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JP2005504853A - アルファ−オレフィンをベースとした枝分れポリマー - Google Patents

アルファ−オレフィンをベースとした枝分れポリマー Download PDF

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JP2005504853A JP2003506335A JP2003506335A JP2005504853A JP 2005504853 A JP2005504853 A JP 2005504853A JP 2003506335 A JP2003506335 A JP 2003506335A JP 2003506335 A JP2003506335 A JP 2003506335A JP 2005504853 A JP2005504853 A JP 2005504853A
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レッドワイン,オスカー,ディー.
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ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド
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Abstract

少なくとも3個の炭素原子を有するアルファ−オレフィン(1’)から誘導される単位(1)、ジビニルベンゼンまたはそれらのC1-10ヒドロカルビル置換誘導体(2’)から誘導される単位(2)、及びエチレン(3’)から誘導される単位(3)を含むポリマーであって、そのポリマーは、少なくとも75モル%の単位(1)、0.01モル%から5モル%までの単位(2)、及び20モル%までの単位(3)を含んでおり、また、そのポリマーは、分枝ファクターBF 0.75を有している。少なくとも3個の炭素原子を有するアルファ−オレフィン(1’)から誘導される単位(1)、ジビニルベンゼンまたはそれらのC1-10ヒドロカルビル置換誘導体(2’)から誘導される単位(2)、及びエチレン(3’)から誘導される単位(3)を含むポリマーを、アルファ−オレフィン(1’)とジビニルベンゼンまたはそれらのC1-10ヒドロカルビル置換誘導体(2’)とのモル比が少なくとも10:1であり、ジビニルベンゼンまたはそれらのC1-10ヒドロカルビル置換誘導体(2’)とエチレン(3’)とのモル比が1:0.1から1:2000までの範囲であり、そして、(1’)と(3’)とのモル比が少なくとも4:1であるような重合条件下において、重合触媒の存在下で、アルファ−オレフィン(1’)、ジビニルベンゼン化合物(2’)、及びエチレン(3’)を接触させることにより調製する方法。

Description

【技術分野】
【0001】
本発明は、3個もしくはそれ以上の炭素原子を有するアルファ−オレフィン、ジビニルベンゼン化合物、及びエチレンから誘導されるポリマー、並びに、そのようなポリマーを調製するための方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
3個もしくはそれ以上の炭素原子を有するアルファ−オレフィンのポリマーは、典型的には、配位触媒またはチーグラー−ナッタ型(Ziegler-Natta type)触媒を用いて生成され、それらの触媒の使用は、そのようなアルファ−オレフィンの炭素原子のうちの2個がポリマー骨格に組み込まれていて、残りの炭素原子が、短い側鎖、例えばプロピレンをモノマーとするケースではメチル側鎖としてそのような骨格から垂れ下がっている線状のポリマー鎖をもたらす。
【0003】
