JPH072928A - 末端修飾ポリオレフィン - Google Patents

末端修飾ポリオレフィン

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JPH072928A
JPH072928A JP2380992A JP2380992A JPH072928A JP H072928 A JPH072928 A JP H072928A JP 2380992 A JP2380992 A JP 2380992A JP 2380992 A JP2380992 A JP 2380992A JP H072928 A JPH072928 A JP H072928A
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幸 碓氷
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ポリプロピレン又はエチレン−プ
ロピレンランダム共重合体の末端のみが、(メタ)アク
リル酸ユニットで修飾され、かつ単分散に近いポリオレ
フィンを提供することを目的とする。 【構成】 リビング重合により得られるポリプロピレン
又はエチレン−プロピレンランダム共重合体の末端が、
(メタ)アクリル酸ユニットで修飾されてなるポリオレ
フィン。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリマー末端が(メ
タ)アクリル酸ユニットで修飾されたポリオレフィンに
関する。
【0002】
【従来の技術】従来のチーグラー・ナッタ型触媒による
プロピレン等のα−オレフィンの重合では、連鎖移動反
応や停止反応が起きるので、得られるポリマーの末端の
みを、置換基等で修飾するのは困難である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ポリプロピ
レン又はエチレン−プロピレンランダム共重合体の末端
のみが、メタクリル酸(アクリル酸)ユニットで修飾さ
れ、かつ単分散に近いポリオレフィンを提供することを
目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
を行った結果、連鎖移動反応や停止反応を伴わない特定
の重合触媒を用いて得られるリビングポリプロピレン又
はエチレン−プロピレンランダム共重合体にメタクリル
酸(アクリル酸)を反応させることにより、本発明の目
的が達成し得ることを見出して本発明を完成した。
【0005】発明の要旨 すなわち、本発明は、ポリプロピレン又はエチレン−プ
ロピレンランダム共重合体末端が下記一般式Iで表され
る置換基で修飾されてなる末端修飾ポリオレフィン、一
般式I
【化2】 〔但し、Rは水素原子若しくはメチル基を示す。〕を要
旨とする。
【0006】本発明の末端修飾ポリオレフィンは通常末
端が下記一般式IIで表される組成物の形で得られる。一
般式II
【化3】 〔但し、Rは前記と同じ意義を有し、mは0.1〜10
0の数を表わす〕
【0007】本発明の末端修飾ポリオレフィンは、下記
一般式III 、一般式III
【化4】 〔R1 〜R3 は水素原子又は炭素数1〜8個の炭化水素
基を示す。但し、R1 〜R3 の少なくとも一つは水素原
子である必要があるが、R1 〜R3 の全部が水素原子で
あってはならない。〕で表されるバナジウム化合物と有
機アルミニウム化合物とからなる触媒の存在下、プロピ
レンを重合して得られるリビングポリプロピレン又はエ
チレンとプロピレンをランダム共重合して得られるリビ
ングエチレン−プロピレンランダム共重合体を、一般式
IV
【化5】 〔但し、Rは前記と同意義。〕で表わされるメタクリル
酸(アクリル酸)クロライドと反応させ、続いてNaO
H水溶液を反応させることにより、末端に(メタ)アク
リル酸ナトリウムを有する末端修飾ポリオレフィンを合
成する。更に(メタ)アクリル酸ナトリウム末端をHC
lで中和することにより製造することができる。
【0008】触 媒 (イ)バナジウム化合物 本発明で用いられるバナジウム化合物は、一般式III 、
【化6】 〔但し、R1 〜R3 は前記と同意義。〕で表わされる。
上記式に含まれる具体例を以下に説明する。 ・R2 が水素原子であり、R1 とR3 が炭化水素基であ
る場合。 R1 /R3 :CH3 /CH3 ,CH3 /C2 5 ,C2
5 /C2 5 ,CH 3 /C6 5 ,C2 5 /C6
5 ,C6 5 /C6 5 ,CH3 /C6 5 CH2 ,C
6 5 CH2 /C6 5 CH2 ,C2 5 /C6 5
2 ,C6 5/C6 5 CH2 . ・R2 が炭化水素基であり、R1 ,R3 のいずれかが水
素原子で他が炭化水素基である場合。 R2 /R1 又はR3 :CH3 /CH3 ,C2 5 /CH
3 ,CH3 /C2 5,C2 5 /C2 5 ,C2 5
/CH3 ,CH3 /C6 5 ,C6 5 /C25 ,C
2 5 /C6 5 ,C6 5 /C6 5 ,C6 5 CH
2 /CH3 ,CH3 /C6 5 CH2 ,C6 5 CH2
/C6 5 CH2 ,C6 5 CH2 /C 2 5 ,C2
