JP2002504178A - シクロペンタ[▲i▼]フェナントレン/金属錯体触媒組成物 - Google Patents
シクロペンタ[▲i▼]フェナントレン/金属錯体触媒組成物Info
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Abstract
(57)【要約】
(A)メタロセン錯体および(B)メタロセニウムイオンを形成し得る化合物、必要に応じてさらに(C)元素周期表I、IIまたはIII主族の有機金属を含有し、かつC=C二重結合を持っている単量体を重合させるのに適する触媒組成物の存在下において、これら単量体を単独重合させまたは共重合させることにより、この単量体を基礎とする重合体を製造する方法であって、上記触媒組成物が、活性組成分として、(A)下式(I)
で表わされ、かつ式中のR1からR11が、水素、C1−C10アルキル、5から7員のシクロアルキル(これらは置換基としてC1−C6アルキル基を持っていてもよい)、C6−C15アリールもしくはアリールアルキル(この場合、隣接する2個の基R1からR8は合体して炭素原子数4から15の環式基を形成してもよい)、またはSi(R12)3を意味し、このR12が、C1−C10アルキル、C6−C15アリールまたはC3−C10シクロアルキルを意味し、Mが、元素周期表のIIIからVI遷移族の金属を意味し、複数のXが、相互に同じでも異なってもよく、それぞれ水素、ハロゲン、C1−C10アルキル、C6−C15アリール、C1−C10アルコキシまたはC6−C15アリールオキシを意味し、nが、Mの原子価から1を減じた数、1、2、3、4または5を意味する場合のメタロセン錯体、および(B)メタロセニウムイオンを形成し得る化合物、必要に応じてさらに(C)元素周期表I、IIまたはIII主族の有機金属化合物を含有することを特徴とする方法。
Description
【発明の詳細な説明】
シクロペンタ[I]フェナントレン/金属錯体触媒組成物
本発明は、(A)メタロセン錯体および(B)メタロセニウムイオンを形成し
得る化合物、必要に応じてさらに(C)元素周期表I、IIまたはIII主族の
有機金属を含有し、かつC=C二重結合を持っている単量体を重合させるのに適
する触媒組成物の存在下において、これら単量体を単独重合させまたは共重合さ
せることにより、C=C二重結合単量体を基礎とする重合体を製造する方法であ
って、上記触媒組成物が、活性組成分として、
(A)下式(I)
で表わされ、かつ式中の
R1からR11が、水素、C1−C10アルキル、5から7員のシクロアルキル(こ
れらは置換基としてC1−C6アルキル基を持っていてもよい)、C6−C15アリ
ールもしくはアリールアルキル(この場合、隣接する2個の基R1からR8は合体
して炭素原子数4から15の環式基を形成してもよい)、またはSi(R12)3
を意味し、
このR12が、C1−C10アルキル、C6−C15アリールまたはC3−C10シクロ
アルキルを意味し、
Mが、元素周期表のIIIからVI遷移族の金属を意味し、
複数のXが、相互に同じでも異なってもよく、それぞれ水素、ハロゲン、C1
−C10アルキル、C6−C15アリール、C1−C10アルコキシまたはC6−C15ア
リールオキシを意味し、
nが、Mの原子価から1を減じた数、1、2、3、4または5を意味する場合
のメタロセン錯体、および
(B)メタロセニウムイオンを形成し得る化合物、必要に応じてさらに(C)
元素周期表I、IIまたはIII主族の有機金属化合物を含有することを特徴と
する方法、および上記重合体を含有するファイバー、フィルム成形体、ならびに
上記メタロセン錯体(I)の、触媒組成物組成分または触媒としての用途に関す
る。
スチレンのシンジオタクチック構造重合体は公知であって、その一連の特性、
例えば高い硬度、高い強靱性、高い寸法安定性および低い誘電率の故に、例えば
電気的もしくは機械的部品として使用され得る。
本発明の目的は、比較的高い、ことに60℃以上の重合温度で使用されること
ができ、高い重合活性を示し、かつ高い割合の、ことに80%以上のシンジオタ
クチック構造単位(粗重合体のn−ブタノンによる抽出で測定)および高い分子
量を有する重合体をもたらし得る、新規の触媒組成物を見出すことである。
しかるにこの目的は、(A)メタロセン錯体および(B)メタロセニウムイオ
ンを形成し得る化合物、必要に応じてさらに(C)元素周期表I、IIまたはI
II主族の有機金属を含有し、かつC=C二重結合を持っている単量体を重合さ
せるのに適する触媒組成物の存在下において、これら単量体を単独重合させまた
は共重合させることにより、C=C二重結合単量体を基礎とする重合体を製造す
る方法であって、上記触媒組成物が、活性組成分として、
(A)下式(I)
で表わされ、かつ式中の
R1からR11が、水素、C1−C10アルキル、5から7員のシクロアルキル(こ
れらは置換基としてC1−C6アルキル基を持っていてもよい)、C6−C15アリ
ールもしくはアリールアルキル(この場合、隣接する2個の基R1からR8は合体
して炭素原子数4から15の環式基を形成してもよい)、またはSi(R12)3
を意味し、
このR12が、C1−C10アルキル、C6−C15アリールまたはC3−C10シクロ
アルキルを意味し、
Mが、元素周期表のIIIからVI遷移族の金属を意味し、
複数のXが、相互に同じでも異なってもよく、それぞれ水素、ハロゲン、C1
−C10アルキル、C6−C15アリール、C1−C10アルコキシまたはC6−C15ア
リールオキシを意味し、
nが、Mの原子価から1を減じた数、1、2、3、4または5を意味する場合
のメタロセン錯体、および
(B)メタロセニウムイオンを形成し得る化合物、必要に応じてさらに(C)
元素周期表I、IIまたはIII主族の有機金属化合物を含有することを特徴と
する方法、活性組成分として、
