JP2002520452A - オレフィン重合用のアルミニウム系ルイス酸助触媒 - Google Patents

オレフィン重合用のアルミニウム系ルイス酸助触媒

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、一種以上のオレフィンを、重合条件下で、少なくとも一種の、式、RAl(ArHal)3−n(式中、ArHalはハロゲン化アリール基であり、n=1又は2であり、Rはハロゲン化アリール基以外のモノアニオン基である)のルイス酸アルミニウム化合物との反応によりオレフィン重合用に活性化される有機金属触媒化合物と化合させることを含む、一種以上のオレフィンモノマーからポリオレフィンを製造する方法に関する。本発明は又、この方法を用いて製造したポリマー及びポリマーそれ自体にも関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】発明の分野 本発明は、安定な重合触媒をもたらすことができるルイス酸によって活性化さ
れた遷移金属化合物に基づくイオン触媒系を用いるオレフィンポリマーの重合に
関する。
【0002】発明の背景 三個の弗素化アリール置換基を有する第13族に基づいたルイス酸は、遷移金
属化合物をオレフィン重合触媒に活性化できることが知られている。トリスパー
フルオロフェニルボランは、安定化適合性非配位アニオンを生成しつつ、遷移金
属のシクロペンタジエニル誘導体のための配位子を引抜くことが可能であること
がEP第0,425,697号およびEP第0,520,732号において示さ
れている。マークス(Marks)ら、J.Am.Chem.Soc.,199
1,113巻,3623〜3625頁も参照。「非配位アニオン」という用語は
、配位重合または挿入重合とカルボカチオン重合の両方によるオレフィン重合の
分野において現在認められている専門用語である。例えば、EP第0,277,
004号、米国特許第5,198,401号、Baird,Michael C
.らによる、J.Am.Chem.Soc.1994年,116巻,6435〜
6436頁および米国特許第5,668,324号を参照。非配位アニオンは、
オレフィン重合に活性であるカチオン性メタロセン錯体に対して、電子安定化助
触媒または対イオンとして機能することが記載されている。本明細書において用
いられる非配位アニオンという用語は、真に非配位のアニオンと、挿入部位でオ
レフィン性またはアセチレン性不飽和モノマーによる置換に対して不安定である
ようにカチオン性錯体に弱く配位されているにすぎない配位アニオンとの両方に
適用される。トリスパーフルオロフェニルボランから誘導される第13族元素に
基づく化合物の合成はEP第0,694,548号に記載されている。これらの
第13族元素に基づく化合物は、式、M(Cにより表されると言われ
、式、M(C3−n(式中、n=1または2)により表されるタイ
プを含む混合生成物を避けるために、トリスパーフルオロフェニルボランを「基
本的に1:1」のモル比でジアルキルまたはトリアルキル第13族元素系化合物
と反応させることにより製造される。チーグラー・ナッタオレフィン重合におけ
るトリスアリールアルミニウム化合物に対する有用性が示唆されている。
【0003】 パーフルオロフェニルアルミニウム(トルエン)は、X線結晶学によって特性
分析されてきた。Hair G.S.、Crowley A.H.、Jones
R.A.、McBurnett B.G.、Voigt A.J.によるJ.
Am.Chem.Soc.,1999年,121巻,4922頁を参照。アルミ
ニウム錯体へのアレン配位は、アルミニウム中心のルイス酸度を示している。し
かし、パーフルオロフェニルアルミニウム錯体は、触媒を活性化するためにトリ
チルB(C /アルキルアルミニウムの組み合わせを利用するオレ
フィン重合における起きうる失活源として関わってきた。Boschmann
M.,Sarsfield M.J.によるOrganometallics,1
988年,17巻,5908頁を参照。BochmannおよびSarsfie
ldは、CpZrMeがAl(C0.5(トルエン)と反応して
、それに伴ってC 部分が移動してメタロセンペンタフルオロフェニル錯
体を生成することを示した。これらの錯体は、B(Cまたはトリチル B(C で活性化された時、対応するメタロセンジメチル錯体に比
べて極めて低い活性しか有しないことが報告された。
【0004】 トリスパーフルオロフェニル硼素から誘導された担持非配位アニオンが、米国
特許第5,427,991号に記載されている。トリスパーフルオロフェニル硼
素は、ヒドロキシル基を通してシリカに結合されたカップリング基と反応して、
プロトン付加により遷移金属触媒化合物を活性化することが可能な支持体結合ア
ニオン活性剤を生成できることが示されている。米国特許第5,643,847
号には、第13族ルイス酸化合物とシリカなどの金属酸化物との反応が論じられ
ており、遷移金属有機金属触媒化合物にプロトン付加して、結合アニオンによっ
て釣り合わされた触媒活性カチオンを生成させることが可能な結合アニオンを生
じるトリスパーフルオロフェニル硼素とシラノール基(シリコンのヒドロキシル
基)との反応が示されている。
【0005】 カルボカチオン重合のために適する固定化第IIIA族ルイス酸触媒は、米国
特許第5,288,677号に記載されている。これらの第IIIA族ルイス酸
は、一般式、RMX3−n(式中、Mは第IIIA族金属であり、RはC
12アルキル、アリール、アルキルアリール、アリールアルキルおよびシクロ
アルキル基からなる一価の炭化水素基であり、n=0〜3であり、Xはハロゲン
である)を有すると記載されている。記載されたルイス酸には、三塩化アルミニ
ウム、トリアルキルアルミニウムおよびハロゲン化アルキルアルミニウムが含ま
れる。固定化は、基が構造的にポリマー鎖に組み込まれるヒドロキシル、ハロゲ
ン化物、アミン、アルコキシ、第二アルキルアミン基及びその他の基とこれらの
ルイス酸とを反応させることによって行なわれる。James C.W.Chi
enによるJour.Poly.Sci.:PtA:Poly.Chem,29
巻,1603〜1607頁(1991年)には、SiOおよびジルコノセンと
反応したメチルアルモキサン(MAO)のオレフィン重合への有用性を記載され
ており、シリカの表面ヒドロキシル基中の酸素原子を通したシリカへのアルミニ
ウム原子の共有結合が記載されている。
【0006】 上述したことを考慮して、工業的経済性を改善すると共にイオン触媒系のため
に適する活性化化合物の合成および製造のより単純な方法を提供することが活性
化助触媒化合物に対して必要とされ続けている。さらに、担持触媒が一般に用い
られるオレフィンの気相重合およびスラリー重合における改善は、工業的方法の
厳しい基準を満足させるために求められている。
【0007】発明の簡単な概要 本発明は、オレフィン系モノマーと、 i)遷移金属有機金属触媒化合物とii)アルミニウムが少なくとも一個、好ま
しくは二個のハロゲン化アリール配位子、およびハロゲン化アリール配位子を含
まない一個または二個の別のモノアニオン配位子を含む中性アルミニウム系ルイ
ス酸化合物との反応生成物とを 化合させることを含む、1種以上のオレフィンモノマーからポリオレフィンを製
造するための方法に関する。
【0008】 本発明はまた、I21/Iとして表現される同じ溶融流量を有する同等の密
度およびメルトインデックスのポリマーと比べて溶融強度が予期せずに改善され
ている比較的狭い分子量分布を有するエチレンコポリマーに関する。結果として
、本発明のポリマーは、より良好なバブル安定性を有する。特に、本発明は、0
.900g/ccより大きい密度、約15〜約25の範囲のI21/Iおよび
6〜約11cNの範囲またはそれより高い溶融強度を有するエチレンコポリマー
に関する。好ましい実施形態において、ポリマーは、本発明の担持触媒を用いる
気相重合法において製造される。
【0009】発明の説明 本発明は、ルイス酸活性剤および有機金属触媒前駆物質化合物を組み合わせて
オレフィン重合用の活性触媒を生成できる方法を提供する。本発明は、利用可能
なオレフィン性不飽和を有する挿入重合可能なモノマーとの、あるいはカチオン
重合可能なオレフィン性不飽和を有するモノマーとの後続の接触、あるいは現場
での(in situ)触媒生成をさらに提供する。本発明による触媒は、二種
以上のオレフィン性不飽和モノマーのポリマーおよびコポリマーを製造するため
に適する。
【0010】 本発明のルイス酸化合物は、アルミニウムに基づくと共にトリス(パーフルオ
ロフェニル)ボランまたはトリス(パーフルオロナフチル)ボランのハロゲン化
アリール配位子などの少なくとも1個の嵩高の電子求引性補助配位子を有するオ
レフィン触媒活性剤ルイス酸を包含する。これらの嵩高の配位子は、ルイス酸が
電子的安定化適合性非配位アニオンとして機能することを可能にするのに十分な
配位子である。安定なイオン錯体は、アニオンが、挿入重合において用いられる
強ルイス酸カチオン性有機金属遷移金属カチオンへの適する配位子供与体ではな
い時、すなわち、カチオンを中和し、カチオンを重合に対して不活性にする配位
子移動を阻止する時に達成される。この説明に適合するルイス酸は、以下の式、 RAl(ArHal)3-n [式中、Rはモノアニオン配位子であり、ArHalはハロゲン化C芳香族炭
化水素、もしくはより高い炭素数の多環式芳香族炭化水素、又は2個以上の環(
または縮合環系)が直接互いにまたは一緒に結合されている芳香族環群であり、
n=0〜2、好ましくはn=1である]によって記述することができる。一つの
実施形態において、少なくとも一つの(ArHal)は、ハロゲン化C芳香族
化合物またはより高級なハロゲン化芳香族化合物であり、好ましくは弗素化ナフ
チルである。適する非限定的なR配位子には、置換または非置換のC〜C30 ヒドロカルビル脂肪族または芳香族基(置換は、炭素原子上の少なくとも1個の
水素がヒドロカルビル、ハロゲン化物、ハロカルビル、ヒドロカルビルもしくは
ハロカルビルで置換された置換有機メタロイド、ジアルキルアミド、アルコキシ
、シロキシ、アリールオキシ、アルキスルフィド、アリールスルフィド、アルキ
ルホスフィド、アルキルホスフィドまたは他のアニオン置換基で置換されている
ことを意味する)、弗化物、嵩高のアルコキシド(嵩高とは、t−ブトキシド、
2,6−ジメチルフェノキシドおよび2,6−ジ(t−ブチル)フェノキシドな
どのC以上で例えば約C20以下のヒドロカルビル基を意味する)、−SR、
−NRおよび−PR(式中、各Rは独立に、前に定義されたような置換また
は非置換ヒドロカルビルである)、およびトリメチルシリルのようなC〜C ヒドロカルビル置換有機メタロイドが含まれる。ArHalの例には、ハロゲ
ン化されている時の米国特許第5,198,401号のフェニル、ナフチルおよ
びアントラセニル基およびWO第97/29845号のビフェニル基が含まれる
。本発明の目的において、ハロゲン化された(halogenated)または
ハロゲン化(halogenation)という用語の使用は、アリール置換芳
香族配位子の炭素原子上の水素原子の少なくとも1/3がハロゲン原子で置換さ
れていること、より好ましくは芳香族配位子が過ハロゲン化されることを意味す
る。弗素は最も好ましいハロゲンである。前述した各文献の配位子の記載は、情
報のためおよび米国特許プラクチスのために引用により本明細書に組み込まれる
【0011】 R基、すなわち配位子は、共有結合金属/メタロイド酸化物支持体または高分
子支持体であることも可能である。ルイス酸塩基含有支持体基体は本発明のルイ
ス酸助触媒活性剤と反応し、支持体結合ルイス酸化合物[RAl(ArHal
3−nの1つのR基は、共有結合支持体基体である]を生成する。シリカのル
イス塩基ヒドロキシル基は、アルミニウム配位部位の一つにおける支持体へのこ
の結合方法が生じる金属/メタロイド酸化物の例である。
【0012】 従って、本発明の金属またはメタロイド酸化物支持体には、いずれかの金属/
メタロイド酸化物、好ましくは非晶質シリカについて観察される値以下のpKa
、すなわち約11以下のpKaを示す表面ヒドロキシル基を有するものが含まれ
る。本発明を生成する際に、共有結合アニオン活性剤であるルイス酸はシラノー
ル基(ルイス塩基として作用するもの)との供与錯体を初期に生成することが考
えられ、よって金属酸化物支持体の金属/メタロイドに結合された形式的に双極
(双性イオン)のブレンステッド酸構造を形成する。その後、ブレンステッド酸
のプロトンはルイス酸のR基にプロトン付加し、それを引抜いて、その時に、ル
イス酸は酸素原子に共有結合されることになると考えられる。その後、ルイス酸
の置換R基はR’−O−(式中、R’は適する支持体基体、例えば、シリカ支持
体またはヒドロキシル基含有高分子支持体である)になる。従って、脱水処理法
後にヒドロキシル基を保持する従来から公知であるいずれかの無機酸化物、シリ
カ、支持材料は本発明において適する。入手可能性のゆえに、シリカおよびシリ
カ含有金属酸化物系の支持体、例えば、シリカ−アルミナ、の両方が好ましい。
シリカ粒子、ゲルおよびガラスビーズが最も一般的である。
【0013】 これらの金属酸化物組成物は、Al、K、Mg、Na、Si、TiおよびZr
の酸化物のような他の金属の酸化物をさらに含有することが可能であり、好まし
くは、水および遊離酸素を除去するために熱的および/または化学的手段によっ
て処理すべきである。一般に、こうした処理は、加熱オーブン内で真空において
、加熱流動床内で、又はオルガノシラン、シロキサン、アルキルアルミニウム化
合物などの脱水剤を用いて行われる。処理のレベルは、可能なかぎり多くの保持
された水分および酸素を除去するようなレベルであるが、化学的に十分な量のヒ
ドロキシル官能基を保持するレベルであるべきである。従って、支持体材料の分
解前の点に至るまでの800℃以下又はそれより高温での数時間の焼成は許容で
き、支持アニオン活性剤のより多くの装填を望むならば、より短い時間のより低
い焼成温度が適する。金属酸化物がシリカである場合、0.1ミリモル未満から
3.0ミリモルまでの活性剤/g SiOを達成する装填が一般に適しており
、例えば、焼成温度を200℃から800+℃まで変えることにより達成するこ
とが可能である。種々の表面積のシリカの焼成温度と時間とヒドロキシル含有率
との間の相関を記載しているZhuralevらによる、Langmuir,1
987年,3巻,316頁を参照。
【0014】 本発明において結合部位として利用可能なヒドロキシル基を調整することも、化
学量論量未満の量の化学脱水剤を用いる、ルイス酸添加の前の前処理によって行
うことができる。好ましくは、用いられるものは控えめに用い、それは、遷移金
属触媒化合物と結合活性剤との反応に対する妨害を最小にするように、シラノー
ル基(例えば、(CHSiCl)と反応するか、あるいは別に加水分解可
能な単一配位子を有するものである。400℃未満の焼成温度を用いる場合、二
官能性カップリング剤(例えば、(CHSiCl)は、より過酷でない
焼成条件下で存在するシラノール基の水素結合対を封止するために用いることが
できる。本発明の触媒支持体上のシラノール基の改変のためにも有効であるシリ
カポリマー充填剤用のシランカップリング剤の効果の議論については、例えば、
“Investigation of Quantitative SiOH Determination by the Silane Treatmen
t of Disperse Silica”,ゴルスキ(Gorski)らに
よるJourn.of Colloid and Interface Sci
ence,126巻,2号,1988年12月を参照。同様に、遷移金属化合物
との反応のために必要な化学量論的な量より過剰のルイス酸の使用は、触媒製造
または後続の重合に対する著しい悪影響を伴わずに過剰のシラノール基を中和す
るように働く。
【0015】 高分子支持体は、好ましくはヒドロキシル官能基含有ポリマー基体であるが、
官能基は、第一アルキルアミン、第二アルキルアミン等のいずれかであることが
可能であり、このような基はポリマー鎖に構造的に組み込まれ、且つアルミニウ
ムの1個の配位部位を満たす配位子にプロトン付加し、前記配位子をポリマーに
組み込まれた官能基によって置換するように、ルイス酸との酸−塩基反応が可能
である。例えば、米国特許第5,288,677号の官能基含有ポリマーを参照
【0016】 本発明による配位重合または挿入重合によるオレフィン重合触媒として適する
遷移金属化合物には、伝統的なチーグラー・ナッタ配位重合において有用な公知
の遷移金属化合物及び、配位重合において有用であることが同様に知られている
メタロセン化合物が本発明のために記載された助触媒活性剤により触媒活性化が
可能である時、そのような化合物も含まれる。これらには、一般に、助触媒活性
剤、特に水素化物、アルキルおよびシリルを含む配位子により少なくとも一つの
金属配位子が引き抜かれることができる第4〜10族の遷移金属化合物が含まれ
る。引抜が可能な配位子、およびそれらを含む遷移金属化合物には、背景技術に
おいて記載されたメタロセンが含まれる。例えば、米国特許第5,198,40
1号およびPCT公報WO第92/00333号を参照。これら化合物の合成は
公表された文献からよく知られている。さらに、金属配位子が、本発明の活性化
助触媒による引き抜きが可能でないハロゲン、アミドまたはアルコキシ部分(例
えば、ビスシクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド)を含む場合、リチウ
ムまたはアルミニウム水素化物、あるいはアルキル、アルキルアルモキサン、グ
リニヤール試薬等の有機金属化合物との公知のアルキル化反応を介してその金属
配位子を適する配位子に変換することが可能である。活性化アニオン化合物の添
加の前の有機アルミニウム化合物とジハロ置換メタロセン化合物との反応につい
てはEP−A1−第0,570,982号も参照すること。本明細書中で引用さ
れたすべての文献は引用により米国特許プラクチスのために本明細書に組み込ま
れる。
