JP7069284B2 - オレフィン重合用触媒ならびにそれを用いたエチレン系重合体の製造方法 - Google Patents

オレフィン重合用触媒ならびにそれを用いたエチレン系重合体の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、オレフィン重合用触媒、およびそれを用いたエチレン系重合体の製造方法に関し、さらに詳しくは、成形加工性に優れたエチレン系重合体を安定的に製造することができるようなオレフィン重合用触媒、および該触媒を用いるエチレン系重合体の製造方法に関するものである。
チーグラー触媒やメタロセン触媒で得られるエチレン系重合体は、一般に溶融張力が小さく、高圧法低密度ポリエチレンよりも成形加工性に劣る傾向があることは周知である。
この問題を解決するため、特許文献1のようにチーグラー触媒やメタロセン触媒を用いて得られるエチレン系重合体に高圧法低密度ポリエチレンをブレンドする方法、および特許文献2のように特定のメタロセン触媒を用いて長鎖分岐型エチレン系重合体を製造する方法が開示されている。
特許文献3、4では、特定の架橋型メタロセン化合物2種を用いることにより、数多くの長鎖分岐が導入され成形加工性に優れるエチレン系重合体が製造できることを報告されている。また、そのようなエチレン重合体も含め、重合中のファウリング等の発生を低減できる製造方法についても開示されている(特許文献5~7)。
メタロセン化合物2種を用いた長鎖分岐型エチレン系重合体の製造方法については、特許文献8~11でも報告されている。
特開平7-26079号公報 特開平4-213309号公報 特開2006-233208号公報 特開2009-144148号公報 特開2013-224408号公報 特開2015-160858号公報 特開2015-160859号公報 特表2007-520597号公報 特開2010-43152号公報 特開2011-6674号公報 特開2012-214780号公報
前記の特許文献1~4、8~11には、重合反応時のファウリング発生等の問題点の開示は無い。
本発明者らが検討したところ、特許文献5~7の技術を以てしても、特に生産速度を高めた場合や、大スケールでの生産等の比較的過酷な条件においては、ファウリング等の抑制が十分とは言えない場合があると言う問題点が見出された。
本発明者らが更に検討を行った結果、この原因は、重合温度の変動に伴い、重合活性が大きく変化することがあるためではないかと言う仮説を得るに至った。
本発明は、上記のような新たな課題に鑑みてなされたものであって、成形加工性に優れるエチレン系重合体を安定的に製造することができるようなオレフィン重合用触媒、および該触媒を用いるエチレン系重合体の製造方法を提供することを目的としている。
本発明者らは、上記状況に鑑み鋭意研究した結果、ある特定の構造の架橋型メタロセン化合物2種を、同一の重合系で併用することで、数多くの長鎖分岐を有するエチレン系重合体を与えると言う特性を保持しつつ、重合温度による重合活性の変動が、従来技術に比して少ないことを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のオレフィン重合用触媒は、成分(A)、成分(B)、成分(C)を含んでなることを特徴としている。
成分(A);下記一般式(I)で表される架橋型メタロセン化合物。
Figure 0007069284000001
〔一般式(I)中、R1、R2、R3およびR4は、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基およびスズ含有基から選ばれ、互いに同一でも異なっていてもよいが、全てが同時に水素原子ではなく、隣接する基が互いに結合して脂肪族環を形成していてもよい。Q1は、炭素数1以上20以下の炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基およびスズ含有基から選ばれ、Xは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基およびリン含有基から選択された基であり、Mは、チタン原子、ジルコニウム原子またはハフニウム原子である。〕
成分(B);下記一般式(II)で表される架橋型メタロセン化合物。
Figure 0007069284000002
〔一般式(II)中、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15およびR16は、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基およびスズ含有基から選ばれる基であり、互いに同一でも異なっていてもよく、また、隣接もしくは近傍にある複数の置換基は互いに結合して環を形成してもよい。Q2は、炭素数1以上20以下の炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基およびスズ含有基から選ばれ、Mは、チタン原子、ジルコニウム原子およびハフニウム原子から選ばれ、Xは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基およびリン含有基から選択された基であり、Mは、チタン原子、ジルコニウム原子またはハフニウム原子である。〕
成分(C);下記(c-1)、(c-2)および(c-3)よりなる群から選ばれる少なくとも1種の成分。
(c-1)下記式(III)、(IV)または(V)で表される有機金属化合物
(c-2)有機アルミニウムオキシ化合物
(c-3)成分(A)および成分(B)と反応してイオン対を形成する化合物
a mAl(ОRbnpq・・・(III)
〔式(III)中、RaおよびRbは、炭素原子数1~15の炭化水素基を示し、互いに同一でも異なっていてもよく、Xは、ハロゲン原子を示し、mは0<m≦3、nは0≦n<3、pは0≦p<3、qは0≦q<3の数であり、かつm+n+p+q=3である。〕
aAlRa 4・・・(IV)
〔式(IV)中、MaはLi、NaまたはKを示し、Raは水素原子または炭素原子数1~15の炭化水素基を示す。〕
a rbb st・・・(V)
〔式(V)中、RaおよびRbは、炭素原子数1~15の炭化水素基を示し、互いに同一でも異なっていてもよく、Mbは、Mg、ZnまたはCdを示し、Xは、ハロゲン原子を示し、rは0<r≦2、sは0≦s≦1、tは0≦t≦1であり、かつr+s+t=2である。〕
成分(B)が下記一般式(II-α)、(II-β)および(II-γ)で表される群から選ばれる少なくとも1種の架橋型メタロセン化合物であることが好ましい。
Figure 0007069284000003
Figure 0007069284000004
Figure 0007069284000005
〔一般式(II-α)、(II-β)および(II-γ)中、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24およびR25は、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基およびスズ含有基から選ばれる基であり、互いに同一でも異なっていてもよく、隣接する基は互いに結合して脂肪族環を形成していてもよい。R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38およびR39は、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基およびスズ含有基から選ばれる基であり、互いに同一でも異なっていてもよく、また、隣接もしくは近傍にある複数の置換基は互いに結合して環を形成してもよい。Q2は、炭素数1以上20以下の炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基およびスズ含有基から選ばれ、Mは、チタン原子、ジルコニウム原子およびハフニウム原子から選ばれ、Xは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基およびリン含有基から選択された基であり、Mは、チタン原子、ジルコニウム原子またはハフニウム原子である。〕
前記一般式(II-α)、(II-β)および(II-γ)において、R17、R18、R19およびR20の少なくとも1つが炭化水素基であることが好ましい。
成分(B)が下記一般式(II-δ)、(II-ε)および(II-ζ)で表される群から選ばれる少なくとも1種の架橋型メタロセン化合物であることも好ましい。
Figure 0007069284000006
Figure 0007069284000007
Figure 0007069284000008
〔一般式(II-δ)、(II-ε)および(II-ζ)中、R21、R22、R23、R24およびR25は、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基およびスズ含有基から選ばれる基であり、互いに同一でも異なっていてもよく、隣接する複数の基は互いに結合して脂肪族環を形成していてもよい。R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38およびR39は、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基およびスズ含有基から選ばれる基であり、互いに同一でも異なっていてもよく、また、隣接もしくは近傍にある複数の置換基は互いに結合して環を形成してもよい。Q2は、炭素数1以上20以下の炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基およびスズ含有基から選ばれ、Mは、チタン原子、ジルコニウム原子およびハフニウム原子から選ばれ、Xは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基およびリン含有基から選択された基であり、Mは、チタン原子、ジルコニウム原子またはハフニウム原子である。〕
前記一般式(I)中において、R1、R2、R3およびR4の少なくとも1つが炭化水素基であることが好ましい。
成分(C)が少なくとも前記(c-2)を含むことが好ましい。
本発明のオレフィン重合用触媒は、固体状担体(S)を含むことが好ましい。
固体状担体(S)が多孔質酸化物であることが好ましい。
本発明のエチレン系重合体の製造方法は、前記オレフィン重合用触媒の存在下、エチレンまたはエチレンと炭素数3以上20以下のオレフィンとを重合する。
本発明のオレフィン重合用触媒は、重合温度による活性変動が少ないと言う特徴と、長鎖分岐構造を与えるマクロモノマーを比較的反応させ易い特性を有する。このため、成型性などの特性に優れたエチレン重合体を安定的に製造することができる。
図1は、実施例11、実施例12、比較例3における重合温度(70℃、80℃、90℃)と重合活性比(各実験例の80℃における重合活性を1とした場合の活性比)と関係を表したグラフである。
以下、本発明に係るオレフィン重合用触媒、および該触媒を用いるエチレン系重合体の製造方法について具体的に説明する。なお、本発明において「重合」という語は、単独重合のみならず、共重合を包含した意味で用いられることがあり、「重合体」という語は単独重合体のみならず、共重合体を包含した意味で用いられることがある。
まず、本発明のオレフィン重合用触媒で用いられる各成分について説明する。
〔オレフィン重合用触媒〕
本発明のオレフィン重合用触媒は、成分(A)、成分(B)、成分(C)を含んでなる。
(成分(A))
成分(A)は、下記一般式(I)で表される架橋型メタロセン化合物である。本発明のオレフィン重合用触媒は、下記一般式(I)で表される架橋型メタロセン化合物を少なくとも1種含む。すなわち、成分(A)として、一般式(I)で表される架橋型メタロセン化合物を複数種用いてもよい。
Figure 0007069284000009
一般式(I)中、R1、R2、R3およびR4は一価の基であり、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基である。R1、R2、R3およびR4は、それぞれ独立であり、互いに同一でも異なっていてもよいが、R1、R2、R3およびR4の全てが同時に水素原子ではなく、隣接する基が互いに結合して脂肪族環を形成していてもよい。
なお、本明細書において、『互いに同一でも異なってもよい』とは、メタロセン化合物中において、列記されている置換基同士あるいは、同じ番号で記載されている置換基同士が、同一でも異なってもよく、さらに、異なるメタロセン化合物同士においても、同じ番号の置換基同士が、同一でも異なってもよいことを意味する。
前記炭化水素基(一価の炭化水素基)とは、好ましくは炭素数1以上20以下の炭素と水素からなるアルキル基、炭素数3以上20以下の炭素と水素からなるシクロアルキル基、炭素数2以上20以下の炭素と水素からなるアルケニル基、炭素数6以上20以下の炭素と水素からなるアリール基または炭素数7以上20以下の炭素と水素からなるアリールアルキル基を示す。該炭素数1以上20以下の炭素と水素からなるアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、s-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、ネオペンチル、n-ヘキシル、n-オクチル、ノニル、ドデシル、アイコシル(イコシル)などが挙げられる。該炭素数3以上20以下の炭素と水素からなるシクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ノルボルニル、アダマンチルなどが挙げられる。該炭素数2以上20以下の炭素と水素からなるアルケニル基としては、例えば、ビニル、プロペニル、シクロヘキセニル基などが挙げられる。該炭素数6以上20以下の炭素と水素からなるアリール基としては、例えば、フェニル、トリル、ジメチルフェニル、トリメチルフェニル、エチルフェニル、プロピルフェニル、ビフェニル、α-またはβ-ナフチル、メチルナフチル、アントラセニル、フェナントリル、ベンジルフェニル、ピレニル、アセナフチル、フェナレニル、アセアントリレニル、テトラヒドロナフチル、インダニル、ビフェニリルなどが挙げられる。該炭素数7以上20以下の炭素と水素からなるアリールアルキル基としては、例えば、ベンジル、フェニルエチル、フェニルプロピルなどが挙げられる。
前記ハロゲン含有基(一価のハロゲン含有基)としては、ハロゲン原子および上記炭化水素基中の水素原子の1個以上が適当なハロゲン原子で置換された基、例えばトリフルオロメチル基などが挙げられる。
前記酸素含有基(一価の酸素含有基)としては、メトキシ、エトキシ基などが挙げられる。
前記イオウ含有基(一価のイオウ含有基)としては、チオール、スルホン酸基などが挙げられる。
前記窒素含有基(一価の窒素含有基)としては、ジメチルアミノ基などが挙げられる。
前記リン含有基(一価のリン含有基)としては、フェニルホスフィン基などが挙げられる。
前記ホウ素含有基(一価のホウ素含有基)としてはボランジイル、ボラントリイル、ジボラニル基などが挙げられる。
前記ケイ素含有基(一価のケイ素含有基)としては、シリル、メチルシリル、ジメチルシリル、ジイソプロピルシリル、メチル-t-ブチルシリル、ジシクロヘキシルシリル、メチルシクロヘキシルシリル、メチルフェニルシリル、ジフェニルシリル、メチルナフチルシリル、ジナフチルシリル、シクロジメチレンシリル、シクロトリメチレンシリル、シクロテトラメチレンシリル、シクロペンタメチレンシリル、シクロヘキサメチレンシリル、シクロヘプタメチレンシリル基などが挙げられる。
前記ゲルマニウム含有基(一価のゲルマニウム含有基)または前記スズ含有基(一価のスズ含有基)としては、上記ケイ素含有基においてケイ素をゲルマニウムまたはスズに変換した基などが挙げられる。
隣接する基が互いに結合して脂肪族環を形成する場合の例としては、テトラヒドロインデニル、2-メチルテトラヒドロインデニル、2,2,4-トリメチルテトラヒドロインデニル、4-フェニルテトラヒドロインデニル、4-シクロヘキシルテトラヒドロインデニル、2-メチル-4-フェニルテトラヒドロインデニル、2-メチル-4-シクロヘキシルテトラヒドロインデニルなどが挙げられる。
1、R2、R3およびR4の好ましい基としては、水素原子、炭化水素基およびハロゲン含有基から選ばれる基であり、より好ましくは、少なくとも1つが炭化水素基であり、さらに好ましくは、少なくとも1つが炭素数1以上15以下の炭化水素基であり、残りが炭化水素基または水素原子であり、よりさらに好ましくは、少なくとも1つが炭素数3以上8以下の炭化水素基であり、残りが炭化水素基または水素原子である。R1、R2、R3およびR4の最も好ましい基としては、シクロペンタジエニル基の3位に炭素数3以上8以下の炭化水素基を有し、残りが炭化水素基または水素原子である。炭化水素基としては、アルキル基が好ましい。
1は、二つの配位子を結合する二価の基であって、アルキレン基、置換アルキレン基、シクロアルキレン基、アルキリデン基などの炭素数1以上20以下の炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基である。
