JP6613987B2 - メタロセン錯体、オレフィン重合用触媒、およびオレフィン重合体の製造方法 - Google Patents
メタロセン錯体、オレフィン重合用触媒、およびオレフィン重合体の製造方法 Download PDFInfo
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Description
そのため、プロピレン単独重合体に、エチレン−プロピレン共重合体(EPR)等のゴム成分を添加する方法や、プロピレンの単独重合後に、引き続いてプロピレンとエチレンあるいはα−オレフィンを共重合させゴム成分を含有させた、いわゆるインパクトコポリマーを製造することにより、耐衝撃性を改良することが行われてきた。さらに、このインパクトコポリマーのゴム成分の量を増加させることにより、柔軟性や耐衝撃性を向上させることができる。
しかしながら、ゴム部分について、あまり流動性を上げると、それに伴って低分子量成分の生成割合も増加し、この低分子量成分は、加工時の発煙、異臭等の発生原因となるばかりか、加工後でも、臭気や味に悪影響を与え、べたつきによるブロッキング性の悪化など、様々な問題の原因となることが知られている。重合ポリマーの粉体性状が悪化すると、安定した生産ができなくなり、問題である。一方で、結晶性ポリプロピレンとゴム部分の平均分子量の差が大きくなると、成形品中のゲルが多くなる、成形品の線膨張率が高くなる、といった問題が発生する。
特に、インパクトコポリマーにおいては、高い耐衝撃性を発現するためには、例えば、より低いガラス転移温度を示すことが必要であり、これを満足するには、プロピレンとエチレンあるいはα−オレフィンとの共重合を、それぞれの含量がある範囲を満たすように行うことが好ましいとされている(例えば、非特許文献1参照。)。
そして、上記のメタロセン系の触媒を構成する遷移金属化合物は、既に多くの例が知られている。特にインパクトコポリマーの剛性を向上させるために、高い融点を有するホモポリプロピレンを与える遷移金属化合物も、既に知られている(例えば、特許文献4参照。)。
すなわち、メタロセン系の触媒を用い、従来の製造法により、プロピレン単独重合の後、プロピレンとエチレンあるいはα−オレフィンの共重合を行うと、重合雰囲気中プロピレン/(エチレンまたはα−オレフィン)のガス組成比と、その雰囲気下で重合されたプロピレン量/(エチレン量またはα−オレフィン量)の重合量比が大きく異なり、重合体の(エチレンまたはα−オレフィン)の重合量が少なくなる場合が発生する。つまり、所望のエチレンあるいはα−オレフィンの含量を有する共重合体を得るためには、共重合体中の含量から大きく異なるモノマー比のガスを供給して重合することが必要となり、製造上問題があった。さらに、極端な場合には、重合装置の制約上、所望の含量を有する共重合体が製造できないこともあった。
加えて、これまで知られているメタロセン触媒を用いた場合には、プロピレンとエチレンあるいはα−オレフィンの共重合を気相で行う場合、得られる共重合体の分子量が低いという問題があった。プロピレン系インパクトコポリマーにおいて、高い耐衝撃性を発現するためには、共重合体の分子量がある一定以上の値を有することも必要であり、高い分子量の共重合体を製造できる製造法も望まれている。また、単位ポリマーあたりの触媒単価を低下させるためや、ゴム部の含量を高くするため、ゴム活性の高い触媒の開発も望まれている。
さらに、既に上述した通り、インパクトコポリマーの剛性を向上させるために、高い融点を有するホモポリプロピレンが必要とされる。ところが、メタロセン錯体を用いた触媒において、既に述べたエチレンおよびα−オレフィンの取り込み効率を向上させ、かつ、高い分子量の共重合体を製造できる触媒においては、未だ高い融点を有するホモポリプロピレンを製造できる触媒として、十分な性能を発現する触媒は知られていない。
また、特許文献6には、インデニル環の5位と6位が環状構造の置換基を有し、インデニル環の2位に置換基を有していてもよいフリル基またはチエニル基を有するメタロセン錯体が開示されており、比較的高いエチレンの取り込み効率と、高い分子量の共重合体を提供し得るメタロセン錯体を開示している。
しかし、特許文献5、特許文献6で開示されているメタロセン錯体は、活性の点で十分に高いものとはなっておらず、さらに高性能のメタロセン錯体の創出が望まれている。また融点に関しても、高い方が剛性を向上させることができ好ましい。
また、特許文献8には環状架橋錯体が開示されており、優れた重合活性を有することが期待されている。但し、このものでは、5〜9員環架橋の架橋錯体のみが開示されているに過ぎない。
また、特許文献9には、2位にi−ブチル基(β−炭素が分岐した基)を有するインダセン骨格(5,6位に置換基あって環状構造を有する骨格)の錯体が開示されている。このものを用いても、重合体の融点は156℃と比較的低い値とされている。
つまり、本発明者らは、上記課題を解決するため、特定の置換基を有するメタロセン錯体、特に、2つのインデニル環部分を架橋する炭素原子、珪素原子又はゲルマニウム原子上の置換基が4員環構造を有し、かつ、インデニル環の5位にも置換基を有し、インデニル環の2位には炭素数3〜12のアルキル基であり、α炭素および/またはβ炭素に分岐を備えたアルキル基を有するメタロセン錯体を見出し、これらの知見に基づき、本発明を完成するに至った。
Qは、炭素、珪素又はゲルマニウムであり、
X1とX2は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、炭素数1〜6のアルキル基で置換されたアミノ基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基または炭素数6〜18のハロゲン含有アリール基である。
R1とR11は、互いに同じでも異なっていてもよく、炭素数3〜12のアルキル基であり、α炭素および/またはβ炭素に分岐を有する。
R7とR17は、互いに同じでも異なっていてもよく、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基、トリアルキルシリル基を有する炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6の炭化水素基を有するシリル基、炭素数6〜18のアリール基または炭素数6〜18のハロゲン含有アリール基であって、
R8とR18は、互いに同じでも異なっていてもよく、水素、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基、トリアルキルシリル基を有する炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6の炭化水素基を有するシリル基、炭素数6〜18のアリール基または炭素数6〜18のハロゲン含有アリール基である。
また、R7、R8、R17及びR18は、隣接するR双方で5〜6員環を構成してもよい。
R2、R3、R4、R5、R6、R12、R13、R14、R15、及びR16は、互いに同じでも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基、トリアルキルシリル基を有する炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、炭素数6〜18のハロゲン含有アリール基、フリル基、チエニル基、置換基を有しているフリル基または置換基を有しているチエニル基である。
また、R2、R3、R4、R5、R6、R12、R13、R14、R15及びR16は、隣接するR双方で5〜7員環を構成してもよく、該5〜7員環が不飽和結合を含んでいてもよい。
R10は、互いに同じでも異なっていてもよく、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基である。)
成分(A):請求項1〜4のいずれか1項に記載のメタロセン錯体
成分(B):成分(A)と反応してイオン対を形成する化合物又はイオン交換性層状珪酸塩
成分(C):有機アルミニウム化合物
(i)全モノマー成分に対して、プロピレンを90〜100重量%、エチレン又はα−オレフィンを0〜10重量%で重合させる工程、及び
