JPH0822884B2 - スチレン系重合体の製造方法 - Google Patents

スチレン系重合体の製造方法

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JPH0822884B2
JPH0822884B2 JP62240981A JP24098187A JPH0822884B2 JP H0822884 B2 JPH0822884 B2 JP H0822884B2 JP 62240981 A JP62240981 A JP 62240981A JP 24098187 A JP24098187 A JP 24098187A JP H0822884 B2 JPH0822884 B2 JP H0822884B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、活性化された触媒を使用するスチレン系重
合体の製造方法に関し、詳しくは、特定の触媒を用い、
しかも該触媒成分と特定の順序で接触させた無機酸化物
の存在下にスチレン系モノマーを重合することにより、
シンジオタクチック構造のスチレン系重合体を効率よく
製造する方法に関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕
近年、本発明者らの研究により、チタン化合物とアル
ミノキサンからなる触媒を用いてスチレン系モノマーを
重合してシンジオタクチック構造を有するスチレン系重
合体を製造することに成功している(特開昭62−104818
号公報,特開昭62−187708号公報)。
しかしながら、その後の研究により、このような触媒
をそのまま用いても、また上記特開昭62−187708号公報
にあるように、触媒の一成分の特定のチタン化合物をシ
リカ、アルミナなどに担持させて使用しても、また、触
媒の他の一成分のアルミノキサン等を担持させて使用し
ても重合活性が充分でないために、スチレン系重合体を
製造するに当たって多量に使用する必要があり、その結
果、重合体の製造後に脱灰処理を行わなければならず、
この脱灰処理における負荷が大きいという問題があっ
た。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで、本発明者らは上述のスチレン系重合体を製造
する際の問題点を解消して、触媒活性を高めて脱灰処理
の負荷を軽減するとともに、該スチレン系重合体の生産
性を向上することのできる方法を開発すべく鋭意研究を
重ねた。
その結果、無機酸化物の存在下(A)チタン化合物及
び(B)アルミノキサンを主成分とする触媒を用いてス
チレン系モノマーを重合するに際し、無機酸化物を予め
触媒の(B)成分アルミノキサンと接触させ、次いで触
媒の(A)成分チタン化合物と接触させ、その後にスチ
レン系モノマーを供給して重合させることを特徴とする
スチレン系重合体の製造方法を提供するものである。
本発明の方法では、(A)チタン化合物と(B)アル
ミノキサンを主成分とする触媒を用いる。
ここで(A)成分であるチタン化合物としては様々な
ものがあるが、好ましくは、一般式 TiR1 aR2 bR3 cX1 4-(a+b+c) …(I) またはTiR1 dR2 eX1 3-(d+e) …(II) 〔式中、R1,R2およびR3はそれぞれ水素,炭素数1〜20
のアルキル基,炭素数1〜20のアルコキシ基,炭素数6
〜20のアリール基,アルキルアリール基,アリールアル
キル基,炭素数1〜20のアシルオキシ基,シクロペンタ
ジエニル基,置換シクロペンタジエニル基あるいはイン
デニル基を示し、X1はハロゲンを示す。a,b,cはそれぞ
れ0〜4の整数を示し、d,eはそれぞれ0〜3の整数を
示す。〕 で表わされるチタン化合物およびチタンキレート化合物
よりなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物であ
る。
この一般式(I)または(II)中のR1,R2およびR3
それぞれ水素,炭素数1〜20のアルキル基(具体的には
メチル基,エチル基,プロピル基,ブチル基,アミル
