JP3036852B2 - オレフィン重合用触媒 - Google Patents

オレフィン重合用触媒

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JP3036852B2
JP3036852B2 JP2409067A JP40906790A JP3036852B2 JP 3036852 B2 JP3036852 B2 JP 3036852B2 JP 2409067 A JP2409067 A JP 2409067A JP 40906790 A JP40906790 A JP 40906790A JP 3036852 B2 JP3036852 B2 JP 3036852B2
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治 内田
隆一 杉本
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  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オレフィン重合用触媒
に関し、詳しくは、ポリオレフィンを製造するメタロセ
ン触媒に関するものである。
【0002】
【従来の技術】共役π電子を有する基、特にシクロペン
タジエンおよびその誘導体を配位子として有するメタロ
セン化合物と、トリメチルアルミニウムと水の反応で得
られるメチルアルミノキサンを触媒とするオレフィンの
重合方法が知られている。例えば、特開昭58-19303には
ビスシクロペンタジエニルジルコニウムジクロリドとメ
チルアルミノキサンを触媒とするオレフィンの重合方法
が開示されている。 一方、シクロペンタジエンおよび
その誘導体を配位子として有するカチオン性メタロセン
化合物が、メチルアルミノキサンを用いなくてもオレフ
ィンを重合することが報告されている。例えば、R.F.JO
RDANらはJ.Am.Chem.Soc., 1986年 108巻 7410頁にテト
ラフェニルボランをアニオンとして有し、ビスシクロペ
ンタジエニル基とメチル基を配位子として有するジルコ
ニウムカチオン錯体がエチレンの重合活性を有する事を
報告している。
【0003】また、TurnerらはJ.Am.Chem.Soc.,1989 年
111 巻2728頁にイオンペアー型のジルコニウム錯体が同
様にエチレンの重合活性を有する事を報告している。
【0004】更に、Zambelli等はMaclomolecules, 1989
年22巻2186-2189 頁にシクロペンタジエンの誘導体を配
位子として有するジルコニウム化合物と、トリメチルア
ルミニウムとフルオロジメチルアルミニウムの組合せ
で、アイソタクティックポリプロピレンが重合すること
を報告している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記、特開昭58-19303
等による方法は、遷移金属あたりの活性が大きく、優れ
た方法であるが、重合後の生成ポリマーのかさ比重が小
さく、ハンドリングが困難であり、気相または液相重合
法に適用した場合、重合容器壁へのポリマーの付着が起
こり、伝熱不良により除熱が困難になったり、ポリマー
の固まりが生成するなど、これらを工業的規模でポリオ
レフィン製造用のための触媒として用いるためには問題
があった。
【0006】一方、R.F.JORDANら、TURNERらの方法はア
ルミノキサンを用いることなくカチオン性のジルコニウ
ム錯体がエチレンを重合する方法であるが、これらの触
媒は重合活性が非常に小さく、しかもプロピレンは重合
しないか立体規則性の低いものしか得られない。またZA
MBELLIらの方法はトリメチルアルミニウムと弗化ジメチ
ルアルミニウムとジルコニウム錯体をプロピレンの重合
触媒として用いるアイソタクチックポリプロピレンが得
られる方法であるが、この触媒も重合活性が非常に小さ
いという問題があり、さらに3種類の触媒成分を用いる
ため重合の手順が複雑になるという問題があった。また
これらの触媒系はいずれも均一系であるため、生成する
重合体粒子が細かい微粉になるため取扱が困難で、嵩密
度も小さく生産性を下げる原因となり、また重合容器中
のあらゆる面に重合ポリマーの付着が起こり、アルミノ
キサンを用いる触媒系と同様の問題を有している。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
を解決して、高活性にポリオレフィンを生産性良く製造
する方法について鋭意検討し、本発明を完成した。本発
明は、オレフィンの気相、または液相重合に使用するた
めの固体触媒の製造方法を提供するものである。即ち本
発明は、 (a)下記の化6の一般式(式中Xはハロゲン)
で表される高分子化合物と、
【0008】
【化6】 (b) 下記の化7あるいは化8の一般式(式中A、Bは互
いに同じかあるいは異なる炭素数5〜30の単環あるいは
多環の芳香族化合物、RはA、Bを連結する炭素数1〜
20の炭化水素残基、あるいは珪素、ゲルマニウム、錫を
含む化合物、Mは周期律表第1族から選ばれる金属原
子)で表される有機金属化合物を接触させて得られた高
分子化合物成分に、さらに、
