KR20220152225A - 전이 금속 비스(페놀레이트) 촉매 복합체를 사용하여 얻은 폴리에틸렌 조성물 및 그의 균질한 제조 방법 - Google Patents

전이 금속 비스(페놀레이트) 촉매 복합체를 사용하여 얻은 폴리에틸렌 조성물 및 그의 균질한 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중심 중성 헤테로시클릭 루이스 염기 및 2개의 페놀레이트 공여체를 특징으로 하는 2가음이온성 3좌배위자 리간드의 전이 금속 복합체를 사용하여 폴리에틸렌 조성물을 생성하는 균질한 방법에 관한 것이며, 여기서 3좌배위자 리간드는 금속 중심에 배위 결합되어 2개의 8원 고리를 형성한다. 바람직하게는 비스(페놀레이트) 복합체는 하기 화학식 I에 의하여 나타낸다:
Figure pct00091

Figure pct00092
(i)
Figure pct00093
(ii)
상기 식에서, M, L, X, m, n, E, E' ,Q, R1, R2, R3, R4, R1', R2', R3', R4', A1, A1', 기 (i) 및 기 (ii)는 본원에서 정의된 바와 같으며, 여기서 A1QA1 '는 3-원자 가교를 경유하여 A2를 A2'에 연결하는 4 내지 40개의 비수소 원자를 함유하는 헤테로시클릭 루이스 염기의 일부이고, Q는 3-원자 가교의 중심 원자이다.

