JP4590037B2 - オレフィン重合用触媒成分、α−オレフィン重合用触媒及びα−オレフィン重合体の製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献2からも明らかなように、特に4位の置換基がフェニル基のような芳香族環である場合に、ポリマーの立体規則性や分子量分布などにおける重合性能の向上が顕著であることが知見された。そこで、触媒性能をいっそう向上させるために、当該芳香族環上の水素原子をさらに置換する手法がいくつか報告されている(特許文献3〜7を参照)。
特許文献5においては、アズレニル骨格の4位の置換基がフェニル基であり、このフェニル基の4位(パラ−位)にさらにフェニル基が置換され(全体の置換基としてはビフェニル基となる)、ビフェニル基の2,6位などに炭化水素基又はハロゲン原子が置換された触媒錯体が示されて、立体規則性と融点及び分子量が高められたオレフィンポリーが得られており、特許文献6においては、アズレニル骨格の4位の置換基がフェニル基であり、このフェニル基にさらに他の炭素環が縮合した触媒錯体が示されて、立体規則性と融点及び分子量が高められたオレフィンポリマーが得られており、特許文献7においては、アズレニル骨格の4位の置換基がフェニル基であり、このフェニル基にさらにシリール基が置換された触媒錯体が示されて、立体規則性と融点及び分子量が高められたオレフィンポリマーが得られている。
なお、本発明の他の目的は、上記の触媒成分を使用したオレフィン重合用触媒及びそれを使用したオレフィン重合体の製造方法を開示することにある。さらに、他の目的は、プロセス適用性を改良するために担体上に触媒成分を担持して使用するに際し、性能低下が小さい新規な触媒成分をも提供することにある。
そのメタロセン錯体は、構造が下記の一般式[I]で表される新規な遷移金属化合物からなるものであって、本願発明においてオレフィン重合用触媒の触媒成分として使用され、助触媒などと組み合わされてα−オレフィン重合用触媒を形成する。
(一般式[I]中において、R1,R2,R4,R5は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の炭化水素基、炭素数1〜7のケイ素含有炭化水素基又は炭素数1〜6のハロゲン化炭化水素基; R3,R6は、シクロペンタジエニル環と結合して5から10員環の縮合環を形成する炭化水素結合部; R7,R9,R10,R12は、それぞれ独立して、炭素数1〜4の炭化水素基、炭素数1〜3のハロゲン化炭化水素あるいはハロゲン原子であり; R8及びR11は、それぞれ独立して、ケイ素原子を含有していてもよい炭素数3〜10の炭化水素基(ただし、フェニル基及び置換フェニル基を除く); R13,R14は、それぞれ独立して、R3あるいはR6の縮合環炭化水素結合部の水素原子を置換する炭素数1〜20の炭化水素基又は炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基; j及びkは、0から8の整数; Qは、二つのシクロペンタジエニル環を連結する架橋基; X及びYは、助触媒と反応してオレフィン重合能を発現させるσ共有結合性補助配位子であり; Mは、周期律表第4族の遷移金属を、各々示す。)
インデニル骨格あるいはアズレニル骨格上の4位のフェニル基上において、R8,R11に嵩高い置換基を有し、かつR7,R9,R10,R12にも置換基を有すると、ポリマー鎖の成長方向及びモノマーの配位方向を効果的に規制できる。この4位置換フェニルは重合反応中にも自由回転しており、R7とR9あるいはR10とR12のそれぞれ一方のみに置換基を有する先願発明の場合(つまり、一方は水素原子の場合)にはその立体効果が不十分であると考えられが、R7とR9あるいはR10とR12のそれぞれ両方に置換基を有する本願発明の場合(いずれも水素原子でない場合)にはその立体効果がより効果的に発現すると考えられる。その結果、ポリマー鎖の成長方向及びモノマーの配位方向を規制する作用が高められ、生成するポリマーの立体規則性が向上し、ひいては融点の高いポリマーが得られるものと推定される。
なお、特許文献5の段落0055に、アズレニル骨格の4位の置換基として、2,6−置換−4−ビフェニル基を有す化合物が記載されており、アズレニル骨格の4位の置換基をフェニル基として見ると3,5−置換−4−フェニル置換のフェニル基に相当するので、実施例において実際に合成された化合物ではないが、本願の発明においてはこれらの化合物との重複を避けるために、R8及びR11において、「(ただしフェニル基及び置換フェニル基を除く)」と規定している。
(2)一般式[I]で表される遷移金属化合物の分子構造が、M、X、及びYを含む平面に関して非対称であることを特徴とする、上記の(1)におけるオレフィン重合用触媒成分
(3)R8及びR11は、それぞれ独立して、炭素数3〜10のケイ素含有炭化水素基、又は炭素数3〜10の、分岐を有する脂肪族炭化水素基である、上記の(1)におけるオレフィン重合用触媒成分
(4)R7,R9,R10,R12がハロゲン原子であることを特徴とする、上記の(3)におけるオレフィン重合用触媒成分
(5)下記の一般式[II]で表される、上記の(1)におけるオレフィン重合用触媒成分
[II]
(一般式[II]中において、R1,R2,R4,R5は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の炭化水素基、炭素数1〜7のケイ素含有炭化水素基又は炭素数1〜6のハロゲン化炭化水素基; R3,R6は、シクロペンタジエニル環と結合して5から10員環の縮合環を形成する炭化水素結合部; R7,R9,R10,R12は、それぞれ独立して、炭素数1〜4の炭化水素基、炭素数1〜3のハロゲン化炭化水素基あるいはハロゲン原子; R8,R11は、それぞれ独立して、ケイ素原子を含有していてもよい炭素数3〜10の炭化水素基(ただし、フェニル基および置換フェニル基を除く); R13,R14は、それぞれ独立して、R3あるいはR6の縮合環炭化水素結合部の水素原子を置換する炭素数1〜20の炭化水素基又は炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基; j 及び kは、0から8の整数; Dは、炭素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子若しくはスズ原子を表し; Aは、Dを含んで共に環を形成する炭素数3〜5の2価の飽和あるいは不飽和炭化水素基; Raは、Aに付加する置換基であって炭素数1から6の炭化水素基あるいは炭素数1から6のハロゲン含有炭化水素基; l(アルファベットの小文字のエル)は0から10の整数;複数のRaが存在する場合は、Ra相互が縮合して新たな環を形成してもよい。 X及びYは、助触媒と反応してオレフィン重合能を発現させるσ共有結合性補助配位子; Mは、周期律表第4族の遷移金属を、各々示す。)
(6)次の成分(A)及び(B)と、必要により使用する成分(C)からなるα−オレフィン重合用触媒
成分(A):上記の(1)における遷移金属化合物
成分(B):アルミニウムオキシ化合物、成分(A)と反応して成分(A)をカチオンに変換することが可能なイオン性化合物、又はルイス酸からなる群より選ばれる成分
成分(C):微粒子担体
(7)次の成分(A)及び(D)と、必要より使用する成分(E)からなるα−オレフィン重合用触媒
成分(A):上記の(1)における遷移金属化合物
成分(D):イオン交換性層状化合物又は無機珪酸塩からなる群より選ばれる成分
成分(E):有機アルミニウム化合物
(8)上記の(6)又は(7)における重合用触媒とα−オレフィンとを接触させて重合または共重合を行うことを特徴とする、α−オレフィン重合体の製造方法
(9)下記の一般式[I]で表わされる遷移金属化合物
(一般式[I]中において、R1,R2,R4,R5は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の炭化水素基、炭素数1〜7のケイ素含有炭化水素基又は炭素数1〜6のハロゲン化炭化水素基; R3,R6は、シクロペンタジエニル環と結合して5から10員環の縮合環を形成する炭化水素結合部; R7,R9,R10,R12は、それぞれ独立して、炭素数1〜4の炭化水素基、炭素数1〜3のハロゲン化炭化水素基あるいはハロゲン原子であり; R8及びR11は、それぞれ独立して、ケイ素原子を含有していてもよい炭素数3〜10の炭化水素基(ただし、フェニル基及び置換フェニル基を除く); R13,R14は、それぞれ独立して、R3あるいはR6の縮合環炭化水素結合部の水素原子を置換する炭素数1〜20の炭化水素基又は炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基; j及びkは、0から8の整数; Qは、二つのシクロペンタジエニル環を連結する架橋基; X及びYは、助触媒と反応してオレフィン重合能を発現させるσ共有結合性補助配位子であり; Mは、周期律表第4族の遷移金属を、各々示す。)
1.オレフィン重合触媒成分に用いる遷移金属化合物
1.−(1)遷移金属化合物の構造
本発明のメタロセン触媒におけるメタロセン錯体を形成する遷移金属化合物は、段落0013に記載したように、下記の一般式[I]で表される新規な遷移金属化合物である。
