JPH01242607A - スチレン系重合体の製造方法とその触媒 - Google Patents

スチレン系重合体の製造方法とその触媒

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JPH01242607A
JPH01242607A JP63068319A JP6831988A JPH01242607A JP H01242607 A JPH01242607 A JP H01242607A JP 63068319 A JP63068319 A JP 63068319A JP 6831988 A JP6831988 A JP 6831988A JP H01242607 A JPH01242607 A JP H01242607A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〕 本発明は、スチレン系重合体の製造方法及び該方法に用
いる触媒に関し、詳しくは重合体連鎖の立体化学構造が
主としてシンジオタクチック構造を有するスチレン系重
合体を効率よく製造する方法及び該方法に用いる触媒に
関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕従来か
ら、スチレンやスチレン誘導体を重合するにあたって、
(A)チタン化合物及び(B)有機アルミニウム化合物
と縮合剤との接触生成物からなる二成分系触媒を用いる
ことが知られている(特開昭62−187708号公報
)。
しかしながら、上記触媒は触媒成分が高価であるという
欠点を有するとともに、充分な活性を示さないという問
題があった。
そのため、触媒活性を向上させる目的で、第三成分とし
て有機アルミニウム化合物を添加することが提案されて
いるが、なお、充分な活性向上をもたらす第三成分は知
られていない。
そこで、本発明者らは、上記触媒の活性を向上させ、ス
チレン系重合体を一層効率よ(製造する方法を開発すべ
く、鋭意研究を重ねた。
〔課題を解決するための手段〕
その結果、触媒系に有機ポリヒドロキシ化合物を配合す
ることにより、その触媒活性を著しく向上できることを
見出した。本発明は、かかる知見に基いて完成したもの
である。
すなわち、本発明は、(A)チタン化合物、(B)有機
アルミニウム化合物と水との接触生成物及び(C)有機
ポリヒドロキシ化合物からなることを特徴とするスチレ
ン系重合体の製造用触媒を提供するものである。
なお、本発明の触媒において、有機アルミニウム化合物
と水との接触生成物を調製する際に、上記の(C)成分
の有機ポリヒドロキシ化合物を存在させてもよい。
本発明の触媒は、上記の(A)、CB)及び(C)成分
を主成分とするものであるが、ここで(A)成分のチタ
ン化合物については、各種のものがある。例えば一般式 %式%(1) ([1) 〔式中、R1,Rg、R:l及びR4はそれぞれ水素原
子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のア
ルコキシ基、炭素数6〜20のアリール基。
アルキルアリール基、アリールアルキル基、炭素数1〜
20のアシルオキシ基、シクロペンタジェニルi、z換
シクロペンタジェニル基、インデニル基あるいはハロゲ
ン原子を示す。a、b、cはそれぞれ0〜4の整数を示
し、d、eはそれぞれO〜3の整数を示す。〕で表わさ
れるチタン化合物及びチタンキレート化合物よりなる群
から選ばれた少なくとも一種の化合物である。
この一般式(I)又は(■)中のRI、 R2,R:1
及びR4はそれぞれ水素原子、炭素数1〜20のアルキ
ル基(具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、ブ