(ii)全モノマー成分に対して、プロピレンを10〜90重量%、エチレン及び/又は炭素数4以上のα−オレフィンを10〜90重量%で重合させる工程、
を含むことを特徴とするプロピレン系重合体の製造方法が提供される。
(i)全モノマー成分に対して、プロピレンを90〜100重量%、エチレン又はα−オレフィンを0〜10重量%で、プロピレンを溶媒として用いるバルク重合又はモノマーをガス状に保つ気相重合を行う第1工程、及び
(ii)全モノマー成分に対して、プロピレンを10〜90重量%、エチレン又はα−オレフィンを10〜90重量%で、気相重合を行う第2工程、を含むことを特徴とするプロピレン系重合体の製造方法が提供される。
これにより、柔軟性や耐衝撃性に優れ、かつ高い剛性を有するプロピレン系重合体を効率的に製造することができ、本発明の新規メタロセン錯体およびオレフィン重合体の製造方法は、工業的な観点から、非常に有用である。例えば、ポリプロピレン成分とプロピレン・α−オレフィン共重合体成分とを多段重合して製造されるプロピレン・α−オレフィンブロック共重合体において、剛性の高いポリプロピレン成分と、α−オレフィンの取り込み効率がよく、高い活性でのホモポリプロピレンおよびプロピレン・α−オレフィン共重合体の重合を同時に達成できるため、剛性と耐衝撃性とがバランスよく向上したプロピレン・α−オレフィンブロック共重合体を生産性よく得られる。
特に、インデニル環の5位に置換基を配置し、架橋部を環状とすることで、2つのインデニル環の角度が最適化されると同時に、インデニル環の2位に位置する炭素数3〜12のアルキル基であり、α炭素および/またはβ炭素に分岐を備えたアルキル基などとインデニル環との角度が適度に調節され、該アルキル基などが配位場に対して、最適な立体効果を発現できると考えられる。
この結果、インデニル環の2位のアルキル基などの置換基の立体効果が、プロピレンの挿入反応に対しては、選択的なプロピレン配位を可能にし、高い立体規則性重合を発現する優れた効果を奏していると考えられる。
本発明のメタロセン錯体は、下記の一般式[I]で表される特定の置換基を有するメタロセン錯体である。
Qは、炭素、珪素又はゲルマニウムであり、
X1とX2は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、炭素数1〜6のアルキル基で置換されたアミノ基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基または炭素数6〜18のハロゲン含有アリール基である。
R1とR11は、互いに同じでも異なっていてもよく、炭素数3〜12のアルキル基であり、α炭素および/またはβ炭素に分岐を有する。
R7とR17は、互いに同じでも異なっていてもよく、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基、トリアルキルシリル基を有する炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6の炭化水素基を有するシリル基、炭素数6〜18のアリール基または炭素数6〜18のハロゲン含有アリール基であって、
R8とR18は、互いに同じでも異なっていてもよく、水素、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基、トリアルキルシリル基を有する炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6の炭化水素基を有するシリル基、炭素数6〜18のアリール基または炭素数6〜18のハロゲン含有アリール基である。
また、R7、R8、R17及びR18は、隣接するR双方で5〜6員環を構成してもよい。
R2、R3、R4、R5、R6、R12、R13、R14、R15、及びR16は、互いに同じでも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基、トリアルキルシリル基を有する炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、炭素数6〜18のハロゲン含有アリール基、フリル基、チエニル基、置換基を有しているフリル基または置換基を有しているチエニル基である。
また、R2、R3、R4、R5、R6、R12、R13、R14、R15及びR16は、隣接するR双方で5〜7員環を構成してもよく、該5〜7員環が不飽和結合を含んでいてもよい。
R10は、互いに同じでも異なっていてもよく、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基である。)
また、炭素数1〜6のアルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、i−ブトキシ基、t−ブトキシ基、フェノキシ基などを挙げることができる。
また、炭素数6〜18のアリール基には、炭素数1〜6の炭化水素基が置換されていてもよく、具体例としては、フェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、エチルフェニル基、トリメチルフェニル基、t−ブチルフェニル基、ジt−ブチルフェニル基、ビフェニリル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、アセナフチル基、フェナントリル基、アントリル基などを挙げることができる。
また、炭素数1〜6のアルキル基で置換されたアミノ基には、具体例としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジ-n-ブチルアミノ基、ジ-n-ブチルアミノ基、ジ-iso-ブチルアミノ基、ジ-n-ヘキシルアミノ基などを挙げることができる。
これらの中でも、ハロゲン原子、炭素数1〜6の炭化水素基が好ましく。具体的には、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メチル基、エチル基、i−ブチル基、フェニル基が特に好ましい。
また、R2、R3、R4、R5、R6、R12、R13、R14、R15及びR16は、隣接する置換基双方で5〜7員環を構成してもよく、5〜7員環が不飽和結合を含んでいてもよい。
具体的には、インデニル環の4位の置換基として、1−ナフチル基、2−ナフチル基、5,6,7,8−テトラヒドロ−1−ナフチル基、5,6,7,8−テトラヒドロ−2−ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基などを挙げることができる。
本発明のメタロセン錯体の具体例を以下に示す。
(1)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−イソプロピル−4−フェニル−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(2)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(2−メチルプロピル)−4−フェニル−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(3)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(t−ブチルメチル)−4−フェニル−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(4)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(シクロヘキシルメチル)−4−フェニル−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(5)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−イソプロピル−4−(4−クロロフェニル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(6)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