JP2022527978A - 混成触媒組成物、これを含む触媒およびこれらの調製方法 - Google Patents

混成触媒組成物、これを含む触媒およびこれらの調製方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、異種の遷移金属化合物を含む混成触媒組成物、これを含むオレフィン重合用触媒、およびこれらを調製する方法に関するものである。具体的に、本発明は、優れた加工性および機械的物性を有する様々なポリオレフィンを調製し得る異種の遷移金属化合物を含む混成触媒組成物、これを含むオレフィン重合用触媒および混成遷移金属化合物の比率を調節して混成触媒組成物およびこれを含む触媒を調製する方法に関するものである。【選択図】なし

Description

本発明は、異種の遷移金属化合物を含む混成触媒組成物、これを含むオレフィン重合用触媒、およびこれらを調製する方法に関するものである。具体的に、本発明は、優れた加工性および機械的物性を有する様々なポリオレフィンを調製し得る２種以上の遷移金属化合物を含む混成触媒組成物、これを含むオレフィン重合用触媒、並びに当該混成触媒組成物および触媒を調製する方法に関するものである。
ポリオレフィン系重合体は、実生活において買い物袋、ビニールハウス、漁網、タバコ包装紙、ラーメン包装袋、ヨーグルトボトル、バッテリーケース、自動車バンパー、内装材、靴底、洗濯機などの素材として多様に使用される。
従来、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびエチレン－αオレフィン共重合体のようなポリオレフィン系重合体とこれらの共重合体は、チタン化合物とアルキルアルミニウム化合物からなるチーグラー・ナッタ（Ｚｉｅｇｌｅｒ－Ｎａｔｔａ）触媒のような不均一系触媒によって調製された。
最近では、触媒活性が非常に高い均一系触媒であるメタロセン触媒を用いたポリオレフィンの調製方法が研究されている。メタロセン触媒は、遷移金属または遷移金属ハロゲン化合物に、シクロペンタジエニル（ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｄｉｅｎｙｌ）、インデニル（ｉｎｄｅｎｙｌ）、シクロヘプタジエニル（ｃｙｃｌｏｈｅｐｔａｄｉｅｎｙｌ）などのリガンドが配位結合された化合物として、サンドイッチ構造を基本的な形態として有する。この際、リガンドの形態と中心金属の種類によって様々な分子構造を有する。
不均一系触媒であるチーグラー・ナッタ触媒が、活性点である金属成分が不活性である固体表面に分散され活性点の性質が均一ではないことに対し、メタロセン触媒は、一定の構造を有する１つの化合物であるため、すべての活性点が同じ重合特性を有する単一活性点触媒（ｓｉｎｇｌｅ－ｓｉｔｅ ｃａｔａｌｙｓｔ）として知られている。
一般的に、メタロセン触媒は、それ自体だけでは重合触媒としての活性がないため、メチルアルミノキサンなどの助触媒とともに用いられる。助触媒の作用によってメタロセン触媒が陽イオンに活性化すると同時に、助触媒は、メタロセン触媒に配位していない陰イオンとして不飽和となった陽イオン活性種を安定化させ、各種オレフィン重合に活性を有する触媒系を形成する。
このようなメタロセン触媒は、共重合が容易であり、触媒の対称性により重合体の立体構造を調節することができ、これにより調製された高分子は、分子量分布が狭く共単量体の分布が均一であるという長所を持つ。
一方、メタロセン触媒により調製された重合体は、狭い分子量分布のため、機械的強度は優れるが、加工性が低いという問題点を有する。このような問題点を解決するために、重合体の分子構造を変更したり、分子量分布を広くしたりするなどと、様々な方法が提示されている。例えば特許文献１では、重合体の主鎖に分枝として長鎖分枝（ｌｏｎｇ ｃｈａｉｎ ｂｒａｎｃｈ；ＬＣＢ）を導入させる触媒を利用して重合体の加工性を改善したが、担持触媒の場合は活性が低いという問題点が存在する。
このような単一メタロセン触媒の問題点を解決し、より簡便で活性が優れながらも加工性が改善する触媒を開発するために、互いに異なる特性を有するメタロセン触媒（異種メタロセン触媒）を混成担持する方法が提示された。例えば、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６には、共単量体に対する反応性が互いに異なる触媒を用いて、二峰性（ｂｉｍｏｄａｌ）分子量分布を有するポリオレフィンを調製する方法が開示されている。このような方法により調製された二峰性分子量分布を有するポリオレフィンは、加工性は向上するものの互いに異なる分子量分布を有するために同質性が低くなる。したがって、加工後に均一な物性を有する製品を得るのが難しく、機械的強度が低下するという問題が存在する。
また、異種メタロセン混成担持触媒の問題点を解決するために、活性点が２つである２核メタロセン触媒を用いた方法が提案された。例えば、特許文献７には、担体に二重核メタロセン触媒を利用して分子量分布および分子量を制御する方法が提示されているが、活性が低いという問題点が存在する。
米国特許第５２７２２３６号明細書 米国特許第４９３５４７４号明細書 米国特許第６８２８３９４号明細書 米国特許第６８９４１２８号明細書 韓国登録特許第１４３７５０９号公報 米国特許第６８４１６３１号明細書 韓国公開特許第２００４－００７６９６５号公報
本発明の目的は、優れた加工性および機械的物性を有する様々なポリオレフィンを調製し得る異種の遷移金属化合物を含む混成触媒組成物およびこれを含むオレフィン重合用触媒を提供するものである。
本発明の他の目的は、遷移金属化合物の比率を調節することにより、混成触媒組成物およびこれを含むオレフィン重合用触媒を調製する方法を提供するものである。
本発明の目的を達成するための一具体例により、下記化学式１～３で表される遷移金属化合物のうち少なくとも２種を含む混成触媒組成物が提供される。
Figure 2022527978000001
前記化学式１～３において、Ｍはそれぞれ、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）またはハフニウム（Ｈｆ）である。
Ｘはそれぞれ独立して、ハロゲン、Ｃ１－２０アルキル、Ｃ２－２０アルケニル、Ｃ２－２０アルキニル、Ｃ６－２０アリール、Ｃ１－２０アルキルＣ６－２０アリール、Ｃ６－２０アリールＣ１－２０アルキル、Ｃ１－２０アルキルアミド、Ｃ６－２０アリールアミド、またはＣ１－２０アルキリデンである。
Ｒ１～Ｒ５およびＲ６～Ｒ１２はそれぞれ独立して、水素、置換または非置換のＣ１－２０アルキル、置換または非置換のＣ２－２０アルケニル、置換または非置換のＣ６－２０アリール、置換または非置換のＣ１－２０アルキルＣ６－２０アリール、置換または非置換のＣ６－２０アリールＣ１－２０アルキル、置換または非置換のＣ１－２０ヘテロアルキル、置換または非置換のＣ３－２０ヘテロアリール、置換または非置換のＣ１－２０アルキルアミド、置換または非置換のＣ６－２０アリールアミド、置換または非置換のＣ１－２０アルキリデン、または置換または非置換のＣ１－２０シリルである。
前記Ｒ１～Ｒ５およびＲ６～Ｒ１２はそれぞれ独立して、隣接する基が結合して置換または非置換の飽和または不飽和Ｃ４－２０環を形成し得る。
具体的に、前記化学式１～３において、Ｍはジルコニウムまたはハフニウムであり、Ｘはそれぞれハロゲン、または置換または非置換のＣ１－２０アルキルであり、Ｒ１～Ｒ５およびＲ６～Ｒ１２はそれぞれ、水素、置換または非置換のＣ１－２０アルキル、または置換または非置換のＣ６－２０アリールであり得る。