(一般式[I]中において、R1,R2,R4,R5は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の炭化水素基、炭素数1〜7のケイ素含有炭化水素基又は炭素数1〜6のハロゲン化炭化水素基; R3,R6は、シクロペンタジエニル環と結合して5から10員環の縮合環を形成する炭化水素結合部; R7,R9,R10,R12は、それぞれ独立して、炭素数1〜4の炭化水素基、炭素数1〜3のハロゲン化炭化水素基あるいはハロゲン原子であり; R8及びR11は、それぞれ独立して、ケイ素原子を含有していてもよい炭素数3〜10の炭化水素基(ただし、フェニル基及び置換フェニル基を除く); R13,R14は、それぞれ独立して、R3あるいはR6の縮合環炭化水素結合部の水素原子を置換する炭素数1〜20の炭化水素基又は炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基; j及びkは、0から8の整数; Qは、二つのシクロペンタジエニル環を連結する架橋基; X及びYは、助触媒と反応してオレフィン重合能を発現させるσ共有結合性補助配位子であり; Mは、周期律表第4族の遷移金属を、各々示す。)
なお、本願の明細書においては、周期律表は短周期型のものを使用している。
本願発明の遷移金属化合物の錯体配位子としての特徴は、化学的構造に基本的な特徴を有し、置換基としての立体的な配置に特異性を有すものであり、インデニル骨格やアズレニル骨格上の4位のフェニル置換基において、その置換基の4位(パラ位)に比較的に嵩高い置換基を配し、かつ隣接する3位と5位のいずれにも置換基を配置せしめ特異で新規な構造を有している。
さらに、本発明の遷移金属化合物は、当然のことながら、置換基R1、R2及びR3を有する五員環配位子と、置換基R4,R5及びR6を有する五員環配位子とが、結合基Qを介して相対位置の観点において、M,X及びYを含む平面に関して非対称である化合物(a)及び対称である化合物(b)を含む。
ただし、高分子量かつ高融点のα−オレフィン重合体の製造を行うためには、ポリマー鎖の成長方向及びモノマーの配位方向を規制する作用の観点からして、上記の化合物(a)、つまり、M,X及びYを含む平面を挟んで対向する二個の五員環配位子が当該平面に関して実体と鏡像の関係にない化合物を使用するのが好ましい。
なお、本発明の遷移金属化合物がオレフィン重合における特異な触媒機能を発揮する理由(メカニズム)は、段落0015に、本発明の遷移金属化合物が新規な化合物である根拠については、段落0016に、本発明の遷移金属化合物の特異な触媒機能により奏される作用効果については、段落0023に、各々について既に詳しく記述している。
一般式[I]中において、R1,R2,R4,R5は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の炭化水素基、炭素数1〜7のケイ素含有炭化水素基又は炭素数1〜6のハロゲン化炭化水素基を表す。
上記の炭素数1〜6の炭化水素基の具体例としては、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル等のアルキル基、ビニル、プロペニル、シクロヘキセニル等のアルケニル基の他、フェニル基などが好ましく挙げられる。
具体例としては、フルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、クロロメチル、ジクロロメチル、トリクロロメチル、ブロモメチル、ジブロモメチル、トリブロモメチル、ヨードメチル、2,2,2−トリフルオロエチル、2,2,1,1−テトラフルオロエチル、ペンタフルオロエチル、ペンタクロロエチル、ペンタフルオロプロピル、ノナフルオロブチル、トリフルオロビニル、2−,3−,4−置換の各フルオロフェニル、2−,3−,4−置換の各クロロフェニル、2−,3−,4−置換の各ブロモフェニル、2,4−,2,5−,2,6−,3,5−置換の各ジフルオロフェニル、2,4−,2,5−,2,6−,3,5−置換の各ジクロロフェニル、2,4,6−トリフルオロフェニル、2,4,6−トリクロロフェニル、ペンタフルオロフェニル、ペンタクロロフェニルなどが挙げられる。(なお、本明細書中において、例示置換基として挙げられるもの等を、一部省略して記載する。例えば上記の「2−,3−,4−置換各フルオロフェニル」は、「2−フルオロフェニル」、「3−フルオロフェニル」、「4−フルオロフェニル」の3つの化合物を挙げたことを意味する。以下においても同様である。)
これらの中では、R1及びR4としては、炭素数1〜6の炭化水素基が好ましく、特にはメチル、エチル、プロピル、ブチル等の炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、R2及びR5としては水素原子が特に好ましい。
かかる結合部R3及びR6として好ましいものは炭素数2〜8の飽和または不飽和の2価の炭化水素結合基であり、具体例としてはジメチレン、トリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン等の2価の飽和炭化水素基、エチレニレン、プロペニレン、2−プロペン−1−イリデン、1−ブテニレン、2−ブテニレン、1,3−ブタジエニレン、1−ペンテニレン、2−ペンテニレン、1,3−ペンタジエニレン、1,4−ペンタジエニレン、1−ヘキセニレン、2−ヘキセニレン、3−ヘキセニレン、1,3−ヘキサジエニレン、1,4−ヘキサジエニレン、1,5−ヘキサジエニレン、2,4−ヘキサジエニレン、2,5−ヘキサジエニレン、1,3,5−ヘキサトリエニレン等の2価の不飽和炭化水素基等が好ましく、これらのうち、特に好ましくは、2−プロペン−1−イリデン基(すなわち6員環を形成する場合)あるいは、1,3−ブタジエニレン基(すなわち7員環を形成する場合)等の炭素数3又は4の2価の不飽和炭化水素であり、1,3−ブタジエニレン基がさらに好ましい結合基である。
R7とR9及びR10とR12はそれぞれ同一でも、異なっていても構わないが、好ましくは同じフェニル基上の置換基(R7とR9、R10とR12)は同一である。さらに好ましくはこれら全てがハロゲンのものである。
上記の炭素数3〜10の炭化水素基の具体例としては、プロピル、ブチル、ペンチル、トリアルキルシリル、ジアルキルアリールシリル基等が挙げられる。
特に分岐を有するものが好ましい。その具体例としては、i−プロピル、i−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、2−メチルブチル、3−メチルブチル、1,1−ジメチルブチル、2,2−ジメチルブチル、3,3−ジメチルブチル、1,2−ジメチルブチル、1,3−ジメチルブチル、2,3−ジメチルブチル、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、4−メチルペンチル、1,1−,2,2−,3,3−,4,4−,1,2−,1,3−,1,4−,2,3−,2,4−,3,4−置換の各ジメチルペンチル等が挙げられる。
これらの中でもi−プロピル基、t−ブチル基、1,1−ジメチルプロピル基等の炭素数3〜6の分岐を有するアルキル基が好ましい。特にt−ブチル基、1,1−ジメチルプロピル基等のα位で分岐を有するアルキル基が好ましい。
特にトリメチルシリル、トリエチルシリル、t−ブチルジメチルシリル等のトリアルキルシリル基が好ましい。
炭素数1〜8の炭化水素基の好ましい具体例としては、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロヘキシル等のアルキル基、ビニル、プロペニル、ブテニル、シクロヘキセニル等のアルケニル基、ベンジル、フェニルエチル等のアリールアルキル基、trans−スチリル等のアリールアルケニル基、フェニル、トリル、ジメチルフェニル、エチルフェニル等のアリール基等が挙げられる。
具体例としては、フルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、クロロメチル、ジクロロメチル、トリクロロメチル、ブロモメチル、ジブロモメチル、トリブロモメチル、ヨードメチル、2,2,2−トリフルオロエチル、2,2,1,1−テトラフルオロエチル、ペンタフルオロエチル、ペンタクロロエチル、ペンタフルオロプロピル、ノナフルオロブチル、トリフルオロビニル、2−,3−,4−置換の各フルオロフェニル、2−,3−,4−置換の各クロロフェニル、2−,3−,4−置換の各ブロモフェニル、2,4−,2,5−,2,6−,3,5−置換の各ジフルオロフェニル、2,4−,2,5−,2,6−,3,5−置換の各ジクロロフェニル、2,4,6−トリフルオロフェニル、2,4,6−トリクロロフェニル、ペンタフルオロフェニル、ペンタクロロフェニルなどが挙げられる。
これらR13,R14は、好ましくは炭素数1〜3のアルキル基である。
Qの具体例としては、アルキレン基、アリールアルキレン基、アルキルシリレン基、(アルキル)(アリール)シリレン基、アリールシリレン基等が例示できる。これらの炭化水素基はN、P、O、Siあるいはハロゲン等のヘテロ原子を含有していてもよい。また上記のケイ素をゲルマニウムに置換した架橋基であってもよい。上述のシリレン基等上に2個の炭化水素基が存在する場合は、それらが互いに結合して環構造を形成していてもよい。特に、段落0018に記載した一般式の[II]で表される化学式における架橋基Dが環状構造Aをとるメタロセン錯体において、特有の立体的効果が奏されて、押出成形や射出成形が可能な高分子量でかつ高融点であり、各物性にも優れたポリオレフィンを高収率で得ることができる。
具体的には、下記の一般式[II]で表される遷移金属化合物を例示することができる。
[II]