チル基、アミル基、イソアミル基。
イソブチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基など
)、炭素数1〜20のアルコキシ基(具体的にはメトキ
シ基、エトキシ基、プロポキシ基。
ブトキシ基、アミルオキシ基、ヘキシルオキシ基。
フェノキシ基、2−エチルへキシルオキシ基など)。
炭素数6〜20の了り−ル基、アルキルアリール基、ア
リールアルキル基(具体的にはフェニル基。
トリル基、キシリル基、ベンジル基など)、炭素数1〜
20のアシルオキシ基(具体的にはヘプタデシルカルボ
ニルオキシ基など)、シクロペンタジェニル基、置換シ
クロペンタジェニル基(具体的にはメチルシクロペンタ
ジェニル基、  1. 2−ジメチルシクロペンタジェ
ニル基5ペンタメチルシクロペンタジエニル基など)、
インデニル基あるいはハロゲン原子(塩素、臭素、沃素
、弗素)を示す。これらR’、R”、R”及びR4は同
一のものであっても、異なるものであってもよい。さら
にa、b、cはそれぞれ0〜4の整数を示し、またd、
eはそれぞれO〜3の整数を示す。
このような一般式(1)で表わされる四価チタン化合物
およびチタンキレート化合物の具体例としては、メチル
チタニウムトリクロライド、チタニウムテトラメトキシ
ド、チタニウムテトラエトキシド、チタニウムモノイソ
プロポキシトリクロライド、チタニウムジイソプロポキ
シジクロライド、チタニウムトリイソプロポキシモノク
ロライド、テトラ(2−エチルへキシルオキシ)チタニ
ウム、シクロペンタジェニルチタニウムトリクロライド
、ビスシクロペンタジェニルチタニウムジクロライド、
シクロペンタジェニルチタニウムトリメトキサイド、シ
クロペンタジェニルトリメチルチタニウム、ペンタメチ
ルシクロペンタジェニルチタニウムトリメトキサイド、
ペンタメチルシクロペンタジェニルトリメチルチタニウ
ム、四塩化チタン、四臭化チタン、ビス(2,4−ペン
タンジオナート)チタニウムオキサイド、ビス(2゜4
−ペンタンジオナート)チタニウムジクロライド、ビス
(2,4−ペンタンジオナート)チタニウムジブトキシ
ドなどが挙げられる。(A)成分のチタン化合物として
は、上述のほか、一般式 〔式中、R5,Rhはそれぞれハロゲン原子、炭素数1
〜20のアルコキシ基、アシロキシ基を示し、kは2〜
20を示す。] で表わされる縮合チタン化合物を用いてもよい。
さらに、上記チタン化合物は、エステルやエーテルなど
と錯体を形成させたものを用いてもよい。
(A)成分の他の種類である一般式(ff)で表わされ
る三価チタン化合物は、典型的には三塩化チタンなどの
三ハロゲン化チタン、シクロペンタジェニルチタニウム
シクロリドなどのシクロペンタジェニルチタン化合物が
あげられ、このほか四価チタン化合物を還元して得られ
るものがあげられる。これら三価チタン化合物はエステ
ル、エーテルなどと錯体を形成したものを用いてもよい
一方、上記の(A)成分とともに触媒の主成分を構成す
る(B)成分は、各種の有機アルミニウム化合物と水と
の接触生成物を熱処理して得られるものである。原料と
して用いる有機アルミニウム化合物としては、通常は一
般式 %式%() 〔式中、R7は炭素数1〜Bのアルキル基を示す。〕で
表わされる有機アルミニウム化合物、具体的にはトリメ
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等があげられ、中でもトリメチルア
ルミニウムが最も好ましい。
このような有機アルミニウム化合物と接触させる水は、
通常の水、氷又は各種の含水化合物、例えば溶媒飽和水
、無機物の吸着水あるいはCu5O,・5H,O等の金
属塩含有結晶水等を充当すればよい。
