JP3273054B2 - 末端修飾ポリオレフィン - Google Patents

末端修飾ポリオレフィン

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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、ポリマー末端がスチレ
ン誘導体ユニットで修飾されたエチレン−プロピレンラ
ンダム共重合体に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のチーグラー・ナッタ型触媒による
プロピレン等のα−オレフィンの重合では、連鎖移動反
応や停止反応が起きるので、得られるポリマーの末端の
みを、置換基等で修飾するのは困難である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、エチレン−
プロピレンランダム共重合体の末端のみが、スチレン誘
導体ユニットで修飾され、かつ単分散に近いエチレン−
プロピレンランダム共重合体を提供することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
を行った結果、連鎖移動反応や停止反応を伴わない特定
の重合触媒を用いて得られるリビングエチレン−プロピ
レンランダム共重合体にスチレン誘導体を反応させるこ
とにより、本発明の目的が達成し得ることを見出して本
発明を完成した。
【0005】発明の要旨 すなわち、本発明は、40〜90モル%のエチレンと6
0〜10モル%のプロピレンとから構成されたエチレン
−プロピレンランダム共重合体末端が下記一般式Iで表
される置換基で修飾されてなる末端修飾エチレン−プロ
ピレンランダム共重合体を要旨とする。 一般式I
【化3】 〔但し、Rは水素原子若しくはメチル基を示し、Xは活
性水素を有しない置換基で飽和炭化水素基を除く置換基
を表す。〕また、本発明は、エチレンとプロピレンをラ
ンダム共重合して得られれるリビングエチレン−プロピ
レンランダム共重合体に、下記一般式IVで表されるス
チレン誘導体を反応させることからなる、上記の発明に
記載の末端修飾エチレン−プロピレンランダム共重合体
の製造方法を要旨とする。 一般式IV
【化4】 〔但し、R、Xは前記と同意義。〕さらに、本発明は、
上記リビングエチレン−プロピレンランダム共重合体
が、エチレン含有量が高く、かつ分子量分布が狭いもの
であることを特徴とする、上記の末端修飾エチレン−プ
ロピレンランダム共重合体の製造方法を要旨とする。
【0006】本発明の末端修飾エチレン−プロピレンラ
ンダム共重合体は通常末端が下記一般式IIで表される
組成物の形で得られる。 一般式II
【化5】 〔但し、Rは前記と同じ意義を有し、mは0.1〜10
0の数を表わす〕
【0007】本発明の末端修飾エチレン−プロピレンラ
ンダム共重合体は、下記一般式III、 一般式III
【化6】 〔R〜Rは水素原子又は炭素数1〜8個の炭化水素
基を示す。但し、R〜Rの少なくとも一つは水素原
子である必要があるが、R〜Rの全部が水素原子で
あってはならない。〕で表されるバナジウム化合物と有
機アルミニウム化合物とからなる触媒の存在下、エチレ
ンとプロピレンをランダム共重合して得られるリビング
エチレン−プロピレンランダム共重合体を、一般式IV
【化7】 〔但し、Rは前記と同意義。〕で表わされるスチレン誘
導体と反応させることにより、末端にスチレン誘導体ユ
ニットを有する末端修飾エチレン−プロピレンランダム
共重合体を合成する。
【0008】触 媒 (イ)バナジウム化合物 本発明で用いられるバナジウム化合物は、一般式II
I、
【化8】 〔但し、R〜Rは前記と同意義。〕で表わされる。
上記式に含まれる具体例を以下に説明する。 ・Rが水素原子であり、RとRが炭化水素基であ
る場合。 R/R:CH/CH,CH/C,C
/C,CH/C,C/C
,C/C,CH/CCH,C
CH/CCH,C/C
,C/CCH. ・Rが炭化水素基であり、R,Rのいずれかが水
素原子で他が炭化水素基である場合。 R/R又はR:CH/CH,C/CH
,CH/C,C/C,C
/CH,CH/C,C/C,C
/C,C/C,CCH
/CH,CH/CCH,CCH
/CCH,CCH/C,C
/CCH,CCH/C,C
/CCH. ・Rが水素原子であり、R,Rのいずれかが水素
原子で他が炭化水素基である場合。 R又はR:CH,C,C,C
CH等が挙げられ、これらの内でも特に下記の化合物
が望ましい。
【化9】
【化10】
【化11】
【0009】(ロ)有機アルミニウム化合物 有機アルミニウム化合物としては、一般式RAlX
