JP2929465B2 - 芳香族ビニル化合物重合用触媒および芳香族ビニル化合物重合体の製造方法 - Google Patents
芳香族ビニル化合物重合用触媒および芳香族ビニル化合物重合体の製造方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は芳香族ビニル化合物重合
用触媒およびそれを用いた芳香族ビニル化合物重合体の
製造方法に関する。さらに詳しくは主としてシンジオタ
クチック構造からなる芳香族ビニル化合物重合体を高選
択で製造する方法に関する。
用触媒およびそれを用いた芳香族ビニル化合物重合体の
製造方法に関する。さらに詳しくは主としてシンジオタ
クチック構造からなる芳香族ビニル化合物重合体を高選
択で製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】芳香族ビニル化合物重合体にはその立体
構造により、3種類の、すなわち、シンジオタクチック
構造、アイソタクチック構造、アタクチック構造の芳香
族ビニル化合物重合体が存在する。
構造により、3種類の、すなわち、シンジオタクチック
構造、アイソタクチック構造、アタクチック構造の芳香
族ビニル化合物重合体が存在する。
【0003】これらのうち、シンジオタクチック構造の
重合体は他の構造を有する重合体に比べて融点が高く、
結晶化速度が速いため、耐熱性ポリマ−として有用であ
る。このシンジオタクチック構造の芳香族ビニル化合物
重合体は、例えば、特開昭62−104818号公報に
おいて触媒としてハロゲン化チタンやアルコキシチタン
などのTi化合物および有機アルミニウムと縮合剤との
接触生成物を用いて得られているが、本発明者は先に本
発明で用いる遷移金属化合物とアルモキサンからなる触
媒が主としてシンジオタクチック構造からなる芳香族ビ
ニル化合物の重合体を生成することを見出し特許出願し
た。(特願平2−53711)
重合体は他の構造を有する重合体に比べて融点が高く、
結晶化速度が速いため、耐熱性ポリマ−として有用であ
る。このシンジオタクチック構造の芳香族ビニル化合物
重合体は、例えば、特開昭62−104818号公報に
おいて触媒としてハロゲン化チタンやアルコキシチタン
などのTi化合物および有機アルミニウムと縮合剤との
接触生成物を用いて得られているが、本発明者は先に本
発明で用いる遷移金属化合物とアルモキサンからなる触
媒が主としてシンジオタクチック構造からなる芳香族ビ
ニル化合物の重合体を生成することを見出し特許出願し
た。(特願平2−53711)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これまでの方法では、
しかしながら、芳香族ビニル化合物を重合するとシンジ
オタクチック構造の重合体の副生成物としてアタクチッ
ク構造の重合体が生成するという問題点があった。
しかしながら、芳香族ビニル化合物を重合するとシンジ
オタクチック構造の重合体の副生成物としてアタクチッ
ク構造の重合体が生成するという問題点があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記の問題点
を解決すべく鋭意検討した結果、第IVa属の遷移金属化
合物とアルモキサンとの反応生成物を単離することによ
り合成した錯体を触媒として用いることにより、高選択
にシンジオタクチック構造からなる芳香族ビニル化合物
重合体を製造できることを見出し、本発明に到達した。
を解決すべく鋭意検討した結果、第IVa属の遷移金属化
合物とアルモキサンとの反応生成物を単離することによ
り合成した錯体を触媒として用いることにより、高選択
にシンジオタクチック構造からなる芳香族ビニル化合物
重合体を製造できることを見出し、本発明に到達した。
【0006】すなわち、本発明は一般式(1)
【0007】
【化2】(M:第IVa族元素、X1:ハロゲン、R1,
R2,R3,R4,R5,R6,R7,:水素または炭素数1
〜6のアルキル基、R8:水素または炭素数1〜5のア
ルキル基、m:1〜6の整数、n:4〜60の整数)で
表される芳香族ビニル化合物重合用触媒、及び、この触
媒を用いてシンジオタクチック構造からなる芳香族ビニ
ル化合物重合体を高選択で製造する方法を提供するもの
である。以下に、本発明を詳細に説明する。
R2,R3,R4,R5,R6,R7,:水素または炭素数1
〜6のアルキル基、R8:水素または炭素数1〜5のア