好ましくは、前記化学式１で表される遷移金属化合物が、下記化学式１－１～１－１０で表される遷移金属化合物のうちの少なくとも１つであり、前記化学式２で表される遷移金属化合物が、下記化学式２－１～２－１０で表される遷移金属化合物のうちの少なくとも１つであり、前記化学式３で表される遷移金属化合物が、下記化学式３－１～３－１０で表される遷移金属化合物のうちの少なくとも１つである。
Figure 2022527978000002
Figure 2022527978000003
Figure 2022527978000004
Figure 2022527978000005
Figure 2022527978000006
Figure 2022527978000007
Figure 2022527978000008
Figure 2022527978000009
本発明の一具体例により、（１）下記化学式４で表される化合物と下記化学式５で表される化合物とを溶媒に溶解させる段階と、（２）前記段階（１）で得られた溶液に、下記化学式６で表される化合物を添加した後、撹拌して、前記化学式１～３で表される遷移金属化合物のうち少なくとも２種を含む混成触媒組成物を得る段階とを含み、前記化学式４で表される化合物と前記化学式５で表される化合物とのモル比が１０：１～１：１０の範囲である、混成触媒組成物の調製方法が提供される。
Figure 2022527978000010
前記化学式４～６において、Ｍ、Ｘ、Ｒ１～Ｒ５およびＲ６～Ｒ１２は、前記混成触媒組成物の項目で説明した通りである。
好ましくは、前記化学式４で表される化合物が、下記化学式４－１～４－１０で表される化合物のうちの少なくとも１つであり、前記化学式５で表される化合物が、下記化学式５－１～５－１０で表される化合物のうちの少なくとも１つである。
Figure 2022527978000011
Figure 2022527978000012
Figure 2022527978000013
Figure 2022527978000014
好ましくは、前記化学式６で表される化合物がＺｒＣｌ４である。
ここで、溶媒は、ヘキサン、ペンタン、トルエン、ベンゼン、ジクロロメタン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、アセトン、および酢酸エチルからなる群より選択される少なくとも１種を含み得る。
本発明の一具体例による混成触媒組成物の調製方法は、（２’）前記段階（２）で得られた混成触媒組成物を乾燥させる段階をさらに含み得る。
また、本発明の一具体例による混成触媒組成物の調製方法は、（２’’）前記段階（２’）で得られた乾燥混成触媒組成物を溶媒に溶解させた後、フィルターにより未反応物および／または不純物を除去する段階をさらに含み得る。
本発明の他の目的を達成するための一具体例により、前記化学式１～３で表される遷移金属化合物のうち少なくとも２種を含む混成触媒組成物と、助触媒化合物とを含むオレフィン重合用触媒が提供される。
ここで、前記助触媒化合物は、下記化学式７で表される化合物、化学式８で表される化合物および化学式９で表される化合物からなる群より選択される１つ以上であり得る。
Figure 2022527978000015
前記化学式７において、ｎは２以上の整数であり、Ｒａはハロゲン原子、Ｃ１－２０炭化水素基、またはハロゲンで置換されたＣ１－２０炭化水素基である。
前記化学式８において、Ｄはアルミニウム（Ａｌ）またはボロン（Ｂ）であり、Ｒｂ、ＲｃおよびＲｄはそれぞれ独立して、ハロゲン原子、Ｃ１－２０炭化水素基、ハロゲンで置換されたＣ１－２０炭化水素基、またはＣ１－２０アルコキシ基である。
前記化学式９において、Ｌは中性または陽イオン性ルイス塩基であり、［Ｌ－Ｈ］＋および［Ｌ］＋はブレンステッド酸であり、Ｚは第１３族元素であり、Ａはそれぞれ独立して置換または非置換のＣ６－２０アリール基か、置換または非置換のＣ１－２０アルキル基である。
具体的に、前記化学式７で表される化合物は、メチルアルミノキサン、エチルアルミノキサン、イソブチルアルミノキサン、およびブチルアルミノキサンからなる群より選択される少なくとも１つである。
また、前記化学式８で表される化合物は、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、ジメチルクロロアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリ－ｓ－ブチルアルミニウム、トリシクロペンチルアルミニウム、トリペンチルアルミニウム、トリイソペンチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、エチルジメチルアルミニウム、メチルジエチルアルミニウム、トリフェニルアルミニウム、トリ－ｐ－トリルアルミニウム、ジメチルアルミニウムメトキシド、ジメチルアルミニウムエトキシド、トリメチルボロン、トリエチルボロン、トリイソブチルボロン、トリプロピルボロン、およびトリブチルボロンからなる群より選択される少なくとも１つである。
また、前記化学式９で表される化合物は、トリエチルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリブチルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリメチルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリプロピルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリメチルアンモニウムテトラ（ｐ－トリル）ボレート、トリメチルアンモニウムテトラ（ｏ、ｐ－ジメチルフェニル）ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ（ｐ－トリフルオロメチルフェニル）ボレート、トリメチルアンモニウムテトラ（ｐ－トリフルオロメチルフェニル）ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ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フェニルボレート、Ｎ，Ｎ－ジエチルアニリニウムテトラペンタフルオロフェニルボレート、ジエチルアンモニウムテトラペンタフルオロフェニルボレート、トリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリメチルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリエチルアンモニウムテトラフェニルアルミニウム、トリブチルアンモニウムテトラフェニルアルミニウム、トリメチルアンモニウムテトラフェニルアルミニウム、トリプロピルアンモニウムテトラフェニルアルミニウム、トリメチルアンモニウムテトラ（ｐ－トリル）アルミニウム、トリプロピルアンモニウムテトラ（ｐ－トリル）アルミニウム、トリエチルアンモニウムテトラ（ｏ、ｐ－ジメチルフェニル）アルミニウム、トリブチルアンモニウムテトラ（ｐ－トリフルオロメチルフェニル）アルミニウム、トリメチルアンモニウムテトラ（ｐ－トリフルオロメチルフェニル）アルミニウム、トリブチルアンモニウムテトラペンタフルオロフェニルアルミニウム、Ｎ，Ｎ－ジエチルアニリニウムテトラフェニルアルミニウム、Ｎ，Ｎ－ジエチルアニリニウムテトラペンタフルオロフェニルアルミニウム、ジエチルアンモニウムテトラペンタテトラフェニルアルミニウム、トリフェニルホスホニウムテトラフェニルアルミニウム、トリメチルホスホニウムテトラフェニルアルミニウム、トリプロピルアンモニウムテトラ（ｐ－トリル）ボレート、トリエチルアンモニウムテトラ（ｏ、ｐ－ジメチルフェニル）ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ（ｐ－トリフルオロメチルフェニル）ボレート、トリフェニルカルベニウムテトラ（ｐ－トリフルオロメチルフェニル）ボレート、およびトリフェニルカルベニウムテトラペンタフルオロフェニルボレートからなる群より選択される少なくとも１つである。
