JP3086896B2 - オレフィン重合触媒およびオレフィンの重合方法 - Google Patents

オレフィン重合触媒およびオレフィンの重合方法

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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、リン原子を含有し、ま
たπ電子を有する環状化合物を配位子とする周期表のI
VA族の遷移金属からなる遷移金属化合物および有機ア
ルミニウム化合物を含む触媒系およびこの触媒系の存在
下でポリオレフィンを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】オレフィンの重合には各種の重合方法お
よび触媒系が知られており、伝統的なアルキルアルミニ
ウムを助触媒とする遷移金属化合物からなるチーグラー
−ナッタ触媒系では、分子量分布の広い高分子量のポリ
オレフィンを製造できることが知られている。
【0003】最近、シクロペンタジエニル誘導体を配位
子として含有する遷移金属化合物(一般にメタロセン化
合物と呼ばれる)を含む触媒系が開発された。この触媒
系はオレフィンの重合触媒として働き、特にチタン、ジ
ルコニウムあるいはハフニウムのIVA族の遷移金属か
らなるメタロセンは、ポリエチレン、エチレン系共重合
体の製造に用いられ、アルミノオキサンを助触媒に用い
ることで高活性にポリオレフィンを製造できることが判
っている(例えば、特開昭58−19309号公報な
ど)。
【0004】種々のシクロペンタジエニル誘導体を配位
子として有するIVA族のメタロセン化合物とアルミノ
オキサンを含有する触媒系について多くの検討がなさ
れ、シクロペンタジエニル基に様々な置換基を導入する
ことで、生成するポリマーの立体構造、組成分布、製造
効率などを制御可能であることも明らかとなった(例え
ば、特開昭61−26491号公報、特開昭64−51
408号公報、特開昭64−66216号公報、特開平
1−301704号公報、J.Am.Chem.So
c.,1988,110,6255〜62など)。
【0005】ここで得られるポリマーは分子量分布が狭
く、共重合の際に均一な組成分布を示すなどの特徴がみ
られるが、重合に際し、助触媒として多量のアルミノオ
キサンを用いなければ高活性が得られないなどの幾つか
の問題も残されている。そこで、これらの問題を解決す
るために、新規触媒系の開発の必要性が増してきてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、この課題を
解決するためになされたものであり、物性、加工性に優
れたポリオレフィンを効率よく製造できる触媒およびそ
れを用いたポリオレフィンの製造方法を提供するもので
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】F.マーシーらは、シク
ロペンタジエニル基と同様の電子構造を持つホスホリル
基を配位子として含有する遷移金属化合物を幾つか報告
しており、Organometallics,198
8,7,921において、ホスホリル基を有するIVA
族遷移金属化合物が報告された。この化合物は、中心の
遷移金属まわりの電子状態が上記した触媒系の主触媒で
あるメタロセン化合物と類似したものではあるが、オレ
フィンの重合用触媒への応用は行われていない。
【0008】本発明者らは鋭意検討の結果、ヘテロ原子
を含有し、またπ電子を有する環状化合物を配位子とし
て有する遷移金属化合物を有機アルミニウム化合物の共
存下で用いることで、オレフィンに対して重合活性が発
現することを見いだし、本発明を完成するに到った。
【0009】すなわち本発明は、リン原子を含有し、ま
たπ電子を有する環状化合物を配位子とする周期表のI
VA族の遷移金属からなる一般式(1)で表される遷移
金属化合物
【0010】
【化3】 (但し、Mは周期表のIVA族の遷移金属であり
1、R2、R3およびR4は各々水素、シリル基または炭
化水素基であり、R5は各々同一でも異なっていてもよ
く、水素、ハロゲン、シリル基、アルキル基、アリール
基、アラルキル基、アルコキシド、アミド、ホスフィド
またはスルフィドであり、nは1〜3の整数であり、m
は0〜4の整数である)および下記一般式(2)で示さ
れる有機アルミニウム化合物
【0011】