Description

전이 금속 비스(페놀레이트) 촉매 복합체를 사용하여 얻은 폴리에틸렌 조성물 및 그의 균질한 제조 방법
우선권주장
본원은 2020년 2월 11일자로 출원된 USSN 62/972,936을 우선권 주장으로 청구하며, 그의 이득을 청구한다.
관련 출원에 대한 교차 참조
본 발명은 하기에 관한 것이다:
1) USSN 16/788,022, 2020년 2월 11일 출원;
2) USSN 16/788,088, 2020년 2월 11일 출원;
3) USSN 16/788,124, 2020년 2월 11일 출원;
4) USSN 16/787,909, 2020년 2월 11일 출원;
5) USSN 16/787,837, 2020년 2월 11일 출원;
6) "전이 금속 비스(페놀레이트) 촉매 복합체를 사용하여 얻은 프로필렌 공중합체 및 그의 균질한 제조 방법"이라는 명칭의 동시 출원된 PCT 출원 번호 PCT/US2020/____ (대리인 사건 번호 2020EM048);
7) "전이 금속 비스(페놀레이트) 촉매 복합체를 사용하여 얻은 프로필렌 중합체 및 그의 균질한 제조 방법"이라는 명칭의 동시 출원된 PCT 출원 번호 PCT/US2020/____ (대리인 사건 번호 2020EM049); 및
8) "전이 금속 비스(페놀레이트) 촉매 복합체를 사용하여 얻은 에틸렌-알파-올레핀-디엔 단량체 공중합체 및 그의 균질한 제조 방법"이라는 명칭의 동시 출원된 PCT 출원 번호 PCT/US2020/____ (대리인 사건 번호 2020EM050).
발명의 분야
본 발명은 4족 비스(페놀레이트) 복합체를 포함하는 신규한 촉매 화합물을 사용하여 생성된 폴리에틸렌 조성물, 이를 포함하는 조성물 및 상기 공중합체의 제조 방법에 관한 것이다.
폴리에틸렌 수지는 에틸렌을 알파-올레핀 공단량체, 예컨대 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센 또는 1-옥텐과 공중합시켜 합성된다. 상기 공중합은 중합체 백본을 따라 다수의 단쇄 분지(SCB)를 갖는 에틸렌계 공중합체를 생성한다. 예를 들면, 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센 또는 1-옥텐 공단량체의 혼입은 중합체 백본을 따라 메틸(1개의 탄소), 에틸(2개의 탄소), 부틸(4개의 탄소) 또는 헥실(6개의 탄소) 분지를 각각 유도한다. 단쇄 분지의 사슬 길이는 최종 용도 특성 및 가공성에 영향을 미친다. PE의 특성에 대한 분지의 효과는 분지의 길이 및 양에 의존한다. 약 40개 미만의 탄소 원자의 단쇄 분지(SCB)는 결정 구조의 형성을 방해한다. 단쇄 분지는 주로 기계적, 열적 및 광학 특성에 영향을 미친다. 적용예, 예컨대 블로운 필름 성능은 또한 분자량 분포(MWD)에 대한 공단량체 조성 분포(CCD)(또한 종종 단쇄 분지 분포(SCBD)로서 지칭됨)에 의하여 영향을 받는다. LLDPE는 높은 내충격성을 갖지만, 공정을 처리하기가 어려워서 LLDPE는 장쇄 공단량체의 첨가로부터 이득을 얻을 수 있다. 장쇄 분지(LCB) 아키텍쳐는 용융 강도 및 가공성에 대한 개선을 위하여 탐색되는 또 다른 속성이다.
폴리에틸렌(PE), 및 폴리에틸렌 함유 조성물은 다수의 적용예에서, 예컨대 필름, 섬유, 성형 또는 열성형 물품, 파이프 코팅 등에 유용하다. 상기 생성물을 생성하는데 사용되는 중합체 재료 및 중합체 재료 가공성 둘다에서의 개선은 상승작용적으로 생성되어 최종 용도 생성물이 상업적으로 더 중요하게 만들 수 있다. 그러나, 최적의 성능은 종종 하나의 특성을 또 다른 특성과 트레이드 오프되는 문제가 있다.
다수는 용융 강도, 강성도, 수축 및 광학 특성과 같은 특성의 신규하며 더 우수한 조합을 얻고자 하는 희망에서 상기 폴리올레핀의 아키텍쳐를 변형시키는데 흥미를 가졌었다. 게다가, 고 광학 투명도, 커다란 용융 강도, 버블 안정성 및 우수한 압출 특징은 블로운 필름, 예컨대 열 밀봉성 블로운 필름에 중요하다. 그러나, 폴리에틸렌 조성물로 생성된 광범위한 필름은 여전히 특정한 특성(예를 들면 커다란 인장 및 충격 강도, 천공 내성, 우수한 광학 특성 및 1급 밀봉 특성)이 결여되어 있다. 우수한 연신성과 함께 개선된 강도 특성은 블로운 필름 적용예(예, 백으로서) 다운 게이징(down guaging)되게 한다.
촉매 설계, 중합체 반응 조작 및 중합체 공정 기술은 매우 다양화된 산업의 요구를 충족하기 위하여 신규한 폴리올레핀 재료를 생성하도록 연구되어 왔다. 촉매 설계는 폴리에틸렌의 분자 구조 및 그에 따른 재료 특성 및 가공성에서 핵심적인 역할을 한다. 폴리에틸렌 시장은 현재 찌글러-나타(ZN)형 촉매 및 메탈로센형 촉매로 생성된 생성물이 주를 이룬다. 상기 폴리에틸렌 생성물의 최적화는 거의 항상 복수의 반응기 및/또는 복수의 촉매를 사용하는 공정을 수반한다. 이들 전략은 복잡하며, 비용이 많이 드는 경향이 있다. 그래서, 촉매의 상업적 유용성을 증가시키며, 개선된 특성을 갖는 중합체를 제조하는 신규한 촉매를 찾고자 하는 관심이 있다.
올레핀 중합에 대한 촉매는 통상적으로 알루목산 또는 비-배위 음이온을 함유하는 활성화제에 의하여 활성화되는 촉매 전구체로서 비스(페놀레이트) 복합체에 기초할 수 있다. 비스(페놀레이트) 복합체의 예는 하기 인용 문헌에서 찾아볼 수 있다:
KR 2018-022137(엘지 화학(LG Chem.))에는 비스(메틸페닐 페놀레이트)피리딘의 전이 금속 복합체가 기재되어 있다.
US 7,030,256 B2(시믹스 테크놀로지즈, 인코포레이티드(Symyx Technologies, Inc.))에는 가교된 바이-방향족 리간드, 촉매, 중합 방법 및 그로부터의 중합체가 기재되어 있다.
US 6,825,296(홍콩 대학(University of Hong Kong))에는 2개의 6원 고리를 갖는 금속에 배위 결합되는 비스(페놀레이트) 리간드의 전이 금속 복합체가 기재되어 있다.
US 7,847,099(캘리포니아 공과 대학(California Institute of Technology))에는 2개의 6원 고리를 갖는 금속에 배위 결합되는 비스(페놀레이트) 리간드의 전이 금속 복합체가 기재되어 있다.
WO 2016/172110(유니베이션 테크놀로지즈(Univation Technologies))에는 비-시클릭 에테르 또는 티오에테르 공여체를 특징으로 하는 3좌배위자 비스(페놀레이트) 리간드의 복합체가 기재되어 있다.
관심의 기타 인용문헌은 문헌[Baier, M. C. et al., in "Post-Metallocenes in the Industrial Production of Polyolefins," Angew . Chem . Int . Ed. 2014, 53, 9722-9744] 및 [Golisz and Bercaw in "Synthesis of Early Transition Metal Bisphenolate Complexes and Their Use as Olefin Polymerization Catalysts," Macromolecules 2009, 42, 8751-8762]을 포함한다.
추가로, 상업적 용액 중합 반응을 고온에서 실시하는 것이 이롭다. 상기 고온 중합으로의 접근을 종종 방해하는 2가지 주요 촉매 제한은 생성된 중합체의 촉매 효율 및 분자량이며, 이들 두 요인 모두는 온도 상승에 따라 감소되는 경향이 있기 때문이다. 폴리에틸렌 공중합체를 생성하는데 사용하기에 적절한 통상의 메탈로센 촉매는 원하는 낮은 용융 흐름 속도 생성물을 달성하는데 낮은 공정 온도를 필요로 하는 비교적 제한된 분자량 능력을 갖는다.
본원에 기재되며, 2020년 2월 11일자로 출원된 "전이 금속 비스(페놀레이트) 복합체 및 올레핀 중합용 촉매로서의 그의 용도"라는 명칭으로 출원된 USSN 16/787,909(대리인 사건 번호 2020EM045)와 관련된 새로이 개발된 단일 부위 촉매는 높은 중합 온도에서 고 분자량 중합체를 생성하는 능력을 갖는다. 이들 촉매는 다양한 유형의 활성화제와 쌍을 이루어 용액 공정에 사용시 무엇보다도 플라스토머 특성, 예컨대 우수한 분자량과 함께 더 낮은 Tm을 갖는 폴리에틸렌 조성물을 생성할 수 있다. 추가로, 촉매 활성은 크며, 이는 상업적으로 관련된 공정 조건에서의 사용을 촉진한다. 상기 신규한 공정은 연장된 용융 흐름 속도를 가지며, 중합체 생성 중 증가된 반응기 처리량으로 더 높은 중합 온도에서 생성될 수 있는 신규한 공중합체를 제공한다.
발명의 개요
본 발명은 폴리에틸렌 조성물, 예컨대 에틸렌 및 C3-C8 올레핀 공중합체, 및 상기 공중합체를 포함하는 블렌드에 관한 것이며, 여기서 폴리에틸렌 조성물은 중심 중성 헤테로시클릭 루이스 염기 및 2개의 페놀레이트 공여체를 특징으로 하는 2가음이온성 3좌배위자 리간드의 전이 금속 촉매 복합체를 사용하는 용액 공정으로 생성되며, 여기서 3좌배위자 리간드는 금속 중심에 배위 결합되어 2개의 8원 고리를 형성한다. 본원에 기재된 중합체 및 공중합체의 조성물은 바람직하게는 80 몰% 이하의 임의적인 C3 이상의 알파 올레핀 공단량체 함유량과 20 몰% 초과의 에틸렌을 함유한다.
본 발명은 또한 폴리에틸렌 조성물, 예컨대 에틸렌 및 C3-C12 공중합체(예컨대, 에틸렌-옥텐) 공중합체, 및 상기 공중합체를 포함하는 블렌드에 관한 것이며, 여기서 폴리에틸렌 조성물은 하기 화학식 (I)에 의하여 나타낸 비스(페놀레이트) 복합체를 사용하는 용액 공정으로 생성된다:
Figure pct00001
상기 식에서,
M은 3-6족 전이 금속 또는 란탄족이며;
E 및 E'는 각각 독립적으로 O, S 또는 NR9이며, 여기서 R9는 독립적으로 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌 또는 헤테로원자 함유 기이며;
Q는 금속 M으로의 배위 결합을 형성하는 14, 15 또는 16족 원자이며;
A1QA1'는 3-원자 가교를 경유하여 A2를 A2'에 연결하는 4 내지 40개의 비수소 원자를 함유하는 헤테로시클릭 루이스 염기의 일부이며, Q는 3-원자 가교의 중심 원자이고, A1 및 A1'는 독립적으로 C, N 또는 C(R22)이며, 여기서 R22는 수소, C1-C20 히드로카르빌, C1-C20 치환된 히드로카르빌로부터 선택되며;
Figure pct00002
는 2-원자 가교를 경유하여 A1을 E-결합된 아릴 기에 연결하는 2 내지 40개의 비수소 원자를 함유하는 2가 기이며;
Figure pct00003
는 2-원자 가교를 경유하여 A1'를 E'-결합된 아릴 기에 연결하는 2 내지 40개의 비수소 원자를 함유하는 2가 기이며;
L은 중성 루이스 염기이며;
X는 음이온성 리간드이며;
n은 1, 2 또는 3이며;
m은 0, 1 또는 2이며;
n+m은 4 이하이며;
각각의 R1, R2, R3, R4, R1', R2', R3' 및 R4'는 독립적으로 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기이거나, 또는 R1 및 R2, R2 및 R3, R3 및 R4, R1' 및 R2', R2' 및 R3', R3' 및 R4' 중 하나 이상은 연결되어 5, 6, 7 또는 8개의 고리 원자를 각각 갖는 하나 이상의 치환된 히드로카르빌 고리, 비치환된 히드로카르빌 고리, 치환된 헤테로시클릭 고리 또는 비치환된 헤테로시클릭 고리를 형성할 수 있으며, 여기서 고리 상의 치환들은 연결되어 추가 고리를 형성할 수 있으며;
임의의 2개의 L 기는 함께 연결되어 2좌배위자 루이스 염기를 형성할 수 있으며;
X 기는 L 기에 연결되어 1가음이온성 2좌배위자 기를 형성될 수 있으며;
임의의 2개의 X 기는 함께 연결되어 2가음이온성 리간드 기를 형성할 수 있다.
본 발명은 또한 본원에 기재된 바와 같은 촉매 화합물을 활성화제, 에틸렌 및 하나 이상의 공단량체와 접촉시키는 단계를 포함하는, 올레핀을 중합시키는 용액 상 방법에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 본원에 기재된 방법에 의하여 생성된 폴리에틸렌 조성물에 관한 것이다.
정의
본 발명 및 그의 청구범위를 위하여, 하기 정의를 사용한다:
원소주기율표에 대한 새로운 넘버링 체계는 문헌[Chemical and Engineering News, v.63(5), pg. 27 (1985)]에 기재된 바와 같이 사용된다. 그러므로, "4족 금속"은 원소주기율표의 4족 원소, 예를 들면 Hf, Ti 또는 Zr이다.
"촉매 생산성"은 공지된 양의 중합 촉매를 사용하여 생성된 중합체의 질량의 측정이다. 통상적으로, "촉매 생산성"은 촉매 ㎏당 중합체 ㎏ 또는 촉매 mmol당 중합체 그램 단위 등으로 표현된다. 단위가 명시되어 있지 않을 경우 "촉매 생산성"은 촉매 그램당 중합체 ㎏의 단위가 된다. 촉매 생산성의 계산의 경우 촉매의 전이 금속 성분의 중량만을 사용한다(즉, 활성화제 및/또는 공촉매는 생략한다). "촉매 활성"은 뱃치 및 반뱃치 중합에 대한 단위 시간당 중합 촉매의 공지된 양을 사용하여 생성된 중합체의 질량의 측정이다. 통상적으로, "촉매 활성"은 (중합체의 g)/(촉매의 mmol)/시간 또는 (중합체의 ㎏/(촉매의 mmol)/시간 등의 단위로 표현한다. 단위가 명시되어 있지 않을 경우 "촉매 활성"은 (중합체의 g)/(촉매의 mmol)/시간의 단위가 된다.
"전환율"은 중합에서 중합체 생성물로 전환되는 단량체의 비율이며, %로 기록하며, 중합체 수율, 중합체 조성 및 반응기에 공급되는 단량체의 양에 기초하여 계산된다.
"올레핀"은 대안으로 "알켄"으로도 지칭되며, 적어도 1개의 이중 결합을 갖는 탄소 및 수소의 선형, 분지형 또는 시클릭 화합물이다. 상세한 설명 및 그의 청구범위를 위하여, 중합체 또는 공중합체가 올레핀을 포함하는 것으로 지칭시, 그러한 중합체 또는 공중합체 중에 존재하는 올레핀은 올레핀의 중합된 형태이다. 예를 들면, 공중합체가 35 중량% 내지 55 중량%의 "에틸렌" 함유량을 갖는 것으로 할 경우 공중합체에서의 mer 단위는 중합 반응에서의 에틸렌으로부터 유도되며, 상기 유도된 단위는 공중합체의 중량을 기준으로 하여 35 중량% 내지 55 중량%로 존재하는 것으로 이해한다. "중합체"는 동일하거나 또는 상이한 mer 단위 중 2개 이상을 갖는다. "단독중합체"는 동일한 mer 단위를 갖는 중합체이다. "공중합체"는 서로 상이한 2종 이상의 mer 단위를 갖는 중합체이다. "삼원 공중합체"는 서로 상이한 3종의 mer 단위를 갖는 중합체이다. 따라서, 공중합체의 정의는 본원에 사용된 바와 같이 삼원 공중합체 등을 포함한다. mer 단위를 지칭하는데 사용된 바와 같은 "상이하다"는 mer 단위가 적어도 하나의 원자에 의하여 서로 상이하거나 또는 이성질체적으로 상이하다는 것을 나타낸다. "에틸렌 중합체" 또는 "에틸렌 공중합체"는 적어도 50 몰% 에틸렌 유도된 단위를 포함하는 중합체 또는 공중합체이며, "프로필렌 중합체" 또는 "프로필렌 공중합체"는 적어도 50 몰% 프로필렌 유도된 단위 등을 포함하는 중합체 또는 공중합체이다. 폴리에틸렌 조성물은 에틸렌 중합체 또는 에틸렌 공중합체를 포함한다.
에틸렌은 알파 올레핀으로 간주하여야 한다.
달리 명시되지 않는 한, 용어 "Cn"은 분자당 n개의 탄소 원자(들)를 갖는 탄화수소(들)을 의미하며, 여기서 n은 양의 정수이다.
용어 "탄화수소"는 탄소에 결합된 수소를 함유하는 화합물의 한 유형을 의미하며, (i) 포화 탄화수소 화합물, (ii) 불포화 탄화수소 화합물 및 (iii) n의 상이한 값을 갖는 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함한 탄화수소 화합물(포화 및/또는 불포화)의 혼합물을 포함한다. 마찬가지로, "Cm-Cy" 기 또는 화합물은 m 내지 y 범위 내의 총수로 탄소 원자를 포함하는 기 또는 화합물을 지칭한다. 그래서, C1-C50 알킬 기는 1 내지 50 범위 내의 총수로 탄소 원자를 포함하는 알킬 기를 지칭한다.
용어 "기", "라디칼" 및 "치환기"는 번갈아 사용될 수 있다.
용어 "히드로카르빌 라디칼", "히드로카르빌 기" 또는 "히드로카르빌"은 번갈아 사용될 수 있으며, 수소 및 탄소 원자만으로 이루어진 기를 의미하는 것으로 정의된다. 바람직한 히드로카르빌은 시클릭, 방향족 또는 비-방향족의 경우 선형, 분지형 또는 시클릭일 수 있는 C1-C100 라디칼이다. 상기 라디칼의 예는 알킬 기, 예컨대 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, 이소-아밀, 헥실, 옥틸 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로옥틸 등, 아릴 기, 예컨대 페닐, 벤질 나프탈레닐 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
달리 나타내지 않는 한(예, "치환된 히드로카르빌" 등의 정의), 용어 "치환된"은 적어도 1개의 수소 원자가 적어도 하나의 비수소 기, 예컨대 히드로카르빌 기, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기, 예컨대 할로겐(예컨대, Br, Cl, F 또는 I) 또는 적어도 하나의 작용기(예컨대, -NR*2, -OR*, -SeR*, -TeR*, -PR*2, -AsR*2, -SbR*2, -SR*, -BR*2, -SiR*3, -GeR*3, -SnR*3, -PbR*3, -(CH2)q-SiR*3 등, 여기서 q는 1 내지 10이며, 각각의 R*는 독립적으로 수소, 히드로카르빌 또는 할로카르빌 라디칼이며, 2개 이상의 R*는 함께 연결되어 치환된 또는 비치환된 완전 포화, 부분 불포화 또는 방향족 시클릭 또는 폴리시클릭 고리 구조를 형성할 수 있음)로 치환되거나 또는 적어도 하나의 헤테로원자가 히드로카르빌 고리 내에 삽입되는 것을 의미한다.
용어 "치환된 히드로카르빌"은 히드로카르빌 라디칼의 적어도 1개의 수소 원자가 적어도 하나의 헤테로원자(예컨대, 할로겐, 예를 들면 Br, Cl, F 또는 I) 또는 헤테로원자 함유 기(예컨대, 작용기, 예를 들면 -NR*2, -OR*, -SeR*, -TeR*, -PR*2, -AsR*2, -SbR*2, -SR*, -BR*2, -SiR*3, -GeR*3, -SnR*3, -PbR*3, -(CH2)q-SiR*3 등, 여기서 q는 1 내지 10이며, 각각의 R*는 독립적으로 수소, 히드로카르빌 또는 할로카르빌 라디칼이며, 2개 이상의 R*는 함께 연결되어 치환된 또는 비치환된 완전 포화, 부분 불포화 또는 방향족 시클릭 또는 폴리시클릭 고리 구조를 형성할 수 있음)로 치환되거나 또는 적어도 하나의 헤테로원자가 히드로카르빌 고리 내에 삽입된 히드로카르빌 라디칼을 의미한다.
용어 "아릴" 또는 "아릴 기"는 방향족 고리(통상적으로 6개의 탄소 원자로 생성됨) 및 그의 치환된 변형체, 예컨대 페닐, 2-메틸-페닐, 크실릴, 4-브로모-크실릴을 의미한다. 마찬가지로, 헤테로아릴은 1개의 고리 탄소 원자(또는 2 또는 3개의 고리 탄소 원자)가 헤테로원자, 예컨대 N, O 또는 S로 치환된 아릴 기를 의미한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "방향족"은 또한 방향족의 정의에 의하여서가 아니라 방향족 헤테로시클릭 리간드와 유사한 특성 및 구조(거의 평면)를 갖는 헤테로시클릭 치환기인 슈도방향족 헤테로사이클을 지칭한다.
용어 "치환된 방향족"은 1개 이상의 수소 기가 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기에 의하여 치환된 방향족 기를 의미한다.
"치환된 페놀레이트"는 2, 3, 4, 5 및/또는 6 위치에서의 적어도 1, 2, 3, 4 또는 5개의 수소 원자가 적어도 하나의 비수소 기, 예컨대 히드로카르빌 기, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기, 예컨대 할로겐(예컨대, Br, Cl, F 또는 I) 또는 적어도 하나의 작용기, 예컨대 -NR*2, -OR*, -SeR*, -TeR*, -PR*2, -AsR*2, -SbR*2, -SR*, -BR*2, -SiR*3, -GeR*3, -SnR*3, -PbR*3, -(CH2)q-SiR*3 등으로 치환된 페놀레이트 기이며, 여기서 q는 1 내지 10이며, 각각의 R*는 독립적으로 수소, 히드로카르빌 또는 할로카르빌 라디칼이며, 2개 이상의 R*는 함께 연결되어 치환된 또는 비치환된 완전 포화, 부분 불포화 또는 방향족 시클릭 또는 폴리시클릭 고리 구조를 형성할 수 있으며, 여기서 1 위치는 페놀레이트 기(Ph-O-, Ph-S- 및 Ph-N(R^)- 기이며, 여기서 R^는 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기임)이다. 바람직하게는, 본원에 기재된 촉매 화합물에서의 "치환된 페놀레이트" 기는 하기 화학식에 의하여 나타낸다:
Figure pct00004
상기 식에서, R18은 수소, C1-C40 히드로카르빌(예컨대, C1-C40 알킬) 또는 C1-C40 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기이며, E17은 산소, 황 또는 NR17이며, 각각의 R17, R19, R20 및 R21은 수소, C1-C40 히드로카르빌(예컨대, C1-C40 알킬) 또는 C1-C40 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기로부터 독립적으로 선택되거나 또는 R18, R19, R20 및 R21 중 2개 이상은 함께 연결되어 C4-C62 시클릭 또는 폴리시클릭 고리 구조 또는 이의 조합을 형성하며, 파상선은 치환된 페놀레이트 기가 촉매 화합물의 나머지로의 결합을 형성하는 것을 나타낸다.
"알킬 치환된 페놀레이트"는 2, 3, 4, 5 및/또는 6 위치에서의 적어도 1, 2, 3, 4 또는 5개의 수소 원자가 그의 치환된 유사체를 포함한 적어도 하나의 알킬 기, 예컨대 C1-C40, 대안으로 C2-C20, 대안으로 C3-C12 알킬, 예컨대 메틸, 에틸, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, 이소-아밀, 헥실, 옥틸 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로옥틸, 아다만타닐 등으로 치환된 페놀레이트 기이다.
"아릴 치환된 페놀레이트"는 2, 3, 4, 5 및/또는 6 위치에서 적어도 1, 2, 3, 4 또는 5개의 수소 원자가 그의 치환된 유사체를 포함한 적어도 하나의 아릴 기, 예컨대 C1-C40, 대안으로 C2-C20, 대안으로 C3-C12 아릴 기, 예컨대 페닐, 4-플루오로페닐, 2-메틸페닐, 2-프로필페닐, 2,6-디메틸페닐, 메시틸, 2-에틸페닐, 나프탈레닐 등으로 치환된 페놀레이트 기이다.
용어 "고리 원자"는 시클릭 고리 구조의 일부인 원자를 의미한다. 상기 정의에 의하면, 벤질 기는 6개의 고리 원자를 가지며, 테트라히드로푸란은 5개의 고리 원자를 갖는다.
헤테로시클릭 고리는 또한 헤테로시클릭으로도 지칭되며, 고리 원자 상의 수소가 헤테로원자로 치환된 "헤테로원자-치환된 고리"와는 반대로 고리 구조에서 헤테로원자를 갖는 고리이다. 예를 들면, 테트라히드로푸란은 헤테로시클릭 고리이며, 4-N,N-디메틸아미노-페닐은 헤테로원자 치환된 고리이다. 치환된 헤테로시클릭 고리는 1개 이상의 수소 기가 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기에 의하여 치환된 헤테로시클릭 고리를 의미한다.
치환된 히드로카르빌 고리는 1개 이상의 수소 기가 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기에 의하여 치환된 탄소 및 수소 원자로 이루어진 고리를 의미한다.
본 개시내용을 위하여, 촉매 화합물(예, 치환된 비스(페놀레이트) 촉매 화합물)과 관련하여 용어 "치환된"은 수소 기가 히드로카르빌 기, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기, 예컨대 할로겐(예컨대, Br, Cl, F 또는 I) 또는 적어도 하나의 작용기, 예컨대 -NR*2, -OR*, -SeR*, -TeR*, -PR*2, -AsR*2, -SbR*2, -SR*, -BR*2, -SiR*3, -GeR*3, -SnR*3, -PbR*3, -(CH2)q-SiR*3 등으로 치환된 것을 의미하며, 여기서 q는 1 내지 10이며, 각각의 R*는 독립적으로 수소, 히드로카르빌 또는 할로카르빌 라디칼이며, 2개 이상의 R*는 함께 연결되어 치환된 또는 비치환된 완전 포화, 부분 불포화 또는 방향족 시클릭 또는 폴리시클릭 고리 구조를 형성할 수 있거나 또는 적어도 하나의 헤테로원자는 히드로카르빌 고리 내에 삽입된다.
3급 히드로카르빌 기는 3개의 기타 탄소 원자에 결합된 탄소 원자를 갖는다. 히드로카르빌 기가 알킬 기인 경우, 3급 히드로카르빌 기는 또한 3급 알킬 기로 지칭된다. 3급 히드로카르빌 기의 예는 tert-부틸, 2-메틸부탄-2-일, 2-메틸헥산-2-일, 2-페닐프로판-2-일, 2-시클로헥실프로판-2-일, 1-메틸시클로헥실, 1-아다만틸, 바이시클로[2.2.1]헵탄-1-일 등을 포함한다. 3급 히드로카르빌 기는 하기 화학식 A에 의하여 예시될 수 있다:
Figure pct00005
상기 식에서, RA, RB 및 RC는 임의로 서로 결합될 수 있는 히드로카르빌 기 또는 치환된 히드로카르빌 기이며, 파상선은 3급 히드로카르빌 기가 기타 기로의 결합을 형성한다는 것을 나타낸다.
시클릭 3급 히드로카르빌 기는 적어도 하나의 알리시클릭(비-방향족) 고리를 형성하는 3급 히드로카르빌 기로서 정의된다. 시클릭 3급 히드로카르빌 기는 또한 알리시클릭 3급 히드로카르빌 기로 지칭된다. 히드로카르빌 기가 알킬 기인 경우 시클릭 3급 히드로카르빌 기는 시클릭 3급 알킬 기 또는 알리시클릭 3급 알킬 기로 지칭된다. 시클릭 3급 히드로카르빌 기의 예는 1-아다만타닐, 1-메틸시클로헥실, 1-메틸시클로펜틸, 1-메틸시클로옥틸, 1-메틸시클로데실, 1-메틸시클로도데실, 바이시클로[3.3.1]노난-1-일, 바이시클로[2.2.1]헵탄-1-일, 바이시클로[2.3.3]헥산-1-일, 바이사이클[1.1.1]펜탄-1-일, 바이사이클[2.2.2]옥탄-1-일 등을 포함한다. 시클릭 3급 히드로카르빌 기는 하기 화학식 B에 의하여 예시될 수 있다:
Figure pct00006
상기 식에서, RA는 히드로카르빌 기 또는 치환된 히드로카르빌 기이며, 각각의 RD는 독립적으로 수소 또는 히드로카르빌 기 또는 치환된 히드로카르빌 기이며, w는 1 내지 약 30의 정수이며, RA , 및 하나 이상의 RD 및 또는 2개 이상의 RD는 임의로 서로 결합되어 추가 고리를 형성할 수 있다.
시클릭 3급 히드로카르빌 기가 1개 초과의 알리시클릭 고리를 함유하는 경우 폴리시클릭 3급 히드로카르빌 기로 지칭될 수 있거나 또는 히드로카르빌 기가 알킬 기인 경우 폴리시클릭 3급 알킬 기로 지칭될 수 있다.
용어 "알킬 라디칼" 및 "알킬"은 본 개시내용 전체에서 번갈아 사용된다. 본 개시내용을 위하여, "알킬 라디칼"은 선형, 분지형 또는 시클릭일 수 있는 C1-C100 알킬인 것으로 정의된다. 상기 라디칼의 예는 그의 치환된 유사체를 포함한 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, 이소-아밀, 헥실, 옥틸, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로옥틸 등을 포함할 수 있다. 치환된 알킬 라디칼은 알킬 라디칼의 적어도 1개의 수소 원자가 적어도 하나의 비수소 기, 예컨대 히드로카르빌 기, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기, 예컨대 할로겐(예컨대, Br, Cl, F 또는 I) 또는 적어도 하나의 작용기 예컨대 -NR*2, -OR*, -SeR*, -TeR*, -PR*2, -AsR*2, -SbR*2, -SR*, -BR*2, -SiR*3, -GeR*3, -SnR*3, -PbR*3, -(CH2)q-SiR*3 등으로 치환된 라디칼이며, 여기서 q는 1 내지 10이며, 각각의 R*는 독립적으로 수소, 히드로카르빌 또는 할로카르빌 라디칼이며, 2개 이상의 R*는 함께 연결되어 치환된 또는 비치환된 완전 포화, 부분 불포화 또는 방향족 시클릭 또는 폴리시클릭 고리 구조를 형성할 수 있거나 또는 적어도 하나의 헤테로원자는 히드로카르빌 고리 내에 삽입될 수 있다.
명명된 알킬, 알케닐, 알콕시드 또는 아릴 기의 이성질체(예, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸 및 tert-부틸)가 존재할 경우 기(예, n-부틸)의 1개의 구성원에 대한 지칭은 패밀리에서 나머지 이성질체(예, 이소-부틸, sec-부틸 및 tert-부틸)를 명확하게 개시한다. 마찬가지로, 특정한 이성질체(예, 부틸)를 명시하지 않은 알킬, 알케닐, 알콕시드 또는 아릴 기에 대한 지칭은 모든 이성질체(예, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸 및 tert-부틸)를 명백하게 개시한다.
본원에 사용된 바와 같이, Mn은 수 평균 분자량이며, Mw는 가중 평균 분자량이며, Mz는 z 평균 분자량이며, 중량%는 중량 퍼센트이며, 몰%는 몰 퍼센트이다. 또한 다분산 지수(PDI)로도 지칭되는 분자량 분포(MWD)는 Mw를 Mn으로 나눈 것으로 정의된다. 달리 언급하지 않는 한, 모든 분자량 단위(예, Mw, Mn, Mz)는 g/mol(g mol-1)이다.
다음의 약어들이 본원에서 사용될 수 있다: Me는 메틸이며, Et는 에틸이며, Pr은 프로필이며, cPr은 시클로프로필이며, nPr은 n-프로필이며, iPr은 이소프로필이며, Bu는 부틸이며, nBu는 노말 부틸이며, iBu는 이소부틸이며, sBu는 sec-부틸이며, tBu는 tert-부틸이며, Oct는 옥틸이며, Ph는 페닐이며, MAO는 메틸알루목산이며, dme(또한 DME로도 지칭됨)는 1,2-디메톡시에탄이며, p-tBu는 파라-3급 부틸이며, TMS는 트리메틸실릴이며, TIBAL은 트리이소부틸알루미늄이며, TNOA 및 TNOAL은 트리(n-옥틸)알루미늄이며, p-Me는 파라-메틸이며, Bn은 벤질(즉, CH2Ph)이며, THF(또한 thf로도 지칭됨)는 테트라히드로푸란이며, RT는 실온이며(달리 나타내지 않는 한 23℃이며), tol은 톨루엔이며, EtOAc는 에틸 아세테이트이며, Cbz는 카르바졸이며, Cy는 시클로헥실이며, h는 시간이며, min은 분이다.
"촉매계"는 적어도 하나의 촉매 화합물 및 적어도 하나의 활성화제를 포함하는 조합이다. "촉매계"가 활성화 이전에 쌍을 기재하는데 사용될 경우, 이는 활성화제 및 임의로 공활성화제와 함께 불활성화된 촉매 복합체(예비촉매)를 의미한다. 활성화 후 상기 쌍을 기재하는데 사용될 경우, 활성화된 복합체 및 활성화제 또는 기타 하전 균형 모이어티를 의미한다. 전이 금속 화합물은 활성화된 촉매계에서와 같이 반대 이온을 갖는 예비촉매 또는 하전된 종에서와 같이 중성일 수 있다. 본 발명 및 그의 청구범위를 위하여, 촉매계가 성분의 중성의 안정한 형태를 포함하는 것으로 기재될 경우 해당 기술분야의 통상의 기술자는 성분의 이온성 형태가 단량체와 반응하여 중합체를 생성하는 형태인 것으로 이해할 것이다. 중합 촉매계는 단량체를 중합체로 중합시킬 수 있는 촉매계이다.
본원의 기재에서, 촉매는 촉매, 촉매 전구체, 예비촉매 화합물, 촉매 화합물 또는 전이 금속 화합물로서 기재될 수 있으며, 상기 용어는 번갈아 사용된다.
"음이온성 리간드"는 하나 이상의 전자쌍을 금속 이온에 공여하는 음으로 하전된 리간드이다. 용어 "음이온성 공여체"는 "음이온성 리간드"와 번갈아 사용된다. 본 발명의 문맥에서 음이온성 공여체의 예는 메틸, 클로라이드, 플루오라이드, 알콕시드, 아릴옥시드, 알킬, 알케닐, 티올레이트, 카르복실레이트, 아미도, 메틸, 벤질, 히드리도, 아미디네이트, 아미데이트 및 페닐을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 2개의 음이온성 공여체는 연결되어 2가음이온성 기를 형성할 수 있다.
"중성 루이스 염기" 또는 "중성 공여체 기"는 하나 이상의 전자쌍을 금속 이온에 공여하는 비하전(즉, 중성) 기이다. 중성 루이스 염기의 비제한적인 예는 에테르, 티오에테르, 아민, 포스핀, 에틸 에테르, 테트라히드로푸란, 디메틸술피드, 트리에틸아민, 피리딘, 알켄, 알킨, 알렌 및 카르벤을 포함한다. 루이스 염기는 함께 연결되어 2좌배위자 또는 3좌배위자 루이스 염기를 형성할 수 있다.
본 발명 및 그의 청구범위를 위하여, 페놀레이트 공여체는 Ph-O-, Ph-S- 및 Ph-N(R^)- 기를 포함하며, 여기서 R^는 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기이며, Ph는 임의로 치환된 페닐이다.
상세한 설명
본 발명은 중심 중성 공여체 기 및 2개의 페놀레이트 공여체를 특징으로 하는 2가음이온성 3좌배위자 리간드의 전이 금속 복합체를 포함하는 신규한 촉매 패밀리를 사용하여 생성된 폴리에틸렌 조성물의 용액 공정에 관한 것이며, 여기서 3좌배위자 리간드는 금속 중심에 배위 결합되어 2개의 8원 고리를 형성한다. 상기 유형의 복합체에서, 중심 중성 공여체는 헤테로시클릭 기인 것이 이롭다. 헤테로시클릭 기는 헤테로원자에 대한 알파 위치에서 수소가 결여되는 것이 특히 이롭다. 상기 유형의 복합체에서, 또한 페놀레이트는 하나 이상의 시클릭 3급 알킬 치환기로 치환되는 것이 이롭다. 시클릭 3급 알킬 치환된 페놀레이트의 사용은 상기 촉매가 고 분자량 중합체를 생성하는 능력을 개선시키는 것으로 입증된다.
본원에서 유용한 치환된 비스(페놀레이트) 리간드(예컨대, 아다만타닐-치환된 비스(페놀레이트) 리간드)의 복합체는 활성화제, 예컨대 비-배위 음이온 또는 알루목산 활성화제와 조합시 활성 올레핀 중합 촉매를 형성한다. 유용한 비스(아릴 페놀레이트)피리딘 복합체는 2개의 8원 고리의 형성과 함께 4족 전이 금속에 배위 결합되는 3좌배위자 비스(아릴 페놀레이트)피리딘 리간드를 포함한다.
본 발명은 또한 3-6족으로부터 선택된 금속 또는 란탄족 금속 및 2개의 음이온성 공여체 기를 함유하는 3좌배위자, 2가음이온성 리간드 및 중성 루이스 염기 공여체를 포함하는 금속 복합체를 사용하여 폴리에틸렌 조성물을 생성하는 용액 공정에 관한 것이며, 여기서 중성 루이스 염기 공여체는 2개의 음이온성 공여체 사이에서 공유 결합되며, 금속-리간드 복합체는 한 쌍의 8원 메탈로사이클 고리를 특징으로 한다.
본 발명은 본원에 기재된 바와 같은 활성화제 및 하나 이상의 촉매 화합물을 포함하는 폴리에틸렌 조성물을 생성하는 용액 공정에 사용되는 촉매계에 관한 것이다.
본 발명은 또한 에틸렌 및 하나 이상의 올레핀 공단량체를 본원에 기재된 바와 같은 활성화제 및 촉매 화합물을 포함하는 촉매계와 접촉시키는 단계를 포함하는, 본원에 기재된 촉매 화합물을 사용하여 올레핀을 중합시키는 용액 공정(바람직하게는 고온에서)에 관한 것이다.
본 개시내용은 또한 본원에 기재된 바와 같은 전이 금속 화합물 및 활성화제 화합물을 포함하는 촉매계, 에틸렌 및 올레핀 공단량체를 중합시키기 위한 촉매계 중 전이 금속 화합물을 활성화시키기 위한 상기 활성화제 화합물의 용도, 및 중합 조건 하에서 에틸렌 및 하나 이상의 올레핀 공단량체를 전이 금속 화합물 및 활성화제 화합물을 포함하는 촉매계와 접촉시키는 단계를 포함하며, 여기서 방향족 용매, 예컨대 톨루엔이 존재하지 않는(예, 활성화제의 몰에 대하여 0 몰%로 존재하며, 대안으로 1 몰% 미만으로 존재하며, 바람직하게는 촉매계, 중합 반응 및/또는 생성된 중합체는 검출 가능한 방향족 탄화수소 용매, 예컨대 톨루엔이 없는) 상기 올레핀의 중합 방법에 관한 것이다.
본원에서 생성된 폴리에틸렌 조성물은 바람직하게는 0 ppm(대안으로 1 ppm 미만, 대안으로 100 ppm 미만, 대안으로 500 ppm 미만)의 방향족 탄화수소, 예컨대 톨루엔을 함유한다. 바람직하게는, 본원에서 생성된 폴리에틸렌 조성물은 0 ppm(대안으로 1 ppm 미만)의 톨루엔을 함유한다.
본원에서 사용된 촉매계는 바람직하게는 0 ppm(대안으로 1 ppm 미만)의 방향족 탄화수소를 함유한다. 바람직하게는, 본원에서 사용된 촉매계는 0 ppm(대안으로 1 ppm 미만)의 톨루엔을 함유한다.
촉매 화합물
용어 "촉매", "화합물", "촉매 화합물" 및 "복합체"는 적절한 활성화제와 조합시 올레핀 중합 촉매를 형성하는 전이 금속 또는 란탄족 금속 복합체를 기재하는데 번갈아 사용될 수 있다.
본 발명의 촉매 복합체는 원소주기율표의 3, 4, 5 또는 6족으로부터 선택된 금속 또는 란탄족 금속, 2개의 음이온성 공여체 기를 함유하는 3좌배위자 2가음이온성 리간드 및 중성 헤테로시클릭 루이스 염기 공여체를 포함하며, 여기서 헤테로시클릭 공여체는 2개의 음이온성 공여체 사이에서 공유 결합된다. 바람직하게는 2가음이온성 3좌배위자 리간드는 중심 헤테로시클릭 공여체 기 및 2개의 페놀레이트 공여체를 특징으로 하며, 3좌배위자 리간드는 금속 중심에 배위 결합되어 2개의 8원 고리를 형성한다.
금속은 바람직하게는 3, 4, 5 또는 6족 원소로부터 선택된다. 바람직하게는 금속 M은 4족 금속이다. 가장 바람직하게는 금속 M은 지르코늄 또는 하프늄이다.
바람직하게는 헤테로시클릭 루이스 염기 공여체는 질소 또는 산소 공여체 원자를 특징으로 한다. 바람직한 헤테로시클릭 기는 피리딘, 피라진, 피리미딘, 트리아진, 티아졸, 이미다졸, 티오펜, 옥사졸, 티아졸, 푸란 및 그의 치환된 변형체의 유도체를 포함한다. 바람직하게는 헤테로시클릭 루이스 염기는 공여체 원자에 대하여 알파 위치에서 수소(들)가 결여되어 있다. 특히 바람직한 헤테로시클릭 루이스 염기 공여체는 피리딘, 3-치환된 피리딘 및 4-치환된 피리딘을 포함한다.
3좌배위자 2가음이온성 리간드의 음이온성 공여체는 아릴티올레이트, 페놀레이트 또는 아닐리드일 수 있다. 바람직한 음이온성 공여체는 페놀레이트이다. 3좌배위자 2가음이온성 리간드는 금속 중심에 배위 결합되어 대칭 거울면이 없는 복합체를 형성하는 것이 바람직하다. 3좌배위자 2가음이온성 리간드는 금속 중심에 배위 결합되어 2중 회전 대칭축을 갖는 복합체를 형성하는 것이 바람직하며; 비스(페놀레이트) 복합체의 대칭의 결정시 금속 및 2가음이온성 3좌배위자 리간드만을 고려한다(즉, 나머지 리간드는 무시한다).
본 발명에 유용한 비스(페놀레이트) 리간드는 2개의 음이온성 페놀레이트 공여체를 특징으로 하는 2가음이온성 다좌배위자 리간드를 포함한다. 바람직하게는, 비스(페놀레이트) 리간드는 한 쌍의 8원 메탈로사이클 고리가 형성되는 방식으로 금속 M에 배위 결합되는 3좌배위자 2가음이온성 리간드이다. 바람직한 비스(페놀레이트) 리간드는 금속 주위를 둘러싸서 2중 회전축을 갖는 복합체를 형성하여 복합체 C2 대칭을 생성한다. C2 기하 및 8원 메탈로사이클 고리는 폴리올레핀, 특히 이소택틱 폴리(알파 올레핀)의 제조를 위한 효과적인 촉매 성분이 되게 하는 상기 복합체의 특징이 된다. 복합체가 거울면(Cs) 대칭을 가져서 촉매가 어택틱 폴리(알파 올레핀)만을 생성하는 것으로 기대되는 방식으로 리간드가 금속에 배위 결합될 경우 그러한 대칭-반응성 규칙은 문헌[Bercaw in Macromolecules 2009, 42, 8751-8762]에 요약되어 있다. 본 발명의 복합체의 8원 메탈로사이클 고리의 쌍은 또한 촉매 활성, 온도 안정성 및 단량체 사슬(enchainment)의 등선택성의 잇점인 주목할만한 특징이 된다. 더 작은 6원 메탈로사이클 고리를 특징으로 하는 관련 4족 복합체는 올레핀 중합에 사용시 C2 및 Cs 대칭 복합체의 혼합물을 형성하는 것으로 공지되어 있으며(Macromolecules 2009, 42, 8751-8762), 그리하여 고 이소택틱 폴리(알파 올레핀)의 제조에 적절하지 않다.
본 발명에서 산소 공여체 기(즉, 화학식 (I)에서 E=E'=산소)를 함유하는 비스(페놀레이트) 리간드는 바람직하게는 알킬, 치환된 알킬, 아릴 또는 기타 기로 치환된다. 각각의 페놀레이트 기는 산소 공여체 원자에 이웃하는 고리 위치에서 치환되는 것이 이롭다. 산소 공여체 원자에 이웃한 위치에서의 치환은 1-20개의 탄소 원자를 함유하는 알킬 기인 것이 바람직하다. 산소 공여체 원자 다음의 위치에서의 치환은 하나 이상의 5원 또는 6원 고리를 갖는 비-방향족 시클릭 알킬 기인 것이 바람직하다. 산소 공여체 원자 다음의 위치에서의 치환은 시클릭 3급 알킬 기인 것이 바람직하다. 산소 공여체 원자 다음의 위치에서의 치환은 아다만탄-1-일 또는 치환된 아다만탄-1-일인 것이 더욱 바람직하다.
중성 헤테로시클릭 루이스 염기 공여체는 헤테로시클릭 루이스 염기를 페놀레이트 기에 연결하는 "링커 기"를 경유하여 2개의 음이온성 공여체 사이에서 공유 결합된다. "링커 기"는 화학식 (I)에서 (A3A2) 및 (A2'A3 ')에 의하여 나타낸다. 각각의 링커 기의 선택은 촉매 성능, 예컨대 생성된 폴리(알파 올레핀)의 택티시티에 영향을 미칠 수 있다. 각각의 링커 기는 통상적으로 길이가 2 원자인 C2-C40 2가 기이다. 링커 기 1개 또는 둘다는 독립적으로 페닐렌, 치환된 페닐렌, 헤테로아릴, 비닐렌 또는 비-시클릭 2 탄소 길이의 링커 기일 수 있다. 링커 기 1개 또는 둘다가 페닐렌인 경우 페닐렌 기 상의 알킬 치환기는 촉매 성능을 최적화하기 위하여 선택될 수 있다. 통상적으로, 페닐렌 1개 또는 둘다는 비치환될 수 있거나 또는 독립적으로 C1-C20 알킬, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 노나데실, 에이코실 또는 이의 이성질체, 예컨대 이소프로필 등으로 치환될 수 있다.
본 발명은 추가로 하기 화학식 (I)에 의하여 나타낸 촉매 화합물 및 상기 화합물을 포함하는 촉매계에 관한 것이다:
Figure pct00007
상기 식에서,
M은 3, 4, 5 또는 6족 전이 금속 또는 란탄족(예컨대, Hf, Zr 또는 Ti)이며;
E 및 E'는 각각 독립적으로 O, S 또는 NR9이며, 여기서 R9는 독립적으로 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌 또는 헤테로원자 함유 기, 바람직하게는 O이며, 바람직하게는 E 및 E'는 둘다 O이며;
Q는 금속 M에 배위 결합을 형성하는 14, 15 또는 16족 원자이며, 바람직하게는 Q는 C, O, S 또는 N이며, 더욱 바람직하게는 Q는 C, N 또는 O이며, 가장 바람직하게는 Q는 N이며;
A1QA1 '는 3-원자 가교를 경유하여 A2를 A2'에 연결하는 4 내지 40개의 비수소 원자를 함유하는 헤테로시클릭 루이스 염기의 일부이며 (A1 및 A1'를 연결하는 곡선과 조합된 A1QA1 '는 헤테로시클릭 루이스 염기를 나타내며), Q는 3-원자 가교의 중심 원자이고, A1 및 A1'는 독립적으로 C, N 또는 C(R22)이며, 여기서 R22는 수소, C1-C20 히드로카르빌 및 C1-C20 치환된 히드로카르빌로부터 선택된다. 바람직하게는 A1 및 A1'는 C이며;
Figure pct00008
는 2-원자 가교를 경유하여 A1을 E-결합된 아릴 기에 연결하는 2 내지 40개의 비수소 원자를 함유하는 2가 기, 예컨대 오르토-페닐렌, 치환된 오르토-페닐렌, 오르토-아렌, 인돌렌, 치환된 인돌렌, 벤조티오펜, 치환된 벤조티오펜, 피롤렌, 치환된 피롤렌, 티오펜, 치환된 티오펜, 1,2-에틸렌(-CH2CH2-), 치환된 1,2-에틸렌, 1,2-비닐렌(-HC=CH-) 또는 치환된 1,2-비닐렌이며, 바람직하게는
Figure pct00009
는 2가 히드로카르빌 기이며;
Figure pct00010
는 2-원자 가교를 경유하여 A1'를 E'-결합된 아릴 기에 연결하는 2 내지 40개의 비수소 원자를 함유하는 2가 기, 예컨대 오르토-페닐렌, 치환된 오르토-페닐렌, 오르토-아렌, 인돌렌, 치환된 인돌렌, 벤조티오펜, 치환된 벤조티오펜, 피롤렌, 치환된 피롤렌, 티오펜, 치환된 티오펜, 1,2-에틸렌(-CH2CH2-), 치환된 1,2-에틸렌, 1,2-비닐렌(-HC=CH-) 또는 치환된 1,2-비닐렌이며, 바람직하게는
Figure pct00011
는 2가 히드로카르빌 기이며;
각각의 L은 독립적으로 루이스 염기이며;
각각의 X는 독립적으로 음이온성 리간드이며;
n은 1, 2 또는 3이며;
m은 0, 1 또는 2이며;
n+m은 4 이하이며;
각각의 R1, R2, R3, R4, R1', R2', R3' 및 R4'는 독립적으로 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기이거나(바람직하게는 R1' 및 R1은 독립적으로 시클릭 기, 예컨대 시클릭 3급 알킬 기이거나), 또는 R1 및 R2, R2 및 R3, R3 및 R4, R1' 및 R2', R2' 및 R3', R3' 및 R4' 중 하나 이상은 연결되어 5, 6, 7 또는 8개의 고리 원자를 각각 갖는 하나 이상의 치환된 히드로카르빌 고리, 비치환된 히드로카르빌 고리, 치환된 헤테로시클릭 고리 또는 비치환된 헤테로시클릭 고리를 형성할 수 있으며, 여기서 고리 상의 치환들은 연결되어 추가 고리를 형성할 수 있으며;
임의의 2개의 L 기는 함께 연결되어 2좌배위자 루이스 염기를 형성할 수 있으며;
X 기는 L 기에 연결되어 1가음이온성 2좌배위자 기를 형성될 수 있으며;
임의의 2개의 X 기는 함께 연결되어 2가음이온성 리간드 기를 형성할 수 있다.
본 발명은 추가로 화학식 (II)에 의하여 나타낸 촉매 화합물 및 상기 화합물을 포함하는 촉매계에 관한 것이다:
Figure pct00012
상기 식에서,
M은 3, 4, 5 또는 6족 전이 금속 또는 란탄족(예컨대, Hf, Zr 또는 Ti)이며;
E 및 E'는 각각 독립적으로 O, S 또는 NR9이며, 여기서 R9는 독립적으로 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌 또는 헤테로원자 함유 기, 바람직하게는 O이며, 바람직하게는 E 및 E'는 둘다 O이며;
