(57)【要約】本発明は、オレフイン重合触媒用球形担体の製造方法に関するものである。前記担体は、アルコールと混合されたハロゲン化合物と追加的にジアルコキシマグネシウムの存在下に、金属マグネシウムとアルコールとの混合を連続的に反応器に投入することにより製造される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコールと混合されたハロゲン化合物の存在下に、金属マグネシウムとアルコールの混合物を連続的に投入して反応させてジアルコキシマグネシウム担体を製造することを特徴とするオレフイン重合触媒用球形担体の製造方法。
【請求項２】
アルコールと混合されたハロゲン化合物にジアルコキシマグネシウムをさらに混合して使用することを特徴とする請求項１に記載のオレフイン重合触媒用球形担体の製造方法。
【請求項３】
使用されるアルコールの全体使用量は金属マグネシウム１重量部に対して５〜５０重量部であり、ハロゲン化合物、またはハロゲン化合物及びジアルコキシマグネシウムと混合されるアルコールの量はアルコール全体使用量１００重量部中２〜２０重量部であり、ハロゲン化合物の量は金属マグネシウム１重量部に対して０．００１〜０．２重量部であり、ジアルコキシマグネシウムの量はそれと混合されるアルコール１重量部に対して０．０５〜０．５重量であることを特徴とする請求項１または２に記載のオレフイン重合触媒用球形担体の製造方法。
【請求項４】
前記アルコールは脂肪族アルコールまたは芳香族アルコールから選択される１種類または２種類以上のアルコールを単独または混合して使用することを特徴とする請求項１または２に記載のオレフイン重合触媒用球形担体の製造方法。
【請求項５】
前記ハロゲン化合物はハロゲン分子、アルキルハライド化合物、アシルハライド化合物、アルミニウムハライド化合物、シリコンハライド化合物または金属ハライド化合物であることを特徴とする請求項１または２に記載のオレフイン重合触媒用球形担体の製造方法。
【請求項６】
前記ジアルコキシマグネシウムは粒度分布値が１．５以下であり、平均粒径が１０〜１００μｍの球形粒子であることを特徴とする請求項２に記載のオレフイン重合触媒用球形担体の製造方法。
【請求項７】
前記金属マグネシウムの平均粒径が１０〜３００μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のオレフイン重合触媒用球形担体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はオレフイン重合触媒用球形担体の製造方法に関するものであって、より詳しくはアルコールと混合されたハロゲン化合物と追加的にジアルコキシマグネシウムの存在下で一定な割合で混合された金属マグネシウムとアルコールとを連続的に反応器に投入することにより反応速度を適切に調節し、結果物であるジアルコキシマグネシウム担体の粒子形状及び粒度分布を向上させるオレフイン重合触媒用球形担体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
オレフイン重合用触媒としては、塩化マグネシウム担持型チーグラ‐ナッタ（Ziegler-Natta）触媒が現在最も広く使用されている。該塩化マグネシウム担持型チーグラ‐ナッタ触媒は一般的に、マグネシウム、チタン、ハロゲン及び電子供与性有機化合物で構成された固体触媒成分であり、プロピレンのようなα-オレフイン重合に使用されるときには、助触媒である有機アルミニウム化合物及び立体規則性調節剤である有機シラン化合物とともに適切な割合で混合され投入されることもある。オレフイン重合触媒用球形担体はスラリー重合、バルク重合、気相重合等のように多様な商業化された工程で適用されるため、基本的に要求される触媒の高い活性と立体規則性以外にも、粒子形状に対する要求条件等、即ち、適切な粒子サイズと形状、粒度分布の均一性、微細粒子の極小化、高い嵩密度等を充足しなければならない。
【発明の開示】
【０００３】
（技術的課題）
