JP2022090554A - 共重合体、ゴム組成物及び樹脂組成物 - Google Patents

共重合体、ゴム組成物及び樹脂組成物 Download PDF

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Abstract

【課題】耐カット性及び耐オゾン性に優れる共重合体を提供する。【解決手段】共役ジエン単位と、非共役オレフィン単位とを有する共重合体であって、前記非共役オレフィン単位の割合が50mol%以上であり、示差走査熱量計(DSC)で測定した、100℃以上150℃以下の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH2)が、0℃以上100℃未満の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH1)よりも大きい、ことを特徴とする、共重合体である。【選択図】図1

Description

本発明は、共重合体、ゴム組成物及び樹脂組成物に関するものである。
2種類以上の単量体を同一の反応系で重合すると、1本の重合体鎖中にそれらの単量体単位が含まれた共重合体が生成される。
例えば、特許文献1には、ウェット性及び低温特性に優れた共重合体として、共役ジエン化合物と非共役オレフィンとの共重合体であって、共役ジエン化合物に由来する共役ジエン単位の総量に対する1,2-ビニル結合量が10mol%以上で且つシス-1,4結合量が50~90mol%であり、共重合体中の非共役オレフィンに由来する非共役オレフィン単位の含有量が18mol%~45mol%である共重合体が開示されている。
特開2012-131965号公報
一方で、ゴム製品(タイヤ、コンベヤベルト、防振ゴム、免震ゴム等)や樹脂製品には、耐カット性及び耐オゾン性の両立が要求されることが多く、かかる要求を満たすような重合体又は共重合体を開発することが、有用である。しかしながら、上記特許文献1では、耐カット性及び耐オゾン性のいずれにも、着目されていない。
そこで、本発明は、耐カット性及び耐オゾン性に優れる共重合体を提供することを課題とする。
また、本発明は、かかる共重合体を含み、耐カット性及び耐オゾン性に優れるゴム組成物、及び樹脂組成物を提供することを課題とする。
上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。
本発明の共重合体は、共役ジエン単位と、非共役オレフィン単位とを有する共重合体であって、
前記非共役オレフィン単位の割合が50mol%以上であり、
示差走査熱量計(DSC)で測定した、100℃以上150℃以下の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)が、0℃以上100℃未満の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)よりも大きい、ことを特徴とする。
かかる本発明の共重合体は、耐カット性及び耐オゾン性に優れる。
本発明の共重合体は、前記100℃以上150℃以下の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)が、35J/g以上であることが好ましい。この場合、耐カット性をより効率的に向上させることができる。
本発明の共重合体は、前記0℃以上100℃未満の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)が、30J/g以下であることが好ましい。この場合、耐カット性をより効率的に向上させることができる。
本発明の共重合体は、前記共役ジエン単位の割合が5mol%以上50mol%未満であり、前記非共役オレフィン単位の割合が50mol%以上95mol%以下であることが好ましい。この場合、耐カット性をより向上させるとともに、耐オゾン性をより向上させることができる。
本発明の共重合体は、示差走査熱量計(DSC)で測定した融点が100℃以上であることが好ましい。この場合、耐カット性をより効率的に向上させることができる。
本発明の共重合体は、ポリスチレン換算の重量平均分子量が50,000~2,000,000であることが好ましい。この場合、機械的強度を十分に確保することができ、また、高い作業性を保持することができる。
本発明の共重合体は、結晶化度が0.5~60%であることが好ましい。この場合、耐カット性をより十分に向上させることができ、また、適度な剛性を確保することができる。
本発明の共重合体は、耐オゾン性をより向上させる観点から、前記非共役オレフィン単位が、非環状の非共役オレフィン単位であることが好ましい。
本発明の共重合体は、耐オゾン性をより一層向上させる観点から、前記非共役オレフィン単位が、エチレン単位のみからなることが好ましい。
本発明の共重合体は、耐カット性をはじめとする耐久性を効果的に向上させる観点から、前記共役ジエン単位が、1,3-ブタジエン単位及び/又はイソプレン単位を含むことが好ましい。
本発明の共重合体は、前記芳香族ビニル単位を更に有してもよい。
本発明のゴム組成物は、上述した本発明の共重合体を含有することを特徴とする。
かかる本発明のゴム組成物は、耐カット性及び耐オゾン性に優れる。
本発明のゴム組成物は、老化防止剤として、分岐アルキル基を有するフェニル基を2つ以上有する化合物を更に含有することが好ましい。この場合、上記共重合体の分散性を向上させることができるとともに、上記共重合体のゲル化を抑制することができる。
本発明の樹脂組成物は、上述した本発明の共重合体を含有することを特徴とする。
かかる本発明の樹脂組成物は、耐カット性及び耐オゾン性に優れる。
本発明の樹脂組成物は、老化防止剤として、分岐アルキル基を有するフェニル基を2つ以上有する化合物を更に含有することが好ましい。この場合、上記共重合体の分散性を向上させることができるとともに、上記共重合体のゲル化を抑制することができる。
本発明によれば、耐カット性及び耐オゾン性に優れる共重合体を提供することができる。
また、本発明によれば、耐カット性及び耐オゾン性に優れるゴム組成物、及び樹脂組成物を提供することができる。
実施例1の共重合体のDSCチャートである。 実施例2の共重合体のDSCチャートである。 実施例3の共重合体のDSCチャートである。 実施例4の共重合体のDSCチャートである。 比較例1の共重合体のDSCチャートである。
以下に、本発明の共重合体、ゴム組成物、及び樹脂組成物を、その実施形態に基づき、詳細に例示説明する。
(共重合体)
本発明の一実施形態に係る共重合体(以下、「本実施形態の共重合体」と称することがある。)は、共役ジエン単位と、非共役オレフィン単位とを有する共重合体であって、前記非共役オレフィン単位の割合が50mol%以上であり、示差走査熱量計(DSC)で測定した、100℃以上150℃以下の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)が、0℃以上100℃未満の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)よりも大きい、ことを特徴とする。
上述の通り、上記共重合体は、非共役オレフィン単位の割合が50mol%以上であるので、共役ジエン化合物をはじめとするジエン成分に由来する二重結合の量が少なく、結果として耐オゾン性を向上させることができる。また、上述の通り、上記共重合体は、示差走査熱量計(DSC)で測定した、100℃以上150℃以下の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)が、0℃以上100℃未満の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)よりも大きい(ΔH>ΔHである)。このように、100℃を境界として、低温側よりも高温側の方が吸熱ピークエネルギーが高いということは、非共役オレフィン化合物に由来する連鎖がより長いことを意味する。そして、かかる長い連鎖により、カット等の衝撃を受けた際に結晶融解エネルギーが発生するため、耐カット性を向上させることができる。
なお、共重合体における非共役オレフィン単位の割合が50mol%未満である場合には、たとえΔH>ΔHであったとしても、耐オゾン性及び耐カット性の少なくともいずれかが不十分となるものと考えられる。
本実施形態の共重合体は、0℃以上100℃未満の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)が、30J/g以下であることが好ましい。この場合、共重合体において、非共役オレフィン化合物に由来する部分全体に占める短い連鎖部分の割合が少なくなり、耐カット性をより効率的に向上させることができる。同様の観点から、共重合体の0℃以上100℃未満の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)は、27J/g以下であることがより好ましく、25J/g以下であることが更に好ましく、20J/g以下であることが一層好ましい。
本実施形態の共重合体は、100℃以上150℃以下の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)が、35J/g以上であることが好ましい。この場合、共重合体において、非共役オレフィン化合物に由来する部分全体に占める長い連鎖部分の割合が多くなり、耐カット性をより効率的に向上させることができる。同様の観点から、共重合体の100℃以上150℃以下の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)は、40J/g以上であることがより好ましく、45J/g以上であることが更に好ましい。また、100℃以上150℃以下の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)の上限は、特に限定されないが、良好な作業性を保持する観点から、200J/g以下であることが好ましい。
本実施形態の共重合体は、0℃以上100℃未満の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)と、100℃以上150℃℃以下の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)との比(ΔH/ΔH)が、0.63以下であることが好ましい。この場合、共重合体において、非共役オレフィン化合物に由来する部分全体に占める長い連鎖部分の割合が多くなり、耐カット性をより効率的に向上させることができる。同様の観点から、上記比(ΔH/ΔH)は、0.60以下であることがより好ましく、0.55以下であることが更に好ましく、0.50以下であることが特に好ましく、0.45以下であることがより特に好ましい。
本実施形態の共重合体は、単量体単位として、共役ジエン単位と非共役オレフィン単位とを少なくとも有し、共役ジエン単位及び非共役オレフィン単位のみからなってもよいし、更に他の単量体単位を有していてもよい。
共役ジエン単位は、共役ジエン化合物に由来する単量体単位である。共役ジエン単位は、共重合体の架橋(加硫)を可能とし、また、ゴムとしての伸びや強度を発現することができる。ここで、共役ジエン化合物とは、共役系のジエン化合物を指す。共重合体の単量体としての共役ジエン化合物は、炭素数が4~8であることが好ましい。かかる共役ジエン化合物として、具体的には、1,3-ブタジエン、イソプレン、1,3-ペンタジエン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン等が挙げられる。上記共役ジエン化合物は、一種単独であってもよいし、二種以上の組み合わせであってもよい。そして、共重合体の単量体としての共役ジエン化合物は、耐カット性をはじめとする耐久性を効果的に向上させる観点から、1,3-ブタジエン及び/又はイソプレンを含むことが好ましく、1,3-ブタジエン及び/又はイソプレンのみからなることがより好ましく、1,3-ブタジエンのみからなることが更に好ましい。別の言い方をすると、共重合体における共役ジエン単位は、1,3-ブタジエン単位及び/又はイソプレン単位を含むことが好ましく、1,3-ブタジエン単位及び/又はイソプレン単位のみからなることがより好ましく、1,3-ブタジエン単位のみからなることが更に好ましい。
上記共重合体における共役ジエン単位の割合は、5mol%以上であることが好ましく、また、50mol%未満である。上記共重合体における共役ジエン単位の割合が5mol%以上であると、伸びに優れ、耐カット性をはじめとする耐久性をより向上させることができる。同様の観点から、上記共重合体における共役ジエン単位の割合は、10mol%以上であることがより好ましく、15mol%以上であることが更に好ましい。また、上記共重合体における共役ジエン単位の割合は、耐オゾン性をより向上させる観点から、45mol%以下であることが好ましく、40mol%以下であることがより好ましく、35mol%以下であることが更に好ましい。
非共役オレフィン単位は、非共役オレフィン化合物に由来する単量体単位である。共重合体が非共役オレフィン単位を有することで、結晶性をもたらすことができる。ここで、非共役オレフィン化合物とは、脂肪族不飽和炭化水素で、炭素-炭素二重結合を1個以上有する化合物を指す。共重合体の単量体としての非共役オレフィン化合物は、炭素数が2~10であることが好ましい。かかる非共役オレフィン化合物として、具体的には、エチレン、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-オクテン等のα-オレフィン、ピバリン酸ビニル、1-フェニルチオエテン、N-ビニルピロリドン等のヘテロ原子置換アルケン化合物等が挙げられる。上記非共役オレフィン化合物は、一種単独であってもよいし、二種以上の組み合わせであってもよい。そして、共重合体の単量体としての非共役オレフィン化合物は、耐オゾン性をより向上させる観点から、非環状の非共役オレフィン化合物であることが好ましく、α-オレフィンであることがより好ましく、エチレンを含むα-オレフィンであることが更に好ましく、エチレンのみからなることが一層好ましい。別の言い方をすると、共重合体における非共役オレフィン単位は、非環状の非共役オレフィン単位であることが好ましく、α-オレフィン単位であることがより好ましく、エチレン単位を含むα-オレフィン単位であることが更に好ましく、エチレン単位のみからなることが一層好ましい。
