JP5258077B2 - オレフィン重合用の活性を持った三配座不均一担持触媒 - Google Patents

オレフィン重合用の活性を持った三配座不均一担持触媒 Download PDF

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Description

本発明の分野
本発明はオレフィンの重合に適した触媒組成物、該触媒組成物の製造法、並びに該触媒組成物を使用するポリオレフィン製品の製造法に関する。特に本発明は非アルモキサン・アルミニウム化合物、無機酸化物および遷移金属の二配座または三配座錯体の混合物から成る触媒組成物に関する。下記に詳細に説明されるように、この触媒組成物はアルミニウム化合物を無機酸化物および遷移金属の二配座および/または三配座錯体と予め定められた一定の割合で実質的に同時に混合することによってつくられる。予想外にも該触媒組成物は高い触媒活性を有し、オレフィン化合物の重合において反応器の汚損を生じることなく重合体の所望の粒状の形状をもつた高分子量生成物を製造することができる。
(本発明の背景)
Ziegler−Nattaおよびメタロセン触媒系はオレフィンの重合に使用するための従来法において十分に確立された触媒系である。例えばハロゲン化チタンを有機金属化合物(例えばトリアルキルアルミニウム)で賦活してつくられるZiegler−Natta触媒を使用することは、ポリオレフィンを製造するための多くの工業的な方法に対する基本となっている。或る場合には、反応区域に導入する前にZiegler−Natta触媒の活性成分を担体、例えば無機酸化物(例えばシリカ)の中に混入する(macromol.Symp.誌、1995年、89巻、563頁参照)。
過去10年に亙り、オレフィン重合用のメタロセン触媒系が開発されてきた。これらの触媒系は、遷移金属原子に配位した少なくとも1個のシクロペンタジエニル基を有する周期律表のIV−B族の金属を含む化合物、例えばシクロペンタジエニルおよびビス(シクロペンタジエニル)遷移金属化合物、および賦活剤、例えばアルミノキサンまたは硼素または硼酸塩化合物を使用している。
メタロセン触媒はいわゆる「中性メタロセン」、或いは「陽イオン性メタロセン」のいずれかとして使用することができる。前者の場合には共触媒としてメチルアルミノキサンのようなアルミノキサンを使用し、後者の場合には陽イオン性の金属メタロセン中心に対抗イオンとして安定なゆるく結合した非配位子性の陰イオンが組み込まれている。陽イオン性メタロセンは米国特許5,064,802号、同5,225,500号、同5,243,002号、同5,321,106号、5,427,991号および5,643,847号、並びにヨーロッパ特許426 637号および同426 638号に記載されている。
米国特許5,241,025号には周期律表のIII−A族元素の賦活剤からつくられた賦活剤成分を有する触媒系が記載されている。賦活剤はIV−B族元素のメタロセン錯体の配位子および陰イオンと反応する。この陰イオンは嵩張っており、生じるIV−B族の遷移金属陽イオンには配位しない。同様に米国特許5,198,401号にはビス(シクロペンタジエニル)IV−B族金属錯体および硼素含有賦活剤を用い陰イオン性触媒組成物を製造することが記載されている。上記の両方の特許の記載事項はポリオレフィン製造用のメタロセン均一触媒系に関するのものである。
メタロセン触媒系に広く使用されている他の賦活剤はアルミノキサンである。これらの化合物はオリゴマーまたはポリマーのアルミニウム・オキシ化合物であり、アルミニウムとアルミニウム原子から垂れ下がった酸素原子とが交互に存在する結合鎖を含んでいる。ヨーロッパ特許A−338,044号に記載されているように、アルミノキサンは通常水とアルミニウムアルキルとの反応によってつくられるが、このアルミニウムアルキルはまたハロゲンまたはアルコキシ基を含んでいることができる。最も好適なアルミノキサンはメチルアルミノキサン(MAO)である。工業的に適した活性を得るためには、遷移金属触媒は大量の賦活剤(例えばAl対遷移金属のモル比が約500以上)を必要とする。従来、通常これらの賦活剤は別々につくられ、次いで触媒前駆体化合物と一緒にされていた。このような賦活剤は高価であり、自然発火性および不安定性のために取り扱いが困難である。さらにこれらの賦活剤を用いてつくられた触媒系は効果的に担体に固定化または不動化することが困難であり、従ってこれらの触媒は担体を再溶解するか担体から浸出して重合反応器の内部を汚損する傾向があった。
いくつかの特許にはアルミニウムアルキル化合物および水和したシリカからアルミノキサンを製造する方法が記載されている。米国特許4,904,631号にはトリアルキルアルミニウムおよび6〜20重量%の水を含むシリカからアルミノキサン賦活剤を製造する方法が記載されている。最初生じたこの賦活剤を次に早期遷移金属化合物と共に使用して活性の低い触媒組成物をつくる。同様に、米国特許5,008,228号にはアルミニウムアルキルおよび10〜50重量%の水を含むシリカからアルミノキサン共触媒をつくる方法が記載されている。生成したアルミノキサンをメタロセン化合物に加え、オレフィン重合用の不均一触媒をつくる。次にメタロセン化合物と組み合わせることができる所望のアルミノキサンを得るためには、水和したシリカは金属対水のモル比が0.7よりも大きくなるような量でアルミニウムアルキルと反応させなければならなず、またシリカの含水量は約7〜15重量%でなければならないことが米国特許5,629,253号に記載されている。
適当な活性をもった触媒を得るためにはアルミノキサンを大量に使用する必要があること、最初にアルミノキサンをつくった後多段階でそれを或る種の触媒化合物と一緒にする必要があること、通常存在する不純物に対してメタロセンが敏感なこと、および得られた重合体生成物の形が良くないことはすべてこのような触媒系の欠点である。
最近、電子親和性が低く従って極性をもった官能基に対する許容度が改善されるために、後期遷移金属(例えばFe、Co、NiまたはPd)の二配座および三配座化合物をベースにした触媒組成物を使用することに多くの興味が集中されるようになった。このような後期遷移金属触媒についての代表的な記述は米国特許5,880,241号、およびその分割された特許である米国特許5,880,323号、同5,866,663号、同5,886,224号、および同5,891,963号、並びにPCT国際特許公開明細書PCT/Us98/00316号;PCT/US97/23556号;PCT/GB99/00714号;PCT/GB99/00715号;およびPCT/US99/00716号に記載されている。典型的にはこれらの金属化合物は、大量のアルミノキサン賦活剤と一緒に用いて陽イオン性の触媒種をつくった場合良好な活性を示す。しかしこのような系に大量のアルミノキサンが存在すると連鎖移動反応が起こり、これによって主として低分子量のオリゴマー生成物が生じる原因となる。
触媒系を評価する因子、例えばその活性、即ち或る与えられた量のオレフィンを経済的に変化させるのに必要な触媒の量、生成物への変化時間、および生成物の収率のような因子は多数存在する。さらに触媒成分および得られる触媒系の安定性および取り扱い易さも工業的な具体化を行う際の選択に影響する他の因子である。例えば配位触媒は水および空気に極めて敏感であり、このような要素によってその活性は著しく減少し或いは破壊される。またさらに触媒系、特に配位触媒が不均一触媒として使用できる能力も工業的に考慮される点の一つである。このような触媒系は、単量体、触媒および希釈剤が連続的に反応器の中に供給され、得られた固体生成物が周期的に取り出されるスラリ重合法で使用される。
従って高度の活性を示し、反応器を汚損せず、樹脂として良好な形態を有する生成物を生じると同時に、工程に対して極めて都合が良く(例えば製造が容易で)製造コストが低い配位触媒系、好ましくは不均一配位触媒系の開発に対し連続して研究が行われてきた。
また、失活に対してあまり敏感でなく、および/または危険性が少なく、しかも配位触媒系の中の賦活成分として適している化合物を見出だすことが特に必要であった。
オレフィンの重合体および共重合体を製造するための高度の活性をもつた不均一重合触媒組成物が提供されることが望ましい。またアルミノキサンの使用を必要としない高度の活性をもった触媒組成物を提供することも望ましいことである。さらにまた単一過程で該不均一触媒系を製造することも望ましいことであり、またこのような不均一触媒組成物を用い、オレフィン、例えばエチレンを単独で、或いは高級オレフィンまたは官能基をもったオレフィンと共に重合させる方法を提供することも望ましいことである。
(本発明の概要)
本発明は新規触媒組成物、該触媒組成物の製造法、並びに該触媒組成物を使用する重合方法に関する。さらに特定的には本発明は不活性液体中において(i)少なくとも1種の遷移金属二配座または三配座錯体またはその混合物、(ii)アルミニウム化合物、および(iii)無機酸化物を或る割合で接触させることによりつくられる触媒組成物に関する。
