JPH11255813A - ルイス酸を使用する非粘稠な希土類化合物の炭化水素中溶液及びその製造方法 - Google Patents
ルイス酸を使用する非粘稠な希土類化合物の炭化水素中溶液及びその製造方法Info
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-
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-
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Abstract
化水素溶媒中溶液の調製方法の提供。 【解決手段】 ランタニド系列の希土類化合物(Ln)
を、高度に粘稠な溶液の生成を防ぐのに十分な量のルイ
ス酸と共に不活性炭化水素溶媒中で合成するかまたはこ
れに溶解することによりランタニド系列の希土類化合物
を含む非粘稠炭化水素溶液を製造する。また本発明は上
記方法で製造された非粘稠Ln溶液のジエンの重合に対
する共触媒としての使用に関する。
Description
液の粘度を低下させ低粘度溶液に変えることに対する或
る種のルイス酸の使用に関する。
媒を使用することは公知である。ナフテン酸ネオジムの
ような希土類の錯体を使用してブタジエンを重合させる
方法はJournal Polymer Scienc
e誌、18巻、3345頁(1980年)の論文に報告
されている。しかし、この分野の研究はSylvest
er等の米国特許4,242,232号、Carbon
aro等の同4,696,984号、およびJoard
aan等の同5,360,898号に記載されている
が、これらの研究ではナフテン酸ネオジムは炭化水素溶
媒に溶解することが極めて困難であってゲルを生成する
ことが示されている。このようなゲルのために種々の粘
度低下用添加剤を比較的大量に、一般には希土類錯体1
モルに対し2モル以上の添加剤を使用することが必要と
なる。上記文献によれば、ブタジエンの重合はNdCl
3、アルコールおよびAl(C2H5)3から成る三元触媒
を用いて行われる。しかしこの組み合わせの触媒系を重
合に用いる場合、NdCl3が固体であって炭化水素溶
媒に溶解せず、得られる触媒成分は不均一であるため多
くの問題が生じる。不均一触媒は工業的な操作に使用す
るには不利である。さらに上記の組み合わせの触媒系は
例えば重合活性が低いというような欠点をもっている。
処理した場合、工業的に使用するには他の種々の理由に
より欠点をもっている。例えばエーテルを使用すると触
媒の立体特異性が減少する。トリアルキルアルミニウム
化合物を使用すると、分子量分布は広がり、分子量は減
少する。プロトン性の粘度低下剤を使用すると、或る種
の重合では共触媒を多量に使用する必要が生じ、触媒の
コストが高くなる。最後に、或る種の粘度低下用添加剤
を加えると、他の種類の重合ではこの添加剤を装置の溶
媒流に導入すると工程が複雑になる。
化水素溶媒中に希土類元素を混合した場合に生じる高粘
度を除去または低下させることである。
類化合物を含む粘稠でない炭化水素溶液を製造する方法
において、ランタニド系列の(Ln)希土類化合物をル
イス酸と共に不活性炭化水素溶媒に溶解させ、この際該
ルイス酸は、該ランタニド化合物を該不活性炭化水素溶
媒に溶解した場合、Ln化合物のゲル状の高粘度溶液の
生成を防ぐような量で存在させる方法に関する。ルイス
酸は好ましくは周期律表の主族、2a、2b、3aおよ
び4a族の金属の有機金属ハロゲン化物、または周期律
表の主族、2a、2b、3a、4a、および5a族また
は遷移金属の元素のハロゲン化物である。炭化水素に可
溶なルイス酸が最も好適である。本発明はまた本発明方
法で製造された粘稠でないランタニド系化合物の溶液に
関する。
酸と接触させて高粘度を除去または低下させることによ