上記共重合体における非共役オレフィン単位の割合は、50mol%以上であり、また、95mol%以下であることが好ましい。上記共重合体における非共役オレフィン単位の割合が50mol%未満であると、耐オゾン性が十分に向上しない虞がある。一方、上記共重合体における非共役オレフィン単位の割合が95mol%以下であると、共役ジエン単位の割合が増加し、破壊特性(特には、破断時伸び(EB))を向上させることができる。同様の観点から、上記共重合体における非共役オレフィン単位の割合は、55mol%以上であることが好ましく、60mol%以上であることがより好ましく、65mol%以上であることが更に好ましく、また、90mol%以下であることがより好ましく、85mol%以下であることが更に好ましい。
そして、上記共重合体は、上記共役ジエン単位の割合が5mol%以上50mol%未満であり、上記非共役オレフィン単位の割合が50mol%以上95mol%以下であることが好ましい。この場合、耐カット性をより向上させるとともに、耐オゾン性をより向上させることができる。
また、上述の通り、上記共重合体は、共役ジエン単位及び非共役オレフィン単位以外のその他の単量体単位を有してもよい。例えば、上記共重合体は、その他の単量体単位として、芳香族ビニル単位を更に有してもよい。
芳香族ビニル単位は、芳香族ビニル化合物に由来する単量体単位である。ここで、芳香族ビニル化合物とは、少なくともビニル基で置換された芳香族化合物を指し、共役ジエン化合物には包含されないものとする。共重合体の単量体としての芳香族ビニル化合物は、炭素数が8~10であることが好ましい。かかる芳香族ビニル化合物として、具体的には、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、o,p-ジメチルスチレン、o-エチルスチレン、m-エチルスチレン、p-エチルスチレン等が挙げられる。上記芳香族ビニル化合物は、一種単独であってもよいし、二種以上の組み合わせであってもよい。そして、共重合体の単量体としての芳香族ビニル化合物は、スチレンを含むことが好ましく、スチレンのみからなることがより好ましい。別の言い方をすると、共重合体における芳香族ビニル単位は、スチレン単位を含むことが好ましく、スチレン単位のみからなることがより好ましい。
なお、芳香族ビニル単位における芳香族環は、隣接する単位と結合しない限り、共重合体の主鎖には含まれない。
上記共重合体が芳香族ビニル単位を有する場合、当該芳香族ビニル単位の割合は、1mol%以上であることが好ましく、また、30mol%以下であることが好ましい。上記共重合体における芳香族ビニル単位の割合が1mol%以上であると、高温における破壊特性を向上させることができる。また、上記共重合体における芳香族ビニル単位の割合の割合が30mol%以下であると、共役ジエン単位及び非共役オレフィン単位による効果を十分に発現させることができる。
但し、上記共重合体における上記その他の単量体単位の割合は、所望の効果をより確実に得る観点から、共重合体全体の20mol%以下であることが好ましく、10mol%以下であることがより好ましく、5mol%以下であることが更に好ましく、0mol%である(即ち、共重合体が共役ジエン単位及び非共役オレフィン単位のみからなる)ことが特に好ましい。
なお、上記共重合体は、ブチレン単位の割合が0mol%である(ブチレン単位を有しない)。つまり、上記共重合体は、スチレン-エチレン/ブチレン-スチレン(SEBS)といった、スチレン-ブタジエン共重合体の水添物を含まない。
本実施形態の共重合体は、主鎖が環状構造を有してもよく、また、主鎖が非環状構造のみからなってもよい。主鎖が非環状構造である場合には、耐カット性をはじめとする耐久性を更に向上させることができる。
なお、共重合体の主鎖が環状構造を有するか否かの確認には、NMRが主要な測定手段として用いられる。具体的には、主鎖に存在する環状構造に由来するピーク(例えば、三員環~五員環については、10~24ppmに現れるピーク)が観測されない場合、その共重合体の主鎖は、非環状構造のみからなることを示す。一方で、当該ピークが観測される際には、主鎖が環状構造を有することを示す。
本実施形態の共重合体は、結晶化度が0.5%以上60%以下であることが好ましい。結晶化度が0.5%以上であれば、耐カット性をより十分に向上させることができ、また、60%以下であれば、適度な剛性を確保することができる。同様の観点から、共重合体の結晶化度は、5%以上であることがより好ましく、10%以上であることが更に好ましく、15%以上であることが一層好ましく、また、55%以下であることがより好ましく、50%以下であることが更に好ましく、45%以下であることが一層好ましい。
なお、上記結晶化度は、0~150℃の範囲における結晶化度であり、例えば、0~100℃未満の結晶化度と100℃~150℃の結晶化度に分けて記載されている場合には、それらを合算した値が0~150℃の範囲における結晶化度となる。
また、本実施形態の共重合体は、100℃以上150℃以下の範囲における結晶化度(C)が、10%以上50%以下であることが好ましい。100℃以上150℃以下の範囲における結晶化度が10%以上であれば、共重合体において、非共役オレフィン化合物に由来する部分全体に占める長い連鎖部分の割合が多くなり、耐カット性をより効率的に向上させることができる。また、100℃以上150℃以下の範囲における結晶化度が50%以下であれば、良好な作業性を保持することができる。
本実施形態の共重合体は、示差走査熱量計(DSC)で測定した融点が100℃以上であることが好ましい。共重合体の融点が100℃以上であれば、非共役オレフィン化合物に由来する部分全体に占める長い連鎖部分の割合が多くなり、耐カット性をより効率的に向上させることができる。同様の観点から、共重合体の融点は、105℃以上であることがより好ましく、110℃以上であることが更に好ましく、115℃以上であることが一層好ましい。また、共重合体の融点の上限は特に限定されないが、良好な作業性を保持する観点から、200℃以下であることが好ましい。
なお、該融点は、示差走査熱量計を用い、JIS K 7121-1987に準拠して測定した値である。
本実施形態の共重合体は、示差走査熱量計(DSC)で測定したガラス転移温度が0℃以下であることが好ましい。共重合体のガラス転移温度が0℃以下であれば、作業性が向上する。同様の観点から、共重合体のガラス転移温度は、-50℃以下であることがより好ましく、-80℃以下であることが更に好ましく、-100℃以下であることが一層好ましい。また、共重合体のガラス転移温度の下限は特に限定されないが、-150℃以上であることが好ましい。
なお、該ガラス転移温度は、示差走査熱量計を用い、JIS K 7121-1987に準拠して測定した値である。
本実施形態の共重合体は、ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が50,000~2,000,000であることが好ましい。共重合体のMwが50,000以上であることにより、機械的強度を十分に確保することができ、また、Mwが2,000,000であることにより、高い作業性を保持することができる。同様の観点から、上記共重合体のMwは、100,000以上であることがより好ましく、150,000以上であることが更に好ましく、また、1,000,000以下であることがより好ましく、800,000以下であることが更に好ましい。
本実施形態の共重合体は、ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が50,000~2,000,000であることが好ましい。共重合体のMnが50,000以上であることにより、機械的強度を十分に確保することができ、また、Mnが2,000,000であることにより、高い作業性を保持することができる。同様の観点から、上記共重合体のMnは、80,000以上であることがより好ましく、100,000以上であることが更に好ましく、また、1,000,000以下であることがより好ましく、500,000以下であることが更に好ましく、300,000以下であることが特に好ましい。
本実施形態の共重合体は、分子量分布[Mw/Mn(重量平均分子量/数平均分子量)]が1.00~4.00であることが好ましく、1.50~3.50であることがより好ましく、1.80~3.00であることが更に好ましい。共重合体の分子量分布が4.00以下であれば、共重合体の物性に十分な均質性をもたらすことができる。同様の観点から、上記共重合体の分子量分布は、3.50以下であることがより好ましく、3.00以下であることが更に好ましい。また、上記共重合体の分子量分布は、1.50以上であることがより好ましく、1.80以上であることが更に好ましい。
なお、上述した重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、ポリスチレンを標準物質として求める。
上述した本実施形態の共重合体は、例えば、後述する触媒成分を用いて所定の単量体を重合させることにより、調製することができる。その際、触媒成分の種類及び組成、投入する単量体の量(又は圧力)に対する各触媒成分の割合、各単量体の投入のタイミング、重合時間などを、複合的にコントロールすることが重要である。
<共重合体の調製>
本実施形態の共重合体は、共役ジエン化合物と、非共役オレフィン化合物と、必要に応じてその他の単量体とを用いて重合する工程を経て製造することができ、更に、必要に応じ、カップリング工程、洗浄工程、その他の工程を経てもよい。
重合方法としては、溶液重合法、懸濁重合法、液相塊状重合法、乳化重合法、気相重合法、固相重合法等の任意の方法を用いることができる。また、重合反応に溶媒を用いる場合、かかる溶媒としては、重合反応において不活性なものであればよく、例えば、トルエン、シクロヘキサン、ノルマルヘキサン等が挙げられる。
重合工程は、一段階で行ってもよく、二段階以上の多段階で行ってもよい。一段階の重合工程とは、重合させる全ての種類の単量体、即ち、非共役オレフィン化合物、共役ジエン化合物、及び任意のその他の単量体、好ましくは、非共役オレフィン化合物及び共役ジエン化合物を、一斉に反応させて重合させる工程である。また、多段階の重合工程とは、1種類又は2種類の単量体の一部又は全部を最初に反応させて重合体を形成し(第1重合段階)、次いで、残る種類の単量体や前記1種類又は2種類の単量体の残部を添加して重合させる1以上の段階(第2重合段階~最終重合段階)を行って重合させる工程である。
重合温度は、特に制限されないが、例えば、-100℃~200℃の範囲が好ましく、室温程度とすることもできる。また、上記重合反応の圧力は、共役ジエン化合物を十分に重合反応系中に取り込むため、0.1~10.0MPaの範囲が好ましい。また、重合に費やす時間は、例えば、1秒~10日の範囲が好ましいが、重合触媒の種類、重合温度等の条件によって適宜選択することができる。特に、重合温度を25~80℃とした場合には、5分~500分の範囲が好ましい。
前記共役ジエン化合物の重合に際しては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等の重合停止剤を用いて、重合を停止させてもよい。
各単量体原料は、同時に添加してもよく、逐次添加してもよい。重合系に対して単量体原料を導入する際には、各単量体原料の流量を制御して、重合系に対して連続的に添加すること(所謂、ミータリング)が好ましい。
重合系の条件下で気体である単量体原料(例えば、室温、常圧の条件下における非共役オレフィン化合物としてのエチレン等)を用いる場合には、所定の圧力で重合反応系に導入することができる。
ここで、上記の単量体の重合は、下記(A)~(F)成分の1種以上の存在下で行うことが好ましい。なお、重合工程には、触媒成分として、下記(A)~(F)成分を1種以上用いることが好ましいが、下記(A)~(F)成分の2種以上を組み合わせて、触媒組成物として用いることが更に好ましい。
(A)成分:希土類元素化合物又は該希土類元素化合物とルイス塩基との反応物
(B)成分:有機金属化合物
(C)成分:アルミノキサン
(D)成分:イオン性化合物
(E)成分:ハロゲン化合物
(F)成分:置換又は無置換のシクロペンタジエン(シクロペンタジエニル基を有する化合物)、置換又は無置換のインデン(インデニル基を有する化合物)、及び、置換又は無置換のフルオレン(フルオレニル基を有する化合物)から選択されるシクロペンタジエン骨格含有化合物(以下、単に「シクロペンタジエン骨格含有化合物」と称することがある。)
以下、(A)~(F)成分について詳細に説明する。
前記希土類元素化合物又は該希土類元素化合物とルイス塩基との反応物((A)成分)としては、希土類元素-炭素結合を有する、希土類元素化合物又は該希土類元素化合物とルイス塩基との反応物(以下、「(A-1)成分」ともいう。)、希土類元素-炭素結合を有しない、希土類元素化合物又は該希土類元素化合物とルイス塩基との反応物(以下、「(A-2)成分」ともいう。)が挙げられる。
前記(A-1)成分としては、例えば、下記一般式(I-1):
Figure 2022090554000002
[式中、Mは、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、Cpは、それぞれ独立して無置換もしくは置換インデニルを示し、R~Rは、それぞれ独立して炭素数1~3のアルキル基又は水素原子を示し、Lは、中性ルイス塩基を示し、wは、0~3の整数を示す]で表されるメタロセン錯体、及び下記一般式(I-2):
Figure 2022090554000003
[式中、M、Cp、R~R、L、及びwは、式(I-1)と同様であり、R~Rは、
それぞれ独立して炭素数1~3のアルキル基又は水素原子を示す]で表される錯体、下記一般式(II-1):
Figure 2022090554000004