(A)下式(I)
で表わされ、かつ式中の
R1からR11が、水素、C1−C10アルキル、5から7員のシクロアルキル(こ
れらは置換基としてC1−C6アルキル基を持っていてもよい)、C6−C15アリ
ールもしくはアリールアルキル(この場合、隣接する2個の基R1からR8は合体
して炭素原子数4から15の環式基を形成してもよい)、またはSi(R12)3
を意味し、
このR12が、C1−C10アルキル、C6−C15アリールまたはC3−C10シクロ
アルキルを意味し、
Mが、元素周期表のIIIからVI遷移族の金属を意味し、
複数のXが、相互に同じでも異なってもよく、それぞれ水素、ハロゲン、C1
−C10アルキル、C6−C15アリール、C1−C10アルコキシまたはC6−C15ア
リールオキシを意味し、
nが、Mの原子価から1を減じた数、1、2、3、4または5を意味する場合
のメタロセン錯体、および
(B)メタロセニウムイオンを形成し得る化合物、必要に応じてさらに(C)
元素周期表I、IIまたはIII主族の有機金属化合物を含有することを特徴と
する触媒組成物、活性組成分として、
(A)下式(I)
で表わされ、かつ式中の
R1からR11が、水素、C1−C10アルキル、5から7員のシクロアルキル(こ
れらは置換基としてC1−C6アルキル基を持っていてもよい)、C6−C15アリ
ールもしくはアリールアルキル(この場合、隣接する2個の基R1からR8は合体
して炭素原子数4から15の環式基を形成してもよい)、またはSi(R12)3
を意味し、
このR12が、C1−C10アルキル、C6−C15アリールまたはC3−C10シクロ
アルキルを意味し、
Mが、元素周期表のIIIからVI遷移族の金属を意味し、
複数のXが、相互に同じでも異なってもよく、それぞれ水素、ハロゲン、C1
−C10アルキル、C6−C15アリール、C1−C10アルコキシまたはC6−C15ア
リールオキシを意味し、
nが、Mの原子価から1を減じた数、1、2、3、4または5を意味する場合
のメタロセン錯体、および
(B)メタロセニウムイオンを形成し得る化合物、必要に応じてさらに(C)
元素周期表I、IIまたはIII主族の有機金属化合物を含有することを特徴と
する触媒組成物の存在において、C=C二重結合を持っている単量体を単独重合
させまたは共重合させることにより得られることを特徴とする、C=C二重結合
単量体を基礎とする重合体、本発明による上記重合体を含有するファイバー、フ
ィルムおよび成形体、ならびに本発明によるメタロセン錯体の、触媒組成物組成
分として、または触媒としての用途により達成されることが見出された。
上記単量体として適当であるのは、重合可能な炭素−炭素(C=C)二重結合
を持っているすべての単量体である。その例としては、炭素原子数2から20で
、二重結合が内部位置または末端位置に在る線形アルケン、炭素原子数3から2
0で、C=C二重結合が内部位置または外部位置に在る環式または双環アルケン
が挙げられる。直鎖および環アルケンは、ハロゲン、エステル基、−COOH基
またはニトリル基のような官能基により置換されていてもよい。この直鎖および
環式アルケンは、ヘテロ原子を持たない炭化水素であるのが好ましい。このよう
な単量体の例としては、C2−C20の1−アルケン、例えばエチレン、プロピレ
ン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、シクロアルケン、
例えばシクロペンテン、シクロヘキセン、ノルボルネンのようなビシクロアルケ
ン、1,3−ブタジエン、シクロペンタジエン、ノルボルナジエンのようなジエ
ンが挙げられる。好ましい非芳香族単量体は、エチレン、プロピレンおよび1,
3−ブタジエンである。
本発明の目的から好ましい芳香族単量体は、下式(II)
で表わされ、かつ式中の
R13が、水素またはC1−C4アルキルを意味し、
R14からR18が、相互に無関係に、それぞれ水素、C1−C12アルキル、C6−
C18アリール、ハロゲンを意味するか、あるいは隣接する2個の基が合体して、
炭素原子数4から15の環式基を形成する場合の芳香族化合物である。
ことに、式中
R13が水素であり、
R14からR18が、水素、C1−C4アルキル、塩素またはフェニルを意味するか
、あるいは隣接する2個の基が合体して、炭素原子数4から12の環式基を形成
する場合の化合物II、例えばナフタレン誘導体またはアントラセン誘導体を使
用するのが好ましい。
このような好ましい化合物IIの具体例は、スチレン、p−メチルスチレン、
p−クロロスチレン、2,4−ジメチルスチレン、1,4−ジビニルベンゼン、
4−ビニルビフェニル、2−ビニルナフタレンおよび9−ビニルアントラセンで
ある。
ビニル芳香族化合物IIの種々の混合物を使用することも可能であるが、単一
の芳香族化合物を使用するのが好ましく、ことに好ましいのはスチレンおよびp
−メチルスチレンである。
式IIのビニル芳香族化合物の製造方法それ自体は公知であり、例えば「バイ
ルシュタイン」5、367、474、485に記載されている。
本発明において使用され得る他の単量体は、少なくとも2個のビニル芳香族官
能基を有する分岐化合物、例えばテトラキス(4−ビニルベンジル)チタン、テ
トラキス(4−ビニルベンジルシラン)である。この種のさらに他の単量体は、
例えば本願の先願である独国特願19634375.5−44明細書に記載され
ている。
単量体は、一般的には混合物としても使用可能であり、この場合の混合割合は
任意である。
本発明による触媒組成物の組成分(A)は、前述したように、下式(I)で表わされ、かつ式中の
R1からR11が、水素、C1−C10アルキル、5から7員のシクロアルキル(こ
れらは置換基としてC1−C6アルキル基を持っていてもよい)、C6−C15アリ
ールもしくはアリールアルキル(この場合、隣接する2個の基R1からR8は合体
