JP5295098B2 - エチレンコポリマーの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、特定の置換パターンを有するメタロセンベースの触媒系の存在下で行うエチレン/α−オレフィンコポリマーの製造方法に関する。
WO−03/050131においては、インデニル部分が少なくとも2、4、及び5位において置換されているある種の橋架ビスインデニルメタロセン化合物が記載されている。この文献においては、一般式に含まれる化合物の例を列記するために約100ページが用いられており、これらの化合物は全て、2、4、及び5位において置換されている橋架ビスインデニルメタロセン化合物である。WO−03/050131においては、この種のメタロセン化合物を、溶液重合を含む全ての種類の重合プロセスのために用いることができると述べられているが、全ての実施例はスラリー重合プロセスに関するものである。
PCT/EP2004/013827においては、インデニル部分が5及び6位において縮合環によって置換されているある種のビスインデニルメタロセン化合物が開示されている。PCT/EP2004/013827は主としてC対称構造に焦点が当てられており、C対称化合物の明確な開示はない。言い換えれば、この文献では、異なる置換パターンを有する2つのシクロペンタジエニル部分を含むメタロセン化合物に焦点が当てられている。
EP−05103955.0は、プロピレン/エチレンコポリマーを製造するための溶液重合方法に関する。この文献においては、エチレンとより高級なα−オレフィンとのコポリマーの製造に関しては言及されていない。
本出願人は、メタロセン化合物が特定の置換パターンを有するメタロセンベースの触媒系を用いることによって、極めて高い分子量を有するエチレンベースのコポリマーを高い収率で得ることができることを見出した。
本発明の対象は、重合条件下、
(a)式(I):
Figure 0005295098
の少なくとも1種類のメタロセン化合物;
(b)アルモキサン又はアルキルメタロセンカチオンを形成することのできる化合物;及び場合によっては
(c)有機アルミニウム化合物;
を接触させることによって得られる触媒系の存在下において、エチレンと少なくとも1種類の式:CH=CHA(式中、AはC〜C20アルキル基である)のα−オレフィンを接触させて、95モル%〜60モル%のエチレン誘導単位を含むコポリマーを得ることを含む重合方法である。
式(I)のメタロセン化合物において、
Mは、元素周期律表の第3、4族、又はランタニド族若しくはアクチニド族に属するものから選択される遷移金属の原子であり;好ましくは、Mは、ジルコニウム、チタン、又はハフニウムであり;
Xは、互いに同一か又は異なり、水素原子、ハロゲン原子、R、OR、OR’O、OSOCF、OCOR、SR、NR、又はPR基であり、ここで、Rは、場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属するヘテロ原子を有する、線状又は分岐で環式又は非環式の、C〜C40アルキル、C〜C40アルケニル、C〜C40アルキニル、C〜C40アリール、C〜C40アルキルアリール、又はC〜C40アリールアルキル基であり;R’は、C〜C20アルキリデン、C〜C20アリーリデン、C〜C20アルキルアリーリデン、又はC〜C20アリールアルキリデン基であり;好ましくは、Xは、水素原子、ハロゲン原子、OR’O、又はR基であり;より好ましくは、Xは塩素又はメチル基であり;
Lは、場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属するヘテロ原子を有する、C〜C20アルキリデン、C〜C20シクロアルキリデン、C〜C20アリーリデン、C〜C20アルキルアリーリデン、又はC〜C20アリールアルキリデン基から選択される二価の橋架基であるか、或いは5個以下のケイ素原子を有するシリリデン基であり;好ましくは、LはSi(R11であり、ここで、R11は、線状又は分岐で環式又は非環式の、C〜C40アルキル、C〜C40アルケニル、C〜C40アルキニル、C〜C40アリール、C〜C40アルキルアリール、又はC〜C40アリールアルキル基であり;より好ましくは、LはSi(CH又はSiPhであり;
は、場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属するヘテロ原子を有する線状C〜C40炭化水素基、例えば、メチル又はエチル基、或いは、場合によってはO、N、S、P、及びSe原子、特にO、N、及びS原子を含む、2〜20個の炭素原子を有するα−分岐アリール若しくはアリールアルキル基、例えば2(5−Me−チオフェニル)又は2(5−Me−フラニル)基であり;好ましくは、Rは、場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属するヘテロ原子を有する、線状のC〜C20アルキル、C〜C40アルケニル、C〜C40アルキニル基であり;好ましくは、Rは、線状のC〜C10アルキル基であり;より好ましくは、Rは、メチル又はエチル基であり;
及びRは、互いに同一か又は異なり、場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属するヘテロ原子を有するC〜C40炭化水素基であるか、或いはR及びRは、インデニル部分のベンゼン環に縮合している4〜7員環の一部であり、該環は、場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属するヘテロ原子を有し;該環を形成するそれぞれの原子の原子価はR18基で置換されており、これはR18基で占められていることを意味しており;ここで、R18は、互いに同一か又は異なり、水素原子又はC〜C20炭化水素基であり;好ましくは、R18は、水素原子、或いは、場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属する1以上のヘテロ原子を有する、線状又は分岐で環式又は非環式の、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C20アリール、C〜C20アルキルアリール、又はC〜C20アリールアルキル基であり;より好ましくは、R18は、水素原子、或いは線状又は分岐のC〜C20アルキル基であり;より好ましくは、R18は、水素原子、或いはメチル又はエチル基であり;該環は飽和であってもよく、或いは二重結合を含んでいてもよく;好ましくは、R及びRは、互いに同一か又は異なり、場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属するヘテロ原子を有する、線状又は分岐で環式又は非環式の、C〜C40アルキル、C〜C40アルケニル、C〜C40アルキニル、C〜C40アリール、C〜C40アルキルアリール、又はC〜C40アリールアルキル基であるか、或いは、R及びRは、5又は6員環の一部であり;該環は、場合によっては元素周期律表の第13〜16族、好ましくは元素周期律表の第15〜16族に属するヘテロ原子を有し;該環を形成するそれぞれの原子の原子価は上記に記載のようにR18基で置換されており;好ましくは、R及びRは、C〜C20アルキル基であるか、或いは一緒に縮合飽和3〜7員環を形成し;
