JP3701333B2 - ポリオレフィンの製造法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、広い分子量分布と高い分子量をもつポリオレフィンの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
アルミノキサンと一緒にメタロセン触媒を使用すると、オレフィンを狭い分子量分布(Mw/Mn=2〜3)のポリオレフィンに重合し得ることは公知である[J.Polym.Sci,Pol.Chem.Ed.23(1985)2117;EP-A 302 424]。狭い分子量分布をもつこの種のポリオレフィンは、例えば、精密射出成型、一般の射出成型及びファイバー製造用途に好適である。例えば、熱成形、押出、ブロー成形及びポリオレフィンフォーム及びフィルムの製造などの種々の用途に関しては、広い分子量分布または二重(bimodal)の分子量分布が要求される。
【0003】
ポリエチレンに関しては、このような製品は、重合時に2種以上のメタロセン触媒を使用することにより得ることができることは示唆されてきた(EP-A 128 045)。しかしながら、記載された系はアキラル触媒であり、プロペン重合時にはアタクチックポリプロピレンが産生する。しかし、アタクチックポリプロピレンは、エンジニアリングポリマーとしては不適当である。
【0004】
Mw/Mnが13〜15のステレオブロックポリプロピレンの製造は、DE-OS 3 640 924から公知である。これらの触媒系は、同様にタクチシティの高いポリオレフィンを形成するには不適当である。さらに、工業的重合温度で達成し得るポリマー生成物の分子量及びメタロセン活性レベルは低すぎる。また、示唆された触媒は、このような重合温度ではアタクチックポリマーしか産生しない。
【0005】
EP-A 310 734では、ポリプロピレンの製造用にハフノセン(hafnocene)とジルコノセンとの混合物を含む触媒系を示唆している。この生成物は、Mw/Mnが3.7〜10.3の二重分布までの広い分布を有する。
【0006】
EP-A 355 439では、特定の重合温度でたった1種類のハフノセン触媒を使用することにより、分子量分布の広いポリプロピレンが得られる。
【0007】
ハフノセンを用いて製造した広い分子量分布(Mw/Mnが6.4以下)を有するシンジオタクチックポリプロピレンは、EP-A 387 691に記載されている。
【0008】
これらの方法に共通する欠点は、工業的に適用するにはハフニウム触媒のコストが高すぎること及び重合活性が低いことであり、このため、触媒残渣(高い残存灰分含量)を除去するために製造ポリマーの徹底的な高コストの洗浄が必要となる。
【0009】
EP-A-O 516 018では、広い分子量分布を有するポリマーを製造するために2種類のジルコノセンの使用が記載されている。しかしながら、この特許で記載されているメタロセンには、重合活性及び50℃以上の工業的重合温度で達成し得る分子量レベルに欠点がある。
【0010】
従って、本発明の目的は、広く、二重分布または多重分布を有するポリプロピレンを製造し得、且つ従来の技術の公知の欠点を持たない触媒系及び方法を見出すことであった。
【0011】
特に、新規方法は、低い重合活性により発生する高い残存灰分含量を避け、例えば、圧縮成形シート、押出シート及びパイプの製造、並びに全サイズのブロー成形用に必要な高分子量ポリマーの成形材料を製造できなければならない。流動性の低いこのようなポリマーの好ましい用途としては、例えば、一体成形丁番のついたブロー成形ケース、スキン包装、ダイパンチング用のシート材料、温水タンク、排水及び温水パイプ、圧力パイプ、フィルタープレート、熱交換器、ソリッドロッド(solid rod)または自動車用部品(例えば、ブレーキ液体リザーバー及びラジエーター膨張タンク)が挙げられる。フィルム区分では、これらの成形材料は、引裂抵抗BOPPフィルムに使用される。
【0012】
意外にも、現時点に於ける該技術の欠点は、そのうち少なくとも1つは六員環上に置換インデニル配位子を有する少なくとも2つのステレオリジッド(stereorigid)ジルコノセンと、助触媒としてアルミニウム化合物とからなる触媒系を使用することにより回避し得ることが知見された。
【0013】
従って、本発明は、式:
RaCH=CHRb
[式中、Ra及びRbは同一でも異なっていてもよく、水素原子若しくは炭素原子1〜14個のアルキル基であるか、またはRaとRbとはこれらに接続する原子と一緒に環系を形成し得る]のオレフィンを、温度50〜200℃、圧力0.5〜100バールで、溶液、懸濁液または気相中、遷移金属成分(メタロセン)と、線状型の場合には、式II:
【化11】
及び/または環式型の場合には、式III:
【化12】
[式中、式II及びIII中のR基は同一でも異なっていてもよく、C1〜C6アルキル基、C1〜C6フルオロアルキル基、C6〜C18アリール基、フルオロアリール基または水素であり、及びnは0〜50の整数である]のアルミノオキサンとの、またはこのアルミノオキサンの代わりに式II及び/または式IIIのアルミノオキサンとAlR3化合物との混合物とからなる触媒の存在下、重合または共重合することにより、一重(monomodal)、二重(bimodal)または多重(multimodal)であってもよい分子量分布Mw/Mn≧3.0のポリオレフィンを製造する方法であって、
式Iの少なくとも1種のジルコノセン及び式Iaの少なくとも1種のジルコノセンまたは式Iの少なくとも2種のジルコノセン:
【化13】
[式中、R1及びR2は同一でも異なっていてもよく、水素原子、C1〜C10アルキル基、C1〜C10アルコキシ基、C6〜C10アリール基、C6〜C10アリールオキシ基、C2〜C10アルケニル基、C7〜C40アリールアルキル基、C7〜C40アルキルアリール基、C8〜C40アリールアルケニル基またはハロゲン原子であり、