5 /C6 5 CH2 ,C6 5 CH2 /C6 5 ,C6
5 /C 6 5 CH2 . ・R2 が水素原子であり、R1 ,R3 のいずれかが水素
原子で他が炭化水素基である場合。 R1 又はR3 :CH3 ,C2 5 ,C6 5 ,C6 5
CH2 等が挙げられ、これらの内でも特に下記の化合物が望ま
しい。
【化7】
【化8】
【化9】
【0009】(ロ)有機アルミニウム化合物 有機アルミニウム化合物としては、一般式Rn AlX
3-n (但し、Rはアルキル基又はアリール基、Xはハロ
ゲン原子又は水素原子を示し、nは1≦n<3の範囲の
任意の数である。)で示されるものであり、例えばジア
ルキルアルミニウムモノハライド、モノアルキルアルミ
ニウムジハライド、アルキルアルミニウムセスキハライ
ドなどの炭素数1ないし18個、好ましくは炭素数2な
いし6個のアルキルアルミニウム化合物又はその混合物
もしくは錯化合物が特に好ましい。具体的には、ジメチ
ルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリ
ド、ジエチルアルミニウムブロミド、ジエチルアルミニ
ウムアイオダイド、ジイソブチルアルミニウムクロリド
などのジアルキルアルミニウムモノハライド、メチルア
ルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリ
ド、メチルアルミニウムジブロミド、エチルアルミニウ
ムジブロミド、エチルアルミニウムジアイオダイド、イ
ソブチルアルミニウムジクロリドなどのモノアルキルア
ルミニウムジハライド、エチルアルミニウムセスキクロ
リドなどのアルキルアルミニウムセスキハライド等が挙
げられる。
【0010】バナジウム化合物と有機アルミニウム化合
物の使用割合は、バナジウム化合物1モル当り、有機ア
ルミニウム化合物1〜1,000モルである。
【0011】プロピレンのリビング重合 プロピレンのリビング重合は、プロピレンの単独重合以
外に、プロピレンに少量のエチレン又は1−ブテン、1
−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン等のα−オレフ
ィンを共存させて重合することも可能である。
【0012】重合反応は、重合反応に対して不活性で、
かつ重合時に液状である溶媒中で行うのが望ましく、該
溶媒としては、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサ
ン、ヘプタン等の飽和脂肪族炭化水素、シクロプロパ
ン、シクロヘキサン等の飽和脂環式炭化水素、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素等が挙げら
れる。
【0013】プロピレンの重合時の重合触媒の使用量
は、プロピレン又はプロピレンと少量のコモノマー1モ
ル当り、バナジウム化合物が1×10-4〜0.1モル、
望ましくは5×10-4〜5×10-2モル、有機アルミニ
ウム化合物が1×10-4〜0.5モル、望ましくは1×
10-3〜0.1モルである。なお、バナジウム化合物1
モル当り、有機アルミニウム化合物は、望ましくは4〜
100モル用いられる。
【0014】リビング重合は、通常−100℃〜+10
0℃で0.5〜50時間行われる。得られるリビングポ
リプロピレンの分子量及び収量は、反応温度及び反応時
間を変えることにより調節できる。重合温度を低温、特
に−30℃以下にすることにより、単分散に近い分子量
分布を持つポリマーとすることができる。−50℃以下
では、Mw(重量平均分子量)/Mn(数平均分子量)
が1.05〜1.40のリビング重合体とすることがで
きる。
【0015】重合反応時に、反応促進剤を用いることが
できる。反応促進剤としては、アニソール、水、酸素、
アルコール(メタノール、エタノール、イソプロパノー
ル等)、エステル(安息香酸エチル、酢酸エチル等)が
挙げられる。促進剤の使用量は、バナジウム化合物1モ
ル当り、通常0.1〜2モルである。上記の方法によ
り、約800〜約400,000の数平均分子量を持
ち、単分散に近いリビングポリプロピレンを製造するこ
とができる。
【0016】エチレン−プロピレンのリビングランダム
共重合 重合反応は、重合反応に対して不活性で、かつ重合時に
液状である溶媒中で行うのが望ましく、該溶媒として
は、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン
等の飽和脂肪族炭化水素、シクロプロパン、シクロヘキ
サン等の飽和脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエン、キ
シレン等の芳香族炭化水素等が挙げられる。エチレン及
びプロピレンと重合触媒との接触方法は、任意に選択で
きるが、望ましくは、エチレンとプロピレンの溶媒溶液
に、有機アルミニウム化合物の溶液及びバナジウム化合
物の溶液を順次加えて接触させる方法、或いは有機アル
ミニウム化合物及びバナジウム化合物を加えた溶媒溶液
にエチレンとプロピレンを加えて接触させる方法等であ
る。
【0017】重合触媒の使用量は、エチレンとプロピレ
ン1モル当たり、バナジウム化合物が1x10-4〜0.
