JP2012162651A - α−オレフィン系重合体の製造方法 - Google Patents

α−オレフィン系重合体の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】炭素原子数3以上のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンを重合する場合に、高い立体特異性を有するα−オレフィン系重合体を高い重合活性で製造する方法を提供すること。
【解決手段】
(I)チタン元素、マグネシウム元素、およびハロゲン元素、および電子供与体化合物を含む固体状チタン触媒成分、(II)周期表第1族、第2族および第13族から選ばれる金属元素を含む有機金属触媒成分、(III)複数の原子を介して存在する2個以上のエーテル結合を有する特定のエーテル化合物、とから形成されるオレフィン重合用触媒の存在下に、炭素原子数3以上のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンを重合する。
【選択図】なし

Description

本発明は、高立体規則性を有するα−オレフィン系重合体の製造方法に関する。
従来より、エチレンおよびα−オレフィンの単独重合体あるいは共重合体などのオレフィン重合体を製造するために用いられる触媒として、活性状態のハロゲン化マグネシウムに担持されたチタン化合物を含む触媒が知られている。このようなオレフィン重合用触媒(以下、重合用触媒とは共重合用触媒を包含して用いることがある)としては、マグネシウム元素、チタン元素、ハロゲン元素および電子供与体化合物からなる固体状チタン触媒成分と、有機金属化合物とを含む触媒が知られている。
この触媒は、エチレンの重合と同様に、プロピレン、ブテン−1などの炭素原子数3以上のα−オレフィンの重合、および該α−オレフィンから選ばれる2種以上の単量体の共重合においても高い活性を有し、また得られた重合体の立体規則性および結晶性を向上させ、高融点とすることができる。これらの触媒の中で特に、フタル酸エステルを典型的な例とするカルボン酸エステルから選ばれる電子供与体化合物が担持された固体状チタン触媒成分と、助触媒成分としてアルミニウム−アルキル化合物と、少なくとも一つのSi−OR(式中、Rは炭化水素基である)を有するケイ素化合物とを用いた場合に優れた性能を発現すること(例えば、特許文献1、2)が知られている。
また、固体状チタン触媒成分における電子供与体として、2個以上のエーテル結合を有する化合物を用いた触媒は、高い重合活性を示すこと(例えば、特許文献3〜7)が開示されている。特に特許文献7には、特定の分子構造を持ったエーテル結合を有する化合物を電子供与体化合物として用いることで、立体規則性、結晶性等に優れたα−オレフィン重合体を高活性で得られることが記載されている。
その一方で、得られるα−オレフィン重合体の物性をより高める目的から、α−オレフィン系重合体の更なる高立体規則性化が特に要望されている。
特開昭57−63310号公報 特開昭58−83006号公報 特開平3−706号公報 特許3476793号公報 特開平4−218508号公報 特開2003−105022号公報 国際公開第06/054613号パンフレット
本発明が解決しようとする課題は、上述した背景技術に鑑み、炭素原子数3以上のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンを重合する場合に、高い立体特異性を有するα−オレフィン系重合体を高重合活性で製造する方法を提供することにある。
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、下記の構成を有するオレフィン重合用触媒の存在下に、炭素原子数3以上のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンを重合することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明のα−オレフィン系重合体の製造方法は、
下記(I),(II),(III)を含むオレフィン重合用触媒の存在下に、炭素原子数3以上のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンを重合させることを特徴とする。
(I)チタン元素、マグネシウム元素、ハロゲン元素、および電子供与体化合物を含む固体状チタン触媒成分
(II)周期表第1族、第2族および第13族から選ばれる金属元素を含む有機金属触媒成分
(III)下記一般式(1)で表される複数の原子を介して存在する2個以上のエーテル結合を有する化合物
Figure 2012162651
(一般式(1)中、R、R、RおよびRは水素、Rはメチル基または水素、Rはメチル基または水素、RおよびRは炭素、水素、酸素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、窒素、硫黄、リン、ホウ素およびケイ素から選ばれる少なくとも1種の元素を有する置換基、または、水素であり、RおよびRの炭素原子数の合計が2〜4である。)
本発明において、前記一般式(1)における、RおよびRの炭素原子数の合計は2であることが好ましい。
また、本発明において、前記固体状チタン触媒成分(I)を構成する電子供与体化合物は、下記一般式(2)で表される複数の原子を介して存在する2個以上のエーテル結合を有する化合物であることが好ましい。
Figure 2012162651
(式(2)中、mは1〜10の整数であり、R11、R12、R31〜R36はそれぞれ独立に、水素原子、あるいは炭素、水素、酸素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、窒素、硫黄、リン、ホウ素およびケイ素から選ばれる少なくとも1種の元素を有する置換基であり、任意のR11、R12、R31〜R36は共同してベンゼン環以外の環を形成していてもよく、主鎖中に炭素以外の原子が含まれていてもよい。)
本発明において、前記炭素原子数3以上のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンの重合は、4−メチル−1−ペンテンの単独重合または4−メチル−1−ペンテンと他の炭素原子数が6以上のα−オレフィンとの共重合であることが好ましい。
本発明のα−オレフィン系重合体の製造方法によれば、立体規則性に優れたα−オレフィン系重合体を高重合活性にて製造することができる。
本発明のα−オレフィン系重合体の製造方法は、特定のオレフィン重合用触媒を用いて、炭素原子数3以上のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンを重合させることを特徴とする。以下、オレフィン重合用触媒について説明した後、本発明のオレフィン重合体の製造方法について説明する。
〔オレフィン重合用触媒〕
本発明で用いられるオレフィン重合用触媒は、下記(I),(II),(III)の成分を含む。
(I)チタン元素、マグネシウム元素、ハロゲン元素、および電子供与体化合物を含む固体状チタン触媒成分、
(II)周期表第1族、第2族および第13族から選ばれる金属元素を含む有機金属触媒成分、
(III)複数の原子を介して存在する2個以上のエーテル結合を有する特定のエーテル化合物。
以下、前記成分をそれぞれ成分(I)〜(III)ともいう。なお、オレフィン重合用触媒には、本発明の目的を損なわない範囲で前記成分(I)〜(III)以外の添加剤が含まれていてもよい。
[固体状チタン触媒成分(I)]
オレフィン重合用触媒を構成する固体状チタン触媒成分(I)は、通常、マグネシウム化合物、チタン化合物、および電子供与体化合物を接触させることにより調製される。
以下、各構成成分について説明する。
〈マグネシウム化合物〉
固体状チタン触媒成分(I)の調製には、マグネシウム化合物を用いることができるが、このマグネシウム化合物としては、還元能を有するマグネシウム化合物および還元能を有しないマグネシウム化合物を挙げることができる。
ここで、還元能を有するマグネシウム化合物としては、たとえば下記一般式(3)で表わされる有機マグネシウム化合物を挙げることができる。
MgX2−n ・・・(3)
(一般式(3)中、nは0<n≦2であり、Rは水素原子または炭素原子数1〜20のアルキル基、アリ−ル基またはシクロアルキル基であり、nが2である場合、Rは同一でも異なっていてもよく、Xはハロゲン原子である。)
このような還元能を有する有機マグネシウム化合物としては、具体的には、ジメチルマグネシウム、ジエチルマグネシウム、ジプロピルマグネシウム、ジブチルマグネシウム、ジアミルマグネシウム、ジヘキシルマグネシウム、ジデシルマグネシウム、エチル塩化マグネシウム、プロピル塩化マグネシウム、ブチル塩化マグネシウム、ヘキシル塩化マグネシウム、アミル塩化マグネシウム、ブチルエトキシマグネシウム、エチルブチルマグネシウム、オクチルブチルマグネシウム、ブチルマグネシウムハイドライドなどを挙げることができる。これらマグネシウム化合物は、単独で用いることもできるし、後述する有機アルミニウム化合物と錯化合物を形成していてもよい。また、これらのマグネシウム化合物は、液体であっても固体であってもよい。
還元性を有しないマグネシウム化合物の具体的な例としては、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム、フッ化マグネシウムなどのハロゲン化マグネシウム;メトキシ塩化マグネシウム、エトキシ塩化マグネシウム、イソプロポキシ塩化マグネシウム、ブトキシ塩化マグネシウム、オクトキシ塩化マグネシウムなどのアルコキシマグネシウムハライド;フェノキシ塩化マグネシウム、メチルフェノキシ塩化マグネシウムなどのアルコキシマグネシウムハライド;エトキシマグネシウム、イソプロポキシマグネシウム、ブトキシマグネシウム、n−オクトキシマグネシウム、2−エチルヘキソキシマグネシウムなどのアルコキシマグネシウム;フェノキシマグネシウム、ジメチルフェノキシマグネシウムなどのアリロキシマグネシウム;ラウリン酸マグネシウム、ステアリン酸マグネシウムなどのマグネシウムのカルボン酸塩などを挙げることができる。
これら還元性を有しないマグネシウム化合物は、上述した還元性を有するマグネシウム化合物から誘導した化合物あるいは触媒成分の調製時に誘導した化合物であってもよい。還元性を有しないマグネシウム化合物を、還元性を有するマグネシウム化合物から誘導するには、たとえば、還元性を有するマグネシウム化合物を、ポリシロキサン化合物、ハロゲン含有シラン化合物、ハロゲン含有アルミニウム化合物、エステル、アルコールなどのハロゲン含有化合物、あるいはOH基や活性な炭素−酸素結合を有する化合物と接触させればよい。
なお、マグネシウム化合物は上記の還元性を有するマグネシウム化合物および還元性を有しないマグネシウム化合物の他に、上記のマグネシウム化合物と他の金属との錯化合物、複化合物あるいは他の金属化合物との混合物であってもよい。さらに、上記の化合物を2種以上組み合わせて用いてもよく、また液体状態で用いても固体状態で用いてもよい。該化合物が固体である場合、アルコール類、カルボン酸類、アルデヒド類、アミン類、金属酸エステル類等を用いて液状化することができる。
