JP2008533275A - レジオイレギュラーなマルチブロックコポリマーを形成するための可逆的移動剤を含む触媒組成物 - Google Patents

レジオイレギュラーなマルチブロックコポリマーを形成するための可逆的移動剤を含む触媒組成物 Download PDF

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Abstract

コポリマー、特に2つまたはそれ以上のセグメントまたはブロックを含有するマルチブロックコポリマーが:(A)第一金属錯体オレフィン重合触媒、(B)同等の重合条件下において触媒(A)により調製されたポリマーに比べ、高められた発生率のレジオイレギュラーの分岐を有するポリマーを調製することができる第二金属錯体オレフィン重合触媒、および(C)可逆的連鎖移動剤、を合わせることによりもたらされる混合物または反応生成物を含む組成物の存在下において、プロピレン、4−メチル−1−ペンテンまたは別のC4-8α−オレフィンを重合させることにより調製される。

Description

本出願は、2005年3月17日に出願された米国仮出願第60/662,939号の恩典を主張するものである。
本発明は、独特な物理的特性を有するインターポリマー生成物を形成すべく、プロピレン、4−メチル−1−ペンテンまたは他のC4-8α−オレフィンを重合させるための組成物、そのようなインターポリマーを調製するためのプロセス、および結果としてもたらされるポリマー生成物に関する。別の態様においては、本発明は、物理的特性の独特な組合せを必要としている用途におけるこれらのポリマーの使用方法に関係する。さらに別の態様においては、本発明は、これらのポリマーから調製された物品に関係する。本発明のポリマーは、イレギュラー(irregular)な分岐、特に2,1−及び/又は3,1−モノマー挿入エラーの観点において異なる2つまたはそれ以上の領域またはセグメント(ブロック)を含んでおり、これにより、本ポリマーは独特な物理的特性を有するものとなる。これらのマルチブロックコポリマーおよびそれらのマルチブロックコポリマーを含むポリマーブレンドは、固体物品、例えば型成形、押し出し成形または他のプロセスによる成形品、フィルム、シートおよび発泡物体などの調製に有用に使用され、また、ラミネート、ポリマーブレンドおよび他の最終用途におけるコンポーネントまたは成分として有用である。結果として生じるこれらの生成物は、自動車用のコンポーネント、例えば輪郭部材(profiles)、バンパーおよび装備品などの製造;包装材料;電気ケーブル絶縁、および他の用途において使用される。
長い間、ブロックタイプの構造を含有するポリマーは、しばしば、ランダムコポリマーおよびブレンドに比べ、優れた特性を有していることが知られている。例えば、スチレンおよびブタジエンのトリブロックコポリマー(SBS)、ならびにそれらのトリブロックコポリマーの水素化されたコポリマー(SEBS)は、耐熱性と弾性との優れた組合せ特性を有している。他のブロックコポリマーも当分野において知られている。一般的に、熱可塑性エラストマー(TPE)として知られているブロックコポリマーは、同じポリマー内における「硬質」の結晶化可能なブロックまたはガラス質のブロックにつながる「軟質」のブロックセグメントまたはエラストマーブロックセグメントが存在していることによる望ましい特性を有している。この硬質セグメントの溶融温度またはガラス転移温度までの温度では、これらのポリマーはエラストマー特性を示す。より高い温度では、これらのポリマーは、流動性を有するようになり、熱可塑的な挙動を呈する。ブロックコポリマーを調製する公知の方法は、アニオン重合および制御されたフリーラジカル重合を含む。残念ながら、ブロックコポリマーを調製するこれらの方法は、逐次的なモノマーの付加およびバッチプロセッシングを必要とし、そのような方法で有用に使用することができるタイプのモノマーは比較的限られている。例えば、SBSタイプのブロックコポリマーを形成するためのスチレンおよびブタジエンのアニオン重合においては、それぞれのポリマー鎖は化学量論的な量の開始剤を必要とし、結果として得られるポリマーは、極めて狭い分子量分布、Mw/Mnを有し、好ましくは1.0から1.3までの分子量分布を有する。更に、アニオンプロセスおよびフリーラジカルプロセスは比較的ゆっくりとしており、その結果、乏しいプロセス経済学がもたらされる。
触媒作用によりブロックコポリマーを製造できることが望ましく、即ち、それぞれの触媒または開始剤分子で1つより多くのポリマー分子が生成されるプロセスにおいてブロックコポリマーを製造できることが望ましい。更に、一般的にはアニオン重合またはフリーラジカル重合において使用するのに適していないプロピレン、4−メチル−1−ペンテンまたは他のC4-8α−オレフィンモノマーからブロックコポリマーを製造できることが非常に望ましい。これらのポリマーのうち、特定のポリマーにおいては、それらのポリマーブロックのうちの幾分かまたはすべてが、タクチックなポリマーブロック、特に、重合された形態におけるアイソタクチックなプロピレン、4−メチル−1−ペンテンまたは他のC4-8α−オレフィン、好ましくは、高度にアイソタクチックなポリプロピレンまたはポリ−4−メチル−1−ペンテンを含んでおり、残りのブロックのうちの幾分かまたはすべてがレジオイレギュラー(regio-irregular)な2,1−及び/又は3,1−モノマー挿入の出現を含んでいることが非常に望ましい。最後に、このタイプのブロックコポリマー製造のための連続的なプロセスを使用できることが非常に望ましい。
以前の研究者らは、特定の均一系配位重合触媒(homogeneous coordination polymerization catalysts)が、重合中の連鎖移動(chain-transfer)を抑制することにより、例えば重合プロセスを、連鎖移動剤(chain transfer agent)の不在下において、且つ、β−ヒドリドの脱離による連鎖移動または他の連鎖移動プロセスが本質的に排除されるような充分に低い温度において実施することにより、実質的に「ブロック様」の構造を有するポリマーを調製するために使用することができる、と述べている。このような条件下において、異なるモノマーの逐次的な付加は、異なるモノマー含有量のシーケンスまたはセグメントを有するポリマーの形成をもたらすと言われてきた。このような触媒組成物およびプロセスの幾つかの例が、Coates、HustadおよびReinartzによる「Angew. Chem., Int. Ed.」、41、2236-2257(2002)更にはUS−A−2003/0114623号で再検討されている。
不都合なことに、このようなプロセスは、逐次的なモノマーの付加を必要とし、また、1つの活性触媒中心当たり1つのみのポリマー鎖の生成をもたらすに過ぎず、これは、触媒の生産性を制限するものである。これに加え、比較的低いプロセス温度の要件は、そのプロセスの運転コストを増大させ、そのようなプロセスを商業的な実行に不適当なものに成している。その上、この触媒は、個々の各ポリマータイプの形成に合わせて最適化することができず、それ故、その全体的なプロセスは、結果として、最大の効率及び/又は質に満たないポリマーブロックまたはセグメントの生成をもたらす。例えば、一般的に、特定の質の時期尚早に終結された(terminated)ポリマーの形成を避けることができず、その結果、劣質なポリマー特性を有するブレンドの形成がもたらされる。従って、通常の運転条件下においては、1.5またはそれ以上のMw/Mnを有する逐次的に調製されたブロックコポリマーの場合、結果として生じるブロック長さの分布は比較的不均一であり、最も可能性の高い(most probable)分布ではない。最後に、逐次的に調製されるブロックコポリマーはバッチプロセスで調製しなければならず、連続的なプロセスで実施される重合反応を考慮すると、速度が制限され、コストが増大する。
これらの理由から、高い触媒効率で作用可能な配位重合触媒を用いるプロセスにおいて、十分定義されたブロックまたはセグメントのオレフィンコポリマーを製造するためのプロセスを提供することが非常に望ましい。更に、プロセス条件を適切に選択することによりポリマー内における末端ブロックの挿入またはブロックの配列に影響を及ぼすことができるプロセスおよび結果として生じるブロックまたはセグメント化されたコポリマーを提供することが望ましい。最後に、マルチブロックコポリマーを製造するための連続的なプロセスを提供することが望ましい。
オレフィン重合における連鎖成長(chain growth)を中断させるための連鎖移動剤として、特定の金属アルキル化合物および他の化合物、例えば水素などを使用することが当分野において周知である。更に、そのような化合物、特にアルミニウムアルキル化合物をオレフィン重合におけるスカベンジャー(scavengers)として、または共触媒(cocatalysts)として使用することも知られている。「Macromolecules」、33、9192-9199(2000)において、特定の対を成すジルコノセン触媒組成物との組合せにおける連鎖移動剤としての特定のアルミニウムトリアルキル化合物の使用は、アイソタクチックな鎖セグメントとアタクチックな鎖セグメントとの両方を含有する少量のポリマーフラクションを含有しているポリプロピレン混合物をもたらした。LiuおよびRytterによる「Macromolecular Rapid Comm.」、22、952-956(2001)、ならびにBruasethおよびRytterによる「Macromolecules」、36、3026-3034(2003)においては、エチレンおよび1−ヘキセンの混合物が、トリメチルアルミニウム連鎖移動剤を含有する同様な触媒組成物により重合された。後者の参考文献において、著者らは、先行技術についての調査を以下のように総括している(幾つかの引用部分が省略されている)。
「公知の重合挙動を有する2種類のメタロセンを混合する方法を用いることにより、ポリマーの微細構造を制御することができる。幾つかの研究は、2種類のメタロセンを混合することによりエテン重合を果たした。共通の観察結果は、異なるMwを有するポリエテンを別にもたらす触媒を合わせることにより、比較的広く、幾つかのケースにおいては二峰性のMWDを有するポリエテンを得ることができる、というものであった。[S]oaresおよびKim(「J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem.」、38、1408-1432(2000))は、二元単一部位触媒(dual single-site catalysts)により生成されたポリマー、例えばシリカ上に担持された混合物Et(Ind)2ZrCl2/Cp2HfCl2およびEt(Ind)2ZrCl2/CGC(幾何拘束型触媒(constrained geometry catalyst))のエテン/1−ヘキセン共重合により例証される二元単一部位触媒により生成されたポリマーのMWD二峰性を試験するための判定基準を開発した。HeilandおよびKaminsky(「Makromol. Chem.」、193、601-610(1992))は、エテンおよび1−ブテンの共重合におけるEt−(Ind)2ZrCl2およびハフニウム類似体の混合物について調べた。
これらの研究は、2つの異なる部位間の相互作用、例えば代替的な部位における終結鎖の再吸着による2つの異なる部位間の相互作用についての指示を何ら含んでいない。しかし、そのような報告がプロペンの重合で発表されている。Chienら(「J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem.」、37、2439-2445(1999)、「Makromol.」、30、3447-3458(1997))は、均一系二成分ジルコノセン触媒によるプロペン重合について調べた。アイソタクチックポリプロピレン(i−PP)、アタクチックポリプロピレン(a−PP)およびステレオブロック(stereoblock)フラクション(i−PP−b−a−PP)のブレンドが、共触媒としてのボラートおよびTIBAと共にアイソスペシフィック(isospecific)な前駆体およびアスペシフィック(aspecific)な前駆体を含む二成分系を用いて得られた。アイソスペシフィックジルコノセンとシンジオスペシフィックジルコノセンとの二成分混合物を用いることにより、アイソタクチックポリプロピレン(i−PP)、シンジオタクチックポリプロピレン(s−PP)およびステレオブロックフラクション(i−PP−b−s−PP)のブレンドが得られた。このステレオブロックフラクションを形成するメカニズムは2つの異なる触媒部位間における成長鎖の交換を要件として含むものである、と提言されている。PrzybylaおよびFink(「Acta Polym.」、50、77-83(1999))は、プロペン重合で、同一のシリカ上に担持された2つの異なるタイプのメタロセン(アイソスペシフィックメタロセンおよびシンジオスペシフィックメタロセン)を使用した。彼らは、特定のタイプのシリカ担体の場合、その触媒系における活性種間で連鎖移動が起こり、ステレオブロックPPが得られた、と報じている。LieberおよびBrintzinger(「Macromol.」、3、9192-9199(2000))は、1つのタイプのメタロセンから別のタイプのメタロセンへの成長ポリマー鎖の移動がどのようにして起こるかについてのより詳しい説明を提示した。彼らは、2つの異なるアンサ(ansa)−ジルコノセンの触媒混合物によるプロペン重合について調べた。これらの異なる触媒は、初めに、アルキルアルミニウム活性化剤とのアルキル−ポリメリル(polymeryl)交換の傾向に関して個別的に調べられ、その後、ステレオブロック構造を有するポリマーを生成するそれらの触媒の能力に関して対様式(pairwise)で調べられた。彼らは、異なる立体選択性を有するジルコノセン触媒の混合物によるステレオブロックポリマーの形成は、その共触媒のZr触媒中心とAl中心との間での効率的なポリメリル交換を条件とする、と報じている。」
その後、BrusathおよびRytterは、エチレン/1−ヘキセンの混合物を重合するために対を成すジルコノセン触媒を用いた彼ら自身の観察結果を開示し、二元部位触媒の作用がメチルアルモキサン共触媒を用いる重合活性、コモノマー取り込みおよびポリマーの微細構造に及ぼす効果について報告している。
前述の結果の解析は、Rytterおよび同僚らが、連鎖移動剤から両方の活性触媒部位へのポリマー鎖の再吸着、即ち、双方向再吸着が可能であった触媒、共触媒および第三構成成分の組合せをうまく利用し損ねた可能性が高いことを示している。極少量のコモノマーを取り込む触媒から形成されたポリマーに関して、恐らく、トリメチルアルミニウムが存在していることによる連鎖停止が起こり、その後、よりオープンな触媒部位とのポリメリル交換、続いて、重合の継続が起こるらしいことが指示されているが、この参考文献においては、ポリマー配位子の逆流を示す証拠が欠けているように思われた。現に、後の情報伝達(Rytterら、「Polymer」、45、7853-7861(2004))において、先の実験ではそれらの触媒部位間における連鎖移動が実際には起こらなかった、と報じられている。同様な重合がWO第98/34970号で報告されている。
米国特許第6,380,341号および第6,169,151号においては、「流動性(fluxional)」メタロセン触媒を使用することにより、即ち、異なる重合特性、例えば異なる反応性比などを有する2つの立体異性体間における比較的容易な変換が可能なメタロセンを使用することにより、「ブロック状」の構造を有するオレフィンコポリマーの生成をもたらすことができる、と言われている。不都合なことに、このようなメタロセンの個々の立体異性体は、一般的に、ポリマー形成特性に関して有意な相違を有しておらず、例えば一定の反応条件下における所与のモノマー混合物から、高度に結晶性のブロックコポリマーセグメントと非晶質のブロックコポリマーセグメントとの両方を形成することができない。その上、この触媒におけるこれら2つの「流動性」形態の相対的な比率を変えることができないため、これらの「流動性」触媒を使用する方法には、ポリマーのブロック組成またはそれぞれのブロックの比率を変える能力がない。最後に、オレフィンブロック共重合用の従来技術による方法は、様々なポリマーブロックの配列を容易に制御することができず、特に、マルチブロックコポリマーの終結するブロックまたはセグメントの性状を制御することができなかった。特定の用途においては、高度に結晶性の末端ブロックを有するポリマー、官能基化された末端ブロックを有するポリマーもしくはより容易に官能基化され得る末端ブロックを有するポリマー、または他の際立った特性を有する末端ブロックを有するポリマーを生成することが望ましい。例えば、末端のセグメントまたはブロックが高度にアイソタクチックなポリマーは、改善された耐摩耗性を有しているものと確信されている。更に、アタクチックなブロックが内部にあるポリマー、またはアタクチックなブロックが、主として、タクチックなブロック間に、特にアイソタクチックなブロック間に接続されているポリマーは、改善された物理的特性、例えば耐摩耗性を有している。
「JACS」、2004、126,10701-10712において、Gibsonらは、「触媒リビング重合」が分子量分布に及ぼす影響について検討している。この文献の著者らは、触媒リビング重合を次のように定めている。
「...もし、アルミニウムへの連鎖移動が唯一の移動メカニズムであり、また、遷移金属中心とアルミニウム中心との間の成長ポリマー鎖の交換が非常に速く、且つ、可逆的であるならば、ポリマー鎖はアルミニウム中心で成長するものと考えられる。これは、次いで、アルミニウム上での触媒連鎖成長反応として合理的に説明付けすることができ...このタイプの連鎖成長反応の興味をそそる1つの発現は、生成物の分子量分布が、β−H移動が成長に伴うときに生じるシュルツ−フローリー(Schulz-Flory)分布とは対照的なポアソン(Poisson)分布を呈することである。」
著者らは、ZnEt2、ZnMe2またはZn(i−Pr)2との組合せにおいて鉄含有触媒を用いるエチレンの触媒リビングホモ重合での結果について報告している。アルミニウム、ホウ素、スズ、リチウム、マグネシウムおよび鉛のホモレプティックアルキル(homoleptic alkyls)は、触媒連鎖成長(catalyzed chain growth)を誘発しなかった。共触媒としてGaMe3を使用することにより、狭い分子量分布を有するポリマーの生成がもたらされた。しかし、時間に依存した生成物の分析後、著者らは、この反応が「単純な触媒連鎖成長反応ではなかった」と結論付けた。この参考文献は、マルチブロックコポリマーを製造するための可逆的連鎖移動剤(chain shuttling agent)との組合せにおける2つまたはそれ以上の触媒の使用について開示していない。単一の触媒を使用する同様なプロセスが米国特許第5,210,338号、第5,276,220号および第6,444,867号に記載されている。
初期の開発者らは、直列に配列された多段反応器内で単一のチーグラー−ナッタ型触媒を用いてブロックコポリマーを形成したことを特許請求している(例えば米国特許第3,970,719号および第4,039,632号を参照のこと)。付加的なチーグラー−ナッタベースのプロセスおよびポリマーが、米国特許第4,971,936号;第5,089,573号;第5,118,767号;第5,118,768号;第5,134,209号;第5,229,477号;第5,270,276号;第5,270,410号;第5,294,581号;第5,543,458号;第5,550,194号;および第5,693,713号、更にはEP−A−470,171号およびEP−A−500,530号に開示されている。
例えばNiおよびPd−ジイミン触媒を用いて単一のモノマーから調製されたポリマーでは、ランダム欠陥が生じることが知られている。その触媒は、分岐鎖を形成する重合中の「チェーンウォーキング」に関与し、結果として得られるポリマーに一層高度に分岐した連鎖(超分岐鎖)または一層デンダーメリック(dendermeric)な分岐鎖をもたらす。このタイプの重合の例が、「Chem. Rev.」、100、1169-1203(2000)、「Macromolecular Chemistry and Physics」、205、897-906(2004)などで見られる。また、2,1−もしくは3,1−モノマー挿入が可能な特定の均一系重合触媒を用いることにより、例えばメチルアルモキサン共触媒を伴うラセミ型エチレンビス(4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル)ジクロロジルコニウムまたはラセミ型エチレンビス(インデニル)ジクロロジルコニウムなどを用いて、プロピレンおよびより高次のα−オレフィンからレジオイレギュラーに配列されたポリマー単位を調製し得ることも知られている。このタイプの重合の例が、「J. Mol. Catal. A: Chemical」、102、59-65(1995);「Macromolecules」、21,617-622(1988);「J. Mol. Catal. A: Chemical」、185、57-64(2002)および「J. Am. Chem. Soc.」、117、6414-6415(1995)で見られる。
前述の研究者らによる進展にもかかわらず、当分野においては、高い収率および選択性で、ブロック様のコポリマー、特にはマルチブロックコポリマー、最も特別には主にプロピレン、4−メチル−1−ペンテンまたは他のC4-8α−オレフィンから成る線状マルチブロックコポリマーを調製することができる重合プロセスに対するニーズが依然として存在する。その上、もし、可逆的移動剤を使用することにより、そのようなマルチブロックコポリマー、特にはプロピレンもしくは4−メチル−1−ペンテン、または他のC4もしくはより高次のα−オレフィンの線状マルチブロックコポリマーを調製するための改善されたプロセスを提供できたとすれば望ましい。それに加え、比較的狭い分子量分布を有するそのようなマルチブロックコポリマー、特には線状マルチブロックコポリマーを調製することができるそのような改善されたプロセスを提供できることが望ましい。更に、2つより多くのセグメントまたはブロックを有するそのようなコポリマーを調製するための改善されたプロセスを提供することが望ましい。その上、そのようなマルチブロックコポリマーを生成することができる触媒および可逆的連鎖移動剤の組合せを特定するためのプロセスを提供することが望ましい。尚も更に、様々なポリマーブロックの配列を独立して制御するためのプロセス、特に、高い立体特異性及び/又は官能性を有する末端ブロックを含有する、主にプロピレンまたは4−メチル−1−ペンテンから構成されるマルチブロックコポリマーを調製するためのプロセスを提供することが望ましい。最後に、前述のいずれかの望ましいポリマー生成物を連続的なプロセスで、特には連続的な溶液重合プロセスで調製するための改善されたプロセスを提供することが望ましい。非常に望ましくは、そのようなプロセスは、使用される可逆的移動剤及び/又は触媒の質及び/又は独自性(identity)を独立して制御することができる。
本発明により、今や、高分子量のセグメント化されたコポリマー(マルチブロックコポリマー)を形成すべく、付加重合可能な1つもしくはそれ以上のC3-20α−オレフィンモノマーおよび場合によって1つもしくはそれ以上のC4-20シクロオレフィンまたはジオレフィンの重合において使用するための組成物が提供され、前述のコポリマーは2つまたはそれ以上のセグメントまたはブロック、好ましくは3つもしくはそれ以上のセグメントまたはブロックを含有しており、それらのセグメントまたはブロックのうちの少なくとも幾つかはイレギュラーな分岐含有量が異なっており、特にはレジオイレギュラーな2,1−及び/又は3,1−モノマー挿入が異なっており、ここで、本組成物は:
(A)第一のオレフィン重合触媒、
(B)同等の重合条件下において触媒(A)により調製されたポリマーに比べ、高められた発生率のレジオイレギュラーの分岐(increased incidence of regio-irregular branching)、好ましくは2,1−及び/又は3,1−モノマー挿入を有するポリマーを調製することができる第二オレフィン重合触媒、および
(C)可逆的連鎖移動剤、
を合わせることによりもたらされる混合物または反応生成物を含み;また
好ましくは:
(A)第一のタクチック(tactic)オレフィン重合触媒、
(B)同等の重合条件下において触媒(A)により調製されたポリマーに比べ、高められた発生率のレジオイレギュラーの分岐、特には2,1−及び/又は3,1−モノマー挿入を有するポリマーを調製することができる第二オレフィン重合触媒、および
(C)可逆的連鎖移動剤、
を合わせることによりもたらされる混合物または反応生成物を含む。
本発明の別の実施形態においては、本発明によるマルチブロックコポリマーを生成することができる触媒(A)および(B)ならびに可逆的連鎖移動剤(C)の混ぜ合わせを選択するための方法が提供され、特には、そのようなポリマーは、唯一の重合オレフィンとしてプロピレン、4−メチル−1−ペンテンまたは他のC4-8α−オレフィンを含む。非常に望ましくは、結果として生じるポリマーは、立体特異性のポリプロピレンまたはポリ−4−メチル−1−ペンテン、特には高度にアイソタクチックなポリマーを含み、そのようなポリマーブロックまたはそれらのブロックの変形体(versions)は、レジオイレギュラーの分岐の事例(instances)、好ましくは2,1−及び/又は3,1−モノマー挿入を含有している。
本発明の更なる実施形態においては、重合された形態における、本質的にプロピレン、4−メチル−1−ペンテンまたは他のC4-8α−オレフィンから成る、高分子量のセグメント化されたコポリマーを調製するためのプロセスが提供され、そのプロセスは、付加重合条件下において、プロピレン、4−メチル−1−ペンテンまたは他のC4-8α−オレフィンを:
(A)第一のオレフィン重合触媒、
(B)同等の重合条件下において触媒(A)により調製されたポリマーに比べ、高められた発生率のレジオイレギュラーの分岐、好ましくは2,1−及び/又は3,1−モノマー挿入を有するポリマーを調製することができる第二オレフィン重合触媒、および
(C)可逆的連鎖移動剤、
を合わせることによりもたらされた混合物または反応生成物を含む組成物と接触させるステップを含む。
好ましくは、前述のプロセスは、相互交換が不可能な多重触媒を用いて、プロピレン、4−メチル−1−ペンテンまたは他のC4-20オレフィン、最も特別にはプロピレンのブロックコポリマー、特にはマルチブロックコポリマー、好ましくは線状マルチブロックコポリマーを形成するための連続的な溶液プロセスの形態を取る。即ち、これらの触媒は化学的にはっきりと識別可能である。連続的な溶液重合条件下において、本プロセスは、理想的には、高度のモノマー変換におけるモノマーの重合に適している。これらの重合条件下において、可逆的連鎖移動剤から触媒へのシャトリングは、連鎖成長に比べて有利になり、本発明によるマルチブロックコポリマー、特には線状マルチブロックコポリマーが高効率で形成される。
本発明の別の実施形態においては、高分子量のセグメント化されたコポリマー(マルチブロックコポリマー)が提供され、特には、そのようなコポリマーは、重合された形態におけるプロピレン、4−メチル−1−ペンテンまたは他のC4-8α−オレフィンを含み、前述のコポリマーは、2つまたはそれ以上のセグメント、好ましくは3つまたはそれ以上のセグメントを含有しており、前述のブロックのうちの少なくとも幾つかは、少なくとも幾分かのレジオイレギュラーの分岐を含んでおり、好ましくは2,1−及び/又は3,1−モノマー挿入を含んでいる。非常に好ましくは、本ポリマーは、3.0未満の分子量分布、Mw/Mnを有しており、好ましくは2.8未満の分子量分布を有している。非常に望ましくは、これらのブロックのうちの幾つかはタクチックであり、特にはアイソタクチック(isotactic)であり、より好ましくは高度にアイソタクチックであり、また、これらのレジオイレギュラーなモノマー挿入のうちの幾分かまたはすべてが3,1−挿入であり、これにより、結果として生じるポリマーの連鎖直線化がもたらされ、非晶質な幾つかのブロックが生成される。特定の本マルチブロックコポリマーは、好ましくは0℃未満のTgを有しており、より好ましくは0℃未満、最も好ましくは−25℃未満のTgを有している。
本発明の更に別の実施形態においては、前述のセグメント化されたコポリマーまたはマルチブロックコポリマーの官能基化誘導体(functionalized derivatives)が提供される。
本発明の尚も更なる実施形態においては、そのポリマー混合物は:(1)有機または無機のポリマー、好ましくはプロピレンのホモポリマー及び/又はエチレンと共重合可能なコモノマーとのコポリマー、4−メチル−1−ペンテンのホモポリマー、または高度に結晶性のポリエチレン、および(2)マルチブロックコポリマー、好ましくは本発明による高分子量のマルチブロックコポリマーまたは本発明のプロセスにより調製された高分子量のマルチブロックコポリマーを含むポリマー混合物が提供される。
本明細書中において「元素の周期表」へのすべての参照は、CRC Press, Inc.が出版(2003年)し版権を有する「元素の周期表」を参照するものとする。また、1つまたは複数の族へのあらゆる参照も、族のナンバリングにIUPACシステムを用いるこの「元素の周期表」に反映された1つまたは複数の族への参照とする。別な具合に言明されていない限り、もしくは文脈からの暗黙の了解がある場合を除き、または当分野における慣例である場合を除き、すべての部数およびパーセントは重量に基づく。米国特許実務の目的上、本明細書で参照されているあらゆる特許、特許出願または出版物の内容は、これをもって、特に合成技術、定義(本明細書で与えられている定義と矛盾しない範囲で)および当分野における一般的な知識に関して、参照によりそれらの内容全体が本明細書に組み込まれる(または、それらの同等のUS版が、参照により、そのようにして本明細書に組み込まれる)。
「含む(comprising)」という用語およびそれの派生語は、同じことが本明細書で開示されているか否かにかかわらず、何らからの付加的な構成要素、ステップまたは手順の存在を排除することを意図したものではない。あらゆる疑念を回避するために説明すれば、「含む」という用語の使用を通じて本明細書で主張されているすべての組成物は、別な具合に言明されていない限り、ポリマーであるか別なものであるかにかかわらず、あらゆる付加的な添加剤、佐剤(adjuvant)または化合物を含んでいてよい。それとは対照的に、「本質的に〜から成る(consisting essentially of)」という用語は、実施可能性にとって必要不可欠でないものを除き、その用語に続く引用句の範囲からあらゆる他の構成要素、ステップまたは手順を除外する。「〜から成る(consisting of)」という用語は、具体的に記述またはリストアップされていないあらゆる構成要素、ステップまたは手順を除外する。「または(or)」という用語は、別な具合に述べられていない限り、列挙されているメンバーを個別的に、更にはあらゆる組合せで指す。