そのようなポリマーの特定の特性、特には溶融処理中の強度特性を改善するため、そのようなポリマーに比較的長鎖の枝または様々な架橋度を与えることが提案されている。これらの提案は、それらのポリマーを照射するステップ、架橋ポイントまたは分枝ポイントとして機能し得る反応性の基をそれらのポリマーへ導入するステップ、及びフリーラジカル架橋剤を使用するステップ等によるポリマーの後処理を要件とした。これらの後処理方法は、分枝の拡張を成し遂げるために、その方法に別のステップを付け加えなければならないという不都合な点を有している。代替的に、WO/0012572号に記載されているもの等、反応器内分枝テクノロジーが提案されており、そこでは、末端にビニル部分を伴って既に形成されているポリマー鎖が長鎖の枝を与えるために別のポリマー鎖を形成するための重合反応に関与できるような反応条件が与えられる。この方法の欠点は、ビニルを末端とするこれらのポリマー鎖を充分に高濃度で与えるために必要な反応条件を制御するのが難しいことである。その結果として、生成物中における分枝の程度は限られたものとなる。別の反応器内分枝テクノロジーは、一つの官能性がポリマー骨格に組み入れられ、そして、それ以外の官能性が分枝反応または架橋反応に関与できるような2−または多−官能性コモノマーを使用することを要件とするものである。そのような多官能性コモノマーの例は、1,7−オクタジエン等のアルファ−オメガジエンである。これらの反応器内方法は、高分子量ポリマーゲルの形成へと導き得る四官能性分枝をもたらす。反応器内分枝でアルファ−オメガジエンを使用することの欠点は、ゲルの形成と、それに続く反応器のスケール付着及び汚損のリスクを伴うことなく、高レベルの分枝を達成するのが困難なことである。また、高分子量ゲルも、結果として得られるポリマー生成物の性能特性にとって不利益である。このアルファ−オメガジエンにおける一つのオレフィン基の反応性がもう一方のオレフィン基よりもはるかに低いときには、その重合反応はゲル形成に関してもっと安定になるが、これは、多くの未反応のペンダントオレフィン基(pendant olefin groups)を未反応のまま残し、熱、光、及び空気酸化に対する長期安定性が乏しいポリマーを生成物として与えるという欠点を有している。
【0004】
米国特許第5,608,009号は、200から800,000までの範囲の重量平均分子量を有する、オレフィンから誘導される単位とジオレフィンから誘導される単位とを含むオレフィンコポリマーを開示しており、そのジオレフィン誘導単位の含量は0.002モル%から30モル%までの範囲であって、分子鎖において観測される不飽和基のモル%における合計含量(TUS)とジオレフィン誘導単位のモル%における合計含量(DOU)との比は0.001から200までである。これらのコポリマーを製造する方法における条件は、末端ビニル基等の不飽和基の形成を促進するように選択される(16欄8−29行目)。これらのコポリマーは、典型的には、ポリマー鎖に官能性基を繋ぐのに適した状態にそれらを為す特定の不飽和度を有する中間生成物、または、水素化して飽和コポリマーを生成するのに適した状態にそれらを為す特定の不飽和度を有する中間生成物である。
【0005】
米国特許第6,096,849号は、線状分子構造を有し、不飽和/ジビニルベンゼンのモル比(TUS/DOU)が略1であることにより特徴付けられる、アルファ−オレフィンとジビニルベンゼンコモノマー単位を含むコポリマーを開示している。このコポリマーに組み込まれているジビニルベンゼン単位は、典型的には、5欄の化学式(I)に示されているように、おおむね、それらのビニル基のうちポリマー鎖に組み込まれた一つのビニル基を有し、一方、他のビニル基はペンダントビニル基として未反応のままであろう。これらのコポリマーは、好適なことに、狭い分子量分布と狭い組成分布を有している。
【0006】
米国特許第5,608,009号及び第6,096,849号で例証されているポリマーは、モノマーとしてエチレンを優勢に含む(即ち、エチレンを50モルパーセントより多く含む)ポリマーである。
【0007】
EP−A−第315,431号は、先ず2個から20個までの炭素原子を有するアルファ−オレフィンをチーグラー−ナッタ触媒の存在下においてジアルケニルベンゼンと共重合させてエチレン的に不飽和な結合を有するコポリマーを形成し、その後、そのコポリマーにアニオン的に重合可能なモノマーをグラフト重合することにより、グラフト変性(graft−modified)アルファ−オレフィンコポリマーを製造するための方法を開示している。EP−A−第315,431号の発明者らによれば(6頁53行目から7頁6行目までを参照)、その不飽和は、ジアルケニルベンゼンにおける2つのアルケニル基のうち1つのみがアルファ−オレフィンとの共重合に関与し、もう一方はモノアルケニルベンゼンとして留まっていることによるものと考えられている。EP−A−第315,431号の数多くの実施例は、エチレン、プロピレン、及びジビニルベンゼンの共重合を教示しているが、それにもかかわらず、使用されている重合条件は、エチレンを優勢的に含み、且つ、残存する不飽和を有するポリマーが形成されるような重合条件である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
