JP2018505946A - ポリオレフィンの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2015年6月15日付の韓国特許出願第10−2015−0084240号および2016年2月22日付の韓国特許出願第10−2016−0020498号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
R11は、炭素数1〜10の直鎖もしくは側鎖のアルキレン基、またはハロゲンであり、
R12およびR13は、それぞれ独立に、炭素数1〜10の直鎖もしくは側鎖のアルキル基、またはハロゲンであり、
Xは、ハロゲン原子である。)
前記化学式1において、R1〜R10は、少なくとも1つが炭素数1〜10のアルコキシアルキルであってもよい。また、前記化学式1において、R1〜R10は、少なくとも1つが炭素数8〜10のアルコキシアルキルであることが好ましい。さらに、前記化学式1において、R11は、炭素数4〜10の側鎖のアルキレン基であり、R12およびR13は、それぞれ独立に、炭素数4〜10の側鎖のアルキル基であってもよい。
Xは、ハロゲンであり;
R11、R12およびR13は、それぞれ独立に、直鎖もしくは側鎖の炭素数1〜10のアルキル基またはハロゲンであり、R11、R12およびR13のうちの少なくとも1つは、直鎖もしくは側鎖の炭素数1〜10のアルキル基である。)
また、前記メタロセン触媒は、担体をさらに含むことができる。したがって、前記メタロセン触媒は、メタロセン化合物、助触媒、および化学式1の化合物が助触媒に担持されたメタロセン担持触媒を含むことができる。
R11は、炭素数1〜10の直鎖もしくは側鎖のアルキレン基、またはハロゲンであり、
R12およびR13は、それぞれ独立に、炭素数1〜10の直鎖もしくは側鎖のアルキル基、またはハロゲンであり、
Xは、ハロゲン原子である。)
本発明は、分子量が増加したポリエチレン製造のための有機金属錯化合物およびこれを用いた担持触媒の製造技術に関する。また、本発明は、前記担持触媒を用いたポリオレフィンの分子量および分子量分布を調節する方法に関する。
Xは、ハロゲンであり;
R11、R12およびR13は、それぞれ独立に、直鎖もしくは側鎖の炭素数1〜10のアルキル基またはハロゲンであり、R11、R12およびR13のうちの少なくとも1つは、直鎖もしくは側鎖の炭素数1〜10のアルキル基である。)
前記化学式2の化合物と化学式3の化合物は、化学式2に含まれているTiと化学式3に含まれているアルミニウムのモル比を基準として、約1:1〜1:3、あるいは約1:1.5〜1:2.5のモル比で使用されることが好ましい。最も好ましくは、前記化学式2の化合物と化学式3の化合物は、化学式2に含まれているTiと化学式3に含まれているアルミニウムのモル比が1:2となるように使用するのが良い。
M1は、4族遷移金属であり;
Cp1およびCp2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、シクロペンタジエニル、インデニル、4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル、およびフルオレニルラジカルからなる群より選択されたいずれか1つであり、これらは炭素数1〜20の炭化水素で置換されていてもよいし;
RaおよびRbは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素、C1〜C20のアルキル、C1〜C10のアルコキシ、C2〜C20のアルコキシアルキル、C6〜C20のアリール、C6〜C10のアリールオキシ、C2〜C20のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C8〜C40のアリールアルケニル、またはC2〜C10のアルキニルであり;
Z1は、ハロゲン原子、C1〜C20のアルキル、C2〜C10のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C6〜C20のアリール、置換されているか置換されていないC1〜C20のアルキリデン、置換されているか置換されていないアミノ基、C2〜C20のアルキルアルコキシ、またはC7〜C40のアリールアルコキシであり;
nは、1または0であり;
M2は、4族遷移金属であり;
Cp3およびCp4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、シクロペンタジエニル、インデニル、4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル、およびフルオレニルラジカルからなる群より選択されたいずれか1つであり、これらは炭素数1〜20の炭化水素で置換されていてもよいし;
