JP2002511503A - 直線状で、アイソタクチックなポリマーの作成方法、およびその使用方法 - Google Patents
直線状で、アイソタクチックなポリマーの作成方法、およびその使用方法Info
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Abstract
Description
用方法に関する。ポリマー鎖の立体エラーの統計分布による、直線状のポリマー
の立体規則性は、25から60% [mmmm] ペンタッド濃度の範囲内である。
的良好な変形耐性を持つ物品の製造用のプラスチック材料として興味が持たれて
いる。一般的に、モノマーとしてプロピレンを用いたアイソタクチックなポリマ
ーは、高い結晶性の特質を有し、それゆえ、衝撃耐性がほとんど、または全くな
いほど硬く、これらの特徴が望ましい応用分野に対してのみ問題となる。ごく最
近になって、弾性特性を有するポリプロピレンを作成することを目的とするさま
ざまな試みもなされてきた。欧州特許公開 0 707 016 A1号は、触媒の組合せと
、ポリオレフィンの作成方法を特定する。欧州特許公開 0 707 016 A1号に特定
された触媒は、実質的には、C、Si、またはGeを経て架橋されたインデン環とフ
ルオレン環を有するメタロセン化合物によって構成されている。メタロセン化合
物の場合には、この点について、インデン環系では、少なくともR4で示される残
基が水素でないことは、明らかに本質的である。残基R4が水素であるとき、前述
の欧州特許公開に特定されたような効果は、得られないだろう(6ページの57
行目から7ページの3行目までを参照)。
ロセンを用いて作成されたポリプロピレンを用いて作成されたポリマーは、しか
し、例とグラフからわかるように、弾性性質の点において、不満足な特性しか示
さない。
に、熱可塑−弾性特性を示すことにより、多くの応用分野に適用可能なポリマー
を入手可能なオレフィン不飽和化合物から作成する方法を提案することである。
本発明のさらなる目的は、そのために適し、ポリマーの作成に役立つ方法を提案
し、その使用方法を特定することである。
され、ポリマーの作成方法に関しては、請求項11に特定された特徴により解決
され、使用方法に関しては、特許請求項18によって解決される。
マーの配置と、個々の鎖に沿った孤立した立体エラーと、100,000から800,000g/
molまでの範囲のポリマーの平均分子量Mwと、-50から30までのTGとを有するポリ
マーは、アイソタチックで、アタクチックなブロックの任意の配置、またはある
程度規則的な配置が除かれた、提案された2つの直線的なオレフィンである。
と、このように、特定のペンタッド濃度が生じることとが本質的である。この点
について、本発明により作成されたポリマーについて、最大で2.5%の全体がペン
タッドの領域をもつ[rmrm] ペンタッドが、一般的に、存在することが見出され
た。多くの場合、その[rmrm] ペンタッドが完全に失われていることもまた見出
された。
ッドより大きいことが明らかになった。ポリマーの場合のペンタッド濃度の測定
は、正しく言うと、従来技術によって知られ、J. A. Ewen, "Catalytic Polymer
isation of Olefins", Eds. T. Keii, K. Soga; Kodansha Elsevier Pub.; Toky
o, 1986, P271以下参照において、特定される。本発明によるペンタッド濃度測
定もまた、前述した関連文献の一つに特定された方法を用いて行われた。
クなポリマーは、100,000から800,000の範囲、好ましくは110,000から500,000ま
での範囲、特に好ましくは120,000から300,000g/モルの範囲の分子量をもつ。本
発明によるポリマーの平均分子量Mw(重量平均値)は、ゲル浸透クロマトグラフィ
(GPC)法を用いて測定された。測定は、カラム材としてマイクロスチラゲル(micr
ostyragel)と、近くに分布するポリプロピレン標準に対抗する溶媒として1,2,4-
トリクロロベンゾールとを用いて、135℃で行われた。本発明によるポリマーの
分子量分布Mw/Mn(重量平均値/数平均値)は、同様にゲル浸透クロマトグラフィ法
を用いて測定され、概して、1.2か3.5までの量であった。
内に、特に好ましくは、-20℃から+10℃までにガラス転移温度Tg を示す。ガラ
ス転移温度は、DSC法を用いて測定された。
1つ以上のC2−C20オレフィンの構造を示す。この場合、オレフィンは、C3-C20-
Alk-l-eneであることが好ましい。C3-C20-Alk-l-eneの例は、プロペン、1-ブテ
