JPH08193092A - メタロセン化合物 - Google Patents
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Abstract
密度コポリマーの製造に際して高いコモノマー濃度が要
求されることなどの先行技術がもつ欠点を避けたメタロ
セン化合物を提供する。 【解決手段】 オレフィン重合に適した式(1)の非架
橋メタロセン化合物を開示する。
Description
分として適したメタロセン化合物に関するものである。
同様に本発明は、本発明のメタロセン化合物を用いるポ
リオレフィンの製造方法に関するものである。
第284 708号、欧州特許第344 887号明細
書)。それらの合成に際しては、目的とするラセミ化合
物だけでなく、メソ化合物も同様に生成し、これは1−
オレフィンの重合に際してアイソタクチックポリマーの
製造に不適切であり、かつ一般に著しく低い重合活性を
示す。従って高性能ポリオレフィン材料の製造には複雑
なメソ形態除去を必要とする。
ルリガンドを含有する立体安定性(stereorig
id)メタロセンを用いる、ポリエチレンおよびエチレ
ン/1−オレフィンコポリマーの製造方法が知られてい
る(欧州特許第399348号明細書)。この概念は
(コ)ポリマー製造のための二重架橋メタロセンを用い
る国際特許出願公開第9324536号においてさらに
発展した。
架橋メタロセンが知られている(欧州特許第69951
号、欧州特許第129368号、欧州特許第17005
9号、欧州特許第206794号、欧州特許第2854
43号または欧州特許第294942号明細書)。これ
らの非架橋メタロセンは特にシクロペンタジエニルジル
コニウム錯体であり、それらのシクロペンタジエニル基
は置換されており、または置換されていない。これらの
非架橋メタロセンの欠点は、コモノマー取り込み度が低
いこと、および低密度コポリマーの製造に際して高いコ
モノマー濃度が要求されるという事実である。
避けたメタロセン化合物を提供することである。
により達成されることが今回見出された。
物を提供する:
であり、 R1およびR2は同一か、または異なり、それぞれ水素原
子、C1−C10−アルキル基、C1−C10−アルコキシ
基、C6−C10−アリール基、C6−C10−アリールオキ
シ基、C2−C10−アルケニル基、C7−C40−アリール
アルキル基、C8−C40−アリールアルケニル基、OH
基またはハロゲン原子であり、 基R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10およびR
11は同一か、もしくは異なり、それぞれ水素原子、ハロ
ゲン原子、C1−C20−炭化水素基(ハロゲン化されて
いてもよい)、−NR2、−SR、−OR、−OSi
R3、−SiR3もしくはPR2基(これらにおいてRは
ハロゲン原子、C1−C10−アルキル基またはC6−C10
−アリール基である)であり、または基R3、R4、
R5、R6、R7、R8、R9、R10およびR11のうち2個
以上がそれらを連結している原子と一緒に環系を形成
し、そして基R3′、R4′、R5′、R6′、R7′、
R8′、R9′、R10′およびR11′は同一か、もしくは
異なり、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、C1−C20
−炭化水素基(ハロゲン化されていてもよい)、−NR
2、−SR、−OR、−OSiR3、−SiR3もしくは
PR2基(これらにおいてRはハロゲン原子、C1−C10
−アルキル基またはC6−C10−アリール基である)で
あり、または基R3′、R4′、R5′、R6′、R7′、
R8′、R9′、R10′およびR11′のうち2個以上がそ
れらを連結している原子と一緒に環系を形成する。
ばチタン、ジルコニウムまたはハフニウムである。
は異なり、好ましくは同一であり、それぞれC1−C10
−アルキル基、C7−C15−アリールアルキル基、また
はハロゲン原子、たとえばフッ素、塩素、臭素もしくは
ヨウ素、特に塩素である。
R10およびR11は同一か、もしくは異なり、好ましくは