RcおよびRdは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素、C1〜C20のアルキル、C1〜C10のアルコキシ、C2〜C20のアルコキシアルキル、C6〜C20のアリール、C6〜C10のアリールオキシ、C2〜C20のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C8〜C40のアリールアルケニル、またはC2〜C10のアルキニルであり;
Z2は、ハロゲン原子、C1〜C20のアルキル、C2〜C10のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C6〜C20のアリール、置換されているか置換されていないC1〜C20のアルキリデン、置換されているか置換されていないアミノ基、C2〜C20のアルキルアルコキシ、またはC7〜C40のアリールアルコキシであり;
B1は、Cp3Rc環とCp4Rd環とを架橋結合させるか、1つのCp4Rd環をM2に架橋結合させる、炭素、ゲルマニウム、ケイ素、リン、または窒素原子含有ラジカルのうちの1つ以上、またはこれらの組み合わせであり;
mは、1または0であり;
M3は、4族遷移金属であり;
Cp5は、シクロペンタジエニル、インデニル、4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル、およびフルオレニルラジカルからなる群より選択されたいずれか1つであり、これらは炭素数1〜20の炭化水素で置換されていてもよいし;
Reは、水素、C1〜C20のアルキル、C1〜C10のアルコキシ、C2〜C20のアルコキシアルキル、C6〜C20のアリール、C6〜C10のアリールオキシ、C2〜C20のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C8〜C40のアリールアルケニル、またはC2〜C10のアルキニルであり;
Z3は、ハロゲン原子、C1〜C20のアルキル、C2〜C10のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C6〜C20のアリール、置換されているか置換されていないC1〜C20のアルキリデン、置換されているか置換されていないアミノ基、C2〜C20のアルキルアルコキシ、またはC7〜C40のアリールアルコキシであり;
B2は、Cp5Re環とJとを架橋結合させる、炭素、ゲルマニウム、ケイ素、リン、または窒素原子含有ラジカルのうちの1つ以上、またはこれらの組み合わせであり;
Jは、NRf、O、PRf、およびSからなる群より選択されたいずれか1つであり、前記Rfは、C1〜C20のアルキル、アリール、置換されたアルキル、または置換されたアリールである。
nは、2以上の整数である。
触媒前駆体(1)(K1)の製造
1H−NMR(300MHz,CDCl3):δ=6.28(t,J=2.6Hz,2H),6.19(t,J=2.6Hz,2H),3.31(t,J=6.6Hz,2H),2.62(t,J=8Hz),1.7−1.3(m,8H),1.17(s,9H)
13C NMR(CDCl3):135.09,116.66,112.28,72.42,61.52,30.66,30.61,30.14,29.18,27.58,26.00。
触媒前駆体(2)(t−Bu−O−(CH 2 ) 6 )(CH 3 )Si(C 5 (CH 3 ) 4 )(tBu−N)TiCl 2 )(K2)の製造
[化合物1の製造方法、tether MWEと称する]
(1)[t−Bu−O(CH 2 ) 6 −C 5 H 4 ] 2 TiCl 2 の合成
メタロセン担持触媒の製造
次の方法のように、担体に製造例1の触媒前駆体(1)と製造例3の化合物1(tether MWE)を担持させて、担持触媒を製造した。
シリカ(Grace Davision社製、SYLOPOL948)を、400℃の温度で12時間真空を加えた状態で脱水した。
室温のガラス反応器にトルエン溶液100mLを入れて、準備されたシリカ10gを投入した後、反応器の温度を40℃に上げながら撹拌した。シリカを十分に分散させた後、10重量%メチルアルミノキサン(MAO)/トルエン溶液60.6mLを反応器に投入し、80℃に温度を上げた後、200rpmで16時間撹拌した。
メタロセン担持触媒の製造
担体に製造例1の触媒前駆体(1)0.5mmolと実施例1の化合物1(tether MWE)0.15mmolを担持させることを除けば、製造例4と同様の方法で担持メタロセン触媒を製造した。
メタロセン担持触媒の製造
