JP7493498B2 - アルカン可溶性非メタロセンプレ触媒 - Google Patents

アルカン可溶性非メタロセンプレ触媒 Download PDF

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Description

有機金属化合物、触媒、合成、およびオレフィン重合。
この分野の出版物および特許は、US2005/0182210A1;US5318935;US5506184;US5889128;US6255419B1;US6274684B1;US6534604B2;US6841631B2;US6894128B2;US6967184B2;US7163991B2;US7196032B2;US7276566B2;US7479529B2;US7566677B2;US7718566B2;US7754840B2;US7973112B2;およびUS9902790B2を含む。US6967184B2は、HN5Zr(NMeの合成について言及している。US7973112B2は、ビス(フェニルメチル)[N’-(2,3,4,5,6-ペンタメチルフェニル)-N-[2-(2,3,4,5,6-ペンタメチルフェニル)アミノ-κN]エチル]-1,2-エタン-ジアミナト(2-)κN,κN’]ジルコニウムまたは「HN5Zr」を含む噴霧乾燥触媒について言及しており、本明細書では「HN5Zrジベンジル」および(n-プロピルシクロペンタジエニル)(テトラメチルシクロペンタジエニル)二塩化ジルコニウムと略記する。
序論
メタロセン(MCN)プレ触媒、アルカンに不溶性の非メタロセンプレ触媒(「不溶性非MCNプレ触媒」)、少なくとも1つの活性化剤、および担体材料(固体)を含むか、またはそれから作製される触媒系の移行の複雑さおよび安定性に関連する1つ以上の問題の解決策について説明する。不溶性非MCNプレ触媒(例えば、HN5Zrジベンジル)は、二峰性ポリエチレン組成物の高分子量(HMW)ポリエチレン成分を作製する。MCNプレ触媒はアルカンに可溶であり、二峰性ポリエチレン組成物の低分子量(LMW)ポリエチレン成分を作製する。触媒系は、2つの部分で構成される。第1の部分は、担体のスラリー、アルカン溶媒、少なくとも1つの活性化剤、全ての不溶性非MCNプレ触媒(例えば、HN5Zrジベンジル)、およびいくつかのMCNプレ触媒を含む。第2の部分は、アルカン(複数可)溶媒中のMCNプレ触媒の残りの溶液を含むが、不溶性非MCNプレ触媒、活性化剤、または担体のいずれも含まない。
「部分結合」供給方法では、第1の部分と第2の部分が別々にインラインミキサに供給され、そこで混合されて触媒系が作製される。この新しい触媒系は、単一の重合反応器に供給される。部分結合供給法は、様々な重合速度を達成し、単一の重合反応器で様々なポリマー属性を備えた様々な二峰性ポリエチレン組成物を作製することを可能にするためのある程度の柔軟性を有する。例えば、第2の部分の供給物の流量は、第1の部分のMCNプレ触媒の部分の効果を補うために(例えば、LMWポリエチレン成分をより多く作製する)、または第1の部分の不溶性非MCNプレ触媒(例えば、HN5Zrジベンジル)の効果を「トリミング」または調整して(例えば、LMW/HMW比を上げる)、様々な二峰性ポリエチレン組成物を作製することができるようにする。したがって、第2の部分は「トリム触媒」と呼ばれる。部分結合供給法は、単一の重合反応器内の様々な二峰性ポリエチレン組成物間で移行するように、重合反応の範囲内で制御して二峰性ポリエチレン組成物を作製し、LMW/HMW比の範囲内で変化させることを可能にする。
第1の部分は、不溶性非MCNプレ触媒、活性化剤、およびMCNプレ触媒の一部を有益に含み、重合反応器に入る前に、第2の部分(トリム触媒)の所望の量と事前に混合して、二峰性触媒系を作製する。これは、重合反応器内でHMWおよびLMWポリエチレン成分のいわゆる反応器ブレンドを作製するために行われ、それにより、HMWおよびLMWポリエチレン成分は、互いに密接に接触してその場で作製される。この反応器ブレンドは、HMWおよびLMWポリエチレン成分のより良好な混合を有する二峰性ポリエチレン組成物をもたらし、したがって、ゲル含有量が減少する。不溶性非MCNプレ触媒および活性化剤およびMCNプレ触媒および活性化剤が別々に重合反応器に供給される場合、結果として得られるHMWおよびLMWポリエチレン成分は、最初に反応器内で別々に作製され、その後均一に混合されない可能性がある。これは、HMWポリエチレン成分の一部がゲルを作製する可能性がある、ゲル含有量が増加した、望ましくない比較の二峰性ポリエチレン組成物を作製する可能性がある。比較の二峰性ポリエチレン組成物は、フィルムなどの透明性を必要とする用途および/またはパイプなどの高強度を必要とする用途には高すぎるゲル含有量を有し得る。
残念ながら、部分結合供給法のHMW/LMW比は、触媒系の第1の部分にMCNプレ触媒と不溶性非MCNプレ触媒(HN5Zrジベンジルなど)の両方が含まれているため、ゼロまたはゼロに近い値にすることはできず、それによって作製された二峰性ポリエチレン組成物は、常に、いくらかの量のLMWポリエチレン成分とHMWポリエチレン成分の両方を含む。
さらに、単一重合反応器における不溶性非MCNプレ触媒(例えば、HN5Zrジベンジル)と異なるプレ触媒との間、または異なる量の不溶性非MCNプレ触媒との間の移行(「触媒移行」)は複雑である。例えば、第1の触媒系(略称LMW-CAT-1、不溶性非MCNプレ触媒)から第2の触媒系(LMW-CAT-2、不溶性非MCNプレ触媒と略記)に移行することは複雑であり、LMW-CAT-1およびLMW-CAT-2は互いに異なり、不溶性非MCNプレ触媒とも異なる。不溶性非MCNプレ触媒は、第1および第2の触媒系の両方の第1の部分で同じであるが、第1および第2の部分の両方がLMW-CAT-1成分は不要になったため、第1の触媒系の両方の第1および第2の部分が、移行のために置換され得る。
また、特定の不溶性非MCNプレ触媒(例えば、HN5Zrジベンジル)は、活性化剤と混合された後に不安定になる。触媒系の第1の部分(不安定/不溶性非MCNプレ触媒を含む)を、出荷または保管するために摂氏約-10度(℃)まで冷却する必要がある。次に、第2の部分は、インラインミキサで冷却された第1の部分に接触したときに、冷却の「ショック」に耐えるように再構成する必要がある場合がある。または、インラインミキサに供給する前に、第1の部分を加温する必要がある場合がある。
また、不溶性非MCNプレ触媒(HN5Zrジベンジルなど)はアルカンに不溶性であるため、部分結合供給法の第2の部分(トリム触媒)での使用には好適ではない。
式(1)の化合物であって、
式中、Mが、第4族金属であり、各Rが、独立して、ケイ素を含まない有機可溶化基である。
式(1)の化合物を以下のように合成する方法。
アルカン溶媒中の化合物(1)の溶液。
化合物(1)および活性化剤を含むかまたはそれらから作製される触媒系。
オレフィンモノマーを触媒系で重合する方法。
化合物(1)を活性化剤と接触させて触媒を作製することができ、これは、1つ以上のオレフィンモノマーを重合して対応するポリオレフィンを製造するのに有用である。
実施例9の予測的方法に従って作製された予測的二峰性ポリエチレン組成物の予測的ゲル浸透クロマトグラム(GPC)である。
発明の概要、特許請求項の範囲、および要約は、参照により本明細書に組み込まれる。特定の実施形態は、相互参照を容易にするために番号付きの態様として以下に説明される。本発明の実施形態は、2つのケイ素を含まない可溶化基を有する、代替的な非MCNプレ触媒組成物を提供する。この組成物は、HN5Zrジベンジルのものと比較して、アルカンへの溶解度が著しく増加し、および/または触媒の着火が著しく増加するという有益な効果がある。
態様1.Mが、ZrまたはHfであり、各Rが、独立して、メチル、非置換(C~C)アルキル基、非置換(C~C12)アルキル基(例えば、非置換(C~C)アルキル基または非置換(C10~C12)アルキル基)、非置換もしくは置換第四級アリールアルキル基であるか、または両方のR基が、一緒に結合してR’-R’を与え、R’-R’が、非置換もしくは置換(アリール)アルキレンである、上に描写される式(1)の化合物。各R基およびR’-R’基は、シクロペンタジエニル基、ケイ素原子、炭素-炭素二重結合、および炭素-炭素三重結合を含まない。各置換基は、独立して、非置換(C~C)アルキル、ハロゲン、-Oアルキル、および-N(アルキル)から選択され得る。
各第四級アリールアルキル基は、第四級アルキル、フェニレン、および(C~C)アルキレンリンカーを順次含む。第四級アルキルは、金属Mに結合する(C~C)アルキレンリンカーに結合するフェニレンに結合する。(C~C)アルキレンリンカーおよびR’-R’基は、二価である。第四級アルキルは、フェニレンに直接または間接的に結合し得る第四級炭素原子を含む。第四級炭素原子は、元素周期表の原子番号6を有する元素であり、4つの他の炭素原子に結合する。
態様2.各Rが、独立して、式-(C(RQCRの第四級-(アリール)アルキル基であり、式中、下付き文字mが、1、2、または3であり、各Rが、独立して、Hまたは(C~C)アルキルであり、各Qが、独立して、存在しないか、(C~C)アルキレン、または非置換もしくは置換フェニレンであり、各R、R、およびRが、独立して、H、または独立して非置換もしくは置換(C~C15)アルキルであり、各置換基が、独立して、非置換(C~C)アルキル、ハロゲン、-Oアルキル、および-N(アルキル)から選択される1つ以上の置換基を独立して有する、態様1に記載の化合物。いくつかの態様では、R、R、およびRのうちの少なくとも1つ、代替的に2つ、代替的に各々は、独立して(C~C15)アルキルである。いくつかの態様では、下付き文字mが2である場合には、結果として得られる(C(Rは、C(RCH(R)またはC(RCHではないという条件付きであり、下付き文字mが3の場合には、結果として得られる(C(Rは、C(RCH(R)C(RまたはC(RCHC(Rではない。任意選択的な但し書きは、ベータ水素化物の脱離を受けやすい可能性のある化合物を除外することを目的とする。いくつかの態様では、下付き文字mは2、代替的に1である。いくつかの態様では、各Rは独立して、Hまたは非置換(C~C)アルキル、代替的にHまたはメチル、代替的にHである。いくつかの態様では、各Qは存在しない。いくつかの態様では、少なくとも1つ、代替的に各Qが存在する。各Qが存在するとき、各Qは独立して、(C~C)アルキレン、代替的にCH、代替的にCHCH、代替的にCHCHCH、代替的にCHCH(CH)であり得る。代替的に各Qは、独立して、非置換1,4-フェニレン、非置換1,3-フェニレン、または非置換1,2-フェニレン、代替的に非置換1,2-フェニレン、代替的に非置換1,3-フェニレン、代替的に非置換1,4-フェニレンであり得る。1,2-フェニレンはベンゼン-1,2-ジイルであり、1,3-フェニレンはベンゼン-1,3-ジイルであり、1,4-フェニレンはベンゼン-1,4-ジイルである。「非置換フェニレン」は、フェニレンが式Cであることを意味する。いくつかの態様では、各R基は、非置換である。
態様3.少なくとも1つの、代替的に各Rが、独立して、-CHQCRであり、各Qが、独立して、非置換フェニレンであり、各R、R、およびRが、独立して、非置換(C~C15)アルキルである、態様1または2に記載の化合物。
態様4.少なくとも1つの、代替的に各Rが、-CH-(非置換フェニレン)-CRであり、各非置換フェニレンが、非置換1,4-フェニレン、非置換1,3-フェニレン、または非置換1,2-フェニレンであり、各R、R、およびRが、独立して、非置換(C~C15)アルキル、代替的に(C~C)アルキル、代替的にメチルである、態様2または3に記載の化合物。いくつかの態様では、一方のRは、-CHCRであり、他方のRは、非置換(C~C15)アルキルである。いくつかの態様では、フェニレンは、(i)非置換1,4-フェニレン、(ii)非置換1,3-フェニレン、または(iii)非置換1,2-フェニレンである。いくつかの態様では、フェニレンは、非置換1,4-フェニレンである。
態様5.各Rが、独立して、メチル、非置換(C~C)アルキル基、または非置換(C~C12)アルキル基(例えば、非置換(C~C)アルキル基)である、態様1に記載の化合物。いくつかの態様では、各Rはメチルであるか、代替的に各Rは、非置換(C~C)アルキル基であるか、代替的に各Rは、非置換(C~C)アルキル基であるか、代替的に一方のRはメチルであり、他方のRは非置換(C~C)アルキル基である。いくつかの態様では、非置換(C~C)アルキル基は、2,2-ジメチルプロピル(ネオペンチル)である。
態様6.両方のR基が、一緒に結合してR’-R’を与え、R’-R’が、非置換または置換アルキレン、代替的に置換(C~C)アルキレンである、態様1に記載の化合物。いくつかの態様では、R’-R’は、-(CHC(H)(R)CH-または-CH(C(R)))CH-であり、各Rは、独立して、非置換(C~C)アルキルである。R’-R’は、2,2,3,3-テトラメチルブタン-1,4-ジイルまたは2-(2’,2’-ジメチルプロピル)-ペンタン-1,5-ジイルであってもよい。
態様7.両方のR基が、一緒に結合してR’-R’を与え、R’-R’が、置換アリールアルキレン、代替的に4-(非置換(C~C)アルキル)-1,2-ベゼネ(bezene)ジメチレンである、態様1に記載の化合物。4-(非置換(C~C)アルキル)-1,2-ベゼネジメチレンは、-CH-[4-(非置換(C~C)アルキル-(1,2-フェニレン)]-CH-である。いくつかの態様では、4-(非置換(C~C)アルキル)-1,2-ベゼネジメチレンは、4-(2,2-ジメチルプロピル)-1,2-ベンゼンジメチレン(すなわち、-CH-[4-(CHC(CHCH)-(1,2-フェニレン)]-CH-)である。