それぞれ水素原子、C1−C20−炭化水素基、たとえば
C1−C20−アルキル基、C6−C14−アリール基、C2
−C20−アルケニル基、C7−C40−アリールアルキル
基もしくはC8−C40−アリールアルケニル基であり、
または基R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10お
よびR11のうち2個以上がそれらを連結している原子と
一緒に環系を形成する。
R8′、R9′、R10′およびR11′は同一か、もしくは
異なり、それぞれ水素原子、C1−C20−炭化水素基、
たとえばC1−C20−アルキル基、C6−C14−アリール
基、C2−C20−アルケニル基、C7−C40−アリールア
ルキル基もしくはC8−C40−アリールアルケニル基で
あり、または基R3′、R4′、R5′、R6′、R7′、
R8′、R9′、R10′およびR11′のうち2個以上がそ
れらを連結している原子と一緒に環系を形成する。
である式Iの化合物が特に好ましい。
に同一であり、特に好ましくはそれぞれC1−C10−ア
ルキル基、たとえばメチル、エチル、プロピル、ブチル
もしくはヘプチル、またはハロゲン原子、たとえば塩素
である。
に好ましくはそれぞれ水素原子、メチル、エチル、プロ
ピル、フェニル、ベンジル、トリル、ビニルまたはトリ
メチルシリル、特に水素原子である。
−C10−アルキル基、たとえばメチル、エチル、プロピ
ル、ブチルもしくはヘプチルである。
は異なり、特に好ましくはそれぞれ水素原子、C1−C
10−アルキル基、たとえばメチル、エチル、プロピル、
ブチルもしくはヘプチル、またはC6−C10−アリール
基、たとえばフェニルもしくはナフチルである。
り、特に好ましくはそれぞれ水素原子、もしくはC1−
C10−アルキル基、たとえばメチル、エチル、プロピ
ル、ブチルもしくはヘプチルであり、またはR9および
R10はそれらを連結している原子と一緒に環系を形成す
る。
り、特に好ましくはそれぞれ水素原子、メチル、エチ
ル、プロピル、フェニル、ベンジル、トリル、ビニルま
たはトリメチルシリル、特に水素原子である。
C1−C10−アルキル基、たとえばメチル、エチル、プ
ロピル、ブチルもしくはヘプチルである。
か、または異なり、特に好ましくはそれぞれ水素原子、
C1−C10−アルキル基、たとえばメチル、エチル、プ
ロピル、ブチルもしくはヘプチル、またはC6−C10−
アリール基、たとえばフェニルもしくはナフチルであ
る。
なり、特に好ましくはそれぞれ水素原子、もしくはC1
−C10−アルキル基、たとえばメチル、エチル、プロピ
ル、ブチルもしくはヘプチルであり、またはR9′およ
びR10′はそれらを連結している原子と一緒に環系を形
成する。
つき挙げられる例は下記のものである:ビス(2−メチ
ル−4,5−ベンゾインデニル)ジルコニウムジクロリ
ド、ビス(4,5−ベンゾインデニル)ジルコニウムジ
クロリド、ビス(2−メチル−α−アセナフチルインデ
ニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−エチル−α
−アセナフチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(α−アセナフチルインデニル)ジルコニウムジク
ロリド、(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)
(4,5−ベンゾインデニル)ジルコニウムジクロリ
ド、(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)(2−
メチル−α−アセナフチルインデニル)ジルコニウムジ
クロリド、ビス(2−メチル−4,5−ベンゾインデニ
ル)チタンジクロリド、ビス(2−メチル−4,5−ベ
ンゾインデニル)ハフニウムジクロリド、ビス(2−メ
チル−4,5−ベンゾインデニル)ジメチルジルコニウ
ム、ビス(4,5−ベンゾインデニル)ジメチルジルコ
ニウム。
aのインデン:
て)、それを金属ハロゲン化物、たとえばZrCl4と
反応させることにより製造しうる。
