JPH06511035A - Catalyst activation in high temperature ethylene polymerization - Google Patents
Catalyst activation in high temperature ethylene polymerizationInfo
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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 発明の名称 高温エチレン重合における触媒の活性化本発明はエチレンの重合体、特にエチレ ンの単独重合体およびエチレンと高級α−オレフィンとの共重合体の製造方法お よび製造用触媒に関するものである。本発明は特に、少なくとも180°Cの温 度において作業する方法およびアルコキンアルキルアルミニウム化合物も用いて 活性化した触媒に関するものである。[Detailed description of the invention] name of invention Activation of Catalyst in High Temperature Ethylene Polymerization The present invention is directed to the activation of catalysts in high temperature ethylene polymerization. Methods for producing homopolymers of ethylene and copolymers of ethylene and higher α-olefins and production catalysts. The invention particularly provides for Also using methods of working at degrees and alcokylalkyl aluminum compounds Concerning activated catalysts.
エチレンの重合体、たとえばエチレンの単独重合体およびエチレンと高級α−オ レフィンとの共重合体は広範囲の最終用途に、たとえばフィルム、繊維、鋳型成 形品または熱成形品、バイブ被覆剤等の形成に大量に使用されている。Polymers of ethylene, such as homopolymers of ethylene and ethylene and higher α-ols. Copolymers with lefins have a wide range of end uses, such as films, fibers, and molding. It is used in large quantities for forming molded or thermoformed products, vibrator coatings, etc.
ポリエチレンの製造には、配位触媒の存在下における不活性液体媒体中の単量体 の重合を包む2種の型の方法、すなわち重合体の融点または溶解温度以下の温度 において作業するもの、および重合体の融点または溶解温度以上の温度において 作業するものが存在する。後者は“溶液”法と呼ばれ、その例は1963年4月 9日付で特許されたアンダーソン(A、W、Anderson) 、7r−ルウ エル(E、L、Fal1wel+)およびブルース(J、M、Bruce)のカ ナダ特許660゜869に記載されている。溶液法においては、単量体と重合体 との政変を制御して達成することができる。溶液重合法においては、たとえば〉 250℃の極めて高い温度で工程を作動させ、重合熱を使用して、得られる重合 体溶液から溶媒をフラッシュ除去するのが有利である。The production of polyethylene involves monomers in an inert liquid medium in the presence of a coordination catalyst. Two types of methods encompass the polymerization of the polymer, i.e., at temperatures below the melting point or melting temperature of the polymer. and at temperatures above the melting or dissolution temperature of the polymer. There is something to work with. The latter is called the "solution" method, an example of which was published in April 1963. Anderson (A, W. Anderson), 7r-Roux, patented on 9th. Elle (E, L, Fal1wel+) and Bruce (J, M, Bruce) It is described in Nadda Patent No. 660°869. In the solution method, monomers and polymers This can be achieved by controlling political change. In the solution polymerization method, for example, The process is operated at extremely high temperatures of 250°C and the heat of polymerization is used to control the resulting polymerization. It is advantageous to flash off the solvent from the body solution.
この方法においては、重合段階に続いて重合体から触媒を除去する段階を取り入 れることもできるが、溶液重合法は触媒除去段階なしで作業することが好ましい 。したがって触媒は重合体中に残留するであろう。This method involves a step of removing the catalyst from the polymer following the polymerization step. Although solution polymerization methods are preferably operated without a catalyst removal step, . The catalyst will therefore remain in the polymer.
“触媒残留物′とも呼ばれ得るこの種の触媒は得られる触媒の着色の原因となる 可能性があり、重合体の加工段階中に、またはこれに続いて重合体が分解する原 因となる可能性もある。触媒残留物の量は、少なくとも部分的にはその方法の重 合段階に使用する触媒の全活性に関連し、一般には触媒の全活性が高いほど、許 容し得る速度で重合を行わせるために必要な触媒は少なくなる。したがって、溶 液重合法には比較的高い全活性を有する触媒が好ましい。This type of catalyst, which may also be called “catalyst residue”, is responsible for the coloration of the resulting catalyst. Possible sources of polymer degradation during or following the processing step of the polymer. There is a possibility that this could be the cause. The amount of catalyst residue depends, at least in part, on the process. It is related to the total activity of the catalyst used in the synthesis step, and generally speaking, the higher the total activity of the catalyst, the lower the tolerance. Less catalyst is required to carry out the polymerization at an acceptable rate. Therefore, the melt Catalysts with relatively high total activity are preferred for liquid polymerization processes.
触媒の全活性の決定に重要な2種の要素は、触媒の瞬時的な活性および作動条件 下での、特に作動温度での触媒の安定性である。低温重合法において極めて活性 であると述べられている多くの触媒は、高温において溶液重合に使用する場合に も高い瞬時活性を示すが、溶液法においては極めて短い時間内に分解する傾向を 有し、全活性が失望するほど低いという結果が得られる。この種の触媒は、溶液 法に関しては商業的な関心が持たれない。他の触媒は溶液法の高温においても許 容し得る全活性を示すが、分子量分布の広い重合体、または、広乾囲の有用な製 品の製造に商業的に有用であるためには低過ぎる分子量を有する重合体を与えの ものとは全く異なっている。Two important factors in determining the total activity of a catalyst are the instantaneous activity of the catalyst and the operating conditions. The stability of the catalyst at low temperatures, especially at operating temperatures. Extremely active in low temperature polymerization methods Many catalysts that are described as having a Although it also shows high instantaneous activity, it tends to decompose within an extremely short period of time in solution methods. with disappointingly low overall activity. This type of catalyst is There is no commercial interest in the law. Other catalysts are acceptable even at high temperatures in the solution process. Polymers with acceptable overall activity but with a broad molecular weight distribution or wide dry range are useful. to provide polymers with molecular weights that are too low to be commercially useful in the manufacture of products. It's completely different.
溶液重合法でのエチレンの重合体の製造は、1991年11月14日付で刊行さ れたジリス(D、J、G11lis)、ヒューラン(M、 C。The production of ethylene polymers by solution polymerization is described in the publication dated November 14, 1991. Ground squirrels (D, J, G11lis), Huran (M, C).
