JP2001525461A - ビニル含有立体特異性ポリプロピレンマクロマー - Google Patents
ビニル含有立体特異性ポリプロピレンマクロマーInfo
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Abstract
Description
ラルの立体剛性遷移金属触媒化合物を用いてビニル含有ポリプロピレンマクロマ
ーを製造する方法に関する。
リマー及びコポリマーを包含するビニル末端ポリマーは、1つのポリマー中の1
つの鎖末端又は鎖両末端における利用できるエチレン性不飽和により、後重合(
又は後オリゴマー化)反応に有用であることが知られている。そのような反応に
は、他のエチレン性不飽和部分をグラフトする際に用いられる付加反応のような
付加反応並びにさらに、ビニル末端のポリマーをα−オレフィン及び/又は他の
挿入重合できるモノマーのような他のモノマーと共重合させる挿入重合が含まれ
る。挿入重合の場合、ビニル末端ポリマーはしばしばマクロモノマー又はマクロ
マーと呼ばれる。
遷移金属化合物についての初期の研究により、オレフィン重合におけるそれらの
使用により従来のメタロセン前のチーグラー・ナッタ触媒を用いる挿入重合の典
型的な場合よりも製造されたポリマーのより大きな割合での不飽和の末端基が生
成されることが見出された。欧州特許出願公開第0 129 638号及びその対応米国 特許第5,324,800号を参照。Olefin Polymerization at Bis(pentamethylcyclope ntadienyl)zirconium and -hafnium centers: Chain-transfer Mechanisms (J.
Am. Chem. Soc.、1992年、114巻、1025-1032頁)において報告されたResconiら
による後の研究により、プロピレンオリゴマー化におけるビス(ペンタメチルシ
クロペンタジエニル)ジルコノセン又はハフノセンの使用により、連鎖移動反応
又はポリマー連鎖停止反応のための手段として、より通常期待されていたβ-ヒ ドリド脱離よりもβ-メチル脱離の方が有利であるということが見出された。こ のことは、ビニル末端基対ビニリデン末端基の比がジルコノセンでは92対8であ
り、ハフノセンでは98対2であるという観察に基づいていた。この論文では、プ
ロピレンの重合により、アタクチックプロピレンオリゴマー及び低分子量のポリ
マーが得られている。Copolymerization of poly(propylene)macromonomer and ethylene with metallocene catalysts [Macromol.Symp. 97巻、161-170頁(1995
年)]において報告されているShionoらにより、又、Cationic Zirconocene Ole fin Polymerization Catalysts Based on the Organo-Lewis Acid Tris(pentafl uorophenyl)borane. A Synthetic, Structural, Solution Dynamic, and Polyme rization Catalytic Study (J. Am. Chem. Soc.、1994年、116巻、10015-10031 頁)において報告されているYangらにより、同様の結果が得られている。
り大きな臨界的分子量、すなわち換言すれば250以上の炭素原子を有するビニル 末端マクロマーをポリエチレン鎖に組み込むことから長鎖分枝をポリエチレンに
含ませるという利点が報告されている。ビニル末端ポリマーの生成に有利である
といわれる条件は、高温、コモノマーがないこと、連鎖移動剤がないこと、溶液
法ではない又はアルカン希釈剤を用いる分散であることである。重合中の温度の
上昇は、例えば、エチレン「末端キャップ」を生成するようにエチレンを付加し
ながら、β-ヒドリド脱離された生成物を生成するといわれている。さらに、こ の文献には、モノシクロペンタジエニル及びビスシクロペンタジエニルメタロセ
ンの両方の多くの種類の化合物がアルモキサン又は安定化させ、非配位のアニオ
ンを提供するイオン化化合物で活性化されたときにその発明に適することが記載
されている。すべての例には、90℃の重合温度においてビス(シクロペンタジエ
ニル)ジルコニウムジメチルとともにルイス酸活性剤のトリス(ペルフルオロフ
ェニル)ホウ素を使用することが記載されている。エチレンと2つのマクロマー
をそれぞれ用いて、マクロマーを生成するのに用いられたのと同じ触媒系を用い
て共重合が行われている。
得られる、ビニル-、ビニリデン-及び三置換された-不飽和を有する鎖末端不飽 和ポリマーの製造に向けられている。標準の特性決定方法(1H-NMR又は1 3 C-NMR)により総飽和鎖末端を決定することが困難なため、総不飽和末端 に対するすべての各種類の不飽和の率により不飽和末端基を特徴付ける技術を容
認することになった。しかし、工業的に効率的な製造方法は、総末端基母集団(
すなわち飽和末端基も含んだ)に対して高い不飽和末端基濃度を得ることが非常
に有利である。従って、報告されている分子量分布における変動及び生じた連鎖
末端の種類を正確に決定する又は予測する能力がないこと又はビニルの不飽和鎖
端以外の不飽和鎖端の生成があまり有利でないことによって先行技術の用途が制
限されている。
種類の鎖末端官能基よりも反応性が高いことが一般的に認められており、他の種
類の鎖末端官能基よりも著しく好ましい。従って、高割合のビニル末端結合を有
するポリプロピレンマクロマーは分枝鎖ポリマーの製造における使用のために望
