JP2007534812A - ポリエチレンおよびポリエチレンを調製するための触媒組成物 - Google Patents

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Abstract

エチレンホモポリマーおよび/またはエチレンと1−アルケンとのコポリマーを含み、そして、5〜30のモル質量分布幅Mw/Mn、0.92〜0.955g/cmの密度、50000g/mol〜500000g/molの重量平均モル質量Mw、0.01〜20分岐/1000炭素原子および100万g/mol未満のz−平均モル質量Mzを有するポリエチレン、その調製法、その調製に適する触媒、そして更に、その中に本発明ポリエチレンが存在するフィルム。

Description

説明
本発明は、新規なポリエチレン、その調製のための触媒組成物および方法に関するものであり、また、このポリエチレンが存在する繊維、成形品、フィルムまたはポリマー混合物にも関する。
ポリエチレンを含むフィルムの機械的強度に関する需要はますます高まっている。食品包装のためのフィルムの製造に特に適する高い耐応力亀裂性、衝撃強靭性および剛性を有する製品が求められている。耐応力亀裂性および剛性が同時に良好となる要件を満たすのは容易ではない。なぜならば、それらの特性は互いに反するものだからである。剛性はポリエチレン密度の増加と共に増大し、耐応力亀裂性はポリエチレン密度が増加すると共に低下する。
プラスチックにおける応力亀裂形成は、ポリマー分子を変化させない物理化学的プロセスである。それは、接続分子鎖の段階的な降伏またはもつれの解放(untangling)によって引き起こされる。応力亀裂形成は、平均分子量が高くなり、分子量分布が広くなり、そして、分子の枝分れ度が高くなる、すなわち密度が低くなると、容易には起こらなくなる。また、側鎖それら自体が長くなると、応力亀裂形成は容易には起こらなくなる。界面活性物質、特に石鹸および熱応力は、応力亀裂形成を促進する。一方、透明度のような光学的性質は、密度が増加すると共に、一般的に低下する。
双峰性ポリエチレンの特性は、まず第一に、存在する成分の特性に依存する。第二に、高分子量成分と低分子量成分との混合品質は、ポリエチレンの機械的性質にとって特に重要である。混合品質が不良である場合、なかんずく、耐応力亀裂性が低下し、ポリエチレンブレンドから作製された圧力管のクリープ挙動に悪影響を及ぼす。
例えばL.L.Boehm et al.,Adv.Mater.4,234−238(1992)に記載されているように、中空体および圧力管に関して良好な耐応力亀裂性を有する高分子量で低密度のエチレンコポリマーと低分子量で高密度のエチレンホモポリマーとのブレンドを使用することは有利であることが見出された。同様なポリエチレンブレンドは、EP−A−100 843,EP−A 533 154,EP−A 533 155,EP−A 533 156,EP−A 533 160およびUS 5,350,807で開示されている。
前記双峰性ポリエチレンブレンドは、しばしば、反応器カスケードを使用して製造される。すなわち、二つ以上の重合反応器が直列に接続され、そして低分子量成分の重合が一つの反応器で起こり、そして次に、高分子量成分の重合が起こる(例えば“Aufbereiten von Polymeren mit neuartigen Eigenschaften”,pp.3−25,VDI−Verlag,Duesseldorf1995におけるM.Raetzsch,W.Neiβl“Bimodale Polymerwerkstoffe auf der Basis von PP und PE”を参照されたい)。この方法の不利な点は、低分子量成分を製造するためには、比較的大量の水素を加えなければならない点である。而して、このようにして得られたポリマーは、特に低分子量成分においてはビニル末端基の含量が低い。更に、一つの反応器に加えられたコモノマーまたは調整剤として加えられた水素が、次の反応器中に入らないように防止するのは技術的に複雑である。
チーグラータイプまたはメタロセンタイプの二種以上のオレフィン重合触媒を含む触媒組成物の使用は公知である。例えば、広い分子量分布を有する反応器ブレンドを調製するために、一方の触媒が、もう一方の触媒によって製造されるポリエチレンとは異なる平均モル質量を有するポリエチレンを製造する二種の触媒の組み合わせを使用することができる(WO 95/11264)。チタンをベースとする古典的なチーグラー・ナッタ触媒を使用して形成されるLLDPE(直鎖状低密度ポリエチレン)として知られている、エチレンと高級α−オレフィン、例えばプロペン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンとのコポリマーは、メタロセンを使用して調製されるLLDPEとは異なる。コモノマーの導入によって形成される側鎖の数およびSCBD(短鎖分岐分布)として公知の側鎖の分布は、様々な触媒系を使用する場合、非常に異なる。側鎖の数および分布は、エチレンコポリマーの結晶挙動に関して重要な影響を及ぼす。これらのエチレンコポリマーの流れ特性、而して加工性は、主として、それらのモル質量およびモル質量分布に依存するので、機械的性質は、特に、短鎖分岐分布に依存する。しかしながら、短鎖分枝分布は、特定の処理方法においても、例えば、フィルム押出物を冷却している間のエチレンコポリマーの結晶化挙動が、いかに迅速にかつどのような品質でフィルムを押出し得るかを決定する際の重要なファクターであるフィルム押出においても重要な因子である。良好な機械的性質と良好な加工性のバランスのとれた組み合わせのための触媒のバランスのとれた組み合わせのための触媒の妥当な組み合わせは、多数の可能な組み合わせを考えると、見つけ出すのは難しい。
後周期遷移金属(late transition metal)を含む金属成分を、前周期遷移金属(early transition metal)をベースとするオレフィン重合触媒に加えて、触媒の活性または安定性を増加させることについては何度も記載があった(Herrmann,C;Streck,R.;Angew.Makromol.Chem.94(1981)91−104)。
一方の触媒がエチレンの部分をオリゴマー化し、もう一方の触媒が、そのようにして形成されたオリゴマーをエチレンと共重合させる二金属触媒を使用して、コモノマーを使用せずに、エチレンから分岐ポリマーを合成することについては記載があった(Beach,David L.;Kissin,Yury V.;J.Polym.Sci,Polym.Chem.Ed.(1984),22,3027−42.Ostoja−Starzewski,K.A.;Witte,J.;Reichert,K.H.,Vasiliou,G.in Transition Metals and Organometallics as Catalysts for Olefin Polymerization.Kaminsky,W.;Sinn,H.(editors);Springer−Verlag;Heidelberg;1988;pp.349−360)。
後者の引例は、例えば、クロム含有重合触媒と組み合わせたニッケル含有オリゴマー化触媒の使用を記載している。
WO99/46302は、(a)鉄・ピリジンビスイミン成分および(b)ジルコノセンまたはチーグラー触媒のような更なる触媒をベースとする触媒組成物と、エチレンおよびオレフィンの重合のためのそれらの使用とについて記載している。
フィルム加工における別の重要な変数は、気泡の形状である。多くのフィルム特性は、ダイを出た直後に気泡が集中的に冷却される「従来」法から、いわゆる「ロングストーク(long stalk)」法へと切り換えることによって、なお更に向上させることができる。後者の方法では、冷却リングの上部リップは、大きい空気吹出口ギャップを与えるように調整される。その結果として、冷却空気速度は、ファン出力が同じままであっても、従来法に比べて低い。気泡周囲の静圧は、比較的高いままである。それにより膨張が防止されるので、ストークの形成が誘導される。冷却面が比較的小さいことから、ストークの温度は高いままであり、また、ダイにおける流れから生じるポリマーの配向は部分的に緩和される。フロストラインの高さは不変のままである。気泡がフロストラインに到達する直前に、集中的な冷却下で機械方向および横方向に均一にかつ同時に気泡を膨張させる。通常はこれによってフィルムの機械的性質が向上する。一方、全ての押出ラインにおいて、上部冷却リップを調整できない、而して気泡の形状を調整することはできない。
公知のエチレンコポリマーブレンドは、良好な機械的性質と、良好な加工性と、そして高い光学的特性との組み合わせに関して不満な点が、なお若干ある。「従来」法または「ロングストーク」法による押出の方式とは無関係に、同様な特性を有するフィルムを有することが更に望ましい。
驚くべきことに、この目的は、良好な機械的性質、良好な加工性および高い光学的特性を有するポリエチレンが得られる特定の触媒組成物を使用することによって達成できることが分かった
而して、我々は、エチレンホモポリマーおよび/またはエチレンと1−アルケンとのコポリマーを含み、そして、5〜30のモル質量分布幅Mw/Mn、0.92〜0.955g/cmの密度、50000g/mol〜500000g/molの重量平均モル質量Mw、0.01〜20分岐/1000炭素原子および100万g/mol未満のz−平均モル質量Mzを有するポリエチレンを見出した。
本発明のポリエチレンは、5〜30、好ましくは6〜20、そして特に好ましくは7〜15のモル質量分布幅Mw/Mnを有する。本発明のポリエチレンの密度は、0.92〜0.955g/cm、好ましくは0.93〜0.95g/cm、そして特に好ましくは0.935〜0.945g/cmである。本発明のポリエチレンの重量平均モル質量Mwは、50000g/mol〜500000g/mol、好ましくは100000g/mol〜300000g/mol、そして特に好ましくは120000g/mol〜250000g/molである。
本発明のポリエチレンのモル質量分布は、単峰性、双峰性または多峰性であり得る。
本特許出願では、単峰性モル質量分布とは、モル質量分布がただ一つの極大を有することを意味している。本特許出願では、双峰性モル質量分布とは、モル質量分布が、極大から始まる一つの斜面上に少なくとも二つの変曲点を有することを意味している。モル質量分布は、好ましくは単峰性または双峰性であり、特に双峰性である。
本発明のポリエチレンは、0.01〜20分岐/1000炭素原子、好ましくは1〜10分岐/1000炭素原子、そして特に好ましくは3〜8分岐/1000炭素原子を有する。炭素原子1000個あたりの分岐数は、James.C.Randall,JMS−REV.Macromol.Chem.Phys.,C29(2&3),201−317(1989)に記載されているように、13C−NMRによって測定され、そしてそれは、炭素原子1000個あたりのCH基の総含量を意味している。
本発明のポリエチレンのz−平均モル質量Mzは、100万g/mol未満、好ましくは250000g/mol〜700000g/mol、そして特に好ましくは300000g/mol〜500000g/molである。z−平均モル質量Mzの定義は、例えばHigh Polymers Vol.XX,Raff und Doak,Interscience Publishers,John Wiley & Sons,1965,S.443で公開されている。
本発明のポリエチレンのHLMIは、好ましくは5〜100g/10分、好ましくは7〜60g/10分、そして特に好ましくは9〜50g/10分である。本発明のために、「HLMI」とは「高荷重メルトインデックス」の意味であり、ISO 1133にしたがって190℃において21.6kgの荷重下(190℃/21.6kg)で測定される。
分子量分布の標準測定法であるGPCによって測定した場合、100万g/mol未満のモル質量を有する本発明のポリエチレンの量は、好ましくは95.5重量%超、好ましくは96重量%超、そして特に好ましくは97重量%超である。この値は、WIN GPC ソフトウェアを適用することによって、モル質量分布測定の通常の過程で決定される。
本発明のポリエチレンは、好ましくは少なくとも0.5個のビニル基/1000炭素原子、好ましくは0.6〜3個のビニル基/1000炭素原子、そして特に好ましくは0.7〜2個のビニル基/1000炭素原子を有する。炭素原子1000個あたりのビニル基の含量は、ASTM D 6248−98にしたがうIRによって定量される。本目的のために、ビニル基という表現は−CH=CH基を指しており;ビニリデン基および内部オレフィン基は含んでいない。ビニル基は、通常は、エチレン挿入後のポリマー停止反応に起因するものであり、そしてビニリデン末端基は、通常は、コモノマー挿入後のポリマー停止反応後に形成される。続いて、ビニリデン基およびビニル基は、官能化または架橋することができ、ビニル基は通常はそれらの後続反応にとってより好適である。少なくとも0.5個のビニル基/1000炭素原子、好ましくは0.5〜10個のビニル基/1000炭素原子、そして特に好ましくは0.7〜5個のビニル基/1000炭素原子であり、そしてそれは、最低モル質量を有するポリエチレンの20重量%中に存在する。それは、異なる画分のIR測定と結合させたW.Holtrup,Makromol.Chem.178,2335(1977)に記載されている後にHoltrup分別と呼ばれた溶媒・非溶媒分別によって測定することができ、また、ビニル基はASTM D 6248−98にしたがって測定する。130℃のキシレンおよびエチレングリコールジエチルエーテルを分別のための溶媒として使用した。5gのポリエチレンを使用し、8つの画分に分けた。
本発明のポリエチレンは、好ましくは少なくとも0.05個のビニリデン基/1000炭素原子、特に0.1〜1個のビニリデン基/1000炭素原子、そして特に好ましくは0.14〜0.4個のビニリデン基/1000炭素原子を有する。測定は、ASTM D6248−98にしたがって行う。
好ましくは、最低モル質量を有する本発明のポリエチレンの5〜50重量%、好ましくは10〜40重量%そして特に好ましくは15〜30重量%は、12未満の分岐/1000炭素原子の分岐度を有する。最低モル質量を有するポリエチレン部分におけるこの分岐度は、好ましくは0.01〜10分岐/1000炭素原子、そして特に好ましくは0.1〜6分岐/1000炭素原子である。最高モル質量を有する本発明のポリエチレンの5〜50重量%、好ましくは10〜40重量%そして特に好ましくは15〜30重量%は、1を超える分岐/1000炭素原子の分岐度を有する。最高モル質量を有するポリエチレン部分におけるこの分岐度は、好ましくは2〜40分岐/1000炭素原子、そして特に好ましくは5〜20分岐/1000炭素原子である。最低または最高のモル質量を有するポリエチレン部分は、W.Holtrup,Makromol.Chem.178,2335(1977)に記載されている後にHoltrup分別と呼ばれた溶媒・非溶媒分別の方法によって測定し、そして異なる画分に関するIRまたはNMR測定と結合させた。
130℃のキシレンおよびエチレングリコールジエチルエーテルを分別のための溶媒および非溶媒として使用した。5gのポリエチレンを使用し、8つの画分に分けた。次いで、その画分を、13C−NMR分光法によって調べた。様々なポリマー画分における分岐度は、James.C.Randall,JMS−REV.Macromol.Chem.Phys.,C29(2&3),201−317(1989)に記載されているように、13C−NMRによって測定できる。分岐度は、低分子量または高分子量の画分における炭素原子1000個あたりの総CH含量である。
本発明のポリエチレンは、好ましくはCH基数/1000炭素原子を超える側鎖、好ましくはC〜C/1000炭素原子の側鎖を0.1〜20分岐、好ましくはCH基数/1000炭素原子を超える側鎖、好ましくはC〜C/1000炭素原子の側鎖を1〜10分岐、そして特に好ましくはCH基数/1000炭素原子を超える側鎖、好ましくはC〜C/1000炭素原子の側鎖を2〜6分岐有する。CH基数/1000炭素原子を超える側鎖の分岐量は、James C.Randall,JMS−REV.Macromol.Chem.Phys.,C29(2&3),201−317(1989)によって測定したように13C−NMRによって測定され、また前記分岐量は、CH基数/1000炭素原子を超える側鎖(末端基なし)の総含量を意味している。1−アルケンとして1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンを有するポリエチレンでは、炭素原子1000個あたり0.01〜20のエチル、ブチルまたはヘキシルの側鎖、好ましくは炭素原子1000個あたり1〜10のエチル、ブチルまたはヘキシルの側鎖、そして特に好ましくは炭素原子1000個あたり2〜6のエチル、ブチルまたはヘキシルの側鎖を有することが特に好ましい。これは、末端基のない、炭素原子1000個あたりのエチル、ブチルまたはヘキシル側鎖の含量を意味している。
本発明のポリエチレンのη値の比η(vis)/η(GPC)は、好ましくは0.95未満、好ましくは0.93未満および特に好ましくは0.90未満である。η(vis)は、135℃おいてデカリン中でISO 1628−1および−3にしたがって測定した固有粘度である。η(GPC)は、DIN 55672によるGPC(ゲル透過クロマトグラフィー)によって測定される粘度であり、そこでは、1,2,4−トリクロロベンゼンをTHFの代わりに使用し、測定は、室温ではなく140℃で行う。η(GPC)値は、Arndt/Mueller Polymer Charakterisierung,Muenchen 1996,Hanser Verlag,ISBN 3−446−17588−1にしたがって計算する。その場合、ポリエチレンに関するMark−Houwing式(147ページ、式4.93)の係数はK=0,00033dl/gおよびalpha=0,73であり、そしてそれをGPC曲線Mη(148ページおよび式4.94の下の部分)を使用することによって140℃における1,2,4−トリクロロベンゼンに適合させてMark−Houwing式(4.93)から得る。デカリン中における固有粘度[η]に関する値は、135℃におけるデカリンに関する値K=0.00062 dl/gおよびα=0.7を使用して得る。
