Компоненты катализатора для полимеризации олефинов

Компоненты катализатора для полимеризации олефинов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к компонентам катализатора для полимеризации олефинов, в частности, пропилена, содержащим дигалогенид Mg, соединение Ti, имеющее, по меньшей мере, одну связь Ti-галоген и, по меньшей мере, два электронодонорных соединения, выбранных из специфических классов.

Современные катализаторы ZN, включающие соединения титана, нанесенные на галогениды магния, хорошо известны в данной области. Катализаторы этого типа описаны в патенте США USP 4298718. Упомянутые катализаторы содержат тетрагалогениды титана, нанесенные на галогениды магния. Хотя катализаторы имеют высокую активность в полимеризации альфа-олефинов, таких как пропилен, они имеют не очень хорошую стереоспецифичность. Улучшения в отношении стереоспецифичности были достигнуты в результате добавления электронодонорных соединений к твердым компонентам катализатора.

Высокий уровень рабочих свойств по показателям активности и стереоспецифичности катализатора был получен с катализаторами, описанными в европейском патенте № 045977. Упомянутые катализаторы имеют, в качестве твердого компонента катализаторов, галогенид магния, на который нанесен галогенид титана, предпочтительно TiCl₄, и электронодонорное соединение, выбранное из специфических классов сложных эфиров карбоновых кислот, и, в качестве компонента со-катализатора, систему, образованную триалкильным соединением Al и соединением кремния, содержащим, по меньшей мере, одну связь Si-OR, где R представляет собой гидрокарбильный радикал.

Большинство из катализаторов полипропилена, используемых в настоящее время, основано на сложных диэфирах фталата в качестве внутренних доноров, используемых в комбинации с алкил-алюминиевым со-катализатором и с алкилалкоксисиланами в качестве агентов регулирования селективности (внешние доноры). Особый тип этих катализаторов, катализаторов, имеющих относительно высокую пористость, также используется в получении ударопрочных гетерофазных сополимеров, содержащих кристаллическую пропиленовую гомо- или со-полимерную матрицу и значительное количество, в некоторых применениях более 50% масс., сополимера на основе этилена с очень низкой кристалличностью и с высокой растворимостью в ксилоле.

Для этого последнего конкретного применения также необходимо, чтобы катализатор показывал хорошую морфологическую стабильность, позволяющую производить значительное количество низкокристаллического сополимера в отсутствие явлений забивания оборудования, образования крупной крошки и агломерации частиц или адгезии на стенках реактора.

Катализаторы на основе фталата с высокой пористостью, которые, как правило, наделены этим свойством, что показано в раскрытии заявки на европейский патент EP-A-395083, получают путем осуществления контактирования соединения титана, электронодонорного соединения (фталат), с MgCl₂·(EtOH)_m, где m имеет значение от 0,15 до 1,7, который в свою очередь получают в результате частичной деалкоголизации аддуктов с более высоким содержанием спирта.

Однако, тот факт, что иногда ударопрочные композиции, производимые с помощью этого катализатора, показывают слишком высокое содержание олигомеров, что негативно сказывается на их свойствах и на проблемах токсичности, которые могут быть связаны с применением фталатов, подводит к рассмотрению альтернатив для их замены. Европейский патент № 0361494, EP728769 и международная заявка на патент WO99/57160 описывают очень активные твердые компоненты катализаторов для полимеризации олефинов, содержащие, в качестве внутреннего электронодонорного соединения, 1,3-диэфир, характеризующийся особой структурой и/или особыми характеристиками реакционной способности по отношению к безводным хлориду магния и TiCl₄. В WO99/57160 может присутствовать дополнительный донор, выбранный из сложных эфиров карбоновых кислот и в особенности из малонатов.

Катализаторы, полученные в результате реакции упомянутых компонентов катализатора с алкильным соединением Al, показывают столь высокие активность и стереоспецифичность в полимеризации олефинов, что использование внешнего донора электронов может быть исключено. Следует отметить, что в вышеупомянутых документах катализаторы на основе 1,3-диэфира всегда получают исходя из носителя, который не вырабатывает катализатор с высокой пористостью. При попытке применить подход, описанный в EP 395083, с использованием 1,3-диэфира в качестве внутреннего донора, было сделано наблюдение, что степень внедрения диэфира в катализатор является намного ниже, и полученные катализаторы показывают рабочие характеристики, ухудшенные до неприемлемого уровня с точки зрения баланса активности/стереоспецифичности. Таким образом, было бы важно найти путь получения катализатора, свободного от фталатов, имеющего хорошую морфологическую стабильность и высокие значения активности даже в том случае, когда используют в качестве внутреннего донора 1,3-диэфир.

Автор заявки к настоящему времени обнаружил, что твердый компонент катализатора, имеющий особую пористость и особый химический состав, может вырабатывать ударопрочные полимерные композиции также без использования доноров на основе фталатов.