각각의 L은 독립적으로 루이스 염기이며;
각각의 X는 독립적으로 음이온성 리간드이며;
n은 1, 2 또는 3이며;
m은 0, 1 또는 2이며;
n+m은 4 이하이며;
각각의 R1, R2, R3, R4, R1', R2', R3' 및 R4'는 독립적으로 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기이거나, 또는 R1 및 R2, R2 및 R3, R3 및 R4, R1' 및 R2', R2' 및 R3', R3' 및 R4' 중 하나 이상은 연결되어 5, 6, 7 또는 8개의 고리 원자를 각각 갖는 하나 이상의 치환된 히드로카르빌 고리, 비치환된 히드로카르빌 고리, 치환된 헤테로시클릭 고리 또는 비치환된 헤테로시클릭 고리를 형성할 수 있으며, 여기서 고리 상의 치환들은 연결되어 추가 고리를 형성할 수 있으며;
임의의 2개의 L 기는 함께 연결되어 2좌배위자 루이스 염기를 형성할 수 있으며;
X 기는 L 기에 연결되어 1가음이온성 2좌배위자 기를 형성될 수 있으며;
임의의 2개의 X 기는 함께 연결되어 2가음이온성 리간드 기를 형성할 수 있으며;
각각의 R5, R6, R7, R8, R5', R6', R7', R8', R10, R11 및 R12는 독립적으로 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기이거나, 또는 R5 및 R6, R6 및 R7, R7 및 R8, R5' 및 R6', R6' 및 R7', R7' 및 R8', R10 및 R11 또는 R11 및 R12 중 하나 이상은 연결되어 5, 6, 7 또는 8개의 고리 원자를 각각 갖는 하나 이상의 치환된 히드로카르빌 고리, 비치환된 히드로카르빌 고리, 치환된 헤테로시클릭 고리 또는 비치환된 헤테로시클릭 고리를 형성할 수 있으며, 여기서 고리 상의 치환들은 연결되어 추가 고리를 형성할 수 있다.
금속 M은 바람직하게는 3, 4, 5 또는 6족 원소, 더욱 바람직하게는 4족 원소로부터 선택된다. 가장 바람직하게는 금속 M은 지르코늄 또는 하프늄이다.
중성 헤테로시클릭 루이스 염기의 공여체 원자 Q(화학식 (I)에서)는 바람직하게는 질소, 탄소 또는 산소이다. 바람직한 Q는 질소이다.
중성 헤테로시클릭 루이스 염기 기의 비제한적인 예는 피리딘, 피라진, 피리미딘, 트리아진, 티아졸, 이미다졸, 티오펜, 옥사졸, 티아졸, 푸란 및 그의 치환된 변형체의 유도체를 포함한다. 바람직한 헤테로시클릭 루이스 염기 기는 피리딘, 피라진, 티아졸 및 이미다졸의 유도체를 포함한다.
헤테로시클릭 루이스 염기의 각각의 A1 및 A1'(화학식 (I)에서)는 독립적으로 C, N 또는 C(R22)이며, 여기서 R22는 수소, C1-C20 히드로카르빌 및 C1-C20 치환된 히드로카르빌로부터 선택된다. 바람직하게는 A1 및 A1'는 탄소이다. Q가 탄소인 경우, A1 및 A1'는 질소 및 C(R22)로부터 선택되는 것이 바람직하다. Q가 질소인 경우 A1 및 A1'는 탄소인 것이 바람직하다. Q=질소 및 A1=A1'=탄소인 것이 바람직하다. Q가 질소 또는 산소인 경우 화학식 (I)에서의 헤테로시클릭 루이스 염기는 A1 또는 A1' 원자에 결합된 임의의 수소 원자를 갖지 않는 것이 바람직하다. 이는 상기 위치에서의 수소가 촉매적 활성 종의 안정성을 감소시키는 원치 않는 분해 반응이 발생될 수 있는 것으로 판단되므로 바람직하다.
A1 및 A1'를 연결하는 곡선과 조합된 A1QA1 '에 의하여 나타낸 헤테로시클릭 루이스 염기(화학식 (I)의)는 바람직하게는 하기로부터 선택되며, 각각의 R23 기는 수소, 헤테로원자, C1-C20 알킬, C1-C20 알콕시드, C1-C20 아미드 및 C1-C20 치환된 알킬로부터 선택된다.
Figure pct00013
화학식 (I) 또는 (II)에서, E 및 E'는 각각 산소 또는 NR9이며, 여기서 R9는 독립적으로 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌 또는 헤테로원자 함유 기로부터 선택된다. E 및 E'는 산소인 것이 바람직하다. E 및/또는 E'가 NR9인 경우, R9는 C1-C20 히드로카르빌, 알킬 또는 아릴로부터 선택되는 것이 바람직하다. 한 실시양태에서, E 및 E'는 각각 O, S 또는 N(알킬) 또는 N(아릴)로부터 선택되며, 여기서 알킬은 바람직하게는 C1-C20 알킬, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실 등이며, 아릴은 C6-C40 아릴 기, 예컨대 페닐, 나프탈레닐, 벤질, 메틸페닐 등이다.
실시양태에서,
Figure pct00014
및
Figure pct00015
는 독립적으로 2가 히드로카르빌 기, 예컨대 C1-C12 히드로카르빌 기이다.
화학식 (I) 또는 (II)의 복합체에서, E 및 E'가 산소인 경우 각각의 페놀레이트 기는 산소 원자 다음의 위치(즉 화학식 (I) 및 (II)에서 R1 및 R1')에서 치환되는 것이 이롭다. 그래서, E 및 E'가 산소인 경우 각각의 R1 및 R1'는 독립적으로 C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 각각의 R1 및 R1'는 독립적으로 하나 이상의 5원 또는 6원 고리를 갖는 비-방향족 시클릭 알킬 기(예컨대, 시클로헥실, 시클로옥틸, 아다만타닐 또는 1-메틸시클로헥실 또는 치환된 아다만타닐), 가장 바람직하게는 비-방향족 시클릭 3급 알킬 기(예컨대, 1-메틸시클로헥실, 아다만타닐 또는 치환된 아다만타닐)이다.
본 발명의 화학식 (I) 또는 (II)의 일부 실시양태에서, 각각의 R1 및 R1'는 독립적으로 3급 히드로카르빌 기이다. 본 발명의 화학식 (I) 또는 (II)의 기타 실시양태에서, 각각의 R1 및 R1'는 독립적으로 시클릭 3급 히드로카르빌 기이다. 본 발명의 화학식 (I) 또는 (II)의 기타 실시양태에서, 각각의 R1 및 R1'는 독립적으로 폴리시클릭 3급 히드로카르빌 기이다.
본 발명의 화학식 (I) 또는 (II)의 일부 실시양태에서, 각각의 R1 및 R1'는 독립적으로 3급 히드로카르빌 기이다. 본 발명의 화학식 (I) 또는 (II)의 기타 실시양태에서, 각각의 R1 및 R1'는 독립적으로 시클릭 3급 히드로카르빌 기이다. 본 발명의 화학식 (I) 또는 (II)의 기타 실시양태에서, 각각의 R1 및 R1'는 독립적으로 폴리시클릭 3급 히드로카르빌 기이다.
링커 기(즉 화학식 (I)에서
Figure pct00016
및
Figure pct00017
)는 각각 바람직하게는 오르토-페닐렌 기, 바람직하게는 치환된 오르토-페닐렌 기의 일부이다. 화학식 (II)의 R7 및 R7' 위치는 수소 또는 C1-C20 알킬, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 노나데실, 에이코실 또는 이의 이성질체, 예컨대 이소프로필 등인 것이 바람직하다. 높은 택티시티를 갖는 중합체를 표적화하는 적용예의 경우, 화학식 (II)의 R7 및 R7' 위치는 C1-C20 알킬인 것이 바람직하며, R7 및 R7'는 둘다 C1-C3 알킬인 것이 가장 바람직하다.
본원의 화학식 (I)의 실시양태에서, Q는 C, N 또는 O이며, 바람직하게는 Q는 N이다.
본원의 화학식 (I)의 실시양태에서, A1 및 A1'는 독립적으로 탄소, 질소 또는 C(R22)이며, R22는 수소, C1-C20 히드로카르빌, C1-C20 치환된 히드로카르빌로부터 선택된다. 바람직하게는 A1 및 A1'는 탄소이다.
본원의 화학식 (I)의 실시양태에서, 화학식 (I)에서의 A1QA1 '는 헤테로시클릭 루이스 염기, 예컨대 피리딘, 피라진, 피리미딘, 트리아진, 티아졸, 이미다졸, 티오펜, 옥사졸, 티아졸, 푸란 또는 그의 치환된 변형체의 일부이다.
본원의 화학식 (I)의 실시양태에서, A1QA1 '는 3-원자 가교를 경유하여 A2를 A2'에 연결하는 2 내지 20개의 비수소 원자를 함유하는 헤테로시클릭 루이스 염기의 일부이고, Q는 3-원자 가교의 중심 원자이다. 바람직하게는 각각의 A1 및 A1'는 탄소 원자이며, A1QA1 ' 단편은 피리딘, 피라진, 피리미딘, 트리아진, 티아졸, 이미다졸, 티오펜, 옥사졸, 티아졸, 푸란 또는 그의 치환된 변형체 기 또는 그의 치환된 변형체의 일부를 형성한다.
본원의 화학식 (I)의 한 실시양태에서, Q는 탄소이며, 각각의 A1 및 A1'는 N 또는 C(R22)이며, 여기서 R22는 수소, C1-C20 히드로카르빌, C1-C20 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기로부터 선택된다. 본 실시양태에서, A1QA1 ' 단편은 시클릭 카르벤, N-헤테로시클릭 카르벤, 시클릭 아미노 알킬 카르벤 또는 그의 치환된 변형체 기 또는 그의 치환된 변형체의 일부를 형성한다.
본원의 화학식 (I)의 실시양태에서,
Figure pct00018
는 2-원자 가교를 경유하여 A1을 E-결합된 아릴 기에 연결하는 2 내지 20개의 비수소 원자를 함유하는 2가 기이며, 여기서
Figure pct00019
는 선형 알킬이거나 또는 시클릭 기(예컨대, 임의로 치환된 오르토-페닐렌 기 또는 오르토-아릴렌 기) 또는 그의 치환된 변형체의 일부를 형성한다.
Figure pct00020
는 2-원자 가교를 경유하여 A1'를 E'-결합된 아릴 기에 연결시키는 2 내지 20개의 비수소 원자를 함유하는 2가 기이며, 여기서
Figure pct00021
는 선형 알킬이거나 또는 시클릭 기(예컨대, 임의로 치환된 오르토-페닐렌 기 또는 오르토-아릴렌 기) 또는 그의 치환된 변형체의 일부를 형성한다.
본원에서 본 발명의 실시양태에서, 화학식 (I) 및 (II)에서 M은 4족 금속, 예컨대 Hf 또는 Zr이다.
본원에서 본 발명의 실시양태에서, 화학식 (I) 및 (II)에서 E 및 E'는 O이다.
본원에서 본 발명의 실시양태에서, 화학식 (I) 및 (II)에서 R1, R2, R3, R4, R1', R2', R3' 및 R4'는 독립적으로 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기이거나, 또는 R1 및 R2, R2 및 R3, R3 및 R4, R1' 및 R2', R2' 및 R3', R3' 및 R4' 중 하나 이상은 연결되어 5, 6, 7 또는 8개의 고리 원자를 각각 갖는 하나 이상의 치환된 히드로카르빌 고리, 비치환된 히드로카르빌 고리, 치환된 헤테로시클릭 고리 또는 비치환된 헤테로시클릭 고리를 형성할 수 있으며, 고리 상의 치환들은 연결되어 추가 고리를 형성할 수 있으며, 바람직하게는 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 또는 이의 이성질체이다.
본원에서 본 발명의 실시양태에서, 화학식 (I) 및 (II)에서 R1, R2, R3, R4, R1', R2', R3', R4' 및 R9는 독립적으로 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 노나데실, 에이코실, 헤네이코실, 도코실, 트리코실, 테트라코실, 펜타코실, 헥사코실, 헵타코실, 옥타코실, 노나코실, 트리아콘틸, 페닐, 치환된 페닐(예컨대, 메틸페닐 및 디메틸페닐), 벤질, 치환된 벤질(예컨대, 메틸벤질), 나프탈레닐, 시클로헥실, 시클로헥세닐, 메틸시클로헥실 및 이의 이성질체로부터 선택된다.
본원에서 본 발명의 실시양태에서, 화학식 (I) 및 (II)에서 R4 및 R4'는 독립적으로 수소 또는 C1-C3 히드로카르빌, 예컨대 메틸, 에틸 또는 프로필이다.
본원에서 본 발명의 실시양태에서, 화학식 (I) 및 (II)에서 R9는 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌 또는 헤테로원자 함유 기, 바람직하게는 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 또는 이의 이성질체이다. 바람직하게는 R9는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, C1-C6 알킬, 페닐, 2-메틸페닐, 2,6-디메틸페닐 또는 2,4,6-트리메틸페닐이다.
본원에서 본 발명의 실시양태에서, 화학식 (I) 및 (II)에서 각각의 X는 독립적으로 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 히드로카르빌 라디칼(예컨대, 알킬 또는 아릴), 히드리드, 아미드, 알콕시드, 술피드, 포스파이드, 할라이드, 알킬 술포네이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며 (2개 이상의 X는 융합된 고리 또는 고리계의 일부를 형성할 수 있으며), 바람직하게는 각각의 X는 독립적으로 할라이드, 아릴 및 C1-C5 알킬 기로부터 선택되며, 바람직하게는 각각의 X는 독립적으로 히드리도, 디메틸아미도, 디에틸아미도, 메틸트리메틸실릴, 네오펜틸, 페닐, 벤질, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 플루오로, 요오도, 브로모 또는 클로로 기이다.
대안으로, 각각의 X는 독립적으로, 할라이드, 히드리드, 알킬 기, 알케닐 기 또는 아릴알킬 기일 수 있다.
본원에서 본 발명의 실시양태에서, 화학식 (I) 및 (II)에서 각각의 L은 독립적으로 에테르, 티오에테르, 아민, 니트릴, 이민, 피리딘, 할로탄소 및 포스핀, 바람직하게는 에테르 및 티오에테르 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 루이스 염기이며, 임의로 2개 이상의 L은 융합된 고리 또는 고리계의 일부를 형성할 수 있으며, 바람직하게는 각각의 L은 독립적으로 에테르 및 티오에테르 기로부터 선택되며, 바람직하게는 각각의 L은 에틸 에테르, 테트라히드로푸란, 디부틸 에테르 또는 디메틸술피드 기이다.
본원에서 본 발명의 실시양태에서, 화학식 (I) 및 (II)에서 R1 및 R1'는 독립적으로 시클릭 3급 알킬 기이다.
본원에서 본 발명의 실시양태에서, 화학식 (I) 및 (II)에서 n은 1, 2 또는 3이며, 통상적으로 2이다.
본원에서 본 발명의 실시양태에서, 화학식 (I) 및 (II)에서 m은 0, 1 또는 2이며, 통상적으로 0이다.
본원에서 본 발명의 실시양태에서, 화학식 (I) 및 (II)에서 R1 및 R1'는 수소가 아니다.
본원에서 본 발명의 실시양태에서, 화학식 (I) 및 (II)에서 M은 Hf 또는 Zr이며, E 및 E'는 O이며; 각각의 R1 및 R1'는 독립적으로 C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기이며, 각각의 R2, R3, R4, R2', R3' 및 R4'는 독립적으로 수소, C1-C20 히드로카르빌, C1-C20 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기이거나, 또는 R1 및 R2, R2 및 R3, R3 및 R4, R1' 및 R2', R2' 및 R3', R3' 및 R4' 중 하나 이상은 연결되어 5, 6, 7 또는 8개의 고리 원자를 각각 갖는 하나 이상의 치환된 히드로카르빌 고리, 비치환된 히드로카르빌 고리, 치환된 헤테로시클릭 고리 또는 비치환된 헤테로시클릭 고리를 형성할 수 있으며, 여기서 고리 상의 치환들은 연결되어 추가 고리를 형성할 수 있으며; 각각의 X는 독립적으로 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 히드로카르빌 라디칼(예컨대, 알킬 또는 아릴), 히드리드, 아미드, 알콕시드, 술피드, 포스파이드, 할라이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며 (2개 이상의 X는 융합된 고리 또는 고리계의 일부를 형성할 수 있으며); 각각의 L은 독립적으로 에테르, 티오에테르 및 할로탄소로 이루어진 군으로부터 선택된다(2개 이상의 L은 융합된 고리 또는 고리계의 일부를 형성할 수 있다).
본원에서 본 발명의 실시양태에서, 화학식 (II)에서 각각의 R5, R6, R7, R8, R5', R6', R7', R8', R10, R11 및 R12는 독립적으로 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기이거나, 또는 하나 이상의 이웃하는 R 기는 연결되어 5, 6, 7 또는 8개의 고리 원자를 각각 갖는 하나 이상의 치환된 히드로카르빌 고리, 비치환된 히드로카르빌 고리, 치환된 헤테로시클릭 고리 또는 비치환된 헤테로시클릭 고리를 형성할 수 있으며, 여기서 고리 상의 치환들은 연결되어 추가 고리를 형성할 수 있다.
본원에서 본 발명의 실시양태에서, 화학식 (II)에서 각각의 R5, R6, R7, R8, R5', R6', R7', R8', R10, R11 및 R12는 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 또는 이의 이성질체이다.
본원에서 본 발명의 실시양태에서, 화학식 (II)에서 각각의 R5, R6, R7, R8, R5', R6', R7', R8', R10, R11 및 R12는 독립적으로 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 노나데실, 에이코실, 헤네이코실, 도코실, 트리코실, 테트라코실, 펜타코실, 헥사코실, 헵타코실, 옥타코실, 노나코실, 트리아콘틸, 페닐, 치환된 페닐(예컨대, 메틸페닐 및 디메틸페닐), 벤질, 치환된 벤질(예컨대, 메틸벤질), 나프탈레닐, 시클로헥실, 시클로헥세닐, 메틸시클로헥실 및 이의 이성질체로부터 선택된다.
본원에서 본 발명의 실시양태에서, 화학식 (II)에서 M은 Hf 또는 Zr이며, E 및 E'는 O이며; 각각의 R1 및 R1'는 독립적으로 C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기이며,
각각의 R1, R2, R3, R4, R1', R2', R3' 및 R4'는 독립적으로 수소, C1-C20 히드로카르빌, C1-C20 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기이거나, 또는 R1 및 R2, R2 및 R3, R3 및 R4, R1' 및 R2', R2' 및 R3', R3' 및 R4' 중 하나 이상은 연결되어 5, 6, 7 또는 8개의 고리 원자를 각각 갖는 하나 이상의 치환된 히드로카르빌 고리, 비치환된 히드로카르빌 고리, 치환된 헤테로시클릭 고리 또는 비치환된 헤테로시클릭 고리를 형성할 수 있으며, 여기서 고리 상의 치환들은 연결되어 추가 고리를 형성할 수 있으며; R9는 수소, C1-C20 히드로카르빌, C1-C20 치환된 히드로카르빌 또는 헤테로원자 함유 기, 예컨대 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 또는 이의 이성질체이며;
각각의 X는 독립적으로 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 히드로카르빌 라디칼(예컨대, 알킬 또는 아릴), 히드리드, 아미드, 알콕시드, 술피드, 포스파이드, 할라이드, 디엔, 아민, 포스핀, 에테르 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며 (2개 이상의 X는 융합된 고리 또는 고리계의 일부를 형성할 수 있으며); n은 2이며; m은 0이며; 각각의 R5, R6, R7, R8, R5', R6', R7', R8', R10, R11 및 R12는 독립적으로 수소, C1-C20 히드로카르빌, C1-C20 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기이거나, 또는 하나 이상의 이웃하는 R 기는 연결되어 5, 6, 7 또는 8개의 고리 원자를 각각 갖는 하나 이상의 치환된 히드로카르빌 고리, 비치환된 히드로카르빌 고리, 치환된 헤테로시클릭 고리 또는 비치환된 헤테로시클릭 고리를 형성할 수 있으며, 여기서 고리 상의 치환들은 연결되어 추가 고리를 형성할 수 있으며, 예컨대 각각의 R5, R6, R7, R8, R5', R6', R7', R8', R10, R11 및 R12는 독립적으로 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 노나데실, 에이코실, 헤네이코실, 도코실, 트리코실, 테트라코실, 펜타코실, 헥사코실, 헵타코실, 옥타코실, 노나코실, 트리아콘틸, 페닐, 치환된 페닐(예컨대, 메틸페닐 및 디메틸페닐), 벤질, 치환된 벤질(예컨대, 메틸벤질), 나프틸, 시클로헥실, 시클로헥세닐, 메틸시클로헥실 및 이의 이성질체로부터 선택된다.
화학식 (I)의 바람직한 실시양태에서, M은 Zr 또는 Hf이며, Q는 질소이며, A1 및 A1'는 둘다 탄소이며, E 및 E'는 둘다 산소이며, R1 및 R1'는 둘다 C4-C20 시클릭 3급 알킬이다.
화학식 (I)의 바람직한 실시양태에서, M은 Zr 또는 Hf이며, Q는 질소이며, A1 및 A1'는 둘다 탄소이며, E 및 E'는 둘다 산소이며, R1 및 R1'는 둘다 아다만탄-1-일 또는 치환된 아다만탄-1-일이다.
화학식 (I)의 바람직한 실시양태에서, M은 Zr 또는 Hf이며, Q는 질소이며, A1 및 A1'는 둘다 탄소이며, E 및 E'는 둘다 산소이며, X는 메틸 또는 클로로이며, n은 2이다.
화학식 (II)의 바람직한 실시양태에서, M은 Zr 또는 Hf이며, E 및 E'는 둘다 산소이며, R1 및 R1'는 둘다 C4-C20 시클릭 3급 알킬이다.
화학식 (II)의 바람직한 실시양태에서, M은 Zr 또는 Hf이며, E 및 E'는 둘다 산소이며, R1 및 R1'는 둘다 아다만탄-1-일 또는 치환된 아다만탄-1-일이다.
화학식 (II)의 바람직한 실시양태에서, M은 Zr 또는 Hf이며, E 및 E'는 둘다 산소이며, 각각의 R1, R1', R3 및 R3'는 아다만탄-1-일 또는 치환된 아다만탄-1-일이다.
화학식 (II)의 바람직한 실시양태에서, M은 Zr 또는 Hf이며, E 및 E'는 둘다 산소이며, R1 및 R1'는 둘다 C4-C20 시클릭 3급 알킬이며, R7 및 R7'는 둘다 C1-C20 알킬이다.
본 발명에서 특히 유용한 촉매 화합물은 디메틸지르코늄[2',2'''-(피리딘-2,6-디일)비스(3-아다만탄-1-일)-5-(tert-부틸)-[1,1'-비페닐]-2-올레이트)], 디메틸하프늄[2',2'''-(피리딘-2,6-디일)비스(3-아다만탄-1-일)-5-(tert-부틸)-[1,1'-비페닐]-2-올레이트)], 디메틸지르코늄[6,6'-(피리딘-2,6-디일비스(벤조[b]티오펜-3,2-디일))비스(2-아다만탄-1-일)-4-메틸페놀레이트)], 디메틸하프늄[6,6'-(피리딘-2,6-디일비스(벤조[b]티오펜-3,2-디일))비스(2-아다만탄-1-일)-4-메틸페놀레이트)], 디메틸지르코늄[2',2'''-(피리딘-2,6-디일)비스(3-((3r,5r,7r)-아다만탄-1-일)-5-메틸-[1,1'-비페닐]-2-올레이트)], 디메틸하프늄[2',2'''-(피리딘-2,6-디일)비스(3-((3r,5r,7r)-아다만탄-1-일)-5-메틸-[1,1'-비페닐]-2-올레이트)], 디메틸지르코늄[2',2'''-(피리딘-2,6-디일)비스(3-((3r,5r,7r)-아다만탄-1-일)-4',5-디메틸-[1,1'-비페닐]-2-올레이트)], 디메틸하프늄[2',2'''-(피리딘-2,6-디일)비스(3-((3r,5r,7r)-아다만탄-1-일)-4',5-디메틸-[1,1'-비페닐]-2-올레이트)] 중 하나 이상을 포함한다.
본 발명에서 특히 유용한 촉매 화합물은 하기 화학식 중 하나 이상에 의하여나타낸 것을 포함한다:
Figure pct00022
Figure pct00023
Figure pct00024
Figure pct00025
일부 실시양태에서, 2종 이상의 상이한 촉매 화합물이 본원에서 사용된 촉매계 중에 존재한다. 일부 실시양태에서, 2종 이상의 상이한 촉매 화합물은 본원에 기재된 공정(들)이 실시되는 반응 구역 내에 존재한다. 전이 금속 화합물에 대한 동일한 활성화제를 사용하는 것이 바람직하나, 2종의 상이한 활성화제, 예컨대 비-배위 음이온 활성화제 및 알루목산은 조합하여 사용될 수 있다. 1종 이상의 전이 금속 화합물이 히드리드, 히드로카르빌 또는 치환된 히드로카르빌이 아닌 X 기를 함유할 경우 비-배위 음이온 활성화제의 첨가 전 알루목산은 전이 금속 화합물과 접촉될 수 있다.
2종의 전이 금속 화합물(예비촉매)은 임의의 비로 사용될 수 있다. (A) 전이 금속 화합물 대 (B) 전이 금속 화합물의 바람직한 몰비는 (A:B) 1:1,000 내지 1,000:1, 대안으로 1:100 내지 500:1, 대안으로 1:10 내지 200:1, 대안으로 1:1 내지 100:1 및 대안으로 1:1 내지 75:1, 대안으로 5:1 내지 50:1 범위 내에 속한다. 선택된 특정비는 선택된 정확한 예비촉매, 활성화 방법 및 원하는 최종 생성물에 의존할 것이다. 특정한 실시양태에서, 둘다 동일한 활성화제로 활성화되는 2종의 예비촉매 사용시 예비촉매의 분자량에 기초하여 유용한 몰 퍼센트는 10 내지 99.9% A 대 0.1 내지 90% B, 대안으로 25 내지 99% A 대 0.5 내지 50% B, 대안으로 50 내지 99% A 대 1 내지 25% B, 대안으로 75 내지 99% A 대 1 내지 10% B이다.
촉매 화합물의 제조 방법
리간드 합성
비스(페놀) 리간드는 하기 반응식 1에 제시된 일반적인 방법을 사용하여 생성될 수 있다. 화합물 A를 화합물 B로의 커플링에 의한 비스(페놀) 리간드의 형성(방법 1)은 공지의 Pd- 및 Ni-촉매화된 커플링, 예컨대 네기시(Negishi), 스즈키(Suzuki) 또는 쿠마다(Kumada) 커플링에 의하여 달성될 수 있다. 화합물 C를 화합물 D로의 커플링에 의한 비스(페놀) 리간드의 형성(방법 2)은 또한 공지된 Pd- 및 Ni-촉매화된 커플링, 예컨대 네기시, 스즈키 또는 쿠마다 커플링에 의하여 달성될 수 있다. 화합물 D는 오르가노리튬 시약 또는 마그네슘 금속을 사용한 화합물 E의 반응에 이어서 주족 금속 할라이드(예, ZnCl2) 또는 붕소계 시약(예, B(OiPr)3, iPrOB(pin))을 사용한 임의적인 반응에 의하여 화합물 E로부터 생성될 수 있다. 화합물 E는 비-촉매화된 반응으로 아릴리튬 또는 아릴 그리냐르 시약(화합물 F)을 디할로겐화 아렌(화합물 G), 예컨대 1-브로모-2-클로로벤젠으로 반응시켜 생성될 수 있다. 화합물 E는 또한 Pd- 또는 Ni-촉매화된 반응으로 아릴아연 또는 아릴-붕소 시약(화합물 F)을 디할로겐화 아렌(화합물 G)으로 반응시켜 생성될 수 있다.
Figure pct00026
Figure pct00027
상기 식에서, M'는 1, 2, 12 또는 13족 원소 또는 치환된 원소, 예컨대 Li, MgCl, MgBr, ZnCl, B(OH)2, B(피나콜레이트)이며, P는 보호기, 예컨대 메톡시메틸(MOM), 테트라히드로피라닐(THP), t-부틸, 알릴, 에톡시메틸, 트리알킬실릴, t-부틸디메틸실릴 또는 벤질이며, R은 C1-C40 알킬, 치환된 알킬, 아릴, 3급 알킬, 시클릭 3급 알킬, 아다만타닐 또는 치환된 아다만타닐이며, 각각의 X' 및 X는 할로겐, 예컨대 Cl, Br, F 또는 I이다.
비스(페놀) 리간드, 및 비스(페놀) 리간드의 제조에 사용된 중간체를 생성하고, 컬럼 크로마토그래피를 사용하지 않고 정제할 수 있는 것이 바람직하다. 이는 증류, 침전 및 세정, 불용성 염의 형성(예컨대, 피리딘 유도체와 유기 산의 반응에 의하여) 및 액체-액체 추출을 포함한 각종 방법에 의하여 달성될 수 있다. 바람직한 방법은 문헌[Practical Process Research and Development - A Guide for Organic Chemists by Neal C. Anderson (ISBN: 1493300125X)]에 기재된 것을 포함한다.
카르벤 비스(페놀) 리간드의 합성
카르벤 비스(페놀) 리간드를 생성하는 일반적인 합성 방법은 하기 반응식 2에 제시되어 있다. 치환된 페놀은 오르토-브롬화된 후, 공지된 페놀 보호기, 예컨대 MOM, THP, t-부틸디메틸실릴(TBDMS), 벤질(Bn) 등에 의하여 보호될 수 있다. 그 후, 브로마이드를 보론산 에스테르(화합물 I) 또는 보론산으로 전환시키며, 이를 브로모아닐린을 사용한 스즈키 커플링에 사용할 수 있다. 비페닐아닐린(화합물 J)은 디브로모에탄과의 반응 또는 옥살알데히드를 사용한 축합에 의하여 가교된 후, 탈보호될 수 있다(화합물 K). 트리에틸 오르토포르메이트와의 반응은 이미늄 염을 형성하며, 이는 카르벤으로 탈양성자화된다.
Figure pct00028
메틸렌 클로라이드 중에 용해된 치환된 페놀(화합물 H)에 1 당량의 N-브로모숙신이미드 및 0.1 당량의 디이소프로필아민을 첨가한다. 완료될 때까지 상온에서 교반한 후, 반응을 HCl의 10% 용액으로 켄칭시킨다. 유기 부분을 염수로 세정하고, 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 여과하고, 감압 하에서 농축시켜 브로모페놀을 통상적으로 고체로서 얻는다. 치환된 브로모페놀, 메톡시메틸클로라이드 및 탄산칼륨을 무수 아세톤 중에 용해시키고, 상온에서 반응이 완료될 때까지 교반한다. 용액을 여과하고, 여과액을 농축시켜 보호된 페놀(화합물 I)을 얻는다. 대안으로, 치환된 브로모페놀 및 1 당량의 디히드로피란을 메틸렌 클로라이드 중에 용해시키고, 0℃로 냉각시킨다. 촉매량의 파라-톨루엔술폰산을 첨가하고, 반응을 10 분 동안 교반한 후, 트리메틸아민으로 켄칭시킨다. 혼합물을 물 및 엽수로 세정한 후, 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 여과하고, 감압 하에서 농축시켜 테트라히드로피란-보호된 페놀을 얻는다.
아릴 브로마이드(화합물 I)를 THF 중에 용해시키고, -78℃로 냉각시킨다. n-부틸리튬을 서서히 첨가한 후, 트리메톡시 보레이트를 첨가한다. 반응이 완료될 때까지 상온에서 교반한다. 용매를 제거하고, 고체 보론산 에스테르를 펜탄으로 세정한다. 보론산은 HCl을 사용한 처리에 의하여 보론산 에스테르로부터 생성할 수 있다. 보론산 에스테르 또는 산을 톨루엔 중에 1 당량의 오르토-브로모아닐린 및 촉매량의 팔라듐 테트라키스트리페닐포스핀과 함께 용해시킨다. 탄산나트륨의 수용액을 첨가하고, 반응을 밤새 환류 가열한다. 냉각시키면 층이 분리되고, 수성층을 에틸 아세테이트로 추출한다. 합한 유기 부분을 염수로 세정하고, 건조시키고(MgSO4), 여과하고, 감압 하에서 농축시킨다. 컬럼 크로마토그래피는 통상적으로 커플링된 생성물(화합물 J)을 정제하는데 사용된다.
아닐린(화합물 J) 및 디브로모에탄(0.5 equiv.)을 아세토니트릴 중에 용해시키고, 60℃에서 밤새 가열한다. 반응을 여과하고, 농축시켜 에틸렌 가교된 디아닐린을 얻는다. 보호된 페놀은 HCl을 사용한 반응에 의하여 탈보호시켜 가교된 비스아미노(비페닐)올(화합물 K)을 얻는다.
디아민(화합물 K)을 트리에틸오르토포르메이트 중에 용해시킨다. 염화암모늄을 첨가하고, 반응을 밤새 환류 가열한다. 침전물이 형성되며, 이를 여과에 의하여 수집하고, 에테르로 세정하여 이미늄 염을 얻는다. 이미늄 클로라이드를 THF 중에 현탁시키고, 리튬 또는 소듐 헥사메틸디실릴아미드로 처리한다. 완료시, 반응을 여과하고, 여과액을 농축시켜 카르벤 리간드를 얻는다.
비스(페놀레이트) 복합체의 제조
전이 금속 또는 란탄족 금속 비스(페놀레이트) 복합체는 본 발명에서 올레핀 중합을 위한 촉매 성분으로서 사용한다. 용어 "촉매" 및 "촉매 복합체"는 번갈아 사용된다. 전이 금속 또는 란탄족 금속 비스(페놀레이트) 복합체의 제조는 비스(페놀) 리간드를 음이온성 염기성 이탈기를 함유하는 금속 반응물과 반응시켜 달성될 수 있다. 통상의 음이온성 염기성 이탈기는 디알킬아미도, 벤질, 페닐, 히드리도 및 메틸을 포함한다. 상기 반응에서, 염기성 이탈기의 역할은 비스(페놀) 리간드를 탈양성자화시키는 것이다. 상기 유형의 반응에 적절한 금속 반응물은 HfBn4(Bn=CH2Ph), ZrBn4, TiBn4, ZrBn2Cl2(OEt2), HfBn2Cl2(OEt2)2, Zr(NMe2)2Cl2(디메톡시에탄), Zr(NEt2)2Cl2(디메톡시에탄), Hf(NEt2)2Cl2(디메톡시에탄), Hf(NMe2)2Cl2(디메톡시에탄), Hf(NMe2)4, Zr(NMe2)4 및 Hf(NEt2)4를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 적절한 금속 시약은 또한 계내에서 형성될 수 있으며, 단리 없이 사용될 수 있는 ZrMe4, HfMe4 및 기타 4족 알킬을 포함한다.
전이 금속 또는 란탄족 비스(페놀레이트) 복합체의 제2의 제조 방법은 비스(페놀) 리간드를 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 염기(예, Na, BuLi, iPrMgBr)와 반응시켜 탈양성자화 리간드를 생성한 후, 금속 할라이드(예, HfCl4, ZrCl4)와 반응시켜 비스(페놀레이트) 복합체를 얻는다. 금속-할라이드, 알콕시드 또는 아미도 이탈기를 함유하는 비스(페놀레이트) 금속 복합체는 오르가노리튬, 그리냐르 및 오르가노알루미늄 시약과의 반응에 의하여 알킬화될 수 있다. 알킬화 반응에서 알킬 기는 비스(페놀레이트) 금속 중심으로 전달되고, 이탈기를 제거한다. 알킬화 반응에 통상적으로 사용되는 시약은 MeLi, MeMgBr, AlMe3, Al(iBu)3, AlOct3 및 PhCH2MgCl를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 통상적으로 2 내지 20 몰 당량의 알킬화 시약을 비스(페놀레이트) 복합체에 첨가한다. 알킬화는 일반적으로 에테레알 또는 탄화수소 용매 또는 용매 혼합물 중에서 통상적으로 -80℃ 내지 120℃ 범위 내의 온도에서 수행된다.
활성화제
용어 "공촉매" 및 "활성화제"는 번갈아 사용된다.
본원에 기재된 촉매계는 통상적으로 촉매 복합체, 예컨대 상기 기재된 전이 금속 또는 란탄족 비스(페놀레이트) 복합체 및 활성화제, 예컨대 알루목산 또는 비-배위 음이온을 포함한다. 상기 촉매계는 문헌에 공지된 임의의 방식으로 본원에 기재된 촉매 성분을 활성화제와 합하여 형성될 수 있다. 또한 촉매계를 첨가하거나 또는 (단량체 중의) 용액 중합 또는 벌크 중합으로 생성될 수 있다. 본 개시내용의 촉매계는 하나 이상의 활성화제 및 1, 2종 이상의 촉매 성분을 가질 수 있다. 활성화제는 중성 금속 화합물을 촉매적 활성 금속 화합물 양이온으로 전환시켜 상기 기재된 촉매 화합물 중 임의의 1종을 활성화시킬 수 있는 임의의 화합물인 것으로 정의된다. 비제한적인 활성화제는 예를 들면 알루목산, 중성 또는 이온성일 수 있는 이온화 활성화제 및 통상의 유형의 공촉매를 포함할 수 있다. 바람직한 활성화제는 통상적으로 알루목산 화합물, 변형된 알루목산 화합물 및 이온화 음이온 전구체 화합물을 포함하며, 이는 반응성 금속 리간드를 추출하여 금속 화합물이 양이온성이 되게 하고, 하전 균형 비-배위 또는 약한 배위 결합 음이온, 예를 들면 비-배위 음이온을 제공한다.
알루목산 활성화제
알루목산 활성화제는 본원에 기재된 촉매계에서 활성화제로서 사용된다. 알루목산은 일반적으로 -Al(R1)-O- 하위단위를 함유하는 올리고머 화합물이며, 여기서 R1은 알킬 기이다. 알루목산의 예는 메틸알루목산(MAO), 변형된 메틸알루목산(MMAO), 에틸알루목산 및 이소부틸알루목산을 포함한다. 특히 추출성 리간드가 알킬, 할라이드, 알콕시드 또는 아미드인 경우 알킬알루목산 및 변형된 알킬알루목산은 촉매 활성화제로서 적절하다. 또한, 각종 알루목산 및 변형된 알루목산의 혼합물을 사용할 수 있다. 시각적으로 투명한 메틸알루목산을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 흐린 또는 겔 형성된 알루목산은 여과하여 맑은 용액을 형성할 수 있거나 또는 맑은 알루목산은 흐린 용액으로부터 경사 분리할 수 있다. 유용한 알루목산은 변형된 메틸 알루목산(MMAO) 공촉매 유형 3A(악조 케미칼, 인코포레이티드(Akzo Chemicals, Inc.)로부터 상표명 모디파이드 메틸알루목산(Modified Methylalumoxane) 타입 3A 하에 상업적 입수 가능, 미국 특허 제5,041,584호에 의하여 보호됨)이다. 또 다른 유용한 알루목산은 US 9,340,630; US 8,404,880; 및 US 8,975,209에 기재된 바와 같은 고체 폴리메틸알루미녹산이다.
활성화제가 알루목산(변형된 또는 비변형된)인 경우, 통상적으로 최대량의 활성화제는 촉매 화합물에 대하여(금속 촉매 부위당) 5,000배 이하의 몰 과잉의 Al/M이다. 최소의 활성화제-대-촉매-화합물은 1:1 몰비이다. 대안의 바람직한 범위는 1:1 내지 500:1, 대안으로 1:1 내지 200:1, 대안으로 1:1 내지 100:1 또는 대안으로 1:1 내지 50:1을 포함한다.
대안의 실시양태에서, 본원에 기재된 중합 공정에서 알루목산은 적게 사용되거나 또는 전혀 사용되지 않는다. 바람직하게는, 알루목산은 0 몰%로 존재하며, 대안으로 알루목산은 500:1 미만, 바람직하게는 300:1 미만, 바람직하게는 100:1 미만, 바람직하게는 1:1 미만의 알루미늄 대 촉매 화합물 전이 금속의 몰비로 존재한다.
이온화/ 비배위결합 음이온 활성화제
용어 "비-배위 음이온"(NCA)은 양이온에 배위 결합을 형성하지 않거나 또는 양이온에 약하게만 배위 결합되어 중성 루이스 염기에 의하여 치환되기에 충분히 불안정하게 되는 음이온을 의미한다. 추가로, 중성 전이 금속 화합물 및 중성 부산물을 음이온으로부터 형성하도록 음이온은 음이온성 치환기 또는 단편을 양이온에 전달하지 않을 것이다. 본 발명에 의하여 유용한 비-배위 음이온은 양립성이며, 그의 이온 하전을 +1에서 균형을 이루는 점에서 전이 금속 양이온을 안정화시키며, 중합 중에 치환을 허용하는 충분한 불안정성을 보유하는 것이다. 용어 NCA는 또한 산성 양이온성 기 및 비-배위 음이온을 함유하는 다성분 NCA 함유 활성화제, 예컨대 N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트를 포함하도록 정의된다. 용어 NCA는 또한 촉매와 반응하여 음이온성 기의 추출에 의하여 활성화된 종을 형성할 수 있는 중성 루이스 산, 예컨대 트리스(펜타플루오로페닐)보론을 포함하는 것으로 정의된다. 양립성, 약한 배위 결합 형성 복합체를 형성할 수 있는 임의의 금속 또는 준금속은 비-배위 음이온에 사용될 수 있거나 또는 함유될 수 있다. 적절한 금속은 알루미늄, 금 및 백금을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 적절한 준금속은 붕소, 알루미늄, 인 및 규소를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
중성 또는 이온성인 이온화 활성화제를 사용하는 것은 본 발명의 범주 내에 포함된다. 또한, 중성 또는 이온성 활성화제를 단독으로 또는 알루목산 또는 변형된 알루목산 활성화제와 조합하여 사용하는 것은 본 발명의 범주 내에 포함된다.
본 발명의 실시양태에서, 활성화제는 하기 화학식 (III)에 의하여 나타낸다:
Figure pct00029
상기 식에서, Z는 (L-H) 또는 환원성 루이스 산이며, L은 중성 루이스 염기이며; H는 수소이며; (L-H)+는 브뢴스테드산이며; Ad-는 하전 d-를 갖는 비-배위 음이온이며; d는 1 내지 3의 정수(예컨대, 1, 2 또는 3)이며, 바람직하게는 Z는 (Ar3C+)이며, 여기서 Ar은 아릴 또는 헤테로원자로 치환된 아릴, C1-C40 히드로카르빌 또는 치환된 C1-C40 히드로카르빌이다. 음이온 성분 Ad-는 화학식 [Mk+Qn]d-를 갖는 것을 포함하며, 여기서 k는 1, 2 또는 3이며; n은 1, 2, 3, 4, 5 또는 6(바람직하게는 1, 2, 3 또는 4)이며; n-k=d이며; M은 원소주기율표의 13족으로부터 선택된 원소, 바람직하게는 붕소 또는 알루미늄이며, Q는 독립적으로 히드리드, 가교된 또는 비가교된 디알킬아미도, 할라이드, 알콕시드, 아릴옥시드, 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 할로카르빌, 치환된 할로카르빌 및 할로치환된-히드로카르빌 라디칼이며, 상기 Q는 40개 이하의 탄소 원자를 가지며(임의로, 단 1회 이하의 발생으로 Q는 할라이드이어야 한다). 바람직하게는, 각각의 Q는 1 내지 40개(예컨대, 1 내지 20개)의 탄소 원자를 갖는 불소화된 히드로카르빌 기이며, 더욱 바람직하게는 각각의 Q는 불소화된 아릴 기, 예컨대 과불소화된 아릴 기이며, 가장 바람직하게는 각각의 Q는 펜타플루오로 아릴 기 또는 퍼플루오로나프탈레닐 기이다. 적절한 Ad-의 예는 또한 미국 특허 제5,447,895호에 개시된 바와 같은 디보론 화합물을 포함하며, 이 특허는 본원에 참조로 그 전문이 포함된다.
Z가 활성화 양이온(L-H)인 경우 이는 양성자를 전이 금속 촉매 전구체에 공여하여 전이 금속 양이온을 생성할 수 있는 브뢴스테드산일 수 있으며, 이는 암모늄, 옥소늄, 포스포늄, 술포늄 및 그의 혼합물, 예컨대 메틸아민, 아닐린, 디메틸아민, 디에틸아민, N-메틸아닐린, N-메틸-4-노나데실-N-옥타데실아닐린, N-메틸-4-옥타데실-N-옥타데실아닐린, 디페닐아민, 트리메틸아민, 트리에틸아민, N,N-디메틸아닐린, 메틸디페닐아민, 피리딘, p-브로모 N,N-디메틸아닐린, p-니트로-N,N-디메틸아닐린, 디옥타데실메틸아민의 암모늄, 트리에틸포스핀, 트리페닐포스핀 및 디페닐포스핀으로부터의 포스포늄, 에테르, 예컨대 디메틸 에테르, 디에틸 에테르, 테트라히드로푸란 및 디옥산으로부터의 옥소늄, 티오에테르, 예컨대 디에틸 티오에테르, 테트라히드로티오펜으로부터의 술포늄 및 그의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 특히 유용한 실시양태에서, 활성화제는 비-방향족-탄화수소 용매, 예컨대 지방족 용매 중에 가용성이다.
하나 이상의 실시양태에서, n-헥산, 이소헥산, 시클로헥산, 메틸시클로헥산 또는 이들의 조합 중의 활성화제 화합물의 20 중량% 혼합물은 맑은 균질한 용액을 25℃에서 형성하며, 바람직하게는 n-헥산, 이소헥산, 시클로헥산, 메틸시클로헥산 또는 이들의 조합 중의 활성화제 화합물의 30 중량% 혼합물은 맑은 균질한 용액을 25℃에서 형성한다.
본 발명의 실시양태에서, 본원에 기재된 활성화제는 메틸시클로헥산 중에서 25℃에서(2 시간 교반함) 10 mM 초과(또는 20 mM 초과 또는 50 mM 초과)의 용해도를 갖는다.
본 발명의 실시양태에서, 본원에 기재된 활성화제는 이소헥산 중에서 25℃에서(2 시간 교반함) 1 mM 초과(또는 10 mM 초과 또는 20 mM 초과)의 용해도를 갖는다.
본 발명의 실시양태에서, 본원에 기재된 활성화제는 메틸시클로헥산 중에서 25℃에서(2 시간 교반함) 10 mM 초과(또는 20 mM 초과 또는 50 mM 초과)의 용해도 및 이소헥산 중에서 25℃에서(2 시간 교반함) 1 mM 초과(또는 10 mM 초과 또는 20 mM 초과)의 용해도를 갖는다.
바람직한 실시양태에서, 활성화제는 비-방향족-탄화수소 가용성 활성화제 화합물이다.
본원에서 유용한 비-방향족-탄화수소 가용성 활성화제 화합물은 하기 화학식 (V)에 의하여 나타낸 것을 포함한다:
Figure pct00030
상기 식에서,
E는 질소 또는 인이며;
d는 1, 2 또는 3이며; k는 1, 2 또는 3이며; n은 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이며; n-k=d이며(바람직하게는 d는 1, 2 또는 3이며; k는 3이며; n은 4, 5 또는 6이며);
R1', R2' 및 R3'는 독립적으로 하나 이상의 알콕시 기, 실릴 기, 할로겐 원자 또는 할로겐 함유 기로 임의로 치환된 C1-C50 히드로카르빌 기이며,
여기서 R1', R2' 및 R3'는 함께 15개 이상의 탄소 원자를 포함하며;
Mt는 원소주기율표의 13족으로부터 선택된 원소, 예컨대 B 또는 Al이며;
각각의 Q는 독립적으로 히드리드, 가교된 또는 비가교된 디알킬아미도, 할라이드, 알콕시드, 아릴옥시드, 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 할로카르빌, 치환된 할로카르빌 또는 할로치환된-히드로카르빌 라디칼이다.
본원에서 유용한 비-방향족-탄화수소 가용성 활성화제 화합물은 하기 화학식 (VI)에 의하여 나타낸 것을 포함한다:
Figure pct00031
상기 식에서, E는 질소 또는 인이며; R1'는 메틸 기이며; R2' 및 R3'는 독립적으로 하나 이상의 알콕시 기, 실릴 기, 할로겐 원자 또는 할로겐 함유 기로 임의로 치환된 C4-C50 히드로카르빌 기이며, 여기서 R2' 및 R3'는 함께 14개 이상의 탄소 원자를 포함하며; B는 붕소이며; R4', R5', R6' 및 R7'는 독립적으로 히드리드, 가교된 또는 비가교된 디알킬아미도, 할라이드, 알콕시드, 아릴옥시드, 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 할로카르빌, 치환된 할로카르빌 또는 할로치환된-히드로카르빌 라디칼이다.
본원에서 유용한 비-방향족-탄화수소 가용성 활성화제 화합물은 하기 화학식 (VII) 또는 화학식 (VIII)에 의하여 나타낸 것을 포함한다:
Figure pct00032
Figure pct00033
상기 식에서,
N은 질소이며;
R2' 및 R3'는 독립적으로 하나 이상의 알콕시 기, 실릴 기, 할로겐 원자 또는 할로겐 함유 기로 임의로 치환된 C6-C40 히드로카르빌 기이며, 여기서 R2' 및 R3'(존재할 경우)는 함께 14개 이상의 탄소 원자를 포함하며;
R8', R9' 및 R10'는 독립적으로 C4-C30 히드로카르빌 또는 치환된 C4-C30 히드로카르빌 기이며;
B는 붕소이며;
