JP2017522425A - 低分子量エチレン系ポリマー重合用のビス−ビフェニルフェノキシ触媒 - Google Patents

低分子量エチレン系ポリマー重合用のビス−ビフェニルフェノキシ触媒 Download PDF

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Abstract

本発明は、本明細書に記載の式1から選択される少なくとも1つの分子遷移金属錯体の存在下で、エチレン、及び随意に少なくとも1つのコモノマーを重合することを含む、エチレン系ポリマーを形成するための方法及び遷移金属錯体を提供する。【選択図】なし

Description

関連出願の参照
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、2014年7月24日に出願された米国仮出願第62/028,637号の利益を主張する。
ホットメルト接着剤、及び他の種類の接着剤を作製するために、低分子量エチレン系ポリマーが製剤中で使用される。多くのかかるポリマーは、低温(<135℃)で、拘束幾何型触媒系で生成される。それらの低分子量ポリマーを高温で作製して、反応器処理能力の増加、溶媒液化時の入熱の低減、及び反応器汚染の低減を可能にすることができる新たな重合及び触媒系を見出すことが望ましい。かかる高温重合及び触媒系を用いて、現行の拘束幾何触媒系と比較して、等価またはより低いレベルの水素を使用して、反応器、反応器供給物、または反応器後加熱器(複数可)のいずれかで生じるガス流出を低減または阻止することが望ましい。
いくつかの従来の重合及び触媒系については、以下の参考文献、国際公開第2007/136,494号、米国特許第2011/028,2018号、同第6,869,904号、同第7,060,848号、同第6,806,326号、同第5,453,410号、及び同第5,189,192に記載されている。しかしながら、当該技術分野の遷移金属触媒によるエチレンの重合、及びエチレンと1つ以上のアルファ−オレフィンとの重合により、一般に、高い重合温度及び低い水素レベルで比較的高い分子量のホモポリマー及びコポリマーが生成されることが知られている。多くの場合、かかるポリマー及びコポリマーは、100,000g/モルを超える、いくつかの実施形態では、500,000g/モルを超える分子量(例えば、Mw)を呈する。ポリマーが所望通りには流動せず、重合溶液から結晶化し得るため、これらの分子量レベルでは、ポリマーのレオロジー挙動は望ましくない。述べられるように、高温及び低い水素レベルで低分子量ホモポリマー及びコポリマーを作製することができる新たな重合及び触媒系の必要性が依然として存在する。この必要性は、以下の発明によって満たされた。
本発明は、式1から選択される少なくとも1つの分子遷移金属錯体の存在下で、エチレン、及び随意に少なくとも1つのコモノマーを重合することを含む、エチレン系ポリマーを形成する方法であって、
式中、Mが、チタン、ジルコニウム、またはハフニウムであり、各々独立して、+2、+3、または+4の形式的酸化状態であり、
nが、0〜3の整数であり、nが0である場合、Xが不在であり、
各Xが独立して、中性、モノアニオン性、もしくはジアニオン性の単座配位子であるか、または2つのXが一緒になって、中性、モノアニオン性、もしくはジアニオン性の二座配位子を形成し、
X及びnが、前記金属−配位子錯体が中性になるように選択され、
各Z部分が独立して、−O−、−S−、−N[(C−C40)ヒドロカルビル]−、または−P[(C−C40)ヒドロカルビル]−であり、
が、以下、置換もしくは非置換(C−C40)ヒドロカルビル、置換もしくは非置換(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、−Si(R、−OSi(R−Ge(R、−P(R、−N(R、−OR、−SR、−NO、−CN、−CF、−OCF、−S(O)R、−S(O)、−N=C(R、−OC(O)R、−C(O)OR、−N(R)C(O)R、−C(O)N(R、ハロゲン、または水素から選択され、式中、各Rが独立して、置換もしくは非置換(C−C30)ヒドロカルビル、または置換もしくは非置換(C−C30)ヘテロヒドロカルビルであり、
が、以下、置換もしくは非置換(C−C40)ヒドロカルビル、置換もしくは非置換(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、−Si(R、−OSi(R、−Ge(R、−P(R、−N(R、−OR、−SR、−NO、−CN、−CF、−OCF、−S(O)R、−S(O)、−N=C(R、−OC(O)R、−C(O)OR、−N(R)C(O)R、−C(O)N(R、ハロゲン、または水素から選択され、式中、各Rが独立して、置換もしくは非置換(C−C30)ヒドロカルビル、または置換もしくは非置換(C−C30)ヘテロヒドロカルビルであり、
Rxが水素である場合、Ryが水素ではなく、Ryが水素である場合、Rxが水素ではなく、
Rx及びRyが、環構造を随意に形成してもよく、
1a、R2a、R3a、R4a、R1b、R2b、R3b、R4b、R5c、R6c、R7c、R8c、R5d、R6d、R7d、及びR8dが各々独立して、以下、置換もしくは非置換(C−C40)−ヒドロカルビル、置換もしくは非置換(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、−Si(R、−OSi(R、−Ge(R、−P(R、−N(R、−OR、−SR、−NO、−CN、−CF、−OCF、−S(O)R、−S(O)、−N=C(R、−OC(O)R、−C(O)OR、−N(R)C(O)R、−C(O)N(R、ハロゲン、または水素から選択され、式中、各Rが独立して、置換もしくは非置換(C−C30)ヒドロカルビル、または置換もしくは非置換(C−C30)ヘテロヒドロカルビルであり、
式1について、1つ以上の水素原子が、重水素で随意に置換されてもよく、
式1について、R1a、R2a、R3a、R4a、R1b、R2b、R3b、R4b、R5c、R6c、R7c、R8c、R5d、R6d、R7d、及びR8dのうちの2つ以上が、1つ以上の環構造を随意に形成してもよい、方法を提供する。
本発明は、式1の遷移金属錯体も提供する。
≦50,000cP(177℃で)の溶融粘度を有する低分子量エチレン系ポリマーを生成するための、高い重合温度(例えば、≧170℃)及び低い水素レベルで動作することができる新規のビス−ビフェニル−フェノキシ系遷移金属錯体群が発見された。好ましくは、かかるポリマーは、低密度(≦0.90g/cc)も有する。単一のアルキル基をC3架橋型遷移金属系ビス−ビフェニル−フェノキシ触媒の中心炭素に付加することにより、コモノマー組み込み能力または高温性能を損なうことなく、ポリマー生成物の分子量が大幅に低減され得る。本発明方法は、驚くべきことに、単独重合または共重合の性質を別様に著しく改質することなく、所与のエチレン系ポリマーの分子量を大いに低減させるという利点を提供する。次いで、この分子量の低減は、流動挙動の著しい増加を提供することができ、それに対応して、それらの生成物を使用するための用途の数及び種類が増加し得る。
上述のように、本発明は、式1から選択される少なくとも1つの分子遷移金属錯体の存在下で、エチレン、及び随意に少なくとも1つのコモノマーを重合することを含む、エチレン系ポリマーを形成する方法であって、
式中、式1、M、n、各X、各Z、R、R、及びR1a、R2a、R3a、R4a、R1b、R2b、R3b、R4b、R5c、R6c、R7c、R8c、R5d、R6d、R7d、及びR8dが上述されている、方法を提供する。
本発明は、上述の式1の遷移金属錯体も提供する。
発明方法は、本明細書に記載の2つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。
式1の分子遷移金属錯体は、本明細書に記載の2つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。
以下の実施形態は、上述の本発明方法及び遷移金属錯体に適用される。
本明細書で使用される場合、R1a=R1aであり、R1b=R1bであり、R5c=R5cであり、R5d=R5dであるといった具合である。本明細書で使用される場合、R=Rxであり、R=Ryである。
一実施形態では、R3aまたはR3bのうちの少なくとも一方がハロゲンであり、さらに、R3a及びR3bの両方が各々独立して、ハロゲン、さらにフッ素、塩素、またはヨウ素である。
一実施形態では、R3aまたはR3bのうちの少なくとも一方が水素またはC1−C10アルキル、さらに水素またはC1−C5アルキルである。
一実施形態では、R3aまたはR3bのうちの少なくとも一方が水素である。
一実施形態では、RxまたはRyが水素であり、他方が置換もしくは非置換(C1−C40)ヒドロカルビル、さらに非置換(C1−C40)ヒドロカルビルである。
一実施形態では、RxまたはRyが水素であり、他方が非置換(C1−C20)ヒドロカルビル、さらに非置換(C1−C10)ヒドロカルビルである。
一実施形態では、各Zは−O−である。
一実施形態では、nは2であり、各Xは独立して、アルキルである。さらなる実施形態では、各Xは独立して、(C1−C7)アルキル、さらに(C1−C5)アルキル、さらに(C1−C3)アルキルであり、さらに、各Xはメチルである。
一実施形態では、R5c及びR5dは各々独立して、以下、1,2,3,4−テトラヒドロナフチル、アントラセニル、1,2,3,4−テトラヒドロアントラセニル、1,2,3,4,5,6,7,8−オクタ−ヒドロアントラセニル、フェナントレニル、1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロフェナントレニル、2,6−ジメチルフェニル、2,6−ジイソプロピルフェニル、3,5−ジ(tert−ブチル)フェニル、3,5−ジフェニル、1−ナフチル、2−メチル−1−ナフチル、2−ナフチル、1,2,3,4−テトラ−ヒドロナフト−5−イル、1,2,3,4−テトラヒドロナフト−6−イル、アントラセン−9−イル、1,2,3,4−テトラヒドロ−アントラセン−9−イル、1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロアントラセン−9−イル、1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロフェナントレン−9−イル、インドリル、インドリニル、キノリニル、1,2,3,4−テトラヒドロキノリニル、イソキノリニル、1,2,3,4−テトラヒドロ−イソキノリニル、カルバゾリル、1,2,3,4−テトラヒドロカルバゾリル、1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロカルバゾリル、3,6−ジ(tert−ブチル)−カルバゾール−9−イル、3,6−ジ(tert−オクチル)−カルバゾール−9−イル、3,6−ジフェニルカルバゾール−9−イル、3,6−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)−カルバゾール−9−イル、2,7−ジ(tert−ブチル)−カルバゾール−9−イル、2,7−ジ(tert−オクチル)−カルバゾール−9−イル、2,7−ジフェニルカルバゾール−9−イル、または2,7−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)−カルバゾール−9−イルから選択される。
一実施形態では、R7c及びR7dは各々独立して、アルキル、さらに(C1−C20)アルキル、さらに(C1−C10)アルキルである。
一実施形態では、R1a、R2a、R4a、R1b、R2b、R4b、R6c、R8c、R6d、及びR8dは各々、水素である。
一実施形態では、式1は、重水素原子を含有しない。
一実施形態では、R1a、R2a、R3a、R4a、R1b、R2b、R3b、R4b、R5c、R6c、R7c、R8c、R5d、R6d、R7d、及びR8dのうちの2つ以上が1つ以上の環構造を形成しない。
一実施形態では、式1は、以下の構造a)〜dd)、
から選択される。
一実施形態では、式1は、以下の構造a)、b)、c)、j)、k)、l)、m)、n)、o)、p)、q)、r)、s)、t)、u)、y)、z)、aa)、bb)、cc)、またはdd)から選択され、各々、上に示される通りである。
一実施形態では、式1は、以下の構造a)、b)、c)、j)、k)、l)、m)、n)、o)、z)、aa)、bb)、cc)、またはdd)から選択され、各々、上に示される通りである。
一実施形態では、式1は、以下の構造a)、b) c)、j)、k)、またはl)から選択され、各々、上に示される通りである。
一実施形態では、式1は、以下の構造a)、b)、またはc)から選択され、各々、上に示される通りである。
一実施形態では、本発明方法は、50〜250℃、さらに100〜230℃、さらに150〜200℃、さらに170〜200℃の重合温度で実行される。
一実施形態では、本発明方法は、150℃以上、さらに160℃以上、さらに170℃以上、さらに180℃以上の重合温度で実行される。
一実施形態では、本発明方法は、250℃以下、さらに240℃以下、さらに230℃以下、さらに220℃以下の重合温度で実行される。
一実施形態では、本発明方法は、溶液重合、さらに連続溶液重合で実行される。
一実施形態では、本発明方法は、2.0〜3.0kg/時のエチレンと、100mL/分以下、さらに90mL/分以下、さらに80mL/分以下の水素とを使用して実行される。
一実施形態では、本発明方法は、2.0〜3.0kg/時のエチレンと、70mL/分以下、さらに60mL/分以下、さらに50mL/分以下の水素とを使用して実行される。
一実施形態では、本発明方法は、1kgのエチレン(C2)当たり2.40リットル以下の水素(H)、または1kgのC2当たり2.30リットル以下のH2、または1kgのC2当たり2.20リットル以下のH2の、H2/C2比を使用して実行される。さらなる実施形態では、本発明方法は、150℃以上、または160℃以上、または170℃以上、または180℃以上の重合温度で実行される。さらなる実施形態では、本発明方法は、250℃以下、または240℃以下、または230℃以下、または220℃以下の重合温度で実行される。
