JP2000063411A - ポリオレフィンの製造 - Google Patents
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Abstract
リエチレンコポリマーを製造する場合の触媒系の成分と
して一般式Ind2R”MQ2で表されるメタロセン化合
物を使用し、ここで、各Indは、同一もしくは異な
り、インデニルまたは置換インデニルであり、R”は、
C1からC4のアルキレン基、ジアルキルゲルマニウムも
しくはケイ素もしくはシロキサン、アルキルホスフィン
もしくはアミンを含んで成るブリッジであり、このブリ
ッジは置換されているか或は置換されておらず、MはI
V族の金属またはバナジウムでありそして各Qは炭素原
子数が1から20のヒドロカルビルまたはハロゲンであ
り、そしてここでは、上記触媒系中の上記メタロセンの
メソ形態とラセミ形態の比率を少なくとも1:3にす
る。
Description
メタロセン(metallocene)化合物を上記方
法で触媒成分として用いる使用に関する。
重合はよく知られておりかつエチレンモノマーにブテン
などの如きコモノマーを添加することは通常の実施であ
る。これは、いろいろな機械的特性を持つ一連のコポリ
マー生成物が生じるようにポリエチレンの特性を変える
と言った利点を有する。
ニウムジクロライド錯体は、これをメチルアルミノキサ
ン(aluminoxane)などの如き助触媒と組み
合わせた時、ポリエチレンの製造および低分子量のアイ
ソタクチックポリプロピレンの製造で非常に高い活性を
示す重合用触媒であることが知られている。このような
ラセミ型錯体の製造で用いられる通常の合成手順ではま
たメソ異性体である副生成物も典型的に3−5%のレベ
ルで生じる。
は、いろいろなラセミ/メソ(rac/meso)混合
物を主にアイソタクチックポリプロピレンの製造で触媒
として用いることに向けたものである。上記特許出願に
はまたアイソタクチックポリプロピレンの製造でメソ形
態の特定メタロセン類を用いることも開示されている。
1つの例として、上記特許出願にはまたプロピレンとエ
チレンから作られたブロックコポリマーの製造でラセミ
/メソが95:5のメタロセンを用いることも開示され
ている。
号はポリエチレンを気相重合条件下で製造する方法に向
けたものである。橋状メタロセン触媒のラセミ立体異性
体とメソ立体異性体の混合物を用いてエチレンをコモノ
マーであるヘキセンの存在下で重合させている。
号にはメソ−エチレン−ビス−(4,7−ジメチル−1
−インデニル)ジルコニウムジクロライド触媒を用いて
エチレンのホモポリマーを製造することが記述されてい
る。また、この同じ触媒を用いてエチレンと1−ブテン
を共重合させることでエチレン/1−ブテンコポリマー
も製造している。
よびそれの相当するヨーロッパ特許出願公開第0399
348号には、エチレンホモポリマーの製造またはエチ
レンと炭素原子数が3から20の1−オレフィン類を共
重合させることによるエチレンコポリマーの製造で幅広
い範囲のメタロセン触媒を用いることが開示されてい
る。
号は、メソ/ラセミ型メタロセン化合物の製造方法およ
びオレフィン類の重合または共重合方法に向けたもので
ある。
を反応混合物に外部から添加する必要なくエチレンのコ
ポリマー類を製造しようとする時にメソ形態の特定メタ
ロセンを触媒として有利に用いることができることを見
い出した。
ないでポリエチレンコポリマーを製造する場合の触媒系
の成分として一般式Ind2R”MQ2で表されるメタロ
セン化合物を用いることを提供し、ここで、各Ind
は、同一もしくは異なり、インデニルまたは置換インデ
ニルであり、R”は、C1からC4のアルキレン基、ジア
