JP2002515026A - 液状クラスレートアルミノキサン組成物 - Google Patents
液状クラスレートアルミノキサン組成物Info
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Abstract
(57)【要約】
有機、無機または有機金属化合物、例えばカチオン種とアニオン種(M−X種)に解離またはある程度解離し得る塩などとアルミノキサン類、例えばメチルアルミノキサンなどを芳香族溶媒中で反応させることで安定な液状クラスレートアルミノキサン組成物を得る。
Description
【発明の詳細な説明】
液状クラスレートアルミノキサン組成物
本発明は一般にアルミノキサン(aluminoxane)組成物に関し、よ
り具体的には、有機もしくは無機化合物、特にカチオン種とアニオン種(M−X
種)に解離またはある程度解離し得る塩とアルミノキサン、特にメチルアルミノ
キサンを芳香族溶媒中で反応させることで得られる安定な液状クラスレート(c
lathrate)アルミノキサン組成物に関する。別の面において、本発明は
、不溶な固体状アルミノキサン−MX塩組成物にも関する。更に、本発明は、任
意に不活性な固体状担体に支持されてもよい重合触媒組成物にも関する。
アルミノキサン類は、一般に、アルミニウムアルキルに水を直接添加するか或
はそれを塩水和物で処理してそれに加水分解を受けさせると生じる。アルミノキ
サン類はオレフィンのオリゴマー化および重合の触媒としていろいろな種類のメ
タロセン類(metallocenes)および/または遷移金属化合物と組み
合わせて用いられる。このような触媒成分を不均一重合および気相重合で使用す
る場合、それを固体状担体、例えばシリカまたはアルミナなどの如き金属酸化物
に支持させることができる。
重合用途ではメチルアルミノキサン(MAO)が全てのアルミノキサン類の中
で最も有用である。しかしながら、通常のメチルアルミノキサン溶液には特定の
制限が伴う。そのような制限には、特に脂肪族溶媒への溶解度が劣っていること
、不安定なこと、およびゲルが生じることが含まれる。
本発明は、メチルアルミノキサンを産業で共触媒成分として用いるこ
とに関連した現在の問題を全部でないにしても大部分を軽減することに関する。
1995年5月26日付けで提出した同時係属中の米国特許出願連続番号08
/452,170には、ポリオキシ化合物の特定塩、例えばアルミン酸ナトリウ
ムおよびケイ酸リチウムなどとアルミノキサン類、例えばメチルアルミノキサン
などを反応させた生成物であるアルミノキサン組成物の製造が記述されている。
上記材料は、ほんの過渡的な液状クラスレート(これはアルミノキサネートとし
て記述されている固体状アルミノキサン組成物に迅速に変化する)を生じさせる
ことを通して得られている。
本発明では安定な液状クラスレートアルミノキサン組成物を生じさせる。この
安定な液状クラスレートアルミノキサン組成物は卓越した溶解性と安定性を示し
、商業的に入手可能なメチルアルミノキサン溶液に比べて高い濃度でもゲルを生
じる兆候を示さない。このことによって濃い(30から60重量パーセントの)
MAO溶液を輸送、貯蔵および使用することが可能になる。
本発明に従い、安定な液状クラスレート組成物を提供し、この組成物に、アル
ミノキサンと有機、無機または有機金属化合物(この化合物は上記アルミノキサ
ンと一緒に安定な液状クラスレート組成物を生じるに有効である)を芳香族溶媒
中で反応させることで生じさせた生成物を含める。
また、トリメチルアルミニウムを実質的に含まないメチルアルミノキサン組成
物を製造する方法も提供し、この方法に、(a)メチルアルミノキサンが芳香族
溶媒に入っている溶液(この溶液にはトリメチルアル
ミニウム成分が入っている)と有機、無機または有機金属化合物(この化合物は
上記メチルアルミノキサンと一緒に安定な液状クラスレート組成物を生じるに有
効である)を反応させることで下方の液状メチルアルミノキサン含有クラスレー
ト層と上方の芳香族溶媒層(この層に上記トリメチルアルミニウム成分が入る)
を生じさせそして(b)上記クラスレート層を上記芳香族溶媒層から分離するこ
とを含める。
更に、固体粒子状のアルミノキサン−MX塩組成物も提供し、この組成物を、
液状クラスレート組成物が入っている下方の濃密な液状層から芳香族包含溶媒を
除去することで得る。また、本発明に従い、液状クラスレートアルミノキサン塩
組成物または固体粒子状のアルミノキサン−MX塩組成物(これは任意に固体状
担体に支持可能である)を共触媒、例えばメタロセン類または遷移金属もしくは
ランタニド金属化合物、例えばチーグラー/ナッタ(Ziegler/Natt
a)型触媒などと組み合わせて用いて重合触媒系を調製する。
図1は、メチルアルミノキサン/トルエン溶液のサンプル、メチルアルミノキ
サン/トルエン/KClの液状クラスレート溶液のサンプルおよびメチルアルミ
ノキサン/トルエン/LiClの混合クラスレート溶液のサンプルから得たNM
Rスペクトルを3つ重ね合わせて示すグラフである。
通常のメチルアルミノキサン溶液の真空脱溶媒を行うと固体状のメチルアルミ
ノキサンを得ることができる。このような材料には可溶なアルミニウム化合物が
有意量で存在していることからそれをスラリーまたは粒子形態で重合で用いると
汚損問題を示すと考えられる。本発明の固体状アルミノキサン塩組成物は脂肪族
炭化水素に実質的に不溶なことから
反応槽の汚損に関して有意な改良を与える。
ヒドロカルビルアルミノキサン類は線状または環状ポリマーの形態で存在し得
るが、最も簡単な単量体化合物はテトラアルキルアルミノキサン、例えばテトラ
メチルアルミノキサン[(CH3)2AlOAl(CH3)2]またはテトラエチルアルミ
ノキサン[(C2H5)2AlOAl(C2H5)2]などである。オレフィン重合触媒で
