JPH1180222A - 触媒及び共役ジエン重合体の製造方法 - Google Patents
触媒及び共役ジエン重合体の製造方法Info
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Abstract
系、及び当該重合触媒を用いて、制御された共役ジエン
重合体を高活性で製造する方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 (A)周期律表第IIIB族金属の化合物、
(B)非配位性アニオンとカチオンとのイオン性化合
物、及び、(C)周期律表第I 〜III 族元素の有機金属
化合物から得られる触媒、並びに、該触媒を用いて、共
役ジエン化合物を重合させることを特徴とする共役ジエ
ン重合体の製造方法。
Description
規な重合触媒を用いた共役ジエン類の重合体の製造方法
に関するものである。
ンの重合触媒に関しては、従来より数多くの提案がなさ
れており、種々のミクロ構造の重合体が可能となり、そ
の幾つかは工業化されている。
ジオレフィン重合体を得る方法として、遷移金属化合物
と有機金属を組み合わせた触媒が知られており、例えば
チタン化合物と有機アルミニウムの組合せ、コバルト化
合物と有機アルミニウムの組合せ、ニッケル化合物、3
フッ化ホウ素及び有機アルミニウム化合物の組合せから
なる触媒がよく用いられる。
いた重合触媒としては、特公昭47-14729号公報には、
セリウムオクタノエート等の周期律表第IIIB族の金属の
化合物とジイソブチルアルミニウムハイドライド等の
アルキルアルミニウムハイドライドやトリアルキルアル
ミニウムとエチルアルミニウムジクロライド等のアル
ミニウムハライドからなる触媒系が示されており、特に
触媒をブタジエンの存在下で熟成することにより触媒活
性が増加することが示されている。
公報、特公平1-16244 号公報には希土類元素の化合物の
重合溶媒への溶解性を高めることにより、触媒活性を高
める方法が提案されている。さらに特公平4-2601号公報
には周期律表第IIIB族の金属の化合物、トリアルキルア
ルミニウムまたはアルミニウムハライドおよび有機ハロ
ゲン誘導体からなる触媒系が1,3-ブタジエンの重合に、
従来より高い活性を示すことが開示されている。
属化合物、周期律表第I 〜III 族の金属化合物と3価の
ホウ素の有機金属誘導体からなる触媒系が開示されてい
る。
が充分でない。
族金属化合物の触媒系、及び当該重合触媒を用いて、制
御された共役ジエン重合体を高活性で製造する方法を提
供することを目的とする。
表第IIIB族金属の化合物、(B)非配位性アニオンとカ
チオンとのイオン性化合物、及び、(C)周期律表第I
〜III 族元素の有機金属化合物から得られる触媒に関す
る。
金属の化合物、(B)非配位性アニオンとカチオンとの
イオン性化合物、及び、(C)周期律表第I 〜III 族元
素の有機金属化合物からなる触媒に関する。
役ジエン化合物を重合させることを特徴とする共役ジエ
ン重合体の製造方法に関する。
表第IIIB族金属の化合物を構成する金属は、周期律表第
IIIB族に属する原子であり、ランタン系列元素、アクチ
ニウム系列元素などが挙げれる。好ましくは、希土類元
素が挙げられる。具体的には、ネオジウム、プラセオジ
ウム、セリウム、ランタン、ガドリニウムまたはこれら
の混合物である。特に、好ましくは、ネオジウムが挙げ
られる。
表第IIIB族金属の化合物としては、周期律表第IIIB族金
属のカルボン酸塩、アルコキサイド、β−ジケトン錯
体、リン酸塩また亜リン酸塩などであり、中でもカルボ
ン酸塩、リン酸塩が好ましく、特にカルボン酸塩が好ま
しい。
表第IIIB族金属のカルボン酸塩は、一般式(RCO2 )
3 M (式中、Mは周期律表第IIIB族金属であり、Rは
炭素数1〜20の炭化水素基である。)で表される化合物
である。Rは、飽和または不飽和のアルキル基であり、
かつ直鎖状、分岐状または環状であり、カルボキシル基
CO2 は 1級、 2級または 3級の炭素原子に結合してい
る。具体的には、オクタン酸、2-エチル- ヘキサン酸、
オレイン酸、ステアリン酸、安息香酸、ナフテン酸及び
バーサチック酸(シェル化学の商品名であって、カルボ
キシル基が 3級炭素原子に結合しているカルボン酸であ
る)などの塩が挙げられる。中でも、2-エチル- ヘキサ
ン酸及びバーサチック酸が好ましい。
