JP5851922B2 - Method for producing polymerization catalyst composition and polymerization catalyst composition - Google Patents
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- Polymerization Catalysts (AREA)
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Description
本発明は、重合触媒組成物の製造方法、及び該製造方法により製造される重合触媒組成物に関する。
なお、本明細書において、「重合体」とは、「ポリマー」のみならず、「オリゴマー」も含む概念である。
The present invention relates to a method for producing a polymerization catalyst composition, and a polymerization catalyst composition produced by the production method.
In the present specification, “polymer” is a concept including not only “polymer” but also “oligomer”.
従来、重合体を合成する重合触媒組成物としては、希土類金属を用いた触媒組成物が知られている。その一例としては、特許文献1記載の(i)希土類元素化合物又は該希土類元素化合物とルイス塩基との反応物を含む希土類元素含有化合物、(ii)有機アルミニウム化合物、(iii)イオン性化合物を含むものが知られている。しかしながら、上記触媒組成物は(iii)のイオン性化合物のコストが高いため、(iii)の代替化合物が求められていた。その代替化合物として、シリカを使用する方法が知られているが(非特許文献1)、非特許文献1に記載の方法にはシリカを焼成する必要があるため、こちらもまたコストがかかるという問題点を有していた。 Conventionally, as a polymerization catalyst composition for synthesizing a polymer, a catalyst composition using a rare earth metal is known. Examples thereof include (i) a rare earth element compound or a rare earth element-containing compound containing a reaction product of the rare earth element compound and a Lewis base described in Patent Document 1, (ii) an organoaluminum compound, and (iii) an ionic compound. Things are known. However, since the cost of the ionic compound (iii) is high in the catalyst composition, an alternative compound (iii) has been demanded. As an alternative compound, a method using silica is known (Non-Patent Document 1). However, since the method described in Non-Patent Document 1 requires firing the silica, it is also expensive. Had a point.
本発明の目的は、高コストの化合物を用いることなく、また、特別な処理を行わずに重合体組成物の合成が可能な、重合触媒組成物の製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、重合体中にシリカを高度に分散させ、シリカと重合体との混練、カップリング剤や相溶剤の使用を省略できるか、または減じることができる、重合触媒組成物の製造方法、及び該重合触媒組成物を提供することにある。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of a polymerization catalyst composition which can synthesize | combine a polymer composition, without using a high cost compound and without performing a special process. Another object of the present invention is to provide a polymerization catalyst in which silica is highly dispersed in a polymer, and the use of a kneading silica, a polymer, a coupling agent or a compatibilizer can be omitted or reduced. It is providing the manufacturing method of a composition, and this polymerization catalyst composition.
本発明の重合触媒組成物の製造方法は、希土類元素化合物又は該希土類元素化合物とルイス塩基との反応物を含む希土類元素含有化合物である第1要素と、下記式(X)で表される化合物を含む第2要素と、シリカを含む第3要素について、
前記第2要素と前記第3要素とを混合熟成させた後に、前記第1要素を添加し反応させることを特徴とする。
YR1 aR2 bR3 c ・・・ (X)
(式中、Yは、周期律表第1族、第2族、第12族及び第13族から選択される金属であり、R1及びR2は、同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基又は水素原子で、R3は炭素数1〜10の炭化水素基であり、但し、R3は上記R1又はR2と同一又は異なっていてもよく、また、Yが周期律表第1族から選択される金属である場合には、aは1で且つb及びcは0であり、Yが周期律表第2族及び第12族から選択される金属である場合には、a及びbは1で且つcは0であり、Yが周期律表第13族から選択される金属である場合には、a,b及びcは1である)
The method for producing a polymerization catalyst composition of the present invention includes a first element which is a rare earth element compound or a rare earth element-containing compound containing a reaction product of a rare earth element compound and a Lewis base, and a compound represented by the following formula (X): For the second element containing and the third element containing silica,
The second element and the third element are mixed and aged, and then the first element is added and reacted.
YR 1 a R 2 b R 3 c (X)
(In the formula, Y is a metal selected from Group 1, Group 2, Group 12 and Group 13 of the Periodic Table, and R 1 and R 2 are the same or different and have 1 to 10 carbon atoms. R 3 is a hydrocarbon group or a hydrogen atom, and R 3 is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, provided that R 3 may be the same as or different from R 1 or R 2, and Y is a periodic table. When it is a metal selected from Group 1, a is 1 and b and c are 0, and when Y is a metal selected from Groups 2 and 12 of the Periodic Table, a and b are 1 and c is 0, and when Y is a metal selected from Group 13 of the Periodic Table, a, b and c are 1)
前記第3要素の含水率は、0.1重量%以上とすることが好ましい。当該含水率を有するシリカは、焼成、乾燥等の工程を経ることなく使用可能であるため、簡便に使用可能である。また、含まれる水分により、重合反応がより促進される、という効果も有する。 The moisture content of the third element is preferably 0.1% by weight or more. Since the silica having the moisture content can be used without going through steps such as baking and drying, it can be used easily. Moreover, it has the effect that a polymerization reaction is further accelerated | stimulated by the moisture contained.
前記第3要素の配合量は、好適には、後に添加する重合体を構成する単量体100重量部に対して、無水物重量に換算して0重量部超100重量部以下である。 The blending amount of the third element is preferably more than 0 parts by weight and 100 parts by weight or less in terms of anhydride weight with respect to 100 parts by weight of the monomer constituting the polymer to be added later.
前記希土類元素含有化合物の他の好適例としては、下記一般式(i)又は(ii):
MX2・Lw ・・・ (i)
MX3・Lw ・・・ (ii)
(式中、Mは、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、Xは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシド基、チオラート基、アミド基、シリル基、アルデヒド残基、ケトン残基、カルボン酸残基、チオカルボン酸残基、リン化合物残基、無置換若しくは置換のシクロペンタジエニル、または無置換若しくは置換のインデニルを示し、Lは、ルイス塩基を示し、wは、0〜3を示す)で表される錯体が挙げられる。
好適には、前記希土類元素含有化合物又は希土類元素化合物とルイス塩基の反応物は、希土類元素と炭素との結合を有さないものとする。
Other preferred examples of the rare earth element-containing compound include the following general formula (i) or (ii):
MX 2 · L w ... (i)
MX 3 · L w ··· (ii )
(In the formula, M represents a lanthanoid element, scandium or yttrium, and each X independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxide group, a thiolate group, an amide group, a silyl group, an aldehyde residue, a ketone residue, A carboxylic acid residue, a thiocarboxylic acid residue, a phosphorus compound residue, an unsubstituted or substituted cyclopentadienyl, or an unsubstituted or substituted indenyl; L represents a Lewis base; The complex represented by this is mentioned.
Preferably, the rare earth element-containing compound or the reaction product of the rare earth element compound and the Lewis base does not have a bond between the rare earth element and carbon.
本発明の触媒組成物において、前記第2要素が、好適には下記一般式(Xa): AlR1R2R3 ・・・ (Xa)
(式中、R1及びR2は、同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基又は水素原子で、R3は炭素数1〜10の炭化水素基であり、但し、R3は上記R1又はR2と同一又は異なっていてもよい)で表される。
In the catalyst composition of the present invention, the second element is preferably represented by the following general formula (Xa): AlR 1 R 2 R 3 (Xa)
(In the formula, R 1 and R 2 are the same or different, and are a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a hydrogen atom, and R 3 is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, provided that R 3 is the above. R 1 or R 2 may be the same or different.
また、本発明の触媒組成物において、前記第3要素が、好適には分子内に水酸基を有するケイ素含有化合物である。より具体的には、ケイ素の水酸化物、またはケイ素化合物の水和物を含むことが好ましい。 In the catalyst composition of the present invention, the third element is preferably a silicon-containing compound having a hydroxyl group in the molecule. More specifically, it preferably contains a hydroxide of silicon or a hydrate of a silicon compound.
本発明の触媒組成物は、希土類元素含有化合物を含む第1要素と、上記式(X)で表される化合物を含む第2要素と、分子内に水酸基を有するシリカを含む第3要素からなる重合触媒組成物であって、前記第1要素、第2要素及び第3要素を混合反応させることによって製造される、ことを特徴とする。 The catalyst composition of the present invention comprises a first element containing a rare earth element-containing compound, a second element containing a compound represented by the above formula (X), and a third element containing silica having a hydroxyl group in the molecule. A polymerization catalyst composition, which is produced by mixing and reacting the first element, the second element, and the third element.
本発明の重合触媒組成物の製造方法によれば、高コストの化合物を用いることなく、また、特別な処理を行わずに重合体組成物の合成が可能となる。また、本発明の重合触媒組成物の製造方法、および該製造方法により製造された重合触媒組成物によれば、重合体中にシリカを高度に分散させ、シリカと重合体との混練、カップリング剤や相溶剤の使用を省略できるか、または減じることができる。 According to the method for producing a polymerization catalyst composition of the present invention, a polymer composition can be synthesized without using a high-cost compound and without performing a special treatment. Further, according to the method for producing the polymerization catalyst composition of the present invention and the polymerization catalyst composition produced by the production method, silica is highly dispersed in the polymer, and the kneading and coupling of the silica and the polymer are performed. The use of agents and compatibilizers can be omitted or reduced.
<<第1要素>>
本発明にかかる重合触媒組成物を構成する第1要素は、希土類元素含有化合物を含む。好適な第1要素は、希土類元素含有化合物として、希土類元素化合物又は該希土類元素化合物とルイス塩基との反応物を含む。ここで、希土類元素化合物及び該希土類元素化合物とルイス塩基との反応物は、希土類元素と炭素との結合を有さないのが好ましい。該希土類元素化合物及び希土類元素化合物とルイス塩基との反応物が希土類元素−炭素結合を有さない場合、化合物が安定であり、取り扱いやすい。ここで、希土類元素化合物とは、周期律表中の原子番号57〜71の元素から構成されるランタノイド元素又はスカンジウムもしくはイットリウムを含有する化合物である。なお、ランタノイド元素の具体例としては、ランタニウム、セリウム、プラセオジム、ネオジウム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミニウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムを挙げることができる。第1要素は、一種単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
希土類元素含有化合物としては、下記の希土類元素含有化合物を好適に使用することができる。
<< First Element >>
The first element constituting the polymerization catalyst composition according to the present invention contains a rare earth element-containing compound. A suitable first element includes a rare earth element compound or a reaction product of the rare earth element compound and a Lewis base as the rare earth element-containing compound. Here, the rare earth element compound and the reaction product of the rare earth element compound and the Lewis base preferably do not have a bond between the rare earth element and carbon. When the rare earth element compound and the reaction product of the rare earth element compound and the Lewis base do not have a rare earth element-carbon bond, the compound is stable and easy to handle. Here, the rare earth element compound is a compound containing a lanthanoid element or scandium or yttrium composed of the elements of atomic numbers 57 to 71 in the periodic table. Specific examples of the lanthanoid element include lanthanium, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, and lutetium. A 1st element may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
As the rare earth element-containing compound, the following rare earth element-containing compounds can be preferably used.