(t−ブチルメチル)−4−(4−クロロフェニル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(7)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(シクロヘキシルメチル)−4−(4−クロロフェニル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(8)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−イソプロピル−4−(4−メチルフェニル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(9)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(t−ブチルメチル)−4−(4−メチルフェニル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(10)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(シクロヘキシルメチル)−4−(4−メチルフェニル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(11)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−イソプロピル−4−(4−t−ブチルフェニル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(12)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(t−ブチルメチル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(13)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(シクロヘキシルメチル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(14)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−イソプロピル−4−(3,5−ジメチルフェニル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(15)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(t−ブチルメチル)−4−(3,5−ジメチルフェニル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(16)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(シクロヘキシルメチル)−4−(3,5−ジメチルフェニル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(17)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−イソプロピル−4−(3,5−ジt−ブチルフェニル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(18)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(t−ブチルメチル)−4−(3,5−ジt−ブチルフェニル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム(29)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(シクロヘキシルメチル)−4−(3,5−ジt−ブチルフェニル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(19)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−イソプロピル−4−(1−ナフチル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(20)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(t−ブチルメチル)−4−(1−ナフチル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(21)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(シクロヘキシルメチル)−4−(1−ナフチル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(22)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−イソプロピル−4−(2−ナフチル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(23)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(t−ブチルメチル)−4−(2−ナフチル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(24)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(シクロヘキシルメチル)−4−(2−ナフチル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(25)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−イソプロピル−4−(4−ビフェニリル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(26)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(t−ブチルメチル)−4−(4−ビフェニリル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(27)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(シクロヘキシルメチル)−4−(4−ビフェニリル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウム
(28)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−イソプロピル−4−フェニル−1,5,6,7−テトラヒドロ−s−インダセニル]ジルコニウム
(29)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(t−ブチルメチル)−4−フェニル−1,5,6,7−テトラヒドロ−s−インダセニル]ジルコニウム
(30)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(シクロヘキシルメチル)−4−フェニル−1,5,6,7−テトラヒドロ−s−インダセニル]ジルコニウム
(31)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−イソプロピル−4−(4−t−ブチルフェニル)−1,5,6,7−テトラヒドロ−s−インダセニル]ジルコニウム
(32)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(t−ブチルメチル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−1,5,6,7−テトラヒドロ−s−インダセニル]ジルコニウム
