JP2018119098A - エチレン重合体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エチレン重合体の製造方法に関する。
オレフィン重合用の均一系触媒としては、いわゆるメタロセン化合物がよく知られている。メタロセン化合物を用いてオレフィンを重合する方法は、W.Kaminskyらによって報告されて以来(非特許文献1)、重合活性の更なる向上や、得られる重合体の分子量向上の視点等から、多くの改良研究が行なわれている(特許文献1、非特許文献2)。
しかしながら、従来のメタロセン化合物を用いた場合、エチレン重合体を合成する際の重合活性が充分ではなく、更なる改良が望まれる。
しかしながら、従来のメタロセン化合物を用いた場合、エチレン重合体を合成する際の重合活性が充分ではなく、更なる改良が望まれる。
Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 24, 507 (1985)
J. Am. Chem. Soc., 110, 6255 (1988)
本発明の課題は、エチレン重合体を高い重合活性で製造する方法を提供することにある。
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、以下の構成を有するメタロセン化合物を用いることにより、上記課題を解決できることを見い出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、例えば以下の[1]〜[4]に関する。
[1](A)式(1)で表される架橋メタロセン化合物と、(B)(B-1)有機アルミニウム化合物、(B-2)有機アルミニウムオキシ化合物、および(B-3)前記架橋メタロセン化合物と反応してイオン対を形成する化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物とを含む重合用触媒の存在下で、少なくともエチレンを重合する工程を有する、エチレン重合体の製造方法。
[1](A)式(1)で表される架橋メタロセン化合物と、(B)(B-1)有機アルミニウム化合物、(B-2)有機アルミニウムオキシ化合物、および(B-3)前記架橋メタロセン化合物と反応してイオン対を形成する化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物とを含む重合用触媒の存在下で、少なくともエチレンを重合する工程を有する、エチレン重合体の製造方法。
[2]式(1)におけるRaがアリール基またはハロゲン化アリール基である前記[1]に記載のエチレン重合体の製造方法。
[3]式(1)におけるR1、R4、R5、R8、R9、R12、R13およびR16が水素原子であり、R2、R3、R6、R7、R10、R11、R14およびR15が水素原子または炭化水素基である前記[1]または[2]に記載のエチレン重合体の製造方法。
[4]前記重合に供給されるモノマーの50モル%以上がエチレンである前記[1]〜[3]のいずれか1項に記載のエチレン重合体の製造方法。
[3]式(1)におけるR1、R4、R5、R8、R9、R12、R13およびR16が水素原子であり、R2、R3、R6、R7、R10、R11、R14およびR15が水素原子または炭化水素基である前記[1]または[2]に記載のエチレン重合体の製造方法。
[4]前記重合に供給されるモノマーの50モル%以上がエチレンである前記[1]〜[3]のいずれか1項に記載のエチレン重合体の製造方法。
本発明によれば、エチレン重合体を高い重合活性で製造する方法を提供することができる。
本発明のエチレン重合体の製造方法において用いられる重合用触媒について説明した後、前記製造方法の詳細について説明する。
[重合用触媒]
本発明で用いられる重合用触媒は、
(A)式(1)で表される架橋メタロセン化合物と、
(B)(B-1)有機アルミニウム化合物、
(B-2)有機アルミニウムオキシ化合物、および
(B-3)前記架橋メタロセン化合物と反応してイオン対を形成する化合物
から選ばれる少なくとも1種の化合物と
を含む。
[重合用触媒]
本発明で用いられる重合用触媒は、
(A)式(1)で表される架橋メタロセン化合物と、
(B)(B-1)有機アルミニウム化合物、
(B-2)有機アルミニウムオキシ化合物、および
(B-3)前記架橋メタロセン化合物と反応してイオン対を形成する化合物
から選ばれる少なくとも1種の化合物と
を含む。
<架橋メタロセン化合物(A)>
架橋メタロセン化合物(A)は、式(1)で表される。
架橋メタロセン化合物(A)は、式(1)で表される。
以下、式(1)中に現れる各記号について説明する。
〈シクロペンタジエニル基および置換フルオレニル基:R 1 からR 20 〉
架橋メタロセン化合物(A)は、ジシクロペンタフルオレン構造を有し、また、架橋部において嵩高い基を有している。このようなメタロセン化合物を用いることによりエチレン重合体を高い重合活性で製造することができる。
架橋メタロセン化合物(A)は、ジシクロペンタフルオレン構造を有し、また、架橋部において嵩高い基を有している。このようなメタロセン化合物を用いることによりエチレン重合体を高い重合活性で製造することができる。
R1からR20における炭化水素基としては、例えば、直鎖状炭化水素基、分岐状炭化水素基、環状飽和炭化水素基、環状不飽和炭化水素基、飽和炭化水素基が有する1または2以上の水素原子を環状不飽和炭化水素基に置換してなる基が挙げられる。炭化水素基の炭素数は、通常は1〜20、好ましくは1〜15、より好ましくは1〜10である。
直鎖状炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デカニル基等の直鎖状アルキル基;アリル基等の直鎖状アルケニル基が挙げられる。
分岐状炭化水素基としては、例えば、イソプロピル基、tert−ブチル基、tert−アミル基、3−メチルペンチル基、1,1−ジエチルプロピル基、1,1−ジメチルブチル基、1−メチル−1−プロピルブチル基、1,1−ジプロピルブチル基、1,1−ジメチル−2−メチルプロピル基、1−メチル−1−イソプロピル−2−メチルプロピル基等の分岐状アルキル基が挙げられる。
環状飽和炭化水素基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、メチルシクロヘキシル基等のシクロアルキル基;ノルボルニル基、アダマンチル基、メチルアダマンチル基等の飽和多環式基が挙げられる。
環状不飽和炭化水素基としては、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、アントラセニル基等のアリール基;シクロヘキセニル基等のシクロアルケニル基;5−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エニル基等の不飽和多環式基が挙げられる。
飽和炭化水素基が有する1または2以上の水素原子を環状不飽和炭化水素基に置換してなる基としては、例えば、ベンジル基、クミル基、1,1−ジフェニルエチル基、トリフェニルメチル基等のアルキル基が有する1または2以上の水素原子をアリール基に置換してなる基が挙げられる。
R1からR20におけるヘテロ原子含有炭化水素基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、フェノキシ基等のアリールオキシ基、フリル基等の含酸素環状基などの酸素原子含有炭化水素基;N−メチルアミノ基、N,N−ジメチルアミノ基、N−フェニルアミノ基等のアミノ基、ピリル基等の含窒素環状基などの窒素原子含有炭化水素基;チエニル基等の含硫黄環状基などの硫黄原子含有炭化水素基が挙げられる。ヘテロ原子含有炭化水素基の炭素数は、通常は1〜20、好ましくは2〜18、より好ましくは2〜15である。ただし、ヘテロ原子含有炭化水素基からはケイ素含有基を除く。
R1からR20におけるケイ素含有基としては、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、トリフェニルシリル基等の式−SiR3(式中、複数あるRはそれぞれ独立に炭素数1〜15のアルキル基またはフェニル基である。)で表される基が挙げられる。
R1〜R20において隣接する基同士が互いに結合して環を形成していてもよい。例えば、2つの基が互いに結合して、スピロ環や、式(1)中のシクロペンタジエニル環やジシクロペンタフルオレン環に対する付加的な環を形成していてもよい。前記環としては、例えば、脂環、芳香環、ヘテロ環が挙げられ、具体的には、シクロヘキサン環、ベンゼン環、水素化ベンゼン環、シクロペンテン環が挙げられ、また、環上にアルキル基等の置換基をさらに有していてもよい。一例を挙げれば、R2とR3とが互いに結合してスピロ環を形成してもよく、R3とR4とが互いに結合して付加的な環を形成してもよい。前記環形成は、分子中に2箇所以上存在してもよい。
R2、R3、R6、R7、R10、R11、R14およびR15は、高分子量のエチレン重合体を高い重合活性で製造できることから、水素原子または炭化水素基であることが好ましく、直鎖状アルキル基または分岐状アルキル基がより好ましく、直鎖状アルキル基がさらに好ましく、炭素数1〜4の直鎖状アルキル基が特に好ましく、メチル基が最も好ましい。
R4、R5、R12およびR13は、水素原子であることが好ましい。
R1、R8、R9およびR16は、水素原子であることが好ましい。