R3は、水素、ハロゲン原子、ハロゲン化されていてもよいC1〜C10アルキル基、C6〜C10アリール基、C2〜C10アルケニル基、C7〜C40アリールアルキル基、C7〜C40アルキルオキシ基、C8〜C40アリールアルケニル基、-NR10 2、-OR10、-SR10、-OSiR10 3、-SiR10 3または-PR10 2基(但し、R10はハロゲン原子、C1〜C10アルキル基またはC6〜C10アリール基である)であり、
R4は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、C1〜C20アルキル基、C1〜C20フルオロアルキル基、C6〜C30アリール基、C6〜C30フルオロアリール基、C1〜C20アルコキシ基、C2〜C20アルケニル基、C7〜C40アリールアルキル基、C8〜C40アリールアルケニル基、C7〜C40アルキルアリール基、-NR10 2、-OR10、-SR10、-OSiR10 3、-SiR10 3または-PR10 2基(但し、R10は、ハロゲン原子、C1〜C10アルキル基またはC6〜C10アリール基である)であり、但し、インデニル環当たり少なくとも1つのR4基は水素ではないか、または2個以上のR4基はこれらと結合する原子と環系を形成し;
R5及びR6は同一でも異なっていてもよく、ハロゲン原子、ハロゲン化されていてもよいC1〜C10アルキル基、C6〜C10アリール基、C2〜C10アルケニル基、C7〜C40アリールアルキル基、C7〜C40アルキルオキシ基、C8〜C40アリールアルケニル基、-NR10 2、-OR10、-SR10、-OSiR10 3、-SiR10 3または-PR10 2基(但し、R10はハロゲン原子、C1〜C10アルキル基またはC6〜C10アリール基である)であり;
R7は、
【化14】
=BR11、=AlR11、-Ge-、-Sn-、-O-、-S-、=SO、=SO2、=NR11、=CO、=PR11またはP(O)R11(但し、R11、R12及びR13は同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、C1〜C20アルキル基、C1〜C20フルオロアルキル基、C6〜C30アリール基、C6〜C30フルオロアリール基、C1〜C20アルコキシ基、C2〜C20アルケニル基、C7〜C40アリールアルキル基、C8〜C40アリールアルケニル基、C7〜C40アルキルアリール基であるか、またはR11とR12若しくはR11とR13とは、各々これらと結合する原子と環系を形成し、
M1は、ケイ素、ゲルマニウムまたはスズである)であり;
R8及びR9は同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、C1〜C20アルキル基、C1〜C20フルオロアルキル基、C6〜C30アリール基、C6〜C30フルオロアリール基、C1〜C20アルコキシ基、C2〜C20アルケニル基、C7〜C40アリールアルキル基、C8〜C40アリールアルケニル基、C7〜C40アルキルアリール基であるか、またはR8とR9とは各々これらと接続する原子と環系を形成し;
R14及びR15は同一でも異なっていてもよく、ジルコニウム原子とサンドイッチ構造を形成してもよい一環式または多環式炭化水素基であり;
m及びnは同一でも異なっていてもよく、0、1または2であり、但し、n+mは0、1または2である]
を遷移金属成分として使用することを特徴とする該製造方法に関する。
【0014】
アルキルとは、線状または分岐アルキルを指す。ハロゲン(ハロゲン化された)とは、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素、好ましくはフッ素または塩素を指す。
【0015】
R1及びR2は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、C1〜C10、好ましくはC1〜C3アルキル基、C1〜C10、好ましくはC1〜C3アルコキシ基、C6〜C10、好ましくはC6〜C8アリール基、C6〜C10、好ましくはC6〜C8アリールオキシ基、C2〜C10、好ましくはC2〜C4アルケニル基、C7〜C40、好ましくはC7〜C10アリールアルキル基、C7〜C40、好ましくはC7〜C12アルキルアリール基、C8〜C40、好ましくはC8〜C12アリールアルケニル基またはハロゲン原子、好ましくは塩素である。
【0016】
R3は、水素、ハロゲン原子、好ましくはフッ素、塩素または臭素原子、ハロゲン化されていてもよいC1〜C10、好ましくはC1〜C4アルキル基、C6〜C10、好ましくはC6〜C8アリール基、C2〜C10、好ましくはC2〜C4アルケニル基、C7〜C40、好ましくはC7〜C10アリールアルキル基、C7〜C40、好ましくはC7〜C12アルキルアリール基、C8〜C40、好ましくはC8〜C12アリールアルケニル基、-NR10 2、-SR10、-OSiR10 3、-OR10、-SiR10 3または-PR10 2基(但し、R10はハロゲン原子、好ましくは塩素原子であるか、またはC1〜C10、好ましくはC1〜C3アルキル基若しくはC6〜C10、好ましくはC6〜C8アリール基である)であるが、R3は、水素であるのが特に好ましい。
【0017】
R4は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、C1〜C20、好ましくはC1〜C10アルキル基、C1〜C20、好ましくはC1〜C10フルオロアルキル基、C6〜C30、好ましくはC6〜C20アリール基、C6〜C30、好ましくはC6〜C20フルオロアリール基、C1〜C20、好ましくはC1〜C10アルコキシ基、C2〜C20、好ましくはC2〜C10アルケニル基、C7〜C40、好ましくはC7〜C20アリールアルキル基、C8〜C40、好ましくはC8〜C22アリールアルケニル基またはC7〜C40、好ましくはC7〜C22アルキルアリール基、-NR10 2、-SR10、-OSiR10 3、-OR10、-SiR10 3または-PR10 2基(但し、R10は、ハロゲン原子、好ましくは塩素原子、またはC1〜C10、好ましくはC1〜C3アルキル基若しくはC6〜C10、好ましくはC6〜C8アリール基である)であり、但し、インデニル環当たり少なくとも1つのR4基は水素ではないか、または2個以上のR4基はこれらと結合する原子と一環式または多環式である環系を形成する。
