Компонент катализатора для полимеризации олефинов, способ его получения и катализатор для полимеризации олефинов
Изобретение относится к компонентам катализатора, способу их получения и катализаторам полимеризации олефинов общей формулы CH2 = chr . При этом полученные катализаторы отличаются высокой активностью и позволяют получить сополимеры, имеющие низкое содержание диена и очень низкую кристалличность. Компоненты получают нанесением на дигалоид магния, имеющий заданные характеристики, соединения переходного металла, выбираемого из Ti, V, Zr, Hf, причем соединение содержит по крайней мере, один арен. 4 с. и 16 з.п. ф-лы, 2 табл.
Настоящее изобретение относится к компоненту катализатора и катализатору для полимеризации олефинов, применению указанных катализаторов для полимеризации - олефинов, в частности, этилена и его смесей, с олефинами общей формулы CH2= chr, где R - углеводородный радикал, имеющий 1 - 10 углеродных атомов.















где
X - галоген, арен - бензол, толуол, ксилол, триметилбензол, трифенилбензол, тетраизопропилбензол, тетраметилбензол, гексаметилбензол или хлорбензол. Компоненты катализатора по изобретению могут быть получены контактированием соединения переходного металла с галоидом магния в растворителе, выбираемом из ароматических углеводородов и галогенированных углеводородов, при температурах от 0 до 100oC и в течение периода времени от 15 минут до 4 часов. Альтернатива этому способу получения заключается во взаимодействии переходного металла с TiCl4 согласно способу, описанному в патенте US 4987111. Реакция может иметь место до, во время и после нанесения соединения переходного металла на галоид магния. Полученные таким образом компоненты особенно пригодны для получения полимеров и сополимеров этилена. Когда компоненты катализатора по изобретению используются для стереоспецифической полимеризации олефинов, таких как пропилен, 1-бутен, 4-метил-1-пантен, это является пригодным для введения в твердый компонент катализатора электронодонорного соединения (внутренний донор), выбираемого, например, из простых эфиров, сложных эфиров, аминов, кетонов и соединений кремния. В частности, соединение с внутренней электронодонорностью может быть выбрано из эфиров и алкил, циклоамил и арил-эфиров поликарбоновой кислоты, таких как, например, сложные эфиры фталевой и малеиновой кислоты, в частности н.-бутилфталат, диизобутилфталат, ди-н.-окстилфталат. Другими преимущественно используемыми электронодонорными соединениями являются 1,3-диэфиры общей формулы:

где
RII= RIII или RII

RIV=RV или RIV


где
RVI - заместители являются одинаковыми или различными и являются -O-Al(RVI)2 - группой или RII заместителем, где RII-C1-18-алкил, C3-18-циклоалкил, C6-18-арил-радикал и, необязательно, некоторые из RVI - заместителей могут быть атомом галогена. В частности, алюмоксан-соединения, которые могут быть использованы в способе настоящего изобретения, являются линейные алюмоксаны, представленные общей формулой (F):

где
n - целое число от 0 до 40,
и циклические алюмоксаны, представленные общей формулой (G):

где
n - целое число от 2 до 40. В формулах (F) и (G) RVI, как определено выше, предпочтительно, является C1-4-углеводородной группой и, более предпочтительно, метилгруппой или изобутил-группой. Неограничительными примерами алюмоксан-соединений, пригодных для способа настоящего изобретения, являются метилалюмоксан (МАО) и тетраизобутилалюмоксан (ТИБАО). Обычно, в случае стереорегулярной полимеризации

- пористость и удельная поверхность по азоту: определяется методом БЭТ (Брунаэра, Эммета и Теллера) (использована установка SORPTOMATIC 1990, Карло Эрба):
- пористость и удельная поверхность по ртути: (меркуриметрия): определение погружением взвешанного образца в известное количество ртути в дилатометре и затем гидравлическим увеличением постепенно давления ртути до 2000 кг/см2. Давление, при котором ртуть входит в поры, зависит от диаметра пор. Измерение выполняется с использованием порозиметра "Порозиметр 2000 серий", Карло Эрба. По данным снижения объема ртути и значениям используемого давления рассчитывается пористость, порораспределение и удельная поверхность;
- содержание сомономера: массовое процентное содержание сомономера определяется ИК-спектроскопией;
- кристалличность: определяется рентгеноструктурным анализом. Примеры. Основные методики. Получение подложки. Аддукт хлорида магния и спирта был получен следующим методом, описанным в примере 1 патента US 4399054. Аддукт, содержащий примерно 3 моля спирта, был суспендирован в 80 см3 безводного H.-гептана в стеклянном реакторе емкостью 500 см3. При поддержании температуры в пределах 0 - 5oC при перемешивании в течение 1 часа было добавлено 215 см3 0,85-молярного H.-гептанового раствора триэтилалюминия. Все было нагрето до 80oC, и суспензия была выдержана при этой температуре в течение 2 часов. Смесь была затем отфильтрована, и твердый осадок был промыт 5 раз 120 см3 гептана при 80oC. После сушки при 45oC под вакуумом был получен MgCl2 в виде сферических частиц, имеющих удельную поверхность 840 м2/г. Получение (бензол)

