JPH04230341A - 重合可能の酸化防止剤、ポリオレフィンおよび該ポリオレフィンを製造するための重合方法 - Google Patents
重合可能の酸化防止剤、ポリオレフィンおよび該ポリオレフィンを製造するための重合方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
てポリマーに酸化防止特性を与えるコポリマーを形成す
ることのできる酸化防止剤、およびかかるポリマーの製
造に使用するためのその製造方法に関する。
ノマーとα−オレフィンとのチーグラー重合によって製
造される、酸化防止特性を有するオレフィンポリマーに
関する。さらに本発明は、助触媒または封鎖剤の過剰使
用なしに、直接チーグラー触媒により、ポリオレフィン
中へ官能価を導入する方法に関する。
α−オレフィンを高度に有用なポリマーおよびコポリマ
ーに重合するのを可能にした。チーグラー触媒系の主た
る欠点の1つは、極性である官能基を含有するモノマー
とともに使用することができないことである。概して、
かかる極性官能基はチーグラー触媒系の成分とは不可逆
的に反応し、これによりチーグラー触媒成分の真の濃度
を低下する。
断、橋かけおよび変色を含む、ポリマーに好ましくない
変化を惹起する傾向を有し、こうしてポリマーの機械的
および物理的特性を不利に変える制御されてない酸化に
対し安定化を必要とするという事実も等しく周知である
。安定化の領域において大規模な探究がなされかつ該研
究は、エラストマーのオレフィンポリマーを含めオレフ
ィンポリマーに大きい安定性を与える多数の酸化防止剤
が開発された。多年にわたって開発された酸化防止剤の
主要部類は、ヒンダードフェノールの部類である。
止剤は、広い多種多様のポリオレフィンの安定化に広範
な使用を達成したが、これらは特定の使用条件下でポリ
マーから移行して、ポリマー中に酸化防止剤が減少する
ことになる傾向を有し、従ってポリマーは酸化によって
分解する傾向がある。分子酸化防止剤の移行を助成する
条件下でポリマー中にとどまる結合酸化防止剤の使用は
、下記文献によって提唱されている:(1)クライン(
Kline,R.H)およびミラー(Miller,J
.P.)“エマルションラバー用重合可能な酸化防止剤
の製造および活性”、“Rubber Chemis
try and Technology”,第46
巻,第96頁(1973年);(2)マイヤー(Mey
er,G.E.)、カフフチョク(Kavchok,R
.W.)およびナプレス(Naples,F.J.)、
“モノマーの酸化防止剤と共重合したエマルションラバ
ー”,“Rubber Chemistry an
d Technology”,第46巻,第106頁
(1973年);(3)ホルワース(Horvath,
J.W.)、“自動車の適用における結合酸化防止剤で
安定化したNBR”,“Elastomerics”,
1979年8月号,第19頁;(4)クツコフスキー(
Kuczkowski,J.A.)およびギリック(G
illick,J.G.),“重合体結合の酸化防止剤
”,“Rubber Chemistry and
Technology”,第57巻,第621頁(19
84年);(5)エンジェルス(Engels,H.W
.)等、“ポリマーに化学的に結合しうる新しいアルキ
ル・アリール・p−フェニレンジアミンの有効性−モデ
ル研究”,“Rubber Chemistry
and Technology”,第62巻,第60
9頁(1989年);(6)パーカー(Parker,
D.K.)およびシュルツ(Schulz,G.O.)
,“N−(4−アニリノフェニル)−メタクリルアミド
、重合可能なアミン酸化防止剤:合成、共重合、共重合
体の性質および効能”,“Rubber Chemi
stry and Technology”,第6
2巻,第732頁(1989年);(7)ガンデク(G
andek,T.P.),ハットン(Hatton,T
.A.)およびレイド(Reid,R.C.),“反応
を伴なうバッチ抽出:ポリオレフィンから水へのフェノ
ール系酸化防止剤移行、2.実験結果および討論”,“
Ind.Eng.Chem.Res.”,第28巻,第
1036頁(1989年);および(8)ミラー(Mi
ller,D.E.)等,“抽出性媒体に接触するポリ
マー用持続性酸化防止剤”,“Rubber Wor
ld”,1989年8月号,第13頁。かかる酸化防止
剤は、それらがポリマーにグラフト反応によるかまたは
ポリマー自体の製造の間オレフィンモノマーとの共重合
によって化学的に結合されるという事実のためにポリマ
ー結合と表示される。
マー結合酸化防止剤は、一般に遊離基重合、とくにNB
Rゴムの製造におけるブタジエンとアクリロニトリルと
の遊離基乳化共重合に制限されている。代表的なポリマ
ー結合酸化防止剤モノマーは、ブタジエンおよびアクリ
ロニトリルと遊離基機構によって共重合しうるアクリル
酸またはメタクリル酸のアミドまたはエステル誘導体を
包含する。かかるポリマー結合酸化防止剤は、遊離基重
合技術におけるモノマーとして好適であるが、チーグラ
ー触媒系によって接触される重合における使用には不適
当である。それというのもその極性基が触媒毒として働
く傾向があるからである。
共重合により組込むことは米国特許第3748316号
、同第3796687号および同第4017669号に
提案されている。とくに、これら従前の特許は、チーグ
ラー触媒系によりエチレンおよびプロピレンとの共重合
のためのモノマーとして、化学的に結合したフェノール
基を有する特定のノルボルネン化合物を提案している。 これら引用文献の一般的教示は次の一般的構造を有する
と言われる化合物を包含する:
〜18の炭素原子を有するアルキル、アリールまたはシ
クロアルキルであるかまたは水素であってもよい。
製造することのできる技術を記載しないし、かかるモノ
マーとの重合も記載しない。付加的にこれらの特許は、
