JPH03728A - シクロオレフィンポリマーの製造方法 - Google Patents
シクロオレフィンポリマーの製造方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
に詳しくは、メクセシス触媒を用いてノルボルネン基を
有するシクロオレフィンモノマーを開環重合する方法に
関する。
えば、ジシクロペンタジェン(I)CP)はシクロペン
タジェンをディールス・アルダ−反応により三量化する
ことにより得ることができ、ジヒドロジシクロペンクジ
エンはシクロペンタジェンとシクロペンテンのディール
ス・アルダ−反応によって得ることができる。未置換又
は置換ノルボルネンはシクロペンタジェン所定のオレフ
ィンとのディールス・アルダ−反応で合成可能であり、
テトラシクロドデセン類はシクロペンタジェンとノルボ
ルネン類とのディールス・アルダ−反応によって得られ
る。対称型及び非対称型のシクロペンタジェン三量体や
シクロペンタジェン四量体は同様にしてシクロペンタジ
ェンのディールス・アルダ−反応によって又はDCPO
熱処理によって得られる。
タセシス共触媒を含有するメタセシス触媒系を用いる開
環重合によって行われる。メタセシス触媒は一般にモリ
ブデン、タングステン及びタンタル化合物から選択され
、メタセシス共触媒はアルキルアルミニウムやアルキル
アルミニウムハライドなどの有機金属化合物から選択さ
れる。
タングステンハライドやタングステンオキシハライドの
ようなタングステン含有触媒を開示している。この系で
はまず触媒を溶剤に懸濁させ、これにアルコール又はフ
ェノール化合物を加、tてモノマーに溶解しやすくし、
さらにルイス塩基又はキレート化剤を加えてタングステ
ン化合物を含むモノマー溶液の事前の重合を防止してい
る。タングステン化合物の量は溶剤11当たり0.1〜
0.7モルであり、アルコール又はフェノール化合物に
対するタングステン化合物の重量比は1:l〜1:3で
あり、ルイス塩基又はキレート化剤の量はタングステン
化合物1モル当たり1〜5モルである。
ために水分及び空気の不存在下に行われる。
記のごとき手順で取り扱われる。この特許における共触
媒はテトラブチル錫及び炭素数1〜IOのアルキル基を
有するアルキルアルミニウム化合物(例えば、アルキル
アルミニウムシバライド、ジアルキルアルミニウムハラ
イドなど)から選択される。好ましいアルキル基はエチ
ル基であり、もっとも好ましい共触媒はジエチルアルミ
ニウムクロライドである。これらの共触媒は空気や水分
に対し敏感であるが、シクロオレフィンモノマーには容
易に溶解する。
クロオレフィン重合用のメタセシス触媒系を開示してい
る。ここで用いられる触媒は有機アンモニウムイソボリ
モリブデート及び有機アンモニウムイソポリタングステ
ートであり、これらはシクロオレフィンに可溶性でかつ
空気や水分に対し安定である。共触媒は上記の米国特許
第4,400.340号に開示されたものとはり同様で
あり、−Mに有機金属化合物、とくにアルキルアルミニ
ウムハライドから選択される。やや効果は劣るが、アル
ミニウムの代わりにリチウム、マグネシウム、ホウ素、
鉛、亜鉛、錫、珪素及びゲルマニウムであってもよく、
また有機金属化合物の全部又は一部に代えて全屈ハイド
ライドを用いることもできる。アルキルアルミニウム及
びそれに対応する有機金属化合物′も共触媒として使用
することができる。
合用のメタセシス触媒系においてアルコキシアルキルア
ルミニウムハライド又はアリールオキシアルキルアルミ
ニウムハライドを用いることを開示している。この共触
媒は有機アンモニウムイソポリクンゲステート又はイソ
ボリモリブデート触媒と組み合わせてノルボルネン系モ
ノマーの重合に用いるととくに有用であると記載されて
いる。アルキルアルミニウムハライド共触媒をアルコキ
シ又はアリールオキシアルキルアルミニウムハライドに