ましい。又、立体特異性ポリプロピレン(すなわち、アイソタクチック及び/又 はシンジオタクチックポリプロピレン)はアタクチックポリプロピレンよりも望
ましい。立体特異性ポリプロピレンは、より結晶質の構造を有し、それにより、
ポリマーにより大きな強度特性を与える。従って、強度を付与するために立体特
異性であり、分枝鎖ポリマーの製造における改良された有用性のために高割合の
ビニル末端結合を有するポリプロピレンマクロマーに対する必要性がなお存在す
る。
製造するための方法を提供することによりその必要性を満たす。それらの立体特
異性ポリプロピレン鎖は、数2,000ダルトン乃至50,000ダルトンの数平均分子量 (Mn)を有し、1,000炭素原子当りのビニル基の総数が7000÷Mn以上である 。高割合のビニル末端基を有するポリマーを製造する方法は、 a)溶液中で約90℃乃至約120℃の温度において2つ以上のプロピレンモノマ ーを、キラルの立体剛性(stereorigid)遷移金属触媒化合物を含有する触媒組 成物と接触させること及び b)約2,000ダルトン乃至約50,000ダルトンの数平均分子量及び高割合のビニル 不飽和を有する立体特異性ポリプロピレン鎖を回収すること を含む。
た強度特性を付与し、分枝鎖ポリマーの製造において改良された有用性のために
高割合のビニル末端結合を有し、少なくとも部分的には新規である。
な種々の目的のために用いられることができるポリプロピレン鎖を製造すること
に関する。それらの鎖は、本明細書ではマクロモノマー又はマクロマーと記載さ
れる。本発明のポリプロピレンマクロマーは立体特異性であり、高割合のビニル
末端基を有する。
は異なり、ビニル末端ポリプロピレンは希少であり、特にアイソタクチックポリ
プロピレンは希少である。通例のβ-H脱離によりポリエチレンにおけるビニル 末端結合が与えられるが、ポリプロピレンにおけるビニル末端結合を与えるため
にはβ-メチル脱離が必要である。アタクチックビニル末端ポリプロピレンは、(
C5Me5)2MX2触媒(M=Zr及びHf;X=ハライド)を用いてResconiらにより製 造された。嵩高のペンタメチルペンタジエニル配位子により生じた立体的密集は
、β-H脱離とは対照的にβ-メチル脱離に有利であり、そのことは高いビニル末
端基選択性(86乃至98%)を与える。しかし、この方法を用いて製造されたポリ
プロピレンマクロマーは低分子量を有し、アタクチックである。一方、本発明の
ポリプロピレンマクロマーは立体特異性であり、比較的高い分子量を有する。
の重合鎖反応生成物である。重合反応生成物中の不飽和鎖の総数に対して高割合
のビニル含有鎖が有効に得られる。それらの割合は、75%より多いビニル含有鎖
になる。ポリプロピレンマクロマーは、約1.6乃至約3.2の、典型的には1.8乃至2
.6の、又は1.9乃至2.3もの狭い多分散性を有する鎖を含む。
500÷Mn以上である。より好ましくは1,000炭素原子当りビニル基の総数が10,0
00÷Mn以上である。
成された総立体特異性ポリプロピレン鎖の75%以上であることができる。末端が
不飽和の立体特異性ポリプロピレン鎖の割合は90%又はさらに95%もの高さであ
ることができる。
レン、シンジオタクチックポリプロピレン又はそれらの混合物であり得る。
」は、13C-NMRによる分析により少なくとも70%のアイソタクチックの半 旬(pentads)を有するポリプロピレンであると定義される。「シンジオタクチ ックポリプロピレン」は13C-NMRによる分析により少なくとも70%のシン ジオタクチックの半旬(pentads)を有するポリプロピレンであると定義される 。「高度にアイソタクチックのポリプロピレン」は13C-NMRによる分析に より少なくとも90%のアイソタクチックの半旬(pentads)を有するポリプロピ レンであると定義される。好ましくは本発明のマクロマーは高度にアイソタクチ
ックのポリプロピレンである。
0ダルトン以上であり約50,000ダルトン未満、好ましくは40,000ダルトン未満、 より好ましくは30,000ダルトン未満、最も好ましくは20,000ダルトン以下の範囲
である。好ましくは、本発明のポリプロピレンマクロマーの数平均分子量(Mn )は5,000ダルトン以上、より好ましくは7,500ダルトン以上、最も好ましくは10
,000ダルトン以上である。
和基を有するポリマー鎖を含み、総重合反応生成物に対して多数のビニル含有鎖
を示す。好ましくは、少なくとも50%の立体特異性ポリプロピレンマクロマーが
ビニル末端結合を有する。より好ましくは、少なくとも60%の立体特異性ポリプ
ロピレンマクロマーがビニル末端結合を有する。最も好ましくは、少なくとも70
%の立体特異性ポリプロピレンマクロマーがビニル末端結合を有する。従って、
これらのマクロマーは、反応性ビニル基を必要とする次の反応のために有効に用
いられ得る。
ル基は0.60以上である。これは、下記の式により表わされる。
プロピレンモノマーを遷移金属触媒化合物及び好ましくは活性剤化合物を含有す
る触媒溶液組成物と接触させることを含む。より好ましくは、活性剤はアルモキ
サンである。この触媒溶液の調製は、典型的には活性化触媒の溶液を生成するよ
うにアルモキサン活性剤を適する溶媒中の遷移金属化合物と接触させることを含
む。適する溶媒は、経験に基づいて容易に決定できるが、活性剤及び遷移金属化
合物の両方をかなりの程度に溶媒和できるものである。用いられる混合温度にお
いて遷移金属化合物及びアルモキサン活性剤が実質的に可溶性である限り、脂肪
族及び芳香族の両方の溶媒が適する。アルモキサンのトルエンにおける高溶解度