は、水素原子、或いは、場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属するヘテロ原子を有するC〜C40炭化水素基であり;好ましくは、Rは、水素原子、或いは、場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属するヘテロ原子を有する、線状又は分岐で環式又は非環式の、C〜C40アルキル、C〜C40アルケニル、C〜C40アルキニル、C〜C40アリール、C〜C40アルキルアリール、又はC〜C40アリールアルキル基であり;好ましくは、Rは、水素原子、C〜C10アルキル、又はC〜C40アリール基であり;
Wは、元素周期律表の第15〜16族に属するヘテロ原子を有していてもよい芳香族の5又は6員環であり;該環のそれぞれの原子の原子価は、水素原子によって置換されているか、或いは場合によってはR基によって置換されていてもよく、ここで、Rは、互いに同一か又は異なり、場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属するヘテロ原子を有するC〜C40炭化水素基であり、好ましくは、Rは、場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属するヘテロ原子を有する、線状又は分岐で環式又は非環式の、C〜C40アルキル、C〜C40アルケニル、C〜C40アルキニル、C〜C40アリール、C〜C40アルキルアリール、又はC〜C40アリールアルキル基である。
好ましくは、Wは、以下の式(Wa)、(Wb)、及び(Wc):
Figure 0005295098
(式中、*は、この部分が式(I)の化合物のインデニル部分に結合している点を表し;
、R、R、R、及びR10は、互いに同一か又は異なり、水素原子、又は、場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属するヘテロ原子を有するC〜C40炭化水素基であり;好ましくは、R、R、R、R、及びR10は、水素原子、或いは、場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属するヘテロ原子を有する、線状又は分岐で環式又は非環式の、C〜C40アルキル、C〜C40アルケニル、C〜C40アルキニル、C〜C40アリール、C〜C40アルキルアリール、又はC〜C40アリールアルキル基であり;
は、窒素原子又はCR10基であり;Zは、窒素原子又はCR基であり;Zは、窒素原子又はCR基であり;Zは、窒素原子又はCR基であり;Zは、窒素原子又はCR基であり;但し、Z、Z、Z、Z、及びZの中の2つ以下の基が窒素原子であり;好ましくは、Z、Z、Z、Z、及びZの中の1つ以下の基が窒素原子であり;
は、酸素原子、イオウ原子、NR13基、又はCR13基であり;Zは、酸素原子、イオウ原子、NR14基、又はCR14基であり;Zは、酸素原子、イオウ原子、NR15基、又はCR15基であり;Zは、酸素原子、イオウ原子、NR16基、又はCR16基であり;
10は、式(I)の構造のインデニル部分に結合する窒素原子又は炭素原子であり;但し、Z、Z、Z、Z、又はZ10の中の1つ以下の基が、イオウ原子、酸素原子、又はNR13、NR14、NR15、NR16、及び窒素原子から選択される窒素含有基/原子であり;
13、R14、R15、及びR16は、互いに同一か又は異なり、水素原子、又は、場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属するヘテロ原子を有するC〜C40炭化水素基であり;好ましくは、R、R、R、R、及びR10は、水素原子、或いは、場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属するヘテロ原子を有する、線状又は分岐で環式又は非環式の、C〜C40アルキル、C〜C40アルケニル、C〜C40アルキニル、C〜C40アリール、C〜C40アルキルアリール、又はC〜C40アリールアルキル基であり;より好ましくは、R、R、R、R、及びR10は、水素原子、C〜C40アルキル、又はC〜C40アリール基である)
の部分を含む群から選択される。
式(Wa)の部分において、好ましい態様においては、Rは、C〜C40アルキル基、好ましくは分岐C〜C40アルキル基、例えばtert−ブチル基であり、より好ましくは、Rは、α位の炭素原子が第3級炭素原子である分岐C〜C40アルキル基であり、R、R、R及びR10は水素原子である。
更なる好ましい態様においては、R10及びRはC〜C40アルキル基であり、好ましくは、これらは、線状C〜C40アルキル基、例えばメチル基であり、R及びRは水素原子である。
更なる好ましい態様においては、R、R、及びRは、線状又は分岐のC〜C40アルキル基、例えばメチル若しくはtert−ブチル基であり、R10及びRは水素原子である。
更なる好ましい態様においては、R、R、R、R、及びR10は水素原子である。
式(Wb)の部分において、好ましい態様においては、Zは窒素原子であり、Z、Z、Z、及びZは、それぞれ、CR、CR、CR、及びCR(ここで、R、R、R、及びRの意味は、上記に記載した通りである)であり;更なる好ましい態様においては、Zは窒素原子であり、Z、Z、Z、及びZは、それぞれ、CR10、CR、CR、及びCR(ここで、R10、R、R、及びRの意味は上記に記載した通りである)であり;更なる好ましい態様においては、Zは窒素原子であり、Z、Z、Z、及びZは、それぞれ、CR10、CR、CR、及びCR(ここで、R10、R、R、及びRの意味は上記に記載した通りである)である。
