JP5652688B2 - オレフィンと芳香族ビニル化合物からなる共重合体の製造方法 - Google Patents

オレフィンと芳香族ビニル化合物からなる共重合体の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、オレフィンと芳香族ビニル化合物からなる共重合体の製造方法に関する。さらに詳しくは、シンジオタクチック構造を有し、ブロック性が高く、分子量分布が広い、遷移金属を含む重合触媒を用いた該共重合体の製造方法に関する。
スチレン系重合体は、その立体構造がアタクチック構造を有している場合、耐熱性に劣るという欠点があり、シンジオタクチック構造を有している場合、耐熱性には優れるが、耐衝撃性に劣るという欠点があった。そのため、これら欠点を改善する目的で、スチレン系モノマーとエチレン等のオレフィンとのシンジオタクチック構造を有するスチレン系共重合体が提案されている(特許文献1〜3参照)。しかし、特許文献3で提案されている触媒系は、通常プラントでの製造で用いられる高温において活性が低く、得られた共重合体は分子量分布が狭いため、成形性に劣る。また、機械強度に優れたブロック共重合体も知られているが(特許文献4参照)、スチレン部がアタクチック構造であるため、耐熱性に劣る。従って、材料の高性能化に伴って、さらに耐熱性や耐衝撃性に優れたスチレン系共重合体及びその製造方法が望まれている。
一方、耐熱性に優れたシンジオタクチック構造を有しているスチレン系重合体に、ゴム状重合体を配合し、耐衝撃性を改善したスチレン系樹脂組成物が知られている(特許文献5参照)。しかし、スチレン系重合体との相溶性を考慮すると使用できるゴム状重合体の種類は限定され、さらに耐衝撃性を改善するためにゴム状重合体の量を多くすると耐熱性が低下し、耐熱性と耐衝撃性を両立させることは困難である。従って、耐熱性と耐衝撃性に優れたシンジオタクチック構造を有するスチレン系樹脂組成物が望まれている。
また、シンジオタクティシティーの高いスチレン系重合体を延伸処理すると機械的強度、特に弾性率に優れた延伸成形品が得られるが、靭性に劣るという欠点があった。この欠点を改善する目的でスチレン系誘導体と共重合して靭性を改善しているが、さらに靭性に優れたシンジオタクチック構造を有しているスチレン系重合体の延伸成形品が望まれている。
特開平3−7705 特開平4−130114 WO2006/4068A1 特開2001−354724 特開平1−146944
本発明は、シンジオタクチック構造を有し、ブロック性が高く、分子量分布が広いオレフィンと芳香族ビニル化合物からなる共重合体の製造方法を提供することを課題とする。
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、オレフィンと芳香族ビニル化合物とを、有機アルミニウム化合物および遷移金属を含む重合触媒の存在下で共重合させることにより、ブロック性が高く、分子量分布が広いシンジオタクチック構造を有する共重合体が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下の(1)を提供するものである。
(1)芳香族ビニル化合物単位の含有量が1〜99モル%であり、GPC法により測定した分子量分布(Mw/Mn)が2.0〜5.0であり、かつ13C−NMR測定において、共重合体の結合点である(オレフィン−芳香族ビニル化合物−オレフィン)連鎖に基づくシグナルTδδ、(芳香族ビニル化合物−芳香族ビニル化合物−オレフィン)連鎖に基づくシグナルTβδ、芳香族ビニル化合物のブロック的な連鎖(芳香族ビニル化合物−芳香族ビニル化合物−芳香族ビニル化合物)に基づくシグナルTββ、及びオレフィンのブロック的な連鎖(オレフィン−オレフィン−オレフィン)に基づくシグナルSδδが存在し、以下の関係式で表される芳香族ビニル化合物成分のブロック性を示す指標Θの値が80〜100%であり、芳香族ビニル化合物から構成される繰り返し単位連鎖の立体規則性〔rrrr〕が80モル%以上である、オレフィンと芳香族ビニル化合物からなる共重合体の製造方法であり、有機アルミニウム化合物および遷移金属を含む重合触媒の存在下、オレフィンと芳香族ビニル化合物とを共重合させるオレフィンと芳香族ビニル化合物からなる共重合体の製造方法。
Figure 0005652688
[式中、I(Tββ+Tβδ)は、13C−NMR測定において、シグナルTββとシグナルTβδとの強度の和を示し、I(Tδδ+Tγδ+Tββ+Tβδ)は、13C−NMR測定において、共重合体中の芳香族ビニル化合物が関与する全ての連鎖に基づくシグナルTδδ、Tγδ、Tββ、Tβδのそれぞれの強度の和を示す。但し、Tγδは、(芳香族ビニル化合物−芳香族ビニル化合物−オレフィン−オレフィン)連鎖の異種結合に基づくシグナル、又は(芳香族ビニル化合物−オレフィン−芳香族ビニル化合物−オレフィン)連鎖の異種結合に基づくシグナルを示す。]
本発明の製造方法によれば、シンジオタクチック構造を有し、ブロック性が高く、分子量分布が広い、オレフィンと芳香族ビニル化合物からなる共重合体が得られる。
本発明について以下詳しく説明する。
〔オレフィンと芳香族ビニル化合物からなる共重合体〕
本発明のオレフィンと芳香族ビニル化合物からなる共重合体(以下、共重合体又はブロック共重合体と呼称することがある)は、(A)芳香族ビニル化合物単位の含有量が1〜99モル%であり、(B)GPC法により測定した分子量分布が1.7以上であり、(C)芳香族ビニル化合物成分のブロック性を示す指標Θの値が30〜100%であり、(D)芳香族ビニル化合物から構成される繰り返し単位連鎖の立体規則性〔rrrr〕が80モル%以上である。
(A)オレフィン単位及び芳香族ビニル化合物単位の含有量
本発明で用いるオレフィンとしては、例えば、エチレン、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−ノネン、1−デセン、4−フェニル−1−ブテン、6−フェニル−1−ヘキセン、3−メチル−1−ブテン、4−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ヘキセン、4−メチル−1−ヘキセン、5−メチル−1−ヘキセン、3,3−ジメチル−1−ペンテン、3,4−ジメチル−1−ペンテン、4,4−ジメチル−1−ペンテン、ビニルシクロヘキサン、ヘキサフルオロプロペン、テトラフルオロエチレン、2−フルオロプロペン、フルオロエチレン、1,1−ジフルオロエチレン、3−フルオロプロペン、トリフルオロエチレン、3,4−ジクロロ−1−ブテン、ブタジエン、ジシクロペンタジエン等が挙げられ、中でも、エチレン、プロピレン、1−ヘキセン、1−オクテンが好ましい。これらは一種を単独で用いてもよく、二種以上を組合わせて用いてもよい。
また、芳香族ビニル化合物としては、例えば、スチレン、p−メチルスチレン、p−エチルスチレン、p−プロピルスチレン、p−イソプロピルスチレン、p−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、o−メチルスチレン、o−エチルスチレン、o−プロピルスチレン、o−イソプロピルスチレン、m−メチルスチレン、m−エチルスチレン、m−プロピルスチレン、m−イソプロピルスチレン、m−ブチルスチレン、メシチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、2,5−ジメチルスチレン、3,5−ジメチルスチレン、4−ブテニルスチレン等のアルキルスチレン、p−クロロスチレン、m−クロロスチレン、o−クロロスチレン、p−ブロモスチレン、m−ブロモスチレン、o−ブロモスチレン、p−フルオロスチレン、m−フルオロスチレン、o−フルオロスチレン、o−メチル−p−フルオロスチレン等のハロゲン化スチレン、p−メトキシスチレン、o−メトキシスチレン、m−メトキシスチレン等のアルコキシスチレン、ビニル安息香酸エステル等が挙げられ、中でも、スチレン、p−メチルスチレン、p−tert−ブチルスチレンが好ましい。これらは一種を単独で用いてもよく、二種以上を組合わせて用いてもよい。