【化4】 (但し、R6、R6'、R6"は各々同一でも異なっていて
もよく、水素、ハロゲン、アミド、アルキルアルコキシ
、炭化水素基であり、且つ少なくとも1つは炭化水素
基である)を構成成分とするオレフィン重合用触媒およ
び上記のオレフィン重合用触媒の存在下にオレフィンを
重合させることを特徴とするポリオレフィンの製造方法
に関する。
【0012】以下に、本発明を詳細に説明する。
【0013】本発明で用いられる触媒構成成分の遷移金
属化合物は、一般式(1)で表されるリン原子を含有
し、またπ電子を有するような環状化合物を配位子とし
て有するものであり、Mは周期表のIVA族の遷移金属
である
【0014】
【0015】また、R1、R2、R3およびR4は各々水
素、シリル基、炭化水素基であり、シリル基の例として
はトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ブチルシ
リル基、フェニルシリル基、ジフェニルシリル基、トリ
フェニルシリル基等を挙げることができ、炭化水素基の
例としてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル
基、ヘキシル基オクチル基、フェニル基、トルイル
基、シクロヘキシル基、ベンジル基等を挙げることがで
きる。
【0016】さらに、配位子として化7〜化16に示す
ような環状の炭素骨格を有する化合物、例えばホスホイ
ンデニル基、ホスホフルオレニル基等を挙げることもで
きる。
【0017】
【化5】
【0018】
【化6】
【0019】
【化7】
【0020】
【化8】
【0021】
【化9】
【0022】
【化10】
【0023】
【化11】
【0024】
【化12】
【0025】
【化13】
【0026】
【化14】 (但し、R’およびR”は各々水素、シリル基またはア
ルキル基、アリール基、アラルキル基等の炭化水素基で
ある)上記した化合物は遷移金属に対し、リン原子およ
び/または炭素原子で結合し、一般式(1)で表される
遷移金属化合物を安定化させるものである。
【0027】またR5は各々同一でも異なっていてもよ
く、水素、ハロゲン、シリル基、アルキル基、アリール
基、アラルキル基、アルコキシド、アリールオキシド、
アミド、ホスフィドあるいはスルフィドであり、その例
としてフッ素、塩素、臭素、ヨウ素、トリメチルシリル
基、トリエチルシリル基、ブチルシリル基、フェニルシ
リル基、ジフェニルシリル基、トリフェニルシリル基、
メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル
オクチル基、フェニル基、トルイル基、シクロヘキ
シル基、ベンジル基、メトキシ基、エトキシ基、ジメチ
ルアミド基、ジメチルホスフィド基、メチルスルフィド
基等を挙げることができる。
【0028】その具体的な例としてビス(ホスホリ
ル)チタニウムジメチル、ビス(ホスホリル)ジルコニ
ウムジメチル、ビス(ホスホリル)ハフニウムジメチ
ル、ビス(ホスホリル)チタニウムジクロライド、ビス
(ホスホリル)ジルコニウムジクロライド、ビス(ホス
ホリル)ハフニウムジクロライドビス(2−メチルホ
スホリル)チタニウムジメチル、ビス(2−メチルホス
ホリル)ジルコニウムジメチル、ビス(2−メチルホス
ホリル)ハフニウムジメチル、ビス(2−メチルホスホ
リル)チタニウムジクロライド、ビス(2−メチルホス
ホリル)ジルコニウムジクロライド、ビス(2−メチル
ホスホリル)ハフニウムジクロライドビス(3−メチ
ルホスホリル)チタニウムジメチル、ビス(3−メチル
ホスホリル)ジルコニウムジメチル、ビス(3−メチル
ホスホリル)ハフニウムジメチル、ビス(3−メチルホ
スホリル)チタニウムジクロライド、ビス(3−メチル
ホスホリル)ジルコニウムジクロライド、ビス(3−メ
チルホスホリル)ハフニウムジクロライドビス(2,
3−ジメチルホスホリル)チタニウムジメチル、ビス
(2,3−ジメチルホスホリル)ジルコニウムジメチ
ル、ビス(2,3−ジメチルホスホリル)ハフニウムジ
メチル、ビス(2,3−ジメチルホスホリル)チタニウ
ムジクロライド、ビス(2,3−ジメチルホスホリル)
ジルコニウムジクロライド、ビス(2,3−ジメチルホ
スホリル)ハフニウムジクロライドビス(2,4−ジ
メチルホスホリル)チタニウムジメチル、ビス(2,4
−ジメチルホスホリル)ジルコニウムジメチル、ビス
