Катализаторы циглера-натта процессов полимеризации в растворе при высоких температурах
Формула / Реферат
1. Катализатор, состоящий, по существу, из смеси
(i) соединения магния формулы (R2)2Mg, где R2 представляет собой C1-6-алкильный радикал;
(ii) алкильного соединения алюминия формулы (R1)3-aAl1(OR5)a, где R1 и R5 независимо выбирают из группы, включающей C1-4-алкильные радикалы, a = 0;
(iii) кремнийсодержащего соединения формулы
где каждое A независимо выбирают из группы, включающей C1-10-алкильные радикалы; C6-12-арильные радикалы и гидроксильный радикал; R8 представляет собой C1-4алкил, C6-12арил или водород; B отсутствует (x = 0); D = H; w = 1; y=0 или 1, при условии, что кремнийсодержащее соединение содержит функциональную группу или атом, который реагирует с вышеуказанным соединением алюминия;
(iv) галогенида формулы R3X, где R3 - C1-4-алкильный радикал, X - галогенид, выбираемый из группы, включающей хлор или бром;
(v) тетрахлорида титана для обеспечения молярного отношения Mg:Al1 в пределах от 4,0:1 до 6:1, Mg:Ti от 4 до 6, молярного отношения Al1:Ti от 0,5:1 до 3:1, молярного отношения галогенид:Mg от 1,8:1 до 2,4:1, молярного отношения Si:Ti от 0,5:1 до 3:1 и молярного отношения Al1:Si от 0,5:1 до 3:1 и
(vi) не обязательно алкильного соединения алюминия формулы (R4)3-bA12(OR7)b, где R4 и R7 независимо выбирают из группы, включающей C1-4-алкильные радикалы, b = 1 для обеспечения молярного отношения Al2:Ti в пределах от 0:1 до 5:1.
2. Катализатор по п.1, в котором R3 - третичный бутил.
3. Катализатор по п. 2, в котором каждый R8 независимо выбирают из группы, включающей метил, этил, фенил и атом водорода.
4. Катализатор по п.3, в котором A выбирают из группы, включающей метил, этил, пропил, изопропил, третичный бутил и фенил.
5. Способ получения катализатора по п.1, включающий смешивание компонентов (i), (ii), (iii), (iv), (v) и не обязательно (vi) в течение времени от 5 с до 30 мин.
6. Способ по п.5, в котором температура, при которой осуществляется смешивание, составляет от 20 до 180шC.
7. Способ по п.6, в котором компоненты (ii) и (iii) предварительно смешиваются, а затем добавляются как единый компонент.
8. Способ по п.7, в котором компонент (vi) не используется.
9. Способ по п.8, в котором компоненты смешиваются в потоке на линии подачи в реактор для полимеризации олефинов.
10. Способ по п.7, в котором компонент (vi) присутствует в смеси.
11. Способ по п.10, в котором компонент (vi) смешивается с потоком на линии подачи в реактор для полимеризации этилена.
12. Способ по п.11, в котором компонент (vi) добавляется непосредственно в реактор для полимеризации олефинов.
13. Способ полимеризации смеси, содержащей по меньшей мере 40 мас.% этилена и 60 мас.% одного или более C3-12-олефинов, включающий контактирование указанной смеси мономера в углеводородном растворителе при температуре от 105 до 320шC и давлении от 4 до 20 МПа с катализатором, состоящим, по существу, из смеси
(i) соединения магния формулы (R2)2Mg, где R2 представляет собой C1-6-алкильный радикал;
(ii) алкильного соединения алюминия формулы (R1)3-aAl1(OR5)a, где R1 и R5 независимо выбирают из группы, включающей C1-4-алкильные радикалы, a = 0;
(iii) кремнийсодержащего соединения формулы
где каждое A независимо выбирают из группы, включающей C1-10-алкильные радикалы, C6-12-арильные радикалы и гидроксильный радикал; B отсутствует (x = 0); D = H; каждый R8 выбирают из группы, включающей атом водорода, C1-4-алкильный радикал, C6-12-арильный радикал, w = 1; x = 0; y = 0 или 1, при условии, что кремнийсодержащее соединение кремния содержит функциональную группу или атом, который реагирует с вышеуказанным соединением алюминия;
(iv) галогенида формулы R3X, где R3 - C1-4-алкильный радикал, X - галогенид, выбираемый из группы, включающей хлор и бром;
(v) тетрахлорида титана для обеспечения молярного отношения Mg:Al1 в пределах от 4,0:1 до 6:1; Mg:Ti от 4 до 6; молярного отношения Al1:Ti от 0,5:1 до 3:1; молярного отношения галогенида:Mg от 1,8:1 до 2,4:1; молярного отношения Si:Ti от 0,5:1 до 3:1 и молярного отношения Al1:Si от 0,5:1 до 3:1;
(vi) не обязательно алкильного соединения алюминия формулы (R4)3-bAl2(OR7)b, где R4 и R7 независимо выбирают из группы, включающей C1-4-алкильные радикалы, b = 1 для обеспечения молярного отношения Al2: Ti в пределах от 0:1 до 5:1.