R17〜R20は、水素原子または炭化水素基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
R4、R5、R12およびR13は、水素原子であることが好ましい。
R1、R8、R9およびR16は、水素原子であることが好ましい。
R17〜R20は、水素原子または炭化水素基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
架橋メタロセン化合物(A)の中でも、その重合特性、その入手容易性、得られる重合体の特性の優秀さから、R1とR16は同一の原子または基であることが好ましく、R2とR15は同一の原子または基であることが好ましく、R3とR14は同一の原子または基であることが好ましく、R4とR13は同一の原子または基であることが好ましく、R5とR12は同一の原子または基であることが好ましく、R6とR11は同一の原子または基であることが好ましく、R7とR10は同一の原子または基であることが好ましく、R8とR9は同一の原子または基であることが好ましく、R17とR20は同一の原子または基であることが好ましく、R18とR19は同一の原子または基であることが好ましい。
〈架橋部:Y(R a ) 2 〉
2つあるRaは、それぞれ独立に芳香環含有基または脂環含有基である。このような嵩高い基を架橋部に導入することによって、エチレン重合体を効率よく製造することができる。架橋メタロセン化合物(A)の合成上の容易性から、2つあるRaは同一の基であることが好ましい。
2つあるRaは、それぞれ独立に芳香環含有基または脂環含有基である。このような嵩高い基を架橋部に導入することによって、エチレン重合体を効率よく製造することができる。架橋メタロセン化合物(A)の合成上の容易性から、2つあるRaは同一の基であることが好ましい。
芳香環含有基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アントラセニル基等の、芳香環上に置換基を有さないアリール基、トリル基、n−ブチル−フェニル基、tert−ブチル−フェニル基、ビフェニル基等の、芳香環上に1または2以上の置換基(例:アルキル基、フェニル基等の上述した炭化水素基)を有するアリール基などのアリール基;クロロフェニル基、ブロモフェニル基、トリフルオロメチル−フェニル基等のハロゲン化アリール基;ベンジル基、フェネチル基、クミル基、ジフェニルメチル基、1,1−ジフェニルエチル基、トリフェニルメチル基、ナフチルメチル基、ビフェニルメチル等の、アルキル基が有する1または2以上の水素原子をアリール基に置換してなる基が挙げられる。置換基としての炭化水素基等は、上記例示の基が挙げられる。
脂環含有基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、メチルシクロヘキシル基等のシクロアルキル基;シクロヘキセニル基等のシクロアルケニル基;ノルボルニル基、アダマンチル基、メチルアダマンチル基等の飽和多環式基;5−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エニル基等の不飽和多環式基が挙げられる。
これらの中でも、エチレン重合体を高い重合活性で製造できることから、芳香環含有基が好ましく、アリール基およびハロゲン化アリール基が好ましく、芳香環上にアルキル基を有するアリール基およびハロゲン化アリール基がより好ましく、p位にアルキル基またはハロゲン原子を有するアリール基が特に好ましい。
Yは、炭素原子またはケイ素原子であり、好ましくは炭素原子である。
Yは、炭素原子またはケイ素原子であり、好ましくは炭素原子である。
〈金属部:MQ j 〉
Mは、第4族遷移金属原子であり、好ましくはチタン原子、ジルコニウム原子またはハフニウム原子であり、より好ましくはジルコニウム原子またはハフニウム原子であり、特に好ましくはジルコニウム原子である。
Qでのハロゲン原子としては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
Qでの炭素数1〜10の炭化水素基としては、例えば、R1からR20における炭化水素基として例示した基が挙げられ、好ましくは直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基等のアルキル基である。
Mは、第4族遷移金属原子であり、好ましくはチタン原子、ジルコニウム原子またはハフニウム原子であり、より好ましくはジルコニウム原子またはハフニウム原子であり、特に好ましくはジルコニウム原子である。
Qでのハロゲン原子としては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
Qでの炭素数1〜10の炭化水素基としては、例えば、R1からR20における炭化水素基として例示した基が挙げられ、好ましくは直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基等のアルキル基である。
Qでの炭素数10以下で中性の共役または非共役ジエンとしては、例えば、s−シスまたはs−トランス−η4−1,3−ブタジエン、s−シスまたはs−トランス−η4−1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、s−シスまたはs−トランス−η4−3−メチル−1,3−ペンタジエン、s−シスまたはs−トランス−η4−1,4−ジベンジル−1,3−ブタジエン、s−シスまたはs−トランス−η4−2,4−ヘキサジエン、s−シスまたはs−トランス−η4−1,3−ペンタジエン、s−シスまたはs−トランス−η4−1,4−ジトリル−1,3−ブタジエン、s−シスまたはs−トランス−η4−1,4−ビス(トリメチルシリル)−1,3−ブタジエンが挙げられる。
Qでのアニオン配位子としては、例えば、メトキシ、tert−ブトキシ等のアルコキシ基;フェノキシ等のアリールオキシ基;アセテート、ベンゾエート等のカルボキシレート基;メシレート、トシレート等のスルホネート基;ジメチルアミド、ジイソプロピルアミド、メチルアニリド、ジフェニルアミド等のアミド基が挙げられる。
Qでの孤立電子対で配位可能な中性配位子としては、例えば、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルメチルホスフィン等の有機リン化合物;テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン等のエーテルが挙げられる。
Qは、少なくとも1つがハロゲン原子またはアルキル基であることが好ましい。
jは、好ましくは2である。
Qは、少なくとも1つがハロゲン原子またはアルキル基であることが好ましい。
jは、好ましくは2である。
以上、本発明で用いる架橋メタロセン化合物(A)の構成、すなわちR1〜R20、Ra、Y、M、Qおよびjについて、好ましい態様を説明した。本発明では、前記各記号におけるそれぞれの好適態様の任意の組合せも好ましい態様である。
架橋メタロセン化合物(A)の具体例としては、例えば、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(オクタメチルテトラヒドロジシクロペンタフルオレニル)ジルコニウムジクロリドや、この化合物において架橋部「ジフェニルメチレン」を、ジ(p−トリル)メチレン、ジ(p−クロロフェニル)メチレン、ジ(m−クロロフェニル)メチレン、ジ(p−ブロモフェニル)メチレン、ジ(m−トリフルオロメチル−フェニル)メチレン、ジ(p−トリフルオロメチル−フェニル)メチレン、ジ(p−tert−ブチル−フェニル)メチレン、ジ(p−n−ブチル−フェニル)メチレン、ジ(p−ビフェニル)メチレン、ジ(1−ナフチル)メチレン、ジ(2−ナフチル)メチレン、ジ(ナフチルメチル)メチレン、ジフェネチルメチレン、ジ(ジフェニルメチル)メチレン、ジ(クミル)メチレン、ジ(ビフェニルメチル)メチレンまたはジフェニルシリレンにかえた化合物が挙げられる。さらに、前記例示の化合物においてジルコニウムをハフニウムまたはチタニウムに変えた化合物や、ジクロリドをジフロライド、ジブロミド、ジアイオダイドに変えた化合物も挙げられる。なお、「オクタメチルテトラヒドロジシクロペンタフルオレニル」とは、下記式で示される構造を指す。
<化合物(B):助触媒>
本発明では、架橋メタロセン化合物(A)の助触媒として、有機アルミニウム化合物(B-1)、有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)、および前記架橋メタロセン化合物と反応してイオン対を形成する化合物(B-3)から選ばれる少なくとも1種の化合物(B)が用いられる。
化合物(B)としては、重合活性と生成する重合体との性状の視点から、例えば、
有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)のみ、
有機アルミニウム化合物(B-1)と有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)、
有機アルミニウム化合物(B-1)と前記化合物(B-3)、
有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)と前記化合物(B-3)
が好ましい。