ルキルゲルマニウムもしくはケイ素もしくはシロキサ
ン、アルキルホスフィンもしくはアミンを含んで成るブ
リッジ(bridge)であり、このブリッジは置換さ
れているか或は置換されておらず、MはIV族の金属ま
たはバナジウムでありそして各Qは炭素原子数が1から
20のヒドロカルビルまたはハロゲンであり、そしてこ
こでは、上記触媒系中の上記メタロセンのメソ形態とラ
セミ形態の比率を少なくとも1:3にする。
造方法も提供し、この方法に、(a) 以下に示す第1
から7項いずれか1項で定義する如き一般式Ind
2R”MQ2で表されるメタロセン化合物、および(b)
このメタロセン化合物を活性にする助触媒、を含んで
成る触媒系を含んでいて実質的にコモノマーを含まない
反応媒体中でエチレンと任意に水素を重合させることを
含め、ここでは、上記触媒系中の上記メタロセンのメソ
形態とラセミ形態の比率を少なくとも1:3にする。
マーをエチレンおよび水素に添加しない。それによっ
て、望まれない余分なブテンも他のコモノマーも除去す
る必要がない。
を有するポリエチレンコポリマーを溶液またはスラリー
方法で製造する場合の触媒系の成分として一般式Ind
2R”MQ2で表されるメタロセン化合物を用いることを
提供し、ここで、各Indは、同一もしくは異なり、イ
ンデニルまたは置換インデニルであり、R”は、C 1か
らC4アルキレン基、ジアルキルゲルマニウムもしくは
ケイ素もしくはシロキサン、アルキルホスフィンもしく
はアミンを含んで成るブリッジであり、このブリッジは
置換されているか或は置換されておらず、MはIV族の
金属またはバナジウムでありそして各Qは炭素原子数が
1から20のヒドロカルビルまたはハロゲンであり、そ
してここでは、上記触媒系中の上記メタロセンのメソ形
態とラセミ形態の比率を少なくとも1:3にする。
コポリマーの製造方法も提供し、この方法に、(a)
以下に示す第1から7項いずれか1項で定義する如き一
般式Ind2R”MQ2で表されるメタロセン化合物、お
よび(b) 上記メタロセン化合物を活性にする助触
媒、を含んで成る触媒系が入っている溶液またはスラリ
ーを含んで成る反応媒体中でエチレンと任意に水素の重
合をこの重合で生じたポリエチレンが長鎖分枝を持つよ
うに行うことを含め、ここでは、上記触媒系中の上記メ
タロセンのメソ形態とラセミ形態の比率を少なくとも
1:3にする。
モノマーを存在させることは任意である。有利には、コ
モノマーを実質的に全く存在させず、それによって、反
応終了時に望まれない余分なコモノマーを除去する必要
がなくなる。
てもよく、この置換基は、各々独立して、式XRv[式
中、Xは、IVA族、酸素および窒素から選択され、各
Rは、同一もしくは異なり、水素または炭素原子数が1
から20のヒドロカルビルから選択され、そしてv+1
はXの原子価である]で表される置換基から選択可能で
ある。Xは好適にはCである。上記シクロペンタジエニ
ル環が置換されている場合、それの置換基は、金属Mへ
のオレフィンモノマーの配位が影響を受けるほどかさ高
くあるべきでない。このシクロペンタジエニル環上の置
換基は、好適には、Rを水素またはCH3として有す
る。より好適には、シクロペンタジエニル環の少なくと
も1つ、最も好適には両方とも置換されていない。各イ
ンデニルは、例えば4、5、6、7テトラヒドロインデ
ニルのように、4個以下の水素置換による還元を受けた
形態で存在していてもよい。
も置換されていない。
置換されていないエチレンブリッジである。
ウムまたはチタン、最も好適にはジルコニウムである。
各Qは、同一もしくは異なり、炭素原子数が1−20の
ヒドロカルビルもしくはヒドロカルボキシ基またはハロ
ゲンであってもよい。適切なヒドロカルビルにはアリー
