JPH07500617A - リビングカルボカチオン重合プロセス - Google Patents
リビングカルボカチオン重合プロセスInfo
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- JPH07500617A JPH07500617A JP5502807A JP50280793A JPH07500617A JP H07500617 A JPH07500617 A JP H07500617A JP 5502807 A JP5502807 A JP 5502807A JP 50280793 A JP50280793 A JP 50280793A JP H07500617 A JPH07500617 A JP H07500617A
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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】
本発明はオレフィンの重合方法に関する。この方法はリビング重合プロセスであ
る。「リビング重合」という用語は、本明細書中において、理論的に停止せず連
鎖移動を受けに(い重合プロセスを記述するために使用される。
2、情報の開示に関する説明
リビング重合プロセスは公知である。
米国特許第4.910.321号には、有機酸又はエステル及び好ましくはBC
I、であるがTiC1,てもよいルイス酸を含む開始系を使用してホモポリマー
、ランダムコポリマー、ブロックコポリマーなどを製造するリビングカルボカチ
オン重合プロセスか開示されている。
米国特許第4.908.421号には、ルイス酸と有機過酸化物化合物を含む触
媒系を使用する末端官能性ポリマーを製造するためのリビングカチオノ重合プロ
セスが開示されており、ここでモノマー装入物はイソブチレン及びイソブチレン
1モル当たり10 ’乃至10−1モルの範囲内の量の有機過酸化物化合物を含
む。ルイス酸はTiC1,てよい。1989年7月29日に出願された欧州特許
出願筒8930737377、5号、即ち、1990年2月28日に公開された
欧州特許公開公報第0355997号も参照されたい。
B CI 、/’1ステル開始剤と2.6−ン〜t−ブチルピリノンプロトント
ラップを使用することによって、狭い分子量分布のポリイソブチレンを得ること
も提案されている。
特定の開始剤系の存在下に行われたオレフィン重合プロセスが、後述の説明で明
らかにされるような改良された特性を有するポリマーを生しることか判明した。
発明の要約
本発明によれば、オレフィン原料を
(A) アルコール、エステル、エーテル、有機ハロゲン化物、及びそれらの混
合物から成る群から選択される有機化合物、(B) ルイス酸、
(C) 2.6−シーtert−ブチルピリジン、置換2,6−ジーtert〜
ブチルピリジン、及びそれらの混合物から成る群から選択されるピリジン化合物
と、重合領域において重合条件で接触させてポリマーを製造する工程を含む、オ
レフィンの重合方法か提供される。
図面の簡単な説明
第1図は、特定の開始剤系の存在下でのイソブチレンの重合における、数平均分
子量(Mn)対形成したポリイソブチレンのダラム重量[WPIB(g)]を示
すグラフである。
第2図は、イソブチレンの重合及び特定の開始剤系における、数平均分子量対モ
ノマー転化率(%)を示すグラフである。
第3図は、特定の開始剤系を使用するイソブチレンの重合における、数平均分子
量対モノマー転化率(%)を示すグラフである。
第4図は、イソブチレンの重合及び特定の開始剤系における、数平均分子量対モ
ノマー転化率(%)を示すグラフである。
第5図は、イソブチレンの重合及び特定の開始剤系における、数平均分子量対形
成したポリイソブチレンの重ffi(g)を示すグラフである。
第6図は、スチレンの重合及び特定の開始剤系における、数平均分子量対モノマ
ー転化率(%)を示すグラフである。
発明の詳細な説明
本発明の方法は、単一種類のオレフィン又は1種より多くのオレフィンを含む原
料を、重合領域において重合条件で、本明細書中において成分Aと呼ぶ重合開始
