JP2006182778A - アルファオレフィンの重合及び共重合用触媒組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】触媒系、その触媒系を使用する重合方法、およびその方法により製造された重合体を提供する。
【解決手段】下記一般式Iにより表される架橋インデニルメタロセンと、有機アルミニウムまたは過フッ化ホウ素助触媒との組合せにより得られる。
Figure 2006182778

ここでMは、元素の周期律表4族の遷移金属原子、Qは2価の置換基、XおよびXは1価の陰イオン系配位子である。ポリエチレン共重合体は、分子量調整剤を必要とせずに、狭い〜広い〜狭い双峰〜広い双峰の分子量分布、および約0〜10以上のメルトインデックスを有することができる。
【選択図】なし

Description

発明の分野
本発明は、3位で置換された一連の架橋インデニルメタロセン、それらを含む触媒系、その触媒系を使用する重合方法、およびその方法により製造された重合体に関する。特に、本発明は、置換基の種類および異性体の種類を適切に選択することにより、所望の分子量および分子量分布のエチレン(共)重合体を製造するのに有用な、純粋な立体異性体形態(ラセミまたはメソ)またはそれらの混合物に関する。
1980年代初期に、ポリオレフィン重合体を製造するための、一般的にメタロセンと呼ばれる、遷移金属の「シクロペンタジエン型」化合物と組み合わせた助触媒としてアルモキサンが発見されて以来、開示される化合物の数は益々増加している。
新規なメタロセン型触媒を開発するための3つの主な焦点は、触媒コストを下げるために生産性を向上させること、触媒系および組成物を既存の気相、スラリーまたは溶液重合製法に、不均質化(最初の二つの場合)により適合させること、および分子量、分子量分布の制御、コモノマーの配合、および分子状重合体鎖構造により、物理的特性(加工性、機械的、光学的、等)が改良された広範囲な重合体および共重合体を開発することである。
この分野では、エチレン重合体および共重合体の製造に架橋インデニルメタロセン錯体を使用することにより、活性が高く、コモノマー配合効率が良く、分子量分布が幾分狭い最終的な触媒系が得られることが公知であるが、これらのすべてが、最も一般的に使用されている水素である分子量調整剤の非存在下で、高分子量(メルトインデックスが約1未満)のポリエチレンを与える。水素は、そのような架橋インデニルメタロセンでメルトインデックス約0.1を超え、約12までのエチレン(共)重合体の工業的製造に使用できるが、水素の使用には幾つかの欠点がある、すなわちモノマーおよび触媒の他に、重合原料と共に追加の成分を使用し、重合体の分子量および原料中の水素濃度の依存性、および場合によって、特にスラリー方製法では、大量の微粒子が製造されることに関してメタロセンの応答性が高いために、水素とモノマーの比を厳密に管理する必要があることである。
他方、架橋されていない、シクロペンタジエニルまたは置換されたシクロペンタジエニル配位子を含むメタロセンは、水素を使用せずに、メルトインデックスがゼロより高く、約1以上であるエチレン(共)重合体を与えるが、上記のインデニル架橋メタロセンより、活性が低く、コモノマー配合効率が低い。
高活性、高いコモノマー配合効率、および所望により高分子量重合体を製造できることに加えて、メルトインデックスが約0.2〜12であるエチレン(共)重合体を製造するための分子量調整剤として水素を必要としないこと、のすべてを備えた、新規な架橋インデニルメタロセンを得ることが非常に望ましいであろう。
3−置換された架橋メタロセンにおいて、インデニル配位子の3位にあるアルキル置換基の長さにおける単純な予想できる変化により、それによって製造されるエチレン(共)重合体の分子量を、簡易かつ系統的に制御された様式で、制御することができ、分子量調整剤として水素を使用する必要なしに、0〜約12の広範囲なメルトインデックスを有する製品を製造できることが分かった。
さらに、純粋な立体異性体(ラセミまたはメソ)の使用、異性体(ラセミおよびメソ)の混合物、置換基の長さ、および長さが異なった(インデニル環のそれぞれで異なった)置換基の組合せ、の適切な組合せ要因により、水素を使用しなくても、高〜低分子量の、分子量分布が狭い〜広い、さらには双峰の、非常に広範囲な種類の(共)重合体を製造することができる。
当該分野では、立体剛性のキラルメタロセンの、「シクロペンタジエニル型」配位子上の置換基の性質および位置を包含する分子構造の変化が、それによって製造される重合体の特性に重大な影響を及ぼすことは良く知られている。特に、メタロセンのシクロペンタジエニル環部分の上にある置換基のサイズおよび位置は、活性、立体選択性および分子量に影響を及ぼすことが分かっている。メタロセンの特定構造を使用することが、限定された重合体鎖特性、重合体製品性能およびプロセス条件および操作性に適合した最適触媒を達成するのに不可欠である。
先行技術では、非常に多くの架橋メタロセンを含む広い一般式を特許請求する、ブリッジされたインデニルメタロセンの膨大な文献が開示されているが、当業者には明らかなように、上記の特許請求されている広範な一般式に含まれる全てのメタロセンが実際に製造され、それらの重合性能、およびそれらの使用により得られた重合体の特性から十分に評価されていることはほとんどない。
しかし、最も重要なのは、これらの広範な一般式に含まれるメタロセンのすべてが合成されていないであろうことのみならず、特定の種類の重合体および共重合体を製造するためのメタロセンの使用が、本発明の開示無しには予見できないことである。
また、メタロセンの化学構造における特定の変化が、触媒としてそのようなメタロセンを使用して製造された重合体の特性に及ぼす影響は、なおほとんどが経験的な事柄であり、新しい設計および実験を常に行い、そのような変化の特別な効果を確認する必要があることも、当業者には公知である。
ラセミ、メソ、またはラセミメソ混合物のような触媒として使用されるインデニル架橋メタロセン上の3位における置換基が、そこから製造されるポリエチレン重合体および共重合体の主要特性にどのような影響を及ぼすかについて、本研究の結論の前に、系統的な研究は全くなされていないと考えられる。
欧州特許第0700937号(特許文献1)では、異なった架橋タイプ部分を含む非常に様々な架橋インデニルメタロセンが特許請求されているが、3置換された例に関しては、ラセミシリルビス(3−メチルインデニル)およびラセミ/メソエチレンビス(3−トリアルキルシリルインデニル)ジルコノセンの混合物だけが特に記載されている。さらに、種々のポリエチレン生成物を得るために、対応するメタロセンの、メチルまたはトリアルキルシリルに対する異なった置換基を有する他の種類のもの(本発明におけるように二置換または一置換され、さらに実質的に純粋な異性体として、または混合物で使用される)をどのように利用できるかに関しては開示されていない。
欧州特許第0743324B1号(特許文献2)には、多分散性指数が少なくとも3.0であるポリエチレンを製造するために、架橋メタロセン触媒のラセミおよびメソ異性体の混合物を使用することが記載されている。特許請求されているメタロセンは、広範な一般式に当てはまるメタロセンを含むが、実際には、多分散性指数が3.7〜4.6であるポリエチレンを製造する、2位にメチル置換基を有する1種類のメタロセンのみが例示されている。
2および/または4位で置換されたビス(1−インデニル)メタロセンは、Spaleckらによる、Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1992, 31, 1347に記載されているように、高度にアイソタクチックなポリプロピレンの製造に特に重要である。
欧州特許第0537686号(特許文献3)は、好ましくは2位で特別に置換されたインデニル架橋メタロセンの使用を開示している。高度にアイソタクチックなポリプロピレンを製造するには、ポリプロピレン製造における触媒組成物から、好ましくないメソ立体異性体を完全に分離することの重要性を強調している。
ポリエチレンを製造する場合の特別な例では、ただ1種類の3−置換されたメタロセン(置換基がメチルである、例14が、分子量分布が非常に狭いポリエチレンを製造するラセミ異性体としてのみ記載されている。
国際特許第WO03106470号(特許文献4)には、高分子量を有するエチレンプロピレン共重合体の製造を主目的とする、好ましくは少なくとも2、3−位で二置換された、従って、3位と同時に2位で置換された、1種類のインデニルを含む、非常に特殊な多置換されたインデニルメタロセンの使用が記載されている。
米国特許第6448350号(特許文献5)には、特に炭素で架橋された、3−置換されたインデニルメタロセンを含んでなる触媒の存在下でエチレン共重合体を製造する方法が記載されている。特に架橋部分(単一の炭素原子)を特徴とする以外、異なった因子、すなわち置換基の性質、一または二重の置換基、ラセミまたはメソ異性体、をどのように組み合わせ、分子量および分子量分布により特徴付けられる広範囲な種類の目標とする共重合体生成物を得るか、は開示されていない。
米国特許第6448350号の化合物と同じ化合物が、Macromol. Chem. Phys. 2001, 202, 2010においてBalboniらにより、シリルブリッジメタロセン、すなわちジメチルシリルビス(3−イソプロピルインデニル)ジルコニウムジクロリド(この場合、プロピレンの重合で低活性および低分子量アタクチックポリプロピレンを示す)と共に記載されている。
さらに幾つかの特殊な3−置換された、ブリッジされたインデニルメタロセンも以前に開示されているが、いずれの場合も、それらの重合挙動は、ポリプロピレンの製造に関してのみ研究されている。
Ewen, J.A. Macromol. Symp., 1995, 89, 181および米国特許第5459117号(特許文献6)によるt−ブチル置換基を含む一種、すなわちジメチルシリルビス(3−tBu 1−インデニル)ジルコニウムジクロリドは、ポリプロピレンの所望の重合体特性を制御するためである。好ましくない非立体特異性のメソ立体異性体を分離し、ラセミ異性体を使用して高アイソタクチックポリプロピレンを得ている。
非対称性ジルコノセンジクロリド(MeSi(3−ベンジルインデニル)(インデニル)ZrCl)のラセミおよびメソジアステレオ異性体が、Repo et al. によりOrganometallics 2004, 16, 3759-3762に記載されている。該ジルコノセンの、プロペンの重合における触媒としての特性が研究されており、アイソタクチックポリプロペンを形成することが分かっている。
Warren et al.は、Organometallics 2000, 19, 127-134で、ペンダントオレフィンの分子内還元カップリングにより1、3二重架橋メタロセンの合成を記載している。国際特許出願第WO99/11648号は、メタロセンおよびその、プロキラルオレフィンの水素化およびケトンの水素化シリル化のための触媒としての使用を記載している。式MeSi(3−p−トリルインデニル)2ZrClおよびMeSi(2−p−トリルインデニル)2ZrClのansa-ジルコノセンの触媒特性がCheol Yoon et al.(J. Organometallic Chem. 1998, 559, 149-156)により、ポリプロピレンの合成に関して研究されている。合成されるポリプロピレンは、高アイソタクチック性を有することが分かっている。
Resconi et al.(Polymer preprints 1997, 38, 776-777)は、様々なメタロセンの重合特性のNMR研究を記載している。様々な実験が開示されており、温度および配位子構造の影響が考察されている。モノマーへの連鎖移動の機構が考察されている。
欧州特許第0399348号(特許文献7)は、ポリオレフィンの合成で触媒として使用される様々なメタロセンを開示している。使用されるメタロセンは、メタロセンの2個の配位子の芳香族残基が異なっているメタロセンである(例えば、置換されたシクロペンテニルおよびフルオレニルの様々な組合せ)。
Bravakis, A.M. et al. Macromolecules, 1998, 31, 1000による一置換された「非対称性」メチルメタロセンジメチルシリル(インデニル)(3−メチル、1−インデニル)ジルコニウムジクロリドが、そのメソおよびラセミ立体異性体として単離されている。両方の異性体がプロピレン重合に関して評価されている。メソ異性体は、分子量が非常に低いPPを与え、活性が低いが、ラセミ異性体は部分的にアイソタクチックなPPを妥当な収率で与える。