(B)成分の代表としてのアルキルアルミニウム等の有
機アルミニウム化合物と水との反応生成物の例は、具体
的には一般式 (式中、nは重合度を示す。)で表わされる鎖状アルキ
ルアルミノキサンあるいは一般式で表わされる繰り返し
単位を有する環状アルキルアルミノキサン等がある。
一般に、トリアルキルアルミニウム等の有機アルミニウ
ム化合物と水との接触生成物は、上述の鎖状アルキルア
ルミノキサンや環状アルキルアルミノキサンとともに、
未反応のトリアルキルアルミニウム、各種の縮合生成物
の混合物、さらにはこれらが複雑に会合した分子であり
、これらはトリアルキルアルミニウムと水との接触条件
によって様々な生成物となる。
この際の有機アルミニウム化合物と水との反応は特に限
定はなく、公知の手法に準じて反応させればよい。例え
ば、■有機アルミニウム化合物を有機溶剤に溶解してお
き、これを水と接触させる方法、■重合時に当初有機ア
ルミニウム化合物を加えておき、後に水を添加する方法
、さらには■金属塩等に含有されている結晶水、無機物
や有機物への吸着水を有機アルミニウム化合物と反応さ
せる等の方法がある。なお、この反応は無溶媒下でも進
行するが、溶媒中で行うことが好ましく、好適な溶媒と
しては、ヘキサン、ヘプタン、デカン等の脂肪族炭化水
素あるいはベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭
化水素をあげることができる。
上述した有機アルミニウム化合物と水との反応に際して
、反応温度をやや高めとし、また反応時間を長く設定す
れば、分子量が上昇して、所望の分子量範囲の接触生成
物が得られる。
さらに、本発明の触媒の主成分を構成する(C)成分で
ある有機ポリヒドロキシ化合物は、脂肪族多価アルコー
ル、脂環式多価アルコール、芳香族多価アルコール等の
各種のものがあげられる。具体的には、脂肪族多価アル
コールとしては、炭素数1〜20の2〜20価脂肪族ア
ルコール、例えばエチレングリコール;プロピレングリ
コール;1.4−ブタンジオール;l、2−ベンタンジ
オール、ヘキサンジオール、ピナコール、グリセリン、
ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプ
ロピレングリコール等があげられる。
また、脂環式多価アルコールとしては、炭素数4〜30
の2〜10価脂環式アルコール、例えば1゜4−シクロ
ヘキサンジオール:1,3−シクロベンタンジオール、
ソルビット、マンニット等があげられる。さらに、芳香
族多価アルコールとしては、炭素数6〜30の2〜10
価芳香族アルコール、例えばヒドロキノン、レゾルシン
。カテコール、ピロガロール等があげられる。
本発明の触媒は、前記の(A)、 (B)、 (C)成
分を主成分とするものであり、前記の他さらに所望によ
り他の触媒成分、例えば他の有機金属化合物などを加え
ることもできる。この触媒を使用するあたっては、触媒
中の(AL (B)、 (C)成分の割合は、各種の条
件により一義的に定められないが、通常は(B)成分中
のアルミニウムと(A)成分中のチタンとの比、すなわ
ちアルミニウム/チタン(モル比)を1〜10’、好ま
しくは10〜104とし、(B)成分中のアルミニウム
と(C)成分中の水酸基の比、すなわちアルミニウム/
水酸基(モル比)を100=90〜100:0.01、
好ましくは100:50〜100 : 1とする。アル
ミニウム/水酸基のモル比が100:90を超えると、
触媒は炭化水素溶媒に不溶になり、充分な活性が発現し
ないことがある。また、逆に、この比率があまり低すぎ
ると、ポリヒドロキシ化合物の添加効果が発現しない。
本発明の触媒を使用するにあたっては、上記の(A)、
