JP3481285B2 - ポリオレフィンの製造用触媒組成物および製造方法 - Google Patents

ポリオレフィンの製造用触媒組成物および製造方法

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JP3481285B2 JP00416094A JP416094A JP3481285B2 JP 3481285 B2 JP3481285 B2 JP 3481285B2 JP 00416094 A JP00416094 A JP 00416094A JP 416094 A JP416094 A JP 416094A JP 3481285 B2 JP3481285 B2 JP 3481285B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はメタロセン錯体を包含す
る新規な触媒組成物およびオレフィンの重合におけるそ
れらの使用に関する。
【0002】
【従来の技術】(シクロペンタジエニル)ZrCl
のようなIVA族(4族)金属のメタロセン錯体は、好
適な助触媒の存在において使用する場合、均一なポリオ
レフィン触媒として公知である。このような触媒系は、
エチレンおよびアルファオレフィンが狭い分子量配分の
ポリオレフィンを形成するのに高い活性を有することが
証明されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】製造する重合体の範囲
に一層大きな柔軟性を与えるために、特にガス相中で使
用できる触媒組成物を提供することが非常に望まれてい
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは現在、少な
くとも1つの特殊なルイス塩基官能性を有する1群のメ
タロセン錯体を発見している。このような錯体はオレフ
ィンの重合に用いることができる。
【0005】従って本発明は、(a)一般式IまたはI
I M[X(R) (I)
【化3】
【0006】式中、Rは1価または2価の炭素数1〜2
0個のヒドロカルビル、または酸素原子を含有する炭素
数1〜20個のヒドロカルビルであり、但し少なくとも
1個のR基がエーテル基を有し、そして2個以上のR基
が存在する場合、それらは同一または異なっており、そ
してRが2価の場合、それは直接Mに付加され、且つY
配位子と置換し、そして式中、MはIVA族(4族)金
属であり、Yは1価の陰イオン配位子であり、Xはシク
ロペンタジエニル核を有する有機基であり、そして式I
について、nは1〜10の整数であり、xは1または2
であり、そしてx=1、p=0〜3の場合に、全てのR
が1価であるとき、p=0、1個のRが2価であると
き、p=2、2個のRが2価であるとき、p=1そして
3個のRが2価であるとき、p=0であり、x=2、p
=0〜2の場合に、全てのRが1価であるとき、p=
2、1個のRが2価であるとき、p=1、2個のRが2
価であるとき、p=0であり、そして式IIについて、
nおよびmは、n+m≧1であり、(p=0〜2のよう
な整数または0であり、全てのRが1価であるとき、p
=2、1個のRが2価であるとき、p=1、2個のRが
2価であるとき、p=0であり、)そしてzは、C
アルキレン基またはジアルキルゲルマニウムまたは
シリコン、またはシクロペンタジエニル核を架橋する1
〜4個の炭素原子を有するヒドロカルビル基を含有する
アルキルホスフィンまたはアミン基またはビス−ジアル
キルシリルまたはビス−ジアルキルゲルマニウムであ
る、で表される少なくとも1個のメタロセン錯体、及
び、(b)メタロセン複合体(a)がアルミノキサンを
使用することなしで結合しているルイス酸が含浸された
無機性の支持体を包含することを特徴とするオレフィン
の重合用触媒組成物を提供するものである。
【0007】本発明のメタロセン錯体は、Mが好適には
ハフニウム、ジルコニウムまたはチタニウムである一般
式IまたはIIで表されるIVA族(4族)メタロセン
である。好ましくはMはジルコニウムである。
【0008】一般式IまたはIIで表されるメタロセン
錯体において、xはシクロペンタジエニル核を意味す
る。好適にはxは、単環のシクロペンタジエニル核また
はインデニルまたはテトラヒドロインデニルまたはフル
オレニル核のような縮合環を表している。
【0009】少なくとも1個のRは、1以上のルイス塩
基官能性を有している。“ルイス塩基官能性”は、少な
くとも1個の供与し得る電子対を有する官能基を意味す
る。ルイス塩基官能性の好適な例としては、アルコー
ル、エーテル、カルボン酸エステル、アミノ基およびそ
れらの第2列類似体が挙げられる。 第2列類似体は、
相当する燐または硫黄族を意味する。Rが2価であり、
そしてY配位子を置換する所で、それはまた、金属Mに
直接付加する部分へ追加するルイス塩基官能性をも有し
ている。官能性はその部分、またはR内の他の箇所に付
加することができる。Rが2価であり、追加のルイス塩
基官能性を有していない所では、金属Mに直接付加しな
い少なくとも1つのルイス塩基官能性が存在することを
確実にするために、錯体中に1個以上のR基が存在せね
ばならない。
【0010】Rがアルコール、エーテル、アミン、ホス
フィン、チオールまたはチオエ−テル基を有する所で
は、好適にはRは、一般式III −(R2 −W (III) 式中、qは0または整数、例えば1〜4、好ましくは1
である、で表される。R2 は、1〜20個の炭素原子を
有する2価のヒドロカルビル基である。好適には、R2
は1〜6個の炭素原子を有するアルキレン、例えば1,