本発明のオレフィンと芳香族ビニル化合物からなる共重合体における芳香族ビニル化合物単位の含有量は、1〜99モル%であり、好ましくは5〜99モル%であり、より好ましくは40〜95モル%である。すなわち、オレフィン単位の含有量は1〜99モル%であり、好ましくは1〜95モル%であり、より好ましくは5〜60モル%である。オレフィン単位の含有量が、1モル%未満であると共重合体の靭性が不足し、該共重合体にゴム状重合体を配合した樹脂組成物の耐衝撃性が充分でなくなる。また、99モル%を超えると共重合体の耐熱性が不足するため、樹脂組成物の耐熱性が低下する。
(B)分子量分布
本発明のオレフィンと芳香族ビニル化合物からなる共重合体は、GPC法により測定した分子量分布(Mw/Mn)が、1.7以上、好ましくは2.0〜5.0、より好ましくは2.0〜3.5である。分子量分布が、1.7未満であると粘性が不足するため、共重合体にゴム状重合体を配合した樹脂組成物の成形性が低下する。
分子量分布は、ゲルパーミエイションクロマトグラフ(GPC)法により測定した重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)から与えられる。GPCの測定は、GPCカラムShodex UT806L(GLサイエンス社製)を用いて、温度145℃、溶媒1,2,4−トリクロロベンゼン、流速1.0ml/min.の条件にて行った。
また、本発明の共重合体の重量平均分子量は特に限定されないが、耐衝撃性の観点から、ポリスチレン換算の重量平均分子量で、通常、10,000〜3,000,000、好ましくは50,000〜900,000の範囲である。
(C)芳香族ビニル化合物成分のブロック性
本発明の共重合体は、13C−NMR測定において、共重合体の結合点である(オレフィン−芳香族ビニル化合物−オレフィン)連鎖に基づくシグナルTδδ、(芳香族ビニル化合物−芳香族ビニル化合物−オレフィン)連鎖に基づくシグナルTβδが存在し、さらに芳香族ビニル化合物のブロック的な連鎖(芳香族ビニル化合物−芳香族ビニル化合物−芳香族ビニル化合物)に基づくシグナルTββ、及びオレフィン部のブロック的な連鎖(オレフィン−オレフィン−オレフィン)に基づくシグナルSδδが存在し、以下の関係式で表される芳香族ビニル化合物成分のブロック性を示す指標Θの値が30〜100%である。
Figure 0005652688
[式中、I(Tββ+Tβδ)は、13C−NMR測定において、シグナルTββとシグナルTβδとの強度の和を示し、I(Tδδ+Tγδ+Tββ+Tβδ)は、13C−NMR測定において、共重合体中の芳香族ビニル化合物が関与する全ての連鎖に基づくシグナルTδδ、Tγδ、Tββ、Tβδのそれぞれの強度の和を示す。但し、Tγδは、(芳香族ビニル化合物−芳香族ビニル化合物−オレフィン−オレフィン)連鎖の異種結合に基づくシグナル、又は(芳香族ビニル化合物−オレフィン−芳香族ビニル化合物−オレフィン)連鎖の異種結合に基づくシグナルを示す。]
通常、共重合体において、使用したモノマーから得られるポリマーに帰属する物性が最大限発揮され、また共重合体の特徴がでるのがブロック共重合体である。つまり、オレフィンの性質及び芳香族ビニル化合物の性質を最大限発揮させるためにはブロック性が大きいほうが良いが、まさに本発明の共重合体は、ブロック性が高く、特に芳香族ビニル化合物成分のブロック性が高いものである。すなわち、本発明の共重合体において、上記関係式で表される芳香族ビニル化合物成分のブロック性を示す指標Θの値は、30〜100%と高いものである。Θの値は、好ましくは50〜100%、より好ましくは80〜100%である。Θの値が、30%未満では、ブロック性が低いためシンジオタクチック構造を有する共重合体の特徴である耐熱性が低下する。
なお、ブロック共重合体とは、同種の単量体が長く連続した共重合体であり、またシンジオタクチック構造とは、炭素−炭素結合から形成される主鎖に対して側鎖であるフェニル基等の置換基が交互に反対方向に位置する立体構造である。これらは、同位体炭素による核磁気共鳴法(13C−NMR法)により測定することができる。
ブロック性を示す指標Θの算出について実施例にて詳しく説明するが、本発明の共重合体において、13C−NMRにより測定されたシグナルTββとシグナルTβδの値は、芳香族ビニル化合物のブロック性が強く反映されている。よって、芳香族ビニル化合物のブロック性を示す指標Θの値は、芳香族ビニル化合物のブロック性が強く反映されている両シグナルの強度和(Tββ+Tβδ)と、該共重合体の中で芳香族ビニル化合物が関与する全ての連鎖に基づくシグナル強度の和(Tδδ+Tγδ+Tββ+Tβδ)とを上記関係式で表すことにより求めることができる。
なお、本発明における13C−NMRの測定は、日本電子(株)製lambda500を用い、試料を直径1cmのNMR管に入れ、1,2,4−トリクロロベンゼン/重水素化ベンゼン=9/1(容量比)溶媒3mlを加え、140℃に加熱、溶解させた後、130℃に昇温し行う。
(D)立体規則性(ペンタッドラセミ分率〔rrrr〕)
本発明の共重合体は、シンジオタクチック構造を有することを特徴としている。すなわち、該共重合体に含まれる芳香族ビニル化合物から構成される繰り返し単位が連続している場合に、その繰り返し単位の芳香環が、高分子主鎖がつくる平面に対して、交互に配置している割合(シンジオタクティシティ)が高いことを特徴とする。そして、シンジオタクティシティは、芳香族ビニル化合物から構成される繰り返し単位連鎖の立体規則性〔rrrr〕で表すことができる。本発明の共重合体において、立体規則性〔rrrr〕は、80モル%以上、好ましくは95モル%以上、より好ましくは98モル%以上である。80モル%未満であると、シンジオタクチック構造の特徴である耐熱性が低下する。
立体規則性〔rrrr〕とは、共重合体中のペンタッド(五連鎖)単位でのラセミ分率(モル%)であり、立体規則性分布の均一さを表す指標である。この立体規則性〔rrrr〕は、エイ・ザンベリ(A.Zambelli)等により「Macromolecules,6,925(1973)」で提案された方法に準拠し、13C−NMRスペクトルの測定によって算出することができる。具体的には、共重合体中のスチレン連鎖のフェニルC1炭素領域(146.3ppm〜144.5ppm)のうち、ノイズ(サテライトピークやスピニングサイドバンド)を除いたピークの分率で表される。
〔オレフィンと芳香族ビニル化合物からなる共重合体の製造方法〕
本発明のオレフィンと芳香族ビニル化合物からなる共重合体の製造方法としては、遷移金属を含む重合触媒の存在下、オレフィンと芳香族ビニル化合物を重合させる方法が挙げられる。重合方式としては、塊状重合や溶液重合等を好適に採用することができる。塊状重合法による場合は無溶媒であり、溶液重合法による場合に用いる溶媒としては、不活性溶媒が好適である。例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素が挙げられる。重合温度は、通常、0〜200℃、好ましくは0〜120℃の範囲である。また、重合時の圧力は、通常、0.01〜30MPa、好ましくは0.01〜3MPaの範囲である。
〔重合触媒〕
本発明のオレフィンと芳香族ビニル化合物からなる共重合体の製造で用いられる重合触媒としては、下記の一般式(I)で表される遷移金属化合物、該遷移金属化合物と反応してイオン性錯体を形成し得る非配位性アニオンとカチオンとからなるイオン性化合物、及び有機アルミニウム化合物を含む触媒が好ましい。
Figure 0005652688
[式中、Aは、下記の一般式(II)で示されるπ結合性であって、シクロペンタジエニル基に縮合結合している多員環の少なくともひとつが飽和環である縮合多環式シクロペンタジエニル配位子を示し、Mは周期律表第3族またはランタノイド系列の遷移金属、Xはσ結合性の配位子を示し、Xが複数ある場合には複数のXは同じでも異なっていてもよく、また互いに任意の基を介して結合していてもよい。Yは、ルイス塩基を示し、他のYやXと架橋していてもよい。aはMの価数、bは0又は1を示す。]
Figure 0005652688