式(Wc)の部分において、好ましい態様においては、Zは酸素原子、イオウ原子、NR16基であり;好ましくは、イオウ原子又はNR16であり、ここで、R16は、好ましくはC〜C40アルキル基であり;より好ましくは、Zはイオウ原子であり、Z、Z、Z、及びZ10は、それぞれ、CR14、CR15、CR16、及び炭素原子であり、ここで、R14は、水素原子、或いはC〜C40アルキル基、例えばメチル又はエチルであり、R15及びR16は、水素原子、又はC〜C40アルキル基である。
式(I)の化合物の更なる好ましい種類は、式(IIa)、(IIb)、又は(IIc):
Figure 0005295098
Figure 0005295098
(式中、M、L、X、R、R、R、R、R、R、及びR10は、上記で報告した意味を有し、R11及びR12は、互いに同一か又は異なり、水素原子、或いは場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属するヘテロ原子を有するC〜C40炭化水素基であり;好ましくは、R11及びR12は、水素原子、或いは場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属するヘテロ原子を有する、線状又は分岐で環式又は非環式の、C〜C40アルキル、C〜C40アルケニル、C〜C40アルキニル基であり;より好ましくは、R11及びR12は、水素、又はC〜C10アルキル基、例えばメチル若しくはエチル基である)
を有する。
好ましくは、式(I)のメタロセン化合物はC対称性を有する。メタロセンの対称性の種類は、ResconiらのChemical Reviews, 2000, vol.100, No. 4, 1263及びここで引用している参照文献において見ることができる。
好ましくは、本発明方法において用いるメタロセン化合物は、それらのラセミ(rac)又はラセミ様形態のものである。ラセミ(rac)及びラセミ様形態は、PCT/EP2005/052688に記載されている。
式(I)を有する化合物の例は次の通りである。
MeSi(6−Me−4−Ph−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル)ZrCl
MeSi(6,8−Me−4−Ph−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル)ZrCl
MeSi[6−Me−4−(4−t−BuPh)−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル]ZrCl
MeSi(6,8−Me−4−(4−t−BuPh)−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル)ZrCl
MeSi[6−Me−4−(2−MePh)−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル]ZrCl
MeSi(6,8−Me−4−(2−MePh)−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル)ZrCl
MeSi(1,1,3,3,6−Me−4−(2−MePh)−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル)ZrCl
MeSi[6−Me−4−(2,5−MePh)−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル]ZrCl
MeSi[6−Me−4−(4−ビフェニル)−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル]ZrCl
MeSi(1,1,3,3,6−Me−4−Ph−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル)ZrCl
MeSi[1,1,3,3,6−Me−4−(4−t−BuPh)−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル]ZrCl
MeSi(2,2,6−Me−4−Ph−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル)ZrCl
MeSi(2−Me−4−Ph−1H−シクロペンタ[b]ナフタレン−1−イル)ZrCl
MeSi(2,5,8−Me−4−Ph−1H−シクロペンタ[b]ナフタレン−1−イル)ZrCl
MeSi(2−Me−4−Ph−5,6,7,8−テトラヒドロ−1H−シクロペンタ[b]ナフタレン−1−イル)ZrCl
MeSi(2,6−Me−4−Ph−5H−1−チア−s−インダセン−7−イル)ZrCl
MeSi(2,3,6−Me−4−Ph−5H−1−チア−s−インダセン−7−イル)ZrCl
MeSi(2,6−Me−4−(4−t−BuPh)−5H−1−チア−s−インダセン−7−イル)ZrCl
MeSi(2,3,6−Me−4−(4−t−BuPh)−5H−1−チア−s−インダセン−7−イル)ZrCl
MeSi(2−Me−4−Ph−1,5,6,7,8,9−ヘキサヒドロシクロヘプタ[f]インデン−1−イル)ZrCl
MeSi(6−Me−4−(2−ベンゾチオフェニル)−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル)ZrCl
MeSi(6−Me−4−(2−(5−メチルチオフェニル))−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル)ZrCl
MeSi(6−Me−4−(2−(5−メチルフリル))−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル)ZrCl
MeSi(6−Me−4−(4−ピリジル)−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル)ZrCl
(6−Me−4−Ph−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル)ZrCl
(6,8−Me−4−Ph−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル)ZrCl
PhSi(6−Me−4−Ph−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル)ZrCl
PhSi(6,8−Me−4−Ph−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル)ZrCl