(一般式[II]中において、R1,R2,R4,R5は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の炭化水素基、炭素数1〜7のケイ素含有炭化水素基又は炭素数1〜6のハロゲン化炭化水素基; R3,R6は、シクロペンタジエニル環と結合して5から10員環の縮合環を形成する炭化水素結合部; R7,R9,R10,R12は、それぞれ独立して、炭素数1〜4の炭化水素基、炭素数1〜3のハロゲン化炭化水素基あるいはハロゲン原子; R8,R11は、それぞれ独立して、ケイ素原子を含有していてもよい炭素数3〜10の炭化水素基(ただし、フェニル基および置換フェニル基を除く); R13,R14は、それぞれ独立して、R3あるいはR6の縮合環炭化水素結合部の水素原子を置換する炭素数1〜20の炭化水素基又は炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基; j 及び kは、0から8の整数; Dは、炭素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子若しくはスズ原子を表し; Aは、Dを含んで共に環を形成する炭素数3〜5の2価の飽和あるいは不飽和炭化水素基; Raは、Aに付加する置換基であって炭素数1から6の炭化水素基あるいは炭素数1から6のハロゲン含有炭化水素基; l(アルファベットの小文字のエル)は0から10の整数; 複数のRaが存在する場合は、Ra相互が縮合して新たな環を形成してもよい。X及びYは、助触媒と反応してオレフィン重合能を発現させるσ共有結合性補助配位子; Mは、周期律表第4族の遷移金属を、各々示す。)
Aの好ましい例示は、Dを含んで共に環を形成する炭素数4の2価の飽和あるいは不飽和炭化水素基である。より好ましくは、Aが炭素数4の不飽和炭化水素基の場合である。
Raの好ましい例示は、アルキル基あるいはフェニル基である。lの好ましい例示は2から4の整数である。
Raが複数存在する場合は、Ra相互が縮合して不飽和の環を形成することが好ましく、当該環上にさらに置換基を有していてもよい。特に好ましいのは、当該環が置換基を有していてもよいベンゼン環を形成する場合である。
「縮合する」とは、Raが隣接している場合のみならず、離れている場合であっても環が形成されればよい。
上述した架橋基の中ではジメチルシリレン、ジメチルゲルミレン、シラフルロオレニル基が特に好ましい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
これらX及びYとしては、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20の窒素含有炭化水素基が好ましく、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基又は炭素数1〜20の窒素含有炭化水素基がさらに好ましく、塩素原子、メチル基、i−ブチル基、フェニル基、ベンジル基、ジメチルアミノ基又はジエチルアミノ基が特に好ましい。
本発明の遷移金属化合物は、置換基ないし結合の様式に関して任意の方法によって合成することが出来る。代表的な合成経路は次の反応式に示す通りである。
例えば、R3及びR6が1,3−ブタジエニレン基の場合(つまり、R3及びR6と4位及び4´位の炭素原子とシクロペンタジエニルからなる構造がアズレニル環の場合)は以下のように合成できる。
本発明の遷移金属化合物の好ましい具体例を以下に示す。なお、その立体構造は本発明でいう非対称性を持つ化合物と対称性を持つ化合物の双方を意味する。
ハフニウムジクロリドを代表に選び、以下に示す構造式の化合物において、その名称を例示する。
チル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジクロロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウムと称する。
例えば、以下の具体例において、ハフニウムの代わりにチタニウムあるいはジルコニウム、ジクロライドの代わりに他のX,Yである化合物、さらには、環構造における他の置換基等も例示されているに等しいといえる。
なお、以下の例示においては、類似性の高い化合物を段落ごとにまとめている。
(2)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジフルオロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(3)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジメチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(4)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジエチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(5)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジ−i−プロピルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(6)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3−クロロ−5−メチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(7)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3−クロロ−5−フルオロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(8)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3−クロロ−5−エチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(9)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3−メチル−5−エチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(11)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−ジメチルフェニルシリル−3,5−ジクロロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(12)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−i−プロピル−3,5−ジクロロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(13)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−t−ブチル−3,5−ジクロロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(14)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−t−ブチル−3,5−ジフルオロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(15)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−t−ブチル−3,5−ジメチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(16)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−t−ブチル−3,5−ジエチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(17)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−t−ブチル−3−クロロ−5−メチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(18)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−t−ブチル−3−クロロ−5−フルオロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(19)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−t−ブチル−3−クロロ−5−エチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(20)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−t−ブチル−3−メチル−5−エチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(22)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジフルオロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(23)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジメチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(24)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジエチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