【0017】 触媒活性遷移金属カチオンを生成するために引き抜きが可能な少なくとも1個
の配位子を含むか、あるいは含むようにアルキル化することができるメタロセン
化合物の別の記載は、特許文献、例えば、米国特許第4,871,705号、第
4,937,299号、第5,324,800号、EP−A−第0,129,3
68号、EP−A−第0,418,044号、EP−A−第0,591,756
号、WO−A―第92/00333号およびWO−A―第94/01471号におい
て見られる。こうしたメタロセン化合物は、モノまたはビスシクロペンタジエニ
ル置換第4、5または6族遷移金属化合物として本発明のために記載することが
でき、ここで補助配位子は、それら自体1個以上の基で置換され得るか、相互に
架橋され得るか、あるいは遷移金属にヘテロ原子を通して架橋することができる
。補助配位子および架橋元素のサイズおよび構成成分(constituency)は本発明
のイオン触媒系の製造に決定的に重要ではないが、得ようとしている重合活性お
よびポリマー特性を改善するために文献に記載されたように選択されるべきであ
る。
【0018】 一般に、嵩高の配位子メタロセン型触媒化合物には、少なくとも一個の金属原
子に結合された一個以上の嵩高の配位子を有する半サンドイッチおよび完全サン
ドイッチ化合物が含まれる。代表的な嵩高の配位子メタロセン型化合物は、一般
に、少なくとも一個の金属原子に結合された一個以上の嵩高の配位子(複数を含
む)および一個以上の脱離基(複数を含む)を含むとして記載される。一つの好
ましい実施形態において、少なくとも一個の嵩高の配位子は、金属原子にη結合
されており、最も好ましくは、金属原子にη結合されている。嵩高の配位子は
、一般に、一個以上の開環系、非環式系または縮合環あるいは環系またはそれら
の組合せによって表される。これらの嵩高の配位子、好ましくは1つ又は複数の
環または1つ又は複数の環系は、一般に、元素の周期律表の第13〜16族原子
から選択される原子を含み、好ましくは、こうした原子は、炭素、窒素、酸素、
珪素、硫黄、燐、ゲルマニウム、硼素およびアルミニウムまたはそれらの組合せ
から成る群から選択される。最も好ましくは、1つ又は複数の環または1つ又は複
数の環系は、シクロペンタジエニル配位子またはシクロペンタジエニル系配位子
構造、あるいはペンタジエン、シクロオクタテトラエンジイルまたはイミド配位
子などの他の類似の官能性配位子構造などの炭素原子から成るが、それらに限定
されない。金属原子は、好ましくは、元素の周期律表の第3〜15族およびラン
タニドまたはアクチニド系列から選択される。好ましくは、金属は、第4〜12
族、より好ましくは第4、5および6族からの遷移金属であり、最も好ましくは
、遷移金属は第4族からのものである。すべての文献は米国特許プラクチスのた
めに引用により本明細書に組み込まれる。
【0019】 ポリエチレンまたはエチレン含有コポリマー(ここでコポリマーとは少なくと
も二種の異なるモノマーを含むことを意味する)の製造のために適するメタロセ
ン化合物は、当該技術分野において知られているものの本質的にいずれかの化合
物である。再び、特定の例についてはEP−A−第277,004号、WO第9
2/00333号、米国特許第5,001,205号、第5,198,401号
、第5,324,800号、第5,308,816号および第5,304,61
4号を参照。アイソタクチックポリプロピレンまたはシンジオタクチックポリプ
ロピレンを製造するために用いるメタロセン化合物の選択およびそれらの合成は
当該技術分野においてよく知られており、特許文献および学術文献の両方に具体
的に言及することができる。例えば、Journal of Organome
tallic Chemistry, 369巻,359〜370頁(1989
年)を参照。一般に、これらの触媒は、立体的剛性非対称のキラル、アキラルま
たは架橋キラルまたはアキラルメタロセンである。例えば、米国特許第4,89
2,851号、第5,017,714号、第5,296,434号、第5,27
8,264号、PCT/US92/10066、WO−A−第93/19103
号、EP―A2−第0,577,581号、EP―A1−第0,578,838
号および学術文献“The Influence of Aromatic S
ubstituents on the Polymerization Be
havior of Bridged Zirconocene Cataly
sts”,Spaleck,W.,ら,Organometallics 19
94年,13巻,954〜963頁、ならびに“ansa−Zirconoce
ne Polymerization Catalysts with Ann
elated Ring Ligands−Effects on Catal
ytic Activity and Polymer Chain Leng
ths”,Brinzinger,H.,ら,Organometallics
1994年,13巻,964〜970頁、およびそれらに引用された文書を参
照。前述した文献の多くはアルモキサン活性剤と合わせた触媒系に向けられてい
るが、ハロゲン、アミドまたはアルコキシ含有金属配位子(存在する場合)が、
例えば、上述したようなアルキル化反応を介して引き抜きが可能な配位子で置換
され、もう一つが、エチレン基−C=C−を挿入しうる基、例えば水素化物、ア
ルキルまたはシリルである時に、類似のメタロセン化合物は活性配位触媒系のた
めに本発明の助触媒活性剤と合わせて有用である。すべての文献は米国特許プラ
クチスのために引用により本明細書に組み込まれる。
【0020】 代表的なメタロセン化合物は、式 L MAB [式中、LはMにπ結合された置換シクロペンタジエニルまたはヘテロシクロ
ペンタジエニル補助配位子であり、LはLに関して定義された補助配位子の
種類の1つであるか又はMにσ結合されたヘテロ原子補助配位子Jであり、L
よびL配位子は第14族元素連結基を通して共に共有結合で架橋することが可
能であり、L はMへの供与結合を有する任意の中性非酸化配位子であり(i
は0〜3に等しい)、Mは第4族遷移金属であり、AおよびBは独立に、適する
活性剤による引き抜き目的のために破壊でき重合性モノマーまたはマクロマーを
配位重合のためにその中に挿入することができるモノアニオンの不安定配位子で
あり、それぞれがMへのσ結合を有し、任意に互いにあるいはLまたはL
架橋されている]を有する。
【0021】 非限定的な代表的メタロセン化合物には、ペンタメチルシクロペンタジエニル
チタンイソプロポキシド、ペンタメチルシクロペンタジエニルトリベンジルチタ
ン、ジメチルシリルテトラメチルシクロペンタジエニル−t−ブチルアミドチタ
ンジクロリド、ペンタメチルシクロペンタジエニルチタントリメチル、ジメチル
シリルテトラメチルシクロペンタジエニル−t−ブチルアミドジルコニウムジメ
チル、ジメチルシリルテトラメチルシクロペンタジエニル−ドデシルアミドハフ
ニウム二水素化物、ジメチルシリルテトラメチルシクロペンタジエニル−ドデシ
ルアミドハフニウムジメチルのようなモノシクロペンタジエニル化合物、ビス(
1,3−ブチル,メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、ペンタ
メチルシクロペンタジエニル−シクロペンタジエニルジルコニウムジメチル、(
テトラメチルシクロペンタジエニル)(n−プロピルシクロペンタジエニル)ジ
ルコニウムジメチルのような非架橋ビスシクロペンタジエニル化合物、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およびシラシク
ロブチル(テトラメチルシクロペンタジエニル)(n−プロピル−シクロペンタ
ジエニル)ジルコニウムジメチルのような架橋ビスシクロペンタジエニル化合物
、ジメチルシリルビス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−メチルベンズインデ
ニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリルビス(2−メチルベンズインデ
ニル)ジルコニウムジメチルのような架橋ビスインデニル化合物、およびフルオ
レニル配位子含有化合物、例えば、ジフェニルメチル(フルオレニル)(シクロ
ペンタジエニル)ジルコニウムジメチルならびに米国特許第5,017,714
号、第5,324,800号およびEP−A−第0,591,756号に挙げら
れ記載されている化合物のような別のモノ−およびビス-シクロペンタジエニル
化合物が含まれる。すべての文献は米国特許プラクチスのために引用により本明
細書に組み込まれる。
【0022】 代表的な伝統的チーグラー・ナッタ遷移金属化合物には、テトラベンジルジル
コニウム、テトラビス(トリメチルシリルメチル)ジルコニウム、オキソトリス
(トリメチルシリルメチル)バナジウム、テトラベンジルハフニウム、テトラベ
ンジルチタン、ビス(ヘキサメチルジシラジド)ジメチルチタン、トリス(トリ
メチルシリルメチル)ニオブジクロリド、トリス(トリメチルシリルメチル)タ
ンタルジクロリドが含まれる。配位重合に関するこのような組成物の重要な特徴
は、引き抜きが可能な配位子、およびエチレン(オレフィン)基を中に挿入する
ことができる配位子である。これらの特徴によって、遷移金属化合物からの配位
子の引抜ができ、付随して本発明のイオン触媒組成物が同時に生成できる。
【0023】 本発明によるオレフィン重合触媒として適する別の有機金属遷移金属化合物は
、配位子引き抜きにより触媒活性カチオンに変換でき、エチレンのようなオレフ
ィン性不飽和モノマーにより置換されるために十分不安定な非配位アニオンまた
は弱く配位しているアニオンによって当該活性電子状態において安定化できる第
4〜10族元素含有触媒化合物のいずれかのものである。化合物の例には、特許
文献において記載されたものが含まれる。米国特許第5,318,935号には
、オレフィンの挿入重合が可能な第4族金属の架橋および非架橋ビスアミド遷移
金属触媒化合物が記載されている。公報WO第96/23010号、WO第97
/48735号およびGibsonらによるChem.Comm.,849〜8
50頁(1998年)には、イオン活性化およびオレフィン重合のために適する
ことが示された第8〜10族金属化合物用のジイミン系の配位子が開示されてい
る。活性遷移金属中心が高酸化状態にあり、低配位数ポリアニオン補助配位子系
によって安定化されている第5〜10族金属からの遷移金属重合触媒系は、米国
特許第5,502,124号および第5,504,049号に記載されている。
オレフィン重合のための架橋ビス(アリールアミド)第4族化合物は、D.H.
McConvilleらによってOrganometallics, 1995
年,14巻,5478〜5480頁において記載されている。合成方法および化
合物特性が示されている。D.H.McConvilleらのMacromol
ecules,1996年,29巻,5241〜5243頁に見られる別の研究
では、架橋ビス(アリールアミド)第4族化合物が1−ヘキセンの重合のための
活性触媒であることが記載されている。本発明による適する別の遷移金属化合物
には、WO第96/40805号に記載された化合物が含まれる。これらの各文
献は米国特許プラクチスのために引用により本明細書に組み込まれる。
【0024】 本発明において有用な他の遷移金属触媒化合物には、WO第96/33202
号、WO第96/34021号、WO第97/17379号、WO第98/22
486号、EP−A1−第0,874,005号、米国特許第5,637,66
0号、第5,539,124号、第5,554,775号、第5,756,61
1号、第5,233,049号、第5,744,417号および第5,856,
258号に記載されたようなシクロペンタジエニル配位子中にヘテロ原子を有す
る化合物が含まれる。すべては米国特許プラクチスのために引用により本明細書
に組み込まれる。
【0025】 もう一つの実施形態において、遷移金属触媒化合物は、1998年6月23日
出願の米国特許出願第09/103,620号に記載された化合物のような、ピ
リジンまたはキノリン部分を含有する二座配位子に基づく遷移金属触媒として公
知の錯体である。その記載は引用により本明細書に組み込まれる。他のメタロセ
ン触媒には、PCT公報WO第99/01481号およびWO第98/4266
4号に記載されたものが含まれる。それらの記載は引用により本明細書に完全に
組み込まれる。
【0026】 本発明の触媒を用いる場合、特に支持体に固定された場合に、全触媒系は一般
に1種以上の掃去化合物をさらに含む。本明細書および請求の範囲において用い
られる「掃去化合物」という用語は、反応環境から、好ましくは極性の不純物を
除去するために有効な化合物を含むことを意味する。不純物は、いずれかの重合
反応成分により、特に溶媒、モノマーおよび触媒供給原料により偶発的に導入さ
れ、触媒活性および安定性に悪い影響を及ぼす。不純物は、特に、イオン化アニ
オン前駆物質が触媒系を活性化するときに、触媒活性を低下させ得るか、あるい
は無くさせることさえあり得る。極性不純物、すなわち触媒毒には、水、酸素、
金属不純物などが含まれる。種々の成分の合成または製造後あるいは合成または
製造中に、このような不純物の反応容器への供給前に好ましくは、例えば、化学
処理技術または慎重な分離技術による工程を取るが、ごく少量の掃去化合物がな
お重合プロセス自体において通常は用いられ得る。
【0027】 一般に、掃去化合物は、上述した通り、開始のために必要な過剰のアルキル化
ルイス酸であるか、又は米国特許第5,153,157号、第5,241,02
5号、WO第91/09882号、WO第94/03506号、WO93/14
132号およびWO第95/07941号の第13族有機金属化合物のような別
の公知の有機金属化合物である。化合物の例には、トリエチルアルミニウム、ト
リエチルボラン、トリイソブチルアルミニウム、メチルアルモキサン、イソブチ
ルアルミニウムオキサンおよびトリ−n−オクチルアルミニウムが含まれる。金
属またはメタロイド中心に共有結合された嵩高の、すなわちC〜C20線状ヒ
ドロカルビル置換基を有する掃去化合物は、活性触媒との有害な相互作用を最小
にするために好ましい。例には、トリエチルアルミニウム、より好ましくは、ト
リイソブチルアルミニウム、トリイソプレニルアルミニウムのような嵩高の化合
物、およびトリ−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−n−ドデシルアルミニウムのような長鎖線状アルキル置換アルミ
ニウム化合物が含まれる。アルモキサンを活性剤として用いる場合、存在する触
媒の活性化のために必要な量を越える一切の過剰分が掃去化合物として作用する
ので、別の掃去化合物が必要でないことがある。アルモキサンは又、他の活性化
手段、例えばメチルアルモキサンおよびトリイソブチル−アルミノキサンと合わ
せた掃去量の中で用いることも可能である。本発明の第4〜10族触媒化合物と
合わせて用いられる掃去剤の量は、重合反応中に活性度を増大させるために有効
な当該量に最小化され、供給原料および重合媒体に外来不純物が十分にないなら
全く省かれる。
【0028】 本発明の触媒錯体は、メタロセンを用いる配位重合下で重合可能であることが
従来から公知の不飽和モノマーの重合において有用である。このような条件はよ
く知られており、それには、溶液重合、スラリー重合、気相重合および高圧重合
が含まれる。本発明の触媒は担持することが可能であり(好ましくは前述のよう
に)、担持された触媒として、単一、直列または並列反応器において行われる固
定床、移動床、流動床、スラリーまたは溶液法を用いる公知の操作態様において
特に有用である。本発明の担持触媒の予備重合も、従来の教示による典型的なス
ラリーまたは気相反応プロセスにおけるポリマー粒子形態のいっそうの制御のた
めに用い得る。
【0029】 本発明のためのオレフィン重合方法の別の実施形態において、触媒系は、液相
(溶液、スラリー、懸濁液、凝集相またはそれらの組み合せ)、高圧液体あるい
は超臨界流体相、または気相において用いられる。これらの各方法も、単一、並
列または直列の反応器において用いられ得る。液体方法は、オレフィンモノマー
を、適する希釈剤または溶媒中の前述した触媒系と接触させ、前記モノマーが本
発明のコポリマーを生成するために十分な時間にわたって反応させることを含む
。脂肪族および芳香族両方のヒドロカルビル溶媒が適しており、ヘキサンおよび
トルエンが好ましい。凝集法およびスラリー法は、一般に、触媒を液体モノマー
のスラリーと接触させることによって行われ、触媒系は支持されている。気相法
は、典型的には担持触媒を用い、配位重合によって製造されるエチレンホモポリ
マーまたはコポリマーのために適することが知られているいずれかの方法におい
て行われる。例は、米国特許第4,543,399号、第4,588,790号
、第5,028,670号、第5,382,638号、第5,352,749号
、第5,436,304号、第5,453,471号、第5,463,999号
およびPCT公報WO第95/07942号において見られる。各文献は米国特
許プラクチスのために引用により本明細書に組み込まれる。
【0030】 一般的に言えば、重合反応温度は約40℃から約250℃まで異なることが可
能である。好ましい重合反応温度は60℃〜220℃であり、より好ましくは2
00℃未満である。圧力は約1mmHgから2500バール(2467気圧)ま
で、好ましくは0.1バール(0.1気圧)から1600バール(1579気圧
)まで、最も好ましくは1.0バール(0.98気圧)から500バール(49
0気圧)まで異なることが可能である。
【0031】 他のα−オレフィンモノマー、α−オレフィン性ジオレフィンおよび/または
非共役ジオレフィン、例えばC〜C20オレフィン、ジオレフィンまたは環式
オレフィンとのホモポリマーおよびコポリマーの両方を含む高分子量および超高
分子量ポリエチレンを含む線状ポリエチレンは、低圧下(一般に<50バール(