欧州特許第0700937号公報 欧州特許第0743324B1号公報 欧州特許第0537686号公報 国際特許第WO03106470号公報 米国特許第6448350号公報 米国特許第5459117号公報 欧州特許第0399348号公報 スパレック(Spaleck)著、"Angew. Chem." Int. Ed. Engl. 1992, 31, 1347 バルボーニ(Balboni )著、"Macromol. Chem. Phys." 2001, 202, 2010 レポ(Repo et al.)著、 "Organometallics" 2004, 16, 3759-3762 ヴァレン(Warren et al.)著、 "Organometallics" 2000, 19, 127-134 チェオユン(Cheol Yoon et al.)著、"J. Organometallic Chem."1998, 559, 149-156 レスコーニ(Resconi et al.)著、"Polymer preprints" 1997, 38, 776-777 ブラヴァキス(Bravakis, A.M. et al.)著、"Macromolecules", 1998, 31, 1000
しかしながら、先行技術の文献のいずれにも、置換基のサイズおよびその数(一または二置換)を計画的に変化させ、ラセミおよびメソ異性体の両方を単離し、種々の架橋された3−置換されたメタロセンの系統的な製造を行ったものはなく、これらの因子をどのように組み合わせ、本発明の目的の一つである非常に様々なポリエチレン製品を製造するかについては、記載されていない。
本発明の目的の一つは、特定の新規なブリッジされた、置換された3−インデニル含有メタロセンを提供することである。
本発明の別の目的は、特定の上記メタロセンを使用する重合触媒系を提供することである。本発明で使用する触媒組成物は、3−置換された、架橋メタロセン触媒のラセミおよびメソ立体異性体およびそれらの混合物を含んでなる。
本発明のさらに別の目的は、そのようなメタロセン触媒系を使用するオレフィンの重合方法を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、置換基のサイズを適切に選択し、対称的(二置換された)または非対称的メタロセンを、それぞれの場合にラセミまたはメソ異性体またはそれらの混合物と適切な比率で組み合わせることにより、低〜高分子量、狭い〜広い、さらには双峰の分子量分布を有する、非常に様々な種類のエチレン重合体および共重合体を提供することである。
好ましくは、本発明は、置換基の種類および異性体の種類を慎重に選択することにより、所望の分子量および分子量分布を有するエチレン(共)重合体を製造するための、上記のメタロセンを含んでなる担持された触媒系の使用に関する。
好ましい特別な一実施態様では、所望の分子量および分子量分布を有する特定の共重合体は、正確に目標とする生成物を得るメタロセン中のインデニル置換基を単に適切に選択するだけで、所望により分子量調整剤として水素を使用せずに、得られる。水素の使用は、典型的には、MIが約1〜約7以上のエチレン重合体および共重合体を製造するための先行技術の他のブリッジされたインデニル含有メタロセンを使用する場合に必要になる。
重合触媒としてメタロセンを使用する場合に水素の使用を回避することは、この特別な成分を重合原料中で厳密に調整および制御する必要性があるために、および水素を工業的に実使用する場合に観察されることが多い悪影響(微粒子製造および触媒のコモノマー配合効率の低下)があるために、通常は非常に有利である。
しかし、水素は、特定の特別に供給される、別の選択肢であるメタロセンを選択することにより、目標とする生成物を製造するために、所望により本発明のメタロセンと共に使用することができる。
ここで驚くべきことに、本発明の目的である3位置で二置換された、または一置換された置換基を有するメタロセンは、好適な助触媒の存在下で、3つのファクター、すなわちa)置換基のサイズ、b)単一の実質的に純粋な異性体(ラセミまたはメソ異性体)またはそれらの混合物の使用、およびc)置換の種類(二または一置換)、に応じて、製造される重合体に対する上記ファクターすべての相互依存性(interdepence)のために、分子量および分子量分布に関して予期せぬ程多様なポリエチレンを製造できることが判明した。
一般的に、この分野ですでに公知である、置換されていないか、またはインデニル配位子のシクロペンタジエニル環上に置換基としてメチル基を含む、ブリッジされたインデニル含有メタロセンは、好適な助触媒と組み合わせた触媒として使用した場合に、水素の非存在下で、高分子量(MI約0〜約1未満)のポリエチレンを製造する。本発明者らは、このことが、置換基がエチル基である場合にも当てはまるが、予期せぬことに、エチル基より大きい、例えばプロピル以上の置換基を有する対応するメタロセンは、同じ条件下でMIが1を超える、約1〜約20以上のポリエチレンを製造することを見出した。各インデン部分上に異なった置換基を有する非対称的メタロセンも、分子量を調整するか、または所望の分子量に調節するために使用できる。
さらに、本発明のメタロセンのラセミおよびメソ異性体は、様々な分子量のポリエチレンを製造し、異性体含有量、置換基のサイズ(小さなメチルまたはエチル、あるいは大きな、例えばプロピルまたはブチル)およびメタロセンの種類(二置換された、または一置換された)を以下に示すように慎重に選択することにより、置換基がメチルまたはエチルである場合の二置換されたメタロセンのように、非常に異なった分子量のポリエチレンを製造する場合もあれば、特に非対称性の長鎖置換基(エチルより大きい)では、かなり類似した、狭い〜広い、狭い双峰〜広い双峰分子量分布のポリエチレンを製造する場合もある。
共重合体中へのコモノマーの配合も、置換基のサイズおよび異性体の種類(ラセミまたはメソ)によって異なることが分かった。
上記本発明のメタロセンに関する最終的な結論として、様々な区分のエチレン重合体および共重合体を制御および製造するための、非常に汎用的で実用的な手段を手にすることができる。
本発明により、架橋基によって結合され、かつ下記式(I)の金属原子に錯体形成された、2置換インデニル配位子を含む、架橋メタロセン化合物、そのラセミまたはメソ立体異性体およびそれらの混合物:
Figure 2006182778
[式中、
Mは、周期律表4族の原子からなる群から選択された遷移金属原子であり、
はインデニル配位子であり、
Qは、式=SiRまたは−CHR−CHR−の2価の基(ここで、RおよびRは、独立して、水素原子であるか、またはハロゲン、C〜C20アルキル、C〜C20アリール、C〜C20アルケニル、C〜C20アリールアルキル、およびC〜C20アルキルアリールから選択された1価の基であり、所望により置換基として酸素および/またはケイ素原子を含む)であり、
3位でRに結合したRおよびRは、独立して、水素または基R(Rは、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、およびC〜C20アルキルアリールから選択された1価の有機基であり、この1価の有機基は、所望により、シクロペンタジエニル環部分に直接結合していない置換基として酸素および/またはケイ素原子を含む)であり、
2位でRに結合したR2’およびR3’は、独立して、水素または基R(Rは上記に定義した通りである)であり、
およびRの少なくとも一方はRであり、
がRである場合、R2’はHであるか、または
がRである場合、R3’はHであり、
およびRが独立して両方ともRである場合、R2’およびR3’は同時にHであるが、ただし、
2’およびR3’が同時に水素である場合、RおよびRは、ラセミ異性体に対して同時にメチル(Me)、イソ−プロピル(i−Pr)またはtert−ブチル(t−Bu)ではないか、または
2’およびR3’が同時に水素である場合、MはZrまたはHfであり、XおよびXはいずれもClであり、Qは=SiMeであり、その場合、RおよびRは、ラセミおよびメソ異性体に対して同時にペンテニルではないか、または
2’およびR3’が同時に水素である場合、MはZrであり、XおよびXはいずれもClであり、Qは=SiMeであり、その場合、RおよびRは、ラセミおよびメソ異性体に対して同時にパラ−トリルではなく、
または、RがHである場合、RはMeではないか、またはRがMeである場合、Rはラセミおよびメソ異性体に対してHではないか、
または、R、R2’、R3’がHである場合、MはZrであり、XおよびXはいずれもClであり、Qは=SiMeであり、その場合、Rはベンジルではないか、またはRがベンジルである場合、R2’およびR3’はいずれもHであり、MはZrであり、XおよびXはいずれもClであり、Qは=SiMeであり、その場合、Rはラセミおよびメソ異性体に対してHではなく、
およびXは、独立して、水素、ハロゲン、C〜C20アルキル、C〜C20アリール、C〜C20アルキルアリール、C〜C20アリールアルキル、C〜C20ヒドロカルビルオキシ、C〜C20アリールオキシ、C〜C20ジ(アルキル)アミド、およびカルボキシレートから選択された1価の配位子である]
を提供する。
本発明の別の態様では、上記の架橋された、置換インデニル含有メタロセンを好適な助触媒または活性剤との組合せで含んでなる触媒系を提供する。
本発明のさらに別の態様では、ポリエチレン(共)重合体の製造方法であって、好適な反応条件下で、エチレンおよび所望により高級アルファ−オレフィンを、上記の置換されたインデニル含有メタロセンを好適な助触媒との組合せで含んでなる触媒系と接触させ、製造されるポリエチレンの多分散性指数が約2〜約22であり、MI値が約0〜約50である、方法を提供する。
本発明のポリエチレン(共)重合体を製造する好ましい方法は、スラリー相重合条件下で、エチレンおよび所望により高級アルファ−オレフィンを、上記メタロセンのラセミまたはメソ立体異性体およびそれらの混合物、およびメチルアルミノキサンおよび変性されたメチルアルミノキサンからなる群から選択された助触媒を含んでなる触媒組成物と接触させることを含んでなる。
発明の詳細な説明
本発明の目的の一つは、架橋基によって結合され、かつ下記式(I)の金属原子に錯体形成された、2置換インデニル配位子を含む、架橋メタロセン化合物、そのラセミまたはメソ立体異性体およびそれらの混合物:
Figure 2006182778
[式中、
Mは、周期律表4族の原子からなる群から選択された遷移金属原子であり、
はインデニル配位子であり、
Qは、式=SiRまたは−CHR−CHR−の2価の基(ここで、RおよびRは、独立して、水素原子であるか、またはハロゲン、C〜C20アルキル、C〜C20アリール、C〜C20アルケニル、C〜C20アリールアルキル、およびC〜C20アルキルアリールから選択された1価の基であり、所望により置換基として酸素および/またはケイ素原子を含む)であり、
3位でRに結合したRおよびRは、独立して、水素または基R(Rは、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、およびC〜C20アルキルアリールから選択された1価の有機基であり、この1価の有機基は、所望により、シクロペンタジエニル環部分に直接結合していない置換基として酸素および/またはケイ素原子を含む)であり、
2位でRに結合したR2’およびR3’は、独立して、水素または基R(Rは上記に定義した通りである)であり、
およびRの少なくとも一方はRであり、
がRである場合、R2’はHであるか、または
がRである場合、R3’はHであり、
およびRが独立して両方ともRである場合、R2’およびR3’は同時にHであるが、ただし、
2’およびR3’が同時に水素である場合、RおよびRは、ラセミ異性体に対して同時にメチル(Me)、イソ−プロピル(i−Pr)またはtert−ブチル(t−Bu)ではないか、または
2’およびR3’が同時に水素である場合、MはZrまたはHfであり、XおよびXはいずれもClであり、Qは=SiMeであり、その場合、RおよびRは、ラセミおよびメソ異性体に対して同時にペンテニルではないか、または
2’およびR3’が同時に水素である場合、MはZrであり、XおよびXはいずれもClであり、Qは=SiMeであり、その場合、RおよびRは、ラセミおよびメソ異性体に対して同時にパラ−トリルではなく、
または、RがHである場合、RはMeではないか、またはRがMeである場合、Rはラセミおよびメソ異性体に対してHではないか、
または、R、R2’、R3’がHである場合、MはZrであり、XおよびXはいずれもClであり、Qは=SiMeであり、その場合、Rはベンジルではないか、またはRがベンジルである場合、R2’およびR3’はいずれもHであり、MはZrであり、XおよびXはいずれもClであり、Qは=SiMeであり、その場合、Rはラセミおよびメソ異性体に対してHではなく、
