JP2022516118A - 不飽和ポリオレフィンを含む硬化性組成物 - Google Patents

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スズロミ、アンドレ
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Abstract

本開示は、不飽和ポリオレフィンおよびそれを調製するためのプロセスに関する。本開示はさらに、改善された架橋を示す不飽和ポリオレフィンを含む、硬化性配合物に関する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2018年12月28日出願の米国仮出願第62/786100号に対する優先権の利益を主張し、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
実施形態は、改善された架橋に有用な硬化性組成物に関する。
エラストマー樹脂の架橋は、良好な熱機械的特性を備えた物品を製造するために頻繁に使用されている。例えば、市販のEPDMポリマーは、架橋しており、非架橋樹脂の融点をはるかに超える温度を含む幅広い温度範囲の用途で使用される。一般に、架橋される市販のポリオレフィンは、効率的な架橋を可能にするために高分子量のものである。あるいは、架橋可能な低分子量樹脂は、多数の不飽和度を必要とする。この多数の不飽和度は、架橋間の分子量が低く、骨格の不飽和が残っているために熱およびUV安定性が低い架橋ネットワークをもたらし得る。さらに、低分子量(低粘度)樹脂の架橋には、非常に高い過酸化物レベルが必要であり、場合によっては、高いゲル分率を達成することができず、低い機械的特性をもたらし得る。したがって、効率的に架橋することができ、良好な機械的特性、熱およびUV安定性を提供することができる新規の低分子量不飽和ポリオレフィンが必要とされている。
本開示は、(A)ポリオレフィン成分と、(B)架橋剤を含む硬化成分と、を含む硬化性組成物であって、(A)ポリオレフィン成分が、式Aの不飽和ポリオレフィンを含み、式中、
が、ポリオレフィンであり、
が、ビニル基、式CH=C(Y)-のビニリデン基、式YCH=CH-のビニレン基、ビニル基と式YCH=CH-のビニレン基との混合物、ビニル基と式CH=C(Y)-のビニリデン基との混合物、式CH=C(Y)-のビニリデン基と式YCH=CH-のビニレン基との混合物、およびビニル基と式CH=C(Y)-のビニリデン基と式YCH=CH-のビニレン基との混合物からなる群から選択され、
が、出現ごとに独立して、C~C30ヒドロカルビル基である、硬化性組成物に関する。
本開示はさらに、(A)ポリオレフィン成分と、(B)架橋剤を含む硬化成分と、を含む硬化性組成物であって、ポリオレフィン成分が、式Aの不飽和ポリオレフィン、および式Aのテレケリックポリオレフィンを含み、式中、
が、出現ごとに独立して、ポリオレフィンであり、
が、出現ごとに独立して、ビニル基、式CH=C(Y)-のビニリデン基、式YCH=CH-のビニレン基、ビニル基と式YCH=CH-のビニレン基との混合物、ビニル基と式CH=C(Y)-のビニリデン基との混合物、式CH=C(Y)-のビニリデン基と式YCH=CH-のビニレン基との混合物、およびビニル基と式CH=C(Y)-のビニリデン基と式YCH=CH-のビニレン基との混合物からなる群から選択され、
が、出現ごとに独立して、C~C30ヒドロカルビル基であり、
が、C~C32ヒドロカルビレン基であり、
が、立体障害のある二重結合(hindered double bond)を含むヒドロカルビル基である、硬化性組成物に関する。
本開示の硬化性組成物は、(C)添加剤成分をさらに含み得る。
CTA1を合成するための1H NMRおよびGC/MSスペクトルを提供する。 CTA1を合成するための1H NMRおよびGC/MSスペクトルを提供する。 CTA2を合成するための1H NMRスペクトルを提供する。 CTA7を使用してテレケリックポリオレフィンを合成するための1H NMRスペクトルを提供する。 CTA8を使用してテレケリックポリオレフィンを合成するための1H NMRスペクトルを提供する。 特定の例のトルク対時間曲線を提供する。 特定の例のトルク対時間曲線を提供する。 特定の例のMH-ML対不飽和度/1000C曲線を提供する。 特定の例のMH-ML対不飽和度/1000C曲線を提供する。
定義
本明細書における元素周期表への全ての言及は、CRC Press,Inc.によって2003年に出版および著作権化されている元素周期表を指すものとする。また、族へのいずれの参照も、族の付番のためにIUPACシステムを使用して、元素のこの周期表に反映された族に対するものとする。反対のことが記載されないか、文脈から示唆されないか、または当該技術分野で慣習的でない限り、全ての部およびパーセントは、重量に基づく。米国特許実務の目的のため、本明細書で参照される任意の特許、特許出願、または刊行物の内容は、特に当該技術分野における合成技法、定義(本明細書に提供される任意の定義と矛盾しない程度において)、および一般的な知識に関して、参照によってそれらの全体が本明細書に組み込まれる(または、それらの同等の米国版が、参照によってそのように組み込まれる)。
本明細書に開示される数値範囲は、下限値および上限値を含む、下限値から上限値の全ての値を含む。明確な数値(例えば、1または2、または3~5、または6、または7)を含む範囲については、いずれかの2つの明確な数値間の任意の部分範囲が含まれる(例えば、1~2、2~6、5~7、3~7、5~6など)。本明細書に開示される数値範囲は、任意の2つの明示的な値の間の分数をさらに含む。
「含む(comprising)」、「含む(including)」、「有する(having)」という用語、およびそれらの派生語は、任意の追加の成分、ステップ、または手順の存在を、それが具体的に開示されているかどうかにかかわらず除外することを意図しない。任意の疑義を回避するために、「含む(comprising)」という用語の使用を通じて特許請求される全ての組成物は、反対の記載がない限り、ポリマーであろうとなかろうと、任意の追加の添加剤、アジュバント、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、任意の後続の詳述の範囲から、操作性に必要不可欠ではないものを除き、任意の他の成分、ステップ、または手順を除外する。「~からなる(consisting of)」という用語は、具体的に記述または列挙されていない任意の成分、ステップ、または手順を除外する。「または」という用語は、別途記載がない限り、列挙された部材を個々に、および任意の組み合わせで指す。
「立体障害のある二重結合」という用語は、配位重合に容易に関与することができない炭素-炭素二重結合を指す。言い換えれば、立体障害のある二重結合は、配位重合に関与する反応性がごくわずかである。立体障害のある二重結合の例には、ビニリデン基の二重結合、ビニレン基の二重結合、三置換アルケンの二重結合、および分岐アルファ炭素に結合したビニル基の二重結合が挙げられるが、これらに限定されない。本明細書で定義される「立体障害のある二重結合」という用語は、配位重合に容易に関与することができる歪んだ環式オレフィンの二重結合を含まない。当業者が理解するであろうように、そのような歪んだ環式オレフィンの例には、ノルボルネン、エチリデンノルボルネン(ENB)、5-ビニル-2-ノルボルネン(VNB)、ジシクロペンタジエン、ノルボルナジエン、5-メチレン-2-ノルボルネン(MNB)、5-プロペニル-2-ノルボルネン、5-イソプロピリデン-2-ノルボルネン、5-(4-シクロペンテニル)-2-ノルボルネン、5-シクロヘキシリデン-2-ノルボルネンなどが挙げられるが、これらに限定されない。本明細書で定義される「立体障害のある二重結合」はさらに、非分岐アルファ炭素に結合したビニル基の二重結合を含まない。
「組成物」という用語は、組成物を構成する材料または成分の混合物を指す。したがって、「を含む組成物」という用語および同様の用語は、それが具体的に開示されているかどうかにかかわらず、組成物の任意の追加の成分の存在を含まないことすることを意図するものではない。
「非環式」という用語は、ポリマーまたは化合物中の一連の原子を指し、そのような一連の原子が線状または分岐している。したがって、「非環式ヒドロカルビル基」という用語は、線状または分岐状のヒドロカルビル基を指す。
「環式」という用語は、ポリマーまたは化合物中の一連の原子を指し、そのような一連の原子が、1つ以上の環を含む。したがって、「環式ヒドロカルビル基」という用語は、1つ以上の環を含有するヒドロカルビル基を指す。本明細書で使用される「環式ヒドロカルビル基」は、1つ以上の環に加えて、非環式(線状または分岐状)部分を含有し得る。
「置換された」という用語は、1つ以上の水素原子が、例えば、アルキル基で置換されていることを指す。「非置換」という用語は、そのような置換がないことを意味する。
当業者が理解するであろうように、「ヘテロ原子」という用語は、炭素または水素ではない任意の主族原子を指す。好適なヘテロ原子には、窒素、酸素、硫黄、リン、およびハロゲンが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書で使用される場合、「ヒドロカルビル」、「ヒドロカルビル基」などの用語は、脂肪族、芳香族、非環式、環式、多環式、分岐、非分岐、飽和、および不飽和化合物を含む、完全に水素および炭素で構成される化合物を指す。
「ヒドロカルビル」、「ヒドロカルビル基」、「アルキル」、「アルキル基」、「アリール」、「アリール基」、「シクロアルケン」などの用語は、全ての構造異性体または立体異性体を含む全ての可能な異性体を含むことを意図する。同じことが、ヘテロヒドロカルビル、ヒドロカルビレン、ヘテロヒドロカルビレン、アルキレン、ヘテロアルキル、ヘテロアルキレン、アリーレン、ヘテロアリール、ヘテロアリーレン、シクロアルキル、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキル、およびヘテロシクロアルキレンを含むがこれらに限定されない同様の用語にも適用される。
「環内二重結合」という用語は、環員である2つの炭素原子間の二重結合を指す。「環外二重結合」という用語は、2つの炭素原子間の二重結合を指し、炭素原子のうちの1つだけが環員である。
「活性触媒」、「活性触媒組成物」などの用語は、助触媒の有無にかかわらず、不飽和モノマーの重合が可能である遷移金属化合物を指す。活性触媒は、助触媒なしで不飽和モノマーを重合するために活性になる「プロ触媒」であり得る。あるいは、活性触媒は、不飽和モノマーを重合するために助触媒と組み合わせて活性になる「プロ触媒」であり得る。
「プロ触媒」という用語は、「触媒」、「プレ触媒」、「触媒前駆体」、「遷移金属触媒」、「遷移金属触媒前駆体」、「重合触媒」、「重合触媒前駆体」、「遷移金属錯体」、「遷移金属化合物」、「金属錯体」、「金属化合物」、「錯体」、「金属-配位子錯体」などの用語と互換的に使用される。
「助触媒」は、特定のプロ触媒を活性化して、不飽和モノマーの重合が可能な活性触媒を形成することができる化合物を指す。「助触媒」という用語は、「活性化剤」などの用語と互換的に使用される。
「ポリマー」は、同じであるかまたは異なる種類であるかにかかわらず、モノマーを重合することによって調製される化合物を指す。したがって、ポリマーという総称は、1つの種類のみのモノマーから調製されるポリマーを指す「ホモポリマー」という用語、および本明細書で定義されるような「インターポリマー」または「コポリマー」という用語を包含する。微量の不純物、例えば、触媒残渣が、ポリマー中および/またはポリマー内に組み込まれ得る。
「インターポリマー」または「コポリマー」は、少なくとも2つの異なる種類のモノマーの重合によって調製されるポリマーを指す。これらの総称は、2つの異なる種類のモノマーから調製されるポリマー、および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(例えば、ターポリマー、テトラポリマーなど)の両方を含む。これらの総称は、ランダム、ブロック、均一、不均一などの、全ての形態のインターポリマーまたはコポリマーを包含する。
「エチレン系ポリマー」または「エチレンポリマー」は、ポリマーの重量に基づいて、過半量(50重量%超)の重合エチレンを含有し、任意選択で、少なくとも1つのコモノマーの重合単位をさらに含有し得る、ポリマーである。「エチレン系インターポリマー」は、インターポリマーの重量に基づいて、過半量(50重量%超)の重合形態のエチレンを含有し、少なくとも1つのコモノマーの重合単位をさらに含有する、インターポリマーである。好ましくは、エチレン系インターポリマーは、ランダムインターポリマーである(すなわち、ランダムに分布するそのモノマー構成成分で構成されている)。「エチレンホモポリマー」は、エチレンから誘導された繰り返し単位を含むが、残留量の他の成分を含むポリマーである。
「プロピレン系ポリマー」または「プロピレンポリマー」は、ポリマーの重量に基づいて、過半量(50重量%超)の重合プロピレンを含有し、任意選択で、少なくとも1つのコモノマーの重合単位をさらに含有し得る、ポリマーである。「プロピレン系インターポリマー」は、インターポリマーの重量に基づいて、過半量(50重量%超)の重合形態のプロピレンを含有し、少なくとも1つのコモノマーの重合単位をさらに含有する、インターポリマーである。好ましくは、プロピレン系インターポリマーは、ランダムインターポリマーである(すなわち、ランダムに分布するそのモノマー構成成分で構成されている)。「プロピレンホモポリマー」は、プロピレンから誘導された繰り返し単位を含むが、残留量の他の成分を含むポリマーである。
「エチレン/アルファ-オレフィンインターポリマー」は、インターポリマーの重量に基づいて、過半量(50重量%超)の重合エチレンを含有し、少なくとも1つのアルファ-オレフィンの重合単位をさらに含有する、インターポリマーである。好ましくは、エチレン/アルファ-オレフィンインターポリマーは、ランダムインターポリマーである(すなわち、ランダムに分布するモノマー構成成分で構成されている)。「エチレン/アルファ-オレフィンコポリマー」は、コポリマーの重量に基づいて、過半量(50重量%超)の重合エチレンを含有し、アルファ-オレフィンの重合単位をさらに含有するコポリマーである。好ましくは、エチレン/アルファ-オレフィンコポリマーは、ランダムコポリマーである(すなわち、ランダムに分布するそのモノマー構成成分で構成されている)。
「プロピレン/アルファ-オレフィンインターポリマー」は、インターポリマーの重量に基づいて、過半量(50重量%超)の重合プロピレンを含有し、少なくとも1つのアルファ-オレフィンの重合単位をさらに含有する、インターポリマーである。好ましくは、プロピレン/アルファ-オレフィンインターポリマーは、ランダムインターポリマーである(すなわち、ランダムに分布するそのモノマー構成成分で構成されている)。「プロピレン/アルファ-オレフィンコポリマー」は、コポリマーの重量に基づいて、過半量(50重量%超)の重合プロピレンを含有し、アルファ-オレフィンの重合単位をさらに含有するインターポリマーである。好ましくは、プロピレン/アルファ-オレフィンコポリマーは、ランダムコポリマーである(すなわち、ランダムに分布するそのモノマー構成成分で構成されている)。
「ポリオレフィン」は、オレフィンモノマーから生成されるポリマーを指し、オレフィンモノマー(アルケンとも呼ばれる)が、少なくとも1つの二重結合を有する炭素および水素の線状、分岐状、または環式化合物である。
本明細書で使用される「連鎖移動剤成分」および「連鎖移動剤」という用語は、活性触媒部位との可逆的または不可逆的なポリマー(polymeryl)交換を引き起こすことが可能である化合物または化合物の混合物を指す。不可逆的連鎖移動は、成長中のポリマー鎖を活性触媒から連鎖移動剤に移動させ、その結果、ポリマー鎖の成長が停止することを指す。可逆的連鎖移動とは、成長中のポリマー鎖を活性触媒と連鎖移動剤との間で行き来して移動させることを指す。
「オレフィンブロックコポリマー」または「OBC」という用語は、エチレン/アルファ-オレフィンマルチブロックインターポリマーを指し、エチレンと、2つ以上(好ましくは3つ以上)の重合モノマー単位の複数のブロックまたはセグメント(ブロックまたはセグメントは化学的または物理的特性が異なる)を特徴とする1つ以上の共重合性アルファ-オレフィンコモノマーとを重合形態で含む。具体的には、「オレフィンブロックコポリマー」という用語は、線状の様式で結合した2つ以上(好ましくは3つ以上)の化学的に異なる領域またはセグメント(「ブロック」と称される)を含むポリマー、すなわち、ペンダント様式またはグラフト化様式ではなく、重合した官能基に対して、端と端とが結合(共有結合)した化学的に異なる単位を含むポリマーを指す。ブロックは、そこに組み込まれるコモノマーの量もしくは種類、密度、結晶化度の量、結晶化度の種類(例えば、ポリエチレン対ポリプロピレン)、そのような組成のポリマーに起因する結晶のサイズ、立体規則性の種類もしくは程度(アイソタクチックもしくはシンジオタクチック)、領域規則性もしくは領域不規則性、長鎖分岐もしくは超分岐を含む分岐の量、均一性、および/または任意の他の化学的もしくは物理的特性において異なる。ブロックコポリマーは、例えば、触媒系と組み合わせたシャトリング剤の使用効果に基づいて、ポリマー分子量分布(PDIまたはMw/Mn)およびブロック長分布の両方において独特の分布を持つことを特徴とする。本開示のオレフィンブロックコポリマーの非限定的な例、ならびにそれらを調製するためのプロセスは、全て参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第7,858,706(B2)号、同第8,198,374(B2)号、同第8,318,864(B2)号、同第8,609,779(B2)号、同第8,710,143(B2)号、同第8,785,551(B2)号、および同第9,243,090(B2)号に開示されている。
「ブロック複合体」(「BC」)という用語は、(i)エチレン系ポリマー(EP)中の重合モノマー単位の総モル数に基づいて、10モル%~90モル%のエチレン含有量を有するエチレン系ポリマー(EP)(ソフトコポリマー)、(ii)アルファ-オレフィン系ポリマー(AOP)中の重合モノマー単位の総モル数に基づいて、90モル%超のアルファ-オレフィン含有量を有するアルファ-オレフィン系ポリマー(AOP)(ハードコポリマー)、ならびに(iii)エチレンブロック(EB)およびアルファ-オレフィンブロック(AOB)を有するブロックコポリマー(ジブロックコポリマー)であって、ブロックコポリマーのエチレンブロックが、ブロック複合体の成分(i)のEPと同じ組成であり、ブロックコポリマーのアルファ-オレフィンブロックが、ブロック複合体の成分(ii)のAOPと同じ組成である、ブロックコポリマー、の3つのポリマー成分を含むポリマーを指す。加えて、ブロック複合体中のEPの量とAOPの量との間の組成分配は、ブロックコポリマー中の対応するブロック間の組成分配と本質的に同じであろう。本開示のブロック複合体の非限定的な例、ならびにそれを調製するためのプロセスは、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる米国特許第8,686,087号および同第8,716,400号に開示されている。
「特定のブロック複合体」(「SBC」)という用語は、(i)エチレン系ポリマー(EP)中の重合モノマー単位の総モル数に基づいて、78モル%~90モル%のエチレン含有量を有するエチレン系ポリマー(EP)(ソフトコポリマー)、(ii)アルファ-オレフィン系ポリマー(AOP)中の重合モノマー単位の総モル数に基づいて、61モル%~90モル%のアルファ-オレフィン含有量を有するアルファ-オレフィン系ポリマー(AOP)(ハードコポリマー)、ならびに(iii)エチレンブロック(EB)およびアルファ-オレフィンブロック(AOB)を有するブロックコポリマー(ジブロックコポリマー)であって、ブロックコポリマーのエチレンブロックが、特定のブロック複合体の成分(i)のEPと同じ組成であり、ブロックコポリマーのアルファ-オレフィンブロックが、特定のブロック複合体の成分(ii)のAOPと同じ組成である、ブロックコポリマー、の3つのポリマー成分を含むポリマーを指す。加えて、特定のブロック複合体中のEPの量とAOPの量との間の組成分配は、ブロックコポリマー中の対応するブロック間の組成分配と本質的に同じであろう。本開示の特定のブロック複合体の非限定的な例、ならびにそれを調製するためのプロセスは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれるWO2017/044547に開示されている。
「結晶質ブロック複合体」(「CBC」)という用語は、(i)結晶質エチレン系ポリマー(CEP)中の重合モノマー単位の総モル数に基づいて、90モル%超のエチレン含有量を有する結晶質エチレン系ポリマー(CEP)、(ii)結晶質アルファ-オレフィン系ポリマー(CAOP)中の重合モノマー単位の総モル数に基づいて、90モル%超のアルファ-オレフィン含有量を有する結晶質アルファ-オレフィン系ポリマー(CAOP)、ならびに(iii)エチレンブロック(CEB)および結晶質アルファ-オレフィンブロック(CAOB)を含むブロックコポリマーであって、ブロックコポリマーのCEBが、結晶質ブロック複合体の成分(i)のCEPと同じ組成であり、ブロックコポリマーのCAOBが、結晶質ブロック複合体の成分(ii)のCAOPと同じ組成である、ブロックコポリマー、の3つの成分を含むポリマーを指す。加えて、結晶質ブロック複合体中のCEPの量とCAOPの量との間の組成分配は、ブロックコポリマー中の対応するブロック間の組成分配と本質的に同じであろう。本開示の結晶質ブロック複合材料の非限定的な例、ならびにそれを調製するためのプロセスは、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる米国特許第8,822,598 B2号およびWO2016/01028961 A1に開示されている。
「結晶質」という用語は、示差走査熱量測定(DSC)または同等の技法によって決定して、一次転移または結晶融点(Tm)を有するポリマーを指す。この用語は、「半結晶質」という用語と互換的に使用され得る。「非晶質」という用語は、示差走査熱量測定(DSC)または同等の技法によって決定して、結晶融点を欠いているポリマーを指す。
(A)ポリオレフィン成分
特定の実施形態では、本開示の硬化性組成物は、硬化性組成物の総重量に基づいて、80重量%~99.99重量%の(A)ポリオレフィン成分を含み得る。
特定の実施形態では、(A)ポリオレフィン成分は、式Aの不飽和ポリオレフィンを含む。さらなる実施形態では、(A)ポリオレフィン成分は、式Aの不飽和ポリオレフィンおよび式Aのテレケリックポリオレフィンを含む。さらなる実施形態では、(A)ポリオレフィン成分は、式Aの不飽和ポリオレフィン、および式Aのテレケリックポリオレフィンを含み、(A)ポリオレフィン成分が、1:99~99:1、または10:90~90:10、または20:80~80:20、または30:70~70:30、または40:60~60:40、または50:50の、式Aの不飽和ポリオレフィン対式Aのテレケリックポリオレリンの比を含む。
(A)ポリオレフィン成分は、エチレン系ポリマーなどの、式Aの不飽和ポリオレフィンおよび式Aのテレケリックポリオレフィン以外のポリマーをさらに含み得る。エチレン系ポリマーの例には、The Dow Chemical CompanyからENGAGE(商標)として入手可能なものなどのエチレン/アルファ-オレフィンコポリマー、およびThe Dow Chemical CompanyからINFUSE(商標)として入手可能なオレフィンブロックコポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。これらのエチレン/アルファオレフィンコポリマーおよびオレフィンブロックコポリマーは、低い不飽和度を有するか不飽和を全く有さない。
当業者が式Aを考慮して理解するであろうように、Aは、炭素-炭素単結合を通じてLに共有結合し、Lは、炭素-炭素単結合を通じてLに共有結合し、Lは、炭素-炭素単結合を通じてAに共有結合している。したがって、本明細書において、式AのLがポリオレフィンであると述べられるとき、Lは、炭素-炭素単結合を通じて、AおよびL基の各々に共有結合している二価ポリオレフィニル(polyolefinyl)基(2つの水素を欠くポリオレフィン)であると理解される。同様に、式AのLがポリマーであると述べられるとき、Lは、炭素-炭素単結合を通じて、AおよびL基の各々に共有結合している二価ポリマー基(2つの水素を欠くポリマー)であると理解される。例えば、Lが、エチレンホモポリマーであると述べられるとき、Lは、炭素-炭素単結合を通じて、AおよびL基の各々に共有結合している二価エチレンホモポリマー基(2つの水素を欠くエチレンホモポリマー)であると理解される。さらなる例として、Lが、エチレン/アルファ-オレフィンコポリマーであると述べられるとき、Lは、炭素-炭素単結合を通じて、AおよびL基の各々に共有結合している二価エチレン/アルファ-オレフィンコポリマー基(2つの水素を欠くエチレン/アルファ-オレフィンコポリマー)であると理解される。
同様に、当業者が式Aを考慮して理解するであろうように、Aは、炭素-炭素単結合を通じてLに共有結合している。したがって、本明細書において、式AのLがポリオレフィンであると述べられるとき、Lは、炭素-炭素単結合を通じてA基に共有結合しているポリオレフィニル基(1つの水素を欠くポリオレフィン)であると理解される。
が、出現ごとに独立して、不飽和モノマー(およびコモノマー)の配位重合から生じるポリオレフィンである。好適なモノマー(およびコモノマー)の例には、エチレン、ならびにプロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、3-メチル-1-ブテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、3-メチル-1-ペンテン、3,5,5-トリメチル-1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、5-エチル-1-ノネン、1-オクタデセン、および1-エイコセンなどの3~30個の炭素原子、好ましくは3~20個の炭素原子のアルファ-オレフィン;ブタジエン、イソプレン、4-メチル-1,3-ペンタジエン、1,3-ペンタジエン、1,4-ペンタジエン、1,5-ヘキサジエン、1,4-ヘキサジエン、1,3-ヘキサジエン、1,5-ヘプタジエン、1,6-ヘプタジエン、1,3-オクタジエン、1,4-オクタジエン、1,5-オクタジエン、1,6-オクタジエン、1,7-オクタジエン、1,9-デカジエン、7-メチル-1,6-オクタジエン、4-エチリデン-8-メチル-1,7-ノナジエン、および5,9-ジメチル-1,4,8-デカトリエン、5-メチル-1,4-ヘキサジエン、3,7-ジメチル-1,6-オクタジエン、3,7-ジメチル-1,7-オクタジエン、およびジヒドロミルセンとジヒドロオシメンとの混合異性体などの共役または非共役ジエン;5-エチリデン-2-ノルボルネン、5-ビニル-2-ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、5-メチレン-2-ノルボルネン、5-プロペニル-2-ノルボルネン、5-イソプロピリデン-2-ノルボルネン、5-(4-シクロペンテニル)-2-ノルボルネン、5-シクロヘキシリデン-2-ノルボルネン、およびノルボルナジエンなどのノルボルネンおよびアルケニル、アルキリデン、シクロアルケニル、およびシクロアルキルデンノルボルネン;ならびに(スチレン、o-メチルスチレン、t-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、o,p-ジメチルスチレン、o-エチルスチレン、m-エチルスチレン、およびp-エチルスチレンを含む)スチレン、モノまたはポリアルキルスチレンなどの芳香族ビニル化合物が挙げられるが、これらに限定されない。
は、線状(非分岐状)、分岐状、または環式であり得る。Lに分岐が存在するか存在しないか、および分岐の量(分岐が存在する場合)は、広範に変動し得、所望の加工条件および所望のポリマー特性に依存し得る。分岐がLに存在する場合、分岐は、短鎖分岐または長鎖分岐であり得る。Lに存在し得る長鎖分岐の例示的な種類には、T型分岐およびH型分岐が挙げられるが、これらに限定されない。したがって、いくつかの実施形態では、Lは、長鎖分岐を含み得る。言い換えれば、いくつかの実施形態では、Lは、1つ以上の長鎖分岐を含み得、各長鎖分岐が、本明細書で定義される、A基を任意選択で含む。
いくつかの実施形態では、式AおよびAの各々のA基は、Lを形成するように、モノマーおよびコモノマーの配位重合に基づいて最後に挿入されたモノマーまたはコモノマーと相関する。したがって、Lの配位重合のためにモノマーおよびコモノマーを選択することにより、A基およびY基が何であり得るかが示されるであろう。いくつかの実施形態では、A基は、ビニル基である。いくつかの実施形態では、A基は、式CH=C(Y)-のビニリデン基であり、式中、Yが、C~C30ヒドロカルビル基である。いくつかの実施形態では、A基は、式YCH=CH-のビニレン基であり、式中、Yが、C~C30ヒドロカルビル基である。いくつかの実施形態では、A基は、ビニル基と式YCH=CH-のビニレン基との混合物であり、式中、Yが、C~C30ヒドロカルビル基である。いくつかの実施形態では、A基は、ビニル基と式CH=C(Y)-のビニリデン基との混合物であり、式中、Yが、C~C30ヒドロカルビル基である。いくつかの実施形態では、A基は、式CH=C(Y)-のビニリデン基と式YCH=CH-のビニレン基との混合物であり、式中、Yが、C~C30ヒドロカルビル基である。いくつかの実施形態では、A基は、ビニル基と式CH=C(Y)-のビニリデン基と式YCH=CH-のビニレン基との混合物であり、式中、Yが、C~C30ヒドロカルビル基である。
さらなる実施形態では、A基は、ビニル基と式YCH=CH-のビニレン基との混合物であり、式中、Aが、0.99:0.01~0.01:0.99のビニル基対式YCH=CH-のビニレン基の比を含み、Yが、C~C30ヒドロカルビル基である。
さらなる実施形態では、A基は、ビニル基と式CH=C(Y)-のビニリデン基との混合物であり、式中、Aが、0.99:0.01~0.01:0.99のビニル基対式CH=C(Y)-のビニリデン基の比を含み、Yが、C~C30ヒドロカルビル基である。
さらなる実施形態では、A基は、式CH=C(Y)-のビニリデン基と式YCH=CH-のビニレン基との混合物であり、式中、Aが、0.99:0.01~0.01:0.99の式CH=C(Y)-のビニリデン基対式CH=CH-のビニレン基の比を含み、Yが、C~C30ヒドロカルビル基である。
さらなる実施形態では、A基は、ビニル基と式CH=C(Y)-のビニリデン基と式YCH=CH-のビニレン基との混合物であり、式中、Aが、0.99:0.01~0.01:0.99のビニル基対式YCH=CH-のビニレン基と式CH=C(Y)-のビニリデン基とビニル基との合計の比を含み、Yが、C~C30ヒドロカルビル基である。
特定の実施形態では、Lは、1つのモノマーから誘導された単位を含むホモポリマーである。モノマーは、前述の好適なモノマーのうちのいずれかから選択することができる。さらなる実施形態では、Lは、エチレンから誘導された単位を含むエチレンホモポリマーである。さらなる実施形態では、Lは、プロピレンから誘導された単位を含むプロピレンホモポリマーである。
いくつかの実施形態では、Lは、モノマーおよびコモノマーなどの少なくとも2つの異なる種類のモノマーから誘導された単位を含むインターポリマーである。したがって、特定の実施形態では、Lは、モノマー、およびモノマーとは異なる少なくとも1つのコモノマーから誘導された単位を含むインターポリマーである。モノマー、およびモノマーとは異なる少なくとも1つのコモノマーの各々は、前述の好適なモノマーのうちのいずれかから選択することができる。
