JP5379677B2 - α−オレフィン重合体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
これらの用途で用いられる炭化水素系ワックスに対しては種々の性能が求められ、例えば、低減化されたべたつきやブリードアウト、適度に低い融点(20〜80℃)、適度な硬度、および優れた温度応答特性等が挙げられる。しかしながら、これらの性能はいずれも分子量や分子構造等の影響を受けるため、所望の水準を同時に達成することは容易ではなかった。
例えば、炭化水素系ワックスの一種であるパラフィンワックスにおいては、重量平均分子量(Mw)を1000未満に調整することで融点を50℃付近まで低下させることができるが、当該パラフィンワックスは柔らかく、硬度が低いという問題がある。
また、他の炭化水素系ワックスとしてポリオレフィンワックスが挙げられるが、上記用途における要求性能を基準にすると、それらは十分な性能を有していない。
例えば、特許文献1はメタロセン触媒を用いたポリオレフィンワックスの製造方法を開示するが、実施例に記載されているポリプロピレンワックスは比較的高分子量のものであり、高い融点を有する。特許文献2および3はカチオン重合によるオレフィンの低重合体の製造方法を開示するが、カチオン重合においては分子量および立体規則性の制御は困難であるため、得られた重合体は特定の融点でのみ融解するというシャープな融解性(優れた温度応答特性)を有するものではなく、べたつきやブリードアウトの原因になる。特許文献4は特定のメタロセン触媒を用いたポリオレフィン−ワックスの製造方法を開示するが、当該ポリオレフィン−ワックスは主にエチレンやプロピレンから製造される重量平均分子量(Mw)が1000以上の重合体であり、高い融点を有する。特許文献5はメタロセン触媒を用いたポリオレフィンの製造方法を開示するが、実施例においてはプロピレンやヘキセン等の比較的低分子の1−オレフィンが使用され、これらのポリオレフィンをワックスとして使用する際は、べたつきやブリードアウトの問題や融点の問題を同時に解消することは困難であると予想される。特許文献6は炭素数18のα−オレフィンを原料とするα−オレフィン重合体を開示し、当該重合体は重量平均分子量(Mw)が4000、融点が39℃でありワックスとして好ましい性質を有する。しかしながら、用途に合わせて当該ワックスを改良し特定の性質を変化させることを目的にする場合は、特許文献6に記載の技術では十分ではなかった。
上記のように、炭化水素系ワックスに関する従来の技術では、種々の要求性能をバランスよく満たし、さらにそれぞれの用途に合わせて特定の性質を自由に変えることは容易ではなく、さらなる技術開発が望まれていた。
1. 炭素数20〜40のα−オレフィン一種以上の重合体であって、以下の(1)〜(4)を満たすα−オレフィン重合体、
(1)ゲルパーミエイションクロマトグラフィ(GPC)法により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)から求めた分子量分布(Mw/Mn)が2以下、かつ重量平均分子量(Mw)が5000以下である。
(2)示差走査型熱量計(DSC)による融点(Tm)測定において得られる融解ピークが一つであり、該融解ピークの面積から計算される融解吸熱量(ΔH)が20J/g以上、かつ半値幅が10℃以下である。
(3)重量平均分子量(Mw)1000〜5000、平均炭素数(Cn)20〜40において、重量平均分子量(Mw)と平均炭素数(Cn)と示差走査型熱量計(DSC)で測定した融点(Tm)とが以下の関係式(a)を満たす。
0.0025×Mw+(Cn×3.3812−29.5)≦Tm≦0.0025×Mw+((Cn+1)×3.3812−29.5) (a)
(4)炭素数20〜40のα−オレフィン連鎖部に由来する立体規則性指標値[M2]が20モル%以上である。
2. 以下の(5)を満たす、上記1に記載のα−オレフィン重合体、
(5)不飽和末端基として、ビニリデン基を1分子当たり0.5〜1.0個有する。
3. (A)下記一般式(1)で表される遷移金属化合物、及び(B)(B−1)該(A)成分の遷移金属化合物又はその派生物と反応してイオン性の錯体を形成しうる化合物及び(B−2)アルミノキサンから選ばれる少なくとも一種の成分を含有する重合用触媒の存在下、炭素数20〜40のα−オレフィンを重合させることを特徴とする上記1に記載のα−オレフィン重合体の製造方法、
で表される構造を有する。E1及びE2はそれぞれ異なっていてもよく、同じであってもよい。]
4. 重合用触媒が、(C)有機アルミニウム化合物を含む上記3に記載のα−オレフィン重合体の製造方法、
5. 重合用触媒が、(A)成分、(B)成分及び炭素数3〜24のα−オレフィンを予め接触させてなるものである上記3に記載のα−オレフィンの製造方法、
6. 重合用触媒が、(A)成分、(B)成分、(C)成分及び炭素数3〜24のα−オレフィンを予め接触させてなるものである上記4に記載のα−オレフィンの製造方法。
(1)ゲルパーミエイションクロマトグラフィ(GPC)法により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)から求めた分子量分布(Mw/Mn)が2以下、かつ重量平均分子量(Mw)が5000以下である。
α−オレフィン重合体の重量平均分子量(Mw)が5000以下であると、ワックスとしての機能を満足する流動性が得られる。この重量平均分子量は好ましくは1000〜5000であり、重量平均分子量が1000以上であると、液体であるモノマーとは区別される性状を有することとなる。