基,イソアミル基,イソブチル基,オクチル基,2−エチ
ルヘキシル基など),炭素数1〜20のアルコキシ基(具
体的にはメトキシ基,エトキシ基,プロポキシ基,ブト
キシ基,アミルオキシ基,ヘキシルオキシ基,2−エチル
ヘキシルオキシ基など),炭素数6〜20のアリール基,
アルキルアリール基,アリールアルキル基(具体的には
フェニル基,トリル基,キシリル基,ベンジル基な
ど),炭素数1〜20のアシルオキシ基(具体的にはヘプ
タデシルカルボニルオキシ基など),シクロペンタジエ
ニル基,置換シクロペンタジエニル基(具体的にはメチ
ルシクロペンタジエニル基,1,2−ジメチルシクロペンタ
ジエニル基,ペンタメチルシクロペンタジエニル基な
ど)あるいはインデニル基を示す。これらR1,R2および
R3は同一のものであっても、異なるものであってもよ
い。また、X1はハロゲン、すなわち塩素,臭素,沃素あ
るいは弗素を示す。さらにa,b,cはそれぞれ0〜4の整
数を示し、またd,eはそれぞれ0〜3の整数を示す。
このような一般式(I)で表わされる四価チタン化合
物およびチタンキレート化合物の具体例としては、メチ
ルチタニウムトリクロライド,チタニウムテトラメトキ
シド,チタニウムテトラエトキシド,チタニウムモノイ
ソプロポキシトリクロライド,チタニウムジイソプロポ
キシジクロライド,チタニウムトリイソプロポキシモノ
クロライド,テトラ(2−エチルヘキシルオキシ)チタ
ニウム,シクロペンタジエニルチタニウムトリクロライ
ド,ビスシクロペンタジエニルチタニウムジクロライ
ド,シクロペンタジエニルチタニウムトリメトキシド,
シクロペンタジエニルトリメチルチタニウム,ペンタメ
チルシクロペンタジエニルチタニウムトリメトキシド,
ペンタメチルシクロペンタジエニルトリメチルチタニウ
ム,四塩化チタン,四臭化チタン,ビス(2,4−ペンタ
ンジオナート)チタニウムオキサイド,ビス(2,4−ペ
ンタンジオナート)チタニウムジクロライド,ビス(2,
4−ペンタンジオナート)チタニウムジブトキシドなど
が挙げられる。(A)成分のチタン化合物としては、上
述のほか、 一般式 〔式中、R4,R5はそれぞれハロゲン原子,炭素数1〜20
のアルコキシ基,アシロキシ基を示し、mは2〜20を示
す。〕 で表わされる縮合チタン化合物を用いてもよい。
さらに、上記チタン化合物は、エステルやエーテルな
どと錯体を形成させたものを用いてもよい。(A)成分
の他の種類である一般式(II)で表わされる三価チタン
化合物は、典型的には三塩化チタンなどの三ハロゲン化
チタン,シクロペンタジエニルチタニウムジクロリドな
どのシクロペンタジエニルチタン化合物があげられ、こ
のほか四価チタン化合物を還元して得られるものがあげ
られる。これら三価チタン化合物はエステル,エーテル
などと錯体を形成したものを用いてもよい。
一方、上記(A)チタン化合物成分とともに、触媒の
主成分を構成する(B)成分としては、アルミノキサン
が用いられるが、具体的には一般式 〔式中、R6は炭素数1〜8のアルキル基を示し、nは2
〜50を示す。〕 で表わされるアルキルアルミノキサンがあげられる。こ
のアルキルアルミノキサンは種々の方法により調製する
ことができ、例えば、アルキルアルミニウムを有機溶
剤に溶解しておき、これを水と接触させる方法とか金
属塩などに含有されている結晶水、無機物や有機物への
吸着水をアルキルアルミニウムと反応させるなどの方法
がある。
なお、上記の水にはアンモニア,エチルアミン等のア
ミン,硫化水素等の硫黄化合物,亜燐酸エステル等の燐
化合物などが20%程度まで含有されていてもよい。
本発明の方法に用いる触媒は、前記(A),(B)成
分を主成分とするものであり、前記の他さらに所望によ
り他の触媒成分、例えば一般式AlR7 3〔式中、R7は炭素
数1〜8のアルキル基を示す。〕 で表わされるトリアルキルアルミニウムや他の有機金属
化合物などを加えることもできる。ここで前記(A),
(B)成分を主成分として含有しない触媒を用いて、ス
チレン系モノマーの重合を行っても、目的とするシンジ
オタクチック構造のスチレン系重合体を得ることはでき