Текст
005891 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к новым каталитическим системам для полимеризации олефинов. Каталитическая система содержит смесь из (i) диалкильного соединения магния; (ii) алкильного соединения алюминия; (iii) силанола; (iv) алкилгалогенида; (v) галогенида переходного металла и не обязательно (vi) либо диалкилалкоксида алюминия, либо триалкильного соединения алюминия. Каталитические системы предназначены главным образом для применения в качестве катализаторов полимеризации олефинов в растворе, в частности, полимеризации сополимеров и гомополимеров этилена. Уровень техники Патент США 6 130 300 от 10 октября 2000 г. (Jaber) раскрывает систему Циглера-Натта с низким содержанием алюминия и магния. Катализатор содержит смесь из алкильного соединения алюминия и диалкильного соединения магния, алкилгалогенида, галогенида титана и диалкилалкоксида алюминия. Из сведений, приведенных в патенте, не следует, что в состав каталитической системы может входить силанол. Кроме того, в некоторых вариантах настоящего изобретения предполагается отсутствие диалкилалкоксида алюминия. Патент США 4 295 992 от 20 октября 1981 г. (Gibbs) относится к способу получения носителя для катализатора путем взаимодействия спирта, магнийорганического соединения и галогенида кремния. В отличие от патента США 4 295 992, настоящее изобретение не предусматривает использование спирта. Патент США 4 612 300 от 16 сентября 1986 г. (Coleman) относится к катализатору Циглера-Натта,одним из компонентов которого является растворимое магнийорганическое соединение формулыMgR"2. xMR"y, где в качестве М может быть использован Al, Zn, Si, Sn, В или Р. В патенте не говорится о возможном использовании кремнийсодержащих соединений. Кроме того, катализатор требует присутствия соединения ванадия, который не используется в составе катализатора, согласно настоящему изобретению. Настоящее изобретение относится к катализатору, пригодному для высокотемпературной полимеризации в растворе. Сущность изобретения Настоящее изобретение относится к катализатор, состоящему по существу из смеси:(i) соединения магния формулы (R2)2Mg, где R2 представляет собой C1-10-алкильный радикал;(ii) алкильного соединения алюминия формулы (R1)3-aAl1(OR5)a, где R1 и R5 независимо выбирают из группы, включающей С 1-10-алкильные радикалы; а = 0 или 1; где каждое А независимо выбирают из группы, включающей C1-20-алкильные радикалы, C1-20 алкоксидные радикалы, С 6-14-арильные радикалы, С 6-14-арилоксидные радикалы и гидроксильный радикал; В выбирают из группы, включающей двухвалентные С 1-10-алкильные радикалы и двухвалентные С 6-14-арильные радикалы, которые являются не замещенными или полностью замещенными одним или более C1-10-алкильными радикалами; D выбирают из группы, включающей атом водорода, C1-20 алкильные радикалы, C1-20-алкоксидные радикалы, С 6-14-арильные радикалы, С 6-14-арилоксидные радикалы, аминогруппу или радикал формулы NR9R10, где R9 и R10 независимо выбирают из группы, включающей атом водорода, гидроксильный радикал, C1-10-алкильный радикал, радикал формулы SO2 СF3, радикал формулы SO2 С 6F5, радикал формулы S-R9, где R9 - имеют значения, определенные выше, радикал формулы OSO2R11, где R11 выбирают из группы, включающей С 1-20-алкильные радикалы, С 6-14-арильные радикалы и атом водорода, или металл 1, 2 или 3 группы; каждый R8 выбирают из группы, включающей атом водорода, C1-4-алкильный радикал, С 1-4-алкоксидный радикал, С 6-14-арильный радикал; С 6-14 арилоксидный радикал; w - целое число от 1 до 5; х = 0 или 1; у = 0 или 1, при условии, что кремнийсодержащее соединение содержит функциональную группу или атом, который реагирует с вышеуказанным соединением алюминия;(v) галогенида переходного металла, предпочтительно тетрахлорида титана, для обеспечения молярного отношения Mg:Al1 в пределах от 2,0:1 до 12:1; молярного отношения Mg:пepexoдный металл(vi) не обязательно алкильного соединения алюминия формулы (R4)3-bAl2(OR7)b, где R4 и R7 независимо выбирают из группы, включающей С 1-10-алкильные радикалы; b = 1 или 0 для обеспечения молярного отношения Al2 переходный металл (например, титан) в пределах от 0:1 до 5:1.-1 005891 Настоящее изобретение также относится к способу полимеризации смеси, содержащей, по меньшей мере, 40 мас.% этилена и 60 мас.