JP2024510835A - 異相プロピレン樹脂を製造する方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、メタロセン触媒の存在下、多段重合プロセスにおいて異相ポリプロピレン樹脂を調製するプロセスであって、該プロセスが、(I)第1の重合工程において、プロピレン及び任意的に、少なくとも1つのC2~10アルファオレフィンコモノマーを重合すること、そして引き続き、(II)第2の重合工程において、工程(I)からの前記メタロセン触媒及びポリマーの存在下、プロピレン、エチレン及び任意的に、少なくとも1つのC3~10アルファオレフィンコモノマーを重合することを含み、ここで、工程(II)が、少なくとも26バールの圧力で運転される少なくとも1つの気相反応器中で行われる、上記のプロセスに関する。本発明は、異相ポリプロピレン樹脂であって、該異相ポリプロピレン樹脂が、ポリプロピレンマトリックス相(A)と、前記ポリプロピレンマトリックス相内に分散されたエチレン-プロピレンコポリマー相(B)とを含み、ここで、前記エチレン-プロピレンコポリマー相(B)が非晶質のエチレン-プロピレンコポリマーであり、該非晶質のエチレン-プロピレンコポリマーが、デカリン中、135℃で測定された固有粘度(iV)が少なくとも3.5dl/gであり、且つ前記エチレン-プロピレンコポリマーに対する総重量の少なくとも15重量%のエチレン含有量を有し、1コポリマー鎖当たり少なくとも4の長鎖分岐(LCB)を含む、上記の異相ポリプロピレン樹脂に更に関する。【選択図】なし

Description

本発明は、多段重合プロセスにおいてメタロセン触媒を使用して異相プロピレン樹脂を製造するプロセスに関する。特には、本発明は、異相プロピレン樹脂のゴム相の化学的特性及び物理的特性を制御されることができるプロセスに関する。これは、前記ゴム相を製造する為に、特定の圧力で作動する気相反応器を使用することを通じて達成される。本発明は更に、ユニークな特性を有する非晶質のエチレンプロピレンコポリマーを含む異相プロピレン樹脂、及び前記樹脂を含む成形品に関する。
多段重合プロセスは、ポリプロピレン組成物を製造する為に当技術分野において周知であり且つ広く使用されている。少なくとも1つのスラリー相重合反応器と少なくとも1つの気相重合反応器とを備えているプロセス構成は、例えば米国特許US4740550号明細書において開示されており、更に例えば国際公開第WO98/058975号及び国際公開第WO98/058976号において開示されている。予備重合反応器は、典型的には触媒性能を最大にする為に、プロセス構成にしばしば含まれている。
シングルサイト触媒は、長年ポリオレフィンの製造の為に使用されてきている。数え切れないほどの学術論文や特許文献が、オレフィン重合におけるこれらの触媒の使用を記載する。シングルサイト触媒の大きなグループの1つがメタロセンであり、それらは現在工業的に使用されており、ポリエチレン及びポリプロピレンは特には、異なる置換パターンを有するシクロペンタジエニル系触媒系を用いてしばしば製造される。
シングルサイト触媒、例えばメタロセン、は、幾つかの所望のポリマー特性を達成する為にプロピレン重合において使用される。しかしながら、メタロセンを多段重合構成において工業的規模で使用するには、特には気相においてコポリマーを製造するときには、幾つかの制限がある。従って、該プロセス及び該プロセスにおける触媒挙動を改善する余地がある。
説明されているように、プロピレンの多段重合は、少なくとも1つのスラリー相重合反応器と少なくとも1つの気相重合反応器とを用いてしばしば行われる。プロピレンホモポリマーマトリックス(又は、低いコモノマー含有量を有するプロピレンコポリマーマトリックス、すなわちランダムプロピレンコポリマー)と、典型的には該マトリックス内に分散されるプロピレンエチレン(又は、プロピレン-エチレン-ランダムプロピレン-オレフィンターポリマー)ゴム成分とを含む異相ポリプロピレン樹脂の文脈において、該ゴム成分は通常、1以上の気相反応器(GPR:gas phase reactor)において製造される。そのようなプロセスの例が、国際公開第WO2018/122134号及び国際公開第WO2019/179959号において開示されている。しかしながら、メタロセン触媒は、気相中でエチレン-プロピレンコポリマー(EPR:ethylene-propylene copolymer)を製造する為に使用される場合、幾つかの制限を有する。
これらの制限のうちの一つは、気相中のプロピレンに対する相対的に低いエチレン反応性(所謂、C2/C3反応性比)であり、それは典型的には0.5未満である。このことは、反応器へと供給されるC2/C3気相比が、所望のコポリマー組成よりも有意に高くなければならないことを意味する。しかしながら、GPRへと供給されるC2/C3気相比は、該GPR内の圧力制限の故に低い値に制限される。この理由の為に、一般的に使用される温度及び圧力条件下で、メタロセン触媒を使用したときに、ゴムのC2含有量は上方に制限される。
第2の制限は、メタロセン触媒を用いて気相中で製造されるゴムの分子量が一般的に低いことであり、コポリマー中のエチレン含有量が高くなるほど(最大50~60重量%)、該ゴムの分子量は低くなる。言い換えれば、ほとんどのメタロセン触媒は、凝縮相(condensed phase)におけるホモ重合又は共重合における分子量能力と比較して、気相共重合におけるより低い分子量能力を有する。該ゴム相の固有粘度(IV)が低いことは、分子量が低いことを反映している。
国際公開第WO2015/139875号は、(i)プロピレンコポリマー(R-PP)であるマトリックス(M)と、(ii)前記マトリックス(M)中に分散されたエラストマー性プロピレンコポリマー(EC)と、を含む異相プロピレンコポリマー(RAHECO)の調製の為のプロセスを開示する。該開示されたプロセスによって得られる異相プロピレンコポリマー中に分散されたゴム相は、2.2dl/g以下の固有粘度によって反映される低い分子量を有する。
国際公開第WO2011/050963号は、プロピレンランダムコポリマーマトリックス相(A)と、該マトリックス相内に分散されたエチレン-プロピレンコポリマーゴム相(B)とを含む異相ポリプロピレン樹脂の調製のプロセスを開示する。該開示されたプロセスによって得られた異相コポリマー中のゴム相分散体は、1.0~2.5dl/gの固有粘度によって反映される低分子量を有し、一方、3.0秒の歪み速度(strain rate)及び3.0のヘンキー歪み(Hencky strain)で測定されたときに0.7~4.0の歪み硬化因子(SHF:strain hardening factor)を有することによって反映される長鎖分岐を有するように変性されている。
加えて、非晶質のエチレン-プロピレンゴムの化学的性質(鎖状、すなわち長鎖分岐が無い)は、それらの適用範囲を制限し、特には弾性回復性(良好な引張永久歪み及び圧縮永久歪み)、高い衝撃吸収性(衝撃強度)、及び形状安定性(圧縮又は伸張下での低流動性)が要求されるときに、それらの適用範囲を制限する。これらの特性は、非常に高い分子量と長鎖分岐の存在との組み合わせによって改善されることができる。
国際公開第WO2019/134951号は、a)プロピレンホモ又はランダムコポリマー(PP)から選択されるマトリックス成分(M)と、b)プロピレンホモ又はランダムコポリマー(PP)中に分散されたエチレン-プロピレンゴム(EPR)と、を含む異相プロピレンポリマー(HECO)の調製のプロセスであって、それによって、異相プロピレンポリマー(HECO)のキシレン冷可溶性画分(XCS)が1.1~3.4dl/gの範囲内の固有粘度(IV)を有し、並びに、異相プロピレンポリマー(HECO)のキシレン冷可溶性画分(XCS)が該異相プロピレンポリマー(HECO)を含む組成物に対して少なくとも0.4モル%の量の2,1-エリスロ レギオ欠陥(erythro regiodefects)を有する、上記のプロセスを記載する。本発明者等は、上記に開示された問題を解決することができる気相反応器の為の運転条件の特定の1組を今見出した。特には、本発明は、メタロセン触媒の特定のクラスの使用と、高められた圧力で作動する気相反応器とを組み合わせる。驚くべきことに、この組み合わせにより、触媒性能(例えば、より高いC2/C3反応性比及びより高い分子量能力)の向上と、より高い分子量と長鎖分岐の含有量の増加によるゴム特性の向上との両方が可能になる。このことにより、ユニークな特性を持つエチレンプロピレンゴムの同定がもたらされた。重合条件の定義された一組の下で、本発明の触媒は、以前には得られなかった分子量範囲の且つ長鎖分岐を含むゴムを製造することができる。
本発明は、メタロセン触媒の存在下、多段重合プロセスにおいて異相ポリプロピレン樹脂を調製するプロセスであって、該プロセスが、
(i)1以上の反応器内で実行される第1の重合工程において、プロピレン及び任意的に、少なくとも1つのC2~10アルファオレフィンコモノマーを重合すること;そして引き続き、
(ii)第2の重合工程において、工程(i)からの前記メタロセン触媒及びポリマーの存在下、プロピレン、エチレン及び任意的に、少なくとも1つのC4~10アルファオレフィンコモノマーを重合すること
を含み、
ここで、前記メタロセン触媒が、下記の式Iのメタロセン錯体を含む、
ここで、Mtは、Zr又はHfであり;
各Xは、シグマリガンドであり;
Eは、2つのシクロペンタジエニルリガンドを化学的に結合する、-CR1 2-、-CR1 2-CR1 2-、-CR1 2-SiR1 2-、-SiR1 2-又は-SiR1 2-SiR1 2-基であり;R1基は、同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり、及び任意的に、2つのR1基はC4~C8環の一部であってもよく、
R2及びR2’は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく;
R2は-CH2R基であり、ここで、Rは、H、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、C3~8シクロアルキル基、C6~10アリール基であり;
R2’はC1~20ヒドロカルビル基であり;好ましくは、R2及びR2’は同じであり、且つ直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基であり;
各R3及びR4は独立して、同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基、C7~20アリールアルキル、C7~20アルキルアリール基、C6~20アリール基、OY基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び任意的に、隣接する2つのR3又はR4基は、それらが結合されているフェニル炭素を含む環の一部であってもよく;
各R5、R5’、R6及びR6’は独立して、水素原子、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基、又はOY基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び、対応するインデニルリガンドの5位及び6位及び/又は5’位及び6’位の炭素原子を含む、4~7個の原子の環状構造の一部であるところの、-CH=、-CY=、-CH2-、-CHY-又は-CY2-基であってもよい;
R7及びR7’は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、H、若しくはOY基、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり、但し、R7がHである場合に、R5及びR6の両方がHでなく、並びにR7’がHである場合にR5’及びR6’の両方がHでなく、並びに、但し、追加的に、R5及びR6は、R7が水素原子と異なる場合にのみ水素原子であってもよく、並びにR5’及びR6’は、R7’が水素原子と異なる場合にのみ水素原子であってもよい;並びに、
ここで、工程(ii)が、少なくとも26バールの反応器圧力で運転される少なくとも1つの気相反応器中で行われる、
上記プロセスを提供する。
従って、1つの観点から見ると、本発明は、異相ポリプロピレン樹脂であって、該異相ポリプロピレン樹脂は、ポリプロピレンマトリックス相(A)と、該マトリックス相内に分散されたエチレン-プロピレンコポリマー相(B)とを含み、ここで、前記エチレン-プロピレンコポリマー相(B)が、デカリン中、135℃で測定された固有粘度(iV)が少なくとも3.5dL/gであり、及びエチレン含有量が少なくとも15重量%であり、1つのコポリマー鎖当たり少なくとも4つの長鎖分岐(LCB)を含む。
別の観点から見ると、本発明は、本明細書の上部で定義されたプロセスによって得られる又は得られうる異相ポリプロピレン樹脂を提供する。
更なる観点から見ると、本発明は、成形品、例えば、可撓性チューブ、パイプ、プロファイル(profile)、ケーブル絶縁体、シート又はフィルムの製造における、本明細書の上部で定義された非晶質のエチレン-プロピレンコポリマー又は異相ポリプロピレン樹脂の使用を提供する。
以下において、添付図面を参照しながら、好ましい実施態様によって本開示がより詳細に記載されるであろう。
図1は、気相温度が70℃、及びコポリマーエチレン含有量が約25重量%の場合の、触媒1、触媒2及び触媒3を用いた、EPR固有粘度の圧力による変化を示す。 図2は、気相温度が70℃及び90℃、並びにコポリマーエチレン含有量が約25重量%の場合の、触媒1及び触媒3を用いた、EPR固有粘度の圧力による変化を示す。 図3は、気相温度が90℃、並びにコポリマーエチレン含有量が約25、約70及び約80重量%の場合の、触媒1及び触媒2を用いた、EPR固有粘度の圧力による変化を示す。 図4は、気相温度が70℃、及びコポリマーエチレン含有量が約25重量%の場合の、触媒1、触媒2及び触媒3を用いた、C2/C3相対反応性比の圧力による変化を示す。 図5は、気相温度が70℃及び90℃、並びにコポリマーエチレン含有量が約25重量%の場合の、触媒1及び触媒3を用いた、C2/C3相対反応性比の圧力による変化を示す。 図6は、気相温度が90℃、並びにコポリマーエチレン含有量が約25、約70及び約80重量%の場合の、触媒1及び触媒2を用いた、C2/C3相対反応性比の圧力による変化を示す。 図7は、直線基準線の計算、並びにg'(85-100)の計算を示す。
本発明は、メタロセン触媒の存在下、多段重合プロセスにおいて異相ポリプロピレン樹脂を調製するプロセスであって、該プロセスが、
(i)1以上の反応器内で実行される第1の重合工程において、プロピレン及び任意的に、少なくとも1つのC2~10アルファオレフィンコモノマーを重合して、ポリプロピレンマトリックス相(A)を得ること;そして引き続き、
(ii)第2の重合工程において、工程(i)からの前記メタロセン触媒及びポリマーの存在下、プロピレン、エチレン及び任意的に、少なくとも1つのC4~10アルファオレフィンコモノマーを重合して、前記マトリックス相(A)中に分散されたエチレン-プロピレンコポリマー相(B)を得ること
を含み、
ここで、工程(ii)が、少なくとも26バールの反応器圧力で運転される少なくとも1つの気相反応器中で行われる、
上記プロセスを提供する。
本発明は更に、異相ポリプロピレン樹脂であって、該異相ポリプロピレン樹脂が非晶質のエチレンプロピレンコポリマーを含み、該非晶質のエチレンプロピレンコポリマーが、特定の範囲の固有粘度(iV)並びに特定のC2含有量を有し、1つのコポリマー鎖当たり少なくとも4つの長鎖分岐(LCB)を含む、上記異相ポリプロピレン樹脂に関する。
重合
本発明は、メタロセン触媒を使用する多段重合プロセスに関し、該プロセスは、任意であるが好ましい予備重合工程と、それに続く第1の重合工程及び第2の重合工程とを含む。
好ましくは、同じ触媒が各工程において使用され、理想的には、該触媒は、予備重合から後続の重合工程へ、周知の様式で順次移送される。1つの好ましいプロセス構成は、ボルスター(Borstar)登録商標タイプのカスケードに基づく。
従って、本発明のプロセスは、本明細書において論じられているメタロセン触媒の存在下、多段重合プロセスにおいて異相ポリプロピレン樹脂を調製するプロセスであって、該プロセスが、
(i)1以上の反応器内、好ましくは1以上の連続的な反応器内、で実行される第1の重合工程において、プロピレン及び任意的に、少なくとも1つのC2~10アルファオレフィンコモノマーを重合すること;そして引き続き、
(ii)第2の重合工程において、工程(i)からの前記メタロセン触媒及びポリマーの存在下、プロピレン、エチレン及び任意的に、少なくとも1つのC4~10アルファオレフィンコモノマーを重合すること
を含み、
ここで、前記メタロセン触媒は、本明細書において論じられている前記メタロセン錯体、及び好ましくは1以上の助触媒を含み;並びに、
ここで、工程(ii)が、少なくとも26バールの反応器圧力で運転される少なくとも1つの気相反応器中で行われ、ここで該プロセスは典型的には、本明細書において論じられている異相ポリプロピレン樹脂を生成する、
上記プロセスを提供する。
更に本発明のプロセスの例として、第1の重合工程(i)は、本明細書において論じられているポリプロピレンマトリックス相(A)を生成し、及び第2の重合工程(ii)は、本明細書において論じられているゴム成分(B)(すなわち、非晶質のエチレンプロピレンコポリマー)を生成する。
予備重合
本発明のプロセスは、インライン予備重合工程を利用しうる。該インライン予備重合工程は、第1の重合工程(i)の直前に行われ、且つ水素の存在下で行われうるが、水素の濃度は、水素が存在する場合には低濃度であるべきである。水素の濃度は0~1モル(水素)/キロモル(プロピレン)、好ましくは0.001~0.1モル(水素)/キロモル(プロピレン)、である。
該予備重合工程内の温度条件は、理想的には低く保たれ、例えば、0~50℃、好ましくは5~40℃、より好ましくは10~30℃、に保たれる。
予備重合段階は好ましくは、プロピレンモノマーのみを重合する。
予備重合反応段階における滞留時間は短く、典型的には5~30分である。
該予備重合段階は好ましくは、生成される合計のポリマーの5重量%未満、例えば3重量%以下、である。
予備重合は好ましくは、それ自体の専用の反応器中で、理想的には液体プロピレンスラリー中で、行われる。次に、予備重合された触媒は、第1の重合工程に移される。しかしながら、特にはバッチプロセスにおいて、予備重合が第1の重合工程と同じ反応器中で行われることがまた可能である。
第1の重合工程(i)-ポリプロピレンマトリックス相生成
本発明において、第1の重合工程は、プロピレン、及び任意的に、少なくとも1つのC2~10アルファオレフィンコモノマーとを重合させることを含む。第1の重合工程(i)により、ポリプロピレンポリマーマトリックスが結果として生じ、該ポリプロピレンポリマーマトリックスは、第2の重合工程(ii)において更に改質されて、ユニークな特性を有する所望の非晶質のポリマーを提供する。