さらなる実施形態では、Lは、モノマーおよびコモノマーなどの2つの異なる種類のモノマーから誘導された単位を含むコポリマーである。したがって、特定の実施形態では、Lは、モノマー、およびモノマーとは異なるコモノマーから誘導された単位を含むコポリマーである。モノマーおよびコモノマーの各々は、前述の好適なモノマーのうちのいずれかから選択することができる。
特定の実施形態では、Lは、エチレン/アルファ-オレフィンコポリマーである。いくつかの実施形態では、Lは、エチレンから誘導された単位およびC~C30アルファ-オレフィンを含むエチレン/アルファ-オレフィンコポリマーであり、式AおよびAのポリオレフィンの各々が、式AおよびAのポリオレフィンの各々の総重量に基づいて、50重量%以上、または60重量%以上、または70重量%以上、または75重量%以上、または80重量%以上、または85重量%以上、または88重量%以上、または89重量%以上、または90重量%以上であるエチレンの量を含む。C~C30アルファ-オレフィンは、前述の好適なアルファ-オレフィンのうちのいずれかから選択することができる。特定の実施形態では、C~C30アルファ-オレフィンは、プロピレン、イソブチレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-ノネン、1-デセンなどであり得る。いくつかの実施形態では、Lは、エチレンから誘導された単位およびC~C30アルファ-オレフィンを含むエチレン/アルファ-オレフィンコポリマーであり、C~C30アルファ-オレフィンが、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、および1-オクテンからなる群から選択される。
さらなる実施形態では、Lは、プロピレン/アルファ-オレフィンコポリマーである。Lは、プロピレン、およびエチレンまたはC~C30アルファ-オレフィンのいずれかから誘導された単位を含むプロピレン/アルファ-オレフィンコポリマーであり得、式AおよびAのポリオレフィンの各々が、式AおよびAのポリオレフィンの各々の総重量に基づいて、50重量%以上、または60重量%以上、または70重量%以上、または75重量%以上、または80重量%以上、または85重量%以上、または88重量%以上、または89重量%以上、または90重量%以上であるプロピレンの量を含む。C~C30アルファ-オレフィンは、上述の好適なアルファ-オレフィンのうちのいずれかであり得る。特定の実施形態では、C~C30アルファ-オレフィンは、イソブチレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-ノネン、1-デセンなどであり得る。特定の実施形態では、Lは、プロピレン、およびエチレンまたはC~C30アルファ-オレフィンのいずれかから誘導された単位を含むプロピレン/アルファ-オレフィンコポリマーであり得、C~C30アルファ-オレフィンが、1-ブテン、1-ヘキセン、および1-オクテンからなる群から選択される。
特定の実施形態では、Lは、3つの異なる種類のモノマーから誘導された単位を含むターポリマーであり、それらの各々が、上述の好適なモノマーのうちのいずれかから選択され得る。さらなる実施形態では、Lは、第1のモノマーとしてエチレンまたはプロピレン、第2のモノマーとしてC~C30アルファ-オレフィンまたはスチレン、および第3のモノマーとしてジエンまたは極性モノマーを含む、ターポリマーである。
いくつかの実施形態では、Lは、ジエンモノマーから誘導された単位を0~10重量%含む。例えば、Lは、ジエンモノマーから誘導された単位を1~8重量%、または1~5重量%、または1~3重量%含み得る。さらなる実施形態では、Lは、ジエンモノマーから誘導された単位を実質的に含まなくてもよい。例えば、特定の実施形態では、Lは、ジエンモノマーから誘導された単位を0~0.2重量%、または0~0.01重量%、または0~0.001重量%、または0~0.0001重量%含み得る。
特定の実施形態では、Lは、本明細書で定義されるオレフィンブロックコポリマーである。さらなる実施形態では、Lは、本明細書で定義されるブロック複合体、特定のブロック複合体、または結晶質ブロック複合体である。
特定の実施形態では、Lは、テレケリックポリオレフィンが、ACHCH(Y)Aであり、式中、Yが、水素またはC~C30ヒドロカルビル基であるような、-CHCH(Y)-である。特定の実施形態では、Y基は、水素である。さらなる実施形態では、Y基は、C~C10アルキル基、またはC~Cアルキル基、またはC~Cアルキル基である。さらなる実施形態では、Y基は、エチル基である。
いくつかの実施形態では、Aは、立体障害のある二重結合を含むヒドロカルビル基である。さらなる実施形態では、Aは、立体障害のある2つ以上の二重結合を含むヒドロカルビル基である。
特定の実施形態では、立体障害のある二重結合に起因して、A基は、ポリオレフィンLを作製するために使用されるプロセス条件下で活性触媒によって容易に組み込まれない基であるので、Lの骨格に沿って直接組み込まれるAが、本明細書に記載の13C NMR法または同様の13C NMRによって決定して、0.5モル%以下、または0.1モル%以下であるか、または検出されない。
いくつかの実施形態では、Aは、立体障害のある二重結合を含むヒドロカルビル基であり、立体障害のある二重結合が、ビニリデン基の二重結合、ビニレン基の二重結合、三置換アルケンの二重結合、および分岐アルファ炭素に結合したビニル基の二重結合からなる群から選択される。
さらなる実施形態では、Aは、立体障害のある2つ以上の二重結合を含むヒドロカルビル基であり、各立体障害のある二重結合が、独立して、ビニリデン基の二重結合、ビニレン基の二重結合、三置換アルケンの二重結合、および分岐アルファ炭素に結合したビニル基の二重結合からなる群から選択される。
特定の実施形態では、Aは、官能基を含むヒドロカルビル基であり、官能基が、ビニリデン基、ビニレン基、三置換アルケン、および分岐アルファ炭素に結合したビニル基からなる基から選択される。
さらなる実施形態では、Aは、2つ以上の官能基を含むヒドロカルビル基であり、各官能基が、独立して、ビニリデン基、ビニレン基、三置換アルケン、および分岐アルファ炭素に結合したビニル基からなる群から選択される。
基は、環式または非環式(線状または分岐状)ヒドロカルビル基であり得る。Aが、環式ヒドロカルビル基である場合、Aは、1つ以上の環を含み得、各環が、単環式、二環式、または多環式環であり得、各環が、立体障害のある1つ以上の二重結合を含み得る。
さらに、Aが環式ヒドロカルビル基である場合、その中の各立体障害のある二重結合または官能基の各々は、環内二重結合、環外二重結合、または非環式二重結合であり得る。例えば、Aは、ビニレン基を含む環式ヒドロカルビル基であり得、ビニレン基の二重結合が、環内二重結合または非環式二重結合であり得る。さらなる実施形態では、Aは、ビニリデン基を含む環式ヒドロカルビル基であり得、ビニリデン基の二重結合が、環外二重結合または非環式二重結合であり得る。さらなる実施形態では、Aは、三置換アルケンを含む環式ヒドロカルビル基であり得、三置換アルケンの二重結合が、環内二重結合、環外二重結合、または非環式二重結合であり得る。さらなる実施形態では、Aは、分岐アルファ炭素に結合したビニル基を含む環式ヒドロカルビル基であり得、分岐アルファ炭素に結合したビニル基が、非環式二重結合である。
本明細書に記載の実施形態のうちのいずれかでは、Aは、3~30個の炭素原子、または3~25個の炭素原子、または3~20個の炭素原子、または3~15個の炭素原子、または3~10個の炭素原子、または3~9個の炭素原子、または3~8個の炭素原子、または3~7個の炭素原子、または3~6個の炭素原子、または3~5個の炭素原子、または3~4個の炭素原子、または3個の炭素原子を含み得る。
特定の実施形態では、Aは、アルキル置換または非置換シクロアルケンを含むC~C30環式ヒドロカルビル基である。さらなる実施形態では、Aは、3~30個の炭素原子、または3~25個の炭素原子、または3~20個の炭素原子、または3~15個の炭素原子、または3~10個の炭素原子、または3~9個の炭素原子、または3~8個の炭素原子、または3~7個の炭素原子、または3~6個の炭素原子を含む、アルキル置換または非置換シクロアルケンである。
例示的な非置換シクロアルケンには、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、1,3-シクロヘキサジエン、1,4-シクロヘキサジエン、および1,5-シクロオクタジエンが挙げられるが、これらに限定されない。例示的なアルキル置換シクロアルケンには、アルキル置換シクロヘキセン、アルキル置換シクロヘプテン、アルキル置換シクロオクテン、アルキル置換1,3-シクロヘキサジエン、アルキル置換1,4-シクロヘキサジエン、およびアルキル置換1,5-シクロオクタジエンが挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、Aは、メチル置換または非置換シクロヘキセン、メチル置換または非置換シクロヘプテン、およびメチル置換または非置換シクロオクテンからなる群から選択されるメチル置換または非置換シクロアルケンである。いくつかの実施形態では、Aは、メチル置換または非置換シクロヘキセンである。
いくつかの実施形態では、Aは、C~C10非環式アルキル基、またはC~C10非環式アルキル基、またはC~C非環式アルキル基である。
例示的なA基には、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない。
Figure 2022516118000002
(AA)~(AZ)および(AZ1)の各々に関して、
Figure 2022516118000003
記号(波線記号)は、式AのLとの結合点、例えば、式ACHCH(Y)Aの水素に結合した炭素、「Y」、および「ACH」との結合点を表す。加えて、(AA)~(AZ)、および(AZ1)の各々に関して、
Figure 2022516118000004
記号(波線記号)は、以下に論じる式Al(CHCH(Y)AおよびZn(CHCH(Y)Aの連鎖移動剤の水素に結合した炭素およびYとの結合点を表す。
(AA)~(AF)の各々に関して、環内二重結合は、環員である任意の2つの隣接する炭素原子の間にあり得る。
(AD)~(AF)の各々に関して、ペンダントメチル基は、環員である任意の炭素原子に結合し得る。
(AG)~(AL)の各々に関して、環外二重結合は、3つ以上の炭素原子にまだ結合していない任意の環員炭素原子に結合し得る。
いくつかの実施形態では、(A)ポリオレフィン成分(または式AおよびAのポリオレフィンの各々)は、本明細書に記載のGPC法または同様のGPC法に従って、1,000~10,000,000g/モル、または1,000~5,000,000g/モル、または1,000~1,000,000g/モル、または1,000~750,000g/モル、または1,000~500,000g/モル、または1,000~250,000g/モルの重量平均分子量(Mw)を含むかまたは有する。
いくつかの実施形態では、(A)ポリオレフィン成分(または式AおよびAのポリオレフィンの各々)は、本明細書に記載のGPC法または同様のGPC法に従って、1,000~10,000,000g/モル、または1,000~5,000,000g/モル、または1,000~1,000,000g/モル、または1,000~750,000g/モル、または1,000~500,000g/モル、または1,000~250,000g/モルの数平均分子量(Mn)を含むかまたは有する。
いくつかの実施形態では、(A)ポリオレフィン成分(または式AおよびAのポリオレフィンの各々)は、本明細書に記載のGPC法または同様のGPC法に従って、1,000~10,000,000g/モル、または1,000~5,000,000g/モル、または1,000~1,000,000g/モル、または1,000~750,000g/モル、または1,000~500,000g/モル、または5,000~500,000g/モル、または10,000~500,000g/モルの平均モル質量(Mz)を含むかまたは有する。
いくつかの実施形態では、(A)ポリオレフィン成分(または式AおよびAのポリオレフィンの各々)は、本明細書に記載のGPC法または同様のGPC法に従って、1~10、または1~7、または1~5、または1.5~4、または2~4のMw/Mn(PDI)を含むかまたは有する。
いくつかの実施形態では、(A)ポリオレフィン成分(または式AおよびAのポリオレフィンの各々)は、ASTM D-792、方法Bに従って、0.850~0.965g/cc、または0.854~0.950g/cc、または0.854~0.935g/cc、または0.854~0.925g/cc、または0.854~0.910g/cc、または0.854~0.900g/cc、または0.854~0.885g/cc、または0.854~0.880g/cc、または0.854~0.875g/ccの密度を含むかまたは有する。
いくつかの実施形態では、(A)ポリオレフィン成分(または式AおよびAのポリオレフィンの各々)は、ASTM D-1238、条件190℃/2.16kgに従って、0.01~2000g/10分、0.01~1,500g/10分、0.01~1,000g/10分、または0.01~500g/10分、または0.01~100g/10分、または0.5~50g/10分、または0.5~30g/10分のメルトインデックス(I2)を含むかまたは有する。
いくつかの実施形態では、(A)ポリオレフィン成分(または式AおよびAのポリオレフィンの各々)は、本明細書に記載のDSC法または同様のDSC法に従って、-25℃~165℃、または-25℃~150℃、または-25℃~125℃、または-25℃~100℃、または0℃~80℃、または10℃~60℃の範囲のTを含むかまたは有する。
いくつかの実施形態では、(A)ポリオレフィン成分(または式AおよびAのポリオレフィンの各々)は、ASTM D-3236に従って、10~10cP、または10~10cP、または10~10cP、または10~750,000cP、または10~500,000cP、または10~250,000cP、または10~100,000cP、または10~75,000cP、または10~50,000cP、または10~40,000cPの(177℃で測定した)Brookfield粘度を含むかまたは有する。
いくつかの実施形態では、(A)ポリオレフィン成分(または式AおよびAのポリオレフィンの各々)は、本明細書に記載のDSC法または同様のDSC法に従って、0~235J/g、または0~200J/g、または10~175J/g、または10~150J/g、または10~125J/g、または20~117J/gの融解エンタルピー(ΔHm)を含むかまたは有する。
いくつかの実施形態では、(A)ポリオレフィン成分(または式AおよびAのポリオレフィンの各々)は、本明細書に記載のDSC法または同様のDSC法に従って、292J/gのPEΔHmに基づいて、0~80%、または0~60%、または5~50%、または7~40%の結晶化度重量%を含むかまたは有する。
いくつかの実施形態では、(A)ポリオレフィン成分(または式AおよびAのポリオレフィンの各々)は、本明細書に記載のDSC法または同様のDSC法に従って、-80~100℃、または-80~75℃、または-80~50℃、または-80~25℃、または-80~0℃、または-80~-15℃、または-70~-30℃のTを含むかまたは有する。
いくつかの実施形態では、Lは、ジエンモノマーから誘導された単位を実質的に含まず、式Aのポリオレフィンは、0.6以上、または0.7以上、または0.8以上、または0.9以上、または1.0以上、または1.1以上、または1.2以上、または1.3以上の不飽和度の総数を含み、式Aのポリオレフィンは、1.1以上、または1.2以上、または1.3以上、または1.4以上、または1.5以上、または1.6以上、または1.7以上、または1.8以上、または1.9以上の不飽和度の総数を含む。不飽和度の総数は、(不飽和度/1000C)*(1000C/鎖)=(不飽和度/1000C)*(Mn/MCH2/1000)として定義され得、式中、不飽和度/1000Cが、H NMRによって測定され、Mnが、GPCによって測定され、13C NMRによって測定した組成に対して補正された数平均分子量であり、MCH2=14g/モルである。報告されているように、GPCによって測定されたMnは、ポリマー骨格の数平均分子量である。1H NMRによって測定した不飽和度/1000Cは、ポリマー鎖の総炭素数を基準にしている。エチレン、プロピレン、オクテン、およびエチリデンノルボルネンでは、2つの骨格炭素原子当たりそれぞれ2、3、8、および9個の総炭素原子がある。したがって、組成物に対して補正されたMnは、GPCによって測定したMnに(C2のモル%/2+C3のモル%/3+C8のモル%/8+ENBのモル%/9)/2を乗算したものである。ここでの13C NMR、H NMR、およびGPCは、本明細書に記載の方法または同様の方法を指す。本明細書で使用される「実質的に含まない」は、例えば、Lが、式AおよびAのポリオレフィンの各々の総重量に基づいて、ジエンモノマーから誘導された単位を0~0.001重量%含むことを指す。
いくつかの実施形態では、Lは、式AおよびAのポリオレフィンの各々の総重量に基づいて、ジエンモノマーから誘導された単位を1~8重量%、または1~5重量%、または1~3重量%含み、式Aのポリオレフィンは、(X+0.6)以上、(X+0.7)以上、(X+0.8)以上、(X+0.9)以上、(X+1)以上、(X+1.1)以上、(X+1.2)以上、または(X+1.3)以上の不飽和度の総数を含み、式Aのポリオレフィンは、(X+1.1)以上、(X+1.2)以上、(X+1.3)以上、(X+1.4)以上、(X+1.5)以上、(X+1.6)以上、(X+1.7)以上、(X+1.8)以上、または(X+1.9)以上の不飽和度の総数を含み、式中、Xが、Lのジエンモノマーから誘導された単位からの不飽和度数であり、不飽和度が、前の段落で説明したように測定される。
(A)ポリオレフィン成分の調製
本開示はさらに、式Aの不飽和ポリオレフィンを含むポリオレフィン成分を調製するためのプロセスであって、
1)(a1)モノマー成分、(b1)連鎖移動剤成分、および(c1)プロ触媒を含む触媒成分、を含む出発材料を組み合わせて溶液を形成し、溶液中の10モル%超~99モル%以下の(a1)モノマー成分を重合することと、
2)溶液を少なくとも160℃の温度に加熱し、溶液を少なくとも160℃の温度で少なくとも30秒の時間の間保持することと、
3)式Aの不飽和ポリオレフィンを含むポリオレフィン成分を含む生成物を回収することと、を含み、
(b1)連鎖移動剤成分が、式Al(d)のアルキルアルミニウムを含み、
dが、出現ごとに独立して、C~C10アルキル基であり、
が、ポリオレフィンであり、
が、ビニル基、式CH=C(Y)-のビニリデン基、式YCH=CH-のビニレン基、ビニル基と式YCH=CH-のビニレン基との混合物、ビニル基と式CH=C(Y)-のビニリデン基との混合物、式CH=C(Y)-のビニリデン基と式YCH=CH-のビニレン基との混合物、およびビニル基と式CH=C(Y)-のビニリデン基と式YCH=CH-のビニレン基との混合物からなる群から選択され、
が、出現ごとに独立して、C~C30ヒドロカルビル基であり、
式Aの不飽和ポリオレフィンが、1,000~10,000,000g/モルの重量平均分子量を含む、プロセスに関する。
本開示はさらに、式Aのポリオレフィンおよび式Aのテレケリックポリオレフィンを含む、ポリオレフィン成分を調製するためのプロセスであって、
1)(a1)モノマー成分、(b1)連鎖移動剤成分、および(c1)プロ触媒を含む触媒成分、を含む出発材料を組み合わせて溶液を形成し、溶液中の10モル%超~99モル%以下の(A)モノマー成分を重合することと、
2)溶液を少なくとも160℃の温度に加熱し、溶液を少なくとも160℃の温度で少なくとも30秒の時間の間保持することと、
3)式Aのポリオレフィンおよび式Aのテレケリックポリオレフィンを含むポリオレフィン成分を含む生成物を回収することと、を含み、
(b1)連鎖移動剤成分が、式Al(d)のアルキルアルミニウムおよび式Al(CHCH(Y)Aの有機アルミニウム化合物を含み、
dが、出現ごとに独立して、C~C10アルキル基であり、
が、出現ごとに独立して、ポリオレフィンであり、
が、出現ごとに独立して、ビニル基、式CH=C(Y)-のビニリデン基、式YCH=CH-のビニレン基、ビニル基と式YCH=CH-のビニレン基との混合物、ビニル基と式CH=C(Y)-のビニリデン基との混合物、式CH=C(Y)-のビニリデン基と式YCH=CH-のビニレン基との混合物、およびビニル基と式CH=C(Y)-のビニリデン基と式YCH=CH-のビニレン基との混合物からなる群から選択され、
が、出現ごとに独立して、C~C30ヒドロカルビル基であり、
が、C~C32ヒドロカルビレン基であり、
が、出現ごとに独立して、水素またはC~C30ヒドロカルビル基であり、
が、出現ごとに独立して、立体障害のある二重結合を含むヒドロカルビル基であり、
式Aの不飽和ポリオレフィンおよび式Aのテレケリックポリオレフィンの各々が、1,000~10,000,000g/モルの重量平均分子量を含む、プロセスに関する。
式Aの不飽和ポリオレフィンおよび式Aのテレケリックポリオレフィンを含むポリオレフィン成分を調製するプロセスでは、(b1)連鎖移動剤成分は、1:99~99:1、または10:90~90:10、または20:80~80:20、または30:70~70:30、または40:60~60:40、または50:50の、式Al(d)のアルキルアルミニウム対式Al(CHCH(Y)Aの有機アルミニウム化合物の比を含み得る。上のプロセスによって調製される式Aの不飽和ポリオレフィンおよび式Aのテレケリックポリオレフィンの各々は、1,000~10,000,000g/モル、または1,000~5,000,000g/モル、または1,000~1,000,000g/モル、または1,000~750,000g/モル、または1,000~500,000g/モルの重量平均分子量を含み得る。(A)ポリオレフィン成分中に含まれるのに好適である(以下に論じられる)、式Aの不飽和ポリオレフィンおよび式Aのテレケリックポリオレフィン以外のポリマーを、上のプロセスから独立して調製し、その後式Aの不飽和ポリオレフィンおよび/または式Aのテレケリックポリオレフィンとブレンドすることができる。
、A、Y、L、Y、およびA基の各々について前述の実施形態は、本明細書に開示の本プロセスに対して適用される。同様に、式Aの不飽和ポリオレフィンおよび式Aのテレケリックポリオレフィンについて前述の実施形態は、本明細書に開示の本プロセスに対して適用される。
上のプロセスのうちのいずれかのステップ1)の出発材料は、(d1)溶媒をさらに含み得る。出発材料の(d1)溶媒は、任意の芳香族または脂肪族炭化水素であり得る。好適な溶媒には、トルエン、キシレン、ヘキサン、ペンタン、ベンゼン、ヘプタン、Isopar(商標)、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。これ以外に、ステップ1)の出発材料は、水素、アジュバント、捕捉剤、および/または重合助剤をさらに含み得る。
上のプロセスのうちのいずれかのステップ1)は、(a1)モノマー成分のモノマーおよびコモノマーからLを形成するための配位重合ステップである。ステップ1)の間に、ポリマーアルミニウム種は、(b1)連鎖移動剤成分と(c1)触媒成分からの活性触媒との間の連鎖移動を介して形成することができる。その後、ポリマーアルミニウム種は、ステップ2)の間にベータ-水素化物脱離を受けて、(A)ポリオレフィン成分の式Aの不飽和ポリオレフィンおよび/または式Aのテレケリックポリオレフィンを含む生成物を形成し、これは、ステップ3)の間に回収される。
上のプロセスのうちのいずれかのステップ1)は、好ましくは、溶液重合ステップとして行われる。最も好ましくは、ステップ1)は、出発材料が反応ゾーンに連続的に供給され、ポリマー生成物が反応ゾーンから連続的に取り出される連続溶液重合ステップとして実施される。この文脈において使用される場合、「連続的」および「連続的に」という用語の範囲内にあるのは、反応物質の断続的な添加および規則的または不規則な間隔での生成物の除去が存在し、そのため経時的に、全体的なプロセスが実質的に連続的であるそれらのプロセスである。
上のプロセスのうちのいずれかのステップ1)は、60℃、または80℃、または100℃、または110℃、または115℃~120℃、または130℃、または140℃、または150℃の温度で実施され得る。例えば、特定の実施形態では、ステップ1)は、60~150℃、または80~140℃、または100~130℃の温度で実施され得る。
当業者は、1つ以上の化学的または物理的特性が異なるポリマーを生成するために、成分(a1)~(d1)を含む出発材料の各成分の量を変動させてもよいことを理解するであろう。
本発明の範囲を何ら限定することはないが、ステップ1)を実行するための1つの手段は、以下のとおりである。撹拌槽反応器には、任意の溶媒または希釈剤と一緒に(a1)モノマー成分のモノマーが連続的に導入される。反応器は、任意の溶媒または希釈剤および溶解ポリマーと共にモノマーから実質的に構成される液相を含有する。好ましい溶媒としては、C4~10の炭化水素またはそれらの混合物、特に、ヘキサンなどのアルカンまたはアルカンの混合物、および重合に用いられるモノマーのうちの1つ以上が挙げられる。(b1)連鎖移動剤成分および(c1)触媒成分は、反応器液相またはその任意のリサイクル部分に連続的または断続的に導入される。反応器温度および圧力は、溶媒/モノマー比、(c1)触媒成分の添加速度を調節することによって、ならびに冷却もしくは加熱コイル、ジャケット、またはそれらの両方によって制御され得る。重合速度は、(c1)触媒成分の添加速度によって制御される。(a1)モノマー成分がエチレンおよび少なくとも1つのコモノマーを含む場合、ポリマー生成物中のエチレン含有量は、反応器内のエチレン対コモノマーの比によって決定され、この比は、これらの成分の反応器へのそれぞれの供給速度を操作することによって制御される。ポリマー生成物の分子量は、温度、モノマー濃度、または当該技術分野において他の既知のものなどの他の重合変数を制御することによって、任意選択で制御される。連続プロセスにおいて、反応器内の活性触媒およびポリマーの平均滞留時間は、一般に、5分間~8時間、好ましくは10分間~6時間である。
あるいは、上のプロセスのうちのいずれかのステップ1)は、直列に接続され定常状態の重合条件下で動作する2つ以上の反応器で、またはプラグフロー重合条件下で動作する反応器の2つ以上のゾーンで、異なるプロセス条件下で実施され得る。あるいは、上のプロセスのうちのいずれかのステップ1)は、異なる領域間で確立されるモノマー、触媒、または連鎖移動剤の勾配を用いてまたは用いずに、触媒および/または連鎖移動剤の別々の添加を任意選択で伴い、断熱もしくは非断熱溶液重合条件下、または前述の反応器条件の組み合わせで動作する、1つ以上の連続ループ反応器で実施され得る。
ステップ1)に続いて、ポリマー溶液は、以下でさらに説明されるステップ2)に従って加熱される。そのような加熱には、反応器後の加熱器での加熱が挙げられるが、これに限定されない。ステップ2)に続いて、ポリマー生成物は、当該技術分野において既知の手段によって、ステップ3)で回収される。そのような手段は、ポリマー溶液を水、蒸気、またはアルコールなどの触媒失活剤(catalyst kill agent)と接触させることと、ガス状モノマーならびに残留溶媒または希釈剤を減圧で脱気分離することと、必要に応じて、脱気押し出し機などの装置でさらに脱気を実施することと、を含む。
いくつかの実施形態では、上のプロセスのうちのいずれかのステップ2)の溶液は、少なくとも160℃、または少なくとも180℃、または少なくとも200℃、または少なくとも210℃、または少なくとも220℃、または少なくとも230℃、または少なくとも240℃、または少なくとも250℃、または少なくとも260℃、または少なくとも270℃、または少なくとも280℃、または少なくとも290℃、または少なくとも300℃の温度で加熱される。
いくつかの実施形態では、上のプロセスのうちのいずれかのステップ2)の溶液は、少なくとも160℃、または少なくとも180℃、または少なくとも200℃、または少なくとも210℃、または少なくとも220℃、または少なくとも230℃、または少なくとも240℃、または少なくとも250℃、または少なくとも260℃、または少なくとも270℃、または少なくとも280℃、または少なくとも290℃、または少なくとも300℃の温度で、少なくとも30秒、または少なくとも1分、または少なくとも5分、または少なくとも10分、または少なくとも15分、または少なくとも20分、または少なくとも30分、または少なくとも45分、または少なくとも1時間、または少なくとも6時間、または少なくとも12時間、または少なくとも18時間、または少なくとも24時間の時間の間加熱される。
いくつかの実施形態では、上のプロセスのうちのいずれかのステップ2)の溶液は、少なくとも160℃、または少なくとも180℃、または少なくとも200℃、または少なくとも210℃、または少なくとも220℃、または少なくとも230℃、または少なくとも240℃、または少なくとも250℃、または少なくとも260℃、または少なくとも270℃、または少なくとも280℃、または少なくとも290℃、または少なくとも300℃の温度に加熱され、少なくとも160℃、または少なくとも180℃、または少なくとも200℃、または少なくとも210℃、または少なくとも220℃、または少なくとも230℃、または少なくとも240℃、または少なくとも250℃、または少なくとも260℃、または少なくとも270℃、または少なくとも280℃、または少なくとも290℃、または少なくとも300℃の温度で、少なくとも30秒、または少なくとも1分、または少なくとも5分、または少なくとも10分、または少なくとも15分、または少なくとも20分、または少なくとも30分、または少なくとも45分、または少なくとも1時間、または少なくとも6時間、または少なくとも12時間、または少なくとも18時間、または少なくとも24時間の時間の間保持される。
例えば、特定の実施形態では、上のプロセスのうちのいずれかのステップ2)の溶液は、160~300℃、または180~300℃、または200~300℃、または210~300℃、または220~290℃、または230~290℃、または240~280℃の温度で加熱される。
さらなる実施形態では、上のプロセスのうちのいずれかのステップ2)の溶液は、160~300℃、または180~300℃、または200~300℃、または210~300℃、または220~290℃、または230~290℃、または240~280℃の温度で、30秒~24時間、または30秒~18時間、または30秒~12時間、または30秒~6時間、または30秒~1時間、または30秒~45分、または30秒~30分、または30秒~20分、または1分~20分、または5分~20分の時間の間加熱される。
さらなる実施形態では、上のプロセスのうちのいずれかのステップ2)の溶液は、160~300℃、または180~300℃、または200~300℃、または210~300℃、または220~290℃、または230~290℃、または240~280℃の温度に加熱され、160~300℃、または180~300℃、または200~300℃、または210~300℃、または220~290℃、または230~290℃、または240~280℃の温度で、30秒~24時間、または30秒~18時間、または30秒~12時間、または30秒~6時間、または30秒~1時間、または30秒~45分、または30秒~30分、または30秒~20分、または1分~20分、または5分~20分の時間の間保持される。
(a1)モノマー成分