R4', R5', R6' 및 R7'는 독립적으로 히드리드, 가교된 또는 비가교된 디알킬아미도, 할라이드, 알콕시드, 아릴옥시드, 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 할로카르빌, 치환된 할로카르빌 또는 할로치환된-히드로카르빌 라디칼이다.
임의로, 본원의 임의의 화학식 (V), (VI), (VII) 또는 (VIII)에서, R4', R5', R6' 및 R7'는 펜타플루오로페닐이다.
임의로, 본원의 임의의 화학식 (V), (VI), (VII) 또는 (VIII)에서, R4', R5', R6' 및 R7'는 펜타플루오로나프탈레닐이다.
임의로, 본원의 화학식 (VIII)의 임의의 실시양태에서, R8' 및 R10'는 수소 원자이며, R9'는 하나 이상의 알콕시 기, 실릴 기, 할로겐 원자 또는 할로겐 함유 기로 임의로 치환된 C4-C30 히드로카르빌 기이다.
임의로, 본원의 화학식 (VIII)의 임의의 실시양태에서, R9'는 하나 이상의 알콕시 기, 실릴 기, 할로겐 원자 또는 할로겐 함유 기로 임의로 치환된 C8-C22 히드로카르빌 기이다.
임의로, 본원에서 화학식 (VII) 또는 (VIII)의 임의의 실시양태에서, R2' 및 R3'는 독립적으로 C12-C22 히드로카르빌 기이다.
임의로, R1', R2' 및 R3'는 함께 15개 이상의 탄소 원자(예컨대, 18개 이상의 탄소 원자, 예컨대 20개 이상의 탄소 원자, 예컨대 22개 이상의 탄소 원자, 예컨대 25개 이상의 탄소 원자, 예컨대 30개 이상의 탄소 원자, 예컨대 35개 이상의 탄소 원자, 예컨대 38개 이상의 탄소 원자, 예컨대 40개 이상의 탄소 원자, 예컨대 15 내지 100개의 탄소 원자, 예컨대 25 내지 75개의 탄소 원자)를 포함한다.
임의로, R2' 및 R3'은 함께 15개 이상의 탄소 원자(예컨대, 18개 이상의 탄소 원자, 예컨대 20개 이상의 탄소 원자, 예컨대 22개 이상의 탄소 원자, 예컨대 25개 이상의 탄소 원자, 예컨대 30개 이상의 탄소 원자, 예컨대 35개 이상의 탄소 원자, 예컨대 38개 이상의 탄소 원자, 예컨대 40개 이상의 탄소 원자, 예컨대 15 내지 100개의 탄소 원자, 예컨대 25 내지 75개의 탄소 원자)를 포함한다.
임의로, R8', R9' 및 R10'는 함께 15개 이상의 탄소 원자(예컨대, 18개 이상의 탄소 원자, 예컨대 20개 이상의 탄소 원자, 예컨대 22개 이상의 탄소 원자, 예컨대 25개 이상의 탄소 원자, 예컨대 30개 이상의 탄소 원자, 예컨대 35개 이상의 탄소 원자, 예컨대 38개 이상의 탄소 원자, 예컨대 40개 이상의 탄소 원자, 예컨대 15 내지 100개의 탄소 원자, 예컨대 25 내지 75개의 탄소 원자)를 포함한다.
임의로, Q가 플루오로페닐 기인 경우 R2'는 C1-C40 선형 알킬 기가 아니다(대안으로 R2'는 임의로 치환된 C1-C40 선형 알킬 기가 아니다).
임의로, 각각의 R4', R5', R6' 및 R7'는 아릴 기(예컨대, 페닐 또는 나프탈레닐)이며, 여기서 R4', R5', R6' 및 R7' 중 적어도 1개는 적어도 1개의 불소 원자로 치환되며, 바람직하게는 각각의 R4', R5', R6' 및 R7'는 퍼플루오로아릴 기(예컨대, 퍼플루오로페닐 또는 퍼플루오로나프탈레닐)이다.
임의로, 각각의 Q는 아릴 기(예컨대, 페닐 또는 나프탈레닐)이며, 여기서 적어도 1개의 Q는 적어도 1개의 불소 원자로 치환되며, 바람직하게는 각각의 Q는 퍼플루오로아릴 기(예컨대, 퍼플루오로페닐 또는 퍼플루오로나프탈레닐)이다.
임의로, R1'는 메틸 기이며; R2'는 C6-C50 아릴 기이며; R3'는 독립적으로 C1-C40 선형 알킬 또는 C5-C50 아릴 기이다.
임의로, 각각의 R2' 및 R3'는 독립적으로 비치환되거나 또는 할라이드, C1-C35 알킬, C5-C15 아릴, C6-C35 아릴알킬, C6-C35 알킬아릴 중 적어도 1개로 치환되며, 여기서 R2' 및 R3은 함께 20개 이상의 탄소 원자를 포함한다.
임의로, 각각의 Q는 독립적으로 히드리드, 가교된 또는 비가교된 디알킬아미도, 할라이드, 알콕시드, 아릴옥시드, 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 할로카르빌, 치환된 할로카르빌 또는 할로치환된-히드로카르빌 라디칼이되, 단 Q가 플루오로페닐 기이면 R2'는 C1-C40 선형 알킬 기가 아니며, 바람직하게는 R2'는 임의로 치환된 C1-C40 선형 알킬 기가 아니다(대안으로 Q가 치환된 페닐 기인 경우 R2'는 C1-C40 선형 알킬 기가 아니며, 바람직하게는 R2'는 임의로 치환된 C1-C40 선형 알킬 기가 아니다). 임의로, Q가 플루오로페닐 기인 경우(대안으로 Q가 치환된 페닐 기인 경우) R2'는 메타- 및/또는 파라-치환된 페닐 기이며, 여기서 메타 및 파라 치환기는 독립적으로 임의로 치환된 C1-C40 히드로카르빌 기(예컨대, C6-C40 아릴 기 또는 선형 알킬 기, C12-C30 아릴 기 또는 선형 알킬 기 또는 C10-C20 아릴 기 또는 선형 알킬 기), 임의로 치환된 알콕시 기 또는 임의로 치환된 실릴 기이다. 임의로, 각각의 Q는 1 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 불소화된 히드로카르빌 기이며, 더욱 바람직하게는 각각의 Q는 불소화된 아릴(예컨대, 페닐 또는 나프탈레닐) 기이며, 가장 바람직하게는 각각의 Q는 과불소화 아릴(예컨대, 페닐 또는 나프탈레닐) 기이다. 적절한 [Mtk +Qn]d-의 예는 또한 본원에 참조로 그 전문이 포함되는 미국 특허 제5,447,895호에 개시된 바와 같은 디보론 화합물을 포함한다. 임의로, 적어도 1개의 Q는 치환된 페닐이 아니다. 임의로 모든 Q는 치환된 페닐이 아니다. 임의로 적어도 1개의 Q는 퍼플루오로페닐이 아니다. 임의로 모든 Q는 퍼플루오로페닐이 아니다.
본 발명의 일부 실시양태에서, R1'는 메틸이 아니며, R2'는 C18 알킬이 아니며, R3'는 C18 알킬이 아니며, 대안으로 R1'는 메틸이 아니며, R2'는 C18 알킬이 아니며, R3'는 C18 알킬이 아니며, 적어도 1개의 Q는 치환된 페닐이 아니며, 임의로 모든 Q는 치환된 페닐이 아니다.
화학식 (III) 및 (V) 내지 (VIII)에서의 유용한 양이온 성분은 하기 화학식에 의하여 나타낸 것을 포함한다:
Figure pct00034
화학식 (III) 및 (V) 내지 (VIII)에서의 유용한 양이온 성분은 하기 화학식에 의하여 나타낸 것을 포함한다:
Figure pct00035
본원에 기재된 활성화제의 음이온 성분은 화학식 [Mtk +Qn]d-에 의하여 나타낸 것을 포함하며, 여기서 k는 1, 2 또는 3이며; n은 1, 2, 3, 4, 5 또는 6(바람직하게는 1, 2, 3 또는 4)이며(바람직하게는 k는 3이며; n은 4, 5 또는 6이며, 바람직하게는 M이 B이면 n은 4이며); Mt는 원소주기율표의 13족으로부터 선택된 원소, 바람직하게는 붕소 또는 알루미늄이며, Q는 독립적으로 히드리드, 가교된 또는 비가교된 디알킬아미도, 할라이드, 알콕시드, 아릴옥시드, 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 할로카르빌, 치환된 할로카르빌 및 할로치환된-히드로카르빌 라디칼이며, 상기 Q는 20개 이하의 탄소 원자를 갖되, 단 1회 이하의 발생으로 Q는 할라이드이어야 한다. 바람직하게는, 각각의 Q는 1 내지 20개의 탄소 원자를 임의로 갖는 불소화된 히드로카르빌 기이며, 더욱 바람직하게는 각각의 Q는 불소화된 아릴 기이며, 가장 바람직하게는 각각의 Q는 과불소화된 아릴 기이다. 바람직하게는 적어도 1개의 Q는 치환된 페닐, 예컨대 퍼플루오로페닐이 아니며, 바람직하게는 모든 Q는 치환된 페닐, 예컨대 퍼플루오로페닐이 아니다.
하나의 실시양태에서, 보레이트 활성화제는 테트라키스(헵타플루오로나프트-2-일)보레이트를 포함한다.
하나의 실시양태에서, 보레이트 활성화제는 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트를 포함한다.
본원에 기재된 비-배위 음이온 활성화제에 사용하기 위한 음이온은 또한 하기 화학식 7에 의하여 나타낸 것을 포함한다:
Figure pct00036
상기 식에서,
M*는 13족 원자, 바람직하게는 B 또는 Al, 바람직하게는 B이며;
각각의 R11은 독립적으로 할라이드, 바람직하게는 플루오라이드이며;
각각의 R12는 독립적으로 할라이드, C6-C20 치환된 방향족 히드로카르빌 기 또는 화학식 -O-Si-Ra의 실록시 기이며, 여기서 Ra는 C1-C20 히드로카르빌 또는 히드로카르빌실릴 기이며, 바람직하게는 R12는 플루오라이드 또는 과불소화된 페닐 기이며;
각각의 R13은 할라이드, C6-C20 치환된 방향족 히드로카르빌 기 또는 화학식 -O-Si-Ra의 실록시 기이며, 여기서 Ra는 C1-C20 히드로카르빌 또는 히드로카르빌실릴 기이며, 바람직하게는 R13은 플루오라이드 또는 C6 과불소화된 방향족 히드로카르빌 기이며;
여기서 R12 및 R13은 하나 이상의 포화 또는 불포화, 치환된 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있으며, 바람직하게는 R12 및 R13은 과불소화된 페닐 고리를 형성한다. 바람직하게는 음이온은 700 g/mol 초과의 분자량을 가지며, 바람직하게는 M* 원자 상의 치환기 중 적어도 3개는 각각 180 Å3 초과의 분자 부피를 갖는다.
"분자 부피"는 본원에서 용액 중의 활성화제 분자의 공간 입체 벌크의 근사치로서 사용된다. 상이한 분자 부피를 갖는 치환기의 비교는 더 작은 분자 부피를 갖는 치환기가 더 큰 분자 부피를 갖는 치환기에 비하여 "덜 벌키한" 것으로 간주되도록 한다. 반대로, 더 큰 분자 부피를 갖는 치환기는 더 작은 분자 부피를 갖는 치환기보다 "더 벌키한" 것으로 간주될 수 있다.
분자 부피는 문헌["A Simple "Back of the Envelope" Method for Estimating the Densities and Molecular Volumes of Liquids and Solids," Journal of Chemical Education, Vol. 71, No. 11, November 1994, pp. 962-964]에 보고된 바와 같이 계산될 수 있다. 분자 부피(MV)는 Å3 단위로 수학식 MV=8.3Vs를 사용하여 계산하며, 여기서 Vs는 스케일링 부피이다. Vs는 구성 원자의 상대적 부피의 합이며, 하기 표 A의 상대적 부피를 사용하여 치환기의 분자식으로부터 계산한다. 융합된 고리의 경우, Vs는 융합된 고리당 7.5% 감소된다. 음이온의 총 MV 이론치는 치환기당 MV의 합이며, 예를 들면 퍼플루오로페닐의 MV는 183 Å3이며, 테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트에 대한 총 MV 이론치는 183 Å3의 4배 또는 732 Å3이다.
Figure pct00037
본원에 유용한 예시의 음이온 및 그의 개개의 스케일링 부피 및 분자 부피는 하기 표 B에 제시된다. 파선으로 표시한 결합은 붕소로의 결합을 나타낸다.
Figure pct00038
활성화제는 예를 들면 [M2HTH]+[NCA]-를 사용한 이온쌍의 형태로 중합에 첨가될 수 있으며, 여기서 디(수소화 탤로우)메틸아민("M2HTH") 양이온은 전이 금속 복합체 상의 염기성 이탈기와 반응하여 전이 금속 복합체 양이온 및 [NCA]-를 형성한다. 대안으로, 전이 금속 복합체는 중성 NCA 전구체, 예컨대 B(C6F5)3와 반응할 수 있으며, 이는 음이온성 기를 복합체로부터 추출하여 활성화된 종을 형성한다. 유용한 활성화제는 디(수소화 탤로우)메틸암모늄[테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트](즉, [M2HTH]B(C6F5)4) 및 디(옥타데실)톨릴암모늄 [테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트](즉, [DOdTH]B(C6F5)4)를 포함한다.
본 발명에 특히 유용한 활성화제 화합물은 하기 중 하나 이상을 포함한다:
N,N-디(수소화 탤로우)메틸암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐) 보레이트],
N-메틸-4-노나데실-N-옥타데실아닐리늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-4-헥사데실-N-옥타데실아닐리늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-4-테트라데실-N-옥타데실아닐리늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-4-도데실-N-옥타데실아닐리늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-4-데실-N-옥타데실아닐리늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-4-옥틸-N-옥타데실아닐리늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-4-헥실-N-옥타데실아닐리늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-4-부틸-N-옥타데실아닐리늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-4-옥타데실-N-데실아닐리늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-4-노나데실-N-도데실아닐리늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-4-노나데실-N-테트라데실아닐리늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-4-노나데실-N-헥사데실아닐리늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-에틸-4-노나데실-N-옥타데실아닐리늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-N,N-디옥타데실암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-N,N-디헥사데실암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-N,N-디테트라데실암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-N,N-디도데실암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-N,N-디데실암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-N,N-디옥틸암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-에틸-N,N-디옥타데실암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N,N-디(옥타데실)톨릴암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N,N-디(헥사데실)톨릴암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N,N-디(테트라데실)톨릴암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N,N-디(도데실)톨릴암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-옥타데실-N-헥사데실-톨릴암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-옥타데실-N-헥사데실-톨릴암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-옥타데실-N-테트라데실-톨릴암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-옥타데실-N-도데실-톨릴암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-옥타데실-N-데실-톨릴암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-헥사데실-N-테트라데실-톨릴암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-헥사데실-N-도데실-톨릴암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-헥사데실-N-데실-톨릴암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-테트라데실-N-도데실-톨릴암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-테트라데실-N-데실-톨릴암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-도데실-N-데실-톨릴암모늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-N-옥타데실아닐리늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-N-헥사데실아닐리늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-N-테트라데실아닐리늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-N-도데실아닐리늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트],
N-메틸-N-데실아닐리늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트] 및
N-메틸-N-옥틸아닐리늄 [테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트].
추가적인 유용한 활성화제 및 비-방향족-탄화수소 가용성 활성화제 합성은 2019년 4월 24일자로 출원된 USSN 16/394,166, 2019년 4월 25일자로 출원된 USSN 16/394,186 및 2019년 4월 25일자로 출원된 USSN 16/394,197에 기재되어 있으며, 이들은 본원에 참조로 포함된다.
마찬가지로, 특히 유용한 활성화제는 또한 디메틸아닐리늄테트라키스(펜타플루오로페닐) 보레이트 및 디메틸 아닐리늄 테트라키스(헵타플루오로-2-나프탈레닐) 보레이트를 포함한다. 유용한 활성화제의 보다 상세한 설명을 위하여, WO 2004/026921 제72면 단락 [00119] 내지 제81면 [00151]를 참조한다. 본 발명의 실시에 사용될 수 있는 추가적으로 특히 유용한 활성화제의 리스트는 WO 2004/046214의 제72면 단락 [00177] 내지 제74면 단락 [00178]에서 찾아볼 수 있다.
유용한 활성화제의 기재의 경우 US 8,658,556 및 US 6,211,105를 참조한다.
또한, 본원에 사용하기에 바람직한 활성화제는 N-메틸-4-노나데실-N-옥타데실벤젠아미늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, N-메틸-4-노나데실-N-옥타데실벤젠아미늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트, N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트, N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트, N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트, N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트, 트리페닐카르베늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트, 트리페닐카르베늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트, 트리페닐카르베늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트, 트리페닐카르베늄 테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트, [Me3NH+][B(C6F5)4 -]; 1-(4-(트리스(펜타플루오로페닐)보레이트)-2,3,5,6-테트라플루오로페닐)피롤리디늄; 및 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 4-(트리스(펜타플루오로페닐)보레이트)-2,3,5,6-테트라플루오로피리딘을 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 활성화제는 트리아릴 카르베늄(예컨대, 트리페닐카르베늄 테트라페닐보레이트, 트리페닐카르베늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 트리페닐카르베늄 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트, 트리페닐카르베늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트, 트리페닐카르베늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트, 트리페닐카르베늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트)를 포함한다.
또 다른 실시양태에서, 활성화제는 트리알킬암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, N,N-디알킬아닐리늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디옥타데실메틸암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디옥타데실메틸암모늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트, N,N-디메틸-(2,4,6-트리메틸아닐리늄) 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 트리알킬암모늄 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐) 보레이트, N,N-디알킬아닐리늄 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트, 트리알킬암모늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트, N,N-디알킬아닐리늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트, 트리알킬암모늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트, N,N-디알킬아닐리늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트, 트리알킬암모늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트, N,N-디알킬아닐리늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트, N,N-디알킬-(2,4,6-트리메틸아닐리늄) 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트, 디-(i-프로필)암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트 중 하나 이상을 포함한다(여기서 알킬은 메틸, 에틸, 프로필, n-부틸, sec-부틸 또는 t-부틸이다).
통상의 활성화제-대-촉매 비, 예를 들면 모든 NCA 활성화제-대-촉매 비는 약 1:1 몰비이다. 대안의 바람직한 범위는 0.1:1 내지 100:1, 대안으로 0.5:1 내지 200:1, 대안으로 1:1 내지 500:1, 대안으로 1:1 내지 1,000:1을 포함한다. 특히 유용한 범위는 0.5:1 내지 10:1, 바람직하게는 1:1 내지 5:1이다.
또한, 촉매 화합물은 알루목산 및 NCA의 조합과 합할 수 있다는 것은 본 개시내용의 범주 내에 포함된다(예를 들면, 이온화 활성화제와 조합한 알루목산의 사용을 논의하는 US 5,153,157; US 5,453,410; EP 0 573 120 B1; WO 1994/007928; 및 WO 1995/014044를 참조한다(그의 개시내용은 본원에 참조로 그 전문이 포함된다).
임의적인 스캐빈저 , 공활성화제 , 사슬 전달제
활성화제 화합물 이외에, 스캐빈저 또는 공활성화제를 사용할 수 있다. 스캐빈저는 불순물을 제거하여 중합을 촉진하기 위하여 통상적으로 첨가되는 화합물이다. 일부 스캐빈저는 또한 활성화제로서 작용할 수 있으며, 공활성화제로서 지칭될 수 있다. 스캐빈저가 아닌 공활성화제는 또한 활성 촉매를 형성하기 위하여 활성화제와 함께 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 공활성화제는 전이 금속 화합물과 예비혼합되어 알킬화 전이 금속 화합물을 형성할 수 있다.
공활성화제는 알루목산, 예컨대 메틸알루목산, 변형된 알루목산, 예컨대 변형된 메틸알루목산 및 알루미늄 알킬, 예컨대 트리메틸알루미늄, 트리-이소부틸알루미늄, 트리에틸알루미늄 및 트리-이소프로필알루미늄, 트리-n-헥실알루미늄, 트리-n-옥틸알루미늄, 트리-n-데실알루미늄 또는 트리-n-도데실알루미늄을 포함할 수 있다. 예비촉매가 디히드로카르빌 또는 디히드리드 복합체가 아닌 경우 공활성화제는 통상적으로 루이스 산 활성화제 및 이온성 활성화제와 조합하여 사용된다. 때때로, 공활성화제는 또한 공급물 또는 반응기 중의 불순물을 불활성화시키기 위한 스캐빈저로서 사용된다.
스캐빈저 또는 공활성화제로서 사용될 수 있는 알루미늄 알킬 또는 오르가노알루미늄 화합물은 예를 들면, 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리-n-헥실알루미늄, 트리-n-옥틸알루미늄 및 디알킬 아연, 예컨대 디에틸 아연을 포함한다.
사슬 전달제는 본원에 기재된 조성물 및 또는 공정에 사용될 수 있다. 유용한 사슬 전달제는 통상적으로 수소, 알킬알루목산, 화학식 AlR3, ZnR2에 의하여 나타낸 화합물(여기서 각각의 R은 독립적으로, C1-C8 지방족 라디칼, 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 옥틸 또는 이의 이성질체임) 또는 이들의 조합, 예컨대 디에틸 아연, 트리메틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리옥틸알루미늄 또는 이들의 조합이다.
중합 공정
용액 중합 공정은 해당 기술분야의 통상의 기술을 가진 자에게 공지된 임의의 적절한 방식으로 본원에 개시된 중합 반응을 수행하는데 사용될 수 있다. 특정한 실시양태에서, 중합 공정은 연속 중합 공정으로 실시될 수 있다. 용어 "뱃치"는 중합 반응 종료시 완전 반응 혼합물을 중합 반응기 용기로부터 배출시키는 공정을 지칭한다. 대조적으로, 연속 중합 공정에서, 하나 이상의 반응물을 반응기 용기에 연속적으로 투입하고, 중합체 생성물을 포함하는 용액을 동시에 또는 거의 동시에 배출시킨다. 용액 중합은 생성된 중합체가 액체 중합 매체, 예컨대 불활성 용매 또는 단량체(들) 또는 그의 블렌드 중에서 가용성인 중합 공정을 의미한다. 용액 중합은 통상적으로 균질하다. 균질한 중합은 중합체 생성물을 중합 매체 중에 용해시키는 것이다. 상기 계는 바람직하게는 문헌[J. Vladimir Oliveira, C. Dariva and J. C. Pinto, Ind . Eng . Chem . Res. v.29, 2000, pg. 4627]에 기재된 바와 같이 탁하지는 않다.
통상의 용액 공정에서, 촉매 성분, 용매, 단량체 및 수소(사용시)는 가압 하에 하나 이상의 반응기에 공급된다. 반응기 내에서의 온도 제어는 일반적으로 중합열의 균형에 의하여 얻을 수 있으며, 반응기는 반응기의 내용물을 냉각시키기 위한 반응기 자켓 또는 냉각 코일, 자동 냉장, 예냉 공급물, 액체 매체(희석제, 단량체 또는 용매)의 기화 또는 3가지 모두의 조합에 의하여 냉각된다. 예냉된 공급물을 갖는 단열 반응기도 또한 사용될 수 있다. 단량체는 제1의 반응기에 공급하기 이전에 용매 중에 용해/분산시키거나 또는 반응 혼합물 중에 용해시킨다. 용매 및 단량체는 일반적으로 반응기에 투입되기 이전에 잠재적인 촉매 독을 제거하기 위하여 정제한다. 공급원료는 제1의 반응기에 공급하기 이전에 가열 또는 냉각시킬 수 있다. 추가적인 단량체 및 용매를 제2의 반응기에 첨가할 수 있으며, 가열 또는 냉각시킬 수 있다. 촉매/활성화제는 제1의 반응기에 공급할 수 있거나 또는 2개의 반응기 사이에서 분할될 수 있다. 용액 중합에서, 생성된 중합체는 용융되며, 반응기 조건 하에서 용매 중에 용해된 상태를 유지하여 중합체 용액(또한 유출액으로 지칭함)을 형성한다.
본 발명의 용액 중합 공정은 하나 이상의 교반되는 중합 반응기를 포함하는 교반되는 탱크 반응기 시스템을 사용한다. 일반적으로 반응기는 반응물의 완전한 혼합을 달성하기 위한 조건 하에서 작동되어야 한다. 복수의 반응기 시스템에서, 제1의 중합 반응기는 바람직하게는 저온에서 작동된다. 각각의 반응기 내의 체류 시간은 반응기의 설계 및 용량에 의존할 것이다. 촉매/활성화제는 제1의 반응기에만 공급될 수 있거나 또는 2개의 반응기 사이에서 분할될 수 있다. 대안의 실시양태에서, 루프 반응기 및 플러그 흐름 반응기가 본 발명에 사용될 수 있다.
그 후, 중합체 용액은 반응기로부터 유출액 스트림으로서 배출시키고, 중합 반응을 통상적으로 배위 극성 화합물과 함께 켄칭시켜 추가의 중합을 방지한다. 반응기 시스템으로부터 배출시 중합체 용액은 액화계 및 중합체 마무리 공정으로의 경로 상에서 열 교환기 시스템에 통과시킨다. 액체 상 분리의 하류에서 제거된 희박 상 및 휘발물은 중합 공급물의 일부로 재순환될 수 있다.
중합체는 중합체를 유출액의 기타 성분으로부터 분리시켜 반응기의 유출액 또는 합한 유출액으로부터 회수할 수 있다. 통상의 분리 수단을 사용할 수 있다. 예를 들면, 중합체는 비-용매, 예컨대 이소프로필 알콜, 아세톤 또는 n-부틸 알콜을 사용한 응고에 의하여 유출액으로부터 회수될 수 있거나 또는 중합체는 가열 또는 증기를 사용하여 용매 또는 기타 매체의 가열 및 진공 스트리핑에 의하여 회수될 수 있다. 하나 이상의 통상의 첨가제, 예컨대 산화방지제는 회수 절차 중에 중합체에 혼입될 수 있다. 예를 들면, 더 낮은 임계 용액 온도(LCST)의 사용에 이어서 액화에 의한 회수의 기타 방법도 또한 고려된다.
중합 반응을 실시하기 위한 적절한 희석제/용매는 비-배위, 불활성 액체를 포함한다. 특정한 실시양태에서, 본원에 개시된 용액 중합 반응을 위한 반응 혼합물은 적어도 1종의 탄화수소 용매를 포함할 수 있다. 그의 예는 직쇄형 및 분지쇄형 탄화수소, 예컨대 이소부탄, 부탄, 펜탄, 이소펜탄, 헥산, 이소헥산, 헵탄, 옥탄, 도데칸 및 그의 혼합물; 시클릭 및 알리시클릭 탄화수소, 예컨대 시클로헥산, 시클로헵탄, 메틸시클로헥산, 메틸시클로헵탄 및 그의 혼합물, 예컨대 상업적으로 발견될 수 있는 것(이소파(Isopar)™); 할로겐화 및 과할로겐화 탄화수소, 예컨대 과불소화된 C4-C10 알칸, 클로로벤젠 및 그의 혼합물; 및 방향족 및 알킬-치환된 방향족 화합물, 예컨대 벤젠, 톨루엔, 메시틸렌, 에틸벤젠, 크실렌 및 그의 혼합물을 포함한다. 임의의 상기 탄화수소 용매의 혼합물도 또한 사용할 수 있다. 적절한 용매는 또한 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-옥텐, 1-데센 및 그의 혼합물을 포함한 단량체 또는 공단량체로서 작용할 수 있는 액체 올레핀을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 용매는 방향족이 아니며, 바람직하게는 방향족은 용매의 중량을 기준으로 하여 1 중량% 미만, 바람직하게는 0.5 중량% 미만, 바람직하게는 0 중량% 미만으로 용매 중에 존재한다.
임의의 올레핀성 공급물은 본원에 개시된 중합 공정 및 용액 중합 조건을 사용하여 중합될 수 있다. 적절한 올레핀성 공급물은 헤테로원자 치환을 임의로 함유하는, 직쇄형 또는 분지쇄형, 시클릭 또는 아시클릭 및 말단형 또는 비말단형일 수 있는 임의의 C2-C40 알켄을 포함할 수 있다. 보다 구체적인 실시양태에서, 올레핀성 공급물은 C2-C20 알켄, 특히 선형 알파 올레핀, 예컨대 에텐, 프로펜, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센 또는 1-도데센을 포함할 수 있다. 기타 적절한 올레핀성 단량체는 에틸렌형 불포화 단량체, 4 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 디올레핀, 콘쥬게이트 또는 비콘쥬게이트 디엔, 폴리엔, 비닐 단량체 및 시클릭 올레핀을 포함할 수 있다. 비제한적인 올레핀성 단량체는 또한 노르보르넨, 노르보르나디엔, 이소부틸렌, 이소프렌, 비닐벤조시클로부탄, 스티렌, 알킬 치환된 스티렌, 에틸리덴 노르보르넨, 디시클로펜타디엔, 시클로펜텐 및 시클로헥센을 포함할 수 있다. 임의의 단일 올레핀성 단량체 또는 올레핀성 단량체의 임의의 혼합물은 본 개시내용에 따라 중합될 수 있다.
본 발명에서 유용한 바람직한 디올레핀 단량체는 적어도 2개의 불포화 결합을 갖는 임의의 탄화수소 구조, 바람직하게는 C5-C30을 포함하며, 여기서 적어도 2개의 불포화 결합은 중합체에 쉽게 혼입되어 가교된 중합체를 형성할 수 있다. 상기 폴리엔의 예는 α,ω-디엔(예컨대, 부타디엔, 1,4-펜타디엔, 1,5-헥사디엔, 1,6-헵타디엔, 1,7-옥타디엔, 1,8-노나디엔, 1,9-데카디엔, 1,10-운데카디엔, 1,11-도데카디엔, 1,12-트리데카디엔 및 1,13-테트라데카디엔) 및 특정한 다중 고리 알리시클릭 융합 및 가교된 고리 디엔(예컨대, 테트라히드로인덴; 디비닐벤젠, 노르보르나디엔; 메틸-테트라히드로인덴; 디시클로펜타디엔; 바이시클로-(2.2.1)-헵타-2,5-디엔; 및 알케닐-, 알킬리덴-, 시클로알케닐- 및 시클로알킬리덴 노르보르넨[예를 들면 5-메틸렌-2-노르보르넨, 5-에틸리덴-2-노르보르넨, 5-프로펜틸-2-노르보르넨, 5-이소프로필리덴-2-노르보르넨, 5-(4-시클로펜테닐)-2-노르보르넨, 5-시클로헥실리덴-2-노르보르넨 및 5-비닐-2-노르보르넨 포함])을 포함한다.
대안으로, 디엔은 본원에서 생성된 공중합체에는 존재하지 않는다.
바람직한 중합은 원하는 중합체를 얻기에 적절한 임의의 온도 및/또는 압력에서 실시될 수 있다. 본원에 개시된 중합 공정에 사용하기에 적절한 용액 중합 조건은 약 0℃ 내지 약 300℃ 또는 약 50℃ 내지 약 250℃ 또는 약 70℃ 내지 약 200℃ 또는 약 90℃ 내지 약 180℃ 또는 약 90℃ 내지 약 140℃ 또는 약 120℃ 내지 약 140℃ 범위 내의 온도를 포함한다. 압력은 약 0.1 MPa 내지 약 15 MPa 또는 약 0.2 MPa 내지 약 12 MPa 또는 약 0.5 MPa 내지 약 10 MPa 또는 약 1 MPa 내지 약 7 MPa 범위 내일 수 있다. 중합 실시 시간(체류 시간)은 약 300 분 이하, 특히 약 5 분 내지 약 250 분 또는 약 10 분 내지 약 120 분 범위 내일 수 있다.
반응기에 공급된 전체 용액을 기준으로 하여 예를 들면 백만부당 1-5,000 중량부(ppm)의 소량의 수소를 반응기 시스템의 공급물 스트림 중 하나 이상에 첨가하여 용융 지수 및/또는 분자량 분포의 제어를 개선시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 수소를 용액 중합 공정에서의 반응기 용기 내에 포함될 수 있다. 다양한 실시양태에 의하면, 반응 혼합물 중의 수소 기체의 농도는 약 5,000 ppm 이하 또는 약 4,000 ppm 이하 또는 약 3,000 ppm 이하 또는 약 2,000 ppm 이하 또는 약 1,000 ppm 이하 또는 약 500 ppm 이하 또는 약 400 ppm 이하 또는 약 300 ppm 이하 또는 약 200 ppm 이하 또는 약 100 ppm 이하 또는 약 50 ppm 이하 또는 약 10 ppm 이하 또는 약 1 ppm 이하 범위 내일 수 있다. 일부 또는 기타 실시양태에서, 수소 기체는 반응기 용기 내에서 약 0.007 내지 345 kPa 또는 약 0.07 내지 172 kPa 또는 약 0.7 내지 70 kPa의 분압에서 존재할 수 있다. 일부 실시양태에서, 공정은 수소 첨가를 배제할 것이다.
바람직한 실시양태에서, 중합은 1) 100℃ 이상(바람직하게는 120℃ 이상, 바람직하게는 140℃ 이상)의 온도에서 실시되며; 2) 대기압 내지 18 MPa(바람직하게는 0.35 내지 18 MPa, 바람직하게는 0.35 내지 10 MPa, 바람직하게는 0.45 내지 6 MPa, 바람직하게는 0.5 내지 4 MPa)의 압력에서 실시되며; 3) 지방족 탄화수소 용매(예컨대, 이소부탄, 부탄, 펜탄, 이소펜탄, 헥산, 이소헥산, 헵탄, 옥탄, 도데칸 및 그의 혼합물; 시클릭 및 알리시클릭 탄화수소, 예컨대 시클로헥산, 시클로헵탄, 메틸시클로헥산, 메틸시클로헵탄 및 그의 혼합물 중에서 실시되며; 바람직하게는 방향족(예컨대, 톨루엔)은 바람직하게는 용매 중에서 용매의 중량을 기준으로 하여 1 중량% 미만, 바람직하게는 0.5 중량% 미만, 바람직하게는 0.1 중량% 미만, 바람직하게는 0 중량%로 존재하며; 4) 에틸렌은 중합 반응기 내에서 6 몰/ℓ 이하의 농도로 존재하며; 5) 중합은 바람직하게는 하나의 반응 구역 내에서 실시되며; 6) 촉매 화합물의 생산성은 촉매 1 ㎏당 50,000 ㎏ 이상의 중합체(바람직하게는 촉매 1 ㎏당 100,000 ㎏ 이상의 중합체, 예컨대 촉매 1 ㎏당 150,000 ㎏ 이상의 중합체, 예컨대 촉매 1 ㎏당 200,000 ㎏ 이상의 중합체)일 수 있다.
보다 구체적인 실시양태에서, 본원에 개시된 반응 혼합물 중에 존재하는 하나 이상의 올레핀성 단량체는 적어도 에틸렌 및 1종의 알파 올레핀, 예컨대 부텐, 헥센 및 옥텐을 포함한다. 보다 구체적인 실시양태에서, 하나 이상의 올레핀성 단량체는 에틸렌 및 C4-C8 알파 올레핀을 포함할 수 있다. 더욱 구체적인 실시양태에서, 하나 이상의 올레핀성 단량체는 에틸렌, 및 알파 올레핀의 혼합물을 포함할 수 있다.
용액 공정에 의하여 생성된 중합체의 분자량 분포는 상이한 조건 하에서, 가장 흔하게는 상이한 온도 및/또는 단량체 농도에서 작동되는 복수의 반응기 내에서 중합체를 생성하여 제어될 수 있는 것이 이롭다. 상기 조건은 생성되는 중합체 분획의 분자량 및 밀도를 결정한다. 상이한 분획의 상대적 양은 각각의 반응기 내에서 공정 조건을 조절하여 제어된다. 통상적으로 사용되는 상기 공정 조건은 각각의 반응기 내에서의 촉매 유형 및 농도, 및 반응기 체류 시간을 포함한다. 하나의 실시양태에서, 중합 공정은 직렬 및 병렬 구조로 연결된 적어도 2개의 반응기를 포함한다.
본원의 실시양태에서, 본 발명은 단량체(예컨대, 에틸렌) 및 임의로 공단량체를 상기 기재된 바와 같이 활성화제 및 적어도 1종의 촉매 화합물을 포함하는 촉매계와 접촉시키는 중합 공정에 관한 것이다. 촉매 화합물 및 활성화제는 임의의 순서로 조합될 수 있으며, 단량체와 접촉시키기 이전에 통상적으로 조합된다. 하나의 실시양태에서, 촉매 및 활성화제는 촉매를 담지되는 용매 중에 용해시켜 균질한 촉매 용액을 생성할 필요 없이 중합 반응기에 건조 분말 또는 슬러리의 형태로 공급될 수 있다.
본 발명의 중합 공정은 해당 기술분야에 공지된 임의의 방식으로 실시될 수 있다. 해당 기술분야에 공지된 임의의 현탁, 균질한, 벌크, 용액, 슬러리 또는 기체 상 중합 공정을 사용할 수 있다. 상기 공정은 뱃치, 반뱃치 또는 연속 방식으로 실시될 수 있다. 균질한 중합 공정이 바람직하다. (균질한 중합 공정은 바람직하게는 생성물의 적어도 90 중량%가 반응 매체 중에서 가용성인 공정이다). 유용한 실시양태에서, 상기 공정은 용액 공정이다.
"중합 구역"으로도 지칭되는 "반응 구역"은 중합이 실시되는 용기, 예를 들면 뱃치 반응기이다. 복수의 반응기를 직렬 또는 병렬 배치로 사용할 경우, 각각의 반응기는 별도의 중합 구역으로 간주된다. 뱃치 반응기 및 연속 반응기 둘다에서의 다단계 중합의 경우, 각각의 중합 단계는 별도의 중합 구역으로 간주된다. 바람직한 실시양태에서, 중합은 1개의 반응 구역 내에서 실시된다. 한 실시양태에서, 복수의 반응기가 중합 공정에 사용된다.
필요할 경우 기타 첨가제, 예컨대 하나 이상의 스캐빈저, 수소, 알루미늄 알킬, 실란 또는 사슬 전달제(예컨대, 알킬알루목산, 화학식 AlR3 또는 ZnR2에 의하여 나타낸 화합물(여기서 각각의 R은 독립적으로 C1-C8 지방족 라디칼, 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 옥틸 또는 이의 이성질체임) 또는 이들의 조합, 예컨대 디에틸 아연, 메틸알루목산, 트리메틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리옥틸알루미늄 또는 이들의 조합임)를 중합에 사용할 수 있다.
본 발명의 공정은 에틸렌의 단독중합체, 및 에틸렌과 예를 들면 약 0.900-0.970 g/㎤, 특히 0.915-0.965 g/㎤ 범위 내의 밀도를 갖는 알파-올레핀의 공중합체를 생성하는데 사용될 수 있다. 상기 중합체는 ASTM D-1238의 방법에 의하여 측정시 예를 들면 약 0.1-200 dg/min 범위 내, 특히 약 0.5-120 dg/min 범위 내의 용융 지수를 가질 수 있다. 중합체는 좁거나 또는 넓은 분자량 분포로 제조될 수 있다. 예를 들면, 중합체는 약 1.5-10 범위 내, 특히 약 2 내지 7 범위 내의 MWD를 가질 수 있다. 본 발명의 공정은 좁은 분자량 분포의 중합체를 생성하는데 특히 유용한 것으로 여겨진다.
본 발명의 공정은 에틸렌의 단독중합체, 및 예를 들면 에틸렌과 약 0.84-0.970 g/㎤, 특히 0.88-0.965 g/㎤ 범위 내의 밀도를 갖는 알파-올레핀의 공중합체를 생성하는데 사용될 수 있다. 상기 중합체는 ASTM D-1238의 방법에 의하여 측정시 0.1 이하, 약 0.5-120 dg/min 범위 내의 용융 지수를 가질 수 있다.
폴리올레핀 생성물
본 발명은 또한 본원에 기재된 방법에 의하여 생성된 물질의 조성물에 관한 것이다. 본원에 기재된 방법은 올레핀의 중합체 또는 올레핀의 혼합물을 생성하는데 사용될 수 있다. 생성될 수 있는 중합체는 에틸렌 및 C3-C20 올레핀의 공중합체, 및 에틸렌 및 C3-C20 올레핀의 삼원 공중합체를 포함한다.
바람직하게는, 본원에 생성된 폴리에틸렌 조성물, 예컨대 에틸렌 공중합체에는 디엔이 존재하지 않는다.
바람직한 실시양태에서, 본원에 기재된 공정은 50,000 g/mol 이상, 바람직하게는 100,000 g/mol 이상, 더욱 바람직하게는 150,000 g/mol 이상의 Mw 및 1 내지 20(바람직하게는 2-15, 바람직하게는 2-10, 바람직하게는 2-8)의 Mw/Mn을 갖는 폴리에틸렌 조성물, 예컨대 에틸렌-알파 올레핀(바람직하게는 C3-C20) 공중합체(예컨대, 에틸렌-헥센 공중합체 또는 에틸렌-옥텐 공중합체)를 생성한다.
바람직한 실시양태에서, 본원에서 생성된 중합체는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의하여 측정시 단일모드 또는 다중모드 분자량 분포를 갖는다. "단일모드"라는 것은 GPC 크로마토그래피가 1개의 피크 또는 변곡점을 갖는다는 것을 의미한다. "다중모드"라는 것은 GPC 크로마토그래피가 적어도 2개의 피크 또는 변곡점을 갖는다는 것을 의미한다. 변곡점은 곡선의 2차 도함수의 신호가 변경되는(예를 들면 +로부터 -로 또는 그 반대) 지점이다.
한 실시양태에서, 본원에서 생성된 중합체는 에틸렌과 0 내지 70 몰%(대안으로 0 내지 65 몰%, 대안으로 0.5 내지 50 몰%, 대안으로 1 내지 25 몰%, 대안으로 20 내지 40 몰%, 대안으로 0.1 내지 10 몰%, 대안으로 0.1 내지 65 몰%, 바람직하게는 3 내지 15 몰%)의 하나 이상의 C3-C20 올레핀 공단량체(바람직하게는 C3-C12 알파-올레핀, 바람직하게는 프로필렌, 부텐, 헥센, 옥텐, 데센, 도데센, 더욱 바람직하게는 부텐, 헥센, 옥텐)의 공중합체이다.
한 실시양태에서, 본원에서 생성된 중합체는 에틸렌과 하나 이상의 C3-C20 올레핀 공단량체의 공중합체이며, 중합체는 35 몰% 초과(대안으로 35.1 내지 99.9 몰%, 대안으로 50 내지 85 몰%, 대안으로 60 내지 80 몰%, 대안으로 60 내지 99.9 몰%, 대안으로 50 내지 99.9 몰%, 바람직하게는 60 내지 99 몰%) 에틸렌의 조성을 갖는다. 단량체 A 및 B의 공중합체 중 단량체 A의 몰%는 ((100)(단량체 A의 몰))/((단량체 A의 몰)+(단량체 B의 몰))에 해당한다. 단량체 A, B 및 C의 삼원 공중합체 중 단량체 A의 몰%는 ((100)(단량체 A의 몰))/((단량체 A의 몰)+(단량체 B의 몰)+(단량체 C의 몰))에 해당한다. 단량체 A, B, C 및 D의 사원 공중합체 중 단량체 A의 몰%는 ((100)(단량체 A의 몰))/((단량체 A의 몰)+(단량체 B의 몰)+(단량체 C의 몰)+(단량체 D의 몰))에 해당한다.
바람직한 실시양태에서, 본원에서 생성된 중합체는 에틸렌과 바람직하게는 0 내지 25 몰%(대안으로 0.5 내지 20 몰%, 대안으로 1 내지 15 몰%, 바람직하게는 3 내지 15 몰%)의 하나 이상의 C3-C20 올레핀 공단량체(바람직하게는 C3-C12 알파-올레핀, 바람직하게는 프로필렌, 부텐, 헥센, 옥텐, 데센, 도데센, 더욱 바람직하게는 부텐, 헥센, 옥텐)의 공중합체이다.
