JP7278653B2 - プロピレン-エチレンランダム共重合体 - Google Patents

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Description

[関連出願の相互参照]
本出願は、2019年6月11日付の韓国特許出願第10-2019-0068772号および2020年6月10日付の韓国特許出願第10-2020-0070124号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、プロピレン-エチレンランダム共重合体に関する。
ポリプロピレンは汎用樹脂で加工が容易で価格に対して物性に優れて、ガラス、木、紙、金属など伝統的な素材を代替するか、または他のプラスチック、さらにはエンジニアリングプラスチック領域まで応用範囲を拡大している、利用範囲が非常に広い汎用樹脂である。
最近では透明性が要求される射出成形品の製造のために、プロピレンをエチレンまたはブテンとランダム共重合する方法または三元共重合する方法が研究されている。その中でも透明性のための最も大きな因子としては、エチレンの含有量の高いプロピレンほど効果的であることが知られている。しかし、ランダム共重合されたポリプロピレンは、既存のホモポリプロピレンに比べて重合体中の共単量体であるエチレンの含有量が増加するにつれて結晶性が減少し、その結果として、剛性と衝撃強度の均衡(balancing)が維持されないか、または工程の安定性を確保しにくい。
一方、ポリプロピレン重合用触媒は、大きく、チーグラーナッタ系触媒とメタロセン系触媒に区分することができるが、チーグラーナッタ系触媒の場合、活性点が複数混在するマルチサイト触媒(multi-site catalyst)であるため、重合体の分子量分布が広いことが特徴であり、共単量体の組成分布が均一でなくて所望の物性確保に限界があるという問題がある。特に、チーグラ-ナッタ触媒(Z/N、ziegler-natta)の存在下で透明性の確保のためにエチレンとのランダム共重合を行う場合、エチレンの重合性が非常に高くて均一な共重合ではなく不均一なポリマー、すなわち、繰り返し構造ではなくプロピレンポリマーの間のエチレンポリマーがブロックで生成されたポリマーが形成されて物性が大きく低下するだけでなく、揮発性有機化合物(VOC)の放出量が高い問題がある。
反面、メタロセン触媒は、遷移金属化合物が主成分である主触媒と、アルミニウムが主成分である有機金属化合物の助触媒との組み合わせからなり、このような触媒は均一系錯体触媒で、シングルサイト触媒(single site catalyst)であり、シングルサイト特性により分子量分布が狭く、共単量体の組成分布が均一な高分子の製造が可能である。また、触媒のリガンド構造の変形および重合条件の変更により、高分子の立体規則度、共重合特性、分子量、結晶化度などを変化させ得る。
特に、近来、環境に関する認識の変化により多くの製品群において揮発性有機化合物(VOC)発生の減少を追求するにつれて、商用化された多様なポリプロピレンの場合チーグラ-ナッタ触媒を適用した製品が主流をなしていたが、食品容器などの環境にやさしい素材として、最近では臭いが少なく、低溶出特性を示すメタロセン触媒を適用したポリプロピレン樹脂製品への転換が加速化している。
しかし、今まで知られているメタロセン触媒を使用してポリプロピレンを製造する場合、チーグラーナッタ系触媒に比べて融点が低くて共単量体であるエチレンの含有量を増加させるのに限界があり、したがって、射出製品において結晶化を低くし高透明化を実現しにくかった。
そこで、メタロセン系触媒を利用して、総揮発性有機化合物(TVOC)の放出量が低いだけでなく、エチレンの含有量を極大化して射出製品に有用な高透明性ポリプロピレンを製造する方法の開発が求められる。
本発明は、総揮発性有機化合物(TVOC)の放出量が低く、高い共単量体の含有量を利用した高透明性射出用プロピレン-エチレンランダム共重合体を提供することである。
本発明は、融点(Tm)が125℃以上であり、エチレンの含有量が4.0重量%以上であり、結晶化温度(Tc)が75℃以下であり、溶融指数(MI2.16、230℃、2.16kgの荷重で測定した溶融指数)が16g/10min~22g/10minである、プロピレン-エチレンランダム共重合体を提供する。
前記プロピレン-エチレンランダム共重合体は、融点(Tm)が125℃~150℃であり得、エチレンの含有量が4.0重量%~5.5重量%であり得、結晶化温度(Tc)が65℃~75℃であり得る。
そして、前記プロピレン-エチレンランダム共重合体は、キシレン可溶分(X.S、Xylene soluble)が1.0重量%以下であり得る。
また、前記プロピレン-エチレンランダム共重合体は、ASTM D1003により測定したヘイズ(Haze)が7.5%以下であり得、VDA277により測定した総揮発性有機化合物(TVOC)の放出量が70ppm以下であり得る。
一方、前記プロピレン-エチレンランダム共重合体は、下記化学式1のメタロセン化合物を含む触媒組成物の存在下で、プロピレン単量体とエチレン共単量体を共重合させることにより製造することができる。
Figure 0007278653000001
上記化学式1中、
Mは、4族遷移金属であり、
およびXは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、ハロゲン元素であり、
およびRは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、炭素数1~20のアルキル、炭素数2~20のアルケニル、炭素数2~20のアルコキシアルキル、炭素数6~20のアリール、炭素数7~40のアルキルアリール、または炭素数7~40のアリールアルキルであり、
~Rは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、炭素数1~20のアルキルであり、
は、置換または非置換の炭素数6~20のアリールであり、
は、炭素数1~20のアルキルである。
この時、前記化学式1中、RおよびRは、それぞれ炭素数1~8の直鎖または分枝鎖アルキル、または炭素数2~12の直鎖または分枝鎖アルコキシアルキルであり、具体的にはメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、t-ブチル、ヘキシル、またはt-ブトキシヘキシルであり得る。
そして、前記化学式1中、R~Rは、それぞれ炭素数1~6の直鎖または分枝鎖アルキルまたは炭素数1~3の直鎖または分枝鎖アルキルであり、具体的にはメチル、エチル、プロピル、またはイソプロピルであり、好ましくはメチルである。
そして、前記化学式1中、Mは、ジルコニウム(Zr)またはハフニウム(Hf)であることが好ましい。
そして、前記化学式1中、Rは、フェニル、炭素数1~6の直鎖または分枝鎖アルキルが置換されたフェニル、ナフチル、または炭素数1~6の直鎖または分枝鎖アルキルが置換されたナフチルであり、具体的には、前記フェニルまたはナフチルは、水素置換基中の1つまたは2つ以上がそれぞれ炭素数1~6の直鎖または分枝鎖アルキルで置換されたものであり得る。一例として、前記フェニルまたはナフチルは、水素置換基中の1つまたは2つ以上がそれぞれメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、t-ブチルで置換されたものであり得る。
そして、前記化学式1中、Rは、炭素数1~6の直鎖または分枝鎖アルキルまたは炭素数1~3の直鎖または分枝鎖アルキルであり、具体的にはメチル、エチル、またはプロピルであり、好ましくはメチルである。
そして、前記化学式1で表されるメタロセン化合物は、具体的には、例えば下記化学式1-1で表される。
Figure 0007278653000002
上記化学式1-1中、M、X、X、R、R、Rは化学式1で定義した通りである。
また、前記化学式1で表されるメタロセン化合物は、具体的には、例えば下記構造式で表される化合物のうちのいずれか1つであり得る。下記構造式は、本発明を説明するための一例を示したものに過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure 0007278653000003
Figure 0007278653000004
本明細書で使用される用語は、単に例示的な実施形態を説明するために使用されたものであり、本発明を限定することを意図しない。
単数の表現は、文脈上明白に異なる意味を示さない限り、複数の表現を含む。
本明細書において、「含む」、「備える」または「有する」などの用語は、実施された特徴、数字、段階、構成要素またはこれらの組み合わせを説明するためのものであり、1つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、構成要素、これらの組み合わせまたは付加の可能性を排除するものではない。
また、本明細書において、各層または要素が各層または要素「の上に」または「上に」形成されると言及される場合には各層または要素が直接各層または要素の上に形成されることを意味するか、または他の層または要素が各層の間、対象体、基材上に追加的に形成され得ることを意味する。
本発明は多様な変更を加えることができ、様々な形態を有することができるため、特定の実施形態を例示し下記で詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に限定するものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物乃至代替物を含むものとして理解しなければならない。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の一実施形態によるプロピレン-エチレンランダム共重合体は、融点(Tm)が125℃以上であり、エチレンの含有量が4.0重量%以上であり、結晶化温度(Tc)が75℃以下であり、溶融指数(MI2.16、230℃、2.16kgの荷重で測定した溶融指数)が16g/10min~22g/10minの条件を満たすことを特徴とする。
チーグラ-ナッタ触媒で製造されるプロピレン(共)重合体は、結晶特性の減少によって剛性が非常に低下するだけでなく、揮発性有機化合物(VOC)の放出量が高いという問題がある。また、既存のメタロセン触媒を使用する場合でも、融点が低くて重合工程でファウリングなどが発生し、共単量体であるエチレンの含有量を増加させるのに限界があるので、エチレンの含有量を増大させて高透明を維持し、射出成形に適合するように加工性を改善する必要がある。
そこで、本発明によると、総揮発性有機化合物(TVOC)の放出量が低く、高い剛性と共に加工性に優れた高透明性射出用プロピレン-エチレンランダム共重合体を提供することができる。
特に、本発明は、ランダム共重合されたポリプロピレン中の共単量体としてエチレンを含むプロピレン-エチレンランダム共重合体を提供することで、共単量体としてエチレンの代わりにブテンを使用したランダム共重合体またはエチレンと共にブテンを追加して使用した三元共重合体の場合、ヘイズ値が良くないので本発明のような高透明性射出用樹脂に適用するのに難しさがある。
本発明の一実施形態によるプロピレン-エチレンランダム共重合体は、120℃以上の融点(Tm)でエチレンの含有量が4.0重量%以上であることを特徴とする。特に、前記プロピレン-エチレンランダム共重合体は、後述するような新規構造のメタロセン触媒を使用してホモポリプロピレンの樹脂で非常に高い融点を確保し、エチレンと高い共重合性を実現することができ、このように高いエチレンの含有量でも高い融点を維持するものといえる。
具体的には、本発明の一実施形態によるプロピレン-エチレンランダム共重合体は、融点(Tm)が125℃以上または125℃~150℃であり得る。このように高い融点を有することによって重合工程でファウリング現象が生じないだけでなく、優れた加工性、および耐熱性を示すことができる。より具体的には、前記プロピレン-エチレンランダム共重合体は、融点(Tm)が125.1℃以上または125.1℃~150℃であり得る。
また、前記プロピレン-エチレンランダム共重合体は、結晶化温度(Tc)が75℃以下または65℃~75℃であり得る。このように低い結晶化度の温度を有するにつれて結晶化度を低くし、フィルムなどの射出製品への適用時に低いヘイズ値を有して高透明度を確保することができる。より具体的には、前記プロピレン-エチレンランダム共重合体は、結晶化温度(Tc)が74.5℃以下または65℃~74.5℃、あるいは74℃以下または68℃~74℃、あるいは73.8℃以下または70℃~73.8℃であり得る。
本発明において融点(Tm)および結晶化温度(Tc)は、示差走査熱量計(Differential Scanning Calorimeter、DSC、装置名:DSC 2920,製造会社:TA instrument社)を用いて測定することができる。具体的には、温度を上昇させてポリプロピレン重合体を200℃まで加熱した後、5分間該温度を維持し、その後、30℃まで下げ、再び温度を増加させてDSC(Differential Scanning Calorimeter、TA社製)曲線の頂点に該当する温度を融点(Tm)とする。その後、再び温度を30℃まで下げるときの曲線の頂点を結晶化温度(Tc)とする。この時、温度の上昇と下降の速度は10℃/minであり、融点(Tm)および結晶化温度(Tc)は、2番目の温度が上昇、下降する区間で測定した結果を示したものである。
また、本発明の一実施形態によるプロピレン-エチレンランダム共重合体は、上述のように125℃以上の融点(Tm)でエチレンの含有量が4.0重量%以上または4.0重量%~5.5重量%であり得る。このように高い融点を維持し、エチレンの含有量を増大させることによってフィルムなどの射出製品への適用時に低いヘイズ値を有して高透明度を確保することができる。より具体的には、前記プロピレン-エチレンランダム共重合体は、エチレンの含有量が4.1重量%以上または4.1重量%~5.5重量%、または4.2重量%以上または4.2重量%~5.5重量%であり得る。
従来の共単量体を利用してプロピレン-エチレンランダム共重合体を製造する場合、異種の共単量体が主鎖の間に入って樹脂のラメラ構造を変形させることによって、融点(Tm)が低くなり、剛性と衝撃強度の均衡性(balancing)が維持されないか、または工程の安定性を確保しにくいという問題があった。そこで本発明では、後述するような新規構造のメタロセン触媒を使用してホモポリプロピレンの樹脂で非常に高い融点を確保し、エチレンと高い共重合性を実現することができ、このように高いエチレンの含有量でも125℃以上の高い融点を維持する改善された物性特性を示すことができる。
本発明においてプロピレン-エチレンランダム共重合体中の共単量体であるエチレンの含有量は、米国材料試験協会規格のASTM D5576により、プロピレン-エチレンランダム共重合体のフィルムあるいはフィルム形態の試験片をFT-IR装置であるMagnetic holderに固定させた後、IR吸収スペクトルで試験片厚さを反映する4800cm-1~3500cm-1のピーク高さとエチレン成分が現れる710cm-1~760cm-1のピーク面積をそれぞれ測定し、測定した値を標準(Standard)サンプルの710cm-1~760cm-1のピーク面積を4800cm-1~3500cm-1のピーク高さで割った値をプロット(Plot)して求めたキャリブレーション(Calibration)式に代入して共単量体の含有量を計算することができる。