<希土類元素含有化合物>
上記希土類元素含有化合物は、下記の構造を有するものとすることができる。希土類金属が2価もしくは3価の塩又は錯体化合物であることが好ましく、水素原子、ハロゲン原子及び有機化合物残基から選択される1種又は2種以上の配位子を含有する希土類元素含有化合物であることが更に好ましい。更に、上記希土類元素化合物又は該希土類元素化合物とルイス塩基との反応物は、好適には、下記一般式(i)又は(ii):
MX2・Lw ・・・ (i)
MX3・Lw ・・・ (ii)
(式中、Mは、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、Xは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシド基、チオラート基、アミド基、シリル基、アルデヒド残基、ケトン残基、カルボン酸残基、チオカルボン酸残基、リン化合物残基、無置換若しくは置換のシクロペンタジエニル、または無置換若しくは置換のインデニルを示し、Lは、ルイス塩基を示し、wは、0〜3を示す)で表されることができる。
<Rare earth element-containing compound>
The rare earth element-containing compound may have the following structure. Preferably, the rare earth metal is a divalent or trivalent salt or complex compound, and the rare earth element-containing compound contains one or more ligands selected from a hydrogen atom, a halogen atom and an organic compound residue. More preferably. Furthermore, the reaction product of the rare earth element compound or the rare earth element compound and a Lewis base is preferably the following general formula (i) or (ii):
MX 2 · Lw (i)
MX 3 · Lw (ii)
(In the formula, M represents a lanthanoid element, scandium or yttrium, and each X independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxide group, a thiolate group, an amide group, a silyl group, an aldehyde residue, a ketone residue, A carboxylic acid residue, a thiocarboxylic acid residue, a phosphorus compound residue, an unsubstituted or substituted cyclopentadienyl, or an unsubstituted or substituted indenyl; L represents a Lewis base; Can be represented by:
上記希土類元素含有化合物の希土類元素に結合する基(配位子)として、具体的には、水素原子;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基等の脂肪族アルコキシ基;フェノキシ基、2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ基、2,6−ジイソプロピルフェノキシ基、2,6−ジネオペンチルフェノキシ基、2−tert−ブチル−6−イソプロピルフェノキシ基、2−tert−ブチル−6−ネオペンチルフェノキシ基、2−イソプロピル−6−ネオペンチルフェノキシ基;チオメトキシ基、チオエトキシ基、チオプロポキシ基、チオn−ブトキシ基、チオイソブトキシ基、チオsec−ブトキシ基、チオtert−ブトキシ基等の脂肪族チオラート基;チオフェノキシ基、2,6−ジ−tert−ブチルチオフェノキシ基、2,6−ジイソプロピルチオフェノキシ基、2,6−ジネオペンチルチオフェノキシ基、2−tert−ブチル−6−イソプロピルチオフェノキシ基、2−tert−ブチル−6−チオネオペンチルフェノキシ基、2−イソプロピル−6−チオネオペンチルフェノキシ基、2,4,6−トリイソプロピルチオフェノキシ基等のアリールチオラート基;ジメチルアミド基、ジエチルアミド基、ジイソプロピルアミド基等の脂肪族アミド基;フェニルアミド基、2,6−ジ−tert−ブチルフェニルアミド基、2,6−ジイソプロピルフェニルアミド基、2,6−ジネオペンチルフェニルアミド基、2−tert−ブチル−6−イソプロピルフェニルアミド基、2−tert−ブチル−6−ネオペンチルフェニルアミド基、2−イソプロピル−6−ネオペンチルフェニルアミド基、2,4,6−tert−ブチルフェニルアミド基等のアリールアミド基;ビストリメチルシリルアミド基等のビストリアルキルシリルアミド基;トリメチルシリル基、トリス(トリメチルシリル)シリル基、ビス(トリメチルシリル)メチルシリル基、トリメチルシリル(ジメチル)シリル基、トリイソプロピルシリル(ビストリメチルシリル)シリル基等のシリル基;フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子等が挙げられる。更には、サリチルアルデヒド、2−ヒドロキシ−1−ナフトアルデヒド、2−ヒドロキシ−3−ナフトアルデヒド等のアルデヒドの残基;2'−ヒドロキシアセトフェノン、2'−ヒドロキシブチロフェノン、2'−ヒドロキシプロピオフェノン等のヒドロキシフェノンの残基;アセチルアセトン、ベンゾイルアセトン、プロピオニルアセトン、イソブチルアセトン、バレリルアセトン、エチルアセチルアセトン等のジケトンの残基;イソ吉草酸、カプリル酸、オクタン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、シクロペンタンカルボン酸、ナフテン酸、エチルヘキサン酸、ビバール酸、バーサチック酸[シェル化学(株)製の商品名、C10モノカルボン酸の異性体の混合物から構成される合成酸]、フェニル酢酸、安息香酸、2−ナフトエ酸、マレイン酸、コハク酸等のカルボン酸の残基;ヘキサンチオ酸、2,2−ジメチルブタンチオ酸、デカンチオ酸、チオ安息香酸等のチオカルボン酸の残基、リン酸ジブチル、リン酸ジペンチル、リン酸ジヘキシル、リン酸ジヘプチル、リン酸ジオクチル、リン酸ビス(2−エチルヘキシル)、リン酸ビス(1−メチルヘプチル)、リン酸ジラウリル、リン酸ジオレイル、リン酸ジフェニル、リン酸ビス(p−ノニルフェニル)、リン酸ビス(ポリエチレングリコール−p−ノニルフェニル)、リン酸(ブチル)(2−エチルヘキシル)、リン酸(1−メチルヘプチル)(2−エチルヘキシル)、リン酸(2−エチルヘキシル)(p−ノニルフェニル)等のリン酸エステルの残基;2−エチルヘキシルホスホン酸モノブチル、2−エチルヘキシルホスホン酸モノ−2−エチルヘキシル、フェニルホスホン酸モノ−2−エチルヘキシル、2−エチルヘキシルホスホン酸モノ−p−ノニルフェニル、ホスホン酸モノ−2−エチルヘキシル、ホスホン酸モノ−1−メチルヘプチル、ホスホン酸モノ−p−ノニルフェニル等のホスホン酸エステルの残基、ジブチルホスフィン酸、ビス(2−エチルヘキシル)ホスフィン酸、ビス(1−メチルヘプチル)ホスフィン酸、ジラウリルホスフィン酸、ジオレイルホスフィン酸、ジフェニルホスフィン酸、ビス(p−ノニルフェニル)ホスフィン酸、ブチル(2−エチルヘキシル)ホスフィン酸、(2−エチルヘキシル)(1−メチルヘプチル)ホスフィン酸、(2−エチルヘキシル)(p−ノニルフェニル)ホスフィン酸、ブチルホスフィン酸、2−エチルヘキシルホスフィン酸、1−メチルヘプチルホスフィン酸、オレイルホスフィン酸、ラウリルホスフィン酸、フェニルホスフィン酸、p−ノニルフェニルホスフィン酸等のホスフィン酸の残基を挙げることもできる。なお、これらの配位子は、一種単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。 Specific examples of the group (ligand) bonded to the rare earth element of the rare earth element-containing compound include a hydrogen atom; methoxy group, ethoxy group, propoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, sec-butoxy group, tert -Aliphatic alkoxy group such as butoxy group; phenoxy group, 2,6-di-tert-butylphenoxy group, 2,6-diisopropylphenoxy group, 2,6-dineopentylphenoxy group, 2-tert-butyl-6 -Isopropylphenoxy group, 2-tert-butyl-6-neopentylphenoxy group, 2-isopropyl-6-neopentylphenoxy group; thiomethoxy group, thioethoxy group, thiopropoxy group, thio n-butoxy group, thioisobutoxy group, Aliphatic thiolate groups such as thiosec-butoxy group and thiotert-butoxy group; Phenoxy group, 2,6-di-tert-butylthiophenoxy group, 2,6-diisopropylthiophenoxy group, 2,6-dineopentylthiophenoxy group, 2-tert-butyl-6-isopropylthiophenoxy group, 2 Arylthiolate groups such as -tert-butyl-6-thioneopentylphenoxy, 2-isopropyl-6-thioneopentylphenoxy, 2,4,6-triisopropylthiophenoxy; dimethylamide, diethylamide, diisopropyl Aliphatic amide group such as amide group; phenylamide group, 2,6-di-tert-butylphenylamide group, 2,6-diisopropylphenylamide group, 2,6-dineopentylphenylamide group, 2-tert- Butyl-6-isopropylphenylamide group, 2-tert Arylamide groups such as butyl-6-neopentylphenylamide group, 2-isopropyl-6-neopentylphenylamide group, 2,4,6-tert-butylphenylamide group; bistrialkylsilylamides such as bistrimethylsilylamide group Groups: silyl groups such as trimethylsilyl group, tris (trimethylsilyl) silyl group, bis (trimethylsilyl) methylsilyl group, trimethylsilyl (dimethyl) silyl group, triisopropylsilyl (bistrimethylsilyl) silyl group; fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine And halogen atoms such as atoms. Furthermore, residues of aldehydes such as salicylaldehyde, 2-hydroxy-1-naphthaldehyde, 2-hydroxy-3-naphthaldehyde; 2′-hydroxyacetophenone, 2′-hydroxybutyrophenone, 2′-hydroxypropiophenone, etc. Hydroxyphenone residues of: acetylacetone, benzoylacetone, propionylacetone, isobutylacetone, valerylacetone, ethylacetylacetone, etc. diketone residues; isovaleric acid, caprylic acid, octanoic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, Stearic acid, isostearic acid, oleic acid, linoleic acid, cyclopentanecarboxylic acid, naphthenic acid, ethylhexanoic acid, bivaric acid, versatic acid [trade name of Shell Chemical Co., Ltd., mixture of isomers of C10 monocarboxylic acid Synthetic acids comprised of, carboxylic acid residues such as phenylacetic acid, benzoic acid, 2-naphthoic acid, maleic acid, succinic acid; hexanethioic acid, 2,2-dimethylbutanethioic acid, decanethioic acid, thiobenzoic acid Thiocarboxylic acid residues such as dibutyl phosphate, dipentyl phosphate, dihexyl phosphate, diheptyl phosphate, dioctyl phosphate, bis (2-ethylhexyl phosphate), bis (1-methylheptyl phosphate), dilauryl phosphate Dioleyl phosphate, diphenyl phosphate, bis (p-nonylphenyl) phosphate, bis (polyethylene glycol-p-nonylphenyl) phosphate, (butyl) phosphate (2-ethylhexyl), phosphoric acid (1-methylheptyl) ) (2-ethylhexyl), phosphoric acid esters such as phosphoric acid (2-ethylhexyl) (p-nonylphenyl) Residues; monobutyl 2-ethylhexylphosphonate, mono-2-ethylhexyl 2-ethylhexylphosphonate, mono-2-ethylhexyl phenylphosphonate, mono-p-nonylphenyl 2-ethylhexylphosphonate, mono-2-ethylhexyl phosphonate, Phosphonic acid ester residues such as mono-1-methylheptyl phosphonate, mono-p-nonylphenyl phosphonate, dibutylphosphinic acid, bis (2-ethylhexyl) phosphinic acid, bis (1-methylheptyl) phosphinic acid, di Laurylphosphinic acid, dioleylphosphinic acid, diphenylphosphinic acid, bis (p-nonylphenyl) phosphinic acid, butyl (2-ethylhexyl) phosphinic acid, (2-ethylhexyl) (1-methylheptyl) phosphinic acid, (2-ethylhexyl) Phosphinic acids such as (p-nonylphenyl) phosphinic acid, butylphosphinic acid, 2-ethylhexylphosphinic acid, 1-methylheptylphosphinic acid, oleylphosphinic acid, laurylphosphinic acid, phenylphosphinic acid, p-nonylphenylphosphinic acid Can also be mentioned. In addition, these ligands may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
上記第1要素において、上記希土類元素化合物と反応するルイス塩基としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジメチルアニリン、トリメチルホスフィン、塩化リチウム、中性のオレフィン類、中性のジオレフィン類等が挙げられる。ここで、上記希土類元素化合物が複数のルイス塩基と反応する場合(式(I)及び(II)においては、wが2又は3である場合)、ルイス塩基Lは、同一であっても異なっていてもよい。 Examples of the Lewis base that reacts with the rare earth element compound in the first element include tetrahydrofuran, diethyl ether, dimethylaniline, trimethylphosphine, lithium chloride, neutral olefins, neutral diolefins, and the like. . Here, when the rare earth element compound reacts with a plurality of Lewis bases (in the formulas (I) and (II), when w is 2 or 3), the Lewis bases L are the same or different. May be.