また、分子量分布が2以下であると、α−オレフィン重合体の表面特性が良好となり、べたつきや強度低下が抑制される。この分子量分布は、好ましくは1.05〜2.0、より好ましくは1.1〜2.0である。
なお、上記の重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィ(GPC)法により、下記の装置及び条件で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)、及びこの重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)より算出した値である。
カラム :TOSO GMHHR−H(S)HT
検出器 :液体クロマトグラム用RI検出器 WATERS 150C
<測定条件>
溶媒 :1,2,4−トリクロロベンゼン
測定温度 :145℃
流速 :1.0ml/分
試料濃度 :2.2mg/ml
注入量 :160μl
検量線 :Universal Calibration
解析プログラム:HT−GPC(Ver.1.0)
融解吸熱量(ΔH)は以下のようにして求める。すなわち、示差走査型熱量計(パーキン・エルマー社製、DSC−7)を用い、試料10mgを窒素雰囲気下、−10℃で5分間保持した後、120℃まで10℃/分で昇温させることにより得られた融解吸熱カーブの最も高温側に観測されるピークのピークトップが融点(Tm)であり、融点(Tm)の測定において得られる融解ピークの面積から、融解吸熱量(ΔH)を計算する。
本発明のα−オレフィン重合体において、ΔHは、好ましくは20〜250J/g、より好ましくは30〜200J/gである。ΔHは、軟質であるか否かを表す指標であり、この値が大きくなると弾性率が高く、軟質性が低下していることを意味する。
上記融点(Tm)を測定する昇温過程にて観測される融解ピークは一つであることを要する。ピークが一つであることは、他のピークやショルダーと見られる吸収が無いことを意味する。
0.0025×Mw+(Cn×3.3812−29.5)≦Tm≦0.0025×Mw+((Cn+1)×3.3812−29.5) (a)
上記平均炭素数は、20〜32であることが好ましい。なお、平均炭素数とは、二種以上のα−オレフィンを原料として用いる場合に、それぞれのα−オレフィンの含有量に基づいて算出した平均の炭素数を言う。一種のα−オレフィンを原料として用いる場合は、上記平均炭素数は、このα−オレフィンの炭素数を指す。
本発明者らは、重量平均分子量(Mw)が5000以下になると、融点が分子量に依存し、分子量の低下にともなって融点も降下することを見出した。さらに炭素数18以下のα−オレフィンの重合体と、炭素数が20以上のα−オレフィンの重合体とでは、その挙動に違いがあり、図1に示すような結果が得られた。図1に示すグラフは、分子量と融点(℃)との関係を示し、このグラフにおいて、□及び■は、炭素数16のα−オレフィンの重合体における融点の下限値及び上限値、△及び×は、炭素数18のα−オレフィンの重合体における融点の下限値及び上限値、*及び●は、炭素数20のα−オレフィンの重合体における融点の下限値及び上限値、+及び−は、炭素数22のα−オレフィンの重合体における融点の下限値及び上限値を示す。上記関係式(a)は実施例に示す測定結果から得られたものである。この測定において、重合条件の温度と水素を調整することで分子量を変化させたサンプルを合成し、分子量と融点挙動(傾き)、炭素数と融点挙動(切片)を算出し、関係式(a)を求めた。また、上述の融点の下限値及び上限値は、関係式(a)により得られたものである。
なお、炭素数18以下のα−オレフィンについて、重量平均分子量と融点とは下記の関係を有する。
0.0011×Mw+(Cn×3.3812−29.5)≦Tm≦0.0011×Mw+((Cn+1)×3.3812−29.5)
図1に示すように、炭素数20以上のα−オレフィンの重合体は、分子量と融点との関係を示す直線の傾きが大きいことから、所望の融点のα−オレフィン重合体を得るための分子量の調節が容易である。
本発明のα−オレフィン重合体において、融点(Tm)は、10〜90℃程度、好ましくは40〜70℃である。
立体規則性指標値[M2]が50モル%以上であることは、本発明のα−オレフィン重合体が、良好なアイソタクチック構造を有することを示す。この立体規則性指標値[M2]が20モル%未満であると、アクタクチック構造やシンジオタクチック構造となるため、α−オレフィンの非晶性又は結晶性が低下し、このため表面特性の悪化、特にべたつきや強度低下につながる。
立体規則性指標値[M2]、好ましくは20〜90モル%、より好ましくは22〜85モル%、さらに好ましくは25〜75モル%である。このように立体規則性を20モル%以上に制御することにより、本発明の目的を達成することができる。
この立体規則性指標値[M2]は、T.Asakura,M.Demura,Y.Nishiyamaにより報告された「Macromolecules,24,2334(1991)」で提案された方法に準拠して求めた。すなわち、13C−NMRスペクトルで、高級α−オレフィンに由来する側鎖α位のCH2炭素が立体規則性の違いを反映して分裂して観測されることを利用して求めることができる。上記[M2]の値が大きいほどアイソタクティシティーが高いことを示す。
13C−NMRの測定は、下記の装置及び条件にて行うことができる。
測定温度:130℃
パルス幅:45°
積算回数:1000回
溶媒:1,2,4−トリクロロベンゼンと重ベンゼンの90:10(容量比)混合溶媒
[M2]=[(36.2〜35.3ppmの積分強度)/(36.2〜34.5ppmの積分強度)]×100
赤外線吸収スペクトル法は、「新版 高分子分析ハンドブック 、日本分析化学会、高分子分析研究懇談会編」に記載された方法に準拠して行うことができる。