2エチレン、1,2または1,3プロピレンまたは好適
には炭素原子5〜7個のシクロアルキレンまたは炭素原
子6〜20個の芳香族ヒドロカルビルである。アルコー
ル官能性に関して、Wは−OHであり、エーテル官能性
に関して、Wは−OR3 であり、アミン官能性に関し
て、Wは−NR4 5 であり、ホスフィン官能性に関し
て、Wは−PR6 7 であり、チオール官能性に関し
て、Wは−SHであり、チオエーテル官能性に関して、
Wは−SR8 である。
【0011】R3 〜R8 は、好適にはアルキル基例えば
メチルまたはエチル、またはシクロアルキル基例えばシ
クロヘキシル基、または芳香族ヒドロカルビル例えばフ
ェニルのような炭素原子1〜20個の1価のヒドロカル
ビル基である。1以上のR4〜R7 はまたHでもあり得
る。R3 〜R8 はまた、追加のルイス塩基官能性、例え
ばWが−OR3 である場合、R2 は−CH2 CH2 −で
あり、そしてR3 はnが1〜6、好ましくは3であるポ
リエーテル基−(CH2 CH2 O)−CH3である。
【0012】好適なエーテル基の例は、2−メトキシま
たは2−エトキシエチレンまたはアルコキシフェニルエ
ーテルのような3−アルコキシアルキレンおよび2−ア
ルコキシアルキレンである。類似体のサルファチオエー
テル基もまた使用できる。
【0013】さらにR2 は3価のヒドロカルビル基であ
り、そしてR3 〜R8 のそれと一緒にテトラヒドロ−3
−フランメチルまたはテトラヒドロ−2−フランメチル
としてXに直接結合する、好適には炭素原子4〜6個の
飽和または不飽和環を形成する。類似体のサルファチオ
エーテル基、環状アミノまたは環状ホスフィドもまた使
用できる。
【0014】一般式IまたはIIで表されるRが、カル
ボン酸エステル基である所で、好適な基は一般式IVま
たはV −R9 [−CO−OR10] (IV) −R11[−OOCR12] (V) 式中、R9 およびR11は独立した2価のヒドロカルビル
基、例えばR2 について上述したように、特にメチレン
およびエチレンである。R10およびR12は独立したヒド
ロカルビル基、例えばR3 〜R8 について上述したよう
に、特にメチルまたはエチルのような炭素原子1〜10
個のアルキル基である。このようなエステル基の例とし
ては、アセトキシ−メチレンまたはエチレンのようなエ
トキシカルボニルエチレおよびアルカノイルオキシメチ
レンのようなアルコキシカルボニルアルキレンが挙げら
れる。R10およびR12はまた、追加のルイス塩基官能性
を有している。
【0015】さらにR9 またはR11は3価のヒドロカル
ビル基であり、そして各々R10またはR12 と一緒に環
状エステルまたはラクトンを形成する。
【0016】一般式IまたはIIで表されるYは1価の
陰イオン配位子である。好適には、配位子は水素、ハラ
イド、例えばクロリドまたはブロミド、メチルまたはエ
チルのような例えば炭素原子1〜10個の非置換性ヒド
ロカルビル、エトキシドまたはメトキシドのようなアル
コキシド、アミドまたはホスフィッド、例えばジアルキ
ルアミドまたはY中のアルコキシドまたはアルキル基に
炭素原子1〜10個およびアリール基中に炭素原子6〜
20個を有するジアルキルまたはアルキルアリールホス
フィッド基から選択される。
【0017】一般式Iで表される好ましいメタロセン錯
体は、Mはジルコニウムであり、Rはエーテル基または
チオエーテル基であり、Xはシクロペンタジエニル基で
あり、Yはクロリドでありnは1または5であり、そし
てxは2であり、そしてpは2である、の場合である。
【0018】最も好ましいメタロセン錯体は、Rがテト
ラヒドロ−3−フランメチル、特に式
【化4】
【0019】を有する錯体である場合である。
【0020】一般式IIで表される好ましいメタロセン
錯体は、Mはジルコニウムであり、Rはエーテル基また
はチオエーテル基であり、Xはインデニル基であり、Y
はクロリドであり n=m=1、 l=0、そしてZがC1 〜C4 のアルキレンまたはC1
〜C4 のヒドロカルビル基を含有するビス−ジメチルシ
リルである場合である。
【0021】最も好ましいメタロセン錯体は、Rがテト
ラヒドロ−3−フランメチルである場合である。
【0022】一般式Iおよび一般式IIで表される好適
なメタロセン錯体の例を、各々添付した図1および図2
で説明する。
【0023】X=2である一般式Iおよび一般式IIで
表されるメタロセン錯体は、好適には一般式MYCl
で表される好適なIVA族(4族)金属塩を、X(R
)が既に定義されている一般式[X(R)]M
たは[X(R)−ZR−X(R)]M で表さ
れるシクロペンタジエニル陰イオンと反応させることに
より調製できる。好適には、MはI族(1族)金属の
陽イオン、好ましくはLi、Naまたは特にKである。
IVA族(4族)金属塩がテトラハライド塩であること
が好ましく、最も好ましくはテトラクロリド塩である。
メタロセン錯体の調製は、脂肪族エーテル、例えばジエ
チルエーテルのような無水有機溶媒またはトルエンまた
は環状エーテル、例えばテトラヒドロフランのような芳
香族炭化水素の存在において且つ乾性窒素下に実施する
ことが好ましい。好ましい条件はテトラヒドロフランの
存在および窒素下である。
【0024】一般式[X(R)]Mおよび[X
(R)−ZR−X(R)]M で表される塩
は、好適な金属または有機ヒドロカルビル金属化合物と
の反応により、式X(R)Hおよび[X(R)H−
ZR−X(R)H]で表される相当する化合物か
ら、いずれかの好適な方法で調製することができる。好