49気圧))において典型的な40〜250℃の温度でエチレンおよび任意に1
種以上の他のモノマーを、ヘキサンまたはトルエンなどの溶媒によりスラリー化
された本発明の触媒と合わせて反応容器に添加することによって製造される。重
合熱は、一般に冷却により除去される。気相重合は、反応改質剤としての水素(
例えば、100〜200ppm)、C〜Cコモノマー供給原料流れ(0.5
〜1.2モル%)およびC供給原料流れ(25〜35モル%)を用いて、20
00〜3000kPaおよび60〜160℃で操作される連続流動床気相反応器
中で行い得る。米国特許第4,543、399号、第4,588,790号、第
5,028,670号、第5,405,922号および第5,462,999号
を参照。これらは米国特許プラクチスのために引用により本明細書に組み込まれ
る。
【0032】 高分子量および低結晶度のエチレン−α−オレフィン(エチレン−環式オレフ
ィンおよびエチレン−α−オレフィン−ジオレフィンを含む)エラストマーは、
伝統的な溶液重合方法下で本発明の触媒を用いて、又は本発明の触媒を懸濁させ
た重合希釈剤として重合性および非重合性の他のモノマーと合わせてα−オレフ
ィンまたは環式オレフィンあるいはそれらの混合物を使用するスラリーにエチレ
ンガスを導入することによって製造することができる。エチレンの代表的な圧力
は、10〜1000psig(69〜6895kPa)であり、重合希釈剤温度
は一般に40〜160℃である。本方法は、1つの撹拌槽反応器、あるいは直列
または並列で運転される2つ以上の撹拌槽反応器中で行うことができる。一般的
なプロセス条件については米国特許第5,001,205号の一般的な開示を参
照。PCT公報WO第96/33227号およびWO第97/22639号も参
照すること。すべての文献は、重合方法、メタロセン選択および有用な掃去化合
物の記載のために引用により本明細書に組み込まれる。
【0033】 特に前述したものに加えて、他のオレフィン性不飽和モノマー、例えば、スチ
レン、アルキル置換スチレン、イソブチレン、エチリデンノルボルネン、ノルボ
ルナジエン、ジシクロペンタジエン、ならびにシクロペンテン、ノルボルネンお
よびアルキル置換ノルボルネンなどの他の環式オレフィンを含む他のオレフィン
系不飽和モノマーは、本発明による触媒を用いて重合することができる。さらに
、1000マー単位以下またはそれより多いα−オレフィンマクロマーも共重合
により組み込むことができる。
【0034】ポリマー生成物 本発明の方法により製造されるポリマーは、広範な種々の製品および最終用途
に用いることができる。本発明の方法により製造されるポリマーには、線状低密
度ポリエチレン、エラストマー、プラストマー、高密度ポリエチレン、低密度ポ
リエチレン、ポリプロピレンおよびポリプロピレンコポリマーが含まれる。
【0035】 典型的にはエチレン系のポリマーである本ポリマーは、0.86g/cc〜0
.97g/ccの範囲の、好ましくは0.88g/cc〜0.965g/ccの
範囲の、更に好ましくは0.900g/cc〜0.96g/ccの範囲の、なお
更に好ましくは0.905g/cc〜0.95g/ccの範囲の、よりなお更に
好ましくは0.910g/cc〜0.940g/ccの範囲の、最も好ましくは
0.915g/ccより大きい、好ましくは0.920g/ccより大きい、最
も好ましくは0.925g/ccより大きい密度を有する。密度はASTM−D
−1238によって測定される。
【0036】 本発明の方法により製造されるポリマーは、一般に、1.5より大きく約4ま
で、特に2より大きく約3.5まで、更に好ましくは約2より大きく約3未満ま
で、最も好ましくは約2〜3の分子量分布、すなわち、数平均分子量に対する重
量平均分子量(M/M)を有する。
【0037】 本発明の触媒を用いて製造されるポリマーの溶融強度は、約1g/10分のI において6.5cN〜約11cN、好ましくは7cN〜11cN、更に好まし
くは7cN〜10cN、最も好ましくは7cN〜10cNの範囲である。本明細
書および添付した請求の範囲の目的において、溶融強度は、Goettfert
Rheotens溶融強度装置と組み合わせたInstron細管レオメータ
ーにより測定される。細管ダイから押出されるポリマー溶融ストランドは、装置
上の二個の逆転ホイール間で把持される。引取速度は、Acceleratio
n Programmer(Model45917、12の設定において)によ
って制御される24mm/秒の一定加速度で増加される。ストランドが破壊す
るか、あるいは引取共振を示し始める前に達成される最大引張力(単位cN)は
溶融強度として決定される。レオメーターの温度は190℃に設定される。細管
ダイは、1インチ(2.54cm)の長さおよび0.06インチ(0.15cm
)の直径を有する。ポリマー溶融物は、3インチ/分(7.62cm/分)の速
度でダイから押出される。ダイ出口とホイール接触点との間の距離は、3.94
インチ(100mm)であるべきである。
【0038】 好ましい実施形態において、本発明のポリマーの溶融強度(MS)(cNで測
定される)は、式 MS≧6.5−5.2log(MI) (式中、MIは、ASTM−D−1238−Eを用いて測定されるようなメルト
インデックス、すなわちIである)を満足させる。特にフィルム級製品の製造
用の場合、前記式のMIが0.4dg/分〜5dg/分であることがなおより好
ましく、なお更により好ましくは0.5dg/分〜4dg/分、最も好ましくは
約0.5dg/分〜3dg/分である。
【0039】 本発明のポリマーはまた、一般に、組成分布幅指数(CDBI)によって測定
して狭い組成分布を有する。コポリマーのCDBIの測定の更なる詳細は当業者
に知られている。例えば、1993年2月18日公開のPCT特許出願WO第9
3/03093号を参照。それらの記載は引用により本明細書に完全に組み込ま
れる。一つの実施形態における本発明のポリマーは、一般に50%より大きく1
00%までの範囲、好ましくは99%、好ましくは55%〜85%の範囲、より
好ましくは60%〜80%の範囲、なおより好ましくは60%より大きく、なお
更により好ましくは65%より大きいCDBIを有する。
【0040】 一つの実施形態における本発明のポリマーは、0.01dg/分〜100dg
/分、より好ましくは約0.01dg/分〜約10dg/分、なおより好ましく
は約0.1dg/分〜約5dg/分、最も好ましくは約0.1dg/分〜約3d
g/分の範囲のASTM−D−1238−Eによって測定されるメルトインデッ
クス(MI)、すなわち(I)を有する。
【0041】 一つの実施形態における本発明のポリマーは、10から25未満まで、より好
ましくは約15から25未満まで、最も好ましくは約15から約20までのメル
トインデックス比(I21/I)(I21はASTM−D−1238−Fによ
って測定される)を有する。
【0042】 なおもう一つの実施形態において、プロピレン系のポリマーが、本発明の方法
において製造される。これらのポリマーには、アタクチックポリプロピレン、ア
イソタクチックポリプロピレン、半アイソタクチックポリプロピレンおよびシン
ジオタクチックポリプロピレンが含まれる。その他のプロピレンポリマーには、
プロピレンブロックコポリマーまたはプロピレンインパクトコポリマーが含まれ
る。これらのタイプのプロピレンポリマーは、当該技術分野においてよく知られ
ている。例えば、米国特許第4,794,096号、第3,248,455号、
第4,376,851号、第5,036,034号および第5,459,117
号を参照。すべてが引用により本明細書に組み込まれる。
【0043】 本発明のポリマーは、他のいずれかのポリマーとブレンドおよび/または共押
出することが可能である。他のポリマーの非限定的な例には、従来のチーグラー
・ナッタ触媒および/または嵩高の配位子メタロセン系触媒により製造される線
状低密度ポリエチレン、エラストマー、プラストマー、高圧低密度ポリエチレン
、高密度ポリエチレンおよびポリプロピレンなどが含まれる。
【0044】 本発明の方法により製造されるポリマーおよびそのブレンドは、フィルム、シ
ートおよび繊維押出ならびに共押出、およびブロー成形、射出成形および回転式
成形などの成形操作において有用である。フィルムには、食品接触および非接触
用途における収縮フィルム、粘着フィルム、ストレッチフィルム、密封フィルム
、延伸フィルム、スナック包装、高荷重用袋、食品用袋、調理および冷凍食品包
装、医療用包装、工業用ライナー、膜などとして有用な、共押出または積層によ
り形成されるブローフィルムまたはキャストフィルムが含まれる。繊維には、フ
ィルター、おしめ布地、医療用衣類、地盤用シートなどを製造するための織形態
または不織形態をとって用いる溶融紡糸、溶液紡糸および溶融ブロー操作繊維が
含まれる。押出品には、医療用チューブ、ワイヤーおよびケーブルコーティング
、パイプ、ジオメンブレン(geomemberanes)および池用ライナー
が含まれる。成形品には、瓶、タンク、大型中空品、硬質食品容器および玩具な
どの形態における単一および多層構造体が含まれる。
【0045】実施例 前述した議論を説明するために以下の実施例を示す。すべての部、比率および
百分率は、特に指示しないかぎり重量による。乾燥した無酸素の環境および溶媒
中ですべての実施例を行った。実施例を本発明の特定の実施形態に向けることが
できるが、特定のいかなる点においても本発明を限定すると考えるべきではない
。これらの実施例において、説明を容易にするために幾つかの略号を用いる。こ
れらには、元素に関する標準化学略号およびMe=メチル、THFまたはthf
=テトラヒドロフラン、Cp、パーメチル化シクロペンタジエニル金属配位子
のような一般に受け入れられている幾つかの略号が含まれる。
【0046】 すべての分子量は、他に注記しないかぎり重量平均分子量である。分子量(重
量平均分子量(M)および数平均分子量(M)と(M)を以下に記載した
ようにゲル透過クロマトグラフィー(GPC)で測定した。
【0047】 示差屈折率検出器を備えると共に、SRM−1475(NBSから得られた線
状ポリエチレン標準)に基づく広い較正を用いて較正されたWaters 15
0 ゲルパーミエーションクロマトグラフを用いて実施例1〜4のM/M
定値を測定した。1.5mg/mlの濃度で145℃の1,2,4−トリクロロ
ベンゼン中において試料を試験した。注入体積は300μlであった。カラムセ
ットは、3つの直列Shodex GPC AT−806MSカラムであった。
この一般技術は、“Liquid Chromatography of Po
lymers and Related Materials III”,J.
Cazes版,Marcel Decker,1981年,207頁において論
じられている。
【0048】 示差屈折率検出器を備えると共にポリスチレン標準を用いて較正されたWat
ers 150 ゲルパーミエーションクロマトグラフを用いて実施例21〜2
2のM/M測定値を測定した。1.0〜1.5mg/mlの濃度で135℃
において1,2,4−トリクロロベンゼン中において試料を試験した。注入体積
は300μlであった。カラムセットは、3つのPolymer Labora
tories PLEGEL Mixed−Bカラム(0.5ml/分の流量)
であった。この一般技術は、“Liquid Chromatography of Polymers and Related Materials II
I”,J.Cazes版,Marcel Decker,1981年,207頁
において論じられている。添付した請求の範囲の目的において、M、Mまた
はMを測定するために実施例21および22に関して記載したGPCを用いる
べきである。
【0049】 トリス−ペンタフルオロフェニルボランをボールダーサイエンティフィック社
(Boulder Scientific Company)から購入し、受け
取ったまま使用した。無水トルエンおよびペンタンはアルドリッチ社(Aldr
ich)から購入した。X線回折試験はクリスタリティックス社(Crysta
lytics Company)によって行われた。
【0050】 I.非担持触媒 実施例A(合成) 1.[(CHCHCH]Al(C]−イソブチルアルミニウ
ムジ(ペンタフルオロフェニル) B(C(20.5g)を、ナトリウム/カリウム合金上で予め乾燥
させたトルエン中に溶解した。トリイソブチルアルミニウム(15.8g)をB
(Cトルエン溶液に滴下した。溶媒を真空下で除去し、ペンタンを添
加し、その溶液を−30℃に冷却した。得られた白色結晶固体を真空下で乾燥し
た。この錯体の結晶のX線回折試験によると、式、[Al(μ,η−C
)(C)(i−C)]を有する固体状態におけるダイマー錯体が
示された。19F NMR(C;CF基準(ref. to)δ=−
62.5)δ−121.2、−151.2、−160.7。H NMR(C)δ0.53d、0.98d、1.88m。
【0051】実施例B(合成) 2.[(CHCHCH)Al(C]の上述した合成において
記載した手順と同様にして[(CH)Al(C]を合成した。
【0052】重合方法 以下は、本発明の触媒とともに用いられる重合法の一般的な説明である。ステ
ンレススチール製の1リットルのZippperclaveオートクレーブ反応
器内で重合を行った。反応器には加熱および冷却のための水ジャケットが装備さ
れていた。一般に、隔壁入口を通して注入を行ったか、あるいは高圧窒素注入に
より注入した。重合前に、反応器を100℃で数時間にわたり窒素によりパージ
した。触媒を注入すると、反応温度を60℃に維持しつつ、反応器の圧力を一定
に保って、エチレンまたはエチレンと1-ヘキセンを必要に応じて連続的に供給し
た。一定時間後、冷却し、圧力を抜き、反応器の内容物を空気に露出させること
により反応を止めた。液体成分を蒸発させ、エチレンホモポリマーまたはエチレ
ン/1-ヘキセンコポリマーを真空オーブン内で乾燥した。重量平均分子量(M )、数平均分子量(M)およびそれらの比M/Mを上述した通りゲル透過
クロマトグラフィー(GPC)によって得た。ヘキセンの重量%(wt%)含有
率(Incorporation)をFTIR較正データから得た。
【0053】実施例1 MeSi(H−インデニル)Zr(CH(20mg)および[A
l(μ,η−C)(C)(i−C)](40mg)をト
ルエン10ml中で化合させた。得られた溶液は黄色である。上述した重合法を
用いて、45mlの1-ヘキセン、75psi(517kPa)のエチレンおよび
500mlのヘキサンを含む60℃に予じめ加熱された1Lステンレス鋼反応器
に触媒前駆物質溶液2mlを注入した。40分後、重合反応を止め、ポリマー2
6.2gを単離した。製造されたポリマーは、M=79900、M=186
00、M/M=4.30、ヘキセン重量%=20を有していた。
【0054】実施例2 MeSi(H−インデニル)Zr(CH(20mg)および[A
l(C(CH)](40mg)をトルエン10ml中で化合した
。得られた溶液は黄色である。上述した重合法を用いて、45mlのヘキセン−
1、75psi(517kPa)のエチレンおよび500mlのヘキサンを含む
60℃に予じめ加熱された1Lステンレス鋼反応器に触媒前駆物質溶液1.5m
lを注入した。30分後、重合反応を止め、ポリマー12.2gを単離した。製
造されたポリマーは、M=109000、M=16300、M/M=6
.69およびヘキセン重量%=19を有していた。
【0055】実施例3 (Cp)Zr(CH(20mg)および[Al(μ,η−C
)(C)(i−C)](56mg)をトルエン10ml中で化合
させた。得られた溶液は黄色である。上述した重合法を用いて、75psi(5
17kPa)のエチレンおよび500mlのヘキサンを含む60℃に予じめ加熱
された1Lステンレス鋼反応器に触媒前駆物質溶液4mlを注入した。1時間後
、重合反応を止め、ポリマー25.3gを単離した。製造されたポリマーは、M =344000、M=153000およびM/M=2.25を有してい
た。
【0056】実施例4 (Cp)Zr(CH(20mg)および[Al(C(CH
)](42mg)をトルエン10ml中で混合した。得られた溶液は黄色で
ある。上述した重合プロセスを用いて、75psi(517kPa)のエチレン
および500mlのヘキサンを含む60℃に予じめ加熱された1Lステンレス鋼
反応器に触媒前駆物質溶液4mlを注入した。1時間後、重合反応を止め、ポリ
マー22.1gを単離した。製造されたポリマーは、M=337000、M =154000およびM/M=2.19を有していた。
【0057】 II.担持触媒 トリス−ペンタフルオロフェニルボランをボールダー・サイエンティフィック
社(Boulder Scientific Company)から購入し、受
け取ったまま使用した。EP第0,694,548号に記載されたようにBia
gini,Pらの方法によってAl(Cを製造した。この特許を引用
により本明細書に組み込む。無水トルエンおよびペンタンならびにメチルリチウ
ムはアルドリッチ社(Aldrich)から購入した。トルエンをナトリウム/
カリウム合金上でさらに乾燥した。ここで用いたシリカは、メリーランド州バル
チモアのダブリュー・アール・グレース社(W.R.Grace)、Davis
on Divisionから購入した。トリエチルアルミニウムは、テキサス州
ラポートのアクゾ・ノーベル社(Akzo Nobel)から購入した。(1,
3−BuMeCp)ZrClは、ボールダー・サイエンティフィック社(B
oulder Scientific Company)から購入した。(1,
3−BuMeCp)ZrMeを、ジエチルエーテル中でのメチルリチウム2
当量の反応によって得た。MeSi(H−インデニル)Zr(CH は、テネシー州メンフィスのウィトコ社(Witco Corporation
)から購入した。以下の実施例において、≡Siは、特定された活性化助触媒部
分にさらに結合されたシリカの4配位珪素原子である。
【0058】実施例5(支持体の製造) ≡Si−O−Al(CA(600℃) Al(C(トルエン)(10.8g)を室温でシリカ(50.0g