剤を含む開始剤系、本明細書中において成分Bと呼ぶ肋間始剤、及び本明細書中
において成分Cと呼ぶプロトントラップと接触させて、狭い分子量分布(MWD
)を有するオレフィン誘導ポリマーを製造することを含む。この重合はリビング
重合プロセスである。
開始剤系
開始剤系は成分A1成分B1及び成分Cを含む。
盛分A−開始剤
成分Aは、アルコール、エステル、エーテル、有機ハロゲン化物、及びそれらの
混合物から成る群から選択される有機化合物重合開始剤である。適するアル(式
中、Rは2乃至20、好ましくは9乃至15の炭素原子を有する、アルキル基、
置換アルキル基、アリール基、置換アリール基であり、及びnは1乃至20、好
ましくは1乃至4の範囲内である)で表わされるアルコールが含まれる。
適するエステルには、式
(式中、R及びR′は、2乃至20、好ましくは9乃至15の炭素原子を有する
、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、置換アリール基から成る群から独
立に選択され、nは1乃至20、好ましくは1乃至4の範囲内である)で表わさ
れるエステルが含まれる。
適するエーテルには、式 R−(−0−R”)、(式中、R及びR′ は、2乃
至20、好ましくは9乃至15の炭素原子を有する、アルキル基、置換アルキル
基、アリール基、置換アリール基から成る群から独立に選択され、nは1乃至2
0、好ましくは1乃至4の範囲内である)で表わされるエーテルが含まれる。
適する有機ハロゲン化物には、式
%式%
(式中、RSR’ 、及びR#は、2乃至20、好ましくは9乃至15の炭素原
子を有する、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、置換アリール基から成
る群から独立に選択され、nは1乃至20、好ましくは1乃至4の範囲内であり
、そしてXは塩素、臭素、及びそれらの混合物から成る群から選択されるハロゲ
ンである)で表わされる有機ハロゲン化物が含まれる。上述の各式中のアルキル
基は飽和アルキル基又は不飽和アルキル基、例えば、アリル基、でよい。
膚a里−助開始剤
成分Bはルイス酸助開始剤(co−initiator)である。適するルイス
酸には、BCl、、BF、、AlC1,,5nC1,、、TiC1,、、SbF
、、S e CI z、ZnC12、FeC1+、VCl、、、A I R,C
l s−、(式中、Rはアルキル基であり、nは3未満である)、及びそれらの
混合物が含まれる。本発明において使用するのに好ましいルイス酸はT i C
I 、、である。成分A(開始剤)の量に対するルイス酸の量を少なくとも化学
量論量に等しくなるように選択するのが望ましい。
ルイス酸のモル数が成分Aに対する化学量論量の約2乃至約40倍の範囲内であ
る成分C1即ち、プロトントラップは、2,6−シーtcrt−ブチルピリジン
(DTBP)、置換2.6−ノーtert−ブチルピリジン、及びそれらの混合
物から成る群から選択されるピリノン化合物である。
適する置換2.6−ンーtert−ブチルピリジンには、例えば、2,6−シー
tert−ブチル−4−メチルビリシンのような2.6−シーtert−ブチル
アルキルピリジンが含まれる。
プロト・ン性不純物(例えば、水分、酸)が重合領域中に存在している場合、ピ
リジン化合物が少なくともプロトン性不純物に対する化学量論量で存在するのが
好ましい。ピリジン化合物がプロトン性不純物に対する化学量論量よりも多い量
で存在するのかより好ましい。
オレフィン原料
オレフィン(モノマー)原料は少なくとも単一種類のオレフィンが含むか、又は
所望の最終ポリマーに応して、1種より多くのオレフィンを含むことができる。
適するオレフィンには、C,、−C,イソモノオレフィン、cJ〜C1,lマル
チオレフィン、置換されていても未置換でもよいビニリデン芳香族化合物、及び
それらの混合物が含まれる。好ましいC4〜C1フイソモノオレフインはイソブ
チレンである。好ましい04〜C11マルチオレフインはイソプレンである。
好ましいビニリデン芳香族化合物は、スチレン、アルキルスチレン、及びそれら
の混合物から成る群から選択される。好ましいアルキルスチレンはバラ−メチル
−スチレン、及びアルファーメチルスチレンである。