ル、アルキル、アルケニル、アルキルアリールまたはア
リールアルキルが含まれる。各Qは好適にはハロゲンで
ある。エチレンビス(1−インデニル)ジルコニウムジ
クロライドが特に好適な本発明のビスインデニル化合物
である。
の如何なる方法で製造されてもよい。好適な製造方法が
J.Org.Chem.288、63−67(198
5)に記述されている。
媒は、この目的で知られる如何なる助触媒であってもよ
く、例えばアルミニウム含有助触媒またはホウ素含有助
触媒であってもよい。このようなアルミニウム含有助触
媒にはアルモキサン(alumoxane)、アルキル
アルミニウムおよび/またはルイス酸が含まれ得る。
く知られていて、好適にはオリゴマー状の線状および/
または環状アルキルアルモキサン類を含み、これらは、
オリゴマー状の線状アルモキサン類の場合、式:
合、式
であり、mは3−40、好適には3−20であり、そし
てRはC1−C8アルキル基、好適にはメチルである。
ニウムと水から生じさせると、一般に、線状化合物と環
状化合物の混合物が得られる。
カルベニウムボロネート、例えばヨーロッパ特許出願公
開第0427696号に記述されている如きテトラキス
−ペンタフルオロフェニル−ボラト−トリフェニルカル
ベニウム、またはヨーロッパ特許出願公開第02770
04号(6頁の30行から7頁の7行)に記述されてい
る如き一般式[L’−H]+[B Ar1 Ar2 X3
X4]-で表されるものが含まれ得る。
の両方で同じ触媒系を用いる。この触媒系を好適には溶
液重合方法(これは均一である)またはスラリー重合方
法(これは不均一である)で用いる。溶液方法で用いる
典型的な溶媒には、炭素原子数が4から7の炭化水素、
例えばヘプタン、トルエンまたはシクロヘキサンが含ま
れる。スラリー方法の場合には、触媒系を不活性支持
体、特に多孔質の固体状支持体、例えばタルク、無機酸
化物など、および樹脂状支持体材料、例えばポリオレフ
ィンなどに固定するのが有利である。この支持体材料
は、好適には、微細形態の無機酸化物である。
無機酸化物材料には、2a、3a、4aまたは4b族の
金属の酸化物、例えばシリカ、アルミナなどおよびそれ
らの混合物が含まれる。単独でか或はシリカまたはアル
ミナと組み合わせて使用可能な他の無機酸化物はマグネ
シア、チタニア、ジルコニアなどである。しかしなが
ら、他の適切な支持体材料、例えば微細な官能化(fu
nctionalized)ポリオレフィン類、例えば
微細なポリエチレンなどを用いることも可能である。
0m2/gの範囲から成る表面積と0.5から4ml/
gの範囲から成る細孔容積を有するシリカである。
るアルモキサンとメタロセンの有効量は幅広い範囲に渡
って多様であり得る。アルミニウムと遷移金属のモル比
を好適には1:1から100:1の範囲、好適には5:
1から50:1の範囲にする。
体材料に添加する順は多様であり得る。本発明の好適な
態様に従い、アルモキサンを適切な不活性炭化水素溶媒
に溶解させて、それを同じか或は他の適切な炭化水素液
に入っているスラリー状の支持体材料に添加した後、こ
のスラリーに、メタロセン触媒成分の混合物を添加す
る。
材料と反応しない鉱油および多様な炭化水素が含まれ
る。有用な溶媒の説明的例にはアルカン類、例えばペン
タン、イソ−ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン
およびノナンなど、シクロアルカン類、例えばシクロペ
ンタンおよびシクロヘキサンなど、そして芳香族、例え
ばベンゼン、トルエン、エチルベンゼンおよびジエチル
ベンゼンなどが含まれる。
スラリー状にした後、この支持体材料に添加するに先立
って、上記メタロセンとアルモキサンをトルエンに溶解
させておく。