して炭素原子数4から15の環式基を形成してもよい)、またはSi(R12)3
を意味し、
このR12が、C1−C10アルキル、C6−C15アリールまたはC3−C10シクロ
アルキルを意味し、
Mが、元素周期表のIIIからVI遷移族の金属を意味し、
複数のXが、相互に同じでも異なってもよく、それぞれ水素、ハロゲン、C1
−C10アルキル、C6−C15アリール、C1−C10アルコキシまたはC6−C15ア
リールオキシを意味し、
nが、Mの原子価から1を減じた数、1、2、3、4または5を意味する場合
のメタロセン錯体である。
ことに好ましい、メタロセン錯体(I)は、式中の
Mが元素周期表IV遷移族の金属、ことにチタンを意味し、
XがC1−C10アルキル、C1−C10アルコキシ、ハロゲンを意味し、
nが3である場合の化合物である。
種々のメタロセン錯体の混合物も使用され得る。
本発明によるメタロセン錯体(I)の具体例としては、シクロペンタ[I]フ
ェナントレンチタントリクロリド、2−メチルシクロペンタ[I]フェナントレ
ンチタントリクロリド、2−フェニルシクロペンタ[I]フェナントレンチタン
トリクロリドが挙げられる。
これらメタロセン錯体(I)の製造方法は、一般的に9,10−フェナントレ
ンキノンまたはこの基本分子の環置換誘導体である。9,10−フェナントレン
キノンまたはその誘導体は、J.Org.Chem.(1989)171−17
5頁におけるB.エリアソンの報文、J.Am.Chem.Soc.(1956
)2547−2551頁におけるA.C.コウプの報文に記載されているように
、ケトン前駆体、すなわち2,3−ジヒドロ−2−オキソ−1H−シクロペンタ
[I]フェナントレンまたはその誘導体に転化され、ケト基を有機金属化合物ま
たは水素還元剤に還元することにより、下式の炭化水素化合物(III)または
その互変異性体に転化される。
本発明のメタロセン錯体(I)は、この炭化水素化合物(III)を、強塩基
、ことに有機金属塩基、例えばn−ブチルリチウムにより、脱プロトンし、次い
でこれをシリル化剤、ことにトリメチルクロロシランと反応させ、次いでこの反
応生成物を遷移金属ハロゲン化物、ことに元素周期表IV遷移族金属のハロゲン
化物、例えばチタンテトラクロリド、ジルコニウムテトラクロリド、ハフニウム
テトラクロリドと反応させることにより得られる。
これら反応のさらに具体的な各種反応条件自体は、当業者に周知であり、例え
ばJ.Organomet.Chem.(1989)359−370頁に記載さ
れている。反応は、有機溶媒、例えばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、
トルエンまたはメチレンクロリド中において、−78℃から150℃の範囲の反
応温度において行なうのが好ましい。
上述したすべての反応工程は各中間生成物の単離、精製を行なうことなく実施
され得るが、単離、精製を行なうのが好ましい。
本発明触媒組成物は、組成分(B)のメタロセニウム形成化合物として、下式
の開鎖もしくは環式アルミノキサン化合物を含有してもよい。
ただし、式中のR19はC1−C4アルキル、ことにメチルまたはエチルを意味し
、kは5から30、ことに10から25の整数を意味する。
これらのアルミノキサンオリゴマー化合物は、通常、EP−A284708号
公報、US−A4794096号明細書に記載されているように、トリアルキル
アルミニウム溶液と水との反応により製造され得る。
このようにして得られるアルミノキサンオリゴマー化合物は、一般的に、種々
の鎖長の直鎖式および環状鎖式分子の混合形態で得られ、従ってkは平均値とし
て考えられるべきである。このアルミノキサン化合物は、他の金属アルキル、こ
とにアルミニウムアルキルとの混合物としても存在し得る。
メタロセン錯体とアルミノキサンオリゴマーとは、アルミノキサン化合物由来
のアルミニウムと、メタロセン錯体由来の遷移金属との原子割合が、一般的に1
0:1から、106:1、好ましくは10:1から104:1、ことに20:1か
ら9000:1となるような量割合で使用されるのが有利であることが見出され
ている。
本発明において使用され得るメタロセニウムイオン形成性化合物(B)のさら
に他の例は、非荷電強ルイス酸、ルイス酸カチオンを有するイオン結合化合物お
よびブレンステッド酸をカチオンとして有するイオン結合化合物である。
非荷電強ルイス酸としては、下式VIで示される化合物が好ましい。
M1X1X2X3 (VI)
ただし、式中のM1は、元素周期表III主族元素、ことにB、Al、Ga、
ことにBである。
X1、X2、X3は、水素、C1−C10アルキル、C6−C15アリール、アルキル
アリール、アリールアルキル、ハロアルキル、ハロアリール(これらはアルキル
基中に1から10個の炭素原子、アリール基中に6から20個の炭素原子を有す
る)、弗素、塩素、臭素、沃素、ことにペンタフルオロフェニルのようなハロア
リールを意味する。
式(VI)の化合物中でことに好ましいのは、式中のX1、X2、X3が相互に
同じである場合の化合物であって、なかんずく、トリス(ペンタフルオロフェニ
ル)ボランが好ましい。これら化合物およびその製造方法自体は、公知であり、
例えばWO93/3067号公報に記載されている。
ルイス酸カチオンを有するイオン結合化合物としては、下式(VII)で示さ
れる化合物が適当である。
[(Ya+)Q1Q2・・・Qz]d+ (VII)
ただし、式中の
Yは元素周期表IからVI主族またはIからVIII遷移族の元素、
Q1からQzは、単一負荷電基、例えばC1−C28アルキル、C6−C15アリール
、アルキルアリール、アリールアルキル、ハロアルキル、ハロアリール(これら
はアリール基中に6から20個、アルキル基中に1から28個の炭素原子を有す
る)、置換基としてC1−C10アルキル基を持っていてもよいC1−C10シクロア