本発明のポリエチレンでは、10000g/mol未満のモル質量、好ましくは20000未満のモル質量を有するポリエチレン部分は、CH基数/1000炭素原子を超える側鎖、好ましくはC〜C/1000炭素原子の側鎖を0〜1.5の分岐度で有する。10000g/mol未満のモル質量、好ましくは20000未満のモル質量を有し、そしてCH基数/1000炭素原子を超える側鎖、好ましくはC〜C/1000炭素原子の側鎖を0.1〜0.9の分岐度で有するポリエチレン部分が特に好ましい。好ましくはα−オレフィンとして1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンを有する本発明のポリエチレン、10000g/mol未満、好ましくは20000未満のモル質量を有する本発明のポリエチレンの部分は、炭素原子1000個あたりエチル、ブチルまたはヘキシルの側鎖を0〜1.5の分岐度で有する。10000g/mol未満のモル質量、好ましくは20000未満のモル質量を有し、そして炭素原子1000個あたりエチル、ブチルまたはヘキシルの側鎖を0.1〜0.9の分岐度で有するポリエチレン部分が特に好ましい。これも、既に記載したHoltrup/13C−NMR法によって測定できる。これは、末端基のない、エチル、ブチルまたはヘキシル側鎖の含量を意味しているか、または一般的にCH基数/1000炭素原子を超える側鎖の分岐を意味している。
更に、本発明のポリエチレン中のCH基数を超える側鎖の分岐の少なくとも70%が、最高モル質量を有するポリエチレンの50重量%で存在することが好ましい。これも、既に記載したHoltrup/13C−NMR法によって測定できる。
本発明のポリエチレンは、好ましくは、3未満、特に0〜2.5のISO 13949にしたがって測定された混合品質を有する。この値は、反応器から直接に取り出されたポリエチレン、すなわち押出機における前溶融なしのポリエチレン粉末に基づいている。このポリエチレン粉末は、好ましくは、単一の反応器での重合によって得ることができる。
本発明のポリエチレンは、好ましくは0〜2長鎖分岐/10000炭素原子、そして特に好ましくは0.1〜1.5長鎖分岐/10000炭素原子の長鎖分岐度λ(ラムダ)を有する。長鎖分岐度λ(ラムダ)は、例えばACS Series 521,1993,Chromatography of Polymers,Ed.Theodore Provder;Simon Pang and Alfred Rudin:Size−Exclusion Chromatographic Assessment of Long−Chain Branch Frequency in Polyethylenes,page 254−269に記載されているように、光散乱によって測定した。
本発明のポリエチレンのエチレンコポリマー部分におけるエチレンに加えて、互いに単独でまたは混合物で存在することができるコモノマーである1−アルケンとして、3〜12個の炭素原子を有する全ての1−アルケン、例えばプロペン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテン、1−オクテンおよび1−デセンを使用できる。エチレンコポリマーは、好ましくは、コモノマー単位として共重合された形態で、4〜8個の炭素原子を有する1−アルケン、例えば1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチルペンテンまたは1−オクテンを含む。特に好ましくは、1−ブテン、1−ヘキセンおよび1−オクテンから成る群より選択される1−アルケンを使用する。
本発明のポリエチレンは、更に、それ自体公知である助剤および/または添加剤、例えば加工安定剤、光および熱の効果に対する安定剤、一般的な添加剤、例えば滑剤、抗酸化剤、ブロッキング防止剤および帯電防止剤、また適当ならば染料を、0〜6重量%、好ましくは0.1〜1重量%含むことができる。当業者は、これらの添加剤のタイプおよび量に精通している。
更に、本発明のポリエチレンの加工特性は、少量のフルオロエラストマーまたは熱可塑性ポリエステルを混和することによって更に改善できることも見出した。前記フルオロエラストマーは、例えば加工助剤として公知であり、例えばViton(登録商標)およびDynamar(登録商標)という商品名で市販されている(例えばUS−A−3125547も参照されたい)。それらは、好ましくは、本発明によるポリマーブレンドの総質量を基準として、10〜1000ppm、特に好ましくは20〜200ppmの量で加える。
一般的に、添加剤と本発明のポリエチレンとの混合は、全ての公知の方法によって行うことができる。混合は、例えば、粉末成分を、造粒装置、例えば二軸混練機(ZSK)、Farrel混練機またはKobe混練機の中に導入することによって行うことができる。粒状混合物は、フィルム製造プラントで直接加工することもできる。
我々はまた、フィルムを製造するための本発明のポリエチレンの使用と、本発明のポリエチレンが重要な成分として存在するフィルムを見出した。
本発明のポリエチレンが重要な成分として存在するフィルムは、製造のために使用されるポリマー材料を基準として、本発明のポリエチレンを、50〜100重量%、好ましくは60〜90重量%含むフィルムである。特に、層のうちの一つが、本発明のポリエチレンを50〜100重量%含むフィルムも含まれる。
一般的に、フィルムは、190〜230℃の溶融温度で本発明のポリエチレンを可塑化し、環状ダイ中へとその可塑化されたポリエチレンを押し通し、そして冷却することによって、製造する。フィルムは、更に、それ自体公知である助剤および/または添加剤、例えば加工安定剤、光および熱の効果に対する安定剤、一般的な添加剤、例えば滑剤、抗酸化剤、ブロッキング防止剤および帯電防止剤、また適当ならば染料を、0〜30重量%、好ましくは0.1〜3重量%含むことができる。
本発明のポリエチレンを使用して、5μm〜2.5mmの厚さを有するフィルムを調製できる。例えば、5μm〜250μmの厚さを有するフィルムはインフレーション成形によって作製でき、または、10μm〜2.5mmの厚さを有するフィルムはキャストフィルム押出と同様にフラットフィルム押出によって作製できる。インフレーション成形中、ポリエチレン溶融物を環状ダイの中に押し通す。形成される気泡は、空気によって膨張し、ダイ出口速度に比べて速い速度で引き取られる。フロストラインにおける温度が結晶子の融点に比べて低くなるように、気流によって気泡を集中的に冷却する。気泡の寸法は、ここで固定される。次いで、気泡を崩壊させ、必要に応じてばりを取り、そして適当な巻き取り器具を使用して巻き取る。本発明のポリエチレンは、「従来」法または「ロングストーク」法によって押出すことができる。フラットフィルムは、例えば冷却ロールラインまたは熱成形フィルムラインで得ることができる。本発明のポリエチレンから得られる更なる複合フィルムは、被覆および積層のラインで製造できる。特に好ましくは、紙、アルミニウムまたはファブリックの基材が複合構造中に組み込まれている複合フィルムである。共押出によって得られるフィルムは、単層または多層であることができ、好ましくは単層である。
本発明のポリエチレンは、例えば、インフレートフィルムおよびキャストフィルムのプラントで高い製造量でフィルムを製造するのに非常に適している。フィルムは、非常に良好な光学的性質特に、透明性および光沢と共に、非常に良好な機械的性質、高い耐衝撃性および高い極限引張強さを示す。それらは、特に、包装分野、例えば、ヒートシールフィルムとして、頑丈な袋および食品分野の両方に適する。更に、フィルムは、低いブロッキング性だけを示すので、添加したとしてもほんの少量の滑剤およびブロッキング防止剤と一緒に、機械によって処理できる。
本発明のフィルムは、ストレッチフィルム、衛生フィルム、オフィス用途用フィルム、シール層、複合フィルムおよび積層フィルムとして特に適する。本発明のフィルムは、高い透明性および光沢を必要とする用途において、例えば、高品質の印刷が可能なキャリアバッグ、食料品用途における積層フィルム(本発明のフィルムは匂いおよび食味のレベルも極めて低い)、および自動包装フィルム(本発明のフィルムは高速ラインで加工できる)において特に適する。
50μmの厚さを有する本発明のフィルムは、好ましくは、BYK Gardener Haze Guard Plus Deviceを使用してASTM D 1003−00によって、少なくとも5つの10x10cmフィルム片について測定すると、22%未満、好ましくは5〜21%、そして特に好ましくは7〜20%の曇りを有する。ASTM D 1709 Method Aによって測定された50μmの厚さを有するフィルムに関する落槍衝撃は、好ましくは80g超、好ましくは85〜400g、そして特に好ましくは90〜350gである。50μmの厚さを有する本発明フィルムの透明性は、較正セル77.5で較正されたBYK Gardener Haze Guard Plus Deviceを使用してASTM D 1746−03によって少なくとも5つの10x10 cmフィルム片について測定すると、好ましくは少なくとも95%、好ましくは96〜100%、そして特に好ましくは97〜99%である。50μmの厚さを有するフィルムの45度光沢は、フィルムを固定するための真空プレートを有する45度光沢度を使用して、ASTM D 2457−03によって、少なくとも5つのフィルム片に関して測定すると、少なくとも46、好ましくは47〜80、そして特に好ましくは49〜70である。
これらのフィルムの製造中に得られるスクラップは再利用できる。フィルムトリミング屑は、圧縮または粉砕され、そして、副押出機へと供給され、そこで、溶融され、次いで、主押出機に戻される。フィルムの残分は、再粉砕して、新鮮なポリエチレンと一緒に加工機械の供給セクション中に供給できるサイズの粒状体にすべきである。再粉砕された本発明フィルムによって得られた単層のフィルムは、再粉砕されていないフィルムと比較して、特性のなんらの有意な悪化を示さない。
本発明のポリエチレンは、本発明の触媒系を使用して、特に、その好ましい態様を使用して得ることができる。
また、本発明のポリエチレンを調製するための触媒系、および、その触媒系の存在下におけるエチレンの重合によるまたはエチレンと3〜12個の炭素原子を有する1−アルケンとの共重合による本発明のポリエチレンを調製する方法も見出した。20〜200℃の温度および0.05〜1MPaに相当する0.5〜100バールの圧力において、触媒系の存在下で、エチレンの重合、またはエチレンと式RCH=CH(式中、Rは、水素または1〜10個の炭素原子を有するアルキル基である)で表される一種もしくは複数種の1−アルケンとの共重合による本発明のポリエチレンを調製するための好ましい方法。1−アルケンは、例えばエチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル1−ペンテンまたは1−オクテンである。
好ましくは、エチレンは、ただ一種のモノマーとして、または少なくとも50重量%のエチレンと、50重量%以下のRCH=CHで表される1−アルケン、好ましくはRCH=CHで表される1−アルケンのうちの一種との混合物として、本方法で使用する。好ましくは、エチレンは、少なくとも80重量%のエチレンと、20重量%以下のRCH=CHで表される1−アルケンとの混合物として、重合させる。
本発明の方法では、触媒の高い活性に起因して、低い遷移金属含量およびハロゲン含量を有するポリエチレンが得られる。而して、本発明のポリエチレンは、高い色の安定性、耐食性および透明性を示す。
本発明は、更に、少なくとも二種の異なる重合触媒を含む触媒組成物も提供する。前記重合触媒のうちA)は、ハフノセン(A)をベースとする少なくとも一種の重合触媒であり、そしてB)は、少なくとも二つのアリール基(そのそれぞれがオルト位にハロゲン置換基または第三アルキル置換基を有する)を有する三座配位子を有する鉄成分(B)をベースとする少なくとも一種の重合触媒である。
本発明は、更に、本発明の触媒組成物の存在下でオレフィンを重合させるための方法も提供する。
ハフノセン触媒成分は、例えばシクロペンタジエニル錯体である。シクロペンタジエニル錯体は、例えばEP 129 368、EP 561 479、EP 545 304およびEP 576 970に記載されている架橋または未架橋のビスシクロペンタジエニル錯体、例えばEP 416 815に記載されている架橋アミドペンタシクロペンタジエニル錯体のようなモノシクロペンタジエニル錯体、EP 632 063にに記載されている多核シクロペンタジエニル錯体、EP 659 758に記載されているπ配位子置換テトラヒドロペンタレンまたはEP 661 300に記載されているπ配位子置換テトラヒドロインデンであることができる。
特に適当なハフノセン(A)は、一般式(I)
Figure 2007534812
(式中、置換基および添字は以下の意味を有する:すなわち、
は、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、水素、C〜C10−アルキル、C〜C10−アルケニル、C〜C15−アリール、アルキル部分中に1〜10個の炭素原子およびアリール部分中に6〜20個の炭素原子を有するアルキルアリール、−OR6Bもしくは−NR6B7Bであり、または二つの基Xは、置換もしくは未置換ジエン配位子、特に1,3−ジエン配位子を形成し、そして基Xは、同じか又は異なっていて、互いに結合していてもよく、
1B〜E5Bは、それぞれ炭素であるか、または、一つ以下のE1B〜E5Bは燐もしくは窒素、好ましくは炭素であり、
tは1、2または3であり、そして、一般式(Vl)で表されるメタロセン錯体が非荷電であるように、Hfの価数に依存し、
その場合、
6BおよびR7Bは、それぞれ、C〜C10−アルキル、C〜C15−アリール、アルキル部分中に1〜10個の炭素原子およびアリール部分中に6〜20個の炭素原子をそれぞれ有するアルキルアリール、アリールアルキル、フルオロアルキルまたはフルオロアリールであり、そして
1B〜R5Bは、それぞれ互いに独立に、水素、C〜C22−アルキル、置換基としてC〜C10−アルキル基を有していてもよい5員環〜7員環のシクロアルキルまたはシクロアルケニル、C〜C22−アルケニル、C〜C22−アリール、アルキル部分中に1〜16個の炭素原子およびアリール部分中に6〜21個の炭素原子を有するアリールアルキル、NR8B 、N(SiR8B 、OR8B、OSiR8B 、SiR8B であり、その場合、有機基R1B〜R5Bは、ハロゲンによって置換されていてもよく、かつ/または二つの基R1B〜R5B、特に隣接基は結合して、5員環、6員環もしくは7員環を形成していてもよく、かつ/または二つの隣接基R1D〜R5Dは結合して、N,P,OおよびSから成る群からの少なくとも一つの原子を含む5員環、6員環もしくは7員環の複素環を形成していてもよく、そしてその場合、
基R8Bは、同じかまたは異なっていることができ、そしてそれぞれ、C〜C10−アルキル、C〜C10−シクロアルキル、C〜C15−アリール、C〜C−アルコキシまたはC〜C10−アリールオキシであることができ、そして
1Bは、Xまたは
Figure 2007534812
であり、
式中、
基R9B〜R13Bは、それぞれ互いに独立に、水素、C〜C22−アルキル、置換基としてC〜C10−アルキル基を有していてもよい5員環〜7員環のシクロアルキルまたはシクロアルケニル、C〜C22−アルケニル、C〜C22−アリール、アルキル部分中に1〜16個の炭素原子およびアリール部分中に6〜21個の炭素原子を有するアリールアルキル、NR14B 、N(SiR14B 、OR14B、OSiR14B 、SiR14B であり、その場合、有機基R9B〜R13Bは、ハロゲンによって置換されていてもよく、かつ/または二つの基R9B〜R13B、特に隣接基は結合して、5員環、6員環もしくは7員環を形成していてもよく、かつ/または二つの隣接基R9B〜R13Bは結合して、N,P,OおよびSから成る群からの少なくとも一つの原子を含む5員環、6員環もしくは7員環の複素環を形成していてもよく、そしてその場合、
基R14Bは、同じかまたは異なっていて、そしてそれぞれ、C〜C10−アルキル、C〜C10−シクロアルキル、C〜C15−アリール、C〜C−アルコキシまたはC〜C10−アリールオキシであることができ、
6B〜E10Bは、それぞれ炭素であるか、または、一つ以下のE6B〜E10Bは燐もしくは窒素、好ましくは炭素であり、
または、その場合、基R4BおよびZ1Bは、一緒になって−R15B −A1B−基を形成し、そしてその場合、
15Bは、
Figure 2007534812
であり、その場合、
16B〜R21Bは、同じかまたは異なっていて、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子、トリメチルシリル基、C〜C10−アルキル基、C〜C10−フルオロアルキル基、C〜C10−フルオロアリール基、C〜C10−アリール基、C〜C10−アルコキシ基、C〜C15−アルキルアリールオキシ基、C〜C10−アルケニル基、C〜C40−アリールアルキル基、C〜C40−アリールアルケニル基、C〜C40−アルキルアリール基であるか、または二つの隣接基がそれらを結合させている原子と一緒になって、4〜15個の炭素原子を有する飽和もしくは未飽和の環を形成し、そして、
2B〜M4Bは、それぞれ、ケイ素、ゲルマニウムまたは錫、または好ましくはケイ素であり、
1Bは、
Figure 2007534812
であるか、または置換されていない、置換されたもしくは縮合した複素環系であり、その場合、
基R22Bは、それぞれ互いに独立に、C〜C10−アルキル、C〜C15−アリール、C〜C10−シクロアルキル、C〜C18−アルキルアリールまたはSi(R23Bであり、
23Bは、水素、C〜C10−アルキル、置換基としてC〜C−アルキル基を有していてもよいC〜C15−アリール、またはC〜C10−シクロアルキルであり、
vは、1であるか、または、A1Bが置換されていない、置換されたもしくは縮合した複素環系であるときは0であってもよく、
