JPH04227908A - ポリオレフィンの製造方法 - Google Patents

ポリオレフィンの製造方法

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JPH04227908A
JPH04227908A JP3123980A JP12398091A JPH04227908A JP H04227908 A JPH04227908 A JP H04227908A JP 3123980 A JP3123980 A JP 3123980A JP 12398091 A JP12398091 A JP 12398091A JP H04227908 A JPH04227908 A JP H04227908A
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ハンス−フリードリツヒ・ヘルマン
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ルートウイツヒ・ベーム
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F110/00Homopolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

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】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、極性非プロトン性溶剤
、特にハロゲン化炭化水素中で実施する、メタロセンと
アルミノキサンとの存在下でのポリオレフィンの製造方
法に関する。 【0002】 【従来の技術】1−オレフィンの懸濁重合において不活
性炭化水素、例えば色々な沸点範囲の石油留分およびジ
ーゼル油が一般に懸濁剤として使用される。 【0003】−60℃〜−100℃で溶剤としてのハロ
ゲン化炭化水素中において不均一系チグラー触媒によっ
てエチレンを重合することは公知である(Bestia
n 等、Angew.Chem. 74、第955〜9
65頁、1962参照)。しかしながらかゝる重合温度
は経済的に不利である。更に−50℃以上の温度では非
常に枝分かれした油状生成物が生じてしまう。 【0004】また、メチレンクロライドにおいて20℃
でプロピレンを重合することも公知である(Longo
 等、Makromol.Chem.、190、第23
57〜2361頁、(1989)参照)。触媒としては
1,1’−エチレン−ジ(4,5,6,7─テトラヒド
ロインデニル)ジルコニウム−ジクロライドをトリメチ
ルアルミニウムおよびジメチル−アルミニウム−フルオ
ライド(DMAF)と一緒に用いる。比較の為に、トル
エン中での重合も実施する。メチレンクロライド中での
この系はトルエン中でよりも高い活性を示すことが判っ
ているが、トルエン中でのこの系で達成される収率にほ
ど遠い。 【0005】 【発明の構成】本発明者は、極性非プロトン溶剤が可溶
性メタロセン/アルミノキサン−触媒によって1−オレ
フィンを懸濁重合する際の懸濁剤として有利に使用でき
ることを見出した。 【0006】 従って、本発明は、式    Ra −CH=CH−R
b [式中、Ra およびRb は互いに同じでも異な
っていてもよく、水素原子または炭素原子数1〜20の
アルキル基であるかまたはRa およびRb はそれら
が結合する炭素原子と一緒に炭素原子数4〜10の環を
形成している。] で表されるオレフィンを溶液状態で
または懸濁状態で−40〜150℃の温度、0.5〜1
00bar の圧力のもとで、式IまたはII 【0007】 【化5】 【0008】[ 式中、M1 はチタニウム、ジルコニ
ウムまたはハフニウムであり、R1 およびR2 は互
いに同じでも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン
原子、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数1
〜10のアルコキシ基、炭素原子数6〜10のアリール
基、炭素原子数6〜10のアリールオキシ基、炭素原子
数2〜10のアルケニル基、炭素原子数7〜40のアリ
ールアルキル基、炭素原子数7〜40のアルキルアリー
ル基または炭素原子数8〜40のアリールアルケニル基
を意味し、R3 およびR4 は互いに同じでも異なっ
ていてもよく、中心原子M1 と一緒にサンドイッチ構
造を形成し得る単核− または多核炭化水素基であり、
R5 は【0009】 【化6】 【0010】=BR6 、=AlR6 、−O−、−S
−、=SO、=SO2 、=NR6 、=CO、=PR
6 または=P(0)R6 を意味し、その際R6 、
R7 およびR8 は互いに同じでも異なっていてもよ
く、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜10のア