改善された加工特性を伴う、少なくとも3個の炭素原子を有するアルファ−オレフィンから誘導される単位を主要コンポーネントとして有し、これにより、その比較的高率で存在するアルファ−オレフィンからなるポリマーの有利な特性を維持するポリマーを提供することが望まれている。
【0009】
また、単一の重合反応ステップでそのようなポリマーを提供することも望まれている。
【0010】
更に、少なくとも3個の炭素原子を有するアルファ−オレフィンから誘導される単位を主要なコンポーネントとして有するポリマーを提供すること、並びに、そのポリマーの分解に対する抵抗性を改善すべく、オレフィンの不飽和を殆ど含まないポリマーを提供することも望まれている。
【0011】
また、改善された加工特性を伴う、かなりの程度の立体規則性または制御可能な程度の立体規則性を有するポリマーを提供することも望まれている。
【0012】
これらの目的は、ここで説明されている本発明の実施態様または好適な実施態様により、別々に、もしくは、組み合わせた状態で果たされる。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明によれば、少なくとも3個の炭素原子を有するアルファ−オレフィン(1’)から誘導される単位(1)、ジビニルベンゼンまたはそれらのC1-10ヒドロカルビル置換誘導体(2’)から誘導される単位(2)、及びエチレン(3’)から誘導される単位(3)を含むポリマーが提供され、そのポリマーは、少なくとも75モル%の単位(1)、0.01モル%から5モル%までの単位(2)、及び20モル%までの単位(3)を含んでいて、また、そのポリマーは、分枝ファクターBF 0.75を有しており、ここで、ファクターBFは比D/(A+B)を表していて、式中のD、A、及びBは、このポリマーの定量的な炭素−13NMR分光法により決定された積分信号値であって、Aは145.0ppmから142.5ppmまでの範囲の信号を積分した値を表しており、Bは142.5ppmから139.0ppmまでの範囲の信号を積分した値を表しており、そして、Dは115.0ppmから112.5ppmまでの範囲の信号を積分した値を表している。
【0014】
一つの更なる実施態様によれば、本発明は、少なくとも3個の炭素原子を有するアルファ−オレフィン(1’)から誘導される単位(1)、ジビニルベンゼンまたはそれらのC1-10ヒドロカルビル置換誘導体(2’)から誘導される単位(2)、及びエチレン(3’)から誘導される単位(3)を含むポリマーを、アルファ−オレフィン(1’)とジビニルベンゼンまたはそれらのC1-10ヒドロカルビル置換誘導体(2’)とのモル比が少なくとも10:1であり、ジビニルベンゼンまたはそれらのC1-10ヒドロカルビル置換誘導体(2’)とエチレン(3’)とのモル比が1:0.1から1:2000までの範囲であり、そして、アルファ−オレフィン(1’)とエチレン(3’)とのモル比が少なくとも4:1であるような重合条件下において、重合触媒の存在下で、アルファ−オレフィン(1’)、ジビニルベンゼン化合物(2’)、及びエチレン(3’)を接触させることにより調製する方法を提供する。
【0015】
更に別の実施態様によれば、本発明は、本発明のポリマーを含有する混合物、及び、本発明のポリマーから調製される物品、もしくは、本発明のポリマーを含有する物品に関するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
本明細書で使用される場合、番号(1)、(2)、及び(3)で表されている単位は、本発明のポリマーに組み込まれている単位である。番号(1’)、(2’)、及び(3’)で表されているモノマーは、これらのモノマーから誘導される単位を組み込んだポリマーを調製するための方法において使用されるモノマーである。
【0017】
