JP5346075B2 - 1−ブテンターポリマー - Google Patents
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Description
(a)ポリマー鎖中に、3〜10重量%(7.5モル%〜18モル%)、好ましくは4〜8重量%(7.5モル%〜15モル%)のエチレン誘導単位;及び
(b)ポリマー鎖中に、2〜10重量%(2.5モル%〜12モル%)、好ましくは4〜7重量%(5モル%〜8.5モル%)のプロピレン誘導単位;
を含み、以下の特性:
・GPCによって測定して3より低い分子量分布Mw/Mn;
・本明細書中に記載の方法にしたがって測定してDSCにおいて検出できる融点を有しない;
・本明細書中に記載の方法にしたがって測定して、室温において10日間熟成した後に測定して12〜20J/g、好ましくは14〜18J/gの溶融エンタルピー;
を有する1−ブテン/エチレン/プロピレンターポリマーである。
エチレン誘導単位の含量が10重量%よりも高いと、本発明のターポリマーの引張特性が低下する。プロピレンの重量量に対するエチレンの重量量の比:C2/C3は、好ましくは0.2〜2、より好ましくは0.3〜1.5、更により好ましくは0.8〜1.3である。
好ましくは、本発明の1−ブテン/エチレン/プロピレンターポリマーは、
・90より低く、好ましくは85より低いショアA硬度値(ISO−868にしたがって測定);
・100%の変形において(ISO−2285)30%より低く、好ましくは20より低い引張永久歪み値;
・ISO−527にしたがって測定して3MPa〜20MPa、好ましくは7〜15MPaの範囲の破断点引張応力;
・ISO−527にしたがって測定して550%〜800%、好ましくは600%〜750%の範囲の破断点伸び;
を示す。
(A)立体剛性メタロセン化合物;
(A)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ができる化合物;及び場合によっては
(B)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。
Mは、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;好ましくは、Mはジルコニウムであり;
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、OSO2CF3、OCOR、SR、NR2、又はPR2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含む、線状又は分岐で飽和又は不飽和の、C1〜C20アルキル、C3〜C20シクロアルキル、C6〜C20アリール、C7〜C20アルキルアリール、又はC7〜C20アリールアルキル基であり;R’は、C1〜C20アルキリデン、C6〜C20アリーリデン、C7〜C20アルキルアリーリデン、又はC7〜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;
R1、R2、R5、R6、R7、R8、及びR9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含む、線状又は分岐で飽和又は不飽和の、C1〜C20アルキル、C3〜C20シクロアルキル、C6〜C20アリール、C7〜C20アルキルアリール、又はC7〜C20アリールアルキル基であり;或いは、R5とR6及び/又はR8とR9は、場合によっては飽和又は不飽和の5又は6員環を形成してもよく、かかる環は置換基としてC1〜C20アルキル基を有していてもよく;但し、R6又はR7の少なくとも一方は、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含む、線状又は分岐で飽和又は不飽和のC1〜C20アルキル基、好ましくはC1〜C10アルキル基であり;
好ましくは、R1、R2は、同一であり、場合によっては1以上のケイ素原子を含むC1〜C10アルキル基であり;より好ましくは、R1及びR2はメチル基であり;
R8及びR9は、互いに同一か又は異なり、好ましくはC1〜C10アルキル又はC6〜C20アリール基であり;より好ましくは、これらはメチル基であり;
R5は、好ましくは水素原子又はメチル基であり;或いはR6と結合して飽和又は不飽和の5又は6員環を形成してもよく、かかる環は置換基としてC1〜C20アルキル基を有していてもよく;