1モル、望ましくは5x10-4モル〜5x10-2モル、
有機アルミニウム化合物が1x10-4〜0.5モル、望
ましくは1x10-3〜0.1モルである。尚、バナジウ
ム化合物1モル当たり、有機アルミニウム化合物は、望
ましくは4〜100モル用いる。得られるリビング共重
合体の分子量及び収量は、反応温度及び反応時間を変え
ることにより調整できる。本発明は、重合温度を低温、
特に−30℃以下にすることにより、単分散に近い分子
量分布を持つポリマーとすることができ、−50℃以下
では、Mw(重量平均分子量)/Mn(数平均分子量)
が1.05〜1.40のリビングエチレン−プロピレン
ランダム共重合体が得られる。
【0018】重合反応時に、反応促進剤を用いることが
できる。反応促進剤としては、アニソール、水、酸素、
アルコール(メタノール、エタノール、イソプロパノー
ル)、エステル(安息香酸エチル、酢酸エチル等)等が
挙げられる。促進剤の使用量は、バナジウム化合物1モ
ル当たり、通常0.1〜2モルである。リビング共重合
体中のエチレンとプロピレンの割合は、通常エチレンが
90モル%迄である。これは、リビング重合時のエチレ
ンとプロピレンの使用割合を変えることにより調節でき
るが、エチレンの使用割合を多くすると、該共重合体の
分子量分布が広くなり望ましくない。エチレン含有量が
高く、分子量分布が狭い、すなわち単分散に近いリビン
グ共重合体を製造する場合は、エチレンとプロピレンを
リビング共重合する前に、重合系に微量のプロピレンを
供給し、0.1〜1時間保持することにより、リビング
共重合体の分子量分布が狭いままで、共重合体中に多量
のエチレンを導入することができる。上記のようにし
て、約500〜500,000の数平均分子量(プロピ
レン換算、以下同じ)を持ち、単分散に近いリビングエ
チレン−プロピレンランダム共重合体を製造することが
できる。
【0019】メタクリル酸(アクリル酸)クロライドと
の反応 リビングポリプロピレン又はエチレン−プロピレンラン
ダム共重合体と反応させるメタクリル酸(アクリル酸)
クロライド(以下、化合物Iという。)は、一般式IV、
【化10】 で表わされる。式において、Rは前記の通りである。リ
ビングポリプロピレン又はエチレン−プロピレンランダ
ム共重合体と化合物Iとの反応は、リビングポリプロピ
レン又はエチレン−プロピレンランダム共重合体が存在
する反応系に、化合物Iを供給して反応させる方法が望
ましい。反応は−100℃〜+150℃の温度で5分間
〜50時間行う。反応温度を高くするか、反応時間を長
くすることにより、化合物Iユニットによるポリオレフ
ィン末端の修飾率を増大することができる。化合物I
は、リビングポリオレフィン1モルに対して、1〜1,
000モル用いられる。
【0020】リビングポリプロピレン又はエチレン−プ
ロピレンランダム共重合体と化合物Iとの反応物は、次
いでNaOH溶液との反応を経て、プロトン供与体と接
触させることによって、本発明の末端修飾ポリオレフィ
ンが得られる。プロトン供与体としては、メタノール、
エタノール、フェノール等のアルコール類、塩酸、硫酸
等の鉱酸が挙げられる。アルコール類と鉱酸は同時に用
いてもよい。プロトン供与体は通常大過剰に用いられ
る。プロトン供与体との接触は、通常−100℃〜+1
00℃で1分間〜10時間行われる。
【0021】上記のようにして得られた本発明のポリオ
レフィンは、約800〜約400,000の数平均分子
量(Mn)を、又前記のリビングポリプロピレン又はエ
チレン−プロピレンランダム共重合体そのものを踏襲し
た非常に狭い分子量分布(Mw/Mn=1.05〜1.