ルキル、ハロゲン原子、C1−C28アルコキシ、C6−C15アリールオキシ、シリ
ルまたはメルカプチルを意味し、
aは1から6の整数、
zは0から5の整数、
dは差a−z(ただし1もしくはこれより大きい整数)をそれぞれ意味する。
ことに適当なカチオンは、カルボニウムカチオン、オキソニウムカチオン、ス
ルホニウムカチオン、および遷移金属カチオン錯体である。例としてはトリフェ
ニルメチルカチオン、銀カチオンおよび1,1−ジメチルフェロセニルカチオン
が挙げられる。
これらは、非配位対イオン、ことに同じくWO91/9882号公報に記載さ
れている硼素族化合物、例えばテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート
を持っているのが好ましい。
カチオンとしてブレンステッド酸を有し、かつ同様に非配位対イオンを持って
いるのが好ましいイオン結合化合物は、WO93/3067号公報に記載されて
おり、好ましいカチオンはN,N−ジメチルアニリニウムである。
メタロセニウムイオン形成化合物由来の硼素と、メタロセン錯体に由来する遷
移金属のモル割合は、0.1:1から10:1、ことに1:1から5:1が好ま
しいことが判明している。
本発明触媒組成物は、組成分(C)として、元素周期表I、IIまたはIII
主族の有機金属化合物を含有する。その具体例としては、n−ブチルリチウム、
ブチルオクチルマグネシウム、トリエチルボロン、ことにアルミニウム化合物が
挙げられる。
このアルミニウム化合物は、下式(VIII)
AlR20R21R22 (VIII)
で表わされ、式中の
R20からR22が、水素、弗素、塩素、臭素、沃素、C1−C12アルキル、こと
にC1−C8アルキルを意味する場合の化合物である。
R20、R21は相互に同じであるのが好ましく、それぞれメチル、エチル、イソ
ブチル、n−ヘキシルのようなC1−C6アルキルを意味し、R22は水素であるの
が好ましい。具体例として、ジイソブチルアルミニウムヒドリドが好ましい。
一般的に、組成分(C)対メタロセン化合物(I)(=(A))のモル割合は
、1:1から2000:1、ことに10:1から800:1である。
また組成分(C)対(B)のモル割合(ことに(C)が式IV、Vの化合物の
場合)は、0.001:1から10000:1、ことに0.01:1から500
0:1であるのが好ましい。
本発明触媒組成物あるいはその組成分(A)から(C)のいずれか、例えばメ
タロセン錯体(I)は、非担持形態においても担持形態においても使用され得る
。
適当な担体材料は、例えばシリカゲル、ことに式SiO2・bAl2O3(式中
のbは0から2、ことに0から0.5の数値を表わす)ものである。従って、こ
の担体は珪酸アルミニウムまたは二酸化珪素である。担体は1から200μm、
ことに30から80μmの粒径を有するのが好ましく、このような担体製品は、
例えばグレース社からSilica Gel 332として市販されている。
さらに他の担体としては、ことにポリオレフィン微細粉、例えばポリプロピレ
ン、ポリエチレン微細粉が挙げられるが、ポリエチレングリコール、ポリブチレ
ンテレフタラート、ポリエチレンテレフタラート、ポリビニルアルコール、ポリ
スチレン、シンジオタクチックポリスチレン、ポリブタジエン、ポリカルボナー
ト、これらの共重合体の微細粉も使用され得る。
本発明による重合体製造方法は、一般的に−78℃から150℃、ことに0か
ら120℃の温度で行なわれるが、この重合温度は時間および/または容積との
関係で相違し得る。重合は60から150℃、ことに70から150℃で行なわ
れるのが好ましいことが見出されている。このように高い重合温度において、本
発明による触媒組成物の活性(ポリマーg/遷移金属モル×単量体モル×hとし
て計算)および目的物重合体の分子量Mw(下記のようにGPCで決定される)
が高レベルに維持され得ること、および重合体のシンジオタクチック性(前述し
たようにn−ブタノンによる抽出で決定)が、依然として40%以上、ことに8
0%以上に止まることは、当業者にとって予期され得なかったところである。
一般的に、本発明による重合体製造方法は、0.3から300バール、好まし
くは1から200、ことに1から20バールの圧力下で行なわれる。本発明方法
は連続的に、あるいはバッチ式で行なわれることができ、種々の改変方法が有利
であることが見出されている。
単量体の溶液重合または単量体の塊状重合において、重合処理は、まず単量体
、ことに上述したビニル芳香族化合物(II)、なかんずくスチレンを重合反応
器に装填し、これを60から100℃に加熱し、次いでメタロセニウムイオン形
成化合物(B)、ことにメチルアルミノキサン、トリス(ペンタフルオロフェニ
ル)ボラン、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニ
ル)ボラートまたはこれらの混合物(B)を添加し、必要に応じてさらに組成分
(C)を添加するのが好ましい。次いで、必要に応じて溶媒中における組成分(
A)が添加される。しかしながら、事前にメタロセン錯体(A)を、メタロセニ
ウムイオン形成化合物(B)と混合し、この混合物を反応器に給送することもで
きる。一般的に、次いで10分から90分にわたって重合が行なわれ、メタノー
ルの添加により重合が停止され、生成重合体がメタノールで洗浄され、乾燥され
る。
本発明方法は、またDE−A19542356号公報に記載されているように
して、懸濁重合法で行なわれることもできる。適当な分散剤はスチレン/ジエン
二元ブロック共重合またはスチレン/ジエン/スチレン三元ブロック共重合体で
あり、好ましい分散媒体は、脂肪族炭化水素である。
分散剤は、使用されるビニル芳香族化合物の量に対して、1から10重量%の