R6は、好ましくは、水素原子、或いはメチル、エチル、又はイソプロピル基であり;或いはR5と結合して上記に記載の飽和又は不飽和の5又は6員環を形成してもよく;
R7は、好ましくは、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含む、線状又は分岐で飽和又は不飽和の、C1〜C20アルキル基;好ましくはC1〜C10アルキル基であり;より好ましくは、R7はメチル又はエチル基であり;或いはR6が水素原子とは異なる場合には、R7は好ましくは水素原子であり;
R3及びR4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含む、線状又は分岐で飽和又は不飽和のC1〜C20アルキル基であり;好ましくは、R3及びR4は、互いに同一か又は異なりC1〜C10アルキル基であり;より好ましくは、R3はメチル又はエチル基であり;R4は、メチル、エチル、又はイソプロピル基である)
に属する。
(D)有機アルミニウム化合物。
好ましくは、式(I)の化合物は、式(Ia)又は(Ib):
R3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含む、線状又は分岐で飽和又は不飽和のC1〜C20アルキル基であり;好ましくは、R3はC1〜C10アルキル基であり;より好ましくは、R3はメチル又はエチル基である)
を有する。
のタイプの少なくとも1つの基を含む、線状、分岐、又は環式の化合物であると考えられる。
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;
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によ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、並びにヒドロカルビル基の1つが水素原子で置き換えられている対応する化合物、及びヒドロカルビル基の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。
トリエチルアンモニウムテトラ(フェニル)ボレート;
トリメチルアンモニウムテトラ(トリル)ボレート;
トリブチルアンモニウムテトラ(トリル)ボレート;
トリブチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート;
トリプロピルアンモニウムテトラ(ジメチルフェニル)ボレート;
トリブチルアンモニウムテトラ(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(4−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(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;
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;
トリフェニルホスホニウムテトラキス(フェニル)ボレート;
トリ(メチルフェニル)ホスホニウムテトラキス(フェニル)ボレート;
トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウムテトラキス(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(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;
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。
本発明による1−ブテン、プロピレン、及びエチレンの重合プロセスは、液相中において、不活性炭化水素溶媒の存在下又は不存在下、例えばスラリー中又は気相中で行うことができる。炭化水素溶媒は、トルエンのような芳香族か、或いはプロパン、ヘキサン、ヘプタン、イソブタン、又はシクロヘキサンのような脂肪族のいずれかであってよい。好ましくは、本発明のコポリマーは、溶液法、即ちポリマーが反応媒体中に完全か又は部分的に可溶である液相中で行うプロセスによって得られる。反応媒体として液体1−ブテン中で行う重合が好ましい。
実施例:
固有粘度(IV)は、テトラヒドロナフタレン(THN)中、135℃において測定した。