一実施形態では、本発明方法は、1kgのエチレン(C2)当たり0.20〜2.40リットルの水素(H)、または1kgのC2当たり0.20〜2.30リットルのH2、または1kgのC2当たり0.20〜2.20リットルのH2の、H2/C2比を使用して実行される。さらなる実施形態では、本発明方法は、150℃以上、または160℃以上、または170℃以上、または180℃以上の重合温度で実行される。さらなる実施形態では、本発明方法は、250℃以下、または240℃以下、または230℃以下、または220℃以下の重合温度で実行される。
一実施形態では、重合は、並列、直列、またはそれらの組み合わせで接続された1つ以上の重合反応器内で、少なくとも1つの発明遷移金属錯体、及び随意に1つ以上の他の触媒系の存在下で起こる。
一実施形態では、本エチレン系ポリマーは、177℃で、50,000cP以下、さらに40,000cP以下、さらに30,000cP以下、さらに20,000cP以下の溶融粘度を有する。
一実施形態では、本エチレン系ポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマー、さらにエチレン/α−オレフィンコポリマーである。好ましいα−オレフィンとしては、C3−C20α−オレフィン、さらにC3−C10α−オレフィンが挙げられるが、これらに限定されない。より好ましい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−ヘプテン、及び1−オクテンが挙げられ、よりさらに、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、及び1−オクテンが挙げられ、さらに、1−ブテン、1−ヘキセン、及び1−オクテンが挙げられ、さらに、1−ブテン及び1−オクテンが挙げられる。
本発明は、本明細書に記載の1つ以上の実施形態の方法から形成されるエチレン系ポリマーも提供する。
一実施形態では、本ポリマーは、177℃で、50,000cP以下、さらに40,000cP以下、さらに30,000cP以下、さらに20,000cP以下の溶融粘度を有する。
一実施形態では、本エチレン系ポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマー、さらにエチレン/α−オレフィンコポリマーである。好ましいα−オレフィンとしては、C3−C20α−オレフィン、さらにC3−C10α−オレフィンが挙げられるが、これらに限定されない。より好ましい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−ヘプテン、及び1−オクテンが挙げられ、よりさらに、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、及び1−オクテンが挙げられ、さらに、1−ブテン、1−ヘキセン、及び1−オクテンが挙げられ、さらに、1−ブテン及び1−オクテンが挙げられる。
一実施形態では、本エチレン系ポリマーは、2,000〜50,000g/モル、さらに3,000〜40,000、さらに4,000〜30,000g/モルの数平均分子量(Mn)を有する。
一実施形態では、本エチレン系ポリマーは、2,000〜25,000g/モル、さらに2,000〜20,000、さらに2,000〜15,000g/モル、さらに2,000〜10,000g/モルの数平均分子量(Mn)を有する。
一実施形態では、本エチレン系ポリマーは、1.7〜3.0、さらに1.8〜2.8、さらに1.9〜2.7の分子量分布(MWD)を有する。
本発明は、発明エチレン系ポリマーを含む組成物も提供する。さらなる実施形態では、この組成物は、1つ以上の添加物をさらに含む。
本発明は、発明組成物から形成される少なくとも1つの成分を含む物品も提供する。
発明エチレン系ポリマーは、本明細書に記載の2つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。
発明組成物は、本明細書に記載の2つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。
発明物品は、本明細書に記載の2つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。
発明方法は、本明細書に記載の2つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。
式1の分子遷移金属錯体は、本明細書に記載の2つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。
本発明は、従来の化学基用語を使用して本明細書に記載される式(I)の1つ以上の金属−配位子錯体を用いる。ある特定の炭素原子含有化学基(例えば、(C−C40)アルキル)を説明するために使用される場合、括弧付きの表現(C−C40)は、「(C−C)」という形態で表すことができ、これは、その化学基の非置換バージョンがx個の炭素原子〜y個の炭素原子を含むことを意味し、式中、各v及びwは独立して、その化学基について説明される整数である。
「置換」という用語は、化学化合物に関して本明細書で使用される場合、少なくとも1つのヘテロ原子(例えば、O、S、N、P等)を含む置換基を指す。置換基としては、以下、ハロゲン原子、ポリフルオロ置換基、ペルフルオロ置換基、FC−、FCHO−、FHCO−、FCO−、(RSi−、(RGe−、(R)O−、(R)S−、(R)S(O)−、(R)S(O)−、(RP−、(RN−、(RC=N−、NC−、(R)C(O)O−、(R)OC(O)−、(R)C(O)N(R)−、及び(RNC(O)−等のR置換基が挙げられるが、これらに限定されず、式中、各Rは独立して、置換もしくは非置換(C−C30)ヒドロカルビル、または置換もしくは非置換(C−C30)ヘテロヒドロカルビルである。
「非置換」という用語は、化学化合物に関して本明細書で使用される場合、少なくとも1つのヘテロ原子(例えば、O、S、N、P等)を含む置換基の欠失を指す。
「ヒドロカルビル」という用語は、本明細書で使用される場合、水素及び炭素原子のみを含有する一価(モノラジカルまたはラジカル)化学基を指す。
「置換ヒドロカルビル」という用語は、本明細書で使用される場合、少なくとも1つの水素原子が少なくとも1つのヘテロ原子を含む置換基で置換される、ヒドロカルビルを指す。
「ヘテロヒドロカルビル」という用語は、本明細書で使用される場合、少なくとも1つの炭素原子またはCH基またはCH2基が、ヘテロ原子、または少なくとも1つのヘテロ原子を含有する化学基で置換される、ヒドロカルビルを指す。ヘテロ原子としては、O、N、P、及びSが挙げられるが、これらに限定されない。
「置換ヘテロヒドロカルビル」という用語は、本明細書で使用される場合、少なくとも1つの水素原子が少なくとも1つのヘテロ原子を含む置換基で置換される、ヘテロヒドロカルビルを指す。
「ヒドロカルビレン」という用語は、本明細書で使用される場合、水素及び炭素原子のみを含有する二価(ジラジカル)化学基を指す。
「置換ヒドロカルビレン」という用語は、本明細書で使用される場合、少なくとも1つの水素原子が少なくとも1つのヘテロ原子を含む置換基で置換される、ヒドロカルビレンを指す。
「ヘテロヒドロカルビレン」という用語は、本明細書で使用される場合、少なくとも1つの炭素原子またはCH基またはCH2基が、ヘテロ原子、または少なくとも1つのヘテロ原子を含有する化学基で置換される、ヒドロカルビレンを指す。ヘテロ原子としては、O、N、P、及びSが挙げられるが、これらに限定されない。
「置換ヘテロヒドロカルビレン」という用語は、本明細書で使用される場合、少なくとも1つの水素原子が少なくとも1つのヘテロ原子を含む置換基で置換される、ヘテロヒドロカルビレンを指す。
本明細書で使用される場合、「(C−C40)ヒドロカルビル」という用語は、1〜40個の炭素原子の炭化水素ラジカルを指す。この炭化水素ラジカルは独立して、芳香族(6個以上の炭素原子)、または非芳香族、置換もしくは非置換、直鎖もしくは分岐鎖、環式(単環式及び多環式、二環式を含む縮合及び非縮合多環式等、3個以上の炭素原子)、または非環式、またはそれらの2つ以上の組み合わせであってもよく、各炭化水素ラジカルは独立して、それぞれ別の炭化水素ラジカルと同じであるか、または異なる。この炭化水素ラジカルは、上で定義される1つ以上のR置換基(例えば、置換ヒドロカルビル)で随意に置換されてもよい。
好ましくは、(C−C40)ヒドロカルビルは独立して、(C−C40)アルキル、または(C−C40)シクロアルキルである。より好ましくは、前述の(C−C40)ヒドロカルビル基は各々独立して、最大20個の炭素原子(すなわち、(C−C20)ヒドロカルビル)、さらにより好ましくは最大12個の炭素原子を有する。さらに、(C−C40)ヒドロカルビルは、上で定義される1つ以上のR置換基(例えば、置換ヒドロカルビル)で随意に置換される。
本明細書で使用される場合、「(C−C40)ヒドロカルビレン」という用語は、1〜40個の炭素原子の炭化水素ジラジカルを指す。この炭化水素ジラジカルは独立して、芳香族(6個以上の炭素原子)、または非芳香族、飽和もしくは不飽和、直鎖もしくは分岐鎖、環式(単環式及び多環式、二環式を含む縮合及び非縮合多環式等、3個以上の炭素原子)、または非環式、またはそれらの2つ以上の組み合わせであってもよく、各炭化水素ジラジカルは独立して、それぞれ別の炭化水素ジラジカルと同じであるか、または異なる。さらに、炭化水素ジラジカルは、上で定義される1つ以上のR置換基(例えば、置換ヒドロカルビレン)で随意に置換されてもよい。
好ましくは、(C−C40)ヒドロカルビレンは独立して、(C−C20)シクロアルキル−(C−C20)アルキレン、(C−C40)アリール、または(C−C20)アリール−(C−C20)アルキレンである。より好ましくは、前述の(C−C40)ヒドロカルビレン基は各々独立して、最大20個の炭素原子(すなわち、(C−C20)ヒドロカルビル)、さらにより好ましくは最大12個の炭素原子を有する。この(C−C40)ヒドロカルビレンは、上で定義される1つ以上のR置換基(例えば、置換ヒドロカルビレン)で随意に置換されてもよい。
「(C−C40)ヘテロヒドロカルビル」という用語は、1〜40個の炭素原子のヘテロ炭化水素ジラジカルを指す。このヘテロヒドロカルビルは独立して、1つ以上のヘテロ原子、例えば、O、S、S(O)、S(O)、Si(R、Ge(R、P(R)、及びN(R)を有し、式中、独立して、各Rが非置換(C−C18)ヒドロカルビルであり、各Rが非置換(C−C18)ヒドロカルビルであり、各Rが非置換(C−C18)ヒドロカルビルであるか、または不在である(例えば、Nが−N=または三炭素置換Nを含む場合、不在である)。このヘテロ炭化水素ラジカルは、それらの炭素原子またはヘテロ原子上に存在するが、好ましくは、式(I)のヘテロ原子または別のヘテロヒドロカルビルのヘテロ原子に結合している場合、炭素原子上に存在する。(C−C40)ヘテロヒドロカルビルは独立して、置換もしくは非置換、直鎖もしくは分岐鎖、環式(単環式及び多環式、縮合及び非縮合多環式等)、または非環式、またはそれらの2つ以上の組み合わせであってもよく、各々、それぞれ互いに同じであるか、または異なる。置換ヘテロヒドロカルビルについては、上述されている。
「(C−C40)ヘテロヒドロカルビレン」という用語は、1〜40個の炭素原子のヘテロ炭化水素ジラジカルを指す。このヘテロヒドロカルビレンは独立して、1つ以上のヘテロ原子、例えば、O、S、S(O)、S(O)、Si(R、Ge(R、P(R)、及びN(R)を有し、式中、独立して、各Rが非置換(C−C18)ヒドロカルビルであり、各Rが非置換(C−C18)ヒドロカルビルであり、各Rが非置換(C−C18)ヒドロカルビルであるか、または不在である(例えば、Nが−N=または三炭素置換Nを含む場合、不在である)。このヘテロ炭化水素ラジカル及びこのヘテロ炭化水素ジラジカルの各々は独立して、それらの炭素原子またはヘテロ原子上に存在するが、好ましくは、式(I)のヘテロ原子または別のヘテロヒドロカルビルもしくはヘテロヒドロカルビレンヘテロ原子に結合している場合、炭素原子上に存在する。この(C−C40)ヘテロヒドロカルビレンは独立して、非置換もしくは置換(例えば、1つ以上のRによる)、芳香族もしくは非芳香族、置換もしくは非置換、直鎖もしくは分岐鎖、環式(単環式及び多環式、縮合及び非縮合多環式等)、または非環式、またはそれらの2つ以上の組み合わせであり、各々、それぞれ互いに同じであるか、または異なる。置換ヘテロヒドロカルビレンについては、上述されている。
好ましくは、(C−C40)ヘテロヒドロカルビルは独立して、(C−C40)ヘテロアルキル、(C−C40)ヒドロカルビル−O−、(C−C40)ヒドロカルビル−S−、(C−C40)ヒドロカルビル−S(O)−、(C−C40)ヒドロカルビル−S(O)−、(C−C40)ヒドロカルビル−Si(R−、(C−C40)ヒドロカルビル−Ge(R−、(C−C40)ヒドロカルビル−N(R)−、(C−C40)ヒドロカルビル−P(R)−、(C−C40)ヘテロシクロアルキルである。
好ましくは、(C−C40)ヘテロヒドロカルビレンは独立して、(C−C19)ヘテロシクロアルキル−(C−C20)アルキレン、(C−C20)シクロアルキル−(C−C19)ヘテロアルキレン、(C−C19)ヘテロシクロアルキル−(C−C20)ヘテロアルキレン、(C−C40)ヘテロアリーレン、(C−C19)ヘテロアリール−(C−C20)アルキレン、(C−C20)アリール−(C−C19)ヘテロアルキレン、または(C−C19)ヘテロアリール−(C−C20)ヘテロアルキレンである。
「ハロゲン原子」という用語は、フッ素原子ラジカル(F)、塩素原子ラジカル(Cl)、臭素原子ラジカル(Br)、またはヨウ素原子ラジカル(I)を指す。好ましくは、各ハロゲン原子は独立して、Br、F、またはClラジカル、より好ましくは、FまたはClラジカル、より好ましくは、Fラジカルである。
好ましくは、式1の遷移金属錯体におけるS(O)またはS(O)ジラジカル官能基には、O−S結合以外に、O−O、S−S、またはO−S結合は存在しない。より好ましくは、式1の遷移金属錯体におけるS(O)またはS(O)ジラジカル官能基には、O−S結合以外に、O−O、N−N、P−P、N−P、S−S、またはO−S結合は存在しない。
「飽和」という用語は、炭素−炭素二重結合、炭素−炭素三重結合、及び(ヘテロ原子含有基に)炭素−窒素、炭素−リン、炭素−酸素、及び炭素−ケイ素多重結合を欠くことを意味する。
「不飽和」という用語は、1つ以上の炭素−炭素二重結合、炭素−炭素三重結合、及び(ヘテロ原子含有基に)炭素−窒素、炭素−リン、炭素−酸素、及び/または炭素−ケイ素多重結合を含有することを意味する。