[式中、Mは、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、Cpは、それぞれ独立して無置換もしくは置換インデニルを示し、X’は、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、チオラート基、アミノ基、シリル基又は炭素数1~20の一価の炭化水素基を示し、Lは、中性ルイス塩基を示し、wは、0~3の整数を示す]で表されるメタロセン錯体、及び下記一般式(II-2):
Figure 2022090554000005
[式中、M、Cp、X’、L、及びwは、式(II-1)と同様である]で表される錯体、並びに下記一般式(III):
Figure 2022090554000006
[式中、Mは、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、CpR’は、無置換もしくは置換シクロペンタジエニル、インデニル又はフルオレニルを示し、Xは、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、チオラート基、アミノ基、シリル基又は炭素数1~20の一価の炭化水素基を示し、Lは、中性ルイス塩基を示し、wは、0~3の整数を示し、[B]は、非配位性アニオンを示す]で表されるハーフメタロセンカチオン錯体が挙げられる。
上記一般式(I-1)、(I-2)、(II-1)及び(II-2)で表される錯体において、式中のCpは、無置換インデニル又は置換インデニルである。インデニル環を基本骨格とするCpは、C7-x又はC11-xで示され得る。ここで、Xは、0~7又は0~11の整数である。また、Rは、それぞれ独立してヒドロカルビル基又はメタロイド基であることが好ましい。ヒドロカルビル基の炭素数は、1~20であることが好ましく、1~10であることが更に好ましく、1~8であることが一層好ましい。該ヒドロカルビル基として、具体的には、メチル基、エチル基、フェニル基、ベンジル基等が好適に挙げられる。一方、メタロイド基のメタロイドの例としては、ゲルミルGe、スタニルSn、シリルSiが挙げられ、また、メタロイド基は、ヒドロカルビル基を有することが好ましく、メタロイド基が有するヒドロカルビル基は、上記のヒドロカルビル基と同様である。該メタロイド基として、具体的には、トリメチルシリル基等が挙げられる。置換インデニルとして、具体的には、2-フェニルインデニル、2-メチルインデニル等が挙げられる。なお、一般式(I-1)及び(II-1)における二つのCpは、それぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。
上記一般式(III)で表されるハーフメタロセンカチオン錯体において、式中のCpR’は、無置換もしくは置換のシクロペンタジエニル、インデニル又はフルオレニルであり、これらの中でも、無置換もしくは置換のインデニルであることが好ましい。
一般式(III)において、上記シクロペンタジエニル環を基本骨格とするCpR’は、C5-xで示される。ここで、Xは、0~5の整数である。また、Rは、それぞれ独立してヒドロカルビル基又はメタロイド基であることが好ましい。ヒドロカルビル基の炭素数は、1~20であることが好ましく、1~10であることが更に好ましく、1~8であることが一層好ましい。該ヒドロカルビル基として、具体的には、メチル基、エチル基、フェニル基、ベンジル基等が好適に挙げられる。一方、メタロイド基のメタロイドの例としては、ゲルミルGe、スタニルSn、シリルSiが挙げられ、また、メタロイド基は、ヒドロカルビル基を有することが好ましく、メタロイド基が有するヒドロカルビル基は、上記のヒドロカルビル基と同様である。該メタロイド基として、具体的には、トリメチルシリル基等が挙げられる。シクロペンタジエニル環を基本骨格とするCpR’として、具体的には、以下のものが例示される。
Figure 2022090554000007
[式中、Rは水素原子、メチル基又はエチル基を示す。]
一般式(III)において、上記インデニル環を基本骨格とするCpR’は、一般式(I-1)及び(II-1)のCpと同様に定義され、好ましい例も同様である。
一般式(III)において、上記フルオレニル環を基本骨格とするCpR’は、C139-x又はC1317-xで示され得る。ここで、Xは、0~9又は0~17の整数である。また、Rは、それぞれ独立してヒドロカルビル基又はメタロイド基であることが好ましい。ヒドロカルビル基の炭素数は、1~20であることが好ましく、1~10であることが更に好ましく、1~8であることが一層好ましい。該ヒドロカルビル基として、具体的には、メチル基、エチル基、フェニル基、ベンジル基等が好適に挙げられる。一方、メタロイド基のメタロイドの例としては、ゲルミルGe、スタニルSn、シリルSiが挙げられ、また、メタロイド基は、ヒドロカルビル基を有することが好ましく、メタロイド基が有するヒドロカルビル基は、上記のヒドロカルビル基と同様である。該メタロイド基として、具体的には、トリメチルシリル基等が挙げられる。
各一般式における中心金属Mは、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムである。ランタノイド元素には、原子番号57~71の15元素が含まれ、これらのいずれでもよい。中心金属Mとしては、サマリウムSm、ネオジムNd、プラセオジムPr、ガドリニウムGd、セリウムCe、ホルミウムHo、スカンジウムSc及びイットリウムYが好適に挙げられる。
一般式(I-1)及び(I-2)で表される錯体は、シリルアミド配位子[-N(SiR]を含む。シリルアミド配位子に含まれるR基(R~R、R~R)は、それぞれ独立して炭素数1~3のアルキル基又は水素原子である。また、当該R基のうち少なくとも一つが水素原子であることが好ましい。当該R基のうち少なくとも一つを水素原子にすることで、触媒の合成が容易になり、また、ケイ素まわりの嵩高さが低くなるため、非共役オレフィン化合物や芳香族ビニル化合物が導入され易くなる。同様の観点から、一般式(I-1)においては、R~Rのうち少なくとも一つが水素原子であり、R~Rのうち少なくとも一つが水素原子であることが更に好ましい。また、一般式(I-2)においては、R~Rのうち少なくとも一つが水素原子であり、R~Rのうち少なくとも一つが水素原子であり、R~Rのうち少なくとも一つが水素原子であり、R~Rのうち少なくとも一つが水素原子であることが更に好ましい。更に、アルキル基としては、メチル基が好ましい。
一般式(II-1)及び(II-2)で表される錯体は、シリル配位子[-SiX’]を含む。シリル配位子[-SiX’]に含まれるX’は、下記で説明される一般式(III)のXと同様に定義される基であり、好ましい基も同様である。
一般式(III)において、Xは、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、チオラート基、アミノ基、シリル基及び炭素数1~20の一価の炭化水素基からなる群より選択される基である。ここで、Xが表すハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子のいずれでもよいが、塩素原子又は臭素原子が好ましい。
一般式(III)において、Xが表すアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基等の脂肪族アルコキシ基;フェノキシ基、2,6-ジ-tert-ブチルフェノキシ基、2,6-ジイソプロピルフェノキシ基、2,6-ジネオペンチルフェノキシ基、2-tert-ブチル-6-イソプロピルフェノキシ基、2-tert-ブチル-6-ネオペンチルフェノキシ基、2-イソプロピル-6-ネオペンチルフェノキシ基等のアリールオキシ基等が挙げられ、これらの中でも、2,6-ジ-tert-ブチルフェノキシ基が好ましい。
一般式(III)において、Xが表すチオラート基としては、チオメトキシ基、チオエトキシ基、チオプロポキシ基、チオn-ブトキシ基、チオイソブトキシ基、チオsec-ブトキシ基、チオtert-ブトキシ基等の脂肪族チオラート基;チオフェノキシ基、2,6-ジ-tert-ブチルチオフェノキシ基、2,6-ジイソプロピルチオフェノキシ基、2,6-ジネオペンチルチオフェノキシ基、2-tert-ブチル-6-イソプロピルチオフェノキシ基、2-tert-ブチル-6-チオネオペンチルフェノキシ基、2-イソプロピル-6-チオネオペンチルフェノキシ基、2,4,6-トリイソプロピルチオフェノキシ基等のアリールチオラート基等が挙げられ、これらの中でも、2,4,6-トリイソプロピルチオフェノキシ基が好ましい。
一般式(III)において、Xが表すアミノ基としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等の脂肪族アミノ基;フェニルアミノ基、2,6-ジ-tert-ブチルフェニルアミノ基、2,6-ジイソプロピルフェニルアミノ基、2,6-ジネオペンチルフェニルアミノ基、2-tert-ブチル-6-イソプロピルフェニルアミノ基、2-tert-ブチル-6-ネオペンチルフェニルアミノ基、2-イソプロピル-6-ネオペンチルフェニルアミノ基、2,4,6-トリ-tert-ブチルフェニルアミノ基等のアリールアミノ基;ビストリメチルシリルアミノ基等のビストリアルキルシリルアミノ基等が挙げられ、これらの中でも、ビストリメチルシリルアミノ基が好ましい。
一般式(III)において、Xが表すシリル基としては、トリメチルシリル基、トリス(トリメチルシリル)シリル基、ビス(トリメチルシリル)メチルシリル基、トリメチルシリル(ジメチル)シリル基、トリイソプロピルシリル(ビストリメチルシリル)シリル基等が挙げられ、これらの中でも、トリス(トリメチルシリル)シリル基が好ましい。
また、一般式(III)において、Xが表す炭素数1~20の一価の炭化水素基として、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、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、オクチル基等の直鎖又は分枝鎖の脂肪族炭化水素基;フェニル基、トリル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素基;ベンジル基等のアラルキル基等の他;トリメチルシリルメチル基、ビストリメチルシリルメチル基等のケイ素原子を含有する炭化水素基等が挙げられ、これらの中でも、メチル基、エチル基、イソブチル基、トリメチルシリルメチル基等が好ましい。
一般式(III)において、Xとしては、ビストリメチルシリルアミノ基又は炭素数1~20の一価の炭化水素基が好ましい。
一般式(III)において、[B]で示される非配位性アニオンとしては、例えば、4価のホウ素アニオンが挙げられる。該4価のホウ素アニオンとして、具体的には、テトラフェニルボレート、テトラキス(モノフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ジフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(トリフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(テトラフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(テトラフルオロメチルフェニル)ボレート、テトラ(トリル)ボレート、テトラ(キシリル)ボレート、(トリフェニル、ペンタフルオロフェニル)ボレート、[トリス(ペンタフルオロフェニル)、フェニル]ボレート、トリデカハイドライド-7,8-ジカルバウンデカボレート等が挙げられ、これらの中でも、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートが好ましい。
上記一般式(I-1)、(I-2)、(II-1)、(II-2)及び(III)で表される錯体は、更に0~3個、好ましくは0~1個の中性ルイス塩基Lを含む。ここで、中性ルイス塩基Lとしては、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジメチルアニリン、トリメチルホスフィン、塩化リチウム、中性のオレフィン類、中性のジオレフィン類等が挙げられる。ここで、上記錯体が複数の中性ルイス塩基Lを含む場合、中性ルイス塩基Lは、同一であっても異なっていてもよい。
また、上記一般式(I-1)、(I-2)、(II-1)、(II-2)及び(III)で表される錯体は、単量体として存在していてもよく、二量体又はそれ以上の多量体として存在していてもよい。
上記一般式(I-1)で表されるメタロセン錯体は、例えば、溶媒中でランタノイドトリスハライド、スカンジウムトリスハライド又はイットリウムトリスハライドを、インデニルの塩(例えば、カリウム塩やリチウム塩)及びビス(トリアルキルシリル)アミンの塩(例えば、カリウム塩やリチウム塩)と反応させることで得ることができる。なお、反応温度は室温程度にすればよいので、温和な条件で製造することができる。また、反応時間は任意であるが、数時間~数十時間程度である。反応溶媒は特に限定されないが、原料及び生成物を溶解する溶媒であることが好ましく、例えば、トルエンを用いればよい。以下に、一般式(I-1)で表されるメタロセン錯体を得るための反応例を示す。
Figure 2022090554000008
[式中、X’’はハライドを示す。]
上記一般式(II-1)で表されるメタロセン錯体は、例えば、溶媒中でランタノイドトリスハライド、スカンジウムトリスハライド又はイットリウムトリスハライドを、インデニルの塩(例えば、カリウム塩やリチウム塩)及びシリルの塩(例えば、カリウム塩やリチウム塩)と反応させることで得ることができる。なお、反応温度は、室温程度にすればよいので、温和な条件で製造することができる。また、反応時間は、任意であるが、数時間~数十時間程度である。反応溶媒は、特に限定されないが、原料及び生成物を溶解する溶媒であることが好ましく、例えば、トルエンを用いればよい。以下に、一般式(II-1)で表されるメタロセン錯体を得るための反応例を示す。