または、その場合、基R4BおよびR12Bは、一緒になって−R15B−基を形成する)で表されるハフニウム錯体である。
1Bは、例えば、橋R15Bと一緒になって、アミン、エーテル、チオエーテルまたはホスフィンを形成することができる。しかしながら、A1Bは、環炭素に加えて、酸素、硫黄、窒素および燐から成る群からのヘテロ原子を含むことができる置換されていない、置換されたまたは縮合した複素環式芳香環系であることもできる。炭素原子に加えて環メンバーとして1〜4個の窒素原子および/または硫黄原子または酸素原子を含むことができる五員環ヘテロアリール基の例は、2−フリル、2−チエニル、2−ピロリル、3−イソキサゾリル、5−イソキサゾリル、3−イソチアゾリル、5−イソチアゾリル、1−ピラゾリル、3−ピラゾリル、5−ピラゾリル、2−オキサゾリル、4−オキサゾリル、5−オキサゾリル、2−チアゾリル、4−チアゾリル、5−チアゾリル、2−イミダゾリル、4−イミダゾリル、5−イミダゾリル、1,2,4−オキサジアゾール−3−イル、1,2,4−オキサジアゾール−5−イル、1,3,4−オキサジアゾール−2−イルおよび1,2,4−トリアゾール−3−イルである。1〜4個の窒素原子および/または燐原子を含むことができる6員環ヘテロアリール基の例は、2−ピリジニル、2−ホスファベンゼニル、3−ピリダジニル、2−ピリミジニル、4−ピリミジニル、2−ピラジニル、1,3,5−トリアジン−2−イルおよび1,2,4−トリアジン−3−イル、1,2,4−トリアジン−5−イルおよび1,2,4−トリアジン−6−イルである。5員環および6員環のヘテロアリール基は、C〜C10−アルキル、C〜C10−アリール、アルキル部分中に1〜10個の炭素原子およびアリール部分中に6〜10個の炭素原子を有するアルキルアリール、トリアルキルシリル、またはフッ素、塩素もしくは臭素のようなハロゲンによって置換することもでき、または、一つ以上の芳香族化合物または複素環式芳香族化合物と縮合させることもできる。ベンゾ縮合5員環を有するヘテロアリール基の例は、2−インドリル、7−インドリル、2−クマロニル、7−クマロニル、2−チオナフテニル、7−チオナフテニル、3−インダゾリル、7−インダゾリル、2−ベンズイミダゾリルおよび7−ベンズイミダゾリルである。ベンゾ縮合6員環ヘテロアリール基の例は、2−キノリル、8−キノリル、3−シノリル、8−シノリル、1−フタラジル、2−キノアゾリル、4−キノアゾリル、8−キノアゾリル、5−キノキサリル、4−アクリジル、1−フェナントリジルおよび1−フェナジルである。複素環の命名および番号付けは、L.Fieser and M.Fieser,Lehrbuch der organischen Chemie,3rd revised edition,Verlag Chemie,Weinheim 1957にしたがった。
一般式(I)における基Xは、好ましくは同じであり、好ましくはフッ素、塩素、臭素、C〜C−アルキルまたはアラルキルであり、特に塩素、メチルまたはベンジルである。
この種の錯体の合成は、それ自体公知の方法によって行うことができ、適当に置換された環状炭化水素アニオンと、ハフニウムのハロゲン化物との反応が好ましい。適当な調製法の例は、例えばJournal of Organometallic Chemistry,369(1989),359−370に記載されている。
ハフノセンは、Racまたは擬Racの形態で使用できる。擬Racという用語は、錯体の全ての他の置換基を無視すると、二つのシクロペンタジエニル配位子が、互いに関してRac配置にある錯体を指している。
適当なハフノセン(A)の例は、特に、メチレンビス(シクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、メチレンビス(3−メチルシクロペンタジエニル)−ハフニウムジクロリド、メチレンビス(3−n−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、メチレンビス(インデニル)ハフニウムジクロリド、メチレンビス(テトラヒドロインデニル)ハフニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(シクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(3−トリメチルシリルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(3−メチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(3−n−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(3−フェニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(インデニル)ハフニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(テトラヒドロインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(シクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(テトラヒドロインデニル)−ハフニウムジクロリド、エチレンビス(シクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、エチレンビス(インデニル)ハフニウムジクロリド、エチレンビス(テトラヒドロインデニル)ハフニウムジクロリド、テトラメチルエチレン−9−フルオレニル−シクロペンタジエニルハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(3−トリメチルシリルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(3−メチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(3−n−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(3−tert−ブチル−5−メチルシクロペンタジエニル)−ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(3−tert−ブチル−5−エチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−メチルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−イソプロピルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−tert−ブチルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジエチルシランジイルビス(2−メチルインデニル)ハフニウムジブロミド、ジメチルシランジイルビス(3−メチル−5−メチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、
ジメチルシランジイルビス(3−エチル−5−イソプロピルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−エチルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4,5−ベンズインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−エチル−4,5−ベンズインデニル)ハフニウムジクロリド、メチルフェニルシランジイルビス(2−エチル−4,5−ベンズインデニル)ハフニウムジクロリド、ジフェニルシランジイルビス(2−メチル−4,5−ベンズインデニル)ハフニウムジクロリド、ジフェニルシランジイルビス(2−エチル−4,5−ベンズインデニル)ハフニウムジクロリド、ジフェニルシランジイルビス(2−メチルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−フェニルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−エチル−4−フェニルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−(1−ナフチル)インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−エチル−4−(1−ナフチル)インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−プロピル−4−(9−フェナントリル)インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−イソプロピルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2,7−ジメチル−4−イソプロピルインデニル)−ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4,6−ジイソプロピルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4[p−トリフルオロメチルフェニル]インデニル)ハフニウムジクロリド、
ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−[3’,5’−ジメチルフェニル]インデニル)ハフニウムジクロリド(ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル))ハフニウムジクロリド(ジエチルシランジイルビス(2−メチル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル))ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−エチル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]−インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−プロピル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−イソプロピル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル)ハフニウムジクロリド(ジメチルシランジイルビス(2−n−ブチル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル))ハフニウムジクロリド(ジメチルシランジイルビス(2−ヘキシル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル))ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイル(2−イソプロピル−4(1−ナフチル)インデニル)(2−メチル−4(1−ナフチル)インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイル(2−イソプロピル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル)(2−メチル−4−[1’−ナフチル]インデニル)ハフニウムジクロリド、およびエチレン(2−イソプロピル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル)(2−メチル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル)−ハフニウムジクロリドであり、更に、対応するジメチルハフニウム化合物、モノクロロモノ(アルキルアリールオキシ)−ハフニウム化合物、およびジ(アルキルアリールオキシ)ハフニウム化合物である。錯体は、rac形、メソ形で、またはそれらの混合物として使用できる。
一般式(I)で表されるハフノセンの中で、下式(II)
Figure 2007534812
のハフノセンが好ましい。
式(VII)の化合物の中では、好ましくは、
が、フッ素、塩素、臭素、C〜C−アルキルまたはベンジルであるか、または二つの基Xが置換もしくは未置換ブタジエン配位子を形成し、
tが、1または2、好ましくは2であり、
1B〜R5Bが、それぞれ水素、C〜C−アルキル、C〜C−アリール、NR8B 、OSiR8B もしくはSi(R8Bであり、そして
9B〜R13Bが、それぞれ水素、C〜C−アルキルもしくはC〜C−アリール、NR14B 、OSiR14B もしくはSi(R14Bであり、
または、それぞれの場合において、二つの基R1B〜R5Bおよび/もしくはR9B〜R13BがC環と一緒になって、インデニル、フルオレニルもしくは置換インデニル系もしくは置換フルオレニル系を形成する化合物である。
シクロペンタジエニル基が同じである式(II)のハフノセンが、特に有用である。
式(II)で表される特に適当な化合物(A)の例は、特に:ビス(シクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(インデニル)ハフニウムジクロリド、ビス(フルオレニル)ハフニウムジクロリド、ビス(テトラヒドロインデニル)ハフニウムジクロリド、ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(トリメチルシリルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(トリメトキシシリルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(エチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(イソブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(3−ブテニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(メチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(1,3−ジ−tert−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(トリフルオロメチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(tert−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(フェニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(N,N−ジメチルアミノメチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(1−n−ブチル−3−メチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、(シクロペンタジエニル)(メチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、(シクロペンタジエニル)(n−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、(メチルシクロペンタジエニル)(n−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、(シクロペンタジエニル)(1−メチル−3−n−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリドであり、更に、対応するジメチルハフニウム化合物である。
更なる例は、塩化物配位子のうちの一つまたは二つが臭化物またはヨウ化物によって置換された対応ハフノセン化合物である。
適当な触媒B)は、一般式(III)
Figure 2007534812
(式中、変数は以下の意味を有する:すなわち、
1Cは、窒素または燐であり、特に窒素であり、
2C〜E4Cは、それぞれ互いに独立に、炭素、窒素または燐であり、特に炭素であり、
1C〜R3Cは、それぞれ互いに独立に、水素、C〜C22−アルキル、C〜C22−アルケニル、C〜C22−アリール、アルキル部分中に1〜10個の炭素原子およびアリール部分中に6〜20個の炭素原子を有するアルキルアリール、ハロゲン、NR18C 、OR18C、SiR19C であり、その場合、有機基R1C〜R3Cは、ハロゲンによって置換されていてもよく、かつ/または二つの隣接基R1C〜R3Cが結合して5員環、6員環もしくは7員環を形成していてもよく、かつ/または二つの隣接基R1C〜R3Cは結合して、N,P,OおよびSから成る群からの少なくとも一つの原子を含む5員環、6員環もしくは7員環の複素環を形成していてもよく、
4C〜R7Cは、それぞれ互いに独立に、水素、C〜C22−アルキル、C〜C22−アルケニル、C〜C22−アリール、アルキル部分中に1〜10個の炭素原子およびアリール部分中に6〜20個の炭素原子を有するアルキルアリール、NR18C 、SiR19C であり、そしてその場合、有機基R4C〜R7Cは、ハロゲンによって置換されていてもよく、かつ/または二つのジェミナルもしくは隣接の基R4C〜R7Cは結合して5員環、6員環もしくは7員環を形成していてもよく、かつ/または二つのジェミナルもしくは隣接の基R4C〜R9Cは結合して、N,P,OおよびSから成る群からの少なくとも一つの原子を含む5員環、6員環もしくは7員環の複素環を形成していてもよく、そして、vが0であるとき、L1CがR4Cを有する炭素原子に対して二重結合を形成しかつ/またはL2CがR5Cを有する炭素原子に対して二重結合を形成するように、R6CはL1Cに結合されかつ/またはR7CはL2Cに結合され、
uは、E2C〜E4Cが窒素または燐であるとき0であり、E2C〜E4Cが炭素であるとき1であり、
1C〜L2Cは、それぞれ互いに独立に、窒素または燐であり、特に窒素であり、