得られた混合物は、高分子量のオレフィン単独重合体、および側鎖に官能基を含むいくつかの単量体単位をもった共重合体を含むオレフィン共重合体を製造するのに適した高い触媒活性を示す触媒組成物を与える。
本発明は、二配座または三配座の遷移金属錯体の賦活が本発明に使用されるアルミニウム化合物の濃度に極めて敏感であり、該賦活は極めて僅かな量の該アルミニウム化合物によって誘起されるという発見に一部基礎を置いている。このことは、触媒系の価格をさらに低下させる上で有利であり、従来法で使用された高価で取り扱いが困難なアルミノキサンまたは硼酸塩型の賦活剤を使う必要がなくなる。また本発明は、本発明方法により特殊な含浸工程なしで遷移金属錯体の不動化が起こり、オレフィンの重合過程において賦活された触媒を有する本発明のスラリを直接使用するか、或いはその場でつくって用いることができるという発見にも一部基礎を置いている。
(詳細な説明)
本発明は、下記に詳細に説明するような、少なくとも1種の遷移金属の二配座または三配座錯体またはその混合物、アルミニウム化合物および無機酸化物から成る混合物からつくられる触媒組成物に関する。本明細書および特許請求の範囲において使用される「二配座」および「三配座」と言う言葉は、遷移金属原子に結合した1個または多数のシクロペンタジエニル基を含まない化合物に対して使用する。本発明の触媒組成物は不活性液体中において上記成分を予め定められた割合で接触させ、触媒活性をもった混合物をつくることによって得られる。
本発明に有用なアルミニウム化合物(成分I)は式
Al(X)a(Y)b(Z)c
で表すことができる。ここでAlはアルミニウム原子を表し、
各Xは独立に炭素数1〜24、好ましくは1〜8、さらに好ましくは3〜5のヒドロカルビル基(R)、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル(すべての異性体)、ペンチル(すべての異性体)、ヘキシル(すべての異性体)、ヘプチル(すべての異性体)またはオクチル(すべての異性体)のようなアルキル;フェニルのようなアリール;トリル、2,6−ジメチルフェニルのようなアルキル置換アリール等およびそれらの混合物を表し;
各Yは独立にヒドロカルビルオキシ基、−ORであり、ここでRは上記に定義された通りであり、Oは酸素原子を表し;
各Zは独立に水素またはハロゲン原子、例えば塩素(好適)、臭素、フッ素またはヨードを表し;
a、bおよびcはそれぞれ0〜3を表すが、a+b+cの和は3である。好適なアルミニウム化合物は少なくとも1個のヒドロカルビル基を有し(aの値が少なくとも1)、さらに好ましくは2個のヒドロカルビル基を有し(aの値が少なくとも2)、最も好ましくはすべての置換基がヒドロカルビル基である(aの値が3)。
このようなアルミニウム化合物の例にはトリアルキルアルミニウム化合物を含むアルキルアルミニウム化合物、例えばトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム等;アルキルアルミニウムアルコキシド[(R)aAl(OR)b]、例えばエチルアルミニウムジエトキシド、ジイソブチルアルミニウムエトキシド,ジ(t−ブチル)アルミニウムブトキシド、ジイソプロピルアルミニウムエトキシド、等;アルミニウムアルコキシド[Al(OR)b(H)c、例えばアルミニウムエトキシド、アルミニウムプロポキシド、アルミニウムブトキシド等;ハロゲン化アルキルまたはアリールアルミニウム[Al(R)a(X)c]、例えば塩化ジエチルアルミニウム、二塩化エチルアルミニウム、塩化ジイソプロピルアルミニウム等;ハロゲン化アルミニウム、例えば三塩化アルミニウム、二塩化アルミニウム等;アルミニウムアリーロキシド、例えばアルミニウムフェノキシド等;および混合アリール、アルキルまたはアリーロキシ、アルキルアルミニウム化合物が含まれる。好適なアルミニウム化合物は少なくとも1個のヒドロカルビル基を有し(aの値が少なくとも1)、さらに好ましくはすべての置換基がヒドロカルビル基である(aの値が3)。ヒドロカルビル基の中でそれぞれがC1〜C5(最も好ましくはC3〜C5)アルキル基であることが好ましい。
本発明の触媒組成物をつくるために使用される下記の二配座または三配座遷移金属錯体がハロゲン原子から選ばれる少なくとも1個の配位子Lをもっている場合、アルミニウム化合物は少なくとも1個のヒドロカルビル基をもっていなければならない(aの値が1〜3、最も好ましくは3)。該遷移金属錯体のすべての配位子Lがヒドロカルビル基から選ばれる場合、本発明に使用されるアルミニウム化合物はヒドロカルビル基(bが少なくとも1)またはハロゲン(cが少なくとも1)または両方だけから成っていることができる。アルミニウム化合物がアルミニウムトリヒドロカルビル化合物から選ばれ、L基はハロゲンから選ばれることが最も好適である。
本発明の触媒組成物をつくるのに必要な第2の成分(成分II)はシリカ、アルミナ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、クロミアまたはアルミナ燐酸塩またはこれらの混合物から選ばれる粒状無機酸化物であり、シリカまたはアルミナが好適であり、シリカが最も好適である。これらの粒子は表面積が約10m2/g〜約1000m2/g(BET窒素ポロシメトリー)の範囲にあり、好ましくは約100〜約800m2/g、最も好ましくは約200〜約600m2/gである。これらの粒子の細孔容積は約0.1〜約3cc/g(窒素吸着法)の範囲にあることができ、約0.2〜約2cc/gが好適である。無機酸化物の粒径は約0.1〜約200μの範囲にあることができる。
無機酸化物は実質的に吸収された水を含んでいないが、その表面に残留ヒドロキシル基を0.01〜12ミリモル/g、好ましくは0.1〜5ミリモル/g、最も好ましくは0.5〜4ミリモル/gの量で含んでいなければならない。ヒドロキシル官能基は、Wiley Interscience社1986年発行、Griffiths等著、83,Chemical Analysis 544頁記載のフーリエ変換赤外分光法で決定することができる。
無機酸化物は低沸点の液体のような付随した揮発成分を含むことができる。無機酸化物の全揮発分含量は約0.1〜約10重量%の範囲であることができる(全揮発分は試料を10℃/分の速度で955℃に達するまで加熱し、次いで1750°F(955℃)で40分間カ焼した後の重量減により決定される)。好適な無機酸化物は全揮発分含量が0.1〜約4重量%、最も好ましくは約0.5〜3重量%の範囲のシリカまたはアルミナから選ばれる。このような低い全揮発分含量は使用前に高温において無機酸化物をカ焼することによって得ることができる。全揮発分含量が低い好適な無機酸化物は、本発明に従って使用した場合、高度の活性をもった触媒を与えることが見出だされた。さらにこのような無機酸化物は、揮発分含量が高くそれが主として水から成っている場合に通常見られるような、アルミニウム化合物との望ましくない発熱反応を促進することはない。
アルミニウム化合物およびシリカは、無機酸化物(例えばSiO2またはAl23)1g当たりAlを0.001〜2.1ミリモル、好ましくは約0.01〜1.9ミリモル、最も好ましくは無機酸化物(SiO2またはAl23が適切)1g当たり0.01〜約1ミリモルの割合で混入しなければならない。
本発明の触媒組成物は少なくとも1種の二配座後期遷移金属錯体、或いは少なくとも1種の三配座後期遷移金属錯体、或いは該錯体の混合物(成分III)を用いてつくられる.このような錯体は本発明の触媒組成物をつくるのに用いられる場合、非メタロセン系の拘束されない幾何学的形状をもつ中性の遷移金属錯体として、また当該用途の予備触媒成分として見做すことができる。
二配座予備触媒錯体は一般的に式
Figure 0005258077
で表すことができ、三配座予備触媒錯体は一般的に式
Figure 0005258077
で表すことができる。ここで上記式IIおよびIIIにおいて、
各Aは独立に酸素、硫黄、燐または窒素を表し、好ましくは酸素または窒素或いはその組み合わせであり、最も好ましくは式IIにおける各A、およびIIIにおける少なくとも2個のAは窒素を表す。
aは0、1または2の整数であり、Zに結合した(L’)基の数を表す。aの値はZの酸化状態および特定のA−Z結合が供与結合か共有結合かに依存し、共有結合の場合には一重結合か二重結合かに依存する。
Zは周期律表の3〜10族の遷移金属から、好ましくは酸化状態が+2(a=0)または+3(a=1)のFe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、或いは+2(a=0)+3、(a=1)または+4(a=2)のTi、V、Cr、Mn、Zr、Hfから、さらに好ましくは4〜7族の鉄、コバルト、ニッケルまたはパラジウムの後期遷移金属から、最も好ましくは鉄またはコバルトから選ばれる少なくとも1種の遷移金属を表す。