態様8.式中、Mが、Zrである、態様1~7のいずれか1つに記載の化合物。他の態様では、Mは、Hfである。
態様9.化合物およびヘキサンの総重量に基づいて、少なくとも60重量パーセントのn-ヘキサン(CH(CHCH)を含む、ヘキサンにおいて少なくとも0.10重量パーセントの溶解度を特徴とする、態様1~8のいずれか1つに記載の化合物。
態様10.式(1A)、(1B)、(1C)、または(1D)の化合物:
態様11.態様1~10のいずれか1つに記載の式(1)の化合物を合成する方法であって、式(2)の化合物
(式中、Mは、化合物(1)について定義された通りであり、各Xは独立して、Cl、Br、またはIである)を、有効な反応条件下での非プロトン性溶媒中で、式XMgRまたはMの有機金属試薬(式中、Rは、態様1~10のいずれか1つによる化合物(1)について定義された通りであり、Xは、Cl、Br、またはIであり、Mは、Li、Zn、Sn、およびCuから選択され、下付き文字nは、1~4の整数であり、かつMの形式酸化状態に等しい)と、接触させ、それにより式(1)の化合物を合成する、方法。いくつかの態様では、有機金属試薬XMgRが使用され、XMgC((RQCR、代替的にXMgCHQCR、代替的にXMgCHC(CH、代替的に2,2-ジメチルプロピル塩化マグネシウム、または4-tert-ブチルベンジル塩化マグネシウムであり、式中、Xが、ClまたはBr、代替的にCl、代替的にBrである。いくつかの態様では、有機金属試薬Mが使用され、M(C((RQCR、代替的にM(CHQCR、代替的にM(CHQC(CH、代替的に2,2-ジメチルプロピルリチウムまたは4-tert-ブチルベンジルリチウムであり、Mが、Liである。いくつかの態様では、有機金属ハロゲン化物試薬のモルに対する化合物(2)のモルのモル比は、1:2~1:10である。
態様12.式(3)の化合物
(式中、各R10が、独立して、(C~C15)アルキル、代替的に(C~C)アルキルである)を、化合物(2)を合成するのに有効な反応条件下で、非プロトン性溶媒中で、式X-C(CHの試薬と接触させる、予備工程をさらに含み、Xが、化合物(2)について定義された通りである、態様11に記載の方法。いくつかの態様では、試薬X-C(CHは、塩化tert-ブチル、臭化tert-ブチル、またはヨウ化tert-ブチル、代替的に塩化tert-ブチル(1-クロロ-2,2-ジメチルプロパンとしても知られている)である。
態様13.式(4)の化合物:
を、式M(N(R10の試薬(Mは、化合物(1)について定義された通りであり、各R10は独立して、(C~C15)アルキルである)と、有効な反応条件下で、非プロトン性溶媒中で接触させて化合物(3)を合成する予備工程をさらに含む、態様12の方法。いくつかの態様では、各R10は独立して、代替的に(C~C)アルキル、代替的にメチルまたはエチル、代替的にメチルである。いくつかの態様では、態様11~13において合成される化合物は、態様1~10のいずれか1つに記載の化合物である。化合物(4)とM(N(R10とのモル比は、1:10~10:1、代替的に1:5~5:1、代替的に1:2~2:1、代替的に1:1であり得る。
後述する実施例では、化合物(1A)~(1C)は、態様11に記載の方法に従って合成された。化合物(1D)は、化合物(4)から直接合成された。
態様14.アルカン中の態様1~10のいずれか1つに記載の化合物の溶液であって、溶液は、摂氏25度および101キロパスカルで液体であり、溶液中の化合物の濃度は、溶液の重量に基づいて、少なくとも0.10重量パーセントである。アルカンは、ヘキサン、イソペンタン、鉱油、またはそれらの任意の2つ以上の組み合わせであり得る。アルカンは、ヘキサンおよび/またはイソペンタン、代替的にヘキサンおよび/または鉱油、代替的にイソペンタンおよび/または鉱油であり得る。
態様15.態様1~10のいずれか1つに記載の化合物、活性化剤、任意選択的に炭化水素溶媒、および任意選択的に担体材料を含むか、またはそれから作製される触媒系。触媒系は、均一系触媒系(一相)または不均一系触媒系(二相)であり得る。活性化剤は、アルキルアルミノキサンまたはトリアルキルアルミニウム化合物であり得る。いくつかの態様では、触媒系は、担体材料を含み、担体材料は、未処理のシリカ、代替的にか焼された未処理のシリカ、代替的に疎水化剤で処理されたシリカ、代替的にか焼され、疎水化剤で処理されたシリカである。いくつかの態様では、疎水化剤は、ジクロロジメチルシランである。触媒系は、ポリエチレンポリマーまたはポリプロピレンポリマーの製造に使用され得るような、液相、スラリー相、および気相重合反応におけるオレフィン重合触媒系として有用である。いくつかの態様では、配合物は、Cr、Ti、Mg、または非置換もしくは置換シクロペンタジエニル基、代替的にCr、Ti、およびMg、代替的に非置換もしくは置換シクロペンタジエニル基を含まない。
態様16.メタロセンプレ触媒、またはメタロセンプレ触媒と活性化剤との活性化反応の生成物をさらに含む、態様15に記載の触媒系。そのようなメタロセンプレ触媒の例は、後述される。メタロセンプレ触媒と接触する活性化剤は、化合物(1)と接触する活性化剤と同じであるか、代替的に異なり得る。いくつかの態様では、メタロセンプレ触媒またはその活性化の生成物は、化合物(1)の任意選択的な担体材料と同じまたは異なり得る担体材料をさらに含む。
態様17.ポリオレフィンポリマーを作製する方法であって、有効な重合条件下で、重合反応器において、態様15または16に記載の触媒系を、エチレン、プロピレン、(C~C20)アルファ-オレフィン、および1,3-ブタジエンから選択される少なくとも1つのオレフィンモノマーと接触させることを含み、それによりポリオレフィンポリマーを作製する方法。。いくつかの態様では、少なくとも1つのオレフィンモノマーは、エチレンおよび任意選択的に(C、C、またはC)アルファ-オレフィンである。重合反応器は、少なくとも1つのオレフィンモノマーの液相重合、スラリー相重合、または気相重合のために構成された反応器であり得る。液相重合、スラリー相重合、気相重合の反応器と有効重合条件はよく知られている。
理論に拘束されることを望むものではないが、第四級ヒドロカルビル基Rは、アルカンへの化合物(1)の高められた溶解度を付与すると考えられている。高められた溶解度は、比較の目的で、以下に説明する溶解度試験法を使用して測定した、少なくとも60重量パーセントのn-ヘキサン(CH(CHCH)を含むヘキサンへの化合物(1)の溶解度として特徴付けられ得る。有利なことに、化合物(1)は、アルカン溶媒中に少なくとも60重量パーセントのn-ヘキサンを含むヘキサンへの少なくとも0.10重量%の溶解度を有する。いくつかの態様では、少なくとも60重量パーセントのn-ヘキサンを含むヘキサンにおける化合物(1)の溶解度は、溶解度試験法を使用して測定した場合、0.10~25重量%、代替的に0.5重量%~25重量%、代替的に1重量%~25重量%、代替的に2重量%~25重量%、代替的に3重量%~25重量%、代替的に5重量%~25重量%、代替的に10.0重量%~25重量%、代替的に15重量%~25重量%、代替的に20.0重量%~25重量%、代替的に0.10~20.0重量%、代替的に0.5重量%~20.0重量%、代替的に1重量%~15重量%、代替的に2重量%~15重量%、代替的に3重量%~15重量%、代替的に5重量%~15重量%、代替的に1.0重量%~15重量%、代替的に1.0重量%~10.0重量%である。有利なことに、化合物(1)の少なくとも60重量パーセントのn-ヘキサンを含むヘキサンへの溶解度は、少なくとも60重量パーセントのn-ヘキサンを含むヘキサンへの溶解度がわずか0.03重量%であるHN5Zrジベンジルの溶解度よりも驚くほど優れている。
化合物(1)は、触媒系の第1の部分(主触媒)または第2の部分(トリム触媒として)のいずれかで使用され得る。化合物(1)は、「導入」で説明した部分結合供給法で役立つ。付加的に、化合物(1)は、メタロセンプレ触媒と活性化剤の組み合わせを同じインラインミキサまたは重合反応器に供給することとは独立して、活性化剤および組み合わせをインラインミキサまたは重合反応器に供給することができる。このいわゆる「部分分離」供給法は、触媒系間の移行の前述の移行の複雑さを有益に回避し、単一の重合反応器におけるオレフィン重合プロセスのより大きな操作上の柔軟性を可能にする。
化合物(1)は、アルカンに十分な溶解度を有し、LMWプレ触媒の有無にかかわらず、触媒系においてHMWプレ触媒として使用することができる。アルカンへの化合物(1)の溶解度の増加により、単一の重合反応器で実行される重合プロセスの柔軟性が高まり、LMWおよびHMWポリエチレン成分を含む二峰性ポリエチレン組成物を作製することができる。
化合物(1)は、活性化剤を含まないアルカンに溶液として保存され得るため、化合物(1)は、以前のアルカン不溶性非MCNプレ触媒の不安定性の問題を解決する。
化合物(1)および活性化剤から作製された触媒系は、HN5Zrジベンジルおよび同じ活性化剤から作製された比較触媒系よりも速い着火を有する。それでも、化合物(1)は、比較触媒系によって作製されたポリエチレンのMWDと同じMWDを有するポリエチレンを作製し得る。化合物(1)および活性化剤から作製された触媒系のより速い着火は、リサイクルループを含む気相重合反応器において、分配板の汚れを減少させることが有益であり得、それにより、活性触媒を有するいくつかのポリマー粒子は、それらが成長し、分配板を汚す可能性がある反応器に戻される。触媒系のより速い着火は、後述する着火試験法に従ってモノマーとして1-オクテンを使用してその場で測定されるように、最高温度までのより短い時間として特徴付けられ得る。
化合物(1)および活性化剤から作製された触媒系は、後で定義される「微粉」として特徴付けられる粒子のより少ない割合を有するポリエチレン樹脂の作製を可能にする。Univation Technologies,LLCのUNIPOL(商標)反応器または他の反応器など、リサイクルラインおよび/または拡張上部セクションを有する気相重合反応器の操作において微粉が問題を引き起こす可能性がある多くのよく知られた理由が存在する。微粉は、そのような反応器内で静的およびシート状になる傾向を高めることが知られている。微粉は、反応器からリサイクルラインへの粒子のキャリーオーバを増加させ、熱交換器、コンプレッサ、および/または分配板などのリサイクルループ内の汚れを引き起こす可能性がある。微粉は、静電力にかかりやすい、および/または影響を受けやすいと考えられているため、反応器の拡張セクションに蓄積することもある。微粉はまた、そのような反応器での気相重合によって作製されたポリエチレンポリマーに問題を引き起こす可能性がある。微粉は、リサイクルループまたは拡張セクションのいずれかで、反応器の低温ゾーンで重合し続け、バルク流動床で目標とされる分子量よりも高い分子量を有するポリエチレンを生成する可能性がある。微粉は、最終的にはリサイクルループから流動床に戻り、次にポリエチレン生成物に戻る可能性があり、ポリエチレン生成物のゲルのレベルが高くなる。化合物(1)から作製された触媒系および活性化剤によって作製されたポリエチレン樹脂は、微粉の重量%を低減した。
化合物(1)および活性化剤から作製された触媒系は、HN5Zrジベンジルと同じ活性化剤から作製された比較触媒系で作製したポリエチレン樹脂よりも粒子サイズの大きいポリエチレン樹脂を作製することができる。本発明の触媒系によって作製されたポリエチレン樹脂のより大きな粒子サイズは、樹脂の沈降かさ密度を減少させるのに有用であり得る。微粉の割合が高い樹脂は、微粉の小さな粒子が下にシフトし、大きな粒子間のスペースを埋めることができるため、より高い沈降かさ密度を持つことができる。沈降かさ密度が高すぎると、樹脂の流動化が困難になり、局所的な過熱を引き起こし、分配板の端の近くまたは製品排出システムなどの反応器プロセスの特定の領域で樹脂チャンクを形成する。
ポリエチレン樹脂は、二峰性触媒系を使用して製造され得、化合物(1)のアルカン溶液はトリム触媒(第2の部分)として使用され、MCNプレ触媒、活性化剤、および化合物(1)の残りの全ての組み合わせが第1の部分として使用され、全ての部分結合供給法は、同じ二峰性触媒系を使用して作製されたポリエチレン樹脂と比較してゲル含有量が少ない可能性があるが、担持されたHN5Zrジベンジルがトリム触媒として使用され、HN5Zrジベンジルの残りおよび同じMCNプレ触媒が第1の部分として使用される。化合物(1)は、HN5Zrジベンジルよりも少なくとも60重量パーセントのn-ヘキサンを含むヘキサンへの溶解度が大幅に高いため、化合物(1)は、HN5Zrジベンジルよりも鉱油などのアルカン溶媒への溶解度が大幅に高くなる。これは、化合物(1)が、前述の「部分結合」供給法においてトリム触媒としてアルカン溶液(例えば、典型的には鉱油中の溶液)として供給され得、それにより、それが残りの部分と混合され得ることを意味し、化合物(1)およびインラインミキサの第1の部分の全てのMCNプレ触媒により、上記の理由でHN5Zrジベンジルに見られるゲル含有量の増加なしに二峰性ポリエチレン組成物を作製し得る二峰性触媒系が得られ、以前のゲルの問題を解決する。
理論に拘束されることを望むものではないが、下付き文字mが0であり、したがって、第四級ヒドロカルビル基の第四級炭素原子が金属Mに直接結合する場合、式(1)の比較プレ触媒では、そのような比較プレ触媒の合成は困難であり得る。代替的に、下付き文字mが4以上であり、したがって第四級ヒドロカルビル基の第四級炭素原子が追加の炭素原子によって金属Mから離間している場合、式(1)の比較プレ触媒では、金属Mに対するより近い本発明の第四級アリールアルキル官能基の立体効果が、失われる可能性がある。