り、ランタニド系列の希土類化合物を含むゲル状溶液の
粘度を減少させる方法が提供される。本発明によればま
た高度に粘稠なランタニド系列(Ln)化合物の生成を
防ぐのに十分なルイス酸を加え、ルイス酸で処理した後
のブルックフィールド粘度が1000センチポイズ(c
ps)より低い溶液をつくることにより、不活性溶媒中
でLn希土類化合物の直接合成を行う際において粘稠で
ない溶液を製造する方法が提供される。本発明方法によ
り処理されるランタニド系列希土類化合物溶液は、通常
共役ジエンの重合に使用されるが、溶媒、例えば脂肪族
炭化水素、脂環式炭化水素、および芳香族炭化水素、好
ましくはヘキサンに加えると極めて粘稠な溶液を生じ
る。本発明で処理されるランタニド系列希土類化合物は
原子番号が57〜71のランタニド系列に属する金属の
錯体であり、該錯体では配位子が直接金属に結合し、該
配位子は1価の単座配位の下記の基を含む有機基である
が、そればかりに限定されるものではない:(−R1C
O2)、(−OR1)、(−NR1R2)、(−SR1)、
(−OPO(OR)2)、(−OSO2(R))および
(−PR1R2)。但しここでR、R1およびR2は独立に
炭素数1〜20のアルキル、シクロアルキルおよびアリ
ール炭化水素基から選ばれる。本発明において処理され
る適当なランタニド系列希土類化合物は構造Ln(R1
CO2)3、Ln(OR1)3、Ln(NR1R2)3、Ln
(SR1)3、Ln(−OPO(OR)2)3、Ln(−O
SO2(R))3およびLn(PR1R2) 3で表され、こ
こでLnは原子番号が57〜71のランタニド系列の希
土類元素であり、R、R1およびR2は独立に炭素数1〜
20のアルキル、シクロアルキルおよびアリール炭化水
素基から選ばれる。
系列の希土類元素であり、ランタン、セリウム、プラセ
オジム、ネオジムおよびガドリニウムが好適であり、ネ
オジムが特に好適である。Lnは2種以上の希土類元素
の混合物であることができる。
殿させた場合、高度に粘稠な溶液を生じる希土類化合物
の典型的な例は、ランタントリス[ビス(2−エチルヘ
キシル)フォスフェート]およびネオジムトリス(2−
エチルヘキサノエート)である。
せるのに使用するルイス酸は、遷移金属のハロゲン化
物、例えばTiCl4、VCl3など;および金属原子が
1964〜6年発行の「Handbook of Ch
emistry and Physics」、45版記
載の周期律表の主族、2(a)、2(b)、3(a)お
よび4(a)に属する有機金属ハロゲン化物、並びに該
周期律表の主族、2(a)、2(b)、3(a)、4
(a)および5(a)主族の元素のハロゲン化物:即ち
例えば 二臭化メチルアルミニウム 二塩化メチルアルミニウム 二臭化エチルアルミニウム 二塩化エチルアルミニウム 二臭化ブチルアルミニウム 二塩化ブチルアルミニウム 臭化ジメチルアルミニウム 塩化ジメチルアルミニウム 臭化ジエチルアルミニウム 塩化ジエチルアルミニウム 臭化ジブチルアルミニウム 塩化ジブチルアルミニウム セスキ臭化メチルアルミニウム セスキ塩化メチルアルミニウム セスキ臭化エチルアルミニウム セスキ塩化エチルアルミニウム 二塩化ジブチル錫 三臭化アルミニウム 三塩化アンチモン 五塩化アンチモン 三塩化燐 五塩化燐 三臭化硼素 二塩化亜鉛 二塩化マグネシウム 二臭化マグネシウムxEt2O 四塩化錫 を含む金属ハロゲン化物である。
は次の通りである:二塩化亜鉛、三臭化硼素、四塩化
錫、および炭化水素に可溶な金属ハロゲン化物。
性溶媒中でLn化合物を膨潤/溶解させ、ルイス酸を加
えることにより製造することができる。この目的に対し
ては脂肪族、脂環式、および芳香族の溶媒が適してい
る。これらの溶媒にはペンタン、ヘキサン、ヘプタン、
シクロヘキサン、ベンゼン、およびトルエンが含まれる
が、これだけに限定されるものではない。炭化水素溶媒