およびXは、独立して、水素、ハロゲン、C〜C20アルキル、C〜C20アリール、C〜C20アルキルアリール、C〜C20アリールアルキル、C〜C20ヒドロカルビルオキシ、C〜C20アリールオキシ、C〜C20ジ(アルキル)アミド、およびカルボキシレートから選択された1価の配位子である]
に関する。
本発明の一実施態様においては、
Mは、Ti、ZrまたはHfであり、Rはインデニル配位子であり、2位置でRに結合したR2’およびR3’は、両方とも水素であり、3位置でRに結合したRおよびRは、独立して、HまたはC〜C20直鎖状アルキル基から選択されるが、ただしRおよびRの少なくとも一方はC〜C20直鎖状アルキル基であり、Qは、式=SiRまたは−CHR−CHR−の2価の基であり、RおよびRは、独立して、水素原子であるか、またはハロゲン、C〜C20アルキル、C〜C20アリール、C〜C20アルケニル、およびC〜C20アルキルアリールから選択された、所望により置換基として酸素およびケイ素原子を含む1価基であり、XおよびXは、ハロゲンから選択された、同一の、または異なった1価の配位子である。
さらに別の実施態様では、式Iの化合物はラセミ立体異性体である。所望により、式Iの化合物はメソおよびラセミ立体異性体の混合物である。
下記の化合物は、置換されたインデニル配位子を含む有用な架橋メタロセンの代表的な例であるが、これらに限定するものではない。
メソジメチルシランジイルビス(1−インデニル−3−メチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイルビス(1−インデニル−3−エチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイルビス(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイルビス(1−インデニル−3−ブチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイルビス(1−インデニル−3−ペンチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイルビス(1−インデニル−3−ヘキシル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソ1,2エタンジイルビス(1−インデニル−3−エチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソ1,2エタンジイルビス(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソ1,2エタンジイルビス(1−インデニル−3−ブチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソ1,2エタンジイルビス(1−インデニル−3−ペンチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソ1,2エタンジイルビス(1−インデニル−3−ヘキシル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−エチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−ブチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−ペンチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−ヘキシル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−メチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−エチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−ブチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−ペンチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−ヘキシル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソフェニルメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−メチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソフェニルメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−エチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソフェニルメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソフェニルメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−ブチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソフェニルメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−ペンチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソフェニルメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−ヘキシル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−エチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−ブチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−ペンチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−ヘキシル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−ブチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−ペンチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−ヘキシル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−エチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−ブチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−ペンチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−ヘキシル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソエチレンビス(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−ブチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソエチレンビス(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−ペンチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソエチレンビス(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−ヘキシル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−エチル−4,7−ジメチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−プロピル−4,7−ジメチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−ブチル−4,7−ジメチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−エチル−4−フェニル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−プロピル−4−フェニル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−ブチル−4−フェニル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−プロピル−4−フェニル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−ブチル−4−フェニル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−プロピル−4,7−ジメチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−ブチル−4,7−ジメチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−2−メチル)(1−インデニル−3−メチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−2−メチル)(1−インデニル−3−エチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−2−メチル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−2−エチル)(1−インデニル−3−エチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−2−エチル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル−2−メチル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル−2−エチル)(1−インデニル−3−エチル)ジルコニウムジクロリド、
ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル−2−エチル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
好ましい実施態様において、本発明は、上記の架橋メタロセン化合物のラセミ立体異性体に関連して、立体異性体が下記式(II):
Figure 2006182778
[式中、
M、R、R、R2’、R3’、Q、XおよびXは上に定義した通りであり、
およびR6’は、独立してメチルまたはフェニルであり、
nおよびn’は独立して0、1または2であり、nおよびn’は好ましくは0であり、
およびRは、好ましくは水素、メチル、エチル、プロピル、ブチルおよびヘキシルからなる群から選択されるものであり、
Qは、好ましくはフェニルメチルシランジイル基、ジメチルシランジイル基またはエタンジイル基である]
により表される。
別の好ましい実施態様においては、本発明は、上記の架橋メタロセンのメソ立体異性体に関連して、立体異性体が下記式(III):
Figure 2006182778
[式中、
M、R、R、R2’、R3’、Q、XおよびXは上に定義した通りであり、
およびR6’は、独立してメチルまたはフェニルであり、
nおよびn’は独立して0、1または2であり、nおよびn’は好ましくは0であり、
およびRは、好ましくは水素、メチル、エチル、プロピル、ブチルおよびヘキシルからなる群から選択されるものであり、
Qは、好ましくはフェニルメチルシランジイル基、ジメチルシランジイル基またはエタンジイル基である]
により表される。
本発明の目的には、重合に関して純粋なラセミまたはメソ立体異性体の使用とは、約0〜約10%モル比の他の異性体を含む、対応する異性体の実質的に純粋な試料を使用することを意味する。
さらに別の好ましい実施態様で、本発明は、それぞれ下記の式(IIa)および(IIIa)により表されるラセミおよびメソ立体異性体の両方の混合物を含んでなる組成物に関する。
Figure 2006182778
Figure 2006182778
[式中、
M、Q、XおよびXは請求項1に定義した通りであり、
3位でインデニル配位子に結合したRおよびRは、独立して、水素または基Raであり、Raは、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニルおよびC〜C20アルキルアリールから選択された1価の有機基(1価の有機基は、所望により、シクロペンタジエニル環部分に直接結合していない置換基として酸素および/またはケイ素原子を含む)であり、