<好適な希土類元素含有化合物>
上記希土類元素含有化合物としては、下記一般式(I):
As the rare earth element-containing compound, the following general formula (I):
ここで、メタロセン錯体は、一つ又は二つ以上のシクロペンタジエニル又はその誘導体が中心金属に結合した錯体化合物であり、特に、中心金属に結合したシクロペンタジエニル又はその誘導体が一つであるメタロセン錯体を、ハーフメタロセン錯体と称することがある。
なお、重合反応系において、重合触媒組成物に含まれる錯体の濃度は0.1〜0.0001mol/Lの範囲であることが好ましい。
Here, the metallocene complex is a complex compound in which one or more cyclopentadienyl or a derivative thereof is bonded to a central metal, and in particular, one cyclopentadienyl or a derivative thereof bonded to the central metal. A certain metallocene complex may be called a half metallocene complex.
In the polymerization reaction system, the concentration of the complex contained in the polymerization catalyst composition is preferably in the range of 0.1 to 0.0001 mol / L.
上記一般式(I)及び式(II)で表されるメタロセン錯体において、式中のCpRは、無置換インデニル又は置換インデニルである。インデニル環を基本骨格とするCpRは、C9H7-XRX又はC9H11-XRXで示され得る。ここで、Xは0〜7又は0〜11の整数である。また、Rはそれぞれ独立してヒドロカルビル基又はメタロイド基であることが好ましい。ヒドロカルビル基の炭素数は1〜20であることが好ましく、1〜10であることが更に好ましく、1〜8であることが一層好ましい。該ヒドロカルビル基として、具体的には、メチル基、エチル基、フェニル基、ベンジル基等が好適に挙げられる。一方、メタロイド基のメタロイドの例としては、ゲルミルGe、スタニルSn、シリルSiが挙げられ、また、メタロイド基はヒドロカルビル基を有することが好ましく、メタロイド基が有するヒドロカルビル基は上記のヒドロカルビル基と同様である。該メタロイド基として、具体的には、トリメチルシリル基等が挙げられる。置換インデニルとして、具体的には、2−フェニルインデニル、2−メチルインデニル等が挙げられる。なお、一般式(I)及び式(II)における二つのCpRは、それぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。 In the metallocene complexes represented by the above general formulas (I) and (II), Cp R in the formula is unsubstituted indenyl or substituted indenyl. Cp R having an indenyl ring as a basic skeleton can be represented by C 9 H 7-X R X or C 9 H 11-X R X. Here, X is an integer of 0-7 or 0-11. In addition, each R is preferably independently a hydrocarbyl group or a metalloid group. The hydrocarbyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, and still more preferably 1 to 8 carbon atoms. Specific examples of the hydrocarbyl group include a methyl group, an ethyl group, a phenyl group, and a benzyl group. On the other hand, examples of metalloid group metalloids include germyl Ge, stannyl Sn, and silyl Si, and the metalloid group preferably has a hydrocarbyl group, and the hydrocarbyl group that the metalloid group has is the same as the above hydrocarbyl group. is there. Specific examples of the metalloid group include a trimethylsilyl group. Specific examples of the substituted indenyl include 2-phenylindenyl and 2-methylindenyl. Note that the two Cp Rs in the general formulas (I) and (II) may be the same as or different from each other.
一般式(I)及び式(II)における中心金属Mは、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムである。ランタノイド元素には、原子番号57〜71の15元素が含まれ、これらのいずれでもよい。中心金属Mとしては、サマリウムSm、ネオジムNd、プラセオジムPr、ガドリニウムGd、セリウムCe、ホルミウムHo、スカンジウムSc及びイットリウムYが好適に挙げられる。 The central metal M in the general formulas (I) and (II) is a lanthanoid element, scandium or yttrium. The lanthanoid elements include 15 elements having atomic numbers 57 to 71, and any of these may be used. Preferred examples of the central metal M include samarium Sm, neodymium Nd, praseodymium Pr, gadolinium Gd, cerium Ce, holmium Ho, scandium Sc, and yttrium Y.
一般式(I)で表されるメタロセン錯体は、シリルアミド配位子[−N(SiR3)2]を含む。シリルアミド配位子に含まれるR基(一般式(I)におけるRa〜Rf)は、それぞれ独立して炭素数1〜3のアルキル基又は水素原子である。また、Ra〜Rfのうち少なくとも一つが水素原子であることが好ましい。Ra〜Rfのうち少なくとも一つを水素原子にすることで、触媒の合成が容易になり、また、ケイ素まわりのかさ高さが低くなるため、非共役オレフィンが導入され易くなる。同様の観点から、Ra〜Rcのうち少なくとも一つが水素原子であり、Rd〜Rfのうち少なくとも一つが水素原子であることが更に好ましい。更に、アルキル基としては、メチル基が好ましい。 The metallocene complex represented by the general formula (I) contains a silylamide ligand [—N (SiR 3 ) 2 ]. The R groups contained in the silylamide ligand (R a to R f in the general formula (I)) are each independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a hydrogen atom. Moreover, it is preferable that at least one of R a to R f is a hydrogen atom. By making at least one of R a to R f a hydrogen atom, the synthesis of the catalyst is facilitated, and the bulk height around silicon is reduced, so that non-conjugated olefin is easily introduced. From the same viewpoint, it is more preferable that at least one of R a to R c is a hydrogen atom and at least one of R d to R f is a hydrogen atom. Furthermore, a methyl group is preferable as the alkyl group.
一般式(II)で表されるメタロセン錯体は、シリル配位子[−SiX'3]を含む。シリル配位子[−SiX'3]に含まれるX'は、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシド基、チオラート基、アミド基、シリル基及び炭素数1〜20の炭化水素基からなる群より選択される基である。ここで、上記アルコキシド基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基等の脂肪族アルコキシ基;フェノキシ基、2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ基、2,6−ジイソプロピルフェノキシ基、2,6−ジネオペンチルフェノキシ基、2−tert−ブチル−6−イソプロピルフェノキシ基、2−tert−ブチル−6−ネオペンチルフェノキシ基、2−イソプロピル−6−ネオペンチルフェノキシ基等のアリールオキシド基が挙げられ、これらの中でも、2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ基が好ましい。 The metallocene complex represented by the general formula (II) includes a silyl ligand [—SiX ′ 3 ]. X ′ contained in the silyl ligand [—SiX ′ 3 ] is selected from the group consisting of a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxide group, a thiolate group, an amide group, a silyl group, and a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. It is a group. Here, examples of the alkoxide group include aliphatic alkoxy groups such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group, a sec-butoxy group, and a tert-butoxy group; a phenoxy group and 2,6-dioxy -Tert-butylphenoxy group, 2,6-diisopropylphenoxy group, 2,6-dinepentylphenoxy group, 2-tert-butyl-6-isopropylphenoxy group, 2-tert-butyl-6-neopentylphenoxy group, Examples include aryloxide groups such as 2-isopropyl-6-neopentylphenoxy group, and among these, 2,6-di-tert-butylphenoxy group is preferable.
上記一般式(I)及び式(II)で表されるメタロセン錯体は、更に0〜3個、好ましくは0〜1個の中性ルイス塩基Lを含む。ここで、中性ルイス塩基Lとしては、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジメチルアニリン、トリメチルホスフィン、塩化リチウム、中性のオレフィン類、中性のジオレフィン類等が挙げられる。ここで、上記錯体が複数の中性ルイス塩基Lを含む場合、中性ルイス塩基Lは、同一であっても異なっていてもよい。 The metallocene complex represented by the general formulas (I) and (II) further contains 0 to 3, preferably 0 to 1, neutral Lewis bases L. Here, examples of the neutral Lewis base L include tetrahydrofuran, diethyl ether, dimethylaniline, trimethylphosphine, lithium chloride, neutral olefins, neutral diolefins, and the like. Here, when the complex includes a plurality of neutral Lewis bases L, the neutral Lewis bases L may be the same or different.
また、上記一般式(I)及び式(II)で表されるメタロセン錯体は、単量体として存在していてもよく、二量体又はそれ以上の多量体として存在していてもよい。 Moreover, the metallocene complex represented by the general formula (I) and the formula (II) may exist as a monomer, or may exist as a dimer or a higher multimer.
上記一般式(I)で表されるメタロセン錯体は、例えば、溶媒中でランタノイドトリスハライド、スカンジウムトリスハライド又はイットリウムトリスハライドを、インデニルの塩(例えばカリウム塩やリチウム塩)及びビス(トリアルキルシリル)アミドの塩(例えば、カリウム塩やリチウム塩)と反応させることで得ることができる。なお、反応温度は室温程度にすればよいので、温和な条件で製造することができる。また、反応時間は任意であるが、数時間〜数十時間程度である。反応溶媒は特に限定されないが、原料及び生成物を溶解する溶媒であることが好ましく、例えばトルエンを用いればよい。以下に、一般式(I)で表されるメタロセン錯体を得るための反応例を示す。
上記一般式(II)で表されるメタロセン錯体は、例えば、溶媒中でランタノイドトリスハライド、スカンジウムトリスハライド又はイットリウムトリスハライドを、インデニルの塩(例えばカリウム塩やリチウム塩)及びシリルの塩(例えばカリウム塩やリチウム塩)と反応させることで得ることができる。なお、反応温度は室温程度にすればよいので、温和な条件で製造することができる。また、反応時間は任意であるが、数時間〜数十時間程度である。反応溶媒は特に限定されないが、原料及び生成物を溶解する溶媒であることが好ましく、例えばトルエンを用いればよい。以下に、一般式(II)で表されるメタロセン錯体を得るための反応例を示す。
The metallocene complex represented by the general formula (I) includes, for example, a lanthanoid trishalide, scandium trishalide, or yttrium trishalide in a solvent, an indenyl salt (for example, potassium salt or lithium salt) and bis (trialkylsilyl). It can be obtained by reacting with an amide salt (for example, potassium salt or lithium salt). In addition, since reaction temperature should just be about room temperature, it can manufacture on mild conditions. The reaction time is arbitrary, but is about several hours to several tens of hours. The reaction solvent is not particularly limited, but is preferably a solvent that dissolves the raw material and the product. For example, toluene may be used. Below, the reaction example for obtaining the metallocene complex represented by general formula (I) is shown.