用いるに好適な化合物は、時にはポリアルキルアルミノキサン類と呼ばれるオリ
ゴマー状材料であり、これは下記の繰り返し単位:
[ここで、RはC1−C10アルキル、好適にはメチルである]
を通常4から20個含む。アルミノキサン類の正確な構造はまだ明確には示され
ておらず、線状、環状および/または架橋種を含んでいる可能性性がある。メチ
ル−アルミノキサン(MAO)類が有機溶媒中で示す溶解度は高級アルキルアル
ミノキサン類のそれよりも一般に低く、メチルアルミノキサンの溶液は粒子また
は凝集物が分離することが原因で曇りを生じるか或はゼラチン状になる傾向があ
る。このメチルアルミノキサンの溶解性を向上させる目的で、高級アルキル基、
例えばC2からC20を含めることも可能性であり、例えばトリメチルアルミニウ
ムとC2からC20アルキルアルミニウム化合物、例えばトリエチルアルミニウム
、トリ−n−プロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ−n−
ヘキシルアルミニウム、トリ−n−オクチルアルミニウムまたはトリアリールア
ルミニウムなどの混合物に加水分解を受けさせることも可能性である。このよう
な混合メチル−高級アルキルもしくはアリ
ールアルミノキサン類も本明細書で用いる如き用語「メチルアルミノキサン」に
包含させる。このような修飾を受けさせたアルミノキサン類は例えば米国特許第
5,157,008号などに記述されている。MAOに加えて、本発明で用いる
ヒドロカルビルアルミノキサン類の非制限例には、エチルアルミノキサン(EA
O)類、イソブチルアルミノキサン(IBAO)類、n−プロピルアルミノキサ
ン類、n−オクチルアルミノキサン類またはフェニルアルミノキサン類などが含
まれる。また、活性、溶解性および/または安定性を更に向上させる目的で、上
記ヒドロカルビルアルミノキサン類に、アミン類、アルコール類、エーテル類、
エステル類、燐酸、カルボン酸、チオール類、アリールジシロキサン類またはア
ルキルジシロキサン類から誘導される部分を20モルパーセント(アルミニウム
を基準)に及んで含有させることも可能である。
このアルミノキサン類は、本技術分野で公知な如く、ヒドロカルビルアルミニ
ウム化合物に部分加水分解を受けさせることで調製可能性である。水と反応して
アルミノキサンを生じ得る如何なるヒドロカルビルアルミニウム化合物も上記化
合物の混合物も使用可能性である。これには例えばトリアルキルアルミニウム、
トリアリールアルミニウムまたは混合アルキルアリールアルミニウムなどが含ま
れる。このようなヒドロカルビルアルミニウム化合物に自由水または水含有固体
(これは水和物であってもよいか或は水を吸収している多孔質材料であってもよ
い)を加えることで上記化合物に加水分解を受けさせることができる。水の添加
で反応を管理するのは上記混合物を激しく撹拌したとしても本質的に困難なこと
から、好適には自由水を有機溶媒中の溶液または分散液の形態で添加する。適切
な水和物には、塩水和物、例えばCuSO4・5H2O、
Al2(SO4)3・18H2O、FeSO4・7H2O、AlCl3・6H2O、Al
(NO3)3・9H2O、MgSO4・7H2O、MgCl2・6H2O、ZnSO4・
7H2O、Na2SO4・10H2O、Na3PO4・12H2O、LiBr・2H2O
、LiCl・1H2O、LiI・2H2O、LiI・3H2O、KF・2H2Oまた
はNaBr・2H2Oなど、そしてアルカリもしくはアルカリ土類金属の水酸化
物水和物、例えばNaOH・H2O、NaOH・2H2O、Ba(OH)2・8H2
O、KOH・2H2O、CsOH・1H2OまたはLiOH・1H2Oなどが含ま
れる。上記水和物いずれの混合物も使用可能性である。混合物に含めるアルキル
アルミニウム化合物全体に対する自由水または水和物もしくは多孔質材料、例え
ばアルミナまたはシリカなど中の水のモル比は幅広く多様であり、例えば2:1
から1:4などであってもよく、4:3から1:3.5の比率が好適である。
上記ヒドロカルビルアルミノキサン類およびヒドロカルビルアルミノキサン製
造方法は、例えば米国特許第4,908,463;4,924,018:5,003,
095;5,041,583;5,066,631;5,099,050;5,157,
008;5,157,137;5,235,081;5,248,801および5,3
71,260などに記述されている。メチルアルミノキサン類はアルミニウムを
未反応のトリメチルアルミニウム(TMA)として5から35モルパーセント値
のいろいろな量で含有する。本発明の方法では、そのような未反応トリメチルア
ルミニウムの大部分を除去し、これは回収して追加的メチルアルミノキサンの製
造で再使用可能性である。
アルミノキサン類、特にメチルアルミノキサンと有機、無機または有
機金属化合物、特に塩[これは潜在的にカチオン種とアニオン種(M−X種)に
解離またはある程度解離し得る]を反応させることを通して、新規な液状のクラ
スレートアルミノキサン組成物を調製する。上記反応は、この反応を芳香族溶媒
中で実施すると混和しない安定な有機層が2層生じることを特徴とする。このよ
うに混和しない層が現れることを液状のクラスレートが生じると述べる。
トリアルキルアルミニウムとM−X種の反応で液状クラスレート現象が生じる
ことをAtwood(Coordination Chemistry of Aluminum VCH Publishers,Inc.199
3,p.197),Robinson(Coordination Chemistry Reviews,112(1992)227)およびS
angokoya(J.Incl.Phenom.,6(1988)263)の如き著者が記述している。
最初にMAOとM−X種の反応をトルエン中で実施してTMA液状クラスレー