のために触媒溶液用にはトルエンが好ましい溶媒である。さらに多くの遷移金属
化合物もトルエン中に可溶性である。
に依存する。重要な因子は重合に用いられる温度である。温度は生成するマクロ
マーのMnに重要な影響を及ぼすので、重要である。一般的に、低い温度は、高
い分子量を有するマクロマーを生成する。本発明では、約90℃乃至約120℃の範 囲の温度が好ましい。より好ましくは、温度は約95℃乃至約115℃、さらにより 好ましくは100℃乃至110℃である。最も好ましくは、温度は105℃乃至110℃の範
囲である。
法での通常の範囲内である。反応の圧力は、一般的に大気圧から305×103kPaま
で、好ましくは182×103kPaまで変わり得る。典型的な溶液反応では、圧力は周
囲圧力から3450kPaまで変化し得る。反応は回分式で行われ得る。スラリータイ プの反応の条件は、反応温度がポリマーの融解温度に限定されることを除いて溶
液条件と同様である。いくつかの反応構成では、250℃までの温度及び345×103 kPaまでの圧力条件下超臨界流体媒体を用いることができる。高温反応条件下で は、典型的には、比較的低い分子量範囲のマクロマー生成物が製造される。
同様に、1分から10時間まで、より好ましくは5分から6時間まで、最も典型的 には15分から60分まで変わり得る。
ロピレンを製造することができるすべての触媒が含まれる。好ましくは、メタロ
セン触媒が用いられる。
る誘導体であり、Mは4、5又は6族の遷移金属、例えば、チタン、ジルコニウ
ム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン及びタン
グステン、であり、Rは1乃至20の炭素原子を有するヒドロカルビル基又はヒド ロカルボキシ基であり、Xはハロゲンであり、mは1乃至3であり、nは0乃至3
であり、qは0乃至3であり、m+n+qは遷移金属の酸化状態に等しい)によ
り表わされる化合物をいう。
えば、メタロセンは、米国特許第4,530,914号、4,542,199号、4,769,910号、4,8
08,561号、4,871,705号、4,933,403号、4,937,299号、5,017,714号、5,026,798 号、5,057,475号、5,120,867号、5,278,119号、5,304,614号、5,324,800号、5,3
50,723号及び5,391,790号に具体的に記載されている。
ペンタジエニル誘導体を含むものであり、好ましくは下記の一般構造、
フニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン及びタングステ
ンであり、好ましくはジルコニウム、ハフニウム及びチタンであり、最も好まし
くはジルコニウム及びハフニウムであり、 R1及びR2は同一であるか又は異なり、水素原子、C1−C10のアルキル基
、好ましくはC1−C3のアルキル基、C1−C10のアルコキシ基、好ましく
はC1−C3のアルコキシ基、C6−C10のアリール基、好ましくはC6−C 8 のアリール基、C6−C10のアリールオキシ基、好ましくはC6−C8のア
リールオキシ基、C2−C10のアルケニル基、好ましくはC2−C4のアルケ
ニル基、C7−C40のアリールアルキル基、好ましくはC7−C10のアリー
ルアルキル基、C7−C40のアルキルアリール基、好ましくはC7−C12の
アルキルアリール基、C8−C40のアリールアルケニル基、好ましくはC8−
C12のアリールアルケニル基又はハロゲン原子、好ましくは塩素の1つであり
、 R3及びR4は水素原子であり、 R5及びR6は同一であるか又は異なり、好ましくは同一であり、水素原子、ハ
ロゲン原子、好ましくはフッ素、塩素又は臭素原子、ハロゲン化され得るC1−
C10のアルキル基、好ましくはC1−C4のアルキル基、ハロゲン化され得る
C6−C10のアリール基、好ましくはC6−C8のアリール基、C2−C10 のアルケニル基、好ましくはC2−C4のアルケニル基、C7−C40のアリー
ルアルキル基、好ましくはC7−C10のアリールアルキル基、C7−C40の
アルキルアリール基、好ましくはC7−C12のアルキルアリール基、C8−C 40 のアリールアルケニル基、好ましくはC8−C12のアリールアルケニル基
、-NR2 15、-SR15、-OR15、-OSiR3 15又は-PR2 15基(式中、R15は、ハロゲン原子
、好ましくは塩素原子、C1−C10のアルキル基、好ましくはC1−C3のア
ルキル基又はC6−C10のアリール基、好ましくはC6−C9のアリール基で
ある)の1つであり、 R7は、
原子、C1−C20のアルキル基、好ましくはC1−C10のアルキル基、C1 −C20のフルオロアルキル基、好ましくはC1−C10のフルオロアルキル基
、C6−C30のアリール基、好ましくはC6−C20のアリール基、C6−C 30 のフルオロアリール基、好ましくはC6−C20のフルオロアリール基、C 1 −C20のアルコキシ基、好ましくはC1−C10のアルコキシ基、C2−C 20 のアルケニル基、好ましくはC2−C10のアルケニル基、C7−C40の
アリールアルキル基、好ましくはC7−C20のアリールアルキル基、C8−C 40 のアリールアルケニル基、好ましくはC8−C22のアリールアルケニル基
、C7−C40のアルキルアリール基、好ましくはC7−C20のアルキルアリ
ール基であるか又は、R11とR12又はR11とR13はそれらを結合する原子ととも