変性することによって共触媒の還元力が低下し、重合の
開始とその後の急速な重合に先立って室温において種々
の成分を混合したり、又は作業の中断に必要な充分なポ
ットライフが得られるようになる。
または部分的可溶性であって、空気および水に対し敏感
でなく、取扱い性に優れたメタセシス触媒を用いてシク
ロオレフィンモノマーを開環重合する方法を提供するに
ある。
メタセシス触媒とメタセシス共触媒から成るメタセシス
触媒系の存在下にノルボルネン基を有するシクロオレフ
ィンモノマーを開環重合する方法において、メタセシス
触媒として有機ホスホニウムモリブデート、有機ホスホ
ニウムタングステート、またはこれらに対応する有機ア
ルソニウム塩であって、かつモノマーに少なくとも部分
的に溶解するか又はモノマー中でエマルジョンを形成可
能な化合物を用いることを特徴とする。
オレフィンモノマーに完全に又は部分的に可溶性であり
、また酸素や水分に対して敏感でない、これらの触媒は
メクセシス共触媒、とくにアルコキシアルキルアルミニ
ウムハライドから選択さ・れる共触媒及び必要に応じて
他の成分と組み合わせてシクロオレフィンの溶液重合又
はバルク重合に用いられる。重合によって得られる生成
物は、分子内に不飽和側鎖を有している。
ウムモリブデート及びこれらに対応するタングステート
は次式によって示される。
ZH)uy−i+uM、o。
リン原子又はヒ素原子を表わし、0は酸素原子を表わし
、Mはモリブデン原子又はタングステン原子を表わし、
X及びyは分子中のM原子及び酸素原子の数であり、M
原子に対しては原子価+6、酸素原子に対しては原子価
−2が与えられる。R及びR1は同一でも異なっていて
もよく、水素、炭素数1〜20のアルキル基及びアルキ
レン基、炭素数5〜16の脂環式基から選択される。R
及びR1の全てが水素があったり炭素数の合計が小さす
ぎると、炭化水素や多くの有機溶剤又はシクロオレフィ
ンモノマーに溶解しなくなる。
ら選ばれ、かつ全てのRの炭素数の合計が20〜72、
とくに25〜48のものであり、またR1が炭素数1−
18のアルキル基から選ばれ、かつ全てのR1の炭素数
の合計が15〜54と、とくに21〜42のものである
。
て次のようなことが見い出された。全てのRが同一のと
きには、Rは炭素数を4〜18とすることが好ましい。
には残りのRの炭素数を1〜18とすることが好ましい
。3個のRが同一でかつ炭素数4〜6のものであるとき
には残りのRの炭素数を4〜18とすることが好ましい
。4個のRのうち2つが同一でかつ炭素数12〜18の
ものであるときには残りのRの炭素数は1〜18であれ
ば同一でも異なるものでもよい。全てのRが異なるもの
であるときには炭素数の合計は20〜72とすることが
できる。
なことが見い出された。触媒が炭化水素?’Fi 剤及
び/又はノルボルネン系モノマーに可溶性であることが
必要な場合にはR’の炭素数をあまり小さくすべきでは
ない。全てのR1が同一のときにはRの炭素数を5〜1
8とすることが好ましい。
の炭素数は1〜18であり、それらの合計は15〜72
であることが好ましい。R’ の一つが水素のときには
残りの二つのR1は炭素数12以上、とくに12〜18
とすることが好ましい。
、トリドデシルホスホニウムモリブデート及びタングス
テート、メチルトリカプリルホスホニウムモリブデート
及びタングステート、トリ(トリデシル)ホスホニウム
モリブデート及びタングステート、トリオクチルホスホ
ニウムモリプデート及びタングステート、これらに対応
するアルソニウムモリブデート及びタングステートなど
が挙げられる。
ノルボルネン系モノマーの開環重合に用いられる。好ま
しい共触媒はアルキルアルミニウム及びアルキルアルミ
ニウムハライド、とくに次式で示されるアルコキシアル
キルアルミニウム化合物及びアリールオキシアルキルア
ルミニウム化合物である。