オレフィン原料がイソブチレノのような04〜Cフイソモノオレフイノ及び共役
ジオレフィンのようなC1〜C1,1マルチオレフインを含む場合、イソモノオ
レフィンのマルチオレフィンに対するモル比は約1000・1乃至約101の範
囲内でよく、約200:l乃至約401が好ましい。
ブロックポリマーもまた本発明の重合によって、例えば、イソモジオレフィン及
び共役ジオレフィン(例えば、米国特許第4.910.261号を参照されたい
。その開示は引用によって本明細書中に組み入れられる)又はビニリデン芳香族
化合物のような第2のモノマーを順次添加することによって、製造できる。
本発明の方法は希釈剤の存在下又は不存在下に行うことができる。適する希釈剤
には、塩化メチル及びメチレノノクロライトのようなC1〜C4ハロゲン化炭化
水素、ペンタン、ヘキサン、及びヘプタンのようなC,、〜CP脂肪族炭化水素
、及びンクロヘキサン及びメチルシクロヘキサンのようなC8〜C2゜環式炭化
水素、及びそれらの混合物が含まれる。
成分A、成分B、及び成分Cのオレフィン原料への添加の順序は重要ではない。
例えば、成分A及び成分Bを、所望により希釈剤中で、予め混合して、その後オ
レフィン原料に添加してもよく、オレフィン原料もまた選択的に希釈剤を含むこ
とができる。
好ましい添加順序は以下の通りである。希釈剤(もし存在するならば)、オレフ
ィン原料、成分A(開始剤)、成分C(プロトントラップ)、成分B(助開始剤
)。
重合プロセスは、従来的重合装置中において、希釈剤の存在下又は不存在下に行
われる。適する重合条件には、約1乃至約180分(時間)の期間に対して、約
−100℃乃至+10℃、好ましくは約−80℃乃至0℃の範囲内の温度か含ま
れる。
従来的混合手段を使用して、反応混合物に攪拌を施すのが好ましい。
本発明の方法によって製造されたポリマーは、使用されるオレフィン原料に応し
て、ホモポリマー、コポリマー、ターポリマー、その他、ブロックコポリマー及
び類似物でよい。
本発明のポリマーの数平均分子量(Mn)は、約500乃至約2.000.00
0の範囲内であり、約20.000乃至約300.000が好ましい。これらの
ポリマーは、重量平均分子隈の数平均分子量に対する比率(Mw/Mn)が約1
.0乃至約1,5、好ましくは約10乃至約12になるような狭い分子量分布を
有する。ポリマーを反応領域流出物から回収して、従来的方法によって仕上げす
ることができる。
本発明を説明するために以下の実施例を示ず。
実施例1
エムブラウン(MBraun)M−150グローブボツクス中の窒素雰囲気下へ
ブタン浴(−80℃)に浸漬された大型試験管中で一連の重合実験を行った。反
応混合物の全体積は25 mlであった。反応体の添加順序は、希釈剤混合物−
モノマー−開始剤−ブロトントラップー助開始剤であった。AMI (^II
Monomer In、全モノマー配合)、及びI MA (Incremen
tal llonomer Addition、増分モノマー添加)実験を行っ
た。AMI法を使用して、平行して行った複数の実験を異なる反応時間で停止さ
せた。ポリマーの収量とゲルパーミェーションクロマトグラフィー(GPC)の
データから、%転化率一時間依存性、M w / M n 、及び開始剤の効率
を得た。同時に、開始剤の不存在下に助開始剤とプロトントラップのみを装入し
た対照実験を行った。対照実験においては、無視てきる量(3%)のポリマーし
か得られなかった。
実施例1においては、IB(イソブチレン)の重合を、IMA法により、DTB
Pの存在下5−tert−ブチル−1,3−ジクミル−メチルエーテルを使用し
て開始した。
結果を第1図にまとめたが、この図はDTBPの存在下5−tert−ブチル−
1,3−′)クミル−メチルエーテルを使用して開始したIBの重合を示してい
る。IMA法。
モノマーの添加の間の時間 30分; [t−Bu−DiCuOMe]=9.2
5X10−’M; [TiCl4] =1.48X10 ’M ; Vo=25
m10希釈剤: CHqCl : n−ヘキサン、40 : 60 (v:v
)、温度 −80℃。第1図においては、数平均分子量(Mn)がWPIB(g