それによれば、赤外線吸収スペクトル法による不飽和末端基の定量方法においては、ビニル基、ビニリデン基、トランス(ビニレン)基などの不飽和基は、それぞれ、赤外線吸収スペクトルの910cm-1、888cm-1、963cm-1の吸収から定量することができる。
また、核磁気共鳴スペクトル法によるビニリデン不飽和基の定量は、次のようにして行う。
不飽和末端基がビニリデン基である場合の個数は、常法に従った1H−NMRの測定により求められる。
1H−NMR測定から得られたδ4.8〜4.6(2H)に出現するビニリデン基に基づいて、定法によりビニリデン基の含有量(C)(モル%)を算出する。
更に、ゲルパーミエイションクロマトグラフィ(GPC)より求めた数平均分子量(Mn)とモノマー分子量(M)から、次式によって一分子当たりのビニリデン基の個数を算出する。
一分子当たりの末端ビニリデン基(個)=(Mn/M)×(C/100)
上記一般式(1)において、Xはσ結合性の配位子を示し、その具体例としては、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数1〜20のアミド基、炭素数1〜20の珪素含有基、炭素数1〜20のホスフィド基、炭素数1〜20のスルフィド基、炭素数1〜20のアシル基等が挙げられる。qは1〜5の整数で、[(Mの原子価)−2]を示し、qが2以上の場合、複数のXは同じでも異なっていてもよい。
炭素数1〜20のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、フェニルメトキシ基及びフェニルエトキシ基等が挙げられる。炭素数6〜20のアリールオキシ基としては、フェノキシ基、メチルフェノキシ基及びジメチルフェノキシ基等が挙げられる。
炭素数1〜20の珪素含有基としては、メチルシリル基、フェニルシリル基等のモノ炭化水素置換シリル基;ジメチルシリル基、ジフェニルシリル基等のジ炭化水素置換シリル基;トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基、ジメチル(t−ブチル)シリル基、トリシクロヘキシルシリル基、トリフェニルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、メチルジフェニルシリル基、トリトリルシリル基、トリナフチルシリル基等のトリ炭化水素置換シリル基;トリメチルシリルエーテル基等の炭化水素置換シリルエーテル基;トリメチルシリルメチル基等の珪素置換アルキル基;トリメチルシリルフェニル基等の珪素置換アリール基、ジメチルヒドロシリル基及びメチルジヒドロシリル基等が挙げられる。
炭素数1〜20のスルフィド基としては、メチルスルフィド基、エチルスルフィド基、プロピルスルフィド基、ブチルスルフィド基、ヘキシルスルフィド基、シクロヘキシルスルフィド基、オクチルスルフィド基等のアルキルスルフィド基;ビニルスルフィド基、プロペニルスルフィド基、シクロヘキセニルスルフィド基等のアルケニルスルフィド基;ベンジルスルフィド基、フェニルエチルスルフィド基、フェニルプロピルスルフィド基等のアリールアルキルスルフィド基;フェニルスルフィド基、トリルスルフィド基、ジメチルフェニルスルフィド基、トリメチルフェニルスルフィド基、エチルフェニルスルフィド基、プロピルフェニルスルフィド基、ビフェニルスルフィド基、ナフチルスルフィド基、メチルナフチルスルフィド基、アントラセニルスルフィド基、フェナントニルスルフィド基等のアリールスルフィド基などが挙げられる。
炭素数1〜20のアシル基としては、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、バレリル基、パルミトイル基、ステアロイル基、オレオイル基等のアルキルアシル基、ベンゾイル基、トルオイル基、サリチロイル基、シンナモイル基、ナフトイル基、フタロイル基等のアリールアシル基、シュウ酸、マロン酸、コハク酸等のジカルボン酸からそれぞれ誘導されるオキサリル基、マロニル基、スクシニル基等が挙げられる。
アミンとしては、炭素数1〜20のアミン類が挙げられ、具体的には、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、シクロヘキシルアミン、メチルエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、メチルエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルアミン等のアルキルアミン;ビニルアミン、プロペニルアミン、シクロヘキセニルアミン、ジビニルアミン、ジプロペニルアミン、ジシクロヘキセニルアミン等のアルケニルアミン;フェニルメチルアミン、フェニルエチルアミン、フェニルプロピルアミン等のアリールアルキルアミン;ジフェニルアミン、ジナフチルアミン等のアリールアミン、又はアンモニア、アニリン、N−メチルアニリン、ジフェニルアミン、N,N−ジメチルアニリン、メチルジフェニルアミン、ピリジン及びp−ブロモ−N,N−ジメチルアニリン等が挙げられる。
ナフチルホスフィン、メチルナフチルホスフィン、アントラセニルホスフィン、フェナントニルホスフィン;ホスフィンの水素原子をアルキルアリールが2個置換したジ(アルキルアリール)ホスフィン;ホスフィンの水素原子をアルキルアリールが3個置換したトリ(アルキルアリール)ホスフィン等のアリールホスフィン等が挙げられる。
チオエーテルの具体例としては、上記のスルフィドが挙げられる。
上記、A1及びA2は、例えば、下記式(4)又は(5)で表される構造を有する。