Figure 2022090554000009
[式中、X’’はハライドを示す。]
上記一般式(III)で表されるハーフメタロセンカチオン錯体は、例えば、次のいずれかの反応により得ることができる。
Figure 2022090554000010
Figure 2022090554000011
ここで、一般式(IV-1)及び(IV-2)で表される化合物において、Mは、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、CpR’は、それぞれ独立して無置換もしくは置換シクロペンタジエニル、インデニル又はフルオレニルを示し、Xは、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、チオラート基、アミノ基、シリル基又は炭素数1~20の一価の炭化水素基を示し、Lは、中性ルイス塩基を示し、wは、0~3の整数を示す。また、一般式[A][B]で表されるイオン性化合物において、[A]は、カチオンを示し、[B]は、非配位性アニオンを示す。
[A]で表されるカチオンとしては、例えば、カルボニウムカチオン、オキソニウムカチオン、アミンカチオン、ホスホニウムカチオン、シクロヘプタトリエニルカチオン、遷移金属を有するフェロセニウムカチオン等が挙げられる。カルボニウムカチオンとしては、トリフェニルカルボニウムカチオン、トリ(置換フェニル)カルボニウムカチオン等の三置換カルボニウムカチオン等が挙げられ、トリ(置換フェニル)カルボニルカチオンとして、具体的には、トリ(メチルフェニル)カルボニウムカチオン等が挙げられる。アミンカチオンとしては、トリメチルアンモニウムカチオン、トリエチルアンモニウムカチオン、トリプロピルアンモニウムカチオン、トリブチルアンモニウムカチオン等のトリアルキルアンモニウムカチオン;N,N-ジメチルアニリニウムカチオン、N,N-ジエチルアニリニウムカチオン、N,N-2,4,6-ペンタメチルアニリニウムカチオン等のN,N-ジアルキルアニリニウムカチオン;ジイソプロピルアンモニウムカチオン、ジシクロヘキシルアンモニウムカチオン等のジアルキルアンモニウムカチオン等が挙げられる。ホスホニウムカチオンとしては、トリフェニルホスホニウムカチオン、トリ(メチルフェニル)ホスホニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウムカチオン等のトリアリールホスホニウムカチオン等が挙げられる。これらカチオンの中でも、N,N-ジアルキルアニリニウムカチオン又はカルボニウムカチオンが好ましく、N,N-ジアルキルアニリニウムカチオンが特に好ましい。
上記反応に用いる一般式[A][B]で表されるイオン性化合物としては、上記の非配位性アニオン及びカチオンからそれぞれ選択し組み合わせた化合物であって、N,N-ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルカルボニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等が好ましい。また、一般式[A][B]で表されるイオン性化合物は、メタロセン錯体に対して0.1~10倍mol加えることが好ましく、約1倍mol加えることが更に好ましい。なお、一般式(III)で表されるハーフメタロセンカチオン錯体を重合反応に用いる場合、一般式(III)で表されるハーフメタロセンカチオン錯体をそのまま重合反応系中に提供してもよいし、上記反応に用いる一般式(IV-1)又は(IV-2)で表される化合物と一般式[A][B]で表されるイオン性化合物を別個に重合反応系中に提供し、反応系中で一般式(III)で表されるハーフメタロセンカチオン錯体を形成させてもよい。また、一般式(I-1)又は(I-2)、或いは、一般式(II-1)又は(II-2)で表されるメタロセン錯体と、一般式[A][B]で表されるイオン性化合物とを組み合わせて使用することにより、反応系中で一般式(III)で表されるハーフメタロセンカチオン錯体を形成させることもできる。
上記一般式(I-1)、(I-2)、(II-1)、(II-2)及び(III)で表される錯体の構造は、X線構造解析により決定することが好ましい。
前記(A-2)成分は、希土類元素化合物又は該希土類元素化合物とルイス塩基との反応物であり、且つ、希土類元素と炭素との結合を有しない。該希土類元素化合物及び反応物が希土類元素-炭素結合を有しない場合、化合物が安定であり、取り扱い易い。ここで、希土類元素化合物とは、希土類元素(M)、即ち、周期律表中の原子番号57~71の元素から構成されるランタノイド元素、又はスカンジウム若しくはイットリウムを含有する化合物である。
なお、ランタノイド元素の具体例としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムを挙げることができる。なお、上記(A-2)成分は、一種単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、上記希土類元素化合物は、2価若しくは3価の希土類金属の塩又は錯体化合物であることが好ましく、水素原子、ハロゲン原子及び有機化合物残基から選択される1種又は2種以上の配位子を含有する希土類元素化合物であることが更に好ましい。更に、上記希土類元素化合物又は該希土類元素化合物とルイス塩基との反応物は、下記一般式(VIII)又は(IX):
1111 ・L11 ・・・ (VIII)
1111 ・L11 ・・・ (IX)
[それぞれの式中、M11は、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、X11は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、チオラート基、アミノ基、シリル基、アルデヒド残基、ケトン残基、カルボン酸残基、チオカルボン酸残基又はリン化合物残基を示し、L11は、ルイス塩基を示し、wは、0~3を示す]で表されることが好ましい。
上記希土類元素化合物の希土類元素に結合する基(配位子)としては、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基(アルコールの水酸基の水素を除いた基であり、金属アルコキシドを形成する)、チオラート基(チオール化合物のチオール基の水素を除いた基であり、金属チオラートを形成する)、アミノ基(アンモニア、第一級アミン、又は第二級アミンの窒素原子に結合する水素原子を1つ除いた基であり、金属アミドを形成する)、シリル基、アルデヒド残基、ケトン残基、カルボン酸残基、チオカルボン酸残基、リン化合物残基が挙げられる。
該基(配位子)として、具体的には、水素原子;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基等の脂肪族アルコキシ基;フェノキシ基、2,6-ジ-tert-ブチルフェノキシ基、2,6-ジイソプロピルフェノキシ基、2,6-ジネオペンチルフェノキシ基、2-tert-ブチル-6-イソプロピルフェノキシ基、2-tert-ブチル-6-ネオペンチルフェノキシ基、2-イソプロピル-6-ネオペンチルフェノキシ基;チオメトキシ基、チオエトキシ基、チオプロポキシ基、チオn-ブトキシ基、チオイソブトキシ基、チオsec-ブトキシ基、チオtert-ブトキシ基等の脂肪族チオラート基;チオフェノキシ基、2,6-ジ-tert-ブチルチオフェノキシ基、2,6-ジイソプロピルチオフェノキシ基、2,6-ジネオペンチルチオフェノキシ基、2-tert-ブチル-6-イソプロピルチオフェノキシ基、2-tert-ブチル-6-チオネオペンチルフェノキシ基、2-イソプロピル-6-チオネオペンチルフェノキシ基、2,4,6-トリイソプロピルチオフェノキシ基等のアリールチオラート基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等の脂肪族アミノ基;フェニルアミノ基、2,6-ジ-tert-ブチルフェニルアミノ基、2,6-ジイソプロピルフェニルアミノ基、2,6-ジネオペンチルフェニルアミノ基、2-tert-ブチル-6-イソプロピルフェニルアミノ基、2-tert-ブチル-6-ネオペンチルフェニルアミノ基、2-イソプロピル-6-ネオペンチルフェニルアミノ基、2,4,6-トリ-tert-ブチルフェニルアミノ基等のアリールアミノ基;ビストリメチルシリルアミノ基等のビストリアルキルシリルアミノ基;トリメチルシリル基、トリス(トリメチルシリル)シリル基、ビス(トリメチルシリル)メチルシリル基、トリメチルシリル(ジメチル)シリル基、トリイソプロピルシリル(ビストリメチルシリル)シリル基等のシリル基;フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子等が挙げられる。
該基(配位子)として、更には、サリチルアルデヒド、2-ヒドロキシ-1-ナフトアルデヒド、2-ヒドロキシ-3-ナフトアルデヒド等のアルデヒドの残基;2’-ヒドロキシアセトフェノン、2’-ヒドロキシブチロフェノン、2’-ヒドロキシプロピオフェノン等のヒドロキシフェノンの残基;アセチルアセトン、ベンゾイルアセトン、プロピオニルアセトン、イソブチルアセトン、バレリルアセトン、エチルアセチルアセトン等のケトン残基(特には、ジケトンの残基);イソ吉草酸、カプリル酸、オクタン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、シクロペンタンカルボン酸、ナフテン酸、エチルヘキサン酸、ピバル酸、バーサチック酸[シェル化学(株)製の商品名、C10モノカルボン酸の異性体の混合物から構成される合成酸]、フェニル酢酸、安息香酸、2-ナフトエ酸、マレイン酸、コハク酸等のカルボン酸の残基;ヘキサンチオ酸、2,2-ジメチルブタンチオ酸、デカンチオ酸、チオ安息香酸等のチオカルボン酸の残基;リン酸ジブチル、リン酸ジペンチル、リン酸ジヘキシル、リン酸ジヘプチル、リン酸ジオクチル、リン酸ビス(2-エチルヘキシル)、リン酸ビス(1-メチルヘプチル)、リン酸ジラウリル、リン酸ジオレイル、リン酸ジフェニル、リン酸ビス(p-ノニルフェニル)、リン酸ビス(ポリエチレングリコール-p-ノニルフェニル)、リン酸(ブチル)(2-エチルヘキシル)、リン酸(1-メチルヘプチル)(2-エチルヘキシル)、リン酸(2-エチルヘキシル)(p-ノニルフェニル)等のリン酸エステルの残基;2-エチルヘキシルホスホン酸モノブチル、2-エチルヘキシルホスホン酸モノ-2-エチルヘキシル、フェニルホスホン酸モノ-2-エチルヘキシル、2-エチルヘキシルホスホン酸モノ-p-ノニルフェニル、ホスホン酸モノ-2-エチルヘキシル、ホスホン酸モノ-1-メチルヘプチル、ホスホン酸モノ-p-ノニルフェニル等のホスホン酸エステルの残基;ジブチルホスフィン酸、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフィン酸、ビス(1-メチルヘプチル)ホスフィン酸、ジラウリルホスフィン酸、ジオレイルホスフィン酸、ジフェニルホスフィン酸、ビス(p-ノニルフェニル)ホスフィン酸、ブチル(2-エチルヘキシル)ホスフィン酸、(2-エチルヘキシル)(1-メチルヘプチル)ホスフィン酸、(2-エチルヘキシル)(p-ノニルフェニル)ホスフィン酸、ブチルホスフィン酸、2-エチルヘキシルホスフィン酸、1-メチルヘプチルホスフィン酸、オレイルホスフィン酸、ラウリルホスフィン酸、フェニルホスフィン酸、p-ノニルフェニルホスフィン酸等のホスフィン酸の残基等を挙げることもできる。
なお、これらの基(配位子)は、一種単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記希土類元素化合物と反応するルイス塩基としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジメチルアニリン、トリメチルホスフィン、塩化リチウム、中性のオレフィン類、中性のジオレフィン類等が挙げられる。ここで、上記希土類元素化合物が複数のルイス塩基と反応する場合(一般式(VIII)及び(IX)においては、wが2又は3である場合)、ルイス塩基L11は、同一であっても異なっていてもよい。
好適には、上記希土類元素化合物としては、下記一般式(X):
M-(AQ)(AQ)(AQ) ・・・ (X)
[式中、Mは、スカンジウム、イットリウム又はランタノイド元素であり;AQ、AQ及びAQは、同一であっても異なっていてもよい官能基であり;Aは、窒素、酸素又は硫黄であり;但し、少なくとも1つのM-A結合を有する]で表される化合物が好ましい。ここで、ランタノイド元素とは、具体的には、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムである。該化合物は、反応系における触媒活性を向上させることができ、反応時間を短くし、反応温度を高くすることが可能な成分である。
一般式(X)中のMとしては、特に、触媒活性及び反応制御性を高める観点から、ガドリニウムが好ましい。
一般式(X)中のAが窒素である場合、AQ、AQ及びAQ(即ち、NQ、NQ及びNQ)で表される官能基としては、アミノ基等が挙げられる。そして、この場合、3つのM-N結合を有する。
アミノ基としては、例えば、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等の脂肪族アミノ基;フェニルアミノ基、2,6-ジ-tert-ブチルフェニルアミノ基、2,6-ジイソプロピルフェニルアミノ基、2,6-ジネオペンチルフェニルアミノ基、2-tert-ブチル-6-イソプロピルフェニルアミノ基、2-tert-ブチル-6-ネオペンチルフェニルアミノ基、2-イソプロピル-6-ネオペンチルフェニルアミノ基、2,4,6-トリ-tert-ブチルフェニルアミノ基等のアリールアミノ基;ビストリメチルシリルアミノ基等のビストリアルキルシリルアミノ基等が挙げられ、特に、脂肪族炭化水素及び芳香族炭化水素に対する溶解性の観点から、ビストリメチルシリルアミノ基が好ましい。上記アミノ基は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記構成によれば、(A-2)成分を3つのM-N結合を有する化合物とすることができ、各結合が化学的に等価となり、化合物の構造が安定となるため、取り扱いが容易となる。