「ポリマー」という用語は、従来のホモポリマー、即ち、単一のモノマーから調製された均一なポリマーと、コポリマー(本明細書では、互換可能にインターポリマーとも呼ばれる)であって、少なくとも2つのモノマーの反応から調製されたポリマー、または、例え単一のモノマーから形成されたとしても、別な仕方で化学的に差別化されたセグメントまたはブロックを含有するポリマーを意味するコポリマーとの両方を含む。より具体的には、「ポリエチレン」という用語は、エチレンのホモポリマー、および、エチレンが少なくとも50モルパーセントを構成する、エチレンと1つまたはそれ以上のC3-8α−オレフィンとのコポリマーを含む。「プロピレンコポリマー」または「プロピレンインターポリマー」という用語は、プロピレンおよび場合によって1つまたはそれ以上の共重合可能なコモノマーを含むコポリマーを意味し、ここで、プロピレンは、そのポリマー(結晶性ブロック)中における少なくとも1つのブロックまたはセグメントの、好ましくは少なくとも90モルパーセントの、より好ましくは少なくとも95モルパーセントの、最も好ましくは少なくとも98モルパーセントの、複数の重合されたモノマー単位を含む。異なるα−オレフィンから主に生成されたポリマー、例えば4−メチル−1−ペンテンなどから生成されたポリマーも同様に名付けられよう。使用されている場合、「結晶性」という用語は、示差走査熱量測定法(DSC)または同等な技術で測定したときに、一次転移点または結晶融点(Tm)を有するポリマーまたはポリマーブロックを表す。この用語は、「半結晶性」という用語と互換可能に使用され得る。「非晶質」という用語は、結晶融点を持たないポリマーを表す。「アイソタクチック」または「シンジオタクチック」という用語は、13C−NMR分析法で測定したときに、少なくとも70パーセントのアイソタクチックまたはシンジオタクチックなペンダントを有するポリマー反復単位として定義される。「高度にアイソタクチックな」または「高度にシンジオタクチックな」という用語は、少なくとも90パーセントのアイソタクチックまたはシンジオタクチックなペンダントを有するポリマーブロックとして定義される。「タクチック」という用語は、アイソタクチックまたはシンジオタクチックのいずれかのポリマー反復単位として定義され、「高度にタクチックな」という用語は、高度にアイソタクチックであるか高度にシンジオタクチックであるかのいずれかのポリマー反復単位を表す。
「マルチブロックコポリマー」または「セグメント化されたコポリマー」という用語は、好ましくは線形の様式で接合された、化学的にはっきりと識別可能な2つまたはそれ以上の領域またはセグメント(「ブロック」と呼ぶ)を含むポリマーを表し、即ち、ペンダント様式またはグラフト様式ではなく、重合されたエチレン官能基に関して端と端が接合された、化学的に識別可能な単位を含むポリマーを表す。本発明においては、それらのブロックは、レジオイレギュラーな2,1−または3,1−モノマー挿入の存在、特には後者の存在が異なり、望ましくは単一の重合可能なモノマーから調製され、最も好ましくはプロピレンから調製される。特定のポリマーブロックにおける前述のレジオエラーの発現はTgの低減または非晶質のポリマーブロックをもたらし、これにより、結果として生じるコポリマーに非常に望ましいエラストマー特性がもたらされる。
更に、流動性触媒により生成されたコポリマーを含む従来技術のブロックコポリマーに比べ、本発明のコポリマーは、1つの好ましい実施形態においては多重触媒との組合せにおける可逆的移動剤の効果により、ポリマーの多分散性(PDIまたはMw/Mn)、ブロック長分布、及び/又はブロック数分布が独特であることにより特徴付けられる。より具体的に説明すると、連続的なプロセスで製造されるときには、本ポリマーは、望ましくは1.7から2.9までのPDIを有しており、好ましくは1.8から2.5まで、より好ましくは1.8から2.2まで、最も好ましくは1.8から2.1までのPDIを有している。バッチプロセスまたはセミバッチプロセスで製造されるときには、本ポリマーは、望ましくは1.0から2.9までのPDIを有しており、好ましくは1.3から2.5まで、より好ましくは1.4から2.2まで、最も好ましくは1.4から2.1までのPDIを有している。非常に望ましくは、本ポリマーは−30℃未満のTgを有している。
本明細書における様々なモノマー付加形状(geometries)の違いが、代表的なモノマーとしてプロピレンを使用し、以下の略図で描かれており、この図において、活性触媒部位はCatで示されており、前もって形成されたポリマー鎖はPolymer(ポリマー)で示されている:
Figure 2008533275
個々のはっきりと識別可能なセグメントまたはブロックが単一のポリマー鎖内に接合されているため、本ポリマーは、標準的な選択抽出技術を用いて完全に分画することができない。例えば、高度にタクチックな領域とレジオイレギュラーな2,1−または3,1−モノマー挿入を含有した領域とを包含しているポリマーは、異なる溶媒を用いて選択的に抽出または分画することができない。1つの好ましい実施形態においては、ジアルキルエーテル溶媒またはアルカン溶媒のいずれかを用いて抽出可能なポリマーの量は、そのポリマーの合計重量のうち、10パーセント未満であり、好ましくは7パーセント未満、より好ましくは5パーセント未満、最も好ましくは2パーセント未満である。
更に、本発明のマルチブロックコポリマーは、望ましくは、Poisson分布ではなく、Schutz−Flory分布に適合するPDIを有している。本重合プロセスの使用は、多分散ブロック分布、更にはブロックサイズの多分散分布の両方を有する生成物をもたらす。これは、最終的に、改善され、且つ、はっきりと識別可能な物理的特性を有するポリマー生成物の形成をもたらす。多分散ブロック分布の理論的な利点は、以前に、Potemkinによる「Physical Review E」(1998) 57(6)、p. 6902-6912およびDobryninによる「J. Chem. Phys.」(1997)107(21)、p. 9234-9238でモデル化され、検討されている。
1つの更なる実施形態においては、本発明のポリマー、特に連続的な溶液重合反応器内で製造された本ポリマーは、ブロック長の最も可能性の高い分布を有している。本発明による最も好ましいポリマーは、末端ブロックを含めて4つまたはそれ以上のブロックまたはセグメントを含有したマルチブロックコポリマーである。
結果として生じるポリマーに関する以下の数学的な取り扱いは、本発明のポリマーに当てはまるものと確信される、理論的に誘導されたパラメーターに基づくものであり、特には定常状態の連続的な充分に混合された反応器内において、2つまたはそれ以上の触媒を用いて調製された結果的なポリマーのブロック長さが、それぞれ、以下のようにして導出された最も可能性の高い分布に従うことを示しており、ここで、piは、触媒iからのブロックシーケンスに関する成長の確率である。この理論的な取り扱いは、当分野において公知であり、且つ、鎖長またはブロック長によって影響されない質量作用の反応速度に関する表現(mass action reaction rate expressions)の使用を含め、分子構造に及ぼす重合速度の影響を予測する際に使用される、標準的な仮定および方法に基づいている。このような方法は、以前に、W. H. Rayによる「J. Macromol. Sci.、Rev. Macromol. Chem.」、C8、1(1972)ならびにA. E. HamielecおよびJ. F. MacGregorによる「Polymer Reaction Engineering」、K. H. ReichertおよびW. Geisler編集、Hanser、Munich、1983で開示されている。これに加え、同じ触媒により形成された隣接するシーケンスは単一のブロックを形成するものと仮定されている。触媒iに対する、長さnのシーケンスの割合(fraction)はXi[n]で与えられ、ここで、nは、そのブロック内におけるモノマー単位の個数を表す1から無限大までの整数である。
Figure 2008533275
それぞれの触媒は、ある成長確率(pi)を有しており、独特な平均ブロック長および分布を有するポリマーセグメントを形成する。1つの最も好ましい実施形態においては、その成長確率は:
Figure 2008533275
休止ポリマー鎖は、CSAに付着されているポリマー鎖を表す。
全体的なモノマー消費率またはポリマー成長率、Rp[i]は、以下の如く、見掛け速度定数、Kpi(上線付き)を用い、総モノマー濃度、[M]を掛け算することにより定められる:
Figure 2008533275
総連鎖移動率は、水素(H2)への連鎖移動、ベータヒドリド脱離および可逆的連鎖移動剤(CSA)への連鎖移動に対する値を含め、以下で与えられる。反応器滞留時間はθにより与えられ、それぞれの添字付きのk値は速度定数である。
Figure 2008533275
二元触媒系の場合、触媒1および2の間のポリマーの連鎖シャトリングは、以下のようにして与えられる:
Figure 2008533275
2つより多くの触媒が使用される場合には、項が追加され、Rs[i]に対する理論的な関係における複雑性がもたらされるが、結果として生じるブロック長分布は最も可能性が高いという最終的な結論は影響を受けない。
化合物に関して本明細書で使用する場合、具体的に別な具合に指示されていない限り、単数形はすべての異性体を含み、逆もまた同様である(例えば、「ヘキサン」という用語は、ヘキサンのすべての異性体を個別的にまたは集約的に含む)。「化合物」および「錯体」という用語は、本明細書では互換可能に使用され、有機化合物、無機化合物および有機金属化合物を表す。「原子」という用語は、イオン状態であるかどうかにかかわらず、即ち、原子が電荷もしくは部分的な電荷を担持しているか、または別の原子に結合されているかどうかにかかわらず、ある元素の最も小さな構成要素を表す。「ヘテロ原子」という用語は、炭素または水素以外の原子を表す。好ましいヘテロ原子は:F、Cl、Br、N、O、P、B、S、Si、Sb、Al、Sn、As、SeおよびGeを含む。
「ヒドロカルビル」という用語は、分枝状または非分枝状の、飽和または不飽和の環式、多環式または非環式の種を含め、水素原子および炭素原子のみを含有する一価の置換基を表す。例は、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルカジエニル基、シクロアルケニル基、シクロアルカジエニル基、アリール基およびアルキニル基を含む。「置換ヒドロカルビル」という用語は、1つまたはそれ以上の非ヒドロカルビル置換基で置換されたヒドロカルビル基を表す。「ヘテロ原子含有ヒドロカルビル」または「ヘテロヒドロカルビル」という用語は、水素または炭素以外の少なくとも1つの原子が1つまたはそれ以上の炭素原子および1つまたはそれ以上の水素原子と共に存在する一価の基を表す。「ヘテロカルビル」という用語は、1つまたはそれ以上の炭素原子および1つまたはそれ以上のヘテロ原子を含有し、水素原子を含んでいない基を表す。炭素原子とヘテロ原子との間の結合、更には2つのヘテロ原子間の結合は、一重もしくは多重の共有結合、または配位結合もしくは他の供与結合であってよい。従って、ヘテロシクロアルキル基、アリール置換ヘテロシクロアルキル基、ヘテロアリール基、アルキル置換ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ジヒドロカルビルボリル基、ジヒドロカルビルホスフィノ基、ジヒドロカルビルアミノ基、トリヒドロカルビルシリル基、ヒドロカルビルチオ基またはヒドロカルビルセレノ基で置換されたアルキル基は、ヘテロアルキルという用語の範囲内である。適切なヘテロアルキル基の例は、シアノメチル基、ベンゾイルメチル基、(2−ピリジル)メチル基およびトリフルオロメチル基を含む。
本明細書で使用する場合、「芳香族」という用語は、(4δ+2)個のπ−電子を含有する多原子の、環状の、共役型の環系を表し、ここで、δは、1であるか、1より大きい整数である。2つまたはそれ以上の多原子環式の環を含有する環系に関して本明細書で使用する場合、「縮合」という用語は、それらのうちの少なくとも2つの環に関して、少なくとも一対の隣接原子が両方の環に包含されていることを意味する。「アリール」という用語は、一価の芳香族置換基を表し、その芳香族置換基は、単一の芳香環であってもよいし、または、共に縮合された多重芳香環、共有結合により結合された多重芳香環、もしくは共通の基、例えばメチレンまたはエチレン部分などに結合された多重芳香環であってもよい。芳香環の例は、数ある中でもとりわけ、フェニル、ナフチル、アントラセニルおよびビフェニルを含む。
「置換アリール」という用語は、炭素に結合された1つまたはそれ以上の水素原子が、1つまたはそれ以上の官能基、例えばアルキル、置換アルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、置換ヘテロシクロアルキル、ハロゲン、アルキルハロ(例えばCF3)、ヒドロキシ、アミノ、ホスフィド、アルコキシ、アミノ、チオ、ニトロ、ならびに、芳香環に縮合されている、共有結合により結合されている、または共通の基に結合されている、例えばメチレンもしくはエチレン部分などに結合されている、飽和型および不飽和型の両方の環状炭化水素などにより置換されたアリール基を表す。また、前述の共通の結合基は、ベンゾフェノンの場合におけるカルボニル、またはジフェニルエーテルの場合における酸素、もしくはジフェニルアミンの場合における窒素であってもよい。
(モノマー)
本発明のポリマーの調製において使用するのに適したモノマーは、プロピレン、4−メチル−1−ペンテンまたは他のC4-8α−オレフィン、および、場合によって、本発明の目的物であるレジオイレギュラーな2,1−または3,1−モノマー挿入が異なるブロックを含有したマルチブロックコポリマーの調製が得られることを条件として、1つまたはそれ以上の共重合可能なコモノマーを含む。適切なコモノマーの例は、エチレン、ならびに4個から30個までの炭素原子、好ましくは4個から20個までの炭素原子を有する直鎖状または分枝鎖状のα−オレフィン、例えば1−ブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセンおよび1−エイコセンなど;3個から30個までの炭素原子、好ましくは3個から20個までの炭素原子を有するシクロオレフィン、例えばシクロペンテン、シクロヘプテン、ノルボルネン、5−メチル−2−ノルボルネン、テトラシクロドデセンおよび2−メチル−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレンなど;ジ−およびポリ−オレフィン、例えばブタジエン、イソプレン、4−メチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ペンタジエン、1,4−ペンタジエン、1,5−ヘキサジエン、1,4−ヘキサジエン、1,3−ヘキサジエン、1,3−オクタジエン、1,4−オクタジエン、1,5−オクタジエン、1,6−オクタジエン、1,7−オクタジエン、エチリデンノルボルネン、ビニルノルボルネン、ジシクロペンタジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン、4−エチリデン−8−メチル−1,7−ノナジエンおよび5,9−ジメチル−1,4,8−デカトリエンなど;芳香族ビニル化合物、例えばモノまたはポリアルキルスチレン(スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、o,p−ジメチルスチレン、o−エチルスチレン、m−エチルスチレンおよびp−エチルスチレンを含む)など、ならびに官能基含有誘導体、例えばメトキシスチレン、エトキシスチレン、ビニル安息香酸、メチルビニルベンゾアート、ビニルベンジルアセタート、ヒドロキシスチレン、o−クロロスチレン、p−クロロスチレン、ジビニルベンゼン、3−フェニルプロペン、4−フェニルプロペン、α−メチルスチレン、ビニルクロリド、1,2−ジフルオロエチレン、1,2−ジクロロエチレン、テトラフルオロエチレンおよび3,3,3−トリフルオロ−1−プロペンなどを含む。
(可逆的連鎖移動剤(chain shuttling agents))
「可逆的移動剤」という用語は、本発明の組成物において使用される化合物または化合物の混合物であって、重合条件下において、本組成物中に含まれている触媒の少なくとも2つの活性触媒部位間でポリメリル交換を引き起こすことができる化合物または化合物の混合物を表す。即ち、ポリマーフラグメントの移動が、これらの1つまたはそれ以上の活性触媒部位からとこれらの活性触媒部位への両方向で起こる。可逆的移動剤とは対照的に、「連鎖移動剤」は、ポリマー鎖成長の停止を引き起こし、結局、触媒から移動剤へ成長ポリマーを一回移動させるに過ぎない。好ましくは、可逆的移動剤は、0.01から100までの活性比RA-B/RB-Aを有しており、より好ましくは0.1から10まで、最も好ましくは0.5から2.0まで、最も高度に好ましくは0.8から1.2までの活性比RA-B/RB-Aを有しており、ここで、RA-Bは、可逆的移動剤を介して行われる触媒Aの活性部位から触媒Bの活性部位へのポリメリル移動の速度であり、RB-Aは、逆方向のポリメリル移動の速度、即ち、触媒Bの活性部位から始まり、可逆的移動剤を介して行われる触媒Aの活性部位への交換の速度である。望ましくは、可逆的移動剤とポリメリル鎖との間で形成される中間体は充分に安定しており、連鎖停止は比較的希にしか起こらない。望ましくは、シャトル−ポリメリル生成物のうち、90パーセント未満、好ましくは75パーセント未満、より好ましくは50パーセント未満、最も望ましくは10パーセント未満が、3つのはっきりと識別可能なポリマーセグメントまたはブロックを達成する前に反応が停止される。理想的には、連鎖シャトリングの速度(ポリマー鎖を触媒部位から可逆的連鎖移動剤へ移動し、その後、触媒部位へ戻すのに要する時間によって定める)は、ポリマー停止の速度と同等であるか、またはそれよりも速く、ポリマー停止の速度よりも10倍、更には100倍速い場合さえある。これは、ポリマー成長と同じタイムスケールでのポリマーブロック形成を可能にする。
異なる重合能力を有する種々の触媒の様々な組合せを選択し、且つ、種々の可逆的移動剤または可逆的移動剤の混合物をこれらの触媒の組合せとペアーにすることにより、異なる2,1−または3,1−モノマー挿入含有量のセグメント、異なるブロック長さのセグメント、およびそれぞれのコポリマー中における異なる数のそのようなセグメントを有するポリマー生成物を調製することができる。例えば、可逆的移動剤の活性度がそれらの1つまたはそれ以上の触媒の触媒ポリマー鎖成長速度に比べて低い場合には、比較的長いブロック長さのマルチブロックコポリマーおよびポリマーブレンドを得ることができる。反対に、シャトリングがポリマー鎖の成長に比べて非常に速い場合には、よりランダムな鎖状構造を有し、比較的短いブロック長さのコポリマーが得られる。極めて速い可逆的移動剤は、実質的にランダムなコポリマー特性を有するマルチブロックコポリマーをもたらし得る。触媒混合物および可逆的移動剤の両方を適切に選択することにより、比較的純粋なブロックコポリマー、比較的大きなポリマーセグメントまたはブロックを含有するコポリマー、及び/又は様々なホモポリマー及び/又はコポリマーを伴う前述のもののブレンドを得ることができる。
触媒A、触媒Bおよび可逆的連鎖移動剤を含む適切な組成物は、レジオイレギュラーな2,1−または3,1−モノマー挿入含有量に基づくブロックの差別化ができるように特別に適合化された以下の多段ステップ手順により、本発明に合わせて選択することができる:
I.1つまたはそれ以上の付加重合可能なC3-8α−オレフィンモノマーが、可能性のある触媒および可能性のある可逆的連鎖移動剤を含む混合物を用いて重合される。望ましくは、この重合試験は、好ましくは比較的一定のモノマー濃度を使用し、典型的には1:5から1:500までの触媒対可逆的連鎖移動剤のモル比を用い、溶液重合条件下で稼働するバッチ型またはセミバッチ型の反応器(即ち、触媒または可逆的移動剤の再供給を伴わない)を使用して実施される。適切な量のポリマーを形成した後、触媒毒の付加により反応が停止され、ポリマーの特性(2,1−または3,1−挿入レジオエラー)が測定される。
II.前述の重合およびポリマー試験が、ある範囲の収率およびPDI値を有する一連のポリマーをもたらす幾つかの異なる反応時間で繰り返される。
III.可逆的移動剤へと可逆的移動剤からとの両方向で有効なポリマー移動を示す触媒/可逆的移動剤のペアーは、最小のPDIが2.0未満、より好ましくは1.5未満、最も好ましくは1.3未満であるポリマーシリーズにより特徴付けられる。更に、連鎖シャトリングが起こっている場合には、変換率が高められているため、そのポリマーのMnは増大し、好ましくは殆ど直線的に増大する。最も好ましい触媒/可逆的移動剤のペアーは、0.95より大きな統計学的精度(R2)、好ましくは0.99より大きな統計学的精度をもって直線に当てはまる、変換率(またはポリマーの収率)の関数としてポリマーのMnを与えるペアーである。
この後、ステップI−IIIが、可能性のある触媒及び/又は想定される可逆的移動剤の1つもしくはそれ以上の更なるペアリングに対して実施される。
この後、本発明による触媒A、触媒Bおよび1つまたはそれ以上の可逆的連鎖移動剤を含む組成物は、2つの触媒のそれぞれが1つまたはそれ以上の可逆的連鎖移動剤と共に連鎖シャトリングを受け、選択された反応条件下において、触媒Aの方が、立体特異的なポリマーを選択的に形成する能力に関して、触媒Bに比べて大きな能力を有するように選択される。より好ましくは、少なくとも1つの可逆的連鎖移動剤が、触媒Aおよび触媒Bの両方と共に、(前述の試験において確認されている如く)順方向と逆方向の両方向におけるポリマー移動を受ける。更に、可逆的連鎖移動剤は、どちらの触媒に関しても、触媒の活性度(単位時間当たりの触媒の単位重量につき生成されるポリマーの重量で測定される)を(可逆的移動剤の不在下における活性度に比べて)60パーセントより多く低減させないことが好適であり、より好ましくは、そのような触媒の活性度は20パーセントより多く低減されず、最も好ましくは、それらのうちの少なくとも1つの触媒の触媒活性度は、可逆的移動剤の不在下における触媒活性度に比べて増大される。
代替的に、標準的なバッチ反応条件下において一連の重合を実施し、結果として生じたポリマーの特性を測定することにより、望ましい触媒/可逆的移動剤のペアーを検出することも可能である。適切な可逆的移動剤は、有意なPDIの広がりまたは活性の損失(収率または速度の低減)を伴うことなく、結果として生じるMnの低下により特徴付けられる。
前述の試験は、自動化された反応器および分析プローブを用いる迅速なスループットスクリーニング技術、ならびに様々なはっきりと識別可能な特性(2,1−または3,1−モノマー挿入含有量)を有するポリマーブロックの形成に容易に適合化させることができる。例えば、可能性のある数多くの可逆的移動剤候補物質は、様々な有機金属化合物と様々なプロトンソースおよびオレフィン重合触媒組成物を使用する重合反応に加えられる化合物または反応生成物との組合せにより、その場で事前同定または合成することができる。幾種類かの重合が、可逆的移動剤と触媒とのモル比を変えて実施される。最小限の要件として、適切な可逆的移動剤は、上で説明されている通りの可変収率実験において2.0未満の最小PDIをもたらし、その一方で、触媒の活性度に有意な悪影響を及ぼさず、好ましくは、上で説明されている如く触媒の活性度を改善する可逆的移動剤である。
(推測的な)可逆的移動剤を特定する方法の如何に関わらず、可逆的移動剤という用語は、現在同定されているマルチブロックコポリマーまたは本明細書で開示されている重合条件下において有用に使用されるマルチブロックコポリマーを調製することができる化合物を表すべく意図されている。非常に望ましくは、1つの平均的な鎖当たりの平均ブロック数または平均セグメント数(組成が異なる平均ブロック数をそのポリマーのMnで割り算した値として定義される)が3.0より大きく、より好ましくは3.5より大きく、更に一層好ましくは4.0より大きく、且つ、25未満であり、好ましくは15未満であり、より好ましくは10.0未満であり、最も好ましくは8.0未満であるマルチブロックコポリマーが本発明により形成される。
本発明において使用するのに適した可逆的移動剤は、1族、2族、12族もしくは13族の金属化合物、または少なくとも1つのC1-20ヒドロカルビル基を含有した錯体、好ましくはそれぞれのヒドロカルビル基に1個から12個までの炭素を含有するヒドロカルビル置換アルミニウム、ガリウムまたは亜鉛化合物、ならびにプロトンソースとの反応生成物を含む。好ましいヒドロカルビル基は、アルキル基、好ましくは直鎖状または分枝状のC2-8アルキル基である。本発明において使用するのに最も好ましい可逆的移動剤は、トリアルキルアルミニウム化合物およびジアルキル亜鉛化合物、特にはトリエチルアルミニウム、トリ(i−プロピル)アルミニウム、トリ(i−ブチル)アルミニウム、トリ(n−ヘキシル)アルミニウム、トリ(n−オクチル)アルミニウム、トリエチルガリウムまたはジエチル亜鉛である。更なる適切な可逆的移動剤は、前述の有機金属化合物、好ましくはトリ(C1-8)アルキルアルミニウムまたはジ(C1-8)アルキル亜鉛化合物、特にはトリエチルアルミニウム、トリ(i−プロピル)アルミニウム、トリ(i−ブチル)アルミニウム、トリ(n−ヘキシル)アルミニウム、トリ(n−オクチル)アルミニウムまたはジエチル亜鉛を、(ヒドロカルビル基の数に比べて)化学量論的な量未満の第二級アミンまたはヒドロキシル化合物、特にはビス(トリメチルシリル)アミン、t−ブチル(ジメチル)シロキサン、2−ヒドロキシメチルピリジン、ジ(n−ペンチル)アミン、2,6−ジ(t−ブチル)フェノール、エチル(1−ナフチル)アミン、ビス(2,3,6,7−ジベンゾ−1−アザシクロヘプタンアミン)または2,6−ジフェニルフェノールと合わせることにより形成された反応生成物または混合物を含む。望ましくは、1つの金属原子につき1つのヒドロカルビル基が残るように、充分な量のアミンまたはヒドロキシル試薬が使用される。可逆的移動剤として本発明において使用することが最も望まれる前述の組合せの一次反応生成物は、n−オクチルアルミニウムジ(ビス(トリメチルシリル)アミド)、i−プロピルアルミニウムビス(ジメチル(t−ブチル)シロキシド)、およびn−オクチルアルミニウムジ(ピリジニル−2−メトキシド)、i−ブチルアルミニウムビス(ジメチル(t−ブチル)シロキサン)、i−ブチルアルミニウムビス(ジ(トリメチルシリル)アミド)、n−オクチルアルミニウムジ(ピリジン−2−メトキシド)、i−ブチルアルミニウムビス(ジ(n−ペンチル)アミド)、n−オクチルアルミニウムビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシド)、n−オクチルアルミニウムジ(エチル(1−ナフチル)アミド)、エチルアルミニウムビス(t−ブチルジメチルシロキシド)、エチルアルミニウムジ(ビス(トリメチルシリル)アミド)、エチルアルミニウムビス(2,3,6,7−ジベンゾ−1−アザシクロヘプタンアミド)、n−オクチルアルミニウムビス(2,3,6,7−ジベンゾ−1−アザシクロヘプタンアミド)、n−オクチルアルミニウムビス(ジメチル(t−ブチル)シロキシド)、エチル亜鉛(2,6−ジフェニルフェノキシド)およびエチル亜鉛(t−ブトキシド)である。
当業者であれば、1つの触媒または触媒の組合せにとって適切な可逆的移動剤が必ずしも別の触媒または触媒の組合せと共に使用しても同等に良好な結果をもたらさず、または更に満足のいく結果をもたらさないことを認識する。幾つかの可能性のある可逆的移動剤は、1つまたはそれ以上の触媒の性能に悪影響を及ぼす可能性があり、また、その理由から、使用するのが望ましくない場合があり得る。従って、望ましくは、可逆的連鎖移動剤の活性は、望ましいポリマー特性を達成するため、触媒の触媒活性とのバランスがとられる。本発明の幾つかの実施形態においては、最良の結果は、可能な最大速度未満である連鎖シャトリング活性(連鎖移動の速度により測定)を有する可逆的移動剤を使用することにより得られることがある。
しかし、一般的には、好ましい可逆的移動剤は、最高のポリマー移動速度、更には最高の移動効率(連鎖停止の発生率の低減)を有する。このような可逆的移動剤は、低減された濃度で使用することができ、更に、望ましい程度のシャトリングを達成することができる。これに加え、そのような可逆的移動剤は、可能なうちで最も短いポリマーブロック長さの製造をもたらす。非常に望ましくは、反応器内におけるポリマーの有効分子量が小さくなり、これにより、反応混合物の粘度が低減され、その結果、運転コストが下がるという事実により、単一の交換部位を有する可逆的連鎖移動剤が使用される。
(触媒)
本発明において使用するのに適した触媒は、望ましい組成またはタイプのポリマーを調製するのに適合するあらゆる化合物または化合物の組合せを含む。均一系触媒と不均一系触媒のどちらも使用することができる。不均一系触媒の例は、周知のチーグラー−ナッタ型の組成物、特には2族金属ハリドまたは混合ハリドおよびアルコキシド上に担持された4族金属ハリド、ならびに周知のクロムまたはバナジウムをベースとした触媒を含む。しかし、好ましくは、容易に使用することができ、且つ、溶液中において狭い分子量のポリマーセグメントを製造することができるため、本発明において使用するための触媒は、比較的純粋な有機金属化合物または金属錯体を含む均一系触媒、特には「元素の周期表」の3〜10族またはランタニド系列から選択される金属をベースとした化合物または錯体を含む均一系触媒である。本発明において使用される触媒は、本発明の重合の条件下において、他の触媒の性能に有意に悪影響を及ぼさないことが好適である。望ましくは、触媒はどれも、本発明の重合の条件下において、25パーセントより多く活性が低減されず、より好ましくは10パーセントより多く活性が低減されない。
高いタクチックポリマー形成率を有する本明細書で使用するための金属錯体(触媒A)は、1つまたはそれ以上の非局在化π−結合型配位子または多価ルイス塩基配位子を含有する「元素の周期表」の3族から15族までから選択された遷移金属の錯体を含む。その例は、メタロセン、ハーフメタロセン、幾何拘束型および多価ピリジルアミン、または他のポリキレート塩基錯体を含む。これらの錯体は、一般的に、式:MKkxz;で表され、またはそれらのダイマーであり、ここで
Mは、「元素の周期表」の3〜15族から選択される金属であり、好ましくは3〜10族から、より好ましくは4〜8族から、最も好ましくは4族から選択される金属であり;
Kは、各出現毎に独立して、非局在化π−電子、または1つもしくはそれ以上の電子対を含有する基であって、それらのπ−電子または電子対を通じてKがMに結合されており、前述のK基は、水素原子を数に入れずに50個までの原子を含有しており、場合によっては、2つまたはそれ以上のK基が共に結合されて橋かけ構造を形成していてよく、更に、場合によっては、1つもしくはそれ以上のK基がZに、Xに、またはZおよびXの両方に結合されていてよく;
Xは、各出現毎に独立して、40個までの非水素原子を有する一価のアニオン性部分であって、場合によっては、1つもしくはそれ以上のX基が共に結合されていて、これにより、二価もしくは多価のアニオン性基を形成していてよく、更に、場合によっては、1つもしくはそれ以上のX基および1つもしくはそれ以上のZ基が共に結合されていて、これにより、共有結合によってMに結合されていると共にMに配位されている部分を形成していてよく;