ない。
この触媒を使用するにあたっては、触媒中の(A)成
分と(B)成分との割合は、各成分の種類,原料である
スチレン系モノマーの種類その他の条件により異なり一
義的に定められないが、通常は(B)成分中のアルミニ
ウムと(A)成分中のチタンとの比、即ちアルミニウム
/チタン(モル比)として1〜106、好ましくは10〜104
である。
本発明の方法で重合するスチレン系モノマーは、スチ
レンあるいはその誘導体であるが、このスチレン誘導体
としては、メチルスチレン,エチルスチレン,ブチルス
チレン,p−ターシャリーブチルスチレン,ジメチルスチ
レンなどのアルキルスチレン,あるいはクロロスチレ
ン,ブロモスチレン,フルオロスチレンなどのハロゲン
化スチレン、クロロメチルスチレンなどのハロゲン置換
アルキルスチレン、メトキシスチレンなどのアルコキシ
スチレンさらにはカルボキシメチルスチレン,アルキル
エーテルスチレン,アルキルシリルスチレン,ビニルベ
ンゼンスルホン酸エステル,ビニルベンジルジアルコキ
シホスファイドなどをあげることができる。
本発明の方法は、前記(A),(B)成分を主成分と
する触媒を用いてスチレン系モノマーを重合するが、こ
の重合反応は、無機酸化物の存在下で行われる。この無
機酸化物は、重合反応の過程において反応系に存在して
いれば触媒の活性化に一応効果的ではあるが、本発明に
おいては、触媒活性付与のためのより効果的な方法とし
て該無機酸化物を予め、使用される触媒の(B)成分で
あるアルミノキサンと接触させ、引き続いてこれに触媒
の(A)成分であるチタン化合物を接触させた後に、ス
チレン系モノマーを加えて重合する方法がとられる。な
お、この無機酸化物は、上記のごとく触媒の(B)成分
及び(A)成分と接触させる前に、トリアルキルアルミ
ニウムやジアルキルマグネシウムなどの有機化合物で処
理しておくことも有効である。
本発明の方法では、反応系に存在させる無機酸化物の
量は特に制限はなく、触媒の担体として使用する場合
と、触媒の担体と共に充填材の如き役割をも期待する場
合とでは、その使用量も自ずから異なる。前者の場合に
は得られる生成物全体の10重量%以下で充分である。
上記無機酸化物の種類は各種のものがあり、目的等に
応じて適宜定めればよいが、具体的にはシリカ,アルミ
ナ,シリカ・アルミナ,生石灰,マグネシア,チタニ
ア,四三酸化鉄,ジルコニアなどがあげられ、そのうち
特に平均粒径1〜100μmのα−アルミナ,チタニア,
四三酸化鉄などが好ましい。
さらに、本発明の方法における重合反応は、塊状重合
でもよく、またペンタン,ヘキサン,ヘプタンなどの脂
肪族炭化水素、シクロヘキサンなどの脂環族炭化水素あ
るいはベンゼン,トルエン,キシレンなどの芳香族炭化
水素溶媒またはこれらの混合溶媒中で行ってもよい。
また、重合温度は特に制限はないが、通常は0〜90
℃、好ましくは20〜70℃である。
なお、本発明の方法で得られたスチレン系重合体は、
後処理を行って内部に含有する無機酸化物ならびにそこ
に担持する触媒成分を除去してもよいが、後処理を行う
ことなく、内部に残存させてもよい。
〔実施例〕
次に、本発明を実施例により更に詳しく説明する。
実施例1 (1)(B)アルミノキサンの調製 反応容器中に、トルエン200mlを入れ、さらにトリメ
チルアルミニウム47.4ml(492ミリモル)および硫酸銅
5水塩(CuSO4・5H2O)35.5g(142ミリモル)を添加し
て、アルゴン気流下に、20℃で24時間反応させた。
得られた反応溶液から硫酸銅を濾別し、トルエンを留
去することによりメチルアルミノキサン12.4gを得た。
ここで得られたメチルアルミノキサンは、ベンゼンの凝
固点降下法によって測定した分子量が721であった。
(2)スチレン系重合体の製造 アルゴン置換した内容積500mlの反応容器に、トルエ
ン100ml及び無機酸化物としてα−アルミナ0.5gならび
に上記(1)で得られたメチルアルミノキサンをアルミ
ニウム原子として15ミリモルを入れ、室温下で10分間攪
拌後、シクロペンタジエニルチタニウムトリクロリド0.