)、即ち、形成したポリイソブチレンのダラム重量、に対してプロットされてお
り、プロット上の数は分子量分布(MWD)の値である。
IMA法は、七ツマ−を徐々に添加することを意味する。AM+(オール・モノ
マー・イン)法は、アール・フォースト(RlFaust)及びジ二一・ピー・
ケネディ−(J、P、にcnncdy)のJ、 Po1yIIler Scie
nceSPolymer Chem、^25.1847(+987)にご己載さ
れているように、重合の開始の前に全てのモノマーを添加することを意味する。
実施例2
実施例1と同し実験条件下AMI法を使用り、DTBPと開始剤として5−t
e r +−ブチル−1,3−ジクミル−メチルエーテルの存在下IB原料を使
用して以下のように行った。ΔMl法を使用してDTBPの存在下又(ま不存在
下(こ、開始?I : 5−tert−ブチル−1,a−ンクミルーメチルエー
テル。 [lB](、=2.04M ; [t−Bu−DiCuOWel= l
xlo ”if ; [TiC1+] −]、]6XlO−2M; V0=2
5 ml。希釈ill:CHB
C1:n−ヘキサン、40 : 60 (v:v) 、m度、−80℃。結果を
第2図;こまとめた力(、この図においては数平均分子量(Mn)がモノマーの
ボ1ツマ−への◆云イヒ率(%)に対してプロットされている。
実施例3
この実験においては、イソブチレンの重合においてn−ヘキサンの替わりにメチ
ルシクロヘキサンを使用し、t−Bu−DiCuOMe/ TiC1,+/ C
Hq Cl メチノしシクロヘキサン(40: 60、v:v) 、−80℃、
プロトントラップ(DTBP)の存在下及び不存在下、CL−Bu−DiCuO
Me]−9,24X]OIM: [TiC1,] −1,48XIO−2Mで重
合を行った。結果を第3図にまとめた。
tert−ブチル−1,3−7クミルークロライドを使用した。
プロトントラップDTBPの存在下開始剤として5−tert−ブチル−1,3
−ジクミル−クロライドを使用するIBの重合。AMI法、[I B]o−2,
04M ; [t−Bu−DiCuC1]−1xto ”M ; [TiCl4
] =1.6X]0−21f ; Vn =25 m10溶媒: C1(、C1
n−ヘキサ/、40 : 60 (V:V) 、温度 −80℃。結果を第4図
1こまとめtこ。
この例においては、開始剤として5−tert−ブチル−1,3−ンクミルーク
ロライドを使用してIMA法に従った。実験は以下の通り行なった。
5−tert−ブチル−1,3−ンクミルークロライドによって開始されたIH
の重合。
IMA法(4X ]−m1.) ;モノマーの添加の間に経過した時間430分
; [t−Bu−DICuC1]= I X to−”M ; [TiC1,t
] =]、6xlO−’11 ; Vn=25IIll ; [DTBP] |
1×1.0−’
輩。希釈剤−Ct(、CI:n−ヘキサン、40 : 60 (v:v) 、温
度ニー80℃。数字はMWDの値である。結果を第5図にまとめた。
実施例に
の例においては、モノマーとしてスチレンを以下のように使用した。
プロ)・ントラップ(DTBP)の存在下及び不存在下、t−Bu−DiCuO
Me/ TiCl4/”CH3Cl :MeCH(40:60、vv)、−80
℃。結果を第6図にまとめた。
実施例1乃至6から分かるように、重合実験がプロトノドラップ(DTBP)の
存在下に行われた場合、DTBP′a度が高くなるにつれて理論直線からの偏差
が小さくなり、[DTBP] −]〜2X]0”モル/リットルにおいて理論分
子量に近付き狭いMWDか観察された。独立した測定は、この濃度が系中のプロ
トン不純物の濃度に等しいことを示した。
トリブロックコポリマーの調製
実施例1乃至6に基づき、イソブチレンとスチレンのリビング重合に関して、イ
ソブチレンとスチレンのリビング重合を逐次的モノマー添加によってブロックコ
ポリマーを得ることができる重合条件を得た。逐次的モノマー添加によるブロッ
ク共重合は塔頂攪拌機を備えた250 mlの三つ首フラスコ中で行った。
重合パラメーター。
[開始剤J −]、 X 10−”II[T1Cl 、、肋間始剤] =]、6
X]0 ’11[DTBP] = 2 x 1.0−’II希釈剤 MeC1/