式1の金属Mは、好ましくは、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、及びチタン(Ti)、好ましくは、ZrまたはHf、より好ましくは、Zrから選択される。いくつかの実施形態では、Mは、+2、+3、または+4の形式的酸化状態である。いくつかの実施形態では、nは、0、1、2、または3である。各Xは独立して、中性、モノアニオン性、もしくはジアニオン性の単座配位子であるか、または2つのXが一緒になって、中性、モノアニオン性、もしくはジアニオン性の二座配位子を形成する。X及びnは、式1の金属−配位子錯体が全体的に中性になるように選択される。いくつかの実施形態では、各Xは独立して、単座配位子である。一実施形態では、2つ以上のX単座配位子が存在する場合、各Xは同じである。いくつかの実施形態では、単座配位子は、モノアニオン性配位子である。モノアニオン性配位子は、−1の正味形式的酸化状態を有する。各モノアニオン性配位子は独立して、水素化物、(C−C40)ヒドロカルビルカルバニオン、(C−C40)ヘテロヒドロカルビルカルバニオン、ハロゲン化物、硝酸塩、炭酸塩、リン酸塩、硫酸塩、HC(O)O、(C−C40)ヒドロカルビルC(O)O、HC(O)N(H)、(C−C40)ヒドロカルビルC(O)N(H)、(C−C40)ヒドロカルビルC(O)N((C−C20)ヒドロカルビル)、R、R、R、R、R、またはRSiであってもよく、式中、各R、R、及びRは独立して、水素、(C−C40)ヒドロカルビル、もしくは(C−C40)ヘテロヒドロカルビルであるか、またはR及びRが一緒になって、(C−C40)ヒドロカルビレンもしくは(C−C40)ヘテロヒドロカルビレンを形成し、Rは上で定義されている。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つの単座配位子Xは独立して、中性配位子である。一実施形態では、中性配位子は、RNR、ROR、RSR、またはRPRである中性ルイス塩基であり、式中、各Rは独立して、水素、(C−C40)ヒドロ−カルビル、[(C−C10)ヒドロカルビル]Si、[(C−C10)ヒドロカルビル]Si(C−C10)ヒドロカルビル、または(C−C40)ヘテロヒドロカルビルであり、各R及びRは独立して、上で定義されている。
いくつかの実施形態では、各Xは、独立して、ハロゲン原子、非置換(C−C20)ヒドロカルビル、非置換(C−C20)ヒドロカルビルC(O)O−、またはRN−である単座配位子であり、式中、R及びRは各々独立して、非置換(C−C20)ヒドロカルビルである。いくつかの実施形態では、各単座配位子Xは、塩素原子、(C−C10)ヒドロカルビル(例えば、(C−C)アルキルまたはベンジル)、非置換(C−C10)ヒドロカルビルC(O)O−、またはRN−であり、式中、R及びRは各々独立して、非置換(C−C10)ヒドロカルビルである。
いくつかの実施形態では、少なくとも2つのXが存在し、これらの2つのXが一緒になって、二座配位子を形成する。いくつかの実施形態では、二座配位子は、中性二座配位子である。一実施形態では、中性二座配位子は、式(RC=C(R)−C(R)=C(Rのジエンであり、式中、各Rは独立して、H、非置換(C−C)アルキル、フェニル、またはナフチルである。いくつかの実施形態では、二座配位子は、モノアニオン性単座(ルイス塩基)配位子である。このモノアニオン性単座(ルイス塩基)配位子は、式(D):R−C(O)=CH−C(=O)−R(D)の1,3−ジオネートであってもよく、式中、各Rは独立して、H、非置換(C−C)アルキル、フェニル、またはナフチルである。いくつかの実施形態では、二座配位子は、ジアニオン性配位子である。ジアニオン性配位子は、−2の正味形式的酸化状態を有する。一実施形態では、各ジアニオン性配位子は独立して、炭酸塩、シュウ酸塩(すなわち、CC(O)O)、(C−C40)ヒドロカルビレンジカルバニオン、(C−C40)ヘテロヒドロカルビレンジカルバニオン、リン酸塩、または硫酸塩である。
前述のように、Xの数及び電荷(中性、モノアニオン性、ジアニオン性)は、式1の遷移金属錯体が全体的に中性になるように、Mの形式的酸化状態に応じて選択される。
いくつかの実施形態では、各Xは同じであり、式中、各Xは、メチル、エチル、1−プロピル、2−プロピル、1−ブチル、2,2−ジメチルプロピル、トリメチルシリルメチル、フェニル、ベンジル、またはクロロである。いくつかの実施形態では、nは2であり、各Xは同じであり、さらに各Xは、メチル、エチル、1−プロピル、2−プロピル、1−ブチル、2,2,−ジメチルプロピル、トリメチルシリルメチル、フェニル、ベンジル、またはクロロである。
いくつかの実施形態では、少なくとも2つのXは異なる。いくつかの実施形態では、nは2であり、各Xは、メチル、エチル、1−プロピル、2−プロピル、1−ブチル、2,2,−ジメチルプロピル、トリメチルシリルメチル、フェニル、ベンジル、またはクロロのうちの異なるものである。
整数nは、X基の数を示す。一実施形態では、nは2または3であり、少なくとも2つのXは独立して、モノアニオン性単座配位子であり、第3のXは、存在する場合、中性単座配位子である。いくつかの実施形態では、nは2であり、2つのXが一緒になって、二座配位子を形成する。いくつかの実施形態では、二座配位子は、2,2−ジメチル−2−シラプロパン−1,3−ジイルまたは1,3−ブタジエンである。
一実施形態では、各Zは独立して、O、S、−N[(C−C40)ヒドロカルビル]−、または−P[(C−C40)ヒドロカルビル]−である。いくつかの実施形態では、各Zは異なる。いくつかの実施形態では、1つのZがOであり、1つのZが−N[(C−C40)ヒドロカルビル]−(例えば、−N(CH)−)である。いくつかの実施形態では、1つのZがOであり、1つのZがSである。いくつかの実施形態では、1つのZがSであり、1つのZが−N[(C−C40)ヒドロ−カルビル]−(例えば、−N(CH)−)である。いくつかの実施形態では、各Zは同じである。いくつかの実施形態では、各ZはOである。いくつかの実施形態では、各ZはSである。いくつかの実施形態では、各Zは−N[(C−C40)−ヒドロカルビル]−(例えば、−N(CH)−)である。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのZ、いくつかの実施形態では、各Zは、−P[(C−C40)ヒドロカルビル]−(例えば、−P(CH)−)である。
重合
本発明のホモポリマー、インターポリマー、またはコポリマーを調製するために、エチレン及び/または選択されるアルファ−オレフィンモノマー(複数可)が、バッチ生産、半連続生産、または連続生産に好適な反応器に供給され、そこで、かかるモノマー(複数可)が触媒と接触する。コポリマーの調製の場合、エチレン/アルファ−オレフィン反応性比がいずれの所与の触媒によってはっきりと異なり、目標とするコポリマー組成物を達成するのに必要なアルファ−オレフィンの量を決定するための方法を提供することに留意する。反応性比は、周知の理論的手法を使用して決定することができるか、または実際の重合データから経験的に導出することができる。好適な理論的手法は、例えば、B.G.Kyle,Chemical and Process Thermodynamics,3rd ed.,Prentice−Hall(Englewood Cliffs,NJ 1999)、及びG.Soave,“Redlich−Kwong−Soave(RKS)Equation of State,”Chemical Engineering Science,1972,vol.27,pp 1197−1203に記載されている。市販のソフトウェアプログラムを使用して、実験的に導出されたデータからの反応性比の導出を支援することができる。かかるソフトウェアの一例は、Aspen Technology,Inc.(Ten Canal Park,Cambridge,Massachusetts 02141−2201,USA)のAspen Plusである。一実施形態では、コポリマー中のアルファ−オレフィンの目標量は、重合モノマーの総モルに基づいて、1〜30モルパーセント(mol%)、より好ましくは、1〜25mol%、さらにより好ましくは、1〜20mol%の範囲である。
式1の遷移金属錯体は、それを活性化共触媒と接触させるか、またはそれを活性化共触媒と組み合わせることによって、あるいは活性化技法、例えば、金属系オレフィン重合反応物と共に使用するための当該技術分野で既知の技法を使用することによって触媒活性にされる。多くの活性化共触媒及び活性化技法が、異なる金属−配位子錯体に関して、以下の特許参考文献、米国特許第5,064,802号、同第5,153,157号、同第5,296,433号、同第5,321,106号、同第5,350,723号、同第5,425,872号、同第5,625,087号、同第5,721,185号、同第5,783,512号、同第5,883,204号、同第5,919,983号、同第6,696,379号、及び同第7,163,907号で以前に教示されている。好適なヒドロカルビルオキシドの例は、同第5,296,433号に記載されている。付加重合触媒に好適なブレンステッド酸塩の例は、同第5,064,802号、同第5,919,983号、同第5,783,512号に記載されている。活性化共触媒として付加重合触媒に好適なカチオン性酸化剤及び非配位相溶性アニオンの塩の例は、同第5,321,106号に記載されている。活性化共触媒として付加重合触媒に好適なカルベニウム塩の例は、同第5,350,723号に記載されている。活性化共触媒として付加重合触媒好適なシリリウム塩の例は、同第5,625,087号に記載されている。アルコール、メルカプタン、シラノール、及びオキシムのトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとの好適な錯体の例は、同第5,296,433号に記載されている。これらの触媒のうちのいくつかは、同第6,515,155号B1の一部(第50欄の39行目から始まり第56欄の55行目まで)にも記載されており、その一部のみが参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、式1の遷移金属錯体は、カチオン形成共触媒、強ルイス酸、またはそれらの組み合わせ等の1つ以上の共触媒と組み合わせることによって活性化されて、活性触媒組成物を形成することができる。好適な共触媒としては、ポリマーまたはオリゴマーアルミノキサン、特にメチルアルミノキサン、ならびに不活性、相溶性、非配位性のイオン形成化合物が挙げられる。例示の好適な共触媒としては、修飾メチルアルミノキサン(MMAO)、トリエチルアルミニウム(TEA)、トリス−ペンタフルオロフェニルボラン、ビス−水素化獣脂アルキルメチルアンモニウムテトラキス−ペンタフルオロ−フェニルボレート、及びそれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態では、共触媒は、トリス−ペンタフルオロフェニルボラン、修飾メタルミノキサン、ビス−水素化獣脂アルキル−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レート、及びそれらの組み合わせから選択される。
いくつかの実施形態では、前述の活性化共触媒のうちの1つ以上が、互いに組み合わせて使用される。特に好ましい組み合わせは、トリ((C−C)ヒドロカルビル)アルミニウム、トリ((C−C)ヒドロカルビル)ボラン、またはホウ酸アンモニウムと、オリゴマーまたはポリマーアルモキサン化合物との混合物である。
式1の1つ以上の遷移金属錯体の総モル数と活性化共触媒のうちの1つ以上の総モル数の比率は、1:10,000〜100:1である。いくつかの実施形態では、この比率は、少なくとも1:5000、いくつかの他の実施形態では、少なくとも1:1000または1:100及び10:1以下、いくつかの他の実施形態では、1:1以下である。アルモキサンが単独で活性化共触媒として使用される場合、好ましくは、用いられるアルモキサンのモル数は、式1の遷移金属錯体のモル数の少なくとも10倍、さらに少なくとも40倍、さらに少なくとも100倍である。トリス(ペンタフルオロフェニル)−ボランが単独で活性化共触媒として使用される場合、いくつかの他の実施形態では、用いられるトリス(ペンタフルオロ−フェニル)ボランのモル数と式1の1つ以上の遷移金属錯体の総モル数は、0.5:1〜10:1であり、いくつかの他の実施形態では、1:1〜6:1であり、いくつかの他の実施形態では、1:1〜5:1である。残りの活性化共触媒は、概して、式1の1つ以上の遷移金属錯体の総モル量に等しいおよそのモル量で用いられる。
出発物質、反応の性質(バッチ、半連続、または連続)、装置の設定、所望の生成物等に従って、様々な単独重合または共重合条件、及びそれらの組み合わせを用いることができる。しかしながら、概して、本発明の好適なポリマー、インターポリマー、またはコポリマーは、好ましくは、150℃〜250℃、さらに160℃〜240℃、さらに170℃〜230℃の温度で、式1の特定の遷移金属錯体のうちの1つ以上を使用して生成され得る。反応時間は、10分間〜300分間の範囲であり得る。圧力等の他のパラメータは、実践者の要望及び要求に応じて制御され得、かつ変動し得る。通常、このプロセスを、少なくとも1つの連続撹拌槽反応器(CSTR)または他の好適な容器(複数可)をさらに使用する連続プロセスとして、好ましくは、少なくとも1つの連続撹拌槽反応器(CSTR)または他の好適な容器(複数可)をさらに使用する連続溶液プロセスとして行うことが好ましい。
エチレン系ポリマー
本エチレン系ポリマーは、エチレンホモポリマー、エチレン系インターポリマー、またはエチレン系コポリマーであり得る。
一実施形態では、本エチレン系ポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマー、さらにエチレン/α−オレフィンコポリマーである。好ましいα−オレフィンとしては、C3−C20α−オレフィン、さらにC3−C12α−オレフィン、さらにC3−C10α−オレフィンが挙げられるが、これらに限定されない。より好ましい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−ヘプテン、及び1−オクテンが挙げられ、よりさらに、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、及び1−オクテンが挙げられ、さらに、1−ブテン、1−ヘキセン、及び1−オクテンが挙げられ、さらに、1−ブテン及び1−オクテンが挙げられる。