に環構造を形成することができ、 M2は珪素、ゲルマニウム又は錫であり、好ましくは珪素又はゲルマニウムであ り、最も好ましくは珪素である)であり、 R8及びR9は同一であるか又は異なり、R11について記載した意味を有し、 m及びnは同一であるか又は異なり、0、1又は2、好ましくは0又は1であり 、mとnの合計は0、1又は2であり、好ましくは0又は1であり、 基R10は同一であるか又は異なり、R11、R12及びR13について記載した意味を
有し、2つのR10基が一緒に結合し得て、環構造、好ましくは約4乃至6の炭素 原子を有する環構造を形成することができる] を有するビスインデニルメタロセン成分を含む化合物である。
とは、フッ素、塩素、臭素又は沃素原子であり、好ましくはフッ素又は塩素であ
る。
構造、
R6、R8、R9、R10、R11及びR12は上記の意味を有する。) の化合物である。
するのに用いられる触媒は、ジメチルシリルビス(テトラヒドロインデニル)ジ
ルコニウムジクロリド、ジメチルシリルビス(インデニル)ハフニウムジメチル
、ジメチルシリルビス(2-メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド及びジメ
チルシリルビス(2-メチル-4-フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリドの ようなジメチルシリルで架橋されたビスインデニルジルコノセン又はハフノセン
である。
造するのに用いられる触媒は、米国特許第4,892,851号、第5,155,080号及び第5,
232,381号に開示されたものである。
先に定義された嵩高の配位子遷移金属化合物又はメタロセンを活性化できる化合
物又は成分であると定義される。活性剤としてアルモキサンが用いられ得る。ア
ルモキサンを製造する種々の方法があり、それらの例は米国特許第4,665,208号 、4,952,540号、5,091,352号、5,206,199号、5,204,419号、4,874,734号、4,924
,018号、4,908,463号、4,968,827号、5,308,815号、5,329,032号、5,248,801号 、5,235,081号、5,157,137号、5,103,031号及び欧州特許出願公開第0 561 476号
、欧州特許第0 279 586号、欧州特許出願公開第0 594 218号、国際出願公開WO
94/10180号に記載されている方法であるが、それらには限定されない。視覚的 に透明であるメチルアルモキサンを使用することが好ましい。濁った又はゲル化
したアルモキサンは透明な溶液を生成するためにろ過され得る。又は透明なアル
モキサンは濁った溶液からデカンテーションにより得られる。
オン化するトリ(n-ブチル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル
)ホウ素のような化合物を用いることも本発明の範囲内である。そのようなイオ
ン化化合物は活性プロトン又は、イオン化化合物の残りのイオンに会合している
が、配位してないか又はゆるく配位しているある他のカチオンを含有し得る。活
性剤の組み合わせ、例えば、アルモキサン及びイオン化活性剤の組み合わせ、も
本発明により意図される(例えば、国際出願公開第94/07928号参照)。
めのイオン触媒の記載は、欧州特許出願公開第0 277 003号、欧州特許出願公開 第0 277 004号及び米国特許第5,198,401号及び国際出願公開第92/00333号に見 出される。これらは、メタロセン(ビスCp及びモノCp)がアニオン前駆体により
プロトン化され、これによりアルキル/ヒドリド基が遷移金属から引き抜かれ、
カチオン性にされ、非配位アニオンにより電荷がバランスがとれるようにされる
。
れているにすぎなく、従って、中性のルイス塩基により置換されるのに十分に不
安定のままであるアニオンを意味する。
にまで分解されないものである。さらに、そのアニオンは、アニオンから中性の
4配位メタロセン化合物と中性の副生物を生成させるようにアニオン性置換基又
はフラグメントをカチオンに移動させることはない。本発明により有用な非配位
アニオンは、適合性の、+1の状態でイオン電荷のバランスをとる意味でメタロ
センカチオンを安定化させるが、重合中にエチレン性又はアセチレン性不飽和の
モノマーにより置換されるのに十分に不安定のままのアニオンである。
両方を生成することができるイオン化作用を有するイオン化合物の使用も知られ
ている。欧州特許出願公開第0 426 637号及び特許出願公開第0 573 403号を参照
。イオン触媒を製造する他の方法は、初め中性のルイス酸であるが、メタロセン
化合物とのイオン化反応時にカチオンとアニオンを生成するイオン化アニオン前
駆体、例えば、トリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素の使用を用いる。欧州
特許出願公開第0 520 732号を参照。付加重合用のイオン触媒は又、アニオン基 とともに金属性酸化基を含有するアニオン前駆体による遷移金属化合物の金属中
心の酸化により製造され得る。欧州特許出願公開第0 495 375号を参照。
ば、ビスシクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド)を含有する場合、金属
配位子は、リチウムもしくはアルミニウムヒドリドのような有機金属化合物又は
アルキル、アルキルアルモキサン、グリニャール試薬での公知のアルキル化反応
により変換され得る。活性化アニオン化合物の添加の前又は添加と同時のジハロ
置換メタロセン化合物とのアルキルアルミニウム化合物の反応を記載する現場で
の(in situ)方法については欧州特許出願公開第0 500 944号及び欧州特許出願
公開第0 570 982号を参照。