メチルシクロヘキサン(40: 60v/v)
温度 −80℃
添加したイソブチレン 1.2 ml (=8.4g)添加したスチレン 39
回1
スチレン重合時間 5分間
モノマー添加の方法はスチレンの重合の結果に大きく影響する。純粋な(希釈さ
れていない)スチレンの使用は、−80℃の溶液への添加の瞬間このモノマーの
一時的な凍結をもたらす。凍結はモノマーを希釈することによって防くことがで
きる。メチルシクロヘキサンを14の体積比率(3,5mlのスチレン+14m
1の11e(Jl)で使用すると、反応媒体の極性/非極性体積比率がSt(ス
チレン)重合の開始時に非極性成分(MeCHとSt)に好ましい4060から
変化した。得られたトリブロックの特性は応カー歪みデータから比較できる。
実施例7
この例においては、5−t−ブチル−1,3−ビス(1−メトキシ−1−メチル
エチル)ベンゼン開始剤を使用した。未希釈スチレンを添加し、DTBP濃度は
I X 10−3MてあつPStはポリスチレンを意味する。
PIBはポリイソブチレンを意味する。
Mwzinは重量平均分子量の数平均分子量に対する比率である。
実施例8
この例においては、5−t−ブチル−1,3−ヒス(1−アセトキン−1−メチ
ルエチル)ベンゼン開始剤を使用した。スチレンは希釈せずに添加した。
廿ンブルNo、 PSt PIB PSt l1w/Mn8 14300 78
000 14300 1.53実施例9
この例においては、5−t−ブチル−1,3−ヒス(1−クロロ−1−メチルエ
チル)ベンゼン開始剤を使用した。スチレンはメチルシクロヘキサンで希釈しく
]/4;v/v)、DTBPfi度ハI X 10 ”Mテア−) タ。
C80667090080661,13実施例10
この例においては、実施例9て使用したのと同し開始剤を使用した。スチレンは
メチルシクロヘキサンで希釈した( 3 / 4 ; v/v)。
D 7082 82500 7082 1.11実施例11
この例においては、実施例9で使用したのと同じ開始剤を使用した。スチレンは
メチルエチルへキサンで希釈しく ] / 4 ; v/v) 、DTBP濃度
は4X10−”Mであった。
E 7]、54 78200 7+、54 1.21実施例12
この例においては、実施例9て使用したのと同し開始剤を使用した。スチレンは
メチルシクロヘキサンで希釈しく1/4 ;v/v) 、スチレン反応時間は1
0分間であった。
サンプルNo、 PSt PIB PSt My/klnF 14400 84
000 14400 1.19実施例13
この例においては、実施例9で使用したのと同じ開始剤を使用した。スチレンは
メチルシクロヘキサンで希釈しく1/4 ;v/v) 、重合温度は一90℃で
あり、スチレン反応時間は10分間であった。
G 6380 80300 6380 1.19実施例14
この例においては、実施例9で使用したのと同じ開始剤を使用した。スチレンは
メチルシクロヘキサンで希釈しく1/4 ;V/V) 、スチレン反応時間は1
5分間であった。
H139008930013900]、1.3実施例15
この例においては、実施例9で使用したのと同じ開始剤を使用した。スチレンは
メチルシクロヘキサンで希釈しく1/4 ; v/v) 、重合温度は一90℃
であり、スチレン反応時間は15分間であった。
応カー歪みデータを第1表にまとめる。
第1表
応カー歪みデータ
A 110 347 1084 1830 625B 1.12 322 93
1 21.95 615C4555844901,000
D 63 114 237 1898 865E 40 75 135 725
850F 85 221 947 2700 650G 44 35 52
75 850
H882008903000690
使用した試験方法を第■表に示す。
100%モジュラスpsi ASTM D412300駕モジュラスpsi ^
5Til 0412500%モジュラスpsi ASTM D412引張強さp
si ASTi[D412
伸び% ASTM D412
実施例1に
の例においては、1−クロ0.2,4.4−トリメチルペンタンを開始剤として
使用した。 [M] =2.0M−[1] −5,1xlO−211−[TiC