40)をそれぞれ持ち、かつその末端が0.1〜100
個、望ましくは0.2〜50個、更に望ましくは0.3
〜25個の前記化合物Iユニットで修飾されている。
又、本発明の末端修飾ポリオレフィンは、シンジオタク
チックダイアッド分率が0.6以上であることが一つの
特徴である。
【0022】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。な
お、重合体のキャラクタリゼーションは下記の方法で行
った。 ・分子量及び分子量分布 Waters社製GPC(ゲルパーミエーションクロマ
トグラフィー)モデル150を用いた。溶媒:o−ジク
ロルベンゼン、測定温度:135℃、溶媒流速:1.0
ml/分。カラムは東ソー社製GMH6HT(商品名)
を使用した。測定に当り、東ソー社製の単分散ポリスチ
レン標準試料を用い、ポリスチレンの検量線を求め、こ
れよりユニバーサル法によってポリプロピレンの検量線
を作成した。 ・重合体の構造決定 ( 1H−NMRスペクトル):日本電子社製GSX−4
00(商品名)、フーリエ変換型NMRスペクトロメー
ターを用い、400MHz、30℃、パルス間隔15秒
の条件で測定した。試料は、重クロロホルムに溶解して
調製した。 (13C−NMRスペクトル):PFTパルスフーリエ変
換装置付きVarian社製XL−200型(商品名)
を用い、50MHz、120℃、パルス幅8.2μs
π/3、パルス間隔4秒、積算回数5,000の条件で
測定した。試料はトリクロルベンゼンとベンゼン(2:
1)の混合溶媒に溶解して調整した。 (赤外吸収スペクトル):重合体をKBr板上にキャス
トとし、日本分光工業社製モデルIR−810(商品
名)赤外分光光度計を用いて測定した。
【0023】実施例1 窒素ガスで十分置換した300mlのフラスコに、n−
ヘプタン100mlを入れ−60℃に冷却した。同温度
でプロピレン200ミリモルを加え、n−ヘプタン中に
液化溶解した。次いで、15ミリモルのAl(C
2 5 2 Clのn−ヘプタン溶液及び1.5ミリモル
のV(2−メチル−1,3−ブタンジオナト) 3 トルエ
ン溶液を加え、攪拌と共に重合を開始した。プロピレン
の重合を−60℃で1時間行った。次いで、メタクリル
酸クロライド(MACl)100ミリモルを−60℃で
添加し同温度で1時間反応させた。その後、20wt%
NaOH溶液10mlを添加したアセトン500ml中
に、反応溶液を注ぎ、ポリマーを析出させた。得られた
ポリマーを再度n−ヘプタンに溶解させ、遠心分離によ
り上澄み液を得た。この上澄み液を500mlのアセト
ンに注ぎ、再度ポリマーを析出させた。このポリマーの
IR分析を行ったところ1570cm-1にCOO- (カ
ルボン酸陰イオン)に基づく吸収が見られた。次に、こ
のポリマーをTHFに溶解し、pH〜7以下になるまで
HClを加え攪拌した。この溶液を500mlのアセト
ンに注いでポリマーを析出させ、アセトンで5回洗浄し
た後、室温で乾燥して1.10gの重合体を得た。
【0024】得られた重合体のGPC流出曲線は、単峰
性であった。この重合体のMnは、3.7×103 、M
w/Mnは1.19と単分散に近い値であった。この重
合体の赤外吸収スペクトル(IR)測定を行った所、1
705cm-1に−COOHのカルボニル基の吸収に基づ
く吸収が認められた。また 1H−NMR分析の結果、ポ
リプロピレンに起因するピーク(δ=0.7〜1.7p
pm)以外に、下記の化学シフト値からなるピークが観
測された。
【化11】 更に13C−NMR分析の結果から、COOH基の炭素に
起因するピークが185ppmに観測された。以上の結
果から、ポリプロピレンの末端にメタクリル酸ユニット
が結合していることが判明した。また、ポリプロピレン
部のカーボンシグナルとメタクリル酸ユニットのCOO
H基のカーボンシグナルの面積比からポリプロピレン鎖
の末端に6個のメタクリル酸ユニットが結合しているこ
とが確認された。
【0025】実施例2 窒素ガスで十分置換した1.5リットルのオートクレー
ブに、n−ヘプタン400mlを入れ、−60℃に冷却
した。同温度でプロピレン200gを加え、n−ヘプタ
ンに液化溶解せしめた。次いで、50ミリモルのAl
(C2 5 2 Clのn−ヘプタン溶液及び0.6ミリ