Таким образом, настоящее изобретение относится к твердому компоненту катализатора, содержащему галогенид магния, соединение титана, имеющее, по меньшей мере, связь Ti-галоген, и, по меньшей мере, два электронодонорных соединения, одно из которых выбирают из 1,3-диэфиров, а другое выбирают из сукцинатов, где вышеупомянутый компонент катализатора характеризуется тем, что молярное соотношение ID/Ti составляет от 0,30 до 0,90, где ID соответствует общему молярному количеству сукцината и 1,3-диэфира, молярное соотношение между 1,3-диэфирным донором и сукцинатным донором имеет значение, которое больше или равно 0,60, а пористость, определяемая методом нагнетания ртути в твердый компонент катализатора, благодаря порам с радиусом, величина которого равна или меньше 1 мкм, составляет, по меньшей мере, 0,30 см³/г.

Предпочтительно, соотношение ID/Ti составляет от 0,45 до 0,75 и более предпочтительно от 0,50 до 0,80. Предпочтительно, молярное соотношение 1,3-диэфирного донора и сукцинатного донора находится в диапазоне от 0,80 до 2 и более предпочтительно от 1 до 1,80.

Пористость имеет величину предпочтительно выше 0,35, более предпочтительно выше 0,40 и в особенности выше 0,42 см³/г.

Предпочтительные сукцинаты представляют собой сукцинаты, относящиеся к формуле (I):

где радикалы R₁ и R₂, одинаковые или отличающиеся друг от друга, представляют собой С₁-С₂₀ линейную или разветвленную алкильную, алкенильную, циклоалкильную, арильную, арилалкильную или алкиларильную группу, необязательно содержащую гетероатомы; радикалы R₃-R₆, одинаковые или отличающиеся друг от друга, представляют собой водород или С₁-С₂₀ линейную или разветвленную алкильную, алкенильную, циклоалкильную, арильную, арилалкильную или алкиларильную группу, необязательно содержащую гетероатомы; и радикалы R₃-R₆, которые присоединены к одному и тому же атому углерода сукцинатной цепи, могут быть связаны вместе с образованием цикла.

R₁ и R₂ представляют собой предпочтительно С₁-С₈ алкильную, циклоалкильную, арильную, арилалкильную и алкиларильную группы. Особенно предпочтительными являются соединения, в которых R₁ и R₂ выбирают из первичных алкилов, и в частности, из разветвленных первичных алкилов. Примерами подходящих групп R₁ и R₂ являются метил, этил, н-пропил, н-бутил, изобутил, неопентил, 2-этилгексил. Особенно предпочтительными являются этил, изобутил, и неопентил. Одной из предпочтительных групп соединений, описанных формулой (I), является группа соединений, в которой R₃-R₅ представляют собой водород, и R₆ является разветвленной алкильной, циклоалкильной, арильной, арилалкильной и алкиларильной радикальной группой, имеющей от 3 до 10 атомов углерода. Конкретными примерами подходящих монозамещенных сукцинатных соединений являются диэтил-втор-бутилсукцинат, диэтил-гексилсукцинат, диэтил-циклопропилсукцинат, диэтил-норборнилсукцинат, диэтил-триметилсилилсукцинат, диэтил-метоксисукцинат, диэтил-п-метоксифенилсукцинат, диэтил-п-хлорфенилсукцинат, диэтил-фенилсукцинат, диэтил-циклогексилсукцинат, диэтил-бензилсукцинат, диэтил-циклогексилметилсукцинат, диэтил-трет-бутилсукцинат, диэтил-изобутилсукцинат, диэтил-изопропилсукцинат, диэтил-неопентилсукцинат, диэтил-изопентилсукцинат, диэтил-(1-трифторметилэтил)сукцинат, диэтил-флуоренилсукцинат, диизобутил-втор-бутилсукцинат, диизобутил-тексилсукцинат, диизобутил-циклопропилсукцинат, диизобутил-норборнилсукцинат, диизобутил-пергидросукцинат, диизобутил-триметилсилилсукцинат, диизобутил-метоксисукцинат, диизобутил-п-метоксифенилсукцинат, диизобутил-п-хлорфенилсукцинат, диизобутил-циклогексилсукцинат, диизобутил-бензилсукцинат, диизобутил-циклогексилметилсукцинат, диизобутил-трет-бутилсукцинат, диизобутил-изобутилсукцинат, диизобутил-изопропилсукцинат, диизобутил-неопентилсукцинат, диизобутил-изопентилсукцинат, диизобутил-(1-трифторметилэтил)сукцинат, диизобутил-фенилсукцинат, диизобутил-флуоренилсукцинат, динеопентил-втор-бутилсукцинат, динеопентил-тексилсукцинат, динеопентил-циклопропилсукцинат, динеопентил-норборнилсукцинат, динеопентил-триметилсилилсукцинат, динеопентил-метоксисукцинат, динеопентил-п-метоксифенилсукцинат, динеопентил-п-хлорфенилсукцинат, динеопентил-фенилсукцинат, динеопентил-циклогексилсукцинат, динеопентил-бензилсукцинат, динеопентил-циклогексилметилсукцинат, динеопентил-трет-бутилсукцинат, динеопентил-изобутилсукцинат, динеопентил-изопропилсукцинат, динеопентил-неопентилсукцинат, динеопентил-изопентилсукцинат, динеопентил-(1-трифторметилэтил)сукцинат, динеопентил-флуоренилсукцинат. Другая предпочтительная группа соединений из числа соединений формулы (I) представляет собой группу соединений, в которой, по меньшей мере, два радикала из R₃-R₆ отличаются от водорода и выбраны из С₁-С₂₀ линейной или разветвленной алкильной, алкенильной, циклоалкильной, арильной, арилалкильной или алкиларильной группы, необязательно содержащей гетероатомы. Особенно предпочтительными являются соединения, в которых две радикальные группы, отличающиеся от водорода, связаны с одним и тем же атомом углерода. Кроме того, также соединения, в которых, по меньшей мере, два радикала, отличающиеся от водорода, связаны с другими атомами углерода сукцинатной цепи, то есть, R₃ и R₅ и R₄ и R₆ являются особенно предпочтительными. Конкретные примеры подходящих дизамещенных сукцинатов представляют собой: диэтил-2,2-диметилсукцинат, диэтил-2-этил-2-метилсукцинат, диэтил-2-бензил-2-изопропилсукцинат, диэтил-2-циклогексилметил-2-изобутилсукцинат, диэтил-2-циклопентил-2-н-бутилсукцинат, диэтил-2,2-диизобутилсукцинат, диэтил-2-циклогексил-2-этилсукцинат, диэтил-2-изопропил-2-метилсукцинат, диэтил-2-тетрадецил-2-этилсукцинат, диэтил-2-изобутил-2-этилсукцинат, диэтил-2-(1-трифторметил-этил)-2-метилсукцинат, диэтил-2-изопентил-2-изобутилсукцинат, диэтил-2-фенил-2-н-бутилсукцинат, диизобутил-2,2-диметилсукцинат, диизобутил-2-этил-2-метилсукцинат, диизобутил-2-бензил-2-изопропилсукцинат, диизобутил-2-циклогексилметил-2-изобутилсукцинат, диизобутил-2-циклопентил-2-н-бутилсукцинат, диизобутил-2,2-диизобутилсукцинат, диизобутил-2-циклогексил-2-этилсукцинат, диизобутил-2-изопропил-2-метилсукцинат, диизобутил-2-тетрадецил-2-этилсукцинат, диизобутил-2-изобутил-2-этилсукцинат, диизобутил-2-(1-трифторметилэтил)-2-метилсукцинат, диизобутил-2-изопентил-2-изобутилсукцинат, диизобутил-2-фенил-2-н-бутилсукцинат, динеопентил-2,2-диметилсукцинат, динеопентил-2-этил-2-метилсукцинат, динеопентил-2-бензил-2-изопропилсукцинат, динеопентил-2-циклогексилметил-2-изобутилсукцинат, динеопентил-2-циклопентил-2-н-бутилсукцинат, динеопентил-2,2-диизобутилсукцинат, динеопентил-2-циклогексил-2-этилсукцинат, динеопентил-2-изопропил-2-метилсукцинат, динеопентил-2-тетрадецил-2-этилсукцинат, динеопентил-2-изобутил-2-этилсукцинат, динеопентил-2-(1-трифторметилэтил)-2-метилсукцинат, динеопентил-2-изопентил-2-изобутилсукцинат, динеопентил-2-фенил-2-н-бутилсукцинат.

