JPS6228162B2 - - Google Patents
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- JPS6228162B2 JPS6228162B2 JP53093689A JP9368978A JPS6228162B2 JP S6228162 B2 JPS6228162 B2 JP S6228162B2 JP 53093689 A JP53093689 A JP 53093689A JP 9368978 A JP9368978 A JP 9368978A JP S6228162 B2 JPS6228162 B2 JP S6228162B2
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- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
Description
本発明はポリエチレンの製造方法に関し、詳し
くはハロゲン化マグネシウムの変性体を触媒担体
とするポリエチレンの高活性重合方法に関する。
従来ポリオレフインの高活性重合触媒において
遷移金属を担持させる担体原料にハロゲン化マグ
ネシウムが用いられることはよく知られており、
これに直接遷移金属の担持を行なうときは担持量
が非常に少なく活性もあまり高くないことが判明
している。さらにこの欠点を解消すべく遷移金属
と接触させる前に予備処理し、または遷移金属と
反応させる際に様々な化合物を存在させる等の各
種提案がなされてきた。
例えばハロゲン化マグネシウムに水、アルコー
ル、エステル等の電子供与体を付加配位させて生
成するハロゲン化マグネシウム電子供与体付加物
を原料とするもの(特公昭46−34092号、特公昭
48−19794号公報)、ハロゲン化マグネシウム電子
供与性化合物の付加物にケイ素化合物を反応させ
るもの(特公昭53−1796号、特開昭49−88983
号)、ボールミル等による活性化により又はアル
コール、水付加物の加熱により得られる活性化処
理のなされた無水ハロゲン化マグネシウムを用い
るもの(特公昭47−41676号公報)、マグネシウム
ジハロゲン化物のアルコール予備処理物を周期律
表第1〜3族の有機金属と反応させるもの(特開
昭49−119980号公報)、マグネシウムジハロゲン
化物と塩化アルミニウムをアルコール溶液から共
析出させるもの(特開昭50−1130692号公報)が
知られている。しかしながら電子供与体により予
備処理し付加物を形成する方法は、その付加量の
調整やその他の処理に多大な注意と手数を要し、
またこれらをさらに処理することは工程数の増加
をきたし、これらによつてチタン担持量が増加し
ても活性が低下したりあるいは得られるポリエチ
レンの嵩比重が低い等いずれの方法も一長一短を
有している。
本発明者らは塩化マグネシウムを用いたエチレ
ンの高活性重合に関し、詳細に検討を重ねる過程
において、塩化マグネシウムを特定量のハロゲン
含有チタン化合物およびアルコールと接触させた
のちハロゲン化チタンを担持させることによつて
活性が飛躍的に増加しポリエチレンの嵩比重も増
大する事実を見出し本発明を完成するに至つた。
すなわち本発明は(A)マグネシウム化合物とハロゲ
ン化チタンとの反応生成物および(B)有機アルミニ
ウム化合物を成分とする触媒を用いてポリエチレ
ンを製造する方法において(A)成分として塩化マグ
ネシウムを0.1〜2倍モル量のハロゲン含有4価
チタン化合物および0.1倍モル以上のアルコール
と接触反応させ、次いで生成した固体物質をハロ
ゲン化チタンと反応させて得られる固体生成物を
用いることを特徴とするポリエチレンの製造方法
を提供するものである。
本発明に用いる塩化マグネシウムは、市販の無
水塩化マグネシウムの如く活性化されていないも
ので十分であるが、従来公知の方法により活性化
された無水の塩化マグネシウムを用いうることは
勿論である。さらにこれにエチレンの重合を阻害
しない公知の金属化合物担体との混合物を用いて
もよい。
本発明の方法に用いる触媒中の(A)成分の調整は
次の如く行なう。すなわちまず通常は上記の塩化
マグネシウムを不活性溶媒中に分散させる。この
場合、塩化マグネシウムの分散量は特に制限はな
いが、操作の便宜から溶媒1あたり50〜500g
とすることが好ましい。続いてこの分散系にハロ
ゲン含有4価チタン化合物およびアルコールを加
え所定の温度、時間にて撹拌しながら反応させ塩
化マグネシウムを変性する。この際の反応温度は
通常0〜150℃、特に50〜100℃とするのが効率的
であり、得られる触媒の重合活性も高くまたこの
触媒を用いて製造されるポリエチレンの嵩比重も
大きくなり好ましい。また反応時間は反応温度に
もよるが通常5分〜5時間、好ましくは0.5〜3
時間である。なお該反応における三者の接触順序
は特にこれに限定されるものでなく、まず塩化マ
グネシウムとハロゲン含有4価チタン化合物を反
応させ、次いで該反応系にアルコールを添加処理
する如く2段階に分けて行なつてもよい。
上述の反応で用いるハロゲン含有4価チタン化
合物は、一般式XnTi(OR)4-o〔式中Xはハロゲ
ン原子、Rは炭素数1〜4個のアルキル基、nは
1〜4のいずれかの整数を示す。〕で表わされる
化合物が好ましい。このハロゲン含有4価チタン
化合物としては例えばテトラハロゲン化チタン、
ハロゲン化アルコキシチタンがあげられ具体的に
はTiCl4、TiBr4、CH3OTiCl3、(C2H5O)2TiCl2等
をあげることができる。これらのうち高ハロゲン
含有物、特に四塩化チタン(TiCl4)が最も好まし
い。
このハロゲン含有4価チタン化合物の添加量は
上記の塩化マグネシウムに対して0.1〜2倍モル
量とする。この場合チタン化合物に含まれるハロ
ゲン原子がマグネシウム化合物に対し0.5倍モル
以上となる如き量を用いるのが好ましい。上記チ
タン化合物の添加量が塩化マグネシウムに対して
0.1倍モル量未満になると触媒の活性および生成
ポリマーの嵩比重の向上が充分でない。またハロ
ゲン含有4価チタン化合物を多量に使用する場合
には従来と同様に該段階における変性体中にチタ
ンが多量に担持され、重合活性の向上は見られ
ず、むしろ生成ポリマーの嵩比重が低いものとな
りまた反応剤の浪費ともなるので塩化マグネシウ
ムに対し2倍モル量以下、好ましくは等モル量以