R5及びR6は、炭素数1〜20の炭素含有基を示し、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基等のアルキル基;ビニル基、プロペニル基、シクロヘキセニル基等のアルケニル基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアリールアルキル基;フェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基等のアリール基等が挙げられる。
E3が硼素である場合、R5は、窒素、酸素、リン又はイオウを含む電気的に中性の塩基性基、あるいはアルキルアニオン、アリルアニオン又はN−を含むマイナスの電荷を有する基を示す。E4とR6の関係についても同様である。
アルキルアニオン、アリルアニオン、N−を含むマイナスの電荷を有する基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基等のアルキル基;ビニル基、プロペニル基、シクロヘキセニル基等のアルケニル基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアリールアルキル基;フェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基等のアリール基;ジメチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ジフェニルアミノ基等の含窒素基等が挙げられる。
E4がリンである場合のR7の具体例としては、オキソ基、メチルイミノ基、フェニルイミノ基、トリメチルシリルイミノ基、チオ基、=C(CH3)2及び=CPh2等が挙げられる。
上記一般式(4)又は(5)で表され、かつ硼素及びリンを含まない架橋基の具体例としては、ジメチルシリレン、ジエチルシリレン、ジイソプロピルシリレン、メチルイソプロピルシリレン、ジフェニルシリレン、ジ(p−トリル)シリルレン、メチルフェニルシリルレン、エチルフェニルシリレン等の置換シリル基;テトラメチルジシリル基、ジメチルジフェニルジシリル基等の置換ジシリル基;イソプロピリデン、ジフェニルメチレン、メチルフェニルメチレン、エチリデン、メチレン、エチレン、テトラメチルエチレン、シクロヘキシリデン、1,2−シクロヘキシレン、1,2−フェニレン、ビニレン、ビニリデン、エテニリデン(CH2=C=)等の炭化水素基等が挙げられる。
硼素及びリンを含まない架橋基としては、下記一般式(6)で表される架橋基が好ましい。
ここで、炭素数1〜20の炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基等のアルキル基;、ビニル基、プロペニル基、シクロヘキセニル基等のアルケニル基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアリールアルキル基;フェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントラセニル基、フェナントニル基等のアリール基等が挙げられる。
上記一般式(1)において、E1及びE2は、下記一般式(2)又は(3)で表される構造を有する。E1及びE2はそれぞれ異なっていてもよく、同じであってもよい。
上記一般式(2)において、R1〜R3で示されるハロゲン原子としては、塩素原子、フッ素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。炭素数1〜20の炭化水素基の具体例としては、上記一般式(6)において例示したものと同様のものが挙げられる。炭素数1〜4のハロゲン含有炭化水素基の具体例としては、クロロメチル基、ブロモメチル基、ブロモエチル基、p−フルオロフェニル基、p−フルオロフェニルメチル基、3,5−ジフルオロフェニル基、ペンタクロロフェニル基、3,4,5−トリフルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基及び3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル基等が挙げられる。
R1〜R3で示されるヘテロ原子含有基の具体例としては、ジフェニルホスフィノ基、ジメチルボリル基、ジフェニルボリル基及びジメチオルアルセニル基等が挙げられる。
上記一般式(3)において、R4で示される炭素数1〜20の炭化水素基の具体例としては、上記一般式(6)において例示したものと同様のものが挙げられる。
また、これらの化合物において、ジルコニウムを、チタン又はハフニウムに置換したもの、ジルコニウムを他の族の金属元素に置換した類似化合物も用いることができる。
([L1−R11]h+)a([Z]-)b ・・・(7)
([L2]h+)a([Z]-)b ・・・(8)
R11は、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、アルキルアリール基又はアリールアルキル基を示す。R11の具体例としては、水素原子、メチル基、エチル基、ベンジル基及びトリチル基等を挙げることができる。
[Z1]-は複数の基が元素に結合したアニオン、すなわち、〔M3G1G2・・・Gf〕-を示す。ここで、M3は周期律表第5〜15族元素、好ましくは周期律表第13〜15族元素を示す。M3の具体例としては、B、Al、Si、P、As及びSb等が挙げられ、B及びAlが好ましい。