非限定的な例のみでは、α−オレフィンは、3〜12個の炭素を有する直鎖状のアルファ−オレフィン、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、ウンデセン、1−ドデセン、及びそれらの組み合わせから選択され得る。3〜8個の炭素を有するより小さい直鎖状のアルファ−オレフィンは、それらが最終生成物オリゴマーのより高い分岐密度を可能にするため、好ましい。分岐アルファ−オレフィンは、プロセス供給に用いることもでき、非限定的な実施形態では、5〜16個の炭素を有する一重及び多重分岐アルファ−オレフィンモノマー(そこで、ビニルに関して、第1の置換炭素が「3」以上の位置においてである)、及びそれらの組み合わせを含んでもよい。概して、第1の置換が「4」以上の位置においてであることが好ましい。
一実施形態では、本エチレン系ポリマーは、350°F(177℃)で、50,000cP以下、さらに40,000cP以下、さらに30,000cP以下、さらに20,000cP以下の溶融粘度を有する。さらなる実施形態では、本エチレン系ポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマー、さらにエチレン/α−オレフィンコポリマーである。好適なα−オレフィンについては、上述されている。
一実施形態では、本エチレン系ポリマーは、350°F(177℃)で、2,000cP以上、さらに4,000cP以上、よりさらに5,000cP以上の溶融粘度を有する。さらなる実施形態では、本エチレン系ポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマー、さらにエチレン/α−オレフィンコポリマーである。好適なα−オレフィンについては、上述されている。
一実施形態では、本エチレン系ポリマーは、350°F(177℃)で、2,000cP〜25,000cP、さらに4,000cP〜20,000cP、さらに5,000cP〜18,000cPの溶融粘度を有する。さらなる実施形態では、本エチレン系ポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマー、さらにエチレン/α−オレフィンコポリマーである。好適なα−オレフィンについては、上述されている。
一実施形態では、本エチレン系ポリマーは、5.0以下、さらに4.0以下、よりさらに3.5以下の分子量分布(Mw/Mn)を有する。さらに、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、1.5〜4.0、さらに2.0〜3.8、よりさらに2.2〜3.5の分子量分布を有する。さらなる実施形態では、本エチレン系ポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマー、さらにエチレン/α−オレフィンコポリマーである。好適なα−オレフィンについては、上述されている。
一実施形態では、本エチレン系ポリマーは、500g/10分以上、さらに800g/10分以上、よりさらに1000g/10分以上のメルトインデックス(I2もしくはMI)、または計算されたメルトインデックス(I2)を有する。さらなる実施形態では、本エチレン系ポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマー、さらにエチレン/α−オレフィンコポリマーである。好適なα−オレフィンについては、上述されている。
一実施形態では、本エチレン系ポリマーは、DSCにより決定される、40パーセント以下、さらに30パーセント以下、よりさらに20パーセント以下の結晶化度パーセントを有する。さらなる実施形態では、本エチレン系ポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマー、さらにエチレン/α−オレフィンコポリマーである。好適なα−オレフィンについては、上述されている。
一実施形態では、本エチレン系ポリマーは、DSCにより決定される、2パーセント以上、さらに5パーセント以上、よりさらに10パーセント以上の結晶化度パーセントを有する。さらなる実施形態では、本エチレン系ポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマー、さらにエチレン/α−オレフィンコポリマーである。好適なα−オレフィンについては、上述されている。
一実施形態では、本エチレン系ポリマーは、DSCにより決定される、2〜30パーセント、さらに5〜25パーセント、よりさらに10〜20パーセントの結晶化度パーセントを有する。さらなる実施形態では、本エチレン系ポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマー、さらにエチレン/α−オレフィンコポリマーである。好適なα−オレフィンについては、上述されている。
一実施形態では、本エチレン系ポリマーは、0.855g/cc以上、さらに0.860g/cc以上、よりさらに0.865g/cc以上の密度を有する。さらなる実施形態では、本エチレン系ポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマー、さらにエチレン/α−オレフィンコポリマー(1cc=1cm)である。好適なα−オレフィンについては、上述されている。
一実施形態では、本エチレン系ポリマーは、0.900g/cc以下、さらに0.895g/cc以下、よりさらに0.890g/cc以下の密度を有する。さらなる実施形態では、本エチレン系ポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマー、さらにエチレン/α−オレフィンコポリマーである。好適なα−オレフィンについては、上述されている。
一実施形態では、本エチレン系ポリマーは、0.855g/cc〜0.900g/cc、さらに0.860g/cc〜0.895g/cc、よりさらに0.865g/cc〜0.890g/ccの密度を有する。さらなる実施形態では、本エチレン系ポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマー、さらにエチレン/α−オレフィンコポリマーである。好適なα−オレフィンについては、上述されている。
一実施形態では、本エチレン系ポリマーは、0.862g/cc〜0.885g/cc、さらに0.865g/cc〜0.882g/cc、よりさらに0.868g/cc〜0.880g/ccの密度を有する。さらなる実施形態では、本エチレン系ポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマー、さらにエチレン/α−オレフィンコポリマーである。好適なα−オレフィンについては、上述されている。
一実施形態では、本エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、均一に分岐した
直鎖状のインターポリマー、さらにコポリマー、または均一に分岐した実質的に直鎖状のインターポリマー、さらにコポリマーである。好適なα−オレフィンについては、上述されている。
一実施形態では、本エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、均一に分岐した直鎖状のインターポリマー、さらにコポリマーである。好適なα−オレフィンについては、上述されている。
一実施形態では、本エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、均一に分岐した実質的に直鎖状のインターポリマー、さらにコポリマーである。好適なα−オレフィンについては、上述されている。
「均一に」及び「均一に分岐した」という用語は、α−オレフィンコモノマーが所与のポリマー分子内にランダムに分布しており、これらのポリマー分子のすべてが同じまたは実質的に同じコモノマー/エチレン比を有する、エチレン/α−オレフィンインターポリマーに関して使用される。
均一に分岐した直鎖状のエチレンインターポリマーとは、長鎖分岐を欠くが、そのインターポリマーに重合されたコモノマー由来の短鎖分岐を有し、かつ同じポリマー鎖内及び異なるポリマー鎖間の両方に均一に分布しているエチレンポリマーである。これらのエチレンインターポリマー(例えば、均一に分岐した直鎖状のエチレン/α−オレフィンインターポリマー)は、直鎖状のポリマー骨格を有し、測定可能な長鎖分岐を有さず、狭い分子量分布を有する。このクラスのポリマーは、例えば、Elstonの米国特許第3,645,992号に開示されており、ビス−メタロセン触媒を使用してかかるポリマーを生成するためのその後のプロセスは、例えば、欧州特許第0,129,368号、欧州特許第0,260,999号、米国特許第4,701,432号、米国特許第4,937,301号、米国特許第4,935,397号、米国特許第5,055,438号、及び国際公開第90/07526号に示されるように開発されており、各々、参照により本明細書に組み込まれる。述べられるように、均一に分岐した直鎖状のエチレンインターポリマーは、直鎖状の低密度ポリエチレンポリマーまたは直鎖状の高密度ポリエチレンポリマーの場合と同様に、長鎖分岐を欠く。均一に分岐した直鎖状のエチレン/α−オレフィンインターポリマーの商業的な例としては、Mitsui Chemical CompanyのTAFMERポリマー、ならびにExxonMobil Chemical CompanyのEXACT及びEXCEEDポリマーが挙げられる。
均一に分岐した実質的に直鎖状のエチレン/α−オレフィンインターポリマーは、米国特許第5,272,236号、同第5,278,272号、同第6,054,544号、同第6,335,410号、及び同第6,723,810に記載されており、各々、参照により本明細書に組み込まれる。実質的に直鎖状のエチレン/α−オレフィンインターポリマーは、長鎖分岐を有する。長鎖分岐は、ポリマー骨格と同じコモノマー分布を有し、ポリマー骨格の長さとほぼ同じ長さを有し得る。「実質的に直鎖状」とは、典型的には、平均して「全炭素1000個当たり0.01個の長鎖分岐」〜「全炭素1000個当たり3個の長鎖分岐」で置換されるポリマーに関するものである。長鎖分岐の長さは、1つのコモノマーのポリマー骨格への組み込みにより形成された短鎖分岐の炭素の長さよりも長い。
いくつかのポリマーは、全炭素1000個当たり0.01個の長鎖分岐〜全炭素1000個当たり3個の長鎖分岐、さらに全炭素1000個当たり0.01個の長鎖分岐〜全炭素1000個当たり2個の長鎖分岐、さらに全炭素1000個当たり0.01個の長鎖分岐〜全炭素1000個当たり1個の長鎖分岐で置換されてもよい。
実質的に直鎖状のエチレン/α−オレフィンインターポリマーは、特有のクラスの均一に分岐したエチレンポリマーを形成する。それらは、上述の周知のクラスの従来の均一に分岐した直鎖状のエチレン/α−オレフィンインターポリマーとは実質的に異なり、さらに、それらは、従来の不均一の「チーグラー・ナッタ触媒で重合された」直鎖状のエチレンポリマー(例えば、例えば、Anderson等によって米国特許第4,076,698号に開示される技法を使用して作製された、超低密度ポリエチレン(ULDPE)、直鎖状の低密度ポリエチレン(LLDPE)、または高密度ポリエチレン(HDPE)と同じクラスではなく、それらは、例えば、低密度ポリエチレン(LDPE)、エチレン−アクリル酸(EAA)コポリマー、及びエチレン酢酸ビニル(EVA)コポリマー等の高圧フリーラジカル開始高度分岐ポリエチレンとも同じクラスではない。
本発明において有用な均一に分岐した実質的に直鎖状のエチレン/α−オレフィンインターポリマーは、それらが比較的狭い分子量分布を有するにもかかわらず、優れた加工可能性を有する。驚くべきことに、ASTM D 1238に従う実質的に直鎖状のエチレンインターポリマーのメルトフロー比(I10/I2)は、幅広く変動し得、分子量分布(Mw/MnまたはMWD)とは本質的に無関係であり得る。この驚くべき挙動は、例えばElstonの米国第3,645,992号に記載されるもの等の従来の均一に分岐した直鎖状のエチレンインターポリマー、及び例えばAnderson等の米国第4,076,698号に記載されるもの等の不均一に分岐した従来の「チーグラー・ナッタで重合された」直鎖状のポリエチレンインターポリマーとは対照的である。実質的に直鎖状のエチレンインターポリマーとは異なり、直鎖状のエチレンインターポリマー(均一に分岐しているか不均一に分岐しているかにかかわらず)は、分子量分布が増大するにつれてI10/I2値も増大するようなレオロジー特性を有する。
長鎖分岐は、13C核磁気共鳴(NMR)分光法を使用することによって決定することができ、Randall(Rev.Macromol.Chem.Phys.,C29(2 & 3),1989,p.285−297)の方法を使用して定量することができ、この開示は、参照により本明細書に組み込まれる。2つの他の方法は、低角レーザー光散乱検出器(GPCLALLS)を伴うゲル透過クロマトグラフィー、及び示差粘度計検出器(GPC−DV)を伴うゲル透過クロマトグラフィーである。長鎖分岐を検出するためのこれらの技法の使用及びその根底にある理論は、文献で十分に立証されている。例えば、Zimm,B.H.and Stockmayer,W.H.,J.Chem.Phys.,17,1301(1949)、及びRudin,A.,Modern Methods of Polymer Characterization,John Wiley & Sons,New York(1991)pp.103−112を参照されたい。
「実質的に直鎖状のエチレンポリマー」とは対照的に、「直鎖状のエチレンポリマー」とは、ポリマーが測定可能または実証可能な長鎖分岐を欠く、すなわち、ポリマーが全炭素1000個当たり平均0.01個未満の長鎖分岐で置換されることを意味する。
本エチレン系ポリマーは、本明細書に記載の2つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。
本エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、本明細書に記載の2つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。
本エチレン/α−オレフィンコポリマーは、本明細書に記載の2つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。
添加物及び用途