トを生じさせることを通して、含まれるTMAを除去した。驚くべきことに、M
AOはM−X種に対してTMAよりも高い反応性を示すことを見い出した。分析
により、上方の溶媒層には主にTMAとトルエンが入っている一方、下方の液状
クラスレート層には主にMAO−MXとトルエンが入っていてTMAの含有量は
ピリジン滴定で示されるようにほとんど滴定されないほどである。この下方層が
本発明の安定な液状クラスレートアルミノキサン塩組成物態様を代表するもので
ある。
アルミノキサン類と一緒に安定な液状クラスレートを形成させるに有効なMX
化合物は、特にアルミノキサン類の存在下でカチオン成分とアニオン成分に潜在
的に解離するか或はある程度解離し得る有機、無機または有機金属化合物である
。非制限例は、アルカリおよびアルカリ土類のハロゲン化物または疑似ハロゲン
化物、例えばKCl、KF、KOS
iR3、NaBO4またはNaFなどである。本技術分野の用語である疑似ハロゲ
ン化物は、アニオン部分が非ハロゲン化物であるM−X塩である。このような化
合物とMAOを芳香族溶媒中で反応させると液状クラスレート組成物が生じる。
MX化合物の他の例には、金属の水素化物、例えばKH、LiHなど、そしてア
ルキル、アリールおよびアルキル−アリールアンモニウム、ホスホニウム、スル
ホニウム、そしてその他、芳香族溶媒中でMAOと反応して液状クラスレートを
生じる有機金属ハロゲン化物および疑似ハロゲン化物塩、例えばMe4NCl、
MePh3PBr、NaBPh4、KB(C6F5)4、LiR4Alなどが含まれる
。
また、本質的にはMX化合物であるとは見なされないがMAOと反応すると安
定な液状クラスレートアルミノキサン組成物を生じることでMX化合物のょぅに
働く有機、無機または有機金属材料も本発明の範囲内に入る。そのような化合物
の代表的な例はトリフェニルホスフィンオキサイドである。そのような化合物そ
してそれらがアルミノキサンと反応して生じる生成物を用語「MX化合物」、「
MX種」および「MX塩組成物」に包含させる。
適切な芳香族溶媒の非制限例にはトルエン、ベンゼン、キシレン類、エチルベ
ンゼン、クメン、メシチレンまたはシメンが含まれる。好適な溶媒はトルエンで
ある。
このクラスレートを生じる化合物を、好適には、それが溶解してクラスレート
を生じる量よりも過剰量で加え、この過剰分は例えば濾過などで容易に除去可能
である。化学量論的量またはそれより少ない量は安定なクラスレートが生じるに
有効な量であり、この量は上記化合物に依存する。好適には、上記化合物をアル
ミノキサン組成物中のアルミニウム
1モル当たり0.01から0.5モル、より好適には0.05から0.2モルの
量で加える。アルミノキサンを溶媒に入れる最初の濃度は特に重要でなく、通常
は5から30重量パーセントの範囲の溶液にする。本明細書に記述するように、
溶液中のアルミノキサン重量パーセントは、その溶液中に存在するアルミノキサ
ンといくらか存在する未反応のトリアルキルアルミニウムの全体量を基準にした
パーセントである。本発明のクラスレートが有する1つの利点は、市販のMAO
溶液は通常トルエン中5−20重量パーセントの溶液として入手可能な点である
。濃度をより高くすると不可避的に溶解性、安定性およびゲル生成に関連した制
限が極めて顕著になる。その結果として溶液の濃度をより低くする必要があるこ
とから輸送コスト、特に遠距離海外拠点への輸送コストがかかることで触媒のコ
ストが有意に高くなり、それによって今度はポリマーのコストが押し上げられる
ことになる。それとは対照的に、本発明の液状クラスレートアルミノキサン−M
X塩組成物はMAOを高濃度、例えばMX種の性質に応じて30−60重量パー
セントの濃度で含有し得る。更に、本発明の液状クラスレートMAO−MX組成
物は、そのように濃度を高くしたとしても、通常のMAO溶液に比較して溶解性
、安定性およびゲル生成に関してかなりずっと安定である。
安定な液状クラスレートが得られるように反応温度を選択する。液状クラスレ
ートが安定であることは、上方の溶媒層と下方のクラスレート層が分離し得るよ
うに混和しない2つの液層系がそのまま残存することを意味する。周囲温度(即
ち15から30℃)を用いるのが最も便利であるが、ある種の化合物では、安定
な液状クラスレートを生じさせる目的で80℃以上に及ぶ高温を用いる必要があ
る。所定の化合物に適切な
温度は実験で決定可能である。
例えば真空蒸留を行うか或は非芳香族溶媒を過剰量で添加することなどで下方
の濃密な液状クラスレート層から溶媒を除去すると、結果として、固体粒子状ア
ルミノキサン塩組成物の単離がもたらされる。この固体粒子状MAO−MX塩組
成物は実質的に脂肪族炭化水素に不溶である。この新規なMAO−MX塩を芳香
族溶媒に入れると、液状クラスレート(溶媒を包含)を再形成する必要に応じて
多量の溶媒を取り込んで残りの溶媒から分離する結果として、混和しない2つの
液層が再び生じる。
このアルミノキサンMX組成物をメタロセン類および/または遷移金属化合物
と組み合わせて用いてオレフィン重合用触媒を得ることができる。
液状クラスレートの生成に関する注目すべき結果は、ピリジン滴定で示される
ようにアルミノキサン−MX生成物がトリメチルアルミニウムを本質的に全く含
まない点である。また、以前に知られていた支持型触媒系に一貫性がないことの
最大の源は恐らくはメチルアルミノキサンに含まれるトリメチルアルミニウムの
含有量が変動することによることも注目すべきである。従って、本発明はこのよ
うな一貫性のなさを回避する手段を与えるものである。
本出願で用いる如き用語「メタロセン」は、シクロペンタジエニル部分を少な
くとも1つ含む金属誘導体を包含する。適切なメタロセン類は本技術分野でよく
知られており、3、4、5、6族、ランタニドおよびアクチニド族の金属を含有