極性モノマー(さきに引用したモノマーではない)に対
し等モル量のアルミニウムアルキルを使用することによ
り極性基の毒効果を克服するが、アルミニウムアルキル
は非常に費用のかかる解決策であり、ならびに現在のゴ
ムおよびプラスチック工業の環境および純度規準にかん
がみ実施不可能であることを記すことも重要である。さ
らに、フェノール系極性モノマーに対し、これから得ら
れる極性共重合体に酸化防止特性を付与する可能性の認
識も与えられていない。
般的構造のノルボルネニルモノフェノール化合物が反応
性二重結合を有し、これにより重合可能であることが記
載されている:
ノール化合物を重合反応にどのように使用するかも教え
ないし、一度重合し、こうして得られたコポリマーが酸
化防止特性を有することも教示しない。
合物は、米国特許第4355148号の発明の対象であ
り、ここではメタセシス触媒を使用する開環重合で、該
ノルボルネニルフェノール化合物をジシクロペンタジエ
ン、ノルボルネンまたは置換ノルボルネンおよび場合に
より1−ヘキセンのようなオレフィンと結合するポリマ
ーの酸化防止剤組成物を製造した。
は、重合可能な酸化防止剤および他のモノマーまたはモ
ノマーの混合物と共重合させて得られるコポリマーに酸
化防止特性を与えることのできる、重合可能な酸化防止
剤の製造方法を提供することである。
によって製造することができかつ触媒系の被毒なしに、
任意周知のチーグラー法によって重合可能な他のモノマ
ーと共重合させることのできる重合可能な酸化防止剤化
合物を提供することである。
オレフィンまたはオレフィンの混合物と共重合させ、直
接にポリマー主鎖中へ組込む、通常のチーグラー重合法
によって製造される酸化防止特性を有するポリオレフィ
ンを提供することも本発明の目的である。本発明のもう
1つの目的は、封鎖基および有機アルミニウム助触媒の
過剰使用のような特殊な技術の使用なしに、直接チーグ
ラー触媒によりポリオレフィン中へ官能価を導入するこ
とである。
止特性を与えるアリール基を含有する置換ノルボルネン
の形のチーグラー重合可能の酸化防止剤化合物にある。 酸化防止特性を与える置換基のうちで望ましいのは、ヒ
ンダードヒドロキシ置換芳香族基、最も望ましいのはヒ
ンダードアルキル置換フェノールである。
は、一般式:
酸化防止特性を与えるアリール基であり、R2は水素原
子または化合物に酸化防止特性を与えるアリール基であ
り、R3は水素原子またはアリール基である]を有する
化合物であるか、または式:
酸化防止特性を与えるアリール基である]を有する化合
物である。
0025】
よび2価の硫黄原子から選択され;R4,R5,R6お
よびR7はそれぞれ独立に1〜8炭素原子を有するアル
キル、たとえばメチル、エチル、プロピル、イソプロピ
ル、ブチル、t−ブチル、ペンチル、イソペンチル等で
あるか、または付加的にR4およびR6は水素であって
もよく、R8は水素、メチル、エチルであるかまたはそ
の混合であり、R3は、上記の構造においては、水素で
あるかまたはメチル、エチル、プロピル等のアルキルで
ある。
有酸化防止剤の適当な合成ルートはレイヤー(Laye
r)の米国特許第4301306号に記載され、本明細
書に引用されている。レイヤーは、下記に示すように、
シクロペンタジエンを4−アルケニルフェノールと反応
させることにより5位がアルキレンまたはアルケニレン
フェノール基で置換された2−ノルボルネンを形成する
ために周知のディールス・アルダー反応を使用している
:
ち望ましいのは次の化合物である:
防止剤は、次の反応式によって示したように、ジ置換フ
ェノールおよび/またはジ置換チオフェノールと2−ノ
ルボルネンカルボキシ化合物との塩基接触縮合反応によ
って製造することができる:
は、R3が水素またはメチル、エチル、プロピル等のよ
うなアルキル基であり、二重結合炭素を除きノルボルネ
ン環の任意の位置にカルボキシ置換を生じるものである
。
、フェノールまたはチオフェノールとの縮合反応で次の
構造の重合可能な酸化防止剤を得るための適当な出発物
質である:
よび/またはジ置換チオフェノールは、R4およびR5
基がそれぞれ独立に1〜8炭素原子を有するアルキル、
たとえばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブ
チル、t−ブチル、ペンチル、イソペンチル等であるも
のである。
ヒドと2当量の2,6−ジ−t−ブチルフェノールの間
の反応からの特殊な生成物は、ビスフェノールNと呼称
されかつ次のように示される:
はチオフェノール残基が、同じノルボルネン分子におい
て置換されている場合には、相応する重合可能の酸化防
止剤は適当な混合物、代表的には2種のフェノール、チ
オフェノールまたはフェノールとチオフェノールとの等
モル混合物を使用して製造し、相応する混合生成物を形
成することができる。
を、メチルアルコールのような低級アルカノール溶媒に
溶解し、次いで水酸化カリウムを溶解した状態で加える
ことによって実施することができる。次に、2−ノルボ
ルネン−5−カルボキシアルデヒドを加え、次いで中和
して所望の化合物または化合物の混合物を収得する。
ルの混合物、チオフェノールの混合物またはフェノール
とチオフェノールの混合物を使用すれば、生成物は恐ら
く、ノルボルネン分子が混合フェノールおよびチオフェ
ノールで置換されている化合物の混合物である。
は、一般にオレフィンのチーグラー触媒による重合にお
けるコモノマーとしてとくに有用である。こうして、本
発明の重合可能な酸化防止剤は、エチレン、プロピレン
、ブテンまたはヘキセンのような任意のα−オレフィン
およびブタジエン、イソプレンおよび1,4−ヘキサジ
エンのような共役または非共役ジエンおよびスチレンと
共重合させることができる。さらに、本発明の酸化防止
剤は、ターポリマー、テトラポリマー等を製造するため
、オレフィン混合物の重合におけるコモノマーとして使
用することができる。得られる酸化防止性ポリマーは、