ルキル基、m:1〜6の整数、n:4〜60の整数)で
表される芳香族ビニル化合物重合用触媒、及び、この触
媒を用いてシンジオタクチック構造からなる芳香族ビニ
ル化合物重合体を高選択で製造する方法を提供するもの
である。以下に、本発明を詳細に説明する。
【0008】本発明の芳香族ビニル化合物重合用触媒の
合成には、下記一般式(2)
合成には、下記一般式(2)
【0009】
【化3】 で示される遷移金属化合物が使用される。(M:第IVa
族元素、X1,X2:ハロゲン、R1,R2,R3,R
4,R5,R6:水素または炭素数1〜6のアルキル
基、m:1〜6の整数)遷移金属(M)としては、周期
表、第IVa族元素であり、チタン、ジルコニウム、ハフ
ニュウムを挙げることができるが、好ましくはチタンで
ある。X1,X2はハロゲン原子であり、塩素が好適に
使用される。R1〜R6の置換基としては、水素原子ま
たは炭素数1〜6のアルキル基である。炭素数1〜6の
アルキル基としてはメチル基,エチル基,プロピル基,
n−ブチル基,イソブチル基,tert−ブチル基,n
−ペンチル基,iso−ペンチル基,n−ヘキシル基,
iso−ヘキシル基等の直鎖または分岐鎖を有するアル
キル基を挙げることができる。更に、2つのシクロペン
タジエニル環の架橋の度合い(m)は1〜6であり好ま
しくは1〜2である。
族元素、X1,X2:ハロゲン、R1,R2,R3,R
4,R5,R6:水素または炭素数1〜6のアルキル
基、m:1〜6の整数)遷移金属(M)としては、周期
表、第IVa族元素であり、チタン、ジルコニウム、ハフ
ニュウムを挙げることができるが、好ましくはチタンで
ある。X1,X2はハロゲン原子であり、塩素が好適に
使用される。R1〜R6の置換基としては、水素原子ま
たは炭素数1〜6のアルキル基である。炭素数1〜6の
アルキル基としてはメチル基,エチル基,プロピル基,
n−ブチル基,イソブチル基,tert−ブチル基,n
−ペンチル基,iso−ペンチル基,n−ヘキシル基,
iso−ヘキシル基等の直鎖または分岐鎖を有するアル
キル基を挙げることができる。更に、2つのシクロペン
タジエニル環の架橋の度合い(m)は1〜6であり好ま
しくは1〜2である。
【0010】このような触媒成分として、具体的にはメ
チレンビス(シクロペンタジエニル)チタンジクロリ
ド、エチレンビス(2,3,4,5−テトラメチルシク
ロペンタジエニル)チタンジクロリド等を挙げることが
できる。
チレンビス(シクロペンタジエニル)チタンジクロリ
ド、エチレンビス(2,3,4,5−テトラメチルシク
ロペンタジエニル)チタンジクロリド等を挙げることが
できる。
【0011】芳香族ビニル化合物重合用触媒の合成に必
要なもう一つの成分は、アルモキサンである。アルモキ
サンのアルミニウムの置換基はメチル基、エチル基、プ
ロピル基、ブチル基等の炭素数1〜6のアルキル基であ
り、好ましくはメチル基である。オリゴマ−度nは4〜
60である。この種の化合物の製法は公知であり、例え
ば、結晶水を含有する化合物、結晶水を含有する塩類
(硫酸銅水和物、硫酸アルミニウム水和物等)の炭化水
素媒体懸濁液にアルミニウム化合物を添加して反応させ
る方法を例示することができる。
要なもう一つの成分は、アルモキサンである。アルモキ
サンのアルミニウムの置換基はメチル基、エチル基、プ
ロピル基、ブチル基等の炭素数1〜6のアルキル基であ
り、好ましくはメチル基である。オリゴマ−度nは4〜
60である。この種の化合物の製法は公知であり、例え
ば、結晶水を含有する化合物、結晶水を含有する塩類
(硫酸銅水和物、硫酸アルミニウム水和物等)の炭化水
素媒体懸濁液にアルミニウム化合物を添加して反応させ
る方法を例示することができる。
【0012】芳香族ビニル化合物重合用触媒の合成に際
し遷移金属化合物とアルモキサンの使用量比はモル比で
1〜10で行われる。
し遷移金属化合物とアルモキサンの使用量比はモル比で
1〜10で行われる。
【0013】上記の反応条件により二成分を反応させ、
反応生成物を再結晶法等で過剰のアルモキサンから分
離、精製し、不純物を含むことなく単離することができ
る。得られた錯体は、アルミニウムと遷移金属のモル比
がアルモキサンのオリゴマ−度nに等しい。これは、錯
体を分解し生成したメタンを定量する事により確かめら
れる。さらに、錯体の 1 H−NMRの測定により一般式
(1)で示される構造を確認した。
反応生成物を再結晶法等で過剰のアルモキサンから分