Кроме того, также соединения, в которых, по меньшей мере, два радикала, отличные от водорода, связаны с различными атомами углерода, то есть, R₃ и R₄ и R₄ и R₆ являются особенно предпочтительными. Конкретными примерами подходящих соединений являются диэтил-2,3-бис(триметилсилил)сукцинат, диэтил-2,2-втор-бутил-3-метилсукцинат, диэтил-2-(3,3,3-трифторпропил)-3-метилсукцинат, диэтил-2,3-бис(2-этил-бутил)сукцинат, диэтил-2,3-диэтил-2-изопропилсукцинат, диэтил-2,3-диизопропил-2-метилсукцинат, диэтил-2,3-дициклогексил-2-метилсукцинат, диэтил-2,3-дибензилсукцинат, диэтил-2,3-диизопропилсукцинат, диэтил-2,3-бис(циклогексилметил)сукцинат, диэтил-2,3-ди-трет-бутилсукцинат, диэтил-2,3-диизобутилсукцинат, диэтил-2,3-динеопентилсукцинат, диэтил-2,3-диизопентилсукцинат, диэтил-2,3-(1-трифторметил-этил)сукцинат, диэтил-2,3-тетрадецилсукцинат, диэтил-2,3-флуоренилсукцинат, диэтил-2-изопропил-3-изобутилсукцинат, диэтил-2-тербутил-3-изопропилсукцинат, диэтил-2-изопропил-3-циклогексилсукцинат, диэтил-2-изопентил-3-циклогексилсукцинат, диэтил-2-тетрадецил-3-циклогексилметилсукцинат, диэтил-2-циклогексил-3-циклопентилсукцинат; диизобутил-2,3-диэтил-2-изопропилсукцинат, диизобутил-2,3-диизопропил-2-метилсукцинат, диизобутил-2,3-дициклогексил-2-метилсукцинат, диизобутил-2,3-дибензилсукцинат, диизобутил-2,3-диизопропилсукцинат, диизобутил-2,3-бис(циклогексилметил)сукцинат, диизобутил-2,3-ди-трет-бутилсукцинат, диизобутил-2,3-диизобутилсукцинат, диизобутил-2,3-динеопентилсукцинат, диизобутил-2,3-диизопентилсукцинат, диизобутил-2,3-(1-трифторметил-этил)сукцинат, диизобутил-2,3-тетрадецилсукцинат, диизобутил-2,3-флуоренилсукцинат, диизобутил-2-изопропил-3-изобутилсукцинат, диизобутил-2-тербутил-3-изопропилсукцинат, диизобутил-2-изопропил-3-циклогексилсукцинат, диизобутил-2-изопентил-3-циклогексилсукцинат, диизобутил-2-тетрадецил-3-циклогексилметилсукцинат, диизобутил-2-циклогексил-3-циклопентилсукцинат; динеопентил-2,3-бис(триметилсилил)сукцинат, динеопентил-2,2-втор-бутил-3-метилсукцинат, динеопентил-2-(3,3,3-трифторпропил)-3-метилсукцинат, динеопентил-2,3-бис(2-этил-бутил)сукцинат, динеопентил-2,3-диэтил-2-изопропилсукцинат, динеопентил-2,3-диизопропил-2-метилсукцинат, динеопентил-2,3-дициклогексил-2-метилсукцинат, динеопентил-2,3-дибензилсукцинат, динеопентил-2,3-диизопропилсукцинат, динеопентил-2,3-бис(циклогексилметил)сукцинат, динеопентил-2,3-ди-трет-бутилсукцинат, динеопентил-2,3-диизобутилсукцинат, динеопентил-2,3-динеопентилсукцинат, динеопентил-2,3-диизопентилсукцинат, динеопентил-2,3-(1-трифторметил-этил)сукцинат, динеопентил-2,3-тетрадецилсукцинат, динеопентил-2,3-флуоренилсукцинат, динеопентил-2-изопропил-3-изобутилсукцинат, динеопентил-2-тербутил-3-изопропилсукцинат, динеопентил-2-изопропил-3-циклогексилсукцинат, динеопентил-2-изопентил-3-циклогексилсукцинат, динеопентил-2-тетрадецил-3-циклогексилметилсукцинат, динеопентил-2-циклогексил-3-циклопентилсукцинат.