結晶または無定形であってもよく、プラスチックないし
エラストマーへの適用に広範に利用される。
媒は、金属が周期表第IV族〜第VI族から選択された
遷移金属化合物(オハイオ州クリーブランド在ケミカル
ラバーカンパニイによるCRC Handbook
of Chemistry and Phys
icsに公表されているような)と、少なくとも1つの
炭素金属結合基および周期表第I族〜第III族から選
択された金属を有する卑金属アルキルまたは水素化物と
組合せて使用されるものである。一般に使用される遷移
金属の例は、バナジウム、チタン、ジルコニウム、コバ
ルト、クロムおよびニッケルを包含する。一般に使用さ
れる卑金属アルキルの例は、種々の有機アルミニウム化
合物、有機アルミニウムハロゲン化物、有機亜鉛化合物
または有機マグネシウム化合物を包含する。遷移金属化
合物は、均一または不均一であってもよく、有機エステ
ル、アミン、ホスフィン等のような電子供与性化学薬品
と錯化されているかまたは組合せて使用することもでき
る。また、遷移金属は、MgO、MgCl2、シリカま
たはアルミナのような不活性担体に担持されていてもよ
い。とくにポリエチレン結合酸化防止剤の製造のための
本発明の実施には、“フィリップス(Phillips
)触媒”としても公知の活性化シリカ、アルミナ上に担
持されたCrO3である。
とのチーグラー重合反応は、制限された方法ではなく、
溶液、スラリ、ガス相またはかかる方法の任意の組合せ
で実施することができる。専門家に公知であるように、
方法の選択はポリオレフィンのタイプおよび特殊なチー
グラー触媒系に依存する。
止性モノマーにより不利な影響を受けない。専門家に公
知の分子量調節のためのものを含め、標準のチーグラー
重合技術は、標準のポリマーに対すると同じ所定の分子
量、分子量分布、立体特異性およびコモノマー量で、結
合した酸化防止剤を有するポリマーを得るために利用す
ることができる。触媒化合物、つまり卑金属アルキル対
遷移金属化合物のモル比は不変である。また、触媒成分
の添加法も変える必要はない。卑金属アルキルと重合可
能の酸化防止性モノマーとの予備反応は必要でもないし
、所望のものでもない。
合物とのチーグラー重合の有用な例は、EPMゴムの製
造およびエチレン、3〜18炭素原子を有するα−オレ
フィンおよびEPDMゴムの製造におけるような非共役
ジエンの三元共重合である。かかるEPDMポリマーの
製造における適当なジエンは、1,4−ヘキサジエン、
単環ポリエンおよび多環ポリエンを包含する。かかる化
合物の代表的なものは、ジシクロペンタジエン、オクタ
ジエン、シクロ−(2,2,1)−ヘプタ−2,5−ジ
エン、アルキリデン基が1〜20、望ましくは1〜8炭
素原子を有するアルキリデンノルボルネン、アルケニル
ノルボルネン、とくにアルケニル基が約3〜20炭素原
子を有する5−アルケニル−2−ノルボルネンを包含す
る。他の適当な橋かけ環状ポリエンは、ビシクロ(3,
2,1)−ヘキサンのような多重不飽和誘導体、ビシク
ロ(3,3,1)−ノナンの多重不飽和誘導体およびビ
シクロ(3,2,2)−ノナンの多重不飽和誘導体を包
含する。
チレン−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノル
ボルネン、5−ビニル−2−ノルボルネン、5−n−プ
ロピリデン−2−ノルボルネン、5−イソブチリデン−
2−ノルボルネン、5−n−ブチリデン−2−ノルボル
ネン、ジシクロペンタジエン、5−(2−メチル−2−
ブテニル)−2−ノルボルネン、5−(3−メチル−2
−ブテニル)−2−ノルボルネンおよび5−(3,5−
ジメチル−4−ヘキセニル)−2−ノルボルネンを包含
する。
防止剤を有するEPM/EPDMゴムは、エチレン対プ
ロピレンの95:1〜5:90、望ましくは85:15
〜55:45のエチレン対プロピレン(または他のC3
〜C16−モノオレフィン)のモル比を有する。ポリエ
ンまたは置換ポリエンは、EPDMゴムに、0〜30重
量%の範囲内の量で化学的に結合している。本発明の重
合可能な酸化防止剤モノマーは、ある程度までポリマー
が置かれる特別な用途に依存するが、0.001〜20
重量%の範囲内の量でポリオレフィン主鎖中に結合され
ている。同じ量の重合可能な酸化防止剤を、上述したよ
うな他のポリマーにおいて使用することもできる。
グラー触媒の存在における共重合で製造される。かかる
EPMまたはEPDM製造技術は周知でありかつ米国特
許第2933480号、第3093621号、同第32
11709号、同第3646168号、同第37905
19号、同第3884993号、同第3894999号
および同第4059654号ならびに多数の他の文献に
記載されている。
剤モノマーも、超高分子量ポリエチレンを含め高密度ポ
リエチレンを製造するためエチレンとの共重合に、およ
び線状低密度ポリエチレンを製造するためエチレンおよ
びブテン、ヘキセンおよびオクテンのようなα−オレフ
ィンとの共重合に有用に使用される。反応は専門家に公
知の標準条件により、重合可能な酸化防止剤モノマーを
ヘキサン、トルエン、液状モノマーまたは脂肪族炭化水
素の溶液として加えて実施される。
プロピレンまたはプロピレン/α−オレフィン混合物と
の0.01〜1.0重合量%の量の共重合は、自動酸化
に対して抵抗性の熱可塑性プロピレンポリマーを生成し
、これにより通常のポリプロピレン型熱可塑性プラスチ
ックに比べて少ない限定条件下で処理することができる
。
は、α−オレフィンまたはα−オレフィンの混合物と共
重合させて該ポリマーに酸化防止特性を与えるのに使用
される。本発明の利点の1つは、重合体組成物が物理的
に配合されかつポリマー母材を通して移行する傾向を有
する酸化防止剤とは相違することであり、本発明の重合
可能の酸化防止剤は、ポリマー母材に化学的に結合して
いるのでかかる移行を受けない。製造された物品から酸