Zは、各出現毎に独立して、少なくとも1つの非共有電子対を含有した50個までの非水素原子からなる中性のルイス塩基ドナー配位子であって、それらの非共有電子対を通じてZがMに配位されており;
kは0から3までの整数であり;
xは1から4までの整数であり;
zは0から3までの数字であり;そして
和、k+xは、Mの形式的酸化状態に等しい。
適切な金属錯体は、1個から3個までのπ−結合型アニオン性配位子基または中性配位子基を含有する金属錯体を含み、前述の配位子基は、環式または非環式の非局在化π−結合型アニオン性配位子基であってよい。具体的なそのようなπ−結合型基は、共役型もしくは非共役型の環状または非環状のジエンおよびジエニル基、アリル基、ボラタベンゼン基、ホスホールおよびアレーン基である。「π−結合型」という用語は、その配位子基が、部分的に非局在化されたπ−結合からの電子を共有することによって遷移金属に結合されていることを意味する。
非局在化π−結合型基における各原子は、独立して、水素、ハロゲン、ヒドロカルビル、ハロヒドロカルビル、ヒドロカルビル置換ヘテロ原子からなる群より選択されるラジカルで置換されていてよく、ここで、前述のヘテロ原子は「元素の周期表」の14〜16族から選択され、また、そのようなヒドロカルビル置換ヘテロ原子ラジカルは、更に、15族または16族のヘテロ原子含有部分で置換されていてよい。これに加え、2つまたはそれ以上のそのようなラジカルは一体となって縮合環系を形成していてよく、部分的または完全に水素化された縮合環系を含み、またはそれらは金属と共にメタロ環を形成していてもよい。「ヒドロカルビル」という用語の範囲内には、C1-20の直鎖状、分枝状および環状のアルキルラジカル、C6-20の芳香族ラジカル、C7-20のアルキル置換芳香族ラジカル、ならびにC7-20のアリール置換アルキルラジカルが含まれる。適切なヒドロカルビル置換ヘテロ原子ラジカルは、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、窒素、リンまたは酸素のモノ−、ジ−およびトリ−置換ラジカルを含み、ここで、それぞれのヒドロカルビル基は1個から20個までの炭素原子を含む。その例は、N,N−ジメチルアミノ基、ピロリジニル基、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、メチルジ(t−ブチル)シリル基、トリフェニルゲルミル基およびトリメチルゲルミル基を含む。15族または16族ヘテロ原子含有部分の例は、アミノ部分、ホスフィノ部分、アルコキシ部分もしくはアルキルチオ部分、またはそれらの二価誘導体、例えば遷移金属もしくはランタニド金属に結合された、およびヒドロカルビル基、π−結合型基またはヒドロカルビル置換ヘテロ原子に結合されたアミド基、ホスフィド基、アルキレンオキシ基またはアルキレンチオ基を含む。
適切なアニオン性非局在化π−結合型基の例は、シクロペンタジエニル基、インデニル基、フルオレニル基、テトラヒドロインデニル基、テトラヒドロフルオレニル基、オクタヒドロフルオレニル基、ペンタジエニル基、シクロヘキサジエニル基、ジヒドロアントラセニル基、ヘキサヒドロアントラセニル基、デカヒドロアントラセニル基、ホスホール基およびボラタベンジル基、更には不活性に置換されたそれらの誘導体、特にはそれらのC1-10ヒドロカルビル置換誘導体またはトリス(C1-10ヒドロカルビル)シリル置換誘導体を含む。好ましいアニオン性の非局在化π−結合型基は、シクロペンタジエニル、ペンタメチルシクロペンタジエニル、テトラメチルシクロペンタジエニル、テトラメチルシリルシクロペンタジエニル、インデニル、2,3−ジメチルインデニル、フルオレニル、2−メチルインデニル、2−メチル−4−フェニルインデニル、テトラヒドロフルオレニル、オクタヒドロフルオレニル、1−インダセニル、3−ピロリジノインデン−1−イル、3,4−(シクロペンタ(l)フェナントレン−1−イルおよびテトラヒドロインデニルである。
ボラタベンゼニル配位子は、ベンゼンのホウ素含有類似体であるアニオン性配位子である。ボラタベンゼニル配位子は当分野においてこれまでに知られており、Herberichらによる「Organometallics」、14、1、471-480(1995)で説明されている。好ましいボラタベンゼニル配位子は、式:
Figure 2008533275
に相当し、式中
1は不活性な置換基であって、好ましくは水素、ヒドロカルビル、シリル、ハロまたはゲルミルからなる群より選択され、そのR1は、水素を数に入れずに20個までのの原子を有しており、また、場合によっては、2つの隣接したR1基が接合されて一体となっていてよい。そのような非局在化π−結合型基の二価誘導体に関わる錯体においては、そのうちの1つの原子が共有結合によってまたは共有結合により結合された二価の基によってその錯体の別の原子に結合されており、これにより、架橋された系を形成している。
ホスホールは、シクロペンタジエニル基のリン含有類似体であるアニオン性配位子である。ホスホールは当分野においてこれまでに知られており、WO第98/50392号などにより説明されている。好ましいホスホール配位子は、式:
Figure 2008533275
に相当し、式中、
1は先に定義されている通りである。
本発明において使用するのに好ましい遷移金属錯体は、式:MKkxz;に相当し、またはそれらのダイマーであり、ここで:
Mは4族金属であり;
Kは、非局在化π−電子を含有する基であって、それらのπ−電子を通じてKがMに結合されており、前述のK基は、水素原子を数に入れずに50個までの原子を含有しており、場合によっては、2つのK基が共に結合されて橋かけ構造を形成していてよく、更に、場合によっては、1つのKがXまたはZに結合されていてよく;
Xは、各出現毎に、40個までの非水素原子を有する一価のアニオン性部分であって、場合によっては、1つもしくはそれ以上のX基および1つもしくはそれ以上のK基が共に結合されていてメタロ環を形成しており、更に、場合によっては、1つもしくはそれ以上のX基および1つもしくはそれ以上のZ基が共に結合されていて、これにより、共有結合によってMに結合されていると共にMに配位されている部分を形成しており;
Zは、各出現毎に独立して、少なくとも1つの非共有電子対を含有した50個までの非水素原子からなる中性のルイス塩基ドナー配位子であって、それらの非共有電子対を通じてZがMに配位されており;
kは0から3までの整数であり;
xは1から4までの整数であり;
zは0から3までの数字であり;そして
和、k+xは、Mの形式的酸化状態に等しい。
好ましい錯体は、1つか2つのK基を含有する錯体を含む。後者の錯体は、2つのK基を結びつける架橋基を含有した錯体を含む。好ましい架橋基は、式(ER’2eに相当する基であり、ここで、Eはケイ素、ゲルマニウム、スズまたは炭素であり、R’は、各出現毎に独立して、水素、またはシリル、ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシおよびそれらの組合せから選択される基であって、そのR’は30個までの炭素またはケイ素原子を有しており、eは1から8までである。好ましくは、R’は、各出現毎に独立して、メチル、エチル、プロピル、ベンジル、tert−ブチル、フェニル、メトキシ、エトキシまたはフェノキシである。
2つのK基を含有する錯体の例は、式:
Figure 2008533275
に相当する化合物であり、式中:
Mは、+2または+4の形式的酸化状態における、チタン、ジルコニウムまたはハフニウムであり、好ましくはジルコニウムまたはハフニウムであり;
3は、各出現毎に独立して、水素、ヒドロカルビル、シリル、ゲルミル、シアノ、ハロおよびそれらの組合せからなる群より選択され、そのR3は、20個までの非水素原子を有しており、または隣接したR3基が一体となって二価の誘導体(即ち、ヒドロカルバジイル基、シラジイル基またはゲルマジイル基)を形成していて、これにより、縮合環系を形成しており;そして
X’’は、各出現毎に独立して、40個までの非水素原子からなるアニオン性の配位子基であり、または2つのX’’基が一体となって、40個までの非水素原子からなる二価のアニオン性配位子基を形成しており、または一体となって、非局在化π−電子によりMに結合された4個から30個までの非水素原子を有する共役ジエンであり、そこでは、Mは+2の形式的酸化状態にあり;そして
R’、Eおよびeは、先に定義されている通りである。
2つのπ−結合型基を含有する具体的な架橋配位子は:
ジメチルビス(シクロペンタジエニル)シラン、ジメチルビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)シラン、ジメチルビス(2−エチルシクロペンタジエン−1−イル)シラン、ジメチルビス(2−t−ブチルシクロペンタジエン−1−イル)シラン、2,2−ビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)プロパン、ジメチルビス(インデン−1−イル)シラン、ジメチルビス(テトラヒドロインデン−1−イル)シラン、ジメチルビス(フルオレン−1−イル)シラン、ジメチルビス(テトラヒドロフルオレン−1−イル)シラン、ジメチルビス(2−メチル−4−フェニルインデン−1−イル)−シラン、ジメチルビス(2−メチリデン−1−イル)シラン、ジメチル(シクロペンタジエニル)(フルオレン−1−イル)シラン、ジメチル(シクロペンタジエニル)(オクタヒドロフルオレン−1−イル)シラン、ジメチル(シクロペンタジエニル)(テトラヒドロフルオレン−1−イル)シラン、(1,1,2,2−テトラメチル)−1,2−ビス(シクロペンタジエニル)ジシラン、(1,2−ビス(シクロペンタジエニル)エタンおよびジメチル(シクロペンタジエニル)−1−(フルオレン−1−イル)メタンである。
好ましいX’’基は、ヒドリド基、ヒドロカルビル基、シリル基、ゲルミル基、ハロヒドロカルビル基、ハロシリル基、シリルヒドロカルビル基およびアミノヒドロカルビル基から選択され、または2つのX’’基が一体となって共役ジエンの二価誘導体を形成しており、あるいは一体となってそれらの基が中性のπ−結合型共役ジエンを形成している。最も好ましいX’’基はC1-20ヒドロカルビル基である。
本発明において使用するのに適した前述の式の金属錯体の例は:
ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジエチル、
ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジベンジル、
ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムメチルベンジル、
ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムメチルフェニル、
ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジフェニル、
ビス(シクロペンタジエニル)チタン−アリル、
ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムメチルメトキシド、
ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムメチルクロリド、
ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、
ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)チタンジメチル、
ビス(インデニル)ジルコニウムジメチル、
インデニルフルオレニルジルコニウムジメチル、
ビス(インデニル)ジルコニウムメチル(2−(ジメチルアミノ)ベンジル)、
ビス(インデニル)ジルコニウムメチルトリメチルシリル、
ビス(テトラヒドロインデニル)ジルコニウムメチルトリメチルシリル、
ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムメチルベンジル、
ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジベンジル、
ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムメチルメトキシド、
ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムメチルクロリド、
ビス(メチルエチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、
ビス(ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジベンジル、
ビス(t−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、
ビス(エチルテトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、
ビス(メチルプロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジベンジル、
ビス(トリメチルシリルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジベンジル、
ジメチルシリルビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
ジメチルシリルビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、
ジメチルシリルビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)チタン(III)アリル、
ジメチルシリルビス(t−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
ジメチルシリルビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(ジメチルシリルビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)チタン(III)2−(ジメチルアミノ)ベンジル、
(ジメチルシリルビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)チタン(III)2−(ジメチルアミノ)ベンジル、
ジメチルシリルビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、
ジメチルシリルビス(インデニル)ジルコニウムジメチル、
ジメチルシリルビス(2−メチルインデニル)ジルコニウムジメチル、
ジメチルシリルビス(2−メチル−4−フェニルインデニル)ジルコニウムジメチル、
ジメチルシリルビス(2−メチルインデニル)ジルコニウム−1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、
ジメチルシリルビス(2−メチル−4−フェニルインデニル)ジルコニウム(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、
ジメチルシリルビス(4,5,6,7−テトラヒドロインデン−1−イル)ジルコニウムジクロリド、
ジメチルシリルビス(4,5,6,7−テトラヒドロインデン−1−イル)ジルコニウムジメチル、
ジメチルシリルビス(テトラヒドロインデニル)ジルコニウム(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、
ジメチルシリルビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、
ジメチルシリルビス(フルオレニル)ジルコニウムジメチル、
ジメチルシリルビス(テトラヒドロフルオレニル)ジルコニウムビス(トリメチルシリル)、
エチレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、
エチレンビス(インデニル)ジルコニウムジメチル、
エチレンビス(4,5,6,7−テトラヒドロインデニル)ジルコニウムジクロリド、
エチレンビス(4,5,6,7−テトラヒドロインデニル)ジルコニウムジメチル、
(イソプロピリデン)(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジベンジル、および
ジメチルシリル(テトラメチルシクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジメチル、
を含む。
本発明において利用される更なるクラスの金属錯体は、先行する式:MKXxz;に相当し、またはそれらのダイマーであり、ここで、M、K、X、xおよびzは先に定義されている通りであり、Zは、Kと共に、Mを伴うメタロ環を形成する、50個までの非水素原子からなる置換基である。
好ましいZ置換基は、Kに直接的に付着された少なくとも1つの原子であって、酸素、イオウ、ホウ素または「元素の周期表」の14族メンバーである少なくとも1つの原子と、共有結合によりMに結合されている別の原子であって、窒素、リン、酸素またはイオウからなる群より選択される別の原子とを含む30個までの非水素原子を含有した基を含む。
より具体的には、本発明により使用されるこのクラスの4族金属錯体は、式:
Figure 2008533275
に相当する「幾何拘束型触媒」を含み、式中:
Mは、チタンまたはジルコニウム、好ましくは+2、+3または+4の形式的酸化状態におけるチタンであり;
1は、場合によって1個から5個までのR2基で置換された、非局在化π−結合型配位子基であり、
2は、各出現毎に独立して、水素、ヒドロカルビル、シリル、ゲルミル、シアノ、ハロおよびそれらの組合せからなる群より選択され、そのR2は20個までの非水素原子を有しており、または隣接したR2基が一体となって二価の誘導体(即ち、ヒドロカルバジイル基、シラジイル基またはゲルマジイル基)を形成し、これにより、縮合環系を形成しており、
それぞれのXは、ハロ基、ヒドロカルビル基、ヒドロカルビルオキシ基またはシリル基であって、その基は20個までの非水素原子を有しており、または2つのX基が一体となって中性のC5-30共役ジエンまたはそれらのジエンの二価誘導体を形成しており;
xは1または2であり;
Yは−O−、−S−、−NR’−、−PR’−であり;そして
X’はSiR’2、CR’2、SiR’2SiR’2、CR’2CR’2、CR’=CR’、CR’2SiR’2またはGeR’2であり、ここで、R’は、各出現毎に独立して、水素、またはシリル、ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシおよびそれらの組合せから選択される基であって、そのR’は30個までの炭素原子またはケイ素原子を有している。
前述の幾何拘束型金属錯体の具体的な例は、式:
Figure 2008533275
に相当する化合物を含み、式中、
Arは、水素を数に入れずに6個から30個までの原子からなるアリール基であり;
4は、各出現毎に独立して、水素、Ar、またはヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル、トリヒドロカルビルゲルミル、ハリド、ヒドロカルビルオキシ、トリヒドロカルビルシロキシ、ビス(トリヒドロカルビルシリル)アミノ、ジ(ヒドロカルビル)アミノ、ヒドロカルバジイルアミノ、ヒドロカルビルイミノ、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィノ、ヒドロカルバジイルホスフィノ、ヒドロカルビルスルフィド、ハロ置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ置換ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル置換ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシロキシ置換ヒドロカルビル、ビス(トリヒドロカルビルシリル)アミノ置換ヒドロカルビル、ジ(ヒドロカルビル)アミノ置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビレンアミノ置換ヒドロカルビル、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィノ置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビレンホスフィノ置換ヒドロカルビルまたはヒドロカルビルスルフィド置換ヒドロカルビルから選択されるAr以外の基であって、そのR基は、水素原子を数に入れずに40個までの原子を有しており、また、場合によって、2つの隣接したR4基が一体となって多環式の縮合環基を形成していてよく;
Mはチタンであり;
X’はSiR6 2、CR6 2、SiR6 2SiR6 2、CR6 2CR6 2、CR6=CR6、CR6 2SiR6 2、BR6、BR6L’’またはGeR6 2であり;
Yは−O−、−S−、−NR5−、−PR5−;−NR5 2または−PR5 2であり;
5は、各出現毎に独立して、ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリルまたはトリヒドロカルビルシリルヒドロカルビルであって、そのR5は水素以外の20個までの原子を有しており、また、場合によって、2つのR5基またはR5がYもしくはZと共に一体となって環系を形成しており;
6は、各出現毎に独立して、水素、またはヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ、シリル、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化アリール、−NR5 2およびそれらの組合せから選択されるメンバーであって、そのR6は20個までの非水素原子を有しており、また、場合によって、2つのR6基またはR6がZと共に一体となって環系を形成しており;
Zは、中性のジエン、または場合によってR5、R6またはXに結合された単座もしくは多座のルイス塩基であり;
Xは、水素、もしくは、水素を数に入れずに60個までの原子を有する一価のアニオン性配位子基であり、または2つのX基が接合されて一体となり、これにより、二価の配位子基を形成しており;
xは1または2であり;そして
zは0、1または2である。
前述の金属錯体の好ましい例は、シクロペンタジエニル基またはインデニル基の3−位置および4−位置の両方の位置において、Ar基で置換されている。
前述の金属錯体の例は:
(3−フェニルシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジクロリド、
(3−フェニルシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジメチル、
(3−フェニルシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタン(II)1,3−ジフェニル−1,3−ブタジエン;
(3−(ピロール−1−イル)シクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジクロリド、
(3−(ピロール−1−イル)シクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジメチル、
(3−(ピロール−1−イル)シクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン;
(3−(1−メチルピロール−3−イル)シクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジクロリド、
(3−(1−メチルピロール−3−イル)シクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジメチル、
(3−(1−メチルピロール−3−イル)シクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン;
(3,4−ジフェニルシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジクロリド、
(3,4−ジフェニルシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジメチル、
(3,4−ジフェニルシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタン(II)1,3−ペンタジエン;
(3−(3−N,N−ジメチルアミノ)フェニル)シクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジクロリド、
(3−(3−N,N−ジメチルアミノ)フェニルシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジメチル、
(3−(3−N,N−ジメチルアミノ)フェニルシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン;
(3−(4−メトキシフェニル)−4−メチルシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジクロリド、
(3−(4−メトキシフェニル)−4−フェニルシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジメチル、
(3−4−メトキシフェニル)−4−フェニルシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン;
(3−フェニル−4−メトキシシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジクロリド、
(3−フェニル−4−メトキシシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジメチル、
(3−フェニル−4−メトキシシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン;
(3−フェニル−4−(N,N−ジメチルアミノ)シクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジクロリド、
(3−フェニル−4−(N,N−ジメチルアミノ)シクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジメチル、
(3−フェニル−4−(N,N−ジメチルアミノ)シクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン;
2−メチル−(3,4−ジ(4−メチルフェニル)シクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジクロリド、
2−メチル−(3,4−ジ(4−メチルフェニル)シクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジメチル、
2−メチル−(3,4−ジ(4−メチルフェニル)シクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン;
((2,3−ジフェニル)−4−(N,N−ジメチルアミノ)シクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジクロリド、
((2,3−ジフェニル)−4−(N,N−ジメチルアミノ)シクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジメチル、
((2,3−ジフェニル)−4−(N,N−ジメチルアミノ)シクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン;
(2,3,4−トリフェニル−5−メチルシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジクロリド、
(2,3,4−トリフェニル−5−メチルシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジメチル、
(2,3,4−トリフェニル−5−メチルシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン;
(3−フェニル−4−メトキシシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジクロリド、
(3−フェニル−4−メトキシシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジメチル、
(3−フェニル−4−メトキシシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン;
(2,3−ジフェニル−4−(n−ブチル)シクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジクロリド、
(2,3−ジフェニル−4−(n−ブチル)シクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジメチル、
(2,3−ジフェニル−4−(n−ブチル)シクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン;
(2,3,4,5−テトラフェニルシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジクロリド、
(2,3,4,5−テトラフェニルシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタンジメチル、および
(2,3,4,5−テトラフェニルシクロペンタジエン−1−イル)ジメチル(t−ブチルアミド)シランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、
を含む。
本発明における触媒(A)として使用するのに適した金属錯体の付加的な例は、式:
Figure 2008533275
に相当する多環式錯体であり、式中、
Mは、+2、+3または+4の形式的酸化状態におけるチタンであり;
7は、各出現毎に独立して、ヒドリド、ヒドロカルビル、シリル、ゲルミル、ハリド、ヒドロカルビルオキシ、ヒドロカルビルシロキシ、ヒドロカルビルシリルアミノ、ジ(ヒドロカルビル)アミノ、ヒドロカルビレンアミノ、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィノ、ヒドロカルビレン−ホスフィノ、ヒドロカルビルスルフィド、ハロ置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ置換ヒドロカルビル、シリル置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビルシロキシ置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビルシリルアミノ置換ヒドロカルビル、ジ(ヒドロカルビル)アミノ置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビレンアミノ置換ヒドロカルビル、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィノ置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビレン−ホスフィノ置換ヒドロカルビルまたはヒドロカルビルスルフィド置換ヒドロカルビルであって、そのR7基は、水素を数に入れずに40個までの原子を有しており、また、場合によって、2つまたはそれ以上の前述の基が一体となって二価の誘導体を形成していてよく;