本発明では、架橋メタロセン化合物(A)の助触媒として、有機アルミニウム化合物(B-1)、有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)、および前記架橋メタロセン化合物と反応してイオン対を形成する化合物(B-3)から選ばれる少なくとも1種の化合物(B)が用いられる。
化合物(B)としては、重合活性と生成する重合体との性状の視点から、例えば、
有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)のみ、
有機アルミニウム化合物(B-1)と有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)、
有機アルミニウム化合物(B-1)と前記化合物(B-3)、
有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)と前記化合物(B-3)
が好ましい。
〈有機アルミニウム化合物(B-1)〉
有機アルミニウム化合物(B-1)としては、例えば、式(B-1a)で表される有機アルミニウム化合物、式(B-1b)で表される周期律表第1族金属とアルミニウムとの錯アルキル化物が挙げられる。なお、有機アルミニウム化合物(B-1)からは、後述する有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)は除外される。
(B-1a):Ra mAl(ORb)nHpXq
式(B-1a)中、RaおよびRbはそれぞれ独立に炭素数1〜15、好ましくは1〜4の炭化水素基であり、Xはハロゲン原子であり、mは0<m≦3、nは0≦n<3、pは0≦p<3、qは0≦q<3を満たす数であり、かつm+n+p+q=3である。
有機アルミニウム化合物(B-1)としては、例えば、式(B-1a)で表される有機アルミニウム化合物、式(B-1b)で表される周期律表第1族金属とアルミニウムとの錯アルキル化物が挙げられる。なお、有機アルミニウム化合物(B-1)からは、後述する有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)は除外される。
(B-1a):Ra mAl(ORb)nHpXq
式(B-1a)中、RaおよびRbはそれぞれ独立に炭素数1〜15、好ましくは1〜4の炭化水素基であり、Xはハロゲン原子であり、mは0<m≦3、nは0≦n<3、pは0≦p<3、qは0≦q<3を満たす数であり、かつm+n+p+q=3である。
有機アルミニウム化合物(B-1a)としては、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリn−ブチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム等のトリn−アルキルアルミニウム;トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリsec−ブチルアルミニウム、トリtert−ブチルアルミニウム、トリ2−メチルブチルアルミニウム、トリ3−メチルヘキシルアルミニウム、トリ2−エチルヘキシルアルミニウム等のトリ分岐鎖アルキルアルミニウム;トリシクロヘキシルアルミニウム、トリシクロオクチルアルミニウム等のトリシクロアルキルアルミニウム;トリフェニルアルミニウム、トリトリルアルミニウム等のトリアリールアルミニウム;式(i-C4H9)xAly(C5H10)z(式中、x、y、zは正の数であり、z≦2xである。)などで表されるイソプレニルアルミニウム等のアルケニルアルミニウム;イソブチルアルミニウムメトキシド、イソブチルアルミニウムエトキシド等のアルキルアルミニウムアルコキシド;ジメチルアルミニウムメトキシド、ジエチルアルミニウムエトキシド、ジブチルアルミニウムブトキシド等のジアルキルアルミニウムアルコキシド;エチルアルミニウムセスキエトキシド、ブチルアルミニウムセスキブトキシド等のアルキルアルミニウムセスキアルコキシド;式Ra 2.5Al(ORb)0.5などで表される平均組成を有する部分的にアルコキシ化されたアルキルアルミニウム;ジエチルアルミニウムフェノキシド、ジエチルアルミニウム(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシド)等のアルキルアルミニウムアリーロキシド;ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、ジブチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムブロミド、ジイソブチルアルミニウムクロリド等のジアルキルアルミニウムハライド、エチルアルミニウムセスキクロリド、ブチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキブロミド等のアルキルアルミニウムセスキハライド、エチルアルミニウムジクロリド等のアルキルアルミニウムジハライドなどの、部分的にハロゲン化されたアルキルアルミニウム;ジエチルアルミニウムヒドリド、ジプロピルアルミニウムヒドリド、ジブチルアルミニウムヒドリド等のジアルキルアルミニウムヒドリド、エチルアルミニウムジヒドリド、プロピルアルミニウムジヒドリド等のアルキルアルミニウムジヒドリドなどの、部分的に水素化されたアルキルアルミニウム;エチルアルミニウムエトキシクロリド、ブチルアルミニウムブトキシクロリド、エチルアルミニウムエトキシブロミド等の、部分的にアルコキシ化およびハロゲン化されたアルキルアルミニウムが挙げられる。
(B-1b):M2AlRa 4
式(B-1b)中、M2はLi、NaまたはKであり、Raは炭素数1〜15、好ましくは1〜4の炭化水素基である。錯アルキル化物(B-1b)としては、例えば、LiAl(C2H5)4、LiAl(C7H15)4が挙げられる。
式(B-1b)中、M2はLi、NaまたはKであり、Raは炭素数1〜15、好ましくは1〜4の炭化水素基である。錯アルキル化物(B-1b)としては、例えば、LiAl(C2H5)4、LiAl(C7H15)4が挙げられる。
また、式(B-1a)で表される化合物に類似する化合物も使用することができ、例えば、窒素原子を介して2以上のアルミニウム化合物が結合した有機アルミニウム化合物が挙げられる。このような化合物としては、例えば、(C2H5)2AlN(C2H5)Al(C2H5)2が挙げられる。
有機アルミニウム化合物(B-1)としては、入手容易性の点から、トリメチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムが好ましい。
有機アルミニウム化合物(B-1)は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
有機アルミニウム化合物(B-1)としては、入手容易性の点から、トリメチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムが好ましい。
有機アルミニウム化合物(B-1)は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
〈有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)〉
有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)としては、例えば、式[B1]で表される化合物および式[B2]で表される化合物等の従来公知のアルミノキサン、式[B3]で表される構造を有する修飾メチルアルミノキサン、式[B4]で表されるボロン含有有機アルミニウムオキシ化合物が挙げられる。
有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)としては、例えば、式[B1]で表される化合物および式[B2]で表される化合物等の従来公知のアルミノキサン、式[B3]で表される構造を有する修飾メチルアルミノキサン、式[B4]で表されるボロン含有有機アルミニウムオキシ化合物が挙げられる。
修飾メチルアルミノキサン[B3]は、トリメチルアルミニウムとトリメチルアルミニウム以外のアルキルアルミニウムとを用いて調製することができる。このような修飾メチルアルミノキサン[B3]は、一般にMMAO(modified methyl aluminoxane)と呼ばれている。MMAOは、具体的には米国特許第4960878号および米国特許第5041584号で挙げられる方法で調製することが出来る。また、東ソー・ファインケム社等からも、トリメチルアルミニウムとトリイソブチルアルミニウムとを用いて調製された(すなわち、式[B3]においてRがイソブチル基である)修飾メチルアルミノキサンが、MMAOやTMAOという商品名で商業的に生産されている。MMAOは各種溶媒への溶解性および保存安定性が改善されたアルミノキサンである。
また、特開平2−167305号公報に記載されている有機アルミニウムオキシ化合物、特開平2−24701号公報、特開平3−103407号公報に記載されている2種以上のアルキル基を有するアルミノキサンなども好適に使用できる。