また、上記構成とすれば、反応系における触媒活性を更に向上させることができる。そのため、反応時間を更に短くし、反応温度を更に高くすることができる。
一般式(X)中のAが酸素である場合、一般式(X)(即ち、M-(OQ)(OQ)(OQ))で表される希土類元素含有化合物としては、特に制限されないが、例えば、下記一般式(XI):
(RO)M ・・・ (XI)
で表される希土類アルコラートや、下記一般式(XII):
(R-COM・・・ (XII)
で表される希土類カルボキシレート等が挙げられる。
ここで、上記一般式(XI)及び(XII)中、Rは、同一であっても異なっていてもよく、炭素数1~10のアルキル基である。
一般式(X)中のAが硫黄である場合、一般式(X)(即ち、M-(SQ)(SQ)(SQ))で表される希土類元素含有化合物としては、特に制限されないが、例えば、下記一般式(XIII):
(RS)M ・・・ (XIII)
で表される希土類アルキルチオラートや、下記一般式(XIV):
(R-CSM ・・・ (XIV)
で表される化合物等が挙げられる。
ここで、上記一般式(XIII)及び(XIV)中、Rは、同一であっても異なっていてもよく、炭素数1~10のアルキル基である。
前記有機金属化合物((B)成分)は、下記一般式(XV):
YR ・・・ (XV)
[式中、Yは、周期律表第1族、第2族、第12族及び第13族から選択される金属であり、R及びRは、炭素数1~10の炭化水素基又は水素原子で、Rは炭素数1~10の炭化水素基であり、但し、R、R及びRはそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよく、また、Yが周期律表第1族から選択される金属である場合には、aは1で且つb及びcは0であり、Yが周期律表第2族及び第12族から選択される金属である場合には、a及びbは1で且つcは0であり、Yが周期律表第13族から選択される金属である場合には、a、b及びcは1である]で表される。
上記一般式(XV)において、R、R及びRが示す炭素数1~10の炭化水素基として、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、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、オクチル基等の直鎖又は分岐鎖の脂肪族炭化水素基;フェニル基、トリル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素基;ベンジル基等のアラルキル基等が挙げられ、これらの中でも、メチル基、エチル基、イソブチル基等が好ましい。
前記(B)成分としては、下記一般式(XVI):
AlR ・・・ (XVI)
[式中、R及びRは、炭素数1~10の炭化水素基又は水素原子で、Rは炭素数1~10の炭化水素基であり、但し、R、R及びRはそれぞれ互いに同一又は異なっていてもよい]で表される有機アルミニウム化合物が好ましい。該有機アルミニウム化合物は、上記一般式(XV)において、YがAlで、a、b及びcが1である化合物に相当する。
上記一般式(XVI)の有機アルミニウム化合物としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ-n-プロピルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリ-n-ブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ-t-ブチルアルミニウム、トリペンチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリシクロヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム;ジエチルアルミニウムハイドライド、ジ-n-プロピルアルミニウムハイドライド、ジ-n-ブチルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライド、ジヘキシルアルミニウムハイドライド、ジイソヘキシルアルミニウムハイドライド、ジオクチルアルミニウムハイドライド、ジイソオクチルアルミニウムハイドライド;エチルアルミニウムジハイドライド、n-プロピルアルミニウムジハイドライド、イソブチルアルミニウムジハイドライド等が挙げられ、これらの中でも、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライドが好ましい。
前記(B)成分は、1種単独で使用することも、2種以上を混合して用いることもできる。また、前記(B)成分の使用量は、上述の(A)成分と共に用いる場合、該(A)成分に対して1~50倍molであることが好ましく、約10倍molであることが更に好ましい。
前記アルミノキサン((C)成分)は、有機アルミニウム化合物と縮合剤とを接触させることによって得られる化合物である。(C)成分を用いることによって、重合反応系における触媒活性を更に向上させることができるので、目的とする共重合体を容易に得ることができる。また、反応時間を更に短くし、反応温度を更に高くすることもできる。
ここで、前記有機アルミニウム化合物としては、例えば、トリメチルアルミニウム、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のトリアルキルアルミニウム、及びその混合物等が挙げられ、特に、トリメチルアルミニウム、トリメチルアルミニウムとトリブチルアルミニウムとの混合物が好ましい。
一方、前記縮合剤としては、例えば、水等が挙げられる。
前記(C)成分としては、例えば、下記式(XVII):
-(Al(R)O)- ・・・ (XVII)
[式中、Rは、炭素数1~10の炭化水素基であり、ここで、炭化水素基の一部はハロゲン及び/又はアルコキシ基で置換されてもよく;Rは、繰り返し単位間で同一であっても異なっていてもよく;nは5以上である]で表されるアルミノキサンを挙げることができる。
上記アルミノキサンの分子構造は、直鎖状であっても環状であってもよい。
上記式(XVII)中のnは、10以上であることが好ましい。
また、上記式(XVII)中のRに関して、炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソブチル基等が挙げられ、特に、メチル基が好ましい。該炭化水素基は、1種でもよいし、2種以上を組み合わせてもよい。式(XVII)中のRに関して、炭化水素基としては、メチル基とイソブチル基との組み合わせが好ましい。
上記アルミノキサンは、脂肪族炭化水素に高い溶解性を有することが好ましく、芳香族炭化水素に低い溶解性を有することが好ましい。例えば、ヘキサン溶液として市販されているアルミノキサンが好ましい。
ここで、脂肪族炭化水素としては、ヘキサン、シクロヘキサン等が挙げられる。
前記(C)成分は、特に、下記式(XVIII):
-(Al(CH(i-CO)- ・・・ (XVIII)
[式中、x+yは1であり;mは5以上である]で表される修飾アルミノキサン(以下、「TMAO」ともいう。)としてもよい。TMAOとしては、例えば、東ソー・ファインケミカル社製の製品名「TMAO-341」が挙げられる。
また、前記(C)成分は、特に、下記式(XIX):
-(Al(CH0.7(i-C0.3O)- ・・・ (XIX)
[式中、kは5以上である]で表される修飾アルミノキサン(以下、「MMAO」ともいう。)としてもよい。MMAOとしては、例えば、東ソー・ファインケミカル社製の製品名「MMAO-3A」が挙げられる。
更に、前記(C)成分は、特に、下記式(XX):
-[(CH)AlO]- ・・・ (XX)
[式中、iは5以上である]で表される修飾アルミノキサン(以下、「PMAO」ともいう。)としてもよい。PMAOとしては、例えば、東ソー・ファインケミカル社製の製品名「PMAO-211」が挙げられる。
前記(C)成分は、触媒活性を向上させる効果を高める観点から、上記MMAO、TMAO、PMAOのうち、MMAO又はTMAOであることが好ましく、特に、触媒活性を向上させる効果を更に高める観点から、TMAOであることが更に好ましい。
前記(C)成分は、1種単独で使用することも、2種以上を混合して用いることもできる。また、前記(C)成分は、触媒活性を向上させる観点から、前記(A)成分と共に用いる場合、該(A)成分中の希土類元素1molに対して、当該(C)成分中のアルミニウムが10mol以上となるように使用されることが好ましく、100mol以上となるように使用されることが更に好ましく、また、1000mol以下となるように使用されることが好ましく、800mol以下となるように使用されることが更に好ましい。
前記イオン性化合物((D)成分)は、非配位性アニオンとカチオンとからなる。該(D)成分を上述の(A)成分と共に用いる場合、(D)成分としては、前記(A)成分と反応してカチオン性遷移金属化合物を生成できるイオン性化合物等を挙げることができる。
ここで、非配位性アニオンとしては、4価のホウ素アニオン、例えば、テトラフェニルボレート、テトラキス(モノフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ジフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(トリフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(テトラフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(テトラフルオロメチルフェニル)ボレート、テトラ(トリル)ボレート、テトラ(キシリル)ボレート、(トリフェニル、ペンタフルオロフェニル)ボレート、[トリス(ペンタフルオロフェニル)、フェニル]ボレート、トリデカハイドライド-7,8-ジカルバウンデカボレート等が挙げられ、これらの中でも、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートが好ましい。
一方、カチオンとしては、カルボニウムカチオン、オキソニウムカチオン、アミンカチオン、ホスホニウムカチオン、シクロヘプタトリエニルカチオン、遷移金属を有するフェロセニウムカチオン等を挙げることができる。カルボニウムカチオンの具体例としては、トリフェニルカルボニウムカチオン(「トリチルカチオン」ともいう)、トリ(置換フェニル)カルボニウムカチオン等の三置換カルボニウムカチオン等が挙げられ、トリ(置換フェニル)カルボニルカチオンとして、より具体的には、トリ(メチルフェニル)カルボニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)カルボニウムカチオン等が挙げられる。アミンカチオンとしては、アンモニウムカチオン等が挙げられ、アンモニウムカチオンの具体例としては、トリメチルアンモニウムカチオン、トリエチルアンモニウムカチオン、トリプロピルアンモニウムカチオン、トリブチルアンモニウムカチオン(例えば、トリ(n-ブチル)アンモニウムカチオン)等のトリアルキルアンモニウムカチオン;N,N-ジメチルアニリニウムカチオン、N,N-ジエチルアニリニウムカチオン、N,N-2,4,6-ペンタメチルアニリニウムカチオン等のN,N-ジアルキルアニリニウムカチオン;ジイソプロピルアンモニウムカチオン、ジシクロヘキシルアンモニウムカチオン等のジアルキルアンモニウムカチオン等が挙げられる。ホスホニウムカチオンの具体例としては、トリフェニルホスホニウムカチオン、トリ(メチルフェニル)ホスホニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウムカチオン等のトリアリールホスホニウムカチオン等が挙げられる。これらカチオンの中でも、N,N-ジアルキルアニリニウムカチオン又はカルボニウムカチオンが好ましく、N,N-ジアルキルアニリニウムカチオンが特に好ましい。
従って、前記イオン性化合物((D)成分)としては、上述の非配位性アニオン及びカチオンからそれぞれ選択し組み合わせた化合物が好ましく、具体的には、N,N-ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルカルボニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等が好ましい。
前記(D)成分は、1種単独で使用することも、2種以上を混合して用いることもできる。また、前記(D)成分の使用量は、上述の(A)成分と共に用いる場合、該(A)成分に対して0.1~10倍molであることが好ましく、約1倍molであることが更に好ましい。
前記ハロゲン化合物((E)成分)としては、ルイス酸であるハロゲン含有化合物(以下、「(E-1)成分」ともいう。)、金属ハロゲン化物とルイス塩基との錯化合物(以下、「(E-2)成分」ともいう。)、活性ハロゲンを含む有機化合物(以下、「(E-3)成分」ともいう。)等が挙げられる。該(E)成分は、例えば、上述の(A)成分と共に用いる場合、該(A)成分と反応して、カチオン性遷移金属化合物やハロゲン化遷移金属化合物や遷移金属中心が電荷不足の化合物を生成することができる。
上記(E-1)成分としては、例えば、周期律表中の第3族、第4族、第5族、第6族、第8族、第13族、第14族又は第15族の元素を含むハロゲン化合物を用いることができる。好ましくは、アルミニウムハロゲン化物又は有機金属ハロゲン化物が挙げられる。また、ハロゲン元素としては、塩素又は臭素が好ましい。