重合から得られた秤量した試料(5〜10mg)をアルミニウム皿中に密封し、20℃/分に相当する走査速度で200℃に加熱した。試料を200℃に5分間保持して全ての結晶を完全に溶融した。続いて、10℃/分に相当する走査速度で−20℃に冷却した後、ピーク温度を結晶化温度(Tc)として得た。−20℃において5分間静置した後、試料に対して10℃/分に相当する走査速度での200℃への2回目の加熱を行った。この2回目の加熱操作において、ピーク温度を融点(TmII)として、面積を国際標準溶融エンタルピー(ΔHfII)として得た。
重合から得られた秤量した試料(5〜10mg)をアルミニウム皿中に密封し、20℃/分に相当する走査速度で200℃に加熱した。試料を200℃に5分間保持して全ての結晶を完全に溶融した。次に、試料を室温において10日間保存した。10日後に、試料をDSCにかけ、−20℃に冷却し、次に10℃/分に相当する走査速度で200℃へ加熱した。この加熱操作において、ピーク温度を融点(Tm)として、面積を10日後の国際標準溶融エンタルピー(ΔHf)として得た。
以下の関係式を用いて13C−NMRスペクトルからダイアド分布を計算した。
PP=100・I1/Σ
PB=100・I2/Σ
BB=100(I3−I19)/Σ
PE=100(I5+I6)/Σ
BE=100(I9+I10)/Σ
EE=100(0.5(I15+I6+I10)+0.25(I14))/Σ
ここで、Σ=I1+I2+I3−I19+I5+I6+I9+I10+0.5(I15+I6+I10)+0.25(I14)
モル含量は以下の関係式を用いてダイアドから得た。
B(m%)=BB+0.5(BE+PB)
E(m%)=EE+0.5(PE+BE)
I1、I2、I3、I5、I6、I9、I6、I10、I14、I15、I19は、13C−NMRスペクトルにおけるピークの積分値である(参照として29.9ppmにおけるEEEシーケンスのピーク)。これらのピークの割当は、J.C. Randal, Macromol. Chem. Phys., C29, 201 (1989)、M.Kakugo, Y.Naito, K.Mizunuma, 及びT.Miyatake, Macromolecules 15, 1150 (1982)、及びH.N. Cheng, Journal of Polymer Science, Polymer Physics Edition, 21, 57 (1983)にしたがって行った。これらを表Aにまとめる(命名は、C.J.Carman, R.A.Harrington, 及びC.E.Wilkes, Macromolecules 10, 536 (1977)にしたがう)。
固定スリットによるCu−Kα1放射を用い、6秒毎に0.1°の段階で2θ=5°と2θ=35°の回折角の間のスペクトルを集めて、X線回折粉末回折計でX線結晶化度を測定した。
WO−01/47939にしたがって、ジメチルシランジイル{(1−(2,4,7−トリメチルインデニル)−7−(2,5−ジメチルシクロペンタ[1,2−b:4,3−b’]−ジチオフェン)}ジルコニウムジクロリド(A1)を調製した。
30.40gの[1−(2,4,7−トリメチルインデニル)][7−(2,5−ジメチルシクロペンタ[1,2−b:4,3−b’]−ジチオフェン)]ジメチルシラン、及び170mLの無水THFを、窒素下において、磁気撹拌棒を備えた円筒形のガラス反応器内に充填した。かくして得られた褐色の溶液を冷却し、0℃に保持し、ヘキサン中2.5Mのn−BuLi溶液58.4mL(146ミリモル)を、滴加漏斗を通して滴加した。添加の終了時において、暗褐色の溶液を室温で1時間撹拌した。次に、これを−50℃に冷却し、48.6mLのジエトキシメタン中3.05M−MeLi(148.2ミリモル)をゆっくりと加えた。250mLのSchlenkフラスコ内において、16.84gのZrCl4(MW=233.03g/モル、72.26ミリモル)を170mLのトルエン中でスラリー化した。両方の混合物を−50℃に保持し、ZrCl4スラリーをリガンドジアニオン溶液に素早く加えた。添加の終了時において、反応混合物を室温に到達させ、更に1時間撹拌した。黄緑色の懸濁液が得られた。1H−NMR分析(ファイルrld:20949−282)は、目標のコンプレックスへの完全な転化を示した。減圧下で全ての揮発分を除去し、得られた自由流動性の褐色の粉末を100mLのEt2O中に懸濁した。数分間撹拌した後、G4フリット上で懸濁液を濾過した。次に、フリット上の固体をEt2Oで2回(洗浄溶媒が褐色から黄色へ変化するまで)洗浄し、次に真空下で乾燥し、最後にフリット上において濾液が黄色から無色に変化するまで温トルエン(60℃)で抽出した(約650mLのトルエンを用いた)。抽出物を減圧下で乾燥して28.6gの黄色の粉末を得た。これは1H−NMR(ファイルrld:20949−284)によって純粋なコンプレックスであることが分かった。リガンドを基準とする収率は73.3%であった。