化防止剤が、最終的使用の間流体接触が存在する場合、
製造された物品から抽出または浸出する傾向も、本発明
のプラクチスにより克服される。ポリオレフィン主鎖中
へ重合可能な酸化防止剤モノマー0.1〜2.0重量%
の組込みは、単離、運搬および貯蔵の間耐酸化安定性を
生じる。ポリオレフィン主鎖中へ重合可能な酸化防止剤
モノマーを0.5〜20重量%程度組込むと、ポリオレ
フィンの高温度処理に対する耐酸化安定性が得られる。 共重合された酸化防止剤のこれらの高レベルでは該ポリ
オレフィンは、ポリオレフィンおよび/または酸化防止
作用を有しないポリマーと配合するのにも有用である。
重合可能な酸化防止剤の製造および種々のモノマーとの
共重合におけるその使用における本発明の実施の説明の
ために(制限のためではない)設けられた実施例を引用
する。
ボルネン−5−カルボアルデヒドとの縮合生成物の製造
および特性決定を説明するもので、生成物はビスフェノ
ールN(BPN)と呼称された。
ャケットを備えた500mlの三つ口フラスコ中で実施
する。フラスコに、溶解したKOH 5.2g(KO
H 0.08モル相当)を含有する試薬メタノール1
00mlを装入した。これに続いて、2,6−ジ−t−
ブチルフェノール 41.2g(0.2モル)を装入
した。 混合物を窒素下に置き、徐々に加熱し、フェノールが溶
解するまで撹拌する。メタノール20ml中の5−ノル
ボルネン−2−カルボアルデヒド(異性体の混合物)9
.8g(0.08モル)の溶液を、撹拌しながら添加漏
斗により滴加した。反応混合物を還流温度で16時間加
熱し、その後室温に放冷する。形成した沈殿物を濾過に
より集め、新しいメタノールで洗浄する。生成物は20
3〜205℃の融点を有する白色粉末である。20.0
g(理論収量の48%に相当)が得られる。
ルNは204〜205℃の融点を有する無色の結晶性固
体である。ビスフェノールNのIRスペクトルは次の吸
収を示す: 周波数(cm−1) 相対的強度
指 示
3660 中強
フェノール性OH
3070 弱
オレフィン/芳香族CH
2980 強
脂肪族C−H 1
560 弱
C=C質量スペクトルにおける
ピーク(固体試料、70eV)は下記に挙げる: 質 量
頻 度 指
示 516
25% 分子イオ
ン 423 1
00% ノルボルネニル基の損
失 297
10% フェニル基の損失
219 1
1% トロピリウム型イオン
93
24% ノルボルネニルイオン
57
98% t−ブチルイオンビ
スフェノールNのプロトンおよび13C NMRスペ
クトルは、指示された構造と一致する。NMRデータは
、BPNがオキソ異性体とエンド異性体の混合物である
ことを指示する。これは、液体クロマトグラフィー分析
によって支持される。
10.16; O 6.19実測値:C 83
.85; H 10.16; O 5.99(
示差による)例2 本例は、ビスフェノールNとエチレンおよびプロピレン
の共重合を説明する。代表的重合において、トルエン8
.61g中の再結晶ビスフェノールN4.09gの溶液
2.0mlを、ヘキサン900ml中のエチルアルミニ
ウムセスキクロリド3.8ミリモル、塩化バナジル0.
4ミリモル、ピリジン0.3ミリモルおよび過クロロビ
ニル酢酸ブチル0.05ミリモルを含有するサザランド
バッチ反応器に加え、エチレンおよびプロピレンと共重
合させた。反応器温度は38℃、反応器の全圧は0.3
MPaであった。反応器圧は、エチレン60%とプロピ
レン40%の混合物を加えることにより実験を通して維
持した。20分後、イソプロピルアルコール1.0ml
で触媒を失活することにより反応を停止し、反応混合物
をイソプロピルアルコールに加えることにより生成した
ポリマーを沈殿させた。
を除去するためにシクロヘキサンおよびアセトンで抽出
し、次いで赤外分光分析によって調べた。ビスフェノー
ルNの存在は、3610cm−1におけるヒドロキシル
吸収バンドによって指示される。
ルネンの共重合に対して使用される一般的方法を示す。
を、ヘキサン150ml、エチルアルミニウムセスキク
ロリド0.8ミリモル、塩化バナジウム0.065ミリ
モル、過クロロビニル酢酸ブチル0.02ミリモル、エ
チリデンノルボルネン0.3gおよびピリジン0.05
ミリモルで満たした。反応圧は、エチレン60%とプロ
ピレン40%の混合物を加えることにより0.31MP
aに維持した。反応は室温で実施し、20分後にイソプ
ロピルアルコールを加えることによって停止した。
プロピレンおよびエチリデンノルボルネンの共重合を説
明する。
ールNをトルエン中の30%溶液として加えて実施した
。全反応混合物の重量を実験後に測定し、溶液を残留ビ
スフェノールNに関し、高圧液体クロマトグラフィーに
よって分析した。結果は第I表に示す。
ールNモノマーの標準溶液は2つのピークを示すことが
認められたが、これはビスフェノールNの2つの異性体
に関係させることができる。出発物質中のこれら2つの
ピークの比は1.05〜1.09であった。重合後の残
留ビスフェノールN中の高い比は2つの異性体が異なる
割合で重合することを指示しうる。
ールN例 ポリマー 添加分
残留分 ポリマー中 残留モノ
マー
の結合分
異性体比 (g)
(mg) (ppm) (重量%
)4 2.70 0
0 0
−5 2.41 20
10 0.78
1.496 2.46 40
20 1.54
1.617 2.35 80
55 3.22
1.528 2.74 160
100 5.43
1.46第I表におけるデータは、ポリマーの
収率および触媒寿命は、重合媒体中のビスフェノールN
の濃度の増加によって不利な影響を受けないことを示す
。それぞれの例5〜7において、ビスフェノールNの変
換率は約90〜95%であり、共重合率が濃度と独立で
ある点でエチリデンノルボルネンと同様の挙動を示す。
−ジメチルフェノール)−5−メチレン−2−ノルボル
ネンの合成に使用される一般的操作を示す。
