2 (ja)

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