各LおよびL’(存在するならば)は独立に水素、ハロゲン、および炭化水素をベースにした基から選ばれる配位子、またはZに対し共有結合または供与結合を介して結合している基を表すか、或いは両方のL基は一緒になって炭化水素をベースにした基、好ましくは共有結合または供与結合を介して結合したC3〜C24炭化水素基を表し、これはAからZを結ぶ線が共有結合を表す場合、Zと一緒になって環構造または融合環構造、典型的には3〜7、好ましくは4〜7員環の複素環構造ををつくっている。
本明細書において使用される「炭化水素をベースにした基または原子団」という言葉は一つの炭素原子が分子の残りの部分に直接結合している本発明の文脈の中で主として炭化水素の特性をもった基または原子団を意味するものとする。さらにこの文脈において「原子団」および「基」という言葉は相互に入れ替えて用いられる。このような基には下記のものが含まれる。
(1)炭化水素基、即ち当業界の専門家に公知の脂肪族の基、芳香族および脂環式の基が置換した基等。
(2)置換炭化水素基、即ち本発明の文脈において該基の主要な炭化水素特性を変化させずまた予備触媒の触媒毒にならない側鎖の非炭化水素置換基を含む基。当業界の専門家にはこのような適当な置換基は公知であり、例えばハロゲン、ニトロ、ヒドロキシ、アルコキシ、カルボアルコキシ、およびアルキルチオ等がある。
(3)ヘテロ基、即ち本発明の文脈において主として炭化水素特性を有するが直鎖構造または環構造の一員として存在する炭素以外の原子を含む基。適当なヘテロ原子は当業界の専門家には明らかであり、例えば窒素、酸素および硫黄を含んでいる。一般に炭化水素をベースにした基の中の置換基またはヘテロ原子は炭素原子10個当たり3個以下、好ましくは1個以下である。
さらに特定的に述べれば、LおよびL’の炭化水素をベースにした基または原子団は置換基をもったまたはもたない、環式または非環式の、直鎖または分岐した脂肪族、芳香族または混合脂肪芳香族の基であることができ、水素以外の原子を最高50個有するヒドロカルビル、ヒドロカルビレン、ヒドロカルビルオキシ、ヒドロカルビルシリル、ヒドロカルビルアミノ、およびヒドロカルビルシロキシ基を含んでいる。好適なLおよびL’基は独立にハロゲン、ヒドロカルビルおよび置換基をもつヒドロカルビル基から選ばれる。さらに特定的にはハロゲン基はクロロ、ブロモ、またはフルオロであることができ、クロロが好適である。炭化水素をベースにした基は典型的には1〜約24個、好ましくは1〜約12個の炭素原子を含み、置換基は好ましくはハロゲン原子である。
各Aを他のAに結び付けている線は炭素原子をベースにした基(典型的にはC2〜C90(例えばC2〜C20))、好ましくは炭素原子をベースにした基(C3〜C30(例えばC3〜C12))、例えば環式または融合環式ヒドロカルビレン構造または置換ヒドロカルビレン構造を与えるヒドロカルビレン基を表す。この構造の一部は炭素−炭素二重結合、炭素−炭素一重結合、炭素−A原子二重結合および炭素−A原子一重結合から成っていることができる。
典型的には二配座および三配座遷移金属錯体に対し、(A)基を連結する線の中に含まれ得るA、Zおよび炭素は一緒に連結されて典型的には4〜7員環、好ましくは5〜7員環の構造をつくることができる。
予備触媒のA原子と遷移金属Zとの間の結合、およびLとZとの間の結合は供与結合または共有結合のいずれかであることができる。供与結合は単に電子に富んだ原子と金属Zとの間の関係を示し、この場合金属の電子密度は金属の空軌道に電子を与えることによって増加し、金属Zの酸化状態の変化を誘起することはない。同様な考察はZとLとの間の関係にも適用される。
該触媒から誘導される上記の二配座および三配座予備触媒化合物は公知である。このような成分およびその製造法は種々の刊行物に記載されている。その中にはPCT国際特許公開明細書96/23010号;同99/46302号;同99/46303号;および同99/46304号;米国特許5,880,241号;同5,880,323号;同5,866,663号;同5,886,224号;および同5,891,963号;Journal of the American Chemical Society誌(JACS)1998年、120巻、6037〜6046頁;JACS、1995年、117巻、6414〜6415頁および補足説明;JACS、1996年、118巻、1518頁;Macromol.Rapid Commun.誌、19巻、31〜34頁(1998年);Caltech Highlights誌、1997年、65〜66頁;Chem Week誌、4/29/98、72頁;C&EN誌、4/13/98、11〜12頁;JACS、1998年、120巻、4049〜4050頁;日本特許出願02−078,663号、およびAngew.Chem.Int.Ed.誌、1999年、38巻、428〜447頁所載の「新世代のオレフィン重合触媒の研究:メタロセンを越える寿命」が含まれる。これらの文献は参考のためにその全文が添付されている。
式IIおよびIIIにおいて、各LおよびL’は好ましくはハロゲン原子、置換基をもたないヒドロカルビルまたはヒドロカルビルオキシ基である。最も好適な化合物は各Lがハロゲンである化合物である。
好適な二配座予備触媒錯体は例えば式
Figure 0005258077
で表される。ここで
nは0〜3の間で変化することができ、好ましくは0または1であり;
a、b、cおよびdはそれぞれ独立に1または0を表し、結合したLまたはRが存在する(1)か否(0)かを示し;
1およびR4はそれぞれ独立に置換基をもちまたはもたないC1〜C20、好ましくはC3〜C20のヒドロカルビル、例えばアルキル、アリール、アルカリールまたはアラルキル、例えばi−プロピル、t−ブチル、2,4,6−トリメチルフェニル、2−メチルフェニル;2,6−ジイソプロピルフェニル、およびそのフッ素化誘導体等から選ばれ;或いは隣接した基と共にC3〜C20ヒドロカルビレン基を表すことができ;
2、R3、R5、R6、R7およびR8はそれぞれ独立に水素、置換基をもちまたはもたないC1〜C20のヒドロカルビル、例えばアルキル、アリール、アルカリールおあアラルキル、例えばメチル、エチル、i−プロピル、ブチル(すべての異性体)、フェニル、トリル、2,6−ジイソプロピルフェニル等から選ばれ;或いはこれらのR基は隣接した炭素原子と共にC3〜C20の環を形成したヒドロカルビレン基、例えばヘキシレン、1,8−ナフチレン等を表すことができる。
Z、Aおよび各LおよびL’は式IIに関連して上記に定義された通りの意味をもっている。Zはニッケルおよびパラジウムから選ばれ、各LおよびL’は独立に塩素、臭素、ヨードまたはC1〜C8(さらに好ましくはC1〜C4)アルキルから選ばれることが好ましい。点線で描かれた結合はその点線で架橋された原子が一重結合または二重結合で架橋されていることができることを意味する。
式IIにおけるb、cおよびdの特定の意味は(i)Zの意味、(ii)ヘテロ原子Aの意味、(iii)ヘテロ原子Aと隣接した炭素との間の結合が一重結合または二重結合のいずれであるか、および(iv)ヘテロ原子Aとzとの間の結合が供与結合か共有結合のいずれであるかに依存する。
もっと特定的に云えば、式IIaのA1が窒素である場合、結合のためには常に少なくとも3個の空軌道が存在している。このようなNと隣接した環の炭素との間の結合が二重結合の場合、R5に対するbは0である。Zと共有結合をしている場合Nには空軌道はさらに一つしか存在せず、この場合cおよびdは0である。Zとの結合が供与結合の場合には、Nは付随したR1またはR7基と共有結合をつくることができ、この場合にはdまたはR7のcのいずれかが1である。同様にNと隣接した環の炭素との間の結合およびNとZとの間の結合が一重結合である場合には、R5のbは1であることができ、dまたはR7のcのいずれかは1であろう。このシナリオにおいて他の場合としてNとZとの間の結合が供与結合の場合には、dおよびR7のcは両方とも1であることができる。
式IIaのA1が酸素の場合には上記の規則は変更される。何故なら酸素は窒素の空軌道が3であるのに対し2個しか空軌道をもっていないからである。従ってA1が酸素であり隣接した環炭素に共有結合で二重結合をしている場合、A1とZとの間の結合は供与結合であり、R5のb、R7のcおよびdは0であろう。このような二重結合を一重結合で置き換えた場合、R5のbは1であり、A1とZとの間の結合は一重共有結合の時にはR2のcおよびdは共に0であり、或いは供与結合の場合にはR7のcまたはdのいずれかが1であることができる。
1が硫黄の場合の空軌道の規則はA1が酸素の場合と同じである。燐は典型的には3個の一重共有結合、或いは1個の二重共有結合と1個の一重共有結合に対する3個の空軌道をもっている。燐は典型的にはZとは共有結合をつくらず、Zとの結合は供与結合による結合である。
