JP2002030107A - 共役ジエンの重合に利用可能な固体支持触媒、その製造方法及びこの触媒を使用する共役ジエンの重合方法 - Google Patents
共役ジエンの重合に利用可能な固体支持触媒、その製造方法及びこの触媒を使用する共役ジエンの重合方法Info
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Abstract
前記触媒の製造方法及び前記触媒を使用して共役ジエン
を重合する方法に関する。 【解決手段】固体支持触媒は、A)式:M(Ar)(A
lX4)3(式中、Mは、メンデレーエフの元素周期律表
の57〜71の原子番号を有する金属の中から選ばれた
希土類金属であり、Arは、芳香族炭化水素溶媒であ
り、Alは、アルミニウムであり、Xは、フッ素、塩
素、臭素又は沃素であっても良いハロゲン原子である)
で表されるコンプレックスと、B)少なくとも一種の無
機金属酸化物化合物からなる固体支持体、との反応生成
物を含む。不活性炭化水素溶媒中での共役ジエンの重合
方法は、前記触媒の使用及びトリアルキルアルミニウム
又はジアルキルアルミニウムハライドからなる活性体化
合物のそれらへの添加を含む。例えば、固体のシリカベ
ースの支持体を含む触媒に適用する。
Description
に使用可能な固体支持触媒、前記触媒の製造方法及び前
記触媒を使用して共役ジエンを重合する方法に関する。
本発明は、例えば、固体のシリカベースの支持体を含む
触媒に適用する。
媒を製造する為に希土類を使用することを良く熟知して
いる。得られた触媒の十分な活性の為の基本的条件は、
希土類が重合溶媒中に十分に良く分散される点にある。
EPA−856530は、固体支持触媒の調製の為に、
有機希土類誘導体の使用を開示している。これらの有機
誘導体は、炭化水素重合溶媒に可溶であることが知られ
ており、従って、溶媒中において相当する希土類の良好
な分散を用意することは公知である。
触媒は、固体シリカベース無機支持体を、溶媒中で、一
方において、アルキルアルミニウムクロライドと、次い
で、ネオジムカルボキシレートの様な有機希土類誘導体
を含む溶液と反応させ、他方において、アルキルアルミ
ニウム又はアルキルアルミニウムハライドからなる助触
媒と反応させることによって調製される。この触媒の一
つの大きな欠点は、前記触媒の調製の目的の為に、この
有機希土類誘導体を予め合成して置く必要のあることで
ある。
合するのに使用可能な、均質な、即ち、支持されていな
い希土類ハライドをベースとした触媒を開示している。
これらの触媒は、式:M(Ar)(AlX3R)3であ
り、1.5当量のトリアルキルアルミニウムと式:M
(Ar)(AlX4)3のコンプレックスとを正確に反応
させて調製される(これらの式において、Mは、ネオジ
ムの様な希土類であり、Arは、トルエンの様な芳香族
炭化水素溶媒であり、Alはアルミニウムであり、Xは
ハロゲンである)。 式:M(Ar)(AlX4)3のコンプレックスを調製す
る方法の詳細については、H. Liang, Q.Shen, J.Guan a
nd Y.Linの論文(Journal of organometallic chemistr
y, 474 (1994), pp. 113-116)を参照しても良い。この
均質な触媒の一つの大きな欠点は、その活性が、アルミ
ニウム:希土類比に極端に依存する点である。この様
に、トリアルキルアルミニウムの大過剰の存在において
は、上記の式:M(Ar)(AlX3R)3の均質触媒は
得られないが、式:M(Ar)(AlX 4)3の前記コン
プレックスは、解離して、式:MX3の希土類トリハラ
イドを形成することが観察される(New.J. Chem. (199
5)19, pp. 713-722参照)。EPA−637589の実
施例によれば、Jing-Yu, Tian He-Qin, Shen Qi and Ho
ng-Zeの論文(Chinese Science Bulletin, Vol. 37, no.