[Z2]-の具体例としては、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン(CF3SO3)-、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)メチルアニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)ベンジルアニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミド、過塩素酸アニオン(ClO4)-、トリフルオロ酢酸アニオン(CF3CO2)-、ヘキサフルオロアンチモンアニオン(SbF6)-、フルオロスルホン酸アニオン(FSO3)-、クロロスルホン酸アニオン(ClSO3)-、フルオロスルホン酸アニオン/5−フッ化アンチモン(FSO3/SbF5)-、フルオロスルホン酸アニオン/5−フッ化砒素(FSO3/AsF5)-及びトリフルオロメタンスルホン酸/5−フッ化アンチモン(CF3SO3/SbF5)-等を挙げることができる。
上記一般式(8)において、L2は、M1、R12R13M2、R14 3C又はR15M2を示す。ここで、M1は、周期律表第1〜3、11〜13、17族元素を含むものであり、M2は、周期律表第7〜12族元素を示す。M1の具体例としては、Li、Na、K、Ag、Cu、Br、I及びI3等を挙げることができ、M2の具体例としては、Mn、Fe、Co、Ni及びZn等を挙げることができる。
R12及びR13は、それぞれシクロペンタジエニル基、置換シクロペンタジエニル基、インデニル基、置換インデニル基、フルオレニル基又は置換フルオレニル基を示す。R12及びR13の具体例としては、シクロペンタジエニル基、メチルシクロペンタジエニル基、エチルシクロペンタジエニル基及びペンタメチルシクロペンタジエニル基等を挙げることができる。
(B)成分のうちの(B−2)成分のアルミノキサンとしては、下記一般式(9)で表される鎖状アルミノキサン、及び下記一般式(10)で示される環状アルミノキサンを挙げることができる。
上記一般式(9)又は(10)で表されるアルミノキサンとして具体的には、メチルアルミノキサン、エチルアルミノキサン及びイソブチルアルミノキサン等が挙げられる。
上記アルミノキサンの製造法としては、アルキルアルミニウムと水等の縮合剤とを接触させる方法が挙げられるが、その手段については特に限定はなく、公知の方法に準じて反応させればよい。例えば、(1) 有機アルミニウム化合物を有機溶媒に溶解しておき、これを水と接触させる方法、(2) 重合時に当初有機アルミニウム化合物を加えておき、後に水を添加する方法、(3) 金属塩等に含有されている結晶水、無機物や有機物への吸着水を有機アルミニウム化合物と反応させる方法、(4) テトラアルキルジアルミノキサンにトリアルキルアルミニウムを反応させ、さらに水を反応させる方法等がある。
なお、アルミノキサンとしては、トルエン等の炭化水素系溶媒に不溶性のものであってもよい。これらのアルミノキサンは一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
硼素化合物としては、例えば、トリフェニル硼素、トリス(ペンタフルオロフェニル)硼素、トリス[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]硼素、トリス[(4−フルオロメチル)フェニル]硼素、トリメチル硼素、トリエチル硼素、トリ−n−ブチル硼素、トリス(フルオロメチル)硼素、トリス(ペンタフルオロエチル)硼素、トリス(ノナフルオロブチル)硼素、トリス(2,4,6−トリフルオロフェニル)硼素、トリス(3,5−ジフルオロ)硼素、トリス[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]硼素、ビス(ペンタフルオロフェニル)フルオロ硼素、ジフェニルフルオロ硼素、ビス(ペンタフルオロフェニル)クロロ硼素、ジメチルフルオロ硼素、ジエチルフルオロ硼素、ジ−n−ブチルフルオロ硼素、ペンタフルオロフェニルジフルオロ硼素、フェニルジフルオロ硼素、ペンタフルオロフェニルジクロロ硼素、メチルジフルオロ硼素、エチルジフルオロ硼素及びn−ブチルジフルオロ硼素等が挙げられる。
固体状無機化合物としては、マグネシウム化合物及びアルミニウム化合物等が、効率的に活性点を形成できる点から好ましく用いられる。
マグネシウム化合物としては、例えば、塩化マグネシウム及びジエトキシマグネシウム等が使用でき、アルミニウム化合物としては、酸化アルミニウム及び塩化アルミニウム等が使用できる。
これらのルイス酸は一種用いてもよく、また、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記重合用触媒の調製には、粘土、粘土鉱物のいずれを用いてもよく、これらは、天然産のものでも、人工合成したものであってもよい。粘土及び粘土鉱物としては、モンモリロナイト含量が低いためベントナイトと呼ばれる粘土、モンモリロナイトに他の成分が多く含まれる木節粘土、ガイロメ粘土、繊維状の形態を示すセピオライト、パリゴルスカイト、非結晶質あるいは低結晶質のアロフェン及びイモゴライト等が挙げられる。
また、フィロ珪酸やフィロ珪酸塩等のフィロ珪酸類を挙げることができる。フィロ珪酸塩には、天然品として、スメクタイト族に属するモンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト、雲母族に属するイライト、セリサイト及びスメクタイト族と雲母族又は雲母族とバーミクキュライト族との混合層鉱物等を挙げることができる。合成品としては、フッ素四珪素雲母、ラポナイト及びスメクトン等を挙げることができる。
体積平均粒子径及び粒径分布の測定方法としては、例えば、レーザー光による光透過性で粒径を測定する機器(GALAI Production Ltd.製のCIS−1)を用いる測定方法が挙げられる。