化合物(1)
化合物(1)は、分子式(C2639)MRの非メタロセンプレ触媒であり、MおよびR基は、化合物(1)について定義された通りである。化合物(1)は、2つのN-置換ペンタメチル-フェニル基を含み、一般的な化学名ビス(第四級-ヒドロカルビル)[N’-(2,3,4,5,6-ペンタメチルフェニル)-N-[2-(2,3,4,5,6-ペンタメチルフェニル)アミノ-κN]エチル]-1,2-エタン-ジアミナト(2-)κN,κN’](ジルコニウムまたはハフニウム)を有し得る。例えば、MがZrであり、各Rが4-tert-ブチルベンジルであるとき、化合物(1)は、化学名ビス(4-tert-ブチルベンジル)[N’-(2,3,4,5,6-ペンタメチルフェニル)-N-[2-(2,3,4,5,6-ペンタメチルフェニル)アミノ-κN]エチル]-1,2-エタン-ジアミナト(2-)κN,κN’]ジルコニウムを有し得る。
化合物(1)において、各Rは、独立して、式-C((RQCRの非置換または置換第四級ヒドロカルビル基であり得、式中、下付き文字m、R、R1、R2、およびR3は、態様2~6のいずれか1つに記載の化合物(1)について定義された通りである。いくつかの態様では、各Rは、同じかまたは異なり、独立して、メチル、2,2-ジメチルプロピル、2,2-ジメチルヘキシル、2,2-ジメチルオクチル、2-エチルヘキシル、2-エチルオクチル、2-tert-ブチルフェニルメチル、3-tert-ブチルフェニルメチル、4-tert-ブチルフェニルメチル、2-エチルフェニルメチル、3-n-ブチルフェニルメチル、4-n-ブチルフェニルメチル、2-n-ブチルフェニルメチル、3-エチルフェニルメチル、4-エチルフェニルメチル、2-n-オクチルフェニルメチル、3-n-オクチルフェニルメチル、および4-n-オクチルフェニルメチルから選択される。いくつかの態様では、各Rは、同じである。
いくつかの態様では、化合物(1)は、(i)化合物(1A)、(ii)化合物(1B)、(iii)各Rが2-tert-ブチルフェニルメチルである化合物(1)、(iv)各Rが3-tert-ブチルフェニルメチルである化合物(1)、(v)一方のRが4-tert-ブチルフェニルメチルであり、他方のRがメチルである化合物(1)、(vi)一方のRが2,2-ジメチルプロピル(すなわち、CHC(CH)であり、他方のRがメチルである化合物(1)、(vii)各Rが2-エチルヘキシルである化合物(1)、(viii)各Rが2,2-ジメチルプロピルlである化合物(1)、(ix)各Rが2,2-ジメチルヘキシルである化合物(1)、(x)各Rがヘキシルである化合物(1)、(xi)両方のR基が一緒に結合して4-(2,2-ジメチルプロピル)-1,2-ベンゼンジメチレンを形成する化合物(1)、(xii)両方のR基が一緒に結合して2-(2’,2’-ジメチルプロピル)-ペンタン-1,5-ジイルを形成する化合物(1)、(xiii)両方のR基が一緒に結合して2,2,3,3-テトラメチルブタン-1,4-ジイルを形成する化合物(1)、および(xiv)(i)~(xiii)のうちのいずれか2つ以上の組み合わせ(例えば、(i)と(ii))から選択される。いくつかの態様では、化合物(1)は、化合物(1A)~(1D)のうちのいずれか1つであるか、代替的に化合物(1)は、化合物(1A)~(1D)のうちのいずれか3つから選択されるか、代替的に化合物(1)は、化合物(1A)または(1B)であるか、代替的に化合物(1)は、化合物(1C)または(1D)であるか、代替的に化合物(1)は、化合物(1A)であるか、代替的に化合物(1)は、化合物(1B)であるか、代替的に化合物(1)は、化合物(1C)であるか、代替的に化合物(1)は、化合物(1D)である。
化合物(1)は、溶媒和物およびその無溶媒の実施形態を含む。
置換第四級ヒドロカルビル基は、非置換炭化水素の1~4個の水素原子(すなわち、独立して選択された炭素結合水素原子、H-C)を置換基で置き換えることによって形式的に誘導される。
いくつかの態様では、各非置換第四級ヒドロカルビル基は、4~50個の炭素原子、代替的に4~20個の炭素原子、代替的に4~10個の炭素原子、代替的に5~6個の炭素原子を有する。
化合物(1)は、活性化剤で活性化された後、1つ以上のオレフィンモノマーを重合するのに有効な触媒系を作製し、それによってポリオレフィンポリマーを作製する。各オレフィンモノマーは、エチレン、プロピレン、(C~C20)アルファ-オレフィン、および1,3-ブタジエンから独立して選択される。各(C~C20)アルファ-オレフィンは独立して、1-ブテン、1-ヘキセン、または1-オクテン;代替的に1-ブテンまたは1-ヘキセン;代替的に1-ブテン;代替的に1-ヘキセンであり得る。いくつかの態様では、オレフィンモノマーは、エチレン、(C~C20)アルファ-オレフィン、および1,3-ブタジエン;代替的にエチレンおよび(C~C20)アルファ-オレフィン;代替的にエチレンおよび1-ヘキセン;代替的にエチレンおよび1-オクテン;代替的にエチレンから選択される。
化合物(1)をメタロセン触媒と共に使用して、二峰性ポリエチレン組成物を作製するための二峰性触媒系を作製することができる。いくつかの態様では、化合物(1)は、メタロセンプレ触媒または触媒、少なくとも1つの活性化剤、および任意選択的に担体と組み合わされて、メタロセンプレ触媒、化合物(1)、少なくとも1つの活性化剤、および任意選択的に担体(固体、粒子状物質)を含むか、またはそれから作製される触媒系を作製する。化合物(1)は、二峰性ポリエチレン組成物のHMWポリエチレン成分を作製するのに有用である。メタロセンプレ触媒は、二峰性ポリエチレン組成物のLMWポリエチレン成分を作製するのに有用である。二峰性ポリエチレン組成物は、1つ以上のオレフィンモノマーを重合することによって作製される。いくつかの態様では、二峰性ポリエチレン組成物は、エチレンのみから;代替的にエチレンと1つの(C~C)アルファ-オレフィンコモノマーの組み合わせから作製される。化合物(1)はまた、交換可能に、プレ触媒、触媒成分、またはHMW触媒と称され得る。
化合物(4)がキャリアポリマーに共有結合している化合物(1)の誘導体も企図される。一実施形態では、化合物(4)の中央の窒素原子(2つのエチレン基に結合する)は、キャリアポリマーに結合してもよい。代替的に、化合物(4)のペンタメチルシクロペンタジエニル基のうちの1つのメチル基を、キャリアポリマーに結合しているアルキレン基で置き換えることができる。リガンド結合ポリマーは、US5473202およびUS5770755に概説されている。
合成
予備工程を含む化合物(1)を合成する方法では、非プロトン性溶媒は、接触工程のうちのいずれか1つ以上において使用され得る。非プロトン性溶媒は独立して、アルキルアレーン(例えば、トルエン、キシレン)、アルカン、塩素化芳香族炭化水素(例えば、クロロベンゼン)、塩素化アルカン(例えば、ジクロロメタン)、ジアルキルエーテル(例えば、ジエチルエーテル)、またはそれらの任意の2つ以上の混合物などの炭化水素溶媒であり得る。非プロトン性溶媒は、合成実施例の後半で使用されるもののいずれかであり得る。
化合物(1)を独立して合成する方法における接触工程の各々は、有効な反応条件下で実行され得る。有効な反応条件は、シュレンクライン技術および不活性ガス雰囲気(例えば、窒素、ヘリウム、またはアルゴン)などの空気感受性および/または水分感受性試薬および反応物を操作するための技術を含み得る。有効な反応条件はまた、十分な反応時間、十分な反応温度、および十分な反応圧力を含み得る。各反応温度は、独立して、-78℃~120°C、代替的に-30℃~30°Cであり得る。各反応圧力は、独立して、95~105kPa、代替的に99~103kPaであり得る。特定の反応工程の進行は、核磁気共鳴(NMR)分光法、質量分析法などの分析方法によって監視され得、目的の生成物の収量を最大化するのに有効な反応時間を決定することができる。代替的に、各反応時間は、独立して、30分~48時間であり得る。
溶媒
「炭化水素溶媒」とは、25℃の液体材料を意味し、これは、炭素原子と水素原子、および任意選択的に1個以上のハロゲン原子で構成され、炭素-炭素二重結合および炭素-炭素三重結合を含まない。炭化水素溶媒は、アルカン、アレーン、またはアルキルアレーン(すなわち、アリールアルカン)であり得る。炭化水素溶媒の例は、鉱油、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカンなどのアルカン、ならびにトルエン、およびキシレンである。一実施形態では、炭化水素溶媒は、アルカン、またはアルカンの混合物であり、各アルカンは独立して、5~20個の炭素原子、代替的に5~12個の炭素原子、代替的に5~10個の炭素原子を有する。各アルカンは、独立して、非環式または環式であり得る。各非環式アルカンは独立して、直鎖または分岐鎖であり得る。非環式アルカンは、ペンタン、1-メチルブタン(イソペンタン)、ヘキサン、1-メチルペンタン(イソヘキサン)、ヘプタン、1-メチルヘキサン(イソヘプタン)、オクタン、ノナン、デカン、またはそれらの任意の2つ以上の混合物であり得る。環状アルカンは、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン、メチルシクロペンタン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロペンタン、またはそれらの任意の2つ以上の混合物であり得る。好適なアルカンの追加の例は、Isopar-C、Isopar-E、および白色鉱油などの鉱油を含む。いくつかの態様では、炭化水素溶媒は、鉱油を含まない。炭化水素溶媒は、1つ以上の(C~C12)アルカン類からなり得る。
触媒系
触媒系は、化合物(1)と活性化剤の組み合わせを含む;代替的に触媒系は、化合物(1)と活性化剤との活性化反応の活性化反応生成物を含む。
触媒系は、有効な活性化条件下で作製され得る。有効な活性化条件は、インラインミキサ、触媒調製反応器、および重合反応器などの触媒を操作するための技術を含み得る。活性化は、不活性ガス雰囲気(例えば、窒素、ヘリウム、またはアルゴン)で実施され得る。有効な活性化条件はまた、十分な活性化時間および十分な活性化温度を含み得る。各活性化温度は、独立して、20℃~800℃、代替的に300℃~650℃であり得る。各活性化時間は、独立して、10秒~2時間である。
助触媒としても知られる「活性化剤」は、試薬の組み合わせを含む化合物または組成物であり、化合物または組成物は、遷移金属化合物(例えば、化合物(1)またはメタロセンプレ触媒)が、エチレンまたは1-オクテンなどのオレフィンなどの不飽和モノマーをオリゴマー化または重合する速度を増加させる。活性化剤はまた、オリゴマーまたはポリマー(例えば、ポリオレフィン)の分子量、分岐の程度、コモノマー含有量、または他の特性に影響を及ぼし得る。遷移金属化合物(例えば、化合物(1)またはメタロセンプレ触媒)は、配位またはカチオン性オリゴマー化および/または重合を可能にするのに十分な任意の方法で、オリゴマー化および/または重合触媒作用のために活性化され得る。典型的には、活性化剤は、アルミニウムおよび/またはホウ素、代替的にアルミニウムを含む。好適な活性化剤の例は、アルキルアルミノキサンおよびトリアルキルアルミニウム化合物である。
アルミノキサン(アルモキサンとしても知られている)活性化剤は、化合物(1)またはメタロセンプレ触媒を含む1つ以上のプレ触媒組成物の活性化剤として利用され得る。アルミノキサン(複数可)は一般に、-Al(R)-O-サブユニットを含むオリゴマー化合物であり、Rはアルキル基である;これらはアルキルアルミノキサン(アルキルアルミノキサン)と呼ばれる。アルキルアルミノキサンは、非修飾または修飾されていてもよい。アルキルアルミノキサンの例は、メチルアルミノキサン(MAO)、修飾メチルアルミノキサン(MMAO)、エチルアルミノキサン、およびイソブチルアルミノキサンが挙げられる。未修飾アルキルアルミノキサンおよび修飾アルキルアルミノキサンは、化合物(1)などのプレ触媒の活性化剤として好適である。異なるアルミノキサンおよび/または異なる修飾アルミノキサンの混合物もまた使用され得る。詳細については、米国特許第4,665,208号;同第4,952,540号;同第5,041,584号;同第5,091,352号;同第5,206,199号;同第5,204,419号;同第4,874,734号;同第4,924,018号;同第4,908,463号;同第4,968,827号;同第5,329,032号;同第5,248,801号;第5,235,081号;同第5,157,137号;同第5,103,031号;およびEP0561476;EP0279586;EP0516476;EP0594218;およびPCT公開第WO94/10180号を参照されたい。
活性化剤がアルミノキサン(修飾または非修飾)であるとき、活性化剤の最大量は、プレ触媒(例えば、化合物(1))中の金属原子M(例えば、ZrまたはHf)のモルに対するアルミノキサン中のAl金属原子のモル比に基づいて、前駆体の5,000倍モル過剰になるように選択され得る。代替的に、または付加的に、活性化剤対プレ触媒前駆体の最少量は、1:1のモル比(Al/M)であり得る。
トリアルキルアルミニウム化合物は、プレ触媒(例えば、化合物(1)またはメタロセンプレ触媒)の活性化剤として、またはその始動前に重合反応器から残留水を除去するための捕捉剤として利用され得る。好適なアルキルアルミニウム化合物の例は、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ-n-ヘキシルアルミニウム、およびトリ-n-オクチルアルミニウムである。