発明組成物は、1つ以上の添加物をさらに含み得る。典型的には、ポリマー及び樹脂は、1つ以上の安定剤、例えば、酸化防止剤、例えば、各々BASFにより供給される、IRGANOX 1010、IRGANOX 1076、及びIRGAFOS 168で処理される。ポリマーは、典型的には、押出または他の溶融プロセスの前に1つ以上の安定剤で処理される。他の添加物としては、紫外線吸収剤、帯電防止剤、色素及び染料、核化剤、充填剤、スリップ剤、難燃剤、可塑剤、加工助剤、潤滑剤、安定剤、煙抑制剤、粘度制御剤、ならびにブロッキング防止剤が挙げられるが、これらに限定されない。発明組成物は、1つ以上の熱可塑性ポリマーも含有し得る。
本発明組成物は、油をさらに含み得る。油は、典型的には、接着剤の粘度を低減するために用いられる。用いられる場合、油は、典型的には、本組成物の重量に基づいて、50重量パーセント未満、好ましくは40重量パーセント未満、より好ましくは35重量パーセント未満の量で存在する。例示のクラスの油としては、白色鉱油(Witcoから入手可能なKAYDOL油等)、ならびにSHELLFLEX 371ナフテン油(Shell Oil Companyから入手可能)及びCALSOL 5550(Calumet Lubricantsのナプテン油)が挙げられるが、これらに限定されない。
発明組成物は、本組成物の重量に基づいて、20〜60重量パーセント、さらに30〜50重量パーセントの粘着付与剤を含み得る。発明組成物は、本組成物の重量に基づいて、10〜40重量パーセント、さらに10〜30重量パーセントの油を含み得る。
発明組成物は、本組成物の重量に基づいて、20〜60重量パーセント、さらに30〜50重量パーセントの粘着付与剤を含み得る。発明組成物は、本組成物の重量に基づいて、10〜40重量パーセント、さらに10〜30重量パーセントのワックスを含み得る。
本発明組成物は、標準の溶融ブレンド手段によって調製され得る。具体的には、本エチレン系ポリマー、粘着付与剤、油及び/もしくはワックス、ならびに/または他の成分は、均質な混合物が得られるまで溶融ブレンドされる。撹拌器を装備した容器及び随意の加熱機構等の接着剤成分を分解することなく均質なブレンドを生成する任意の混合方法が満足のいくものである。接着剤は、ペレット、ピロー、チクレット、ドラジェ等の形態、または任意の他の所望の形状で提供され得る。
本発明組成物は、ケース及びカートン封止、自動車、グラフィックアート、不織物、パネル組み立て、高性能テープ、接触ホットメルト接着剤、板紙塗装、インク、パーソナルケア製品及び化粧品、封止剤、色及び添加物濃縮物、カーペット用テープ接着剤、木工用接着剤、ならびにプロファイルラップ(profile wrap)接着剤を含むが、これらに限定されない様々な用途においても使用され得る。
定義
反対のことが述べられない限り、すべての試験方法は、本開示の出願日の時点で最新のものである。
「組成物」という用語は、本明細書で使用される場合、その組成物を含む材料の混合物、ならびに組成物の材料から形成された反応生成物及び分解生成物を含む。
「ポリマー」という用語は、本明細書で使用される場合、同じ種類か異なる種類かにかかわらず、モノマーを重合することによって調製されたポリマー化合物を指す。したがって、ポリマーという一般的な用語は、(微量の不純物がポリマー構造に組み込まれ得るという了解の下で1種類のみのモノマーから調製されたポリマーを指すために用いられる)ホモポリマーという用語及び本明細書の以下に定義されるインターポリマーという用語を包含する。微量の不純物、例えば、触媒残渣は、ポリマー中及び/またはポリマー内に組み込まれ得る。
「インターポリマー」という用語は、本明細書で使用される場合、少なくとも2つの異なる種類のモノマーの重合により調製されるポリマーを指す。したがって、インターポリマーという一般的な用語は、(2つの異なる種類のモノマーから調製されたポリマーを指すために用いられる)コポリマー、及び3つ以上の異なる種類のモノマーから調製されるポリマーを包含する。
「エチレン系ポリマー」という用語は、本明細書で使用される場合、多量のエチレンモノマー(ポリマーの重量に基づいて)を重合形態で含み、随意に1つ以上のコモノマーを含み得るポリマーを指す。
「エチレン系インターポリマー」という用語は、本明細書で使用される場合、多量のエチレンモノマー(インターポリマーの重量に基づいて)及び少なくとも1つのコモノマーを重合形態で含むインターポリマーを指す。
「エチレン系コポリマー」という用語は、本明細書で使用される場合、2種類のみのモノマーとして、多量のエチレンモノマー(コポリマーの重量に基づいて)及び1つのコモノマーを重合形態で含むコポリマーを指す。
「エチレン/α−オレフィンインターポリマー」という用語は、本明細書で使用される場合、多量のエチレンモノマー(インターポリマーの重量に基づいて)及び少なくとも1つのα−オレフィンを重合形態で含むインターポリマーを指す。
「エチレン/α−オレフィンコポリマー」という用語は、2種類のみのモノマーとして、本明細書で使用される場合、多量のエチレンモノマー(コポリマーの重量に基づいて)及びα−オレフィンを重合形態で含むコポリマーを指す。
「プロピレン系ポリマー」という用語は、本明細書で使用される場合、多量のプロピレンモノマー(ポリマーの重量に基づいて)を重合形態で含み、かつ随意に1つ以上のコモノマーを含み得るポリマーを指す。
「備える」、「含む」、「有する」、及びそれらの派生語は、いずれのさらなる成分、ステップ、または手順の存在を除外するように具体的に開示されるか開示されないかにかかわらず、いずれのさらなる成分、ステップ、または手順の存在も除外するようには意図されていない。いかなる誤解も避けるために、「備える」という用語の使用によって特許請求されるすべての組成物は、反対のことが述べられない限り、ポリマーのものであるか別様のものであるかにかかわらず、任意のさらなる添加物、補助剤、または化合物を含み得る。対照的に、「から本質的になる」という用語は、実施可能性に必須ではないものを除いて、いずれの後続の列挙範囲から、いずれの他の成分、ステップ、または手順も除外する。「からなる」という用語は、具体的に描写または列記されていないいずれの成分、ステップ、または手順も除外する。
試験方法
溶融粘度
Brookfieldデジタル粘度計(モデルDV−III、バージョン3)及び使い捨てアルミニウム試料チャンバを使用して、溶融粘度をASTM D 3236(177℃、350°F)に従って測定する。スピンドルは、10〜100,000センチポアズ(cP)の範囲の粘度の測定に好適なSC−31ホットメルトスピンドルである。試料をチャンバ内に注ぎ、次いで、Brookfield Thermosel内に挿入し、所定の位置に固定する。試料チャンバは、Brookfield Thermoselの底部に適合する刻み目を底部に有し、スピンドルが挿入されて回転するときにチャンバの向きを変えさせないことを確実にする。溶融された試料が試料チャンバの上部の約1インチ下になるまで、試料(およそ8〜10グラムの樹脂)を要求温度まで加熱する。粘度計装置を下げ、スピンドルを試料チャンバ内に沈める。粘度計上のブラケットがThermosel上に整列するまで下げ続ける。粘度計をオンにし、ある剪断速度で動作するように設定し、粘度計の出力rpmに基づいて全トルク容量の40〜60パーセントの範囲のトルク読み取り値をもたらす。毎分約15分間、または値が安定するまで読み取り値を取り、その時点で最終読み取り値を記録する。
メルトインデックス
エチレン系ポリマーのメルトインデックス(I2、またはMI)を、ASTM D−1238、条件190℃/2.16kgに従って測定する。高I2ポリマー(200g/モル以上のI2)の場合、メルトインデックスを、好ましくは、米国特許第6,335,410号、同第6,054,544号、同第6,723,810号に記載されるように、Brookfield粘度から計算する。I2(190℃/2.16kg)=3.6126[10(log−(η)6.6928)/−1.1363]−9.3185l(式中、ηは、溶融粘度(cP単位、350°F)である。)
ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)
Polymer LaboratoriesのモデルPL−210またはPolymer LaboratoriesのモデルPL−220のいずれかからなるクロマトグラフシステムを用いて、エチレン系ポリマーの平均分子量及び分子量分布を決定する。エチレン系ポリマーの場合、カラム及びカルーセルコンパートメントを140℃で動作させる。カラムは、Polymer Laboratoriesの10ミクロンのMixed−Bカラムである。溶媒は、1,2,4−トリクロロ−ベンゼンである。試料を「50ミリリットル」の溶媒中「0.1グラムのポリマー」の濃度で調製する。試料を調製するために使用される溶媒は、「200ppmのブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)」を含有する。160℃で2時間軽く撹拌することにより、試料を調製する。注入体積は「100マイクロリットル」であり、流速は「1.0ミリリットル/分」である。Polymer Laboratories(UK)から購入される「狭い分子量分布」のポリスチレン標準物を用いて、GPCカラムセットの較正を行う。以下の等式(Williams and Ward,J.Polym.Sci.,Polym.Let.,6,621(1968)に記載される)を使用して、ポリスチレン標準物ピーク分子量をポリエチレン分子量に変換する。
ポリエチレン=A×(Mポリスチレン
式中、Mは分子量であり、Aは0.4315の値を有し、Bは1.0に等しい。
VISCOTEK TriSECソフトウェアバージョン3.0を使用して、ポリエチレン当量分子量の計算を行った。ASTM D6474.9714−1に従うMark−Houwink比を使用して、プロピレン系ポリマーの分子量を決定することができ、式中、ポリスチレンの場合、a=0.702であり、log K=−3.9であり、ポリプロピレンの場合、a=0.725であり、log K=−3.721である。プロピレン系ポリマー試料の場合、カラム及びカルーセルコンパートメントを160℃で動作させる。
示差走査熱量測定(DSC)
示差走査熱量測定(DSC)を使用して、エチレン(PE)系ポリマー試料及びプロピレン(PP)系ポリマー試料の結晶化度を測定する。約5〜8ミリグラムの試料を秤量し、DSCパン内に設置する。蓋をパン上に圧着して、閉鎖雰囲気を確実にする。試料パンをDSCセル内に設置し、その後、およそ10℃/分の速度で、PEの場合180℃(PPの場合230℃)の温度まで加熱する。試料をこの温度で3分間保持する。その後、試料を10℃/分の速度で、PEの場合−60℃(PPの場合−40℃)まで冷却し、この温度で3分間等温保持する。次に、完全に溶融するまで試料を10℃/分の速度で加熱する(第2の加熱)。第2の加熱曲線から決定される融解熱(H)をPEの場合292J/g(PPの場合165J/g)の理論的融解熱で除して、この量に100を乗じることにより、結晶化度パーセントを計算する(例えば、PEの場合、結晶化度%=(H/292J/g)×100、PPの場合、結晶化度%=(H/165J/g)×100)。
別途述べられない限り、各ポリマーの融点(複数可)(T)を上述のようにDSCから得られる第2の加熱曲線から決定する。結晶化温度(T)を第1の冷却曲線から測定する。
密度
密度について測定されるポリマー試料をASTM D−1928に従って調製する。ASTM D−792、方法Bを使用して、試料加圧の1時間以内に測定を行う。
2−メチルプロパン−1,3−ジイルビス(4−メチルベンゼンスルホネートの調製:0℃の無水ピリジン(100mL)中4−メチルベンゼン−1−スルホニルクロリド(13.33g、69.91mmol)溶液に、無水ピリジン(25mL)中2−メチルプロパン−1,3−ジオール(3.00g、33.29mmol)を2時間にわたって滴加した。反応混合物をさらに4時間撹拌し、その後、氷(200mL)と水(50mL)の混合物中に注いだ。水層を酢酸エチル(100mL)で3回抽出した。有機相を合わせ、1M塩酸水溶液(200mL)、水(200mL)、及びブライン(200mL)で洗浄し、無水硫酸マグネシウム上で乾燥させ、濾過し、濃縮した。ヘキサンからの再結晶化を試みた。白色の沈殿物が溶媒の下位部分に生じ、ヘキサンの大部分をデカント除去し、試料を高真空下に置いた。生成物が固化し、白色の結晶として6.26g(62.4%)を得た。H NMR(400MHz,CDCl)δ7.75−7.70(m,4H)、7.36−7.30(m,4H)、3.93−3.84(m,4H)、2.44(s,6H)、2.20−2.10(m,1H)、0.90(d,J=7.0Hz,3H)。13C NMR(101MHz,CDCl)δ145.00、132.50、129.92、127.84、77.32、77.00、76.68、70.30、33.00、21.63、12.94。
4.4’−((2−メチルプロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ))ビス(1−フルオロ−3−ヨードベンゼン)の調製:丸底フラスコに、N,N−ジメチルホルムアミド(200mL)、4−フルオロ−2−ヨードフェノール(4.00g、16.81mmol)、2−メチルプロパン−1,3−ジイルビス(4−メチルベンゼンスルホネート)(3.19g、8.00mmol)、及び炭酸カリウム(5.53g、40.02mmol)を添加した。その後、反応混合物を120℃まで一晩加熱し、次いで、濃縮した。残渣を塩化メチレン(100mL)と水(100mL)の混合物中に溶解した。この溶液を塩化メチレン(100mL)でさらに2回抽出した。有機相を合わせ、2N水酸化ナトリウム水溶液(200mL)、水(200mL)、及びブライン(200mL)で洗浄し、無水硫酸マグネシウム上で乾燥させ、シリカパッドを通して濾過し、濃縮した。粗生成物をヘキサン中で再結晶させ、Buchner漏斗上に収集し、白色の粉末として3.64g(85.8%)の生成物を得た。H NMR(400MHz,CDCl)δ7.48(dd,J=7.6,3.0Hz,2H)、7.01(ddd,J=9.0,7.8,3.0Hz,2H)、6.79(dd,J=9.0,4.6Hz,2H)、4.10(d,J=5.7Hz,4H)、2.61−2.45(m,1H)、1.28(d,J=7.0Hz,3H)。13C NMR(101MHz,CDCl)δ157.96、155.54、153.97、153.94、126.07、125.82、115.72、115.50、112.21、112.13、85.93、85.84、71.14、33.77、14.16(炭素−フッ素結合の割り当てなしによる多重度)。