(33)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(シクロヘキシルメチル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−1,5,6,7−テトラヒドロ−s−インダセニル]ジルコニウム
(34)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−イソプロピル−4−(3,5−ジt−ブチルフェニル)−1,5,6,7−テトラヒドロ−s−インダセニル]ジルコニウム
(35)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(t−ブチルメチル)−4−(3,5−ジt−ブチルフェニル)−1,5,6,7−テトラヒドロ−s−インダセニル]ジルコニウム
(36)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(シクロヘキシルメチル)−4−(3,5−ジt−ブチルフェニル)−1,5,6,7−テトラヒドロ−s−インダセニル]ジルコニウム
(37)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−イソプロピル−4−(1−ナフチル)−1,5,6,7−テトラヒドロ−s−インダセニル]ジルコニウム
(38)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(t−ブチルメチル)−4−(1−ナフチル)−1,5,6,7−テトラヒドロ−s−インダセニル]ジルコニウム
(39)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(シクロヘキシルメチル)−4−(1−ナフチル)−1,5,6,7−テトラヒドロ−s−インダセニル]ジルコニウム
(40)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−イソプロピル−4−(4−ビフェニリル)−1,5,6,7−テトラヒドロ−s−インダセニル]ジルコニウム
(41)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(t−ブチルメチル)−4−(4−ビフェニリル)−1,5,6,7−テトラヒドロ−s−インダセニル]ジルコニウム
(42)ジクロロシラシクロブチレン ビス[2−(シクロヘキシルメチル)−4−(4−ビフェニリル)−1,5,6,7−テトラヒドロ−s−インダセニル]ジルコニウム
本発明のメタロセン錯体(化合物)は、置換基ないし結合の様式によって、任意の方法によって合成することができる。代表的な合成経路の一例を下記に示す。
置換基を導入したメタロセン化合物の合成は、対応した置換原料を使用することにより合成することができる。例えば、1から2の反応時、フェニルボロン酸のかわりに、4−t−ブチルフェニルボロン酸を用いることにより、対応する4位フェニル基上置換基(R2〜R6,R12〜R16)を導入することができる。
2つのインデニル環上の置換基が異なるメタロセン化合物の合成は、異なる置換インデンを、順に1,1−ジクロロシラシクロブタンと反応させることにより架橋することができる。また、架橋時に含窒素化合物(例えばメチルイミダゾール)など架橋助剤を存在させておいてもよい。
本発明のメタロセン錯体は、オレフィン重合用触媒成分を形成し、該触媒成分は、オレフィン重合用触媒に用いることができる。例えば、該メタロセン錯体を成分(A)として含む、次に説明するオレフィン重合用触媒として、用いることが好ましい。
本発明のオレフィン重合用触媒としては、下記(A)、(B)及び(C)成分を含むものである。
成分(A):一般式[I]で示されるメタロセン錯体
成分(B):成分(A)と反応してイオン対を形成する化合物又はイオン交換性層状珪酸塩
成分(C):有機アルミニウム化合物
成分(A)の一般式[I]で示されるメタロセン錯体は、2種以上を用いてもよい。
また、一般式[IV]、[V]で表される化合物は、アルミノキサンとも称される化合物であって、これらの中では、メチルアルミノキサン又はメチルイソブチルアルミノキサンが好ましい。上記のアルミノキサンは、各群内及び各群間で複数種併用することも可能である。そして、上記のアルミノキサンは、公知の様々な条件下に調製することができる。
一般式[VI]で表される化合物は、1種類のトリアルキルアルミニウム又は2種類以上のトリアルキルアルミニウムと、一般式:RbB(OH)2で表されるアルキルボロン酸との10:1〜1:1(モル比)の反応により得ることができる。一般式中、Rbは、炭素数1〜10の炭化水素基、好ましくは炭素数1〜6の炭化水素基を示す。
本発明において、成分(B)として好ましく用いられるものは、スメクタイト族に属するもので、具体的にはモンモリロナイト、ザウコナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイトなどを挙げることができる。中でも、活性、分子量の点でモンモリロナイトが好ましい。
大部分の珪酸塩は、天然には主に粘土鉱物の主成分として産出されるため、イオン交換性層状珪酸塩以外の夾雑物(石英やクリストバライトなど)が含まれることが多く、本発明で用いられるスメクタイト族の珪酸塩に交雑物が含まれていてもよい。
珪酸塩は、乾燥状態で用いてもよく、液体にスラリー化した状態で用いてもよい。また、イオン交換性層状珪酸塩の形状については、特に制限はなく、天然に産出する形状、人工的に合成した時点の形状でもよいし、また、粉砕、造粒、分級などの操作によって形状を加工したイオン交換性層状珪酸塩を用いてもよい。このうち造粒された珪酸塩を用いると、良好なポリマー粒子性状を与えるため、特に好ましい。
造粒、粉砕、分級などのイオン交換性層状珪酸塩の形状加工は、酸処理の前に行ってもよいし、酸処理を行った後に形状を加工してもよい。
本発明で用いられる珪酸塩は、酸処理をして用いるが、その他の化学処理を組み合わせて、処理を行ってもよい。その他の化学処理としては、アルカリ処理、塩類処理、有機物処理などが挙げられる。
珪酸塩の酸処理により、固体の酸強度を変えることができる。また、酸処理は、イオン交換や表面の不純物を取り除く効果の他、結晶構造のAl、Fe、Mg、Liなどの陽イオンの一部を溶出させる効果もある。
酸処理で用いられる酸としては、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、酢酸、シュウ酸、安息香酸、ステアリン酸、プロピオン酸、アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸などが挙げられる。これらは、2種以上を同時に使用してもよい。中でも無機酸が好ましく、硫酸、塩酸、硝酸が好ましく、さらに好ましくは硫酸である。
また、酸処理と塩類処理を組み合わせる方法が特に好ましく、塩類処理を行った後に酸処理を行う方法、酸処理を行った後に塩類処理を行う方法、塩類処理と酸処理を同時に行う方法、塩類処理を行った後に塩類処理と酸処理を同時に行う方法などがある。
塩類処理を同時に行うことにより、イオン複合体、分子複合体、有機誘導体などを形成することにより、表面積や層間距離を変えることができる。例えば、イオン交換性を利用し、層間の交換性イオンを別の大きな嵩高いイオンと置換することにより、層間が拡大した状態の層状物質を得ることができる。
上記の酸処理を行う場合、処理前、処理の間、処理後に粉砕や造粒などで形状制御を行ってもよい。また、アルカリ処理、有機化合物処理、有機金属処理などの他の化学処理を併用してもよい。
珪酸塩は、上記の様な吸着水及び層間水を除去してから、使用することが好ましい。脱水方法は、特に制限されないが、加熱脱水、気体流通下の加熱脱水、減圧下の加熱脱水及び有機溶媒との共沸脱水などの方法が使用される。加熱温度は、吸着水及び層間水が残存しない様な温度範囲とされ、通常100℃以上、好ましくは150℃以上とされるが、構造破壊を生じる様な高温条件は好ましくない。加熱時間は、0.5時間以上、好ましくは1時間以上である。その際、脱水乾燥した後の珪酸塩の重量減量は、温度200℃・圧力1mmHgの条件下で2時間吸引した場合の値として、3重量%以下であることが好ましい。本発明においては、重量減量が3重量%以下に調整された珪酸塩を使用する場合、成分(A)及び成分(C)と接触する際にも、同様の重量減量の状態が保持される様に取り扱うことが好ましい。