ル基又はフェニル(置換基をもっていてもよい)であり
、R1は炭素数1〜18、好ましくは2〜4のアルキル
基であり、Xは塩素、沃素、臭素、弗素から選択される
ハロゲン、好ましくは塩素または沃素であり、aはアル
コキシ基又はアリールオキシ基(RO−’)の当量数で
あって、客勺1/2〜2・l/2、好ましくは約1−1
・3/4であり、bはアルキル基(R1)の当量数であ
って約1/4〜2、好ましくは約172〜1であり、0
体ハロゲン(X、)の当量数であって0〜2、好ましく
は約3/4〜1・1/4であり、a、b、cの合計は3
である。Cの定義においてCが0のときはハロゲンを含
まない触媒を意味する。
ライドも好ましい共触媒である。この場合のアリールオ
キシ基は、好ましくは立体障害のないフェノール類や置
換又は非置換のレゾルシン類から誘導される。とくに2
位及び6位に置換基をもたないフェノール類から誘導さ
れたフェノキシ基が好ましい。アリールオキシ基の形成
に用いる化合物の好ましい具体例としては、例えば、フ
ェノール、二個の水酸基の一方がエステル化された非置
換レゾルシン誘導体などが挙げられる。
、モノエチルアルミニウムジクロライド、エヂルアルミ
ニウムセスキクロライド、プロピルアルミニウムジクロ
ライド、イソブチルアルミニウムジクロライド、メチル
アルミニウムセスキクロライド、ジエチルアルミニウム
クロライド、エチルアルミニラ11ジイオダイド、プロ
ビルアルミニウムジイオダイドなどから誘導されるアル
コキシアルキルアルミニウムクロライド及びイオダイド
が含まれる。
おいて好ましい還元剤であるが、他の有機金属ハライド
還元剤も同様に使用することができる。適当な有機金属
共触媒を形成する金属はリチウム、マグネシウム、ホウ
素、鉛、亜鉛、錫、珪素及びゲルマニウムなどである。
部に代えて用いることができる。
が全モノマー1モル当たりモリブデン又はタングステン
が0.01〜50ミリモル、好ましくは0.1−10ミ
リモルとなるような割合で用いられる。
デン又はタングステンに対しアルミニウム又はそれに対
応する金属が約2oo:t〜1:10、好ましくは約5
0:l〜2:1である。
多環シクロオレフィンは次式(1)で示されるノルボル
ネン基の存在によって特徴づけられる。
えば、ノルボルネン、ジシクロペンタジェン、ジヒドロ
ジシクロペンタジェン、シクロペンタジェン三足体、テ
トラシクロドデセン、これらの置換体(例えば、炭素数
1〜6の低級アルキル基を有するノルボルネンやテトラ
シクロドデセンなど)が例示される。
ノルボルネン系モノマーである。
アルキル基、R及びR1が環中の2個の炭素原子ととも
に形成する炭素数4〜7の飽和及び不飽和の炭化水素環
状基から選択される。好ましいR及びR1は各々独立に
水素、炭素数1〜3のアルキル基、R及びR1と環中の
2個の炭素原子とで形成する炭素数5のモノ不飽和炭化
水素環状基から選択される。式(III)のR2及びR
3は各々独立に水素、炭素数1〜20、好ましくは1〜
3のアルキル基から選択される。
ば、ジシクロペンタジェン、ジシクロペンタジェンのオ
リゴマー(と(にシクロペンタジェンの三量体及び四囲
体)、メチルテトラシクロドデセン、エチルテトラシク
ロドデセン、エチリデンテトラシクロドデセン、2−ノ
ルボルネン、5−メチル−2−ノルボルネン、5.6−
シメチルー2−ノルボルネン、5−エチル−2−ノルボ
ルネン、5−ブチル−2−ノルボルネン、5−へキシル
−2−ノルボルネン、5−オクチル−2ノル゛ボルネン
、5−ドデシル−2−ノルボルネン、ビニルノルボルネ
ン、エチリデンノルボルネンなどが例示される。
fi ff1%までの範囲内で少なくとも一つ以上の他
の重合可能なモノマーを含んでいてもよい。このような
モノマーの好ましいものは炭素数4〜12、とくに4〜
8の単環シクロオレフィンから選択され、その具体例と