下の量を用いる。
一方、上述の反応で用いるアルコールとしては
直鎖もしくは側鎖の脂肪族もしくは脂環族アルコ
ールであり、特に炭素数1〜6の第1又は第2ア
ルコールが好ましい。具体的にはメタノール、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、
オクタノール等をあげることができる。このアル
コールの添加量は上記塩化マグネシウムに対して
0.1倍モル量以上、好ましくは0.5倍モル量以上と
する。この添加量の上限については特に制限がな
いが多量の使用は後述の如くチタン化合物の浪費
となるので通常はチタン化合物に含まれるハロゲ
ンと等量付近を目安とする。アルコールの使用量
がこの下限より低い場合は目的とする重合活性の
向上又はポリマーの嵩比重の向上が充分期待でき
ない。
また上述の反応に用いる溶媒は、上記した塩化
マグネシウム、ハロゲン含有4価チタン化合物お
よびアルコールと反応しない不活性なものであれ
ば特に制限はなく、脂肪族炭化水素、脂環族炭化
水素等各種の溶媒があげられる。具体的にはブタ
ン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキ
サン等などが好適である。
なお前記した如き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塩化マグネシウ
ム、ハロゲン含有4価チタン化合物およびアルコ
ールの所定割合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。
かくして得られた固体物質である塩化マグネシ
ウムの変性体は前記反応分散液そのまゝの状態で
または変性体固体を洗浄分離して次の反応に用い
る。なお該変性をさらに有機アルミニウム化合物
にて処理し次の反応に用いてもよい。
本発明の方法に用いる触媒中の(A)成分としては
上記の塩化マグネシウムの変性体をさらにハロゲ
ン化チタンと反応させて得られる固体生成物が充
当される。
ここで用いることのできるハロゲン化チタンと
しては4価、3価、2価のハロゲン含有チタンで
あり具体的にはTiCl4、TiBr4、Ti(OR′)Cl3、
Ti(OR′)2Cl2、Ti(OR′)3Cl、TiCl3、TiBr3、
TiCl2など(ここでR′はアルキル基を示す。)をあ
げることができ、特にアルコキシ基を多量に含ま
ないものが好ましい。
塩化マグネシウム変性体とハロゲン化チタンと
の反応は、通常は炭化水素溶媒中で行なうが無溶
媒下でも可能であり、一般に採用されるいかなる
接触方法を用いてもよい。溶媒中で行なう場合、
前記溶媒法による変性体生成反応液に直接、また
反応固体洗浄分離等の処理を行なつたときは再び
不活性溶媒に該変性物を分散させたのち、所定量
のハロゲン化チタンを添加する。かくして得られ
た混合分散液は常圧もしくは加圧下に30〜200
℃、好ましくは50〜150℃の条件で10分〜5時
間、好ましくは0.5〜3時間撹拌反応させる。一
方無溶媒反応の場合は、上記温度、時間にてボー
ルミル等による機械的混合を行なえばよい。
上記の反応におけるハロゲン化チタンの添加割
合は用いた塩化マグネシウムに対して通常は当モ
ル以上、好ましくは過剰量とする。具体的には1
〜20倍モル量、好ましくは2〜15倍モル量とし特
に変性体予備処理溶液をそのまま用いる場合にお
いて未反応アルコールおよび遊離のチタン化合物
が溶液中に存在するときは、これらに対して大過
剰、具体的には当初に用いたハロゲン含有チタン
化合物のほぼ5倍モル量以上を目安として用いる
のが好ましい。これらに対するハロゲン化チタン
の使用量が少ない場合は、得られるポリエチレン
の嵩比重、重合活性共に充分なものでない。
叙上の反応を行なつた後、反応生成物から固体
成分を分離洗浄する。この際の洗浄は炭素数5〜
10の不活性な炭化水素溶媒、例えばペンタン、ヘ
キサン、シクロヘキサン、ヘプタン等を用いて行
なう。
洗浄した固体生成物は、さらに不活性気体中不
活性炭化水素溶媒に適当な濃度で分散して触媒成
分として用いる。なお洗浄後の固体生成物をさら
に有機アルミニウムで処理した後に、上記同様分
散液としてもよく、この場合には触媒の重合活性
ならびに重合されるポリエチレンの嵩比重がより
増大する。この場合に用いうる有機アルミニウム
化合物は後述する触媒成分(B)としての有機アルミ
ニウム化合物と同じものであつてもよくまた異つ
ていても良い。この使用量は担持されたチタンと
ほゞ等量もしくはそれ以上であれば十分である。
本発明の方法は、上述した塩化マグネシウム変
性体と前記のハロゲン化チタンとの反応生成物を
(A)成分とし、有機アルミニウム化合物を(B)成分と
した(A)、(B)両成分よりなる触媒を用いて行なう。
エチレンを重合するにあたつては、反応系に(A)成
分の分散液および(B)成分である有機アルミニウム
化合物を触媒として加え、次いでこの系にエチレ
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、溶液重合、懸濁重合、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。触媒成分の添加量は、溶液
重合あるいは懸濁重合の場合を例にとれば、(A)成
分を通常0.001〜5ミリモル/とし、一方(B)成
分を(A)成分に対して10〜500(モル比)、好ましく
は20〜300(モル比)とする。また反応系のエチ
レン圧は通常、常圧〜100Kg/cm2、好ましくは2
〜20Kg/cm2とし、反応温度は通常、50〜180℃、
好ましくは60〜100℃とし反応時間は通常0.5〜5
時間、好ましくは1〜3時間とする。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。
本発明の方法において用いる触媒の(B)成分であ
る有機アルミニウム化合物としては、一般式
R″mAlCl3-n〔式中R″は炭素数1〜8個のアルキ
ル基、mは1〜3を示す。〕で表わされるものが
好適であり、その代表例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等があげられ
る。
本発明の方法にて重合できるポリエチレンの種
類は、エチレンのホモポリマーはもちろん、その
他エチレンと少量のプロピレン、ブテン−1、ヘ