量で使用される。これは、重合されるべき分散液に対してビニル芳香族単量体中
の溶液として添加されるのが好ましい。
適当な二元ブロック共重合体は、スチレンで形成された重合体ブロックと、ブ
タジエン、ことに1,4−ポリブタジエンから成る重合体ブロックとから成る。
スチレンから成るブロックと、ブタジエンから成るブロックの合計重量%は10
0%であるが、その構成割合は変わり得る。スチレンブロックは10から90重
量%、ことに20から80重量%、従ってブタジエンブロックは90から10重
量%、ことに80から20重量%である。スチレン/ブタジエン二元ブロック共
重合体は、水素添加されることができる。
適当なスチレン/ジエン/スチレン三元ブロック共重合体の例としては、水素
添加され、またはされていない、ポリブタジエンまたはポリイソプレンを含有す
るジエンブロックを有する共重合体が挙げられる。
このような二元および三元ブロック共重合体およびその製造方法自体は、公知
であり、例えば、N.R.リーゲら編、「サーモプラスチック、エラストマーズ
」に記載されており、また適当な共重合体は、Kratonなる商標でシェル社
により市販されている。
分散媒体としてことに適当な脂肪族炭化水素は、炭素原子数4から10の、例
えばブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンまたは混合物である。
本発明方法の好ましい実施態様によれば、分散剤をビニル芳香族化合物に溶解
させ、分散媒体をビニル芳香族化合物に対して1から10重量%の割合で添加し
、次いでオレフィン系化合物を貫流させ、メタロセン触媒組成物を添加する。
重合は、メタノールのようなプロチック化合物の添加により停止され、分散媒
体は温度を上昇させ、あるいは必要であれば循環させて除去される。
本発明方法は、DE−A19509785号公報に記載されているように、懸
濁重合法として実施され得る。この場合、単量体もしくは単量体混合物、ことに
ビニル芳香族化合物(II)は、脂肪族C1−C4炭化水素の存在下において、5
から300バール、好ましくは6から100バール、ことに7から50バールの
圧力下に重合される。C3−C4の直鎖もしくは分岐脂肪族炭化水素、例えばプロ
パン、イソブタンの使用が好ましく、また本発明による触媒組成物または少なく
ともその一組成分は、担持触媒、ことに多孔性シリカゲル担体上の担持触媒とし
て使用されるのが好ましい。
本発明方法は、適当な種々の反応器中で実施され得るが、ことに撹拌反応器、
ニーダー、なかんずく押出機が適当である。本発明方法の特殊な実施態様におい
ては、緊密に噛合する、従って自浄タイプの、一段共回転二軸押出機が使用され
る。
反応温度は、一般的に−78から150℃、好ましくは0から150℃、こと
に60から150℃であるが、反応管周囲の加熱ジャケットにより、0から15
0℃の温度勾配を設けることもできる。また押出機は異なる温度に加熱された複
数ゾーンを持つこともできる。
二軸押出機の混練および搬送共回転スクリューの外径は、20から70mm、
ことに30から58mmであるのが好ましく、またバレルとスクリュー間の自由
間隙は、0.2から0.8mm、ことに0.3から0.5mmが好ましい。スク
リュー回転速度は、毎分3から500回転、ことに5から30回転であり、押出
機中の平均滞留時間は0.1から240分、ことに2から20分であるのが好ま
しい。
押出機中の平均滞留時間は、バレルの区劃数により制御され得る。この区劃数
は6から20、ことに8から12が好ましいが、なかんずく、第1区劃で出発材
料の計量、第2区劃への給送が行なわれ、第3か第8区劃を反応ゾーンとし、第
9および第10区劃を異なる温度に加熱し、第10区劃を排出端部とするのが好
ましい。
本発明による重合方法は、ビニル芳香族化合物、必要に応じてさらに他の上述
した単量体、メタロセニウムイオン形成化合物(B)、必要に応じてさらに化合
物(C)を、不活性ガス雰囲気中で混合し、これを押出機の第1バレル区劃に給
送することにより行なわれる。これと併行して、遷移金属錯体(A)の溶液また
は懸濁液が上記1区劃(ゾーン)に給送される。
溶液または懸濁液用の媒体としては、環式または非環式炭化水素、例えばブタ
ン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンが使用されるが、ベンゼン、トルエン、エチ
ルベンセンのような芳香族炭化水素、テトラヒドロフランのような酸素含有炭化
水素、ジクロロメタンのようなハロゲン含有炭化水索、N−メチルピペリジンの
ような窒素含有炭化水素、これらの混合物も使用され得る。
計量、給送は、ビニル芳香族化合物、必要に応じてさらに上述した単量体、組
成分(B)、使用される場合にはさらに組成分(C)の混合物が500から20
00g/h、金属錯体の溶液もしくは懸濁液が100から200cm3/hの範
囲の量で行なわれるのが好ましい。
重合は、ビニル芳香族化合物、場合によりさらに上述した反応媒体としての単
量体中において、塊状重合法で行なわれるのが好ましい。この方法は技術的に簡
単に行なわれ、高い転化率が達成され、しかも重合体による目詰まりのおそれが
低い。
本発明方法のさらに他の好ましい実施態様においては、ビニル芳香族単位体(
II)、必要に応じてさらに上述した単量体および組成分(A)、(B)、場合
によりさらに(C)を含有する触媒組成物を含有する反応混合物を、混合ニーダ
ー中において予備混合により活性化し、次いでこれを重合させる。
予備混合は、反応混合物が未だ液状であり、重合が開始されていない温度で行
なわれる。反応混合物に使用される組成分に応じて、この温度は−30から+1
40℃、好ましくは0から70℃、ことに15から30℃である。さらに本発明
による上述の活性化において、予備混合は、滞留時間および温度が、重合反応を