これらの中でも、還元性を有しないマグネシウム化合物が好ましく、特に好ましくはハロゲン含有マグネシウム化合物であり、さらに、これらの中でも塩化マグネシウム、アルコキシ塩化マグネシウム、アリロキシ塩化マグネシウムが好ましく用いられる。
〈チタン化合物〉
固体状チタン触媒成分(I)を調製する際に用いられるチタン化合物としては、液体状態のチタン化合物が望ましく、たとえば下記一般式(4)で示される4価のチタン化合物を挙げることができる。
Ti(OR4−g ・・・(4)
(一般式(4)中、Rは炭化水素基であり、Xはハロゲン原子であり、0≦g≦4である。)
このようなチタン化合物としては、具体的には、TiCl、TiBr、TiIなどのテトラハロゲン化チタン;Ti(OCH)Cl、Ti(OC)Cl、Ti(O−n−C)Cl、Ti(OC)Br、Ti(O−iso−C)Brなどのトリハロゲン化アルコキシチタン;Ti(OCHCl、Ti(OCCl、Ti(O−n−CCl、Ti(OCBrなどのジハロゲン化アルコキシチタン;Ti(OCHCl、Ti(OCCl、Ti(O−n−CCl、Ti(OCBrなどのモノハロゲン化アルコキシチタン;Ti(OCH、Ti(OC、Ti(O−n−C、Ti(O−iso−C、Ti(O−2−エチルヘキシル)、Ti(OCH、Ti(OC、Ti(O−n−C、Ti(O−iso−C、Ti(O−2−エチルヘキシル)などのテトラアルコキシチタンを挙げることができる。
これらの中で好ましくは、テトラハロゲン化チタンであり、特に四塩化チタンが好ましい。これらチタン化合物は単独で用いてもよく、混合物の形で用いてもよい。あるいは炭化水素、ハロゲン化炭化水素に希釈して用いてもよい。
〈電子供与体化合物〉
固体状チタン触媒成分(I)の調製では、上記したような化合物に加えて、電子供与体化合物が用いられる。
電子供与体化合物は特開昭58−83006号公報、特開昭56−811号公報等のα−オレフィンの重合用固体状チタン触媒成分の調製に用いられる電子供与体を好ましい例として挙げることが出来る。
具体的には、ジカルボン酸エステル化合物が挙げられ、さらに具体的には、複数のカルボン酸エステル基を有し、下記一般式(5)で表されるジカルボン酸エステル化合物が挙げられる。なお、下記一般式(5)中、Cは炭素原子を表す。
Figure 2012162651
上記一般式(5)において、R22およびR23はそれぞれ独立にCOOR21またはRであり、R22およびR23のうち少なくとも1つはCOOR21である。
一般式(5)の骨格中の炭素間結合は、すべてが単結合であることが好ましいが、骨格中の、C−C結合以外のいずれかの炭素間結合は、二重結合に置き換えられていてもよい。
複数個あるR21は、それぞれ独立に炭素原子数1〜20、好ましくは炭素原子数1〜10、より好ましくは炭素原子数1〜8、特に好ましくは炭素原子数2〜3の1価の炭化水素基である。このような炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、エイコシル基などが挙げられ、好ましくは、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、デシル基であり、より好ましくは、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基であり、特に好ましいのは、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基である。
複数個あるRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1〜20の炭化水素基、ハロゲン原子、窒素含有基、酸素含有基、リン含有基、ハロゲン含有基およびケイ素含有基から選ばれる原子または基である。
水素原子以外のRとしては、これらの中でも炭素原子数1〜20の炭化水素基が好ましく、より好ましくは炭素原子数1〜10の炭化水素基である。このような炭化水素基として、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、ビニル基、フェニル基、オクチル基などの脂肪族炭化水素基、脂環族炭化水素基、芳香族炭化水素基が挙げられ、好ましくは、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、n−ペンチル基などの脂肪族炭化水素基が挙げられ、特に好ましくは、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基である。
またRは、そのうちの少なくとも2個が互いに結合して環を形成していてもよく、Rが互いに結合して形成される環の骨格中には二重結合やヘテロ原子が含まれていてもよく、該環の骨格中に、COOR21が結合したCを2つ以上含む場合は、該環の骨格をなす炭素原子の数は5〜10である。
COOR21でないR22およびR23として好ましいのは水素原子または炭化水素基である。
それらの中でも水素原子、2級アルキル基、例えばイソプロピル基、sec−ブチル基、2−ペンチル基、3−ペンチル基、または、シクロアルキル基、例えばシクロヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシルメチル基が好ましい。この中でCに結合しているCOOR21でないR22およびR23の少なくとも1つは水素原子であることが好ましい。
このような式(1)で表されるジカルボン酸エステル化合物の例としては、
2,3−ビス(2−エチルブチル)コハク酸ジエチル、
2,3−ジベンジルコハク酸ジエチル、
2,3−ジイソプロピルコハク酸ジエチル、
2,3−ジイソプロピルコハク酸ジイソブチル、
2,3−ビス(シクロヘキシルメチル)コハク酸ジエチル、
2,3−ジイソブチルコハク酸ジエチル、
2,3−ジネオペンチルコハク酸ジエチル、
2,3−ジシクロペンチルコハク酸ジエチル、
2,3−ジシクロヘキシルコハク酸ジエチルの(S,R)(S,R)形態の純粋または、任意にラセミの形態での、混合物である。このようなジカルボン酸エステル化合物であると、得られるエチレン系重合体の分子量、分子量分布の制御に優れる点で好ましい。
その他の例は、
sec−ブチルコハク酸ジエチル、
テキシルコハク酸ジエチル、
シクロプロピルコハク酸ジエチル、
ノルボルニルコハク酸ジエチル、
(10−)ペルヒドロナフチルコハク酸ジエチル、
トリメチルシリルコハク酸ジエチル、
メトキシコハク酸ジエチル、
p−メトキシフェニルコハク酸ジエチル、
p−クロロフェニルコハク酸ジエチル、
フェニルコハク酸ジエチル、
シクロヘキシルコハク酸ジエチル、
ベンジルコハク酸ジエチル、
(シクロヘキシルメチル)コハク酸ジエチル、
t−ブチルコハク酸ジエチル、
イソブチルコハク酸ジエチル、
イソプロピルコハク酸ジエチル、
ネオペンチルコハク酸ジエチルである。
2,2−ジメチルコハク酸ジエチル、
2−エチル−2−メチルコハク酸ジエチル、
2−ベンジル−2−イソプロピルコハク酸ジエチル、
2−(シクロヘキシルメチル)−2−イソブチルコハク酸ジエチル、
2−シクロペンチル−2−n−プロピルコハク酸ジエチル、
2,2−ジイソブチルコハク酸ジエチル、
2−シクロヘキシル−2−エチルコハク酸ジエチル、
2−イソプロピル−2−メチルコハク酸ジエチル、
2,2−ジイソプロピルコハク酸ジエチル、
2−イソブチル−2−エチルコハク酸ジエチル、
2−(1,1,1−トリフルオロ−2−プロピル)−2−メチルコハク酸ジエチル、
2−イソペンチル−2−イソブチルコハク酸ジエチル、
2−フェニル−2−n−ブチルコハク酸ジエチル、
2,2−ジメチルコハク酸ジイソブチル、
2−エチル−2−メチルコハク酸ジイソブチル、
2−ベンジル−2−イソプロピルコハク酸ジイソブチル、
2−(シクロヘキシルメチル)−2−イソブチルコハク酸ジイソブチル、
2−シクロペンチル−2−n−プロピルコハク酸ジイソブチル
シクロブタン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
3−メチルシクロブタン−1,2−ジカルボン酸ジエチルである。
上記一般式(5)の中でR基同士が結合して環状構造を形成した化合物の好適な例としては、下記一般式(6)のような化合物が挙げられる。なお、下記一般式(6)中、CおよびCは炭素原子を表わす。
Figure 2012162651
上記一般式(6)において、nは5〜10の整数、好ましくは5〜8の整数、より好ましくは5〜7の整数、最も好ましくは6である。
22およびR23はそれぞれ独立にCOOR21またはR’であり、R22およびR23のうち少なくとも1つはCOOR21である。R22がCOOR21でありR23がR’であることが好ましい。
環状骨格中の炭素間結合は、すべてが単結合であることが好ましいが、環状骨格中の、C−C結合、およびR23が水素原子である場合のC−C結合以外のいずれかの炭素間結合は、二重結合に置き換えられていてもよい。
複数個あるR21は、一般式(5)の化合物のR21と同様、炭素原子数1〜20の炭化水素基であり、好ましくは炭素原子数1〜8の炭化水素基であり、より好ましくは炭素原子数2〜3の炭化水素基である。適当なR21の例は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ネオペンチル基、2−エチルヘキシル基であり、より好ましくは、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基である。
一般式(6)において、Aは、
Figure 2012162651
または酸素原子を除くヘテロ原子である。
Aは、
Figure 2012162651
であることが好ましく、C、CおよびAで形成される環は環状炭素構造であることが好ましく、環状構造が炭素のみによって構成される飽和脂環族構造であることが特に好ましい。
複数個あるR’は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1〜20の炭化水素基、ハロゲン原子、窒素含有基、酸素含有基、リン含有基、ハロゲン含有基およびケイ素含有基から選ばれる原子または基である。
水素原子以外のR’としては、これらの中でも炭素原子数1〜20の炭化水素基が好ましく、より好ましくは炭素原子数1〜10の炭化水素基である。このような炭化水素基として、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、ビニル基、フェニル基、オクチル基などの脂肪族炭化水素基、脂環族炭化水素基、芳香族炭化水素基が挙げられ、好ましくは、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、n−ペンチル基などの脂肪族炭化水素基が挙げられ、特に好ましくは、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基である。