7, pp. 566-570 (1992))は、イソプレンを重合する為
の均質触媒を開示している。この支持されていない触媒
は、式:Nd(C6H6)(AlCl4)3のコンプレックス
と、トリアルキルアルミニウムとを反応させて得られる
(ここで、Ndはネオジムであり、C 6H6はベンゼンで
ある)。
いて十分な触媒活性を有する触媒を得る為に、30又は
40と言った高い値を達成しても良いアルミニウム:ネ
オジム比を使用することの可能性によって、EPA−6
37589に開示の触媒とは異なる。然しながら、この
均質触媒の一つの大きな欠点は、得られたポリイソプレ
ンの減少した粘度値及びシス−1,4結合の水準の点に
ある。
の欠点を解決する点にある。この目的の為に、共役ジエ
ンの重合に使用可能な本発明の固体支持触媒は、 A)式:M(Ar)(AlX4)3(式中、Mは、メンデ
レーエフの元素周期律表の57〜71の原子番号を有す
る金属の中から選ばれた希土類金属であり、Arは、芳
香族炭化水素溶媒であり、Alは、アルミニウムであ
り、Xは、フッ素、塩素、臭素又は沃素であっても良い
ハロゲン原子である)で表されるコンプレックスと、 B)少なくとも一種の無機金属酸化物化合物からなる固
体支持体、との反応生成物を含む。
この触媒は、三段階で調製される。第一段階では、上記
固体支持体が調製される。この支持体は、無機金属酸化
物化合物として、少なくとも一種の多孔性固体化合物、
例えば、シリカをベースとした、或いは、当業者によっ
て触媒として通常に使用されるその他の多孔性化合物、
例えば、酸化マグネシウム又はアルミナを含むものであ
る。
機化合物の混合物を含んでも良い。使用される無機金属
酸化物化合物は、実質的に200〜360m2/gの比
表面積を有するシリカが好ましい。この固体支持体は、
脱水素化と、続いて、ある場合には、無機金属酸化物化
合物の真空下での加熱処理による脱ヒドロキシル化だけ
で得ても良い。この任意の加熱処理の温度は、実質的に
100℃〜1000℃であり、好ましくは300℃〜8
00℃である。固体支持体は、この方法で処理された金
属酸化物化合物と、式:M′Xn(ここで、nは、3〜5
の範囲の整数であり、Xは、フッ素、塩素、臭素又は沃
素であっても良いハロゲン原子を表し、M′は、次の二
つの条件:Z∈{5;13;22;26;40;50;
51;72}、及び57〜71の範囲のZ、の何れかを
満足させる原子番号Zの金属である)のルイス酸とを順
次に反応させて得るのが好ましい。尚更に好ましくは、
M′は、硼素、チタン、鉄、アルミニウム、ジルコニウ
ム、錫、ハフニウム及びアンチモンから選ばれる。前記
ルイス酸との反応は、二つの方法の内、使用可能な何れ
かの方法によって行っても良い。第一の方法によれば、
この反応は、酸が液体状態にあれば、純粋なルイス酸
で、或いは、酸が液体状態になければ、不活性炭化水素
溶媒に溶解したルイス酸で行われる。この不活性溶媒
は、脂肪族又は芳香族であっても良く、好ましくはトル
エンを含む。
であっても、反応は、20℃〜100℃の温度で、使用
されるルイス酸及び無機金属酸化物化合物によって、2
〜3分〜数時間の間で変化しても良い期間で行われる。
上記反応によって変性された固体支持体は、次いで、洗
浄され、この方法で変性され洗浄されたこの支持体は、
任意に、真空中で乾燥される。ルイス酸が固体状態にあ
る場合に特に適する第二の方法によれば、前記反応は、
前記ルイス酸の過剰で、次いで、この化合物を大気圧下
で昇華させて行われる。第二段階では、式:M(Ar)
(AlX4)3のコンプレックスが、予備形成方法で調製
される。このコンプレックスは、前記溶媒Ar中で、
式:MX3で表される前記希土類金属Mのハライドと、
式:AlX3で表されるアルミニウムハライドとの反応
によって得られる(ここで、Xは、前と同じのハロゲン
原子を表す)。前記溶媒Arとしては、ベンゼン及びト
ルエンが好ましく適するものである。好ましくは、前記
希土類金属Mはネオジムであり、相当するハライドは三
塩化ネオジムである。アルミニウムハライドAlX3と
希土類金属ハライドMX3との間の反応は、AlX3:M
X3のモル比が3以上である様な方法で行われる。この
比は、4〜7の間が有利である。この反応は、更に好ま
しくは、50℃〜100℃、好ましくは80℃近辺の温
度で、2〜3分〜数時間、好ましくは3時間近くで行わ
れる。この反応は、AlX3:MX3のモル比が3より大
きい場合には、前記M(Ar)(AlX4)3コンプレッ
クスと任意に遊離のアルミニウムハライドを含む溶液を
与える。
X4)3のコンプレックスを含む溶液を、ルイス酸で変性
された或いは変性されていない固体支持体と反応させ
て、本発明による触媒を得る。特に、この後の反応は、
好ましくは90℃以下の温度で、2〜3分〜数時間の間
で変化しても良い期間で行われる。この期間は、使用さ
れるコンプレックス及び支持体の関数であり、好ましく
は、4時間未満である。得られた生成物は、次いで、不
活性炭化水素溶媒で洗浄して前記触媒を得る。第二の例
示的実施態様によれば、この触媒は以下の方法で調製さ
れる。この第二の実施例を実施する方法によれば、脱水
素化された、そして任意に脱ヒドロキシル化された少な
くとも一種の無機金属酸化物化合物からなる固体支持体
が、芳香族炭化水素溶媒Ar中で、式:AlX3のアル
ミニウムハライドからなるルイス酸の相当な過剰と反応
させられる。使用される反応体の定義に関しては第一の
例示的実施態様の第二段階を参照しても良い(このルイ
ス酸の金属M′の原子番号Zは、この第二の実施例に対
しては13が選ばれる)。固体支持体と前記アルミニウ