3−n(但し、Rはアルキル基又はアリール基、Xはハ
ロゲン原子又は水素原子を示し、nは1≦n<3の範囲
の任意の数である。)で示されるものであり、例えばジ
アルキルアルミニウムモノハライド、モノアルキルアル
ミニウムジハライド、アルキルアルミニウムセスキハラ
イドなどの炭素数1ないし18個、好ましくは炭素数2
ないし6個のアルキルアルミニウム化合物又はその混合
物もしくは錯化合物が特に好ましい。具体的には、ジメ
チルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロ
リド、ジエチルアルミニウムブロミド、ジエチルアルミ
ニウムアイオダイド、ジイソブチルアルミニウムクロリ
ドなどのジアルキルアルミニウムモノハライド、メチル
アルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリ
ド、メチルアルミニウムジブロミド、エチルアルミニウ
ムジブロミド、エチルアルミニウムジアイオダイド、イ
ソブチルアルミニウムジクロリドなどのモノアルキルア
ルミニウムジハライド、エチルアルミニウムセスキクロ
リドなどのアルキルアルミニウムセスキハライド等が挙
げられる。
【0010】バナジウム化合物と有機アルミニウム化合
物の使用割合は、バナジウム化合物1モル当り、有機ア
ルミニウム化合物1〜1,000モルである。
【0011】エチレン−プロピレンのリビングランダム
共重合 重合反応は、重合反応に対して不活性で、かつ重合時に
液状である溶媒中で行うのが望ましく、該溶媒として
は、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン
等の飽和脂肪族炭化水素、シクロプロパン、シクロヘキ
サン等の飽和脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエン、キ
シレン等の芳香族炭化水素等が挙げられる。エチレン及
びプロピレンと重合触媒との接触方法は、任意に選択で
きるが、望ましくは、エチレンとプロピレンの溶媒溶液
に、有機アルミニウム化合物の溶液及びバナジウム化合
物の溶液を順次加えて接触させる方法、或いは有機アル
ミニウム化合物及びバナジウム化合物を加えた溶媒溶液
にエチレンとプロピレンを加えて接触させる方法等であ
る。
【0012】重合触媒の使用量は、エチレンとプロピレ
ン1モル当たり、バナジウム化合物が1×10−4
0.1モル、望ましくは5×10−4モル〜5×10
−2モル、有機アルミニウム化合物が1×10−4
0.5モル、望ましくは1×10 〜0.1モルであ
る。尚、バナジウム化合物1モル当たり、有機アルミニ
ウム化合物は、望ましくは4〜100モル用いる。得ら
れるリビング共重合体の分子量及び収量は、反応温度及
び反応時間を変えることにより調整できる。本発明は、
重合温度を低温、特に−30℃以下にすることにより、
単分散に近い分子量分布を持つポリマーとすることがで
き、−50℃以下では、Mw(重量平均分子量)/Mn
(数平均分子量)が1.05〜1.40のリビングエチ
レン−プロピレンランダム共重合体が得られる。
【0013】重合反応時に、反応促進剤を用いることが
できる。反応促進剤としては、アニソール、水、酸素、
アルコール(メタノール、エタノール、イソプロパノー
ル)、エステル(安息香酸エチル、酢酸エチル等)等が
挙げられる。促進剤の使用量は、バナジウム化合物1モ
ル当たり、通常0.1〜2モルである。リビング共重合
体中のエチレンとプロピレンの割合は、エチレンが40
〜90モル%である。これは、リビング重合時のエチレ
ンとプロピレンの使用割合を変えることにより調節でき
るが、エチレンの使用割合を多くすると、該共重合体の
分子量分布が広くなり望ましくない。エチレン含有量が
高く、分子量分布が狭い、すなわち単分散に近いリビン
グ共重合体を製造する場合は、エチレンとプロピレンを
リビング共重合する前に、重合系に微量のプロピレンを
供給し、0.1〜1時間保持することにより、リビング
共重合体の分子量分布が狭いままで、共重合体中に多量
のエチレンを導入することができる。上記のようにし
て、約500〜500,000の数平均分子量(プロピ
レン換算、以下同じ)を持ち、単分散に近いリビングエ
チレン−プロピレンランダム共重合体を製造することが
できる。
【0014】スチレン誘導体との反応 リビングエチレン−プロピレンランダム共重合体と反応
させるスチレン誘導体(以下、化合物Iという。)は、
一般式IV、
【化12】 で表わされる。式において、RとXは前記の通りであ
る。リビングエチレン−プロピレンランダム共重合体と