The metallocene complex represented by the general formula (II) includes, for example, a lanthanoid trishalide, a scandium trishalide, or a yttrium trishalide in a solvent, an indenyl salt (for example, potassium salt or lithium salt), and a silyl salt (for example, potassium). Salt or lithium salt). In addition, since reaction temperature should just be about room temperature, it can manufacture on mild conditions. The reaction time is arbitrary, but is about several hours to several tens of hours. The reaction solvent is not particularly limited, but is preferably a solvent that dissolves the raw material and the product. For example, toluene may be used. Below, the reaction example for obtaining the metallocene complex represented by general formula (II) is shown.
一般式(I)及び式(II)で表されるメタロセン錯体の構造は、X線構造解析により決定することが好ましい。 The structure of the metallocene complex represented by general formula (I) or formula (II) is preferably determined by X-ray structural analysis.
<他の好適な希土類元素含有化合物>
また、上記希土類元素含有化合物は、下記式(A):
RaMXbQYb ・・・ (A)(式中、Rはそれぞれ独立して無置換もしくは置換インデニルを示し、該RはMに配位しており、Mはランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、Xはそれぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基を示し、該XはM及びQにμ配位しており、Qは周期律表第13族元素を示し、Yはそれぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基又は水素原子を示し、該YはQに配位しており、a及びbは2である)で表されるメタロセン系化合物としてもよい(第3の希土類元素含有化合物)。
<Other suitable rare earth element-containing compounds>
The rare earth element-containing compound has the following formula (A):
R a MX b QY b (A) (wherein R independently represents unsubstituted or substituted indenyl, R is coordinated to M, and M represents a lanthanoid element, scandium or yttrium) X is independently a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, X is μ-coordinated to M and Q, Q is a Group 13 element of the Periodic Table, and Y is independently Or a metallocene compound represented by the formula (1): a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a hydrogen atom, wherein Y is coordinated to Q, and a and b are 2. Rare earth element-containing compounds).
上記メタロセン系化合物の好適例においては、下記式(XV):
以下に、上記メタロセン系化合物を詳細に説明する。上記メタロセン系化合物は、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムの希土類元素と周期律表第13族元素とを有し、下記式(A):
RaMXbQYb ・・・ (A)
(式中、Rはそれぞれ独立して無置換もしくは置換インデニルを示し、該RはMに配位しており、Mはランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、Xはそれぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基を示し、該XはM及びQにμ配位しており、Qは周期律表第13族元素を示し、Yはそれぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基又は水素原子を示し、該YはQに配位しており、a及びbは2である)で表されることを特徴とする。上記メタロセン系化合物は、例えば予めアルミニウム触媒と複合させてなる触媒を用いることで、共重合体合成時に使用されるアルキルアルミニウムの量を低減したり、無くしたりすることが可能となる。なお、従来の触媒系を用いると、共重合体合成時に大量のアルキルアルミニウムを用いる必要がある。例えば、従来の触媒系では、金属触媒に対して10当量以上のアルキルアルミニウムを用いる必要があるところ、上記メタロセン系複合触媒であれば、5当量程度のアルキルアルミニウムを加えることで、優れた触媒作用が発揮される。
Hereinafter, the metallocene compound will be described in detail. The metallocene compound has a lanthanoid element, a rare earth element of scandium or yttrium, and a Group 13 element of the periodic table, and has the following formula (A):
R a MX b QY b (A)
(In the formula, each R independently represents unsubstituted or substituted indenyl, the R is coordinated to M, M represents a lanthanoid element, scandium or yttrium, and each X independently represents 1 to 1 carbon atoms. 20 represents a hydrocarbon group, X is μ-coordinated to M and Q, Q represents a group 13 element of the periodic table, and Y independently represents a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or A hydrogen atom, wherein Y is coordinated to Q, and a and b are 2. The metallocene compound can reduce or eliminate the amount of alkylaluminum used at the time of copolymer synthesis, for example, by using a catalyst that is previously combined with an aluminum catalyst. If a conventional catalyst system is used, it is necessary to use a large amount of alkylaluminum at the time of copolymer synthesis. For example, in the conventional catalyst system, it is necessary to use 10 equivalents or more of alkylaluminum with respect to the metal catalyst. If the metallocene composite catalyst is used, an excellent catalytic action can be obtained by adding about 5 equivalents of alkylaluminum. Is demonstrated.
上記メタロセン系化合物において、上記式(A)中の金属Mは、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムである。ランタノイド元素には、原子番号57〜71の15元素が含まれ、これらのいずれでもよい。金属Mとしては、サマリウムSm、ネオジムNd、プラセオジムPr、ガドリニウムGd、セリウムCe、ホルミウムHo、スカンジウムSc及びイットリウムYが好適に挙げられる。 In the metallocene compound, the metal M in the formula (A) is a lanthanoid element, scandium, or yttrium. The lanthanoid elements include 15 elements having atomic numbers 57 to 71, and any of these may be used. Preferred examples of the metal M include samarium Sm, neodymium Nd, praseodymium Pr, gadolinium Gd, cerium Ce, holmium Ho, scandium Sc, and yttrium Y.
上記式(A)において、Rは、それぞれ独立して無置換インデニル又は置換インデニルであり、該Rは上記金属Mに配位している。なお、置換インデニル基の具体例としては、例えば、1,2,3−トリメチルインデニル基、ヘプタメチルインデニル基、1,2,4,5,6,7−ヘキサメチルインデニル基等が挙げられる。 In the formula (A), each R is independently an unsubstituted indenyl or a substituted indenyl, and the R is coordinated to the metal M. Specific examples of the substituted indenyl group include 1,2,3-trimethylindenyl group, heptamethylindenyl group, 1,2,4,5,6,7-hexamethylindenyl group, and the like. It is done.
上記式(A)において、Qは、周期律表第13族元素を示し、具体的には、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム等が挙げられる。 In the above formula (A), Q represents a group 13 element in the periodic table, and specific examples include boron, aluminum, gallium, indium, thallium and the like.
上記式(A)において、Xはそれぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基を示し、該XはM及びQにμ配位している。ここで、炭素数1〜20の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、ステアリル基等が挙げられる。なお、μ配位とは、架橋構造をとる配位様式のことである。 In the above formula (A), each X independently represents a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and X is μ-coordinated to M and Q. Here, as a C1-C20 hydrocarbon group, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, decyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group , Pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, stearyl group and the like. Note that the μ coordination is a coordination mode having a crosslinked structure.
上記式(A)において、Yはそれぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基又は水素原子を示し、該YはQに配位している。ここで、炭素数1〜20の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、ステアリル基等が挙げられる。 In the formula (A), each Y independently represents a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a hydrogen atom, and the Y is coordinated to Q. Here, as a C1-C20 hydrocarbon group, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, decyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group , Pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, stearyl group and the like.
上記式(XV)において、金属M1は、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムである。ランタノイド元素には、原子番号57〜71の15元素が含まれ、これらのいずれでもよい。金属M1としては、サマリウムSm、ネオジムNd、プラセオジムPr、ガドリニウムGd、セリウムCe、ホルミウムHo、スカンジウムSc及びイットリウムYが好適に挙げられる。 In the above formula (XV), the metal M 1 is a lanthanoid element, scandium or yttrium. The lanthanoid elements include 15 elements having atomic numbers 57 to 71, and any of these may be used. Preferable examples of the metal M 1 include samarium Sm, neodymium Nd, praseodymium Pr, gadolinium Gd, cerium Ce, holmium Ho, scandium Sc, and yttrium Y.
上記式(XV)において、CpRは、無置換インデニル又は置換インデニルである。インデニル環を基本骨格とするCpRは、C9H7−XRX又はC9H11−XRXで示され得る。ここで、Xは0〜7又は0〜11の整数である。また、Rはそれぞれ独立してヒドロカルビル基又はメタロイド基であることが好ましい。ヒドロカルビル基の炭素数は1〜20であることが好ましく、1〜10であることが更に好ましく、1〜8であることが一層好ましい。該ヒドロカルビル基として、具体的には、メチル基、エチル基、フェニル基、ベンジル基等が好適に挙げられる。一方、メタロイド基のメタロイドの例としては、ゲルミルGe、スタニルSn、シリルSiが挙げられ、また、メタロイド基はヒドロカルビル基を有することが好ましく、メタロイド基が有するヒドロカルビル基は上記のヒドロカルビル基と同様である。該メタロイド基として、具体的には、トリメチルシリル基等が挙げられる。置換インデニルとして、具体的には、2−フェニルインデニル、2−メチルインデニル等が挙げられる。なお、式(XV)における二つのCpRは、それぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。 In the above formula (XV), Cp R is unsubstituted indenyl or substituted indenyl. Cp R having an indenyl ring as a basic skeleton may be represented by C 9 H 7-X R X or C 9 H 11-X R X. Here, X is an integer of 0-7 or 0-11. In addition, each R is preferably independently a hydrocarbyl group or a metalloid group. The hydrocarbyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, and still more preferably 1 to 8 carbon atoms. Specific examples of the hydrocarbyl group include a methyl group, an ethyl group, a phenyl group, and a benzyl group. On the other hand, examples of metalloid group metalloids include germyl Ge, stannyl Sn, and silyl Si, and the metalloid group preferably has a hydrocarbyl group, and the hydrocarbyl group that the metalloid group has is the same as the above hydrocarbyl group. is there. Specific examples of the metalloid group include a trimethylsilyl group. Specific examples of the substituted indenyl include 2-phenylindenyl and 2-methylindenyl. Incidentally, the two Cp R in the formula (XV) may each be the same or different from each other.
上記式(XV)において、RA及びRBは、それぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基を示し、該RA及びRは、M1及Alにμ配位している。ここで、炭素数1〜20の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、ステアリル基等が挙げられる。なお、μ配位とは、架橋構造をとる配位様式のことである。 In the above formula (XV), R A and R B each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, said R A and R are coordinated μ to M 1及A l. Here, as a C1-C20 hydrocarbon group, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, decyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group , Pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, stearyl group and the like. Note that the μ coordination is a coordination mode having a crosslinked structure.
上記式(XV)において、RC及びRDは、それぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基又は水素原子である。ここで、炭素数1〜20の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、ステアリル基等が挙げられる。 In the above formula (XV), R C and R D are each independently a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a hydrogen atom. Here, as a C1-C20 hydrocarbon group, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, decyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group , Pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, stearyl group and the like.
なお、上記メタロセン系化合物は、例えば、溶媒中で、下記式(XVI):
上記式(XVI)で表されるメタロセン錯体において、CpRは、無置換インデニル又は置換インデニルであり、上記式(XV)中のCpRと同義である。また、上記式(XVI)において、金属M2は、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムであり、上記式(XV)中の金属M1と同義である。 In the metallocene complex represented by the above formula (XVI), Cp R is unsubstituted indenyl or substituted indenyl, and has the same meaning as Cp R in the above formula (XV). In the above formula (XVI), the metal M 2 is a lanthanoid element, scandium or yttrium, and has the same meaning as the metal M 1 in the above formula (XV).