【0018】
R5及びR6は同一でも異なっていてもよく、ハロゲン原子、好ましくはフッ素、塩素または臭素原子であり、ハロゲン化されていてもよいC1〜C10、好ましくはC1〜C4アルキル基、C6〜C10、好ましくはC6〜C8アリール基、C2〜C10、好ましくはC2〜C4アルケニル基、C7〜C40、好ましくはC7〜C10アリールアルキル基、C7〜C40、好ましくはC7〜C12アルキルアリール基、C8〜C40、好ましくはC8〜C12アリールアルケニル基、-NR10 2、-SR10、-OSiR10 3、-OR10、-SiR10 3または-PR10 2基、但し、R10はハロゲン原子、好ましくは塩素原子であるかまたはC1〜C10、好ましくはC1〜C3アルキル基若しくはC6〜C10、好ましくはC6〜C8アリール基である。
【0019】
R7は、
【化15】
=BR11、=AlR11、-Ge-、-Sn-、-O-、-S-、=SO、=SO2、=NR11、=CO、=PR11またはP(O)R11(但し、R11、R12及びR13は同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、C1〜C20、好ましくはC1〜C10アルキル基、C1〜C20、好ましくはC1〜C10フルオロアルキル基、C6〜C30、好ましくはC6〜C20アリール基、C6〜C30、好ましくはC6〜C20フルオロアリール基、C1〜C20、好ましくはC1〜C10アルコキシ基、C2〜C20、好ましくはC2〜C10アルケニル基、C7〜C40、好ましくはC7〜C20アリールアルキル基、C8〜C40、好ましくはC8〜C22アリールアルケニル基若しくはC7〜C40、好ましくはC7〜C22アルキルアリール基であるか、またはR11とR12若しくはR11とR13とは、各々これらと結合する原子と環系を形成する。
【0020】
M1は、ケイ素、ゲルマニウムまたはスズ、好ましくはシリコン及びゲルマニウムである。
【0021】
R7は、好ましくは=CR11R12、=SiR11R12、=GeR11R12、-O-、-S-、=SO、=PR11または=P(O)R11である。
【0022】
R8及びR9は同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、C1〜C20、好ましくはC1〜C10アルキル基、C1〜C20、好ましくはC1〜C10フルオロアルキル基、C6〜C30、好ましくはC6〜C20アリール基、C6〜C30、好ましくはC6〜C20フルオロアリール基、C1〜C20、好ましくはC1〜C10アルコキシ基、C2〜C20、好ましくはC2〜C10アルケニル基、C7〜C40、好ましくはC7〜C20アリールアルキル基、C8〜C40、好ましくはC8〜C22アリールアルケニル基であるか、若しくはC7〜C40、好ましくはC7〜C22アルキルアリール基であるか、またはR8とR9は各々これらと接続する原子と環を形成する。
【0023】
m及びnは同一でも異なっていてもよく、0、1または2、好ましくは0または1であり、但し、m+nは0、1または2、好ましくは0または1である。
【0024】
R14及びR15は好ましくはフルオレニル、インデニル及びシクロペンタジエニルであり、これらの基本構造は、R4の定義の追加の置換基を有し得る。インデニルを基本構造とする場合、2位[橋:-(CR8R9)m-R7-(CR8R9)-に隣接する位置]に五員環が水素と異なるR5またはR6基を持つ場合、六員環は水素と異なる任意の置換基を有し得ない。
【0025】
従って、特に好ましいメタロセンは、式I[式中、R1及びR2は同一でも異なっていてもよく、メチルまたは塩素であり、R3は水素でR7は、基:
【化16】
であり、但し、n+mは0または1に等しい]の化合物、特に式I[式中、インデニル基は、2,4-、2,5-、2,4,6-、2,4,5-、2,4,5,6-及び2,5,6-位で置換されている]の化合物であり、例えば、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4-フェニル-1-インデニル)ZrCl2、
フェニル(メチル)シランジイルビス(2-メチル-4-フェニル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4-(1-ナフチル)-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4-(2-ナフチル)-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-エチル-4-(1-ナフチル)-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4,6-ジイソプロピル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2,4,6-トリメチル-1-インデニル)ZrCl2、
フェニル(メチル)シランジイルビス(2-メチル-4,6-ジイソプロピル-1-インデニル)ZrCl2、
フェニル(メチル)シランジイルビス(2,4,6-トリメチル-1-インデニル)ZrCl2、
1,2-エタンジイルビス(2-メチル-4,6-ジイソプロピル-1-インデニル)ZrCl2、
1,2-ブタンジイルビス(2-メチル-4,6-ジイソプロピル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4-エチル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4-イソプロピル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4-t-ブチル-1-インデニル)ZrCl2、
