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用于烯烃聚合的催化剂组分.pdf

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  • 文档编号:45471
  • 上传时间:2018-01-18
  • 格式:PDF
  • 页数:26
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN201380015122.1

    申请日:

    2013.02.21

    公开号:

    CN104204001A

    公开日:

    2014.12.10

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情:

    实质审查的生效IPC(主分类):C08F 110/06申请日:20130221|||公开

    IPC分类号:

    C08F110/06; C08F4/651; C08F4/656; C08F10/00

    主分类号:

    C08F110/06

    申请人:

    沙特基础工业公司

    发明人:

    M·塔夫塔夫; N·加利特; G·D·布卡托弗; S·A·瑟基弗; V·A·扎卡罗夫; J·B·塞纳尼; A·A·巴缇纳斯-格尔茨

    地址:

    沙特阿拉伯利雅德

    优先权:

    2012.02.22 EP 12001166.3

    专利代理机构:

    中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038

    代理人:

    柳冀

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    内容摘要

    本发明涉及包含以下费歇尔投影式所代表的化合物的用于烯烃聚合的催化剂组分:其中R5是具有1至20个碳原子的取代或未取代的烃基;R6和R7不同并独立地选自氢、卤素、和具有1至20个碳原子的取代或未取代的烃基;R5-R7任选含有替代一个或多个碳原子、一个或多个氢原子或两者的一个或多个杂原子,其中所述杂原子选自氮、氧、硫、硅、磷和卤素;并且其中式(I)的化合物是该催化剂组分中仅有的内部电子给体。本发明还涉及制备聚合催化剂组分的方法,包括以下步骤:i)使化合物R4zMgX2-z与含有烷氧基或芳氧基的硅烷化合物接触以提供第一中间反应产物,其中R4是含有1至20个碳原子的芳族、脂肪族或脂环族基团,X是卤化物并且z在大于0和小于2的范围内;ii)使第一中间反应产物与至少一种活化化合物接触,所述活化化合物选自内部电子给体和式M(OR2)v-w(R3)w的化合物,其中M可以是Ti、Zr、Hf、Al或Si,R2和R3各自独立地代表烷基、烯基或芳基,v是M的价态,并且w小于v,和iii)使第二中间反应产物与含卤素的Ti化合物、式(I)的费歇尔投影式所代表的内部电子给体,并任选与选自单酯、二酯和1,3-二醚的至少一种化合物接触。

    权利要求书

    1.  包含式I的费歇尔投影式所代表的化合物的用于烯烃聚合的催化剂组分,

    其中
    R5是具有1至20个碳原子的取代或未取代的烃基;
    R6和R7不同并独立地选自氢、卤素、和具有1至20个碳原子的取代或未取代的烃基;和
    R5-R7任选含有替代一个或多个碳原子、一个或多个氢原子或两者的一个或多个杂原子,其中所述杂原子选自氮、氧、硫、硅、磷和卤素;并且
    其中式I的化合物是该催化剂组分中仅有的内部电子给体。

    2.
      包含式I的费歇尔投影式所代表的化合物作为内部电子给体的用于烯烃聚合的催化剂组分,

    条件是所述催化剂组分不包括式1和/或式2所代表的化合物

    其中
    R5是具有1至20个碳原子的取代或未取代的烃基,
    R6和R7不同并独立地选自氢、卤素和具有1至20个碳原子的取代或未取代的烃基,
    R5-R7任选含有替代一个或多个碳原子、一个或多个氢原子或两者的一个或多个杂原子,其中所述杂原子选自氮、氧、硫、硅、磷和卤素。

    3.
      根据权利要求1或2所述的催化剂组分,其中R6或R7代表氢。

    4.
      根据权利要求1或2所述的催化剂组分,其中R6或R7代表甲基或乙基。

    5.
      根据权利要求1或2所述的催化剂组分,其中R6或R7的任一者代表氢,并且R6或R7的另一个代表甲基或乙基。

    6.
      根据前述权利要求任一项所述的催化剂组分,其中R5代表苯基。

    7.
      根据前述权利要求任一项所述的催化剂组分,其中式I的内部电子给体是内消旋2,4-戊二醇二苯甲酸酯。

    8.
      根据前述权利要求任一项所述的催化剂组分,进一步包含单酯 作为活化剂。

    9.
      根据权利要求8所述的催化剂组分,其中该单酯是具有C1-C10碳原子的脂肪族单羧酸的酯。

    10.
      制备用于烯烃聚合的催化剂组分的方法,包括以下步骤:
    i)使化合物R4zMgX2-z与含有烷氧基或芳氧基的硅烷化合物接触以提供第一中间反应产物,其中R4是含有1至20个碳原子的芳族、脂肪族或脂环族基团,X是卤化物并且z在大于0和小于2的范围内;
    ii)使第一中间反应产物与至少一种活化化合物接触以提供第二中间反应产物,所述活化化合物选自内部电子给体和式M(OR2)v-w(R3)w的化合物,其中M可以是Ti、Zr、Hf、Al或Si,R2和R3各自独立地代表烷基、烯基或芳基,v是M的价态,并且w小于v,并
    iii)使第二中间反应产物与含卤素的Ti化合物和式I的费歇尔投影式所代表的内部电子给体,并任选与选自单酯、二酯和1,3-二醚的至少一种化合物接触:

    其中R5是具有1至20个碳原子的取代或未取代的烃基,
    R6和R7不同并选自氢、卤素和具有1至20个碳原子的取代或未取代的烃基,
    R5-R7任选含有替代一个或多个碳原子、一个或多个氢原子或两者的一个或多个杂原子,其中所述杂原子选自氮、氧、硫、硅、磷和卤素。

    11.
      根据权利要求10所述的方法,其中至少一个R2基团代表乙基。

    12.
      根据权利要求10或11所述的方法,其中该单酯是具有C1-C10碳原子的脂肪族单羧酸的酯,该二酯是C1-C10脂肪族取代邻苯二甲酸酯,该1,3-二醚选自具有芴配体的取代和未取代的1,3-二醚,所述芴配体具有C1至C10碳原子。

    13.
      通过权利要求10至12任一项所述的方法可获得的催化剂组分。

    14.
      聚合催化剂体系,包含根据权利要求1至9或根据权利要求13所述的催化剂组分、助催化剂和任选的外部电子给体。

    15.
      制备聚烯烃的方法,通过使至少一种烯烃与根据权利要求14所述的聚合催化剂体系接触进行,优选其中烯烃是丙烯。

    16.
      式I的费歇尔投影式所代表的化合物的用途:

    其中
    R5是具有1至20个碳原子的取代或未取代的烃基;
    R6和R7不同并选自氢、卤素、和具有1至20个碳原子的取代或 未取代的烃基;
    R5-R7任选含有替代一个或多个碳原子、一个或多个氢原子或两者的一个或多个杂原子,其中所述杂原子选自氮、氧、硫、硅、磷和卤素;
    其用作用于烯烃聚合的催化剂中仅有的内部电子给体。