上記式(XVI)で表されるメタロセン錯体は、シリルアミド配位子[−N(SiR3)2]を含む。シリルアミド配位子に含まれるR基(RE〜RJ基)は、それぞれ独立して炭素数1〜3のアルキル基又は水素原子である。また、RE〜RJのうち少なくとも一つが水素原子であることが好ましい。RE〜RJのうち少なくとも一つを水素原子にすることで、触媒の合成が容易になる。更に、アルキル基としては、メチル基が好ましい。 The metallocene complex represented by the above formula (XVI) contains a silylamide ligand [—N (SiR 3 ) 2 ]. The R groups (R E to R J groups) contained in the silylamide ligand are each independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a hydrogen atom. In addition, it is preferable that at least one of R E to R J is a hydrogen atom. By making at least one of R E to R J a hydrogen atom, the synthesis of the catalyst becomes easy. Furthermore, a methyl group is preferable as the alkyl group.
上記式(XVI)で表されるメタロセン錯体は、更に0〜3個、好ましくは0〜1個の中性ルイス塩基Lを含む。ここで、中性ルイス塩基Lとしては、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジメチルアニリン、トリメチルホスフィン、塩化リチウム、中性のオレフィン類、中性のジオレフィン類等が挙げられる。ここで、上記錯体が複数の中性ルイス塩基Lを含む場合、中性ルイス塩基Lは、同一であっても異なっていてもよい。 The metallocene complex represented by the above formula (XVI) further contains 0 to 3, preferably 0 to 1, neutral Lewis bases L. Here, examples of the neutral Lewis base L include tetrahydrofuran, diethyl ether, dimethylaniline, trimethylphosphine, lithium chloride, neutral olefins, neutral diolefins, and the like. Here, when the complex includes a plurality of neutral Lewis bases L, the neutral Lewis bases L may be the same or different.
また、上記式(XVI)で表されるメタロセン錯体は、単量体として存在していてもよく、二量体又はそれ以上の多量体として存在していてもよい。 In addition, the metallocene complex represented by the above formula (XVI) may exist as a monomer, or may exist as a dimer or a higher multimer.
一方、上記メタロセン系化合物の生成に用いる有機アルミニウム化合物は、AlRKRLRMで表され、ここで、RK及びRLは、それぞれ独立して炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は水素原子で、RMは炭素数1〜20の1価の炭化水素基であり、但し、RMは上記RK又はRLと同一でも異なっていてもよい。炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、ステアリル基等が挙げられる。 On the other hand, the organoaluminum compound used to produce the metallocene compound is represented by AlR K R L R M , where R K and R L are each independently a monovalent hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms. A group or a hydrogen atom, R M is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, provided that R M may be the same as or different from the above R K or R L. Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, decyl group, dodecyl group, tridecyl group and tetradecyl group. , Pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, stearyl group and the like.
上記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−n−プロピルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリ−n−ブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ−t−ブチルアルミニウム、トリペンチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリシクロヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム;水素化ジエチルアルミニウム、水素化ジ−n−プロピルアルミニウム、水素化ジ−n−ブチルアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、水素化ジヘキシルアルミニウム、水素化ジイソヘキシルアルミニウム、水素化ジオクチルアルミニウム、水素化ジイソオクチルアルミニウム;エチルアルミニウムジハイドライド、n−プロピルアルミニウムジハイドライド、イソブチルアルミニウムジハイドライド等が挙げられ、これらの中でも、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、水素化ジエチルアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウムが好ましい。また、これら有機アルミニウム化合物は、1種単独で使用することも、2種以上を混合して用いることもできる。なお、上記メタロセン系化合物の生成に用いる有機アルミニウム化合物の量は、メタロセン錯体に対して1〜50倍モルであることが好ましく、約10倍モルであることが更に好ましい。 Specific examples of the organoaluminum compound include trimethylaluminum, triethylaluminum, tri-n-propylaluminum, triisopropylaluminum, tri-n-butylaluminum, triisobutylaluminum, tri-t-butylaluminum, tripentylaluminum, Hexyl aluminum, tricyclohexyl aluminum, trioctyl aluminum; diethyl aluminum hydride, di-n-propyl aluminum hydride, di-n-butyl aluminum hydride, diisobutyl aluminum hydride, dihexyl aluminum hydride, diisohexyl aluminum hydride , Dioctylaluminum hydride, diisooctylaluminum hydride; ethylaluminum dihydride, n-propylaluminium Dihydride, isobutyl aluminum dihydride and the like. Among these, triethylaluminum, triisobutylaluminum, hydrogenated diethylaluminum, hydrogenated diisobutylaluminum are preferred. Moreover, these organoaluminum compounds can be used individually by 1 type, or 2 or more types can be mixed and used for them. In addition, the amount of the organoaluminum compound used for the production of the metallocene compound is preferably 1 to 50 times mol, more preferably about 10 times mol to the metallocene complex.
<<第2要素>>
本発明にかかる重合触媒組成物を構成する第2要素は、下記一般式(X)
YR1 aR2 bR3 c ・・・ (X)
(式中、Yは、周期律表第1族、第2族、第12族及び第13族から選択される金属であり、R1及びR2は、同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基又は水素原子で、R3は炭素数1〜10の炭化水素基であり、但し、R3は上記R1又はR2と同一又は異なっていてもよく、また、Yが周期律表第1族から選択される金属である場合には、aは1で且つb及びcは0であり、Yが周期律表第2族及び第12族から選択される金属である場合には、a及びbは1で且つcは0であり、Yが周期律表第13族から選択される金属である場合には、a,b及びcは1である)で表される有機金属化合物である。
<< Second Element >>
The second element constituting the polymerization catalyst composition according to the present invention is represented by the following general formula (X)
YR 1 a R 2 b R 3 c (X)
(In the formula, Y is a metal selected from Group 1, Group 2, Group 12 and Group 13 of the Periodic Table, and R 1 and R 2 are the same or different and have 1 to 10 carbon atoms. R 3 is a hydrocarbon group or a hydrogen atom, and R 3 is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, provided that R 3 may be the same as or different from R 1 or R 2, and Y is a periodic table. When it is a metal selected from Group 1, a is 1 and b and c are 0, and when Y is a metal selected from Groups 2 and 12 of the Periodic Table, a and b are 1 and c is 0, and when Y is a metal selected from Group 13 of the Periodic Table, a, b and c are 1). is there.
また、前記第2要素は、下記一般式(Xa):
AlR1R2R3 ・・・ (Xa)
(式中、R1及びR2は、同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基又は水素原子で、R3は炭素数1〜10の炭化水素基であり、但し、R3は上記R1又はR2と同一又は異なっていてもよい)で表される有機アルミニウム化合物であることが好ましい。一般式(X)の有機アルミニウム化合物としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ−n−プロピルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリ−n−ブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ−t−ブチルアルミニウム、トリペンチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリシクロヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム;水素化ジエチルアルミニウム、水素化ジ−n−プロピルアルミニウム、水素化ジ−n−ブチルアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、水素化ジヘキシルアルミニウム、水素化ジイソヘキシルアルミニウム、水素化ジオクチルアルミニウム、水素化ジイソオクチルアルミニウム;エチルアルミニウムジハイドライド、n−プロピルアルミニウムジハイドライド、イソブチルアルミニウムジハイドライド等が挙げられ、これらの中でも、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、水素化ジエチルアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウムが好ましい。以上に述べた第2要素としての有機アルミニウム化合物は、1種単独で使用することも、2種以上を混合して用いることもできる。なお、重合触媒組成物における第2要素の配合量は、前記第1要素に対して1〜50倍molであることが好ましく、約10倍molであることが更に好ましい。
In addition, the second element has the following general formula (Xa):
AlR 1 R 2 R 3 (Xa)
(In the formula, R 1 and R 2 are the same or different, and are a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a hydrogen atom, and R 3 is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, provided that R 3 is the above. It is preferably an organoaluminum compound represented by the same or different from R 1 or R 2 . Examples of the organoaluminum compound represented by the general formula (X) include trimethylaluminum, triethylaluminum, tri-n-propylaluminum, triisopropylaluminum, tri-n-butylaluminum, triisobutylaluminum, tri-t-butylaluminum, and tripentylaluminum. , Trihexyl aluminum, tricyclohexyl aluminum, trioctyl aluminum; diethyl aluminum hydride, di-n-propyl aluminum hydride, di-n-butyl aluminum hydride, diisobutyl aluminum hydride, dihexyl aluminum hydride, diiso hydrogenated Hexyl aluminum, dioctyl aluminum hydride, diisooctyl aluminum hydride; ethyl aluminum dihydride, n-propyl aluminum Muzi hydride, isobutylaluminum dihydride and the like. Among these, triethylaluminum, triisobutylaluminum, hydrogenated diethylaluminum, hydrogenated diisobutylaluminum are preferred. The organoaluminum compound as the second element described above can be used singly or in combination of two or more. In addition, it is preferable that the compounding quantity of the 2nd element in a polymerization catalyst composition is 1-50 times mol with respect to the said 1st element, and it is still more preferable that it is about 10 times mol.
<<第3要素>>
本発明にかかる重合触媒組成物を構成する第3要素は、シリカを含み、具体的には、狭義の二酸化珪素(一般式でSiO2で示される)のみを示すものではなく、ケイ酸系充填材を意味し、具体的には、無水ケイ酸の他に、含水ケイ酸、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等のケイ酸塩を含む。なお、シリカの凝集状態も問わず、沈殿法シリカ、ゲル法シリカ、乾燥シリカ、コロイダルシリカなども含まれる。また、いずれの製法で製造されたシリカも含み、湿式法、乾式法いずれも含む。中でも耐摩耗性の優れた湿式シリカが好ましい。シリカのBETも特に限定されず、例えば、10〜1000m2/gの範囲のシリカを含む。このようなシリカとしては、東ソーシリカ株式会社製「ニップシールAQ」、BET205m2/gが挙げられる。
なお、非特許文献3において触媒組成物として使用されるシリカは、焼成して無水化したものであるが、本発明においては、シリカの焼成は要しない。
重合触媒組成物における第3要素の配合量は、後に添加する重合体を構成する単量体100重量部に対して0重量部を超え100重量部以下であることが好ましく、2〜80重量部であることが特に好ましく、5〜60重量部であることがさらに好ましい。第3要素の配合量を上記の範囲内とすることで、触媒として有効に機能すること、及び重合体に効率的にシリカを分散させることができる、という効果を奏する。
<< Third element >>
The third element constituting the polymerization catalyst composition according to the present invention contains silica, specifically, it does not indicate only silicon dioxide in a narrow sense (indicated by SiO 2 in a general formula), but is filled with silicic acid. It means a material, and specifically includes silicates such as hydrous silicate, calcium silicate, and aluminum silicate in addition to anhydrous silicate. In addition, precipitation method silica, gel method silica, dry silica, colloidal silica and the like are included regardless of the aggregation state of silica. Moreover, the silica manufactured by any manufacturing method is included, and both a wet method and a dry method are included. Of these, wet silica having excellent wear resistance is preferred. The BET of silica is not particularly limited, and includes, for example, silica in the range of 10 to 1000 m 2 / g. Examples of such silica include “Nip Seal AQ” manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd. and BET 205 m 2 / g.
In addition, although the silica used as a catalyst composition in a nonpatent literature 3 is baked and dehydrated, in the present invention, it is not necessary to burn the silica.