金属化合物が含まれる。好ましい活性剤化合物には、メチルアルモキサン(MA
O)のようなアルモキサン及び、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペルフルオ
ロアリール)ボーレイト、[DMAH]+[(C6F5)4B]−のような非配位アニオン前駆体 が含まれる。
)ハフニウムジメチルと[DMAH]+[(C6F5)4B]−並びにジメチルシリルビス(2-メ チル-4-フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリドとMAOが含まれる。よ り好ましくは、触媒/活性剤系はジメチルシリルビス(2-メチル-4-フェニルイ ンデニル)ジルコニウムジクロリドとMAOである。
ルアルモキサン活性剤中のアルミニウムのモル比が考慮され得る。好ましくは、
その比は20以上で175以下であり、より好ましくは20以上で140以下であり、最も
好ましくは20以上で100以下である。
酸化物、無機塩化物のような多孔質粒子物質並びに、ポリオレフィン又はポリマ
ー化合物のような樹脂状物質を用いて担持される。
、4、5、13又は14族の金属酸化物からの物質を含む。シリカ、シリカ-アルミ ナ及びそれらの混合物が特に好ましい。単独で又はシリカ、アルミナ又はシリカ
-アルミナと組み合わせて用いられ得る他の無機酸化物はマグネシア、チタニア 、ジルコニア等である。
0cc/gの範囲の総孔隙量及び約10乃至約500μmの範囲の平均粒度を有する多孔
質シリカである。より好ましくは、表面積は約50乃至約500m2/gの範囲であ り、総孔隙量は約0.5乃至約3.5cc/gの範囲であり、平均粒度は約20乃至約200 μmの範囲である。最も好ましくは、表面積は約100乃至約400m2/gの範囲で
あり、総孔隙量は約0.8乃至約3.0cc/gの範囲であり、平均粒度は約30乃至約10
0μmの範囲である。典型的な多孔質支持体物質の平均粒度は約10乃至約1000オ ングストロームである。好ましくは、約50乃至約500オングストロームの、最も 好ましくは約75乃至約350オングストロームの平均粒径を有する支持体物質が用 いられる。約100℃乃至約800℃の温度において約3乃至約24時間、シリカを脱水 することが特に好ましい。
る支持体技術は米国特許第4,808,561号及び4,701,432号に記載されている。好ま
しくは、米国特許第5,240,894号並びに国際出願公開WO94/28034、国際出願公
開96/00243及び国際出願公開96/00245に記載されているように、メタロセンと
活性剤とを組み合わせ、それらの反応生成物を多孔質支持体物質に担持させる。
それに代わる方法では、メタロセンを別に予備活性化し、次に支持体物質と別に
又は共に組み合わせる。メタロセンが別に担持される場合、好ましくはそれらを
乾燥させ、次に重合において使用する前に粉末として組み合わせる。
一度に組み合わせるか否かにかかわらず、多孔質支持体に用いられる反応溶液の
総容量は好ましくは多孔質支持体の総孔隙量の約4倍未満であり、より好ましく
は多孔質支持体の総孔隙量の約3倍未満であり、さらにより好ましくは多孔質支 持体の総孔隙量の約1倍から約2.5倍未満までである。多孔質支持体の総孔隙量を
測定するための操作は本技術分野でよく知られている。好ましい方法は、Volume
1、Experimental methods in Catalyst Research、Academic press、1968年、6
7-96頁に記載されている。
、国際出願公開WO91/09882、国際出願公開WO94/03506、国際出願公開WO
96/04319及び米国特許第5,643,847号に記載されている。その方法は、一般的に
、十分に脱水され、脱ヒドロキシル化された従来のポリマー支持体の又は無機支
持体上の物理的吸着又は、ルイス酸が共有結合になりヒドロキシ基の水素がメタ
ロセン化合物をプロトン化するために利用できるように、シリカ含有無機酸化物
支持体に保持されたヒドロキシ基を活性化するのに十分に強力なルイス酸である
中性アニオン前駆体の使用を含む。
てよく知られた方法を用いて予備重合されてもよい。予備重合についての具体的
な記載は、米国特許第4,923,833号及び第4,921,825号、EP第0 279 863号及び 第0 354 893号を参照。
含まれる。それらの触媒を用いるオレフィン重合には,溶液相、気相、スラリー
相及び超臨界相条件が有用である。又、上記の反応器タイプの複数の、直列の反
応器組合わせでの及び/又は複数の反応器条件及び/又は複数の触媒構成での組
み合わせも明らかに意図されている。
反応に好ましい溶媒は、ポリマー可溶性、揮発性及び安全性/健康上の考慮を基
にして選ばれる。非極性アルカン又は芳香族化合物が好ましい。より好ましくは
、溶媒は芳香族化合物である。最も好ましくは、溶媒はトルエンである。
ともに、ポリマー、モノマー及びコモノマーから構成される。スラリー反応では
、希釈剤は、不活性液体又は嵩高液体コモノマーであり得る。溶媒、補助溶剤及
びコモノマーは典型的には、アルミナ及び分子篩を含む吸着剤物質と処理するこ
とにより精製される。又、不純物は、アルキル金属及びアルモキサンを包含する
がそらに限定されない、本技術分野でよく知られた適する掃去剤の添加により不
活性化され得る。
れる分枝鎖ポリマーは特に有用であり、例えば、マクロマー誘導分枝を有する改
良処理プロピレンコポリマーを得るには特に有用である。又、本発明の立体特異
性ポリプロピレンマクロマーはそれらが組み込まれるプロピレンコポリマーに改
良された強度及び融点特性を与える。分枝鎖ポリマー製造用のビニルマクロマー