6’,6’”−((2−メチルプロパン−1,3−ジイルビス(オキシ))ビス(3−(3,6−ジ−tert−ブチル−9H−カルバゾール−9−イル)−3’−フルオロ−5−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)−[1,1’−ビフェニル]−2−オール)の調製:N雰囲気下の丸底フラスコに、3,6−ジ−tert−ブチル−9−(2−((テトラヒドロ−2H−ピラン−2−イル)オキシ)−3−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−5−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)フェニル)−9H−カルバゾール(5.35g、7.71mmol)、1,2−ジメトキシエタン(200mL)、水(60mL)中水酸化ナトリウム(0.86g、21.62mmol)溶液、テトラヒドロフラン(60mL)、及び4,4’−((2−メチルプロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ))ビス(1−フルオロ−3−ヨードベンゼン)(1.94g、3.66mmol)を添加した。この系をNでおよそ15分間スパージし、テトラキス(トリフェニルホスフィン)−パラジウム(0)(0.18g、0.15mmol)を添加した。この混合物を85℃で48時間還流加熱し、その後、冷却させ、濃縮した。残渣を塩化メチレン(200mL)中に取り込み、ブライン(200mL)で洗浄し、無水硫酸マグネシウム上で乾燥させ、シリカパッドを通して濾過し、濃縮した。粗保護配位子をテトラヒドロフラン(100mL)とメタノール(100mL)の混合物中に溶解し、60℃まで加熱した。この溶液がpH紙により酸性になるまで、溶液にp−トルエンスルホン酸一水和物を添加した。その後、混合物を60℃で8時間撹拌し、次いで、周囲温度まで冷却させ、濃縮した。残渣を塩化メチレン(200mL)中に溶解し、ブライン(200mL)で洗浄し、無水硫酸マグネシウム上で乾燥させ、シリカパッドを通して濾過し、濃縮して、粗脱保護配位子を得た。粗配位子を、ヘキサン中40%塩化メチレンで溶出する330gのカラムを通すISCO上でのフラッシュクロマトグラフィーにより精製した。生成物を含有する画分を濃縮して、白色の粉末として1.82g(40.3%)の配位子を得た。H NMR(400MHz,CDCl)δ8.25(dd,J=2.0,0.6Hz,4H)、7.45(dt,J=8.6,1.9Hz,4H)、7.39(d,J=2.4Hz,2H)、7.24(d,J=2.4Hz,2H)、7.03(ddd,J=8.6,6.6,0.7Hz,4H)、6.92(dd,J=8.7,3.2Hz,2H)、6.40(ddd,J=8.9,8.0,3.2Hz,2H)、5.72(dd,J=9.0,4.4Hz,2H)、5.22(s,2H)、3.66(dd,J=8.9,4.0Hz,2H)、3.56(dd,J=8.9,6.3Hz,2H)、2.10(dtd,J=10.8,6.8,4.0Hz,1H)、1.71(s,4H)、1.50(s,18H)、1.50(s,18H)、1.37(s,6H)、1.36(s,6H)、0.85(d,J=7.0Hz,3H)、0.80(s,18H)。13C NMR(101MHz,CDCl)δ158.13、155.75、151.22、151.20、147.97、142.80、142.74、140.05、140.02、129.22、127.82、127.75、127.38、126.17、126.15、124.13、123.67、123.60、123.41、123.36、118.10、117.86、116.33、115.44、115.21、112.48、112.40、109.37、109.35、69.56、57.18、38.21、34.83、32.50、32.17、31.93、31.72、31.63、13.67(炭素−フッ素結合の割り当てなしによる多重度)。19F NMR(376MHz,CDCl)δ−122.95−−123.354(m)。HRMS(ESI,M+NH ):(m/z)C84106の計算値1258.815、実測値1258.813。
触媒1の調製:5mLのトルエン中に懸濁した配位子(0.4273g、0.34mmol)とZrCl(0.077g、0.34mmol)の混合物に、周囲温度で、臭化メチルマグネシウム(0.48mL、1.45mmol)の3Mジエチルエーテル溶液を添加した。添加中、ガス発生が観察された。1時間撹拌した後(黒色の懸濁液)、ヘキサン(10mL)を添加し、懸濁液を濾過して、無色の溶液を得た。溶媒を減圧下で除去して、0.4910gの生成物を得た。この生成物に、7mLのトルエン及び8mLのヘキサンを添加した。この溶液を濾過した。溶媒を減圧下で除去し、白色の固体を得た。この固体に、3mLのヘキサンを添加し、懸濁液を周囲温度で1時間撹拌した。懸濁液を冷凍庫に2時間置いた。白色の固体をフリット上に収集し、2mLの冷ヘキサンで洗浄し、減圧下で乾燥させて、250mg(54%)の最終生成物を得た。H NMR(400MHz,C)δ8.62−8.56(m,2H)、8.39(ddd,J=2.0,1.4,0.7Hz,2H)、7.68−7.66(m,4H)、7.65−7.60(m,4H)、7.44(ddd,J=8.9,7.1,1.9Hz,2H)、7.23(dd,J=13.6,2.5Hz,2H)、6.96(ddd,J=8.9,4.9,3.1Hz,2H)、6.57(ddt,J=8.9,7.4、3.1Hz,2H)、5.10(dd,J=8.9,4.9Hz,1H)、5.03(dd,J=8.9,4.9Hz,1H)、3.87−3.78(m,1H)、3.69(ddd,J=9.6,4.8,0.7Hz,1H)、3.01(dd,J=11.3,3.4Hz,1H)、2.96(dd,J=9.5,8.1Hz,1H)、1.69−1.54(m,5H)、1.50(s,9H)、1.49(s,9H)、1.30(s,9H)、1.29(s,9H)、1.26(s,3H)、1.24(s,3H)、1.21(s,3H)、1.19(s,3H)、0.85(s,9H)、0.82(s,9H)、0.00(d,J=7.1Hz,3H)、−0.74(d,J=0.4Hz,3H)、−0.82(d,J=0.5Hz,3H)。19F NMR(376MHz,C)δ−114.76−−114.91(m)、−115.10−−115.23(m)。
2−ベンジル−1,3−プロパンジオールの調製:三つ口丸底フラスコに、磁気撹拌棒、隔膜、及び窒素ガス入口を装備した。フラスコに、乾燥ジエチルエーテル(75mL)中2−ベンジルマロン酸ジエチル(5.00g、20.0mmol)溶液を充填した。氷水浴を使用してこの溶液を0℃まで冷却し、THF(80mL、80.0mmol)中1M水素化アルミニウムリチウム溶液を緩徐に添加した。結果として生じた溶液を室温で20時間撹拌した。撹拌中、反応物を、3時間後及び20時間後の完了について、GC/MSによりサンプリング(0.1mLの試料、1滴の水、酢酸エチルで希釈、濾過)した。出発物質のみがGCスペクトル及びMSスペクトルの両方で見られた。20時間後、氷水浴を使用して反応物を0℃まで冷却し、添加漏斗を通して水(7.5mL)を緩徐に添加した。生じた白色の塩を、セライトパッドを通して真空濾過により濾去した。セライトをジエチルエーテル(3×50mL)で洗浄した。濾液を硫酸マグネシウム上で乾燥させ、真空濾過により濾過し、回転蒸発により濃縮し、黄色の油として粗生成物(2.09g)を得た。セライトパッドをジエチルエーテル(3×50mL)で再度洗浄して、捕捉されたかもしれないいかなる粗生成物も除去した。濾液をこの油に添加し、溶液を回転蒸発により濃縮して、黄色の油として粗物(2.31g)を得た。この油をH NMRで分析した。この油を酢酸エチル中少量のヘキサン中に溶解し、ヘキサン中70%酢酸エチルの勾配を使用して、生成物が溶出するまでカラムクロマトグラフィーにより精製した。これらの画分をTLCで分析した。純画分を合わせ、回転蒸発により濃縮して、白色の固体として生成物を得た。微量の酢酸エチル及びヘキサンを除去するために、この固体をジクロロメタン中に溶解し、回転蒸発により濃縮して、白色の固体を得た(2回繰り返した)。この固体を高真空下で乾燥させて、1.25g(37.8%)の生成物を得た。H NMR(400MHz,CDCl、δ7.28−7.22(m,2H)、7.20−7.12(m,3H)、3.69(dt,J=10.7,4.3Hz,2H)、3.57(dt,J=10.9,6.9,4.4Hz,2H)、3.51(t,J=4.8Hz,2H)、2.55(d,J=7.5Hz,2H)、1.98(ddp,J=10.5,7.2,3.7Hz,1H)。13C NMR(101MHz,CDCl δ139.95、129.04、128.48、126.16、77.48、77.16、76.84、64.73、43.96、34.31。
2−ベンジルプロパン−1,3−ジイルビス(4−メチルベンゼンスルホネート)の調製:三つ口丸底フラスコに、磁気撹拌棒、隔膜、及び窒素ガス入口を装備した。フラスコに、乾燥ピリジン(5mL)中2−ベンジル−1,3−プロパンジオール(1.1700g、7.039mmol)溶液を充填した。氷水浴を使用してこの溶液を0℃まで冷却し、乾燥ピリジン(7mL)中パラ−トルエンスルホニルクロリド(2.96g、15.5mmol)溶液を緩徐に添加した。沈殿物を有する黄色の溶液を0℃で4時間撹拌し、冷蔵庫に一晩放置した。0℃で4時間の撹拌中、反応物を、1.5時間及び4時間後の完了について、GC/MSによりサンプリング(0.1mLの試料、酢酸エチルで希釈、濾過)した。反応物を冷蔵庫から取り出し、氷冷3N塩酸水溶液(100mL)中に注いだ。撹拌中に生成物が白色の固体として溶液からクラッシュした。混合物を室温まで加温させた。固体を真空濾過により収集し、水(2×25mL)で洗浄した。この固体をジクロロメタン中に溶解し、無水硫酸マグネシウム上で乾燥させ、真空濾過により濾過し、回転蒸発により濃縮して、粗生成物として濁った黄色の油を得て、卓上に1〜2時間静置している間に最終的に固体になった。この固体を無水エタノールから再結晶させ、真空濾過により収集し、高真空下で乾燥させて、2.07g(62.3%)の生成物を得た。H NMR(500MHz,CDCl)δ7.73(d,J=8.3Hz,4H)、7.34(d,J=8.0Hz,4H)、7.22−7.15(m,3H)、6.98−6.91(m,2H)、3.98(dd,J=9.9,4.7Hz,2H)、3.89(dd,J=9.9,5.8Hz,2H)、2.58(d,J=7.6Hz,2H)、2.47(s,6H)、2.30−2.20(m,1H)。13C NMR(101MHz,CDCl)δ144.97、137.18、132.23、129.86、128.75、128.47、127.77、126.51、68.12、39.86、33.03、21.54。
4,4’−((2−ベンジルプロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ))ビス(1−フルオロ−3−ヨードベンゼン)の調製:三つ口丸底フラスコに、磁気撹拌棒、隔膜、凝縮器、及び窒素ガス入口を装備した。フラスコを窒素雰囲気下に置き、それに、N,N−ジメチルホルムアミド(34mL)、4−フルオロ−2−ヨードフェノール(2.00g、8.41mmol)、2−ベンジル−プロパン−1,3−ジイルビス(4−メチルベンゼンスルホネート)(1.995g、4.203mmol)、及び炭酸カリウム(2.3256g、16.827mmol)を充填した。この撹拌混合物を100℃で加熱し、1時間及び3時間後の完了について、GC/MS分析によりサンプリング(0.1mLの試料、N,N−ジメチルホルムアミド中に希釈)した。3時間後、反応物を室温まで冷却させ、室温で一晩撹拌した。この混合物を回転蒸発により濃縮して乾燥させ、ジクロロメタン:水(8.5mL:8.5mL)の50:50混合物中に取り込み、3分割量の17mLのジクロロメタンで抽出した。有機相を合わせ、2N水酸化ナトリウム水溶液(67mL)、水(67mL)、その後、ブライン(67mL)で洗浄した。有機相を硫酸マグネシウム上で乾燥させ、シリカゲルパッドを通して真空濾過により濾過し、回転蒸発により濃縮して、橙色の油として粗生成物(2.2260g)を得た。この油をいくらかの酢酸エチルを有する少量のヘキサン中に溶解し、ヘキサン中5〜10%ジクロロメタン(2つのカラム体積)、その後、ヘキサン中10%ジクロロメタンの勾配を使用して、生成物が溶出するまでカラムクロマトグラフィーにより精製した。純画分を合わせ、回転蒸発により濃縮して、透明な油として生成物を得た。微量のヘキサンを除去するために、この油をジクロロメタン中に溶解し、回転蒸発により濃縮して、透明な油になった(2回繰り返した)。この油を高真空下で乾燥させて、1.60g(62.9%)の生成物を得た。H NMR(400MHz,CDCl、δ7.48(dd,J=7.6,3.0Hz,2H)、7.32−7.19(m,5H)、6.98(dddd,J=9.0,7.9,3.0,0.3Hz,2H)、6.71(dd,J=9.0,4.6Hz,2H)、4.15(dd,J=9.0,4.7Hz,2H)、4.07(dd,J=9.0,5.9Hz,2H)、3.04(d,J=7.6Hz,2H)、2.61(ttt,J=7.6,5.8,4.6Hz,1H)。13C NMR(101MHz,CDCl)δ157.95、155.52、153.77、153.75、139.14、129.18、128.54、126.36、126.03、125.78、115.71、115.50、115.49、112.12、112.04、85.89、85.81、68.66、40.99、34.23。19F NMR(376MHz,CDCl)δ−122.16−−122.24(m)。