一方、本発明の一実施形態によるプロピレン-エチレンランダム共重合体は、米国材料試験協会規格ASTM D1238により230℃で2.16kgの荷重で測定した溶融指数(MI2.16)が約16g/10min~約22g/10minである。このように溶融指数の範囲を最適化することによって、射出成形時に優れた加工性を維持して高透明製品を得ることができる。より具体的には、前記プロピレン-エチレンランダム共重合体は、溶融指数(MI2.16)が約17g/10min~約21g/10minまたは約18g/10min~約20g/10minであり得る。特に、前記プロピレン-エチレンランダム共重合体の溶融指数(MI2.16)が約16g/10min未満の場合、加工性が低下して射出圧が増加して射出できず、約22g/10minを超える場合、粘性が低下して流れて射出できないため、射出用樹脂として使用できなくなる。
上記のように本発明のプロピレン-エチレンランダム共重合体は、既存のチーグラ-ナッタ触媒適用ポリプロピレンまたは従来のメタロセン触媒適用ポリプロピレンとは異なり、125℃以上の融点(Tm)と共に4.0重量%以上の高いエチレンの含有量を維持し、75℃以下の低い結晶化度温度(Tc)と溶融指数(MI2.16、230℃、2.16kgの荷重で測定した溶融指数)を16~22g/10minで最適化して、重合工程および射出成形時に優れた加工性を確保し、かつ総揮発性有機化合物(TVOC)の放出量が低く、高い剛性と共に高い透明度を示すことができる。
一例として、本発明の一実施形態によるプロピレン-エチレンランダム共重合体は、キシレン可溶分(X.S、Xylene soluble)が約1.0重量%以下、または約0.85重量%以下、または約0.7重量%以下であり得る。このように低いキシレン溶解分は、全体共重合体中のアタクチック(atactic)成分の含有量を示す値で、該含有量が低いほどプロピレン-エチレンランダム共重合体の粘着性(sticky)の程度が低いことを意味する。これは、メタロセン触媒を利用した重合で確保できる長所である。本発明によるプロピレン-エチレンランダム共重合体は、キシレン溶解分の含有量が低くて加工およびヒートシーリング工程で工程不良が発生する可能性が極めて低い特徴を有する。
また、プロピレン-エチレンランダム共重合体は、米国材料試験協会規格ASTM1003により測定したヘイズ(Haze)が約7.5%以下、または約7.3%以下、約7.2%以下の高い透明度を示すことができる。
また、プロピレン-エチレンランダム共重合体は、VDA277により測定した総揮発性有機化合物(TVOC)の放出量が約70ppm以下、または約65ppm以下、約60ppm以下であり得る。このように低い総揮発性有機化合物(TVOC)の放出量を有することによって、食品容器などに使用される透明射出用プロピレン-エチレンランダム共重合体で親環境性を確保できる。
上記のように本発明のプロピレン-エチレンランダム共重合体は、既存のチーグラ-ナッタ触媒適用ポリプロピレンまたは従来のメタロセン触媒適用ポリプロピレンより優れた工程の安定性および加工性と共に高い剛性と優れた透明度を確保できる。
このような物性および構成的特徴を有する本発明の一実施形態によるプロピレン-エチレンランダム共重合体は、触媒の活性成分として下記化学式1のメタロセン化合物を含む触媒組成物の存在下で、プロピレン単量体とエチレン共単量体をランダム共重合させる段階を含む製造方法により製造することができる。
Figure 0007278653000005
上記化学式1中、
Mは、4族遷移金属であり、
およびXは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、ハロゲン元素であり、
およびRは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、炭素数1~20のアルキル、炭素数2~20のアルケニル、炭素数2~20のアルコキシアルキル、炭素数6~20のアリール、炭素数7~40のアルキルアリール、または炭素数7~40のアリールアルキルであり、
~Rは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、炭素数1~20のアルキルであり、
は、置換または非置換の炭素数6~20のアリールであり、
は、炭素数1~20のアルキルである。
一方、本明細書において特に制限がない限り、次の用語は以下のように定義される。
ハロゲン(halogen)はフッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)、またはヨウ素(I)であり得る。
炭素数1~20のアルキルは、直鎖、分枝鎖または環状アルキルであり得る。具体的には、炭素数1~20のアルキルは、炭素数1~20の直鎖アルキル;炭素数1~15の直鎖アルキル;炭素数1~5の直鎖アルキル;炭素数3~20の分枝鎖または環状アルキル;炭素数3~15の分枝鎖または環状アルキル;または炭素数3~10の分枝鎖または環状アルキルであり得る。一例として、前記炭素数1~20のアルキルは、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、tert-ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、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、シクロヘプチル、シクロオクチルなどが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
炭素数2~20のアルケニルとしては、直鎖または分枝鎖のアルケニルを含み、具体的にはアリル、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニルなどが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
炭素数1~20のアルコキシとしては、メトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、n-ブトキシ、tert-ブトキシ、フェニルオキシ、シクロヘキシルオキシなどが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
炭素数2~20のアルコキシアルキル基は、上述したアルキルの1個以上の水素がアルコキシで置換された官能基であり、具体的には、メトキシメチル、メトキシエチル、エトキシメチル、iso-プロポキシメチル、iso-プロポキシエチル、iso-プロポキシプロピル、iso-プロポキシヘキシル、tert-ブトキシメチル、tert-ブトキシエチル、tert-ブトキシプロピル、tert-ブトキシヘキシルなどのアルコキシアルキル;またはフェノキシヘキシルなどのアリールオキシアルキルが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
炭素数1~20のアルキルシリルまたは炭素数1~20のアルコキシシリル基は、-SiHの1~3個の水素が1~3個の上述したようなアルキルまたはアルコキシで置換された官能基であり、具体的には、メチルシリル、ジメチルシリル、トリメチルシリル、ジメチルエチルシリル、ジエチルメチルシリル基またはジメチルプロピルシリルなどのアルキルシリル;メトキシシリル、ジメトキシシリル、トリメトキシシリルまたはジメトキシエトキシシリルなどのアルコキシシリル;メトキシジメチルシリル、ジエトキシメチルシリルまたはジメトキシプロピルシリルなどのアルコキシアルキルシリルが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
炭素数1~20のシリルアルキルは、上述したようなアルキルの1以上の水素がシリルで置換された官能基であり、具体的には、-CH-SiH、メチルシリルメチルまたはジメチルエトキシシリルプロピルなどが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
また、炭素数1~20のアルキレンは、2価の置換基であることを除いては上述したアルキルと同じものであり、具体的には、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、シクロプロピレン、シクロブチレン、シクロペンチレン、シクロヘキシレン、シクロヘプチレン、シクロオクチレンなどが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
炭素数6~20のアリールは、モノサイクリック、バイサイクリックまたはトリサイクリック芳香族炭化水素である。一例として、前記炭素数6~20のアリールは、フェニル、ビフェニル、ナフチル、アントラセニル、フェナントレニル、フルオレニルなどが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
炭素数7~20のアルキルアリールは、芳香族環の水素のうちの1つ以上の水素が上述したアルキルによって置換された置換基を意味する。一例として、前記炭素数7~20のアルキルアリールは、メチルフェニル、エチルフェニル、メチルビフェニル、メチルナフチルなどが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記炭素数7~20のアリールアルキルは、上述したアルキルの1以上の水素が上述したアリールによって置換された置換基を意味する。一例として、前記炭素数7~20のアリールアルキルは、フェニルメチル、フェニルエチル、ビフェニルメチル、ナフチルメチルなどが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
また、炭素数6~20のアリーレンは、2価の置換基であることを除いては上述したアリールと同じものであり、具体的には、フェニレン、ビフェニレン、ナフチレン、アントラセニレン、フェナントレニレン、フルオレニレンなどが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
そして、4族遷移金属は、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、またはラザホージウム(Rf)であり、具体的には、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、またはハフニウム(Hf)であり、より具体的には、ジルコニウム(Zr)、またはハフニウム(Hf)であり、これらにのみ限定されるものではない。
また、13族元素は、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、またはタリウム(Tl)であり、具体的には、ホウ素(B)またはアルミニウム(Al)であり、これらにのみ限定されるものではない。
上述した置換基は、目的とする効果と同一または類似の効果を発揮する範囲内で任意にヒドロキシ基;ハロゲン;アルキルまたはアルケニル、アリール、アルコキシ;14族~16族のヘテロ原子中の1つ以上のヘテロ原子を含むアルキルまたはアルケニル、アリール、アルコキシ;シリル;アルキルシリルまたはアルコキシシリル;ホスフィン基;フォスファイド基;スルホネート基;およびスルホン基からなる群から選択される1以上の置換基で置換され得る。
本発明の一実施形態によるプロピレン-エチレンランダム共重合体の製造に使用される触媒組成物は、前記化学式1の化合物を単一のメタロセン触媒として含む。これにより、従来の2種以上の触媒を混合使用して製造されるプロピレン共重合体に比べて分子量分布が顕著に狭くなり、したがって、プロピレン-エチレンランダム共重合体の剛性が向上することを確認することができる。
前記化学式1で表されるメタロセン化合物は、リガンドとして上下の互いに異なるシクロペンタジエニル系基が、ブリッジによって連結された非対称構造を有する。
具体的には、前記化学式1において、リガンドの上方はアルキル基が置換されたシクロペンタジエニル基がブリッジに連結され、前記化学式1において、リガンドの下方は特定の置換基を有するインダセニル(indacenyl)構造がブリッジに連結される。
上記のような特有の構造により、互いに異なる2つのシクロペンタジエニルの多様な特徴を有するか、または選択的な長所が得られるため、より優れた触媒活性を示すことができる。
具体的には、前記シクロペンタジエニル構造は、水素がアルキル基で置換されることによって、ポリプロピレンを形成する時に一定の立体的な空間配置(steric)を維持してアイソタクティシティー(isotacticity)を確保でき、高い活性を維持できる。水素のみで置換されたシクロペンタジエニル(Cp)の場合、バルキーな部分がないため、プロピレンを挿入(insertion)する時に触媒が完全に開放された状態で対向するため、タクティシティー(tacticity)が崩れてアタクチックポリプロピレン(atactic PP)が形成される。
また、プロピレン(C3)とHを共に反応させる場合、競争的に反応が起こるが、前記化学式1のリガンドのうちのインダセニル(indacenyl)構造の2位にバルキーな構造が置換されている場合、例えば、Rが炭素数1~20のアルキルで置換される場合、金属中心に一定の立体的な空間配置(steric)が与えられ、C3に比べて大きさが小さいHの反応性が良くなる。したがって、インダセニル(indacenyl)構造の2位にメチル(methyl)などの形態でRが炭素数1~20のアルキルで置換された構造が結合した場合、重合工程で水素反応性を増加させることができる。
しかも、前記インダセニル(indacenyl)構造の4位に電子を豊富に与えられるアリール置換基、例えば、Rが置換または非置換の炭素数6~20のアリール置換基を含むことによって、前記化学式1のブリッジ構造に含まれている金属(metal)原子に電子が豊富に与えられ、さらに高い触媒活性を確報することができる。
特に、前記化学式1で表されるメタロセン化合物中の前記インダセニル構造の場合、一般のインデニル構造よりシクロペンタジエニルとの組み合わせが活性的な部分で非常に優れた効果を奏する。これは、シクロペンタジエニルの立体効果(steric effect)においてインダセニル構造がインデニルより対向する平らな構造を確保することができて活性サイト(active site)に一定の影響を与えることによってプロピレン単量体の活性化(activation)に非常に有利に作用するとみなされる。このような結果は、重合したポリプロピレンのタクティシティー(tacticity)の増加で確認することができる。
上述のように、前記化学式1で表されるメタロセン化合物は、2つのリガンドがブリッジグループによって連結されている形態で、遷移金属に電子を供給するので構造的に高い安定性を有することができ、担体に担持時にも高い重合活性を示すことができる。
この時、前記化学式1中、Mはジルコニウム(Zr)またはハフニウム(Hf)であることが好ましい。