Hughson)およびズポリル(V、 G、Zbor i 1)の公開PCT 特許出願番号W091/17193に、ならびにその中に引用されている特許出 願に記載されている。シロキサランにより活性化された触媒は極めて高い温度に おいてエチレンを重合させることが可能であるが、この種の触媒からのシロキサ ラン残留物は、本件重合法に随伴する溶媒回収部および再循環部において溶媒を 精製するために使用する吸着剤の性能に対して、有意に不利益な影響を与える傾 向を有する。Hugheson) and Zporil (V, G, Zbor i1) Public PCT Patent application number W091/17193 and the patent publications cited therein. stated in the application. Catalysts activated by siloxalane are exposed to extremely high temperatures. Although it is possible to polymerize ethylene at The run residue is removed from the solvent in the solvent recovery section and recirculation section accompanying the polymerization method. tend to have a significant detrimental effect on the performance of the adsorbent used for purification. has a direction.
エチレン等のα−オレフィンの低温(90℃以下)重合における触媒の活性およ び/または立体特異性を増加させるための、チーグラー−ナツタ触媒に対する付 加物としての種々の電子供与体の使用に関しては広範な先行技術が存在する。芳 香族酸、たとえばトルエン酸または安息香酸のエステル、エーテルおよびアルコ ールがしばしばこの目的に使用されるが、低温において有用な大部分の電子供与 体は重合温度が上昇するにつれて触媒活性を破壊する。電子供与体の使用例とし ては、1978年6月27日付で特許されたクリーマーズ(H,M、J、C,C reeme r s)らの米国特許4097 659が不活性溶媒中、20−1 00℃の範囲の温度で作動する低温重合法を開示しており、その活性化剤の例の リストにはジメチルモノブトキシアルミニウム、塩化モノデシルプロポキシアル ミニウムおよび水素化モノテなレモノブトキシアルミニウムが含まれている。Catalyst activity and Additions to Ziegler-Natsuta catalysts to increase stereospecificity and/or stereospecificity. Extensive prior art exists regarding the use of various electron donors as additives. Yoshi Esters, ethers and alcohols of aromatic acids such as toluic acid or benzoic acid metals are often used for this purpose, but most electron donors are useful at low temperatures. The body destroys catalytic activity as the polymerization temperature increases. As an example of the use of electron donors Creamers (H, M, J, C, C) patented on June 27, 1978. U.S. Pat. discloses a low temperature polymerization process operating at temperatures in the range of 00°C and includes examples of activators thereof. The list includes dimethyl monobutoxyaluminum, monodecylpropoxyal chloride Contains aluminum and hydrogenated monobutoxyaluminum.
以下に例示するように、トリアルキルアルミニウムを部分的にでも米国特許40 97659に使用されている型のアルコキシアルキルアルミニウムで置き換えれ ば、130℃に過ぎない温度、すなわち溶液重合法の作業の下限の温度において も触媒活性がかなり低下する結果となる。As exemplified below, trialkylaluminum can be partially added to U.S. Pat. Replaced by alkoxyalkylaluminum of the type used in 97659. For example, at a temperature of no more than 130°C, i.e. at the lower temperature limit of solution polymerization, This also results in a considerable decrease in catalytic activity.
驚くべきことには、より高い温度においてこの触媒活性が低下する傾向が逆転し 、アルコキシアルキルアルミニウムで活性化された触媒が約180℃以上の温度 で優れた活性を示すことがここに見し1だされた。Surprisingly, this trend of decreasing catalytic activity at higher temperatures is reversed. , the alkoxyalkyl aluminum activated catalyst is heated to a temperature of about 180°C or higher. It has now been found that this compound exhibits excellent activity.
したがって本発明は、エチレンおよび/またはエチレンとCs−C1z高級α− オレフィンとの混合物の、不活性溶媒中での触媒量のチタニウム含有配位触媒の 存在下における、105°Cを超える温度での重合によるエチレンの単独重合体 およびエチレンとC3−CI2高級α−オレフィンとの共重合体よりなるグルー プから選択したα−オレフィンの高分子量重合体の製造のための溶液方法におけ る・(a) 触媒がアルコキシアルキルアルミニウムの不活性溶媒中の溶液によ り活性化されているものであり: (b) 工程を少なくとも部分的に少なくとも180℃の温度で作動させること を特徴とする改良を提供する。Therefore, the present invention provides ethylene and/or ethylene and Cs-C1z higher α- of a catalytic amount of titanium-containing coordination catalyst in an inert solvent in a mixture with an olefin. homopolymers of ethylene by polymerization at temperatures above 105°C in the presence of and a glue made of a copolymer of ethylene and a C3-CI2 higher α-olefin. In a solution process for the production of high molecular weight polymers of α-olefins selected from (a) The catalyst is prepared by a solution of alkoxyalkylaluminum in an inert solvent. It is activated by: (b) operating the process at least partially at a temperature of at least 180°C; Provide improvements featuring:
本発明はさらに、その単量体を180−320℃の範囲の温度で重合させ、その 配位触媒が第1の成分と第2の成分とから形成されたものであり、その第1の成 分がチタニウムを含有し、第2の成分がアルコキシアルミニウムアルキルおよび アルキルアルミニウムとアルコキンアルキルアルミニウムとの混合物よりなるグ ループから選択したものであり、式中のRSR′およびR′のそnぞれが同一て あっても異なっていてもよく、独二に1−20個の炭素原子を有するアルキルま たは了り一ルから選択したものであり、Xがハロゲンであり、nが1−3であり 、mが0−2であることを特徴とする、エチレンおよびエチレンと少なくとも1 種のcs−co高高級−オレフィンとの混合物よりなるグループから選択した単 量体、配位触媒、ならびに不活性炭化水素溶媒を反応器に供給し、上記の単量体 を重合させ、このようにして得られる重合体を回収することよりなる、エチレン の単独重合体およびエチレンとC3−C,□高級α−オレフィンとの共重合体よ りなるグループから選択したα−オレフィンの高分子量重合体の製造用の溶液方 法をも提供する。The present invention further provides the method of polymerizing the monomer at a temperature in the range of 180-320°C; The coordination catalyst is formed from a first component and a second component, the first component being the second component contains alkoxyaluminum alkyl and titanium; Glue made of a mixture of aluminum alkyl and aluminum alkoxyalkyl selected from the loop, and each of RSR' and R' in the formula is the same. Alkyl, which may be present or different, uniquely having 1 to 20 carbon atoms X is halogen, n is 1-3, and , m is 0-2, and ethylene and at least 1 a monomer selected from the group consisting of mixtures with species of CS-CO and higher olefins; monomer, coordination catalyst, and an inert hydrocarbon solvent to the reactor, and recovering the polymer thus obtained. Homopolymers of ethylene and copolymers of C3-C, □higher α-olefins, etc. A solution method for producing high molecular weight polymers of α-olefins selected from the following groups: It also provides law.