本発明に係る成分(B)である酸処理された珪酸塩は、Al/Siの原子比として、0.01〜0.29のものであり、好ましくは0.03〜0.25、さらに好ましくは0.05〜0.23の範囲のものが、重合触媒の活性、ゴム成分の分子量の点で好ましい。
Al/Si原子比は、粘土部分の酸処理強度の指標となり、Al/Si原子比を制御する方法としては、酸処理を行う酸種、酸濃度、酸処理時間、温度を調整することにより制御することができる。
珪酸塩中のアルミニウム及びケイ素は、JIS法による化学分析による方法で検量線を作成し、蛍光X線で定量するという方法で測定される。
有機アルミニウム化合物の一例は、次の一般式で表される。
AlRaX3−a
上記一般式中、Rは、炭素数1〜20の炭化水素基、Xは、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基又はシロキシ基を示し、aは0より大きく3以下の数を示す。
一般式で表される有機アルミニウム化合物の具体例としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウム、ジエチルアルミニウムモノクロライド、ジエチルアルミニウムモノメトキシドなどのハロゲン又はアルコキシ含有アルキルアルミニウムが挙げられる。これらの中では、トリアルキルアルミニウムが好ましい。また、上記の有機アルミニウム化合物を2種以上併用してもよい。
本発明に係るオレフィン重合用触媒の調製法においては、成分(A)、成分(B)および成分(C)の接触方法は、特に限定されないが、次の様な方法を例示することができる。
(i)成分(A)と成分(B)とを接触させた後に、成分(C)を添加する方法
(ii)成分(A)と成分(C)とを接触させた後に、成分(B)を添加する方法
(iii)成分(B)と成分(C)とを接触させた後に、成分(A)を添加する方法
(iv)各成分(A)、(B)、(C)を同時に接触させる方法
また、成分(B)と成分(C)とを接触させた後、成分(A)と成分(C)の混合物を加えるというように、成分を分割して各成分に接触させてもよい。
上記の各成分(A)、(B)および(C)の接触は、窒素などの不活性ガス中において、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレンなどの不活性炭化水素溶媒中で行うことが好ましい。接触は、−20℃から溶媒の沸点の間の温度で行うことができ、特に室温から溶媒の沸点の間での温度で行うのが好ましい。
本発明のオレフィン重合用触媒は、エチレン及びα−オレフィンからなる群から選ばれる1種の重合モノマーの単独重合、2種以上の重合モノマー間の共重合に、供することができる。
α−オレフィンとは、例えば、炭素数3〜20のオレフィンを指し、具体的には、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−ヘキサデセン、4−メチル−1−ペンテン、スチレン、ビニルシクロヘキサン、ジエン、トリエン、環状オレフィンなどが挙げられる。
本発明において、重合形態は、前記一般式[I]で示されるメタロセン錯体を含む重合用触媒とモノマーが効率よく接触し、オレフィンの重合または共重合を行うことができるならば、あらゆる様式を採用し得る。
具体的には、不活性溶媒を用いるスラリー法、不活性溶媒を実質的に用いずプロピレンを溶媒として用いるバルク重合法あるいは実質的に液体溶媒を用いず各モノマーをガス状に保つ気相重合法などが採用できる。
重合方式は、連続重合、回分式重合、又は予備重合を行う方法も適用される。
また、重合形式の組み合わせは、特に制限はなく、バルク重合2段、バルク重合後気相重合、気相重合2段といった様式も可能であり、さらには、それ以上の重合段数で製造することも可能である。
特に良好な粒子形状のポリマーを得るためには、第一工程をバルク重合で行い、第二工程を気相重合で行うか、もしくは、第一工程、第二工程共に、気相重合で行うことが好ましい。
工程1は、全モノマー成分に対して、プロピレンを90〜100重量%、エチレンまたはα−オレフィンを0〜10重量%で重合させる工程である。
スラリー重合の場合は、重合溶媒として、ヘキサン、ヘプタン、ペンタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン等の飽和脂肪族又は芳香族炭化水素の単独又は混合物が用いられる。
重合温度は、0〜150℃であり、また、分子量調節剤として、補助的に水素を用いることができる。重合圧力は、0〜3MPaG、好ましくは0〜2MPaGが適当である。
バルク重合法の場合は、重合温度は、0〜90℃であり、好ましくは60〜80℃である。重合圧力は、0〜5MPaG、好ましくは0〜4MPaGが適当である。
気相重合の場合は、重合温度は、0〜200℃であり、好ましくは50〜120℃であり、さらに好ましくは60〜100℃である。重合圧力は、0〜4MPaG、好ましくは0〜3MPaGが適当である。
工程1は、バルク重合法又は気相重合で行うことが好ましい。
また、全モノマー成分に対して、ポリマーの形状を悪化させない0〜10%の範囲でエチレンまたはα−オレフィンを共存させることができ、分子量、活性、融点の調整を行うことができる。また、分子量調整剤として、水素を用いてもよい。
工程2は、全モノマー成分に対して、プロピレンを10〜90重量%、エチレンまたはα−オレフィンを10〜90重量%で重合させる工程であり、好適な耐衝撃性を示すゴム成分を製造することができる。モノマー成分に対するプロピレン量は、好ましくは、高い耐衝撃性を有するプロピレン重合体を与える点で、20〜80重量%である。
工程2の重合条件として、スラリー重合、バルク重合は、工程1と同じであるが、気相重合の場合は、モノマー組成が工程1と異なることから、重合温度は、0〜200℃であり、好ましくは20〜90℃であり、さらに好ましくは30〜80℃である。重合圧力は、0〜4MPaG、好ましくは1〜3MPaGが適当である。また、分子量調節剤として、水素を用いてもよい。
工程2は、気相重合で行うことが好ましい。
本発明において、「α−オレフィン」とは、前記のように、炭素数3〜20のオレフィンを指し、具体的には、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−ヘキサデセン、4−メチル−1−ペンテン、スチレン、ビニルシクロヘキサン、ジエン、トリエン、環状オレフィンなどが挙げられる。
プロピレンと共に用いられるモノマーとして、好ましくはエチレン、1−ブテンであり、さらに好ましくはエチレンである。また、これらモノマーを組み合わせて用いてもよい。
本発明に係る触媒を用いて得られるプロピレン系重合体中の第二工程で得られた共重合体成分(ゴム成分であり、以下、「CP」と称す。)の含有量、CP中のエチレン含有量、またはα−オレフィン重合割合は、以下の方法により求める。
なお、以下の例は、CP中のエチレンを用いた場合のものであるが、エチレン以外のα−オレフィンでも、以下の例に準じた方法を用いて、求めるものとする。
(i)クロス分別装置:
・ダイヤインスツルメンツ社製CFC T−100
(ii)フーリエ変換型赤外線吸収スペクトル分析(FT−IR):
・パーキンエルマー社製1760X
CFC(クロス分別クロマトグラフィー)の検出器として取り付けられていた波長固定型の赤外分光光度計を取り外して、代わりにFT−IRを接続し、このFT−IRを検出器として使用する。
CFCから溶出した溶液の出口からFT−IRまでの間のトランスファーラインは、1mの長さとし、測定の間を通じて140℃に温度保持する。FT−IRに取り付けたフローセルは、光路長1mm、光路幅5mmφのものを用い、測定の間を通じて140℃に温度保持する。
(iii)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC):
CFCの後段に、GPCカラム(昭和電工(株)製AD806MS)を3本直列に接続して使用する。
(i)溶媒:オルトジクロルベンゼン(ODCB)