l4コ=1.2X10−’It、[DTBP]−2X 10−3M1温度=−4
0℃、溶媒・n−ヘキサン−CB、C160/40 v/v、このようにして調
製されたPIBはM n = 2200及びMWD=1.14を有していた。
実施例17
この例においては、2−クロロ、2−フェニルプロ、<ンを開始剤として使用し
た。
[M] =3.71[、[I] =9.44X1.0−2M、[TiCl4]=
1.9X10−’M、[DTBP] =2x10−3M、 温度=−60℃、溶
媒:n−ヘキサ:/ C[l3CI 60/40 V/V0a) AMI法によ
って得られたPIBはM n = 2300及びMWD=1.3を示した。
b) 実施例16の量と等量のイソブチレンを開始剤、肋間始剤、及びDTBP
を含む溶液に連続的に供給して調製されたPIBは、MWD=1.08を示した
。
n
FIG、 1
転化率 %
FIG、 4
n
FIG、 5
転化率 o′、/。
FIG、 6
国際調査報告
AN)−IANG ANNWEX MhJt’JfEX Eフロントページの続
き
(72)発明者 ファースト、ルドルフアメリカ合衆国、マサチューセッツ州
02173、レキシントン、コンコード・アベニュー 580
(72)発明者 ギオール、ミクロス
大阪府豊中市待兼山町1−1 大阪大学インターナショナル・ハウス
(72)発明者 ウアン、ジエン−チャンアメリカ合衆国、ニュー・シャーシー
州08837、エディソン、ウィッチイア・ストリート 14
Claims (17)
- 1.オレフィン原料を (A)アルコール、エステル、エーテル、有機ハロゲン化物、及びそれらの混合 物から成る群から選択される有機化合物、(B)TiCI4を含むルイス酸、及 び(C)2.6−ジ−tert−ブチルピリジン、置換2.6−ジ−tert− ブチルピリジン、及びそれらの混合物から成る群から選択されるピリジン化合物 と、重合領域において重合条件で接触させてポリマーを製造する工程を含む、オ レフィンの重合方法。
- 2.プロトン性不純物が重合領域中に存在し、前記領域中に存在するピリジン化 合物が少なくとも前記プロトン性不純物に対する化学量論量である、請求項1の 方法。
- 3.前記領域中に存在するピリジン化合物が前記プロトン性不純物に対する化学 量論量よりも多い量で存在する、請求項2の方法。
- 4.置換2.6−ジ−tert−ブチルピリジンが2.6−ジ−tert−ブチ ル−4−メチルピリジンである、請求項1の方法。
- 5.ルイス酸がTiCI4である、請求項1の方法。
- 6.重合領域中に存在するTiCI4のモル数が少なくとも(A)有機化合物に 対する化学量論量である、請求項5の方法。
- 7.TiCI4のモル数が(A)有機化合物に対する化学量論量の約2乃至40 倍の範囲内である、請求項5の方法。
- 8.オレフィン原料が、C4〜C7イソモノオレフィン、C4〜C14マルチオ レフィン、ビニリデン芳香族化合物、及びそれらの混合物から成る群から選択さ れるオレフィンを含む、請求項1の方法。
- 9.ビニリデン芳香族化合物がスチレンである、請求項8の方法。
- 10.ビニリデン芳香族化合物が、アルファーメチルスチレン、パラーメチルス チレン、及びそれらの混合物から成る群から選択されるアルキルスチレンである 、請求項8の方法。
- 11.有機化合物が有機ハロゲン化物である、請求項1の方法。
- 12.重合条件が約−100℃乃至+10℃の範囲内の温度を含む、請求項1の 方法。
- 13.重合領域が追加的に希釈剤を含む、請求項1の方法。
- 14.希釈剤が、C1〜C4ハロゲン化炭化水素、C5〜C8脂肪族炭化水素、 C5〜C10環式炭化水素、及びそれらの混合物から成る群から選択される、請 求項13の方法。
- 15.ポリマーが、約500乃至約2,000,000の範囲内の数平均分子量 を有する、請求項1の方法。
- 16.ポリマーが、約20,000乃至約300,000の範囲内の数平均分子 量を有する、請求項1の方法。
- 17.ポリマーが狭い分子量分布を有する、請求項1の方法。
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