The blending amount of the third element in the polymerization catalyst composition is preferably more than 0 parts by weight and 100 parts by weight or less, based on 100 parts by weight of the monomer constituting the polymer to be added later, and 2 to 80 parts by weight. Particularly preferred is 5 to 60 parts by weight. By setting the blending amount of the third element within the above range, it is possible to effectively function as a catalyst and to effectively disperse silica in the polymer.
<<重合触媒組成物>>
本発明に係る重合触媒組成物は、第2要素と第3要素とを混合熟成させた後、第1要素を添加して反応させてなる。まず、溶媒中で第2要素と第3要素とを混合熟成させることにより、第2要素と第3要素の水分とが反応して、陰電荷を有する複合体(アニオン複合体)が形成される。この反応は、例えばアルキルアルミニウムと水との反応により、メチルアルミノキサンが生成されることが、S.Pasynkiewiczによりポリヘドロン、第9巻、第429〜453頁(1990年)により詳細に解説されていることから裏付けられる。その結果、第3要素のシリカ近傍に第2要素を含むアニオン複合体が被膜を形成するかのごとく存在することになると想定される。
この状況下において、第1要素である希土類元素含有化合物を添加して反応させることにより、第1要素由来の希土類元素カチオン性化合物と第2要素、及び第2要素と第3要素との反応由来のシリカ含有アニオン複合体が反応系内に生成することになる。
本発明に係る第1要素の希土類元素含有化合物の希土類元素は、通常3つの配位子が配位するが、条件によっては、アニオンの存在下で配位子の1つ以上を離してカチオン化する、という特性を有する。そのため、第2要素と第3要素を反応させてなるアニオン複合体と、第1要素とを反応させることで、第1要素がカチオン化し、次いで、前記アニオン複合体が生成されたカチオンと結合した状態となりやすい。
ここで、希土類元素カチオン性化合物を有する触媒組成物において、希土類元素にアルミニウム等の金属(ここではYとされる)が隣接する場合、触媒の活性中心は希土類元素ではなく、隣接する金属元素Y側に移行することが示されている(Y. Matsuura et al., “Polymerization via the Insertion of Ethylene into an Al−C Bond Catalyzed by Lanthanide(Gd, Sm) Metallocene Cations” 58th Symposium on Organomethallic Chemistry, Japan, Abstracts, The Kinki Chemical Society, Japan, 2011参照)。重合触媒組成物の場合、希土類元素ではなく、隣接する金属元素Yに重合反応の活性中心が移行し、Yにおいて目的物たる重合体が生成されることとなる。
本発明の重合触媒組成物においては、希土類元素が、シリカ粒子上に被膜状で存在する金属元素Yと隣接した状態で存在することから、活性中心はシリカ粒子上に移行し得る。これにより、重合反応はシリカ粒子上の金属元素Yの位置で行われることとなり、シリカに非常に近接した重合体が生成されることとなる。一部の重合体は、シリカのポーラス上に入り込んた状態となり、シリカ粒子と一体化する可能性もある。
このように、本発明の重合触媒組成物中では、第2要素由来の金属元素Yと、第3要素由来のシリカと重合体が、近接または一体化し、これにより、生成された重合体中にシリカが高度に分散した状態で存在し得る。
<< Polymerization catalyst composition >>
In the polymerization catalyst composition according to the present invention, the second element and the third element are mixed and aged, and then the first element is added and reacted. First, by mixing and aging the second element and the third element in a solvent, the moisture of the second element and the third element reacts to form a negatively charged complex (anionic complex). . This reaction is described in detail by S. Pasynkiewicz in Polyhedron, Vol. 9, pages 429-453 (1990), for example, that methylaluminoxane is produced by the reaction of alkylaluminum with water. It is supported from. As a result, it is assumed that the anion complex containing the second element is present in the vicinity of the silica of the third element as if a film is formed.
Under this circumstance, by adding the rare earth element-containing compound, which is the first element, to cause the reaction, the rare earth element cationic compound derived from the first element and the second element, and the reaction between the second element and the third element are derived. Thus, a silica-containing anion complex is produced in the reaction system.
The rare earth element of the rare earth element-containing compound of the first element according to the present invention is usually coordinated by three ligands, but depending on conditions, one or more of the ligands are separated in the presence of an anion to be cationized. It has the characteristic of being. Therefore, by reacting the anion complex formed by reacting the second element and the third element with the first element, the first element is cationized, and then the anion complex is bound to the generated cation. It is easy to be in a state.
Here, in the catalyst composition having a rare earth element cationic compound, when a metal such as aluminum (here, Y) is adjacent to the rare earth element, the active center of the catalyst is not the rare earth element, but the adjacent metal element Y (Y. Matsura et al., “Polymerization via the Insertion of Ethyl into the an Al-C Bond Catalyzed by Candom meth s” (See Abstracts, The Kinki Chemical Society, Japan, 2011). In the case of the polymerization catalyst composition, the active center of the polymerization reaction is transferred to the adjacent metal element Y instead of the rare earth element, and a polymer as the target product is produced in Y.
In the polymerization catalyst composition of the present invention, since the rare earth element is present in a state adjacent to the metal element Y existing in the form of a film on the silica particle, the active center can be transferred onto the silica particle. Thereby, the polymerization reaction is performed at the position of the metal element Y on the silica particles, and a polymer very close to the silica is generated. Some of the polymer enters the porous silica and may be integrated with the silica particles.
As described above, in the polymerization catalyst composition of the present invention, the metal element Y derived from the second element, the silica derived from the third element, and the polymer are close to or integrated with each other, and thus, in the produced polymer. Silica can be present in a highly dispersed state.
通常、希土類元素化合物を含む重合触媒組成物において、重合反応の効率を上げるためには、希土類元素化合物の配合量を増加させることがなされるが、希土類元素化合物は高価であるため、多量に使用するのは困難である、という問題があった。しかし、本発明の重合触媒組成物を用いる場合、重合反応の効率は、希土類元素化合物ではなく、シリカ及び金属元素Yの配合量に依存する。これらの配合量を増加させることによる製造コストの増加は比較的低いといえる。 Usually, in a polymerization catalyst composition containing a rare earth element compound, in order to increase the efficiency of the polymerization reaction, the amount of the rare earth element compound is increased. However, since the rare earth element compound is expensive, it is used in a large amount. There was a problem that it was difficult to do. However, when the polymerization catalyst composition of the present invention is used, the efficiency of the polymerization reaction depends on the blending amount of silica and metal element Y, not the rare earth element compound. It can be said that the increase in the manufacturing cost by increasing these compounding amounts is relatively low.
なお、第1要素は水の存在により失活しやすい、という問題があるが、第1要素は、上記アニオン複合体と共存させても失活しにくい。したがって、第3要素たるシリカは、焼成等で無水物化する必要はない。焼成等の工程を省略できることにより、製造コストを下げ、かつ製造工程の効率化を図ることが可能となる。むしろ、第3要素は一定量以上の水分を含んでいることが好ましく、好適な含水率は、0.1%以上であり、好ましくは0.5%以上である。上限は特にないが、60重量%以下であることが望ましく、50重量%以下であることがより望ましく、40重量%以下であることが更に好ましい。 In addition, although there exists a problem that a 1st element is easy to deactivate by presence of water, even if it coexists with the said anion complex, a 1st element is hard to deactivate. Therefore, the silica as the third element does not need to be anhydrous by calcination or the like. Since the steps such as firing can be omitted, the manufacturing cost can be reduced and the manufacturing process can be made more efficient. Rather, the third element preferably contains a certain amount or more of moisture, and a suitable moisture content is 0.1% or more, preferably 0.5% or more. Although there is no particular upper limit, it is preferably 60% by weight or less, more preferably 50% by weight or less, and still more preferably 40% by weight or less.
<<重合体>>
本発明の触媒組成物を用いて合成することのできる重合体については特に限定されるものではなく、シリカの付加を要するいかなる重合体の合成にも使用可能である。特に、ポリブタジエン、ポリイソプレンの合成に用いるのが好ましい。
<< Polymer >>
The polymer that can be synthesized using the catalyst composition of the present invention is not particularly limited, and can be used for the synthesis of any polymer that requires addition of silica. In particular, it is preferably used for the synthesis of polybutadiene and polyisoprene.
<<ポリブタジエンの製造方法>>
本発明の重合触媒組成物は、多様な重合体の製造に利用可能であるが、本明細書では、特に、本発明の重合触媒組成物を用いたポリブタジエンの合成について例示的に説明する。但し、以下に詳述する製造方法は、あくまで例示に過ぎない。前記ポリブタジエンは、上記重合触媒組成物の存在下、単量体としての1,3−ブタジエンを重合させることにより製造することができる。
<< Method for producing polybutadiene >>
The polymerization catalyst composition of the present invention can be used for the production of various polymers. In the present specification, the synthesis of polybutadiene using the polymerization catalyst composition of the present invention will be specifically described. However, the manufacturing method described in detail below is merely an example. The polybutadiene can be produced by polymerizing 1,3-butadiene as a monomer in the presence of the polymerization catalyst composition.
本発明の重合触媒組成物を用いたポリブタジエンの製造方法は、少なくとも、重合工程を含み、さらに、必要に応じて適宜選択した、カップリング工程、洗浄工程、その他の工程を含む。 The method for producing polybutadiene using the polymerization catalyst composition of the present invention includes at least a polymerization step, and further includes a coupling step, a washing step, and other steps, which are appropriately selected as necessary.
<重合工程>
前記重合工程は、ブタジエン単量体を重合する工程である。
前記重合工程においては、本発明に係る重合触媒組成物を用いること以外は、通常の配位イオン重合触媒による重合体の製造方法と同様にして、単量体である1,3−ブタジエンを重合させることができる。
<Polymerization process>
The polymerization step is a step of polymerizing a butadiene monomer.
In the polymerization step, 1,3-butadiene, which is a monomer, is polymerized in the same manner as in the method for producing a polymer using a normal coordination ion polymerization catalyst, except that the polymerization catalyst composition according to the present invention is used. Can be made.
重合方法としては、溶液重合法、懸濁重合法、液相塊状重合法、乳化重合法、気相重合法、固相重合法等の任意の方法を用いることができる。また、重合反応に溶媒を用いる場合、用いられる溶媒は重合反応において不活性であればよく、例えば、トルエン、シクロヘキサン、ノルマルヘキサン、またそれらの混合物等が挙げられる。 As a polymerization method, any method such as a solution polymerization method, a suspension polymerization method, a liquid phase bulk polymerization method, an emulsion polymerization method, a gas phase polymerization method, and a solid phase polymerization method can be used. Moreover, when using a solvent for a polymerization reaction, the solvent used should just be inactive in a polymerization reaction, For example, toluene, cyclohexane, normal hexane, mixtures thereof etc. are mentioned.
前記重合工程は、例えば、(1)単量体として1,3−ブタジエンを含む重合反応系中に、重合触媒組成物の構成成分を別個に提供し、該反応系中において重合触媒組成物としてもよいし、(2)予め調製された重合触媒組成物を重合反応系中に提供してもよい。 In the polymerization step, for example, (1) a component of the polymerization catalyst composition is separately provided in a polymerization reaction system containing 1,3-butadiene as a monomer, and the polymerization catalyst composition is formed in the reaction system. Alternatively, (2) a polymerization catalyst composition prepared in advance may be provided in the polymerization reaction system.