フェニル(メチル)シランジイルビス(2-メチル-4-イソプロピル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-エチル-4-メチル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2,4-ジメチル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4-エチル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-α-アセナフト-1-インデニル)ZrCl2、
フェニル(メチル)シランジイルビス(2-メチル-4,5-ベンゾ-1-インデニル)ZrCl2、
フェニル(メチル)シランジイルビス(2-メチル-α-アセナフト-1-インデニル)ZrCl2、
1,2-エタンジイルビス(2-メチル-4,5-ベンゾ-1-インデニル)ZrCl2、
1,2-ブタンジイルビス(2-メチル-4,5-ベンゾ-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4,5-ベンゾ-1-インデニル)ZrCl2、
1,2-ブタンジイルビス(2-エチル-4-フェニル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-エチル-4-フェニル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-5-イソブチル-1-インデニル)ZrCl2、
フェニル(メチル)シランジイルビス(2-メチル-5-イソブチル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-5-t-ブチル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2,5,6-トリメチル-1-インデニル)ZrCl2または
実施例に列記した化合物
が挙げられる。
【0026】
特に好ましい式Iaのメタロセンは、R1及びR2が同一でも異なっていてもよく、メチルまたは塩素であり、
R7が基:
【化17】
であり、n+mが0または1に等しく、
R14及びR15は同一でも異なっていてもよく、フルオレニル、インデニルまたは置換シクロペンタジエニルであるものである。非常に好ましい式Iaの化合物は、実施例に列記の化合物である。
【0027】
特に重要な例としては、
(±)-フェニル(メチル)シリル(インデニル)2ジルコニウムジクロリド、
ジフェニルメチレン(9-フルオレニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
フェニル(メチル)メチレン(9-フルオレニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
イソプロピリデン(9-フルオレニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(±)-ジメチルシリル(2,3,5-トリメチル-1-シクロペンタジエニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-ジメチルシリル(インデニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-ジメチルゲルミル(インデニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-ジメチルシリル(インデニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-フェニル(ビニル)シリル(インデニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-フェニル(ビニル)シリル(インデニル)2ジルコニウムジメチル、
【化18】
(±)-ジメチルシリル(2,4-ジメチルシクロペンタジエニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-ジフェニルシリル(2,4-ジメチル-1-シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(±)-イソプロピリデン(インデニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-ジメチルシリル(2-メチル-4,5,6,7-テトラヒドロ-1-インデニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-エチレン(インデニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-メチレン(3-t-ブチル-1-シクロペンタジエニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-ジメチルシリル(4,7-ジメチル-1-インデニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-ジメチルシリル(2-メチル-1-インデニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-フェニル(メチル)シリル(2-メチル-1-インデニル)ジルコニウムジクロリド、
(±)-ジメチルシリル(2-メチル-1-インデニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-ジメチルシリル(4,5-ベンゾ-1-インデニル)2ジルコニウムジクロリド及び
(±)-ジメチルシリル(4-フェニル-1-インデニル)2ジルコニウムジクロリド