前記炭素数1以上20以下の炭化水素基(二価の炭素数1以上20以下の炭化水素基)である、アルキレン基、置換アルキレン基、シクロアルキレン基およびアルキリデン基の具体例としては、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレンなどのアルキレン基、イソプロピリデン、ジメチルメチレン、ジエチルメチレン、ジプロピルメチレン、ジイソプロピルメチレン、ジブチルメチレン、メチルエチルメチレン、メチルブチルメチレン、メチル-t-ブチルメチレン、ジヘキシルメチレン、ジシクロヘキシルメチレン、メチルシクロヘキシルメチレン、メチルフェニルメチレン、ジフェニルメチレン、ジトリルメチレン、メチルナフチルメチレン、ジナフチルメチレン、1-メチルエチレン、1,2-ジメチルエチレン、1-エチル-2-メチルエチレンなどの置換アルキレン基、シクロプロピリデン、シクロブチリデン、シクロペンチリデン、シクロヘキシリデン、シクロヘプチリデン、ビシクロ[3.3.1]ノニリデン、ノルボルニリデン、アダマンチリデン、テトラヒドロナフチリデン、ジヒドロインダニリデンなどのシクロアルキレン基、エチリデン、プロピリデン、ブチリデンなどのアルキリデン基などが挙げられる。
前記ケイ素含有基(二価のケイ素含有基)としては、シリレン、メチルシリレン、ジメチルシリレン、ジイソプロピルシリレン、ジブチルシリレン、メチルブチルシリレン、メチル-t-ブチルシリレン、ジシクロヘキシルシリレン、メチルシクロヘキシルシリレン、メチルフェニルシリレン、ジフェニルシリレン、ジトリルシリレン、メチルナフチルシリレン、ジナフチルシリレン、シクロジメチレンシリレン、シクロトリメチレンシリレン、シクロテトラメチレンシリレン、シクロペンタメチレンシリレン、シクロヘキサメチレンシリレン、シクロヘプタメチレンシリレン基などが挙げられ、好ましくはジメチルシリレン、ジブチルシリレン、ジフェニルシリレンである。
前記ゲルマニウム含有基(二価のゲルマニウム含有基)または前記スズ含有基(スズ含有基)としては、上記ケイ素含有基においてケイ素をゲルマニウムまたはスズに変換した基などが挙げられる。
前記ハロゲン含有基(二価のハロゲン含有基)としては、上記アルキレン基、置換アルキレン基、シクロアルキレン基、アルキリデン基中やケイ素含有基中の水素原子の1個以上が適当なハロゲン原子で置換された基(ハロゲン含有ケイ素含有基)が挙げられ、例えば、ビス(トリフルオロメチル)メチレン、4,4,4-トリフルオロブチルメチルメチレン、ビス(トリフルオロメチル)シリレン、4,4,4-トリフルオロブチルメチルシリレン基などが挙げられる。
1の好ましい基としては、炭素数1以上20以下のアルキレン基、置換アルキレン基、シクロアルキレン基、アルキリデン基、ハロゲン含有アルキレン基、ハロゲン含有置換アルキレン基、ハロゲン含有シクロアルキレン基、ハロゲン含有アルキリデン基、ケイ素含有基またはハロゲン含有ケイ素含有基であり、より好ましい基は、ケイ素含有基またはハロゲン含有ケイ素含有基である。
Xは、一価の基であり、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基およびリン含有基から選択された基であり、好ましくは、ハロゲン原子、炭化水素基である。Xは、互いに同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられ、炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基およびリン含有基としては上記R1として例示したものと同様のものが挙げられる。
Mは、チタン原子、ジルコニウム原子またはハフニウム原子であり、好ましくはジルコニウム原子である。
一般的に、オレフィン重合用触媒のエチレン系重合体に対する反応性は、エチレン系重合体の分子量が小さくなるにつれて、また末端ビニル基の数が大きくなるにつれて高まり、多くの長鎖分岐を生成することができる。成分(A)は、分子量が比較的低く、また末端ビニル基数の多い重合体を生成できるため、成分(A)によって得られた重合体は、成分(B)により効率的に取り込まれ、従来公知の重合体に対し数多くの長鎖分岐を有するエチレン系重合体を製造できる。また、成分(A)の重合活性に由来して、高い生産性で長鎖分岐を有するエチレン系(共)重合体を製造できる。
前記一般式(I)で表される架橋型メタロセン化合物は、比較的分子量が低くかつ末端ビニル基の数の多いオレフィン重合体を、高い触媒活性で製造できることから、長鎖分岐を有する重合体の製造において好ましい。
前記一般式(I)で表される架橋型メタロセン化合物およびその製造方法は本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、その具体例としては、例えば、特開2009-143901号公報、特開2009-144148号公報などに例示したものが挙げられる。
本発明においては、前記一般式(I)で表される化合物を単独で用いてもよいし、これらの化合物のうち、化学構造の異なるメタロセン化合物を二種類以上用いてもよい。また、化学構造が同一である構造異性体を1種単独で用いてもよいし、化学構造が同一である構造異性体混合物(例えば、メソ体混合物またはラセミ体混合物)で用いてもよい。
(成分(B))
成分(B)は、下記一般式(II)で表される架橋型メタロセン化合物である。本発明のオレフィン重合用触媒は、下記一般式(II)で表される架橋型メタロセン化合物を少なくとも1種含む。すなわち、成分(B)として、一般式(II)で表される架橋型メタロセン化合物を複数種用いてもよい。
Figure 0007069284000010
一般式(II)中、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15およびR16は、一価の基であり、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基およびスズ含有基から選ばれる基であり、互いに同一でも異なっていてもよく、また、隣接もしくは近傍にある複数の置換基は互いに結合して環を形成してもよい。
前記炭化水素基(一価の炭化水素基)とは、好ましくは炭素数1以上20以下の炭素と水素からなるアルキル基、炭素数3以上20以下の炭素と水素からなるシクロアルキル基、炭素数2以上20以下の炭素と水素からなるアルケニル基、炭素数6以上20以下の炭素と水素からなるアリール基または炭素数7以上20以下の炭素と水素からなるアリールアルキル基を示す。該炭素数1以上20以下の炭素と水素からなるアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、s-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、ネオペンチル、n-ヘキシル、n-オクチル、ノニル、ドデシル、アイコシル(イコシル)などが挙げられる。該炭素数3以上20以下の炭素と水素からなるシクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ノルボルニル、アダマンチルなどが挙げられる。該炭素数2以上20以下の炭素と水素からなるアルケニル基としては、例えば、ビニル、プロペニル、シクロヘキセニル基などが挙げられる。該炭素数6以上20以下の炭素と水素からなるアリール基としては、例えば、フェニル、トリル、ジメチルフェニル、トリメチルフェニル、エチルフェニル、プロピルフェニル、ビフェニル、α-またはβ-ナフチル、メチルナフチル、アントラセニル、フェナントリル、ベンジルフェニル、ピレニル、アセナフチル、フェナレニル、アセアントリレニル、テトラヒドロナフチル、インダニル、ビフェニリルなどが挙げられる。該炭素数7以上20以下の炭素と水素からなるアリールアルキル基としては、例えば、ベンジル、フェニルエチル、フェニルプロピルなどが挙げられる。
前記ハロゲン含有基(一価のハロゲン含有基)としては、ハロゲン原子および上記炭化水素基中の水素原子の1個以上が適当なハロゲン原子で置換された基、例えばトリフルオロメチル基などが挙げられる。
前記酸素含有基(一価の酸素含有基)としては、メトキシ、エトキシ、ベンジルオキシ、フェノキシ、ナフトキシ、アリルフェノキシ、フリル、メチルフリル、テトラヒドロフリル、ピラニル、テトラヒドロピラニル、フロフリル、ベンゾフリル、ジベンゾフリル基などが挙げられる。
前記窒素含有基(一価の窒素含有基)としては、シアノ、ジメチルアミノ、ベンジルアミノ、ピロリジニル、ピペリジニル、モリホリル、アゼピニル、ホルムアミド、アセトアミド、ベンズアミド、ナフトアミド、イミノメチル、ジメチルヒドラゾノメチル、イミド、ニトロ、ニトロフェニル、アミノフェニル、ピリジル、キノリル、テトラヒドロキノリル、インドリル、インドリニル、カルバゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、オキサゾリジニル基などが挙げられる。
前記ホウ素含有基(一価のホウ素含有基)としてはボランジイル、ボラントリイル、ジボラニル基などが挙げられる。
前記イオウ含有基(一価のイオウ含有基)としては、メチルチオ、エチルチオ、ベンジルチオ、フェニルチオ、ナフチルチオ、フェニルチオアリル、チエニル、メチルチエニル、テトラヒドロチエニル、チアゾリル、ジベンゾチエニル、ベンゾチアゾリル、ベンゼンスルフォニル、メタンスルホナート基などが挙げられる。
前記リン含有基(一価のリン含有基)としては、ジメチルホスフィノ、ジ-t-ブチルホスフィノ、ジフェニルホスフィノ基などが挙げられる。
前記ケイ素含有基(一価のケイ素含有基)としては、シリル、メチルシリル、ジメチルシリル、ジイソプロピルシリル、メチル-t-ブチルシリル、ジシクロヘキシルシリル、メチルシクロヘキシルシリル、メチルフェニルシリル、ジフェニルシリル、メチルナフチルシリル、ジナフチルシリル、シクロジメチレンシリル、シクロトリメチレンシリル、シクロテトラメチレンシリル、シクロペンタメチレンシリル、シクロヘキサメチレンシリル、シクロヘプタメチレンシリル基などが挙げられる。
前記ゲルマニウム含有基(一価のゲルマニウム含有基)または前記スズ含有基(一価のスズ含有基)としては、上記ケイ素含有基においてケイ素をゲルマニウムまたはスズに変換した基などが挙げられる。
隣接もしくは近傍にある複数の基が互いに結合して環を形成する態様は、例えば、式(II)のR11とR12とが結合する態様の他、R11とR16の様な近傍に位置する置換基が互いに結合して環構造を形成する態様も含まれる。なお、隣接もしくは近傍にある複数の基が互いに結合して環を形成する場合には、該環は5~7員環であることが好ましい。すなわち、本発明において近傍とは、複数の基が互いに結合した際に5~7員環を形成することが可能な距離を意味する。
前記のような環を形成する場合の例としては、インデニル、テトラヒドロインデニル、フルオレニル、ベンゾフルオレニル、オクタヒドロフルオレニル、ジベンゾフルオレニル、オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル、などが挙げられる。
また、シクロペンタジエニル環部分が、R5~R8と共に、環を形成する場合には、該シクロペンタジエニル環部分およびR5~R8から形成される構造が、インデニル環およびインデニル環に結合する置換基を形成してもよい。この場合には、該シクロペンタジエニル環部分およびR5~R8から形成される構造が、インデン環部分およびR9~R16から形成される構造と同じであってもよく、インデン環部分およびR9~R16から形成される構造とは別種のインデン環および置換基から形成される構造を有していてもよい。
2は、二つの配位子を結合する二価の基であり、炭素数1以上20以下の炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基またはスズ含有基である。これらの基としては、上記Q1で挙げたものと同様の置換基が挙げられる。好ましくは、アルキレン基、置換アルキレン基、アルキリデン基、またはケイ素含有基である。より好ましくは、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレンなどのアルキレン基、イソプロピリデン、ジメチルメチレン、ジエチルメチレン、ジプロピルメチレン、ジイソプロピルメチレン、ジブチルメチレン、メチルエチルメチレン、メチルブチルメチレン、メチル-t-ブチルメチレン、ジヘキシルメチレン、ジシクロヘキシルメチレン、メチルシクロヘキシルメチレン、メチルフェニルメチレン、ジフェニルメチレン、ジトリルメチレン、メチルナフチルメチレン、ジナフチルメチレン、1-メチルエチレン、1,2-ジメチルエチレン、1-エチル-2-メチルエチレンなどの置換アルキレン基である。
2は、Q2を含む3~8員環を形成してもよく、好ましくは5~6員環であり、この場合の構造として、シクロペンタン、シクロヘキサン、シロラン、シリナン環などが挙げられる。
Xは、一価の基であり、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基およびリン含有基から選ばれる基であり、好ましくは、ハロゲン原子、炭化水素基である。Xは、互いに同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられ、炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基およびリン含有基としては上記R5として例示したものと同様のものが挙げられる。
Mは、チタン原子、ジルコニウム原子またはハフニウム原子であり、好ましくはジルコニウム原子である。
前記一般式(II)で表される架橋型メタロセン化合物は、配位子であるインデニル基の4位の位置に二重結合を有する、即ち共役系の構造となる特定の基を有する構造である。恐らくこの共役構造による電子的な効果や立体的な効果により、成分(A)により生成する末端ビニル基を有する重合体を効率的に取り込むことができ、かつ、分子量の高いエチレン系(共)重合体を製造できるのではないかと推測される。
また、前記一般式(II)で表される架橋型メタロセン化合物は、重合反応温度による触媒活性の変動が小さいと推測される。これは後述する比較例で使用されるメタロセン化合物に比して、上記のメタロセン化合物は、例えば重合温度上昇時のコンホメーション変化が相対的に大きく、この変化が重合活性の上昇を抑制するのではないかと考えられる。
このような重合温度による重合活性変動が少ないと、重合温度が少々上昇しても反応熱の変化が少なく、結果として得られる重合体の溶融などが起こり難いと考えられる。よって、重合器壁面への重合体粒子の付着、即ちファウリングも起こり難く、除熱効率が低下を起し難く、安定運転に有利となることが期待される。
成分(B)は好ましくは、下記一般式(II-α)、(II-β)、(II-γ)で表される架橋型メタロセン化合物を含む態様ある。また他の好ましい例としては、(II-δ)、(II-ε)および(II-ζ)で表される架橋型メタロセン化合物を少なくとも1つ含む態様を挙げることが出来る。
Figure 0007069284000011
Figure 0007069284000012
Figure 0007069284000013
Figure 0007069284000014
Figure 0007069284000015
Figure 0007069284000016
一般式(II-α)、(II-β)、(II-γ)、(II-δ)、(II-ε)および(II-ζ)中、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24およびR25は、一価の基であり、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基およびスズ含有基から選ばれる基であり、互いに同一でも異なっていてもよく、隣接する基は互いに結合して脂肪族環を形成していてもよい。R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38およびR39は、一価の基であり、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基およびスズ含有基から選ばれる基であり、互いに同一でも異なっていてもよく、また、隣接もしくは近傍にある複数の置換基は互いに結合して環を形成してもよい。
これらの基としては、前記R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15およびR16で挙げたものと同様の基が挙げられる。
前記一般式(II-α)、(II-β)、(II-γ)、(II-δ)、(II-ε)および(II-ζ)は、より多くの長鎖分岐を有するエチレン系重合体(単独重合体、共重合体)を製造でき、かつ、重合反応温度による触媒活性の変動が小さい傾向がある好ましい態様である。特に、前記一般式(II-α)、(II-β)および(II-γ)は、前記一般式(II-δ)、(II-ε)および(II-ζ)よりも、重合反応温度による触媒活性の変動がさらに小さい傾向があるため、重合器内でのポリマー塊形成を効果的に防止できることが期待される。