8C〜R11Cは、それぞれ互いに独立に、水素、C〜C22−アルキル、C〜C22−アルケニル、C〜C22−アリール、アルキル部分中に1〜10個の炭素原子およびアリール部分中に6〜20個の炭素原子を有するアルキルアリール、ハロゲン、NR18C 、OR18C、SiR19C であり、その場合、有機基R8C〜R11Cは、ハロゲンによって置換されていてもよく、かつ/または二つの隣接基R8C〜R17Cが結合して5員環、6員環もしくは7員環を形成していてもよく、かつ/または二つの隣接基R8C〜R17Cは結合して、N,P,OおよびSから成る群からの少なくとも一つの原子を含む5員環、6員環もしくは7員環の複素環を形成していてもよく、そしてその場合、少なくともR8CおよびR10Cはハロゲンまたは第三C〜C22−アルキル基であるという条件が付く、
12C〜R17Cは、それぞれ互いに独立に、水素、C〜C22−アルキル、C〜C22−アルケニル、C〜C22−アリール、アルキル部分中に1〜10個の炭素原子およびアリール部分中に6〜20個の炭素原子を有するアルキルアリール、ハロゲン、NR18C 、OR18C、SiR19C であり、その場合、有機基R12C〜R17Cは、ハロゲンによって置換されていてもよく、かつ/または二つの隣接基R8C〜R17Cは結合して5員環、6員環もしくは7員環を形成していてもよく、かつ/または二つの隣接基R8C〜R17Cは結合して、N,P,OおよびSから成る群からの少なくとも一つの原子を含む5員環、6員環もしくは7員環の複素環を形成していてもよく、
添字vは、それぞれ互いに独立に、0または1であり、
基Xは、それぞれ互いに独立に、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、水素、C〜C10−アルキル、C〜C10−アルケニル、C〜C20−アリール、アルキル部分中に1〜10個の炭素原子およびアリール部分中に6〜20個の炭素原子を有するアルキルアリール、NR18C 、OR18C、SR18C、SO18C、OC(O)R18C、CN、SCN、β−ジケトネート、CO、BF 、PF または嵩高い非配位性アニオンであり、また基Xは互いに結合していてもよい、
基R18Cは、それぞれ互いに独立に、水素、C〜C20−アルキル、C〜C20−アルケニル、C〜C20−アリール、アルキル部分中に1〜10個の炭素原子およびアリール部分中に6〜20個の炭素原子を有するアルキルアリール、SiR19C であり、その場合、有機基R18Cは、ハロゲンまたは窒素含有および酸素含有の基によって置換されていてもよく、また、二つの基R18Cは結合して、5員環または6員環を形成していてもよい、
基R19Cは、それぞれ互いに独立に、水素、C〜C20−アルキル、C〜C20−アルケニル、C〜C20−アリール、アルキル部分中に1〜10個の炭素原子およびアリール部分中に6〜20個の炭素原子を有するアルキルアリールであり、その場合、有機基R19Cは、ハロゲンまたは窒素含有および酸素含有の基によって置換されていてもよく、また、二つの基R19Cは結合して、5員環または6員環を形成していてもよい、
sは、1、2、3または4であり、特に2または3であり、
Dは、非荷電供与体(uncharged dono)であり、そして
tは、0〜4であり、特に0、1または2である)で表される少なくとも一つの配位子を有する遷移金属錯体である。
分子中の3個の原子E2C〜E4Cは、同じかまたは異なっていることができる。E1Cが燐である場合、E2C〜E4Cは好ましくはそれぞれ炭素である。E1Cが窒素である場合、E2C〜E4Cはそれぞれ好ましくは窒素または炭素であり、特に炭素である。
置換基R1C〜R3CおよびR8C〜R17Cは、広範囲に変えることができる。可能な炭素有機置換基R1C〜R3CおよびR8C〜R17Cは、例えば:直鎖または分岐であることができるC〜C22−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシルもしくはn−ドデシルであり、置換基としてC〜C10−アルキル基および/もしくはC〜C10−アリール基を有することができる5員環〜7員環シクロアルキル、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニルもしくはシクロドデシルであり、直鎖、環状もしくは分岐であることができ、かつ二重結合が内部二重結合もしくは末端二重結合であることができるC〜C22−アルケニル、例えばビニル、1−アリル、2−アリル、3−アリル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクテニルまたはシクロオクタジエニルであり、更なるアルキル基によって置換され得るC〜C22−アリール、例えばフェニル、ナフチル、ビフェニル、アントラニル、o−,m−,p−メチルフェニル、2,3−、2,4−、2,5−もしくは2,6−ジメチルフェニル、2,3,4−、2,3,5−、2,3,6−、2,4,5−、2,4,6−もしくは3,4,5−トリメチルフェニルであり、または、更なるアルキル基によって置換し得るアリールアルキル、例えばベンジル、o−,m−,p−メチルベンジル、1−もしくは2−エチルフェニルであり、そしてその場合、二つの基R1C〜R3Cおよび/もしくは二つの隣接基R8C〜R17Cは結合して5員環、6員環もしくは7員環を形成していてもよく、かつ/または、隣接基R1C〜R3Cのうちの二つおよび/もしくは隣接基R8C〜R17Cのうちの二つは結合して、N,P,OおよびSから成る群からの少なくとも一つの原子を含む5員環、6員環もしくは7員環の複素環を形成していてもよく、かつ/または、有機基R1C〜R3Cおよび/もしくはR8C〜R17Cは、ハロゲン、例えばフッ素、塩素もしくは臭素によって置換されていてもよい。更に、R1C〜R3CおよびR8C〜R17Cは、アミノNR18C またはN(SiR19C 、アルコキシまたはアリールオキシOR18C、例えばジメチルアミノ、N−ピロリジニル、ピコリニル、メトキシ、エトキシまたはイソプロポキシまたはハロゲン、例えばフッ素、塩素もしくは臭素であることもできる。有機ケイ素置換基SiR19C において可能な基R19Cは、R1C〜R3Cに関して上記したのと同じ炭素有機基(carboorganic radical)であり、その場合、二つのR19Cは結合して、5員環または6員環、例えばトリメチルシリル、トリエチルシリル、ブチルジメチルシリル、トリブチルシリル、トリ−tert−ブチルシリル、トリアリルシリル、トリフェニルシリルまたはジメチルフェニルシリルを形成してもよい。
これらのSiR19C 基は、酸素または窒素を介してE2C〜E4Cに結合していてもよく、例えばトリメチルシリルオキシ、トリエチルシリルオキシ、ブチルジメチルシリルオキシ、トリブチルシリルオキシまたはトリ−tert−トリブチルシリルオキシであってもよい。
好ましい基R1C〜R3Cは、水素、メチル、トリフルオロメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ビニル、アリル、ベンジル、フェニル、オルト−ジアルキル−または−ジクロロ−置換フェニル、トリアルキル−またはトリクロロ−置換フェニル、ナフチル、ビフェニルおよびアントラニルである。特に好ましい有機ケイ素置換基は、アルキル基において1〜10個の炭素原子を有するトリアルキルシリル基であり、特にトリメチルシリル基である。
好ましい基R12C〜R17Cは、水素、メチル、トリフルオロメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ビニル、アリル、ベンジル、フェニル、フッ素、塩素および臭素であり、特に水素である。特に、R13C〜R16Cは、それぞれ、メチル、トリフルオロメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ビニル、アリル、ベンジル、フェニル、フッ素、塩素または臭素であり、R12C、R14C、R15CおよびR17Cは、それぞれ水素である。
好ましい基R9C〜R11Cは、水素、メチル、トリフルオロメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ビニル、アリル、ベンジル、フェニル、フッ素、塩素および臭素である。特に、R8CおよびR10Cは、好ましくはハロゲン、例えばフッ素、塩素または臭素であり、そして、R9CおよびR11Cは、それぞれ、ハロゲンによって置換されていてもよいC〜C22−アルキル、特に、ハロゲンによって置換されていてもよいC〜C22−n−アルキル、例えばメチル、トリフルオロメチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ビニル、またはハロゲン、例えばフッ素、塩素もしくは臭素である。別の好ましい組み合わせでは、R8CおよびR10Cは、第三C〜C22−アルキル基、特に第三ブチルであり、そしてR9CおよびR11Cは、それぞれ水素またはハロゲン、例えばフッ素、塩素または臭素である。
特に、R12C、R14C、R15CおよびR17Cは同じであり、R13CおよびR16Cは同じであり、R9CおよびR11Cは同じであり、そしてR8CおよびR10Cは同じである。これは、上述した好ましい態様においても好ましい。
置換基R4C〜R7Cも、広範囲に変えることができる。可能な炭素有機置換基R4C〜R7Cは、例えば:直鎖または分岐であることができるC〜C22−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシルまたはn−ドデシルであり、置換基としてC〜C10−アルキル基および/もしくはC〜C10−アリール基を有することができる5員環〜7員環シクロアルキル、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニルもしくはシクロドデシルであり、直鎖、環状もしくは分岐であることができ、かつ二重結合が内部二重結合もしくは末端二重結合であることができるC〜C22−アルケニル、例えばビニル、1−アリル、2−アリル、3−アリル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクテニルもしくはシクロオクタジエニルであり、更なるアルキル基によって置換され得るC〜C22−アリール、例えばフェニル、ナフチル、ビフェニル、アントラニル、o−,m−,p−メチルフェニル、2,3−、2,4−、2,5−もしくは2,6−ジメチルフェニル、2,3,4−、2,3,5−、2,3,6−、2,4,5−、2,4,6−もしくは3,4,5−トリメチルフェニルであり、または、更なるアルキル基によって置換され得るアリールアルキル、例えばベンジル、o−、m−、p−メチルベンジル、1−もしくは2−エチルフェニルであり、そしてその場合、二つの基R4C〜R7Cは結合して5員環、6員環もしくは7員環を形成していてもよく、かつ/または、二つののジェミナル基R4C〜R7Cは結合して、N,P,OおよびSから成る群からの少なくとも一つの原子を含む5員環、6員環もしくは7員環の複素環を形成していてもよく、かつ/または、有機基R4C〜R7Cは、ハロゲン、例えばフッ素、塩素もしくは臭素によって置換されていてもよい。更に、R4C〜R7Cは、アミノNR18C またはN(SiR19C 、例えばジメチルアミノ、N−ピロリジニルまたはピコリニルであってもよい。有機シリコーン置換基SiR19C において可能な基R19Cは、R1C〜R3Cに関して上記したのと同じ炭素有機基であり、その場合、二つのR19Cは結合して、5員環または6員環、例えばトリメチルシリル、トリエチルシリル、ブチルジメチルシリル、トリブチルシリル、トリ−tert−ブチルシリル、トリアリルシリル、トリフェニルシリルまたはジメチルフェニルシリルを形成してもよい。これらのSiR19C 基は、窒素を介して、SiR19C 基を有する炭素に対して結合することもできる。vが0であるとき、R6CはL1Cに対する結合であり、かつ/またはR7CはL2Cに対する結合であり、その結果、L1Cは、R4Cを有する炭素原子に対して二重結合を形成し、かつ/またはL2Cは、R5Cを有する炭素原子に対して二重結合を形成する。
好ましい基R4C〜R7Cは、水素、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ビニジル、フェニル、オルト−ジアルキル−またはジクロロ−置換フェニル、トリアルキル−またはトリクロロ−置換フェニル、ナフチル、ビフェニルおよびアントラニルである。アミド置換基NR18C も好ましく、特に第二アミド、例えばジエチルアミド、N−エチルメチルアミド、ジエチルアミド、N−メチルプロピルアミド、N−メチルイソプロピルアミド、N−エチルイソプロピルアミド、ジプロピルアミド、ジイソプロピルアミド、N−メチルブチルアミド、N−エチルブチルアミド、Nメチル−tert−ブチルアミド、N−tert−ブチルイソプロピルアミド、ジブチルアミド、ジ−sec−ブチルアミド、ジイソブチルアミド、tert−アミル−tert−ブチルアミド、ジペンチルアミド、N−メチルヘキシルアミド、ジヘキシルアミド、tert−アミル−tert−オクチルアミド、ジオクチルアミド、ビス(2−エチルヘキシル)アミド、ジデシルアミド、N−メチルオクタデシルアミド、N−メチルシクロヘキシルアミド、N−エチルシクロヘキシルアミド、N−イソプロピルシクロヘキシルアミド、N−tert−ブチル−シクロヘキシルアミド、ジシクロヘキシルアミド、ピロリジン、ピペリジン、ヘキサメチレンイミン、デカヒドロキノリン、ジフェニルアミン、N−メチルアニリドまたはN−エチルアニリドである。
1CおよびL2Cは、それぞれ互いに独立に、窒素または燐、特に窒素であり、そして、vが0であるとき、R4CまたはR5Cを有する炭素原子と二重結合を形成できる。特に、vが0であるとき、L1Cおよび/またはL2Cは、R4CまたはR5Cを有する炭素原子と一緒になって、イミノ基−CR4C=NまたはCR5C=N−を形成する。vが1であるとき、L1Cおよび/またはL2Cは、R4CまたはR5Cを有する炭素原子と一緒になって、特にアミノ基−GR4C6C−N−または−CR5C7C−N−を形成する。
配位子Xは、例えば、鉄錯体の合成のために使用される適当な出発金属化合物の選択に由来するが、後で変えることもできる。可能な配位子Xは、特に、ハロゲン、例えばフッ素、塩素、臭素またはヨウ素であり、特に塩素である。メチル、エチル、プロピル、ブチル、ビニル、アリル、フェニルまたはベンジルのようなアルキル基も、有用な配位子Xである。更なる配位子Xとしては、純粋に例として、決して網羅的ではなく、トリフルオロアセテート、BF 、PF および弱配位性または非配位性のアニオン(例えばS.Strauss in Chem.Rev.1993,93,927−942を参照されたい)、例えばB(C が挙げられる。アミド、アルコキシド、スルホネート、カルボキシレートおよびβ−ジケトネートも、特に有用な配位子Xである。これらの置換された配位子Xのうちのいくつかは、安価でかつ直ちに利用可能な出発原料から入手できるので、特に好ましく使用される。而して、特に好ましい態様は、Xが、ジメチルアミド、メトキシド、エトキシド、イソプロポキシド、フェノキシド、ナフトキシド、トリフレート、p−トルエンスルホネート、アセテートまたはアセチルアセトネートである態様である。
基R18Cを変えることによって、例えば、溶解性のような物理的性質を微調整できる。可能な炭素有機置換基R18Cは、例えば:直鎖または分岐であることができるC〜C20−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシルまたはn−ドデシルであり、置換基としてC〜C10−アリール基を有することができる5員環〜7員環シクロアルキル、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニルもしくはシクロドデシルであり、直鎖、環状もしくは分岐であることができ、かつ二重結合が内部二重結合もしくは末端二重結合であることができるC〜C20−アルケニル、例えばビニル、1−アリル、2−アリル、3−アリル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクテニルもしくはシクロオクタジエニルであり、更なるアルキル基および/またはN含有基もしくはO含有基によって置換され得るC〜C20−アリール、例えばフェニル、ナフチル、ビフェニル、アントラニル、o−,m−,p−メチルフェニル、2,3−、2,4−、2,5−もしくは2,6−ジメチルフェニル、2,3,4−、2,3,5−、2,3,6−、2,4,5−、2,4,6−もしくは3,4,5−トリメチルフェニル、2−メトキシフェニル、2−N,N−ジメチルアミノフェニルであり、または更なるアルキル基によって置換され得るアリールアルキル、例えばベンジル、o−、m−、p−メチルベンジル、1−もしくは2−エチルフェニルであり、その場合、二つの基R18Cは結合して、5員環もしくは6員環を形成していてもよく、また、有機基R18Cは、ハロゲン、例えばフッ素、塩素または臭素で置換してもよい。有機ケイ素置換基SiR19C において可能な基R19Cは、R18Cに関して上記した基と同じ基であり、その場合、二つの基R19Cは結合して、5員環または6員環、例えばトリメチルシリル、トリエチルシリル、ブチルジメチルシリル、トリブチルシリル、トリアリルシリル、トリフェニルシリルまたはジメチルフェニルシリルを形成してもよい。基R18Cとして、例えばメチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、そして更にビニルアリル、ベンジルおよびフェニルを使用することが好ましい。
配位子Xの数sは、鉄の酸化状態に依存する。而して、数sは、一般的に示すことはできない。触媒活性な錯体における鉄の酸化状態は、通常は、当業者には公知である。しかしながら、酸化状態が、活性触媒の酸化状態に対応しない錯体を使用することもできる。その場合、そのような錯体は、適当な活性化剤によって、適切に還元または酸化することができる。酸化状態+3または+2の鉄錯体を使用することが好ましい。
Dは、鉄中心に結合することができるかまたは鉄錯体の調製からの残留溶媒として存在できる非荷電供与体、特に非荷電ルイス塩基またはルイス酸、例えばアミン、アルコール、エーテル、ケトン、アルデヒド、エステル、スルフィドまたはホスフィンである。