が挙げられる。
【0028】
Cs対称を有するメタロセン[例えば、R11R12C(フルオレニル)-(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル]は、ポリオレフィン中にシンジオタクチック成分を作り出すのに使用し得る。
【0029】
本発明の目的に関して、Cs対称という用語は、当該メタロセンが、Zr、R1及びR2により占められた平面に垂直な対称平面を有することを意味する。zR1-Zr-R2の二等分線はこの対称面にある。この対称という考えは、ジルコノセン分子の一部に限定されている。即ち、橋-(CR8R9)n-R7-(CR8R9)m-は考慮されていない。さらに、Cs対称という用語は、形式または理想化された方法で理解されねばならない。例えば、橋により生じ得且つ構造説明にのみオープンである記載分子の一部のシフトは、本発明の目的の考えからは省略されている。
【0030】
キラルメタロセンは、高度にアイソタクチックなポリオレフィンの製造に於いて、ラセミ化合物として使用し得る。しかしながら、純粋なdまたはl型も使用し得る。これらの純粋な立体異性体の形を使用すると、光学活性なポリマーを製造し得る。しかし、中心金属上の鏡像対称によりこれらの化合物中の重合活性中心(金属原子)はもはやキラルではなく、従って高度にアイソタクチックポリマーを製造できないので、メタロセンのメソ型は分離すべきである。メソ型を分離しないと、アイソタクチックポリマーと一緒にアタクチックポリマーが得られる。特定の用途−例えば、柔軟成形に関しては、これは非常に好ましい。
【0031】
立体異性体の分離法は一般的に公知である。
【0032】
メタロセンI及びIaは、以下の反応:
【化19】
[但し、X=Cl、Br、I、O-トシルであり、H2Rcは、式Iの場合には、
【化20】
であり、若しくは式Iaの場合には、H2R14であり、H2Rdは、式Iの場合には、
【化21】
であり、若しくは式Iaの場合には、H2R15である]または
【化22】
[Jounal of Organomet.Chem.(1985)63-67及びEP-A 320762参照]に従って製造し得る。
【0033】
広い分子量分布または多重分子量分布を有するオレフィンを重合するために、メタロセンは、各メタロセン毎に試験重合を実施することにより選択できる。
【0034】
この目的に関して、オレフィンを重合してポリオレフィンとし、その平均分子量Mw及びその分子量分布Mw/Mnは、ゲル透過クロマトグラフィーにより測定する。必要な分子量分布に依存して、メタロセンを混合する。
【0035】
重合活性のデータを含めることにより、混合ゲル透過曲線のコンピューターシミュレーションにより、使用したメタロセンの種類及びその定量比により任意の必要な分子量分布を得ることも可能である。
【0036】
本発明の方法で使用すべきジルコノセンの数は、2または3が好ましく、特に2が好ましい。しかし、式I及び式Iaの多数の種々のジルコノセン(例えば、4または5)も使用し得る。
【0037】
分子量調節剤として水素の存在下またはコモノマーの存在下、種々の重合温度で重合活性及び分子量に関するデータをとることにより、コンピューターシミュレーションモデルはさらに精錬され得、本発明の方法の適用性がさらに向上する。
【0038】
nが0〜50、好ましくは10〜35の整数である式II及び/またはIIIのアルミノキサンを助触媒として使用する。
【0039】
R基は好ましくは同一であり、メチル、イソブチル、フェニルまたはベンジルであるが、メチルが特に好ましい。
【0040】
R基が異なる場合、これらは好ましくはメチル及び水素またはメチル及びイソブチルであり、水素またはイソブチルの含量は0.01〜40%である(R基の数)。このアルミノキサンの代わりに、アルミノキサンとAlR3とからなる混合物を重合時の助触媒として使用し得る。但し、Rは上記定義通りであるか、あるいはこの場合、Rはエチルであってもよい。
【0041】
アルミノキサンは、公知方法により種々の方法で製造し得る。この方法の一例では、例えば、不活性溶媒(例えば、トルエン)中、アルミニウム炭化水素化合物及び/またはハイブリッドアルミニウム炭化水素化合物と水(気体、固体、液体または結合水−例えば、結晶水)とを反応させる。種々のアルキル基Rをもつアルミノキサンを製造するために、必要な組成に従って、2種類の異なったアルミニウムトリアルキル(AlR3+AlR'3)を水と反応させる[S.Pasynkiewicz,Polyhedron 9 (1990) 429 及びEP-A 302 424参照]。
【0042】
アルミノキサンII及びIIIの詳細な構造は不明である[A.R.Barronら,J.Am.Chem.Soc.115(1993)4971]。
【0043】
製造法に関係なく、全てのアルミノキサン溶液の一般的な特徴は、遊離形または付加物として存在する未反応アルミニウム母化合物(parent compound)の含量が変化することである。
【0044】
重合反応で使用する前に式(II)及び/または(III)のアルミノキサンとの混合物中で別個にまたは一緒にメタロセンを予備活性化することができる。これにより、実質的に重合活性が増加し、粒子のモルフォロジー(grain morphology)が改良される。
【0045】
メタロセンの予備活性化は溶液中で実施する。メタロセンは好ましくは、不活性炭化水素中のアルミノキサン溶液中で固体で溶解させる。好適な不活性炭化水素としては、脂肪族または芳香族炭化水素が挙げられる。トルエンまたはC6〜C10炭化水素を使用するのが好ましい。
【0046】
溶液中のアルミノキサン濃度は、各々全溶液をベースとして、約1%(w/w)から飽和限界まで、好ましくは5〜30%(w/w)である。メタロセンは、同一濃度で使用し得るが、アルミノキサン1モル当たり10-4〜1モル量を使用するのが好ましい。予備活性化時間は、1分〜60時間、好ましくは2〜60分である。予備活性化方法は、温度−78℃〜100℃、好ましくは0〜70℃で実施する。