% одного или более С 3-12-олефинов, включающий контактирование указанной смеси мономера в углеводородном растворителе при температуре от 105 до 320 С и давлении от 4 до 20 МПа с катализатором, состоящий по существу из смеси(i) соединения магния формулы (R2)2Mg, где R2 представляет собой C1-10-алкильный радикал;(ii) алкильного соединения алюминия формулы (R1)3-aAl1(OR5)a, где R1 и R5 независимо выбирают из группы, включающей С 1-10-алкильные радикалы; а = 0 или 1; где каждое А независимо выбирают из группы, включающей C1-20-алкильные радикалы; С 1-20 алкоксидные радикалы; С 6-14-арильные радикалы; С 6-14-арилоксидные радикалы и гидроксильный радикал; В выбирают из группы, включающей двухвалентные С 1-10-алкильные радикалы и двухвалентные С 6-14-арильные радикалы, которые являются незамещенными или полностью замещенными одним или более C1-10-алкильными радикалами; D выбирают из группы, включающей атом водорода, С 1-20 алкильные радикалы; C1-20-алкоксидные радикалы; С 6-14-арильные радикалы; С 6-14-арилоксидные радикалы; аминогруппу или радикал формулы NR9R10, где R9 и R10 независимо выбирают из группы, включающей атом водорода, гидроксильный радикал, C1-10-алкильный радикал; радикал формулы SO2 СF3; радикал формулы SO2 С 6F5; радикал формулы S-R9, где R9 имеет вышеуказанные значения; радикал формулыOSO2R11, где R11 выбирают из группы, включающей C1-20-алкильные радикалы, С 6-14-арильные радикалы и атом водорода, или металл 1, 2 или 3 группы; каждый R8 выбирают из группы, включающей атом водорода, С 1-4-алкильный радикал и C1-4-алкоксидный радикал, С 6-14-арильный радикал, С 6-14-арилоксидный радикал; w - целое число от 1 до 5, х = 0 или 1, у = 0 или 1, при условии, что кремнийсодержащее соединение содержит функциональную группу или атом, который реагирует с вышеуказанным соединением алюминия;(v) галогенида переходного металла, предпочтительно тетрахлорида титана, для обеспечения молярного отношения Mg:Al1 в пределах от 2,0:1 до 12:1; молярного отношения Mg:переходный металл(vi) не обязательно алкильного соединения алюминия формулы (R4)3-bAl2(OR7)b, где R4 и R7 независимо выбирают из группы, включающей С 1-10-алкильные радикалы, b = 1 или 0 для обеспечения молярного отношения Аl2:переходный металл (например, титан) в пределах от 0:1 до 5:1. Особенно данное изобретение относится к катализатору, представляющему собой по существу смесь из(1) соединения магния формулой (R2)2Mg, в которой R2 - C1-6-алкильный радикал;(2) алкильного соединения алюминия формулой (R1)3-aAl1(OR5)a, в которой R1 и R5 выбираются независимо из группы, включающей C1-4-алкильные радикалы, а = 0; в которой каждое А выбирается независимо из группы, включающей C1-10-алкильные радикалы; С 6-12 арильные радикалы; и гидроксильный радикал; В (х=0); D = H; w = 1; у = 0 или 1, при условии, что кремнийсодержащее соединение содержит функциональную группу или атом, который реагирует с вышеуказанным соединением алюминия;(4) галогенида формулой R3X, в которой R3 - C1-4-алкильный радикал, х -галогенид, выбираемый из группы, включающей хлор или бром;(5) тетрахлорида титана для обеспечения молярного отношения Mg:Al1 в пределах от 4,0:1 до 6:1,Mg:Ti - от 4 до 6, молярного отношения Al1:Ti - от 0,5:1 до 3:1, молярного отношения галогенида к Mg от 1,8:1 до 2,4:1, молярного отношения Si:Ti - от 0,5:1 до 3:1 и молярного отношения Al1:Si-от 0,5:1 до 3:1 и(6) не обязательно алкильного соединения алюминия формулой (R4)3-bAl2(OR7)b, в которой R4 и R7 выбираются независимо из группы, включающей С 1-4-алкильные радикалы, b = 1 для достижения молярного отношения Al2 :Ti в пределах от 0:1 до 5:1. Предпочтительно в указанном катализаторе R3 является третичным бутилом; каждый R8 выбирается независимо из группы, включающей метил, этил, метокси, фенил и атом водорода; А выбирают из группы, включающей метил, этил, пропил, изопропил, третичный бутил и фенил. Далее изобретение относится к способу получения указанного выше катализатора, который предусматривает смешивание компонентов (1), (2), (3), (4), (5) и (не обязательно) (6) в течение времени от 5 секунд до 30 мин. В способе согласно этому аспекту изобретения температура, при которой осуществляется смешивание, составляет от 20 до 180 С, а компоненты (2) и (3) смешиваются предварительно, а затем добавляются как один компонент и компонент (6) не используется. Предпочтительно компоненты смешиваются в потоке на линии подачи в реактор для полимеризации олефинов. В указанном способе (6) подмешивается в потоке на линии подачи в реактор для полимеризации этилена или компонент (6) добавляется непосредственно в реактор для полимеризации олефинов. Еще одним предпочтительным аспектом изобретения является способ полимеризации смеси, содержащей по меньшей мере 40 мас.% этилена и 60 мас.% одного или более С 3-12-олефинов, предусматривающий контактирование указанной смеси мономера в углеводородном растворителе при температуре от 105 до 320 С и давлении от 4 до 20 МПа с катализатором, представляющим собой смесь из(1) соединения магния формулой (R2)2Mg, в которой R2 - C1-6-алкильный радикал;(2) алкильного соединения алюминия формулой (R1)3-aAl1(OR5)a, в которой R1 и R5 выбираются независимо из группы, включающей C1-4-алкильные радикалы, а = 0; в которой каждое А выбирается независимо из группы, включающей C1-10-алкильные радикалы, С 6-12 арильные радикалы и гидроксильный радикал; В отсутствует (х=0); D=H; каждый R8 выбирается из группы, включающей атом водорода, C1-4-алкильный радикал, С 6-12 арильный радикал; w = 1; х = 0 или 1; у = 0 или 1, при условии, что соединение кремния содержит функциональную группу или атом, который реагирует с вышеуказанным соединением алюминия;(5) тетрахлорида титана для обеспечения молярного отношения Mg:Al1 в пределах от 4,0:1 до 6:1;Mg:Ti - от 4 до 6; молярного отношения Al1:Ti - от 0,5:1 до 3:1; молярного отношения галогенида к Mg от 1,8:1 до 2,4:1; молярного отношения Si:Ti - от 0,5:1 до 3:1 и молярного отношения А 11: Si-от 0,5:1 до 3:1;(6) не обязательно алкильного соединения алюминия формулой (R4)3-bAl2(OR7)b, в которой R4 и R7 выбираются независимо из группы, включающей C1-4-алкильные радикалы, b = 1 или 0 для обеспечения молярного отношения А 12:Ti - от 0:1 до 5:1. Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения Существует целый ряд различных видов полимеров альфа-олефинов, которые можно получить заявленным способом. Например, полимер может быть жидким или воскообразным с низкой молекулярной массой. С другой стороны, полимер может иметь очень высокую молекулярную массу и обладать превосходными физическими свойствами, но трудно поддаваться обработке. Настоящее изобретение направлено на "полезные" полимеры альфа-олефинов. С практической точки зрения "полезным" считается полимер с индексом расплава, определяемым по методу ASTM D-1238 (190 С/2,16 кг), до 200 градусов/мин. ASTM означает Американский стандартный метод испытания; условиями осуществления которого являются: температура 190 С, нагрузка -2,16 кг. Индекс расплава может быть выражен дробным числом; наиболее низкий индекс расплава характерен для поддающихся экструзии полимеров. Стандартный диапазон варьирования индекса расплава - от 0,1 до 150, в большинстве случаев - от 0,1 до 120 градусов/мин. Способ, согласно настоящему изобретению, может применяться для получения гомополимеров этилена и сополимеров этилена и высших альфа-олефинов, имеющих плотность в диапазоне, например,от 0,900 до 0,970 г/см 3, в основном от 0,910 до 0,965 г/см 3; полимеры с повышенной плотностью, например, 0,960 и выше, относятся к гомополимерам. Такие полимеры могут иметь индекс расплава при измерении методом ASTM D-1238, режим Е, в диапазоне, например, от 0,1 до 200 градусов/мин, обычно от-3 005891 0,1 до 150 градусов/мин, главным образом от 0,1 до 120 градусов/мин. Можно получать полимеры с узким или широким диапазоном молекулярно-массового распределения. Например, полимеры могут иметь показатель напряжения, являющийся мерой молекулярно-массового распределения, в пределах от 1,1 до 2,5, главным образом от 1,3 до 2,0. Показатель напряжения определяется путем измерения производительности прибора для определения индекса расплава при двух напряжениях (2160 г и 6480 г нагрузки) по методу ASTM и следующей формуле: Показатель напряжения = 1/(0,477) х (log массы, экструдируемой при нагрузке массой 6480 г)/масса, экструдируемая при нагрузке массой 2160 г). Если значения показателя напряжения ниже 1,40, то это указывает на узкий диапазон молекулярномассового распределения, выше 1,70 - на широкий диапазон молекулярно-массового распределения. Настоящее изобретение направлено на способ получения "полезных" полимеров альфа-олефинов,т.е. таких полимеров, которые пригодны для изготовления изделий методами экструзии, инжекционного формования, термоформования, формования вращением и т.п., в частности, полимеров альфа-олефинов,представляющих собой гомополимеры этилена или сополимеры этилена и высших альфа-олефинов, т.е. альфа-олефинов этиленового ряда, в основном высших альфа-олефинов, содержащих от 3 до 12 атомов углерода, т.е. С 3-12-альфа-олефинов, примерами которых могут служить 1-бутен, 1-гексен и 1-октен. Более предпочтительными высшими альфа-олефинами являются те, которые содержат от 4 до 10 атомов углерода. Согласно способу, в процесс с использованием этилена или смесей из этилена и С 3-12-альфаолефина могут дополнительно подаваться циклические эндометиленовые диены. Исходный мономер обычно содержит по меньшей мере 40, предпочтительно 60, наиболее предпочтительно 80 мас.% этилена и до 60, обычно до 40, предпочтительно до 20 мас.% одного или более сомономеров, выбранных из группы, включающей С 3-12-олефины. Такие полимеры сами по себе известны. Способ, согласно настоящему изобретению, предусматривает подачу мономера, в большинстве случаев одного или более углеводородных мономеров, координационного катализатора и инертного углеводородного растворителя и не обязательно водорода в реактор. В качестве мономера могут использоваться этилен или смеси этилена и по меньшей мере одного С 3-12-альфа-олефина, предпочтительно этилен или смеси из этилена и по меньшей мере одного С 4-10-альфа-олефина. Используемый для получения координационного катализатора растворитель представляет собой инертный С 6-10-углеводород, который является незамещенным или полностью замещенным C1-4 алкильным радикалом, т.