MeSi(6−Me−4−(2−(5−メチルチオフェニル))−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル)(6−Me−4−Ph−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル)ZrCl
MeSi(6,8−Me−4−Ph−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル)(6−Me−4−(4−t−BuPh)−1,2,3,5−テトラヒドロ−s−インダセン−7−イル)ZrCl
並びにこれらの対応するジメチル誘導体。
本発明方法は、好ましくは60℃〜200℃の範囲の温度、より好ましくは70〜150℃、更に好ましくは80℃〜120℃の範囲の温度において行う。
本発明方法において用いられるアルモキサンは、式:
Figure 0005295098
(式中、置換基Uは、同一か又は異なり、上記に定義した通りである)
のタイプの少なくとも1つの基を有する、線状、分岐、又は環式の化合物であると考えられる。
特に、線状化合物の場合には、式:
Figure 0005295098
(式中、nは0又は1〜40の整数であり、置換基Uは上記に定義した通りである)
のアルモキサンを用いることができ;或いは、環式化合物の場合には、式;
Figure 0005295098
(式中、nは2〜40の整数であり、U置換基は上記に定義した通りである)
のアルモキサンを用いることができる。
本発明にしたがって用いるのに好適なアルモキサンの例は、メチルアルモキサン(MAO)、テトラ(イソブチル)アルモキサン(TIBAO)、テトラ(2,4,4−トリメチルペンチル)アルモキサン(TIOAO)、テトラ(2,3−ジメチルブチル)アルモキサン(TDMBAO)、及びテトラ(2,3,3−トリメチルブチル)アルモキサン(TTMBAO)である。
特に興味深い共触媒は、アルキル及びアリール基が特定の分岐パターンを有するWO−99/21899及びWO−01/21674に記載されているものである。
WO−99/21899及びWO−01/21674に記載されている、水と反応させて好適なアルモキサン(b)を与えることのできるアルミニウム化合物の非限定的な例は、トリス(2,3,3−トリメチルブチル)アルミニウム、トリス(2,3−ジメチルヘキシル)アルミニウム、トリス(2,3−ジメチルブチル)アルミニウム、トリス(2,3−ジメチルペンチル)アルミニウム、トリス(2,3−ジメチルヘプチル)アルミニウム、トリス(2−メチル−3−エチルペンチル)アルミニウム、トリス(2−メチル−3−エチルヘキシル)アルミニウム、トリス(2−メチル−3−エチルヘプチル)アルミニウム、トリス(2−メチル−3−プロピルヘキシル)アルミニウム、トリス(2−エチル−3−メチルブチル)アルミニウム、トリス(2−エチル−3−メチルペンチル)アルミニウム、トリス(2,3−ジエチルペンチル)アルミニウム、トリス(2−プロピル−3−メチルブチル)アルミニウム、トリス(2−イソプロピル−3−メチルブチル)アルミニウム、トリス(2−イソブチル−3−メチルペンチル)アルミニウム、トリス(2,3,3−トリメチルペンチル)アルミニウム、トリス(2,3,3−トリメチルヘキシル)アルミニウム、トリス(2−エチル−3,3−ジメチルブチル)アルミニウム、トリス(2−エチル−3,3−ジメチルペンチル)アルミニウム、トリス(2−イソプロピル−3,3−ジメチルブチル)アルミニウム、トリス(2−トリメチルシリルプロピル)アルミニウム、トリス(2−メチル−3−フェニルブチル)アルミニウム、トリス(2−エチル−3−フェニルブチル)アルミニウム、トリス(2,3−ジメチル−3−フェニルブチル)アルミニウム、トリス(2−フェニルプロピル)アルミニウム、トリス[2−(4−フルオロフェニル)プロピル]アルミニウム、トリス[2−(4−クロロフェニル)プロピル]アルミニウム、トリス[2−(3−イソプロピルフェニル)プロピル]アルミニウム、トリス(2−フェニルブチル)アルミニウム、トリス(3−メチル−2−フェニルブチル)アルミニウム、トリス(2−フェニルペンチル)アルミニウム、トリス[2−(ペンタフルオロフェニル)プロピル]アルミニウム、トリス[2,2−ジフェニルエチル]アルミニウム、及びトリス[2−フェニル−2−メチルプロピル]アルミニウム、並びに炭化水素基の1つが水素原子で置き換えられている対応する化合物、及び炭化水素基の1つ又は2つがイソブチル基で置き換えられているものである。
上記のアルミニウム化合物の中で、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリイソブチルアルミニウム(TIBA)、トリス(2,4,4−トリメチルペンチル)アルミニウム(TIOA)、トリス(2,3−ジメチルブチル)アルミニウム(TDMBA)、及びトリス(2,3,3−トリメチルブチル)アルミニウム(TTMBA)が好ましい。
アルキルメタロセンカチオンを形成することのできる化合物の非限定的な例は、式:D(式中、Dは、ブレンステッド酸であり、プロトンを供与し、式(I)のメタロセンの置換基Xと不可逆的に反応することができ、Eは、適合しうるアニオンであり、2つの化合物の反応から生成する活性触媒種を安定化することができ、十分に不安定でオレフィン性モノマーによって除去することができる)の化合物である。好ましくは、アニオンEは1以上のホウ素原子を含む。より好ましくは、アニオンEは、式:BAr (−)(式中、置換基Arは、同一であっても異なっていてもよく、フェニル、ペンタフルオロフェニル、又はビス(トリフルオロメチル)フェニルのようなアリール基である)のアニオンである。WO−91/02012に記載されているようなテトラキス−ペンタフルオロフェニルボレートが、特に好ましい化合物である。更に、式:BArの化合物を好都合に用いることができる。このタイプの化合物は、例えば、国際特許出願WO−92/00333に記載されている。アルキルメタロセンカチオンを形成することのできる化合物の他の例は、式:BArP(式中、Pは、置換又は非置換ピロール基である)の化合物である。これらの化合物は、WO−01/62764に記載されている。ホウ素原子を含む化合物は、DE−A−19962814及びDE−A−19962910の記載にしたがって好都合に担持させることができる。これらのホウ素原子を含む化合物は全て、約1:1〜約10:1、好ましくは1:1〜2:1の範囲、より好ましくは約1:1の、ホウ素とメタロセンの金属との間のモル比で用いることができる。
式:Dの化合物の非限定的な例は、
トリブチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート;