ムハライドが、前記溶媒の懸濁液中で互いに反応した
ら、式:M(Ar)(AlX4)3の前記コンプレックス
のその場での形成を達成する為に、希土類ハライドMX
3がそれらに添加される(ここで、Mは、メンデレーエ
フの元素周期律表の57〜71の原子番号を有する金属
から選ばれる希土類金属であり、Xは、前記アルミニウ
ムハライドAlX3のそれと同じハロゲン原子であ
る)。このコンプレックスの形成反応は、広範囲に変化
させても良い温度で、好ましくは90℃で行われる。前
記固体支持体とアルミニウムハライドAlX3との間の
反応の期間は、2〜3分〜数持間の間で変化しても良
く、好ましくは、1時間30分である。
ら生じる生成物は、次いで、不活性炭化水素溶媒で洗浄
され、次いで、この固体生成物は真空下で乾燥される。
この固体生成物中に存在する過剰のアルミニウムハライ
ドは、任意に、真空下で昇華される。この第二の実施例
を実施する第二の方法は、既に開示されている第一の方
法とは、前記固体支持体が、前記芳香族炭化水素溶媒A
r中で、前記コンプレックスM(Ar)(AlX4)3の
その場での形成を達成する為に、相当過剰な前記アルミ
ニウムハライドAlX3と前記希土類ハライドMX3と同
時に反応させられる点で相違する。第一の方法の様に、
コンプレックスと固体支持体との間の反応から生じる生
成物は、次いで、不活性炭化水素溶媒で洗浄され、次い
で、この生成物は真空下で乾燥される。又、この反応
は、アルミニウムハライドAlX3の昇華なし或いは昇
華を伴って行われる。第三の例示的実施態様によれば、
触媒は以下の方法で調製される。第一又は第二の実施態
様(コンプレックスは、予め形成されるか、或いはその
場での方法で調製される)によって得られる触媒は、
式:AlXnR3-n(ここで、Alはアルミニウム原子で
あり、Xは、フッ素、塩素、臭素又は沃素であっても良
いハロゲン原子であり、Rは、水素原子又は1〜15個
の炭素原子を有するアルキル基であり、nは、0〜3の
範囲であっても良い整数である)で表される化合物と反
応させられる。好ましい化合物AlXnR3-nの例として
は、一方においては、トリエチルアルミニウム及びトリ
イソブチルアルミニウム(この場合は、nは0である)
であり、他方、ジエチルアルミニウムクロライド(この
場合は、nは1である)が挙げられる。
〜3分〜数時間の範囲であっても良い期間で行われる。
この方法で変性された触媒は、次いで、不活性炭化水素
溶媒で洗浄され、次いで、変性され、洗浄された触媒は
真空下で乾燥される。上記コンプレックスを得る為の反
応体として使用される化合物AlXnR3-nの量と、使用
される希土類金属の量との間のモル比は、1.5以上で
なければならず、相当に変化しても良い。共役ジエンの
重合の為の本発明方法は、不活性炭化水素溶媒中で、少
なくとも一種の共役ジエンモノマーを、上記に定義され
た本発明の前記固体支持触媒とトリアルキルアルミニウ
ム又はジアルキルアルミニウムハライドからなる活性体
化合物とを反応させることから成る。本発明の重合方法
で使用されても良い共役ジエンモノマーは、例えば、
1,3−ブタジエン及び/又はイソプレンである。この
重合方法は、40℃〜120℃の温度、更に好ましくは
70℃近辺の温度で行うのが好ましい。上記で述べられ
た、そして更なる本発明の特徴は、以下の本発明の幾つ
かの例示的実施態様の記述で一層詳細に開示されるが、
これらは、例示的であって、限定的実施例ではない。本
発明の全ての実施例はアルゴンの下で行われ、使用され
る溶媒は、アルゴン流の下で3Åのモレキュラーシーブ
で予め乾燥された。固有粘度は、更に、25℃で、トル
エン中で、0.1g/dlの濃度で決定された。これら
の実施例において、様々な触媒の調製の為に使用される
希土類は、実施例1〜10ではネオジムであり、実施例
12ではプラセオジムである。
は、実施例1〜10及び実施例12では、無機金属酸化
物化合物は、280〜355m2/gのBET比表面積
を有するシリカから成り、このものは「SILICA
I332」の名称でGRACEDAVISON社から市
販されており、以下の方法で処理される:このシリカ
「I332」の5gを、真空下で、30分で20℃〜1
00℃の温度に、30分間で100℃〜130℃に、1
時間で130℃〜45℃に、450℃で4時間の等温、
そして周囲温度に戻す逐次増加の加熱処理に掛ける。こ
の処理の後、このシリカの表面上のヒドロキシル基含有
量は1.4ミリモル/gである;そして、実施例11で
は、175〜225m2/gのBET比表面積を有する
シリカから成る無機金属酸化物化合物(「AEROSI
L 200」の名称でDEGUSSA社から市販されて
いる)は、次の方法で処理される:このシリカ「AER
OSIL 200」の5gを、真空下で、30分で20
℃〜100℃の温度に、30分間で100℃〜130℃
に、1時間で130℃〜450℃に、450℃で4時間
の等温、そして周囲温度に戻す逐次増加の加熱処理に掛
ける。この処理の後、このシリカの表面上のヒドロキシ
ル基含有量は0.7ミリモル/gである。以下の実施例
では、得られたポリマー中のシス結合の含有量は、実施
例5(ここでは、前記含有量は、13C NMR法で決定
された)を除いて近赤外放射線を使用して決定された。
無水AlCl3(三塩化アルミニウム)から成るルイス
酸4.6gと2.37gの前記加熱処理したシリカ「I
332」を、トルエン中で、80℃の温度で1時間30
分、一緒に攪拌した。この方法で、触媒の為の固体支持
体を得た。次いで、1.71gのNdCl3を添加し、
この混合物を3時間、80℃に加熱した。この方法で、