е. углеводород, инертный по отношению к координационному катализатору. Такого рода растворители известны, например, гексан, гептан, октан, циклогексан, метилциклогексан и гидрогенизированная нафта. Предпочтительно, чтобы растворитель, используемый для получения катализатора, был идентичен растворителю, подаваемому в реактор для полимеризации. Следует соблюдать осторожность при выборе растворителя: так, насыщенный мономер не рекомендуется в качестве растворителя при проведении реакции, например, не рекомендуется применять гексан при полимеризации гексенсодержащего мономера. Заявленный способ может быть практически реализован в широком диапазоне температур, которые применяются при полимеризации альфа-олефинов в растворе. Например, температуры полимеризации могут находиться в пределах от 105 до 320 С, предпочтительно от 130 до 260 С, наиболее предпочтительно от 180 до 250 С. Однако одним из условий выбора температуры является то, что полимер должен оставаться в растворе. Давление, согласно заявленному способу, поддерживается в известных для процессов полимеризации в растворе пределах, например от 4 до 20 МПа, предпочтительно от 8 до 20 МПа. Согласно заявленному способу, мономеры альфа-олефинов полимеризуются в реакторе в присутствии катализатора. Давление и температура процесса регулируются таким образом, чтобы образующийся полимер оставался в растворе. С целью облегчения контроля индекса расплава и/или молекулярной массы образующегося полимера и, тем самым, гарантии получения более однородного продукта можно добавлять, но не обязательно, небольшое количество водорода, например 0-100 частей на миллион от общего объема раствора, подаваемого в реактор, как это указано в патенте Канады 703 704. Координационный катализатор получают из 5 или не обязательно 6 компонентов. Первый компонент представляет собой это диалкильное соединение магния формулы (R2)2Mg, где каждый R2 независимо выбирают (т.е. R2 могут быть идентичными или разными) и он представляет собой С 1-10-алкильный радикал, предпочтительно С 2-6-алкильный радикал. Из соединений магния наиболее пригодны диэтилмагний и этилбутилмагний. Второй компонент представляет собой первое соединение алюминия формулы (R1)3-aAl(OR5)a, где 1R и R5 независимо выбирают из группы, включающей С 1-10, предпочтительно C1-4-алкильные радикалы; а = 0 или 1. В одном из предпочтительных вариантов настоящего изобретения в качестве соединения алюминия используют триэтилалюминий. Третий компонент катализатора представляет собой кремнийсодержащее соединение формулы: где каждое А независимо выбирают из группы, включающей С 1-20, предпочтительно C1-10-алкильные радикалы; C1-20, предпочтительно, C1-10-алкоксидные радикалы; С 6-14, предпочтительно, С 6-12-арильные радикалы; С 6-14, предпочтительно, С 6-12-арилоксидные радикалы, и гидроксильный радикал; В выбирают из группы, включающей двухвалентные С 1-10, предпочтительно, С 1-4-алкильные радикалы, и двухвалентные С 6-14, предпочтительно, С 6-12-арильные радикалы, которые являются незамещенными или полностью замещенными одним или более С 1-10, предпочтительно, С 1-4-алкильными радикалами; D выбирают из группы, включающей С 1-20, предпочтительно C1-10-алкильные радикалы; C1-20, предпочтительно C1-10 алкоксидные радикалы; С 6-14, предпочтительно С 6-12-арильные радикалы; С 6-14, предпочтительно С 6-12 арилоксидные радикалы; аминогруппу или радикал формулы NR9R10, где R9 и R10 независимо выбирают из группы, включающей атом водорода, гидроксильный радикал, С 1-10, предпочтительно С 1-4-алкильный радикал, радикал формулы SO2 СF3; радикал формулы SO2 С 6F5; радикал формулы S-R9, где R9 имеет указанные выше значения; радикал формулы OSO2R11, где R11 выбирают из группы, включающей C1-20,предпочтительно C1-10-алкильные радикалы, С 6-14, предпочтительно С 6-12-арильные радикалы, атом водорода или металл 1, 2 или 3 группы; каждый R8 выбирают из группы, включающей атом водорода, С 14 алкильный радикал, C1-4-алкоксидный радикал, С 6-14, предпочтительно С 6-12-арильные радикалы, и С 6-14,предпочтительно С 6-12-арилоксидный радикал; w представляет собой целое число от 1 до 5, предпочтительно от 1 до 3, наиболее предпочтительно 1; х = 0 или 1 и у = 0 или 1 при условии, что кремнийсодержащее соединение содержит функциональную группу или атом, который реагирует с первым соединением алюминия (т.е. компонентом (ii. Предпочтительно, чтобы кремнийсодержащее соединение содержало функциональную группу, выбранную из группы, включающей гидроксильный радикал, C1-10-алкоксидный радикал, С 6-14-арилоксидный радикал, радикал формулы OSO2R11, где R11 выбирают из группы, включающей С 1-20-алкильные радикалы и С 6-14-арильные радикалы, атом лития, натрия или калия, радикал формулы NR9R10, где R9 иR10 независимо выбирают из группы, включающей атом водорода, гидроксильный радикал, С 1-10 алкильный радикал, радикал формулы S-R9, где R9 имеет вышеопределенные значения, радикал формулыSO2CF3 и радикал формулы SO2C6F5. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения каждый R8 независимо выбирают из группы, включающей метил, этил, метокси, этокси, фенил и атом водорода. Еще в одном из вариантов осуществления изобретения А выбирают из группы, включающей метил,этил, пропил, изопропил, метокси, этокси, пропокси, изопропокси, третичный бутил, гидрокси, фенил,фенокси, бензил и бензилокси. В другом варианте осуществления изобретения В выбирают из группы, включающей следующие радикалы - двухвалентный метил, этил, пропил, изопропил, третичный бутил, фенил и бензил. В следующем варианте осуществления изобретения D выбирают из группы, включающей метокси,этокси, пропокси, изопропокси, фенокси, бензилокси, радикал формулы SO2 СF3, радикал формулыSO2 С 6F5, радикал формулы SO2 С 6F5 и атом водорода, лития, натрия или калия. Четвертым компонентом каталитической системы, согласно настоящему изобретению, является реакционноспособный алкилгалогенид (реакционноспособный галогенид) формулы R3X, где R3 представляет собой C1-8-, предпочтительно, С 1-4-алкильный радикал, а Х представляет собой галогенид, выбираемый из группы, включающей хлор и бром. Предпочтительно, чтобы четвертым компонентом был tбутилгалогенид, наиболее предпочтительно - t-бутилхлорид. Пятым компонентом катализатора, согласно настоящему изобретению, является галогенид переходного металла формулы MX4, где М представляет собой переходный металл, такой как титан, цирконий или гафний, предпочтительно титан, а Х представляет собой галогенид, предпочтительно хлорид. Предпочтительным галогенидом переходного металла является TiCl4. Шестым, но необязательным, компонентом катализатора, согласно настоящему изобретению, является алкилалкоксид алюминия формулы (R4)3-aAl2(OR7)a, где R4 и R7 независимо выбирают из группы,включающей C1-10, предпочтительно, C1-4-алкильные радикалы, а = 1 или 0. Предпочтительным диалкилалкоксидом алюминия является диэтилэтоксид алюминия. Первые четыре компонента каталитической системы смешивают таким образом, чтобы обеспечить молярное отношение Mg:Al1 в пределах от 2,0:1 до 12:1, предпочтительно от 4:1 до 6:1, молярное отношение Mg:Ti - от 3:1 до 8:1, предпочтительно от 4:1 до 6:1, молярное отношение А 11: переходный металл-5 005891 Пятый компонент является необязательным и может использоваться в количестве, обеспечивающем молярное отношение Аl2: переходный металл (предпочтительно титан) в пределах от 0:1 до 5:1, предпочтительно от 0,5:1 до 3:1. В одном из вариантов настоящего изобретения R1, R3, R4, R5 и R7 независимо выбирают из группы,включающей С 1-4-алкильные радикалы, в предпочтительном варианте R1, R4, R5 и R7 представляют собой этил. Хотя компоненты каталитической системы можно сразу смешивать все вместе, в большинстве случаев предварительно смешивают только первые компоненты и не обязательно при комнатной температуре с получением предшественника, который впоследствии может быть активирован шестым компонентом. В другом из вариантов настоящего изобретения все компоненты катализатора или предварительно полученного предшественника смешивают в потоке (обычно в течение одной-двух мин) при температуре от 20 до 180 С, обычно от 20 до 80 С, предпочтительно от 20 до 60 С в течение трех-четырех часов,предпочтительно в течение менее одного часа, обычно от 5 с до 30 мин. Полученный катализатор можно хранить в инертных условиях (т.е. в инертной среде). Каталитическая система согласно настоящему изобретению используется в способе, также составляющем предмет настоящего изобретения, без отделения какого-либо из компонентов катализатора. В частности, перед подачей катализатора в реактор из него не выделяют ни жидкую, ни твердую фракции. Катализатор и его компоненты не являются суспензиями. Все компоненты представляют собой удобные в обращении, пригодные для хранения стабильные жидкости. Содержащий мономеры растворитель, катализатор или компоненты катализатора и необязательно водород подаются в реактор, и проводят реакцию в условиях интенсивного перемешивания в течение короткого периода времени, предпочтительно менее 10 мин. Раствор, отводимый из реактора полимеризации, обычно подвергают обработке с целью дезактивации катализатора, остающегося в растворе. Известны многие дезактиваторы катализаторов, например,жирные кислоты, соли щелочно-земельных металлов алифатических карбоновых кислот и спиртов. Углеводородный растворитель, используемый при дезактивации, предпочтительно должен быть идентичен растворителю, используемому в процессе полимеризации. Если используется другой растворитель, то он должен быть совместим с растворителем, используемым в полимеризационной смеси, и не должен оказывать отрицательного воздействия на систему рекуперации растворителя, связанную с процессом полимеризации. Впоследствии растворитель можно удалить из полимера отгонкой. Полимер затем можно экструдировать в воду и измельчить в виде гранул и т.п. После этого полимер можно обработать насыщенным паром при атмосферном давлении с целью, например, снижения количества летучих веществ и улучшения цвета полимера. Обработку можно проводить в течение около 1-6 ч, после чего полимер можно высушить и охладить в потоке воздуха в течение от 1 до 4 ч. В полимер до или после его формования можно вводить в виде гранул и т.