離、精製し、不純物を含むことなく単離することができ
る。得られた錯体は、アルミニウムと遷移金属のモル比
がアルモキサンのオリゴマ−度nに等しい。これは、錯
体を分解し生成したメタンを定量する事により確かめら
れる。さらに、錯体の 1 H−NMRの測定により一般式
(1)で示される構造を確認した。
【0014】本発明で重合する芳香族ビニル化合物とは
スチレンまたはその誘導体である。このスチレン誘導体
としては、メチルスチレン、エチルスチレン、ジメチル
スチレン等のアルキルスチレン、あるいはクロロスチレ
ン、ブロモスチレン、フルオロスチレン等のハロゲン化
スチレン、クロロメチルスチレン等のハロゲン置換アル
キルスチレン、メトキシスチレン等のアルコキシスチレ
ン、さらにはカルボキシメチルスチレン、アルキルエ−
テルスチレン、アルキルシリルスチレン等を挙げること
ができる。
スチレンまたはその誘導体である。このスチレン誘導体
としては、メチルスチレン、エチルスチレン、ジメチル
スチレン等のアルキルスチレン、あるいはクロロスチレ
ン、ブロモスチレン、フルオロスチレン等のハロゲン化
スチレン、クロロメチルスチレン等のハロゲン置換アル
キルスチレン、メトキシスチレン等のアルコキシスチレ
ン、さらにはカルボキシメチルスチレン、アルキルエ−
テルスチレン、アルキルシリルスチレン等を挙げること
ができる。
【0015】本発明では、上述の触媒の存在下で芳香族
ビニル化合物を重合するが、この際、第2成分としてア
ルモキサンを添加しても良い。この場合、重合活性の向
上がみられる。また、この重合は塊状でもよく、又、ペ
ンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素、シク
ロヘキサン等の脂環族炭化水素あるいはベンゼン、トル
エン、キシレン等の芳香族炭化水素中で行ってもよい。
また、触媒の使用濃度は特に限定されないが0.1〜1
000mmol/lである。重合温度は特に限定されないが−
70〜150℃で行われる。
ビニル化合物を重合するが、この際、第2成分としてア
ルモキサンを添加しても良い。この場合、重合活性の向
上がみられる。また、この重合は塊状でもよく、又、ペ
ンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素、シク
ロヘキサン等の脂環族炭化水素あるいはベンゼン、トル
エン、キシレン等の芳香族炭化水素中で行ってもよい。
また、触媒の使用濃度は特に限定されないが0.1〜1
000mmol/lである。重合温度は特に限定されないが−
70〜150℃で行われる。
【0016】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるもの
ではない。
するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるもの
ではない。
【0017】実施例1 メチレンビス(シクロペンタジエニル)チタン−メチル
アルモキサン(4量体)の錯体合成 窒素置換したシュレンク反応容器にジクロロメチレンビ
ス(シクロペンタジエニル)チタン(97.4mg,
0.37mmol)を秤量し、そこに乾燥トルエン20
mlを加え、−20℃に冷却した。そこに撹拌しながら
メチルアルモキサンのベンゼン溶液(1.4mmol,
4量体)を1時間かけて滴下した。反応溶液を徐々に室
温まで温め2日間撹拌を続けた。反応溶液は紫色から徐
々に赤褐色に変化した。これにヘキサンを加えた。沈澱
を炉別し乾燥後再結晶を行なった。収率は82%であっ
た。得られた錯体を加水分解し生成するメタン量をガス
クロマトグラフにより定量した。生成メタン量は、錯体
を一般式(1)と考えた場合の98%に相当した。ま
た、 1 H−NMRによる構造同定の結果は 0.34ppm (s,末端Al−Me Ti−CH2−Al−Me) 0.97ppm (m,O−Al(Me)−O) 1.31ppm (m,O−Al(Me)−O) 3.56ppm (s,C5H4−CH 2 −C5H4) 4.9ppm (t,C5H4) 5.3ppm (t,C5H4) 6.67ppm (s,Ti−CH 2 −Al) のように同定された。
アルモキサン(4量体)の錯体合成 窒素置換したシュレンク反応容器にジクロロメチレンビ
ス(シクロペンタジエニル)チタン(97.4mg,
0.37mmol)を秤量し、そこに乾燥トルエン20
mlを加え、−20℃に冷却した。そこに撹拌しながら