17、R18、R19およびR20がすべて水素原子の場合、特開2008-50278号公報でマクロモノマー製造用触媒として用いられているように分子量が比較的低くなることから、分子量の高いエチレン系重合体の製造においては、全てが同時に水素原子ではないことが好ましい。R17、R18、R19およびR20の内、少なくとも1つの基が、好ましくは炭化水素基であり、より好ましくは炭素数1以上2以下の炭化水素基であり、さらに好ましくはR17、R18、R19およびR20がすべて炭素数1以上2以下の炭化水素基である。
一般式(II)で表されるメタロセン化合物の製造方法は、本発明の効果を奏する該メタロセン化合物が得られる限り特に限定されず、公知の方法によって製造可能である。代表的な合成経路の一例を以下に示すが、本願発明の態様はこれらによって限定されるわけではない。
まず、出発物質である置換シクロペンタジエン化合物は、公知の方法によって製造可能であり、特に製造法が限定されるわけではない。公知の製造方法として例えば、「Оrganometallics 1988,7,1828.」、WО1998/015510号公報、「Оrganometallics 1996,15,4857.」、「Оrganometallics 1997,16,2503.」、「J.Оrganomet.Chem. 1999,577,211.」、WО2000/049029号公報、特開2000-136195号公報、「Оrg.Lett. 2008,10,2545.」、「Chem.Rev. 1992,92,965.」、「Science 2012,338,504.」などが挙げられる。
また、出発物質である置換インデン化合物も、公知の方法によって製造可能であり、特に製造法が限定されるわけではない。公知の製造方法として例えば、WО1998/040331号公報、WО1998/046547号公報、「J.Оrganomet.Chem. 1998,571,171.」、「Tetrahedron Lett. 1999,40,7445.」、特開2004-2259号公報、「Оrganometallics 2006,25,1217.」、米国特許第7910783号、特表2011-500800号公報、「Оrganometallics 2011,30,5744.」、「Chem.Eur.J. 2012,18,4174.」、「Оrganometallics 2012,31,4962.」、特開2014-201519号公報、本出願人による特開平7-286005号公報などが挙げられる。
また、一般式(II)で表されるメタロセン化合物の前駆体化合物(配位子)は、前記置換シクロペンタジエン化合物や前記置換インデン化合物を原料として用いて、公知の方法によって製造可能であり、特に製造法が限定されるわけではない。公知の製造方法として例えば、前記置換インデン化合物の製造方法として挙げたものに加え、「New J.Chem. 1990,14,499」、「Angew.Chem.Int.Ed. 1995,34,2273.」、「Оrganometallics 2003,22,2790.」、「J.Оrganomet.Chem. 1997,530,75.」、「J.Оrganomet.Chem. 2001,619,280.」、特開2001-11089号公報、特開2003-201259号公報、特開2011-144157号公報、特開2014-193846号公報などが挙げられる。
また、目的とする一般式(II)で表されるメタロセン化合物は、前記前駆体化合物(配位子)を用いて、公知の方法によって製造可能であり、特に製造法が限定されるわけではない。公知の製造方法として例えば、前記前駆体化合物(配位子)の製造方法として挙げたものに加え、米国特許第5972822号、特開平10-109996号公報、「J.Оrganomet.Chem. 1997,527,297.」、特開2002-88092号公報、「Оrganometallics 2012,31,4340.」などが挙げられる。
以下に本発明にかかる一般式(II)で表されるメタロセン化合物の具体例を示すが、特にこれによって本発明の範囲が限定されるものではない。本発明においては、前記一般式(II)で表される化合物を単独で用いてもよいし、これらの化合物のうち、化学構造の異なるメタロセン化合物を二種類以上用いてもよい。また、化学構造が同一である構造異性体を1種単独で用いてもよいし、化学構造が同一である構造異性体混合物(例えば、メソ体混合物またはラセミ体混合物)で用いてもよい。
一般式(II)で表されるメタロセン化合物のうち、便宜上、メタロセン化合物のMX2(金属部分)を除いたリガンド構造を、シクロペンタジエニル環部分、インデン環部分、インデン環部分2位の置換基(V)、インデン環部分3位の置換基(W)、インデン環部分4位の置換基(Y)、インデン環部分酸素原子結合置換基(Z)、架橋部分の構造の7つに分ける。シクロペンタジエニル環部分の略称を(1)、インデン環部分の略称を(2)、インデン環部分2位の置換基(V)の略称を(3)、インデン環部分3位の置換基(W)の略称を(4)、インデン環部分4位の置換基(Y)の略称を(5)、インデン環部分酸素原子結合置換基(Z)の略称を(6)、架橋部分の構造の略称を(7)とし、各置換基の略称を[表1]~[表7]に示す。
Figure 0007069284000017
Figure 0007069284000018
Figure 0007069284000019
Figure 0007069284000020
Figure 0007069284000021
Figure 0007069284000022
Figure 0007069284000023
金属部分MXnの具体的な例示としては、TiF2、TiCl2、TiBr2、TiI2、Ti(Me)2、Ti(Bn)2、Ti(Allyl)2、Ti(CH2-tBu)2、Ti(η4-1,3-ブタジエニル)、Ti(η4-1,3-ペンタジエニル)、Ti(η4-2,4-ヘキサジエニル)、Ti(η4-1,4-ジフェニル-1,3-ペンタジエニル)、Ti(CH2-Si(Me)32、Ti(ОMe)2、Ti(ОiPr)2、Ti(NMe22、Ti(ОMs)2、Ti(ОTs)2、Ti(ОTf)2、ZrF2、ZrCl2、ZrBr2、ZrI2、Zr(Me)2、Zr(Bn)2、Zr(Allyl)2、Zr(CH2-tBu)2、Zr(η4-1,3-ブタジエニル)、Zr(η4-1,3-ペンタジエニル)、Zr(η4-2,4-ヘキサジエニル)、Zr(η4-1,4-ジフェニル-1,3-ペンタジエニル)、Zr(CH2-Si(Me)32、Zr(ОMe)2、Zr(ОiPr)2、Zr(NMe22、Zr(ОMs)2、Zr(ОTs)2、Zr(ОTf)2、HfF2、HfCl2、HfBr2、HfI2、Hf(Me)2、Hf(Bn)2、Hf(Allyl)2、Hf(CH2-tBu)2、Hf(η4-1,3-ブタジエニル)、Hf(η4-1,3-ペンタジエニル)、Hf(η4-2,4-ヘキサジエニル)、Hf(η4-1,4-ジフェニル-1,3-ペンタジエニル)、Hf(CH2-Si(Me)32、Hf(ОMe)2、Hf(ОiPr)2、Hf(NMe22、Hf(ОMs)2、Hf(ОTs)2、Hf(ОTf)2などが挙げられる。Meはメチル基、Bnはベンジル基、tBuはtert-ブチル基、Si(Me)3はトリメチルシリル基、ОMeはメトキシ基、ОiPrはiso-プロポキシ基、NMe2はジメチルアミノ基、ОMsはメタンスルホナート基、ОTsはp-トルエンスルホナート基、ОTfはトリフルオロメタンスルホナート基である。
上記の表記に従えば、シクロペンタジエニル環部分が[表1]中の(1)-4、インデン環部分が[表2]中の(2)-9、インデン環部分2位の置換基(V)が[表3]中の(3)-1、インデン環部分3位の置換基(W)が[表4]中の(4)-1、インデン環部分4位の置換基(Y)が[表5]中の(5)-11、インデン環部分酸素原子結合置換基(Z)が[表6]中の(6)-1、架橋部分が[表7]中の(7)-4の組み合わせで構成され、金属部分のMXnがZr(NMe22の場合は、下記化合物[1]を例示している。
Figure 0007069284000024
また、シクロペンタジエニル環部分が[表1]中の(1)-20、インデン環部分が[表2]中の(2)-4、インデン環部分2位の置換基(V)が[表3]中の(3)-8、インデン環部分3位の置換基(W)が[表4]中の(4)-1、インデン環部分4位の置換基(Y)が[表5]中の(5)-25、架橋部分が[表7]中の(7)-26の組み合わせで構成され、金属部分のMXnがZrCl2の場合は、下記化合物[2]を例示している。
Figure 0007069284000025
また、インデン環部分が[表2]中の(2)-2、インデン環部分2位の置換基(V)が[表3]中の(3)-13、インデン環部分3位の置換基(W)が[表4]中の(4)-1、インデン環部分4位の置換基(Y)が[表5]中の(5)-33、架橋部分が[表7]中の(7)-32の組み合わせで構成され、金属部分のMXnがHfMe2の場合は、下記化合物[3]を例示している。なお、下記化合物[3]は、一般式(II)で表されるメタロセン化合物において、シクロペンタジエニル環部分が、R5~R8と共にインデニル環およびインデニル環に結合する置換基を形成している態様である。
Figure 0007069284000026
また、金属部分MXnと結合している2つのインデン環部分が、共に同じではなく、異なる場合、一方のインデン環部分が[表2]中の(2)-11、インデン環部分2位の置換基(V)が[表3]中の(3)-2、インデン環部分3位の置換基(W)が[表4]中の(4)-1、かつ、もう一方のインデン環部分が[表2]中の(2)-1、インデン環部分2位の置換基(V)が[表3]中の(3)-11、インデン環部分3位の置換基(W)が[表4]中の(4)-1、インデン環部分4位の置換基(Y)が[表5]中の(5)-26、架橋部分が[表7]中の(7)-1の組み合わせで構成され、金属部分のMXnがTi(η4-1,3-ペンタジエニル)の場合は、下記化合物[4]を例示している。なお、下記化合物[4]は、一般式(II)で表されるメタロセン化合物において、シクロペンタジエニル環部分が、R5~R8と共にインデニル環およびインデニル環に結合する置換基を形成している態様である。
Figure 0007069284000027
(成分(C))
成分(C)は、下記(c-1)、(c-2)および(c-3)よりなる群から選ばれる少なくとも1種の成分である。
(c-1)下記式(III)、(IV)または(V)で表される有機金属化合物
(c-2)有機アルミニウムオキシ化合物
(c-3)成分(A)および成分(B)と反応してイオン対を形成する化合物
これらの化合物は、一種単独で用いても、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
a mAl(ОRbn p q・・・(III)
式(III)中、Ra およびRb は、それぞれ独立に、炭素原子数が1以上15以下の炭化水素基を示し、互いに同一でも異なっていてもよく、Xはハロゲン原子を示し、mは0<m≦3、nは0≦n<3、pは0≦p<3、qは0≦q<3の数であり、かつm+n+p+q=3である。
aAlRa 4・・・(IV)
式(IV)中、Maはリチウム原子、ナトリウム原子またはカリウム原子であり、Raは水素原子または炭素原子数が1~15の炭化水素基を示す。
a rbb st・・・(V)
式(V)中、RaおよびRbは、それぞれ独立に、炭素原子数が1~15の炭化水素基を示し、互いに同一でも異なっていてもよく、Mbは、マグネシウム原子、亜鉛原子またはカドミウム原子、Xはハロゲン原子を示し、rは0<r≦2、sは0≦s≦1、tは0≦t≦1であり、かつr+s+t=2である。
前記式(III)、(IV)または(V)で表される有機金属化合物(c-1)の中では、一般式(III)で示される有機金属化合物が好ましく、一般式(III)で示される有機金属化合物の具体例としては、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、トリ2-エチルヘキシルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウム、ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、ジイソプロピルアルミニウムクロリド、ジイソブチルアルミニウムクロリド、ジメチルアルミニウムブロミドなどのジアルキルアルミニウムハライド、メチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、イソプロピルアルミニウムセスキクロリド、ブチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキブロミドなどのアルキルアルミニウムセスキハライド、メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、イソプロピルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジブロミドなどのアルキルアルミニウムジハライド、ジメチルアルミニウムハイドライド、ジエチルアルミニウムハイドライド、ジヒドロフェニルアルミニウムハイドライド、ジイソプロピルアルミニウムハイドライド、ジ-n-ブチルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライド、ジイソヘキシルアルミニウムハイドライド、ジフェニルアルミニウムハイドライド、ジシクロヘキシルアルミニウムハイドライド、ジ-sec-ヘプチルアルミニウムハイドライド、ジ-sec-ノニルアルミニウムハイドライドなどのアルキルアルミニウムハイドライド、ジメチルアルミニウムエトキサイド、ジエチルアルミニウムエトキサイド、ジイソプロピルアルミニウムメトキサイド、ジイソブチルアルミニウムエトキサイドなどのジアルキルアルミニウムアルコキサイドなどが挙げられる。
前記式(IV)の例としては、水素化アルミニウムリチウムなどが挙げられる。
また前記式(V)の例としては、特開2003-171412号公報などに記載されたジアルキル亜鉛化合物などが挙げられ、フェノール化合物などと組合せて用いることもできる。
有機アルミニウムオキシ化合物(c-2)としては、トリアルキルアルミニウムまたはトリシクロアルキルアルミニウムから調製された有機アルミニウムオキシ化合物が好ましく、トリメチルアルミニウムまたはトリイソブチルアルミニウムから調製されたアルミノキサンが特に好ましい。
このような有機アルミニウムオキシ化合物は、1種単独または2種以上を組み合わせて用いられる。
成分(A)および成分(B)と反応してイオン対を形成する化合物(c-3)としては、特開平1-501950号公報、特開平1-502036号公報、特開平3-179005号公報、特開平3-179006号公報、特開平3-207703号公報、特開平3-207704号公報およびUS5321106などに記載されたルイス酸、イオン性化合物、ボラン化合物およびカルボラン化合物や、さらにはヘテロポリ化合物およびイソポリ化合物などを用いることができる。
本発明に係るオレフィン重合用触媒では、助触媒成分としてメチルアルミノキサン等の有機アルミニウムオキシ化合物を併用すると、オレフィン化合物に対して非常に高い重合活性を示すだけでなく、固体状担体中の活性水素と反応し助触媒成分を含有した固体担体成分を容易に調製できるため、成分(C)は、少なくとも有機アルミニウムオキシ化合物(c-2)を含むことが好ましい。
〔オレフィン重合用触媒の調製方法〕
次に、本発明におけるオレフィン重合用触媒の調製方法について記載する。
本発明に係るオレフィン重合用触媒は、成分(A)、成分(B)および成分(C)を不活性炭化水素中または不活性炭化水素を用いた重合系中に添加することにより調製できる。
各成分の添加順序は任意であるが、好ましい順序としては、例えば、
(i)成分(C)、成分(A)、成分(B)の順で重合系中に添加する方法
(ii)成分(C)、成分(B)、成分(A)の順で重合系中に添加する方法
(iii)成分(A)と成分(C)を混合接触させた接触物を重合系中に添加し、次いで成分(B)を重合系中に添加する方法
(iv)成分(B)と成分(C)を混合接触させた接触物を重合系中に添加し、次いで成分(A)を重合系中に添加する方法
(v)成分(C)を重合系中に添加し、次いで成分(A)と成分(B)を混合接触させた接触物を重合系中に添加する方法
(vi)成分(C)、成分(A)、成分(B)の順で重合系中に添加し、再度成分(C)を重合系中に添加する方法
(vii)成分(C)、成分(B)、成分(A)の順で重合系中に添加し、再度成分(C)を重合系中に添加する方法
(viii)成分(A)と成分(C)を混合接触させた接触物を重合系中に添加し、次いで成分(B)を重合系中に添加した後、再度成分(C)を重合系中に添加する方法
(ix)成分(B)と成分(C)を混合接触させた接触物を重合系中に添加し、次いで成分(A)を重合系中に添加した後、再度成分(C)を重合系中に添加する方法
(x)成分(C)を重合系中に添加し、次いで成分(A)と成分(B)を混合接触させた接触物を重合系中に添加した後、再度成分(C)を重合系中に添加する方法などが挙げられる。これらのうち、特に好ましい接触順序としては、前記(i)、(ii)および(v)が挙げられる。
また本発明に係るオレフィン重合用触媒は、成分(A)、成分(B)および成分(C)を含む固体触媒成分(X)が好ましい態様の一つである。固体触媒成分(X)は、成分(C)と下記固体状担体(S)を接触させる方法や、特開平11-140113号公報、特開2000-38410号公報、特開2000-95810号公報、WО2010/55652A1号パンフレットなどに記載された方法で成分(C)を不溶化させて調製することができる。