しては、シクロブテン、シクロペンテン、シクロペンタ
ジェン、シクロオクテン、シクロオクテン、l、5−シ
クロオクタジエン、シクロデセン、シクロドデセン、シ
クロドデカジエン、シクロドデカトリエンなどが挙げら
れる。
、好ましくは2〜3個の二重結合を有する二環シクロオ
レフィン(例えばノルボルナジェン)も用いることがで
きる。しかし、開環重合性のないシクロオレフィン、す
なわちシクロヘキセン及びその誘導体は溶剤として用い
ることはできるが、モノマーとしては用いることができ
ない。
炭化水素反応溶剤とを混合し、その混合物を反応器に装
入する。モノマーは一種でも二種以上であってもよい。
調節剤を加え、続いて少なくとも一つのを機金属共触媒
(例えば、アルキルアルミニウムハライド)と少なくと
も一つのモリブデート又はタングステート触媒を加える
。
00℃、好ましくは20〜80’C1又は室温で行われ
、2時間以内に終了する。重合はアルコールを添加する
ことによって停止される。生成物は滑らかで粘稠なポリ
マー溶液であり、溶剤を除去することによって熱可塑性
の固形ポリマーが得られる。
としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オ
クタン、シクロヘキサン、シクロヘキセン、シクロオク
タンなどのごとき炭素数4〜10の脂肪族及び脂環族炭
化水素溶剤;ベンゼン、[・)1エン、ナフタレンなど
のごとき炭素数6〜14で液状もしくは容易に液化しう
る芳香族炭化水素溶剤、 ジクロロメタン、クロロボル
ム、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどのごとき不
活性なrrL換基を有する置換炭化水素溶剤などが例示
される。これらのなかでシクロヘキサンは優れた溶剤で
あることが見い出された。生成するポリマーは必ずしも
溶剤に可溶である必要はない。溶剤の添加時期はとくに
制限されないが、溶剤の一部、好ましくは全体の0.1
〜10%は触媒を溶解するために用いられ、残部は触媒
溶液の添加に先立って加えられる。一般にモノマー10
0g当たり0.5〜21の溶剤が用いられる。
その具体例として例えば、水、メタノール1.エタノー
ル、イソプロピルアルコール、ベンジルアルコール、フ
ェノール、エチルメルカプタン、2−クロロエタノール
、l、3−ジクロロプロパツール、P−7’ロモフエノ
ール、エピクロルヒドリン、エチレンオキサイド、シク
ロペンテン−2−ハイドロパーオキサイド、クミルハイ
ドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイ
ド、ベンゾイルパーオキサイド、空気又は酸素などが例
示される。なかでも空気、パーオキサイド、又はハイド
ロパーオキサイドは優れた活性化剤であり、とくにベン
ゾイルパーオキサイドのような有機パーオキサイドが優
れている。活性化剤は共触媒1モル当たり通常0〜約3
モル、好ましくはO〜約1モルの割合で用いられる。活
性化剤は反応液調製のどの時点で添加してもよいが、最
後又は触媒とともに添加することが好ましい。
8で、かつ二重結合を形成する炭素原子の各々が少なく
とも1つの水素を有する非共役非環式オレフィンを用い
ることができる。残りの炭素原子は不活性な置換基を有
していてもよく、その具体例として水素、炭素数1〜8
のアルキル基が挙げられる。好ましい非環式オレフィン
の具体例としては、例えば、1−ブテン、3−メチル−
1−ブテンなどのごとき1−オレフィン:2−オレフィ
ン;3−オレフィン;非共役トリオレフインなどが例示
され、より好ましい非共役非環式オレフィンはl−ブテ
ン、3−メチル−1−ブテン、2−ペンテン、4−メチ
ル−2−ペンテンなどのごとき炭素数3〜8の1−オレ
フィン及び2−オレフィンから選択される二重結合を形
成する炭素原子に水素をもたない化合物は分子ffl!