[式中、R1及びR3は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリーロキシ基、炭素数1〜20のチオアルコキシ基、炭素数6〜20のチオアリーロキシ基、アミノ基、アミド基、カルボキシル基、又はアルキルシリル基を示す。複数のR1は互いに同一でも異なっていてもよく、複数のR3は互いに同一でも異なっていてもよい。R2は、ハロゲン原子、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリーロキシ基、炭素数1〜20のチオアルコキシ基、炭素数6〜20のチオアリーロキシ基、アミノ基、アミド基、カルボキシル基、又はアルキルシリル基を示す。また、R1とR2、R2とR3、R1とR3が結合して飽和環を形成してもよい。cは1以上の整数を示す。]
一般式(I)の遷移金属化合物において、Xは、σ結合性の配位子であり、例えば、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数1〜20のアミド基、炭素数1〜20のシリル基、炭素数1〜20のホスフィド基、炭素数1〜20のスルフィド基、炭素数1〜20のアシル基等が挙げられる。Yは、ルイス塩基であり、例えば、アミン類、エーテル類、ホスフィン類、チオエーテル類等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。炭素数1〜20の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、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基、n−デシル基等のアルキル基、アリル基、イソプロペニル基等のアルケニル基、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等のアリール基、ベンジル基等のアラルキル基等が挙げられる。炭素数1〜20のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、n−ノニルオキシ基、n−デシルオキシ基等が挙げられる。炭素数6〜20のアリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基等が挙げられる。炭素数1〜20のアミド基としては、例えば、N−メチルアミド基、N,N−ジメチルアミド基等が挙げられる。炭素数1〜20のホスフィド基としては、例えば、ジフェニルホスフィド基等が挙げられる。炭素数1〜20のスルフィド基としては、例えば、フェニルスルフィド基等が挙げられる。炭素数1〜20のシリル基としては、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、トリメチルシリルメチル基等が挙げられる。炭素数1〜20のアシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基等が挙げられる。
一般式(I)の遷移金属化合物において、Aは一般式(II)で表されるπ結合性の配位子であり、一般式(II)のR1及びR3としては、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数1〜20のチオアルコキシ基、炭素数6〜20のチオアリールオキシ基、アミノ基、アミド基、カルボキシル基、又はアルキルシリル基等が挙げられる。また、R2としては、ハロゲン原子、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数1〜20のチオアルコキシ基、炭素数6〜20のチオアリールオキシ基、アミノ基、アミド基、カルボキシル基、又はアルキルシリル基等が挙げられる。
炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基等のアルキル基;ビニル基、プロペニル基、シクロヘキセニル基等のアルケニル基等が挙げられる。炭素数6〜20の芳香族炭化水素基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基;トリル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、トリ−t−ブチルフェニル基等のアルキル置換フェニル基;フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントラセニル基、フェナントニル基等が挙げられる。炭素数1〜20のチオアルコキシ基としては、例えば、チオメトキシ基等が挙げられる。炭素数6〜20のチオアリーロキシ基としては、例えば、チオフェノキシ基等が挙げられる。ハロゲン原子、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、アルキルシリル基の具体例については、一般式(I)に挙げたものと同一のものが挙げられる。
また、一般式(II)の具体例としては、1,2,3,8−テトラヒドロシクロペンタ[α]インデン、8−メチル−1,2,3,8−テトラヒドロシクロペンタ[α]インデン、8−エチル−1,2,3,8−テトラヒドロシクロペンタ[α]インデン、8−n−プロピル−1,2,3,8−テトラヒドロシクロペンタ[α]インデン、8−フェニル−1,2,3,8−テトラヒドロシクロペンタ[α]インデン、8−トリメチルシリル−1,2,3,8−テトラヒドロシクロペンタ[α]インデン、9−メチル−1,2,3,4−テトラヒドロフルオレン、9−エチル−1,2,3,4−テトラヒドロフルオレン、9−n−プロピル−1,2,3,4−テトラヒドロフルオレン、9−フェニル−1,2,3,4−テトラヒドロフルオレン、9−トリメチルシリル−1,2,3,4−テトラヒドロフルオレン、2,7−ターシャリーブチル−1,3,4−テトラヒドロフルオレン、2,7−ターシャリーブチル−9−メチル−1,3,4−テトラヒドロフルオレン、2,7−ターシャリーブチル−9−エチル−1,3,4−テトラヒドロフルオレン、2,7−ターシャリーブチル−9−n−プロピル−1,3,4−テトラヒドロフルオレン、2,7−ターシャリーブチル−9−トリメチルシリル−1,3,4−テトラヒドロフルオレン、4a,5,6,7,8,9−ヘキサヒドロベンゾ[α]アズレン、10−メチル−4a、5,6,7,8,9−ヘキサヒドロベンゾ[α]アズレン、10−エチル−4a、5,6,7,8,9−ヘキサヒドロベンゾ[α]アズレン、10−n−プロピル−4a、5,6,7,8,9−ヘキサヒドロベンゾ[α]アズレン、10−フェニル−4a、5,6,7,8,9−ヘキサヒドロベンゾ[α]アズレン、10−トリメチルシリル−4a、5,6,7,8,9−ヘキサヒドロベンゾ[α]アズレン、等が挙げられる。
一般式(I)の具体例としては、(1,2,3,8−テトラヒドロシクロペンタ[α]インデニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウム、(8−メチル−1,2,3,8−テトラヒドロシクロペンタ[α]インデニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウム、(9−メチル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウム、(9−エチル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウム、(9−n−プロピル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウム、(9−トリメチルシリル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウム、(4a、5,6,7,8,9−ヘキサヒドロベンゾ[α]アズレニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウム、(9−メチル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(トリメチルシリルメチル)スカンジウム、(9−エチル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(トリメチルシリルメチル)スカンジウム、(9−n−プロピル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(トリメチルシリルメチル)スカンジウム、(9−トリメチルシリル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(トリメチルシリルメチル)スカンジウム、(9−メチル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(アリル)スカンジウム、(9−エチル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(アリル)スカンジウム、(9−n−プロピル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(アリル)スカンジウム、(9−トリメチルシリル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(アリル)スカンジウム等が挙げられる。