従って、1つの実施態様において、第1の重合工程は、プロピレンのみを重合して、プロピレンホモポリマーを製造することを含む。
別の実施態様において、第1の重合工程は、プロピレンを少なくとも1つのC2~10アルファオレフィンと共に重合することを含む。この実施態様において、プロピレンと重合されるコモノマーは、エチレン若しくはC4~10アルファオレフィンであってもよく、又はコモノマーの混合物、例えばエチレンとC4~10アルファオレフィンの混合物、が使用されてもよい。
プロピレンに対するコモノマーは好ましくは、エチレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテン又はそれらの組み合わせ、好ましくはエチレン、が使用される。エチレンコモノマーが第1の重合工程(i)において製造されたポリマー中に存在する場合に、その含有量は5モル%以下、又は3.4重量%以下であってもよく、一方、ブテンコモノマーが存在する場合に、その含有量は5モル%以下、又は6.6重量%以下、であることができ、但し、それらを組み合わせた含有量はポリマー全体に対して5モル%以下である。
第1の重合工程は、任意の適切な反応器又は一連の反応器で行ってもよい。第1の重合工程は、スラリー重合反応器、例えばループ反応器中で、若しくは気相重合反応器中で、又はそれらの組み合わせ中で行ってもよい。
スラリー重合反応器が使用される場合に、これは典型的には、少なくとも1つのループ反応器中で行われる。理想的には、該重合は、バルク、すなわち液体プロピレンの媒体中で行われる。一般にスラリー反応器、特にはバルク反応器、の場合に、反応温度は一般的に60~100℃、好ましくは70~85℃、である。反応器圧力は一般的に、5~80バール(例えば、20~60バール)であり、及び滞留時間は一般的に、0.1~5時間(例えば、0.3~2時間)である。気相反応器が使用される場合に、反応温度は一般的に、60~120℃、好ましくは70~90℃、である。反応器圧力は一般的に10~35バール(例えば、15~30バール)であり、及び滞留時間は一般的に0.5~5時間(例えば、1~2時間)である。
好ましい実施態様において、第1の重合工程は、気相反応器にカスケードで接続されたスラリーループ反応器中で行われる。そのようなシナリオにおいて、該ループ反応器中で製造されたポリマーは、第1の気相反応器へと移送される。
第1の重合工程において水素が使用されることが好ましい。使用される水素の量は典型的には、予備重合段階において使用される量よりもかなり多い。
第2の重合工程(ii)-ゴム相生成
本発明のプロセスの第2の重合工程(ii)は、プロピレン、エチレン、及び任意に、少なくとも1つのC4~10アルファオレフィンコモノマーが、メタロセン触媒及び工程(i)からのポリマーの存在下で重合されるところの気体重合工程である。この重合工程は、少なくとも1つの気相反応器中で、任意的に、不活性ガス、例えばプロパン、の存在下で、行われる。従って、該第2の重合工程は、単一の気相反応器、又は直列若しくは並列に接続された複数の気相反応器中で行われる。第2の重合工程(ii)は、第1の重合工程(i)において生成された半結晶性のポリプロピレンマトリックス中に分散されたゴム相の生成を結果としてもたらし、ユニークな特性を有する所望の非晶質のポリマーを提供する上で極めて重要である。
C4~10アルファオレフィンは例えば、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテン又はそれらの混合物でありうる。しかしながら、好ましくは、工程(ii)は、プロピレン及びエチレンのみを重合することを含む。
本発明の重要な特徴は、第2の重合工程(ii)の少なくとも1つの気相反応器における反応器圧力である。本発明の該プロセスにおいて、該反応器圧力は少なくとも26バール、好ましくは少なくとも28バール、より好ましくは少なくとも30バール、更に好ましくは少なくとも35バール、であり、典型的には26から60バール、好ましくは28~50バール、より好ましくは30~45バール、更に好ましくは30~38バール、である。気相中で到達可能な最高圧力は、温度及びガス組成(C2/C3比及びプロパン含有量)にも明らかに依存する。本発明の目的の為に、気相工程は、気相反応器中に存在するモノマーの少なくとも80重量%、好ましくは90重量%、が、蒸気-液体平衡(vapour-liquid equilibria)、例えばAspen plus、によって計算されるように、実際に気相中にあるときに、そのように定義される。
同じ温度及び気相組成を維持しながら、気相反応器圧力を上昇させることは、高められた生産性、高められたゴム分子量をもたらし、そして、最も重要なことは、プロピレンと比較してエチレンの反応性を高め、より広い組成範囲を有するポリマーの製造を可能にし、及び、所与の反応器温度で、バルク相工程と気相工程との間で、達成可能な生産を分割するという観点から、プロセスウィンドウを拡張する。
本発明のプロセスにおいて、気相反応器内の温度は一般的に60~120℃、好ましくは65~110℃、より好ましくは65~100℃、更に好ましくは70~90℃、である。気相反応器の温度が高いほど、運転圧力が高くなり、それ故に、該プロセスの発明的特徴が有利になるであろう。
任意の気相反応器内の滞留時間は一般的に、0.5~8時間(例えば、0.5~4時間)である。使用される気体は、モノマー混合物、任意的に、非反応性気体、例えばプロパン、との混合物としてのモノマー混合物、である。
1以上の該気相反応器内の水素含有量は、ポリマー特性を制御する為に重要であるが、予備重合及び第1の重合工程に添加された水素とは無関係である。工程Iの1以上の該反応器内に残った水素は、工程IIの1以上の該気相反応器に移す前に部分的に排出されこともできるが、それはまた、工程Iのポリマー/モノマー混合物とともに工程IIの1以上の該気相反応器へと移されることができ、この場合、更なる水素が、該ゴムの分子量(Mw)を所望の値に制御する為に添加されることができる。
本発明の特に好ましい実施態様において、水素が、気体重合工程IIの間に添加されない。
第1の重合工程と第2の重合工程との生産比又はスプリット(split)(重量比)は理想的には55:45~85:15、好ましくは60:40~80:20、である。予備重合において形成された少量のポリマーは、第1の重合工程において調製されたポリマーの一部としてカウントされることに留意されたい。
メタロセン触媒
本発明のプロセスはメタロセン触媒を使用する。該メタロセン錯体は好ましくは、それらのアンチ構成において、キラルな、ラセミ架橋されたビスインデニルメタロセンである。該メタロセンは、対称的又は非対称的であることができる。本文脈における対称性は、メタロセン錯体を形成する2つのインデニルリガンドが化学的に同一であること、すなわち、それらは、置換基の数及び種類が同じであることを意味する。非対称は、2つのインデニルリガンドが、それらの置換基の1以上において、すなわち、それら化学構造又はそれらのインデニル部分の位置において、異なること、を意味する。非対称メタロセン錯体の場合に、それらは形式的にはC1-対称性であるが、理想的には擬似C2-対称性を保ち、リガンド周辺部でなく、金属中心の近傍でC2-対称性を維持する。それらの化学的性質上、アンチエナンチオマーとシノエナンチオマーの対(C1-対称性錯体の場合)、又はラセミのアンチ形とメソ形(C2-対称性錯体の場合)が、該錯体の合成の間に生成される。本発明の目的上、ラセミ-アンチは、2つのインデニルリガンドがシクロペンタジエニル-金属-シクロペンタジエニル面に対して反対方向に配向されていることを意味し、一方、ラセミ-シン(又はメソ形)は、下記のスキームにおいて例として示されているように、2つのインデニルリガンドがシクロペンタジエニル-金属-シクロペンタジエニル面に対して同じ方向に配向されていることを意味する。
それ故に、下記の式は、該メタロセン錯体のラセミのアンチ異性体を表すことが意図されている。
該メタロセン錯体は好ましくは、ラセミ-アンチ異性体として使用される。それ故に、理想的には、該メタロセン触媒錯体の少なくとも90モル%、例えば少なくとも95モル%、特には少なくとも98モル%、が、ラセミのアンチ異性体の形態である。
本発明の目的上、インデニルリガンド及びインダセニルリガンドの番号付けは以下の通りである。
本発明の錯体において、金属イオンMtは、該金属イオンの価数を満たすように且つその利用可能な配位部位を満たすように、リガンドXによって配位されることが理解されるであろう。これらのσ-リガンドの性質は非常に多様である。
語「C1~20ヒドロカルビル基」は、C1~20アルキル、C2~20アルケニル、C2~20アルキニル、C3~20シクロアルキル、C3~20シクロアルケニル、C6~20アリール基、C7~20アルキルアリール基、若しくはC7~20アリールアルキル基、又はこれらの基の組み合わせ、例えば、アルキルによって置換されたシクロアルキル、を包含する。直鎖状及び分岐状のヒドロカルビル基は、環状単位を含むことができない。脂肪族ヒドロカルビル基はアリール環を含むことができない。
特に断らない限り、好ましいC1~20ヒドロカルビル基は、C1~20アルキル、C4~20シクロアルキル、C5~20シクロアルキル-アルキル基、C7~20アルキルアリール基、C7~20アリールアルキル基、又はC6~20アリール基、特には、C1~10アルキル基、C6~10アリール基、又はC7~12アリールアルキル基、例えばC1~8アルキル基、である。最も特に好ましいヒドロカルビル基は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、tertブチル、イソブチル、C5~6-シクロアルキル、シクロヘキシルメチル、フェニル、又はベンジルである。
語「ハロゲン原子」は、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、及びヨード基、特にはクロロ基、を包含する。
本発明において使用されるメタロセンは、下記の式Iで表される構造を有する、ラセミのアンチ配置での、架橋されたビスインデニルメタロセンである:
ここで、Mtは、Zr又はHfであり;
各Xは、シグマリガンドであり;
Eは、2つのシクロペンタジエニルリガンドを化学的に結合する、-CR1 2-、-CR1 2-CR1 2-、-CR1 2-SiR1 2-、-SiR1 2-又は-SiR1 2-SiR1 2-基であり;R1基は、同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり、及び任意的に、2つのR1基はC4~C8環の一部であってもよく、
R2及びR2’は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく;
R2は-CH2R基であり、ここで、Rは、H、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、C3~8シクロアルキル基、C6~10アリール基であり;
R2’はC1~20ヒドロカルビル基であり;好ましくは、R2及びR2’は同じであり、且つ直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基であり;
各R3及びR4は独立して、同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基、C7~20アリールアルキル、C7~20アルキルアリール基、C6~20アリール基、OY基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び任意的に、隣接する2つのR3又はR4基は、それらが結合されているフェニル炭素を含む環の一部であってもよく;
各R5、R5’、R6及びR6’は独立して、水素原子、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基、又はOY基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び、対応するインデニルリガンドの5位及び6位及び/又は5’位及び6’位の炭素原子を含む、4~7個の原子の環状構造の一部であるところの、-CH=、-CY=、-CH2-、-CHY-又は-CY2-基であってもよい;
R7及びR7’は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、H、若しくはOY基、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり、但し、R7がHである場合に、R5及びR6の両方がHでなく、並びにR7’がHである場合にR5’及びR6’の両方がHでなく、並びに、但し、追加的に、R5及びR6は、R7が水素原子と異なる場合にのみ水素原子であってもよく、並びにR5’及びR6’は、R7’が水素原子と異なる場合にのみ水素原子であってもよい。
上記に定義された式Iの場合に、下記は好ましい実施態様を表し、それらは単独で又は組み合わせて選択されることができる:
Eは好ましくは、SiMe2 であり;
Xは好ましくは、ハロゲン原子、より好ましくはCl、又はメチルであり;
R2及びR2’ は好ましくは、C1~6アルキル、より好ましくはメチル、であり;
R3及びR4は独立して、好ましくはH、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、より好ましくは、H、t-ブチル及びメチルからなる群から選択され;
各R5、R5’、R6及びR6’は独立して、好ましくはC1~10ヒドロカルビル基、OY基であり、ここで、Yは、C1~6アルキル基、又は、対応するインデニルリガンドの5位及び6位及び/又は5’位及び6’位の炭素原子を含む、4~7個の原子の環状構造の一部であるところの、-CH=、-CY=、-CH2-、-CHY-若しくは-CY2-基であり;
R7は好ましくは、H、C1~20アルキル基、又はC6~20アリール基であり;及び/又は、
R7’は好ましくは、Hである。
好ましくは、本発明の為に好適なメタロセンは、下記の式IIによって記載されている構造を有する、ラセミのアンチ配置での、架橋されたビスインデニルメタロセンである:
ここで、Mtは、Zr又はHfであり;
Xは、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、ハロゲン原子、水素原子、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基、又はOY基若しくはNY2基であり、ここで、Yは、2以下のケイ素原子を任意的に含んでいてもよいC1~10ヒドロカルビル基である;
ケイ素原子上の2つのR1基は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり、好ましくはC1~8ヒドロカルビル基であり;最も好ましくは、一方のR1は、水素原子、メチル、エチル、n-プロピル、又はi-プロピルであり及び他方のR1は、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、i-ブチル、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、及びフェニルから選択され;
R2及びR2’は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく;
R2は-CH2R基であり、ここで、Rは、H、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、C3~8シクロアルキル基、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含んでいてもよいC6~10アリール基であり;
R2’は、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり;好ましくは、R2及びR2’は同じであり、且つ直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基であり;
各R3及びR4は独立して、同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基、C7~20アリールアルキル、C7~20アルキルアリール基、C6~20アリール基、OY基又はNY2基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び任意的に、隣接する2つのR3又はR4は、それらが結合されているフェニル炭素を含む4~7個の原子環の一部であってもよい;
各R5、R5’、R6及びR6’は独立して、水素原子、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基、又はOY基若しくはNY2基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び、対応するインデニルリガンドの5位及び6位及び/又は5’位及び6’位の炭素原子を含む、4~7個の原子の環状構造の一部であるところの、-CH=、-CY=、-CH2-、-CHY-又は-CY2-基であってもよい;
R7及びR7’は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、H、若しくはOY基、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり、但し、R7がHである場合に、R5及びR6の両方がHでなく、並びにR7’がHである場合にR5’及びR6’の両方がHでなく、並びに、但し、追加的に、R5及びR6は、R7が水素原子と異なる場合にのみ水素原子であってもよく、並びにR5’及びR6’は、R7’が水素原子と異なる場合にのみ水素原子であってもよい。
上記に定義された式IIの場合に、下記は好ましい実施態様を表し、それらは単独で又は組み合わせて選択されることができる:
R1は好ましくはメチルであり;
Xは好ましくは、ハロゲン原子、より好ましくはCl、又はメチルであり;
R2及びR2’は好ましくは、C1~6アルキル、より好ましくはメチル、であり;
R3及びR4は独立して、好ましくはH、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、より好ましくは、H、t-ブチル及びメチルからなる群から選択され;
各R5、R5’、R6及びR6’ は独立して、好ましくはC1~10ヒドロカルビル基、OY基であり、ここで、Yは、C1~6アルキル基、又は対応するインデニルリガンドの5位及び6位及び/又は5’位及び6’位の炭素原子を含む、4~7個の原子の環状構造の一部であるところの、-CH=、-CY=、-CH2-、-CHY-若しくは-CY2-基であり;
R7は好ましくは、H、C1~20アルキル基、又はC6~20アリール基であり;及び/又は、
R7’は好ましくは、Hである。
更により好ましくは、本発明の為に好適なメタロセンは、下記の式IIIで表される構造を有する、ラセミのアンチ配置での、架橋されたビスインデニルメタロセンである:
ここで、Mtは、Zr又はHfであり;