また、有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)としては、国際公開第2010/055652号に記載されているような、固体状メチルアルミノキサン等の固体状アルミノキサンを用いてもよい。固体状アルミノキサンは粒子状であることが好ましい。数平均粒子径は、好ましくは5〜50μm、より好ましくは5〜40μmである。数平均粒子径は、例えば走査型電子顕微鏡により粒子を観察することで求めることができる。また、比表面積は、好ましくは10〜25m2/mmol−Al、より好ましくは13〜22m2/mmol−Alである。比表面積は、BET吸着等温式を用い、固体表面におけるガス(例:窒素ガス)の吸着現象を利用して求めることができる。
上記固体状アルミノキサンは、以下のようにして調製することができる。
まず、芳香族炭化水素溶媒中で、トリメチルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウムと含酸素有機化合物とを反応させ、アルミニウム−酸素−炭素結合を有するアルキルアルミニウム化合物を得て、これを熱分解させる。含酸素有機化合物の酸素原子1モルに対する、トリアルキルアルミニウムのアルミニウム原子のモル量は、通常は0.5〜3.0モル、好ましくは1.0〜1.7である。熱分解の反応条件は、例えば、加熱温度が通常は20〜90℃、好ましくは30〜80℃、加熱時間が通常は5〜100時間である。
まず、芳香族炭化水素溶媒中で、トリメチルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウムと含酸素有機化合物とを反応させ、アルミニウム−酸素−炭素結合を有するアルキルアルミニウム化合物を得て、これを熱分解させる。含酸素有機化合物の酸素原子1モルに対する、トリアルキルアルミニウムのアルミニウム原子のモル量は、通常は0.5〜3.0モル、好ましくは1.0〜1.7である。熱分解の反応条件は、例えば、加熱温度が通常は20〜90℃、好ましくは30〜80℃、加熱時間が通常は5〜100時間である。
次いで、得られた反応溶液を例えば室温程度まで冷却し、再度加熱することにより、固体状アルミノキサンを析出させる。加熱条件は、例えば、加熱温度が通常は80〜200℃、好ましくは90〜150℃、加熱時間が通常は5分〜24時間、好ましくは1〜20時間である。析出した固体状アルミノキサンを非芳香族炭化水素溶媒で洗浄してもよい。
芳香族炭化水素溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、ブチルベンゼン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンが挙げられる。非芳香族炭化水素溶媒としては、例えば、n−ペンタン、n−ヘキサン等のn−アルカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等のシクロアルカンが挙げられる。
含酸素有機化合物としては、例えば、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸、およびこれらの酸無水物が挙げられ、酢酸、プロピオン酸、安息香酸、フタル酸、トルイル酸、およびこれらの酸無水物が好ましい。その他の具体例としては、例えば、国際公開第2010/055652号の段落[0041]〜[0042]に記載された化合物が挙げられる。
有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
〈前記架橋メタロセン化合物と反応してイオン対を形成する化合物(B-3)〉
架橋メタロセン化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物(B-3)(以下「イオン性化合物(B-3)」ともいう)としては、例えば、特表平1−501950号公報、特表平1−502036号公報、特開平3−179005号公報、特開平3−179006号公報、特開平3−207703号公報、特開平3−207704号公報、US5321106号公報等に記載された、ルイス酸、イオン性化合物、ボラン化合物およびカルボラン化合物が挙げられる。さらに、ヘテロポリ化合物およびイソポリ化合物も挙げることができる。
イオン性化合物(B-3)は、式(B-3a)で表される化合物が好ましい。
架橋メタロセン化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物(B-3)(以下「イオン性化合物(B-3)」ともいう)としては、例えば、特表平1−501950号公報、特表平1−502036号公報、特開平3−179005号公報、特開平3−179006号公報、特開平3−207703号公報、特開平3−207704号公報、US5321106号公報等に記載された、ルイス酸、イオン性化合物、ボラン化合物およびカルボラン化合物が挙げられる。さらに、ヘテロポリ化合物およびイソポリ化合物も挙げることができる。
イオン性化合物(B-3)は、式(B-3a)で表される化合物が好ましい。
式(B-3a)中、Re+としては、例えば、H+、カルベニウムカチオン、オキソニウムカチオン、アンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、シクロヘプチルトリエニルカチオン、遷移金属を有するフェロセニウムカチオンが挙げられる。Rf〜Riはそれぞれ独立に有機基であり、好ましくはアリール基である。
カルベニウムカチオンとしては、例えば、トリフェニルカルベニウムカチオン、トリス(メチルフェニル)カルベニウムカチオン、トリス(ジメチルフェニル)カルベニウムカチオン等の三置換カルベニウムカチオンが挙げられる。
アンモニウムカチオンとしては、例えば、トリメチルアンモニウムカチオン、トリエチルアンモニウムカチオン、トリ(n−プロピル)アンモニウムカチオン、トリイソプロピルアンモニウムカチオン、トリ(n−ブチル)アンモニウムカチオン、トリイソブチルアンモニウムカチオン等のトリアルキルアンモニウムカチオン;N,N−ジメチルアニリニウムカチオン、N,N−ジエチルアニリニウムカチオン、N,N−2,4,6−ペンタメチルアニリニウムカチオン等のN,N−ジアルキルアニリニウムカチオン;ジイソプロピルアンモニウムカチオン、ジシクロヘキシルアンモニウムカチオン等のジアルキルアンモニウムカチオンが挙げられる。
ホスホニウムカチオンとしては、例えば、トリフェニルホスホニウムカチオン、トリス(メチルフェニル)ホスホニウムカチオン、トリス(ジメチルフェニル)ホスホニウムカチオン等のトリアリールホスホニウムカチオンが挙げられる。
Re+としては、例えば、カルベニウムカチオン、アンモニウムカチオンが好ましく、特にトリフェニルカルベニウムカチオン、N,N−ジメチルアニリニウムカチオン、N,N−ジエチルアニリニウムカチオンが好ましい。
カルベニウム塩としては、例えば、トリフェニルカルベニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルカルベニウムテトラキス(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリス(4−メチルフェニル)カルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリス(3,5−ジメチルフェニル)カルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートが挙げられる。
アンモニウム塩としては、例えば、トリアルキル置換アンモニウム塩、N,N−ジアルキルアニリニウム塩、ジアルキルアンモニウム塩が挙げられる。
トリアルキル置換アンモニウム塩としては、例えば、トリエチルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリプロピルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラフェニルボレート、トリメチルアンモニウムテトラキス(p−トリル)ボレート、トリメチルアンモニウムテトラキス(o−トリル)ボレート、トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリエチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリプロピルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリプロピルアンモニウムテトラキス(2,4−ジメチルフェニル)ボレート、トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラキス(3,5−ジメチルフェニル)ボレート、トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラキス(4−トリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラキス(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラキス(o−トリル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラフェニルボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラキス(p−トリル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラキス(o−トリル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラキス(2,4−ジメチルフェニル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラキス(3,5−ジメチルフェニル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラキス(4−トリフルオロメチルフェニル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラキス(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレートが挙げられる。