바람직하게는 본원에서 생성된 공중합체는 에틸렌 및 5 내지 35 중량%(대안으로 10 내지 32 중량%, 대안으로 11 내지 25 중량%)의 프로필렌, 부텐, 헥센, 옥텐, 데센, 도데센, 바람직하게는 에틸렌, 부텐, 헥센 및 옥텐 중 1종, 2종, 3종, 4종 또는 그 이상의 공중합체이다.
바람직한 실시양태에서, 단량체는 에틸렌이며, 공단량체는 헥센, 바람직하게는 1 내지 20 몰%, 대안으로 1 내지 15 몰%의 헥센이다.
한 실시양태에서, 폴리에틸렌 조성은 분자량에 대한 불균일 공단량체 분포를 갖는다. 바람직하게는, 공단량체 함유량은 저 분자측에서 더 높고, 고 분자측에서 더 낮다. 분자량 범위에 대한 조성 분포는 하기에 기재된 바와 같이 크기 배제 크로마토그래피를 사용하여 결정될 수 있다.
한 실시양태에서, 폴리에틸렌 조성은 에틸렌의 단독중합체, 및 에틸렌과 예를 들면 약 0.900-0.970 g/㎤, 특히 0.915-0.965 g/㎤ 범위 내의 밀도를 갖는 알파-올레핀의 공중합체이다. 상기 중합체는 ASTM D-1238의 방법에 의하여 측정시 예를 들면 약 0.1-200 범위 내, 특히 약 0.5-120 dg/min 범위 내의 용융 지수를 가질 수 있다. 중합체는 좁거나 또는 넓은 분자량 분포로 제조될 수 있다. 예를 들면, 중합체는 약 1.5-10 범위 내, 특히 약 2 내지 7 범위 내의 MWD를 가질 수 있다.
한 실시양태에서, 폴리에틸렌 조성물은 바람직하게는 0.850 또는 0.870 g/㎤ 내지 0.900 또는 0.910 g/㎤ 범위 내의 밀도를 갖는다.
폴리에틸렌 조성물의 특성은 그를 제조하는데 사용되는 정확한 공정에 의존하여 변경될 수 있으나, 바람직하게는 폴리에틸렌 조성물은 하기 특징을 갖는다. 특정한 GPC 측정 가능한 특징은 다음을 포함한다: 가중 평균 분자량(Mw)은 바람직하게는 50,000 또는 60,000 또는 80,000 g/mol 내지 150,000 또는 180,000 또는 250,000 또는 300,000 또는 400,000 또는 500,000 g/mol 범위 내이다. 수 평균 분자량(Mn)은 바람직하게는 10,000 또는 15,000 또는 20,000 g/mol 내지 30,000 또는 50,000 또는 100,000 또는 150,000 또는 200,000 g/mol 범위 내이다. z-평균 분자량(Mz)은 바람직하게는 200,000 또는 300,000 또는 400,000 또는 500,000 g/mol 초과, 더욱 바람직하게는 150,000 또는 200,000 또는 300,000 g/mol 내지 500,000 또는 600,000 또는 800,000 또는 1,000,000 또는 1,500,000 또는 2,000,000 g/mol 범위 내이다. 폴리에틸렌 조성물은 2.0 또는 2.5 내지 7.0 또는 8.0 또는 10.0 또는 12.0 범위 내의 분자량 분포(Mw/Mn)를 갖는다.
특정한 DSC 측정 가능한 특성은 다음을 포함한다: 폴리에틸렌 조성물은 바람직하게는 10 또는 20 또는 30 또는 40 또는 50 또는 60 또는 70 또는 80 또는 90 또는 100 또는 110 또는 115℃ 내지 125 또는 130 또는 135℃ 범위 내의 융점 온도(Tm)를 갖는다. 폴리에틸렌 조성물은 또한 바람직하게는 5 또는 10 또는 20 또는 30 또는 40 또는 50 또는 60 또는 70 또는 80 또는 85 또는 90℃ 내지 110 또는 115 또는 120 또는 125℃ 범위 내의 결정화 온도(Tc)를 갖는다. 폴리에틸렌 조성물은 또한 바람직하게는 10 또는 20 또는 30 또는 40 또는 50 또는 60 또는 75 또는 80 J/g 내지 90 또는 120 또는 200 또는 250 또는 300 J/g 범위 내의 용융열(Hf)을 갖는다. 대안으로 폴리에틸렌 조성물은 바람직하게는 50℃ 이상, 대안으로 60℃ 이상, 대안으로 70℃ 이상, 대안으로 80℃ 이상, 대안으로 90℃ 이상, 대안으로 95℃ 이상, 대안으로 100℃ 이상의 융점 온도(Tm)를 갖는다. 대안으로 폴리에틸렌 조성물은 바람직하게는 50℃ 내지 140℃, 대안으로 60℃ 내지 135℃, 대안으로 70℃ 내지 130℃, 대안으로 80℃ 내지 120℃의 융점 온도(Tm)를 갖는다.
본원에서 생성된 중합체는 약 0.1 dg/min, 약 0.2 dg/min, 약 0.5 dg/min, 약 1 dg/min, 약 15 dg/min, 약 30 dg/min 또는 약 45 dg/min 중 낮은 것으로부터 약 200 dg/min, 약 300 dg/min, 약 500 dg/min 또는 약 1,500 dg/min 중 높은 것의 용융 지수(I2, ASTM 1238, 2.16 kg, 190℃)를 가질 수 있다.
폴리에틸렌 조성물의 특정한 용융 흐름 특성은 다음을 포함한다: 폴리에틸렌 조성물은 바람직하게는 400 g/10 min 이하, 300 g/10 min 이하, 200 g/10 min 이하 또는 100 g/10 min 이하, 더욱 바람직하게는 0.10 또는 0.20 또는 0.30 또는 0.80 또는 1.0 g/10 min 내지 40 또는 80 또는 120 또는 200 g/10 min 범위 내의 용융 지수(190℃/2.16 kg, "I2")를 갖는다. 폴리에틸렌 조성물은 넓은 범위의 고 하중 용융 지수(I21)를 갖지만, 바람직하게는 200 g/10 min 이하 또는 100 g/10 min 이하 또는 50 g/10 min 이하의 고 하중 용융 지수(190℃/2.16 kg, "I21")를 갖는다. 폴리에틸렌 조성물은 10 또는 20 또는 30 내지 70 또는 75 또는 80 또는 85 또는 90 범위 내의 용융 지수비(I21/I2)를 갖는다.
폴리에틸렌 조성물의 특정한 동적 특성은 다음을 포함한다: 폴리에틸렌 조성물은 바람직하게는 20,000 또는 50,000 또는 100,000 또는 150,000 Pa·s 내지 300,000 또는 350,000 또는 400,000 또는 450,000 또는 1,000,000 Pa·s 범위 내의 0.1 rad/sec의 주파수 및 190℃의 온도에서의 복소 점도를 갖는다. 폴리에틸렌 조성물은 바람직하게는 200 또는 500 Pa·s 내지 5,000 또는 8,000 또는 10,000 또는 15,000 Pa·s 범위 내의 128 rad/sec의 주파수 및 190℃의 온도에서의 복소 점도를 갖는다. 또한, 폴리에틸렌 조성물은 바람직하게는 복소 전단 유동학을 190℃의 온도에서 측정시 10° 내지 60° 또는 10° 내지 50° 또는 10° 내지 40° 또는 20° 내지 31° 또는 15° 내지 40° 또는 20° 내지 60° 또는 15° 내지 36°(대안으로 10 또는 15 또는 20 또는 25° 내지 45 또는 50 또는 55 또는 60°) 범위 내의 500,000 Pa의 복소 탄성률에서의 위상각을 갖는다.
폴리에틸렌 조성물은 장쇄 분지 아키텍쳐를 가지며, 분지 수준은 GPC(하기 기재된 바와 같음)를 사용하여 분지 지수(g'vis)에 의하여 측정된다. 그래서, g'vis에 대한 더 낮은 값은 더 높은 분지 수준을 나타낸다. g'vis에 대한 값은 바람직하게는 0.98 또는 0.95 또는 0.92 또는 0.90 또는 0.88 미만이거나 또는 0.60 또는 0.70 내지 0.90 또는 0.95 또는 0.97, 예컨대 0.60 내지 0.90 또는 0.70 내지 0.90 또는 0.80 내지 0.90 또는 0.81 내지 0.87 또는 0.70 내지 0.95 범위 내이다. 폴리에틸렌이 통상적으로 0.98 이상의 g'vis를 갖는 장쇄 분지를 갖지 않을 때 폴리에틸렌은 "선형"이다.
전단 박화는 폴리에틸렌 조성물에 대하여 관찰되며, 폴리에틸렌 조성물을 기재하는데 사용되는 특징이다. 전단 박화는 사슬 얽힘 및 긴 이완 시간으로 인한 분지된 중합체의 특징 중 하나이다. 전단 박화는 또한 분지 수준의 측정으로서 사용된다. 용융 지수비 또는 I21/I2 및 전단 박화비(128 rad/s의 주파수에서의 복소 전단 점도에 대한 0.245 rad/s의 주파수에서의 복소 전단 점도의 비로서 정의됨)는 본 발명의 폴리에틸렌 조성물을 기재하는데 사용되는 특징이다. 전단 박화비에 대한 바람직한 값은 30 또는 40 또는 50 또는 60 또는 70 또는 80 또는 100 초과인 한편, I21/I2에 대한 바람직한 값은 10 또는 20 또는 30 초과이다. 전단 박화비에 대한 더욱 바람직한 값은 50 내지 200 또는 60 내지 180 또는 70 내지 160 또는 75 내지 150이다. 보다 특히, 전단 박화비는 5 또는 10 또는 20 내지 40 또는 50 또는 60 또는 70 또는 100 또는 200 또는 300 범위 내이며, I21/I2는 20 또는 30 또는 40 내지 100 또는 200 또는 250 또는 300 또는 400 범위 내이다. 일부 I2 값은 너무 낮아서 일부 바람직한 재료에 대하여서는 측정 불가이며, 이 경우 I21/I2는 매우 높거나 또는 기록되지 않는다는 점에 유의한다.
대안으로, 복소 점도를 하기 테스트 방법 부문에 기재된 절차에 따라 RPA를 사용하여 측정시 폴리에틸렌 조성물의 전단 박화비(예를 들면 128 rad/s의 주파수에서의 복소 점도에 대한 0.245 rad/s의 주파수에서의 복소 점도의 비로서 정의됨)는 30 이상, 더욱 바람직하게는 40 이상, 더 더욱 바람직하게는 50 또는 이상이다.
블렌드
또 다른 실시양태에서, 본원에서 생성된 폴리에틸렌 조성물은 필름, 성형품 또는 기타 물품으로 형성되기 이전에 하나 이상의 추가적인 중합체와 조합된다. 기타 유용한 중합체는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 프로필렌 및 에틸렌의 랜덤 공중합체 및/또는 부텐 및/또는 헥센, 폴리부텐, 에틸렌 비닐 아세테이트, LDPE, LLDPE, HDPE, 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 메틸 아크릴레이트, 아크릴산의 공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트 또는 고압 자유 라디칼 공정에 의하여 중합 가능한 임의의 기타 중합체, 폴리비닐클로라이드, 폴리부텐-1, 이소택틱 폴리부텐, ABS 수지, 에틸렌-프로필렌 고무(EPR), 가황 EPR, EPDM, 블록 공중합체, 스티렌 블록 공중합체, 폴리아미드, 폴리카르보네이트, PET 수지, 가교된 폴리에틸렌, 에틸렌 및 비닐 알콜(EVOH)의 공중합체, 방향족 단량체의 중합체, 예컨대 폴리스티렌, 폴리-1 에스테르, 폴리아세탈, 폴리비닐리딘 플루오라이드, 폴리에틸렌 글리콜 및/또는 폴리이소부틸렌을 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 본원에서 생성된 중합체는 블렌드 중의 중합체의 중량을 기준으로 하여 상기 블렌드 중에서 10 내지 99 중량%, 바람직하게는 20 내지 95 중량%, 더 더욱 바람직하게는 적어도 30 내지 90 중량%, 더 더욱 바람직하게는 적어도 40 내지 90 중량%, 더 더욱 바람직하게는 적어도 50 내지 90 중량%, 더 더욱 바람직하게는 적어도 60 내지 90 중량%, 더 더욱 바람직하게는 적어도 70 내지 90 중량%로 존재한다.
본 발명의 중합체를 하나 이상의 중합체(상기 기재된 바와 같음)와 혼합하거나, 반응기를 함께 직렬 연결하여 반응기 블렌드를 생성하거나 또는 동일한 반응기 내에서 1종 초과의 촉매를 사용하여 중합체의 복수의 종을 생성하여 상기 기재된 블렌드를 생성할 수 있다. 중합체는 압출기에 넣기 이전에 함께 혼합할 수 있거나 또는 압출기 내에서 혼합할 수 있다. 대안으로, 본 발명의 중합체를 하나 이상의 중합체(상기 기재된 바와 같음)와 혼합하고, 반응기를 함께 병렬 또는 직렬로 연결하여 반응기 블렌드를 생성하여 상기 기재된 블렌드를 생성할 수 있다.
블렌드는 통상의 기기 및 방법을 사용하여, 예컨대 개개의 성분을 건식 블렌딩한 후, 혼합기 내에서 용융 혼합하거나 또는 상기 성분을 함께 혼합기, 예컨대 밴버리(Banbury) 혼합기, 하크(Haake) 혼합기, 브라벤더(Brabender) 내부 혼합기 또는, 필름 압출기의 호퍼에서 수지의 분말 또는 펠릿을 블렌딩하는 것을 포함할 수 있는 중합 공정의 하류에 직접 사용되는 배합 압출기 및 사이드 아암 압출기를 포함할 수 있는 단축 또는 이축 압출기를 사용하여 형성될 수 있다. 추가적으로, 첨가제는 블렌드 중에, 블렌드의 하나 이상의 성분 중에 및/또는 블렌드로부터 형성된 생성물, 예컨대 필요할 경우 필름 중에 포함될 수 있다. 상기 첨가제는 해당 기술분야에 널리 공지되어 있으며, 예를 들면 충전제, 산화방지제(예, 힌더드 페놀, 예컨대 이르가녹스(IRGANOX)™ 1010 또는 이르가녹스™ 1076, 바스프((BASF) 시판); 포스파이트(예, 이르가포스(IRGAFOS)™ 168, 바스프 시판); 부착 방지 첨가제; 점착부여제, 예컨대 폴리부텐, 테르펜 수지, 지방족 및 방향족 탄화수소 수지, 알칼리 금속 및 글리세롤 스테아레이트 및 수소화 로진; UV 안정화제; 열 안정화제; 블로킹 방지제; 이형제; 대전방지제; 안료; 착색제; 염료; 왁스; 실리카; 충전제; 탈크 등을 포함할 수 있다.
필름
구체적으로, 임의의 상기 중합체, 예컨대 상기 폴리에틸렌 중합체 또는 그의 블렌드는 각종 최종 용도 적용예에 사용될 수 있다. 상기 적용예는 예를 들면 단층 또는 다층 취입, 압출 및/또는 수축 필름을 포함한다. 상기 필름은 임의의 개수의 널리 공지된 압출 또는 공압출 기술, 예컨대 취입 버블 필름 가공 기술에 의하여 형성될 수 있으며, 여기서 조성물은 용융 상태로 환형 다이를 통하여 압출시킨 후, 발포시켜 단축 또는 이축 배향 용융물을 형성한 후 냉각시켜 튜브형 취입 필름을 형성하고, 그 후 축상 분할 및 전개시켜 평편한 필름을 형성할 수 있다. 그 후, 필름을 동일하거나 또는 상이한 정도로 비배향, 단축 배향 또는 이축 배향시킬 수 있다. 필름의 층 중 하나 이상은 동일하거나 또는 상이한 정도로 횡방향 및/또는 종방향으로 배향시킬 수 있다. 1축 배향은 통상의 냉간 드로잉 또는 열간 드로잉 방법을 사용하여 달성될 수 있다. 2축 배향은 텐터 프레임 기기 또는 이중 버블 공정을 사용하여 달성될 수 있으며, 개개의 층이 함께 하기 이전 또는 이후에 발생될 수 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌 층은 배향된 폴리프로필렌 층 상에 압출 코팅 또는 적층될 수 있거나 또는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌은 함께 필름으로 공압출된 후 배향될 수 있다. 마찬가지로, 배향된 폴리프로필렌은 배향된 폴리에틸렌에 적층될 수 있거나 또는 배향된 폴리에틸렌은 폴리프로필렌에 코팅된 후, 임의로 조합을 훨씬 더 배향시킬 수 있다. 통상적으로 필름은 종방향(MD)에서 15 이하, 바람직하게는 5 내지 7의 비로 및 횡방향(TD)에서 15 이하, 바람직하게는 7 내지 9의 비로 배향된다. 그러나, 또 다른 실시양태에서 필름을 동일한 정도로 MD 및 TD 방향 둘다으로 배향시킨다.
필름은 의도한 적용예에 의존하여 두께가 변동될 수 있으나, 1 내지 50 ㎛ 두께의 필름이 일반적으로 적절하다. 포장에 사용하기 위한 필름은 일반적으로 10 내지 50 ㎛의 두께를 갖는다. 밀봉층의 두께는 통상적으로 0.2 내지 50 ㎛이다. 필름의 내면 및 외면 둘다에 밀봉층이 존재할 수 있거나 또는 밀봉층은 내면 또는 외면에만 존재할 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 하나 이상의 층은 코로나 처리, 전자 빔 조사, 감마 조사, 화염 처리 또는 마이크로파에 의하여 변형될 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 표면층 중 하나 또는 둘다는 코로나 처리에 의하여 변형된다.
임의적인 첨가제와 조합하여 임의의 상기 중합체 및 조성물(예를 들면 미국 특허 출원 공개 공보 제2016/0060430호, 단락 [0082]-[0093] 참조)은 다양한 최종 용도 적용예에 사용될 수 있다. 상기 최종 용도는 해당 기술분야에 공지된 방법에 의하여 생성될 수 있다. 최종 용도는 중합체 생성물 및 특정한 최종 용도를 갖는 생성물을 포함한다. 예시의 최종 용도는 필름, 필름계 제품, 기저귀 이면 시트, 가정용 랩, 와이어 및 케이블 코팅 조성물, 성형 기술, 예컨대 사출 또는 취입 성형, 압출 코팅, 발포, 캐스팅 및 이들의 조합에 의하여 형성된 물품이다. 최종 용도는 또한 필름으로 생성된 제품, 예를 들면 주머니, 포장 및 개인 위생 필름, 파우치, 의료용 제품, 예를 들면 의료용 필름 및 정맥내(IV) 주사 백을 포함한다.
윤활제 및 점도 조정제
본 발명은 또한 본원에 기재된 에틸렌-올레핀 공중합체 및 윤활 오일의 블렌드를 포함하는 윤활 조성물을 제공한다. 바람직하게는, 에틸렌-올레핀 공중합체는 0.98 이하, 0.90 이하의 분지 지수(g'vis)를 갖는다. 장쇄 분지 에틸렌 공중합체는 -40 내지 150℃의 온도에서 적용 농도에서 윤활 오일 중에 가용성이다. 윤활 오일 중의 장쇄 분지 에틸렌 공중합체의 농도는 5 중량% 이하이다. 윤활 오일 중의 분지 에틸렌 공중합체의 전단 안정성 지수(30 사이클에서)는 약 10% 내지 약 60%이며, 100℃에서의 동점도는 약 5 cSt 내지 약 20 cSt이다. 전단 안정성 지수(SSI)는 ASTM D6278에 의하여 30 사이클에서 커트 오르반(Kurt Orbahn) 디젤 분사 장치를 사용하여 측정한다. 동점도(KV)는 ASTM D445에 의하여 측정된다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은 하기에 관한 것이다:
1. 중합 방법으로서,
균질한 상으로 에틸렌 및 C3-C40 알파 올레핀으로부터 선택된 임의적인 공단량체를, 활성화제 및 하기 화학식 (I)에 의하여 나타낸 촉매 화합물을 포함하는 촉매계와 접촉시키는 단계를 포함하는 중합 방법:
Figure pct00039
상기 식에서,
M은 3, 4, 5 또는 6족 전이 금속 또는 란탄족이며;
E 및 E'는 각각 독립적으로 O, S 또는 NR9이며, 여기서 R9는 독립적으로 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌 또는 헤테로원자 함유 기이며;
Q는 금속 M으로의 배위 결합을 형성하는 14, 15 또는 16족 원자이며;
A1QA1'는 3-원자 가교를 경유하여 A2를 A2'에 연결하는 4 내지 40개의 비수소 원자를 함유하는 헤테로시클릭 루이스 염기의 일부이며, Q는 3-원자 가교의 중심 원자이고, A1 및 A1'는 독립적으로 C, N 또는 C(R22)이며, 여기서 R22는 수소, C1-C20 히드로카르빌, C1-C20 치환된 히드로카르빌로부터 선택되며;
Figure pct00040
는 2-원자 가교를 경유하여 A1을 E-결합된 아릴 기에 연결하는 2 내지 40개의 비수소 원자를 함유하는 2가 기이며;
Figure pct00041
는 2-원자 가교를 경유하여 A1'를 E'-결합된 아릴 기에 연결하는 2 내지 40개의 비수소 원자를 함유하는 2가 기이며;
L은 루이스 염기이며;
X는 음이온성 리간드이며;
n은 1, 2 또는 3이며;
m은 0, 1 또는 2이며;
n+m은 4 이하이며;
각각의 R1, R2, R3, R4, R1', R2', R3' 및 R4'는 독립적으로 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기이며,
R1 및 R2, R2 및 R3, R3 및 R4, R1' 및 R2', R2' 및 R3', R3' 및 R4' 중 하나 이상은 연결되어 5, 6, 7 또는 8개의 고리 원자를 각각 갖는 하나 이상의 치환된 히드로카르빌 고리, 비치환된 히드로카르빌 고리, 치환된 헤테로시클릭 고리 또는 비치환된 헤테로시클릭 고리를 형성할 수 있으며, 여기서 고리 상의 치환들은 연결되어 추가 고리를 형성할 수 있으며;
임의의 2개의 L 기는 함께 연결되어 2좌배위자 루이스 염기를 형성할 수 있으며;
X 기는 L 기에 연결되어 1가음이온성 2좌배위자 기를 형성될 수 있으며;
임의의 2개의 X 기는 함께 연결되어 2가음이온성 리간드 기를 형성할 수 있다.
2. 제1 단락에 있어서, 촉매 화합물은 하기 화학식 (II)에 의하여 나타내는 것인 중합 방법:
Figure pct00042
상기 식에서,
M은 3, 4, 5 또는 6족 전이 금속 또는 란탄족이며;
E 및 E'는 각각 독립적으로 O, S 또는 NR9이며, 여기서 R9는 독립적으로 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌 또는 헤테로원자 함유 기이며;
각각의 L은 독립적으로 루이스 염기이며;
각각의 X는 독립적으로 음이온성 리간드이며;
n은 1, 2 또는 3이며;
m은 0, 1 또는 2이며;
n+m은 4 이하이며;
각각의 R1, R2, R3, R4, R1', R2', R3' 및 R4'는 독립적으로 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기이거나, 또는 R1 및 R2, R2 및 R3, R3 및 R4, R1' 및 R2', R2' 및 R3', R3' 및 R4' 중 하나 이상은 연결되어 5, 6, 7 또는 8개의 고리 원자를 각각 갖는 하나 이상의 치환된 히드로카르빌 고리, 비치환된 히드로카르빌 고리, 치환된 헤테로시클릭 고리 또는 비치환된 헤테로시클릭 고리를 형성할 수 있으며, 여기서 고리 상의 치환들은 연결되어 추가 고리를 형성할 수 있으며;
임의의 2개의 L 기는 함께 연결되어 2좌배위자 루이스 염기를 형성할 수 있으며;
X 기는 L 기에 연결되어 1가음이온성 2좌배위자 기를 형성될 수 있으며;
임의의 2개의 X 기는 함께 연결되어 2가음이온성 리간드 기를 형성할 수 있으며;
각각의 R5, R6, R7, R8, R5', R6', R7', R8', R10, R11 및 R12는 독립적으로 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기이거나, 또는 R5 및 R6, R6 및 R7, R7 및 R8, R5' 및 R6', R6' 및 R7', R7' 및 R8', R10 및 R11 또는 R11 및 R12 중 하나 이상은 연결되어 5, 6, 7 또는 8개의 고리 원자를 각각 갖는 하나 이상의 치환된 히드로카르빌 고리, 비치환된 히드로카르빌 고리, 치환된 헤테로시클릭 고리 또는 비치환된 헤테로시클릭 고리를 형성할 수 있으며, 여기서 고리 상의 치환들은 연결되어 추가 고리를 형성할 수 있다.
3. 제1 단락 또는 제2 단락에 있어서, M은 Hf, Zr 또는 Ti인 중합 방법.
4. 제1 단락 내지 제3 단락 중 어느 한 단락에 있어서, E 및 E'는 각각 O인 중합 방법.
5. 제1 단락 내지 제4 단락 중 어느 한 단락에 있어서, R1 및 R1'는 독립적으로 C4-C40 3급 히드로카르빌 기인 중합 방법.
6. 제1 단락 내지 제4 단락 중 어느 한 단락에 있어서, R1 및 R1'는 독립적으로 C4-C40 시클릭 3급 히드로카르빌 기인 중합 방법.
7. 제1 단락 내지 제4 단락 중 어느 한 단락에 있어서, R1 및 R1'는 독립적으로 C4-C40 폴리시클릭 3급 히드로카르빌 기인 중합 방법.
8. 제1 단락 내지 제7 단락 중 어느 한 단락에 있어서, 각각의 X는 독립적으로 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환된 또는 비치환된 히드로카르빌 라디칼, 히드리드, 아미드, 알콕시드, 술피드, 포스파이드, 할라이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 (2개의 X는 융합된 고리 또는 고리계의 일부를 형성할 수 있는) 것인 중합 방법.
9. 제1 단락 내지 제8 단락 중 어느 한 단락에 있어서, 각각의 L은 독립적으로 에테르, 티오에테르, 아민, 포스핀, 에틸 에테르, 테트라히드로푸란, 디메틸술피드, 트리에틸아민, 피리딘, 알켄, 알킨, 알렌 및 카르벤 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 임의로 2개 이상의 L은 융합된 고리 또는 고리계의 일부를 형성할 수 있는 것인 중합 방법.
10. 제1 단락에 있어서, M은 Zr 또는 Hf이고, Q는 질소이며, A1 및 A1'는 둘다 탄소이고, E 및 E'는 둘다 산소이며, R1 및 R1'는 둘다 C4-C20 시클릭 3급 알킬인 중합 방법.
11. 제1 단락에 있어서, M은 Zr 또는 Hf이고, Q는 질소이며, A1 및 A1'는 둘다 탄소이고, E 및 E'는 둘다 산소이며, R1 및 R1'는 둘다 아다만탄-1-일 또는 치환된 아다만탄-1-일인 중합 방법.
12. 제1 단락에 있어서, M은 Zr 또는 Hf이고, Q는 질소이며, A1 및 A1'는 둘다 탄소이고, E 및 E'는 둘다 산소이며, X는 메틸 또는 클로로이고, n은 2인 중합 방법.
13. 제1 단락에 있어서, Q는 질소이고, A1 및 A1'는 둘다 탄소이며, R1 및 R1'는 둘다 수소이고, E 및 E'는 둘다 NR9이며, 여기서 R9는 C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌 또는 헤테로원자 함유 기로부터 선택되는 것인 중합 방법.
14. 제1 단락에 있어서, Q는 탄소이고, A1 및 A1'는 둘다 질소이며, E 및 E'는 둘다 산소인 중합 방법.
15. 제1 단락에 있어서, Q는 탄소이고, A1이 질소이며, A1'는 C(R22)이고, E 및 E'는 둘다 산소이며, 여기서 R22는 수소, C1-C20 히드로카르빌, C1-C20 치환된 히드로카르빌로부터 선택되는 것인 중합 방법.
16. 제1 단락에 있어서, 헤테로시클릭 루이스 염기는 하기 화학식에 의하여 나타낸 기로부터 선택되는 것인 중합 방법:
Figure pct00043
상기 식에서, 각각의 R23은 독립적으로 수소, C1-C20 알킬 및 C1-C20 치환된 알킬로부터 선택된다.
17. 제2 단락에 있어서, M은 Zr 또는 Hf이고, E 및 E'는 둘다 산소이며, R1 및 R1'는 둘다 C4-C20 시클릭 3급 알킬인 중합 방법.
18. 제2 단락에 있어서, M은 Zr 또는 Hf이고, E 및 E'는 둘다 산소이며, R1 및 R1'는 둘다 아다만탄-1-일 또는 치환된 아다만탄-1-일인 중합 방법.
19. 제2 단락에 있어서, M은 Zr 또는 Hf이고, E 및 E'는 둘다 산소이며, 각각의 R1, R1', R3 및 R3'는 아다만탄-1-일 또는 치환된 아다만탄-1-일인 중합 방법.
20. 제2 단락에 있어서, M은 Zr 또는 Hf이고, E 및 E'는 둘다 산소이며, R1 및 R1'는 둘다 C4-C20 시클릭 3급 알킬이고, R7 및 R7'는 둘다 C1-C20 알킬인 중합 방법.
21. 제2 단락에 있어서, M은 Zr 또는 Hf이고, E 및 E'는 둘다 O이며, R1 및 R1'는 둘다 C4-C20 시클릭 3급 알킬이고, R7 및 R7'는 둘다 C1-C20 알킬인 중합 방법.
22. 제2 단락에 있어서, M은 Zr 또는 Hf이고, E 및 E'는 둘다 O이며, R1 및 R1'는 둘다 C4-C20 시클릭 3급 알킬이고, R7 및 R7'는 둘다 C1-C3 알킬인 중합 방법.
23. 제1 단락에 있어서, 촉매 화합물은 하기 화학식 중 하나 이상에 의하여 나타내는 것인 중합 방법:
Figure pct00044
Figure pct00045
Figure pct00046
24. 제23 단락에 있어서, 촉매 화합물은 임의의 복합체 1 내지 6 중 하나 이상인 중합 방법.
25. 제1 단락 내지 제24 단락 중 어느 한 단락에 있어서, 활성화제는 알루목산 또는 비-배위 음이온을 포함하는 것인 중합 방법.
26. 제1 단락 내지 제25 단락 중 어느 한 단락에 있어서, 활성화제는 비-방향족-탄화수소 용매 중에서 가용성인 중합 방법.
27. 제1 단락 내지 제26 단락 중 어느 한 단락에 있어서, 촉매계는 방향족 용매를 함유하지 않는 것인 중합 방법.
28. 제1 단락 내지 제27 단락 중 어느 한 단락에 있어서, 활성화제는 하기 화학식에 의하여 나타내는 것인 중합 방법:
Figure pct00047
상기 식에서, Z는 (L-H) 또는 환원성 루이스 산이고, L은 중성 루이스 염기이며; H는 수소이고; (L-H)+는 브뢴스테드산이며; Ad-는 하전 d-를 갖는 비-배위 음이온이고; d는 1 내지 3의 정수이다.
29. 제1 단락 내지 제27 단락 중 어느 한 단락에 있어서, 활성화제는 하기 화학식에 의하여 나타낸 것인 중합 방법:
Figure pct00048
상기 식에서,
E는 질소 또는 인이고;
d는 1, 2 또는 3이며;
k는 1, 2 또는 3이고;
n은 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이며;
n-k=d이고;
R1', R2' 및 R3'는 독립적으로 하나 이상의 알콕시 기, 실릴 기, 할로겐 원자 또는 할로겐 함유 기로 임의로 치환된 C1-C50 히드로카르빌 기이며,
R1', R2' 및 R3'는 함께 15개 이상의 탄소 원자를 포함하며;
Mt는 원소주기율표의 13족으로부터 선택된 원소이며;
각각의 Q는 독립적으로 히드리드, 가교된 또는 비가교된 디알킬아미도, 할라이드, 알콕시드, 아릴옥시드, 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 할로카르빌, 치환된 할로카르빌 또는 할로치환된-히드로카르빌 라디칼이다.
30. 제1 단락에 있어서, 활성화제는 하기 화학식에 의하여 나타내는 것인 중합 방법:
Figure pct00049
상기 식에서, Ad-는 하전 d-를 갖는 비-배위 음이온이고; d는 1 내지 3의 정수이며; (Z)d +는 하기 중 하나 이상에 의하여 나타낸다.
Figure pct00050
31. 제1 단락 내지 제29 단락 중 어느 한 단락에 있어서, 활성화제는 하기 중 하나 이상인 중합 방법:
N-메틸-4-노나데실-N-옥타데실벤젠아미늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
N-메틸-4-노나데실-N-옥타데실벤젠아미늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
디옥타데실메틸암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
디옥타데실메틸암모늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
트리페닐카르베늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
트리메틸암모늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
트리에틸암모늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
트리프로필암모늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
트리(n-부틸)암모늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
트리(t-부틸)암모늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
N,N-디에틸아닐리늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
N,N-디메틸-(2,4,6-트리메틸아닐리늄) 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
트로필륨 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
트리페닐카르베늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
트리페닐포스포늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
트리에틸실릴리움 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
벤젠(디아조늄) 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
트리메틸암모늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
트리에틸암모늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
트리프로필암모늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
트리(n-부틸)암모늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
트리(t-부틸)암모늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
N,N-디에틸아닐리늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
N,N-디메틸-(2,4,6-트리메틸아닐리늄) 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
트로필륨 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
트리페닐카르베늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
트리페닐포스포늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
트리에틸실릴리움 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
벤젠(디아조늄) 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
[4-t-부틸-PhNMe2H][(C6F3(C6F5)2)4B],
트리메틸암모늄 테트라페닐보레이트,
트리에틸암모늄 테트라페닐보레이트,
트리프로필암모늄 테트라페닐보레이트,
트리(n-부틸)암모늄 테트라페닐보레이트,
트리(t-부틸)암모늄 테트라페닐보레이트,
N,N-디메틸아닐리늄 테트라페닐보레이트,
N,N-디에틸아닐리늄 테트라페닐보레이트,
N,N-디메틸-(2,4,6-트리메틸아닐리늄) 테트라페닐보레이트,
트로필륨 테트라페닐보레이트,
트리페닐카르베늄 테트라페닐보레이트,
트리페닐포스포늄 테트라페닐보레이트,
트리에틸실릴리움 테트라페닐보레이트,
벤젠(디아조늄)테트라페닐보레이트,
트리메틸암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
트리에틸암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
트리프로필암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
트리(n-부틸)암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
트리(sec-부틸)암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
N,N-디에틸아닐리늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
N,N-디메틸-(2,4,6-트리메틸아닐리늄) 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
트로필륨 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
트리페닐카르베늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
트리페닐포스포늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
트리에틸실릴리움 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
벤젠(디아조늄) 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
트리메틸암모늄 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐) 보레이트,
트리에틸암모늄 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
트리프로필암모늄 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
트리(n-부틸)암모늄 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
디메틸(t-부틸)암모늄 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
N,N-디에틸아닐리늄 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
N,N-디메틸-(2,4,6-트리메틸아닐리늄) 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
트로필륨 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
트리페닐카르베늄 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
트리페닐포스포늄 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
트리에틸실릴리움 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
벤젠(디아조늄) 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
트리메틸암모늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
트리에틸암모늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
트리프로필암모늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
트리(n-부틸)암모늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
트리(t-부틸)암모늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
N,N-디에틸아닐리늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
N,N-디메틸-(2,4,6-트리메틸아닐리늄) 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
트로필륨 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
트리페닐카르베늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
트리페닐포스포늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
트리에틸실릴리움 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
벤젠(디아조늄) 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
디-(i-프로필)암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
디시클로헥실암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
트리(o-톨릴)포스포늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
트리(2,6-디메틸페닐)포스포늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
트리페닐카르베늄 테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트,
1-(4-(트리스(펜타플루오로페닐)보레이트)-2,3,5,6-테트라플루오로페닐)피롤리디늄,
테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
4-(트리스(펜타플루오로페닐)보레이트)-2,3,5,6-테트라플루오로피리딘 및
트리페닐카르베늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트).
32. 제1 단락 내지 제31 단락 중 어느 한 단락에 있어서, 방법은 용액 공정인 중합 방법.
33. 제1 단락 내지 제32 단락 중 어느 한 단락에 있어서, 방법은 약 80℃ 내지 약 300℃의 온도에서, 약 0.35 MPa 내지 약 10 MPa 범위의 압력에서, 그리고 300 분 이하의 체류 시간에서 실시되는 것인 중합 방법.
34. 제1 단락 내지 제33 단락 중 어느 한 단락에 있어서, 방법은 연속 공정인 중합 방법.
35. 제1 단락 내지 제34 단락 중 어느 한 단락에 있어서, 폴리에틸렌 조성물, 예컨대 에틸렌 공중합체, 바람직하게는 20 몰% 이상의 에틸렌 함유량을 갖는 것을 얻는 단계를 추가로 포함하는 중합 방법.
36. 제1 단락 내지 제34 단락 중 어느 한 단락에 있어서, 에틸렌 공중합체를 얻는 단계로서, 공중합체는 30 초과의 전단 박화비 및 10 초과의 I21/I2를 갖는 것인 단계를 추가로 포함하는 중합 방법.
37. 에틸렌, 및 프로필렌, 부텐, 헥센 및 옥텐으로부터 선택된 공단량체를 포함하는 공중합체로서, 400 g/10 min 이하의 용융 지수를 갖는 공중합체.
38. 에틸렌, 및 프로필렌, 부텐, 헥센 및 옥텐으로부터 선택된 하나 이상의 공단량체를 포함하는, 제1 단락 내지 제36 단락 중 어느 한 단락의 중합 방법에 의하여 생성된 공중합체로서, 30 내지 50 몰%의 에틸렌 함유량을 갖는 공중합체.
39. 에틸렌, 및 프로필렌, 부텐, 헥센 및 옥텐으로부터 선택된 하나 이상의 공단량체를 포함하는, 제1 단락 내지 제36 단락 중 어느 한 단락의 중합 방법에 의하여 생성된 공중합체로서, 50 내지 70 몰%의 에틸렌 함유량을 갖는 공중합체.
40. 에틸렌, 및 프로필렌, 부텐, 헥센 및 옥텐으로부터 선택된 하나 이상의 공단량체를 포함하는, 제1 단락 내지 제36 단락 중 어느 한 단락의 중합 방법에 의하여 생성된 공중합체로서, 70 내지 90 몰%의 에틸렌 함유량을 갖는 공중합체.
41. 에틸렌, 및 프로필렌, 부텐, 헥센 및 옥텐으로부터 선택된 하나 이상의 공단량체를 포함하는, 제1 단락 내지 제36 단락 중 어느 한 단락의 중합 방법에 의하여 생성된 공중합체로서, 90 몰% 이상의 에틸렌 함유량을 갖는 공중합체.
42. 에틸렌, 및 프로필렌, 부텐, 헥센 및 옥텐으로부터 선택된 하나 이상의 공단량체를 포함하는, 제1 단락 내지 제36 단락 중 어느 한 단락의 중합 방법에 의해 생성된 공중합체로서, 0.98 이하의 분지 지수를 갖는 공중합체.
43. 균질한 상으로 에틸렌 및 프로필렌을, 활성화제 및 4족 비스(페놀레이트) 촉매 화합물을 포함하는 촉매계와 접촉시켜 65 내지 80 몰% 에틸렌; 70-150의 전단 박화비(125℃에서 측정함); 복소 탄성률 G* = 500 kPa에서의 50°미만의 위상각(125℃에서 측정함); 80 내지 120 mu의 무니(Mooney) 대 점도(125℃에서 측정함); 및 550 내지 3,200 mu.sec의 무니 이완 면적(125℃에서 측정함)을 갖는 중합체를 생성하는 단계를 포함하고, 90℃ 이상의 온도에서 첨가 수소의 부재 하에 실시되는 중합 공정에 의하여 생성된 공중합체.
44. 균질한 상으로 에틸렌 및 프로필렌을, 활성화제 및 4족 비스(페놀레이트) 촉매 화합물을 포함하는 촉매계와 접촉시켜 50 내지 65 몰% 에틸렌; 0.8 내지 0.9의 g'vis; 35 내지 40 mu의 무니 대 점도(125℃에서 측정함); 300-400 mu.sec의 무니 이완 면적(125℃에서 측정함)을 갖는 중합체를 생성하는 단계를 포함하고, 120℃ 이상의 온도에서 첨가 수소의 존재 하에 실시되는 중합 공정에 의하여 생성된 공중합체.
테스트 방법
분자량 및 조성 분포( GPC -IR): 분자량(예, Mn, Mw, Mz)의 분포 및 모먼트 및 공단량체 분포(C2, C3, C6 등)는 다채널 밴드 필터계 적외선 검출기 세트 IR5가 장착된 고온 겔 투과 크로마토그래피(폴리머 샤르(Polymer Char) GPC-IR)를 사용하여 측정하며, 여기서 광대역 채널은 중합체 농도를 측정하는데 사용하며, 2개의 협대역 채널은 조성을 특징화하는데 사용된다. 3개의 아질런트 피엘겔(Agilent PLgel) 10-㎛ 혼합-B LS 컬럼을 사용하여 중합체 분리를 제공한다. 300 ppm 산화방지제 부틸화 히드록시톨루엔(BHT)과 함께 알드리치(Aldrich) 시약 등급 1,2,4-트리클로로벤젠(TCB)을 이동상으로서 사용한다. TCB 혼합물을 0.1 ㎛ 테플론 필터에 여과하고, GPC 기기에 투입되기 이전에 온라인 탈기제로 탈기시킨다. 공칭 흐름 속도는 1.0 ㎖/min이며, 공칭 주입 부피는 200 ㎕이다. 전송 라인, 컬럼 및 검출기를 포함하는 전체 시스템을 145℃에서 유지되는 오븐 내에 수용한다. 중합체 샘플의 제시된 양을 계량하고, 이에 첨가한 10 ㎕ 흐름 마커(헵탄)와 함께 표준 바이알 내에 밀봉시킨다. 바이알을 오토샘플러 내에 로딩한 후, 중합체를 8 ㎖ 첨가된 TCB 용매로 기기 내에서 자동 용해시킨다. 중합체를 160℃에서 연속 진탕으로 대부분의 PE 샘플의 경우 약 1 시간 동안 또는 PP 샘플의 경우 2 시간 동안 용해시킨다. 농도 계산에 사용된 TCB 밀도는 실온에서 1.463 g/㎖ 및 145℃에서 1.284 g/㎖이다. 샘플 용액 농도는 0.2 내지 2.0 ㎎/㎖이며, 더 낮은 농도는 더 큰 분자량 샘플에 사용한다.
크로마토그램에서의 각각의 포인트에서의 농도(c)는 수학식 c=αI를 사용하여 기준선을 공제한 IR5 광대역 신호 강도(I)로부터 계산하며, 여기서 α는 PE 표준 NBS1475로 결정된 질량 상수이다. 질량 회수율은 용리 부피에 대한 농도 크로마토그래피의 적분 면적 및 사전결정된 농도에 주입 루프 부피를 곱한 것에 해당하는 주입 질량의 비로부터 계산한다.
분자량은 일련의 단분산 폴리스티렌(PS) 표준으로 수행한 컬럼 보정과 일반적인 보정 관계를 합하여 결정된다. 분자량은 각각의 용리 부피에서 하기 수학식으로 계산한다.
Figure pct00051