本発明記載の方法の好ましい具体例においては、Rは2−8個の炭素原子を有す るアルキルであってn=3であり、R′およびR′はそれぞれ2−8個の炭素原 子を有するアルキルであってm=2である。In a preferred embodiment of the process according to the invention, R has 2-8 carbon atoms. alkyl with n=3, and R' and R' each have 2-8 carbon atoms. Alkyl having a child, m=2.
本発明記載の方法の具体例に一つにおいては、第2の成分はトリアルキルアルミ ニウムとアルコールとのの混合物の形状であって、そのアルコールの量はジアル キルアルコキシアルミニウムを形成するための化学量論的量より少な(、特にそ のトリアルキルアルミニウムは式中の各R3が1−10個の炭素原子を有するア ルキル基であるAIR’sであり、アルコールは式中のR4が1−20個の炭素 原子を、特に1−16個の炭素原子を有するアルキルまたはアリールである式R 40Hのものである。In one embodiment of the method according to the invention, the second component is trialkylaluminium. The form of a mixture of aluminum and alcohol, the amount of alcohol being dialy less than the stoichiometric amount to form the kylalkoxyaluminum (especially if is a trialkylaluminum in which each R3 has 1-10 carbon atoms. AIR's, which are alkyl groups, and alcohols have R4 of 1 to 20 carbon atoms in the formula. Formula R in which the atoms are in particular alkyl or aryl having 1-16 carbon atoms It is of 40H.
本件方法の他の具体例においては、第1の成分は:(i) そのR’とR2との それぞれが同一であっても異なっていてもよ(ij) 反応性塩化物成分、およ び (ffi) 四塩化チタニウム から形成させる。In other embodiments of the method, the first component: (i) has a combination of R' and R2; Each may be the same or different (ij) reactive chloride component, and Beauty (ffi) Titanium tetrachloride formed from.
これに替えて、任意にオキシ三ハロゲン化バナジウムを含有する四ハロゲン化チ タニウムの溶液を有機アルミニウム化合物、たとえばトリアルキルアルミニウム またはハロゲン化ジアルキルアルミニウムと、30℃以下の温度で急速に混合し 、得られる混合物を150−300’Cの温度に5秒ないし60分の時間加熱し て第1の成分を形成させることもできる。Alternatively, tetrahalide nitrogen optionally containing vanadium oxytrihalide A solution of tanium is added to an organoaluminum compound, such as a trialkylaluminium. or rapidly mixed with a dialkyl aluminum halide at a temperature below 30°C. , the resulting mixture is heated to a temperature of 150-300'C for a period of 5 seconds to 60 minutes. The first component can also be formed by
本件方法のその他の具体例においては、第1の触媒成分と第2の触媒成分との形 成、ならびにその混合は30℃以下の温度で、工程内で実施される。In other specific examples of the method, the first catalyst component and the second catalyst component are The formation and mixing thereof are carried out in-process at temperatures below 30°C.
本発明はα−オレフィンの高分子量重合体の製造方法を指向するものであり、こ の種の重合体は押出し成形、射出成形、熱成形、回転成形等による物品への加工 を意図されている。上記のα−オレフィンの重合体は特に、エチレンの単独重合 体およびエチレンと高級α−オレフィン、すなわちエチレン系列のα−オレフィ ン、特に3ないし12個の炭素原子を有するこの種の高級α−オレフィン、すな わちその例が1−ブテン、1−ヘキセンおよび1−オクテンであるC3”’CI 2高級オレフィンとの共重合体である。好ましい高級α−オレフィンは4−10 個の炭素原子を有する。加えて、環状エンドメチレン性ツエンをエチレンまたは エチレ本発明記載の方法においては、単量体、配位触媒および不活性炭化水素溶 媒、ならびに任意に水素を反応器に供給する。単量体にはエチレンまたはエチレ ンと少なくとも1種のC3−cu高高級−オレフィンとの混合物、好ましくはエ チレンまたはエチレンと少なくとも1種のC4−C+O高級α−オレフィンエチ レンとの混合物が可能であり:α−オレフィンは炭化水素であると理解されるで あろう。The present invention is directed to a method for producing high molecular weight polymers of α-olefins. These types of polymers can be processed into articles by extrusion, injection molding, thermoforming, rotational molding, etc. is intended. The above-mentioned α-olefin polymers are particularly produced by homopolymerization of ethylene. and ethylene and higher α-olefins, i.e. ethylene series α-olefins. In particular, higher α-olefins of this type having 3 to 12 carbon atoms, such as C3'''CI, examples of which are 1-butene, 1-hexene and 1-octene. It is a copolymer with two higher olefins. Preferred higher α-olefins are 4-10 carbon atoms. In addition, cyclic endomethylene In the method described in the present invention, monomers, a coordination catalyst and an inert hydrocarbon solution are used. A medium and optionally hydrogen are fed to the reactor. Monomers include ethylene or ethylene. and at least one C3-cu higher olefin, preferably an olefin. ethylene or ethylene and at least one C4-C+O higher alpha-olefin ethylene Mixtures with olefins are possible; α-olefins are understood to be hydrocarbons. Probably.