(a1)モノマー成分は、Lに関して本明細書で論じられるモノマーおよびコモノマーから選択される任意のモノマーを含む。好適なモノマーおよびコモノマーの例には、エチレン、ならびにプロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、3-メチル-1-ブテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、3-メチル-1-ペンテン、3,5,5-トリメチル-1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、5-エチル-1-ノネン、1-オクタデセン、および1-エイコセンなどの3~30個の炭素原子、好ましくは3~20個の炭素原子のアルファ-オレフィン;ブタジエン、イソプレン、4-メチル-1,3-ペンタジエン、1,3-ペンタジエン、1,4-ペンタジエン、1,5-ヘキサジエン、1,4-ヘキサジエン、1,3-ヘキサジエン、1,5-ヘプタジエン、1,6-ヘプタジエン、1,3-オクタジエン、1,4-オクタジエン、1,5-オクタジエン、1,6-オクタジエン、1,7-オクタジエン、1,9-デカジエン、7-メチル-1,6-オクタジエン、4-エチリデン-8-メチル-1,7-ノナジエン、および5,9-ジメチル-1,4,8-デカトリエン、5-メチル-1,4-ヘキサジエン、3,7-ジメチル-1,6-オクタジエン、3,7-ジメチル-1,7-オクタジエン、およびジヒドロミルセンとジヒドロオシメンとの混合異性体などの共役または非共役ジエン;5-エチリデン-2-ノルボルネン、5-ビニル-2-ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、5-メチレン-2-ノルボルネン、5-プロペニル-2-ノルボルネン、5-イソプロピリデン-2-ノルボルネン、5-(4-シクロペンテニル)-2-ノルボルネン、5-シクロヘキシリデン-2-ノルボルネン、およびノルボルナジエンなどのノルボルネンおよびアルケニル、アルキリデン、シクロアルケニル、およびシクロアルキルデンノルボルネン;(スチレン、o-メチルスチレン、t-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、o,p-ジメチルスチレン、o-エチルスチレン、m-エチルスチレン、およびp-エチルスチレンを含む)スチレン、モノまたはポリアルキルスチレンなどの芳香族ビニル化合物が挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、(a1)モノマー成分は、エチレンモノマーを含む。いくつかの実施形態では、(a1)モノマー成分は、プロピレンモノマーを含む。いくつかの実施形態では、(a1)モノマー成分は、エチレンモノマーおよびC3~C30アルファ-オレフィンコモノマーを含む。C3~C30アルファオレフィンは、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、3-メチル-1-ブテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、3-メチル-1-ペンテン、3,5,5-トリメチル-1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、5-エチル-1-ノネン、1-オクタデセン、および1-エイコセンから選択され得る。いくつかの実施形態では、(a1)モノマー成分は、プロピレンモノマー、およびエチレンまたはC4~C30アルファ-オレフィンのコモノマーを含む。C4~C30アルファ-オレフィンは、1-ブテン、1-ペンテン、3-メチル-1-ブテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、3-メチル-1-ペンテン、3,5,5-トリメチル-1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、5-エチル-1-ノネン、1-オクタデセン、および1-エイコセンから選択され得る。
特定の実施形態では、(a1)モノマー成分は、エチレンモノマーおよびC3~C30アルファ-オレフィンコモノマーを含み、C3~C30アルファ-オレフィンが、プロピレン、1-ヘキセン、1-ブテン、および1-オクテンからなる群から選択される。さらなる実施形態では、(a1)モノマー成分は、エチレンモノマーおよびプロピレンコモノマーを含む。さらなる実施形態では、(a1)モノマー成分は、エチレンモノマーおよび1-ヘキセンコモノマーを含む。さらなる実施形態では、(a1)モノマー成分は、エチレンモノマーおよび1-ブテンコモノマーを含む。さらなる実施形態では、(a1)モノマー成分は、エチレンモノマーおよび1-オクテンコモノマーを含む。
さらなる実施形態では、(a1)モノマー成分は、プロピレンモノマー、およびエチレンまたはC4~C30アルファ-オレフィンのコモノマーを含み、C4~C30アルファ-オレフィンが、1-ヘキセン、1-ブテン、および1-オクテンからなる群から選択される。さらなる実施形態では、(a1)モノマー成分は、プロピレンモノマーおよびエチレンコモノマーを含む。さらなる実施形態では、(a1)モノマー成分は、プロピレンモノマーおよび1-ヘキセンコモノマーを含む。さらなる実施形態では、(a1)モノマー成分は、プロピレンモノマーおよび1-ブテンコモノマーを含む。さらなる実施形態では、(a1)モノマー成分は、プロピレンモノマーおよび1-オクテンコモノマーを含む。
特定の実施形態では、(a1)モノマー成分は、50重量%以上~99重量%以下(例えば、60重量%以上~99重量%以下、または70重量%以上~99重量%以下、または75重量%以上~99重量%以下、または80重量%以上~99重量%以下、または85重量%以上~99重量%以下、または90重量%以上~99重量%以下)のエチレンモノマー、および1重量%以上~50重量%(例えば、1重量%以上~40重量%以下、または1重量%以上~30重量%以下、または1重量%以上~25重量%以下、または1重量%以上~20重量%以下、または1重量%以上~15重量%以下、または1重量%以上~10重量%以下)のC3~C30アルファ-オレフィンコモノマーを含み、C3~C30アルファ-オレフィンが、プロピレン、1-ヘキセン、1-ブテン、および1-オクテンからなる群から選択される。
特定の実施形態では、(a1)モノマー成分は、50重量%以上~99重量%以下(例えば、60重量%以上~99重量%以下、または70重量%以上~99重量%以下、または75重量%以上~99重量%以下、または80重量%以上~99重量%以下、または85重量%以上~99重量%以下、または90重量%以上~99重量%以下)のプロピレンモノマー、および1重量%以上~50重量%(例えば、1重量%以上~40重量%以下、または1重量%以上~30重量%以下、または1重量%以上~25重量%以下、または1重量%以上~20重量%以下、または1重量%以上~15重量%以下、または1重量%以上~10重量%以下)のエチレンまたはC4~C30アルファ-オレフィンのコモノマーを含み、C4~C30アルファ-オレフィンが、1-ヘキセン、1-ブテン、および1-オクテンからなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、(a1)モノマー成分は、0~10重量%のジエンモノマーを含む。例えば、(a1)モノマー成分は、0.5~8重量%、または1~5重量%、または1~3重量%のジエンモノマーを含み得る。さらなる実施形態では、(a1)モノマー成分は、ジエンモノマーを実質的に含まなくてもよい。例えば、特定の実施形態では、(a1)モノマー成分は、0~0.2重量%、または0~0.01重量%、または0~0.001重量%、または0~0.0001重量%のジエンモノマーを含み得る。
(b1)連鎖移動剤
(b1)連鎖移動剤成分は、本明細書に記載の、または米国仮出願第62/786084号、同第62/786100号、同第62/786119号、および同第62/786110号に開示の任意の連鎖移動剤を含み得る。
式Al(d)のアルキルアルミニウムは、トリ(C1-8)アルキルアルミニウムであり得る。式Al(d)のアルキルアルミニウムの非限定的な例は、トリエチルアルミニウム、トリ(i-プロピル)アルミニウム、トリ(i-ブチル)アルミニウム、トリ(n-ヘキシル)アルミニウム、およびトリ(n-オクチル)アルミニウムである。
任意の特定の理論に拘束されることなく、式Al(d)のアルキルアルミニウムは式Aの不飽和ポリオレフィンの形成に寄与し、式Al(CHCH(Y)Aの有機アルミニウム化合物は式Aのテレケリックポリオレフィンの形成に寄与する。
特定の実施形態では、(b1)連鎖移動剤成分は、式Al(CHCH(Y)Aの有機アルミニウム化合物を含み、式中、Yが、出現ごとに独立して、水素またはC~C30ヒドロカルビル基であり、Aが、出現ごとに独立して、立体障害のある二重結合を含むヒドロカルビル基である。さらなる実施形態では、(b1)連鎖移動剤成分は、式Al(CHCH(Y)Aの有機アルミニウム化合物である。YおよびAは、前述の実施形態のうちのいずれかであり得る。特定の実施形態では、式Al(CHCH(Y)Aの有機アルミニウム化合物のYは、水素、メチル基、およびエチル基からなる基から選択され得る。特定の実施形態では、式Al(CHCH(Y)Aの有機アルミニウム化合物のAは、前述の(AA)~(AZ)および(AZ1)の中から選択され得る。さらなる実施形態では、式Al(CHCH(Y)Aの有機アルミニウム化合物のAは、(AC)、(AF)、(AM)、(AO)、(AP)、(AS)、および(AZ1)からなる群から選択される。(AF)のペンダントメチル基は、環員である任意の炭素原子に結合し得る。
式Al(CHCH(Y)Aの有機アルミニウム化合物は、(a)式CH=C(Y)Aの炭化水素、式Al(d)のアルキルアルミニウム、および任意選択の溶媒を含む出発材料を組み合わせて有機アルミニウム溶液を形成することと、(b)有機アルミニウム溶液を60~200℃、または80~180℃、または100~150℃、または110~130℃の温度に加熱し、有機アルミニウム溶液を60~200℃、または80~180℃、または100~150℃、または110~130℃の温度で、30分~200時間、または30分~100時間、または30分~50時間、または30分~25時間、または1時間~10時間、または1時間~5時間、または3時間~5時間の時間の間保持することと、(c)式Al(CHCH(Y)Aの有機アルミニウム化合物を含む生成物を回収することと、を含み、式中、dが、出現ごとに独立して、C~C10アルキル基であり、Yが、出現ごとに独立して、水素、またC~C30ヒドロカルビル基であり、Aが、出現ごとに独立して、立体障害のある二重結合を含むヒドロカルビル基である、熱プロセスによって調製され得る。特定の実施形態では、Alに結合しているdの炭素は、三級炭素に結合している炭素である。例えば、特定の実施形態では、式Al(d)のアルキルアルミニウムは、トリイソブチルアルミニウムである。特定の実施形態では、ステップ(b)において、有機アルミニウム溶液は、60~200℃、または80~180℃、または100~150℃、または110~130℃の温度で加熱される。さらなる実施形態では、ステップ(b)において、有機アルミニウム溶液は、60~200℃、または80~180℃、または100~150℃、または110~130℃の温度で、30分~200時間、または30分~100時間、または30分~50時間、または30分~25時間、または1時間~10時間、または1時間~5時間、または3時間~5時間の時間の間加熱される。
式Al(CHCH(Y)Aの有機アルミニウム化合物を調製する熱プロセスでは、YおよびAは、前述の実施形態のうちのいずれかであり得る。任意選択の溶媒は、本明細書で論じられるいずれかであり得る。ステップ(a)の出発材料は、1:10、または1:5、または1:3の式Al(d)のアルキルアルミニウム対式CH=C(Y)Aの炭化水素の比を含み得る。ステップ(a)の出発材料は、式CH=C(Y)Aの1つ以上の炭化水素を含み得、式中、各炭化水素のYが、出現ごとに独立して、水素、またはC~C30ヒドロカルビル基であり、各炭化水素のAが、出現ごとに独立して、立体障害のある二重結合を含むヒドロカルビル基であり、出発材料が、1:10、または1:5、または1:3の式Al(d)のアルキルアルミニウム対式CH=C(Y)Aの1つ以上の炭化水素の比を含む。特定の実施形態では、Yは、水素、メチル基、およびエチル基からなる基から選択され得、Aは、前述の(AA)~(AZ)および(AZ1)の中から選択され得る。さらなる実施形態では、Aは、(AC)、(AF)、(AM)、(AO)、(AP)、(AS)、および(AZ1)からなる群から選択され得る。(AF)のペンダントメチル基は、環員である任意の炭素原子に結合し得る。式Al(CHCH(Y)Aの有機アルミニウム化合物を調製するこのプロセスでは、式CH=C(Y)Aの過剰な炭化水素は、真空および任意選択の加熱の使用を通じて除去することができる。
あるいは、式Al(CHCH(Y)Aの有機アルミニウム化合物は、(a)式CH=CHAの炭化水素、式Al(Yのアルキルアルミニウム、プロ触媒、任意選択の助触媒、および任意選択の溶媒を含む、出発材料を組み合わせることと、(b)式Al(CHCH(Y)Aの有機アルミニウム化合物を含む生成物を回収することと、を含み、ステップ(a)が、1℃~50℃、または10℃~40℃、または20℃~30℃の温度で、1~50時間、または10~40時間、または15~25時間の時間の間実施され、Yが、出現ごとに独立して、C~C30のヒドロカルビル基であり、Aが、出現ごとに独立して、立体障害のある二重結合を含むヒドロカルビル基である、触媒プロセスによって調製され得る。
式Al(CHCH(Y)Aの有機アルミニウム化合物を調製する触媒プロセスでは、Yは、C~C30ヒドロカルビル基であり、Aは、前述の実施形態のうちのいずれかであり得る。プロ触媒、任意選択の助触媒、および任意選択の溶媒の各々は、本明細書に開示のいずれかであり得る。ステップ(a)の出発材料は、1:10、または1:5、または1:3の式Al(Yのアルキルアルミニウム対式CH=CHAの炭化水素の比を含み得る。ステップ(a)の出発材料は、式CH=CHAの1つ以上の炭化水素を含み得、式中、各炭化水素のAが、出現ごとに独立して、立体障害のある二重結合を含むヒドロカルビル基であり、出発材料が、1:10、または1:5、または1:3の式Al(Yのアルキルアルミニウム対式CH=C(Y)Aの1つ以上の炭化水素の比を含む。特定の実施形態では、Yは、C~C10のアルキル基であり得、Aは、前述の(AA)~(AZ)および(AZ1)の中から選択され得る。さらなる実施形態では、Aは、(AC)、(AF)、(AM)、(AO)、(AP)、(AS)、および(AZ1)からなる群から選択され得る。(AF)のペンダントメチル基は、環員である任意の炭素原子に結合し得る。
(c1)触媒成分
特定の実施形態では、(c1)触媒成分は、プロ触媒を含む。これらの実施形態では、プロ触媒は、助触媒を用いずに不飽和モノマーを重合するための活性触媒になる。さらなる実施形態では、(c1)触媒成分は、プロ触媒および助触媒を含み、それにより、活性触媒は、プロ触媒と助触媒との組み合わせによって形成される。これらの実施形態では、(c1)活性触媒成分は、1:2、または1:1.5、または1:1.2のプロ触媒対助触媒の比を含み得る。
好適なプロ触媒には、WO2005/090426、WO2005/090427、WO2007/035485、WO2009/012215、WO2014/105411、WO2017/173080、米国特許公開第2006/0199930号、同第2007/0167578号、同第2008/0311812号、ならびに米国特許第7,858,706(B2)、同第7,355,089(B2)号、同第8,058,373(B2)号、および同第8,785,554(B2)号に開示されているものが挙げられるが、これらに限定されない。以下の段落を参照すると、「プロ触媒」という用語は、「触媒」、「プレ触媒」、「触媒前駆体」、「遷移金属触媒」、「遷移金属触媒前駆体」、「重合触媒」、「重合触媒前駆体」、「遷移金属錯体」、「遷移金属化合物」、「金属錯体」、「金属化合物」、「錯体」、および「金属-配位子錯体」などの用語と互換的である。
不均一系触媒および均一系触媒の両方が用いられ得る。不均一系触媒の例としては、周知のチーグラー・ナッタ組成物、特に2族金属ハライドまたは混合ハライド上に担持された4族金属ハライド、およびアルコキシド、ならびに周知のクロムまたはバナジウム系触媒が挙げられる。好ましくは、本明細書で使用するための触媒は、比較的純粋な有機金属化合物または金属錯体、特に3~10族または元素周期表のランタニド系列から選択される金属をベースとする化合物または錯体を含む、均一系触媒である。
本明細書で使用するための金属錯体は、1つ以上の非局在化π結合配位子または多価ルイス塩基配位子を含有する元素周期表の3~15族から選択することができる。例としては、メタロセン、ハーフメタロセン、拘束幾何、および多価ピリジルアミン、または他のポリキレート化塩基錯体が挙げられる。錯体は、一般的に、式:MKによって表されるか、またはその二量体であり、式中、
Mは、元素周期表の3~15族、好ましくは3~10族、より好ましくは4~10族、最も好ましくは4族から選択される金属であり、
Kは、出現ごとに独立して、それを介してKがMに結合される非局在化π電子または1以上の電子対を含有する基であり、該K基は、水素原子を含まない最大50個の原子を含有し、任意選択で、2つ以上のK基は、一緒になって接合して架橋構造を形成してもよく、さらに任意選択で1個以上のK基は、Z、XまたはZとXの両方に結合してもよく、
Xが、出現ごとに独立して、最大40個の非水素原子を有する一価のアニオン性部分であり、任意選択で1つ以上のX基は一緒になって結合し、それによって二価または多価アニオン基を形成してもよく、さらに任意選択で、1つ以上のX基および1つ以上のZ基が、一緒になって結合し、それによってMに共有結合しそれに配位している部分を形成してもよく、あるいは2つのX基が、一緒になって最大40個の非水素原子の二価アニオン性配位子基を形成するか、または一緒に非局在化π電子によってMに結合した4~30個の非水素原子を有する共役ジエンであり、その際、Mが、+2の形式的な酸化状態にあり、
Zが、出現ごとに独立して、ZがMに配位する少なくとも1つの非共有電子対を含有する最大50個の非水素原子の中性ルイス塩基ドナー配位子であり、
kは、0~3の整数であり、xは、1~4の整数であり、Zは、0~3の数であり、
和、k+xは、Mの形式酸化状態に等しい。
好適な金属錯体としては、環式または非環式の非局在化π結合アニオン配位子基であり得る、1~3個のπ結合アニオンまたは中性配位子基を含有するものが挙げられる。このようなπ結合基の例は、共役または非共役の、環式または非環式のジエンおよびジエニル基、アリル基、ボラタベンゼン基、ホスホール、ならびにアレーン基である。「π結合」という用語は、部分的に非局在化したπ結合からの電子を共有することによって、配位子基が遷移金属に結合していることを意味する。
非局在化したπ結合基中の各原子は、水素、ハロゲン、ヒドロカルビル、ハロヒドロカルビル、ヒドロカルビル置換ヘテロ原子からなる群から選択されるラジカルで独立して置換されてもよく、ヘテロ原子は、周期表の14~16族から選択され、そのようなヒドロカルビル置換ヘテロ原子ラジカルは、15族または16族のヘテロ原子含有部分でさらに置換される。さらに、2つ以上のそのようなラジカルが一緒になって、部分的にまたは完全に水素化された縮合環系を含む縮合環系を形成してもよく、またはそれらは金属と共に金属環を形成してもよい。「ヒドロカルビル」という用語に含まれるのは、C1~20直鎖、分岐鎖および環式のアルキルラジカル、C6~20芳香族ラジカル、C7~20アルキル置換芳香族ラジカル、およびC7~20アリール置換アルキルラジカルである。好適なヒドロカルビル置換ヘテロ原子ラジカルとしては、各々のヒドロカルビル基が1~20個の炭素原子を含有する、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、窒素、リンまたは酸素の一置換、二置換および三置換ラジカルが挙げられる。例としては、N、N-ジメチルアミノ、ピロリジニル、トリメチルシリル、トリエチルシリル、t-ブチルジメチルシリル、メチルジ(t-ブチル)シリル、トリフェニルゲルミル、およびトリメチルゲルミル基が挙げられる。15族または16族ヘテロ原子含有部分の例としては、アミノ、ホスフィノ、アルコキシ、またはアルキルチオ部分もしくはそれらの二価誘導体、例えば遷移金属またはランタニド金属に結合し、かつヒドロカルビル基、π結合基、またはヒドロカルビル置換ヘテロ原子に結合したアミド、ホスフィド、アルキレンオキシまたはアルキレンチオ基が挙げられる。
好適なアニオン性、非局在化π-結合基の例としては、シクロペンタジエニル、インデニル、フルオレニル、テトラヒドロインデニル、テトラヒドロフルオレニル、オクタヒドロフルオレニル、ペンタジエニル、シクロヘキサジエニル、ジヒドロアントラセニル、ヘキサヒドロアントラセニル、デカヒドロアントラセニル基、ホスホール、およびボラタベンジル基、ならびにそれらの不活性置換誘導体、特にそれらのC1~10ヒドロカルビル置換またはトリス(C1~10ヒドロカルビル)シリル置換誘導体が挙げられる。好ましいアニオン性非局在化π結合基は、シクロペンタジエニル、ペンタメチルシクロペンタジエニル、テトラメチルシクロペンタジエニル、テトラメチルシリルシクロペンタジエニル、インデニル、2,3-ジメチルインデニル、フルオレニル、2-メチルインデニル、2-メチル-4-フェニルインデニル、テトラヒドロフルオレニル、オクタヒドロフルオレニル、1-インダセニル、3-ピロリジノインデン-1-イル、3,4-(シクロペンタ(1)フェナントレン-1-イル、およびテトラヒドロインデニルである。
ボラタベンゼニル配位子は、ベンゼンに対するホウ素含有類似体であるアニオン配位子である。これらは、G.Herberich,et al.,Organometallics,14,1,471-480(1995)に記載されていることで、当該技術分野において以前から既知である。好ましいボラタベンゼニル配位子は、以下の式に対応し、
Figure 2022516118000005
式中、Rが、好ましくは水素、ヒドロカルビル、シリル、ハロ、またはゲルミルからなる群から選択される不活性置換基であり、該Rは、水素を含まない最大20個の原子を有し、任意選択的に、隣接する2つのR基が一緒結合し得る。このような非局在化π結合基の二価誘導体を含む錯体において、その1つの原子は、共有結合または共有結合した二価基によって錯体の他の原子に結合し、それによって架橋系を形成する。
ホスホールは、シクロペンタジエニル基に対するリン含有類似体であるアニオン性配位子である。これらは、WO98/50392、および他の箇所に記載されている当該技術分野において以前から既知である。好ましいホスホール配位子は、以下の式に対応し、
Figure 2022516118000006
式中、Rが、以前に定義されたとおりである。
本明細書における使用に好適な遷移金属錯体は、式:MKまたはその二量体に対応し、式中、
Mは、4族の金属であり、
Kは、KがMに結合される非局在化π電子を含有する基であり、該K基は、水素原子を含まない最大50個の原子を含有し、任意選択で、2つのK基は、一緒になって接合して架橋構造を形成してもよく、さらに任意選択で1個のK基は、XまたはZに結合してもよく、
Xは、出現ごとに、最大40個の非水素原子を有する一価のアニオン性部分であり、任意選択で1つ以上のXおよび1つ以上のK基は、一緒になって結合して金属環を形成し、さらに任意選択で1つ以上のX基および1つ以上のZ基は一緒になって結合し、それによってMに共有結合し、かつそれに配位している部分を形成し、
Zが、出現ごとに独立して、ZがMに配位する少なくとも1つの非共有電子対を含有する最大50個の非水素原子の中性ルイス塩基ドナー配位子であり、
kは、0~3の整数であり、xは、1~4の整数であり、Zは、0~3の数であり、和、k+xは、Mの形式酸化状態に等しい。
好適な錯体は、1つまたは2つのK基を含有するものを含む。後者の錯体は、2つのK基を連結する架橋基を含むものを含む。好適な架橋基は、式(ER’に対応するものであり、式中、Eは、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、または炭素であり、R’は、出現ごとに独立して、水素、またはシリル、ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ、およびそれらの組み合わせから選択される基であり、該R’は、30個までの炭素原子またはケイ素原子を有し、eは、1~8である。例示的には、R’は、出現ごとに独立して、メチル、エチル、プロピル、ベンジル、tert-ブチル、フェニル、メトキシ、エトキシまたはフェノキシである。
2つのK基を含有する錯体の例は、以下の式に対応する化合物であり、
Figure 2022516118000007
式中、
Mは、+2または+4の形式酸化状態にあるチタン、ジルコニウム、またはハフニウム、好ましくはジルコニウムまたはハフニウムであり、Rは、出現ごとに独立して、水素、ヒドロカルビル、シリル、ゲルミル、シアノ、ハロ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、該Rは、20個の非水素原子を有し、または隣接R基が一緒になって二価誘導体(すなわち、ヒドロカルバジイル、シラジイルまたはゲルマジイル基)を形成し、それにより縮合環系を形成し、
X”は、出現ごとに独立して、40個までの非水素原子のアニオン性配位子基であり、または、2つのX”基が一緒になって最大40個の非水素原子の二価アニオン性配位子基を形成し、もしくは一緒になって、非局在化π電子によりMに結合した4~30個の非水素原子を有する共役ジエンであり、Mは、+2の形式酸化状態にあり、
R’、E、およびeは、以前に定義されたとおりである。
2つのπ結合基を含有する例示的な架橋配位子は、ジメチルビス(シクロペンタジエニル)シラン、ジメチルビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)シラン、ジメチルビス(2-エチルシクロペンタジエン-1-イル)シラン、ジメチルビス(2-t-ブチルシクロペンタジエン-1-イル)シラン、2,2-ビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)プロパン、ジメチルビス(インデン-1-イル)シラン、ジメチルビス(テトラヒドロインデン-1-イル)シラン、ジメチルビス(フルオレン-1-イル)シラン、ジメチルビス(テトラヒドロフルオレン-1-イル)シラン、ジメチルビス(2-メチル-4-フェニルインデン-1-イル)-シラン、ジメチルビス(2-メチルインデン-1-イル)シラン、ジメチル(シクロペンタジエニル)(フルオレン-1-イル)シラン、ジメチル(シクロペンタジエニル)(オクタヒドロフルオレン-1-イル)シラン、ジメチル(シクロペンタジエニル)(テトラヒドロフルオレン-1-イル)シラン、(1,1,2,2-テトラメチル)-1、2-ビス(シクロペンタジエニル)ジシラン、(1,2-ビス(シクロペンタジエニル)エタン、およびジメチル(シクロペンタジエニル)-1-(フルオレン-1-イル)メタンである。
好適なX”基は、ヒドリド、ヒドロカルビル、シリル、ゲルミル、ハロヒドロカルビル、ハロシリル、シリルヒドロカルビル、およびアミノヒドロカルビル基から選択されるか、または2つのX”基は、一緒になって、共役ジエンの二価誘導体を形成するか、さもなければこれらは、一緒になって、中性のπ結合した共役ジエンを形成する。例示的なX”基は、C1~20ヒドロカルビル基である。
本開示において利用されるさらなるクラスの金属錯体は、前述の式MKZまたはその二量体に対応し、式中、M、K、X、x、およびzは、以前に定義されたとおりであり、Zは、Kと一緒になってMを伴う金属環を形成する、最大50個の非水素原子の置換基である。
好適なZ置換基は、酸素、硫黄、ホウ素、またはKに直接結合した元素周期表の14族の構成要素である少なくとも1個の原子を含む、最大30個の非水素原子と、Mに共有結合している窒素、リン、酸素、または硫黄からなる群から選択される異なる原子とを含有する基を含む。
より具体的には、本発明に従って使用されるこのクラスの4族の金属錯体には、以下の式に対応する「拘束幾何触媒」が含まれ、
Figure 2022516118000008
式中、Mは、チタンまたはジルコニウム、好ましくは+2、+3、または+4の形式酸化状態のチタンであり、
は、1~5個のR基で任意選択で置換された非局在化π結合配位子基であり、
は、出現ごとに独立して、水素、ヒドロカルビル、シリル、ゲルミル、シアノ、ハロ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、該Rは、20個までの非水素原子を有し、または、隣接R基が一緒になって二価誘導体(即ち、ヒドロカルバジイル、シラジイル、またはゲルマジイル基)を形成し、それにより縮合環系を形成し、
各Xは、ハロ、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシまたはシリル基であり、該基は、20個までの非水素原子を有し、または、2個のX基が一緒になって中性C5~30共役ジエンもしくはその二価誘導体を形成し、
xは、1または2であり、
Yは、-O-、-S-、-NR’-、-PR’-であり、
X’は、SiR’、CR’、SiR’SiR’、CR’CR’、CR’=CR’、CR’SiR’、またはGeR’であり、式中、
R’は、出現ごとに独立して、水素、またはシリル、ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ、およびそれらの組み合わせから選択される基であり、該R’は、最大30個の炭素原子またはケイ素原子を有する。
前述の拘束幾何構造の金属錯体の具体例としては、以下の式に対応する化合物が挙げられ、
Figure 2022516118000009
式中、
Arは、水素を含まない6~30個の原子のアリール基であり、
は、出現ごとに独立して、水素、Ar、または、ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル、トリヒドロカルビルゲルミル、ハライド、ヒドロカルビルオキシ、トリヒドロカルビルシロキシ、ビス(トリヒドロカルビルシリル)アミノ、ジ(ヒドロカルビル)アミノ、ヒドロカルバジイルアミノ、ヒドロカルビルイミノ、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィノ、ヒドロカルバジイルホスフィノ、ヒドロカルビルスルフィド、ハロ置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ置換ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル置換ヒドロカルビル、ビス(トリヒドロカルビルシリル)アミノ置換ヒドロカルビル、ジ(ヒドロカルビル)アミノ置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビレンアミノ置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビレンホスフィノ置換ヒドロカルビル、もしくはヒドロカルビルスルフィド置換ヒドロカルビルから選択されるAr以外の基であり、該R基は、水素原子を含まない40個までの原子を有し、任意選択で2つの隣接R基が一緒になって接合して多環式縮合環基を形成してもよく、
Mは、チタンであり、
X’が、SiR 、CR 、SiR SiR 、CR CR 、CR=CR、CR SiR 、BR、BRL”、またはGeR であり、
Yは、-O-、-S、-NR-、-PR-、-NR 、または-PR であり、
は、出現ごとに独立して、ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル、またはトリヒドロカルビルシリルヒドロカルビルであり、該Rは、水素以外の20個までの原子を有し、任意選択で2つのR基またはRとYまたはZとが一緒になって環系を形成し、