好ましくは、前記オレフィン重合用触媒が、前記混成触媒組成物を担持する担体をさらに含む。具体的に、前記担体が、混成触媒組成物と助触媒化合物とを両方とも担持し得る。
具体的に、前記担体は、シリカ、アルミナ、および酸化マグネシウム（マグネシア）からなる群より選択される少なくとも１つを含み得る。
ここで、前記担体に担持される前記混成遷移金属化合物の総量が、担体１ｇを基準に０．００１ｍｍｏｌ～１ｍｍｏｌであり、前記担体に担持される前記助触媒化合物の量が、担体１ｇを基準に２ｍｍｏｌ～１５ｍｍｏｌである。
本発明の他の具体例により、（１）前記化学式４で表される化合物と、前記化学式５で表される化合物とを溶媒に溶解させる段階と、（２）前記段階（１）で得られた溶液に、前記化学式６で表される化合物を添加した後、撹拌して、前記化学式１～３で表される遷移金属化合物のうち少なくとも２種を含む混成触媒組成物を得る段階と、（３）前記段階（２）で得られた混成触媒組成物、助触媒化合物、またはその両方とも担体に担持させる段階とを含み、前記化学式４で表される化合物と前記化学式５で表される化合物とのモル比が１０：１～１：１０の範囲である、オレフィン重合用触媒の調製方法が提供される。
本発明の具体例による異種の遷移金属化合物を含む混成触媒組成物およびこれを含むオレフィン重合用触媒は、当該遷移金属化合物の含有量に応じて、優れた加工性および機械的物性を有するポリオレフィンを調製することができる。
また、異種の遷移金属化合物を含む混成触媒組成物およびこれを含むオレフィン重合用触媒を調製する方法は、混成遷移金属化合物の比率を精密に調節することにより、優れた加工性および機械的物性を有するポリオレフィン重合用触媒を容易に提供することができる。
以下、本発明についてより詳細に説明する。
［異種の遷移金属化合物を含む混成触媒組成物］
本発明の一具体例により、下記化学式１～３で表される遷移金属化合物のうち少なくとも２種を含む混成触媒組成物が提供される。
Figure 2022527978000016
前記化学式１～３において、Ｍは、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）またはハフニウム（Ｈｆ）である。具体的に、Ｍはジルコニウムまたはハフニウムであり得る。
Ｘはそれぞれ独立して、ハロゲン、Ｃ１－２０アルキル、Ｃ２－２０アルケニル、Ｃ２－２０アルキニル、Ｃ６－２０アリール、Ｃ１－２０アルキルＣ６－２０アリール、Ｃ６－２０アリールＣ１－２０アルキル、Ｃ１－２０アルキルアミド、Ｃ６－２０アリールアミド、またはＣ１－２０アルキリデンである。具体的に、Ｘはそれぞれハロゲン、または置換または非置換のＣ１－２０アルキルであり得る。より具体的に、Ｘはそれぞれ塩素であり得る。
Ｒ１～Ｒ５およびＲ６～Ｒ１２はそれぞれ独立して、水素、置換または非置換のＣ１－２０アルキル、置換または非置換のＣ２－２０アルケニル、置換または非置換のＣ６－２０アリール、置換または非置換のＣ１－２０アルキルＣ６－２０アリール、置換または非置換のＣ６－２０アリールＣ１－２０アルキル、置換または非置換のＣ１－２０ヘテロアルキル、置換または非置換のＣ３－２０ヘテロアリール、置換または非置換のＣ１－２０アルキルアミド、置換または非置換のＣ６－２０アリールアミド、置換または非置換のＣ１－２０アルキリデン、または置換または非置換のＣ１－２０シリルである。なお、Ｒ１～Ｒ５およびＲ６～Ｒ１２はそれぞれ独立して、隣接する基が結合して置換または非置換の飽和または不飽和Ｃ４－２０環を形成し得る。具体的に、Ｒ１～Ｒ５およびＲ６～Ｒ１２はそれぞれ、水素、置換または非置換のＣ１－２０アルキル、または置換または非置換のＣ６－２０アリールであり得る。
具体的に、前記化学式１～３において、Ｍはジルコニウムまたはハフニウムであり、Ｘはそれぞれハロゲン、または置換または非置換のＣ１－２０アルキルであり、Ｒ１～Ｒ５およびＲ６～Ｒ１２はそれぞれ、水素、置換または非置換のＣ１－２０アルキル、または置換または非置換のＣ６－２０アリールであり得る。
本発明の好ましい具体例において、前記化学式１で表される遷移金属化合物が、下記化学式１－１～１－１０で表される遷移金属化合物のうちの少なくとも１つであり、前記化学式２で表される遷移金属化合物が、下記化学式２－１～２－１０で表される遷移金属化合物のうちの少なくとも１つであり、前記化学式３で表される遷移金属化合物が、下記化学式３－１～３－１０で表される遷移金属化合物のうちの少なくとも１つであり得る。
Figure 2022527978000017
Figure 2022527978000018
Figure 2022527978000019
Figure 2022527978000020
Figure 2022527978000021
Figure 2022527978000022
Figure 2022527978000023
Figure 2022527978000024
［混成触媒組成物の調製方法］
本発明の一具体例により、（１）下記化学式４で表される化合物と下記化学式５で表される化合物とを溶媒に溶解させる段階と、（２）前記段階（１）で得られた溶液に、下記化学式６で表される化合物を添加した後、撹拌して、下記化学式１～３で表される遷移金属化合物のうち少なくとも２種を含む混成触媒組成物を得る段階とを含み、前記化学式４で表される化合物と前記化学式５で表される化合物のモル比が１０：１～１：１０の範囲である、混成触媒組成物の調製方法が提供される。
Figure 2022527978000025
前記化学式４～６において、Ｍ、Ｘ、Ｒ１～Ｒ５およびＲ６～Ｒ１２は、前記混成触媒組成物の項目で説明した通りである。
具体的に、前記段階（１）において、前記化学式４で表される化合物と、前記化学式５で表される化合物とを溶媒に溶解させる。
好ましくは、前記化学式４で表される化合物が、下記化学式４－１～４－１０で示される化合物のうちの少なくとも１つであり、前記化学式５で表される化合物が、下記化学式５－１～５－１０で表される化合物のうちの少なくとも１つである。
Figure 2022527978000026
Figure 2022527978000027
Figure 2022527978000028
Figure 2022527978000029
また、溶媒は、ヘキサン、ペンタンのような脂肪族炭化水素溶媒、トルエン、ベンゼンのような芳香族炭化水素溶媒、ジクロロメタンのような塩素原子で置換された炭化水素溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランのようなエーテル系溶媒、アセトン、およびエチル酢酸からなる群より選択される少なくとも１種を含み得る。好ましくは、前記溶媒がトルエンとテトラヒドロフランとの混合溶媒であり得るが、特にこれに限定されるものではない。
前記化学式４で表される化合物と前記化学式５で表される化合物とを溶媒に溶解させる際、各化合物の投入順序は、特に限定されない。つまり、化学式４で表される化合物をまず溶媒に添加して溶解させた後、化学式５で表される化合物を溶媒に添加して溶解させても良く、その逆の順序で溶解させても良い。また、その２つの化合物を同時に溶媒に添加して溶解させても良い。