式IIaのA2および下記に説明する式IIIaのすべてのA基およびa、b、cに対しても上記のA1に対してなされたのと同様な考察が適用される。
本発明の触媒組成物を与えるのに有用な二配座予備触媒化合物の例としては下記のような基の組み合わせをもつIIaの化合物が含まれる。
Figure 0005258077
Figure 0005258077
Figure 0005258077
Figure 0005258077
Figure 0005258077
Figure 0005258077
注意:上記表Iにおいて下記のような記号および略号を用いた。R1およびR4に対しては、置換フェニル環が存在する場合、フェニル環上の位置を示す番号の数によって置換基の量を示す。例えば2,6−iPr2Phは2,6−ジイソプロピルフェニルを示す。さらにiPh=イソプロピル;Pr=プロピル;Me=メチル;Et=エチル;t−Bu=t−ブチル;Ph=フェニル;Np=ナフチル;An=1,8−ナフタレンを意味する。jは基−C(Me)2−(CH2)−C(Me)2−であり、eは基(CH33CO2Meである。SY=ScまたはY;CMW=Cr、MoまたはW;TZH=Ti、ZrまたはHfである。N/A=は「適用せず」の意を表す。
典型的な三配座予備触媒化合物は例えば式
Figure 0005258077
で表すことができる。ここで
5およびR6はそれぞれ独立に水素、或いは置換基をもったまたはもたないアリール基から選ばれ、ここで該置換基はアルキルか或いは意図する重合に対して不活性なヘテロ官能基である。
7およびR8はれそれ独立に水素、或いは置換基をもったまたはもたないC1〜C20(好ましくはC1〜C6)ヒドロカルビル基、例えばアルキル(メチル、エチル、プロピル、ペンチル等);アリール(フェニル、トルイル等)または重合に対して不活性な官能基(例えばニトロ、ハロゲン等)から選ばれる。
9およびR10はそれぞれ独立に上記R7に対して記載したような水素、或いは置換基をもったまたはもたないC1〜C20ヒドロカルビル、または不活性な官能基から選ばれる。
a、b、cはそれぞれ独立に0または1であり、結合したR基が存在するか否かを表す。
Zは上記に定義した遷移金属であり、好ましくはFe(II)、Co(II)またはFe(III)である。
各A1〜A3は独立に式IIのAに関連して定義した原子から選ばれる。
また各LおよびL’は独立にハロゲン、例えば塩素、臭素、ヨード、或いはC1〜C8(好ましくはC1〜C5)アルキルから選ばれ、或いは任意の二つのL基が組み合わされて置換基をもったまたはもたない、飽和または不飽和のヒドロカルビレン基を表し、これはZと共に環式の基、好ましくは3〜7員環の、最も好ましくは3〜5員環の基をつくっている。
好適な式IIIaの化合物は各R9、R10およびR11が水素であり;bが0、cが1であり、R7およびR8はそれぞれ独立にハロゲン、水素、またはC1〜C6アルキルから、好ましくはそれぞれ独立にメチルまたは水素から選ばれ;IIaのR5およびR6はそれぞれアリールまたは置換アリール基であり;ここで好ましくは該アリールはC1〜C6(最も好ましくはC1〜C3)アルキルから選ばれた置換基を2−位、2,6−位または2,4,6−位に有し、残りの位置はそれぞれ独立に水素(最も好適)、ハロゲンまたはC1〜C6(好ましくはC1〜C3)アルキルが置換している化合物である。
本発明の触媒組成物を与えるのに有用な三配座予備触媒化合物の例は、下記表IIに示した基の組み合わせをもつ式IIIaの化合物である。
Figure 0005258077
Figure 0005258077
Figure 0005258077
上記表IIの中の星印(*)は上記の好適な三配座化合物IIaの両方の陰イオン配位基(L)を表し、上記化合物の各々に対し両方のLはそれぞれ塩素、臭素、メチル(−CH3)、エチル(−C25)、プロピル(−C35、各異性体)、ブチル(−C49、各異性体)、ジメチルアミン、1,3−ブタジエン−1,4ジイル、1,4−ペンタジエン−1,5ジイル、C4アルキレン、およびC5アルキレンを表す。また表IIにおいてBz=ベンジル、Sil=シロキシ、iPrPh=イソプロピルフェニル、t−Bu=t−ブチル、Me2=ジメチル、Me3=トリメチル等である。
本発明の触媒組成物を得るのに使用される遷移金属錯体は無機酸化物の使用量1g当たり1〜約1000(好ましくは5〜500、最も好ましくは約10〜約100)μモルの量で混合物中に導入される。
上記のように、本発明の活性触媒組成物は上記成分を或る一定の関連した量で混合することによってつくられる。本発明に使用するアルミニウム化合物は上記式Iに定義した非アルモキサン化合物である。このアルミニウム化合物は使用する無機酸化物1g当たり0.001〜2.1ミリモルのAlの割合で混合物の一部をなしている。好ましくは使用する無機酸化物1g当たり約0.01〜1.9ミリモル、さらに好ましくは約0.01〜1.5ミリモル、最も好ましくは0.01〜1ミリモルのAlの割合で使用される。さらに本発明の触媒組成物を与えるのに使用される上記の遷移金属錯体は無機酸化物1g当たり1〜1000μモル(好ましくは5〜500、最も好ましくは約10〜100μモル)の遷移金属を含む量で使用される。最後にアルミニウム対遷移金属のモル比は1:1〜75:1の範囲内でなければならなず、1:1〜50:1が好適であり、さらに好ましくは1:1〜25:1、最も好ましくは1:1〜20:1である。
本発明においては予想外にも、上記アルミニウム化合物、無機酸化物および少なくとも1種の二配座または三配座遷移金属錯体を単一段階により重合触媒組成物にし得ることが見出だされた。この方法ではこれらの3種の成分を単一段反応容器の中で一緒にすることだけが必要である。別法として、アルミニウム化合物を重合容器の洗浄剤(不純物除去剤)としての作用をさせるために最初に使用する場合には、無機酸化物および遷移金属錯体を一緒に反応容器に導入し触媒組成物をつくることができる。
本発明の触媒組成物の成分の混合は、各成分を不活性な(成分I、IIおよびIIIとの反応に対し不活性な)液体、例えば液体炭化水素、好ましくはC5〜C10脂肪族または脂環式炭化水素またはC6〜C12芳香族またはアルキル置換芳香族炭化水素の中に混入することによって容易に達成することができる。これらの成分を該液体の中に導入し、その中で撹拌しながら低い温度および圧力条件に保つ。成分I、IIおよびIIIの濃度は広く変えることができるが、好ましくは0.1〜25重量%、さらに好ましくは0.5〜20重量%、もっとも好ましくは1〜15重量%である。温度は0〜75℃の範囲であることができ、0〜50℃が好適であり、10〜35℃が最も好適である。これらの成分は減圧、大気圧、または高圧で接触させることができるが、大気圧が好適である。即ち周囲条件が好適である。反応区域の雰囲気の条件は実質的に嫌気性でありまた無水であることが好ましい。
これらの成分を或る期間の間、好ましくは0.5〜60分(さらに好ましくは1〜10分)の間混合して実質的に均一に混合された触媒組成物をつくる。生じた混合物はスラリのままにしておくか、あるいは濾過、真空蒸溜などで不活性液体から分離して固体の触媒組成物にすることができる。この組成物は、ポリオレフィン製品を製造するのに使用する重合反応区域に導入するまで、嫌気性条件下で保存しなければならない。得られた触媒組成物は約3〜6ヶ月間またはそれ以上安定である。
成分I、IIおよびIIIは任意の順序であるいは実質的に同時に不活性液体の中に導入することができる。各成分を逐次的に導入する場合には、迅速な順序で、即ち各成分を導入する間に実質的に遅延期間を置かずに導入を行うことが好ましい。逐次的に導入する場合、成分I、成分II、成分IIIの順序で添加することが好適である。
別法として、成分I、IIおよびIIIを不活性液体中に含む混合物を直接重合触媒組成物として使用することができる。即ち本発明の触媒組成物は容易に入手し得る成分を単一段階において不活性液体中で混合し、生じた液体分散物を次いで直接重合反応区域に送ることによってつくることができる。この具体化例においては、分散物をつくるのに使用する不活性液体は重合反応区域に使用される液体と混合でき且つ溶媒、単量体および意図される重合体生成物に対して不活性な液体から選ばれる。
本発明の重合触媒組成物は重合反応区域の中でその場でつくることができる。アルミニウム化合物はほぼ純粋な状態または不活性液体の溶液として導入することができるが、この不活性液体は重合媒質と同じ液体であることができる。すべての場合において、本発明の触媒組成物をつくる成分を導入するのに使用される液体は重合媒質として使用される液体と混合しなければならない。