中で通常得られるLn化合物の高粘度を除去または低下
させるの使用されるルイス酸の量は、広い範囲で変える
ことができる。ルイス酸対Lnのモル比は好ましくは
0.005:1〜5:1、最も好ましくは0.05:1
〜0.5:1であり、触媒をつくり得るLn溶液中でゲ
ルの生成を防ぐのに十分であってしかも得られた触媒の
有利な特性を決して低下させない量である。本発明に従
えば、炭化水素溶媒中のLn化合物の粘稠な溶液の粘度
は、処理される状態または未処理の状態において少なく
とも1000センチポイズである。ルイス酸で処理した
後は、炭化水素溶媒中におけるLn化合物の粘度は10
00センチポイズより低くなる。
液は、他の賦活触媒、例えば典型的にはAlR2R3R4
またはMgR2R3で表される有機アルミニウムまたはマ
グネシウム化合物と共に使用し、少なくとも1個のジエ
ンが重合していることを特徴とする共役ジエン重合体を
製造するのに適している。ここでR2、R3およびR4は
同一または相異なることができ、水素原子または炭素数
1〜8の炭化水素基を表すが、R2、R3およびR4が同
時に水素原子を表す場合は除かれる。
つくる際の温度範囲は広い範囲で変えることができ、最
も好適な範囲は−30〜+50℃、特に0〜40℃であ
る。一般にこの温度は溶媒の融点または沸点により制約
される。
1CO2)3に対し、ゲルを含まない触媒化合物を生成す
るのに要する時間は、使用する溶媒の種類と量、ルイス
酸の種類と量、および温度に依存する。従って正確な数
値を挙げることはできないが、下記実施例からゲルを含
まない溶液は一般に短時間で生じることが判るであろ
う。
のモル比は広い範囲で変えることができる。ルイス酸で
変性したLn触媒成分(成分A)対賦活触媒、例えばA
lR 2R3R4またはMgR2R3(成分B)のモル比は
1:2〜1:100、好ましくは1:2〜1:40、最
も好ましくは1:3〜1:35の範囲である。
意の順序で適当な不活性溶媒中で撹拌しながら混合す
る。ジエンの重合に使用したのと同じ触媒を触媒の製造
に使用することができる。触媒を製造する温度は広い範
囲で変えることができるが、一般に使用する溶媒の融点
および沸点で制約を受ける。例えば−30〜300℃の
温度が適当である。触媒の製造は別々に行うことができ
るが、触媒成分AおよびBを重合反応混合物に加えこれ
と混合することによって行うことが好ましい。必要に応
じ、成分AおよびBは重合混合物に加える前に互いに混
合することができる。重合させるべきジエンを触媒成分
の前または後のいずれに加えるか、或いは片方または他
方の触媒成分を添加する間にジエンを加えるかはあまり
問題にならない。
効果を得るには極めて少量で十分である。100gの共
役ジエン単量体に対し、一般に成分AのLn化合物触媒
は0.01〜3ミリモル、好ましくは0.01〜1.0
ミリモル使用される。
この溶媒は使用する触媒系に対し不活性でなければなら
ない。適当な溶媒には例えば芳香族、脂肪族または脂環
式の炭化水素、例えばベンゼン、トルエン、ペンタン、
n−ヘキサン、イソヘキサン、ヘプタンおよびシクロヘ
キサンが含まれる。
バッチ法のいずれでも行うことができる。この重合は0
〜120℃、好ましくは40〜100℃の温度範囲で行
われる。本発明において共役ジエンとしては、ブタジエ
ン、イソプレン、ペンタジエン−1,3、および2,3
−ジメチルブタジエン、好ましくはブタジエンが使用さ
れる。
ては、100重量部の溶媒、および5〜40重量部、好
ましくは0〜30重量部のブタジエンの混合物に成分A
およびBを加える。ブタジエン100g当り0.16ミ
リモル(phg)のLn溶液を使用し、重合温度を約5
0〜65℃にした場合、2〜20時間の範囲の反応時間
の後に90%より高い重合変化率が得られる。
えば水、カルボン酸またはアルコールを加えて触媒を不
活性化する。
安定剤を通常の量だけ加える。使用する安定剤には例え