ン、2-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-nonene、1-decene、1-
dodecene、1-hexadecene、1-octadecene、1-eicoseneである。
類である。その例は、シクロペンテン、シクロヘキセン、norbornadieneなどと
その誘導体である。
い。さらに適したポリマーは、プロピレンと、C4-C20オレフィンまたはシクロオ
レフィンとの共重合体である。プロピレン、C2-C20オレフィン、およびシクロオ
レフィンの構造を示すとき、請求項1に規定した特徴を有するターポリマーを作
成することもまた可能である。
に可溶であり、例に特定されるように、"Standard Universal Testing Machine
ZWICK 1445"を用いて測定された引張強度試験において明確な弾性特性を示し、"
Differential Scanning Calometry"(DSC)法を用いて測定される、-50℃から150
℃までの範囲内の結晶融解温度を、一般的に有する。特に、強調されるべきこと
は、この場合においてもまた、本発明によるポリマーは、弾性熱可塑特性に関し
て、従来技術、すなわち、明細書の導入部に記述された欧州公開公報 0 707 016
A1号とは、明らかに異なることである。このため、本発明によるポリマーは、
たとえば、家庭電化製品の外材のように、比較定期良好な変形耐性を持つ物品の
製造に特に適する。さらに、特筆すべきことは、ポリマーが衝突耐性変形用のポ
リマー混合体に用いることができることである。ポリマーは、その弾性特性によ
って、特に弾性を有するシート、成型物、およびガスケットに特に適する。
そった、孤立した立体エラーの統計分布−立体規則性は、ペンタッド濃度25と60
%[mmmm]の間の範囲内−を有するオレフィン不飽和化合物から直線状の、熱可塑
性−弾性ポリマーを作成する方法に関連する。その上、アイソタクチックとアタ
クチックなブロックの規則的な配列は、排除される。多くの場合、[rmrm] ペン
タッドは完全に失われるか、最大で2.5%の、全部がペンタッドの領域とともに存
在する。さらに、ほとんどの場合に、[rrrr]と[rrrm]ペンタッドが[rmrm]ペンタ
ッドより常に大きいことが明らかになった。本発明による方法(特許請求項11
)は、一方において特定の正確に定義された金属化合物と、他方において活性化
物質を含むかたちで、使用されることを特に特徴とする。
グループの金属化合物が、一般的に、問題となる。その化合物は、定義された金
属化合物として存在してもよく、その化合物は活性化物質と混合される。一般的
に、金属は形式的に正に荷電した状態の集合体中に存在する。
タンタルが特に問題になる。金属原子は、なるべく、残基XとしてハロゲンやC1-
C8アルキル、アリル、またはベンジルをもつ。
適したメタロセン化合物は、一般式Iで定義される。
アルキル、5-7-linked cycloalkyl である。5-7-linked cycloalkylもまた、置
換基として1以上のC1-C6アルキル残基、C6-C18のアリル、アルキル、またはア
ルキルアリルをもってもよい。この場合、R1、R2; R3、R4; およびR6、R7はここ
で再び、部分的にまたは同時に、5-7-linked cycloalkyl、または、それに融合
したアリル環に結合されてもよい。
炭素原子と、残基R6に隣接する炭素原子とが、インデン環系とともに、水素化さ
れていることが本質的である。その結果、インデン環系とともに、直線状の系が
残基R6 とR7によって形成することが保証される。この系は、明らかに、本発明
によるアイソタチックな弾性体を作成するときに、特に有利であることがわかる
。欧州特許公開 0 707 016 A1号によるメタロセン化合物と対照的に、前述した
欧州で公開された特定事項に必要不可欠な、水素原子のみが前述した位置に見出
され、さらなる残基をともなう炭素原子は、前述した位置に見出されない。
ブチル、炭素、珪素、またはゲルマニウムである。Eが炭素、珪素またはゲルマ
ニウムの場合には、架橋構造単位Eは、ただちに、追加として残基R9とR10をもつ
。そのとき、残基R9とR10は、C1-C8アルキル、4-7-linked cycloalkyl、または
アリルであり、残基R9とR10は、Eと一緒の4-7-linked cycloalkyl またはアリル
もまた形成することができる。
合物が使用されることである。
タロセン化合物と対照的に、ここで、インデン環系について、2つのE2基を経由
して架橋された、それに融合した別の環が近くにあることが必須である。
とは別に、少なくとも1つの活性化物質を追加として使うことが明確にさらに規