そして、前記化学式1中、RおよびRは、それぞれ炭素数1~8の直鎖または分枝鎖アルキル、または炭素数2~12の直鎖または分枝鎖アルコキシアルキルであり、具体的には、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、t-ブチル、ヘキシル、またはt-ブトキシヘキシルである。
そして、前記化学式1中、R~Rは、それぞれ炭素数1~6の直鎖または分枝鎖アルキルまたは炭素数1~3の直鎖または分枝鎖アルキルであり、具体的には、メチル、エチル、プロピル、またはイソプロピルであり、好ましくはメチルである。
そして、前記化学式1中、Rはフェニル、炭素数1~6の直鎖または分枝鎖アルキルが置換されたフェニル、ナフチル、または炭素数1~6の直鎖または分枝鎖アルキルが置換されたナフチルであり、具体的には、前記フェニルまたはナフチルは水素置換基中の1つまたは2つ以上が、それぞれ炭素数1~6の直鎖または分枝鎖アルキルで置換されたものである。一例として、前記フェニルまたはナフチルは水素置換基中の1つまたは2つ以上が、それぞれメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、t-ブチルで置換されたものである。
このような芳香族基の各位置の置換基は、誘起効果(inductive effect)により芳香族基に十分な電子を供給することができ、メタロセン化合物の全体サイズを増加させ、可用角度を大きくすることによって、単量体の接近を容易にして、より優れた触媒活性を示すことができる。
そして、前記化学式1中、Rは、炭素数1~6の直鎖または分枝鎖アルキルまたは炭素数1~3の直鎖または分枝鎖アルキルであり、具体的には、メチル、エチル、またはプロピルであり、好ましくはメチルである。
また、前記化学式1で表されるメタロセン化合物は、具体的には、例えば下記化学式1-1で表される。
Figure 0007278653000006
前記化学式1-1中、M、X、X、R、R、Rは化学式1で定義した通りである。
また、前記化学式1で表される化合物は、具体的には、例えば下記構造式で表される化合物のうちのいずれか1つであり得る。
Figure 0007278653000007
Figure 0007278653000008
前記化学式1で表されるメタロセン化合物は、公知の有機化合物の合成方法により製造することができ、後述する実施形態においてさらに具体化して記載した。
一方、本発明のメタロセン化合物または触媒組成物を製造する方法において、当量(eq)はモル当量(eq/mol)を意味する。
本発明で使用されるメタロセン触媒は、前記化学式1で表されるメタロセン化合物を助触媒化合物と一緒に担体に担持して、担持メタロセン触媒の形態で使用することができる。
本発明による担持メタロセン触媒において、前記メタロセン化合物を活性化するために担体に一緒に担持される助触媒としては13族金属を含む有機金属化合物であって、一般的なメタロセン触媒下でオレフィンの重合時に使用可能なものであれば、特に限定されるものではない。
具体的には、前記助触媒化合物は、下記化学式2のアルミニウム含有助触媒の1種以上を含み得る。
[化学式2]
-[Al(R22)-O]
化学式2中、R22は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、ハロゲン、炭素数1~20のアルキルまたは炭素数1~20のハロアルキルであり;mは2以上の整数である。
このような助触媒の使用によって重合活性がさらに向上する。
一例として、前記化学式2の助触媒は、線状、円形または網状に繰り返し単位が結合したアルキルアルミノキサン系化合物であり得、このような助触媒の具体的な例としては、メチルアルミノキサン(MAO)、エチルアルミノキサン、イソブチルアルミノキサン、またはブチルアルミノキサンなどが挙げられる。
本発明による担持メタロセン触媒において、化学式1で表されるメタロセン化合物に含まれる全体遷移金属に対する担体の質量比は1:10~1:1000であり得る。上記の質量比で担体およびメタロセン化合物を含む時、最適な形状を示すことができる。また、助触媒化合物に対する担体の質量比は1:1~1:100であり得る。
本発明による担持メタロセン触媒において、前記担体としては、表面にヒドロキシ基を含有する担体を使用することができ、好ましくは、乾燥して表面に水分が除去された、反応性が高いヒドロキシ基とシロキサン基を有している担体を使用することができる。
例えば、高温で乾燥したシリカ、シリカ-アルミナ、およびシリカ-マグネシアなどを使用することができ、これらは通常、NaO、KCO、BaSO、およびMg(NOなどの酸化物、炭酸塩、硫酸塩、および硝酸塩成分を含有することができる。
前記担体の乾燥温度は、200℃~800℃が好ましく、300℃~600℃がさらに好ましく、300℃~400℃が最も好ましい。前記担体の乾燥温度が200℃未満の場合、水分が多すぎて表面の水分と助触媒とが反応し、800℃を超える場合には担体表面の気孔が合わされるにつれて表面積が減少し、また、表面にヒドロキシ基が多く無くなり、シロキサン基だけが残るようになり、助触媒との反応サイトが減少するので、好ましくない。
前記担体表面のヒドロキシ基の量は、0.1mmol/g~10mmol/gが好ましく、さらに好ましくは0.5mmol/g~5mmol/gである。前記担体表面にあるヒドロキシ基の量は、担体の製造方法および条件または乾燥条件、例えば温度、時間、真空またはスプレー乾燥などによって調節することができる。
前記ヒドロキシ基の量が0.1mmol/g未満であれば助触媒との反応サイトが少なく、10mmol/gを超えると担体粒子の表面に存在するヒドロキシ基以外に、水分に起因するものである可能性もあるので、好ましくない。
一方、本発明によるプロピレン-エチレンランダム共重合体は、上述したメタロセン触媒の存在下で、単量体および共単量体を共重合することによって製造することができる。
前記重合反応は、1つの連続式スラリー重合反応器、ループスラリー反応器、気相反応器または溶液反応器を用いて、プロピレン単量体および共単量体を接触させて共重合して行うことができる。
そして、前記重合温度は、約25℃~約500℃、好ましくは約25℃~約200℃、さらに好ましくは約50℃~約100℃であり得る。また、重合圧力は、約1kgf/cm~約100kgf/cm、好ましくは約1kgf/cm~約50kgf/cm、さらに好ましくは約10kgf/cm~約40kgf/cmであり得る。
また、前記重合反応は、水素気体の存在下で行うことができ、具体的には、プロピレン単量体の含有量を基準として水素気体を約350ppm以下、または約0~約350ppm、あるいは約300ppm以下、または約0ppm~約300ppm、あるいは約250ppm以下、または約0ppm~約250ppm、あるいは約200ppm以下、または約0ppm~約200ppmで投入して行うことができる。一例として、前記担持触媒のメタロセン化合物により、水素の投入量を上述した含有量の範囲で最小50ppm以上、または100ppm以上、あるいは約100ppm以上、あるいは120ppm以上、あるいは150ppm以上にして重合反応を行うことができる。
前記担持メタロセン触媒は、炭素数5~12の脂肪族炭化水素溶媒、例えばペンタン、ヘキサン、ヘプタン、ノナン、デカン、およびこれらの異性体とトルエン、ベンゼンなどの芳香族炭化水素溶媒、ジクロロメタン、クロロベンゼンなどの塩素原子で置換された炭化水素溶媒などに溶解または希釈して注入することができる。ここに使用される溶媒は、少量のアルキルアルミニウムで処理することにより触媒毒として作用する少量の水または空気などを除去して使用することが好ましく、助触媒をさらに使用して行うことも可能である。
このように本発明によるプロピレン-エチレンランダム共重合体は、上述した担持メタロセン触媒を使用してプロピレンおよびエチレンを共重合して製造することができる。その結果、前記プロピレン-エチレンランダム共重合体は、増大したエチレンの含有量においても高い融点を維持し、低い結晶化温度と適切な溶融指数を有することによって、優れた工程の安定性および加工性と押出特性に優れ、高い剛性と共に低い総揮発性有機化合物(TVOC)の放出量と高い透明度を実現することができ、本発明によるプロピレン-エチレンランダム共重合体は、環境にやさしい素材として高透明薄膜射出用製品などに好ましく適用することができる。
本発明によるプロピレン-エチレンランダム共重合体は、高い融点を維持し、かつ剛性と衝撃強度などの優れた物性とファウリングなどが発生しない工程の安定性を確保できるだけでなく、射出成形に特に容易な優れた加工性を実現し、かつ共単量体であるエチレンの含有量を高い水準に増大させて結晶化度が低くなる特性を発現でき、総揮発性有機化合物(TVOC)の放出量が顕著に低くて食品容器などの環境にやさしい素材として使用される高透明射出製品を製造するのに有利である。
以下、本発明の具体的な実施形態を通じて、発明の作用および効果をより詳しく説明する。ただし、このような実施形態は発明の例示として提示したものに過ぎず、これらによって発明の権利範囲が限定されない。
<実施例>
<メタロセン化合物の製造>
Figure 0007278653000009
リガンド化合物(2-メチル-4-(3’,5’-ジtertブチルフェニル)インダセニル)ジメチル(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)シラン((2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacenyl)dimethyl(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)silane)の製造
2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエン(TMCP、2,3,4,5-tetramethylcyclopentadiene)をテトラヒドロフラン(THF)に溶かした後、-25℃でn-ブチルリチウム(n-BuLi、1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、ジクロロジメチルシラン(dichloro dimethyl silane、1.05eq)を-10℃で投入した後、常温で一晩(overnight)攪拌した。別の反応器に2-メチル-4-(3’,5’-ジ(tert-ブチル)フェニル)インダセン(2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacene(1eq))をトルエン/テトラヒドロフラン(Toluene/THF)の混合溶媒(体積比3/2、0.5M)に溶かした後、-25℃でn-BuLi(1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、CuCN(2mol%)を投入し30分間攪拌した後、最初の反応物であるmono-Si溶液を投入した。その後、常温で一晩攪拌し、水を用いてワークアップ(work-up)した後、乾燥してリガンドを得た。
Figure 0007278653000010
遷移金属化合物ジメチルシランジイル(2-メチルl-4-(3’,5’-ジtertブチルフェニル)インダセニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド(Dimethylsilanediyl(2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacenyl)(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)zirconium dichloride)の製造
上記で製造したリガンドをトルエン/ジエチルエーテル(toluene/diethylether、Toluene/Ether、体積比2/1、0.53M)に溶かし、-25℃でn-BuLi(2.05eq)を投入した後、常温で5時間攪拌した。別のフラスコにZrCl(1eq)をトルエン(0.17M)に混合して製造したスラリーを製造し、前記リガンド溶液に投入した後、常温で一晩攪拌した。反応が完了すると、溶媒を真空乾燥しジクロロメタンを再投入してフィルターなどによりLiClを除去し、濾液を真空乾燥し、ジクロロメタン/ヘキサンを添加して常温で再結晶させた。その後、生成された固体をろ過し真空乾燥して、表題のメタロセン化合物を得た。
このように得られた遷移金属化合物に対して、Bruker AVANCE III HD 500MHz NMR/PABBO(1H/19F/Broad band)probe:1H、溶媒:CDClでNMRデータを測定した。
H-NMR(500MHz、CDCl):7.73(s、2H)、7.56(s、1H)、7.42(s、1H)、6.36(s、1H)、2.85-2.80(m、4H)、2.12(s、6H)、1.95(m、2H)、1.79(s、9H)、1.31(s、18H)、1.00(s、6H)ppm
Figure 0007278653000011
リガンド化合物(2-メチル-4-(3’,5’-ジtertブチルフェニル)インダセニル)ジメチル(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)シラン((2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacenyl)dimethyl(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)silane)の製造
2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエン(TMCP、2,3,4,5-tetramethylcyclopentadiene)をテトラヒドロフラン(THF)に溶かした後、-25℃でn-ブチルリチウム(n-BuLi、1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、ジクロロジメチルシラン(dichloro dimethyl silane、1.05eq)を-10℃で投入した後、常温で一晩(overnight)攪拌した。別の反応器に2-メチル-4-(3’,5’-ジ(tert-ブチル)フェニル)インダセン(2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacene(1eq))をトルエン/テトラヒドロフラン(Toluene/THF)の混合溶媒(体積比3/2、0.5M)に溶かした後、-25℃でn-BuLi(1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、CuCN(2mol%)を投入し30分間攪拌した後、最初の反応物であるmono-Si溶液を投入した。その後、常温で一晩攪拌し、水を用いてワークアップ(work-up)した後、乾燥してリガンドを得た。
Figure 0007278653000012