開始させないのみでなく、活性化のための充分な混合にも拘わらず触媒組成物に
障害を与えないように行なわれるのが好ましい。
反応混合物の混合による活性化は、重合反応より前に、ことに直前に行なわれ
るのが好ましい。予備混合活性化と重合の間の時間は、0から60分、好ましく
は0.01から45分、ことに0.1から30分であるのが好ましい。予備混合
は、反応の開始前に行なわれるのが好ましい。
本発明重合反応は、溶媒なしに行なうのが有利である。ことに好ましい本発明
方法の実施態様において、使用される単量体自体が溶媒として作用する。さらに
、本発明方法は、不活性ガス、例えば窒素またはアルゴンの雰囲気下、できれば
湿気を排除した状態で行なわれるのが好ましい。水素も不活性ガス流中で計量、
給送される。
予備混合は、反応が生起しないように行なわれるのが好ましい。さらに、得ら
れるべき重合体は、重合終了直後、直ちに加工処理、例えば押出され得るような
形態であるのが好ましい。これは重合が高収率で行なわれ、従って重合体が未反
応単量体をほとんど含有しないような形態である。この残留単量体の量は、重合
体重量体に対して10重量%以下、好ましくは5重量%以下、ことに3重量%以
下であるのが有利である。重合体中になお残留する単量体は、例えば蒸留または
減圧処理により容易に除去され得る。本発明方法は、下流に押出機を接続した混
合/混練反応器中で行なわれるのが好ましく、これにより、他の後処理工程、例
えばことに低収率の場合、得られる重合体中の比較的多量の残留単量体を除去す
るための蒸留除去が不必要となる。従って、重合体の製造後、これを直ちに他の
処理に附することが可能である。
本発明方法が、例えばテトラキス(4−ビニルベンジルチタン)、テトラキス
(4−ビニルベンジル)シランのように、少なくとも2個のビニル芳香族官能基
を有する分岐単量体の存在下に行なわれる場合、一般的に、先願の独国特許出願
19634375.5−44号明細書に記載されているようなスターポリマーが
得られる。
本発明方法により得られる線形重合体は、一般的に、1,2,4−トリクロロ
ベンゼン中において、135℃で、ポリスチレン標準に対し、ゲル透過クロマト
グラフィーで測定して、20000から2×106、ことに50000から106
の範囲の分子量Mwを有する。
本発明方法により得られるシンジオタクチック性は、一般的に30から100
%、好ましくは60から100%、ことに80から100%、なかんずく90か
ら100%である。このシンジオタクチック性は、焼成、計量された重合体を2
−ブタノンで24時間抽出し、乾燥し、重合体不溶性部分を秤量して測定される
。
本発明による重合体の融点は、ISO 3146により示差式走査熱量分析(
DSC)により測定し、260から280℃の間に在るのが好ましい。
本発明方法による重合は、高温で行なわれるが、それにも拘わらず、高い分子
量、高いシンジオタクチック性を示す重合体をもたらす。
実施例
2,3−ジヒドロ−2−オキソ−1H−シクロペンタ[I]フェナントレンを
、J.Org.Chem.(1989)171−175頁におけるB.エリアソ
ンの報文、J.Am.Chem.Soc.2547−2551頁におけるA.C
.コウプの報文に記載されているようにして製造した。
3−ヒドロ−2−ヒドロキシ−2−メチル−1H−シクロペンタ[I]フェナ ントレンの製造
ジエチルエーテル中のメチルマグネシウムブロミドの3M溶液8.83ml(
26.49ミリモル)を、保護ガス雰囲気中において、20mlのジエチルエー
テル中、5.00gの上記2,3−ジヒドロ−2−オキソ−1H−シクロペンタ
[I]フェナントレン(21.19ミリモル)の懸濁液に滴下、添加した。3時
間還流した後、2N塩酸10mlを注意深く添加して生成物を加水分解し、混合
物をジエチルエーテルで3回抽出し、この有機相を飽和NaHSO3溶液、飽和
NaHCO3および少量の水と共に振とうし、Na2SO4で乾燥し、溶液を蒸散
させて、無色の結晶を得た。
収量 4.68g(89%)
MS M+:248m/e(33%)
M+−CH3CO:205m/e(100%)
NMR(CDCl3、600MHz)
1H−2−メチルシクロペンタ[I]フェナントレンの製造
4.56gの3−ヒドロ−2−ヒドロキシメチル−1H−シクロペンタ[I]
フェナントレン(18.39ミリモル)を、300mlのトルエン中、0.25
gのp−トルエンスルホン酸モノヒドラートと共に、ウォータートラップ(wate
r trap)を用いて1時間加熱することにより脱水した。ジエチルエーテルで希釈
すると共に、この帯緑青色溶液は赤色に変化した。この溶液を、飽和重炭酸ナト
リウム溶液と共に振とうし、硫酸マグネシウムで乾燥し、蒸発させた。これによ
りベージュ色の物質がもたらされ、これはフラッシュシリカゲルを充填したガラ
スフリット(石油エーテル:エチルアセタート)で簡単に精製された。
収量 4.02g(95%)
MS M+:230m/e(100%)
M+−Me:215m/e(38%)
元素分析、C18H14
C(計算値)93.87、(実測値)93.63
H(計算値) 6.13、(実測値) 6.17
NMR(250MHz、CDCl3)
1H−2−フェニルシクロペンタ[I]フェナントレンの製造
100mlのトルエン中、1gの2,3−ジヒドロ−2−オキソ−1H−シク
ロペンタ[I]フェナントレン(4.31ミリモル)を、0℃において、ジエチ
ルエーテル中、フェニルマグネシウムブロミドの3M溶液(6ミリモル)に滴下
、添加した。この混合液を放置して室温とし、2時間撹拌した。飽和アンモニウ
ムクロリド溶液で加水分解させ、混合液をジエチルエーテルで抽出し、有機相を
飽和塩化ナトリウム溶液で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し、蒸発、乾燥させ