本件配位触媒は2種の成分、すなわち第1の成分と第2の成分とから形成される 。第1の成分はチタニウムまたはその、最大原子価より低い原子価状態の他の遷 移金属との混合物を含有し、溶液重合工程に典型的に使用される型の有機金属成 分である。第1の成分は固体形状であってもよい。第1の成分の例は上に与えで ある。The coordination catalyst is formed from two components: a first component and a second component. . The first component is titanium or other transitions thereof with a valence state lower than the maximum valence. Organometallic compositions of the type typically used in solution polymerization processes, containing mixtures with transfer metals. It's a minute. The first component may be in solid form. An example of the first component is given above. be.
第2の成分は、アルコキシアルキルアルミニウムまたはアルミニウムアルキルと アルコキシアルキルアルミニウムとの混合物の不活性溶媒中の溶液であり:混合 物中のアルミニウムアルキルのアルコキシアルミニウムアルキルに対する比率は 工程の制御に使用することができる。アルミニウムアルキルは式AIR,X、− ,のちのであり、アルコキンアルミニウムアルキルは式AIR’、○R′31の ものであって、式中のR,R’およびR′のそれぞれは1−20個の炭素原子を 有するアルキルまたはアリールであり、Xはハロゲン特にフッ素、塩素または臭 素であり、nは1−3であり、mは2である。好ましいハロゲンは塩素である。The second component is alkoxyalkylaluminum or aluminum alkyl. is a solution in an inert solvent of a mixture with an alkoxyalkylaluminum: a mixture The ratio of aluminum alkyl to alkoxyaluminum alkyl in the product is Can be used for process control. Aluminum alkyl has the formula AIR,X, - , later, and the alcoquine aluminum alkyl has the formula AIR', ○R'31. in which R, R' and R' each have 1-20 carbon atoms. alkyl or aryl having a halogen, especially fluorine, chlorine or n is 1-3 and m is 2. A preferred halogen is chlorine.
上記のアルコキシアルミニウムアルキルは、対応するアルキルアルミニウムを対 応するアルコールと、アルコキシアルミニウムアルキルを形である。実際に、第 2の成分を形成させる好ましい方法は、全てのアルキルアルミニウムをアルコキ シアルミニウムアルキルに転化させるために必要な化学量論的量より少ない量の アルコールをアルキルアルミニウムに添加するものである。この混合は工程内で 、30°C以下の温度で、反応を数分間起こさせて便宜に行うことができる。こ の時間は、特定の触媒の製造に使用する各成分の型および反応性に応じて変化す る。以下に例示するように、重合工程中の反応器にアルコールを直接供給するこ とは重合工程にとって不利益である。The above alkoxyaluminum alkyls correspond to the corresponding alkylaluminums. The corresponding alcohol and alkoxyaluminum alkyl form. In fact, the A preferred method of forming component 2 is to convert all alkyl aluminum into alkoxy less than the stoichiometric amount required for conversion to sialumium alkyl. Alcohol is added to aluminum alkyl. This mixing is done in-process. , the reaction can be conveniently carried out at temperatures below 30°C, allowing the reaction to occur for several minutes. child The time will vary depending on the type and reactivity of each component used to make a particular catalyst. Ru. As illustrated below, it is possible to feed alcohol directly into the reactor during the polymerization process. is disadvantageous to the polymerization process.
重合工程の制御を達成するために使用するアルコール対アルキルアルミニウムの 比率は0.1−1(アルコール・アルミニウム)の範囲である。Alkyl aluminum versus alcohol used to achieve control of the polymerization process. The ratio is in the range 0.1-1 (alcohol/aluminum).
触媒の製造に使用する溶液の各成分の濃度は厳密なものではなく、主として実際 上の考慮により支配される。重量基準で25 p pmという低い濃度も使用す ることができるが、たとえば1100ppおよびそれ以上のより高い濃度が好ま しい。The concentration of each component in the solution used to manufacture the catalyst is not critical, and is mainly determined by actual conditions. Governed by the above considerations. Concentrations as low as 25 ppm by weight are also used. higher concentrations, e.g. 1100 pp and above, are preferred. Yes.
以下に例示するように、触媒の製造における一連の段階は高活性の触媒を得るた めに重要である。As exemplified below, a series of steps in the production of a catalyst are used to obtain a highly active catalyst. It is important for
本件明細書中に記述した配位触媒は、本件触媒のいかなる成分をも分離すること なく本発明記載の方法に使用される。特に、反応器に供給する前には液体分画も 固体分画も触媒から分離されない。加えて、本件触媒およびその成分はスラリー ではない。全ての成分は取扱いが容易な、貯蔵安定性の液体である。The coordination catalyst described in this specification does not allow separation of any components of the catalyst. used in the method described in the present invention. In particular, the liquid fraction is also The solid fraction is also not separated from the catalyst. In addition, the catalyst and its components are slurry isn't it. All components are shelf-stable liquids that are easy to handle.
とえばヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノクロヘキサン、メチルシクロヘキサン および水素添加ナフサが含まれる。本件触媒の製造に使用する溶媒は、好ましく は重合工程用の反応器に供給するものと同一である。For example hexane, heptane, octane, noclohexane, methylcyclohexane and hydrogenated naphtha. The solvent used in the production of the present catalyst is preferably is the same as that supplied to the reactor for the polymerization process.
本件明細書中に記載した触媒の第1の成分は、本発明記載の方法に従って、溶液 条件下で作動するα−オレフィンの重合工程に使用され得る広い温度範囲にわた って使用することができる。たとえば、この重合温度には105−320°Cの 範囲が、特に、105−310’Cの範囲が可能であるが、以下に例示するよう にこの脱活剤は1800Cの温度において特に効率的であり、したがって、本発 明記載の方法は少な(とも部分的にはこの種の高温で作業する。The first component of the catalyst described herein is prepared in solution according to the method described in the invention. over a wide temperature range that can be used in alpha-olefin polymerization processes operating under It can be used as For example, this polymerization temperature includes 105-320°C. Ranges are possible, particularly from 105-310'C, but as exemplified below. This deactivator is particularly efficient at temperatures of 1800C and therefore The methods described are limited (and partly work at high temperatures of this type).