またR’は、互いに結合して環を形成していてもよく、R’が互いに結合して形成される環の骨格中には二重結合や酸素を除くヘテロ原子が含まれていてもよく、該環の骨格中に、COOR21が結合したCを2つ以上含む場合は、該環の骨格をなす炭素原子の数は5〜10である。
このような環の骨格としては、ノルボルナン骨格、テトラシクロドデカン骨格などが挙げられる。
また複数個あるR’は、カルボン酸エステル基、アルコキシ基、シロキシ基、アルデヒド基やアセチル基などのカルボニル構造含有基であってもよい。
R’としては、水素原子または炭化水素基であることが好ましい。
このような一般式(6)で表されるジカルボン酸エステル化合物としては、
シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジn−プロピル、
シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジイソプロピル、
シクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸ジエチル、
シクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸ジn−プロピル
シクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸ジイソプロピル、
3−メチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
3−メチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジn−プロピル、
3−メチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジイソプロピル、
4−メチルシクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸ジエチル、
4−メチルシクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸ジn−プロピル、
4−メチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
4−メチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジn−プロピル、
4−メチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジイソプロピル、
5−メチルシクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸ジエチル、
5−メチルシクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸ジn−プロピル、
5−メチルシクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸ジイソプロピル、
3,4−ジメチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
3,4−ジメチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジn−プロピル、
3,4−ジメチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジイソプロピル、
3,6−ジメチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
3,6−ジメチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジn−プロピル、
3,6−ジメチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジイソプロピル、
3−ヘキシルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
3−ヘキシルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジn−プロピル、
3,6−ジヘキシルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジn−プロピル、
3−ヘキシル6−ペンチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
シクロペンタン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
シクロペンタン−1,2−ジカルボン酸ジn−プロピル、
シクロペンタン−1,2−ジカルボン酸ジイソプロピル、
シクロペンタン−1,3−ジカルボン酸ジエチル、
シクロペンタン−1,3−ジカルボン酸ジn−プロピル、
3−メチルシクロペンタン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
3−メチルシクロペンタン−1,2−ジカルボン酸ジn−プロピル、
3−メチルシクロペンタン−1,2−ジカルボン酸ジイソプロピル、
4−メチルシクロペンタン−1,3−ジカルボン酸ジエチル、
4−メチルシクロペンタン−1,3−ジカルボン酸ジn−プロピル、
4−メチルシクロペンタン−1,3−ジカルボン酸ジイソプロピル、
4−メチルシクロペンタン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
4−メチルシクロペンタン−1,2−ジカルボン酸ジn−プロピル、
4−メチルシクロペンタン−1,2−ジカルボン酸ジイソプロピル、
5−メチルシクロペンタン−1,3−ジカルボン酸ジエチル、
5−メチルシクロペンタン−1,3−ジカルボン酸ジn−プロピル、
3,4−ジメチルシクロペンタン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
3,4−ジメチルシクロペンタン−1,2−ジカルボン酸ジn−プロピル、
3,4−ジメチルシクロペンタン−1,2−ジカルボン酸ジイソプロピル、
3,5−ジメチルシクロペンタン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
3,5−ジメチルシクロペンタン−1,2−ジカルボン酸ジn−プロピル、
3,5−ジメチルシクロペンタン−1,2−ジカルボン酸ジイソプロピル、
3−ヘキシルシクロペンタン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
3,5−ジヘキシルシクロペンタン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
シクロヘプタン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
シクロヘプタン−1,2−ジカルボン酸ジn−プロピル、
シクロヘプタン−1,2−ジカルボン酸ジイソプロピル、
シクロヘプタン−1,3−ジカルボン酸ジエチル、
シクロヘプタン−1,3−ジカルボン酸ジn−プロピル、
3−メチルシクロヘプタン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
3−メチルシクロヘプタン−1,2−ジカルボン酸ジn−プロピル、
3−メチルシクロヘプタン−1,2−ジカルボン酸ジイソプロピル、
4−メチルシクロヘプタン−1,3−ジカルボン酸ジエチル、
4−メチルシクロヘプタン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
4−メチルシクロヘプタン−1,2−ジカルボン酸ジn−プロピル、
4−メチルシクロヘプタン−1,2−ジカルボン酸ジイソプロピル、
5−メチルシクロヘプタン−1,3−ジカルボン酸ジエチル、
3,4−ジメチルシクロヘプタン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
3,4−ジメチルシクロヘプタン−1,2−ジカルボン酸ジn−プロピル、
3,4−ジメチルシクロヘプタン−1,2−ジカルボン酸ジイソプロピル、
3,7−ジメチルシクロヘプタン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
3,7−ジメチルシクロヘプタン−1,2−ジカルボン酸ジn−プロピル、
3,7−ジメチルシクロヘプタン−1,2−ジカルボン酸ジイソプロピル、
3−ヘキシルシクロヘプタン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
3,7−ジヘキシルシクロヘプタン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
シクロオクタン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
3−メチルシクロオクタン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
シクロデカン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
3−メチルシクロデカン−1,2−ジカルボン酸ジエチル、
シクロオキシペンタン−3,4−ジカルボン酸ジエチル、
3,6−ジシクロヘキシルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジエチル
等が挙げられる。
上記ジエステル構造を持つ化合物には、シス、トランス等の異性体が存在するが、どの構造であっても本発明の目的に合致する効果を有することが多い。
上記の化合物の中で特に好ましいのは、一般式(6)においてn=6であるシクロヘキサンジカルボン酸エステル類である。その理由は、触媒性能だけでなく、これらの化合物がディールスアルダー(Diels Alder)反応を利用して比較的安価に製造できる点にある。
また、電子供与体として、下記のような酸ハライド類、酸アミド類、ニトリル類、酸無水物、有機酸エステル類、ポリエーテル類なども使用が可能である。
具体的には、アセチルクロリド、ベンゾイルクロリド、トルイル酸クロリド、アニス酸クロリドなどの炭素原子数2〜15の酸ハライド類;
酢酸N,N−ジメチルアミド、安息香酸N,N−ジエチルアミド、トルイル酸N,N−ジメチルアミドなどの酸アミド類;
アセトニトリル、ベンゾニトリル、トリニトリルなどのニトリル類;
無水酢酸、無水フタル酸、無水安息香酸などの酸無水物;
ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ビニル、酢酸プロピル、酢酸オクチル、酢酸シクロヘキシル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、吉草酸エチル、クロル酢酸メチル、ジクロル酢酸エチル、メタクリル酸メチル、クロトン酸エチル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸ブチル、安息香酸オクチル、安息香酸シクロヘキシル、安息香酸フェニル、安息香酸ベンジル、トルイル酸メチル、トルイル酸エチル、トルイル酸アミル、エチル安息香酸エチル、アニス酸メチル、アニス酸エチル、エトキシ安息香酸エチル、γ−ブチルラクトン、δ−バレロラクトン、クマリン、フタリド、炭酸エチルなどの炭素原子数2〜18の有機酸エステル類が挙げられる。上記の有機酸エステル類の中で、価格、安全性、入手容易性などの面で、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸ブチル、安息香酸オクチル、安息香酸シクロヘキシル、安息香酸フェニル、安息香酸ベンジル、エチル安息香酸エチル、エトキシ安息香酸エチルなどの安息香酸エステルが好ましく用いられる。
また公知の多価カルボン酸エステルを挙げることもできる。このような、多価カルボン酸エステルとして具体的には、コハク酸ジエチル、コハク酸ジブチル、メチルマロン酸ジエチル、エチルマロン酸ジエチル、イソプロピルマロン酸ジエチル、ブチルマロン酸ジエチル、フェニルマロン酸ジエチル、ジエチルマロン酸ジエチル、ジブチルマロン酸ジエチル、マレイン酸モノオクチル、マレイン酸ジオクチル、マレイン酸ジブチル、ブチルマレイン酸ジブチル、ブチルマレイン酸ジエチル、フマル酸ジ−2−エチルヘキシル、イタコン酸ジエチル、シトラコン酸ジオクチルなどの脂肪族ポリカルボン酸エステル、フタル酸エステル類、ナフタリンジカルボン酸エステル類、トリメリット酸トリエチル、トリメリット酸ジブチルなどの芳香族ポリカルボン酸エステル;3,4−フランジカルボン酸などの異節環ポリカルボン酸エステルなどを挙げることができる。但し、上記の中では多官能芳香族化合物を用いることは避けるか、必要最小限に止めることが安全衛生上の理由等から好ましい場合がある。
また、多価カルボン酸エステルの他の例としては、アジピン酸ジエチル、アジピン酸ジイソブチル、セバシン酸ジイソプロピル、セバシン酸ジn−ブチル、セバシン酸ジn−オクチル、セバシン酸ジ−2−エチルヘキシルなどの長鎖ジカルボン酸のエステルなどを挙げることができる。
また電子供与体化合物の具体例としては、上記のようなポリエーテル類、すなわち、複数の原子を介して存在する2個以上のエーテル結合を有する化合物(以下、「ポリエーテル」ということがある)が挙げられる。このポリエーテルとしては、エーテル結合間に存在する原子が、炭素、ケイ素、酸素、窒素、イオウ、リン、ホウ素、あるいはこれらから選択される2種以上である化合物などを挙げることができる。このうちエーテル結合間の原子に比較的嵩高い置換基が結合しており、2個以上のエーテル結合間に存在する原子に複数の炭素原子が含まれた化合物が好ましい。例えば、下記一般式(2)で表されるジエーテル化合物が好ましい。
Figure 2012162651
上記一般式(2)において、mは1〜10の整数、より好ましくは3〜10の整数であり、特に好ましくは3〜5である。R11、R12、R31〜R36は、それぞれ独立に、水素原子、あるいは炭素、水素、酸素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、窒素、硫黄、リン、ホウ素およびケイ素から選択される少なくとも1種の元素を有する置換基である。
11、R12について好ましくは、炭素原子数1〜10の炭化水素基であり、好ましくは炭素原子数2〜6の炭化水素基であり、R31〜R36について好ましくは水素原子または炭素原子数1〜6の炭化水素基である。
11、R12について具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が挙げられ、好ましくは、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基である。
31〜R36について具体的には、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基が挙げられ、好ましくは水素原子、メチル基である。
任意のR11、R12、R31〜R36、好ましくはR11、R12は共同してベンゼン環以外の環を形成していてもよく、主鎖中に炭素以外の原子が含まれていてもよい。
上記のような2個以上のエーテル結合を有する具体的な化合物としては、
2−(2−エチルヘキシル)−1,3−ジメトキシプロパン、
2−イソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−ブチル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−s−ブチル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−シクロヘキシル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−フェニル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−クミル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−(2−フェニルエチル)−1,3−ジメトキシプロパン、
2−(2−シクロヘキシルエチル)−1,3−ジメトキシプロパン、
2−(p−クロロフェニル)−1,3−ジメトキシプロパン、
2−(ジフェニルメチル)−1,3−ジメトキシプロパン、
2−(1−ナフチル)−1,3−ジメトキシプロパン、
2−(2−フルオロフェニル)−1,3−ジメトキシプロパン、
2−(1−デカヒドロナフチル)−1,3−ジメトキシプロパン、
2−(p−t−ブチルフェニル)−1,3−ジメトキシプロパン、
2,2−ジシクロヘキシル−1,3−ジメトキシプロパン、
2,2−ジエチル−1,3−ジメトキシプロパン、
2,2−ジプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、
2,2−ジブチル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−メチル−2−プロピル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−メチル−2−ベンジル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−メチル−2−エチル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−メチル−2−イソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−メチル−2−フェニル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−メチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジメトキシプロパン、
2,2−ビス(p−クロロフェニル)−1,3−ジメトキシプロパン、
2,2−ビス(2−シクロヘキシルエチル)−1,3−ジメトキシプロパン、
2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−メチル−2−(2−エチルヘキシル)−1,3−ジメトキシプロパン、
2,2−ジイソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、
2,2−ジフェニル−1,3−ジメトキシプロパン、
2,2−ジベンジル−1,3−ジメトキシプロパン、
2,2−ビス(シクロヘキシルメチル)−1,3−ジメトキシプロパン、
2,2−ジイソブチル−1,3−ジエトキシプロパン、
2,2−ジイソブチル−1,3−ジブトキシプロパン、
2−イソブチル−2−イソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン
2,2−ジ−s−ブチル−1,3−ジメトキシプロパン、
2,2−ジ−t−ブチル−1,3−ジメトキシプロパン、
2,2−ジネオペンチル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−イソプロピル−2−イソペンチル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−フェニル−2−ベンジル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−シクロヘキシル−2−シクロヘキシルメチル−1,3−ジメトキシプロパン、
2,3−ジフェニル−4−ジエトキシブタン、
2,3−ジシクロヘキシル−1,4−ジエトキシブタン、
2,2−ジベンジル−1,4−ジエトキシブタン、
2,3−ジシクロヘキシル−1,4−ジエトキシブタン、
2,3−ジイソプロピル−1,4−ジエトキシブタン、
2,2−ビス(p−メチルフェニル)−1,4−ジメトキシブタン、
2,3−ビス(p−クロロフェニル)−1,4−ジメトキシブタン、
2,3−ビス(p−フルオロフェニル)−1,4−ジメトキシブタン、
2,4−ジフェニル−1,5−ジメトキシペンタン、
2,5−ジフェニル−1,5−ジメトキシヘキサン、
2,4−ジイソプロピル−1,5−ジメトキシペンタン、
2,4−ジイソブチル−1,5−ジメトキシペンタン、
2,4−ジイソアミル−1,5−ジメトキシペンタン、
3−メトキシメチルテトラヒドロフラン、
3−メトキシメチルジオキサン、
1,2−ジイソブトキシプロパン、
1,2−ジイソブトキシエタン、
1,3−ジイソアミロキシエタン、
1,3−ジイソアミロキシプロパン、
1,3−ジイソネオペンチロキシエタン、
1,3−ジネオペンチロキシプロパン、
2,2−テトラメチレン−1,3−ジメトキシプロパン、
2,2−ペンタメチレン−1,3−ジメトキシプロパン、
2,2−ヘキサメチレン−1,3−ジメトキシプロパン、
2−メチル−2−n−プロピル−ジエトキシプロパン、
2−メチル−2−iso−プロピル−ジエトキシプロパン、
2−メチル−n−ブチル−ジエトキシプロパン、2,2−ジエチル−1,3−ジエトキシプロパン、
2−エチル−2−n−プロピル−ジエトキシプロパン、
2−エチル−2−iso−プロピル−ジエトキシプロパン、
2,2−ジ−n−プロピル−ジエトキシプロパン、
1,2−ビス(メトキシメチル)シクロヘキサン、
2,8−ジオキサスピロ[5,5]ウンデカン、
3,7−ジオキサビシクロ[3,3,1]ノナン、
3,7−ジオキサビシクロ[3,3,0]オクタン、
3,3−ジイソブチル−1,5−オキソノナン、
6,6−ジイソブチルジオキシヘプタン、
1,1−ジメトキシメチルシクロペンタン、
1,1−ビス(ジメトキシメチル)シクロヘキサン、
1,1−ビス(メトキシメチル)ビシクロ[2,2,1]ヘプタン、
1,1−ジメトキシメチルシクロペンタン、