2位でインデニル配位子に結合したR2’およびR3’は、独立して、水素または基Raであり、Raは上に定義した通りであり、
およびRの少なくとも一方はRaであり、
がRaである場合、R2’はHであり、
がRaである場合、R3’はHであり、
およびRが独立してRaである場合、R2’およびR3’は同時にHであり、
およびR6’は、独立してメチルまたはフェニルであり、
nおよびn’は独立して0、1または2であり、nおよびn’は好ましくは0であり、
およびRは、好ましくは水素、メチル、エチル、プロピル、ブチルおよびヘキシルからなる群から選択され、
Qは、好ましくはフェニルメチルシランジイル基、ジメチルシランジイル基またはエタンジイル基である]
本発明のメタロセンは、一つ以上の方法により製造することができる。製造方法は重要ではない。一つの方法では、先ず2当量の置換されたインデン(例えばT.E. Ready、J.C.W. ChienおよびM.D. Rausch、J. Organomet. Chem. 583 (1999) 11-27参照)を金属脱プロトン化剤、例えばアルキルリチウムまたは水素化カリウム、と有機溶剤、例えばジエチルエーテルまたはテトラヒドロフラン中で反応させ、続いてこの金属化されたインデンを、二重にハロゲン化された化合物、例えばジクロロジメチルシランまたは1,2ジブロモエタン、の溶液と反応させる。次いで、得られた配位子を当業者には公知の方法(蒸留、クロマトグラフィー)により単離するか、または実用的な純度があれば、得られた状態で使用することができる。あるいは、配位子は、先ずこの分野で良く知られている置換されていないケイ素ブリッジされたインデニル、例えばジメチルシリルビスインデンまたは1−2エチレンビスインデン化合物、を製造し、次いで、2当量の脱プロトン化剤と反応させ、その二リチウムまたは二カリウム塩を得ることにより、製造することができる。所望により、望ましい置換された配位子は、置換されていないブリッジされた配位子の二金属塩と2当量の好適なアルキルハライドの反応後に得られる。
単離した、架橋された置換インデニル配位子を、再度、2当量の金属脱プロトン化試薬と反応させ、次いで、1モルの四塩化チタン、四塩化ジルコニウムまたはハフニウム、またはある種の、エーテル、例えばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等との好適な付加物と反応させる。得られる架橋メタロセンは、濾過、抽出、結晶化および再結晶化を包含する、この分野で公知の通常の技術を使用して回収することができる。
本発明の別の態様は、上記の少なくとも一種のメタロセンまたは組成物を、一種以上の好適な助触媒との組合せで含んでなる重合触媒系に関する。好ましい助触媒としては、一般的にこの分野で公知の、アルミノキサン、変性アルミノキサン、非配位陰イオンを包含する遷移金属メタロセン型オレフィン重合触媒と併用するのに好適な種類のすべての化合物がある。助触媒としてアルミノキサンまたは変性アルミノキサン、および/または中性またはイオン系のイオン化活性剤、例えばテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素塩またはトリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素メタロイド前駆物質を使用することも本発明の範囲内に入る。
現在最も好ましい助触媒または活性剤(どちらの用語も本明細書では区別せずに使用する)は、メチルアルミノキサン(MAO)または変性メチルアルミノキサン(MMAO)である。アルミノキサンは、この分野で良く知られており、オリゴマー状の直鎖状または環状アルキル化合物を含んでなり、それぞれ直鎖状にはR−(AlR−O)−AlRおよび環状には−(AlR−O)の式を有し、Rはメチル基である。変性メチルアルミノキサンでは、Rは、メチルおよびより大きな、2〜13個の炭素原子を有するアルキル基の混合物である。
アルミノキサンは、様々な方法で製造でき、その例は、例えば欧州特許第EP−A−0561476号、第EP−B1−0279586号、第EP−A−0594218号、米国特許第4,665,208号、ヨーロッパ特許第0372483号および第0403830号に記載されているが、これらに限定するものではない。メチル基およびより高級のアルキル基の両方を含む変性されたメチルアルミノキサンは、例えば米国特許第5,041,584号に記載されているようにして合成することができる。
MAOまたはMMAOに含まれるアルミニウム原子と、架橋メタロセン触媒中に含まれる金属原子のモル比は、一般的に1:1〜約100,000:1、より好ましくは5:1〜10,000:1、最も好ましくは20:1〜2,000:1の範囲内である。
置換されたインデニルを含むメタロセンは、アルミノキサンとの組合せで使用する場合、C〜C20アルファ−オレフィンの重合またはエチレンとC〜C20アルファ−オレフィンの共重合に特に有用である。そのようなオレフィンの例としては、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテンおよびそれらの混合物がある。
重合は、広範囲な条件下で行うことができる。温度は20〜約250℃、好ましくは50〜約200℃でよく、使用する圧力は1気圧〜約1000気圧以上でよい。
そのような重合は、触媒および助触媒が可溶である均質系で行うことができるが、好ましい実施態様では、重合は、担持された、または不溶性粒子形態にある触媒および/または助触媒の存在下で行う。
担体またはキャリヤーとは、すべての固体、好ましくは多孔質の無機材料、例えば無機酸化物または無機塩化物、を意味する。他の担体としては、重合体状担体材料、例えばポリスチレンジビニルベンゼン重合体状化合物、がある。
好ましい担体としては、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、アルミノリン酸塩および塩化マグネシウムを使用できるが、他の材料、例えばシリカ−クロム、シリカ−チタニアおよびクレーミネラルも使用できる。
最も好ましい担体は、表面積が約15〜約600m2/g、細孔容積が約0.1〜約3.5cc/g、平均粒子径が約5〜約300ミクロンの無機酸化物である。より好ましくは担体の表面積は約50〜約500m2/g、細孔容積は約0.5〜約3.5cc/g、平均粒子径は約5〜約100ミクロンである。
本発明のメタロセン型触媒系を担持するための多くの例および方法がこの分野で公知であり、例えば米国特許第4,701,432号、第4,808,561号、第5,240,894号、第5,332,706号に開示されている。
本発明で提供するメタロセン化合物を使用して製造される、担持された触媒は、幾つかの方法により、例えば該メタロセンをトルエンのような好適な極性溶剤に入れた溶液を、無機酸化物上に予め担持された助触媒を含む固体担体上に加えるか、あるいはメタロセンと助触媒の混合物を、脱水した無機酸化物担体に直接加えるか、または両方の組合せで、メタロセンと助触媒の混合物を、無機酸化物担体上に予め担持した追加触媒を含む固体担体上に堆積させることにより、製造することができる。いずれの場合も、すべての溶液とすべての固体成分の適当な接触時間の後、通常は部分的な真空下で、最終的に自由流動する粉末が得られるまで、溶剤を除去する。
本発明の担持されたメタロセン触媒系を製造するための好ましい一方法、例えば下記の非限定的な例に記載されている方法では、活性剤を含む溶液を、メタロセンの溶液またはスラリーに加える。最も好ましい溶剤は、芳香族溶剤、例えばトルエン、であるが、混合物を溶液に維持できれば、他の環状脂肪族またはイソ脂肪族溶剤も使用できる。
助触媒中に含まれるアルミニウムと金属のモル比が3:1〜1000:1、好ましくは20:1〜700:1、最も好ましくは50:1〜400:1である活性剤−メタロセン混合物を先ず反応させ、次いで多孔質担体に加えてスラリーまたは濃厚な混合物を形成し、好ましくは十分な時間攪拌し、溶液およびその成分を固体担体の細孔中に拡散させる。最後に、溶剤を蒸発させ、自由流動性粉末を得る。所望により、上記固体−液体混合物の攪拌または混合中に、または溶剤のストリッピング中に熱を作用させることもできる。
本発明の触媒および触媒系は、広範囲な温度および圧力にわたるすべての重合方法に使用するのに適している。重合方法としては、溶液、気相、スラリー相および高圧製法がある。特に好ましいのは、少なくともエチレンまたはプロピレンを包含する一種以上のオレフィンのスラリー相または気相重合である。
本発明の方法の最も好ましい実施態様では、エチレンの共重合体を製造するが、その際、4〜12個の炭素原子、より好ましくは4〜8個の炭素原子を有する少なくとも一種のアルファ−オレフィンを有するコモノマーとエチレンがスラリー製法で重合する。
実質的に純粋な異性体またはそれら(ラセミおよびメソ異性体)の混合物の形態で、2種類以上のメタロセンの混合物を順に使用することも本発明の範囲内に入る。特に好ましい製法は、一種以上のオレフィン(その少なくとも一種はエチレンまたはプロピレンである)のスラリーまたは気相重合である。
本発明の製法の最も好ましい実施態様では、4〜12個の炭素原子、より好ましくは4〜8個の炭素原子を有する少なくとも一種のアルファ−オレフィンを有するコモノマーとエチレンを共重合させることにより、エチレンの共重合体を製造する。
スラリー重合では、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、等を含む液体重合希釈剤(その希釈剤に、エチレンおよびコモノマーおよび所望により水素が触媒と共に加えられる)中で、固体の粒子状重合体の懸濁液が形成される。
希釈剤を含む懸濁液は、反応器から断続的に除去され、重合体から揮発性成分が分離され、所望により分離後に反応器に再循環される。
本発明の好ましい重合技術では、粒子形態重合と呼ばれる様式で、触媒を固体形態で加え、温度を、重合体が溶液になる温度未満に維持し、従って、重合体をスラリー相に維持する。そのような技術は、先行技術で良く知られており、例えば米国特許第3,248,179号に開示されている。典型的なスラリー製法としては、ループ反応器を使用する製法および幾つかの攪拌反応器を直列、並列またはそれらの組合せで使用する製法、例えば連続式ループまたは攪拌タンク製法がある。
本発明で製造する重合体には、当業者には明らかなように、広範囲な用途がある。
本発明の方法により製造される重合体、典型的にはエチレン系重合体は、下記のような様々な分子量分布を有する。
タイプI:狭い、Mw/Mnが約1.9〜約3.5であり、好ましくは図1に示すような実質的に純粋な異性体として得られる。
タイプII:広い、Mw/Mnが2を超え、約8まで、より好ましくは2.5〜約8、より好ましくは約3〜約5であり、好ましくは図2に示すように、エチルより長い鎖置換基を有する、選択されたメタロセンの適切なラセミ/メソ混合物として得られる。
タイプIII:多分散性指数が高い双峰、図3に示すように、Mw/Mn値が約10〜約25であり、好ましくは短鎖置換基、例えばメチルまたはエチル、を有する、選択されたメタロセンの適切なラセミ/メソ混合物として得られる。
タイプIV:多分散性指数が低い双峰、図4に示すように、Mw/Mn値が約2.5〜約5である。好ましくは一置換されたメタロセンのラセミおよびメソ混合物として得られる。
一実施態様における本発明の重合体は、メルトインデックス(MI)またはI2が、ASTM−D−1238−Eにより測定して、約0.01〜400g/10分、より好ましくは約0.01〜約100g/10分、さらに好ましくは約0.1〜約40g/10分、最も好ましくは約0.1〜25g/10分である。
一実施態様における本発明の重合体は、メルトインデックス比(I21/I2)が約15〜25未満(ASTM−D−1238−Fにより測定したI21に対して)である。別の実施態様では、メルトインデックス比が、好ましくは25を超え、約60を超える。
本発明、その様々な態様および利点をより深く理解するために、下記の例を提供する。
メタロセンの製造、および重合操作でメタロセンおよび助触媒を取り扱う他の操作は、すべて、Schlenk技術を使用し、ドライボックス中での幾つかの特に厳密な操作により、いずれの場合も乾燥した不活性ガスを使用し、分子篩上で除湿した溶剤を使用し、空気および水分を厳密に排除して行った。