合物および助触媒を含む触媒の存在下で少なくとも1種
のオレフィンを重合させることによるオレフィンポリマ
ーの製造方法であって、メタロセンが式Iの化合物であ
る方法をも提供する。重合という語は、単独重合および
共重合の両方を含む。
独重合および共重合が好ましく、式中のRaおよびRbは
同一か、もしくは異なり、それぞれ水素原子、もしくは
1−20個の炭素原子、特に1−10個の炭素原子を有
する炭化水素基であり、またはRaおよびRbはそれらを
連結している原子と一緒に1もしくは2以上の環を形成
する。それらのオレフィンの例は1−オレフィン類、た
とえばエチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテ
ン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテンまたは1
−オクテン、スチレン、ジエン類、たとえば1,3−ブ
タジエンまたは1,4−ヘキサジエン、および環状オレ
フィン類、たとえばノルボルネン、テトラシクロドデセ
ン、ノルボルナジエンまたはビニルノルボルネンであ
る。本発明方法においてはエチレンの単独重合、あるい
はエチレンと3−20個の炭素原子を有する1−オレフ
ィン1種もしくは2種以上、たとえばプロピレンとの、
および/または4−20個の炭素原子を有するジエン1
種もしくは2種以上、たとえば1,4−ブタジエンとの
共重合が好ましい。それらのコポリマーの例はエチレン
/プロピレンコポリマーおよびエチレン/プロピレン/
1,4−ヘキサジエンコポリマーである。
ましくは50−200℃の温度で行うのが好ましい。圧
力は好ましくは0.5−2000バール、特に好ましく
は5−64バールである。
相で、連続式またはバッチ式で、1または2以上の段階
において行うことができる。好ましい態様は気相重合で
ある。
は式Iのメタロセン化合物1種を含有する。たとえば幅
広い、または多様な分子量分布を有するポリオレフィン
を製造するために、式Iのメタロセン化合物2種以上の
混合物、または式Iのメタロセン化合物と架橋メタロセ
ン類の混合物を用いることもできる。
して、それらのルイス酸活性のため中性メタロセンをカ
チオンに変換してこれを安定化しうる(“不安定配位
(labile coordination)”)すべ
ての化合物である。さらに助触媒またはそれから形成さ
れるアニオンは、生成するメタロセンカチオンとそれ以
上の反応を行ってはならない(欧州特許第427 69
7号明細書)。用いられる助触媒は、好ましくはアルミ
ニウム化合物および/またはホウ素化合物である。
R13 4、R12 xPH4-xBR13 4、R12 3CBR13 4、または
BR13 3であり、式中のxは1−4の数値、好ましくは
3であり、基R12は同一か、または異なり、好ましくは
同一であり、C1−C10−アルキルもしくはC6−C18−
アリールであり、または2個の基R12がそれらを連結し
ている原子と一緒に環を形成し、基R13は同一か、また
は異なり、好ましくは同一であり、C6−C18−アリー
ルであって、これらはアルキル、ハロアルキルまたはフ
ッ素で置換されていてもよい。特にR12はエチル、プロ
ピル、ブチルまたはフェニルであり、R13はフェニル、
ペンタフルオロフェニル、3,5−ビストリフルオロメ
チルフェニル、メシチル、キシリルまたはトリルである
(欧州特許第277 003号、欧州特許第277 0
04号および欧州特許第426 638号明細書)。
ウム化合物、たとえばアルミノキサンおよび/またはア
ルキルアルミニウムである。
ノキサン、殊に線状型についての式IIaのもの、およ
び/または環状型についての式IIbのものである:
異なりそれぞれ水素原子、またはC1−C20−炭化水素
基、たとえばC1−C18−アルキル基、C6−C18−アリ
ールまたはベンジルであり、pは2−50、好ましくは
10−35の整数である。
チル、イソブチル、フェニルまたはベンジル、特に好ま
しくはメチルである。
メチルおよび水素、あるいはメチルおよびイソブチルで
あり、その際水素またはイソブチルは好ましくは(基R