    说明书

    用于烯烃聚合的催化剂组分
    技术领域
    本发明涉及用于烯烃聚合的催化剂组分。本发明还涉及制备所述聚合催化剂组分的方法,涉及可以通过所述方法直接获得的催化剂组分。此外,本发明涉及包含所述催化剂组分的聚合催化剂体系,并涉及通过使至少一种烯烃与包含所述催化剂组分的聚合催化剂体系接触来制造聚烯烃的方法。本发明还涉及所述催化剂组分用于烯烃聚合的用途。
    适于制备聚烯烃(例如聚丙烯)的催化剂体系及它们的组分通常是已知的,并且用于制备此类催化剂组分的基本成分(element)包括固体含镁化合物和负载在其上的钛化合物。此类催化剂通常称为齐格勒-纳塔催化剂。“齐格勒-纳塔催化剂”术语在本领域是公知的,并通常指的是包含以下组分的催化剂体系:含有过渡金属的固体催化剂组分(在现有技术中通常还称为前催化剂或催化剂前体);作为助催化剂的有机金属组分,以及任选地,一种或多种电子给体组分(例如外部给体)。含有过渡金属的固体催化剂组分包含过渡金属卤化物,即负载在金属或类金属化合物如氯化镁或二氧化硅上的钛、铬、钒卤化物。不同催化剂类型的综述例如由T.Pullukat和R.Hoff在Catal.Rev.–Sci.Eng.41,卷3和4,第389-438页,1999中给出。
    文献US7388061B2公开了一种用于烯烃聚合的固体催化剂组分,包含镁、钛、卤素和电子给体,其中所述电子给体包含多元醇的酯等等,(2S,4S)-2,4-戊二醇二苯甲酸酯和(2R,4R)-2,4-戊二醇二苯甲酸酯。
    制备此类齐格勒-纳塔型催化剂组分的方法也描述在例如WO96/32427A1中,其公开了一种三步骤方法,其中,在头两个步骤中,制备特定形貌的含Mg载体,随后使该含Mg载体与四氯化钛和任选的给电子化合物接触。WO2007/134851A1描述了改进的 WO96/32427A1的催化剂与方法。WO2007/134851A1描述了一种制备聚合催化剂组分的方法,其中获自Grignard化合物和硅烷化合物的固体氯代镁醇盐(magnesium chloroalkoxide)在与四氯化钛接触前与特定的活化化合物接触。该活化化合物的实例包括内部电子给体,如羧酸、羧酸酐、羧酸酯、醇和醚以及钛的四醇盐。
    但是,通过使用这些催化剂组分获得的聚丙烯具有相当狭窄的分子量分布和低的全同规整度。分子量分布(MWD)影响聚烯烃的性质,并由此影响聚合物的最终用途;宽的MWD通常改善加工过程中高剪切速率下的流动性,并改善了在相当高的离模膨胀下需要快速加工的应用中(如在吹塑和挤塑技术中)聚烯烃的加工。此外,主要由无定形(无规立构)聚合物和低聚物组成的二甲苯可溶物通常随着分子量分布的宽化而增加,这对许多应用来说是不合意的,例如在汽车领域和食品与药物的包装领域。具有高立体定向性的聚合物是具有高全同规整度并由此具有低无规立构部分量的聚合物。已知的是,在聚合物中存在高无规立构部分会劣化最终产物的性质,如降低材料的强度,以及迁移到材料表面,造成例如白化(blooming)。因此,具有宽分子量分布以及高全同规整度(即低无规立构聚合物含量)的聚合物变得越来越重要。
    因此本发明的目的在于提供一种改进的催化剂,其能够通过聚合制备聚烯烃,尤其是聚丙烯,获得的聚烯烃具有宽分子量分布和高全同规整度,即具有低无规立构异构体量。
    用包含式(I)的费歇尔投影式所代表的化合物的催化剂组分实现该目的,

    其中,
    R5是具有1至20个碳原子的取代或未取代的烃基;
    R6和R7不同并独立地选自氢、卤素、和具有1至20个碳原子的取代或未取代的烃基;和
    R5-R7任选含有替代一个或多个碳原子、一个或多个氢原子或两者的一个或多个杂原子,其中所述杂原子选自氮、氧、硫、硅、磷和卤素;并且
    其中式I的化合物是该催化剂组分中仅有的内部电子给体。
    在一个实施方案中,本发明还涉及一种包含式I的化合物作为内部电子给体的催化剂组分,条件是所述催化剂组分不包含(2S,4S)-异构体,其为具有式1中结构的化合物,和/或(2R,4R)-异构体,其为具有式2中的结构的化合物,其中R5-R7与对式I的化合物所定义的相同。R和S如本领域技术人员已知的那样表示分子的手性中心。式1和2的化合物在本文中还称为对映异构体。例如,式1的对映异构体可以是(2S,4S)-2,4-戊二醇二苯甲酸酯并且式2的对映异构体可以是(2R,4R)-2,4-戊二醇二苯甲酸酯;并且包含所有这些异构体的混合物可以是2,4-戊二醇二苯甲酸酯(PDDB)。

    在另一实施方案中,根据本发明的催化剂组分中的所有内部电子给体由式I的化合物表示。式I的化合物的结构可以由式Ia(2R,4S内消旋异构体)和Ib(2S,4R内消旋异构体)替代表示。

    在又一实施方案中,根据本发明的催化剂组分包含内部电子给体,其中该内部电子给体包含式I的费歇尔投影式所代表的化合物而不是式1和/或式2的费歇尔投影式所代表的化合物。
    式I的化合物是内消旋异构体,即其含有两个立构中心(手性中心)但其并不是手性的。如权利要求1所限定的包含内消旋异构体的催化剂的优点在于其允许制备具有相对高的全同规整度和宽分子量分布的聚烯烃。这意味着根据本发明的催化剂产生少量的无定形聚合物并由此产生具有低二甲苯可溶物含量的聚烯烃。
    根据本发明的催化剂组分的再一优点是低的蜡量,即在聚合反应过程中形成低分子量聚合物,这会导致在聚合反应器内部的降低的或无“粘性”。此外,用根据本发明的催化剂组分获得的聚合物具有高收率。
    内部给体(也称为内部电子给体)在本文中定义为给电子化合物, 通常描述为用于烯烃聚合反应的(齐格勒-纳塔)催化剂体系中的固体催化剂组分的制备中的反应物;即将含镁载体与含卤素Ti化合物和内部给体接触。
    本文中所用的术语“烃基”是包含氢和碳原子的取代基,包括直链或支链的、饱和或不饱和的脂肪族基团,如烷基、烯基和炔基;脂环族基团,如环烷基、环烯基;芳族基团,如单环或多环芳族基团,以及其组合,如烷芳基和芳烷基。
    在本发明中,式I中的R6和R7的至少一个基团可以选自氢、卤素、C1-C10直链或支链的烷基、C3-C10环烷基、C6-C10芳基和C7-C10烷芳基或芳烷基。
    更优选地,R6和R7的至少一个基团选自氢、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、苯基和卤代苯基。
    优选地,R6或R7代表氢。更优选地,R6和R7代表甲基或乙基。特别优选的是当R6和R7的任一者代表氢时,R6或R7的另一个代表甲基或乙基。
    R5优选选自含苯环的基团,如苯基、被烷基、烷氧基或卤素取代的苯基;任选苯环上的碳原子被氧原子和/或氮原子的杂原子替代;烯基或苯基取代的烯基,如乙烯基、丙烯基、苯乙烯基;烷基,如甲基、乙基、丙基等等。
    更优选地,R5代表苯基。
    作为根据式(I)的内部给体,特别优选的是内消旋2,4-戊二醇二苯甲酸酯(mPDDB)。具有内消旋2,4-戊二醇二苯甲酸酯的催化剂组分允许制备具有高全同规整度(即低无规立构聚合物量和低二甲基可溶物含量)和宽分子量分布的聚烯烃。
    根据本发明的催化剂组分还可以进一步含有单酯。所述单酯可以是本领域已知的任何单羧酸的酯。该单酯可以具有式R’-CO-OR”(式II),其中R’可以与R”相同或不同。
    R’和R”可以选自氢、具有最多20个碳原子的直链、支链和环状的烷基和具有6至20个碳原子的芳族取代和未取代的烃基。特别地, R’可以选自氢;具有1至20个碳原子、优选1至10个碳原子和最优选1至5个碳原子的直链和支链的烷基;和具有3至20个碳原子、优选3至10个碳原子和最优选3至5个碳原子的环状烷基;以及具有6至20个碳原子、优选6至10个碳原子的芳族取代和未取代的烃基。
    单酯的合适实例包括甲酸酯,例如甲酸丁酯;乙酸酯,例如乙酸乙酯、乙酸戊酯和乙酸丁酯;丙烯酸酯,例如丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸异丁酯;苯甲酸酯,特别是苯甲酸的C1-C20烃基酯,其中该烃基用一个或多个含有第14、15或16族杂原子的取代基取代或未取代,及其C1-C20(聚)烃基醚衍生物,优选苯甲酸C1-C4烷基酯及其C1-C4环的烷基化衍生物;更优选地,苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸对甲氧基甲酯、苯甲酸对乙氧基甲酯;最优选苯甲酸乙酯。其它合适的实例包括对甲苯酸甲酯和萘酸乙酯。更优选地,该单酯是乙酸酯或苯甲酸酯。最优选地,该单酯是乙酸乙酯、乙酸戊酯或苯甲酸乙酯。
    最优选地,该单酯是具有C1-C10碳原子的脂肪族单羧酸的酯。
    根据本发明,可以在该催化剂组分中的单酯不是立构定向剂,而内部供体在现有技术中已知的。这意味着该催化剂组分的组合物中的该单酯并非内部电子给体。在不被任何理论束缚的情况下,发明人相信,在含Mg载体与卤化钛(例如TiCl4)的相互作用过程中,本发明中使用的单酯参与了卤化镁(例如MgCl2)微晶的形成。该单酯可以与Ti和Mg卤素化合物(例如TiCl4、TiCl3(OR)、MgCl2、MgCl(OEt)等等)形成中间体络合物,有助于从固体粒子中除去钛产物至母液中并影响最终催化剂的活性。因此,根据本发明的催化剂组分中的单酯是活化剂而非内部电子给体。
    术语“催化剂组分”在本文中还可以称为“前催化剂”或“固体催化剂组分”或“催化剂前体”。根据本发明的催化剂组分可以是本领域已知的齐格勒-纳塔型催化剂体系的固体催化剂组分,其通常包含含镁载体、含卤素的钛化合物和本文中所定义的内部电子给体。此类催化剂体系通常描述在现有技术中,例如描述在文献WO96/32426A、 WO2006/056338A1、EP1838741B1和US5077357中。
    根据本发明的催化剂组分可以包含选自Ti、Zr、Hf、Al和Si的至少一种过渡金属和式I的内部电子给体。根据本发明的催化剂组分优选包含镁、钛、卤素和内部电子给体,其中该催化剂组分中的内部电子给体是式I的化合物。
    在另一实施方案中,根据本发明的催化剂组分包含Ti、Mg、卤素和作为内部电子给体的式I的费歇尔投影式所代表的化合物,条件是该催化剂组分不包含式1和/或2的化合物。
    优选地,根据本发明的催化剂组分包含镁、卤素、钛、内部电子给体和任选的作为活化剂的单酯,其中式I的费歇尔投影式所代表的化合物在该催化剂组分中仅有的内部电子给体。
    根据本发明的催化剂组分可以通过本领域已知用于制备固体齐格勒-纳塔催化剂组分的任何方法制备。用于制备根据本发明的催化剂组分的方法包括使含镁载体与含卤素的钛化合物、式I的内部电子给体和任选的作为活化剂的单酯接触。
    可用于根据本发明的方法的含镁载体和含卤素的钛化合物是已知的并在现有技术中描述为固体齐格勒-纳塔催化剂组分的典型组分,特别是形成齐格勒-纳塔催化剂体系的固体组分。本领域已知的任何含镁载体和任何含卤素的钛化合物可用于根据本发明的方法以制造根据本发明的催化剂组分。例如,用不同的含镁载体前体,如用于聚烯烃生产特别是聚丙烯生产的卤化镁、烷基镁和芳基镁,以及烷氧基镁和芳氧基镁化合物合成此类钛-镁基催化剂组合物例如描述在US4978648、WO96/32427A1、WO01/23441A1、EP1283222A1、EP1222214B1;US5077357;US5556820;US4414132;US5106806和US5077357中,但是本方法不限于这些文献中的公开内容。
    本发明还涉及制备用于烯烃聚合的催化剂组分的方法,包括以下步骤:
    i)使化合物R4zMgX2-z与含有烷氧基或芳氧基的硅烷化合物接触以提供第一中间反应产物,其中R4是含有1至20个碳原子的芳族、 脂肪族或脂环族基团,X是卤化物并且z在大于0和小于2的范围内;
    ii)使第一中间反应产物与至少一种活化化合物接触,所述活化化合物选自内部电子给体和式M(OR2)v-w(R3)w的化合物,其中M可以是Ti、Zr、Hf、Al或Si,R2和R3各自独立地代表烷基、烯基或芳基,v是M的价态,w小于v,并
    iii)使第二中间反应产物与含卤素的Ti化合物、下列费歇尔投影式所代表的内部电子给体,并任选与选自单酯、二酯和1,3-二醚的至少一种化合物:

    其中R5是具有1至20个碳原子的取代或未取代的烃基,
    R6和R7不同并独立地选自氢、卤素和具有1至20个碳原子的取代或未取代的烃基,
    R5-R7任选含有替代一个或多个碳原子、一个或多个氢原子或两者的一个或多个杂原子,其中所述杂原子选自氮、氧、硫、硅、磷和卤素,
    在一个优选实施方案中,制备用于烯烃聚合的催化剂组分的方法包含以下步骤:
    i)使化合物R4zMgX2-z与含有烷氧基或芳氧基的硅烷化合物接触以提供第一中间反应产物,其中R4是含有1至20个碳原子的芳族、脂肪族或脂环族基团,X是卤化物并且z在大于0和小于2的范围内;
    ii)使第一中间反应产物与至少一种活化化合物接触,所述活化化合物选自内部电子给体和式M(OR2)v-w(R3)w的化合物,其中M可以是Ti、Zr、Hf、Al或Si,R2和R3各自独立地代表烷基、烯基或芳基, v是M的价态,w小于v,并
    iii)使第二中间反应产物与含卤素的Ti化合物、下列费歇尔投影式所代表的内部电子给体,并任选与选自单酯、二酯和1,3-二醚的至少一种化合物接触:

    其中R5是具有1至20个碳原子的取代或未取代的烃基,
    R6和R7不同并独立地选自氢、卤素和具有1至20个碳原子的取代或未取代的烃基,
    R5-R7任选含有替代一个或多个碳原子、一个或多个氢原子或两者的一个或多个杂原子,其中所述杂原子选自氮、氧、硫、硅、磷和卤素,
    条件是所述催化剂组分不包括式1和/或式2所代表的化合物,