適には、金属は、リチウム、ナトリウムまたはカリウム
から選択されたI族(1族)金属である。有機ヒドロカ
ルビル金属化合物は、好適にはアルキルまたはフェニル
リチウム、ナトリウム、またはカリウム化合物、好まし
くはリチウム化合物のような有機ヒドロカルビルアルカ
リ金属化合物である。
【0025】化合物X(R)Hはそれ自体、R−R″
を有する一般式[X(Rn-1)H]M3 、式中、M3
アルカリ金属であり、Rは上記定義の通りでありそして
R″は求核条件下、好適な残留基である、で表される化
合物の反応により形成できる。例えばR−R″はテトラ
ヒドロ−3−フランメチルブロミドまたはテトラヒドロ
−3−フランメチルトシレートである。一般式Rで表さ
れる追加の基は、本操作の反復によりシクロペンタジエ
ニル核に添加できる。
【0026】別法として、[X(R)H]M3 と[X
(R)H]M3 をZR1 R″2 と反応させて[X
(R)H−ZR1 −X(R)H]を形成させてもよ
い。
【0027】一般式Iで表されるメタロセン錯体の調製
を所望する場合、錯体は好適には、典型的にシクロペン
タジエン化合物X(R)Hを、金属(M)がI族
(1族)アルカリ金属である金属化剤と反応させてX
(R)を与える操作を用いて調製すればよい。金
属化剤としては、K、n−BuLiまたはMeLiが挙
げられる。好適には、次いでX(R)を、適当な
溶媒中のトリメチルシリルクロリドと反応させて(Me
Si)X(R)を与える。IVA族(4族)金属
塩、例えばハライド金属との一層の反応は、一般式M
[X(R)]Yで表されるメタロセン錯体を好適に
提供する。この合成は、特にモノ−シクロペンタジエニ
ルチタニウム錯体の調製に好ましい。
【0028】所望により、Yがハライドである一般式I
で表される錯体を、ハライドを適当な求核体、例えばア
ルコキシドと反応させることにより、Yがもう一つの特
殊な基である一般式Iで表される錯体に転換できる。
【0029】一般式IまたはIIで表される1以上のメ
タロセンは、好適には無機性の支持体で支持されて本発
明の1観点を形成する触媒組成物を与える。好適には、
一般式IまたはIIで表される支持されたメタロセン錯
体は0.05〜50%w/wの触媒組成物を包含する。
いずれの好適な無機性支持体でも、例えばシリカ、アル
ミナ、シリカ−アルミナ混合物、トリア、ジルコニア、
マグネシア、チタニアおよびこれらの混合物のような無
機オキシドを使用できる。好適には、無機ハライドを用
いるとよい。好適なハライドとしては、II族ハライ
ド、例えばマグネシウムクロリドが挙げられる。
【0030】一般式IまたはIIで表される1以上のメ
タロセン錯体もまたルイス酸を含浸した支持体で支持す
ることができる。好適なルイス酸としては、VA、VI
A族(5,6族)ハライド、III、IV、VB族(1
3,14,15族)ハライドおよびヒドロカルビルハラ
イドが挙げられる。このようなルイス酸の例としては、
BF、BCl、AlCl、AlEtCl、Al
EtCl、PClおよびPClがある。
【0031】一般式IまたはIIで表される1以上のメ
タロセン錯体は、それ自体が重合活性を有する成分で支
持されて、本発明のもう一つの観点を形成する触媒組成
物を与える。好適には、メタロセンは支持されたオレフ
ィン重合触媒、特に支持体がマグネシウムクロリドまた
はシリカである所で支持される。好適には、支持された
チーグラー触媒を用いて1以上のメタロセン錯体を支持
してもよい。他の好適な支持されたオレフィン重合触媒
は、VCl4 、VCl3 、VCl2 、NbCl5 、Ta
Cl5 、CrCl3 、CrCl2 、MoCl5 、WCl
5 、TiCl4、TiCl3 およびZrCl4 を包含す
る先駆物質から調製できる。このような支持されたオレ
フィン重合触媒は周知であり、そしてそれらの調製は文
献によく記載されている。
【0032】一般式IまたはIIで表されるメタロセン
錯体は、好適には無水条件下および不活性雰囲気下、支
持体物質に含浸されている。
【0033】好適には、本発明の触媒組成物を助触媒と
混合する。好適な助触媒としては、周期律表のI、I
I、III族(1,11,2,12,3,13族)、特
にIA(1)、IIA(2)またはB(12)、III
(13)の金属の有機金属化合物が挙げられる。好ま
しくは、金属はリチウム、アルミニウム、マグネシウ
ム、亜鉛およびホウ素を包含する群から選択される。こ
のような助触媒は、重合反応、特にオレフィンの重合に
おけるそれらの使用が知られており、そしてトリアルキ
ル、アルキルヒドリド、アルキルハロおよびアルキルア
ルコキシアルミニウム化合物のような有機アルミニウム
化合物を包含している。好適には、各アルキルまたはア
ルコキシ基が1〜16個の炭素を含有している。このよ
うな化合物の例としては、トリメチルアルミニウム、ト
リエチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムヒドリ
ド、トリイソブチルアルミニウム、トリデシルアルミニ
ウム、トリドデシルアルミニウム、ジエチルアルミニウ
ムメトキシド、ジエチルアルミニウムエトキシド、ジエ
チルアルミニウムフェノキシド、ジエチルアルミニウム
クロリド、エチルアルミニウムジクロリド、メチルジエ
トキシアルミニウムおよびメチルミノキサンが挙げられ
る。好ましい化合物は、1〜10個の炭素原子を有する
アルキル基であるアルキルアルミノキサン、特にメチル
アルミノキサンである。一般式IまたはIIで表される
Yが、水素またはヒドロカルビルである場合、好適な助