前記化学式４で表される化合物と前記化学式５で表される化合物とを溶媒に溶解させる際、温度と溶解時間は特に限定されない。例えば、－７８℃～３０℃の温度、好ましくは－４０℃～１０℃の温度、より好ましくは約－３０℃の温度にて、前記化学式４で表される化合物と前記化学式５で表される化合物とを、それぞれまたは同時に溶媒に添加し、１時間～２４時間、好ましくは５時間～２０時間、より好ましくは約１５時間の間、それを撹拌して溶解させ得る。
前記段階（１）において、溶媒に溶解される化学式４で表される化合物と化学式５で表される化合物とのモル比は、１０：１～１：１０の範囲である。好ましくは、該２つの化合物のモル比が５：１～１：５である。より好ましくは、該２つの化合物のモル比が３：１～１：３である。
前記段階（２）において、段階（１）で得られた溶液に前記化学式６で表される化合物を添加した後、撹拌して、前記化学式１～３で表される遷移金属化合物のうち少なくとも２種を含む混成触媒組成物を得る。
好ましくは、前記化学式６で表される化合物がＺｒＣｌ４である。
前記化学式６で表される化合物を添加する際の温度は、－７８℃～３０℃の範囲であることが好ましい。より好ましくは、前記化学式６で表される化合物を添加する際の温度は、－４０℃～１０℃であり得る。最も好ましくは、前記化学式６で表される化合物を添加する際の温度は、約－３０℃であり得る。
前記化学式６で表される化合物を添加した後、温度を－３０℃～１００℃の範囲、より好ましくは０℃～５０℃の範囲、最も好ましくは約２５℃に徐々に上げて１時間～２４時間、好ましくは、５時間～２０時間、より好ましくは約１５時間撹拌して反応させる。
本発明の他の具体例による混成触媒組成物の調製方法は、（２’）前記段階（２）で得られた混成触媒組成物を乾燥させる段階をさらに含み得る。ここで、組成物の乾燥条件は特に限定されないが、２５℃～８０℃の温度範囲、より好ましくは２５℃～５０℃の温度範囲、最も好ましくは約２５℃の温度にて行われ得る。
また、本発明の他の具体例による混成触媒組成物の調製方法は、（２’’）前記段階（２’）で得られた乾燥混成触媒組成物を溶媒に溶解させた後、フィルターにより未反応物および／または不純物を除去する段階をさらに含み得る。ここで、溶媒は、前記段階（１）で使用された溶媒と実質的に同一であり得る。好ましくは、ジクロロメタンが使用され得る。未反応物および／または不純物を除去するフィルターは特に限定されないが、セライトフィルターを使用することが好ましい。
［オレフィン重合用触媒］
本発明の他の具体例により、下記化学式１～３で表される遷移金属化合物のうち少なくとも２種を含む混成触媒組成物と、助触媒化合物とを含むオレフィン重合用触媒が提供される。
Figure 2022527978000030
前記化学式１～３において、Ｍ、Ｘ、Ｒ１～Ｒ５およびＲ６～Ｒ１２は、前記混成触媒組成物の項目で説明した通りである。
本発明の好ましい具体例において、前記化学式１で表される遷移金属化合物が、下記化学式１－１～１－１０で表される遷移金属化合物のうちの少なくとも１つであり、前記化学式２で表される遷移金属化合物が、下記化学式２－１～２－１０で表される遷移金属化合物のうちの少なくとも１つであり、前記化学式３で表される遷移金属化合物が、下記化学式３－１～３－１０で表される遷移金属化合物のうちの少なくとも１つであり得る。
Figure 2022527978000031
Figure 2022527978000032
Figure 2022527978000033
Figure 2022527978000034
Figure 2022527978000035
Figure 2022527978000036
Figure 2022527978000037
Figure 2022527978000038
一方、助触媒化合物は、下記化学式７で表される化合物、化学式８で表される化合物および化学式９で表される化合物のうち１つ以上を含み得る。
Figure 2022527978000039
前記化学式７において、ｎは２以上の整数であり、Ｒａはハロゲン原子、Ｃ１－２０炭化水素基、またはハロゲンで置換されたＣ１－２０炭化水素基であり得る。具体的に、Ｒａはメチル、エチル、ｎ－ブチル、またはイソブチルであり得る。
Figure 2022527978000040
前記化学式８において、Ｄはアルミニウム（Ａｌ）またはボロン（Ｂ）であり、Ｒｂ、ＲｃおよびＲｄはそれぞれ独立して、ハロゲン原子、Ｃ１－２０炭化水素基、ハロゲンで置換されたＣ１－２０炭化水素基またはＣ１－２０アルコキシ基である。具体的に、Ｄがアルミニウム（Ａｌ）のとき、Ｒｂ、ＲｃおよびＲｄはそれぞれ独立して、メチルまたはイソブチルであり、Ｄがボロン（Ｂ）のとき、Ｒｂ、ＲｃおよびＲｄはそれぞれペンタフルオロフェニルであり得る。
［化学式９］
［Ｌ－Ｈ］＋［Ｚ（Ａ）４］－または［Ｌ］＋［Ｚ（Ａ）４］－
前記化学式９において、Ｌは中性または陽イオン性ルイス塩基であり、［Ｌ－Ｈ］＋および［Ｌ］＋はブレンステッド酸であり、Ｚは第１３族元素であり、Ａはそれぞれ独立して置換または非置換のＣ６－２０アリール基か、置換または非置換のＣ１－２０アルキル基である。具体的に、［Ｌ－Ｈ］＋はジメチルアニリニウム陽イオンであり、［Ｚ（Ａ）４］－は［Ｂ（Ｃ６Ｆ５）４］－であり、［Ｌ］＋は［（Ｃ６Ｈ５）３Ｃ］＋であり得る。
具体的に、前記化学式７で表される化合物の例としては、メチルアルミノキサン、エチルアルミノキサン、イソブチルアルミノキサン、ブチルアルミノキサン等が挙げられ、メチルアルミノキサンが好ましいが、これらに限定されるものではない。
前記化学式８で表される化合物の例としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、ジメチルクロロアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリ－ｓ－ブチルアルミニウム、トリシクロペンチルアルミニウム、トリペンチルアルミニウム、トリイソペンチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、エチルジメチルアルミニウム、メチルジエチルアルミニウム、トリフェニルアルミニウム、トリ－ｐ－トリルアルミニウム、ジメチルアルミニウムメトキシド、ジメチルアルミニウムエトキシド、トリメチルボロン、トリエチルボロン、トリイソブチルボロン、トリプロピルボロン、トリブチルボロン等が挙げられ、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、およびトリイソブチルアルミニウムが好ましいが、これらに限定されるものではない。