6’,6’’’−((2−ベンジルプロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ))ビス(3−(3,6−ジ−tert−ブチル−9H−カルバゾール−9−イル)−3’−フルオロ−5−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)−[1,1’−ビフェニル]−2−オール)の調製:三つ口丸底フラスコに、磁気撹拌棒、隔膜、凝縮器、及び窒素ガス入口を装備した。フラスコを窒素雰囲気下に置き、それに、3,6−ジ−tert−ブチル−9−(2−((テトラヒドロ−2H−ピラン−2−イル)オキシ)−3−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−5−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)フェニル)−9H−カルバゾール(3.696g、5.328mmol)、1,2−ジメトキシ−エタン(66mL)、水(19mL)中水酸化ナトリウム(0.7122g、17.81mmol)溶液、テトラヒドロフラン(22mL)、及び4,4’−((2−ベンジルプロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ))ビス(1−フルオロ−3−ヨードベンゼン)(1.536g、2.534mmol)を充填した。この溶液を撹拌し、窒素でおよそ15分間パージし、その後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.2157g、0.1866mmol)を添加した。この混合物を85℃で24時間還流加熱した。24時間の間に、沈殿物が生じた。反応物を室温まで冷却させた。沈殿物を真空濾過により単離し、高真空下で約1時間乾燥させて、オフホワイトの固体として粗保護配位子を得た。この配位子をテトラヒドロフラン(100mL)とメタノール(100mL)の混合物中に溶解し、その後、60℃まで加熱した。この時点で、配位子は完全には溶解しなかった。この混合物がpH紙により酸性になるまで、混合物にPTSA(0.6679g、3.511mmol)を添加した。この反応物にクロロホルム(30mL)を添加して、配位子を溶解させた。この時点で、配位子は依然として完全には溶解しなかった。一晩撹拌している間に、配位子は最終的には完全に溶解した。一晩撹拌した後、配位子を完了についてTLCにより分析した。TLC分析は、配位子の位置の変化を示し、これは、脱保護が完了したことを意味した。配位子を回転蒸発により濃縮して、オフホワイトの固体を得て、H NMRにより分析した。配位子をクロロホルム中に溶解し、シリカゲルを添加した。スラリーを回転蒸発により濃縮して、乾燥粉末状の混合物を得た。この粉末状の混合物をISCO COMBIFLASHシステムに装填し、これを、生成物が溶出するまで「330gのGraceカラム」及びヘキサン中2〜5%酢酸エチルの勾配を使用して実行した。これらの画分をTLCで分析した。純画分を合わせ、回転蒸発により濃縮して、オフホワイトの固体として生成物を得た。微量の酢酸エチルを除去するために、この固体をジクロロメタン中に溶解し、回転蒸発により濃縮して、オフホワイトの固体を得た(2回繰り返した)。この固体を高真空下で乾燥させて、2.48g(74.4%)の生成物を得た。H NMR(400MHz,CDCl)δ8.21(d,J=1.9Hz,2H)、8.20(d,J=2.0Hz,2H)、7.37−7.35(m,4H)、7.31(dd,J=8.6,1.9Hz,2H)、7.23(d,J=2.4Hz,2H)、7.19−7.17(m,3H)、7.00(d,J=8.6Hz,2H)、6.97(d,J=8.7Hz,2H)、6.94−6.91(m,2H)、6.88(dd,J=8.7,3.1Hz,2H)、6.31(td,J=8.5,3.1Hz,2H)、5.58−5.44(m,2H)、5.11(s,2H)、3.68−3.58(m,2H)、3.57−3.46(m,2H)、2.47(d,J=7.8Hz,2H)、2.25−2.16(広範m,1H)、1.69(s,4H)、1.45(s,18H)、1.42(s,18H)、1.35(s,6H)、1.33(s,6H)、0.76(s,18H)。19F NMR(376MHz,CDCl)δ−123.58−−123.63(広範m)。HRMS(ESI,M+NH ):(m/z)C90110の計算値1335.846、実測値1335.848。
触媒2の調製:トルエン(8mL)中に懸濁した配位子(0.416g、0.32mmol)とZrCl(0.070g、0.32mmol)の混合物に、MeMgBr(0.44mL、1.32mmol)の3Mジエチルエーテル溶液を添加した。懸濁液が5分以内に黒色になった。周囲温度で1.5時間撹拌した後、溶媒を減圧下で除去した。残渣にヘキサン(20mL)を添加し、結果として生じた懸濁液を10分間撹拌し、その後、濾過して、無色の溶液を得た。溶媒を減圧下で除去して、0.363mg(79.8%)の生成物を得た。H NMR(400MHz,ベンゼン−d)δ8.59(t,J=1.3Hz,1H)、8.56−8.50(m,1H)、8.38(dd,J=2.0,0.7Hz,1H)、8.36(dd,J=2.0,0.7Hz,1H)、7.70(d,J=2.5Hz,1H)、7.68−7.62(m,3H)、7.62(dd,J=5.7,0.6Hz,1H)、7.60(dd,J=5.7,0.6Hz,1H)、7.45(dd,J=4.2,1.9Hz,1H)、7.43(dd,J=4.2,1.9Hz,1H)、7.39−7.35(m,2H)、7.33(d,J=2.5Hz,2H)、7.10−7.04(m,2H)、7.04−6.99(m,3H)、6.66−6.61(m,2H)、6.61−6.52(m,2H)、5.02(ddd,J=10.5,8.9,4.8Hz,2H)、4.06(dd,J=11.1,9.3Hz,1H)、3.96(dd,J=10.0,4.1Hz,1H)、3.28−3.16(m,2H)、1.92−1.79(m,2H)、1.71−1.61(m,1H)、1.61−1.57(m,4H)、1.51(s,9H)、1.46(s,9H)、1.31(s,6H)、1.29(s,18H)、1.26(s,3H)、1.23(s,3H)、0.82(s,9H)、0.80(s,9H)、−0.75(s,3H)、−0.83(s,3H)。13C NMR(101MHz,ベンゼン−d)δ160.08(d,J=246.1Hz)、159.97(d,J=245.7Hz)、154.10、154.07、151.32(d,J=2.5Hz)、150.80(d,J=2.5Hz)、142.77、142.66、142.42、142.28、141.23、140.97、140.06、140.03、139.67、139.59、137.34、134.39(d,J=8.1Hz)、134.02(d,J=8.0Hz)、129.39(d,J=1.3Hz)、129.24(d,J=1.1Hz)、128.58、128.46、128.08、126.99、126.92、126.78、124.86、124.78、124.68、124.58、123.73(d,J=8.6Hz)、123.47(d,J=8.7Hz)、122.99、122.87、122.53、122.44、117.97(d,J=23.3Hz)、117.79(d,J=23.3Hz)、116.69、116.54、115.92(d,J=5.2Hz)、115.82−115.49(m)、112.20、111.99、108.77、108.60、79.48、78.63、56.91、56.65、42.84、42.74、40.18、37.95、34.89、34.61、34.54、34.38、32.19、32.00、31.96、31.86、31.75、31.68、31.66、31.13、31.05。19F NMR(376MHz,ベンゼン−d)δ−114.91−−115.10(m)、−115.28−−115.43(m)。
2−(tert−ブチル)プロパン−1,3−ジイルビス(4−メチルベンゼンスルホネート)の調製:窒素雰囲気下の丸底フラスコ中で、無水ピリジン(12mL)中2−(tert−ブチル)プロパン−1,3−ジオール(5.000g、37.821mmol)溶液を、無水ピリジン(50mL)中p−トルエンスルホニルクロリド(17.323g、90.772mmol)溶液に2時間にわたって滴加し、これを0℃まで冷却した。反応物をさらに4時間撹拌し、冷凍庫に一晩置き、その後、500mLの氷水中に注いだ。固体生成物を濾過により収集し、水、希硫酸(10%)、希炭酸ナトリウム(1M)で洗浄し、水で再度洗浄した。この湿潤生成物をエーテルから再結晶させ、乾燥させて、11.15g(66.9%)の生成物を得た。H NMR(400MHz,CDCl)δ7.67(d,J=8.3Hz,4H)、7.28(d,J=8.1Hz,4H)、4.07(dd,J=10.1,3.9Hz,2H)、3.98(dd,J=10.1,6.3Hz,2H)、2.37(s,6H)、1.62(tt,J=6.3,3.9Hz,1H)、0.79(s,9H)。13C NMR(101MHz,CDCl)δ144.82、132.26、129.75、127.61、66.97、46.71、31.74、27.94、21.41。
4,4’−((2−(tert−ブチル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ))ビス(1−フルオロ−3−ヨードベンゼンの調製:窒素雰囲気下の丸底フラスコに、4−フルオロ−2−ヨードフェノール(6.000g、25.21mmol)、炭酸カリウム(6.968g、50.42mmol)、2−(tert−ブチル)プロパン−1,3−ジイルビス(4−メチルベンゼンスルホネート)(5.552g、12.605mmol)、及びN,N−ジメチルホルアミド(100mL)を添加した。反応物を100℃で60分間加熱し、その後、室温まで冷却させた。この混合物を濃縮して乾燥させ、残渣を50/50塩化メチレン/水混合物中に取り込み、塩化メチレンに抽出した。有機相を2N水酸化ナトリウム、ブライン、水で洗浄し、硫酸マグネシウム上で乾燥させ、濾過し、濃縮して、淡黄色の高粘性の油として4.73g(65.6%)の生成物を得た。H NMR(400MHz,CDCl、δ7.45(dd,J=7.6,3.0Hz,2H)、7.01(ddd,J=9.0,7.8,3.0Hz,2H)、6.83(dd,J=9.0,4.6Hz,2H)、4.35−4.26(m,4H)、2.08(tt,J=5.8,4.4Hz,1H)、1.16(s,9H)。13C NMR(101MHz,CDCl)δ157.86、155.44、154.24、154.22、126.04、125.79、115.63、115.39、112.30、112.22、85.80、85.71、67.40、47.69、31.92、29.09。19F NMR(376MHz,CDCl)δ−122.51(td,J=7.7,4.8Hz)。
6’,6’’’−((2−(tert−ブチル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ))ビス(3−(3,6−ジ−tert−ブチル−9H−カルバゾール−9−イル)−3’−フルオロ−5−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)−[1,1’−ビフェニル]−2−オール)の調製:1,2−ジメトキシエタン(69mL)に、3,6−ジ−tert−ブチル−9−(2−((テトラヒドロ−2H−ピラン−2−イル)オキシ)−3−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−5−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)フェニル)−9H−カルバゾール(4.00g、5.650mmol)、4,4’−((2−(tert−ブチル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ))ビス(1−フルオロ−3−ヨードベンゼン)(1.583g、2.684mmol)、16mLの水中水酸化ナトリウム(0.678g、16.950)溶液、及びテトラヒドロフラン(40mL)を添加した。反応混合物を窒素で約15分間スパージした。その後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.130g、0.1130mmol)を添加し、混合物を85℃まで一晩加熱した。19F NMRを使用して、反応完了を決定した。反応物を室温まで冷却させた。反応物を濃縮し、残渣を塩化メチレン(200mL)中に取り込み、ブライン(200mL)で洗浄し、無水硫酸マグネシウム上で乾燥させ、シリカゲルパッドを通して濾過し、濃縮して、粗保護配位子を得た。この粗配位子に、テトラヒドロ−フラン(50mL)、メタノール(50mL)、及びおよそ100mgのp−トルエンスルホン酸一水和物を添加した。この溶液を60℃まで一晩加熱し、その後、室温まで冷却させ、濃縮した。この粗配位子を塩化メチレン(100mL)中に取り込み、ブライン(100mL)で洗浄し、無水硫酸マグネシウム上で乾燥させ、シリカゲルパッドを通して濾過し、その後、濃縮して、茶色の結晶性粉末として配位子を得た。この固体を、330gのGrace Revelerisカートリッジを使用し、「ヘキサン中20〜30%塩化メチレンの勾配」で溶出するISCO CombiFlash機器上でのカラムクロマトグラフィーにより精製して、白色の結晶性固体として2.02g(58.6%)の生成物を得た。H NMR(400MHz,CDCl)δ8.36(t,J=1.5Hz,4H)、7.54(ddd,J=13.5,8.6,1.9Hz,4H)、7.47(d,J=2.4Hz,2H)、7.28(d,J=2.4Hz,2H)、7.15(d,J=8.6Hz,2H)、7.08(d,J=8.6Hz,2H)、6.94(dd,J=8.7,3.2Hz,2H)、6.40−6.30(m,2H)、5.68−5.55(m,2H)、5.21(s,2H)、3.89−3.76(m,4H)、1.78(s,4H)、1.76−1.68(m,1H)、1.58(s,18H)、1.58(s,18H)、1.44(s,6H)、1.41(s,6H)、0.88(s,9H)、0.87(s,18H)。13C NMR(101MHz,CDCl)δ157.91、155.53、151.14、151.12、147.84、142.79、142.77、139.98、139.94、129.10、127.57、127.49、127.26、126.31、123.96、123.59、123.50、123.36、123.28、117.97、117.73、116.29、116.21、115.32、115.09、112.00、111.91、109.39、109.24、65.77、56.98、47.47、38.15、34.79、34.77、32.42、32.10、31.91、31.77、31.65、31.55、28.79。19F NMR(376MHz,CDCl)δ−123.77(広範s)。HRMS(ESI,M+NH ):(m/z)C87112の計算値1300.862、実測値1300.861.