Предпочтительный подкласс сукцинатов может быть выбран из сукцинатов формулы (II), приведенной ниже,

в которой радикалы R₁ и R₂, одинаковые или отличающиеся друг от друга, представляют собой С₁-С₂₀ линейную или разветвленную алкильную, алкенильную, циклоалкильную, арильную, арилалкильную или алкиларильную группу, необязательно содержащую гетероатомы; и радикалы R₃ и R₄, одинаковые или отличающиеся друг от друга, представляют собой С₁-С₂₀ алкильную, С₃-С₂₀ циклоалкильную, С₅-С₂₀ арильную, арилалкильную или алкиларильную группу, при условии, что, по меньшей мере, одна из них является разветвленным алкилом; где указанные соединения являются, относительно двух асимметрических атомов углерода, идентифицированных в структуре формулы (I), стереоизомерами типа (S,R) или (R,S).

R₁ и R₂ представляют собой предпочтительно С₁-С₈ алкильную, циклоалкильную, арильную, арилалкильную и алкиларильную группы. Особенно предпочтительными являются соединения, в которых R₁ и R₂ выбирают из первичных алкилов, и в частности, из разветвленных первичных алкилов. Примерами подходящих групп R₁ и R₂ являются метил, этил, н-пропил, н-бутил, изобутил, неопентил, 2-этилгексил. Особенно предпочтительными являются этил, изобутил, и неопентил.

Особенно предпочтительными являются соединения, в которых радикальные группы R₃ и/или R₄ являются вторичными алкилами, такими как изопропил, втор-бутил, 2-пентил, 3-пентил, или циклоалкилами, такими как циклогексил, циклопентил, циклогексилметил.

Примерами вышеупомянутых соединений являются формы (S,R) (S,R), чистые или взятые в смеси, необязательно в рацемической форме, диэтил-2,3-бис(триметилсилил)сукцинат, диэтил-2,3-бис(2-этилбутил)сукцинат, диэтил-2,3-дибензилсукцинат, диэтил-2,3-диизопропилсукцинат, диизобутил-2,3-диизопропилсукцинат, диэтил-2,3-бис(циклогексилметил)сукцинат, диэтил-2,3-диизобутилсукцинат, диэтил-2,3-динеопентилсукцинат, диэтил-2,3-дициклопентилсукцинат, диэтил-2,3-дициклогексилсукцинат.