上記ルイス酸であるハロゲン含有化合物として、具体的には、メチルアルミニウムジブロマイド、メチルアルミニウムジクロライド、エチルアルミニウムジブロマイド、エチルアルミニウムジクロライド、ブチルアルミニウムジブロマイド、ブチルアルミニウムジクロライド、ジメチルアルミニウムブロマイド、ジメチルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニウムブロマイド、ジエチルアルミニウムクロライド、ジブチルアルミニウムブロマイド、ジブチルアルミニウムクロライド、メチルアルミニウムセスキブロマイド、メチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムセスキブロマイド、エチルアルミニウムセスキクロライド、ジブチルスズジクロライド、アルミニウムトリブロマイド、トリ(ペンタフルオロフェニル)アルミニウム、トリ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、三塩化アンチモン、五塩化アンチモン、三塩化リン、五塩化リン、四塩化スズ、四塩化チタン、六塩化タングステン等が挙げられ、これらの中でも、ジエチルアルミニウムクロライド、エチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムジクロライド、ジエチルアルミニウムブロマイド、エチルアルミニウムセスキブロマイド、エチルアルミニウムジブロマイドが特に好ましい。
上記(E-1)成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記(E-2)成分を構成する金属ハロゲン化物としては、塩化ベリリウム、臭化ベリリウム、ヨウ化ベリリウム、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、塩化カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、塩化バリウム、臭化バリウム、ヨウ化バリウム、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、塩化カドミウム、臭化カドミウム、ヨウ化カドミウム、塩化水銀、臭化水銀、ヨウ化水銀、塩化マンガン、臭化マンガン、ヨウ化マンガン、塩化レニウム、臭化レニウム、ヨウ化レニウム、塩化銅、ヨウ化銅、塩化銀、臭化銀、ヨウ化銀、塩化金、ヨウ化金、臭化金等が挙げられ、これらの中でも、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化バリウム、塩化マンガン、塩化亜鉛、塩化銅が好ましく、塩化マグネシウム、塩化マンガン、塩化亜鉛、塩化銅が特に好ましい。
また、上記(E-2)成分を構成するルイス塩基としては、リン化合物、カルボニル化合物、窒素化合物、エーテル化合物、アルコール等が好ましい。具体的には、リン酸トリブチル、リン酸トリ-2-エチルヘキシル、リン酸トリフェニル、リン酸トリクレジル、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジエチルホスフィノエタン、ジフェニルホスフィノエタン、アセチルアセトン、ベンゾイルアセトン、プロピオニトリルアセトン、バレリルアセトン、エチルアセチルアセトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸フェニル、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジフェニル、酢酸、オクタン酸、2-エチル-ヘキサン酸、オレイン酸、ステアリン酸、安息香酸、ナフテン酸、バーサチック酸、トリエチルアミン、N,N-ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、ジフェニルエーテル、2-エチル-ヘキシルアルコール、オレイルアルコール、ステアリルアルコール、フェノール、ベンジルアルコール、1-デカノール、ラウリルアルコール等が挙げられ、これらの中でも、リン酸トリ-2-エチルヘキシル、リン酸トリクレジル、アセチルアセトン、2-エチルヘキサン酸、バーサチック酸、2-エチルヘキシルアルコール、1-デカノール、ラウリルアルコールが好ましい。
上記ルイス塩基は、上記金属ハロゲン化物1mol当り、0.01~30mol、好ましくは0.5~10molの割合で反応させる。このルイス塩基との反応物を使用すると、ポリマー中に残存する金属を低減することができる。
上記(E-2)成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記(E-3)成分としては、ベンジルクロライド等が挙げられる。
前記(E)成分は、一種単独で使用することも、2種以上を混合して用いることもできる。また、前記(E)成分の使用量は、前記(A)成分と共に用いる場合、該(A)成分に対して0~5倍molであることが好ましく、1~5倍molであることが更に好ましい。
前記シクロペンタジエン骨格含有化合物((F)成分)は、シクロペンタジエニル基、インデニル基、及びフルオレニル基から選択される基を有し、該シクロペンタジエン骨格含有化合物(F)は、置換又は無置換シクロペンタジエン、置換又は無置換のインデン、置換又は無置換のフルオレンからなる群から選択される少なくとも1種の化合物である。上記(F)成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記置換又は無置換のシクロペンタジエンとしては、例えば、シクロペンタジエン、ペンタメチルシクロペンタジエン、テトラメチルシクロペンタジエン、イソプロピルシクロペンタジエン、トリメチルシリル-テトラメチルシクロペンタジエン、(1-ベンジルジメチルシリル)シクロペンタ[l]フェナントレン等が挙げられる。
前記置換又は無置換のインデンとしては、例えば、インデン、2-フェニル-1H-インデン、3-ベンジル-1H-インデン、3-メチル-2-フェニル-1H-インデン、3-ベンジル-2-フェニル-1H-インデン、1-ベンジル-1H-インデン、1-メチル-3-ジメチルベンジルシリル-インデン、1,3-ビス(t-ブチルジメチルシリル)-インデン、(1-ベンジルジメチルシリル-3-シクロペンチル)インデン、(1-ベンジル-3-t-ブチルジメチルシリル)インデン等が挙げられ、特に、分子量分布を小さくする観点から、3-ベンジル-1H-インデン、1-ベンジル-1H-インデンが好ましい。
前記置換又は無置換のフルオレンとしては、フルオレン、トリメチルシリルフルオレン、イソプロピルフルオレン等が挙げられる。
特に、シクロペンタジエン骨格含有化合物((F)成分)は、置換シクロペンタジエン、置換インデン又は置換フルオレンであることが好ましく、置換インデンであることがより好ましい。これにより、重合触媒としてのかさ高さが有利に増大するため、反応時間を短くし、反応温度を高くすることができる。また、共役電子を多く具えるため、反応系における触媒活性を更に向上させることができる。
ここで、置換シクロペンタジエン、置換インデン、置換フルオレンの置換基としては、ヒドロカルビル基、メタロイド基が挙げられ、ヒドロカルビル基の炭素数は1~20であることが好ましく、1~10であることが更に好ましく、1~8であることがより一層好ましい。該ヒドロカルビル基として、具体的には、メチル基、エチル基、フェニル基、ベンジル基等が好適に挙げられる。一方、メタロイド基のメタロイドの例としては、ゲルミルGe、スタニルSn、シリルSiが挙げられ、また、メタロイド基はヒドロカルビル基を有することが好ましく、メタロイド基が有するヒドロカルビル基は上記のヒドロカルビル基と同様である。該メタロイド基として、具体的には、トリメチルシリル基等が挙げられる。
前記(F)成分は、1種単独で使用することも、2種以上を混合して用いることもできる。また、前記(F)成分の使用量は、触媒活性を向上させる観点から、前記(A)成分と共に用いる場合、該(A)成分に対するモル比として、0超であることが好ましく、0.5以上であることが更に好ましく、1以上であることが特に好ましく、また、3以下であることが好ましく、2.5以下であることが更に好ましく、2.2以下であることが特に好ましい。
上述の(A)~(F)成分は、様々に組み合わせ、触媒組成物として、前記重合工程に用いることが好ましい。好適な触媒組成物としては、以下の第一の触媒組成物及び第二の触媒組成物が挙げられる。なお、当該第一の触媒組成物及び第二の触媒組成物は、少なくとも共役ジエン化合物及び非共役オレフィン化合物の重合(二元共重合体の合成)には、これまで用いられていない。
第一の触媒組成物は、前記(A-1)成分と、前記(B)成分と、前記(D)成分と、を含み、更に、任意成分として、前記(C)成分及び前記(E)成分の一種以上を含むものである。なお、前記(A-1)成分が、前記一般式(V)で表わされメタロセン系複合触媒である場合は、前記(B)成分も任意成分となる。
第二の触媒組成物は、前記(A-2)成分と、前記(B)成分と、前記(D)成分と、を含み、更に、任意成分として、前記(C)成分、前記(E)成分及び前記(F)成分の一種以上を含むものである。なお、第二の触媒組成物が(F)成分を含む場合、触媒活性が向上する。
前記カップリング工程は、前記重合工程において得られた共重合体の高分子鎖の少なくとも一部(例えば、末端)を変性する反応(カップリング反応)を行う工程である。
前記カップリング工程において、重合反応が100%に達した際にカップリング反応を行うことが好ましい。
前記カップリング反応に用いるカップリング剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビス(マレイン酸-1-オクタデシル)ジオクチルスズ(IV)等のスズ含有化合物;4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート等のイソシアネート化合物;グリシジルプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン化合物、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、ビス(マレイン酸-1-オクタデシル)ジオクチルスズ(IV)が、反応効率と低ゲル生成の点で、好ましい。
なお、カップリング反応を行うことにより、数平均分子量(Mn)の増加を行うことができる。
前記洗浄工程は、前記重合工程において得られた共重合体を洗浄する工程である。なお、洗浄に用いる媒体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどが挙げられるが、重合触媒としてルイス酸由来の触媒を使用する際は、特にこれらの溶媒に対して酸(例えば、塩酸、硫酸、硝酸等)を加えて使用することができる。添加する酸の量は溶媒に対して15mol%以下が好ましい。これ以上では、酸が共重合体中に残存してしまうことで混練及び加硫時の反応に悪影響を及ぼす可能性がある。
この洗浄工程により、共重合体中の触媒残渣量を好適に低下させることができる。
示差走査熱量計で得られる曲線(DSC曲線)に特徴を有する本実施形態の共重合体は、好適には、共役ジエン化合物の溶液を反応器内に準備し、次いで、当該反応器に触媒成分又は触媒組成物を加えて所定温度に加温し、次いで、当該反応器に、非共役オレフィン化合物を所定の圧力で導入しつつ、共役ジエン化合物の溶液を連続的に添加することにより、得ることができる。
上記共重合体を得るための調整方法としては、例えば、(1)共役ジエン化合物の添加速度を比較的小さくする(比較的長時間かけて重合を行う)こと、(2)比較的多量の非共役オレフィン化合物の用いること、或いは、(3)上記(B)成分及び(D)成分の少なくともいずれかの量を比較的少量とすること、等が挙げられる。この点に関し、非共役オレフィン化合物に由来する連鎖の長さを制御する主な因子は、共役ジエン化合物の濃度である。そのため、上述したものの中でも、(1)及び(2)、特に(1)がより肝要と考えられる。
(ゴム組成物)
本発明の一実施形態に係るゴム組成物(以下、「本実施形態のゴム組成物」と称することがある。)は、上述した共重合体を含有することを特徴とする。かかる本実施形態のゴム組成物は、上述した共重合体を含有するため、耐カット性及び耐オゾン性に優れる。
本実施形態のゴム組成物は、ゴム成分として上述の共重合体を含有し、更に必要に応じて、その他のゴム成分を含有することができる。
なお、その他のゴム成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム、エチレン-プロピレンゴム(EPM)、エチレン-プロピレン-ジエンゴム(EPDM)、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。これらゴム成分は、一種単独で用いてもよいし、二種以上の組み合わせで用いてもよい。特に、その他のゴム成分としては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)が好ましい。
本実施形態のゴム組成物において、ゴム成分中の上記共重合体の割合は、10質量%以上であることが好ましい。ゴム成分中の上記共重合体の割合が10質量%以上であれば、上記共重合体による作用が十分に発揮され、ゴム組成物の耐カット性及び耐オゾン性を十分に向上させることができる。同様の観点から、ゴム成分中の上記共重合体の割合は、30質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることが更に好ましく、また、100質量%とすることもできる。
本実施形態のゴム組成物は、更に、充填剤、架橋剤、老化防止剤等を適宜含有することができる。
充填剤としては、例えば、カーボンブラック、シリカ、水酸化アルミニウム、クレー、アルミナ、タルク、マイカ、カオリン、ガラスバルーン、ガラスビーズ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、チタン酸カリウム、硫酸バリウム等が挙げられる。これら充填剤は、一種単独で用いてもよいし、二種以上の組み合わせで用いてもよい。これらの中でも、充填剤としては、カーボンブラック及びシリカが好ましい。