本発明により、3個もしくはそれ以上の炭素原子を有する1つもしくはそれ以上のアルファ−オレフィン(1’)とジビニルベンゼン化合物DVB(2’)を比較的少量のエチレン(3’)と共に重合させると、一層高度に枝分かれしたポリマーが一つの反応ステップで得られることが判明した。そのような枝分れポリマーは、改善された溶融レオロジー特性を有している。この分枝は、主に三官能性分枝、または、三官能性分枝と四官能性分枝の混合となるように制御されるものと確信される。本明細書で使用する場合、枝分れ及び分枝という用語は、個々のポリマーが、本明細書で定義されている分枝ファクターBFとして0.75又はそれ未満の値を有していることを意味している。そのような分枝は、長鎖の枝分れ構造または高度の枝分れ構造に該当するものであって、アルファ−オレフィン単位1’の置換基から得られる短鎖の分枝ではないものと確信される。三官能性分枝という用語は、3つのポリマー鎖セグメントが一つの共通なモノマー残基に結合されていることを意味し、そして、四官能性分枝という用語は、4つのポリマー鎖セグメントが一つの共通なモノマー残基に結合されていることを意味している。DVBの場合、DVBの一方の端部のビニル基が鎖の中央位置に組み込まれ、結果として、それが、同じDVB残基の他端のビニル基が鎖セグメントの端部に組み込まれた状態で、2つのポリマー鎖セグメントに結合されたときには、三官能性の枝がもたらされる。DVBの両方のビニル基が成長するポリマー鎖に組み込まれ、従って、そのDVBモノマー残基が4つのポリマー鎖セグメントに結合されたときには、四官能性の枝がもたらされる。本明細書で使用する場合、DVBまたはジビニルベンゼン化合物という用語は、o−、m−、及びp−ジビニルベンゼン、及び、それらのC1-10ヒドロカルビル置換誘導体を意味している。
【0018】
本発明は、実質的に不飽和基のない枝分れポリマーを、そのポリマーの更なる水素化を必要とすることなく、単一の反応ステップで製造することを可能にし、それは、それらの本枝分れポリマーに、熱、空気酸化、及び周囲光による照射に対する優れた安定性をもたらす。
【0019】
本発明のポリマーを定義するために使用される分枝ファクターBFは、Aに対しては145.0ppmから142.5ppmまでの範囲、Bに対しては142.5ppmから139.0ppmまでの範囲、そしてDに対しては115.0ppmから112.5ppmまでの範囲における定量的な炭素−13NMR分光法による積分信号値から決定される比D/(A+B)である。どんな理論によっても縛られることを願うものではないが、上で大文字で指示されている炭素−13NMR積分値は、図1における同じ小文字で指示されている炭素原子と1対1の関係で対応しているものと確信される。定量的な炭素−13NMRデータは、緩和剤として0.066MのCr(AcAc)3を含有する3mlの重水素化1,1,2,2−テトラクロロエタンに溶解された約0.04−0.65gのポリマーで得られた。すべての化学シフトは、74.5ppmに定められた溶媒(テトラクロロエタン)の炭素信号に相対的なものである。データは、90°の観測パルスでの取得中のみのワルツデカップリングにより採取され、繰返し速度は少なくとも1.8sであった。サンプルは、加熱する前に、不活性ガスでパージすることにより、あるいは、NMRチューブを真空下に置くことにより、慎重に脱気された。NMRデータは125℃で取得された。
【0020】
分枝ファクターBFは、ポリマーに組み込まれているDVB化合物の反応していないビニル基の量(図1A及び1Bにおける炭素dでのオレフィンの不飽和)を、反応しており、それによって、(図1D及び図1Eにおける炭素bにおいて)それの端部か、(図1C及び図1Dにおける炭素aにおいて)鎖の中央位置かのいずれかでポリマー鎖セグメントに組み込まれているDVB化合物のビニル基の量と関連付けることによる、分枝の程度の指標である。BFは、0かそれ以上で、0.75かそれ以下でなければならない。同一のDVB含量では、BFが高ければ高いほど、分枝に関与するDVB基が少なくなるため、そのポリマーの分枝の程度は低くなる。好適には0 BF 0.50であり、より好適には0 BF 0.25であり、更に一層好適には0 BF 0.15である。
【0021】
同様に、分枝タイプファクターBTFは、比(B/A)を表しており、ここで、A及びBは、BFに関して説明されている通りのものである。BTF比は、(図1D及び図1Eにおける炭素bにおいて)ポリマー鎖セグメントの端部に組み込まれているビニル基の相対的個体数を、(図1C及び図1Dにおける炭素aにおいて)鎖の中央位置に組み込まれているビニル基の相対的個体数と関連付けている。おおむね、これは、四官能性分枝に対する三官能性分枝の相対的個体数を表すであろう。BTF比はポリマーの全体的な分枝の程度を指示するものではない。ポリマーの分枝の程度は、BF比、及び、ポリマーに組み込まれるDVBのレベルによって制御される。本発明の枝分れポリマーに対するBTFは0.01であるべきである。BTFは、一般的に、100より小さい。好適には0.01 BTF 50であり、より好適には0.1 BTF 10である。ポリマーの分枝の程度が充分に高い場合(即ち、DVB単位(2)の含量が0.10モルパーセントで、BFが0.75の場合)には、BTF<0.01は、四官能性の枝が多すぎ、ゲルの可能性を伴うポリマーを与えるであろう。