オレフイン重合触媒用担体の粒子形状を改善するための方法として、今までは再結晶化及び再沈澱方法、スプレー乾燥方法、化学的反応を利用した方法等が知られており、このうちで化学的反応を利用した方法の一つである、マグネシウムとアルコールを反応させて得られるジアルコキシマグネシウムを担体に使用して触媒を製造する方法は、余他の方法等に比べてはるかに高い活性を有する触媒と高い立体規則性を有する重合体を提供することができるため、最近これに対する関心が大きくなっている。しかし、ジアルコキシマグネシウムを担体に使用する場合には、担体として使用されるジアルコキシマグネシウムの粒子形状、粒度分布、嵩密度等が触媒及び重合体の粒子特性に直接的に影響を及ぼすようになるので、マグネシウムとアルコールの反応過程で非常に均一で球形でありながら嵩密度が十分に高いジアルコキシマグネシウム担体を製造しなければならない。
【０００４】
均一な形状のジアルコキシマグネシウムを製造するための種々な方法等が従来の技術文献等に開示されている。米合衆国特許第5,162,227号公報及び第5,955,396号公報では、不定形のジエトキシマグネシウムを二酸化炭素でカルボキシル化させて作ったマグネシウムエチルカーボネートを多種類の添加物及び溶媒を使用して溶液中で再結晶することにより５〜１０μｍサイズの担体を製造する方法を提案している。さらに、日本国公開特許平06-87773号公報では、二酸化炭素によってカルボキシル化されたジエトキシマグネシウムのアルコール溶液をスプレー乾燥し、これを脱カルボキシル化して球形の粒子を製造する方法を開示している。しかし、このような従来の方法等は、多くの種類の原料を使用する複雑な過程を要求するばかりでなく、担体の粒子サイズ及び形態を満足するほどの水準に提供していない。
【０００５】
一方、日本国公開特許平03-74341号公報、平04-368391号公報及び平08-73388号公報によれば、ヨードの存在下において金属マグネシウムをエタノールと反応させ、球形または楕円形のジエトキシマグネシウムを合成する方法が提供されている。しかし、この方法によって製造されるジエトキシマグネシウムは反応過程で多くの反応熱と共に多量の水素が発生しながら反応が非常に急激に起こるため、反応速度を適切に調節するのに難かさがあるばかりでなく、結果物であるジアルコキシマグネシウム担体に多量の微細粒子または多数個の粒子が凝集された異形の巨大粒子を多量含んでいる問題がある。
【０００６】
即ち、金属マグネシウムとアルコールを反応させジアルコキシマグネシウムを製造する場合にはアルコールと金属マグネシウム間の反応初期段階で粒子間の凝集現像によって粒子形状が球形でなく、サイズが１００μｍ以上の巨大粒子が多量生成されることにより、その結果物である担体から製造された触媒をオレフインの重合にそのまま使用する場合、重合体の粒子サイズがあまり大きくなるか重合熱による粒子形状の破壊現像によって工程上に深刻な障碍を惹起する等の問題がある。
【０００７】
（技術的解決手段）
本発明は前記のような従来技術の問題点を解決しようとするものであって、本発明の目的は、スラリー重合、バルク重合、気相重合等のような常用オレフインの重合工程で要求する粒子特性を十分に満足させることができる触媒を製造するにおいて、使用するに適合であるように、均一な球形の粒子形状を有し、粒度分布が均一であり、特に異形の巨大粒子の含量が極めて少ないオレフイン重合触媒用球形担体の製造方法を提供することである。
【０００８】
（発明の実施形態）
本発明によるオレフイン重合触媒用球形担体の製造方法はアルコールと混合されたハロゲン化合物の存在下において、またはアルコールと混合されたハロゲン化合物及びジアルコキシマグネシウムの存在下において、一定な割合で混合された金属マグネシウムとアルコールを連続的に投入して反応させることにより均一な球形のジアルコキシマグネシウム担体を製造することを特徴とする。
【０００９】