トリアルキル置換アンモニウム塩としては、例えば、トリエチルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリプロピルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラフェニルボレート、トリメチルアンモニウムテトラキス(p−トリル)ボレート、トリメチルアンモニウムテトラキス(o−トリル)ボレート、トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリエチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリプロピルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリプロピルアンモニウムテトラキス(2,4−ジメチルフェニル)ボレート、トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラキス(3,5−ジメチルフェニル)ボレート、トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラキス(4−トリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラキス(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラキス(o−トリル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラフェニルボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラキス(p−トリル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラキス(o−トリル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラキス(2,4−ジメチルフェニル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラキス(3,5−ジメチルフェニル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラキス(4−トリフルオロメチルフェニル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラキス(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレートが挙げられる。
N,N−ジアルキルアニリニウム塩としては、例えば、N,N−ジメチルアニリニウムテトラフェニルボレート、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、N,N−ジエチルアニリニウムテトラフェニルボレート、N,N−ジエチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジエチルアニリニウムテトラキス(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、N,N−2,4,6−ペンタメチルアニリニウムテトラフェニルボレート、N,N−2,4,6−ペンタメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートが挙げられる。
ジアルキルアンモニウム塩としては、例えば、ジ(1−プロピル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジシクロヘキシルアンモニウムテトラフェニルボレートが挙げられる。
イオン性化合物(B-3)としては、その他、特開2004−51676号公報に記載されているイオン性化合物も制限無く使用が可能である。
イオン性化合物(B-3)は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
イオン性化合物(B-3)は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
<担体(C)>
前記重合用触媒は、担体(C)を含んでもよい。架橋メタロセン化合物(A)および/または化合物(B)は、担体(C)に担持された形態で用いてもよい。担体(C)としては、例えば、無機または有機の化合物であって、顆粒状ないしは微粒子状の固体が挙げられる。
前記重合用触媒は、担体(C)を含んでもよい。架橋メタロセン化合物(A)および/または化合物(B)は、担体(C)に担持された形態で用いてもよい。担体(C)としては、例えば、無機または有機の化合物であって、顆粒状ないしは微粒子状の固体が挙げられる。
無機化合物としては、SiO2およびAl2O3等の多孔質酸化物;MgCl2、MgBr2、MnCl2およびMnBr2等の無機ハロゲン化物;粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物が好ましい。
有機化合物としては、例えば、顆粒状ないしは微粒子状の有機物固体が挙げられる。具体的には、エチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン等の炭素数2〜14のα−オレフィンを主成分として生成される重合体、ビニルシクロヘキサン、スチレンを主成分として生成される重合体、およびそれらの変成体が挙げられる。
担体(C)の具体例としては、例えば、国際公開第2014/050816号の段落[0150]〜[0162]に記載された化合物が挙げられる。
担体(C)の具体例としては、例えば、国際公開第2014/050816号の段落[0150]〜[0162]に記載された化合物が挙げられる。
<各成分の使用量>
前記重合用触媒を用いてエチレンの重合を行うに際して、前記重合用触媒を構成しうる各成分の使用量は以下のとおりである。以下では、架橋メタロセン化合物(A)、化合物(B)および担体(C)を、それぞれ「成分(A)〜(C)」ともいう。
前記重合用触媒を用いてエチレンの重合を行うに際して、前記重合用触媒を構成しうる各成分の使用量は以下のとおりである。以下では、架橋メタロセン化合物(A)、化合物(B)および担体(C)を、それぞれ「成分(A)〜(C)」ともいう。
成分(A)は、反応容積1リットル当り、通常は10-9〜10-1モル、好ましくは10-8〜10-2モルとなるような量で用いられる。成分(B-1)は、成分(B-1)と成分(A)中の全遷移金属原子(M)とのモル比〔(B-1)/M〕が通常は1〜10000、好ましくは1〜5000となるような量で用いることができる。成分(B-2)は、成分(B-2)中のアルミニウム原子と成分(A)中の全遷移金属原子(M)とのモル比〔Al/M〕が通常は10〜5000、好ましくは20〜2000となるような量で用いることができる。成分(B-3)は、成分(B-3)と成分(A)中の全遷移金属原子(M)とのモル比〔(B-3)/M〕が通常は0.01〜5000、好ましくは0.05〜2000となるような量で用いることができる。成分(C)を用いる場合は、成分(A)と成分(C)との質量比〔(A)/(C)〕が好ましくは0.0001〜1、より好ましくは0.0005〜0.5となるような量で用いることができる。
[エチレン重合体の製造方法]
本発明のエチレン重合体の製造方法は、上述した重合用触媒の存在下で、少なくともエチレンを重合する工程を有する。ここで「重合」とは、単独重合および共重合を総称する意味で用いる。本発明の製造方法によれば、常温条件下だけでなく、高温条件下でも、分子量が高いエチレン重合体を、高い重合活性で得ることができる。
本発明のエチレン重合体の製造方法は、上述した重合用触媒の存在下で、少なくともエチレンを重合する工程を有する。ここで「重合」とは、単独重合および共重合を総称する意味で用いる。本発明の製造方法によれば、常温条件下だけでなく、高温条件下でも、分子量が高いエチレン重合体を、高い重合活性で得ることができる。
重合の際には、各成分の使用法、添加順序は任意に選ばれるが、例えば、
(1)成分(A)を単独で重合器に添加する方法
(2)成分(A)および成分(B)を任意の順序で重合器に添加する方法
(3)成分(A)を成分(C)に担持した触媒成分と、
成分(B)とを任意の順序で重合器に添加する方法
(4)成分(B)を成分(C)に担持した触媒成分と、
成分(A)とを任意の順序で重合器に添加する方法
(5)成分(A)と成分(B)とを成分(C)に担持した触媒成分を
重合器に添加する方法
が挙げられる。
(1)成分(A)を単独で重合器に添加する方法
