JP2656928B2 - Method for producing styrenic polymer - Google Patents

Method for producing styrenic polymer

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スチレン系重合体の製造法に関し、さらに
詳しく述べるならば、主としてシンジオタクチック構造
の立体規則性を有するスチレン系重合体(以下、シンジ
オタクチックポリスチレンと記す)の製造法に関する。
The present invention relates to a method for producing a styrenic polymer, and more specifically, to a styrenic polymer having a stereoregularity of a syndiotactic structure (hereinafter referred to as a styrenic polymer). , Syndiotactic polystyrene).

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、スチレン系重合体は、ラジカル重合、アニオ
ン重合、カチオン重合、あるいはいわゆるチーグラー触
媒による重合などによって製造される。また、スチレン
系重合体は、理論的に、分枝鎖の立体規則性により、ア
イソタクチック構造、シンジオタクチック構造およびア
タクチック構造に分けられる。そして、前記重合法のう
ち、ラジカル重合、アニオン重合およびカチオン重合で
はアタクチック構造の重合体が得られ、一方チーグラー
触媒による重合では主としてアイソタクチック構造の重
合体が得られることが知られている。
Generally, a styrene-based polymer is produced by radical polymerization, anionic polymerization, cationic polymerization, or polymerization using a so-called Ziegler catalyst. Styrene-based polymers are theoretically divided into isotactic, syndiotactic and atactic structures depending on the stereoregularity of the branched chains. It is known that, among the above polymerization methods, a radical polymerization, an anion polymerization and a cationic polymerization yield a polymer having an atactic structure, while a polymerization using a Ziegler catalyst yields a polymer mainly having an isotactic structure.

近年、ある種の遷移金属化合物と有機金属化合物とを
組み合わせた触媒を用いてシンジオタクチック構造のポ
リスチレンが得られることが明らかになった。例えば、
特開昭62−104818号公報には、そのような触媒に有用な
遷移金属化合物としてハロゲン化チタン、アルコキシチ
タン等のチタン化合物が例示され、有機金属化合物とし
て有機アルミニウム化合物が例示されている。さらに、
前記公開公報および高分子、36,604(1987年8月)に
は、かかる有機アルミニウム化合物として、トリメチル
アルミニウムと水との反応生成物であるメチルアルミノ
キサンが有効であることが明らかにされている。メチル
アルミノキサンの調製には、通常トリメチルアルミニウ
ムをCuSO4・5H2OまたはAl2(SO4・15H2Oなどに含ま
れる結晶水と反応させる方法が採られている。しかし、
これらの方法では、予めメチルアミノキサンを調製し、
次いでこれにチタン化合物を加えることによって、初め
て触媒性能が発揮される。また、上記のチタン化合物の
多くは空気中で極めて不安定であり、取扱に不便であ
る。
In recent years, it has been revealed that polystyrene having a syndiotactic structure can be obtained using a catalyst in which a certain transition metal compound and an organometallic compound are combined. For example,
JP-A-62-104818 exemplifies titanium compounds such as titanium halide and alkoxytitanium as transition metal compounds useful for such catalysts, and organoaluminum compounds as organometallic compounds. further,
The publication and the polymer, the 36, 604 (August 1987), as the organic aluminum compound, methylaluminoxane has been demonstrated to be effective is the reaction product of trimethylaluminum and water. Preparation of methylaluminoxane are usually taken is a method of reacting water of crystallization contained trimethylaluminum, etc. CuSO 4 · 5H 2 O or Al 2 (SO 4) 3 · 15H 2 O. But,
In these methods, methylaminoxan is prepared in advance,
Next, the catalytic performance is exhibited for the first time by adding a titanium compound thereto. Further, many of the above titanium compounds are extremely unstable in the air and are inconvenient to handle.

本発明者は、かかる従来技術の問題点に鑑み、シンジ
オタクチックポリスチレンの合成に有利に用いることの
できる触媒を開発するべく鋭意研究を重ねた結果、結晶
水を有するチタン化合物と有機アルミニウム化合物との
反応物が極めて有効であることを見出し、本発明を完成
した。
In view of the problems of the prior art, the present inventors have conducted intensive studies to develop a catalyst that can be advantageously used for syndiotactic polystyrene synthesis. The present inventors have found that the reaction product is extremely effective and completed the present invention.