(2,4−ジメチルホスホリル)ハフニウムジメチル、
ビス(2,4−ジメチルホスホリル)チタニウムジクロ
ライド、ビス(2,4−ジメチルホスホリル)ジルコニ
ウムジクロライド、ビス(2,4−ジメチルホスホリ
ル)ハフニウムジクロライドビス(2,5−ジメチル
ホスホリル)チタニウムジメチル、ビス(2,5−ジメ
チルホスホリル)ジルコニウムジメチル、ビス(2,5
−ジメチルホスホリル)ハフニウムジメチル、ビス
(2,5−ジメチルホスホリル)チタニウムジクロライ
ド、ビス(2,5−ジメチルホスホリル)ジルコニウム
ジクロライド、ビス(2,5−ジメチルホスホリル)ハ
フニウムジクロライドビス(3,4−ジメチルホスホ
リル)チタニウムジメチル、ビス(3,4−ジメチルホ
スホリル)ジルコニウムジメチル、ビス(3,4−ジメ
チルホスホリル)ハフニウムジメチル、ビス(3,4−
ジメチルホスホリル)チタニウムジクロライド、ビス
(3,4−ジメチルホスホリル)ジルコニウムジクロラ
イド、ビス(3,4−ジメチルホスホリル)ハフニウム
ジクロライドビス(2,3,4−トリメチルホスホリ
ル)チタニウムジメチル、ビス(2,3,4−トリメチ
ルホスホリル)ジルコニウムジメチル、ビス(2,3,
4−トリメチルホスホリル)ハフニウムジメチル、ビス
(2,3,4−トリメチルホスホリル)チタニウムジク
ロライド、ビス(2,3,4−トリメチルホスホリル)
ジルコニウムジクロライド、ビス(2,3,4−トリメ
チルホスホリル)ハフニウムジクロライドビス(2,
3,5−トリメチルホスホリル)チタニウムジメチル、
ビス(2,3,5−トリメチルホスホリル)ジルコニウ
ムジメチル、ビス(2,3,5−トリメチルホスホリ
ル)ハフニウムジメチル、ビス(2,3,5−トリメチ
ルホスホリル)チタニウムジクロライド、ビス(2,
3,5−トリメチルホスホリル)ジルコニウムジクロラ
イド、ビス(2,3,5−トリメチルホスホリル)ハフ
ニウムジクロライドビス(2,3,4,5−テトラメ
チルホスホリル)チタニウムジメチル、ビス(2,3,
4,5−テトラメチルホスホリル)ジルコニウムジメチ
ル、ビス(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)
ハフニウムジメチル、ビス(2,3,4,5−テトラメ
チルホスホリル)チタニウムジクロライド、ビス(2,
3,4,5−テトラメチルホスホリル)ジルコニウムジ
クロライド、ビス(2,3,4,5−テトラメチルホス
ホリル)ハフニウムジクロライドなどが挙げられるが、
これに限定されるものではない。
【0029】ここで用いる有機アルミニウム化合物は、
一般式(2)で示され、R6、R6'、R6"は各々同一で
も異なっていてもよく、水素、ハロゲン、アミド、アル
キルアルコキシ、炭化水素基であり、そのうち少なく
とも一つは炭化水素基である。具体的な例としてトリメ
チルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリブチ
ルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、ジイ
ソプロピルアルミニウムクロライド、イソプロピルアル
ミニウムジクロライド、トリイソブチルアルミニウム、
ジイソブチルアルミニウムクロライド、イソブチルアル
ミニウムジクロライド、トリt−ブチルアルミニウム、
ジt−ブチルアルミニウムクロライド、t−ブチルアル
ミニウムジクロライド、トリアミルアルミニウム、ジア
ミルアルミニウムクロライド、アミルアルミニウムジク
ロライド等が挙げられる。
【0030】本発明の触媒において、用いられる遷移金
属化合物と有機アルミニウム化合物の量比は特に限定は
ないが、遷移金属:アルミニウムのモル比で1:0.0
01〜1:1000000の範囲で実施することが好ま
しい。
【0031】本発明の重合反応に用られるオレフィンは
エチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−
ペンテン、1−ヘキセン等のα−オレフィン、ブタジエ
ン、1,4−ヘキサジエン等の共役および非共役ジエ
ン、スチレン、シクロブテン等の環状オレフィンであ
り、これら2種以上の混合成分を用いることもできる。
【0032】また、本発明におけるオレフィンの重合は
液相でも気相でも行える。仮に重合を液相で行う場合の
溶媒としては、一般に用いられる有機溶剤であればいず