ば芳香族アミンの立体障害をもったフェノール、例えば
2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールが含ま
れる。
媒、例えばメタノール、エタノールまたはアセトンで沈
殿させるか、或いは好ましくは溶媒を水蒸気蒸溜して重
合体を分離する。通常の方法、例えば乾燥棚またはスク
リュー乾燥機の中で乾燥を行う。
液を用い、高シス含量および高トランス含量のポリブタ
ジエンが製造される。これらの変性触媒は高シス含量お
よび高トランス含量のポリブタジエンのいずれに対して
も、同等な公知触媒と同様な挙動を示す利点をもってい
る。
るが、これら実施例においては%は重量によるが、触媒
成分のような化合物の比はモル比によるものとする。
のルイス酸が希土類の塩/炭化水素の溶液の粘度に及ぼ
す効果を例示する。
トラップ、還流冷却器および機械的撹拌機を取り付け
る。このフラスコに酸化ランタン(48.9g、0.1
5モル)を加え、次いで燐酸水素ビス(2−エチルヘキ
シル)(302g、0.936モル)を加えた。このス
ラリをさらにヘキサン(1.4リットル)および水(5
0mL)で希釈する。この溶液を加熱し、透明な淡黄色
の溶液が得られるまで還流させる。共沸蒸溜により水を
除去した。実施例1(対照例)で得られた粘稠な溶液の
500mLの部分を600mLのビーカーに移す。粘稠
な溶液のこの部分の粘度をブルックフィールド粘度計で
測定し、実施例1として表1に示した。実施例2とし
て、残りの溶液に四塩化錫(22mL、Clがヘキサン
中1.0規定)を加えた。数分間程度でこの溶液のゼラ
チン状の濃厚さが消失する。この溶液の試料(15m
L)を取り出し、小試料アダプターを取り付けたブルッ
クフィールド粘度計で粘度を測定し、これを実施例2と
して表1に示す。残りの溶液にさらに四塩化錫(11m
L、ヘキサン中Clが1.0規定)を加える(実施例
3)。再び試料(15mL)を取り出し、粘度を測定し
て実施例3として表1に示す。残りの溶液に最後の部分
のSnCl4(11ml、ヘキサン中Clが1.0規
定)を加え(実施例4)、得られた溶液の粘度を測定
し、表1に実施例4として示す。
じたことに注目されたい。さらにこの溶液ではスピンド
ルを用いて穴を開けることができるように思われる。即
ちこのゼラチン状の溶液では正確で安定な測定はできな
かったが、得られたすべての値は90000センチポイ
スを越えていた。
ム1水和物(28.6g)を500mLの丸底フラスコ
に加える。生じたスラリが透明な溶液になるまでフラス
コを120℃に加熱する。次いでフラスコに蒸溜装置を
取り付ける。真空(0.07mm)をかけてこの溶液を
150℃に加熱する。過剰の酸の蒸溜が止むまでこの工
程を続ける。ワックス状の固体45.5gを得た。
スコに移し、乾燥シクロヘキサン(615g)を加え
る。24時間後、透明な淡紫色のゼラチン状溶液が得ら
れた。この溶液の一部(343g)を実施例5として6
00mLのビーカーに移し、この取り出した部分の粘度
を測定し、実施例5として表2に示す。実施例6におい
ては、残りの溶液に四塩化錫(0.2mL)を加えた。
粘度は急激に大きく低下するのが観測された。この溶液
の試料(16mL)を取り出し、取り出した溶液の粘度
を測定し、実施例6として表2に示す。最後に残りの溶
液211gに四塩化錫(0.1mL)を加えた。この溶
液の試料(16mL)を取り出し、その溶液の粘度を測
定し、実施例7として表2に示す。
らの化合物が共触媒として作用する能力に対し、少量の
ルイス酸が何ら悪影響を及ぼさないことを下記の実施例
において示す。
し、ブチル・ゴムでライニングを行う。このビンを乾燥
窒素気流中で冷却する。次いでこの瓶に、乾燥ヘキサン
溶液中にブタジエンを含む25重量%溶液を230g充
填する。次に実施例4としてつくられたランタントリス