2−メチル−2−メトキシメチル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−シクロヘキシル−2−エトキシメチル−1,3−ジエトキシプロパン、
2−シクロヘキシル−2−メトキシメチル−1,3−ジメトキシプロパン、
2,2−ジイソブチル−1,3−ジメトキシシクロヘキサン、
2−イソプロピル−2−イソアミル−1,3−ジメトキシシクロヘキサン、
2−シクロヘキシル−2−メトキシメチル−1,3−ジメトキシシクロヘキサン、
2−イソプロピル−2−メトキシメチル−1,3−ジメトキシシクロヘキサン、
2−イソブチル−2−メトキシメチル−1,3−ジメトキシシクロヘキサン、
2−シクロヘキシル−2−エトキシメチル−1,3−ジエトキシシクロヘキサン、
2−シクロヘキシル−2−エトキシメチル−1,3−ジメトキシシクロヘキサン、
2−イソプロピル−2−エトキシメチル−1,3−ジエトキシシクロヘキサン、
2−イソプロピル−2−エトキシメチル−1,3−ジメトキシシクロヘキサン、
2−イソブチル−2−エトキシメチル−1,3−ジエトキシシクロヘキサン
2−イソブチル−2−エトキシメチル−1,3−ジメトキシシクロヘキサン、
トリス(p−メトキシフェニル)ホスフィン、
メチルフェニルビス(メトキシメチル)シラン、
ジフェニルビス(メトキシメチル)シラン、
メチルシクロヘキシルビス(メトキシメチル)シラン、
ジ−t−ブチルビス(メトキシメチル)シラン、
シクロヘキシル−t−ブチルビス(メトキシメチル)シラン、
i−プロピル−t−ブチルビス(メトキシメチル)シラン、等を例示することができる。
このうち、1,3−ジエーテル類が好ましく、特に、2,2−ジイソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−イソペンチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジシクロヘキシル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ビス(シクロヘキシルメチル)−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソブチル−2−イソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2−メチル−2−n−プロピル−1,3−ジエトキシプロパン、2,2−ジエチル−1,3−ジエトキシプロパンが好ましい。
さらに、電子供与体化合物として、有機ケイ素化合物も使用が可能である。この有機ケイ素化合物としては、例えば下記一般式(7)で表される化合物を挙げることができる。
Si(OR’)4−n ・・・(7)
(一般式(7)中、RおよびR’は炭素原子数1〜20の脂肪族、脂環族、芳香族の炭化水素基であり、0<n<4である)
上記一般式(7)で示される有機ケイ素化合物としては、具体的には、ジイソプロピルジメトキシシラン、t−ブチルメチルジメトキシシラン、t−ブチルメチルジエトキシシラン、t−アミルメチルジエトキシシラン、ジシクロヘキシルジメトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、シクロヘキシルメチルジエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、t−ブチルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、シクロペンチルトリメトキシシラン、2−メチルシクロペンチルトリメトキシシラン、シクロペンチルトリエトキシシラン、ジシクロペンチルジメトキシシラン、ジシクロペンチルジエトキシシラン;トリシクロペンチルメトキシシラン、ジシクロペンチルメチルメトキシシラン、ジシクロペンチルエチルメトキシシラン、シクロペンチルジメチルエトキシシランが用いられる。
このうちビニルトリエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジシクロヘキシルジメトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、ジシクロペンチルジメトキシシランなどが好ましく用いられる。これらの有機ケイ素化合物は、2種以上を混合して用いることもできる。
上記の電子供与体化合物として列挙されたこれらの化合物は単独で用いても、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、上記一般式(2)で表されるジエーテル化合物が特に好ましい。
〈その他の成分〉
なお、上記重合触媒の調製に用いられる固体状チタン触媒成分(I)は、本発明の目的を損なわない範囲で、上記の成分以外に、従来、固体状チタン触媒成分に用いられるような他の成分も用いて製造しても良い。そのような成分としては、例えば、担体化合物および反応助剤等として用いられる珪素、リン、アルミニウムなどを含む有機および無機化合物などが挙げられる。
前記担体化合物としては、Al、SiO、B、MgO、CaO、TiO、ZnO、ZnO、SnO、BaO、ThO等の無機化合物、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体等の樹脂などが用いられる。この中でAl、SiO、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体が好ましい。
〈固体状チタン触媒成分(I)の製造方法〉
固体状チタン触媒成分(I)は、例えば上記したようなマグネシウム化合物、液体状態のチタン化合物と、電子供与体化合物と、必要に応じて担体化合物などとを接触させて調製される。これらの化合物を用いた固体状チタン触媒成分(I)の製造方法に特に制限はないが、以下にその方法を数例挙げる。
1)マグネシウム化合物と、電子供与体化合物と、チタン化合物とを任意の順序で接触、反応させる方法。この反応は、各成分を有機アルミニウム化合物、ハロゲン含有ケイ素化合物などの反応助剤で予備処理してもよい。
2)還元性を有しない液体状態のマグネシウム化合物と、液体状態のチタン化合物とを、電子供与体化合物の存在下で反応させて固体状のマグネシウム・チタン複合体を析出させる方法。
3)前記2)で得られた反応生成物に、チタン化合物をさらに反応させる方法。
4)前記1)または2)で得られる反応生成物に、電子供与体化合物をさらに反応させる方法。
5)マグネシウム化合物と、電子供与体化合物と、チタン化合物とを粉砕して得られた固体状物を、ハロゲン、ハロゲン含有化合物および芳香族炭化水素のいずれかで処理する方法。なお、この方法においては、マグネシウム化合物のみを、あるいはマグネシウム化合物と、電子供与体化合物とを、あるいはマグネシウム化合物とチタン化合物を粉砕する工程を含んでもよく、粉砕助剤などの存在下に粉砕してもよい。また、粉砕後に、反応助剤で予備処理し、次いで、ハロゲンなどで処理してもよい。なお、反応助剤としては、有機アルミニウム化合物あるいはハロゲン含有ケイ素化合物などが挙げられる。
6)前記1)〜4)で得られる化合物をハロゲンまたはハロゲン含有化合物または芳香族炭化水素で処理する方法。
7)金属酸化物などの担体化合物、有機マグネシウム化合物およびハロゲン含有化合物との接触反応物を、電子供与体化合物およびチタン化合物と接触させる方法。
8)有機酸のマグネシウム塩、アルコキシマグネシウム、アリロキシマグネシウムなどのマグネシウム化合物を、電子供与体化合物と、チタン化合物および必要に応じてハロゲン含有化合物とに接触させる方法。
9)マグネシウム化合物とアルコキシチタンとを少なくとも含む溶液とチタン化合物、電子供与体化合物および必要に応じて、ハロゲン含有ケイ素化合物などのハロゲン含有化合物とを反応させる方法。
10)還元性を有しない液体状態のマグネシウム化合物と有機アルミニウム化合物とを反応させて固体状のマグネシウム・アルミニウム複合体を折出させ、次いで、電子供与体化合物およびチタン化合物を反応させる方法。
このような方法によって製造することにより、固体状チタン触媒成分(I)が得られる。
固体状チタン触媒成分(I)を製造する際、マグネシウム化合物、液体状態のチタン化合物および、電子供与体化合物の使用量については、その種類、接触条件、接触順序などによって異なるが、マグネシウム原子1モルに対し、電子供与体化合物は、好ましくは0.01モル〜5モル、特に好ましくは0.05モル〜1モルの量で用いられる。液体状態のチタン化合物は、好ましくは0.1モル〜1000モル、特に好ましくは1モル〜200モルの量で用いられる。
これらの化合物を接触させる際の温度は、通常−70℃〜200℃、好ましくは10℃〜150℃である。このようにして得られる固体状チタン触媒成分(I)は、チタン元素、マグネシウム元素およびハロゲン元素と、電子供与体化合物とを含有している。
この固体状チタン触媒成分(I)中の電子供与体化合物の含有量は、好ましくは1〜40質量%、より好ましくは3〜20質量%、またチタン元素含有量は好ましくは0.4〜15質量%、より好ましくは1〜7質量%である。
また、ハロゲン/チタン(原子比)は、好ましくは2〜100、より好ましくは4〜90であり、前記電子供与体化合物/チタン(モル比)は、好ましくは0.01〜100、より好ましくは0.2〜10であり、マグネシウム/チタン(原子比)は、好ましくは2〜100、より好ましくは4〜50である。
[有機金属触媒成分(II)]
オレフィン重合用触媒を構成する有機金属触媒成分(II)は、周期表第1族、第2族および第13族から選ばれる金属を元素として含む有機金属化合物であり、たとえば下記一般式(8)で示される有機アルミニウム化合物を例示することができる。
AlX3−n (8)
(一般式(8)中、Rは炭素原子数1〜12の炭化水素基であり、Xはハロゲンまたは水素であり、nは1≦n≦3である)
上記一般式(8)において、Rは炭素原子数1〜12の炭化水素基、たとえばアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基であるが、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、トリル基などである。この中でもn=3のトリアルキルアルミニウム、特に、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム等が好ましい。これらの化合物は、2種以上併用することもできる。
[複数の原子を介して存在する2個以上のエーテル結合を有する特定のエーテル化合物(III)]
オレフィン重合用触媒を構成する特定のエーテル化合物(III)は、下記一般式(1)で表される、複数の原子を介して存在する2個以上のエーテル結合を有する化合物である。
Figure 2012162651