前記化学式９で表される化合物の例としては、トリエチルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリブチルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリメチルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリプロピルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリメチルアンモニウムテトラ（ｐ－トリル）ボレート、トリメチルアンモニウムテトラ（ｏ、ｐ－ジメチルフェニル）ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ（ｐ－トリフルオロメチルフェニル）ボレート、トリメチルアンモニウムテトラ（ｐ－トリフルオロメチルフェニル）ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ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フェニルボレート、Ｎ，Ｎ－ジエチルアニリニウムテトラペンタフルオロフェニルボレート、ジエチルアンモニウムテトラペンタフルオロフェニルボレート、トリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリメチルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリエチルアンモニウムテトラフェニルアルミニウム、トリブチルアンモニウムテトラフェニルアルミニウム、トリメチルアンモニウムテトラフェニルアルミニウム、トリプロピルアンモニウムテトラフェニルアルミニウム、トリメチルアンモニウムテトラ（ｐ－トリル）アルミニウム、トリプロピルアンモニウムテトラ（ｐ－トリル）アルミニウム、トリエチルアンモニウムテトラ（ｏ、ｐ－ジメチルフェニル）アルミニウム、トリブチルアンモニウムテトラ（ｐ－トリフルオロメチルフェニル）アルミニウム、トリメチルアンモニウムテトラ（ｐ－トリフルオロメチルフェニル）アルミニウム、トリブチルアンモニウムテトラペンタフルオロフェニルアルミニウム、Ｎ，Ｎ－ジエチルアニリニウムテトラフェニルアルミニウム、Ｎ，Ｎ－ジエチルアニリニウムテトラペンタフルオロフェニルアルミニウム、ジエチルアンモニウムテトラペンタテトラフェニルアルミニウム、トリフェニルホスホニウムテトラフェニルアルミニウム、トリメチルホスホニウムテトラフェニルアルミニウム、トリプロピルアンモニウムテトラ（ｐ－トリル）ボレート、トリエチルアンモニウムテトラ（ｏ、ｐ－ジメチルフェニル）ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ（ｐ－トリフルオロメチルフェニル）ボレート、トリフェニルカルベニウムテトラ（ｐ－トリフルオロメチルフェニル）ボレート、トリフェニルカルベニウムテトラペンタフルオロフェニルボレートなどが挙げられる。
本発明の好ましい具体例において、オレフィン重合用触媒が混成触媒組成物を担持する担体をさらに含み得る。具体的に、担体が混成触媒組成物と助触媒化合物とを両方とも担持し得る。
この際、担体は、表面にヒドロキシ基を含有する物質を含んでよく、好ましくは、乾燥され表面に水分が除去された、反応性の大きいヒドロキシ基とシロキサン基とを有する物質が使用され得る。例えば、担体は、シリカ、アルミナ、および酸化マグネシウム（マグネシア）からなる群より選択される少なくとも１つを含み得る。具体的に、高温で乾燥されたシリカ、シリカ－アルミナ、およびシリカ－マグネシア等が担体として用いられ、これらは通常、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２ＣＯ３、ＢａＳＯ４、およびＭｇ（ＮＯ３）２等の酸化物、炭酸塩、硫酸塩、および硝酸塩成分を含有し得る。また、これらは、炭素、ゼオライト、塩化マグネシウム等をも含み得る。ただし、担体がこれらに限定されるものではなく、遷移金属化合物と助触媒化合物とを担持し得るものであれば特に限定されない。
担体は、平均粒度が１０μｍ～２５０μｍであり、好ましくは、平均粒度が１０μｍ～１５０μｍであり、より好ましくは２０μｍ～１００μｍであり得る。
担体の微細気孔の体積は０．１ｃｃ／ｇ～１０ｃｃ／ｇであり、好ましくは０．５ｃｃ／ｇ～５ｃｃ／ｇであり、より好ましくは１．０ｃｃ／ｇ～３．０ｃｃ／ｇであり得る。
担体の比表面積は、１ｍ２／ｇ～１０００ｍ２／ｇであり、好ましくは１００ｍ２／ｇ～８００ｍ２／ｇであり、より好ましくは２００ｍ２／ｇ～６００ｍ２／ｇであり得る。
好ましい一実施例において、担体がシリカである場合、シリカの乾燥温度は常温～９００℃であり得る。乾燥温度は、好ましくは常温～８００℃、より好ましくは常温～７００℃であり得る。乾燥温度が常温よりも低いと、水分が多すぎて表面の水分と助触媒が反応することとなり、９００℃を超えると、担体の構造が崩壊され得る。
乾燥されたシリカ内のヒドロキシ基の濃度は０．１ｍｍｏｌ／ｇ～５ｍｍｏｌ／ｇであり、好ましくは０．７ｍｍｏｌ／ｇ～４ｍｍｏｌ／ｇであり、より好ましくは１．０ｍｍｏｌ／ｇ～２ｍｍｏｌ／ｇであり得る。ヒドロキシ基の濃度が０．１ｍｍｏｌ／ｇ未満であると、助触媒の担持量が低くなり、５ｍｍｏｌ／ｇを超えると、触媒成分が不活性化する問題が発生し得る。
担体に担持される混成遷移金属化合物の総量は、担体１ｇを基準に０．００１ｍｍｏｌ～１ｍｍｏｌであり得る。混成遷移金属化合物と担体の比が前記範囲を満足すると、適切な担持触媒活性を示し、触媒の活性維持および経済性の面から有利である。
担体に担持される助触媒化合物の量は、担体１ｇを基準に２ｍｍｏｌ～１５ｍｍｏｌであり得る。助触媒化合物と担体との比が前記範囲を満足すると、触媒の活性維持および経済性の面から有利である。
担体は、１種または２種以上が使用され得る。例えば、１種の担体に混成触媒組成物と助触媒化合物とが両方とも担持されても良く、２種以上の担体に混成触媒組成物と助触媒化合物とが、それぞれ担持されても良い。また、混成触媒組成物と助触媒化合物とのいずれか１つのみが担体に担持されても良い。
［オレフィン重合用触媒の調製方法］
本発明の他の具体例により、（１）下記化学式４で表される化合物と下記化学式５で表される化合物を溶媒に溶解させる段階と、（２）前記段階（１）で得られた溶液に、下記化学式６で表される化合物を添加した後、撹拌して、下記化学式１～３で表される遷移金属化合物のうち少なくとも２種を含む混成触媒組成物を得る段階と、（３）前記段階（２）で得られた混成触媒組成物、助触媒化合物、またはその両方とも担体に担持させる段階とを含み、前記化学式４で表される化合物と前記化学式５で表される化合物とのモル比が１０：１～１：１０の範囲である、オレフィン重合用触媒の調製方法が提供される。
Figure 2022527978000041
Figure 2022527978000042
前記化学式１～６において、Ｍ、Ｘ、Ｒ１～Ｒ５およびＲ６～Ｒ１２は、前記混成触媒組成物の項目で説明した通りである。
前記段階（１）および段階（２）の具体的な内容は、前記混成触媒組成物の調製方法における段階（１）および段階（２）と実質的に同一である。
本発明の他の具体例によるオレフィン重合用触媒の調製方法は、（２’）前記段階（２）で得られた組成物を乾燥させる段階をさらに含み得る。なお、前記段階（２’）の具体的な内容は、前記混成触媒組成物の調製方法における段階（２’）と実質的に同一である。
また、本発明の他の具体例によるオレフィン重合用触媒の調製方法は、（２’’）前記段階（２’）で得られた乾燥組成物を溶媒に溶解させた後、フィルターにより未反応物および／または不純物を除去する段階をさらに含み得る。なお、前記段階（２’’）の具体的な内容は、前記混成触媒組成物の調製方法における段階（２’’）と実質的に同一である。
前記段階（３）において、混成触媒組成物、助触媒化合物、またはその両方とも担体に担持させる。
混成触媒組成物および／または助触媒化合物を担持する方法として、物理的吸着方法または化学的吸着方法が使用され得る。
例えば、物理的吸着方法は、混成触媒組成物が溶解された溶液を担体に接触させた後、乾燥する方法、混成触媒組成物と助触媒化合物とが溶解された溶液を担体に接触させた後、乾燥する方法、または混成触媒組成物が溶解された溶液を担体に接触させた後、乾燥して、混成触媒組成物が担持された担体を調製し、これとは別に助触媒化合物が溶解された溶液を担体に接触させた後、乾燥して、助触媒化合物が担持された担体を調製した後、これらを混合する方法等であり得る。