【0009】
【化7】
【0010】
【化8】 (c) 下記の化9の一般式(式中Mは周期律表第1族から
選ばれる金属原子、R’は炭素数1〜20の炭化水素残
基)で表される有機金属化合物でメタル化処理した後
に、
【化9】 (d) 下記の化10の一般式(式中M’はチタン、ジルコニ
ウム及びハフニウムから選ばれ金属原子、Xはハロゲ
ン原子)で表される遷移金属化合物と接触させて得られ
るオレフィン重合用触媒である
【化10】 本発明における上記の化6の一般式で表されるポリスチ
レン誘導体において、Xとして、弗素、塩素、沃素、臭
素などのハロゲンを有し、モノマー単位として、nが10
00〜1000000 程度の高分子の化合物が好ましく用いられ
る。
【0011】ここで用いられるハロゲノメチル化された
ポリスチレンは、工業的に入手することが可能であり、
通常一部ジビニルベンゼン等を導入することによって溶
媒に不溶化されている物が多い。
【0012】本発明の目的には、これら架橋されて不溶
化されたポリマーを用いることが好ましい。この様なポ
リマーはハロゲノメチル化スチレンを小量のジビニルベ
ンゼン等の二官能性のモノマーとともに重合するか、ま
た架橋ポリスチレンを原料に用いてハロゲノメチル化し
ても容易に合成することができる。
【0013】本発明において上記一般式(化7)で表さ
れる共役π電子を有する化合物は、ハロゲン化遷移金属
の配位子となりうるものであり、上記文献に記載された
化合物が例示できるが、異なる構造であっても、共役π
電子を有し遷移金属化合物の配位子となりうるものであ
ればよい。
【0014】A、Bとしてはたとえば炭素数5〜30の単
環あるいは多環の芳香族化合物が例示でき、具体的に
は、シクロペンタジエンあるいは、その一部または全部
の水素が炭素数1〜10のアルキル基で置換されたもの
(ここで、アルキル基はその末端が再度シクロペンタジ
エン環に結合した構造であってもよい)、インデン、フ
ルオレン等の多環芳香族化合物あるいはその水素の一部
または全部が炭素数1〜10のアルキル基で置換されたも
の等が例示できる。
【0015】ここでRとしては、例えば、R’’2C、
R’’2Si、R’’2Ge、R’’2Sn(式中R’’
は水素または炭素数1〜20のアルキル残基で同じでも異
なってもよい)で表されるジアルキルメチレン基、ジア
ルキルシリレン基、ジアルキルゲルミレン基、ジアルキ
ル錫基などが好ましく利用できるが、さらに−CR’’
−CR’’−で表されるエチレン基も例示できる。(式
中R’’は上記に同じ)また、Mとしては、リチウム、
ナトリウム、カリウム等の周期律表第1族のアルカリ金
属が挙げられる。
【0016】上記一般式(化9)で表される有機金属化
合物において、Rとしてはメチル、エチル、プロピル、
ブチル等のアルキル基、フェニル、トリル、キシリル、
ベンジル等のアリル基等が挙げられる。また、Mとして
は、リチウム、ナトリウム、カリウム等の周期律表第1
族のアルカリ金属が挙げられる。
【0017】上記一般式(化10)で表される遷移金属
化合物において、M’としてはチタン、ジルコニウム、
ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル等の周期律
表第4族、第5族の遷移金属が例示される。ここでXと
しては、弗素、塩素、臭素、よう素等のハロゲン原子が
例示される。
【0018】本発明の触媒成分について、その製造方法
を説明することで、詳細に説明する。
【0019】本発明では、ハロゲンを有するポリスチレ
ン誘導体に、共役アルカジエニル基を有するアルカリ金
属の有機金属化合物を反応させて、共役アルカジエニル
基を導入する。この反応はハロゲノメチル化ポリスチレ
ンとこれらの有機金属化合物を炭化水素溶媒中で接触さ
せればよい。ここで導入する共役アルカジエニル基は遷
移金属化合物の配位子となりうるものである。
【0020】共役アルカジエニル基を導入したハロゲノ
メチル化ポリスチレンをさらにアルカリ金属の有機金属
化合物で処理することにより共役アルカジエニル基のメ
タル化を行う。この反応は通常のメタル化反応と同様に
不活性雰囲気中で−78℃から100℃の温度範囲で溶
媒中で反応させればよい。
【0021】ついでメタル化されたポリスチレン誘導体
に、ハロゲン化遷移金属を反応させて担持を行う。この
反応は炭化水素溶媒中で行うことができるがもちろん無
溶媒中でも行うことができる。反応は上記のメタル化反
応と同様に不活性雰囲気中で−78℃から100℃の温
度範囲で両成分を接触させればよい。
【0022】この様にしてポリスチレン誘導体に担持さ
れた遷移金属触媒は、オレフィンの気相または液相重合
に使用するための固体触媒として良好な性質を有してお
り、重合に際しては、得られた固体触媒成分と助触媒と
してアルミノキサンを接触させて得られる成分をオレフ
ィン重合触媒として用いる方法や、得られた固体触媒成
分と助触媒としてトリアルキルアルミニウムを接触させ
た後に、(C653CB(C654等の触媒と反応し
てイオンペアー型の錯体を形成することができる化合物
を反応させて触媒成分として、オレフィンの重合に用い
る方法も採用する事ができる。