触媒系は、担体またはキャリア材料を含み得る。担体材料は、非多孔性、半多孔性、または多孔性であり得る粒子状固体である。キャリア材料は、多孔質の担体材料である。担体材料の例は、タルク、無機酸化物、無機塩化物、ゼオライト、粘土、樹脂、およびそれらの任意の2つ以上の混合物である。好適な樹脂の例は、ポリスチレン、ポリスチレンジビニルベンゼンポリオレフィンなどの官能化または架橋有機担体である。
無機酸化物担体材料には、2、3、4、5、13または14族の金属酸化物を含む。好ましい担体は、脱水されてもされなくてもよいシリカ、ヒュームドシリカ、アルミナ(例えば、PCT公開第WO99/60033号を参照されたい)、シリカ-アルミナおよびそれらの混合物を含む。他の有用な担体は、マグネシア、チタニア、ジルコニア、塩化マグネシウム(米国特許第5,965,477号)、モンモリロナイト(EP0511665)、フィロケイ酸塩、ゼオライト、タルク、粘土(米国特許第6,034,187号)などを含む。また、これらの担体材料の組み合わせ、例えば、シリカ-クロム、シリカ-アルミナ、シリカ-チタニアなどが使用され得る。追加の担体材料は、参照により本明細書に組み込まれる、EP0767184に記載されているそれらの多孔性アクリルポリマーを含み得る。他の担体材料は、PCT公開第WO99/47598号に開示されているナノコンポジット;PCT公開第WO99/48605号に開示されているエアロゲル;米国特許第5,972,510号に開示されている球体;およびPCT公開第WO99/50311号に開示されているポリマービーズを含む。
担体材料は、約10m/g~約700m/gの範囲の表面積、約0.1cm/g~約4.0cm/gの範囲の細孔容積、および約5ミクロン~約500ミクロンの範囲の平均粒子サイズを有し得る。担体材料は、シリカ(例えば、ヒュームドシリカ)、アルミナ、粘土、またはタルクであり得る。ヒュームドシリカは、親水性(非処理)、代替的に疎水性(処理済み)であり得る。いくつかの態様では、担体は、疎水性ヒュームドシリカであり、これは、非処理ヒュームドシリカを、ジメチルジクロロシラン、ポリジメチルシロキサン流体、またはヘキサメチルジシラザンなどの疎水化剤で処理することによって調製され得る。いくつかの態様では、処理剤は、ジメチルジクロロシランである。一実施形態では、担体は、Cabosil(商標)TS-610である。
1つ以上の化合物(複数可)(1)および/または1つ以上の活性化剤、および任意選択的に他のプレ触媒(例えば、メタロセンまたはチーグラー-ナッタプレ触媒)は、1つ以上の担体またはキャリア材料中または上に堆積、接触、気化、結合、組み込み、吸着、または吸収され得る。そのような担持触媒系は、本発明の触媒(化合物(1)および活性化剤)を含み、任意選択的な他の触媒(例えば、メタロセンプレ触媒またはチーグラー-ナッタプレ触媒および活性化剤)は、材料中または上に堆積、接触、または組み込み、吸着、または吸収された、担持された形態である。
化合物(1)および/または他のプレ触媒は、US5648310に記載されている一般的な方法に従って噴霧乾燥され得る。化合物(1)および他の任意のプレ触媒と共に使用される担体は、EP0802203に概説されるように官能化され得るか、または少なくとも1つの置換基または脱離基がUS5688880に記載されるように選択される。
メタロセンプレ触媒は、US7873112B2、カラム11、ライン17~カラム22、ライン21に記載されているメタロセンプレ成分のいずれか1つであり得る。いくつかの態様では、メタロセンプレ触媒は、US7873112B2、カラム18、ライン51~カラム22、ライン5で命名されたメタロセンプレ触媒種から選択される。いくつかの態様では、メタロセンプレ触媒は、ビス(η-テトラメチルシクロペンタジエニル)二塩化ジルコニウム、ビス(η-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル;ビス(η-ペンタメチルシクロペンタジエニル)二塩化ジルコニウム;ビス(η-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル;(1,3-ジメチル-4,5,6,7-テトラヒドロインデニル)(1-メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル;ビス(1-メチル-3-n-ブチルシクロペンタジエニル)二塩化ジルコニウム;ビス(1-メチル-3-n-ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル;ビス(n-プロピルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド;ビス(n-プロピルシクロペンタジエニル)ハフニウムジメチル;ビス(n-ブチルシクロペンタジエニル)二塩化ジルコニウム;およびビス(n-ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチルから選択される。いくつかの態様では、メタロセン触媒は、活性化剤と前述のメタロセンプレ触媒のいずれか1つの活性化反応の生成物である。
重合反応器および方法
オレフィンモノマー(複数可)の液相重合および/またはスラリー相重合はよく知られている。例えば、US8291115B2を参照されたい。
重合法の一態様は、撹拌床気相重合反応器(SB-GPP反応器)または流動床気相重合反応器(FB-GPP反応器)などの気相重合(GPP)反応器を使用して、ポリオレフィンポリマーを作製する。そのような反応器および方法は、一般に当技術分野でよく知られている。気相重合反応器/方法は、US3,709,853、US4,003,712、US4,011,382、US4,302,566、US4,543,399、US4,882,400、US5,352,749、US5,541,270、EP-A-0802202、およびベルギー特許第839,380号に記載されているような流動床反応器/方法であってもよい。これらのSB-GPPおよびFB-GPP重合反応器およびプロセスは、それぞれ、反応器内のガス状モノマーおよび希釈剤の連続流によって機械的に撹拌されるかまたは流動化されるかのいずれかである。企図される他の有用な反応器/プロセスとしては、US5,627,242、US5,665,818、US5,677,375、EP-A-0 794 200、EP-B1-0 649 992、EP-A-0 802 202、およびEP-B-634421に記載のものなどの、連続または多段重合プロセスが挙げられる。
重合操作条件は、GPP反応器における重合反応、またはそれによって作製される二峰性エチレン-co-1-ヘキセンコポリマー組成物の組成または特性に影響を及ぼし得る任意の変数または変数の組み合わせである。変数は、反応器の設計およびサイズ;化合物(1)の組成および量;反応物の組成および量;2つの異なる反応物のモル比;HおよびOなどの供給ガスの有無、反応物に対する供給ガスのモル比、干渉物質(HOなど)の不在または濃度、誘導凝縮剤(ICA)の有無、反応器内の平均ポリマー滞留時間、成分の分圧、モノマーの供給速度、反応器床温度(例えば、流動床温度)、プロセス工程の性質または順序、工程間の移行時間を含み得る。それ以外の変数/メソッドまたは使用法によって記述または変更された変数は、一定に保たれ得る。
重合方法の動作では、記載された値(例えば、0.00560または0.00703)に等しい固定されたコモノマー対エチレンモノマーガス比(C/C、例えば、C/C)を維持するためのエチレン(「C」)、水素(「H」)および1-ヘキセン(「C」または「C」、式中、xは6)、記載された値(0.00229または0.00280)に等しい一定の水素対エチレンガスモル比(「H/C」)、および記載された値(例えば、1,000kPa)に等しい一定のエチレン(「C」)分圧の個々の流量を制御する。リサイクルガス流中の組成を理解し、維持するために、インラインガスクロマトグラフによって全てのガスの濃度を測定する。補給原料を連続的に流すことにより、流動状態で成長するポリマー粒子の反応床を維持し、反応ゾーンを通してガスをリサイクルする。0.49~0.67メートル/秒(m/秒)(1.6~2.2フィート/秒(ft/秒))の表面ガス速度を使用する。FB-GPP反応器を、約2344~約2413キロパスカル(kPa)(約340~約350ポンド/平方インチゲージ(psig))の全圧および記載された第1の反応器床温度RBTで操作する。二峰性エチレン-co-1-ヘキセンコポリマー組成物の粒子形態の生成速度に等しい速度で床の一部分を引き抜くことにより、流動床を一定の高さに維持し、その生成速度は1時間当たり10~20キログラム(kg/時間)であり得る。生成物の二峰性エチレン-co-1-ヘキセンコポリマー組成物を一連のバルブを介して半連続的に固定容量チャンバーに除去し、この除去された二峰性エチレン-co-1-ヘキセンコポリマー組成物をパージして同伴炭化水素を除去し、加湿窒素(N)ガスの流れにより、微量の残留触媒を失活させる。本明細書に記載の重合方法を参照されたい。
触媒系は、「乾式モード」または「湿式モード」、代替的に乾式モード、代替的に湿式モードで重合反応器(複数可)に供給され得る。乾燥モードは、乾燥粉末または顆粒である。湿式モードは、鉱油などの不活性液体への懸濁液である。
誘導凝縮剤(ICA)。気相重合反応器(複数可)の材料を冷却するのに有用な不活性液体。その使用は、任意選択的である。ICAは、(C~C20)アルカン、例えば、2-メチルブタン(すなわち、イソペンタン)であり得る。ICAを使用する方法は、誘導凝縮モード操作(ICMO)であると称され得る。ICMOは、US4,453,399;US4,588,790、US4,994,534;US5,352,749;US5,462,999;およびUS6,489,408に記載されている。ガスクロマトグラフィを使用して、既知の適切な気相成分濃度のガス混合標準でピーク面積パーセントをモルパーセント(モル%)に較正することにより、気相中のICAの濃度を測定する。ICAの濃度は、1~10モル%であり得る。
重合条件は、連鎖移動剤または促進剤などの1つ以上の添加剤をさらに含み得る。連鎖移動剤は、周知であり、ジエチル亜鉛などのアルキル金属であり得る。促進剤は、US4,988,783などで周知であり、クロロホルム、CFCl、トリクロロエタン、およびジフルオロテトラクロロエタンを含み得る。反応器の始動前に、捕捉剤を使用して水分と反応させ、反応器の移行中に捕捉剤を使用して過剰の活性化剤と反応させることができる。捕捉剤はトリアルキルアルミニウムであり得る。気相重合は、(意図的に添加されずに)捕捉剤を含まずに操作することができる。気相重合反応器/方法の重合条件は、静電荷制御剤および/またはステアリン酸アルミニウムまたはポリエチレンイミンなどの連続性添加剤の量(例えば、反応器への全ての供給物に基づいて0.5~200ppm)をさらに含み得る。静電荷制御剤をFB-GPP反応器に添加して、その中の静電荷の形成または蓄積を抑制してもよい。
一実施形態では、本方法は、二峰性エチレン-co-1-ヘキセンコポリマー組成物の粉末の流動床を含む反応容器と、底部ヘッドの上に配置された分配板とを含むパイロット規模の流動床気相重合反応器(パイロット反応器)を使用し、底部ガス入口を画定し、流動床から逃げる可能性のある樹脂微粉の量を減らすために、反応容器の上部に拡大セクションまたはサイクロンシステムを有する。拡大セクションは、ガス出口を画定する。パイロット反応器はさらに、反応容器の上部にある拡張セクションのガス出口からパイロット反応器の底部ガス入口に至るまで、そして分配板と流動床を通して連続的にガスを循環またはループさせるのに十分な出力のコンプレッサーブロワーを備える。パイロット反応器は、重合熱を除去し、流動床を目標温度に維持するための冷却システムをさらに備える。パイロット反応器に供給されるエチレン、アルファ-オレフィン(例えば、1-ヘキセン)、水素などのガスの組成は、ポリマーの特性を画定および制御可能な特定の濃度を維持するために、サイクルループ内のインラインガスクロマトグラフによって監視される。触媒系は、スラリーまたは乾燥粉末として高圧デバイスからパイロット反応器に供給され得、スラリーは、シリンジポンプを介して供給され、乾燥粉末は、計量ディスクを介して供給される。触媒系は、通常、その床高さの1/3未満で流動床に入る。パイロット反応器はさらに、重合反応の進行に伴う流動床重量の増加に応じて、二峰性エチレン-co-1-ヘキセンコポリマー組成物の粉末を反応容器から排出するための流動床および隔離ポート(製品排出システム)を秤量する方法を含む。
いくつかの実施形態では、FB-GPP反応器は、UNIPOL(商標)反応器またはUNIPOL(商標)II反応器などの商業規模の反応器であり、これらは、米国ミシガン州ミッドランドのThe Dow Chemical Companyの子会社であるUnivation Technologies,LLCから入手可能である。
いくつかの態様では、本明細書のいずれの化合物、組成物、配合物、材料、混合物、または反応生成物も、H、Li、Be、B、C、N、O、F、Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、As、Se、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、I、Cs、Ba、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、ランタノイド、およびアクチノイドからなる群から選択される化学元素のうちのいずれか1つを含まなくてもよいが、但し、化合物、組成物、配合物、材料、混合物、または反応生成物によって必要とされる化学元素(例えば、ジルコニウム化合物によって必要とされるZr、ポリエチレンによって必要とされるCおよびH、またはアルコールによって必要とされるC、H、およびO)は除く。