 (B)、 (C)成分を順次混合してもよいが、(B
)、(C)成分を混合した後に(A)成分を添加するの
が好ましい。
また、(B)成分の有機アルミニウム化合物と水との接
触生成物を調製する際に、同時に(C)成分を添加して
接触反応を行ってもよい。この場合には、本発明の触媒
は、(A)チタン化合物及び(Bo)有機アルミニウム
化合物と水と有機ポリヒドロキシ化合物との接触生成物
からなる。
上記のような本発明の触媒は、(A)、CB)及び(C
)成分からなるものでも、(A)及び(B”)成分から
なるものでも、主としてシンジオタクチック構造を有す
るスチレン系重合体の製造において高い活性を示す。
したがって、本発明はさらに上記触媒を用いてスチレン
系重合体を製造する方法をも提供するものである。
本発明の方法によりスチレン系重合体を製造するには、
上記(A)、(B)及び(C)成分又は(A)及び(B
o)成分を主成分とする触媒の存在下で、スチレン及び
/又はスチレン誘導体(アルキルスチレン、アルコキシ
スチレン、ハロゲン化スチレン、ビニル安息香酸エステ
ルなど)等のスチレン系モノマーを重合(あるいは共重
合)するが、この重合は塊状でもよく、ペンタン、ヘキ
サン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素、シクロヘキサン等
の脂環族炭化水素あるいはベンゼン、トルエン、キシレ
ン等の芳香族炭化水素溶媒中で行ってもよい。また、重
合温度は特に制限はないが、−般には−30″C〜+1
20°C1好ましくは一10°C〜+100°Cである
さらに、得られるスチレン系重合体の分子量を調節する
tこは、水素、有機アルミニウム等の連鎖移動剤の存在
下で重合反応を行うことが効果的である。
このようにして得られるスチレン系重合体は、主として
シンジオタクチック構造を有するものである。ここで、
スチレン系重合体における主としてシンジオタクチック
構造とは、立体化学構造が主としてシンジオタクチック
構造、即ち炭素−炭素結合から形成される主鎖に対して
側鎖であるフェニル基や置換フェニル基が交互に反対方
向に位置する立体構造を有することを意味し、そのタフ
ティシティ−は同位体炭素による核磁気共鳴法03C−
NMR法)により定量される。13c  l、JMR法
により測定されるタフティシティ−は、連続する複数個
の構成単位の存在割合、例えば2個の場合はダイアツド
、3個の場合はトリアット。
5個の場合はペンタッドによって示すことができるが、
本発明に言う[主としてシンジオタクチック構造を有す
るスチレン系重合体」とは、通常はダイアツドで75%
以上、好ましくは85%以上、若しくはペンタッド(ラ
セミペンタッド)で30%以上、好ましくは50%以上
のシンジオタクテイシテイ−を有するポリスチレン、ポ
リ(アルキルスチレン)、ポリ(ハロゲン化スチレン)
、ポリ(アルコキシスチレン)、ポリ(ビニル安息香酸
エステル及びこれらの混合物、あるいはこれらを主成分
とする共重合体を意味する。なお、ここでポリ(アルキ
ルスチレン)としては、ポリ(メチルスチレン)、ポリ
(エチルスチレン)、ポリ(イソプロピルスチレン)、
ポリ (ターシャリ−ブチルスチレン)等があり、ポリ
(ハロゲン化スチレン)としては、ポリ(クロロスチレ
ン)、ポリ(ブロモスチレン)、ポリ(フルオロスチレ
ン)等がある。また、ポリ(アルコキシスチレン)とし
ては、ポリ(メトキシスチレン)、ポリ(エトキシスチ
レン)等がある。これらのうち特に好ましいスチレン系
重合体としては、ポリスチレン。
ポリ(P−メチルスチレン)、ポリ(m−メチルスチレ
ン)、ポリ(p−ターシャリ−ブチルスチレン)、ポリ
(p−クロロスチレン)、ポリ(m−クロロスチレン)