は、好適には長鎖分枝を持ち、それが示すせん断比(s
hear ratio)は、好適には少なくとも20、
より好適には少なくとも30、更により好適には少なく
とも40である。このような特性は、ポリエチレンに良
好な加工性と滑らかな表面光沢を与えるものである。
むものでないが、この重合ではブテンが恐らくは上記メ
タロセン触媒の活性部位の所で起こるエチレン二量化に
よってインサイチュー生成することからコモノマーを用
いる必要がないと仮定する。インサイチューで生じたブ
テンは、拡散を遮断するものは全く存在していないであ
ろうことから、成長するポリマー鎖と非常に迅速に反応
するであろう。
クロライドを高収率で合成する迅速合成:新しく調製し
た二芳香(diaromatized)ビスインデニル
エタン配位子をペンタンに懸濁させた後、それを等モル
量のZrCl4(ペンタンに入っている懸濁液)と反応
させる。このスラリーを3時間撹拌した後、濾過する。
黄色固体を塩化メチレンで抽出することでLiClを分
離する。この粗生成物のNMRに従い、この方法に従っ
て得たラセミ/メソ混合物の収率は多少とも定量的であ
る。 (b)高純度立体異性体の単離 溶解度試験により、トルエン中で示す溶解度はメソ異性
体の方が約3倍高いことが示された。このようにメソは
集中的にトルエン中に存在し得ることから副生成物であ
るラセミから完全に分離可能である。
ml/gで表面積が322m2/gのシリカである。シ
ュレンク(Schlenk)ラインを用いて上記シリカ
を高真空下で3時間乾燥させて物理的に吸収されていた
水を除去することを通して、これのさらなる調製を行
う。このシリカ(5g)を50mlのトルエンに懸濁さ
せた後、磁気撹拌機と窒素入り口と滴下漏斗が備わって
いる丸底フラスコに入れる。
て、これと25mlのメチルアルモキサン(トルエン中
30重量%のMAO)を25℃の温度で反応させると、
10分間の間に、相当するメタロセニウム(metal
locenium)カチオンとアニオン性メチルアルモ
キサンオリゴマーの溶液混合物が生じた。
ムカチオンとアニオン性メチルアルモキサンオリゴマー
が入っている溶液を滴下漏斗に通して上記支持体に窒素
雰囲気下で加え、その後直ちに上記滴下漏斗を還流コン
デンサに置き換える。この混合物を110℃に90分間
加熱する。次に、この反応混合物を室温に冷却し、窒素
下で濾過した後、トルエンで洗浄する。
後、穏やかな真空下で乾燥させる。
件下80℃の温度で60分の滞留時間重合させた。支持
型触媒を前以てトリイソブチルアルミニウム(TBA
C)に接触させた後、反応槽に導入したが、ここでは、
希釈剤としてイソブテンを2 l用いた。上記メタロセ
ンを100mgの量で存在させそして上記助触媒を39
0ppmの量で存在させた。
およびポリマーの分析を示す。重合活性は、水素を存在
させるか否かに拘らず、供給材料中のコモノマー含有量
を多くするにつれて高くなる。この段階でいろいろなヘ
キセン濃度を用いた時に達成された最大活性は、エチレ
ン濃度を6%にした場合、触媒1g当たり4000gの
PEで、エチレン濃度を10%にした場合、触媒1g当
たり10000gのPEであった。また、ヘキセン濃度
に関する密度の挙動も興味が持たれ、密度はヘキセンの
濃度を高くしても徐々に低くならない。このような挙動
はブテンがインサイチューで生成することに関係してい
る(13C NMR参照)。シングルサイト(singl
e site)触媒を用いて一頂(monomoda
l)ポリマーを生じさせた場合のポリマーが示すSRは
非常に大きい(35−60)。SRが大きいことの最も
重要な実用的結果は、長鎖分枝(13C NMR参照)に
関係していて、メルトインデックサー(melt in
dexer)で得た試験片が全くメルトフラクチャー