組み込みは、本発明のポリマー生成物を、嵩高モノマー組み込みができる触媒化
合物での挿入重合環境に付加することにより行われる。又、当業者には、本発明
のビニルマクロマー含有生成物が他のオレフィン重合反応における挿入マクロマ
ーとして用いられ得ることが明らかであろう。
用されるメタロセン化合物の選択及びそれらの合成は、本技術分野でよく知られ
ており、特許文献及び学術文献の両方に参考となるものである。例えば、Journa
l of Organometallic Chemistry、369巻、359-370頁(1989年)を参照。典型的 には、それらの触媒は、立体剛性で不斉でキラル又は架橋されたキラルのメタロ
センである。例えば、米国特許第4,892,851号、米国特許第5,017,714号、米国特
許第5,132,381号、米国特許第5,155,080号、米国特許第5,296,434号、米国特許 第5,278,264号、国際出願公開(PCT/US92/10066)、国際出願公開WO93/19103
、欧州特許出願公開第0 577 581号、欧州特許出願公開第0 578 838号並びに学術
文献 Spaleck, Wらによる“The Influence of Aromatic Substituents on the P
olymerixation Behavior of Bridged Zirconocene Catalysts”(Organometalli
cs 、1994年、13巻、954-963頁)及びBrinzinger, H.らによる、“ansa-Zircono
cene Polymerization Catalysts with Annelated Ring Ligands-Effects on Cat
alytic Activity and Polymer Chain Lengths”(Organometallics、1994年、13
巻、964-970頁)並びにそれらに引用されている文献を参照。上記の多くはアル モキサン活性剤を用いる触媒系に向けられているが、金属のハロゲン含有配位子
(生じる場合)の少なくとも1つが例えば、先に記載したようにアルキル化反応
によりプロトン化することができる配位子と置換され、他の配位子が、エテン基
、-C=C-が挿入され得る基、例えば、ヒドリド、アルキル、又はより有効でない がシリル基であるときに、活性な配位触媒系には非配位アニオン活性剤とともに
用いる類似のメタロセン化合物が有用である。又、国際出願公開WO94/07930 には、背景として、マクロマーの組み込みの利点及び組み込みの方法が記載され
ている。
であり、又、マクロマー及びモノマー種の反応器への添加の順序の多くの入れ替
えが可能であり、これらの中であるものが他のものよりも利点があることが知ら
れている。例えば、連続的溶液相反応器への添加の前のアルモキサンでのメタロ
センの予備活性化は、メタロセンと活性剤を二つの別の流れで連続的に添加する
よりも高い活性を生じる。さらに、触媒効率を最大にするために予備接触時間を
制御すること、例えば、活性化触媒組成物の過剰の熟成を避けることは有利であ
り得る。
コモノマーとのプロピレンのコポリマーである。最も容易に入手可能なコモノマ
ーは、オレフィン類、特にエチレン、1-ブテン、イソブチレン、1-ヘキセン及び
1-オクテンである。他の適するコモノマーには、ビニルマクロマー生成物につい
て先に記載されたような、内部オレフィン、環式オレフィン、置換されたオレフ
ィン、複数が置換されたオレフィン及び芳香族オレフィンが含まれるが、それら
に限定されない。ポリマー生成物の望ましい性質に基づいて、使用されるコモノ
マーが選ばれ、用いられるメタロセンは、望ましい量のオレフィンを組み込む能
力に基づいて選ばれる。
くは遊離基付加又は、ビニル基含有化合物及びエチレン性不飽和化合物のグラフ
ト化に基づく反応が含まれる。典型的な、工業的に有用な例は、それに続くマレ
イン酸、無水マレイン酸又はビニル酸又はビニル酸エステル、例えばアクリル酸
、アクリル酸メチル等でのグラフト反応である。それらの基の付加は、アミド化
、イミド化、エステル化等により付加的な官能化を可能にする。
合されるようにそれらをさらに用いることが好ましい。高度に反応性のビニル基
は、偶発的な不純物で副生物反応を受けやすく、さらにダイマー化又は、他の不
飽和基含有ポリマー鎖での付加反応を受けやすいようである。従って、製造後、
冷却された不活性の環境において維持され、迅速な次の使用が本発明のビニルマ
クロマー生成物の使用の効率を最適にする。従って、直列の反応器又は並行の反
応器を用いる連続法は有効であり、ビニルマクロマー生成物が1つの反応器で製
造され、他の反応器に連続的に導入される。
実施例は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
ーブ(Zipperclave)反応器中で行った。液体を目盛り付き覗きガラスを用いて 秤量して反応器に入れた。高純度(>99.5%)のトルエンを最初に窒素中高温で 活性化された塩基性アルミナに、次に窒素中高温で活性化された分子篩に通すこ
とにより精製した。プロピレンを活性化された塩基性アルミナ及び分子篩を通す
ことにより精製した。ステンレス鋼シリンダー中のメチルアルモキサン(MAO
、トルエン中10%)をAlbemarle Inc.から受領し、1l容のガラス容器に分け、
周囲温度で実験室グローブボックスに貯蔵した。ジメチルアニリニウムテトラキ
ス(ペルフルオロアリール)ボーレイト、[DMAH]+[(C6F5)4B]−をBoulder S
cientific Co.(コロラド州、ミード)から入手した。