Nd(η6−C6H5Me)(AlCl4)3コンプレック
スがその場で形成された(ここで、Meは、メチル基で
あり、η6−C6H5Meはトルエンを表し、これは溶媒
Arとして使用される)。得られた触媒は、次いで、ト
ルエンで洗浄され、真空下で乾燥された。次いで、過剰
のAlCl3が真空下で昇華された。 2)ブタジエン重合方法:この実施例で述べた様にして
調製された触媒85mgとジイソブチルアルミニウムハ
ライドから成る活性体化合物3ミリモル/リットルが添
加された180mlのヘプタンから成る懸濁液を反応器
に導入した。次いで、30mlのブタジエンを添加し、
反応器温度を70℃に調整した。60分の反応時間の
後、反応器を冷却し、次いで、得られたポリマーをメタ
ノール中に沈殿させて重合を終了させた。3.12dl
/gの固有粘度と、99%を僅かに超えるシス結合含有
量を有するポリブタジエン1.1gが得られた。
式:AlXn R3-n の化合物の最終添加):無水AlCl
3(三塩化アルミニウム)から成るルイス酸1.93g
と1.71gの前記加熱処理したシリカ「I332」
を、トルエン中で、90℃の温度で1時間、一緒に攪拌
した。この方法で、触媒の為の固体支持体を得た。次い
で、0.8gのNdCl3を添加し、この混合物を3時
間15分、90℃に加熱した。この方法で、Nd(η6
−C6H5Me)(AlCl4)3コンプレックスがその場
で形成された。得られた固体は、次いで、トルエンで洗
浄され、真空下で乾燥された。次いで、過剰のAlCl
3が、130℃で真空下で昇華された。次いで、この固
体1gを、トルエン中で、トリエチルアルミニウム(上
記式:AlXnR3-n(n=0)で表される)のモル溶液
10mlで処理した。得られた触媒をヘプタンで洗浄
し、真空下で乾燥した。 2)ブタジエン重合方法:この実施例で述べた様にして
調製された触媒85mgとジイソブチルアルミニウムハ
ライドから成る活性体化合物3ミリモル/リットルが添
加された180mlのヘプタンから成る懸濁液を反応器
に導入した。次いで、30mlのブタジエンを添加し、
反応器温度を70℃に調整した。30分の反応時間の
後、反応器を冷却し、次いで、得られたポリマーをメタ
ノール中に沈殿させて重合を終了させた。2.28dl
/gの固有粘度と、99%を僅かに超えるシス結合含有
量を有するポリブタジエン6.5gが得られた。
R3-n の化合物の最終添加):TiCl4(四塩化チタ
ン)から成るルイス酸約30mlを、前記加熱処理された
1gのシリカ「I332」に添加した。この混合物を、80
℃の温度で1時間攪拌し、次いで、得られた固体をヘプ
タンで洗浄した。この方法で、触媒用の固体支持体を得
た。次いで、この固体支持体とは別に、1.09gの無
水AlCl3と0.41gのNdCl3を、トルエン中
で、90℃で3時間一緒に攪拌した。この方法で、Nd
(η6−C6H5Me)(AlCl4)3コンプレックスか
ら成る溶液が得られた。上記の固体支持体を、次いで、
このコンプレックスと、1時間、90℃で反応させた。
得られた固体をトルエンで洗浄し、次いで、真空下で乾
燥した。この方法で得られた固体0.57gを、次い
で、冷却して、トリエチルアルミニウムのモル溶液8m
lと反応させた。この方法で得られた触媒を、次いで、
ヘプタンで洗浄し、真空下で乾燥した。 2)ブタジエン重合方法:この実施例で述べた様にして
調製された触媒83mgとジイソブチルアルミニウムハ
ライドから成る活性体化合物3ミリモル/リットルが添
加された180mlのヘプタンから成る懸濁液を反応器
に導入した。次いで、30mlのブタジエンを添加し、
反応器温度を70℃に調整した。15分の反応時間の
後、反応器を冷却し、次いで、得られたポリマーをメタ
ノール中に沈殿させて重合を終了させた。2.20dl
/gの固有粘度と、99%を僅かに超えるシス結合含有
量を有するポリブタジエン11.1gが得られた。
R3-n の化合物の最終添加):上記加熱処理されたシリ
カ「I332」とZrCl4(四塩化ジルコニウム)から成
るルイス酸1.21gの混合物をオーブンに入れた。Z
rCl4を大気圧下で300℃の温度で30分間昇華さ
せた。この方法で、触媒用の固体支持体を得た。次い
で、この固体支持体とは別に、0.73gの無水AlC
l3と0.36gのNdCl3を、トルエン中で、90℃
で3時間一緒に攪拌した。この方法で、Nd(η6−C6
H5Me)(AlCl4)33コンプレックスから成る溶
液が得られた。上記の固体支持体0.9gを、次いで、
このコンプレックスと、16時間30分、80℃で反応
させた。得られた固体をトルエンで洗浄し、次いで、真
空下で乾燥した。この方法で得られた固体を、次いで、
トリエチルアルミニウムのモル溶液10mlと反応させ
た。この方法で得られた触媒を、次いで、ヘプタンで洗
浄し、真空下で乾燥した。 2)ブタジエン重合方法:この実施例で述べた様にして
調製された触媒71mgとジイソブチルアルミニウムハ
ライドから成る活性体化合物3ミリモル/リットルが添
加された180mlのヘプタンから成る懸濁液を反応器
に導入した。次いで、30mlのブタジエンを添加し、
反応器温度を70℃に調整した。60分の反応時間の
後、反応器を冷却し、次いで、得られたポリマーをメタ
ノール中に沈殿させて重合を終了させた。2.25dl
/gの固有粘度と、99%を僅かに超えるシス結合含有
量を有するポリブタジエン0.8gが得られた。
R3-n の化合物の最終添加での):BCl3(三塩化硼
素)から成るルイス酸のモル溶液11mlを、ヘプタン
の中に入れられた上記加熱処理されたシリカ「I332」