本発明記載の方法に使用する圧力は溶液重合法に関して公知のもの、たとえば約 4−24−2Oの範囲の圧力である。The pressures used in the process according to the invention are those known for solution polymerization, e.g. The pressure is in the range 4-24-2O.
本発明記載の方法においては、α−オレフィン単量体を反応器中で、触媒の存在 下に重合させる。圧力および温度は、生成した重合体が溶液中に留まるように制 御する。In the process according to the invention, α-olefin monomers are introduced into a reactor in the presence of a catalyst. Polymerize below. Pressure and temperature are controlled so that the polymer formed remains in solution. control
溶融指数および/または分子量分布の制御を改良し、これにより、より均一な生 成物のの生成を助けるためには、カナダ特許703.704に開示されているよ うに、少量の、たとえば反応器に供給する溶液の全量を基準にして1−100重 量ppmの水素を供給原料に添加することができる。Improved control of melting index and/or molecular weight distribution, resulting in more uniform production To aid in the production of the compound, as disclosed in Canadian Patent 703.704, 1-100% by weight based on the total amount of solution fed to the reactor. Amounts of ppm of hydrogen can be added to the feedstock.
重合反応器から流出する溶液は、通常は溶液中に残存する全ての触媒を脱活する ために処理される。種々の触媒脱活剤が知られており、その例には脂肪酸、脂肪 族カルボン酸のアルカリ金属塩、アルコール類およ脱活剤に使用する炭化水素溶 媒は、好ましくは重合工程に使用する溶媒と同一のものである。異なる溶媒を使 用するならば、それは重合混合物中に使用する溶媒と混和し得、かつ、重合工程 に随伴する溶媒回収系に対する逆効果の原因とならないものでなければならない 。The solution exiting the polymerization reactor typically deactivates any catalyst remaining in the solution. processed for. Various catalyst deactivators are known, including fatty acids, Alkali metal salts of group carboxylic acids, alcohols, and hydrocarbon solutions used as deactivators. The medium is preferably the same as the solvent used in the polymerization step. using different solvents If used, it is miscible with the solvent used in the polymerization mixture and is compatible with the polymerization process. must not cause adverse effects on the solvent recovery system associated with .
触媒を脱活したのちに、重合体を含有する溶液を活性アルミナ床またはボーキサ イト床を通過させて、脱活した触媒残留物および/または他の不純物を部分的に 、または全部除去することもできるが、脱活した触媒を除去することなく工程を 作動させることが好ましい。ついで溶媒を重合体からフラッシュ除去することも でき、続いてこれを水中に押出しし、ペレット等の適当な微細形状に切断するこ ともできる。ついで、回収した重合体を大気圧での飽和水蒸気で処理して、たと えば揮発性物質の量を減少させ、重合体の色相を改良することができる。この処 理は約1ないし16時間行うことができ、これに続いて重合体を空気流で1ない し4時間乾燥し、冷却することができる。重合体を最初にベレット等の微細形状 に成形する前にでも、その後にでも、顔料、酸化防止剤、UV遮断剤、遮蔽アミ ン光安定剤等の添加剤を重合体に添加することができる。After deactivating the catalyst, the solution containing the polymer is passed through a bed of activated alumina or voxel. to partially remove deactivated catalyst residues and/or other impurities. It is also possible to remove the deactivated catalyst completely, but it is also possible to carry out the process without removing the deactivated catalyst. It is preferable to activate it. The solvent can then be flashed off the polymer. This can then be extruded into water and cut into suitable fine shapes such as pellets. Can also be done. The recovered polymer was then treated with saturated steam at atmospheric pressure to For example, the amount of volatile substances can be reduced and the hue of the polymer can be improved. This place The treatment can be carried out for about 1 to 16 hours, followed by passing the polymer through a stream of air for about 1 to 16 hours. Allow to dry for 4 hours and cool. The polymer is first formed into fine shapes such as pellets. Pigments, antioxidants, UV blockers, and shielding amino acids can be added to the Additives such as light stabilizers can be added to the polymer.
各具体例において本発明記載の工程から得られる重合体に混入する酸化防止剤に は、単一の酸化防止剤、たとえば遮蔽フェノール性酸化防止剤も、酸化防止剤の 混合物、たとえば二次的な酸化防止剤たとえば亜リン酸塩と組み合わせた遮蔽フ ェノール性酸化防止剤も可能である。双方し5:1の範囲が可能であり、酸化防 止剤の全量は200ないし3000ppmの範囲である。In each specific example, the antioxidant mixed into the polymer obtained from the process described in the present invention A single antioxidant, e.g. a shielding phenolic antioxidant, can also mixtures, e.g. shielding films in combination with secondary antioxidants e.g. phosphites. Enolic antioxidants are also possible. A range of 5:1 is possible for both, and antioxidant The total amount of inhibitor ranges from 200 to 3000 ppm.
本発明記載の方法は、エチレンの単独重合体および、たとえば約0.900−0 .970g/cm3の、特に0.915−0.965g/cm”の範囲の密度を 有するエチレンと高級α−オレフィンとの共重合体の製造に使用することができ :これ以上の、たとえば約0.960g/cm3、またはそれ以上の密度を有す る重合体は単独重合体である。The process according to the invention comprises a homopolymer of ethylene and, for example, about 0.900-0 .. 970 g/cm3, especially in the range 0.915-0.965 g/cm" Can be used to produce copolymers of ethylene and higher α-olefins with : having a density of more than this, for example about 0.960 g/cm3, or more The polymer is a homopolymer.