キセン−1等のα−オレフインとのコポリマーな
どがあげられる。なお本発明の方法に用いる触媒
にはさらに有機亜鉛等の有機金属を含有させるこ
ともできる。
以上の如き本発明の方法によれば、その実体は
何であるが不明であるが、変性段階においてハロ
ゲン含有4価チタン化合物、アルコールおよび塩
化マグネシウム三者の複雑な反応により有効な担
体が形成され、さらに該変性体にチタンが有効に
担持される結果、高重合活性が発現し、また高嵩
比重のポリエチレンが得られるのである。
従つて本発明の方法により高品質および高嵩比
重の高密度ポリエチレンを極めて効率よくしかも
経済的に製造することができる。
次に本発明の方法を実施例および比較例により
さらに詳しく説明する。
実施例 1
(1) 触媒の製造
ノルマルヘプタン50mlに無水塩化マグネシウ
ム10.5ミリモルを懸濁し、これにTiCl45.3ミリ
モル、エタノール21ミリモルを加えて昇温し80
℃で1時間反応を行なつた。次いでTiCl445ミ
リモルを加え、還流下(98℃)で3時間反応さ
せた。冷却後上澄液を傾斜法により除去した。
新たにノルマルヘプタン100mlを加え撹拌、静
置、上澄液除去の洗浄操作を3回繰返した。最
後にノルマルヘプタン200mlを加えて触媒固体
成分(A)の分散液を得た。比色法によりチタン担
持量を求めると37mgTi/g−担体であつた。
(2) エチレンの重合
1のオートクレーブを十分に乾燥し、アル
ゴン気流下ノルマルヘキサン400ml、トリエチ
ルアルミニウム2.0ミリモルおよび上記の触媒
固体成分(A)のスラリーをチタン原子として0.01
ミリモル相当分導入し80℃に昇温した。次に水
素圧3Kg/cm2、エチレン圧5Kg/cm2としてエチ
レンを連続的に供給しながら80℃で1時間重合
した。未反応ガスを除去し、ポリマーを分離、
乾燥すると白色のポリエチレン126gが得られ
た。重合活性はチタン原子1g、1時間あたり
263Kgであり、ポリエチレンのメルトインデツ
クスは3.30(190℃、2.16Kg荷重)、嵩比重は
0.28であつた。
比較例 1
(1) 触媒の製造
ノルマルヘプタン50mlに無水塩化マグネシウ
ム10.5ミリモルを懸濁し、これにエタノール21
ミリモルを加えて昇温し、80℃で1時間反応を
行なつた。次いでTiCl445ミリモルを加え98℃
で3時間反応させた。以下は実施例1(1)と同様
にして固体触媒成分を製造した。このときのチ
タン担持量は172mg−/Ti/g−担体であつた
(2) エチレンの重合
上記(1)で製造した固体触媒成分を用いたこと
以外は実施例1(2)と同様にしてエチレンの重合
を行なつた。この結果、ポリエチレン45gが得
られた。重合活性はチタン原子1g、1時間あ
たり94Kgであり、ポリエチレンのメルトインデ
ツクスは3.8(190℃、2.16Kg荷重)、嵩比重は
0.19であつた。
比較例 2
(1) 触媒の製造
ノルマルヘプタン50mlに無水塩化マグネシウ
ム10.5ミリモルを懸濁し、これにTiCl445ミリ
モル、エタノール10.5ミリモルを加えて昇温し
98℃で3時間反応を行なつた。以下は実施例1
(1)と同様にして固体触媒成分を製造した。この
ときのチタン担持量は90mg−Ti/g−担体で
あつた。
(2) エチレンの重合
上記(1)で製造した固体触媒成分をチタン原子
として0.02ミリモルに相当する量を用いたこと
以外は実施例1(2)と同様にしてエチレンの重合
を行なつた。この結果、ポリエチレン23gが得
られた。重合活性はチタン原子1g、1時間あ
たり24Kgであり、ポリエチレンのメルトインデ
ツクスは0.53(190℃、2.16Kg荷重)、嵩比重は
0.20であつた。
比較例 3
(1) 触媒の製造
ノルマルヘプタン50mlに無水塩化マグネシウ
ム10.5ミリモルを懸濁し、これにSiCl45.3ミリ
モル、エタノール21ミリモルを加えて昇温し80
℃で1時間反応を行なつた。次いでTiCl445ミ
リモルを加え98℃で3時間反応させた。以下は
実施例1(1)と同様にして固体触媒成分を製造し
た。このときのチタン担持量は35mg−Ti/g
−担体であつた。
(2) エチレンの重合
上記(1)で製造した固体触媒成分をチタン原子
として0.02ミリモルに相当する量を用いたこと
以外は実施例1(2)と同様にしてエチレンの重合
を行なつた。この結果、ポリエチレン107gが
得られた。重合活性はチタン原子1g、1時間
あたり112Kgであり、ポリエチレンのメルトイ
ンデツクスは2.5(190℃、2.16Kg荷重)、嵩比
重は0.26であつた。
比較例 4
(1) 触媒の製造
ノルマルヘプタン50mlに無水塩化マグネシウ
ム10.5ミリモルを懸濁し、これにVCl45.3ミリ
モルおよびエタノール21ミリモルを加えて昇温
し、80℃で1時間反応を行なつた。次いで
TiCl445ミリモルを加え98℃で3時間反応させ
た。以下実施例1(1)と同様に洗浄操作を行なつ
て固体触媒成分を製造した。このときのチタン
担持量は115mg−Ti/g−担体であつた。
(2) エチレンの重合
上記(1)で製造した固体触媒成分をチタン原子
として0.02ミリモルに相当する量を用いたこと
以外は実施例1(2)と同様にしてエチレンの重合
を行なつた。この結果、ポリエチレン8gが得
られた。重合活性はチタン原子1g、1時間あ
たり8Kgであつた。
比較例 5
(1) 触媒の製造
ノルマルヘプタン50mlに無水塩化マグネシウ
ム10.5ミリモルを懸濁し、これにテトライソプ
ロポキシチタン(Ti(i−PrO)4)5.3ミリモ
ルを加えて昇温し80℃で1時間反応を行なつ
た。次いでTiCl445ミリモルを加え98℃で3時
間反応させた。以下は実施例1(1)と同様に洗浄
操作を行なつて固体触媒成分を製造した。この
ときのチタン担持量は122mg−Ti/g−担体で
あつた。
(2) エチレンの重合
上記(1)で製造した固体触媒成分をチタン原子
として0.02ミリモルに相当する量を用いたこと
以外は実施例1(2)と同様にしてエチレンの重合
を行なつた。この結果、ポリエチレン40gが得
られた。重合活性はチタン原子1g、1時間あ
たり42Kgであり、ポリエチレンのメルトインデ
ツクスは0.74(190℃、2.16Kg荷重)、嵩比重は
0.15であつた。
実施例 2〜5
塩化マグネシウムの変性段階におけるTiCl4お