上記一般式(1)において、R、R、RおよびRは水素であり、Rはメチル基または水素であり、Rはメチル基または水素であり、RおよびRは炭素、水素、酸素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、窒素、硫黄、リン、ホウ素およびケイ素から選ばれる少なくとも1種の元素を有する置換基、または、水素である。これらのうち、RおよびRが炭化水素基である場合、当該置換基が有する炭素原子数は1〜4であることが好ましい。
上記炭素原子数が1〜4の炭化水素基としてはメチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、tert−ブチル基が好ましく、メチル基、エチル基、iso−プロピル基が特に好ましい。
また、RおよびRの炭素原子数の合計は2〜4の範囲が好ましく、2であることがより好ましい。RおよびRの炭素原子数の合計が2の場合、RおよびRの組み合わせとしては、R=メチル基、R=メチル基、若しくは、R=エチル基、R=水素原子となる。
なお、本発明においてオレフィン重合用触媒の構成要素として上記のような特定のエーテル化合物を用いると、得られるオレフィン重合体の立体規則性が、公知の方法で製造したものに対して、さらに向上することが明らかとなった。
このような効果が発現する理由は明確とはなっていないが、触媒の反応活性点近傍の立体障害に起因するものと推定している。すなわち、上記固体状チタン触媒成分(I)のチタン原子部位が反応活性点である場合、そこに付加されるエーテル化合物(III)の構造の嵩高さと、重合するα−オレフィンの嵩高さや炭素数との間に相関関係が生じるものと想定される。したがって、特に炭素原子数が5以上の分岐型α−オレフィン、より具体的には、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテンなどの分岐型の嵩高い置換基を有するα−オレフィンを重合する場合には、反応活性点周りに存在するエーテル化合物(III)が嵩高い構造を有していると、反応活性点周りが込み合い過ぎてしまうことから、反応が進行しないか、若しくは著しく活性が低下することが考えられる。一方、エーテル化合物(III)が占める分子のサイズが小さすぎる場合には、反応活性点に到達するα−オレフィンは様々な方向から進入が可能となってしまうため、重合する際のα−オレフィン側鎖の方向に統一性が無くなり、立体規則性が落ちてしまうと考えられる。
これより、エーテル化合物(III)の立体構造、具体的には、上記一般式(1)で表される化合物のR,Rの置換基の大きさ(置換基の嵩)が小さいもの、より具体的には、R,Rの置換基の炭素原子数の合計が2〜4の範囲にある化合物の場合に、特にα−オレフィンの重合活性の低下を防止しつつ、オレフィン重合体の立体規則性を向上させ得るというように、バランスの良いオレフィン重合用触媒が得られると推定できる。
上記一般式(1)で表されるエーテル化合物としては、具体的には、
2−エチル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−n−プロピル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−iso−プロピル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−n−ブチル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−iso−ブチル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−tert−ブチル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−メチル−2−エチル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−メチル−2−n−プロピル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−メチル−2−iso−プロピル−1,3−ジメトキシプロパン、
2,2−ジエチル−1,3−ジメトキシプロパン、
2−エチル−1−エトキシ−3−メトキシプロパン、
2−n−プロピル−1−エトキシ−3−メトキシプロパン、
2−iso−プロピル−1−エトキシ−3−メトキシプロパン、
2−n−ブチル−1−エトキシ−3−メトキシプロパン、
2−iso−ブチル−1−エトキシ−3−メトキシプロパン、
2−tert−ブチル−1−エトキシ−3−メトキシプロパン、
2−メチル−2−エチル−1−エトキシ−3−メトキシプロパン、
2−メチル−2−n−プロピル−1−エトキシ−3−メトキシプロパン、
2−メチル−2−iso−プロピル−1−エトキシ−3−メトキシプロパン、
2,2−ジエチル−1−エトキシ−3−メトキシプロパン、
2−エチル−1,3−ジエトキシプロパン、
2−n−プロピル−1,3−ジエトキシプロパン、
2−iso−プロピル−1,3−ジエトキシプロパン、
2−n−ブチル−1,3−ジエトキシプロパン、
2−iso−ブチル−1,3−ジエトキシプロパン、
2−tert−ブチル−1,3−ジエトキシプロパン、
2−メチル−2−エチル−1,3−ジエトキシプロパン、
2−メチル−2−n−プロピル−1,3−ジエトキシプロパン、
2−メチル−2−iso−プロピル−1,3−ジエトキシプロパン、
2,2−ジエチル−1,3−ジエトキシプロパン等が挙げられる。
これらのうち、2−エチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−iso−プロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジエチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジエチル−1−エトキシ−3−メトキシプロパン、2,2−ジメチル−1,3−ジエトキシプロパン、2−メチル−2−n−プロピル−1,3−ジエトキシプロパン、2−エチル−1,3−ジエトキシプロパンおよび2,2−ジエチル−1,3−ジエトキシプロパンが好ましく、2−エチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジメチル−1,3−ジエトキシプロパンおよび2−エチル−1,3−ジエトキシプロパンがより好ましい。
なお、本発明では、オレフィン重合触媒は、上記のような各成分以外にも、オレフィン重合に有用な他の成分を含むことができる。
[予備重合]
前記オレフィン重合用触媒は、炭素原子数が5以上の分岐型α−オレフィンを予備重合してなる予備重合触媒であってもよい。この予備重合によって得られる予備重合触媒は、固体状チタン触媒成分(I)1g当り炭素原子数が5以上の分岐型α−オレフィンを、好ましくは0.1〜200g、より好ましくは0.3〜100g、特に好ましくは1〜50gの量で予備重合することによって得られる。
予備重合では、後述する本重合における系内の触媒濃度よりも高い濃度の触媒を用いることができる。予備重合における固体状チタン触媒成分(I)の濃度は、液状媒体1リットル当り、チタン原子換算で、通常0.01〜200ミリモル、好ましくは0.1〜50ミリモル、特に好ましくは1〜20ミリモルの範囲とすることが望ましい。
予備重合における有機金属触媒成分(II)の量は、固体状チタン触媒成分(I)1g当り、好ましくは0.1〜200g、より好ましくは0.3〜100gの重合体が生成するような量であればよく、固体状チタン触媒成分(I)中のチタン原子1モル当り、通常0.1〜300モル、好ましくは0.5〜100モル、特に好ましくは1〜50モルの量であることが望ましい。
本発明に係るオレフィン系重合体の製造方法では、予備重合に、必要に応じて電子供与体を併用することが出来る。このような電子供与体としては、前述の固体状チタン触媒成分(I)の構成成分として説明した電子供与体化合物、およびその他公知のオレフィン重合用触媒に用いられる電子供与体を制限無く用いることが出来る。この際、これら電子供与体化合物は、固体状チタン触媒成分(I)中のチタン原子1モル当り、好ましくは0.1〜50モル、より好ましくは0.5〜30モル、さらに好ましくは1〜10モルの量で用いられる。
予備重合は、例えば不活性炭化水素媒体にオレフィンおよび上記の触媒成分を加える様な温和な条件下に行なうことができる。この際用いられる不活性炭化水素媒体として具体的には、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油などの脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタンなどの脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;エチレンクロリド、クロルベンゼンなどのハロゲン化炭化水素、あるいはこれらの混合物などを挙げることができる。これらの不活性炭化水素媒体のうちでは、とくに脂肪族炭化水素を用いることが好ましい。このように、不活性炭化水素媒体を用いる場合、予備重合はバッチ式で行なうことが好ましい。一方、オレフィン自体を溶媒に予備重合を行なうこともできる。
予備重合で使用されるオレフィンは、炭素原子数が5以上の分岐型α−オレフィンが好ましく、このようなα−オレフィンとしては、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、4,4−ジメチル−1−ペンテンなどを挙げることができる。このうち、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテンが特に好ましく用いられる。
このような、予備重合で使用されるオレフィンは、後述する本重合で使用されるオレフィンと同一であってもよく、異なっていてもよい。予備重合の際の反応温度は、通常−20〜+100℃、好ましくは−20〜+80℃、さらに好ましくは0〜+40℃の範囲であることが望ましい。なお、予備重合においては、水素のような分子量調節剤を用いることもできる。
[オレフィン重合体の製造方法]
本発明に係るオレフィン系重合体の製造方法は、上記オレフィン重合用触媒の存在下、必要に応じて予備重合した後に、炭素原子数3以上のα−オレフィンを含む少なくとも1種のα−オレフィンを重合あるいは共重合(本重合)することを特徴とする。
上記の炭素原子数3以上のα−オレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、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、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテンなどを挙げることができ、好ましくは炭素原子数4以上、より好ましくは炭素原子数が6以上、さらに好ましくは炭素原子数6〜10のα−オレフィン、特に好ましくは4−メチル−1−ペンテンが用いられる。
本発明のオレフィン系重合体の製造方法によれば、上記α−オレフィン、特に4−メチル−1−ペンテンを従来の触媒に比して高い活性で重合でき、しかも立体規則性および結晶性に優れるオレフィン系重合体を得ることができる。