(ii)サンプル濃度:4mg/mL
(iii)注入量:0.4mL
(iv)結晶化:140℃から40℃まで約40分かけて降温する。
(v)分別方法:
昇温溶出分別時の分別温度は、40、100、140℃とし、全部で3つのフラクションに分別する。
なお、40℃以下で溶出する成分(フラクション1)、40〜100℃で溶出する成分(フラクション2)、100〜140℃で溶出する成分(フラクション3)の溶出割合(単位:重量%)を各々W40、W100、W140と定義する。W40+W100+W140=100である。また、分別した各フラクションは、そのままFT−IR分析装置へ自動輸送される。
(vi)溶出時溶媒流速:1mL/分
CFC後段のGPCから試料溶液の溶出が開始した後、以下の条件でFT−IR測定を行い、上述した各フラクション1〜3について、GPC−IRデータを採取する。
(i)検出器:MCT
(ii)分解能:8cm−1
(iii)測定間隔:0.2分(12秒)
(iv)一測定当たりの積算回数:15回
各温度で溶出した成分の溶出量と分子量分布は、FT−IRによって得られる2945cm−1の吸光度をクロマトグラムとして使用して求める。溶出量は、各溶出成分の溶出量の合計が100%となるように規格化する。保持容量から分子量への換算は、予め作成しておいた標準ポリスチレンによる検量線を用いて行う。使用する標準ポリスチレンは、何れも東ソー(株)製の以下の銘柄である。
(F380、F288、F128、F80、F40、F20、F10、F4、F1、A5000、A2500、A1000)
(i)標準ポリスチレンを使用する較正曲線作成時:
K=0.000138、α=0.70
(ii)プロピレン系ブロック共重合体のサンプル測定時:
K=0.000103、α=0.78
各溶出成分のエチレン含有量分布(分子量軸に沿ったエチレン含有量の分布)は、GPC−IRによって得られる2956cm−1の吸光度と2927cm−1の吸光度との比を用い、ポリエチレンやポリプロピレンや13C−NMR測定などによりエチレン含有量が既知となっているエチレン−プロピレン共重合体(EPR)及びそれらの混合物を使用して予め作成しておいた検量線により、エチレン重合割合(モル%)に換算して求める。
本発明におけるプロピレン系ブロック共重合体のCP含有量は、下記式(i)で定義され、以下のような手順で求められる。
CP含有量(重量%)=W40×A40/B40+W100×A100/B100 ・・・(i)
また、式(i)の意味は、以下の通りである。
すなわち、式(i)右辺の第一項は、フラクション1(40℃に可溶な部分)に含まれるCPの量を算出する項である。フラクション1がCPのみを含み、プロピレン重合体成分(PP)を含まない場合には、W40がそのまま全体の中に占めるフラクション1由来のCP含有量に寄与するが、フラクション1には、CP由来の成分のほかに少量のPP由来の成分(極端に分子量の低い成分及びアタクチックポリプロピレン)も含まれるため、その部分を補正する必要がある。そこで、W40に、A40/B40を乗ずることにより、フラクション1のうち、CP成分由来の量を算出する。例えば、フラクション1の平均エチレン含有量(A40)が30重量%であり、フラクション1に含まれるCPのエチレン含有量(B40)が40重量%である場合、フラクション1の30/40=3/4(即ち75重量%)はCP由来、1/4はPP由来ということになる。このように、右辺第一項でA40/B40を乗ずる操作は、フラクション1の重量%(W40)からCPの寄与を算出することを意味する。右辺第二項も同様であり、各々のフラクションについて、CPの寄与を算出して加え合わせたものがCP含有量となる。
フラクション1の微分分子量分布曲線におけるピーク位置に相当するエチレン含有量をB40とする(単位は重量%である)。
フラクション2については、ゴム部分が40℃ですべて溶出してしまうと考えられ、同様の定義で規定することができないので、本発明では、B100=100と定義する。B40、B100は、各フラクションに含まれるCPのエチレン含有量であるが、この値を分析的に求めることは実質的には不可能である。その理由は、フラクションに混在するPPとCPを完全に分離分取する手段がないからである。
種々のモデル試料を使用して検討を行った結果、B40は、フラクション1の微分分子量分布曲線のピーク位置に相当するエチレン含有量を使用すると、材料物性の改良効果を合理的に説明することができることが判った。また、B100は、エチレン連鎖由来の結晶性を持つこと、及び、これらのフラクションに含まれるCPの量がフラクション1に含まれるCPの量に比べて相対的に少ないことの2点の理由により、100と近似する方が、実態にも近く、計算上も殆ど誤差を生じない。そこで、B100=100として解析を行うこととしている。
したがって、下記式(ii)に従い、CP含有量を求めることができる。
CP含有量(重量%)=W40×A40/B40+W100×A100/100 ・・・(ii)
共重合体成分中のエチレン含量は、式(ii)で求めた共重合体成分の含有量を用いて、下記の式(iii)で求められる。
共重合体成分中のエチレン含量(重量%)=(W40×A40+W100×A100+W140×A140)/[共重合体成分含有量(重量%)] ・・・(iii)
本発明に係るCFC分析においては、40℃とは、結晶性を持たないポリマー(例えば、CPの大部分、又はプロピレン重合体成分(PP)の中でも極端に分子量の低い成分及びアタクチックな成分)のみを分別するのに必要十分な温度条件である意義を有する。100℃とは、40℃では不溶であるが100℃では可溶となる成分(例えばCP中、エチレン及び/又はプロピレンの連鎖に起因して結晶性を有する成分、及び結晶性の低いPP)のみを溶出させるのに必要十分な温度である。140℃とは、100℃では不溶であるが140℃では可溶となる成分(例えば、PP中特に結晶性の高い成分、及びCP中の極端に分子量が高くかつ極めて高いエチレン結晶性を有する成分)のみを溶出させ、かつ分析に使用するプロピレン系ブロック共重合体の全量を回収するのに必要十分な温度である。
なお、W140には、CP成分は全く含まれないか、存在しても極めて少量であり実質的には無視できることから、CP含有量やエチレン含量の計算からは排除する。
CP中のエチレン含有量は、次式によって求める。
CP中のエチレン含有量(重量%)=(W40×A40+W100×A100)/[CP]
但し、[CP]は、先に求めたCP含有量(重量%)である。
ここで得られたCP中のエチレン含有量(重量%)の値から、エチレン及びプロピレンの分子量を使用して、最終的にモル%に換算する。
なお、以下の諸例において、錯体合成工程、触媒合成工程及び重合工程は、全て精製窒素雰囲気下で行い、溶媒は、脱水した後に精製窒素でバブリングして脱気して使用した。
また、実施例における物性測定、分析等は、前述した方法と下記の方法に従ったものである。
次いで、上記のポリマーを乾燥した後、メルトインデクサー(230℃)に充填し、2.16Kg荷重の条件下に5分間放置した。その後、ポリマーの押し出し量を測定し、10分間当たりの量に換算し、MFRの値とした(単位はdg/min)。
DSC(デュポン社製のTA2000型、又はセイコー・インスツルメンツ社製のDSC6200型)を使用し、10℃/分で20〜200℃までの昇降温を1回行った後、10℃/分で2回目の昇温時の測定値により求めた。
上記明細書中に、詳述した方法による。
メタロセン錯体A:ジクロロシラシクロブチレンビス[2−イソプロピル−4−(4−t−ブチルフェニル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウムの合成
2−ブロモ−4−(4−t−ブチル−フェニル)−5,6−ジメチルインデン(5.0g)と[1,1‘−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロニッケル(II)(0.48g)のエーテル懸濁液(100mL)に冷却下イソプロピルマグネシウムブロマイド(0.74M,28.5mL)を滴下し、加熱還流下で4時間反応させた。反応溶液に氷浴上1N塩酸を加え、有機層を分取し、1N塩酸、飽和食塩水で洗浄して硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下溶媒を留去した。シリカゲルカラムクロマトグラフィーを行い、目的の2−イソプロピル−4−(4−t−ブチルフェニル)−5,6−ジメチルインデン(2.0g)を得た。