)(600℃で焼成されたDavison948、メリーランド州バルチモアの
ダブリュー・アール・グレース社(W.R.Grace)、Davison D
ivisionから入手できる)の乾燥トルエンスラリーに添加した。混合物を
攪拌し、濾過し、真空下で乾燥した。類似の反応を重水素化ベンゼン中で行った
。元素分析によると、アルミニウム0.87重量%および炭素4.94重量%が
示された。注:除去された溶媒のH NMRスペクトルにおける陽子共鳴の積
分によると、トルエン当量あたり約1当量のペンタフルオロベンゼンの生成が示
された(以下の式1)。(C:δ2.1(s、2.99H)、5.8(m
、0.755H)、7.0(m、4.75H)。
【0059】 トリスペンタフルオロフェニルアルミニウムをシリカ(Davison948
、600℃および800℃、両方はメリーランド州バルチモアのダブリュー・ア
ール・グレース社(W.R.Grace)、Davison Division
から入手できる)と反応させて、式1のペンタフルオロベンゼンを遊離させた。
例えば、シリカのg当たり約0.6ミリモル−OHを有するDavison94
8、600℃脱水シリカを重水素化ベンゼン中で−OH当量当たり1当量のAl
(C(トルエン)と反応させた。約24時間後、スラリーを濾過した
。溶媒のH NMRスペクトルによると、トルエン対ペンタフルオロベンゼン
約1対1の比が示され、式1に示した反応が起きたことを示している。
【0060】
【化1】 (式1)
【0061】実施例6(支持体の製造) ≡Si−O−Al(C/≡Si−O−AlEtA(600℃) トリエチルアルミニウム(0.52g)を室温でシリカ(≡Si−O−Al(
A)(600℃)(10.5g)(実施例5で製造されたもの)の
乾燥トルエンスラリーに添加した。混合物を攪拌し、濾過し、真空下で乾燥した
。元素分析によると、アルミニウム2.26重量%、炭素3.57重量%および
水素3.57重量%が示された。注記:トリエチルアルミニウムを添加して、シ
リカ上の残存するSi−OH基をさらに除去した。
【0062】実施例7(支持体の製造) ≡Si−O−Al(C(800℃) Al(C(トルエン)(3.5g)を室温でシリカ(20.0g)
(800℃で焼成されたDavison948、メリーランド州バルチモアのダ
ブリュー・アール・グレース社(W.R.Grace)、Davison Di
visionから入手できる)の乾燥トルエンスラリーに添加した。混合物を攪
拌し、濾過し、真空下で乾燥した。
【0063】実施例8(支持体の製造) ≡Si−O−Al(C/≡Si−O−AlEt(800℃) トリエチルアルミニウム(0.6g)を室温でシリカ(≡Si−O−Al(C )(800℃)(実施例7で製造されたもの)(16g)の乾燥トル
エンスラリーに添加した。混合物を攪拌し、濾過し、真空下で乾燥した。元素分
析によると、アルミニウム1.55重量%および炭素5.88重量%が示された
【0064】実施例9(支持体の製造) ≡Si−O−Al(CB(600℃) Al(C(トルエン)(3.0g)を室温でシリカ(≡Si−O−
Al(CA)(600℃)(16g)の乾燥トルエンスラリーに添加
した。スラリーを一晩攪拌し、濾過し、乾燥トルエンで洗浄し、真空下で乾燥し
た。元素分析によると、アルミニウム1.76重量%および炭素5.61重量%
が示された。
【0065】実施例10 触媒Aの製造 実施例5で製造されたシリカ(≡Si−O−Al(CA(600℃
))2.00gを室温において乾燥トルエン20ml中でスラリーにした。トル
エン3ml中の(1,3−BuMeCp)ZrMe(0.27g)をスラリ
ー化した支持体に添加した。支持体はスラリー中で黄色に見え、濾過し乾燥トル
エンで洗浄すると黄色粉末が生じた。トルエン洗液は殆ど無色であり、支持体上
での触媒の保持を示すものであった。
【0066】触媒Aを用いるエチレン−ヘキセンのスラリー相重合 ステンレス鋼製の1リットルのZippperclaveオートクレーブ反応
器内で重合を行った。反応器には加熱および冷却のための水ジャケットを装備し
ていた。高圧窒素注入により注入を行った(イソブタン400ml、ヘキセン3
0mlおよびトリエチルアルミニウム15μlまたはトリイソブチルアルミニウ
ム100μl)。重合前に、反応器を100℃で数時間にわたり窒素によりパー
ジした。触媒を注入すると、反応温度を85℃に維持しつつ、反応器の圧力を一
定(エチレン130psig(896kPa))に保って、エチレンを必要に応
じて連続的に供給した。一定時間後、冷却し、圧力を抜き、反応器の内容物を空
気に露出させることにより反応を止めた。液体成分を蒸発させ、エチレン/ヘキ
セン−1コポリマーをNパージ下で乾燥した。重量平均分子量(M)、数平
均分子量(M)およびそれらの比、M/Mを上述したようにGPCによっ
て得た。1-ヘキセンの重量%含有率(Incorporation)をH NMRデータか
ら得た。
【0067】 25mgの触媒Aを用いて上述した手順を行った。40分後、反応を止めた。
反応器の汚れは観察されず、16.8gのポリマー樹脂(1120g ポリマー
/g 触媒・時間)を得た。注記:数日後、触媒の活性は低下した。
【0068】実施例11 触媒Bの製造 シリカ(≡Si−O−Al(C/≡Si−O−AlEtA)(6
00℃)(実施例5で製造されたもの)2.00gを室温において乾燥トルエン
20ml中でスラリーにした。トルエン3ml中の(1,3−BuMeCp) ZrMe(0.22g)をスラリー化した支持体に添加した。支持体はスラリ
ー中で褐色に見え、濾過し乾燥トルエンで洗浄すると淡褐色粉末が生じた。黄色
トルエン洗液を除去し、未反応メタロセン0.12gを得た。元素分析によりジ
ルコニウム1.16重量%が示された。
【0069】触媒Bを用いるエチレン−ヘキセンのスラリー相重合 触媒Bを用いて実施例10に記載した手順により重合を行った。反応器の汚れ
は観察されず、ポリマー樹脂収量は39.5g(2370g ポリマー/g 触
媒・時間)であった。数日にわたる二重反復実験によって、1280g ポリマ
ー/g 触媒・時間、1430g ポリマー/g 触媒・時間、1980g ポ
リマー/g 触媒・時間の収量活性が生じた(触媒は数日間−30℃で貯蔵した
)。
【0070】実施例12 触媒Cの製造 シリカ(≡Si−O−Al(C)(800℃)(実施例7で製造さ
れたもの)をシリカ(≡Si−O−Al(CA)(600℃)の代わ
りに用いた以外は、0.14gの(1,3−BuMeCp)ZrMeを用い
て実施例10の方法により触媒Cを製造した。元素分析によりジルコニウム1.
39重量%が示された。
【0071】触媒Cを用いるエチレン−ヘキセンのスラリー相重合 触媒Cを用いた以外は実施例10に記載した手順により重合を行った。反応器
の汚れは観察されず、ポリマー樹脂収量は20.9g(1390g ポリマー/
g 触媒・時間)であった。
【0072】実施例13 触媒Dの製造 シリカ(≡Si−O−Al(C)(800℃)をシリカ(≡Si−
O−Al(CA)(600℃)の代わりに用いた以外は、0.042
gの(1,3−BuMeCp)ZrMeを用いて実施例10の方法により触
媒Dを製造した。元素分析によりジルコニウム0.43重量%が示された。
【0073】触媒Dを用いるエチレン−ヘキセンのスラリー相重合 触媒Dを用いた以外は実施例10に記載した手順により重合を行った。反応器
の汚れは観察されず、三回の実験のポリマー樹脂収量は9.03g(602g
ポリマー/g 触媒・時間)、9.21g(614g ポリマー/g 触媒・時
間)、8.96(597g ポリマー/g 触媒・時間)であった。
【0074】実施例14 触媒Eの製造 シリカ(≡Si−O−Al(C/≡Si−O−AlEt)(80
0℃)(実施例7で製造されたもの)をシリカ(≡Si−O−Al(C A)(600℃)の代わりに用いた以外は、0.14gの(1,3−BuMe
Cp)ZrMeを用いて実施例10の方法により触媒Eを製造した。元素分
析によりジルコニウム1.10重量%が示された。
【0075】触媒Eを用いるエチレン−ヘキセンのスラリー相重合 触媒Eを用いた以外は実施例10に記載した手順により重合を行った。反応器
の汚れは観察されず、ポリマー樹脂収量は10.36g(691g ポリマー/
g 触媒・時間)であった。
【0076】実施例15 触媒Fの製造 シリカ(≡Si−O−Al(C/≡Si−O−AlEtA)(6
00℃)(実施例6で製造されたもの)をシリカ(≡Si−O−Al(CA)(600℃)の代わりに用いた以外は、0.0453gのMeSi(
−インデニル)Zr(CHを用いて実施例10の方法により触媒F
を製造した。元素分析によりジルコニウム0.38重量%が示された。
【0077】触媒Fを用いるエチレン−ヘキセンのスラリー相重合 触媒Fを用い、20mlのヘキセンを30mlのヘキセンの代わりに用いた以
外は実施例10に記載した手順により重合を行った。反応器の汚れは観察されず
、ポリマー樹脂収量は4.11g(274g ポリマー/g 触媒・時間)、7
.83(522g ポリマー/g 触媒・時間)であった。
【0078】実施例16 触媒Gの製造 シリカ(≡Si−O−Al(C)(800℃)をシリカ(≡Si−
O−Al(CA)(600℃)の代わりに用いた以外は、0.045
gのMeSi(H−インデニル)Zr(CHを用いて実施例10の
方法により触媒Gを製造した。元素分析によるとジルコニウム0.42重量%が
示された。
【0079】触媒Gを用いるエチレン−ヘキセンのスラリー相重合 触媒Gを用い、20mlの1-ヘキセンを30mlの1-ヘキセンの代わりに用い
た以外は実施例10に記載した手順により重合を行った。反応器の汚れは観察さ
れず、ポリマー樹脂収量は8.27g(551g ポリマー/g 触媒・時間)
、6.27g(418g ポリマー/g 触媒・時間)、6.51g(434g
ポリマー/g 触媒・時間)であった。
【0080】実施例17 触媒Hの製造 シリカ(≡Si−O−Al(CB(600℃)をシリカ(≡Si−
O−Al(CA)(600℃)の代わりに用いた以外は、0.10g
の(1,3−BuMeCp)ZrMeを用いて実施例10の方法により触媒
Hを製造した。元素分析;ジルコニウム1.07重量%。
【0081】触媒Hを用いるエチレン−ヘキセンのスラリー相重合 触媒Hを用いた以外は実施例10に記載した手順により重合を行った。反応器
の汚れは観察されず、ポリマー樹脂収量は53.95g(3597g ポリマー
/g 触媒・時間)であった。注記:トリスパーフルオロフェニルアルミニウム
錯体を(≡Si−OH)との、より長い接触時間(数時間に対して一晩)をさせ
ると、増大した重合活性を示した。さらに、触媒活性は、(≡Si−O−Al(
B)(600℃)支持体/活性剤と共に製造された触媒では低下し
なかった。しかし、本発明者らは、シリカ支持体との一晩以上長い反応を攪拌棒
で攪拌してはならないことを見出した。攪拌棒は一晩でシリカ粒子を極微細微粉
に砕く。
【0082】実施例18 触媒Iの製造 シリカ(≡Si−O−Al(CB)(600℃)をシリカ(≡Si
−O−Al(CA)(600℃)の代わりに用いた以外は、0.05
gのMeSi(H−インデニル)Zr(CHを用いて実施例10の
方法により触媒Iを製造した。元素分析によりジルコニウム0.68重量%が示
された。
【0083】触媒Iを用いるエチレン−ヘキセンのスラリー相重合 触媒Iを用いる、20mlのヘキセンを30mlのヘキセンの代わりに用いた
以外は実施例10に記載した手順により重合を行った。反応器の汚れは観察され
ず、ポリマー樹脂収量は6.67g(445g ポリマー/g 触媒・時間)で
あった。
【0084】実施例19 触媒Jの製造 0.043gの(1,3−BuMeCp)ZrMeを用いて実施例10の
方法により触媒Jを製造した。シリカのg当たり0.8モルのヒドロキシル含有
率を想定してシリカ(≡Si−O−Al(C)(600℃)を製造し
た。攪拌せずにスラリーを一晩静置した後に残存Al(Cを濾去した
【0085】触媒Jを用いるエチレン−ヘキセンのスラリー相重合 触媒Jを用い、100mlのトリイソブチルアルミニウムを15mlのトリエ
チルアルミニウムの代わりに反応器に注入した以外は実施例10に記載した手順
により重合を行った。反応器の汚れは観察されず、ポリマー樹脂収量は76.2
g(5080g ポリマー/g 触媒・時間)であった。
【0086】実施例20(支持体の製造) 100gの≡Si−O−H(600℃で焼成されたDavison948、メ
リーランド州バルチモアのダブリュー・アール・グレース社(W.R.Grac
e)、Davison Divisionから入手できる)を27gのAl(C (トルエン)および1.56gのトリメチルアルミニウムから製造さ
れたMeAl(Cのトルエン溶液と混合した。激しいメタンの発生が
観察された。得られたスラリーを数時間にわたり攪拌し、その後、攪拌を止め、
スラリーを窒素雰囲気下で一晩放置した。シリカを濾過し、真空下で乾燥した。
【0087】実施例21(触媒の製造) 触媒K トルエン中の30gのこの≡Si−O−Al(C(実施例20で製
造されたもの)を1.18gの(1,3−BuMeCp)ZrMeと混合し
た。スラリーを1.5時間、攪拌し、その間に、黒っぽいオレンジ/褐色となっ
た。スラリーを濾過し、担持触媒を真空下で乾燥した(サーモンピンク色の支持
体)。
【0088】実施例22(触媒の製造) 触媒L トルエン中の30gのこの≡Si−O−Al(C(実施例20で製
造されたもの)を2.25gの(プロピルCp)HfMeと化合させた。ス
ラリーを1.5時間、攪拌し、その間に黄色となった。スラリーを濾過し、担持
触媒を真空下で乾燥した(黄色の支持体)。
【0089】重合プロセス 温度制御用の装置、触媒供給装置または注入装置、モノマーおよび気体供給原
料の監視および制御用のGC分析機ならびにポリマーサンプリングおよび回収用
の装置を備えた流動床反応器内で実施例21および22において製造したすべて
の触媒を選別した。反応器は、反応器頂上で10インチ(25.4cm)に広が
る6インチ(15.24cm)直径の床部分から成る。気体は、床の内容物の流
動化をさせる有孔分散板を通して流入し、ポリマー試料は反応器頂上で排出され
る。
【0090】
【表1】 生産性は、触媒g当たりの製品g数である。
【0091】
【表2】
【0092】 本発明を特定の実施形態を用いて記載し例示してきたが、当業者は、本発明が
、本明細書において必ずしも例示されていない改変に容易に向けられることを認
識するであろう。例えば、本発明の2種以上の触媒を用いることができるか、あ
るいは本発明の触媒系を他のいずれかのメタロセン/アルモキサン担持または非
担持触媒系と共に用いることができることを本発明は意図している。さらに、本
発明の2つの異なるルイス酸アルミニウム化合物を有機金属触媒化合物または遷
移金属触媒化合物と組合わせて用いることができる。あるいは、本発明のルイス
酸アルミニウム化合物およびルイス酸硼素化合物を有機金属触媒化合物と組合わ
せて用いることができる。この理由のゆえに、本発明の真の範囲を決定する目的
のためには添付した請求の範囲のみを参照するべきである。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年8月15日(2000.8.15)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 オレフィン重合用のアルミニウム系ルイス酸助触媒
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】発明の分野 本発明は、安定な重合触媒をもたらすことができるルイス酸によって活性化さ
れた遷移金属化合物に基づくイオン触媒系を用いるオレフィンポリマーの重合に
関する。
【0002】発明の背景 三個の弗素化アリール置換基を有する第13族に基づいたルイス酸は、遷移金
属化合物をオレフィン重合触媒に活性化できることが知られている。トリスパー
フルオロフェニルボランは、安定化適合性非配位アニオンを生成しつつ、遷移金
属のシクロペンタジエニル誘導体のための配位子を引抜くことが可能であること
がEP第0,425,697号およびEP第0,520,732号において示さ
れている。マークス(Marks)ら、J.Am.Chem.Soc.,199
1,113巻,3623〜3625頁も参照。「非配位アニオン」という用語は
、配位重合または挿入重合とカルボカチオン重合の両方によるオレフィン重合の
分野において現在認められている専門用語である。例えば、EP第0,277,
004号、米国特許第5,198,401号、Baird,Michael C
.らによる、J.Am.Chem.Soc.1994年,116巻,6435〜
6436頁および米国特許第5,668,324号を参照。非配位アニオンは、
オレフィン重合に活性であるカチオン性メタロセン錯体に対して、電子安定化助
触媒または対イオンとして機能することが記載されている。本明細書において用
いられる非配位アニオンという用語は、真に非配位のアニオンと、挿入部位でオ
レフィン性またはアセチレン性不飽和モノマーによる置換に対して不安定である
ようにカチオン性錯体に弱く配位されているにすぎない配位アニオンとの両方に
適用される。トリスパーフルオロフェニルボランから誘導される第13族元素に
基づく化合物の合成はEP第0,694,548号に記載されている。これらの
第13族元素に基づく化合物は、式、M(Cにより表されると言われ
、式、M(C3−n(式中、n=1または2)により表されるタイ
プを含む混合生成物を避けるために、トリスパーフルオロフェニルボランを「基
本的に1:1」のモル比でジアルキルまたはトリアルキル第13族元素系化合物
と反応させることにより製造される。チーグラー・ナッタオレフィン重合におけ
るトリスアリールアルミニウム化合物に対する有用性が示唆されている。
【0003】 パーフルオロフェニルアルミニウム(トルエン)は、X線結晶学によって特性
分析されてきた。Hair G.S.、Crowley A.H.、Jones
R.A.、McBurnett B.G.、Voigt A.J.によるJ.