ルキル基、炭素原子数1〜10のフルオロアルキル基、
炭素原子数6〜10のフルオロアリール基、炭素原子数
6〜10のアリール基、炭素原子数1〜10のアルコキ
シ基、炭素原子数2〜10のアルケニル基、炭素原子数
7〜40のアリールアルキル基、炭素原子数8〜40の
アリールアルケニル基または炭素原子数7〜40のアル
キルアリール基であるかまたはR6 とR7 またはR
6 とR8 とはそれぞれそれらの結合する原子と一緒
に成って環を形成し、そしてM2 は珪素、ゲルマニウ
ムまたは錫である。] で表される化合物および式ll
l  【0011】 【化7】 【0012】[ 式中、R9 は互いに同じでも異なっ
ていてもよく、炭素原子数 1〜6 のアルキル基、フ
ェニル基またはベンジル基でありそしてnは2〜50の
整数である。] で表される線状の種類および/または
式 IV   【0013】 【化8】 【0014】[ 式中、R9 およびnは上記の意味を
有する。] で表される環状の種類のアルミノキサンと
より成る触媒の存在下に重合することによってポリオレ
フィンを製造するに当たって、重合を20℃で3より大
きい静的誘電率εを有する極性非プロトン性溶剤の存在
下に実施することを特徴とする、上記ポリオレフィンの
製造方法に関する。 【0015】本発明の方法で用いる触媒は、アルミノキ
サンと式IまたはII   【0016】 【化9】 【0017】で表されるメタロセンとで構成されている
。 【0018】これらの式中、M1 はチタニウム、ジル
コニウムおよびハフニウムより成る群の内の金属、好ま
しくはジルコニウムおよびハフニウムである。 【0019】R1 およびR2 は互いに同じでも異な
っていてもよく、水素原子、炭素原子数1〜10のアル
キル基、好ましくは炭素原子数1〜3のアルキル基、炭
素原子数1〜10のアルコキシ基、好ましくは炭素原子
数1〜3のアルコキシ基、炭素原子数6〜10、殊に6
〜8のアリール基、炭素原子数6〜10、殊に6〜8の
アリールオキシ基、炭素原子数2〜10、殊に2〜4の
アルケニル基、炭素原子数7〜40、殊に7〜10のア
リールアルキル基、炭素原子数7〜40、殊に7〜12
のアルキルアリール基、炭素原子数8〜40、殊に8〜
12のアリールアルケニル基またはハロゲン原子、殊に
塩素原子である。 【0020】R3 およびR4 は互いに同じでも異な
っていてもよく、中心原子M1 と一緒にサンドイッチ
構造を形成し得る単環− または多環炭化水素基である
。 【0021】R3 およびR4 は好ましくはフルオレ
ニル基、シクロペンタジエニル基またはインデニル基で
あり、これらの基本構造に追加的な置換基を有していて
もよい。 【0022】R5 は基R3 およびR4 を連結する
単独構成員−または複数構成員ブリッジであり、【00
23】 【化10】 【0024】=BR6 、=AlR6 、−O−、−S
−、=SO、=SO2 、=NR6 、=CO、=PR
6 または=P(0)R6 を意味し、その際R6 、
R7 およびR8 は互いに同じでも異なっていてもよ
く、水素原子、ハロゲン原子、好ましくは塩素原子、炭
素原子数1〜10のアルキル基、好ましくは炭素原子数
1〜3のアルキル基、特にメチル基、炭素原子数1〜1
0のフルオロアルキル基、好ましくはCF3 基、炭素
原子数6〜10のフルオロアリール基、好ましくはペン
タフルオロフェニル基、炭素原子数6〜10のアリール
基、好ましくは炭素原子数6〜8のアリール基、炭素原
子数1〜10のアルコキシ基、好ましくは炭素原子数1
〜4のアルコキシ基、特にメトキシ基、炭素原子数2〜
10のアルケニル基、好ましくは炭素原子数2〜4のア
ルケニル基、炭素原子数7〜40のアリールアルキル基
、好ましくは炭素原子数7〜10のアリールアルキル基
、炭素原子数8〜40のアリールアルケニル基、好まし
くは炭素原子数8〜12のアリールアルケニル基または
炭素原子数7〜40のアルキルアリール基、好ましくは
炭素原子数7〜12のアルキルアリール基であるかまた
はR6 とR7 またはR6 とR8 とはそれぞれそ
れらの結合する原子と一緒に成って環を形成してもよい
。 【0025】M2 は珪素、ゲルマニウムまたは錫、好
ましくは珪素またはゲルマニウムである。 【0026】R5 は=CR6 R7 、=SiR6 
R7 、=GeR6 R7 、−O−、−S−、=SO
、=PR6 または=P(0)R6 であるのが有利で
ある。 【0027】上に記載した式Iのメタロセンは一般に以
下の方法で製造できる: H2 R3 +ブチル−Li─→HR3 Li  X−
R5 −X                    
                ──────→HR
3 −R5 −R4 HH2 R4 +ブチル−Li─
→HR4 Li             2 ブチル−Li                 
             M1 Cl4 ─────