8は、この金属錯体の残りの部分と縮合系を形成するヒドロカルビレン基または置換されたヒドロカルビレン基であって、そのR8は、水素を数に入れずに1個から30個までの原子を含有しており;
aは、二価の部分、または1つのσ−結合およびMと配位−共有結合を形成することができる中性の2つの電子対を含む部分であって、そのXaは、ホウ素、または「元素の周期表」の14族のメンバーを含んでおり、また、窒素、リン、イオウもしくは酸素も含んでおり;
Xは、環状の非局在化π−結合配位子基であるクラスの配位子を除き、60個までの原子を有する一価のアニオン性配位子基であり、また、場合によっては、2つのX基が一体となって二価の配位子基を形成しており;
Zは、各出現毎に独立して、20個までの原子を有する中性の連結化合物であり;
xは0、1または2であり;そして
zはゼロまたは1である。
そのような錯体の好ましい例は、次の式:
Figure 2008533275
に相当する3−フェニル置換s−インデセニル錯体、
次の式:
Figure 2008533275
に相当する2,3−ジメチル置換s−インデセニル錯体、
または次の式:
Figure 2008533275
に相当する2−メチル置換s−インデセニル錯体
である。
本発明による触媒(A)として有用に使用される金属錯体の更なる例は、次の式:
Figure 2008533275
の金属錯体を含む。
具体的な金属錯体は:
(8−メチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、
(8−メチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(II)1,3−ペンタジエン、
(8−メチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(III)2−(N,N−ジメチルアミノ)ベンジル、
(8−メチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(IV)ジクロリド、
(8−メチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(IV)ジメチル、
(8−メチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(IV)ジベンジル、
(8−ジフルオロメチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、
(8−ジフルオロメチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(II)1,3−ペンタジエン、
(8−ジフルオロメチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(III)2−(N,N−ジメチルアミノ)ベンジル、
(8−ジフルオロメチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(IV)ジクロリド、
(8−ジフルオロメチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(IV)ジメチル、
(8−ジフルオロメチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(IV)ジベンジル、
(8−メチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、
(8−メチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(II)1,3−ペンタジエン、
(8−メチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(III)2−(N,N−ジメチルアミノ)ベンジル、
(8−メチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(IV)ジクロリド、
(8−メチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(IV)ジメチル、
(8−メチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(IV)ジベンジル、
(8−ジフルオロメチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、
(8−ジフルオロメチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(II)1,3−ペンタジエン、
(8−ジフルオロメチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(III)2−(N,N−ジメチルアミノ)ベンジル、
(8−ジフルオロメチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(IV)ジクロリド、
(8−ジフルオロメチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(IV)ジメチル、
(8−ジフルオロメチレン−1,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミドチタン(IV)ジベンジル、
およびそれらの混合物、特に位置異性体の混合物、
を含む。
本発明により使用するための金属錯体の更なる具体的な例は、次の式:
Figure 2008533275
に相当し、式中、
Mは、+2、+3または+4の形式的酸化状態におけるチタンであり;
Tは−NR9−または−O−であり;
9は、水素を数に入れずに10個までの原子からなるヒドロカルビル、シリル、ゲルミル、ジヒドロカルビルボリルまたはハロヒドロカルビルであり;
10は、各出現毎に独立して、水素、ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル、トリヒドロカルビルシリルヒドロカルビル、ゲルミル、ハリド、ヒドロカルビルオキシ、ヒドロカルビルシロキシ、ヒドロカルビルシリルアミノ、ジ(ヒドロカルビル)アミノ、ヒドロカルビレンアミノ、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィノ、ヒドロカルビレン−ホスフィノ、ヒドロカルビルスルフィド、ハロ置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ置換ヒドロカルビル、シリル置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビルシロキシ置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビルシリルアミノ置換ヒドロカルビル、ジ(ヒドロカルビル)アミノ置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビレンアミノ置換ヒドロカルビル、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィノ置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビレンホスフィノ置換ヒドロカルビルまたはヒドロカルビルスルフィド置換ヒドロカルビルであって、そのR10基は、水素原子を数に入れずに40個までの原子を有しており、また、場合によっては、2つまたはそれ以上の前述の隣接したR10基が一体となって二価の誘導体を形成し、これにより、飽和型または不飽和型の縮合環を形成していてよく;
aは、非局在化π−電子を欠いた二価の部分、または1つのσ−結合およびMと配位−共有結合を形成することができる中性の2つの電子対を含む部分であって、そのX’は、ホウ素、または「元素の周期表」の14族のメンバーを含んでおり、また、窒素、リン、イオウもしくは酸素も含んでおり;
Xは、非局在化π−電子を通じてMに結合された環状の配位子基であるクラスの配位子を除き、60個までの原子を有する一価のアニオン性配位子基であり、または2つのX基が一体となって二価のアニオン性配位子基であり;
Zは、各出現毎に独立して、20個までの原子を有する中性の連結化合物であり;
xは0、1、2または3であり;そして
zは0または1である。
非常に好ましくは、Tは=N(CH3)であり、Xはハロまたはヒドロカルビルであり、xは2であり、X’はジメチルシランであり、zは0であり、そしてR10は、出現毎に、水素、水素を数に入れずに20個までの原子からなるヒドロカルビル基、ヒドロカルビルオキシ基、ジヒドロカルビルアミノ基、ヒドロカルビレンアミノ基、ジヒドロカルビルアミノ置換ヒドロカルビル基またはヒドロカルビレンアミノ置換ヒドロカルビル基であり、また、場合によっては、2つのR10基が接合されて一体となっていてよい。
本発明の実践において使用され得る前述の式の具体的な金属錯体は、更に、以下の化合物を含む。
(t−ブチルアミド)ジメチル−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、
(t−ブチルアミド)ジメチル−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(II)1,3−ペンタジエン、
(t−ブチルアミド)ジメチル−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(III)2−(N,N−ジメチルアミノ)ベンジル、
(t−ブチルアミド)ジメチル−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(IV)ジクロリド、
(t−ブチルアミド)ジメチル−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(IV)ジメチル、
(t−ブチルアミド)ジメチル−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(IV)ジベンジル、
(t−ブチルアミド)ジメチル−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(IV)ビス(トリメチルシリル)、
(シクロヘキシルアミド)ジメチル−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、
(シクロヘキシルアミド)ジメチル−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(II)1,3−ペンタジエン、
(シクロヘキシルアミド)ジメチル−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(III)2−(N,N−ジメチルアミノ)ベンジル、
(シクロヘキシルアミド)ジメチル−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(IV)ジクロリド、
(シクロヘキシルアミド)ジメチル−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(IV)ジメチル、
(シクロヘキシルアミド)ジメチル−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(IV)ジベンジル、
(シクロヘキシルアミド)ジメチル−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(IV)ビス(トリメチルシリル)、
(t−ブチルアミド)ジ(p−メチルフェニル)−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、
(t−ブチルアミド)ジ(p−メチルフェニル)−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(II)1,3−ペンタジエン、
(t−ブチルアミド)ジ(p−メチルフェニル)−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(III)2−(N,N−ジメチルアミノ)ベンジル、
(t−ブチルアミド)ジ(p−メチルフェニル)−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(IV)ジクロリド、
(t−ブチルアミド)ジ(p−メチルフェニル)−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(IV)ジメチル、
(t−ブチルアミド)ジ(p−メチルフェニル)−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(IV)ジベンジル、
(t−ブチルアミド)ジ(p−メチルフェニル)−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(IV)ビス(トリメチルシリル)、
(シクロヘキシルアミド)ジ(p−メチルフェニル)−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、
(シクロヘキシルアミド)ジ(p−メチルフェニル)−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(II)1,3−ペンタジエン、
(シクロヘキシルアミド)ジ(p−メチルフェニル)−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(III)2−(N,N−ジメチルアミノ)ベンジル、
(シクロヘキシルアミド)ジ(p−メチルフェニル)−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(IV)ジクロリド、
(シクロヘキシルアミド)ジ(p−メチルフェニル)−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(IV)ジメチル、
(シクロヘキシルアミド)ジ(p−メチルフェニル)−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(IV)ジベンジル;および
(シクロヘキシルアミド)ジ(p−メチルフェニル)−[6,7]ベンゾ−[4,5:2’,3’](1−メチルイソインドール)−(3H)−インデン−2−イル)シランチタン(IV)ビス(トリメチルシリル)。
本発明の実践において使用され得る具体的な4族金属錯体は、更に:
(tert−ブチルアミド)(1,1−ジメチル−2,3,4,9,10−η−1,4,5,6,7,8−ヘキサヒドロナフタレニル)ジメチルシランチタンジメチル、
(tert−ブチルアミド)(1,1,2,3−テトラメチル−2,3,4,9,10−η−1,4,5,6,7,8−ヘキサヒドロナフタレニル)ジメチルシランチタンジメチル、
(tert−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)ジメチルシランチタンジベンジル、
(tert−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)ジメチルシランチタンジメチル、
(tert−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイルチタンジメチル、
(tert−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−インデニル)ジメチルシランチタンジメチル、
(tert−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)ジメチルシランチタン(III)2−(ジメチルアミノ)ベンジル;
(tert−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)ジメチルシランチタン(III)アリル、
(tert−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)ジメチルシランチタン(III)2,4−ジメチルペンタジエニル、
(tert−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)ジメチルシランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、
(tert−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)ジメチルシランチタン(II)1,3−ペンタジエン、
(tert−ブチルアミド)(2−メチルインデニル)ジメチルシランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、
(tert−ブチルアミド)(2−メチルインデニル)ジメチルシランチタン(II)2,4−ヘキサジエン、
(tert−ブチルアミド)(2−メチルインデニル)ジメチルシランチタン(IV)2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、
(tert−ブチルアミド)(2−メチルインデニル)ジメチルシランチタン(IV)イソプレン、
(tert−ブチルアミド)(2−メチルインデニル)ジメチルシランチタン(IV)1,3−ブタジエン、
(tert−ブチルアミド)(2,3−ジメチルインデニル)ジメチルシランチタン(IV)2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、
(tert−ブチルアミド)(2,3−ジメチルインデニル)ジメチルシランチタン(IV)イソプレン、
(tert−ブチルアミド)(2,3−ジメチルインデニル)ジメチルシランチタン(IV)ジメチル、
(tert−ブチルアミド)(2,3−ジメチルインデニル)ジメチルシランチタン(IV)ジベンジル、
(tert−ブチルアミド)(2,3−ジメチルインデニル)ジメチルシランチタン(IV)1,3−ブタジエン、
(tert−ブチルアミド)(2,3−ジメチルインデニル)ジメチルシランチタン(II)1,3−ペンタジエン、
(tert−ブチルアミド)(2,3−ジメチルインデニル)ジメチルシランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、
(tert−ブチルアミド)(2−メチルインデニル)ジメチルシランチタン(II)1,3−ペンタジエン、
(tert−ブチルアミド)(2−メチルインデニル)ジメチルシランチタン(IV)ジメチル、
(tert−ブチルアミド)(2−メチルインデニル)ジメチルシランチタン(IV)ジベンジル、
(tert−ブチルアミド)(2−メチル−4−フェニルインデニル)ジメチルシランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、
(tert−ブチルアミド)(2−メチル−4−フェニルインデニル)ジメチルシランチタン(II)1,3−ペンタジエン、
(tert−ブチルアミド)(2−メチル−4−フェニルインデニル)ジメチルシランチタン(II)2,4−ヘキサジエン、
(tert−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)ジメチル−シランチタン(IV)1,3−ブタジエン、
(tert−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)ジメチルシランチタン(IV)2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、
(tert−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)ジメチルシランチタン(IV)イソプレン、
(tert−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)ジメチル−シランチタン(II)1,4−ジベンジル−1,3−ブタジエン、
(tert−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)ジメチルシランチタン(II)2,4−ヘキサジエン、
(tert−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)ジメチル−シランチタン(II)3−メチル−1,3−ペンタジエン、
(tert−ブチルアミド)(2,4−ジメチルペンタジエン−3−イル)ジメチルシランチタンジメチル、
(tert−ブチルアミド)(6,6−ジメチルシクロヘキサジエニル)ジメチルシランチタンジメチル、
(tert−ブチルアミド)(1,1−ジメチル−2,3,4,9,10−η−1,4,5,6,7,8−ヘキサヒドロナフタレン−4−イル)ジメチルシランチタンジメチル、
(tert−ブチルアミド)(1,1,2,3−テトラメチル−2,3,4,9,10−η−1,4,5,6,7,8−ヘキサヒドロナフタレン−4−イル)ジメチルシランチタンジメチル、
(tert−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニルメチルフェニルシランチタン(IV)ジメチル、
(tert−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニルメチルフェニルシランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、
1−(tert−ブチルアミド)−2−(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)エタンジイルチタン(IV)ジメチル、および
1−(tert−ブチルアミド)−2−(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)エタンジイル−チタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、
を含む。
他の非局在化π−結合型錯体、特に他の4族金属を含有するそのような錯体も、勿論、当業者にとっては明らかであり、数ある中でもとりわけ:WO第03/78480号、WO第03/78483号、WO第02/92610号、WO第02/02577号、US第2003/0004286号、ならびに米国特許第6,515,155号、第6,555,634号、第6,150,297号、第6,034,022号、第6,268,444号、第6,015,868号、第5,866,704号および第5,470,993号に開示されている。
触媒(A)として有用に使用される金属錯体の更なる例は、多価ルイス塩基の錯体、例えば次の式:
Figure 2008533275
に相当する化合物などであり、式中、
bは、架橋基、好ましくは水素以外の2つまたはそれ以上の原子を含有する架橋基であり、
bおよびYbは、それぞれ独立して、窒素、イオウ、酸素およびリンからなる群より選択され;より好ましくはXbおよびYbは共に窒素であり、
bおよびRb’は、各出現毎に独立して、水素、または場合によって1つもしくはそれ以上のヘテロ原子を含有するC1-50ヒドロカルビル基もしくは不活性に置換されたそれらの誘導体である。適切なRbおよびRb’基の非限定的な例は、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、(ポリ)アルキルアリール基およびシクロアルキル基、更には窒素、リン、酸素およびハロゲンで置換されたそれらの誘導体を含む。適切なRbおよびRb’基の具体的な例は、メチル、エチル、イソプロピル、オクチル、フェニル、2,6−ジメチルフェニル、2,6−ジ(イソプロピル)フェニル、2,4,6−トリメチルフェニル、ペンタフルオロフェニル、3,5−トリフルオロメチルフェニルおよびベンジルを含み;
gは0または1であり;
bは、「元素の周期表」の3族から15族またはランタニド系列から選択される金属元素である。好ましくは、Mbは3〜13族の金属であり、より好ましくは、Mbは4〜10族の金属であり;
bは、水素を数に入れずに1個から50個までの原子を含有する一価、二価または三価のアニオン性配位子である。適切なLb基の例は:ハリド;ヒドリド;ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ;ジ(ヒドロカルビル)アミド、ヒドロカルビレンアミド、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィド;ヒドロカルビルスルフィド;ヒドロカルビルオキシ、トリ(ヒドロカルビルシリル)アルキル;およびカルボキシラートを含む。より好ましいLb基は、C1-20アルキル、C7-20アラルキルおよびクロリドであり;
hは1から6までの整数であって、好ましくは1から4まで、より好ましくは1から3までの整数であり、jは1または2であり、値h×jは荷電平衡をもたらすべく選択され;
bは、Mbに配位結合され、且つ、水素を数に入れずに50個までの原子を含有している中性の配位子基である。好ましいZb基は、脂肪族および芳香族のアミン、ホスフィンおよびエーテル、アルケン、アルカジエン、ならびに不活性に置換されたそれらの誘導体を含む。適切な不活性置換基は、ハロゲン、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ジ(ヒドロカルビル)アミン基、トリ(ヒドロカルビル)シリル基およびニトリル基を含む。好ましいZb基は、トリフェニルホスフィン、テトラヒドロフラン、ピリジンおよび1,4−ジフェニルブタジエンを含み;
fは1から3までの整数であり;
b、RbおよびRb’のうちの2つまたは3つが接合されて一体となり、単一または多数の環構造を形成していてよく;
hは1から6までの整数であって、好ましくは1から4まで、より好ましくは1から3までの整数であり;
「波記号」は何らかの形態の電子的相互作用、特には、多重結合を含め、配位結合または共有結合を示しており、矢印は配位結合を表しており、点線は、場合による二重結合を示している。
1つの実施形態においては、Rbは、Xbに関して比較的低い立体障害を有していることが好適である。この実施形態においては、最も好ましいRb基は、直鎖アルキル基、直鎖アルケニル基、分枝鎖アルキル基(ここで、最も近い分岐ポイントは、Xbから取り除かれた少なくとも3つの原子の位置である)、およびそれらのハロ、ジヒドロカルビルアミノ、アルコキシまたはトリヒドロカルビルシリル置換誘導体である。この実施形態における非常に好ましいRb基はC1-8直鎖アルキル基である。
同時に、この実施形態においては、Rb’は、好ましくは、Ybに関して比較的高い立体障害を有している。この実施形態での適切なRb’基の非限定的な例は、1つもしくはそれ以上の第二または第三炭素中心を含有するアルキル基またはアルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルカリル基、脂肪族もしくは芳香族のヘテロ環式基、有機もしくは無機のオリゴマー、ポリマーまたは環状の基、およびそれらのハロ、ジヒドロカルビルアミノ、アルコキシまたはトリヒドロカルビルシリル置換誘導体を含む。この実施形態における好ましいRb’基は、水素を数に入れずに3個から40個までの原子を含んでおり、より好ましくは3個から30個まで、最も好ましくは4個から20個までの原子を含んでおり、且つ、分枝状または環状である。
好ましいTb基の例は、以下の式:
Figure 2008533275
に相当する構造物であり、式中、
それぞれのRdはC1-10ヒドロカルビル基であり、好ましくはメチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、t−ブチル、フェニル、2,6−ジメチルフェニル、ベンジルまたはトリルである。それぞれのReは、C1-10ヒドロカルビル、好ましくはメチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、t−ブチル、フェニル、2,6−ジメチルフェニル、ベンジルまたはトリルである。更に、2つまたはそれ以上のRdまたはRe基、またはRd基とRe基の混合物が、一体となって、ヒドロカルビル基の多価誘導体、例えば1,4−ブチレン、1,5−ペンチレンなど、または多環式の縮合環、多価のヒドロカルビル基もしくはヘテロヒドロカルビル基、例えばナフタレン−1,8−ジイルなどを形成していてよい。
前述の多価ルイス塩基錯体の好ましい例は:
Figure 2008533275
を含み、式中、
d'は、各出現毎に独立して、水素および場合によって1つもしくはそれ以上のヘテロ原子を含有するC1-50ヒドロカルビル基、または不活性に置換されたそれらの誘導体からなる群より選択され、または更に場合によって、2つの隣接したRd'基が一体となって二価の架橋基を形成していてもよく;
d’は4であり;
b'は、4族金属、好ましくはチタンもしくはハフニウム、または10族金属、好ましくはNiもしくはPdであり;
b'は、水素を数に入れずに50個までの原子からなる一価の配位子、好ましくはハリドもしくはヒドロカルビルであり、または2つのLb'基が一体となって二価もしくは中性の配位子基、好ましくはC2-50ヒドロカルビレン基、ヒドロカルバジイル基もしくはジエン基である。
本発明において使用するための多価ルイス塩基錯体は、特には、次の式:
Figure 2008533275
に相当するヒドロカルビルアミン置換ヘテロアリール化合物の4族金属誘導体、特にハフニウム誘導体を含み、式中:
11は、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、シクロへテロアルキル、アリール、および水素を数に入れずに1個から30個までの原子を含有するそれらの不活性に置換された誘導体、またはそれらの二価の誘導体から選択され;
1は、水素以外の1個から41個までの原子からなる二価の架橋基、好ましくは水素以外の1個から20個までの原子からなる二価の架橋基、最も好ましくはモノ−またはジ−C1-20ヒドロカルビル置換メチレンまたはシラン基であり;そして
12は、ルイス塩基官能基を含有するC5-20ヘテロアリール基、特にはピリジン−2−イル基もしくは置換ピリジン−2−イル基、またはそれらの二価の誘導体であり;
1は4族金属、好ましくはハフニウムであり;
1は、アニオン性、中性またはジアニオン性の配位子基であり;
x’は、そのようなX1基の数を示す0から5までの数字であり;そして
結合、場合による結合および電子供与相互作用は、それぞれ、実線、点線および矢印で表されている。
好ましい錯体は、配位子の形成がアミン基からの水素の脱離から、および場合によっては1つまたはそれ以上の付加的な基の消失から、特にはR12からもたらされるような錯体である。更に、ルイス塩基官能基からの電子供与、特には電子対が、その金属中心に付加的な安定性をもたらす。好ましい金属錯体は、次の式:
Figure 2008533275
に相当し、式中、
1、X1、x’、R11およびT1は先に定義されている通りであり、
13、R14、R15およびR16は、水素、ハロ、または水素を数に入れずに20個までの原子からなるアルキル基、シクロアルキル基、ヘテロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基もしくはシリル基であり、または隣接したR13基、R14基、R15基またはR16基が接合されて一体となり、これにより、縮合環誘導体を形成していてもよく、そして
結合、場合による結合および電子対供与相互作用は、それぞれ、実線、点線および矢印で表されている。
前述の金属錯体の一層好ましい例は、次の式:
Figure 2008533275
に相当し、式中、
1、X1およびx’は先に定義されている通りであり、
13、R14、R15およびR16は先に定義されている通りであり、好ましくはR13、R14およびR15は水素またはC1-4アルキルであって、R16はC6-20アリールであり、最も好ましくはナフタレニルであり;
aは各出現毎に独立してC1-4アルキルであって、aは1〜5であり、最も好ましくは、窒素に対する2つのオルト位置のRaはイソプロピルまたはt−ブチルであり;
17およびR18は、各出現毎に独立して、水素、ハロゲン、またはC1-20アルキル基もしくはアリール基であり、最も好ましくはR17およびR18のうちの一方が水素であって、もう一方がC6-20アリール基、特には2−イソプロピル、フェニル、または縮合された多環式のアリール基、最も好ましくはアントラセニル基であり、そして、
結合、場合による結合および電子対供与相互作用は、それぞれ、実線、点線および矢印で表されている。
触媒(A)として本発明において使用するのに非常に好ましい金属錯体は、次の式:
Figure 2008533275
に相当し、式中、
1は、各出現毎に、ハリド、N,N−ジメチルアミドまたはC1-4アルキルであり、好ましくは、各出現毎にX1はメチルであり;
fは、各出現毎に独立して、水素、ハロゲン、C1-20アルキルもしくはC6-20アリールであり、または2つの隣接したRf基が接合されて一体となり、これにより、環を形成しており、fは1〜5であり;そして、
cは、各出現毎に独立して、水素、ハロゲン、C1-20アルキルもしくはC6-20アリールであり、または2つの隣接したRc基が接合されて一体となり、これにより、環を形成しており、cは1−5である。
本発明による触媒(A)として使用するための金属錯体の更なる例は、次の式:
Figure 2008533275
の錯体であり、式中、
xはC1-4アルキルまたはシクロアルキルであり、好ましくはメチル、イソプロピル、t−ブチルまたはシクロヘキシルであり;そして
1は、各出現毎に、ハリド、N,N−ジメチルアミドまたはC1-4アルキルであり、好ましくはメチルである。
本発明による触媒(A)として有用に使用される金属錯体の例は:
[N−(2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル)アミド)(o−トリル)(α−ナフタレン−2−ジイル(6−ピリジン−2−ジイル)メタン)]ハフニウムジメチル;
[N−(2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル)アミド)(o−トリル)(α−ナフタレン−2−ジイル(6−ピリジン−2−ジイル)メタン)]ハフニウムジ(N,N−ジメチルアミド);
[N−(2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル)アミド)(o−トリル)(α−ナフタレン−2−ジイル(6−ピリジン−2−ジイル)メタン)]ハフニウムジクロリド;
[N−(2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル)アミド)(2−イソプロピルフェニル)(α−ナフタレン−2−ジイル(6−ピリジン−2−ジイル)メタン)]ハフニウムジメチル;
[N−(2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル)アミド)(2−イソプロピルフェニル)(α−ナフタレン−2−ジイル(6−ピリジン−2−ジイル)メタン)]ハフニウムジ(N,N−ジメチルアミド);
[N−(2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル)アミド)(2−イソプロピルフェニル)(α−ナフタレン−2−ジイル(6−ピリジン−2−ジイル)メタン)]ハフニウムジクロリド;
[N−(2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル)アミド)(フェナントレン−5−イル)(α−ナフタレン−2−ジイル(6−ピリジン−2−ジイル)メタン)]ハフニウムジメチル;
[N−(2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル)アミド)(フェナントレン−5−イル)(α−ナフタレン−2−ジイル(6−ピリジン−2−ジイル)メタン)]ハフニウムジ(N,N−ジメチルアミド);および
[N−(2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル)アミド)(フェナントレン−5−イル)(α−ナフタレン−2−ジイル(6−ピリジン−2−ジイル)メタン)]ハフニウムジクロリド;
を含む。
本発明において用いられる金属錯体を調製するために使用される反応条件下において、ピリジン−2−イル基の6−位置において置換されたα−ナフタレン基の2位の水素は脱離されやすく、これにより、その金属が結果として生じたアミド基とα−ナフタレニル基の2位との両方に共有結合により結合されている金属錯体が独特に形成され、更には、その窒素原子の電子対を通じるピリジニル窒素原子への配位結合により安定化される。
更なる適切な金属錯体は、次の式:
Figure 2008533275
に相当する化合物を含み、式中、
20は、水素を数に入れずに5個から20個までの原子を含有する芳香族基もしくは不活性に置換された芳香族基、またはそれらの多価誘導体であり;
3は、水素を数に入れずに1個から20個までの原子を有するヒドロカルビレン基もしくはシラン基、または不活性に置換されたそれらの誘導体であり;
3は4族金属、好ましくはジルコニウムまたはハフニウムであり;
Gは、アニオン性、中性またはジアニオン性の配位子基であり;好ましくは、水素を数に入れずに20個までの原子を有するハリド基、ヒドロカルビル基またはジヒドロカルビルアミド基であり;
gは、そのようなG基の数を示す1から5までの数字であり;そして
結合および電子供与相互作用は、それぞれ、実線および矢印で表されている。
好ましくは、そのような錯体は、次の式:
Figure 2008533275
に相当し、式中、
3は、水素を数に入れずに2個から20個までの原子からなる二価の架橋基、好ましくは置換型または非置換型のC3-6アルキレン基であり;そして
Ar2は、各出現毎に独立して、水素を数に入れずに6個から20個までの原子からなるアリーレン基、またはアルキル−もしくはアリール−置換アリーレン基であり;
3は4族金属、好ましくはハフニウムまたはジルコニウムであり;
Gは、各出現毎に独立して、アニオン性、中性またはジアニオン性の配位子基であり; gは、そのようなX基の数を示す1から5までの数字であり;そして
電子供与相互作用は矢印で表されている。
前述の式で表される金属錯体の好ましい例は、以下の化合物:
Figure 2008533275
を含み、式中、
3はHfまたはZrであり;
Ar4は、C6-20アリールまたは不活性に置換されたそれらの誘導体、特には3,5−ジ(イソプロピル)フェニル、3.5−ジ(イソブチル)フェニル、ジベンゾ−1H−ピロール−1−イル、またはアントラセン−5−イルであり、そして
4は、各出現毎に独立して、C3-6アルキレン基、C3-6シクロアルキレン基または不活性に置換されたそれら誘導体を含み;
21は、各出現毎に独立して、水素、ハロ、ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル、または水素を数に入れずに50個までの原子からなるトリヒドロカルビルシリルヒドロカルビルであり;そして
Gは、各出現毎に独立して、ハロ、または水素を数に入れずに20個までの原子からなるヒドロカルビル基もしくはトリヒドロカルビルシリル基であり、または2つのG基が一体となって前述のヒドロカルビル基もしくはトリヒドロカルビルシリル基の二価誘導体である。
特に好ましい化合物は、次の式:
Figure 2008533275
の化合物であり、式中、
Ar4は、3,5−ジ(イソプロピル)フェニル、3.5−ジ(イソブチル)フェニル、ジベンゾ−1H−ピロール−1−イルまたはアントラセン−5−イルであり、
21は、水素、ハロまたはC1-4アルキル、特にはメチルであり、
4はプロパン−1,3−ジイルまたはブタン−1,4−ジイルであり、そして
Gはクロロ、メチルまたはベンジルである。
他の適切な金属錯体は、次の式:
Figure 2008533275
の金属錯体である。
前述の多価ルイス塩基錯体は、4族金属のソースおよび中性の多官能性配位子のソースを要件として含む標準的なメタレーションおよび配位子交換手順により都合よく調製される。更に、これらの錯体は、対応する4族金属テトラアミドおよびヒドロカルビル化剤、例えばトリメチルアルミニウムなどから始め、アミド脱離およびヒドロカルビル化プロセスにより調製することもできる。それ以外の技術も同様に使用することができる。これらの錯体は、数ある中でもとりわけ、米国特許第6,320,005号、第6,103,657号、WO第02/38628号、WO第03/40195号およびUS第04/0220050号の開示から公知である。
更なる適切な金属錯体は、次の式:
Figure 2008533275
に相当する4〜10族金属誘導体を含み、式中、
2は、「元素の周期表」の4〜10族の金属であり、好ましくは4族金属、Ni(II)またはPd(II)であり、最も好ましくはジルコニウムであり;
2は、窒素、酸素またはリンを含有する基であり;
2はハロ、ヒドロカルビルまたはヒドロカルビルオキシであり;
tは1または2であり;
x’’は、荷電平衡をもたらすべく選択される数字であり;そして
2およびNは架橋配位子により結合されている。
そのような触媒は、他にも開示文献が数ある中でもとりわけ、「J. Am. Chem. Soc.」、118、267-268(1996)、「J. Am. Chem. Soc.」、117、6414-6415、(1995)および「Organometallics」、16、1514-1516(1997)でこれまでに開示されている。
前述の金属錯体の好ましい例は、次の式:
Figure 2008533275
に相当する、4族金属、特にジルコニウムの芳香族ジイミンまたは芳香族ジオキシイミン錯体であり、式中;
2、X2およびT2は先に定義されている通りであり;
dは、各出現毎に独立して、水素、ハロゲンまたはReであり;そして
eは、各出現毎に独立して、C1-20ヒドロカルビル、またはそれらのヘテロ原子−、特にはF、N、SもしくはP−置換誘導体であり、より好ましくはC1-10ヒドロカルビル、またはそれらのFもしくはN置換誘導体であり、最も好ましくはアルキル、ジアルキルアミノアルキル、ピロリル、ピペリデニル、ペルフルオロフェニル、シクロアルキル、(ポリ)アルキルアリールもしくはアラルキルである。
触媒(A)として使用するための前述の金属錯体の最も好ましい例は、次の式:
Figure 2008533275
に相当する、ジルコニウムの芳香族ジオキシイミン錯体であり、式中;
2は、先に定義されている通りであって、好ましくはC1-10ヒドロカルビル、最も好ましくはメチルまたはベンジルであり;そして
e’は、メチル、イソプロピル、t−ブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、2−メチルシクロヘキシル、2,4−ジメチルシクロヘキシル、2−ピロリル、N−メチル−2−ピロリル、2−ピペリデニル、N−メチル−2−ピペリデニル、ベンジル、o−トリル、2,6−ジメチルフェニル、ペルフルオロフェニル、2,6−ジ(イソプロピル)フェニルまたは2,4,6−トリメチルフェニルである。
前述の錯体は、EP−A−890581号に開示されている特定のホスフィンイミン錯体も含む。これらの錯体は、次の式:
[(Rf3−P=N]fM(K2)(Rf3-f
に相当し、式中:
fは一価の配位子であり、または2つのRf基が一体となって二価の配位子であり、好ましくはRfは水素またはC1-4アルキルであり;
Mは4族金属であり、
2は、非局在化π−電子を含有する基であって、K2はそれらの非局在化π−電子を通じてMに結合されており、そのK2基は、水素原子を数に入れずに50個までの原子を含んでおり、そして、
fは1または2である。
更なる適切な金属錯体は、次の式:
Figure 2008533275
に相当する金属錯体を含み、式中、
M’は、4〜13族の金属、好ましくは8〜10族の金属であり、最も好ましくはNiまたはPdであり;
A、RBおよびRCは、一価または中性の置換基であり、また、接合されて一体となって1つまたはそれ以上の二価の置換基を形成していてもよく、そして、
cは、この金属錯体の電荷の平衡を保つべく選択された数字である。
触媒として使用するための前述の金属錯体の好ましい例は、次の式:
Figure 2008533275
に相当する化合物であり、式中、
M’はPdまたはNiである。
本発明の1つの実施形態においては、レジオイレギュラーの分岐が、結果として生じるポリマーに「チェーンウォーキング」をもたらす触媒を使用することにより、本マルチブロックコポリマーに含められていてよい。例えば、Kaminskiらによる「J. Mol. Catal. A: Chemical」、102、(1995)59-65;Zambelliらによる「Macromolecules」、1988、21、617-622;またはDiasらによる「J. Mol. Catal. A: Chemical」、185(2002)57-64で開示されている特定の均一な架橋ビスインデニル−または部分的に水素化されたビスインデニル−ジルコニウム触媒を用いて、単一のモノマーから、超分岐ポリマーを含め、分岐コポリマーを調製することができる。高級(higher)遷移金属触媒、特にニッケルおよびパラジウム触媒も、Brookhartらによる「J. Am. Chem. Soc.」、1995、117、64145-6415で開示されているように、超分岐ポリマー(ポリマーの分枝も分岐されている)をもたらすことが知られている。
本発明の1つの実施形態においては、レジオイレギュラーの分岐の存在は、触媒Aまたは触媒Bの活動からもたらされるブロックまたはセグメントのみに制限することができる。従って、本発明の1つの実施形態においては、そのような分岐を実質的に含んでいない他のセグメントまたはブロック(特に高いアイソタクチックなポリマーブロック)との組合せにおいてそのような分岐の存在が異なるブロックまたはセグメントを含有するマルチブロックコポリマーを製造することができる。本発明のマルチブロックコポリマー中におけるレジオイレギュラーな2,1−または3,1−モノマー挿入の存在は、NMR技術により検出することができる。(同一物を含有するブロックまたはセグメントの一部としての)本発明のポリマー中に存在する前述のタイプのポリマー部分の量は、通常、2,1−モノマー挿入の場合には、1,000個の炭素当たり1個から200個までの範囲の発現率、好ましくは10〜166個の発現率であり、3,1−モノマー挿入の場合には、1,000個の炭素当たり1〜250個の発現率、好ましくは100〜200個の発現率である。これに加え、タクチックなポリマーセグメント中における偶発的なレジオエラーも存在し得る。1つの実施形態においては、そのようなエラーは、14.6ppmおよび15.7ppmにおける13C NMRピークにより特定することができ、それらのピークは、略等しい強度であって、そのようなポリマーセグメントのうちの5モルパーセントまでに相当する。
触媒(A)として使用するのに特に望ましい金属錯体は、周知の4族金属のラセミ型ビスシクロペンタジエニル錯体、例えばジメチルシランまたは1,2−エチレン架橋ビスシクロペンタジエニルジルコニウム錯体、および不活性に置換されたそれらの誘導体などである。そのような例は、4族金属、特にはジルコニウムのラセミ型ジメチルシランまたは1,2−エチレンビスインデニル錯体、例えばエチレンビス(4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル)ジメチルジルコニウムまたはラセミ型エチレンビス(インデニル)ジメチルジルコニウム、および不活性に置換されたそれらの誘導体などを含む。
触媒(B)として使用するのに適した金属化合物は、結果として生じるポリマーブロックのレジオイレギュラーな2,1−及び/又は3,1−モノマー挿入の発生率が触媒(A)により調製されたブロックの場合よりも大きいことを条件として、触媒(A)に関して述べられている前述の金属化合物、更には他の金属化合物を含む。
この件に関する適切な金属錯体は、4族金属、特にはZrのラセミ型エチレンビスインデニル錯体、および不活性に置換されたそれらの誘導体であり、例えば「J. Mol. Catal. A: Chemical.」、102(1995)59-65;「Macromolecules」、1988、21、617-622;「J. Mol. Catal. A: Chemical.」、185(2002)、57-64、および「J. Am. Chem. Soc.」、1995、117、6414-6415で開示されている1,3−モノマー挿入が可能なエチレンビス(4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル)ジルコニウム錯体、または他のラセミ型エチレンビス(インデニル)ジルコニウム錯体などである。
適切な金属錯体の更なる例は、次の式:
Figure 2008533275
の金属錯体を含み、式中、
M’は、4〜13族の金属、好ましくは8〜10族の金属、最も好ましくはNiまたはPdであり;
A、RBおよびRCは、一価または中性の置換基であり、また、接合されて一体となって1つまたはそれ以上の二価の置換基を形成していてもよく、そして、
cは、この金属錯体の電荷の平衡を保つべく選択された数字である。
触媒(B)として使用するための前述の金属錯体の好ましい例は、次の式:
Figure 2008533275
に相当する、高められた3,1−付加が可能な化合物である。
高められた2,1−モノマー挿入が可能な金属錯体は、次の式:
Figure 2008533275
の化合物を含む。
(共触媒(cocatalysts))
それぞれの金属錯体触媒(A)および(B)(本明細書においては、互換可能にプロカタリスト(procatalysts)と呼ばれることもある)は、活性触媒組成物を形成すべく、共触媒、好ましくはカチオン形成共触媒、強ルイス酸、またはそれらの組合せと組み合わせることにより活性化されてよい。1つの好ましい実施形態においては、可逆的移動剤が、連鎖シャトリングの目的と、本触媒組成物の共触媒成分としての目的との両方で使用される。
金属錯体は、望ましくは、カチオン形成共触媒、例えば4族金属オレフィン重合錯体と共に使用するための当分野において公知のカチオン形成共触媒などと組み合わせることにより触媒的に活性にされる。本発明において使用するのに適したカチオン形成共触媒は、中性ルイス酸、例えばC1-30ヒドロカルビル置換13族化合物、特にはそれぞれのヒドロカルビル基またはハロゲン化ヒドロカルビル基に1個から10個までの炭素を有するトリ(ヒドロカルビル)アルミニウム化合物またはトリ(ヒドロカルビル)ホウ素化合物およびそれらのハロゲン化(過ハロゲン化を含む)誘導体、より特別には過フッ素化トリ(アリール)ホウ素化合物、最も特別にはトリス(ペンタフルオロ−フェニル)ボランなど;非ポリマー性、適合性、非配位性のイオン形成化合物(酸化条件下におけるそのような化合物の使用を含む)、特には適合性、非配位性アニオンのアンモニウム塩、ホスホニウム塩、オキソニウム塩、カルボニウム塩、シリリウム塩もしくはスルホニウム塩、または適合性、非配位性アニオンのフェロセニウム塩、鉛塩もしくは銀塩;ならびに前述のカチオン形成共触媒および技術の組合せを含む。前述の活性化共触媒および活性化技術は、以下の参考文献において、オレフィン重合用の種々の異なる金属錯体に関してこれまでに教示されている:EP−A−277,003号、US−A−5,153,157号、US−A−5,064,802号、US−A−5,321,106号、US−A−5,721,185号、US−A−5,350,723号、US−A−5,425,872号、US−A−5,625,087号、US−A−5,883,204号、US−A−5,919,983号、US−A−5,783,512号、WO第99/15534号およびWO99/42467号。
中性ルイス酸の組合せ、特にはそれぞれのアルキル基に1個から4個までの炭素を有するトリアルキルアルミニウム化合物とそれぞれのヒドロカルビル基に1個から20個までの炭素を有するハロゲン化トリ(ヒドロカルビル)ホウ素化合物、特にはトリス(ペンタフルオロ−フェニル)ボランとの組合せ、そのような中性ルイス酸混合物とポリマーまたはオリゴマーアルモキサンとの更なる組合せ、および単一の中性ルイス酸、特にはトリス(ペンタフルオロ−フェニル)ボランとポリマーまたはオリゴマーアルモキサンとの組合せを、活性化共触媒として使用することができる。金属錯体:トリス(ペンタフルオロ−フェニル)ボラン:アルモキサンの好ましいモル比は、1:1:1から1:5:20まで、より好ましくは1:1:1.5から1:5:10までである。
本発明の1つの実施形態における共触媒として役立つ適切なイオン形成化合物は、プロトンを供与することができるブレーンステッド酸であるカチオンおよび適合性の非配位性アニオン、A-を含む。本明細書で使用する場合、「非配位性」という用語は、前駆錯体および前駆錯体から誘導される触媒性誘導体を含有する4族金属に配位しないアニオンもしくは物質、またはそのような錯体に弱くしか配位されておらず、従って、中性ルイス塩基によって置換される程度にまで充分に不安定なままであるアニオンもしくは物質を意味する。非配位性アニオンは、具体的には、カチオン金属錯体中における荷電平衡化アニオンとして機能するときに、それのアニオン性の置換基またはフラグメントを前述のカチオンに移動させ、これにより、中性錯体を形成することがないアニオンを表す。「適合性アニオン」は、最初に形成された錯体が分解するときに中性に劣質化されず、且つ、それ以降の望ましい重合またはその錯体のそれ以外の使用を妨げないアニオンである。
好ましいアニオンは、2つの成分が合わされたときに形成され得る活性触媒種(金属カチオン)の電荷をアニオンが平衡化することができる荷電金属核または半金属核を含む単一の配位錯体を含有したアニオンである。また、そのアニオンは、オレフィン系化合物、ジオレフィン系化合物およびアセチレン的に不飽和な化合物、または他の中性ルイス塩基、例えばエーテルもしくはニトリルなどによって置換され得る程度にまで充分に不安定であるべきである。適切な金属は、これらに限定するものではないが、アルミニウム、金および白金を含む。適切な半金属は、これらに限定するものではないが、ホウ素、リンおよびケイ素を含む。単一の金属原子または半金属原子を含有した配位錯体を含むアニオンを含有している化合物は、勿論、周知であり、多くの化合物、特にそのアニオン部分に単一のホウ素原子を含有したそのような化合物は、商業的に入手することができる。
好ましくは、そのような共触媒は、以下の一般式:
(L*−H)g +(A)g-
で表すことができ、式中、
L*は中性ルイス塩基であり;
(L*−H)+はL*の共役ブレーンステッド酸であり;
g-は、g−の電荷を有する非配位性の適合性アニオンであり;そして
gは1から3までの整数である。
より好ましくは、Ag-は、式:[M’Q4-;に相当し;
式中:
M’は、+3の形式的酸化状態におけるホウ素またはアルミニウムであり;そして
Qは、各出現毎に独立して、また、Qハリドの出現が一回より多くないことを条件として、ヒドリドラジカル、ジアルキルアミドラジカル、ハリドラジカル、ヒドロカルビルラジカル、ヒドロカルビルオキシドラジカル、ハロ置換ヒドロカルビルラジカル、ハロ置換ヒドロカルビルオキシラジカルおよびハロ置換シリルヒドロカルビルラジカル(過ハロゲン化ヒドロカルビルラジカル、過ハロゲン化ヒドロカルビルオキシラジカルおよび過ハロゲン化シリルヒドロカルビルラジカルを含む)から選択され、そのQは、20個までの炭素を有している。適切なヒドロカルビルオキシドQ基の例が、US−A−5,296,433号に開示されている。
より好ましい1つの実施形態においては、dは1であり、即ち、その対イオンは単一の負電荷を有しており、A-である。本発明の触媒の調製において特に有用なホウ素を含む活性化共触媒は、以下の一般式:
(L*−H)+(BQ4-
で表すことができ、式中:
L*は先に定義されている通りであり;
Bは、形式的酸化状態が3のホウ素であり;そして
Qは、Qがヒドロカルビルである場合が一回より多くないことを条件として、20個までの非水素原子からなるヒドロカルビル基、ヒドロカルビルオキシ基、フッ素化ヒドロカルビル基、フッ素化ヒドロカルビルオキシ基またはフッ素化シリルヒドロカルビル基である。
好ましいルイス塩基塩はアンモニウム塩であり、より好ましくは1つまたはそれ以上のC12-40アルキル基を含有するトリアルキルアンモニウム塩である。最も好ましくは、Qは、各発生毎に、フッ素化アリール基、特にはペンタフルオロフェニル基である。
本発明の改善された触媒の調製における活性化共触媒として使用され得るホウ素化合物の具体的な例(但し、限定的な例ではない)は、トリ−置換アンモニウム塩、例えば:
トリメチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、
トリエチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、
トリプロピルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、
トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、
トリ(sec−ブチル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、
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)ボラート、
N,N−ジメチルアニリニウムn−ブチルトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、
N,N−ジメチルアニリニウムベンジルトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、
N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(4−(t−ブチルジメチルシリル)−2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)ボラート、
N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(4−(トリイソプロピルシリル)−2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)ボラート、
N,N−ジメチルアニリニウムペンタフルオロフェノキシトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、
N,N−ジエチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、
N,N−ジメチル−2,4,6−トリメチルアニリニウム(ペンタフルオロフェニル)ボラート、
ジメチルオクタデシルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、
メチルジオクタデシルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、
ジアルキルアンモニウム塩、例えば:
ジ−(i−プロピル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、
メチルオクタデシルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、
メチルオクタドデシルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、および
ジオクタデシルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート;など
トリ−置換ホスホニウム塩、例えば:
トリフェニルホスホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、
メチルジオクタデシルホスホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、および
トリ(2,6−ジメチルフェニル)ホスホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート;など
ジ−置換オキソニウム塩、例えば:
ジフェニルオキソニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、
ジ(o−トリル)オキソニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、および
ジ(オクタデシル)オキソニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート;など
ジ−置換スルホニウム塩、例えば:
ジ(o−トリル)スルホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、および
メチルオクタデシルスルホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート;など、
である。
好ましい(L*−H)+カチオンは、メチルジオクタデシルアンモニウムカチオン、ジメチルオクタデシルアンモニウムカチオン、および1個または2個のC14-18アルキル基を含有するトリアルキルアミンの混合物から誘導されたアンモニウムカチオンである。
別の適切なイオン形成性活性化共触媒は、次の式:
(Oxh+g(Ag-h
で表される、カチオン性酸化剤と非配位性の適合性アニオンとの塩を含み、式中:
Oxh+は、h+の電荷を有するカチオン性酸化剤であり;
hは1から3までの整数であり;そして
g-およびgは先に定義されている通りである。
カチオン性酸化剤の例は:フェロセニウム、ヒドロカルビル置換フェロセニウム、Ag+またはPb+2を含む。Ag-の好ましい実施形態は、ブレーンステッド酸含有活性化共触媒に関して先に定められているアニオンであり、特にはテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラートである。