I!J節剤として不活性である。また、ブタジェン、イ
ソプレンなどのごとき共役オレフィンも活性な調節剤と
して使用することができる。
0001〜約1モルの割合で用いられる。かかる非共役
非環式オレフィンは直接又は溶液として反応液調製のど
の時点で添加してもよいが、モノマーとともに添加する
ことが好ましい。もし最後に添加する場合には重合が始
まる前に加え、ることが好ましい。
剤及び非共役非環式オレフィンとともに最初に反応器に
装入される。これらの各成分は別、ヤに加えても混合物
として加えてもよい0次いで、共触媒及び触媒が別々に
加えられる。これらは通常上記のごとき炭化水素溶剤の
溶液として用いられる。添加順序を逆にして触媒、共触
媒の順にすることもできる。反応液中のモノマーをガス
クロマトグラフィーで検出し、それが消失すると重合反
応は完了したことになる。
ト触媒を含むメタセシス触媒系を用いてtG剤の不存在
下にシクロオレフィンモノマーを重合することによって
行われる。重合をモールド中で行う反応射出成形(RI
M)によればモノマーから一段階で固形の成形品が得ら
れる。成形品の具体例は、例えば、事務機器のハウジン
グ、家具、窓枠、自動車及びレジャー用車両の部品など
である。
ーに可溶性であるため、溶液重合で用いられる溶剤や他
の添加剤の不存在下に重合を行うことができる。共触媒
もモノマー可溶性であり、そのためにバルク重合が容易
となり、RIMによるノルボルネン系モノマーの重合が
可能となる。
ゲンを含むことが望ましい場合には、ハロゲンIt、給
源が用いられる。好ましいハロゲン供給源はハロシラン
であり、これはシクロオレフィンモノマー1モル当たり
通常0.05〜10ミリモル、好ましくは0.1〜2ミ
リモルの割合で用いられる。
メチルモノクロロシラン1、ジメチルジクロロシラン、
ジフェニルジクロロシラン、テトラクロロシランなどの
クロロシランが例示される。
明はこれらの実施例によって何ら制限されるものではな
い。
リブデート触媒の調製を示す。
II2) 3CL] xBr+4 (Nl14) Jo
z07+2111SO4→([C1h(CLLs]P[
(CIl□)icHi] ] a”。80□。
,04モル)を脱イオン水150滅に溶解した。他方、
ヘキサデシル−トリーn−ブチルホスホニウムプロマイ
F20.3g (0,04モル)を脱イオン水100m
1に溶解し、次いで濃硫酸2.0戒を加え、得られた溶
液を撹拌下に先のモリブデート水溶液と混合した。
、60分間還流した。緑色のメチレンクロライド層を除
去したのち、脱イオン水100−で3回洗浄し、硫酸マ
グネシウムで乾燥した。溶剤をロートベーパーで50°
Cで除去したのち、真空オーブン中で90℃で乾燥し暗
緑色の固体を得た。
0O’〜6003−’の領域にMOIIOZ6アニオン
に基づく吸収が見られた。また、リンNIIRではプロ
トンデ、カップリング後に、参照用に用いた外部添加0
85%リン酸に基づく鋭い一重線が33.7ρ四に見ら
れた。さらにプロトンNMRでは2.3 ppmに8個
のプロトンに基づ(巾の広い一重線が認められ、1.5
〜0.9 ppmの領域に52個のプロトンに基づくM
i雑なパターンのシグナルが認められた。
ングステートの調製例を示す。
cl!+] zBr+3NatWO*+211xSO4
10,5g (0,021モル) 20.4 g (
0,062モル)2.0 g→(CHz(CHz)ts
P[(CHz):+(Jhlsl zLO+*1000
dの丸底フラスコに脱イオン水150IIiを入れ、タ
ングステン酸ナトリウムを溶解して透明な溶液を得た(
A液)。一方、脱イオン水100Idにヘキサデシル−
トリーn−ブチルホスホニウムブロマイドを溶解し、次
いで濃硫酸を加えて白濁したエマルジョンを得た(B液
)。A液にB液を撹拌しながら混合し、二層から成る白
濁した混合物(C液)を得た。このC液にメチレンクロ
ライドを加えたのち、無色のメチレンクロライド層を除
去し、脱イオン水1001dで2回洗浄し、硫酸マグネ
シウムで乾燥した。溶剤を50°Cのロートペーパーで
除去したのち、90″Cの真空オーブン中で乾燥し、淡
青色の固体触媒を得た。
トイオン、すなわち(WbO+J−2を含む既知の有機
アンモニウムタングステー1・の吸収と同一であること
が認められた。
ルミニウム(DI!AC)及びシリコンテトラクロライ
ド(SiCj!4)を用いる、ジシクロペンタジェン(
DCP)とエチリデンノルボルネン(FNfl)から成
るモノマー混合物(DCP/ENB・92.5/7.5
重量比)の重合について示している。各成分はDCI’
/ENI3モノマー混合物の溶液として用いた。配合は
以下のとうりである。
施例2の触媒 0.1g(0,0
413mmol)DCr’/[!N11(92,5/7
.5) 40g(0,303noり 40g(
0,303aol)SiCj!4(0,25M)
2.0JIIe(0,50maoJ) 2.O1!