本実施形態のゴム組成物における充填剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して10質量部以上100質量部以下であることが好ましい。上記充填剤の含有量が10質量部以上であることにより、充填剤を配合したことによる補強性向上の効果が得られ、また、100質量部以下であることにより、良好な作業性を保持することができる。同様の観点から、上記ゴム組成物における充填剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対し、20質量部以上であることがより好ましく、30質量部以上であることが更に好ましく、また、80質量部以下であることがより好ましく、60質量部以下であることが更に好ましい。
架橋剤としては、例えば、硫黄などの硫黄系架橋剤、有機過酸化物系架橋剤、無機架橋剤、ポリアミン架橋剤、樹脂架橋剤、オキシム-ニトロソアミン系架橋剤等が挙げられる。これらの中でも、架橋剤としては、硫黄系架橋剤(加硫剤)が好ましく、硫黄がより好ましい。
本実施形態のゴム組成物における架橋剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して0.1~20質量部が好ましい。
上記加硫剤を用いる場合、本実施形態のゴム組成物は、加硫促進剤を更に含有することもできる。上記加硫促進剤としては、グアニジン系、アルデヒド-アミン系、アルデヒド-アンモニア系、チアゾール系、スルフェンアミド系、チオ尿素系、チウラム系、ジチオカルバメート系、ザンテート系等の化合物が挙げられる。
老化防止剤としては、例えば、アミン-ケトン系化合物、イミダゾール系化合物、アミン系化合物、フェノール系化合物、硫黄系化合物及びリン系化合物等が挙げられる。特に、本実施形態のゴム組成物は、老化防止剤として、分岐アルキル基を有するフェニル基を2つ以上有する化合物を含有することが好ましい。このように、分岐アルキル基付きフェニル基を2つ以上有する化合物を老化防止剤として用いることにより、本実施形態の共重合体の分散性を向上させることができるとともに、本実施形態の共重合体のゲル化を抑制することができる。上記の分岐アルキル基を有するフェニル基を2つ以上有する化合物は、一種単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせで用いてもよい。
より具体的に、分岐アルキル基を有するフェニル基を2つ以上有する化合物としては、下記式(1)又は式(2)で表される構造を有する化合物であることが好ましい。
Figure 2022090554000012
Figure 2022090554000013
上記式(1)及び式(2)において、R~R、R11~R18、及び、R21~R24は、水素原子、直鎖アルキル基、環状アルキル基、又は分岐アルキル基であり、R~Rのうち少なくとも1つ;並びに、R11~R18及びR21~R24のうち少なくとも1つは、分岐アルキル基である。R~R、R11~R18、及び、R21~R24は、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。Rは、炭化水素基である。A及びAは、連結基である。Eは、3価のヘテロ原子である。
上記直鎖アルキル基の炭素数は、1~12であることが好ましく、1~8であることがより好ましく、1~5であることが更に好ましく、1~3であることが一層好ましい。直鎖アルキル基として、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ぺンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ドデシル基等が挙げられる。なお、直鎖アルキル基は、ハロゲン原子等の置換基を更に有していてもよい。
直鎖アルキル基は、以上の中でも、無置換の直鎖アルキル基であることが好ましく、メチル基、エチル基、又はn-プロピル基であることがより好ましい。
上記環状アルキル基の炭素数は、5~12であることが好ましく、6~12であることがより好ましく、6~8であることが更に好ましい。環状アルキル基として、具体的には、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基等が挙げられる。なお、環状アルキル基は、炭素数1~3のアルキル基、ハロゲン原子等の置換基を更に有していてもよい。
環状アルキル基は、以上の中でも、無置換の環状アルキル基であることが好ましく、シクロヘキシル基であることがより好ましい。
上記分岐アルキル基の炭素数は、3~12であることが好ましく、3~8であることがより好ましく、4~8であることが更に好ましく、4~6であることが一層好ましい。分岐アルキル基として、具体的には、例えば、イソプロピル基、2-ブチル基、tert-ブチル基、tert-ペンチル基、2-ヘキシル基、2-ヘプチル基、2-オクチル基、2-ドデシル基等が挙げられる。なお、分岐アルキル基は、ハロゲン原子等の置換基を更に有していてもよい。
分岐アルキル基は、以上の中でも、無置換の分岐アルキル基であることが好ましく、イソプロピル基、2-ブチル基、tert-ブチル基、又はtert-ペンチル基であることがより好ましく、tert-ブチル基又はtert-ペンチル基であることが更に好ましい。
で表される炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等が挙げられる。アルキル基としては、上で例示した直鎖アルキル基、環状アルキル基、及び分岐アルキル基が挙げられ、好ましい範囲も同様である。また、アルケニル基及びアルキニル基としては、炭素数2~8のものが好ましく、例えば、ビニル基等が挙げられる。
及びAで表される連結基としては、炭素数1~6の2価の炭化水素基が挙げられ、また、2価以上のヘテロ原子(例えば、酸素原子、硫黄原子等)を含んでもよい。上記炭化水素基の炭化水素は、飽和炭化水素であってもよく、不飽和炭化水素であってもよい。中でも、連結基は、飽和炭化水素基であることが好ましく、また、上記連結基の炭素数は、1~5であることが好ましく、1~4であることがより好ましい。なお、連結基は、ハロゲン原子、メチル基、エチル基等の置換基を更に有していてもよい。
Eで表される3価のヘテロ原子としては、硫黄原子、リン原子等が挙げられ、中でも、リン原子であることが好ましい。
式(1)においては、R~Rのうち少なくとも1つ、及び、R~Rのうち少なくとも1つが、それぞれ、分岐アルキル基であることが好ましい。また、式(2)においては、R11~R14から選択される基Ra;R15~R18から選択される基Rb;及び、R21~R24から選択される基Rcからなる群より選択される少なくとも2つが、分岐アルキル基であることが好ましい。
更に、分岐アルキル基を有するフェニル基(分岐アルキル基付きフェニル基)は、複数の分岐アルキル基を有することが好ましい。中でも、式(1)及び式(2)において、R~Rのうち少なくとも2つ;R~Rのうち少なくとも2つ;R11~R14のうち少なくとも2つ;及び、R15~R18のうち少なくとも2つが、分岐アルキル基であることが好ましい。
式(1)で表される構造を有する化合物としては、以下の通りであることが好ましい:
及びRが分岐アルキル基;R、R、R及びRが水素原子;R及びRが分岐アルキル基又は直鎖アルキル基;Rが不飽和炭化水素基;Aが2価の飽和炭化水素基。
式(1)で表される構造を有する化合物としては、以下の通りであることがより好ましい:
及びRが炭素数3~6の無置換の分岐アルキル基;R、R、R及びRが水素原子;R及びRが炭素数4~5の無置換の分岐アルキル基又は炭素数1~3の無置換の直鎖アルキル基;Rが無置換のビニル基;Aがアルキル基で置換された、もしくは無置換のメチレン基。
式(1)で表される構造を有する化合物としては、下記式(3)又は式(4)で表される構造を有する化合物であることが更に好ましい。
Figure 2022090554000014
Figure 2022090554000015
式(2)で表される構造としては、以下の通りであることが好ましい:
11、R13、R16、R18及びR21が分岐アルキル基;R12、R14、R15、R17、R22及びR23が水素原子;R24が直鎖アルキル基;Aが酸素原子を含む2価の飽和炭化水素基;Eが硫黄原子又はリン原子。
また、式(2)で表される構造としては、以下の通りであることがより好ましい:
11、R13、R16、R18及びR21が炭素数3~5の無置換の分岐アルキル基;R12、R14、R15、R17、R22及びR23が水素原子;R24が炭素数1~3の無置換の直鎖アルキル基;Aが炭素数2~5の無置換のアルキレンオキシ基(-OR-において、Rが炭素数2~5の無置換のアルキレン);Eがリン原子。
式(2)で表される構造を有する化合物としては、下記式(5)で表される構造を有する化合物であることが更に好ましい。
Figure 2022090554000016
そして、分岐アルキル基を有するフェニル基を2つ以上有する化合物としては、以上の中でも、上記式(4)又は式(5)で表される構造を有する化合物であることが特に好ましい。
本実施形態のゴム組成物における上記老化防止剤の含有量は、共重合体100質量部に対して0.1質量部以上5質量部以下であることが好ましい。老化防止剤の含有量が0.1質量部以上であれば、共重合体の分散性の向上及びゲル化の抑制の効果が十分に得られ、また、5質量部以下であれば、耐カット性を良好に保持することができる。同様の観点から、上記ゴム組成物における上記老化防止剤の含有量は、0.5質量部以上であることがより好ましく、また、3質量部以下であることがより好ましい。
また、本実施形態のゴム組成物は、上述したもののほか、必要に応じて、軟化剤、加硫助剤、着色剤、難燃剤、滑剤、発泡剤、可塑剤、加工助剤、酸化防止剤、スコーチ防止剤、紫外線防止剤、帯電防止剤、着色防止剤、その他の配合剤など公知のものを、その使用目的に応じて適量含有することができる。
本実施形態のゴム組成物は、例えば、タイヤ、防振ゴム、免震ゴム、コンベヤベルト等のベルト、ゴムクローラ、各種ホースなどのゴム製品に、好適に用いることができる。
(樹脂組成物)
本発明の一実施形態に係る樹脂組成物(以下、「本実施形態の樹脂組成物」と称することがある。)は、上述した共重合体を含有することを特徴とする。かかる本実施形態の樹脂組成物は、上述した共重合体を含有するため、耐カット性及び耐オゾン性に優れる。
本実施形態の樹脂組成物は、樹脂成分として上述の共重合体を含有し、更に必要に応じて、その他の樹脂成分を含有することができる。なお、本実施形態の樹脂組成物に関しては、該共重合体を樹脂成分として扱うこととする。
なお、その他の樹脂成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリオキシメチレン、ポリフェニレンエーテル等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。
本実施形態の樹脂組成物において、樹脂成分中の上記共重合体の割合は、10質量%以上であることが好ましい。樹脂成分中の上記共重合体の割合が10質量%以上であれば、上記共重合体による作用が十分に発揮され、樹脂組成物の耐カット性及び耐オゾン性を十分に向上させることができる。同様の観点から、樹脂成分中の上記共重合体の割合は、30質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることが更に好ましく、また、100質量%とすることもできる。
本実施形態の樹脂組成物は、更に、各種添加剤を適宜含有することができる。かかる添加剤としては、例えば、帯電防止剤、滑剤、結晶核剤、粘着性付与剤、防曇剤、離型剤、可塑剤、充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、顔料、染料、香料、難燃剤等が挙げられる。
特に、老化防止剤としては、既述した分岐アルキル基付きフェニル基を2つ以上有する化合物が挙げられ、本実施形態の樹脂組成物は、かかる分岐アルキル基付きフェニル基を2つ以上有する化合物を含有することが好ましい。このように、分岐アルキル基付きフェニル基を2つ以上有する化合物を老化防止剤として用いることにより、本実施形態の共重合体の分散性を向上させることができるとともに、本実施形態の共重合体のゲル化を抑制することができる。上記の分岐アルキル基を有するフェニル基を2つ以上有する化合物は、一種単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせで用いてもよい。
なお、分岐アルキル基付きフェニル基を2つ以上有する化合物に関する好ましい構造、及び樹脂組成物中の含有量については、ゴム組成物に関して既述したものと同じである。
本実施形態の樹脂組成物は、例えば、少なくとも一部に樹脂部分を有する種々の樹脂製品に、好適に用いることができる。
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
(実施例1:共重合体Aの調製)
十分に乾燥した2000mLの耐圧ステンレス反応器に、1,3-ブタジエン5gを含むトルエン溶液20gと、トルエン480gとを加えた。次いで、この耐圧ステンレス反応器に、エチレンを約1.0MPaの圧力で加え、エチレンで系内を3回置換した。
一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器にモノ(ビス(1,3-tert-ブチルジメチルシリル)インデニル)ビス(ビス(ジメチルシリル)アミド)ガドリニウム錯体{1,3-[(t-Bu)MeSi]Gd[N(SiHMe}0.025mmol、トリチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[PhCB(C]0.025mmol、及びトリイソブチルアルミニウム0.75mmolを仕込み、トルエン15mLを加えて触媒溶液とした。1時間熟成後、その触媒溶液を上記耐圧ステンレス反応器に加え、80℃に加温した。
次いで、エチレンを圧力1.0MPaでその耐圧ステンレス反応器に投入し、更に、1,3-ブタジエン25gを含むトルエン溶液100gを60分間かけて加えながら80℃で共重合を行った。
次いで、2,2’-メチレン-ビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)(NS-5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLを、その耐圧ステンレス反応器に加え、反応を停止させた。