Xは、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、ハロゲン原子、水素原子、C1~6ヒドロカルビル基、又はOY基若しくはNY2基であり、ここで、Yは、任意的に1個のケイ素原子を含んでいてもよいC1~6ヒドロカルビル基である;
ケイ素原子上の2つのR1基は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~8ヒドロカルビル基であり、好ましくはC1~8ヒドロカルビル基であり;最も好ましくは、一方のR1は、水素原子、メチル、エチル、n-プロピル、又はi-プロピルであり及び他方のR1は、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、i-ブチル、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、及びフェニルから選択され;
R2及びR2’は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、及び-CH2R基であり、ここで、Rは、H、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、C3~8シクロアルキル基、C6~10アリール基であり;
好ましくは、R2及びR2’は同じであり、且つ直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基であり;
各R3及びR4は独立して、同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、直鎖状又は分岐状のC1~C6アルキル基、C7~20アリールアルキル、C7~20アルキルアリール基、C6~20アリール基、OY基又はNY2基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び任意的に、隣接する2つのR3又はR4は、それらが結合されているフェニル炭素を含む4~7個の原子環の一部であってもよい;
各R5、R5’、R6及びR6’は独立して、水素原子、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基、又はOY基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び、対応するインデニルリガンドの5位及び6位及び/又は5’位及び6’位の炭素原子を含む、4~7個の原子の環状構造の一部であるところの、-CH=、-CY=、-CH2-、-CHY-又は-CY2-基であってもよい;
R7は、H、若しくはOY基、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり、但し、R7がHである場合に、R5及びR6の両方がHでなく、並びに、但し、追加的に、R5及びR6は、R7が水素原子と異なる場合にのみ水素原子であってもよい。
上記に定義された式IIIの場合に、下記は好ましい実施態様を表し、それらは単独で又は組み合わせて選択されることができる:
Mtは好ましくは、Zrであり;
R1は好ましくは、メチルであり;
Xは好ましくは、ハロゲン原子、より好ましくはCl、又はメチルであり;
R2及びR2’は好ましくは、C1~6アルキル、より好ましくはメチル、であり;
R3及びR4は独立して、好ましくはH、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、より好ましくは、H、t-ブチル及びメチルからなる群から選択され;
各R5、R5’、R6及びR6’ は独立して、好ましくはC1~10ヒドロカルビル基、OY基であり、ここで、Yは、C1~6アルキル基、又は対応するインデニルリガンドの5位及び6位及び/又は5’位及び6’位の炭素原子を含む、4~7個の原子の環状構造の一部であるところの、-CH=、-CY=、-CH2-、-CHY-若しくは-CY2-基であり;及び/又は、
R7は好ましくは、H、C1~20アルキル基、又はC6~20アリール基である。
1つの実施態様において、本発明の為に好適なメタロセンは、下記の式IVによって記載されている構造を有する、ラセミのアンチ配置での、架橋されたビスインデニルメタロセンである:
ここで、Mtは、Zr又はHfであり;
Xは、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、ハロゲン原子、C1~6ヒドロカルビル基、又はOY基若しくはNY2基であり、ここで、Yは、任意的に1個のケイ素原子を含んでいてもよいC1~6ヒドロカルビル基である;
ケイ素原子上の2つのR1基は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~8ヒドロカルビル基であり、好ましくは、C1~8ヒドロカルビル基であり、最も好ましくは、一方のR1は、水素原子、メチル、エチル、n-プロピル、又はi-プロピル及び他方のR1は、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、i-ブチル、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、及びフェニル;最も好ましくは、R1は同じであり、且つMeであり;
R2及びR2’は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、及び-CH2R基であり、ここで、Rは、H、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、C3~8シクロアルキル基、C6~10アリール基であり;
好ましくは、R2及びR2’は同じであり、且つ直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基であり;
各R3及びR4は独立して、同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、直鎖状又は分岐状のC1~C6アルキル基、C7~20アリールアルキル、C7~20アルキルアリール基、C6~20アリール基、OY基又はNY2基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び任意的に、隣接する2つのR3又はR4は、それらが結合されているフェニル炭素を含む4~7個の原子環の一部であってもよい;
各R6及びR6’は独立して、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり;並びに、
Yは、C1~10ヒドロカルビル基である。
上記に定義された式IVの場合に、下記は好ましい実施態様を表し、それらは単独で又は組み合わせて選択されることができる:
R1は好ましくは、メチルであり;
Xは好ましくは、ハロゲン原子、より好ましくはCl、又はメチルであり;
R2及びR2’は好ましくは、C1~6アルキル、より好ましくはメチル、であり;
R3及びR4は独立して、好ましくはH、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、より好ましくは、H、t-ブチル及びメチルからなる群から選択され;
Yは好ましくは、C1~6アルキル基、より好ましくはメチル、であり;及び/又は、
各R6及びR6’は、独立して、好ましくはC1~10ヒドロカルビル基である。
同じ実施態様において、より好ましいメタロセンは、下記の式Vによって記載されている構造を有する:
ここで、Mtは、Zr又はHfであり;
Xは、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、ハロゲン原子、C1~6ヒドロカルビル基、又はOY基若しくはNY2基であり、ここで、Yは、任意的に1個のケイ素原子を含んでいてもよいC1~6ヒドロカルビル基である;
R2及びR2’は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、及び-CH2R基であり、ここで、Rは、H、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、C3~8シクロアルキル基、C6~10アリール基であり;
好ましくは、R2及びR2’は同じであり、且つ直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基であり;
各R3及びR4は独立して、同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、直鎖状又は分岐状のC1~C6アルキル基、C7~20アリールアルキル、C7~20アルキルアリール基、C6~20アリール基、OY基又はNY2基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び任意的に、隣接する2つのR3又はR4は、それらが結合されているフェニル炭素を含む4~7個の原子環の一部であってもよい;
各R6及びR6’は独立して、C1~10ヒドロカルビル基であり;並びに、
Yは、C1~10ヒドロカルビル基である。
上記に定義された式Vの場合に、下記は好ましい実施態様を表し、それらは単独で又は組み合わせて選択されることができる:
Xは好ましくは、ハロゲン原子、より好ましくはCl、又はメチルであり;
R2及びR2’ は好ましくは、C1~6アルキル、より好ましくはメチル、であり;
R3及びR4は独立して、好ましくはH、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、より好ましくは、H、t-ブチル及びメチルからなる群から選択され;
Yは好ましくは、C1~6アルキル基、より好ましくはメチル、であり;及び/又は、
各R6及びR6’は独立して、好ましくはC1~10ヒドロカルビル基である。
同じ実施態様において、より好ましいメタロセンは、下記の式VIによって記載されている構造を有する:
ここで、Mtは、Zr又はHfであり;
Xは、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、ハロゲン原子、C1~6ヒドロカルビル基、又はOY基若しくはNY2基であり、ここで、Yは、任意的に1個のケイ素原子を含んでいてもよいC1~6ヒドロカルビル基である;
各R3及びR4は独立して、同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、直鎖状又は分岐状のC1~C6アルキル基、C7~20アリールアルキル、C7~20アルキルアリール基、C6~20アリール基、OY基又はNY2基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び任意的に、隣接する2つのR3又はR4は、それらが結合されているフェニル炭素を含む4~7個の原子環の一部であってもよい;
R5及びR5’は独立して、C1~10ヒドロカルビル基であり;
R8及びR8’は独立して、H、又はC1~10ヒドロカルビル基であり;並びに、
Yは、C1~10ヒドロカルビル基である。
上記に定義された式VIの場合に、下記は好ましい実施態様を表し、それらは単独で又は組み合わせて選択されることができる:
Xは好ましくは、ハロゲン原子、より好ましくはCl、又はメチルであり;
R3及びR4は独立して、好ましくはH、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、より好ましくは、H、t-ブチル及びメチルからなる群から選択され;
Yは好ましくは、C1~6アルキル基、より好ましくはメチル、であり;及び/又は、
各R8及びR8’は独立して、好ましくはC1~10ヒドロカルビル基である。
この実施態様における好ましいメタロセンは下記の通りである:
rac-ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4-フェニル-5-メトキシ-6-tert-ブチルインデン-1-イル)ジルコニウムジクロライド;
rac-ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4-(4’-tert-ブチルフェニル)-5-メトキシ-6-tert-ブチルインデン-1-イル)ジルコニウムジクロライド;
rac-ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4-(3’,5’-ジメチルフェニル)-5-メトキシ-6-tert-ブチルインデン-1-イル)ジルコニウムジクロライド;
rac-ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4-(3’,5’-ジ-tert-ブチルフェニル)-5-メトキシ-6-tert-ブチルインデン-1-イル)ジルコニウムジクロライド;及び、
それらのジルコニウムジメチル類似体及びハフニウム類似体。
第2の実施態様において、本発明の為に好適なメタロセンは、下記の式VIIによって記載されている構造を有する、ラセミのアンチ配置での、架橋されたビスインデニルメタロセンである:
ここで、Mtは、Zr又はHfであり;
Xは、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、ハロゲン原子、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~6ヒドロカルビル基、又はOY基若しくはNY2基であり、ここで、Yは、2以下のケイ素原子を任意的に含んでいてもよいC1~10ヒドロカルビル基である;
ケイ素原子上の2つのR1基は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり、好ましくはC1~8ヒドロカルビル基であり;最も好ましくは、一方のR1は、水素原子、メチル、エチル、n-プロピル、又はi-プロピルであり及び他方のR1は、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、i-ブチル、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、及びフェニルから選択され;
R2及びR2’は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく;
R2は-CH2R基であり、ここで、Rは、H、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、C3~8シクロアルキル基、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含んでいてもよいC6~10アリール基であり;
R2’は、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり;好ましくは、R2及びR2’は同じであり、且つ直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基であり;
各R3及びR4は独立して、同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基、C7~20アリールアルキル、C7~20アルキルアリール基、C6~20アリール基、OY基又はNY2基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び任意的に、隣接する2つのR3又はR4は、それらが結合されているフェニル炭素を含む4~7個の原子環の一部であってもよい;
各R5、R5’、R6及びR6’は独立して、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり、 及び、対応するインデニルリガンドの5位及び6位及び/又は5’位及び6’位の炭素原子を含む、4~7個の原子の環状構造の一部であるところの、-CH=、-CY=、-CH2-、-CHY-又は-CY2-基であってもよい。
上記に定義された式VIIの場合に、下記は好ましい実施態様を表し、それらは単独で又は組み合わせて選択されることができる:
R1は好ましくは、メチルであり;
Xは好ましくは、ハロゲン原子、より好ましくはCl、又はメチルであり;
R2及びR2’は好ましくは、C1~6アルキル、より好ましくはメチル、であり;
R3及びR4は独立して、好ましくはH、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、より好ましくは、H、t-ブチル及びメチルからなる群から選択され;及び/又は、
各R5、R5’、R6及びR6’は独立して、好ましくは、対応するインデニルリガンドの5位及び6位及び/又は5’位及び6’位の炭素原子を含む、4~7個の原子の環状構造の一部であるところの、-CH=、-CY=、-CH2-、-CHY-又は-CY2-基である。
この第2の実施態様において、該メタロセンはより好ましくは、下記の式VIIIによって記載された構造を有する:
ここで、Mtは、Zr又はHfであり;
Xは、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、ハロゲン原子、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~6ヒドロカルビル基、又はOY基若しくはNY2基であり、ここで、Yは、2以下のケイ素原子を任意的に含んでいてもよいC1~10ヒドロカルビル基である;
ケイ素原子上の2つのR1基は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり、好ましくはC1~8ヒドロカルビル基であり;最も好ましくは、一方のR1は、水素原子、メチル、エチル、n-プロピル、又はi-プロピルであり及び他方のR1は、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、i-ブチル、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、及びフェニルから選択され;
R2及びR2’は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく;
R2は-CH2R基であり、ここで、Rは、H、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、C3~8シクロアルキル基、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含んでいてもよいC6~10アリール基であり;
R2’は、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり;好ましくは、R2及びR2’は同じであり、且つ直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基であり;
各R3及びR4は独立して、同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基、C7~20アリールアルキル、C7~20アルキルアリール基、C6~20アリール基、OY基又はNY2基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び任意的に、隣接する2つのR3又はR4は、それらが結合されているフェニル炭素を含む4~7個の原子環の一部であってもよい;並びに、