これらは一種を単独で用いてもよく、二種以上を組合わせて用いてもよい。
本発明の一般式(I)で表される遷移金属化合物と反応性錯体を形成しうる非配位性アニオンとカチオンからなるイオン性化合物としては、特に制限はないが、好適な化合物としては、非配位性アニオンと置換又は無置換のトリアリールカルベニウムとからなるイオン性化合物や、非配位性アニオンと置換又は無置換のアニリニウムからなるイオン性化合物が挙げられる。
置換又は無置換のトリアリールカルベニウムとしては、例えば、一般式(III)
〔CR456+ (III)
[式中、R4、R5及びR6は、それぞれフェニル基,置換フェニル基,ナフチル基及びアントラセニル基等のアリール基であって、それらは互いに同一であっても、異なっていてもよい。]
で表わされるトリアリールカルベニウムを挙げることができる。
上記置換フェニル基は、例えば、一般式(IV)
65-k7 k (IV)
[式中、R7は、炭素数1〜10のヒドロカルビル基、アルコキシ基、アリーロキシ基、チオアルコキシ基、チオアリーロキシ基、アミノ基、アミド基、カルボキシル基及びハロゲン原子を示し、kは1〜5の整数である。kが2以上の場合、複数のR7は同一であってもよく、異なっていてもよい。]
で表わすことができる。
一般式(III)で表される置換又は無置換のトリアリールカルベニウムの具体例としては、トリ(フェニル)カルベニウム、トリ(トルイル)カルベニウム、トリ(メトキシフェニル)カルベニウム、トリ(クロロフェニル)カルベニウム、トリ(フルオロフェニル)カルベニウム、トリ(キシリル)カルベニウム、〔ジ(トルイル),フェニル〕カルベニウム、〔ジ(メトキシフェニル),フェニル〕カルベニウム、〔ジ(クロロフェニル),フェニル〕カルベニウム、〔トルイル,ジ(フェニル)〕カルベニウム、〔メトキシフェニル,ジ(フェニル)〕カルベニウム、〔クロロフェニル,ジ(フェニル)〕カルベニウム等が挙げられる。
また、置換又は無置換のアニリニウムの具体例としては例えば、N,N−ジメチルアニリニウムが挙げられる。
非配位性アニオンとしては、例えば、一般式(V)
(BZ1234- (V)
[式中、Z1〜Z4は、それぞれ水素原子、ジアルキルアミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基(ハロゲン置換アリール基を含む)、アルキルアリール基、アリールアルキル基、置換アルキル基及び有機メタロイド基又はハロゲン原子を示す。]
で表される非配位性アニオンを挙げることができる。
一般式(V)で表される非配位性アニオンの具体例としては、テトラ(フルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ジフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(トリフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(テトラフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(トリフルオロメチルフェニル)ボレート、テトラ(トルイル)ボレート、テトラ(キシリル)ボレート、(トリフェニル,ペンタフルオロフェニル)ボレート、〔トリス(ペンタフルオロフェニル),フェニル〕ボレート、トリデカハイドライド−7,8−ジカルバウンデカボレート等を挙げることができる。
本発明の非配位性アニオンと置換又は無置換のトリアリールカルベニウムとからなるイオン性化合物の具体例としては、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(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(4−メトキシフェニル)カルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等が挙げられる。
本発明において、重合触媒に用いられるイオン性化合物は、一種を単独で用いてもよく、2種以上を組合わせて用いてもよい。
有機アルミニウム化合物としては、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ−n−プロピルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリ−n−ブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ−t−ブチルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウム類、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−n−プロピルアルミニウムクロリド、ジイソプロピルアルミニウムクロリド、ジ−n−ブチルアルミニウムクロリド、ジイソブチルアルミニウムクロリド、ジ−t−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類、ジメチルアルミニウムメトキサイド、ジメチルアルミニウムエトキサイド等のジアルキルアルミニウムアルコキサイド類、ジメチルアルミニウムハイドライド、ジエチルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライド等のジアルキルアルミニウムハイドライド等が挙げられる。
これらの有機アルミニウム化合物は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組合わせて用いてもよい。
上記重合触媒を調製する場合には、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下、接触操作を行うことが望ましい。そして、これら各触媒成分は、予め、触媒調製槽において調製したものを使用してもよいし、オレフィンや芳香族ビニル化合物の共重合を行う重合反応器内において調製したものをそのまま共重合に使用してもよい。
〔共重合体とゴム状重合体を含む樹脂組成物〕
本発明のオレフィンと芳香族ビニル化合物からなる共重合体は、シンジオタクチック構造を有し、ブロック性が高く、分子量分布が広い。そのため、該共重合体にゴム状重合体を配合することにより、耐熱性ならびに耐衝撃性に優れた樹脂組成物を得ることができる。
ゴム状重合体としては、用途に応じて様々なものが使用可能であるが、好適なものとして、スチレン系化合物をその一成分として含むゴム状共重合体であって、例えば、スチレン−ブタジエンブロック共重合体ゴム、水添スチレン−ブタジエンブロック共重合体ゴム(SEBS)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体ゴム等が挙げられる。その他に天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ネオプレン、低密度ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体ゴム(EPR)、アクリルゴム等も用いることができる。これらの中でも、水添スチレン−ブタジエンブロック共重合体ゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴムが好ましい。これらは、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組合わせて用いてもよい。