【0047】
メタロセンは、予備重合するか、またはキャリヤ上に適用することもできる。予備重合に関しては、重合時に使用するオレフィン(またはその中の一つ)を使用するのが好ましい。
【0048】
好適なキャリヤとしては、例えばシリカゲル、酸化アルミニウム、固体アルミノキサン、キャリヤ(例えば、シリカゲル)上のアルミノキサンの組み合わせまたは他の無機キャリヤ材料が挙げられる。微粒分散形のポリオレフィン粉末も、好適なキャリヤ材料である。
【0049】
本発明のもう一つの方法では、アルミノキサンの代わりの助触媒としてまたはアルミノキサンと共に助触媒として、式:RxNH4-xBR'4または式:R3PHBR'4の塩様化合物(a salt-like compound)を使用することを含む。この化合物に於いて、x=1、2または3であり、R=アルキルまたはアリールであり、同一でも異なっていてもよく、R'=アリールであり、フッ素化または一部フッ素化されてもよい。この場合、触媒は、示された化合物の一種とメタロセンの反応生成物からなる(EP-A 277 004参照)。
【0050】
オレフィン中に存在する触媒毒を除去するために、アルミニウムアルキル(例えば、AlMe3またはAlEt3)で洗浄することが有利である。この洗浄は、重合系それ自体の中で実施することができ、または重合系に添加する前にオレフィンをアルミニウム化合物と接触させ、再び分離することができる。
【0051】
重合または共重合は、溶液、懸濁液または気相中、連続またはバッチ式で、一段以上で、温度50〜200℃、好ましくは50〜100℃で公知方法で実施する。重合または共重合するオレフィンは、式:Ra−CH=CH=Rbのオレフィンである。この式中、Ra及びRbは同一でも異なっていてもよく、水素原子または炭素原子1〜14個のアルキル基である。Ra及びRbは、これらと接続するC原子と環を形成してもよい。この種のオレフィンの例としては、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、ノルボルネンまたはノルボルナジエンが挙げられる。特に、プロピレン及びエチレンを重合する。
【0052】
必要により、水素を分子量調節剤として添加する。重合時の水素量を変動し得ること及びメタロセンの種々の水素感受性により、所望の分布の分子量分布を得ることができる。
【0053】
重合系に於ける全圧は、0.5〜100バールである。好ましくは重合は、特定の工業に関しては、5〜64バールの圧力範囲で実施する。
【0054】
メタロセンは、遷移金属に関して、溶媒の1dm3当たりまたは反応器容量1dm3当たり遷移金属10-3〜10-8モル、好ましくは10-4〜10-7モルの濃度で使用する。アルミノキサンまたはアルミノキサン/AlR3混合物は、溶媒の1dm3当たりまたは反応器容量1dm3当たり10-5〜10-1モル、好ましくは10-4〜10-2モルの濃度で使用する。しかし、一般には、より高い濃度であってもよい。
【0055】
重合を懸濁重合または溶液重合として実施する場合、チーグラー低圧方法で慣用の不活性溶媒を使用する。例えば、重合は脂肪族または脂環式炭化水素中で実施する。このような炭化水素の例としては、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、デカン、イソオクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンが挙げられる。
【0056】
さらに、ナフサまたは水素化ディーゼル油留分を使用し得る。トルエンも使用可能である。重合は、液体モノマー中で実施するのが好ましい。
【0057】
不活性溶媒を使用する場合、モノマーは、気体または液体として計量する。
【0058】
本発明により使用すべき触媒系は、重合活性に於いて時間依存性の低下が少ないので、重合時間は所望通りでよい。
【0059】
本発明の方法は、記載のメタロセンが、工業的に重要な温度範囲50〜100℃で非常に高い重合活性を示し、広い分子量分布、二重分子量分布または多重分子量分布、非常に高い分子量、高い立体特異性且つ良好な粒子のモルフォロジーを示すポリマーを与えることを特徴とする。重合温度50〜60℃に於けるメタロセン活性は、ポリマー140kg/触媒g×時間以上、好ましくはポリマー160kg/触媒g×時間以上である。60℃以上の重合温度では、メタロセン活性はポリマー350kg/触媒g×時間以上、好ましくはポリマー400kg/触媒g×時間である。重合温度50〜60℃では、本発明のポリマーは、粘度数は260cm3/g以上、好ましくは360cm3/g以上であり、重合温度60℃以上では、粘度数は200cm3/g以上、好ましくは260cm3/g以上である。従って60℃以上の重合温度では、分子量Mwは200,000g/mol以上である。Mw/Mnは≧3.0、好ましくは≧4.0である。Mw/Mnは好ましくは50以下であり、特に30以下が好ましい。
【0060】
本発明のポリマーは、全てのサイズの圧縮成形シート、押出シート及びパイプ、並びにブロー成形に特に好適である。流動性の低いこのようなポリマー用の好ましい用途としては、例えば、一体丁番、スキン包装、ダイパンチング用のシート材料、温水タンク、排水及び温水パイプ、圧力パイプ、フィルタープレート、熱交換器、固体ロッドまたは自動車部品(例えば、ブレーキ液体リザーバ及びラジエーター膨張タンク)が挙げられる。フィルム区分では、これらの成形材料は、引裂抵抗BOPPフィルムに使用される。
【0061】
以下の実施例は、本発明をより詳細に説明するものである。記号は、以下の意味である。
【0062】
VN=粘度数(cm3/g);
Mw=平均分子量(g/mol)[ゲル透過クロマトグラフィーにより測定];
Mw/Mn=分子量分布[ゲル透過クロマトグラフィーにより測定];
II=アイソタクチック指数(mm+1/2 mr)[13C-NMRスペクトルにより測定].