YはC1~10ヒドロカルビル基であり、及びnは2~5の整数である。
上記に定義された式VIIIの場合に、下記は好ましい実施態様を表し、それらは単独で又は組み合わせて選択されることができる:
R1は好ましくは、メチルであり;
Xは好ましくは、ハロゲン原子、より好ましくはCl、又はメチルであり;
R2及びR2’は好ましくは、C1~6アルキル、より好ましくはメチル、であり;
R3及びR4は独立して、好ましくはH、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、より好ましくは、H、t-ブチル及びメチルからなる群から選択され;及び/又は、
YはC1~10ヒドロカルビル基であり、及びnは3~4の整数である。
この第2の実施態様において、該メタロセンはより好ましくは、下記の式IXによって記載された構造を有する:
ここで、Mtは、Zr又はHfであり;
Xは、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、ハロゲン原子、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~6ヒドロカルビル基、又はOY基若しくはNY2基であり、ここで、Yは、2以下のケイ素原子を任意的に含んでいてもよいC1~10ヒドロカルビル基である;最も好ましくは、Xは、塩素原子又はメチルであり;
各R3及びR4は独立して、同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基、C7~20アリールアルキル、C7~20アルキルアリール基、C6~20アリール基、OY基又はNY2基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び任意的に、隣接する2つのR3又はR4は、それらが結合されているフェニル炭素を含む4~7個の原子環の一部であってもよい;並びに、
YはC1~10ヒドロカルビル基であり、及びnは3~4の整数である。
この第2の実施態様において、該メタロセンはより好ましくは、下記の式IXによって記載された構造を有する::
Mtは好ましくは、Zrであり;
Xは好ましくは、ハロゲン原子、より好ましくはCl、又はメチルであり;
R3及びR4は独立して、好ましくはH、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、より好ましくは、H、t-ブチル及びメチルからなる群から選択され;及び/又は、
YはC1~10ヒドロカルビル基であり、及びnは3~4の整数である。
この実施態様における好ましいメタロセンは下記の通りである:
rac-ジメチルシランジイルビス[2-メチル-4-フェニル-1,5,6,7-テトラヒドロ-s-インダセン-1-イル]ジルコニウムジクロライド;
rac-ジメチルシランジイルビス[2-メチル-4-(4-tert-ブチルフェニル)-1,5,6,7-テトラヒドロ-s-インダセン-1-イル]ジルコニウムジクロライド;
rac-ジメチルシランジイルビス[2-メチル-4-(3,5-ジメチルフェニル)-1,5,6,7-テトラヒドロ-s-インダセン-1-イル]ジルコニウムジクロライド;
rac-ジメチルシランジイルビス[2-メチル-4-(3’,5’-ジ-tert-ブチルフェニル)-1,5,6,7-テトラヒドロ-s-インダセン-1-イル]ジルコニウムジクロライド;並びに、
それらのジルコニウムジメチル類似体及びそれらのハフニウム類似体。
第3の実施態様において、本発明の為に好適なメタロセンは、下記の式Xによって記載されている構造を有する、ラセミのアンチ配置での、非対称の、架橋されたビスインデニルメタロセンである:
ここで、Mtは、Zr又はHfであり;
Xは、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、ハロゲン原子、水素原子、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基、又はOY基若しくはNY2基であり、ここで、Yは、2以下のケイ素原子を任意的に含んでいてもよいC1~10ヒドロカルビル基である;
ケイ素原子上の2つのR1基は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり、好ましくはC1~8ヒドロカルビル基であり;最も好ましくは、一方のR1は、水素原子、メチル、エチル、n-プロピル、又はi-プロピルであり及び他方のR1は、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、i-ブチル、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、及びフェニルから選択され;
R2及びR2’は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく;
R2は-CH2R基であり、ここで、Rは、H、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、C3~8シクロアルキル基、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含んでいてもよいC6~10アリール基であり;
R2’は、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり;好ましくは、R2及びR2’は同じであり、且つ直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基であり;
各R3及びR4は独立して、同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基、C7~20アリールアルキル、C7~20アルキルアリール基、C6~20アリール基、OY基又はNY2基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び任意的に、隣接する2つのR3又はR4は、それらが結合されているフェニル炭素を含む4~7個の原子環の一部であってもよい;
R5、R6は独立して、水素原子、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり、及び、対応するインデニルリガンドの5位及び6位及び/又は5’位及び6’位の炭素原子を含む、4~7個の原子の環状構造の一部であるところの、-CH=、-CY=、-CH2-、-CHY-又は-CY2-基であってもよい;
R5’、R6’は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基、又はOY基若しくはNY2基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり;
R7は、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基である。
上記に定義された式Xの場合に、下記は好ましい実施態様を表し、それらは単独で又は組み合わせて選択されることができる:
R1は好ましくは、メチルであり;
Xは好ましくは、ハロゲン原子、より好ましくはCl、又はメチルであり;
R2及びR2’は好ましくは、C1~6アルキル、より好ましくはメチル、であり;
R3及びR4は独立して、好ましくはH、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、より好ましくは、H、t-ブチル及びメチルからなる群から選択され;
各R5、R5’、R6及びR6’は独立して、好ましくはC1~10ヒドロカルビル基、OY基であり、ここで、Yは、C1~6アルキル基、又は対応するインデニルリガンドの5位及び6位及び/又は5’位及び6’位の炭素原子を含む、4~7個の原子の環状構造の一部であるところの、-CH=、-CY=、-CH2-、-CHY-若しくは-CY2-基である;及び/又は、
R7は好ましくは、C6~20アリール基である。
より好ましくは、第3の実施態様のメタロセンは、下記の式XIによって記載されている構造を有する、ラセミのアンチ配置での、非対称の、架橋されたビスインデニルメタロセンである:
ここで、Mtは、Zr又はHfであり;
Xは、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、ハロゲン原子、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~6ヒドロカルビル基、又はOY基若しくはNY2基であり、ここで、Yは、2以下のケイ素原子を任意的に含んでいてもよいC1~10ヒドロカルビル基である;
ケイ素原子上の2つのR1基は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり、好ましくはC1~8ヒドロカルビル基であり;最も好ましくは、一方のR1は、水素原子、メチル、エチル、n-プロピル、又はi-プロピルであり及び他方のR1は、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、i-ブチル、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、及びフェニルから選択され;
R2及びR2’は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく;
R2は-CH2R基であり、ここで、Rは、H、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、C3~8シクロアルキル基、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC6~10アリール基であり;
R2’は、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり;好ましくは、R2及びR2’は同じであり、且つ直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基であり;
各R3及びR4は独立して、同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基、C7~20アリールアルキル、C7~20アルキルアリール基、C6~20アリール基、OY基又はNY2基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び任意的に、隣接する2つのR3又はR4は、それらが結合されているフェニル炭素を含む4~7個の原子環の一部であってもよい;
R5、R6は独立して、水素原子、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり、及び、対応するインデニルリガンドの5位及び6位及び/又は5’位及び6’位の炭素原子を含む、4~7個の原子の環状構造の一部であるところの、-CH=、-CY=、-CH2-、-CHY-又は-CY2-基であってもよい;
R5’、R6’はC1~20ヒドロカルビル基であり;
R7は、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり;並びに、
Yは、C1~10ヒドロカルビル基である。
上記に定義された式XIの場合に、下記は好ましい実施態様を表し、それらは単独で又は組み合わせて選択されることができる:
R1は好ましくは、メチルであり;
Xは好ましくは、ハロゲン原子、より好ましくはCl、又はメチルであり;
R2及びR2’ は好ましくは、C1~6アルキル、より好ましくはメチル、であり;
R3及びR4は独立して、好ましくはH、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、より好ましくは、H、t-ブチル及びメチルからなる群から選択され;
各R5及びR6は独立して、好ましくは、対応するインデニルリガンドの5位及び6位及び/又は5’位及び6’位の炭素原子を含む、4~7個の原子の環状構造の一部であるところの、-CH=、-CY=、-CH2-、-CHY-又は-CY2-であり;
R6’は好ましくは、C1~10ヒドロカルビル基であり;
R7は好ましくは、C6~20アリール基であり;及び/又は、
YはC1~6ヒドロカルビルである。
更により好ましくは、この第3の実施態様のメタロセンは、下記の式XIIによって記載されている構造を有する、ラセミのアンチ配置での、非対称の、架橋されたビスインデニルメタロセンである:
ここで、Mtは、Zr又はHfであり;
Xは、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、ハロゲン原子、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~6ヒドロカルビル基、又はOY基若しくはNY2基であり、ここで、Yは、2以下のケイ素原子を任意的に含んでいてもよいC1~10ヒドロカルビル基である;
各R3及びR4は独立して、同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基、C7~20アリールアルキル、C7~20アルキルアリール基、C6~20アリール基、OY基又はNY2基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び任意的に、隣接する2つのR3又はR4は、それらが結合されているフェニル炭素を含む4~7個の原子環の一部であってもよい;
R5’、R6’はC1~20ヒドロカルビル基であり;
Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及びnは3~4の整数である。
上記に定義された式XIIの場合に、下記は好ましい実施態様を表し、それらは単独で又は組み合わせて選択されることができる:
Xは好ましくは、ハロゲン原子、より好ましくはCl、又はメチルであり;
R3及びR4は独立して、好ましくはH、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、より好ましくは、H、t-ブチル及びメチルからなる群から選択され;
YはC1~6ヒドロカルビル基であり、及びnは3であり;
R6’は好ましくは、C1~10ヒドロカルビル基であり;及び/又は、
R7は好ましくは、C6~20アリール基である。
最も好ましくは、この第3の実施態様のメタロセンは、下記の式XIIIによって記載されている構造を有する、ラセミのアンチ配置での、非対称の、架橋されたビスインデニルメタロセンである:
ここで、Mtは、Zr又はHfであり;
Xは、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、ハロゲン原子、C1~6ヒドロカルビル基、又はOY基若しくはNY2基であり、ここで、Yは、2以下のケイ素原子を任意的に含んでいてもよいC1~10ヒドロカルビル基である;最も好ましくは、Xは、塩素原子又はメチルであり;
各R3及びR4は独立して、同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基、C7~20アリールアルキル、C7~20アルキルアリール基、C6~20アリール基、OY基又はNY2基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び任意的に、隣接する2つのR3又はR4は、それらが結合されているフェニル炭素を含む4~7個の原子環の一部であってもよい。
上記に定義された式XIIIの場合に、下記は好ましい実施態様を表し、それらは単独で又は組み合わせて選択されることができる:
Xは好ましくは、ハロゲン原子、より好ましくはCl、又はメチルであり;及び/又は、
R3及びR4は独立して、好ましくはH、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、より好ましくは、H、t-ブチル及びメチルからなる群から選択される。
この実施態様における好ましいメタロセンは下記の通りである:
rac-アンチ-ジメチルシランジイル[2-メチル-4,8-ビス(4’-tert-ブチルフェニル)-1,5,6,7-テトラヒドロ-s-インダセン-1-イル][2-メチル-4-(3’,5’-ジメチルフェニル)-5-メトキシ-6-tert-ブチルインデン-1-イル]ジルコニウムジクロライド;
rac-アンチ-ジメチルシランジイル[2-メチル-4,8-ビス(3’,5’-ジメチルフェニル)-1,5,6,7-テトラヒドロ-s-インダセン-1-イル][2-メチル-4-(3’,5’-ジメチルフェニル)-5-メトキシ-6-tert-ブチルインデン-1-イル]ジルコニウムジクロライド;
rac-アンチ-ジメチルシランジイル[2-メチル-4,8-ビス(3’,5’-ジメチルフェニル)-1,5,6,7-テトラヒドロ-s-インダセン-1-イル][2-メチル-4-(3’,5’-ジ-tert-ブチルフェニル)-5-メトキシ-6-tert-ブチルインデン-1-イル]ジルコニウムジクロライド;
rac-アンチ-ジメチルシランジイル[2-メチル-4,8-ビス(4’-tert-ブチルフェニル)-1,5,6,7-テトラヒドロ-s-インダセン-1-イル][2-メチル-4-(4’-tert-ブチルフェニル)-5-メトキシ-6-tert-ブチルインデン-1-イル]ジルコニウムジクロライド;
rac-アンチ-ジメチルシランジイル[2-メチル-4,8-ビス(4’-tert-ブチルフェニル)-1,5,6,7-テトラヒドロ-s-インダセン-1-イル][2-メチル-4-(3’,5’-ジ-tert-ブチルフェニル)-5-メトキシ-6-tert-ブチルインデン-1-イル]ジルコニウムジクロライド;並びに、
それらのジルコニウムジメチル類似体及びそれらのハフニウム類似体。
疑いを避けるために、上記で提供された置換基の任意のより狭い定義は、任意の他の置換基の任意の他の広い又は狭くされた定義と組み合わせられることができる。
上記記載の全体にわたって、置換基のより狭い定義が示されている場合には、より狭い定義が、本出願における他の置換基の全てのより広い及びより狭い定義と関連して開示されているとみなされる。
助触媒
活性な触媒種を形成する為に、当技術分野において周知である助触媒を使用する必要が通常ある。メタロセン触媒を活性化する為に使用される第13族金属、例えば、有機アルミニウム又は有機ホウ素又はホウ酸化合物、1以上の化合物を含む助触媒は、本発明における使用の為に適している。
本発明において使用される触媒系は、(i)本明細書において定義されている錯体;及び、通常(ii)アルミニウムアルキル化合物(又は、他の適切な助触媒)、又はその反応生成物を含みうる。従って、該助触媒は好ましくは、アルモキサン、例えばメチルアルモキサン(MAO:methylalumoxane)、である。
該アルモキサン助触媒は、下記の式(XX)のものであることができる:
ここで、nは6~20であり、及びRは下記の意味を有する。
アルモキサンは、例えば、有機アルミニウム化合物の部分的加水分解、例えば式AlR3の部分的加水分解、によって形成され、ここで、Rは例えば、H、C1~C10アルキル、好ましくはC1~C5アルキル、又はC3~10-シクロアルキル、C7~C12-アリールアルキル、又はアルキルアリール及び/又はフェニル若しくはナフチルであることができる。結果として生じる酸素含有アルモキサンは一般的に、純粋な化合物でなく、しかし、式(XX)のオリゴマーの混合物である。
好ましいアルモキサンはメチルアルモキサン(MAO)である。助触媒として、本発明に従って使用される該アルモキサンは、それらの製造の様式の為に、純粋な化合物ではない故に、本明細書の下記においてアルモキサン溶液のモル濃度は、それらのアルミニウム含有量に基づく。
本発明に従うと、ホウ素含有助触媒がまた、アルモキサン助触媒の代わりに又はアルモキサン助触媒と組み合わせて使用されることができる。
ホウ素をベースとする助触媒がアルモキサンの不存在下で使用される場合に、アルミニウムアルキル化合物、例えばTIBA、との反応によって錯体をプレアルキル化するのが普通であることが当業者によって理解されるであろう。この手順は周知である、任意の適切なアルミニウムアルキル、例えばAl(C1~6-アルキル)3が使用されることができる。
好ましいアルミニウムアルキル化合物は、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリイソヘキシルアルミニウム、トリ-n-オクチルアルミニウム及びトリイソオクチルアルミニウムである。
代替的には、ホウ酸塩助触媒をアルモキサンの非存在下で使用する場合、メタロセン触媒錯体はアルキル化されたバージョン、すなわち、例えばジメチルメタロセン触媒錯体又はジベンジルメタロセン触媒錯体が使用されることができる。
関心のあるホウ素含有助触媒は、下記の式(Z)のものを包含する。
BY3 (Z)
ここで、Yは、同じであってもよく又は異なっていてもよく、及び水素原子、1~約20個の炭素原子のアルキル基、6~約15個の炭素原子のアリール基、アルキルラジカル中に1~10個の炭素原子を有し且つアリールラジカル中に6~20個の炭素原子を有するアルキルアリール、アリールアルキル、ハロアルキル又はハロアリール、又はフッ素、塩素、臭素若しくはヨウ素である。Yの好ましい例は、ハロアリール、例えば、p-フルオロフェニル、3,5-ジフルオロフェニル、ペンタフルオロフェニル、3,4,5-トリフルオロフェニル及び3,5-ジ(トリフルオロメチル)フェニル、である。好ましい選択肢は、トリフルオロボラン、トリス(4-フルオロフェニル)ボラン、トリス(3,5-ジフルオロフェニル)ボラン、トリス(4-フルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(2,4,6-トリフルオロフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(3,5-ジフルオロフェニル)ボラン及び/又はトリス(3,4,5-トリフルオロフェニル)ボランである。
トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランが特に好ましい。
しかしながら、ボレート、すなわちボレートアニオンと酸性カチオンとを含む化合物、が使用されることが好ましい。そのようなイオン性助触媒は好ましくは、非配位性アニオン(non-coordinating anion)、例えばテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、を含む。好適なカチオンは、アミン誘導体又はアニリン誘導体、例えば、メチルアンモニウム、アニリニウム、ジメチルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、N-メチルアニリニウム、ジフェニルアンモニウム、N,N-ジメチルアニリニウム、トリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、トリ-n-ブチルアンモニウム、メチルジフェニルアンモニウム、ピリジニウム、p-ブロモ-N,N-ジメチルアニリニウム、又はp-ニトロ-N,N-ジメチルアニリニウムである。
本発明に従って使用されることができる好ましいイオン性化化合物は、下記を包含する:
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;
トリブチルアンモニウムテトラ(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(4-フルオロフェニル)ボレート;
N,N-ジメチルシクロヘキ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;
N,N-ジメチルベンジ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(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;ジ(シクロヘキシル)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;トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート;並びに、
フェロセニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート。
好ましくは、下記が与えられる:
トリフェニルカルベニウムテトラキス(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-ジメチルシクロヘキ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;及び、
N,N-ジメチルベンジ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。
特には、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、及び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)ボレートが、特に好ましい。
従って、Ph3CB(PhF5)4及びそれらの類似体の使用がそれ故に特に好まれる。
本発明に従うと、好ましい助触媒はアルモキサンであり、より好ましくはメチルアルモキサンと、ホウ酸塩助触媒、例えば、N,N-ジメチルアンモニウム-テトラキスペンタフルオロフェニルボレート及びPh3CB(PhF5)4、との組み合わせである。メチルアルモキサンとトリチルボレートとの組み合わせが特に好ましい。
助触媒の適切な量は、当業者に周知であろう。
メタロセンの金属イオンに対するホウ素の供給量のモル比は、0.1:1~10:1モル/モル、好ましくは0.3:1~7:1モル/モル、特には0.3:1~5:1モル/モル、でありうる。
該メタロセンの金属イオンに対するアルミノキサン中のAlのモル比は、1:1~2000:1モル/モル、好ましくは10:1~1000:1モル/モル、より好ましくは50:1~500:1モル/モル、でありうる。
該メタロセン触媒は、シリカ1g当たりメタロセンの金属イオンを10~100マイクロモル、シリカ1g当たりAlを5~10ミリモル含みうる。
触媒製造
該メタロセン触媒は、担持された形態又は担持されていない形態において使用されることができる。使用される粒子状の支持体材料は好ましくは、有機材料又は無機材料、例えば、シリカ、アルミナ又はジルコニア、混合された酸化物(mixed oxide)、例えばシリカ-アルミナ、であり、特には、シリカ、アルミナ、又はシリカ-アルミナ、である。シリカ支持体(silica support)の使用が好ましい。当業者は、メタロセン触媒を担持する為に必要とされる手順を知っている。
特には好ましくは、国際公開第WO94/14856(Mobil)号、国際公開第WO95/12622(Borealis)号及び国際公開第WO2006/097497号に記載されているプロセスに類似したプロセスを使用して、錯体が支持体の孔内へと入れられことができるように、該支持体は多孔質材料である。粒子径は重要でないが、好ましくは5~200μm、より好ましくは20~80μm、である。これらの担体の使用は、当技術分野において日常的に行われている。そのような担持された触媒を製造する為の特に好ましい手順が、国際公開第WO2020/239598号及び国際公開第WO2020/239603号において記載されているものである。
別の実施態様において、外部担体が使用されないが、該触媒はやはり固体微粒子の形態で示される。従って、外部担体、例えば、不活性有機又は無機担体、例えば上記されたシリカ、は使用されない。そのような触媒は、例えば国際公開第WO2003/051934号、国際公開第WO2014/060540号及び国際公開WO2019/179959号に記載されているように調製されることができる。
非晶質のエチレンプロピレンコポリマー
本発明の非晶質のエチレンプロピレンコポリマーは、エチレンとプロピレンとを含むコポリマーである。該エチレンプロピレンコポリマーは、23℃で、1,2,4-トリクロロベンゼン(TCB)中に及びキシレン中に可溶である。該エチレンプロピレンコポリマーのTCB及びキシレン中の溶解度は、「測定方法」の「キシレン可溶性画分(XS)の決定」において論じられているようにして測定されうる。
エチレンプロピレンコポリマーが、エチレン及びプロピレン以外のコモノマー、例えば、他のC4~20オレフィン、例えば、1-ブテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン等、を含むことが可能である。従って、1つの実施態様において、EPR成分は、エチレン-プロピレン-アルファー-オレフィンターポリマー、例えばプロピレン-エチレン-1-ブテンコポリマー、でありうる。しかしながら、他のコモノマーが存在しないことが好ましい。
該エチレンプロピレンコポリマーは、分子量分布及び/又はコモノマー分布に関して、単峰性又は多峰性(例えば、二峰性)であることができる。
1つの実施態様において、該コポリマーは単峰性である。より特には、該コポリマーは好ましくは、分子量分布及び/又はコモノマー分布に関して単峰性である。
前記エチレンプロピレンコポリマーは好ましくは、アイソタクティックコポリマー(isotactic copolymer)である。
該エチレンプロピレンコポリマーのエチレン含有量は、該コポリマーの総重量に対して、好ましくは少なくとも15重量%、より好ましくは少なくとも20重量%、更により好ましくは少なくとも21重量%、例えば少なくとも22重量%、例えば少なくとも24重量%、である。それ故に、該コポリマーのエチレン含有量の好適な範囲は、該コポリマーの総重量に対して20~80重量%、例えば22~75重量%、である。
該エチレンプロピレンコポリマーの固有粘度(iV)は、DIN EN ISO 1628-1及び同1628-3に従って135℃でのデカヒドロナフタレン(デカリン、DHN)中で測定されたときに、少なくとも3.5dl/g、好ましくは少なくとも4.0dl/g、より好ましくは少なくとも4.5dl/g、である。該コポリマーの固有粘度(iV)の好適な範囲は、DIN EN ISO 1628-1及び同1628-3に従って測定されたときに、3.5~8.0dl/g、好ましくは4.0~7.5dl/g、より好ましくは4.5~7.0dl/g、である。
前記エチレンプロピレンコポリマーは好ましくは、「測定方法」の「GPC分析」において論じられているようにして決定される場合に、少なくとも300,000Da、より好ましくは少なくとも350,000Da、より好ましくは少なくとも400,000Da、のMwを有する。
本発明のエチレンプロピレンコポリマーのユニークな特徴は、少なくとも3.5dl/gの固有粘度(iV)と組み合わせて、該エチレンプロピレンコポリマーが、エチレンプロピレンコポリマー1鎖当たり少なくとも4つの長鎖分岐(LCB)を含むことである。
コポリマー1鎖当たりのLCBの数は、「測定方法」の「分岐計算」において論じられているようにして決定されことができる。好ましくは、該エチレンプロピレンコポリマーは、コポリマー1鎖当たり少なくとも5個のLCBを含み、更に好ましくは、コポリマー1鎖当たり少なくとも6個のLCを含む。本発明の1つの観点において、該エチレンプロピレンコポリマーは、コポリマー1鎖当たり、少なくとも8個のLCB、更により好ましくは少なくとも9個のLCB、例えば5~30個、好ましくは6~25個、より好ましくは8~20個、更に好ましくは9~15個、を含む。
からなる。
本発明の好ましい観点において、該エチレンプロピレンコポリマーは好ましくは、少なくとも350,000Da、好ましくは少なくとも400,000Da、のMw、及び少なくとも4.0dl/g、好ましくは少なくとも4.5、より好ましくは4.0dl/g~7.5dl/g、のiVを有し、及びコポリマー1鎖当たり少なくとも5個のLCBを含む。
該LCBは典型的には、エチレンとプロピレンとから構成され、結晶化可能なプロピレン配列を含まない。これは、当技術分野において周知であるように、13C-NMR及びDSC実験によって決定されることができる。
該エチレンプロピレンコポリマーは、任意の適切な方法によって調製されうる。しかしながら、好ましくは、少なくとも26バールの反応器圧力で運転される少なくとも1つの気相反応器中、特には本プロセスの文脈において本明細書において論じられているような少なくとも1つの気相反応器中、で製造される。
異相ポリプロピレン樹脂
本発明の異相ポリプロピレン樹脂(HECO)は、結晶性又は半結晶性のプロピレンホモポリマー又はランダムプロピレンコポリマー成分を含み、それはポリプロピレンマトリックス相(A)であり、その中に非晶質のプロピレン-エチレンコポリマー(B)が分散されている(ゴム相、例えばEPR)。
従って、ポリプロピレンマトリックス相(A)は、マトリックスの一部でない(微細に)分散された介在物(inclusion)を含み、ここで、該介在物は非晶質のコポリマー(B)を含む。
本明細書において使用される場合に、語「異相ポリプロピレン樹脂」は、ポリプロピレンホモポリマー又はプロピレンコポリマーであるマトリックス樹脂と、本明細書の以下において更に詳細に定義されているように、該マトリックス樹脂中に分散された主に非晶質のコポリマー(B)とを含むコポリマーを云う。
本発明において、語「マトリックス」は、一般的に受け入れられている意味で解釈されるべきであり、すなわち、それは、単離された粒子又は不連続の粒子、例えばゴム粒子、が分散されていてもよい連続相(本発明において、連続ポリマー相)を意味する。該プロピレンポリマーは、マトリックスとして作用することができる連続相を形成するような量で存在する。
本発明の樹脂は好ましくは、アイソタクティックプロピレンマトリックス成分(A)を含む。成分(A)は単一のプロピレンポリマーからなっていてもよく、しかしまた、異なるプロピレンポリマーの混合物からなっていてもよい。成分(B)についても同様であり、該成分(B)は、単一のポリマーからなっていてもよく、しかしまた、異なるEPRの混合物からなっていてもよい。
それ故に、好ましい実施態様において、該樹脂は本質的に、成分(A)及び成分(B)からなる。本明細書において、「本質的に~からなる」という表現は、他のポリオレフィン系成分が存在しないことを示す為に使用される。ポリマーは添加剤を含み、これらが存在してもよいことが理解されるであろう。
本発明に従う異相ポリプロピレン樹脂は典型的には、逐次重合によって製造される。好ましくは、少なくとも1つの工程において、ポリプロピレンマトリックス相(A)が製造され、少なくとも1つの続く工程において、非晶質のプロピレン-エチレンコポリマー(B)が、ポリプロピレンマトリックス相(A)の存在下で製造される。
異相プロピレン樹脂のマトリックス相と非晶質相とを特性評価する為に、幾つかの方法が知られている。
結晶画分及び可溶性画分は、溶媒として1,2,4-トリクロロベンゼン(TCB)を使用して、CRYSTEX法で分離されうる。この方法は、本明細書の測定方法のセクションにおいて後述されている。この方法において、結晶画分(CF)と可溶性画分(SF)が互いに分離される。結晶画分(CF)は大部分がマトリックス相に相当し、非晶質相はごく一部しか含まず、一方、可溶性画分(SF)は大部分が非晶質相に相当し、マトリックス相はごく一部(例えば、0.5重量%未満)しか含まない。従って、本発明の文脈において、語「結晶画分(CF)」は成分(A)を云い、及び「可溶性画分(SF)」は成分(B)を云う。
ポリプロピレンマトリックス相(A)は少なくとも部分的に結晶性であることが必要であり、これにより樹脂全体として結晶相と非晶質相とを含むことが保証される。
異相ポリプロピレン樹脂は、100~165℃、好ましくは110~165℃、特には120~165℃、の融点(Tm)を有することが好ましい。
該異相ポリプロピレン樹脂が、0.1~200g/10分、より好ましくは1.0~100g/10分、例えば2.0~50g/10分、のMFR2(ISO1133に従って、2.16kg荷重、230℃で測定されたメルトフローレート)を有することが好ましい。
該異相ポリプロピレン樹脂は、2.0~5.0、例えば2.5~4.5、のMw/Mnを有することが好ましい。
好ましくは、本発明の異種ポリプロピレン樹脂中に、異種ポリプロピレン樹脂の総重量に対して、少なくとも40重量%、例えば45~90重量%、より好ましくは50重量%~85重量%、の成分(A)が存在する。
代替的にみると、理想的には、本発明の異種ポリプロピレン樹脂中に、異種ポリプロピレン樹脂の総重量に対して、少なくとも40重量%、例えば45~90重量%、より好ましくは50重量%~85重量%、の結晶画分が存在するべきである。
好ましくは、少なくとも10重量%のEPR(B)画分が存在し、及び好ましくは、60重量%未満の成分(B)が存在する。成分(B)の量は好ましくは、異種ポリプロピレン樹脂の総重量に対して、10~55重量%、理想的には15~50重量%、である。
代替的にみると、本発明の異相樹脂の可溶性画分(SF)は、異相ポリプロピレン樹脂の総重量に対して、好ましくは10~60重量%未満、例えば10~55重量%、理想的には15~50重量%、である。
成分(A)は可溶性成分をほとんど含まないはずである故に、可溶性画分の量は成分(B)の存在量と本質的に同じであるべきであることが理解されるであろう。一方、成分(B)は完全に可溶性である。
樹脂のSFの固有粘度(iV)が該樹脂のCFの固有粘度(iV)よりも大きいことがまた本発明の好ましい特徴である。固有粘度(iV)は分子量の尺度であり、従って、該樹脂のSFはCFよりも高いMw(重量平均分子量)を有すると考えられることができる。
ポリマー全体のiVは、0.9~7.0dl/g、好ましくは1.0~6.0dl/g、の範囲でありうる。
ポリプロピレンマトリックス相(A):