成分I、IIおよびIIIは任意の順序または同時に(好適)重合区域に導入することができる。逐次的に導入する場合には、迅速な順序で、即ち各成分の導入の間に遅滞期間をおかずに導入することが好ましい。或る場合には、使用するアルミニウム化合物を先ず過剰に導入し、重合触媒をつくる前に洗浄剤として使用することができる。洗浄に必要な量よりも僅かに過剰な量が該組成物の成分Iの量になるであろう。バッチ重合法では、オレフィン単量体を導入する前、それと同時に、あるいはその後で、本発明の触媒組成物をつくる成分を導入することができる。本発明の触媒組成物は通常の重合条件下において迅速に生成し、反応器を汚損することなく高度の触媒活性を示し、高分子量の重合体生成物を生じ、且つ優れた形状性をもった重合体を与えることが見出された。
本発明を限定するつもりはないが、上記アルミニウム化合物は無機酸化物の表面上に存在するヒドロキシ基と反応し、2個の側鎖が置換した1個のアルミニウム原子をもつ基を生じると考えられている。結合したアルミニウム原子がヒドロカルビル置換基を有し、遷移金属が移動性ハロゲン基(L)をもっている場合、これらの基は交換してハロゲン置換アルミニウム原子を生じ、ヒドロカルビル基は遷移金属と結合するようになる。ハロゲンが置換したアルミニウム基は二配座または三配座化合物に対し遷移金属と結合した基の一つを抜き取るのに十分なルイス酸性をもち、これによって活性な触媒種が生じる。別法として、該組成物が移動性のヒドロカルビル基(L)をもった遷移金属二配座または三配座化合物を用いてつくられる場合、アルミニウム部分はシリカと結合した後、移動性のヒドロカルビル基を抜き取るのに十分なルイス酸性を示し、陽イオン性の活性触媒種を与える。本発明の混合物の機構がどのようなものであれ、本発明の触媒組成物の生成に対しオリゴマーおよび/またはポリマー状のアルミノキサン賦活剤の存在を必要とせず、またこれを別に生成させる必要もない。
本発明の触媒組成物は付加重合法に使用することができる。この場合1種またはそれ以上の単量体を付加重合条件下において、反応区域に導入された不均一触媒組成物(不活性液体中に含まれる元のままの形または上記方法で分離された固体生成物として)と接触させる。
付加重合可能な適当な単量体には、エチレン型不飽和単量体、アセチレン化合物、共役または非共役ジエンおよびポリエンが含まれる。好適な単量体にはオレフィン、例えば炭素数が2〜20,000、好ましくは2〜20、さらに好ましくは2〜8のα−オレフィンおよびこのようなオレフィンの2種またはそれ以上の組み合わせが含まれる。特に適当なα−オレフィンにはエチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチルペンテン−1、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、またはこれらの組み合わせ、並びに重合中に生成した長鎖ビニル末端オリゴマーまたはポリマー状生成物、および得られる重合体中に比較的長い分岐をつくるために反応混合物中に特定的に加えられるC10~30α−オレフィンが含まれる。好ましくはα−オレフィンはエチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチルペンテン−1、1−ヘキセン、1−オクテン、およびエチレンおよび/またはプロピレンと他のα−オレフィンとの組み合わせである。最も好適なものはエチレン単独かエチレンと他のα−オレフィンとの組み合わせである。他の好適な単量体にはスチレン、ハロゲンまたはアルキル置換スチレン、テトラフルオロエチレン、ビニルシクロブテン、1,4−ヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、エチリデンノルボルネンおよび1,7−オクタジエンが含まれる。上記単量体の混合物も使用できる。
また、重合用単量体はエチレン型不飽和の官能基をもった単量体を含んでおり、この場合官能基はヒドロキシ、カルボン酸、カルボン酸エステル、アセテート、エーテル、アミド、アミンなどを含んでいる。
本発明の不均一触媒組成物は高圧重合、溶液重合、スラリ重合または気相重合の工程に有利に使用することができる。例えば単量体の重合は、ガス状の単量体から成る流動化用のガス流を使用し目標のポリオレフィンの粉末および粒状の触媒組成物から成るベッドを重合条件下において流動させることにより気相で行うことができる。溶液法にいては、製造されるポリオレフィンが炭化水素希釈剤の溶液として生成するような温度および圧力の条件下において、液体炭化水素中に触媒組成物を含む溶液または懸濁液の中に単量体を導入することによって(共)重合を行う。スラリ法においては、製造される重合体が液体炭化水素希釈剤中において懸濁液をつくるように温度、圧力および希釈剤の選択を行う。本発明の触媒組成物は液体媒質中において一段階法でつくられるから、これを直接溶液重合工程およびスラリ重合工程に送って使用することができる。
オレフィンの重合は一般に約1〜100バール、好ましくは10〜50バールの比較的低圧、および約−30〜450℃、好ましくは約50〜150℃の比較的低温で行われる。
本発明においては予想外にも、本発明の触媒組成物は上記方法でつくられた場合非常に高い触媒活性を示すことが見出だされた。例えば毎時ポリオレフィンを約300〜600g以上生成するような触媒活性が普通に達成される。この触媒活性は、同じ単量体の不均一重合に対しシリカおよびアルミノキサン(MAO)から成る触媒系の中で同じ遷移金属の二配座または三配座化合物を使用した場合に比べて数倍高い活性である。(例えば国際特許公開明細書98/27124号および同98/12981号参照)。
さらにまた、本発明の一段階法は濾過および分離の必要がなく、また活性組成物を多段階で製造することを必要とせずに行うことができる。さらに、触媒の製造に使用される液体は、触媒をさらに製造しおよび/または重合用液体媒質の一部としてさらに使用するために容易に循環させることができる。
下記実施例により本発明の特定の例を示す。しかしこれらの実施例は本発明をこれらの実施例に記載された詳細点に限定するものではない。これらの実施例および以下の明細書において特記しない限りすべての割合は重量による。
さらに、本明細書および特許請求の範囲に記載された数値の範囲、例えば特定の組の性質、炭素数、条件、物理的状態または割合を示す数値の範囲は、このように引用された範囲の任意の部分的な範囲の数値を含め、このような範囲の中に入る任意の数値を文字通り明示的に本明細書に組み入れることを意図するものである。
(実施例)
A.触媒の一般的な製造法
25部のトルエン中に(1)下記実施例の表に記載された特定の量を与えるためのトルエン中にAliBu3を含む分割試料(Aldrich Chemical製のAliBuの1Mトルエン溶液)、(2)下記実施例の表に記載された特定の量を与えるための固体三配座化合物、および(3)固体無機酸化物粒子1部を導入することによって懸濁液をつくった。これらの成分は室温(RT)においてアルゴン雰囲気中で加えた。(実施例全体を通じ記号iBuはイソブチルを表す)。得られた懸濁液を次いで密封し、撹拌し、アルゴンを満たしたドライボックスの中に保存する。成分I、IIおよびIIIに対しそれぞれ下記表に与えられた値は触媒組成物をつくるのに使用された量に関する値である。
B.重合法
下記に示された重合の結果は2リットルのオートクレーブ反応器の中で行われた結果を示すものであり、反応器は90℃の予備設定温度で90分間真空に引いた後使用した。
アルキルアルミニウム(トルエン中AliBu3200μモル)を用いてヘプタン溶液(約350ml)を予備処理して洗浄し、次にこれを上記A記載の触媒反応スラリの0.7部の分割試料と混合した。次いで得られた触媒混合物を反応器に注入した。500rpmで反応器の撹拌機を用いて撹拌しながら、反応器の中に迅速にエチレンおよび水素を導入し、反応器の圧力を所望の重合圧力(典型的には200psig)に設定した。必要に応じ流量コントローラを介してエチレンを供給した。重合はすべて1時間の間行った。循環式の水浴を用いて重合温度(70℃)をコントロールした。重合後、エチレンガスの供給を止め、反応温度をRTまで冷却した。得られたPE(ポリエチレン)スラリを濾過し、MeOHおよびアセトンで洗滌し、真空炉中において約50℃で少なくとも3時間PEを乾燥した。特記しない限り反応器の汚損は観測されなかった。
C.触媒の組成と性能
実施例1
下記の表1は触媒の組成(AliBu3およびFe−三配座化合物の装入量)および性能(即ち触媒活性、Fe金属の効率、および得られた重合体粒子の嵩密度)を示す。下記表1に掲げられた触媒はGrace Davison 955 シリカ(10μm、300m2/g、1.6cc/g、1750°Fにおける全揮発分含量(TV)3.5%)、AliBu3溶液(トルエン中1モル)および三配座化合物の二塩化2,6−ビス(2,4,6−トリメチルアリールイミノ)ピリジル鉄を加えることによりつくった。これらの成分を次に上記項目A記載の方法でアルゴン雰囲気中で25mlのトルエン溶液に加えた。AliBu3およびFe化合物の装入量は25mlのトルエン溶液中におけるシリカ1g当りの量である。この触媒スラリの一部を上記項目B記載の方法に従って重合試験に使用した。重合条件は70℃、200psigであり、H2/エチレン比は約0.05であった。