遷移金属化合物ジメチルシランジイル(2-メチル-4-(3’,5’-ジtertブチルフェニル)インダセニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド(Dimethylsilanediyl(2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacenyl)(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)hafnium dichloride)の製造
上記で製造したリガンドをトルエン/エーテル(Toluene/Ether)(体積比2/1、0.53M)に溶かし、-25℃でn-BuLi(2.05eq)を投入した後、常温で5時間攪拌した。別のフラスコにHfCl(1eq)をトルエン(0.17M)に混合して製造したスラリーを製造し、前記リガンド溶液に投入した後、常温で一晩攪拌した。反応が完了すると、溶媒を真空乾燥しジクロロメタンを再投入してフィルターなどによりLiClを除去し、濾液を真空乾燥し、ジクロロメタン/ヘキサンを添加して常温で再結晶させた。その後、生成された固体をろ過し真空乾燥して、表題のメタロセン化合物を得た。
H-NMR(500MHz、CDCl):7.78(s、2H)、7.6(s、1H)、7.46(s、1H)、6.41(s、1H)、2.98-2.92(m、4H)、2.14(s、6H)、1.98(m、2H)、1.83(s、6H)、1.8(s、3H)、1.33(s、18H)、1.28(s、6H)ppm
Figure 0007278653000013
リガンド化合物(2-メチル-4-(4’-tertブチルフェニル)インダセニル)ジメチル(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)シラン((2-Methyl-4-(4’-tertbutylphenyl)Indacenyl)dimethyl(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)silane)の製造
2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエン(TMCP、2,3,4,5-tetramethylcyclopentadiene)をテトラヒドロフラン(THF)に溶かした後、-25℃でn-ブチルリチウム(n-BuLi、1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、ジクロロジメチルシラン(dichloro dimethyl silane、1.05eq)を-10℃で投入した後、常温で一晩(overnight)攪拌した。別の反応器に2-メチル-4-(4-(tert-ブチル)フェニル)インダセン(2-Methyl-4-(4’-tertbutylphenyl)Indacene(1eq))をトルエン/テトラヒドロフラン(Toluene/THF)の混合溶媒(体積比3/2、0.5M)に溶かした後、-25℃でn-BuLi(1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、CuCN(2mol%)を投入し30分間攪拌した後、最初の反応物であるmono-Si溶液を投入した。その後、常温で一晩攪拌し、水を用いてワークアップ(work-up)した後、乾燥してリガンドを得た。
Figure 0007278653000014
遷移金属化合物ジメチルシランジイル(2-メチル-4-(4’-tertブチルフェニル)インダセニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド(Dimethylsilanediyl(2-Methyl-4-(4’-tertbutylphenyl)Indacenyl)(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)zirconium dichloride)の製造
上記で製造したリガンドをトルエン/エーテル(Toluene/Ether)(体積比2/1、0.53M)に溶かし、-25℃でn-BuLi(2.05eq)を投入した後、常温で5時間攪拌した。別のフラスコにZrCl(1eq)をトルエン(0.17M)に混合して製造したスラリーを製造し、前記リガンド溶液に投入した後、常温で一晩攪拌した。反応が完了すると、溶媒を真空乾燥しジクロロメタンを再投入してフィルターなどによりLiClを除去し、濾液を真空乾燥し、ジクロロメタン/ヘキサンを添加して常温で再結晶させた。その後、生成された固体をろ過し真空乾燥して、表題のメタロセン化合物を得た。
H-NMR(500MHz、CDCl):7.42(s、1H)、7.38(d、2H)、7.30(d、2H)、6.37(s、1H)、2.85-2.79(m、4H)、2.12(s、6H)、1.94(m、2H)、1.79(s、9H)、1.30(s、9H)、1.00(s、6H)ppm
Figure 0007278653000015
リガンド化合物(2-メチル-4-フェニルインダセニル)ジメチル(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)シラン((2-Methyl-4-phenylIndacenyl)dimethyl(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)silane)の製造
2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエン(TMCP、2,3,4,5-tetramethylcyclopentadiene)をテトラヒドロフラン(THF)に溶かした後、-25℃でn-ブチルリチウム(n-BuLi、1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、ジクロロジメチルシラン(dichloro dimethyl silane、1.05eq)を-10℃で投入した後、常温で一晩(overnight)攪拌した。別の反応器に(2-メチル-4-フェニル)インダセン((2-Methyl-4-phenyl)Indacene(1eq))をトルエン/テトラヒドロフラン(Toluene/THF)の混合溶媒(体積比3/2、0.5M)に溶かした後、-25℃でn-BuLi(1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、CuCN(2mol%)を投入し30分間攪拌した後、最初の反応物であるmono-Si溶液を投入した。その後、常温で一晩攪拌し、水を用いてワークアップ(work-up)した後、乾燥してリガンドを得た。
Figure 0007278653000016
遷移金属化合物ジメチルシランジイル(2-メチル-4-フェニルインダセニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド(Dimethylsilanediyl(2-Methyl-4-phenylIndacenyl)(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)zirconium dichloride)の製造
上記で製造したリガンドをトルエン/エーテル(Toluene/Ether)(体積比2/1、0.53M)に溶かし、-25℃でn-BuLi(2.05eq)を投入した後、常温で5時間攪拌した。別のフラスコにZrCl(1eq)をトルエン(0.17M)に混合して製造したスラリーを製造し、前記リガンド溶液に投入した後、常温で一晩攪拌した。反応が完了すると、溶媒を真空乾燥しジクロロメタンを再投入してフィルターなどによりLiClを除去し、濾液を真空乾燥し、ジクロロメタン/ヘキサンを添加して常温で再結晶させた。その後、生成された固体をろ過し真空乾燥して、表題のメタロセン化合物を得た。
H-NMR(500MHz、CDCl):7.54-7.38(m、6H)、6.37(s、1H)、2.85-2.80(m、4H)、2.12(s、6H)、1.95(m、2H)、1.79(s、9H)、0.99(s、6H)ppm
Figure 0007278653000017
リガンド化合物(2-メチル-4-(2’-ナフチレン)インダセニル)ジメチル(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)シラン((2-Methyl-4-(2’-naphthylene)Indacenyl)dimethyl(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)silane)の製造
2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエン(TMCP、2,3,4,5-tetramethylcyclopentadiene)をテトラヒドロフラン(THF)に溶かした後、-25℃でn-ブチルリチウム(n-BuLi、1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、ジクロロジメチルシラン(dichloro dimethyl silane、1.05eq)を-10℃で投入した後、常温で一晩(overnight)攪拌した。別の反応器に2-メチル-4-(2’-ナフチレン)インダセン(2-Methyl-4-(2’-naphthylene)Indacene(1eq))をトルエン/テトラヒドロフラン(Toluene/THF)の混合溶媒(体積比3/2、0.5M)に溶かした後、-25℃でn-BuLi(1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、CuCN(2mol%)を投入し30分間攪拌した後、最初の反応物であるmono-Si溶液を投入した。その後、常温で一晩攪拌し、水を用いてワークアップ(work-up)した後、乾燥してリガンドを得た。
Figure 0007278653000018
遷移金属化合物ジメチルシランジイル(2-メチル-4-(2’-ナフチレン)インダセニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド(Dimethylsilanediyl(2-Methyl-4-(2’-naphthylene)Indacenyl)(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)zirconium dichloride)の製造
上記で製造したリガンドをトルエン/エーテル(Toluene/Ether)(体積比2/1、0.53M)に溶かし、-25℃でn-BuLi(2.05eq)を投入した後、常温で5時間攪拌した。別のフラスコにZrCl(1eq)をトルエン(0.17M)に混合して製造したスラリーを製造し、前記リガンド溶液に投入した後、常温で一晩攪拌した。反応が完了すると、溶媒を真空乾燥しジクロロメタンを再投入してフィルターなどによりLiClを除去し、濾液を真空乾燥し、ジクロロメタン/ヘキサンを添加して常温で再結晶させた。その後、生成された固体をろ過し真空乾燥して、表題のメタロセン化合物を得た。
H-NMR(500MHz、CDCl):8.80(d、1H)、8.50(d、1H)、8.2-8.05(m、2H)、7.75(t、1H)、7.55-7.36(m、3H)、6.36(s、1H)、2.85-2.81(m、4H)、2.13(s、6H)、1.95(m、2H)、1.8(s、6H)、1.78(s、3H)、1.01(s、6H)ppm
Figure 0007278653000019
リガンド化合物(2-メチル-4-(3’,5’-ジtertブチルフェニル)インダセニル)ジエチル(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)シラン((2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacenyl)diethyl(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)silane)の製造
2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエン(TMCP、2,3,4,5-tetramethylcyclopentadiene)をテトラヒドロフラン(THF)に溶かした後、-25℃でn-ブチルリチウム(n-BuLi、1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、ジクロロジエチルシラン(dichloro diethyl silane、1.05eq)を-10℃で投入した後、常温で一晩(overnight)攪拌した。別の反応器に2-メチル-4-(3’,5’-ジ(tert-ブチル)フェニル)インダセン(2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacene(1eq))をトルエン/テトラヒドロフラン(Toluene/THF)の混合溶媒(体積比3/2、0.5M)に溶かした後、-25℃でn-BuLi(1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、CuCN(2mol%)を投入し30分間攪拌した後、最初の反応物であるmono-Si溶液を投入した。その後、常温で一晩攪拌し、水を用いてワークアップ(work-up)した後、乾燥してリガンドを得た。
Figure 0007278653000020
遷移金属化合物ジエチルシランジイル(2-メチル-4-(3’,5’-ジtertブチルフェニル)インダセニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド(Diethylsilanediyl(2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacenyl)(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)zirconium dichloride)の製造
上記で製造したリガンドをトルエン/エーテル(Toluene/Ether)(体積比2/1、0.53M)に溶かし、-25℃でn-BuLi(2.05eq)を投入した後、常温で5時間攪拌した。別のフラスコにZrCl(1eq)をトルエン(0.17M)に混合して製造したスラリーを製造し、前記リガンド溶液に投入した後、常温で一晩攪拌した。反応が完了すると、溶媒を真空乾燥しジクロロメタンを再投入してフィルターなどによりLiClを除去し、濾液を真空乾燥し、ジクロロメタン/ヘキサンを添加して常温で再結晶させた。その後、生成された固体をろ過し真空乾燥して、表題のメタロセン化合物を得た。
H-NMR(500MHz、CDCl):7.73(s、2H)、7.55(s、1H)、7.41(s、1H)、6.38(s、1H)、2.86-2.80(m、4H)、2.12(s、6H)、1.95(m、2H)、1.79(s、9H)、1.28(t、6H)、0.94(m、4H)ppm
Figure 0007278653000021
リガンド化合物(2-メチル-4-(3’,5’-ジtertブチルフェニル)インダセニル)ジヘキシル(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)シラン((2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacenyl)dihexyl(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)silane)の製造