触媒溶液の製造:
メチルアルモキサン(MAO)は、Albermarleによって30%wt/wtトルエン溶液(d=0.92g/mL)として供給され、これをそのまま用いた。標準的なトリイソブチルアルミニウムアルキル(TIBA)は、Cromptonによって純粋な化学薬品として供給され、これを無水イソドデカン又はシクロヘキサンで更に希釈して、約100g/Lの濃度を有する無色の溶液を得た。全ての化学薬品は標準的なSchlenk法を用いて取り扱った。
19.0mgのA2を、室温、窒素雰囲気下において、磁気スターラーを備えた25mLのSchlenkフラスコ中に充填した。同時に、2.0mLのトルエン中30重量%MAOAlbemarle(AlMAO/Zr=267)を、室温、窒素雰囲気下において、第2の25mLのSchlenkフラスコ中に充填した。次に、シクロヘキサン中のトリイソブチルアルミニウム(8.2mL、濃度113g/L、4.69ミリモル、AlTIBA/Zr=133、AlTOT/Zr=400モル/モル、MAO/TIBA=2/1モル/モル)を、室温においてMAOに加えて無色の溶液を得て、これを室温において1時間撹拌した。最後に、シクロヘキサン/トルエン中のアルキルのこの溶液を、室温、窒素雰囲気下において、メタロセンにゆっくりと加えて明澄な暗赤色の触媒溶液を得た。これを4.7mLの無水シクロヘキサンで更に希釈し、次に室温において15分間撹拌し、そのまま重合において用いた。溶液濃度は溶液1リットルあたり触媒合計量(メタロセン+MAO+TIBA)100gであり、A2の濃度は、溶液1mLあたり1.275mgのメタロセンとなる量であった。
62.7mgのA1を、室温、窒素雰囲気下において、磁気スターラーを備えた100mLのSchlenkフラスコ中に充填した。同時に、6.05mLのトルエン中30重量%MAOAlbemarle(28.8ミリモル、AlMAO/Zr=267)を、室温、窒素雰囲気下において、50mLのSchlenkフラスコ中に充填した。次に、シクロヘキサン中のトリイソブチルアルミニウム(TIBA)(25mL、濃度114g/L、14.4ミリモル、AlTIBA/Zr=133、AlTOT/Zr=400モル/モル、MAO/TIBA=2/1モル/モル)を、室温においてMAOに加えて無色の溶液を得て、これを室温において1時間撹拌した。最後に、イソドデカン/トルエン中のアルキルのこの溶液を、室温、窒素雰囲気下において、14mLの無水シクロヘキサン中に予め懸濁したメタロセンにゆっくりと加えた。得られた明澄な暗赤色の触媒溶液を室温において1〜2時間撹拌し、これをそのまま重合において用いた。溶液濃度は溶液1リットルあたり触媒合計量(メタロセン+MAO+TIBA)100gであり、Zs39Me2の濃度は、溶液1mLあたり1.39mgのメタロセンとなる量であった。
液体ブテン−1、プロピレン、及びエチレンが液体媒体を構成する直列に接続した2つの撹拌反応器を含むパイロットプラントにおいて重合を行った。触媒系C2−A1を、3g/時の供給速度で第1の30L反応器中に注入し、表1に報告するデータにしたがって水素、1−ブテン、プロピレン、及びエチレンを供給しながら、70℃の重合温度において重合を連続的に行った。2つの反応器の圧力は、24bargにおいて一定に保持した。1−ブテンポリマーを溶液から溶融体として回収し、ペレットに切断した。重合条件を表1に報告する。
プロピレン供給を行わずに実施例1の実験を繰り返した。重合条件を表1に報告する。
基本手順A:バルク共重合:比較例2*、4*:
磁気駆動スターラー及び35mLのステンレススチールバイアルを備え、温度制御用のサーモスタットに接続した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、イソヘキサン中のAl−iBu3溶液で洗浄することによって予め清浄化し、窒素流中60℃において乾燥した。