本発明の樹脂組成物は、共重合体とゴム状重合体を主成分とするものであり、ゴム状重合体の配合量は、共重合体100質量部に対して、1〜50質量部、好ましくは3〜40質量部である。ゴム状重合体の配合量が1質量部未満であると、耐衝撃性の向上効果が低下し、50質量部を超えると、耐熱性が低下する。
本発明の樹脂組成物は、本発明の目的が損なわれない範囲で従来から慣用されている各種添加剤、例えば、酸化防止剤、造核剤等を適宜配合することができる。そして、前記の共重合体、ゴム状重合体及び所望により各種添加剤をニーダー、ミキシングロール、押出機等により混練等することにより、本発明の樹脂組成物を調製することができる。この樹脂組成物は、例えば、射出成形、押出成形、熱成形、中空成形、発泡成形等の公知の成形方法により成形することができる。
〔共重合体の延伸成形品〕
本発明の共重合体は、機械的強度、靭性に優れているため、公知の方法で製膜したものを延伸処理することによって、透明性に優れた延伸成形品を製造することができる。延伸処理は、一軸延伸、二軸延伸のいずれでもよい。延伸倍率は、特に制限はないが、2〜10倍が最適である。さらに、延伸方法としても、溶融延伸、湿潤延伸、ゲル延伸等を挙げることができる。
本発明の共重合体は、上記の方法により様々な成形体を製造することができ、殊にキャストフィルム、インフレフィルム、延伸フィルム、シート及びその成形品は、印刷、接着等の二次加工が必要な成形体の製造に有用である。
以下、本発明について実施例を示して説明するが、本発明はこれら実施例によって制限されるものではない。
<オレフィンと芳香族ビニル化合物からなる共重合体の製造>
参考例1
〔遷移金属化合物の合成〕
(9−エチル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウムの合成
〈A〉200mlのガラス製容器に、N,N−ジメチル−o−トルイジン18ml(0.12mmol)をいれ、窒素雰囲気下、ヘキサン50ml−ジエチルエーテル16mlの混合溶媒を加えた。室温にて、攪拌しながらこの溶液に、n−ブチルリチウムのヘキサン溶液50ml(2.6mol/L)を25分かけてゆっくり滴下した後、さらに室温で45時間攪拌した。反応終了後、ろ過により沈殿をろ取し、得られた固体をヘキサンにより洗浄し、室温にて減圧乾燥することによって、ジメチルアミノベンジルリチウム(LiCH2C6H4N(CH3)2-o)を13g(収率77%)得た。
〈B〉次に、100mlのガラス製容器に、無水塩化スカンジウム1.0g(6.6mmol)とテトラヒドロフラン(THF)10mlをいれ懸濁液とし、室温で1時間攪拌した。そこへ、THF20mlに溶解させた上記ジメチルアミノベンジルリチウム2.8g(20mmol)を滴下した後、12時間攪拌した。反応終了後、THFを除去し、トルエン抽出後、再結晶して精製することにより、トリス(ジメチルアミノベンジル)スカンジウム(Sc(CH2C6H4N(CH3)2-o)3)を淡黄色の結晶として2.4g(収率80%)得た。
〈C〉1Lのガラス製容器に、フルオレン30g(0.18mol)をいれ、窒素雰囲気下、エチレンジアミン175ml−THF175mlの混合溶液を加え、攪拌し、溶解させた。この溶液に、0℃の下、金属リチウム5.6g(0.812mol)を50分間かけて投入した。反応終了後、水を添加し、ジエチルエーテルにより抽出後、塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した。ジエチルエーテル層に硫酸マグネシウムを入れ、冷蔵庫にて一晩乾燥させた。硫酸マグネシウムをろ取し、ジエチルエーテル除去することによって、1,2,3,4−テトラヒドロフルオレン(4HFluH)をオレンジ色の固体として27.6g(収率90%)得た。
〈D〉次に、500mlの4口フラスコに上記1,2,3,4−テトラヒドロフルオレン5.3g(31.1mmol)をいれ、窒素雰囲気下、THF100mlを加えた。−78℃の下、攪拌しながらこの溶液に、n−ブチルリチウムのヘキサン溶液10ml(2.6mol/L)をゆっくり滴下した後、室温にて2時間攪拌した。そこへ、0℃の下、臭化エチル0.89g(8.2mmol)を2分間かけて投入した後、室温にて4時間攪拌した。反応終了後、THFを除去することによって、9−エチル−1,2,3,4−テトラヒドロフルオレン(9-Et-4HFluH)を無色の油状物として3.4g(収率75%)得た。
〈E〉100mlのガラス製容器に、上記〈B〉のスカンジウム化合物1.0g(2.2mmol)のTHF溶液10ml、上記〈D〉のフルオレン化合物0.53g(2.7mmol)のTHF溶液10mlをいれ、70℃の下、12時間攪拌し還流した。反応終了後、THFを除去し、目的物をヘキサン50mlにより抽出、再結晶で精製することにより、目的物である(9−エチル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウムを淡黄色の結晶として0.34g(収率30%)得た。
〔スチレン−エチレン共重合体の製造〕
加熱乾燥した1Lオートクレーブに、窒素雰囲気下、室温でトルエン89mL、トリイソブチルアルミニウム(TIBA)(3.5mmol)、スチレン300mlを加えた。攪拌しながら温度を70℃にした後、上記〈E〉で得られた(9−エチル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウム(0.035mmol)と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(0.035mmol)とを予め混合したトルエン溶液7.5mlを加えた。続いてエチレンで圧力を0.03MPaに保ちながら15秒間重合した。重合反応終了後、反応生成物をメタノール−塩酸溶液中に投入し、充分攪拌した後、ろ取し、さらにメタノールで充分洗浄後、乾燥し、スチレン−エチレン共重合体180gを得た。触媒活性は27,400Kg/gSc/hrであった。得られた共重合体の融点は260℃であった。なお、融点は、示差走査熱量測定(DSC)法(測定装置:パーキンエルマー DSC7)により測定した。以下、同様である。
得られた共重合体を以下に示すGPC−FT/IRを用いて測定したところ、重量平均分子量Mwはポリスチレン換算で519,000、分子量分布(Mw/Mn)は2.71であった。また、明細書中に記した方法で13C−NMRを測定したところ、得られた共重合体の組成は、エチレン単位含有量が3.0モル%、スチレン単位含有量が97.0モル%であった。さらに、明細書中の測定方法に基づいて測定した共重合体中のスチレン連鎖の立体規則性(ペンタッドラセミ分率〔rrrr〕)は99.5モル%(測定限界)であった。
〔GPC−FT/IRによる測定法〕
測定機器
1.GPCカラムオーブン(GLサイエンス社製)
2.GPC−FTIR(Nicolet MAGNA-IR 650 SPECTROMETER)
3.データ解析ソフトウエア(OMNIC SEC-FTIR Ver.2.10.2ソフトウエア)
測定条件
1.溶媒 1,2,4トリクロロベンゼン
2.温度 145℃
3.流速 1.0ml/min
4.試料濃度 0.3(w/v)%
5.カラムShodex UT806MLT 2本
分子量はポリスチレン換算分子量
実施例2
〔スチレン−エチレン共重合体の製造〕