サイズ除外(exclusion)クロマトグラフィー(SEC)測定は、Waters 150C装置中、145℃で、溶剤1,2,4TCBおよび安定剤としてIrganox 1010 0.04重量%を使用して行った。一式のPLゲルカラム(106、2x混合床10ミクロン)を使用した。操作条件は、流量0.7mL/分、試料濃度5mg/mL、および注入体積500マイクロLである。分子量範囲が狭い(1800〜2300000)ポリスチレンの12種類の試料を標準として使用し、試料を代表するピークにおける溶離体積を考慮した。145℃で作動する、示差屈折率(DRI)検出器および示差粘度計Viscotek 150をカラムの末端にオンラインで接続した。校正曲線の実証は、内部標準および他の標準(NIST 1475、Mw53070および広い多分散度)を使用して行う。
フローインデックス(FI)は、ASTM D−1238、条件Fにより、メルトインデックスで使用する重量の10倍で測定し、グラム/10分として報告する。
メルトインデックス(MI)は、ASTM D−1238、条件E、190℃で測定し、グラム/10分として報告する。
メルトフロー比であるMFRは、フローインデックスとメルトインデックスの比であり、分子量分布に関連する。
A.二置換された対称的配位子の製造
[MeSi(3−R−C] R=CH(1)、CHCH(2)、CHCHCH(3)、CHCHCHCH(4)、CH(5)、[(3−R−C)−CH−CH−(3−R−C)−CH−CH(3−R−C)] R=CHCH(6)、CHCHCH(7)
一般的手順:
(1)(C)(6.00g、51.65mmol)をEtOに入れた溶液に、ヘキサン中n−BuLi(1.60M)(38.74ml、61.98mmol)を−78℃で滴下しながら加える。
加え終わった後、温度を上昇させ、攪拌を室温でさらに4時間続ける。温度を再度−78℃に下げ、SiMeCl(3.33g、25.83mmol)を滴下しながら加える。得られる懸濁液を15時間攪拌し、添加の後、温度を室温まで上昇させる。溶剤を低圧で除去し、残留物をヘキサン(2x50ml)で抽出し、[MeSi(C](7.37g、98%)が黄色オイルとして得られる。
[MeSi(C](7.37g、25.55mmol)をEtO中に溶解させ、n−BuLi(ヘキサン中、1.60M)(38.33ml、61.33mmol)を低温(−78℃)で滴下しながら加える。加え終わった後、温度を室温に上昇させ、反応混合物をさらに4時間攪拌する。CHI(14.50g、102.20mmol)を−78℃で滴下しながら加え、加え終わった後、室温でさらに15時間攪拌する。溶剤および他の揮発性成分を減圧下で除去し、残留物をヘキサンで抽出する。溶剤を除去した後、所望の化合物が黄色オイルとして得られる(7.11g、88%)。
配位子(2)、(3)、(4)および(5)
配位子(2)、(3)、(4)および(5)の製造は、上記の配位子(1)の製造と同様に、[MeSi(C]の二リチウム塩および過剰(化学量論的量を40%超える)の対応する臭化エチル、プロピル、ブチルから行った。配位子を最後に黄色オイルとして約85%収率で単離した。
配位子(6)および(7):[(3−R−C)−CH−CH−(3−R−C)−]R=CHCH(6)、CHCHCHCH(7)
−CHCHおよびC−CHCHCHを、先ずT.E. Readyらの、J. Organometallic Chemistry 519 (1996) 21-28に記載されている方法と類似の方法により、下記のように製造した。
(C)(30g、0.258mmol)をジエチルエーテル150mlに入れた溶液に、n−BuLi(ヘキサン中1.60M)(193.7ml、0.31mmol)を、攪拌しながら、−78℃で、滴下しながら加える。加え終わった後、混合物を室温に温め、さらに4時間攪拌した。再度−78℃に冷却した後、それぞれ臭化エチルまたは臭化n−プロピル(31mmol)を滴下しながら加え、加え終わった後、温度を上昇させ、室温でさらに15時間攪拌する。溶剤を減圧下で除去し、残留物をヘキサン100mlで抽出し、最終的に溶剤を除去した後、所望の3−R−C9H7が得られる(収率80%)。
最後に蒸留により精製し、CCHCHに関しては3mbar、60〜70℃で、CCHCHCHに関しては1mbar、60℃で蒸留される画分を回収した。
次に、対応するブリッジ配位子を下記のように製造した。C−CHCHCHCH(34g、0.2モル)およびC−CHCH (29g、0.2モル)の、−10℃に維持した定温エーテル/THF(100ml/20ml)溶液の上に、ヘキサン中2.5Mn−BuLi80mlを、攪拌し、滴下しながら加える。加え終わった後、反応混合物をさらに4時間攪拌した。得られた溶液を、0℃に維持したジブロモエタン(19g)のEt2O溶液50mlに徐々に加えた。加え終わった後(30分間かけて)、温度を上昇させ、反応混合物を室温で15時間攪拌した。
反応混合物を、脱イオン水200mlを加えて急冷した。有機相を分離し、MgSO上で除湿した。濾過および溶剤除去し、最後に 揮発成分を90℃、1mbarで除去した後、それぞれ最終生成物(6)および(7)が粘性の透明な黄色オイルとして収率75%で得られ、これは冷却により固化した。
B.一置換された配位子
[MeSi(3−R−C)(C)]:CHCH(8)、CHCHCH(9)の製造
先ず、C−CHCHCHを、エチルおよびブチルインデンに関して上に記載したようにして製造した。
(3−R−C)(式中、R=CHCH、CHCHCH)(21.61mmol)をEtO(100ml)に入れ、−78℃に維持した溶液に、n−BuLi(ヘキサン中1.60M) (16.21ml、25.93mmol)を滴下しながら加え、加え終わった後、温度を徐々に室温に上げ、さらに4時間攪拌した。得られた懸濁液を、SiMeCl(14.00g、108.05mmol)をEtO(25ml)に入れた溶液に−78℃で徐々に加えた。加え終わった後、温度を上昇させ、室温でさらに15時間攪拌した。溶剤を減圧下で除去し、残留物をヘキサン(100ml)で抽出し、対応するクロロシリル誘導体[ClMeSi(3−R−C)](R=CHCH、CHCHCH)を得た(収率92%)。
[Li(C)](2.43g、19.93mmol)をEtO(100ml)に入れた溶液を、[ClMeSi(3−R−C)](R=CHCH、CHCHCH)(19.93mmol)をEtO(50ml)に入れ、冷却した(−78℃)溶液の上に、滴下しながら加えた。加え終わった後、温度を上昇させ、室温でさらに15時間攪拌した。反応混合物を、脱イオン水100mlを加えて急冷した。有機相を分離し、MgSO上で除湿した。濾過および溶剤除去した後、それぞれ最終生成物(8)および(9)が粘性の透明な黄色オイルとして収率78%で得られた。
C.非対称的な二置換された配位子
[MeSi(3−R’−C)(3−R”−C)](10)R’=CHCH、R”=CHCHCHの製造
先ず[ClMeSi(3−R−C)](R=CHCHCH)をBにおけるようにして、黄色オイルとして製造した。
1HNMR(CDCl3):デルタ0.251(s,3H,MeSi)、0.256(s,3H,MeSi)、1.081(t,3H,CHCH)、1.788(m,2H,CH−CH−)、2.664(t,2H,CHCHCH)、3.690(brs,1H,HC環)、6.368(s,1H,H,C環)、7.282(m,1H,HC環)、7.370(m,1H,HC環)、7.490(d,1H,HC環)、7.615(d,1H,H,C環)。
配位子(10)は、[Li(C)]の代わりに[Li(C)、CHCH]の溶液を加えた以外は、配位子(9)と同様にして製造し、黄色オイルをラセミ/メソ異性体の混合物として回収した。
1HNMR(CDCl3):デルタ−0.44(s,3H,mMeSi)、−0.24(s,3H,rMeSi)、−0.22(s,3H,MeSi)、0.02(s,3H,mMeSi)、1.07(m,3H,CHCHCH)、1.33,1.37(t,t,3H,CHCH−)、1.78(m,2H,CHCHCH)、2.68(m,2H+2H,CHCHCH−,CHCH−)、3.54(brs,2H,H環)、6.13,6.17,6.30,6.34(s,1H,H環)、7.22,7.35,7.48(m,8H,H,H,H,H環)。
例1
メソ−[Zr{MeSi(3−CH−(η−C))}Cl]R=CH(11)の製造
[MeSi(3−CH−C](5.00g、15.80mmol)をEtO(100ml)中に溶解させ、n−BuLi(ヘキサン中1.60M)(23.70ml、37.92mmol)を、−78℃で攪拌し、滴下しながら加えた。加え終わった後、温度を徐々に室温に達するまで上昇させ、反応混合物をさらに4時間攪拌し、二リチウム塩の黄色懸濁液を得た。−20℃に冷却し、攪拌しているトルエン中ZrCl懸濁液(3.69g、15.80mmol)(50mlトルエン)に、予め調製した二リチウム塩懸濁液を少しずつ加え、加え終わった後、温度を30分間維持した。温度を室温に上昇させ、反応混合物をさらに15時間攪拌した、最後に、黄褐色の懸濁液が得られた。溶剤をすべて減圧下で除去し、残留物にCHCl(300ml)を加え、形成された懸濁液を乾燥セライトに通して濾過し、濾液を減圧下で濃縮し、乾固させた。固体をヘキサン(100ml)およびエチルエーテル(100ml)で洗浄し、明るいオレンジ色の残留物を、そのHNMRスペクトルによりラセミおよびメソ異性体の混合物として同定した。2種類の異性体は、低温のトルエン中で分別再結晶を繰り返すことにより、分離した。
ラセミ:メソ立体異性体比が5:95、13:87、20:80および53:47(ラセミ:メソモル比)である4種類の試料を試験用に調製した。メソ異性体(6:94)は、収率15%で得た。好適な結晶を分離し、その結晶構造をX線回折により解析し、ORTEPダイアグラムを図6に示す。
例2
[Zr{MeSi(3−CHCH−(η−C))}Cl](12)のラセミおよびメソ異性体製造
化合物(12)の合成は、下記の試薬、すなわち[MeSi(3−R−C]:R=CHCH(5.00g、14.03mmol)、n−BuLi(ヘキサン中1.60M)(21.05ml、33.67mmol)およびZrCl(3.27g、14.03mmol)を使用し、(11)と同様に行った。収率30%。
化合物(12)をラセミおよびメソ異性体の混合物として分離し、それらのHNMRスペクトルにより同定した。
ラセミ:メソ立体異性体比が異なった、9:91および50:50の2種類の試料を単離した。
Figure 2006182778
メソ異性体の好適な結晶を成長させ、その結晶構造をX線回折により解析した。ORTEPダイアグラムを図6に示す。
例3
ラセミ/メソ[Zr{MeSi(3−CHCHCH−(η−C))}Cl](13)の製造
ラセミ/メソ立体異性体混合物としての化合物(13)の合成は、下記の試薬、すなわち[MeSi(3−R−C]R=CHCHCH(5.00g、14.03mmol)、n−BuLi(ヘキサン中1.60M)(21.05ml、33.67mmol)およびZrCl(3.27g、14.03mmol)を使用し、(12)と同様に行った。反応完了後に得られた黄褐色懸濁液から、エチルエーテルを減圧除去し、トルエン溶液をセライトに通して濾過し、残留物を追加のトルエン(250ml)で洗浄した。濾液からトルエンを蒸発させ、HNMR分析により(11)のラセミおよびメソ異性体混合物として同定されるオレンジ色の結晶性固体が得られる(収率26%)。所望の化合物は59:41ラセミ:メソ混合物として単離された。
Figure 2006182778
例4
ラセミ/メソ[Zr{MeSi(3−nBu−(η−C))}Cl](14)の製造 化合物(14)の合成は、下記の試薬、すなわち[MeSi(3−R−C]R=CHCHCHCH(5.00g、12.48mmol)、n−BuLi(ヘキサン中1.60M)(18.72ml、29.95mmol)およびZrCl(2.91g、12.48mmol)を使用し、(13)と同様に行った。
所望の化合物は、オレンジ色の固体として得られ(収率35%)、1HNMR分析によりラセミ/メソ異性体58:42の混合物として同定された。
Figure 2006182778
例5
[Zr{MeSi(3−CH−(η−C))}Cl](15)のラセミ/メソ異性体の製造
化合物(15)の合成は、下記の試薬、すなわち[MeSi(3−R−C]R=CHPh(5.00g、10.67mmol)、n−BuLi(ヘキサン中1.60M)(16.00ml、25.61mmol)およびZrCl(2.49g、10.67mmol)を使用し、(12)と同様に行った。
所望の化合物は、オレンジ色の固体として得られ(収率40%)、HNMR分析によりラセミ/メソ異性体の混合物として同定された。
Figure 2006182778
例6
[Zr{MeSi(3−R−(η−C)(η−C}Cl]R=CHCHCH(16)のラセミおよびメソ異性体の製造
化合物(16)の合成は、下記の試薬、すなわち[MeSi(3−R−C)(C)]R=CHCHCH(5.04g、15.25mmol)、n−BuLi(ヘキサン中1.60M)(22.88ml、36.60mmol)およびZrCl(3.55g、15.25mmol)を使用し、(12)と同様に行った。