他の適切なイオン形成性活性化共触媒は、カルベニウムイオンの塩である化合物および非配位性の適合性アニオンを含み、次の式:
[C]+-
で表され、式中:
[C]+はC1-20カルベニウムイオンであり;そして
-は、−1の電荷を有する非配位性の適合性アニオンである。好ましいカルベニウムイオンはトリチルカチオンであり、即ち、トリフェニルメチリウムである。
更なる適切なイオン形成性活性化共触媒は、シリリウムイオンの塩である化合物および非配位性の適合性アニオンを含み、次の式:
(Q1 3Si)+-
で表され、式中:
1はC1-10ヒドロカルビルであり、A-は先に定義されている通りである。
好ましいシリリウム塩活性化共触媒は、トリメチルシリリウムテトラキスペンタフルオロフェニルボラート、トリエチルシリリウムテトラキスペンタフルオロフェニルボラートおよびそれらのエーテル置換付加化合物である。シリリウム塩は、一般的に、「J. Chem. Soc. Chem. Comm.」、1993、383-384、更にはLambert, J. B.らによる「Organometallics」、1994、13、2430-2443でこれまでに開示されている。付加重合触媒に対する活性化共触媒としての上述のシリリウム塩の使用はUS−A−5,625,087号で開示されている。
アルコール、メルカプタン、シラノールおよびオキシムのトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとの特定の錯体も効果的な触媒活性化剤であり、本発明により使用することができる。そのような共触媒はUS−A−5,296,433号で開示されている。
また、本発明において使用するのに適した活性化共触媒は、ポリマーまたはオリゴマーアルモキサン、特にはメチルアルモキサン(MAO)、トリイソブチルアルミニウム修飾メチルアルモキサン(MMAO)またはイソブチルアルモキサン;ルイス酸修飾アルモキサン、特には、それぞれのヒドロカルビル基またはハロゲン化ヒドロカルビル基に1個から10個までの炭素を有する過ハロゲン化トリ(ヒドロカルビル)アルミニウム修飾メチルアルモキサンまたは過ハロゲン化トリ(ヒドロカルビル)ホウ素修飾メチルアルモキサン、最も特別にはトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン修飾アルモキサンも含む。そのような共触媒は、米国特許第6,214,760号、第6,160,146号、第6,140,521号および第6,696,379号でこれまでに開示されている。
一般的にはエクスパンデッド(expanded)アニオンと呼ばれており、更には米国特許第6,395,671号に開示されている、非配位性アニオンを含む一群の共触媒も、オレフィン重合で、本発明の金属錯体を活性化するために適切に使用することができる。一般的には、これらの共触媒(イミダゾリドアニオン、置換イミダゾリドアニオン、イミダゾリニドアニオン、置換イミダゾリニドアニオン、ベンゾイミダゾリドアニオンまたは置換ベンゾイミダゾリドアニオンを有する共触媒により例証される)は、以下の式:
Figure 2008533275
で表すことができ、式中:
*+はカチオン、特にはプロトン含有カチオンであり、好ましくは1つまたは2つのC10-40アルキル基を含有するトリヒドロカルビルアンモニウムカチオンであり、特にはメチルジ(C14-20アルキル)アンモニウムカチオンであり、
3は、各出現毎に独立して、水素もしくはハロ、ヒドロカルビル基、ハロカルビル基、ハロヒドロカルビル基、シリルヒドロカルビル基、または、水素を数に入れずに30個までの原子からなるシリル(モノ−、ジ−およびトリ(ヒドロカルビル)シリルを含む)基であって、好ましくはC1-20アルキルであり、そして
2は、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランまたはトリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)である。
これらの触媒活性化剤の例は:
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)イミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−2−ウンデシルイミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−2−ヘプタデシルイミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−4,5−ビス(ウンデシル)イミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−4,5−ビス(ヘプタデシル)イミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)イミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−2−ウンデシルイミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−2−ヘプタデシルイミダゾニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−4,5−ビス(ウンデシル)イミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−4,5−ビス(ヘプタデシル)イミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−5,6−ジメチルベンゾイミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−5,6−ビス(ウンデシル)ベンゾイミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)イミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−2−ウンデシルイミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−2−ヘプタデシルイミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−4,5−ビス(ウンデシル)イミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−4,5−ビス(ヘプタデシル)イミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)イミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−2−ウンデシルイミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−2−ヘプタデシルイミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−4,5−ビス(ウンデシル)イミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−4,5−ビス(ヘプタデシル)イミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−5,6−ジメチルベンゾイミダゾリド、および
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−5,6−ビス(ウンデシル)ベンゾイミダゾリド、
のトリヒドロカルビルアンモニウム塩、特にはメチルジ(C14−20アルキル)アンモニウム塩を含む。
他の活性化剤は、PCT公開公報WO第98/07515号に記載されている活性化剤、例えばトリス(2,2’,2’’−ノナフルオロビフェニル)フルオロアルミナートなどを含む。活性化剤の組合せも本発明により想定されており、例えば、組み合わせた形態でのアルモキサンおよびイオン化活性化剤などが想定されている(例えば、EP−A−0 573120号、PCT公開公報WO第94/07928号およびWO第95/14044号、ならびに米国特許第5,153,157号および第5,453,410号を参照のこと)。WO第98/09996号は、それらのヒドラートを含め、ペルクロラート、ペルヨーダートおよびヨーダートを伴う活性化触媒化合物について記載している。WO第99/18135号は、オルガノボロアルミニウム活性化剤の使用について記載している。WO第03/10171号は、ルイス酸を伴うブローンステッド酸の付加化合物である触媒活性化剤を開示している。他の活性化剤または触媒化合物を活性化するための方法が、例えば米国特許第5,849,852号、第5,859,653号、第5,869,723号、EP−A−615981号およびPCT公開公報WO第98/32775号に記載されている。前述のすべての触媒活性化剤、更には遷移金属錯体触媒用のあらゆる他の公知の活性化剤は、本発明により単独または組み合わせて使用され得るが、最良の結果を得るためには、アルモキサン含有共触媒は回避される。
使用される触媒/共触媒のモル比は、好ましくは1:10,000から100:1までの範囲であり、より好ましくは1:5000から10:1まで、最も好ましくは1:1000から100:1までの範囲である。アルモキサンは、活性化触媒としてそれ自体で使用されるときには大量に使用され、一般的には、モルベースで、金属錯体の量の少なくとも100倍の量で使用される。トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランは、活性化共触媒として使用される場合、金属錯体とのモル比が0.5:1から10:1までの範囲で使用され、より好ましくは1:1から6:1まで、最も好ましくは1:1から5:1までのモル比で使用される。残りの活性化共触媒は、一般的には、金属錯体と略等モル量で使用される。
触媒A、触媒B、1つまたはそれ以上の共触媒および可逆的連鎖移動剤Cを使用する本発明のプロセスは、図1を参照することにより更に明らかにすることができ、図1では、活性化された触媒部位A(10)が示されており、この触媒部位Aは、重合条件下においてポリマー鎖(13)を形成し、そのポリマー鎖が活性触媒部位(12)に付着される。同様に、活性触媒部位B(20)は、差別化されたポリマー鎖(23)を生成し、そのポリマー鎖が活性触媒部位(22)に付着される。活性触媒B(14)により生成されたポリマー鎖に付着されている可逆的連鎖移動剤C1は、それのポリマー鎖(23)を触媒部位Aに付着されているポリマー鎖(13)と交換する。重合条件下における更なる連鎖成長が、活性触媒部位Aに付着されたマルチブロックコポリマー(18)の形成をもたらす。同様に、活性触媒部位A(24)により生成されたポリマー鎖に付着されている可逆的連鎖移動剤C2は、それのポリマー鎖(13)を触媒部位Bに付着されているポリマー鎖(23)と交換する。重合条件下における更なる連鎖成長が、触媒部位Bに付着されたマルチブロックコポリマー(28)の形成をもたらす。これらの成長するマルチブロックコポリマーが、シャトリングCにより、活性触媒Aと活性触媒Bとの間で繰り返し交換され、これにより、反対側の活性触媒部位への交換が起こるたびに、異なる特性のブロックまたはセグメントの形成がもたらされる。これらの成長するポリマー鎖は、可逆的連鎖移動剤に付着されている間に回収されてよく、また、望ましい場合には官能基化することもできる。代替的に、結果として生じたポリマーは、プロトンソースまたは他のキリング剤(killing agent)の使用を通じ、活性触媒部位または可逆的移動剤から切断することにより回収することもできる。
個々のセグメントまたはブロックの組成、特にポリマー鎖の末端セグメントの組成は、プロセス条件または他のプロセス変数の選択を通じて影響を及ぼし得るものと確信される(そのような確信に拘束されることを願うものではないが)。本発明のポリマーにおいては、末端セグメントの性状は、それぞれの触媒に対する連鎖移動または停止の相対的な速度、更には連鎖シャトリングの相対的な速度により決定される。可能な連鎖停止メカニズムは、これらに限定するものではないが、β−水素脱離、モノマーへのβ−水素移動、β−メチル脱離、および水素または他の連鎖停止試薬、例えばオルガノシランもしくは連鎖官能基化剤などへの連鎖移動を含む。従って、低濃度の可逆的連鎖移動剤が使用されるときには、大部分のポリマー鎖末端は、前述の連鎖停止メカニズムのうちの1つにより、重合反応器内で発生され、触媒(A)および(B)に対する連鎖停止の相対的な速度が優勢な連鎖終結部分を決定する。即ち、比較的速い連鎖停止速度を有する触媒は、最終的に得られるポリマーに比較的多くの鎖末端セグメントをもたらす。
これとは対照的に、高濃度の可逆的連鎖移動剤が使用されるときには、反応器内の大部分のポリマー鎖は重合ゾーンから出る際、可逆的連鎖移動剤に付着または結合されている。これらの反応条件下においては、主に重合触媒の連鎖移動の相対的な速度およびこれら2つの触媒の連鎖シャトリングの相対的な速度が、連鎖終結部分の独自性を決定する。もし触媒(A)が触媒(B)よりも速い連鎖移動速度及び/又は連鎖シャトリング速度を有している場合には、大部分の鎖末端セグメントは触媒(A)によりもたらされたものである。
中間的な濃度の可逆的連鎖移動剤が使用されるときには、前述の3つすべてのファクターが最終的なポリマーブロックの独自性を決定する手段となる。前述の方法論は、2つより多くのブロックタイプを有するマルチブロックポリマーの分析に拡張し、これらのポリマーの平均ブロック長さおよびブロックシーケンスを制御することができる。例えば、可逆的連鎖移動剤と共に触媒1、2および3の混合物を使用し、それぞれの触媒タイプが異なるタイプのポリマーブロックを生成する場合には、3つの異なるブロックタイプを伴う線状のブロックコポリマーがもたらされる。更に、これら3つの触媒に対するシャトリング速度と成長速度との比が1>2>3の順番である場合には、3つのブロックタイプの平均ブロック長さは3>2>1の順番になり、3−型のブロックに隣接した2−型ブロックの発生率は、2−型のブロックに隣接した1−型ブロックの発生率よりも低くなる。
従って、様々なブロックタイプのブロック長分布を制御するための方法が存在するということになる。例えば、触媒1、2および3(ここで、触媒2および3は、実質的に同じポリマーブロックタイプを生成する)、ならびに可逆的連鎖移動剤を選択することにより、シャトリング速度が1>2>3の順番になり、結果として生じるポリマーは、2および3の触媒から生成された双峰性のブロック長分布を有する。
重合中、興味のあるモノマーを含む反応混合物が、何らかの適切な重合条件により活性化された触媒組成物と接触させられる。このプロセスは、高められた温度および圧力の使用により特徴付けられる。望ましい場合には、水素が、公知の技術により分子量を制御するための連鎖移動剤として使用されてよい。他の同様な重合の場合の如く、使用されるモノマーおよび溶媒は、触媒の不活性化が生じないような充分に高い純度であることが非常に望ましい。モノマーを精製するためのあらゆる適切な技術、例えば減圧下における脱揮発成分、分子篩いもしくは高表面積アルミナとの接触、または前述のプロセスの組合せなどを使用することができる。当業者であれば、本発明のプロセスにおける可逆的連鎖移動剤と1つもしくはそれ以上の触媒及び/又はモノマーとの比は、1つもしくはそれ以上の化学的または物理的特性が異なるポリマーを生成するため、様々に変え得ることが認識される。
本発明において担体が用いられてよく、特にスラリー重合または気相重合の場合には担体が用いられてよい。適切な担体は、固体で微粒子化された高表面積の金属酸化物、半金属酸化物またはそれらの混合物(本明細書では、互換可能に無機酸化物とも呼ばれる)を含む。そのような例は:タルク、シリカ、アルミナ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、Sn23、アルミノシリカート、ボロシリカート、クレーおよびそれらの混合物を含む。適切な担体は、B.E.T.法を用いて窒素多孔度測定法により測定したときに、好ましくは10m2/gから1000m2/gまでの表面積を有しており、より好ましくは100m2/gから600m2/gまでの表面積を有している。平均粒径は、典型的には0.1μmから500μmまでであり、好ましくは1μmから200μmまで、より好ましくは10μmから100μmまでである。
本発明の1つの実施形態においては、本触媒組成物および場合による担体は、容易な移動および取り扱いが可能な組成物をもたらすべく、噴霧乾燥されてよく、または固体の微粒子化された形態で別な具合に回収することもできる。液体を含有したスラリーを噴霧乾燥させるための適切な方法は当分野において周知であり、それらの方法が本発明において有用に使用される。本発明において使用するための触媒組成物を噴霧乾燥させるための好ましい技術がUS−A−5,648,310号およびUS−A−5,672,669号に記載されている。
本重合は、望ましくは連続重合として、好ましくは連続溶液重合として実施され、そこでは、触媒成分、可逆的移動剤、モノマー、ならびに、場合によっては、溶媒、佐剤、スカベンジャーおよび重合助剤が反応ゾーンへ連続的に供給され、そして、ポリマー生成物が反応ゾーンから連続的に取り出される。本明細書において使用する場合、「連続的な」および「連続的に」という用語の範囲内には、経時的に、全体的なプロセスが実質的に連続的であり得るような、小さな規則的間隔または不規則な間隔での間欠的な反応物の付加および生成物の取り出しが行われるプロセスが含まれる。
本触媒組成物は、高圧重合プロセス、溶液重合プロセス、スラリー重合プロセスまたは気相重合プロセスにおいて有利に使用することができる。溶液重合プロセスの場合には、液体希釈剤中における触媒成分の均一な分散液を使用することが望ましく、ポリマーは、使用される重合条件下において、前述の液体希釈剤中に溶解される。金属錯体または共触媒のいずれかが不充分にしか溶けない場合にそのような均一な触媒分散液を生成すべく、極めて微細なシリカまたは同様な分散剤を利用する1つのそのようなプロセスがUS−A−5,783,512号に開示されている。本発明の新規なポリマーを調製するための溶液プロセス、特には連続溶液プロセスは、好ましくは80℃から250℃までの間の温度で実施され、より好ましくは100℃から210℃までの間の温度、最も好ましくは110℃から210℃までの間の温度で実施される。高圧プロセスは、通常、100℃から400℃までの温度において、且つ、500バール(50MPa)以上の圧力で実施される。スラリープロセスは、典型的には、不活性な炭化水素希釈剤、および0℃から、結果として生じるポリマーが不活性な重合媒質中に溶けるようになる直前の温度までの温度を使用する。スラリー重合における好ましい温度は、30℃から、好ましくは60℃から、115℃まで、好ましくは100℃までである。圧力は、典型的には、大気圧(100kPa)から500psi(3.4MPa)までの範囲である。
前述のすべてのプロセスにおいては、連続的または実質的に連続な重合条件が好適に使用される。そのような重合条件の使用、特には2つまたはそれ以上の活性重合触媒種を用いる連続溶液重合プロセスは、高められた反応器温度の使用を可能にし、これにより、高収率および高効率でのマルチブロックコポリマーまたはセグメント化されたコポリマーの経済的な製造がもたらされる。均一型反応条件および栓流型反応条件のどちらも使用することができる。ブロック組成のテーパリング(tapering)が望ましい場合には、後者の条件が好適である。
両触媒組成物(A)および(B)は、必要不可欠な金属錯体を、重合が実施される溶媒に加えることにより、または最終的な反応混合物に適合する希釈剤中に加えることにより、均一な組成物として調製されてよい。望ましい共触媒または活性化剤および可逆的移動剤が、重合されるべきモノマーおよび何らかの付加的な反応希釈剤と組み合わせる前に、もしくは組み合わせるのと同時に、または組み合わせた後に、この触媒組成物と合わされてよい。
常に、個々の成分、更には活性触媒組成物は、酸素および湿気から保護されていなければならない。従って、本触媒成分、可逆的移動剤および活性化された触媒は、酸素および湿気のない雰囲気で調製および保管されなければならず、好ましくは乾燥した不活性ガス、例えば窒素などの雰囲気下において調製および保管されなければならない。
決して本発明の範囲を限定するものではないが、そのような重合プロセスを実施するための1つの手段は以下の如きものである。攪拌槽型反応器においては、重合されるべきモノマーが何らかの溶媒または希釈剤と共に連続的に導入される。その反応器は、実質的に、何らかの溶媒または希釈剤および溶解されたポリマーと共にモノマーからなる液相を含有する。好ましい溶媒は、C4-10炭化水素またはそれらの混合物、特にはアルカン、例えばヘキサンなど、またはアルカンの混合物、更には本重合で使用される1つまたはそれ以上のモノマーを含む。
共触媒および可逆的連鎖移動剤と共に2つまたはそれ以上の触媒の混合物が、その反応器の液相に、またはその液相の再循環部分に連続的または間欠的に導入される。反応器の温度および圧力は、溶媒/モノマー比および触媒の付加速度を調節することにより、更にはコイル、ジャケットもしくはコイルとジャケットの両方を冷却または加熱することにより制御されてよい。重合速度は、触媒を加える速度により制御される。ポリマー生成物のうちのコモノマー含有量(存在する場合)は、反応器内の主要なモノマーとコモノマーとの比により決定され、前述の比は、反応器へのこれらの成分のそれぞれの供給速度を操作することにより制御される。ポリマー生成物の分子量は、当分野において周知であるように、場合によって、他の重合変数、例えば温度およびモノマー濃度などを調節することにより、または先述の連鎖移動剤により制御される。反応器から出るときに、その流出物は、触媒キル剤(kill agent)、例えば水、蒸気またはアルコールなどと接触させられる。そのポリマー溶液は場合によって加熱され、そして、ポリマー生成物は、減圧下においてガス状のモノマー、更には残留する溶媒または希釈剤をフラッシングオフ(flashing off)することにより回収され、また、必要な場合には、装置内、例えば脱揮発成分押し出し機内などにおいて更なる脱揮発成分が行われる。連続プロセスにおいては、反応器内における触媒およびポリマーの平均滞留時間は、一般的には5分から8時間までであり、より好ましくは10分から6時間までである。
代替的に、前述の重合は、連続ループ反応器内で実施することもでき、そのループ反応器は、異なる領域間で確立されたモノマー、触媒または可逆的移動剤の勾配を伴っていてもよいし、そのような勾配を伴っていなくてもよく、場合によっては触媒及び/又は可逆的連鎖移動剤の別々な付加を伴い、また、断熱的もしくは非断熱的な溶液重合条件下、または前述の反応器条件を組み合わせた条件下において運転される。適切なループ反応器の例およびそれらと共に用いるのに適したな様々な運転条件が米国特許第5,977,251号、第6,319,989号および第6,683,149号に記載されている。
それほど望ましくはないが、本触媒組成物は、先に開示されているような不活性な無機または有機の微粒子状固体に必要不可欠な成分を吸着させることにより、不均一系触媒として調製し、使用することもできる。1つの好ましい実施形態においては、不均一系触媒は、金属錯体および不活性な無機化合物と活性水素含有活性化剤との反応生成物を共沈させることにより調製され、ここで、前述の反応生成物は、特にはトリ(C1-4アルキル)アルミニウム化合物とヒドロキシアリールトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラートのアンモニウム塩、例えば(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラートなどのアンモニウム塩との反応生成物である。不均一な形態または担持された形態で調製される場合、本触媒組成物は、スラリー重合または気相重合において使用されてよい。実際的な制限として、スラリー重合は、ポリマー生成物が実質的に溶けない液体希釈剤中において行われる。好ましくは、スラリー重合用の希釈剤は、5個未満の炭素原子を有する1つまたはそれ以上の炭化水素である。望ましい場合には、飽和炭化水素、例えばエタン、プロパンまたはブタンなどを全体的または部分的に希釈剤として使用することができる。溶液重合の場合には、モノマーまたは種々のモノマーの混合物を全体的または部分的に希釈剤として使用することができる。最も好ましくは、希釈剤の少なくとも主要な部分は、重合されるべきモノマーを含む。
好ましくは、気相重合プロセスで使用する場合、担体材料および結果として生じる触媒は、20μmから200μmまでの中位粒径を有しており、より好ましくは30μmから150μmまで、最も好ましくは50μmから100μmまでの中位粒径を有している。好ましくは、スラリー重合プロセスで使用する場合、担体は、1μmから200μmまでの中位粒径を有しており、より好ましくは5μmから100μmまで、最も好ましくは10μmから80μmまでの中位粒径を有している。
本発明において使用するのに適した気相重合プロセスは、ポリプロピレン、ポリ−4−メチル−1−ペンテンおよび他のオレフィンポリマーの製造で商業的に大規模で用いられている公知のプロセスと実質的に同様である。使用される気相プロセスは、例えば重合反応ゾーンとして機械攪拌床またはガス流動床を用いるタイプのものであってよい。重合反応が、流動ガスの流れにより穿孔プレートもしくは流動グリッドの上に担持または懸濁されたポリマー粒子の流動床を含有する垂直式円筒型重合反応器内で実施されるプロセスが好適である。
その床を流動化するために使用されるガスは、重合されるべき1つまたは複数のモノマーを含み、また、その床から反応熱を取り除くための熱交換媒質としても機能する。高温ガスは、通常は沈静化(tranquilization)ゾーンを介して、反応器の上面から出、また、前述の沈静化ゾーンは、速度低減ゾーンとしても知られており、流動床よりも広い径を有しており、そこでは、ガス流に引き込まれた微細な粒子が重力の作用で床内に戻る機会を有している。高温ガス流から超微細粒子を取り除くため、サイクロンを使用することも有利であり得る。この後、そのガスは、通常、ブロワーもしくはコンプレッサーおよびそのガスから重合の熱を取り去るための1つもしくはそれ以上の熱交換器により床へ再循環される。
冷却された循環ガスによりもたらされる冷却に加え、その床を冷却する好ましい方法は、蒸発冷却効果をもたらすべく、その床に揮発性の液体を供給する方法であり、この方法は、しばしば、凝縮モードでの運転と呼ばれる。このケースで使用される揮発性液体は、例えば揮発性の不活性液体であってよく、例えば3個から8個までの炭素原子、好ましくは4個から6個までの炭素原子を有する飽和炭化水素であってよい。モノマーまたはコモノマー自体が揮発性液体である場合、またはモノマーもしくはコモノマー自体が凝縮されてそのような液体をもたらすことができる場合には、蒸発冷却効果をもたらすべく、このモノマーまたはコモノマー自体を床へ適切に供給することができる。この揮発性液体は高温の流動床で蒸発してガスを形成し、そのガスが流動しているガスと混合する。揮発性液体がモノマーまたはコモノマーである場合には、その揮発性液体は床内で幾分か重合する。その蒸発した液体は、高温循環ガスの一部として反応器から出て、再循環ループの圧縮/熱交換部に入る。この再循環ガスは熱交換器内で冷却され、その冷却されたガスの温度が露点以下である場合には、そのガスから液体が凝結して降下する。この液体は、望ましくは、流動床に連続的に再循環される。床に沈降した液体を再循環ガス流内に担持された液滴として再循環させることが可能である。このタイプのプロセスは、例えばEP−89691号;U.S.第4,543,399号;WO−94/25495号およびU.S.第5,352,749号に記載されている。液体を床に再循環させる特に好ましい方法は、再循環ガス流からその液体を分離し、好ましくは床内においてその液体の微細な液滴を発生させる方法を用いて、この液体を床内に直接的に再注入する方法である。このタイプのプロセスは、WO−94/28032号に記載されている。
ガス流動床内において生じるこの重合反応は、本発明による触媒組成物の連続的または半連続的な付加により触媒される。本触媒組成物は、予備重合ステップに掛けられてよく、例えば、同様にオレフィンポリマー粒子中に包埋された担持触媒粒子を含む触媒複合体を提供すべく、液体の不活性希釈剤中において少量のオレフィンモノマーを重合させることにより予備重合ステップに掛けられてよい。
本ポリマーは、流動床内における触媒組成物、担持触媒組成物または予備重合触媒組成物の流動化された粒子上でのモノマーまたは種々のモノマーの混合物の重合により、流動床内で直接的に生成される。重合反応の開始は、好ましくは所望のポリマーと同様な予め形成されたポリマー粒子の床を用い、本触媒組成物、モノマーおよび再循環ガス流中に含まれていることが望ましいあらゆる他のガス、例えば希釈ガス、水素連鎖移動剤または、気相凝縮モードで運転されるときには、不活性な凝縮性ガスなどを導入する前に、その床を不活性ガスまたは窒素で乾燥させることによりコンディショニングして果たされる。望ましい場合には、生成されたポリマーは、その流動床から連続的または半連続的に放出される。
本発明の実践に最も適した気相プロセスは、反応器の反応ゾーンへ反応物を連続的に供給し、且つ、反応器の反応ゾーンから生成物を連続的に取り出し、これにより、その反応器の反応ゾーンにマクロスケールでの定常状態環境を提供する連続的なプロセスである。生成物は、公知の技術により、減圧下および場合によっては高温(脱揮発成分)下に置くことによって容易に回収される。典型的には、この気相プロセスの流動床は50℃よりも高い温度で運転され、好ましくは60℃から110℃まで、より好ましくは70℃から110℃までの温度で運転される。
本発明のプロセスにおいて使用するのに適合する気相プロセスの例が、米国特許:第4,588,790号;第4,543,399号;第5,352,749号;第5,436,304号;第5,405,922号;第5,462,999号;第5,461,123号;第5,453,471号;第5,032,562号;第5,028,670号;第5,473,028号;第5,106,804号;第5,556,238号;第5,541,270号;第5,608,019号;および第5,616,661号;に開示されている。
先述の如く、マルチブロックコポリマーの官能基化された誘導体も本発明の範囲内に含まれる。例としては、その金属が使用された触媒または可逆的連鎖移動剤の残分である金属化されたポリマー、ならびにそれらの更なる誘導体、例えば、ヒドロキシル末端化ポリマーを形成するための金属化ポリマーと酸素のソースとの反応生成物、次いで、金属化ポリマーと水との反応生成物を含む。別の実施形態においては、可逆的移動剤−ポリマー結合のうちの幾分かまたはすべてを開裂し、これにより、少なくとも一部のポリマーをヒドロキシル末端化ポリマーに変換するのに充分な空気または他のクエンチ剤が加えられる。更なる例は、結果として生じたポリマーにおけるβ−ヒドリド脱離およびエチレン的な不飽和により形成されたオレフィン末端化ポリマーを含む。