また、(B−2)化合物を用いた場合、(A)成分と(B−2)成分の使用割合は、モル比で好ましくは1:1〜1:1000000、より好ましくは1:10〜1:10000の範囲である。この範囲にあれば、単位質量ポリマー当りの触媒コストがあまり高くならず、実用的である。
(B)成分として(B−4)化合物を用いた場合、(A)成分と(B−4)成分との割合は、(B−4)成分の粘土等の単位質量[g]に対し、(A)成分の遷移金属錯体が0.1〜1,000μmol程度、好ましくは1〜100μmolの範囲である。
R17 vAlX1 3-v ・・・(11)
(式中、R17は炭素数1〜10のアルキル基、X1は水素原子、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリール基又はハロゲン原子を示し、vは1〜3の整数である。)
(C)成分の有機アルミニウムの使用量は、(A)成分と(C)成分のモル比で好ましくは1:1〜1:10000、より好ましくは1:5〜1:2000、さらに好ましくは1:10〜1:1000である。(C)成分を用いることにより、遷移金属当たりの重合活性を向上させることができる。(A):(C)が1:1〜1:10000の範囲にあると、(C)成分の添加効果と経済性のバランスが良好であり、また、目的とするα−オレフィン.重合体中にアルミニウムが多量に存在するおそれがない。
炭素数3〜18のα−オレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−オクテン、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、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン及び1−オクタデセンなどが挙げられる。これらのα−オレフィンはそれぞれ単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明におけるα−オレフィン重合時には、上記触媒を用いて予備重合を行うことができる。この予備重合は、固体触媒成分に少量のα−オレフィンを接触させることにより、行なうことができる。この場合の反応温度は、通常−20〜100℃程度、好ましくは−10〜70℃、より好ましくは0〜50℃である。また、この予備重合に際して用いる溶媒としては、不活性炭化水素、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素及びモノマーが挙げられ、この中で、脂肪族炭化水素及び芳香族炭化水素が好ましい。予備重合の条件は、(A)成分の遷移金属化合物1mmol当たり予備重合生成物が1〜10000g、好ましくは10〜1000gとなるように設定することが望ましい。
原料である炭素数20〜40のα−オレフィンは、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせてもよい。二種以上のα−オレフィンを用いて共重合を行なう場合、上記α−オレフィンを任意に組み合わせることができる。
(1)極限粘度[η]
(株)離合社のVMR−053型自動粘度計を用い、テトラリン溶媒中135℃において測定した。
(2)重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)
上述した方法により測定した。
(3)融点(Tm)、融解吸熱量(ΔH)及び半値幅
上述した方法により測定した。
(4)立体規則性指標値[M2]
上述した方法により測定した。
(5)針入度
JIS K−2235−5.4に準拠し測定した。すなわち、試料を加熱溶融して試料容器に採り、放冷後、恒温水浴中で25℃に保ち、自動針入度試験機にて測定した。
(6)ビニリデン基濃度、ビニリデン基個数(一分子あたり)
ビニリデン濃度はNMRにより測定した。ビニリデン1分子あたりの個数は数平均分子量とビニリデン濃度から算出した。
個数=(ビニリデン濃度mol%)/{(252/Mn)×100}
2−ブロモ−1−インダノールを原料として2−ブロモインデンを合成した。窒素気流下、2−ブロモインデン10.0g(51.3mmol)とマグネシウム5gとを反応させてブロモマグネシウムインデンを得た。これに、トリメチルクロロシラン6.5mlを反応させることにより、2−トリメチルシリルインデン7.14g(37.9mmol)を無色油状物として得た。
得られた2−トリメチルシリルインデン7.14gを、ジクロロメタン20mlに溶解し、0℃で三塩化硼素のジクロロメタン溶液(1.0mol/L)38.0mlを添加し、室温で3時間攪拌した。溶媒を除去することにより、(2−インデニル)ジクロロボランを淡黄色固体として7.1g(36.1mmol)得た。
これをヘキサン50mlに溶解した。この溶液に、0℃でジイソプロピルアミン10.1ml(72.2mmol)をヘキサン10mlに溶解した溶液を滴下した。
滴下終了後、2時間加熱還流し、沈殿をろ別した。ろ液の溶媒を減圧下留去し、得られた油状物を減圧蒸留(140℃/12kPa)することにより、無色の固体として、(2−インデニル)(ジイソプロピルアミノ)クロロボラン6.42g(24.5mmol)を得た。
この化合物の1H−NMR(CDCl3)のスペクトルは、−0.50(s,3H),0.50(s,3H),1.04(d,6H),1.30(d,6H),2.33(s,6H),2.82(m,2H),6.28(2H),7.28〜7.67(m,5H)であった。