該異相ポリプロピレン樹脂のポリプロピレンマトリックス相(A)は、少なくとも部分的に結晶性である。それ故に、該マトリックスは、結晶性又は半結晶性のプロピレンホモポリマー若しくはランダムプロピレンコポリマー成分、又はそれらの組み合わせでありうる。語「半結晶性」は、該コポリマーが、純粋な成分としてDSCによって解析されたときに、十分に定義された融点及び50J/gよりも高い融解熱を有することを示す。該マトリックス相が少なくとも部分的に結晶性である場合に該ポリマーが全体として結晶相と非晶質相とを含むことが保証されるので好ましい。
1つの実施態様において、ポリプロピレンマトリックス相(A)は、本明細書の以下において定義されているプロピレンのホモポリマーを含み、好ましくは以下において定義されているプロピレンのホモポリマーからなる。本発明において使用される場合に、表現「ホモポリマー」は、実質的にプロピレン単位からなるポリプロピレンに関する。好ましい実施態様において、プロピレンホモポリマー中のプロピレン単位のみが検出可能である。
プロピレンのホモポリマーはアイソタクティックポリプロピレンであり、アイソタクティックペンタッド(isotactic pentad)含有率は90%よりも高く、より好ましくは95%よりも高く、更に好ましくは98%よりも高い。プロピレンのホモポリマーは、0.01~1.5%、より好ましくは0.01~1.0%、のレギオ欠陥(regiodefect)(2,1の挿入された単位)を含む。
該ポリプロピレンホモポリマーは、単一のポリプロピレンホモポリマー画分(=単峰性)を含んでいてもよく、又はそれから構成されていてもよいが、異なるポリプロピレンホモポリマー画分の混合物をまた含んでいてもよい。
該ポリプロピレンホモポリマーが異なる画分を含む場合に、ポリプロピレンホモポリマーは二峰性又は多峰性であることが理解される。これらの画分は、異なる平均分子量を有していてもよく又は異なる分子量分布を有していてもよい。
該ポリプロピレンホモポリマーは、分子量又は分子量分布に関して、二峰性又は多峰性であることができることが好ましい。
代替的には、該ポリプロピレンホモポリマーは、平均分子量及び/又は分子量分布に関して、単峰性であることができることが好ましい。
従って、1つの実施態様において又は本発明において、該ポリプロピレンマトリックス相(A)は単峰性であり、一方、他の実施態様において、該ポリプロピレンマトリックス相(A)は二峰性であり、並びに2つのプロピレンホモポリマー画分である(hPP-1)及び(hPP-2)からなる。
別の実施態様において、ポリプロピレンマトリックス相(A)は、ランダムプロピレンコポリマー、例えば、プロピレン-エチレンランダムコポリマー、若しくはプロピレン-ブテンランダムコポリマー、若しくはプロピレン-エチレンブテンランダムコポリマー又はそれらの組み合わせでありうる。
エチレンコモノマーが(不溶性画分中の)ポリプロピレンマトリックス相成分中に存在する場合には、その含有量は、ポリプロピレンマトリックス相全体に対して、5モル%以下、すなわち3.4重量%以下、であることができ、一方、ブテンコモノマーが存在する場合には、その含有量は、ポリプロピレンマトリックス相全体に対して、5モル%以下、すなわち6.6重量%以下、であることができるが、但し、それらの組み合わされた含有量は、該ポリプロピレンマトリックス相全体に対して、5モル%以下である。更により好ましくは、該ポリプロピレンマトリックス相中に、ポリプロピレンマトリックス相の総重量に対して2重量%未満のエチレンが存在する。それ故に、本発明のポリマーの不溶性画分のエチレン含有量が、該ポリプロピレンマトリックス相の総重量(不溶性画分の総重量)に対して、2重量%以下、理想的には1.5重量%以下、であることが好ましい。更により好ましくは、該ポリプロピレンマトリックス相の総重量(不溶性画分の総重量)に対して、不溶性画分中のエチレンは1重量%未満(C2(IF)<1重量%)である。
更なる実施態様において、前記ポリプロピレンマトリックス相(A)は二峰性であり、及び1つのホモポリマー画分と1つのコポリマー画分とからなる。
ポリプロピレンマトリックス相は、100~165℃、好ましくは110~165℃、特には120~165℃、の融点(Tm)を有することが好ましい。
ポリプロピレンマトリックス相(A)のMFR2は、0.1~200g/10分、例えば1~150g/10分、好ましくは2~100g/10分、でありうる。
ポリプロピレンマトリックス相(A)の固有粘度(iV)は理想的には1~4dl/gである。
ゴム成分(B)
該異相ポリプロピレン樹脂の第2成分は、ゴム成分(B)、すなわちエチレン-プロピレンコポリマー相であり、該エチレン-プロピレンコポリマー相は、プロピレンとエチレンとの非晶質のコポリマーである。従って、該第2成分は非晶質のコポリマーであり、該非晶質のコポリマーは、ポリプロピレンマトリックス相(A)中に分散している。
上述されているように、語「可溶性画分」、「非晶質(プロピレン-エチレン)コポリマー」、「分散相」及び「ゴム相」は、本発明から見て同じものを云い、すなわち交換可能である。
本発明の異種ポリプロピレン樹脂の成分(B)を形成するゴム相は、本発明の非晶質のプロピレン-エチレンコポリマーについて上記されている定義でありうる。
応用
本発明の異相ポリプロピレン樹脂は、成形品、例えば、フレキシブルパイプ/チューブ、プロファイル、パッド、ケーブル絶縁体、シート又はフィルム、の製造において使用されることができる。これらの成形品は、医療及び一般的な包装分野において有用であるが、電力ケーブル及びジオメンブレン(geomembrane)のような技術目的にも有用である。代替的には、前記異相ポリプロピレン樹脂は、自動車分野における技術用途のような成形品の射出成形用組成物の衝撃改質(impact modification)において使用されることができる。
衝撃改質の為に、本発明の異相ポリプロピレン樹脂は、更なるポリマーとブレンドされうる。従って、本発明はまた、本発明の非晶質のエチレンプロピレンコポリマー又は異相ポリプロピレン樹脂を含むポリマーブレンド、特にはこれらのいずれかと他のプロピレンポリマーとのブレンド、に関する。本発明の非晶質のエチレンプロピレンコポリマーは、そのようなブレンドの総重量に対して、該ブレンドの5~50重量%、例えば10~40重量%、特には15~30重量%、を形成しうる。同様に、本発明の異相ポリプロピレン樹脂は、そのようなブレンドの総重量に対して、該ブレンドの5~50重量%、例えば10~40重量%、特には15~30重量%、を形成しうる。
前記異相ポリプロピレン樹脂は、より高いMFR2、例えば少なくとも10g/10分、を有するポリプロピレンと混合されうる。特には、それは、自動車部品において使用されるポリプロピレンと混合されることができる。そのようなポリプロピレンはホモポリマーでありうる。好ましくは、それらは、非晶性ポリマー、例えば他のEPR、でない。
本発明のポリマー及び樹脂は、様々な最終成形品、例えば、フィルム(キャストフィルム(cast film)、ブローフィルム(blown film)又はBOPPフィルム)、成形品(例えば、射出成形品、ブロー成形品、ロトモールド成形品)、押出コーティング、の製造において有用である。好ましくは、本発明のフィルムを含む成形品は包装において使用される。関心のある包装は、重荷重用袋、衛生フィルム、ラミネートフィルム、及び軟包装フィルムを包含する。
本発明が、以下の非限定的な実施例を参照してここで説明される。
実施例
測定方法
Al、B及びZrの定量決定(ICP法)
グローブボックスにおいて、触媒(約40mg)のアリコートが、分析天びんを使用してガラス製の秤量用ボート(glass weighting boat)の中に秤量された。次に、空気取り入れ口を備えられた鋼製の二次容器に入れられながら、サンプルが一晩空気に暴露された。次に、5mLの濃硝酸(65%)が、該ボートの内容物をXpress電子レンジ容器(20mL)内に注ぎ入れるために使用された。次に、サンプルが、MARS 6ラボラトリーマイクロ波ユニットを使用して、150℃で35分間にわたってマイクロ波支援分解(microwave-assisted digestion)に付された。分解されたサンプルが少なくとも4時間冷やされ、そして次に、100mL容量のガラス製メスフラスコに移された。1000mg/L Y及びRhを含む標準溶液(0.4mL)が添加された。次に、該フラスコが蒸留水で満たされ、そして十分に振盪された。該溶液が0.45μmのナイロンシリンジフィルターを通して濾過され、そして次に、Thermo iCAP 6300ICP-OES及びiTEVAソフトウェアを使用して分析に付された。
該機器は、ブランク(5%HNO3の溶液)と0.005mg/L、0.01mg/L、0.1mg/L、1mg/L、10m/L及び100mg/Lの、5%HNO3蒸留水の溶液中のAl、B、Hf、Mg、Ti及びZrの6つの標準液を使用して、Al、B、Hf、Mg、Ti及びZrについて較正された。しかしながら、全てのキャリブレーションポイントが各波長に使用されたわけではない。各キャリブレーション溶液は、4mg/LのY及びRh標準液を含んでいた。Al 394.401nmが、下記のキャリブレーションポイントを使用して較正された:ブランク、0.1mg/L、1mg/L、10mg/L、及び100mg/L。Al 167.079nmが、ブランク、0.01mg/L、0.1mg/L、1mg/L、10mg/L、及び100mg/Lの標準を使用して、100mg/L及びZr339.198nmを除いて、Al 394.401nmとして較正された。曲線フィッティング(Curvilinear fitting)及び1/濃度の重み付けが、検量線の為に使用された。
分析の直前に、ブランクと、4mg/L Y及びRhを有した、10mg/L Al、B、Hf、Mg、Ti、及びZrの標準を使用して、該較正が検証及び調整された(機器の再傾斜機能(instrument reslope function))。品質管理サンプル(QC:1mg/L Al、Au、Be、Hg及びSe;2mg/L Hf及びZr;2.5mg/L As、B、Cd、Co、Cr、Mo、Ni、P、Sb、Sn及びV;4mg/L Rh及びY;5mg/L Ca、K、Mg、Mn、Na及びTi;10mg/L Cu、Pb及びZn;25mg/L Fe及び37.5mg/L Ca,蒸留水中の5%HNO3の溶液中)が実行されて、Al、B、Hf、Mg、Ti及びZrについての再傾斜を確認した。該QCサンプルはまた、スケジュールされた分析セットの最後で実行された。
Zrについての含有量が、Zr 339.198nm {99}ラインを使用してモニタリングされた。アルミニウムの含有量は、試験部分におけるAl濃度が2重量%以下である場合には167.079nm {502}ラインを介して及びAl濃度が2重量%超である場合には394.401nm {85}ラインを介してモニタリングされた。Y 371.030nm {91}が、Zr 339.198nm及びAl 394.401nmについての内部標準として使用され、及びY 224.306nm {450}がAl 167.079nmについての内部標準として使用された。
報告された値は、該触媒アリコートの元の質量と希釈量とを使用して、元の触媒サンプルに逆算された。
DSC分析
融点(Tm)及び結晶化温度(Tc)が、DSC200 TA機器において、5~7mgのポリマーサンプルを、閉じたDSCアルミニウムパン内に入れ、サンプルを-10℃から210℃に10℃/分で加熱し、210℃で5分間保持し、210℃から-10℃に冷却し、-10℃で5分間保持し、-10℃から210℃に10℃/分で加熱することによって決定された。報告されたTmは、第2の加熱スキャンからの曲線の最大値であり、及びTcは冷却スキャンの曲線の最大値である。
メルトフローレート
メルトフローレート(MFR)が、ISO 1133に従って測定され、g/10分で表示される。MFRは、ポリマーの流動性、ひいては加工性、の指標(indication)である。メルトフローレートが高いほど、ポリマーの粘度は低くなる。MFRは230℃で2.16kgの荷重で決定される(MFR2)。
NMR分光法による微細構造の定量化
定量的核磁気共鳴(NMR:nuclear-magnetic resonance)分光法が、コポリマーのエチレン含有量及びアイソタクティシティー(isotacticity)を定量する為に使用された。
定量的13C{1H} NMRスペクトルが、1H及び13Cについて夫々400.15MHz及び100.62MHzで動作しているBruker Avance III 400 NMRスペクトロメーターを使用して溶液状態で記録された。全てのスペクトルは、13Cで最適化された10mmの延長された温度プローブヘッドを使用し、全ての空気圧について窒素ガスを使用して125℃で記録された。G.Singh,A.Kothari,V.Gupta,polymer Testing 2009,28(5),475に記載されているように、約200mgの物質が、クロム(III)-アセチルアセトナート(Cr(acac)3)と共に、3mlの1,2-テトラクロロエタン-d2(TCE-d2)中に溶解され、65mMの緩和剤(relaxation agent)溶液が溶媒中に溶解された。
均一な溶液を保証する為に、ヒートブロック中で初期サンプルの調製後、NMRチューブが回転式オーブンで少なくとも1時間更に加熱された。磁石内に挿入されると、該チューブは10Hzで回転された。この設定は、主に高分解能の為に選択され、正確なエチレン含有量の定量化の為に定量的に必要である。Zhou,Z.,Kuemmerle,R.,Qiu,X.,Redwine,D.,Cong,R.,Taha,A.,Baugh,D.Winniford,B.,J.Mag.Reson.187 (2007) 225;Busico,V.,Carbonniere,P.,Cipullo,R.,Pellecchia,R.,Severn,J.,Talarico,G.,Macromol.Rapid Commun.2007,28,1128に記載されているように、最適化されたチップの角度、1秒のリサイクル遅延、及び2レベルのWALTZ16デカップリングスキームを使用して標準のシングルパルス励起が、NOE無しで使用された。合計6144(6k)のトランジェント(transients)が、スペクトル毎に取得された。
定量的13C{1H}NMRスペクトルが処理され、積分され、そして、該積分からの関連する定量的特性が決定された。全ての化学シフトは、溶媒の化学シフトを使用して、30.00ppmのエチレンブロック(EEE)の中央のメチレン基を間接的に参照していた。このアプローチにより、この構造単位が存在しない場合でさえも、同等の参照が可能になった。
観察された2,1-エリスロ・レギオ欠陥(erythron regiodefects)に対応する特徴的なシグナル(L.Resconi,L.Cavallo,A.Fait,F.Piemontesi,Chem.Rev.2000,100(4),1253,中に及びCheng,H.N.,Macromolecules 1984,17,1950,中に及びW-J.Wang and S.Zhu,Macromolecules 2000,33 1157,中に記載されている)では、決定された特性に対するレギオ欠陥の影響についての補正が必要であった。他のタイプのレギオ欠陥に対応する特徴的なシグナルは観察されなかった。
エチレンの取り込みに対応する特徴的なシグナルが観察され(Cheng,H.N.,Macromolecules 1984,17,1950に記載されている)、そして、コモノマー分率が、ポリマー中の全モノマーに対するポリマー中のエチレンの割合として計算された:
該コモノマー画分は、13C{1H}スペクトルにおけるスペクトル領域全体にわたる多数のシグナルの積分を通じて、Wang,W-J.,and S.Zhu,Macromolecules 2000,33,1157の方法を使用して定量化された。この方法は、その堅牢な性質と、必要に応じてレギオ欠陥の存在を説明する能力の為に選択された。積分領域は、遭遇したコモノマー含有量の全範囲にわたって適用性を高める為にわずかに調整された。
コモノマー取り込みのモルパーセントは、下記のモル分率から計算された:
コモノマーの取り込みの重量パーセントは、下記のモル分率から計算された:
コポリマーのアイソタクティシティは、例えばMacromolecules 2005,vol,38,pp.3054-3059に記載されている既知の方法に従って決定された。
ホモポリマーマトリックスのアイソタクティシティは、下記の方法に従って決定された:
定量的C{131H} NMRスペクトルが、1H及び13Cについて夫々400.15MHz及び100.62MHzで動作しているBruker Avance III 400 NMRスペクトロメーターを使用して記録された。全てのスペクトルは、13Cで最適化された10mmの選択励起プローブヘッド(selective excitation probehead)を使用し、全ての空気圧について窒素ガスを使用して125℃で記録された。約200mgの物質が、1,2-テトラクロロエタン-d2(TCE-d2)中に溶解された。この設定は、タクティシティ分布定量(tacticity distribution)の為に必要な高分解能の為に主に選ばれた(Busico,V.,Cipullo,R.,Prog.Polym.Sci.26(2001)443;Busico,V.;Cipullo,R.,Monaco,G.,Vacatello,M.,Segre,A.L.,Macromolecules 30(1997)6251)。標準的な単一パルス励起が、NOE及び2値WALTZ16デカップリング方式(bi-level WALTZ16 decoupling scheme)を使用して利用された(Zhou,Z.,Kuemmerle,R.,Qiu,X. ,Redwine,D.,Cong、R.,Taha,A.,Baugh,D. Winniford,B.,J.Mag.Reson.187(2007)225;Busico,V.,Carbonniere,P.,Cipullo,R.,Pellecchia,R.,Severn,J.,Talarico,G.,Macromol.Rapid Commun.2007,28,11289)。合計8192(8k)のトランジェント(transients)がスペクトル毎に取得された。定量的13C{1H}NMRスペクトルが処理され、積分され、そして、該積分からの関連する定量的特性が独自のコンピュータープログラムを用いて決定された。全ての化学シフトは、21.85ppmでのアイソタクティックペンタッド(isotactic pentad)mmmmのメチルシグナルを内部基準としている。
タクティシティ分布は、23.6~19.7ppmのメチル領域を積分し、関心のあるステレオ配列に関連しない部位を補正して定量された(Busico,V.,Cipullo、R.,Prog. Polym.Sci.26(2001)443;Busico,V.,Cipullo、R.,Monaco,G.,Vacatello,M.,Segre,A.L.,Macromolecules 30(1997)6251)。ペンタッドアイソタクティシティは、メチル領域の直接積分を通じて決定され、そして、全ての立体ペンタッドに対するアイソタクティックペンタッドmmmmのモル分率又はパーセンテージ、すなわち[mmmm]=mmmm/全ての立体ペンタッドの合計、として報告された。適切な場合、積分は立体ペンタッドに直接関連付けられていない部位の存在について補正された。