14の)0.01−40%の数値割合で存在する。
(ドイツ特許第4 004 477号明細書)。
ていない(J.Am.Chem.Soc.(1993)
115,4971)。たとえば鎖および環が結合して、
比較的大型の二次元または三次元構造を形成していると
考えられる。
サン溶液が一般に種々の含量の未反応アルミニウム系出
発化合物を含有し、これは遊離した形で、または付加物
として存在する。
用する前に、助触媒、特にアルミノキサンで予備活性化
することができる。これは重合活性を著しく高める。メ
タロセン化合物の予備活性化は溶液中で行うことが好ま
しい。その際メタロセン化合物を不活性炭化水素中のア
ルミノキサンの溶液に溶解することが好ましい。適切な
不活性炭化水素は脂肪族または芳香族炭化水素である。
トルエンを用いるのが好ましい。
れの場合溶液の全量に対して約1重量%から飽和限界ま
での範囲、好ましくは5−30重量%である。メタロセ
ンは同濃度で使用しうるが、それは好ましくはアルミノ
キサンのモル当たり10-4−1モルの量で用いられる。
予備活性化時間は5分から60時間まで、好ましくは5
−60分である。予備活性化は−78℃から100℃ま
で、好ましくは0−70℃の温度で行われる。
として、溶剤dm3当たり、または反応器容量dm3当た
り、遷移金属10-3−10-8モル、好ましくは10-4−
10-7モルの濃度で用いられる。アルミノキサンは好ま
しくは溶剤dm3当たり、または反応器容量dm3当た
り、遷移金属10-6−10-1モル、10-5−10-2モル
の濃度で用いられる。他の個々の助触媒もメタロセン化
合物とほぼ同量で用いられる。しかし原理的にはこれよ
り高い濃度も可能である。
ためには、アルミニウム化合物、好ましくはアルキルア
ルミニウム、たとえばトリメチルアルミニウムまたはト
リエチルアルミニウムを用いる精製が有利である。この
精製は重合システム自体において実施することができ、
またはオレフィンを重合システムに添加する前にアルミ
ニウム化合物と接触させ、次いで再度分離する。
を高めるために、本発明方法において水素を添加するこ
とができる。これによって低分子量ポリオレフィン、た
とえばワックスを得ることができる。
を重合反応器の外で別個の段階において、適切な溶剤を
用いて助触媒と反応させることが好ましい。その際これ
を担体に付与することができる。
を用いて予備重合を行うことができる。重合に用いられ
るオレフィン(またはオレフィン類のうちの1種)を予
備重合に用いることが好ましい。
ことができる。担体に付与することにより、たとえば製
造されるポリオレフィンの粒子形態を調節することが可
能となる。その際まずメタロセン化合物を担体と反応さ
せ、次いで助触媒と反応させることができる。助触媒を
まず担持させ、次いでメタロセン化合物と反応させるこ
ともできる。メタロセン化合物と助触媒の反応生成物を
担持させることもできる。適切な担体材料はたとえばシ
リカゲル、酸化アルミニウム、固体アルミノキサン、ま
たは他の無機担体材料、たとえば塩化マグネシウムであ
る。他の適切な担体材料は微細な形のポリオレフィン粉
末である。担持された助触媒の調製は、たとえば欧州特
許第567 952号明細書の記載に従って行うことが
できる。
する場合、ツィーグラー低圧法に慣用される不活性溶剤
が用いられる。たとえば重合は脂肪族または脂環式炭化
水素中で実施される;これらにつき挙げられる例はプロ
パン、ブタン、ヘキサン、ヘプタン、イソオクタン、シ
クロヘキサン、メチルシクロヘキサンである。さらに石
油留分または水素添加ディーゼル油留分を使用しうる。
トルエンを用いることもできる。
状または液状で計量装入される。
る。本発明方法に用いられる触媒系が示す重合活性の経
時低下はわずかにすぎないからである。
に造形品、たとえばフィルム、プレートまたは大型中空
体(たとえばパイプ)の製造に適している。
に架橋を導入する合成上の複雑さを排除することができ
る。これによりメタロセンの製造が安価になり、かつ収
率の損失が避けられる。
ミ形およびメソ形の両方が類似の重合活性およびモノマ
ー取り込み度をもち、従ってメタロセン化合物を共重合