(25)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジ−i−プロピルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(26)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3−クロロ−5−メチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(27)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3−クロロ−5−フルオロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(28)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3−クロロ−5−エチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(29)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3−メチル−5−エチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(31)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−t−ブチル−3,5−ジフルオロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(32)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−t−ブチル−3,5−ジメチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(33)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−t−ブチル−3,5−ジエチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(34)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−t−ブチル−3−クロロ−5−メチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(35)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−t−ブチル−3−クロロ−5−フルオロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(36)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−t−ブチル−3−クロロ−5−エチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(37)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−t−ブチル−3−メチル−5−エチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(38)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−トリエチルシリル−3,5−ジクロロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(39)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−ジメチルフェニルシリル−3,5−ジクロロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(40)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−i−プロピル−3,5−ジクロロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(42)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−i−プロピル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジフルオロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(43)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−i−プロピル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジメチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(44)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−i−プロピル−4−(4−トリメチルシリル−3−クロロ−5−メチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(46)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−i−プロピル−4−(4−t−ブチル−3,5−ジフルオロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(47)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−i−プロピル−4−(4−t−ブチル−3,5−ジメチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(49)ジクロロ[1,1´−エチレンビス{2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジメチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(50)ジクロロ[1,1´−エチレンビス{2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3−クロロ−5−メチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(52)ジクロロ[1,1´−ジメチルゲルミレンビス{2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジメチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(53)ジクロロ[1,1´−ジメチルゲルミレンビス{2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3−クロロ−5−メチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(54)ジクロロ[1,1´−シラフルオレニルビス{2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジクロロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(55)ジクロロ[1,1´−シラフルオレニルビス{2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジメチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(56)ジクロロ[1,1´−シラフルオレニルビス{2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3−クロロ−5−メチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(58)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレン{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジクロロフェニル)−4H−アズレニル}{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジメチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(59)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレン{2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジクロロフェニル)−4H−アズレニル}{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジメチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム
(61)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジメチルフェニル)−4H−インデニル}]ハフニウム
(62)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジクロロフェニル)−4H−インデニル}]ハフニウム