次いで、大量のメタノールを用いた分離、及び50℃での真空乾燥を行って、共重合体Aを得た。
(実施例2:共重合体Bの調製)
十分に乾燥した2000mL耐圧ステンレス反応器に、1,3-ブタジエン10gを含むトルエン溶液40gと、トルエン460gとを加えた。次いで、この耐圧ステンレス反応器に、エチレンを約1.0MPaの圧力で加え、エチレンで系内を3回置換した。
一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器にモノ(ビス(1,3-tert-ブチルジメチルシリル)インデニル)ビス(ビス(ジメチルシリル)アミド)ガドリニウム錯体{1,3-[(t-Bu)MeSi]Gd[N(SiHMe}0.075mmol、トリチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[PhCB(C]0.025mmol、及びトリイソブチルアルミニウム0.25mmolを仕込み、トルエン10mLを加えて触媒溶液とした。1時間熟成後、その触媒溶液を上記耐圧ステンレス反応器に加え、80℃に加温した。
次いで、エチレンを圧力1.0MPaでその耐圧ステンレス反応器に投入し、更に、1,3-ブタジエン50gを含むトルエン溶液200gを90分間かけて加えながら80℃で共重合を行った。
次いで、2,2’-メチレン-ビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)(NS-5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLをその耐圧ステンレス反応器に加え、反応を停止させた。
次いで、大量のメタノールを用いた分離、及び50℃での真空乾燥を行って、共重合体Bを得た。
(実施例3:共重合体Cの調製)
十分に乾燥した2000mL耐圧ステンレス反応器に、1,3-ブタジエン15gを含むトルエン溶液60gと、トルエン440gとを加えた。次いで、この耐圧ステンレス反応器に、エチレンを約1.0MPaの圧力で加え、エチレンで系内を3回置換した。
一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器にモノ(ビス(1,3-tert-ブチルジメチルシリル)インデニル)ビス(ビス(ジメチルシリル)アミド)ガドリニウム錯体{1,3-[(t-Bu)MeSi]Gd[N(SiHMe}0.025mmol、トリチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[PhCB(C]0.025mmol、及びトリイソブチルアルミニウム0.75mmolを仕込み、トルエン10mLを加えて触媒溶液とした。1時間熟成後、その触媒溶液を上記耐圧ステンレス反応器に加え、80℃に加温した。
次いで、エチレンを圧力1.0MPaでその耐圧ステンレス反応器に投入し、更に、1,3-ブタジエン75gを含むトルエン溶液300gを90分間かけて加えながら80℃で共重合を行った。
次いで、2,2’-メチレン-ビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)(NS-5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLをその耐圧ステンレス反応器に加え、反応を停止させた。
次いで、大量のメタノールを用いた分離、及び50℃での真空乾燥を行って、共重合体Cを得た。
(実施例4:共重合体Dの調製)
十分に乾燥した2000mL耐圧ステンレス反応器に、1,3-ブタジエン10gを含むトルエン溶液40gと、トルエン460gとを加えた。次いで、この耐圧ステンレス反応器に、エチレンを約1.0MPaの圧力で加え、エチレンで系内を3回置換した。
一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器にモノ(ビス(1,3-tert-ブチルジメチルシリル)インデニル)ビス(ビス(ジメチルシリル)アミド)ガドリニウム錯体{1,3-[(t-Bu)MeSi]Gd[N(SiHMe}0.075mmol、トリチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[PhCB(C]0.025mmol、及びトリイソブチルアルミニウム0.25mmolを仕込み、トルエン10mLを加えて触媒溶液とした。1時間熟成後、その触媒溶液を上記耐圧ステンレス反応器に加え、80℃に加温した。
次いで、エチレンを圧力1.0MPaでその耐圧ステンレス反応器に投入し、更に、1,3-ブタジエン50gを含むトルエン溶液200gを180分間かけて加えながら80℃で共重合を行った。
次いで、2,2’-メチレン-ビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)(NS-5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLをその耐圧ステンレス反応器に加え、反応を停止させた。
次いで、大量のメタノールを用いた分離、及び50℃での真空乾燥を行って、共重合体Dを得た。
(比較例1:共重合体Eの調製)
十分に乾燥した2000mL耐圧ステンレス反応器に、1,3-ブタジエン15gを含むトルエン溶液60gと、トルエン340gとを加えた。次いで、この耐圧ステンレス反応器に、エチレンを約1.0MPaの圧力で加え、エチレンで系内を3回置換した。
いっぽう窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器にモノ(ビス(1,3-tert-ブチルジメチルシリル)インデニル)ビス(ビス(ジメチルシリル)アミド)ガドリニウム錯体{1,3-[(t-Bu)MeSi]Gd[N(SiHMe}0.040mmol、トリチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[PhCB(C]0.040mmol、及びトリイソブチルアルミニウム1.0mmolを仕込み、トルエン25mLを加えて触媒溶液とした。1時間熟成後、その触媒溶液を上記耐圧ステンレス反応器に加え、80℃に加温した。
次いで、エチレンを圧力1.0MPaでその耐圧ステンレス反応器に投入し、更に、1,3-ブタジエン75gを含むトルエン溶液300gを38分間かけて加えながら80℃で共重合を行った。
次いで、2,2’-メチレン-ビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)(NS-5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLをその耐圧ステンレス反応器に加え、反応を停止させた。
次いで、大量のメタノールを用いた分離、及び50℃での真空乾燥を行って、共重合体Eを得た。
得られた共重合体について、以下の測定を行った。
(1)重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー[GPC:東ソー社製HLC-8121GPC/HT、カラム:東ソー社製GMHHR-H(S)HT×2本、検出器:示差屈折率計(RI)]で単分散ポリスチレンを基準として、共重合体のポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)を求めた。なお、測定温度は40℃である。結果を表1に示す。
(2)1,3-ブタジエン単位、エチレン単位の割合
共重合体中の1,3-ブタジエン単位及びエチレン単位の割合(mol%)を、H-NMRスペクトル(100℃、d-テトラクロロエタン標準:6ppm)の各ピークの積分比より求めた。結果を表1に示す。
(3)主鎖構造の確認
得られた共重合体について、13C-NMRスペクトルを測定した。得られた13C-NMRスペクトルチャートにおいて、10~24ppmにピークが観測されなかった。このことから、合成した共重合体は、主鎖が非環状構造のみからなることを確認した。
(4)吸熱ピークエネルギー
示差走査熱量計(DSC、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、「DSCQ2000」)を用い、JIS K 7121-1987に準拠して、得られた共重合体を、-150℃~150℃まで、10℃/minで昇温した。そして、その時(1st run)の0℃以上100℃未満の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH(J/g))と、100℃以上150℃以下の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH(J/g))とを測定した。結果を表1に示す。また、参考として、実施例1~4及び比較例1の共重合体のDSCチャートを、図1~図5にそれぞれ示す。
(5)結晶化度
上記の吸熱ピークエネルギーの測定に加え、更に、示差走査熱量計(DSC、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、「DSCQ2000」)を用い、100%結晶成分のポリエチレンの結晶融解エネルギー(ΔH(J/g))を測定した。
そして、上記ポリエチレンの結晶融解エネルギー(ΔH)に対する、共重合体の0℃以上100℃未満の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)の比率(ΔH/ΔH)から、0℃以上100℃未満の範囲における結晶化度(C(%))を算出した。また、上記ポリエチレンの結晶融解エネルギー(ΔH)に対する、共重合体の100℃以上150℃以下の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)の比率(ΔH/ΔH)から、100℃以上150℃以下の範囲における結晶化度(C(%))を算出した。結果を表1に示す。
(6)融点
示差走査熱量計(DSC、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、「DSCQ2000」)を用い、JIS K 7121-1987に準拠して、共重合体の融点を測定した。結果を表1に示す。
(7)ガラス転移温度
示差走査熱量計(DSC、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、「DSCQ2000」)を用い、JIS K 7121-1987に準拠して、共重合体のガラス転移温度(Tg)を測定した。結果を表1に示す。
Figure 2022090554000017
表1から、実施例では、非共役オレフィン単位の割合が50mol以上であり、且つ、示差走査熱量計(DSC)で測定した、100℃以上150℃以下の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)が、0℃以上100℃未満の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)よりも大きい共重合体が得られたことが分かり、かかる実施例の共重合体は、高い耐カット性及び耐オゾン性を有するものと考えられる。
本発明によれば、耐カット性及び耐オゾン性に優れる共重合体を提供することができる。
また、本発明によれば、耐カット性及び耐オゾン性に優れるゴム組成物、及び樹脂組成物を提供することができる。

Claims (15)

  1. 共役ジエン単位と、非共役オレフィン単位とを有する共重合体であって、
    前記非共役オレフィン単位の割合が50mol%以上であり、
    示差走査熱量計(DSC)で測定した、100℃以上150℃以下の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)が、0℃以上100℃未満の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)よりも大きい、ことを特徴とする、共重合体。
  2. 前記100℃以上150℃以下の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)が、35J/g以上である、請求項1に記載の共重合体。
  3. 前記0℃以上100℃未満の範囲における吸熱ピークエネルギー(ΔH)が、30J/g以下である、請求項1又は2に記載の共重合体。
  4. 前記共役ジエン単位の割合が5mol%以上50mol%未満であり、前記非共役オレフィン単位の割合が50mol%以上95mol%以下である、請求項1~3のいずれかに記載の共重合体。
  5. 示差走査熱量計(DSC)で測定した融点が100℃以上である、請求項1~4のいずれかに記載の共重合体。
  6. ポリスチレン換算の重量平均分子量が50,000~2,000,000である、請求項1~5のいずれかに記載の共重合体。
  7. 結晶化度が0.5~60%である、請求項1~6のいずれかに記載の共重合体。
  8. 前記非共役オレフィン単位が、非環状の非共役オレフィン単位である、請求項1~7のいずれかに記載の共重合体。
  9. 前記非共役オレフィン単位が、エチレン単位のみからなる、請求項1~8のいずれかに記載の共重合体。
  10. 前記共役ジエン単位が、1,3-ブタジエン単位及び/又はイソプレン単位を含む、請求項1~9のいずれかに記載の共重合体。
  11. 前記芳香族ビニル単位を更に有する、請求項1~10のいずれかに記載の共重合体。
  12. 請求項1~11のいずれかに記載の共重合体を含有することを特徴とする、ゴム組成物。
  13. 老化防止剤として、分岐アルキル基を有するフェニル基を2つ以上有する化合物を更に含有する、請求項12に記載のゴム組成物。
  14. 請求項1~11のいずれかに記載の共重合体を含有することを特徴とする、樹脂組成物。
  15. 老化防止剤として、分岐アルキル基を有するフェニル基を2つ以上有する化合物を更に含有する、請求項14に記載の樹脂組成物。
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