窒素気流下、2−ブロモインデン3.1g(15.9mmol)と、マグネシウム1.6gを、テトラヒドロフラン50ml中で反応させ、ブロモマグネシウムインデンを含む反応溶液を得た。この反応溶液を、上記(1)で合成した(2−インデニル)(ジイソプロピルアミノ)クロロボラン4.11g(15.7mmol)をテトラヒドロフラン30mlに溶解した溶液に、0℃で滴下した。室温で4時間攪拌した後、溶媒を留去し、ヘキサン40ml、ジクロロメタン10mlで2回抽出することにより、淡黄色固体のビス(2−インデニル)(ジイソプロピルアミノ)ボランを6.47g(19.0mmol)得た。
テトラヒドロフラン50ml中で、ジイソプロピルアミン3.3ml(23.5mmol)とn−ブチルリチウムのヘキサン溶液(1.58mol/L)14.8mlとを反応させ、リチウムジイソプロピルアミドを得た。
ビス(2−インデニル)(ジイソプロピルアミノ)ボラン4.0g(11.7mmol)をテトラヒドロフラン30mlに溶解し、これに上記リチウムジイソプロピルアミドを0℃で滴下した。
滴下終了後、室温で2時間攪拌すると暗緑色溶液となった。これに、テトラメチルジクロロジシラン2.0mlを−78℃で滴下した後、室温で2時間攪拌した。溶媒を留去し、ヘキサン30mlで2回抽出した。減圧下にて、ヘキサンを留去することにより、白色固体の(1,1’−Me2SiSiMe2)(2,2’−(i−Pr)2NB)ビス(インデン)2.61g(5.7mmol)を得た。
上記(2)で得られた1,1’−Me2SiSiMe2)(2,2’−(i−Pr)2NB)ビス(インデン)1.4g(3.1mmol)をエーテル30mlに溶解し、−78℃でn−ブチルリチウムのヘキサン溶液(1.58mol/L)3.9mlを滴下し、室温で8時間攪拌した。溶媒を減圧下で留去した後、得られた固体をヘキサン30mlで洗浄することにより、ジリチオ塩を淡橙色固体として得た。
これをトルエン20mlに懸濁させ、別に、トルエン10mlに懸濁させた四塩化ジルコニウム0.72g(3.1mmol)を0℃で滴下した。室温で終夜攪拌し、沈殿部をろ別し、溶媒を半分に濃縮し、ヘキサン5mlを加えることにより、黄色粉末として(1,1’−Me2SiSiMe2)(2,2’−(i−Pr)2NB)ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド0.29gを得た。
製造例1で得られたジルコニウム錯体、ジメチルアニリニウムボレート、トリイソブチルアルミニウム及び1−オクタデセン(出光興産株式会社製、商品名 リニアレン18)をトルエン中で混合し、室温において12時間攪拌することにより予備重合触媒溶液を得た。
熱乾燥させた1Lのオートクレーブに、炭素数20のα−オレフィン200ml、トリイソブチルアルミニウム0.5mmol、製造例1で合成した(1,1’−Me2SiSiMe2)(2,2’−(i−Pr)2NB)ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド1μmol、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4μmolを加え、さらに水素0.8MPaを導入し、重合温度140℃にて240分間重合した。重合反応終了後、反応物をアセトンにて沈殿させた後、加熱、減圧下、乾燥処理することにより、高級α−オレフィン重合体135gを得た。
得られた高級α−オレフィン重合体について、上記の方法により物性を測定した。結果を表1に示す。
熱乾燥させた1Lのオートクレーブに、炭素数20のα−オレフィンを200ml、トリイソブチルアルミニウム0.5mmol、製造例2で調製した予備重合触媒溶液2μmolを加え、さらに水素0.2MPaを導入し、重合温度80℃にて240分間重合した。重合反応終了後、反応物をアセトンにて沈殿させた後、加熱、減圧下、乾燥処理することにより、高級α−オレフィン重合体130gを得た。
得られた高級α−オレフィン重合体について、上記の方法により物性を測定した。結果を表1に示す。
熱乾燥させた1Lのオートクレーブに、炭素数22のα−オレフィンと炭素数24のα−オレフィンとの混合物(炭素数22:64質量%、炭素数24:36質量%)のα−オレフィンを200ml、トリイソブチルアルミニウム0.5mmol、製造例1で合成した(1,1’−Me2SiSiMe2)(2,2’−(i−Pr)2NB)ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド1μmol、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4μmolを加え、さらに水素0.8MPa導入し、重合温度130℃にて240分間重合した。重合反応終了後、反応物をアセトンにて沈殿させた後、加熱、減圧下、乾燥処理することにより、高級α−オレフィン重合体を120g得た。
得られた高級α−オレフィン重合体について、上記の方法により物性を測定した。結果を表1に示す。
熱乾燥させた1Lのオートクレーブに、炭素数26と28からなるα−オレフィンの混合物(C26:56.9質量%、C28:39.4質量%)200ml、トリイソブチルアルミニウム0.5mmol、製造例1で合成した(1,1’−Me2SiSiMe2)(2,2’−(i−Pr)2NB)ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド1μmol、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4μmolを加え、さらに水素0.2MPa導入し、重合温度80℃にて240分間重合した。重合反応終了後、反応物をアセトンにて沈殿させた後、加熱、減圧下、乾燥処理することにより、高級α−オレフィン重合体を112g得た。
得られた高級α−オレフィン重合体について、上記の方法により物性を測定した。結果を表1に示す。