Am.Chem.Soc.,1999年,121巻,4922頁を参照。アルミ
ニウム錯体へのアレン配位は、アルミニウム中心のルイス酸度を示している。し
かし、パーフルオロフェニルアルミニウム錯体は、触媒を活性化するためにトリ
チルB(C /アルキルアルミニウムの組み合わせを利用するオレ
フィン重合における起きうる失活源として関わってきた。Boschmann
M.,Sarsfield M.J.によるOrganometallics,1
988年,17巻,5908頁を参照。Bochmann及び触媒。Bochm
ann,M及びSarsfield,M.J.によるOrganometall
ics,1988年,17巻,5908頁を参照。BochmannおよびSa
rsfieldは、CpZrMeがAl(C0.5(トルエン)
と反応して、それに伴ってC 部分が移動してメタロセンペンタフルオロ
フェニル錯体を生成することを示した。これらの錯体は、B(Cまた
はトリチルB(C で活性化された時、対応するメタロセンジメチ
ル錯体に比べて極めて低い活性しか有しないことが報告された。
【0004】 トリスパーフルオロフェニル硼素から誘導された担持非配位アニオンが、米国
特許第5,427,991号に記載されている。トリスパーフルオロフェニル硼
素は、ヒドロキシル基を通してシリカに結合されたカップリング基と反応して、
プロトン付加により遷移金属触媒化合物を活性化することが可能な支持体結合ア
ニオン活性剤を生成できることが示されている。米国特許第5,643,847
号には、第13族ルイス酸化合物とシリカなどの金属酸化物との反応が論じられ
ており、遷移金属有機金属触媒化合物にプロトン付加して、結合アニオンによっ
て釣り合わされた触媒活性カチオンを生成させることが可能な結合アニオンを生
じるトリスパーフルオロフェニル硼素とシラノール基(シリコンのヒドロキシル
基)との反応が示されている。
【0005】 カルボカチオン重合のために適する固定化第IIIA族ルイス酸触媒は、米国
特許第5,288,677号に記載されている。これらの第IIIA族ルイス酸
は、一般式、RMX3−n(式中、Mは第IIIA族金属であり、RはC
12アルキル、アリール、アルキルアリール、アリールアルキルおよびシクロ
アルキル基からなる一価の炭化水素基であり、n=0〜3であり、Xはハロゲン
である)を有すると記載されている。記載されたルイス酸には、三塩化アルミニ
ウム、トリアルキルアルミニウムおよびハロゲン化アルキルアルミニウムが含ま
れる。固定化は、基が構造的にポリマー鎖に組み込まれるヒドロキシル、ハロゲ
ン化物、アミン、アルコキシ、第二アルキルアミン基及びその他の基とこれらの
ルイス酸とを反応させることによって行なわれる。James C.W.Chi
enによるJour.Poly.Sci.:PtA:Poly.Chem,29
巻,1603〜1607頁(1991年)には、SiOおよびジルコノセンと
反応したメチルアルモキサン(MAO)のオレフィン重合への有用性を記載され
ており、シリカの表面ヒドロキシル基中の酸素原子を通したシリカへのアルミニ
ウム原子の共有結合が記載されている。
【0006】 WO95 04761には、狭い分子量分布から広い分子量分布までの範囲の
制御された分子量分布、高分子量及び狭い組成分布を有するポリマーの生成が開
示されている。この発明の触媒系には、3つのメタロセン触媒成分とアルモキサ
ン又はイオン活性剤のいずれかが含まれる。
【0007】 WO97 43323には、支持体、遷移金属触媒化合物及び活性剤を含む固
体触媒系の存在下で、式、HC=CHR(式中、Rはアルキル又はアリール基
及びジエンである)で表される化合物から選ばれたエチレンコポリマーを製造す
る方法が開示されている。
【0008】 WO97 27228には、毒に耐性の触媒組成物が開示されている。その触
媒組成物は、幾何学的に束縛された種類のカチオン性又は双極性の4族金属錯体
及びR Al(OR)(式中、Rは独立に、各々C1−30のヒドロカ
ルビルである)による有機アルミニウムヒドロカルビルオキシド化合物を含み、
錯体対有機アルミニウムヒドロカルビルオキシド化合物のモル比は1:0.1乃至
1:100である。
【0009】 上述したことを考慮して、工業的経済性を改善すると共にイオン触媒系のため
に適する活性化化合物の合成および製造のより単純な方法を提供することが活性
化助触媒化合物に対して必要とされ続けている。さらに、担持触媒が一般に用い
られるオレフィンの気相重合およびスラリー重合における改善は、工業的方法の
厳しい基準を満足させるために求められている。
【0010】発明の簡単な概要 本発明は、オレフィン系モノマーと、 i)遷移金属有機金属触媒化合物とii)アルミニウムが少なくとも一個、好ま
しくは二個のハロゲン化アリール配位子、およびハロゲン化アリール配位子を含
まない一個または二個の別のモノアニオン配位子を含む中性アルミニウム系ルイ
ス酸化合物との反応生成物とを 化合させることを含む、1種以上のオレフィンモノマーからポリオレフィンを製
造するための方法に関する。
【0011】 本発明はまた、I21/Iとして表現される同じ溶融流量を有する同等の密
度およびメルトインデックスのポリマーと比べて溶融強度が予期せずに改善され
ている比較的狭い分子量分布を有するエチレンコポリマーに関する。結果として
、本発明のポリマーは、より良好なバブル安定性を有する。特に、本発明は、0
.900g/ccより大きい密度、約15〜約25の範囲のI21/Iおよび
6〜約11cNの範囲またはそれより高い溶融強度を有するエチレンコポリマー
に関する。好ましい実施形態において、ポリマーは、本発明の担持触媒を用いる
気相重合法において製造される。
【0012】発明の説明 本発明は、ルイス酸活性剤および有機金属触媒前駆物質化合物を組み合わせて
オレフィン重合用の活性触媒を生成できる方法を提供する。本発明は、利用可能
なオレフィン性不飽和を有する挿入重合可能なモノマーとの、あるいはカチオン
重合可能なオレフィン性不飽和を有するモノマーとの後続の接触、あるいは現場
での(in situ)触媒生成をさらに提供する。本発明による触媒は、二種以上の
オレフィン性不飽和モノマーのポリマーおよびコポリマーを製造するために適す
る。
【0013】 本発明のルイス酸化合物は、アルミニウムに基づくと共にトリス(パーフルオ
ロフェニル)ボランまたはトリス(パーフルオロナフチル)ボランのハロゲン化
アリール配位子などの少なくとも1個の嵩高の電子求引性補助配位子を有するオ
レフィン触媒活性剤ルイス酸を包含する。これらの嵩高の配位子は、ルイス酸が
電子的安定化適合性非配位アニオンとして機能することを可能にするのに十分な
配位子である。安定なイオン錯体は、アニオンが、挿入重合において用いられる
強ルイス酸カチオン性有機金属遷移金属カチオンへの適する配位子供与体ではな
い時、すなわち、カチオンを中和し、カチオンを重合に対して不活性にする配位
子移動を阻止する時に達成される。この説明に適合するルイス酸は、以下の式、 RAl(ArHal)3-n [式中、Rはモノアニオン配位子であり、ArHalはハロゲン化C芳香族炭
化水素、もしくはより高い炭素数の多環式芳香族炭化水素、又は2個以上の環(
または縮合環系)が直接互いにまたは一緒に結合されている芳香族環群であり、
n=0〜2、好ましくはn=1である]によって記述することができる。一つの
実施形態において、少なくとも一つの(ArHal)は、ハロゲン化C芳香族
化合物またはより高級なハロゲン化芳香族化合物であり、好ましくは弗素化ナフ
チルである。適する非限定的なR配位子には、置換または非置換のC〜C30 ヒドロカルビル脂肪族または芳香族基(置換は、炭素原子上の少なくとも1個の
水素がヒドロカルビル、ハロゲン化物、ハロカルビル、ヒドロカルビルもしくは
ハロカルビルで置換された置換有機メタロイド、ジアルキルアミド、アルコキシ
、シロキシ、アリールオキシ、アルキスルフィド、アリールスルフィド、アルキ
ルホスフィド、アルキルホスフィドまたは他のアニオン置換基で置換されている
ことを意味する)、弗化物、嵩高のアルコキシド(嵩高とは、t−ブトキシド、
2,6−ジメチルフェノキシドおよび2,6−ジ(t−ブチル)フェノキシドな
どのC以上で例えば約C20以下のヒドロカルビル基を意味する)、−SR、
−NRおよび−PR(式中、各Rは独立に、前に定義されたような置換また
は非置換ヒドロカルビルである)、およびトリメチルシリルのようなC〜C ヒドロカルビル置換有機メタロイドが含まれる。ArHalの例には、ハロゲ
ン化されている時の米国特許第5,198,401号のフェニル、ナフチルおよ
びアントラセニル基およびWO第97/29845号のビフェニル基が含まれる
。本発明の目的において、ハロゲン化された(halogenated)またはハロゲン化
(halogenation)という用語の使用は、アリール置換芳香族配位子の炭素原子上
の水素原子の少なくとも1/3がハロゲン原子で置換されていること、より好ま
しくは芳香族配位子が過ハロゲン化されることを意味する。弗素は最も好ましい
ハロゲンである。前述した各文献の配位子の記載は、情報のためおよび米国特許
プラクチスのために引用により本明細書に組み込まれる。
【0014】 R基、すなわち配位子は、共有結合金属/メタロイド酸化物支持体または高分
子支持体であることも可能である。ルイス酸塩基含有支持体基体は本発明のルイ
ス酸助触媒活性剤と反応し、支持体結合ルイス酸化合物[RAl(ArHal
3−nの1つのR基は、共有結合支持体基体である]を生成する。シリカのル
イス塩基ヒドロキシル基は、アルミニウム配位部位の一つにおける支持体へのこ
の結合方法が生じる金属/メタロイド酸化物の例である。
【0015】 従って、本発明の金属またはメタロイド酸化物支持体には、いずれかの金属/
メタロイド酸化物、好ましくは非晶質シリカについて観察される値以下のpKa
、すなわち約11以下のpKaを示す表面ヒドロキシル基を有するものが含まれ
る。本発明を生成する際に、共有結合アニオン活性剤であるルイス酸はシラノー
ル基(ルイス塩基として作用するもの)との供与錯体を初期に生成することが考
えられ、よって金属酸化物支持体の金属/メタロイドに結合された形式的に双極
(双性イオン)のブレンステッド酸構造を形成する。その後、ブレンステッド酸
のプロトンはルイス酸のR基にプロトン付加し、それを引抜いて、その時に、ル
イス酸は酸素原子に共有結合されることになると考えられる。その後、ルイス酸
の置換R基はR’−O−(式中、R’は適する支持体基体、例えば、シリカ支持
体またはヒドロキシル基含有高分子支持体である)になる。従って、脱水処理法
後にヒドロキシル基を保持する従来から公知であるいずれかの無機酸化物、シリ
カ、支持材料は本発明において適する。入手可能性のゆえに、シリカおよびシリ
カ含有金属酸化物系の支持体、例えば、シリカ−アルミナ、の両方が好ましい。
シリカ粒子、ゲルおよびガラスビーズが最も一般的である。
【0016】 これらの金属酸化物組成物は、Al、K、Mg、Na、Si、TiおよびZr
の酸化物のような他の金属の酸化物をさらに含有することが可能であり、好まし
くは、水および遊離酸素を除去するために熱的および/または化学的手段によっ
て処理すべきである。一般に、こうした処理は、加熱オーブン内で真空において
、加熱流動床内で、又はオルガノシラン、シロキサン、アルキルアルミニウム化
合物などの脱水剤を用いて行われる。処理のレベルは、可能なかぎり多くの保持
された水分および酸素を除去するようなレベルであるが、化学的に十分な量のヒ
ドロキシル官能基を保持するレベルであるべきである。従って、支持体材料の分
解前の点に至るまでの800℃以下又はそれより高温での数時間の焼成は許容で
き、支持アニオン活性剤のより多くの装填を望むならば、より短い時間のより低
い焼成温度が適する。金属酸化物がシリカである場合、0.1ミリモル未満から
3.0ミリモルまでの活性剤/g SiOを達成する装填が一般に適しており
、例えば、焼成温度を200℃から800+℃まで変えることにより達成するこ
とが可能である。種々の表面積のシリカの焼成温度と時間とヒドロキシル含有率
との間の相関を記載しているZhuralevらによる、Langmuir,1
987年,3巻,316頁を参照。
【0017】 本発明において結合部位として利用可能なヒドロキシル基を調整することも、
化学量論量未満の量の化学脱水剤を用いる、ルイス酸添加の前の前処理によって
行うことができる。好ましくは、用いられるものは控えめに用い、それは、遷移
金属触媒化合物と結合活性剤との反応に対する妨害を最小にするように、シラノ
ール基(例えば、(CHSiCl)と反応するか、あるいは別に加水分解
可能な単一配位子を有するものである。400℃未満の焼成温度を用いる場合、
二官能性カップリング剤(例えば、(CHSiCl)は、より過酷でな
い焼成条件下で存在するシラノール基の水素結合対を封止するために用いること
ができる。本発明の触媒支持体上のシラノール基の改変のためにも有効であるシ
リカポリマー充填剤用のシランカップリング剤の効果の議論については、例えば
、“Investigation of Quantitative SiOH
Determination by the Silane Treatme
nt of Disperse Silica”,ゴルスキ(Gorski)ら
によるJourn.of Colloid and Interface Sc
ience,126巻,2号,1988年12月を参照。同様に、遷移金属化合
物との反応のために必要な化学量論的な量より過剰のルイス酸の使用は、触媒製
造または後続の重合に対する著しい悪影響を伴わずに過剰のシラノール基を中和
するように働く。
【0018】 高分子支持体は、好ましくはヒドロキシル官能基含有ポリマー基体であるが、
官能基は、第一アルキルアミン、第二アルキルアミン等のいずれかであることが
可能であり、このような基はポリマー鎖に構造的に組み込まれ、且つアルミニウ
ムの1個の配位部位を満たす配位子にプロトン付加し、前記配位子をポリマーに
組み込まれた官能基によって置換するように、ルイス酸との酸−塩基反応が可能
である。例えば、米国特許第5,288,677号の官能基含有ポリマーを参照
【0019】 本発明による配位重合または挿入重合によるオレフィン重合触媒として適する
遷移金属化合物には、伝統的なチーグラー・ナッタ配位重合において有用な公知
の遷移金属化合物及び、配位重合において有用であることが同様に知られている
メタロセン化合物が本発明のために記載された助触媒活性剤により触媒活性化が
可能である時、そのような化合物も含まれる。これらには、一般に、助触媒活性
剤、特に水素化物、アルキルおよびシリルを含む配位子により少なくとも一つの
金属配位子が引き抜かれることができる第4〜10族の遷移金属化合物が含まれ
る。引抜が可能な配位子、およびそれらを含む遷移金属化合物には、背景技術に
おいて記載されたメタロセンが含まれる。例えば、米国特許第5,198,40
1号およびPCT公報WO第92/00333号を参照。これら化合物の合成は
公表された文献からよく知られている。さらに、金属配位子が、本発明の活性化
助触媒による引き抜きが可能でないハロゲン、アミドまたはアルコキシ部分(例
えば、ビスシクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド)を含む場合、リチウ
ムまたはアルミニウム水素化物、あるいはアルキル、アルキルアルモキサン、グ
リニヤール試薬等の有機金属化合物との公知のアルキル化反応を介してその金属
配位子を適する配位子に変換することが可能である。活性化アニオン化合物の添
加の前の有機アルミニウム化合物とジハロ置換メタロセン化合物との反応につい
てはEP−A1−第0,570,982号も参照すること。本明細書中で引用さ
れたすべての文献は引用により米国特許プラクチスのために本明細書に組み込ま
れる。
【0020】 触媒活性遷移金属カチオンを生成するために引き抜きが可能な少なくとも1個
の配位子を含むか、あるいは含むようにアルキル化することができるメタロセン
化合物の別の記載は、特許文献、例えば、米国特許第4,871,705号、第
4,937,299号、第5,324,800号、EP−A−第0,129,3
68号、EP−A−第0,418,044号、EP−A−第0,591,756
号、WO−A―第92/00333号およびWO−A―第94/01471号に
おいて見られる。こうしたメタロセン化合物は、モノまたはビスシクロペンタジ
エニル置換第4、5または6族遷移金属化合物として本発明のために記載するこ
とができ、ここで補助配位子は、それら自体1個以上の基で置換され得るか、相
互に架橋され得るか、あるいは遷移金属にヘテロ原子を通して架橋することがで
きる。補助配位子および架橋元素のサイズおよび構成成分(constitue
ncy)は本発明のイオン触媒系の製造に決定的に重要ではないが、得ようとし
ている重合活性およびポリマー特性を改善するために文献に記載されたように選
択されるべきである。
【0021】 一般に、嵩高の配位子メタロセン型触媒化合物には、少なくとも一個の金属原
子に結合された一個以上の嵩高の配位子を有する半サンドイッチおよび完全サン
ドイッチ化合物が含まれる。代表的な嵩高の配位子メタロセン型化合物は、一般
に、少なくとも一個の金属原子に結合された一個以上の嵩高の配位子(複数を含
む)および一個以上の脱離基(複数を含む)を含むとして記載される。一つの好
ましい実施形態において、少なくとも一個の嵩高の配位子は、金属原子にη結合
されており、最も好ましくは、金属原子にη結合されている。嵩高の配位子は
、一般に、一個以上の開環系、非環式系または縮合環あるいは環系またはそれら
の組合せによって表される。これらの嵩高の配位子、好ましくは1つ又は複数の
環または1つ又は複数の環系は、一般に、元素の周期律表の第13〜16族原子
から選択される原子を含み、好ましくは、こうした原子は、炭素、窒素、酸素、
珪素、硫黄、燐、ゲルマニウム、硼素およびアルミニウムまたはそれらの組合せ
から成る群から選択される。最も好ましくは、1つ又は複数の環または1つ又は複
数の環系は、シクロペンタジエニル配位子またはシクロペンタジエニル系配位子
構造、あるいはペンタジエン、シクロオクタテトラエンジイルまたはイミド配位
子などの他の類似の官能性配位子構造などの炭素原子から成るが、それらに限定
されない。金属原子は、好ましくは、元素の周期律表の第3〜15族およびラン
タニドまたはアクチニド系列から選択される。好ましくは、金属は、第4〜12
族、より好ましくは第4、5および6族からの遷移金属であり、最も好ましくは
、遷移金属は第4族からのものである。すべての文献は米国特許プラクチスのた
めに引用により本明細書に組み込まれる。
【0022】 ポリエチレンまたはエチレン含有コポリマー(ここでコポリマーとは少なくと
も二種の異なるモノマーを含むことを意味する)の製造のために適するメタロセ
ン化合物は、当該技術分野において知られているものの本質的にいずれかの化合
物である。再び、特定の例についてはEP−A−第277,004号、WO第9
2/00333号、米国特許第5,001,205号、第5,198,401号
、第5,324,800号、第5,308,816号および第5,304,61
4号を参照。アイソタクチックポリプロピレンまたはシンジオタクチックポリプ
ロピレンを製造するために用いるメタロセン化合物の選択およびそれらの合成は
当該技術分野においてよく知られており、特許文献および学術文献の両方に具体
的に言及することができる。例えば、Journal of Organome