よびエタノールの使用量を変えたこと以外は実施
例1と同様にして、固体触媒成分の製造およびエ
チレンの重合を行なつた。結果を表1に示す。
The present invention relates to a method for producing polyethylene, and more particularly to a method for highly active polymerization of polyethylene using a modified magnesium halide as a catalyst carrier. It is well known that magnesium halides are used as carrier raw materials for supporting transition metals in conventional high-activity polymerization catalysts for polyolefins.
It has been found that when a transition metal is directly supported on this, the amount supported is very small and the activity is not very high. Furthermore, various proposals have been made to overcome this drawback, such as pre-treatment before contact with transition metals, or the presence of various compounds during reaction with transition metals. For example, those made from magnesium halide electron donor adducts produced by coordinating an electron donor such as water, alcohol, or ester to magnesium halide (Japanese Patent Publication No. 46-34092, Japanese Patent Publication No. 34092,
48-19794), those in which a silicon compound is reacted with an adduct of a halogenated magnesium electron-donating compound (Japanese Patent Publication No. 1796-1983, JP-A-49-88983)
(No. 47-41676), those using activated anhydrous magnesium halides obtained by activation using a ball mill, etc. or by heating alcohol and water adducts (Japanese Patent Publication No. 47-41676), alcohol pretreatment of magnesium dihalides A method in which a substance is reacted with an organic metal of Groups 1 to 3 of the periodic table (Japanese Patent Application Laid-Open No. 119980/1982), and a method in which magnesium dihalide and aluminum chloride are co-precipitated from an alcohol solution (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1130692/1972) Public bulletin) is known. However, the method of pre-treating with an electron donor to form an adduct requires a great deal of care and effort in adjusting the amount of addition and other treatments.
In addition, further processing of these materials increases the number of steps, and even if the amount of titanium supported increases, the activity may decrease or the bulk specific gravity of the resulting polyethylene may be low.All methods have advantages and disadvantages. ing. In the process of conducting detailed studies on highly active polymerization of ethylene using magnesium chloride, the present inventors decided to bring titanium halide onto the magnesium chloride after contacting it with a specific amount of a halogen-containing titanium compound and alcohol. As a result, they discovered the fact that the activity increases dramatically and the bulk specific gravity of polyethylene also increases, leading to the completion of the present invention.