(2)成分(A)および成分(B)を任意の順序で重合器に添加する方法
(3)成分(A)を成分(C)に担持した触媒成分と、
成分(B)とを任意の順序で重合器に添加する方法
(4)成分(B)を成分(C)に担持した触媒成分と、
成分(A)とを任意の順序で重合器に添加する方法
(5)成分(A)と成分(B)とを成分(C)に担持した触媒成分を
重合器に添加する方法
が挙げられる。
上記(2)〜(5)の各方法においては、各触媒成分の少なくとも2種は予め接触されていてもよい。成分(C)に成分(B)が担持されている上記(4)、(5)の各方法においては、必要に応じて担持されていない成分(B)を、任意の順序で添加してもよい。この場合、成分(B)は、同一でも異なっていてもよい。また、成分(C)に成分(A)が担持された固体触媒成分、成分(C)に成分(A)および成分(B)が担持された固体触媒成分は、モノマーが予備重合されていてもよく、予備重合された固体触媒成分上に、さらに触媒成分が担持されていてもよい。
「重合用触媒の存在下でエチレンを重合する」とは、上記(1)〜(5)の各方法のように、任意の方法で重合用触媒の各成分を重合器に添加してエチレンを重合する態様を包含する。
本発明では、重合は、溶液重合、懸濁重合等の液相重合法または気相重合法のいずれにおいても実施できる。溶液重合は、特定の重合温度において、不活性炭化水素媒体中に重合体が実質的に完全溶解した状態で重合が進行する完全均一溶液重合のみならず、部分的に微小な重合体が析出した白濁状態で重合が進行する部分的不均一溶液重合も包含する。
液相重合法において用いられる不活性炭化水素媒体としては、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン等の脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;エチレンクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素が挙げられる。不活性炭化水素媒体は単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。また、重合に供給されうる液化モノマー自身を溶媒として用いる、いわゆるバルク重合法を用いることもできる。
本発明の製造方法において、重合温度は、通常は−50〜+200℃、好ましくは0〜180℃、より好ましくは40〜180℃、さらに好ましくは45〜150℃であり;重合圧力は、通常は常圧〜10MPaゲージ圧、好ましくは常圧〜5MPaゲージ圧である。重合反応は、回分式、半連続式、連続式のいずれの方法においても行うことができる。さらに重合を反応条件の異なる二段以上に分けて行うこともできる。得られる重合体の分子量は、重合系に水素等を存在させるか、重合温度を変化させるか、または成分(B)の使用量により調節することができる。
本発明は、エチレン重合体を高い重合活性で製造することができる。本発明の製造方法で得られたエチレン重合体に対しては、上記方法で合成した後に、必要に応じて公知の触媒失活処理工程、触媒残渣除去工程、乾燥工程等の後処理工程を行ってよい。
使用するモノマーは、例えば、エチレン単独またはエチレンを主要な成分とする混合オレフィンである。「主要な成分」とは、モノマー中のエチレン量が、通常は50モル%以上、好ましくは70モル%以上、更に好ましくは80モル%以上、特に好ましくは95モル%以上である。
エチレン以外の他のモノマーとしては、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−デセン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン等の炭素数3〜20、好ましくは炭素数3〜10のα−オレフィンが挙げられる。これらの中でも、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン等のα−オレフィンが好ましい。
その他、モノマーとして、環状オレフィン、極性基を有するオレフィン、末端水酸基化ビニル化合物、芳香族ビニル化合物およびポリエン化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物を反応系に共存させて重合を進めることもできる。これらの化合物の具体例としては、例えば、国際公開第2014/050816号の段落[0181]〜[0188]に記載された化合物が挙げられる。
[エチレン重合体]
本発明の製造方法で得られるエチレン重合体は、エチレン由来の構成単位を通常は90モル%以上、好ましくは92〜100モル%、より好ましくは95〜100モル%有する。ただし、エチレン由来の構成単位と任意に含んでいてもよい他のモノマー由来の構成単位との合計を100モル%とする。一実施態様では、エチレン重合体は、エチレン由来の構成単位を好ましくは90〜100モル%、より好ましくは95〜100モル%有し、炭素数3〜20のα−オレフィン由来の構成単位を好ましくは0〜10モル%、より好ましくは0〜5モル%有する重合体である。これらの含量は、核磁気共鳴分光法や、基準となる物質がある場合には赤外分光法等により測定することができる。
本発明の製造方法で得られるエチレン重合体は、エチレン由来の構成単位を通常は90モル%以上、好ましくは92〜100モル%、より好ましくは95〜100モル%有する。ただし、エチレン由来の構成単位と任意に含んでいてもよい他のモノマー由来の構成単位との合計を100モル%とする。一実施態様では、エチレン重合体は、エチレン由来の構成単位を好ましくは90〜100モル%、より好ましくは95〜100モル%有し、炭素数3〜20のα−オレフィン由来の構成単位を好ましくは0〜10モル%、より好ましくは0〜5モル%有する重合体である。これらの含量は、核磁気共鳴分光法や、基準となる物質がある場合には赤外分光法等により測定することができる。
前記エチレン重合体は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定から得られる、ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が、通常は10,000以上、好ましくは10,000〜5,000,000、より好ましくは20,000〜1,000,000である。また、GPC測定から得られる分子量分布(Mw/Mn)が、通常は1〜10、好ましくは1〜5.5である。
前記エチレン重合体は、嵩密度[B.D.]が、通常は250kg/m3以上、好ましくは350〜600kg/m3、より好ましくは405〜600kg/m3、さらに好ましくは450〜550kg/m3である。このような嵩密度を有する場合、スラリー濃度を上げることが可能となり、生産性を向上させることができ、好ましい。
上記物性の測定方法の詳細は、実施例に記載する。
前記エチレン重合体は、必要により添加剤を配合した後、公知の熱成形方法により成形することによって、各種用途において有用な成形体、例えば、フィルム、シート、シーラント、ブロー成形体、射出延伸ブロー成形体、射出成形体、繊維を提供することができる。添加剤としては、例えば、耐候安定剤、耐熱安定剤、耐電防止剤、スリップ防止剤、アンチブロッキング剤、発泡剤、結晶化助剤、防曇剤、透明核剤、滑剤、顔料、染料、可塑剤、老化防止剤、塩酸吸収剤、酸化防止剤、離型剤、衝撃改良剤、抗UV剤が挙げられる。熱成形方法としては、例えば、押出成形、射出成形、インフレーション成形、押出ラミネート成形、キャスト成形、ブロー成形、押出ブロー成形、射出ブロー成形、プレス成形、真空成形、カレンダー成形、発泡成形、パウダースラッシュ成形が挙げられる。
前記エチレン重合体は、必要により添加剤を配合した後、公知の熱成形方法により成形することによって、各種用途において有用な成形体、例えば、フィルム、シート、シーラント、ブロー成形体、射出延伸ブロー成形体、射出成形体、繊維を提供することができる。添加剤としては、例えば、耐候安定剤、耐熱安定剤、耐電防止剤、スリップ防止剤、アンチブロッキング剤、発泡剤、結晶化助剤、防曇剤、透明核剤、滑剤、顔料、染料、可塑剤、老化防止剤、塩酸吸収剤、酸化防止剤、離型剤、衝撃改良剤、抗UV剤が挙げられる。熱成形方法としては、例えば、押出成形、射出成形、インフレーション成形、押出ラミネート成形、キャスト成形、ブロー成形、押出ブロー成形、射出ブロー成形、プレス成形、真空成形、カレンダー成形、発泡成形、パウダースラッシュ成形が挙げられる。
以下、本発明を実施例に基づいて更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
エチレン重合体の物性および性状は、以下の方法により測定した。
エチレン重合体の物性および性状は、以下の方法により測定した。
〔重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)〕
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)として東ソー社製ゲル浸透クロマトグラフHLC−8321を用い、分離カラムはTSKgel GMH6-HT:2本およびTSKgel GMH6-HTL:2本、カラムサイズはいずれも直径7.5mm、長さ300mm、カラム温度は140℃、移動相はo−ジクロロベンゼン(0.025重量%ジブチルヒドロキシトルエン含有)を用い、移動相は1.0mL/分で移動させ、試料濃度は30mg/20mLまたは15mg/10mL、試料注入量は400マイクロリットル、検出器として示差屈折計を用いた。標準ポリスチレンは、東ソー社製の単分散ポリスチレンを用いた。重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、汎用校正の手順に従い、ポリスチレン分子量換算として計算した。