本発明の1つの実施形態においては、本マルチブロックコポリマーは、マレイン酸化(無水マレイン酸またはそれの同等物との反応)、金属化(例えば、場合によってはルイス塩基の存在下、特にはアミン、例えばテトラメチルエチレンジアミンなどの存在下における、アルキルリチウム試薬の使用)、または共重合プロセスにジエンもしくはマスキングされたオレフィンを組み入れることにより官能基化されてよい。マスキングされたオレフィンを伴う重合後、そのマスキング基、例えばトリヒドロカルビルシランは取り除かれてよく、これにより、一層容易に官能基化される残分が露出される。ポリマーを官能基化するための技術は周知であり、また、例えばUSP第5,543,458号などに開示されている。
反応器から出るポリマー生成物のかなりの割合が可逆的連鎖移動剤で末端化されているため、更なる官能基化は比較的容易である。これらの金属化されたポリー種は、周知の化学反応に利用することができ、例えばアミン−、ヒドロキシ−、エポキシ−、ケトン−、エステル−、ニトリル−および他の末端官能基化ポリマー生成物を形成するための他のアルキル−アルミニウム、アルキル−ガリウム、アルキル−亜鉛またはアルキル−1族化合物に適した化学反応などに利用することができる。本発明において使用するのに適合する適切な反応技術の例は、Negishiによる「Organometallics in Organic Synthesis」、Vol. 1および2(1980)、ならびに有機金属および有機合成における他の標準的なテキストに記載されている。
(ポリマー生成物)
本プロセスを利用して、新規なポリマー、特には、レジオイレギュラーの分岐、特に2,1−または3,1−モノマー挿入が異なる多数のブロックまたはセグメントを有する、プロピレン、4−メチル−1−ペンテンまたは他のC4-20α−オレフィンコモノマーのマルチブロックコポリマーが容易に調製される。非常に望ましくは、これらのポリマーは、重合された形態におけるプロピレンまたは4−メチル−1−ペンテンを含むインターポリマーである。
結果として生じたインターポリマーにおける立体規則性(存在する場合)は、あらゆる適切な技術を用いて測定することができ、中でも核磁気共鳴(NMR)分光法が好適である。それらのポリマーブロックのうちの幾つかがアイソタクチックポリマーを含み、好ましくは高度にアイソタクチックなポリプロピレンまたはポリ−4−メチル−1−ペンテンを含み、あらゆる残りのポリマーブロックが、主に、本質的にそこに非晶質コポリマーセグメントを発生させるレジオイレギュラーな3,1−モノマー挿入を含有するポリマーを含んでいることが非常に望ましい。好ましくは、これらのタクチックなセグメントまたはブロックは、高度にアイソタクチックなポリプロピレンまたはポリ−4−メチル−1−ペンテンであり、特にはそこに少なくとも99モルパーセントのプロピレンまたは4−メチル−1−ペンテンを含有するホモポリマーである。更に好ましくは、これらの非晶質ポリマーセグメントは、25℃未満のTgを有しており、好ましくは0℃未満、より好ましくは−10℃未満、最も好ましくは−25℃未満、最も高度に好ましくは−30℃未満のTgを有している。非常に望ましくは、本発明のポリマーは、Tg≦−10℃、好ましくは≦−20℃、およびTm≧120℃を有する、重合された形態のプロピレンを含み、好ましくは本質的または全体的に重合された形態のプロピレンからなるポリマーである。更に、本ポリマーは、Tg≦0℃、より好ましくは≦−20℃、およびTm≧180℃を有する、重合された形態の4−メチル−1−ペンテンを含み、好ましくは本質的または全体的に重合された形態の4−メチル−1−ペンテンからなるポリマーである。
更に、本発明のインターポリマーは、好ましくは5パーセントから95パーセントまでのタクチックなセグメントまたは比較的硬質のセグメントおよび95パーセントから5パーセントまでの非晶質なポリマーセグメントまたは比較的軟質のポリマーセグメントを含み、より好ましくは10パーセントから90パーセントまでの結晶性のセグメントまたは比較的硬質のセグメントおよび90パーセントから10パーセントまでの非晶質なセグメントまたは比較的非晶質のセグメント(軟質セグメント)を含む。軟質または比較的軟質のポリマーセグメント内においては、レジオイレギュラーな2,1−または3.1−モノマー挿入をもたらすモノマーは、そのポリマーブロックのうちの0.1モルパーセントから100モルパーセントまでの範囲であってよく、好ましくは50モルパーセントから100モルパーセントまでの範囲であってよい。
また、本発明のポリマーにおけるレジオイレギュラーの分岐は、チェーンウォーキングの結果として生じてよく、または先に開示されているような他の分枝形成プロセスの結果として生じてもよい。C4-20α−オレフィンの重合でチェーンウォーキングが起こる場合には、その触媒鎖は、別のモノマーを挿入する前に、そのモノマーの末端メチル単位へ「歩く」ことができる。そのような挿入は、1,ω−または2,ω−挿入を含むことができ、連鎖の直線化もしくは連鎖分岐の差別化及び/又は同一物を含有するセグメントにおけるTgの低下のいずれかをもたらし得る。具体的には、1,ω−挿入は、一般的に、通常のポリマーに比べ、分岐の低減をもたらす。これに加え、2−ω挿入はメチル分枝の形成をもたらす。これらの挿入は、本明細書で使用する場合、「レジオイレギュラーなモノマー挿入」または「レジオイレギュラーの分岐」という用語の範囲内に含まれる。
本発明のポリマーは、0.01g/10分から2000g/10分までのメルトインデックス、I2を有することができ、好ましくは0.01g/10分から1000g/10分まで、より好ましくは0.01g/10分から500g/10分まで、特には0.01g/10分から100g/10分までのI2を有することができる。望ましくは、本発明によるポリマーは、1,000g/モルから5,000,000g/モルまでの分子量、Mwを有することができ、好ましくは1000g/モルから1,000,000g/モルまで、より好ましくは10,000g/モルから500,000g/モルまで、特には10,000g/モルから300,000g/モルまでのMwを有することができる。
本発明によるポリマーの密度は、0.80g/cm3から0.99g/cm3までであってよく、好ましくは0.85g/cm3から0.97g/cm3までである。更に望ましくは、本発明のポリマーにおけるレジオイレギュラーなモノマー挿入の量は、本ポリマーのTgを、そのようなレジオイレギュラーなモノマー挿入のない対照用のポリマーから少なくとも5℃、より好ましくは少なくとも10℃、更に一層好ましくは少なくとも20℃、最も好ましくは少なくとも30℃低減させるのに充分な量である。
本発明のポリマーは、逐次的なモノマー付加、流動性触媒、アニオン性またはカチオン性のリビング重合技術により調製された従来のランダムコポリマー、物理的なポリマーのブレンド、およびブロックコポリマーから差別化することができる。具体的には、同一のモノマーからなり、同等の結晶化度またはモジュラスにおいて同じモノマー含有量を有するランダムコポリマーと比べ、本発明のポリマーは、一般的に、融点により測定したときにより良好な(より高度な)耐熱性、より高いTMA針入(penetration)温度、より高い高温引張強度、及び/又は動的機械分析により測定したときにより高い高温剛性率を有している。同じモノマーおよびモノマー含有量を含むランダムコポリマーに比べ、本発明によるポリマーは、一般的に、より高い引裂強度、より高い結晶化(固化)温度によるより迅速なセットアップ(setup)、より良好な耐摩耗性、ならびにより良好なオイルおよび充填剤許容性(acceptance)を有している。
更に、本ポリマーは、ブロッキネス(blockiness)の程度またはレベルに影響を及ぼすための技術を用いて調製されてよい。即ち、レジオイレギュラーなモノマー挿入の量、各ポリマーブロックまたはセグメントの長さは、触媒と可逆的移動剤との比およびタイプ、更には重合の温度、ならびに他の重合変数を調節することにより変えることができる。この現象の驚くべきメリットは、ブロッキネスの程度が高められると、結果として生じるポリマーの光学的特性、引裂強度および溶解特性が一般的に改善されるという発見である。特に、溶融粘度が一般的には減少しながら本ポリマー中におけるブロックの平均数が増えると、透明度および引裂強度が高まりながら曇りが低減する。望ましい連鎖移動能力(低レベルの連鎖停止を伴う高いシャトリング速度)を有する可逆的移動剤と触媒との組合せを選択することにより、他の形態のポリマー停止は効果的に抑制される。従って、本発明によるコモノマー混合物の重合においては、もしあったとしても、β−ヒドリド脱離は僅かしか観測されない。
本発明の別の驚くべきメリットは、鎖末端が高度にタクチックなポリマーを選択的に調製できることである。非晶質ブロックで終結するポリマーの相対的な量が少なくなると、結晶性領域に及ぼす分子間希釈効果が低減されるため、特定の用途においては、これは望ましい。この結果は、水素または他の連鎖停止剤に対する適切な応答を有する可逆的連鎖移動剤および触媒を選択することにより得ることができる。具体的には、もし高度にタクチックなポリマーをもたらすその触媒が、非晶質または結晶性の低いポリマーセグメントの生成に関与する触媒よりも連鎖停止(例えば水素の使用などによる)の影響を受けやすい場合には、高度にタクチックなポリマーセグメントがそのポリマーの末端部分を優先的に占有する。結果として生じる末端の基がタクチックであるだけでなく、停止時に、そのタクチックポリマー形成触媒部位を、もう一度、ポリマー形成の再開始に利用することもできる。それ故、最初に形成されたそのポリマーは、別のタクチックポリマーセグメントである。従って、結果として生じるマルチブロックコポリマーの両端は優先的にタクチックである。
本発明により有用に使用される本調合物の更なる構成要素は、結果として生じる組成物の特性を損なわない量での様々な他の成分を含む。これらの成分は、以下の成分に限定するものではないが、活性化剤、例えばカルシウムまたはマグネシウムオキシドなど;脂肪酸、例えばステアリン酸およびその塩など;充填剤および補強剤、例えばカルシウムまたはマグネシウムカルボナート、シリカおよびアルミニウムシリカートなど;可塑剤、例えばジカルボン酸のジアルキルエステルなど;老化防止剤;軟化剤;ワックス;および顔料を含む。
(適用分野および最終用途)
本発明のポリマーは、有用な物品を製造するための様々な従来の熱可塑性物質の製作プロセスにおいて有用に使用することができ、そのような物品は、少なくとも1つのフィルム層、例えば単層フィルムなどを含む物体、キャストコーティングプロセス、ブローンコーティングプロセス、カレンダードコーティングプロセスまたは押し出しコーティングプロセスにより製造される多層フィルム内における少なくとも1つの層を含む物体;成形品、例えばブロー成形品、射出成形品またはロトモールド法による成形品など;押し出し物;繊維;および織物または不織布を含む。本ポリマーを含む熱可塑性組成物は、他の天然または合成のポリマー、添加剤、補強剤、耐着火性添加剤、酸化防止剤、安定剤、着色剤、増量剤、架橋剤、発泡剤および可塑剤とのブレンドを含む。特別な有用性は、多成分繊維、例えば外面層を有し、少なくとも部分的に本発明の1つまたはそれ以上のポリマーを含むコア/シース繊維である。
本発明のポリマーまたはブレンドから調製され得る繊維は、ステープル繊維、トウ、多成分繊維、シース/コア繊維、縒り繊維およびモノフィラメントを含む。適切な繊維形成プロセスは、米国特許第4,430,563号、第4,663,220号、第4,668,566号および第4,322,027号に開示されているようなスピンボンデッド(spinbonded)法およびメルトブローン法、USP第4,413,110号に開示されているようなゲル紡糸繊維、USP第3,485,706号に開示されているような織物および不織布、または他の繊維、例えばポリエステル、ナイロンもしくはコットンなどとのブレンドを含め、そのような繊維から造られた構造物、熱成形品、異形押し出しおよび共押し出しを含め、押し出しされた形状物、カレンダー加工品、および延伸、交撚または捲縮された糸もしくは繊維を含む。また、本明細書で開述されている新規なポリマーは、ワイヤーおよびケーブルコーティング操作にも有用であり、更には真空成形操作用のシート押し出し、および、射出成形、ブロー成形プロセスまたはロトモールド法による成形プロセスの使用を含め、成形品の形成にも有用である。また、本発明によるポリマーを含む組成物は、ポリオレフィンプロセッシングの技術分野における当業者に周知の従来のポリオレフィンプロセッシング技術を用いて、二次加工品、例えば先に述べられている物品などの形態に形成することもできる。
また、本ポリマーまたは本ポリマーを含む調合物を用いて、分散液(水性および非水性の両方)を形成することもできる。更に、本発明によるポリマーを含む発泡フォーム(frothed foams)を、2004年8月25日に出願されたPCT出願第2004/027593号に開示されているような形成することもできる。また、本ポリマーは、あらゆる公知の手段、例えばペルオキシド、電子ビーム、シラン、アジドまたは他の架橋技術などを用いることにより架橋されてもよい。更に、本ポリマーは、化学的に修飾されてもよく、例えばグラフト(例えば、無水マレイン酸(MAH)、シランまたは他のグラフト剤の使用による)、ハロゲン化、アミン化、スルホン化または他の化学的修飾手段などにより修飾されてよい。
本ポリマーを含む調合物に添加剤および佐剤が含められてよい。適切な添加剤は、充填剤、例えば有機または無機の粒子、例えばクレー、タルク、チタンジオキシド、ゼオライト、粉末金属などを含めた粒子、有機または無機の繊維、例えばカーボン繊維、シリコンニトリド繊維などを含めた繊維、スチール製のワイヤーまたはメッシュ、およびナイロンまたはポリエステル製のコード、ナノサイズの粒子、クレーなど;粘着付与剤、油展剤(oil extenders)、例えばパラフィン系油またはナプテレン系油(napthelenic oils)を含めた油展剤;ならびに他の天然および合成のポリマー、例えば本発明による他のポリマーを含めた天然および合成のポリマーを含む。
本発明のポリマーとブレンドするのに適したポリマーは、天然および合成のポリマーを含めた熱可塑性および非熱可塑性のポリマーを含む。ブレンド用の具体的なポリマーは、ポリプロピレン、(耐衝撃性改質ポリプロピレン、アイソタクチックポリプロピレン、アタクチックポリプロピレン、およびランダムエチレン/プロピレンコポリマーのどれも)、従来のポリ−4−メチル−1−ペンテン、様々なタイプのポリエチレン、例えば高圧、フリーラジカルLDPE、チーグラーナッタLLDPE、メタロセンPE(多段反応器PE(チーグラー−ナッタPEおよびメタロセンPEの「反応器内」ブレンド、例えば米国特許第6,545,088号、第6,538,070号、第6,566,446号、第5,844,045号、第5,869,575号および第6,448,341号に開示されている生成物など)を含む)を含めたポリエチレン、エチレン−ビニルアセタート(EVA)、エチレン/ビニルアルコールコポリマー、ポリスチレン、耐衝撃性改質ポリスチレン、ABS、スチレン/ブタジエンブロックコポリマーおよびそれらの水素化誘導体(SBSおよびSEBS)、ならびに熱可塑性ポリウレタンを含む。均一ポリマー、例えばオレフィンプラストマーおよびエラストマー、エチレンおよびプロピレンベースのコポリマー(例えば、The Dow Chemical Companyから入手可能なVERSIFY(商標)およびExxonMobilから入手可能なVISTAMAXX(商標)の商品名で利用可能なポリマー)なども、本ポリマーを含むブレンドにおける成分として有用であり得る。
前述の生成物の適切な最終用途は、弾性フィルムおよび繊維;型製品、例えば歯ブラシの柄および家庭電気器具部品など;外形品(profiles);自動車部品および外形品;発泡製品(オープンセルとクローズドセルの両方);コーティング布;および潤滑剤用の粘度指数調整剤(流動点調整剤としても知られている)を含む。
特に望ましいブレンドは、熱可塑性ポリオレフィンブレンド(TPO)、熱可塑性エラストマーブレンド(TPE)、熱可塑性バルカニサイト(vulcanisites)(TPV)およびスチレン系ポリマーブレンドである。TPEおよびTPVブレンドは、本発明によるマルチブロックポリマー(それらの官能基化誘導体または不飽和誘導体を含む)を場合によるゴム(従来のブロックコポリマー、特にはSBSブロックコポリマーを含む)と、また、場合によっては架橋剤または加硫剤と合わせることにより調製することができる。TPOブレンドは、一般的に、本発明によるマルチブロックコポリマーをポリオレフィンと、また、場合によっては架橋剤または加硫剤と合わせることにより調製される。前述のブレンドは、成形物体の形成において使用することができ、また、場合によっては、結果として生じる成形品の架橋において使用することができる。異なる成分を用いる同様な手順が、USP第6,797,779号においてこれまでに開示されている。
この用途に適した従来のブロックコポリマーは、望ましくは10から135までの範囲のムーニー粘度(ML 1+4@100℃)を有しており、より好ましくは25から100まで、最も好ましくは30から80までのムーニー粘度を有している。適切なポリオレフィンは、特に、線状または低密度のポリエチレン、ポリプロピレン(それらのアタクチック、アイソタクチック、シンジオタクチックおよび耐衝撃性改質変形体を含む)およびポリ(4−メチル−1−ペンテン)を含む。適切なスチレン系ポリマーは、ポリスチレン、ゴム変性ポリスチレン(HIPS)、スチレン/アクリロニトリルコポリマー(SAN)、ゴム変性SAN(ABSまたはAES)およびスチレンマレイン酸無水物コポリマーを含む。
これらのブレンドは、一方または両方の成分の融点温度付近または融点温度以上の温度でそれぞれの成分を混合または混練することにより調製されてよい。殆どのマルチブロックコポリマーの場合、この温度は、130℃以上、最も一般的には145℃以上、最も好ましくは150℃以上であり得る。望ましい温度に達することができ、且つ、その混合物を溶融樹脂加工(melt plastifying)することができる具体的なポリマー混合または混練装置を使用することができる。これらの装置は、ミル、混練機、押し出し機(単軸押し出し機および2軸押し出し機の両方)、Banbury混合機およびカレンダー装置を含む。混合のシーケンスおよび方法は最終的な組成物に依存し得る。Banburyバッチ混合機と連続混合機の組合せも使用することができ、例えばBanbury混合機、続いてミル混合機、続いて押し出し機などを使用することができる。典型的には、TPEまたはTPV組成物は、TPO組成物に比べ、より高い負荷の架橋可能なポリマー(典型的には、不飽和を含有する従来のブロックコポリマー)を有する。一般的には、TPEおよびTPV組成物の場合、ブロックコポリマーとマルチブロックコポリマーとの重量比は、90:10から10:90までであってよく、より好ましくは80:20から20:80まで、最も好ましくは75:25から25:75までであってよい。TPO用途の場合には、マルチブロックコポリマーとポリオレフィンとの重量比は、959:5から5:95まで、より好ましくは90:10から10:90までであってよい。変性スチレン系ポリマー用途の場合、マルチブロックコポリマーとポリオレフィンとの重量比は、95:5から5:95まで、より好ましくは90:10から10:90までであってよい。これらの比は、様々な成分の粘度比を変更することにより変えることができる。ブレンドの構成成分の粘度比を変更することにより相の連続性を変えるための技術を説明した文献はかなりあり、必要であれば、当業者はそれらを参考にすることができる。
これらのブレンド組成物は、プロセッシングオイル、可塑剤およびプロセッシング助剤を含み得る。ゴムプロセッシングオイルは特定のASTM指定を有しており、パラフィン系、ナプテン系(napthenic)または芳香族系プロセスオイルはすべて使用に適している。100部の総ポリマー当たり、一般的には0部から150部まで、より好ましくは0部から100部まで、最も好ましくは0部から50部までのオイルが使用される。オイルの量を増やすと、ある物理的特性を犠牲にして、結果として生じる生成物のプロセッシングを改善しやすくなり得る。更なるプロセッシング助剤は、従来のワックス、脂肪酸塩、例えばカルシウムステアラートまたは亜鉛ステアラートなど、(ポリ)アルコール(グリコールを含む)、(ポリ)アルコールエーテル(グリコールエーテルを含む)、(ポリ)エステル((ポリ)グリコールエステルを含む)、およびそれらの金属塩−、特には1族もしくは2族金属または亜鉛−、塩誘導体を含む。
非水素化ゴム、例えばブロックコポリマーを含め、重合された形態のブタジエンまたはイソプレンを含む非水素化ゴム(以降、ジエンゴム)などは、殆どが飽和されたゴムまたは高度に飽和されたゴムと比べ、UV、オゾンおよび酸化に対する抵抗性が低いことが知られている。より高い濃度のジエンをベースとしたゴムを含有する組成物から製造されるタイヤなどの適用分野においては、オゾン劣化防止用添加剤および酸化防止剤と共にカーボンブラックを組み入れることにより、ゴムの安定性を改善できることが知られている。従来のTPO、TPVおよびTPEの用途においては、カーボンブラックは、UV吸収および安定化特性にとっての最適な添加剤である。カーボンブラックの代表的な例は、ASTM N110、N121、N220、N231、N234、N242、N293、N299、S315、N326、N330、M332、N339、N343、N347、N351、N358、N375、N539、N550、N582、N630、N642、N650、N683、N754、N762、N765、N774、N787、N907、N908、N990およびN991を含む。これらのカーボンブラックは、9g/kgから145g/kgまでの範囲のヨウ素吸収、および10cm3/100gから150cm3/100gまでの範囲の平均細孔容積を有している。一般的に、コストを考慮して許す限りにおいて、できるだけ小さい粒径のカーボンブラックが使用される。
本発明による熱可塑性ブレンドを含めたこれらの組成物は、通常の技術を有する化学者にとって公知のオゾン劣化防止剤または酸化防止剤も含んでいてよい。これらのオゾン劣化防止剤は、物理的な保護剤、例えば表面にもたらされ、その部分を酸素またはオゾンから保護するワックス様材料などであってよく、またはオゾン劣化防止剤は、酸素またはオゾンと反応する化学的保護剤であってもよい。適切な化学的保護剤は、スチレン化フェノール、ブチル化オクチル化フェノール、ブチル化ジ(ジメチルベンジル)フェノール、p−フェニレンジアミン、p−クレゾールおよびジシクロペンタジエン(DCPD)のブチル化反応生成物、ポリフェノール系酸化防止剤、ヒドロキノン誘導体、キノリン、ジフェニレン系酸化防止剤、チオエステル系酸化防止剤、およびそれらのブレンドを含む。そのような製品の幾つかの代表的な商品名は、Wingstay(商標)S酸化防止剤、Polystay(商標)100酸化防止剤、Polystay(商標)100 AZ酸化防止剤、Polystay(商標)200酸化防止剤、Wingstay(商標)L酸化防止剤、Wingstay(商標)LHLS酸化防止剤、Wingstay(商標)K酸化防止剤、Wingstay(商標)29酸化防止剤、Wingstay(商標)SN−1酸化防止剤およびIrganox(商標)酸化防止剤である。幾つかの用途においては、使用される酸化防止剤およびオゾン劣化防止剤は、好ましくは、非染色性および非移動性である。
紫外線に対する付加的な安定性を与えるため、ヒンダードアミン系光安定剤(HALS)およびUV吸収剤も使用することができる。適切な例は、Ciba Specialty Chemicalsから入手可能なTinuvin(商標)123、Tinuvin(商標)144、Tinuvin(商標)622、Tinuvin(商標)765、Tinuvin(商標)770およびTinuvin(商標)780、ならびにCytex Plastics,Houston TX,USAから入手可能なChemisorb(商標)T944を含む。USP第6,051,681号に開示されている如く、優れた表面品質を達成するため、ルイス酸がHALS化合物と共に付加的に含められてよい。
幾つかの組成物の場合には、マスターバッチを形成し、その後、そのマスターバッチからポリマーブレンドを形成するため、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、カーボンブラック、UV吸収剤及び/又は光安定剤を事前に分散させる目的で、付加的な混合プロセスが用いられてよい。
本発明のマルチブロックコポリマー、更にはそれらのブレンドは、溶融粘度が低いため(と確信される)、従来技術の組成物に比べ、改善されたプロセス可能性を有している。従って、本組成物またはブレンドは、特には成形品または押し出し品の形態に形成されたときに、改善された外観を示す。同時に、本組成物および本組成物のブレンドは、比類なく、改善された溶融強度特性を有しており、これにより、本マルチブロックコポリマーおよびそのブレンド、特にはTPOブレンドは、溶融強度が現行では不充分な発泡体および熱成形用途において有用に使用することを可能に為している。
また、本発明による熱可塑性組成物は、有機もしくは無機の充填剤、または他の添加剤、例えばデンプン、タルク、カルシウムカルボナート、ガラス繊維、ポリマー繊維(ナイロン、レーヨン、コットン、ポリエステルおよびポリアラミドを含む)、金属繊維、薄片もしくは粒子、膨張性層状シリカート、ホスファートもしくはカルボナート、例えばクレー、雲母、シリカ、アルミナ、アルミノシリカートもしくはアルミノホスファートなど、カーボンウィスカー、カーボン繊維、ナノ粒子(ナノチューブを含む)、ウォラストナイト、グラファイト、ゼオライト、およびセラミックス、例えばシリコンカルビド、シリコンニトリドまたはチタニアなども含んでいてよい。より良好な充填剤結合を得るため、シランベースのカップリング剤または他のカップリング剤も使用されてよい。
前述のブレンドを含め、本発明の熱可塑性組成物は、従来の成形技術、例えば射出成形、押し出し成形、熱成形、スラッシュ成形、オーバー成形、インサート成形、ブロー成形および他の技術などによりプロセッシングされてよい。フィルム(多層フィルムを含む)は、ブローンフィルムプロセスを含め、キャストプロセスまたは幅出しプロセスにより製造されてよい。
(試験方法)
前述の特性記述的な開示および次ぎに続く実施例において、以下の分析技術を使用することができる。
(DSC)
示差走査熱量測定の結果は、RCS冷却用付属装置およびオートサンプラーを備えたTAIモデルQ1000 DSCを用いて決定されてよい。50ml/分の窒素パージガスフローが使用される。サンプルは、薄いフィルムの形態にプレスされ、そのプレス機内において175℃で溶かされた後、室温(25℃)にまで空冷される。次いで、3−10mgの材料を直径が6mmの円板の形態に切断し、重量を正確に計量し、軽いアルミニウム製の皿(約50mg)に入れた後、クリンプして閉じ込める。そのサンプルの熱的挙動が以下の温度プロフィールを用いて調べられる。以前のあらゆる熱的履歴を取り除くため、サンプルを180℃まで急速に加熱し、3分間等温に保持する。その後、サンプルを10℃/分の冷却速度で−40℃まで冷却し、−40℃で3分間保持する。次いで、サンプルを10℃/分の加熱速度で150℃まで加熱する。この冷却曲線および第二加熱曲線を記録する。
このDSCの溶融ピークは、−30℃から溶融の終点までの間で引かれた直線のベースラインに対する熱流量(W/g)の最大値として測定される。融解熱は、直線のベースラインを用いて、−30℃から溶融の終点までの間の溶融曲線下面積として測定される。
(耐摩耗性)
耐摩耗性は、ISO 4649により、圧縮成形プラークを用いて測定される。3回の測定値の平均値が報告される。試験用のプラークは、厚さが6.4mmであり、ホットプレス機(Carver Model #4095−4PR1001R)を用いて圧縮成形される。これらのペレットをポリテトラフルオロエチレン製のシートの間に入れ、55psi(380kPa)において3分間190℃で加熱し、続いて1.3MPaで3分間、その後2.6MPaで3分間加熱する。次ぎに、それらのプラークを、そのプレス機内において、1.3MPaで1分間、冷水を流して冷却した後、試験用に取り出す。
(GPC法)
このゲル浸透クロマトグラフィーシステムは、Polymer Laboratories Model PL−210装置またはPolymer Laboratories Model PL−220装置のいずれかから構成される。カラムおよびカルーセルコンパートメントは140℃で運転される。三本のPolymer Laboratories 10−ミクロンMixed−Bカラムが使用される。溶媒は1,2,4−トリクロロベンゼンである。これらのサンプルは、200ppmのブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を含有する50ミリリットルの溶媒中においてポリマーが0.1グラムの濃度で調製される。また、これらのサンプルは、160℃において2時間軽く攪拌することにより調製される。使用される注入量は100マイクロリットルであり、流量は1.0ml/分である。
GPCカラムセットのキャリブレーションは、個々の分子量間に少なくとも10倍の分離を有する6個の「カクテル」混合物に配列された580から8,400,000までの範囲の分子量を有する21の狭い分子量分布のポリスチレン標準物質を用いて果たされる。これらの標準物質はPolymer Laboratories(Shropshire, UK)から購入される。これらのポリスチレン標準物質は、1,000,000以上の分子量に対しては50ミリリットルの溶媒中において0.025グラムの濃度で調製され、1,000,000未満の分子量に対しては50ミリリットルの溶媒中において0.05グラムの濃度で調製される。これらのポリスチレン標準物質は、80℃において30分間穏やかに攪拌しながら溶解される。これらの狭い標準物質混合物が最初に実行され、そして、劣質化を最小化すべく、最も高い分子量成分を減らす順番で実行される。これらのポリスチレン標準物質のピーク分子量が、(WilliamsおよびWardによる「J. Polym. Sci., Polym. Let.」、6、621(1968)で説明されている如く)次の式を用いてポリエチレンの分子量に変換される:Mホ゜リエチレン=0.431(Mホ゜リスチレン)。
ポリエチレン相当分子量の計算は、Viscotek TriSECソフトウェアVersion 3.0を用いて果たされる。
(圧縮永久ひずみ(Compression Set))
圧縮永久ひずみはASTM D 395により測定される。サンプルは、厚みが3.2mm、2.0mmおよび0.25mmで直径が25.4mmの円板を合計の厚さが12.7mmに達するまで積み重ねることにより調製される。それらの円板は、以下の条件:190℃において圧力ゼロで3分間、続いて190℃において86MPaで2分間、続いて86MPaにおいて、冷たい流水を用いてそのプレス機の内部を冷却;の下でホットプレス機を用いて成形された12.7cm×12.7cmの圧縮成形プラークから切り出される。
(密度)
密度測定用のサンプルは、ASTM D 1928により調製される。測定は、ASTM D792、Method Bを用い、1時間のサンプル加圧時間内で行われる。