    本发明进一步涉及可以通过根据本发明的方法获得或通过根据本发明的方法获得的用于烯烃聚合的催化剂组分。
    步骤i)
    在根据本发明的方法的步骤i)中,第一中间反应产物,即固体含 镁载体通过使式R4zMgX2-z的化合物或化合物的混合物(其中R4是含有1至20个碳原子的芳族、脂肪族或脂环族基团,X是卤化物并且z在大于0和小于2的范围内)与含有烷氧基或芳氧基的硅烷化合物接触来制备,如在WO 96/32427A1和WO01/23441A1中描述的那样。在该化合物R4zMgX2-z(也称为Grignard化合物)中,X优选为氯或溴,更优选为氯。
    R4可以是烷基、芳基、芳烷基、醇盐(alkoxide)、酚盐(phenoxide)等等或其混合物。基团R4的合适的实例是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、己基、环己基、辛基、苯基、甲苯基、二甲苯基、2,4,6-三甲苯基和苄基。在本发明的一个优选实施方案中,R4代表芳族基团,例如苯基。式R4zMgX2-z的Grignard化合物(其中z大于0并且小于2)的特征优选在于z为大约0.5至1.5。
    步骤i)中使用的含有烷氧基或芳氧基的硅烷优选是通式Si(OR13)4-nR14n的化合物或化合物的混合物,其中n可以为0至最高4,优选n为0至最多且包括1,并且其中各R13和R14基团独立地代表具有例如1-20个碳原子的烷基、烯基或芳基,所述烷基、烯基或芳基任选含有一个或多个杂原子,例如O、N、S或P,如下文中对R2和R3所定义的那样。合适的硅烷化合物的实例包四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三丁氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二乙基二苯氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、二异丙基二甲氧基硅烷、二异丁基二甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、环己基甲基二甲氧基硅烷、二环戊基二甲氧基硅烷、异丁基异丙基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、三氟丙基甲基二甲氧基硅烷、双(全氢异喹啉并)二甲氧基硅烷、二环己基二甲氧基硅烷、二降冰片基二甲氧基硅烷、二(正丙基)二甲氧基硅烷、二(异丙基)二甲氧基硅烷、二(正丁基)二甲氧基硅烷和/或二(异丁基)二甲氧基硅烷。优选地,四乙氧基硅烷在根据本发明的方法中在固体含Mg化合物的制备中用作硅烷-化合物。优选地,在步骤i)中,该硅烷-化合物与该Grignard化合物同时引入到混合装置中以获得具有有利的 形貌的粒子,尤其是较大的粒子,如在WO 01/23441A1中所描述的那样。在这里,“形貌”并非仅仅指的是固体Mg化合物和由此制成的催化剂的粒子的形状,而是也指该催化剂的粒子的粒子尺寸分布(也表征为跨度)、其细粉含量、粉末流动性以及堆积密度。此外,众所周知的是,在使用基于此类催化剂组分的催化剂体系的聚合方法中制得的聚烯烃粉末具有类似与该催化剂组分的形貌(所谓“复制效应”;参见例如S.van der Ven,Polypropylene and other Polyolefins,Elsevier 1990,第8-10页)。因此,获得近乎圆形的聚合物粒子,该粒子具有小于2的长度/直径比(l/D)并具有良好的粉末流动性。
    同时引入意味着以使得在将这些化合物引入混合装置中的过程中摩尔比Mg/Si不显著变化的方式引入该Grignard化合物和该硅烷-化合物,如在WO 01/23441A1中所描述的那样。
    该硅烷-化合物和Grignard化合物可以连续或分批引入该混合装置。优选地,将两种化合物连续引入到混合装置中。
    混合装置可以具有各种形式;其可以是其中硅烷化合物与Grignard化合物预混合的混合装置,该混合装置还可以是其中发生化合物之间的反应的搅拌反应器。优选地,该化合物在将混合物引入到步骤i)的反应器中之前预混合。以这种方式,形成具有得到具有最佳形貌(高堆积密度,窄粒度分布,(事实上)无细粉,优良的流动性)的聚合物粒子的形貌的催化剂组分。步骤i)过程中的Si/Mg摩尔比可以在宽限度内变化,例如0.2至20。该Si/Mg摩尔比优选为0.4至1.0。
    在上述反应步骤中的预混合期可以在宽限度内变化,例如0.1至300秒。预混合优选在1至50秒过程中进行。
    预混合步骤过程中的温度并非特别关键,例如可以为0至80℃;该温度优选为10℃至50℃。所述化合物之间的反应可以例如在-20℃至100℃的温度下发生;优选在0℃至80℃的温度下发生。
    获自硅烷化合物与Grignard化合物之间的反应的第一中间反应产物通常通过用惰性溶剂冲洗来纯化,所述惰性溶剂例如具有例如1-20 个碳原子的烃溶剂,如戊烷、异戊烷、己烷或庚烷。固体产物可以储存并以在所述惰性溶剂中的悬浮液形式进一步使用。或者可以将产物干燥,优选部分干燥且优选在温和条件下,例如在环境温度和压力下。
    通过该步骤i)获得的第一中间反应产物可以包含式Mg(OR1)xX2-x,的化合物,其中基团R1通常为含有1-12个碳原子的烷基,尽管本发明不限于此。明确指出的是,通过该步骤i)获得的第一中间产物有可能具有不同的结构,例如络合物。此类络合物也是本领域技术人员已知的。
    在其中该第一中间反应产物由Mg(OR1)xX2-x代表的情况下,该烷基可以是直链或支链的。
    优选地,该R1基团含有1-8个碳原子。更优选地,至少一个R1基团代表乙基。在一个优选实施方案中,各个R1基团代表乙基。
    步骤i)中使用的R4zMgX2-z可以通过使金属镁与有机卤化物R4X接触来制备,如在WO 96/32427A1和WO 01/23441A1中所描述的那样。
    可以使用所有形式的金属镁,但是优选使用细碎的金属镁,例如镁粉。为了获得快速反应,优选在使用前在氮气下加热该镁。
    R4和X具有如上所述相同的含义。
    也可以使用两种或多种有机卤化物R4X的组合。
    该镁和该有机卤化物R4X可以在不使用单独的分散剂的情况下与彼此反应;有机卤化物R4X随后以过量使用。该有机卤化物R4X和镁也可以在惰性分散剂的存在下与彼此接触。这些分散剂的实例是:含有4个至最多20个碳原子的脂肪族、脂环族或芳族分散剂。
    优选地,在制备R4zMgX2-z的该步骤中,还向反应混合物中加入醚。醚的实例是:二乙醚、二异丙醚、二丁醚、二异丁醚、二异戊醚、二烯丙醚、四氢呋喃和苯甲醚。优选使用二丁醚和/或二异戊醚。
    优选地,将过量的氯苯用作有机卤化物R4X。由此,氯苯充当分散剂以及有机卤化物R4X。
    有机卤化物/醚比例对催化剂组分的活性起作用。氯苯/二丁醚体积 比可以例如为75:25至35:65不等。
    当氯苯/二丁醚的比降低时,借助该催化剂组分制备的聚烯烃粉末的堆积密度变低,并且当氯苯/二丁醚的比提高时,溶解的反应产物R4zMgX2-z的量变得更低。因此,当氯苯/二丁醚体积比为70:30至50:50时获得最佳结果。
    可以加入少量碘和/或烷基卤化物以导致金属镁与有机卤化物R4X之间的反应以更高速率进行。烷基卤化物的实例是丁基氯、丁基溴和1,2-二溴乙烷。当有机卤化物R4X是烷基卤化物时,优选使用碘和1,2-二溴乙烷。
    制备R4zMgX2-z的反应温度通常为20至150℃;反应时间通常为0.5至20小时。
    在制备R4zMgX2-z的反应完成后,可以从固体残余产物中分离溶解的反应产物。
    步骤ii)
    该第一中间反应产物在步骤ii)中与至少一种活化化合物接触,所述活化化合物选自内部电子给体和式M(OR2)v-w(R3)w的化合物,其中M可以是Ti、Zr、Hf、Al或Si,R2和R3各自独立地代表烷基、烯基或芳基,v是M的价态,为3或4,并且w小于v。
    可以在根据本发明的方法的步骤ii)中加入的合适的内部电子给体的实例是本领域技术人员已知的,并包括羧酸、羧酸酐、羧酸酯、羧酸卤化物、醇类、醚类、酮类、胺类、酰胺类、腈类、醛类、醇盐、磺酰胺类、硫醚类、硫酯类和含有一个或多个杂原子如氮、氧、硫和/或磷的其它有机化合物。合适的羧酸可以是脂肪族或(部分)芳族的。