所望の化合物は、オレンジ色の固体として得られ(収率40%)、HNMR分析によりラセミ/メソ異性体の混合物として同定された。
2種類の異性体は、低温のトルエン(−30℃)から分別再結晶を繰り返すことにより、分離した。
3種類の試料をラセミ(99:1ラセミ/メソ)メソ(1:99)およびラセミ/メソ38:62の混合物として分離した。
Figure 2006182778
例7
[Zr{MeSi(3−R−(η−C)(η−C}Cl]R=CHCH(17)のラセミおよびメソ異性体の製造
所望の化合物は、オレンジ色の固体として得られ(収率30%)、HNMR分析によりラセミ/メソ異性体の混合物であることが分かった。
2種類の異性体は、低温のトルエン(−30℃)から分別再結晶を繰り返すことにより、分離した。
3種類の試料をラセミ(98:2ラセミ/メソ)、メソ(2:98)およびラセミ/メソ55:45の混合物として分離した。
Figure 2006182778
例8
[Zr{MeSi(3−R’−(η−C)(3’−R”−(η−C)}Cl]R=CHCHCH、R”=CHCH(18)のラセミおよびメソ異性体の製造
化合物(18)の合成は、下記の試薬、すなわち[MeSi(3−R’−C)(3−R”−C)]R’=CHCHCH、R”=CHCH(5.48g、15.25mmol)、n−BuLi(ヘキサン中1.60M)(22.88ml、36.60mmol)およびZrCl(3.55g、15.25mmol)を使用し、(12)と同様に行った。
所望の化合物は、オレンジ色の固体として得られ(収率32%)、HNMR分析によりラセミ/メソ異性体の混合物として同定された。
2種類の異性体は、低温のトルエン(−30℃)から分別再結晶を繰り返すことにより、分離した。
1種類の試料をラセミ(91:9ラセミ/メソ)混合物として分離した。
HNMR(CDCl)ラセミ異性体:δ(ppm)1.10(s,3H,MeSi)、1.12(s,3H,MeSi)、1.21、1.11(t,3H,3H,CH−CH− EtおよびPro鎖)、1.60(m,2H,CHCHCH)、2.78(m,2H,2H,CH2 EtおよびPro鎖)、5.70(s,1H,1個のHインデン環)、5.73(s,1H,H他のインデン環)、7.31(dd,2H,2H,HおよびH)、7.45、7.51(d,2H,2H,HおよびHインデン環)。
例9
[Zr{(3−R−(η−C)−CHCH−(3−R−η−C}Cl]R=CHCH(19)のラセミ/メソ異性体の製造
[(3−R−C)−CH−CH−(3−R−C)−]R=CHCH(6)3.14gをEtO/THF混合物(20ml/5ml)に入れ、0℃に維持し、攪拌している溶液上に、2.5M nBuLiのヘキサン溶液を20分間かけて加える。加え終わった後、温度を上昇させ、さらに2時間攪拌する。
溶剤をすべて減圧下で除去し、得られた固体をトルエン30ml中に再度スラリー化し、最後に−78℃に冷却した。ZrCl(1.3g)を加え、最終的な懸濁液を15時間攪拌した。
得られた反応混合物をセライトに通して濾過し、トルエンを減圧下で除去し、得られた固体をヘキサン中に再度スラリー化し、濾過した。黄色−オレンジ色の固体をトルエン/ヘキサン混合物で抽出して精製し、濾過し、−20℃で結晶化させた。
所望の化合物を収率32%で、異性体51:49のラセミ/メソ混合物として得た。
HNMR(異性体の混合物):δ(ppm)1.11、1.21(ラセミ、メソ、t,6H、CH)、2.78、2.95(q、4H、ラセミ/メソCH−CH)、3.60、4.00(m,4H、メソCH−CH−ブリッジ)、3.65、3.78(m,4H、ラセミCH−CH−架橋)、6.00(s,1H,ラセミ環H)、6.16(s,1H,メソ環H)、7.29(m,1H)、7.36(m,1H)、7.38(m,1H)、7.42(m,1H)、7.53(m,1H)、7.55(m,1H)、7.61(m,1H)、7.63(m,1H)(ラセミおよびメソ環プロトンH〜H、H4’〜H7’)。
例10
[Zr{(3−R−(η−C)−CHCH−(3−R−η−C}Cl]R=CHCHCHCHCH(20)のラセミ/メソ異性体の製造
化合物(20)は、n−ブチル誘導体に関して上に記載したのと同様に、にして合成した。
この化合物は、異性体のラセミ/メソ混合物として収率35%で、異性体52:48ラセミ:メソのラセミ/メソ混合物としても単離した。
HNMR(異性体の混合物):δ(ppm)0.87、0.92(t,6H、CH)、1.28−1.60(多重線の混合物、8H、CH−CH−CH−CH)、2.62、2.95(m,4H、メソCH−CH−CH−CH)、2.8−2.9(m,4H、ラセミCH−CH−CH−CH)、3.60、4.03(m,4H、メソCH−CH−架橋)、3.70−3.80(m,4H、ラセミCH−CH−架橋)、5.99(s,1H,ラセミ環H)、6.15(s,1H,メソ環H)、7.29(m,1H)、7.36(m,1H)、7.38(m,1H)、7.42(m,1H)、7.53(m,1H)、7.55(m,1H)、7.61(m,1H)、7.63(m,1H)(ラセミおよびメソ環プロトンH〜H、H4’〜H7’)。
純粋メタロセンラセミまたはメソ異性体を含む担持された触媒の製造
例11
担持されたメソジメチルシリルビス(3−メチル−1インデニル)ジルコニウムジクロリドの製造
操作はすべて不活性条件下で、標準Schlenk技術または窒素下でドライボックスを使用して行った。
30%MAO(Albemarleから入手できるメチルアルモキサン)3.5mlに、例1で5:95ラセミ:メソ混合物として合成したメソ−[Zr{MeSi(3−CH−(η−C))}Cl]37mgの10mlトルエン溶液を加え、この混合物を20分間攪拌した。明赤色の溶液が得られた。
このメタロセンMAO溶液を、機械的攪拌機を備えたフラスコ中に含まれる、400℃で乾燥させたDavison 2908シリカ2グラムに加えた。得られたスラリーを室温でさらに2時間攪拌した。減圧下でトルエンを除去し、固体を室温で16時間乾燥させ、サーモンピンク色の自由流動性固体2.8gが得られた。
例12
担持されたラセミジメチルシリル(インデニル)(3−エチル−1インデニル)ジルコニウムジクロリドの製造
ラセミジメチルシリル(インデニル)(3−エチル−1インデニル)ジルコニウムジクロリドは、例7で98:2(ラセミ:メソ)モル比で合成した[Zr{MeSi(3−CHCH−(η−C)(η−C)}Cl]37mgを使用した以外は、例11と同様にして担持させた。
例13
担持されたメソジメチルシリル(インデニル)(3−エチル−1インデニル)ジルコニウムジクロリドの製造
メソジメチルシリル(インデニル)(3−エチル−1インデニル)ジルコニウムジクロリドは、例7で2:98(ラセミ:メソ)モル比で合成した[Zr{MeSi(3−CHCH−(η−C)(η−C)}Cl]37mgを使用した以外は、例11と同様にして担持させた。
例14
担持されたメソジメチルシリル(インデニル)(3−プロピル−1インデニル)ジルコニウムジクロリドの製造
メソジメチルシリル(1−インデニル)(3−エチル−1インデニル)ジルコニウムジクロリドは、例6で1:99(ラセミ:メソ)モル比で合成した[Zr{MeSi(3−CHCHCH−(η−C)(η−C)}Cl]38mgを使用した以外は、例11と同様にして担持させた。
例15
担持されたラセミジメチルシリル(インデニル)(3−プロピル−1インデニル)ジルコニウムジクロリドの製造
ラセミジメチルシリル(インデニル)(3−エチル−1インデニル)ジルコニウムジクロリドは、例6で99:1(ラセミ:メソ)モル比で合成した[Zr{MeSi(3−CHCHCH−(η−C)(η−C)}Cl]38mgを使用した以外は、例10と同様にして担持させた。
例16
担持されたラセミジメチルシリル(3−エチル−1−インデニル)(3−プロピル−1インデニル)ジルコニウムジクロリドの製造
ラセミジメチルシリル(3−エチル−インデニル)(3−プロピル−1インデニル)ジルコニウムジクロリドは、例8で91:9(ラセミ:メソ)モル比で合成した[Zr{MeSi(3−CHCH−η−C)(3−CHCH−CH−η−C)}Cl]40mgを使用した以外は、例11と同様にして担持させた。
ラセミまたはメソ異性体としてメタロセンから担持された触媒による重合
例17
担持されたメソジメチルシリルビス(3−メチル−1インデニル)ジルコニウムジクロリドを使用する重合
エチレンと1−ヘキセンの共重合を、機械的攪拌機を備えた1.3リットルのBuechiガラス圧力反応器中で、無水条件下で行った。反応器に無水ヘプタン600ml、ヘキセン10ml、およびTIBA 1M溶液4mlを装填し、所望の温度(85℃)で平衡化し、最後にエチレンで加圧した(3.5バール)。
加圧管中に含まれる、例11で製造された、担持されたメソジメチルシリルビス(3−メチル−1インデニル)ジルコニウムジクロリド80mgを、最終的な所望の圧力(4バール)に達するまで、エチレンでフラッシングすることにより、ヘプタン中にスラリーとして注入した。
重合反応を一定圧力(4バール)に、温度を85℃に調整しながら、30分間維持した。重合時間の最後に、反応器を冷却および除圧し、反応器の内容物を酸性化したメタノール中に注ぎ込み、濾過することにより、重合体を回収した。
次いで、重合体を真空加熱炉中、40℃で少なくとも20時間乾燥させた。活性は、PEのグラム/担持された触媒のグラム/時間として与えられる。
活性360gPE/触媒gx時間
主要重合体特性および分子量分布の種類を表1に示す。
例18〜20
重合を例17と同様に、ただし下記の担持されたメタロセンを使用して行った。
例18 例12で製造された、担持されたラセミジメチルシリル(1−インデニル)(3−エチル−1インデニル)ジルコニウムジクロリド。活性740gPE/触媒g/時間
例19 例13で製造された、担持されたメソジメチルシリル(1−インデニル)(3−エチル−1インデニル)ジルコニウムジクロリド。活性190gPE/触媒g/時間
例20 例14で製造された、担持されたメソジメチルシリル(1−インデニル)(3−プロピル−1インデニル)ジルコニウムジクロリド。活性350gPE/触媒g/時間
例21 例15で製造された、担持されたラセミジメチルシリル(1−インデニル)(3−プロピル−1インデニル)ジルコニウムジクロリド。活性1100gPE/触媒g/時間
例22 例16で製造された、担持されたラセミジメチルシリル(3−エチル−1−インデニル)(3−プロピル−1インデニル)ジルコニウムジクロリド。活性598gPE/触媒g/時間
Figure 2006182778
(a)GPCタイプ図2、3、4および5に参照される。これらの図は、研究の中で試験した本発明のメタロセンタイプを使用して得た重合体で見られる典型的なGPC曲線を示し、ここに例示目的で含める、表に示す具体的な例とは必ずしも関連していない。
表1に示すように、構造的に類似したメタロセン(例18−21−22(ラセミ異性体)および17−19−20(メソ異性体))で得られたPE共重合体の分子量は、エチルが3−置換基である場合に高く(低MI)、プロピルが置換基である場合にMI値により確認されるように、予期せぬ程、著しく低い。同じ傾向は、下記の例から得た結果を分析した時に、表IIの異性体混合物を使用した時に明らかであり、置換基がMeまたはEtである場合、得られるPE分子量は高い。エチル置換基より大きい置換基(プロピルまたはブチル)では、得られるPE分子量は著しく低い。
本発明のメタロセンで、置換基および置換の種類を慎重に選択することにより、分子量調整剤を使用する必要無しに、広い分子量範囲の共重合体を製造できることは、興味深く、十分に有用であり、本発明の示唆の一つである。
例として、エチル置換基による例18では、得られる共重合体のMwが高く(MI=0)、Pr(例21)ではMI値が7.5と著しく高いのに対し、「混合」Et−Pr(例22)では中間値の1.4が得られている。
ラセミまたはメソの純粋異性体として使用したメタロセンで得たPE共重合体の分子量分布は、狭く、図2に示すタイプIである。
本発明のメソ異性体メタロセンは、それらの対応するラセミ異性体よりも分子量が低い重合体を製造する。メソ対ラセミメタロセン異性体で製造される重合体の分子量の差は、メタロセン構造の種類によって異なり、以下に示すように、二置換されたメタロセンを使用した場合には、一置換されたメタロセンを使用した場合よりも大きい。
これらのすべての結果により、メタロセン構造に関連する様々な変数、すなわち異性体タイプ含有量(ラセミまたはメソの実質的に純粋な異性体または両方の混合物)、置換基のサイズ(「短」、すなわちMe、Et、または「大」、すなわち例えばプロピル以上)、置換の種類、すなわち一または二置換、の適切な組合せにより、本発明の目的の一つであり、以下により詳細に説明するように、非常に異なった分子量および分子量分布のエチレン重合体を製造できる。