スカベンジャー(イソヘキサン中の溶液として6ミリモルのAl−iBu3)及びモノマーを、室温においてオートクレーブ中に充填した。次に、これを重合温度(70℃)に温度制御した。オートクレーブの圧力及び温度が一定になったら、触媒/共触媒混合物を含む溶液を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。流量記録&制御システム(FRC)を用いて重合時間(1時間)にわたってエチレンを連続的に供給し、圧力を所望の値(11÷15barg)に保持した。重合時間の終了時において、撹拌を停止し、オートクレーブ中への圧力を窒素によって20bargに上昇させた。底部の排出バルブを開放し、コ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、0.5bargの窒素流を供給して水を除去した。室温において冷却した後、スチールタンクを開放し、湿潤状態のポリマーを回収した。湿潤状態のポリマーを、オーブン内、減圧下、70℃において一晩乾燥した。重合条件を表2に報告し、得られたポリマーの特性を表3に報告する。
磁気駆動スターラー及び35mLのステンレススチールバイアルを備え、温度制御用のサーモスタットに接続した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、イソヘキサン中のAl−iBu3溶液で洗浄することによって予め清浄化し、窒素流中60℃において乾燥した。
スカベンジャー(イソヘキサン中の溶液として6ミリモルのAl−iBu3)、シクロヘキサン、及びモノマーを、室温においてオートクレーブ中に充填した。次に、これを重合温度(70℃)に温度制御した。オートクレーブの圧力及び温度が一定になったら、触媒/共触媒混合物を含む溶液を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。流量記録&制御システム(FRC)を用いて重合時間(1時間)にわたって一定のブテン/エチレン混合物(所望のコポリマー組成による比)を連続的に供給し、圧力を所望の値(8÷13barg)に保持した。重合時間の終了時において、撹拌を停止し、オートクレーブ中への圧力を窒素によって20bargに上昇させた。底部の排出バルブを開放し、コ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、0.5bargの窒素流を供給して水を除去した。室温において冷却した後、スチールタンクを開放し、湿潤状態のポリマーを回収した。湿潤状態のポリマーを、オーブン内、減圧下、70℃において一晩乾燥した。重合条件を表2に報告し、得られたポリマーの特性を表3に報告する。
Claims (5)
- (a)3〜10重量%のエチレン誘導単位;及び
(b)2〜10重量%のプロピレン誘導単位;
を含み、
以下の特性:
・GPCによって測定して3より低い分子量分布Mw/Mn;
・DSCにおいて下記条件で測定した際に検出できる融点(TmII)を有しない
[測定条件]
1)試料を20℃/分で200℃まで加熱し、5分間保持する
2)続いて当該試料を10℃/分で−20℃まで冷却し、5分間保持する
3)続いて当該試料を10℃/分で200℃まで加熱し、この操作において観測される融点をTmIIとする;
・下記条件で室温において10日間熟成した後にDSCによって測定して12〜20J/gの溶融エンタルピー
[測定条件]
1)試料を20℃/分で200℃まで加熱し、5分間保持する
2)続いて当該試料を室温にて10日間保持する
3)続いて当該試料を−20℃まで冷却する
4)続いて当該試料を10℃/分で200℃まで加熱し、この操作において観測される溶融エンタルピーを、前記溶融エンタルピーとする;
を有する1−ブテン/エチレン/プロピレンターポリマー。 - ISO−868にしたがって測定して90より低いショアA硬度を有する、請求項1に記載の1−ブテン/エチレン/プロピレンターポリマー。
- ISO−2285にしたがって測定して100%変形において30%より低い引張永久歪みを有する、請求項1に記載の1−ブテン/エチレン/プロピレンターポリマー。
- 室温において10日間熟成した後に測定される前記溶融エンタルピーが14〜18J/gである、請求項1に記載の1−ブテン/エチレン/プロピレンターポリマー。
- テトラヒドロナフタレン中で測定して1より高い固有粘度(IV)を有する、請求項1〜3のいずれかに記載の1−ブテン/エチレン/プロピレンターポリマー。
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