触媒は、ブロンステッドおよびルイス酸も包含してい
る。
【0034】助触媒は、単純に触媒組成物と混合しても
よい。別法として、助触媒は触媒組成物と一緒に重合媒
質に添加できる。好適には、メタロセン錯体と混合され
る助触媒の量は、助触媒中のメタロセンから金属までの
Mの原子比を、アルミノキサンについて1〜1000
0:10000〜1そして他の助触媒については1〜1
00:100〜1を与えるようにすればよい。
【0035】メタロセン錯体を包含する活性触媒組成物
が、支持体手段としてアルミノキサンのような助触媒を
使用することなしに、無機オキシドまたはハライド金属
で支持することができることは、本発明の特別な利点で
ある。アルミノキサンは高価で取扱いが難しく、その使
用を少なくするのが望ましい。慣用的には、メタロセン
を無機性支持体に結合する手段としておよび助触媒とし
ての両者で使用される。本発明は、結合の手段としての
アルミノキサンの必要性を除いたのである。このこと
は、別の助触媒、例えばブロンステッドおよびルイス酸
を選択するだけで、または全く選択しないで助触媒とし
てのそれらの使用を許容するものである。
【0036】助触媒の存在における本発明の触媒組成物
は、オレフィンの重合における触媒として使用すること
ができるか、または次の重合反応における触媒として使
用できるプレポリマーを調製するのに使用することがで
きる。プレポリマーは触媒的に活性な重合体である。プ
レポリマーは、通常、低収率の重合体と触媒の混合物で
ある。
【0037】重合反応においてプレポリマーを使用する
ことを所望する場合、触媒プレポリマーは、好適には本
明細書中で既に詳述しているように、本発明の触媒組成
物の存在において、通常不活性溶媒および/または好適
な助触媒の存在においてオレフィンを加熱することによ
り調製できる。
【0038】重合方法は、単量体を、任意的に水素の存
在下および重合反応を開始するのに十分な温度と圧力に
おいて助触媒の存在下、触媒組成物と接触することから
構成されている。
【0039】重合反応が、重合活性を示し得る支持体で
支持された一般式IまたはIIで表される2以上のメタ
ロセン錯体または一般式IまたはIIで表される少なく
とも1個のメタロセン錯体を包含する触媒組成物を使用
して実施する所では、好適には少なくとも2種類の活性
位置がある。
【0040】所望により両活性位置をオレフィン重合反
応中保持して、異なる分子量および/または分枝配分を
有するポリオレフィンを包含する最終の重合体を提供す
ることができる。このような重合体は2形態の分子量配
分を有している。別法として、触媒組成物における1つ
の活性位置、特に非メタロセン触媒による活性位置は、
重合反応で使用する前に失活しまたは活性がなく、得ら
れるポリオレフィンは、メタロセン成分単独による単一
の分子量および/または分枝配分を有している。後者の
選択は、例えば化学的処理により非メタロセン触媒の活
性位置を選択的に失活させるか、または非メタロセン触
媒および/またはメタロセン位置のそれに関係する非常
に低い重合活性を生ぜしめる条件を選択することにより
達成できる。別法として、プレポリマー組成物の2種の
触媒的活性成分の相対的な割合が、重合触媒活性を所望
の重合体性質を与えるように調整する選択を行う。好適
には、1以上の活性位置が助触媒を必要とする所で、助
触媒を、時間を異にして且つ添加の順序を異にして添加
して異なる生成物を得ることができる。
【0041】重合反応は、好適には溶液重合、スラリー
重合またはガス相重合技術を用いて実施する。このよう
な重合反応を有効にするための方法および装置は、周知
であり且つ例えばジョン ウイレイ アンド サンズ発
行のエンサイクロペデア オブ ポリマー サイエン
ス、1987年、第7巻、第480〜488頁および1
988年、第12巻、第504〜541頁に記載されて
いる。本発明に係る触媒は、類似の量で、類似の条件
下、公知のオレフィン重合触媒に使用できる。
【0042】重合は水素の存在において任意に実施して
よい。水素または他の好適な鎖遷移剤を重合に用いて、
生成ポリオレフィンの分子量を制御することができる。
水素の量は、オレフィンのそれに対する水素分圧のパー
センテージが0.001〜200%、好ましくは0.0
1〜50%であるような量でよい。
【0043】典型的に、温度はスラリーまたは“粒子
型”処理について、またはガス相処理について30〜1
10℃である。溶液処理に関して、温度は典型的には1
00〜250℃である。用いる圧力は、相対的に広範囲
の好適な圧力、例えば亜大気圧から約350MPaまで
で選択できる。好適には、圧力は大気圧から約6.9M
Paまでであるが、しかし0.05〜10、特に0.1
4〜5.5MPaがよい。スラリーまたは粒子型処理に
おいて、処理は、好適には飽和脂肪族炭化水素のような
液状の不活性希釈剤を用いて行う。好適には、炭化水素
はC4 〜C10の炭化水素、例えばイソブテンまたはベン
ゼン、トルエンまたはキシレンのような芳香族炭化水素
液である。重合体は、ガス相処理によりまたはスラリー
処理による瀘過または蒸発または溶液処理による蒸発に
より直接回収される。
【0044】本発明はまた、本発明に係る触媒を使用す
る処理によって得ることができる重合体も包含してい
る。
【0045】溶融指数測定 生成した重合体の溶融指数(MI)を、ASTM D1
238 Condition E、190℃、2.16
kgで測定し、一方高負荷溶融指数(HLMI)をAS
TM D1238 Condition F、190
℃、21.6kgで測定した。