That is, the present invention provides a method for producing polyethylene using a catalyst containing (A) a reaction product of a magnesium compound and a titanium halide and (B) an organoaluminum compound, in which 0.1 to 2% of magnesium chloride is used as the component (A). Production of polyethylene characterized by using a solid product obtained by causing a contact reaction with twice the molar amount of a halogen-containing tetravalent titanium compound and 0.1 times the molar amount or more of alcohol, and then reacting the produced solid substance with a titanium halide. The present invention provides a method. As the magnesium chloride used in the present invention, unactivated magnesium chloride such as commercially available anhydrous magnesium chloride is sufficient, but it is of course possible to use anhydrous magnesium chloride activated by a conventionally known method. Furthermore, a mixture with a known metal compound carrier that does not inhibit ethylene polymerization may be used. The component (A) in the catalyst used in the method of the present invention is adjusted as follows. That is, the magnesium chloride described above is usually first dispersed in an inert solvent. In this case, the amount of magnesium chloride dispersed is not particularly limited, but for convenience of operation, it is 50 to 500 g per solvent.
It is preferable that Subsequently, a halogen-containing tetravalent titanium compound and alcohol are added to this dispersion system and reacted at a predetermined temperature and time with stirring to modify the magnesium chloride. It is efficient to set the reaction temperature at this time to usually 0 to 150℃, especially 50 to 100℃, and the polymerization activity of the resulting catalyst is high, and the bulk specific gravity of polyethylene produced using this catalyst is also high. preferable. Although the reaction time depends on the reaction temperature, it is usually 5 minutes to 5 hours, preferably 0.5 to 3 hours.
It's time. The order in which the three components are brought into contact in this reaction is not particularly limited to this, and may be divided into two stages, such as first reacting magnesium chloride and a halogen-containing tetravalent titanium compound, and then adding alcohol to the reaction system. You may do so. The halogen - containing tetravalent titanium compound used in the above reaction has the general formula: indicates an integer. ] Compounds represented by these are preferred. Examples of the halogen-containing tetravalent titanium compound include titanium tetrahalide,
Examples of the alkoxy titanium halide include TiCl 4 , TiBr 4 , CH 3 OTiCl 3 , (C 2 H 5 O) 2 TiCl 2 and the like. Among these, highly halogen-containing materials, especially titanium tetrachloride (TiCl 4 ), are most preferred. The amount of the halogen-containing tetravalent titanium compound added is 0.1 to 2 times the molar amount of the above magnesium chloride. In this case, it is preferable to use an amount such that the amount of halogen atoms contained in the titanium compound is 0.5 times or more by mole relative to the amount of the magnesium compound. The amount of the above titanium compound added is based on magnesium chloride.
If the amount is less than 0.1 times the molar amount, the activity of the catalyst and the bulk specific gravity of the produced polymer will not be sufficiently improved. Furthermore, when a large amount of a halogen-containing tetravalent titanium compound is used, a large amount of titanium is supported in the modified product at this stage as in the past, and no improvement in polymerization activity is observed, rather the bulk specific gravity of the resulting polymer is low. This also results in waste of the reactant, so the amount used is not more than twice the molar amount, preferably not more than the equivalent molar amount, of magnesium chloride. On the other hand, the alcohol used in the above-mentioned reaction is a linear or side chain aliphatic or alicyclic alcohol, and a primary or secondary alcohol having 1 to 6 carbon atoms is particularly preferred. Specifically, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, amyl alcohol,
Examples include octanol. The amount of alcohol added is based on the above magnesium chloride.
The amount should be 0.1 times the molar amount or more, preferably 0.5 times the molar amount or more. There is no particular restriction on the upper limit of the amount to be added, but since using a large amount will result in waste of the titanium compound as described below, the amount is usually around the same amount as the halogen contained in the titanium compound. If the amount of alcohol used is lower than this lower limit, the desired improvement in polymerization activity or bulk specific gravity of the polymer cannot be sufficiently expected. Furthermore, the solvent used in the above reaction is not particularly limited as long as it is inert and does not react with the above-mentioned magnesium chloride, halogen-containing tetravalent titanium compound, and alcohol. Examples include solvents. Specifically, butane, pentane, hexane, heptane, cyclohexane, etc. are suitable. Although the reaction using a solvent as described above is a preferred embodiment of the present invention, it is also possible to carry out the reaction without a solvent. In this case, for example, a predetermined ratio of the magnesium chloride, halogen-containing tetravalent titanium compound, and alcohol may be mixed and reacted directly mechanically using a ball mill or the like. The modified magnesium chloride solid material thus obtained is used in the next reaction either in the reaction dispersion as it is or after washing and separating the modified solid. Note that the modified product may be further treated with an organoaluminum compound and used in the next reaction. Component (A) in the catalyst used in the method of the present invention is a solid product obtained by further reacting the above-mentioned modified magnesium chloride with a titanium halide. The titanium halides that can be used here include tetravalent, trivalent, and divalent halogen-containing titanium, specifically TiCl 4 , TiBr 4 , Ti(OR')Cl 3 ,
Ti(OR′) 2 Cl 2 , Ti(OR′) 3 Cl, TiCl 3 , TiBr 3 ,
Examples include TiCl 2 (where R' represents an alkyl group), and those that do not contain a large amount of alkoxy groups are particularly preferred. The reaction between the modified magnesium chloride and the titanium halide is usually carried out in a hydrocarbon solvent, but it can also be carried out without a solvent, and any commonly employed contact method may be used. When carried out in a solvent,
A predetermined amount of titanium halide is added directly to the reaction solution for producing a modified product by the solvent method, or after the modified product is dispersed in an inert solvent again when a treatment such as washing and separation of the reaction solid is performed. The mixed dispersion thus obtained is heated to a temperature of 30 to 200 at normal pressure or under pressure.