[ビス(2−エチルヘキシル)フォスフェート]2.1
mLを瓶に装入する。最後にジブチルマグネシウム(ヘ
プタン中1.0モル濃度)1.18mLを瓶に加えた。
65℃の水浴中で2時間重合を行う。溶媒を蒸発させる
と、白色の可塑性をもったポリブタジエンが回収され
た。触媒成分とルイス酸とのモル比、重合反応の条件、
およびこの重合によって得られたポリブタジエンの性質
を表3(実施例)に示す。
らに他の触媒溶液をつくり、これを用いて上記実施例8
と同様な方法でブタジエンを重合させた。これらの重合
の重合反応の条件およびポリブタジエンの得られた性質
を表3に示す。これらの重合の結果は明らかに、ルイス
酸を使用して希土類塩/ヘキサン溶液の粘度を変化させ
ても、触媒の有効性および性質に変化がないことを示し
ている。
キサン酸および酢酸ネオジム1水和物触媒溶液(0.0
7モルのNd、SnCl4/Nd=0.07)をつくっ
た。この溶液の粘度は28cpsであった。この溶液を
用い、下記の方法でブタジエンを重合させた。
に王冠で栓をし、ブチル・ゴムでライニングを行う。こ
のビンを乾燥窒素気流中で冷却する。次いでこの瓶に、
ブタジエン23.6重量%を含むヘキサン溶液を200
g充填する。次いで乾燥ヘキサン(203g)をさらに
加えた。次にカルボン酸ネオジム溶液(1.41mL)
をブタジエン溶液に加える。次いでトリイソブチルアル
ミニウム(4.92mL、ヘキサン中0.68モル)お
よび塩化ジエチルアルミニウム(0.3mL、ヘキサン
中1.0モル)を加えた。50℃の水浴中で2時間重合
を行う。真空乾燥器(50℃)中で溶媒を除去する。こ
の重合の結果を表4に実施例12として示す。
重合を行ったが、ネオデカン酸ネオジムの変性しない溶
液を使用した。この重合の結果を表4に示す。
ル)フォスフェート]を含むゼラチン状の溶液に対する
他のルイス酸の効果を試験した。これらルイス酸の試験
に使用した条件およびこの溶液に対する観察された効果
を表5にまとめる。
の化合物と、遷移金属の元素のハロゲン化物、周期律表
の主族、2a、2b、3aおよび4a族の金属の有機金
属ハロゲン化物、および周期律表の主族、2a、2b、
3a、4a、および5a族の元素のハロゲン化物から成
る群から選ばれたルイス酸との混合物を不活性溶媒中に
含み、該ルイス酸は不活性溶媒に溶解した場合Ln化合
物のゲルの生成を防ぐのに十分な量で存在しているラン
タニド系列の希土類元素の化合物を含む非粘稠溶液。
ジム、ネオジムおよびこれらの混合物から成る群から選
ばれる上記第1項記載の非粘稠溶液。
素の混合物である上記第1項記載の非粘稠溶液。
ネオジムの中の少なくとも1種の元素を少なくとも10
重量%含む希土類元素の混合物である上記第1項記載の
非粘稠溶液。
香族溶媒、またはそれらの混合物から成る群から選ばれ
る上記第1項記載の非粘稠溶液。
プタン、シクロヘキサン、ベンゼンおよびトルエンから
成る群から選ばれる上記第1項記載の非粘稠溶液。
5:1〜5:1の範囲である上記第1項記載の非粘稠溶
液。
1〜0.5:1の範囲である上記第1項記載の非粘稠溶
液。
1CO2)3、Ln(OR1)3、Ln(NR1R2)3、Ln
(−OPO(OR)2)3、Ln(−OSO2(R))3、
Ln(SR1)3およびLn(PR1R2)3の構造で表さ
れ、ここでLnは原子番号が57〜71のランタニド系
列の希土類元素であり、R、R1およびR2は独立に炭素
数1〜20のアルキル、シクロアルキルおよびアリール
炭化水素基から選ばれる上記第1項記載の非粘稠溶液。
nCl2、MgCl2、およびMgBr2xEt2Oから成
る群から選ばれる上記第1項記載の非粘稠溶液。
系列の希土類元素(Ln)の化合物を、遷移金属の元素
のハロゲン化物、周期律表の主族、2a、2b、3aお
よび4a族の金属の有機金属ハロゲン化物、および周期
律表の主族、2a、2b、3a、4a、および5a族の