ラセミおよびメソ異性体の混合物として使用するメタロセンを担持した触媒の製造
例23〜32
例23〜33の担持された触媒は、例11と同様に、ただし、下記の材料を使用して製造した。
例23 例1で製造し、53:47のラセミ:メソモル比で単離したジメチルシリルビス(3−メチル−1インデニル)ジルコニウムジクロリド38mg。
例24 例1で製造し、20:80のラセミ:メソモル比で単離したジメチルシリルビス(3−メチル−1インデニル)ジルコニウムジクロリド38mg。
例25 例1で製造し、13:87のラセミ:メソモル比で単離したジメチルシリルビス(3−メチル−1インデニル)ジルコニウムジクロリド38mg。
例26 例2で製造し、9:91のラセミ:メソモル比で単離したジメチルシリルビス(3−エチル−1インデニル)ジルコニウムジクロリド37mg。
例27 例2で製造し、50:50のラセミ:メソモル比で単離したジメチルシリルビス(3−エチル−1インデニル)ジルコニウムジクロリド37mg。
例28 例3で製造し、59:41のラセミ:メソモル比で単離したジメチルシリルビス(3−プロピル−1インデニル)ジルコニウムジクロリド41mg。
例29 例4で製造し、58:42のラセミ:メソモル比で単離したジメチルシリルビス(3−ブチル−1インデニル)ジルコニウムジクロリド44mg。
例30 例7で製造し、55:45のラセミ:メソモル比で単離したジメチルシリル(1−インデニル)(3−エチル−1インデニル)ジルコニウムジクロリド37mg。
例31 例6で製造し、55:45のラセミ:メソモル比で単離したジメチルシリル(1−インデニル)(3−プロピル−1インデニル)ジルコニウムジクロリド38mg。
例32 例9で製造し、51:49のラセミ:メソモル比で単離した1,2−エチレンビス(3−エチル−1インデニル)ジルコニウムジクロリド36mg。
例33 例10で製造し、50:50のラセミ:メソモル比で単離した1,2−エチレンビス(3−ブチル−1インデニル)ジルコニウムジクロリド41mg。
比較例A 99:1のラセミ:メソモル比としてのジメチルシリルビス(1−インデニル)ジルコニウムジクロリド35mg。
ラセミまたはメソ異性体の混合物としてのメタロセンで製造した担持された触媒による重合
例34〜40
例17に記載したのと同様に、ただし下記の担持されたメタロセンを使用して重合を行った。得られた活性は下記の通りである。
例34 例23で製造された、担持されたジメチルシリルビス(3−メチル−1−インデニル)ジルコニウムジクロリド。活性209gPE/触媒g/時間
例35 例24で製造された、担持されたジメチルシリルビス(3−メチル−1−インデニル)ジルコニウムジクロリド。活性288gPE/触媒g/時間
例36 例25で製造された、担持されたジメチルシリルビス(3−メチル−1−インデニル)ジルコニウムジクロリド。活性320gPE/触媒g/時間
例37 例26で製造された、担持されたジメチルシリルビス(3−エチル−1−インデニル)ジルコニウムジクロリド。活性465gPE/触媒g/時間
例38 例27で製造された、担持されたジメチルシリルビス(3−エチル−1−インデニル)ジルコニウムジクロリド。活性309gPE/触媒g/時間
例39 例28で製造された、担持されたジメチルシリルビス(3−プロピル−1−インデニル)ジルコニウムジクロリド。活性655gPE/触媒g/時間
例40 例29で製造された、担持されたジメチルシリルビス(3−ブチル−1−インデニル)ジルコニウムジクロリド。活性498gPE/触媒g/時間
例41 例30で製造された、担持されたジメチルシリル(1−インデニル)(3−エチル−1−インデニル)ジルコニウムジクロリド。活性734gPE/触媒g/時間
例42 例31で製造された、担持されたジメチルシリル(1−インデニル)(3−プロピル−1−インデニル)ジルコニウムジクロリド。活性629gPE/触媒g/時間
例43 例33で製造された、担持された1,2−エチレンビス(3−エチル−1−インデニル)ジルコニウムジクロリド。活性201gPE/触媒g/時間
例44 例30で製造された、担持された1,2−エチレンビス((3−ブチル−1−インデニル)ジルコニウムジクロリド。活性204gPE/触媒g/時間
比較例B 比較例Aで製造された、担持されたジメチルシリルビス(1−インデニル)ジルコニウムジクロリド。活性405gPE/触媒g/時間
上記の担持されたメタロセンの重合体特性を表IIに示す。これらの結果は、本発明の所望により置換されたメタロセンが、置換されていない比較例よりも高い活性を与えることを示している。MeまたはEt置換基を有するメタロセンで得た重合体の分子量は、置換されていない比較例で得た重合体よりも高く、エチルより大きい置換基を有するメタロセンで得た重合体よりもはるかに高い。
さらに、実質的に純粋な立体異性体として、または混合物で使用する、メタロセン置換基のタイプおよび異性体のタイプを適切に組み合わせることにより、様々な分子量分布を有する重合体を得ることができる。
Figure 2006182778
(a)GPCタイプ図3、4、5および6参照。これらの図は、研究の中で試験した本発明のメタロセンタイプを使用して得た重合体で見られる典型的なGPC曲線を示し、ここに例示目的で含める、表に示す具体的な例とは必ずしも関連していない。
本発明を特定の実施態様を参照し、例により説明したが、当業者には明らかなように、本発明自体には、ここに必ずしも例示されていない種々の技術および結果の変形および組合せが可能である。本発明の範囲を限定するには、請求項だけを参照すべきである。
本発明の方法により、好ましくは、選択された、ブリッジされた3−インデニル置換されたメタロセンの実質的に純粋な異性体を使用することにより製造された重合体の、GPCにより測定された、典型的な狭い分子量分布(タイプI)を示す。 本発明の方法により、好ましくは、置換基がエチルより大きい鎖を含んでなる、選択された、ブリッジされた3−インデニル置換されたメタロセンの適切なラセミ/メソ混合物を使用することにより製造された重合体の、GPCにより測定された、典型的な広い分子量分布(タイプII)を示す。 本発明の方法により、好ましくは、置換基が短鎖、例えばメチルまたはエチル、を含んでなる、選択された、ブリッジされた3−インデニル置換されたメタロセンの適切なラセミ/メソ混合物を使用することにより製造された重合体の、GPCにより測定された、典型的な広い双峰分子量分布(タイプIII)を示す。 本発明の方法により、好ましくは、選択された、ブリッジされた3−インデニル置換されたメタロセンの適切なラセミ/メソ混合物を使用することにより製造された重合体の、GPCにより測定された、典型的な狭い双峰分子量分布(タイプIV)を示す。 メソジメチルシランジイルビス(1−インデニル−3−メチル)ジルコニウムジクロリドのORTEPプロットを示す。 メソジメチルシランジイルビス(1−インデニル−3−エチル)ジルコニウムジクロリドのORTEPプロットを示す。

Claims (20)

  1. 架橋基によって結合され、かつ下記式(I)の金属原子に錯体形成された、2置換インデニル配位子を含む、架橋メタロセン化合物、そのラセミまたはメソ立体異性体およびそれらの混合物:
    Figure 2006182778
    [式中、
    Mは、周期律表4族の原子からなる群から選択された遷移金属原子であり、
    はインデニル配位子であり、
    Qは、式=SiRまたは−CHR−CHR−の2価の基(ここで、RおよびRは、独立して、水素原子であるか、またはハロゲン、C〜C20アルキル、C〜C20アリール、C〜C20アルケニル、C〜C20アリールアルキル、およびC〜C20アルキルアリールから選択された1価の基であり、所望により置換基として酸素および/またはケイ素原子を含む)であり、
    3位でRに結合したRおよびRは、独立して、水素または基R(Rは、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、およびC〜C20アルキルアリールから選択された1価の有機基であり、この1価の有機基は、所望により、シクロペンタジエニル環部分に直接結合していない置換基として酸素および/またはケイ素原子を含む)であり、
    2位でRに結合したR2’およびR3’は、独立して、水素または基R(Rは上記に定義した通りである)であり、
    およびRの少なくとも一方はRであり、
    がRである場合、R2’はHであるか、または
    がRである場合、R3’はHであり、
    およびRが独立して両方ともRである場合、R2’およびR3’は同時にHであるが、ただし、
    2’およびR3’が同時に水素である場合、RおよびRは、ラセミ異性体に対して同時にメチル(Me)、イソ−プロピル(i−Pr)またはtert−ブチル(t−Bu)ではないか、または
    2’およびR3’が同時に水素である場合、MはZrまたはHfであり、XおよびXはいずれもClであり、Qは=SiMeであり、その場合、RおよびRは、ラセミおよびメソ異性体に対して同時にペンテニルではないか、または
    2’およびR3’が同時に水素である場合、MはZrであり、XおよびXはいずれもClであり、Qは=SiMeであり、その場合、RおよびRは、ラセミおよびメソ異性体に対して同時にパラ−トリルではなく、
    または、RがHである場合、RはMeではないか、またはRがMeである場合、Rはラセミおよびメソ異性体に対してHではないか、
    または、R、R2’、R3’がHである場合、MはZrであり、XおよびXはいずれもClであり、Qは=SiMeであり、その場合、Rはベンジルではないか、またはRがベンジルである場合、R2’およびR3’はいずれもHであり、MはZrであり、XおよびXはいずれもClであり、Qは=SiMeであり、その場合、Rはラセミおよびメソ異性体に対してHではなく、
    およびXは、独立して、水素、ハロゲン、C〜C20アルキル、C〜C20アリール、C〜C20アルキルアリール、C〜C20アリールアルキル、C〜C20ヒドロカルビルオキシ、C〜C20アリールオキシ、C〜C20ジ(アルキル)アミド、およびカルボキシレートから選択された1価の配位子である]。
  2. Mが、Ti、ZrまたはHfであり、Rがインデニル配位子であり、2位でRに結合したR2’およびR3’がいずれも水素であり、3位でRに結合したRおよびRが、独立して、HまたはC〜C20直鎖状アルキル基から選択されるが、ただしRおよびRの少なくとも一方はC〜C20直鎖状アルキル基であり、Qが、式=SiRまたは−CHR−CHR−の2価の基(ここで、RおよびRは、独立して、水素原子であるか、またはハロゲン、C〜C20アルキル、C〜C20アリール、C〜C20アルケニル、およびC〜C20アルキルアリールから選択された1価基であり、所望により置換基として酸素およびケイ素原子を含み、XおよびXが、ハロゲンから選択された、同一の、または異なった1価の配位子である)である、請求項1に記載の架橋メタロセン化合物。
  3. 前記架橋メタロセンがラセミ立体異性体である、請求項1または2に記載のメタロセン化合物。
  4. 前記架橋メタロセンがラセミおよびメソ立体異性体の混合物である、請求項1または2に記載のメタロセン化合物。