二峰性。度数分布に2つ(のみ)の最大値を有する。
ポリマー組成物に関する二峰性とは、ポリマー組成物が本質的に高分子量(HMW)成分および低分子量(LMW)成分から本質的になることを意味する。二峰性ポリマー組成物は、反応後ブレンド(LMWおよびHMW成分が異なる反応器または同じ反応器で異なる時間に別々に合成され、後で溶融押出しなどによって一緒にブレンドされる)および反応器ブレンド(LMWおよびHMW成分が同じ反応器で合成)を含む。二峰性コポリマー組成物は、ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)を与えるために、y軸上のdW/dLog(MW)対x軸上のLog(MW)のプロットにおいて、それらの間の識別可能な極小値によって分離された2つのピークによって特徴付けられ得、Log(MW)およびdW/dLog(MW)は、本明細書で定義される通りであり、本明細書に記載のゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)試験法によって測定される。
触媒系について言及する二峰性とは、同じ重合プロセス(例えば、オレフィン重合)を触媒し、二峰性ポリマー組成物を生成するための2つの異なる触媒を含む触媒系を意味する。2つの触媒は、次の特性の少なくとも1つが互いに異なる場合、異なる:(a)それらの触媒金属が異なる(Ti対Zr、Zr対Hf、Ti対Hf、Alなどの活性化剤金属ではない);(b)一方の触媒はその触媒金属に共有結合した官能性配位子を有し、他方の触媒はその触媒金属に結合した官能性配位子を含まない;(c)両方の触媒は、それらの触媒金属に共有結合した官能性配位子を有し、一方の触媒の官能性配位子の少なくとも1つの構造は、他方の触媒の各官能性配位子(複数可)の構造とは異なる(例えば、シクロペンタジエニル対プロピルシクロペンタジエニルまたはブチルシクロペンタジエニル対(ペンタメチルフェニルアミド)エチル)-アミン);(d)担体材料上に配置された触媒の場合、担体材料の組成は異なる。官能性配位子は、後で定義する脱離基Xを含まない。二峰性触媒系の2つの触媒は、同じ担体材料の同じ粒子上に、または同じ担体材料の異なる粒子上の各々にかのいずれかで同じ担体材料上に配置され得る。その一部分が担体材料上に配置され、その異なる部分が不活性溶媒に溶解されている、触媒金属および配位子に関して同じ触媒、異なる部分は、それ自体では二峰性触媒系を構成しない。
触媒系。プレ触媒および活性化剤(すなわち、触媒自体)の活性化反応の反応生成物、および任意選択的に二峰性ポリマーの成分を作製するための異なる触媒などの1つ以上の適合性コンパニオン材料触媒、触媒を運搬するための炭化水素溶媒、触媒の反応性を弱めるための修飾剤化合物、触媒が配置されている担体材料、触媒が配置されているキャリア材料、またはそれらの任意の2つ以上の組み合わせ、またはその反応の反応生成物。
から本質的になる、から本質的になっている、など。記述されているものの基本的で斬新な特性に影響を与えるものは除外するが、それ以外は許可する、部分的にクローズドエンドな表現。いくつかの態様では、代替的に、各「含んでいる」または「含む」は、それぞれ「から本質的になっている」または「から本質的になる」;代替的にそれぞれ「からなっている」または「からなる」という表現に置き換えられてもよい。
からなる、およびからなっている。変更する制限によって具体的に説明されていないものを除外するクローズドエンドな表現。いくつかの態様では、代わりに、各表現「から本質的になっている」または「から本質的になる」は、それぞれ「からなっている」または「からなる」という表現に置き換えられてもよい。
乾燥。一般に、総重量部に基づいて、0~5百万分率未満の含水率。重合反応中に反応器(複数可)に供給される材料は乾燥している。
供給物。反応器に追加または「供給」される反応物または試薬の量。連続重合操作において、各供給は独立して連続的または断続的であり得る。量または「供給」は、例えば計量により測定されて、任意の所与の時間における反応器内の様々な反応物および試薬の量および相対量を制御することができる。
供給物ライン。供給物を輸送するためのパイプまたは導管構造。
高分子量(HMW)成分。高分子量の高分子のサブグループで、y軸のdW/dLog(MW)とx軸のLog(MW)のGPCプロットにピークがある。
ヒドロカルビル。CおよびH原子からなる炭化水素化合物からH原子を除去することによって形式的に誘導された一価ラジカル。
ヒドロカルビレン。CおよびH原子からなる炭化水素化合物から2個のH原子を除去することによって形式的に誘導された二価ラジカルであって、2個のH原子は、炭化水素化合物の異なる炭素原子から除去される。
不活性。一般に、本発明の重合反応において、(感知可能に)反応性がないか、またはそれを(感知可能に)妨害しない。パージガスまたはエチレン供給物に適用される「不活性」という用語は、パージガスまたはエチレン供給物の総重量部に基づいて、百万分率で0~5未満の分子状酸素(O)含有量を意味する。
低分子量(LMW)成分。y軸のdW/dLog(MW)とx軸のLog(MW)のGPCプロットにピークがある高分子のサブグループで、分子量が低くなっている。
メタロセン触媒。シクロペンタジエニル配位子-金属錯体を含み、オレフィンの重合反応速度を高める均質または不均質な材料。実質的にシングルサイトまたはデュアルサイト。各金属は、遷移金属Ti、Zr、またはHfである。各シクロペンタジエニル配位子は独立して、非置換シクロペンタジエニル基またはヒドロカルビル置換シクロペンタジエニル基である。いくつかの態様では、メタロセン触媒は、2つのシクロペンタジエニル配位子を有し、少なくとも1つ、代替的に、代替的に、両方のシクロペンタジエニル配位子は独立して、ヒドロカルビル置換シクロペンタジエニル基である。各ヒドロカルビル置換シクロペンタジエニル基は独立して、1、2、3、4、または5個のヒドロカルビル置換基を有し得る。各ヒドロカルビル置換基は独立して(C~C)アルキルであり得る。2つ以上の置換基が一緒に結合して二価の置換基を形成し得、これは、シクロペンタジエニル基の炭素原子と環を形成し得る。
多峰性。度数分布に2つ以上の最大値を有する。
チーグラー-ナッタ触媒。オレフィンの重合反応速度を高め、塩化マグネシウム担体に担持されたハロゲン化チタンなどの無機チタン化合物を活性化剤と接触させることによって調製される不均一材料。
代替的に、異なる実施形態に先行する。ASTMとは、標準化機構であるASTM International(West Conshohocken,Pennsylvania,USA)を意味する。いずれの比較例も例示の目的でのみ使用されており、先行技術ではない。含まないまたは欠いているは、完全に存在しないこと、あるいは検出不可能であることを意味する。本明細書で使用される用語は、特に定義しない限り、IUPACの意味を有する。例えば、Compendium of Chemical Terminologyを参照されたい。(Gold Book、2.3.3版、2014年2月24日)IUPACとは、国際純正応用化学連合(IUPAC Secretariat(Research Triangle Park,North Carolina,USA))である。元素の周期表は、2018年5月1日付けのIUPAC版である。し得る(may)は、必須ではなく、選択の許容を付与する。動作可能(Operative)は、機能的に可能または有効であることを意味する。任意選択な(任意選択で)(Optional(ly))は、存在しない(または除外される)こと、あるいは存在する(または含まれる)ことを意味する。特性は、標準的な試験法および条件を使用して測定され得る。範囲は、端点、部分範囲、およびそれらの中に包含される整数値および/または小数値を含むが、整数の範囲は小数値を含まない。室温:23℃。±1℃である。「HN5」は、ペンタゾールではない。
イソパラフィン液:ExxonMobilからのISOPAR-C。
鉱油:SonnebornからのHYDROBRITE 380 PO White mineral oil。
調製物1A:ヘキサン/鉱油中の噴霧乾燥メチルアルミノキサン/処理済みヒュームドシリカ(sdMAO)を含む活性化剤製剤の調製物。1.6kgの処理済みヒュームドシリカ(CABOSIL TS-610)を16.8kgのトルエンにスラリー化してから、10重量%のMAO溶液(11.6kg)をトルエンに加えて混合物を生成する。160℃に設定された噴霧乾燥機を使用。出口温度が70℃~80℃の場合、混合物を噴霧乾燥機の噴霧デバイスに導入して混合物の液滴を生成し、次にそれを高温の窒素ガス流と接触させて混合物から液体を蒸発させて粉末を得る。サイクロン分離器でガス混合物から粉末を分離し、分離した粉末を容器に排出して、sdMAOを微粉末として得る。
調製物1B:調製物1Aの活性化剤製剤のスラリーの調製物。調製物1AのsdMAO粉末を10重量%のn-ヘキサンおよび78重量%の鉱油の混合物中でスラリー化して、ヘキサン/鉱油中に12重量%のsdMAO/処理されたヒュームドシリカ固体を有する活性化剤配合物を得る。
調製物2:活性化剤製剤を用いる噴霧乾燥メタロセンの調製物。1.5kgの処理済みヒュームドシリカ(CABOSIL TS-610)を16.8kgのトルエンにスラリー化し、続いて10重量%のMAOのトルエン溶液(11.1kg)と(MeCp)(1,3-ジメチル-4,5,6,7-テトラヒドロインデニル)ZrMeを添加して活性化剤製剤を調製することを除いて、調製物1Aおよび1Bを複製し、Meはメチルであり、Cpはシクロペンタジエニルであり、およびMeCpはメチルシクロペンタジエニルであり、固体1グラム当たり40マイクロモルのZrを負荷するのに十分な量である。結果として得られた粉末をスラリー化して、10重量%のイソパラフィン液および68重量%の鉱油中の22重量%の固形分の活性化剤配合物を得る。有利なことに、活性化剤配合物は、HMWプレ触媒を含まず、HMW/LMW成分の非常に低い比率を有するポリマー組成物を製造するために使用することができる。さらに、他の触媒系への移行は、導入の部分結合供給法と比較して単純化されている。
調製物3:化合物(4){(HN(CH2CH2NHC6(CH3)5)2)}の合成US6967184B2の手順2、列33、行53~列34、行9を複製して、上に描画される化合物(4)を得る。
調製物4:4-tert-ブチルベンジル塩化マグネシウムの合成。冷凍庫コンポーネントを有するグローブボックス内の窒素雰囲気下で、3本の小さいPTFEコーティングされたマグネチックスターラバーを備える、オーブンで乾燥させた第1の120mLガラス瓶に、1.33g(54.7mmol)のマグネシウム削りくずを充填する。PTFEで裏打ちしたキャップで瓶を密封し、内容物を40時間激しく撹拌する。PTFEは、ポリ(テトラフルオロエチレン)である。次いで、40mLの無水脱気ジエチルエーテルを添加する。瓶をグローブボックス冷凍庫に15分間置いて、瓶の内容物を-30℃まで冷却する。オーブンで乾燥させた第2の120mLガラス瓶で、60mLの無水脱気ジエチルエーテル中の4-(1,1,-ジメチルエチル)塩化ベンジル(2.0g、10.9mmol)の溶液を調製する。瓶をPTFEで裏打ちしたキャップで密封し、第2のガラス瓶をグローブボックス冷凍庫に15分間置いて、内容物を-30℃まで冷却する。第2の瓶の溶液を添加漏斗に添加し、添加漏斗の内容物を第1のガラス瓶の内容物に45分かけて滴下する。10mLのジエチルエーテルを使用して、添加漏斗の残りの内容物を第1のガラス瓶の反応混合物にすすぎ入れる。得られた混合物を撹拌し、2.5時間かけて室温まで戻す。混合物をPTFEフリットに通して清潔なバイアルに濾過し、ジエチルエーテル中の4-tert-ブチルベンジル塩化マグネシウムの溶液を得る。濾液の一部分をヨウ素/LiClで滴定して、溶液中の4-tert-ブチルベンジル塩化マグネシウムの濃度を決定する。
調製物5:3-n-ブチルベンジルアルコールの合成。グローブボックス内の窒素雰囲気下で、PTFEコーティングされたマグネチックスターラバーおよび還流冷却器を備える、オーブンで乾燥させた丸底フラスコに、3-n-ブチル安息香酸(2.0g、11.2mmol)および10mLの乾燥脱気THFを充填する。テトラヒドロフラン中のボランの溶液(22.4mL、22.4mmol)を添加し、還流冷却器をフラスコに取り付け、混合物を4時間加熱還流する。フラスコをグローブボックスから取り出し、シュレンクライン上で窒素雰囲気下に置き、次いで氷浴で0℃まで冷却する。5mLのエタノールをゆっくりと添加し、次いで得られた混合物を30mLの水に注ぎ、30mLのジエチルエーテルで3回抽出する。ジエチルエーテル抽出物を組み合わせ、無水硫酸マグネシウム上で乾燥させ、珪藻土に通して濾過し、減圧下で濃縮して淡橙色の油を得る。油を最小量のヘキサンに溶解し、シリカのプラグに溶液を通過させて、酢酸エチルとヘキサンとの1:1体積/体積(v/v)混合液で溶出する。濾液を減圧下で濃縮して、淡橙色の油として3-n-ブチルベンジルアルコールを得る。H NMR(400MHz,クロロホルム-d)δ7.28-7.23(m,1H),7.19-7.14(m,3H),7.10(dd,J=7.5,1.5Hz,1H),4.65(s,2H),2.63-2.55(m,2H),1.64(d,J=11.9Hz,2H),1.64-1.54(m,2H),1.41-1.28(m,2H),0.91(t,J=7.3Hz,4H)。13C NMR(101MHz,クロロホルム-d)δ143.31,140.76,128.44,127.77,127.08,124.26,65.49,35.60,33.63,22.38,13.94。