Из числа 1,3-диэфиров, упомянутых выше, особенно предпочтительными являются соединения формулы (III)

где R^I и R^II являются одинаковыми или различными и представляют собой водород или линейные или разветвленные С₁-С₁₈ углеводородные группы, которые также могут образовывать одну или более циклических структур; группы R^III, одинаковые или отличающиеся друг от друга, представляют собой водород или С₁-С₁₈ углеводородные группы; группы R^IV, одинаковые или отличающиеся друг от друга, имеют то же значение, что и R^III, за исключением того, что они не могут быть водородами; каждая из групп R^I-R^IV может содержать гетероатомы, выбранные из галогенов, N, O, S и Si. Предпочтительно, R^IV представляет собой алкильный радикал с 1-6 атомами углерода и более конкретно метил, тогда как радикалы R^III являются предпочтительно водородом. Кроме того, в том случае, когда R¹ представляет собой метил, этил, пропил или изопропил, R^II может представлять собой этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил, трет-бутил, изопентил, 2-этилгексил, циклопентил, циклогексил, метилциклогексил, фенил или бензил; в том случае, когда R^I является водородом, R^II может представлять собой этил, бутил, втор-бутил, трет-бутил, 2-этилгексил, циклогексилэтил, дифенилметил, п-хлорфенил, 1-нафтил, 1-декагидронафтил; R^I и R^II также могут быть одинаковыми и могут представлять собой этил, пропил, изопроопил, бутил, изобутил, трет-бутил, неопентил, фенил, бензил, циклогексил, циклопентил.

Конкретные примеры простых эфиров, которые могут быть преимущественно использованы, включают: 2-(2-этилгексил)-1,3-диметоксипропан, 2-изопропил-1,3-диметоксипропан, 2-бутил-1,3-диметоксипропан, 2-втор-бутил-1,3-диметоксипропан, 2-циклогексил-1,3-диметоксипропан, 2-фенил-1,3-диметоксипропан, 2-трет-бутил-1,3-диметоксипропан, 2-кумил-1,3-диметоксипропан, 2-(2-фенилэтил)-1,3-диметоксипропан, 2-(2-циклогексилэтил)-1,3-диметоксипропан, 2-(п-хлорфенил)-1,3-диметоксипропан, 2-(дифенилметил)-1,3-диметоксипропан, 2-(1-нафтил)-1,3-диметоксипропан, 2-(п-фторфенил)-1,3-диметоксипропан, 2-(1-декагидронафтил)-1,3-диметоксипропан, 2-(п-трет-бутилфенил)-1,3-диметоксипропан, 2,2-дициклогексил-1,3-диметоксипропан, 2,2-диэтил-1,3-диметоксипропан, 2,2-дипропил-1,3-диметоксипропан, 2,2-ди-н-бутил-1,3-диметоксипропан, 2,2-диэтил-1,3-диэтоксипропан, 2,2-дициклопентил-1,3-диметоксипропан, 2,2-дипропил-1,3-диэтоксипропан, 2,2-ди-н-бутил-1,3-диэтоксипропан, 2-метил-2-этил-1,3-диметоксипропан, 2-метил-2-пропил-1,3-диметоксипропан, 2-метил-2-бензил-1,3-диметоксипропан, 2-метил-2-фенил-1,3-диметоксипропан, 2-метил-2-циклогексил-1,3-диметоксипропан, 2-метил-2-метилциклогексил-1,3-диметоксипропан, 2,2-бис(п-хлорфенил)-1,3-диметоксипропан, 2,2-бис(2-фенилэтил)- 1,3-диметоксипропан, 2,2-бис(2-циклогексилэтил)-1,3-диметоксипропан, 2-метил-2-изобутил-1,3-диметоксипропан, 2-метил-2-(2-этилгексил)-1,3-диметоксипропан, 2,2-бис(2-этилгексил)-1,3-диметоксипропан, 2,2-бис(п-метилфенил)-1,3-диметоксипропан, 2-метил-2-изопропил-1,3-диметоксипропан, 2,2-диизобутил-1,3-диметоксипропан, 2,2-дифенил-1,3-диметоксипропан, 2,2-дибензил-1,3-диметоксипропан, 2-изопропил-2-циклопентил-1,3-диметоксипропан, 2,2-бис(циклогексилметил)-1,3-диметоксипропан, 2,2-диизобутил-1,3-диэтоксипропан, 2,2-диизобутил-1,3-дибутоксипропан, 2-изобутил-2-изопропил-1,3-диметоксипропан, 2,2-ди-втор-бутил-1,3-диметоксипропан, 2,2-ди-трет-бутил-1,3-диметоксипропан, 2,2-динеопентил-1,3-диметоксипропан, 2-изо-пропил-2-изопентил-1,3-диметоксипропан, 2-фенил-2-бензил-1,3-диметоксипропан, 2-циклогексил-2-циклогексилметил-1,3-диметоксипропан.

Кроме того, особенно предпочтительными являются 1,3-диэфиры формулы (IV),

где радикалы R^IV имеют то же значение, которое разъяснено выше, и радикалы R^III и R^V, одинаковые или отличающиеся друг от друга, выбирают из группы, состоящей из водорода; галогенов, предпочтительно Cl и F; С₁-С₂₀ алкильных радикалов, линейных или разветвленных; С₃-С₂₀ циклоалкильных, С₆-С₂₀ арильных, С₇-С₂₀ алкиларильных и С₇-С₂₀ арилалкильных радикалов, и два или более из радикалов R^V могут быть связаны друг с другом с образованием конденсированных циклических структур, насыщенных или ненасыщенных, необязательно замещенных радикалами R^VI, выбранными из группы, состоящей из галогенов, предпочтительно Cl и F; С₁-С₂₀ алкильных радикалов, линейных или разветвленных; С₃-С₂₀ циклоалкильных, С₆-С₂₀ арильных, С₇-С₂₀ алкиларильных и С₇-С₂₀ арилалкильных радикалов; где упомянутые радикалы R^V и R^VI необязательно содержат один или более гетероатомов вместо атомов углерода или водорода, или вместо и тех и других атомов.