は、一般式(RO)3 M (式中、MおよびRは前記と
同じである。)で表される化合物である。ROで表され
るアルコキシ基の例として、2-エチル- ヘキシルアルコ
キシ、オレイルアルコキシ、ステアリルアルコキシ、フ
ェノキシ及びベンジルアルコキシ基が挙げられる。中で
も、2-エチル- ヘキシルアルコキシ及びベンジルアルコ
キシ基が好ましい。
としては、周期律表第IIIB族金属のアセチルアセトン、
ベンゾイルアセトン、プロピオニトリルアセトン、バレ
リルアセトン及びエチルアセチルアセトン錯体などが挙
げられる。中でもアセチルアセトン及びエチルアセチル
アセトン錯体が好ましい。
リン酸塩としては、周期律表第IIIB族金属のリン酸ビス
(2-エチルヘキシル)、リン酸ビス(1-メチルヘプチ
ル)、リン酸ビス(p-ノニルフェニル)、リン酸ビス
(ポリエチレングリコール-p- ノニルフェニル)、リン
酸(1-メチルヘプチル)(2-エチルヘキシル)、リン酸
(2-エチルヘキシル)(p-ノニルフェニル)、2-エチル
ヘキシルホスホン酸モノ-2- エチルヘキシル、2-エチル
ヘキシルホスホン酸モノ-2- ノニルフェニル、ビス(2-
エチルヘキシル)ホスフィン酸、ビス(1-メチルヘプチ
ル)ホスフィン酸、ビス(p-ノニルフェニル)ホスフィ
ン酸、(1-メチルヘプチル)(2-エチルヘキシル)ホス
フィン酸、(2-エチルヘキシル)(p-ノニルフェニル)
ホスフィン酸などの塩が挙げられる。中でも、リン酸ビ
ス(2-エチルヘキシル)、リン酸ビス(1-メチルヘプチ
ル)、2-エチルヘキシルホスホン酸モノ-2- エチルヘキ
シル、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフィン酸などの塩
が好ましい。
ネオジウムのリン酸塩またはネオジウムのカルボン酸塩
であり、さらにネオジウムの2-エチル- ヘキサン塩及び
ネオジウムのバーサチック酸塩などのカルボン酸塩が最
も好ましい。
アニオンとカチオンとのイオン性化合物を構成する非配
位性アニオンとしては、例えば、テトラ(フェニル)ボ
レート、テトラ(フルオロフェニル)ボレート、テトラ
キス(ジフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ト
リフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(テトラフ
ルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ペンタフルオ
ロフェニル)ボレート、テトラキス(テトラフルオロメ
チルフェニル)ボレート、テトラ(トルイル)ボレー
ト、テトラ(キシリル)ボレート、(トリフェニル,ペ
ンタフルオロフェニル)ボレート、[トリス(ペンタフ
ルオロフェニル),フェニル]ボレート、トリデカハイ
ドライド-7,8- ジカルバウンデカボレートなどが挙げら
れる。
チオン、オキソニウムカチオン、アンモニウムカチオ
ン、ホスホニウムカチオン、シクロヘプチルトリエニル
カチオン、遷移金属を有するフェロセニウムカチオンな
どを挙げることができる。
トリフェニルカルベニウムカチオン、トリ置換フェニル
カルベニウムカチオンなどの三置換カルベニウムカチオ
ンを挙げることができる。トリ置換フェニルカルベニウ
ムカチオンの具体例としては、トリ(メチルフェニル)
カルベニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)カル
ベニウムカチオンを挙げることができる。
トリメチルアンモニウムカチオン、トリエチルアンモニ
ウムカチオン、トリプロピルアンモニウムカチオン、ト
リブチルアンモニウムカチオン、トリ(n- ブチル) アン
モニウムカチオンなどのトリアルキルアンモニウムカチ
オン、N,N-ジエチルアニリニウムカチオン、N,N-2,4,6-
ペンタメチルアニリニウムカチオンなどのN,N-ジアルキ
ルアニリニウムカチオン、ジ(i- プロピル) アンモニウ
ムカチオン、ジシクロヘキシルアンモニウムカチオンな
どのジアルキルアンモニウムカチオンを挙げることがで
きる。
トリフェニルホスホニウムカチオン、トリ(メチルフェ
ニル)ホスホニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニ
ル)ホスホニウムカチオンなどのトリアリールホスホニ
ウムカチオンを挙げることができる。