    实例包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、酒石酸、环己单羧酸、顺式-1,2-环己二羧酸、苯基羧酸、甲苯羧酸、萘甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸和/或偏苯三酸。
    前述羧酸的酸酐可以提及作为羧酸酐的实例,例如乙酸酐、丁酸 酐和甲基丙烯酸酐。
    上述羧酸的酯的合适实例是甲酸酯,例如甲酸丁酯;乙酸酯,例如乙酸乙酯和乙酸丁酯;丙烯酸酯,例如丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸异丁酯;苯甲酸酯,例如苯甲酸甲酯和苯甲酸乙酯;对甲苯甲酸甲酯;萘酸乙酯和邻苯二甲酸酯,例如邻苯二甲酸单甲酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二烯丙酯和/或邻苯二甲酸二苯酯。
    合适的羧酸卤化物的实例是上述羧酸的卤化物,例如氯化乙酰、溴化乙酰、氯化丙酰、氯化丁酰、碘化丁酰、溴化苯甲酰、氯化对甲苯酰和/或氯化邻苯二甲酰。合适的醇类是具有1-12个碳原子的直链或支链的脂肪族醇,或芳族醇。实例包括甲醇、乙醇、丁醇、异丁醇、己醇、二甲酚和苯甲醇。该醇可以单独或组合使用。
    在本发明的优选实施方案中,该醇是乙醇或己醇。
    合适的醚的实例是二乙醚、二丁醚、二异戊醚、苯甲醚和乙基苯基醚、2,2-二异丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二环戊基-1,3-二甲氧基丙烷、2-乙基-2-丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2-异丙基-2-异戊基-1,3-二甲氧基丙烷和/或9,9-双(甲氧基甲基)芴。同样,可以使用环醚如四氢呋喃(THF)或三醚。
    含有杂原子的其它有机化合物的合适实例包括2,2,6,6-四甲基哌啶、2,6-二甲基哌啶、吡啶、2-甲基吡啶、4-甲基吡啶、咪唑、苄腈、苯胺、二乙胺、二丁胺、二甲基乙酰胺、苯硫酚、2-甲基噻吩、异丙基硫醇、二乙基硫醚、二苯基硫醚、四氢呋喃、二氧杂环己烷、二甲醚、二乙醚、苯甲醚、丙酮、三苯基膦、亚磷酸三苯酯、磷酸二乙酯和/或磷酸二苯酯。
    该活化化合物可以任选包含式M(OR2)v-w(R3)w所代表的化合物,其中M可以是Ti、Zr、Hf、Al或Si,R2和R3各自独立地代表烷基、烯基或芳基,v是M的价态,并且w小于v。w还可以为0。该R2和R3基团可以是直链、支链或环状的烷基或烯基,合适的基团含有1至20个碳原子,优选1-12或1-8个碳原子。该基团可以独立地不同,或 可以相同。优选地,至少一个R2基团代表乙基。在优选的实施方案中,R2和R3是乙基、丙基或丁基;更优选所有基团是乙基。R2和R3还可以是芳族烃基团,任选被例如烷基取代,并可以含有例如6至20个碳原子。优选地,如果M为Si则w为0。
    该R2和R3基团可以任选含有一个或多个杂原子,如O、N、S或P。
    优选地,所述活化化合物中的M是Ti或Si。在本发明的一个优选实施方案中,w的值为0,该活化化合物是例如含有4至32个碳原子的四醇钛。该化合物中的四个烷氧基基团可以相同或可以独立地不同。优选地,该化合物中至少一个烷氧基是乙氧基。更优选地,该化合物是四醇盐,例如四乙醇钛。适于作为活化化合物的含Si化合物与上文就步骤i)所列举的相同。
    优选地,Ti基化合物,例如四乙醇钛,与醇(例如乙醇或己醇),或与酯化合物(例如乙酸乙酯、苯甲酸乙酯或邻苯二甲酸酯),或与醚或与吡啶一起使用。
    如果在根据本发明的方法中使用两种或多种活化化合物,它们的添加次序并非至关重要,但是取决于所用的化合物可能影响催化剂性能。本领域技术人员可以基于一些的实验优化它们的加入。该化合物可以一起添加或顺序添加。
    在本发明的优选实施方案中,当加入第一中间反应产物后,内部给体化合物首先在步骤ii)中加入到具有式M(OR2)v-w(R3)w的化合物中。该活化化合物优选缓慢添加,例如各自经0.1-6小时、优选经0.5-4小时,最优选经1-2.5小时。
    在根据本发明的方法中,惰性分散剂优选为烃溶剂。该分散剂可以例如是具有1-20个碳原子的脂肪族或芳族烃。
    优选地,该分散剂是脂肪族烃,更优选戊烷、异戊烷、己烷或庚烷,庚烷是最优选的。在根据本发明的方法中,活化化合物与第一中间反应产物的摩尔比可以在宽限度内,并且例如为0.02至1.0。该摩尔比优选为0.05至0.5,更优选为0.06至0.4或甚至为0.07至0.2。在 根据本发明的方法中,步骤ii)中的温度可以在-20℃至70℃,优选-10℃至50℃的范围内,更优选在-5℃至40℃的范围内,最优选在0℃至30℃的范围之间。优选地,反应组分的至少一种适时计量加入,例如经0.1至6小时,优选经0.5至4小时,更特别经1-2.5小时。
    获得的第二中间反应产物可以是固体并可以进一步洗涤,优选用也用作惰性分散剂的溶剂洗涤;并随后以在所述惰性溶剂中的分散液形式储存和进一步使用。或者,可以将该产物干燥,优选部分干燥,优选缓慢并在温和条件下;例如在环境温度和压力下。
    从受控形貌的固体含Mg产物开始,所述形貌在用活化化合物处理的过程中不受到负面影响。获得的固体第二中间反应产物被认为是含Mg化合物和至少一种活化化合物的加合物,并且仍具有受控的形貌。该第二中间反应产物随后在步骤iii)中在一个或多个步骤中在如上所述的内部电子给体化合物(I)的存在下与含卤素的钛化合物接触。
    根据优选实施方案,根据本发明的方法的特征在于该固体第一中间反应产物与醇和四醇钛在惰性分散剂的存在下接触以获得固体第二中间反应产物,该第二中间反应产物随后在步骤iii)中在式(I)所代表的内部给体的存在下与四氯化钛接触。
    第二中间反应产物与含卤素的化合物之间的接触中的Ti/Mg摩尔比优选为10至100,最优选为10至50。
    步骤iii)
    该第二中间反应产物在步骤iii)中与含卤素的Ti化合物、式(I)所代表的内部电子给体和任选与选自单酯、二酯和1,3-二醚的至少一种化合物接触。优选地,该第二中间反应产物与含卤素的Ti化合物、式(I)的费歇尔投影式所代表的内部电子给体和作为另外的(即除了在该方法的步骤ii)中添加的其它活化剂之外的)活化剂的单酯接触。同样优选的,该第二中间反应产物与含卤素的Ti化合物、式(I)的费歇尔投影式所代表的内部电子给体、单酯和选自1,3-二醚与二酯的化合物接触。
    本领域已知的任何1,3-二醚可用于根据本发明的方法。合适的实例包括C6-C20芳族和C1-C20脂肪族的取代1,3-二醚,并优选C10-C30,优选C12-C20多环芳族烃。优选地,该1,3-二醚是2,2-二异丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二环戊基-1,3-二甲氧基丙烷、2-乙基-2-丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2-异丙基-2-异戊基-1,3-二甲氧基丙烷、1,1-双(甲氧基甲基)-环戊二烯、1,1-双(甲氧基甲基)-2,3,4,5-四甲基环戊二烯;1,1-双(甲氧基甲基)-2,3,4,5-四苯基环戊二烯;1,1-双(甲氧基甲基)茚;1,1-双(甲氧基甲基)-2,3-二甲基茚;1,1-双(甲氧基甲基)-环戊基茚;9,9-双(甲氧基甲基)芴;9,9-双(甲氧基甲基)-2,3,6,7-四甲基芴;9,9-双(甲氧基甲基)-2,3-苯并芴;9,9-双(甲氧基甲基)-2,7-二异丙基芴;9,9-双(甲氧基甲基)-1,8-二氯芴;9,9-双(甲氧基甲基)-2,7-二环戊基芴;9,9-双(甲氧基甲基)二氟芴;9,9-双(甲氧基甲基)-1,2,3,4-四氢芴;和9,9-双(甲氧基甲基)-4-叔丁基芴用作内部电子给体。该1,3-二醚可以选自具有芴基配体的1,3-二醚,所述芴基配体具有或不具有含C1至C10碳原子的取代基。
    该二酯可以是本领域已知的C6-C20芳族和C1-C20脂肪族二羧酸的任何二酯。二酯的合适实例包括C6-C20芳族或C1-C20脂肪族取代的邻苯二甲酸酯,例如邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二烯丙酯和/或邻苯二甲酸二苯酯;C6-C20芳族或C1-C20脂肪族取代琥珀酸酯;以及丙二酸或戊二酸的C6-C20芳族或C1-C20脂肪族取代的酯。该二酯优选是C1-C10脂肪族取代的邻苯二甲酸酯,更优选邻苯二甲酸二丁酯。