1.7gに添加した。この混合物を70℃の温度で2時
間20分攪拌し、次いで、得られた固体をヘプタンで洗
浄した。この方法で、触媒用の固体支持体を得た。次い
で、この固体支持体とは別に、1.76gの無水AlC
l3と0.68gのNdCl3を、トルエン中で、90℃
で3時間一緒に攪拌した。この方法で、Nd(η6−C6
H5Me)(AlCl4)3コンプレックスから成る溶液
が得られた。上記の固体支持体を、次いで、このコンプ
レックスと、3時間、90℃で反応させた。得られた固
体をトルエンで洗浄し、次いで、真空下で乾燥した。こ
の方法で得られた固体を、次いで、トリエチルアルミニ
ウムのモル溶液10mlと反応させた。この方法で得ら
れた触媒を、次いで、ヘプタンで洗浄し、真空下で乾燥
した。 2)ブタジエン重合方法:この実施例で述べた様にして
調製された触媒35mgとジイソブチルアルミニウムハ
ライドから成る活性体化合物3ミリモル/リットルが添
加された180mlのヘプタンから成る懸濁液を反応器
に導入した。次いで、30mlのブタジエンを添加し、
反応器温度を70℃に調整した。15分の反応時間の
後、反応器を冷却し、次いで、得られたポリマーをメタ
ノール中に沈殿させて重合を終了させた。2.15dl
/gの固有粘度と、99%を僅かに超えるシス結合含有
量を有するポリブタジエン10.4gが得られた。 3)イソプレン重合方法:シクロヘキサン116ml、
この実施例で述べた様にして調製された触媒35mg、
ジイソブチルアルミニウムハライドから成る活性体化合
物3ミリモル/リットル及びイソプレン14.7mlを
反応器に導入した。反応器温度を60℃に調整した。2
0時間の反応時間の後、メタノールを添加して重合を終
了させた。得られたポリイソプレンは、安定化されて、
真空下で乾燥された。6.5dl/gの固有粘度と、9
5.8%のシス結合含有量を有するポリイソプレン8.
9gが得られた。この方法の一つの別法として、反応器
温度を含めて、其の他の反応条件を変えずに、触媒35
mgに換えて30mgの前記触媒を反応器に導入した。
1時間の反応時間の後(上記の20時間に代えて)、メ
タノールを添加して重合を終了させ、次いで、得られた
ポリイソプレンを安定化し、真空下で乾燥した。4dl
/gの固有粘度と、96.1%のシス結合含有量を有す
るポリイソプレン2.8gが得られた。
R3-n の化合物の最終添加):SnCl4(四塩化錫)か
ら成るルイス酸1.2mlを、ヘプタンの中に入れられ
た上記加熱処理されたシリカ「I332」1.5gに添加し
た。この混合物を100℃の温度で5時間攪拌し、次い
で、得られた固体をトルエンで洗浄した。この方法で、
触媒用の固体支持体を得た。次いで、この固体支持体と
は別に、1.9gの無水AlCl3と0.68gのNd
Cl3を、トルエン中で、90℃で3時間一緒に攪拌し
た。この方法で、Nd(η6−C6H5Me)(AlC
l4)3コンプレックスから成る溶液が得られた。上記の
固体支持体を、次いで、このコンプレックスと、3時
間、90℃で反応させた。得られた固体をトルエンで洗
浄し、次いで、真空下で乾燥した。この方法で得られた
固体を、次いで、トリエチルアルミニウムのモル溶液1
0mlと反応させた。この方法で得られた触媒を、次い
で、ヘプタンで洗浄し、真空下で乾燥した。 2)ブタジエン重合方法:この実施例で述べた様にして
調製された触媒77mgとジイソブチルアルミニウムハ
ライドから成る活性体化合物3ミリモル/リットルが添
加された180mlのヘプタンから成る懸濁液を反応器
に導入した。次いで、30mlのブタジエンを添加し、
反応器温度を70℃に調整した。15分の反応時間の
後、反応器を冷却し、次いで、得られたポリマーをメタ
ノール中に沈殿させて重合を終了させた。5.22dl
/gの固有粘度と、99%を僅かに超えるシス結合含有
量を有するポリブタジエン9.5gが得られた。
式:AlXn R3-n の化合物の最終添加):無水AlCl
3から成るルイス酸3.24gと1.81gの上記加熱
処理されたシリカ「I332」を、トルエン中で一緒に、8
0℃の温度で2時間30分攪拌した。この方法で、触媒
用の固体支持体を得た。次いで、1.44gのNdCl
3を添加し、この混合物を80℃で3時間加熱した。こ
の方法で、Nd(η6−C6H5Me)(AlCl4)3コ
ンプレックスをその場で形成した。得られた固体をトル
エンとヘプタンで洗浄し、真空下で乾燥した。次いで、
過剰のAlCl3を真空下で130℃で昇華した。この
固体を、次いで、ヘプタン中で、50℃で、ヘプタン中
の1.15Mのジエチルアルミニウムクロライド(上記
式:AlXnR3-n(ここで、n=1))のモル質量の溶
液20mlと反応させた。この方法で得られた触媒を、
次いで、ヘプタンで洗浄し、真空下で乾燥した。得られ
た触媒を、冷却し、50mlのヘプタンで三回洗浄し、
真空下で乾燥した。 2)ブタジエン重合方法:この実施例で述べた様にして
調製された触媒80mgとジイソブチルアルミニウムハ
ライドから成る活性体化合物3ミリモル/リットルが添
加された180mlのヘプタンから成る懸濁液を反応器
に導入した。次いで、30mlのブタジエンを添加し、
反応器温度を70℃に調整した。60分の反応時間の
後、反応器を冷却し、次いで、得られたポリマーをメタ
ノール中に沈殿させて重合を終了させた。4.50dl
/gの固有粘度と、99%を僅かに超えるシス結合含有
量を有するポリブタジエン0.46gが得られた。
R3-n の化合物の最終添加):TiCl4から成るルイス
酸30mlを、上記加熱処理されたシリカ「I332」1.