れでもよく、具体的にはベンゼン、トルエン、キシレ
ン、ペンタン、ヘキサン、ジクロロメタン等が挙げら
れ、またはオレフィンそれ自身を溶媒として用いること
もできる。
【0033】重合温度は特に制限はないが、−100〜
230℃の範囲で行うことが好ましい。
【0034】
【実施例】以下実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるもので
はない。
【0035】反応はすべて不活性ガス雰囲気下で行い、
反応に用いた溶媒はすべて予め公知の方法により精製、
乾燥および脱酸素を行ったものを用いた。
【0036】本発明で得られたポリオレフィンの分子量
は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GP
C)(ウオータース社製 150C型)を用い、カラム
がTSK−ゲル GMH、サンプル量350μl、カラ
ム温度140℃、流速1ml/分の条件で測定した。
【0037】参考例 「1−フェニル−2,3,4,5−テトラメチルホスホ
ール」の合成 2−ブチン 17.44gをジクロロメタン250ml
に溶解したものを、塩化アルミニウム22.7gをジク
ロロメタン250mlに懸濁させ、−10℃に冷却して
おいたものに加えた。ここで得られた混合溶液を昇温
し、反応を完結させた。この反応溶液を再び冷却し、こ
れにジクロロフェニルホスフィン31.7gをジクロロ
メタン250mlに溶解させたものを加えた。さらに、
n−ブチルホスフィン39mlをジクロロメタン350
mlに溶解させたものを加え、反応を完結した。後処理
をし、減圧蒸留することで24gの目的物を得た。
【0038】「ビス(2,3,4,5−テトラメチルホ
スホリル)ジルコニウムジクロライド」の合成 テトラヒドロフラン50mlに1−フェニル−2,3,
4,5−テトラメチルホスホールを2.27g加え、さ
らにリチウム0.47gを加え反応させ、余分なリチウ
ムを除去した。この反応溶液に塩化アルミニウムを加
え、反応により生成してくるフェニルリチウムを中和
し、トルエン10mlに懸濁させた塩化ジルコニウム
1.17gを加えた。この反応溶液からオレンジ色の固
体2.3gを得た。
【0039】実施例1 2lのオートクレーブに500mlのトルエンを加え、
これにトリイソブチルアルミニウム2.5ミリモルおよ
び上記のビス(2,3,4,5−テトラメチルホスホリ
ル)ジルコニウムジクロライド 1.1mgを加えた。
この溶液を数分撹拌した後、オートクレーブにエチレン
圧が8kg/cmGとなるようにエチレンを供給しな
がら60℃で1時間重合を行った。その結果、1.5g
のポリエチレンを得た。
【0040】
【発明の効果】本発明によれば、リン原子を含む化合物
を配位子として持つような周期表のIVA族の遷移金属
化合物と有機アルミニウム化合物の存在下にオレフィン
の重合を行うことにより、活性を示し、また生成するポ
リマーの形状、物性等に優れたポリオレフィンを製造す
ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リン原子を含有し、またπ電子を有する環
    状化合物を配位子とする一般式(1)で表される遷移金
    属化合物 【化1】 (但し、Mは周期表のIVA族の遷移金属であり
    1、R2、R3およびR4は各々水素、シリル基または炭
    化水素基であり、R5は各々同一でも異なっていてもよ
    く、水素、ハロゲン、シリル基、アルキル基、アリール
    基、アラルキル基、アルコキシド、アミド、ホスフィド
    またはスルフィドであり、nは1〜3の整数であり、m
    は0〜4の整数である)および下記一般式(2)で示さ
    れる有機アルミニウム化合物 【化2】 (但し、R6、R6'、R6"は各々同一でも異なっていて
    もよく、水素、ハロゲン、アミド、アルキルアルコキシ
    、炭化水素基であり、且つ少なくとも1つは炭化水素
    基である)を構成成分として含むオレフィン重合用触
    媒。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のオレフィン重合用触媒の
    存在下にオレフィンを重合させることを特徴とするポリ
    オレフィンの製造方法。
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