【0023】本発明の触媒を用いて重合に用いられるオ
レフィンとしては、エチレン、プロピレン、ブテン-1、
ペンテン-1、ヘキセン-1、ヘプテン-1、オクテン-1、ノ
ネン-1、デセン-1、ウンデセン-1、ドデセン-1、トリデ
セン-1、テトラデセン-1、ぺンタデセン-1、ヘキサデセ
ン-1、オクタデセン-1等の直鎖α−オレフィンの他に、
3-メチルブテン-1、4-メチルペンテン-1、4,4'- ジメチ
ルペンテン-1等の分岐α−オレフィン、シクロペンテ
ン、ノルボルネン等の環状オレフィンが例示され、これ
らのオレフィンの単独のみならず、相互の混合物も用い
られる。
【0024】本発明の触媒を用いたオレフィンの重合条
件については、特に制限はなく、不活性媒体を用いる溶
媒重合法、あるいは、実質的に不活性媒体の存在しない
塊状重合法、気相重合法が利用できる。重合温度として
は、−100 〜200 ℃、重合圧力としては、常圧〜100kg/
cm2 である。
【0025】
【実施例】以下に実施例を示し、さらに本発明を説明す
る。
【0026】実施例1 (遷移金属触媒成分の合成)常法により合成したイソプ
ロピリデンシクロペンタジエニル−1−フルオレン1.03
g をトルエン40mlに溶解させ、n-ブチルリチウム3.84ml
を含むn-ヘキサン溶液2.3ml を−78℃で滴下し、室温ま
で温度を徐々に上げた後、室温で1晩反応させた。
【0027】得られた赤色溶液を、Cl含量2.4mmol のク
ロロメチル化ポリスチレン3.0gを懸濁させたテトラヒド
ロフラン20ml中に0℃で加え、室温まで温度を上げ、1
日反応させた。さらに60〜65℃で6時間反応させた後、
メタノール40mlを添加し、上澄みをデカンテーションで
取り除いた後、メタノールで洗浄し、減圧下で乾燥する
ことにより褐色の固体を得た。
【0028】上記生成物をテトラヒドロフラン30mlに懸
濁させ、この懸濁液にn-ブチルリチウム7.98mmolを含む
n-ヘキサン溶液4.6ml を−78℃で滴下し、室温まで温度
を徐々に上げた後、室温で1晩反応させた。反応溶液か
ら溶媒を減圧下で留去し、残った固体成分をn-ペンタン
で洗浄し、減圧下で乾燥すると赤褐色の固体が得られ
た。
【0029】この固体をn-ペンタン30mlに懸濁させ、四
塩化ジルコニウム0.5gを含むn-ペンタンの懸濁液40mlと
混合し、室温で2日間反応させ、上澄みをデカンテーシ
ョンで取り除き、残った固体物をn-ペンタンで洗浄後、
減圧下で乾燥することにより赤褐色の固体生成物4.17g
を得た。
【0030】上記生成物0.70g メチルアルミノキサン
3.37g を含むトルエン溶液20mlを室温で2時間反応させ
た後、n-ヘプタン20mlを添加し、上澄みをデカンテーシ
ョンで取り除いた。さらに、得られた不溶分をn-ヘプタ
ンで洗浄し、減圧下で乾燥することにより紫色の固体1.
81g を得た。 (プロピレンの重合) 上記触媒成分500mg を内容積5リットルのオートクレー
ブに入れ、プロピレン1.5kg を加えて60℃で2時間重合
した。未反応のプロピレンをパージしてポリマーを取り
出し、乾燥して、シンジオタクチックポリプロピレン7
4.4g を得た。このポリプロピレンの135 ℃テトラリン
溶液で測定した極限粘度は0.70、かさ比重は0.35g/mlで
あった。また、重量平均分子量と数平均分子量の比は1.
9 であり、シンジオタクティシティーは0.804 であっ
た。
【0031】
【発明の効果】本発明で得られる触媒を用いることによ
り、生産性良くポリオレフィンの製造を行うことが可能
であり、工業上、その価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の理解を助けるためのフローチャート図
である。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 4/60 - 4/70

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)下記の化1の一般式(式中Xはハロゲ
    ン)で表される高分子化合物と、 【化1】 (b) 下記の化2あるいは化3の一般式(式中A、Bは互
    いに同じかあるいは異なる炭素数5〜30の単環あるいは
    多環の芳香族化合物、RはA、Bを連結する炭素数1〜
    20の炭化水素残基、あるいは珪素、ゲルマニウム、錫を
    含む化合物、Mは周期律表第1族から選ばれる金属原
    子)で表される有機金属化合物を接触させて得られた高
    分子化合物成分に、さらに、 【化2】 【化3】 (c) 下記の化4の一般式(式中Mは周期律表第1族から
    選ばれる金属原子、R’は炭素数1〜20の炭化水素残
    基)で表される有機金属化合物でメタル化処理した後
    に、 【化4】 (d) 下記の化5の一般式(式中M’はチタン、ジルコニ
    ウム及びハフニウムから選ばれ金属原子、Xはハロゲ
    ン原子)で表される遷移金属化合物と接触させて得られ
    るオレフィン重合用触媒。 【化5】
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