調製物6:3-n-ブチル塩化ベンジルの合成。窒素雰囲気下のシュレンクラインで、100mL丸底フラスコに、調製物5で作製した3-n-ブチルベンジルアルコール(1.57g、9.6mmol)を充填し、12mLの乾燥脱気ジクロロメタンを添加する。フラスコを氷浴で0℃まで冷却し、0.1mLのトリエチルアミン(0.8mmol)を添加し、シリンジを介してゆっくりと塩化チオニル(1.39mL、19.1mmol)を添加する。混合物を窒素雰囲気下で撹拌し、22時間かけて室温まで戻す。混合物を50mLの氷水に注意深く注ぎ、30mLのジクロロメタンで3回抽出する。組み合わせたジクロロメタン層を50mLの飽和重炭酸水溶液で2回、および50mLの飽和塩化ナトリウム水溶液で2回洗浄し、次いで硫酸マグネシウム上で乾燥させ、減圧下で濃縮する。淡黄色の液体として、3-n-ブチル塩化ベンジルを得る。H NMR(400MHz,クロロホルム-d)δ7.25(dd,J=8.3,7.4Hz,1H),7.21-7.16(m,2H),7.12(dt,J=7.4,1.6Hz,1H),4.56(s,2H),2.64-2.56(m,2H),1.65-1.50(m,3H),1.34(dq,J=14.6,7.3Hz,2H),0.92(t,J=7.3Hz,3H)。13C NMR(101MHz,クロロホルム-d)δ143.51,137.32,128.63,128.59,128.51,125.83,46.43,35.50,33.53,22.37,13.93。
調製物7:3-n-ブチルベンジル塩化マグネシウムの合成。冷凍庫コンポーネントを有するグローブボックス内の窒素雰囲気下で、3本の小さいPTFEコーティングされたマグネチックスターラバーを備える、オーブンで乾燥させた第1の40mLガラスバイアルに、330mg(13.7mmol)のマグネシウム削りくずを充填する。PTFEで裏打ちしたセプタムキャップでバイアルを密封し、内容物を40時間激しく撹拌する。次いで、10mLの無水脱気ジエチルエーテルを添加する。瓶をグローブボックス冷凍庫に15分間置いて、瓶の内容物を-30℃まで冷却する。オーブンで乾燥させた第2の40mLガラスバイアルで、15mLの無水脱気ジエチルエーテル中の、調製物6の3-(n-ブチル)塩化ベンジル(0.5g、10.9mmol)の溶液を調製する。瓶をPTFEで裏打ちしたセプタムキャップで密封し、第2のガラスバイアルをグローブボックス冷凍庫に15分間置いて、内容物を-30℃まで冷却する。第2の瓶の溶液を添加漏斗に添加し、添加漏斗の内容物を第1のガラス瓶の内容物に10分かけて滴下する。2mLのジエチルエーテルを使用して、添加漏斗の残りの内容物を第1のガラス瓶の反応混合物にすすぎ入れる。得られた混合物を撹拌し、1.5時間かけて室温まで戻す。混合物をPTFEフリットに通して清潔なバイアルに濾過し、ジエチルエーテル中の3-n-ブチルベンジル塩化マグネシウムの溶液を得る。濾液の一部分をヨウ素/LiClで滴定して、溶液中の3-n-ブチルベンジル塩化マグネシウムの濃度を決定する。
調製物8:テトラ(3-メチルベンジル)ジルコニウムの合成。冷凍庫コンポーネントを有するグローブボックス内の窒素雰囲気下で、PTFEコーティングされたマグネチックスターラバーを備える、オーブンで乾燥させた40mLバイアルに、塩化ジルコニウム(IV)(0.25g、0.6mmol)および10mLのトルエンを充填する。バイアルをPTFEで裏打ちしたセプタムキャップで密封し、バイアルをグローブボックス冷凍庫に15分間置いて、瓶の内容物を-30℃まで冷却する。調製物7の3-メチルベンジル塩化マグネシウムの溶液(7.35mL、2.6mmol)をゆっくりと添加し、次いでバイアルをアルミホイルで覆い、暗所で16時間室温になるまで混合物を撹拌する。15mLのジエチルエーテルを添加し、混合物を珪藻土に通して濾過し、次いで混合物を約2mLの体積に濃縮する。10mLのペンタンを添加し、バイアルをグローブボックス冷凍庫に一晩置く。得られた黄色の沈殿物を濾過により収集し、次いで得られた固体を5mLのヘキサンで粉砕し、真空下で3回乾燥させて残留THFを除去する。得られた固体に5mLのトルエンを添加し、0.45μMPTFEシリンジフィルタを通して濾過する。濾液を減圧下で濃縮し、次いで5mLのヘキサンで粉砕し、真空下で3回乾燥させる。5mLのペンタンを添加し、バイアルをグローブボックス冷凍庫に72時間置く。混合物を珪藻土に通して濾過し、フィルタケーキを10mLのヘキサンで洗浄する。濾液を減圧下で濃縮して、黄褐色の油としてテトラ(3-メチルベンジル)ジルコニウムを得る。H NMR(400MHz,ベンゼン-d)δ7.03(t,J=7.6Hz,1H),6.82(ddt,J=7.5,1.8,0.9Hz,1H),6.34(dt,J=8.0,1.4Hz,1H),6.11(d,J=1.9Hz,1H),2.06(s,3H),1.52(s,2H)。13C NMR(101MHz,ベンゼン-d)δ140.90,140.02,130.97,128.68,125.92,124.99,71.42,21.68。
二峰性試験法:y軸にdWf/dLogM(質量検出器応答)を、x軸にLogMをプロットして、LMWおよびHMWポリエチレン成分のピークの極大log(MW)値を含むGPCクロマトグラム曲線を取得し、およびLMWとHMWのポリエチレン成分のピーク間の極小値の有無を観測して、分解された二峰性の有無を判断する。dWfは重量分率の変化、dLogMはdLog(MW)とも呼ばれ、分子量の対数の変化である。LogMはLog(MW)とも呼ばれ、分子量の対数である。
デコンボリューション試験法:二峰性試験法を使用して取得したクロマトグラムを、9つのSchulz-Flory分子量分布に分割する。そのようなデコンボリューション法は、米国特許第US6,534,604号に記載されている。最小の4MW分布をLMWポリエチレン成分に割り当て、最大の5つのMW分布をHMWポリエチレン成分に割り当てる。LMWおよびHMWポリエチレン成分の重量分率(Wf)の合計値を使用して、二峰性エチレン-co-1-ヘキセンコポリマー組成物中の各LMWおよびHMWポリエチレン成分のそれぞれの重量パーセント(重量%)、凝集したシュルツ-フローリMW分布の既知の数学的処理によるそれぞれの数平均分子量(M)および重量平均分子量(M)を決定する。
密度は、ASTM D792-13、変位によるプラスチックの密度および比重(相対密度)のための標準試験法、方法B(水以外の液体中、例えば、液体2-プロパノール中の固体プラスチックを試験するための)に従って測定される。結果は1立方センチメートル当たりのグラム数(g/cm)の単位で報告する。
ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)試験法:重量平均分子量試験法:高温ゲル浸透クロマトグラフィ装置(HTGPC、Polymer Laboratories)で得られたクロマトグラムを使用して、M、数平均分子量(M)、およびM/Mを決定する。HTGPCは、トランスファライン、示差屈折率検出器(DRI)、および3つのPolymer Laboratories PLgel 10μm Mixed-Bカラムを備えており、全て160℃に維持されたオーブンに収容される。この方法は、BHT処理されたTCBで構成される溶媒を、公称流量1.0ミリリットル/分(mL/分)および公称注入量300マイクロリットル(μL)で使用する。6グラムのブチル化ヒドロキシトルエン(BHT、抗酸化剤)を4リットル(L)の試薬グレードの1,2,4-トリクロロベンゼン(TCB)に溶解し、結果として得られた溶液を0.1マイクロメートル(μm)のPTFEフィルターで濾過して、溶媒を得ることにより溶媒を調整する。溶媒がHTGPC装置に入る前に、インラインデガッサで溶媒を脱気する。一連の単分散ポリスチレン(PS)標準でカラムを較正する。別に、既知量の溶媒中で、その既知量を160℃で2時間連続的に振盪しながら加熱することにより、溶媒に溶解した既知の濃度の試験ポリマーを調製する。(全ての量を重量測定で測定する。)試験ポリマーの目標溶液濃度cは、1ミリリットル溶液あたり0.5~2.0ミリグラムポリマー(mg/mL)で、高分子量ポリマーには低濃度のcが使用される。各試料を実行する前に、DRI検出器をパージする。次に、装置内の流量を1.0mL/分に増加させ、最初の試料を注入する前に、DRI検出器を8時間安定させる。カラムキャリブレーションとユニバーサルキャリブレーションの関係を使用して、MおよびMを計算する。次式を使用して、各溶出容量でMWを計算する。
式中、下付き文字「X」が、試験試料を表し、下付き文字「PS」が、PS標準を表し、aPS=0.67、KPS=0.000175であり、aおよびKが出版文献から得られる。ポリエチレンの場合、a/K=0.695/0.000579である。ポリプロピレンの場合、a/K=0.705/0.0002288である。結果のクロマトグラムの各ポイントで、次の方程式を使用して、ベースラインを差し引いたDRI信号IDRIから濃度cを計算する:c=KDRIDRI/(dn/dc)、(式中、KDRIはDRIを較正することによって決定される定数で、/は除算を示し、dn/dcはポリマーの屈折率の増分である)。ポリエチレンの場合、dn/dc=0.109である。溶出容量に対する濃度クロマトグラフィのクロマトグラムの積分面積と、所定の濃度に注入ループ容量を掛けた値に等しい注入量との比から、ポリマーの質量回収率を計算する。特に明記しない限り、全ての分子量を1モルあたりのグラム数(g/mol)で報告する。Mw、Mn、MWDを決定する方法のさらなる詳細については、米国特許出願第US2006/0173123号の24~25ページの段落番号[0334]~[0341]に記載されている。y軸上にdW/dLog(MW)、x軸上にLog(MW)をプロットして、GPCクロマトグラムを得る(Log(MW)とdW/dLog(MW)は上記で定義した通りである)。
高負荷メルトインデックス(HLMI)I21試験法:190℃/21.6キログラム(kg)の、押出式可塑度計による熱可塑性プラスチックのメルトフローレート(Melt Flow Rates of Thermoplastics)の標準試験法(ASTM D1238-13)を使用。結果は、10分あたりの溶出グラム数(g/10分)の単位で報告される。
着火試験法:グローブボックス内の窒素雰囲気下で、40mLのガラスバイアルにPTFEコーティングされたマグネチックスターラバーおよび調製物1Aの噴霧乾燥メチルアルミノキサン粉末0.16gを入れる。帯電したバイアルに11mLの1-オクテンを加え、次にバイアルをマグネチックスターラープレートに取り付けられた絶縁スリーブに挿入し、毎分約300回転(rpm)で回転させる。絶縁されたバイアルに、8マイクロモル(μmol)のプレ触媒(例えば、化合物(1)またはHN5Zrジベンジル)を添加する。バイアルにゴム製セプタムをかぶせる。熱電対プローブの先端が液面より下になるように、ゴム製セプタムを通して、熱電対プローブをバイアルに挿入する。バイアルの内容物の温度を5秒間隔で記録し、最高温度に達するまで続ける。温度および時間のデータをスプレッドシートにダウンロードし、分析のために熱動力学プロファイルをプロットする。
着火試験法は、有機金属プレ触媒およびホウ酸塩活性化剤を評価し、チーグラー-ナッタ、分子触媒、または予備重合触媒の劣化を評価し、多孔質シリカ上に化学吸着された、担持されていないメチルアルミノキサンおよびメチルアルミノキサンを特徴評価し、触媒被毒の影響を評価し、有機金属プレ触媒における脱離基修飾の活性化速度を測定し、分子およびチーグラー-ナッタ触媒の速度論的プロファイルに対する可逆的配位化合物の効果を測定し、新しい触媒、活性化剤、助触媒、触媒修飾剤、活性化剤修飾剤、捕捉剤、連鎖移動剤、または連鎖シャトリング剤の活性をスクリーニングし、触媒中の汚染物質の影響を評価し、チーグラー-ナッタ触媒を特徴評価し、オレフィンモノマーの純度を評価するために適合させることができる。
メルトインデックスI(「I」)試験法:190℃/5.0kgの条件を使用して、ASTM D1238-13を使用する。結果は、10分あたりの溶出グラム数(g/10分)の単位で報告される。
メルトフロー比MFR5:(「I21/I」)試験法:HLMI I21試験法からの値をメルトインデックスI試験法からの値で割ることにより計算される。
溶解度試験法:20mLバイアルに、室温および周囲圧力で、既知の質量の試験プレ触媒(例えば、化合物(1))および少なくとも60重量パーセントのn-ヘキサンを含む既知の量のヘキサンを添加する。PTFEコーティングされたマグネチックスターラバーを追加し、混合物を1時間撹拌してから、バイアルを撹拌プレートから取り外し、混合物を一晩放置する。翌日、懸濁液を0.4μmのPTFEシリンジフィルタで風袋を量ったバイアルに濾過し、既知の質量の上清を生成し、ヘキサンを減圧下で除去して、重量%溶解度が計算される式(1)の化合物の測定可能な質量を残す。
比較例1(CE1):[N’-(2,3,4,5,6-ペンタメチルフェニル)-N-[2-(2,3,4,5,6-ペンタメチルフェニル)アミノ-κN]エチル]-1,2-エタン-ジアミナト(2-)κN,κN’]二塩化ジルコニウム(本明細書では「HN5Zr二塩化物」と略記)の合成は、US6967184B2に記載されている。着火試験法に従って、着火性能を測定する。最高温度までの時間の結果は、後で表1に報告される。
比較例2(CE2):ビス(フェニルメチル)[N’-(2,3,4,5,6-ペンタメチルフェニル)-N-[2-(2,3,4,5,6-ペンタメチルフェニル)アミノ-κN]エチル]-1,2-エタン-ジアミナト(2-)κN,κN’]ジルコニウム(本明細書では「HN5Zrジベンジル」と略記)の合成は、CE1のHN5Zr二塩化物を無水テトラヒドロフラン中の2モル当量の塩化ベンジルマグネシウムと反応させることによって達成され得る。着火試験法に従って着火性能を測定し、溶解度試験法に従って測定する。溶解度および最高温度までの時間の結果は、後で表1に報告される。