触媒3の調製:グローブボックス内に、0.21mLのMeMgBr(エーテル中3.0M、0.64mmol)を10mLのトルエンと合わせ、−30℃まで冷却した。これにZrCl(0.035g、0.15mmol)を添加し、混合物を5分間撹拌させ、この5分間の間に灰色/黒色になった。この時点で、配位子(0.20g、0.15mmol)を固体として緩徐に添加した。冷却を取り除き、混合物を室温まで加温させた。一晩撹拌した後、混合物を、0.45ミクロンのPTFEシリンジフィルタを通して濾過した。濾液を真空内で乾燥させた。残渣を5mLの50/50トルエン/ヘキサン組み合わせ中に溶解し、0.45ミクロンのPTFEシリンジフィルタを通して濾過し、揮発物を真空内で除去した。収率:0.11g(50%)。NMR試料をCで調製した。H NMR(C、400MHz,RT):8.60ppm(m,2H)、8.38(dd,J=6.9Hz,1.9Hz,2H)、7.64(m,8H)、7.45(ddd,J=8.8Hz,5.5Hz,1.9Hz,2H)、7.25(dd,J=10.4Hz,2.5Hz,2H)、6.99(ddd,J=8.6Hz,5.2Hz,3.1Hz)、6.58(dddd,J=30.8Hz,8.9Hz,7.3Hz,3.2Hz,2H)、5.23(dd,J=8.9Hz,4.8Hz,1H)、5.02(dd,J=8.9Hz,4.9Hz,1H)、4.24(dd,J=11.5Hz,10.0Hz,1H)、4.04(dd,J=9.4Hz,5.9Hz,1H)、3.47(dd,J=11.5Hz,3.0Hz,1H)、3.31(dd,J=9.5Hz,7.7Hz,1H)、1.60(m,5H)、1.50(s,9H)、1.46(s,9H)、1.30(s,18H)、0.90(s,3H)、0.88(s,6H)、0.86(s,3H)、0.85(s,9H)、0.82(s,9H)、0.29(s,9H)、−0.68(s,3H)、−0.86(s,3H)。13C−{H}NMR(C,100MHz,RT):160.5ppm(d,J=246Hz)、160.4(d,J=246Hz)、154.4、154.1、151.9(d,J=2.4Hz)、150.8(d,J=2.4Hz)、143.0、142.8、142.8、141.6、141.4、140.5、140.3、140.0、135.2(d,J=7.7Hz)、134.7(d,J=7.7Hz)、130.0、129.5、129.3、128.5、127.6、127.5、127.0、125.4、125.1(d,J=8.7Hz)、125.1、125.0、125.0、124.0(d,J=8.7Hz)、123.2、122.9、122.7、118.4(d,J=8.8Hz)、118.2(d,J=8.8Hz)、117.2、117.0、116.3(d,J=23.0Hz)、115.9(d,J=23.0Hz)、115.9、115.9、112.7、112.5、108.9、108.8、79.2、77.9、56.7、56.7、47.9、43.3、42.6、38.3、38.2、35.0、34.9、34.7、32.5、32.5、32.3、32.3、32.2、32.1、32.0、31.9、31.5、31.2、27.0、23.0、14.3。19F−{H}NMR(C,376MHz,RT):−114.5−115.3ppm(m)。
遷移金属錯体構造
共触媒
共触媒1:(トリス−ペンタフルオロフェニルボラン)−Boulder Scientificにより供給されたもの
共触媒2:(修飾メタルミノキサン)(MMAO−3A)−Akzo−Nobelにより供給されたもの
共触媒3:(ビス−水素化獣脂アルキル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レート)−Boulder Scientificにより供給されたもの
エチレン/1−オクテンバッチ重合手順
2ガロンのバッチ反応器に、1300gのISOPAR−E溶媒ならびに一定量の1−オクテン及び水素を装填した。その後、反応器を所望の圧力までエチレンで加圧した。触媒成分をドライボックス内で一緒に混合し、その後、ポンプを通して反応器に添加した。反応の終わりに、反応器の内容物を収集容器に流し込み、真空オーブン内で乾燥させ、さらなる分析のために収集した。結果を表1及び2に示す。
現行の遷移金属錯体(触媒A)は、30〜50mmolの水素添加を使用して、かつ比較的低い重合温度(120〜130℃)で、所望の分子量範囲(18,000〜22,000g/molのMW)の材料を生成した。非置換C3架橋ビス−フェニル−フェノキシ触媒(触媒B)は、高温で同じ分子量範囲にするのに200〜300mmolの水素を必要とした。
4つの発明遷移金属錯体(触媒1、触媒2、触媒3、及び触媒4)について、所望の低分子量及び低密度を、0〜80mmolの水素添加を使用して、かつ著しくより高い温度(175〜179℃)で達成した。
連続重合
すべての連続実験を液体で満たされた5リットルのジャケット付き撹拌槽反応器内で行い、50バール及び250℃で評価した。エチレン、溶媒、水素、及びオクテンを供給ライン内で混合し、表3A及び4Aに列記される量で反応器の底部に連続様式で供給した。別個のラインを通して触媒成分及び共触媒成分を反応器に流し込んだ。添加する触媒成分の量を制御して、反応器出口ライン上でFTIRによって測定される、反応器に供給されたエチレンの92%を変換した。熱油で加熱した外部ジャケットにより反応器温度を所望の設定点に制御した。反応器を出た時点で、溶媒/ポリマー混合物を予熱し、その後、それが脱揮発器に入り、そこで溶媒及び非変換モノマーが除去される。最終乾燥ポリマーをパンに収集し、ポリマー密度、粘度、及び分子量について分析した。ポリマー特性については、表3B及び4Bを参照されたい。
触媒Aを使用した比較重合は、妥当なレベルの水素及びコモノマーを低反応器温度(<150℃)でのみ使用して、低分子量(例えば、177℃で≦20,000cP)及び低密度(例えば、<0.90g/cc)のエチレン系ポリマーを生成することができた。高温では、触媒効率が下がりすぎて、商業的に実現不能になる。C3架橋上にアルキル置換基を含有しない触媒Bを使用した比較重合は、高温で良好な触媒効率を有する所望の低分子量エチレン系ポリマーを生成することができたが、本発明重合と比較して著しくより高いレベルの水素が必要であった。いくつかの場合では、必要な水素のレベルは、対応する発明重合に必要なレベルの5倍を超えた。
触媒1または触媒3を使用した本発明重合は、高反応器温度で優れた触媒効率を有する所望の低分子量エチレン系ポリマーを生成することができた。触媒Aを使用した比較重合に必要なレベルと同様の極めて妥当なレベルの水素及びオクテンのみを必要とした。

Claims (15)

  1. 式1から選択される少なくとも1つの分子遷移金属錯体の存在下で、エチレン、及び随意に少なくとも1つのコモノマーを重合することを含む、エチレン系ポリマーを形成する方法であって、
    式中、Mが、チタン、ジルコニウム、またはハフニウムであり、各々独立して、+2、+3、または+4の形式的酸化状態であり、
    nが、0〜3の整数であり、nが0である場合、Xが不在であり、
    各Xが独立して、中性、モノアニオン性、もしくはジアニオン性の単座配位子であるか、または2つのXが一緒になって、中性、モノアニオン性、もしくはジアニオン性の二座配位子を形成し、
    X及びnが、前記金属−配位子錯体が中性になるように選択され、
    各Z部分が独立して、−O−、−S−、−N[(C−C40)ヒドロカルビル]−、または−P[(C−C40)ヒドロカルビル]−であり、
    が、以下、置換もしくは非置換(C−C40)ヒドロカルビル、置換もしくは非置換(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、−Si(R、−OSi(R−Ge(R、−P(R、−N(R、−OR、−SR、−NO、−CN、−CF、−OCF、−S(O)R、−S(O)、−N=C(R、−OC(O)R、−C(O)OR、−N(R)C(O)R、−C(O)N(R、ハロゲン、または水素から選択され、式中、各Rが独立して、置換もしくは非置換(C−C30)ヒドロカルビル、または置換もしくは非置換(C−C30)ヘテロヒドロカルビルであり、
    が、以下、置換もしくは非置換(C−C40)ヒドロカルビル、置換もしくは非置換(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、−Si(R、−OSi(R、−Ge(R、−P(R、−N(R、−OR、−SR、−NO、−CN、−CF、−OCF、−S(O)R、−S(O)、−N=C(R、−OC(O)R、−C(O)OR、−N(R)C(O)R、−C(O)N(R、ハロゲン、または水素から選択され、式中、各Rが独立して、置換もしくは非置換(C−C30)ヒドロカルビル、または置換もしくは非置換(C−C30)ヘテロヒドロカルビルであり、
    Rxが水素である場合、Ryが水素ではなく、Ryが水素である場合、Rxが水素ではなく、
    Rx及びRyが、環構造を随意に形成してもよく、
    1a、R2a、R3a、R4a、R1b、R2b、R3b、R4b、R5c、R6c、R7c、R8c、R5d、R6d、R7d、及びR8dが各々独立して、以下、置換もしくは非置換(C−C40)−ヒドロカルビル、置換もしくは非置換(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、−Si(R、−OSi(R、−Ge(R、−P(R、−N(R、−OR、−SR、−NO、−CN、−CF、−OCF、−S(O)R、−S(O)、−N=C(R、−OC(O)R、−C(O)OR、−N(R)C(O)R、−C(O)N(R、ハロゲン、または水素から選択され、式中、各Rが独立して、置換もしくは非置換(C−C30)ヒドロカルビル、または置換もしくは非置換(C−C30)ヘテロヒドロカルビルであり、
    式1について、1つ以上の水素原子が、重水素で随意に置換されてもよく、
    式1について、R1a、R2a、R3a、R4a、R1b、R2b、R3b、R4b、R5c、R6c、R7c、R8c、R5d、R6d、R7d、及びR8dのうちの2つ以上が、1つ以上の環構造を随意に形成してもよい、前記方法。
  2. 3aまたはR3bのうちの少なくとも一方がハロゲンである、請求項1に記載の方法。
  3. RxまたはRyが水素であり、他方が置換もしくは非置換(C1−C40)ヒドロカルビルである、請求項1または請求項2に記載の方法。
  4. RxまたはRyが水素であり、他方が非置換(C1−C20)ヒドロカルビルである、請求項3に記載の方法。
  5. 各Zが−O−(酸素原子)である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
  6. nが2であり、各Xが独立して、アルキルである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 5c及びR5dが各々独立して、以下、1,2,3,4−テトラヒドロナフチル、アントラセニル、1,2,3,4−テトラヒドロアントラセニル、1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロアントラセニル、フェナントレニル、1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロフェナントレニル、2,6−ジメチルフェニル、2,6−ジイソプロピルフェニル、3,5−ジ(tert−ブチル)フェニル、3,5−ジフェニルフェニル、1−ナフチル、2−メチル−1−ナフチル、2−ナフチル、1,2,3,4−テトラ−ヒドロナフト−5−イル、1,2,3,4−テトラヒドロナフト−6−イル、アントラセン−9−イル、1,2,3,4−テトラヒドロ−アントラセン−9−イル、1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロアントラセン−9−イル、1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロフェナントレン−9−イル、インドリル、インドリニル、キノリニル、1,2,3,4−テトラヒドロキノリニル、イソキノリニル、1,2,3,4−テトラヒドロ−イソキノリニル、カルバゾリル、1,2,3,4−テトラヒドロカルバゾリル、1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロカルバゾリル、3,6−ジ(tert−ブチル)−カルバゾール−9−イル、3,6−ジ(tert−オクチル)−カルバゾール−9−イル、3,6−ジフェニルカルバゾール−9−イル、3,6−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)−カルバゾール−9−イル、2,7−ジ(tert−ブチル)−カルバゾール−9−イル、2,7−ジ(tert−オクチル)−カルバゾール−9−イル、2,7−ジフェニルカルバゾール−9−イル、または2,7−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)−カルバゾール−9−イルから選択される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 7c及びR7dが各々独立して、アルキルである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 1a、R2a、R4a、R1b、R2b、R4b、R6c、R8c、R6d、及びR8dが各々、水素である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記方法が170℃以上の重合温度で実行される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記エチレン系ポリマーが177℃で50,000cP以下の溶融粘度を有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記エチレン系ポリマーがエチレン/α−オレフィンコポリマーである、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
  13. 式1が、以下の構造a)〜dd)、
    から選択される、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法から形成されるエチレン系ポリマー。
  15. 請求項14に記載のエチレン系ポリマーを含む組成物。
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