상기 식에서, K 및 α는 마크-허우윙크(Mark-Houwink) 방정식에서 계수이다. 아래첨자 "X"를 갖는 변수는 테스트 샘플을 나타내며, 윗첨자 "PS"를 갖는 것은 폴리스티렌을 나타낸다. 상기 방법에서, αPS=0.67 및 KPS=0.000175이며, αx 및 Kx는 표준 보정 절차를 사용하여 선형 에틸렌/프로필렌 공중합체 및 선형 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원 공중합체의 조성에 기초하여 결정된다. 공단량체 조성은 NMR에 의하여 사전결정한 공칭값을 갖는 일련의 PE 및 PP 단독/공중합체 표준으로 보정한 CH2 및 CH3 채널에 해당하는 IR 검출기 강도의 비에 의하여 결정된다.
LS 검출기는 18-각도 와이어트 테크놀로지(Wyatt Technology) 고온 돈 헬레오스II(DAWN HELEOSII)이다. 크로마토그램에서 각각의 포인트에서의 LS 분자량(M)은 정적 광 산란에 대한 짐(Zimm) 모델을 사용한 LS 출력을 분석하여 측정한다(Light Scattering from Polymer Solutions; Huglin, M. B., Ed.; Academic Press, 1972):
Figure pct00052
여기서, ΔR(θ)은 산란각 θ에서 측정된 과잉의 레일리 산란 강도이며, c는 IR5 분석으로부터 구한 중합체 농도이며, A2는 제2의 비리얼 계수이며, P(θ)는 단분산 랜덤 코일에 대한 폼 팩터(form factor)이며, Ko은 계에 대한 광학 상수이다:
Figure pct00053
여기서 NA는 아보가드로수이며, (dn/dc)는 계에 대한 굴절 지수 증분이다. 145℃ 및 λ=665 ㎚에서 TCB에 대한 굴절 지수 n=1.500. 폴리에틸렌 단독중합체, 에틸렌-헥센 공중합체 및 에틸렌-옥텐 공중합체의 분석의 경우 dn/dc=0.1048 ㎖/mg 및 A2=0.0015; 에틸렌-부텐 공중합체의 분석의 경우 dn/dc=0.1048*(1-0.00126*w2) ㎖/mg 및 A2=0.0015이며, 여기서 w2는 부텐 공단량체의 중량 퍼센트이다.
2개의 압력 변환기와 함께 휘트스톤 브릿지(Wheatstone Bridge) 배치로 배열된 4개의 모세관을 갖는 고온 아질런트(또는 비스코텍 코포레이션(Viscotek Corporation)) 점도계는 비점도를 측정하는데 사용된다. 1개의 변환기는 검출기에 의한 총 압력 강하를 측정하며, 나머지는 브릿지의 양면 사이에 배치되어 차압을 측정한다. 점도계를 흐르는 용액의 경우 비점도 ηs는 그의 출력으로부터 계산한다. 크로마토그램에서 각각의 포인트에서의 고유 점도 [η]는 수학식 [η]= ηS/c로부터 계산하며, 여기서 c는 농도이며, IR5 광대역 채널 출력으로부터 측정한다. 각각의 포인트에서의 점도 MW는
Figure pct00054
로서 계산하며, 여기서 αps는 0.67이며, KPS는 0.000175이다.
분지 지수(g'vis)는 하기와 같이 GPC-IR5-LS-VIS 방법의 출력을 사용하여 계산한다. 샘플의 평균 고유 점도 [η]avg는
Figure pct00055
에 의하여 계산하며, 여기서 총합은 적분 한계 사이의 크로마토그래피 슬라이스 i에 대한 것이다.
분지 지수 g'vis는
Figure pct00056
로서 정의되며, 여기서 Mv는 LS 분석에 의하여 구한 분자량에 기초한 점도-평균 분자량이며, K 및 α는 참조 선형 중합체에 관한 것이며, 이는 본 개시내용을 위하여 선형 에틸렌 중합체의 경우 α = 0.695 및 K = 0.000579, 선형 프로필렌 중합체의 경우 α = 0.705 및 K = 0.0002288, 선형 부텐 중합체의 경우 α = 0.695 및 K = 0.000181이며, 에틸렌-부텐 공중합체의 경우 α는 0.695이며, K는 0.000579*(1-0.0087*w2b+0.000018*(w2b)^2)이며, 여기서 w2b는 부텐 공단량체의 벌크 중량 퍼센트이며, 에틸렌-헥센 공중합체의 경우 α는 0.695이며, K는 0.000579*(1-0.0075*w2b)이며, 여기서 w2b는 헥센 공단량체의 벌크 중량 퍼센트이며, 에틸렌-옥텐 공중합체의 경우 α는 0.695이며, K는 0.000579*(1-0.0077*w2b)이며, 여기서 w2b는 옥텐 공단량체의 벌크 중량 퍼센트이다. 달리 나타내지 않는 한 농도는 g/㎤ 단위로 나타내며, 분자량은 g/몰 단위로 나타내며, 고유 점도(그리하여 마크-허우윙크 방정식에서의 K)는 ㎗/g 단위로 나타낸다. w2b 값의 계산은 상기 논의된 바와 같다.
검출기의 보정 방법 및 마크-허우윙크 파라미터의 조성 의존성 및 제2의-비리얼 계수의 계산 방법을 포함한 상기 기재되지 않은 실험 및 분석 세부사항은 문헌[T. Sun, P. Brant, R. R. Chance, and W. W. Graessley (Macromolecules, 2001, Vol. 34(19), pp. 6812-6820]에 기재되어 있다.
공단량체, 예컨대 부텐, 헥센 및 옥텐 함유량은 FTIR 측정에 의하여 ASTM D3900에 따라 측정한다(13C NMR에 대하여 보정함). 약 150℃의 온도에서 프레스 처리한 중합체의 균질한 박막을 퍼킨 엘머 스펙트럼(Perkin Elmer Spectrum) 2000 적외선 분광계에 장착한다. 공중합체의 중량 퍼센트는 ~1,375 ㎝-1에서 메틸 변형 대역의 측정에 의하여 결정된다. 상기 대역의 피크 높이는 조합 및 ~4,321 ㎝-1에서의 오버톤 대역에 의하여 정규화하며, 이는 경로 길이 차에 대하여 보정한다. 기타 공단량체의 함유량은 C13 NMR을 사용하여 얻을 수 있다. 존재할 경우 기타 디엔의 함유량은 C13 NMR을 사용하여 얻을 수 있다.
공단량체 함유량 및 중합체의 시퀀스 분포는 13C 핵 자기 공명(NMR)을 사용하여 해당 기술분야의 기술자에게 널리 공지된 방법에 의하여 측정할 수 있다. NMR에 의한 에틸렌 함유량의 측정의 보다 상세한 설명을 포함하는 미국 특허 제6,525,157호를 참조한다. 불연속 분자량 범위의 공단량체 함유량은 문헌[Wheeler and Willis, Applied Spectroscopy, 1993, v.47, pp. 1128-1130]에 기재된 바와 같이 GPC에 의하여 샘플과 함께 푸리에 변환 적외선 분광학(FTIR)을 포함한 해당 기술분야의 기술자에게 널리 공지된 방법을 사용하여 측정할 수 있다.
피크 융점 Tm(또한 융점으로 지칭함), 피크 결정화 온도 Tc(또한 결정화 온도로 지칭함), 유리 전이 온도(Tg), 용융열(ΔHf 또는 Hf) 및 퍼센트 결정화도는 하기 DSC 절차를 사용하여 ASTM D3418-03에 따라 측정한다. 시차 주사 열량(DSC) 데이타는 티에이 인스트루먼츠 모델 Q200 기기를 사용하여 얻는다. 약 5-10 ㎎으로 계량한 샘플을 알루미늄 밀폐된 샘플 팬 내에서 밀봉시킨다. DSC 데이타는 우선 샘플을 200℃로 10℃/분의 속도로 서서히 가열하여 기록한다. 샘플을 200℃에서 2 분 동안 유지한 후, -90℃로 10℃/분의 속도로 냉각시킨 후, 2 분 동안 등온 및 200℃로 10℃/분에서 가열한다. 제1의 및 제2의 사이클 열적 이벤트 둘다를 기록한다. 흡열 피크 아래의 면적을 측정하고, 용융열 및 퍼센트 결정화도를 측정하는데 사용한다. 퍼센트 결정화도는 수학식 [용융 피크 아래의 면적(주울/그램)/B(주울/그램)]*100을 사용하여 계산하며, 여기서 B는 주요 단량체 성분의 100% 결정질 단독중합체에 대한 용융열이다. B에 대한 상기 값은 제공된 문헌[Polymer Handbook, Fourth Edition, published by John Wiley and Sons, New York 1999]으로부터 얻도록 하나; 189 J/g의 값(B)은 100% 결정질 폴리프로필렌에 대한 용융열로서 사용하며, 290 J/g의 값은 100% 결정질 폴리에틸렌에 대한 용융열에 사용한다. 여기서 기록된 용융 및 결정화 온도는 달리 나타내지 않는 한 제2의 가열/냉각 사이클 중에 얻는다.
복수의 흡열 및 발열 피크를 나타내는 중합체의 경우, 모든 피크 결정화 온도 및 피크 용융 온도를 기록한다. 각각의 흡열 피크에 대한 용융열을 개별적으로 계산한다. 퍼센트 결정화도는 모든 흡열 피크로부터 용융열의 합을 사용하여 계산한다. 생성된 일부 중합체 블렌드는 주요 피크와 중첩되는 2차 용융/냉각 피크를 나타내며, 여기서 피크는 함께 단일의 용융/냉각 피크로서 간주한다. 최고의 상기 피크는 피크 용융 온도/결정화점으로 간주한다. 비교적 낮은 수준의 결정화도를 갖는 무정형 중합체의 경우, 용융 온도를 통상적으로 제1의 가열 사이클 중에 측정 및 기록한다. DSC 측정 이전에, 샘플을 숙성시키거나(통상적으로 이를 상온에서 2 일의 기간 동안 유지하여) 또는 어닐링 처리하여 결정화도 수준을 최대로 한다.
고무 가공 분석기( RPA ): 동적 전단 용융 유동학 데이타는 알파 테크놀로지즈(Alpha Technologies)로부터의 ATD ® 1000 고무 가공 분석기를 사용하여 측정한다. 약 4.5 gm 중량의 샘플을 ATD® 1000의 평행판 사이에 장착한다. 질소 흐름은 실험 중에 샘플 오븐을 통하여 순환시킨다. 테스트 온도는 60-80 중량% 에틸렌을 함유하는 에틸렌-프로필렌 공중합체의 경우 125℃이며, 모든 기타 에틸렌 공중합체의 경우 190℃이다. 인가된 변형률은 14%이며, 주파수는 0.1 rad/s로부터 385 rad/s까지 변동된다. 복소 탄성률(G*), 복소 점도(η*) 및 위상각(δ)은 각각의 주파수에서 측정한다. 사인파 전단 변형률을 재료에 인가한다. 변형률 진폭이 충분히 작을 경우 재료는 선형 양상을 나타낸다. 해당 기술분야의 통상의 기술자가 인지하는 바와 같이, 생성된 정상 상태 응력은 또한 동일한 주파수에서 사인파로 진동할 것이지만, 변형률 파에 대하여 위상각 δ에 의하여 이동될 것이다. 순수하게 탄성인 재료의 경우 δ=0°(응력은 변형률과 위상이 일치함), 순수하게 점성인 재료의 경우 δ=90°이다. 점탄성 재료의 경우, 0 < δ < 90이다. 주파수의 함수로서 복소 점도, 손실 탄성률(G") 및 저장 탄성률(G')은 작은 진폭 진동 전단 테스트에 의하여 제공된다. 동적 점도는 또한 복소 점도 또는 동적 전단 점도로도 지칭된다. 위상각 또는 손실각(δ)은 G'(전단 저장 탄성률)에 대한 G''(전단 손실 탄성률)의 비의 역 탄젠트이다
전단 박화비: 전단 박화는 중합체 용융물의 유변학적 반응이며, 여기서 전단 속도가 증가됨에 따라 흐름 저항(점도)은 감소된다. 복소 전단 점도는 일반적으로 낮은 전단 속도에서 일정하며(뉴턴 영역), 전단 속도가 증가됨에 따라 감소된다. 낮은 전단 속도 영역에서, 점도는 0의 전단 점도로 지칭하며, 이는 다분산 및/또는 LCB 중합체 용융물에 대하여 측정하기는 종종 어렵다. 더 높은 전단 속도에서 중합체 사슬은 전단 방향으로 배향되며, 이는 그의 미변형 상태에 대한 사슬 얽힘의 개수를 감소시킨다. 사슬 얽힘에서의 감소는 더 낮은 점도를 초래한다. 전단 박화는 사인파 인가된 전단의 주파수가 증가함에 따라 복소 동적 점도가 감소되는 것을 특징으로 한다. 전단 박화비는 128 rad/sec의 주파수에서의 복소 전단 점도에 대한 0.245 rad/sec의 주파수에서의 복소 전단 점도의 비로서 정의된다.
무니 대 점도(ML) 및 무니 이완 면적( MLRA ): ML 및 MLRA는 하기 상세한 설명에서 상세하게 기재된 바와 같이 변형된 ASTM D-1646에 의한 무니 점도계를 사용하여 측정한다. 샘플을 회전자의 한 측면에 배치한다. 상부 압반을 공기압에 의하여 하강시켜 공동을 채운다. 상부 및 하부 압반은 125℃에서 전기 가열하고, 제어한다. 회전자를 2 rpm에서 돌리는 토크는 토크 변환기에 의하여 측정한다. 무니 점도계는 2 s-1의 평균 전단율에서 작동시킨다. 압반을 닫은 후 샘플을 1 분 동안 예열시킨다. 그 후, 모터를 출발시키고, 토크는 4 분의 기간 동안 기록한다. 결과는 ML(1+4) 125℃로 기록하며, 여기서 M은 무니 점도수이며, L은 대형 회전자를 나타내며, 1은 분 단위의 예열 시간이며, 4는 모터 출발 후 분 단위로 나타낸 샘플 실시 시간이며, 125℃는 테스트 온도이다.
무니 점도계의 토크 한계치는 약 100 무니 단위이다. 약 100 무니 단위보다 큰 무니 점도 값은 일반적으로 상기 조건 하에서 측정할 수 없다. 그 경우, 비-표준 회전자 설계는 무니 점도계에 대한 동일한 기기 사용이 점성이 더 큰 중합체에 사용되도록 무니 규모 변화에 따라 사용된다. 표준 무니 대형(ML) 회전자보다 직경이 더 작으며, 더 얇은 상기 회전자는 MST―무니 소형 박형으로 지칭된다. 통상적으로, MST 회전자 사용시 테스트는 또한 상이한 시간 및 온도에서 실시된다. 예열 시간은 표준 1 분으로부터 5 분까지 변경되며, 테스트는 표준 125℃ 대신에 200℃에서 실시한다. 그래서, 그 값은 200℃에서 MST(5+4)로 기록할 것이다. 무니 판독 종료시 4 분의 실시 시간은 표준 조건과 동일하게 유지된다는 점에 유의한다. EP 1 519 967에 의하면, MST를 (5+4@200℃)에서 측정시 1개의 MST 지점은 약 5 ML 지점이며, ML은 (1+4@125℃)에서 측정한다. MST 회전자는 하기와 같이 준비하여야 한다:
a. 회전자는 30.48+/-0.03 ㎜의 직경 및 2.8+/-0.03 ㎜의 두께(톱니의 상부)를 가져야 하며, 샤프트는 11 ㎜ 이하의 직경을 가져야 한다.
b. 회전자는 1.6 ㎜ 중심에서 0.8 ㎜ 폭 및 0.25-0.38 ㎜ 깊이의 정사각형 그루브를 갖는 톱니가 있는 면 및 모서리를 가져야 한다. 톱니는 서로 수직으로 그루브의 2개의 세트로 이루어진다(정사각형 망상선을 형성한다).
c. 회전자는 회전자 디스크의 중심선이 다이 공동의 중심선과 +/-0.25 ㎜의 허용 오차 이내로 일치하도록 다이 공동의 중심에 위치하여야 한다. 스페이서 또는 심(shim)은 샤프트를 중간점으로 올리는데 사용할 수 있다.
d. 마모점(회전자의 상부면의 중심에 위치하는 원추형 돌기부)은 회전자의 면과 평평하게 기계 가공되어야 한다.
MLRA 데이타는 회전자가 정지한 후 고무 이완시 무니 점도 측정으로부터 얻는다. MLRA는 1 내지 100 초의 무니 토크-이완 시간 곡선 아래의 적분 면적이다. MLRA는 용융 중합체에서 사슬 이완의 측정이며, 저장된 에너지 용어로 간주될 수 있으며, 이는 인가된 변형률의 제거 후 더 길거나 또는 분지된 중합체 사슬이 더 많은 에너지를 저장할 수 있으며, 이완하는데 더 긴 시간이 소요된다는 것을 시사한다. 그러므로, 이중모드 고무(매우 큰 분자량 및 뚜렷한 조성을 갖는 불연속 중합체 분획의 존재) 또는 장쇄 분지된 고무의 MLRA 값은 동일한 무니 점도 값에서 비교시 넓은 또는 좁은 분자량 고무보다 더 크다.
무니 이완 면적은 중합체의 무니 점도에 의존하며, 무니 점도가 증가됨에 따라 증가된다. 중합체 무니 점도에 대한 의존성을 제거하기 위하여, 보정된 MLRA(cMLRA) 파라미터를 사용하며, 여기서 중합체의 MLRA는 80 무니 점도의 기준에 대하여 정규화한다. cMLRA에 대한 수학식은 하기에 제공한다:
Figure pct00057
여기서 MLRA 및 ML은 125℃에서 측정한 중합체 샘플의 무니 이완 면적 및 무니 점도이다.
용융 지수(I2)는 ASTM D1238에 따라 2.16 kg의 하중을 사용하여 190℃의 온도에서 측정한다. 고 하중 조건에서의 용융 지수(I21)는 ASTM D1238에 따라 21.6 kg의 하중을 사용하여 190℃의 온도에서 측정한다.
밀도는 ASTM D1505에 따라 ASTM D1505에서 기재된 바와 같이 밀도 구배 컬럼을 사용하여 실온으로 서서히(즉, 10 분 이상의 기간에 걸쳐) 냉각시킨 압축 성형 시험체 상에서 측정하고, 밀도가 +/-0.001 g/㎤ 이내에서 일정한 충분한 시간 동안 숙성되도록 한다.
쇼어 경도는 ISO 868에 따라 23℃에서 경도계를 사용하여 측정한다.
응력-변형률 특성, 예컨대 극한 인장 강도, 극한 신장율 및 100% 탄성률은 2 ㎜ 두께의 압축 성형 플라크 상에서 23℃에서 인스트론(Instron) 테스트 기기를 사용하여 ISO 37에 의하여 측정한다.
실험
Cat-Hf(복합체 5) 및 Cat-Zr(복합체 6) 및 복합체 33은 하기와 같이 생성하였다.
출발 물질
2-이소프로폭시-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란(알드리치), 2,6-디브로모피리딘(알드리치), 2-브로모요오도벤젠(아크로스(Acros)), 헥산 중의 2.5 M nBuLi(켐탈 게엠베하(Chemetall GmbH)), Pd(PPh3)4(알드리치), 메톡시메틸 클로라이드(알드리치), NaH(광유 중의 60 중량%, 알드리치), THF(머크(Merck)), 에틸 아세테이트(머크), 메탄올(머크), 톨루엔(머크), 헥산(머크), 디클로로메탄(머크), HfCl4(<0.05% Zr, 스트렘(Strem)), ZrCl4(스트렘), Cs2CO3(머크), K2CO3(머크), Na2SO4(악조 노벨(Akzo Nobel)), 실리카 겔 60(40-63 ㎛; 머크), CDCl3(듀테로 게엠베하(Deutero GmbH))를 입수한 상태로 사용하였다. 벤젠-d6(듀테로 게엠베하) 및 디클로로메탄-d2(듀테로 게엠베하)를 사용전 MS 4A 상에서 건조시켰다. 오르가노금속 합성용 THF를 소듐 벤조페논 케틸로부터 새로 증류시켰다. 오르가노금속 합성용 톨루엔 및 헥산을 MS 4A 상에서 건조시켰다. 문헌[Organic Letters, 2015, 17(9), 2242-2245]에 기재된 바와 같이, 2-(아다만탄-1-일)-4-(tert-부틸)페놀을 4-tert-부틸페놀(머크) 및 아다만탄올-1(알드리치)로부터 생성하였다.
2-(아다만탄-1-일)-6-브로모-4-(tert-부틸)페놀
Figure pct00058
400 ㎖의 클로로포름 중의 57.6 g(203 mmol)의 2-(아다만탄-1-일)-4-(tert-부틸)페놀의 용액에 200 ㎖의 클로로포름 중의 10.4 ㎖(203 mmol)의 브롬의 용액을 30 분 동안 실온에서 적가하였다. 생성된 혼합물을 400 ㎖의 물로 희석하였다. 얻은 혼합물을 디클로로메탄(3×100 ㎖)으로 추출하고, 합한 유기 추출물을 5% NaHCO3으로 세정하고, Na2SO4 상에서 건조시킨 후, 증발 건조시켰다. 수율 71.6 g(97%)의 백색 고체. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 7.32 (d, J = 2.3 Hz, 1 H), 7.19 (d, J = 2.3 Hz, 1 H), 5.65 (s, 1 H), 2.18 - 2.03 (m, 9 H), 1.78 (m, 6 H), 1.29 (s, 9 H). 13C NMR (CDCl3, 100 MHz): δ 148.07, 143.75, 137.00, 126.04, 123.62, 112.11, 40.24, 37.67, 37.01, 34.46, 31.47, 29.03.
(1-(3-브로모-5-(tert-부틸)-2-(메톡시메톡시)페닐)아다만탄
Figure pct00059
1,000 ㎖의 THF 중의 71.6 g(197 mmol)의 2-(아다만탄-1-일)-6-브로모-4-(tert-부틸)페놀의 용액에 8.28 g(207 mmol, 60 중량%. 광유 중의)의 수소화나트륨을 일부분씩 나누어 실온에서 첨가하였다. 생성된 현탁액에 16.5 ㎖(217 mmol)의 메톡시메틸 클로라이드를 10 분 동안 실온에서 적가하였다. 얻은 혼합물을 밤새 교반한 후, 1,000 ㎖의 물에 부었다. 얻은 혼합물을 디클로로메탄(3×300 ㎖)으로 추출하고, 합한 유기 추출물을 5% NaHCO3으로 세정하고, Na2SO4 상에서 건조시킨 후, 증발 건조시켰다. 수율 80.3 g(~quant.)의 백색 고체. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 7.39 (d, J = 2.4 Hz, 1 H), 7.27 (d, J = 2.4 Hz, 1 H), 5.23 (s, 2 H), 3.71 (s, 3 H), 2.20 - 2.04 (m, 9 H), 1.82 - 1.74 (m, 6 H), 1.29 (s, 9 H). 13C NMR (CDCl3, 100 MHz): δ 150.88, 147.47, 144.42, 128.46, 123.72, 117.46, 99.53, 57.74, 41.31, 38.05, 36.85, 34.58, 31.30, 29.08.
(2-(3- 아다만탄 -1-일)-5-( tert -부틸)-2-( 메톡시메톡시 )페닐)-4,4,5,5- 테트라메틸 -1,3,2-디옥사보롤란
Figure pct00060
300 ㎖의 무수 THF 중의 22.5 g(55.0 mmol)의 (1-(3-브로모-5-(tert-부틸)-2-(메톡시메톡시)페닐)아다만탄의 용액에 헥산 중의 23.2 ㎖(57.9 mmol, 2.5 M)의 nBuLi을 20 분 동안 -80℃에서 적가하였다. 반응 혼합물을 상기 온도에서 1 시간 동안 교반한 후, 14.5 ㎖(71.7 mmol)의 2-이소프로폭시-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란을 첨가하였다. 얻은 현탁액을 실온에서 1 시간 동안 교반한 후, 300 ㎖의 물에 부었다. 얻은 혼합물을 디클로로메탄(3×300 ㎖)으로 추출하고, 합한 유기 추출물을 Na2SO4 상에서 건조시킨 후, 증발 건조시켰다. 수율 25.0 g(~quant.)의 무색 점성 오일. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 7.54 (d, J = 2.5 Hz, 1 H), 7.43 (d, J = 2.6 Hz, 1 H), 5.18 (s, 2 H), 3.60 (s, 3 H), 2.24 - 2.13 (m, 6 H), 2.09 (br. s., 3 H), 1.85 - 1.75 (m, 6 H), 1.37 (s, 12 H), 1.33 (s, 9 H). 13C NMR (CDCl3, 100 MHz): δ 159.64, 144.48, 140.55, 130.58, 127.47, 100.81, 83.48, 57.63, 41.24, 37.29, 37.05, 34.40, 31.50, 29.16, 24.79.
1-(2'-브로모-5-(tert-부틸)-2-(메톡시메톡시)-[1,1'-비페닐]-3-일)아다만탄
Figure pct00061
200 ㎖의 디옥산 중의 25.0 g(55.0 mmol)의 (2-(3-아다만탄-1-일)-5-(tert-부틸)-2-(메톡시메톡시)페닐)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란의 용액에 15.6 g(55.0 mmol)의 2-브로모요오도벤젠], 19.0 g(137 mmol)의 탄산칼륨 및 100 ㎖의 물을 첨가하였다. 얻은 혼합물을 아르곤으로 10 분 동안 퍼징한 후, 3.20 g(2.75 mmol)의 Pd(PPh3)4을 첨가하였다. 그리하여 얻은 혼합물을 12 시간 동안 100℃에서 교반한 후, 실온으로 냉각하고, 100 ㎖의 물로 희석하였다. 얻은 혼합물을 디클로로메탄(3×100 ㎖)으로 추출하고, 합한 유기 추출물을 Na2SO4 상에서 건조시킨 후, 증발 건조시켰다. 잔류물을 실리카 겔 60 상의 플래쉬 크로마토그래피(40-63 ㎛, 용리제: 헥산-디클로로메탄 = 10:1, vol.)에 의하여 정제하였다. 수율 23.5 g(88%)의 백색 고체. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 7.68 (dd, J = 1.0, 8.0 Hz, 1 H), 7.42 (dd, J = 1.7, 7.6 Hz, 1 H), 7.37 - 7.32 (m, 2 H), 7.20 (dt, J = 1.8, 7.7 Hz, 1 H), 7.08 (d, J = 2.5 Hz, 1 H), 4.53 (d, J = 4.6 Hz, 1 H), 4.40 (d, J = 4.6 Hz, 1 H), 3.20 (s, 3 H), 2.23 - 2.14 (m, 6 H), 2.10 (br. s., 3 H), 1.86 - 1.70 (m, 6 H), 1.33 (s, 9 H). 13C NMR (CDCl3, 100 MHz): δ 151.28, 145.09, 142.09, 141.47, 133.90, 132.93, 132.41, 128.55, 127.06, 126.81, 124.18, 123.87, 98.83, 57.07, 41.31, 37.55, 37.01, 34.60, 31.49, 29.17.
2-(3'-( 아다만탄 -1-일)-5'-( tert -부틸)-2'-( 메톡시메톡시 )-[1,1'-비페닐]-2-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란
Figure pct00062
500 ㎖의 무수 THF 중의 30.0 g(62.1 mmol)의 1-(2'-브로모-5-(tert-부틸)-2-(메톡시메톡시)-[1,1'-비페닐]-3-일)아다만탄의 용액에 헥산 중의 25.6 ㎖(63.9 mmol, 2.5 M)의 nBuLi을 20 분 동안 -80℃에서 적가하였다. 반응 혼합물을 상기 온도에서 1 시간 동안 교반한 후, 16.5 ㎖(80.7 mmol)의 2-이소프로폭시-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란을 첨가하였다. 얻은 현탁액을 실온에서 1 시간 동안 교반한 후, 300 ㎖의 물에 부었다. 얻은 혼합물을 디클로로메탄(3×300 ㎖)으로 추출하고, 합한 유기 추출물을 Na2SO4 상에서 건조시킨 후, 증발 건조시켰다. 수율 32.9 g(~quant.)의 무색 유리질 고체. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 7.75 (d, J = 7.3 Hz, 1 H), 7.44 - 7.36 (m, 1 H), 7.36 - 7.30 (m, 2 H), 7.30 - 7.26 (m, 1 H), 6.96 (d, J = 2.4 Hz, 1 H), 4.53 (d, J = 4.7 Hz, 1 H), 4.37 (d, J = 4.7 Hz, 1 H), 3.22 (s, 3 H), 2.26 - 2.14 (m, 6 H), 2.09 (br. s., 3 H), 1.85 - 1.71 (m, 6 H), 1.30 (s, 9 H), 1.15 (s, 6 H), 1.10 (s, 6 H). 13C NMR (CDCl3, 100 MHz): δ 151.35, 146.48, 144.32, 141.26, 136.15, 134.38, 130.44, 129.78, 126.75, 126.04, 123.13, 98.60, 83.32, 57.08, 41.50, 37.51, 37.09, 34.49, 31.57, 29.26, 24.92, 24.21.
(2',2'''- (피리딘-2,6-디일)비스( (3- 아다만탄 -1-일)-5-( tert -부틸)-[1,1'-비페닐]-2-올))
Figure pct00063
140 ㎖의 디옥산 중의 32.9 g(62.0 mmol)의 2-(3'-(아다만탄-1-일)-5'-(tert-부틸)-2'-(메톡시메톡시)-[1,1'-비페닐]-2-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란의 용액에 7.35 g(31.0 mmol)의 2,6-디브로모피리딘을 첨가하고, 50.5 g(155 mmol)의 탄산세슘 및 70 ㎖의 물을 첨가하였다. 얻은 혼합물을 아르곤으로 10 분 동안 퍼징한 후, 3.50 g(3.10 mmol)의 Pd(PPh3)4을 첨가하였다. 상기 혼합물을 12 시간 동안 100℃에서 교반한 후, 실온으로 냉각시키고, 50 ㎖의 물로 희석하였다. 얻은 혼합물을 디클로로메탄(3×50 ㎖)으로 추출하고, 합한 유기 추출물을 Na2SO4 상에서 건조시킨 후, 증발 건조시켰다. 생성된 오일에 300 ㎖의 THF, 300 ㎖의 메탄올 및 21 ㎖의 12 N HCl을 첨가하였다. 반응 혼합물을 밤새 60℃에서 교반한 후, 500 ㎖의 물에 부었다. 얻은 혼합물을 디클로로메탄(3×350 ㎖)으로 추출하고, 합한 유기 추출물을 5% NaHCO3으로 세정하고, Na2SO4 상에서 건조시킨 후, 증발 건조시켰다. 잔류물을 실리카 겔 60 상의 플래쉬 크로마토그래피(40-63 ㎛, 용리제: 헥산-에틸 아세테이트 = 10:1, vol.)에 의하여 정제하였다. 얻은 유리질 고체를 70 ㎖의 n-펜탄으로 마쇄시키고, 얻은 침전물을 여과하고, 2×20 ㎖의 n-펜탄으로 세정하고, 진공 하에서 건조시켰다. 백색 분말로서 2종의 이성질체의 혼합물 수율 21.5 g(87%). 1H NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 8.10 + 6.59 (2s, 2H), 7.53 - 7.38 (m, 10H), 7.09 + 7.08 (2d, J = 2.4 Hz, 2H), 7.04 + 6.97 (2d, J = 7.8 Hz, 2H), 6.95 + 6.54 (2d, J = 2.4 Hz), 2.03 - 1.79 (m, 18H), 1.74 - 1.59 (m, 12H), 1.16 + 1.01 (2s, 18H). 13C NMR (CDCl3, 100 MHz, *로 표지한 소수의 이성질체 이동): δ 157.86, 157.72*, 150.01, 149.23*, 141.82*, 141.77, 139.65*, 139.42, 137.92, 137.43, 137.32*, 136.80, 136.67*, 136.29*, 131.98*, 131.72, 130.81, 130.37*, 129.80, 129.09*, 128.91, 128.81*, 127.82*, 127.67, 126.40, 125.65*, 122.99*, 122.78, 122.47, 122.07*, 40.48, 40.37*, 37.04, 36.89*, 34.19*, 34.01, 31.47, 29.12, 29.07*.
디메틸하프늄(2',2'''- (피리딘-2,6-디일)비스( (3- 아다만탄 -1-일)-5-( tert -부틸)-[1,1'-비페닐]-2-올레이트))(Cat-Hf; 복합체 5)
Figure pct00064
250 ㎖의 무수 톨루엔 중의 3.22 g(10.05 mmol)의 사염화하프늄(<0.05% Zr)의 현탁액에 디에틸 에테르 중의 14.6 ㎖(42.2 mmol, 2.9 M)의 MeMgBr을 한번에 주사기에 의하여 0℃에서 첨가하였다. 생성된 현탁액을 1 분 동안 교반하고, 8.00 g(10.05 mmol)의 (2',2'''-(피리딘-2,6-디일)비스((3-아다만탄-1-일)-5-(tert-부틸)-[1,1'-비페닐]-2-올))을 일부분씩 나누어 1 분 동안 첨가하였다. 반응 혼합물을 36 시간 동안 실온에서 교반한 후, 증발시켜 거의 건조시켰다. 얻은 고체를 2×100 ㎖의 고온의 톨루엔으로 추출하고, 합한 유기 추출물을 셀라이트 503의 얇은 패드에 여과하였다. 그 다음, 여과액을 증발 건조시켰다. 잔류물을 50 ㎖의 n-헥산으로 마쇄시키고, 얻은 침전물을 여과하고(G3), 20 ㎖의 n-헥산(2×20 ㎖)으로 세정한 후, 진공 하에서 건조시켰다. 수율 6.66 g(61%, ~1:1 n-헥산과의 용매화물)의 밝은 베이지색 고체. C59H69HfNO2×1.0(C6H14)에 대한 이론치: C, 71.70; H, 7.68; N, 1.29. 실측치: C 71.95; H, 7.83; N 1.18. 1H NMR (C6D6, 400 MHz): δ 7.58 (d, J = 2.6 Hz, 2 H), 7.22 - 7.17 (m, 2 H), 7.14 - 7.08 (m, 4 H), 7.07 (d, J = 2.5 Hz, 2 H), 7.00 - 6.96 (m, 2 H), 6.48 - 6.33 (m, 3 H), 2.62 - 2.51 (m, 6H), 2.47 - 2.35 (m, 6H), 2.19 (br.s, 6H), 2.06 - 1.95 (m, 6H), 1.92 - 1.78 (m, 6H), 1.34 (s, 18 H), -0.12 (s, 6 H). 13C NMR (C6D6, 100 MHz): δ 159.74, 157.86, 143.93, 140.49, 139.57, 138.58, 133.87, 133.00, 132.61, 131.60, 131.44, 127.98, 125.71, 124.99, 124.73, 51.09, 41.95, 38.49, 37.86, 34.79, 32.35, 30.03.
디메틸지르코늄(2',2'''- (피리딘-2,6-디일)비스( (3- 아다만탄 -1-일)-5-( tert -부틸)-[1,1'-비페닐]-2-올레이트))(Cat-Zr; 복합체 6)
Figure pct00065
300 ㎖의 무수 톨루엔 중의 2.92 g(12.56 mmol)의 사염화지르코늄의 현탁액에 디에틸 에테르 중의 18.2 ㎖(52.7 mmol, 2.9 M)의 MeMgBr을 한번에 주사기에 의하여 0℃에서 첨가하였다. 생성된 현탁액에 10.00 g(12.56 mmol)의 (2',2'''-(피리딘-2,6-디일)비스((3-아다만탄-1-일)-5-(tert-부틸)-[1,1'-비페닐]-2-올))을 한번에 즉시 첨가하였다. 반응 혼합물을 2 시간 동안 실온에서 교반한 후, 증발시켜 거의 건조시켰다. 얻은 고체를 2×100 ㎖의 고온의 톨루엔으로 추출하고, 합한 유기 추출물을 셀라이트 503의 얇은 패드에 여과하였다. 그 다음, 여과액을 증발 건조시켰다. 잔류물을 50 ㎖의 n-헥산으로 마쇄시키고, 얻은 침전물을 여과하고(G3), n-헥산(2×20 ㎖)으로 세정한 후, 진공 하에서 건조시켰다. 수율 8.95 g(74%, ~1:0.5 n-헥산과의 용매화물)의 베이지색 고체. C59H69ZrNO2×0.5(C6H14)에 대한 이론치: C, 77.69; H, 7.99; N, 1.46. 실측치: C 77.90; H, 8.15; N 1.36. 1H NMR (C6D6, 400 MHz): δ 7.56 (d, J = 2.6 Hz, 2 H), 7.20 - 7.17 (m, 2 H), 7.14 - 7.07 (m, 4 H), 7.07 (d, J = 2.5 Hz, 2 H), 6.98 - 6.94 (m, 2 H), 6.52 - 6.34 (m, 3 H), 2.65 - 2.51 (m, 6H), 2.49 - 2.36 (m, 6H), 2.19 (br.s., 6H), 2.07 - 1.93 (m, 6H), 1.92 - 1.78 (m, 6H), 1.34 (s, 18 H), 0.09 (s, 6 H). 13C NMR (C6D6, 100 MHz): δ 159.20, 158.22, 143.79, 140.60, 139.55, 138.05, 133.77, 133.38, 133.04, 131.49, 131.32, 127.94, 125.78, 124.65, 124.52, 42.87, 41.99, 38.58, 37.86, 34.82, 32.34, 30.04.
(3-( 아다만탄 -1-일)-2-( 메톡시메톡시 )-5-(2,4,4- 트리메틸펜탄 -2-일)페닐)리튬
Figure pct00066
헥산(100 ㎖)을 1-(2-(메톡시메톡시)-5-(2,4,4-트리메틸펜탄-2-일)페닐)아다만탄(12.15 g, 31.59 mmol)에 첨가하여 맑은 담황색 용액을 형성하였다. BuLi(12.69 ㎖, 31.59 mmol)을 적가하여 황색 용액을 형성하였다. DME(3.284 ㎖, 31.59 mmol)를 신속하게 첨가하였다. 밤새 교반 후, 백색 고체를 프릿 상에서 수집하고, 헥산(3×10 ㎖)으로 세정하였다. 고체를 감압 하에서 건조시켰다. HNMR 분석은 0.88 equiv의 DME의 존재를 나타냈다. 추가로 정제하지 않고 사용하였다. 수율: 8.36 g, 56.3 %.
1-(2'- 브로모 -2-( 메톡시메톡시 )-5-(2,4,4- 트리메틸펜탄 -2-일)-[1,1'-비페닐]-3-일)아다만탄
Figure pct00067
톨루엔(120 ㎖)을 (3-(아다만탄-1-일)-2-(메톡시메톡시)-5-(2,4,4-트리메틸펜탄-2-일)페닐)리튬(dme)0.88(0.36 g, 17.79 mmol)에 첨가하여 현탁액을 형성하였다. 1-브로모-2-클로로벤젠(3.747 g, 19.57 mmol)의 톨루엔 용액(25 ㎖)을 3.5 시간에 걸쳐 적가하였다. 밤새 교반한 후, 흐린 혼합물을 분별 깔때기로 옮기고, 물(5×50 ㎖)에 이어서 염수(2×10 ㎖)로 추출하였다. 유기상을 MgSO4 상에서 건조시키고, 여과하고, 담황색 오일로 증발시켰다. HNMR 분석은 미정제 생성물 중의 0.5 equiv의 톨루엔의 존재를 나타낸다. 추가로 정제하지 않고 사용하였다. 수율: 9.92 g, 95.2%.
2-(3'-( 아다만탄 -1-일)-2'-( 메톡시메톡시 )-5'-(2,4,4- 트리메틸펜탄 -2-일)-[1,1'-비페닐]-2-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란
Figure pct00068
헥산(200 ㎖)을 1-(2'-브로모-2-(메톡시메톡시)-5-(2,4,4-트리메틸펜탄-2-일)-[1,1'-비페닐]-3-일)아다만탄(9.92 g, 16.94 mmol)에 첨가하여 맑은 용액을 형성하였다. 혼합물을 -40℃로 냉각시키고, BuLi(6.84 ㎖, 17.79 mmol)을 적가하였다. 20 분 동안 교반한 후, 혼합물을 저온 배쓰로부터 꺼내고, 거의 상온으로 25 분에 걸쳐 가온되도록 하였다. 그 후, 혼합물을 -40℃로 냉각시키고, 2-이소프로폭시-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란(4.964 g, 26.68 mmol)의 저온의 헥산 용액(2 ㎖)을 한번에 첨가하였다. 혼합물을 상온으로 서서히 가온되도록 한 후, 상온에서 교반하였다. 1 시간 후, 흐린 혼합물을 분별 깔때기에 붓고, 수성층이 중성이 될 때까지 물(6×100 ㎖)로 추출하였다. 유기 상을 염수(2×20 ㎖)로 추출하였다. 유기 상을 MgSO4 상에서 건조시키고, 여과하고, 수일 동안 감압 하에서 건조시켜 생성물을 무정형 고체로서 얻었다. 추가로 정제하지 않고 사용하였다. 수율: 9.197 g, 92.6%.
2',2'''- (피리딘-2,6-디일)비스(3-( ( 3r,5r,7r )- 아다만탄 -1-일)-5-(2,4,4- 트리메틸펜탄 -2-일)-[1'',1'''-비페닐]-2-올)
Figure pct00069
500 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 2-(3'-(아다만탄-1-일)-2'-(메톡시메톡시)-5'-(2,4,4-트리메틸펜탄-2-일)-[1,1'-비페닐]-2-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란(9.197 g, 15.68 mmol), 2,6-디브로모피리딘(1.783 g, 7.525 mol), Na2CO3(4.154 g, 39.19 mmol), 디옥산(180 ㎖) 및 물(90 ㎖)을 가하였다. 혼합물을 질소로 50 분 동안 살포한 후, 고체 Pd(PPh3)4(0.906 g, 0.784 mmol)를 첨가하였다. 혼합물을 추가적인 40 분 동안 살포한 후, 신속하게 교반하고, 100℃에서 유지된 오일 배쓰 내에서 가열하였다. 20 시간 후, 휘발물을 증발시켜 황색의 발포 고체를 얻었다. 고체를 분쇄하고, 물(200 ㎖)과 함께 수분 동안 교반하였다. 그 후, 고체를 프릿 상에서 수집하고, 물(3×200 ㎖)로 세정하였다. 그 후, 황색 고체를 감압 하에서 건조시켰다. 메탄올(100 ㎖), thf(100 ㎖) 및 진한 HCl(7 ㎖)을 첨가하고, 혼합물을 60℃로 밤새 가열하였다. 그 후, 휘발물을 증발시키고, 잔류물을 에테르(200 ㎖)로 추출하고, 분별 깔때기에 로딩하였다. 유기 상을 묽은 NaHCO3(100 ㎖), 물(4×150 ㎖)에 이어서 염수(20 ㎖)로 추출하였다. 유기 상을 MgSO4 상에서 건조시킨 후, 증발시켜 발포 황색 고체(8.4 g)로 증발시켰다. 미정제 생성물을 SiO2 상에서 정제하고, 이소헥산 중의 1-5% EtOAc로 추출하였다. 수율: 4.92 g, 72.0%.
디클로로지르코늄 (2',2'''- (피리딘-2,6-디일)비스(3-( ( 3r,5r,7r )- 아다만탄 -1-일)-5-(2,4,4-트리메틸펜탄-2-일)-[1'',1'''-비페닐]-2-올레이트))(복합체 33- 디클로라이드 )
Figure pct00070
벤젠(4 ㎖)을 ZrCl2(NMe2)2(dme)(0.0374 g, 0.110 mmol)에 첨가하여 약간 흐린 용액을 형성하였다. 그 후, 2',2'''-(피리딘-2,6-디일)비스(3-((3r,5r,7r)-아다만탄-1-일)-5-(2,4,4-트리메틸펜탄-2-일)-[1'',1'''-비페닐]-2-올)(0.0998 g, 0.110 mmol) 및 약간의 톨루엔(2 ㎖)을 첨가하고, 혼합물을 35℃에서 교반하였다. 30 분 후, HNMR 분석을 위하여 분액을 취하고, 이는 추정되는 디클로라이드의 매우 뚜렷한 형성을 나타냈다. 그 후, 용액을 80℃로 25 분 동안 가열하였다. 휘발물을 증발시키고, 잔류물을 감압 하에서 건조시켰다. 잔류물을 고온의 이소헥산(8 ㎖)으로 추출하고, 여과하였다. 휘발물을 증발시켜 백색 고체를 얻고, 이를 감압 하에서 80℃에서 약 5 분 동안 건조시켰다. 수율: 0.0948 g, 80.7%.
디메틸지르코늄(2',2'''- (피리딘-2,6-디일)비스(3-( ( 3r,5r,7r )- 아다만탄 -1-일)-5-(2,4,4-트리메틸펜탄-2-일)-[1'',1'''-비페닐]-2-올레이트))(복합체 33)
Figure pct00071
톨루엔(6 ㎖)을 복합체 33-디클로라이드(0.0948 g, 0.0887 mmol)에 첨가하여 맑은 무색 용액을 형성하였다. 혼합물을 -15℃로 냉각시키고, MeMgBr(0.0995 ㎖, 0.326 mmol)을 첨가하였다. 혼합물을 상온으로 약 15 분에 걸쳐 가온되도록 하였다. 1 시간 후, 용액을 증발시켜 잔류물을 얻고, 약간의 이소헥산(1 ㎖)을 첨가하였다. 혼합물을 교반하고, 증발시켰다. 약간의 이소헥산(1 ㎖)을 첨가하여 잔류물을 용해시킨 후, 휘발물을 다시 증발시켰다. 그 후, 잔류물을 감압 하에서 건조시켰다. 그 후, 잔류물을 이소헥산(10 ㎖)으로 추출하고, 셀라이트(Celite) 503에 여과하고, 증발시켜 잔류물을 얻고, 이를 감압 하에서 건조시켰다. 바이알로부터 긁어모아 복합체 33을 담갈색 고체로서 얻었다. 수율: 0.0819 g, 90.0%.
중합
중합은 연속 교반 탱크 반응기 계 내에서 실시하였다. 1 리터 오토클레이브 반응기에는 교반기, 압력 제어기, 및 온도 제어기가 있는 물 냉각/증기 가열 부재가 장착된다. 반응기는 액체 충전 조건에서 반응기 압력에서 반응물 혼합물의 과잉의 버블링점 압력에서 작동시켜 반응물을 액체 상으로 유지하였다. 프로필렌(임의적인) 및 이소헥산을 펄사(Pulsa) 공급 펌프에 의하여 반응기에 펌핑하고, 옥텐(임의적인)을 유지 탱크 내에서 N2 헤드 압력 하에 공급하였다. 액체의 모든 흐름 속도는 코리올리스(Coriolis) 질량 흐름 제어기(브룩스(Brooks)로부터의 퀀텀(Quantim) 시리즈)를 사용하여 제어하였다. 에틸렌 및 수소는 브룩스 흐름 제어기를 통하여 그 자체의 압력 하에서 기체로서 유동시켰다. 에틸렌, 수소 및 알파 올레핀 공급물을 1개의 스트림으로 합한 후, 적어도 0℃로 냉각시킨 예냉 이소헥산 스트림과 혼합하였다. 그 후, 혼합물을 단일 라인을 통하여 반응기에 공급하였다. 트리(n-옥틸)알루미늄(TNOA)의 용액을 반응기에 투입하기 직전에 합한 용매 및 단량체 스트림에 첨가하였다. 촉매 용액을 반응기에 ISCO 주사기 펌프를 사용하여 분리된 라인을 통하여 공급하였다.
이소헥산(용매로서 사용함) 및 단량체(예, 에틸렌, 옥텐 및 프로필렌)를 알루미나 및 분자체의 층 상에서 정제하였다. 촉매 용액의 제조를 위한 톨루엔을 동일한 기술에 의하여 정제하였다.
복합체 Cat-Zr(복합체 6)은 실시예 1 내지 17에 사용하였다. 촉매 용액은 복합체 Cat-Zr(약 20 mg)을 N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(펜타플루오로페닐) 보레이트와 약 1:1의 몰비로 900 ㎖의 톨루엔 중에서 합하여 생성하였다. 트리-n-옥틸 알루미늄(TNOA)의 용액(헥산 중의 25 중량%, 시그마 알드리치(Sigma Aldrich))을 이소헥산 중에서 2.7×10- 3 mol/ℓ의 농도로 추가로 희석하였다.
반응기 내에서 생성된 중합체는 압력을 대기압으로 감압시키는 배압 제어 밸브를 통하여 배출시켰다. 이는 용액 중의 미전환 단량체가 증기 액체 분리기의 상부로부터 배출되는 증기 상으로 플래쉬 처리되게 하였다. 주로 중합체 및 용매를 포함하는 액체 상을 중합체 회수를 위하여 수집하였다. 수집된 샘플을 우선 후드 내에서 공기 건조시켜 대부분의 용매를 증발시킨 후, 진공 오븐 내에서 약 90℃의 온도에서 약 12 시간 동안 건조시켰다. 진공 오븐 건조된 샘플을 계량하여 수율을 얻었다. 에틸렌-옥텐 공중합체에 대한 상세한 공정 조건 및 일부 특징화 데이타는 실시예 1 내지 10에 대하여 하기 표 2에 제시한다. 에틸렌-프로필렌 공중합체에 대한 상세한 공정 조건 및 일부 특징화 데이타는 실시예 11 내지 17에 대하여 하기 표 3에 제시한다.
Figure pct00072
Figure pct00073
Figure pct00074
Figure pct00075
Figure pct00076
임의의 우선권 서류 및/또는 테스트 절차를 포함한 본원에 기재된 모든 문헌은 본문과 부합되는 정도로 본원에 참조로 포함된다. 본 발명의 형태를 예시 및 기재하면서 상기 일반적인 기재 및 구체적인 실시양태로부터 명백한 바와 같이, 다양한 변형예는 본 발명의 기술적사상 및 범주로부터 벗어남 없이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 이에 의하여 제한되는 것으로 의도하지 않는다. 마찬가지로, 용어 "포함하는(comprising)"은 용어 "포함하는(including)"과 동의어로 간주한다. 마찬가지로 조성, 구성원 또는 구성원의 군이 전환 어구 "포함하는(comprising)"에 선행할 때마다, 이는 또한 상기 조성, 구성원 또는 구성원들의 열거에 이어서 "~로 본질적으로 이루어진", "~로 이루어진", "~로 이루어진 군으로부터 선택된" 또는 "~인"의 전환 어구와 동일한 조성, 구성원의 군으로 간주하는 것으로 이해되고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