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)として東ソー社製ゲル浸透クロマトグラフHLC−8321を用い、分離カラムはTSKgel GMH6-HT:2本およびTSKgel GMH6-HTL:2本、カラムサイズはいずれも直径7.5mm、長さ300mm、カラム温度は140℃、移動相はo−ジクロロベンゼン(0.025重量%ジブチルヒドロキシトルエン含有)を用い、移動相は1.0mL/分で移動させ、試料濃度は30mg/20mLまたは15mg/10mL、試料注入量は400マイクロリットル、検出器として示差屈折計を用いた。標準ポリスチレンは、東ソー社製の単分散ポリスチレンを用いた。重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、汎用校正の手順に従い、ポリスチレン分子量換算として計算した。
〔嵩密度[B.D.]〕
エチレン重合体の嵩密度は、ASTM D 1895−96 A法に準じて測定を行った。
エチレン重合体の嵩密度は、ASTM D 1895−96 A法に準じて測定を行った。
〔ヘキセン含量〕
エチレン重合体におけるヘキセン含量は、日本分光製FT/IR−4100型赤外分光光度計を用い、プレスフィルムを作成し透過法によりブチル分岐数の測定を行った。
エチレン重合体におけるヘキセン含量は、日本分光製FT/IR−4100型赤外分光光度計を用い、プレスフィルムを作成し透過法によりブチル分岐数の測定を行った。
〔目的物の同定〕
合成例で得られたメタロセン化合物の構造は、270MHz 1H−NMR(日本電子社製GSH−270)およびFD−MS(日本電子社製SX−102A)を用いて決定した。
合成例で得られたメタロセン化合物の構造は、270MHz 1H−NMR(日本電子社製GSH−270)およびFD−MS(日本電子社製SX−102A)を用いて決定した。
[合成例1]下記式で表される架橋メタロセン化合物(A1)の合成
[合成例1−1]配位子(A1a)の合成
窒素雰囲気下、フラスコに1,1,3,3,6,6,8,8−オクタメチル−2,3,6,7,8,10−ヘキサヒドロ−1H−ジシクロペンタ[b,h]フルオレン455mg(1.24mmol)、tert−ブチルメチルエーテル30mLを入れ、氷浴で冷却しながらn−ブチルリチウム0.85mL(ヘキサン溶液、1.10mmol)を添加した。4時間加熱還流し、再び氷浴で冷却させた後、6,6−ジ(p−トリル)フルベン432mg(1.67mmol)を添加し、20時間加熱還流した。室温に戻した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて、有機層を分離し、水層をヘキサンで抽出した。先の有機層と合わせて飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮した。得られた粗生成物をメタノールで洗浄し、ろ過によって固体を回収した。続いて減圧下で乾燥させることで目的物である配位子(A1a)468mg(収率61%)を得た。1H−NMR(CDCl3)、FD−MS測定で目的物の生成を確認した。
FD−MS:m/Z=616.4(M+)
窒素雰囲気下、フラスコに1,1,3,3,6,6,8,8−オクタメチル−2,3,6,7,8,10−ヘキサヒドロ−1H−ジシクロペンタ[b,h]フルオレン455mg(1.24mmol)、tert−ブチルメチルエーテル30mLを入れ、氷浴で冷却しながらn−ブチルリチウム0.85mL(ヘキサン溶液、1.10mmol)を添加した。4時間加熱還流し、再び氷浴で冷却させた後、6,6−ジ(p−トリル)フルベン432mg(1.67mmol)を添加し、20時間加熱還流した。室温に戻した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて、有機層を分離し、水層をヘキサンで抽出した。先の有機層と合わせて飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮した。得られた粗生成物をメタノールで洗浄し、ろ過によって固体を回収した。続いて減圧下で乾燥させることで目的物である配位子(A1a)468mg(収率61%)を得た。1H−NMR(CDCl3)、FD−MS測定で目的物の生成を確認した。
FD−MS:m/Z=616.4(M+)
[合成例1−2]架橋メタロセン化合物(A1)の合成
窒素雰囲気下、シュレンクフラスコに配位子(A1a)455mg(0.738mmol)、テトラヒドロフラン125μl、トルエン25mLを装入した。n−ブチルリチウム0.96mL(ヘキサン溶液、1.536mmol)を添加し、45℃で4時間半撹拌した。減圧濃縮を行った後、ジエチルエーテル25mlを挿入した。−78℃に冷却し、四塩化ジルコニウムを163mg(0.699mmol)装入し、30分撹拌した後、室温に戻しながら16時間半撹拌した。溶媒を留去し、ジクロロメタンで可溶分を抽出した。得られた溶液を濃縮した後、ヘキサンで洗浄した。ろ過によって固体を回収し、減圧下で乾燥させることで目的化合物である架橋メタロセン化合物(A1)を得た。収量252mg、収率44%。1H−NMR(CDCl3)とFD−MSの測定結果により、目的物を同定した。
1H−NMR(ppm、CDCl3):7.8−7.7(6H)、7.3−7.2(2H)、7.1(2H)、6.3(2H)、5.9(2H)、5.6(2H)、2.3(6H)、1.9(4H)、1.5−1.4(12H)、1.1−0.9(12H)
FD−MS:m/Z=774.3(M+)
窒素雰囲気下、シュレンクフラスコに配位子(A1a)455mg(0.738mmol)、テトラヒドロフラン125μl、トルエン25mLを装入した。n−ブチルリチウム0.96mL(ヘキサン溶液、1.536mmol)を添加し、45℃で4時間半撹拌した。減圧濃縮を行った後、ジエチルエーテル25mlを挿入した。−78℃に冷却し、四塩化ジルコニウムを163mg(0.699mmol)装入し、30分撹拌した後、室温に戻しながら16時間半撹拌した。溶媒を留去し、ジクロロメタンで可溶分を抽出した。得られた溶液を濃縮した後、ヘキサンで洗浄した。ろ過によって固体を回収し、減圧下で乾燥させることで目的化合物である架橋メタロセン化合物(A1)を得た。収量252mg、収率44%。1H−NMR(CDCl3)とFD−MSの測定結果により、目的物を同定した。
1H−NMR(ppm、CDCl3):7.8−7.7(6H)、7.3−7.2(2H)、7.1(2H)、6.3(2H)、5.9(2H)、5.6(2H)、2.3(6H)、1.9(4H)、1.5−1.4(12H)、1.1−0.9(12H)
FD−MS:m/Z=774.3(M+)
[その他の触媒]
架橋メタロセン化合物として公知の下記メタロセン化合物(a1)を用いた。メタロセン化合物(a1)は特開平02−41303号公報に記載の方法で合成した。
架橋メタロセン化合物として公知の下記メタロセン化合物(a1)を用いた。メタロセン化合物(a1)は特開平02−41303号公報に記載の方法で合成した。
[実施例1]
<固体状アルミノキサンの調製>
固体状アルミノキサンの調製は、国際公開第2010/055652号に記載の方法に準じて実施した。ただし、トリメチルアルミニウムの発火等の安全性に配慮して、当該文献に開示されている条件の約1/6倍の濃度で実施した。
<固体状アルミノキサンの調製>
固体状アルミノキサンの調製は、国際公開第2010/055652号に記載の方法に準じて実施した。ただし、トリメチルアルミニウムの発火等の安全性に配慮して、当該文献に開示されている条件の約1/6倍の濃度で実施した。
具体的には、攪拌装置を有するガラス製反応器にAl原子換算で0.5mol/Lに調整したトリメチルアルミニウムのトルエン溶液100mLを装入した。この溶液を15℃になるまで冷却し、これに安息香酸2.18gを溶液の温度が25℃以下になるような速度でゆっくりと添加した。その後50℃で加熱熟成を1時間行った。この時、トリメチルアルミニウムと安息香酸の酸素原子とのモル比は、1.40であった。反応液を70℃で4時間加熱し、その後60℃で6時間加熱した後、一度室温まで冷却した。次いで100℃で8時間加熱し、固体状アルミノキサンを析出させた。溶液を30℃以下まで冷却した後、洗浄のためにn−ヘキサン100mLを攪拌下に添加した。30分間静置した後、上澄み液150mLを除去し、さらにn−ヘキサン150mLを攪拌下に添加した。15分間静置した後、上澄み液150mLを除去し、さらにn−ヘキサン150mLを攪拌下に添加した。最後に15分間静置した後、上澄み液180mLを除去し、n−ヘキサンを総量が14.6mLになるように添加した。得られた固体状アルミノキサンのヘキサンスラリーの一部を採取し、濃度を調べたところ、スラリー濃度:41.0g/L、Al濃度:0.583mol/Lであった。また、得られた固体状アルミノキサンについて走査型電子顕微鏡により粒子を観察したところ、平均粒子径は6.8μmであり、また、BET吸着等温式を用い、固体表面における窒素ガスの吸着現象を利用して求めた比表面積は18.1m2/mmol−Alであった。