(63)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジメチルフェニル)−4H−インデニル}]ハフニウム
(65)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレン{2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジクロロフェニル)−4H−アズレニル}{2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジメチルフェニル)−4H−インデニル}]ハフニウム
(66)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレン{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジクロロフェニル)−4H−アズレニル}{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジクロロフェニル)−4H−インデニル}]ハフニウム
(67)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレン{2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジクロロフェニル)−4H−アズレニル}{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジクロロフェニル)−4H−インデニル}]ハフニウム
(Me=メチル、iPr=イソプロピル、Ph=フェニル)
なお、前述のとおり、上記一連の化合物においては、一般式[II]のX及びY部分に相当する2つの塩素原子の一方または両方が、水素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メチル基、フェニル基、フルオロフェニル基、ベンジル基、メトキシ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基などに代わった化合物も例示することができる。また、上記において例示した化合物の中心金属(M)がハフニウムの代わりに、チタン、ジルコニウムに代えた化合物も例示しているのに等しい。また、上記の例示のように異なる員数の環が架橋されていてもよい。例えばインデニル環とアズレニル環の組み合わせである。
本願発明の遷移金属化合物からなるオレフィン重合用触媒成分は、オレフィン重合用触媒に用いることができ、例えば、該オレフィン重合用触媒成分を成分(A)として含む、次に説明するオレフィン重合用触媒(1)及びオレフィン重合用触媒(2)の重合触媒として用いることが好ましい。
オレフィン重合用触媒(1)は、成分(A)及び成分(B)からなる触媒である。「からなる」とはこれらの成分以外に他の成分を含む場合を排除する意図ではなく、例えばさらに担体(C)や有機アルミニウム化合物を包含する系であってもよい。
(B−1)アルミニウムオキシ化合物
(B−2)成分(A)と反応して成分(A)をカチオンに変換することが可能なイオン性化合物又はルイス酸
(B−3)固体酸
一般式の三番目で表される化合物は、一種類のトリアルキルアルミニウム又は二種類以上のトリアルキルアルミニウムと、一般式R2B(OH)2で表されるアルキルボロン酸との10:1〜1:1(モル比)の反応により得ることができる。一般式中、R2は、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜6の炭化水素基を示す。
また、上記のようなルイス酸としては、種々の有機ホウ素化合物、例えばトリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素などが例示される。あるいは、塩化アルミニウム、塩化マグネシウム等の金属ハロゲン化合物などが例示される。
なお、上記のルイス酸のある種のものは、成分(A)と反応して成分(A)をカチオンに変換することが可能なイオン性化合物として把握することもできる。上述した非配位性のホウ素化合物を用いたメタロセン触媒は、特開平3−234709号公報、特開平5−247128号公報等に例示されている。
上記の無機担体としては、例えば、SiO2、Al2O3、MgO、ZrO、TiO2、B2O3、ZnO等の酸化物、SiO2−MgO、SiO2−Al2O3、SiO2−TiO2、SiO2−Cr2O3、SiO2−Al2O3−MgO等の複合酸化物などが挙げられる。
上記の有機担体としては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン等の炭素数2〜14のα−オレフィンの(共)重合体、スチレン、ジビニルベンゼン等の芳香族不飽和炭化水素の(共)重合体などから成る多孔質ポリマーの微粒子担体が挙げられる。これらの微粒子の比表面積は、通常20〜1,000m2/g、好ましくは50〜700m2/gであり、細孔容積は、通常0.1cm3/g以上、好ましくは0.3cm3/g以上、さらに好ましくは0.8cm3/g以上である。
また、上記以外の任意成分としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム等のトリ低級アルキルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロリド、ジイソブチルアルミニウムクロリド、メチルアルミニウムセスキクロリド等のハロゲン含有アルキルアルミニウム、ジエチルアルミニウムヒドリド等のアルキルアルミニウムヒドリド、ジエチルアルミニウムエトキシド、ジメチルアルミニウムブトキシド等のアルコキシ含有アルキルアルミニウム、ジエチルアルミニウムフェノキシド等のアリールオキシ含有アルキルアルミニウム等が挙げられる。
上記の各成分の接触は、窒素などの不活性ガス中において、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン等の不活性炭化水素溶媒中で行ってもよい。接触温度は、−20℃から溶媒の沸点の範囲の温度、特に、室温から溶媒の沸点の範囲の温度が好ましい。この様にして調製された触媒は、調製後に洗浄せずに使用してもよく、また、洗浄した後に使用してもよい。さらには、調製後に必要に応じて新たに成分を組み合わせて使用してもよい。
オレフィン重合用触媒(2)について説明する。オレフィン重合用触媒(2)は、成分(A)及び成分(D)と、必要により使用する成分(E)からなる触媒である。「からなる」の趣旨はオレフィン重合用触媒(1)で述べたのと同様の意図である。
成分(D)は、イオン交換性層状化合物又は無機珪酸塩からなる群より選ばれるものであり、成分(E)は有機アルミニウム化合物である。
イオン交換性層状珪酸塩(以下、単に「珪酸塩」と略記する場合がある。)は、イオン結合などによって構成される面が互いに結合力で平行に積み重なった結晶構造を有し、且つ、含有されるイオンが交換可能である珪酸塩化合物をいう。大部分の珪酸塩は、天然には主に粘土鉱物の主成分として産出されるため、イオン交換性層状珪酸塩以外の夾雑物(石英、クリストバライト等)が含まれることが多いが、それらを含んでいてもよい。珪酸塩は各種公知のものが使用できる。具体的には、白水春雄著「粘土鉱物学」朝倉書店(1995年)に記載されている次のような層状珪酸塩が代表例として挙げられる。
2:1型鉱物類
モンモリロナイト、ザウコナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト等のスメクタイト族; バーミキュライト等のバーミキュライト族; 雲母、イライト、セリサイト、海緑石等の雲母族;パイロフィライト、タルク等のパイロフィライト−タルク族; マグネシウム緑泥石等の緑泥石族等。
2:1リボン型鉱物類
セピオライト、パリゴルスカイト等。
また、これらイオン交換性層状珪酸塩には、通常吸着水及び層間水が含まれるため、不活性ガス流通下で加熱脱水処理するなどして、水分を除去してから使用するのが好ましい。
AlRaX3−a
一般式中、Rは、炭素数1〜20の炭化水素基、Xは水素、ハロゲン、アルコキシ基又はシロキシ基を示し、aは0より大きく3以下の数を示す。一般式で表される有機アルミニウム化合物の具体例としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウム、ジエチルアルミニウムモノクロライド、ジエチルアルミニウムモノメトキシド等のハロゲン又はアルコキシ含有アルキルアルミニウムが挙げられる。これらの中では、トリアルキルアルミニウムが好ましい。
本願発明のオレフィン重合用触媒(2)においては、成分(E)として、上記の一般式で表される有機アルミニウム化合物以外にメチルアルミノキサン等のアルミノキサン類なども使用できる。また、上記の有機アルミニウム化合物とアルミノキサン類とを併用することもできる。
(2)成分(A)と成分(D)とを接触させた後に任意成分(E)を添加する方法
(3)成分(A)と任意成分(E)とを接触させた後に成分(D)を添加する方法
(4)成分(D)と任意成分(E)とを接触させた後に成分(A)を添加する方法
(5)各成分(A)、(D)、(E)を同時に接触させる。
なお、この接触は、触媒調製時だけでなく、オレフィンによる予備重合時又はオレフィンの重合時に行ってもよい。上記の各成分の接触の際もしくは接触の後に、ポリエチレン、ポリプロピレン等の重合体、シリカ、アルミナ等の無機酸化物の固体を共存させるか、又は、接触させてもよい。