(曲げ弾性率/割線係数/貯蔵弾性率(Flexural/Secant Modulus/Storage Modulus))
サンプルは、ASTM D 1928を用いて圧縮成形される。曲げ弾性率および2パーセント割線係数は、ASTM D−790により測定される。貯蔵弾性率は、ASTM D 5026−01または同等な技法により測定される。
(光学的特性)
厚さ0.4mmのフィルムがホットプレス機(Carver Model #4095−4PR1001R)を用いて圧縮成形される。これらのペレットをポリテトラフルオロエチレン製のシートの間に入れ、55psi(380kPa)において3分間190℃で加熱し、続いて1.3MPaにおいて3分間、次いで2.6MPaにおいて3分間加熱する。その後、このフィルムを、1.3MPaにおいて1分間、冷水を流してそのプレス機内で冷却する。これらの圧縮成形フィルムは、光学的測定、引張挙動、回復および応力緩和用に使用される。
透明度は、ASTM D 1746で特定されている通りにBYK Gardner Haze−gardを用いて測定される。
45°方向の光沢は、ASTM D−2457で特定されている通りにBYK Gardner Glossmeter Microgloss 45°を用いて測定される。
内部の曇りは、ASTM D 1003 Procedure Aに基づき、BYK Gardner Haze−gardを用いて測定される。表面のスクラッチを取り除くため、鉱油がフィルムの表面に適用される。
(メルトインデックス)
メルトインデックス、またはI2は、ASTM D 1238、Condition 190℃/2.16kgにより測定される。メルトインデックス、またはI10も、ASTM D 1238、Condition 190℃/10kgにより測定される。
(ATREF)
分析用昇温溶出分別(ATREF)による分析は、USP第4,798,081号に記載されている方法により実施される。分析されるべき組成物がトリクロロベンゼン中に溶解され、0.1℃/分の冷却速度で温度を20℃にまでゆっくりと下げることにより、不活性担体(ステンレス鋼ショット)を含有するカラム内で結晶化させる。そのカラムは赤外線検出器を備えている。この後、1.5℃/分の速度で20℃から120℃まで溶出溶媒(トリクロロベンゼン)の温度をゆっくりと上げることによってカラムから結晶化したポリマーサンプルを溶出することにより、ATREFクロマトグラム曲線を発生させる。
13C NMR分析)
サンプルは、10mmのNMRチューブに入った0.4gのサンプルに約3gのテトラクロロエタン−d2/オルトジクロロベンゼンの50/50混合物を加えることにより調製される。そのチューブおよび内容物を150℃に加熱することにより、サンプルが溶解され、均一化される。JEOL Eclipse(商標)400MHzスペクトロメーターまたはVarian Unity Plus(商標)400MHzスペクトロメーターを用いて、100.5MHzの13C共鳴周波数に相当するデータが収集される。これらのデータは、6秒のパルス繰り返し遅延時間で、1つのデータファイル当たり4000個の過渡信号を用いて取得される。定量的な分析ができるように最小の信号対雑音比を達成するため、多数のデータファイルが共に加えられる。スペクトル幅は、32Kデータポイントの最小ファイルサイズで25,000Hzである。これらのサンプルは、10mmのブロードバンドプローブ内において130℃で分析される。コモノマー取り込みは、Randallの3つ組み法(Randall, J. C.; JMS-Rev. Macromol. Chem. Phys., C29、201-317(1989))を用いて決定される。
(具体的な実施形態)
以下の本発明の具体的な実施形態およびそれらの実施形態の組合せは特に望ましく、それ故、添付の特許請求の範囲に対する詳細な開示を与えるため、それらの実施形態を正確に記述する。
1.(A)第一オレフィン重合触媒、
(B)同等の重合条件下において触媒(A)により調製されるポリマーに比べ、高められた発生率のレジオイレギュラーの分岐、好ましくは2,1−及び/又は3,1−モノマー挿入を有するポリマーを調製することができる第二オレフィン重合触媒、および
(C)可逆的連鎖移動剤、
を合わせることによりもたらされる混合物または反応生成物を含む組成物の存在下においてプロピレン、4−メチル−1−ペンテンまたは他のC4-8α−オレフィンを重合させることにより形成されるコポリマー。
2.(A)その重合条件下において1つまたはそれ以上のC3-20α−オレフィンのタクチックポリマーを形成する第一オレフィン重合触媒、
(B)同等の重合条件下において触媒(A)により調製されるポリマーに比べ、高められた発生率のレジオイレギュラーの分岐、好ましくは2,1−及び/又は3,1−モノマー挿入を有するポリマーを調製することができる第二オレフィン重合触媒、および
(C)可逆的連鎖移動剤、
を合わせることによりもたらされる混合物または反応生成物を含む組成物の存在下においてプロピレン、4−メチル−1−ペンテンまたは他のC4-8α−オレフィンおよび共重合可能なコモノマーを重合させることにより形成されるコポリマー。
3.プロピレンを、付加重合条件下において:
(A)第一オレフィン重合触媒、
(B)同等の重合条件下において触媒(A)により調製されるポリマーに比べ、高められた発生率のレジオイレギュラーの分岐、好ましくは2,1−及び/又は3,1−モノマー挿入を有するポリマーを調製することができる第二オレフィン重合触媒、および
(C)可逆的連鎖移動剤、
を合わせることによりもたらされる混合物または反応生成物を含む組成物と接触させるステップを含む、マルチブロックコポリマーを含有するプロピレンの調製プロセス。
4.プロピレンを、付加重合条件下において:
(A)その重合条件下においてタクチックポリプロピレンを形成する第一オレフィン重合触媒、
(B)同等の重合条件下において触媒(A)により調製されるポリマーに比べ、高められた発生率のレジオイレギュラーの分岐、好ましくは2,1−及び/又は3,1−モノマー挿入を有するポリマーを調製することができる第二オレフィン重合触媒、および
(C)可逆的連鎖移動剤、
を合わせることによりもたらされる混合物または反応生成物を含む組成物と接触させるステップを含む、マルチブロックコポリマーを含有するプロピレンの調製プロセス。
5.4−メチル−1−ペンテンを、付加重合条件下において:
(A)第一オレフィン重合触媒、
(B)同等の重合条件下において触媒(A)により調製されるポリマーに比べ、高められた発生率のレジオイレギュラーの分岐、好ましくは2,1−及び/又は3,1−モノマー挿入を有するポリマーを調製することができる第二オレフィン重合触媒、および
(C)可逆的連鎖移動剤、
を合わせることによりもたらされる混合物または反応生成物を含む組成物と接触させるステップを含む、マルチブロックコポリマーを含有する4−メチル−1−ペンテンの調製プロセス。
6.4−メチル−1−ペンテンを、付加重合条件下において:
(A)その重合条件下においてタクチックな4−メチル−1−ペンテンホモポリマーを形成する第一オレフィン重合触媒、
(B)同等の重合条件下において触媒(A)により調製されるポリマーに比べ、高められた発生率のレジオイレギュラーの分岐、好ましくは2,1−及び/又は3,1−モノマー挿入を有するポリマーを調製することができる第二オレフィン重合触媒、および
(C)可逆的連鎖移動剤、
を合わせることによりもたらされる混合物または反応生成物を含む組成物と接触させるステップを含む、マルチブロックコポリマーを含有する4−メチル−1−ペンテンの調製プロセス。
7.重合された形態のプロピレン、4−メチル−1−ペンテンまたは他のC4-8α−オレフィンを含むマルチブロックコポリマーであって、前述のコポリマーが、レジオイレギュラーの分岐、好ましくは2,1−及び/又は3,1−モノマー挿入が異なる2つまたはそれ以上、好ましくは3つもしくはそれ以上のセグメントまたはブロックを含有しており、また、好ましくは3.0未満、より好ましくは2.8未満の分子量分布、Mw/Mnを有している、マルチブロックコポリマー。
8.本質的に、重合された形態のプロピレンからなるマルチブロックコポリマーであって、前述のコポリマーが、レジオイレギュラーの分岐、好ましくは2,1−及び/又は3,1−モノマー挿入が異なる2つまたはそれ以上、好ましくは3つもしくはそれ以上のセグメントまたはブロックを含有しており、また、好ましくは3.0未満、より好ましくは2.8未満の分子量分布、Mw/Mnを有している、マルチブロックコポリマー。
9.本質的に、重合された形態の4−メチル−1−ペンテンからなるマルチブロックコポリマーであって、前述のコポリマーが、レジオイレギュラーの分岐、好ましくは2,1−または3,1−モノマー挿入が異なる2つまたはそれ以上、好ましくは3つもしくはそれ以上のセグメントまたはブロックを含有しており、また、好ましくは3.0未満、より好ましくは2.8未満の分子量分布、Mw/Mnを有している、マルチブロックコポリマー。
10.実施形態5〜9のいずれか1つによるマルチブロックコポリマーであって、レジオイレギュラーの分岐、好ましくは2,1−及び/又は3,1−モノマー挿入が異なる4つまたはそれ以上のセグメントまたはブロックを含有するマルチブロックコポリマー。
11.実施形態1、2、5〜9のいずれか1つのマルチブロックコポリマーの官能基化された誘導体、または実施形態3もしくは4のプロセスにより生成されたマルチブロックコポリマーの官能基化された誘導体。
12.実施形態10のマルチブロックコポリマーの官能基化された誘導体。
13.(1)有機または無機のポリマー、好ましくはプロピレンまたはエチレンのホモポリマー及び/又はエチレンと共重合可能なコモノマーとのコポリマー、および(2)本発明の実施形態1、2、5〜9のいずれか1つによるマルチブロックコポリマー、または実施形態3もしくは4のプロセスにより生成されたマルチブロックコポリマーを含む、均一なポリマー混合物。
14.実施形態1、2、5〜9のいずれか1つによるポリマー、または実施形態3もしくは4のプロセスにより生成されたポリマー、またはフィルム、多層フィルムのうちの少なくとも1つの層、積層された物品のうちの少なくとも1つの層、発泡物品、繊維、不織布、射出成形品、ブロー成形品もしくはロトモールド法による成形品の形態において前述のポリマーを含む組成物。
15.実施形態12によるポリマー、またはフィルム、多層フィルムのうちの少なくとも1つの層、積層された物品のうちの少なくとも1つの層、発泡物品、繊維、不織布、射出成形品、ブロー成形品もしくはロトモールド法による成形品の形態において前述のポリマーを含む組成物。
16.実施形態13によるポリマー混合物、またはフィルム、多層フィルムのうちの少なくとも1つの層、積層された物品のうちの少なくとも1つの層、発泡物品、繊維、不織布、射出成形品、ブロー成形品もしくはロトモールド法による成形品の形態において前述のポリマー混合物を含む組成物。
17.その可逆的移動剤が、それぞれのヒドロカルビル基に1個から12個までの炭素を含有するトリヒドロカルビルアルミニウム化合物またはジヒドロカルビル亜鉛化合物である、実施形態1または2によるコポリマー。
18.その可逆的移動剤がトリエチルアルミニウムまたはジエチル亜鉛である、実施形態17によるコポリマー。
19.連続的なプロセスである、実施形態3または4によるプロセス。
20.溶液プロセスである、実施形態19によるプロセス。
21.プロピレンが重合される唯一のモノマーである、実施形態20によるプロセス。
22.4−メチル−1−プロペンが重合される唯一のモノマーである、実施形態20によるプロセス。
23.重合された形態におけるプロピレンを含むポリマー、好ましくは、本質的または全体的に、Tg≦0℃およびTm≧120℃を有する、重合された形態のプロピレンからなるポリマー。
24.重合された形態における4−メチル−1−ペンテンを含むポリマー、好ましくは、本質的または全体的に、Tg≦0℃およびTm≧180℃を有する、重合された形態の4−メチル−1−ペンテンからなるポリマー。
当業者であれば、本明細書で開示されている本発明が、具体的には開示されていない何らかの構成要素、ステップまたは成分の不在下において実践され得ることが認識されよう。
(実施例)
以下の実施例は、本発明の更なる例証として与えられており、限定的なものとして解釈すべきではない。使用されている場合、「一晩」という用語は約16〜18時間の期間を表し、「室温」という用語は20〜25℃の温度を表し、「混合アルカン」という用語は、Exxon Mobil Cemicals Inc.からIsopar E(登録商標)の商品名で得ることができるC6-9脂肪族炭化水素の商業的に入手可能な混合物を表す。本明細書における化合物の名称がその化合物の構造的表現と一致しない場合には、構造的表現が支配するものとする。すべての金属錯体の合成およびすべてのスクリーニング実験の準備は、ドライボックス技術を用いて、乾性窒素雰囲気下において実施された。使用したすべての溶媒は、HPLCグレードであり、使用する前に乾燥された。
「MMAO」は、変性メチルアルモキサン、Akzo−Noble Corporationから商業的に入手可能なトリイソブチルアルミニウム変性メチルアルモキサンを表す。
「触媒(A1)」は、WO第2003/040195号、WO/2004/024740号、WO第2004/099268号、および2003年5月2日に出願されたUSSN第10/429,024号の教示により調製された、[N−(2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル)アミノ)(2−メチルフェニル)(1,2−フェニレン−(6−ピリジン−2−ジイル)メタン)]ハフニウムジメチルである。
Figure 2008533275
「触媒(B1)」は、「Angew. Chem. Int. Ed.」(2004)、43、869-873の教示により、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンニッケルジメチル((TMEDA)Ni(CH32)を配位子(N−((2−ヒドロキシ−3,5−ジヨード)フェニル)メチル)−N−(2,6−ビス−(2,6−ジ−i−プロピルフェニル)フェニルイミン(L1)と合わせることにより、その場で調製されるニッケル錯体である。
Figure 2008533275
「触媒(B2)」は、1,2−エチレンビス−(1H−4,5,6,7−テトラヒドロインデン−1−イル)ジルコニウムマンダラートである。
「共触媒1」
実質的に、USP第5,919,983号の実施例2に開示されている如く、長鎖トリアルキルアミン(Armeen(商標)M2HT、Akzo−Nobel,Inc.から入手可能)、HClおよびLi[B(C654]の反応により調製される、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート(以降、アルミニウム(armeenium)ボラート)のメチルジ(C14-18アルキル)アンモニウムの塩。
「可逆的移動剤」
使用される可逆的移動剤は、ジエチル亜鉛(DEZ)およびトリオクチルアルミニウム(TOA)である。
(実施例1)
バイアルに配位子(L1)(トルエン中において5.4mM、3.7mL、20μmol)および(TMEDA)Ni(CH3)2(トルエン中において5.4mM、3.7mL、20μmol)を充填する。5分間攪拌した後、触媒(A1)(トルエン中において4mM、1.0mL、4.0μmol)を加える。次いで、この混合物を、トルエン(10mL)中における4−メチル−1−ペンテン(3mL)、共触媒1(4μmol)およびDEZ(1.0mmol)の攪拌溶液を含有したボトルに加える。反応を20℃において2時間攪拌し、2時間後、水を加えてクエンチする。有機層を蒸発させることによりポリマーが得られる。GPCはMw/Mn<2の単一のピークを示す。DSCは、200℃より高い融点および−30℃未満のTgを示す。
(実施例2)
バイアルに触媒(B2)(トルエン中において5.4mM、1.1mL、5.9μmol)および触媒(A1)(トルエン中において4mM、1.0mL、4.0μmol)を加える。次いで、この混合物を、トルエン(10mL)中における4−メチル−1−ペンテン(3mL)、共触媒1(10.0μmol)およびDEZ(1.0mmol)の攪拌溶液を含有したボトルに加える。反応を20℃において2時間攪拌し、2時間後、水を加えてクエンチする。有機層を蒸発させることによりポリマーが得られる。GPCはMw/Mn<2の単一のピークを示す。DSCは、200℃より高い融点および−30℃未満のTgを示す。
(実施例3)
バイアルに配位子(L1)(トルエン中において5.4mM、3.7mL、20μmol)および(TMEDA)Ni(CH32(トルエン中において5.4mM、3.7mL、20μmol)を充填する。5分間攪拌した後、触媒(A1)(トルエン中において4mM、1.0mL、4.0μmol)を加える。次いで、この混合物を、トルエン(10mL)中における4−メチル−1−ペンテン(3mL)、共触媒1(4μmol)およびTOA(1.0mmol)の攪拌溶液を含有したボトルに加える。反応を20℃において2時間攪拌し、2時間後、水を加えてクエンチする。有機層を蒸発させることによりポリマーが得られる。GPCはMw/Mn<2の単一のピークを示す。DSCは、200℃より高い融点および−30℃未満のTgを示す。
(実施例4)
バイアルに触媒(B2)(トルエン中において5.4mM、1.1mL、5.9μmol)および触媒(A1)(トルエン中において4mM、1.0mL、4.0μmol)を加える。次いで、この混合物を、トルエン(10mL)中における4−メチル−1−ペンテン(3mL)、共触媒1(10.0μmol)およびTOA(1.0mmol)の攪拌溶液を含有したボトルに加える。反応を20℃において2時間攪拌し、2時間後、水を加えてクエンチする。有機層を蒸発させることによりポリマーが得られる。GPCはMw/Mn<2の単一のピークを示す。DSCは、200℃より高い融点および−30℃未満のTgを示す。
(比較例A)
バイアルに配位子(L1)(トルエン中において5.4mM、3.7mL、20μmol)および(TMEDA)Ni(CH32(トルエン中において5.4mM、3.7mL、20μmol)を充填する。5分間攪拌した後、触媒(A1)(トルエン中において4mM、1.0mL、4.0μmol)を加える。次いで、この混合物を、トルエン(10mL)中における4−メチル−1−ペンテン(3mL)、共触媒1(4μmol)およびMAO(1.0mmol)の攪拌溶液を含有したボトルに加える。反応を20℃において2時間攪拌し、2時間後、水を加えてクエンチする。有機層を蒸発させることによりポリマーが得られる。GPCは2つのピークを示す。
(比較例B)
バイアルに触媒(B2)(トルエン中において5.4mM、1.1mL、5.9μmol)および触媒(A1)(トルエン中において4mM、1.0mL、4.0μmol)を加える。次いで、この混合物を、トルエン(10mL)中における4−メチル−1−ペンテン(3mL)、共触媒1(10.0μmol)およびMAO(1.0mmol)の攪拌溶液を含有したボトルに加える。反応を20℃において2時間攪拌し、2時間後、水を加えてクエンチする。有機層を蒸発させることによりポリマーが得られる。GPCは2つのピークを示す。
実施例1〜4は、DEZまたはTOAが存在しているときの、MWDが非常に狭く、本質的に単峰性のコポリマーの形成、および可逆的連鎖移動剤の不在下における双峰性の広い分子量分布の生成物(別々に生成されたポリマーの混合物)により証拠付けられているように、本発明による線状ブロックコポリマーの合成を実証している。触媒B1およびB2が触媒A1とは異なる3,1−モノマー挿入特性を有しているという事実により、結果として生じた本コポリマーの異なるブロックまたはセグメントは、3,1−挿入に基づきはっきりと区別することができる。
(連続溶液重合の例)
連続溶液重合は、内部攪拌機を備えたコンピューター制御式のオートクレーブ反応器内で実施される。精製された混合アルカン溶媒(ExxonMobil, Inc.から入手可能なIsopar(商標)E)、プロピレンおよび水素(使用する場合)が、温度制御用のジャケットおよび内部熱電対を備えた3.8L用の反応器に供給される。反応器への溶媒供給量はマスフローコントローラー器により測定される。可変速度式隔膜ポンプが、反応器への溶媒流量および圧力を調節する。ポンプの吐出時に副流が取られ、触媒および共触媒1の注入ライン、ならびに反応器の攪拌機に対するフラッシュフローが提供される。これらの流量は、Micro−Motionマスフローメーターにより測定され、コントロールバルブにより、またはニードルバルブのマニュアル調節により調整される。残りの溶媒は、プロピレンおよび水素(使用する場合)と合わされ、反応器へ送られる。マスフローコントローラー器は、必要な場合、反応器へ水素を送給するために使用される。溶媒/モノマー溶液の温度は、反応器に入る前に、熱交換器を使用することにより調節される。反応器の温度は望ましい温度に維持されており、典型的には70〜140℃の間の温度に維持されている。この流れは反応器の底に入る。触媒成分溶液は、ポンプおよびマスフローメーターを用いて計量され、触媒フラッシュ溶媒と合わされて、反応器の底に導入される。反応器は、激しく攪拌しながら、500psig(3.45MPa)において、液充満状態で運転される。生成物は、反応器の上面に設けられた出口ラインを通じて取り出される。反応器からのすべての出口ラインは蒸気トレースされており、また、隔絶されている。重合は、何らかの安定剤または他の添加剤と共に少量の水を出口ラインに加え、その混合物を静的ミキサーに通すことにより停止される。その後、生成物の流れは、脱揮する前に、熱交換器を通過することにより加熱される。そのポリマー生成物は、脱揮発成分押し出し機および水冷式ペレタイザーを用いる押し出しにより回収される。
反応器の温度およびモノマーの濃度が、それぞれの触媒により生成されるポリマーセグメントまたはブロックの組成または密度を調節するために使用され、これにより、分岐または密度に基づいてはっきりと区別することができる2つの触媒からのポリマーセグメントまたはブロックの生成を可能にする。レジオレギュラーなポリプロピレンと高度にレジオイレギュラーなポリプロピレンとを含む適切なブロックは、加えられる正しいプロピレンの濃度、触媒の比およびDEZの量を達成することにより生成することができる。モノマーの変換率は、触媒の供給量を調節することにより、望ましいレベルに調整される。2つのタイプの差別化されたポリマーセグメントの相対的な量を意味する、ポリマーの全体的な組成は、触媒の供給比もしくは反応器の温度、またはモノマーの濃度のうちのいずれかを変更することにより調節される。水素及び/又はDEZは、ポリマーの分子量を調節するために使用される。分子量を調節するために水素が単独で使用されたときには、その生成物は、双峰性の分子量分布および組成分布を呈し得る。このコポリマーブレンドは、当業者が通常使用している技術により分離することができる。逆に、分子量を調節するためにDEZが使用されたときには、そのコポリマーは、マルチブロックポリマーに相応する、狭い分子量分布および組成分布を呈する。
上述の連続溶液重合手順から得られる本発明のポリマーサンプルは、比較例、または線状もしくは分枝状のプロピレンポリマーに比べ、幾つかの機能強化された特性を呈することができる。例えば、TMA温度試験により証明される高い温度抵抗特性、ペレットブロッキング強度、高温回復、高い温度圧縮永久ひずみおよび貯蔵弾性率比、G’(25℃)/G’(100℃)をすべて達成することができる。また、所与の組成において、本発明のコポリマーは、通常のポリプロピレンポリマーに比べ、高い溶融温度、Tm、および低いガラス転移温度、Tgの両方を呈することもできる(Tm≧155℃およびTg≦−40℃)。
図1は、2つの触媒部位を含むポリマー連鎖シャトリングのプロセスの略図である。

Claims (24)

  1. (A)第一オレフィン重合触媒、
    (B)同等の重合条件下において触媒(A)により調製されるポリマーに比べ、高められた発生率のレジオイレギュラーの分岐(increased incidence of regio-irregular branching)を有するポリマーを調製することができる第二オレフィン重合触媒、および
    (C)可逆的連鎖移動剤(a chain shuttling agent)、
    を合わせることによりもたらされる混合物または反応生成物を含む組成物の存在下においてプロピレン、4−メチル−1−ペンテンまたは他のC4-8α−オレフィンを重合させることにより形成されるコポリマー。
  2. (A)重合条件下において1つまたはそれ以上のC3-20α−オレフィンのタクチック(tactic)ポリマーを形成する第一オレフィン重合触媒、
    (B)同等の重合条件下において触媒(A)により調製されるポリマーに比べ、高められた発生率のレジオイレギュラーの分岐を有するポリマーを調製することができる第二オレフィン重合触媒、および
    (C)可逆的連鎖移動剤、
    を合わせることによりもたらされる混合物または反応生成物を含む組成物の存在下においてプロピレン、4−メチル−1−ペンテンまたは他のC4-8α−オレフィンおよび共重合可能なコモノマーを重合させることにより形成されるコポリマー。
  3. (A)第一オレフィン重合触媒、
    (B)同等の重合条件下において触媒(A)により調製されるポリマーに比べ、高められた発生率のレジオイレギュラーの分岐を有するポリマーを調製することができる第二オレフィン重合触媒、および
    (C)可逆的連鎖移動剤、
    を合わせることによりもたらされる混合物または反応生成物を含む組成物と、プロピレンを、付加重合条件下において、接触させるステップを含む、マルチブロックコポリマーを含有するプロピレンの調製プロセス。
  4. (A)重合条件下においてタクチックポリプロピレンを形成する第一オレフィン重合触媒、
    (B)同等の重合条件下において触媒(A)により調製されるポリマーに比べ、高められた発生率のレジオイレギュラーの分岐を有するポリマーを調製することができる第二オレフィン重合触媒、および
    (C)可逆的連鎖移動剤、
    を合わせることによりもたらされる混合物または反応生成物を含む組成物と、プロピレンを、付加重合条件下において、接触させるステップを含む、マルチブロックコポリマーを含有するプロピレンの調製プロセス。
  5. (A)第一オレフィン重合触媒、
    (B)同等の重合条件下において触媒(A)により調製されるポリマーに比べ、高められた発生率のレジオイレギュラーの分岐を有するポリマーを調製することができる第二オレフィン重合触媒、および
    (C)可逆的連鎖移動剤、
    を合わせることによりもたらされる混合物または反応生成物を含む組成物と、4−メチル−1−ペンテンを、付加重合条件下において、接触させるステップを含む、マルチブロックコポリマーを含有する4−メチル−1−ペンテンの調製プロセス。
  6. (A)重合条件下においてタクチックな4−メチル−1−ペンテンホモポリマーを形成する第一オレフィン重合触媒、
    (B)同等の重合条件下において触媒(A)により調製されるポリマーに比べ、高められた発生率のレジオイレギュラーの分岐を有するポリマーを調製することができる第二オレフィン重合触媒、および
    (C)可逆的連鎖移動剤、
    を合わせることによりもたらされる混合物または反応生成物を含む組成物と、4−メチル−1−ペンテンを、付加重合条件下において、接触させるステップを含む、マルチブロックコポリマーを含有する4−メチル−1−ペンテンの調製プロセス。
  7. 重合された形態のプロピレン、4−メチル−1−ペンテンまたは他のC4-8α−オレフィンを含むマルチブロックコポリマーであって、前記コポリマーが、レジオイレギュラーの分岐が異なる2つまたはそれ以上のセグメントまたはブロックを含有している、マルチブロックコポリマー。
  8. 本質的に、重合された形態のプロピレンからなるマルチブロックコポリマーであって、前記コポリマーが、レジオイレギュラーな2,1−及び/又は3,1−モノマー挿入が異なる2つまたはそれ以上のセグメントまたはブロックを含有している、マルチブロックコポリマー。
  9. 本質的に、重合された形態の4−メチル−1−ペンテンからなるマルチブロックコポリマーであって、前記コポリマーが、レジオイレギュラーな2,1−及び/又は3,1−モノマー挿入が異なる2つまたはそれ以上のセグメントまたはブロックを含有している、マルチブロックコポリマー。
  10. レジオイレギュラーな2,1−及び/又は3,1−モノマー挿入が異なる4つまたはそれ以上のセグメントまたはブロックを含有する、請求項5〜9のいずれか一項に記載のマルチブロックコポリマー。
  11. 請求項1、2、5〜9のいずれか一項に記載のマルチブロックコポリマーの官能基化された誘導体、または請求項3もしくは4記載のプロセスにより生成されたマルチブロックコポリマーの官能基化された誘導体。
  12. 請求項10記載のマルチブロックコポリマーの官能基化された誘導体。
  13. (1)有機または無機のポリマー、および(2)本発明の請求項1、2、5〜9のいずれか一項に記載のマルチブロックコポリマー、または請求項3もしくは4記載のプロセスにより生成されたマルチブロックコポリマーを含む、均一なポリマー混合物。
  14. 請求項1、2、5〜9のいずれか一項に記載のポリマー、または請求項3もしくは4記載のプロセスにより生成されたポリマー、またはフィルム、多層フィルムのうちの少なくとも1つの層、積層された物品のうちの少なくとも1つの層、発泡物品、繊維、不織布、射出成形品、ブロー成形品もしくはロトモールド法による成形品の形態において前記ポリマーを含む組成物。
  15. 請求項12記載のポリマー、またはフィルム、多層フィルムのうちの少なくとも1つの層、積層された物品のうちの少なくとも1つの層、発泡物品、繊維、不織布、射出成形品、ブロー成形品もしくはロトモールド法による成形品の形態において前記ポリマーを含む組成物。
  16. 請求項13記載のポリマー混合物、またはフィルム、多層フィルムのうちの少なくとも1つの層、積層された物品のうちの少なくとも1つの層、発泡物品、繊維、不織布、射出成形品、ブロー成形品もしくはロトモールド法による成形品の形態において前記ポリマー混合物を含む組成物。
  17. 前記可逆的移動剤が、それぞれのヒドロカルビル基に1個から12個までの炭素を含有するトリヒドロカルビルアルミニウム化合物またはジヒドロカルビル亜鉛化合物である、請求項1または2記載のコポリマー。
  18. 前記可逆的移動剤がトリエチルアルミニウムまたはジエチル亜鉛である、請求項17記載のコポリマー。
  19. 連続的なプロセスである、請求項3または4記載のプロセス。
  20. 溶液プロセスである、請求項19記載のプロセス。
  21. プロピレンが重合される唯一のモノマーである、請求項20記載のプロセス。
  22. 4−メチル−1−ペンテンが重合される唯一のモノマーである、請求項20記載のプロセス。
  23. Tg≦−10℃およびTm≧120℃を有する、重合された形態におけるプロピレンを含むポリマー。
  24. Tg≦0℃およびTm≧180℃を有する、重合された形態における4−メチル−1−ペンテンを含むポリマー。
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