は、出現ごとに独立して、水素、またはヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ、シリル、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化アリール、-NR およびそれらの組み合わせから選択されるメンバーであり、該Rは、20個までの非水素原子を有し、任意選択で2つのR基またはRとZとが一緒になって環系を形成し、
Zは、任意選択でR、R、またはXに結合した中性ジエンまたは単座もしくは多座ルイス塩基であり、
Xは、水素原子、水素原子を含まない最大60個の原子を有する一価のアニオン性配位子基、または2つのX基が、一緒になって接合し、それによって二価配位子基を形成し、
xは、1または2であり、
zは、0、1、または2である。
本明細書における好適な金属錯体の追加の例は、以下の式に対応する多環式錯体であり、
Figure 2022516118000010
式中、Mは、+2、+3、または+4の形式酸化状態のチタンであり、
は、出現ごとに独立して、水素化物、ヒドロカルビル、シリル、ゲルミル、ハライド、ヒドロカルビルオキシ、ヒドロカルビルシロキシ、ヒドロカルビルシリルアミノ、ジ(ヒドロカルビル)アミノ、ヒドロカルビレンアミノ、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィノ、ヒドロカルビレン-ホスフィノ、ヒドロカルビルスルフィド、ハロ置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ置換ヒドロカルビル、シリル置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビルシロキシ置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビルシリルアミノ置換ヒドロカルビル、ジ(ヒドロカルビル)アミノ置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビレンアミノ置換ヒドロカルビル、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィノ置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビレン-ホスフィノ置換ヒドロカルビル、またはヒドロカルビルスルフィド置換ヒドロカルビルであり、該R基は、水素を含まない40個までの原子を有し、任意選択で2つ以上の前述の基が一緒になって二価誘導体を形成してもよく、
は、金属錯体の残りの部分と縮合系を形成する二価ヒドロカルビレンまたは置換ヒドロカルビレン基であり、該Rは、水素を含まない1~30個の原子を含み、
が、二価部分、または1つのπ結合およびMと配位共有結合を形成することができる中性の2つの電子対とを含む部分であり、該Xが、ホウ素、または元素周期表の14族のメンバーを含み、また窒素、リン、硫黄または酸素を含み、
Xは、環式、非局在化、π結合配位子基である配位子のクラスを除く60個までの原子を有する一価のアニオン性配位子基であり、任意選択で2つのX基が一緒になって二価配位子基を形成し、
Zは、出現ごとに独立して、20個までの原子を有する中性配位化合物であり、
xは、0、1、または2であり、
zは、ゼロまたは1である。
触媒として有用に用いられる金属錯体の追加の例は、多価ルイス塩基の錯体、例えば、以下の式に対応する化合物であり、
Figure 2022516118000011
式中、Tは、架橋基であり、好ましくは水素以外の2個以上の原子を含み、
およびYは、それぞれ独立して、窒素、硫黄、酸素およびリンからなる群から選択され、より好ましくは、XおよびYの両方が窒素であり、
およびR’は、出現ごとに独立して、水素または1個以上のヘテロ原子を任意選択で含むC1~50ヒドロカルビル基もしくはそれらの不活性に置換された誘導体である。好適なRおよびR’基の非限定的な例としては、アルキル、アルケニル、アリール、アラルキル、(ポリ)アルキルアリール、およびシクロアルキル基、ならびにそれらの窒素、リン、酸素、およびハロゲン置換誘導体が挙げられる。好適なRおよびRb’基の具体例には、メチル、エチル、イソプロピル、オクチル、フェニル、2,6-ジメチルフェニル、2,6-ジ(イソプロピル)フェニル、2,4,6-トリメチルフェニル、ペンタフルオロフェニル、3,5-トリフルオロメチルフェニル、およびベンジルが挙げられ、
gおよびg’は、それぞれ独立して、0または1であり、
は、元素周期表の3~15族、またはランタニド系列から選択される金属元素である。好ましくは、Mは、3~13族金属であり、より好ましくは、Mは、4~10族金属であり、
は、水素を含まない1~50個の原子を含む一価、二価、または三価のアニオン性配位子である。好適なL基の例としては、ハライド;水素化物;ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ、ジ(ヒドロカルビル)アミド、ヒドロカルビレンアミド、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィド;ヒドロカルビルスルフィド;ヒドロカルビルオキシ、トリ(ヒドロカルビルシリル)アルキル;およびカルボキシレートが挙げられる。より好ましいL基は、C1~20アルキル、C7~20アラルキル、およびクロリドであり、
hおよびh’は、それぞれ独立して、1~6、好ましくは1~4、より好ましくは1~3の整数であり、jは、1または2であり、h×jの値は、電荷平衡を提供するように選択され、
は、Mに配位した中性配位子基であり、水素を含まない原子を最大50個含有する。好ましいZ基としては、脂肪族および芳香族アミン、ホスフィン、ならびにエーテル、アルケン、アルカジエン、およびそれらの不活性に置換された誘導体が挙げられる。好適な不活性置換基としては、ハロゲン、アルコキシ、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、アリールオキシカルボニル、ジ(ヒドロカルビル)アミン、トリ(ヒドロカルビル)シリル、およびニトリル基が挙げられる。好ましいZ基としては、トリフェニルホスフィン、テトラヒドロフラン、ピリジン、および1,4-ジフェニルブタジエンが挙げられ、
fは、1~3の整数であり、
、R、およびR’のうちの2つまたは3つは、一緒になって接合して、単一または複数の環構造を形成してもよく、
hは、1~6、好ましくは1~4、より好ましくは1~3の整数であり、
一実施形態では、Rは、Xに対して比較的低い立体障害を有することが好ましい。この実施形態では、最も好ましいR基は、直鎖アルキル基、直鎖アルケニル基、最も近い分岐点がXから除去された少なくとも3個の原子である分岐鎖アルキル基、およびそれらのハロ、ジヒドロカルビルアミノ、アルコキシまたはトリヒドロカルビルシリル置換誘導体である。この実施形態では極めて好ましいR基は、C1~8直鎖アルキル基である。
同時に、この実施形態では、R’は、好ましくは、Yに関して比較的高い立体障害を有する。この実施形態に好適なR’基の非限定的な例には、1つ以上の二級または三級炭素中心を含有するアルキルまたはアルケニル基、シクロアルキル、アリール、アルカリール、脂肪族または芳香族複素環式基、有機または無機オリゴマー、ポリマーまたは環式基、およびそれらのハロ、ジヒドロカルビルアミノ、アルコキシ、またはトリヒドロカルビルシリル置換誘導体が挙げられる。この実施形態における好ましいR’基は、水素を含まない3~40個、より好ましくは3~30個、最も好ましくは4~20個の原子を含み、分岐鎖または環式である。好ましいT基の例は、以下の式に対応する構造であり、
Figure 2022516118000012
式中、
各Rは、C1~10ヒドロカルビル基、好ましくはメチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、t-ブチル、フェニル、2,6-ジメチルフェニル、ベンジル、またはトリルである。各Rは、C1~10ヒドロカルビル、好ましくはメチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、t-ブチル、フェニル、2,6-ジメチルフェニル、ベンジル、またはトリルである。加えて、2つ以上のR基もしくはR基、またはRd基とRe基との混合物が一緒になって、1,4-ブチレン、1,5-ペンチレン、または環式環、または多環式縮合環、ナフタレン-1,8-ジイルなどの多価ヒドロカルビルもしくはヘテロヒドロカルビル基などのヒドロカルビル基の二価または多価誘導体を形成し得る。
前述の多価ルイス塩基錯体の好適な例としては、以下が挙げられ、
Figure 2022516118000013
式中、Rd’が、出現ごとに独立して、水素、および任意選択で1個以上のヘテロ原子を含むC1~50ヒドロカルビル基、もしくその不活性に置換された誘導体からなる群から選択され、または、さらに任意選択で、2つの隣接するRd’基が一緒になって二価架橋基を形成してもよく、
d’は、4であり、
b’は、4族金属、好ましくはチタンもしくはハフニウム、または10族金属、好ましくはNiもしくはPdであり、
b’は、水素を含まない50個までの原子の一価配位子、好ましくはハライドもしくはヒドロカルビルであるか、または2つのLb’基が一緒になって二価もしくは中性配位子基、好ましくはC2~50ヒドロカルビレン、ヒドロカルバジイルもしくはジエン基である。
本発明において使用するための多価ルイス塩基錯体としては、特に、4族の金属誘導体、特に、以下の式に対応するヒドロカルビルアミン置換ヘテロアリール化合物のハフニウム誘導体が挙げられ、
Figure 2022516118000014
式中、
11は、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、シクロヘテロアルキル、アリール、および水素を含まない1~30個の原子を含むそれらの不活性に置換された誘導体またはそれらの二価誘導体から選択され、
は、水素以外の1~41個の原子、好ましくは水素以外の1~20個の原子の二価架橋基、最も好ましくはモノ-またはジ-C1~20ヒドロカルビル置換メチレンまたはシラン基であり、
12は、ルイス塩基官能基を含むC5~20ヘテロアリール基、特にピリジン-2-イル-もしくは置換ピリジン-2-イル基、またはそれらの二価誘導体であり、
は、4族金属、好ましくはハフニウムであり、
は、アニオン性、中性またはジアニオン性の配位子基であり、
x’は、そのようなX基の数を示す0~5の数であり、結合、任意選択の結合および電子供与性相互作用は、それぞれ線、点線および矢印で表される。
好適な錯体は、配位子形成が、アミン基からの、および任意選択で1つ以上の追加の基、特にR12からの水素脱離から生じる錯体である。さらに、ルイス塩基官能基、好ましくは電子対からの電子供与は、金属中心に追加の安定性を提供する。好適な金属錯体は、以下の式に対応し、
Figure 2022516118000015
式中、M、X、x’、R11およびTは、以前に定義されたとおりであり、
13、R14、R15、およびR16が、水素、ハロ、または水素を含まない最大20個の原子のアルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、もしくはシリル基であるか、あるいは隣接するR13、R14、R15、またはR16基が、一緒になって接合し、それによって縮合環誘導体を形成してもよく、結合、任意選択の結合、および電子対供与性相互作用が、それぞれ線、点線、および矢印で表される。前述の金属錯体の好適例は、以下の式に対応し、
Figure 2022516118000016
式中、
、X、およびx’は、以前に定義されたとおりであり、
13、R14、R15およびR16が、以前に定義されたとおりであり、好ましくは、R13、R14、およびR15が、水素、またはC1~4アルキルであり、R16は、C6~20アリール、最も好ましくはナフタレニルであり、
は、出現ごとに独立して、C1~4アルキルであり、aは、1~5であり、最も好ましくは、窒素への2つのオルト位置のRは、イソプロピルまたはt-ブチルであり、
17およびR18は、出現ごとに独立して、水素、ハロゲン、またはC1~20アルキルもしくはアリール基であり、最も好ましくは、R17およびR18の一方が水素であり、他方がC6~20アリール基、特に2-イソプロピル、フェニルまたは縮合多環式アリール基、最も好ましくはアントラセニル基であり、結合、任意選択の結合および電子対供与性相互作用は、それぞれ線、点線および矢印で表される。
触媒として本明細書で使用するための例示的な金属錯体は、以下の式に対応し、
Figure 2022516118000017
式中、Xは、出現ごとに、ハライド、N,N-ジメチルアミド、またはCアルキルであり、好ましくは出現ごとに、Xはメチルであり、
は、出現ごとに独立して、水素、ハロゲン、C1~20アルキル、もしくはC6~20アリールであるか、または2つの隣接するR基が一緒になって接合し、それによって環を形成し、fは1~5であり、
は、出現ごとに独立して、水素、ハロゲン、C1~20アルキル、もしくはC6~20アリールであるか、または2つの隣接するR基が一緒になって接合し、それによって環を形成し、cは1~5である。
本発明に従う触媒として使用するための金属錯体の好適な例は、以下の式の錯体であり、
Figure 2022516118000018
式中、Rが、C1~4アルキルまたはシクロアルキル、好ましくはメチル、イソプロピル、t-ブチルまたはシクロヘキシルであり、
は、出現ごとに、ハライド、N,N-ジメチルアミド、またはC1~4アルキル、好ましくはメチルである。
本発明に従う触媒として有用に用いられる金属錯体の例としては、以下のものが挙げられる。
[N-(2,6-ジ(1-メチルエチル)フェニル)アミド)(o-トリル)(α-ナフタレン-2-ジイル(6-ピリジン-2-ジイル)メタン)]ジメチルハフニウム、
[N-(2,6-ジ(1-メチルエチル)フェニル)アミド)(o-トリル)(α-ナフタレン-2-ジイル(6-ピリジン-2-ジイル)メタン)]ハフニウムジ(N,N-ジメチルアミド)、
[N-(2,6-ジ(1-メチルエチル)フェニル)アミド)(o-トリル)(α-ナフタレン-2-ジイル(6-ピリジン-2-ジイル)メタン)]ハフニウムジクロリド、
[N-(2,6-ジ(1-メチルエチル)フェニル)アミド)(2-イソプロピルフェニル)(α-ナフタレン-2-ジイル(6-ピリジン-2-ジイル)メタン)]ジメチルハフニウム、
[N-(2,6-ジ(1-メチルエチル)フェニル)アミド)(2-イソプロピルフェニル)(α-ナフタレン-2-ジイル(6-ピリジン-2-ジイル)メタン)]ハフニウムジ(N,N-ジメチルアミド)、
[N-(2,6-ジ(1-メチルエチル)フェニル)アミド)(2-イソプロピルフェニル)(α-ナフタレン-2-ジイル(6-ピリジン-2-ジイル)メタン)]ハフニウムジクロリド、
[N-(2,6-ジ(1-メチルエチル)フェニル)アミド)(フェナントレン-5-イル)(α-ナフタレン-2-ジイル(6-ピリジン-2-ジイル)メタン)]ジメチルハフヒウム(hafhium)、
[N-(2,6-ジ(1-メチルエチル)フェニル)アミド)(フェナントレン-5-イル)(α-ナフタレン-2-ジイル(6-ピリジン-2-ジイル)メタン)]ハフヒウム(ジ(N,N-ジメチルアミド)、および
[N-(2,6-ジ(1-メチルエチル)フェニル)アミド)(フェナントレン-5-イル)(α-ナフタレン-2-ジイル(6-ピリジン-2-ジイル)メタン)]ハフニウムジクロリド。
本開示において使用される金属錯体を調製するために使用される反応条件下で、ピリジン-2-イル基の6位で置換されたα-ナフタレン基の2位の水素は、脱離に供され、それによって、得られたアミド基とα-ナフタレニル基の2位との両方に金属が共有結合し、かつ窒素原子の電子対を介してピリジニル窒素原子に配位することにより安定化された、金属錯体を形成する。
好適なさらなるプロ触媒には、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる、WO2007/130307A2、WO2007/130306A2、および米国特許出願公開第20090306318(A1)号に開示のものに対応するイミダゾール-アミン化合物が挙げられる。そのようなイミダゾール-アミン化合物には、以下の式に対応するものが挙げられ、
Figure 2022516118000019
式中、Xが、出現ごとに独立して、アニオン性配位子であるか、または2つのX基が、一緒になってジアニオン性配位子基もしくは中性ジエンを形成し、Tが、1つ以上の環を含有する脂環式または芳香族基であり、Rが、出現ごとに独立して、水素、ハロゲン、もしくは一価の多原子アニオン性配位子であるか、または2つ以上のR基が、一緒に結合し、それによって多価縮合環系を形成し、Rが、出現ごとに独立して、水素、ハロゲン、もしくは一価の多原子アニオン性配位子であるか、または2つ以上のR基が、一緒に結合し、それによって多価縮合環系を形成し、Rが、水素、アルキル、アリール、アラルキル、トリヒドロカルビルシリル、または1~20個の炭素のトリヒドロカルビルシリルメチルである。
そのようなイミダゾール-アミン化合物のさらなる例には、これらに限定されないが、以下のものが挙げられ、
Figure 2022516118000020
式中、Rが、出現ごとに独立して、C3~12アルキル基であり、フェニル環に結合した炭素が、二級または三級置換されており、Rが、出現ごとに独立して、水素またはC1~2アルキル基であり、Rが、メチルまたはイソプロピルであり、Rが、水素またはC1~6アルキルであり、Rが、水素、もしくはC1~6アルキルもしくはシクロアルキルであるか、または2つの隣接するR基が、一緒になって縮合芳香族環を形成し、T’が、酸素、硫黄、またはC1~20ヒドロカルビル置換窒素もしくはリン基であり、T”が、窒素またはリンであり、Xが、メチルまたはベンジルである。
本明細書で使用するための多価ルイス塩基の追加の好適な金属錯体としては、以下の式に対する化合物が挙げられ、
Figure 2022516118000021

式中、R20が、水素を含まない5~20個の原子を含む芳香族もしくは不活性に置換された芳香族基、またはそれらの多価誘導体であり、
が、水素を含まない1~20個の原子を有するヒドロカルビレンもしくはヒドロカルビルシラン基、またはそれらの不活性に置換された誘導体であり、
が、4族金属、好ましくはジルコニウムまたはハフニウムであり、
Gが、アニオン性、中性またはジアニオン性配位基;好ましくは、水素を含まない20個までの原子を有するハライド、ヒドロカルビル、シラン、トリヒドロカルビルシリルヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル、またはジヒドロカルビルアミド基であり、
gが、そのようなG基の数を示す1~5の数であり、結合および電子供与性相互作用は、それぞれ、線および矢印で表される。
例示的に、そのような錯体は、以下の式に対応し、
Figure 2022516118000022
式中、
が、水素を含まない2~20個の原子の二価架橋基、好ましくは置換または非置換のC3~6アルキレン基であり、
Arが、出現ごとに独立して、水素を含まない6~20個の原子のアリーレンまたはアルキルもしくはアリール置換アリーレン基であり、
が、4族金属、好ましくはハフニウムまたはジルコニウムであり、
Gが、出現ごとに独立して、アニオン性、中性またはジアニオン性配位基であり、
gが、そのようなX基の数を示す1~5の数であり、電子供与性相互作用は矢印で表される。
前述の式の金属錯体の好適な例としては、以下の化合物が挙げられ、
Figure 2022516118000023
式中、Mが、HfまたはZrであり、
Arが、C6~20アリールまたはその不活性に置換された誘導体、特に、3,5-ジ(イソプロピル)フェニル、3,5-ジ(イソブチル)フェニル、ジベンゾ-1H-ピロール-1-イル、またはアントラセン-5-イルであり、
が、出現ごとに独立して、C3~6アルキレン基、C3~6シクロアルキレン基、またはそれらの不活性に置換された誘導体を含み、
21が、出現ごとに独立して、水素、ハロ、ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル、または水素を含まない最大50個の原子のトリヒドロカルビルシリルヒドロカルビルであり、
Gが、出現ごとに独立して、ハロ、または水素を含まない最大20個の原子のヒドロカルビルもしくはトリヒドロカルビルシリル基であるか、あるいは2個のG基は、一緒になって、前述のヒドロカルビルまたはトリヒドロカルビルシリル基の二価誘導体である。
好適な化合物は、以下の式の化合物であり、
Figure 2022516118000024
式中、Arが、3,5-ジ(イソプロピル)フェニル、3,5-ジ(イソブチル)フェニル、ジベンゾ-1H-ピロール-1-イル、またはアントラセン-5-イルであり、
21が、水素、ハロ、またはC1~4アルキル、特にメチルであり、
が、プロパン-1,3-ジイルまたはブタン-1,4-ジイルであり、
Gが、クロロ、メチル、またはベンジルである。
前述の式の例示的な金属錯体は、以下である。
Figure 2022516118000025
本開示に従う使用のための好適な金属錯体としては、以下の式に対応する化合物がさらに挙げられ、
Figure 2022516118000026

式中、
Mが、ジルコニウムまたはハフニウムであり、
20が、出現ごとに独立して、水素を含まない5~20個の原子を含有する二価の芳香族基または不活性に置換された芳香族基であり、
が、水素を含まない3~20個の原子を有する二価の炭化水素もしくはシラン基、またはそれらの不活性に置換された誘導体であり、
が、出現ごとに独立して、水素を含まない1~20個の原子の一価配位子基であるか、または2つのR基は、一緒になって、水素を含まない1~20個の原子の二価配位子基である。
そのような錯体は、以下の式に対応してもよく、
Figure 2022516118000027
式中、
Arが、出現ごとに独立して、水素を含まない6~20個の原子または任意の置換基の任意の原子の、アリーレン、またはアルキル、アリール、アルコキシ、もしくはアミノ置換アリーレン基であり、
が、水素を含まない3~20個の原子の二価炭化水素架橋基、好ましくは、酸素原子を隔てる少なくとも3個の炭素原子を有する二価の置換または非置換C3~6脂肪族、脂環式、またはビス(アルキレン)置換脂環式の基であり、
が、出現ごとに独立して、水素を含まない1~20個の原子の一価配位子基であるか、または2つのR基は、一緒になって、水素を含まない1~40個の原子の二価配位子基である。
本明細書における使用に好適な金属錯体のさらなる例には、以下の式の化合物が挙げられ、
Figure 2022516118000028

式中、
Arが、出現ごとに独立して、C6~20アリールまたはその不活性に置換された誘導体、特に、3,5-ジ(イソプロピル)フェニル、3,5-ジ(イソブチル)フェニル、ジベンゾ-1H-ピロール-1-イル、ナフチル、アントラセン-5-イル、1,2,3,4,6,7,8,9-オクタヒドロアントラセン-5-イルであり、
が、出現ごとに独立して、プロピレン-1,3-ジイル基、ビス(アルキレン)シクロヘキサン-1,2-ジイル基、または各々最大20個の炭素を有する1~5個のアルキル、アリール、もしくはアラルキル置換基で置換された、それらの不活性に置換された誘導体であり、
21が、出現ごとに独立して、水素、ハロ、水素を含まない最大50個の原子のヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル、トリヒドロカルビルシリルヒドロカルビル、アルコキシ、またはアミノであり、
が、出現ごとに独立して、ハロ、または水素を含まない最大20個の原子のヒドロカルビルもしくはトリヒドロカルビルシリル基であるか、あるいは2つのR基は、一緒になって、水素を含まない最大40個の原子の二価ヒドロカルビレン、ヒドロカルバジイル、またはトリヒドロカルビルシリル基である。
例示的な金属錯体は、以下の式の化合物であり、
Figure 2022516118000029

式中、Arは、出現ごとに独立して、3,5-ジ(イソプロピル)フェニル、3,5-ジ(イソブチル)フェニル、ジベンゾ-1H-ピロール-1-イル、またはアントラセン-5-イルであり、
21は、出現ごとに独立して、水素、ハロ、水素を含まない最大50個の原子のヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル、トリヒドロカルビルシリルヒドロカルビル、アルコキシ、またはアミノであり、
は、プロパン-1,3-ジイルまたはビス(メチレン)シクロヘキサン-1,2-ジイルであり、
は、出現ごとに独立して、ハロ、または水素を含まない最大20個の原子のヒドロカルビルもしくはトリヒドロカルビルシリル基であるか、あるいは2つのR基は、一緒になって、水素を含まない最大40個の原子のヒドロカルビレン、ヒドロカルバジイル、またはヒドロカルビルシランジイル基である。
本開示に従う好適な金属錯体は、以下の式に対応し、
Figure 2022516118000030
式中、Rは、出現ごとに独立して、クロロ、メチル、またはベンジルである。
好適な金属錯体の具体例は、以下の化合物である。
A)ビス((2-オキソイル-3-(1,2,3,4,6,7,8,9-オクタヒドロアントラセン-5-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシ)-1,3-プロパンジイルハフニウム(IV)ジメチル、
ビス((2-オキソイル-3-(1,2,3,4,6,7,8,9-オクタヒドロアントラセン-5-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシ)-1,3-プロパンジイルハフニウム(IV)ジクロリド、
ビス((2-オキソイル-3-(1,2,3,4,6,7,8,9-オクタヒドロアントラセン-5-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシ)-1,3-プロパンジイルハフニウム(IV)ジベンジル、
ビス((2-オキソイル-3-(ジベンゾ-1H-ピロール-1-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシ)-1,3-プロパンジイルハフニウム(IV)ジメチル、
ビス((2-オキソイル-3-(ジベンゾ-1H-ピロール-1-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシ)-1,3-プロパンジイルハフニウム(IV)ジクロリド、
ビス((2-オキソイル-3-(ジベンゾ-1H-ピロール-1-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシ)-1,3-プロパンジイルハフニウム(IV)ジベンジル、
B)ビス((2-オキソイル-3-(1,2,3,4,6,7,8,9-オクタヒドロアントラセン-5-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシメチル)-1,4-ブタンジイルハフニウム(IV)ジメチル、
ビス((2-オキソイル-3-(1,2,3,4,6,7,8,9-オクタヒドロアントラセン-5-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシメチル)-1,4-ブタンジイルハフニウム(IV)ジクロリド、
ビス((2-オキソイル-3-(1,2,3,4,6,7,8,9-オクタヒドロアントラセン-5-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシメチル)-1,4-ブタンジイルハフニウム(IV)ジベンジル、
ビス((2-オキソイル-3-(ジベンゾ-1H-ピロール-1-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシメチル)-1,4-ブタンジイルハフニウム(IV)ジメチル、
ビス((2-オキソイル-3-(ジベンゾ-1H-ピロール-1-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシメチル)-1,4-ブタンジイルハフニウム(IV)ジクロリド、
ビス((2-オキソイル-3-(ジベンゾ-1H-ピロール-1-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシメチル)-1,4-ブタンジイルハフニウム(IV)ジベンジル、
C)ビス((2-オキソイル-3-(1,2,3,4,6,7,8,9-オクタヒドロアントラセン-5-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシ)-2,4-ペンタンジイルハフニウム(IV)ジメチル、
ビス((2-オキソイル-3-(1,2,3,4,6,7,8,9-オクタヒドロアントラセン-5-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシ)-2,4-ペンタンジイルハフニウム(IV)ジクロリド、
ビス((2-オキソイル-3-(1,2,3,4,6,7,8,9-オクタヒドロアントラセン-5-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシ)-2,4-ペンタンジイルハフニウム(IV)ジベンジル、
ビス((2-オキソイル-3-(ジベンゾ-1H-ピロール-1-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシ)-2,4-ペンタンジイルハフニウム(IV)ジメチル、
ビス((2-オキソイル-3-(ジベンゾ-1H-ピロール-1-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシ)-2,4-ペンタンジイルハフニウム(IV)ジクロリド、
ビス((2-オキソイル-3-(ジベンゾ-1H-ピロール-1-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシ)-2,4-ペンタンジイルハフニウム(IV)ジベンジル、
D)ビス((2-オキソイル-3-(1,2,3,4,6,7,8,9-オクタヒドロアントラセン-5-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシメチル)-メチレンtrans-1,2-シクロヘキサンジイルハフニウム(IV)ジメチル、
ビス((2-オキソイル-3-(1,2,3,4,6,7,8,9-オクタヒドロアントラセン-5-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシメチル)-メチレンtrans-1,2-シクロヘキサンジイルハフニウム(IV)ジクロリド、
ビス((2-オキソイル-3-(1,2,3,4,6,7,8,9-オクタヒドロアントラセン-5-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシメチル)-メチレンtrans-1,2-シクロヘキサンジイルハフニウム(IV)ジベンジル、
ビス((2-オキソイル-3-(ジベンゾ-1H-ピロール-1-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシメチル)-メチレンtrans-1,2-シクロヘキサンジイルハフニウム(IV)ジメチル、
ビス((2-オキソイル-3-(ジベンゾ-1H-ピロール-1-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシメチル)-メチレンtrans-1,2-シクロヘキサンジイルハフニウム(IV)ジクロリド、および
ビス((2-オキソイル-3-(ジベンゾ-1H-ピロール-1-イル)-5-(メチル)フェニル)-2-フェノキシメチル)-メチレンtrans-1,2-シクロヘキサンジイルハフニウム(IV)ジベンジル。