また、上記の各成分の接触は、窒素などの不活性ガス中において、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン等の不活性炭化水素溶媒中で行ってもよい。接触は、−20℃から溶媒の沸点の間の温度で行い、特に室温から溶媒の沸点の間での温度で行うのが好ましい。
成分(A)と、成分(B)または成分(D)の使用量は、それぞれの組み合わせの中で最適な量比で用いられる。
成分(B)が、アルミニウムオキシ化合物の場合は、Al/遷移金属のモル比は通常10以上100,000以下、さらに100以上20,000以下、特に100以上10,000以下の範囲が適する。一方、成分(B)としてイオン性化合物あるいはルイス酸を用いた場合は、対遷移金属のモル比は0.1〜1,000、好ましくは0.5〜100、さらに好ましくは1〜50の範囲である。
成分(B)として固体酸を用いる場合、あるいは成分(D)としてイオン交換性層状化合物等を用いる場合は、成分1gにつき、遷移金属錯体0.001〜10mmol、好ましくは0.001〜1mmolの範囲である。
これらの使用比率は、通常の割合例を示すものであって、触媒が目的に沿うものとなっておれば、上に述べた使用比率の範囲によって、本発明が限定されることにはならないことは当然である。
3.−(1)重合に使用するオレフィン
本願発明のオレフィン重合用触媒により重合できるオレフィンとしては、基本的にα−オレフィンであり、プロピレン、ブテン−1、3−メチルブテン−1、3−メチルペンテン−1、4−メチルペンテン−1等が使用され、ビニルシクロアルカン、ブタジエン等の共役ジエン、1,5−ヘキサジエン等の非共役ジエン、スチレンあるいはこれらの誘導体等も挙げられる。特に、プロピレンが好適に使用される。
また、重合は単独重合の他にランダム共重合やブロック共重合にも好適に適用できる。共重合の際のコモノマーとしては、上記のオレフィンの他に、エチレンも挙げることができる。
重合反応は、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、シクロヘキサン等の不活性炭化水素や液化α−オレフィン等の溶媒の存在下に、あるいは実質的に溶媒や単量体の液相が存在しない状態で気相重合により行うのが好ましい。気相重合は、例えば流動床、撹拌床、撹拌混合機を備えた撹拌流動床等の反応装置を用いて行うことができる。
重合温度、重合圧力等の条件は特に限定されないが、重合温度は、一般に−50〜350℃、好ましくは0〜300℃であり、また、重合圧力は通常、常圧〜約2,000kgf/cm2、好ましくは常圧〜1,500kgf/cm2、さらに好ましくは常圧〜1,300kgf/cm2の範囲である。また、重合系内に分子量調節剤として水素を存在させてもよい。
なお、以下の諸例において、触媒合成工程および重合工程は、全て精製窒素雰囲気下で行い、溶媒は、MS−4A(モレキュラーシーブ)で脱水した後に精製窒素でバブリングして脱気して使用した。また、固体触媒成分当たりの活性は触媒活性(単位:g−ポリマー/g−cat・時間)として、錯体成分当たりの活性は錯体活性(単位:g−ポリマー/g−錯体・時間)として表した。
ポリマー6gに熱安定剤(BHT)のアセトン溶液(0.6重量%)6gを添加した。次いで、上記のポリマーを乾燥した後、メルトインデクサー(230℃)に充填し、2.16Kg荷重の条件下に5分間放置した。その後、ポリマーの押し出し量を測定し、10分間当たりの量に換算し、MFRの値とした(単位はg/10分)。
(2)融点の測定:
DSC(デュポン社製[TA2000型]又はセイコー・インスツルメンツ社製「DSC6200型」)を使用し、10℃/分で20〜200℃までの昇降温を1回行った後、10℃/分で2回目の昇温時の測定値により求めた。
(1)メタロセン錯体
(a)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジクロロ−フェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウムの合成:
2,6−ジクロロ−4−ブロモアニリン(15.6g,64.8mmol)を濃硫酸(40mL)に少しずつ加え、室温で20分間撹拌した。0℃に冷却して、亜硝酸ナトリウム(4.9g,71.22mmol)を少しづつ加え、0から5℃で2.5時間撹拌した。得られた混合物を氷水(200g)に加え、ヨウ化カリウム(12.9g,77.76mmol)の水溶液を5℃で加え、5℃で15分、室温で1時間放置した。これにジエチルエーテルを加えて抽出し、チオ硫酸ナトリウム水溶液で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去し得られた粗生成物をヘキサン(200mL)で抽出し、溶媒を留去すると粗生成物(18.62g)が得られた、これをエタノール(75mL)で再結晶すると、2,6−ジクロロ−4−ブロモヨードベンゼン(14.8g,収率65%)が得られた。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.51(s,2H)。
1H NMR(400MHz,CDCl3) δ0.50(s,9H,Me3Si),7.41(s,2H,arom)。
上記で得られた配位子(1.46g,1.8mmol)をジイソプロピルエーテル(6mL)に溶解し、n−ブチルリチウムのヘキサン溶液(1.56M,2.3ml)を0℃で滴下した。室温で1時間撹拌した。トルエン(40mL)を加えた後、再び−10℃に冷却し、ハフニウムテトラクロリド(570mg,1.8mmol)を添加し、その後、徐々に昇温し、室温で5時間撹拌した。溶媒を留去して粗生成物を得た(2.09g)。
得られた粗生成物(2.09g)をヘキサン(50mL)で抽出した。これにヘキサン(15mL)とジクロロメタン(5mL)を加え、30分間高圧水銀灯(100W)を用いて光照射した。溶媒を留去し、ペンタン(25mL)で抽出し、ペンタンを用いて再結晶するとペンタン可溶分として、ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジクロロ−フェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウムのラセミ体を含む成分(764mg)を得た。
1H NMR(400MHz,CDCl3) δ0.52(s,18H,TMS,1.04(s,6H,SiMe2),1.09(t,6H,2−CH2CH3), 2.5−2.6(m,2H,2−CHHCH3),2.7−2.8(m,2H,2−CHHCH3),5.00(d,2H,4−H),5.8−6.1(m,6H),5.99(s,2H),6.79(d,J=6Hz,2H),7.29(s,4H)。
助触媒として、メチルアルモキサン(東ソー・アクゾ社製「MMAO」)を使用した。
内容積1Lの撹拌式オートクレーブ中にメチルアルモキサン(東ソー・アクゾ社製「MMAO」(2.0mmol、Al原子換算)を導入した。一方、破裂板付き触媒フィーダーに(1)で得られたラセミ体を含む成分(2.0mg)をトルエンで希釈して導入した。その後、オートクレーブにプロピレン(700ml)を導入した後、室温で破裂板をカットし、70℃に昇温して1時間の重合操作を行い、ポリプロピレン43gを得た。錯体活性は2.2×104g−ポリマー/g−錯体・時間であった。ポリプロピレンのTmは159.9℃、MFRは0.1であった。
(1)メタロセン錯体
実施例−1(1)で合成したジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジクロロ−フェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウムを使用した。
硫酸マグネシウム・7水和物(133g)、硫酸(109g)を溶解させたイオン交換水(660ml)中に、市販の造粒モンモリロナイト(100g、水澤化学社製、ベンクレイSL)を分散させ、2時間で100℃まで昇温し、その温度で2時間維持した。その後、1時間かけて室温まで冷却した。このスラリーを濾過し、ケーキを回収した。純水(3L)を加え再スラリー化し、濾過を行った。この操作をさらに2回繰り返した。回収したケーキを窒素雰囲気下110℃で終夜乾燥した。その結果、80gの化学処理担体を得た。この化学処理されたモンモリロナイト400mgに、濃度0.5mol/Lのトリエチルアルミニウムのトルエン溶液1.6mlを加え、室温で1時間撹拌した。その後、トルエンで洗浄し、モンモリロナイト−トルエンスラリー(濃度33mg/mL)を調製した。これを助触媒として使用した。
内容物1Lの撹拌式オートクレーブ中に、トリイソブチルアルミニウム(東ソー・アクゾ社製)(0.15mmol、Al原子換算)を導入した。一方、破裂板付き触媒フィーダーに実施例−1(1)で得られたラセミ体を含む成分(3.0mg)をトルエンで希釈して導入した。助触媒として上記(2)で得られたモンモリロナイトスラリー(モンモリロナイト25mgを含む)及びトリイソブチルアルミニウム(0.015mmol、Al原子換算)を導入し、30分接触時間をおいた。その後オートクレーブにプロピレン(700ml)を導入し、室温で破裂板をカットし、80℃に昇温して1時間重合を行い、ポリプロピレン71gを得た。錯体活性は2.4×104g−PP/g−錯体・時間、触媒活性は1,420g−PP/g−cat・時間であった。ポリプロピレンのMFRは0.44、融点は160.0℃であった。
(1)メタロセン錯体
(a)ジクロロ[1,1´−シラフルオレニルビス{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジクロロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウムの合成:
4−トリメチルシリル−3,5−ジクロロフェニルブロマイド(2.98g、10mmol)のヘキサン(50mL)とジイソプロピルエーテル(10mL)の混合溶液に−70℃でt−ブチルリチウムのペンタン溶液(13.4mL、19.9mmol、1.48M)を滴下し、−10℃で1時間撹拌した。これに2−エチルアズレン(1.48g,9.5mmol、0.95eq.)を加え、室温まで昇温して約1時間撹拌した。ここにテトラヒドロフラン(20mL)とN−メチルイミダゾール(20μL)を加え、0℃まで冷却し、続いてシラフルオレニルジクロリド(1.18g、4.7mmol、0.47eq)のTHF(5mL)溶液を加え、室温まで昇温してそのまま2時間撹拌を続けた。この後、水を加え、分液した後に有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下溶媒を留去すると、粗生成物が(4.72g)得られた。この粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー[関東化学シリカゲル60Nにヘキサン、ヘキサン:ジクロロメタン=10:1]によって精製し、純粋なシラフルオレニルビス{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジクロロフェニル)1,4−ジヒドロアズレン}(1.73g、1.87mmol、収率40%)を得た。
次に、上記で得た配位子をジエチルエーテル(10mL)に溶かし、0℃でn−ブチルリチウムのヘキサン溶液(2.37mL、3.74mmol、1.58M)を滴下し、室温まで徐々に昇温してさらに2時間撹拌した。さらにトルエン(80mL)を加え、−60℃に冷却し、四塩化ハフニウム(599mg,1.87mmol)を加え、約30分かけて室温まで昇温し、さらに30分撹拌した。溶媒を留去したのち、ジエチルエーテル(20mL)で2回抽出すると、不溶分として塩化リチウムを含む成分が除かれ、可溶分として目的の錯体のラセミ体を含む粗生成物が得られた。
溶媒を留去し、ヘキサン(20mL)で3回洗浄し、さらにジエチルエーテル(20mL)で3回洗浄することにより、ほぼ純粋なジクロロ[1,1´−シラフルオレニルビス{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジクロロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウムのラセミ体(440mg)が得られた。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ0.46(s,18H,TMS), 1.01(t,6H,2−CH2CH3),2.7−2.8(m,2H,2−CHHCH3), 3.0−3.1(m,2H, 2−CHHCH3), 5.02(d,2H,4−H),5.8−6.2(m,6H),6.15(s,2H), 7.17(s,4H,arom), 7.30(d,2H), 7.46(t,2H), 7.59(t,2H), 8.02(d,2H), 8.31(d,2H)。
撹拌翼と還流装置を取り付けた5Lセパラブルフラスコに、純水1,700gを投入し、98%硫酸500gを滴下した。そこへ、さらに市販の造粒モンモリロナイト(水澤化学社製、ベンクレイSL、平均粒径:19.5μm)を300g添加後撹拌した。その後90℃で2時間反応させた。このスラリーをヌッチェと吸引瓶にアスピレータを接続した装置にて、洗浄した。回収したケーキに硫酸リチウム1水和物325gの水900mL水溶液を加え90℃で2時間反応させた。このスラリーをヌッチェと吸引瓶にアスピレータを接続した装置にて、pH>4まで洗浄した。回収したケーキを120℃で終夜乾燥した。その結果、270gの化学処理体を得た。モンモリロナイト516mgに、濃度0.72mol/Lのトリイソプロピルアルミニウムのトルエン溶液1.8mlを加え、室温で1時間撹拌した。その後、トルエンで洗浄し、モンモリロナイト−トルエンスラリー(濃度25mg/mL)を調製した。これを助触媒として使用した。
内容物3Lの撹拌式オートクレーブ中に、トリイソブチルアルミニウム(東ソー・アクゾ社製)(2.0mmol、Al原子換算)を導入した。一方、触媒フィーダーに上記(1)で得られた錯体(1.41mg,1.5mmol)をトルエンで希釈して導入した。助触媒として上記(2)で得られたモンモリロナイトスラリー(モンモリロナイト50mgを含む)及びトリイソブチルアルミニウム(7.5μmol、Al原子換算)を導入し、30分接触時間をおいた。その後オートクレーブにプロピレン(1500mL)と水素(90mL)を導入し、室温で触媒フィーダー内の触媒を導入した。75℃に昇温して1時間重合を行い、ポリプロピレン125gを得た。錯体活性は7.0×104g−PP/g−錯体、触媒活性は2,500g−PP/g−固体であった。ポリプロピレンのMFRは8.3、融点は162.3℃であった。
(1)メタロセン錯体
(a)ジクロロ[1,1´−シラフルオレニルビス{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジメチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウムの合成:
2,6−ジメチル−4−ブロモヨードベンゼン(5.04g,16.2mmol)をジエチルエーテル(50mL)に溶解し、−50℃でn−ブチルリチウムのヘキサン溶液(2.6M,6.5ml)を滴下した。その温度で45分間撹拌後、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル(3.7mL,19.4mmol)を滴下し、−30℃で30分間、室温で一夜撹拌した。反応終了後、水を加えた後ジエチルエーテルで抽出し有機相は硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去し得られた粗生成物をガラスチューブオーブンを用いて減圧蒸留で精製することにより3,5−ジメチル−4−トリメチルシリル−ブロモベンゼン(3.54g,収率85%)を得た。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ0.39(s,9H,Me3Si),
2.42(s,6H,Me2)、 7.13(s,2H,arom)。
3,5−ジメチル−4−トリメチルシリル−ブロモベンゼン(1.91g、7.
44mmol)のヘキサン(30mL)とジイソプロピルエーテル(15mL)の混合溶液に−40℃でt−ブチルリチウムのペンタン溶液(9.5mL、14.1mmol、1.49M)を滴下し、−5℃で1時間撹拌した。これに2−エチルアズレン(1.1g,7.07mmol、0.95eq.)を加え、室温まで昇温して約1時間撹拌した。ここにテトラヒドロフラン(20mL)を加えると褐色均一溶液となった。ここにN−メチルイミダゾール(30μL)を加え、5℃まで冷却し、続いてシラフルオレニルジクロリド(860mg、3.42mmol、0.46eq)のTHF(10mL)溶液を加え、室温まで昇温してそのまま3時間撹拌を続けた。この後、水を加え、分液した後に有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下溶媒を留去すると、粗生成物が3.15g得られた。
この粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー[関東化学シリカゲル60N(中性、球状、63−210μm、30g、ヘキサンに膨潤させて充填)にヘキサン、ヘキサン:ジクロロメタン=10:1]によって精製し、純粋なシラフルオレニルビス{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジメチルフェニル)1,4−ジヒドロアズレン}(2.32g、収率80%)を得た。
次に、上記で得た配位子をジエチルエーテル(20mL)に溶かし、0℃でn−ブチルリチウムのヘキサン溶液(3.5mL、5.5mmol、1.57M)を滴下し、室温まで徐々に昇温してさらに2時間撹拌した。溶媒を一旦留去した後、トルエン(80mL)とジエチルエーテル(8mL)を加え、−35℃に冷却し四塩化ハフニウム(880mg,2.75mmol)を加えた。室温で3.5時間撹拌した後、テカンテーションにより、無機生成物を除去し、溶媒を留去した。これにペンタン(15mL)を加え、不溶分を分離し、さらにペンタン(10mL,5mL)で洗浄すると、目的の錯体のラセミ体を含む粗生成物(858mg)が得られた。さらにペンタン(30mL)で2回洗浄することにより、ほぼ純粋なジクロロ[1,1´−シラフルオレニルビス{2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジメチルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウムのラセミ体(605mg)が得られた。
1H NMR(400MHz, CDCl3)δ0.36(s,18H,TMS), 1.00(t,6H,2−CH3),2.41(s,12H, Me2),2.7−3.1(m,4H,2−CH2CH3),5.05(d,2H,4−H),5.8−6.1(m,6H),6.16(s,2H),6.90(s,4H,arom), 6.92(d,2H),7.47(t,2H),7.60(t,2H), 8.03(d,2H), 8.35(d,2H)。
実施例3(2)で調製したモンモリロナイトスラリー(濃度50mg)を使用した。