混合されることを確実にするために、750rpmで回転する平らなかい型攪拌機を用
いた。
器をさらに3窒素加圧/ベントサイクル(100psiまで)を用いてさらにパージし
た。この循環は、2つの目的、(1)一時的な汚染物をパージするために圧力計
のようなすべての閉じた端部を完全に浸透させるため及び(2)反応器の圧力試
験をするために行った。
ニル)ハフニウムジメチル及びジメチルビス(2-メチル-4-フェニルインデニル )ジルコニウムジクロリドであった。ジメチルシリルビス(インデニル)ハフニ
ウムジメチルは[DMAH]+[(C6F5)4B]−で活性化され、ジメチルビス(2-メチ
ル-4-フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリドはMAOで活性化された。 メタロセンの溶解度を最大にするために、溶媒としてトルエンを用いた。触媒を
ステンレス鋼管にピペットで入れ、反応器に移した。
溶液2.0ml)を入れた。反応器を120℃に加熱し、5分間平衡にした。次に、5 mlのトルエン中2mgのジメチルシリルビス(インデニル)ハフニウムジメチ ルと3mgの[DMAH]+[(C6F5)4B]−を触媒管を用いて注入した。10分後、反 応器を25℃に冷却し、ガス抜きした。溶媒を蒸発させた。ポリマーを回収し、真
空オーブンで12時間乾燥させた。収量:18g
、ガス抜きした。メタノール(500ml)をポリマー溶液に添加し、ポリマーを 沈降させた。ろ過によりポリマーを回収し、アセトン(50ml)で洗浄し、真空
オーブンで12時間乾燥させた。収量:23g
)及びトリイソブチルアルミニウム(トルエン中1M溶液2.0ml)を入れた。 反応器を105℃に加熱し、5分間平衡にした。次に、5mlのトルエン中2mgの
ジメチルシリルビス(インデニル)ハフニウムジメチルと3mgの[DMAH]+ [(C6F5) 4B]−を触媒管を用いて注入した。15分後、反応器を25℃に冷却し、ガ ス抜きした。メタノール(1l)をポリマー溶液に添加し、ポリマーを沈降させ
た。ろ過によりポリマーを回収し、アセトン(100ml)で洗浄し、真空オーブ ンで12時間乾燥させた。収量:53g
-メチル-4-フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリドと1mlのMAO(ト
ルエン中10重量%)を触媒管を用いて注入した。10分後、反応器を25℃に冷却し
、ガス抜きした。メタノール(500ml)をポリマー溶液に添加し、ポリマーを 沈降させた。ろ過によりポリマーを回収し、真空オーブンで12時間乾燥させた。
収量:67g
2-メチル-4-フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリドと1mlのMAO( トルエン中10重量%)を触媒管を用いて注入した。15分後、反応器を25℃に冷却
し、ガス抜きした。メタノール(500ml)をポリマー溶液に添加し、ポリマー を沈降させた。ろ過によりポリマーを回収し、真空オーブンで12時間乾燥させた
。収量:58g
、プロピレン(150ml)及びトリイソブチルアルミニウム(トルエン中1M溶 液2.0ml)を入れた。反応器を75℃に加熱し、5分間平衡にした。次に、2mg
のジメチルシリルビス(2-メチル-4-フェニルインデニル)ジルコニウムジクロ リドと1mlのMAO(トルエン中10重量%)を触媒管を用いて注入した。15分
後、反応器を25℃に冷却し、ガス抜きした。溶媒を蒸発させた。ろ過によりポリ
マーを回収し、アセトン(50ml)で洗浄し、真空オーブンで12時間乾燥させた
。収量:76g
プロピレン(150ml)及びトリイソブチルアルミニウム(トルエン中1M溶液1
.0ml)を入れた。反応器を50℃に加熱し、5分間平衡にした。次に、5mlの トルエン中3mgのジメチルシリルビス(インデニル)ハフニウムジメチルと3
mgの[DMAH]+[(C6F5)4B]−を触媒管を用いて注入した。10分後、反応器を
25℃に冷却し、ガス抜きした。溶媒を蒸発させた。ポリマーを回収し、オーブン
で12時間乾燥させた。収量:23g
プロピレン(150ml)及びトリイソブチルアルミニウム(トルエン中1M溶液2
.0ml)を入れた。反応器を50℃に加熱し、5分間平衡にした。次に、2mgのジ
メチルシリルビス(2-メチル-4-フエニルインデニル)ジルコニウムジクロリド と1mlのMAO(トルエン中10重量%)を触媒管を用いて注入した。30分後、
反応器を25℃に冷却し、ガス抜きした。溶媒を蒸発させた。ポリマーをろ過によ
り回収し、アセトン(50ml)で洗浄し、真空オーブンで12時間乾燥させた。収
量:70g
応器にトルエン(15.15l)、プロピレン(2.27l)及びトリイソブチルアルミ ニウム(トルエン中1M溶液30ml)を入れた。反応器を105℃に加熱し、5分間
平衡にした。次に、50mlのトルエン中で15mlのMAO(トルエン中10重量%
)で活性化された60mgのジメチルシリルビス(2-メチル-4-フエニルインデニ ル)ジルコニウムジクロリドとを触媒管を用いて注入した。30分後、反応器を25
℃に冷却し、ガス抜きした。内容物を、溶媒を真空下でストリッピングさせる蒸
気ストリッパーに移した。ポリマーを回収し、真空オーブンで12時間乾燥させた
。収量:716g。ビニル末端基:80.5%。Mn:17,100。融点:145℃
めに、その溶媒から1.5mg/ml濃度のポリマー試料溶液を調製した。総溶媒 流量は1ml/分であり、注入サイズは300μlであった。ポリマー試料の溶離 後、Waters Expert Fuseプログラムを用いて得られたクロマトグラムを分析し、