元素のハロゲン化物から成る群から選ばれたルイス酸と
共に溶解し、この際該ルイス酸は不活性溶媒に溶解した
場合Ln化合物の高度に粘稠な溶液の生成を防ぐのに十
分な量で存在させるランタニド系列の希土類元素の化合
物を含む非粘稠溶液の製造法。
オジム、ネオジムおよびこれらの混合物から成る群から
選ばれる上記第11項記載の非粘稠触媒溶液の製造法。
元素の混合物である上記第11項記載の非粘稠触媒溶液
の製造法。
びネオジムの中の少なくとも1種の元素を少なくとも1
0重量%含む希土類元素の混合物である上記第11項記
載の非粘稠触媒溶液の製造法。
芳香族溶媒、またはそれらの混合物から成る群から選ば
れる上記第11項記載の非粘稠触媒溶液の製造法。
ヘプタン、シクロヘキサン、ベンゼンおよびトルエンか
ら成る群から選ばれる上記第11項記載の非粘稠触媒溶
液の製造法。
1:1〜1:1の範囲である上記第11項記載の非粘稠
触媒溶液の製造法。
5:1〜0.5:1の範囲である上記第11項記載の非
粘稠触媒溶液の製造法。
(R1CO2)3、Ln(OR1)3、Ln(NR1R2)3、
Ln(SR1)3、Ln(−OPO(OR)2)3、Ln
(−OSO2(R))3およびLn(PR1R2)3の構造
で表され、ここでLnは原子番号が57〜71のランタ
ニド系列の希土類元素であり、R、R1およびR2は独立
に炭素数1〜20のアルキル、シクロアルキルおよびア
リール炭化水素基から選ばれる上記第11項記載の非粘
稠触媒溶液の製造法。
nCl2、MgCl2、およびMgBr2xEt2Oから成
る群から選ばれる上記第11項記載の非粘稠触媒溶液の
製造法。
ラリはルイス酸で処理する前のブルックフィールド粘度
が少なくとも1000センチポイズである上記第11項
記載の非粘稠触媒溶液の製造法。
ラリはルイス酸で処理した後のブルックフィールド粘度
が1000センチポイズよりも低い上記第11項記載の
非粘稠触媒溶液の製造法。
列の希土類化合物を直接合成した後に、ルイス酸で処理
した後ブルックフィールド粘度が1000センチポイズ
よりも低い溶液が生じるのに十分な量のルイス酸を加え
るランタニド系列の希土類化合物を含む非粘稠溶液の製
造法。
Claims (3)
- 【請求項1】 ランタニド系列の希土類元素(Ln)の
化合物と、遷移金属の元素のハロゲン化物、周期律表の
主族、2a、2b、3aおよび4a族の金属の有機金属
ハロゲン化物、および周期律表の主族、2a、2b、3
a、4a、および5a族の元素のハロゲン化物から成る
群から選ばれたルイス酸との混合物を不活性溶媒中に含
み、該ルイス酸は不活性溶媒に溶解した場合Ln化合物
のゲルの生成を防ぐのに十分な量で存在していることを
特徴とするランタニド系列の希土類元素の化合物を含む
非粘稠溶液。 - 【請求項2】 不活性溶媒中に、ランタニド系列の希土
類元素(Ln)の化合物を、遷移金属の元素のハロゲン
化物、周期律表の主族、2a、2b、3aおよび4a族
の金属の有機金属ハロゲン化物、および周期律表の主
族、2a、2b、3a、4a、および5a族の元素のハ
ロゲン化物から成る群から選ばれたルイス酸と共に溶解
し、この際該ルイス酸は不活性溶媒に溶解した場合Ln
化合物の高度に粘稠な溶液の生成を防ぐのに十分な量で
存在させることを特徴とするランタニド系列の希土類元
素の化合物を含む非粘稠溶液の製造法。 - 【請求項3】 不活性溶媒中においてランタニド系列の
希土類化合物を直接合成した後に、ルイス酸で処理した
後ブルックフィールド粘度が1000センチポイズより
も低い溶液が生じるのに十分な量のルイス酸を加えるこ
とを特徴とするランタニド系列の希土類化合物を含む非
粘稠溶液の製造法。
Applications Claiming Priority (2)
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