1gに添加した。この混合物を80℃の温度で1時間攪
拌し、次いで、得られた固体をヘプタンで洗浄した。こ
の方法で、触媒用の固体支持体を得た。次いで、0.2
1gのNdCl3と0.23gのAlCl3をこの支持体
0.61gに添加し、この混合物を、次いで、90℃で
2日間攪拌した。この方法で、Nd(η6−C6H5M
e)(AlCl4)3コンプレックスがその場で形成され
た。得られた固体を次いでトルエンで洗浄し、真空下で
乾燥した。次いで、この固体を、室温で3時間、1.2
5Mのトリエチルアルミニウム溶液5mlと反応させ
た。次いで、得られた触媒をヘプタンで洗浄し、真空下
で乾燥した。 2)ブタジエン重合方法:この実施例で述べた様にして
調製された触媒66mgとジイソブチルアルミニウムハ
ライドから成る活性体化合物3ミリモル/リットルが添
加された180mlのヘプタンから成る懸濁液を反応器
に導入した。次いで、30mlのブタジエンを添加し、
反応器温度を70℃に調整した。30分の反応時間の
後、反応器を冷却し、次いで、得られたポリマーをメタ
ノール中に沈殿させて重合を終了させた。2.25dl
/gの固有粘度と、99%を僅かに超えるシス結合含有
量を有するポリブタジエン6.1gが得られた。
R3-n の化合物の最終添加):SbCl5(五塩化アンチ
モン)から成るルイス酸0.6mlを、上記加熱処理さ
れたシリカ「I332」1.78gに添加した。この混合物
を周囲温度で2時間攪拌した。この方法で、触媒用の固
体支持体を得た。次いで、この固体支持体とは別に、
1.55gのNdCl3と0.62gのAlCl3を、一
緒に、トルエン中で、90℃の温度で3時間攪拌した。
この方法で、Nd(η6−C6H5Me)(AlCl4)3
コンプレックスから成る溶液が得られた。次いで、上記
固体支持体を、このコンプレックスと80℃で4時間反
応させた。次いで、得られた固体をトルエンで洗浄し、
次いで、トリエチルアルミニウムのモル溶液14mlと
反応させた。この方法で得られた触媒を、次いで、ヘプ
タンで洗浄し、真空下で乾燥した。 2)ブタジエン重合方法:この実施例で述べた様にして
調製された触媒32.5mgとジイソブチルアルミニウ
ムハライドから成る活性体化合物3ミリモル/リットル
が添加された180mlのヘプタンから成る懸濁液を反
応器に導入した。次いで、30mlのブタジエンを添加
し、反応器温度を70℃に調整した。30分の反応時間
の後、反応器を冷却し、次いで、得られたポリマーをメ
タノール中に沈殿させて重合を終了させた。4.39d
l/gの固有粘度と、99%を僅かに超えるシス結合含
有量を有するポリブタジエン4gが得られた。
R3-n の化合物の最終添加):上記加熱処理されたシリ
カ「I332」1.47gと0.67gのHfCl4(四塩
化ハフニウム)の混合物をオーブンに入れ、HfCl4
を大気圧下で300℃の温度で昇華させた。この方法
で、触媒用の固体支持体を得た。次いで、この固体支持
体とは別に、0.7gのNdCl3と1.51gのAl
Cl3を、一緒に、トルエン中で、90℃の温度で3時
間攪拌した。この方法で、Nd(η6−C6H5Me)
(AlCl4)3コンプレックスから成る溶液が得られ
た。次いで、上記固体支持体を、このコンプレックスと
90℃で2時間反応させた。得られた固体をトルエンで
洗浄し、次いで、トリエチルアルミニウムの1.1モル
溶液19mlと反応させた。この方法で得られた触媒
を、次いで、ヘプタンで洗浄し、真空下で乾燥した。 2)ブタジエン重合方法:この実施例で述べた様にして
調製された触媒108.5mgとジイソブチルアルミニ
ウムハライドから成る活性体化合物3ミリモル/リット
ルが添加された180mlのヘプタンから成る懸濁液を
反応器に導入した。次いで、30mlのブタジエンを添
加し、反応器温度を70℃に調整した。20分の反応時
間の後、反応器を冷却し、次いで、得られたポリマーを
メタノール中に沈殿させて重合を終了させた。4dl/
gの固有粘度と、99%を僅かに超えるシス結合含有量
を有するポリブタジエン4.25gが得られた。
R3-n の化合物の最終添加での):ヘプタン中のBCl3
から成るルイス酸のモル溶液6mlを、ヘプタンの中に
入れられた上記加熱処理されたシリカ「AEROSIL 200」
2.69gに添加した。この混合物を70℃の温度で1
時間攪拌し、次いで、得られた固体をヘプタンで洗浄
し,真空下で乾燥した。この方法で、触媒用の固体支持
体を得た。次いで、この固体支持体とは別に、0.6g
のNdCl3と1.6gのAlCl3とを、トルエン中
で、90℃で3時間一緒に攪拌した。この方法で、Nd
(η6−C6H5Me)(AlCl4)3コンプレックスか