担体に製造例1の触媒前駆体(1)0.5mmolと実施例1の化合物1(tether MWE)0.25mmolを担持させることを除けば、製造例4と同様の方法で担持メタロセン触媒を製造した。
メタロセン担持触媒の製造
担体に製造例2の触媒前駆体(2)0.5mmolと実施例1の化合物1(tether MWE)0.05mmolを担持させることを除けば、製造例4と同様の方法で担持メタロセン触媒を製造した。
メタロセン担持触媒の製造
担体に製造例2の触媒前駆体(2)0.5mmolと実施例1の化合物1(tether MWE)0.15mmolを担持させることを除けば、製造例4と同様の方法で担持メタロセン触媒を製造した。
メタロセン担持触媒の製造
担体に製造例2の触媒前駆体(2)0.5mmolと実施例1の化合物1(tether MWE)0.25mmolを担持させることを除けば、製造例4と同様の方法で担持メタロセン触媒を製造した。
メタロセン担持触媒の製造
次の方法のように、担体に製造例1の触媒前駆体(1)のみを担持させて、担持メタロセン触媒を製造した。
シリカ(Grace Davision社製、SYLOPOL948)を、400℃の温度で12時間真空を加えた状態で脱水した。
室温のガラス反応器にトルエン溶液100mLを入れて、準備されたシリカ10gを投入した後、反応器の温度を40℃に上げながら撹拌した。シリカを十分に分散させた後、10重量%メチルアルミノキサン(MAO)/トルエン溶液60.6mLを反応器に投入し、80℃に温度を上げた後、200rpmで16時間撹拌した。
担体に製造例1の触媒前駆体(1)の代わりに、製造例2の触媒前駆体(2)のみを担持させることを除けば、比較製造例1と同様の方法で担持触媒を製造した。
溶液重合
Ar下、触媒前駆体(1)(20μmol)をフラスコに入れて、20mLのトルエンを入れて撹拌して、1mM触媒溶液を作った。
重合時、触媒前駆体(1)1mmol対比0.1mol%となるように、テッベ試薬((C5H5)2TiCH2ClAl(CH3)2)を他のラインを通して反応器に追加的に供給したことを除けば、比較例1と同様の方法でポリオレフィンを製造した。
製造例1の触媒前駆体(1)の代わりに製造例2の触媒前駆体(2)を用いたことを除けば、比較例1と同様の方法でポリオレフィンを製造した。
重合時、触媒前駆体(2)1mmol対比0.1mol%となるように、テッベ試薬((C5H5)2TiCH2ClAl(CH3)2)を他のラインを通して反応器に追加的に供給したことを除けば、比較例1と同様の方法でポリオレフィンを製造した。
重合時、触媒前駆体(1)1mmol対比0.1mol%となるように、製造例3の化合物1(tether MWE)を他のラインを通して反応器に追加的に供給したことを除けば、比較例1と同様の方法でポリオレフィンを製造した。
重合時、触媒前駆体(2)1mmol対比0.1mol%となるように、製造例3の化合物1(tether MWE)を他のラインを通して反応器に追加的に供給したことを除けば、比較例1と同様の方法でポリオレフィンを製造した。
重合時、触媒前駆体(1)1mmol対比0.05mol%となるように、製造例3の化合物1(tether MWE)を他のラインを通して反応器に追加的に供給したことを除けば、実施例1と同様の方法でポリオレフィンを製造した。
重合時、触媒前駆体(2)1mmol対比0.05mol%となるように、製造例3の化合物1(tether MWE)を他のラインを通して反応器に追加的に供給したことを除けば、実施例2と同様の方法でポリオレフィンを製造した。
スラリー重合(半回分エチレンホモ重合)
前記製造例4〜9および比較製造例1〜4のそれぞれの担持触媒30mgをドライボックスで定量して50mLのガラス瓶にそれぞれ入れた後、ゴム隔膜で密封してドライボックスから取り出し、注入する触媒を準備した。
前記実施例5〜10および比較例5〜6のスラリー重合条件と同一であるが、各化合物の投入時、製造例3の化合物(tether MWE)を反応器に追加的に供給して重合した。
前記実施例5〜10および比較例5〜6のスラリー重合条件と同一であるが、各化合物の投入時、テッベ試薬((C5H5)2TiCH2ClAl(CH3)2)を反応器に追加的に供給して重合した。
Claims (17)
- メタロセン化合物、助触媒、および下記化学式1の化合物を含むメタロセン触媒の存在下、オレフィン単量体を重合する段階を含むポリオレフィンの製造方法。
(式中、R1〜R10は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜10の直鎖もしくは側鎖のアルキル、アルコキシ、またはアルコキシアルキルであり、
R11は、炭素数1〜10の直鎖もしくは側鎖のアルキレン基、またはハロゲンであり、