tallic Chemistry, 369巻,359〜370頁(1989
年)を参照。一般に、これらの触媒は、立体的剛性非対称のキラル、アキラルま
たは架橋キラルまたはアキラルメタロセンである。例えば、米国特許第4,89
2,851号、第5,017,714号、第5,296,434号、第5,27
8,264号、PCT/US92/10066、WO−A−第93/19103
号、EP―A2−第0,577,581号、EP―A1−第0,578,838
号および学術文献“The Influence of Aromatic S
ubstituents on the Polymerization Be
havior of Bridged Zirconocene Cataly
sts”,Spaleck,W.,ら,Organometallics 19
94年,13巻,954〜963頁、ならびに“ansa−Zirconoce
ne Polymerization Catalysts with Ann
elated Ring Ligands−Effects on Catal
ytic Activity and Polymer Chain Leng
ths”,Brinzinger,H.,ら,Organometallics
1994年,13巻,964〜970頁、およびそれらに引用された文書を参
照。前述した文献の多くはアルモキサン活性剤と合わせた触媒系に向けられてい
るが、ハロゲン、アミドまたはアルコキシ含有金属配位子(存在する場合)が、
例えば、上述したようなアルキル化反応を介して引き抜きが可能な配位子で置換
され、もう一つが、エチレン基−C=C−を挿入しうる基、例えば水素化物、ア
ルキルまたはシリルである時に、類似のメタロセン化合物は活性配位触媒系のた
めに本発明の助触媒活性剤と合わせて有用である。すべての文献は米国特許プラ
クチスのために引用により本明細書に組み込まれる。
【0023】 代表的なメタロセン化合物は、式 L MAB [式中、LはMにπ結合された置換シクロペンタジエニルまたはヘテロシクロ
ペンタジエニル補助配位子であり、LはLに関して定義された補助配位子の
種類の1つであるか又はMにσ結合されたヘテロ原子補助配位子Jであり、L
よびL配位子は第14族元素連結基を通して共に共有結合で架橋することが可
能であり、L はMへの供与結合を有する任意の中性非酸化配位子であり(i
は0〜3に等しい)、Mは第4族遷移金属であり、AおよびBは独立に、適する
活性剤による引き抜き目的のために破壊でき重合性モノマーまたはマクロマーを
配位重合のためにその中に挿入することができるモノアニオンの不安定配位子で
あり、それぞれがMへのσ結合を有し、任意に互いにあるいはLまたはL
架橋されている]を有する。
【0024】 非限定的な代表的メタロセン化合物には、ペンタメチルシクロペンタジエニル
チタンイソプロポキシド、ペンタメチルシクロペンタジエニルトリベンジルチタ
ン、ジメチルシリルテトラメチルシクロペンタジエニル−t−ブチルアミドチタ
ンジクロリド、ペンタメチルシクロペンタジエニルチタントリメチル、ジメチル
シリルテトラメチルシクロペンタジエニル−t−ブチルアミドジルコニウムジメ
チル、ジメチルシリルテトラメチルシクロペンタジエニル−ドデシルアミドハフ
ニウム二水素化物、ジメチルシリルテトラメチルシクロペンタジエニル−ドデシ
ルアミドハフニウムジメチルのようなモノシクロペンタジエニル化合物、ビス(
1,3−ブチル,メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、ペンタ
メチルシクロペンタジエニル−シクロペンタジエニルジルコニウムジメチル、(
テトラメチルシクロペンタジエニル)(n−プロピルシクロペンタジエニル)ジ
ルコニウムジメチルのような非架橋ビスシクロペンタジエニル化合物、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およびシラシク
ロブチル(テトラメチルシクロペンタジエニル)(n−プロピル−シクロペンタ
ジエニル)ジルコニウムジメチルのような架橋ビスシクロペンタジエニル化合物
、ジメチルシリルビス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−メチルベンズインデ
ニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリルビス(2−メチルベンズインデ
ニル)ジルコニウムジメチルのような架橋ビスインデニル化合物、およびフルオ
レニル配位子含有化合物、例えば、ジフェニルメチル(フルオレニル)(シクロ
ペンタジエニル)ジルコニウムジメチルならびに米国特許第5,017,714
号、第5,324,800号およびEP−A−第0,591,756号に挙げら
れ記載されている化合物のような別のモノ−およびビス-シクロペンタジエニル
化合物が含まれる。すべての文献は米国特許プラクチスのために引用により本明
細書に組み込まれる。
【0025】 代表的な伝統的チーグラー・ナッタ遷移金属化合物には、テトラベンジルジル
コニウム、テトラビス(トリメチルシリルメチル)ジルコニウム、オキソトリス
(トリメチルシリルメチル)バナジウム、テトラベンジルハフニウム、テトラベ
ンジルチタン、ビス(ヘキサメチルジシラジド)ジメチルチタン、トリス(トリ
メチルシリルメチル)ニオブジクロリド、トリス(トリメチルシリルメチル)タ
ンタルジクロリドが含まれる。配位重合に関するこのような組成物の重要な特徴
は、引き抜きが可能な配位子、およびエチレン(オレフィン)基を中に挿入する
ことができる配位子である。これらの特徴によって、遷移金属化合物からの配位
子の引抜ができ、付随して本発明のイオン触媒組成物が同時に生成できる。
【0026】 本発明によるオレフィン重合触媒として適する別の有機金属遷移金属化合物は
、配位子引き抜きにより触媒活性カチオンに変換でき、エチレンのようなオレフ
ィン性不飽和モノマーにより置換されるために十分不安定な非配位アニオンまた
は弱く配位しているアニオンによって当該活性電子状態において安定化できる第
4〜10族元素含有触媒化合物のいずれかのものである。化合物の例には、特許
文献において記載されたものが含まれる。米国特許第5,318,935号には
、オレフィンの挿入重合が可能な第4族金属の架橋および非架橋ビスアミド遷移
金属触媒化合物が記載されている。公報WO第96/23010号、WO第97
/48735号およびGibsonらによるChem.Comm.,849〜8
50頁(1998年)には、イオン活性化およびオレフィン重合のために適する
ことが示された第8〜10族金属化合物用のジイミン系の配位子が開示されてい
る。活性遷移金属中心が高酸化状態にあり、低配位数ポリアニオン補助配位子系
によって安定化されている第5〜10族金属からの遷移金属重合触媒系は、米国
特許第5,502,124号および第5,504,049号に記載されている。
オレフィン重合のための架橋ビス(アリールアミド)第4族化合物は、D.H.
McConvilleらによってOrganometallics, 1995
年,14巻,5478〜5480頁において記載されている。合成方法および化
合物特性が示されている。D.H.McConvilleらのMacromol
ecules,1996年,29巻,5241〜5243頁に見られる別の研究
では、架橋ビス(アリールアミド)第4族化合物が1−ヘキセンの重合のための
活性触媒であることが記載されている。本発明による適する別の遷移金属化合物
には、WO第96/40805号に記載された化合物が含まれる。これらの各文
献は米国特許プラクチスのために引用により本明細書に組み込まれる。
【0027】 本発明において有用な他の遷移金属触媒化合物には、WO第96/33202
号、WO第96/34021号、WO第97/17379号、WO第98/22
486号、EP−A1−第0,874,005号、米国特許第5,637,66
0号、第5,539,124号、第5,554,775号、第5,756,61
1号、第5,233,049号、第5,744,417号および第5,856,
258号に記載されたようなシクロペンタジエニル配位子中にヘテロ原子を有す
る化合物が含まれる。すべては米国特許プラクチスのために引用により本明細書
に組み込まれる。
【0028】 もう一つの実施形態において、遷移金属触媒化合物は、1998年6月23日
出願の米国特許出願第09/103,620号に記載された化合物のような、ピ
リジンまたはキノリン部分を含有する二座配位子に基づく遷移金属触媒として公
知の錯体である。その記載は引用により本明細書に組み込まれる。他のメタロセ
ン触媒には、PCT公報WO第99/01481号およびWO第98/4266
4号に記載されたものが含まれる。それらの記載は引用により本明細書に完全に
組み込まれる。
【0029】 本発明の触媒を用いる場合、特に支持体に固定された場合に、全触媒系は一般
に1種以上の掃去化合物をさらに含む。本明細書および請求の範囲において用い
られる「掃去化合物」という用語は、反応環境から、好ましくは極性の不純物を
除去するために有効な化合物を含むことを意味する。不純物は、いずれかの重合
反応成分により、特に溶媒、モノマーおよび触媒供給原料により偶発的に導入さ
れ、触媒活性および安定性に悪い影響を及ぼす。不純物は、特に、イオン化アニ
オン前駆物質が触媒系を活性化するときに、触媒活性を低下させ得るか、あるい
は無くさせることさえあり得る。極性不純物、すなわち触媒毒には、水、酸素、
金属不純物などが含まれる。種々の成分の合成または製造後あるいは合成または
製造中に、このような不純物の反応容器への供給前に好ましくは、例えば、化学
処理技術または慎重な分離技術による工程を取るが、ごく少量の掃去化合物がな
お重合プロセス自体において通常は用いられ得る。
【0030】 一般に、掃去化合物は、上述した通り、開始のために必要な過剰のアルキル化
ルイス酸であるか、又は米国特許第5,153,157号、第5,241,02
5号、WO第91/09882号、WO第94/03506号、WO93/14
132号およびWO第95/07941号の第13族有機金属化合物のような別
の公知の有機金属化合物である。化合物の例には、トリエチルアルミニウム、ト
リエチルボラン、トリイソブチルアルミニウム、メチルアルモキサン、イソブチ
ルアルミニウムオキサンおよびトリ−n−オクチルアルミニウムが含まれる。金
属またはメタロイド中心に共有結合された嵩高の、すなわちC〜C20線状ヒ
ドロカルビル置換基を有する掃去化合物は、活性触媒との有害な相互作用を最小
にするために好ましい。例には、トリエチルアルミニウム、より好ましくは、ト
リイソブチルアルミニウム、トリイソプレニルアルミニウムのような嵩高の化合
物、およびトリ−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−n−ドデシルアルミニウムのような長鎖線状アルキル置換アルミ
ニウム化合物が含まれる。アルモキサンを活性剤として用いる場合、存在する触
媒の活性化のために必要な量を越える一切の過剰分が掃去化合物として作用する
ので、別の掃去化合物が必要でないことがある。アルモキサンは又、他の活性化
手段、例えばメチルアルモキサンおよびトリイソブチル−アルミノキサンと合わ
せた掃去量の中で用いることも可能である。本発明の第4〜10族触媒化合物と
合わせて用いられる掃去剤の量は、重合反応中に活性度を増大させるために有効
な当該量に最小化され、供給原料および重合媒体に外来不純物が十分にないなら
全く省かれる。
【0031】 本発明の触媒錯体は、メタロセンを用いる配位重合下で重合可能であることが
従来から公知の不飽和モノマーの重合において有用である。このような条件はよ
く知られており、それには、溶液重合、スラリー重合、気相重合および高圧重合
が含まれる。本発明の触媒は担持することが可能であり(好ましくは前述のよう
に)、担持された触媒として、単一、直列または並列反応器において行われる固
定床、移動床、流動床、スラリーまたは溶液法を用いる公知の操作態様において
特に有用である。本発明の担持触媒の予備重合も、従来の教示による典型的なス
ラリーまたは気相反応プロセスにおけるポリマー粒子形態のいっそうの制御のた
めに用い得る。
【0032】 本発明のためのオレフィン重合方法の別の実施形態において、触媒系は、液相
(溶液、スラリー、懸濁液、凝集相またはそれらの組み合せ)、高圧液体あるい
は超臨界流体相、または気相において用いられる。これらの各方法も、単一、並
列または直列の反応器において用いられ得る。液体方法は、オレフィンモノマー
を、適する希釈剤または溶媒中の前述した触媒系と接触させ、前記モノマーが本
発明のコポリマーを生成するために十分な時間にわたって反応させることを含む
。脂肪族および芳香族両方のヒドロカルビル溶媒が適しており、ヘキサンおよび
トルエンが好ましい。凝集法およびスラリー法は、一般に、触媒を液体モノマー
のスラリーと接触させることによって行われ、触媒系は支持されている。気相法
は、典型的には担持触媒を用い、配位重合によって製造されるエチレンホモポリ
マーまたはコポリマーのために適することが知られているいずれかの方法におい
て行われる。例は、米国特許第4,543,399号、第4,588,790号
、第5,028,670号、第5,382,638号、第5,352,749号
、第5,436,304号、第5,453,471号、第5,463,999号
およびPCT公報WO第95/07942号において見られる。各文献は米国特
許プラクチスのために引用により本明細書に組み込まれる。
【0033】 一般的に言えば、重合反応温度は約40℃から約250℃まで異なることが可
能である。好ましい重合反応温度は60℃〜220℃であり、より好ましくは2
00℃未満である。圧力は約1mmHgから2500バール(2467気圧)ま
で、好ましくは0.1バール(0.1気圧)から1600バール(1579気圧
)まで、最も好ましくは1.0バール(0.98気圧)から500バール(49
0気圧)まで異なることが可能である。
【0034】 他のα−オレフィンモノマー、α−オレフィン性ジオレフィンおよび/または
非共役ジオレフィン、例えばC〜C20オレフィン、ジオレフィンまたは環式
オレフィンとのホモポリマーおよびコポリマーの両方を含む高分子量および超高
分子量ポリエチレンを含む線状ポリエチレンは、低圧下(一般に<50バール(
49気圧))において典型的な40〜250℃の温度でエチレンおよび任意に1
種以上の他のモノマーを、ヘキサンまたはトルエンなどの溶媒によりスラリー化
された本発明の触媒と合わせて反応容器に添加することによって製造される。重
合熱は、一般に冷却により除去される。気相重合は、反応改質剤としての水素(
例えば、100〜200ppm)、C〜Cコモノマー供給原料流れ(0.5
〜1.2モル%)およびC供給原料流れ(25〜35モル%)を用いて、20
00〜3000kPaおよび60〜160℃で操作される連続流動床気相反応器
中で行い得る。米国特許第4,543、399号、第4,588,790号、第
5,028,670号、第5,405,922号および第5,462,999号
を参照。これらは米国特許プラクチスのために引用により本明細書に組み込まれ
る。
【0035】 高分子量および低結晶度のエチレン−α−オレフィン(エチレン−環式オレフ
ィンおよびエチレン−α−オレフィン−ジオレフィンを含む)エラストマーは、
伝統的な溶液重合方法下で本発明の触媒を用いて、又は本発明の触媒を懸濁させ
た重合希釈剤として重合性および非重合性の他のモノマーと合わせてα−オレフ
ィンまたは環式オレフィンあるいはそれらの混合物を使用するスラリーにエチレ
ンガスを導入することによって製造することができる。エチレンの代表的な圧力
は、10〜1000psig(69〜6895kPa)であり、重合希釈剤温度
は一般に40〜160℃である。本方法は、1つの撹拌槽反応器、あるいは直列
または並列で運転される2つ以上の撹拌槽反応器中で行うことができる。一般的
なプロセス条件については米国特許第5,001,205号の一般的な開示を参
照。PCT公報WO第96/33227号およびWO第97/22639号も参
照すること。すべての文献は、重合方法、メタロセン選択および有用な掃去化合
物の記載のために引用により本明細書に組み込まれる。
【0036】 特に前述したものに加えて、他のオレフィン性不飽和モノマー、例えば、スチ
レン、アルキル置換スチレン、イソブチレン、エチリデンノルボルネン、ノルボ
ルナジエン、ジシクロペンタジエン、ならびにシクロペンテン、ノルボルネンお
よびアルキル置換ノルボルネンなどの他の環式オレフィンを含む他のオレフィン
系不飽和モノマーは、本発明による触媒を用いて重合することができる。さらに
、1000マー単位以下またはそれより多いα−オレフィンマクロマーも共重合
により組み込むことができる。
【0037】ポリマー生成物 本発明の方法により製造されるポリマーは、広範な種々の製品および最終用途
に用いることができる。本発明の方法により製造されるポリマーには、線状低密
度ポリエチレン、エラストマー、プラストマー、高密度ポリエチレン、低密度ポ
リエチレン、ポリプロピレンおよびポリプロピレンコポリマーが含まれる。
【0038】 典型的にはエチレン系のポリマーである本ポリマーは、0.86g/cc〜0
.97g/ccの範囲の、好ましくは0.88g/cc〜0.965g/ccの
範囲の、更に好ましくは0.900g/cc〜0.96g/ccの範囲の、なお
更に好ましくは0.905g/cc〜0.95g/ccの範囲の、よりなお更に
好ましくは0.910g/cc〜0.940g/ccの範囲の、最も好ましくは
0.915g/ccより大きい、好ましくは0.920g/ccより大きい、最
も好ましくは0.925g/ccより大きい密度を有する。密度はASTM−D
−1238によって測定される。
【0039】 本発明の方法により製造されるポリマーは、一般に、1.5より大きく約4ま
で、特に2より大きく約3.5まで、更に好ましくは約2より大きく約3未満ま
で、最も好ましくは約2〜3の分子量分布、すなわち、数平均分子量に対する重
量平均分子量(M/M)を有する。
【0040】 本発明の触媒を用いて製造されるポリマーの溶融強度は、約1g/10分のI において6.5cN〜約11cN、好ましくは7cN〜11cN、更に好まし
くは7cN〜10cN、最も好ましくは7cN〜10cNの範囲である。本明細
書および添付した請求の範囲の目的において、溶融強度は、Goettfert
Rheotens溶融強度装置と組み合わせたInstron細管レオメータ
ーにより測定される。細管ダイから押出されるポリマー溶融ストランドは、装置
上の二個の逆転ホイール間で把持される。引取速度は、Acceleratio
n Programmer(Model45917、12の設定において)によ
って制御される24mm/秒の一定加速度で増加される。ストランドが破壊す
るか、あるいは引取共振を示し始める前に達成される最大引張力(単位cN)は
溶融強度として決定される。レオメーターの温度は190℃に設定される。細管
ダイは、1インチ(2.54cm)の長さおよび0.06インチ(0.15cm
)の直径を有する。ポリマー溶融物は、3インチ/分(7.62cm/分)の速
度でダイから押出される。ダイ出口とホイール接触点との間の距離は、3.94
インチ(100mm)であるべきである。
【0041】 好ましい実施形態において、本発明のポリマーの溶融強度(MS)(cNで測