た。残渣を100mlのトルエン中に投入し、100gのp−トルエンスルホン
酸と共に、2時間還流させ、飽和炭酸水素ナトリウム溶液を添加した後、混合物
をジエチルエーテルで抽出し、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥し、蒸発させた
。フラッシュクロマトグラフィー(石油エーテル:エチルアセタート=50:1
)処理により、表記の1H−2−フェニルシクロペンタ[I]フェナントレンを
無色針状結晶を得た。
収量 0.45g(36%)
MS M*+:292m/e(100%)
M+−Ph:215m/e(6%)
元素分析、C23H16
C(計算値)94.48、(実測値)94.66
H(計算値) 5.52、(実測値) 5.63
NMR(CDCl3、600MHz)
1−トリメチルシリルシクロペンタ[I]フェナントレンの一般的製造方法
各シクロペンタ[I]フェナントレン(10ミリモル)をまず20mlのTH
F中に入れ、水で冷却しつつ、ヘキサン中の1.6M溶液としてのn−BuLi
10ミリモルと混合し、この混合物を室温になるまで放置し、一夜撹拌した。こ
の濃緑色溶液を蒸発乾燥させ、20mlのペンタンで2回洗浄した。淡黄色溶液
は淡緑色に変色し、残渣を20mlのTHF中に投入し、室温で12ミリモルの
トリメチルシリルクロリドと混合した。これを蒸発、乾燥させ、40mlのペン
タンで抽出し、抽出液の蒸発により目的物を得た。
1−トリメチルシリルシクロペンタ[I]フェナントレン
収量 2.05g(90%)黄色油状体
MS M+:288m/e(30%)
M+−TMS:215m/e(10%)
TMS:73m/e(100%)
1H−NMR(CDCl3、250MHz)
1−トリメチルシリル−2−メチルシクロペンタ[I]フェナントレン
収量 2.60g(86%)黄色油状体
MS M+:302m/e(40%)
M+−TMS:228m/e(10%)
TMS:73m/e(100%)
1H−NMR(CDCl3、250MHz)
1−トリメチルシリル−2−フェニルシクロペンタ[I]フェナントレン
収量 2.76g(76%)ベージュ色固体
MS M+:364m/e(20%)
M+−TMS:291m/e(7%)
TMS:73m/e(65%)
1H−NMR(CDCl3、250MHz)
シクロペンタ[I]フェナントレンチタントリクロリドおよびその誘導体の一 般的製造方法
1−トリメチルシクロペンタ[1]フェナントレンまたは2−フェニル誘導体
(上述のようにして得られた量のバッチ)を30mlのメチレンクロリドに溶解
させ、0℃で等モル量のチタンテトラクロリドと混合すると橙色溶液は直ちに帯
赤褐色に変色した。室温で4時間撹拌し、この混合物を一夜−30℃に冷却した
。溶液を傾しゃ除去し、目的生成物を暗赤色固体として得た。収率は母液を濃縮
し、再び冷却することにより著しく改善された。
以下のNMR表中の番号を附したシクロペンタ[I]フェナントレンは、上記
の一般的製造方法により製造されたものである。 シクロペンタ[I]フェナントレンチタントリクロリド
収量 1.76g(53%)赤色固体
MS M+:370m/e(7%)
M+−Cl:333m/e(1%)
Lig−H:215m/e(100%)
元素分析、C17H11TiCl3
C(計算値)55.26、(実測値)54.77
H(計算値) 3.00、(実測値) 3.22
NMR(CDCl3、600MHz):1H、13C
2−メチルシクロペンタ[I]フェナントレンチタンクロリド
収量 1.75g(53%)赤色固体
MS M+:384m/e(8%)
M+−Cl:347m/e(2%)
M+−2Cl:311m/e(2%)
MeLig−H:229m/e(100%)
元素分析、C18H13TiCl3
C(計算値)56.37、(実測値)55.98
H(計算値) 3.42、(実測値) 3.54
NMR(CDCl3、600MHz):1H、13C
2−フェニルシクロペンタ[I]フェナントレンチタンクロリド
収量 2.23g(66%)赤色固体
MS M+:446m/e(6%)
PhLig−H:291m/e(100%)
元素分析、C23H15TiCl3
C(計算値)61.99、(実測値)61.67
H(計算値) 3.39、(実測値) 3.80
NMR(CDCl3、600MHz):1H、13C
スチレン重合
300mlのシュレンク反応容器中において、50mlのトルエン、カルシウ
ムヒドリドで新らたに蒸留されたばかりの5mlのスチレン、および6mlのメ
チルアルミノキサン(MAO、トルエン中1.69M)を所望の重合温度まで加
熱し、10分間撹拌した。チタン触媒(2.5ミクロンモル、トルエン中2.5
mM溶液)をシリンジで添加し、反応溶液を10から20分間撹拌した(Al:
Ti=4000:1)。混合物を、メタノール中10%HClの添加により加水
分解させ、沈殿ポリスチレンを濾別し、さらにメタノールにより洗浄し、100
℃で一夜乾燥した。得られた重合体アタクチック構造部分を、2−ブタノンによ
るソックスレー抽出法で24時間除去し、重合体を再び100℃において一夜乾
燥し、シンジオタクチック構造部分を秤量測定した。この重合結果を下表に示す
。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 シュナイダー,ニコレ
ドイツ国、D―78467、コンスタンツ、ラ
イヒェナウシュトラーセ、39
(72)発明者 プロゼンク,マルク
ドイツ国、D―78467、コンスタンツ、ド
ルフバッハヴェーク、3