即ち、本発明の目的は、いわゆるチーグラー触媒を用
いて、シンジオタクチックポリスチレンを工業的に有利
に製造することのできる方法を提供することにある。
That is, an object of the present invention is to provide a method capable of industrially and advantageously producing syndiotactic polystyrene using a so-called Ziegler catalyst.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

従って、本発明によれば、主としてシンジオタクチッ
ク構造の立体規則性を有するスチレン系重合体を製造す
る方法が提供されるのであって、この方法は、重合触媒
として、結晶水を有するチタン化合物と有機アルミニウ
ム化合物との反応物を使用することを特徴とする。
Therefore, according to the present invention, there is provided a method for producing a styrene-based polymer having a stereoregularity of a syndiotactic structure, and this method comprises, as a polymerization catalyst, a titanium compound having water of crystallization. It is characterized in that a reaction product with an organoaluminum compound is used.

本発明に有用な、結晶水を有するチタン化合物は、Ti
(SO4・4H2OおよびTi(SO4・8H2Oであり、有機
アルミニウム化合物はトリメチルアルミニウムである。
これらのチタン化合物を、トリメチルアルミニウムから
なる有機アルミニウム化合物と、ベンゼン、トルエン、
キシレン等の芳香族系溶剤またはヘキサン、ヘプタン等
の炭素数5以上の、好ましくは炭素数6〜12の脂肪族系
溶剤等の有機溶剤中で反応させることにより、一段階で
重合に有効な触媒液を調製することができる。
The titanium compound having water of crystallization useful in the present invention is Ti
(SO 4) 2 · 4H 2 O and Ti (SO 4) a 3 · 8H 2 O, organic aluminum compound is trimethylaluminum.
These titanium compounds, an organic aluminum compound consisting of trimethyl aluminum, benzene, toluene,
A catalyst effective for polymerization in one step by reacting in an organic solvent such as an aromatic solvent such as xylene or an aliphatic solvent having 5 or more carbon atoms, preferably 6 to 12 carbon atoms such as hexane and heptane. A liquid can be prepared.

得られる化合物は取扱も容易であり、これを重合触媒
として用いる場合には重合の再現性も得られやすい。
The obtained compound is easy to handle, and when it is used as a polymerization catalyst, reproducibility of polymerization is easily obtained.

本発明の方法においては、一般に、上記により得られ
た触媒液にスチレン系モノマーを直接添加して重合を行
うことができる。
In the method of the present invention, generally, polymerization can be carried out by directly adding a styrene monomer to the catalyst solution obtained as described above.

本発明の方法により得ることのできるスチレン系重合
体としては、例えば、ポリスチレン、ポリ(p−メチル
スチレン)、ポリ(m−メチルスチレン)、ポリ(o−
メチルスチレン)、ポリ(2,4−ジメチルスチレン)、
ポリ(2,5−ジメチルスチレン)、ポリ(3,4−ジメチル
スチレン)、ポリ(3,5−ジメチルスチレン)、ポリ
(p−t−ブチルスチレン)などのポリ(アルキルスチ
レン)、ポリ(p−クロロスチレン)、ポリ(m−クロ
ロスチレン)、ポリ(o−クロロスチレン)、ポリ(p
−ブロモスチレン)、ポリ(m−ブロモスチレン)、ポ
リ(o−ブロモスチレン)、ポリ(p−フルオロスチレ
ン)、ポリ(m−フルオロスチレン)、ポリ(o−フル
オロスチレン)、ポリ(o−メチル−p−フルオロスチ
レン)などのポリ(ハロゲン化スチレン)、ポリ(p−
クロロメチルスチレン)、ポリ(m−クロロメチルスチ
レン)、ポリ(o−クロロメチルスチレン)などのポリ
(ハロゲン置換アルキルスチレン)、ポリ(p−メトキ
シスチレン)、ポリ(m−メトキシスチレン)、ポリ
(o−メトキシスチレン)、ポリ(p−エトキシスチレ
ン)、ポリ(m−エトキシスチレン)、ポリ(o−エト
キシスチレン)などのポリ(アルコキシスチレン)、ポ
リ(p−カルボキシメチルスチレン)、ポリ(m−カル
ボキシメチルスチレン)、ポリ(o−カルボキシメチル
スチレン)などのポリ(カルボキシエステルスチレ
ン)、ポリ(p−ビニルベンジルプロピルエーテル)な
どのポリ(アルキルエーテルスチレン)、ポリ(p−ト
リメチルシリルスチレン)などのポリ(アルキルシリル
スチレン)、ポリ(ビニルベンゼンスルホン酸エチ
ル)、並びにポリ(ビニルベンジルジメトキシホスファ
イド)などがある。
Examples of the styrene polymer obtainable by the method of the present invention include polystyrene, poly (p-methylstyrene), poly (m-methylstyrene), and poly (o-styrene).
Methylstyrene), poly (2,4-dimethylstyrene),
Poly (alkylstyrene) such as poly (2,5-dimethylstyrene), poly (3,4-dimethylstyrene), poly (3,5-dimethylstyrene), poly (pt-butylstyrene), and poly (p -Chlorostyrene), poly (m-chlorostyrene), poly (o-chlorostyrene), poly (p
-Bromostyrene), poly (m-bromostyrene), poly (o-bromostyrene), poly (p-fluorostyrene), poly (m-fluorostyrene), poly (o-fluorostyrene), poly (o-methyl) Poly (halogenated styrene) such as -p-fluorostyrene) and poly (p-fluorostyrene).
Chloromethylstyrene), poly (m-chloromethylstyrene), poly (halogen-substituted alkylstyrene) such as poly (o-chloromethylstyrene), poly (p-methoxystyrene), poly (m-methoxystyrene), poly (m-methoxystyrene) o-methoxystyrene), poly (p-ethoxystyrene), poly (m-ethoxystyrene), poly (alkoxystyrene) such as poly (o-ethoxystyrene), poly (p-carboxymethylstyrene), poly (m- Poly (carboxyesterstyrene) such as carboxymethylstyrene), poly (o-carboxymethylstyrene), poly (alkyl ether styrene) such as poly (p-vinylbenzylpropyl ether), and poly (p-trimethylsilylstyrene). (Alkylsilylstyrene), poly (vinyl) Ethylbenzene sulfonic acid), and poly (vinylbenzyl dimethoxyphosphoryl sulfide) and the like.