【0022】
本ポリマーでは、単位(1)は、少なくとも3個の炭素原子、好適には3個から20個までの炭素原子を有するアルファ−オレフィン(1’)から誘導されるのが好ましい。それらの例は、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、及び1−ドデセンを含む。最も好適なアルファ−オレフィンはプロピレンである。本発明では、これらのアルファ−オレフィンを単独で使用することもできるし、あるいは、それらのうちの2つもしくはそれ以上を組み合わせて使用することもできる。好適な組み合わせは、プロピレンと、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、及びオクテン−1等の4個から20個までの炭素原子を有する1つもしくはそれ以上のアルファ−オレフィンとの組み合わせである。本発明のポリマーでは、単位(1)は、少なくとも75モル%、より好適には少なくとも85モル%、最も好適には少なくとも90モル%の量で存在するのが好ましい。
【0023】
DVB誘導単位(2)は、ジビニルベンゼンまたはそれらのC1-10ヒドロカルビル置換誘導体(2’)から誘導され、p−ジビニルベンゼン、m−ジビニルベンゼン、o−ジビニルベンゼン、及びそれらの置換誘導体を含む。適当な置換基はメチルであり、好適には2または3位置で置換されたものである。本発明によるポリマーは、1種類のDVB化合物から誘導される単位を含んでいてよく、あるいは、種類の異なるDVB化合物の組み合わせから誘導される単位を含んでいてもよい。本発明によれば、それらのDVB化合物は、好適には、そのポリマーからあらゆる未反応のDVBを容易に取り除くことができるように使用される。未反応のDVBは、好適には、減圧、加熱、及びそれらの組み合わせを利用して取り除かれ、従って、好適なDVB化合物は、比較的低い沸点を有しており、及び/又は、その重合反応において使用された他の副産物または溶媒あるいは希釈剤から容易に分離することができる。DVB化合物は、オルト、メタ、及びパラジビニルベンゼンの混合物の形態で容易に入手することができる。好適なDVB化合物は、少なくとも50重量%のパラ−及びメタ−DVBを含んでおり、より好適には少なくとも75重量%のパラ−及びメタ−DVBを含んでいる。DVBまたはDVB混合物の工業(technical)グレード中に含まれ得る典型的な不純物は、m−及びp−エチルビニルベンゼン、スチレン、及びポリマーDVBsである。そのような混合物を、本ポリマーの調製において、及び、本発明の方法において使用することができる。望ましい場合には、代替的に、そのような混合物を更に精製してもよい。本発明のポリマーは、0.01モル%から5モル%まで、好適には0.02モルパーセントから4モルパーセントまで、より好適には0.05モルパーセントから2モルパーセントまで、最も好適には1モルパーセントまでのDVB単位(2)を含んでいる。
【0024】
本発明のポリマーは、更に、エチレン(3’)から誘導される単位(3)を含んでいる。本発明者らは、この方法におけるエチレンの使用が分枝を引き起こす上で必要なことを発見した。どんな特定の理論によっても縛られることを願うものではないが、本発明者らは、エチレンの不在下においては、また、使用される触媒のタイプによっては、DVBコンポーネントは、連鎖移動基として振る舞い、従って、図1A及び1Bに示されているような末端ビニル部分をもたらすポリマー鎖の端部にDVB残基が優勢的に現れ得るものと確信している。エチレンモノマーは、連鎖移動が起こる前のDVB挿入後における連鎖成長を再開するするのに役立つ。本生成物としてのポリマーにおけるエチレンのレベルは0.005モルパーセントから20モルパーセントを含めた20モルパーセントまで、一般的には0.01モルパーセントから20モルパーセントを含めた20モルパーセントまで、好適には0.05モルパーセントから10モルパーセントを含めた10モルパーセントまで、最も好適には0.1モルパーセントから10モルパーセントを含めた10モルパーセントまでである。このポリマーにおける単位(1)、(2)、及び(3)のモルパーセント値が本発明のポリマーの100パーセントを構成する。