隔膜を備えた200mlの三つ口丸底フラスコ中で実施
した。フラスコに、試薬メタノール50ml、KOHペ
レット5.2g(0.08モル)および2,6−ジメチ
ルフェノール24.4g(0.2モル)を装入した。隔
膜を通して窒素を加え、鉱油を含有する気泡装置を経て
冷却器を通って放出することにより、窒素雰囲気を形成
させた。5−ノルボルネン−2−カルボキシアルデヒド
(9.8g、0.08モル)を、隔膜を通しシリンジ(
Syringe)を経て加えた。反応混合物を17時間
撹拌しながら還流温度で加熱した。冷却の際、生成物は
溶液中に残留した。溶液を4モルのHClでpH5〜7
に中和した。混合物をジクロロメタン100mlで希釈
した。これを別個の漏斗中で新しい水30ml宛で3回
洗浄した。溶液を硫酸マグネシウム上で乾燥した。乾燥
剤を除去するため濾過した後、溶液を蒸発させて固体残
分27.5gを得た。これをカラムクロマトグラフィー
(シリカゲル、1/1ヘキサン/ジクロロメタン)によ
り精製して生成物16.5g(59%の収率に相当)を
得た。トルエンからの再結晶で無色の結晶が得られ、こ
のものは176〜178℃の融点を有していた。この生
成物は、フェノール環にt−ブチル基の代りにメチル置
換基を有するビスフェノールN類似体である。
)−5−メチレン−2−ノルボルネンの重合サザランド
バッチ反応器に無水ヘキサン900mlを装入し、すべ
ての痕跡酸素を除去するため、窒素およびプロピレンで
パージした。エチレン60%/プロピレン40%混合物
の付加的量を、0.31MPaの反応器全圧を得るため
に加えた。
クロリド4.8ミリモル、ピリジン0.3ミリモル、過
クロロビニル酢酸ブチル0.15ミリモル、ビスフェノ
ールNのジメチル類似体0.192g(トルエン中の溶
液として添加)および三塩化バナジル0.05ミリモル
を加えた。反応温度は40℃であり、反応器圧は、60
%のエチレンフィードを連続的に加えることにより実験
を通じて0.31MPaに維持した。実験は20分後に
イソプロパノール1.0mlの添加により終結させた。 ポリマーはイソプロパノール中で凝固させ、真空オーブ
ン中で乾燥した。
ものは、2.08の還元溶液粘度を有していた。ポリマ
ーは、赤外分析により測定したように、エチレン65.
1重量%およびα,α−ビス(2,6−ジメチルフェノ
ール)−5−メチレン−2−ノルボルネン0.79重量
%を含有していた。
サザランドバッチ反応器に無水ヘキサン500mlを装
入し、すべての痕跡酸素を除去するために窒素、次いで
プロピレンでパージした。反応器に、ヘキサン中の塩化
ジエチルアルミニウム(5.4ミリモル)を加え、温度
を60℃に上げた。次に、反応器に、ヘキサン中のビス
フェノールN0.18gおよび三塩化チタン触媒2.7
ミリモルを装入した。反応器圧を直ちにプロピレンで0
.31MPaに昇圧し、プロピレンを連続的に供給する
ことにより維持した。1時間後、反応をメタノール10
mlを加えることにより終結させた。ヘキサンスラリを
水400mlで2回抽出した後、濾過により結晶性ポリ
プロピレン24gが得られた。オーブン乾燥したポリプ
ロピレンに対する赤外分析は、ビスフェノールN0.3
重量%が組込まれたことを示した。
の共重合を説明する。ポリマーは、エチリデンノルボル
ネンを使用しない点を除き、例3におけるように製造し
た。重合反応の完結後、溶液中にビスフェノールNは観
察されなかった。ポリマーはイソプロパノールで凝固さ
せることによって得、真空下室温で乾燥し、3610c
m−1の赤外吸収バンドに基づく分析法の標準品として
使用した。結果は第II表に示されている:第II表 例 ポリマー
添加量 ポリマー中の
(g)
(mg) 結合分(重
量%) 11A 4.29
0
0 11B 4.55
2.4 0.05
11C 4.18
6 0.1
4 11D 3.75
12 0.3
2 11E 4.05
24 0.5
9例12および例13 次例12A−Eおよび13A−Eは、溶媒としてトルエ
ンおよびエチリデンノルボルネン中のエチレン、プロピ
レンおよびビスフェノールNの重合を比較する。
ロビニル酢酸ブチル0.1ミリモルを使用した点を除き
、例2の方法により製造した。ビスフェノールNは、ト
ルエン25ml中のビスフェノールN0.6gの溶液と
して加えた。結果は第III表に示されている:第II
I表 トルエン溶液中のビスフェノールN 例 ビスフェノールN
ポリマー
添 加 量
収量
(mg)
(g) 12A
12
15.4 12B
24
14.6 12C
48
16.2 12D
0
16.2 12E
0 1
5.4ビスフェノールNは室温で固体であるので、不活
性溶剤中の溶液として重合反応器に加えるのが便利であ
る。トルエンはビスフェノールNに対するすぐれた溶剤
であるが、他の溶剤を使用することができる。一般に、
触媒を被毒する極性基を含有しない任意の溶剤ないしは
溶媒を使用することができる。EPDM反応器中へビス
フェノールNを導入するためのとくに有用な溶媒はエチ
リデンノルボルネンである。それというのもこれは既に
コモノマーとして加えられるからである。
ルネン25ml中のビスフェノール1gの溶液として加
えた点を除き、例2の方法により製造した。付加的なエ
チリデンノルボルネンを加えて、エチリデンノルボルネ
ンの全量が1.0gであるようにした。結果は、第IV
表に示されている: 第IV表 エチリデンノルボルネン溶液中のビスフェノールN
例 ビスフェノールN
ポリマー
添 加 量
収量
(mg)
(g) 13A
12
8.7 13B
24
10.6 13C
48
12.7 13D
0
13.1 13E
0 13
.6 例14 バナジウム触媒を用いて製造したビスフェノールNとの
ポリエチレン共重合体サザランド反応器に無水ヘキサン
900mlおよびビスフェノールN0.16gを装入し
、次いで痕跡の酸素を除去するためエチレンで数回パー
ジし、エチレンを0.28MPaに圧入した。分子量を