46,74 г AlCl3 (0,350 моль), 3,94 г металлического Al (0,294 моль) и 250 см3 бензола было загружено в атмосфере азота в колбу емкостью 1 л. При перемешивании суспензия была нагрета до точки кипения бензола, а затем был добавлен по каплям раствор, содержащий 24 см3 TiCl4 (0,19 моль) в 50 см3 бензола. Через 16 часов растворитель был испарен при пониженном давлении, и было выделено твердое фиолетовое вещество. Получение (арен)

Соединения переходных металлов, содержащие арены, были получены реакцией обмена лигандов в соответствии со следующей методикой. В колбу емкостью 250 см3 было загружено в атмосфере азота 5,45 моля (бензол)


1,9 г MgCl2, полученного, как описано ранее, и 0,4 г (арен) TiAl2Cl8, растворенного в 30 см3 бензола, были загружены в колбу емкостью 100 см3 с круглым дном в атмосфере азота. Реакцию осуществляли при 80oC в течение 2 часов, и твердое вещество было отфильтровано фильтрованием и промыто H.-гексаном. Пример 1. Полимеризация этилена. Был использован компонент катализатора, полученный нанесением (бензол) TiAl2Cl8 на MgCl2, как описано ранее. Количество компонента, содержащего 0,5 мг титана, было введено в атмосфере азота в стальной автоклав емкостью 2 л, содержащий 1000 см3 безводного гептана. Затем добавили 5 молей триизобутилалюминия и смесь нагревали при 70oC. Для поддержания давления постоянным во время полимеризации с настоящей подачей этилена подавался водород при 5 ати и этилен при 8 ати. Через 3 часа полимеризация была прервана, полимер был отфильтрован и высушен. Было получено 500 г полимера, имеющего характеристическую вязкость (измеренную в тетрагидронафталине при 135oC), равную 1,94. Пример 2. Был повторен пример 1 с использованием компонента катализатора, полученного нанесением (нафталин) TiAl2Cl8 (полученного реакцией лигандов в соответствии с общей методикой, описанной ранее) на MgCl2. Было получено 230 г полимера, имеющего характеристическую вязкость 1,88. Пример 3 - 6
Серия опытов по сополимеризации этилена с пропиленом была выполнена с использованием компонентов катализатора, полученных нанесением на MgCl2 соединений общей формулы (арен) TiAl2Cl8. Получение компонентов катализатора было выполнено в соответствии с описанной ранее общей методикой. Условия полимеризации описаны далее. Общий способ сополимеризации C2/C3
В стальной автоклав емкостью 2000 см3, снабженный мешалкой и термостатируемый при 20oC, было введено в атмосфере азота 600 см3 пропилена и этилена до общего давления 13,3 ати. После этого была впрыснута суспензия, содержащая твердый компонент катализатора и 5 молей триизобутилалюминия. Полимеризация была выполнена при 20oC в течение 1 часа с непрерывной подачей этилена для того, чтобы поддерживать давление постоянным. Непрореагировавшие мономеры были затем выгружены, и полимер был извлечен и высушен. В таблице 1 указаны арены, присутствующие в использованных соединениях металлов, а также характеристики полимеров, которые были получены. Примеры 7 - 9
С использованием компонентов, полученных нанесением на MgCl2 соединений общей формулы (арен) TiAl2Cl2, был выполнен ряд опытов по терполимеризации этилена с пропиленом и бутадиеном. Получение компонентов катализатора осуществляется согласно ранее описанной методике. Условия полимеризации описаны. Общий способ терполимеризации C2/C3-бутадиена
В стальной автоклав емкостью 2000 см3, снабженный мешалкой и термостатируемый при постоянной температуре 20oC, было введение 650 см3 пропилена и 60 г бутадиена; этилен вводился до тех пор, пока общее давление не достигло 11,8 ати. Затем впрыскивалась суспензия, содержащая количество твердого компонента катализатора, соответствующее 1 мг титана и 5 миллимолям A1-триизобутила. Полимеризация проводилась при 20oC в течение 1 часа при непрерывной подаче этилена для поддержания давления постоянным. После завершения полимеризации непрореагировавшие мономеры выгружались, а полимер извлекался и сушился под вакуумом. В таблице 2 представлены арены, присутствующие в используемых соединениях металлов, так же как характеристики полимеров, которые были получены. Примеры 10 - 11. Два опыта по полимеризации пропилена были проведены в жидком мономере с использованием твердого компонента продукта, который был получен нанесением (бензол)