前述の金属錯体は、遷移金属源および中性多官能配位子源を含む標準的な金属化および配位子交換手順によって都合よく調製され得る。用いられる技術は、USP6,827,976およびUS2004/0010103、ならびに他の場所で開示されているものと同じであるか、または類似している。
前述の多価ルイス塩基錯体は、(周期表の)4族金属源および中性多官能配位子源を含む標準的な金属化および配位子交換手順によって都合よく調製され得る。さらに、錯体はまた、対応する4族金属テトラアミドおよびトリメチルアルミニウムのようなヒドロカルビル化剤から出発するアミド除去およびヒドロカルビル化プロセスによっても調製され得る。他の技術も同様に使用され得る。これらの錯体は、とりわけ、米国特許第6,320,005号、同第6,103,657号、WO02/38628、WO03/40195、およびUS04/0220050の開示から知られている。
高いコモノマー組み込み特性を有する触媒はまた、重合中にβ-ヒドリドの除去および成長中のポリマーの連鎖停止を介して偶然に生じる、その場で調製された長鎖オレフィンを再組み込みすること、または他の方法で知られる。このような長鎖オレフィンの濃度は、高い転化率、特に95%以上のエチレン転化率、より好ましくは97%以上のエチレン転化率での連続溶液重合条件の使用により特に高められる。このような条件下では、少量だが検出可能な量のオレフィン末端ポリマーが成長中のポリマー鎖に再組み込みされ、長鎖分岐、すなわち他の意図的に添加されたコモノマーから生じるよりも長い炭素長の分岐の形成をもたらす。さらに、このような鎖は反応混合物中に存在する他のコモノマーの存在を反映している。すなわち、鎖は、反応混合物のコモノマー組成に応じて、短鎖または長鎖分岐も同様に含み得る。オレフィンポリマーの長鎖分岐は、USP5,272,236、5,278,272、および5,665,800においてさらに説明されている。
あるいは、超分岐を含む分岐は、得られるポリマーに「連鎖移動(chain-walking)」をもたらすことが知られている特定の触媒を使用することによって、本マルチブロックコポリマーの特定のセグメントに誘導され得る。例えば、Kaminski,et al.,J.モル.Catal.A:Chemical,102(1995)59-65、Zambelli,et al.,Macroモルecules,1988,21,617-622、またはDias,et al.,J.モル.Catal.A:Chemical,185(2002)57-64によって開示された特定の均一架橋ビスインデニル-または部分的水素化ビスインデニル-ジルコニウム触媒を使用して、エチレンを含む単一のモノマーから分岐コポリマーを調製し得る。
使用に適したさらなる錯体としては、以下の式に対応する4~10族の誘導体が挙げられ、
Figure 2022516118000031
式中、
は、元素周期表の4~10族の金属、好ましくは4族金属、Ni(II)またはPd(II)、最も好ましくはジルコニウムであり;
は、窒素、酸素、またはリン含有基であり、
は、ハロ、ヒドロカルビル、またはヒドロカルビルオキシであり、
tは、1または2であり、
x”は、電荷平衡を提供するように選択される数であり、
およびNは、架橋配位子によって連結されている。
そのような触媒は、以前に、他の開示の中でも、J.Am.Chem.Soc.,118,267-268(1996)、J.Am.Chem.Soc.,117,6414-6415(1995)、およびOrganometallics,16,1514-1516,(1997)に開示されている。
触媒としての使用のための前述の金属錯体の好適な例は、以下の式に対応する4族金属、特にジルコニウムの芳香族ジイミンまたは芳香族ジオキシイミン錯体であり、
Figure 2022516118000032
式中、
、X、およびTは、以前に定義されたとおりであり、
は、出現ごとに独立して、水素、ハロゲン、またはRであり、
は、出現ごとに独立して、C1~20ヒドロカルビルまたはそのヘテロ原子、特にそのF、N、SまたはP置換誘導体、より好ましくはC1~20ヒドロカルビルまたはそのFまたはN置換誘導体、最も好ましくはアルキル、ジアルキルアミノアルキル、ピロリル、ピペリデニル、ペルフルオロフェニル、シクロアルキル、(ポリ)アルキルアリール、またはアラルキルである。
触媒として使用するための前述の金属錯体の好適な例は、以下の式に対応するジルコニウムの芳香族ジオキシイミン錯体であり、
Figure 2022516118000033
式中、
は、以前に定義されたとおりであり、好ましくはC1~10ヒドロカルビル、最も好ましくはメチルまたはベンジルであり、
’は、メチル、イソプロピル、t-ブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、2-メチルシクロヘキシル、2,4-ジメチルシクロヘキシル、2-ピロリル、N-メチル-2-ピロリル、2-ピペリデニル、N-メチル-2-ピペリデニル、ベンジル、o-トリル、2,6-ジメチルフェニル、ペルフルオロフェニル、2,6-ジ(イソプロピル)フェニル、または2,4,6-トリメチルフェニルである。
特定のホスフィンイミン錯体も含むものとして使用するための前述の錯体は、EP-A-890581に開示されている。これらの錯体は、式:[(R-P=N]M(K)(Rに対応し、式中、Rは、一価配位子であるか、または2つのR基が一緒になって二価配位子であり、好ましくは、Rは、水素またはC1~4アルキルであり、
Mは、4族金属であり、
は、それを介してKがMに結合される非局在化π電子を含有する基であり、該K基は、水素原子を含まない最大50個の原子を含有し、fは、1または2である。
さらに好適なプロ触媒には、WO2017/173080 A1に開示のものが挙げられ、参照によりその全体が組み込まれる。そのようなプロ触媒には、式(i)の金属-配位子錯体が挙げられ、
Figure 2022516118000034
式中、Mは、チタン、ジルコニウム、またはハフニウムであり、
各Z1は、独立して、中性、モノアニオン性、またはジアニオン性の単座または多座配位子であり、nnは整数であり、Z1およびnnは、式(i)の金属-配位子錯体が全体として中性であるように選択され、
各QおよびQ10は、独立して、(C~C40)アリール、置換(C~C40)アリール、(C~C40)ヘテロアリール、および置換(C~C40)ヘテロアリールからなる群から選択され、
各Q、Q、Q、Q、Q、およびQは、独立して、水素、(C~C40)ヒドロカルビル、置換(C~C40)ヒドロカルビル、(C~C40)ヘテロヒドロカルビル、置換(C~C40)ヘテロヒドロカルビル、ハロゲン、およびニトロ(NO)からなる群から選択され、
各QおよびQは、独立して、(C~C40)アルキル、置換(C~C40)アルキル、および[(Si)-(C+Si)40]置換オルガノシリルからなる群から選択され、
各Nは、独立して、窒素であり、
任意選択で、Q1~5基のうちの2つ以上は、一緒に組み合わさって、環構造を形成することができ、かかる環構造は、いずれの水素原子も除いて環中に5~16個の原子を有し、
任意選択で、Q6~10基のうちの2つ以上は、一緒に組み合わさって、環構造を形成することができ、かかる環構造は、いずれの水素原子も除いて環中に5~16個の原子を有する。
上記の式(i)の金属配位子錯体および本明細書のその全ての特定の実施形態は、その配位異性体を含む全ての可能性のある立体異性体を含むことが意図される。
上記の式(i)の金属配位子は、ホモレプティックプロ触媒成分およびヘテロレプティックプロ触媒成分を提供する。
代替的な実施形態では、Q、Q、Q、Q、Q、Q、Q、Q、Q、およびQ10のうちのいずれか1つ以上の(C~C40)ヒドロカルビルおよび(C~C40)ヘテロヒドロカルビルの各々は、それぞれ独立して、非置換または1つ以上のR置換基で置換され、各Rは、独立して、ハロゲン原子、ポリフルオロ置換、ペルフルオロ置換、非置換(C~C18)アルキル、(C~C18)アリール、FC、FCHO、FHCO、FCO、(RC1Si、(RC1Ge、(RC1)O、(RC1)S、(RC1)S(O)、(RC1)S(O)、(RC1P、(RC1N、(RC1C=N、NC、NO、(RC1)C(O)O、(RC1)OC(O)、(RC1)C(O)N(RC1)、または(RC1NC(O)であるか、あるいはRのうちの2つは、一緒になって、非置換(C~C18)アルキレンを形成し、各Rは、独立して、非置換(C~C18)アルキルであり、独立して、各RC1は、水素、非置換(C~C18)ヒドロカルビル、または非置換(C~C18)ヘテロヒドロカルビルであるか、または存在しない(例えば、Nが-N=を含むとき、存在しない)。特定の実施形態では、QおよびQは、各々独立して、親配位子構造のアミン窒素へのその接続に関して、(C~C40)の一級または二級アルキル基である。一級および二級アルキル基という用語は、本明細書ではそれらの通常の慣習的な意味を持ち、すなわち、一級は、配位子窒素に直接連結した炭素原子が少なくとも2つの水素原子を担持することを示し、二級は、配位子窒素に直接連結した炭素原子が1つのみの水素原子を担持することを示す。
任意選択で、2つ以上のQ1~5基または2つ以上のQ6~10基は、それぞれ独立して、一緒に組み合わさって、環構造を形成し、かかる環構造は、いずれの水素原子も除いて環中に5~16個の原子を有する。
好ましい実施形態では、QおよびQは、それぞれ独立して、(C~C40)の一級または二級アルキル基であり、最も好ましくは、QおよびQは、それぞれ独立して、プロピル、イソプロピル、ネオペンチル、ヘキシル、イソブチル、およびベンジルである。
特定の実施形態では、式(i)のオレフィン重合プロ触媒のQおよびQ10は、式(ii)に示されるような置換フェニル基であり、
Figure 2022516118000035
式中、J~J10が、各々独立して、R置換基および水素からなる群から選択され、各Rが、独立して、ハロゲン原子、ポリフルオロ置換、ペルフルオロ置換、非置換(C~C18)アルキル、(C~C18)アリール、FC、FCHO、FHCO、FCO、(RC1Si、(RC1Ge、(RC1)O、(RC1)S、(RC1)S(O)、(RC1)S(O)、(RC1P、(RC1N、(RC1C=N、NC、NO、(RC1)C(O)O、(RC1)OC(O)、(RC1)C(O)N(RC1)、または(RC1NC(O)であるか、あるいはRのうちの2つが、一緒になって、非置換(C~C18)アルキレンを形成し、各Rが、独立して、非置換(C~C18)アルキルであり、各RC1が、独立して、水素、非置換(C~C18)ヒドロカルビルもしくは非置換(C~C18)ヘテロヒドロカルビルであるか、または存在しない(例えば、Nが-N=を含むとき、存在しない)。より好ましくは、式(ii)のJ、J、J、およびJ10は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、(C~C)アルキル基、および(C~C)アルコキシル基からなる群から選択される。最も好ましくは、式(ii)のJ、J、J、およびJ10は、それぞれ独立して、メチル、エチル、またはイソプロピルである。
「[(Si)-(C+Si)40]置換オルガノシリル」は、炭素原子とケイ素原子との合計数が1~40になるように、1~40個のケイ素原子と0~39個の炭素原子とを有する置換シリルラジカルを意味する。[(Si)-(C+Si)40]置換オルガノシリルの例としては、トリメチルシリル、トリイソプロピルシリル、ジメチルフェニルシリル、ジフェニルメチルシリル、トリフェニルシリル、およびトリエチルシリルが挙げられる。
好ましくは、式(i)の金属-配位子錯体において、S(O)またはS(O)ジラジカル官能基中の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(i)の金属-配位子錯体において、S(O)またはS(O)ジラジカル官能基中のO-S結合以外に、O-O、P-P、S-S、またはO-S結合は存在しない。
Mは、チタン、ジルコニウム、またはハフニウムである。一実施形態では、Mはチタンである。別の実施形態では、Mはジルコニウムである。別の実施形態では、Mはハフニウムである。いくつかの実施形態では、Mは、+2、+3、または+4の形式酸化状態にある。各Z1は、独立して、中性、モノアニオン性、またはジアニオン性の単座または多座配位子である。Z1およびnnは、式(i)の金属-配位子錯体が全体として中性であるように選択される。いくつかの実施形態では、各Z1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Z1単座配位子があるとき、各Z1は同一である。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、ホウ酸塩、水素化ホウ素、硫酸塩、HC(O)O、アルコキシドまたはアリールオキシド(RO)、(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)、(C1-40)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であり得、各R、R、およびRは、独立して、水素、(C-C40)ヒドロカルビル、または(C-C40)ヘテロヒドロカルビルであるか、またはRおよびRは、一緒になって(C-C40)ヒドロカルビレンまたは(C-C40)ヘテロヒドロカルビレンを形成し、Rは、上記に定義されたとおりである。
いくつかの実施形態では、Z1の少なくとも1つの単座配位子は、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、RX1NR、ROR、RSR、またはRX1PRである中性ルイス塩基基であり、式中、各RX1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およびRは、独立して、上記に定義されたとおりである。
いくつかの実施形態では、各Z1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、RおよびRの各々は、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Z1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、RおよびRの各々は、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Z1sが存在し、2つのZ1sは、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(RD1C=C(RD1)-C(RD1)=C(RD1のジエンであり、式中、各RD1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-モノ(ルイス塩基)配位子である。モノアニオン性モノ(ルイス塩基)配位子は、式(D):RE1-C(O)=CH-C(=O)-RE1(D)の1,3-ジオナートであり得、式中、各RE1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、-OCC(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、Z1の数および電荷(中性、モノアニオン性、ジアニオン性)は、式(i)の金属-配位子錯体が全体として中性になるように、Mの形式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Z1は同一であり、各Z1は、メチル、イソブチル、ネオペンチル、ネオフィル、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、nnは2であり、各Z1は同一である。
いくつかの実施形態では、少なくとも2つのZ1は異なる。いくつかの実施形態では、各Z1は、メチル、イソブチル、ネオペンチル、ネオフィル、トリメチルシリルメチル、フェニル、ベンジル、およびクロロのうちの異なるものである。
一実施形態では、式(i)の金属-配位子錯体は、単核金属錯体である。
さらに好適なプロ触媒には、Acc.Chem.Res.,2015,48(8),pp2209-2220に開示のものが挙げられ、これらに限定されないが以下の構造のものを含む。
Figure 2022516118000036
好適なプロ触媒には、助触媒を使用することなくオレフィン重合を触媒することができる「単一成分触媒」がさらに挙げられる。そのような単純成分触媒には、Watson,P.L.J.Am.Chem.Soc.1982,104,337-339、Yasuda,H.;Ihara,E.Adv.Polym.Sci.1997,133,53-101、Ihara,E.;Nodono,M.;Katsura,K.;Adachi,Y.;Yasuda,H.;Yamagashira,M.;Hashimoto,H.;Kanehisa,N.;and Kai,Y.Organometallics 1998,17,3945-3956、Long,D.P.;Bianconi,P.A.J.Am.Chem.Soc.1996,118,12453-12454、Gilchrist,J.H.;Bercaw,J.E.J.Am.Chem.Soc.1996,118,12021-12028、Mitchell,J.P.;Hajela,S.;Brookhart,S.K.;Hardcastle,K.I.;Henling,L.M.;Bercaw,J.E.J.Am.Chem.Soc.1996,118,1045-1053、Evans,W.J.;DeCoster,D.M.;Greaves,J.Organometallics 1996,15,3210-3221、Evans,W.J.;DeCoster,D.M.;Greaves,J.Macroモルecules 1995,28,7929-7936、Shapiro,P.J.;Cotter,W.D.;Schaefer,W.P.;Labinger,J.A.;Bercaw,J.E.J.Am.Chem.Soc.1994,116,4623-4640、Schaverien,C.J.Organometallics 1994,13,69-82、Coughlin,E.B.J.Am.Chem.Soc.1992,114,7606-7607、Piers,W.E.;Bercaw,J.E.J.Am.Chem.Soc.1990,112,9406-9407、Burger,B.J.;Thompson,M.E.,Cotter,W.D.;Bercaw,J.E.J.Am.Chem.Soc.1990,112,1566-1577、Shapiro,P.J.;Bunel,E.;Schaefer,W.P.Organometallics 1990,9,867-869、Jeske,G.;Lauke,H.;Mauermann,H.;Swepston,P.N.;Schumann,H.;Marks,T.J.J.Am.Chem.Soc.1985,107,8091-8103、Jeske,G.;Schock,L.E.;Swepston,P.N.;Schumann,H.;Marks,T.J.J.Am.Chem.Soc.1985,107,8103-8110、およびOrganometallics,2001,20(9),pp1752-1761に開示のものが挙げられる。そのような単純成分触媒の例示的な非限定的な式には、以下が挙げられ、
Figure 2022516118000037
式中、
Mが、SmまたはYであり、Rが、水素を数えずに最大50個の原子の一価配位子、好ましくはハロゲン化物またはヒドロカルビルである。
好適なプロ触媒には、(触媒1)~(触媒17)と名付けられた以下のものが挙げられるが、これらに限定されない。
(触媒1)は、WO03/40195および米国特許第6,953,764(B2)号の教示に従って調製することができ、以下の構造を有する:
Figure 2022516118000038
(触媒2)は、WO03/40195およびWO04/24740の教示に従って調製することができ、以下の構造を有する:
Figure 2022516118000039
(触媒3)は、当該技術分野において既知の方法に従って調製することができ、以下の構造を有する:
Figure 2022516118000040
(触媒4)は、米国特許出願公開第2004/0010103号の教示に従って調製することができ、以下の構造を有する:
Figure 2022516118000041
(触媒5)は、米国特許第7,858,706(B2)号の教示に従って調製することができ、以下の構造を有する:
Figure 2022516118000042
(触媒6)は、米国特許第7,858,706(B2)号の教示に従って調製することができ、以下の構造を有する:
Figure 2022516118000043
(触媒7)は、米国特許第6,268,444号の教示に従って調製することができ、以下の構造を有する:
Figure 2022516118000044
(触媒8)は、米国特許公開第2003/004286号の教示に従って調製することができ、以下の構造を有する:
Figure 2022516118000045
(触媒9)は、米国特許公開第2003/004286号の教示に従って調製することができ、以下の構造を有する:
Figure 2022516118000046
(触媒10)は、Sigma-Aldrichから市販されており、以下の構造を有する:
Figure 2022516118000047
(触媒11)は、WO2017/173080(A1)の教示に従って調製することができ、以下の構造を有する:
Figure 2022516118000048
(触媒12)は、WO2017/173080(A1)の教示に従って調製することができ、以下の構造を有する:
Figure 2022516118000049
(触媒13)は、Macroモルecules(Washington,DC,United States),43(19),7903-7904(2010)の教示に従って調製することができ、以下の構造を有する:
Figure 2022516118000050
(触媒14)は、WO2011/102989(A1)の教示に従って調製することができ、以下の構造を有する:
Figure 2022516118000051
(触媒15)は、米国特許第8,101,696(B2)の教示に従って調製することができ、以下の構造を有する:
Figure 2022516118000052
(触媒16)は、WO2018/170138(A1)の教示に従って調製することができ、以下の構造を有する:
Figure 2022516118000053
(触媒17)は、WO2018/170138(A1)の教示に従って調製することができ、以下の構造を有する:
Figure 2022516118000054
特定の実施形態では、(c1)触媒成分は、プロ触媒および助触媒を含む。これらの実施形態では、プロ触媒は、助触媒(活性化剤)、好ましくはカチオン形成助触媒、強ルイス酸、またはそれらの組み合わせ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。
好適なカチオン形成助触媒としては、金属オレフィン重合錯体について当該技術分野において以前から知られているものが挙げられる。例には、中性ルイス酸、例えばC1~30ヒドロカルビル置換13族化合物、特にトリ(ヒドロカルビル)ホウ素化合物および各ヒドロカルビルもしくはハロゲン化ヒドロカルビル中に1~10個の炭素を有するそのハロゲン化(過ハロゲン化を含む)誘導体、より特にペルフルオロ化トリ(アリール)ホウ素化合物、およびとりわけトリス(ペンタフルオロ-フェニル)ボラン;非ポリマー性、相溶性、非配位性、イオン形成性化合物(酸化条件下でのそのような化合物の使用を含む)、特に相溶性、非配位性アニオンのアンモニウム塩、ホスホニウム塩、オキソニウム塩、カルボニウム塩、シリリウム塩もしくはスルホニウム塩、または相溶性、非配位性アニオンのフェロセニウム塩、鉛塩もしくは銀塩の使用;ならびに前述のカチオン形成助触媒および技法の組み合わせが挙げられる。前述の活性化助触媒および活性化技術は、オレフィン重合用の種々の金属錯体に関して以下の参考文献中で以前に教示されている:EP-A-277,003、米国特許第5,153,157号、同第5,064,802号、同第5,321,106号、同第5,721,185号、同第5,350,723号、同第5,425,872号、同第5,625,087号、同第5,883,204号、同第5,919,983号、同第5,783,512号、WO99/15534、およびWO99/42467。
中性ルイス酸の組み合せ、特に各アルキル基中に1~4個の炭素を有するトリアルキルアルミニウム化合物および各ヒドロカルビル基中に1~20個の炭素を有するハロゲン化トリ(ヒドロカルビル)ホウ素化合物、特にトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランの組み合せ、このような中性ルイス酸混合物とポリマーまたはオリゴマーアルモキサンとのさらなる組み合わせ、および単一の中性ルイス酸、特にトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとポリマーまたはオリゴマーアルモキサンとの組み合わせを、活性化助触媒として使用することができる。金属錯体:トリス(ペンタフルオロフェニル-ボラン:アルモキサン)の例示的なモル比は、1:1:1~1:5:20、例えば1:1:1.5~1:5:10である。
本開示の一実施形態では助触媒として有用な好適なイオン形成性化合物は、プロトンを供与することができるブレンステッド酸であるカチオン、および相溶性の非配位性アニオン、Aを含む。本明細書で使用されるとき、「非配位性」という用語は、4族金属含有前駆体錯体およびそれから誘導される触媒誘導体に配位しないか、またはそのような錯体に弱く配位するだけで、それによって、中性ルイス塩基によって置き換えられるには十分に不安定なままである、アニオンまたは物質を指す。非配位性アニオンは、カチオン性金属錯体中で電荷均衡アニオンとして機能するときに、アニオン性置換基またはそのフラグメントを該カチオンに移動させず、それによって中性錯体を形成しないアニオンを具体的に指す。「相溶性アニオン」は、最初に形成された錯体が分解したときに中性まで分解せず、所望のその後の重合または錯体の他の用途を妨げないアニオンである。
好適なアニオンは、2つの成分が組み合わされるときに形成され得る活性触媒種(金属カチオン)の電荷を均衡させることができる電荷保有金属または半金属コアを含む単一配位錯体を含有するものである。また、該アニオンは、オレフィン系、ジオレフィン系およびアセチレン系不飽和化合物、または他の中性ルイス塩基、例えばエーテルまたはニトリルによって置換されるのに十分に不安定であるべきである。好適な金属としては、アルミニウム、金および白金が挙げられるが、これらに限定されない。好適な半金属としては、ホウ素、リン、およびケイ素が挙げられるが、これらに限定されない。単一の金属原子または半金属原子を含む配位錯体を含むアニオンを含有する化合物は、もちろんよく知られており、そして多くの、特にアニオン部分に単一のホウ素原子を含有するこのような化合物は市販されている。
一態様では、好適な助触媒は、以下の一般式:
(L*-H) (A)g-、式中:
L*は、中性ルイス塩基であり;
(L*-H)は、L*の共役ブレンステッド酸であり、
g-は、g-の電荷を有する非配位性の相溶性アニオンであり、gは1~3の整数である。
より詳細には、Ag-は、式:[M’Q]-に相当し、式中、
M’は、+3の形式的な酸化状態のホウ素またはアルミニウムであり、
Qは、各出現ごとに独立して、ヒドリド、ジアルキルアミド、ハロゲン化物、ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシド、ハロ置換ヒドロカルビル、ハロ置換ヒドロカルビルオキシ、およびハロ置換シリルヒドロカルビルラジカル(過ハロゲン化ヒドロカルビル-過ハロゲン化ヒドロカルビルオキシ-および過ハロゲン化シリルヒドロカルビルラジカルを含む)から選ばれ、各Qは、1回以下の出現において、Qがハロゲン化物であるという条件で、最大20個の炭素を有する。好適なヒドロカルビルオキシドQ基の例は、米国特許第5,296,433号に開示されている。
例示的な実施形態では、gは1である、すなわち、対イオンは、単一の負電荷を有し、Aである。本開示の触媒の調製において特に有用であるホウ素を含む活性化助触媒は、以下の一般式:
(L*-H)(BQによって表すことができ、式中、
L*は前に定義した通りであり、
Bは、3の形式的なホルマール酸化状態のホウ素であり、
Qは、最大20個の非水素原子のヒドロカルビル-、ヒドロカルビルオキシ-、フッ素化ヒドロカルビル-、フッ素化ヒドロカルビルオキシ-、またはフッ素化シリルヒドロカルビル基である(但し、1度限りにおいて、Qはヒドロカルビルである)。
特に有用なルイス塩基塩は、アンモニウム塩であり、より好ましくは、1つ以上のC12~40アルキル基を含有するトリアルキル-アンモニウム塩である。この態様では、例えば、各出現におけるQは、フッ素化アリール基、特にペンタフルオロフェニル基であり得る。
本開示の改善された触媒の調製において活性化助触媒として使用され得るホウ素化合物の例示的であるが、限定されない例としては、三置換アンモニウム塩、例えば、
トリメチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリエチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリプロピルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリ(sec-ブチル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
N、N-ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
N、N-ジメチルアニリニウムn-ブチルトリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
N、N-ジメチルアニリニウムベンジルトリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
N、N-ジメチルアニリニウムテトラキス(4-(t-ブチルジメチルシリル)-2,3,5,6テトラフルオロフェニル)ボレート、
N、N-ジメチルアニリニウムテトラキス(4-(トリイソプロピルシリル)-2,3,5,6-テトラフルオロフェニル)ボレート、
N、N-ジメチルアニリニウムペンタフルオロフェノキシトリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
N、N-ジエチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
N、N-ジメチル-2,4,6-トリ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。
ジメチルオクタデシルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
メチルジオクタデシルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート。
多くのジアルキルアンモニウム塩、例えば、
ジ-(i-プロピル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
メチルオクタデシルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
メチルオクタドデシルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、および
ジオクタデシルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート;
様々な三置換ホスホニウム塩、例えば、
トリフェニルホスホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
メチルジオクタデシルホスホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、および
トリ(2,6-ジメチルフェニル)ホスホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート;
二置換オキソニウム塩、例えば、
ジフェニルオキソニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
ジ(o-トリル)オキソニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート。
ジ(オクタデシル)オキソニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ならびに
二置換スルホニウム塩、例えば、
ジ(o-トリル)スルホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、および
メチルコタデシルスルホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートが挙げられる。
本開示のこの態様に加えて、有用な(L*-H)カチオンの例には、メチルジオクタデシルアンモニウムカチオン、ジメチルオクタデシルアンモニウムカチオン、および1または2個のC14~18アルキル基を含有するトリアルキルアミンの混合物から誘導されるアンモニウムカチオンが含まれるが、これらに限定されない。
他の好適なイオン形成性活性化助触媒は、カチオン性酸化剤の塩と、下記式:
(Oxh+(Ag-で表される非配位性の相溶性アニオンとを含み、式中、
Oxh+は、h+の電荷を有するカチオン性酸化剤であり、
hは、1~3の整数であり、
g-およびgは、先に定義した通りである。
カチオン性酸化剤の例としては、フェロセニウム、ヒドロカルビル置換フェロセニウム、Ag、またはPb+2が挙げられる。Ag-の特に有用な例は、ブレンステッド酸含有活性化助触媒に関して以前に定義されたアニオン、特にテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートである。
他の好適なイオン形成性活性化助触媒は、カルベニウムイオンと以下の式:
[C]で表される非配位性の相溶性アニオンとの塩である化合物であることができ、
式中、
[C]は、C1~20カルベニウムイオンであり、
これは、-1の電荷を有する非配位性、相溶性アニオンである。例えば、うまく機能する1つのカルベニウムイオンは、トリチルカチオン、すなわちトリフェニルメチリウムである。
さらなる好適なイオン形成性活性化助触媒は、シリリウムイオンと以下の式:
(Q Si)
式中、
は、C1~10ヒドロカルビルであり、Aは先に定義した通りである。
好適なシリリウム塩活性化助触媒としては、トリメチルシリルテトラキスペンタフルオロフェニルボレート、トリエチルシリリウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート、およびそれらのエーテル置換付加物が挙げられる。シリリウム塩は、以前にJ.Chem.Soc.Chem.Comm.1993,383-384、ならびにLambert,J.B.,et al.,Organometallics 1994,13,2430-2443に概ね開示されている。付加重合触媒用の活性化助触媒としての上のシリリウム塩の使用は、米国特許第5,625,087号にも記載されている。
アルコール、メルカプタン、シラノール、およびオキシムと、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとの特定の錯体も有効な触媒活性化剤であり、本開示に従って使用することができる。そのような助触媒は米国特許第5,296,433号に開示されている。
本明細書での使用に適した活性化助触媒はまた、ポリマーまたはオリゴマーアルモキサン(アルミノキサンとも呼ばれる)、特にメチルアルモキサン(MAO)、トリイソブチルアルミニウム変性メチルアルモキサン(MMAO)、またはイソブチルアルモキサン;ルイス酸変性アルモキサン、特に、各ヒドロカルビルまたはハロゲン化ヒドロカルビル基中に1~10個の炭素を有する、過ハロゲン化トリ(ヒドロカルビル)アルミニウム-または過ハロゲン化トリ(ヒドロカルビル)ホウ素変性アルモキサン、およびとりわけ、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン変性アルモキサンも含む。このような助触媒は、米国特許第6,214,760号、同第6,160,146号、同第6,140,521号、および同第6,696,379号に以前に開示されている。
米国特許第6,395,671号にさらに開示されている、一般に膨張アニオンと呼ばれる非配位性アニオンを含む助触媒の部類は、オレフィン重合のために本開示の金属錯体を活性化するために好適に用いられ得る。一般に、これらの助触媒(イミダゾリド、置換イミダゾリド、イミダゾリニド、置換イミダゾリニド、ベンズイミダゾリド、または置換ベンズイミダゾリドアニオンを有するものによって例示される)は、以下のように表すことができる。
Figure 2022516118000055
式中、
A*はカチオン、特にプロトン含有カチオンであり、1または2個のC10~40アルキル基を含有するトリヒドロカルビルアンモニウムカチオン、特にメチルジ(C14~20アルキル)アンモニウムカチオンであることができ、
は、各出現ごとに独立して、水素、または水素を含まない最大30個の原子のハロ、ヒドロカルビル、ハロカルビル、ハロヒドロカルビル、シリルヒドロカルビル、またはシリル(例えば、モノ-、ジ-およびトリ(ヒドロカルビル)シリル)基、例えば、C1~20アルキルなどであり、
は、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、またはトリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)である。
これらの触媒活性化剤の例には、以下のもののトリヒドロカルビルアンモニウム塩、特にメチルジ(C14~20アルキル)アンモニウム塩が挙げられる:
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)イミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)-2-ウンデシルイミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)-2-ヘプタデシルイミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)-4,5-ビス(ウンデシル)イミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)-4,5-ビス(ヘプタデシル)イミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)イミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)-2-ウンデシルイミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)-2-ヘプタデシルイミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)-4,5-ビス(ウンデシル)イミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)-4,5-ビス(ヘプタデシル)イミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)-5,6-ジメチルベンズイミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)-5,6-ビス(ウンデシル)ベンズイミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)イミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)-2-ウンデシルイミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)-2-ヘプタデシルイミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)-4,5-ビス(ウンデシル)イミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)-4,5-ビス(ヘプタデシル)イミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)イミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)-2-ウンデシルイミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)-2-ヘプタデシルイミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)-4,5-ビス(ウンデシル)イミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)-4,5-ビス(ヘプタデシル)イミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)-5,6-ジメチルベンズイミダゾリド、および
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)-5,6-ビス(ウンデシル)ベンズイミダゾリド。
他の活性剤としては、トリス(2,2’,2”-ノナフルオロビフェニル)フルオロアルミネートなどのPCT公開WO98/07515に記載されているものが挙げられる。活性化剤の組み合わせ、例えば、アルモキサンとイオン化活性化剤との組み合わせもまた本開示によって企図されており、例えば、EP-A-0573120、PCT公開WO94/07928およびWO95/14044、ならびに米国特許第5,153,157号および同第5,453,410号を参照されたい。例えば、そして一般論として、WO98/09996は、過塩素酸塩、過ヨウ素酸塩およびヨウ素酸塩(それらの水和物を含む)を用いて触媒化合物を活性化することを記載している。WO99/18135は、有機ホウ素アルミニウム活性剤の使用を記載している。WO03/10171は、ブレンステッド酸とルイス酸との付加物である触媒活性化剤を開示している。触媒化合物を活性化するための他の活性剤または方法は、例えば、米国特許第5,849,852号、同第5,859,653号、および同第5,869,723号に、EP-A-615981に、ならびにPCT公開WO98/32775に記載されている。本開示によれば、前述の触媒活性化剤の全てならびに遷移金属錯体触媒用の他の任意の既知の活性化剤を、単独でまたは組み合わせて用いられ得る。しかしながら、一態様では、助触媒はアルモキサンを含まなくてもよい。別の態様では、例えば、助触媒は、本明細書に開示されるように、いかなる具体的に命名された活性剤または活性剤の部類も含まないことがあり得る。
さらなる態様では、用いられるプロ触媒/助触媒のモル比は、一般に、1:10,000~100:1、例えば1:5000~10:1、または1:1000~1:1の範囲である。アルモキサンは、活性化助触媒としてそれ自体で使用されるとき、大量に、一般にモル基準で金属錯体の量の少なくとも100倍の量で用いられ得る。
活性化助触媒として使用される場合、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランは、一般に0.5:1~10:1、例えば1:1~6:1および1:1~5:1の金属錯体に対するモル比で用いられ得る。残りの活性化助触媒は、一般に金属錯体とほぼ等モル量で用いられ得る。
本開示の例示的実施形態では、助触媒は[(C16~1833~37CHNH]テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート塩である。
好適な助触媒にはまた、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国仮特許出願第62650423号、同第62650412号、および同第62650453号に開示のものが挙げられる。そのような助触媒には、アニオンおよび対カチオンを含むイオン性錯体のものが挙げられ、アニオンが、以下の構造を有し、
Figure 2022516118000056
式中、Mが、アルミニウム、ホウ素、またはガリウムであり、nが、2、3、または4であり、各Rが、独立して、ラジカル(II)およびラジカル(III)からなる群から選択され、
Figure 2022516118000057
各Yが、独立して、炭素またはケイ素であり、各R11、R12、R13、R21、R22、R23、R24、およびR25が、独立して(C~C40)アルキル、(C~C40)アリール、-OR、-O-、-SR、-H、または-Fから選択され、Rが、ラジカル(III)に従ったラジカルであるとき、ハロゲン置換R21~25のうちの少なくとも1つが、(C~C40)アルキル、ハロゲン置換(C~C40)アリール、または-Fであるが、ただし、各Rが、ラジカル(II)であり、Yが、炭素であるとき、R11~13のうちの少なくとも1つが、ハロゲン置換(C~C40)アルキル、ハロゲン置換(C~C40)アリール、もしくは-Fであるか、または、Mが、アルミニウムであり、nが、4であり、各Rが、ラジカル(II)であり、各Yが、炭素であるとき、各Rの各R11、R12、およびR13が、ハロゲン置換(C~C40)アルキル、ハロゲン置換(C~C40)アリール、もしくは-Fであるか、または各RのR11、R12、およびR13のハロゲン原子の総数が、少なくとも6であることを条件とし、各Xが、ハロゲン置換(C~C20)アルキル、(C~C20)アルキル、ハロゲン置換(C~C40)アリール、(C~C40)アリール、トリフラート、または-S(O)から独立して選択される単座配位子であり、任意選択で、2つのR基が、共有結合しており、各RおよびRが、独立して、(C~C30)ヒドロカルビルまたは-Hである。
そのような助触媒には、アニオンおよび対カチオンを含む二金属性活性化剤錯体がさらに挙げられ、アニオンが、以下の構造を有し、
Figure 2022516118000058
式中、各Mが、独立して、アルミニウム、ホウ素、またはガリウムであり、Lが、少なくとも2つのルイス塩基性部位を有する種から選択され、各Qが、独立して、単座配位子であり、nが、0、1、または2であり、nが0であるとき、Qが存在せず、xが、0、1、または2であり、xが、0であるとき、Qが存在せず、各Rが、独立して、ラジカル(II)およびラジカル(III)からなる群から選択され、
Figure 2022516118000059
各Yが、独立して、炭素またはケイ素であり、各R11、R12、R13、R21、R22、R23、R24、およびR25が、独立して、(C~C40)アルキル、(C~C40)アリール、-H、-NR 、-OR、-SR、またはハロゲンから選択され、Rが、ラジカル(II)であるとき、R11~13のうちの少なくとも1つが、過ハロゲン化(C~C40)アルキル、過ハロゲン化(C~C40)アリール、または-Fであり、Rが、ラジカル(III)であるとき、R21~25のうちの少なくとも1つが、過ハロゲン化(C~C40)アルキル、過ハロゲン化(C~C40)アリール、または-Fであり、任意選択で、nが0または1であるとき、2つのR基が共有結合しており、RまたはRが、独立して、(C~C30)ヒドロカルビルまたは-Hである。
そのような助触媒には、アニオンおよび対カチオンを含む金属性活性化剤錯体がさらに挙げられ、アニオンが、以下の構造を有し、
Figure 2022516118000060
式中、nが、0、または1であり、各Rが、独立して、ラジカル(II)およびラジカル(III)からなる群から選択され、
Figure 2022516118000061
各Yが、独立して、炭素またはケイ素であり、各R11、R12、R13、R21、R22、R23、R24、およびR25が、独立して、(C~C40)アルキル、ハロゲン置換(C~C40)アルキル、(C~C40)アリール、ハロゲン置換(C~C40)アリール、-OR、-SR、-H、-F、またはClから選択され、R11~13のうちの少なくとも1つおよびR21~25のうちの1つが、ハロゲン置換(C~C40)アルキル、ハロゲン置換(C~C40)アリール、または-Fであり、各Xが、ハロゲン置換(C~C20)アルキル、またはハロゲン置換(C~C40)アリールから独立して選択された単座配位子であり、任意選択で、2つのX基が、共有結合しており、各Rが、独立して、ハロゲン置換(C~C30)ヒドロカルビルであるが、ただし、対カチオンが、(Ph)であるとき、アニオンが、Al(Cであることを条件とする。
(B)硬化成分
特定の実施形態では、本開示の硬化性組成物は、硬化性組成物の総重量に基づいて、0.01重量%~20重量%(または0.05重量%~20重量%、または1重量%~20重量%、または5重量%~15重量%、または5重量%~10重量%など)の(B)架橋剤を含む硬化成分を含み得る。
特定の実施形態では、(B)硬化成分は、助剤、硬化添加剤、促進剤、および/またはスコーチ抑制剤をさらに含む。特定の実施形態では、(B)硬化成分は、架橋剤および助剤を含む。さらなる実施形態では、(B)硬化成分は、架橋剤のみを含有する。
好適な架橋剤の非限定的な例には、過酸化物;フェノール;アジド;アルデヒド-アミン反応生成物;置換尿素;置換グアニジン;置換キサントゲン酸塩;置換ジチオカルバメート;チアゾール、スルフェンアミド、チウラムジスルフィド、パラキノンジオキシム、ジベンゾパラキノンジオキシム、硫黄などの硫黄含有化合物;イミダゾール;シラン;亜鉛、マグネシウム、および鉛酸化物などの金属酸化物;p-キノン-ジオミシムおよびp,p’-ジベンゾイルキノン-ジオキシムなどのジニトロソ化合物;ならびにヒドロキシメチルまたはハロメチル官能基を含有するフェノール-ホルムアルデヒド樹脂、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。これらの架橋剤のうちのいずれかの適合性は、調合の分野の当業者には周知であるように、ポリマーの選択によって大きく支配される。
架橋剤は、過酸化アルキル、過酸化アリール、過酸化エステル、過酸化炭酸塩、過酸化ジアシル、過酸化ケタール、環式過酸化物、過酸化ジアルキル、過酸化エステル、過酸化二炭酸塩、またはそれらの2つ以上の組み合わせを含むがこれらに限定されない、1つ以上の有機過酸化物を含み得る。過酸化物の例には、ジ-tertブチル過酸化物、過酸化ジクミル、ジ(3,3,5-トリメチルヘキサノイル)ペルオキシド、t-ブチルペルオキシピバレート、t-ブチルペルオキシネオデカノエート、ジ(sec-ブチル)ペルオキシジカーボネート、t-アミルペルオキシネオデカノエート、1,1-ジ-t-ブチルペルオキシ-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、t-ブチル-クミルペルオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチル-ペルオキシ)ヘキサン、1,3-ビス(tert-ブチル-ペルオキシル-イソプロピル)ベンゼン、またはそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。例示的な架橋剤は、Arkemaから商品名LUPEROX(登録商標)、またはAkzo Nobelから商品名TRIGONOX(登録商標)で市販されている過酸化ジクミルである。さらなる例示的な架橋剤は、Vanderbilt ChemicalsからのVAROX(登録商標)DBPH-50である。架橋剤が過酸化物であるとき、ステアリン酸およびZnOなどの特定の加工助剤および硬化活性化剤も使用することができる。
過酸化物系硬化剤を使用するとき、共活性化剤、または助剤を過酸化物系硬化剤と組み合わせて使用してもよい。好適な助剤には、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、トリメチロールプロパントリメタクリレート(TMPTMA)、トリアリルシアヌレート(TAC)、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、および1,4-フェニレンジマレイミド(TCI Chemicalsから入手可能)が挙げられるが、これらに限定されない。
好適な助剤には、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる、WO2019/000311およびWO2019/000654に開示のアルケニル官能性単環式オルガノシロキサンがさらに挙げられるが、これらに限定されない。例えば、助剤は、式[R1,R2SiO2/2]n(式中、下付き文字nが、3以上の整数であり、各R1が、独立して、(C2~C4)アルケニルまたはH2C=C(R1a)-C(=O)-O-(CH2)m-であり、R1aが、Hまたはメチルであり、下付き文字mが、1~4の整数であり、各R2が、独立して、H、(C1~C4)アルキル、フェニル、またはR1である)の単環式オルガノシロキサンであり得る。そのような単環式オルガノシロキサンの例には、2,4,6,8-テトラメチル-2,4,6,8-テトラビニルシクロテトラシロキサン、2,4,6-トリメチル-2,4,6-トリビニル-シクロトリシロキサン、またはそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
スコーチ抑制剤/遅延剤は、早期硬化を阻害する分子、またはそのような分子の集合である。スコーチ抑制剤/遅延剤の例は、ヒンダードフェノール、セミヒンダードフェノール、TEMPO、TEMPO誘導体、1,1-ジフェニルエチレン、2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン(アルファ-メチルスチレンダイマーまたはAMSDとも呼ばれる)、およびUS6277925(B1)、第2欄第62行~第3欄第46行に記載されているアリル含有化合物である。
好適な架橋剤には、元素硫黄などの硫黄系ものが挙げられる。硫黄系硬化剤を用いるとき、アミン、ジスルフィド、グアニジン、チオ尿素、チアゾール、チウラム、スルフェンアミド、ジチオカルバメート、キサントゲン酸塩、4,4’-ジチオジモルホリン、チウラムジ-およびポリスルフィド、アルキルフェノールジスルフィド、および2-モルホリノ-ジチオベンゾチアゾール、テトラメチルチウラムジスルフィド(TMTD)、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド(DPTT)、2-メルカプトベンゾチアゾール(MBT)、2-メルカプトベンゾチアゾレートジスルフィド(MBTS)、亜鉛-2-メルカプトベンゾチアゾレート(ZMBT)、亜鉛ジエチルジチオカルバメート亜鉛(ZDEC)、亜鉛ジブチルジチオカルバメート(ZDBC)、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド(DPTT)、N-t-ブチルベンゾチアゾール-2-スルファンアミド(TBBS)、およびそれらの混合物などの促進剤および硬化活性化剤も同様に使用することができる。
追加の架橋剤には、フェノール樹脂、アジド、アルデヒド-アミン反応生成物、ビニルシラン、ヒドロシリル化剤、置換尿素、置換グアニジン、置換キサントゲン酸塩、置換ジチオカルバメート、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。架橋剤は、任意選択の助剤を伴うフェノール系硬化剤もしくは過酸化物硬化剤、またはヒドロシリル化触媒を伴うヒドロシリル化架橋剤、または任意選択の助剤アルミナ三水和物(「ATH」)を伴うジブチルスズジラウレート(「DBTDL」)であってよい。一般的な工業用触媒は、HPtClである「Speierの触媒」、およびアルケンで安定化された白金(0)触媒であるKarstedtの触媒である。
架橋剤が使用されるとき、架橋は、硬化性配合物中の架橋剤を活性化することによって誘導され得る。架橋剤は、その分解温度より上の温度にそれを曝すことによって活性化され得る。温度範囲は、80℃~275℃などの、50℃~300℃である。時間は、選択されたポリマーおよび硬化成分に応じて、当業者によって決定され得る。
代替として、架橋剤は、架橋剤からフリーラジカルの生成を引き起こす放射線にそれを曝すことによって活性化され得る。好適な放射線の非限定的な例には、UVもしくは可視光線、電子ビーム、またはベータ線、ガンマ線、X線、もしくは中性子線が挙げられる。放射線は、ポリマー中にラジカルを生成することによって架橋を活性化させると考えられ、これは引き続き結合し、架橋し得る。放射線量は多くの要因に依存し、当業者によって決定され得る。架橋剤が過酸化ジベンゾイル、クメンヒドロペルオキシド、ジ-t-ブチルペルオキシド、ジアセチルペルオキシド、過酸化水素、ペルオキシジサルフェート、および2,2-ビス(テルブチルペルオキシ(terbutylperoxy))-2,5-ジメチルヘキサンなどの過酸化物光開始剤であるとき、UVまたは可視光線の活性化が起こり得る。
いくつかの実施形態では、熱、湿気硬化、および放射線から選択される組み合わせなどの、少なくとも2つの活性化方法を含む二重硬化系を効果的に用いてもよい。例えば、過酸化物架橋剤をシラン架橋剤と併用して、過酸化物架橋剤を放射線と併用して、硫黄含有架橋剤をシラン架橋剤と併用することなどが望ましい場合がある。当業者は、所望の架橋レベル、ポリマーの特性、例えば、分子量、分子量分布、コモノマー含有量、架橋促進助剤、他の添加剤などの存在に基づいて、架橋剤の量を容易に選択することができるであろう。
(A)ポリオレフィン成分が、少なくとも部分的に架橋しているとき、架橋の程度は、組成物を特定の期間溶媒に溶解させ、ゲルまたは抽出不可能な成分のパーセントを計算することによって測定することができる。ゲルのパーセントは、通常、架橋レベルの増加と共に増加する。本発明に従った硬化物品では、ゲル含有量パーセントは、5~100パーセント、または10~95パーセント、または20~90パーセント、または30~85パーセント、または40~80パーセントであり得る。
用途および最終使用
本開示の組成物は、鋳造、ブロー、カレンダー、または押し出しプロセスによって調製された物体;ブロー成形、射出成形、または回転成形物品などの成形物品;押し出し物;繊維;および織布または不織布を含む、有用な物品を製造するための多様な従来の製造プロセスで用いることができる。本開示の組成物は、限定されないが、他の天然または合成ポリマー、油、UV安定剤、顔料、粘着付与剤、充填剤(タルク、炭酸カルシウム、ガラス繊維、炭素繊維など)、添加剤、炭酸カルシウムまたは炭酸マグネシウム、それらの脂肪酸および塩などの強化剤、難燃性添加剤、スコーチ抑制剤、抗酸化剤、安定剤、着色剤、増量剤、カーボンブラック、架橋剤、発泡剤、酸化亜鉛またはステアリン酸亜鉛などの活性化剤、シリカ、ケイ酸アルミニウム、ジカルボン酸のジアルキルエステルなどの可塑剤、劣化防止剤、軟化剤、ワックス、(ポリ)アルコール、(ポリ)アルコールエーテル、ポリエステル、金属塩、捕捉剤、核剤、安定性制御剤、難燃剤、潤滑剤、加工助剤、押し出し助剤、ならびに化学防護剤がさらに挙げられ得る。
特に有用なのものは、(A)ポリオレフィン成分を含む硬化性配合物である。いくつかの実施形態では、(A)ポリオレフィン成分を含む硬化性配合物は、架橋剤を必要とせずに、eビーム照射(電子ビーム照射)を介して硬化され得る。さらなる実施形態では、硬化性配合物は、架橋剤をさらに含み、また、助剤、硬化添加剤、スコーチ抑制剤、および/または促進剤を含み得る。架橋剤をさらに含む硬化性配合物は、eビーム照射を介した硬化によってレオロジーを改変することができる。
繊維は、本組成物から調製することができる。調製され得る繊維には、ステープルファイバー、粗麻、多成分繊維、鞘/芯、撚合、およびモノフィラメントが挙げられる。好適な繊維形成プロセスには、米国特許第4,430,563号、同第4,663,220号、同第4,668,566号、および同第4,322,027号に開示のスピンボンド、メルトブロー技法、米国特許第4,413,110号に開示のゲルスパン繊維、米国特許第3,485,706号に開示の織布および不織布、またはポリエステル、ナイロン、もしくは綿などの他の繊維とのブレンド、熱成形物品、異形押し出しもしくは共押し出しを含む押し出し形材、カレンダー成形物品、ならびに延伸、撚合、もしくは捲縮糸もしくは繊維を含むそのような繊維から作製される構造物が挙げられる。本明細書に記載の新しいポリマーはまた、ワイヤーおよびケーブルのコーティング作業、ならびに真空形成作業用のシート押し出し、および射出成形、ブロー成形プロセス、または回転成形プロセスの使用を含む、成形物品の形成に有用である。組成物はまた、ポリオレフィン加工の当業者に周知である従来のポリオレフィン加工技法を使用して、前述のものなどの加工物品に形成することができる。
分散液(水性および非水性の両方)もまた、組成物を含む本配合物を使用して形成することができる。
添加剤およびアジュバントは、任意の配合物に含まれ得る。好適な添加剤には、粘土、タルク、二酸化チタン、ゼオライト、粉末状金属を含む有機または無機粒子、炭素繊維、窒化ケイ素繊維、鋼線またはメッシュを含む有機または無機繊維、およびナイロンまたはポリエステルコーディング、ナノサイズの粒子、粘土など;粘着付与剤、パラフィン油またはナフテン油を含む油増量剤;ならびに他の天然ポリマーおよび本発明に従った他のポリマーを含む合成ポリマーなどの充填剤が挙げられる。
ブレンドするのに(および(A)ポリオレフィン成分中に含めるのに)好適なポリマーには、天然および合成ポリマーを含む熱可塑性および非熱可塑性ポリマーが挙げられる。そのようなポリマーには、不飽和ポリオレフィン熱プラスチック(EPDM、ポリブタジエンなど)、低い不飽和度を有するかまたはまったく飽和を有さないポリオレフィン熱プラスチック(PE、PP、エチレン/アルファ-オレフィンインターポリマー)、他のエラストマー(SBC、PVC、EVA、アイオノマーなど)、および他のエンジニアリング熱プラスチック(スチレン系、ポリアミド、ポリエステルなど)が挙げられる。ブレンド用の例示的なポリマーには、ポリプロピレン(耐衝撃性改質ポリプロピレン、アイソタクチックポリプロピレン、アタクチックポリプロピレン、およびランダムエチレン/プロピレンコポリマーの両方)、(米国特許第6,545,088号、同第6,538,070号、同第6,566,446号、同第5,844,045号、同第5,869,575号、および同第6,448,341号に開示の生成物などの、チーグラー・ナッタPEおよびメタロセンPEの「反応器内」ブレンド)を含む高圧、フリーラジカルLDPE、チーグラー・ナッタLLDPE、複数反応器PEメタロセンPEを含む、様々な種類のポリエチレン、エチレン-酢酸ビニル(EVA)、エチレン/ビニルアルコールコポリマー、ポリスチレン、耐衝撃性改質ポリスチレン、ABS、スチレン/ブタジエンブロックコポリマーおよびそれらの水素化誘導体(SBSおよびSEBS)、エチレン系オレフィンブロックコポリマー(Dow Chemical Companyから入手可能な商品名INFUSE(商標)で入手可能なものなど)、プロピレン系オレフィンブロックコポリマー(The Dow Chemical Companyから入手可能な商品名INTUNE(商標)で入手可能なものなど)、ならびに熱可塑性ポリウレタンが挙げられる。オレフィンプラストマーなどの均一なポリマー、ならびにエチレン/アルファ-オレフィンコポリマーおよび低い不飽和度を有するか不飽和を全く有さないプロピレン系コポリマーなどのエラストマー(例えば、The Dow Chemical Companyから入手可能なVERSIFY(商標)、The Dow Chemical CompanyからのENGAGE(商標)、Mitsui ChemicalsからのTAFMER(商標)、ExxonMobilからのExact(商標)、およびExxonMobilから入手可能なVISTAMAXX(商標)の商標名で入手可能なポリマー)はまた、本ポリマーを含むブレンドの成分として有用であり得る。