に用いる場合には特に、ラセミ形とメソ形の複雑な分離
を省くことができる。
ポリマー、特にエチレン含有コポリマー、たとえばLL
DPEの製造に有利に使用しうる。特に本発明のメタロ
セン化合物は、低いコモノマー濃度を用いて低密度のコ
ポリマー、特にエチレン含有コポリマーを製造するのに
適している。これは技術的または経済的考慮のために低
いコモノマー濃度を維持すべきである場合、たとえば気
相重合において飽和濃度を越えたため技術的な困難が生
じた際に特に有利である。格別の利点は、気相重合にお
いて比較的高い沸点のコモノマーを用いる共重合に本発
明のメタロセン化合物を用いることにある。
ー取り込み度を有し、コモノマーに富むコポリマー、た
とえばエラストマーの製造に適している。
ン下に有機金属化合物の製造および取り扱いを行った
(シュレンク(Schlenk)法)。必要な溶剤はす
べて、使用前に適切な乾燥剤上で多数時間沸騰させ、次
いでアルゴン下に蒸留することにより精製された。
びIRスペクトル分析により解明された。
の加熱速度における第2融点についてのDSC測定から
求められる。
ウィッコ(WITCO)から10%濃度トルエン溶液と
して得られ、アルミニウム測定によれば36mg Al
/mlを含有する。
ndall)(Macromolecules 199
4,27,2120)の方法に従って13C−NMRによ
り測定される。
て勾配法により測定される。
ニウムジクロリド:30g(166mmol)の2−メ
チル−4,5−ベンゾインデンを500mlのトルエン
に溶解し、トルエン中の2.68Mブチルリチウム溶液
62ml(166mmol)と混合した。懸濁液を60
℃でさらに1時間撹拌し、次いで−30℃に冷却した。
29.7g(78.9mmol)のZrCl4・2TH
Fを添加し、反応混合物を12時間にわたって室温にま
で昇温させた。黄色の懸濁液をガラスフリットにより濾
過し、200mlのTHFで洗浄した。
量の半分に減少させ、溶液を−30℃で貯蔵することに
より結晶化した。生じた沈殿を濾去し、濾液を再度その
容量の半分に減少させた。再度結晶化したのち、10%
未満のラセミ化合物を含有する9.1g(22%)のm
eso−ビス(2−メチル−4,5−ベンゾインデニ
ル)ジルコニウムジクロリドを得た。
化メチレンで洗浄し、残留する残渣を真空中で乾燥させ
た。これにより7.3g(18%)のrac−ビス(2
−メチル−4,5−ベンゾインデニル)ジルコニウムジ
クロリドをレモンイエローの固体として得た。
点100−120℃)、20mlのヘキセン、およびト
ルエン中10重量%濃度のメチルアルミノキサン(MA
O)溶液10mlを窒素下に実験室用オートクレーブに
装入し、700rpmで撹拌しながら70℃に加熱し
た。これと並行して0.1mgのrac−ビス(2−メ
チル−4,5−ベンゾインデニル)ジルコニウムジクロ
リドを、トルエン中10重量%濃度のMAO溶液1ml
に溶解した。
ルのエチレンで加圧することにより重合を開始した。1
5分後にCO2により重合を停止し、反応器内容物を2
00mlのメタノール性HCl中へ排出した。混合物を
5時間撹拌してアルミニウムを分離し、次いでポリマー
を濾別し、水およびアセトンで洗浄し、収率を測定する
ために真空中で120℃において12時間乾燥させた。
メタロセンの量は、5g以下のポリマーが生成するよう
に選ばれた。残留コモノマーを除去するために、1gの
試料を熱ディーゼル油(沸点100−120℃)に溶解
し、次いで沈殿させ、濾別し、アセトンで洗浄し、再度
真空中で120℃において乾燥させた。重合結果を表1
に示す。
ンゾインデニル)ジルコニウムジクロリドをメタロセン
として用いて実施例2を反復した。重合結果を表1に示
す。
キセンを使用し、メタロセンであるビス(メチルシクロ
ペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドを用いて実施
例2を反復した。重合結果を表1に示す。
ンビス(インデニル)ジルコニウムジクロリドを用いて
実施例2を反復した。重合結果を表1に示す。
明細書に特に参考として引用する)の例13の記載に従