固体状担体(S)を含んでなる固体触媒成分(X)の例としては、固体状担体(S)、成分(C)および成分(A)から形成される固体触媒成分(X-A)と、固体状担体(S)、成分(C)および成分(B)から形成される固体触媒成分(X-B)からなるオレフィン重合用触媒、ならびに固体状担体(S)、成分(A)、成分(B)および成分(C)より形成される固体触媒成分(X-C)からなるオレフィン重合用触媒が例示できる。これらの中では、該固体触媒成分(X-C)からなるオレフィン重合用触媒がより好ましい。
各成分の接触順序は任意であるが、好ましい方法としては、例えば、
(xi)成分(C)と固体状担体(S)を接触させ、次いで成分(A)を接触させて調製する固体触媒成分(X-A)と成分(C)と成分(S)を接触させ、次いで成分(B)を接触させて調製する固体触媒成分(X-B)を用いる方法
(xii)成分(A)と成分(C)を混合接触させ、次いで固体状担体(S)に接触させて調製する固体触媒成分(X-A)と成分(B)と成分(C)を混合接触させ、次いで成分(S)に接触させて調製する固体触媒成分(X-B)を用いる方法
(xiii)成分(C)と固体状担体(S)を接触させ、次いで成分(A)と成分(C)の接触物を接触させて調製する固体触媒成分(X-A)と成分(C)と固体状担体(S)を接触させ、次いで成分(B)と成分(C)の接触物を接触させて調製する固体触媒成分(X-B)を用いる方法
(xiv)成分(C)と固体状担体(S)を接触させ、次いで成分(A)を接触させ、さらに再度成分(C)を接触させて調製する固体触媒成分(X-A)と成分(C)と固体状担体(S)を接触させ、次いで成分(B)を接触させ、さらに再度成分(C)を接触させて調製する固体触媒成分(X-B)を用いる方法
(xv)固体状担体(S)に成分(C)を混合接触させ、次いで成分(A)を接触させた後に、成分(B)を接触させて調製する固体触媒成分(X-C)を用いる方法
(xvi)固体状担体(S)に成分(C)を混合接触させ、次いで成分(B)を接触させた後に、成分(A)を接触させて調製する固体触媒成分(X-C)を用いる方法
(xvii)固体状担体(S)に成分(C)を混合接触させ、次いで成分(A)と成分(B)の接触混合物を接触させて調製する固体触媒成分(X-C)を用いる方法、
(xviii)成分(A)と成分(B)とを混合接触させ、次いで成分(C)と接触、引き続き固体状担体(S)に接触させて調製する固体触媒成分(X-C)を用いる方法、
(xix)固体状担体(S)に成分(C)を接触させ、さらに成分(C)を接触させた後に、次いで成分(A)、成分(B)の順で接触させて調製する固体触媒成分(X-C)を用いる方法
(xx)固体状担体(S)に成分(C)を接触させ、さらに成分(C)を接触させた後に、次いで成分(B)、成分(A)の順で接触させて調製する固体触媒成分(X-C)を用いる方法
(xxi)固体状担体(S)に成分(C)を接触させた後に、さらに成分(C)を接触させ、次いで成分(A)と成分(B)の接触混合物を接触させて調製する固体触媒成分(X-C)を用いる方法
(xxii)固体状担体(S)に成分(C)を混合接触させ、次いで成分(A)と成分(B)と成分(C)の接触混合物を接触させて調製する固体触媒成分(X-C)を用いる方法
(xxiii)固体状担体(S)に成分(C)を混合接触させ、次いで成分(A)と成分(C)の接触混合物を接触させ、さらに成分(B)を接触させて調製する固体触媒成分(X-C)を用いる方法
(xxiv)固体状担体(S)に成分(C)を混合接触させ、次いで成分(B)と成分(C)の接触混合物を接触させ、さらに成分(A)を接触させて調製する固体触媒成分(X-C)を用いる方法
(xxv)固体状担体(S)に成分(C)を接触させ、さらに成分(C)を接触させた後に、次いで成分(A)と成分(C)の接触混合物、成分(B)と成分(C)の接触混合物の順で接触させて調製する固体触媒成分(X-C)を用いる方法
(xxvi)固体状担体(S)に成分(C)を接触させ、さらに成分(C)を接触させた後に、次いで成分(B)と成分(C)の接触混合物、成分(A)と成分(C)の接触混合物の順で接触させて調製する固体触媒成分(X-C)を用いる方法
(xxvii)固体状担体(S)に成分(C)を接触させ、さらに成分(C)を接触させた後に、次いで成分(A)と成分(B)と成分(C)の接触混合物を接触させて調製する固体触媒成分(X-C)を用いる方法
(xxviii)成分(A)と成分(C)の混合物と成分(B)と成分(C)の混合物を予め混合させ、これを固体状担体(S)と成分(C)の接触物に接触させて調製する固体触媒成分(X-C)を用いる方法
(xxix)成分(A)と成分(C)の混合物と成分(B)と成分(C)の混合物を予め混合させ、これを固体状担体(S)、成分(C)、さらに成分(C)を接触させた接触物に接触させて調製する固体触媒成分(X-C)を用いる方法などが挙げられる。
成分(C)が複数用いられる場合は、その成分(C)同士が同一であっても異なっていても良い。このうち、特に好ましい接触順序としては、(xi)、(xiii)、(xv)、(xvi)、(xvii)、(xxii)、(xxiii)および(xxiv)が挙げられる。
成分(C)と固体状担体(S)の接触により、成分(C)中の反応部位と固体状担体(S)中の反応部位との反応により成分(C)と固体状担体(S)が化学的に結合され、成分(C)と固体状担体(S)の接触物が形成される。成分(C)と固体状担体(S)との接触時間は、通常0~20時間、好ましくは0~10時間であり、接触温度は、通常-50~200℃、好ましくは-20~120℃である。成分(C)と固体状担体(S)との初期接触を急激に行うと、その反応発熱や反応エネルギーにより固体状担体(S)が崩壊し、得られる固体触媒成分(X)のモルフォロジーが悪化し、これを重合に用いた場合ポリマーモルフォロジー不良により連続運転が困難になることが多い。そのため、成分(C)と固体状担体(S)との接触初期は、反応発熱を抑制する目的で、-20~30℃の低温で接触させる、または、反応発熱を制御し、初期接触温度を維持可能な速度で反応させることが好ましい。また、成分(C)と固体状担体(S)を接触させ、さらに成分(C)を接触させる場合においても同様である。成分(C)と固体状担体(S)との接触のモル比(成分(C)/固体状担体(S))は、任意に選択できるが、そのモル比が高いほうが、成分(A)、成分(B)の接触量を増加でき、固体触媒成分(X)の活性を向上させることができる。
好ましい範囲として、成分(C)と固体状担体(S)のモル比[=成分(C)のモル量/固体状担体(S)のモル量]が、通常0.2~2.0、特に好ましくは、0.4~2.0である。
成分(C)と固体状担体(S)の接触物と、成分(A)ならびに成分(B)との接触に関して、接触時間は、通常0~5時間、好ましくは0~2時間であり、接触温度は、通常-50~200℃、好ましくは-50~100℃の範囲内である。成分(A)および成分(B)の成分(C)に対する接触量は、成分(C)の種類と量に大きく依存し、成分(c-1)の場合は、成分(c-1)と成分(A)および成分(B)中の全遷移金属原子(M)とのモル比[(c-1)/M]が、通常0.01~100000、好ましくは0.05~50000となるような量で用いられ、成分(c-2)の場合は、成分(c-2)中のアルミニウム原子と成分(A)および成分(B)中の全遷移金属原子(M)とのモル比[(c-2)/M]が、通常10~500000、好ましくは20~100000となるような量で用いられる。成分(c-3)の場合は、成分(c-3)と、成分(A)および成分(B)中の全遷移金属原子(M)とのモル比[(c-3)/M]が、通常1~10、好ましくは1~5となるような量で用いられる。なお、成分(C)と成分(A)および成分(B)中の全遷移金属原子(M)とのモル比は、誘導結合プラズマ発光分析法(ICP分析法)により求めることができる。
固体触媒成分(X)の調製に用いる溶媒としては、不活性炭化水素溶媒が挙げられ、具体的には、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油等の脂肪族炭化水素、シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン等の脂環族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、エチレンクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素およびこれらの混合物等が挙げられる。
前記接触順序形態を示した各方法において、固体状担体(S)と成分(C)の接触を含む工程、固体状担体(S)と成分(A)の接触を含む工程、固体状担体(S)と成分(B)の接触を含む工程、固体状担体(S)と成分(A)と成分(B)の接触を含む工程においては、成分(G)として(g-1)ポリアルキレンオキサイドブロック、(g-2)高級脂肪族アミド、(g-3)ポリアルキレンオキサイド、(g-4)ポリアルキレンオキサイドアルキルエーテル、(g-5)アルキルジエタノールアミン、および(g-6)ポリオキシアルキレンアルキルアミンから選ばれる少なくとも1種の化合物を共存させてもよい。成分(G)を共存させることにより、重合反応中のファウリングを抑制することができ、また生成重合体の粒子性状が改善される。成分(G)の中では、(g-1)、(g-2)、(g-3)、(g-4)が好ましい。
次に固体状担体(S)について詳細に説明する。
本発明で必要に応じて用いることができる固体状担体(S)は、無機または有機の化合物であって、顆粒状または微粒子状の固体である。
このうち無機化合物としては、例えば、多孔質酸化物、無機ハロゲン化物、粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物などが挙げられる。これら無機化合物の中でも、多孔質酸化物が好ましい。
多孔質酸化物としては、例えば、SiО2、Al2О3、MgО、ZrО、TiО2、B2О3、CaО、ZnО、BaОおよびThО2などの組成を有する多孔質酸化物、またはこれら組成を含む複合酸化物またはこれら多孔質酸化物の混合物などが挙げられ、具体的には、天然または合成ゼオライト、SiО2-MgО、SiО2-Al2О3、SiО2-TiО2、SiО2-V2О5、SiО2-Cr2О3およびSiО2-TiО2-MgОなどの組成を有する多孔質酸化物が挙げられる。これらのうち、SiО2を主成分とする多孔質酸化物が好ましい。
なお、上記多孔質酸化物には、少量のNa2CО3、K2CО3、CaCО3、MgCО3、Na2SО4、Al2(SО43、BaSО4、KNО3、Mg(NО32、Al(NО33、Na2О、K2О、Li2О等の炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、酸化物成分を含有していても差し支えない。
このような多孔質酸化物は、種類および製法によりその性状は異なるが、本発明に好ましく用いられる担体は、粒径が0.2~300μm、好ましくは1~200μmであって、比表面積が50~1200m2/g、好ましくは100~1000m2/gの範囲にあり、細孔容積が0.3~30cm3/gの範囲にあることが望ましい。このような担体は、必要に応じて100~1000℃、好ましくは150~700℃で焼成して用いられる。
無機ハロゲン化物としては、例えば、MgCl2、MgBr2、MnCl2、MnBr2などが挙げられる。無機ハロゲン化物は、そのまま用いてもよいし、ボールミル、振動ミルにより粉砕した後に用いてもよい。また、アルコール等の溶媒に無機ハロゲン化物を溶解させた後、析出剤によって微粒子状に析出させたものを用いることもできる。
粘土は、通常粘土鉱物を主成分として構成される。また、イオン交換性層状化合物は、イオン結合等によって構成される面が互いに弱い結合力で平行に積み重なった結晶構造を有する化合物であり、含有するイオンが交換可能なものである。大部分の粘土鉱物はイオン交換性層状化合物である。また、これらの粘土、粘土鉱物、イオン交換性層状化合物としては、天然産のものに限らず、人工合成物を使用することもできる。
また、粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物として、粘土、粘土鉱物、また、六方細密パッキング型、アンチモン型、CdCl2型、CdI2型等の層状の結晶構造を有するイオン結晶性化合物等を例示することができる。
このような粘土、粘土鉱物としては、カオリン、ベントナイト、木節粘土、ガイロメ粘土、アロフェン、ヒシンゲル石、パイロフィライト、ウンモ群、モンモリロナイト群、バーミキュライト、リョクデイ石群、パリゴルスカイト、カオリナイト、ナクライト、ディッカイト、ハロイサイト等が挙げられ、イオン交換性層状化合物としては、α-Zr(HAsО42・H2О、α-Zr(HPО42、α-Zr(KPО42・3H2О、α-Ti(HPО42、α-Ti(HAsО42・H2О、α-Sn(HPО42・H2О、γ-Zr(HPО42、γ-Ti(HPО42、γ-Ti(NH4PО42・H2О等の多価金属の結晶性酸性塩等が挙げられる。
このような粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物は、水銀圧入法で測定した半径20Å以上の細孔容積が0.1cc/g以上のものが好ましく、0.3~5cc/gのものが特に好ましい。ここで、細孔容積は、水銀ポロシメーターを用いた水銀圧入法により、細孔半径20~3×104Åの範囲について測定される。
半径20Å以上の細孔容積が0.1cc/gより小さいものを担体として用いた場合には、高い重合活性が得られにくい傾向がある。
粘土、粘土鉱物には、化学処理を施すことも好ましい。化学処理としては、表面に付着している不純物を除去する表面処理、粘土の結晶構造に影響を与える処理等、いずれも使用できる。化学処理として具体的には、酸処理、アルカリ処理、塩類処理、有機物処理等が挙げられる。酸処理は、表面の不純物を取り除くほか、結晶構造中のAl、Fe、Mg等の陽イオンを溶出させることによって表面積を増大させる。アルカリ処理では粘土の結晶構造が破壊され、粘土の構造の変化をもたらす。また、塩類処理、有機物処理では、イオン複合体、分子複合体、有機誘導体等を形成し、表面積や層間距離を変えることができる。
イオン交換性層状化合物は、イオン交換性を利用し、層間の交換性イオンを別の大きな嵩高いイオンと交換することにより、層間が拡大した状態の層状化合物であってもよい。このような嵩高いイオンは、層状構造を支える支柱的な役割を担っており、通常、ピラーと呼ばれる。また、このように層状化合物の層間に別の物質を導入することをインターカレーションという。インターカレーションするゲスト化合物としては、TiCl4、ZrCl4等の陽イオン性無機化合物、Ti(ОR)4、Zr(ОR)4、PО(ОR)3、B(ОR)3等の金属アルコキシド(Rは炭化水素基等)、[Al13О4(ОH)247+、[Zr4(ОH)142+、[Fe3О(ОCОCH36+等の金属水酸化物イオン等が挙げられる。これら化合物は単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いられる。また、これら化合物をインターカレーションする際に、Si(ОR)4、Al(ОR)3、Ge(ОR)4等の金属アルコキシド(Rは炭化水素基等)等を加水分解して得た重合物、SiО2等のコロイド状無機化合物等を共存させることもできる。また、ピラーとしては、上記金属水酸化物イオンを層間にインターカレーションした後に加熱脱水することにより生成する酸化物等が挙げられる。
粘土、粘土鉱物、イオン交換性層状化合物は、そのまま用いてもよく、またボールミル、ふるい分け等の処理を行った後に用いてもよい。また、新たに水を添加吸着させ、あるいは加熱脱水処理した後に用いてもよい。さらに、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
有機化合物としては、例えば、粒径が10~300μmの範囲にある顆粒状ないしは微粒子状固体などが挙げられる。有機化合物の具体例としては、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン等の炭素原子数が2~14のオレフィンを主成分として生成される重合体またはビニルシクロヘキサン、スチレン、ジビニルベンゼンを主成分として生成される重合体や反応体、およびそれらの変成体からなる顆粒状ないしは微粒子状固体などが挙げられる。
固体状担体(S)としては、成形時の異物防止の観点から、多孔質酸化物が好ましい。
成分(A)と成分(B)の使用比は、製造したい重合体の分子量および分子量分布などに応じて適宜決定できる。
オレフィンの重合には、前記のような固体触媒成分(X)をそのまま用いることができるが、この固体触媒成分(X)にオレフィンを予備重合させ予備重合触媒成分(XP)を形成してから用いることもできる。