本発明で使用される前記ハロゲン化合物としては、例えば、Ｉ２、Ｂｒ２、ＩＢｒ等のようなハロゲン分子、ＣＨ３Ｉ、ＣＨ３Ｂｒ、ＣＨ３ＣＨ２Ｂｒ、ＢｒＣＨ２ＣＨ２Ｂｒ等のようなアルキルハライド化合物、ＣＨ３ＣＯＣｌ、ＰｈＣＯＣｌ、Ｐｈ（ＣＯＣｌ）２等のようなアシルハライド化合物、一般式ＡｌＣｌｍ（ＯＲ）３−ｍ（ここで、Ｒは炭素数１〜１０の炭化水素基であり、ｍは１〜３の自然数である。）で表示されるアルミニウムハライド化合物、一般式ＳｉＣｌｎ（ＯＲ）４−ｎ（ここで、Ｒは炭素数１〜１０の炭化水素基であり、ｎは１〜４の自然数である。）で表示されるシリコンハライド化合物またはＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＣａＣｌ２、ＭｇＣｌ２、ＭｇＢｒ２、ＭｇＩ２等のような金属ハライド化合物を使用することが好ましく、ハロゲン分子、アルキルハライド化合物または金属ハライド化合物を使用することがより好ましい。
【００１０】
また、本発明において前記ハロゲン化合物は前記金属マグネシウム1重量部に対して０．００１〜０．２重量部が使用されることが好ましい。この使用量が０．００１重量部未満であれば反応速度があまり遅くなり、０．２重量部を超えると生成物の粒子サイズがあまり大きくなるか微細粒子が多量生成され得る。
【００１１】
本発明に使用される前記ジアルコキシマグネシウムは粒度分布と平均粒子サイズが大きく制限されないが、粒度分布値が１．５以下であり、平均粒径が１０〜１００μｍの球形粒子が好ましい。若し、これらの範囲を外れたジアルコキシマグネシウムを使用する場合、最終生成物の粒度分布が多少広くなる等の問題を惹起することもある。
【００１２】
このようなジアルコキシマグネシウムとしては本発明の製造方法で製造された結果物または本発明の製造方法においてハロゲン化合物を含むアルコールにジアルコキシマグネシウムを添加しないで製造された結果物、大韓民国特許出願第10-2003-0087194号で提供する方法による結果物及びそれ以外の一般的な方法によって製造されたもの等が使用され得る。
【００１３】
本発明において、ジアルコキシマグネシウムの使用量はハロゲン化合物及びジアルコキシマグネシウムと混合されるアルコール１重量部に対して０．０５〜０．５重量部であるのが好ましい。前記使用量が０．０５重量部未満の場合には最終結果物の球形担体中に巨大粒子の含量が増加するようになり、０．５重量部を超える場合には結果物中に初期に投入されたジアルコキシマグネシウムの割合があまり大きいので粒度分布の改善効果が小さくなる問題があり、また生産性が低下される問題がある。
【００１４】
本発明で使用される前記金属マグネシウムの形態には大きく制限がないが、そのサイズにおいては平均粒径が１０〜３００μｍの粉末状であるものが好ましく、５０〜２００μｍの粉末状のものがより好ましい。金属マグネシウムの平均粒径が１０μｍ未満であれば生成物である担体の平均粒子サイズがあまり微細になり、３００μｍを超えると担体の平均粒子サイズがあまり大きくなり、担体の形状が均一な球形の形態になるのが難しくなる。
【００１５】
本発明で使用される前記アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、ノーマルプロパノール、イソプロパノール、ノーマルブタノール、イソブタノール、ノーマルペンタノール、イソペンタノール、ネオペンタノール、シクロペンタノール、シクロへキサノール等のように一般式ＲＯＨ（ここで、Ｒは炭素数１〜６のアルキル基である）で表示される脂肪族アルコールまたはフエノールのような芳香族アルコールから選ばれた１種類または２種類以上のアルコールを単独また混合して使用するのが好ましく、メタノール、エタノール、プロパノールまたはブタノールから選ばれた１種類または２種類以上のアルコールを単独または混合して使用するのがより好ましく、エタノールを使用するのが最も好ましい。
【００１６】