分子量分布及びMn、Mw及びMz平均の1つ以上を計算した。ポリマー生成物
試料の融点をDSC 2910示差走査熱量計(TA Instrument)で決定した。報告され た融点を2-10℃/分の温度傾斜での第二融解において記録した。
n Unityモデルを用いて1H-NMR分析を行った。100mHzの周波数において同じ
条件下でVarian Unity Plusモデルを用いて13H-NMR分析を行った。
を表2に示す。反応生成物の不飽和基構造分布についてのNMRデーターを表3
に示す。50℃で重合された比較例7及び8の反応生成物は、他の反応生成物より もかなり高いMn値及びかなり低いビニル割合を有する。
者には、本明細書に開示された方法及び生成物における種々の変更が、特許請求
の範囲に定義されている本発明の範囲を逸脱することなくなされ得ることが明ら
かであろう。
、プロピレン(150ml)及びトリイソブチルアルミニウム(トルエン中1M溶 液2.0ml)を入れた。反応器を75℃に加熱し、5分間平衡にした。次に、2mg
のジメチルシリルビス(2-メチル-4-フェニルインデニル)ジルコニウムジクロ リドと1mlのMAO(トルエン中10重量%)を触媒管を用いて注入した。15分
後、反応器を25℃に冷却し、ガス抜きした。溶媒を蒸発させた。ろ過によりポリ
マーを回収し、アセトン(50ml)で洗浄し、真空オーブンで12時間乾燥させた
。収量:76g
Claims (24)
- 【請求項1】 ビニル基を有する立体特異性ポリプロピレン鎖を有する化合
物であり、立体特異性ポリプロピレン鎖の数平均分子量(Mn)が2,000ダルト ン乃至50,000ダルトンであり、さらに、1,000炭素原子当りのビニル基の総数が7
000÷Mn以上である、化合物。 - 【請求項2】 1,000炭素原子当りのビニル基の総数が8500÷Mn以上であ る、請求項1に記載の化合物。
- 【請求項3】 1,000炭素原子当りビニル基の総数が10,000÷Mn以上であ る、請求項1に記載の化合物。
- 【請求項4】 立体特異性ポリプロピレン鎖が5,000ダルトン乃至40,000ダ ルトンの数平均分子量(Mn)を有する、請求項1に記載の化合物。
- 【請求項5】 立体特異性ポリプロピレン鎖が7,500ダルトン乃至30,000ダ ルトンの数平均分子量(Mn)を有する、請求項1に記載の化合物。
- 【請求項6】 立体特異性ポリプロピレン鎖が10,000ダルトン乃至20,000ダ
ルトンの数平均分子量(Mn)を有する、請求項1に記載の化合物。 - 【請求項7】 総オレフィン基に対するビニル基の比が0.60以上である、請
求項1に記載の化合物。 - 【請求項8】 立体特異性ポリプロピレン鎖がアイソタクチックポリプロピ
レンである、請求項1に記載の化合物。 - 【請求項9】 立体特異性ポリプロピレン鎖がシンジオタクチックポリプロ
ピレンである、請求項1に記載の化合物。 - 【請求項10】 a)溶液中で90℃乃至120℃の温度において2つ以上のプ ロピレンモノマーを、立体特異性ポリプロピレンを製造することができるキラル
の立体剛性(stereorigid)遷移金属触媒化合物を含有する触媒組成物と接触さ せること及び b)2,000ダルトン乃至50,000ダルトンの数平均分子量を有する立体特異性ポリ プロピレン鎖を回収すること を含む高割合のビニル末端結合を有するポリマーを製造する方法。 - 【請求項11】 立体特異性ポリプロピレン鎖がアイソタクチックポリプロ
ピレンである、請求項10に記載の方法。 - 【請求項12】 プロピレンモノマーを95℃乃至115℃の温度で接触させる 、請求項10に記載の方法。
- 【請求項13】 プロピレンモノマーを100℃乃至110℃の温度で接触させる
、請求項12に記載の方法。 - 【請求項14】 プロピレンモノマーを105℃乃至110℃の温度で接触させる
、請求項13に記載の方法。 - 【請求項15】 触媒組成物がさらに非配位アニオン前駆体を含有する、請
求項11に記載の方法。 - 【請求項16】 触媒組成物がさらにアルモキサンを含有する、請求項11に
記載の方法。 - 【請求項17】 キラルの立体剛性遷移金属触媒化合物が、ジメチルシリル
で架橋されたビスインデニルジルコノセン又はハフノセンから成る群から選ばれ
る、請求項11に記載の方法。 - 【請求項18】 キラルの立体剛性遷移金属触媒化合物が、ジメチルシリル
で架橋されたビスインデニルジルコノセンである、請求項16に記載の方法。 - 【請求項19】 キラルの立体剛性遷移金属触媒化合物が、ジメチルシリル
ビス(2-メチル-4-フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリドである、請求項1
6に記載の方法。 - 【請求項20】 キラルの立体剛性遷移金属触媒化合物が、ジメチルシリル
で架橋されたビスインデニルハフノセンである、請求項15に記載の方法。 - 【請求項21】 キラルの立体剛性遷移金属触媒化合物が、ジメチルシリル
ビス(インデニル)ハフニウムジメチルである、請求項15に記載の方法。 - 【請求項22】 立体特異性ポリプロピレン鎖が7,500ダルトン乃至30,000 ダルトンの数平均分子量を有する、請求項10に記載の方法。
- 【請求項23】 立体特異性ポリプロピレン鎖が10,000ダルトン乃至20,000
ダルトンの数平均分子量を有する、請求項10に記載の方法。 - 【請求項24】 立体特異性ポリプロピレン鎖がシンジオタクチックポリプ
ロピレンである、請求項10に記載の方法。
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