レギオ不規則プロペン挿入(regio irregular propene insertion)に対応する特徴的なシグナルが観察された(Resconi,L.,Cavallo,L.,Fait,A.,Piemontesi,F.,Chem.Rev.2000,100,1253)。2,1-エリスロ・レギオ欠陥(regio defects)の形態の二次挿入プロペンの存在が17.7及び17.2ppmにある2つのメチルシグナルの存在によって示され、そして他の特徴的なシグナルの存在によって確認された。2,1-エリスロ・レギオ欠陥の量は、それぞれ17.7及び17.2ppmで観察されたe6及びe8のサイトの平均積分(e)、すなわちe=0.5*(e6+e8)、を用いて定量化された。他のタイプのレギオ不規性(regio irregularity)に対応する特徴的なシグナルは観察されなかった(Resconi,L.,Cavallo,L.,Fait,A.,Piemontesi,F.,Chem.Rev.2000,100,1253)。一次挿入プロペンの量(p)は23.6~19.7ppmのメチル領域(CH3)にある全シグナルの積分に基づいて定量され、p=CH3+2*eであるように、一次挿入に関係ない上記積分に含まれる他の種、及びこの領域から除外された一次挿入シグナルの為の補正に注意した。特定タイプのレギオ欠陥の相対的含有率は、観察されたプロペン挿入の全形態、すなわち全1次(1,2)、2次(2,1)及び3次(3,1)挿入プロペン単位の合計に対する上記レギオ欠陥のモル分率又はパーセンテージ、例えば[21e]=e/(p+e+t+i)として報告された。2,1-エリスロ又は2,1-スレオ・レギオ欠陥の形態の二次挿入プロペンの総量は、上記レギオ不規則単位全部の合計、すなわち[21]=[21e]+[21t]、として定量化された。
キシレン可溶性画分(XS)の決定
本発明において定義され且つ記載されているキシレン可溶性画分(XS)は、以下のようにISO 16152に沿って決定される:2.5±0.1gのポリマーが250mlのo-キシレン中に、還流条件下で、且つ連続的な攪拌で、窒素雰囲気下、溶解された。30分後、溶液がまず周囲温度で15分間冷やされ、そして次に、25±0.5℃に制御された条件下で30分間静置された。溶液が濾紙で濾過された。キシレン可溶分の測定の為に、濾液のアリコート(100ml)が採取された。このアリコートが窒素気流中で蒸発され、そして残渣が真空下100℃で一定の重量が達成されるまで乾燥された。
キシレンの可溶性画分(重量パーセント)が、下記の式で決定されることができる:
ここで、m0は初期ポリマー量(グラム)を示し、m1は残留物の重量(グラム)を定義し、v0は初期体積(ミリリットル)を定義し、及びv1は分析されたサンプルの体積(ミリリットル)を定義する。
GPC及びNMRによる更なる特性評価の為に非晶質のコポリマー画分を得る為に、残りのキシレン可溶性濾液がアセトンで沈殿された。沈殿したポリマーが濾過され、そして、100℃の真空オーブンで一定重量まで乾燥された。
固有粘度
固有粘度(iV)が、DIN ISO 1628/1(2009)及び/3(2010)(デカリン中、135℃で)に従って測定された。固有粘度(iV)の値は、ポリマーの分子量とともに増加する。
Crystex法
異相プロピレン樹脂の結晶画分(CF)及び可溶性画分(SF)、並びに夫々の画分のコモノマー含有量及び固有粘度がCrystex法によって分析された。160℃での溶解、40℃での結晶化、そして、160℃での1,2,4-トリクロロベンゼン(1,2,4-TCB)中への再溶解の温度サイクルを通じて、結晶画分と非晶性画分とを分離した。SFとCFの定量とエチレン含有量(C2)の測定は赤外線検出器(IR4)によって行われ、そして、オンライン2キャピラリー粘度計(online 2-capillary viscometer)が固有粘度(iV)の測定の為に使用される。
IR4検出器は、エチレンプロピレンコポリマーの濃度測定及びエチレンプロピレンコポリマー中のエチレン含有量の測定の為に、2つの異なるバンド(CH3とCH2)でIR吸光度を検出する多波長検出器である。IR4検出器は、エチレン含有量が2重量%~69重量%(13C-NMRによって決定された)の一連のEPコポリマーを用いて較正される。
可溶性画分(SF)及び結晶画分(CF)の量は、ISO16152(2005)に従った標準重量測定法に従って測定された「キシレン可溶性(XS)」画分と「キシレン不溶性(XI)」画分に対して、XS較正を通じて相関がある。XS較正は、2~31重量%のXS含有量を有する様々なEPコポリマーを試験することによって達成される。
親EPコポリマー、並びに及びその可溶性画分及び結晶画分の固有粘度(iV)が、オンライン2キャピラリー粘度計を用いて測定され、そして、ISO 1628-3(2010)に従ってデカリン中で測定された対応するiVと相関された。
較正が、iV=2~4dL/gの市販EP PPコポリマーの数種を用いて行われた。
分析されるべきPP組成物のサンプルが10mg/ml~20mg/mlの濃度で秤量される。酸化防止剤として250mg/lの2,6-tert-ブチル-4-メチルフェノール(BHT)を含む1,2,4-TCBをバイアルに自動充填した後、サンプルが160℃で完全に溶解されるまで、通常60分間、800rpmの一定攪拌を用いて溶解される。
一定量のサンプル溶液が不活性担体を充填したカラム内に注入され、そこでサンプルの結晶化と結晶部分からの可溶性画分の分離が行われる。このプロセスは2回繰り返される。1回目の注入の間に、サンプル全体が高温で測定され、PP組成のiV[dl/g]とC2[重量%]が決定される。2回目の注入の間に、結晶化サイクルに伴う可溶性画分(低温)及び結晶画分(高温)が測定される(重量%SF,重量%C2,iV)。
GPC分析
適切な濃度検出器(例えば、PolymerChar社(Valencia,Spain)からのIR5又はIR4)、オンライン4本キャピラリーブリッジ粘度計(PL-BV 400-HT)、及び15°と90°の角度を持つ二重光散乱検出器(PL-LS 15/90光散乱検出器)を備えた高温GPCが使用された。Agilent製の3xOlexis Guardカラム及び1xOlexis Guardカラムを固定相として、1,2,4-トリクロロベンゼン(TCB,250mg/Lの2,6-ジtertブチル-4-メチル-フェノールで安定化された)を移動相として、160℃、1mL/分の一定流速で適用された。200μLのサンプル溶液が1分析当たり注入された。全てのサンプルは、8.0~10.0mgのポリマーを10mLの安定化されたTCB(移動相と同じ)に160℃で2.5時間、連続的に穏やかに振盪しながら溶解することによって調製された。160℃でのポリマー溶液の注入された濃度(c160℃)は、下記の方法で決定された。
ここで、w25(ポリマー重量)及びV25(25℃でのTCBの体積)である。
慣用的なGPC:分子量平均、分子量分布、及び多分散性指数(Mn,Mw,Mw/Mn
GPC
慣用的なGPC(GPCconv)の場合、カラム設定は、0.5kg/モル~11,500kg/モルの範囲における19個の狭いMWDポリスチレン(PS)標準を用いたユニバーサル較正(ISO 16014-2:2019に準拠)を用いて較正された。該PS標準が、160℃で、15分間、又は代替的には室温で、分子量が899kg/モル以上の場合に0.2mg/mlの濃度で、分子量が899kg/モル未満の場合は1mg/mlの濃度で溶解された。ポリスチレンのピーク分子量からポリエチレンの分子量への変換は、Mark Houwink式及び下記のMark Houwink定数を使用することによって達成される。
三次多項式フィット(third order polynomial fit)が、較正データをフィットさせる為に使用された。
全てのサンプルが、0.5~1mg/mlの濃度範囲で調製され、そして、穏やかな連続的振盪下で、160℃で、3時間溶解された。
分子量平均(Mz、Mw及びMn)、分子量分布(MWD)及びその幅は、多分散度指数PDI=Mw/Mn(ここで、Mnは数平均分子量であり、及びMwは重量平均分子量である)によって表され、下記の式を使用して決定された。
分子量平均Mz、Mw及びMnについては、ポリオレフィンの分子量(MW)をGPCconvによって決定した。Mz(LS)、Mw(LS)及びMn(LS)は、この分子量平均がGPCLSによって得られたことを表す。
GPC-VISC-LS処理
GPC光散乱法(GPCLS)の場合に、検出器間遅延体積が、130000g/モルのモル質量を有する狭いPS標準(MWD=1.01)を用いて決定された。光散乱検出器及びオンライン粘度計についての対応する検出器定数は、ブロード標準NIST1475A(Mw=52000g/モル、iV=1.01dl/g)を用いて決定された。TCBにおけるPE標準についての対応する使用されたdn/dcは0.094cm3/gであった。計算は、Cirrus Multi-Offline SEC-Software,Version 3.2(Agilent)を使用して行われた。
各溶出スライスでのモル質量は、15°の光散乱角を用いて計算された。データ収集、データ処理、及び計算はCirrus Multi SEC-Software Version 3.2を用いて行われた。分子量の決定の為に使用されたdn/dcとして、0.094の値が使用された。
各スライスでの分子量は、C.JacksonとH.G.Barthによって低角度で記述されている方法で計算される。MWDと対応する分子量平均とを計算する為に、溶出量と分子量を相関させるように、線形フィットが、各スライスでの分子量データと対応する保持量とを用いて適用された。
分子量平均(Mz(LS)、Mw(LS)及びMn(LS))、分子量分布(MWD)、及び多分散性で表されるその広さ(broadness)、すなわち、PD(LS)=Mw(LS)/Mn(LS)(ここで、Mn(LS)は数平均分子量であり、及びMw(LS)はGPC-LSから得られた重量平均分子量である)、は、下記の式を用いてゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって計算された:
一定の溶出量間隔ΔViの場合に、Ai及びMi(LS)は、GPC-LSによって決定されたクロマトグラフィーのピークスライス面積及びポリオレフィンの分子量(MW)である。
分岐の計算g'(85~100%累積)
分岐の相対量は、分岐ポリマーサンプルのg'-指数を用いて決定される。長鎖分岐(LCB)指数は、g’=[η]br/[η]linとして定義される。g'の値が大きくなると分岐量が減少することは周知である。[η]は、或る分子量でポリマーサンプルのTCBにおける160℃での固有粘度(iV)であり、オンライン粘度計と濃度検出器とによって測定され、ここで、[η]linは、同じ化学組成を有する線状ポリマーの固有粘度(iV)である。該固有粘度は、Cirrus Multi-Offline SEC-Software Version 3.2のハンドブックにおいて記載されているように、Solomon-Gatesman式を用いて測定された。或る分子量での[η]linは、式1と対応するMark Houwink定数とを用いて得られた:
定数K及びαはポリマー溶媒系に特有のものであり、MはLS分析から得られた分子量である。
EPコポリマー中のプロピレンの量を考慮する為に、[K]EPCは、下記のように変更される必要がある:
ここで、KPE=0,00039であり、及びα=0,725であり、並びに、プロピレン含有量は13C-NMRによって決定される。
[η]linは、鎖状サンプルの固有粘度(iV)であり、並びに[η]brは、同じ分子量及び化学組成の分岐状サンプルの粘度である。分岐サンプル[η]brの固有粘度を、同じ分子量の直鎖状ポリマーの固有粘度[η]linの固有粘度(iV)で割ることにより、粘度分岐係数g'が計算されることができる。
この場合、g'(85~100)は、g'M*aMの積を累積分率(cumulative fraction)が85~100%の範囲で加算し、そして、濃度信号の対応する信号面積aiで割ることによって計算される。
直線基準線の計算並びにg’(85~100)の計算が、図7において示されている。
高分子量画分(累積重量画分の85~100重量%)のLCB/1000TCの数は、下記の式を使用して計算される:1000*M0*B/Mz*Nc、ここで、Bは1鎖当たりのLCBの数、M0は繰り返し単位の分子量、すなわちPPの場合はプロピレン基、-CH2-CH(CH3)-、-(42)であり、Mzはz平均分子量であり、及びNcはモノマー繰り返し単位中のC原子の数(ポリプロピレンの場合は3)である。本出願における、報告されたLCB/1000TC及び1鎖当たりのLCB値は、高分子量画分(累積重量画分の85~100重量%)のLCB/1000TC又は1鎖当たりのLCB数を常に意味する。
Bは、下記の式に従って、Zimm-Stockmayer法を用いて計算される:
ここで、LCBは3官能性(tri-functional)(すなわち、Y字型)で且つ多分散されていると仮定し、gは分岐指数(branching index)、すなわち、g=Rg(br)/Rg(lin)として定義され、ここで、Rgは回転半径である(Y.Yu,E.Schwerdtfeger,M.McDaniel,polymer Chemistry,2012,50,1166-1179)。
分岐指数gは、粘度分岐指数g'から、下記の相関関係を用いて求めることができる。
ここで、この場合に、ε=1.33である。
触媒
合成
本発明の触媒を形成する為に必要とされるリガンド及びメタロセンは、任意のプロセスによって合成されることができ、当業者である有機化学者は、必要なリガンド材料を製造するための様々な合成プロトコルを考案することができるであろう。国際公開第WO2007/116034号は、必要な化学的手法を開示する。合成プロトコルはまた一般的に、国際公開第WO2002/02576号、国際公開第WO2011/135004号、国際公開第WO2012/084961号、国際公開第WO2012/001052号、国際公開第WO2011/076780号、国際公開第WO2015/158790号、国際公開第WO2018/122134号、及び国際公開第WO2019/179959号において見出されることができ、ここで、国際公開第WO2019/179959号のプロトコルが本発明について最も関連する。
MAO-シリカ支持体(MAO-silica support)の調製
メカニカルスターラーとフィルターネットを備えられた鋼製反応器が窒素でフラッシュされ、そして、反応器の温度が20℃に設定された。次に、600℃で事前に焼成されたAGC Si-Tech Co製のシリカグレードDM-L-303(5.0kg)が供給ドラムから添加され、引き続き、手動バルブを使用して窒素で注意深く加圧及び減圧された。次にトルエン(22kg)が加えられた。混合物が15分間撹拌された。次に、Lanxessからのトルエン中のMAOの30重量%溶液(9.0kg)が、70分以内に該反応器の上部の供給ラインを通じて添加された。次に、反応混合物が90℃まで加熱され、そして、90℃で更に2時間撹拌された。スラリーが沈降され、そして、母液が濾過された。触媒がトルエン(22kg)で、90℃で2回洗われ、引き続き、沈降、そして濾過された。該反応器が60℃に冷やされ、そして固体がヘプタン(22.2kg)で洗われた。最後に、この固体が窒素気流下60°で2時間乾燥され、そして次に、攪拌しながら真空(-0.5バールg)で5時間乾燥された。得られたSiO2/MAO担体は、12.2重量%のAlを含む自由流動性の白色粉末として集められた。
触媒調製(触媒1)
トルエン中の30重量%MAO(0.7kg)が、20℃でビュレットを介して鋼製の窒素ブランク反応器(steel nitrogen blanked reactor)に添加された。次に、トルエン(5.4kg)が攪拌しながら加えられた。メタロセンrac-アンチ-ジメチルシランジイル[2-メチル-4,8-ビス(3’,5’-ジメチルフェニル)-1,5,6,7-テトラヒドロ-s-インダセン-1-イル][2-メチル-4-(3’,5’-ジメチルフェニル)-5-メトキシ-6-tert-ブチルインデン-1-イル]ジルコニウムジクロライド(93g)が金属シリンダーから添加され、続いて、1kgのトルエンでフラッシングされた。混合物が20℃で60分間撹拌された。次に、トリチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(91g)が金属シリンダーから添加され、続いて1kgのトルエンでフラッシュされた。混合物が室温で1時間撹拌された。結果として得られた溶液が、上記された通りに調製されたMAO-シリカ支持体の攪拌ケーキに1時間掛けて添加された。該ケーキが12時間放置され、引き続き、N2気流下、60℃で2時間乾燥され、更に攪拌下、真空下(-0.5バールg)で5時間乾燥された。
触媒調製(触媒2,触媒3)
触媒2及び触媒3は、触媒1について記載された場合と同様に調製され、メタロセン及びトリチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートの量を調整して、表1に報告されている組成を得た。
実施例において使用された触媒の組成が、下記の表1においてまとめられている。
重合
工程1:予備重合及びバルクホモ重合
0.4バール-gのプロピレンを含むオートクレーブが、3950gのプロピレンで充填された。トリエチルアルミニウム(ヘプタン中の0.62モル/l溶液の0.80ml)が、追加の240gのプロピレンによって該反応器内に注入された。該溶液が20℃且つ250rpmで、少なくとも20分間撹拌された。触媒が以下に記載された通りに注入された。所望の量の固体の触媒がグローブボックス内の5mlのステンレス鋼バイアル内に充填され、そして、4mlのn-ヘプタンを含み且つ7バールの窒素で加圧された2つの目の5mlバイアルが該グローブボックス内の上部に加えられた。この二重フィーダーシステムは、オートクレーブの蓋のポート上に取り付けられた。マスフローコントローラーを介して、所望のH2量が直接注入された。その後、2つのバイアルの間のバルブが開かれ、そして、固体触媒が窒素圧下で2秒間ヘプタンと接触され、次に、240gのプロピレンで該反応器内に流し込まれた。予備重合が10分間実行された。予備重合工程の終わりに、温度が75℃に上げられ、そして、重合の間は一定に保たれた。重合時間は、該反応器の内部温度が設定された重合温度よりも2℃低い温度に達したときから開始して測定された。
工程2:気相C3C2共重合
バルク工程が完了した後、攪拌機の速度が50rpmに下げられ、圧力がモノマーをベントすることによって0.3バール-gに下げられた。次に、トリエチルアルミニウム(ヘプタン中の0.62モル/l溶液の0.80ml)が、スチールバイアルを通して追加の250gのプロピレンによって反応器内に注入された。次に、圧力が、該モノマーをベントすることにより、再び0.4バール-gまで下げられた。攪拌機の速度が180rpmに設定され、そして、該反応器温度が目標温度に設定された。次に、下記の式によって定義される組成のC3/C2気体混合物(下記の重合化表を参照)を供給することによって、該反応器の目標圧力に到達した。