【0046】分子量配分測定方法 (共)重合体の分子量配分は、重量−平均分子量、Mw
の、“WATERS”(商標)モデル“150C”ゲル
浸透クロマトグラフ(高温サイズ除外クロマトグラフ)
により得られた数−平均分子量配分曲線に対する比率に
基づいて算出され、その操作条件は次の通りである。
【0047】−溶媒:1,2,4−トリクロロベンゼ
ン; −溶媒流速:1.0ml/分; −3個の“SHODEX”(商標)モデル“AT 80
MS”25cm長さのカラムを使用; −温度:145℃; −サンプル濃度:0.1重量%; −注入量:500マイクロリットル; −単一分散ポリスチレン留分使用の世界統一規格。
【0048】次の実施例を参照することにより本発明を
さらに説明する。
【0049】有機金属類を含む以下に詳述した全ての反
応および精製は、乾性窒素雰囲気下、標準真空−ライン
技術を用いて実施した。テトラヒドロフランおよびジエ
チルエーテルをナトリウムベンゾフェノンケチルで乾燥
し、蒸留した。トルエンおよびアルカンをナトリウム−
カリウムで乾燥し、そして蒸留した。ジクロロメタンを
4オングストローム分子篩で乾燥した。他の全ての試薬
は、受け取った時のままで使用した。
【0050】
【実施例】実施例1:ビス(メトキシエチルシクロペンタジエニ
ル)ジルコニウムジクロリドの調整 (a)メトキシエチルトシレート 0℃に冷却した乾燥ピリジン200ml中p−トルエン
スルホニルクロリド100g(525ミリモル)の溶液
に、2−メトキシエタノール19.8g(260ミリモ
ル)を徐々に添加した。反応溶液を十分に混合し、−5
℃で一夜、冷蔵庫中に放置した。反応混合物を、次いで
氷/水800g中に攪拌しながら注入した。生成した油
性のトシレートをジエチルエーテル500ml中に採取
し、そしてその水性層をジエチルエーテル500mlず
つで2度抽出した。合せたエーテル留分を、冷却1:1
塩酸500mlで2度洗浄してピリジンを除去し、次い
で水500mlで洗浄し、炭酸カリウムおよび硫酸マグ
ネシウムで乾燥し、そして活性炭で脱色した。溶液を減
圧下に瀘過してエーテルを除去し、薄黄色の油を得た。
この油を数回石油エーテルで洗浄し、そして真空下に乾
燥して分光学的に(1 H NMR)純粋な生成物(1
9.7g、85.7ミリモル、収率=32.9%)を得
た。
【0051】(b)2−メトキシエチルシクロペンタジ
エン 0℃に冷却したTHF200ml中工程(a)で調整さ
れたのと同様の2−メトキシエチルトシレート19.7
g(85.7ミリモル)の溶液に、THF中2.0M
(110ミリモル)ナトリウムシクロペンタジエニリド
55mlを添加した。反応混合物を室温に暖め、そして
16時間攪拌した。濃縮食塩水100mlを添加し、そ
して生成物をジエチルエーテル(3×75ml)で抽出
した。合せた有機留分を硫酸ナトリウムで16時間乾燥
し、瀘過し、そして溶媒を回転蒸発器を用いて減圧下に
除去して褐色の油を得た。この粗生成物を減圧下蒸留し
て(b.p.2〜3mmHgにおいて40〜44℃)、
無色の油(37.7ミリモル、44.0%)4.5gを
得た。
【0052】(c)ビス(2−メトキシエチルシクロペ
ンタジエニル)ジルコニウムジクロリド THF50ml中2−メトキシエチルシクロペンタジエ
ン4.5g(37.7ミリモル)の溶液に、窒素下に清
浄な乾燥カリウム金属2.20g(58.0ミリモル)
を添加した。これを室温で2時間攪拌し、そしてさらに
2時間40℃に加温した。冷却後、溶液を瀘過し、残留
カリウムを洗浄、乾燥し且つ秤量した。カリウム2−メ
トキシエチルシクロペンタジエニリド(KCp)の収
量は4.20g(26.4ミリモル)と算出された。K
Cp溶液をTHF20ml中ジルコニウムテトラヒド
ロクロリド3.03g(13.0ミリモル)のスラリー
に添加し、2時間攪拌した。大よそ0.5mlの水を反
応容器に添加し、揮発分を減圧下に除去した。残分をジ
エチルエーテルで抽出し、そして瀘過した。エーテルの
容積を真空下、沈殿が始まるまで減少させた。低温フリ
ーザー中で−50℃に冷却し、1 H NMRで分光学的
に純粋な無色の針として生成物(8.58ミリモル、6
6.0%)3.50gを得た。
【0053】実施例2:ビス(2−テトラヒドロフルフ
リルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド (a)テトラヒドロフルフリルトシレート 0℃に冷却した乾燥ピリジン200ml中p−トルエン
スルホニルクロリド100g(525ミリモル)の溶液
にテトラヒドロフルフリルアルコール25g(245ミ
リモル)を徐々に添加した。反応溶液を十分に混合し、
−5℃で一夜、冷蔵庫中に放置した。反応混合物を、次
いで氷/水1200g中に攪拌しながら注入した。生成
した油性のトシレートを、ジエチルエーテル300ml
に採取し、そしてその水性層をジエチルエーテル300
mlずつで2度抽出した。合わせたエーテル留分を、冷
却1:1塩酸300mlで2度洗浄してピリジンを除去
し、次いで水300mlで洗浄し、炭酸カリウムおよび
硫酸ナトリウムで乾燥し、そして活性炭で脱色した。溶
液を瀘過し、減圧下にエーテルを除き、白色の結晶性フ
レーク状の生成物を得た。これらを数回ヘキサンで洗浄
し、真空下に乾燥して分光学的に(1 H NMR)純粋
な生成物(213ミリモル、86.0%)54.5gを
得た。
【0054】(b)テトラヒドロフルフリルシクロペン
タジエン 0℃に冷却したTHF200ml中上記工程(a)によ
り調整されたテトラヒドロフルフリルトシレート26.