本発明でアルコールの全体使用量は金属マグネシウム１重量部に対して５〜５０重量部、さらに好ましくは７〜２０重量部である。前記使用量が５重量部未満であればスラリーの粘度が急激に増加して均一な攪拌が難しくなり、５０重量部を超えると生成される担体の嵩密度が急激に減少するか粒子表面が荒くなる問題が発生する。前記ハロゲン化合物（及びジアルコキシマグネシウム）の混合に使用されるアルコールの量はアルコール全体使用量１００重量部中２〜２０重量部であることが好ましい。前記使用量が２重量部未満である場合には攪拌効果が悪いので均一な球形の担体粒子を得ることができず、２０重量部を超える場合には結果物の嵩密度が低下される問題がある。
【００１７】
本発明の担体製造方法において、前記アルコールと混合されたハロゲン化合物（及びジアルコキシマグネシウム）の存在下における金属マグネシウムとアルコールの反応は６０〜１１０℃の温度で行われるのが好ましく、７０〜９０℃の温度で行われるのがより好ましい。また、アルコールの沸点温度で冷却還流させながら反応させることもある。反応温度が６０℃未満であれば反応があまり遅くなり、１１０℃を超えると反応があまり急激に起こり微細粒子の量が急激に増加し、また粒子の固まり現像が起こり、望むサイズの均一な球形担体を得ることができない。
【００１８】
本発明は下記の実施例及び比較例によってより具体的に理解できるし、下記の実施例は本発明を例示するための例に過ぎないものであって、本発明の保護範囲を制限しようとするものではない。
【００１９】
（実施例および比較例）
＜実施例１＞
攪拌機とオイルヒーター、冷却還流器が装着された５Ｌサイズの硝子反応器（反応器Ａ）を窒素で十分に換気させた後、塩化マグネシウム３．０ｇ、無水エタノール２００ｍｌを投入し、攪拌速度を２００ｒｐｍで作動しながら反応器の温度を７８℃に上げエタノールが還流される状態を保持した。攪拌機が装着された２．５Ｌサイズの他の容器に金属マグネシウム（平均粒径１００μｍの粉末製品）１２０ｇを無水エタノール１．６Ｌに懸濁させ、濃度が均一に成るように攪拌させながらスラリーポンプを使用して一定な速度で２時間にわたって反応器Ａに投入した。反応器Ａに金属マグネシウムとエタノールの混合物を投入し始めて約５分が経過すれば反応が始められ水素が発生するので、発生される水素が抜け出るように反応器の出口を開けた状態に置いて反応器の圧力を常圧に保持した。金属マグネシウムとエタノールの注入が全部終われば、反応器Ａの温度および攪拌速度を還流状態に２時間保持した（熟成処理）。熟成処理が終わった後、５０℃で洗浄１回当りノーマルへキサン２０００ｍｌを使用して結果物を３回洗浄した。洗浄された結果物を流れる窒素下で２４時間乾燥させ、流れ性がよい白色粉末状の固体生成物（ジエトキシマグネシウム）５６１ｇ（収率９７％）を得た。
【００２０】
乾燥された生成物の粒子形状を電子顕微鏡で観察し、嵩密度を測定した。また、乾燥された生成物をノーマルへキサンに懸濁させた状態の粒子サイズを光透過法によってレーザー粒子分析器（MastersizerX：Malvern Instruments社製造）で測定して粒子サイズの累積分布度を得、これから粒子の平均粒径、粒度分布指数および巨大粒子の含量を下記のように決定した。
（１）平均粒径（Ｄ５０）:累積重量５０％に該当される粒子のサイズ
（２）粒度分布指数（Ｐ）：Ｐ＝（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０
（ここで、Ｄ９０は累積重量９０％に該当される粒子のサイズであり、 Ｄ１０は累積重量１０％に該当される粒子のサイズである。）
（３）巨大粒子含量：粒径が１００μｍ以上の粒子の累積重量パーセント
前記の観察、測定および決定された結果等を表１に示した。
【００２１】
＜実施例２＞
前記の実施例１において製造されたジエトキシマグネシウム５０ｇを塩化マグネシウム３．０ｇ、無水エタノール２００ｍｌと共に反応器Ａに投入したことを除いては前記の実施例１と同一な方法にして、流れ性が非常に良い白色粉末状の固体生成物６１０ｇ（収率９８％）を得た。
【００２２】
実施例１と同一な方法で得られた生成物に対して粒子形状を観察し、嵩密度を測定し、粒子の平均粒径、粒度分布指数及び巨大粒子の含量を決定し、その観察、測定及び決定された結果等を表１に示した。