─→  LiR3 −R5 −R4 Li──────
──→【0028】 【化11】 【0029】(X= Cl、Br、I 、O−トシル基
)またはH2 R3 +ブチル−Li──→  HR3
 Li【0030】 【化12】 【0031】式IIのメタロセンは、金属塩化物M1 
Cl4 をリチウム化合物R3 LiおよびR4 Li
および場合によっはR1 LiまたはR2 Liと互い
に反応させることによって得ることができる。 【0032】有利なメタロセン化合物には、(アリール
アルキリデン)(9─フルオレニル)(シクロペンタジ
エニル)ジルコニウム−ジクロライド、(ジアリールメ
チレン)(9─フルオレニル)(シクロペンタジエニル
)ジルコニウム−ジクロライド、(ジアルキルメチレン
)(9─フルオレニル)(シクロペンタジエニル)ジル
コニウム−クロライド、ビスシクロペンタジエニル−ジ
ルコニウム−ジクロライド、(ジメチルシリル)(ビス
インデニル)ジルコニウム−ジクロライド、(エチレン
)(ビス−インデニル)ジルコニウム−ジクロライド、
(ビスジメチルシリル)(ビス−インデニル)ジルコニ
ウム−ジクロライド、(プロピレン)(ビス−インデニ
ル)ジルコニウム−ジクロライド、(ジフェニルメチレ
ン)(9−フルオレニル)(シクロペンタジエニル)ジ
ルコニウム−ジクロライド、(ビスシクロペンタジエニ
ル)ジルコニウム−ジベンジルおよびこれら化合物のそ
れぞれのハフニウム類似化合物がある。 【0033】共触媒は、式III  【0034】 【化13】 【0035】で表される線状の種類のおよび/または式
IV 【0036】 【化14】 【0037】で表される環状の種類のアルミノキサンで
ある。これらの式中、R9 は互いに同じでも異なって
いてもよく、炭素原子数 1〜6 のアルキル基、殊に
メチル基、エチル基、イソブチル基、ブチル基またはネ
オペンチル基、フェニル基またはベンジル基である。n
は2〜50、殊に5〜40の整数である。しかしながら
アルミノキサンの正確な構造は未だ知られていない。 【0038】アルミノサンは種々の方法で製造すること
ができる。 【0039】可能な方法の一つは、アルミニウムトリア
ルキル化合物の薄い溶液に水を注意深く添加するもので
あり、この場合にはアルミニウム− トリアルキル化合
物、殊にアルミニウム− トリメチルの溶液および水を
比較的多量の不活性溶剤中にそれぞれ少量ずつ導入しそ
して各添加の間、ガスの発生が終わるのを待つことによ
って行う。 【0040】他の方法では、細かく粉砕した硫酸銅五水
和物をトルエンに懸濁させ、ガラス製フラスコ中で、不
活性ガス雰囲気にて約−20℃で、4個の Al 原子
当たり約1 molの CuSO4・5H2O を使用
する程の量のアルミニウム− トリアルキルと混合する
。アルカンの放出下にゆっくり加水分解した後に、反応
混合物を室温で24〜48時間放置し、その間に温度が
約30℃を超えないように冷却する必要が起こり得る。 次いでトルエンに溶解したアルミノキサンから硫酸銅を
濾去し、溶液を減圧下に濃縮する。この製造方法では低
分子量のアルミノキサンがアルミニウム− トリアルキ
ルの放出下により大きいオリゴマーに縮合すると考えら
れる。 【0041】更にアルミノキサンは、不活性の脂肪族−
 または芳香族溶剤、殊にヘプタンまたはトルエンに溶
解したアルミニウム− トリアルキル、殊にアルミニウ
ム− トリメチルを結晶水含有のアルミニウム塩、殊に
硫酸アルミニウムと−20〜100℃の温度で反応させ
た場合にも得られる。この反応では溶剤と用いるアルミ
ニウムアルキルとの容量比が1:1〜50:1、殊に5
:1であり、アルカンの放出によって監視できる反応時
間は1〜200時間、殊に10〜40時間である。 【0042】結晶水含有アルミニウム塩の内、沢山の結
晶水を含有するものを用いるのが有利である。特に、硫
酸アルミニウム水和物、なかでも1モルのAl2(SO
4)3当たりに16あるいは18モルのH2O を持つ
結晶水高含有量の Al2(SO4)3・16H2O 
および Al2(SO4)3・18 H2Oが有利であ
る。 【0043】アルミノキサンを製造する別の変法の一つ
は、アルミニウム− トリアルキル、殊にアルミニウム
− トリメチルを固体、例えばSiO2 の存在下に懸
濁剤、殊に液状モノマー中、ヘプタンまたはトルエン中
に溶解し、次いでこのアルミニウム化合物を水と反応さ
せることより成る。 【0044】アルミノキサンを製造する為の上に概略的
に説明した方法の他に、別の方法も使用できる。製造方
法に関係なく、全てのアルミノキサン溶液は遊離状態で
または付加物として存在する未反応アルミニウム− ト
リアルキルを色々な量で含有している。この含有量は、
未だ正確に説明されていない触媒活性に影響を及ぼし且
つ用いるメタロセン化合物に依存して変化する。 【0045】メタロセンを重合反応において使用する以
前に式 (III)および/または式(IV)のアルミ