Figure 0005258077
表1の結果は、当該触媒組成物が高い触媒活性を示し、アルミニウムアルキル成分の濃度が上限に近づくとこの活性は急激に低下することを示している(表1の触媒番号3を参照のこと)。
実施例2
実施例1と同じ触媒の製造法および重合条件を用いたが、この場合には異なったアルミニウムアルキル(AlMe3、AlEt3、およびAliBu3)を使用した。下記表2にこれらの触媒系の性能の概要を示す。
Figure 0005258077
表2の結果は使用した特定の成分に依存して触媒活性が変化することを示している。上記の例においては活性および嵩密度は高級アルキルを置換したアルミニウム化合物を用いると共に増加する。
実施例3
実施例1と同じ触媒の製造法および重合条件を用いたが、この例では異なったシリカを使用した。下記例に使用されたシリカはGrace Davison SP9−263シリカ(10または20μ、500m2/g、1.5cc/g、1750°FにおけるTV 8.6または2.9%)によるものであった。結果を下記表3に示す。
Figure 0005258077
表3の結果は、使用されたシリカの全揮発分含量(TV)が生成した触媒組成物の活性の助けになっていないことを示している。触媒1および2に使用された高TVシリカは、対比された実施例(表3の触媒2および4)と比較した場合、実際には低い活性をもった触媒組成物を与えることを示している。
さらに、触媒3、4および5は僅か2.9%の非常に低いTVを与えるが、しかもこれらの試料は、シリカの粒径が触媒1および2に比べて実質的に大きい場合でも非常に高い活性を示す(通常は粒径が小さいと高い活性が得られる)。
最後に表3の触媒4および5は、アルミニウム化合物の量が少なくても、得られた生成物の活性が低下していないことを示している。これに対し、触媒5は触媒4に比べ同様な活性をもち、幾分高い嵩密度(BD)をもった重合体を生じる。
実施例4
表4は、上記項目A記載の方法に従い室温においてトルエン(25ml)中でAliBu3(トルエン中1モル)、三配座の二塩化2,6−ビス(2,4,6−トリメチルアリールイミノ)ピリジル鉄、およびGrace Davisonのゆるく凝集したシリカ(28または47μ)を混合することによりつくられた触媒を示す。得られた溶液は栓をし、撹拌し、アルゴン雰囲気下で保存した。
Figure 0005258077
表4の結果は下記の例示的な結論を与える。
(a)表4の触媒1を表3の触媒5と比較すると、シリカのTVが低いほど触媒の活性が高く、反応器の汚損を生じることなく高いBDの重合体が生じることが再び観測される。
(b)表4の触媒1および触媒2を比較すると、アルミニウム化合物の量が非常に少なくて高い活性が得られることが再び観測される。
実施例5
実施例4に記載されたのと同様な触媒製造法を用いることにより下記の触媒混合物をつくったが、シリカの代りににアルミナを用いた。この42μのアルミナは表面積が359m2/g、細孔容積(PV)が1.10cc/gであった。
Figure 0005258077
対照例1
イソブチルアルミノキサン(3.66ml;1ミリモル; 0.273モルのトルエン溶液、Akzo Chemical製)をトルエン溶液(25ml)に加えて触媒反応スラリをつくった。このトルエンで希釈したイソブチルアルミノキサン溶液を次に二塩化2,6−ビス(2,4,6−トリメチルアリールイミノ)ピリジル鉄(40mg;76.3μモル)と反応させた。得られた溶液の分割試料(1および3ml)を次に重合に使用した(70℃、200psig;H2/エチレン=0.0530)。
Figure 0005258077
2.7μモルのFeを含む1mlの分割試料は重合(70℃、200psig;H2/エチレン=0.053)を開始させるのに十分ではなく、重合活性は全くなかった。触媒の装入量を3倍(3mlの試料=8μモルのFe予備触媒)に増加した場合、少量(32.6g)の「シート」状の重合体(重合体の形状が定義できない)しか得られなかった。
この対照例では本発明に必要とされるアルミニウム化合物の代りにアルミノキサンを使用した。これらの試料は、同じAl/Fe比で同じ成分IIおよびIII並びにAliBu3からつくられた表3の触媒1と比較した場合、アルミノキサンが生じないか、或いは高い活性をもった触媒組成物を得ることができるように賦活しないという前提を支持している。表3の触媒1は汚損を起こすことなく高いBDをもった重合体生成物を製造するのに適した極めて高い活性をもった触媒組成物を示している。これとは対照的に、同じAl/Fe比で触媒を賦活したIBAOは全くまたは極めて低い活性しかもたないことを表6の実験1および2は示している。
以上本明細書において本発明の原理、好適な具体化例および操作モードを説明した。しかし本明細書において保護することを意図された本発明は上記の特定な形に限定されるものではない。なぜならこれらは限定的なものというよりはむしろ例示的なものと見做すべきだからである。当業界の専門家は本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更を行うことができる。
本発明の好適な実施の態様は次のとおりである。
1. (a)式
Al(X)a(Y)b(Z)c
但し式中
Alはアルミニウム原子、
Xはヒドロカルビル基、
Yはヒドロカルビルオキシ基、
Zは水素またはハロゲンから選ばれ、
各a、b、cは0〜3であるが、a+b+cの和は3である、
によって表されるアルミニウム化合物、
(b)0.01〜12ミリモル/gの表面ヒドロキシル基を有する無機酸化物、および
(c)二配座遷移金属化合物、三配座遷移金属化合物およびこれらの混合物から選ばれ、該遷移金属はFe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Ti、ZrまたはHfから選ばれる遷移金属錯体
の各成分から成る混合物から成り、
該成分は無機酸化物1g当たり0.001〜2.1ミリモルのアルミニウム、および1〜1000μモルの遷移金属を与える量で存在し、アルミニウム対遷移金属のモル比は1:1〜75:1であることを特徴とするオレフィンの重合に使用される触媒組成物。
2. 遷移金属化合物は式
Figure 0005258077
但し式中
(i)各Aは独立に酸素、硫黄、燐または窒素原子を表し、
(ii)Zは+2または+3の酸化状態におけるFe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、IrまたはPt、或いは+2、+3または+4の酸化状態におけるTi、ZrまたはHfから選ばれる遷移金属を表し、
(iii)各LおよびL'は独立に水素、ハロゲン、置換基をもちまたはもたない炭化水素をベースにした基から選ばれる陰イオン性の配位基を表すか、或いは両方のLはZと一緒になってC3〜C24ヒドロカルビレン構造を表す、
によって表される二配座遷移金属錯体であることを特徴とする上記1記載の触媒組成物。
3. 遷移金属化合物は式
Figure 0005258077
但し式中
(i)各Aは独立に酸素、硫黄、燐または窒素原子を表し、
(ii)Zは+2または+3の酸化状態におけるFe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、IrまたはPt、或いは+2、+3または+4の酸化状態におけるTi、ZrまたはHfから選ばれる遷移金属を表し、
(iii)各LおよびL'は独立に水素、ハロゲン、置換基をもちまたはもたない炭化水素をベースにした基から選ばれる陰イオン性の配位基を表すか、或いは両方のLはZと一緒になってC3〜C24ヒドロカルビレン構造を表す、
によって表される三配座遷移金属錯体であることを特徴とする上記1記載の触媒組成物。
4. 各Aは窒素原子を表し、各LおよびL'は独立にハロゲン原子またはヒドロカルビル、或いはこれらの混合物から選ばれるか、または両方のLはZと一緒になって3〜7員環構造をつくるヒドロカルビレン基をつくっていることを特徴とする上記2または3記載の触媒組成物。
5. アルミニウム化合物の「a」は1〜3であり、遷移金属化合物上の各Lはハロゲン原子から選ばれることを特徴とする上記2または3記載の触媒組成物。
6. 遷移金属錯体の少なくとも一つのLはヒドロカルビルから選ばれることを特徴とする上記2または3記載の触媒組成物。
7. ZはNi、Pd、FeまたはCoから選ばれることを特徴とする上記4記載の触媒。
8. ZはNiまたはPdから選ばれ、各Lは独立に塩素、臭素、ヨードまたはC1〜C8アルキル基から選ばれることを特徴とする上記2記載の触媒組成物。