2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエン(TMCP、2,3,4,5-tetramethylcyclopentadiene)をテトラヒドロフラン(THF)に溶かした後、-25℃でn-ブチルリチウム(n-BuLi、1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、ジクロロジヘキシルシラン(dichloro dihexyl silane、1.05eq)を-10℃で投入した後、常温で一晩(overnight)攪拌した。別の反応器に2-メチル-4-(3’,5’-ジ(tert-ブチル)フェニル)インダセン(2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacene(1eq))をトルエン/テトラヒドロフラン(Toluene/THF)の混合溶媒(体積比3/2、0.5M)に溶かした後、-25℃でn-BuLi(1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、CuCN(2mol%)を投入し30分間攪拌した後、最初の反応物であるmono-Si溶液を投入した。その後、常温で一晩攪拌し、水を用いてワークアップ(work-up)した後、乾燥してリガンドを得た。
Figure 0007278653000022
遷移金属化合物ジヘキシルシランジイル(2-メチル-4-(3’,5’-ジtertブチルフェニル)インダセニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド(Dihexylsilanediyl(2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacenyl)(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)zirconium dichloride)の製造
上記で製造したリガンドをトルエン/エーテル(Toluene/Ether)(体積比2/1、0.53M)に溶かし、-25℃でn-BuLi(2.05eq)を投入した後、常温で5時間攪拌した。別のフラスコにZrCl(1eq)をトルエン(0.17M)に混合して製造したスラリーを製造し、前記リガンド溶液に投入した後、常温で一晩攪拌した。反応が完了すると、溶媒を真空乾燥しジクロロメタンを再投入してフィルターなどによりLiClを除去し、濾液を真空乾燥し、ジクロロメタン/ヘキサンを添加して常温で再結晶させた。その後、生成された固体をろ過し真空乾燥して、表題のメタロセン化合物を得た。
H-NMR(500MHz、CDCl):7.74(s、2H)、7.56(s、1H)、7.43(s、1H)、6.36(s、1H)、2.85-2.80(m、4H)、2.12(s、6H)、1.95(m、2H)、1.80(s、6H)、1.79(s、3H)、1.38-1.28(m、34H)、0.88(t、6H)、0.68(m、4H)ppm
Figure 0007278653000023
リガンド化合物(2-メチル-4-(3’,5’-ジtertブチルフェニル)インダセニル)メチルプロピル(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)シラン((2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacenyl)methylpropyl(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)silane)の製造
2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエン(TMCP、2,3,4,5-tetramethylcyclopentadiene)をテトラヒドロフラン(THF)に溶かした後、-25℃でn-ブチルリチウム(n-BuLi、1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、ジクロロメチルプロピルシラン(dichloro methylpropyl silane、1.05eq)を-10℃で投入した後、常温で一晩(overnight)攪拌した。別の反応器に2-メチル-4-(3’,5’-ジ(tert-ブチル)フェニル)インダセン(2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacene(1eq))をトルエン/テトラヒドロフラン(Toluene/THF)の混合溶媒(体積比3/2、0.5M)に溶かした後、-25℃でn-BuLi(1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、CuCN(2mol%)を投入し30分間攪拌した後、最初の反応物であるmono-Si溶液を投入した。その後、常温で一晩攪拌し、水を用いてワークアップ(work-up)した後、乾燥してリガンドを得た。
Figure 0007278653000024
遷移金属化合物メチルプロピルシランジイル(2-メチル-4-(3’,5’-ジtertブチルフェニル)インダセニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド(Methylpropylsilanediyl(2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacenyl)(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)zirconium dichloride)の製造
上記で製造したリガンドをトルエン/エーテル(Toluene/Ether)(体積比2/1、0.53M)に溶かし、-25℃でn-BuLi(2.05eq)を投入した後、常温で5時間攪拌した。別のフラスコにZrCl(1eq)をトルエン(0.17M)に混合して製造したスラリーを製造し、前記リガンド溶液に投入した後、常温で一晩攪拌した。反応が完了すると、溶媒を真空乾燥しジクロロメタンを再投入してフィルターなどによりLiClを除去し、濾液を真空乾燥し、ジクロロメタン/ヘキサンを添加して常温で再結晶させた。その後、生成された固体をろ過し真空乾燥して、表題のメタロセン化合物を得た。
H-NMR(500MHz、CDCl):7.73(s、2H)、7.55(s、1H)、7.42(s、1H)、6.36(s、1H)、2.85-2.80(m、4H)、2.13(s、6H)、1.95(m、2H)、1.79(s、9H)、1.31(s、18H)、1.00-0.84(m、10H)ppm
Figure 0007278653000025
リガンド化合物(2-メチル-4-(3’,5’-ジtertブチルフェニル)インダセニル)メチルフェニル(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)シラン((2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacenyl)methylphenyl(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)silane)の製造
2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエン(TMCP、2,3,4,5-tetramethylcyclopentadiene)をテトラヒドロフラン(THF)に溶かした後、-25℃でn-ブチルリチウム(n-BuLi、1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、ジクロロメチルフェニルシラン(dichloro methylphenyl silane、1.05eq)を-10℃で投入した後、常温で一晩(overnight)攪拌した。別の反応器に2-メチル-4-(3’,5’-ジ(tert-ブチル)フェニル)インダセン(2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacene(1eq))をトルエン/テトラヒドロフラン(Toluene/THF)の混合溶媒(体積比3/2、0.5M)に溶かした後、-25℃でn-BuLi(1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、CuCN(2mol%)を投入し30分間攪拌した後、最初の反応物であるmono-Si溶液を投入した。その後、常温で一晩攪拌し、水を用いてワークアップ(work-up)した後、乾燥してリガンドを得た。
Figure 0007278653000026
遷移金属化合物メチルフェニルシランジイル(2-メチル-4-(3’,5’-ジtertブチルフェニル)インダセニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド(Methylphenylsilanediyl(2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacenyl)(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)zirconium dichloride)の製造
上記で製造したリガンドをトルエン/エーテル(Toluene/Ether)(体積比2/1、0.53M)に溶かし、-25℃でn-BuLi(2.05eq)を投入した後、常温で5時間攪拌した。別のフラスコにZrCl(1eq)をトルエン(0.17M)に混合して製造したスラリーを製造し、前記リガンド溶液に投入した後、常温で一晩攪拌した。反応が完了すると、溶媒を真空乾燥しジクロロメタンを再投入してフィルターなどによりLiClを除去し、濾液を真空乾燥し、ジクロロメタン/ヘキサンを添加して常温で再結晶させた。その後、生成された固体をろ過し真空乾燥して、表題のメタロセン化合物を得た。
H-NMR(500MHz、CDCl):7.73(s、2H)、7.56(s、1H)、7.42-7.28(m、6H)、6.38(s、1H)、2.88-2.82(m、4H)、2.12(s、6H)、1.95(m、2H)、1.79(s、9H)、1.31(s、18H)、0.98(s、3H)ppm
Figure 0007278653000027
リガンド化合物(2-メチル-4-(3’,5’-ジtertブチルフェニル)インダセニル)メチルヘキシル(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)シラン((2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacenyl)methylhexyl(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)silane)の製造
2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエン(TMCP、2,3,4,5-tetramethylcyclopentadiene)をテトラヒドロフラン(THF)に溶かした後、-25℃でn-ブチルリチウム(n-BuLi、1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、ジクロロメチルヘキシルシラン(dichloro methylhexyl silane、1.05eq)を-10℃で投入した後、常温で一晩(overnight)攪拌した。別の反応器に2-メチル-4-(3’,5’-ジ(tert-ブチル)フェニル)インダセン(2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacene(1eq))をトルエン/テトラヒドロフラン(Toluene/THF)の混合溶媒(体積比3/2、0.5M)に溶かした後、-25℃でn-BuLi(1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、CuCN(2mol%)を投入し30分間攪拌した後、最初の反応物であるmono-Si溶液を投入した。その後、常温で一晩攪拌し、水を用いてワークアップ(work-up)した後、乾燥してリガンドを得た。
Figure 0007278653000028
遷移金属化合物メチルヘキシルシランジイル(2-メチル-4-(3’,5’-ジtertブチルフェニル)インダセニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド(Methylhexylsilanediyl(2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacenyl)(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)zirconium dichloride)の製造
上記で製造したリガンドをトルエン/エーテル(Toluene/Ether)(体積比2/1、0.53M)に溶かし、-25℃でn-BuLi(2.05eq)を投入した後、常温で5時間攪拌した。別のフラスコにZrCl(1eq)をトルエン(0.17M)に混合して製造したスラリーを製造し、前記リガンド溶液に投入した後、常温で一晩攪拌した。反応が完了すると、溶媒を真空乾燥しジクロロメタンを再投入してフィルターなどによりLiClを除去し、濾液を真空乾燥し、ジクロロメタン/ヘキサンを添加して常温で再結晶させた。その後、生成された固体をろ過し真空乾燥して、表題のメタロセン化合物を得た。
H-NMR(500MHz、CDCl):7.74(s、2H)、7.55(s、1H)、7.41(s、1H)、6.35(s、1H)、2.85-2.77(m、4H)、2.12(s、6H)、1.95(m、2H)、1.80(s、6H)、1.78(s、3H)、1.31(s、18H)、1.20-0.81(m、16H)ppm
Figure 0007278653000029
リガンド化合物(2-メチル-4-(2’,5’-ジメチルフェニル)インダセニル)ジメチル(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)シラン((2-Methyl-4-(2’,5’-dimethylphenyl)Indacenyl)dimethyl(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)silane)の製造