この種の重合体は、ASTM D−1238、条件Eの方法により測定してたと えば約0.11−120d/分の範囲の溶融指数を持つことができる。本件重合 体は、狭い分子量分布を持ってでも、広い分子量分布を持ってでも製造すること ができる。たとえば、本件重合体は約1.1−2.5の範囲の、特に約1.3− 2.0の範囲の、分子量分布の尺度である応力指数を持つことができる。This type of polymer was measured by the method of ASTM D-1238, Condition E. For example, it can have a melting index in the range of about 0.11-120 d/min. Polymerization The body can be produced with either a narrow or wide molecular weight distribution. Can be done. For example, the subject polymers may range from about 1.1-2.5, particularly about 1.3- It can have a stress index, which is a measure of molecular weight distribution, in the range of 2.0.
応力指数は、A37M溶融指数試験法の手順および以下の式:を用いて2種の応 力(2160gおよび6480gの負荷)でメルトインデクサ−の流通量を測定 して決定する。約140以下の応力指数の値は狭い分子量分布を示し、約170 以上の値は広い分子量分布を示す。The stress index was calculated using the A37M Melt Index Test Method procedure and the following formula: Measuring flow rate of melt indexer by force (load of 2160g and 6480g) and decide. Values of stress index below about 140 indicate a narrow molecular weight distribution; Values above indicate a wide molecular weight distribution.
本発明記載の方法により製造した重合体は、エチレンの単独重合体お以下の実施 例においては、これと異なる注記のない限り、以下の方法を使用した。The polymer produced by the method described in the present invention is a homopolymer of ethylene or the following method. In the examples, the following method was used unless otherwise noted.
反応器は、6個の規則的な間隔で配列した内部バッフルを装備した、自由体積8 1m1の(はぼ15X90 mmの寸法を有する正規の内部形状の)圧力容器で あった。この容器は6個のブレードタービン型の羽根車、加熱ジャケット、圧力 制御器および温度制御器、3本の供給配管、ならびに単一の排出部を装備したも のであった。供給配管は軸からそれぞれ半径方向に4Qmmの間隔で容器の頂部 に位置しており、排出配管は撹拌器の駆動軸の軸方向に位置していた。触媒前駆 体等の反応剤はシクロヘキサン中の溶液として製造し、これを窒素を用いるスト リツピングにかける前に活性アルミナ床、モレキュラーンーブ床およびシリカゲ ル床を通過させて精製した。The reactor has a free volume of 8, equipped with 6 regularly spaced internal baffles. In a pressure vessel of 1 m1 (regular internal shape with dimensions of approximately 15 x 90 mm) there were. The vessel consists of a six-blade turbine-type impeller, a heating jacket, and a pressure Equipped with controller and temperature controller, three supply lines and a single discharge It was. The supply pipes are connected to the top of the container at intervals of 4Qmm in the radial direction from the shaft. The discharge pipe was located in the axial direction of the stirrer drive shaft. catalyst precursor The reactants, such as the Activated alumina bed, molecular alumina bed and silica bed before ripping. It was purified by passing it through a double bed.
精製気体エチレンを精製した溶媒に溶解させて製造したシクロへキサン溶液とし てのエチレンを反応器に計量導入した。触媒成分の供給速度を調節して、反応器 内に所望の条件を調製した。触媒配管中での所望の保持時間は、各成分が通過す る配管の長さを調節して達成した。反応器内での保持時間は、反応器への溶媒流 量を全流量が一定に保たれるように調節して一定に保った。反応器圧は7.5M Paに保ち、温度および流量は各実験を通じて一定に保った。A cyclohexane solution produced by dissolving purified gaseous ethylene in a purified solvent. of ethylene was metered into the reactor. By adjusting the feed rate of catalyst components, The desired conditions were prepared within the same period. The desired retention time in the catalyst piping is determined by the amount of time each component passes through. This was achieved by adjusting the length of the piping. The retention time in the reactor depends on the solvent flow into the reactor. The volume was adjusted and kept constant so that the total flow rate remained constant. Reactor pressure is 7.5M Temperature and flow rate were kept constant throughout each experiment.
反応器内の初期の(未転化の)単量体濃度は3−4重量%であった。The initial (unconverted) monomer concentration in the reactor was 3-4% by weight.
脱活剤すなわちトリイソプロパツールアミンまたはノナン酸のトルエンまたはシ クロヘキサン中の溶液を、反応器排出配管におLlて反応器流出性は、 Kp = (Q/ (1−Q)Xi/HUT)(1/触媒濃度)として定義した 。Toluene or cylindrical deactivators i.e. triisopropanolamine or nonanoic acid When the solution in chlorohexane is introduced into the reactor discharge piping, the reactor outflow is as follows: Kp = (Q/(1-Q)Xi/HUT) (1/catalyst concentration) defined as .
上式において、Qは重合体に転化したエチレン(単量体)の分画であり、HUT は分で表した反応器保持時間であり、触媒濃度はミリモル/1で表し、不純物に 対して修正した反応容器内の濃度である。触媒濃度は遷移金属の合計量を基準に した値である。重合活性(Kp)は計算した。In the above formula, Q is the fraction of ethylene (monomer) converted to polymer, and HUT is the reactor retention time in minutes, the catalyst concentration is in mmol/1, and the impurity This is the concentration in the reaction vessel corrected for that. Catalyst concentration is based on the total amount of transition metals This is the value. Polymerization activity (Kp) was calculated.
本発明を以下の実施例により説明する。これに反する注記のない限り、各実施例 において使用した溶媒はシクロヘキサンであり、単量体はエチレンであり、反応 器保持時間は30分で一定に保った。The invention will be illustrated by the following examples. Unless otherwise noted, each example The solvent used was cyclohexane, the monomer was ethylene, and the reaction The vessel holding time was kept constant at 30 minutes.