The reaction is stirred and reacted at a temperature of 10 minutes to 5 hours, preferably 0.5 to 3 hours at a temperature of 50 to 150 degrees Celsius. On the other hand, in the case of a solventless reaction, mechanical mixing using a ball mill or the like may be performed at the above temperature and time. The proportion of titanium halide added in the above reaction is usually at least the equivalent molar amount, preferably in excess, relative to the amount of magnesium chloride used. Specifically 1
~20 times the molar amount, preferably 2 to 15 times the molar amount, and in particular, when using the modified product pretreatment solution as it is and unreacted alcohol and free titanium compounds are present in the solution, it is in large excess with respect to these. Specifically, it is preferable to use as a guideline approximately 5 times or more the molar amount of the halogen-containing titanium compound originally used. If the amount of titanium halide used is small, the resulting polyethylene will not have sufficient bulk specific gravity or polymerization activity. After carrying out the above reaction, solid components are separated and washed from the reaction product. At this time, the number of carbon atoms for cleaning is 5 or more.
10 inert hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, cyclohexane, heptane, etc. The washed solid product is further dispersed in an inert hydrocarbon solvent in an inert gas at an appropriate concentration and used as a catalyst component. Note that the solid product after washing may be further treated with organoaluminum and then made into a dispersion as described above. In this case, the polymerization activity of the catalyst and the bulk specific gravity of the polyethylene to be polymerized are further increased. The organoaluminum compound that can be used in this case may be the same as the organoaluminum compound as the catalyst component (B) described later, or may be different. It is sufficient that the amount used is approximately equal to or more than the amount of supported titanium. The method of the present invention uses a reaction product of the above-mentioned modified magnesium chloride and the above-mentioned titanium halide.
This is carried out using a catalyst consisting of both components (A) and (B), with component (A) and organoaluminum compound as component (B).
In polymerizing ethylene, a dispersion of component (A) and an organic aluminum compound as component (B) are added as catalysts to the reaction system, and then ethylene is introduced into the system. The polymerization method and conditions are not particularly limited, and any of solution polymerization, suspension polymerization, gas phase polymerization, etc. is possible, and both continuous polymerization and discontinuous polymerization are possible. For example, in the case of solution polymerization or suspension polymerization, the amount of catalyst components added is usually 0.001 to 5 mmol of component (A), while the amount of component (B) added is 10 to 500 mmol per component (A). (molar ratio), preferably 20 to 300 (molar ratio). In addition, the ethylene pressure in the reaction system is usually normal pressure to 100Kg/cm 2 , preferably 2
~20Kg/ cm2 , reaction temperature is usually 50~180℃,
Preferably the temperature is 60-100℃, and the reaction time is usually 0.5-5.
time, preferably 1 to 3 hours. Molecular weight adjustment during polymerization can be carried out by known means, such as hydrogen. The organoaluminum compound which is the component (B) of the catalyst used in the method of the present invention has the general formula
R″mAlCl 3-n [In the formula, R″ represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and m represents 1 to 3. ] are preferred; representative examples include trialkylaluminum compounds such as trimethylaluminum, triethylaluminum, triisopropylaluminium, triisobutylaluminum, trioctylaluminum, diethylaluminum monochloride, diisopropylaluminum monochloride, diisobutyl Examples include dialkyl aluminum monohalides such as aluminum monochloride and dioctyl aluminum monochloride. The types of polyethylene that can be polymerized by the method of the present invention include not only ethylene homopolymers but also copolymers of ethylene and small amounts of α-olefins such as propylene, butene-1, hexene-1, and the like. Note that the catalyst used in the method of the present invention may further contain an organic metal such as organic zinc. According to the method of the present invention as described above, although its actual nature is unknown, an effective carrier is formed by a complex reaction among the halogen-containing tetravalent titanium compound, alcohol, and magnesium chloride in the modification step, Furthermore, as a result of the effective support of titanium on the modified product, high polymerization activity is exhibited, and polyethylene with a high bulk specific gravity can be obtained. Therefore, by the method of the present invention, high-density polyethylene of high quality and high bulk specific gravity can be produced extremely efficiently and economically. Next, the method of the present invention will be explained in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. Example 1 (1) Production of catalyst 10.5 mmol of anhydrous magnesium chloride was suspended in 50 ml of normal heptane, 5.3 mmol of TiCl 4 and 21 mmol of ethanol were added, and the temperature was raised to 80 mmol.
The reaction was carried out at ℃ for 1 hour. Then, 45 mmol of TiCl 4 was added, and the mixture was reacted under reflux (98° C.) for 3 hours. After cooling, the supernatant liquid was removed by decanting.