トリブチルアンモニウムテトラキス(トリフルオロメチルフェニル)ボレート;
トリブチルアンモニウムテトラキス(4−フルオロフェニル)ボレート;
N,N−ジメチルベンジルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート;
N,N−ジメチルヘキシルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート;
N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート;
N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート;
N,N−ジメチルベンジルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート;
N,N−ジメチルヘキシルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート;
ジ(プロピル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート;
ジ(シクロヘキシル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート;
トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート;
トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート;
フェロセニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート;
フェロセニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート;
トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート;及び
N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート;
である。
本発明にしたがって用いることのできる式Dの化合物の更なる例は、WO−04/005360、WO−02/102811、及びWO−01/62764に記載されている。
化合物(c)として用いられる有機アルミニウム化合物は、上記記載の式:HAlU3−j又はHAl6−jのものである。
本発明の触媒系は、式(I)のメタロセンと好適な共触媒を溶媒中で接触させることによって製造することができる。共触媒は、好ましくはメチルアルモキサンとトリイソブチルアルミニウムとの反応生成物である。
本発明の触媒は、好ましくは、PCT/EP2005/002479にしたがって、トルエンを留去するか、或いは記載された手順に従うがかかる蒸留を行わないことのいずれによっても製造することができる。
また、本発明の触媒は、不活性担体上に担持することもできる。これは、メタロセン化合物(a)、或いはそれと成分(b)との反応の生成物、或いは成分(b)及び次にメタロセン化合物(a)を、不活性担体上に堆積させることによって行うことができる。担体は、タルク、層状ケイ酸塩、無機酸化物、又は微粉砕ポリマー粉末(例えばポリオレフィン)のような多孔質の固体であってよい。好適な無機酸化物は、元素周期律表の第2、3、4、5、13、14、15、及び16族の元素の酸化物の中から見出すことができる。担体として好ましい酸化物の例としては、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、及び、カルシウム、アルミニウム、ケイ素、マグネシウム、又はチタン元素の混合酸化物、並びに対応する酸化物混合物、ハロゲン化マグネシウム、スチレン/ジビニルベンゼンコポリマー、ポリエチレン、又はポリプロピレンが挙げられる。単独で、又は上記記載の好ましい酸化物担体と組み合わせて用いることができる他の無機酸化物は、例えば、MgO、ZrO、TiO、又はBである。
用いることのできる担体の好適な種類は、活性水素原子を有する基によって官能化されている多孔質有機担体によって構成されるものである。有機担体が部分的に架橋したスチレンポリマーであるものが特に好適である。このタイプの担体は、ヨーロッパ出願EP−633272に記載されている。
本発明にしたがって用いるのに特に好適な不活性担体の他の種類は、ポリオレフィン多孔質プレポリマー、特にポリエチレンのものである。
本発明にしたがって用いるための不活性担体の更なる好適な種類は、国際出願WO−95/32995において記載されているもののような多孔質ハロゲン化マグネシウムのものである。
用いる担体材料は、好ましくは、10〜1000m/gの範囲の比表面積、0.1〜5mL/gの範囲の孔容積、及び1〜500μmの平均粒径を有する。50〜500m/gの範囲の比表面積、0.5〜3.5mL/gの範囲の孔容積、及び5〜350μmの範囲の平均粒径を有する担体が好ましい。200〜400m/gの範囲の比表面積、0.8〜3.0mL/gの範囲の孔容積、及び10〜300μmの平均粒径を有する担体が特に好ましい。
無機担体は、例えば吸着水を除去するために、熱処理にかけることができる。かかる乾燥処理は、概して、80〜300℃、好ましくは100〜200℃で行い、100〜200℃における乾燥は、減圧下及び/又は不活性ガス(例えば窒素)の雰囲気下で行うことが好ましく、或いは、無機担体は、200〜1000℃でか焼して、固体の所望の構造を生成するか及び/又は表面上に所望のOH濃度を与えることができる。また、担体は、金属アルキル、好ましくはアルミニウムアルキルのような通常のデシカント、クロロシラン又はSiCl、或いはメチルアルミノキサンを用いて化学的に処理することもできる。適当な処理法は、例えばWO−00/31090に記載されている。
また、無機担体材料は、化学的に変性することもできる。例えば、シリカゲルを(NHSiFで処理することによりシリカゲルの表面をフッ素化することができ、或いは、シリカゲルを、窒素、フッ素、又はイオウ含有基を有するシランで処理することによって、相応して変性されたシリカゲル表面を形成することができる。
また、微粉砕ポリオレフィン粉末(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、又はポリスチレン)のような有機担体材料を用いることもでき、同様に、使用前に適当な精製及び乾燥操作を用いて、吸着湿分、残留溶媒、又は他の不純物を除去することが好ましい。また、官能化ポリマー担体、例えば、その官能基、例えばカルボキシル又はヒドロキシ基を介して少なくとも1つの触媒成分を固定化することができるポリスチレンをベースとする担体を用いることもできる。本発明の対象である触媒系を担体上に担持し、更に必要な場合にはそのままか又は水と予備反応させたアルキルアルミニウム化合物を付加することによって得られる固体化合物を用いることができる。