重合の温度は、一般には、室温〜80℃であるのがよ
く、30〜60℃であるのが好ましい。重合時間は、触媒お
よびスチレンの濃度、触媒活性により変わり、通常数分
〜数十時間の間で変動する。
In general, the polymerization temperature is preferably room temperature to 80 ° C, and more preferably 30 to 60 ° C. The polymerization time varies depending on the concentrations of the catalyst and styrene and the catalytic activity, and usually varies between several minutes to several tens of hours.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例により本発明をさらに説明する。 Hereinafter, the present invention will be further described with reference to examples.

実施例1 (1) 触媒成分の調製 容量300mlのフラスコ中において、25gのTi(SO4
・8H2Oおよび43mlのトルエンを、窒素雰囲気下に−20℃
で攪拌し、分散液とする。これに、150mlのトルエン中1
5gの(CH33Alの溶液を3時間で滴加し、−20℃で20時
間反応させる。次いで、反応混合物を室温まで加熱し、
室温で96時間放置する。反応化合物を濾過して沈澱を除
去し、濾液を回収して、触媒溶液を得る。
Example 1 (1) Preparation of catalyst component In a flask having a capacity of 300 ml, 25 g of Ti (SO 4 ) 3
・ 8H 2 O and 43 ml of toluene at −20 ° C. under a nitrogen atmosphere
And stir to obtain a dispersion. To this, 1 in 150 ml of toluene
A solution of 5 g of (CH 3 ) 3 Al is added dropwise in 3 hours and reacted at -20 ° C. for 20 hours. The reaction mixture is then heated to room temperature,
Leave at room temperature for 96 hours. The reaction compound is filtered to remove the precipitate, and the filtrate is collected to obtain a catalyst solution.

得られた触媒液中のチタン濃度およびアルミニウム濃
度を原子吸光スペクトル分析により測定したところ、チ
タン濃度は1.35×10-5モル/であり、アルミニウム濃
度は0.26モル/であった。
When the titanium concentration and the aluminum concentration in the obtained catalyst solution were measured by atomic absorption spectroscopy, the titanium concentration was 1.35 × 10 −5 mol / and the aluminum concentration was 0.26 mol /.