加熱乾燥した1Lオートクレーブに、窒素雰囲気下、室温でトルエン367mL、TIBA(0.9mmol)、スチレン25mlを加えた。攪拌しながら温度を70℃にした後、参考例1〈E〉で得られた(9−エチル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウム(0.009mmol)と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(0.009mmol)とを予め混合したトルエン溶液7.5mlを加えた。続いてエチレンで圧力を0.1MPaに保ちながら5分間重合した。重合反応終了後、反応生成物をメタノール−塩酸溶液中に投入し、充分攪拌した後、ろ取し、さらにメタノールで充分洗浄後、乾燥しスチレン−エチレン共重合体10.1gを得た。触媒活性は300Kg/gSc/hrであった。得られた共重合体の組成はエチレン単位が5モル%、スチレン単位が95モル%、融点は255℃であった。
また、参考例1と同様に測定したところ、重量平均分子量Mwは150,600、分子量分布(Mw/Mn)は2.2、立体規則性〔rrrr〕は99.5モル%(測定限界)であった。さらに、下記の方法で算出したブロック性を示す指標Θの値は99.7%であった。
得られた13C−NMRチャートを、図1及び2に示す。
〔ブロック性を示す指標Θの算出〕
図1及び2中の29−31ppmに現れるシグナルは、メチレン炭素の長連鎖によるものであり、エチレンユニットをEで表わせば、EEE連鎖由来のメチレン炭素Sδδ、SEEES連鎖由来のメチレン炭素Sγγ及びSEEE連鎖由来のメチレン炭素Sγδに帰属できる。46.4ppmに現れるシグナルは、(エチレン−スチレン−エチレン)連鎖に基づくTδδ炭素、及び(スチレン−スチレン−エチレン−エチレン)連鎖の異種結合に基づくシグナル又は(スチレン−エチレン−スチレン−エチレン)連鎖の異種結合に基づくTγδ炭素に帰属される。37.9ppmに現れるシグナルは、(エチレン−スチレン−エチレン)連鎖に基づくSαγ炭素に帰属される。27.9ppmに現れるシグナルは、(スチレン−エチレン−エチレン)連鎖に基づくSβδと帰属される。(Tδδ+Tγδ)、Sαγ、Sβδのそれぞれの面積強度比はほぼ1:2:2であり、また前記したように29−31ppmにはメチレン炭素の長連鎖由来のシグナルが観察されることから、スチレンユニットをSで表わせば、下記に示すようなS/E連鎖構造が存在する。
Figure 0005652688
25.8ppmに現れるシグナルは、下記に示すようなS/E連鎖構造中のSES連鎖由来のSββ炭素によるものである。
Figure 0005652688
35−34ppmに現れるシグナルは、次のような構造で表わされるスチレンの反転結合由来のSαβ炭素によるシグナルと考えられる。
Figure 0005652688
また、45.0ppmに現れるシグナル及び41.5ppmに現れるシグナルは、それぞれSαα炭素、Tββ炭素と帰属される。これらはスチレン−スチレンのトライアッド連鎖(三連鎖)に由来するシグナルである。
以上のような帰属に基づき、Tδδ、Tγδ、Tββ、Tβδのそれぞれのシグナルの強度の和I(Tδδ+Tγδ+Tββ+Tβδ)、及びTββ、Tβδのそれぞれのシグナルの強度の和I(Tββ+Tβδ)を求め、ブロック性を示す指標Θの値を算出する。なお、前記強度の算出においては、(Tδδ+Tγδ)は、45ppmから46.5ppmに現れるシグナルを、Tββは、41ppmから41.5ppmに現れるシグナルを、Tβδは、43ppmから44ppmに現れるシグナルをそれぞれ対象にした。
以上の結果を表1に示す。
実施例3
エチレンの圧力を0.5MPaにした以外は実施例2と同様にスチレン−エチレンの共重合を実施した。その結果、スチレン−エチレン共重合体14.9gを得た。触媒活性は443Kg/gSc/hrであった。
得られた共重合体の組成はエチレン単位が59モル%、スチレン単位が41モル%、融点は195℃、重量平均分子量Mwは87,400、分子量分布(Mw/Mn)は2.1、立体規則性[rrrr]は99.5モル%(測定限界)であった。ブロック性を示す指標Θの値は98.7%であった。得られた共重合体の13C−NMRチャートを図3及び4に示す。また、実施例2と同様に測定した結果を表1に示す。
実施例4
エチレンの圧力0.7MPaにした以外は実施例2と同様にスチレンとエチレンの共重合を実施した。その結果、スチレン−エチレン共重合体13.0gを得た。触媒活性は390Kg/gSc/hrであった。
得られた共重合体の組成はエチレン単位が68モル%、スチレン単位が32モル%、融点は169℃、重量平均分子量Mwは69,900、分子量分布(Mw/Mn)は2.1、立体規則性[rrrr]は99.5モル%(測定限界)であった。ブロック性を示す指標Θの値は98.5%であった。
実施例5
加熱乾燥した1Lオートクレーブに、窒素雰囲気下、室温でトルエン367mL、TIBA(1.8mmol)、スチレン50mlを加えた。攪拌しながら温度を70℃にした後、参考例1〈E〉で得られた(9−エチル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウム(0.027mmol)と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(0.027mmol)とを予め混合したトルエン溶液7.5mlを加えて、5分間重合した。続いてエチレンで圧力を0.2MPaに保ちながら5分間重合した。その結果、スチレン−エチレンジブロック共重合体44gを得た。
得られたジブロック共重合体の組成はエチレン単位が15.6モル%、スチレン単位が84.2モル%、融点は262℃、重量平均分子量Mwは166,000、分子量分布(Mw/Mn)は4.0、立体規則性[rrrr]は99.5モル%(測定限界)であった。また、ブロック性を示す指標Θの値は99.5%であった。得られた共重合体の13C−NMRチャートを図5及び6に示す。また、実施例2と同様に測定した結果を表1に示す。
実施例6
加熱乾燥した1Lオートクレーブに、窒素雰囲気下、室温でトルエン367mL、TIBA(1.8mmol)、スチレン25mlを加えた。攪拌しながら温度を70℃にした後、参考例1〈E〉で得られた(9−エチル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウム(0.027mmol)と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(0.027mmol)とを予め混合したトルエン溶液7.5mlを加えて、10分間重合した。続いてエチレンで圧力を0.2MPaに保ちながら5分間重合した。その後、エチレンを脱圧して新たにスチレン25mlを加えて10分間重合した。その結果、スチレン−エチレントリブロック共重合体43.8gを得た。
得られたトリブロック共重合体の組成はエチレン単位が22.5モル%、スチレン単位が77.5モル%、融点は263℃、重量平均分子量Mwは65,000、分子量分布(Mw/Mn)は2.6、立体規則性[rrrr]は99.5モル%(測定限界)であった。また、ブロック性を示す指標Θの値は99.3%であった。得られた共重合体の13C−NMRチャートを図7及び8に示す。また、実施例2と同様に測定した結果を表1に示す。
Figure 0005652688
実施例7
〔遷移金属化合物の合成〕
(9−メチル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウムの合成
500mlの4口フラスコに参考例1〈C〉の1,2,3,4−テトラヒドロフルオレン(4HFluH)5.3g(31.1mmol)をいれ、窒素雰囲気下、THF100mlを加えた。−78℃の下、攪拌しながらこの溶液に、n−ブチルリチウムのヘキサン溶液13ml(2.6mol/L)をゆっくり滴下した後、室温にて2時間攪拌した。その後、ろ過により沈殿をろ取し、固体をヘキサン洗浄し、乾燥することによって、1,2,3,4−テトラヒドロフルオレニルリチウム(4HFluHLi)4.4gを得た。
100mlのガラス製容器に、得られた4HFluHLi1.2g(6.8mmol)をいれ、THF30mlを加えて溶解させた後、0℃の下、ヨウ化メチル1.6g(8.2mmol)を5分間かけて投入し、室温にて4時間攪拌した。反応終了後、THFを除去することによって、9−メチル−1,2,3,4−テトラヒドロフルオレン(9-Me-4HFluH)を無色の油状物として0.8g(収率64%)得た。