п. такие добавки, как пигменты, антиоксиданты, светостабилизаторы, защищающие от действия ультрафиолетовых лучей, светостабилизаторы на основе аминов, защищающие от действия ионизирующих излучений, и др. Антиоксидант, вводимый в полимер, полученный способом, согласно настоящему изобретению, может в различных вариантах осуществления способа представлять собой единичный антиоксидант, например стерически затрудненный антиоксидант фенольным, или смесь антиоксидантов, например смесь стерически затрудненного фенольного антиоксиданта и дополнительного антиоксиданта, например фосфита. Оба вида антиоксидантов хорошо известны из уровня техники. Например, отношение фенольного антиоксиданта к дополнительному антиоксиданту может составлять от 0,1:1 до 5:1 при общем количестве антиоксиданта от 200 до 3000 частей на миллион. Настоящее изобретение раскрывается в нижеприведенных примерах, которые служат лишь для иллюстрации, а никоим образом не для ограничения. Все цифровые данные, обозначающие количество,указаны в % по массе (мас.%), если нет соответствующих ссылок на другие размерности. В нижеприведенных примерах соединение, содержащее Аl1 представляет собой триэтилалюминий; соединение магния - бутилэтилмагний; соединение переходного металла - TiCl4; соединение галогенида -t-бутилхлорид и соединение, содержащее Аl2, - диэтилэтоксид алюминия. Процессы полимеризации осуществлялись, если не указано иное, в реакторе непрерывного действия и малого объема. Полимеризацию проводили в растворе этилена и октена при 230 С. Во всех экспериментах скорость подачи раствора в реактор регулировалась таким образом, чтобы отношение октена к этилену было равно 0,5 (например, по массе г/г). Скорость подачи компонентов катализатора регулировалась таким образом, чтобы молярное отношение Mg:Ti было равно 5,0, а молярное отношение хлорид(компонента (iv:Mg было равно 2,2. Время выдержки (ВВ) в реакторе - 1 мин. Степень конверсии (% Q) и константа скорости (КС), показывающая, сколько литров этилена проходит через 1 ммол катализатора в минуту времени реакции, регулировались в зависимости от характеристик продукта - индекса расплава(ИР, граммов полимера за 10 мин), плотности (П, г/см 3), молекулярной массы средневесовая (Mw) и полидисперсности (ПД) полимера (Mw/Mn).-6 005891 Пример 1. Провели ряд полимеризаций с использованием Ph3SiOH в качестве кремнийсодержащего соединения (А и R8 представляют собой фенил, w = 1, х = 0 и D представляет собой атом водорода). Первый алюминийсодержащий компонент представляет собой триэтилалюминий (R1 этил, а = 0), второй алюминийсодержащий компонент представляет собой диэтилэтоксид алюминия (R4-этил, R7-этил, b=1). В экспериментах молярное отношение Аl2: Ti составляет 2. В контрольном эксперименте соединение кремния не использовалось. Результаты экспериментов приведены в табл. 1. Таблица 1. Использование Рh3SiOH-АlEt3 и Et2AlOEt в составе катализатора Партия 1 является контрольной, без применения силанола. При получении партий 2, 3 и 4 степень конверсии была выше, чем в случае контроля. При получении партий 5 и 6 использовалось меньшее количество титана в катализаторе, и была получена сопоставимая степень конверсии. Полидисперсность(Mw/Mn) полимеров, полученных с использованием катализатора, согласно настоящему изобретению,была меньше, чем в контроле. Пример 2. Аналогичен примеру 1, за исключением того, что в качестве кремнийсодержащего соединения использовался t-бутил Me2SiOH (т.е. А - t-бутил, R8 -метил, w = 1, х = 0, D - атом водорода). Первый алюминийсодержащий компонент представляет собой этоксид диэтилалюминия (R4 - этил, R7 этил, b = 1), второй -триэтилалюминий в комбинации с t-бутил Me2SiOH, (R1 - этил, а = 0). В контрольном эксперименте кремнийсодержащее соединение не использовалось. Результаты экспериментов приведены в табл. 2. Таблица 2 Результаты показывают, что вторым компонентом может быть алкильное соединение алюминия в комбинации с силанолом, а первым компонентом - алкилалкоксид алюминия и что в этом случае степень конверсии выше, чем в контроле. Полидисперсность полимеров, полученных согласно настоящему изобретению, вновь была ниже, чем в контроле. Пример 3. Аналогичен примеру 2, за исключением того, что в качестве первого алюминийсодержащего соединения использовался триэтилалюминий в комбинации с t-бутил Me2SiOH, а в качестве второго - этоксид диэтилалюминия. Результаты эксперимента приведены в табл. 3. Таблица 3 Партии 11 и 12 табл. 3 показывают, что при использовании кремнийсодержащего катализатора, согласно настоящему изобретению, можно снизить содержание титана в катализаторе на 40% и что даже при этих условиях достигается степень конверсии этилена, сравнимая с контролем. Полидисперсность-7 005891 полимеров, полученных в соответствии с настоящим изобретением, вновь ниже полидисперсности полимеров, полученных известными способами. Пример 4. Аналогичен примеру 3, за исключением того, что второе алюминийсодержащее соединение либо не использовалось, либо использовалось в меньшем количестве. Первым алкильным соединением алюминия служил триэтилалюминий в комбинации с t-бутил Me2SiOH. Результаты представлены в табл. 4. Таблица 4 Табл. 4 показывает, что даже в случае исключения второго компонента алюминия можно достигнуть достаточно высокой степени конверсии этилена. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Катализатор, состоящий, по существу, из смеси(i) соединения магния формулы (R2)2Mg, где R2 представляет собой C1-6-алкильный радикал;(ii) алкильного соединения алюминия формулы (R1)3-aAl1(OR5)a, где R1 и R5 независимо выбирают из группы, включающей С 1-4-алкильные радикалы, а = 0; где каждое А независимо выбирают из группы, включающей С 1-10-алкильные радикалы; С 6-12-арильные радикалы и гидроксильный радикал; R8 представляет собой C1-4 алкил, С 6-12 арил или водород; В отсутствует (х = 0); D = H; w = 1; y=0 или 1, при условии, что кремнийсодержащее соединение содержит функциональную группу или атом, который реагирует с вышеуказанным соединением алюминия;(iv) галогенида формулы R3X, где R3 - С 1-4-алкильный радикал, X - галогенид, выбираемый из группы, включающей хлор или бром;(v) тетрахлорида титана для обеспечения молярного отношения Mg:Al1 в пределах от 4,0:1 до 6:1,Mg:Ti от 4 до 6, молярного отношения Al1:Ti от 0,5:1 до 3:1, молярного отношения галогенид:Mg от 1,8:1 до 2,4:1, молярного отношения Si:Ti от 0,5:1 до 3:1 и молярного отношения Al1:Si от 0,5:1 до 3:1 и(vi) не обязательно алкильного соединения алюминия формулы (R4)3-bA12(OR7)b, где R4 и R7 независимо выбирают из группы, включающей С 1-4-алкильные радикалы, b = 1 для обеспечения молярного отношения Al2:Ti в пределах от 0:1 до 5:1. 2. Катализатор по п.1, в котором R3 - третичный бутил. 3. Катализатор по п.2, в котором каждый R8 независимо выбирают из группы, включающей метил,этил, фенил и атом водорода. 4. Катализатор по п.3, в котором А выбирают из группы, включающей метил, этил, пропил, изопропил, третичный бутил и фенил. 5. Способ получения катализатора по п.1, включающий смешивание компонентов (i), (ii), (iii), (iv),(v) и не обязательно (vi) в течение времени от 5 с до 30 мин. 6. Способ по п.5, в котором температура, при которой осуществляется смешивание, составляет от 20 до 180 С.-8 005891 7. Способ по п.6, в котором компоненты (ii) и (iii) предварительно смешиваются, а затем добавляются как единый компонент. 8. Способ по п.7, в котором компонент (vi) не используется. 9. Способ по п.8, в котором компоненты смешиваются в потоке на линии подачи в реактор для полимеризации олефинов. 10. Способ по п.7, в котором компонент (vi) присутствует в смеси. 11. Способ по п.10, в котором компонент (vi) смешивается с потоком на линии подачи в реактор для полимеризации этилена. 12. Способ по п.11, в котором компонент (vi) добавляется непосредственно в реактор для полимеризации олефинов. 13. Способ полимеризации смеси, содержащей по меньшей мере 40 мас.% этилена и 60 мас.% одного или более С 3-12-олефинов, включающий контактирование указанной смеси мономера в углеводородном растворителе при температуре от 105 до 320 С и давлении от 4 до 20 МПа с катализатором, состоящим, по существу, из смеси(i) соединения магния формулы (R2)2Mg, где R2 представляет собой C1-6-алкильный радикал;(ii) алкильного соединения алюминия формулы (R1)3-aAl1(OR5)a, где R1 и R5 независимо выбирают из группы, включающей C1-4-алкильные радикалы, а = 0; где каждое А независимо выбирают из группы, включающей C1-10-алкильные радикалы,С 6-12-арильные радикалы и гидроксильный радикал; В отсутствует (х = 0); D = Н; каждый R8 выбирают из группы, включающей атом водорода, C1-4-алкильный радикал, С 6-12-арильный радикал, w = 1; х = 0; у = 0 или 1, при условии, что кремнийсодержащее соединение кремния содержит функциональную группу или атом, который реагирует с вышеуказанным соединением алюминия;(v) тетрахлорида титана для обеспечения молярного отношения Mg:Al1 в пределах от 4,0:1 до 6:1;(vi) не обязательно алкильного соединения алюминия формулы (R4)3-bAl2(OR7)b, где R4 и R7 независимо выбирают из группы, включающей C1-4-алкильные радикалы, b = 1 для обеспечения молярного отношения Аl2: Ti в пределах от 0:1 до 5:1.
МПК / Метки
МПК: C08F 4/649, C08F 210/02, C08F 2/06, C08F 4/646, C08F 4/656
Метки: процессов, растворе, высоких, полимеризации, циглера-натта, катализаторы, температурах
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/10-5891-katalizatory-ciglera-natta-processov-polimerizacii-v-rastvore-pri-vysokih-temperaturah.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Катализаторы циглера-натта процессов полимеризации в растворе при высоких температурах</a>
Предыдущий патент: Способы лечения инфекций, вызываемых вирусом гепатита дельта, с использованием β-l-2′-дезоксинуклеозидов
Следующий патент: Способ получения противораковых соединений
Случайный патент: Глиоксаль как топливная присадка