モルのV(2−メチル−1,3−ブタンジオナト)3
トルエン溶液を加え、攪拌と共にプロピレンの重合を開
始し、15時間継続した。次いで、同温度でMACl5
00ミリモルを添加した後、反応系の温度を1時間かけ
て−40℃に上昇させ、MAClとの反応を−40℃で
5時間行った。以下、実施例1と同様に処理し、表1に
示す性状の末端変性ポリプロピレンを得た。
【0026】実施例3 窒素ガスで十分置換した300mlのフラスコに、トル
エン100mlを入れ、−78℃に冷却した。同温度で
プロピレン200ミリモルを加え、トルエン中に液化溶
解した。次いで、15ミリモルのAl(C2 5 2
lのn−ヘプタン溶液及び1.5ミリモルのV(アセチ
ルアセトナト)3 トルエン溶液を加え、攪拌と共に重合
を開始した。プロピレンの重合を−78℃にて3時間行
った。次いで、反応条件を0℃で3時間とした以外は、
実施例1と同様にしてMAClとの反応を行い、表1に
示す性状の末端修飾ポリプロピレンを得た。
【0027】実施例4 MAClの代わりにアクリル酸クロライドを使用した以
外は実施例と同様にして反応を行い、表1に示す性状の
末端修飾ポリプロピレンを得た。この重合体の赤外吸収
スペクトル(IR)測定を行った所、1705cm-1
−COOHのカルボニル基に基づくピークが認められ
た。更にNMR分析の結果、ポリプロピレンに起因する
ピーク(δ=0.7〜1.7ppm)以外に、下記の化
学シフト値からなるピークが観測された。
【化12】 更に13C−NMR分析の結果から、COOH基の炭素に
起因するピークが175ppmに観測された。以上のN
MRの結果から、ポリプロピレンの末端にアクリル酸ユ
ニットが結合していることが判明した。また、ポリプロ
ピレン部のカーボンシグナルとアクリル酸ユニットのC
OOH基のカーボンシグナルの面積比からポリプロピレ
ン鎖の末端に3個のアクリル酸ユニットが結合している
ことが確認された
【0028】実施例5 窒素ガスで十分置換した1.0リットルのオートクレー
ブに、トルエン500mlを入れ、−60℃に冷却した
後、同温度で25ミリモルのAl(C2 5 2 Clの
n−ヘプタン溶液及び1.5ミリモルのV(2−メチル
−1,3−ブタンジオナト)3 のトルエン溶液を加え
た。次いで、系内を680mmHgまで減圧にした後、
エチレンとプロピレンの混合ガス(40/60モル比)
を連続的に供給し、エチレンとプロピレンのランダム共
重合を−60℃にて2時間行った。次いで、MACl5
00ミリモルを−60℃で添加し、同温度で2時間反応
させた。以下、実施例1と同様に処理し、表1に示す性
状の末端修飾エチレン−プロピレンランダム共重合体を
得た。得られた共重合体の13C−NMR測定を行い、二
級炭素に帰属するピーク(S)と三級炭素に帰属するピ
ーク(T)の面積から次式に基づいて、プロピレンの含
有量を計算した。その結果、共重合体中のプロピレン含
有量は、51.6モル%であった。 プロピレン含有量(モル%)={T/1/2 (S+T)}
x100 なお、この共重合体を差動走査熱量計(DSC)により
熱分析した結果、プロピレン単独重合体に起因するガラ
ス転移温度(約−10℃)は観測されなかった。
【0029】
【表1】
【0030】
【発明の効果】本発明の重合体は、異種ポリマーの相溶
化剤、ポリマーに染色性や接着性を付与するポリマー改
質剤、潤滑油等の粘度指数向上剤等に使用することがで
きる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植木 總 埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡一丁目3番1 号 東燃株 式会社 総合研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリプロピレン又はエチレン−プロピレ
    ンランダム共重合体の末端が下記一般式Iで表される置
    換基で修飾されてなる末端修飾ポリオレフィン。一般式
    I 【化1】 〔但し、Rは水素原子若しくはメチル基を表す。〕
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