Claims (44)

  1. 중합 방법으로서,
    균질한 상으로 에틸렌, 및 C3-C40 알파 올레핀으로부터 선택된 임의적인 공단량체를, 활성화제 및 하기 화학식 (I)에 의하여 나타낸 촉매 화합물을 포함하는 촉매계와 접촉시키는 단계; 및
    35 몰% 초과의 에틸렌을 포함하는 중합체를 얻는 단계
    를 포함하는 중합 방법:
    Figure pct00077

    상기 식에서,
    M은 3, 4, 5 또는 6족 전이 금속 또는 란탄족이며;
    E 및 E'는 각각 독립적으로 O, S 또는 NR9이며, 여기서 R9는 독립적으로 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌 또는 헤테로원자 함유 기이며;
    Q는 금속 M으로의 배위 결합을 형성하는 14, 15 또는 16족 원자이며;
    A1QA1'는 3-원자 가교(bridge)를 경유하여 A2를 A2'에 연결하는 4 내지 40개의 비수소 원자를 함유하는 헤테로시클릭 루이스 염기의 일부이며, Q는 3-원자 가교의 중심 원자이고, A1 및 A1'는 독립적으로 C, N 또는 C(R22)이며, 여기서 R22는 수소, C1-C20 히드로카르빌, C1-C20 치환된 히드로카르빌로부터 선택되며;
    Figure pct00078
    는 2-원자 가교를 경유하여 A1을 E-결합된 아릴 기에 연결하는 2 내지 40개의 비수소 원자를 함유하는 2가 기이며;
    Figure pct00079
    는 2-원자 가교를 경유하여 A1'를 E'-결합된 아릴 기에 연결하는 2 내지 40개의 비수소 원자를 함유하는 2가 기이며;
    L은 루이스 염기이며;
    X는 음이온성 리간드이며;
    n은 1, 2 또는 3이며;
    m은 0, 1 또는 2이며;
    n+m은 4 이하이며;
    각각의 R1, R2, R3, R4, R1', R2', R3' 및 R4'는 독립적으로 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기이며,
    R1 및 R2, R2 및 R3, R3 및 R4, R1' 및 R2', R2' 및 R3', R3' 및 R4' 중 하나 이상은 연결되어 5, 6, 7 또는 8개의 고리 원자를 각각 갖는 하나 이상의 치환된 히드로카르빌 고리, 비치환된 히드로카르빌 고리, 치환된 헤테로시클릭 고리 또는 비치환된 헤테로시클릭 고리를 형성할 수 있으며, 여기서 고리 상의 치환들은 연결되어 추가 고리를 형성할 수 있으며;
    임의의 2개의 L 기는 함께 연결되어 2좌배위자 루이스 염기를 형성할 수 있으며;
    X 기는 L 기에 연결되어 1가음이온성 2좌배위자 기를 형성할 수 있으며;
    임의의 2개의 X 기는 함께 연결되어 2가음이온성 리간드 기를 형성할 수 있다.
  2. 제1항에 있어서, 촉매 화합물은 하기 화학식 (II)에 의하여 나타내는 것인 중합 방법:
    Figure pct00080