Предпочтительно, в 1,3-диэфирах с формулами (III) и (IV) все радикалы R^III являются водородом, и все радикалы R^IV представляют собой метил. Кроме того, особенно предпочтительными являются 1,3-диэфиры формулы (II), где два или более из радикалов R^V связаны друг с другом с образованием одной или более конденсированных циклических структур, предпочтительно бензольных, необязательно замещенных радикалами R^VI. Особенно предпочтительными являются соединения формулы (V):

где радикалы R^VI, одинаковые или отличающиеся друг от друга, представляют собой водород; галогены, предпочтительно Cl и F; С₁-С₂₀ алкильные радикалы, линейные или разветвленные; С₃-С₂₀ циклоалкильные, С₆-С₂₀ арильные, С₇-С₂₀ алкиларильные и С₇-С₂₀ арилалкильные радикалы, необязательно содержащие один или более гетероатомов, выбранных из группы, состоящей из N, O, S, P, Si и галогенов, в частности Cl и F, вместо атомов углерода или водорода, или вместо и тех и других атомов; радикалы R^III и R^IV такие, как определено для формулы (V) выше.

Конкретные примеры соединений, охватываемых формулами (IV) и (V), представляют собой следующее:

1,1-бис(метоксиметил)циклопентадиен;

1,1-бис(метоксиметил)-2,3,4,5-тетраметилциклопентадиен;

1,1-бис(метоксиметил)-2,3,4,5-тетрафенилциклопентадиен;

1,1-бис(метоксиметил)-2,3,4,5-тетрафторциклопентадиен;

1,1-бис(метоксиметил)-3,4-дициклопентилциклопентадиен;

1,1-бис(метоксиметил)инден; 1,1-бис(метоксиметил)-2,3-диметилинден;

1,1-бис(метоксиметил)-4,5,6,7-тетрагидроинден;

1,1-бис(метоксиметил)-2,3,6,7-тетрафторинден;

1,1-бис(метоксиметил)-4,7-диметилинден;

1,1-бис(метоксиметил)-3,6-диметилинден;

1,1-бис(метоксиметил)-4-фенилинден;

1,1-бис(метоксиметил)-4-фенил-2-метилинден;

1,1-бис(метоксиметил)-4-циклогексилинден;

1,1-бис(метоксиметил)-7-(3,3,3-трифторпропил)инден;

1,1-бис(метоксиметил)-7-триметилсилилинден;

1,1-бис(метоксиметил)-7-трифторметилинден;

1,1-бис(метоксиметил)-4,7-диметил-4,5,6,7-тетрагидроинден;

1,1-бис(метоксиметил)-7-метилинден;

1,1-бис(метоксиметил)-7-циклопентилинден;

1,1-бис(метоксиметил)-7-изопропилинден;

1,1-бис(метоксиметил)-7-циклогексилинден;

1,1-бис(метоксиметил)-7-трет-бутилинден;

1,1-бис(метоксиметил)-7-трет-бутил-2-метилинден;

1,1-бис(метоксиметил)-7-фенилинден;

1,1-бис(метоксиметил)-2-фенилинден;

1,1-бис(метоксиметил)-1Н-бенз[е]инден;

1,1-бис(метоксиметил)-1Н-2-метилбенз[e]инден;

9,9-бис(метоксиметил)флуорен;

9,9-бис(метоксиметил)-2,3,6,7-тетраметилфлуорен;

9,9-бис(метоксиметил)-2,3,4,5,6,7-гексафторфлуорен;

9,9-бис(метоксиметил)-2,3-бензофлуорен;

9,9-бис(метоксиметил)-2,3,6,7-дибензофлуорен;

9,9-бис(метоксиметил)-2,7-диизопропилфлуорен;

9,9-бис(метоксиметил)-1,8-дихлорфлуорен;

9,9-бис(метоксиметил)-2,7-дициклопентилфлуорен;

9,9-бис(метоксиметил)-1,8-дифторфлуорен;

9,9-бис(метоксиметил)-1,2,3,4-тетрагидрофлуорен;

9,9-бис(метоксиметил)-1,2,3,4,5,6,7,8-октагидрофлуорен;

9,9-бис(метоксиметил)-4-трет-бутилфлуорен.