実施例I ジブチルマグネシウム、トリエチルアルミニウム、塩化第3ブチルおよび四塩化 チタニウムのそれぞれのシクロヘキサン溶液を環境温度(約30°C)で工程内 混合して触媒を製造し、続いて、さらにトリエチルアルミニウムのシクロヘキサ ン溶液を添加した。各化学種の濃度および流量は、以下のモル比が得られるよう に調節した:塩素(塩化第3ブチルからのもの)/マグネシウム=2.4+マグ ネシウム/チタニウム=5.O; アルミニウム(第1のトリエチルアルミニウム)/チタニウム=09アルミニウ ム(第2のトリエチルアルミニウム)/チタニウム=3.0゜反応器重合は、反 応器内で測定して230℃の温度で作業した。上記のMgおよびAI2/Mgに 関して報告した比率は、示されたMg/TiおよびA、]l/Mgの比率におい て最大触媒活性を得るために必要な最適化した比率である。Example I Dibutylmagnesium, triethylaluminum, tert-butyl chloride and tetrachloride Each cyclohexane solution of titanium was injected into the process at ambient temperature (approximately 30°C). Mix to produce a catalyst, followed by further addition of triethylaluminum cyclohexane. solution was added. The concentration and flow rate of each species were determined to give the following molar ratios: Adjusted to: Chlorine (from tert-butyl chloride)/Magnesium = 2.4 + Mag. Netium/Titanium = 5. O; Aluminum (first triethyl aluminum)/titanium = 09 aluminum (second triethylaluminum)/titanium = 3.0° Reactor polymerization Work was carried out at a temperature of 230°C as measured in the reactor. To the above Mg and AI2/Mg The ratios reported for Mg/Ti and A, ]l/Mg are as follows: This is the optimized ratio required to obtain maximum catalytic activity.
試行2および3においては、触媒製造は1モル当量(A121モルあたり)の第 3ブチルアルコールをトリエチルアルミニウムの第2の部分(したがってアルコ キシドの形成)に添加したことを除いて上と同様であった。In trials 2 and 3, catalyst production was carried out at 1 molar equivalent (per mole of A12). 3-butyl alcohol to the second part of triethylaluminum (therefore the alcohol Same as above except that oxide formation) was added.
1 2.4 5.0 0.9 3.0 なし 230 13.92 2.2 5 .0 0.9 6.0 t−ブタノール 230 31.73 、 2.4 5 .0 0.9 3.Ot−ブタノール 230 4.84 2.3 5.0 0 .9 3.0 フェノール 230 30.45 2.2 5.0 0.9 3 .0 エタノール 230 24.962・3 5.0 0.9 4.5 n− デカノール 230 24,17 2.2 5.0 0.9 3.0 ネオペン チル 230 29.3アルコール 8 2.3 5.0 0.9 6゜Ot−ブタノール”230 2.7注 1 第1の添加におけるトリエチルアルミニウムのチタニウムに対する比率 Kp 計算した重合速度定数。1/ミリモル/分3 触媒以外に反応器に添加し たt−ブタノール試行1.2および3は、アルコキシド系用の触媒成分の比率が 、他の触媒成分の型および組成、ならびに工程の作動様式に応じて変化すること が予期されている活性の増加に対して有意の効果を有することを説明するもので あるが、それにも拘わらず、2倍を超える触媒活性の増加が得られることをも説 明するものである。試行3は試行2との比較において、触媒活性が成分の比率に 敏感であって、これを工程の制御に使用し得ることを説明している。1 2.4 5.0 0.9 3.0 None 230 13.92 2.2 5 .. 0 0.9 6.0 t-butanol 230 31.73, 2.4 5 .. 0 0.9 3. Ot-butanol 230 4.84 2.3 5.0 0 .. 9 3.0 Phenol 230 30.45 2.2 5.0 0.9 3 .. 0 Ethanol 230 24.962・3 5.0 0.9 4.5 n- Decanol 230 24,17 2.2 5.0 0.9 3.0 Neopen Chill 230 29.3 alcohol 8 2.3 5.0 0.9 6゜Ot-Butanol” 230 2.7 Note 1 Ratio of triethylaluminum to titanium in the first addition Kp: Calculated polymerization rate constant. 1/mmol/min3 Added to the reactor in addition to the catalyst In t-butanol trials 1.2 and 3, the ratio of catalyst components for the alkoxide system was , the type and composition of other catalyst components, and the mode of operation of the process. has a significant effect on the expected increase in activity. However, it has also been shown that the catalytic activity can be increased by more than twice. This is to clarify. In Trial 3, compared to Trial 2, the catalytic activity was determined by the ratio of the components. It explains that it is sensitive and can be used for process control.
試行4.5.6および7は第3ブタノール以外のアルコールの使用を説明するも のである。Trials 4.5.6 and 7 also illustrate the use of alcohols other than tert-butanol. It is.
試行8は、第2のトリエチルアルミニウム流にではなく、直接反応器にアルコー ルを添加した場合の不利益な効果を説明する。この結果は、アルコキシジアルキ ルアルミニウム化字種の先行する形成が必要であることを示している。Trial 8 added alcohol directly to the reactor rather than to the second triethylaluminum stream. Explain the disadvantageous effects of adding chlorine. This result shows that the alkoxydialkyl This indicates that prior formation of aluminized type is necessary.
!JL壺■ 他の公知の高温重合法用の活性化剤との比較として、表■に示した活、1性化剤 と反応温度とを用いて実施例Iの手順を繰り返した。得られた結果は以下のとお りであった。! JL pot■ As a comparison with other known activators for high-temperature polymerization, the active and monomerizing agents shown in Table ① The procedure of Example I was repeated using and reaction temperature. The results obtained are as follows. It was ri.