    상기 식에서,
    M은 3, 4, 5 또는 6족 전이 금속 또는 란탄족이며;
    E 및 E'는 각각 독립적으로 O, S 또는 NR9이며, 여기서 R9는 독립적으로 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌 또는 헤테로원자 함유 기이며;
    각각의 L은 독립적으로 루이스 염기이며;
    각각의 X는 독립적으로 음이온성 리간드이며;
    n은 1, 2 또는 3이며;
    m은 0, 1 또는 2이며;
    n+m은 4 이하이며;
    각각의 R1, R2, R3, R4, R1', R2', R3' 및 R4'는 독립적으로 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기이거나, 또는 R1 및 R2, R2 및 R3, R3 및 R4, R1' 및 R2', R2' 및 R3', R3' 및 R4' 중 하나 이상은 연결되어 5, 6, 7 또는 8개의 고리 원자를 각각 갖는 하나 이상의 치환된 히드로카르빌 고리, 비치환된 히드로카르빌 고리, 치환된 헤테로시클릭 고리 또는 비치환된 헤테로시클릭 고리를 형성할 수 있으며, 여기서 고리 상의 치환들은 연결되어 추가 고리를 형성할 수 있으며;
    임의의 2개의 L 기는 함께 연결되어 2좌배위자 루이스 염기를 형성할 수 있으며;
    X 기는 L 기에 연결되어 1가음이온성 2좌배위자 기를 형성할 수 있으며;
    임의의 2개의 X 기는 함께 연결되어 2가음이온성 리간드 기를 형성할 수 있으며;
    각각의 R5, R6, R7, R8, R5', R6', R7', R8', R10, R11 및 R12는 독립적으로 수소, C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 또는 헤테로원자 함유 기이거나, 또는 R5 및 R6, R6 및 R7, R7 및 R8, R5' 및 R6', R6' 및 R7', R7' 및 R8', R10 및 R11, 또는 R11 및 R12 중 하나 이상은 연결되어 5, 6, 7 또는 8개의 고리 원자를 각각 갖는 하나 이상의 치환된 히드로카르빌 고리, 비치환된 히드로카르빌 고리, 치환된 헤테로시클릭 고리 또는 비치환된 헤테로시클릭 고리를 형성할 수 있으며, 여기서 고리 상의 치환은 연결되어 추가 고리를 형성할 수 있다.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, M은 Hf, Zr 또는 Ti인 중합 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, E 및 E'는 각각 O인 중합 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, R1 및 R1'는 독립적으로 C4-C40 3급 히드로카르빌 기인 중합 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, R1 및 R1'는 독립적으로 C4-C40 시클릭 3급 히드로카르빌 기인 중합 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, R1 및 R1'는 독립적으로 C4-C40 폴리시클릭 3급 히드로카르빌 기인 중합 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 X는 독립적으로 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환된 또는 비치환된 히드로카르빌 라디칼, 히드리드, 아미드, 알콕시드, 술피드, 포스파이드, 할라이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 (2개의 X는 융합된 고리 또는 고리계의 일부를 형성할 수 있는) 것인 중합 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 L은 독립적으로 에테르, 티오에테르, 아민, 포스핀, 에틸 에테르, 테트라히드로푸란, 디메틸술피드, 트리에틸아민, 피리딘, 알켄, 알킨, 알렌 및 카르벤, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 임의로 2개 이상의 L은 융합된 고리 또는 고리계의 일부를 형성할 수 있는 것인 중합 방법.
  10. 제1항에 있어서, M은 Zr 또는 Hf이고, Q는 질소이며, A1 및 A1'는 둘다 탄소이고, E 및 E'는 둘다 산소이며, R1 및 R1'는 둘다 C4-C20 시클릭 3급 알킬인 중합 방법.
  11. 제1항에 있어서, M은 Zr 또는 Hf이고, Q는 질소이며, A1 및 A1'는 둘다 탄소이고, E 및 E'는 둘다 산소이며, R1 및 R1'는 둘다 아다만탄-1-일 또는 치환된 아다만탄-1-일인 중합 방법.
  12. 제1항에 있어서, M은 Zr 또는 Hf이고, Q는 질소이며, A1 및 A1'는 둘다 탄소이고, E 및 E'는 둘다 산소이며, X는 메틸 또는 클로로이고, n은 2인 중합 방법.
  13. 제1항에 있어서, Q는 질소이고, A1 및 A1'는 둘다 탄소이며, R1 및 R1'는 둘다 수소이고, E 및 E'는 둘다 NR9이며, 여기서 R9는 C1-C40 히드로카르빌, C1-C40 치환된 히드로카르빌 또는 헤테로원자 함유 기로부터 선택되는 것인 중합 방법.
  14. 제1항에 있어서, Q는 탄소이고, A1 및 A1'는 둘다 질소이며, E 및 E'는 둘다 산소인 중합 방법.
  15. 제1항에 있어서, Q는 탄소이고, A1은 질소이며, A1'는 C(R22)이고, E 및 E'는 둘다 산소이며, 여기서 R22는 수소, C1-C20 히드로카르빌, C1-C20 치환된 히드로카르빌로부터 선택되는 것인 중합 방법.
  16. 제1항에 있어서, 헤테로시클릭 루이스 염기는 하기 화학식에 의하여 나타낸 기로부터 선택되는 것인 중합 방법:
    Figure pct00081

    상기 식에서, 각각의 R23은 독립적으로 수소, C1-C20 알킬 및 C1-C20 치환된 알킬로부터 선택된다.
  17. 제2항에 있어서, M은 Zr 또는 Hf이고, E 및 E'는 둘다 산소이며, R1 및 R1'는 둘다 C4-C20 시클릭 3급 알킬인 중합 방법.
  18. 제2항에 있어서, M은 Zr 또는 Hf이고, E 및 E'는 둘다 산소이며, R1 및 R1'는 둘다 아다만탄-1-일 또는 치환된 아다만탄-1-일인 중합 방법.
  19. 제2항에 있어서, M은 Zr 또는 Hf이고, E 및 E'는 둘다 산소이며, 각각의 R1, R1', R3 및 R3'는 아다만탄-1-일 또는 치환된 아다만탄-1-일인 중합 방법.
  20. 제2항에 있어서, M은 Zr 또는 Hf이고, E 및 E'는 둘다 산소이며, R1 및 R1'는 둘다 C4-C20 시클릭 3급 알킬이고, R7 및 R7'는 둘다 C1-C20 알킬인 중합 방법.
  21. 제2항에 있어서, M은 Zr 또는 Hf이고, E 및 E'는 둘다 O이며, R1 및 R1'는 둘다 C4-C20 시클릭 3급 알킬이고, R7 및 R7'는 둘다 C1-C20 알킬인 중합 방법.
  22. 제2항에 있어서, M은 Zr 또는 Hf이고, E 및 E'는 둘다 O이며, R1 및 R1'는 둘다 C4-C20 시클릭 3급 알킬이고, R7 및 R7'는 둘다 C1-C3 알킬인 중합 방법.
  23. 제1항에 있어서, 촉매 화합물은 하기 화학식 중 하나 이상에 의하여 나타내는 것인 중합 방법:
    Figure pct00082

    Figure pct00083

    Figure pct00084
  24. 제1항에 있어서, 촉매 화합물은 하기 중 하나 이상인 중합 방법:
    Figure pct00085
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 활성화제는 알루목산 또는 비-배위 음이온을 포함하는 것인 중합 방법.
  26. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 활성화제는 비-방향족-탄화수소 용매 중에서 가용성인 중합 방법.
  27. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 촉매계는 방향족 용매를 함유하지 않는 것인 중합 방법.
  28. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 활성화제는 하기 화학식에 의하여 나타내는 것인 중합 방법:
    Figure pct00086

    상기 식에서, Z는 (L-H) 또는 환원성 루이스 산이고, L은 중성 루이스 염기이며; H는 수소이고; (L-H)+는 브뢴스테드산이며; Ad-는 하전 d-를 갖는 비-배위 음이온이고; d는 1 내지 3의 정수이다.
  29. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 활성화제는 하기 화학식에 의하여 나타내는 것인 중합 방법:
    Figure pct00087

    상기 식에서,
    E는 질소 또는 인이고;
    d는 1, 2 또는 3이며;
    k는 1, 2 또는 3이고;
    n은 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이며;
    n-k=d이고;
    R1', R2' 및 R3'는 독립적으로 하나 이상의 알콕시 기, 실릴 기, 할로겐 원자 또는 할로겐 함유 기로 임의로 치환된 C1-C50 히드로카르빌 기이며,
    여기서 R1', R2' 및 R3'은 함께 15개 이상의 탄소 원자를 포함하고;
    Mt는 원소주기율표의 13족으로부터 선택된 원소이며;
    각각의 Q는 독립적으로 히드리드, 가교된 또는 비가교된 디알킬아미도, 할라이드, 알콕시드, 아릴옥시드, 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 할로카르빌, 치환된 할로카르빌 또는 할로치환된-히드로카르빌 라디칼이다.
  30. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 활성화제는 하기 화학식에 의하여 나타내는 것인 중합 방법:
    Figure pct00088

    상기 식에서, Ad-는 하전 d-를 갖는 비-배위 음이온이며; d는 1 내지 3의 정수이며; (Z)d +는 하기 중 하나 이상에 의하여 나타낸다.
    Figure pct00089

    Figure pct00090
  31. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 활성화제는 하기 중 하나 이상인 중합 방법:
    N-메틸-4-노나데실-N-옥타데실벤젠아미늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    N-메틸-4-노나데실-N-옥타데실벤젠아미늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
    디옥타데실메틸암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    디옥타데실메틸암모늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
    N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    트리페닐카르베늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    트리메틸암모늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
    트리에틸암모늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
    트리프로필암모늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
    트리(n-부틸)암모늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
    트리(t-부틸)암모늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
    N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
    N,N-디에틸아닐리늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
    N,N-디메틸-(2,4,6-트리메틸아닐리늄) 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
    트로필륨 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
    트리페닐카르베늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
    트리페닐포스포늄 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
    트리에틸실릴리움 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
    벤젠(디아조늄) 테트라키스(퍼플루오로나프탈레닐)보레이트,
    트리메틸암모늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
    트리에틸암모늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
    트리프로필암모늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
    트리(n-부틸)암모늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
    트리(t-부틸)암모늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
    N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
    N,N-디에틸아닐리늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
    N,N-디메틸-(2,4,6-트리메틸아닐리늄) 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
    트로필륨 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
    트리페닐카르베늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
    트리페닐포스포늄 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
    트리에틸실릴리움 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
    벤젠(디아조늄) 테트라키스(퍼플루오로비페닐)보레이트,
    [4-t-부틸-PhNMe2H][(C6F3(C6F5)2)4B],
    트리메틸암모늄 테트라페닐보레이트,
    트리에틸암모늄 테트라페닐보레이트,
    트리프로필암모늄 테트라페닐보레이트,
    트리(n-부틸)암모늄 테트라페닐보레이트,
    트리(t-부틸)암모늄 테트라페닐보레이트,
    N,N-디메틸아닐리늄 테트라페닐보레이트,
    N,N-디에틸아닐리늄 테트라페닐보레이트,
    N,N-디메틸-(2,4,6-트리메틸아닐리늄) 테트라페닐보레이트,
    트로필륨 테트라페닐보레이트,
    트리페닐카르베늄 테트라페닐보레이트,
    트리페닐포스포늄 테트라페닐보레이트,
    트리에틸실릴리움 테트라페닐보레이트,
    벤젠(디아조늄)테트라페닐보레이트,
    트리메틸암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    트리에틸암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    트리프로필암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    트리(n-부틸)암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    트리(sec-부틸)암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    N,N-디에틸아닐리늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    N,N-디메틸-(2,4,6-트리메틸아닐리늄) 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    트로필륨 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    트리페닐카르베늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    트리페닐포스포늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    트리에틸실릴리움 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    벤젠(디아조늄) 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    트리메틸암모늄 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐) 보레이트,
    트리에틸암모늄 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
    트리프로필암모늄 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
    트리(n-부틸)암모늄 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
    디메틸(t-부틸)암모늄 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
    N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
    N,N-디에틸아닐리늄 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
    N,N-디메틸-(2,4,6-트리메틸아닐리늄) 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
    트로필륨 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
    트리페닐카르베늄 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
    트리페닐포스포늄 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
    트리에틸실릴리움 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
    벤젠(디아조늄) 테트라키스-(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트,
    트리메틸암모늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
    트리에틸암모늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
    트리프로필암모늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
    트리(n-부틸)암모늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
    트리(t-부틸)암모늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
    N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
    N,N-디에틸아닐리늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
    N,N-디메틸-(2,4,6-트리메틸아닐리늄) 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
    트로필륨 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
    트리페닐카르베늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
    트리페닐포스포늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
    트리에틸실릴리움 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
    벤젠(디아조늄) 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트,
    디-(i-프로필)암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    디시클로헥실암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    트리(o-톨릴)포스포늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    트리(2,6-디메틸페닐)포스포늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    트리페닐카르베늄 테트라키스(퍼플루오로페닐)보레이트,
    1-(4-(트리스(펜타플루오로페닐)보레이트)-2,3,5,6-테트라플루오로페닐)피롤리디늄,
    테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트,
    4-(트리스(펜타플루오로페닐)보레이트)-2,3,5,6-테트라플루오로피리딘, 및
    트리페닐카르베늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트).
  32. 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 방법은 용액 공정인 중합 방법.
  33. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 방법은 약 80℃ 내지 약 300℃의 온도에서, 약 0.35 MPa 내지 약 10 MPa 범위의 압력에서, 그리고 300 분 이하의 체류 시간에서 실시되는 것인 중합 방법.
  34. 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 방법은 연속 공정인 중합 방법.
  35. 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 20 몰% 이상의 에틸렌 함유량을 갖는 폴리에틸렌 조성물을 얻는 단계를 더 포함하는 중합 방법.
  36. 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 에틸렌 공중합체를 얻는 단계로서, 공중합체는 20 몰% 이상의 에틸렌의 조성, 30 초과의 전단 박화비 및 10 초과의 I21/I2를 갖는 것인 단계를 더 포함하는 중합 방법.
  37. 에틸렌, 및 프로필렌, 부텐, 헥센 및 옥텐으로부터 선택된 공단량체를 포함하는 공중합체로서, 20 몰% 이상의 에틸렌의 조성 및 400 g/10 min 이하의 용융 지수를 갖는 공중합체.
  38. 에틸렌, 및 프로필렌, 부텐, 헥센 및 옥텐으로부터 선택된 하나 이상의 공단량체를 포함하는, 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항의 중합 방법에 의하여 생성된 공중합체로서, 30 내지 50 몰%의 에틸렌 함유량을 갖는 공중합체.
  39. 에틸렌, 및 프로필렌, 부텐, 헥센 및 옥텐으로부터 선택된 하나 이상의 공단량체를 포함하는, 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항의 중합 방법에 의하여 생성된 공중합체로서, 50 내지 70 몰%의 에틸렌 함유량을 갖는 공중합체.
  40. 에틸렌, 및 프로필렌, 부텐, 헥센 및 옥텐으로부터 선택된 하나 이상의 공단량체를 포함하는, 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항의 중합 방법에 의하여 생성된 공중합체로서, 70 내지 90 몰%의 에틸렌 함유량을 갖는 공중합체.
  41. 에틸렌, 및 프로필렌, 부텐, 헥센 및 옥텐으로부터 선택된 하나 이상의 공단량체를 포함하는, 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항의 중합 방법에 의하여 생성된 공중합체로서, 90 몰% 이상의 에틸렌 함유량을 갖는 공중합체.
  42. 에틸렌, 및 프로필렌, 부텐, 헥센 및 옥텐으로부터 선택된 하나 이상의 공단량체를 포함하는, 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항의 중합 방법에 의하여 생성된 공중중합체로서, 0.98 이하의 분지 지수를 갖는 공중합체.
  43. 균질한 상으로 에틸렌 및 프로필렌을, 활성화제 및 4족 비스(페놀레이트) 촉매 화합물을 포함하는 촉매계와 접촉시켜 하기 (i) 내지 (v)를 갖는 중합체를 생성하는 단계를 포함하고, 90℃ 이상의 온도에서 첨가 수소의 부재하에 실시되는 중합 공정에 의하여 생성된 공중합체:
    (i) 65 내지 80 몰% 에틸렌;
    (ii) 70-150의 전단 박화비(125℃에서 측정함);
    (iii) 복소 탄성률 G* = 500 kPa에서의 50°미만의 위상각(125℃에서 측정함);
    (iv) 80 내지 120 mu의 무니 대 점도(125℃에서 측정함); 및
    (v) 550 내지 3,200 mu.sec의 무니 이완 면적(125℃에서 측정함).
  44. 균질한 상으로 에틸렌 및 프로필렌을, 활성화제 및 4족 비스(페놀레이트) 촉매 화합물을 포함하는 촉매계와 접촉시켜 하기 (i) 내지 (iv)를 갖는 중합체를 생성하는 단계를 포함하고, 120℃ 이상의 온도에서 첨가 수소의 존재하에 실시되는 중합 공정에 의하여 생성된 공중합체:
    (i) 50 내지 65 몰% 에틸렌;
    (ii) 0.8 내지 0.9의 g'vis;
    (iii) 35 내지 40 mu의 무니 대 점도(125℃에서 측정함);
    (iv) 300-400 mu.sec의 무니 이완 면적(125℃에서 측정함).
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