化合物Iとの反応は、リビングエチレン−プロピレンラ
ンダム共重合体が存在する反応系に、化合物Iを供給し
て反応させる方法が望ましい。反応は−100℃〜+1
50℃の温度で5分間〜50時間行う。反応温度を高く
するか、反応時間を長くすることにより、化合物Iユニ
ットによるリビングエチレン−プロピレンランダム共重
合体末端の修飾率を増大することができる。化合物I
は、リビングエチレン−プロピレンランダム共重合体1
モルに対して、1〜1,000モル用いられる。
【0015】リビングエチレン−プロピレンランダム共
重合体と化合物Iとの反応物は、次いでプロトン供与体
と接触させることによって、本発明の末端修飾エチレン
−プロピレンランダム共重合体が得られる。プロトン供
与体としては、メタノール、エタノール、フェノール等
のアルコール類、塩酸、硫酸等の鉱酸が挙げられる。ア
ルコール類と鉱酸は同時に用いてもよい。プロトン供与
体は通常大過剰に用いられる。プロトン供与体との接触
は、通常−100℃〜+100℃で1分間〜10時間行
われる。
【0016】上記のようにして得られた本発明のエチレ
ン−プロピレンランダム共重合体は、約800〜約40
0,000の数平均分子量(Mn)を、又前記のリビン
グエチレン−プロピレンランダム共重合体そのものを踏
襲した非常に狭い分子量分布(Mw/Mn=1.05〜
1.40)をそれぞれ持ち、かつその末端が0.1〜1
00個、望ましくは0.2〜50個、更に望ましくは
0.3〜25個の前記化合物Iユニットで修飾されてい
る。又、本発明の末端修飾リビングエチレン−プロピレ
ンランダム共重合体は、シンジオタクチックダイアッド
分率が0.6以上であることが一つの特徴である。
【0017】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。参考
例として末端修飾ポリプロピレンの製造についても記載
した。なお、重合体のキャラクタリゼーションは下記の
方法で行った。 ・分子量及び分子量分布 Waters社製GPC(ゲルパーミエーションクロマ
トグラフィー)モデル150を用いた。溶媒:o−ジク
ロルベンゼン、測定温度:135℃、溶媒流速:1.0
ml/分。カラムは東ソー社製GMH6HT(商品名)
を使用した。測定に当り、東ソー社製の単分散ポリスチ
レン標準試料を用い、ポリスチレンの検量線を求め、こ
れよりユニバーサル法によってポリプロピレンの検量線
を作成した。 ・重合体の構造決定 (H−NMRスペクトル):日本電子社製GSX−4
00(商品名)、フーリエ変換型NMRスペクトロメー
ターを用い、400MHz、30℃、パルス間隔15秒
の条件で測定した。試料は、重クロロホルムに溶解して
調製した。(13C−NMRスペクトル):PFTパル
スフーリエ変換装置付きVarian社製XL−200
型(商品名)を用い、50MHz、120℃、パルス幅
8.2μs π/3、パルス間隔4秒、積算回数5,0
00の条件で測定した。試料はトリクロルベンゼンとベ
ンゼン(2:1)の混合溶媒に溶解して調整した。(赤
外吸収スペクトル):重合体をKBr板上にキャストと
し、日本分光工業社製モデルIR−810(商品名)赤
外分光光度計を用いて測定した。
【0018】参考例1 窒素ガスで十分置換した300mlのフラスコに、n−
ヘプタン100mlを入れ、−60℃に冷却した。同温
度でプロピレン200ミリモルを加え、n−ヘプタン中
に液化溶解した。次いで、15ミリモルのAl(C
Clのn−ヘプタン溶液及び1.5ミリモルのV
(2−メチル−1,3−ブタンジオナト)トルエン溶
液を加え、攪拌と共に重合を開始した。プロピレンの重
合を−60℃で1時間行った。次いで、ジビニルベンゼ
ン100ミリモルを−60℃で添加し、同温度で1時間
反応させた。その後、メタノール500ml中に、反応
溶液を注ぎ、ポリマーを析出させた。得られたポリマー
をメタノールで5回洗浄した後、室温で減圧乾燥して
2.14gの重合体を得た。
【0019】得られた重合体のGPC流出曲線は、単峰
性であった。この重合体のMnは、5.9×10、M
w/Mnは1.30と単分散に近い値であった。一方、
ポリプロピレン部の分子量及び分子量分布を測定するた
めに、上記と同一の方法でポリプロピレンの重合を行
い、1.07gのポリプロピレンを得た。得られたポリ
プロピレンのMnは4.0×10、Mw/Mnは1.
25であった。得られたポリマーのNMR分析の結果、
ポリプロピレンに起因するピーク(δ=0.7〜1.7
ppm)以外に、下記の化学シフト値からなるピークが
観察された。
【化13】 また、ポリプロピレン部のプロトンシグナル(δ=0.