予備重合触媒成分(XP)は、固体触媒成分(X)存在下、通常、不活性炭化水素溶媒中、オレフィンを導入させることにより調製することができる。反応方式としては、回分式、半連続式および連続式のいずれの方法でも使用することができる。また反応は、減圧、常圧または加圧下のいずれでも行うことができる。この予備重合によって、固体状触媒成分1g当たり、通常0.01~1000g、好ましくは0.1~800g、より好ましくは0.2~500gの重合体を生成させる。
不活性炭化水素溶媒中で調製した予備重合触媒成分(XP)は、懸濁液から分離した後、再び不活性炭化水素中に懸濁させ、得られた懸濁液中にオレフィンを導入してもよく、また、乾燥させた後オレフィンを導入してもよい。
予備重合温度は、通常-20~80℃、好ましくは0~60℃である。また、予備重合時間は、通常0.5~100時間、好ましくは1~50時間である。
予備重合に使用する固体触媒成分(X)の形態としては、すでに述べたものを制限無く利用することができる。また、必要に応じて成分(C)が用いられ、特に(c-1)中の前記式(III)に示される有機アルミニウム化合物が好ましく用いられる。成分(C)として式(III)の有機アルミニウム化合物が用いられる場合は、成分(C)中のアルミニウム原子(Al)と成分(A)および(B)である遷移金属化合物とのモル比(成分(C)/遷移金属化合物)で、通常0.1~10000、好ましくは0.5~5000の量で用いられる。
予備重合系における固体触媒成分(X)の濃度は、固体触媒成分(X)/重合容積1リットル比で、通常1~1000グラム/リットル、好ましくは10~500グラム/リットルであることが望ましい。予備重合時には、ファウリング抑制または粒子性状改善を目的として、前記成分(G)を共存させることができる。
また予備重合触媒成分(XP)の流動性改善や重合時のヒートスポット・シーティングやポリマー塊の発生抑制を目的に、予備重合によって一旦生成させた予備重合触媒成分(XP)に成分(G)を接触させてもよい。この際、使用する成分(G)として、上記(g-1)、(g-2)、(g-3)、(g-4)が好ましい。
成分(G)を混合接触させる際の温度は、通常-50~50℃、好ましくは-20~50℃であり、接触時間は1~1000分間、好ましくは5~600分間である。
固体触媒成分(X)と成分(G)とを混合接触するに際して、成分(G)は、固体触媒成分(X)100重量部に対して、通常0.1~20重量部、好ましくは0.3~10重量部、より好ましくは0.4~5重量部の量で用いられる。
固体触媒成分(X)と成分(G)との混合接触は、不活性炭化水素溶媒中で行うことができ、不活性炭化水素溶媒としては、固体触媒成分(X)の調製に用いる溶媒と同様のものが挙げられる。
本発明に係るオレフィン重合用触媒は、予備重合触媒成分(XP)を乾燥して乾燥予備重合触媒として用いることができる。予備重合触媒成分(XP)の乾燥は、通常得られた予備重合触媒の懸濁液から濾過などにより分散媒である炭化水素を除去した後に行われる。
予備重合触媒成分(XP)の乾燥は、予備重合触媒成分(XP)を不活性ガスの流通下、70℃以下、好ましくは20~50℃の範囲の温度に保持することにより行われる。得られた乾燥予備重合触媒の揮発成分量は2.0重量%以下、好ましくは1.0重量%以下であることが望ましい。乾燥予備重合触媒の揮発成分量は、少ないほどよく、特に下限はないが、実用的には0.001重量%である。乾燥時間は、乾燥温度にもよるが通常3~8時間である。乾燥予備重合触媒の揮発成分量が2.0重量%を超えると、乾燥予備重合触媒の流動性が低下し、安定的に重合反応器に供給できなくなることがある。
ここで、乾燥予備重合触媒の揮発成分量は、たとえば、減量法、ガスクロマトグラフィーを用いる方法などにより測定される。
減量法では、乾燥予備重合触媒を不活性ガス雰囲気下において110℃で1時間加熱した際の減量を求め、加熱前の乾燥予備重合触媒に対する百分率として表す。
ガスクロマトグラフィーを用いる方法では、乾燥予備重合触媒から炭化水素などの揮発成分を抽出し、内部標準法に従って検量線を作成した上でGC面積から重量%として算出する。
乾燥予備重合触媒の揮発成分量の測定方法は、乾燥予備重合触媒の揮発成分量が約1重量%以上である場合には、減量法が採用され、乾燥予備重合触媒の揮発成分量が約1重量%以下である場合には、ガスクロマトグラフィーを用いる方法が採用される。
予備重合触媒成分(XP)の乾燥に用いられる不活性ガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス、ネオンガスなどが挙げられる。このような不活性ガスは、酸素濃度が20ppm以下、好ましくは10ppm以下、より好ましくは5ppm以下(体積基準)であり、水分含量が20ppm以下、好ましくは10ppm以下、より好ましくは5ppm以下(重量基準)であることが望ましい。不活性ガス中の酸素濃度および水分含量が上記の範囲を超えると、乾燥予備重合触媒のオレフィン重合活性が大きく低下することがある。
上記乾燥予備重合触媒は、流動性に優れているので、重合反応器への供給を安定的に行うことができる。また、気相重合系内に懸濁に用いた溶媒を同伴させずに済むため安定的に重合を行うことができる。
〔オレフィン重合体の製造方法〕
次に、本発明に係るオレフィン重合体の製造方法に関して記載する。上記したオレフィン重合用触媒の存在下、オレフィンを重合(単独重合または共重合)することによりオレフィン重合体を得る。本発明では、該オレフィン重合用触媒を用いることで、高い重合活性持って、成型加工性および機械的強度に優れ、数多くの長鎖分岐を有するエチレン系共重合体を効率的に製造できるため、オレフィンとしてエチレンを含むことが好ましい。本発明でのエチレン系重合体は、重合体中のエチレン含量が10モル%以上含まれるものをさす。
本発明では、重合は溶解重合、懸濁重合等の液相重合法または気相重合法のいずれにおいても実施できるが、懸濁重合法および気相重合法においては前記固体触媒成分(X)を用いることが好ましい。
液相重合法において用いられる不活性炭化水素媒体の具体例としては、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン等の脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;エチレンクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素およびこれらの混合物等が挙げられる。また、液相重合法においては、オレフィン自身を溶媒として用いることもできる。
上記オレフィン重合用触媒を用いて、オレフィンの重合を行うに際して、成分(A)および成分(B)は、反応容積1リットル当たり、通常10-12~10-1モル、好ましくは10-8~10-2モルになるような量で用いられる。また、成分(C)が用いられ、特に(c-1)中一般式(III)に示される有機アルミニウム化合物が好まれて使用される。
また、上述の固体触媒成分を用いたオレフィンの重合温度は、通常-50~+200℃、好ましくは0~170℃、特に好ましくは60~170℃の範囲である。重合圧力は、通常、常圧~100kg/cm2、好ましくは常圧~50kg/cm2の条件下であり、重合反応は、回分式、半連続式、連続式のいずれの方法においても行うことができる。さらに重合を反応条件の異なる2段以上に分けて行うことも可能である。
得られる重合体の分子量は、重合系に水素を存在させるか、または重合温度を変化させることによって調節することができる。重合時には、ファウリング抑制または粒子性状改善を目的として、成分(G)を共存させることができる。
また、本発明において重合反応に供給されるオレフィンは、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、好ましくは炭素数2以上20以下のオレフィンから選ばれる1種以上のモノマーである。炭素数が2以上20以下のオレフィンの具体例としては、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン、1-エイコセンなどのα-オレフィン;シクロペンテン、シクロヘプテン、ノルボルネン、5-メチル-2-ノルボルネン、テトラシクロドデセン、2-メチル1,4,5,8-ジメタノ-1,2,3,4,4a,5,8,8a-オクタヒドロナフタレンなどの環状オレフィン;等が挙げられる。また、上記オレフィンの具体例として、例えば、スチレン、ビニルシクロヘキサン、ジエンやアクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、無水マレイン酸等;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸等の極性モノマー等も挙げられる。
オレフィン重合体の製造方法の中でも、前記オレフィン重合触媒の存在下で、エチレンまたはエチレンと炭素数3以上20以下のオレフィンとを重合する、エチレン系重合体の製造方法が好ましい。
〔エチレン系重合体〕
本発明に係るエチレン系重合体は、前記オレフィン重合用触媒の存在下で、エチレンまたはエチレンと炭素数3以上20以下のオレフィンとを重合、好ましくはエチレンと炭素数3以上20以下のオレフィンから選ばれる1種以上のモノマーとを共重合する工程を含んで得られる。該エチレン系重合体は、特に限定されないが、下記要件(1)~(4)に示す特性を有していることが好ましい。なお、これらの要件の測定方法は、実施例に記載の通りである。
(1)密度が875kg/m3以上970kg/m3以下であり、下限は好ましくは885kg/m3、より好ましくは905kg/m3であり、上限は好ましくは964kg/m3、より好ましくは960kg/m3である。
密度が前記下限値以上の場合、エチレン系重合体から成形されたフィルムの表面べたつきが少なく耐ブロッキング性に優れ、密度が前記上限値以下の場合、エチレン系重合体からから成形されたフィルムの衝撃強度が良好となり、ヒートシール強度、破袋強度などの機械的強度が良好である。
一般に、密度はエチレン系重合体のα-オレフィン含量に依存しており、α-オレフィン含量が少ないほど密度は高く、α-オレフィン含量が多いほど密度は低くなる。また、エチレン系重合体中のα-オレフィン含量は、重合系内におけるα-オレフィンとエチレンとの組成比(α-オレフィン/エチレン)により決定されることが知られている(例えば、Walter Kaminsky, Makromol.Chem. 193, p.606(1992))。このため、α-オレフィン/エチレンを増減させることで、上記範囲の密度を有するエチレン系重合体を製造することができる。
(2)ASTM D1238-89の標準法に準拠し、190℃における、2.16kg荷重でのメルトフローレート[MFR(g/10分)]が、0.01~100g/10分であり、下限は好ましくは0.1g/10分、より好ましくは0.5g/10分であり、上限は好ましくは50g/10分、より好ましくは30g/10分である。
MFRが0.01g/10分以上の場合、エチレン系重合体のせん断粘度が高過ぎず成形性に優れ、例えばフィルムとした場合の外観が良好である。MFRが100g/10分以下の場合、エチレン系重合体の引張強度やヒートシール強度が良好である。
(3)190℃における溶融張力[MT(g)]と200℃、角速度1.0rad/秒におけるせん断粘度[η*(P)]との比[MT/η*(g/P)]が1.2×10-4~10.0×10-4であり、下限は好ましくは1.4×10-4、上限は好ましくは8.0×10-4である。
MT/η*は、単位せん断粘度あたりの溶融張力を示し、この値が大きいと、せん断粘度の割に溶融張力が大きくなる。すなわち、MT/η*が下限値以上の場合、エチレン系重合体において押出特性とバブル安定性あるいはネックインとのバランスが良好となる。また、MT/η*が上限値以下の場合、エチレン系重合体において高速成形性が良好となる。
MT/η*はエチレン系重合体の長鎖分岐含量や高分子量成分量に依存すると考えられており、長鎖分岐含量や高分子量成分量が多いほどMT/η*は大きく、長鎖分岐含量や高分子量成分量が少ないほどMT/η*は小さくなる傾向がある。
(4)135℃デカリン中で測定した極限粘度〔[η](dl/g)〕とゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)-粘度検出器法(GPC-VISCО)により測定された重量平均分子量(Mw)とが、下記関係式(Eq-1)を満たす。
0.90×10-4×Mw0.776≦[η]≦1.65×10-4×Mw0.776-----(Eq-1)
下限は好ましくは0.95×10-4×Mw0.776、より好ましくは1.00×10-4×Mw0.776、上限は好ましくは1.58×10-4×Mw0.776、より好ましくは1.50×10-4×Mw0.776である。
エチレン系重合体中に長鎖分岐が導入されると、長鎖分岐の無い直鎖型エチレン系重合体に比べ、分子量の割に極限粘度[η](dl/g)が小さくなることが知られている(例えばWalther Burchard, ADVANCES IN PОLYMER
SCIENCE, 143, Branched PolymerII, p.137(1999))。そのため、本エチレン系重合体においても、極限粘度[η](dl/g)が1.65×10-4×Mw0.776以下の場合は多数の長鎖分岐を有しているので、成形性、流動性に優れる。
物性値のばらつきを抑制するなどの目的で、重合反応により得られたエチレン系重合体粒子および所望により添加される他の成分は、任意の方法で溶融され、混練、造粒することも出来る。
本発明で得られるエチレン系重合体は以下のような方法によりペレット化しても良い。
(i)エチレン系重合体および所望により添加される他の成分を、押出機、ニーダー等を用いて機械的にブレンドして、所定の大きさにカットする方法。
(ii)エチレン系重合体および所望により添加される他の成分を適当な良溶媒(たとえば、ヘキサン、ヘプタン、デカン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエンおよびキシレン等の炭化水素溶媒)に溶解し、次いで溶媒を除去、しかる後に押出機、ニーダー等を用いて機械的にブレンドして所定の大きさにカットする方法。
本発明で得られるエチレン系重合体は、本発明の目的を損なわない範囲で、耐候性安定剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、スリップ防止剤、アンチブロッキング剤、防曇剤、滑剤、顔料、染料、核剤、可塑剤、老化防止剤、塩酸吸収剤、酸化防止剤等の添加剤が必要に応じて配合されていてもよい。
本発明で得られるエチレン系重合体、および必要に応じて熱可塑性樹脂や添加剤を含む樹脂組成物は、一般のフィルム成形やブロー成形、インジェクション成形および押出成形により加工される。フィルム成形では押出ラミネート成形、Tダイフィルム成形、インフレーション成形(空冷、水冷、多段冷却、高速加工)などにより得られる。該エチレン系重合体を用いて得られたフィルムは単層でも使用することができるが、多層とすることでさらに様々な機能を付与することができる。その場合には、前記各成形法における共押出法が挙げられる。一方押出ラミネート成形やドライラミネート法のような貼合ラミネート成形法によって、共押出が困難な紙やバリアフィルム(アルミ箔、蒸着フィルム、コーティングフィルムなど)との積層が挙げられる。ブロー成形やインジェクション成形、押出成形での、共押出法による多層化での高機能製品の作製については、フィルム成形と同様に可能である。
本発明で得られるエチレン系重合体、および必要に応じて熱可塑性樹脂や添加剤を含む樹脂組成物を加工することにより得られる成形体としては、フィルム、ブロー輸液バック、ブローボトル、ガソリンタンク、押出成形によるチューブ、パイプ、引きちぎりキャップ、日用雑貨品等射出成形物、繊維、回転成形による大型成形品などがあげられる。
さらに、本発明で得られるエチレン系重合体、および必要に応じて熱可塑性樹脂や添加剤を含む樹脂組成物を加工することにより得られるフィルムは、水物包装袋、液体スープ包袋、液体紙器、ラミ原反、特殊形状液体包装袋(スタンディングパウチ等)、規格袋、重袋、ラップフィルム、砂糖袋、油物包装袋、食品包装用等の各種包装用フィルム、プロテクトフィルム、輸液バック、農業用資材等に好適である。また、ナイロン、ポリエステル等の基材と貼り合わせて、多層フィルムとして用いることもできる。
以下の実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
<(1)成分(A)の合成>
〔合成例1〕
ジメチルシリレン-1-(3-n-プロピルシクロペンタジエニル)-1-(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド(以下、成分(A-1)という)は、特許第5455354号公報記載の方法によって合成した。
Figure 0007069284000028
<(2)成分(B)の合成>
〔合成例2-1〕