メチルアルモキサンのベンゼン溶液(1.4mmol,
4量体)を1時間かけて滴下した。反応溶液を徐々に室
温まで温め2日間撹拌を続けた。反応溶液は紫色から徐
々に赤褐色に変化した。これにヘキサンを加えた。沈澱
を炉別し乾燥後再結晶を行なった。収率は82%であっ
た。得られた錯体を加水分解し生成するメタン量をガス
クロマトグラフにより定量した。生成メタン量は、錯体
を一般式(1)と考えた場合の98%に相当した。ま
た、 1 H−NMRによる構造同定の結果は 0.34ppm (s,末端Al−Me Ti−CH2−Al−Me) 0.97ppm (m,O−Al(Me)−O) 1.31ppm (m,O−Al(Me)−O) 3.56ppm (s,C5H4−CH 2 −C5H4) 4.9ppm (t,C5H4) 5.3ppm (t,C5H4) 6.67ppm (s,Ti−CH 2 −Al) のように同定された。
【0018】実施例2 窒素置換したシュレンク型反応容器に実施例1で合成し
た錯体20mg(0.041mmol)を計り取り、トルエン
10mlを加えた。さらに、スチレン3.0mlを加え室温
にて10時間重合反応を行った。反応終了後、メタノ−
ル0.5mlを添加して、反応を停止し、反応生成物をメ
タノ−ル200mlと塩酸2mlの混合液中に入れ、充分に
攪拌した後、生成した白色のポリマ−を濾別し、メタノ
−ル50mlで2回洗浄した。乾燥した後ポリマ−0.1
14g を得た。ついで、このポリマ−をメチルエチルケ
トンにより、ソックスレ−抽出(12時間)した。その
結果、メチルエチルケトン可溶部は全くなかった。得ら
れたポリマ−の分子量はゲル・パ−ミユエ−ション・ク
ロマトグラフィ−(GPC)で測定したところ、重量平
均分子量が65000であり、DSC測定の結果、融点
は267℃であった。得られたポリマ−をo−ジクロル
ベンゼン溶媒中、13C−NMRによる構造解析の結果、
シンジオタクチック構造に由来する145.5ppm のピ
−ク算出したペンタッドrrrrは99%以上であっ
た。
た錯体20mg(0.041mmol)を計り取り、トルエン
10mlを加えた。さらに、スチレン3.0mlを加え室温
にて10時間重合反応を行った。反応終了後、メタノ−
ル0.5mlを添加して、反応を停止し、反応生成物をメ
タノ−ル200mlと塩酸2mlの混合液中に入れ、充分に
攪拌した後、生成した白色のポリマ−を濾別し、メタノ
−ル50mlで2回洗浄した。乾燥した後ポリマ−0.1
14g を得た。ついで、このポリマ−をメチルエチルケ
トンにより、ソックスレ−抽出(12時間)した。その
結果、メチルエチルケトン可溶部は全くなかった。得ら
れたポリマ−の分子量はゲル・パ−ミユエ−ション・ク
ロマトグラフィ−(GPC)で測定したところ、重量平
均分子量が65000であり、DSC測定の結果、融点
は267℃であった。得られたポリマ−をo−ジクロル
ベンゼン溶媒中、13C−NMRによる構造解析の結果、
シンジオタクチック構造に由来する145.5ppm のピ
−ク算出したペンタッドrrrrは99%以上であっ
た。
【0019】比較例1 ビス(シクロペンタジエニル)チタン−メチルアルモキ
サン(4量体)の錯体合成 実施例1のメチレンビス(シクロペンタジエニル)チタ
ンをビス(シクロペンタジエニル)チタンに変えた以外
は実施例1と同様に行い、収率62%で目的物を得た。
サン(4量体)の錯体合成 実施例1のメチレンビス(シクロペンタジエニル)チタ
ンをビス(シクロペンタジエニル)チタンに変えた以外
は実施例1と同様に行い、収率62%で目的物を得た。
【0020】比較例2 比較例1で合成した錯体を用い実施例2と同様にスチレ
ンの重合を行い0.02g のポリマ−を得た。ついで、
このポリマ−をメチルエチルケトンにより、ソックスレ
−抽出(12時間)した。その結果、メチルエチルケト
ン可溶部が48%存在した。
ンの重合を行い0.02g のポリマ−を得た。ついで、
このポリマ−をメチルエチルケトンにより、ソックスレ
−抽出(12時間)した。その結果、メチルエチルケト
ン可溶部が48%存在した。
【0021】実施例3 メチルアルモキサン(4量体)のベンゼン溶液をスチレ
ンの添加前に加え2時間撹拌した以外は実施例2と同様
にスチレンの重合を行い0.65g のポリマ−を得た。
ついで、このポリマ−をメチルエチルケトンにより、ソ
ックスレ−抽出(12時間)した。その結果、メチルエ