好適な最終使用には、フィルム;繊維;歯ブラシの持ち手および器具の持ち手などの柔らかい触感の商品;ガスケットおよび輪郭;接着剤(機能性接着剤、架橋接着剤、ホットメルト接着剤);履物(靴底および靴中敷きを含む);自動車内装部品および輪郭;発泡体商品(連続気泡および独立気泡の両方);高密度ポリエチレン、アイソタクチックポリプロピレン、または他のオレフィンポリマーなどの他の熱可塑性ポリマー用の耐衝撃性改質剤;コーティングされた生地;ホース;導管;目張り;キャップライナー;フローリング;建設または建築部品;木工;コーティング(粉体コーティング、飲料および食品ライナー用の水性コーティング、工業用金属コーティング用の溶剤系コーティング);防水;太陽光発電用途;ワイヤーおよびケーブル用途;熱可塑性加硫物(TPV)用途;EPDM熱硬化性樹脂;封止材、ベルト、コンベヤーベルト、自動車用タイミングベルトなど、ガスケット、衝撃吸収材;タイヤコンパウンド;高充填コンパウンド、サイドウォールおよびトレッドコンパウンド;熱硬化性ゴム用助剤;架橋チューブ;液体(低粘度)反応射出成形;射出成形スキン;3Dプリント;ならびに配管用の架橋性または非架橋性配合物が挙げられる。
組成物はまた、ゴム化学の当業者に既知である抗オゾン剤または抗酸化剤を含有し得る。抗オゾン剤は、表面に出て、部品を酸素もしくはオゾンから保護するワックス状材料などの物理的保護剤であり得るか、または酸素もしくはオゾンと反応する化学的保護剤であり得る。好適な化学的保護剤には、スチレン化フェノール、ブチル化オクチル化フェノール、ブチル化ジ(ジメチルベンジル)フェノール、p-フェニレンジアミン、p-クレゾールとジシクロペンタジエン(DCPD)とのブチル化反応生成物、ポリフェノール系抗酸化剤、ヒドロキノン誘導体、キノリン、ジフェニレン抗酸化剤、チオエステル抗酸化剤、およびそれらのブレンドが挙げられる。そのような製品のいくつかの代表的な商品名は、Wingstay(商標)S抗酸化剤、Polystay(商標)100抗酸化剤、Polystay(商標)100AZ抗酸化剤、Polystay(商標)200抗酸化剤、Wingstay(商標)L抗酸化剤、Wingstay(商標)LHLS抗酸化剤、Wingstay(商標)K抗酸化剤、Wingstay(商標)29抗酸化剤、Wingstay(商標)SN-1抗酸化剤、およびIrganox(商標)抗酸化剤である。いくつかの用途では、使用される抗酸化剤および抗オゾン剤は、好ましくは、非汚染性かつ非移動性であろう。
UV光線に対する追加の安定性を提供するために、ヒンダードアミン光安定剤(HALS)およびUV吸収剤も使用され得る。好適な例には、Ciba Specialty Chemicalsから入手可能なTinuvin(商標)123、Tinuvin(商標)144、Tinuvin(商標)622、Tinuvin(商標)765、Tinuvin(商標)770、およびTinuvin(商標)780、ならびにCytex Plastics(Houston Tex.,USA)から入手可能なChemisorb(商標)T944が挙げられる。米国特許第6,051,681号に開示のように、優れた表面品質を達成するために、HALS化合物に追加して、ルイス酸を含んでもよい。
いくつかの組成物では、追加の混合プロセスを用いて、抗酸化剤、抗オゾン剤、カーボンブラック、UV吸収剤、および/または光安定剤を事前に分散させてマスターバッチを形成し、その後マスターバッチからポリマーブレンドを形成してもよい。
本発明に従った組成物はまた、有機もしくは無機充填剤、またはデンプン、タルク、炭酸カルシウム、ガラス繊維、ポリマー繊維(ナイロン、レヨン、綿、ポリエステル、およびポリアラミドを含む)、金属繊維、フレークもしくは粒子、粘土、雲母、シリカ、アルミナ、アルミノケイ酸塩もしくはアルミノリン酸塩などの膨張性層状ケイ酸塩、リン酸塩、もしくは炭酸塩、カーボンウィスカー、炭素繊維、ナノチューブを含むナノ粒子、ウォラストナイト、グラファイト、ゼオライト、および炭化ケイ素、窒化ケイ素もしくはチタニアなどのセラミックスなどの他の添加剤を含有し得る。また、より良好な充填剤結合のために、シラン系または他のカップリング剤を用いてもよい。好適なシランカップリング剤の非限定的な例には、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル-トリス-(β-メトキシ)シラン、アリルトリメトキシシラン、γ-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、β-(3,4-エトキシ-シクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、および3-(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレート、ビニルトリアセトキシシラン、γ-(メタ)アクリルオキシ、プロピルトリメトキシシラン、およびそれらの組み合わせが挙げられる。
好適な発泡体には、無機発泡剤、有機発泡剤、化学発泡剤、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。好適な無機発泡剤の非限定的な例としては、二酸化炭素、窒素、アルゴン、水、空気、窒素、およびヘリウムが挙げられる。好適な有機発泡剤の非限定的な例としては、1~6個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素、1~3個の炭素原子を有する脂肪族アルコール、および1~4個の炭素原子を有する完全および部分ハロゲン化脂肪族炭化水素が挙げられる。好適な脂肪族炭化水素の非限定的な例としては、メタン、エタン、プロパン、n-ブタン、イソブタン、n-ペンタン、イソペンタン、ネオペンタンなどが挙げられる。好適な脂肪族アルコールの非限定的な例には、メタノール、エタノール、n-プロパノール、およびイソプロパノールが挙げられる。好適な完全および部分ハロゲン化脂肪族炭化水素の非限定的な例としては、フルオロカーボン、クロロカーボン、およびクロロフルオロカーボンが挙げられる。好適なフルオロカーボンの非限定的な例には、フッ素化メチル、ペルフルオロメタン、フッ素化エチル、1,1-ジフルオロエタン(HFC-152a)、1,1,1-トリフルオロエタン(HFC-143a)、1,1,1,2-テトラフルオロ-エタン(HFC-134a)、ペンタフルオロエタン、ジフルオロメタン、ペルフルオロエタン、2,2-ジフルオロプロパン、1,1,1-トリフルオロプロパン、ペルフルオロプロパン、ジクロロプロパン、ジフルオロプロパン、ペルフルオロブタン、ペルフルオロシクロブタンが挙げられる。好適な部分ハロゲン化クロロカーボンおよびクロロフルオロカーボンの非限定的な例には、塩化メチル、塩化メチレン、塩化エチル、1,1,1-トリクリロロエタン(tricliloroethane)、1,1-ジクロロ-1-フルオロエタン(HCFC-14 Ib)、1-クロロ-1,1ジフルオロエタン(HCFC-142b)、1,1-ジクロロ-2,2,2-トリフルオロエタン(HCFC-123)、および1-クロロ-1,2,2,2-テトラフルオロエタン(HCFC-124)が挙げられる。好適な完全ハロゲン化クロロフルオロカーボンの非限定的な例には、トリクロロモノフルオロメタン(CFC-11)、ジクロロジフルオロメタン(CFC-12)、トリクロロトリフルオロエタン(CFC-113)、1,1,1-トリフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、ジクロロテトラフルオロエタン(CFC-114)、クロロヘプタフルオロプロパン、およびジクロロヘキサフルオロプロパンが挙げられる。好適な化学発泡剤の非限定的な例には、アゾジカルボンアミド、アゾジイソブチロ-ニトリル、ベンゼンスルホンヒドラジド、4,4-オキシベンゼンスルホニル-セミカルバジド、p-トルエンスルホニルセミ-カルバジド、バリウムアゾジカルボキシレート、N,N’-ジメチル-N,N’-ジニトロソテレフタルアミド、およびトリヒドラジノトリアジンが挙げられる。いくつかの実施形態では、発泡剤は、アゾジカルボンアミドイソブタン、CO、またはそれらの混合物である。
本開示の(A)ポリオレフィン成分はまた、グラフト化(例えば、無水マレイン酸(MAH)、シラン、グリシジルメタクリレート、または他のグラフト化剤の使用による)、ハロゲン化、アミノ化、スルホン化、または他の化学修飾などによって化学的に修飾され得る。
試験方法
特に明記しない限り、前述の開示および以下の実施例で論じられる測定可能な特性は、以下の分析方法に従っている。
密度
密度を測定した試料を、全体が参照により本明細書に組み込まれるASTM D-1928に従って調製した。測定は、全体が参照により本明細書に組み込まれるASTM D-792、方法Bを使用して、試料プレスの1時間以内に行った。
メルトインデックス/メルトフローレート
メルトインデックス(I)は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれるASTM D-1238、条件190℃/2.16kgに従って測定し、10分当たりに溶出したグラム数で報告した。メルトフローレート(I10)は、ASTM D-1238、条件190℃/10kgに従って測定し、10分当たりに溶出したグラム数で報告した。
GPC
以下に従ってGPCを介して、試料ポリマーのそれらの特性について試験した。
PolymerChar Inc(スペイン、バレンシア)からの赤外線濃度検出器(IR-5)からなる高温ゲル浸透クロマトグラフィーシステム(GPC IR)が、分子量(MW)および分子量分布(MWD)の決定に使用された。担体溶媒は、1,2,4-トリクロロベンゼン(TCB)であった。オートサンプラーコンパートメントは160℃で操作され、カラムコンパートメントが150℃で操作された。使用したカラムは、4つのPolymer Laboratories Mixed A LS、20ミクロンカラムであった。クロマトグラフィー溶媒(TCB)および試料調製溶媒は、250ppmのブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)および窒素を散布した同じ溶媒源からであった。試料は、TCB中で2mg/mLの濃度で調製された。160℃で2時間、ポリマー試料を穏やかに振とうさせた。注入量が200μLであり、流速が1.0mL/分であった。
GPCカラムセットの較正は、21の狭い分子量分布のポリスチレン標準物を用いて実施した。標準物の分子量は、580~8,400,000g/モルの範囲であり、個々の分子量は少なくとも一桁の間隔で、6つの「カクテル」混合物に配置した。
実施例を実行する前に、21個の狭い分子量分布のポリスチレン標準物質を実行することによって、GPCカラムセットを較正した。標準物質の分子量(Mw)は、1モル当たり580-8,400,000グラム(g/モル)の範囲であり、標準は6つの「カクテル」混合物に含有された。各標準混合物には、個々の分子量間で少なくとも1桁の分離があった。標準混合物は、Polymer Laboratories(シュロップシャー、UK)から購入した。ポリスチレン標準は、1,000,000g/モル以上の分子量については50mLの溶媒中0.025g、および1,000,000g/モル未満の分子量については50mLの溶媒中0.05gで調製した。ポリスチレン標準を、30分間優しくかき混ぜながら、80℃で溶解した。劣化を最小限に抑えるために、まず、狭い標準混合物を、そして最も高い分子量(Mw)成分から降順で流した。ポリスチレン標準ピーク分子量は、Mark-Houwink定数を用いてポリエチレンMwに変換された。定数を得たら、溶出カラムの関数としてのポリエチレン分子量およびポリエチレン固有粘度に関する2つの線形基準通常較正を構築するために2つの値を使用した。
ポリスチレン標準ピーク分子量を、以下の等式を使用してポリエチレン分子量に変換した(Williams and Ward,J.Polym.Sci.,Polym.Let.,6,621(1968)):
ポリエチレン=A(Mポリスチレン(1)
ここで、Bは1.0の値を有し、実験的に決定されたAの値は、約0.41である。
三次多項式が使用され、方程式(1)から得られたそれぞれのポリエチレン等価較正点を、それらの観察されたポリスチレン標準の溶出堆積に適合させた。
数平均、重量平均、およびz平均分子量は、以下の式に従って計算した。
Figure 2022516118000062
式中、Wfは、i番目の成分の重量分率であり、Mは、i番目の成分の分子量である。
MWDは、数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量(Mw)の比として表した。
正確なA値は、方程式(3)を使用して計算されたMwおよび対応する保持堆積多項式が、標準線状ポリエチレンホモポリマー参照物の既知のMw値120,000g/モルに一致するまで、方程式(1)のA値を調整することにより決定された。
GPCシステムは、オンボード示差屈折計(RI)を備えた、Waters(ミルフォード、マサチューセッツ)製のオンボード示差屈折計(RI)を装備した150℃高温クロマトグラフからなる(他の好適な高温GPC機器としては、Polymer Laboratories(Shropshire、UK)モデル210およびモデル220が挙げられる)。追加の検出器としては、Polymer ChAR(Valencia,Spain)のIR4赤外線検出器、Precision Detectors(Amherst,Mass.)の2角度レーザー光散乱検出器モデル2040、およびViscotek(ヒューストン、テキサス)製の150R4-毛管溶液粘度計を挙げることができる。最後の2つの独立した検出器と、少なくとも1つの最初の検出器と、を有するGPCは、時に「3D-GPC」と称されるが、用語「GPC」単独では一般に従来のGPCを指す。試料に応じて、光散乱検出器の15度または90度のいずれかが計算のために使用された。
データ収集は、Viscotek TriSEC software,Version 3および4-channel Viscotek Data Manager DM400を使用して実施した。このシステムには、Polymer Laboratories(シュロップシャー、UK)製のオンライン溶媒脱気機器も備わっていた。4つの長さ30cmのShodex HT803 13ミクロンカラムまたは4つの20ミクロンの混合細孔サイズパッキングの30cmのPolymer Labカラムなどの好適な高温GPC(MixA LS、Polymer Lab)カラムを使用することができた。試料のカルーセルコンパートメントを140℃で操作し、カラムコンパートメントは150℃で操作した。50ミリリットルの溶媒中の0.1グラムのポリマーの濃度で試料を調製した。クロマトグラフ溶媒および試料調製溶媒は、200ppmのブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を含有する。両方の溶媒に窒素を散布した。ポリエチレン試料を160℃で4時間(4h)優しく撹拌した。注入量は200マイクロリットル(μL)であった。GPCを通る流量を、1ml/分に設定した。
NMR(13CおよびH)
試料調製:13C NMR用に、10mm NMRチューブ内でおよそ2.7gのストック溶媒を0.20~0.40gの試料に添加することによって、試料を調製した。ストック溶媒は、0.025Mのクロムアセチルアセトナート(緩和剤)を含有するテトラクロロエタン-dである。試料に蓋をして、テフロンテープで密封した。チューブおよびその内容物を135℃~140℃に加熱することにより、試料を溶解させ、均一化させた。
試料調製:H NMR用に、10mm NMRチューブ内で130mgの試料を0.001MのCr(AcAc)を含む50/50重量のテトラクロロエタン-d/ペルクロロエチレン3.25gに添加することによって、試料を調製した。酸化を防止するために、チューブに挿入したピペットを通して、Nをおよそ5分間溶媒に通して通気させることによって、試料をパージし、蓋をし、テフロンテープで密封した。試料を115℃で加熱し、ボルテックスして、均質性を確保した。
データ取得パラメータ:Bruker高温CryoProbeを装備したBruker 400/600MHz分光計を使用して、13C NMR用にデータを収集した(下記の参考文献1を参照されたい)。データファイル当たり256~8000回の過渡応答、7.3秒のパルス繰り返し遅延(6秒の遅延+1.3秒の取得時間)、90度のフリップ角、および120℃の試料温度での逆ゲート付きデカップリング修正を使用して、データを取得した(下記の参考文献2を参照されたい)。全ての測定を、固定様式の非回転サンプルに対して実施した。加熱した(125℃)NMRサンプル交換器に挿入する直前にサンプルを均質化し、データ取得前に7分間プローブ中で熱平衡化した。
データ取得パラメータ:Bruker高温CryoProbeを装備したBruker AVANCE 400/600MHz分光計、および120℃の試料温度で、H NMRを実施した。スペクトル、合計ポリマープロトンを定量化するための対照スペクトル、および強いポリマー骨格ピークを抑圧し末端基の定量化のための高感度スペクトルを可能にする、二重予備飽和実験を得るために、2つの実験が実行された。制御は、ZGパルス、4回のスキャン、SWH10,000Hz、AQ1.64s、D14sで実行した。二重飽和実験を、修正されたパルスシーケンス、lc1prf2.zz1、TD 32768,100スキャン、DS 4、SWH 10,000Hz、AQ 1.64s、D1s、D13 13sを用いて実行した。
データ分析:対応するマトリックスまたは代数法を用いて、コモノマー含有量を分析した。不飽和度は、下記の参考文献3の方法を用いて分析した。
参考文献1:Z.Zhou,R.Kuemmerle,J.C.Stevens,D.Redwine,Y.He,X.Qiu,R.Cong,J.Klosin,N.Montanez,G.Roof,Journal of Magnetic Resonance,2009,200,328.
参考文献2:Z.Zhou,R.Kummerle,X.Qiu,D.Redwine,R.Cong,A.Taha,D.Baugh,B.Winniford,Journal of Magnetic Resonance:187(2007)225.
参考文献3:Z.Zhou,R.Cong,Y.He,M.Paradkar,M.Demirors,M.Cheatham,W.deGroot,Macroモルecular Symposia,2012,312,88.
Brookfield粘度
Brookfield粘度は、Brookfield RV-DV-II-Pro粘度計およびスピンドルSC-31を使用して、ASTM D-3236に従って、177℃で測定した。
GC/MS
電子衝撃イオン化(EI)を用いたタンデムガスクロマトグラフィー/低分解能質量分析は、Agilent Technologies 5975不活性XL質量選択検出器およびAgilent Technologies Capillaryカラム(HP1MS、15m×0.25mm、0.25ミクロン)を装備したAgilent Technologies 6890Nシリーズガスクロマトグラフ上で70eVで、以下に関して実施される:
プログラムされた方法:
50℃で0.5分間のオーブン平衡化時間
次いで、200℃まで25℃/分、および5分間保持
実行時間11分
DSC
示差走査熱量測定(DSC)は、RCS冷却ユニットおよびオートサンプラーを装備したTA Instruments Discovery DSCを使用して実施した。50 mL / 分の窒素パージガス流量を使用した。高分子量試料(190℃で<50dg/分のメルトインデックス)を、Carver Hydraulicプレスで190℃、圧力20,000psiで4分の時間の間、薄いフィルムにプレスし、続いて23℃の温度、20,000psiの圧力で1分の時間の間冷却した。約3~10 mgの材料をプレスフィルムから切り取り、重量を測定し、軽いアルミニウムのパンに入れ、圧着して閉じた。低分子量試料(190℃で>50dg/分のメルトインデックス)では、受け取ったままの包みから約3~10mgの材料を切り取り、秤量し、軽いアルミニウム鍋に入れ、圧着して閉じた。サンプルの熱挙動は、以下の温度プロファイルを使用して調査した。サンプルは急速に180℃に加熱され、5分間等温で保持された。次に、サンプルを10℃ / 分で-90℃に冷却し、5分間等温で保持した。次いで、試料を10℃/分で150℃に加熱した。冷却曲線および第2の加熱曲線を分析に使用した。ガラス転移温度(Tg)、融解温度(Tm)、およびエンタルピー熱(ΔHm)は、2番目の熱データから取得された。結晶化温度(Tc)は、最初のクールデータから取得された。Tgは、半値高法(half-height method)を使用して決定された。TmおよびTcは、それぞれ融解吸熱および結晶化発熱のピークとして決定された。第2の熱曲線から決定した融解熱(Hf)を、PEの場合292J/gの理論融解熱で除算し、この量に100を乗算することによって、結晶化度パーセントを計算する(例えば、結晶化度%=(Hf/292J/g)×100(PEの場合))。実施例が大部分のプロピレンを含有する場合、PPの理論上の融解熱165J/gを使用する。
DMS
レオロジーは、「25mm」ステンレス鋼平行板を装備したAdvanced Rheometric Expansion System(ARES)で測定した。0.1~100rad/sの周波数範囲での一定温度の動的周波数掃引は、190℃の窒素パージ下で実施された。約「直径25.4mm」および「厚さ3.2mm」のサンプルを、Carver油圧式ホットプレスで、温度190℃、圧力20,000psiで4分間圧縮成形し、その後、温度23℃、圧力20,000psiで、1分間冷却した。サンプルを下部プレートに置き、5分間融解させた。次に、プレートを2.0 mmのギャップまで閉じ、サンプルを「直径25mm」にトリミングした。テストを開始する前に、サンプルを190℃で5分間平衡化させた。複素粘度は、10%の一定の歪み振幅で測定された。0.1rad/s(V0.1)および100rad/s(V100)での粘度と、2つの粘度値の比(V0.1/V100)が報告されている。
ラバープロセスアナライザー
Alpha Technology RPA-2000またはMDR-2000機器を使用して、180Cでの各配合物の硬化速度プロファイル(硬化曲線としても知られている)を測定した。2枚のポリエステルMelinex Sフィルムの間に、樹脂の4グラムの試料を置いた。あるいは、Carverプレスを20℃および200psiで使用して調製した圧縮パティから、以下に詳述するHaakeブレンド手順に従って得た樹脂を約4gの材料に打ち抜き、その後2枚のポリエステルMelinex Sフィルムの間に置いた。1.67Hzの周波数および0.5度の角度、180℃で30分間の期間をかけて、試験を行った。各配合組成物についての時間の関数としてのレオロジーまたはトルク曲線を、未硬化のブランケットの試料から測定し、次いでこれを分析中に硬化させた。最小S’トルク(ML)、最大S’トルク(MH)、MLでのタンデルタ、MHでのタンデルタ、および硬化状態の一定割合に達するまでの時間(例えば、90%硬化状態に達するまでの時間(分)に対応するt90)などの粘弾特性を、硬化サイクル中に測定した。硬化直後に、機器を70℃に冷却するように設定し、次いで、いくつかの配合物のレオロジー特性を、1.67Hzの周波数、0.2度の角度、70、55、40、および25℃で評価した。G”、G’、位相角の接線(TanD)、およびS”トルクなどの粘弾特性を測定した。温度掃引の直後に、0.02Hz~15.92Hzまでの16ステップの周波数掃引(0.02、0.03、0.04、0.06、0.10、0.16、0.25、0.40、0.63、1.00、1.5、2.52、4.00、6.34、10.04、15.92Hz)、25℃および0.2度の角度で、G”、G’、位相角の接線(TanD)、およびS”トルクなどの室温でのレオロジー特性を記録した。
ゲル含有量
溶媒としてキシレンを使用して、ASTMD-2765手順Aに従って、試料ポリマーのゲル含有量を測定した。
圧縮永久歪み
圧縮永久歪みを、23℃および100℃で、ASTM D395に準拠して測定した。直径29mm(±0.5mm)および厚さ12.7mm(±0.5mm)のディスクを、以下の実施例に見られる圧縮成形の項で説明するように調製した。各ボタン試料は、ノッチ、不均一な厚さおよび不均一性について検査され、選定したボタン(これらの欠陥なし)を試験した。圧縮永久歪みは、指定された温度で、各試料の2つの試験片に対して実施し、2つの試験片の平均結果を報告した。ボタン試料は、一緒に押すことができ、ボタン試料の元の高さの75%で所定の位置にロックできる2つの金属板を備えた圧縮装置に配置された。次いで、圧縮された試料と共に圧縮装置をオーブンに入れ、特定の時間の間、適切な温度で(23℃または100℃で22時間)平衡化した。この試験では、応力を試験温度で解放し、試料の厚さは室温で30分間の平衡期間後に測定した。圧縮永久歪みは、圧縮後の試料の回復度の測定値であり、式CS=(H0-H2)/(H0-H1)(式中、H0は、試料の元の厚さ、H1は使用するスペーサバーの厚さ、H2は圧縮力を除去した後の試料の最終厚さである)に従って計算する。
引張ひずみ-応力特性
引張特性は、ASTM D-1708に記載されている寸法を有する、小さな「犬の骨」型の微小引張ダイを使用してダイカットした試験片を使用して測定した。ダイカットした試験片は、圧縮成形のセクションで説明しているように準備した圧縮成形プラークから切断した。INSTRU-MET製のINSTRONモデル1122で方法ASTM D-412に従って、引張特性(50%弾性率、100%弾性率、破断時のひずみ、および破断時の応力)を室温で測定した。
ショアA硬度
圧縮成形セクションで説明したように準備された圧縮成形プラークから試料試験片を切り取った。ショアA硬度は、Durometer Standモデル902を備えたINSTRON製のShore A Durometerモデル2000で、ASTM D2240に準拠して測定した。この方法では、初期インデント、特定の期間後のインデント、またはその両方に基づいた硬度測定が可能である。本明細書で使用される場合、インデントは、10秒の指定された時間に測定した。
引裂き
ASTM D-624タイプC、またはASTM D-1938、ズボンの引裂き(T-引裂き)に従って、周囲条件下で試料ポリマーの引裂き強度を測定した。ダイアンドパンチプレスを使用して、圧縮成形プラークから試験片を切り取った。
連鎖移動剤(CTA)の調製
特に明記されない限り、全ての出発試薬および材料は、Sigma-Aldrichから入手した。以下の実施例で使用されるプロ触媒(触媒1)、(触媒13)、(触媒14)、および(触媒17)、ならびに任意の他のものは、前述のものと同じであり、前述の方法に従って調製する。プロ触媒(触媒1)はまた、[N-(2,6-ジ(1-メチルエチル)フェニル)アミド)(2-イソプロピルフェニル)(α-ナフタレン-2-ジイル(6-ピリジン-2-ジイル)メタン)]ジメチルハフニウムとして同定することができる。「助触媒A」は、以下の実施例で使用される助触媒であり、ビス(水素化タローアルキル)メチル、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(1-)アミンである。
トリス(2-(シクロヘキサ-3-エン-1-イル)エチル)アルミニウム(「CTA1」)の合成。本開示の例示的な連鎖移動剤を、以下のように調製した。ドライボックス内で、4-ビニル-1-シクロヘキセン(3.2mL、24.6mモル)およびトリイソブチルアルミニウム(2.0ml、7.92mモル)を、蓋に撹拌棒および通気針を装備したバイアル内の5mLのデカンに添加した。この混合物を3時間撹拌しながら120℃で加熱した。3時間後、H NMR分析用に試料をベンゼン-d6に溶解させ、別のアリコートを水で加水分解させ、GC/MSによって分析した。H NMRは、全てのビニル基が反応し、内部二重結合が残っていることを示した(図1A)。GC/MSは、エチルシクロヘキセンの分子量と一致して、110のm/zで明確なピークを示した(図1B)。したがって、H NMRおよびGC/MSにより、非限定的なスキーム1を介したトリス(2-(シクロヘキサ-3-エン-1-イル)エチル)アルミニウム(「CTA1」)の合成を確認した。
Figure 2022516118000063
トリス(3,7-ジメチルオクタ-6-エン-1-イル)アルミニウム(「CTA2」)の合成:窒素を充填したドライボックス内で、40mlバイアルに撹拌棒を装備し、DIBAL-H(8.10ml、9.64mモル、トルエン中20重量%溶液)およびシトロネレン(4.00g、28.93mモル、異性体の混合物)を充填した。バイアルを加熱ブロックに置き、通気針をヘッドスペースに挿入した。溶液を110~112Cで9時間加熱して、無色透明の溶液([Al]=0.88M)を得た。材料が、H NMRを介して、Cに溶解させたアリコートであること、ならびにGC/MSで加水分解させたアリコート(M/Z=140)の、所望の生成物であることを決定した(図2)。したがって、H NMRおよびGC/MSにより、非限定的なスキーム2を介したトリス(3,7-(ジメチルオクタ-6-エン-1-イル)アルミニウム(「CTA2」)の合成を確認した。
Figure 2022516118000064
ヘキサ-4-エン-1-イルジイソブチルアルミニウム(「CTA3」)の合成:本開示の例示的な連鎖移動剤は、以下のように調製した。窒素を充填したドライボックス内で、DIBAL-H(0.800g、5.63mモル)および1,4-ヘキサジエン(0.65ml、5.63mモル、d 0.710、シスおよびトランス異性体の混合物)を3mLの乾燥した脱気トルエンに添加した。反応混合物を25Cで14時間撹拌した。加水分解させた試料(以下の加水分解手順を参照されたい)のH NMR分析は、反応を示さなかった。溶液を22時間撹拌しながら60Cで加熱した。バイアルを25Cに冷却した後、アリコートを加水分解させ分析した。開始ジエンの消失および加水分解生成物:イソブタンおよび2-ヘキセンと一致するシグナルの出現によって示される、完全な反応をH NMRによって観察した。分析用の加水分解は、バイアル内で、ca 0.1mLの試料をCでca 2mlまで希釈し、グローブボックスから試料を取り出し、シリンジを介して窒素パージした水ca 0.1mLを添加することによって行った。バイアルを振とうさせた後、混合物を0.45μmシリンジフィルターに通した。有機相は水相よりも容易に通過するので、分析用の有機相を迅速に単離することが可能である。次いで、試料を少量のシリカゲルと混合し、再度ろ過した。これは、ゲル化を引き起こし得る残留Al種の除去に役立つ。したがって、H NMRにより、非限定的なスキーム3を介したヘキサ-4-エン-1-イルジイソブチルアルミニウム(「CTA3」)の合成を確認した。
Figure 2022516118000065
ビス(-2-エチルヘキサ-4-エン-1-イル)亜鉛(「CTA4」)の合成:窒素を充填したドライボックス内で、ジエチル亜鉛(3.40ml、5.00mモル、トルエン中20重量%)、1,4-ヘキサジエン(1.16ml、10.00mモル、d 0.710、シスおよびトランス異性体の混合物)、および活性化剤[HNMe(C1837][B(C](1.40ml、0.09mモル、メチルシクロヘキサン中0.064M)をバイアル内で混合した。(触媒13)(0.045g、0.08mモル))を固体として添加し、反応混合物を25Cで20時間撹拌した。加水分解させた試料(以下の加水分解手順を参照されたい)のH NMRおよびGC/MS分析は、完全な反応を示さなかった。H NMRは、開始ジエンの消失および加水分解生成物5-メチルヘプタ-2-エンと一致するシグナルの出現によって示した。GC/MSは、同じ予想される加水分解生成物を示した。したがって、H NMRおよびGC/MSにより、非限定的なスキーム4を介したビス(-2-エチルヘキサ-4-エン-1-イル)亜鉛(「CTA4」)の合成を確認した。