するメタロセン類、例えば米国特許第2,864,843;2,983,740;4
,665,046;4,874,880;4,892,851;4,931,417;4
,952,713;5,0
17,714;5,026,798;5,036,034;5,064,802;5,0
81,231;5,145,819;5,162,278;5,245,019;5,2
68,495;5,276,208;5,304,523;5,324,800;5,3
29,031;5,329,033;5,330,948;5,347,025;5,3
47,026および5,347,752号などに記述されているメタロセン類が含
まれる。
このようなメタロセン類の説明的非制限例は、ビス(シクロペンタジエニル)
ジルコニウムジメチル、ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライ
ド、ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムモノメチルモノクロライド、ビ
ス(シクロペンタジエニル)チタンジクロライド、ビス(シクロペンタジエニル
)チタンジフルオライド、シクロペンタジエニルジルコニウムトリ−(2−エチ
ルヘキサノエート)、ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウム水素クロライ
ド、ビス(シクロペンタジエニル)ハフニウムジクロライド、ラセミおよびメソ
型ジメチルシラニレン−ビス(メチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロ
ライド、ラセミ型ジメチルシラニレン−ビス(インデニル)ハフニウムジクロラ
イド、ラセミ型エチレン−ビス(インデニル)ジルコニウムジクロライド、(η5
−インデニル)ハフニウムトリクロライド、(η5−C5Me5)ハフニウムトリ
クロライド、ラセミ型ジメチルシラニレン−ビス(インデニル)トリウムジクロ
ライド、ラセミ型ジメチルシラニレン−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、ラセミ型ジメチルシラニレン−ビス(インデニ
ル)ウランジクロライド、ラセミ型ジメチルシラニレン−ビス(2,3,5−ト
リメチル−1−シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライド、ラセミ型ジ
メ
チルシラニレン(3−メチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロライド、
ラセミ型ジメチルシラニレン−ビス(1−(2−メチル−4−エチルインデニル
ジルコニウムジクロライド、ラセミ型ジメチルシラニレン−ビス(2−メチル−
4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル)−ジルコニウムジクロライド
、ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)トリウムジクロライド、ビス(ペ
ンタメチルシクロペンタジエニル)ウランジクロライド、(t−ブチルアミド)
−ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランチタンジクロ
ライド、(t−ブチルアミド)−ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタ
ジエニル)シランクロムジクロライド、(t−ブチルアミド)−ジメチル(−η5
−シクロペンタジエニル)シランチタンジクロライド、(t−ブチルアミド)
−ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランメチルチタン
ブロマイド、(t−ブチルアミド)−(テトラメチル−η5−シクロペンタジエ
ニル)−1,2−エタンジイルウランジクロライド、(t−ブチルアミド)−(
テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイルチタンジ
クロライド、(メチルアミド)−(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル
)−1,2−エタンジイルセリウムジクロライド、(メチルアミド)−(テトラ
メチル−η5−シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイルチタンジクロラ
イド、(エチルアミド)−(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)メチ
レンチタンジクロライド、(t−ブチルアミド)−ジベンジル(テトラメチル−
η5−シクロペンタジエニル)−シランベンジルバナジウムクロライド、(ベン
ジルアミド)ジメチル(インデニル)シランチタンジクロライド、および(フェ
ニルホスフィド)ジメチル(テトラメチル−η5−シ
クロペンタジエニル)シランベンジルチタンクロライドなどである。
適切な遷移金属またはランタニド化合物には、よく知られている4−6族金属
のチーグラー・ナッタ触媒化合物が含まれる。このような化合物の説明的非制限
例にはTiCl4、TiBr4、Ti(OC2H5)3Cl、Ti(OC2H5)Cl3、
Ti(OC4H9)3Cl、Ti(OC3H7)2Cl2、Ti(OC3H7)2Br、VC
l4、VOCl3、VO(OC2H5)3、ZrCl4、ZrCl3(OC2H5)またはZ
r(OC2H5)4およびZrCl(OC4H9)3が含まれる。
上記触媒組成物中のメタロセンおよび/または遷移金属またはランタニド化合
物と上記アルミノキサン−MX組成物中のアルミノキサンに由来するアルミニウ
ムのモル比を所望度合の重合活性が得られるように選択し、その比率は一般に1