R12およびR13は、それぞれ独立に、炭素数1〜10の直鎖もしくは側鎖のアルキル基、またはハロゲンであり、
Xは、ハロゲン原子である。) - 前記化学式1において、R1〜R10は、少なくとも1つが炭素数1〜10のアルコキシアルキルである、請求項1に記載のポリオレフィンの製造方法。
- 前記化学式1において、R1〜R10は、少なくとも1つが炭素数8〜10のアルコキシアルキルである、請求項1に記載のポリオレフィンの製造方法。
- 前記化学式1において、R11は、炭素数4〜10の側鎖のアルキレン基であり、R12およびR13は、それぞれ独立に、炭素数4〜10の側鎖のアルキル基である、請求項1に記載のポリオレフィンの製造方法。
- 前記化学式1の化合物は、メタロセン化合物に含まれている遷移金属1モルに対して0.05〜1のモル比となる量で含む、請求項1に記載のポリオレフィンの製造方法。
- 前記化学式1は、下記化学式2の化合物および化学式3の有機アルミニウム化合物を、溶媒下で反応させて製造される、請求項1に記載のポリオレフィンの製造方法。
(前記化学式2において、R1〜R10は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜10の直鎖もしくは側鎖のアルキル、アルコキシ、またはアルコキシアルキルであり、
Xは、ハロゲンであり;
[化学式3]
R11R12R13Al
前記化学式3において、
R11、R12およびR13は、それぞれ独立に、直鎖もしくは側鎖の炭素数1〜10のアルキル基またはハロゲンであり、R11、R12およびR13のうちの少なくとも1つは、直鎖もしくは側鎖の炭素数1〜10のアルキル基である。) - 前記メタロセン触媒は、シリカ、シリカ−アルミナ、およびシリカ−マグネシアからなる群より選択される担体をさらに含み、
前記担体表面のヒドロキシ基の量は、0.1〜10mmol/gである、請求項1に記載のポリオレフィンの製造方法。 - 前記メタロセン触媒は、メタロセン化合物、助触媒、および化学式1の化合物が助触媒に担持されたメタロセン担持触媒を含む、請求項1または7に記載のポリオレフィンの製造方法。
- 前記オレフィン単量体を重合する段階は、溶液重合またはスラリー重合を含む、請求項1に記載のポリオレフィンの製造方法。
- 前記溶液重合は、メタロセン化合物、助触媒、および化学式1の化合物を含むメタロセン触媒の存在下、溶媒含有反応器でオレフィン系単量体を溶液重合する段階を含む、請求項9に記載のポリオレフィンの製造方法。
- 前記化学式1の化合物は、オレフィン単量体を重合する時、別途の供給口を通して反応器に投入される、請求項10に記載のポリオレフィンの製造方法。
- 前記スラリー重合は、担体に担持されたメタロセン化合物、助触媒、および化学式1の化合物を含むメタロセン担持触媒を1つの反応器に投入した後、前記反応器にオレフィン系単量体を加えながらスラリー重合する段階を含む、請求項9に記載のポリオレフィンの製造方法。
- 前記メタロセン化合物は、下記化学式4〜6で表される化合物の中から選択されるものである、請求項1に記載のポリオレフィンの製造方法:
[化学式4]
(Cp1Ra)n(Cp2Rb)M1Z1 3-n
前記化学式4において、
M1は、4族遷移金属であり;
Cp1およびCp2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、シクロペンタジエニル、インデニル、4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル、およびフルオレニルラジカルからなる群より選択されたいずれか1つであり、これらは炭素数1〜20の炭化水素で置換されていてもよいし;
RaおよびRbは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素、C1〜C20のアルキル、C1〜C10のアルコキシ、C2〜C20のアルコキシアルキル、C6〜C20のアリール、C6〜C10のアリールオキシ、C2〜C20のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C8〜C40のアリールアルケニル、またはC2〜C10のアルキニルであり;
Z1は、ハロゲン原子、C1〜C20のアルキル、C2〜C10のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C6〜C20のアリール、置換されているか置換されていないC1〜C20のアルキリデン、置換されているか置換されていないアミノ基、C2〜C20のアルキルアルコキシ、またはC7〜C40のアリールアルコキシであり;
nは、1または0であり;
[化学式5]