って、担持されたメチルアルミノキサンをデカン中1
3.2重量%濃度の懸濁液として調製した。39mlの
懸濁液から固体を濾別し、40mlのディーゼル油およ
び10mgのrac−ビス(2−メチル−4,5−ベン
ゾインデニル)ジルコニウムジクロリド粉末と混合し、
周囲温度で2時間撹拌し、次いで濾過した。
m3のイソブタン、ディーゼル油中10mmolのトリ
イソブチルアルミニウムおよび100mlの1−ヘキセ
ンを装填し、そして70℃でエチレンを30バールの圧
力になるまで計量装入した。
70℃に調節し、エチレンの計量装入により全圧を一定
に維持した。15分間隔でさらにそれぞれ100mlの
ヘキセンを計量装入した。1時間後にCO2ガスにより
重合を停止した。反応器を排気および開放したのち、嵩
密度321g/dm3および密度0.9105を有する
1.35kgのLLDPEが認められた。反応器に沈着
物は見られなかった。
チル−4,5−ベンゾインデニル)ジルコニウムジクロ
リドを、トルエン中10%濃度のメチルアルミノキサン
溶液20mlに溶解し、0.5時間撹拌した。
m3のプロピレン、およびディーゼル油中10%濃度の
トリイソブチルアルミニウム10mlを装填した。触媒
溶液を計量装入したのち、70℃で1時間重合を実施
し、CO2ガスにより停止し、反応器を排気および開放
した。これによりMn=25100g/molおよびMw
/Mn=2.2を有する822gのPPを得た。
Claims (7)
- 【請求項1】 式(1)のメタロセン化合物: 【化1】 (式中のM1は周期表IVb、VbまたはVIb族の金
属であり、 R1およびR2は同一か、または異なり、それぞれ水素原
子、C1−C10−アルキル基、C1−C10−アルコキシ
基、C6−C10−アリール基、C6−C10−アリールオキ
シ基、C2−C10−アルケニル基、C7−C40−アリール
アルキル基、C8−C40−アリールアルケニル基、OH
基またはハロゲン原子であり、 基R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10およびR
11は同一か、もしくは異なり、それぞれ水素原子、ハロ
ゲン原子、C1−C20−炭化水素基(ハロゲン化されて
いてもよい)、−NR2、−SR、−OR、−OSi
R3、−SiR3もしくはPR2基(これらにおいてRは
ハロゲン原子、C1−C10−アルキル基またはC6−C10
−アリール基である)であり、または基R3、R4、
R5、R6、R7、R8、R9、R10およびR11のうち2個
以上がそれらを連結している原子と一緒に環系を形成
し、そして基R3′、R4′、R5′、R6′、R7′、
R8′、R9′、R10′およびR11′は同一か、もしくは
異なり、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、C1−C20
−炭化水素基(ハロゲン化されていてもよい)、−NR
2、−SR、−OR、−OSiR3、−SiR3もしくは
PR2基(これらにおいてRはハロゲン原子、C1−C10
−アルキル基またはC6−C10−アリール基である)で
あり、または基R3′、R4′、R5′、R6′、R7′、
R8′、R9′、R10′およびR11′のうち2個以上がそ
れらを連結している原子と一緒に環系を形成する)。 - 【請求項2】 請求項1に記載のメタロセン化合物少な
くとも1種および助触媒を含む触媒。 - 【請求項3】 助触媒がアルミノキサンである、請求項
2に記載の触媒。 - 【請求項4】 触媒が担持され、および/または予備重
合されている、請求項2または3に記載の触媒。 - 【請求項5】 少なくとも1種のオレフィンを請求項2
−4のいずれか1項に記載の触媒の存在下で重合させる
ことによる、オレフィンポリマーの製造方法。 - 【請求項6】 オレフィン重合のための請求項1に記載
の式(1)のメタロセン化合物の使用。 - 【請求項7】 請求項5に記載の方法により製造するこ
とができるオレフィンポリマー。
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