配位子Dの数tは、0〜4であることができ、そして、鉄錯体が調製される溶媒と、得られた錯体が乾燥される時間、而して0.5または1.5のような非整数であることができる時間とにしばしば依存する。特に、tは、0、1〜2である。
好ましい態様では、錯体(B)は、下式(IV)
Figure 2007534812
(式中、
2C〜E4Cは、それぞれ互いに独立に、炭素、窒素または燐であり、特に炭素であり、
1C〜R3Cは、それぞれ互いに独立に、水素、C〜C22−アルキル、C〜C22−アルケニル、C〜C22−アリール、アルキル部分中に1〜10個の炭素原子およびアリール部分中に6〜20個の炭素原子を有するアルキルアリール、ハロゲン、NR18C 、OR18C、SiR19C であり、その場合、有機基R1C〜R3Cは、ハロゲンによって置換されていてもよく、かつ/または二つの隣接基R1C〜R3Cが結合して5員環、6員環もしくは7員環を形成していてもよく、かつ/または二つの隣接基R1C〜R3Cは結合して、N,P,OおよびSから成る群からの少なくとも一つの原子を含む5員環、6員環もしくは7員環の複素環を形成していてもよく、
4C〜R5Cは、それぞれ互いに独立に、水素、C〜C20−アルキル、C〜C22−アルケニル、C〜C22−アリール、アルキル部分中に1〜10個の炭素原子およびアリール部分中に6〜20個の炭素原子を有するアルキルアリール、NR18C 、SiR19C であり、その場合、有機基R4C〜R5Cは、ハロゲンによって置換されていてもよく、
uは、E2C〜E4Cが窒素または燐であるとき0であり、E2C〜E4Cが炭素であるとき1であり、
1C〜L2Cは、それぞれ互いに独立に、窒素または燐であり、特に窒素であり、
8C〜R11Cは、それぞれ互いに独立に、C〜C22−アルキル、C〜C22−アルケニル、C〜C22−アリール、アルキル部分中に1〜10個の炭素原子およびアリール部分中に6〜20個の炭素原子を有するアルキルアリール、ハロゲン、NR18C 、OR18C、SiR19C であり、その場合、有機基R8C〜R11Cは、ハロゲンによって置換されていてもよく、かつ/または二つの隣接基R8C〜R17Cが結合して5員環、6員環もしくは7員環を形成していてもよく、かつ/または二つの隣接基R8C〜R17Cは結合して、N,P,OおよびSから成る群からの少なくとも一つの原子を含む5員環、6員環もしくは7員環の複素環を形成していてもよく、そしてその場合、R8CおよびR10Cはハロゲンまたは第三C〜C22−アルキル基であるという条件が付く、
12C〜R17Cは、それぞれ互いに独立に、水素、C〜C22−アルキル、C〜C22−アルケニル、C〜C22−アリール、アルキル部分中に1〜10個の炭素原子およびアリール部分中に6〜20個の炭素原子を有するアルキルアリール、ハロゲン、NR18C 、OR18C、SiR19C であり、その場合、有機基R12C〜R17Cは、ハロゲンによって置換されていてもよく、かつ/または二つの隣接基R8C〜R17Cが結合して5員環、6員環もしくは7員環を形成していてもよく、かつ/または二つの隣接基R8C〜R17Cは結合して、N,P,OまたはSから成る群からの少なくとも一つの原子を含む5員環、6員環もしくは7員環の複素環を形成していてもよく、
添字vは、それぞれ互いに独立に、0または1であり、
基Xは、それぞれ互いに独立に、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、水素、C〜C10−アルキル、C〜C10−アルケニル、C〜C20−アリール、アルキル部分中に1〜10個の炭素原子およびアリール部分中に6〜20個の炭素原子を有するアルキルアリール、NR18C 、OR18C、SR18C、SO18C、OC(O)R18C、CN、SCN、β−ジケトネート、CO、BF 、PF または嵩高い非配位性アニオンであり、また基Xは互いに結合していてもよく、
基R18Cは、それぞれ互いに独立に、水素、C〜C20−アルキル、C〜C20−アルケニル、C〜C20−アリール、アルキル部分中に1〜10個の炭素原子およびアリール部分中に6〜20個の炭素原子を有するアルキルアリール、SiR19C であり、その場合、有機基R18Cは、ハロゲンによって、また窒素含有および酸素含有の基によって置換されていてもよく、また、二つの基R18Cは結合して、5員環または6員環を形成していてもよく、
基R19Cは、それぞれ互いに独立に、水素、C〜C20−アルキル、C〜C20−アルケニル、C〜C20−アリール、アルキル部分中に1〜10個の炭素原子およびアリール部分中に6〜20個の炭素原子を有するアルキルアリールであり、その場合、有機基R19Cは、ハロゲンまたは窒素含有および酸素含有の基によって置換されていてもよく、また、二つの基R19Cは結合して、5員環または6員環を形成していてもよく、
sは、1、2、3または4であり、特に2または3であり、
Dは、非荷電供与体であり、そして
tは、0〜4であり、特に0、1または2である)で表される錯体である。
上述した態様および好ましい態様は、同様に、E2C〜E4C、R1C〜R3C、X、R18CおよびR19Cにも当てはまる。
置換基R4C〜R5Cは、広範囲に変えることができる。可能な炭素有機置換基R4C〜R5Cは、例えば:水素、直鎖または分岐であることができるC〜C22−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシルもしくはn−ドデシルであり、置換基としてC〜C10−アルキル基および/またはC〜C10−アリール基を有することができる5員環〜7員環シクロアルキル、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニルもしくはシクロドデシルであり、直鎖、環状もしくは分岐であることができ、かつ二重結合が内部二重結合もしくは末端二重結合であることができるC〜C22−アルケニル、例えばビニル、1−アリル、2−アリル、3−アリル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクテニルまたはシクロオクタジエニルであり、更なるアルキル基によって置換され得るC〜C22−アリール、例えばフェニル、ナフチル、ビフェニル、アントラニル、o−, m−, p−メチルフェニル、2,3−、2,4−、2,5−もしくは2,6−ジメチルフェニル、2,3,4−、2,3,5−、2,3,6−、2,4,5−、2,4,6−もしくは3,4,5−トリメチルフェニルであり、または、更なるアルキル基によって置換し得るアリールアルキル、例えばベンジル、o−,m−,p−メチルベンジル、1−もしくは2−エチルフェニルであり、その場合、有機基R4C〜R5Cは、ハロゲン、例えばフッ素、塩素または臭素によって置換することもできる。更に、R4C〜R5Cは、アミノNR18C またはN(SiR19C 、例えばジメチルアミノ、N−ピロリジニルまたはピコリニルであることができる。有機ケイ素置換基SiR19C において可能な基R19Cは、R1C〜R3Cに関して上記したのと同じ炭素有機基(carboorganic radical)であり、その場合、二つのR19Cは結合して、5員環または6員環、例えばトリメチルシリル、トリエチルシリル、ブチルジメチルシリル、トリブチルシリル、トリtert−ブチルシリル、トリアリルシリル、トリフェニルシリルまたはジメチルフェニルシリルを形成していてもよい。これらのSiR19C 基は、窒素を介して、SiR19C 基を有する炭素に対して結合することもできる。
好ましい基R4C〜R5Cは、水素、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチルまたはベンジルであり、特にメチルである。
置換基R8C〜R17Cは、広範囲に変えることができる。可能な炭素有機置換基R8C〜R17Cは、例えば:直鎖または分岐であることができるC〜C22−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシルまたはn−ドデシルであり、置換基としてC〜C10−アルキル基および/もしくはC〜C10−アリール基を有することができる5員環〜7員環シクロアルキル、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニルもしくはシクロドデシルであり、直鎖、環状もしくは分岐であることができ、かつ二重結合が内部二重結合もしくは末端二重結合であることができるC〜C22−アルケニル、例えばビニル、1−アリル、2−アリル、3−アリル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクテニルもしくはシクロオクタジエニルであり、更なるアルキル基によって置換され得るC〜C22−アリール、例えばフェニル、ナフチル、ビフェニル、アントラニル、o−,m−,p−メチルフェニル、2,3−、2,4−、2,5−もしくは2,6−ジメチルフェニル、2,3,4−、2,3,5−、2,3,6−、2,4,5−、2,4,6−もしくは3,4,5−トリメチルフェニルであり、または更なるアルキル基によって置換され得るアリールアルキル、例えばベンジル、o−、m−、p−メチルベンジル、1−もしくは2−エチルフェニルであり、そしてその場合、二つの基R8C〜R17Cは結合して5員環、6員環もしくは7員環を形成していてもよく、かつ/または、隣接基R8C〜R17Cのうちの二つは結合して、N,P,OおよびSから成る群からの少なくとも一つの原子を含む5員環、6員環もしくは7員環の複素環を形成していてもよく、かつ/または、有機基R8C〜R17Cは、ハロゲン、例えばフッ素、塩素もしくは臭素によって置換されていてもよい。更に、R8C〜R17Cは、ハロゲン、例えばフッ素、塩素、臭素であり、アミノNR18C またはN(SiR19C 、アルコキシまたはアリールオキシOR18C、例えばジメチルアミノ、N−ピロリジニル、ピコリニル、メトキシ、エトキシまたはイソプロポキシであることもできる。有機ケイ素置換基SiR19C において可能な基R19Cは、R1C〜R3Cに関して上記したのと同じ炭素有機基であり、その場合、二つのR19Cは結合して、5員環または6員環、例えばトリメチルシリル、トリエチルシリル、ブチルジメチルシリル、トリブチルシリル、トリtert−ブチルシリル、トリアリルシリル、トリフェニルシリルまたはジメチルフェニルシリルを形成することもできる。これらのSiR19C 基は、酸素または窒素を介して結合することもでき、例えばトリメチルシリルオキシ、トリエチルシリルオキシ、ブチルジメチルシリルオキシ、トリブチルシリルオキシまたはトリtert−トリブチルシリルオキシであることもできる。
好ましい基R12C〜R17Cは、水素、メチル、トリフルオロメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ビニル、アリル、ベンジル、フェニル、フッ素、塩素および臭素であり、特に水素である。特に、R13C〜R16Cは、それぞれ、メチル、トリフルオロメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ビニル、アリル、ベンジル、フェニル、フッ素、塩素または臭素であり、またR12C、R14C、R15CおよびR17Cは、それぞれ水素である。
好ましい基R9C〜R11Cは、水素、メチル、トリフルオロメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ビニル、アリル、ベンジル、フェニル、フッ素、塩素および臭素である。特に、R8CおよびR10Cは、好ましくはハロゲン、例えばフッ素、塩素または臭素であり、そして、R9CおよびR11Cは、それぞれ、ハロゲンによって置換することもできるC〜C22−アルキル、特に、ハロゲンによって置換することもできるC〜C22−n−アルキル、例えばメチル、トリフルオロメチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ビニル、またはハロゲン、例えばフッ素、塩素もしくは臭素である。別の好ましい組み合わせでは、R8CおよびR10Cは、第三C〜C22−アルキル基、特に第三ブチルであり、そしてR9CおよびR11Cは、それぞれ水素またはハロゲン、例えばフッ素、塩素または臭素である。
特に、R12C、R14C、R15CおよびR17Cは同じであり、R13CおよびR16Cは同じであり、R9CおよびR11Cは同じであり、そしてR8CおよびR10Cは同じである。これも、上述した好ましい態様において好ましい。
化合物B)の調製は、例えば、J.Am.Chem.Soc.120,p.4049 ff.(1998),J.Chem.Soc,Chem.Commun.1998,849およびWO 98/27124に記載されている。好ましい錯体B)は、2,6−ビス[1−(2−第三ブチルフェニルイミノ)エチル]ビリジン鉄(II)ジクロリド、2,6−ビス[1−(2−第三ブチル−6−クロロフェニルイミノ)エチル]ビリジン鉄(II)ジクロリド、2,6−ビス[1−(2−クロロ−6−メチルフェニルイミノ)エチル]ビリジン鉄(II)ジクロリド、2,6−ビス[1−(2,4−ジクロロフェニルイミノ)エチル]ビリジン鉄(II)ジクロリド、2,6−ビス[1−(2,6−ジクロロフェニルイミノ)エチル]ビリジン鉄(II)ジクロリド、2,6−ビス[1−(2,4−ジクロロフェニルイミノ)メチル]ビリジン鉄(II)ジクロリド、2,6−ビス[1−(2,4−ジクロロ−6−メチルフェニルイミノ)エチル]ビリジン鉄(II)ジクロリド、2,6−ビス[1−(2,4−ジフルオロフェニルイミノ)エチル]ビリジン鉄(II)ジクロリド、2,6−ビス[1−(2,4−ジブロモフェニルイミノ)エチル]ビリジン鉄(II)ジクロリドまたはそれぞれの三塩化物、二臭化物または三臭化物である。
以下、遷移金属錯体(A)または触媒(A)とは、ハフノセン(A)を意味している。
遷移金属錯体A)対重合触媒B)のモル比は、通常は、1:100〜100:1であり、好ましくは1:10〜10:1であり、そして特に好ましくは1:1〜5:1である。遷移金属錯体A)を、エチレンの単独重合または共重合において、同じ反応条件下で唯一の触媒として使用するとき、好ましくは、同じ反応条件下で唯一の錯体として使用するときに錯体(B)が生成するMwに比べて、より高いMwを生成する。錯体(A)および(B)の好ましい態様は、二つの錯体の組み合わせにおいても同様に好ましい。
遷移金属錯体A)を、エチレンの単独重合または共重合において、同じ反応条件下で唯一の触媒として使用するとき、好ましくは、同じ反応条件下で唯一の錯体として使用するときに錯体(B)が生成するMwに比べて、より高いMwを生成する。
本発明の触媒組成物は、オレフィン重合のための触媒系として、単独でまたは更なる成分と一緒に使用できる。更に、
A)ハフノセン(A)をベースとする少なくとも一種の重合触媒、
B)少なくとも二つのアリール基(そのそれぞれがオルト位にハロゲン置換基または第三アルキル置換基を有する)を有する三座配位子を有する鉄成分をベースとする少なくとも一種の重合触媒、
C)任意に一種以上の活性化化合物、
D)任意に一種以上の有機または無機の担体、
E)任意に周期表の1族、2族または13族の金属の一種以上の金属化合物
を含む、オレフィン重合のための触媒系も見出した。
ハフノセン(A)および/または鉄錯体(B)は、時には、低い重合活性しか有していないときがあり、その場合には、一種以上の活性化剤、すなわち成分Cと接触させて、良好な重合活性を発揮させることができる。而して、触媒系は、任意に、成分(C)として、一種以上の活性化化合物、好ましくは一種または二種の活性化化合物(C)を更に含む。本発明の触媒系は、好ましくは、一種以上の活性化剤(C)を含む。触媒の組み合わせ(A)と(B)に依存して、一種以上の活性化化合物(C)が有利である。遷移金属錯体(A)の活性化および触媒組成物の鉄錯体(B)の活性化は、同じ活性化剤もしくは活性化剤混合物または異なる活性化剤を使用して行うことができる。触媒(A)および(B)の両方に同じ活性化剤(C)を使用することは、しばしば有利である。
活性化剤(C)(一種または複数種)は、いずれの場合においても、本発明の触媒組成物の錯体(A)および(B)に基づいて任意の量で使用できる。活性化剤(C)は、いずれの場合においても、それらが活性化する錯体(A)または(B)を基準として、過剰量または化学量論的量で使用する。使用される活性化化合物(一種または複数種)の量は、活性化剤(C)のタイプに依存する。一般的に、遷移金属錯体(A)対活性化化合物(C)のモル比は、1:0.1〜1:10000であり、好ましくは1:1〜1:2000である。
鉄錯体(B)対活性化化合物(C)のモル比は、通常は1:0.1〜1:10000であり、好ましくは1:1〜1:2000である。
遷移金属錯体(A)または鉄錯体(B)と反応して、それを触媒活性なまたはより活性な化合物へと転化させることができる適当な化合物(C)は、例えば、アルミノキサンのような化合物、強い非荷電ルイス酸、ルイス酸カチオンを有するイオン性化合物、またはブレンステッド酸をカチオンとして含むイオン性化合物である。
アルミノキサンとして、例えばWO 00/31090に記載されている化合物を使用することは可能である。特に有用なアルミノキサンは、一般式(X)または(XI)
Figure 2007534812
(式中、R1D〜R4Dは、それぞれ互いに独立に、C〜C−アルキル基、好ましくはメチル、エチル、ブチルまたはイソブチル基であって、Iは1〜40の整数であり、好ましくは4〜25の整数である)で表される開鎖または環状のアルミノキサン化合物である。
特に有用なアルミノキサン化合物は、メチルアルミノキサンである。
これらのオリゴマーアルミノキサン化合物は、通常は、トリアルキルアルミニウムの溶液、特にトリメチルアルミニウムの溶液と水との制御された反応によって調製される。一般的に、得られるオリゴマーアルミノキサン化合物は、様々な長さの線状および環状両方の鎖状分子の混合物の形態であるので、Iは平均である。また、アルミノキサン化合物は、他の金属アルキル、通常はアルミニウムアルキルとの混合物であることもできる。
成分(C)として適当なアルミノキサン調製物は、市販されている。