Another 100 ml of n-heptane was added, and the washing operation of stirring, standing still, and removing the supernatant liquid was repeated three times. Finally, 200 ml of normal heptane was added to obtain a dispersion of the catalyst solid component (A). The amount of titanium supported was determined by a colorimetric method and was 37 mgTi/g-carrier. (2) Polymerization of ethylene Thoroughly dry the autoclave from step 1, and add a slurry of 400 ml of n-hexane, 2.0 mmol of triethylaluminum, and the above catalyst solid component (A) under an argon stream to 0.01 titanium atoms.
A millimole equivalent amount was introduced and the temperature was raised to 80°C. Next, polymerization was carried out at 80° C. for 1 hour while continuously supplying ethylene at a hydrogen pressure of 3 kg/cm 2 and an ethylene pressure of 5 kg/cm 2 . Remove unreacted gases and separate the polymer,
After drying, 126 g of white polyethylene was obtained. Polymerization activity is per gram of titanium atom per hour.
263Kg, the melt index of polyethylene is 3.30 (190℃, 2.16Kg load), and the bulk specific gravity is
It was 0.28. Comparative Example 1 (1) Production of catalyst 10.5 mmol of anhydrous magnesium chloride was suspended in 50 ml of n-heptane, and 21 mmol of ethanol was added to this.
After adding mmol of the mixture, the temperature was raised and the reaction was carried out at 80°C for 1 hour. Then add 45 mmol of TiCl 4 at 98 °C.
The mixture was allowed to react for 3 hours. A solid catalyst component was produced in the same manner as in Example 1 (1). The amount of titanium supported at this time was 172 mg-/Ti/g-support. (2) Ethylene polymerization The same procedure as in Example 1 (2) was carried out except that the solid catalyst component produced in (1) above was used. Polymerization of ethylene was carried out. As a result, 45 g of polyethylene was obtained. The polymerization activity is 94 kg per gram of titanium atom per hour, the melt index of polyethylene is 3.8 (190℃, 2.16 kg load), and the bulk specific gravity is
It was 0.19. Comparative Example 2 (1) Production of catalyst 10.5 mmol of anhydrous magnesium chloride was suspended in 50 ml of n-heptane, 45 mmol of TiCl 4 and 10.5 mmol of ethanol were added, and the temperature was raised.
The reaction was carried out at 98°C for 3 hours. The following is Example 1
A solid catalyst component was produced in the same manner as in (1). The amount of titanium supported at this time was 90 mg-Ti/g-support. (2) Polymerization of ethylene Ethylene polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 (2) except that the solid catalyst component produced in the above (1) was used in an amount equivalent to 0.02 mmol of titanium atoms. As a result, 23 g of polyethylene was obtained. The polymerization activity is 24 kg per gram of titanium atom per hour, the melt index of polyethylene is 0.53 (190℃, 2.16 kg load), and the bulk specific gravity is
It was 0.20. Comparative Example 3 (1) Production of catalyst 10.5 mmol of anhydrous magnesium chloride was suspended in 50 ml of normal heptane, 5.3 mmol of SiCl 4 and 21 mmol of ethanol were added, and the temperature was raised to 80 mmol.
The reaction was carried out at ℃ for 1 hour. Next, 45 mmol of TiCl 4 was added and reacted at 98° C. for 3 hours. A solid catalyst component was produced in the same manner as in Example 1 (1). The amount of titanium supported at this time was 35mg-Ti/g
- It was a carrier. (2) Polymerization of ethylene Ethylene polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 (2) except that the solid catalyst component produced in the above (1) was used in an amount equivalent to 0.02 mmol of titanium atoms. As a result, 107 g of polyethylene was obtained. The polymerization activity was 112 kg per gram of titanium atom per hour, the polyethylene melt index was 2.5 (190°C, 2.16 kg load), and the bulk specific gravity was 0.26. Comparative Example 4 (1) Production of catalyst 10.5 mmol of anhydrous magnesium chloride was suspended in 50 ml of n-heptane, 5.3 mmol of VCl 4 and 21 mmol of ethanol were added thereto, the temperature was raised, and the reaction was carried out at 80° C. for 1 hour. then
45 mmol of TiCl 4 was added and reacted at 98°C for 3 hours. Thereafter, a washing operation was performed in the same manner as in Example 1 (1) to produce a solid catalyst component. The amount of titanium supported at this time was 115 mg-Ti/g-support. (2) Polymerization of ethylene Ethylene polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 (2) except that the solid catalyst component produced in the above (1) was used in an amount equivalent to 0.02 mmol of titanium atoms. As a result, 8 g of polyethylene was obtained. The polymerization activity was 8 kg per gram of titanium atom per hour. Comparative Example 5 (1) Production of catalyst 10.5 mmol of anhydrous magnesium chloride was suspended in 50 ml of n-heptane, 5.3 mmol of tetraisopropoxytitanium (Ti(i-PrO) 4 ) was added, and the temperature was raised to 80°C for 1 hour. The reaction was carried out. Next, 45 mmol of TiCl 4 was added and reacted at 98° C. for 3 hours. The following washing operation was carried out in the same manner as in Example 1 (1) to produce a solid catalyst component. The amount of titanium supported at this time was 122 mg-Ti/g-support. (2) Polymerization of ethylene Ethylene polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 (2) except that the solid catalyst component prepared in (1) above was used in an amount equivalent to 0.02 mmol of titanium atoms. As a result, 40 g of polyethylene was obtained. The polymerization activity is 42 kg per gram of titanium atom per hour, the melt index of polyethylene is 0.74 (190℃, 2.16 kg load), and the bulk specific gravity is
It was 0.15. Examples 2 to 5 A solid catalyst component was produced and ethylene was polymerized in the same manner as in Example 1, except that the amounts of TiCl 4 and ethanol used in the magnesium chloride modification step were changed. The results are shown in Table 1.