    步骤(iii)中式(I)的内部电子给体相对于镁的摩尔比可以在宽限度变化,例如为0.05至0.75。该摩尔比优选为0.05至0.2,更优选0.05至0.1。优选地,内消旋2,4-戊二醇二苯甲酸酯用作该内部电子给体。在接触该第二中间反应产物与该含卤素的钛化合物的过程中,优选使用惰性分散剂。该第一中间反应产物可以与选自内部电子给体和式M(OR2)v-w(R3)w的化合物的至少一种活化化合物在内部分散剂的存在下接触,其中M可以是Ti、Zr、Hf、Al或Si,R2和R3各自独立 地代表烷基、烯基或芳基,v是M的价态且w小于v。对含Mg载体粒子惰性的本领域已知的任何物质可以用作惰性分散剂。优选选择该分散剂以使得形成的事实上所有副产物均溶解在该分散剂中。合适的分散剂包括例如具有例如4至20个碳原子的脂肪族和芳族烃和卤代芳族溶剂。实例包括甲苯、二甲苯、苯、庚烷、邻氯甲苯和氯苯。
    式(II)的单酯与Mg之间的摩尔比可以为0.05至0.5,优选0.1至0.4,最优选为0.15至0.25。
    可以在步骤iii)中添加的1,3-二醚与Mg之间的摩尔比可以为0.03至0.3,优选0.04至0.2和更优选0.05至0.1。
    可以在步骤iii)中添加的本文中定义的二酯与Mg之间的摩尔比可以为0.03至0.15,优选0.05至0.1。
    第二中间反应产物可以与含卤素Ti化合物、式I的化合物和任选选自单酯、1,3-二醚和本文中定义的二酯的至少一种化合物在任何时间与任何阶段并通过采用本领域技术人员已知的任何方法接触。
    优选地,第二中间反应产物首先在步骤iii)中与含卤素Ti化合物接触以形成第一反应产物。随后,第一反应产物与单酯接触以形成第二反应产物并随后与式I所代表的内部给体接触以形成第三反应产物。任选地,随后向第三反应产物中加入1,3-二醚和/或二酯。
    特别地,在步骤iii)中,该第二中间反应产物可以与含卤素物质,优选与四氯化钛和单酯在可以为80℃至130℃,优选90至120℃的反应温度下接触,反应时间可以为50至150分钟,优选90至110分钟(反应的阶段I)。可以随后进行提纯步骤(如分离和洗涤),并随后将含卤素的钛化合物加入到阶段I的反应产物中,反应可以保持在80至120℃的温度下优选20至60分钟(反应的阶段II)。随后可以加入根据式I的内部给体,阶段II可以重复一次(钛化反应的阶段III)或两次(钛化反应的阶段IV)。该1,3-二醚可以在加入式I的内部给体后加入,当不加入二酯时该1,3-二醚优选在阶段III或在阶段I加入,当加入二酯时优选在阶段II加入。该二酯更优选在钛化反应的阶段III中加入。氯苯可以用作将钛化产物(例如TiCln(OEt)4-n)以及它们与 给体的络合物从固体粒子移除到母液中的有效溶剂。
    步骤iii)中第二中间反应产物与含卤素的钛化合物接触过程中的反应温度优选为0℃至150℃,更优选50℃至150℃,更优选100℃至140℃。最优选地,该反应温度为120℃至135℃,该范围显示出特别高的催化剂活性和高MFR值。在更高或更低的温度下,由根据本发明的催化剂组分制备的催化剂体系的活性变得更低。获得的反应产物可以被提纯,通常用惰性脂肪族或芳族烃或卤代芳族化合物提纯以获得本发明的催化剂组分。如果需要的话,该反应和随后的提纯步骤可以重复一次或多次。如上文对其它步骤所描述的那样,最终洗涤优选用脂肪族烃进行以获得悬浮的或至少部分干燥的催化剂组分。
    本发明进一步涉及通过根据本发明的方法可获得的聚合催化剂组分,并涉及包含所述催化剂组分的聚合催化剂体系。
    该聚合催化剂体系包含根据本发明的催化剂组分和助催化剂。该催化剂体系优选还包含外部给电子化合物,也称为外部电子给体或简称外部给体。这些外部给体化合物的主要功能是影响具有3或多个碳原子的烯烃的聚合中该催化剂体系的立体选择性,因此这些外部给体化合物也称为选择性控制剂。优选地,该助催化剂是含有来自元素周期体系(Handbook of Chemistry and Physics,第70版,CRC Press,1989-1990)的第1、2、12或13族的金属的有机金属化合物,其中该体系进一步包含外部电子给体。
    本发明进一步涉及通过使烯烃与包含根据本发明的催化剂组分或包含通过根据本发明的方法可获得的催化剂组分的聚合催化剂体系接触来制备聚烯烃的方法。
    优选地,通过使用本发明的催化剂组分制得的聚烯烃是聚丙烯。本发明的优点在于通过使用所述催化剂获得的聚丙烯具有低的无规立构异构体的量。
    通过在包含根据本发明的催化剂、助催化剂和任选外部给体的催化剂体系的存在下同时和/或依次聚合一种或多种烯烃来进行聚烯烃的制备。
    本发明的烯烃可以选自含有2至10个碳原子的单烯烃和二烯烃,如乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯和/或丁二烯。根据本发明的优选实施方案,该烯烃是丙烯或丙烯与乙烯的混合物以获得丙烯均聚物或共聚物。丙烯共聚物在本文中指的是包括具有相对低的共聚单体含量,例如最高10摩尔%的所谓无规共聚物,以及包含更高共聚单体含量,例如5至80摩尔%,更通常10至60摩尔%的所谓耐冲击共聚物。耐冲击共聚物实际上是不同丙烯聚合物的共混物,例如低共聚单体含量和高结晶度的第一组分和具有低结晶度或甚至橡胶性质的高共聚单体含量的第二组分。
    通常,助催化剂是含有来自元素周期体系(Handbook of Chemistry and Physics,第70版,CRC Press,1989-1990)的第1、2、12或13族的金属的有机金属化合物。优选地,该助催化剂是有机铝化合物。该有机铝化合物可以是例如具有式AlR153的化合物,其中各R15独立地代表具有例如1至10个碳原子的烷基基团或具有例如6至20个碳原子的芳基基团。合适的有机铝化合物的实例是三甲基铝、三乙基铝、三异丁基铝和/或三辛基铝。该助催化剂优选是三乙基铝。
    合适的外部给体的实例包括作为可用于制备根据本发明的催化剂体系的内部给体的上述化合物。作为外部给体,还可以使用有机硅化合物。还可以使用外部给体的混合物。
    适于作为外部给体的有机硅化合物的实例是通式Si(OR16)4-nR17n的化合物或化合物的混合物,其中n可以为0至最高4,优选n为1或2,并且R16和R17各自独立地代表烷基或芳基,任选含有一个或多个杂原子,例如O、N、S或P,具有例如1至20个碳原子,如上文对R2和R3所定义。合适的化合物的实例包括如上所述可以用作活化化合物的硅烷化合物。用作外部给体的有机硅化合物优选是正丙基三甲氧基硅烷、环己基甲基二甲氧基硅烷、二环戊基二甲氧基硅烷、二(异丙基)二甲氧基硅烷或二(异丁基)二甲氧基硅烷。聚合过程中聚合催化剂体系中助催化剂的金属相对于钛的摩尔比可以为例如5至2000不等。该摩尔比优选为50至300。
    该聚合催化剂体系中铝/外部给体摩尔比优选为0.1至200;更优选为1至100。
    该聚合方法可以在气相中或在液相中(本体或淤浆中)进行。在淤浆(液相)中聚合的情况下,存在分散剂。合适的分散剂包括例如正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、己烷、庚烷、辛烷、环己烷、苯、甲苯、二甲苯和液体丙烯。根据本发明的方法的聚合条件,例如聚合温度和时间、单体压力、避免催化剂污染、选择淤浆法中的聚合介质、使用进一步的成分(如氢气)以控制聚合物摩尔质量和其它条件对本领域技术人员来说是公知的。
    聚合温度可以在宽限度内变化,例如对乙烯聚合为0℃至120℃,优选40℃至100℃。(丙烯)(共)聚合过程中的压力例如为0.1至6MPa,优选0.5-3MPa。
    聚合过程中获得的聚烯烃的摩尔质量可以通过在聚合过程中加入氢或已知适于该目的的任何其它试剂来控制。聚合可以以连续方式或分批方式进行。在本文中预期淤浆聚合法、本体聚合法和气相聚合法、这些类型的聚合法各自的多级方法或在多级方法中这些不同类型的聚合方法的组合。该聚合法优选是单级气相法或多级,例如2级气相法,其中在各级中采用气相法。
    气相聚合法的实例包括搅拌床反应器和流化床反应器系统;此类方法在本领域是公知的。典型的气相α-烯烃聚合反应器系统包括可以向其中加入(一种或多种)α-烯烃单体和催化剂体系的反应器容器,并且其含有生长聚合物粒子的搅拌床。
    本发明进一步涉及式I所代表的化合物作为烯烃聚合的催化剂组分中的仅有的内部电子给体的用途。
    在另一实施方案中,本发明还涉及包含式I的费歇尔投影式所代表的化合物的催化剂组分作为内部电子给体的用途,