(2) 重合 容量100mlのステンレス製オートクレーブ中に上記に
より得られた触媒液40mlとスチレン10mlとを窒素気流中
室温で仕込み、これを40℃に加熱し、攪拌下に48時間重
合した。反応器中にメタノールおよび塩酸の混合液を加
えて重合を停止させ、生成した重合体を濾過し、メタノ
ールで洗浄した後、室温で乾燥した。重合体の収量は0.
05gであった。
(2) Polymerization In a stainless steel autoclave having a capacity of 100 ml, 40 ml of the catalyst solution obtained above and 10 ml of styrene were charged at room temperature in a nitrogen stream, and the mixture was heated to 40 ° C. and polymerized for 48 hours with stirring. The polymerization was stopped by adding a mixture of methanol and hydrochloric acid into the reactor, and the resulting polymer was filtered, washed with methanol, and dried at room temperature. The yield of polymer is 0.
It was 05g.

上記によって得られた重合体の立体規則性を、重クロ
ロホルムを溶媒とし、TMSを内部標準として用いて、13C
−NMRスペクトル法により測定した。得られたスペクト
ルを第2図に示す。図から明らかなように、重合体はシ
ンジオタクチック構造をとり、かつ、シンジオタクテッ
シティは極めて高い。
The stereoregularity of the polymer obtained as described above was determined by using deuterated chloroform as a solvent and TMS as an internal standard to obtain 13 C
-Measured by NMR spectroscopy. FIG. 2 shows the obtained spectrum. As is clear from the figure, the polymer has a syndiotactic structure and has a very high syndiotacticity.

実施例2 チタン化合物としてTi(SO4・4H2Oを用い、実施
例1と同様な方法により触媒液を調製した。触媒液中の
Ti、Alの濃度はそれぞれ次の通りであった。
Example 2 A catalyst solution was prepared in the same manner as in Example 1, except that Ti (SO 4 ) 2 .4H 2 O was used as the titanium compound. In the catalyst solution
The concentrations of Ti and Al were as follows, respectively.

Ti:6.5×10-5モル/ Al:0.13モル/ この触媒液40mlにスチレン10mlを加え、実施例1と同
じ条件下に重合を行った。さらに、実施例1と同様にし
て、重合停止後、濾過し、洗浄し、乾燥して、重合体0.
18gを得た。この重合体について13C−NMRスペクトル法
により立体規則性を測定した結果、実施例1と同様な、
極めてシンジオタクティシティの高いスペクトルを得
た。
Ti: 6.5 × 10 -5 mol / Al: 0.13 mol / 10 ml of styrene was added to 40 ml of this catalyst solution, and polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1. Further, in the same manner as in Example 1, after the polymerization was stopped, the polymer was filtered, washed, and dried to obtain a polymer 0.1.
18 g were obtained. As a result of measuring the stereoregularity of this polymer by 13 C-NMR spectrum method, the same results as in Example 1 were obtained.
A spectrum with extremely high syndiotacticity was obtained.

実施例3 実施例2と同じ触媒液40mlにスチレン30mlを加え、40
℃で10時間反応させた。次いで、実施例1と同様にし
て、重合停止後、濾過し、洗浄し、乾燥した後、重合体
0.49gを得た。この重合体も、13C−NMRスペクトルの測
定により、実施例1の重合体と同様にシンジオタクティ
シティが極めて高いことが認められた。
Example 3 30 ml of styrene was added to 40 ml of the same catalyst solution as in Example 2, and
The reaction was performed at 10 ° C. for 10 hours. Then, in the same manner as in Example 1, after the polymerization was stopped, the polymer was filtered, washed, dried, and then polymerized.
0.49 g was obtained. The measurement of the 13 C-NMR spectrum showed that this polymer had an extremely high syndiotacticity, similarly to the polymer of Example 1.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の方法に用いる重合触媒の調製工程を
示すフローチャート図である。第2図は、実施例で得ら
れた重合体のNMRスペクトル図である。
FIG. 1 is a flowchart showing a process for preparing a polymerization catalyst used in the method of the present invention. FIG. 2 is an NMR spectrum of the polymer obtained in the example.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】主としてシンジオタクチック構造の立体規
則性を有するスチレン系重合体を製造するに当たり、重
合触媒として、Ti(SO4・8H2OおよびTi(SO4
4H2Oから選ばれる少なくとも1種と(CH33Alとの反応
物を使用することを特徴とするスチレン系重合体の製造
法。
1. A Upon mainly producing styrenic polymers having a stereoregularity of syndiotactic structure, as a polymerization catalyst, Ti (SO 4) 3 · 8H 2 O and Ti (SO 4) 2 ·
Preparation of styrenic polymer, characterized by using the reaction product of at least one and (CH 3) 3 Al selected from 4H 2 O.
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