X10-1から1X10-4対1、好適には2X10-1から5X10-4対1の範囲で
ある。
触媒の調製では液状クラスレートまたは固体状アルミノキサン−MX組成物の
いずれも使用可能性である。
この新規なアルミノキサン組成物にメタロセン類も遷移金属もしくはランタニ
ド化合物も支持させることができる。また、上記MAO−MX組成物とメタロセ
ンの反応を他の有機もしくは無機基質、例えばシリカ、アルミナ、そしてその他
、本技術分野で適切な支持体材料であることが知られる支持体基質などの存在下
で実施することも可能である。このアルミノキサン−MX組成物を最初にメタロ
センと反応させた後に支持体基質と反応させてもよいか、或は上記アルミノキサ
ン−MX組成物を支持体基質と反応させた後にメタロセンと反応させてもよく、
そしてその逆を行うことも可能である。加うるに、元のアルミノキサン化合物を
最
初にR3Al化合物もしくはそれの混合物で処理することでそれに修飾を受けさ
せるか、或はアルミノキサンが有する重合能力をあまり悪化させない他の作用剤
でそれを処理した後にMX種で処理することで、アルミノキサン−MXクラスレ
ート組成物を生じさせることも可能である。
このような触媒は、オレフィンポリマー類、特にエチレンポリマー類、プロピ
レンポリマー類およびエチレン/α−オレフィンコポリマー類の製造で用いるに
有効である。本発明の触媒の存在下で重合し得るオレフィン類の例には、炭素原
子数が2から20のα−オレフィン類、例えばエチレン、プロピレン、1−ブテ
ン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン、1
−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセンおよび1−オクタデセンなど
が含まれる。エチレンの重合またはエチレンと炭素原子数が3から10のα−オ
レフィンの共重合が好適である。このような重合は気相または液相(例えばトル
エンなどの如き溶媒中か或はヘプタンなどの如き希釈剤中)で実施可能である。
この重合は分子量調節に関する通常手順を用いて通常の温度(例えば0℃から2
50℃)および圧力(例えば周囲圧力から50kg/cm2)で実施可能である
。
以下に示す実施例を用いて本発明のさらなる説明を行うが、それに限定するこ
とを意図するものでない。
全ての実験を不活性雰囲気条件下で実施した。空気に敏感な材料の取り扱いで
はその全部でSchlenk真空ラインおよびガラス器具をドライN2ボックス
と協力させて用いた。試薬を商業源から入手してさらなる精製なしに用いた。ア
ルミノキサンサンプルをAlbemarle Corporationが製造
しているストック溶液から得た。溶媒
の乾燥および蒸留を標準方法で行った。
実施例1:MAO/Tol/KCl
トルエン(Tol)中のメチルアルミノキサン溶液(135g、648ミリモ
ルのAl)を反応用ボトルに入れた。塩化カリウム(2.42g、32.4ミリ
モル)を加えて、その混合物を室温で撹拌した。1時間後、クラスレートの生成
を観察した。3時間以内に固体(KCl)が全部溶解した。次に、KClをさら
なる量(1.21g)で加えて、その混合物を室温で一晩撹拌した。再び固体が
全部溶解した。次に、KClをさらなる量(1.21g)で加えると、そのほと
んど全部が数時間以内に反応した。KClの全添加量は元のMAO溶液に含まれ
るアルミニウム全体値の10モルパーセントであった。
この2相から成る液状系を中程度のフリットに通して濾過することでいくらか
存在する未反応のKClを除去した。次に、分液漏斗を用いてクラスレート溶液
を分離した。ピリジン滴定により、下方の濃密な相にはTMAが全く入っていな
かった。気体発生測定により、軽い上方の相には主にTMAが入っていることが
示された(気体/Al比−3)。
更に、上層のプロトンNMRもTMAピークのみを示し、幅広いMAOピーク
は観察されなかった。
実施例2:MAO/Tol/KF
MAO/Tol(87g、382ミリモルのAl)を反応用ボトルに入れてフ
ッ化カリウム(KF、2.22g、38.2ミリモル)で処理した。この混合物
を室温で一晩(15時間)撹拌した。明らかに固体が全部溶解して液状のクラス
レートが生じた。この混合物を粗いフリットに通して濾過した。実施例3:MAO/Tol/NaF
トルエン中のMAO溶液(91g、400ミリモルのAl)を反応用ボトルに
仕込んで、フッ化ナトリウム(NaF、1.7g、40ミリモル)を加えた。そ
の混合物を室温で一晩撹拌した。その結果として液状のクラスレートが生じたが
、その下層は極めて濃密であり、その底に未反応のNaFをいくらか見ることが
できた。このシロップ状の下層はあまりにも濃密なことから濾過を行うのは不可
能であった。従って、デカンテーションで未反応のNaFを除去した。その結果
として得た生成物を80℃(オイルバス)で6時間加熱した。下方の層は熱い状
態で自由に流れたが、冷却すると直ぐに再びシロップ状になった。
実施例4:MAO/Tol/Me4NCl
MAOのトルエン溶液(51.3g、178ミリモルのAl)をテトラメチル
アンモニウムクロライド(Me4NCl、2.93g、26.8ミリモル)で処
理した。この混合物を室温で一晩撹拌した。その結果として濃密なメチルアルミ
ノキサン−アミン錯体組成物が生じた。この2層から成る液状系を濾過すると、
MAO生成物の全部(23g)が入っている濃密な下方層とTMAの全部が入っ
ている上方層が得られた。
実施例5:MAO/Tol/MePh3PBr
トルエン中のMAO溶液(47.7g、166ミリモルのAl)にメチルトリ
フェニルホスホニウムブロマイド(MePh3PBr、5.93g、16.6ミ
リモル)を加えた。2時間撹拌すると、結果として3層から成る液状クラスレー