(melt fracture)の兆候を示さず(良好
な加工性を示し)かつ相当するプラーク(plaque
s)が非常に滑らかで光沢のある表面を有することにあ
る。PEのホモ−およびコポリマーの13C NMR分析 表2に、表1に詳細に示した実験のいくつかの条件下で
製造したポリエチレンの13C NMR分析結果を示す。
3回行ったNMR分析の平均を示す。実験AおよびCの
代表的なスペクトルをそれぞれ図1および2に示す。こ
れらのスペクトルは、コモノマーの組み込み能力が非常
に良好で長鎖分枝が生じたことを示している。このポリ
マー類のバックボーンにはヘキセン(ブタン分枝)に加
えてブテン(エチル分枝)が実質的量で観察される。最
も重要なことは、如何なる種類の外来コモノマーも存在
させないで生じさせたポリマーが示すスペクトルのシグ
ナルパターンである(図1に示す)。これはブテン量が
1重量%に及ぶことを示していて、ブテンがエチレンの
二量化によってインサイチューで生じたことを立証して
いる。他のコモノマーに関係する他のシグナルは全く観
察されなかったことから、そのような二量化の機構は非
常に特異的であると結論付けることができる。長鎖分枝
およびコモノマーの生成が本触媒系のユニークな特性の
一部である。
でポリエチレンコポリマーを製造する場合の触媒系の成
分としての一般式Ind2R”MQ2で表されるメタロセ
ン化合物の使用であって、各Indが、同一もしくは異
なり、インデニルまたは置換インデニルであり、R”
が、C1からC4のアルキレン基、ジアルキルゲルマニウ
ムもしくはケイ素もしくはシロキサン、アルキルホスフ
ィンもしくはアミンを含んで成るブリッジであり、この
ブリッジは置換されているか或は置換されておらず、M
がIV族の金属またはバナジウムであり、各Qが、炭素
原子数が1から20のヒドロカルビルまたはハロゲンで
あり、そして該触媒系中の該メタロセンのメソ形態とラ
セミ形態の比率が少なくとも1:3である使用。
れていないエチレンブリッジである第1項記載の使用。
クロペンタジエニル環が置換されていない第1項または
第2項記載の使用。
い第3項記載の使用。
載の使用。
項記載の使用。
ビス1−インデニルジルコニウムジクロライドである第
1項記載の使用。
性にする能力を有する助触媒を更に含める前項いずれか
1項記載の使用。
触媒にアルミニウム含有助触媒またはホウ素含有助触媒
を含める前項いずれか1項記載の使用。
ルアルミニウムおよび/またはルイス酸を含んで成るア
ルミニウム含有助触媒を含める第9項記載の使用。
める前項いずれか1項記載の使用。
法であって、(a) 第1から7項いずれか1項で定義
した如き一般式Ind2R”MQ2で表されるメタロセン
化合物、および(b) 該メタロセン化合物を活性にす
る助触媒、を含んで成る触媒系であって該触媒系中の該
メタロセンのメソ形態とラセミ形態の比率が少なくとも
1:3の触媒系を含んでいて実質的にコモノマーを含ま
ない反応媒体中でエチレンと任意に水素を重合させるこ
とを含む方法。
方法で生じさせたポリエチレンがこのポリエチレンのバ
ックボーンにC4が組み込まれることで生じた短鎖分枝
を有する方法。
あって、該方法で生じさせたポリエチレンが長鎖分枝を
有する方法。
方法で生じさせたポリエチレンが少なくとも20のせん
断比を示す方法。
める第12から15項いずれか1項記載の方法。
ポリマーを溶液またはスラリー方法で製造する場合の触
媒系の成分としての一般式Ind2R”MQ2で表される
メタロセン化合物の使用であって、各Indが、同一も
しくは異なり、インデニルまたは置換インデニルであ
り、R”が、C1からC4のアルキレン基、ジアルキルゲ
ルマニウムもしくはケイ素もしくはシロキサン、アルキ