【００２３】
＜実施例３＞
前記の実施例１において製造されたジエトキシマグネシウム２５ｇを塩化マグネシウム３．０ｇ、無水エタノール２００ｍｌと共に反応器Ａに投入したことを除いては前記の実施例１と同一な方法にして、流れ性が非常に良い白色粉末状の固体生成物５８８ｇ（収率９９％）を得た。
【００２４】
実施例１と同一な方法で得られた生成物に対して粒子形状を観察し、嵩密度を測定し、粒子の平均粒径、粒度分布指数及び巨大粒子の含量を決定し、その観察、測定及び決定された結果等を表１に示した。
【００２５】
＜実施例４＞
前記の実施例１において製造されたジエトキシマグネシウム１０ｇを塩化マグネシウム３．０ｇ、無水エタノール２００ｍｌと共に反応器Ａに投入したことを除いては前記の実施例１と同一な方法にして、流動性が非常に良い白色粉末状の固体生成物５６３ｇ（収率９７％）を得た。
【００２６】
実施例１と同一な方法で得られた生成物に対して粒子形状を観察し、嵩密度を測定し、粒子の平均粒径、粒度分布指数及び巨大粒子の含量を決定し、その観察、測定及び決定された結果等を表１に示した。
【００２７】
＜実施例５＞
塩化マグネシウム３．０ｇの代わりにヨード３．０ｇを使用したことを除いては、実施例２と同一な方法にして、流動性が非常に良い白色粉末状の固体生成物６１２ｇ（収率９９％）を得た。
【００２８】
実施例１と同一な方法で、得られた生成物に対して粒子形状を観察し、嵩密度を測定し、粒子の平均粒径、粒度分布指数及び巨大粒子の含量を決定し、その観察、測定及び決定された結果等を表１に示した。
【００２９】
＜比較例１＞ 
攪拌機とオイルヒーター、冷却還流器が装着された５Ｌサイズの硝子反応器を窒素で十分に換気させた後、塩化マグネシウム３ｇ、無水エタノール１８００ｍｌを投入し、 攪拌機を２００ｒｐｍで作動しながら反応器の温度を７８℃に上げてエタノールが還流される状態を保持した。次に、エタノールが還流されている反応器に金属マグネシウム（平均粒径が１００μｍの粉末形製品）１２０ｇを２０分間隔で２０ｇずつ６回に分けて投入した。金属マグネシウム１２０ｇが全部投入された後にはエタノールが還流される条件で２時間同一な攪拌速度を保持した（熟成処理）。熟成処理が終わった後、４０℃で洗浄１回当たりノーマルへキサン２０００ｍｌを使用して結果物を３回洗浄した。洗浄された結果物を流れる窒素下で２４時間乾燥させ白色粉末状の固体生成物５６５ｇ（収率９９％）を得た。
【００３０】
実施例１と同一な方法で得られた生成物に対して粒子形状を観察し、嵩密度を測定し、粒子の平均粒径、粒度分布指数及び巨大粒子の含量を決定し、その観察、測定及び決定された結果等を表１に示した。
【００３１】
＜比較例２＞
攪拌機とオイルヒーター、冷却還流器が装着された５Ｌサイズの硝子反応器を窒素で十分に換気させた後、塩化マグネシウム３ｇ、無水エタノール２００ｍｌを投入し、攪拌機を２００ｒｐｍで作動しながら反応器の温度を７８℃に上げエタノールが還流される状態を保持した。次に、金属マグネシウム（平均粒径が１００μｍの粉末形製品）１２０ｇとエタノール１６００ｍｌを６回に分けて２０分毎に投入した。以後比較例１と同一な方法で熟成処理及び洗浄過程を経て白色粉末状の固体生成物５５８ｇ（収率９８％）を得た。
【００３２】
実施例１と同一な方法で得られた生成物に対して粒子形状を観察し、嵩密度を測定し、粒子の平均粒径、粒度分布指数及び巨大粒子の含量を決定し、その観察、測定及び決定された結果等を表１に示した。
【００３３】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３４】
表１に示したように、本発明の製造方法によれば、粒子形状が滑らかな球形であり、粒度分布が均一であり、球形でなく粒径が１００μｍ以上の巨大粒子の含量が極めて小さいので、スラリー重合、バルク重合、気相重合で要求される特性を十分に満足させることができる。
【国際調査報告】
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