炭化水素基のうちのいくつかが水素原子またはアルコキシ、アリールオキシ、シロキシまたはアミド基によって置換された更に改質されたアルミノキサンを、成分(C)として、式(X)または(XI)のアルミノキサン化合物の代わりに使用することもできる。
遷移金属錯体A)または鉄錯体B)およびアルミノキサン化合物は、なお更に存在する全てのアルミニウムアルキルを含むアルミノキサン化合物からのアルミニウム対遷移金属錯体(A)からの遷移金属の原子比が1:1〜2000:1、好ましくは10:1〜500:1、そして特に20:1〜400:1である量で使用することが有利であることを見出した。なお更に存在する全てのアルミニウムアルキルを含むアルミノキサン化合物由来のアルミニウム対鉄錯体(B)由来の鉄の原子比は、通常は1:1〜2000:1、好ましくは10:1〜500:1、そして特に20:1〜400:1である。
適当な活性化成分(C)の更なる組は、ヒドロキシアルミノキサンである。これらは、例えば、低い温度で、通常は0℃未満で、アルミニウム一当量あたり0.5〜1.2当量の水、好ましくは0.8〜1.2当量の水を、アルキルアルミニウム化合物、特にトリイソブチルアルミニウムに対して加えることによって調製できる。前記化合物およびオレフィン重合におけるそれらの用途は、例えばWO 00/24787に記載されている。ヒドロキシアルミノキサン化合物由来のアルミニウム対遷移金属錯体(A)または鉄錯体(B)由来の遷移金属の原子比は、通常は1:1〜100:1、好ましくは10:1〜50:1、そして特に20:1〜40:1である。好ましくは、ハフノセンジアルキル化合物(A)を使用する。
強い非荷電ルイス酸としては、好ましくは、一般式(XII)
Figure 2007534812
(式中、
2Dは、元素周期表13族の元素であり、特にB、AlまたはGaであり、好ましくはBであり、
1D,X2DおよびX3Dは、それぞれ、水素、C〜C10−アルキル、C〜C15−アリール、アルキル部分中に1〜10個の炭素原子およびアリール部分中に6〜20個の炭素原子をそれぞれ有するアルキルアリール、アリールアルキル、ハロアルキルもしくはハロアリール、またはフッ素、塩素、臭素もしくはヨウ素、特にハロアリール、好ましくはペンタフルオロフェニルである)で表される化合物である。強い非荷電ルイス酸の更なる例は、WO 00/31090に記載されている。
特に成分(C)として有用である化合物は、ボランおよびボロキシン、例えばトリアルキルボラン、トリアリールボランまたはトリメチルボロキシンである。少なくとも二つのの過フッ素化アリール基を有するボランを使用することが特に好ましい。式中X1D、X2DおよびX3Dが同じである一般式(XII)で表される化合物、例えばトリフェニルボラン、トリス(4−フルオロフェニル)ボラン、トリス(3,5−ジフルオロフェニル)ボラン、トリス(4−フルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(トリル)ボラン、トリス(3,5−ジメチルフェニル)ボラン、トリス(3,5−ジフルオロフェニル)ボランまたはトリス(3,4,5−トリフルオロフェニル)ボランが特に好ましい。好ましくは、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを使用する。
適当な化合物(C)は、好ましくは、式(XII)のアルミニウムまたはホウ素の化合物を水、アルコール、フェノール誘導体、チオフェノール誘導体またはアニリン誘導体と反応させることによって調製する。その場合、ハロゲン化アルコールおよびフェノール、特に過フッ素化アルコールおよびフェノールが特に重要である。特に有用な化合物の例は、ペンタフルオロフェノール、1,1−ビス(ペンタフルオロフェニル)メタノールおよび4−ヒドロキシ−2,2’,3,3’,4’,5,5’,6,6’−ノナフルオロビフェニルである。式(XII)の化合物とブレンステッド酸との組み合わせの例は、特に、トリメチルアルミニウム/ペンタフルオロフェノール、トリメチルアルミニウム/1−ビス(ペンタフルオロフェニル)メタノール、トリメチルアルミニウム/4−ヒドロキシ−2,2’,3,3’,4’,5,5’,6,6’−ノナフルオロビフェニル、トリエチルアルミニウム/ペンタフルオロフェノールおよびトリイソブチルアルミニウム/ペンタフルオロフェノールおよびトリエチルアルミニウム/4,4’−ジヒドロキシ−2,2’,3,3’,5,5’,6,6’−オクタフルオロビフェニル水和物である。
式(XII)の更なる適当なアルミニウムおよびホウ素の化合物では、R1Dは、OH基、例えばボロン酸およびボリン酸のOH基である。特に、過フッ素化アリール基を有するボリン酸、例えば(CBOHを挙げることができる。
活性化化合物(C)として適する強い非荷電ルイス酸としては、ボロン酸と、二当量のトリアルキルアルミニウムとの反応の反応生成物、または、トリアルキルアルミニウムと、二当量の酸性のフッ素化された、特に過フッ素化された炭素化合物、例えばペンタフルオロフェノールもしくはビス(ペンタフルオロフェニル)ボリン酸との反応の反応生成物も挙げられる。
ルイス酸カチオンを有する適当なイオン性化合物としては、一般式(XIII)
Figure 2007534812
(式中、
3Dは、元素周期表の1族〜16族の元素であり、
〜Qは、単に負に荷電された基、例えば、C〜C28−アルキル、C〜C15−アリールであり、アリール部分中に6〜20個の炭素原子およびアルキル部分中に1〜28個の炭素原子をそれぞれ有するアルキルアリール、アリールアルキル、ハロアルキル、ハロアリールであり、置換基としてC〜C10−アルキル基を有することができるC〜C10−シクロアルキルであり、水素、C〜C28−アルコキシ、C〜C15−アリールオキシ、シリルまたはメルカプチル基であり、
aは、1〜6の整数であり、そして、
zは、0〜5の整数であり、
dは、a−zの差に一致するが、dは1以上である)
で表されるカチオンの塩様化合物(salt−like compound)が挙げられる。
特に有用なカチオンは、カルボニウムカチオン、オキソニウムカチオンおよびスルホニウムカチオン、そして更にカチオン性遷移金属錯体である。特に、トリフェニルメチルカチオン、銀カチオンおよび1,1−ジメチルフェロセニルカチオンを挙げることができる。それらは、好ましくは、非配位性対イオン、特に、WO 91/09882でも言及されているホウ素化合物、好ましくはテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを有する。
非配位アニオンを有する塩は、ホウ素またはアルミニウムの化合物、例えばアルキルアルミニウムを、反応して二個以上のホウ素またはアルミニウムの原子を結合させることができる第二化合物、例えば水と、ホウ素またはアルミニウムの化合物と一緒になってイオン化イオン性化合物を形成する第三化合物、例えばトリフェニルクロロメタンと、または任意に、塩基、好ましくは有機性窒素含有塩基、例えばアミン、アニリン誘導体もしくは窒素複素環式化合物とを組み合わせることによって、調製することもできる。更に、ホウ素またはアルミニウムの化合物、例えばペンタフルオロフェノールと同様に反応する第四化合物を加えることができる。
カチオンとしてブレンステッド酸を含むイオン性化合物は、好ましくは同様に非配位性対イオンを有する。ブレンステッド酸としては、プロトン化されたアミンまたはアニリンの誘導体が特に好ましい。好ましいカチオンは、N,N−ジメチルアニリニウム、N.N−ジメチルシクロヘキシルアンモニウムおよびN.N−ジメチルベンジルアンモニウムであり、そして更に、後者二つの誘導体である。
WO 9736937に記載されているようなアニオン性ホウ素複素環を含む化合物、特にジメチルアニリニウムボラタベンゼンまたはトリチルボラタベンゼンも成分(C)として適する。
好ましいイオン性化合物C)は、少なくとも二つのの過フッ素化アリール基を有するボレートを含む。特に好ましくは、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートであり、特にN、N−ジメチルシクロヘキシルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N.N−ジメチルベンジルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートまたはトリチルテトラキスペンタフルオロフェニルボレートである。
二個以上のボレートアニオンが互いに結合してジアニオン[(CB−C−B(C2−となることも可能であり、または、ボレートアニオンは、橋を介して、担体表面上の適当な官能基に結合され得る。
更なる適当な活性化化合物(C)は、WO 00/31090に記載されている。
ルイス酸カチオンを有する強い非荷電ルイス酸イオン性化合物またはカチオンとしてブレンステッド酸を含むイオン性化合物の量は、遷移金属錯体(A)または鉄錯体(B)を基準として、好ましくは0.1〜20当量、更に好ましくは1〜10当量、そして特に好ましくは1〜2当量である。
適当な活性化化合物(C)としては、ホウ素・アルミニウム化合物、例えばジ[ビス(ペンタフルオロフェニルボロキシ]メチルアランも挙げられる。この種のホウ素・アルミニウム化合物の例は、WO 99/06414に記載されている。
全ての上記活性化化合物(C)の混合物を使用することもできる。好ましい混合物は、アルミノキサン、特にメチルアルミノキサン、および、イオン性化合物、特にテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートアニオンを含むイオン性化合物、および/または強い非荷電ルイス酸、特にトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランもしくはボロキシンを含む。
遷移金属錯体(A)または鉄錯体(B)と活性化化合物(C)の両方を、溶媒中で、好ましくは6〜20個の炭素原子を有する芳香族炭化水素、特にキシレン、トルエン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンまたはそれらの混合物中で好ましく使用する。
更なる可能性は、担体(D)として同時に使用できる活性化化合物(C)を使用することである。前記の系は、例えば、ジルコニウムアルコキシドで処理され、続いて、例えば四塩化炭素による塩素化によって処理された無機酸化物から得られる。前記の系の調製は、例えばWO 01/41920に記載されている。
(C)の好ましい態様と、(A)および/または(B)の好ましい態様との組み合わせが特に好ましい。
触媒成分(A)および(B)のための共通の活性化剤(joint activator)(C)として、好ましくは、アルミノキサンを使用する。特に鉄錯体(B)のための活性化剤(C)としてのアルミノキサンとの組み合わせにおけるハフノセン(A)のための活性化剤(C)として、一般式(XIII)で表されるカチオンの塩様化合物の組み合わせ、特に、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルシクロヘキシルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルベンジルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートまたはトリチルテトラキスペンタフルオロフェニルボレートの組み合わせが好ましい。
更なる特に有用な共通活性化剤(C)は、式(XII)のアルミニウム化合物と、過フッ素化されたアルコールおよびフェノールとの反応生成物である。
遷移金属錯体(A)および鉄錯体(B)を気相または懸濁液での重合法で使用できるように、固体の形態で錯体を使用する(すなわち、錯体は固体担体(D)に施用される)ことがしばしば有利である。更に、担持錯体は生産性が高い。而して、遷移金属錯体(A)および/または鉄錯体(B)は、任意に、有機または無機の担体(D)上に固定することもでき、重合において担持形態で使用できる。これにより、例えば、反応器中の付着物を防止することができ、また、ポリマーの形態を制御できる。担持材としては、シリカゲル、塩化マグネシウム、酸化アルミニウム、メソポーラス材料、アルミノシリケート、ハイドロタルサイト、および有機ポリマー、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレンまたは極性官能基を有するポリマー、例えばエテンと、アクリル酸エステル、アクロレインまたは酢酸ビニルとのコポリマーを使用することが好ましい。
特に好ましくは、少なくとも一種の遷移金属錯体(A)と、少なくとも一種の鉄錯体(B)と、少なくとも一種の活性化化合物(C)と、そして少なくとも一種の担体成分(D)とを含む触媒系である。
本発明による好ましい触媒組成物は、一種以上の担体成分を含む。遷移金属成分(A)と鉄錯体(B)の両方を担持できるか、または二つの成分のうちの一つだけを担持できる。好ましい態様では、成分(A)と(B)の両方が担持される。この場合、二つのの成分(A)および(B)は、異なる担体に、または、一緒に共通担体に施用できる。成分(A)および(B)を好ましくは共通担体に施用して、様々な触媒中心の比較的近い空間的な近接を保証し、而して、形成される異なるポリマーの良好な混合を保証する。
本発明の触媒系を調製するために、好ましくは、物理吸着によって、または、担体表面上の反応性基と成分との化学反応、すなわち成分との共有結合によって、成分(A)のうちの一種および成分(B)のうちの一種および/または活性化剤(C)または担体(D)を固定する。
担体成分(D)、遷移金属錯体(A)、鉄錯体(B)および活性化化合物(C)を結合させる順序は、原則として重要ではない。個々のプロセス工程後に、種々の中間体を、適当な不活性溶媒、例えば脂肪族または芳香族の炭化水素で洗浄できる。
遷移金属錯体(A)、鉄錯体(B)および活性化化合物(C)は、互いに独立に、例えば、順々にまたは同時に固定できる。而して、担体成分(D)を、まず最初に、活性化化合物(C)(一種または複数種)と接触させることができるか、または、担体成分(D)を、まず最初に、遷移金属錯体(A)および/または鉄錯体(B)と接触させることができる。担体(D)と混合する前に、一種以上の活性化化合物(C)によって遷移金属錯体(A)を予備活性化することもできる。鉄成分は、例えば、活性化化合物(C)と一緒に遷移金属錯体と同時に反応させることができるか、または、活性化化合物(C)によって別個に予備活性化できる。予備活性化された鉄錯体(B)は、予備活性化された遷移金属錯体(A)の前か後に、担体に施用できる。一つの可能な態様では、遷移金属錯体(A)および/または鉄錯体(B)は、担持材の存在下で調製することもできる。固定化の更なる方法は、担体に対する事前の施用の有無にかかわらず、触媒系を予備重合する方法である。
固定化は、固定化後に、濾過または蒸発によって除去できる不活性溶媒中で一般的に行う。個々のプロセス工程後に、固体は、適当な不活性溶媒、例えば脂肪族または芳香族の炭化水素で洗浄でき、そして乾燥させることができる。しかしながら、湿性状態のままの担持触媒を使用することも可能である。
担持触媒系を調製する好ましい方法では、少なくとも一種の鉄錯体(B)を、活性化化合物(C)と接触させ、続いて、脱水または不動態化された担持材(D)と混合する。同様に、遷移金属錯体(A)を、適当な溶媒中で、少なくとも一種の活性化化合物(C)と接触させ、好ましくは、可溶性の反応生成物、付加物または混合物を得る。このようにして得られた調製物を、固定された鉄錯体(直接に使用されるかまたは溶媒を分離した後に使用される)と混合し、そして溶媒を完全にまたは部分的に除去する。得られた担持触媒系は、好ましくは、乾燥させて、溶媒の全てまたは殆どを確実に担持材の細孔から除去する。担持触媒は、好ましくは、易流動性粉末として得られる。上記方法の工業的実施の例は、WO 96/00243、WO 98/40419またはWO 00/05277に記載されている。更なる好ましい態様は、まず最初に、担体成分(D)上で活性化化合物(C)を生成させること、そして続いて、この担持化合物を、遷移金属錯体(A)および鉄錯体(B)と接触させることを含む。
担体成分(D)として、任意の有機または無機の固体であることができる微粉担体を使用することが好ましい。特に、担体成分(D)は、多孔質担体、例えばタルク、層状珪酸塩、例えばモンモリロナイト、雲母もしくは無機酸化物、または微粉ポリマー粉末(例えばポリオレフィンまたは極性官能基を有するポリマー)であることができる。
使用される担持材は、好ましくは、10〜1000m/gの比表面積、0.1〜5ml/gの細孔容積および1〜500μmの平均粒径を有する。50〜700m/gの比表面積、0.4〜3.5ml/gの細孔容積および5〜350μmの平均粒径を有する担体が好ましい。200〜550m/gの比表面積、0.5〜3.0ml/gの細孔容積および10〜150μmの平均粒径を有する担体が好ましい。
好ましくは、遷移金属錯体(A)は、完成触媒系における遷移金属錯体(A)由来の遷移金属の濃度が、担体(D)1gあたり1〜200μmol、好ましくは5〜100μmol、そして特に好ましくは10〜70μmolの量で施用する。好ましくは、鉄錯体(B)は、完成触媒系における鉄錯体(B)由来の鉄の濃度が、担体(D)1gあたり1〜200μmol、好ましくは5〜100μmol、そして特に好ましくは10〜70μmolの量で施用する。
無機担体は、例えば吸着水を除去するために、熱処理にかけることができる。一般的に、前記の乾燥処理は、50〜1000℃で、好ましくは100〜600℃で行い、100〜200℃における乾燥は好ましくは減圧下でかつ/または不活性ガス(例えば窒素)のブランケット下で行い、または、無機担体を200〜1000℃の温度で焼成して、所望の固体構造を生成させることができ、かつ/もしくは表面上に所望のOH濃度を設定できる。担体は、一般的な乾燥剤、例えば金属アルキル、好ましくはアルキルアルミニウム、クロロシランまたはSiCl、またはメチルアルミノキサンを使用して化学的に処理することもできる。適当な処理法は、例えばWO 00/31090に記載されている。