また、前記重合工程においては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等の重合停止剤を用いて、重合を停止させてもよい。 Moreover, in the said polymerization process, you may stop superposition | polymerization using polymerization terminators, such as methanol, ethanol, and isopropanol.
前記重合工程において、1,3−ブタジエンの重合反応は、不活性ガス、好ましくは窒素ガスやアルゴンガスの雰囲気下において行われることが好ましい。上記重合反応の重合温度は、特に制限されないが、例えば、−100〜200℃の範囲が好ましく、室温程度とすることもできる。なお、重合温度を上げると、重合反応のシス−1,4選択性が低下することがある。また、上記重合反応の圧力は、1,3−ブタジエンを十分に重合反応系中に取り込むため、0.1〜10.0MPaの範囲が好ましい。また、上記重合反応の反応時間も特に制限がなく、例えば、1秒〜10日の範囲が好ましいが、触媒の種類、重合温度等の条件によって適宜選択することができる。 In the polymerization step, the polymerization reaction of 1,3-butadiene is preferably performed in an atmosphere of an inert gas, preferably nitrogen gas or argon gas. The polymerization temperature of the polymerization reaction is not particularly limited, but is preferably in the range of −100 to 200 ° C., for example, and can be about room temperature. If the polymerization temperature is raised, the cis-1,4 selectivity of the polymerization reaction may be lowered. Moreover, since the pressure of the said polymerization reaction takes in 1,3-butadiene fully in a polymerization reaction system, the range of 0.1-10.0 MPa is preferable. The reaction time of the polymerization reaction is not particularly limited, and is preferably in the range of 1 second to 10 days, for example, but can be appropriately selected depending on conditions such as the type of catalyst and polymerization temperature.
<洗浄工程>
前記洗浄工程は、前記重合工程において得られたポリブタジエンを洗浄する工程である。なお、洗浄に用いる媒体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどが挙げられるが、重合触媒としてルイス酸由来の触媒を使用する際は、特にこれらの溶媒に対して酸(たとえば塩酸、硫酸、硝酸)を加えて使用することができる。添加する酸の量は溶媒に対して15mol%以下が好ましい。これ以上では酸がポリマー中に残存してしまうことで混練および加硫時の反応に悪影響を及ぼす可能性がある。
この洗浄工程により、ポリブタジエン中の触媒残渣量を好適に低下させることができる。
<Washing process>
The washing step is a step of washing the polybutadiene obtained in the polymerization step. The medium used for washing is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include methanol, ethanol, isopropanol and the like. When a catalyst derived from a Lewis acid is used as a polymerization catalyst. Can be used in particular by adding an acid (for example, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid) to these solvents. The amount of acid to be added is preferably 15 mol% or less with respect to the solvent. Above this, the acid remains in the polymer, which may adversely affect the reaction during kneading and vulcanization.
By this washing step, the amount of catalyst residue in the polybutadiene can be suitably reduced.
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1:重合体Aの製造方法)
窒素雰囲気下のグローブボックス中で、1L耐圧ガラス反応器にシリカ5.0g(商品名:ニップシールAQ、重量減少法により算出した含水率5.5重量%、東ソーシリカ株式会社製)、トルエン40.0g、トリメチルアルミニウム10.0mmol(東ソーファインケム株式会社製)及びトリイソブチルアルミニウム10.0mmol(東ソーファインケム株式会社製)を仕込み、室温で30分間混合熟成させた。次いで、ビス(2−フェニルインデニル)ガドリニウムビス(ジメチルシリルアミド)[(2-PhC9H6)2GdN(SiHMe2)2]68mg(100μmol)を仕込み室温で30分間熟成させた。その後、グローブボックスから反応器を取り出し、1,3−ブタジエン100.0g(1.85mol)を含むトルエン溶液530.0gを添加した後、50℃で180分間重合を行った。重合後、2,2’−メチレン−ビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)(NS−5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLを加えて反応を停止させ、さらに大量のメタノールで重合体を分離し、70℃で真空乾燥し重合体Aを得た。得られた重合体Aの収量は88.0gであった。
(Example 1: Production method of polymer A)
In a glove box under a nitrogen atmosphere, 5.0 g of silica (trade name: Nipseal AQ, water content of 5.5% by weight calculated by weight reduction method, manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd.) in a 1 L pressure-resistant glass reactor, toluene 40. 0 g, 10.0 mmol of trimethylaluminum (manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd.) and 10.0 mmol of triisobutylaluminum (manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd.) were charged and mixed and aged at room temperature for 30 minutes. Next, 68 mg (100 μmol) of bis (2-phenylindenyl) gadolinium bis (dimethylsilylamide) [(2-PhC 9 H 6 ) 2 GdN (SiHMe 2 ) 2 ] was charged and aged at room temperature for 30 minutes. Thereafter, the reactor was taken out from the glove box, and 530.0 g of a toluene solution containing 100.0 g (1.85 mol) of 1,3-butadiene was added, followed by polymerization at 50 ° C. for 180 minutes. After the polymerization, 2 mL of 2,2′-methylene-bis (4-ethyl-6-tert-butylphenol) (NS-5) 5% by mass of isopropanol solution was added to stop the reaction, and the polymer was added with a large amount of methanol. Separation and vacuum drying at 70 ° C. gave Polymer A. The yield of the obtained polymer A was 88.0 g.
(実施例2:重合体Bの製造方法)
窒素雰囲気下のグローブボックス中で、1L耐圧ガラス反応器にシリカ5.0g(商品名:ニップシールAQ、重量減少法により算出した含水率5.5重量%、東ソーシリカ株式会社製)、ノルマルヘキサン55.0g、トリメチルアルミニウム12.0mmol(東ソーファインケム株式会社製)及びトリイソブチルアルミニウム20.0mmol(東ソーファインケム株式会社製)を仕込み、室温で30分間混合熟成させた。次いで、ビス(2−フェニルインデニル)ガドリニウムビス(ジメチルシリルアミド)[(2-PhC9H6)2GdN(SiHMe2)2]68mg(100μmol)を仕込み室温で30分間熟成させた。その後、グローブボックスから反応器を取り出し、1,3−ブタジエン80.0g(1.48mol)を含むノルマルヘキサン溶液350.0gを添加した後、65℃で180分間重合を行った。重合後、2,2’−メチレン−ビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)(NS−5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLを加えて反応を停止させ、さらに大量のメタノールで重合体を分離し、70℃で真空乾燥し重合体Bを得た。得られた重合体Bの収量は70.0gであった。
(Example 2: Production method of polymer B)
In a glove box under a nitrogen atmosphere, 5.0 g of silica (trade name: Nipseal AQ, water content of 5.5% by weight calculated by the weight reduction method, manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd.) in a 1 L pressure-resistant glass reactor, normal hexane 55 0.0 g, 12.0 mmol of trimethylaluminum (manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd.) and 20.0 mmol of triisobutylaluminum (manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd.) were charged and mixed and aged at room temperature for 30 minutes. Next, 68 mg (100 μmol) of bis (2-phenylindenyl) gadolinium bis (dimethylsilylamide) [(2-PhC 9 H 6 ) 2 GdN (SiHMe 2 ) 2 ] was charged and aged at room temperature for 30 minutes. Thereafter, the reactor was taken out from the glove box, 350.0 g of a normal hexane solution containing 80.0 g (1.48 mol) of 1,3-butadiene was added, and polymerization was performed at 65 ° C. for 180 minutes. After the polymerization, 2 mL of 2,2′-methylene-bis (4-ethyl-6-tert-butylphenol) (NS-5) 5% by mass of isopropanol solution was added to stop the reaction, and the polymer was added with a large amount of methanol. Separation and vacuum drying at 70 ° C. gave a polymer B. The yield of the obtained polymer B was 70.0 g.
(実施例3:重合体Cの製造方法)
窒素雰囲気下のグローブボックス中で、1L耐圧ガラス反応器にシリカ3.0g(商品名:ニップシールAQ、重量減少法により算出した含水率5.5重量%、東ソーシリカ株式会社製)、ノルマルヘキサン25.0g、トリメチルアルミニウム12.8mmol(東ソーファインケム株式会社製)及びジイソブチルアルミニウムハイドライド3.2mmol(東ソーファインケム株式会社製)を仕込み、室温で30分間混合熟成させた。次いで、ビス(2−フェニルインデニル)ガドリニウムビス(ジメチルシリルアミド)[(2-PhC9H6)2GdN(SiHMe2)2]43mg(64μmol)を仕込み室温で30分間分間熟成させた。その後、グローブボックスから反応器を取り出し、1,3−ブタジエン80.0g(1.48mol)を含むノルマルヘキサン溶液400.0gを添加した後、65℃で300分間重合を行った。重合後、2,2’−メチレン−ビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)(NS−5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLを加えて反応を停止させ、さらに大量のメタノールで重合体を分離し、70℃で真空乾燥し重合体Cを得た。得られた重合体Cの収量は77.0gであった。
(Example 3: Production method of polymer C)
In a glove box under a nitrogen atmosphere, 3.0 g of silica (trade name: Nipseal AQ, water content of 5.5% by weight calculated by weight reduction method, manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd.) in a 1 L pressure glass reactor, normal hexane 25 0.0 g, trimethylaluminum 12.8 mmol (manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd.) and diisobutylaluminum hydride 3.2 mmol (manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd.) were charged and mixed and aged at room temperature for 30 minutes. Next, 43 mg (64 μmol) of bis (2-phenylindenyl) gadolinium bis (dimethylsilylamide) [(2-PhC 9 H 6 ) 2 GdN (SiHMe 2 ) 2 ] was charged and aged at room temperature for 30 minutes. Thereafter, the reactor was taken out from the glove box, 400.0 g of a normal hexane solution containing 80.0 g (1.48 mol) of 1,3-butadiene was added, and polymerization was performed at 65 ° C. for 300 minutes. After the polymerization, 2 mL of 2,2′-methylene-bis (4-ethyl-6-tert-butylphenol) (NS-5) 5% by mass of isopropanol solution was added to stop the reaction, and the polymer was added with a large amount of methanol. Separation and vacuum drying at 70 ° C. gave Polymer C. The yield of the obtained polymer C was 77.0 g.