好ましい態様においては、本発明の重合方法は溶液中で行う。
本発明の目的のために、溶液重合という用語は、ポリマーが、用いる重合温度において、少なくとも5重量%、好ましくは5〜50重量%の濃度範囲で、重合媒体中に完全に可溶であることを意味する。
ポリマーを重合媒体中に完全に可溶にするために、モノマーの混合物を不活性溶媒の存在下で用いることができる。この溶媒は、ヘキサン、ヘプタン、イソオクタン、イソドデカン、シクロヘキサン、及びメチルシクロヘキサンのような、脂肪族若しくは脂環式の炭化水素であってよい。また、ミネラルスピリット又は水素化ディーゼル油フラクションを用いることもできる。また、トルエンのような芳香族炭化水素を用いることもできる。用いるのに好ましい溶媒は、シクロヘキサン及びメチルシクロヘキサンである。混合物中の1−ブテン又はα−オレフィンの含量は、コポリマーにおいて望まれる最終コモノマー含量及びコモノマーの相対的な反応性比にしたがって変化させることができる。重合媒体の液相中のエチレン含量は、好ましくは1〜10重量%、より好ましくは2〜8重量%の範囲である。
したがって、コモノマーの比は、望まれる最終コポリマー、及び触媒系の相対的なコモノマー反応性比によって変動する。
当業者であれば、望まれるコポリマーを得るためのエチレン及びコモノマーの比を選択することができる。
本発明方法によって得られるコポリマー、特に高いコモノマー含量を有するものは、非常に粘稠質であり、このため、重合プロセスをスラリー中又は気相中で行う場合には反応器内の付着物のために工業プラントで製造するのが困難になる。これに対して、溶液重合法を行う場合には、この問題は回避される。
本発明方法によれば、エチレンを、式:CH=CHA(式中、TはC〜C20アルキル基である)の少なくとも1種類のα−オレフィンと接触させる。式:CH=CHTのα−オレフィンの例は、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4,6−ジメチル−1−ヘプテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、及び1−エイコセンである。用いるのに好ましいコモノマーは、1−ブテン及び1−ヘキセンである。
本発明によって得られるコポリマー中のエチレン誘導単位の含量は好ましくは60モル%〜95モル%の範囲である。好ましくは、エチレン誘導単位の含量は75モル%〜95モル%の範囲である。
分子量は、水素を加えることによって極めて効果的に制御することができる。
分子量分布は、異なるメタロセン化合物の混合物を用いるか、或いは、重合温度及び/又は分子量調整剤の濃度及び/又はモノマー濃度に関して異なる幾つかの段階で重合を行うことによって変化させることができる。更に、2種類の異なるメタロセン化合物の組み合わせを用いることによって重合プロセスを行うことにより、幅広い融点を有するポリマーが生成する。
本発明方法にしたがって得られるポリマーは、更に10モル%以下の非共役ジエンを含んでいてもよい。非共役ジエンは、6〜20個の炭素原子を有する、直鎖、分岐鎖、又は環式の炭化水素ジエンであってよい。好適な非共役ジエンの例は、
−1,4−ヘキサジエン及び1,6−オクタジエンのような直鎖非環式ジエン;
−5−メチル−1,4−ヘキサジエン、3,7−ジメチル−1,6−オクタジエン、3,7−ジメチル−1,7−オクタジエン、並びにジヒドロミルセン及びジヒドロオシメンの混合異性体のような分岐鎖非環式ジエン;
−1,3−シクロペンタジエン、1,4−シクロヘキサジエン、1,5−シクロオクタジエン、及び1,5−シクロドデカジエンのような単環脂環式ジエン;
−テトラヒドロインデン、メチルテトラヒドロインデン、ジシクロペンタジエン、ビシクロ−(2,2,1)−ヘプタ−2,5−ジエンのような多環脂環式縮合及び橋架環式ジエン;及び
−5−メチレン−2−ノルボルネン(MNB)、5−プロペニル−2−ノルボルネン、5−イソプロピリデン−2−ノルボルネン、5−(4−シクロペンテニル)−2−ノルボルネン、5−シクロヘキシリデン−2−ノルボルネン、5−ビニル−2−ノルボルネン、及びノルボルナジエンのような、アルケニル、アルキリデン、シクロアルケニル、及びシクロアルキリデンノルボルネン;
である。
好ましいジエンは、1,4−ヘキサジエン(HD)、5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)、5−ビニリデン−2−ノルボルネン(VNB)、5−メチレン−2−ノルボルネン(MNB)、及びジシクロペンタジエン(DCPD)である。特に好ましいジエンは、5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)及び1,4−ヘキサジエン(HD)である。
存在する場合には、非共役ジエンは、好ましくは、0.1モル%〜約10モル%、好ましくは0.2モル%〜5モル%、より好ましくは0.3モル%〜3モル%の量でポリマー中に含ませる。所望の場合には、全ジエン導入量を上記に規定する限界内として、1種類を超えるジエン、例えばHDおよびENBを同時に含ませることができる。
したがって、本発明の更なる対象は、重合条件下、
(a)式(I):
Figure 0005295098
の少なくとも1種類のメタロセン化合物;
(b)アルモキサン又はアルキルメタロセンカチオンを形成することのできる化合物;及び場合によっては
(c)有機アルミニウム化合物;
を接触させることによって得られる触媒系の存在下において、エチレン、式:CH=CHAのα−オレフィン、及び非共役ジエンを接触させることを含む重合方法である。
好ましくは、プロセスは溶液中で行う。
以下の実施例は本発明を例示するために与えるものであり、本発明を限定するものではない。
一般的特性:
テトラヒドロナフタレン中の固有粘度(IV):
ポリマーを135℃で1時間溶解することによって得られたテトラヒドロナフタレン(THN)溶液中において、測定を行った。
エチレン−ブテンコポリマーの13C−NMR分析:
13C−NMR分析によって、ポリマーの微細構造を調べた。試料を、120℃において、8%wt/vの濃度で1,1,2,2−テトラクロロエタン−d中に溶解した。100.61MHzで操作するBruker DPX400分光光度計において、120℃で13C−NMRスペクトルを得た。90°のパルス、H−13Cカップリングを除去するためのパルスとCPD(WALTZ 16)との間の遅延15秒で、それぞれのスペクトルを得た。6000Hzのスペクトルウィンドウを用いて、32Kのデータ点で約1500の過渡スペクトルを保存した。
Randall(下記参照文献1)にしたがってピークの割り当てを行い、Kakugo(下記参照文献2)によって提案された方法にしたがってトライアド分布及びコポリマーの組成を測定した(ピークの重なりを考慮した)。
37.24ppmにおけるTβδピーク(下記参照文献3にしたがって命名)を内部参照として用いた。Carman(下記参照文献3)にしたがってトライアドから反応性比の積r×rを算出した。
参照文献(1)J.C. Randall, Macromol. Chem. Phys., 1989, C29, 201;
参照文献(2)M.Kakugo, Y.Naito, K.Mizunuma, T.Miyatake, Macromolecules 1982, 15, 1150;
参照文献(3)C.J.Carman, R.A.Harrington, C.E.Wilkes, Macromolecules 1977, 10, 535。
化学物質及び特性:
全ての化学物質は、標準的なSchlenk法を用いて取り扱った。
メチルアルモキサン(MAO)は、Albemarleから30%wt/wtトルエン溶液として入手して、そのままで用いた。
rac−ジメチルシリルビス(2−メチル−4−(4−tert−ブチルフェニル)インデン−1−イル)ジクロロジルコニウム(C1)はWO−98/40331(実施例65)にしたがって調製し;rac−ジメチルシリルビス(2−メチル−4−(4−tert−ブチルフェニル)−1,5,6,7−テトラヒドロ−s−インダセン−1−イル)ジクロロジルコニウム(A−1)はEP−05102189.7に記載の手順にしたがって調製した。
触媒系:
触媒系の調製:
触媒系S1:
900gのTIBA/シクロヘキサン溶液(332g/L)、1070mLのMAO/トルエン溶液(Albemarle、30%wt/wt、d=0.92g/mL)、及び1600gのシクロヘキサンを、12Lの温度制御オートクレーブ内で混合した。50℃において1時間撹拌した後、9.67gのA−1(予め60mLのトルエン中に懸濁)をMAO/TIBA溶液に加えた。得られた混合物を50℃において更に90分間撹拌した後、4400gのシクロヘキサンを加え、更に10分間撹拌した後、混合物を濾過して、最終的に赤色の溶液を得た(濃度=76gTOT/L及び0.97g−メタロセン/L)。
触媒系S2:
13.5mLのTIBA/シクロヘキサン溶液(113g/L)を3.2mLのMAO/トルエン溶液(Albemarle、30%wt/wt、d=0.92g/mL、15.3ミリモルのMAO)と混合して、2:1のMAO/TIBAのモル比を得た。溶液を室温において1時間撹拌し、C−1(28.4mg、38.3マイクロモル)を含む50mLのSchlenkフラスコ中に移した。最終溶液を7.7mLのシクロヘキサンで希釈した。最終混合物濃度=100gTOT/L及び1.165g−メタロセン/L;色=暗赤色の溶液。
重合試験:
オートクレーブ中に初めに充填するモノマー(それぞれC及びC)及び溶媒の量、並びに試験中に常時供給する2種類のモノマーの比を、最終コポリマーに関する所望の組成、及び与えられたメタロセンの反応性比Rに基づいてASPEN ONEシミュレーションによって算出した。
Figure 0005295098
エチレン−1−ブテン共重合試験:
比較例1:
メカニカルスターラー及び50mLのステンレススチールバイアルを取り付けた4.4Lのジャケット付きステンレススチールオートクレーブを、ヘキサン中のAl(i−Bu)溶液で洗浄することによって清浄化し、窒素気流中、70℃で乾燥した。
11.9mLの100g/L−Al(i−Bu)/ヘキサン溶液(6ミリモルのAl(i−Bu)に相当する)、1000gのシクロヘキサン、111.5gのエチレン、及び121.6gのブテンをオートクレーブ中に充填し、100℃に加熱して、これによって15/85(wt/wt)のモノマー/シクロヘキサンの液体組成物及び22bar−gの圧力を生成した。
2mLの触媒/共触媒混合物を含む触媒系S2(溶液1mLあたり1.165mgのメタロセン)を、5mLのシクロヘキサンで希釈し、ステンレススチールバイアル内に充填し、窒素過圧によってオートクレーブ中に注入した。
合計で19gのエチレン及び12gのブテンを消費するように、一定のエチレン/ブテン混合物(60/40%wt)を30分間連続的に供給して22bar−gの圧力を保持した。
窒素によってオートクレーブを30barに加圧し、底部の排出バルブを開放してポリマーを加熱スチールタンク中に排出し、水蒸気で10分間処理した。タンクの加熱を停止し、0.5bar−gの窒素流を供給して水を除去した。最後にスチールタンクを開放し、湿潤状態のポリマーを回収し、減圧下70℃において一晩乾燥した。ポリマー試料に関して行った分析の結果を表1に報告する。
比較例2:
100℃及び28bar−gにおいて15/85%wtのモノマー/シクロヘキサンの液体組成物を得るために、1000gのシクロヘキサン、143.7gのエチレン、及び101gのブテンを供給して比較例1の手順を繰り返した。
2.5mLの触媒/共触媒混合物を含む触媒系S2(溶液1mLあたり1.165mgのメタロセン)を、5mLのシクロヘキサンで希釈し、ステンレススチールバイアル内に充填し、窒素過圧によってオートクレーブ中に注入した。
一定のエチレン/ブテン混合物(70/30%wt)を30分間連続的に供給して28bar−gの圧力を保持した。33.4gのエチレン及び14.2gのブテンが消費された。ポリマー試料に関して行った分析の結果を表1に報告する。
比較例3:
100℃及び32bar−gにおいて15/85%wtのモノマー/シクロヘキサンの液体組成物を得るために、1000gのシクロヘキサン、183gのエチレン、及び75gのブテンを供給して比較例1の手順を繰り返した。
3mLの触媒/共触媒混合物を含む触媒系S2(溶液1mLあたり1.165mgのメタロセン)を、5mLのシクロヘキサンで希釈し、ステンレススチールバイアル内に充填し、窒素過圧によってオートクレーブ中に注入した。
一定のエチレン/ブテン混合物(80/20%wt)を30分間連続的に供給して32bar−gの圧力を保持した。110gのエチレン及び28.4gのブテンが消費された。ポリマー試料に関して行った分析の結果を表1に報告する。