2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエン(TMCP、2,3,4,5-tetramethylcyclopentadiene)をテトラヒドロフラン(THF)に溶かした後、-25℃でn-ブチルリチウム(n-BuLi、1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、ジクロロジメチルシラン(dichloro dimethyl silane、1.05eq)を-10℃で投入した後、常温で一晩(overnight)攪拌した。別の反応器に2-メチル-4-(2’,5’-ジメチルフェニル)インダセン(2-Methyl-4-(2’,5’-dimethylphenyl)Indacene(1eq))をトルエン/テトラヒドロフラン(Toluene/THF)の混合溶媒(体積比3/2、0.5M)に溶かした後、-25℃でn-BuLi(1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、CuCN(2mol%)を投入し30分間攪拌した後、最初の反応物であるmono-Si溶液を投入した。その後、常温で一晩攪拌し、水を用いてワークアップ(work-up)した後、乾燥してリガンドを得た。
Figure 0007278653000030
遷移金属化合物ジメチルシランジイル(2-メチル-4-(2’,5’-ジメチルフェニル)インダセニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド(Dimethylsilanediyl(2-Methyl-4-(2’,5’-dimethylphenyl)Indacenyl)(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)hafnium dichloride)の製造
上記で製造したリガンドをトルエン/エーテル(Toluene/Ether)(体積比2/1、0.53M)に溶かし、-25℃でn-BuLi(2.05eq)を投入した後、常温で5時間攪拌した。別のフラスコにHfCl(1eq)をトルエン(0.17M)に混合して製造したスラリーを製造し、前記リガンド溶液に投入した後、常温で一晩攪拌した。反応が完了すると、溶媒を真空乾燥しジクロロメタンを再投入してフィルターなどによりLiClを除去し、濾液を真空乾燥し、ジクロロメタン/ヘキサンを添加して常温で再結晶させた。その後、生成された固体をろ過し真空乾燥して、表題のメタロセン化合物を得た。
H-NMR(500MHz、CDCl):7.76(s、1H)、7.54(s、1H)、7.35-7.25(m、2H)、6.41(s、1H)、2.89-2.83(m、4H)、2.48(s、3H)、2.3(s、3H)、2.18(s、6H)、1.98(m、2H)、1.83(s、6H)、1.84(s、3H)、1.25(s、6H)ppm
Figure 0007278653000031
リガンド化合物(2-メチル-4-(3’,5’-ジtertブチルフェニル)インダセニル)6-tertブトキシヘキシルメチル(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)シラン((2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacenyl)6-tertButoxyhexylmethyl(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)silane)の製造
2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエン(TMCP、2,3,4,5-tetramethylcyclopentadiene)をテトラヒドロフラン(THF)に溶かした後、-25℃でn-ブチルリチウム(n-BuLi、1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、ジクロロ 6-(tertブトキシ)ヘキシルメチルシラン(dichloro 6-tertButoxyhexylmethyl silane、1.05eq)を-10℃で投入した後、常温で一晩(overnight)攪拌した。別の反応器に2-メチル-4-(3’,5’-ジ(tert-ブチル)フェニル)インダセン(2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacene(1eq))をトルエン/テトラヒドロフラン(Toluene/THF)の混合溶媒(体積比3/2、0.5M)に溶かした後、-25℃でn-BuLi(1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、CuCN(2mol%)を投入し30分間攪拌した後、最初の反応物であるmono-Si溶液を投入した。その後、常温で一晩攪拌し、水を用いてワークアップ(work-up)した後、乾燥してリガンドを得た。
Figure 0007278653000032
遷移金属化合物6-tertブトキシヘキシルメチルシランジイル(2-メチル-4-(3’,5’-ジtertブチルフェニル)インダセニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド(6-tertButoxyhexylmethylsilanediyl(2-Methyl-4-(3’,5’-ditertbutylphenyl)Indacenyl)(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)hafnium dichloride)の製造
上記で製造したリガンドをトルエン/エーテル(Toluene/Ether)(体積比2/1、0.53M)に溶かし、-25℃でn-BuLi(2.05eq)を投入した後、常温で5時間攪拌した。別のフラスコにHfCl(1eq)をトルエン(0.17M)に混合して製造したスラリーを製造し、前記リガンド溶液に投入した後、常温で一晩攪拌した。反応が完了すると、溶媒を真空乾燥しジクロロメタンを再投入してフィルターなどによりLiClを除去し、濾液を真空乾燥し、ジクロロメタン/ヘキサンを添加して常温で再結晶させた。その後、生成された固体をろ過し真空乾燥して、表題のメタロセン化合物を得た。
H-NMR(500MHz、CDCl):7.76(s、2H)、7.59(s、1H)、7.48(s、1H)、6.4(s、1H)、3.28(t、2H)、2.9-2.83(m、4H)、2.15(s、6H)、1.96(m、2H)、1.82-1.52(m、13H)、1.38-1.23(m、22H)、1.28(s、9H)、0.96-0.86(m、5H)ppm
Figure 0007278653000033
リガンド化合物(2-メチル-4-(4’-tertブチルフェニル)インデン-1イル)ジメチル(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)シラン((2-Methyl-4-(4’-tertbutylphenyl)Inden-1yl)dimethyl(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)silane)の製造
(2,3,4,5-テトラメチル)シクロペンタジエン((2,3,4,5-tetramethyl)cyclopentadiene)(1eq)をTHF(0.3M)に溶かした後、-25℃でn-BuLi(1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、ジクロロジメチルシラン(dichloro dimethyl silane)(1.05eq)を-10℃で投入した後、常温で一晩(overnight)攪拌した。別の反応器に2-メチル-4-(4’-tertブチルフェニル)インデン(2-Methyl-4-(4’-tertbutylphenyl)indene)(1eq)をトルエン(Toluene)/THF(3/2、0.5M)に溶かした後、-25℃でn-BuLi(1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、CuCN(2mol%)を投入し30分間攪拌した後、最初の反応物であるmono-Si溶液を投入した。その後、常温で一晩攪拌し、水を用いてワークアップ(work-up)した後、乾燥してリガンドを得た。
Figure 0007278653000034
遷移金属化合物ジメチルシランジイル(2-メチル-4-(4’-tertブチルフェニル)インデン-1-イル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド(Dimethylsilanediyl(2-Methyl-4-(4’-tertbutylphenyl)Inden-1-yl)(2,3,4,5-tetramethyl cyclopentadienyl)zirconium dichloride)の製造
上記で製造したリガンドをトルエン/エーテル(Toluene/Ether)(体積比2/1、0.53M)に溶かし、-25℃でn-BuLi(2.05eq)を投入した後、常温で5時間攪拌した。別のフラスコにZrCl(1eq)をトルエン(1.2M)に混合して製造したスラリーを製造し、前記リガンド溶液に投入した後、常温で一晩攪拌した。反応が完了すると、溶媒を真空乾燥しジクロロメタンを再投入してフィルターなどによりLiClを除去し、濾液を真空乾燥し、ジクロロメタン/ヘキサンを添加して常温で再結晶させた。その後、生成された固体をろ過し真空乾燥して、表題のメタロセン化合物を得た。
Figure 0007278653000035
リガンド化合物ビス(2-メチル-4-(4’-tertブチルフェニル)インデン-1イル)シラン(bis(2-Methyl-4-(4’-tertbutylphenyl)Inden-1yl)silane)の製造
2-メチル-4-(4’-tertブチルフェニル)インデン(2-Methyl-4-(4’-tertbutylphenyl)Indene)(1eq)をトルエン(Toluene)/THF(10:1、0.3M)に溶かした後、-25℃でn-BuLi(2.1eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、CuCN(2mol%)を投入し30分間攪拌した後、ジクロロジメチルシラン(dichloro dimethyl silane)(0.53eq)を-10℃で投入した後、常温で一晩(overnight)攪拌した。その後、常温で一晩攪拌し、水を用いてワークアップ(work-up)した後、乾燥してリガンドを得た。
Figure 0007278653000036
遷移金属化合物ジメチルシランジイルビス(2-メチル-4-(4’-tertブチルフェニル)インデン-1イル)ジルコニウムジクロリド(Dimethylsilanediylbis(2-Methyl-4-(4’-tertbutylphenyl)Inden-1yl)zirconium dichloride)の製造
上記で製造したリガンドをトルエン/エーテル(Toluene/Ether)(体積比10/1、0.1M)に溶かし、-25℃でn-BuLi(2.05eq)を投入した後、常温で5時間攪拌した。別のフラスコにZrCl(1eq)をトルエン(0.17M)に混合して製造したスラリーを製造し、前記リガンド溶液に投入した後、常温で一晩攪拌した。反応が完了すると、溶媒を真空乾燥しジクロロメタンを再投入してフィルターなどによりLiClを除去し、濾液を真空乾燥し、ジクロロメタン/ヘキサンを添加して常温で再結晶させた。その後、生成された固体をろ過し真空乾燥して、表題のメタロセン化合物を得た。
Figure 0007278653000037
リガンド化合物(4-(4’-tert-ブチルフェニル)-6-メチル-1,2,3,5-テトラヒドロ-s-インダセン-7-イル)ジメチル(2-イソプロピル-4-(4’-tertブチルフェニル)-インデン-1-イル)シラン((4-(4’-tert-butylphenyl)-6-methyl-1,2,3,5-tetrahydro-s-indacen-7-yl)dimethyl(2-isopropyl-4-(4’-tertbutylphenyl)-inden-1-yl)silane)の製造
2-イソプロピル-4-(4’-tertブチルフェニル)-1-インデン(2-isopropyl-4-(4’-tertbutylphenyl)-1-indene)(1eq)をテトラヒドロフラン/ヘキサン(THF/Hexane、体積比1/10、0.3M)に溶かした後、-25℃でn-BuLi(1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、ジクロロジメチルシラン(dichloro dimethyl silane)(1.05eq)を-10℃で投入した後、常温で一晩(overnight)攪拌した。別の反応器に4-(4’-tert-ブチルフェニル)-6-メチル-1,2,3,5-テトラヒドロ-s-7-インダセン(4-(4’-tert-butylphenyl)-6-methyl-1,2,3,5-tetrahydro-s-7-indacene)(1eq)をトルエン(Toluene)/THF(3/2、0.5M)に溶かした後、-25℃でn-BuLi(1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、CuCN(2mol%)を投入し30分間攪拌した後、最初の反応物であるmono-Si溶液を投入した。その後、常温で一晩攪拌し、水を用いてワークアップ(work-up)した後、乾燥してリガンドを得た。
Figure 0007278653000038
遷移金属化合物ジメチルシランジイル(4-(4’-tert-ブチルフェニル)-6-メチル-1,2,3,5-テトラヒドロ-s-インダセン-7-イル)(2-イソプロピル-4-(4’-tertブチルフェニル)-インデン-1-イル)ジルコニウムジクロリド(Dimethylsilanediyl(4-(4’-tert-butylphenyl)-6-methyl-1,2,3,5-tetrahydro-s-indacen-7-yl)(2-isopropyl-4-(4’-tertbutylphenyl)-inden-1-yl)zirconium dichloride)の製造
上記で製造したリガンドをトルエン/エーテル(Toluene/Ether)(体積比2/1、0.53M)に溶かし、-25℃でn-BuLi(2.05eq)を投入した後、常温で5時間攪拌した。別のフラスコにZrCl(1eq)をトルエン(1.2M)に混合して製造したスラリーを製造し、前記リガンド溶液に投入した後、常温で一晩攪拌した。反応が完了すると、溶媒を真空乾燥しジクロロメタンを再投入してフィルターなどによりLiClを除去し、濾液を真空乾燥し、ジクロロメタン/ヘキサンを添加して常温で再結晶させた。その後、生成された固体をろ過し真空乾燥して、表題のメタロセン化合物を得た。
Figure 0007278653000039
リガンド化合物(2-メチル-4-(4’-t-ブチルフェニル)-テトラヒドロシクロペンタ[b]ナフタレン)ジメチル(2-イソプロピル-4-(4’-tert-ブチルフェニル)インデニル)シラン((2-Methyl-4-(4’-t-butylphenyl)-tetrahydrocyclopenta[b]naphthalene)dimethyl(2-isopropyl-4-(4’-tert-butylphenyl)indenyl)silane)の製造