1(0,50a+mol)DI!AC(0,50M)
2.Oae (1,onaeol) 2.O
d (1,0mmol)まず、乾燥したボトル中に触媒
を入れ、1時間窒素パージしたのちモノマー混合物を加
えた。ボトルに栓をしたのち、数時間放こして触媒を溶
解させた。次いで、窒素雰囲気下でシリコンテトラクロ
ライドとDEAC共触媒を加え、再びボトルに栓をした
。数分後にボトルをオーブンに入れたところ反応が進行
した。
エマルジョンであった。この混合物にシリコンテトラク
ロライドを加えると黄褐色に変わり、さらにDHACを
加えると直ちに暗褐色に変わり、徐々に>i粘して粒状
の塊りが生成した、10分後に140°Cのオーブン中
に入れ、反応を促進させたところ暗褐色の固形ポリマー
が得られた。
マルジョンであった。DIl!八〇をへえると直ちに緑
色に変わり、次いで徐々に増粘しながら暗緑色に変わっ
た。5分後にボトルを140°Cのオーブン中に入れ、
その5分後にボトル全敗り出した。
マーであった。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、メタセシス触媒とメタセシス共触媒から成るメタセ
シス触媒系の存在下にノルボルネン基を有するシクロオ
レフィンモノマーを開環重合する方法において、メタセ
シス触媒として有機ホスホニウムモリブデート、有機ホ
スホニウムタングステート、またはこれらに対応する有
機アルソニウム塩であって、かつモノマーに少なくとも
部分的に溶解するか又はモノマー中でエマルジョンを形
成可能な化合物を用いることを特徴とするシクロオレフ
ィンポリマーの製造方法。 2、触媒が次式で示される化合物から選択される請求項
1記載の方法。 〔R_4Z〕_(2_y_−_6_x_)M_xO_y
〔 I 〕〔R■ZH〕〕_(2_y_−_6_x_)M
_xO_y〔II〕ここで、Zはリン原子又はヒ素原子を
表わし、Oは酸素原子を表わし、Mはモリブデン原子又
はタングステン原子を表わし、x及びyは分子中のM原
子及び酸素原子の数であり、M原子に対しては原子価+
6、酸素原子に対しては原子価−2が与えられる。R及
びR^1は同一でも異なっていてもよく、水素、炭素数
1〜20のアルキル基及びアルキレン基、炭素数5〜1
6の脂環式基から選択され、R及びR^1の合計は触媒
がシクロオレフィンモノマーに可溶性となる範囲で選択
される。 3、共触媒がアルキルアルミニウム、アルキルアルミニ
ウムハライド、アルコキシアルキルアルミニウムハライ
ド及びアリールオキシアルキルアルミニウムハライドか
ら選択された請求項2記載の方法。 4、触媒、共触媒に加えてハロゲン供給源を用いる請求
項1記載の方法。 5、触媒、共触媒及びモノマーを含む反応液をモールド
に供給し、バルク重合を行って熱硬化性ポリマーを得る
請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
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