次に、100mlのガラス製容器に、参考例1〈B〉のスカンジウム化合物1.0g(2.2mmol)のTHF溶液10mlをいれ、上記の9−Me−4HFluH0.49g(2.7mmol)のTHF溶液10mlを加え、70℃の下、12時間攪拌した。反応終了後、THFを除去し、目的物をヘキサン50mlにより抽出、再結晶で精製することにより、目的物である(9−メチル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウムを淡黄色の結晶として0.5g(収率45%)得た。
〔スチレン−エチレン共重合体の製造〕
加熱乾燥した1Lオートクレーブに、窒素雰囲気下、室温でトルエン367mL、TIBA(0.9mmol)、スチレン25mlを加えた。攪拌しながら温度を70℃にした後、上記の(9−メチル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウム(0.009mmol)と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(0.009mmol)との予め混合したトルエン溶液7.5mlを加えた。続いてエチレンで圧力を0.03MPaに保ちながら5分間重合した。重合反応終了後、反応生成物をメタノール−塩酸溶液中に投入し、充分攪拌した後、ろ取し、さらにメタノールで充分洗浄後、乾燥しスチレン−エチレン共重合体7.7gを得た。触媒活性は228Kg/gSc/hrであった。
得られた共重合体の組成はエチレン単位が5モル%、スチレン単位が95モル%、融点は253℃、重量平均分子量Mwは131,000、分子量分布(Mw/Mn)は2.25、立体規則性[rrrr]は99.5モル%(測定限界)であった。また、ブロック性を示す指標Θの値は99.5%であった。
実施例8
〔遷移金属化合物の合成〕
(9−n−プロピル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウムの合成
500mlの4口フラスコに参考例1〈C〉の1,2,3,4−テトラヒドロフルオレン(4HFluH)5.3g(31.1mmol)をいれ、窒素雰囲気下、THF100mlを加えた。−78℃の下、攪拌しながらこの溶液に、n−ブチルリチウムのヘキサン溶液13ml(2.6mol/L)をゆっくり滴下した後、室温にて2時間攪拌した。その後、ろ過により沈殿をろ取し、固体をヘキサン洗浄し、乾燥することによって、1,2,3,4‐テトラヒドロフルオレニルリチウム(4HFluHLi)4.4gを得た。
100mlのガラス製容器に、得られた4HFluHLi2g(11mmol)をいれ、THF30mlを加えて溶解させた後、0℃の下、臭化プロピレン1.7g(14mmol)を2分間かけて投入し、室温にて4時間攪拌した。反応終了後、THFを除去することによって9−n−プロピル−1,2,3,4−テトラヒドロフルオレン(9-nPr-4HFluH)を無色の油状物として1.2g(収率53%)得た。
次に、100mlのガラス製容器に、参考例1〈B〉のスカンジウム化合物1.0g(2.2mmol)のTHF溶液10mlをいれ、上記の9−nPr−4HFluH0.57g(2.7mmol)のTHF溶液10mlを加え、70℃の下、12時間攪拌した。反応終了後、THFを除去し、目的物をトルエン50mlにより抽出、再結晶して精製することにより、目的物である(9−n−プロピル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウム、((9-nPr-4HFlu)Sc(CH2C6H4N(CH3)2-o)4)を淡黄色の結晶として0.5g(収率44%)得た。
〔スチレン−エチレン共重合体の製造〕
加熱乾燥した1Lオートクレーブに、窒素雰囲気下、室温でトルエン367mL、TIBA(0.9mmol)、スチレン25mlを加えた。攪拌しながら温度を70℃にした後、上記の(9−n−プロピル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウム(0.009mmol)と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(0.009mmol)との予め混合したトルエン溶液7.5mlを加えた。続いてエチレンで圧力を0.7MPaに保ちながら5分間重合した。重合反応終了後、反応生成物をメタノール−塩酸溶液中に投入し、充分攪拌した後、ろ取し、さらにメタノールで充分洗浄後、乾燥しスチレン−エチレン共重合体6.8gを得た。触媒活性は201Kg/gSc/hrであった。
得られた共重合体の組成はエチレン単位が6モル%、スチレン単位が94モル%、融点は253℃、重量平均分子量Mwは136,000、分子量分布(Mw/Mn)は2.26、立体規則性[rrrr]は99.5モル%(測定限界)であった。また、ブロック性を示す指標Θの値は99.5%であった。
比較例1
〔遷移金属化合物の合成〕
(1,2,3,4−テトラメチル−5−トリメチルシリル−シクロペンタジエニル)ビス(トリメチルシリルメチル)スカンジウム(THF)の合成
THF中で、塩化スカンジウム及びトリメチルシリルメチルリチウム(LiCH2SiMe3)を1:3の比率で反応させ、得られた反応物トリス(トリメチルシリルメチル)スカンジウム(Sc(CH2SiMe3)3)1.37g(3.03mol)のヘキサン溶液10mlを調整した。この調整液に1,2,3,4−テトラメチル−5−トリメチルシリル−シクロペンタジエン0.59g(3.03mol)を室温にて加え、2時間反応させた。反応後、再結晶により精製し、目的物である(1,2,3,4−テトラメチル−5−トリメチルシリル−シクロペンタジエニル)ビス(トリメチルシリルメチル)スカンジウム(THF)、無色の結晶を得た。収率は70%であった。
〔スチレン−エチレン共重合体の重合〕
実施例2において、遷移金属化合物を上記の(1,2,3,4−テトラメチル−5−トリメチルシリル−シクロペンタジエニル)ビス(トリメチルシリルメチル)スカンジウム(THF)に変えたこと及びアルミニウム化合物を用いなかったこと以外同様の条件でスチレンとエチレンの共重合を実施した。その結果、スチレン−エチレン共重合体1.0gを得た。触媒活性は30Kg/gSc/hrであった。
得られた共重合体の組成はエチレン単位が8モル%、スチレン単位が92モル%、融点は261℃、重量平均分子量Mwは156,000、さらに分子量分布(Mw/Mn)は1.3、立体規則性[rrrr]は99.5モル%(測定限界)であった。ブロック性を示す指標Θの値は87.6%であった。
<共重合体とゴム重合体を含む樹脂組成物>
実施例9
加熱乾燥した1Lオートクレーブに、窒素雰囲気下、室温で脱水トルエン340mL、スチレン50ml、TIBA(3.5mmol)を加えた。攪拌しながら温度を30℃にした後、上記参考例1〈E〉で得られた(9−エチル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウム(0.035mmol)と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(0.035mmol)を予め混合したトルエン溶液5mlを加えた。続いてエチレンで圧力を0.03MPaに保ちながら5分間重合した。重合反応終了後、反応生成物をメタノール−塩酸溶液中に投入し、充分攪拌した後ろ取し、さらにメタノールで充分洗浄後、乾燥しスチレン−エチレン共重合体41gを得た。
得られた共重合体の組成はエチレン単位が4モル%、スチレン単位が96モル%、融点は260℃、重量平均分子量Mwは532,000、分子量分布(Mw/Mn)は3.9、立体規則性[rrrr]は99.5モル%(測定限界)であった。ブロック性を示す指標Θの値は99.4%であった。