ノキサンにて予備活性することができる。若干の場合に
は、これが重合活性を著しく向上させそして粒子形態を
改善する。 この予備活性化は、重合媒体として高極性の溶剤を用い
る場合に、省くことができる。遷移金属化合物の予備活
性化は、メタロセンにて溶液状態で行う。この場合、そ
のメタロセンがアルミノキサンの極性炭化水素溶液に溶
解されているのが特に有利である。適する炭化水素とし
ては少なくともトルエンの静的誘電率に相当する静的誘
電率を有する脂肪族− または芳香族炭化水素が適して
いる。特にトルエンが有利である。 【0046】重合は公知の様に、溶液状態または懸濁状
態で連続的にまたは不連続的に一段階または多段階で−
40〜150℃、好ましくは−30〜100℃、特に0
〜80℃の温度で実施する。 【0047】式  Ra −CH=CH−Rb で表さ
れるオレフィンを重合(単独重合または共重合)する。 この式中、Ra およびRb は互いに同じでも異なっ
ていてもよく、水素原子または炭素原子数1〜20のア
ルキル基であるか、Ra およびRbはそれらが結合す
る炭素原子と一緒に炭素原子数4〜10の環を形成し得
る。この種の1−オレフィンの例には、エチレン、プロ
ピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−
 ペンテン、1−オクテン、ノルボルネンまたはノルボ
ルナジエンがある。特にエチレン、プロピレン、1−ブ
テンおよび4−メチル−1− ペンテンがある。 【0048】重合系の全圧は0.5〜100bar で
ある。特に工業的に有用な5〜60 barの圧力範囲
内で重合するのが有利である。 【0049】水素を分子量調整剤として使用することが
できる。 【0050】メタロセンは、1 dm3 の溶剤当たり
、遷移金属を基準として10−3〜10−7モル、殊に
10−4〜10−6モルの遷移金属濃度で使用する。ア
ルミノキサンは、1 dm3 の溶剤当たり10−5〜
10−1モル、殊に10−5〜10−2モルの濃度で使
用する。しかしながら原則として更に高濃度も可能であ
る。 【0051】重合は溶液−または懸濁状態で実施する。 用いる溶剤は20℃で3より大きい静的誘電率εを持つ
極性の非プロトン性溶剤、特にハロゲン化炭化水素の単
独または混合状態のもの、場合によっては他の不活性溶
剤との混合状態のものである。 【0052】   例には、クロロホルム             
             4.81        
  ジクロロフロロメタン             
     5.34          クロロベンゼ
ン                        
5.71          p−クロロトルエン  
                  6.08   
       クロロジフルオロメタン       
         6.11          1,
1,1−トリクロロエタン          7.5
3          ジクロロメタン       
                 9.08    
      o−ジクロロベンゼン         
         9.82          1,
2−ジクロロエタン              10
.65(CRC  Handbook  of  Ch
emistry  and  Physics、70版
、1989/90、E50参照)。 【0053】ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン
および1,1,1−トリクロロエタンが特に有利である
。 【0054】ハロゲン化炭化水素を溶剤または懸濁剤と
して本発明に従って用いることの長所は、従来技術に比
較して著しく大きな重合活性およびポリマーの大きな分
子量にある。 【0055】以下の実施例にて本発明を更に説明する。 【0056】 【実施例】実施例1 750mgのメチルアルミノキサン(市販品)(13m
molのAl)および1μmolのCp2 ZrCl2
 をアルゴン雰囲気で700cm3 の乾燥ジクロロメ
タンに溶解し、この溶液を、予め減圧処理し、加熱しそ
してアルゴンでフラッシュ洗浄した1.5cm3 の反
応器中に30℃で導入する。2bar のエチレンを添
加し、反応器内容物を50℃に5分間維持しそして7b
ar のもとでエチレンを2時間重合する。懸濁剤を除
きそして生成物を減圧状態で乾燥した後に、67000
0のMW (GPCで測定)および2.9の多分散性M
W /Mn を有する51.4gのポリエチレン(PE
)が得られる。 【0057】比較例A: 実施例1を懸濁剤としてn−ペンタン(ε=1.84)
を用いて繰り返す。収量は2.5 gである。 【0058】比較例B: 実施例1を懸濁剤としてトルエン(ε=2.38)を用
いて繰り返す。395000のMW (GPCで測定)
および2.9の多分散性MW /Mn を有する31.