0g(101ミリモル)の溶液に、THF中2.0M
(126ミリモル)ナトリウムシクロペンタジエニリド
63mlを添加した。反応混合物を室温に暖め、16時
間攪拌した。次いでその混合物に濃縮食塩水100ml
を添加し、そして生成物をジエチルエーテル(3×75
ml)で抽出した。合せた有機留分を硫酸ナトリウムで
16時間乾燥し、瀘過し、そして溶媒を、回転蒸発器を
用いて減圧下に除去して褐色の油を得た。この粗生成物
を減圧下蒸留して(b.p.0.3〜0.4mmHgに
おいて32〜34℃)、無色の油(47.3ミリモル、
46.9%)7.1gを得た。
【0055】(c)ビス(2−テトラヒドロフルフリル
−シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド THF50ml中上記工程(b)に基づいて調整したテ
トラヒドロフルフリルシクロペンタジエン7.0g(4
6.7ミリモル)の溶液に、窒素下に、清浄な乾燥カリ
ウム金属1.82g(46.5ミリモル)を添加した。
これを室温で2時間攪拌し、次いでさらに2時間40℃
に加温した。冷却後、溶液を瀘過し、残留カリウムを洗
浄、乾燥し且つ秤量した。カリウムテトラヒドロフルフ
リル−シクロペンタジエニリド(KCp′)の収量は
6.26g(33.3ミリモル)と算出された。KC
p′溶液を、THF20ml中ジルコニウムテトラクロ
リド3.73g(16.0ミリモル)に添加し、2時間
攪拌した。おおよそ0.5mlの水を反応容器に添加
し、揮発分を減圧下に除去した。残分をジエチルエーテ
ルで抽出し、瀘過した。エーテルの容積を真空下、沈殿
が始まるまで減少させた。低温フリーザー中で−50℃
に冷却し、1 H NMRで分光学的に純粋な無色の針状
物として生成物4.50g(9.78ミリモル、61.
1%)を得た。
【0056】実施例3:ビス(テトラヒドロ−3−フラ
ンメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリ
(a)テトラヒドロ−3−フランメチルトシレート 0℃に冷却した乾燥ピリジン200ml中p−トルエン
スルホニルクロリド100g(525ミリモル)の溶液
に、テトラヒドロ−3−フランメタノール25g(24
5ミリモル)を徐々に添加した。反応溶液を十分に混合
し、−5℃で一夜、冷蔵庫中に放置した。反応混合物
を、次いで氷/水1200g中に攪拌しながら注入し
た。生成した油性のトシレートを、ジエチルエーテル3
00mlに採取し、そしてその水性層をジエチルエーテ
ル300mlずつで2度抽出した。合わせたエーテル留
分を、冷却1:1塩酸300mlで2度洗浄してピリジ
ンを除去し、次いで水300mlで洗浄し、炭酸カリウ
ムおよび硫酸ナトリウムで乾燥し、そして活性炭で脱色
した。溶液を瀘過し、回転蒸発器でエーテルを除去し
た。白−黄色の油性の残分を繰り返しペンタン(4×5
00mlずつ)で抽出し、−78℃に急速冷却して、溶
液から沈殿した分光学的に純粋な生成物(1 H NM
R)を白色固形物として得た(合計収量=35.0g、
137ミリモル、55.9%)。
【0057】(b)テトラヒドロ−3−フランメチルシ
クロペンタジエン 0℃に冷却したTHF200ml中上記工程(a)によ
り調整されたテトラヒドロ−3−フランメチルトシレー
ト26.0g(101ミリモル)の溶液に、THF中
2.0M(126ミリモル)ナトリウムシクロペンタジ
エニリド63mlを添加した。反応混合物を室温に暖
め、そして16時間攪拌した。濃縮食塩水100mlを
添加し、そして生成物をジエチルエーテル(3×75m
l)で抽出した。合せた有機留分を硫酸ナトリウムで1
6時間乾燥し、瀘過し、そして溶媒を減圧下に除去して
褐色の油を得た。この粗生成物を減圧下に蒸留して
(b.p.0.3〜0.4mmHgにおいて49〜52
℃)、無色の油(42.3ミリモル、41.9%)6.