位性アニオン及びカチオンの中から、それぞれ任意に選
択して組み合わせたものを好ましく用いることができる
ニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニ
ル)ボレート、N,N-ジメチルアニリニウムテトラキス
(ペンタフルオロフェニル)ボレート、1,1'- ジメチル
フェロセニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)
ボレートなどが好ましい。イオン性化合物を単独で用い
てもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
I 〜III 族元素としては、有機アルミニウム化合物、有
機リチウム化合物、有機マグネシウム化合物、有機亜鉛
化合物、有機ホウ素化合物などが挙げられる。
ム、ブチルリチウム、フェニルリチウム、ベンジルリチ
ウム、ネオペンチルリチウム、トリメチルシリルメチル
リチウム、ビストリメチルシリルメチルリチウム、ジブ
チルマグネシウム、ジヘキシルマグネシウム、ジエチル
亜鉛、ジメチル亜鉛、トリメチルアルミニウム、トリエ
チルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ
ヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、ト
リデシルアルミニウム、トリフッ化ホウ素、トリフェニ
ルホウ素などを挙げることができる。
ブチルマグネシウムクロライド、ジメチルアルミニウム
クロライド、ジエチルアルミニウムクロライド、セスキ
エチルアルミニウムクロライド、エチルアルミニウムジ
クロライドなどのような有機金属ハロゲン化合物、ジエ
チルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニ
ウムハイドライド、セスキエチルアルミニウムハイドラ
イドのような水素化有機金属化合物も含まれる。また有
機金属化合物は、二種類以上併用することができる。
用いてもよい。アルモキサンとしては、有機アルミニウ
ム化合物と縮合剤とを接触させることによって得られる
ものであって、一般式(−Al(R’)O− nで示され
る鎖状アルミノキサン、あるいは環状アルミノキサンが
挙げられる。(R’は炭素数1〜10の炭化水素基であ
り、一部ハロゲン原子及び/ 又はアルコキシ基で置換さ
れたものも含む。nは重合度であり、5以上、好ましく
は10以上である)。R’として、メチル、エチル、プロ
ピル、イソブチル基が挙げられるが、中でも、メチル基
が好ましい。アルミノキサンの原料として用いられる有
機アルミニウム化合物としては、例えば、トリメチルア
ルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチル
アルミニウムなどのトリアルキルアルミニウム及びその
混合物などが挙げられる。トリメチルアルミニウムとト
リブチルアルミニウムの混合物を原料として用いたアル
モキサンを好適に用いることができる。
て水が挙げられるが、この他に該トリアルキルアルミニ
ウムが縮合反応する任意のもの、例えば無機物などの吸
着水やジオールなどが挙げられる。
異なるが、(A)成分と(B)成分とのモル比は、好ま
しくは 1:0.1 〜 1:10、より好ましくは 1:0.2 〜
1:5である。
ましくは 1:0.1 〜 1:1000、より好ましくは 1:1 〜
1:500 である。
物、又は有機高分子化合物に担持して用いることができ
る。
が、例えば次の順序で行うことができる。 重合すべきモノマーと(B)成分及び(C)成分を任
意の順序で添加した接触混合物に(A)成分を添加す
る。 重合すべきモノマーと(C)成分の接触混合物に
(B)成分、次いで(A)成分を添加する。 重合すべきモノマーと(C)成分の接触混合物に
(A)成分、次いで(B)成分を添加する。 重合すべきモノマーに、(A)成分と(B)成分と
(C)成分を任意の順序で接触させた混合物を添加す
る。
もよい。中でも、(A)成分と(C)成分とを熟成する
ことが好ましい。熟成条件としては、不活性溶媒中、共
役ジエンの存在下、(A)成分と(B)成分を混合す
る。熟成温度は 0〜100 ℃、好ましくは10〜60℃であ
り、熟成時間は特に制限はないが、通常は 0.5分以上で
あれば充分であり、数日間は安定である。