ら成る溶液が得られた。上記の固体支持体を、次いで、
このコンプレックスと4時間、80℃で反応させた。得
られた固体を、次いで、トルエンで洗浄し、次いで、ト
リエチルアルミニムのモル溶液10mlと反応させた。
この方法で得られた触媒を、次いで、ヘプタンで洗浄
し、真空下で乾燥した。 2)ブタジエン重合方法:この実施例で述べた様にして
調製された触媒68.5mgとジイソブチルアルミニウ
ムハライドから成る活性体化合物3ミリモル/リットル
が添加された180mlのヘプタンから成る懸濁液を反
応器に導入した。次いで、30mlのブタジエンを添加
し、反応器温度を70℃に調整した。30分の反応時間
の後、反応器を冷却し、次いで、得られたポリマーをメ
タノール中に沈殿させて重合を終了させた。4dl/g
の固有粘度と、99%を僅かに超えるシス結合含有量を
有するポリブタジエン0.40gが得られた。
R3-n の化合物の最終添加での):ヘプタン中のBCl3
から成るルイス酸のモル溶液7.9mlを、ヘプタンの
中に入れられた上記加熱処理されたシリカ「GRACE 33
2」1.23gに添加した。この混合物を70℃の温度
で1時間攪拌し、次いで、得られた固体をヘプタンで洗
浄し,真空下で乾燥した。この方法で、触媒用の固体支
持体を得た。次いで、この固体支持体とは別に、0.4
2gのPrCl3(三塩化プラセオジム)と1.58g
のAlCl3とを、トルエン中で、90℃で1時間30
分一緒に攪拌した。この方法で、Pr(η6−C6H5M
e)(AlCl4)3コンプレックスから成る溶液が得ら
れた。上記の固体支持体を、次いで、このコンプレック
スと、1時間30分、90℃で反応させた。得られた固
体をトルエンで洗浄し、次いで、トリエチルアルミニウ
ムの1.15モル溶液8.2mlと反応させた。この方
法で得られた触媒を、次いで、ヘプタンで洗浄し、真空
下で乾燥した。 2)ブタジエン重合方法:この実施例で述べた様にして
調製された触媒68.5mgとジイソブチルアルミニウ
ムハライドから成る活性体化合物3ミリモル/リットル
が添加された180mlのヘプタンから成る懸濁液を反
応器に導入した。次いで、30mlのブタジエンを添加
し、反応器温度を70℃に調整した。30分の反応時間
の後、反応器を冷却し、次いで、得られたポリマーをメ
タノール中に沈殿させて重合を終了させた。3dl/g
の固有粘度と、98%のシス結合含有量を有するポリブ
タジエン2.54gが得られた。これらの実施例は、本
発明の固体支持触媒が高シス立体特異性ジエンポリマー
の製造を可能とすることを示すものである。本発明の触
媒は、有機溶媒中での十分な水準の分散体を得る為に希
土類を溶解させる為の有機希土類誘導体、例えば、カル
ボキシレートの前以っての合成を必要としない利点を示
すものである。更に、本発明のこの固体支持触媒は、調
製の為に使用される式:AlXnR3-nの化合物の量に関
係無しに、向上した安定な活性を示す利点を示す。例え
ば、十分な触媒活性は、相当過剰のトリアルキルアルミ
ニウムが、化合物AlXnR3-nとして使用される時に達
成される。
Claims (22)
- 【請求項1】共役ジエンの重合に使用可能な固体支持触
媒であって、 A)式:M(Ar)(AlX4)3(式中、Mは、メンデ
レーエフの元素周期律表の57〜71の原子番号を有す
る金属の中から選ばれた希土類金属であり、Arは、芳
香族炭化水素溶媒であり、Alは、アルミニウムであ
り、Xは、フッ素、塩素、臭素又は沃素であっても良い
ハロゲン原子である)で表されるコンプレックスと、 B)少なくとも一種の無機金属酸化物化合物からなる固
体支持体、との反応生成物を含む事を特徴とする触媒。 - 【請求項2】前記固体支持体がシリカを含む、請求項1
に記載の触媒。 - 【請求項3】式:AlXnR3-n(式中、Alはアルミニ
ウム原子であり、Xは、フッ素、塩素、臭素又は沃素で
あっても良いハロゲン原子であり、Rは、水素原子又は
1〜15個の炭素原子を有するアルキル基であり、n
は、0〜3の範囲であっても良い整数である)で表され
る化合物を更に含む、請求項1又は2に記載の触媒。 - 【請求項4】前記化合物AlXnR3-nが、トリエチルア
ルミニウム、トリイソブチルアルミニウム又はジエチル
アルミニウムクロライドである、請求項3に記載の触
媒。 - 【請求項5】前記希土類金属Mがネオジムである、請求
項1〜4の何れか一項に記載の触媒。 - 【請求項6】前記ハロゲンXが塩素である、請求項1〜
5の何れか一項に記載の触媒。 - 【請求項7】前記支持体が、前記無機金属酸化物化合物
と、式:M′Xn(式中、nは、3〜5の範囲の整数であ
り、Xは、フッ素、塩素、臭素又は沃素であっても良い