(実施例4:重合体Dの製造方法)
窒素雰囲気下のグローブボックス中で、1L耐圧ガラス反応器にシリカ5.0g(商品名:ニップシールAQ、重量減少法により算出した含水率5.5重量%、東ソーシリカ株式会社製)、ノルマルヘキサン60.0g、トリメチルアルミニウム16.0mmol(東ソーファインケム株式会社製)、トリイソブチルアルミニウム3.2mmol(東ソーファインケム株式会社製)を仕込み、室温で30分間混合熟成させた。次いで、ビス(2−フェニルインデニル)ガドリニウムビス(ジメチルシリルアミド)[(2-PhC9H6)2GdN(SiHMe2)2]22mg(32μmol)を仕込み室温で30分間分間熟成させた。その後、グローブボックスから反応器を取り出し、1,3−ブタジエン80.0g(1.48mol)を含むノルマルヘキサン溶液320.0gを添加した後、80℃で90分間重合を行った。重合後、2,2’−メチレン−ビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)(NS−5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLを加えて反応を停止させ、さらに大量のメタノールで重合体を分離し、70℃で真空乾燥し重合体Dを得た。得られた重合体Dの収量は26.5gであった。
(Example 4: Production method of polymer D)
In a glove box under a nitrogen atmosphere, 5.0 g of silica (trade name: Nipseal AQ, water content 5.5% by weight calculated by weight reduction method, manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd.) in a 1 L pressure-resistant glass reactor, normal hexane 60 0.0 g, trimethylaluminum 16.0 mmol (manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd.) and triisobutylaluminum 3.2 mmol (manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd.) were charged and mixed and aged at room temperature for 30 minutes. Next, 22 mg (32 μmol) of bis (2-phenylindenyl) gadolinium bis (dimethylsilylamide) [(2-PhC 9 H 6 ) 2 GdN (SiHMe 2 ) 2 ] was charged and aged at room temperature for 30 minutes. Then, after taking out the reactor from the glove box and adding 320.0 g of normal hexane solution containing 80.0 g (1.48 mol) of 1,3-butadiene, polymerization was performed at 80 ° C. for 90 minutes. After the polymerization, 2 mL of 2,2′-methylene-bis (4-ethyl-6-tert-butylphenol) (NS-5) 5% by mass of isopropanol solution was added to stop the reaction, and the polymer was added with a large amount of methanol. Separation and vacuum drying at 70 ° C. gave a polymer D. The yield of the obtained polymer D was 26.5 g.
(実施例5:重合体Eの製造方法)
窒素雰囲気下のグローブボックス中で、1L耐圧ガラス反応器にシリカ8.0g(商品名:ニップシールAQ、重量減少法により算出した含水率:5.5質量%、東ソーシリカ株式会社製)、ノルマルヘキサン80.0g、トリメチルアルミニウム16.0mmol(東ソーファインケム株式会社製)、トリイソブチルアルミニウム16.0mmol(東ソーファインケム株式会社製)を仕込み、室温で30分間混合熟成させた。次いで、ビス(2−フェニルインデニル)ガドリニウムビス(ジメチルシリルアミド)[(2-PhC9H6)2GdN(SiHMe2)2]22mg(32μmol)を仕込み室温で30分間分間熟成させた。その後、グローブボックスから反応器を取り出し、1,3−ブタジエン80.0g(1.48mol)を含むノルマルヘキサン溶液320.0gを添加した後、80℃で240分間重合を行った。重合後、2,2’−メチレン−ビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)(NS−5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLを加えて反応を停止させ、さらに大量のメタノールで重合体を分離し、70℃で真空乾燥し重合体Eを得た。得られた重合体Eの収量は78.5gであった。
(Example 5: Production method of polymer E)
In a glove box under a nitrogen atmosphere, 8.0 g of silica (trade name: nip seal AQ, moisture content calculated by weight reduction method: 5.5% by mass, manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd.) in a 1 L pressure-resistant glass reactor, normal hexane 80.0 g, 16.0 mmol of trimethylaluminum (manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd.) and 16.0 mmol of triisobutylaluminum (manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd.) were charged and mixed and aged at room temperature for 30 minutes. Next, 22 mg (32 μmol) of bis (2-phenylindenyl) gadolinium bis (dimethylsilylamide) [(2-PhC 9 H 6 ) 2 GdN (SiHMe 2 ) 2 ] was charged and aged at room temperature for 30 minutes. Thereafter, the reactor was taken out of the glove box, and after adding 320.0 g of a normal hexane solution containing 80.0 g (1.48 mol) of 1,3-butadiene, polymerization was performed at 80 ° C. for 240 minutes. After the polymerization, 2 mL of 2,2′-methylene-bis (4-ethyl-6-tert-butylphenol) (NS-5) 5% by mass of isopropanol solution was added to stop the reaction, and the polymer was added with a large amount of methanol. Separation and vacuum drying at 70 ° C. gave a polymer E. The yield of the obtained polymer E was 78.5 g.
(実施例6:重合体Fの製造方法)
窒素雰囲気下のグローブボックス中で、1L耐圧ガラス反応器にシリカ3.0g(商品名:ニップシールAQ、重量減少法により算出した含水率:5.5質量%、東ソーシリカ株式会社製)、ノルマルヘキサン80.0g、トリメチルアルミニウム9.6mmol(東ソーファインケム株式会社製)、ジイソブチルアルミニウムハイドライド3.2mmol(東ソーファインケム株式会社製)を仕込み、室温で30分間混合熟成させた。次いで、トリスビストリメチルシリルアミドガドリニウム[Gd[N(SiMe3)2]3]21mg(32μmol)を仕込み室温で30分間分間熟成させた。その後、グローブボックスから反応器を取り出し、1,3−ブタジエン80.0g(1.48mol)を含むノルマルヘキサン溶液320.0gを添加した後、80℃で480分間重合を行った。重合後、2,2’−メチレン−ビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)(NS−5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLを加えて反応を停止させ、さらに大量のメタノールで重合体を分離し、70℃で真空乾燥し重合体Fを得た。得られた重合体Fの収量は66.0gであった。
(Example 6: Production method of polymer F)
In a glove box under a nitrogen atmosphere, 3.0 g of silica (trade name: Nipseal AQ, moisture content calculated by weight reduction method: 5.5% by mass, manufactured by Tosoh Silica Corporation) in a 1 L pressure glass reactor, normal hexane 80.0 g, trimethylaluminum 9.6 mmol (manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd.) and diisobutylaluminum hydride 3.2 mmol (manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd.) were charged and mixed and aged at room temperature for 30 minutes. Next, 21 mg (32 μmol) of trisbistrimethylsilylamid gadolinium [Gd [N (SiMe 3 ) 2 ] 3 ] was charged and aged at room temperature for 30 minutes. Then, after taking out the reactor from the glove box and adding 320.0 g of normal hexane solution containing 80.0 g (1.48 mol) of 1,3-butadiene, polymerization was carried out at 80 ° C. for 480 minutes. After the polymerization, 2 mL of 2,2′-methylene-bis (4-ethyl-6-tert-butylphenol) (NS-5) 5% by mass of isopropanol solution was added to stop the reaction, and the polymer was added with a large amount of methanol. Separation and vacuum drying at 70 ° C. gave a polymer F. The yield of the obtained polymer F was 66.0 g.
(比較例1)
実施例1においてシリカを用いないこと以外は同様の方法で重合を行ったところ、重合体は全く生成しなかった。
(Comparative Example 1)
Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that silica was not used, and no polymer was produced.
(比較例2)
実施例1において、空気中100℃で2時間加熱処理したシリカ(商品名:ニップシールAQ、重量減少法により算出した含水率0.1重量%未満、東ソーシリカ株式会社製)を用いたこと以外は、同様の方法で重合を行ったところ、重合体はほとんど生成せず、シリカが凝集することのみを確認した。
(Comparative Example 2)
In Example 1, except that silica (trade name: nip seal AQ, water content less than 0.1% by weight calculated by the weight reduction method, manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd.) was used for 2 hours at 100 ° C. in air. When polymerization was carried out in the same manner, it was confirmed that almost no polymer was produced and silica was agglomerated.
上記のようにして調製した重合体A〜Gについて、ミクロ構造(シス−1,4結合量)、数平均分子量(Mn)、分子量分布(Mw/Mn)を下記の方法で測定・評価した。 For the polymers A to G prepared as described above, the microstructure (cis-1,4 bond amount), number average molecular weight (Mn), and molecular weight distribution (Mw / Mn) were measured and evaluated by the following methods.
<重合体A〜Fの分析方法>
(1)ミクロ構造(シス−1,4結合量)
重合体A〜Fのミクロ構造(シス−1,4結合量)を、フーリエ変換赤外分光法(FT−IR)の透過率スペクトルを測定することにより算出した。具体的には、同一セルの二硫化炭素のブランクとして、5mg/mLの濃度に調整した各重合体の二硫化炭素溶液のFT−IRによる透過率スペクトルを測定し、下記行列式(i):
(シス−1,4結合量の計算値=e/(e+f+g)×100 ・・・(ii)
にしたがって、シス1,4結合量の計算値を求めた。
<Analytical Method of Polymers A to F>
(1) Microstructure (cis-1,4 bond amount)
The microstructures (cis-1,4 bonds) of the polymers A to F were calculated by measuring the transmittance spectrum of Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). Specifically, as a carbon disulfide blank in the same cell, a transmittance spectrum by FT-IR of a carbon disulfide solution of each polymer adjusted to a concentration of 5 mg / mL was measured, and the following determinant (i):
(Calculated value of cis-1,4 bond amount = e / (e + f + g) × 100 (ii)
Thus, the calculated value of cis 1,4 bond amount was obtained.
(2)重合体A〜Fの数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー[GPC:東ソー製HLC−8220GPC、カラム:東ソー製GMHXL−2本、検出器:示差屈折率計(RI)]で単分散ポリスチレンを基準として、合成ポリイソプレンのポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)を求めた。なお、測定温度は40℃である。溶出溶媒としては、テトラヒドロフラン(THF)を用いた。
(2) Number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of polymers A to F
Gel permeation chromatography [GPC: Tosoh HLC-8220GPC, column: Tosoh GMH XL- 2, detector: differential refractometer (RI)], based on monodisperse polystyrene, converted to polystyrene of synthetic polyisoprene The number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw / Mn) were determined. The measurement temperature is 40 ° C. Tetrahydrofuran (THF) was used as an elution solvent.
表1の結果より、本発明の重合触媒組成物を用いて、高いシス−1,4結合率を有する重合体を合成できることが確認された。 From the results in Table 1, it was confirmed that a polymer having a high cis-1,4 bond ratio can be synthesized using the polymerization catalyst composition of the present invention.
本発明の重合触媒組成物の製造法、及び該製造方法で製造された重合触媒組成物は、シリカの添加を要するゴム製品、例えば、タイヤ部材(特に、タイヤのトレッド部材)の製造に好適に利用可能である。 The production method of the polymerization catalyst composition of the present invention and the polymerization catalyst composition produced by the production method are suitable for production of rubber products that require addition of silica, for example, tire members (particularly, tire tread members). Is available.
Claims (3)
下記一般式(Xa):
AlR1R2R3 ・・・ (Xa)
(式中、R1及びR2は、同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基又は水素原子で、R3は炭素数1〜10の炭化水素基であり、但し、R3は上記R1又はR2と同一又は異なっていてもよい)で表される化合物を含む第2要素と、
シリカを含み、含水率が0.1重量%以上である第3要素とについて、
前記第2要素と前記第3要素とを混合熟成した後、前記第1要素を添加して反応させる、ことを特徴とし、且つ、イオン性化合物は配合しない、ことを特徴とする重合触媒組成物の製造方法。 A rare earth element-containing compound having the following general formula (I):
The following general formula (Xa):
AlR 1 R 2 R 3 (Xa)
(In the formula, R 1 and R 2 are the same or different, and are a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a hydrogen atom, and R 3 is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, provided that R 3 is the above. A second element comprising a compound represented by the same or different from R 1 or R 2 ;
About the third element containing silica and having a water content of 0.1% by weight or more,
A polymerization catalyst composition , characterized in that the second element and the third element are mixed and aged and then the first element is added and reacted , and an ionic compound is not blended. Manufacturing method.
The method for producing a polymerization catalyst composition according to claim 1, wherein the complex does not have a bond between a rare earth element and carbon.
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