また、本発明においては、上記炭素原子数3以上のα−オレフィンを2種以上共重合してもよいし、上記炭素原子数3以上の少なくとも1種のα−オレフィンとエチレンとを共重合してもよい。
特に、上記α−オレフィンの1種として4−メチル−1−ペンテンを用いる場合には、直鎖状のオレフィンと共重合すると、強度が高い重合体が得られることから好ましい。上記の直鎖状オレフィンとして具体的には、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセンを挙げることが出来る。
また、本発明に係るオレフィン系重合体の製造方法(重合方法)においては、さらにスチレン、アリルベンゼン等の芳香族ビニル化合物、ビニルシクロヘキサンなどの脂環族ビニル化合物、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、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の環状オレフィン、6−メチル−1,6−オクタジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン、6−エチル−1,6−オクタジエン、6−プロピル−1,6−オクタジエン、6−ブチル−1,6−オクタジエン、6−メチル−1,6−ノナジエン、7−メチル−1,6−ノナジエン、6−エチル−1,6−ノナジエン、7−エチル−1,6−ノナジエン、6−メチル−1,6−デカジエン、7−メチル−1,6−デカジエン、6−メチル−1,6−ウンデカジエン、イソプレン、ブタジエンなどのジエン類などの共役ジエンや非共役ジエンのような多不飽和結合を有する化合物を、炭素原子数3以上のα−オレフィンとともに、共重合させることもできる。
本発明では、重合は、溶液重合、懸濁重合、バルク重合法などの液相重合法、気相重合法、その他公知の重合方法で行うことができる。また重合を液相重合法で行う場合には、溶媒として、予備重合の項で説明をした不活性炭化水素を用いることもできるし、反応条件下において液状のオレフィンを用いることもできる。
本発明のα−オレフィン系重合体の製造方法(重合方法)において、固体状チタン触媒成分(I)は、例えば液相重合法の場合、全液体容積1リットル当りチタン原子に換算して、通常は0.0001〜0.5ミリモル、好ましくは0.0005〜0.1ミリモルの量で用いられることが好ましい。また、有機金属触媒成分(II)は、重合系中の固体状チタン触媒成分(I)中のチタン原子1モルに対し、有機金属触媒成分中の金属原子が、通常1〜2000モル、好ましくは5〜500モルとなるような量で用いられることが好ましい。
また、特定のエーテル化合物(III)は、固体状チタン触媒成分(I)中のチタン原子1モルに対し、通常0.1〜1000モル、さらに1〜500モルとなるような量で用いることが好ましい。特定のエーテル化合物(III)を、本重合時に上記特定の量で用いることにより、立体規則性および結晶性が高い重合体を大きな活性の低下を伴うことなく製造でき好ましい。
また、本重合時に水素を用いれば、得られる重合体の分子量を調節することができ、メルトフローレートの大きい重合体が得られる。
本発明において、オレフィンの重合温度および重合圧力は、重合方法および重合するモノマーの種類により異なるが、重合温度は、通常、10〜200℃、好ましくは30〜150℃に、圧力は、通常、常圧〜5MPa、好ましくは0.05〜4MPaに設定される。
本発明のα−オレフィン系重合体の製造方法においては、重合を、回分式、半連続式、連続式の何れの方法においても行なうことができる。さらに重合を、反応条件を変えて2段以上に分けて行なうこともできる。
上記のようなオレフィン重合用触媒を用いて、主として炭素原子数が3以上のα−オレフィンを重合または共重合させることにより、メルトフローレート(MFR)が0.001〜200g/10分、好ましくは0.01〜100g/10分の重合体を得ることができる。
本発明のα−オレフィン系重合体の製造方法で得られる重合体は、高い立体規則性を有しており、使用するオレフィンの種類にもよるが、耐熱性、透明性、成形性、強度等のバランスに優れている。特に4−メチル−1−ペンテンの重合を行うと耐熱性、透明性バランスに優れた樹脂が得られ、前述のオレフィン類等との共重合性にも優れている。
上記のようにして得られたオレフィン系重合体には、必要に応じて耐熱安定剤、耐候安定剤、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、滑剤、核剤、顔料、染料、無機あるいは有機充填材などを配合することもできる。
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
また実施例および比較例で得られた固体状チタン触媒成分、重合体の各物性値は以下の方法で測定した。
[固体状チタン触媒成分の組成]
・チタン元素、マグネシウム元素の含有量は、「島津製作所製ICPS7500」装置を用いたプラズマ発光分光分析で測定した。
・ハロゲン元素の含有量は、「平沼産業社製 平沼自動滴定装置」を用いた硝酸銀溶液による電位差滴定法で測定した。
・電子供与体化合物の含有量は、ガスクロマトグラフ(GC)分析を用いた常法で測定した。
具体的には、200〜300mgの固体状チタン触媒成分を秤量し、50mLのメスフラスコに入れた。次にアセトンを加えて固体状チタン触媒成分を溶解させた後、内部標品としてフタル酸ジn−ブチルを50μL加え、更にアセトンを加えて総体積50mLとした。上記溶液は、アンモニア水で中和し、固体部が残存する場合は濾過し、濾液をサンプル溶液とした。
島津製作所製GC−14A装置にアジレントテクノロジー(Agilent Technologies)社製DB−WAXカラム(長さ:30m)を付した装置で、下記条件にて上記溶液のガスクロマトグラフ(GC)分析を行った。
インジェクションユニット温度:250℃
カラム温度:サンプル注入時から2分間は50℃に保持し、その後15℃/min.の昇温速度で230℃に昇温し、230℃で20分保持した。
キャリアガス:ヘリウム
カラム流量:1.1mL/min.
サンプル溶液注入量:1μL
一方で、内部標品としてフタル酸ジn−ブチルを含む濃度の異なる電子供与体化合物のアセトン溶液を作製し、常法により検量線を作成した。
上記検量線と、固体状チタン触媒成分のGC分析測定値とから、電子供与体化合物の固体状チタン触媒成分中の含有量を求めた。
[メルトフローレート(MFR)]
ASTM D1238に準じ、荷重5kg、温度260℃の条件で測定した。
[見かけ嵩比重]
重合により得られたα−オレフィン系重合体を、ロートより内容積100mLの円筒容器に自然落下させ、その容器中の試料の質量と容器の体積から見かけ嵩比重を求めた。
[濾液中の重合体量]
得られたα−オレフィン系重合体スラリーを不活性溶媒中で濾過することで、固体状重合体(白色固体)と濾液とに分離した。次いで、濾液から蒸発法により溶媒を除去することで、濾液中に溶解している重合体を得た。次いで以下の式(1)に基づき、濾液中の重合体含有率(w2)を算出した。
w2(質量%)={W2/(W1+W2)}×100 ・・・(1)
W1:濾別された固体状重合体(白色固体)の質量
W2:スラリーの濾液中に溶解している重合体の質量
w2:濾液中の重合体含有率(質量%)
[デカン可溶成分含有率、立体規則性値(t−II)]
上記濾過作業によって得られた固体状重合体1g(W1’)を秤量し、温度150℃のn−デカンに完全に溶解させた後、温度23℃まで8時間以上かけて冷却した。得られた液を濾過して得られる濾液から蒸発法によりn−デカンを除去して得られたデカン可溶性重合体質量(W3’)を測定した。これを上記固体状重合体の秤量値で除する(以下の式(2))ことによって、n−デカンに溶解している重合体の含有率(w3:デカン可溶成分含有率)を求めた。
w3(質量%)=(W3/W1)×100 ・・・(2)
W1’:サンプリングした固体状重合体の質量
W3’:サンプリングした固体状重合体中のn−デカン可溶成分の質量
w3:n−デカンに溶解している重合体の含有率(質量%)
また上記含有率(w3)から、上記濾別された固体状重合体(白色固体)(W1)中のn−デカン可溶成分量(W3)は、下記式(3)により算出した。
W3=W1×w3 ・・・(3)
W3:固体状重合体中のn−デカン可溶成分の質量
次いで、以下の式(4)に基づいて立体規則性値(t−II)を算出した。
立体規則性値(t−II)={(W1−W3)/(W1+W2)}×100 ・・・(4)
W1:固体状重合体の質量
W2:スラリーの濾液中に溶解している重合体の質量
W3:固体状重合体中のn−デカン可溶成分の質量
即ち、t−II値とは、固体状重合体と濾液中の重合体の和に対するデカン不溶成分量の割合で立体規則性を評価する指標である。
[4−メチル−1−ペンテン系重合体のコモノマー含有率]
本実施例で製造した4−メチル−1−ペンテン系重合体中の、4−メチル−1−ペンテン以外の炭素原子数6以上のα−オレフィンから導かれる構成単位の含有率は、核磁気共鳴(NMR)測定により求めることができ、以下の条件で測定する。
NMR測定装置:日本電子製 GSX−400型
溶媒:重ベンゼン/オルトジクロロベンゼン混合溶媒
サンプル濃度:50〜100g/l−solvent
測定条件:パルス繰り返し時間 5.5秒;積算回数 16000回;測定温度 120℃
このような条件で測定して得られた13C−NMRスペクトルの以下の各ピークの積算値を求めて、以下の式(5)により求められる共重合体中の4−メチル−1−ペンテン以外の各α−オレフィンから導かれる構成単位のモル基準の含有量と、各構成成分であるα−オレフィンの分子量とから質量基準に換算することで質量%を求めることができる。
α−オレフィンのモル%=[P2/(P1+P2)]×100 ・・・(5)
P1:46ppm付近:4−メチル−1−ペンテンの側鎖のメチレン
(下記式中(P1)の部分)
P2:主鎖メチレンに直接結合したコモノマーの側鎖のメチレン炭素
(下図式中(P2)の部分)
P2の位置は、α−オレフィンコモノマーの構造によって異なり、プロピレンは21ppm、1−ブテンは27ppm、1−ヘキセン以上の直鎖α−オレフィンは35ppm付近である。またα−オレフィンコポリマーの種類は、35ppm付近と30ppm付近の吸収強度の比より求めることができる。
Figure 2012162651
[実施例1]
固体状チタン触媒成分(a−1)の調製
無水塩化マグネシウム75g、デカン280.3gおよび2−エチルヘキシルアルコール308.3gを130℃で3時間加熱反応させて均一溶液とした後、この溶液中に2−iso−ブチル−2−iso−プロピル−1,3−ジメトキシプロパン19.5gを添加し、さらに100℃にて1時間攪拌混合を行なった。