充分に乾燥、アルゴン置換した100mLの反応器に、Оrganometallics 2006, 25, 1217.記載の方法によって合成した2-メチル-4-フェニルインデン1.04g(5.02mmol)、テトラヒドロフラン15mLを仕込み攪拌した。この溶液を0℃に冷却し、n-ブチルリチウム溶液3.20mL(ヘキサン溶液、1.60M、5.12mmol)をこの溶液へ加え、室温で3時間攪拌した。この溶液を、Aldrich社より購入したクロロジメチル(2,3,4,5-テトラメチル-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)シラン1.20mL(5.43mmol)のテトラヒドロフラン8mL希釈溶液に、-78℃冷却下ゆっくりと加え、室温で16時間攪拌した。飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで可溶分を抽出し、得られた分画を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ過した後、ろ液を留去して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製すると、下記式(B-1a)で示した目的物(以下化合物(B-1a)という)が0.65g(収率34%)の異性体混合物として得られた。
1H NMR(270MHz,CDCl3)δ 7.57-7.11(8H,m,Ar-H),6.79-6.67(1H,m,Ar-CH=C),3.78-3.17(2H,m,CH-Si-CH),2.26-2.18(3H,m,C-CH3),2.02(3H,s,C-CH3),1.99(3H,s,C-CH3),1.89(6H,s,C-CH3),-0.25(3H,s,Si-CH3),-0.29(3H,s,Si-CH3)ppm
Figure 0007069284000029
〔合成例2-2〕
充分に乾燥、アルゴン置換した100mLの反応器に、〔合成例2-1〕で得られた配位子(B-1a)0.19g(0.50mmol)、トルエン10mL、テトラヒドロフラン0.1mLを仕込み攪拌した。この溶液を0℃に冷却し、n-ブチルリチウム溶液0.63mL(ヘキサン溶液、1.60M、1.01mmol)を加えた後、40℃のオイルバス中で3時間攪拌を続けた。反応液の溶媒を留去した後、得られた固体にジエチルエーテル10mLを加えた。この溶液を0℃に冷却し、四塩化ジルコニウム0.12g(0.50mmol)を加え、室温にて18時間攪拌を続けた。反応液の溶媒を留去した後、得られた固体にジクロロメタン10mLを加え懸濁液を調整し、不溶物をガラスフィルター上のセライトで除去した。得られた溶液を減圧化濃縮した後、n-ヘキサン5mLを加えることで懸濁液を調整し、不溶物をガラスフィルターで濾別し、残渣を減圧乾燥することにより、下記式(B-1)で示される黄色粉末状の化合物(以下成分(B-1)という)を0.17g(収率63%)得た。
1H NMR(270MHz,CDCl3)δ 7.72-7.63(2H,m,Ar-H),7.56(1H,d,J=8.7Hz,Ar-H),7.51-7.27(4H,m,Ar-H),7.10-7.00(2H,m,Ar-H),2.29(3H,s,Ar-CH3),2.09(3H,s,Ar-CH3),2.00(3H,s,Ar-CH3),1.93(3H,s,Ar-CH3),1.90(3H,s,Ar-CH3),1.22(3H,s,Si-CH3),1.11(3H,s,Si-CH3)ppm
FD-質量分析(M+): 544
Figure 0007069284000030
〔合成例3-1〕
充分に乾燥、アルゴン置換した200mLの反応器に、マグネシウム片0.42g(17.2mmol)を仕込み、減圧下加熱しながら30分激しく撹拌した。室温まで冷却した後、ヨウ素一片とテトラヒドロフラン15mLを仕込み攪拌した。この溶液へ、J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16486.記載の方法によって合成した1-ブロモ-3,5-ジ-tert-ブチル-4-メトキシベンゼン4.67g(15.6mmol)のテトラヒドロフラン25mL希釈溶液をゆっくりと加え、オイルバス中で1時間加熱還流した。この反応液を-78℃に冷却した後、トリメトキシボラン2.00mL(18.0mmol)をゆっくりと加え、ゆっくりと室温まで戻しながら21時間攪拌を続けた。1.0M塩酸水溶液を加え、ジエチルエーテルで可溶分を抽出し、得られた分画を水および飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ過した後、ろ液を留去して得られた残渣に、Оrganometallics 2006, 25, 1217.記載の方法によって合成した4-ブロモ-2-メチル-1-インダノン2.70g(12.0mmol)、リン酸三カリウム6.69g(31.5mmol)、酢酸パラジウム0.03g(0.13mmol)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル(S-Phos)0.08g(0.18mmol)、テトラヒドロフラン30mL、蒸留水6mLを仕込み、オイルバス中で2時間加熱還流した。反応液を室温まで冷却した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで可溶分を抽出し、得られた分画を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ過した後、ろ液を留去して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製すると、下記式(B-2a)で示した目的物(以下化合物(B-2a)という)が4.09g(収率93%)得られた。
1H NMR(270MHz,CDCl3)δ 7.75(1H,dd,J=7.5and1.2Hz,Ar-H),7.61(1H,dd,J=7.5and1.2Hz,Ar-H),7.45(1H,t,J=7.5Hz,Ar-H),7.33(2H,s,Ar-H),3.76(3H,s,-ОCH3),3.56-3.39(1H,m,CH-CH3),2.85-2.65(2H,m,Ar-CH2-C),1.48(18H,s,-C(CH33),1.33(3H,d,J=7.3Hz,CH-CH3)ppm
Figure 0007069284000031
〔合成例3-2〕
充分に乾燥、アルゴン置換した200mLの反応器に、〔合成例3-1〕で得られた化合物(B-2a)4.07g(11.2mmol)、テトラヒドロフラン15mL、メタノール5mLを仕込み攪拌した。この溶液を0℃に冷却し、ヒドロホウ酸ナトリウム0.85g(22.6mmol)をゆっくりと少量ずつ加え、室温にて2時間攪拌した。この溶液を0℃に冷却し、1.0M塩酸水溶液をゆっくりと加え、酢酸エチルで可溶分を抽出し、得られた分画を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ過した後、ろ液を留去して得られた残渣に、トルエン20mL、p-トルエンスルホン酸一水和物0.05g(0.24mmol)を加え、オイルバス中で1時間加熱還流した。反応液を室温まで冷却した後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、n-ヘキサンで可溶分を抽出し、得られた分画を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ過した後、ろ液を留去して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製すると、下記式(B-2b)で示した目的物(以下化合物(B-2b)という)が3.51g(収率90%)得られた。
1H NMR(270MHz,CDCl3)δ 7.41(2H,s,Ar-H),7.35-7.17(2H,m,Ar-H),7.12(1H,dd,J=7.4and1.3Hz,Ar-H),6.53(1H,dd,J=2.9and1.4Hz,Ar-CH=C),3.75(3H,s,-ОCH3),3.38(2H,s,Ar-CH2-C),2.15(3H,s,CH-CH3),1.47(18H,s,-C(CH33)ppm
Figure 0007069284000032
〔合成例3-3〕
充分に乾燥、アルゴン置換した100mLの反応器に、〔合成例3-2〕で得られた化合物(B-2b)1.05g(3.00mmol)、テトラヒドロフラン15mLを仕込み攪拌した。この溶液を-78℃に冷却し、n-ブチルリチウム溶液2.00mL(ヘキサン溶液、1.55M、3.10mmol)をこの溶液へ加え、室温で2時間攪拌した。この溶液へ1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン0.30mL(3.19mmol)を加えた後-78℃に冷却し、Aldrich社より購入したクロロジメチル(2,3,4,5-テトラメチル-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)シラン0.67mL(3.03mmol)を加え、ゆっくりと室温まで戻しながら18時間攪拌を続けた。飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、n-ヘキサンで可溶分を抽出し、得られた分画を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ過した後、ろ液を留去して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、得られた残渣をメタノールで洗浄すると、下記式(B-2c)で示した目的物(以下化合物(B-2c)という)が0.91g(収率58%)の異性体混合物として得られた。
1H NMR(270MHz,CDCl3)δ 7.41(2H,s,Ar-H),7.36(1H,d,J=7.5Hz,Ar-H),7.23(1H,d,J=7.5Hz,Ar-H),7.13(1H,t,J=7.5Hz,Ar-H),6.77(1H,s,Ar-CH=C),3.75(3H,s,-ОCH3),3.70(1H,s,CH-Si-CH),3.26(1H,s,CH-Si-CH),2.24(3H,s,C-CH3),2.02(3H,s,C-CH3),1.99(3H,s,C-CH3),1.84(6H,s,C-CH3),1.48(18H,s,-C(CH33),-0.25(3H,s,Si-CH3),-0.28(3H,s,Si-CH3)ppm
Figure 0007069284000033
〔合成例3-4〕
充分に乾燥、アルゴン置換した100mLの反応器に、〔合成例3-3〕で得られた配位子(B-2c)0.26g(0.50mmol)、トルエン10mL、テトラヒドロフラン0.1mLを仕込み攪拌した。この溶液へ、n-ブチルリチウム溶液0.65mL(ヘキサン溶液、1.63M、1.06mmol)を室温下加えた後、40℃のオイルバス中で3時間攪拌を続けた。反応液の溶媒を留去した後、得られた固体にジエチルエーテル10mLを加えた。この溶液を0℃に冷却し、四塩化ジルコニウム0.12g(0.51mmol)を加え、室温にて19時間攪拌を続けた。反応液の溶媒を留去した後、得られた固体にジクロロメタンを加え懸濁液を調整し、不溶物をメンブレンシリンジフィルターで除去した。得られた溶液を減圧化濃縮した後、n-ヘキサンを加えることで懸濁液を調整し、不溶物をガラスフィルターで濾別し、残渣を減圧乾燥することにより、下記式(B-2)で示される黄色粉末状の化合物(以下成分(B-2)という)を0.17g(収率64%)得た。
1H NMR(270MHz,CDCl3)δ 7.56(2H,s,Ar-H),7.54(1H,d,J=8.7Hz,Ar-H),7.29(1H,dd,J=7.0and0.8Hz,Ar-H),7.04(1H,dd,J=8.7and7.0Hz,Ar-H),7.01(1H,s,Ar-H),3.74(3H,s,-ОCH3),2.29(3H,s,Ar-CH3),2.09(3H,s,Ar-CH3),2.01(3H,s,Ar-CH3),1.93(3H,s,Ar-CH3),1.91(3H,s,Ar-CH3),1.48(18H,s,-C(CH33),1.22(3H,s,Si-CH3),1.10(3H,s,Si-CH3)ppm
FD-質量分析(M+): 686
Figure 0007069284000034
〔合成例4-1〕
充分に乾燥、アルゴン置換した200mLの反応器に、マグネシウム片0.53g(22.0mmol)を仕込み、減圧下加熱しながら30分激しく撹拌した。室温まで冷却した後、ヨウ素一片とテトラヒドロフラン22mLを仕込み攪拌した。この溶液へ、Eur. J. Org. Chem. 2006,2727.およびWO2007/034975号公報記載の方法によって合成した4-ブロモ-2,6-ジ-iso-プロピル-N,N-ジメチルアニリン5.69g(20.0mmol)のテトラヒドロフラン30mL希釈溶液をゆっくりと加え、80℃のオイルバス中で1時間加熱還流した。この反応液を-78℃に冷却した後、トリメトキシボラン2.50mL(22.5mmol)をゆっくりと加え、ゆっくりと室温まで戻しながら18時間攪拌を続けた。この反応溶液に、Organometallics 2006, 25, 1217.記載の方法によって合成した7-ブロモ-2-メチルインデン3.71g(17.7mmol)、リン酸三カリウム8.42g(39.7mmol)、酢酸パラジウム0.08g(0.36mmol)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル(S-Phos)0.22g(0.53mmol)、蒸留水10mLを仕込み、オイルバス中で2時間加熱還流した。反応液を室温まで冷却した後、1.0M塩酸水溶液を加え、酢酸エチルで可溶分を抽出し、得られた分画を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ過した後、ろ液を留去して得られた残渣に、メタノールを加えて懸濁液を調製し、不溶物を濾別し、残渣を減圧乾燥することにより、下記式(B-3a)で示した目的物(以下化合物(B-3a)という)が4.52g(収率76%)得られた。
1H NMR(270MHz,CDCl3)δ 7.35-7.19(4H,m,Ar-H),7.14(1H,dd,J=7.4and1.3Hz,Ar-H),6.58-6.50(1H,m,Ar-CH=C),3.49-3.31(4H,m,Ar-CH2-C and -CH(CH32),2.89(6H,s,-NC(CH32),2.15(3H,s,CH-CH3),1.25(12H,d,J=6.9Hz,-CH(CH32)ppm
Figure 0007069284000035
〔合成例4-2〕
充分に乾燥、アルゴン置換した100mLの反応器に、合成例4-1で得られた化合物(B-3a)1.01g(3.02mmol)、テトラヒドロフラン15mLを仕込み攪拌した。氷冷下この溶液へ、n-ブチルリチウム溶液1.85mL(ヘキサン溶液、1.63M、3.02mmol)をこの溶液へ加え、室温で2時間攪拌した。この溶液へ1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン0.30mL(3.19mmol)を加えた後-30℃に冷却し、Aldrich社より購入したクロロジメチル(2,3,4,5-テトラメチル-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)シラン0.67mL(3.03mmol)を加え、ゆっくりと室温まで戻しながら17時間攪拌を続けた。飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、n-ヘキサンで可溶分を抽出し、得られた分画を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ過した後、ろ液を留去して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製すると、下記式(B-3b)で示した目的物(以下化合物(B-3b)という)が0.91g(収率59%)の異性体混合物として得られた。
1H NMR(270MHz,CDCl3)δ 7.43-7.10(5H,m,Ar-H),6.78(1H,s,Ar-CH=C),3.69(1H,s,CH-Si-CH),3.40(2H,sep,J=6.9Hz,-CH(CH32),3.26(1H,s,CH-Si-CH),2.90(6H,s,-NC(CH32),2.24(3H,s,C-CH3),2.02(3H,s,C-CH3),1.99(3H,s,C-CH3),1.85(6H,s,C-CH3),1.26(12H,dd,J=6.9and4.2Hz,-CH(CH32),-0.25(3H,s,Si-CH3),-0.28(3H,s,Si-CH3)ppm
Figure 0007069284000036
〔合成例4-3〕