35gを得た。
【0058】(c)ビス(テトラヒドロ−3−フランメ
チルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド THF50ml中上記工程2(c)により調整したテト
ラヒドロ−3−フランメチルシクロペンタジエン6.3
0g(42.0ミリモル)の溶液に、窒素下に清浄な乾
燥カリウム金属1.65g(43.0ミリモル)を添加
した。反応混合物を室温で2時間攪拌し、そして次いで
さらに2時間40℃に加温した。冷却後、溶液を瀘過
し、残留カリウムを洗浄、乾燥し且つ秤量した。カリウ
ムテトラヒドロ−3−フランメチルシクロペンタジエニ
リド(KCp″)の収量は4.91g(26.1ミリモ
ル)と算出された。KCp″溶液をTHF20ml中ジ
ルコニウムテトラクロリド3.04g(13.0ミリモ
ル)のスラリーに添加し、2時間攪拌した。おおよそ
0.5mlの水を反応シュレンク管に添加し、次いで揮
発分を減圧下に除去した。残分をエーテルで抽出し、そ
して瀘過した。エーテルの容積を真空下、沈殿が始まる
まで減少させた。低温フリーザー中で−50℃に冷却
し、1 H NMRで分光学的に純粋な無色の針状物とし
て生成物(4.24ミリモル、32.6%)1.95g
を得た。
【0059】実施例4:チーグラー触媒を支持するシリ
カの調整 シリカ(クロスフィールド等級EP10;500℃にお
いて流動乾燥窒素で乾燥)2gをn−ヘプタン(10m
l)を用いてスラリー状にした。ブチルマグネシウムク
ロリド溶液(ジエチルエーテル中2M)10mlを攪拌
しながら滴下した。得られる混合物を室温で1時間攪拌
し、瀘過し、n−ヘプタン10mlで洗浄した。瀘過お
よび洗浄を繰り返しそして次いで固形分を溶媒から分離
して取り出した。次いでその固形分をn−ヘプタン(1
0ml)を用いて再度スラリー状にし、そしてチタニウ
ムテトラクロリド溶液(トルエン中1M)5mlを攪拌
しながら滴下した。混合物を次いで、前に詳述したよう
に室温で、1時間攪拌し、瀘過し、洗浄しそして溶媒か
ら分離して取り出した。
【0060】実施例5:チーグラー触媒を支持するシリ
カで支持されたメタロセン錯体の調製 実施例4の生成物をトルエン5mlでスラリー状にし
た。このスラリーに、実施例3(トルエン10ml中メ
タロセン0.092g)に基づいて調製されたビス(テ
トラヒドロ−3−フランメチルシクロペンタジエニル)
ジルコニウムジクロリド10mlを添加した。その混合
物を室温で1時間攪拌し、瀘過し、トルエン(10m
l)で洗浄した。瀘過および洗浄を2度繰り返した。得
られる固形分を溶媒から分離して取り出した。
【0061】実施例6:メチルアルミノキサン(MA
O)の調製 0℃に冷却したトルエン300mlに分散させた、微細
に粉砕した硫酸アルミニウムハイドレート45.0g
(71ミリモル)を、徐々にトルエン中2.0M(0.
8モル)トリメチルアルミニウム400mlに添加し
た。反応混合物を常温で12時間、次いで40℃で4時
間攪拌した。その後に観察されたメタンガスの放出は、
無視できるものであった。冷却MAO溶液を、次いで瀘
過し、そこから必要に際して、カニューレにより貯蔵容
器に移した。MAOの濃度を、溶液の少量のサンプルか
ら真空下、揮発分を除去して得られた残分を秤量するこ
とにより24mg/ml(収率36.3%)と算出し
た。
【0062】実施例7:エチレンの重合 反応を、一定の圧力条件下操作する3リットルオートク
レーブ反応器で実施した。本明細書中に記載された実施
例のいずれかに基づいて調製された支持されたメタロセ
ン錯体およびトルエン溶液中で実施例6に基づいて調製
されたメチルアルミノキサンをパージした反応器(Al
/Zr1200:1モル比)に充填した。イソブタン
1.5リットル(調査等級)を所望量の水素とともに添
加した。反応器の温度を75℃に上げ、そしてエチレン
を添加して常時400psiの総圧力を維持させた。反
応を、大よそ1時間に600rpmの攪拌により続ける
ようにした。エチレンの流動が次いで終了し、そして反
応器を開口して大気圧にした。重合体を単離し、メタノ
ールで洗浄し且つ真空乾燥した。
【0063】比較例1 実施例7の処理を、実施例4に基づいて調製したチーグ
ラー触媒を支持するシリカだけを用いて繰り返した。
【0064】実施例8 チーグラー触媒を支持するシリカで支持されたメタロセ
ン錯体の調製 メタロセン0.259gを使用する他は、実施例5の操
作を実施した。
【0065】実施例9 チーグラー触媒を支持するシリカで支持されたメタロセ
ン錯体の調製 メタロセン0.576gを使用する他は、実施例5の操
作を実施した。
【0066】上記実施例で調製された得られる重合体の
分析を表に示す。
【0067】実施例10 メタロセン触媒を支持するシリカによる調製およびエチ
レン重合 シリカ(クロスフィールド等級EP10、6時間窒素流
動させて800℃に加熱した)1.97gをヘプタン
(50ml)でスラリー状にした。このものに、20℃
にて攪拌しながらジエチルアルミニウムクロリド溶液
(ヘプタン中1M、2.4ml)を滴下した。1時間
後、スラリーを瀘過し、残分をヘプタン(50ml)で
洗浄し、次いで瀘過した。この操作をさらに2度繰り返
し、次いで残分をトルエン(50ml)でスラリー状に
した。このものに、20℃にて攪拌しながらビス(テト