ノマーとしては、α−オレフィン、環状オレフィン、共
役ジエンなど特に限定されないが、共役ジエン化合物モ
ノマーが特に好適である。
ブタジエン、イソプレン、1,3-ペンタジエン、2-エチル
-1,3- ブタジエン、2,3-ジメチルブタジエン、2-メチル
ペンタジエン、4-メチルペンタジエン、2,4-ヘキサジエ
ンなどが挙げられる。これらのモノマー成分は、一種用
いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。中
でも、1,3-ブタジエンを主成分とする共役ジエン化合物
モノマーが好ましい。
ーとは、モノマーの全量であっても一部であってもよ
い。モノマーの一部の場合は、上記の接触混合物を残部
のモノマーあるいは残部のモノマー溶液と混合すること
ができる。共役ジエンの他に、エチレン、プロピレン、
ブテン-1、ブテン-2、イソブテン、ペンテン-1、4-メチ
ルペンテン-1、ヘキセン-1、オクテン-1等の非環状モノ
オレフィン、シクロペンテン、シクロヘキセン、ノルボ
ルネン等の環状モノオレフィン、及び/又はスチレンや
α−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物、ジシクロ
ペンタジエン、5-エチリデン-2- ノルボルネン、1,5-ヘ
キサジエン等の非共役ジオレフィン等を少量含んでいて
もよい。
エンそのものを重合溶媒とする塊状重合(バルク重
合)、または溶液重合などを適用できる。溶液重合での
溶媒としては、トルエン、ベンゼン、キシレン等の芳香
族系炭化水素、n-ヘキサン、ブタン、ヘプタン、ペンタ
ン等の脂肪族炭化水素、シクロペンタン、シクロヘキサ
ン等の脂環式炭化水素、1-ブテン、シス-2- ブテン、ト
ランス-2- ブテン等のオレフィン系炭化水素、ミネラル
スピリット、ソルベントナフサ、ケロシン等の炭化水素
系溶媒、塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒等
が挙げられる。
いは、シス-2- ブテンとトランス-2- ブテンとの混合物
などが好適に用いられる。
く、 -50〜60℃の範囲が特に好ましい。重合時間は10分
〜12時間の範囲が好ましく、30分〜 6時間が特に好まし
い。
要に応じて放圧し、洗浄、乾燥工程等の後処理を行う。
た場合には、得られたポリマーのミクロ構造は触媒や重
合条件によって異なるが、特に(C)成分の種類や量を
変えることによりシス構造の含有量が40〜98重量% 、好
ましくは50〜95重量% であり、トランス構造の含有量が
1〜60重量% 、好ましくは 1〜50重量% であり、ビニル
構造の含有量が 0.5〜 3重量% である共役ジエン重合体
が得られる。
に使用したネオジウム化合物のネオジウム金属 1mmol当
たり、重合時間1 時間当たりの重合体収量(g) である。
分子量分布は、ポリスチレンを標準物質として用いたGP
C から求めた重量平均分子量Mw及び数平均分子量Mnの比
Mw/Mn によって評価した。ミクロ構造は赤外吸収スペク
トル分析によって行った。シス 740cm -1 、トランス 9
67cm -1 、1,2- 910cm -1 の吸収強度比からミクロ構造
を算出した。
を含む脱水シクロヘキサン溶液 750mLに、(C)成分と
してトリエチルアルミニウム(TEA ) 1.25mmol 、
(A)成分としてネオジウムバーサテート(NdV3)0.02
5mmol 、及び(B)成分としてトリフェニルカルベニウ
ムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート(Ph3CB
(C6F5)4) 0.05mmol をそれぞれトルエン溶液として添
加して、重合温度50℃で 1時間重合を行った。重合後、
老化防止剤を添加して未反応の1,3-ブタジエンの一部を
オートクレーブから放出した。重合液をエタノールに投
入し、ポリマーを沈澱、洗浄、ロ過、乾燥した。表1及
び表2に、重合条件及び重合結果を示した。
た以外は、実施例1と同様に行った。表2に重合結果を
示した。
を表3に示した有機アルミニウムに替えた以外は、実施
例1と同様に行った。表3及び表4に、重合条件及び重
合結果を示した。
を窒素置換し、トリイソブチルアルミニウム(TIBA)の
トルエン溶液(1.0mol/L)5mL を仕込み、スターラーで
攪拌した。次いでブタジエンのシクロヘキサン溶液(1.