トが生じた。トルエンをさらなる量(40ml)で加えた。次に、この混合物を
一晩撹拌すると2層のみから成るクラスレート溶液が生じた。この混合物を濾過
して分離することにより、
粘性のある下方層(27g)と粘性のない上方層(47g)を得た。
上方層のプロトンNMRはTMAの存在のみを示し、ホスフィンの存在もMA
Oの存在も示さなかった。
実施例6:MAO/Tol/NaBPh4
トルエン中のMAO溶液(80g、352ミリモルのAl)をテトラフェニル
ホウ酸ナトリウム(NaBPh4、3g、8.8ミリモル)で処理して、その混
合物を一晩撹拌した。クラスレートは全く生じず、溶解した固体状ホウ酸塩は一
部のみであった。80℃(オイルバス)に1時間加熱すると、上記固体は全部溶
解したが、クラスレートは生じなかった。この混合物を室温に冷却しててもまだ
クラスレートの生成は全く観察されなかった。上記ホウ酸塩の全体量が元のMA
O溶液に入っているアルミニウム全体値の5モルパーセントになるようなさらな
る量(3g)で上記ホウ酸塩を加えた。この混合物を90℃(オイルバス)に2
時間加熱すると、上記固体はほとんど溶解したが、熱い状態ではクラスレートの
存在は全く観察されなかった。一晩冷却すると、クラスレートの生成が観察され
た。この混合物を濾過していくらか存在する固体残渣を除去した。
実施例7:MAO/Tol/KOSiMe3
MAO溶液(109g、525ミリモルのAl)にカリウムトリメチルシラノ
レート(KOSiMe3、5.1g、39.4ミリモル)を分割して加えた。ガ
スがいくらか発生するのを観察した。この反応はまた発熱反応であった。この混
合物を室温で一晩撹拌すると、結果として二層から成る液状系が生じた。下方の
濃密な層には固体状残渣がいくらか入っているように思えた。この混合物を濾過
することで二層から成る透
明な液状系を得た。その下層にはメチルアルミノキサンシラノレート錯体組成物
が濃密な濃度で入っていた。
実施例8:MAO/Tol/KH
MAOのトルエン溶液(86g、353ミリモルのAl)を反応用ボトルに入
れて水素化カリウム(KH、0.8g、20ミリモル)を分割して加えた。この
固体状のKHはゆっくりと溶解して、30分以内に液状のクラスレートが分離し
て濃密なメチルアルミノキサン錯体組成物が生じた。この混合物を室温で一晩(
14時間)撹拌した。上記固体はほとんど全部溶解した。この混合物を濾過して
いくらか存在する固体状残渣を除去した。
実施例9:MAO/Tol/Ph3P(O)
MAO溶液(71g、291ミリモルのAl)を反応用ボトルに入れた。トリ
フェニルホスフィンオキサイド(6.5g、23.3ミリモル)を加えた。この
混合物を室温で撹拌すると、新規なメチルアルミノキサンホスホニウム錯体組成
物が濃密な濃度で入っている液状クラスレートが生じた。この混合物を濾過して
いくらか痕跡量で存在する固体状残渣を除去した。
比較実施例 比較実施例1:MAO/Tol/LiCl
MAO溶液(225g、1080ミリモルのAl)を塩化リチウム(4.6g
、108ミリモル)で処理した。この混合物を室温で4日間撹拌したがクラスレ
ートは全く生じなかった。次に、この混合物を90℃(オイルバス)に2時間加
熱したが、それでもクラスレートは全く生じなかった。この混合物を中程度のフ
リットに通して濾過した。ICP分析によ
り、MAO生成物にリチウム(228ppm)が組み込まれてはいるが明らかに
この生成物はゲルが生じるにはより安定であることが示され、クラスレートの生
成は全く観察されなかった。
比較実施例2:MAO/Tol/LiF
MAOのトルエン溶液(94.7g、454.6ミリモルのAl)を反応用ボ
トルに入れた後、フッ化リチウム(LiF、1.18g、45.46ミリモル)
を加えた。この混合物を室温で3日間撹拌した。クラスレートの生成は全く観察
されなかった。しかしながら、ICP分析、Li−7およびF−19 NMRに
より、MAO組成物にLiFが組み込まれたことを確認した(ICPにより64
6ppmのLi)。
実施例10:MAO/Tol/LiCl(過剰量のLiClおよび加熱)
この実験では、LiClを過剰量で用いて加熱を長期間行うことでクラスレー
トを強制的に生じさせることができることを示す。しかしながら、この生成した
クラスレートはこの上に記述した如き正常なクラスレート組成物の場合のように
は奇麗に分離しなかった。
メチルアルミノキサン溶液(98g、441ミリモルのAl)をLiCl(3
.8g、88ミリモル)で処理した後、90℃に24時間加熱した。熱い内には
クラスレートの生成は全く見られなかった。冷却すると、下方の相が少量分離し
た。しかしながら、分析では、MAOとTMAの正常な奇麗な分離は示されなか
った。このように、下方相と上方相の両方にTMAが存在していることがピリジ
ン滴定で示された。
更に、Al−27 NMRにより、この生じた混合クラスレートにはMAO/
TMA錯体(159ppm)とMAO/LiCl錯体(−13ppm)が入って
いることを確認した。トルエン中の正常なMAO溶液
は、通常、外部標準である水中1MのAlCl3溶液を基準にして155ppm
の所にピークを示すことを特記する。
実施例11:MAO/Tol/LiH(シリカで支持)
トルエン中のMAO溶液(71g、291ミリモルのAl)に水素化リチウム
(0.2g、25ミリモル)を分割して加えた。驚くべきことに、ガスの発生は
全く見られなかった。この混合物を室温で一晩撹拌した。濃密でほとんど動かな
い下方相を分離した。次に、このクラスレート組成物を80℃に2時間加熱した
。室温に冷却した後、シリカゲル(14g)を分割して加えた。このシリカが下
方相と反応するにつれて、この後者はゆっくりと再び動くようになったことから
、撹拌棒が再び回転し始めた。この混合物を室温で一晩撹拌した後、この混合物