このようにして得られた均一溶液を室温まで冷却した後、この均一溶液30mLを、−20℃に保持した四塩化チタン80mL中に、攪拌下45分間にわたって全量滴下装入した。装入終了後、この混合液の温度を4.5時間かけて110℃に昇温し、2時間同温度にて攪拌下保持した。2時間の反応終了後、熱濾過にて固体部を採取し、この固体部を100mLの四塩化チタンにて再懸濁させた後、再び110℃で2時間、加熱反応を行った。反応終了後、再び熱濾過にて固体部を採取し、90℃デカンおよびヘキサンで洗液中に遊離のチタン化合物が検出されなくなるまで充分洗浄した。以上の操作によって調製した固体状チタン触媒成分(a−1)はデカンスラリーとして保存したが、この内の一部を、触媒組成を調べる目的で乾燥した。このようにして得られた固体状チタン触媒成分(a−1)の組成はチタン3.8重量%,マグネシウム17.0重量%,塩素60重量%,2−iso−ブチル−2−iso−プロピル−1,3−ジメトキシプロパン15.9重量%および2−エチルヘキシルアルコール残基2.1重量%であった。
固体状チタン触媒成分(a−1)の予備重合
100mLの攪拌機付き四つ口ガラス製反応器に窒素雰囲気下、デカン6.3mL、トリエチルアルミニウム1.66mmol、3−メチル−1−ペンテン4.98mLおよび上記固体チタン触媒成分(a−1)をTi原子換算で0.83mmolを含むデカンスラリー溶液28.6mlを添加した後、20℃の温度で45分間重合を行なった。重合終了後、デカン溶媒で希釈し、予備重合触媒(a−2)を得た。
重合
乾燥窒素気流下で内容積1リットルの重合器に、室温にてデカン150mL、4−メチル−1−ペンテン250mL、1−オクタデセン7.5mL、水素350mL、トリエチルアルミニウム0.5mmol、2,2−ジメチル−1,3−ジエトキシプロパン0.05mmol、および予備重合触媒(a−2)をチタン原子換算で0.0092mmolを加え、重合器内を45℃に昇温し、その温度を保った。重合時間1時間経過後、重合器からパウダーを取り出し濾過した後、ヘキサンで洗浄し、減圧下、80℃で10時間乾燥して、74.9gの重合体を得た。得られた重合体の分析結果を表1に示す。
[実施例2]
重合
実施例1の重合において、2,2−ジメチル−1,3−ジエトキシプロパンの代わりに2,2−ジエチル−1,3−ジエトキシプロパン0.05mmolを使用したこと以外は実施例1と同様にして重合を行った。その結果、65.7gの重合体を得た。得られた重合体の分析結果を表1に示す。
[比較例1]
重合
実施例1の重合において、2,2−ジメチル−1,3−ジエトキシプロパンの代わりに2−iso−ブチル−2−iso−プロピル−1,3−ジメトキシプロパン0.05mmolを使用し、予備重合触媒(a−2)の添加量をチタン原子換算で0.0084mmolに変更したこと以外は実施例1と同様にして重合を行った。その結果、63.7gの重合体を得た。得られた重合体の分析結果を表1に示す。
[比較例2]
重合
実施例1の重合において、2,2−ジメチル−1,3−ジエトキシプロパンを用いず、予備重合触媒(a−2)の添加量をチタン原子換算で0.0056mmolに変更したこと以外は実施例1と同様にして重合を行った。その結果、67.0gの重合体を得た。得られた重合体の分析結果を表1に示す。
[実施例3]
固体状チタン触媒成分(a−3)の調製
無水塩化マグネシウム75g、デカン280.3gおよび2−エチルヘキシルアルコール308.3gを130℃で3時間加熱反応させて均一溶液とした後、この溶液中に2−メチル−2−n−プロピル−1、3−ジエトキシプロパン18.5gを添加し、さらに100℃にて1時間攪拌混合を行なった。
このようにして得られた均一溶液を室温まで冷却した後、この均一溶液30mlを−20℃に保持した四塩化チタン80ml中に攪拌下45分間にわたって全量滴下装入した。装入終了後、この混合液の温度を5.8時間かけて110℃に昇温したところで、溶液中に2−メチル−2−n−プロピル−1、3−ジエトキシプロパン0.42gを添加し2時間同温度にて攪拌下保持した。2時間の反応終了後、熱濾過にて固体部を採取し、この固体部を100mLの四塩化チタンにて再懸濁させた後、再び110℃で2時間、加熱反応を行った。反応終了後、再び熱濾過にて固体部を採取し、90℃のデカンおよびヘキサンで洗液中に遊離のチタン化合物が検出されなくなるまで充分洗浄した。以上の操作によって調製した固体状チタン触媒成分(a−3)はデカンスラリーとして保存したが、この内の一部を触媒組成を調べる目的で乾燥した。このようにして得られた固体状チタン触媒成分(a−3)の組成はチタン3.6質量%,マグネシウム18質量%,塩素56質量%,2−メチル−2−n−プロピル−1、3−ジエトキシプロパン10.6質量%および2−エチルヘキシルアルコ−ル残基2.3質量%であった。
固体状チタン触媒成分(a−3)の予備重合
100mLの攪拌機付き四つ口ガラス製反応器に窒素雰囲気下、デカン6.3mL、トリエチルアルミニウム1.66mmol、3−メチル−1−ペンテン4.98mLおよび上記固体チタン触媒成分(a−3)をTi原子換算で0.83mmolを含むデカンスラリー溶液28.6mlを添加した後、20℃の温度で45分間重合を行なった。重合終了後、デカン溶媒で希釈し、予備重合触媒(a−4)を得た。
重合
乾燥窒素気流下で内容積1リットルの重合器に、室温にてデカン150mL、4−メチル−1−ペンテン250mL、1−オクタデセン7.5mL、水素550mL、トリエチルアルミニウム0.5mmol、2,2−ジエチル−1,3−ジエトキシプロパン0.05mmol、および予備重合触媒(a−4)をチタン原子換算で0.0086mmolを加え、重合器内を45℃に昇温し、その温度を保った。重合時間1時間経過後、重合器からパウダーを取り出し濾過した後、ヘキサンで洗浄し、減圧下、80℃で10時間乾燥して、64.8gの重合体を得た。得られた重合体の分析結果を表2に示す。
[実施例4]
重合
2,2−ジエチル−1,3−ジエトキシプロパンの代わりに2−エチル−1,3−ジエトキシプロパン0.05ミリモルを使用した以外は実施例3と同様に重合して収量69.7gの重合体を得た。得られた重合体の各物性値の評価結果を表2に示す。
[実施例5]
重合
2,2−ジエチル−1,3−ジエトキシプロパンの代わりに2−エチル−1,3−ジメトキシプロパン0.05ミリモルを使用した以外は実施例3と同様に重合して収量68.0gの重合体を得た。得られた重合体の各物性値の評価結果を表2に示す。
[実施例6]
重合
2,2−ジエチル−1,3−ジエトキシプロパンの代わりに2−iso−プロピル−1,3−ジメトキシプロパン0.05ミリモルを使用した以外は実施例3と同様に重合して収量64.7gの重合体を得た。得られた重合体の各物性値の評価結果を表2に示す。
[実施例7]
重合
2,2−ジエチル−1,3−ジエトキシプロパンの代わりに2,2−ジエチル−1,3−ジメトキシプロパン0.05ミリモルを使用した以外は実施例3と同様に重合して収量64.8gの重合体を得た。得られた重合体の各物性値の評価結果を表2に示す。
[実施例8]
重合
2,2−ジエチル−1,3−ジエトキシプロパンの代わりに2,2−ジエチル−1−エトキシ−3−メトキシプロパン0.05ミリモルを使用した以外は実施例3と同様に重合して収量66.4gの重合体を得た。得られた重合体の各物性値の評価結果を表2に示す。
[比較例3]
重合
2,2−ジエチル−1,3−ジエトキシプロパンの代わりに2−iso−ブチル−2−iso−プロピル−1,3−ジメトキシプロパン0.05ミリモルを使用した以外は実施例3と同様に重合して収量69.7gの重合体を得た。得られた重合体の各物性値の評価結果を表2に示す。
[比較例4]
重合
2,2−ジエチル−1,3−ジエトキシプロパンを使用しなかった以外は実施例3と同様に重合して収量70.6gの重合体を得た。得られた重合体の各物性値の評価結果を表2に示す。
Figure 2012162651
Figure 2012162651

上記実施例および比較例より、一般式(1)で表されるエーテル化合物(III)において、RとRの炭素原子数の合計が2〜4の範囲であるものをオレフィン重合用触媒の構成要素として用いることにより、既存のオレフィン重合用触媒(比較例)に比べて、見かけの嵩比重やコモノマー含有率に差異を生じないまま、立体規則性値(t−II)を著しく向上させることができるとの結果を得た。
本発明のα−オレフィン系重合体の製造方法では、立体規則性に優れたα−オレフィン系重合体を高い重合活性にて製造することができる。

Claims (4)

  1. 下記(I),(II),(III)を含むオレフィン重合用触媒の存在下に、炭素原子数3以上のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンを重合させることを特徴とするα−オレフィン系重合体の製造方法。
    (I)チタン元素、マグネシウム元素、ハロゲン元素、および電子供与体化合物を含む固体状チタン触媒成分
    (II)周期表第1族、第2族および第13族から選ばれる金属元素を含む有機金属触媒成分
    (III)下記一般式(1)で表される複数の原子を介して存在する2個以上のエーテル結合を有する化合物
    Figure 2012162651

    (一般式(1)中、R、R、RおよびRは水素、Rはメチル基または水素、Rはメチル基または水素、RおよびRは炭素、水素、酸素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、窒素、硫黄、リン、ホウ素およびケイ素から選ばれる少なくとも1種の元素を有する置換基、または、水素であり、RおよびRの炭素原子数の合計が2〜4である。)
  2. 前記一般式(1)において、RおよびRの炭素原子数の合計が2である、請求項1に記載のα−オレフィン系重合体の製造方法。
  3. 前記固体状チタン触媒成分(I)において、電子供与体化合物が、下記一般式(2)で表される複数の原子を介して存在する2個以上のエーテル結合を有する化合物である、請求項1または2に記載のα−オレフィン系重合体の製造方法。
    Figure 2012162651

    (式(2)中、mは1〜10の整数であり、R11、R12、R31〜R36はそれぞれ独立に、水素原子、あるいは炭素、水素、酸素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、窒素、硫黄、リン、ホウ素およびケイ素から選ばれる少なくとも1種の元素を有する置換基であり、任意のR11、R12、R31〜R36は共同してベンゼン環以外の環を形成していてもよく、主鎖中に炭素以外の原子が含まれていてもよい。)
  4. 前記炭素原子数3以上のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンの重合が、4−メチル−1−ペンテンの単独重合または4−メチル−1−ペンテンと他の炭素原子数が6以上のα−オレフィンとの共重合である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のα−オレフィン系重合体の製造方法。
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