次に、上記で得られたシンジオタクチック構造を有するスチレン−エチレン共重合体80質量%、及びゴム状重合体としてSEBS(クラレ社製、Septon8006)20質量%並びにこれらの合計100質量部に対して、酸化防止剤としてイルガノックス1010(チバスペシャルデイ・ケミカルズ社製)0.2質量%、(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト(アデカ社製、商品名PEP36)0.2質量%、造核剤として(アデカ社製、商品名NA11)0.5質量%を加え、ラボプラストミルを用いて混練した。混練条件は設定温度290℃、時間3分、トルク50/分とした。
上記混練により得られた組成物を、熱プレス成形機を用いて厚さ1mmとすることにより、試験片を作成し、引っ張り物性を測定した。
引っ張り物性(引張弾性率・破断強さ・破断伸び・降伏強さの測定)は、引っ張り試験機インストロン1157を用いてJIS K 7113に準拠して測定した。また、アイゾット(IZOD)衝撃強度の測定は、厚さ12mmの試験片を作成し、東洋精機製万能衝撃試験機を用いてJIS K 7110に準拠して測定した。さらに、熱分解温度の測定は、エスアイアイナノテクノロジー社製TG−DTA6300測定装置を用いJIS K 7120に準拠して、得られた組成物の5%質量減となった温度とした。結果を表2に示す。
実施例10
加熱乾燥した1Lオートクレーブに、窒素雰囲気下、室温で脱水トルエン340mL、スチレン50ml、TIBA(1.8mmol)を加えた。攪拌しながら温度を70℃にした後、上記参考例1〈E〉で得られた(9−エチル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウム(0.027mmol)と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(0.027mmol)を予め混合したトルエン溶液5mlを加え、5分間スチレン単独重合し、続いてエチレン圧を0.1MPaに保ちながら5分間重合した。重合反応終了後、反応生成物をメタノール−塩酸溶液中に投入し、充分攪拌した後ろ取し、さらにメタノールで充分洗浄後、乾燥しスチレン−エチレン共重合体43gを得た。
得られた共重合体の組成はエチレン単位が7.2モル%、スチレン単位が92.8モル%、融点は261℃、重量平均分子量Mwは192,000、分子量分布(Mw/Mn)は3.94、立体規則性[rrrr]は99.5モル%(測定限界)であった。ブロック性を示す指標Θの値は99.7%であった。
次に、得られたシンジオタクチック構造を有するスチレン−エチレン共重合体を用いた以外は、実施例9と同様にして組成物を製造し評価した。結果を表2に示す。
実施例11
上記実施例9において、ゴム状重合体としてSEBSを使用する代わりに、エンゲージ8150(ダウケミカル社製)を用いた以外は、実施例9と同様にして組成物を製造し評価した。結果を表2に示す。
比較例2
上記実施例9において、シンジオタクチック構造を有するスチレン−エチレン共重合体の代わりに、シンジオタクチックポリスチレン(出光興産(株)製、商品名:ザレック1
30ZC)を用いて実施例9と同様にして組成物を製造し評価した。結果を表2に示す。
Figure 0005652688
<共重合体の延伸成形品(二軸延伸)>
実施例12
加熱乾燥した5Lオートクレーブに、窒素雰囲気下、室温で脱水トルエン2.8L、スチレン263ml、TIBA(28mmol)を加えた。攪拌しながら温度を30℃にした後、上記参考例1〈E〉で得られた(9−エチル−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−フルオレニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウム(0.56mmol)と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(0.56mmol)を予め混合した溶液80mlを加えた。続いてエチレンで圧力を0.1MPaに保ちながら5分間重合した。重合反応終了後、反応生成物をメタノール−塩酸溶液中に投入し、充分攪拌した後ろ取し、さらにメタノールで充分洗浄後、乾燥しスチレン−エチレン共重合体203gを得た。
得られた共重合体の組成はエチレンが25モル%、スチレンが75モル%、融点は238℃、重量平均分子量Mwは195,000、分子量分布(Mw/Mn)は3.3、立体規則性[rrrr]は99.5モル%(測定限界)であった。ブロック性を示す指標Θの値は99.4%であった。
次に、得られたシンジオタクチック構造を有するスチレン−エチレン共重合体を、設定温度260℃で、二軸押出機を用いてペレットを調整した。このペレットから、設定温度300℃で、25Φ単軸押出機を用いて250μの延伸用原反を作成した。二軸延伸はテーブルテンターにより逐次二軸延伸を実施した。延伸倍率(MD×TD)は3×3.4とした。通風オーブンにて200℃、30秒間熱処理し、延伸フィルムを得た。得られた延伸フィルムの物性評価(引張弾性率、引張降伏強度、引張破断強度、引張破断伸び、エレメンドルフ引裂強度、フィルムインパクト、ヘイズ)の結果を表3に示す。
比較例3
延伸フィルム用シンジオタクチックポリスチレン(出光興産(株)製、商品名:ザレックF2907)を用いて実施例12で実施した二軸延伸と同様に実施し、延伸フィルムを得た。実施例12と同様にして得られた延伸フィルムの物性評価をし、結果を表3に示す。
Figure 0005652688
本発明の樹脂組成物は、射出成形、押出成形等の産業用資材として特に有用である。また、本発明の延伸成形体は、OA機器部材、雑質、弱電部品、日用品、食品包装、ラミネート用フィルム、熱収縮フィルム等に特に有用である。
実施例2で得られたスチレン−エチレン共重合体の13C−NMR(全体図) 実施例2で得られたスチレン−エチレン共重合体の13C−NMR(拡大図) 実施例3で得られたスチレン−エチレン共重合体の13C−NMR(全体図) 実施例3で得られたスチレン−エチレン共重合体の13C−NMR(拡大図) 実施例5で得られたスチレン−エチレン共重合体の13C−NMR(全体図) 実施例5で得られたスチレン−エチレン共重合体の13C−NMR(拡大図) 実施例6で得られたスチレン−エチレン共重合体の13C−NMR(全体図) 実施例6で得られたスチレン−エチレン共重合体の13C−NMR(拡大図)

Claims (1)

  1. 芳香族ビニル化合物単位の含有量が1〜99モル%であり、GPC法により測定した分子量分布(Mw/Mn)が2.0〜5.0であり、かつ 13 C−NMR測定において、共重合体の結合点である(オレフィン−芳香族ビニル化合物−オレフィン)連鎖に基づくシグナルTδδ、(芳香族ビニル化合物−芳香族ビニル化合物−オレフィン)連鎖に基づくシグナルTβδ、芳香族ビニル化合物のブロック的な連鎖(芳香族ビニル化合物−芳香族ビニル化合物−芳香族ビニル化合物)に基づくシグナルTββ、及びオレフィンのブロック的な連鎖(オレフィン−オレフィン−オレフィン)に基づくシグナルSδδが存在し、以下の関係式で表される芳香族ビニル化合物成分のブロック性を示す指標Θの値が80〜100%であり、芳香族ビニル化合物から構成される繰り返し単位連鎖の立体規則性〔rrrr〕が80モル%以上である、オレフィンと芳香族ビニル化合物からなる共重合体の製造方法であり、有機アルミニウム化合物および遷移金属を含む重合触媒の存在下、オレフィンと芳香族ビニル化合物とを共重合させる、オレフィンと芳香族ビニル化合物からなる共重合体の製造方法。
    Figure 0005652688
    [式中、I(Tββ+Tβδ)は、 13 C−NMR測定において、シグナルTββとシグナルTβδとの強度の和を示し、I(Tδδ+Tγδ+Tββ+Tβδ)は、 13 C−NMR測定において、共重合体中の芳香族ビニル化合物が関与する全ての連鎖に基づくシグナルTδδ、Tγδ、Tββ、Tβδのそれぞれの強度の和を示す。但し、Tγδは、(芳香族ビニル化合物−芳香族ビニル化合物−オレフィン−オレフィン)連鎖の異種結合に基づくシグナル、又は(芳香族ビニル化合物−オレフィン−芳香族ビニル化合物−オレフィン)連鎖の異種結合に基づくシグナルを示す。]
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