充分に乾燥、アルゴン置換した100mLの反応器に、合成例2bで得られた配位子(B-3b)0.26g(0.50mmol)、トルエン10mL、テトラヒドロフラン0.1mLを仕込み攪拌した。この溶液へ、n-ブチルリチウム溶液0.65mL(ヘキサン溶液、1.63M、1.06mmol)を室温下加えた後、40℃のオイルバス中で3時間攪拌を続けた。反応液の溶媒を留去した後、得られた固体にジエチルエーテル10mLを加えた。この溶液を0℃に冷却し、四塩化ジルコニウム0.12g(0.51mmol)を加え、室温にて15時間攪拌を続けた。反応液の溶媒を留去した後、得られた固体にジクロロメタンを加え懸濁液を調製し、不溶物をメンブレンシリンジフィルターで除去した。得られた溶液を減圧下濃縮した後、n-ヘキサンを加えることで懸濁液を調製し、不溶物をガラスフィルターで濾別し、残渣を減圧乾燥することにより、下記式(B-3)で示される黄色粉末状の化合物(以下メタロセン化合物(B-3)という)を0.13g(収率38%)得た。1H NMR(270MHz,CDCl3)δ 7.53(1H,d,J=8.6Hz,Ar-H),7.42(2H,s,Ar-H),7.32(1H,d,J=6.9Hz,Ar-H),7.04(2H,m,Ar-H),3.38(2H,sep,J=6.9Hz,-CH(CH32),2.89(6H,s,-NC(CH32),2.29(3H,s,Ar-CH3),2.09(3H,s,Ar-CH3),2.02(3H,s,Ar-CH3),1.93(3H,s,Ar-CH3),1.92(3H,s,Ar-CH3),1.32(6H,d,J=6.9Hz,-CH(CH32),1.22(6H,d,J=6.9Hz,-CH(CH32),1.21(3H,s,Si-CH3),1.10(3H,s,Si-CH3)ppmFD-質量分析(M+): 671
Figure 0007069284000037
〔合成例5〕
ジメチルシリレンビス(2-メチル-4-フェニル-1-インデニル)ジルコニウムジクロリド(以下、成分(B-4)という)は、特許第3737134号公報記載の方法によって合成した(ラセミ体純度100%)。
Figure 0007069284000038
〔合成例6〕
ジメチルシリレンビス(4-(3,5-ジ-tert-ブチルフェニル)-2-メチル-1-インデニル)ジルコニウムジクロリド(以下、成分(B-5)という)は、特表2004-502699号公報記載の方法によって合成した(ラセミ体純度50%)。
Figure 0007069284000039
〔合成例7-1〕
充分に乾燥、アルゴン置換した100mLの反応器に、Оrganometallics 2006, 25, 1217.記載の方法によって合成した4-ブロモ-2-メチル-1-インダノン3.60g(16.0mmol)、2-(1-シクロヘキセニル)-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン5.00g(24.0mmol)、リン酸三カリウム6.79g(32.0mmol)、酢酸パラジウム0.37g(0.16mmol)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル(S-Phos)0.13g(0.32mmol)、テトラヒドロフラン30mL、蒸留水7.5mLを仕込み、オイルバス中で11時間加熱還流した。反応液を室温まで冷却した後、不溶成分をセライトでろ過しジクロロメタンで十分に洗浄した。飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、ジクロロメタンで可溶分を抽出し、得られた分画を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ過した後、ろ液を留去して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製すると、下記式(B-6a)で示した目的物(以下化合物(B-6a)という)が定量的に得られた。
1H NMR(270MHz,CDCl3)δ 7.64(1H,dd,J=7.5and1.3Hz,Ar-H),7.42(1H,dd,J=7.5and1.3Hz,Ar-H),7.33(1H,t,J=7.5Hz,Ar-H),5.83-5.80(1H,m,Ar-C=CH),3.46-3.36(1H,m,CH-CH3),2.75-2.64(2H,m,Ar-CH2-C),2.34-1.58(8H,m,(CH22),1.31(3H,d,J=7.3Hz,CH-CH3)ppm
Figure 0007069284000040
〔合成例7-2〕
充分に乾燥、アルゴン置換した100mLの反応器に、〔合成例7-1〕で得られた化合物(B-6a)2.27g(10.0mmol)、テトラヒドロフラン10mL、メタノール5mLを仕込み攪拌した。この溶液を0℃に冷却し、ヒドロホウ酸ナトリウム0.40g(11mmol)をゆっくりと少量ずつ加え、室温にて3時間攪拌した。この溶液を0℃に冷却し、1.0M塩酸水溶液をゆっくりと加え、酢酸エチルで可溶分を抽出し、得られた分画を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ過した後、ろ液を留去して得られた残渣に、トルエン20mL、p-トルエンスルホン酸一水和物40mg(0.20mmol)を加え、オイルバス中で1時間加熱還流した。反応液を室温まで冷却した後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、n-ヘキサンで可溶分を抽出し、得られた分画を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ過した後、ろ液を留去して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製すると、下記式(B-6b)で示した目的物(以下化合物(B-6b)という)が1.40g(収率66%)得られた。
1H NMR(270MHz,CDCl3)δ 7.21-7.10(2H,m,Ar-H),6.98-6.94(1H,m,Ar-H),6.48-6.46(1H,m,Ar-CH=C),5.89-5.86(1H,m,Ar-C=CH),3.32(2H,s,Ar-CH2-C),2.37-2.19(4H,m,CH2-C=C-CH2),2.14(3H,s,CH3),1.82-1.65(4H,m,(CH22)ppm
Figure 0007069284000041
〔合成例7-3〕
充分に乾燥、アルゴン置換した100mLの反応器に、〔合成例7-2〕で得られた化合物(B-6b)0.95g(4.51mmol)、テトラヒドロフラン10mLを仕込み攪拌した。この溶液を-78℃に冷却し、n-ブチルリチウム溶液2.77mL(ヘキサン溶液、1.63M、4.51mmol)をこの溶液へ加え、室温で2時間攪拌した。この溶液へ1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン0.330mL(4.51mmol)を加えた後-78℃に冷却し、ジクロロジメチルシラン0.272mL(2.26mmol)を加え、ゆっくりと室温まで戻しながら20時間攪拌を続けた。飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、n-ヘキサンで可溶分を抽出し、得られた分画を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ過した後、ろ液を留去して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製すると、下記式(B-6c)で示した目的物(以下化合物(B-6c)という)が0.80g(収率74%)の異性体混合物として得られた。
1H NMR(270MHz,CDCl3)δ 7.19-7.39(2H,m,Ar-H),6.95-7.09(4H,m,Ar-H),6.70-6.76(2H,m,Ar-CH=C),5.82-5.90(2H,m,Ar-C=CH),3.71(2H,s,CH-Si-CH),1.71-2.51(22H,m,C-CH3,CH2),-0.29(6H,m,Si-CH3)ppm
Figure 0007069284000042
〔合成例7-4〕
充分に乾燥、アルゴン置換した100mLの反応器に、〔合成例7-3〕で得られた配位子(B-6c)0.24g(0.50mmol)、トルエン10mL、テトラヒドロフラン0.1mLを仕込み攪拌した。この溶液へ、n-ブチルリチウム溶液0.67mL(ヘキサン溶液、1.63M、1.09mmol)を室温下加えた後、40℃のオイルバス中で3時間攪拌を続けた。反応液の溶媒を留去した後、得られた固体にn-ヘキサン10mLおよびジエチルエーテル0.5mLを加えた。この懸濁液を0℃に冷却し、四塩化ジルコニウム0.128g(0.549mmol)を加え、室温にて15時間攪拌を続けた。反応液の溶媒を留去した後、得られた固体にジクロロメタンを加え懸濁液を調整し、不溶物をメンブレンシリンジフィルターで除去した。得られた溶液を減圧化濃縮した後、n-ヘキサンを加えることで懸濁液を調整し、不溶物をガラスフィルターで濾別し、残渣を減圧乾燥することにより、下記式(B-6)で示される黄色粉末状の化合物(以下成分(B-6)という)を53mg(収率17%)得た(ラセミ体純度37%)。
1H NMR(270MHz,CDCl3)δ 7.50(4H,d,J=8.6Hz,Ar-H),7.18(2H,d,J=6.9Hz,Ar-H),6.71-7.01(10H,m,Ar-H),5.98-6.03(4H,m,Ar-C=CH),2.18-2.45(28H,m,C-CH3,CH2),1.65-1.76(16H,m,CH2),1.41(3H,s,Si-CH3)1.28(6H,s,Si-CH3),1.22(3H,s,Si-CH3)ppm
FD-質量分析(M+): 636
Figure 0007069284000043
〔合成例8-1〕
充分に乾燥、アルゴン置換した100mLの反応器に、テトラキス(ジメチルアミノ)ジルコニウム680mg(2.54mmol)、トルエン5mLを仕込み攪拌した。この懸濁液を-78℃に冷却し、特許第5710035号公報記載の方法によって合成した2,2-ビス(7-フェニル-3-インデニル)プロパン1.06g(2.50mmol)のトルエン10mL懸濁液を加えた後、120℃のオイルバス中で2時間攪拌を続けた。反応液の溶媒を留去した後、残渣にヘキサンを加え懸濁液を調製し、不溶物をガラスフィルターで濾別した。得られた溶液を減圧下濃縮することで懸濁液を調製し、得られた固体をろ別、乾燥することにより、下記式(B-7a)で示される橙色粉末状の化合物(以下メタロセン化合物(B-7a)という)を0.80g(収率53%、ラセミ体純度83%)得た。
1H NMR(270MHz,C66)δ 8.25(meso-,d,J=8.9Hz,Ar-H),7.77-7.65(6H,m,Ar-H),7.28-7.22(4H,m,Ar-H),7.16-6.93(6H,m,Ar-H),6.83(2H,d,J=3.5Hz,Cp-H),6.63(meso-,d,J=3.3Hz,Cp-H),6.37(2H,d,J=3.5Hz,Cp-H),5.83(meso-,d,J=3.4Hz,Cp-H),2.49(12H,s,-N(CH32),2.08(6H,s,C-CH3)ppm
Figure 0007069284000044
〔合成例8-2〕
充分に乾燥、アルゴン置換した30mLの反応器に、〔合成例8-1〕で得られたメタロセン化合物(B-7a)0.30g(0.50mmol)、トルエン2.5mLを仕込み攪拌した。この懸濁液へ、クロロトリメチルシラン0.13mL(1.0mmol)を室温下加えた後、70℃のオイルバス中で3時間攪拌を続けた。反応液の溶媒を留去した後、得られた固体にジクロロメタンを加え懸濁液を調製し、不溶物をガラスフィルターで濾別し、残渣を減圧乾燥することにより、下記式(2)で示される濃桃色粉末状の化合物イソプロピリデンビス(4-フェニル-1-インデニル)ジルコニウムジクロリド(以下成分(B-7)という)を0.17g(収率56%)得た(ラセミ体純度100%)。
1H NMR(270MHz,CDCl3)δ 7.74(2H,d,J=8.9Hz,Ar-H),7.58(4H,d,J=8.9Hz,Ar-H),7.45-7.27(8H,m,Ar-H),7.15-7.10(2H,m,Ar-H),6.80(2H,d,J=3.6Hz,Cp-H),6.23(2H,d,J=3.6Hz,Cp-H),2.41(6H,s,C-CH3)ppm
FD-質量分析(M+): 584
Figure 0007069284000045
〔合成例9〕
ジメチルシリレンビス(2-メチル-4,5-ベンゾインデニル)ジルコニウムジクロリド(以下、成分(B-8)という)は、特開2001-011089号公報記載の方法によって合成した(ラセミ体純度100%)。
Figure 0007069284000046
〔合成例10〕
ジメチルシリレンビス(2-メチル-4,5-ベンゾインデニル)ジルコニウムジクロリド(以下、成分(B-9)という)は、特許第3919837号公報記載の方法によって合成した(ラセミ体純度100%)。
Figure 0007069284000047
〔合成例11〕
ジメチルシリレン(テトラメチルシクロペンタジエニル)(1-インデニル)ジルコニウムジクロリド(以下、成分(B-10)という)は、Оrganometallics
2003, 22, 2790.記載の方法によって合成した。
Figure 0007069284000048
〔合成例12〕
ジメチルシリレンビスインデニルジルコニウムジクロリド(以下、成分(B-11)という)は、和光純薬工業より市販されているものを購入し、そのまま使用した。
Figure 0007069284000049
〔合成例13〕
イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド(以下、成分(B-12)という)は、特開平4-69394号公報に記載の方法に基づいて合成した。
Figure 0007069284000050
<(3)固体触媒成分(X)の調製>
〔調製例1〕
内容積270Lの攪拌機付き反応器を用い、窒素雰囲気下、シリカゲル(富士シリシア化学株式会社製:レーザー光回折散乱法の体積分布の累積50%粒径70μm、比表面積340m2/g、細孔容積1.3cm3/g、250℃で10時間乾燥)10kgを77Lのトルエンに懸濁させた後、0~5℃に冷却した。この懸濁液に成分(C)としてメチルアルミノキサンのトルエン溶液(Al原子換算で3.5mol/L)19.4リットルを30分間かけて滴下した。この際、系内温度を0~5℃に保った。
次いで、0~5℃で30分間接触させた後、1.5時間かけて系内温度を95℃まで昇温して、引き続き95℃で4時間接触させた。その後、常温まで降温して、上澄み液をデカンテーションにより除去し、さらにトルエンで2回洗浄した後、全量115リットルのトルエンスラリーを調製した。得られたスラリー成分の一部を採取し分析したところ、固体分濃度は122.6g/Lであった。
充分に窒素置換した内容積200mLの攪拌機付き反応器に、トルエン30mL、および前記スラリー8.2mL(固体分重量1.0g)を装入した。次いで、成分(A)として成分(A-1)の2mmol/Lトルエン溶液5mLおよび成分(B)として成分(B-1)の2mmol/Lトルエン溶液7.5mLを加え、系内温度20~25℃で1時間接触させた後、上澄み液をデカンテーションにより除去し、さらにヘキサンを用いて2回洗浄した後、全量50mLの固体触媒成分(X-1)スラリーを調製した。
〔調製例2~11〕
成分(A)および成分(B)を表8に記載の成分に変更した以外は、調製例1と同様の方法で、固体触媒成分(X-2)~(X-11)スラリーを調製した。
Figure 0007069284000051
<(4)予備重合触媒成分(XP)の調製>
〔調製例12〕
成分(A)として成分(A-1)の2mmol/Lトルエン溶液5mLおよび成分(B)として成分(B-2)の2mmol/Lトルエン溶液7.5mLを加えた以外は、調製例1と同様の方法で、固体触媒成分スラリーを調製した。得られた固体触媒成分スラリーを10℃まで冷却した後、ジイソブチルアルミニウムヒドリド(DiBAl-H)2.5mmolを添加した。さらに常圧下でエチレンを系内に連続的に数分間供給した。この間系内の温度は10~15℃に保持し、次いで1-ヘキセン0.36mLを添加した。1-ヘキセン添加後、系内温度を35℃に昇温し、固体触媒成分に対して重量換算で3等量分のエチレンを重合させた。その後、上澄み液をデカンテーションにより除去し、ヘキサンを用いて4回洗浄した後、ヘキサンを加えて全量を50mLとした。次に、系内温度を35℃に昇温した後、成分(G)として、ケミスタット2500(三洋化成工業株式会社製)40mgのヘキサン溶液を添加し、2時間接触させた。その後、上澄み液をデカンテーションにより除去し、ヘキサンを用いて4回洗浄した。次に、グラスフィルターに前記で得られたヘキサンスラリーを移し、ろ過ならびに減圧乾燥によりヘキサンを留去させることで、予備重合触媒成分(XP-12)4.0gを得た。
〔調製例13〕
成分(A)として成分(A-1)の2mmol/Lトルエン溶液5mLおよび成分(B)として成分(B-4)の2mmol/Lトルエン溶液7.5mLを加えた以外は、調製例12と同様の方法で、予備重合触媒成分(XP-13)4.0gを得た。
〔調製例14〕
成分(A)として成分(A-1)の2mmol/Lトルエン溶液6.3mLおよび成分(B)として成分(B-11)の2mmol/Lトルエン溶液6.3mLを加えた以外は、調製例12と同様の方法で、予備重合触媒成分(XP-14)4.0gを得た。
<(5)エチレン系重合体の製造>
エチレン系重合体の物性の測定方法を以下に示す。
(1)メルトフローレート(MFR、g/10分)
メルトフローレート(MFR)は、ASTM D1238-89に従い、190℃、2.16kg荷重(kgf)の条件下で測定した。
(2)密度(D、kg/m3