9. Zは鉄またはコバルトから選ばれ、各Lは独立に塩素、臭素、ヨードまたはC1〜C8アルキル基から選ばれることを特徴とする上記3記載の触媒組成物。
10. アルミニウム化合物の「a」は3であることを特徴とする上記1記載の触媒組成物。
11. アルミニウム化合物の「a」は3であることを特徴とする上記2記載の触媒組成物。
12. アルミニウム化合物の「a」は3であることを特徴とする上記3記載の触媒組成物。
13. アルミニウム化合物の「a」は3であることを特徴とする上記4記載の触媒組成物。
14. アルミニウム化合物の「a」は3であることを特徴とする上記5記載の触媒組成物。
15. アルミニウム化合物の「a」は3であることを特徴とする上記7記載の触媒組成物。
16. アルミニウム化合物の「a」は3であることを特徴とする上記8記載の触媒組成物。
17. アルミニウム化合物の「a」は3であることを特徴とする上記9記載の触媒組成物。
18. 無機酸化物は全揮発分含量が0.1〜約4重量%、表面ヒドロキシル基含量が0.1〜5ミリモル/g、表面積が10〜1000m2/gであることを特徴とする上記1記載の触媒組成物。
19. 無機酸化物は全揮発分含量が0.1〜約4重量%、表面ヒドロキシル基含量が0.1〜5ミリモル/g、表面積が10〜1000m2/gであることを特徴とする上記10記載の触媒組成物。
20. 無機酸化物は全揮発分含量が0.1〜約4重量%、表面ヒドロキシル基含量が0.1〜5ミリモル/g、表面積が10〜1000m2/gであることを特徴とする上記11記載の触媒組成物。
21. 無機酸化物は全揮発分含量が0.1〜約4重量%、表面ヒドロキシル基含量が0.1〜5ミリモル/g、表面積が10〜1000m2/gであることを特徴とする上記12記載の触媒組成物。
22. 無機酸化物は全揮発分含量が0.1〜約4重量%、表面ヒドロキシル基含量が0.1〜5ミリモル/g、表面積が10〜1000m2/gであることを特徴とする上記13記載の触媒組成物。
23. 無機酸化物は全揮発分含量が0.1〜約4重量%、表面ヒドロキシル基含量が0.1〜5ミリモル/g、表面積が10〜1000m2/gであることを特徴とする上記14記載の触媒組成物。
24. 無機酸化物は全揮発分含量が0.1〜約4重量%、表面ヒドロキシル基含量が0.1〜5ミリモル/g、表面積が10〜1000m2/gであることを特徴とする上記15記載の触媒組成物。
25. 無機酸化物は全揮発分含量が0.1〜約4重量%、表面ヒドロキシル基含量が0.1〜5ミリモル/g、表面積が10〜1000m2/gであることを特徴とする上記16記載の触媒組成物。
26. 無機酸化物は全揮発分含量が0.1〜約4重量%、表面ヒドロキシル基含量が0.1〜5ミリモル/g、表面積が10〜1000m2/gであることを特徴とする上記17記載の触媒組成物。
27. 無機酸化物はシリカであることを特徴とする上記1、10または18記載の触媒組成物。
28. 該アルミニウム化合物は無機酸化物1g当たり約0.01〜1.9ミリモルのAlを与える量で存在し、該遷移金属錯体は無機酸化物1g当たり5〜500μモルの、遷移金属を与える量で存在し、該アルミニウム対遷移金属のモル比は1:1〜50:1であることを特徴とする上記1、10または18記載の触媒組成物。
29. 該アルミニウム化合物は無機酸化物1g当たり約0.01〜1.9ミリモルのAlを与える量で存在し、該遷移金属錯体は無機酸化物1g当たり5〜500μモルの、遷移金属を与える量で存在し、該アルミニウム対遷移金属のモル比は1:1〜50:1であることを特徴とする上記27記載の触媒組成物。
30. (a)式
Al(X)a(Y)b(Z)c
但し式中
Alはアルミニウム原子、
Xはヒドロカルビル基、
Yはヒドロカルビルオキシ基、
Zは水素またはハロゲンから選ばれ、
各a、b、cは0〜3であるが、a+b+cの和は3である、
によって表されるアルミニウム化合物、
(b)0.01〜12ミリモル/gの表面ヒドロキシル基を有する無機酸化物、および
(c)二配座遷移金属化合物、三配座遷移金属化合物およびこれらの混合物から選ばれ、該遷移金属はFe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Ti、ZrまたはHfから選ばれる遷移金属錯体
の各成分から成る混合物から成り、
該成分は無機酸化物1g当たり0.001〜2.1ミリモルのアルミニウム、および1〜1000μモルの遷移金属を与える量で存在し、アルミニウム対遷移金属のモル比は1:1〜75:1である成分を不活性液体中において接触させることによりつくられることを特徴とするオレフィンの重合に使用される触媒組成物。
31. 遷移金属化合物は式
Figure 0005258077
但し式中
(i)各Aは独立に酸素、硫黄、燐または窒素原子を表し、
(ii)Zは+2または+3の酸化状態におけるFe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、IrまたはPt、或いは+2、+3または+4の酸化状態におけるTi、ZrまたはHfから選ばれる遷移金属を表し、
(iii)各LおよびL'は独立に水素、ハロゲン、置換基をもちまたはもたない炭化水素をベースにした基から選ばれる陰イオン性の配位基を表すか、或いは両方のLはZと一緒になってC3〜C24ヒドロカルビレン構造を表す、
によって表される二配座遷移金属錯体であることを特徴とする上記30記載の触媒組成物。
32. 遷移金属化合物は式
Figure 0005258077
但し式中
(i)各Aは独立に酸素、硫黄、燐または窒素原子を表し、
(ii)Zは+2または+3の酸化状態におけるFe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、IrまたはPt、或いは+2、+3または+4の酸化状態におけるTi、ZrまたはHfから選ばれる遷移金属を表し、
(iii)各LおよびL'は独立に水素、ハロゲン、置換基をもちまたはもたない炭化水素をベースにした基から選ばれる陰イオン性の配位基を表すか、或いは両方のLはZと一緒になってC3〜C24ヒドロカルビレン構造を表す、
によって表される三配座遷移金属錯体であることを特徴とする上記30記載の触媒組成物。
33. 各Aは窒素原子を表し、各LおよびL'は独立にハロゲン原子またはヒドロカルビル、或いはこれらの混合物から選ばれるか、または両方のLはZと一緒になって3〜7員環構造をつくるヒドロカルビレン基をつくっていることを特徴とする上記31または32記載の触媒組成物。
34. アルミニウム化合物の「a」は1〜3であり、遷移金属化合物の各Lはハロゲン原子から選ばれることを特徴とする上記31または32記載の触媒組成物。
35. 遷移金属錯体の少なくとも一つのLはヒドロカルビルから選ばれることを特徴とする上記31または32記載の触媒組成物。
36. ZはNi、Pd、FeまたはCoから選ばれることを特徴とする上記30記載の触媒組成物。
37. ZはNiまたはPdから選ばれ、各Lは独立に塩素、臭素、ヨードまたはC1〜C8アルキル基から選ばれることを特徴とする上記31記載の触媒組成物。
38. Zは鉄またはコバルトから選ばれ、各Lは独立に塩素、臭素、ヨードまたはC1〜C8アルキル基から選ばれることを特徴とする上記32記載の触媒組成物。
39. アルミニウム化合物の「a」は3であることを特徴とする上記30記載の触媒組成物。
40. アルミニウム化合物の「a」は3であることを特徴とする上記31記載の触媒組成物。
41. アルミニウム化合物の「a」は3であることを特徴とする上記32記載の触媒組成物。
42. アルミニウム化合物の「a」は3であることを特徴とする上記33記載の触媒組成物。
43. アルミニウム化合物の「a」は3であることを特徴とする上記34記載の触媒組成物。
44. アルミニウム化合物の「a」は3であることを特徴とする上記35記載の触媒組成物。
45. アルミニウム化合物の「a」は3であることを特徴とする上記36記載の触媒組成物。
46. アルミニウム化合物の「a」は3であることを特徴とする上記38記載の触媒組成物。
47. 無機酸化物は全揮発分含量が0.1〜約4重量%、表面ヒドロキシル基含量が0.1〜5ミリモル/g、表面積が10〜1000m2/gであることを特徴とする上記30記載の触媒組成物。
48. 無機酸化物は全揮発分含量が0.1〜約4重量%、表面ヒドロキシル基含量が0.1〜5ミリモル/g、表面積が10〜1000m2/gであることを特徴とする上記39記載の触媒組成物。
49. 無機酸化物は全揮発分含量が0.1〜約4重量%、表面ヒドロキシル基含量が0.1〜5ミリモル/g、表面積が10〜1000m2/gであることを特徴とする上記40記載の触媒組成物。
50. 無機酸化物は全揮発分含量が0.1〜約4重量%、表面ヒドロキシル基含量が0.1〜5ミリモル/g、表面積が10〜1000m2/gであることを特徴とする上記41記載の触媒組成物。