調節するため、水素(0.03MPa)を加えた。反応
器を40℃に加熱し、触媒成分を記載した順序で加えた
:エチルアルミニウムセスキクロリド4.8ミリモル、
過クロロビニル酢酸ブチル0.12ミリモルおよび三塩
化バナジル0.02ミリモル。反応器圧0.31MPa
を維持するために、反応器を通してエチレンを連続的に
加えた。20分後、反応を中止するためイソプロパノー
ル1.0mlを加えた。生成したポリマー(7.6g)
を収得し、次いでトリクロロベンゼンに2回溶かし、再
沈させ、その後、ヒンダードフェノール性基の存在に対
し、赤外分光によって分析した。赤外分析は、ポリエチ
レンがビスフェノールN0.64重量%を含有している
ことを示した。
ン。
、チタン触媒を用いて製造することもできる。サザラン
ド反応器に、無水ヘキサン900mlを装入し、痕跡の
酸素を除去するため数回パージし、エチレンで0.31
MPaに加圧した。反応器を40℃に加熱し、塩化ジエ
チルアルミニウム6.0ミリモルおよび三塩化βチタン
1.8ミリモルを加えた。反応器圧を0.31MPaに
維持するためエチレンを反応を通じて連続的に加えた。 20分後、反応を停止するためにイソプロパノール1.
0mlを加えた。生成したポリマー(17g)は残存溶
媒を除去するために、オーブン乾燥した。
チレンを、ビスフェノールN0.096gを加えた点を
除き、例15Aにおけると同じ方法によって製造した。 生成したポリマー(9.3g)を収得し、再沈させ、し
かる後ヒンダードフェノール基の存在に関し赤外分光に
よって分析する。赤外分析は、ポリエチレンがビスフェ
ノールN0.33重量%を含有していることを示した。
合したBPNのいずれかを含有するEPMおよびEPD
Mの試料を製造し、空気強制循環オーブン中100℃で
オーブン老化に対する抵抗性を試験した。イルガノック
ス(Irganox登録商標)1076(チバ・ガイギ
社製造の市販の酸化防止剤)を混合して含有する試料お
よび酸化防止剤なしの試料を対照として使用した。EP
M試料はRSVによって監視した。EPDM試料はゲル
形成を測定することによって監視した。オーブン老化研
究の結果は、第V表および第VI表に掲載されている。
ヘキサン900mlを満たした。反応器を再び窒素およ
びプロピレンでパージし、40℃でエチレン60%とプ
ロピレン40%のガス混合物で0.31MPaに加圧し
た。エチルアルミニウムセスキクロリド(4.8ミリモ
ル)、ピリジン(0.3ミリモル)、過クロロビニル酢
酸ブチル(0.2ミリモル)および塩化バナジル(0.
1ミリモル)を反応器に加えた。20分後にイソプロパ
ノール1.0mlの添加により反応を停止し、ポリマー
を収得し、乾燥した。生成物は、1.9のRSVおよび
57モル%のエチレン含量を有するエチレンプロピレン
共重合体であった。
にビスフェノールN(0.35phr)を加えた。アセ
トン中で凝固させることによりゴム状物が得られた。
溶液にビスフェノールN(0.35phr)を加えた。 ヘキサンの蒸発によってゴム状物が得られた。
溶液にイルガノックス(Irganox)1076(0
.35phr)を加えた。ヘキサンの蒸発によってゴム
状物が得られた。
たが、反応器にエチリデンノルボルネン1.0gを加え
た。生成物は、2.1のRSV、エチレン/プロピレン
のモル比65:35および4.6重量%のエチリデンノ
ルボルネン含量を有するエチレン/プロピレン/エチリ
デンノルボルネンターポリマーであった。
溶液にビスフェノールN(0.2phr)を加えた。ア
セトン凝固によってゴム状物が得られた。
溶液にビスフェノールN(0.2phr)を加えた。ヘ
キサンの蒸発によってゴム状物が得られた。
溶液にイルガノックス(Irganox)1076(0
.2phr)を加えた。ヘキサンの蒸発によってゴム状
物が得られた。
たが、重合の間ビスフェノールNをトルエン25ml中
のビスフェノールN0.6gの溶液として加えた。例1
8においてビスフェノールN0.2重量%、例19にお
いてビスフェノールN0.35重量%を与えるために異
なる量の溶液を加えた。生成物は、その性質が第V表に
対照例16A−Dの性質とともに掲げられているエチレ
ン/プロピレン/ビスフェノールNのターポリマーであ
った。オーブン老化に先立ち、試料をヘキサンに溶かし
、アセトンで凝固させた。
が、ビスフェノールNはエチリデンノルボルネン中のビ
スフェノールNの溶液として加えた。例20においてビ
スフェノールN0.1重量%、例21においてビスフェ
ノールN0.2重量%を与えるために異なる量の溶液を
加えた。それぞれに十分な付加的エチリデンノルボルネ
ンを加えて、それぞれに加えたエチリデンノルボルネン
の全量が1.0gであるようにした。生成物は、その性
質が第VI表に対照例17A−Dの性質とともに掲げら
れているエチレン/プロピレン/エチリデンノルボルネ
ン/ビスフェノールNのテトラポリマーであった。オー
ブン老化に先立ち、これらの試料はヘキサンに溶かし、
アセトンで凝固させた。
合可能な酸化防止剤ビスフェノールNの共重合した形な
らびに混合した酸化防止剤(co−BPNポリマーvs
対照CおよびD)が、100℃で10週後、抽出または
移行(cc−BPNポリマーvs対照AおよびB)に対
する抵抗性を生じるという付加された利点を奏すること
を表示する。対照AおよびBの比較は、アセトン凝固が
未結合酸化防止剤を除去することを説明する。共重合B
PNはアセトン凝固によって除去されない。
16A 16B 1
8 19 16C 16D
BPN% 0 0.35
0.2 0.35 0.35
0イルガノックス 1076 % 0 0
0 0 0
0.35組込みの方法 −
混合 共重合 共重合 混
合 混合収得法 蒸発
アセトン アセトン アセトン 蒸発
蒸発
凝固 凝固 凝固RS
V * 開始時 1.9 1.9
2.1 2.0 1.9
1.9第2週 0.8
0.9 2.0 1.8 1
.9 1.9第4週 0.