Как объяснено выше, компонент катализатора этого изобретения содержит, в дополнение к упомянутым выше донорам электронов, соединение титана, имеющее, по меньшей мере, связь Ti-галоген, и галогенид Mg. Галогенид магния представляет собой предпочтительно MgCl₂ в активной форме, которая широко известна из патентной литературы в качестве носителя для катализаторов Циглера-Натта. Патенты USP 4298718 и USP 4495338 были первыми, в которых было описано применение этих соединений в катализе под действием катализатора Циглера-Натта. Из этих патентов известно, что дигалогениды магния в активной форме, используемые в качестве носителя или со-носителя в компонентах катализаторов для полимеризации олефинов, характеризуются рентгеновскими спектрами, в которых наиболее интенсивная дифракционная линия, которая появляется в спектре неактивного галогенида, уменьшена по интенсивности и заменена гало, максимальная интенсивность которого смещена в направлении меньших значений угла относительно значений угла более интенсивной линии.

Предпочтителльные соединения титана, используемые в компоненте катализатора согласно настоящему изобретению, представляют собой TiCl₄ и TiCl₃; кроме того, также могут быть использованы Ti-галогеналкоголяты формулы Ti(OR)_n-yX_y, где n означает валентность титана, y представляет собой число между 1 и n-1. X означает галоген, и R представляет собой углеводородную радикальную группу, имеющую от 1 до 10 атомов углерода.

Предпочтительно, упомянутый компонент катализатора имеет средний размер частиц, находящийся в диапазоне от 20 до 150 мкм и более предпочтительно от 40 до 100 мкм.

Получение твердого компонента катализатора может быть выполнено в соответствии с несколькими способами. Согласно предпочтительному способу твердый компонент катализатора может быть получен путем проведения реакции между соединением титана формулы Ti(OR)_n-yX_y, где n означает валентность титана, и y представляет собой число между 1 и n, предпочтительно TiCl₄, и хлоридом магния, получающимся из аддукта формулы MgCl₂pROH, где р означает число между 0,1 и 2, и R представляет собой углеводородную радикальную группу, имеющую от 1-18 атомов углерода, где упомянутую реакцию проводят в присутствии двух доноров электронов, которые могут быть добавлены одновременно или последовательно. Аддукт может быть подходящим образом приготовлен в виде частиц сферической формы путем смешения спирта и хлорида магния в присутствии инертного углеводорода, несмешиваемого с аддуктом, при проведении реакции в условиях перемешивания при температуре плавления аддукта (100-130°С). Затем, эмульсию быстро охлаждают, посредством чего вызывают затвердевание аддукта в форме сферических частиц. Пример аддуктов в форме сферических частиц, приготовленных согласно этой методике, описаны в USP 4399054 и USP 4469648. Полученный таким образом аддукт затем подвергают термически контролируемой деалкоголизации (80-130°С) для того, чтобы получить аддукт, в котором число моль спирта, как правило, имеет значение ниже 2, предпочтительно между 0,1 и 1,5.

В предпочтительном способе получения катализатора изобретения, реакция с соединением Ti может быть проведена путем суспендирования аддукта (деалкоголизированного или как такового) в холодном TiCl₄, как правило, при 0°С. Предпочтительно, аддукт используют в таком количестве, чтобы иметь концентрацию, находящуюся в диапазоне от 20 до 100 г/л, и предпочтительно от 30 до 90 г/л. Температуру затем постепенно повышают до достижения температуры, находящейся в диапазоне от 90-130°С, и поддерживают эту температуру в течение 0,5-3 часов. Согласно предпочтительному варианту осуществления, сукцинат добавляют на этой первой стадии реакции и предпочтительно в тот момент, когда температура смеси находится в диапазоне 0-40°С. Молярное соотношение, в котором его используют, зависит от желаемого конечного количества сложного эфира в катализаторе, но, как правило, молярное соотношение Mg/сукцинат может колебаться в диапазоне от 3 до 25 и предпочтительно от 5 до 20. По истечении реакционного времени перемешивание прекращают, суспензии дают отстояться, и жидкую фазу удаляют. Проводят вторую стадию обработки посредством TiCl₄, предпочтительно проводят при температуре, находящейся в диапазоне от 70 до 110°С. Обнаружено, что предпочтительно добавлять 1,3-диэфир на этой стадии процесса и более предпочтительно в тот момент, когда температура смеси все еще находится в диапазоне 40-80°С. Также в этом случае количество донора должно быть выбрано в соответствии с желательным конечным количеством катализатора, но, как правило, молярное соотношение Mg/диэфир может находиться в диапазоне от 1 до 15 и предпочтительно от 3 до 10.

По истечении реакционного времени, перемешивание прекращают, суспензии дают отстояться, и жидкую фазу удаляют. Предпочтительно, твердый компонент катализатора, полученный после этой стадии, подвергают контактированию в течение дополнительного времени с соединением титана и предпочтительно с TiCl₄ в тех же самых условиях, которые описаны для предыдущей стадии, с тем отличием, что не используется донор. Полученное таким образом твердое вещество затем может быть промыто посредством жидкого углеводорода в мягких условиях и затем высушено.

Твердые компоненты катализатора согласно настоящему изобретению превращают в катализаторы для полимеризации олефинов путем их реакционного взаимодействия с алюминийорганическими соединениями согласно известным способам.

В частности, целью настоящего изобретения является катализатор для полимеризации олефинов СН₂=CHR, где R представляет собой водород или гидрокарбильную радикальную группу с 1-12 атомами углерода, содержащий продукт, полученный в результате контактирования:

(i) твердого компонента катализатора, который раскрыт выше, и

(ii) алкилалюминиевого соединения и, необязательно,

(iii) внешнего электронодонорного соединения.