化学的吸着方法は、担体の表面に助触媒化合物をまず担持させた後、助触媒化合物に混成触媒組成物を担持させる方法、または担体の表面の官能基（例えば、シリカの場合、シリカ表面のヒドロキシ基（－ＯＨ））と混成遷移金属化合物とを共有結合させる方法等であり得る。
なお、混成触媒組成物および／または助触媒化合物を担持させる際に使用される溶媒は、特に限定されない。例えば、溶媒はヘキサン、ペンタンのような脂肪族炭化水素溶媒、トルエン、ベンゼンのような芳香族炭化水素溶媒、ジクロロメタンのような塩素原子で置換された炭化水素溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランのようなエーテル系溶媒、アセトン、および酢酸エチルからなる群より選択される少なくとも１種を含み得る。
好ましい一実施例において、前記段階（３）において担体に混成触媒組成物および／または助触媒化合物を担持させる過程は、０℃～１００℃の温度、好ましくは室温～９０℃の温度にて行われ得る。
また、段階（３）において担体に混成触媒組成物および／または助触媒化合物を担持させる過程は、混成触媒組成物および／または助触媒化合物と担体との混合物を、１分～２４時間、好ましくは５分～１５時間十分に撹拌することにより行われ得る。
［オレフィンの重合］
本発明の具体例によるオレフィン重合用触媒の存在下で、オレフィン系単量体を重合してオレフィン系重合体を調製し得る。
なお、オレフィン系重合体は、オレフィン系単量体の単独重合体（ｈｏｍｏｐｏｌｙｍｅｒ）またはオレフィン系単量体と共単量体との共重合体（ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）であり得る。
オレフィン系単量体は、Ｃ２－２０αオレフィン（α－ｏｌｅｆｉｎ）、Ｃ１－２０ジオレフィン（ｄｉｏｌｅｆｉｎ）、Ｃ３－２０シクロオレフィン（ｃｙｃｌｏｏｌｅｆｉｎ）、およびＣ３－２０シクロジオレフィン（ｃｙｃｌｏｄｉｏｌｅｆｉｎ）からなる群より選択される少なくとも１つである。
例えば、オレフィン系単量体は、エチレン、プロピレン、１－ブテン、１－ペンテン、４－メチル－１－ペンテン、１－ヘキセン、１－ヘプテン、１－オクテン、１－デセン、１－ウンセン、１－ドデセン、１－テトラデセン、または１－ヘキサデセン等であり、オレフィン系重合体は、前記例示のオレフィン系単量体を１種のみ含む単独重合体であるかまたは２種以上含む共重合体であり得る。
例示的な実施例において、オレフィン系重合体は、エチレンとＣ３－２０αオレフィンとが共重合された共重合体であって良く、エチレンと１－ヘキセンとが共重合された共重合体が好ましいが、これらに限定されるものではない。
この場合、エチレンの含有量は、５５重量％～９９．９重量％が好ましく、９０重量％～９９．９重量％がより好ましい。αオレフィン系共単量体の含有量は、０．１重量％～４５重量％が好ましく、０．１重量％～１０重量％がより好ましい。
本発明の具体例によるオレフィン系重合体は、例えば、フリーラジカル（ｆｒｅｅ ｒａｄｉｃａｌ）、陽イオン（ｃａｔｉｏｎｉｃ）、配位（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ）、縮合（ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ）、添加（ａｄｄｉｔｉｏｎ）などの重合反応によって重合され得るが、これらに限定されるものではない。
好ましい実施例として、オレフィン系重合体は、気相重合法、溶液重合法またはスラリー重合法などにより調製され得る。オレフィン系重合体が溶液重合法またはスラリー重合法により調製される場合、使用され得る溶媒の例として、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、ノナン、デカン、およびこれらの異性体のようなＣ５－１２脂肪族炭化水素溶媒；トルエン、ベンゼンのような芳香族炭化水素溶媒；ジクロロメタン、クロロベンゼンのような塩素原子で置換された炭化水素溶媒；およびこれらの混合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
以下、実施例により、本発明をより具体的に説明する。ただし、以下の実施例は本発明を例示するためのものであり、本発明の範囲がこれらのみに限定されるものではない。
（実施例１）
前記化学式５－１のインデニルリチウム（ｉｎｄｅｎｙｌｌｉｔｈｉｕｍ；ＩｎｄＬｉ）１５７ｍｇ（１．２９ｍｍｏｌ、３ｅｑ．）と、前記化学式４－１のシクロペンタジエニルリチウム（ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｄｉｅｎｙｌｌｉｔｈｉｕｍ；ＣｐＬｉ）３１ｍｇ（０．４３ｍｍｏｌ、１ｅｑ．）とを、トルエン／テトラヒドロフランの混合溶媒（体積比２：１）２０ｍＬに溶かした。－３０℃にて、この溶液に塩化ジルコニウム（ＺｒＣｌ４）２００ｍｇ（０．８６ｍｍｏｌ、２ｅｑ．）を添加した後、徐々に常温に上げて１５時間撹拌した。反応生成物を乾燥させ、ジクロロメタン溶媒に添加して溶解した後、セライトフィルターにより塩化リチウム（ＬｉＣｌ）を除去して、混成遷移金属化合物２９４ｍｇ（収率：９１％）を得た。
１Ｈ ＮＭＲにより、Ｉｎｄ２ＺｒＣｌ２／ＣｐＩｎｄＺｒＣｌ２（１．２５：１）である混成遷移金属化合物の構造を確認した。
１Ｈ－ＮＭＲ （ＣＤＣｌ３， ３００ ＭＨｚ） ７．６９－７．６６ （ｍ， １．６Ｈ）， ７．６３－７．５９ （ｍ， ４Ｈ）， ７．３２－７．２６ （ｍ， ５．６Ｈ）， ６．９２ （ｔ， ０．８Ｈ）， ６．５３ （ｄ，１．４Ｈ）， ６．４９－６．４６ （ｍ， ２．８Ｈ）， ６．１６ （ｓ， ５．７Ｈ）。
（実施例２）
ＩｎｄＬｉ、ＣｐＬｉおよびＺｒＣｌ４をそれぞれ、１４０ｍｇ（１．１４ｍｍｏｌ、２ｅｑ．）、４１ｍｇ（０．５７ｍｍｏｌ、１ｅｑ．）および２００ｍｇ（０．８６ｍｍｏｌ、１．５ｅｑ．）の量で使用したことを除いては、実施例１と同様の方法により混成遷移金属化合物２５４ｍｇ（収率：８１％）を得た。
１Ｈ ＮＭＲにより、Ｉｎｄ２ＺｒＣｌ２／ＣｐＩｎｄＺｒＣｌ２（１：１）である混成遷移金属化合物の構造を確認した。
１Ｈ－ＮＭＲ （ＣＤＣｌ３， ３００ ＭＨｚ） ７．６９－７．６６ （ｍ， ２Ｈ）， ７．６３－７．５９ （ｍ， ４Ｈ）， ７．３２－７．２６ （ｍ， ６Ｈ）， ６．９２ （ｔ， １Ｈ）， ６．５３ （ｄ， １Ｈ）， ６．４９－６．４６ （ｍ， ２Ｈ）， ６．１６ （ｓ， ６Ｈ）。
（実施例３）
ＩｎｄＬｉ、ＣｐＬｉおよびＺｒＣｌ４をそれぞれ、１０５ｍｇ（０．８６ｍｍｏｌ、１ｅｑ．）、６２ｍｇ（０．８６ｍｍｏｌ、１ｅｑ．）および２００ｍｇ（０．８６ｍｍｏｌ、１．０ｅｑ．）の量で使用したことを除いては、実施例１と同様の方法により混成遷移金属化合物２７８ｍｇ（収率：９５％）を得た。
１Ｈ ＮＭＲにより、Ｃｐ２ＺｒＣｌ２／Ｉｎｄ２ＺｒＣｌ２／ＣｐＩｎｄＺｒＣｌ２（１：１：２）である混成遷移金属化合物の構造を確認した。
１Ｈ－ＮＭＲ （ＣＤＣｌ３， ３００ ＭＨｚ） ７．６９－７．６６ （ｍ， ４Ｈ）， ７．６３－７．５９ （ｍ， ４Ｈ）， ７．３２－７．２６ （ｍ， ８Ｈ）， ６．９２ （ｔ， ２Ｈ）， ６．５３ （ｄ， ４Ｈ）， ６．４９－６．４６ （ｍ， １６Ｈ）， ６．１６ （ｓ， １２Ｈ）。
（実施例４）