ラヒドロ−3−フランメチルシクロペンタジエニル)ジ
ルコニウムジクロリド溶液(トルエン10ml中メタロ
セン0.19g)を滴下した。1.5時間後、スラリー
を瀘過し、トルエンを用いて洗浄し、上記の操作を続
け、次いで溶媒の痕跡を、20℃、真空下、除去して遊
離−流動固形分1.24%w/wZrを除いた。
【0068】エチレン重合を、水素分圧20psiおよ
びAl/Zr比1825を用いて実施例7におけると同
様にして実施した。重合体は低分子量且つ狭い多分散性
(Mw3700、PD4.1)であった。水素1.7p
siおよびAl/Zr比1200における重合は、31
2gPE/ミリモルZr.h.バール(Mw7900
0、PD4.1)の活性を与えた。
【0069】
【表1】
【0070】
【発明の効果】本発明触媒組成物はガス相中で使用でき
るため、製造する重合体の範囲に一層大きな柔軟性を与
えることができる。
【0071】メタロセン錯体を包含する活性触媒組成物
が、支持手段としてアルミノキサンのような助触媒を使
用することなしに、無機オキシドまたはハライド金属で
支持することができることは、本発明の特別な利点であ
る。アルミノキサンは高価で取扱いが難しく、その使用
を少なくするのが望ましい。慣用的には、メタロセンを
無機性支持体に結合する手段としておよび助触媒として
の両者で使用される。本発明は、結合の手段としてのア
ルミノキサンの必要性を除いたのである。このことは、
別の助触媒、例えばブロンステッドおよびルイス酸を選
択するだけで、または全く選択しないで助触媒としての
それらの使用を許容するものである。
【0072】助触媒の存在において本発明の触媒組成物
は、オレフィンの重合における触媒として使用すること
ができるか、または次の重合反応における触媒として使
用できるプレポリマーを調製するのに使用することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】式Iで表されるメタロセンの構造式を示す図で
ある。
【図2】式IIで表されるメタロセンの構造式を示す図
である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−172443(JP,A) 特開 平4−308598(JP,A) 特開 平4−300887(JP,A) 特開 平4−275293(JP,A) 特表 平7−509753(JP,A) 特表 平6−505033(JP,A) 国際公開92/012117(WO,A1) 国際公開92/005203(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 4/64 - 4/658

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)一般式I 【化1】 M[X(R) (I) 式中、Rは1価または2価の炭素数1〜20個のヒドロ
    カルビルまたは置換酸素原子を含有する炭素数1〜20
    個のヒドロカルビルであり、但し少なくとも1個のR基
    がエーテル基を有し、そして2個以上のR基が存在する
    場合、それらは同一または異なっており、そしてRが2
    価の場合、それは直接Mに付加され且つY配位子と置換
    し、そして 式中、Mは4族金属であり、 Yは1価の陰イオン配位子であり、 Xはシクロペンタジエニル核を有する有機基であり、 nは1〜10の整数であり、 xは1または2であり、そして p=0〜3である、 で表される少なくとも1個のメタロセン錯体、及び、
    (b)メタロセン複合体(a)がアルミノキサンを使用
    することなしで結合しているルイス酸が含浸された無機
    性の支持体を包含することを特徴とするオレフィンの重
    合用触媒組成物。
  2. 【請求項2】 Mがジルコニウムである請求項1に記載
    の組成物。
  3. 【請求項3】 メタロセン錯体が、一般式I式中、Mは
    ジルコニウムであり、Xはシクロペンタジエニル基であ
    り、Yはクロリドであり、nは1または5であり、xは
    2であり、そしてpは2である、で表される請求項1に
    記載の触媒組成物。
  4. 【請求項4】 支持体が、シリカ、アルミナおよび2族
    金属ハライドから選択される請求項1に記載の触媒組成
    物。
  5. 【請求項5】 ルイス酸が、5、6族ハライド、13、
    14および15族ハライドおよびヒドロカルビルハライ
    ドから選択される請求項1に記載の触媒組成物。
  6. 【請求項6】 助触媒が混合されている請求項1に記載
    の触媒組成物。
  7. 【請求項7】 助触媒が、有機アルミニウム化合物であ
    る請求項に記載の触媒組成物。
  8. 【請求項8】 式 【化2】 を有してなることを特徴とするメタロセン錯体。
  9. 【請求項9】 少なくとも1個のオレフィン単量体が、
    請求項1に記載の触媒組成物と、重合反応を開始するの
    に十分な温度および圧力で接触するオレフィンの重合方
    法。
  10. 【請求項10】 オレフィン単量体が、エチレンである
    請求項に記載の方法。
  11. 【請求項11】 重合を、ガス相中で行う請求項また
    10に記載の方法。
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