担体構造の多面的定量と多変量解析を基盤とした不均一系触媒の構造性能相関の解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25420826
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 寺野 稔 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (90251975)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 谷池 俊明 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 准教授 (50447687)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: Ziegler-Nattaオレフィン重合触媒 / 構造性能相関 / 担体構造の多面的定量 / 多変量解析

Outline of Annual Research Achievements

不均一系触媒の構造性能相関の解明は触媒化学における究極目標の一つである。工業的なオレフィン製造の大部分を担う不均一系Ziegler-Nattaオレフィン重合において、触媒担体の構造と重合性能の相関は産業界において古くから経験的に認識されていたが、学術的な研究例が少なく科学的な証拠はほとんど存在しなかった。また、高性能な重合触媒の担体は概して複雑な階層構造を有するため、定量的な構造分析が容易ではなく、触媒調製条件と得られる担体構造の相関も十分に研究されていなかった。本研究の目的は、Mg(OEt)2粒子の調製条件を介して様々な担体構造を有する触媒を合成し、構造の多面的な定量同定を行うことで調製条件と担体構造、及び、担体構造と触媒性能の相関関係を解明することである。具体的には以下の項目を達成する。
１．Mg(OEt)2粒子及び触媒担体構造の制御：粒子構造を網羅的な同定法によって定量化し、調製条件との相関を見出す。これによって、これまで経験的に制御されてきた粒子構造をより系統的に制御し、様々な担体構造を有する触媒を得る。
２．担体構造の網羅的な同定法の確立：担体構造の同定は、担体がnmからumまでの幅広いスケールで不規則な階層構造を有すること、水分に非常に敏感であること等の理由によってこれまで十分に行われてこなかった。多様な分析法を組み合わせることで異なる条件下で調製された担体の構造を多面的に定量化する。
３．担体構造と触媒性能の相関の取得：担体構造の異なる触媒を用いてプロピレンとエチレンを主モノマーとした単独、及び、ランダム共重合を行い、重合性能と定量化された担体構造との相関を取得し、高性能担体の設計に対する普遍的な知見を導く。
最終年度であるH27年度は、これまでに蓄積した触媒の構造・性能データを用い、遺伝子アルゴリズムを使用した重回帰分析によって構造性能相関の定式化を達成した。