発明実施例1(IE1):調製物3に従って調製された化合物(4)からの化合物(3a)(各R10がメチルである化合物(3))の合成。
グローブボックス内の窒素雰囲気下で、オーブンで乾燥させた400mLのガラス瓶に、PTFEでコーティングしたマグネチックスターラバー、化合物(4)(10g、25.3mmol)、および200mLの乾燥した脱気したn-ペンタンを入れる。次いで、固体テトラキス(ジメチルアミノ)ジルコニウム(IV)(6.76g、25.3mmol)を少量ずつ添加し、得られた混合物を25℃で16時間撹拌する。グローブボックス内の冷凍庫で混合物を1時間冷却する。沈殿したもの(3a)を濾過して取り除き、フィルタケーキを低温n-ペンタンで洗浄する。洗浄した化合物(3a)を減圧下で乾燥させて、12.62g(収率87.1%)の化合物(3a)を白色粉末として得た。H NMR(400MHz,ベンゼン-d)δ3.37(dt,2H),3.10(d,6H),3.02(dd,3H),2.68(dq,4H),2.51(d,12H),2.20(q,18H),2.14(s,7H),1.84(s,1H);13C NMR(101MHz,ベンゼン-d)δ149.77,132.34,132.14,130.04,129.98,129.32,56.29,48.86,44.35,40.91,17.31,17.27,16.72,16.65,16.09。
発明実施例2(IE2):化合物(3a)からの化合物(2a)(MがZrであり、各XがClである化合物(2))の合成。
グローブボックス内の窒素雰囲気下で、オーブンで乾燥させた400mLのガラス瓶に、PTFEでコーティングしたマグネチックスターラバー、化合物(3a)(12.62g、22.0mmol)、および250mLの乾燥した脱気したジエチルエーテルを入れた。クロロトリメチルシラン(6.2mL、48.5mmol)を添加し、混合物を25℃で24時間撹拌する。グローブボックス冷凍庫で混合物を1時間冷却する。沈殿した(2a)を濾過して取り除き、フィルタケーキを低温のn-ペンタンで洗浄する。洗浄した(2a)を減圧下で乾燥させて、化合物(2a)、すなわちビス(2-(ペンタメチルフェニルアミド)エチル)-アミンジルコニウム(IV)ジクロリド10.77g(収率88.0%)を白色粉末として得た。H NMR(400MHz,ベンゼン-d)δ3.40(dt,1H),2.95(dt,1H),2.59(dp,2H),2.49(s,3H),2.46(s,3H),2.43-2.34(m,1H),2.13(s,3H),2.06(s,3H),2.04(s,3H)。13C NMR(101MHz,ベンゼン-d)δ145.64,133.37,133.20,132.61,129.84,129.57,57.69,48.97,17.03,17.01,16.70,16.47。
発明実施例3(IE3):化合物(2a)からの化合物(1A)(MがZrであり、各RがCH-(1,4-フェニレン)-C(CH)である化合物(1))の合成。
PTFEコーティングされたマグネチックスターラバーを備える、オーブンで乾燥させた清潔な瓶に、化合物(2a)(1.5g、2.69mmol)、および100mLの乾燥脱気トルエンを充填して、トルエン中の化合物(2a)の溶液を作製する。調製物4の4-tert-ブチルベンジル塩化マグネシウムの溶液を含む別個のボトルと共に、瓶をグローブボックス冷凍庫に置き、15分間-30℃まで冷却する。次いで、4-tert-ブチルベンジル塩化マグネシウムの溶液を添加漏斗に添加し、添加漏斗の内容物を化合物(2a)の溶液に滴下する。混合物を撹拌し、1時間かけて室温(r.t.)に戻す。次いで、0.5mLの1,4-ジオキサンを添加し、得られた混合物を珪藻土に通して濾過する。濾液を減圧下で濃縮し、得られた残留物を30mLのトルエンに吸収させる。再度濾過し、減圧下で濃縮して、2回濾過/濃縮した残留物を得る。残留物を10mLのヘキサンで3回粉砕し、粉砕した残留物を減圧下で乾燥させて、確実にトルエンを完全に除去する。残留物に20mLのペンタンを添加し、得られた混合物をグローブボックス冷凍庫に72時間置いて、黄色の沈殿物を得、これを冷却したPTFEフリットに通して濾過することによって収集し、減圧下で乾燥させて0.95gの化合物(1A)(45%の収率)を得る。H NMR(400MHz,ベンゼン-d)δ7.31-7.23(m,2H),7.18-7.07(m,4H),5.73-5.66(m,2H),3.45(dt,J=11.8,5.5Hz,2H),3.25(dd,J=9.8,4.5Hz,1H),3.15(dt,J=12.0,5.7Hz,2H),2.76-2.65(m,2H),2.49(d,J=4.4Hz,13H),2.28(s,6H),2.14(d,J=18.8Hz,11H),1.77(s,2H),1.33(s,8H),1.21(s,8H),0.87(s,2H)。13C NMR(101MHz,ベンゼン-d)δ152.70,148.52,147.67,142.21,136.97,133.69,132.32,131.19,130.57,130.41,129.41,126.93,125.50,124.38,63.41,58.04,53.38,49.37,34.13,34.08,31.90,31.88,17.18,17.14,17.06,16.68,16.61。着火試験法に従って着火性能を測定し、溶解度試験法に従って測定する。溶解度および最高温度までの時間の結果は、後で表1に報告される。
発明実施例4(IE4)(予測的):ヘキサン中の化合物(1A)(MがZrであり、各RがCH-(1,4-フェニレン)-C(CH)である化合物(1))の溶液の調製物。測定量の化合物(1A)をヘキサンの別々のアリコートに溶解して、ヘキサン中の0.91重量%化合物(1A)700mL、ヘキサン中の1.18重量%化合物(1A)700mL、および0.91重量%化合物(1A)550mLをそれぞれ生成する。溶液は冷却する必要はないが、25℃で輸送または保管され得る。
発明実施例5(IE5)(予測的):アルカン中の化合物(1A)のプレ触媒配合物の調製物。IE4の化合物(1A)の3つの溶液を容量106リットル(L)のシリンダーに充填する。11.3キログラム(kg)の高純度イソペンタンをシリンダーに加えて、ヘキサン/イソペンタン混合物中の化合物(1A)の0.10重量%溶液のプレ触媒配合物を得る。化合物(1A)のプレ触媒製剤は、冷却する必要はないが、25℃で輸送または保管され得る。
発明実施例6(IE6)(予測的):化合物(1A)および活性化剤からの単峰性触媒系の作製。触媒注入管を通して、調製物1Bの活性化剤配合物を別々に供給し、IE5の新たに調製されたプレ触媒系を異なる触媒注入管を通してインラインミキサに供給し、そこで互いに接触して単峰性触媒系を与え、それは次に注入管を通って反応器に流れる。
発明例7(IE7)(予測的):化合物(1A)から作製した非メタロセン触媒、および(MeCp)(1,3-ジメチル-4,5,6,7)-テトラヒドロインデニル)ZrMe(Meが、メチルであり、Cpが、シクロペンタジエニルであり、MeCpが、メチルシクロペンタジエニルである)から作製したメタロセン触媒を含む、二峰性触媒系の作製。触媒注入管を通して、噴霧乾燥メタロセンに調製物2の活性化剤配合物を別々に供給し、IE5の化合物(1A)のプレ触媒配合物を別の触媒注入管を通してインラインミキサに供給し、供給物は互いに接触する触媒系を形成し、それが注入管を通って反応器に流れ込む。
発明例8(IE8)(予測的):単峰性ポリ(エチレン-co-1-ヘキセン)コポリマーを作製するための、化合物(1A)から調製した単峰性触媒系を使用するエチレンと1-ヘキセンとの共重合。実行ごとに、内径0.35m、床高さ2.3mの気相流動床反応器と、主にポリマー顆粒で構成される流動床を使用する。流動化ガスを毎秒0.51メートル(m/秒)~0.58m/秒の速度で床に通す。反応器の上部から流動化ガスを排出し、排出されたガスを、分配グリッドの下の反応器に再流入する前に、リサイクルガス圧縮機および熱交換器を有するリサイクルガスラインに通す。温度制御に使用される冷却水の温度および/または流量を継続的に調整することによって105°Cの一定の流動床温度を維持する。エチレン、窒素、水素のガス供給ストリームを1-ヘキセンコモノマーと一緒にリサイクルガスラインに導入する。全圧2410キロパスカルゲージ(kPaゲージ)で反応器を操作する。全圧を制御するために、反応器をフレアにベントする。エチレン、窒素、水素、1-ヘキセンの個々の流量を調整して、ガス組成の目標を維持する。エチレン分圧を1.52メガパスカル(MPa)に設定する。1-ヘキセン/エチレン(C/C)のモル比を0.0050に設定し、水素/エチレン(H/C)のモル比を0.0020に設定する。ICA(イソペンタン)濃度を8.5~9.5モル%に維持する。オンラインガスクロマトグラフを使用して、全てのガスの濃度を測定する。新たに調製したIE6の単峰性触媒系を、約13~16kg/時のポリ(エチレン-co-1-ヘキセン)コポリマーの生成速度を維持するのに十分な速度で重合反応器に供給し、噴霧乾燥固体1グラム当たり50マイクロモルのジルコニウムの負荷を達成するように供給速度を制御する。ポリ(エチレン-co-1-ヘキセン)コポリマー(「樹脂」)は、単峰性分子量分布、g/10分での高負荷メルトインデックス(HLMIまたはI21)、g/cmでの密度、数平均分子量(M)、重量平均分子量(M)、z平均分子量(M)、および分子量分布(M/M)として特徴付けられる。IE8は、プレ触媒を含まない活性化剤配合物と、活性化剤を含まないプレ触媒(1)を含むプレ触媒配合物とを含む単峰性触媒系を使用して、単峰性高分子量コポリマーを作製する。予想される樹脂の粒子サイズおよび粒子サイズ分布のデータは、後で表2に示される。
発明例9(IE9)(予測的):二峰性ポリ(エチレン-co-1-ヘキセン)コポリマーの作製するための、化合物(1A)およびメタロセンから調製した二峰性触媒系を使用するエチレンと1-ヘキセンとの共重合。IE6の単峰性触媒系を供給する代わりにIE7の二峰性触媒系を反応器に供給することを除いて、IE8の重合手順を複製する。化合物(1A)供給およびスプレー乾燥メタロセンスラリーの比率を調整して、反応器内の二峰性ポリ(エチレン-co-1-ヘキセン)コポリマーの高負荷メルトインデックス(I21)を約6g/10分に調整する。C6/C2のモル比を0.0060に増加させて、二峰性ポリ(エチレン-co-1-ヘキセン)コポリマーの密度を下げる。二峰性ポリ(エチレン-co-1-ヘキセン)コポリマーの約13~16kg/時の生産速度を維持するのに十分な速度で、噴霧乾燥メタロセンスラリーおよび化合物(1A)溶液の供給速度を調整する。生成される二峰性ポリ(エチレン-co-1-ヘキセン)コポリマーは、二峰性であり、6g/10分のI21、メルトフロー比(I21/I)、g/cmでの密度、M、M、M、およびM/Mを有する。IE9の二峰性ポリ(エチレン-co-1-ヘキセン)コポリマーの二峰性は、図1に示される予測的GPCプロットによって示される。予想される樹脂の粒子サイズおよび粒子サイズ分布のデータは、後で表2に提供される。
発明実施例10(IE10):化合物(2a)からの化合物(1B)(MがZrであり、各RがCHである化合物(1))の合成。
グローブボックス内の窒素雰囲気下で、PTFEコーティングされたマグネチックスターラバーを備える、オーブンで乾燥させた100mLガラス瓶に、化合物(2a)(0.5g、0.9mmol)、および25mLの乾燥脱気ジクロロメタンを充填する。グローブボックス冷凍庫に混合物を1時間置いて、-30℃まで冷却する。ジエチルエーテル(0.6mL、1.8ミリモル)中3.0Mの臭化メチルマグネシウムの溶液を撹拌しながらゆっくりと添加し、次いで混合物を30分間撹拌しながら室温まで温める。混合物を0.2mLの1,4-ジオキサンでクエンチし、次いでそれをPTFEに通して濾過し、濾液を減圧下で濃縮する。残留物を20mLのn-ペンタンで粉砕し、得られた固体を濾過する。固体を減圧下で乾燥させて、淡橙色の粉末として0.32g(69%の収率)の化合物(1B)を得る。H NMR(400MHz,ベンゼン-d)δ3.40(ddd,J=12.3,8.9,5.5Hz,3H),3.11(ddd,J=12.3,5.2,3.3Hz,2H),2.51(s,7H),2.49(s,7H),2.47-2.42(m,5H),2.21(s,6H),2.18(s,7H),2.11(s,7H),0.17(s,3H),0.07(s,3H)。着火試験法に従って着火性能を測定し、溶解度試験法に従って測定する。溶解度および最高温度までの時間の結果は、後で表1に報告される。
発明実施例11(IE11):化合物(2a)からの化合物(1C)(MがZrであり、各RがCH-(1,3-フェニレン)-Cである化合物(1))の合成。