、ポリ(p−フルオロスチレン)、さらにはスチレンと
p−メチルスチレンとの共重合体をあげることができる
本発明の方法により製造されるスチレン系重合体は、一
般に数平均分子量1,000〜5,000,000、好
ましくは50,000〜4.OQo、00Qのものであ
り、上記のようにジンジオクタティシティ−の高いもの
であるが、重合後、必要に応じて塩酸等を含む洗浄液で
脱灰処理し、さらに洗浄、減圧乾燥を経てメチルエチル
ケトン等の溶媒で洗浄して可溶分を除去し、得られる不
溶分をさらにクロロホルム等を用いて処理すれば、極め
てシンジオタクテイシテイ−の大きい高純度のスチレン
系重合体が入手できる。
〔実施例〕
次に、実施例及び比較例により本発明をさらに詳しく説
明する。
実施例1 (1)トリメチルアルミニウムと水との接触生成物の調
製 アルゴン置換した内容積1000 tdのガラス製容器
に硫#銅5水塩(CuS O,−5)(20) 74 
g(0,30モル)、トルエン500II11及びトリ
メチルアルミニウム74d(0,78モル)を入れ、2
0°Cで36時間反応させた。その後、固体部分を除去
し、得られた溶液から更に揮発性成分を減圧留去して接
触生成物16.5 gを得た。これをトルエン50戚に
溶解して触媒成分として用いた。
(2)スチレンの重合 内容積500mの反応容器にトルエン20〇−及び上記
(1)で得られた接触生成物をアルミニウム原子として
6ミリモル加え、これにエチレングリコール30X10
−3ミリモルを添加した後、ペンタメチルシクロペンタ
ジェニルチタニウムトリメトキシド60X10−3ミリ
モル及びスチレン50dを入れ、70°Cで1時間重合
反応を行った。
反応終了後、生成物を塩酸−メタノール混合液で洗浄し
、触媒成分を分解除去し、乾燥して重合体9、77 g
を得た。得られた重合体は、ラセミペンタッドでのシン
ジオタクテイシテイ−が96%のポリスチレンであるこ
とが判った。
実施例2 エチレングリコールの代わりにグリセリン20X10−
3ミリモルを用いたこと以外は、実施例1と同様に操作
してシンジオタクテイシテイ−が96%のポリスチレン
9.26gを得た。
実施例3 エチレングリコールの代わりにプロピレングリコール3
0X10−’ミリモルを用いたこと以外は、実施例1と
同様に操作して、シンジオタクテイシテイ−が97%の
ポリスチレン9.01gを得た。
実施例4 エチレングリコールの代わりに1,4−シクロヘキサン
ジオールl0XIO−’ミリモルを用いたこと以外は、
実施例1と同様に操作してシンジオタクテイシテイ−が
97%のポリスチレン10.78gを得た。
実施例5 エチレングリコール83X10−3ミリモルを用いたこ
と以外は、実施例1と同様に操作してシンジオタクテイ
シテイ−が96%のポリスチレン8.87gを得た。
比較例1 エチレングリコールの代わりにメタノール30XIO−
’ミリモルを用いたこと以外は、実施例1と同様に操作
したところ、シンジオタクテイシテイ−が95%のポリ
スチレンが0.60gLか得られなかった。
比較例2 エチレングリコールを添加しなかったこと以外は、実施
例1と同様に操作したが、シンジオタクテイシテイ−が
94%のポリスチレンが1.22gしか得られなかった
実施例6 (1)トリメチルアルミニウムと水とポリヒドロキシ化
合物との接触生成物の調製 アルゴン置換した内容積500/dのガラス製容器にト
ルエフ200渭f、硫酸銅5水塩(CuSO−・5Hz
O)23.7g (95ミリモル)、エチレングリコー
ル0.62g(10ミリモル)及びトリメチルアルミニ
ウム24d(250ミリモル)を入れ、40°Cで24
時間反応させた。その後、固体部分を除去し、得られた
溶液から更に揮発性成分を減圧留去して接触生成物6.