ハロゲン原子を表し、M′は、次の二つの条件:Z∈
{5;13;22;26;40;50;51;72}、
及び57〜71の範囲のZ、の何れかを満足させる原子
番号Zの金属である)のルイス酸との反応生成物を含
む、請求項1〜6の何れか一項に記載の触媒。 - 【請求項8】前記金属M′が、硼素、チタン、鉄、アル
ミニウム、ジルコニウム、錫、ハフニウム及びアンチモ
ンの中から選ばれる、請求項1〜7の何れか一項に記載
の触媒。 - 【請求項9】 請求項1〜8の何れか一項で定義された
固体支持触媒を製造する方法であって、前記方法が、 1)第一段階で、前記固体支持体を調製し、 2)第二段階で、前記溶媒Ar中で、式:MX3で表される
希土類金属Mのハライドと、式:AlX3で表される同じ
アルミニウムハライドとの反応による式:M(Ar)
(AlX4)3の前記コンプレックスを調製し、 3)第三段階で、前記コンプレックスと前記固体支持体
とを反応させて前記触媒を得る、事を特徴とする方法。 - 【請求項10】アルミニウムハライドAlX3と、前記希土
類金属ハライドMX3との間の前記反応が、AlX3:MX3
のモル比3以上で行われる、請求項9に記載の方法。 - 【請求項11】前記反応が、モル比4〜7で行われる、
請求項10に記載の方法。 - 【請求項12】請求項1〜8の何れか一項で定義された
固体支持触媒を製造する方法であって、前記方法が、 1)第一段階で、前記固体支持体を、前記芳香族炭化水
素溶媒Ar中で、式:AlX3で表されるアルミニウムハ
ライドの過剰と反応させ、そして、 2)第二段階で、第一段階の生成物と、式:MX3で表さ
れる前記希土類金属の同じハライドとを反応させて、前
記コンプレックスM(Ar)(AlX4)3を含む前記触
媒を形成する、事を特徴とする方法。 - 【請求項13】請求項1〜8の何れか一項で定義された
固体支持触媒を製造する方法であって、前記芳香族溶媒
Ar中で、前記固体支持体と、アルミニウムハライドAl
X3の過剰と、希土類MX3の同じハライドとを同時に反応
させて、前記コンプレックスM(Ar)(AlX4)3を
含む前記触媒を形成する事を特徴とする方法。 - 【請求項14】前記触媒を、式:AlXnR3-n(式中、
Alはアルミニウム原子であり、Xは、フッ素、塩素、臭
素又は沃素であっても良いハロゲン原子であり、Rは、
水素原子又は1〜15個の炭素原子を有するアルキル基
であり、nは0〜3の範囲であっても良い整数である)
で表される化合物と反応させる、請求項9〜13の何れ
か一項に記載の方法。 - 【請求項15】式:AlXnR3-nの前記化合物として、
トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム
又はジエチルアルミニウムクロライドを使用する、請求
項14に記載の方法。 - 【請求項16】前記固体支持体の調製の為に、前記無機
金属酸化物化合物を脱水素し、次いで、300℃〜80
0℃の間の温度で加熱処理してそれらを部分的に脱ヒド
ロキシル化する、請求項9〜15の何れか一項に記載の
方法。 - 【請求項17】前記無機金属酸化物化合物と、式:M′X
n(式中、nは、3〜5の範囲の整数であり、Xは、フ
ッ素、塩素、臭素又は沃素であっても良いハロゲン原子
を表し、M′は、次の二つの条件:Z∈{5;13;2
2;26;40;50;51;72}、及び57〜71
の範囲のZ、の何れかを満足させる原子番号Zの金属であ
る)のルイス酸との反応生成物を前記固体支持体として
使用する、請求項9〜16の何れか一項に記載の方法。 - 【請求項18】前記金属M′として、硼素、チタン、
鉄、アルミニウム、ジルコニウム、錫、ハフニウム及び
アンチモンを使用する、請求項17に記載の方法。 - 【請求項19】式:M′Xnのルイス酸を、固体状態で、
過剰で、前記無機金属酸化物化合物と反応させ、次い
で、前記酸を昇華させる、請求項17又は18に記載の
方法。 - 【請求項20】式:M′Xnのルイス酸を、不活性炭化水
素溶媒の溶液中で、前記無機金属酸化物化合物と反応さ
せる、請求項17又は18に記載の方法。 - 【請求項21】固体支持触媒を使用する、不活性炭化水
素溶媒中での共役ジエンの重合方法であって、該固体支
持触媒として、請求項9〜20の何れか一項で定義され
た方法によって調製された触媒の使用及び、この触媒
へ、トリアルキルアルミニウム又はジアルキルアルミニ
ウムハライドからなる活性体化合物の添加を含む事を特
徴とする方法。 - 【請求項22】共役ジエンとして、1,3−ブタジエン
及び/又はイソプレンを使用する、請求項21に記載の
方法。
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