7〜1.7ppm)とジビニルベンゼンユニットのプロ
トンシグナル(a)の面積比及びポリプロピレン部の分
子量からポリプロピレン鎖の末端に56個のジビニルベ
ンゼンユニットが結合していることが確認された。
【0020】参考例2 窒素ガスで十分置換した1.5リットルのオートクレー
ブに、n−ヘプタン400mlを入れ、−60℃に冷却
した。同温度でプロピレン200gを加え、n−ヘプタ
ンに液化溶解せしめた。次いで、50ミリモルのAl
(CClのn−ヘプタン溶液及び0.6ミリ
モルのV(2−メチル−1,3−ブタンジオナト)
トルエン溶液を加え、攪拌と共にプロピレンの重合を開
始し、15時間継続した。次いで、同温度でジビニルベ
ンゼン500ミリモルを添加した後、反応系の温度を1
時間かけて0℃に上昇させ、ジビニルベンゼンとの反応
を0℃で5時間行った。以下、参考例1と同様に処理
し、表1に示す性状の末端修飾ポリプロピレンを得た。
【0021】参考例3 窒素ガスで十分置換した300mlのフラスコに、トル
エン100mlを入れ、−78℃に冷却した。同温度で
プロピレン200ミリモルを加え、トルエン中に液化溶
解した。次いで、15ミリモルのAl(C
lのn−ヘプタン溶液及び1.5ミリモルのV(アセチ
ルアセトナト)トルエン溶液を加え、攪拌と共に重合
を開始した。プロピレンの重合を−78℃にて3時間行
った。次いで、反応条件を−60℃で3時間とした以外
は、参考例1と同様にしてジビニルベンゼンとの反応を
行い、表1に示す性状の末端修飾ポリプロピレンを得
た。
【0022】実施例1 窒素ガスで十分置換した1.0リットルのオートクレー
ブに、トルエン500mlを入れ、−60℃に冷却した
後、同温度で25ミリモルのAl(CClの
n−ヘプタン溶液及び1.5ミリモルのV(2−メチル
−1,3−ブタンジオナト)のトルエン溶液を加え
た。次いで、系内を680mmHgまで減圧にした後、
エチレンとプロピレンの混合ガス(40/60モル比)
を連続的に供給し、エチレンとプロピレンの共重合を−
60℃にて4時間行った。次いで、ジビニルベンゼン5
00ミリモルを−60℃で添加した後、反応系の温度を
1時間かけて−40℃に上昇させ、同温度で1時間反応
させた。以下、参考例1と同様に処理し、表1に示す性
状の末端修飾エチレン−プロピレンランダム共重合体を
得た。一方、エチレン−プロピレンランダム共重合体部
の分子量、分子量分布及びプロピレン含有量を測定する
ために、上記と同一方法でエチレンとプロピレンの共重
合を行い、9.24gのエチレン−プロピレンランダム
共重合体を得た。得られた共重合体のMnは28.5×
10、Mw/Mnは1.24であった。さらに、この
共重合体の13C−NMR測定を行い、二級炭素に帰属
するピーク(S)と三級炭素に帰属するピーク(T)の
面積から次式に基づいて、プロピレンの含有量を計算し
た。その結果、共重合体中のプロピレン含有量は、5
3.8モル%であった。プロピレン含有量(モル%)=
{T/(1/2(S+T))}×100なお、この共重
合体を差動走査熱量計(DSC)により熱分析した結
果、プロピレン単独重合体に起因するガラス転移温度
(約−10℃)は観測されなかった。
【0023】
【表1】
【0024】
【発明の効果】本発明の重合体は、異種ポリマーの相溶
化剤、ポリマーに染色性や接着性を付与するポリマー改
質剤、潤滑油等の粘度指数向上剤等に使用することがで
きる。
フロントページの続き (72)発明者 植木 總 埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡一丁目3番 1号 東燃株 式会社 総合研究所内 (56)参考文献 特開 平4−178407(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 8/00 - 8/50 C08F 10/06

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 40〜90モル%のエチレンと60〜1
    0モル%のプロピレンとから構成され、かつその末端が
    下記一般式Iで表される置換基で修飾されてなる末端修
    飾エチレン−プロピレンランダム共重合体。 一般式I 【化1】 〔但し、Rは水素原子若しくはメチル基を表し、Xは活
    性水素を有しない置換基で飽和炭化水素基を除く置換基
    を表す。〕
  2. 【請求項2】 エチレンとプロピレンをランダム共重合
    して得られれるリビングエチレン−プロピレンランダム
    共重合体に、下記一般式IVで表されるスチレン誘導体
    を反応させることからなる、請求項1に記載の末端修飾
    エチレン−プロピレンランダム共重合体の製造方法。 一般式IV 【化2】 〔但し、R、Xは前記と同意義。〕
  3. 【請求項3】 上記リビングエチレン−プロピレンラン
    ダム共重合体が、エチレン含有量が高く、かつ分子量分
    布が狭いものであることを特徴とする、請求項2に記載
    の末端修飾エチレン−プロピレンランダム共重合体の製
    造方法。
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