Алкилалюминиевое соединение (ii) предпочтительно выбирают из числа триалкилалюминиевых соединений, таких как, например, триэтилалюминий, триизобутилалюминий, три-н-бутилалюминий, три-н-гексилалюминий, три-н-октилалюминий. Также можно использовать галогениды алкилалюминия, гидриды алкилалюминия или сесквихлориды алкилалюминия, такие как AlEt₂Cl и Al₂Et₃Cl₃, возможно в смеси с вышеперечисленными триалкилалюминиевыми соединениями.

Подходящие соединения внешнего донора электронов (iii) включают соединения кремния, простые эфиры, сложные эфиры, амины, гетероциклические соединения, и в частности, 2,2,6,6-тетраметилпиперидин и кетоны. Другой класс предпочтительных соединений внешних доноров представляет собой класс кремний-органических соединений формулы (R₇)_a(R₈)_bSi(OR₉)₆, где а и b означают целые числа от 0 до 2, с представляет собой целое число от 1 до 4, и сумма (a+b+c) равна 4; R₇, R₈ и R₉ представляют собой алкильные, циклоалкильные или арильные радикалы с 1-18 атомами углерода, необязательно содержащие гетероатомы. Особенно предпочтительными являются кремний-органические соединения, где а имеет значение 1, b имеет значение 1, с имеет значение 2, по меньшей мере один из R₇ и R₈ выбирают из разветвленных алкильных, циклоалкильных или арильных групп с 3-10 атомами углерода, необязательно содержащих гетероатомы, и R₉ представляет собой С₁-С₁₀ алкильную группу, в частности, метил. Примерами таких предпочтительных кремний-органических соединений являются метилциклогексилдиметоксисилан (донор С), дифенилдиметоксисилан, метил-трет-бутилдиметоксисилан, дициклопентилдиметоксисилан (донор D), диизопропилдиметоксисилан, (2-этилпиперидинил)-трет-бутилдиметоксисилан, (2-этилпиперидинил)тексилдиметоксисилан, (3,3,3-трифтор-н-пропил)(2-этилпиперидинил)диметоксисилан, метил(3,3,3-трифтор-н-пропил)диметоксисилан. Кроме того, также предпочтительными являются кремний-органические соединения, где а имеет значение 0, с имеет значение 3, R₈ представляет собой разветвленную алкильную или циклоалкильную группу, необязательно содержащую гетероатомы, и R₉ представляет собой метил. Примерами таких предпочтительных кремний-органических соединений являются циклогексилтриметоксисилан, трет-бутилтриметоксисилан и тексилтриметоксисилан.

Соединение внешнего донора электронов (III) используют в таком количестве, которое дает молярное соотношение между алюминий-органическим соединением и упомянутым соединением донора электронов (iii) от 0,1 до 500, предпочтительно от 1 до 300 и более предпочтительно от 3 до 100.

Следовательно, дополнительная задача настоящего изобретения составляет способ для (со)полимеризации олефинов СН₂=CHR, где R означает водород или гидрокарбильную радикальную группу с 1-12 атомами углерода, которую проводят в присутствии катализатора, содержащего продукт реакции между:

(i) твердым компонентом катализатора согласно изобретению;

(ii) алкилалюминиевым соединением, и,

(iii) необязательно электронодонорным соединением (внешним донором).

Процесс полимеризации может быть проведен в соответствии с известными методами, например, методом суспензионной полимеризации с использованием инертного углеводородного растворителя в качестве разбавителя, методом полимеризации в массе с использованием жидкого мономера (например, пропилена) в качестве реакционной среды. Кроме того, можно проводить процесс полимеризации в газовой фазе при эксплуатации одного или более реакторов с псевдоожиженным или механически перемешиваемым слоем.

Катализатор согласно настоящему изобретению может быть использован как таковой в полимеризационном процессе путем введения его непосредственно в реактор. В альтернативе, катализатор может быть предполимеризован прежде, чем будет введен в первый полимеризационный реактор. Термин “предполимеризованный”, который используют в этом документе, означает катализатор, который был подвергнут стадии полимеризации в низкой степени превращения. Согласно настоящему изобретению полагают, что катализатор является предполимеризованным, когда количество полученного полимера составляет от приблизительно 0,1 и вплоть до приблизительно 1000 г на грамм твердого компонента катализатора.

Предполимеризация может быть выполнена с α-олефинами, выбранными из той же группы олефинов, раскрытых ранее. В частности, особенно предпочтительна предполимеризация этилена или его смесей с одним или более α-олефинами в количестве вплоть до 20% по молям. Предпочтительно, превращение предполимеризованного компонента катализатора составляет от приблизительно 0,2 г вплоть до приблизительно 500 г на грамм твердого компонента катализатора.

Стадия предполимеризации может быть проведена при температурах от 0°С до 80°С, предпочтительно от 5°С до 50°С в жидкой или газовой фазе. Стадия предполимеризации может быть выполнена при использовании поточной технологической линии как часть непрерывного полимеризационного процесса или отдельно