定される。ここで、本発明は、メタロセン化合物に対する従来技術の中で、今ま
でのところにおいて知られた全ての活性化物質を一般的に含む。そのような活性
化物質は、また欧州公開特許0 707 016 A1号に記述されている。しかし、活性化
物質として、一般式IIからVIで表わされた、少なくとも1つの化合物が特に好ま
しく使われる。よって、活性化物質は、open-chainまたは下に表わされるような
、一般式IIまたはIIIの環状のalumoxane化合物であってもよい。
単独、または次の、一般式IVからVIで表わされたような活性化物質と組み合わせ
て使用される。
アリル基を表わす。
化物質が、alumoxaneのアルミニウム、またはカチオン活性化物質のホウ素と、
メタロセン化合物の遷移金属との原子比が、1:1から106:1の範囲内になるような
量で使われるときが特に好ましいことがわかる。
状で、熱可塑性、弾性的なオレフィンポリマーを作成するのに適した反応パラメ
ータであることが分かった。望ましい温度は、-50℃から200℃まで、好ましくは
、100から150℃まで、さらに好ましくは、20から50℃までの範囲である。
条件下で不活性な溶媒中で行われる。特に、溶液ポリマー化は、本作成方法に対
して明らかに優れたことであることがわかった。その目的に適した不活性溶媒は
、分子中にどんな反応性基も含まないような溶媒であり、溶媒は、たとえば、ベ
ンゾール、トルオール、キシレン、エチルベンゾールのような芳香族溶媒、また
はプロパン、n-ブタン、i-ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、もしくはそ
の混合体などのアルカンである。
性を必須条件とするような応用ケースに非常に適する。本発明によるポリマーは
、さらに、プラスチック材料のブレンド構成材、とくに衝撃耐性を有するプラス
チック材料に用いることができる。
、より詳細に説明される。
特許公開0 707 016 Al号から選んだ2つの例の引張力測定を示す。図1の"図4
を参照"と"図5を参照"という注釈は、この場合に、特許公開0 707 016 A1号か
らの相当する例を指す。本発明によって作成されたポリマーの引張力カーブ(PP
36とPP 45)とそれらの引張力カーブとの比較から分かるように、本発明によるポ
リマーは、明確なゴム−弾性プラトーを示す。逆に、その時までは、欧州特許公
開0 707 016 Al号によるポリマーは、flow特性(図4)または、より高い力が出
された(図5)ときのポリマー破壊のどちらかを示す。この比較により、本発明に
よって作成され、明確なゴム−弾性の性質を示すポリマーの驚くべき特性が明白
に示されていることがわかる。
ミリモル%)62.06gとともに、CH2Cl2 250mlに加え、-78℃まで冷やし、indane(45
.84g,387.9ミリモル)50mlとゆっくり混合する。indaneが加えられるにつれて、
色が明るい黄色からオレンジに変化する。混合物を、慎重に希釈HCl*溶液で冷却
し、水和K2CO3溶液と水で洗浄し、Na2SO4によって乾燥する。
gとともに、氷冷したLiAlH4の懸濁液に対してゆっくりと(2時間)Et2O 200mlを
滴下することにより、還元する。一晩中、攪拌が行い、水による冷却を行うと、
溶液の色は淡い緑色から明る黄色に変化する。ここで、HCL 15mlを一度に加え、
乳濁液を1時間攪拌する。エーテル層を分離した後、K2CO3溶液200mlで中性化し
、水で3回洗う。その後、Na2SO4による乾燥を行い、溶媒を完全に除去する。ジ
アステレオマー1-indanolesの結晶性の混合物が得られる。
リモル)69.62gを、ベンゾール500mlに溶解し、つづいて、p-TosOH 3〜5gを加え
、乳濁液を45分間、還流下の水分離器で煮沸する。有機相を分離し、K2CO3溶液2
00mlで中性化し、水で3回洗浄する。その後、Na2SO4によって乾燥し、溶媒を完
全に除去する。
ン系の4°オレフィンC原子を含む(CH相関とHH-COSYを参照)。
とともに、dioxane 150mlで脱プロトンし、つぎに、2-(9'-fluorenyl)ethyltrif
luoromethane sulphonate 25.13ミリモルを含むdioxane 100ml溶液に混合する。
攪拌を一晩行い、60℃の加熱を30分間行い、溶液をH2O約3mlで急冷する。Dioxan
eを除去し、生成物をEt2O 200mlで3回抽出する。クロマトグラフ処理をせずに、
無色の結晶生成物 6.49g(17.9ミリモル、理論値の78.3%)が得られる。
cene dichloride の作成 1-[1'-(2'-methyl)5',6'-cyclopentylindenyl-2-(9"-fluorenyl)] ethane 1.7