40gを得た。これをトルエン50/dに溶解して触媒
成分として用いた。
(2)スチレンの重合 内容積500dの反応容器にヘプタン200成及び上記
(1)で得られた接触生成物をアルミニウム原子として
6ミリモル加え、これにペンタメチルシクロペンタジェ
ニルチタニウムトリメチル0.06ミリモル及びスチレ
ン50dを入れ、70°Cで1時間重合反応を行った。
反応終了後、生成物を塩酸−メタノール混合液で洗浄し
、触媒成分を分解除去し、乾燥して重合体8.75gを
得た。
得られた重合体は、シンジオタクテイシテイ−が98%
のポリスチレンであることが判った。
実施例7 (1)トリメチルアルミニウムと水とポリヒドロキシ化
合物との接触生成物の調製 エチレングリコールの代わりにグリセリン0.46g(
5ミリモル)を用いたこと以外は、実施例1(1)と同
様の操作を行い、接触生成物6.35 gを得た。
(2)スチレンの重合 上記(1)で得た接触生成物を用いたこと以外は、実施
例1 (2)と同様に操作し、シンジオタクテイシテイ
−が98%のポリスチレン9.32gを得た。
実施例8 (1)トリメチルアルミニウムと水とポリヒドロキシ化
合物との接触生成物の調製 エチレングリコールの代わりに1.4−ブタンジオール
0.90g(10ミリモル)を用いたこと以外は、実施
例1(1)と同様の操作を行む1、接触生成物5.89
gを得た。
(2)スチレンの重合 上記(1)で得た接触生成物を用いたこと以外は、実施
例1(2)と同様に操作し、シンジオタクテイシテイ−
が97%のポリスチレン8.30gを得た。
実施例9 (1)トリメチルアルミニウムと水とポリヒドロキシ化
合物との接触生成物の調製 エチレングリコールの代わりに1. 4−シクロヘキサ
ンジオール1.16g(10ミリモル)を用いたこと以
外は、実施例1 (1)と同様の操作を行い、接触生成
物7.02gを得た。
(2)スチレンの重合 上記(1)で得た接触生成物を用いたこと以外は、実施
例1 (2)と同様に操作し、シンジオタクテイシテイ
−が98%のポリスチレン9.77gを得た。
比較例3 (1)トリメチルアルミニウムと水とポリヒドロキシ化
合物との接触生成物の調製 エチレングリコールの代わりにメタノール0.32g(
10ミリモル)を用いたこと以外は、実施例1(1)と
同様の操作を行い、接触生成物5.23gを得た。
(2)スチレンの重合 上記(1)で得た接触生成物を用いたこと以外は、実施
例1 (2)と同様に操作したが、シンジオタクテイシ
テイ−が93%のポリスチレンが0.70gLか得られ
なかった。
比較例4 (1)トリメチルアルミニウムと水との接触生成物の調
製 エチレングリコールを添加しなかった以外は、実施例1
(1)と同様の操作を行い、接触生成物5、77 gを
得た。
(2)スチレンの重合 上記(1)で得た接触生成物を用いたこと以外は、実施
例1(2)と同様に操作したが、シンジオタクテイシテ
イ−が94%のポリスチレンが1.24gLか得られな
かった。
上記の実施例1〜9及び比較例1〜4において用いたポ
リヒドロキシ化合物の種類及び量と得られた重合体の収
量及びシンジオタクテイシテイ−を下記の第1表に示す
(以下余白) 第1表 * アルミニウム原子と水酸基とのモル比を示す。
〔発明の効果〕
本発明の触媒は、著しく高い活性を有するものである。
したがって、この触媒を用いてスチレン系モノマーを重
合すれば、シンジオタクテイシテイ−の高いスチレン系
重合体を効率よく製造することができる。
このようにして得られるシンジオタクチック構造のスチ
レン系重合体は、耐熱性、耐薬品性等の各種物性にすぐ
れたものであり、様々な用途に幅広くかつ有効に利用さ
れる。
手続補正書(自発) 平成元年6月16日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)(A)チタン化合物、(B)有機アルミニウム化
    合物と水との接触生成物及び(C)有機ポリヒドロキシ
    化合物からなることを特徴とするスチレン系重合体の製
    造用触媒。(2)(A)チタン化合物及び(B’)有機
    アルミニウム化合物と水と有機ポリヒドロキシ化合物と
    の接触生成物からなることを特徴とするスチレン系重合
    体の製造用触媒。 (3)スチレン及び/又はスチレン誘導体を重合するに
    あたり、請求項1又は2記載の触媒を用いることを特徴
    とするスチレン系重合体の製造方法。 (4)スチレン系重合体が、主としてシンジオタクチッ
    ク構造を有するスチレン系重合体である請求項4記載の
    製造方法。
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