【0025】
本発明による好適なポリマーは、少なくとも85モル%、より好適には少なくとも90モル%の単位(1)、0.02モル%から4モル%まで、より好適には0.05モル%から2モル%までの単位(2)、及び、0.05モル%から10モル%まで、より好適には0.1モル%から10モル%までのエチレンから誘導される単位を含む。
【0026】
本発明による非常に好適なポリマーは、プロピレンから、あるいは、プロピレンと4個から20個までの炭素原子を有する1つもしくはそれ以上のアルファ−オレフィンから誘導される単位(1)、p−ジビニルベンゼン、m−ジビニルベンゼン、またはo−ジビニルベンゼン、あるいはこれらのうちの2つもしくはそれ以上の混合物から誘導される単位(2)、及びエチレン(3’)から誘導される単位(3)を含んでいて、そのポリマーは、少なくとも85モル%の単位(1)、0.02モル%から4モル%までの単位(2)、及び0.05モル%から10モル%までの単位(3)を含んでおり、また、そのポリマーは、0 BF 0.50の範囲の分枝ファクターBFと、0.01 BTF 50の範囲の分枝タイプファクターBTFとを有している。これらの非常に好適なポリマーの中でもとりわけ好適なポリマーは、97モル%から99.5モル%までの単位(1)、0.05モル%から0.25モル%までの単位(2)、及び0.25モル%から2.9モル%までの単位(3)を含むポリマーである。これらの非常に好適なポリマーは、良好な加工性と高い上限使用温度と共に、イソ立体規則性が高いという有利な特性を兼ね備えている。
【0027】
本ポリマーは、フィルム、発泡体、熱成形、吹込み成形、及び射出成形の用途において必要になるような、それらを溶融成形プロセスに非常に適したものに為す溶融相に特徴を有している。本発明のポリマーは、これらの利点をもたらすこれまで以上に高い溶融強度の樹脂を提供する。更に、これらのポリマーは、例えばこれまで以上に安定した溶融プロセッシング、高いドローダウンプロセス中における一様な厚み、制御された発泡膨張、及び低めの溶融流量におけるこれまで以上に高いずり減粘を与えるひずみ硬化を示す。
【0028】
本発明のポリマーは、好適には、20,000から4,000,000までの間の重量平均分子量を有している。本ポリマーでの分子量分布(Mw/Mn)は、典型的には1.5まら20までの広い範囲で変えることができるが、好適には1.5から5.0までである。これらの分子量及び分子量分布は、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定される。本発明のポリマーの場合、分子量は、温度、モノマーの濃度、及び水素の使用等の処理条件を利用して変えることができる。
【0029】
本発明の別の実施態様によれば、少なくとも3個の炭素原子を有するアルファ−オレフィン(1’)から誘導される単位(1)、ジビニルベンゼンまたはそれらのC1-10ヒドロカルビル置換誘導体(2’)から誘導される単位(2)、及びエチレン(3’)から誘導される単位(3)を含むポリマーを、アルファ−オレフィン(1’)とジビニルベンゼンまたはそれらのC1-10ヒドロカルビル置換誘導体(2’)とのモル比が少なくとも10:1であり、ジビニルベンゼンまたはそれらのC1-10ヒドロカルビル置換誘導体(2’)とエチレン(3’)とのモル比が1:0.1から1:2000までの範囲であり、そして、アルファ−オレフィン(1’)とエチレン(3’)とのモル比が少なくとも4:1であって、好適には少なくとも10対1であるような重合条件下において、重合触媒の存在下で、アルファ−オレフィン(1’)、ジビニルベンゼン化合物(2’)、及びエチレン(3’)を接触させることにより調製する方法が提供される。この方法は、本発明によるポリマーを有利に生成する。
【0030】