熱乾燥させた1Lのオートクレーブに、炭素数26と28からなるα−オレフィンの混合物(C26:56.9質量%、C28:39.4質量%)200ml、トリイソブチルアルミニウム0.5mmol、製造例1で合成した(1,1’−Me2SiSiMe2)(2,2’−(i−Pr)2NB)ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド1μmol、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4μmolを加え、さらに水素0.8MPa導入し、重合温度120℃にて240分間重合した。重合反応終了後、反応物をアセトンにて沈殿させた後、加熱、減圧下、乾燥処理することにより、高級α−オレフィン重合体を105g得た。
得られた高級α−オレフィン重合体について、上記の方法により物性を測定した。結果を表1に示す。
パラフィンワックス(日本精鑞株式会社製、商品名 150)について、上記の方法により物性を測定した。立体規則性指数([M2])は測定不可であった。結果を表1に示す。
ポリオレフィン系合成ワックス(東洋ペトロライト株式会社製、商品名 バイバー103)について、上記の方法により物性を測定した。立体規則性指数([M2])は測定不可であった。結果を表1に示す。
熱乾燥させた1Lのオートクレーブに、炭素数20のα−オレフィン200ml、トリイソブチルアルミニウム0.5mmol、特開平6−345809号公報に従い合成したジメチルシリレンビス(2−メチルベンズインデニル)ジルコニウムジクロリド1μmol及び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4μmolを加え、さらに水素0.2MPaを導入し、重合温度80℃にて240分間重合した。重合反応終了後、反応物をアセトンにて沈殿させた後、加熱、減圧下、乾燥処理することにより、高級α−オレフィン重合体70gを得た。
得られた高級α−オレフィン重合体について、上記の方法により物性を測定した。結果を表1に示す。
関係式(a)
0.0025×Mw+(Cn×3.3812−29.5)≦Tm≦0.0025×Mw+((Cn+1)×3.3812−29.5) (a)
は以下のようにして算出される。
実施例1,2(炭素数20)と実施例4,5(炭素数26)の測定結果を用いて、x軸に[Mw]、y軸に[Tm]をとりその傾きと切片を得る。
炭素数20:[Tm]=0.0025×[Mw]+41.108
炭素数26:[Tm]=0.0026×[Mw]+61.395
他の炭素数の実験結果を合わせた結果、傾きとして0.0025が最適値として得られ、これが関係式(a)中で用いられる。
一方、上記式中の切片(Mw=0における融点:「最低融点」と称する。)を用いることで、炭素数20以上における炭素数と最低融点の関係を以下のように一般化できる。
(最低融点)=3.3812×[Cn]−29.5
先に得られた傾き(0.0025)と一般化された最低融点を組み合わせることで、
0.0025×Mw+(Cn×3.3812−29.5)
が得られ、効果を奏すると予測される範囲をCn〜Cn+1と規定することで関係式(a)が得られる。
Claims (7)
- 炭素数20〜40のα−オレフィン一種以上の重合体であって、以下の(1)〜(4)を満たすα−オレフィン重合体。
(1)ゲルパーミエイションクロマトグラフィ(GPC)法により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)から求めた分子量分布(Mw/Mn)が2以下、かつ重量平均分子量(Mw)が5000以下である。
(2)示差走査型熱量計(DSC)による融点(Tm)測定において得られる融解ピークが一つであり、該融解ピークの面積から計算される融解吸熱量(ΔH)が20J/g以上、かつ半値幅が10℃以下である。
(3)重量平均分子量(Mw)1000〜5000、平均炭素数(Cn)20〜40において、重量平均分子量(Mw)と平均炭素数(Cn)と示差走査型熱量計(DSC)で測定した融点(Tm)とが以下の関係式(a)を満たす。
0.0025×Mw+(Cn×3.3812−29.5)≦Tm≦0.0025×Mw+((Cn+1)×3.3812−29.5) (a)
(4)炭素数20〜40のα−オレフィン連鎖部に由来する立体規則性指標値[M2]が20モル%以上である。 - 以下の(5)を満たす、請求項1に記載のα−オレフィン重合体。
(5)不飽和末端基として、ビニリデン基を1分子当たり0.5〜1.0個有する。 - (A)下記一般式(1)で表される遷移金属化合物、及び(B)(B−1)該(A)成分の遷移金属化合物又はその派生物と反応してイオン性の錯体を形成しうる化合物及び(B−2)アルミノキサンから選ばれる少なくとも一種の成分を含有する重合用触媒の存在下、炭素数20〜40のα−オレフィンを重合させることを特徴とする請求項1に記載のα−オレフィン重合体の製造方法。
で表される構造を有する。E1及びE2はそれぞれ異なっていてもよく、同じであってもよい。] - 重合用触媒が、(C)有機アルミニウム化合物を含む請求項3に記載のα−オレフィン重合体の製造方法。
- 重合用触媒が、(A)成分、(B)成分及び炭素数3〜24のα−オレフィンを予め接触させてなるものである請求項3に記載のα−オレフィンの製造方法。
- 重合用触媒が、(A)成分、(B)成分、(C)成分及び炭素数3〜24のα−オレフィンを予め接触させてなるものである請求項4に記載のα−オレフィンの製造方法。
- 炭化水素系ワックス用である、請求項1又は2に記載のα−オレフィン重合体。
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