チルケトン可溶部は、わずか5%存在しただけだった。
ンの添加前に加え2時間撹拌した以外は実施例2と同様
にスチレンの重合を行い0.65g のポリマ−を得た。
ついで、このポリマ−をメチルエチルケトンにより、ソ
ックスレ−抽出(12時間)した。その結果、メチルエ
チルケトン可溶部は、わずか5%存在しただけだった。
【0022】実施例4 メチレンビス(シクロペンタジエニル)チタン−メチル
アルモキサン(16量体)の錯体合成 ジクロロメチレンビス(シクロペンタジエニル)チタン
(97.2mg,0.372mmol)を秤量し、乾燥トルエ
ン20mlを加え−78℃に冷却した。撹拌しながらメチ
ルアルモキサンのトルエン溶液2.98mmol(16量
体)を滴下した。50℃で6時間反応させた後、ヘキサ
ン20mlを加え赤褐色固体を析出させた。これを炉別
後、トルエン/ヘキサンより再沈澱し、得られた固体を
乾燥し目的物を71%の収率で得た。得られた錯体を加
水分解し生成するメタン量をガスクロマトグラフにより
定量した。生成メタン量は、錯体を一般式(1)と考え
た場合の106%に相当した。
アルモキサン(16量体)の錯体合成 ジクロロメチレンビス(シクロペンタジエニル)チタン
(97.2mg,0.372mmol)を秤量し、乾燥トルエ
ン20mlを加え−78℃に冷却した。撹拌しながらメチ
ルアルモキサンのトルエン溶液2.98mmol(16量
体)を滴下した。50℃で6時間反応させた後、ヘキサ
ン20mlを加え赤褐色固体を析出させた。これを炉別
後、トルエン/ヘキサンより再沈澱し、得られた固体を
乾燥し目的物を71%の収率で得た。得られた錯体を加
水分解し生成するメタン量をガスクロマトグラフにより
定量した。生成メタン量は、錯体を一般式(1)と考え
た場合の106%に相当した。
【0023】実施例5 窒素置換したシュレンク型反応容器に実施例4で合成し
た錯体15mg(0.0129mmol)を計り取り、トルエ
ン10mlを加えた。さらに、スチレン5.0mlを加
え、反応温度10℃で、10時間重合反応を行った。反
応終了後、メタノ−ル0.5mlを添加して、反応を停止
し、反応生成物をメタノ−ル200mlと塩酸2mlの混合
液中に入れ、充分に攪拌した後、生成した白色のポリマ
−を濾別し、メタノ−ル50mlで2回洗浄した。乾燥し
た後ポリマ−0.395g を得た。ついで、このポリマ
−をメチルエチルケトンにより、ソックスレ−抽出(1
2時間)した。その結果、メチルエチルケトン可溶部は
全くなかった。
た錯体15mg(0.0129mmol)を計り取り、トルエ
ン10mlを加えた。さらに、スチレン5.0mlを加
え、反応温度10℃で、10時間重合反応を行った。反
応終了後、メタノ−ル0.5mlを添加して、反応を停止
し、反応生成物をメタノ−ル200mlと塩酸2mlの混合
液中に入れ、充分に攪拌した後、生成した白色のポリマ
−を濾別し、メタノ−ル50mlで2回洗浄した。乾燥し
た後ポリマ−0.395g を得た。ついで、このポリマ
−をメチルエチルケトンにより、ソックスレ−抽出(1
2時間)した。その結果、メチルエチルケトン可溶部は
全くなかった。
【0024】
【発明の効果】以上のように本触媒を用いることによ
り、非常に高選択でシンジオタクチック構造を有する芳
香族ビニル化合物重合体が得られる。また、本発明の触
媒は、従来のものに比べて、助触媒であるアルモキサン
を使用しなくても十分その効果があらわれるので、経済
的に有利である。
り、非常に高選択でシンジオタクチック構造を有する芳
香族ビニル化合物重合体が得られる。また、本発明の触
媒は、従来のものに比べて、助触媒であるアルモキサン
を使用しなくても十分その効果があらわれるので、経済
的に有利である。
【図1】本発明の触媒調製のフロ−チャ−ト図(触媒調
製図)である。
製図)である。
Claims (2)
- 【請求項1】一般式(1) 【化1】 (M:第IVa族元素、X1:ハロゲン、R1,R2,R
3,R4,R5,R6,R7,:水素または炭素数1〜
6のアルキル基、R8:水素または炭素数1〜5のアル
キル基、m:1〜6の整数、n:4〜60の整数)で表
される芳香族ビニル化合物重合用触媒。 - 【請求項2】特許請求の範囲第1項に記載の触媒を用い
て、芳香族ビニル化合物を重合することを特徴とする芳
香族ビニル化合物重合体の製造方法。
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