11g(4.72ミリモル)をトルオール100mlに溶解し、dioxane 10mlと混合し、n-BuLi
5.9mlを用いて低温で脱プロトンする。攪拌を約1時間行い、つぎに、懸濁液を
‐78℃まで再び冷却する。ここで、ZrCl4 1.1gを加える。この懸濁液をさらに14
時間、室温で攪拌する。この場合、トルオールからLiClを分離した後で結晶化さ
れる赤い微粉が形成する。
は7.5から9.7cps) δ 4.05ppm m (Jは3.5から13.2cps) 2 H 架橋の脂肪族プロトン(フルオレンの場
合) δ 3.83と4.57ppm m (Jは4.2から10.0cps) 1 H 架橋の脂肪族プロトン(ジアステ
レオトピック) δ 6.05ppm s 1 H インデン・プロトン δ 7.03から7.85ppm m 10 H 芳香族 MS (El) m/z 5 ,22, 6 対応する同位体のパターン EA CH-燃焼分析: 計算64.35% C 4, 63% H 検出: 64.08%/63.89% 4.53%/4.63% ポリマー化の例 全てのポリマー化は、表1に示した条件のもとで、トルオール300ml中で行わ
れた。
された。
7 016 Al号からの2つのポリマーとの比較を示す図である。
ある。
クロアルキル。これらは、順に、置換基として1以上のC1-C6アルキル残基、C6-
C18アリル、もしくはアリルアルキル、またはアルキルアリルをもつ。この場合
、R1/R2、R3/R4、R6/R7は、部分的に、または同時に、5-7-linked シクロアルキ
ル、またはそれに結合したアリル環に結合することができる。 R9, R10 C1-C8アルキル、4-7-linked シクロアルキル、アリル。この場
合、R9と R10は、Eと一緒に、4-7-linked シクロアルキル、またはアリルを形成
する。 R11 C1-C8アルキル、アリル、C1-C8oxyalkyl、C1からC8のtrialkylsilox
y M 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
X ハロゲン、またはC1-C8アルキル、アリル、ベンジル E 炭素、珪素、ゲルマニウム、または1.2-エチル、1.3-プロピル、1.4-
ブチル
はSであり、nは1または2である。
Claims (18)
- 【請求項1】 1以上のC2-C20オレフィンを有し、 ポリマー鎖の立体エラーの統計分布による立体規則性が25から60%ペンタッド
濃度までの範囲内であり(ただし、アイソタクチックでアタクチックなブロック
の任意の配置またはある程度規則的な配置が除かれる)、 100,000から800.000g/molまでの範囲の平均分子量Mwと、-50から+30までのTG
とを有する直線状で、アイソタクチックなポリマー。 - 【請求項2】 [rmrm]ペンタッドが合計で、最大で2.5%の、全部がペンタ
ッドの領域になり、[rrrr]と[mrrrr]ペンタッドのそれぞれが、[rmrm]ペンタッ
ドよりも大きいことを特徴とする請求項1に記載のアイソタクチックなポリマー
。 - 【請求項3】 前記ポリマーは、熱可塑−弾性特性をもつことを特徴とする
請求項1または2に記載のアイソタチックなポリマー。 - 【請求項4】 オレフィンがC3-C20 alk-l-eneであることを特徴とする請求
項1乃至3のいずれかに記載の直線状で、アイソタクチックなポリマー。 - 【請求項5】 前記alk-l-eneがプロペン、1-ブテン、2-ブテン、1-ペンテ
ン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-nonene、1-decene、1-dodecene、1-hexadecene
、1-octadecene、および1-eicoseneからなる群より選ばれることを特徴とする請
求項4に記載のアイソタクチックなポリマー。 - 【請求項6】 オレフィンが、C5-C20シクロオレフィンであることを特徴と
する請求項1乃至3のいずれかに記載のアイソタクチックなポリマー。 - 【請求項7】 前記シクロオレフィンがシクロペンテン、シクロヘキセン、
norbonene、およびその誘導体からなる群より選ばれることを特徴とする請求項
6に記載のアイソタクチックなポリマー。 - 【請求項8】 前記ポリマーがポリプロピレンであることを特徴とする請求
項1乃至7のいずれかに記載のアイソタクチックなポリマー。 - 【請求項9】 前記ポリマーが、プロピレンの構造、もしくはC4-C20オレフ
ィンと、シクロオレフィンの双方またはその一方を有する共重合体であることを