PTFEコーティングされたマグネチックスターラバーを備える、オーブンで乾燥させた清潔な瓶に、化合物(2a)(0.4g、0.7mmol)、および20mLの乾燥脱気トルエンを充填して、トルエン中の化合物(2a)の溶液を作製する。調製物7の3-n-ブチルベンジル塩化マグネシウムの溶液を含有する別個のボトルと共に、瓶をグローブボックス冷凍庫に置き、15分間-30℃まで冷却する。次いで、3-n-ブチルベンジル塩化マグネシウムの溶液を添加漏斗に添加し、添加漏斗の内容物を化合物(2a)の溶液に滴下する。混合物を撹拌し、16時間かけて室温(r.t.)まで戻す。次いで、20mLのジエチルエーテルを添加し、得られた混合物を珪藻土に通して濾過する。濾液を減圧下で濃縮し、得られた残留物を30mLのトルエンに吸収させる。再度珪藻土に通して濾過し、減圧下で濃縮して、2回濾過/濃縮した残留物を得る。残留物を10mLのヘキサンで3回粉砕し、粉砕した残留物を減圧下で乾燥させて、確実にトルエンを完全に除去する。残留物に20mLのペンタンを添加し、得られた混合物をグローブボックス冷凍庫に72時間置いて、黄色の沈殿物を得、これを冷却したPTFEフリットに通して濾過することによって収集し、減圧下で乾燥させて0.12gの化合物(1C)(22%の収率)を得る。H NMR(400MHz,ベンゼン-d)δ7.21(t,J=7.4Hz,1H),7.08-7.01(m,2H),6.88(t,J=7.5Hz,1H),6.81(dt,J=7.6,1.4Hz,1H),6.76-6.71(m,1H),5.58-5.51(m,2H),3.48(dt,J=11.8,5.6Hz,2H),3.34(s,1H),3.19(dt,J=12.1,5.8Hz,2H),2.73(dq,J=12.2,6.0Hz,3H),2.61(td,J=7.5,6.9,4.0Hz,5H),2.48(d,J=5.8Hz,10H),2.27(s,6H),2.15(s,7H),2.11(s,7H),1.83(s,2H),1.72-1.61(m,3H),1.44-1.35(m,3H),1.31(dd,J=14.8,7.4Hz,3H),0.93(s,2H),0.93-0.86(m,3H)。13C NMR(101MHz,ベンゼン-d)δ147.35,146.46,142.43,133.37,132.09,131.93,130.96,130.25,130.11,124.83,123.77,121.68,119.94,63.63,57.68,53.33,49.12,36.11,36.07,32.67,22.32,16.82,16.78,16.70,16.35,16.29,13.79。着火試験法に従って着火性能を測定し、溶解度試験法に従って測定する。溶解度および最高温度までの時間の結果は、後で表1に報告される。
発明例12(IE12):化合物(4)からの化合物(1D)(MがZrであり、各RがCH-(1,3-フェニレン)-CHである化合物(1D))の合成
PTFEコーティングされたマグネチックスターラバーを備える、オーブンで乾燥させた清潔な40mLバイアルに、調製物8のテトラ(3-メチルベンジル)ジルコニウム(0.12g、0.2mmol)および5mLの乾燥脱気トルエンを充填する。化合物4を固体としてバイアルに添加し、混合物を室温で2時間撹拌する。混合物に30mLのペンタンを添加し、濾過によりベージュ色の固体を収集し、次いで固体を10mLの冷たいペンタンで洗浄して88mgの所望の生成物(53.4%収率)を得る。H NMR(400MHz,ベンゼン-d)δ7.25-7.10(m,1H),7.05-6.98(m,2H),6.86-6.70(m,3H),5.50(d,J=7.8Hz,1H),5.44(s,1H),3.53-3.40(m,2H),3.29-3.20(m,1H),3.15(dt,J=12.0,5.8Hz,2H),2.69(q,J=6.1,5.5Hz,3H),2.57(td,J=10.9,5.3Hz,2H),2.47(s,6H),2.42(s,6H),2.29(s,3H),2.24(s,7H),2.15(s,7H),2.10(s,7H),1.98(s,3H),1.78(s,2H),0.91-0.83(m,0H),0.87(s,2H)。13C NMR(101MHz,ベンゼン-d)δ147.27,141.46,137.28,133.33,132.11,131.90,130.95,130.22,130.14,125.71,124.35,121.30,120.39,63.48,57.66,53.13,49.13,21.59,16.77,16.71,16.34,16.27。着火試験法に従って着火性能を測定し、溶解度試験法に従って測定する。溶解度および最高温度までの時間の結果は、後で表1に報告される。
比較例3(CE3):疎水性ヒュームドシリカとMAOを含む噴霧乾燥製剤中のCE2のHN5Zrジベンジルで作製された比較単峰性触媒系を使用したエチレンおよび1-ヘキセンの共重合による比較単峰性ポリ(エチレン-co-1)-ヘキセン)コポリマー。IE6の単峰性触媒系の代わりに比較単峰性触媒系を使用することを除いて、IE8の手順を複製する。比較ポリ(エチレン-co-1-ヘキセン)のコポリマーは、単峰性分子量分布として、0.20g/10分の高負荷分子量分布(HLMIまたはI21)、および0.9312g/cmの密度を特徴とする。樹脂の粒子サイズおよび粒子サイズ分布は、表2に示される。
化合物(1A)は、溶解度試験法に従って測定して、60重量パーセントのn-ヘキサンを含むヘキサンへの、2.3重量パーセントの溶解度を有する。予想外に、ヘキサンへの化合物(1A)の溶解度は、ヘキサンへのHN5Zrジベンジル(CE2)の溶解度よりも76倍高い。
着火試験法では、化合物(1A)は、0.8分の最高温度までの時間を有する。予想外に、化合物(1A)の最高温度までの時間は、二塩化HN5Zr(CE1)の6倍良好、HN5Zrジベンジル(CE2)の99倍良好である。
表1では、化合物(1)は、アルカンへの顕著に増加した溶解度を有し、それにより、触媒系間の移行の複雑さの低減を可能にし、比較プレ触媒HN5Zrジベンジルのものよりも顕著に高い着火性能を有し、気相重合反応器の分配プレートのファウリングを低減することができる。したがって、化合物(1)は、以前の非MCNプレ触媒の前述の問題を解決する。
表2において、APS(mm)はミリメートル単位の平均粒子サイズである。IE8の予測的な本発明の単峰性ポリ(エチレン-co-1-ヘキセン)コポリマーの粒子の予想される平均粒子サイズは、CE3の比較単峰性ポリ(エチレン-co-1-ヘキセン)コポリマーの粒子の測定APSよりも大きい。
底部キャッチパンは、0.074mm(200メッシュ)スクリーンを通過する粒子を収集する。微粉の割合は、0.074mm(200メッシュ)スクリーンにトラップされた粒子の重量%と0.074mm(200メッシュ)スクリーンを通過してボトムキャッチパンに集められた粒子の重量%の合計に等しくなる。表2では、CE3の比較単峰性ポリ(エチレン-co-1-ヘキセン)コポリマーの測定された微粉の割合は、IE8の予測的な本発明の単峰性ポリ(エチレン-co-1-ヘキセン)コポリマーの予測される微粉の割合よりも高い。
本願発明には以下の態様が含まれる。
項1.
式(1)の化合物であって、
式中、Mが、ZrまたはHfであり、各Rが、独立して、メチル、非置換(C~C)アルキル基、非置換(C~C12)アルキル基、非置換もしくは置換第四級アリールアルキル基であるか、または両方のR基が、一緒に結合してR’-R’を与え、R’-R’が、非置換もしくは置換(アリール)アルキレンである、化合物。
項2.
少なくとも1つのRが、独立して、式-(C(RQCRの第四級-(アリール)アルキル基であり、式中、下付き文字mが、1、2、または3であり、各Rが、独立して、Hまたは(C~C)アルキルであり、各Qが、独立して、存在しないか、(C~C)アルキレン、または非置換もしくは置換フェニレンであり、各R、R、およびRが、独立して、H、または独立して非置換もしくは置換(C~C15)アルキルであり、各置換基が、独立して、非置換(C~C)アルキル、ハロゲン、-Oアルキル、および-N(アルキル)から選択される1つ以上の置換基を独立して有する、項1に記載の化合物。
項3.
少なくとも1つのRが、独立して、-CHQCRであり、各Qが、独立して、非置換フェニレンであり、各R、R、およびRが、独立して、非置換(C~C15)アルキルである、項1または2に記載の化合物。
項4.
少なくとも1つのRが、-CH-(非置換フェニレン)-CRであり、各非置換フェニレンが、非置換1,4-フェニレン、非置換1,3-フェニレン、または非置換1,2-フェニレンであり、各R、R、およびRが、独立して、非置換(C~C15)アルキルである、項2または3に記載の化合物。
項5.
各Rが、独立して、メチル、非置換(C~C)アルキル基、または非置換(C~C12)アルキル基である、項1に記載の化合物。
項6.
両方のR基が、一緒に結合してR’-R’を与え、R’-R’が、非置換または置換アルキレンである、項1に記載の化合物。
項7.
両方のR基が、一緒に結合してR’-R’を与え、R’-R’が、置換アリールアルキレンである、項1に記載の化合物。
項8.
Mが、Zrである、項1~7のいずれか一項に記載の化合物。
項9.
前記化合物およびヘキサンの総重量に基づいて、少なくとも60重量パーセントのn-ヘキサン(CH(CHCH)を含むヘキサンにおいて少なくとも0.10重量パーセントの溶解度を特徴とする、項1~8のいずれか一項に記載の化合物。
項10.
式(1A)、(1B)、(1C)、または(1D)の、化合物。
項11.
項1~10のいずれか一項に記載の式(1)の化合物を合成する方法であって、前記方法が、式(2)の化合物
(式中、Mが、化合物(1)について定義された通りであり、各Xが、独立して、Cl、Br、またはIである)を、有効な反応条件下で、非プロトン性溶媒中で、式XMgRまたはMの有機金属試薬(式中、Rが、化合物(1)について定義された通りであり、Xが、Cl、Br、またはIであり、Mが、Li、Zn、Sn、およびCuから選択され、下付き文字nが、1~4の整数であり、Mの形式酸化状態に等しい)と、接触させ、それにより式(1)の前記化合物を合成することを含む、方法。
項12.
アルカン中の項1~10のいずれか一項に記載の化合物の溶液であって、前記溶液が、摂氏25度および101キロパスカルの液体であり、前記溶液中の前記化合物の前記濃度が、前記溶液の重量に基づいて少なくとも0.10重量パーセントである、溶液。
項13.
項1~10のいずれか一項に記載の化合物と、活性化剤と、任意選択的に担体材料と、の活性化反応の生成物を含む、触媒系。
項14.
メタロセンプレ触媒、またはメタロセンプレ触媒と活性化剤との活性化反応の生成物をさらに含む、項13に記載の触媒系。
項15.
ポリオレフィンポリマーを作製する方法であって、項13または14に記載の触媒を、有効な重合条件下の重合反応器内で、エチレン、プロピレン、(C~C20)アルファ-オレフィン、および1,3-ブタジエンから選択される少なくとも1つのオレフィンモノマーと接触させ、それにより前記ポリオレフィンポリマーを作製することを含む、方法。

Claims (10)

  1. 式(1)の化合物であって、
    Figure 0007493498000018
    式中、MがZrまたはHfであり、1つのRが非置換もしくは置換第四級アリールアルキル基であり、他のRが、メチル、非置換(C~C)アルキル基、非置換(C~C12)アルキル基、または非置換もしくは置換第四級アリールアルキル基であり、
    前記非置換もしくは置換第四級アリールアルキル基が式-(C(RQCRで表される基であり、下付き文字mが、1、2、または3であり、各Rが独立してHまたは(C~C)アルキルであり、各Qが独立して非置換もしくは置換フェニレンであり、各R、R、およびRが独立して、非置換もしくは置換(C~C15)アルキルであり、各置換基が独立して、非置換(C~C)アルキル、ハロゲン、-Oアルキル、および-N(アルキル)から選択される、化合物。
  2. 前記非置換もしくは置換第四級アリールアルキル基が式-CHQCRで表される基であり、各Qが独立して非置換フェニレンであり、各R、R、およびRが独立して、非置換(C~C15)アルキルである、請求項1に記載の化合物。
  3. 前記非置換もしくは置換第四級アリールアルキル基が、式-CH-(非置換フェニレン)-CRで表される基であり、各非置換フェニレンが、非置換1,4-フェニレン、非置換1,3-フェニレン、または非置換1,2-フェニレンであり、各R、R、およびRが独立して、非置換(C~C15)アルキルである、請求項1に記載の化合物。
  4. MがZrである、請求項1~3のいずれか一項に記載の化合物。
  5. 式(1A)の化合物。
    Figure 0007493498000019
  6. 請求項1~5のいずれか一項に記載の式(1)の化合物を合成する方法であって、前記方法が、式(2)の化合物
    Figure 0007493498000020
    (式中、Mが化合物(1)について定義された通りであり、各Xが独立して、Cl、Br、またはIである)を、有効な反応条件下で、非プロトン性溶媒中で、式XMgRまたはMの有機金属試薬(式中、Rが化合物(1)について定義された通りであり、Xが、Cl、Br、またはIであり、Mが、Li、Zn、Sn、およびCuから選択され、下付き文字nが1~4の整数であり、Mの形式酸化状態に等しい)と、接触させ、それにより式(1)の化合物を合成することを含む、方法。
  7. アルカン中の請求項1~5のいずれか一項に記載の化合物の溶液であって、前記溶液が摂氏25度および101キロパスカルの液体であり、前記溶液中の前記化合物の濃度が前記溶液の重量に基づいて少なくとも0.10重量パーセントである、溶液。
  8. 請求項1~5のいずれか一項に記載の化合物と、活性化剤と、任意選択的に担体材料と、の活性化反応の生成物を含む、触媒組成物。
  9. メタロセンプレ触媒、またはメタロセンプレ触媒と活性化剤との活性化反応の生成物をさらに含む、請求項8に記載の触媒組成物。
  10. ポリオレフィンポリマーを作製する方法であって、請求項8または9に記載の触媒組成物を、有効な重合条件下の重合反応器内で、エチレン、プロピレン、(C~C20)アルファ-オレフィン、および1,3-ブタジエンから選択される少なくとも1つのオレフィンモノマーと接触させ、それによりポリオレフィンポリマーを作製することを含む、方法。
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