定される)は、式 MS≧6.5−5.2log(MI) (式中、MIは、ASTM−D−1238−Eを用いて測定されるようなメルト
インデックス、すなわちIである)を満足させる。特にフィルム級製品の製造
用の場合、前記式のMIが0.4dg/分〜5dg/分であることがなおより好
ましく、なお更により好ましくは0.5dg/分〜4dg/分、最も好ましくは
約0.5dg/分〜3dg/分である。
【0042】 本発明のポリマーはまた、一般に、組成分布幅指数(CDBI)によって測定
して狭い組成分布を有する。コポリマーのCDBIの測定の更なる詳細は当業者
に知られている。例えば、1993年2月18日公開のPCT特許出願WO第9
3/03093号を参照。それらの記載は引用により本明細書に完全に組み込ま
れる。一つの実施形態における本発明のポリマーは、一般に50%より大きく1
00%までの範囲、好ましくは99%、好ましくは55%〜85%の範囲、より
好ましくは60%〜80%の範囲、なおより好ましくは60%より大きく、なお
更により好ましくは65%より大きいCDBIを有する。
【0043】 一つの実施形態における本発明のポリマーは、0.01dg/分〜100dg
/分、より好ましくは約0.01dg/分〜約10dg/分、なおより好ましく
は約0.1dg/分〜約5dg/分、最も好ましくは約0.1dg/分〜約3d
g/分の範囲のASTM−D−1238−Eによって測定されるメルトインデッ
クス(MI)、すなわち(I)を有する。
【0044】 一つの実施形態における本発明のポリマーは、10から25未満まで、より好
ましくは約15から25未満まで、最も好ましくは約15から約20までのメル
トインデックス比(I21/I)(I21はASTM−D−1238−Fによ
って測定される)を有する。
【0045】 なおもう一つの実施形態において、プロピレン系のポリマーが、本発明の方法
において製造される。これらのポリマーには、アタクチックポリプロピレン、ア
イソタクチックポリプロピレン、半アイソタクチックポリプロピレンおよびシン
ジオタクチックポリプロピレンが含まれる。その他のプロピレンポリマーには、
プロピレンブロックコポリマーまたはプロピレンインパクトコポリマーが含まれ
る。これらのタイプのプロピレンポリマーは、当該技術分野においてよく知られ
ている。例えば、米国特許第4,794,096号、第3,248,455号、
第4,376,851号、第5,036,034号および第5,459,117
号を参照。すべてが引用により本明細書に組み込まれる。
【0046】 本発明のポリマーは、他のいずれかのポリマーとブレンドおよび/または共押
出することが可能である。他のポリマーの非限定的な例には、従来のチーグラー
・ナッタ触媒および/または嵩高の配位子メタロセン系触媒により製造される線
状低密度ポリエチレン、エラストマー、プラストマー、高圧低密度ポリエチレン
、高密度ポリエチレンおよびポリプロピレンなどが含まれる。
【0047】 本発明の方法により製造されるポリマーおよびそのブレンドは、フィルム、シ
ートおよび繊維押出ならびに共押出、およびブロー成形、射出成形および回転式
成形などの成形操作において有用である。フィルムには、食品接触および非接触
用途における収縮フィルム、粘着フィルム、ストレッチフィルム、密封フィルム
、延伸フィルム、スナック包装、高荷重用袋、食品用袋、調理および冷凍食品包
装、医療用包装、工業用ライナー、膜などとして有用な、共押出または積層によ
り形成されるブローフィルムまたはキャストフィルムが含まれる。繊維には、フ
ィルター、おしめ布地、医療用衣類、地盤用シートなどを製造するための織形態
または不織形態をとって用いる溶融紡糸、溶液紡糸および溶融ブロー操作繊維が
含まれる。押出品には、医療用チューブ、ワイヤーおよびケーブルコーティング
、パイプ、ジオメンブレン(geomemberanes)および池用ライナー
が含まれる。成形品には、瓶、タンク、大型中空品、硬質食品容器および玩具な
どの形態における単一および多層構造体が含まれる。
【0048】実施例 前述した議論を説明するために以下の実施例を示す。すべての部、比率および
百分率は、特に指示しないかぎり重量による。乾燥した無酸素の環境および溶媒
中ですべての実施例を行った。実施例を本発明の特定の実施形態に向けることが
できるが、特定のいかなる点においても本発明を限定すると考えるべきではない
。これらの実施例において、説明を容易にするために幾つかの略号を用いる。こ
れらには、元素に関する標準化学略号およびMe=メチル、THFまたはthf
=テトラヒドロフラン、Cp、パーメチル化シクロペンタジエニル金属配位子
のような一般に受け入れられている幾つかの略号が含まれる。
【0049】 すべての分子量は、他に注記しないかぎり重量平均分子量である。分子量(重
量平均分子量(M)および数平均分子量(M)と(M)を以下に記載した
ようにゲル透過クロマトグラフィー(GPC)で測定した。
【0050】 示差屈折率検出器を備えると共に、SRM−1475(NBSから得られた線
状ポリエチレン標準)に基づく広い較正を用いて較正されたWaters 15
0 ゲルパーミエーションクロマトグラフを用いて実施例1〜4のM/M
定値を測定した。1.5mg/mlの濃度で145℃の1,2,4−トリクロロ
ベンゼン中において試料を試験した。注入体積は300μlであった。カラムセ
ットは、3つの直列Shodex GPC AT−806MSカラムであった。
この一般技術は、“Liquid Chromatography of Po
lymers and Related Materials III”,J.
Cazes版,Marcel Decker,1981年,207頁において論
じられている。
【0051】 示差屈折率検出器を備えると共にポリスチレン標準を用いて較正されたWat
ers 150 ゲルパーミエーションクロマトグラフを用いて実施例21〜2
2のM/M測定値を測定した。1.0〜1.5mg/mlの濃度で135℃
において1,2,4−トリクロロベンゼン中において試料を試験した。注入体積
は300μlであった。カラムセットは、3つのPolymer Labora
tories PLEGEL Mixed−Bカラム(0.5ml/分の流量)
であった。この一般技術は、“Liquid Chromatography of Polymers and Related Materials II
I”,J.Cazes版,Marcel Decker,1981年,207頁
において論じられている。添付した請求の範囲の目的において、M、Mまた
はMを測定するために実施例21および22に関して記載したGPCを用いる
べきである。
【0052】 トリス−ペンタフルオロフェニルボランをボールダーサイエンティフィック社
(Boulder Scientific Company)から購入し、受け
取ったまま使用した。無水トルエンおよびペンタンはアルドリッチ社(Aldr
ich)から購入した。X線回折試験はクリスタリティックス社(Crysta
lytics Company)によって行われた。
【0053】 I.非担持触媒 実施例A(合成) 1.[(CHCHCH]Al(C]−イソブチルアルミニウ
ムジ(ペンタフルオロフェニル) B(C(20.5g)を、ナトリウム/カリウム合金上で予め乾燥
させたトルエン中に溶解した。トリイソブチルアルミニウム(15.8g)をB
(Cトルエン溶液に滴下した。溶媒を真空下で除去し、ペンタンを添
加し、その溶液を−30℃に冷却した。得られた白色結晶固体を真空下で乾燥し
た。この錯体の結晶のX線回折試験によると、式、[Al(μ,η−C
)(C)(i−C)]を有する固体状態におけるダイマー錯体が
示された。19F NMR(C;CF基準(ref. to)δ=−
62.5)δ−121.2、−151.2、−160.7。H NMR(C)δ0.53d、0.98d、1.88m。
【0054】実施例B(合成) 2.[(CHCHCH)Al(C]の上述した合成において
記載した手順と同様にして[(CH)Al(C]を合成した。
【0055】重合方法 以下は、本発明の触媒とともに用いられる重合法の一般的な説明である。ステ
ンレススチール製の1リットルのZippperclaveオートクレーブ反応
器内で重合を行った。反応器には加熱および冷却のための水ジャケットが装備さ
れていた。一般に、隔壁入口を通して注入を行ったか、あるいは高圧窒素注入に
より注入した。重合前に、反応器を100℃で数時間にわたり窒素によりパージ
した。触媒を注入すると、反応温度を60℃に維持しつつ、反応器の圧力を一定
に保って、エチレンまたはエチレンと1-ヘキセンを必要に応じて連続的に供給し
た。一定時間後、冷却し、圧力を抜き、反応器の内容物を空気に露出させること
により反応を止めた。液体成分を蒸発させ、エチレンホモポリマーまたはエチレ
ン/1-ヘキセンコポリマーを真空オーブン内で乾燥した。重量平均分子量(M )、数平均分子量(M)およびそれらの比M/Mを上述した通りゲル透過
クロマトグラフィー(GPC)によって得た。ヘキセンの重量%(wt%)含有
率(Incorporation)をFTIR較正データから得た。
【0056】実施例1 MeSi(H−インデニル)Zr(CH(20mg)および[A
l(μ,η−C)(C)(i−C)](40mg)をト
ルエン10ml中で化合させた。得られた溶液は黄色である。上述した重合法を
用いて、45mlの1-ヘキセン、75psi(517kPa)のエチレンおよび
500mlのヘキサンを含む60℃に予じめ加熱された1Lステンレス鋼反応器
に触媒前駆物質溶液2mlを注入した。40分後、重合反応を止め、ポリマー2
6.2gを単離した。製造されたポリマーは、M=79900、M=186
00、M/M=4.30、ヘキセン重量%=20を有していた。
【0057】実施例2 MeSi(H−インデニル)Zr(CH(20mg)および[A
l(C(CH)](40mg)をトルエン10ml中で化合した
。得られた溶液は黄色である。上述した重合法を用いて、45mlのヘキセン−
1、75psi(517kPa)のエチレンおよび500mlのヘキサンを含む
60℃に予じめ加熱された1Lステンレス鋼反応器に触媒前駆物質溶液1.5m
lを注入した。30分後、重合反応を止め、ポリマー12.2gを単離した。製
造されたポリマーは、M=109000、M=16300、M/M=6
.69およびヘキセン重量%=19を有していた。
【0058】実施例3 (Cp)Zr(CH(20mg)および[Al(μ,η−C
)(C)(i−C)](56mg)をトルエン10ml中で化合
させた。得られた溶液は黄色である。上述した重合法を用いて、75psi(5
17kPa)のエチレンおよび500mlのヘキサンを含む60℃に予じめ加熱
された1Lステンレス鋼反応器に触媒前駆物質溶液4mlを注入した。1時間後
、重合反応を止め、ポリマー25.3gを単離した。製造されたポリマーは、M =344000、M=153000およびM/M=2.25を有してい
た。
【0059】実施例4 (Cp)Zr(CH(20mg)および[Al(C(CH
)](42mg)をトルエン10ml中で混合した。得られた溶液は黄色で
ある。上述した重合プロセスを用いて、75psi(517kPa)のエチレン
および500mlのヘキサンを含む60℃に予じめ加熱された1Lステンレス鋼
反応器に触媒前駆物質溶液4mlを注入した。1時間後、重合反応を止め、ポリ
マー22.1gを単離した。製造されたポリマーは、M=337000、M =154000およびM/M=2.19を有していた。
【0060】 II.担持触媒 トリス−ペンタフルオロフェニルボランをボールダー・サイエンティフィック
社(Boulder Scientific Company)から購入し、受
け取ったまま使用した。EP第0,694,548号に記載されたようにBia
gini,Pらの方法によってAl(Cを製造した。この特許を引用
により本明細書に組み込む。無水トルエンおよびペンタンならびにメチルリチウ
ムはアルドリッチ社(Aldrich)から購入した。トルエンをナトリウム/
カリウム合金上でさらに乾燥した。ここで用いたシリカは、メリーランド州バル
チモアのダブリュー・アール・グレース社(W.R.Grace)、Davis
on Divisionから購入した。トリエチルアルミニウムは、テキサス州
ラポートのアクゾ・ノーベル社(Akzo Nobel)から購入した。(1,
3−BuMeCp)ZrClは、ボールダー・サイエンティフィック社(B
oulder Scientific Company)から購入した。(1,
3−BuMeCp)ZrMeを、ジエチルエーテル中でのメチルリチウム2
当量の反応によって得た。MeSi(H−インデニル)Zr(CH は、テネシー州メンフィスのウィトコ社(Witco Corporation
)から購入した。以下の実施例において、≡Siは、特定された活性化助触媒部
分にさらに結合されたシリカの4配位珪素原子である。
【0061】実施例5(支持体の製造) ≡Si−O−Al(CA(600℃) Al(C(トルエン)(10.8g)を室温でシリカ(50.0g
)(600℃で焼成されたDavison948、メリーランド州バルチモアの
ダブリュー・アール・グレース社(W.R.Grace)、Davison D
ivisionから入手できる)の乾燥トルエンスラリーに添加した。混合物を
攪拌し、濾過し、真空下で乾燥した。類似の反応を重水素化ベンゼン中で行った
。元素分析によると、アルミニウム0.87重量%および炭素4.94重量%が
示された。注:除去された溶媒のH NMRスペクトルにおける陽子共鳴の積
分によると、トルエン当量あたり約1当量のペンタフルオロベンゼンの生成が示
された(以下の式1)。(C:δ2.1(s、2.99H)、5.8(m
、0.755H)、7.0(m、4.75H)。
【0062】 トリスペンタフルオロフェニルアルミニウムをシリカ(Davison948
、600℃および800℃、両方はメリーランド州バルチモアのダブリュー・ア
ール・グレース社(W.R.Grace)、Davison Division
から入手できる)と反応させて、式1のペンタフルオロベンゼンを遊離させた。
例えば、シリカのg当たり約0.6ミリモル−OHを有するDavison94
8、600℃脱水シリカを重水素化ベンゼン中で−OH当量当たり1当量のAl
(C(トルエン)と反応させた。約24時間後、スラリーを濾過した
。溶媒のH NMRスペクトルによると、トルエン対ペンタフルオロベンゼン
約1対1の比が示され、式1に示した反応が起きたことを示している。
【0063】
【化1】 (式1)
【0064】実施例6(支持体の製造) ≡Si−O−Al(C/≡Si−O−AlEtA(600℃) トリエチルアルミニウム(0.52g)を室温でシリカ(≡Si−O−Al(
A)(600℃)(10.5g)(実施例5で製造されたもの)の
乾燥トルエンスラリーに添加した。混合物を攪拌し、濾過し、真空下で乾燥した
。元素分析によると、アルミニウム2.26重量%、炭素3.57重量%および
水素3.57重量%が示された。注記:トリエチルアルミニウムを添加して、シ
リカ上の残存するSi−OH基をさらに除去した。
【0065】実施例7(支持体の製造) ≡Si−O−Al(C(800℃) Al(C(トルエン)(3.5g)を室温でシリカ(20.0g)
(800℃で焼成されたDavison948、メリーランド州バルチモアのダ
ブリュー・アール・グレース社(W.R.Grace)、Davison Di
visionから入手できる)の乾燥トルエンスラリーに添加した。混合物を攪
拌し、濾過し、真空下で乾燥した。
【0066】実施例8(支持体の製造) ≡Si−O−Al(C/≡Si−O−AlEt(800℃) トリエチルアルミニウム(0.6g)を室温でシリカ(≡Si−O−Al(C )(800℃)(実施例7で製造されたもの)(16g)の乾燥トル
エンスラリーに添加した。混合物を攪拌し、濾過し、真空下で乾燥した。元素分
析によると、アルミニウム1.55重量%および炭素5.88重量%が示された
【0067】実施例9(支持体の製造) ≡Si−O−Al(CB(600℃) Al(C(トルエン)(3.0g)を室温でシリカ(≡Si−O−
Al(CA)(600℃)(16g)の乾燥トルエンスラリーに添加
した。スラリーを一晩攪拌し、濾過し、乾燥トルエンで洗浄し、真空下で乾燥し
た。元素分析によると、アルミニウム1.76重量%および炭素5.61重量%
が示された。
【0068】実施例10 触媒Aの製造 実施例5で製造されたシリカ(≡Si−O−Al(CA(600℃
))2.00gを室温において乾燥トルエン20ml中でスラリーにした。トル
エン3ml中の(1,3−BuMeCp)ZrMe(0.27g)をスラリ
ー化した支持体に添加した。支持体はスラリー中で黄色に見え、濾過し乾燥トル
エンで洗浄すると黄色粉末が生じた。トルエン洗液は殆ど無色であり、支持体上
での触媒の保持を示すものであった。
【0069】触媒Aを用いるエチレン−ヘキセンのスラリー相重合 ステンレス鋼製の1リットルのZippperclaveオートクレーブ反応
器内で重合を行った。反応器には加熱および冷却のための水ジャケットを装備し
ていた。高圧窒素注入により注入を行った(イソブタン400ml、ヘキセン3
0mlおよびトリエチルアルミニウム15μlまたはトリイソブチルアルミニウ
ム100μl)。重合前に、反応器を100℃で数時間にわたり窒素によりパー
ジした。触媒を注入すると、反応温度を85℃に維持しつつ、反応器の圧力を一
定(エチレン130psig(896kPa))に保って、エチレンを必要に応
じて連続的に供給した。一定時間後、冷却し、圧力を抜き、反応器の内容物を空
気に露出させることにより反応を止めた。液体成分を蒸発させ、エチレン/ヘキ
セン−1コポリマーをNパージ下で乾燥した。重量平均分子量(M)、数平
均分子量(M)およびそれらの比、M/Mを上述したようにGPCによっ
て得た。1-ヘキセンの重量%含有率(Incorporation)をH NMRデータか
ら得た。
【0070】 25mgの触媒Aを用いて上述した手順を行った。40分後、反応を止めた。
反応器の汚れは観察されず、16.8gのポリマー樹脂(1120g ポリマー
/g 触媒・時間)を得た。注記:数日後、触媒の活性は低下した。
【0071】実施例11 触媒Bの製造 シリカ(≡Si−O−Al(C/≡Si−O−AlEtA)(6
00℃)(実施例5で製造されたもの)2.00gを室温において乾燥トルエン
20ml中でスラリーにした。トルエン3ml中の(1,3−BuMeCp) ZrMe(0.22g)をスラリー化した支持体に添加した。支持体はスラリ
ー中で褐色に見え、濾過し乾燥トルエンで洗浄すると淡褐色粉末が生じた。黄色
トルエン洗液を除去し、未反応メタロセン0.12gを得た。元素分析によりジ
ルコニウム1.16重量%が示された。
【0072】触媒Bを用いるエチレン−ヘキセンのスラリー相重合 触媒Bを用いて実施例10に記載した手順により重合を行った。反応器の汚れ
は観察されず、ポリマー樹脂収量は39.5g(2370g ポリマー/g 触
媒・時間)であった。数日にわたる二重反復実験によって、1280g ポリマ
ー/g 触媒・時間、1430g ポリマー/g 触媒・時間、1980g ポ
リマー/g 触媒・時間の収量活性が生じた(触媒は数日間−30℃で貯蔵した
)。
【0073】実施例12 触媒Cの製造 シリカ(≡Si−O−Al(C)(800℃)(実施例7で製造さ
れたもの)をシリカ(≡Si−O−Al(CA)(600℃)の代わ
りに用いた以外は、0.14gの(1,3−BuMeCp)ZrMeを用い
て実施例10の方法により触媒Cを製造した。元素分析によりジルコニウム1.