    条件是所述催化剂组分不包括式1和/或式2所代表的化合物,

    其中
    R5是具有1至20个碳原子的取代或未取代的烃基;
    R6和R7不同,并独立地选自氢、卤素和具有1至20个碳原子的取代或未取代的烃基;
    R5-R7任选含有替代一个或多个碳原子、一个或多个氢原子或两者的一个或多个杂原子,其中所述杂原子选自氮、氧、硫、硅、磷和卤素。
    要注意的是,本发明涉及权利要求中提及的特征的所有可能组合。可以进一步结合说明书中描述的特征。
    还要注意的是,术语“包含/包括”不排除其它要素的存在。但是,同样要理解的是,对包含某些组分的产品的描述也公开了由这些组分组成的产物。类似地,还要理解的是,对包含某些步骤的方法的描述也公开了由这些步骤组成的方法。
    将要采用下列实验进一步描述本发明,但是本发明不限于此。
    实施例1
    A.Grignard形成步骤
    如EP 1222214B1的实施例XVI中所述进行该步骤。
    向9升容积的不锈钢反应器中填充360克镁粉。令反应器处于氮气下。镁在80℃加热1小时,随后加入二丁醚(1升)和氯苯(200毫升)的混合物。然后向反应混合物中依次加入碘(0.5克)和正氯丁烷(50毫升)。在碘的颜色消失后,温度提高至94℃。随后经1小时缓慢加入二丁醚(1.6升)与氯苯(400毫升)的混合物,并随后经2.0小时缓慢加入4升氯苯。反应混合物温度保持在98-105℃区间。反应混合物在97-102℃下再搅拌6小时。随后停止搅拌和加热,令固体材料沉降48小时。通过滗析沉淀物上方的溶液,获得浓度为1.3摩尔Mg/升的苯基氯化镁反应产物A的溶液。该溶液用于进一步的催化剂制备。
    B.制备第一中间反应产物
    如EP 1222214B1的实施例XX中所述进行该步骤,除了反应器的投料温度为35℃,投料时间为360分钟,并使用螺旋桨式搅拌器。向1升反应器中引入250毫升二丁醚。反应器配备螺旋桨式搅拌器和两个隔板。反应器恒温在35℃。
    将步骤A的反应产物的溶液(360毫升,0.468摩尔Mg)和180毫升四乙氧基硅烷(TES)在二丁醚(DBE)中的溶液(55毫升TES和125毫升DBE)冷却至10℃,随后同时投料到带有搅拌器和夹套的0.45毫升体积的混合装置中。投料时间为360分钟。随后向反应器中引入预先混合的反应产物A和TES溶液。通过在微型混合器夹套中循环的冷水将混合装置(微型混合器)冷却至10℃。微型混合器中的搅拌速度为1000rpm。在投料开始时反应器中的搅拌速度为350rpm,在投料阶段结束时逐渐提高至600rpm。
    在投料完成时,将反应混合物加热至60℃并保持在该温度下1小时。随后停止搅拌,并且允许固体物质沉降。通过滗析除去上清液。固体物质用500毫升庚烷洗涤三次。结果,获得悬浮在200毫升庚烷 中的淡黄色固体物质,反应产物B(固体第一中间反应产物;载体)。载体的平均粒度为22μm,跨度值(d90–d10)/d50=0.5。
    C.制备第二中间反应产物
    如WO/2007/134851的实施例IV所述进行载体活化以获得第二中间反应产物。
    在惰性氮气气氛中在20℃下,向装有机械搅拌器的250毫升玻璃烧瓶中填充5克反应产物B分散在60毫升庚烷中的浆料。随后,在搅拌下经1小时投入0.22毫升乙醇(EtOH/Mg=0.1)在20毫升庚烷中的溶液。在将反应混合物保持在20℃下30分钟后,经1小时加入0.79毫升四乙醇钛(TET/Mg=0.1)在20毫升庚烷中的溶液。
    令浆料经90分钟缓慢升温至30℃并在该温度下再保持2小时。最后,使上清液与固体反应产物滗析分开(第二中间反应产物;经活化的载体),将其在30℃下用90毫升庚烷洗涤一次。
    D.制备催化剂组分
    令反应器处于氮气下并向其中加入125毫升四氯化钛。反应器加热至100℃,并在搅拌下向其中加入在15毫升庚烷中含有大约5.5克经活化的载体的悬浮液。随后经10分钟将反应混合物的温度提高至110℃并向反应器中加入在3毫升氯苯中的0.925克内消旋-2,4-戊二醇-二苯甲酸酯(m-PDDB,m-PDDB/Mg=0.075)。随后反应混合物在115℃下保持105分钟。随后停止搅拌,并且允许固体物质沉降。上清液通过滗析除去,随后用氯苯(125毫升)在100℃下洗涤固体产物20分钟。随后通过滗析除去洗涤溶液,随后加入四氯化钛(62.5毫升)和氯苯(62.5毫升)的混合物。反应混合物在115℃下保持30分钟,随后并且允许固体物质沉降,再重复一次最后的处理。获得的固体物质用150毫升庚烷在60℃下洗涤五次,随后获得悬浮在庚烷中的催化剂组分。
    E.丙烯聚合
    在包含根据步骤D的催化剂组分、三乙基铝和正丙基三甲氧基硅烷的催化剂体系的存在下,在不锈钢反应器(体积为0.7升)中在庚烷(300毫升)中在70℃的温度、0.7Mpa的总压力下和氢的存在(55毫升)下进行丙烯聚合1小时。催化剂组分的浓度为0.033克/升;三乙基铝的浓度为4.0毫摩尔/升;正丙基三甲氧基硅烷的浓度为0.2毫摩尔/升。
    丙烯聚合中催化剂性能的数据显示在表1中。
    实施例2(对比实验)
    除以下内容外,以与实施例1相同的方式进行实施例2:
    如在实施例1的步骤D中那样进行催化剂组分的制备,但是使用2R,4R-2,4-戊二醇-二苯甲酸酯替代内消旋-2,4-戊二醇-二苯甲酸酯。
    实施例3(对比实验)
    除以下内容外,以与实施例1相同的方式进行实施例3:
    如在实施例1的步骤D中那样进行催化剂组分的制备,但是使用2S,4S-2,4-戊二醇-二苯甲酸酯替代内消旋-2,4-戊二醇-二苯甲酸酯。
    实施例4(对比实验)
    除以下内容外,以与实施例1相同的方式进行实施例4:
    如在实施例1的步骤D中那样进行催化剂组分的制备,但是使用如US 7,388,061B2实施例5中所述制备的2,4-戊二醇-二苯甲酸酯替代内消旋-2,4-戊二醇-二苯甲酸酯。
    实施例4a(对比实验)
    除以下内容外,以与实施例1相同的方式进行实施例4a:
    如实施例1步骤D中那样制备催化剂组分,但是使用0.82克邻苯二甲酸二丁酯替代内消旋-2,4-戊二醇-二苯甲酸酯。
    实施例5
    以与实施例1相同的方式进行实施例5,除了如下进行步骤D。
    令反应器处于氮气下并向其中加入125毫升四氯化钛。反应器加热至100℃,并在搅拌下向其中加入在15毫升庚烷中含有大约5.5克经活化的载体的悬浮液。随后经10分钟将反应混合物的温度提高至110℃并向反应器中加入在3毫升氯苯中的0.886克苯甲酸乙酯(EB/Mg=0.15摩尔比)。反应混合物在115℃下保持60分钟(催化剂制备的阶段I)。随后停止搅拌,并且允许固体物质沉降。上清液通过滗析除去,随后用氯苯(125毫升)在100℃下洗涤固体产物20分钟。随后通过滗析除去洗涤溶液,随后加入四氯化钛(62.5毫升)和氯苯(62.5毫升)的混合物。反应混合物在115℃下保持30分钟(催化剂制备的阶段II)。随后停止搅拌,并且允许固体物质沉降。通过滗析除去上清液,随后加入四氯化钛(62.5毫升)和氯苯(62.5毫升)的混合物。随后向反应器中加入在3毫升氯苯中的0.308克内消旋-2,4-戊二醇-二苯甲酸酯(m-PDDB,m-PDDB/Mg=0.025摩尔比)。反应混合物在115℃下保持30分钟(催化剂制备的阶段III),随后并且允许固体物质沉降。上清液通过滗析除去,随后加入四氯化钛(62.5毫升)和氯苯(62.5毫升)的混合物。反应混合物保持在115℃下30分钟(催化剂制备的阶段IV)。随后停止搅拌,并且允许固体物质沉降。通过滗析除去上清液,固体用150毫升庚烷在60℃下洗涤五次,随后获得悬浮在庚烷中的催化剂组分。
    实施例6(对比实验)
    以与实施例5相同的方式进行实施例6,除了在步骤D中,使用2R,4R-2,4-戊二醇-二苯甲酸酯替代内消旋-2,4-戊二醇-二苯甲酸酯。
    实施例7(对比实验)
    以与实施例5相同的方式进行实施例7,除了在步骤D中,使用 2S,4S-2,4-戊二醇-二苯甲酸酯替代内消旋-2,4-戊二醇-二苯甲酸酯。
    实施例8(对比实验)
    以与实施例5相同的方式进行实施例8,除了在步骤D中,使用如US 7,388,061B2,实施例5中所述制备的2,4-戊二醇-二苯甲酸酯替代内消旋-2,4-戊二醇-二苯甲酸酯。
    实施例9
    以与实施例5相同的方式进行实施例9,除了在步骤E中不使用正丙基三甲氧基硅烷。
    实施例10
    以与实施例8相同的方式进行实施例10,除了在步骤E中不使用正丙基三甲氧基硅烷。
    表1