1 0.2 2.1 2.5
1.6 1.3第6週
− − 2.1
2.3 1.8 1.9第8週
− −
2.1 2.4 1.7
2.2第10週 −
− 1.9 2.5 1
.8 2.0*RSVは、デカリン中の0.1
(w/v)%溶液につき135℃で測定した還 元溶
液粘度。
究 例 17A 17B
20 21 17C
17DRSV 2.3 2.
3 2.1 2.6 2.3
2.1EN重量% 4.6
4.6 4.6 4.0 4
.6 3.9BPN% 0
0.2 0.1 0.2
0.2 0イルガノックス 1076 % 0 0
0 0 0
0.2組込み方法 −
混合 共重合 共重合 混
合 混合収得法 蒸発
アセトン アセトン アセトン 蒸発
蒸発
凝固 凝固 凝固ゲル
% * 開始時 0.5 0.5
2.3 0 0.5
0第2週 83.0 7
3.0 0 1.4
0 0第4週
− − 0
0 0 0第6週
− −
1.7 0 1.7
0第8週 −
− 3.4 4.3
3.5 3.4第10週 −
− 4.9 6.7
3.5 3.4ゲル% *は、1(
w/v)%溶液につき室温で測定したトルエンに対する
不溶 分%である。
フェノールNは触媒毒として働くとは思われない。 このことは、先行例4〜8から認めることができ、ここ
ではEPDM配合中に共重合されたビスフェノールN0
.78〜5.4重量%は生成したポリマーの量に対して
小さな効果を有していた。しかし、これらの例はすべて
類似条件下で実施されたので、異なるレベルの助触媒お
よび/または異なるモノマー濃度で同じ結論を引出すこ
とができるか否かを調べるためにさらに実験を実施した
。
ブチル(PCVAE)を使用した点を除き、例16およ
び例17におけると同様にして製造した。また、大量の
ビスフェノールNを、2つの異なる量割合で使用した。 結果は第VII表に示されている。
ビスフェノー
ルN PCVAE ポリマー
利用度 添加量 ポリマー RS
V 例 ミリモル 収量
g/ mg 中の結合
g ミリモル
分
重量%22A 0.2
21.3 213 160
0.44 2.2022B 0.4
33.1 331 160
0.27 2.0222C 0.2
18.0 180 320
0.97 2.0022D 0.4
28.4 284 320
0.64 1.99ビスフェノールNの高
割合において触媒利用度(Catalyst mil
eage)が僅かに減少するように思われる。利用度の
僅かな減少は、助触媒の濃度を増加することによって克
服することができる。
を使用し、反応器フィードがエチレン80%とプロピレ
ン20%からなっていた点を除き、例18〜例19にお
けるように製造した。また、分子量を調節するために、
水素をフィードに通常のレベルで加えた。
合
ビスフェノールN 水素
ポリマー 利用度 添加
量 ポリマー中 例 MPa
収量 g/
mg の結合分
g
ミリモル 重量
% 23A 0.03 58.6
586 320 0
.3623B 0.06 66.3
663 320 0
.4023C 0.03 66.2
662 160 0
.2523D 0.06 64.3
643 160 0
.28水素の効果は、ビスフェノールNの量を考慮せず
に、使用した触媒系に対して典型的であるように表われ
る。また、還元溶液粘度またはゲル透過クロマトグラフ
ィーにより測定されるようなポリマーの化学的特性に対
する小さい効果も存在する。
Mw
Mw/Mn23A 1.76 4.3
6×104 1.01×105
2.3123B 1.38 3.95×1
04 0.83×105 2.3
523C 1.79 5.11×104
1.20×105 2.3523
D 1.42 3.87×104
0.81×105 2.09例24 ビスフェノールNとの連続的重合 反応は、ステンレス鋼頂部を有し、所望の成分の添加用
開口、重合液を除去するための浸漬管、混合のための撹
拌羽根および冷却のための内部蛇管を備える4lのガラ
ス製反応器中で実施した。連続的重合は、温度33℃、
圧力0.33MPaで、冷却蛇管を通して冷却水を循環
速度により温度制御を維持し、触媒添加速度によって圧
力制御下に実施した。反応器に、ヘキサン、モノマーお
よび他の成分を連続的に加え、反応器中で一定の液面を
維持するため重合液を連続的割合で取出した。
h、プロピレン3.20標準l/min、エチレン1.
90標準l/min、水素17cc/min(v.s.