Формула изобретения

CH2 = chr,
где R - водород или углеводородный радикал, имеющий 1 - 10 углеродных атомов,
содержащий соединение переходного металла, выбираемого из группы, состоящей из Ti, V, Zr и Hf, содержащее по крайней мере арен и нанесенное на галоид магния, отличающийся тем, что галоид магния имеет по крайней мере одну из следующих характеристик:
(I) удельную поверхность > 300 м2/г,
(II) пористость, определенную методом меркуриметрии, > 0,5 см3/г. 2. Компонент по п. 1, отличающийся тем, что галоидом магния является MgCl2, имеющий удельную поверхность от 300 до 900 м2/г, сферическую морфологию и размеры частиц от 5 до 150 мкм. 3. Компонент по п. 1, отличающийся тем, что галоидом магния является MgCl2, имеющий пористость от 0,8 до 2,2 см3/г, сферическую морфологию и размеры частиц от 5 до 150 мкм. 4. Компонент по п.1, отличающийся тем, что арен выбран из группы, состоящей из бензола, толуола, ксилола, триметилбензола, трифенилбензола, тетраизопропилбензола, тетраметилбензола, гексаметилбензола и хлорбензола. 5. Компонент по п.1, отличающийся тем, что соединение переходного металла, содержащее по крайней мере один арен, имеет одну из следующих общих формул:
М (арен)2, (А)
где M - Ti, V, Zr или Hf и имеет валентность 0,
M1(арен) Al2X8-nRyn, (B)
где X - галоген;
M' - Ti, Zr или Hf;
RV - C1-C4-алкил; n - число от 0 до 4,
V


где X - галоген. 6. Компонент по п.5, отличающийся тем, что арен выбран из группы: бензол, толуол, ксилол, триметилбензол, трифенилбензол, тетраизопропилбензол, тетраметилбензол, гексаметилбензол, хлорбензол и Х - хлор. 7. Компонент по п.1, отличающийся тем, что галоид магния является продуктом удаления спирта из сферических продуктов, имеющих общую формулу
MgX2

где X - галоген;
R'- C1-C12-углеводородный радикал;
n - число от 2 до 6. 8. Компонент по п. 7, отличающийся тем, что галоидом магния является MgCl2. 9. Компонент по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит электронодонорное соединение (внутренний донор). 10. Способ получения компонента катализатора по п.1, отличающийся тем, что галоид магния взаимодействует с соединением переходного металла, содержащий арен, в растворителе, выбираемом из группы, состоящей из ароматических углеводородов, галогенированных углеводородов и их смесей. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что соединение переходного металла взаимодействует с TiCl4, до, во время или после контакта с галоидом магния. 12. Катализатор полимеризации

CH2 = chr,
где R - водород или углеводородный радикал C1-C10,
отличающийся тем, что он содержит продукт реакции между компонентом катализатора по пп.1 - 9 формулы изобретения и алюмоорганическим соединением. 13. Катализатор по п.12, отличающийся тем, что алюмоорганическим соединением является триалкилалюминий. 14. Катализатор по п.12, отличающийся тем, что алюмоорганическим соединением является алюмоксан. 15. Катализатор по п.12, отличающийся тем, что он дополнительно содержит электронодонорное соединение (внешний донор). 16. Способ полимеризации одного или более

CH2 = chr,
где R - водород или углеводородный радикал C1-C10,
отличающийся тем, что применяют катализатор, содержащий компонент катализатора по пп.1 - 9 формулы изобретения. 17. Способ по п.16, отличающийся тем, что применяют катализатор по пп.12 - 15 формулы изобретения. 18. Способ по пп.16 и 17, отличающийся тем, что получают полимеры этилена и сополимеры этилена, содержащие до 20%



РИСУНКИ
Рисунок 1