1H−NMR(400MHz,CDCl3)δ 0.88(s,6H),1.39(s,9H),2.04(s,3H),2.34(s,3H),2.67(1H),3.05(s,2H),6.45(s,1H),7.11(s,1H),7.17(d,J=8.4Hz,2H),7.43(s,J=8.3Hz,2H)
2−イソプロピル−4−(4−t−ブチルフェニル)−5,6−ジメチルインデン(3.3g,10.4mmol)をテトラヒドロフラン(60mL)に溶解させ、n−ブチルリチウムのn−ヘキサン溶液(1.63M,6.4mL)を−78℃で滴下した。3時間攪拌した後、N−メチルイミダゾール(0.02mL)、1,1−ジクロロシラシクロブタン(0.6mL,5.2mmol)を−78℃で滴下し、室温まで徐々に昇温しながら3.5時間攪拌した。水を加えて有機層を分取し、硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下溶媒を留去した。得られた化合物をジエチルエーテル(30mL)に溶解させ、n−ブチルリチウムのn−ヘキサン溶液(1.63M,6.4mL)を氷浴上で滴下した。室温まで徐々に昇温しながら2時間攪拌した後、得られた反応溶液を一度濃縮し、ジクロロメタン(50mL)を加え、−40℃で四塩化ジルコニウム(1.2g)を添加し、室温まで徐々に昇温しながら3時間攪拌した。得られた反応溶液を一度濃縮し、ジクロロメタンで抽出した。続けて、トルエン洗浄とヘキサン洗浄を行い、ジクロロシラシクロブチレンビス[2−イソプロピル−4−(4−t−ブチル−フェニル)−5,6−ジメチル−1−インデニル]ジルコニウムのラセミ体0.45gを得た。
1H−NMR(400MHz,CDCl3)δ 1.00(d,J=6.8Hz,6H),1.16(d,J=6.6Hz,6H),1.36(s,18H),2.21(s,6H),2.25(s,6H),2.0−2.2(m,4H),2.7−2.9(m,2H),3.0−3.1(m,2H),6.41(s,2H),7.07(s,2H),7.1−7.2(m,2H),7.40(dd,J=2.0Hz,8.1Hz,2H),7.47(dd,J=1.8Hz,8.1Hz,2H),7.64(dd,J=1.6Hz,8.0Hz,2H),
酸処理:
ゼパラブルフラスコに蒸留水(1130g)と96%硫酸(750g)を加え、内温を90℃に保ち、そこに造粒モンモリロナイトである水澤化学社製ベンクレイSL(平均粒径19μm、300g)を添加し2時間反応させた。懸濁液を1時間で室温まで冷却し、蒸留水でpH=4まで洗浄した。このときの洗浄倍率は1/10000以下であった。
ゼパラブルフラスコで硫酸リチウム1水和物(210g)を蒸留水(520g)に溶かし、そこに、濾過した酸処理粘土を加え室温で120分撹拌した。このスラリーを濾過し、得られた固体に蒸留水(3000mL)を加え5分間室温で撹拌した。このスラリーを濾過した。得られた固体に蒸留水(2500mL)を加え5分撹拌後再び濾過した。この操作をさらに4回繰り返し、得られた固体を窒素気流下130℃で2日間予備乾燥後、53μm以上の粗大粒子を除去し、さらに200℃で2時間減圧乾燥することにより、化学処理モンモリロナイトを得た。
内容積1Lのフラスコに、上記で得た化学処理モンモリロナイト(10g)を秤量し、ヘプタン65ml、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(35mL,25.3mmol)を加え、室温で1時間撹拌した。その後、ヘプタンで残液率1/100まで洗浄し、最後にスラリー量を100mLに調製した。ここに、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(3.3mL)を加えて10分間、室温で撹拌した。さらに、メタロセン錯体A(232mg,268μmol)のトルエン(60mL)溶液を加えて室温で60分間撹拌した。
次に、上記ヘプタンスラリーにヘプタン(340mL)を加え、内容積1Lの撹拌式オートクレーブに導入し、40℃でプロピレンを10g/時の一定速度で120分間供給した。
プロピレン供給終了後、2時間そのまま維持した。その後、残存ガスをパージして予備重合触媒スラリーをオートクレーブより回収した。回収した予備重合触媒スラリーを静置し、上澄み液を抜き出した。残った固体にトリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(8.5mL,6.1mmol)を室温にて加え、室温で10分間撹拌した後、減圧乾燥して固体触媒(触媒A)を29.3g回収した。予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)は1.88であった。
内容積3Lの撹拌式オ−トクレ−ブ内をプロピレンで充分置換した後に、トリイソブチルアルミニウムのn−ヘプタン溶液(2.76mL,2.02mmol)を加え、水素(200mL)、続いて液体プロピレン(750g)を導入し、65℃に昇温し、その温度を維持した。触媒Aをn−ヘプタンにスラリー化し、触媒として(予備重合ポリマーの重量は除く)15mgを圧入し重合を開始した。触媒圧入してから槽内温度を65℃で1時間維持した後、エタノール圧入し重合を停止した。その結果、粒子性状の良い74gのプロピレン重合体が得られた。
上記で得られたプロピレン重合体は、MFR 19(dg/min)、活性 4,900(g−PP/g−Cat/hr)、Tm 158℃であり、重量平均分子量(Mw)は195,000、分子量分布(Mw/Mn)は3.1であった。
結果を表1にまとめる。
加えた水素量を290mlとした以外は、実施例1の(1−1)と同様に重合を行った。
得られたプロピレン重合体は、MFR 85(dg/min)、活性 8,800(g−PP/g−Cat/hr)、Tm 158℃であり、重量平均分子量(Mw)は129,000、分子量分布(Mw/Mn)は3.1であった。
結果を表1にまとめる。
(3−1)触媒Aによるプロピレン−プロピレン・エチレン2段重合
第一工程
内容積3Lの撹拌式オ−トクレ−ブ内をプロピレンで充分置換した後に、トリイソブチルアルミニウムのn−ヘプタン溶液(2.76mL,2.02mmol)を加え、水素(380mL)、続いて液体プロピレン(750g)を導入し、65℃に昇温し、その温度を維持した。触媒Aをn−ヘプタンにスラリー化し、触媒として(予備重合ポリマーの重量は除く)15mgを圧入し、重合を開始した。槽内温度を65℃に維持し、触媒投入1時間経過後に、残モノマーのパージを行い、アルゴンにて槽内を置換した。撹拌を停止させ、アルゴンをフローさせながら、管を槽内に差し込み、プロピレン重合体成分(PP)を少量抜き出した。
その後、内温を60℃でプロピレンとエチレンを、ガスmol組成で、プロピレン/エチレン=50/50となるように1.8MPaまで導入し、内温を80℃に昇温した。その後、予め調製しておいたプロピレンとエチレンの混合ガスを導入しながら、内圧を2.0MPaで維持するように90分間重合反応を行った。
その結果、粒子性状の良い128gのプロピレン−プロピレン・エチレン2段重合体が得られた。プロピレンとエチレン重合時の槽内の平均ガスmol組成は、プロピレン/エチレン=50/50であった。
上記で得られた2段重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)は10wt%、ゴム(CP)中のエチレン含有量は47mol%であり、CP部の重量平均分子量(Mw)は409,000であった。また、ゴム重合活性(CP活性)は700(g−CP/g−Cat/hr)であった。
別途第1工程で採取したプロピレン重合体成分(PP)のTmは158℃、MFRは210(dg/min)であり、PP重合活性(第1工程活性)は、9,200(g−PP/g−Cat/hr)であった。
結果を表1にまとめる。
触媒Aによるプロピレン−プロピレン・エチレン2段重合