51. 無機酸化物は全揮発分含量が0.1〜約4重量%、表面ヒドロキシル基含量が0.1〜5ミリモル/g、表面積が10〜1000m2/gであることを特徴とする上記42記載の触媒組成物。
52. 無機酸化物は全揮発分含量が0.1〜約4重量%、表面ヒドロキシル基含量が0.1〜5ミリモル/g、表面積が10〜1000m2/gであることを特徴とする上記43記載の触媒組成物。
53. 無機酸化物は全揮発分含量が0.1〜約4重量%、表面ヒドロキシル基含量が0.1〜5ミリモル/g、表面積が10〜1000m2/gであることを特徴とする上記44記載の触媒組成物。
54. 無機酸化物は全揮発分含量が0.1〜約4重量%、表面ヒドロキシル基含量が0.1〜5ミリモル/g、表面積が10〜1000m2/gであることを特徴とする上記45記載の触媒組成物。
55. 無機酸化物は全揮発分含量が0.1〜約4重量%、表面ヒドロキシル基含量が0.1〜5ミリモル/g、表面積が10〜1000m2/gであることを特徴とする上記46記載の触媒組成物。
56. 無機酸化物はシリカであることを特徴とする上記30、39または47記載の触媒組成物。
57. 該アルミニウム化合物は無機酸化物1g当たり約0.01〜1.9ミリモルのAlを与える量で存在し、該遷移金属錯体は無機酸化物1g当たり5〜500μモルの、遷移金属を与える量で存在し、該アルミニウム対遷移金属のモル比は1:1〜50:1であることを特徴とする上記30、39または47記載の触媒組成物。
58. 該アルミニウム化合物は無機酸化物1g当たり約0.01〜1.9ミリモルのAlを与える量で存在し、該遷移金属錯体は無機酸化物1g当たり5〜500μモルの、遷移金属を与える量で存在し、該アルミニウム対遷移金属のモル比は1:1〜50:1であることを特徴とする上記56記載の触媒組成物。
59. 第1の成分(a)の次に成分(b)を加え、次いで成分(c)を加える順序で成分を逐次的に不活性液体中に導入することを特徴とする上記30、31、32、36、37、38、39、40、41、45、46、47、48、49または50記載の触媒組成物。
60. 成分(a)、(b)および(c)を実質的に同時に不活性液体中に導入し、その中で0〜50℃の温度および大気圧に保つことを特徴とする上記30、31、32、36、37、38、39、40、41、45、46、47、48、49または50記載の触媒組成物。
61. 成分(a)、(b)および(c)を同時に不活性液体中において0.5〜60分間温度0〜50℃に保ち、該液体から固体混合物を回収することを特徴とする上記30、31、32、36、37、38、39、40、41、45、46、47、48、49または50記載の触媒組成物。
62. 成分(a)、(b)および(c)を直接オレフィン重合反応区域に導入することを特徴とする上記30、31、32、36、37、38、39、40、41、45、46、47、48、49または50記載の触媒組成物。
63. 反応区域の中において1種またはそれ以上のオレフィン単量体を上記1記載の触媒組成物と接触させることを特徴とするオレフィン化合物の重合方法。
64. 反応区域の中において1種またはそれ以上のオレフィン単量体を上記30記載の触媒組成物と接触させることを特徴とするオレフィン化合物の重合方法。
65. 該オレフィン単量体の少なくとも一つがエチレンであることを特徴とする上記63または64記載の方法。
66. 該オレフィン単量体は少なくとも1種のα−オレフィンおよび少なくとも1種の官能基をもったエチレン型不飽和単量体であることを特徴とする上記63または64記載の方法。
67. 触媒組成物を不活性液体中の分散液として反応区域に導入することを特徴とする上記63または64記載の方法。
68. 成分a)、b)およびc)を直接反応区域に導入することを特徴とする上記63または64記載の方法。
69. 成分(a)式
Al(X)a(Y)b(Z)c
但し式中
Alはアルミニウム原子、
Xはヒドロカルビル基、
Yはヒドロカルビルオキシ基、
Zは水素またはハロゲンから選ばれ、
各a、b、cは0〜3であるが、a+b+cの和は3である、
によって表されるアルミニウム化合物、
(b)0.01〜12ミリモル/gの表面ヒドロキシル基を有する無機酸化物、および
(c)二配座遷移金属化合物、三配座遷移金属化合物およびこれらの混合物から選ばれ、該遷移金属はFe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Ti、ZrまたはHfから選ばれる遷移金属錯体
の各成分から成る混合物を不活性液体中において接触させ、ここで
該成分は無機酸化物1g当たり0.001〜2.1ミリモルのアルミニウム、および1〜1000μモルの遷移金属を与える量で存在し、アルミニウム対遷移金属のモル比は1:1〜75:1であることを特徴とするオレフィンの重合に使用できる触媒を製造する方法。
70. 成分(a)、(b)および(c)を実質的に同時に接触させることを特徴とする上記69記載の方法。

Claims (7)

  1. (a)式
    Al(X)a
    但し式中
    Alはアルミニウム原子、
    Xはヒドロカルビル基
    aは3である、
    によって表されるアルミニウム化合物、
    (b)0.01〜12ミリモル/gの表面ヒドロキシル基を有する酸化ケイ素および
    (c)

    【化1】
    Figure 0005258077
    によって表される三配座遷移金属錯体、
    ここで、
    各LおよびL'は独立に水素、ハロゲン、炭化水素又は置換基をもつ炭化水素をベースにした基から選ばれる陰イオン性の配位基を表すか、或いは両方のLはZと一緒になってC 3 〜C 24 ヒドロカルビレン構造を表し、
    1 、A 2 、A 3 は独立に酸素、硫黄、燐又は窒素原子を表し、
    5 およびR 6 はそれぞれ独立に水素、アリール基もしくは置換基をもつアリール基から選ばれ、ここで該置換基は重合に対して不活性なアルキル基又はヘテロ官能基であり、
    7 〜R 19 はそれぞれ独立に水素、重合に対して不活性なC 1 〜C 20 ヒドロカルビル基もしくは置換基をもつC 1 〜C 20 ヒドロカルビル基から選ばれ、
    (R 5 )、(R 6 )、(R 12 )、(R 13 )、(R 14 )、(R 15 )、(R 16 )、(R 17 )、(R 18 )のa、b、cはそれぞれ独立に0又は1であり、
    点線/実線で描かれた結合は、点線/実線で橋架けされた原子が単結合又は二重結合で結合されていることを表し、
    Zは+2又は+3の酸化状態におけるFe、Co又はNiから選ばれる遷移金属を表し、
    (L’)aのaは中性遷移金属錯体を与える0、1又は2を表し、
    各LおよびL'は独立にハロゲン或いはC 1 〜C 8 アルキルから選ばれ、或いは任意の二つのL基が組み合わされて飽和もしくは不飽和のヒドロカルビレン基または置換基をもつ飽和もしくは不飽和のヒドロカルビレン基を表し、これはZと共に3〜7員環の基をつくっている、
    から選択される遷移金属錯体
    を不活性液体中において接触させることによりつくられ、
    該成分は酸化ケイ素1g当たり0.001〜1.9ミリモルのアルミニウム、および1〜1000μモルの遷移金属を与える量で混合され、成分(a)のアルミニウム対成分(c)の遷移金属のモル比は1:1〜25:1であること
    を特徴とする、オレフィンの重合に使用されるオレフィン重合用触媒組成物。
  2. 各Aは窒素原子を表し、各LおよびL'は独立にハロゲン原子又はヒドロカルビル、或いはこれらの混合物から選ばれるか、又は両方のLはZと一緒になって3〜7員環構造をつくるヒドロカルビレン基をつくっており、ZはFeであることを特徴とする請求項1記載の触媒組成物。
  3. アルミニウム化合物は酸化ケイ素1g当たり0.01〜1.9ミリモルのAlを与える量で存在し、該遷移金属錯体は成分(b)の酸化ケイ素1g当たり5〜500μモルの遷移金属を与える量で存在し、成分(a)のアルミニウム対成分(c)の遷移金属のモル比は1:1〜20:1であることを特徴とする請求項1又は2記載の触媒組成物。
  4. 第1の成分(a)の次に成分(b)を加え、次いで成分(c)を加える順序で成分を逐次的に不活性液体中に導入することを特徴とする請求項1又は3記載の触媒組成物。
  5. 成分(a)、(b)および(c)を実質的に同時に不活性液体中に導入し、その中で0〜50℃の温度および大気圧に保つことを特徴とする請求項1又は3記載の触媒組成物。
  6. 成分(a)、(b)および(c)を直接オレフィン重合反応区域に導入することを特徴とする請求項1又は3記載の触媒組成物。
  7. 反応区域の中において1種又はそれ以上のオレフィン単量体を請求項1−6のいずれか1項記載の触媒組成物と接触させることを特徴とするオレフィン化合物の重合方法。
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