を60℃に1時間加熱した。別の反応用ボトルに定量的に移す目的で溶媒を追加
的量で加えた(ヘプタン、50ml)。この時点で、上記混合物を80℃に2時
間加熱した後、濾過することで、シリカに支持されたクラスレート組成物を得た
。
メタロセンとの反応 実施例12
実施例1の生成物をジルコノセン(zirconocene)ジクロライド(
3.5g、12ミリモルのZr)で処理した。室温で撹拌すると透明な溶液がゆ
っくりと着色し始めた。数時間後、固体が全部溶解して、上方の層がより暗いオ
レンジがかった褐色に変わる一方、下方の濃密な層は黄色がかるのみであった。
この混合物を室温で一晩(14時間)撹拌した。逆の着色が観察された、即ち濃
密な下方層が暗いオレンジ色になる一方で上方の層は若干のみ黄色がかった色に
変わった。この混合
物を濾過していくらか存在する固体状残渣を除去した。分液漏斗を用いて濃密な
下層を分離することで暗オレンジ色の濃密な溶液を39g得た。次に、ヘプタン
(80g)を加えると、黄色がかった褐色のスラリーが生じた。この混合物を1
時間撹拌した後、濾過することで、黄色がかった褐色固体状の生成物を得た(2
3g)。次に、これを真空中で乾燥させることで固体状生成物を20g得た。I
CPによる分析でAl/Zr=58およびAl/K=12であることが示された
。
実施例13
実施例10に記述したのと同様にして、実施例2の生成物をジルコノセンクロ
ライド(0.2g、0.68ミリモルのZr)で処理した。乾燥後、黄色がかっ
た粉末(19g)を回収した。
実施例14
実施例10に記述したのと同様にして、実施例7の生成物をジルコノセンジク
ロライド(1.5g、5.1ミリモルのZr)と反応させることにより、乾燥後
、オレンジ色がかった褐色粉末(28g)を得た。ICPによる分析でAl/Z
r=87およびAl/K=14であることが示された。
実施例15
この上の実施例10に記述したのと同様にして、実施例6の生成物をジルコノセ
ンジクロライド(0.2g、0.68ミリモルのZr)で処理することで、オレ
ンジ色がかった褐色の乾燥粉末を得た。
実施例16 エチレン重合
この新規なアルミノキサン組成物が有用であることを実証する目的で、実施例
14および15の生成物をエチレン重合で用いた。
この重合試験では、Parr反応槽(600ml)にヘプタン(300ml)
を入れて重合を90psiのエチレン圧下90℃で30分間行った。各場合とも
TMA(2ミリモル)の存在下で固体状触媒(0.2g)を用いてそれぞれポリ
マーを16gおよび21g得た。これらの重合反応の計算比活性はそれぞれ2.
11および2.74x104gPE/モルZr・気圧・時であった。この新規な
触媒組成物を用いた上記重合条件は必ずしも最適でなかった。
本発明のさらなる評価を図1のAl−27 NMRスペクトルのグラフで示す
。このスペクトルは、Dr.L.S.SimeralがApplied Spe
ctroscopy、47巻、1954頁(1994)に記述したアルミニウム
背景フリープローブ(free probe)を用いて得たスペクトルである。
曲線○は、トルエン中の正常なMAO(MAO/TMA錯体)溶液のAl−2
7 NMRスペクトルである。主要ピークは外部標準であるH2O中1MのAl
Cl3を基準にして155ppmの所に位置する。
曲線●は、MAO/KClクラスレート溶液のスペクトルであり、−10pp
mの所にのみピークが存在する。表示LLは下方層を意味する。
曲線□は、MAO/LiCl混合錯体生成物(クラスレート)のスペクトルで
あり、159ppmと−13ppmの所に主要なピークが2つ存在する。この前
者のピークはMAO/TMA錯体に相当しそして後者のピークはMAO/LiC
l錯体に相当しており、この両方の錯体は混合液状クラスレート生成物の下方層
に存在していた。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項
【提出日】平成9年12月3日(1997.12.3)
【補正内容】
ジエニル)トリウムジクロライド、ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)
ウランジクロライド、(t−ブチルアミド)−ジメチル(テトラメチル−η5−
シクロペンタジエニル)シランチタンジクロライド、(t−ブチルアミド)−ジ
メチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランクロムジクロライ
ド、(t−ブチルアミド)−ジメチル(η5−シクロペンタジエニル)シランチ
タンジクロライド、(t−ブチルアミド)−ジメチル(テトラメチル−η5−シ
クロペンタジエニル)シランメチルチタンブロマイド、(t−ブチルアミド)−
(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイルウラン
ジクロライド、(t−ブチルアミド)−(テトラメチル−η5−シクロペンタジ
エニル)−1,2−エタンジイルチタンジクロライド、(メチルアミド)−(テ
トラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイルセリウムジ
クロライド、(メチルアミド)−(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル
)−1,2−エタンジイルチタンジクロライド、(エチルアミド)−(テトラメ
チル−η5−シクロペンタジエニル)メチレンチタンジクロライド、(t−ブチ
ルアミド)−ジベンジル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−シラ
ンベンジルバナジウムクロライド、(ベンジルアミド)ジメチル(インデニル)
シランチタンジクロライド、および(フェニルホスフィド)ジメチル(テトラメ