【表】
実施例 6
(1) 触媒の製造
ノルマルヘプタン50mlに無水塩化マグネシウ
ム10.5ミリモルを懸濁し、これにTiCl45.3ミリ
モル、エタノール21ミリモルを加えて昇温し80
℃で1時間反応を行なつた。次いで室温に冷却
し、上澄液を除去してノルマルヘプタン100ml
で1回洗浄し、これにノルマルヘプタン50mlを
加え分散液とした。この分散液にTiCl445ミリ
モルを加え98℃で3時間反応させた。以下は実
施例1(1)と同様にして固体触媒成分を製造し
た。このときのチタン担持量は25mg−Ti/g
−担体であつた。
(2) エチレンの重合
上記(1)で製造した固体触媒成分を用いたこと
以外は実施例1(2)と同様にしてエチレンの重合
を行なつた。この結果、ポリエチレン99gが得
られた。重合活性はチタン原子1g、1時間あ
たり206Kgであり、ポリエチレンのメルトイン
デツクスは1.66(190℃、2.16Kg荷重)、嵩比重
は0.27であつた。
実施例 7、8
エタノールに代えてイソプロパノールまたはノ
ルマルブタノールを用いたこと以外は実施例1と
同様にして固体触媒成分の製造およびエチレンの
重合を行なつた。結果を表2に示す。[Table] Example 6 (1) Production of catalyst 10.5 mmol of anhydrous magnesium chloride was suspended in 50 ml of n-heptane, 5.3 mmol of TiCl 4 and 21 mmol of ethanol were added, and the temperature was raised to 80 mmol.
The reaction was carried out at ℃ for 1 hour. Then, cool to room temperature, remove the supernatant, and add 100 ml of n-heptane.
The dispersion was washed once with water, and 50 ml of n-heptane was added thereto to prepare a dispersion. 45 mmol of TiCl 4 was added to this dispersion and reacted at 98° C. for 3 hours. A solid catalyst component was produced in the same manner as in Example 1 (1). The amount of titanium supported at this time was 25mg-Ti/g
- It was a carrier. (2) Polymerization of ethylene Ethylene polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 (2) except that the solid catalyst component produced in (1) above was used. As a result, 99 g of polyethylene was obtained. The polymerization activity was 206 kg per gram of titanium atom per hour, the polyethylene melt index was 1.66 (190°C, 2.16 kg load), and the bulk specific gravity was 0.27. Examples 7 and 8 The production of a solid catalyst component and the polymerization of ethylene were carried out in the same manner as in Example 1, except that isopropanol or n-butanol was used in place of ethanol. The results are shown in Table 2.
Claims (1)
の反応生成物および(B)有機アルミニウム化合物を
成分とする触媒を用いてポリエチレンを製造する
方法において、(A)成分として塩化マグネシウムを
0.1〜2倍モル量のハロゲン含有4価チタン化合
物および0.1倍モル以上のアルコールと接触反応
させ、次いで生成した固体物質をハロゲン化チタ
ンと反応させて得られる固体生成物を用いること
を特徴とするポリエチレンの製造方法。 2 ハロゲン含有4価チタン化合物が、一般式
XnTi(OR)4-o〔式中Xはハロゲン原子、Rは炭
素数1〜4個のアルキル基、nは1〜4のいずれ
かの整数を示す。〕で表わされる化合物である特
許請求の範囲第1項記載の方法。 3 ハロゲン含有4価チタン化合物が、四塩化チ
タンである特許請求の範囲第1項記載の方法。[Claims] 1. A method for producing polyethylene using a catalyst containing (A) a reaction product of a magnesium compound and a titanium halide and (B) an organoaluminum compound, wherein magnesium chloride is used as the component (A). of
It is characterized by using a solid product obtained by causing a contact reaction with a halogen-containing tetravalent titanium compound in an amount of 0.1 to 2 times the mole and an alcohol in an amount of 0.1 times the mole or more, and then reacting the generated solid substance with a titanium halide. Method of manufacturing polyethylene. 2 The halogen-containing tetravalent titanium compound has the general formula
XnTi(OR) 4-o [In the formula, X is a halogen atom, R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer of 1 to 4. ] The method according to claim 1, wherein the compound is a compound represented by: 3. The method according to claim 1, wherein the halogen-containing tetravalent titanium compound is titanium tetrachloride.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9368978A JPS5521433A (en) | 1978-08-02 | 1978-08-02 | Manufacture of polyethylene |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JPS5521433A JPS5521433A (en) | 1980-02-15 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS588692B2 (en) * | 1978-07-21 | 1983-02-17 | 出光興産株式会社 | Polyethylene manufacturing method |
-
1978
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