ＩｎｄＬｉ、ＣｐＬｉおよびＺｒＣｌ４をそれぞれ、７０ｍｇ（０．５７ｍｍｏｌ、１ｅｑ．）、８２ｍｇ（１．１４ｍｍｏｌ、２ｅｑ．）および２００ｍｇ（０．８６ｍｍｏｌ、１．５ｅｑ．）の量で使用したことを除いては、実施例１と同様の方法により混成遷移金属化合物２０７ｍｇ（収率：７２％）を得た。
１Ｈ ＮＭＲにより、Ｃｐ２ＺｒＣｌ２／Ｉｎｄ２ＺｒＣｌ２／ＣｐＩｎｄＺｒＣｌ２（１．５：１：２）である混成遷移金属化合物の構造を確認した。
１Ｈ－ＮＭＲ （ＣＤＣｌ３， ３００ ＭＨｚ） ７．６９－７．６６ （ｍ， ４Ｈ）， ７．６３－７．５９ （ｍ， ４Ｈ）， ７．３２－７．２６ （ｍ， ８Ｈ）， ６．９２ （ｔ， ２Ｈ）， ６．５３ （ｄ， ４Ｈ）， ６．４９－６．４６ （ｍ， ２１Ｈ）， ６．１６ （ｓ， １２Ｈ）。
（実施例５）
ＩｎｄＬｉ、ＣｐＬｉおよびＺｒＣｌ４をそれぞれ、５２ｍｇ（０．４３ｍｍｏｌ、１ｅｑ．）、９３ｍｇ（１．２９ｍｍｏｌ、３ｅｑ．）および２００ｍｇ（０．８６ｍｍｏｌ、２ｅｑ．）の量で使用したことを除いては、実施例１と同様の方法により混成遷移金属化合物２５４ｍｇ（収率：９３％）を得た。
１Ｈ ＮＭＲにより、Ｃｐ２ＺｒＣｌ２／Ｉｎｄ２ＺｒＣｌ２／ＣｐＩｎｄＺｒＣｌ２（５：１：２．５）である混成遷移金属化合物の構造を確認した。
１Ｈ－ＮＭＲ （ＣＤＣｌ３， ３００ ＭＨｚ） ７．６９－７．６６ （ｍ， ５Ｈ）， ７．６３－７．５９ （ｍ， ４Ｈ）， ７．３２－７．２６ （ｍ， ８Ｈ）， ６．９２ （ｔ， ２Ｈ）， ６．５３ （ｄ， ４Ｈ）， ６．４９－６．４６ （ｍ， ４９Ｈ）， ６．１６ （ｓ， １２Ｈ）。
前記実施例の反応物と生成物の組成比を下記表１に示した。
Figure 2022527978000043
本発明の具体例による異種の遷移金属化合物を含む混成触媒組成物およびこれを含むオレフィン重合用触媒は、当該遷移金属化合物の含有量に応じて、優れた加工性および機械的物性を有する様々なポリオレフィンを調製し得る。
また、混成触媒組成物およびこれを含むオレフィン重合用触媒を調製する方法は、混成遷移金属化合物の比率を精密に調節することにより、優れた加工性および機械的物性を有するポリオレフィン重合用触媒を容易に提供し得る。

Claims (19)

  1. 下記化学式１～３で表される遷移金属化合物のうち少なくとも２種を含む、混成触媒組成物：
    Figure 2022527978000044
    前記化学式１～３において、Ｍはそれぞれ、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）またはハフニウム（Ｈｆ）であり、
    Ｘはそれぞれ独立して、ハロゲン、Ｃ１－２０アルキル、Ｃ２－２０アルケニル、Ｃ２－２０アルキニル、Ｃ６－２０アリール、Ｃ１－２０アルキルＣ６－２０アリール、Ｃ６－２０アリールＣ１－２０アルキル、Ｃ１－２０アルキルアミド、Ｃ６－２０アリールアミド、またはＣ１－２０アルキリデンであり、
    Ｒ１～Ｒ５およびＲ６～Ｒ１２はそれぞれ独立して、水素、置換または非置換のＣ１－２０アルキル、置換または非置換のＣ２－２０アルケニル、置換または非置換のＣ６－２０アリール、置換または非置換のＣ１－２０アルキルＣ６－２０アリール、置換または非置換のＣ６－２０アリールＣ１－２０アルキル、置換または非置換のＣ１－２０ヘテロアルキル、置換または非置換のＣ３－２０ヘテロアリール、置換または非置換のＣ１－２０アルキルアミド、置換または非置換のＣ６－２０アリールアミド、置換または非置換のＣ１－２０アルキリデン、または置換または非置換のＣ１－２０シリルであり、
    前記Ｒ１～Ｒ５およびＲ６～Ｒ１２はそれぞれ独立して、隣接する基が結合して置換または非置換の飽和または不飽和Ｃ４－２０環を形成し得る。
  2. 前記Ｍはそれぞれ、ジルコニウム（Ｚｒ）またはハフニウム（Ｈｆ）であり、
    前記Ｘはそれぞれ、ハロゲン、または置換または非置換のＣ１－２０アルキルであり、
    前記Ｒ１～Ｒ５および前記Ｒ６～Ｒ１２はそれぞれ、水素、置換または非置換のＣ１－２０アルキル、または置換または非置換のＣ６－２０アリールである、請求項１に記載の混成触媒組成物。
  3. 前記化学式１で表される遷移金属化合物が、下記化学式１－１～１－１０で表される遷移金属化合物のうちの少なくとも１つであり、
    前記化学式２で表される遷移金属化合物が、下記化学式２－１～２－１０で表される遷移金属化合物のうちの少なくとも１つであり、
    前記化学式３で表される遷移金属化合物が、下記化学式３－１～３－１０で表される遷移金属化合物のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の混成触媒組成物：
    Figure 2022527978000045
    Figure 2022527978000046
    Figure 2022527978000047
    Figure 2022527978000048
    Figure 2022527978000049
    Figure 2022527978000050
    Figure 2022527978000051
    Figure 2022527978000052
  4. （１）下記化学式４で表される化合物と下記化学式５で表される化合物とを溶媒に溶解させる段階と、（２）前記段階（１）で得られた溶液に、下記化学式６で表される化合物を添加した後、撹拌して、下記化学式１～３で表される遷移金属化合物のうち少なくとも２種を含む混成触媒組成物を得る段階とを含み、前記化学式４で表される化合物と前記化学式５で表される化合物とのモル比が１０：１～１：１０の範囲である、混成触媒組成物の調製方法：
    Figure 2022527978000053
    Figure 2022527978000054
    前記化学式１～６において、Ｍ、Ｘ、Ｒ１～Ｒ５およびＲ６～Ｒ１２は、請求項１で定義した通りである。
  5. 前記化学式４で表される化合物が、下記化学式４－１～４－１０で表される化合物のうちの少なくとも１つであり、
    前記化学式５で表される化合物が、下記化学式５－１～５－１０で表される化合物のうちの少なくとも１つである、請求項４に記載の混成触媒組成物の調製方法：
    Figure 2022527978000055
    Figure 2022527978000056
    Figure 2022527978000057
    Figure 2022527978000058
  6. 前記化学式６で表される化合物がＺｒＣｌ４である、請求項４に記載の混成触媒組成物の調製方法。
  7. 前記溶媒が、ヘキサン、ペンタン、トルエン、ベンゼン、ジクロロメタン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、アセトン、および酢酸エチルからなる群より選択される少なくとも１種を含む、請求項４に記載の混成触媒組成物の調製方法。
  8. （２’）前記段階（２）で得られた混成触媒組成物を乾燥させる段階をさらに含む、請求項４に記載の混成触媒組成物の調製方法。
  9. （２’’）前記段階（２’）で得られた乾燥混成触媒組成物を溶媒に溶解した後、フィルターにより未反応物および／または不純物を除去する段階をさらに含む、請求項８に記載の混成触媒組成物の調製方法。
  10. 前記溶媒が、ヘキサン、ペンタン、トルエン、ベンゼン、ジクロロメタン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、アセトン、および酢酸エチルからなる群より選択される少なくとも１種を含む、請求項９に記載の混成触媒組成物の調製方法。