(Cp3Rc)mB1(Cp4Rd)M2Z2 3-m
前記化学式5において、
M2は、4族遷移金属であり;
Cp3およびCp4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、シクロペンタジエニル、インデニル、4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル、およびフルオレニルラジカルからなる群より選択されたいずれか1つであり、これらは炭素数1〜20の炭化水素で置換されていてもよいし;
RcおよびRdは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素、C1〜C20のアルキル、C1〜C10のアルコキシ、C2〜C20のアルコキシアルキル、C6〜C20のアリール、C6〜C10のアリールオキシ、C2〜C20のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C8〜C40のアリールアルケニル、またはC2〜C10のアルキニルであり;
Z2は、ハロゲン原子、C1〜C20のアルキル、C2〜C10のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C6〜C20のアリール、置換されているか置換されていないC1〜C20のアルキリデン、置換されているか置換されていないアミノ基、C2〜C20のアルキルアルコキシ、またはC7〜C40のアリールアルコキシであり;
B1は、Cp3Rc環とCp4Rd環とを架橋結合させるか、1つのCp4Rd環をM2に架橋結合させる、炭素、ゲルマニウム、ケイ素、リン、または窒素原子含有ラジカルのうちの1つ以上、またはこれらの組み合わせであり;
mは、1または0であり;
[化学式6]
(Cp5Re)B2(J)M3Z3 2
前記化学式6において、
M3は、4族遷移金属であり;
Cp5は、シクロペンタジエニル、インデニル、4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル、およびフルオレニルラジカルからなる群より選択されたいずれか1つであり、これらは炭素数1〜20の炭化水素で置換されていてもよいし;
Reは、水素、C1〜C20のアルキル、C1〜C10のアルコキシ、C2〜C20のアルコキシアルキル、C6〜C20のアリール、C6〜C10のアリールオキシ、C2〜C20のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C8〜C40のアリールアルケニル、またはC2〜C10のアルキニルであり;
Z3は、ハロゲン原子、C1〜C20のアルキル、C2〜C10のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C6〜C20のアリール、置換されているか置換されていないC1〜C20のアルキリデン、置換されているか置換されていないアミノ基、C2〜C20のアルキルアルコキシ、またはC7〜C40のアリールアルコキシであり;
B2は、Cp5Re環とJとを架橋結合させる、炭素、ゲルマニウム、ケイ素、リン、または窒素原子含有ラジカルのうちの1つ以上、またはこれらの組み合わせであり;
Jは、NRf、O、PRf、およびSからなる群より選択されたいずれか1つであり、前記Rfは、C1〜C20のアルキル、アリール、置換されたアルキル、または置換されたアリールである。 - 前記助触媒は、下記化学式7の化合物からなる群より選択される1種以上である、請求項1に記載のポリオレフィンの製造方法:
[化学式7]
R30−[Al(R29)−O]n−R31
前記化学式7において、R29、R30およびR31は、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、炭素数1〜20のヒドロカルビル基、およびハロゲンで置換された炭素数1〜20のヒドロカルビル基のうちのいずれか1つであり、
nは、2以上の整数である。 - 前記オレフィン系単量体は、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、ノルボルネン、エチリデンノルボルネン、スチレン、アルファ−メチルスチレン、および3−クロロメチルスチレンからなる群より選択された1種以上の単量体を含む、請求項1に記載のポリオレフィンの製造方法。
- 重量平均分子量が100,000〜3,000,000g/molである、請求項1に記載のポリオレフィンの製造方法。
- 分子量分布が2〜20である、請求項1に記載のポリオレフィンの製造方法。
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