025ミリモルを入れて50℃に昇温後、スチレンモノマー1
5.6gを導入して50℃で1時間重合反応を行なった。
反応終了後、生成物を塩酸−メタノール混合液で洗浄
して触媒成分を分解除去し、乾燥してスチレン系重合体
11.5g(ポリマー11g,α−アルミナ0.5g)を得た。スチ
レン系重合体の収量とともに、この反応におけるスチレ
ンモノマー転化率を第1表に示す。
なお、ここで得られたポリマーは、同位体炭素による
核磁気共鳴スペクトル(13C−NMR)からシンジオタクチ
ックポリスチレンであることが確認された。
実施例2〜7 実施例1(2)において、無機酸化物の種類と量を変
えたこと以外は、実施例1(2)と同様な操作を行っ
て、スチレン系重合体を得た。結果を第1表に示す。
比較例 実施例6においてメチルアルミノキサン(アルミニウ
ム原子として15ミリモル)とシクロペンタジエニルチタ
ニウムトリクロリド(0.025ミリモル)の添加順序を逆
にした以外は実施例6と同様な操作を行って、スチレン
重合体を得た。結果を第1表に示す。
参考例1 実施例1(2)において、無機酸化物を用いなかった
こと以外は、実施例1(2)と同様な操作を行って、ス
チレン系重合体を得た。結果を第1表に示す。
〔発明の効果〕 叙上の如く、本発明の方法によれば、触媒がより一層
活性化されるため、側鎖が主としてシンジオタクチック
構造(ダイアッドで85%以上、若しくはペンタッドで35
%以上)からなるスチレン系重合体(ポリスチレン,ポ
リアルキルスチレン,ポリハロゲン化スチレンなど)を
効率よく得ることができ、しかも、ここで得られるスチ
レン系重合体は、特に、無機酸化物の除去等の後処理を
行わずとも、優れた物性を有するものである。また、無
機酸化物を比較的多量に使用した場合でも、無機酸化物
が均一に分散したスチレン系重合体となる。
本発明の方法では、上述の如くシンジオタクチック構
造のスチレン系重合体が従来に比し、一層効率よく得ら
れると同時に、無機酸化物の除去用後処理を行わない場
合はその均一に分散したスチレン系重合体をも得ること
でき、これは、一般に用いられているアタクチックポリ
スチレンに比べて耐熱性が大きく、耐溶剤性にもすぐれ
ている。
それ故、本発明の方法によって得られるスチレン系重
合体は、耐熱性や耐薬品性の要求される各分野の素材と
して、また樹脂ブレンド用改質材として幅広くかつ有効
に利用される。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】無機酸化物の存在下(A)チタン化合物及
    び(B)アルミノキサンを主成分とする触媒を用いてス
    チレン系モノマーを重合するに際し、無機酸化物を予め
    触媒の(B)成分アルミノキサンと接触させ、次いで触
    媒の(A)成分チタン化合物と接触させ、その後にスチ
    レン系モノマーを供給して重合させることを特徴とする
    スチレン系重合体の製造方法。
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