無機担持材は、化学的に改質することもできる。例えば、シリカゲルを、NH4SiFまたは他のフッ素化剤で処理すると、シリカゲル表面はフッ素化され、または、シリカゲルを、窒素含有基、フッ素含有基もしくは硫黄含有基で処理すると、対応する改質シリカゲル表面が得られる。
微粉ポリオレフィン粉末(例えばポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリスチレン)のような有機担持材も使用することができ、また、前記担持材は、使用前の適当な精製および乾燥運転により、付着水分、溶媒残留物または他の不純物を好ましくは同様に有していない。官能化ポリマー担体、例えばポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリブチレンをベースとした官能化ポリマー担体を使用することも可能であり、その官能基を介して、例えばアンモニウム基またはヒドロキシ基を介して、触媒成分のうちの少なくとも一種を固定することができる。ポリマーブレンドを使用することも可能である。
担体成分(D)として適する無機酸化物は、元素周期表の2族、3族、4族、5族、13族、14族、15族および16族元素の酸化物の中から見出すことができる。担体として好ましい酸化物としては、例えば、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、および元素のカルシウム、アルミニウム、ケイ素、マグネシウムまたはチタンの混合酸化物、そして更に対応する酸化物混合物が挙げられる。単独で、または、上記した好ましい酸化物担体と組み合わせて使用できる他の無機酸化物は、例えばMgO、CaO、AlPO、ZrO、TiO、Bまたはそれらの混合物である。
更なる好ましい無機担持材は、無機ハロゲン化物、例えばMgCl、またはカーボネート、例えばNaCO、KCO、CaCO、MgCO、スルフェート、例えばNaSO、Al(SO、BaSO、ナイトレート、例えばKNO、Mg(NOもしくはAl(NOである。
サイズおよび構造がオレフィン重合用担体として適する粒子を製造できるので、オレフィン重合用触媒のための固体担持材(D)としてはシリカゲルを使用することが好ましい。比較的小さい顆粒粒子、すなわち一次粒子の球状凝集物である噴霧乾燥シリカゲルが、特に有用であることを見出した。シリカゲルは、使用前に、乾燥させかつ/または焼成することができる。
更なる好ましい担体(D)は、ハイドロタルサイトおよび焼成ハイドロタルサイトである。鉱物学において、ハイドロタルサイトは、その構造がブルーサイトMg(OH)の構造から誘導される、以下の理想式
Figure 2007534812
を有する天然ミネラルである。ブルーサイトは、最密ヒドロキシルイオンの二つの層の間に八面体配置されている空孔中に金属イオンを有していて、かつ、その八面体配置の空孔が一層おきに占有されているシート構造で結晶している。ハイドロタルサイトでは、いくつかのマグネシウムイオンは、アルミニウムイオンによって置換され、その結果として、層のパケットの正電荷が増す。この正電荷は、中間の層にある結晶水と一緒に配置されるアニオンによって相殺される。
そのようなシート構造は、マグネシウム・アルミニウム・水酸化物においてだけでなく、一般的に、シート構造を有する一般式
Figure 2007534812
(式中、M(II)はMg、Zn、Cu、Ni、Co、Mn、Caおよび/またはFeのような二価金属であり、そしてM(III)はAl、Fe、Co、Mn、La、Ceおよび/またはCrのような三価金属であり、xは0.5区切りで0.5〜10の数であり、Aは割込みアニオンであり、そしてnは、1〜8、通常は1〜4であることができる割込みアニオン上の電荷であり、そしてzは1〜6の整数、特に2〜4の整数である)で表される混合金属水酸化物においても見出される。可能な割込みアニオンは、有機アニオン、例えばアルコキシドアニオン、アルキルエーテルスルフェート、アリールエーテルスルフェートもしくはグリコールエーテルスルフェート、無機アニオン、例えば特にカーボネート、炭酸水素、ナイトレート、クロリド、スルフェートもしくはB(OH) 、またはポリオキソメタルアニオン、例えばMo24 6−もしくはV1028 6−である。しかしながら、複数のこの種のアニオンの混合物も可能である。
而して、シート構造を有する全てのこの種の混合金属水酸化物は、本発明のためのハイドロタルサイトと考えるべきである。
焼成ハイドロタルサイトは、焼成によって、すなわち熱によって(それによって、なかんずく、所望の水酸化物基含量を設定できる)ハイドロタルサイトから調製できる。
更に、結晶構造も変えることができる。本発明にしたがって使用される焼成ハイドロタルサイトの調製は、通常は、180℃超の温度で行う。250℃〜1000℃、特に400℃〜700℃の温度での3〜24時間の焼成が好ましい。固体の上には空気または不活性ガスを通すことができ、または、同時に真空を施用することができる。
加熱時に、天然または合成ハイドロタルサイトは、最初に水を放出する(すなわち、乾燥が起こる)。更なる加熱(実際の焼成)時には、金属水酸化物は、ヒドロキシル基および割込みアニオンの除去によって、金属酸化物へと転化する;OH基または例えばカーボネートのような割込みアニオンは、焼成ハイドロタルサイト中に依然として存在していることもある。それは、強熱減量によって計量される。それは、二工程で、すなわち最初は乾燥炉において200℃で30分間、次いで、マッフル炉において950℃で1時間加熱されたサンプルによって経験される重量損失である。
成分(D)として使用される焼成ハイドロタルサイトは、二価および三価の金属M(II)とM(III)の混合酸化物であり、M(III)に対するM(II)のモル比は、0.5〜10、好ましくは0.75〜8、そして特に1〜4である。更に、通常量の不純物、例えばSi、Fe、Na、CaまたはTi、そして更にはクロリドおよびスルフェートも存在していることがある。
好ましい焼成ハイドロタルサイト(D)は、M(II)がマグネシウムであり、そしてM(III)がアルミニウムである混合酸化物である。前記アルミニウム・マグネシウム混合酸化物は、商品名Puralox Mgという名称で、ハンブルクにあるCondea Chemie GmbH (現在はSasol Chemie)から市販されている。
構造変態が完了しているかまたは実質的に完了している焼成ハイドロタルサイトも好ましい。焼成(すなわち構造の変態)は、例えば、X線回折パターンによって確認できる。
一般的に、使用されるハイドロタルサイト、焼成ハイドロタルサイトまたはシリカゲルは、5〜200μm、好ましくは10〜150μm、特に好ましくは15〜100μm、そして特に20〜70μmの平均粒径D50を有し、0.1〜10cm/g、好ましくは0.2〜5cm/gの細孔容積を有し、そして30〜1000m/g、好ましくは50〜800m/g、特に100〜600m/gの比表面積を通常有する微粉として使用する。好ましくは、遷移金属錯体(A)は、完成触媒系における遷移金属錯体(A)由来の遷移金属の濃度が、担体(D)1gあたり1〜100μmol、好ましくは5〜80μmol、そして特に好ましくは10〜60μmolの量で施用する。
触媒系は、追加の成分(E)として、一般式(XX)
Figure 2007534812
(式中、
は、Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、亜鉛、特にLi、Na、K、Mg、ホウ素、アルミニウムまたはZnであり、
1Gは、水素、C〜C10−アルキル、C〜C15−アリール、アルキル部分中に1〜10個の炭素原子およびアリール部分中に6〜20個の炭素原子をそれぞれ有するアルキルアリールまたはアリールアルキルであり、
2GおよびR3Gは、それぞれ、水素、ハロゲン、C〜C10−アルキル、C〜C15−アリール、アルキル部分中に1〜20個の炭素原子およびアリール部分中に6〜20個の炭素原子をそれぞれ有するアルキルアリール、アリールアルキルもしくはアルコキシ、またはC〜C10−アルキルもしくはC〜C15−アリールを有するアルコキシであり、
は、1〜3の整数であり、
そして、
およびtは、0〜2の整数であり、合計r+s+tはMの価数に一致する)で表される金属化合物を更に含んでいてもよく、
その場合、成分(E)は、通常は成分(C)と同じではない。式(XX)で表される様々な金属化合物の混合物を使用することも可能である。
一般式(XX)で表される金属化合物の中では、式中、Mが、リチウム、マグネシウム、ホウ素またはアルミニウムであり、そして、R1Gが、C〜C20−アルキルである金属化合物が好ましい。
式(XX)で表される特に好ましい金属化合物は、メチルリチウム、エチルリチウム、n−ブチルリチウム、メチル塩化マグネシウム、メチル臭化マグネシウム、塩化エチルマグネシウム、臭化エチルマグネシウム、塩化ブチルマグネシウム、ジメチルマグネシウム、ジエチルマグネシウム、ジブチルマグネシウム、n−ブチル−n−オクチルマグネシウム、n−ブチル−n−ヘプチルマグネシウム、特にn−ブチル−n−オクチルマグネシウム、トリ−n−ヘキシルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ−n−ブチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、ジメチルアルミニウムクロリド、フッ素化ジメチルアルミニウム、メチルアルミニウムジクロリド、メチルアルミニウムセスキクロリド、塩化ジエチルアルミニウムおよびトリメチルアルミニウム、そしてそれらの混合物である。アルキルアルミニウムとアルコールとの部分加水分解生成物を使用することもできる。
金属化合物(E)を使用するとき、好ましくは、金属化合物は、式(XX)由来のM対遷移金属錯体(A)と鉄錯体(B)由来の遷移金属の合計のモル比が、3000:1〜0.1:1、好ましくは800:1〜0.2:1、そして特に好ましくは100:1〜1:1であるような量で触媒系において存在する。
一般的に、一般式(XX)の金属化合物(E)は、オレフィンの重合または共重合用の触媒系の成分として使用される。ここで、例えば、化合物(E)を、担体(D)を含む触媒固体を調製するために使用することができ、かつ/または、重合中もしくは直前に加えることができる。使用される金属化合物(E)は、同じかまたは異なっていることができる。特に触媒固体が活性化成分(C)を含まないとき、触媒系は、固体触媒に加えて、触媒固体中に存在する任意の化合物(E)と同じかまたは異なる一種以上の活性化化合物(C)を更に含むことも可能である。
成分(E)は、同様に、成分(A)、(B)および任意に(C)および(D)と、任意の順序で反応させることができる。成分(A)は、例えば、重合しようとするオレフィンと接触させる前にまたは接触させた後に、成分(C)(一種または複数種)および/または(D)と接触させることができる。オレフィンとの混合前に一種以上の成分(C)によって予備活性化すること、および、その混合物をオレフィンと接触させた後に、同じかまたは別の成分(C)および/または(D)を更に添加することも可能である。一般的に、予備活性化は、10〜100℃、好ましくは20〜80℃の温度で行う。
別の好ましい態様では、上記したように成分(A)、(B)、(C)および(D)から触媒固体を調製し、そしてそれを、重合中に、重合の開始時に、または重合直前に、成分(E)と接触させる。
好ましくは、まず最初に、(E)を、重合しようとするα−オレフィンと接触させ、そして続いて、成分(A)、(B)、(C)および(D)を含む触媒固体を加える。
更なる好ましい態様では、担体(D)を、まず最初に成分(E)と接触させ、次いで、成分(A)と(B)および任意の更なる活性化剤(C)を、上記のように処理する。
触媒系は、まず最初に、α−オレフィン、好ましくは直鎖C〜C10−1−アルケン、特にエチレンまたはプロピレンと予備重合させ、そして、得られた予備重合させた触媒固体を、実際の重合で使用することもできる。予備重合で使用された固体触媒対その固体触媒上で重合されたモノマーの質量比は、通常は1:0.1〜1:1000、好ましくは1:1〜1:200である。
更に、少量のオレフィン、好ましくはα−オレフィン、例えばビニルシクロヘキサン、スチレン、または改質成分としてフェニルジメチルビニルシラン、帯電防止剤または適当な不活性化合物、例えばワックスもしくはオイルを、触媒系の調製中または調製後に、添加剤として加えることができる。添加剤対遷移金属化合物(A)と鉄錯体(B)の合計のモル比は、通常は1:1000〜1000:1、好ましくは1:5〜20:1である。
本発明の触媒組成物または触媒系は、本発明のポリエチレンを調製するのに適しており、有利な用途および加工特性を有する。
本発明のポリエチレンを調製するために、上記したように、エチレンを、3〜10個の炭素原子を有する1−アルケンと重合させる。
本発明の共重合プロセスでは、エチレンを、3〜12個の炭素原子を有する1−アルケンと重合させる。好ましい1−アルケンは、直鎖または分岐C〜C10−1−アルケン、特に直鎖C〜C−1−アルケン、例えばエテン、プロペン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、または分岐C〜C10−1−アルケン、例えば4−メチル−1−ペンテンである。特に好ましい1−アルケンは、C〜C10−1−アルケン、特に直鎖C〜C10−1−アルケンである。様々な1−アルケンの混合物を重合させることも可能である。好ましくは、エテン、プロペン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテンおよび1−デセンから成る群より選択される少なくとも一種の1−アルケンを重合させる。少なくとも50モル%のエテンを含むモノマー混合物を好ましくは使用する。
エチレンを1−アルケンと重合させる本発明の方法は、全ての工業的に公知の重合法を使用して、−60〜350℃、好ましくは0〜200℃、そして特に好ましくは25〜150℃の温度、そして0.5〜4000bar、好ましくは1〜100bar、そして特に好ましくは3〜40barの圧力下で行うことができる。重合は、オレフィンの重合で使用される一般的な反応器において、バルクで、懸濁液で、気相で、または超臨界媒体で、公知の方法で行うことができる。重合は、一つ以上の段階で、回分式でまたは好ましくは連続的に行うことができる。管反応器またはオートクレーブでの高圧重合法、溶液法、懸濁液法、撹拌気相法および気相流動床法は全て可能である。
通常は、重合は、−60〜350℃、好ましくは20〜300℃の温度および0.5〜4000barの圧力下で行う。平均滞留時間は、通常は0.5〜5時間、好ましくは0.5〜3時間である。重合を行うための有利な圧力および温度の領域は、通常は、重合法に左右される。1000〜4000bar、特に2000〜3500barの圧力下で一般的に行われる高圧重合法の場合、高い重合温度も一般的に設定される。これらの高圧重合法のための有利な温度範囲は、200〜320℃、特に220〜290℃である。低圧重合法の場合、ポリマーの軟化温度を少なくとも数度下回る温度に設定するのが普通である。特に、これらの重合法では、50〜180℃、好ましくは70〜120℃の温度が設定される。懸濁重合の場合、重合は、通常は、懸濁媒体中で、好ましくは不活性炭化水素、例えばイソブタン中で、または炭化水素の混合物中で、またはそれら自体のモノマー中で行う。重合温度は一般的に−20〜115℃であり、圧力は一般的に1〜100barである。懸濁液の固形分は、一般的に10〜80%である。重合は、例えば撹拌オートクレーブにおいて回分式で、または、管反応器において、好ましくはループ反応器で連続的に行うことができる。US−A 3 242 150およびUS−A 3 248 179に記載してあるPhillips PF法を使用することが特に好ましい。気相重合は、一般的に、30〜125℃の温度および1〜50barの圧力で行う。
上記した重合法の中では、特に気相流動床反応器における気相重合、特にループ反応器および撹拌槽反応器における溶液重合および懸濁重合が、特に好ましい。気相重合は、循環ガスの一部が露点未満に冷却され、そして、二相混合物として反応器へと再循環される凝縮モードまたは超凝縮モードで行うこともできる。更に、二つの重合ゾーンが互いに結合され、そして、ポリマーが、何度も、これら二つのゾーン中に交互に通されるマルチゾーン反応器を使用できる。二つのゾーンは、異なる重合条件を有することもできる。そのような反応器は、例えばWO 97/04015に記載されている。例えばHostalen(登録商標)プロセスにおけるような重合カスケードを形成するように、異なるまたは同じ重合プロセスを、所望ならば、直列に接続することもできる。二つ以上の同じかまたは異なるプロセスを使用する平行反応器配置も可能である。更に、モル質量調節剤、例えば水素、一般的な添加剤、例えば帯電防止剤も、重合で使用することができる。水素を特に使用して、ハフノセン(A)の活性を増強することができる。水素および温度上昇により、通常は、z−平均モル質量が低下する。
重合は、好ましくは、単一の反応器中で、特に気相反応器中で行う。本発明の触媒を使用すると、エチレンと、3〜10個の炭素原子を有する1−アルケンとの重合により、本発明のポリエチレンが得られる。反応器から直接得られたポリエチレン粉末は、均質性が非常に高いので、カスケード法の場合とは異なり、均質生成物を得るためのその後の押出は不要である。
個々の成分の均質混合による、例えば押出機または混練機における溶融押出によるポリマーブレンドの製造(例えば、“Polymer Blends”in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,6th Edition,1998,Electronic Releaseを参照されたい)は、しばしば、特有な困難を伴う。双峰性ポリエチレンブレンドの高分子量および低分子量の成分の溶融粘度は、非常に異なる。低分子量の成分は、ブレンドを製造するために用いられる約190〜210℃の一般的な温度では非常に流動性であるが、高分子量成分は軟化するだけである(「レンチルスープ」)。而して、二つの成分の均一混合は、非常に難しい。更に、高分子量成分は、熱応力の結果として、また、押出機における剪断力によって、容易に損傷し得るので、ブレンドの特性は悪影響を受ける。而して、この種のポリエチレンブレンドの混合品質は、しばしば満足の行くものではない。