メタクリルクロリド(37.5mL、375mmol)をよく撹拌したCHCl(600mL)中のAlCl(100g、750mmol)に-70℃で加えた。20分後、テトラヒドロナフタレン(49.5g、375mmol)を加えた。反応混合物を室温で加温させ、16時間攪拌し、氷水-HCl(1L/150mL)内に注いだ。有機層を分離し、水層をCHCl(2100mL)で抽出した。合わせた有機相を水、水性NaHCOで洗浄し、MgSOで乾燥させ、蒸発させた。真空蒸留(130-140℃/0.5Torr)したケトン混合物を5日間保管した後、所望の異性体は液体で維持し、傾斜分離によって分離した。収率:30g(40%)。
上記で製造したCHCl(50mL)中の2-メチル-2,3,5,6,7,8-ヘキサヒドロ-1H-シクロペンタ[b]ナフタレン-1-オン(30g、150mmol)をCHCl(250mL)中のAlCl(40g、300mmol)懸濁液に-20℃で加えた。20分間攪拌した後、Br(7.7ml、150mmol)を加えた。反応混合物を室温で加温させ、16時間攪拌し、氷水/HCl(500mL/70mL)内に注いだ。有機相を分離し、水相をCHClで抽出し(2回、50mL)、合わせた有機分画を水、水性KHCOで洗浄し、MgSOで乾燥させ、蒸発させた。残留物を真空内で蒸留して(175~180℃/0.5Torr)、31g(74%)の反応生成物、すなわち、2-メチル-2,3,5,6,7,8-ヘキサヒドロ-1H-シクロペンタ[b]ナフタレン-1-オンを得た。
Pd(OAc)(0.74g、3モル%)およびPPh(1.73g、6モル%)を、よく撹拌したジメトキシエタン(380ml)/HO(130mL)中の前記2-メチル-2,3,5,6,7,8-ヘキサヒドロ-1H-シクロペンタ[b]ナフタレン-1-オン(31g、110mmol)、tert-ブチルフェニルボロン酸(26.7g、150mmol)およびNaCO(31.8g、300mmol)混合物に加えた。得られた混合物を6時間攪拌しながら還流させ、冷却して、水(700mL)内に注ぎ、ベンゼンで抽出した(100mLずつ、4回)。得られた溶液をろ過して蒸発させた。前記反応生成物である4-(4-t-ブチルフェニル)-2-メチル-2,3,5,6,7,8-ヘキサヒドロ-1H-シクロペンタ[b]ナフタレン-1-オンをカラムクロマトグラフィー(シリカゲル60、ヘキサン/CHCl 1:1)で得た。収率は18.3g(50%)であった。
LiAIH(0.95g、25mmol)をEtO(150mL)中の前記4-(4-tert-ブチルフェニル)-2-メチル2,3,5,6,7,8-ヘキサヒドロ-1H-シクロペンタ[b]ナフタレン-1-オン(16.6g、50mmol)溶液に-20℃で加えた。得られた混合物を室温で加温させ、さらに1時間攪拌した。その後、5%HCl(100mL)を加え、得られた混合物をEtOで抽出した(50mLずつ、3回)。合わせた有機相を水で洗浄し、MgSOで乾燥させ、蒸発させた。ベンゼン(300mL)およびp-TSA(0.5g)を加え、得られた溶液をディーンスタークヘッド(TLCによって制御、ベンゼン/EtOAc 4:1)で4時間内に還流させた。その後、得られた溶液を水、水性KHCOで洗浄し、MgSOで乾燥させ、シリカゲルを通して通過させ、蒸発させて、12.8g(81%)の反応生成物、すなわち、9-(4-tert-ブチルフェニル)-2-メチル-5,6,7,8-テトラヒドロ-1H-シクロペンタ[b]ナフタレンを得た。
EtO(50mL)中の前記9-(4-tert-ブチルフェニル)-2-メチル-5,6,7,8-テトラヒドロ-1H-シクロペンタ[b]ナフタレン(2.97g、9.38mmol)溶液を-60℃に冷却させ、n-BuLi(ヘキサン中の1.6M、6.04mL、9.67mmol)を加えた。得られた混合物を室温で加温させ、3時間攪拌し、-60℃に冷却させ、CuCN(50mg、0.55mmol)を加えた。15分後、EtO(24mL)中のクロロ-(4-(4-tert-ブチルフェニル)-2-イソプロピル-1H-インデン-1-イル)-ジメチルシラン(9.67mmol)の溶液を加え、得られた混合物を室温で加温させ、16時間攪拌した。水(5mL)およびヘキサン(200mL)を加え、有機相を分離し、MgSOで乾燥させ、シリカゲルを通して通過させ、蒸発させた。前記反応生成物である[4-(4-t-ブチルフェニル)-2-イソプロピル-1H-インデン-1-イル][4-(4-tert-ブチルフェニル)-2-メチル-5,6,7,8-テトラヒドロ-1H-シクロペンタ[b]ナフタレン-1-イル]ジメチルシランを真空内で乾燥させ、精製せず使用した。
遷移金属化合物ジメチルシランジイル(2-メチル-4-(4’-t-ブチルフェニル)-テトラヒドロシクロペンタ[b]ナフタレン)(2-イソプロピル-4-(4’-tert-ブチルフェニル)インデニル)ジルコニウムジクロリド(Dimethylsilanediyl(2-Methyl-4-(4’-t-butylphenyl)-tetrahydrocyclopenta[b]naphthalene)(2-isopropyl-4-(4’-tert-butylphenyl)indenyl)zirconium dichloride)の製造
上記で製造したリガンド化合物、[4-(4-tert-ブチルフェニル)-2-イソプロピル-1H-インデン-1-イル][4-(4-tert-ブチルフェニル)-2-メチル-5,6,7,8-テトラヒドロ-1H-シクロペンタ[b]ナフタレン-1-イル]ジメチルシラン(5.82g、8.78mmol)をEtO(60mL)中に溶解させ、-40℃に冷却し、n-BuLi(ヘキサン中の1.6M、11.52mL、18.44mmol)を加えた。反応混合物を室温で加温させ、3時間攪拌し、蒸発させた。残留物をペンタン(100mL)中に懸濁させ、-60℃に冷却し、ZrCl(2.15g、9.22mmol)を加えた。5分後、EtO(1mL)を加えた。得られた混合物を室温で加温させ、さらに16時間攪拌してろ過した。得られる黄橙色粉末を乾燥させ、ジメトキシエタン(100mL)およびLiCl(0.3g)を加え、混合物を6時間攪拌しながら還流させた。次いで、ジメトキシエタンおよびCHCl/EtOからの再結晶化によって生成物を得た。rac形態の収率は0.88g(24.4%)であった。
Figure 0007278653000040
リガンド化合物[(6-tertブトキシヘキシル)(メチル)-ビス[2-メチル-4-フェニル)-インデン-1-イル]シラン([(6-tertbutoxyhexyl)(methyl)-bis[2-methyl-4-phenyl)-inden-1-yl]silane]の製造
まず、100mLのトリクロロメチルシラン溶液(約0.21mol、ヘキサン)に100mLのt-ブトキシヘキシルマグネシウムクロリド溶液(約0.14mol、エーテル)を-100℃下で3時間にわたって徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。前記混合溶液で透明な有機層を分離した後、分離された透明有機層を真空乾燥して過剰のトリクロロメチルシランを除去して、透明な液状の(6-t-ブトキシヘキシル)ジクロロメチルシランを得た。
77mLの2-メチル-4-フェニルインデントルエン/THF=10/1の溶液(34.9mmol)にn-ブチルリチウム溶液(2.5M、ヘキサン溶媒)15.4mLを0℃で徐々に滴下し、80℃で1時間攪拌した後、常温で一日間攪拌した。その後、-78℃で前記混合溶液に上記で製造した(6-tert-ブトキシヘキシル)ジクロロメチルシラン5gを徐々に滴下し、約10分間攪拌した後、80℃で1時間攪拌した。その後、水を加えて有機層を分離した後、シリカカラムで精製し真空乾燥して、粘っこい黄色オイルを78%の収率で得た(ラセミ(racemic):メソ(meso)=1:1)。
H NMR(500MHz、CDCl):0.10(s、3H)、0.98(t、2H)、1.25(s、9H)、1.36~1.50(m、8H)、1.62(m、8H)、2.26(s、6H)、3.34(t、2H)、3.81(s、2H)、6.87(s、2H)、7.25(t、2H)、7.35(t、2H)、7.45(d、4H)、7.53(t、4H)、7.61(d、4H)
遷移金属化合物[(6-tertブトキシヘキシルメチルシランジイル)-ビス[2-メチル-4-(4’-tertブチルフェニル)]ジルコニウムジクロリド([(6-tertbutoxyhexylmethylsilanediyl)-bis[2-Methyl-4-(4’-tertbutylphenyl)]zirconium dichloride]の製造
上記で製造したリガンド化合物、(6-tert-ブトキシヘキシル)(メチル)ビス(2-メチル-4-フェニル)インデニルシランエーテル/ヘキサン=1/1の溶液(3.37mmol)50mLにn-ブチルリチウム溶液(2.5M inヘキサン)3.0mLを-78℃で徐々に滴下した後、常温で約2時間攪拌し、真空乾燥した。ヘキサンで塩を洗浄した後、ろ過および真空乾燥して黄色の固体を得た。グローブボックス(glove box)内で合成したリガンド塩(ligand salt)とビス(N,N’-ジフェニル-1,3-プロパンジアミド)ジクロロジルコニウムビス(テトラヒドロフラン)[Zr(CNCHCHNC)Cl(CO)]をシュレンクフラスコに秤量した後、-78℃でエーテルを徐々に滴下した後、常温で一日間攪拌した。その後、赤色の反応溶液をろ過分離した後、HClエーテル溶液(1M)4当量を-78℃で徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、ろ過し真空乾燥して、オレンジ色の固体成分のアンサ-メタロセン化合物を85%の収率で得た(ラセミ(racemic):メソ(meso)=10:1)。
H NMR(500MHz、C、7.24ppm):1.19(9H、s)、1.32(3H、s)、1.48~1.86(10H、m)、2.25(6H、s)、3.37(2H、t)、6.95(2H、s)、7.13(2H、t)、7.36(2H、d)、7.43(6H、t)、7.62(4H、d)、7.67(2H、d)
Figure 0007278653000041
リガンド化合物(2-メチル-4-フェニル)インダセン-1-イル)ジメチル(シクロペンタジエニル)シラン((2-Methyl-4-phenyl)Indacen-1-yl)dimethyl(cyclopentadienyl)silane)の製造
ジシクロペンタジエン(Dicyclopentadiene)を150℃でクラッキング(Cracking)により縮合(condensation)してシクロペンタジエン(cyclopentadiene)を抽出して(1eq)THF(0.3M)に溶かした後、-25℃でn-BuLi(1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、ジクロロジメチルシラン(dichloro dimethyl silane、1.05eq)を-10℃で投入した後、常温で一晩(overnight)攪拌した。別の反応器に(2-メチル-4-フェニル)インダセン(2-Methyl-4-phenyl)Indacene(1eq))をトルエン/テトラヒドロフラン(Toluene/THF)の混合溶媒(体積比3/2、0.5M)に溶かした後、-25℃でn-BuLi(1.05eq)を徐々に滴下した後、常温で3時間攪拌した。その後、CuCN(2mol%)を投入して30分間攪拌した後、最初の反応物であるmono-Si溶液を投入した。その後、常温で一晩攪拌し、水を用いてワークアップ(work-up)した後、乾燥してリガンドを得た。
Figure 0007278653000042
遷移金属化合物ジメチル-シランジイル(シクロペンタジエニル)(2-メチル-4-フェニル)インダセニル)ジルコニウムジクロリド(Dimethyl-silanediyl(cyclopentadienyl)(2-methyl-4-phenyl)Indacenyl)zirconium dichloride)の製造
上記で製造したリガンドをトルエン/エーテル(Toluene/Ether)(体積比2/1、0.53M)に溶かし、-25℃でn-BuLi(2.05eq)を投入した後、常温で5時間攪拌した。別のフラスコにZrCl(1eq)をトルエン(0.17M)に混合して製造したスラリーを製造し、前記リガンド溶液に投入した後、常温で一晩攪拌した。反応が完了すると、溶媒を真空乾燥しジクロロメタンを再投入してフィルターなどによりLiClを除去し、濾液を真空乾燥し、ジクロロメタン/ヘキサンを添加して常温で再結晶させた。その後、生成された固体をろ過し真空乾燥して、表題のメタロセン化合物を得た。
H-NMR(500MHz、CDCl):7.54-7.38(m、6H)、6.54-6.52(m、4H)、6.37(s、1H)、2.85-2.80(m、4H)、1.95(m、2H)、1.77(s、3H)、0.98(s、6H)ppm
<担持触媒の製造>
製造例1
シリカゲル(Silica gel、SYLOPOL 952X、calcinated under 250℃、100g)をArガス雰囲気下で2L反応器に入れ、MAO(766mL)を常温で徐々に注入して90℃で15時間攪拌した。反応完了後、常温に冷却して15分間放置してカニューレ(cannula)を用いて溶媒をデカント(decant)した。トルエン(Toluene)(400mL)を入れて1分間攪拌し、15分間放置してカニューレ(cannula)を用いて溶媒をデカント(decant)した。
合成例1のメタロセン化合物700μmolをトルエン400mLに溶かした後、反応器にカニューレ(cannula)を用いて移送(transfer)した。50℃で5時間攪拌した後、常温に冷却し、15分間放置してカニューレ(cannula)を用いて溶媒をデカント(decant)した。トルエン400mLを入れて1分間攪拌し、15分間放置してカニューレ(cannula)を用いて溶媒をデカント(decant)することを2回行った。同様の方法でヘキサン400mLを入れて1分間攪拌し、15分間放置してカニューレ(cannula)を用いて溶媒をデカント(decant)し、帯電防止剤(Atmer163、3g)をヘキサン(hexane)400mLに溶かした後、反応器にカニューレ(cannula)を用いて移送(transfer)した。常温で20分間攪拌し、ガラスフィルター(glass filter)で移送(transfer)して溶媒を除去した。
常温で真空下で5時間の1次乾燥を行い、45℃で4時間、真空下で2次乾燥を行って、担持触媒を得た。
製造例2~12
合成例1のメタロセン化合物の代わりに、それぞれ合成例2~12のメタロセン化合物を使用したことを除いては、製造例1と同様の方法で、シリカ担持メタロセン触媒を製造した。
比較製造例1~6
合成例1のメタロセン化合物の代わりに、それぞれ比較合成例1~6のメタロセン化合物を使用したことを除いては、製造例1と同様の方法で、シリカ担持メタロセン触媒を製造した。
<プロピレン-エチレンランダム共重合体の製造>
実施例1
製造例1で製造したシリカ担持メタロセン触媒の存在下で、連続的な2基のループ反応器を用いてプロピレンとエチレンのバルク-スラリー重合を行った。