本方法において、プロピレン、または、プロピレンと4個から20個までの炭素原子を有する1つもしくはそれ以上のアルファ−オレフィンからなるアルファ−オレフィン(1’)、p−ジビニルベンゼン、m−ジビニルベンゼン、またはo−ジビニルベンゼン、あるいはこれらのうちの2つもしくはそれ以上の混合物からなるジビニルベンゼン化合物(2’)、及びエチレン(3’)を接触させることが好適である。より好適には、そのような方法において、アルファ−オレフィン(1’)とジビニルベンゼン化合物(2’)とのモル比は少なくとも20:1であり、そして、ジビニルベンゼン化合物(2’)とエチレン(3’)とのモル比は1:0.5から1:1000までの範囲であって、より好適には1:0.5から1:50までの範囲である。非常に好適な方法は、ポリマーが粒子の形態で生成される重合方法である。そのような方法は、有利には、アルファ−オレフィン(1’)、好適にはプロピレンと、ジビニルベンゼン化合物(2’)とのモル比が少なくとも100:1であり、ジビニルベンゼン化合物(2’)とエチレン(3’)とのモル比が1:0.5から1:25までの範囲であり、そして、アルファ−オレフィン(1’)とエチレン(3’)とのモル比が少なくとも4:1であって、好適には少なくとも10対1であるようなバルクスラリー重合方法である。
【0031】
アルファ−オレフィン(1’)、DVB化合物(2’)、及びエチレン(3’)は、適当な重合触媒の存在下における適当な条件下で接触させられる。適当な重合触媒は、モノマー(1’)、(2’)、及び、場合によっては(3’)を重合させるべく活性化され得る、元素の周期表の3−10族に属する金属のあらゆる化合物または錯体を含む。それらの例は、以下の化学式:
【0032】
【化3】
Figure 2005504853
に相当する10族のジイミン誘導体を含み、ここで、
*はNi(II)またはPd(II)であり;
Kは、ハロ、ヒドロカルビル、またはヒドロカルビルオキシであり;そして
2個の窒素原子が架橋システムによって結合されている。
【0033】
そのような触媒は、J.Am.Chem.Soc.、118、頁267−268(1996年)、J.Am.Chem.Soc.、117、頁6414−6415(1995年)、及びOrganometallics、16、頁1514−1516、(1997年)で以前に開示されている。
【0034】
付加的な触媒は、+2、+3、または+4の形式(formal)酸化状態にある3族、4族、またはランタニド金属の誘導体を含む。好適な化合物は、1個から3個までのπ−結合型アニオンまたは中性配位子基を包含する金属錯体を含み、それらの配位子基は、環状または非環状の非局在化π−結合型アニオン配位子基であってよい。そのようなπ−結合型アニオン配位子基の典型例は、共役または非共役の環状または非環状のジエニル基、アリル基、ボラタベンゼン(boratabenzene)基、ホスホール、及びアレーン基である。「π−結合型」という用語は、その配位子基が、部分的に非局在化されたπ−結合からの電子を共有することにより遷移金属に結合されていることを意味している。
【0035】
この非局在化π−結合型基の各原子は、水素、ハロゲン、ヒドロカルビル、ハロヒドロカルビル、ヒドロカルビル−置換メタロイドラジカルからなる群から選択されるラジカルで独立的に置換されていてよく、ここで、そのメタロイドは元素の周期表の14族から選択され、そして、そのようなヒドロカルビル−またはヒドロカルビル−置換メタロイドラジカルは、15族または16族のヘテロ原子含有部分で更に置換されていてよい。「ヒドロカルビル」という用語には、C1-20の直鎖、枝分れ、及び環状のアルキルラジカル、C6-20の芳香族ラジカル、C7-20のアルキル−置換芳香族ラジカル、及びC7-20のアリール−置換アルキルラジカルが含まれる。更に、2つもしくはそれ以上のそのようなラジカルが一緒になって、部分的または完全に水素化された縮合環系を含む縮合環系を形成してよく、あるいは、それらがその金属と共にメタロ環を形成していてもよい。各ヒドロカルビル基が1個から20個までの炭素原子を有する適当なヒドロカルビル−置換オルガノメタロイドラジカルは、14族元素のモノ−、ジ−、またはトリ−オルガノメタロイドラジカルを含む。適当なヒドロカルビル−置換オルガノメタロイドラジカルの例は、トリメチルシリル、トリエチルシリル、エチルジメチルシリル、メチルジエチルシリル、トリフェニルゲルミル、及びトリメチルゲルミル基を含む。15族または16族のヘテロ原子含有部分の例は、アミン、ホスフィン、エーテルまたはチオエーテル部分、あるいはそれらの二価誘導体、例えば、遷移金属またはランタニド金属に結合されたアミド、ホスフィド、エーテルまたはチオエーテル基、及び、ヒドロカルビル基またはヒドロカルビル−置換メタロイド含有基に結合されたアミン、ホスフィド、エーテルまたはチオエーテル基を含む。
【0036】