【0063】
【実施例】
実施例1〜 13
乾燥した24dm3反応器にプロピレンをフラッシュし、液体プロピレン12dm3を充填した。次いで、トルエン中のメチルアルミノキサン溶液(26cm3)(Alの35mmolに対応する。平均オリゴマー化度n=22)を添加し、このバッチを30℃で10分間攪拌した。
【0064】
同時に、重合用に用意したメタロセンを混合(量及びメタロセン化合物については表1参照)し、トルエン中のメチルアルミノキサン溶液(13mmol Al)10cm3に溶解し、次いで2分後に、反応器に注いだ。
【0065】
表1に示す重合温度で重合を1時間実施し、次いで重合反応をCO2ガス(12Ndm3)で停止した。ポリマーを80℃、真空中で24時間乾燥させた。
【0066】
重合結果は、表1に示す。但し、表中、Me=メチルである。
【0067】
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】
【表5】
実施例 14
プロピレンの添加前に、水素3dm3を反応器に添加した以外には、実施例1を繰り返した。
【0068】
ポリマー2.85kgが得られ、メタロセン活性は、633.3kg PP/触媒g×時間であった。
【0069】
VN=319cm3/g;Mw=369,000g/mol,Mw/Mn=12.0.
分布は二重であった。II=99.1%.
実施例 15
エチレン100gを重合時に連続的に添加した以外には、実施例1を繰り返した。
【0070】
コポリマー2.24kgが得られ、メタロセン活性は、コポリマー497.8kg/触媒g×時間であった。
【0071】
VN=269cm3/g;Mw=305,000g/mol,Mw/Mn=9.2.
ポリマー中には、赤外スペクトルによりエチレン4.2%(w/w)が検出された。
【0072】
実施例 16
30分後にエチレン250gを一度に添加した以外には、実施例15を繰り返した。
【0073】
ブロックコポリマー2.05kgが得られ、メタロセン活性は、コポリマー455.6kg/触媒g×時間であった。
【0074】
VN=279cm3/g;Mw=268,000g/mol,Mw/Mn=7.2.
赤外スペクトルにより測定したエチレン含量は、12.1%(w/w)であった。
Claims (8)
- 式:
RaCH=CHRb
[式中、Ra及びRbは同一でも異なっていてもよく、水素原子若しくは炭素原子1〜14個のアルキル基であるか、またはRaとRbとはこれらに接続する原子と一緒に環系を形成し得る]のオレフィンを、温度50〜200℃、圧力0.5〜100バールで、溶液、懸濁液または気相中、遷移金属成分(メタロセン)と、線状型の場合には、式II:
式Iの少なくとも1種のジルコノセン及び式Iaの少なくとも1種のジルコノセンまたは式Iの少なくとも2種のジルコノセン:
R3は、水素、ハロゲン原子、ハロゲン化されていてもよいC1〜C10アルキル基、C6〜C10アリール基、C2〜C10アルケニル基、C7〜C40アリールアルキル基、C7〜C40アルキルオキシ基、C8〜C40アリールアルケニル基、-NR10 2、-OR10、-SR10、-OSiR10 3、-SiR10 3または-PR10 2基(但し、R10はハロゲン原子、C1〜C10アルキル基またはC6〜C10アリール基である)であり、
R4は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、C1〜C20アルキル基、C1〜C20フルオロアルキル基、C6〜C30アリール基、C6〜C30フルオロアリール基、C1〜C20アルコキシ基、C2〜C20アルケニル基、C7〜C40アリールアルキル基、C8〜C40アリールアルケニル基、C7〜C40アルキルアリール基、-NR10 2、-OR10、-SR10、-OSiR10 3、-SiR10 3または-PR10 2基(但し、R10は、ハロゲン原子、C1〜C10アルキル基またはC6〜C10アリール基である)であり、但し、インデニル環当たり少なくとも1つのR4基は水素ではないか、または2個以上のR4基はこれらと結合する原子と環系を形成し;
R5及びR6は同一でも異なっていてもよく、ハロゲン原子、ハロゲン化されていてもよいC1〜C10アルキル基、C6〜C10アリール基、C2〜C10アルケニル基、C7〜C40アリールアルキル基、C7〜C40アルキルオキシ基、C8〜C40アリールアルケニル基、-NR10 2、-OR10、-SR10、-OSiR10 2、-SiR10 2または-PR10 2基(但し、R10はハロゲン原子、C1〜C10アルキル基またはC6〜C10アリール基である)であり;
R7は、
R8及びR9は同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、C1〜C20アルキル基、C1〜C20フルオロアルキル基、C6〜C30アリール基、C6〜C30フルオロアリール基、C1〜C20アルコキシ基、C2〜C20アルケニル基、C7〜C40アリールアルキル基、C8〜C40アリールアルケニル基、C7〜C40アルキルアリール基であるか、またはR8とR9とは各々これらと接続する原子と環系を形成し;
R14及びR15は同一でも異なっていてもよく、ジルコニウム原子とサンドイッチ構造を形成してもよい一環式または多環式炭化水素基であり;
m及びnは同一であり、0であり、m+nは0である]
を遷移金属成分として使用することを特徴とする該製造方法。 - 式Iの化合物として、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4-フェニル-1-インデニル)ZrCl2、
フェニル(メチル)シランジイルビス(2-メチル-4-フェニル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4-(1-ナフチル)-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4-(2-ナフチル)-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-エチル-4-(1-ナフチル)-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4,6-ジイソプロピル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2,4,6-トリメチル-1-インデニル)ZrCl2、
フェニル(メチル)シランジイルビス(2-メチル-4,6-ジイソプロピル-1-インデニル)ZrCl2、
フェニル(メチル)シランジイルビス(2,4,6-トリメチル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4-エチル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4-イソプロピル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4-t-ブチル-1-インデニル)ZrCl2、
フェニル(メチル)シランジイルビス(2-メチル-4-イソプロピル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-エチル-4-メチル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2,4-ジメチル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4-エチル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-α-アセナフト-1-インデニル)ZrCl2、