この時、バルク-スラリー重合のために、製造例1により製造した担持触媒を16wt%でオイル、グリースに混合したマッド触媒形態で使用した。このように製造された触媒混合物を予備重合反応器(pre-polymerization reactor)で約20kg/hrのプロピレンと共に投入し、滞留時間8分以上が経過した後に連続的にループ反応器(loop reactor)に投入した。この時、水素がループ反応器に流入したプロピレンと共に投入され、反応器の温度は約70℃に維持し、反応器の圧力は約35kg/cmに維持した。この時、水素の投入量は、連続式で投入されるプロピレン含有量を基準として約150ppmで投入した。また、エチレン(C2)は、連続式で投入されるプロピレン(C3)の含有量を基準として3.5wt%となるようにループ反応器に直接投入して、バルク-スラリー重合工程を行った。
実施例2~12
製造例1のシリカ担持メタロセン触媒の代わりに、それぞれ製造例2~12のシリカ担持メタロセン触媒を使用したことを除いては、実施例1と同様の方法で、プロピレンとエチレンのバルク-スラリー重合を行った。
比較例1
エチレン(C2)の投入量をプロピレン(C3)の含有量を基準として2.0wt%となるように異にすることを除いては、実施例1と同様の方法で、プロピレンとエチレンのバルク-スラリー重合を行った。
比較例2
エチレン(C2)の投入量をプロピレン(C3)の含有量を基準として2.6wt%となるように異にすることを除いては、実施例1と同様の方法で、プロピレンとエチレンのバルク-スラリー重合を行った。
比較例3
メタロセン触媒の代わりにチーグラ-ナッタ(Z/N)触媒(製造会社:Lyondellbasell社、製品名:ZN127VS)を使用し、エチレン(C2)の投入量をプロピレン(C3)の含有量を基準として3.0wt%となるように異にすることを除いては、実施例1と同様の方法で、プロピレンとエチレンのバルク-スラリー重合を行った。
比較例4
メタロセン触媒として比較製造例1で製造したシリカ担持触媒を使用し、エチレン(C2)の投入量をプロピレン(C3)の含有量を基準として2.0wt%となるように異にすることを除いては、実施例1と同様の方法で、プロピレンとエチレンのバルク-スラリー重合を行った。
比較例5
エチレン(C2)の投入量をプロピレン(C3)の含有量を基準として2.5wt%となるように異にすることを除いては、比較例4と同様の方法で、プロピレンとエチレンのバルク-スラリー重合を行った。
比較例6
エチレン(C2)の投入量をプロピレン(C3)の含有量を基準として3.5wt%となるように異にすることを除いては、比較例4と同様の方法で、プロピレンとエチレンのバルク-スラリー重合を行ったが、重合工程でファウリング(Fouling)が発生した。
比較例7
メタロセン触媒として比較製造例2で製造したシリカ担持触媒を使用し、エチレン(C2)の投入量をプロピレン(C3)の含有量を基準として3.0wt%となるように異にすることを除いては、実施例1と同様の方法で、プロピレンとエチレンのバルク-スラリー重合を行った。
比較例8
エチレン(C2)の投入量をプロピレン(C3)の含有量を基準として4.5wt%となるように異にすることを除いては、比較例7と同様の方法で、プロピレンとエチレンのバルク-スラリー重合を行った。
比較例9
エチレン(C2)の投入量をプロピレン(C3)の含有量を基準として6.0wt%となるように異にすることを除いては、比較例7と同様の方法で、プロピレンとエチレンのバルク-スラリー重合を行ったが、重合工程でファウリング(Fouling)が発生した。
比較例10
メタロセン触媒として比較製造例3で製造したシリカ担持触媒を使用し、エチレン(C2)の投入量をプロピレン(C3)の含有量を基準として6.0wt%となるように異にすることを除いては、実施例1と同様の方法で、プロピレンとエチレンのバルク-スラリー重合を行った。
比較例11
メタロセン触媒として比較製造例4で製造したシリカ担持触媒を使用し、エチレン(C2)の投入量をプロピレン(C3)の含有量を基準として5.5wt%となるように異にすることを除いては、実施例1と同様の方法で、プロピレンとエチレンのバルク-スラリー重合を行った。
比較例12
メタロセン触媒として比較製造例5で製造したシリカ担持触媒を使用し、エチレン(C2)の投入量をプロピレン(C3)の含有量を基準として4.5wt%となるように異にすることを除いては、実施例1と同様の方法で、プロピレンとエチレンのバルク-スラリー重合を行った。
比較例13
メタロセン触媒として比較製造例6で製造したシリカ担持触媒を使用し、エチレン(C2)の投入量をプロピレン(C3)の含有量を基準として2.0wt%となるように異にすることを除いては、実施例1と同様の方法で、プロピレンとエチレンのバルク-スラリー重合を行った。
<実験例>
プロピレン-エチレンランダム共重合体の物性評価
前記実施例および比較例で製造したプロピレン-エチレンランダム共重合体に対して、以下の方法で物性を評価した。
(1)共単量体の含有量(C2、wt%)
米国材料試験協会規格のASTM D5576により、プロピレン-エチレンランダム共重合体のフィルムあるいはフィルム形態の試験片をFT-IR装置であるMagnetic holderに固定させた後、IR吸収スペクトルで試験片厚さを反映する4800~3500cm-1のピークのエチレン成分が現れる710~760cm-1のピーク面積をそれぞれ測定し、測定した値を標準(Standard)サンプルの710~760cm-1のピーク面積を4800~3500cm-1のピーク高さで割った値をプロット(Plot)して求めたキャリブレーション(Calibration)式に代入して共単量体の含有量を計算した。
(2)融点(Tm)および結晶化温度(Tc)
示差走査熱量計(Differential Scanning Calorimeter、DSC、装置名:DSC2920、製造会社:TA instrument社)を用いてプロピレン重合体の融点(Tm)と結晶化温度(Tc)を測定した。具体的には、重合体を200℃まで加熱した後、5分間その温度を維持し、その後、30℃まで下げ、再び温度を増加させてDSC(Differential Scanning Calorimeter、TA社製)曲線の頂点を融点(Tm)として測定し、再び温度を30℃まで下げるとき、曲線の頂点を結晶化温度(Tc)として測定した。この時、温度の上昇と下降の速度は10℃/minであり、融点(Tm)および結晶化温度(Tc)は2番目の温度が上昇、下降する区間で測定した結果を使用した。
(3)溶融指数(melt index、MI)
米国材料試験協会規格のASTM D1238により230℃で2.16kg荷重で測定し、10分間溶融して出た重合体の重量(g)で示した。
(4)ヘイズ(Haze、%)
米国材料試験協会規格のASTM D1003によりプロピレン-エチレンランダム共重合体の試験片1T(1mm)に光を照射したときに光が屈折した程度(%)を測定した。ヘイズは、Td(屈折した光)/Tt(通過した光)×100(%)として試験片の透明度を測定した。
(5)キシレン可溶分(X.S:Xylene soluble、wt%)
プロピレン-エチレンランダム共重合体の各サンプルにキシレンを入れて、135℃で1時間加熱し、30分間冷却して前処理をした。OminiSec(Viscotek社製、FIPA)装置で1mL/minの流速(flow rate)で4時間キシレンを流して、RI(Refractive Index)、DP(Pressure across middle of bridge)、IP(Inlet pressure through bridge top to bottom)のベースライン(base line)が安定したら前処理したサンプルの濃度およびインジェクション量を記入して測定した後、ピーク面積を計算した。
(6)総揮発性有機化合物の放出量(TVOC、ppm)
VDA277によりHeadspace-GC(Gas chromatography)装置を用いてプロピレン-エチレンランダム共重合体に含まれている総揮発性有機化合物(TVOC、Toatal Volatile Organic Compound、ppm)の放出量を測定した。
上述したような方法で測定したプロピレン-エチレンランダム共重合体の物性評価結果を下記表1に示す。
Figure 0007278653000043
上記表1に示したように、本発明による実施例1~12のプロピレン-エチレンランダム共重合体は、125.2℃~126.2℃の高い融点(Tm)を確保して工程の安定性およびその他の射出物性を維持し、エチレン(C2)の含有量を増大させるだけでなく、このように増大したエチレン(C2)の含有量は結晶化度が低くなる特性を発現し、これによって透明性が改善されることを確認した。しかも、実施例1~12の場合、TVOCが顕著に低くて食品容器などに使用される高透明射出用プロピレン-エチレンランダム共重合体で親環境性を確保できることが分かった。
反面、実施例1と同様の製造例1の触媒前駆体を使用した比較例1および比較例2の場合、重合工程でエチレン(C2)の投入量が少なくなるにつれてエチレン(C2)の含有量が減り、ヘイズ(Haze)が8.3%および7.8%に高く現れ、透明性が低下することが分かった。
また、チーグラ-ナッタ(Z/N)触媒を用いた比較例3は、高いエチレン(C2)の含有量にもかかわらず、エチレン(C2)の高分子構造内ブロッキー(Blocky)で不均一な共重合で結晶化温度(Tc)が111℃に非常に高く、TVOCが310ppmで極端に高く、アタクチック(atactic)なキシレン可溶分(X.S、Xylene soluble)も4.5wt%に非常に高く確認された。
一方、インダセンリガンドを含まず、一般に知られているシクロペンタジエニルを含むリガンドのメタロセン化合物を含む触媒組成物を使用した比較例4~6の場合、ファウリングが生じないTm範囲を維持する場合にはエチレン(C2)の含有量を増大させるのに限界があり、一定の透明度には至らなかった。特に、比較例6の場合には重合工程でファウリングが発生し、共重合体に対する物性評価を行うことができなかった。
これと同様に、インダセンリガンドとブリッジ結合したシクロペンタジエニル(Cp)リガンドの代わりにインデンリガンドがブリッジ結合したメタロセン化合物を含む比較製造例2の触媒組成物を使用した比較例7~9の場合、基本的にホモポリプロピレンのTm自体が低いため、エチレン(C2)の含有量を高くするとファウリングが発生して一定水準のエチレン(C2)の含有量を維持できなかった。さらに、エチレン(C2)の反応性が不良で共重合体中の同等水準のエチレン含有量を確保するためにはエチレン(C2)の投入量が非常に高くなければならない。特に、比較例9の場合、重合工程でファウリングが発生し、共重合体に対する物性評価を行うことができなかった。
また、ビスインデニル(またはインダセニル)基を有するメタロセン化合物を含む触媒組成物を使用した比較例10~12の場合、エチレン転換率(C2 conversion)が非常に低くて、エチレン(C2)の投入量を高くしなければ共重合体中のエチレン(C2)の含有量を一定水準以上に高めることができず、これもまたエチレン(C2)の含有量を増大させるのに限界があり、一定の透明度には至らなかった。
一方、比較例13の場合、ポリプロピレンの方向性を持たせるラセモ選択性を持たない構造によってアタクチックポリプロピレン(atactic polypropylene)が生成され、共重合体に対する物性評価を行うことができなかった。

Claims (11)

  1. 融点(Tm)が125℃以上であり、
    エチレンの含有量が4.0重量%以上であり、
    結晶化温度(Tc)が75℃以下であり、
    溶融指数(MI2.16、230℃、2.16kgの荷重で測定した溶融指数)が16g/10min~22g/10minである、プロピレン-エチレンランダム共重合体。
  2. 融点(Tm)が125℃~150℃である、請求項1に記載のプロピレン-エチレンランダム共重合体。
  3. エチレンの含有量が4.0重量%~5.5重量%である、請求項1または2に記載のプロピレン-エチレンランダム共重合体。
  4. 結晶化温度(Tc)が65℃~75℃である、請求項1から3のいずれか一項に記載のプロピレン-エチレンランダム共重合体。
  5. キシレン可溶分(X.S、Xylene soluble)が1.0重量%以下である、請求項1から4のいずれか一項に記載のプロピレン-エチレンランダム共重合体。
  6. ASTM 1003により測定したヘイズ(Haze)が7.5%以下である、請求項1から5のいずれか一項に記載のプロピレン-エチレンランダム共重合体。
  7. VDA277により測定した総揮発性有機化合物(TVOC)の放出量が70ppm以下である、請求項1から6のいずれか一項に記載のプロピレン-エチレンランダム共重合体。
  8. 下記化学式1のメタロセン化合物を含む触媒組成物の存在下で、プロピレン単量体とエチレン共単量体を共重合させることによって製造される、請求項1から7のいずれか一項に記載のプロピレン-エチレンランダム共重合体の製造方法
    Figure 0007278653000044
    上記化学式1中、
    Mは、4族遷移金属であり、
    およびXは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、ハロゲン元素であり、
    およびRは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、炭素数1~20のアルキル、炭素数2~20のアルケニル、炭素数2~20のアルコキシアルキル、炭素数6~20のアリール、炭素数7~40のアルキルアリール、または炭素数7~40のアリールアルキルであり、
    ~Rは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、炭素数1~20のアルキルであり、
    は、置換または非置換の炭素数6~20のアリールであり、
    は、炭素数1~20のアルキルである。
  9. およびRは、それぞれ炭素数1~8の直鎖または分枝鎖アルキル、または炭素数2~12の直鎖または分枝鎖アルコキシアルキルであり、
    ~Rは、それぞれ炭素数1~6の直鎖または分枝鎖アルキルであり;
    Mは、ジルコニウムまたはハフニウムであり;
    は、フェニル、炭素数1~6の直鎖または分枝鎖アルキルで置換されたフェニル、ナフチル、または炭素数1~6の直鎖または分枝鎖アルキルで置換されたナフチルであり;
    は、炭素数1~6の直鎖または分枝鎖アルキルである、請求項8に記載のプロピレン-エチレンランダム共重合体の製造方法
  10. 前記メタロセン化合物は、下記化学式1-1で表される、請求項に記載のプロピレン-エチレンランダム共重合体の製造方法
    Figure 0007278653000045
    上記化学式1-1中、M、X、X、R、R、Rは、請求項で定義した通りである。
  11. 前記メタロセン化合物は、下記構造式で表される化合物のうちのいずれか1つである、請求項8または10に記載のプロピレン-エチレンランダム共重合体の製造方法
    Figure 0007278653000046
    Figure 0007278653000047
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