チル−η5−シクロペンタジエニル)シランベンジルチタンクロライドなどであ
る。
適切な遷移金属またはランタニド化合物には、よく知られている4−6族金属
のチーグラー・ナッタ触媒化合物が含まれる。このような化合物の説明的非制限
例にはTiCl4、TiBr4、Ti(OC2H5)3Cl、Ti(OC2H5)Cl3
、Ti(OC4H9)3Cl、Ti(OC3H7)2
Cl2、VCl4、VOCl3、VO(OC2H5)3、ZrCl4、ZrCl3(OC2H5
)、Zr(OC2H5)4およびZrCl(OC4H9)3が含まれる。
上記触媒組成物中のメタロセンおよび/または遷移金属またはランタニド化合
物と上記アルミノキサン−MX組成物中のアルミノキサンに由来するアルミニウ
ムのモル比を所望度合の重合活性が得られるように選択し、その比率は一般に1
X10-1から1X10-4対1、好適には2X10-1から5X10-4対1の範囲で
ある。
請求の範囲
1. 液状クラスレート組成物であって、アルミノキサンとこのアルミノキサ
ンと一緒に安定な液状クラスレート組成物を生じるに有効な有機、無機または有
機金属化合物を芳香族溶媒中で反応させることで生じさせた生成物を含む組成物
。
2. 上記化合物が上記溶媒中でカチオン種とアニオン種に少なくともある程
度解離し得る有機、無機または有機金属塩である請求の範囲第1項記載の組成物
。
3. アルミノキサンクラスレート組成物であって、メチルアルミノキサンと
芳香族包含溶媒と解離したカチオン種とアニオン種で構成され、ここで、該解離
したカチオン種とアニオン種が(i)メチルアルミノキサン存在下の上記溶媒中
で生じたもので(ii)メチルアルミノキサン存在下の上記溶媒中で上記種を生
じる有機、無機または有機金属化合物から生じたものである組成物。
4. 上記メチルアルミノキサンがオリゴマー状のメチルアルミノキサンであ
りそして上記化合物が有機、無機もしくは有機金属の塩または金属の水素化物で
ある請求の範囲第3項記載の組成物。
5. 上記化合物がKCl、KF、NaF、KH、LiH、KOSiR3、N
aBPh4、Me4NCl、MePh3PBrおよびKB(C5F5)4から成る群から
選択される請求の範囲第4項記載の組成物。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 液状クラスレート組成物であって、アルミノキサンとこのアルミノキサ ンと一緒に安定な液状クラスレート組成物を生じるに有効な有機、無機または有 機金属化合物を芳香族溶媒中で反応させることで生じさせた生成物を含む組成物 。 2. 上記化合物が上記溶媒中でカチオン種とアニオン種に少なくともある程 度解離し得る有機、無機または有機金属塩である請求の範囲第1項記載の組成物 。 3. アルミノキサンクラスレート組成物であって、メチルアルミノキサンと このメチルアルミノキサンと一緒に安定なクラスレートを生じるに有効な有機、 無機または有機金属化合物から生じたM−X種と芳香族包含溶媒を含む組成物。 4. 上記メチルアルミノキサンがオリゴマー状のメチルアルミノキサンであ りそして上記化合物が有機、無機または有機金属の塩または水素化物である請求 の範囲第3項記載の組成物。 5. 上記塩がKCl、KF、NaF、KH、LiH、KOSiR3、NaB Ph4、Me4NCl、MePh3PBrおよびKB(C5F5)4から成る群から選 択される請求の範囲第4項記載の組成物。 6. 請求の範囲第3項記載のクラスレート組成物から芳香族包含溶媒を除去 することで得られる固体状のメチルアルミノキサン−MX塩組成物。 7. トリメチルアルミニウムを実質的に含まないメチルアルミノキサン組成 物を製造する方法であって、(a)トリメチルアルミニウムとメチルアルミノキ サンが芳香族溶媒に入っている溶液を、上記メチルア ルミノキサンと一緒に安定な液状クラスレートを生じるに有効な有機、無機また は有機金属化合物と反応させることで、下方の液状メチルアルミノキサン含有ク ラスレート層と、上記トリメチルアルミニウムを含有する上方の芳香族溶媒層を 生じさせ、そして(b)上記クラスレート層を上記芳香族溶媒層から分離する、 ことを含む方法。 8. オレフィン重合用触媒であって、(a)アルミノキサンと安定なクラス レートを生じるに有効な有機、無機または有機金属化合物から生じたM−X種と 芳香族包含溶媒を含む液状クラスレート組成物の反応生成物および(b)メタロ センおよび/または4−6族金属またはランタニド元素のチーグラー・ナッタ触 媒化合物を含む共触媒を含む触媒。 9. 上記共触媒がメタロセンを含みそして上記アルミノキサンがメチルアル ミノキサンである請求の範囲第8項記載の触媒。 10. 上記有機、無機または有機金属化合物がメチルアルミノキサン存在下 の上記芳香族包含溶媒中でカチオン種とアニオン種に少なくともある程度解離し 得る塩である請求の範囲第8項記載の触媒。 11. 固体状担体に支持させた請求の範囲第8項記載の触媒。 12. オレフィン重合用触媒であって、(a)請求の範囲第3項記載の組成 物から芳香族包含溶媒を除去することで得られる固体状のアルミノキサン−MX 塩組成物および(b)メタロセンおよび/または4−6族金属またはランタニド 元素のチーグラー・ナッタ触媒化合物を含む共触媒を含む触媒。 13. 上記共触媒がメタロセンを含みそして上記アルミノキサンがメチルア ルミノキサンである請求の範囲第12項記載の触媒。 14. 上記アルミノキサンがオリゴマー状のメチルアルミノキサン である請求の範囲第8項記載の触媒。 15. 上記アルミノキサンがオリゴマー状のメチルアルミノキサンである請 求の範囲第12項記載の触媒。 16. 固体状担体に支持させた請求の範囲第1項記載のクラスレート組成物 。
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