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.(A)メタロセン錯体および(B)メタロセニウムイオンを形成し得る化合 物、必要に応じてさらに(C)元素周期表I、IIまたはIII主族の有機金属 化合物を含有する触媒組成物の存在下において、C=C二重結合を持っている単 量体を単独重合または共重合させることにより、この単量体を基礎とする重合体 を製造する方法であって、上記メタロセン錯体(A)として、下式(I) で表わされ、かつ式中の R1からR11が、水素、C1−C10アルキル、5から7員のシクロアルキル(こ れらは置換基としてC1−C6アルキル基を持っていてもよい)、C6−C15アリ ールもしくはアリールアルキル(隣接する2個の基R1からR8は合体して炭素原 子数4から15の環式基を形成してもよい)、またはSi(R12)3を意味し、 このR12が、C1−C10アルキル、C6−C15アリールまたはC3−C10シクロ アルキルを意味し、 Mが、元素周期表のIIIからVI遷移族の金属またはランタノイドの金属を 意味し、 複数のXが、相互に同じでも異なってもよく、それぞれ水素、ハロゲン、C1 −C10アルキル、C6−C15アリール、C1−C10アルコキシまたはC6−C15ア リールオキシを意味し、 nが、Mの原子価から1を減じた数、1、2、3、4または5を意味する場合 の化合物を使用することを特徴とする重合体の製造方法。 2.下式(II)で表わされ、かつ式中の R13が、水素またはC1−C4アルキルを意味し、 R14からR18が、相互に無関係に、それぞれ水素、C1−C12アルキル、C6− C18アリール、ハロゲンを意味するか、あるいは隣接する2個の基が合体して、 炭素原子数4から15の環式基を形成し、 必要に応じてさらにC2−C20アルケンまたはC3−C20シクロアルケンを意味 する場合のビニル芳香族化合物を上記単量体として使用し、上記重合体がシンジ オタクチック構造単位を有する、部分的結晶性合体であることを特徴とする請求 項1の重合体の製造方法。 3.活性組成分として、 (A)下式(I) で表わされ、かつ式中の R1からR11が、水素、C1−C10アルキル、5から7員のシクロアルキル(こ れらは置換基としてC1−C6アルキル基を持っていてもよい)、C6−C15アリ ールもしくはアリールアルキル(隣接する2個の基R1からR8は合体して炭素原 子数4から15の環式基を形成してもよい)、またはSi(R12)3を意味し、 このR12が、C1−C10アルキル、C6−C15アリールまたはC3−C10シクロ アルキルを意味し、 Mが、元素周期表のIIIからVI遷移族の金属またはランタノイドの金属を 意味し、 複数のXが、相互に同じでも異なってもよく、それぞれ水素、ハロゲン、C1 −C10アルキル、C6−C15アリール、C1−C10アルコキシまたはC6−C15ア リールオキシを意味し、 nが、Mの原子価から1を減じた数、1、2、3、4または5を意味する場合 のメタロセン錯体、および (B)メタロセニウムイオンを形成し得る化合物、および必要に応じてさらに (C)元素周期表I、IIまたはIII主族の有機金属化合物を含有し、C= C二重結合を有する単量体を重合させるのに適することを特徴とする触媒組成物 。 4.式中のMが、元素周期表のIV遷移族金属であることを特徴とする、請求項 3の触媒組成物。 5.下式(I) で表わされ、かつ式中の R1からR11が、水素、C1−C10アルキル、5から7員のシクロアルキル(こ れらは置換基としてC1−C6アルキル基を持っていてもよい)、C6−C15アリ ールもしくはアリールアルキル(隣接する2個の基R1からR8は合体して炭素原 子数4から15の環式基を形成してもよい)、またはSi(R12)3を意味し、 このR12が、C1−C10アルキル、C6−C15アリールまたはC3−C10シクロ アルキルを意味し、 Mが、元素周期表のIIIからVI遷移族の金属またはランタノイドの金属を 意味し、 複数のXが、相互に同じでも異なってもよく、それぞれ水素、ハロゲン、C1 −C10アルキル、C6−C15アリール、C1−C10アルコキシまたはC6−C15ア リールオキシを意味し、 nが、Mの原子価から1を減じた数、1、2、3、4または5を意味する場合 のメタロセン錯体。 6.シクロペンタ[I]フェナントレンチタントリクロリド、2−メチルシクロ ペンタ[I]フェナントレンチタントリクロリドおよび2−フェニルシクロペン タ[I]フェナントレンチタントリクロリド。 7.(A)活性組成分としてのメタロセン錯体、(B)メタロセニウムイオンを 形成し得る化合物、必要に応じてさらに(C)元素周期表I、IIまたはIII 主族の有機金属化合物を含有する触媒組成物の存在下において、C=C二重結合 を有する単量体を単独重合または共重合させることにより得られるこの単量体を 基礎とする重合体であって、このメタロセン錯体(A)として、下式(I) で表わされ、かつ式中の R1からR11が、水素、C1−C10アルキル、5から7員のシクロアルキル(こ れらは置換基としてC1−C6アルキル基を持っていてもよい)、C6−C15アリ ールもしくはアリールアルキル(隣接する2個の基R1からR8は合体して炭素原 子数4から15の環式基を形成してもよい)、またはSi(R12)3を意味し、 このR12が、C1−C10アルキル、C6−C15アリールまたはC3−C10シクロ アルキルを意味し、 Mが、元素周期表のIIIからVI遷移族の金属またはランタノイドの金属を 意味し、 複数のXが、相互に同じでも異なってもよく、それぞれ水素、ハロゲン、C1 −C10アルキル、C6−C15アリール、C1−C10アルコキシまたはC6−C15ア リールオキシを意味し、 nが、Mの原子価から1を減じた数、1、2、3、4または5を意味する場合 の化合物を使用することを特徴とする重合体。 8.請求項7の重合体を含有するファイバー、フィルムまたは成形体。 9.請求項5または6によるメタロセン錯体(I)の、触媒組成物の組成分また は触媒としての用途。
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