表■ 9 2.3 5.0 0.9 6.OBUODEAL200 93.710 2 .2 5.0 0.9 6.OBUODEAL230 31.711 2.3 5.0 0.9 6.OB’UODEAL260 1.412 2.3 5.0 0.9 3.0 DESI 200155.713 2.3 5.0 0.9 3.0 DESI 230 35.414 2.4 5.0 0.9 3.0 DESI 260 9.115 2.2 5.0 0.9 1.5 DIBL O20058,0162,35,00,91,5DIBLO23016,21? 、2.2 5.0 0.9 1.5 DIBLO2602,8182,25, 00,91,5TEAL 230 13.9BUODEAL t−ブトキシジエ チルアルミニウムDESI ジエチルアルミニウムエチルジメチルシロキサンD IBLOジイソブチルアルミノキサンTEAL トリエチルアルミニウム 1 トリエチルアルミニウムのチタニウムに対するモル比2 活性化剤のチタニ ウムに対するモル比Kp 1/ミリモル/分 この実施例は、t〜ブトキノンエチルアルミニウムにより他の活性化剤との比較 で示された、高温における触媒活性の相対的な改良を示している。Table■ 9 2.3 5.0 0.9 6. OBUODEAL200 93.710 2 .. 2 5.0 0.9 6. OBUODEAL230 31.711 2.3 5.0 0.9 6. OB’UODEAL260 1.412 2.3 5.0 0.9 3.0 DESI 200155.713 2.3 5.0 0.9 3.0 DESI 230 35.414 2.4 5.0 0.9 3.0 DESI 260 9.115 2.2 5.0 0.9 1.5 DIBL O20058,0162,35,00,91,5DIBLO23016,21? , 2.2 5.0 0.9 1.5 DIBLO2602,8182,25, 00,91,5TEAL 230 13.9BUODEAL t-butoxydie Chillaluminum DESI Diethylaluminum Ethyldimethylsiloxane D IBLO diisobutylaluminoxane TEAL triethyl aluminum 1 Molar ratio of triethylaluminum to titanium 2 Titanium as activator Molar ratio Kp to umum 1/mmol/min This example shows a comparison with other activators by t-butoquinone ethylaluminum. shows the relative improvement in catalytic activity at elevated temperatures.
実施例■ 四塩化チタニウム、オキシ三塩化バナジウムおよび塩化ジエチルアルミニウムの シクロヘキサン溶液から触媒を製造した。熱シクロヘキサン溶媒を添加して、こ の混合溶液を205−210℃で110−120秒間熱処理した。ついで、活性 化剤を添加して触媒を活性化した。重合反応器は表■に示した温度で作動させた 。上記のようにして反応器から流出する溶液を脱活し、重合体を回収した。触媒 活性を計算した。得られた結果は以下のとおりであった。いずれの試行において も、(Tiのモル数)/(■のモル数)=1であった。Example■ of titanium tetrachloride, vanadium oxytrichloride and diethylaluminum chloride. The catalyst was prepared from a cyclohexane solution. Add hot cyclohexane solvent to The mixed solution was heat treated at 205-210°C for 110-120 seconds. Then, activate The catalyst was activated by adding a activating agent. The polymerization reactor was operated at the temperatures shown in Table ■. . The solution flowing out of the reactor was deactivated as described above, and the polymer was recovered. catalyst Activity was calculated. The results obtained were as follows. In any trial Also, (number of moles of Ti)/(number of moles of ■)=1.
表■ 19 1.0 4.OTEAL 200 72.820 1.1 2.0 TE AL 230 20.021 1.1 2.OTEAL 260 5.322 1.1 2.7 DESI 230 33.123 1.0 2.7 DESI 260 11.524 1.0 1.3 DIBLO20071,7251, 0L3 DIBLO23021,7261,01J DIBLO2606,42 7’ 1.0 2.OBUODEAL 200 123.528 1.0 2. OBUODEAL 230 37.929 1.1 2.OBUODEAL 2 60 11.7BUODEAL t−ブトキシジエチルアルミニウムDESI ジエチルアルミニウムエチルジメチルシロキサンDIBL○ ジイソブチルアル ミノキサンの合計量に対するモル比 2 活性化剤のチタニウムとバナジウムとの合計量に対するそル比 この実施例は、t・ブトキシジエチルアルミニウムを活性化剤とじて用いて得ら れる改良を説明している。Table■ 19 1.0 4. OTEAL 200 72.820 1.1 2.0 TE AL 230 20.021 1.1 2. OTEAL 260 5.322 1.1 2.7 DESI 230 33.123 1.0 2.7 DESI 260 11.524 1.0 1.3 DIBLO20071, 7251, 0L3 DIBLO23021,7261,01J DIBLO2606,42 7' 1.0 2. OBUODEAL 200 123.528 1.0 2. OBUODEAL 230 37.929 1.1 2. OBUODEAL 2 60 11.7 BUODEAL t-butoxydiethyl aluminum DESI Diethylaluminum ethyldimethylsiloxane DIBL○ Diisobutyral Molar ratio to total amount of minoxane 2 Ratio to the total amount of titanium and vanadium in the activator This example was obtained using t-butoxydiethylaluminum as the activator. It explains the improvements that can be made.
実施例■ アルコキシジアルキルアルミニウムの使用を他の活性化剤と比較するために、1 30℃の反応器温度を用いて実施例■の手順を繰り返した。Example■ To compare the use of aluminum alkoxydialkyl with other activators, 1 The procedure of Example 1 was repeated using a reactor temperature of 30°C.
結果は以下のとおりであった。The results were as follows.
30 1.0 2.OTEAL 130 23131 1.2 2.7 DES I 130 8932 、 1.1 2.0 DIBLO130292331, 03,5’BUODEAL 130 75BUODEAL t−ブトキシジエチ ルアルミニウムDES I ジエチルアルミニウムエチルジメチルシロキサンD IBLOジイソブチルアルミノキサンTEAL トリエチルアルミニウム 2 活性化剤のチタニウムとバナジウムとの合計量に対するモル比 この実施例は、アルコキンンアルキルアノベニウムを活性化剤とじて使用した場 合の触媒の貧弱な低温活性を、したがって驚くほど良好な高温活性を説明するも のである。30 1.0 2. OTEAL 130 23131 1.2 2.7 DES I 130 8932, 1.1 2.0 DIBLO130292331, 03,5'BUODEAL 130 75BUODEAL t-butoxydiethyl Aluminum DES I Diethylaluminium Ethyldimethylsiloxane D IBLO diisobutylaluminoxane TEAL triethyl aluminum 2 Molar ratio of activator to the total amount of titanium and vanadium This example demonstrates the use of an alcoquine alkylanobenium as an activator. This also explains the poor low-temperature activity and therefore the surprisingly good high-temperature activity of the combined catalyst. It is.
補正書の写しく翻訳文)提出書 (特許法第184条の8)平成6年3月31日Copy and translation of amendment) Submission (Article 184-8 of the Patent Law) March 31, 1994
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