中3.5モル%)およびアンモニア1.12cc/mi
n(0.50ミリモル/l)であった。ヘキサン中のエ
チルアルミニウムセスキクロリド、オキシ三塩化バナジ
ウムおよび過クロロクロトン酸ブチルの希溶液を、別個
の流れとして、それぞれ10.0ミリモル/h、0.5
0ミリモル/hおよび0.60ミリモル/hの供給量で
加えた。エチリデンノルボルネンを、11.2g/hの
供給量で、ヘキサン中に希釈して加えた。BPN供給量
は実験Aにおいては0であり、実験Bにおいては3.2
g/hであり、実験Cにおいては6.1g/hであった
。BPNはEN溶液に溶かして加えた。
を得るためおよび反応器内での不活性ガスの蓄積を阻止
するため、反応器の蒸気空間から、連続的ベント流(4
50cc/min)を除去した。
拌槽中で連続的に失活および水で洗浄された。この重合
法から得られるポリマー生成量は200g/hであった
。ポリマーは、重合溶液から水蒸気ストリッピングによ
って得られ、得られるポリマーは熱風オーブン中50〜
60℃で40時間乾燥した。洗浄した反応器溶液に、実
験Aで水蒸気ストリッピングの前に、イルガノックス1
076タイプの酸化防止剤を加えた。実験BおよびCに
はイルガノックス1076は加えなかった。結果は第X
表に示されている。
A B
C BPN g/h,フ
ィード 0
3.2 6.1EN g
/h,フィード 11.2
11.2 11.2ポリマー分析 ML 1+4 125℃
79 82 8
1RSV
2.75 2.75
2.73C2 モル%
65.5
68.4 69.3EN,c=c/10
00c 5.36
5.09 5.16BPN,重量%
0
1.96 2.65例2
5 EPDMとα−(2,6−ジ−t−ブチルフェノール)
−5−メチレン−2−ノルボルネンの重合例9Bに記載
したと同じ一般的方法を用いて、α−(2,6−ジ−t
−ブチルフェノール)−5−メチレン−2−ノルボルネ
ンを、エチレンおよびプロピレンと共重合する。ポリマ
ーは、重合可能な酸化防止剤約0.84重量%を含有し
うる。
、配合および使用の詳細において種々の変更および修正
を行なうことができることは明らかである。
Claims (16)
- 【請求項1】 式: 【化1】 [式中n=0〜3であり、R1およびR2はそれぞれ、
化合物に酸化防止特性を与えるアリール基であり、R3
は水素原子であるかまたはアルキル基である]または【
化2】 [式中R1およびR2はそれぞれ、化合物に酸化防止特
性を与えるアリール基である]を有する化合物。 - 【請求項2】 R1が 【化3】 であり、R2=R1であるか、または 【化4】 [上記式中、XおよびX′は二価の酸素原子および二価
の硫黄から選択され;R4,R5,R6およびR7はそ
れぞれ独立に1〜8炭素原子を有するアルキルであるか
または付加的にR4およびR6は水素であってもよく、
R8は水素、メチル、エチルであるかまたはその混合で
ある]であることを特徴とする、請求項1記載の化合物
。 - 【請求項3】 R4,R5,R6およびR7がメチル
、イソプロピルまたはt−ブチルの群から選択されるこ
とを特徴とする、請求項2記載の化合物。 - 【請求項4】 XおよびX′がそれぞれ酸素であるこ
とを特徴とする、請求項2または3記載の化合物。 - 【請求項5】 R1およびR2がそれぞれ式【化5】 を有する基であることを特徴とする、請求項1から4ま
でのいずれか1項記載の化合物。 - 【請求項6】 R3=水素であり、R1およびR2が
式【化6】 を有しかつフェノール基に対しオルト位またはパラ位で
ノルボルネン骨格に結合していることを特徴とする、請
求項1から5までのいずれか1項記載の化合物。 - 【請求項7】 化合物A)を、ジ置換フェノールおよ
び/またはジ置換チオフェノールと2−ノルボルネンカ
ルボキシル化合物との間の反応によって製造することを
特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載の
化合物の製造方法。 - 【請求項8】 化合物B)を、ジ置換フェノールおよ
び/またはジ置換チオフェノールとβ,γ−不飽和ノル
ボルネンとの間の反応によって製造することを特徴とす
る請求項1から6までのいずれか1項記載の化合物の製
造方法。 - 【請求項9】 α−オレフィン、α−オレフィンの混
合物、ジエンおよびα−オレフィンとジエンまたはポリ
エンとの混合物からなる群から選択されるオレフィンと
式: 【化7】 [式中n=0〜3であり;R1は式 【化8】 を有する酸化防止特性を与える置換基であり;R2はR
1に述べた定義または次式 【化9】 [上記式中、XおよびX′は二価の酸素原子および二価
の硫黄から選択され;R4,R5,R6およびR7はそ
れぞれ独立に1〜8炭素原子を有するアルキルであるか
、または付加的にR4およびR6はその混合であっても
よく、R8は水素、メチル、エチルであるかまたはその
混合であり、R3は水素またはアルキルである]または
【化10】 を有する重合可能な酸化防止剤モノマーとのチーグラー
重合によって製造されるポリオレフィン。 - 【請求項10】 酸化防止剤が請求項1から6までの
いずれか1項記載の化合物であるかまたは請求項7また
は8記載の方法により製造されることを特徴とする、請
求項9記載のポリオレフィン。 - 【請求項11】 オレフィンが、エチレン、プロピレ
ン、ブテン、4−メチル−1−ペンテン、C3〜C10
α−オレフィンおよびその混合物から選択されることを
特徴とする、請求項9または10記載のポリオレフィン
。 - 【請求項12】 オレフィンがイソプレンまたはブタ
ジエンの群から選択されることを特徴とする請求項9ま
たは10記載のポリオレフィン。 - 【請求項13】 オレフィンがエチレン、プロピレン
および少なくとも1つのポリエンであることを特徴とす
る、請求項9記載のポリオレフィン。 - 【請求項14】 オレフィンがプロピレンおよび1種
または数種のポリエンであることを特徴とする、請求項
9記載のポリオレフィン。 - 【請求項15】 酸化防止剤モノマーが、0.001
〜20重量%の量でポリオレフィンに結合されているこ
とを特徴とする、請求項9から14までのいずれか1項
記載のポリオレフィン。 - 【請求項16】 a) α−オレフィン、α−オレ
フィンの混合物、ジエンおよびα−オレフィンとジエン
またはポリエンとの混合物からなる群から選択されるオ
レフィン、と b) 請求項1から6までのいずれかに記載されかつ
請求項7から8までのいずれかに記載された方法により
製造される化合物を c) チーグラー触媒の存在で接触させることを特徴
とするポリオレフィンの重合方法。
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