上記(1)で得られたメタロセン錯体を1.64mg使用する以外は、実施例3と同様の操作をおこない、ポリプロピレン91gを得た。錯体活性は5.5×104g−PP/g−錯体、触媒活性は1,800g−PP/g−catであった。ポリプロピレン融点は161.7℃であった。
(遷移金属錯体がフェニル基の5位に置換基を有さない比較例である。)
(1)メタロセン錯体
(a)ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(3−クロロ−4−トリメチルシリルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウムの合成:
3−クロロ−4−ヨード−ブロモベンゼン(3.1g)をジエチルエーテル(100ml)に溶解し、−78℃でn−ブチルリチウムのヘキサン溶液(1.59M,6.1ml)を滴下した。その温度で30分間撹拌後、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル(3.77ml;17.4mmol相当)を滴下し1時間撹拌した。反応終了後、氷浴下水を少しづつ加えた後、エーテルで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下溶媒を留去した。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィー(メルク社製シリカゲル、ヘキサン)で2回精製することにより3−クロロ−4−トリメチルシリル−ブロモベンゼン(2.3g)を得た(収率90%)。
1H NMR(400MHz,CDCl3) δ0.35(s,9H,TMS),7.3−7.4(m,2H,arom),7.50(s,1H,arom)。
得られた配位子(6g)をジイソプロピルエーテル(30ml)に溶解し、n−ブチルリチウムのn−ヘキサン溶液(1.58M,10.3ml)を−2℃で滴下した。1.5時間撹拌した後、トルエン(180ml)を加え、−78℃に冷却し、ハフニウムテトラクロリド(2.59g)を添加した。ゆっくり昇温し室温で4時間撹拌した。得られた反応溶液を一度濃縮し、ヘキサンで抽出して再び濃縮乾固した。これをn−ペンタン洗浄を繰り返した後、ジエチルエーテル−ヘキサン(1:3)混合溶媒で洗浄し、さらに塩化メチレンで抽出した。目的のジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(3−クロロ−4−トリメチルシリルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウムのラセミ体0.47g(収率6%)を得た。
1H NMR(400MHz,CDCl3) δ0.36(s,18H,TMS),1.00(s,6H,SiMe2),1.05(t,J=5.6Hz,6H,2−CH2CH3),2.5−2.7(m,4H,2−CH2CH3),5.00(d,J=3.0Hz,2H,4−H),5.8−6.1(m,6H),5.99(s,2H),6.79(d,J=6.0Hz,2H,7−H),7.2−7.4(m,6H,arom)。
助触媒として、実施例2(2)で調製したモンモリロナイトスラリー(濃度33mg/mL)を使用した。
(b)重合
内容物1Lの撹拌式オートクレーブ中に、トリイソブチルアルミニウム(東ソー・アクゾ社製)(0.15mmol、Al原子換算)を導入した。一方、破裂板付き触媒フィーダーに上記(1)の錯体(0.7mg)をトルエンで希釈して導入した。助触媒として上記(2)で得られたモンモリロナイトスラリー(モンモリロナイト25mgを含む)及びトリイソブチルアルミニウム(0.015mmol、Al原子換算)を導入し、30分接触時間をおいた。その後オートクレーブにプロピレン(700ml)を導入し、室温で破裂板をカットし、80℃に昇温して1時間重合を行い、ポリプロピレン17gを得た。錯体活性は、2.4×104g−PP/g−錯体・時間、触媒活性は、690g−PP/g−固体・時間であった。ポリプロピレンのMFRは0.27、融点は159.1℃であった。
(遷移金属錯体がフェニル基の3,5位に置換基を有さない比較例である。)
本願発明に係るメタロセン錯体に類似した化合物として、特開2002−12596号公報の実施例2には、ジクロロ[1,1´−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウムのラセミ体と粘土鉱物からなるメタロセン触媒を用いてプロピレンの重合をおこなった例が記載されている。当該錯体はアズレニル骨格上のフェニル置換基上にさらに置換基を有するが、その置換基はトリメチルシリル基のみである。この場合のポリマーの融点は157.4℃であって、本発明の実施例1〜4よりも低い値となっている。
(遷移金属錯体がフェニル基の3,4,5位に置換基を有さず、架橋基の部分が環状構造を有する比較例である。)
本発明に係るメタロセン錯体に類似した化合物として、特開平11−189617号公報の実施例3には、9−シラフルオレン−9,9−ジイルビス{1,1´−(2−メチル−4−フェニル−4−ヒドロアズレニル)}ジルコニウムジクロリドのラセミ・メソ混合物と粘土鉱物からなるメタロセン触媒を用いてプロピレンの重合をおこなった例が記載されている。当該錯体は2つのアズレニル配位子を架橋する基が環状構造を有するものであるが、アズレニル骨格上のフェニル基は無置換である。この場合のポリマーの融点は147.9℃であって、本発明の実施例1〜4よりもはるかに低い値となっている。
上記の実施例と比較例を対照すると、遷移金属錯体がフェニル基の3,4,5位に置換基を有す本願発明の実施例1,2は、メチルアルモキサンないしは粘土を助触媒とするα−オレフィンの重合において、遷移金属錯体がフェニル基の5位に置換基を有さない比較例1に比べて、フェニル基の置換基による触媒作用において、ポリマー鎖の成長方向及びモノマーの配位方向を規制する作用が高められ、生成するポリマーの立体規則性が向上し、融点が1℃ほどであるが上昇している。また、遷移金属錯体がフェニル基の3,5位に置換基を有さない比較例2に比べれば、融点上昇はなお顕著である。
なお、メチルアルモキサンないしは粘土を助触媒とする実施例1,2を比較すると、粘土を助触媒とする実施例2のほうが、僅かであるがポリマーの融点が高く、本発明の錯体は粘土助触媒との組み合わせがより好ましいことも窺える。
さらに、架橋基Qの部分が環状構造を有する実施例3,4では、さらに融点の改善が見られ、比較例1に比べて2℃程度も上昇している。実施例3,4と比較例3は、共に架橋基が環状構造を有するメタロセン錯体を使用した例であるが、架橋基が環状構造を有していてもフェニル基の3,4,5位に置換基を有さない比較例3の融点は相当低く劣っている。
オレフィン重合触媒の錯体の開発においては、ポリマーの高融点化が以前からの今後もさらに続く主要な課題であり、融点の1℃は充分な有意差であって、高融点領域においては、融点を1〜2℃も向上させれば有意義な進歩であるといえる。
また、各実施例においては比較例1に比して、触媒活性では相当優れていることも示されており、押出成形や射出成形が可能な高分子量でかつ高融点であり、各物性にも優れたポリオレフィンを高収率で得ることができることが、明らかにされている。
以上の結果からして、本発明のメタロセン錯体及びメタロセン触媒においては、フェニル基の3,4,5位に特定構造を有する置換基を置換した、新規で特別の化学構造を有することにより、ポリマー融点や触媒活性などにおいて、メタロセン触媒における顕著な改良をもたらしていることが充分に理解でき、メタロセン触媒技術の進歩に少なからず寄与していることは明らかである。
Claims (10)
- 下記の一般式[I]で表される遷移金属化合物からなるオレフィン重合用触媒成分。
- R 3 ,R 6 が、シクロペンタジエニル環と結合して7員環の縮合環を形成する炭化水素結合部であることを特徴とする、請求項1に記載されたオレフィン重合用触媒成分。
- 一般式[I]で表される遷移金属化合物の分子構造が、M、X、及びYを含む平面に関して非対称であることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載されたオレフィン重合用触媒成分。
- R8及びR11は、それぞれ独立して、炭素数3〜10のケイ素含有炭化水素基、又は炭素数3〜10の、分岐を有する脂肪族炭化水素基であることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載されたオレフィン重合用触媒成分。
- R7,R9,R10,R12がハロゲン原子であることを特徴とする、請求項4に記載されたオレフィン重合用触媒成分。
- 下記の一般式[II]で表される、請求項1に記載されたオレフィン重合用触媒成分。
- 次の成分(A)及び(B)と、必要により使用する成分(C)からなるα−オレフィン重合用触媒。
成分(A):請求項1に記載された遷移金属化合物
成分(B):アルミニウムオキシ化合物、成分(A)と反応して成分(A)をカチオンに変換することが可能なイオン性化合物、又はルイス酸からなる群より選ばれる成分
成分(C):微粒子担体 - 次の成分(A)及び(D)と、必要より使用する成分(E)からなるα−オレフィン重合用触媒。
成分(A):請求項1に記載された遷移金属化合物
成分(D):イオン交換性層状化合物又は無機珪酸塩からなる群より選ばれる成分
成分(E):有機アルミニウム化合物 - 請求項7又は請求項8に記載された重合用触媒とα−オレフィンとを接触させて重合又は共重合を行うことを特徴とする、α−オレフィン重合体の製造方法。
- 下記の一般式[I]で表わされる遷移金属化合物。
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