反応器から直接得られるポリエチレン粉末の混合品質は、光学顕微鏡下でサンプル薄切片(「ミクロトーム薄切」)を評価することによって試験できる。不均質部分(lnhomogenities)は、しみまたは「白点」の形態で現れる。しみまたは「白点」は、主に、低粘度マトリックス中における高分子量で高粘度の粒子である(例えばU. Burkhardt et al.in“Aufbereiten von Polymeren mit neuartigen Eigenschaften”,VDI−Verlag,Duesseldorf 1995,p.71を参照されたい)。そのような異物は、その大きさは最大で300μmまで達することがあり、応力亀裂を引き起こして、部品の脆性破損を結果として招くことがある。ポリマー混合品質が良好になればなるほど、観察されるこれらの異物はより小さくなる。ポリマーの混合品質は、ISO 13949にしたがって定量される。測定法にしたがって、マイクロトーム薄切をポリマーサンプルから調製し、これらの異物の数および大きさをカウントし、そして設定された評価方式にしたがってポリマーの混合品質に関するグレードを決める。反応器から直接得られる本発明ポリエチレンの混合品質は、好ましくは3未満である。
反応器における本発明ポリエチレンの調製は、エネルギー消費を減らし、その後のブレンディングプロセスを必要とせずに、様々なポリマーの分子量分布および分子量分率を簡便に制御できる。更に、ポリエチレンの良好な混合も達成される。
以下、実施例を掲げて、本発明の範囲を限定することなく本発明を例示する。
記載してある測定値は、以下のようにして測定した:
すなわち、NMRサンプルを、不活性ガス下の管中に配置し、適当ならば、溶解させた。
溶媒信号は、H−NMRおよび13C−NMRスペクトルにおける内部標準として役立ち、そしてそれらの化学シフトは、TMSに関する値へと変換させた。
ビニル基の含量は、ASTM D 6248−98によるIRで定量する。
炭素原子1000個あたりの分岐数は、James.C.Randall,JMS−REV.Macromol.Chem.Phys.,C29(2&3),201−317 (1989)に記載されているように13C−NMRによって測定され、そしてそれは、炭素原子1000個あたりのCH基の総含量に基づいている。炭素原子1000個あたりのCHを超える側鎖、特にエチル、ブチルおよびヘキシルの側鎖分岐数は、そのようにして同様に定量する。
個々のポリマー画分における分岐度は、13C−NMRと組み合わせたHoltrup法(W.Holtrup,Makromol.Chem.178,2335(1977))によって定量する。
ポリマー濃度(g/cm)は、ISO 1183にしたがって測定した。
モル質量分布と、Mn、Mw、Mzおよびそれらから導かれるMw/Mnとの決定は、次の条件下:すなわち、溶媒:1,2,4−トリクロロベンゼン(0.025重量%の2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノールによって安定化した)、流量:1ml/分、注入体積500μl、温度:140℃という条件下で、DIN 55672に基づく方法と、直列に接続された以下のカラム:すなわち、3xSHODEX AT 806 MS、1xSHODEX UT 807および1xSHODEX AT−Gとを使用しているWATERS 150Cの高温ゲル透過クロマトグラフィーによって行った。カラムは、100〜107g/molのモル質量を有するポリエチレン標準で較正した。評価は、Fa.HS−Entwicklungsgesellschaft fuer wissenschaftliche Hard und Software mbH,Ober−HilbersheimのWin−GPCソフトウェアを使用して行った。
本発明のために、「HLMI」とは、公知のように、「高荷重メルトインデックス」を意味しており、HLMIは、ISO 1133にしたがって、21.6kg(190℃/21.6kg)の荷重下で190℃において常に測定する。
曇りは、50μmの厚さを有する少なくとも5片の10x10cmフィルムに関して、BYK Gardener Haze Guard Plus Deviceを使用してASTM D 1003−00によって測定した。ダートドロップは、50μmの厚さを有するフィルムに関してASTM D 1709 Method Aで測定した。透明性は、50μmの厚さを有する少なくとも5片の10x10 cmフィルムに関して、較正セル77.5で較正されたBYK Gardener Haze Guard PlusDeviceを使用してASTM D 1746−03によって測定した。45度光沢は、50μmの厚さを有する少なくとも5片のフィルムに関して、フィルムを固定するための真空プレートを使用して、光沢度計45°によってASTM D 2457−03にしたがって測定した。
下記の表における略語は以下の通りである:すなわち、
Cat. 触媒
T(ポリ) 重合温度
Mw 重量平均モル質量
Mn 数平均モル質量
Mz z−平均モル質量
密度 ポリマー密度
生産性 使用される触媒1gあたりに得られるポリマーのg数で表される1時間あたりの 触媒の生産性
総CH基数とは、末端基を含む炭素原子1000個あたりのCH基の量である。
−HC=CHとはビニル基の量である。
>C=CHとはビニリデン基の量である
モル質量100万におけるGPC%とは、モル質量100万g/mol未満におけるゲル透過クロマトグラフィーによる重量%である。
ビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリドは、Cromptonから市販されている。
各成分の調製
2,6−ビス[1−(2−第三ブチルフェニルイミノ)エチル]ピリジンはWO 98/27124の実施例6記載のようにして調製し、また、2,6−ビス[1−(2−第三ブチルフェニルイミノ)エチル]ビリジン鉄(II)ジクロリドはWO 98/27124の実施例15記載のようにして調製した。
2,6−ビス[1−(2,4,6−トリメチルフェニルイミノ)エチル]ピリジンはWO 98/27124の実施例1記載のようにして調製し、WO 98/27124で開示されているのと同様な方法で、塩化鉄(ll)と反応させて、2,6−ビス[1−(2,4,6−トリメチルフェニルイミノエチル)ビリジン鉄(II)ジクロリドを得た。
2,6−ビス[1−(2,4−ジクロリド−6−メチルフェニルイミノ)エチル]ビリジン鉄(II)ジクロリドは、Qian et al.,Organometallics 2003,22,4312−4321の方法にしたがって調製した。ここで、65.6gの2,6−ジアセチルピリジン(0.4モル)、170gの2,4−ジクロロ−6−メチルアニリン(0.483モル)、32gのシリカゲルタイプ135および160gのモレキュラーシーブ(4オングストローム)を、80℃で1500mlのトルエン中で5時間撹拌し、続いて更に、32gのシリカゲルタイプ135および160gのモレキュラーシーブ(4オングストローム)を加えた。その混合物を、更に80℃で8時間撹拌し、不溶性固体を濾別し、そしてトルエンで二度洗浄した。このようにして得られた濾液から蒸留によって溶媒を除き、残留物を200mlのメタノールと混和し、次いで55℃で1時間撹拌した。このようにして形成された懸濁液を濾過し、そして、その固体をメタノールで洗浄して、溶媒を除去した。47%の収率で95gの2,6−ビス[1−(2,4,6−トリメチルフェニルイミノ)エチル]ピリジンが得られた。塩化鉄(ll)との反応は、Qian et al., Organometallics 2003,22,4312−4321に記載のようにして行った。
混合触媒系の調製
実施例1
a)担体の前処理
Graceから市販されているXPO−2107、すなわちスプレー乾燥されたシリカゲルを、600℃で6時間ベークし、次いで、その乾燥シリカゲル252.2gを、164.5mlのMAO(Toluol中4.75M、0.78モル)と混和した。その混合物を、1時間撹拌し、濾過し、固体をトルエンで洗浄し、そして減圧下で乾燥させた。
b)混合触媒系の調製
1.48g(2.45mmol)の2,6−ビス[1−(2,4−ジクロロ−6−メチルフェニルイミノ)エチル]ピリジン鉄(II)ジクロリドと、3.61g(7.34mmol)のビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリドと、そして159.6mlのMAO(トルエン中4.75M、0.76mol)との混合物を、室温で1時間撹拌し、次いで、撹拌しながら、トルエン800ml中237.1gの前処理された担持材a)の懸濁液に加えた。その混合物を、室温で更に3時間撹拌し、得られた固体を濾別し、そしてトルエンで洗浄した。その固体を、さらさらになるまで減圧下で乾燥させた。256.7gの触媒が得られた。
実施例2
a)担体前処理
Graceから市販されているスプレー乾燥されたシリカゲルであるXPO−2107を、600℃で6時間ベークした。
b)混合触媒系の調製
5.35g(9.69 mmol)の2,6−ビス[1−(2−第三ブチルフェニルイミノ)エチル]ピリジン鉄(II)ジクロリドと、7.49g(15.22 mmol)のビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリドと、そして472 mlのMAO(トルエン中4.75M、2.24mol)との混合物を、室温で30分間撹拌し、次いで、撹拌しながら、45分間にわたって、276.8gの前処理された担持材a)の懸濁液に加えた((Fe+Hf):Al=1:90)。その固体を、さらさらになるまで減圧下で乾燥させた。これにより、なお31.5重量%(総重量を基準として、担体に対して全ての成分が完全に施用されたとして計算した)の溶媒を含む609gの触媒が得られた。
実施例3
a)担体の前処理
Graceから市販されているスプレー乾燥されたシリカゲルであるXPO−2107を、600℃で6時間ベークした。
b)混合触媒系の調製
1.6g(2.89mmol)の2,6−ビス[1−(2−第三ブチルフェニルイミノ)エチル]ピリジン鉄(II)ジクロリドと、2.05g(3.71mmol)のビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリドと、そして194.5mlのMAO(トルエン中4.75M、0.924mmol)との混合物を、室温で15分間撹拌し、次いで、撹拌しながら、95.5gの前処理された担持材a)の懸濁液に加えた((Fe+Hf):Al=1:140)。2時間後に、その懸濁液を、濾過し、500mlのトルエンで洗浄した。その残留固体を、さらさらになるまで減圧下で乾燥させた。触媒は、依然として溶媒を25.2重量%(総重量を基準として、担体に対して全ての成分が完全に施用されたとして計算した)含んでいた。
比較実施例C1
a)担体の前処理
Graceから市販されているスプレー乾燥されたシリカゲルであるXPO−2107を、600℃で6時間ベークした。
b)混合触媒系の調製
0.99g(1.755mmol)の2,6−ビス[1−(2,4,6−トリメチルフェニルイミノ)エチル]ピリジン鉄(II)ジクロリドと、3.69g(7.5mmol)のビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリドと、そして203.8mlのMAO(トルエン中4.75M、0.968mol)との混合物を、室温で1時間撹拌し、次いで、撹拌しながら、125gの前処理された担持材a)の懸濁液に加えた((Fe+Hf):Al=1:105)。その混合物を更に2時間撹拌し、減圧下で溶媒を除去し、そして、固体を、減圧下で、さらさらになるまで乾燥させた。得られた触媒は、依然として溶媒を38.9重量%(総重量を基準として、担体に対して全ての成分が完全に施用されたとして計算した)含んでいた。
比較実施例C2
a)担体の前処理
Graceから市販されているスプレー乾燥されたシリカゲルであるXPO−2107を、600℃で6時間ベークした。
b)混合触媒系の調製
5.6g(11.39mmol)のビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリドと、297mlのMAO(トルエン中4.75M、1.41mol)との混合物を、室温で1時間撹拌し、次いで、撹拌しながら、228gの前処理された担持材a)に加えた((Fe+Hf):Al=1:120)。その混合物を更に20分間撹拌し、減圧下でさらさらになるまで乾燥させた。得られた触媒は、依然として溶媒を33.3重量%(総重量を基準として、担体に対して全ての成分が完全に施用されたとして計算した)含んでいた。460gの易流動性の触媒が得られた。
触媒の重合
重合は、直径0.5mの流動床反応器で行った。反応温度、製造量および反応器ガスの組成は表1に記載してあり、また、反応器中の圧力は20barであった。いずれの場合においても、1時間あたり0.1gのトリイソブチルアルミニウムを計量し供給した。使用される触媒は、実施例から得られた触媒であった。得られたポリマーの特性は、表2にまとめてある。
Figure 2007534812
Figure 2007534812
粒状化およびフィルム押出
得られたポリエチレンを、スクリューコンビネーション8Aを有するZSK 30(Werner Pfleiderer)で均質化しかつ粒状化した。加工温度は220℃であり、スクリュー回転数250回転/分、製造量20kg/hであった。1500ppmのIrganox B215を加えてポリエチレンを安定化させた。
木製平板を有する圧壊デバイスを具備しているWeberフィルム押出機によるインフレーション成形によって、ポリマーを押出してフィルムにした。
リングダイの直径は50mmであり、ギャップ幅2/50であり、そして冷却空気が押出フィルム上へ吹き付けられる角度は45°である。フィルターは使用しなかった。30mmのスクリュー直径および5.1kg/hの製造能力に相当する50回転/分のスクリュー回転数を有する25D押出機。膨張比は1:2であり、引取速度は4.9m/10分であった。フロストラインの高さは160mmであった。50μmの厚さを有するフィルムが得られた。フィルムの加工特性、光学的性質および機械的性質は表3にまとめてある。
Figure 2007534812

Claims (13)

  1. エチレンホモポリマーおよび/またはエチレンと1−アルケンとのコポリマーを含み、かつ、5〜30のモル質量分布幅Mw/Mn、0.92〜0.955g/cmの密度、50000g/mol〜500000g/molの重量平均モル質量Mw、0.01〜20分岐/1000炭素原子および100万g/mol未満のz−平均分子量Mzを有するポリエチレン。
  2. 双峰性モル質量分布を有する請求項1記載のポリエチレン。
  3. GPCによって測定した場合に100万g/mol未満のモル質量を有する本発明のポリエチレンの量が、好ましくは95.5重量%超である請求項1または2記載のポリエチレン。
  4. 単一反応器で調製された請求項1〜3のいずれかに記載のポリエチレン。
  5. 該ポリエチレンのη(vis)/η(GPC)値が0.95未満であり、その場合、η(vis)は、ISO 1628−1およびISO 1628−3にしたがって測定された固有粘度であり、そしてη(GPC)は、140℃で1,2,4−トリクロロベンゼンを使用してDIN 55672にしたがってGPC(ゲル透過クロマトグラフィー)によって測定された粘度である請求項1〜4のいずれかに記載のポリエチレン。
  6. 任意に、A)がハフノセン(A)をベースとする少なくとも一種の重合触媒であり、そしてB)が、そのそれぞれがオルト位にハロゲン置換基または第三アルキル置換基を有する少なくとも二つのアリール基を有する三座配位子を有する鉄成分(B)をベースとする少なくとも一種の重合触媒である少なくとも二種の異なる重合触媒を含む触媒組成物の存在下、3〜12個の炭素原子を有する1−アルケンの存在下で、エチレンを重合させる請求項1〜5のいずれかに記載のエチレンコポリマーを調製する方法。
  7. エチレンを、温度20〜200℃および圧力0.05〜1MPaにおいて、式RCH=CH(式中、Rは水素または1〜10個の炭素原子を有するアルキル基である)で表される一種または数種の1−アルケンと共重合させる請求項6記載の方法。
  8. 使用される触媒組成物が、
    A)ハフノセン(A)をベースとする少なくとも一種の重合触媒、
    B)それぞれがオルト位にハロゲン置換基または第三アルキル置換基を有する少なくとも二つのアリール基を有する三座配位子を有する鉄成分(B)をベースとする少なくとも一種の重合触媒、
    C)任意に一種以上の活性化化合物、
    D)任意に一種以上の有機または無機の担体、および
    E)任意に周期表の1族、2族または13族の金属の一種以上の金属化合物
    を含む触媒系である請求項6または7記載の方法。
  9. 少なくとも二種の異なる重合触媒、すなわち、A)ハフノセン(A)をベースとする少なくとも一種の重合触媒と、B)それぞれがオルト位にハロゲン置換基または第三アルキル置換基を有する三座配位子を有する鉄成分(B)をベースとする少なくとも一種の重合触媒とを含む触媒組成物。
  10. A)ハフノセン(A)をベースとする少なくとも一種の重合触媒、
    B) それぞれがオルト位にハロゲン置換基または第三アルキル置換基を有する三座配位子を有する鉄成分(B)をベースとする少なくとも一種の重合触媒、
    C)任意に一種以上の活性化化合物、
    D)任意に一種以上の有機または無機の担体、
    E)任意に周期表の1族、2族または13族の金属の一種以上の金属化合物
    を含む触媒系。
  11. 請求項1〜5のいずれかに記載のポリエチレンを含むフィルム。
  12. ストレッチフィルム、衛生フィルム、オフィス用途のためのフィルム、シール層、自動包装フィルム、複合フィルムおよび積層フィルムから成る群より選択される請求項11記載のフィルム。
  13. 請求項11記載のフィルムを含むキャリアバッグ。
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