<重合用触媒(触媒A1)の調製>
磁気攪拌子を備え、充分に窒素置換した40mLガラス容器に脱水トルエン3.23mLを装入し、前記で調製した固体状アルミノキサンのヘキサンスラリーを2.94mL(Al原子換算で1.71mmol)装入した。次いで、架橋メタロセン化合物(A1)のトルエン溶液6.33mL(Zr原子換算で0.0059mmol)を滴下装入し、室温で1時間反応させ、重合用触媒(触媒A1)を得た。
磁気攪拌子を備え、充分に窒素置換した40mLガラス容器に脱水トルエン3.23mLを装入し、前記で調製した固体状アルミノキサンのヘキサンスラリーを2.94mL(Al原子換算で1.71mmol)装入した。次いで、架橋メタロセン化合物(A1)のトルエン溶液6.33mL(Zr原子換算で0.0059mmol)を滴下装入し、室温で1時間反応させ、重合用触媒(触媒A1)を得た。
<エチレン単独重合>
充分に窒素置換した内容積1リットルのSUS製オートクレーブに精製ヘプタン500mLを入れ、エチレンを流通し、液相および気相をエチレンで飽和させた。ここに、トリイソブチルアルミニウム(東ソー・ファインケム(株)製)のn−デカン溶液(Al=1.0mol/L)0.25ml、および重合用触媒(触媒A1)を固体成分換算で2.5mg装入し、75℃に昇温して、0.65MPa・Gとなるようにエチレン/水素混合ガス(水素濃度:0.1mol%)を連続的に供給し、90分間重合を行った。
充分に窒素置換した内容積1リットルのSUS製オートクレーブに精製ヘプタン500mLを入れ、エチレンを流通し、液相および気相をエチレンで飽和させた。ここに、トリイソブチルアルミニウム(東ソー・ファインケム(株)製)のn−デカン溶液(Al=1.0mol/L)0.25ml、および重合用触媒(触媒A1)を固体成分換算で2.5mg装入し、75℃に昇温して、0.65MPa・Gとなるようにエチレン/水素混合ガス(水素濃度:0.1mol%)を連続的に供給し、90分間重合を行った。
オートクレーブを冷却および残留ガスをパージして重合を停止した。得られたエチレン重合体(PE)のスラリーを桐山ロート(φ95mm、ろ紙No.4)でろ過した。ろ紙のつまりはなかった。エチレン重合体を80℃で10時間、減圧乾燥を行った。得られたエチレン重合体は48.26gであり、重合活性は218.1kg−PE/mmol−Zr・hr、生産性は12,900g−PE/g−cat.・hrであった。エチレン重合体の分析の結果を表1にまとめた。
[実施例2]
<エチレン/1−ヘキセン共重合>
充分に窒素置換した内容積1リットルのSUS製オートクレーブに精製ヘプタン500mLを入れ、エチレンを流通し、液相および気相をエチレンで飽和させた。ここに、トリイソブチルアルミニウム(東ソー・ファインケム(株)製)のn−デカン溶液(Al=1.0mol/L)0.25ml、および重合用触媒(触媒A1)を固体成分換算で1.5mg装入し、1−ヘキセン3.0mlを挿入し、75℃に昇温して、0.65MPa・Gとなるようにエチレン/水素混合ガス(水素濃度:0.1mol%)を連続的に供給し、90分間重合を行った。
<エチレン/1−ヘキセン共重合>
充分に窒素置換した内容積1リットルのSUS製オートクレーブに精製ヘプタン500mLを入れ、エチレンを流通し、液相および気相をエチレンで飽和させた。ここに、トリイソブチルアルミニウム(東ソー・ファインケム(株)製)のn−デカン溶液(Al=1.0mol/L)0.25ml、および重合用触媒(触媒A1)を固体成分換算で1.5mg装入し、1−ヘキセン3.0mlを挿入し、75℃に昇温して、0.65MPa・Gとなるようにエチレン/水素混合ガス(水素濃度:0.1mol%)を連続的に供給し、90分間重合を行った。
オートクレーブを冷却および残留ガスをパージして重合を停止した。得られたエチレン重合体(PE)のスラリーを桐山ロート(φ95mm、ろ紙No.4)でろ過した。ろ紙のつまりはなかった。エチレン重合体を80℃で10時間、減圧乾燥を行った。得られたエチレン重合体は56.35gであり、重合活性は424.5kg−PE/mmol−Zr・hr、生産性は25,000g−PE/g−cat.・hrであった。エチレン重合体の分析の結果を表1にまとめた。
[比較例1]
<重合用触媒(触媒a1)の調製>
磁気攪拌子を備え、充分に窒素置換した40mLガラス容器に脱水トルエン8.72mLを装入し、前記で調製した固体状アルミノキサンのヘキサンスラリーを2.97mL(Al原子換算で1.73mmol)装入した。次いで、メタロセン化合物(a1)のトルエン溶液0.81mL(Zr原子換算で0.0060mmol)を滴下装入し、室温で1時間反応させ、重合用触媒(触媒a1)を得た。
<重合用触媒(触媒a1)の調製>
磁気攪拌子を備え、充分に窒素置換した40mLガラス容器に脱水トルエン8.72mLを装入し、前記で調製した固体状アルミノキサンのヘキサンスラリーを2.97mL(Al原子換算で1.73mmol)装入した。次いで、メタロセン化合物(a1)のトルエン溶液0.81mL(Zr原子換算で0.0060mmol)を滴下装入し、室温で1時間反応させ、重合用触媒(触媒a1)を得た。
<エチレン単独重合>
重合用触媒(触媒a1)を固体成分換算で25mg装入したこと以外は実施例1と同様にして、重合を行った。オートクレーブを冷却および残留ガスをパージして重合を停止した。得られたエチレン重合体(PE)のスラリーを桐山ロート(φ95mm、ろ紙No.4)でろ過した。ろ紙のつまりはなかった。エチレン重合体を80℃で10時間、減圧乾燥を行った。得られたエチレン重合体は27.45gであり、重合活性は12.2kg−PE/mmol−Zr・hr、生産性は730g−PE/g−cat.・hrであった。エチレン重合体の分析の結果を表1にまとめた。
重合用触媒(触媒a1)を固体成分換算で25mg装入したこと以外は実施例1と同様にして、重合を行った。オートクレーブを冷却および残留ガスをパージして重合を停止した。得られたエチレン重合体(PE)のスラリーを桐山ロート(φ95mm、ろ紙No.4)でろ過した。ろ紙のつまりはなかった。エチレン重合体を80℃で10時間、減圧乾燥を行った。得られたエチレン重合体は27.45gであり、重合活性は12.2kg−PE/mmol−Zr・hr、生産性は730g−PE/g−cat.・hrであった。エチレン重合体の分析の結果を表1にまとめた。
[比較例2]
<エチレン/1−ヘキセン共重合>
重合用触媒(触媒a1)を固体成分換算で20mg装入したこと以外は実施例2と同様にして、重合を行った。オートクレーブを冷却および残留ガスをパージして重合を停止した。得られたエチレン重合体(PE)のスラリーを桐山ロート(φ95mm、ろ紙No.4)でろ過した。ろ紙のつまりはなかった。エチレン重合体を80℃で10時間、減圧乾燥を行った。得られたエチレン重合体は36.25gであり、重合活性は20.1kg−PE/mmol−Zr・hr、生産性は1,200g−PE/g−cat.・hrであった。エチレン重合体の分析の結果を表1にまとめた。
<エチレン/1−ヘキセン共重合>
重合用触媒(触媒a1)を固体成分換算で20mg装入したこと以外は実施例2と同様にして、重合を行った。オートクレーブを冷却および残留ガスをパージして重合を停止した。得られたエチレン重合体(PE)のスラリーを桐山ロート(φ95mm、ろ紙No.4)でろ過した。ろ紙のつまりはなかった。エチレン重合体を80℃で10時間、減圧乾燥を行った。得られたエチレン重合体は36.25gであり、重合活性は20.1kg−PE/mmol−Zr・hr、生産性は1,200g−PE/g−cat.・hrであった。エチレン重合体の分析の結果を表1にまとめた。
実施例1では、比較例1と比較して、高い重合活性でエチレン重合体が得られた。同様に実施例2では、比較例2に対して、高い重合活性でエチレン重合体が得られた。
Claims (4)
- (A)式(1)で表される架橋メタロセン化合物と、
(B)(B-1)有機アルミニウム化合物、
(B-2)有機アルミニウムオキシ化合物、および
(B-3)前記架橋メタロセン化合物と反応してイオン対を形成する化合物
から選ばれる少なくとも1種の化合物と
を含む重合用触媒の存在下で、
少なくともエチレンを重合する工程を有する、
エチレン重合体の製造方法。
2つあるRaは、それぞれ独立に芳香環含有基または脂環含有基であり;
Yは、炭素原子またはケイ素原子であり;
Mは、第4族遷移金属原子であり、Qは、ハロゲン原子、炭素数1〜10の炭化水素基、炭素数10以下で中性の共役もしくは非共役ジエン、アニオン配位子、または孤立電子対で配位可能な中性配位子であり;jは、1〜4の整数であり、jが2以上の整数であるとき、複数あるQは同一でも異なってもよい。] - 式(1)におけるRaがアリール基またはハロゲン化アリール基である請求項1に記載のエチレン重合体の製造方法。
- 式(1)におけるR1、R4、R5、R8、R9、R12、R13およびR16が水素原子であり、R2、R3、R6、R7、R10、R11、R14およびR15が水素原子または炭化水素基である請求項1または2に記載のエチレン重合体の製造方法。
- 前記重合に供給されるモノマーの50モル%以上がエチレンである請求項1〜3のいずれか1項に記載のエチレン重合体の製造方法。
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