Figure 2022516118000066
「CTA5」の合成:メチルシクロヘキサン(0.60ml、0.039mモル、0.0644M)およびトリエチルアルミニウム(0.53ml、3.88mモル、未希釈、93%)中のジエチル亜鉛(0.66ml、0.97mモル、トルエン中1.47Mの溶液)、4-ビニルシクロヘキセン(1.77ml、13.58mモル、d 0.832)、活性化剤([HNMe(C1837][B(C])の溶液をトルエン(~10ml)に溶解させた。(触媒13)(0.023g、0.039mモル)を固体として添加し、反応混合物を25Cで14時間撹拌した。アリコートをCに溶解させ、水でクエンチした。GC/MSおよびH NMRにより、4-ビニルシクロヘキセンの消費および所望の生成物(m/z=138)の形成を確認した。したがって、これにより、CTA5が非限定的なスキーム5を介して調製されたことを確認する。
Figure 2022516118000067
「CTA6」の合成:トリス(2-(シクロヘキサ-3-エン-1-イル)エチル)アルミニウム(10mL、[Al]=0.424M)のトルエン溶液をジイソブチル亜鉛(0.286g、1.59mモル)および4-ビニルシクロヘキセン(0.416ml、3.19mモル、d 0.830)と混合した。溶液を110℃で4時間加熱し、通気針をバイアルのセプタムキャップに通して挿入して、イソブチレンを逃がした。この処理中に、DIBZからのBu基がAlに移動し、イソブチレンの熱脱離、それに続く4-ビニルシクロヘキセンの挿入により、AlおよびZnの全てのアルキル基がシクロヘキセニルエチル基であることを確実にした。H NMR分析用に、この混合物のアリコート(0.1ml)をC(0.5ml)で希釈し、加水分解させた。H NMR分析により、CTAが非限定的なスキーム6を介して合成されたことを確認した。
Figure 2022516118000068
「CTA7」の合成:CTA7の合成は、非限定的なスキーム7に例示され、以下に記載されている。それを2つのステップで行った。第1のステップでは、トリビニルシクロヘキサン(TVCH)を、触媒量のDIBAL-Hの存在下で分子内環化を介してジエンに変換し、第2のステップでは、追加のDIBAL-Hを添加してCTAを形成した。したがって、窒素を充填したドライボックス内で、DIBAL-H(0.30g、2.11mモル)をTVCH(4.09ml、21.1mモル、d 0.836)に添加した。混合物を160Cで加熱し、2時間撹拌して環化TVCHを形成した。別々のバイアルに、追加のDIBAL-H(0.35g、2.46mモル)をデカン(5ml)に溶解させ、続いて上で得た環化TVCH(2.05ml、10.5mモル)の一部分を添加した。溶液を130Cで2時間維持してAl-TVCH溶液を得た。
Figure 2022516118000069
「CTA8」の合成:CTA8の合成は、非限定的なスキーム8に例示され、以下に記載されている。窒素を充填したドライボックス内で、20mlバイアルに撹拌棒を装備し、DIBAL-H(2.00ml、2.39mモル、トルエン中20重量%(1.196M))および(R)-(+)-リモネン(2.32ml、14.35mモル、d 0.842)を充填した。バイアルを加熱ブロックに置き、通気針をセプタムキャップに通して挿入し、溶液を110~112Cで11時間加熱した。溶媒および過剰なリモネンを、真空下50Cで一晩除去して、所望の生成物を無色の粘稠な油として得た(0.870g、83%)。
Figure 2022516118000070
「CTA9」の合成:CTA9の合成は、非限定的なスキーム9に例示され、以下に記載されている。窒素を充填したドライボックス内で、40mlバイアルに撹拌棒を装備し、DIBAL-H(2.00g、14.06mモル)、トルエン(9.2ml)、および7-メチル-1,6-オクタジエン(5.24g、42.19mモル)を充填した。即時の発熱(いくらかの気泡を伴う)が観察された。バイアルを加熱ブロックに置き、通気針をセプタムキャップに通して挿入し、溶液を110~112Cで3時間加熱した。3時間の反応時間の後、アリコートは反応の進行を示した。溶液は、少量の懸濁した白い固体粒子を含有していた。反応をさらに22時間続けた。反応をほぼ完了させた。アルケン試薬から少量の二量体形成が観察された。反応をさらに16時間続けた。アリコートの分析は、有意な変化を示さなかった。
Figure 2022516118000071
テレケリックポリオレフィンのバッチ反応器合成
式Aのテレケリックポリオレフィンの3セットの非限定的な実施例を、以下のようにバッチ反応器を介して合成した。
セット1
表1A~1Cを参照すると、セット1は、以下のように調製した、実験BR1~BR12で作製した本発明のテレケリックポリマーを含む。各実験では、1ガロンの撹拌オートクレーブ反応器に、Isopar(商標)E混合アルカン溶媒(~1.3kg)、所望の質量のプロピレン、またはオクテン、および/またはエチリデンノルボルネン(ENB)(60g)、ならびにCTAを充填する。反応器を120℃に加熱し、エチレン(20g)を充填する。不活性雰囲気下のドライボックス内で、プロ触媒と活性化剤混合物(1.2当量の助触媒Aと10当量の修飾メチルアルミノキサン(MMAO-3A)との混合物)とを混合することにより、活性触媒溶液(活性触媒溶液が、1:1.2のプロ触媒対助触媒Aの比を有する)を調製する。活性触媒溶液を反応器に注入して、重合を開始する。重合中にエチレンを供給し、必要に応じて反応器を冷却することによって、反応器圧力および温度を一定に保持する。10分後、反応器を200℃に加熱し、その温度で20分間保持した。エチレンの供給を遮断し、窒素パージした樹脂ケトルにポリマー溶液を移動させる。リン安定剤およびフェノール系抗酸化剤(トルエン中2:1の重量比のIrgafos(登録商標)168およびIrganox(登録商標)1010)を含有する添加剤溶液を添加して、ポリマー中およそ0.1%の総添加剤含有量を得る。真空オーブンで、ポリマーを完全に乾燥させる。
Figure 2022516118000072
Figure 2022516118000073
Figure 2022516118000074
セット2
表2を参照すると、セット2は、セット1と同様の手順を介して実験B1~B7で作製した本発明のテレケリックポリマーを含む。実験B1は、1:1.2:10の(触媒1):助触媒A:捕捉剤比を有する捕捉剤MMAO-3Aを使用した。実験B2~B7は、1:1.2のプロ触媒対助触媒の比を使用した。表2の全ての実験は、水素を用いずに行った。全ての実験は、以下の条件:エチレン(g):20、1-オクテン(g):60、圧力(psi):55、溶媒(Isopar E、g):1325を有した。CTA5の充填は、移動可能な基の数に基づいた。実験B1、B2、B4、およびB6は、120Cで10分間であった。実験B3、B5、およびB7は、200Cで20分間(120~200Cへの移行時間を除く)の追加の加熱ステップを含んだ。
Figure 2022516118000075
セット3
セット3は、本発明のテレケリックポリエチレンポリマーを合成するための以下の実施例を含む。
窒素を充填したドライボックス内で、撹拌棒を装備したバイアルに、オクテン(10ml)、助触媒A(0.023mLの0.075M溶液、0.0017mモル)、およびCTA7(0.402mLの0.5M溶液、0.2mモル)を充填する。バイアルをセプタムキャップで密封し、100℃に設定された加熱ブロックに入れる。(小さなシリンダーからの)エチレンラインが接続され、バイアルのヘッドスペースを針を介してゆっくりとパージする。触媒13(0.067mLの0.02M溶液、0.0013mモル)を注入し、パージ針を取り外して、全圧を20psigに維持する。重合を20分間維持し、次いでエチレンラインを取り外し、ポリマー溶液を冷却した。このポリマー溶液を600mLのParr反応器に移動させ密封した。反応器を200psigのエチレン圧力下で摂氏200度に30分間加熱した。ポリマーを大量のメタノールによってクエンチし、濾過し、真空下で一晩乾燥させた。1H NMR(図3)により、以下に示される非限定的反応スキームを介して合成が起こったことを確認した。
Figure 2022516118000076
窒素を充填したドライボックス内で、撹拌棒を装備したバイアルに、オクテン(10ml)、助触媒A(0.023mLの0.075M溶液、0.0017mモル)、およびCTA8(0.088g、0.2mモル)を充填する。バイアルをセプタムキャップで密封し、100℃に設定された加熱ブロックに入れる。(小さなシリンダーからの)エチレンラインが接続され、バイアルのヘッドスペースを針を介してゆっくりとパージする。触媒13(0.067mLの0.02M溶液、0.0013mモル)を注入し、パージ針を取り外して、全圧を20psigに維持する。重合を20分間維持し、次いでエチレンラインを取り外し、ポリマー溶液を冷却した。このポリマー溶液を600mLのParr反応器に移動させ密封した。反応器を200psigのエチレン圧力下で摂氏200度に30分間加熱した。ポリマーを大量のメタノールによってクエンチし、濾過し、真空下で一晩乾燥させた。1H NMR(図4)分析により、以下の非限定的反応スキームを介して合成が起こったことを確認した。
Figure 2022516118000077
連続溶液重合
非限定的な実施例の式Aのテレケリックポリオレフィンおよび式Aの不飽和ポリオレフィンを、以下の連続溶液重合を介して作製した。
内部撹拌機を備えたコンピューター制御オートクレーブ反応器内で、連続溶液重合を行う。精製した混合アルカン溶媒(ExxonMobilから入手可能なIsopar(商標)E)、モノマー、および分子量調節剤(水素または連鎖移動剤)を、温度制御用のジャケットを装備した3.8L反応器に供給する。反応器への溶媒供給量は、質量流量コントローラーによって測定される。可変速ダイヤフラムポンプが、溶媒の流量と反応器への圧力を制御する。ポンプの放出口では、プロ触媒、活性化剤、および連鎖移動剤(触媒成分溶液)注入ラインに急な流れを提供するために側流を取る。これらの流れはMicro-Motion質量流量計によって測定され、制御弁によって制御される。残りの溶媒をモノマーおよび水素と混合し、反応器に供給する。溶媒/モノマー溶液の温度は、反応器に入る前に熱交換器を使用することによって制御される。この流れは反応器の底部に入る。触媒成分溶液は、ポンプおよび質量流量計を使用して計量され、触媒フラッシュ溶媒と組み合わされて、反応器の底部に導入される。反応器は、激しく撹拌しながら、500psigで液体で一杯である。反応器の頂部の出口ラインを通して、ポリマーを取り出す。反応器からの全ての出口ラインは、蒸気トレースされて断熱されている。次いで、生成物流を、反応器後加熱器(PRH)に通過させることによって230℃で加熱し、反応器後加熱器でポリマー-Alのベータ-H除去を行う。脱気分離の前、(比較例では)PRHの前または(本発明の実施例では)PRHの後のいずれかに、少量のイソプロピルアルコールを任意の安定剤または他の添加剤と共に添加する。脱揮押し出し機を使用する押し出しによって、ポリマー生成物を回収する。
本発明および比較例の反応後加熱(PRH)前の重合プロセス条件および結果を、表A1~B2に列挙する。式Aの本発明の不飽和ポリオレフィンを、Inv.MP1~MP4と名付ける。式Aの本発明のテレケリックポリオレフィンを、Inv.TP1~TP10と名付ける。比較ポリマーは、Comp.AおよびBと名付ける。表の追加の略語を以下のように説明する:「Co.」は、コモノマーの略であり、「sccm」は、標準cm/分の略であり、「T」は、温度を指し、「触媒」はプロ触媒の略であり、「触媒1」は、プロ触媒(触媒1)の略であり、「触媒17」は、プロ触媒(触媒17)の略であり、「助触媒」は、助触媒Aの略であり、「Al CTA」はアルミニウム連鎖移動剤の略であり、「TEA」は、トリエチルアルミニウムの略であり、「TOA」は、トリオクチルアルミニウムの略であり、「Poly Rate」は、ポリマー生産速度の略であり、「Conv」は、反応器内のエチレン変換率の略であり、「Eff」は、効率、kgポリマー/g触媒金属の略である。
加えて、[CTA]/[C]は、反応器内のモル比を指し、Al/C*1000=(Al供給流量*Al濃度/1000000/AlのMw)/(総エチレン供給流量*(1-部分的エチレン変換率)/エチレンのMw)*1000である。「Al/C*1000」の「Al」は、重合プロセスで使用されるCTA中のAlの量を指し、「C2」は、重合プロセスで使用されるエチレンの量を指す。
反応器後加熱および回収後の本発明のポリマーおよび比較ポリマーの特性を、表C1~E2に提供する。
Figure 2022516118000078
Figure 2022516118000079
Figure 2022516118000080
Figure 2022516118000081
Figure 2022516118000082
Figure 2022516118000083
Figure 2022516118000084
Figure 2022516118000085
Figure 2022516118000086
Figure 2022516118000087
上記の表に見られるように、H NMRおよび13C NMR分析により、本開示の発明プロセスを介して、新しいテレケリックポリオレフィンTP1~TP10の合成を確認する。具体的には、当業者が理解するであろうように、H NMRおよび13C NMR分析により、そのようなポリオレフィンが両端に不飽和を有するTP1~TP10の新しいテレケリックポリオレフィンの形成を確認する。具体的には、そのようなポリオレフィンは、一端にA基(ビニル、ビニレン、ビニリデン)、他端に立体障害のある二重結合(シクロヘキセンまたは三置換アルケン)を有するA基を有する。対照的に、本開示の本発明のプロセスに従って調製しなかった比較ポリマーAおよびBは、H NMRおよび13C NMR分析を介して見られるような低不飽和度を有するポリマーである。
Inv.TP5では、A2基の立体障害のある二重結合は、三置換不飽和であり、上の表に報告されているように、多数の三置換不飽和/1000000Cを生じる。TP5の三置換不飽和の数は、同様の反応器条件下で同じ触媒を用いるが、分子量を制御するために水素を用いて生成した比較Bのものよりも多い。少数の三置換不飽和は、ベータ-水素化物除去およびその後のエチレン/アルファ-オレフィンの不飽和の再配置を介して形成され得る。この熱停止メカニズムによって形成される三置換不飽和の数は、使用される触媒およびプロセス条件に依存する。この熱停止メカニズムからの少数の三置換不飽和は、全ての比較例および本発明の実施例に存在するが、三置換不飽和の大部分がA2基からのものであるTP5を除いて、ビニルおよびビニリデンよりも低いレベルで存在する。
上記のように、本開示の新規のテレケリックポリオレフィンは、ポリマー骨格に沿ってランダムに分布するのではなく、鎖の末端に不飽和を含有する。そのようなテレケリックポリオレフィンは、硬化性配合物に好適であり得、架橋を改善し得る。不飽和の位置をポリマー鎖末端に制御することにより、より制御されたネットワーク構造が形成され(架橋間の均一なMw)、ポリマー鎖の不飽和がより効率的に使用されるようになる。これにより、所与の分子量に対して良好な機械的特性を備えた架橋ネットワークを形成するために必要な不飽和が少なくなるので、良好な熱劣化およびUV劣化の安定性が提供されるはずである。本開示の低Mwテレケリックポリオレフィンの低粘度は、高MwのEPDMとは異なり、架橋前に優れた加工性および流動性を提供するであろう。
加えて、本開示のテレケリックポリオレフィンは、はるかに高価かつ複雑な合成経路を介して文献で生成されてきたテレケリックポリオレフィンと比べて特異である、エチレンおよびアルファ-オレフィンからの低コストな溶液重合で生成される。さらに、テレケリックポリオレフィンはまた、不飽和を有するランダムコポリマーとは異なり、高分子量の熱プラスチックへの鎖延長を制御する機会も可能にする。不飽和は鎖の端にあるので、テレケリックポリオレフィンを鎖延長させて高分子量の熱可塑性樹脂を形成することができる。好適な架橋および鎖延長化学には、過酸化物、チオレン、硫黄硬化、フェノール硬化などが挙げられるが、これらに限定されない。
硬化実施例
本発明のポリオレフィンMP1~MP4およびTP1を含む本発明の硬化性配合物(Inv.1A~13A)を調製した。また、上述の比較ポリマーAおよびB、ならびに比較ポリマー「0ENB」、「1ENB」、「2.4ENB」、「8.8ENB」、「8100」、「8200」、「8407」を含む比較配合物(Comp.A~W)を調製した。
比較ポリマー0ENB、1ENB、2.4ENB、および8.8ENBは、エチリデンノルボルネンモノマーの量を増加させ、表3のプロセス条件に従って調製したEPDMポリマーである。表3のプロセス条件では、「触媒B」は、チタンのプロ触媒、[N-(1,1-ジメチルエチル)-1,1-ジメチル-1-[(1,2,3,3a,8a-eta.)-1,5,6,7-テトラヒドロ-2-メチル-s-インダセン-1-イル]シアンアミナト(2-)-.カッパ.N][(1,2,3,4-eta.)-1,3-ペンタジエン]であり、「助触媒」は、上からの助触媒Aであり、「助触媒2」は、Akzo Nobel、Inc.からの変性メチルアルモキサン(MMAO)タイプ3A(これ以上の精製は実施しない)である比較ポリマー0ENB、1ENB、2.4ENB、および8.8ENBでは、これらのポリマーは、鎖当たりのENBモノマーに由来する単位を、それぞれ約0、1、2.4、および8.8個有すると測定した。
比較ポリマー「8100」、「8200」、および「8407」は、Dow Chemical Companyから入手可能なENGAGE(商標)8100、ENGAGE(商標)8200、およびENGAGE(商標)8407として入手可能なポリマーである。ENGAGE(商標)8100は、0.870g/cmの密度(ASTM D792)および1.0g/10分のメルトインデックス(ASTM D1238、190℃/2.16kg)を有する。ENGAGE(商標)8200は、0.870g/cmの密度(ASTM D792)および5.0g/10分のメルトインデックス(ASTM D1238、190℃/2.16kg)を有する。ENGAGE(商標)8407は、0.870g/cmの密度(ASTM D792)および30g/10分のメルトインデックス(ASTM D1238、190℃/2.16kg)を有する。
配合物Inv.1A、3A、4A、および5A、ならびにComp.A~Kは、表4および5に列挙されている量に従い、以下の手順に従って調製した。ポリマーを250mLの広口ガラスジャーに量り入れ、次いで酸化亜鉛(ZnO)固体を添加した。(およそ100℃の内部温度をもたらす)110℃に設定された加熱ブロックに、ジャーを置いた。ポリマーとZnOとの混合物を、少なくとも45分間加熱ブロック内に保持して、ポリマーを軟化させた。この後、事前に秤量したステアリン酸、1,4-ジマレイミドベンゼン(1,4-DMB)、または1,3-ジマレイミドベンゼン(1,3-DMB;VANAX MBM)助剤、およびVAROX DBPH-50過酸化物の混合物を、ジャーの壁に固体が付着しないように注意しながら、ポリマーに添加した。次いで、4ブレード1.5インチピッチのブレードタービン撹拌機を装備したオーバーヘッド撹拌器を使用して、ジャーの内容物を混合した。混合速度および時間は、25rpmで2分間、100rpmで4分間、および175~200rpmで6分間であった。ジャーの壁または撹拌機のシャフトに混合されていない固体があると思われる場合は、ジャーを手動で上下させて、固体の組み込みを促進させた。ガラスジャーは高温であったので、このステップの間、耐熱手袋を使用した。混合後、ジャーを下げ、撹拌機ブレード上に残っていたポリマーをジャーに滴下して戻した。耐熱手袋を使用してジャーを取り外し、次いでクランプに逆さまに置き、ポリマーをケイ素処理した紙のシート上に収集した。ジャーからのポリマーの流量を最小化させた後、ケイ素スパチュラを使用して、残りのポリマーをジャーから単離した。典型的な回収率は、約90%であった。次いで、ポリマーの一部分(約4グラム)をラバープロセスアナライザー(RPA、手順については上を参照されたい)で試験した。同じ日に試験を完了することができなかった場合、-13℃以下に設定した冷凍庫で、二重に重ねたジップロックバッグ内でポリマーを保管した。
配合物Inv.2Aおよび6A~13AならびにComp.L~Wは、表4、5、および10の量に従い、以下のHaakeブレンド手順に従って調製した。過酸化物は、VAROX DBPH-50であり、助剤は、1,4-ジマレイミドベンゼン(1,4-DMB)または1,3-ジマレイミドベンゼン(1,3-DMB;VANAX MBM)であった。ブレンドは、Rheomix 600Haake混合ボウルおよび標準ローラーブレードを装備したRS5000トルクレオメーターを使用して調製した。ブレンドを、100℃、50rpmで5分間混合した。その間、融解トルクを監視して、成分の融解後にトルクが定常状態に達したことを確認した。試料をすぐに取り出し、20℃および200psiに設定されたCarverプレスを3分間の時間の間使用して、パティに圧縮した。次いで、ポリマーの一部分(約4グラム)をラバープロセスアナライザー(RPA、手順については上を参照されたい)で試験した。同じ日に試験を完了することができなかった場合、-13℃以下に設定した冷凍庫で、二重に重ねた127iplocバッグ内でポリマーを保管した。
それらの調製に続いて、上記のラバープロセスアナライザー法に従って測定した硬化速度を用いて、180℃で30分間の加熱を介して、本発明の配合物および比較配合物を硬化させた。硬化速度を(MH-ML)/(t90-t10)として計算したそのような硬化速度を、表6、7、および11に提供する。
さらに、本発明の配合物および比較配合物の物理的特性を、上記の方法に従って測定し、表8、9、および11に提示する。配合物の物理的特性を、圧縮成形機で硬化させたプラークから測定した(引張、圧縮永久歪み試験、C引裂き、温度収縮用)。試料は、PHI(100トンプレス)を使用してASTM D3182に従って圧縮成形した。所望の型(2インチ×4インチ、または圧縮ボタン)をプラテン上に置いた。試料(未硬化パティ)を、個々の型の空間の寸法よりわずかに小さく切り取った。型をシリコーンの希薄溶液でスプレーブラッシングした。プラテンを閉じた。「通常の」操作圧力は100トンで、ゲージには200,000ポンドと表示されています。硬化時間が終わると、底部プラテンが自動的に開きました。試料を取り出し、直ちに水中に置いて硬化を止めた。試料を、試験前に室温で24時間調整した。試料を硬化させるために、プラークにはt95データプラス3分を使用し、圧縮永久歪みボタンにはt95データプラス15分を使用して、180℃で試料を調整した。
Figure 2022516118000088
Figure 2022516118000089
Figure 2022516118000090
Figure 2022516118000091
Figure 2022516118000092
Figure 2022516118000093
Figure 2022516118000094
Figure 2022516118000095
Figure 2022516118000096
Figure 2022516118000097
Figure 2022516118000098
Figure 2022516118000099
Figure 2022516118000100
Figure 2022516118000101
Figure 2022516118000102
表に見られるように、本発明の配合物は、関連する比較例と比較して、改善された架橋性能(MH-MLの増加およびより速い硬化速度など)を呈しながらまた、物理的特性を維持または改善した。図を参照した以下の説明は、さらなる説明を提供する。
表11では、本発明の実施例を用いると、より高いMH-MLによって示されるように、より高い程度の硬化が、より低い過酸化物レベルで達成された。より少ない過酸化物は、例えば、配合物のコストを低減し、過酸化物副生成物(揮発性有機化合物、臭気種)のレベルを低減するのに有益である。本発明の樹脂と共により少ない過酸化物を使用することにより、より長いt10によって示されるように、耐スコーチ性もまた提供される。比較例O~Uは、ENGAGE8407に基づく。比較Wは、未硬化のMP3ポリマーである。本発明の8A~13Aは、MP3に基づく過酸化物硬化組成物である。使用した全体的な過酸化物の範囲は、同じであった(0.5~9.5PHR)。これらの実施例は、本発明の実施例では、より低い過酸化物レベルを使用して、同様のMH-MLを達成できることを示している。例えば、8407による最高MH-MLは、9.5PHR過酸化物のComp Uでは7.21dNmであったが、MP3および3PHR過酸化物を使用したInv12Aでは同様のMH-MLを達成した。高い過酸化物レベルは、さらに高いMH-ML(Inv.8Aおよび13A)をもたらし、このレベルは最大9.5PHR過酸化物を使用した8407では達成することができなかったレベルであった。そのような高レベルの過酸化物では、過酸化物副生成物に起因して有意なガスを発生し、成形された硬化部品に欠陥を生じ得る。同様のMH-MLを有するComp UをInv12Aと比較すると、Inv12Aは、より良好な耐スコーチ性を有する(より高いt10)が、より速い硬化(より低いt95)、およびより高い引張強度、破断時の伸び、および引裂き強度を有する。Comp TをInv11Aと比較すると、Inv11Aは、少ない過酸化物を使用しながら、より高いMH-ML、より速い硬化速度、より高い破断時の応力、より高い引裂き強度、より低いタンデルタ、および同様の圧縮永久歪みを有する。一方、Inv12A(3PHR過酸化物)、Inv8A(6PHR過酸化物)、およびInv13A(9.5PHR過酸化物)は、同じ過酸化物レベルで比較すると、それぞれComp T(3PHR過酸化物)、Comp O(6PHR過酸化物)、およびComp U(9.5PHR過酸化物)よりも低い圧縮永久歪みおよびタンデルタを有する。
図5は、飽和エチレン/プロピレンポリマーと比較して本発明のエチレン/プロピレン不飽和ポリマーが、両方のポリマーがほぼ同じメルトインデックスを有し、同じ硬化パッケージで使用され、同じ条件下で硬化されると、有意に良好な架橋性能を可能にすることを示している。
図6は、飽和エチレン/1-オクテンポリマーと比較して本発明のエチレン/1-オクテン不飽和ポリマーが、両方のポリマーがほぼ同じメルトインデックスを有し、同じ硬化パッケージで使用され、同じ条件下で硬化されると、有意に良好な架橋性能を可能にすることを示している。
図7は、驚くべきことに、同じ硬化パッケージおよび同じ硬化条件が使用されると、不飽和を有するいくつかのEPDMポリマーと比較して本発明のエチレン/プロピレン不飽和ポリマーが、より良好な架橋性能を可能にすることを示している。一方、Inv.1Aは、8.8ENBの比較物と同様に硬化せず、2.4ENBの比較物よりもわずかに良好に硬化した。ポリマー骨格に沿ってではなく、末端のみに不飽和を有する本発明の不飽和ポリマーが、約2倍の不飽和度数を有するEPDMポリマーと比較して、より高い硬化の程度、より高い架橋密度、およびより速い硬化速度を示すことは、驚くべきことである。言い換えれば、本発明の不飽和ポリマーは、ペンダントジエンに由来する1000炭素当たりの不飽和が多いEPDMポリマーと比較して、より良好な架橋性能を示す。
図8は、本発明のエチレン/1-オクテンテレケリックポリマーが、飽和エチレン/1-オクテンポリマーと比較してより良好な架橋性能を可能にすることを示している。
したがって、本開示は、効率的に架橋することができ、良好な機械的特性、熱およびUV安定性を提供することができる新規の低分子量不飽和ポリオレフィンを提供する。

Claims (15)

  1. (A)ポリオレフィン成分と、(B)架橋剤を含む硬化成分と、を含む硬化性組成物であって、前記(A)ポリオレフィン成分が、式Aの不飽和ポリオレフィンを含み、式中、
    が、ポリオレフィンであり、
    が、ビニル基、式CH=C(Y)-のビニリデン基、式YCH=CH-のビニレン基、ビニル基と式YCH=CH-のビニレン基との混合物、ビニル基と式CH=C(Y)-のビニリデン基との混合物、式CH=C(Y)-のビニリデン基と式YCH=CH-のビニレン基との混合物、およびビニル基と式CH=C(Y)-のビニリデン基と式YCH=CH-のビニレン基との混合物からなる群から選択され、
    が、出現ごとに独立して、C~C30ヒドロカルビル基である、硬化性組成物。
  2. 前記(A)ポリオレフィン成分が、式Aのテレケリックポリオレフィンをさらに含み、式中、
    が、C~C32ヒドロカルビレン基であり、
    が、立体障害のある二重結合(hindered double bond)を含むヒドロカルビル基である、請求項1に記載の組成物。
  3. 前記配合物が、前記(A)ポリオレフィン成分を80重量%~99.99重量%、および前記架橋剤を含む前記(B)硬化成分を0.01重量%~20重量%含む、請求項1または2のいずれかに記載の組成物。
  4. が、エチレンから誘導された単位およびC~C30アルファ-オレフィンを含むエチレン/アルファ-オレフィンコポリマーである、請求項1~3のいずれかに記載の組成物。
  5. 前記C~C30アルファ-オレフィンが、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、および1-オクテンからなる群から選択される、請求項1~4のいずれかに記載の組成物。
  6. 前記立体障害のある二重結合が、ビニリデン基の二重結合、ビニレン基の二重結合、三置換アルケンの二重結合、および分岐アルファ炭素に結合したビニル基の二重結合からなる群から選択される、請求項1~5のいずれかに記載の組成物。
  7. 、C~C30環式ヒドロカルビル基またはC~C30非環式ヒドロカルビル基、請求項1~6のいずれかに記載の組成物。
  8. が、非置換シクロアルケン、アルキル置換シクロアルケン、および非環式アルキル基からなる群から選択される、請求項1~7のいずれかに記載の組成物。
  9. が、以下からなる群から選択され、
    Figure 2022516118000103
    式中、(AC)および(AF)の環内二重結合が、環員である任意の2つの隣接する炭素原子の間にあり得、前記(AF)のペンダントメチル基が、環員である任意の炭素原子に結合し得る、請求項1~8のいずれかに記載の組成物。
  10. 前記(A)ポリオレフィン成分の式Aの前記不飽和ポリオレフィンおよび式Aの前記テレケリックポリオレフィンの各々が、1,000~1,000,000g/モルの範囲の重量平均分子量(Mw)を含む、請求項1~9のいずれかに記載の組成物。
  11. 式Aの前記不飽和ポリオレフィンのLが、炭素-炭素単結合を通じてAに共有結合している、請求項1~10のいずれかに記載の硬化性組成物。
  12. 式Aの前記テレケリックポリオレフィンのLが、炭素-炭素単結合を通じてAおよびLの各々に共有結合し、式Aの前記テレケリックポリオレフィンのLが、炭素-炭素単結合を通じてAに共有結合している、請求項2~11のいずれかに記載の硬化性組成物。
  13. 前記(b)硬化成分が、助剤をさらに含む、請求項1~12のいずれかに記載の組成物。
  14. 0~10重量%の(C)添加剤成分をさらに含む、請求項1~13のいずれかに記載の組成物。
  15. 前記(C)添加剤成分が、酸化亜鉛および/またはステアリン酸を含む、請求項1~14のいずれかに記載の組成物。

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