ここで、C2/C3は、2つのモノマーの重量比であり、及びRは独立して決定された、又は同様の実験に基づいて仮定された反応性比である。
該温度はサーモスタットによって一定に保たれ、そして、圧力が、この工程の設定期間が経過するまで、マスフローコントローラーを介して、ターゲットポリマー組成に対応する組成のC3/C2気体混合物を供給することによって一定に保たれる。
次に、該反応器が(約30℃に)冷やされ、そして揮発性成分がフラッシュアウトされた。該反応器をN2と1回の真空/N2サイクルで3回パージした後、生成物が取り出され、そして、ドラフト内で一晩乾燥された。100gのポリマーが0.5重量%のIrganox B225(アセトン中の溶液)で添加され、そして、フード内で一晩乾燥され、続いて、60℃で、真空乾燥オーブン内で2時間乾燥された。
ポリマー
ゴム組成を~25重量%、気相反応器温度を70℃、気相重合圧力を20~35バール-gで設定し、上記した触媒である触媒1、触媒2及び、触媒3を用いて、上記された条件で3セットのヘテロ相コポリマーが製造された。
同様の実験が、ゴム組成を~25重量%、気相反応器温度を90℃に設定し、上記した触媒である触媒1及び触媒3を用いて行われた。
追加の実験が、ゴム組成を70重量%及び80重量%に設定し、触媒2を用いて行われた。
結果が、下記の表2及び表5においてリスト化されている。
ゴム分子量のGPR圧力に対する依存性
3種類の触媒について、70℃で且つC2 約25重量%での圧力による固有粘度の上昇が図1において示されている。
上記した触媒である触媒1及び触媒3について、2つの温度及び約25重量%のC2での圧力による固有粘度の増加が図2において示されている。
上記した触媒である触媒1及び触媒2について、90℃及び3つのレベルのC2含有量での圧力による固有粘度の増加が図3において示されている。
C2/C3反応性比及びポリマー組成のGPR圧力に対する依存性
3種類の触媒について、70℃及びC2の~25重量%でのエチレン/プロピレン相対反応性比の増加が図4において示されている。
上記した触媒である触媒1及び触媒3について、2つの温度及びC2の~25重量%での圧力によるエチレン/プロピレン相対反応性比の増加が図5において示されている。
上記した触媒である触媒1及び触媒2について、90℃及び3つのレベルのC2含有量での圧力によるエチレン/プロピレン相対反応性比の増加が図6において示されている。
本発明の異相コポリマーのゴム相(可溶性画分)は、下記の表6において示されているようにLCBを含む。

Claims (15)

  1. 本明細書において論じられているメタロセン触媒の存在下、多段重合プロセスにおいて異相ポリプロピレン樹脂を調製するプロセスであって、該プロセスが、
    (I)第1の重合工程において、プロピレン及び任意的に、少なくとも1つのC2~10アルファオレフィンコモノマーを重合して、ポリプロピレンマトリックス相(A)を得ること;そして引き続き、
    (II)第2の重合工程において、工程(I)からの前記メタロセン触媒及びポリマーの存在下、プロピレン、エチレン及び任意的に、少なくとも1つのC3~10アルファオレフィンコモノマーを重合して、前記マトリックス相(A)中に分散されたエチレン-プロピレンコポリマー相(B)を得ること
    を含み、
    ここで、前記メタロセン触媒が、下記の式Iのメタロセン錯体を含む、
    ここで、Mtは、Zr又はHfであり;
    各Xは、シグマリガンドであり;
    Eは、2つのシクロペンタジエニルリガンドを化学的に結合する、-CR1 2-、-CR1 2-CR1 2-、-CR1 2-SiR1 2-、-SiR1 2-又は-SiR1 2-SiR1 2-基であり;R1基は、同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり、及び任意的に、2つのR1基はC4~C8環の一部であってもよく、
    R2及びR2’は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく;
    R2は-CH2R基であり、ここで、Rは、H、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、C3~8シクロアルキル基、C6~10アリール基であり;
    R2’はC1~20ヒドロカルビル基であり;好ましくは、R2及びR2’は同じであり、且つ直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基であり;
    各R3及びR4は独立して、同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基、C7~20アリールアルキル、C7~20アルキルアリール基、C6~20アリール基、OY基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び任意的に、隣接する2つのR3又はR4基は、それらが結合されているフェニル炭素を含む環の一部であってもよく;
    各R5、R5’、R6及びR6’は独立して、水素原子、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基、又はOY基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び、対応するインデニルリガンドの5位及び6位及び/又は5’位及び6’位の炭素原子を含む、4~7個の原子の環状構造の一部であるところの、-CH=、-CY=、-CH2-、-CHY-又は-CY2-基であってもよい;
    R7及びR7’は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、H、若しくはOY基、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり、但し、R7がHである場合に、R5及びR6の両方がHでなく、並びにR7’がHである場合にR5’及びR6’の両方がHでなく、並びに、但し、追加的に、R5及びR6は、R7が水素原子と異なる場合にのみ水素原子であってもよく、並びにR5’及びR6’は、R7’が水素原子と異なる場合にのみ水素原子であってもよい;並びに、
    ここで、工程(II)が、少なくとも26バールの圧力で運転される少なくとも1つの気相反応器中で行われる、
    前記プロセス。
  2. 工程(II)の前記少なくとも1つの気相反応器が、少なくとも28バール、好ましくは少なくとも30バール、より好ましくは少なくとも35バール、典型的には26~60バールの範囲、好ましくは28~50バールの範囲、より好ましくは30~45バールの範囲、更に好ましくは30~38バールの範囲、の反応器圧力で運転される、請求項1に記載のプロセス。
  3. 前記エチレン-プロピレンコポリマー相(B)が非晶質のエチレン-プロピレンコポリマーであり、該非晶質のエチレン-プロピレンコポリマーは、デカリン中、135℃で測定された固有粘度(iV)が少なくとも3.5dl/gであり、且つ前記エチレン-プロピレンコポリマーに対する総重量の少なくとも15重量%のエチレン含有量を有し、本願明細書の測定方法の項目「分岐の計算g’(85~100%累積)」に記載されている方法で測定された、1コポリマー鎖当たり少なくとも4、好ましくは5、の長鎖分岐(LCB)を含む、請求項1又は2に記載のプロセス。
  4. 前記メタロセン錯体が、下記の式II又は下記の式IIIによって記載された構造を有する、請求項1~3のいずれか1項に記載のプロセス
    ここで、Mtは、Zr又はHfであり;
    Xは、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、ハロゲン原子、水素原子、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基、又はOY基若しくはNY2基であり、ここで、Yは、2以下のケイ素原子を任意的に含んでいてもよいC1~10ヒドロカルビル基である;
    ケイ素原子上の2つのR1基は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり、好ましくはC1~8ヒドロカルビル基であり;最も好ましくは、一方のR1は、水素原子、メチル、エチル、n-プロピル、又はi-プロピルであり、及び他方のR1は、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、i-ブチル、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、及びフェニルから選択され;
    R2及びR2’は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく;
    R2は-CH2R基であり、ここで、Rは、H、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、C3~8シクロアルキル基、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を任意的に含んでいてもよいC6~10アリール基であり;
    R2’は、2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり;好ましくは、R2及びR2’は同じであり、且つ直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基であり;
    各R3及びR4は独立して、同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基、C7~20アリールアルキル、C7~20アルキルアリール基、C6~20アリール基、OY基又はNY2基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び任意的に、隣接する2つのR3又はR4は、それらが結合されているフェニル炭素を含む4~7個の原子環の一部であってもよい;
    各R5、R5’、R6及びR6’は独立して、水素原子、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基、又はOY基若しくはNY2基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び、対応するインデニルリガンドの5位及び6位及び/又は5’位及び6’位の炭素原子を含む、4~7個の原子の環状構造の一部であるところの、-CH=、-CY=、-CH2-、-CHY-又は-CY2-基であってもよい;並びに、
    R7及びR7’は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、H、若しくはOY基、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり、但し、R7がHである場合に、R5及びR6の両方がHでなく、並びにR7’がHである場合にR5’及びR6’の両方がHでなく、並びに、但し、追加的に、R5及びR6は、R7が水素原子と異なる場合にのみ水素原子であってもよく、並びにR5’及びR6’は、R7’が水素原子と異なる場合にのみ水素原子であってもよい;
    ここで、Mtは、Zr又はHfであり;
    Xは、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、ハロゲン原子、水素原子、C1~6ヒドロカルビル基、又はOY基若しくはNY2基であり、ここで、Yは、任意的に1個のケイ素原子を含んでいてもよいC1~6ヒドロカルビル基である;
    ケイ素原子上の2つのR1基は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~8ヒドロカルビル基であり、好ましくはC1~8ヒドロカルビル基であり;最も好ましくは、一方のR1は、水素原子、メチル、エチル、n-プロピル、又はi-プロピルであり、及び他方のR1は、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、i-ブチル、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、及びフェニルから選択され;
    R2及びR2’は、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、及び-CH2R基であり、ここで、Rは、H、又は直鎖状若しくは分岐状のC1~6アルキル基、C3~8シクロアルキル基、C6~10アリール基であり;
    好ましくは、R2及びR2’は同じであり、且つ直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基であり;
    各R3及びR4基は独立して、同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、直鎖状又は分岐状のC1~C6アルキル基、C7~20アリールアルキル、C7~20アルキルアリール基、C6~20アリール基、OY基又はNY2基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び任意的に、隣接する2つのR3又はR4基は、それらが結合されているフェニル炭素を含む4~7個の原子環の一部であってもよい;
    各R5、R5’、R6及びR6’は独立して、水素原子、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基、又はOY基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び、対応するインデニルリガンドの5位及び6位及び/又は5’位及び6’位の炭素原子を含む、4~7個の原子の環状構造の一部であるところの、-CH=、-CY=、-CH2-、-CHY-又は-CY2-基であってもよい;
    R7は、H、若しくはOY基、又は2以下のケイ素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を任意的に含んでいてもよいC1~20ヒドロカルビル基であり、但し、R7がHである場合に、R5及びR6の両方がHでなく、並びに、但し、追加的に、R5及びR6は、R7が水素原子と異なる場合にのみ水素原子であってもよい。
  5. 前記メタロセン錯体が下記の式XIIIによって記載されている構造を有する、請求項1~4のいずれか1項に記載のプロセス
    ここで、Mは、Zr又はHfであり;
    Xは、互いに同じであってもよく又は異なっていてもよく、ハロゲン原子、C1~6ヒドロカルビル基、又はOY基若しくはNY2基であり、ここで、Yは、2以下のケイ素原子を任意的に含んでいてもよいC1~10ヒドロカルビル基であり;
    各R3及びR4は独立して、同じであってもよく又は異なっていてもよく、水素原子、直鎖状又は分岐状のC1~6アルキル基、C7~20アリールアルキル、C7~20アルキルアリール基、C6~20アリール基、OY基又はNY2基であり、ここで、Yは、C1~10ヒドロカルビル基であり、及び任意的に、隣接する2つのR3又はR4基は、それらが結合されているフェニル炭素を含む4~7個の原子環の一部であってもよい。
  6. 請求項1~5のいずれか1項に記載のプロセスによって得られる又は得られうる異相ポリプロピレン樹脂。
  7. 請求項6に記載の異相ポリプロピレン樹脂が、ポリプロピレンマトリックス相(A)と、前記ポリプロピレンマトリックス相内に分散されたエチレン-プロピレンコポリマー相(B)とを含み、ここで、前記エチレン-プロピレンコポリマー相(B)が非晶質のエチレン-プロピレンコポリマーであり、該非晶質のエチレン-プロピレンコポリマーが、デカリン中、135℃で測定された固有粘度(iV)が少なくとも3.5dl/gであり、且つ前記エチレン-プロピレンコポリマーに対する総重量の少なくとも15重量%のエチレン含有量を有し、1コポリマー鎖当たり少なくとも4、好ましくは5、の長鎖分岐(LCB)を含む、請求項6に記載の異相ポリプロピレン樹脂
  8. 異相ポリプロピレン樹脂であって、該異相ポリプロピレン樹脂が、ポリプロピレンマトリックス相(A)と、前記ポリプロピレンマトリックス相内に分散されたエチレン-プロピレンコポリマー相(B)とを含み、ここで、前記エチレン-プロピレンコポリマー相(B)が非晶質のエチレン-プロピレンコポリマーであり、該非晶質のエチレン-プロピレンコポリマーが、デカリン中、135℃で測定された固有粘度(iV)が少なくとも3.5dl/gであり、且つ前記エチレン-プロピレンコポリマーに対する総重量の少なくとも15重量%のエチレン含有量を有し、1コポリマー鎖当たり少なくとも4、好ましくは5、の長鎖分岐(LCB)を含む、前記異相ポリプロピレン樹脂。
  9. 前記非晶質のエチレンプロピレンコポリマーが、少なくとも300,000Da、好ましくは少なくとも350,000Da、より好ましくは少なくとも400,000Da、のMwを有する、請求項6~8のいずれか1項に記載の異相ポリプロピレン樹脂。
  10. 前記非晶質のエチレンプロピレンコポリマーが、デカリン中、135℃で測定されたiVが少なくとも4.0dl/g、好ましくは少なくとも4.5dl/g、より好ましくは4.5~7.0dl/g、である、請求項6~9のいずれか1項に記載の異相ポリプロピレン樹脂。
  11. 前記LCBが、エチレン及びプロピレンから構成され、結晶化可能なプロピレン配列を含まない、請求項6~10のいずれか1項に記載の異相ポリプロピレン樹脂。
  12. 前記樹脂が、前記異相ポリプロピレン樹脂の総重量に対して、少なくとも40重量%、好ましくは45~90重量%、より好ましくは50~85重量%、の前記ポリプロピレンマトリックス相(A)を含む、請求項6~11のいずれか1項に記載の異相ポリプロピレン樹脂。
  13. 前記樹脂が、前記異相ポリプロピレン樹脂の総重量に対して、少なくとも10重量%、好ましくは10~55重量%、より好ましくは15~50重量%、の前記エチレン-プロピレンコポリマー相(B)を含む、請求項6~12のいずれか1項に記載の異相ポリプロピレン樹脂。
  14. 0.1~200g/10分、より好ましくは1.0~100g/10分、例えば2.0~50g/10分、のMFR2(2.16kg荷重、230℃で、ISO1133に従って測定される)を有する、請求項6~13のいずれか1項に記載の異相ポリプロピレン樹脂。
  15. 成形品、例えば、可撓性チューブ、パイプ、プロファイル、ケーブル絶縁体、シート又はフィルムの製造における、請求項6~14のいずれか1項において定義されている異相ポリプロピレン樹脂の使用。
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