実施例4:
100℃及び31bar−gにおいて15/85%wtのモノマー/シクロヘキサンの液体組成物を得るために、1000gのシクロヘキサン、170gのエチレン、及び84gのブテンを供給して比較例1の手順を繰り返した。
1mLの触媒/共触媒混合物を含む触媒系S1(溶液1mLあたり0.97mgのメタロセン)を、5mLのシクロヘキサンで希釈し、ステンレススチールバイアル内に充填し、窒素過圧によってオートクレーブ中に注入した。
一定のエチレン/ブテン混合物(80/20%wt)を30分間連続的に供給して32bar−gの圧力を保持した。74.9gのエチレン及び18.5gのブテンが消費された。ポリマー試料に関して行った分析の結果を表1に報告する。
実施例5:
100℃及び15bar−gにおいて15/85%wtのモノマー/シクロヘキサンの液体組成物を得るために、1000gのシクロヘキサン、55.2gのエチレン、及び158gのブテンを供給して比較例1の手順を繰り返した。圧力計を取り付け、オートクレーブに接続したステンレススチールシリンダーを通して、400標準mLの水素を充填した。
0.5mLの触媒/共触媒混合物を含む触媒系S1(溶液1mLあたり0.97mgのメタロセン)を、5mLのシクロヘキサンで希釈し、ステンレススチールバイアル内に充填し、窒素過圧によってオートクレーブ中に注入した。
一定のエチレン/ブテン混合物(60/40%wt)を30分間連続的に供給して15bar−gの圧力を保持した。52gのエチレン及び35gのブテンが消費された。ポリマー試料に関して行った分析の結果を表1に報告する。
実施例6:
100℃及び34bar−gにおいて25/75%wtのモノマー/シクロヘキサンの液体組成物を得るために、1091gのシクロヘキサン、187gのエチレン、及び250gのブテンを供給して比較例1の手順を繰り返した。圧力計を取り付け、オートクレーブに接続したステンレススチールシリンダーを通して、300標準mLの水素を充填した。
0.5mLの触媒/共触媒混合物を含む触媒系S1(溶液1mLあたり0.97mgのメタロセン)を、5mLのシクロヘキサンで希釈し、ステンレススチールバイアル内に充填し、窒素過圧によってオートクレーブ中に注入した。
一定のエチレン/ブテン混合物(80/20%wt)を30分間連続的に供給して15bar−gの圧力を保持した。47.7gのエチレン及び11.6gのブテンが消費された。ポリマー試料に関して行った分析の結果を表1に報告する。
実施例7:
100℃及び33bar−gにおいて36/64%wtのモノマー/シクロヘキサンの液体組成物を得るために、901gのシクロヘキサン、175gのエチレン、及び405gのブテンを供給して比較例1の手順を繰り返した。300標準mLの水素をオートクレーブ中に充填した。
0.5mLの触媒/共触媒混合物を含む触媒系S1(溶液1mLあたり0.97mgのメタロセン)を、5mLのシクロヘキサンで希釈し、ステンレススチールバイアル内に充填し、窒素過圧によってオートクレーブ中に注入した。
一定のエチレン/ブテン混合物(70/30%wt)を30分間連続的に供給して33bar−gの圧力を保持した。17.7gのエチレン及び7.6gのブテンが消費された。ポリマー試料に関して行った分析の結果を表1に報告する。
実施例8:
100℃及び34bar−gにおいて50/50%wtのモノマー/シクロヘキサンの液体組成物を得るために、664gのシクロヘキサン、163gのエチレン、及び585gのブテンを供給して比較例1の手順を繰り返した。300標準mLの水素をオートクレーブ中に充填した。
1mLの触媒/共触媒混合物を含む触媒系S1(溶液1mLあたり0.97mgのメタロセン)を、5mLのシクロヘキサンで希釈し、ステンレススチールバイアル内に充填し、窒素過圧によってオートクレーブ中に注入した。
一定のエチレン/ブテン混合物(60/40%wt)を30分間連続的に供給して34bar−gの圧力を保持した。39gのエチレン及び26.4gのブテンが消費された。ポリマー試料に関して行った分析の結果を表1に報告する。
Figure 0005295098

Claims (2)

  1. 重合条件下、
    (a)式(IIa):
    Figure 0005295098
    の少なくとも1種のメタロセン化合物;及び
    (b)アルモキサン又はアルキルメタロセンカチオンを形成することのできる化合物;
    を接触させることによって得られる触媒系の存在下において、エチレンと少なくとも1種類の式:CH=CHA(式中、AはC〜C20アルキル基である)のα−オレフィンを重合条件下で接触させて、95モル%〜50モル%のエチレン誘導単位を含むコポリマーを得ることを含む重合方法であって、
    式(IIa)のメタロセン化合物において、
    Mは、元素周期律表の第4族に属するものから選択される遷移金属の原子であり;
    Xは、互いに同一か又は異なり、水素原子、ハロゲン原子、R、OR、OSOCF、OCOR、SR、NR、又はPR基であり、ここで、Rは線状又は分岐状C〜C40アルキル基であり;
    Lは、場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属するヘテロ原子を有する、C〜C20アルキリデン、C〜C20シクロアルキリデン、C〜C20アリーリデン、C〜C20アルキルアリーリデン、又はC〜C20アリールアルキリデン基から選択される二価の橋架基であるか、或いは5個以下のケイ素原子を有するシリリデン基であり;
    は線状C〜C40炭化水素基であり;
    は、水素原子、或いは、C〜C40炭化水素基であり;
    は水素原子、又は、場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属するヘテロ原子を有するC〜C40炭化水素基であり;
    、R、R、R、及びR10は、互いに同一か又は異なり、水素原子、又は、場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属するヘテロ原子を有するC〜C40炭化水素基であり;そして
    11及びR12は、互いに同一か又は異なり、水素原子、又は場合によっては元素周期律表の第13〜17族に属するヘテロ原子を有するC〜C40炭化水素基である前記重合方法。
  2. 本発明方法によって得られるポリマーが更に20モル%以下の非共役ジエンを含んでいてよい、請求項1に記載の方法。
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