0mol/L)0.5mL 、ネオジウムバーサテイト(NdV3)のシ
クロヘキサン溶液(0.05mol/L )1mL を添加し、室温で
30分間熟成し、熟成液を調製した。内容量 1.5L のオー
トクレーブの内部を窒素置換し、シクロヘキサン 500mL
及びブタジエン 155g を仕込み、 700rpm で攪拌した。
次いで上記熟成液([Nd]=7.69mmol/L)3.25mLを添加
し、溶液の温度を50℃とした後、トリフェニルカルベニ
ウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート(Ph3C
B(C6F5)4)のトルエン溶液(0.005mol/L)10mLを添加し
て重合を開始した。60分後、老化防止剤を含むエタノー
ル/ヘプタン(1/1 )溶液 5mLを添加し、重合を停止し
た。オートクレーブの内部を放圧した後、重合液をエタ
ノールに投入し、ポリブタジエンを回収した。次いで回
収したポリブタジエンを50℃で 6時間真空乾燥した。重
合条件及び重合結果を表3及び表4に示した。
ブの内部を窒素置換し、シクロヘキサン 500mL及びブタ
ジエン 155g を仕込み、700rpmで攪拌した。次いで、ジ
イソブチルアルミニウムハイドライド(DIBALH)のシク
ロヘキサン溶液(1.0mol/L)2.5mL 、NdV3のシクロヘキ
サン溶液(0.05mol/L )0.75mLを添加し、溶液の温度を
50℃とした後、ジエチルアルミニウムクロライド(DEA
C)のトルエン溶液(1.0mol/L)0.75mLを添加して重合
を開始した。60分後、老化防止剤を含むエタノール/ヘ
プタン(1/1 )溶液 5mLを添加し、重合を停止した。オ
ートクレーブの内部を放圧した後、重合液をエタノール
に投入し、ポリブタジエンを回収した。次いで回収した
ポリブタジエンを50℃で 6時間真空乾燥した。重合結果
を表5に示した。
ブの内部を窒素置換し、シクロヘキサン 500mL及びブタ
ジエン 155g を仕込み、700rpmで攪拌した。次いで、TI
BAのトルエン溶液(1.0mol/L)2.5mL 、NdV3のシクロヘ
キサン溶液(0.05mol/L )1.5mL を添加し、溶液の温度
を50℃とした後、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボ
ラン(B(C6F5)3)のトルエン溶液(0.0423mol/L )3.55
mLを添加して重合を開始した。60分後、老化防止剤を含
むエタノール/ヘプタン(1/1 )溶液 5mLを添加し、重
合を停止した。オートクレーブの内部を放圧した後、重
合液を回収した。重合液をエバポレーターで濃縮した
後、50℃で 6時間真空乾燥した。重合結果を表5に示し
た。
媒系、及び当該重合触媒を用いて、制御された共役ジエ
ン重合体を高活性で製造する方法が提供できる。
Claims (3)
- 【請求項1】 (A)周期律表第IIIB族金属の化合物、
(B)非配位性アニオンとカチオンとのイオン性化合
物、及び、(C)周期律表第I 〜III 族元素の有機金属
化合物から得られる触媒。 - 【請求項2】 (A)周期律表第IIIB族金属の化合物、
(B)非配位性アニオンとカチオンとのイオン性化合
物、及び、(C)周期律表第I 〜III 族元素の有機金属
化合物からなる触媒。 - 【請求項3】 請求項1〜2に記載の触媒を用いて、共
役ジエン化合物を重合させることを特徴とする共役ジエ
ン重合体の製造方法。
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JP24880497A JP3680516B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 共役ジエン重合用触媒及び共役ジエン重合体の製造方法 |
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