特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のアイソタクチックなポリマー。 - 【請求項10】 前記ポリマーが、プロピレンの構造、C2-C20オレフィン、
およびシクロオレフィンを有するターポリマ−であることを特徴とする請求項1
乃至7のいずれかに記載のアイソタクチックなポリマー。 - 【請求項11】 C2-C20オレフィンの少なくとも1つのモノマー構造をもち
、 立体規則性が25から60%[mmmm]ペンタッド濃度の間の範囲で変わり、 アイソタクチックで、アタクチックなブロックの任意の配置、またはより規則的
な配置が除かれた、直線状で、アイソタクチックなポリマーの作成方法であって
、 C2-C20オレフィンと活性化物質とが、一般式Iの金属化合物を含む触媒の組合
せの下で反応することを特徴とするアイソタクチックなポリマーの作成方法。 【式1】 ここで、置換基は次の意味をもつ。 R1 - R7 直線状のまたは枝分かれした C1-C10アルキル、5-7-linkedシ
クロアルキル。これらは、順に、置換基として1以上のC1-C6アルキル残基、C6-
C18アリル、もしくはアリルアルキル、またはアルキルアリルをもつ。この場合
、R1/R2、R3/R4、R6/R7は、部分的に、または同時に、5-7-linked シクロアルキ
ル、またはそれに結合したアリル環に結合することができる。 R9, R10 C1-C8アルキル、4-7-linked シクロアルキル、アリル。この場
合、R9と R10は、Eと一緒に、4-7-linked シクロアルキル、またはアリルを形成
する。 R11 C1-C8アルキル、アリル、C1-C8oxyalkyl、C1からC8のtrialkylsilox
y M 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
X ハロゲン、またはC1-C8アルキル、アリル、ベンジル E 炭素、珪素、ゲルマニウム、または1.2-エチル、1.3-プロピル、1.4-
ブチル - 【請求項12】 前記活性化物質が、open-chain、もしくは、一般式IIもし
くはIIIの環状alumoxane化合物と、一般式IVからVIのカチオン活性化物質の双方
またはその一方であることを特徴とする請求項11に記載のアイソタクチックな
ポリマーの作成方法。 【式2】 R8は、C1-C4アルキル基を表わし、nは5と30の間の数を表わす。 【式3】 R9は、C1-C4アルキル基、またはアリル基を意味する。 - 【請求項13】 一般式Iによる金属化合物が好ましくは一般式VIIの化合物
であることを特徴とする請求項11または12に記載のアイソタクチックなポリ
マーの作成方法。 【式4】 ここで、残基R1からR11は、一般式Iにおいて示した意味をもち、E2はCH2、Oまた
はSであり、nは1または2である。 - 【請求項14】 一般式Iのメタロセン化合物と、一般式IIからIVによる活
性化物質が、alumoxaneのアルミニウムと、カチオン活性化物質のホウ素の双方
またはその一方と、メタロセン化合物の遷移金属との原子比が、1:1から106:1の
範囲内になるような量で使用されることを特徴とする請求項11乃至13のいず
れかに記載のアイソタクチックなポリマーの作成方法。 - 【請求項15】 ポリマー化反応が、気相中、懸濁液中、または臨界超過の
モノマー中、特にポリマー化の条件下で不活性な溶媒中で、行われることを特徴
とする請求項12乃至15のいずれかに記載の直線状で、アイソタチックなポリ
マーの作成方法。 - 【請求項16】 不活性溶媒として、溶媒が、たとえば、ベンゾール、トル
オール、キシレン、エチルベンゾール、または、たとえば、プロパン、n-ブタン
、i-ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、もしくはその混合物などのアルカ
ンのような反応性分子を含まないこと特徴とする請求項12乃至14のいずれか
に記載の、アイソタチックなポリマーの作成方法。 - 【請求項17】 ポリマー化が、1から100barまでの圧力下で、好ま
しくは、3から20barまでの圧力下で、特に5から15barまでの圧力下
で、−50から200℃までの温度で、好ましくは、10から150℃までの温
度で、特に20から40℃までの温度で行われることを特徴とする請求項12乃
至16のいずれかに記載のアイソタチックなポリマーの作成方法。 - 【請求項18】 請求項1乃至11のいずれかに記載のアイソタクチックな
ポリマーの繊維、シート、および成形物への使用方法、またはポリマー中の衝撃
耐性緩和材としての使用方法。
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