  5. メソジメチルシランジイルビス(1−インデニル−3−メチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイルビス(1−インデニル−3−エチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイルビス(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイルビス(1−インデニル−3−ブチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイルビス(1−インデニル−3−ペンチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイルビス(1−インデニル−3−ヘキシル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソ1,2エタンジイルビス(1−インデニル−3−エチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソ1,2エタンジイルビス(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソ1,2エタンジイルビス(1−インデニル−3−ブチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソ1,2エタンジイルビス(1−インデニル−3−ペンチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソ1,2エタンジイルビス(1−インデニル−3−ヘキシル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−エチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−ブチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−ペンチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−ヘキシル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−メチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−エチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−ブチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−ペンチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−ヘキシル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソフェニルメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−メチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソフェニルメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−エチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソフェニルメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソフェニルメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−ブチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソフェニルメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−ペンチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソフェニルメチルシランジイル(1−インデニル)(1−インデニル−3−ヘキシル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−エチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−ブチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−ペンチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−ヘキシル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−ブチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−ペンチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−ヘキシル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−エチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−ブチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−ペンチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−ヘキシル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソエチレンビス(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−ブチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソエチレンビス(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−ペンチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソエチレンビス(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−ヘキシル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−エチル−4,7−ジメチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−プロピル−4,7−ジメチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−ブチル−4,7−ジメチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−エチル−4−フェニル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−プロピル−4−フェニル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−メチル)(1−インデニル−3−ブチル−4−フェニル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−プロピル−4−フェニル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−ブチル−4−フェニル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−プロピル−4,7−ジメチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−3−エチル)(1−インデニル−3−ブチル−4,7−ジメチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−2−メチル)(1−インデニル−3−メチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−2−メチル)(1−インデニル−3−エチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−2−メチル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−2−エチル)(1−インデニル−3−エチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソジメチルシランジイル(1−インデニル−2−エチル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル−2−メチル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル−2−エチル)(1−インデニル−3−エチル)ジルコニウムジクロリド、
    ラセミおよびメソ1,2エタンジイル(1−インデニル−2−エチル)(1−インデニル−3−プロピル)ジルコニウムジクロリド、
    からなる群から選択される、請求項1に記載の架橋メタロセン化合物。
  6. 式(II):
    Figure 2006182778
    [式中、
    M、R、R、R2’、R3’、Q、XおよびXは請求項1に定義した通りであり、
    およびR6’は、独立してメチルまたはフェニルであり、
    nおよびn’は独立して0、1または2である]
    を有する、請求項1に記載の架橋メタロセン化合物のラセミ立体異性体。
  7. 式(III):
    Figure 2006182778
    [式中、
    M、R、R、R2’、R3’、Q、XおよびXは請求項1に定義した通りであり、
    およびR6’は、独立してメチルまたはフェニルであり、
    nおよびn’は独立して0、1または2である]
    を有する、請求項1に記載の架橋メタロセン化合物のメソ立体異性体。
  8. nおよびn’が0である、請求項6または7に記載のラセミまたはメソ立体異性体。
  9. およびRが、独立して、水素、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルおよびヘキシルからなる群から選択される、請求項6〜8のいずれか一項に記載のラセミまたはメソ立体異性体。
  10. Qが、フェニルメチルシランジイル基、ジメチルシランジイル基、または1,2エタンジイル基である、請求項6〜9のいずれか一項に記載のラセミまたはメソ立体異性体。
  11. 下記式(IIa)の少なくとも一種のラセミ立体異性体、および下記式(IIIa)の少なくとも一種のメソ立体異性体の混合物を含んでなる組成物:
    Figure 2006182778
    Figure 2006182778
    [式中、
    M、Q、XおよびXは請求項1に定義した通りであり、
    3位でインデニル配位子に結合したRおよびRは、独立して、水素または基R(ここで、Rは、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、およびC〜C20アルキルアリールから選択された1価の有機基であり、この1価の有機基は、所望により、シクロペンタジエニル環部分に直接結合していない置換基として酸素および/またはケイ素原子を含む)であり、
    2位でインデニル配位子に結合したR2’およびR3’は、独立して、水素または基R(Rは上記に定義した通りである)であり、
    およびRの少なくとも一方はRであり、
    がRである場合、R2’はHであり、
    がRである場合、R3’はHであり、
    およびRが独立してRである場合、R2’およびR3’は同時にHであり、
    およびR6’は、独立してメチルまたはフェニルであり、
    nおよびn’は独立して0、1または2である]。
  12. およびRが、独立して、水素、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、およびヘキシルからなる群から選択される、前記式(IIa)の化合物および/または前記式(IIIa)の化合物を含んでなる、請求項11に記載の組成物。
  13. Qが、フェニルメチルシランジイル基、ジメチルシリレン基、またはエチリデン基である、前記式(IIa)の化合物および/または前記式(IIIa)の化合物を含んでなる、請求項11または12に記載の組成物。
  14. a)少なくとも一種の、請求項1〜10のいずれか一項に記載のメタロセン化合物、または請求項11〜13のいずれか一項に記載の組成物、およびb)助触媒を含んでなる、重合触媒系。
  15. 前記助触媒が、メチル−アルミノキサンおよび変性メチルアルミノキサンからなる群から選択されるアルミノキサン、またはアルキルメタロセン陽イオンを形成できる化合物である、請求項14に記載の重合触媒系。
  16. 請求項14または15に記載の重合触媒系および担体を含んでなる、不均質重合触媒系。
  17. 〜C20アルファ−オレフィンを重合させるか、またはエチレンとC〜C20アルファ−オレフィンを共重合させる方法であって、請求項14〜16のいずれか一項に記載の重合触媒系を使用することを含んでなる、方法。
  18. エチレンを、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテンおよびそれらの混合物から選択されたアルファ−オレフィンと共重合させる、請求項17に記載の方法。
  19. 請求項17または18に記載の方法により製造される、ポリエチレン樹脂。
  20. 請求項14〜16のいずれか一項に記載の触媒系の、C〜C20アルファ−オレフィンを重合させるか、またはエチレンとC〜C20アルファ−オレフィンを共重合させる方法における使用。
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