  11. 請求項１～３のいずれか１項に記載の混成触媒組成物と、助触媒化合物とを含む、オレフィン重合用触媒。
  12. 前記助触媒化合物は、下記化学式７で表される化合物、化学式８で表される化合物および化学式９で表される化合物からなる群より選択される１つ以上である、請求項１１に記載のオレフィン重合用触媒：
    Figure 2022527978000059
     前記化学式７において、ｎは２以上の整数であり、Ｒａはハロゲン原子、Ｃ１－２０炭化水素基、またはハロゲンで置換されたＣ１－２０炭化水素基であり、
    前記化学式８において、Ｄはアルミニウム（Ａｌ）またはボロン（Ｂ）であり、Ｒｂ、ＲｃおよびＲｄはそれぞれ独立して、ハロゲン原子、Ｃ１－２０炭化水素基、ハロゲンで置換されたＣ１－２０炭化水素基、またはＣ１－２０アルコキシ基であり、
    前記化学式９において、Ｌは中性または陽イオン性ルイス塩基であり、［Ｌ－Ｈ］＋および［Ｌ］＋はブレンステッド酸であり、Ｚは第１３族元素であり、Ａはそれぞれ独立して置換または非置換のＣ６－２０アリール基か、置換または非置換のＣ１－２０アルキル基である。
  13. 前記化学式７で表される化合物は、メチルアルミノキサン、エチルアルミノキサン、イソブチルアルミノキサン、およびブチルアルミノキサンからなる群より選択される少なくとも１つである、請求項１２に記載のオレフィン重合用触媒。
  14. 前記化学式８で表される化合物は、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、ジメチルクロロアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリ－ｓ－ブチルアルミニウム、トリシクロペンチルアルミニウム、トリペンチルアルミニウム、トリイソペンチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、エチルジメチルアルミニウム、メチルジエチルアルミニウム、トリフェニルアルミニウム、トリ－ｐ－トリルアルミニウム、ジメチルアルミニウムメトキシド、ジメチルアルミニウムエトキシド、トリメチルボロン、トリエチルボロン、トリイソブチルボロン、トリプロピルボロン、およびトリブチルボロンからなる群より選択される少なくとも１つである、請求項１２に記載のオレフィン重合用触媒。
  15. 前記化学式９で表される化合物は、トリエチルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリブチルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリメチルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリプロピルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリメチルアンモニウムテトラ（ｐ－トリル）ボレート、トリメチルアンモニウムテトラ（ｏ、ｐ－ジメチルフェニル）ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ（ｐ－トリフルオロメチルフェニル）ボレート、トリメチルアンモニウムテトラ（ｐ－トリフルオロメチルフェニル）ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ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フェニルボレート、Ｎ，Ｎ－ジエチルアニリニウムテトラペンタフルオロフェニルボレート、ジエチルアンモニウムテトラペンタフルオロフェニルボレート、トリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリメチルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリエチルアンモニウムテトラフェニルアルミニウム、トリブチルアンモニウムテトラフェニルアルミニウム、トリメチルアンモニウムテトラフェニルアルミニウム、トリプロピルアンモニウムテトラフェニルアルミニウム、トリメチルアンモニウムテトラ（ｐ－トリル）アルミニウム、トリプロピルアンモニウムテトラ（ｐ－トリル）アルミニウム、トリエチルアンモニウムテトラ（ｏ、ｐ－ジメチルフェニル）アルミニウム、トリブチルアンモニウムテトラ（ｐ－トリフルオロメチルフェニル）アルミニウム、トリメチルアンモニウムテトラ（ｐ－トリフルオロメチルフェニル）アルミニウム、トリブチルアンモニウムテトラペンタフルオロフェニルアルミニウム、Ｎ，Ｎ－ジエチルアニリニウムテトラフェニルアルミニウム、Ｎ，Ｎ－ジエチルアニリニウムテトラペンタフルオロフェニルアルミニウム、ジエチルアンモニウムテトラペンタテトラフェニルアルミニウム、トリフェニルホスホニウムテトラフェニルアルミニウム、トリメチルホスホニウムテトラフェニルアルミニウム、トリプロピルアンモニウムテトラ（ｐ－トリル）ボレート、トリエチルアンモニウムテトラ（ｏ、ｐ－ジメチルフェニル）ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ（ｐ－トリフルオロメチルフェニル）ボレート、トリフェニルカルベニウムテトラ（ｐ－トリフルオロメチルフェニル）ボレート、およびトリフェニルカルベニウムテトラペンタフルオロフェニルボレートからなる群より選択される少なくとも１つである、請求項１２に記載のオレフィン重合用触媒。
  16. 前記混成触媒組成物、前記助触媒化合物、またはその両方とも担持する担体をさらに含む、請求項１１に記載のオレフィン重合用触媒。
  17. 前記担体が、シリカ、アルミナ、および酸化マグネシウム（マグネシア）からなる群より選択される少なくとも１つを含む、請求項１６に記載のオレフィン重合用触媒。
  18. 前記担体に担持される前記混成遷移金属化合物の総量が、担体１ｇを基準に０．００１ｍｍｏｌ～１ｍｍｏｌであり、前記担体に担持される前記助触媒化合物の量が、担体１ｇを基準に２ｍｍｏｌ～１５ｍｍｏｌである、請求項１６に記載のオレフィン重合用触媒。
  19. （１）下記化学式４で表される化合物と、下記化学式５で表される化合物とを溶媒に溶解させる段階と、（２）前記段階（１）で得られた溶液に、下記化学式６で表される化合物を添加した後、撹拌して、下記化学式１～３で表される遷移金属化合物のうち少なくとも２種を含む混成触媒組成物を得る段階と、（３）前記段階（２）で得られた混成触媒組成物、助触媒化合物、またはその両方とも担体に担持させる段階とを含み、前記化学式４で表される化合物と、前記化学式５で表される化合物とのモル比が１０：１～１：１０の範囲である、オレフィン重合用触媒の調製方法：
    Figure 2022527978000060
    Figure 2022527978000061
    前記化学式１～６において、Ｍ、Ｘ、Ｒ１～Ｒ５およびＲ６～Ｒ１２は、請求項１で定義した通りである。
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JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE, 1997, VOL.65, P.2281-2288, JPN6022044568, ISSN: 0004905332 *

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