4 gのポリエチレンが得られる。 【0059】実施例2: 実施例1をジクロロメタン中で30℃の重合温度で実施
すると、984000のMW (GPCで測定)および
2.8の多分散性MW /Mn を有する73.0 g
のポリエチレンが得られる。 【0060】比較例C: 実施例2を懸濁剤としてトルエン(ε=2.38)を用
いて繰り返す。938000のMW (GPCで測定)
および3.0の多分散性MW /Mn を有する30.
4 gのポリエチレンが得られる。 【0061】実施例3: 30℃の重合温度で1,1,1−トリクロロエタン中で
実施例2と同様に実験を実施すると、970000のM
W (GPCで測定)を有する61.2 gのポリエチ
レンが得られる。 【0062】実施例4: 30℃の重合温度で実施例2と同様にして0.5μmo
lのCp2 ZrCl2 を用いて1,2−ジクロロエ
タン中で実験を実施すると、1020000のMW (
GPCで測定)および2.8の多分散性MW /Mn 
を有する39.7 gのポリエチレンが得られる。 【0063】実施例5〜10: 下記表に総括掲載したメタロセンを用いて50℃にてジ
クロロメタン中で実施例2と同様にエチレンの重合を実
施した。用いたメタロセン濃度、収率および分子量を表
に示した。 【0064】   表

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  式    Ra −CH=CH−Rb
     [式中、Ra およびRb は互いに同じでも異なっ
    ていてもよく、水素原子または炭素原子数1〜20のア
    ルキル基であるかまたはRa およびRb はそれらが
    結合する炭素原子と一緒に炭素原子数4〜10の環を形
    成している。] で表されるオレフィンを溶液状態でま
    たは懸濁状態で−40〜150℃の温度、0.5〜10
    0bar の圧力のもとで、式IまたはII 【化1】 [ 式中、M1 はチタニウム、ジルコニウムまたはハ
    フニウムであり、R1 およびR2 は互いに同じでも
    異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素原
    子数1〜10のアルキル基、炭素原子数1〜10のアル
    コキシ基、炭素原子数6〜10のアリール基、炭素原子
    数6〜10のアリールオキシ基、炭素原子数2〜10の
    アルケニル基、炭素原子数7〜40のアリールアルキル
    基、炭素原子数7〜40のアルキルアリール基または炭
    素原子数8〜40のアリールアルケニル基を意味し、R
    3 およびR4 は互いに同じでも異なっていてもよく
    、中心原子M1 と一緒にサンドイッチ構造を形成し得
    る単核− または多核炭化水素基であり、R5 は 【化2】 =BR6 、=AlR6 、−O−、−S−、=SO、
    =SO2 、=NR6 、=CO、=PR6 または=
    P(0)R6 を意味し、その際R6 、R7 および
    R8 は互いに同じでも異なっていてもよく、水素原子
    、ハロゲン原子、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭
    素原子数1〜10のフルオロアルキル基、炭素原子数6
    〜10のフルオロアリール基、炭素原子数6〜10のア
    リール基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、炭素原
    子数2〜10のアルケニル基、炭素原子数7〜40のア
    リールアルキル基、炭素原子数8〜40のアリールアル
    ケニル基または炭素原子数7〜40のアルキルアリール
    基であるかまたはR6 とR7 またはR6 とR8 
    とはそれぞれそれらの結合する原子と一緒に成って環を
    形成し、そしてM2 は珪素、ゲルマニウムまたは錫で
    ある。] で表される化合物および式lll  【化3】 [ 式中、R9 は互いに同じでも異なっていてもよく
    、炭素原子数 1〜6 のアルキル基、フェニル基また
    はベンジル基でありそしてnは2〜50の整数である。 ] で表される線状の種類および/または式 IV  
     【化4】 [ 式中、R9 およびnは上記の意味を有する。] 
    で表される環状の種類のアルミノキサンとより成る触媒
    の存在下に重合することによってポリオレフィンを製造
    するに当たって、重合を20℃で3より大きい静的誘電
    率εを有する極性非プロトン性溶剤の存在下に実施する
    ことを特徴とする、上記ポリオレフィンの製造方法。
  2. 【請求項2】  極性非プロトン性溶剤がハロゲン化炭
    化水素である請求項 1に記載の方法。
  3. 【請求項3】  ハロゲン化炭化水素が1分子当たり1
    または2個の炭素原子を含む請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】  ハロゲン化炭化水素がジクロロメタン
    である請求項2に記載の方法。
  5. 【請求項5】  エチレンを重合する請求項 1に記載
    の方法。
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