39重量%が示された。
【0074】触媒Cを用いるエチレン−ヘキセンのスラリー相重合 触媒Cを用いた以外は実施例10に記載した手順により重合を行った。反応器
の汚れは観察されず、ポリマー樹脂収量は20.9g(1390g ポリマー/
g 触媒・時間)であった。
【0075】実施例13 触媒Dの製造 シリカ(≡Si−O−Al(C)(800℃)をシリカ(≡Si−
O−Al(CA)(600℃)の代わりに用いた以外は、0.042
gの(1,3−BuMeCp)ZrMeを用いて実施例10の方法により触
媒Dを製造した。元素分析によりジルコニウム0.43重量%が示された。
【0076】触媒Dを用いるエチレン−ヘキセンのスラリー相重合 触媒Dを用いた以外は実施例10に記載した手順により重合を行った。反応器
の汚れは観察されず、三回の実験のポリマー樹脂収量は9.03g(602g
ポリマー/g 触媒・時間)、9.21g(614g ポリマー/g 触媒・時
間)、8.96(597g ポリマー/g 触媒・時間)であった。
【0077】実施例14 触媒Eの製造 シリカ(≡Si−O−Al(C/≡Si−O−AlEt)(80
0℃)(実施例7で製造されたもの)をシリカ(≡Si−O−Al(C A)(600℃)の代わりに用いた以外は、0.14gの(1,3−BuMe
Cp)ZrMeを用いて実施例10の方法により触媒Eを製造した。元素分
析によりジルコニウム1.10重量%が示された。
【0078】触媒Eを用いるエチレン−ヘキセンのスラリー相重合 触媒Eを用いた以外は実施例10に記載した手順により重合を行った。反応器
の汚れは観察されず、ポリマー樹脂収量は10.36g(691g ポリマー/
g 触媒・時間)であった。
【0079】実施例15 触媒Fの製造 シリカ(≡Si−O−Al(C/≡Si−O−AlEtA)(6
00℃)(実施例6で製造されたもの)をシリカ(≡Si−O−Al(CA)(600℃)の代わりに用いた以外は、0.0453gのMeSi(
−インデニル)Zr(CHを用いて実施例10の方法により触媒F
を製造した。元素分析によりジルコニウム0.38重量%が示された。
【0080】触媒Fを用いるエチレン−ヘキセンのスラリー相重合 触媒Fを用い、20mlのヘキセンを30mlのヘキセンの代わりに用いた以
外は実施例10に記載した手順により重合を行った。反応器の汚れは観察されず
、ポリマー樹脂収量は4.11g(274g ポリマー/g 触媒・時間)、7
.83(522g ポリマー/g 触媒・時間)であった。
【0081】実施例16 触媒Gの製造 シリカ(≡Si−O−Al(C)(800℃)をシリカ(≡Si−
O−Al(CA)(600℃)の代わりに用いた以外は、0.045
gのMeSi(H−インデニル)Zr(CHを用いて実施例10の
方法により触媒Gを製造した。元素分析によるとジルコニウム0.42重量%が
示された。
【0082】触媒Gを用いるエチレン−ヘキセンのスラリー相重合 触媒Gを用い、20mlの1-ヘキセンを30mlの1-ヘキセンの代わりに用い
た以外は実施例10に記載した手順により重合を行った。反応器の汚れは観察さ
れず、ポリマー樹脂収量は8.27g(551g ポリマー/g 触媒・時間)
、6.27g(418g ポリマー/g 触媒・時間)、6.51g(434g
ポリマー/g 触媒・時間)であった。
【0083】実施例17 触媒Hの製造 シリカ(≡Si−O−Al(CB(600℃)をシリカ(≡Si−
O−Al(CA)(600℃)の代わりに用いた以外は、0.10g
の(1,3−BuMeCp)ZrMeを用いて実施例10の方法により触媒
Hを製造した。元素分析;ジルコニウム1.07重量%。
【0084】触媒Hを用いるエチレン−ヘキセンのスラリー相重合 触媒Hを用いた以外は実施例10に記載した手順により重合を行った。反応器
の汚れは観察されず、ポリマー樹脂収量は53.95g(3597g ポリマー
/g 触媒・時間)であった。注記:トリスパーフルオロフェニルアルミニウム
錯体を(≡Si−OH)との、より長い接触時間(数時間に対して一晩)をさせ
ると、増大した重合活性を示した。さらに、触媒活性は、(≡Si−O−Al(
B)(600℃)支持体/活性剤と共に製造された触媒では低下し
なかった。しかし、本発明者らは、シリカ支持体との一晩以上長い反応を攪拌棒
で攪拌してはならないことを見出した。攪拌棒は一晩でシリカ粒子を極微細微粉
に砕く。
【0085】実施例18 触媒Iの製造 シリカ(≡Si−O−Al(CB)(600℃)をシリカ(≡Si
−O−Al(CA)(600℃)の代わりに用いた以外は、0.05
gのMeSi(H−インデニル)Zr(CHを用いて実施例10の
方法により触媒Iを製造した。元素分析によりジルコニウム0.68重量%が示
された。
【0086】触媒Iを用いるエチレン−ヘキセンのスラリー相重合 触媒Iを用いる、20mlのヘキセンを30mlのヘキセンの代わりに用いた
以外は実施例10に記載した手順により重合を行った。反応器の汚れは観察され
ず、ポリマー樹脂収量は6.67g(445g ポリマー/g 触媒・時間)で
あった。
【0087】実施例19 触媒Jの製造 0.043gの(1,3−BuMeCp)ZrMeを用いて実施例10の
方法により触媒Jを製造した。シリカのg当たり0.8モルのヒドロキシル含有
率を想定してシリカ(≡Si−O−Al(C)(600℃)を製造し
た。攪拌せずにスラリーを一晩静置した後に残存Al(Cを濾去した
【0088】触媒Jを用いるエチレン−ヘキセンのスラリー相重合 触媒Jを用い、100mlのトリイソブチルアルミニウムを15mlのトリエ
チルアルミニウムの代わりに反応器に注入した以外は実施例10に記載した手順
により重合を行った。反応器の汚れは観察されず、ポリマー樹脂収量は76.2
g(5080g ポリマー/g 触媒・時間)であった。
【0089】実施例20(支持体の製造) 100gの≡Si−O−H(600℃で焼成されたDavison948、メ
リーランド州バルチモアのダブリュー・アール・グレース社(W.R.Grac
e)、Davison Divisionから入手できる)を27gのAl(C (トルエン)および1.56gのトリメチルアルミニウムから製造さ
れたMeAl(Cのトルエン溶液と混合した。激しいメタンの発生が
観察された。得られたスラリーを数時間にわたり攪拌し、その後、攪拌を止め、
スラリーを窒素雰囲気下で一晩放置した。シリカを濾過し、真空下で乾燥した。
【0090】実施例21(触媒の製造) 触媒K トルエン中の30gのこの≡Si−O−Al(C(実施例20で製
造されたもの)を1.18gの(1,3−BuMeCp)ZrMeと混合し
た。スラリーを1.5時間、攪拌し、その間に、黒っぽいオレンジ/褐色となっ
た。スラリーを濾過し、担持触媒を真空下で乾燥した(サーモンピンク色の支持
体)。
【0091】実施例22(触媒の製造) 触媒L トルエン中の30gのこの≡Si−O−Al(C(実施例20で製
造されたもの)を2.25gの(プロピルCp)HfMeと化合させた。ス
ラリーを1.5時間、攪拌し、その間に黄色となった。スラリーを濾過し、担持
触媒を真空下で乾燥した(黄色の支持体)。
【0092】重合プロセス 温度制御用の装置、触媒供給装置または注入装置、モノマーおよび気体供給原
料の監視および制御用のGC分析機ならびにポリマーサンプリングおよび回収用
の装置を備えた流動床反応器内で実施例21および22において製造したすべて
の触媒を選別した。反応器は、反応器頂上で10インチ(25.4cm)に広が
る6インチ(15.24cm)直径の床部分から成る。気体は、床の内容物の流
動化をさせる有孔分散板を通して流入し、ポリマー試料は反応器頂上で排出され
る。
【0093】
【表1】 生産性は、触媒g当たりの製品g数である。
【0094】
【表2】
【0095】 本発明を特定の実施形態を用いて記載し例示してきたが、当業者は、本発明が
、本明細書において必ずしも例示されていない改変に容易に向けられることを認
識するであろう。例えば、本発明の2種以上の触媒を用いることができるか、あ
るいは本発明の触媒系を他のいずれかのメタロセン/アルモキサン担持または非
担持触媒系と共に用いることができることを本発明は意図している。さらに、本
発明の2つの異なるルイス酸アルミニウム化合物を有機金属触媒化合物または遷
移金属触媒化合物と組合わせて用いることができる。あるいは、本発明のルイス
酸アルミニウム化合物およびルイス酸硼素化合物を有機金属触媒化合物と組合わ
せて用いることができる。この理由のゆえに、本発明の真の範囲を決定する目的
のためには添付した請求の範囲のみを参照するべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J028 AA01A AB00A AB01A AC01A AC10A AC28A BA00A BA01B BB00A BB01B BC18B EB02 EB03 EB04 EB05 EB06 EB07 EB08 EB09 EB10 EC01 EC02 FA01 FA02 FA04 GA01 GA06 GA07 GA08 GB01 4J100 AA01Q AA02P AA03Q AA04Q AA05Q AA06Q AA07Q AA08Q AA09Q AA15Q AA16Q AA17Q AA18Q CA01 CA04 DA04 DA12 DA43 DA47 FA10 FA18 FA19 FA22 4J128 AA01 AB00 AB01 AC01 AC10 AC28 AD00 BA00A BA01B BB00A BB01B BC18B EB02 EB03 EB04 EB05 EB06 EB07 EB08 EB09 EB10 EC01 EC02 FA01 FA02 FA04 GA01 GA06 GA07 GA08 GB01

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1種以上のオレフィンに、式、 RAl(ArHal)3-n (式中、「ArHal」はハロゲン化アリール基であり、nは1または2であり
    、Rは、ハロゲン化アリール基以外のモノアニオン基である) のルイス酸アルミニウム化合物と反応させることによりオレフィン重合のために
    活性化される有機金属触媒化合物をオレフィン重合条件下で化合させることを含
    む、一種以上のオレフィンモノマーからポリオレフィンを製造する方法。
  2. 【請求項2】 有機金属触媒化合物と式、 RAl(ArHal)3-n (式中、「ArHal」はハロゲン化アリール基であり、nは1または2であり
    、Rは、ハロゲン化アリール基以外のモノアニオン基である) の少なくとも一種のルイス酸アルミニウム化合物とを含む担持された組成物の存
    在下で一種以上のオレフィン、好ましくは、エチレン、又はエチレンと炭素原子
    数3〜20を有する一種以上の他のオレフィンを重合する連続的方法。
  3. 【請求項3】 前記モノアニオン基が水素化物、C〜C30ヒドロカルビ
    ルおよび置換ヒドロカルビル、アルコキシド、アリールオキシド、シロキシド、
    ハロカルビルおよび置換ハロカルビル、架橋および非架橋ジアルキルアミド、ヒ
    ドロカルビル置換有機メタロイドおよびハロカルビル置換有機メタロイドから成
    る群から選択される一つまたは二つの基である、請求項1又は請求項2に記載の
    方法。
  4. 【請求項4】 前記有機金属触媒化合物が、配位子引抜によってオレフィン
    重合のための活性化が可能である第3乃至10族遷移金属化合物である、請求項
    1乃至3のいずれか1請求項に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記有機金属触媒化合物が式 L MAB (式中、LはMにπ結合された置換もしくは非置換シクロペンタジエニルまた
    は置換もしくは非置換ヘテロシクロペンタジエニル補助配位子であり、LはL に関して定義された補助配位子のクラスのメンバーであるかもしくは、Mにσ
    結合されたヘテロ原子補助配位子Jであり;L配位子及びL配位子は第14
    族元素連結基を通して共に共有結合で架橋することが可能であり;L はMへ
    の供与結合を有する任意の中性非酸化配位子であり(iは0乃至3である);M
    は第4族遷移金属であり、AおよびBは独立に、適する活性剤による引抜きのた
    めに破壊でき重合性モノマーまたはマクロマーを配位重合のためにその中に挿入
    することができるモノアニオンの不安定配位子であり、それぞれがMへのσ結合
    を有し、任意に互いにもしくはLもしくはLに架橋されており、又は任意に
    、MはチタンでありLはMにσ結合されたヘテロ原子補助配位子Jであるか又
    は、任意に、MはジルコニウムまたはハフニウムでありLは独立に、Mにπ結
    合された置換もしくは非置換シクロペンタジエニル補助配位子または置換もしく
    は非置換ヘテロシクロペンタジエニル補助配位子である) を有する第4族メタロセン化合物である、請求項1乃至4のいずれか1請求項に
    記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記方法が凝集法、スラリー法または気相法であり、n=1
    であり、Rが前記ルイス酸のアルミニウム原子を金属/メタロイド支持体または
    ポリマー支持体に連結する共有結合基である、請求項5に記載の方法。
  7. 【請求項7】 1)補助安定化配位子、および一種又は複数種のオレフィン
    (複数を含む)の挿入のために適すると共に活性カチオン遷移金属中心を生成す
    るために引抜または除去が可能な少なくとも二つの不安定配位子を有する遷移金
    属化合物と、 2)2つのハロゲン化アリール配位子およびポリマー支持体または金属酸化物/
    メタロイド酸化物支持体に共有結合されたヘテロ原子である第3の配位子を有す
    る、アルミニウム原子を含む支持体結合中性ルイス酸との反応生成物であるオレ
    フィン重合触媒。
  8. 【請求項8】 請求項1乃至6のいずれか1請求項に記載の方法によって製
    造されるエチレンコポリマー。
  9. 【請求項9】 0.900g/ccより大きい密度、15乃至25の範囲の
    21/Iおよび6〜11cNの範囲の溶融強度を有するエチレンコポリマー
  10. 【請求項10】 コポリマーの溶融強度が式MS ウ 6.5〜5.2lo
    g(メルトインデックス)(式中、メルトインデックスはIである)を満足さ
    せる、請求項9に記載のコポリマー。
  11. 【請求項11】 エチレンコポリマーが15〜20の範囲のI21/I
    よび1.7〜2.2の範囲のM/Mを有する、請求項9または請求項10に
    記載のコポリマー。
  12. 【請求項12】 エチレンコポリマーが0.910g/ccより大きい密度
    および15〜20の範囲のI21/Iを有するエチレン/ヘキセン−1コポリ
    マーであり、好ましくは、エチレンコポリマーが2乃至約3の範囲のMw/Mn
    有する、請求項8乃至11のいずれか1請求項に記載のコポリマー。
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