ルホスフィンもしくはアミンを含んで成るブリッジであ
り、このブリッジは置換されているか或は置換されてお
らず、MがIV族の金属またはバナジウムであり、各Q
が、炭素原子数が1から20のヒドロカルビルまたはハ
ロゲンであり、そして該触媒系中の該メタロセンのメソ
形態とラセミ形態の比率が少なくとも1:3である使
用。
か1項で定義した如き触媒系である第17項記載の使
用。
法であって、(a) 第1から7項いずれか1項で定義
した如き一般式Ind2R”MQ2で表されるメタロセン
化合物、および(b) 該メタロセン化合物を活性にす
る助触媒、を含んで成る触媒系であって該触媒系中の該
メタロセンのメソ形態とラセミ形態の比率が少なくとも
1:3の触媒系が入っている溶液またはスラリーを含ん
で成る反応媒体中でエチレンと任意に水素の重合をこの
重合で生じたポリエチレンが長鎖分枝を持つように行う
ことを含む方法。
NMRスペクトルを示す。
の13C NMRスペクトルを示す。
Claims (4)
- 【請求項1】 コモノマーを実質的に存在させないでポ
リエチレンコポリマーを製造するための触媒系の成分と
しての一般式Ind2R”MQ2で表されるメタロセン化
合物の使用方法であって、各Indが、同一もしくは異
なり、インデニルまたは置換インデニルであり、R”
が、C1からC4のアルキレン基、ジアルキルゲルマニウ
ムもしくはケイ素もしくはシロキサン、アルキルホスフ
ィンもしくはアミンを含んで成るブリッジであり、この
ブリッジは置換されているか或は置換されておらず、M
がIV族の金属またはバナジウムであり、各Qが、炭素
原子数が1から20のヒドロカルビルまたはハロゲンで
あり、そして該触媒系中の該メタロセンのメソ形態とラ
セミ形態の比率が少なくとも1:3である使用方法。 - 【請求項2】 ポリエチレンコポリマーの製造方法であ
って、(a) 請求項1で定義した如き一般式Ind2
R”MQ2で表されるメタロセン化合物、および(b)
該メタロセン化合物を活性にする助触媒、を含んで成
る触媒系であって、該触媒系中の該メタロセンのメソ形
態とラセミ形態の比率が少なくとも1:3の触媒系を含
んでいて実質的にコモノマーを含まない反応媒体中でエ
チレンを場合によって水素と共に重合させることを含む
方法。 - 【請求項3】 長鎖分枝を有するポリエチレンコポリマ
ーを溶液またはスラリー方法で製造するための触媒系の
成分としての一般式Ind2R”MQ2で表されるメタロ
セン化合物の使用方法であって、各Indが、同一もし
くは異なり、インデニルまたは置換インデニルであり、
R”が、C1からC4のアルキレン基、ジアルキルゲルマ
ニウムもしくはケイ素もしくはシロキサン、アルキルホ
スフィンもしくはアミンを含んで成るブリッジであり、
このブリッジは置換されているか或は置換されておら
ず、MがIV族の金属またはバナジウムであり、各Q
が、炭素原子数が1から20のヒドロカルビルまたはハ
ロゲンであり、そして該触媒系中の該メタロセンのメソ
形態とラセミ形態の比率が少なくとも1:3である使用
方法。 - 【請求項4】 ポリエチレンコポリマーの製造方法であ
って、(a) 請求項1で定義した如き一般式Ind2
R”MQ2で表されるメタロセン化合物、および(b)
該メタロセン化合物を活性にする助触媒、を含んで成
る触媒系であって該触媒系中の該メタロセンのメソ形態
とラセミ形態の比率が少なくとも1:3の触媒系が入っ
ている溶液またはスラリーを含んで成る反応媒体中でエ
チレンを場合によって水素と共に重合させ、この重合で
生じたポリエチレンが長鎖分枝を持つように該重合を行
うことを含んでなる方法。
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