フェニル(メチル)シランジイルビス(2-メチル-4,5-ベンゾ-1-インデニル)ZrCl2、
フェニル(メチル)シランジイルビス(2-メチル-α-アセナフト-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4,5-ベンゾ-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-エチル-4-フェニル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-5-イソブチル-1-インデニル)ZrCl2、
フェニル(メチル)シランジイルビス(2-メチル-5-イソブチル-1-インデニル)ZrCl2、
ジメチルシランジイルビス(2-メチル-5-t-ブチル-1-インデニル)ZrCl2、または
ジメチルシランジイルビス(2,5,6-トリメチル-1-インデニル)ZrCl2
を使用することを特徴とする請求項1または2に記載の方法。 - 式Iaの化合物として、
(±)-フェニル(メチル)シリル(インデニル)2ジルコニウムジクロリド、
ジフェニルメチレン(9-フルオレニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
フェニル(メチル)メチレン(9-フルオレニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
イソプロピリデン(9-フルオレニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(±)-ジメチルシリル(2,3,5-トリメチル-1-シクロペンタジエニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-ジメチルシリル(インデニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-ジメチルゲルミル(インデニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-ジメチルシリル(インデニル)2ジルコニウムジメチル、
(±)-フェニル(ビニル)シリル(インデニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-フェニル(ビニル)シリル(インデニル)2ジルコニウムジメチル、
(±)-ジメチルシリル(2,4-ジメチルシクロペンタジエニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-ジフェニルシリル(2,4-ジメチル-1-シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
(±)-イソプロピリデン(インデニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-ジメチルシリル(2-メチル-4,5,6,7-テトラヒドロ-1-インデニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-メチレン(3-t-ブチル-1-シクロペンタジエニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-ジメチルシリル(4,7-ジメチル-1-インデニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-ジメチルシリル(2-メチル-1-インデニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-フェニル(メチル)シリル(2-メチル-1-インデニル)ジルコニウムジクロリド、
(±)-ジメチルシリル(2-エチル-1-インデニル)2ジルコニウムジクロリド、
(±)-ジメチルシリル(4,5-ベンゾ-1-インデニル)2ジルコニウムジクロリド及び
(±)-ジメチルシリル(4-フェニル-1-インデニル)2ジルコニウムジクロリド
を使用することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。 - プロピレンを重合するか、またはプロピレンとエチレンを共重合することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 式Iの少なくとも1種のジルコノセン及び式Iaの少なくとも1種のジルコノセンあるいは式Iの少なくとも2種のジルコノセン:
R3は、水素、ハロゲン原子、ハロゲン化されていてもよいC1〜C10アルキル基、C6〜C10アリール基、C2〜C10アルケニル基、C7〜C40アリールアルキル基、C7〜C40アルキルオキシ基、C8〜C40アリールアルケニル基、-NR10 2、-OR10、-SR10、-OSiR10 3、-SiR10 3または-PR10 2基(但し、R10はハロゲン原子、C1〜C10アルキル基またはC6〜C10アリール基である)であり、
R4は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、C1〜C20アルキル基、C1〜C20フルオロアルキル基、C6〜C30アリール基、C6〜C30フルオロアリール基、C1〜C20アルコキシ基、C2〜C20アルケニル基、C7〜C40アリールアルキル基、C8〜C40アリールアルケニル基、C7〜C40アルキルアリール基、-NR10 2、-OR10、-SR10、-OSiR10 3、-SiR10 3または-PR10 2基(但し、R10は、ハロゲン原子、C1〜C10アルキル基またはC6〜C10アリール基である)であり、但し、インデニル環当たり少なくとも1つのR4基は水素ではないか、または2個以上のR4基はこれらと結合する原子と環系を形成し;
R5及びR6は同一でも異なっていてもよく、ハロゲン原子、ハロゲン化されていてもよいC1〜C10アルキル基、C6〜C10アリール基、C2〜C10アルケニル基、C7〜C40アリールアルキル基、C7〜C40アルキルオキシ基、C8〜C40アリールアルケニル基、-NR10 2、-OR10、-SR10、-OSiR10 3、-SiR10 3または-PR10 2基(但し、R10はハロゲン原子、C1〜C10アルキル基またはC6〜C10アリール基である)であり;
R7は、
R8及びR9は同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、C1〜C20アルキル基、C1〜C20フルオロアルキル基、C6〜C30アリール基、C6〜C30フルオロアリール基、C1〜C20アルコキシ基、C2〜C20アルケニル基、C7〜C40アリールアルキル基、C8〜C40アリールアルケニル基、C7〜C40アルキルアリール基であるか、またはR8及びR9は各々これらと接続する原子と環を形成し;
R14及びR15は同一でも異なっていてもよく、ジルコニウム原子とサンドイッチ構造を形成してもよい一環式または多環式炭化水素基であり;
m及びnは同一であり、0であり、m+nは0である]
を含むことを特徴とするメタロセン混合物。
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