    1)无规立构PP是聚合过程中可溶于庚烷的PP级分
    2)其根据US 7,388,061B2,实施例5制备。
    3)在实施例9和10中,在没有外部给体的情况下进行聚合。
    由表1可以看出,当内消旋-PDDB异构体在该方法中用作内部给体时,与其中使用其它异构体(2R,4R和2S,4S)或异构体混合物的情况相比,无规立构聚丙烯的重量百分比低,且分子量分布(Mw/Mn)宽。同样,PP收率更高,APP和XS更低,而MWD仍相当宽。
    实施例11
    以与实施例5相同的方式进行实施例11,除了在步骤D中,分别使用90℃下的0.866克乙酸乙酯(EA/Mg=0.25摩尔比)替代115℃下的0.886克苯甲酸乙酯(EB/Mg=0.15)。
    实施例11a
    以与实施例11相同的方式进行实施例11a,除了在步骤E中不使用正丙基三甲氧基硅烷。
    实施例12
    以与实施例11相同的方式进行实施例12,除了在步骤D中使用m-PDDB/Mg=0.04摩尔比替代m-PDDB/Mg=0.025。
    实施例12a
    以与实施例12相同的方式进行实施例12a,除了在步骤E中不使用正丙基三甲氧基硅烷。
    实施例13
    A.Grignard形成步骤
    向配备回流冷凝器和漏斗的搅拌烧瓶中填充镁粉(24.3克)。令烧瓶处于氮气下。镁在80℃加热1小时,随后连续加入二丁醚(150毫升)、碘(0.03克)和正氯丁烷(4毫升)。在碘的颜色消失后,温度提高至80℃。随后经2.5小时缓慢加入正氯丁烷(110毫升)与 二丁醚(750毫升)的混合物。反应混合物在80℃下再搅拌3小时。随后停止搅拌和加热,令固体材料沉降24小时。通过滗析沉淀物上方的无色溶液,获得浓度为1.0摩尔Mg/升的丁基氯化镁(步骤A的反应产物)溶液。
    B.制备第一中间反应产物
    如实施例1中所述步骤B那样进行该步骤,除了使用上述步骤A的反应产物溶液(360毫升,0.36摩尔Mg)和180毫升四乙氧基硅烷(TES)在二丁醚(38毫升TES和142毫升DBE)中的溶液。
    结果,获得步骤B的白色固体反应产物(第一中间反应产物;载体),悬浮在200毫升庚烷中。载体的平均粒度为20μm,跨度值(d90–d10)/d50=0.65。
    C.制备第二中间反应产物
    在惰性氮气气氛中在20℃下,向装有机械搅拌器的250毫升玻璃烧瓶中填充5克第一中间反应产物(参见上文步骤B)分散在60毫升庚烷中的浆料。随后,在搅拌下经1小时投入0.86毫升甲醇(MeOH/Mg=0.5摩尔)在20毫升庚烷中的溶液。在将反应混合物保持在20℃下30分钟后,令浆料经30分钟缓慢升温至30℃并在该温度下再保持2小时。最后,使上清液与固体反应产物滗析分开(第二中间反应产物;经活化的载体),将其在30℃下用90毫升庚烷洗涤一次。
    D.制备催化剂组分
    如实施例12中所述步骤D那样进行该步骤,除了使用5.3克上述经活化的载体和0.937克乙酸乙酯(EA/Mg=0.25摩尔比)。
    E.丙烯聚合
    如实施例1中所述步骤E那样进行该步骤。
    实施例13a
    以与实施例13相同的方式进行实施例13a,除了在步骤E中不使用正丙基三甲氧基硅烷。
    实施例14
    以与实施例11相同的方式进行实施例14,除了如以下在步骤D中制备该催化剂组分。
    令反应器处于氮气下并向其中加入62.5毫升四氯化钛。反应器加热至90℃,并在搅拌下向其中加入在15毫升庚烷中含有大约5.5克经活化的载体的悬浮液。随后反应混合物保持在90℃下10分钟,并向反应器中加入在3毫升氯苯中的0.866克乙酸乙酯(EA/Mg=0.25摩尔比)。反应混合物在90℃下保持10分钟,并向反应器中加入62.5毫升氯苯。反应混合物在90℃下保持30分钟,并向反应器中加入在3毫升氯苯中的0.616克内消旋-2,4-戊二醇-二苯甲酸酯(m-PDDB,m-PDDB/Mg=0.05摩尔比)。反应混合物的温度提高至115℃,并且反应混合物在115℃下保持60分钟(催化剂制备的阶段I)。随后停止搅拌并且允许固体物质沉降。上清液通过滗析除去,随后固体产物用氯苯(125毫升)在100℃下洗涤20分钟。随后通过滗析除去洗涤溶液,随后加入四氯化钛(62.5毫升)和氯苯(62.5毫升)的混合物。反应混合物在115℃下保持30分钟(催化剂制备的阶段II),随后允许固体物质沉降。上清液通过滗析除去,并且再重复一次最后的处理(催化剂制备的阶段III)。获得的固体物质用150毫升庚烷在60℃下洗涤五次,随后获得悬浮在庚烷中的催化剂组分。
    实施例14a
    以与实施例14相同的方式进行实施例14a,除了在步骤E中不使用正丙基三甲氧基硅烷。
    实施例15
    以与实施例14相同的方式进行实施例15,除了在步骤D中使用5.3克实施例13的步骤C中制备的经活化的载体和0.937克乙酸乙酯(EA/Mg=0.25摩尔比)。
    实施例15a
    以与实施例15相同的方式进行实施例15a,除了在步骤E中不使用正丙基三甲氧基硅烷。
    实施例16
    以与实施例5相同的方式进行实施例16,除了在步骤D中使用m-PDDB/Mg=0.05摩尔比替代m-PDDB/Mg=0.025。
    实施例16a
    以与实施例16相同的方式进行实施例16a,除了在步骤E中不使用正丙基三甲氧基硅烷。
    实施例17
    以与实施例14相同的方式进行实施例17,除了在步骤D中使用115℃下的0.886克苯甲酸乙酯(EB/Mg=0.15)替代90℃下的EA/Mg=0.25。
    实施例17a
    以与实施例17相同的方式进行实施例17a,除了在步骤E中不使用正丙基三甲氧基硅烷。
    实施例18
    以与实施例11相同的方式进行实施例18,除了在步骤D中,在阶段II时添加m-PDDB/Mg=0.025替代阶段III,并在阶段III时加入 0.545克邻苯二甲酸二正丁酯(DBP/Mg=0.05)。
    实施例18a
    以与实施例18相同的方式进行实施例18a,除了在步骤E中不使用正丙基三甲氧基硅烷。
    实施例19
    以与实施例5相同的方式进行实施例19,除了在步骤D中,在阶段II时使用m-PDDB/Mg=0.016摩尔比,替代阶段III时的m-PDDB/Mg=0.025,并在阶段III时加入1.09克邻苯二甲酸二正丁酯(DBP/Mg=0.1)。
    实施例19a
    以与实施例19相同的方式进行实施例19a,除了在步骤E中不使用正丙基三甲氧基硅烷。
    实施例20
    以与实施例19相同的方式进行实施例20,除了在步骤D中使用m-PDDB/Mg=0.011摩尔比替代m-PDDB/Mg=0.016。
    实施例20a
    以与实施例20相同的方式进行实施例20a,除了在步骤E中不使用正丙基三甲氧基硅烷。
    实施例21
    以与实施例18相同的方式进行实施例21,除了在步骤D中使用0.5克9,9-双-甲氧基甲基-芴(flu)(flu/Mg=0.05摩尔比)替代DBP/Mg=0.05摩尔比。
    实施例21a
    以与实施例21相同的方式进行实施例21a,除了在步骤E中不使用正丙基三甲氧基硅烷。
    表2

    表3

    mPDDB=PDDB化合物的内消旋异构体;ME=单酯
    缩写和测量方法:
    -PP收率,kg/g cat是每克c剂组分获得的聚丙烯的量。
    -APP,重量%是无规立构聚丙烯的重量百分比。无规立构PP是在聚合过程中可溶于庚烷的PP级分。
    如下测定APP:100毫升分离聚丙烯粉末(x克)与庚烷时获得的滤液(y毫升)在蒸汽浴上干燥并随后在真空下在60℃下干燥。产生z克无规立构PP。无规立构PP的总量(q克)为:(y/100)*z。无规立构PP的重量百分比为:(q/(q+x))*100%。
    -XS,重量%是根据ASTM D 5492-10测得的二甲苯可溶物。
    -MFR是根据ISO 1133测得的在230℃下用2.16千克载荷测得的熔体流动速率。
    -Mw/Mn:聚合物分子量及其分布(MWD)通过与Viscotek 100差示粘度计组合的Waters 150℃凝胶渗透色谱测定。色谱图用1,2,4-三氯苯作为溶剂以1毫升/分钟的流速在140℃运行。将折射率检测器用于收集分子量的信号。

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