使用した触媒20mgとし、第一工程で水素290mlを用い、第二工程でプロピレン/エチレン重合時の槽内の平均ガスmol組成をプロピレン/エチレン=51/49となるように調整し、第二工程の重合時間を180分間とした以外は、実施例3と同様に操作した。その結果、180gのプロピレン−プロピレン・エチレンブロック共重合体を得た。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)は29wt%、ゴム(CP)中のエチレン含有量は44mol%であり、CP部の重量平均分子量(Mw)は496,000であった。また、ゴム重合活性(CP活性)は1,000(g−CP/g−Cat/hr)であった。
別途第1工程で採取したプロピレン重合体成分(PP)のTmは158℃であり、MFRは110(dg/min)、PP重合活性は7,300(g−PP/g−Cat/hr)であった。
結果を表1にまとめる。
(1) ジメチルシリレンビス(2−メチル−4−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロライド(メタロセン化合物W)の合成
メタロセン化合物Gの合成はOrganometallics 1994,13,954−963に記載の方法を参考に合成しラセミ体(純度99%以上)を得た。
メタロセン化合物Aのかわりにメタロセン化合物Wを244mg(322μmol)用いた他は実施例1(1−4)記載の触媒調製と同様の操作により触媒Wを得た。そのときの予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)は2.11であった。
触媒Aの代わりに、触媒Wを20mg使用し、第二工程のプロピレン/エチレン重合時の槽内の平均ガスmol組成がプロピレン/エチレン=34/66となるように調節した以外は、実施例3と同様に操作した。その結果、136gのプロピレン−プロピレン・エチレンブロック共重合体を得た。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)は61wt%、ゴム(CP)中のエチレン含有量は49mol%でありCP部の重量平均分子量(Mw)は63,000であった。また、ゴム重合活性(第2工程での活性)は10,200(g−CP/g−Cat/hr)であった。別途採取したプロピレンホモポリマーのTmは149℃、MFRは2(dg/min)であった。
なお、特表2004−502699号公報の表2のRUN♯11では、重合体の融点は、150.6℃であり、表18のRUN♯107では、重合体の融点は、150.17℃である。よって、本実施例のいずれの重合体の融点は、特表2004−502699号に記載された重合体の融点よりも高いことが確認された。
Claims (10)
- 下記の一般式[I]で表されることを特徴とするメタロセン錯体。
(式中、Mは、Ti、Zr又はHfであり、
Qは、炭素、珪素又はゲルマニウムであり、
X1とX2は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、炭素数1〜6のアルキル基で置換されたアミノ基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基または炭素数6〜18のハロゲン含有アリール基である。
R1とR11は、互いに同じでも異なっていてもよく、炭素数3〜12のアルキル基であり、α炭素および/またはβ炭素に分岐を有する。
R7とR17は、互いに同じでも異なっていてもよく、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基、トリアルキルシリル基を有する炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6の炭化水素基を有するシリル基、炭素数6〜18のアリール基または炭素数6〜18のハロゲン含有アリール基であって、
R8とR18は、互いに同じでも異なっていてもよく、水素、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基、トリアルキルシリル基を有する炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6の炭化水素基を有するシリル基、炭素数6〜18のアリール基または炭素数6〜18のハロゲン含有アリール基である。
また、R7、R8、R17及びR18は、隣接するR双方で5〜6員環を構成してもよい。
R2、R3、R4、R5、R6、R12、R13、R14、R15、及びR16は、互いに同じでも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基、トリアルキルシリル基を有する炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、炭素数6〜18のハロゲン含有アリール基、フリル基、チエニル基、置換基を有しているフリル基または置換基を有しているチエニル基である。
また、R2、R3、R4、R5、R6、R12、R13、R14、R15及びR16は、隣接するR双方で5〜7員環を構成してもよく、該5〜7員環が不飽和結合を含んでいてもよい。
R10は、互いに同じでも異なっていてもよく、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基である。) - 前記一般式[I]中、前記R7、R8、R17およびR18は、互いに同じでも異なっていてもよく、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のアルコキシ基であることを特徴とする請求項1に記載のメタロセン錯体。
- 前記一般式[I]中、前記R2、R3、R4、R5、R6、R12、R13、R14、R15及びR16は、互いに同じでも異なっていてもよく、水素、または炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基であることを特徴とする請求項1又は2に記載のメタロセン錯体。
- 前記一般式[I]中、前記R10が水素であることを特徴とする請求項1〜3項のいずれか1項に記載のメタロセン錯体。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のメタロセン錯体を含むことを特徴とするオレフィン重合用触媒。
- 下記の(A)、(B)及び(C)の各成分を含むことを特徴とする請求項5に記載のオレフィン重合用触媒。
成分(A):請求項1〜4のいずれか1項に記載のメタロセン錯体
成分(B):成分(A)と反応してイオン対を形成する化合物又はイオン交換性層状珪酸塩
成分(C):有機アルミニウム化合物 - 前記成分(B)がイオン交換性層状珪酸塩であることを特徴とする請求項6に記載のオレフィン重合用触媒。
- 請求項5〜7のいずれか1項に記載のオレフィン重合用触媒を使用して、オレフィンの重合または共重合を行うことを特徴とするオレフィン重合体の製造方法。
- プロピレン系重合体を製造する方法であって、請求項5〜7のいずれか1項に記載のオレフィン重合用触媒を用いて、
(i)全モノマー成分に対して、プロピレンを90〜100重量%、エチレン又はα−オレフィンを0〜10重量%で重合させる工程、及び
(ii)全モノマー成分に対して、プロピレンを10〜90重量%、エチレン及び/又は炭素数4以上のα−オレフィンを10〜90重量%で重合させる工程、
を含むことを特徴とするプロピレン系重合体の製造方法。 - プロピレン系重合体を製造する方法であって、請求項5〜7のいずれか1項に記載のオレフィン重合用触媒を用いて、
(i)全モノマー成分に対して、プロピレンを90〜100重量%、エチレン又はα−オレフィンを0〜10重量%で、プロピレンを溶媒として用いるバルク重合又はモノマーをガス状に保つ気相重合を行う第1工程、及び
(ii)全モノマー成分に対して、プロピレンを10〜90重量%、エチレン又はα−オレフィンを10〜90重量%で、気相重合を行う第2工程、を含むことを特徴とするプロピレン系重合体の製造方法。
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