密度は、JIS K7112に準拠し、MFR測定時に得られるストランドを100℃で1時間熱処理し、更に室温で1時間放置した後に密度勾配管法で測定した。
(3)極限粘度(η、dL/g)
極限粘度は、測定サンプル約20mgをデカリン15mlに溶解し、135℃のオイルバス中で比粘度ηspを測定した。このデカリン溶液にデカリン溶媒を5ml追加して希釈後、同様にして比粘度ηspを測定した。この希釈操作をさらに2回繰り返し、下記式(Eq-2)に示すように濃度(C)を0に外挿した時のηsp/Cの値を極限粘度[η](単位;dl/g)として求めた。
[η]=lim(ηsp/C) (C→0)--------(Eq-2)
(4)溶融張力(MT、g)
溶融張力(MT)は、一定速度で延伸したときの応力を測定することにより決定した。測定には、株式会社東洋精機製作所製キャピラリーレオメーター:キャピログラフ1Bを用いた。条件は、樹脂温度190℃、溶融時間6分、バレル径9.55mmφ、押し出し速度15mm/分、巻取り速度24m/分(溶融フィラメントが切れてしまう場合には、巻取り速度を5m/分ずつ低下させる)、ノズル径2.095mmφ、ノズル長さ8mmとした。
(5)200℃、角速度1.0rad/秒におけるせん断粘度(η*、P)
せん断粘度(η*)は、測定温度200℃におけるせん断粘度(η*)の角速度〔ω(rad/秒)〕分散を0.01≦ω≦100の範囲で測定した。測定にはアントンパール社製粘弾性測定装置Physica MCR301を用い、サンプルホルダーとして25mmφのパラレルプレートを用い、サンプル厚みを約2.0mmとした。測定点はω一桁当たり5点とした。歪み量は、測定範囲でのトルクが検出可能で、かつトルクオーバーにならないよう、3~10%の範囲で適宜選択した。せん断粘度測定に用いたサンプルは、神藤金属工業所製プレス成形機を用い、予熱温度190℃、予熱時間5分間、加熱温度190℃、加熱時間2分間、加熱圧力100kgf/cm2、冷却温度20℃、冷却時間5分間、冷却圧力100kgf/cm2の条件にて、測定サンプルを厚さ2mmにプレス成形することにより作製した。
(6)重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、分子量分布(Mw/Mn)
GPC-VISCО法による重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、重量平均分子量と数平均分子量との比(Mw/Mn)は、ウォーターズ社製GPC/V2000を用い、以下のようにして測定した。ガードカラムはShodexAT-G、分析カラムはAT-806を2本使用し、カラム温度は145℃とし、移動相にはo-ジクロロベンゼンおよび酸化防止剤としてBHT0.3重量%を用い、1.0ml/分で移動させ、試料濃度は0.1重量%とし、検出器として示差屈折計、3キャピラリー粘度計を用いた。標準ポリスチレンは、東ソー社製を用いた。分子量計算は、粘度計と屈折計から実測粘度を算出し、実測ユニバーサルキャリブレーションより重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、比(Mw/Mn)を算出した。
〔実施例1〕
充分に窒素置換した内容積1Lのステンレス製オートクレーブに、ヘプタン500mLを装入し、系内をエチレン置換した後、トリイソブチルアルミニウム0.375mmol、1-ヘキセン10mLおよび調製例1で得られた固体触媒成分(X-1)を固体分として20mg加え、系内の温度を80℃に昇温した。次いで、エチレンを連続的に導入することにより全圧0.8MPaG、80℃の条件で90分間重合反応を行った。濾過によりポリマーを回収し、減圧下、80℃で10時間乾燥することにより、エチレン系重合体111.2gを得た。
得られたエチレン系重合体に耐熱安定剤としてIrganox1076(チバスペシャリティケミカルズ株式会社製)0.1重量%、Irgafos168(チバスペシャリティケミカルズ株式会社製)0.1重量%を加え、ラボプラストミル(株式会社東洋精機製作所製)を用い、樹脂温度180℃、回転数50rpm.で5分間溶融混練した。さらに、この溶融ポリマーを、プレス成形機(株式会社神藤金属工業所製)を用い、冷却温度20℃、冷却時間5分間、冷却圧力100kg/cm2の条件にて冷却した。該試料を測定用試料として物性測定を行った。結果を表9に示す。
〔実施例2~9〕
固体触媒成分(X)を調製例2~8で得られた固体触媒成分(X-2)~(X-9)に変更した以外は、実施例1と同様の方法で重合反応を行い、エチレン系重合体を得た。得られたエチレン系重合体を用い、実施例1と同様の方法で測定用試料を作製し、物性測定を行った。結果を表9に示す。
〔比較例1、2〕
固体触媒成分(X)を調製例10、11で得られた固体触媒成分(X-10)、(X-11)に変更した以外は、実施例1と同様の方法で重合反応を行い、エチレン系重合体を得た。得られたエチレン系重合体を用い、実施例1と同様の方法で測定用試料を作製し、物性測定を行った。結果を表9に示す。
成分(B-1)~(B-9)を用いた実施例1~9は、成分(B-10)、(B-11)を用いた比較例1、2に比べ、[MT/η*]の値が大きいことから、長鎖分岐導入量や高分子量成分が多く、溶融特性に優れることがわかる。
Figure 0007069284000052
〔実施例10〕
内容積1.7m3の流動層型気相重合反応器において、予備重合触媒成分(XP-12)を用いて、エチレン・1-ヘキセン共重合体の製造を行った。
表10に示す条件に従い、連続的に反応器内に予備重合触媒成分、エチレン、窒素、1-ヘキセンなどを供給した。重合反応物は反応器より連続的に抜き出し、乾燥装置にて乾燥し、エチレン系重合体パウダーを得た。
得られたエチレン系重合体に耐熱安定剤としてスミライザーGP(住友化学社製)850ppm、ステアリン酸カルシウム(日東化成工業社製)210ppmを加え、二軸異方向20mmφ押出機(株式会社東洋精機製作所製)を用い、設定温度200℃、スクリュー回転数100rpmの条件で溶融混練した後、ストランド状に押し出し、カットしてエチレン系重合体のペレットを得た。得られたペレットを測定用試料として物性測定を行った。結果を表10に示す。
Figure 0007069284000053
<(6)重合温度の違いによる重合活性変化>
〔実施例11-1〕
充分に窒素置換した内容積1Lのステンレス製オートクレーブに、ヘプタン500mLを装入し、系内をエチレン置換した後、トリイソブチルアルミニウム0.375mmol、1-ヘキセン3mLおよび調製例12で得られた予備重合触媒成分(XP-12)を固体分として84mg加え、系内の温度を70℃に昇温した。次いで、エチレンを連続的に導入することにより全圧0.8MPaG、70℃の条件で90分間重合反応を行った。濾過によりポリマーを回収し、減圧下、80℃で10時間乾燥することにより、エチレン系重合体31.6gを得た。
〔実施例11-2、11-3〕
予備重合触媒成分(XP-12)の添加量と重合反応温度を表11に記載の通り変更した以外は、実施例11-1と同様の方法で重合反応を行い、エチレン系重合体を得た。重合反応温度80℃に対する70℃と90℃の触媒活性比を図1に示す。
〔実施例12-1、12-2、12-3〕
予備重合触媒成分(XP)を調製例13で得られた予備重合触媒成分(XP-13)に変更し、予備重合触媒成分(XP-13)の添加量と重合反応温度を表11に記載の通りとした以外は、実施例11-1と同様の方法で重合反応を行い、エチレン系重合体を得た。重合反応温度80℃に対する70℃と90℃の触媒活性比を図1に示す。
〔比較例3-1、3-2、3-3〕
予備重合触媒成分(XP)を調製例14で得られた予備重合触媒成分(XP-14)に変更し、予備重合触媒成分(XP-14)の添加量と重合反応温度を表11に記載の通りとした以外は、実施例11-1と同様の方法で重合反応を行い、エチレン系重合体を得た。重合反応温度80℃に対する70℃と90℃の触媒活性比を図1に示す。
成分(B-2)、(B-4)を用いた実施例11、12は、成分(B-11)を用いた比較例3に比べ、重合反応温度の違いによる触媒活性の変動が小さいことがわかる。このことから、本願発明の触媒を用いれば、重合温度が一時的に変動しても、重合活性の変動が少なく、重合体粒子の溶融凝集や重合器壁面への付着が起こり難く、長期安定運転に有利な触媒であることが期待される。
Figure 0007069284000054

Claims (7)

  1. 下記成分(A)、成分(B)および成分(C)を含んでなるオレフィン重合用触媒。
    成分(A);下記一般式(I)で表される架橋型メタロセン化合物。
    Figure 0007069284000055
    〔一般式(I)中、
    1、R2、R3およびR4は、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基およびスズ含有基から選ばれ、互いに同一でも異なっていてもよいが、全てが同時に水素原子でなく、隣接する基が互いに結合して脂肪族環を形成していてもよい。 1 、R 2 、R 3 およびR 4 の少なくとも1つは炭化水素基である。
    1は、メチレンであるアルキレン基、ジメチルメチレン、ジエチルメチレン、ジプロピルメチレン、ジイソプロピルメチレン、ジブチルメチレン、メチルエチルメチレン、メチルブチルメチレン、メチル-t-ブチルメチレン、ジヘキシルメチレン、ジシクロヘキシルメチレン、メチルシクロヘキシルメチレン、メチルフェニルメチレン、ジフェニルメチレン、ジトリルメチレン、メチルナフチルメチレン、およびジナフチルメチレンから選ばれる置換アルキレン基、シクロプロピリデン、シクロブチリデン、シクロペンチリデン、シクロヘキシリデン、シクロヘプチリデン、ビシクロ[3.3.1]ノニリデン、ノルボルニリデン、アダマンチリデン、テトラヒドロナフチリデン、およびジヒドロインダニリデンから選ばれるシクロアルキレン基、エチリデン、プロピリデンおよびブチリデンから選ばれるアルキリデン基、シリレン、メチルシリレン、ジメチルシリレン、ジイソプロピルシリレン、ジブチルシリレン、メチルブチルシリレン、メチル-t-ブチルシリレン、ジシクロヘキシルシリレン、メチルシクロヘキシルシリレン、メチルフェニルシリレン、ジフェニルシリレン、ジトリルシリレン、メチルナフチルシリレン、ジナフチルシリレン、シクロジメチレンシリレン、シクロトリメチレンシリレン、シクロテトラメチレンシリレン、シクロペンタメチレンシリレン、シクロヘキサメチレンシリレンおよびシクロヘプタメチレンシリレンから選ばれるケイ素含有基、前記ケイ素含有基においてケイ素をゲルマニウムもしくはスズに変換した基、または、前記アルキレン基、前記置換アルキレン基、前記シクロアルキレン基、前記アルキリデン基もしくは前記ケイ素含有基中の水素原子の1個以上がハロゲン原子で置換された基である。
    Xは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基およびリン含有基から選択された基であり、Mは、チタン原子、ジルコニウム原子またはハフニウム原子である。〕
    成分(B);下記一般式II-βで表され架橋型メタロセン化合物。
    Figure 0007069284000056
    〔一般式II-β中、
    17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24およびR25は、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基およびスズ含有基から選ばれる基であり、互いに同一でも異なっていてもよく、隣接する基は互いに結合して脂肪族環を形成していてもよい。ただし、一般式II-βにおいて、R17、R18、R19およびR20の内、少なくとも1つの基が炭化水素基である。
    31 、R32、R33、R34 およびR 35 は、水素原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基およびスズ含有基から選ばれる基であり、互いに同一でも異なっていてもよく、また、隣接する複数の置換基は互いに結合して環を形成してもよい
    2は、メチレンであるアルキレン基、ジメチルメチレン、ジエチルメチレン、ジプロピルメチレン、ジイソプロピルメチレン、ジブチルメチレン、メチルエチルメチレン、メチルブチルメチレン、メチル-t-ブチルメチレン、ジヘキシルメチレン、ジシクロヘキシルメチレン、メチルシクロヘキシルメチレン、メチルフェニルメチレン、ジフェニルメチレン、ジトリルメチレン、メチルナフチルメチレン、およびジナフチルメチレンから選ばれる置換アルキレン基、シクロプロピリデン、シクロブチリデン、シクロペンチリデン、シクロヘキシリデン、シクロヘプチリデン、ビシクロ[3.3.1]ノニリデン、ノルボルニリデン、アダマンチリデン、テトラヒドロナフチリデン、およびジヒドロインダニリデンから選ばれるシクロアルキレン基、エチリデン、プロピリデンおよびブチリデンから選ばれるアルキリデン基、シリレン、メチルシリレン、ジメチルシリレン、ジイソプロピルシリレン、ジブチルシリレン、メチルブチルシリレン、メチル-t-ブチルシリレン、ジシクロヘキシルシリレン、メチルシクロヘキシルシリレン、メチルフェニルシリレン、ジフェニルシリレン、ジトリルシリレン、メチルナフチルシリレン、ジナフチルシリレン、シクロジメチレンシリレン、シクロトリメチレンシリレン、シクロテトラメチレンシリレン、シクロペンタメチレンシリレン、シクロヘキサメチレンシリレンおよびシクロヘプタメチレンシリレンから選ばれるケイ素含有基、前記ケイ素含有基においてケイ素をゲルマニウムもしくはスズに変換した基、または、前記アルキレン基、前記置換アルキレン基、前記シクロアルキレン基、前記アルキリデン基もしくは前記ケイ素含有基中の水素原子の1個以上がハロゲン原子で置換された基である。
    Mは、チタン原子、ジルコニウム原子およびハフニウム原子から選ばれ、Xは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ハロゲン含有基、ケイ素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基およびリン含有基から選択された基である。〕
    成分(C);下記(c-1)、(c-2)および(c-3)よりなる群から選ばれる少なくとも1種の成分。
    (c-1)下記式(III)、(IV)または(V)で表される有機金属化合物
    (c-2)有機アルミニウムオキシ化合物
    (c-3)成分(A)および成分(B)と反応してイオン対を形成する化合物
    a mAl(ОRbnpq・・・(III)
    〔式(III)中、RaおよびRbは、炭素原子数1~15の炭化水素基を示し、互いに同一でも異なっていてもよく、Xは、ハロゲン原子を示し、mは0<m≦3、nは0≦n<3、pは0≦p<3、qは0≦q<3の数であり、かつm+n+p+q=3である。〕
    aAlRa 4・・・(IV)
    〔式(IV)中、MaはLi、NaまたはKを示し、Raは水素原子または炭素原子数1~15の炭化水素基を示す。〕
    a rbb st・・・(V)
    〔式(V)中、RaおよびRbは、炭素原子数1~15の炭化水素基を示し、互いに同一でも異なっていてもよく、Mbは、Mg、ZnまたはCdを示し、Xは、ハロゲン原子を示し、rは0<r≦2、sは0≦s≦1、tは0≦t≦1であり、かつr+s+t=2である。〕
  2. 前記一般式(I)におけるQ1が、前記アルキレン基、前記置換アルキレン基、前記シクロアルキレン基、前記アルキリデン基、前記ケイ素含有基、またはこれらの基中の水素原子の1個以上がハロゲン原子で置換された基であり、
    前記一般式II-βにおけるQ2が、前記アルキレン基、前記置換アルキレン基、前記アルキリデン基、または前記ケイ素含有基である、
    請求項1記載のオレフィン重合用触媒。
  3. 前記一般式(I)におけるQ1が、ジメチルシリレン、ジブチルシリレン、ジフェニルシリレン、またはこれらの基中の水素原子の1個以上がハロゲン原子で置換された基であり、
    前記一般式II-βにおけるQ2が、メチレン、ジメチルメチレン、ジエチルメチレン、ジプロピルメチレン、ジイソプロピルメチレン、ジブチルメチレン、メチルエチルメチレン、メチルブチルメチレン、メチル-t-ブチルメチレン、ジヘキシルメチレン、ジシクロヘキシルメチレン、メチルシクロヘキシルメチレン、メチルフェニルメチレン、ジフェニルメチレン、ジトリルメチレン、メチルナフチルメチレン、ジナフチルメチレン、ジメチルシリレン、ジブチルシリレン、またはジフェニルシリレンである、
    請求項1または2に記載のオレフィン重合用触媒。
  4. 成分(C)が少なくとも前記(c-2)を含む、請求項1~のいずれか一項に記載のオレフィン重合用触媒。
  5. 固体状担体(S)を含む、請求項1~のいずれか一項に記載のオレフィン重合用触媒。
  6. 固体状担体(S)が多孔質酸化物である、請求項に記載のオレフィン重合用触媒。
  7. 請求項1~のいずれか一項に記載のオレフィン重合用触媒の存在下、エチレンまたはエチレンと炭素数3以上20以下のオレフィンとを重合する、エチレン系重合体の製造方法。
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