適当なアニオン非局在化π−結合型基の例は、シクロペンタジエニル基、インデニル基、フルオレニル基、テトラヒドロインデニル基、テトラヒドロフルオレニル基、オクタヒドロフルオレニル基、ペンタジエニル基、シクロヘキサジエニル基、ジヒドロアントラセニル基、ヘキサヒドロアントラセニル基、デカヒドロアントラセニル基、ホスホール、及び、ボラタベンゼン基、並びに、それらのヒドロカルビル− シリル−(モノ−、ジ−、またはトリ(ヒドロカルビル)シリルを含む)置換誘導体を含む。好適なアニオン非局在化π−結合型基は、シクロペンタジエニル、ペンタメチルシクロペンタジエニル、テトラメチルシクロペンタジエニル、テトラメチル(トリメチルシリル)−シクロペンタジエニル、インデニル、2,3−ジメチルインデニル、フルオレニル、2−メチルインデニル、2−メチル−4−フェニルインデニル、テトラヒドロフルオレニル、オクタヒドロフルオレニル、及びテトラヒドロインデニルである。
【0037】
ホスフィンイミン/シクロペンタジエニル錯体は、EP−A−第890581号に開示されていて、化学式[(R***3−P=N]b**(Cp)(L13-bに相当し、ここで:
***は水素、ハロゲン、またはヒドロカルビルで例証される一価の配位子であり、あるいは、2個のR***基が一緒になって二価の配位子を形成しており、
**は4族の金属であり、
Cpは、シクロペンタジエニル、あるいは、同様な非局在化π−結合型基であり、
1は水素、ハロゲン、またはヒドロカルビルで例証される一価の配位子基であり、
bは1から3までの数であり;そして
nは1または2である。
【0038】
好適なクラスの触媒は、次の化学式:
LplMXmX’nX’’p、またはそれらのダイマー
に相当する遷移金属錯体であり、ここで:
Lpは、50個までの非水素原子を含有する、Mに結合されたアニオン非局在化π−結合型基であり、場合によっては2個のLp基が一緒に結合されて架橋構造を形成していてよく、更に、場合によっては、1個のLpがXに結合されていてよく;
Mは、+2、+3、または+4の形式酸化状態にある、元素の周期表の4族の金属であり;
Xは、Lpと一緒になってMと共にメタロ環を形成する、50個までの非水素原子の任意の二価の基であり;
X’は、20個までの非水素原子を有する任意の中性の配位子であり;
X’’は、存在毎に、40個までの非水素原子を有する一価のアニオン部分であり、場合によっては、2個のX’’基が一緒に共有結合されて、Mに結合された両原子価を有する二価のジアニオン部分を形成していてよく、または、場合によって、2個のX’’基が一緒に共有結合されて、M(このとき、Mは+2の酸化状態にある)にπ−結合された中性の共役または非共役ジエンを形成していてよく、あるいは、更に、場合によって、1個もしくはそれ以上のX’’基と1個もしくはそれ以上のX’基が一緒に結合されて、これにより、共にMに共有結合され、且つ、ルイス塩基の官能性によりそこへ配位された部分を形成していてよく;
lは0、1、または2であって、最も好適には2であり;
mは0または1であり;
nは0から3までの数であり;
pは0から3までの整数であり;そして
総和l+m+pは、2個のX’’基が一緒になって、Mにπ−結合された中性の共役または非共役ジエンを形成している場合を除き(この場合には、総和l+mがMの形式酸化状態に等しい)、Mの形式酸化状態に等しい。
【0039】
より好適な錯体は、1個か2個かいずれかのLp基を含む錯体である。2個のLp基、特には2個のシクロペンタジエニル誘導基を含有する後者の錯体は、それら2個のLp基を結合する架橋基を包含した錯体を含む。好適な架橋基は、化学式(ER* 2x、B(NR** 2)、またはB(NR** 22に相当する架橋基であり、ここで、Eはケイ素、ゲルマニウム、スズ、または炭素であり、R*は、存在毎に独立的に、水素、または、シリル、ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ、及びそれらの組み合わせから選択される基であって、そのR*は30個までの炭素原子またはケイ素原子を有しており、R**は、存在毎に独立的に、シリル、ヒドロカルビル、及びそれらの組み合わせから選択される基であって、そのR**は30個までの炭素原子またはケイ素原子を有しており、そして、xは1から8までである。好適には、R*は、存在毎に独立的に、メチル、エチル、プロピル、ベンジル、ブチル、フェニル、メトキシ、エトキシ、またはフェノキシであり、そして、R**はメチル、エチル、プロピル、ベンジル、またはブチルである。
【0040】
2個のLp基を含有する錯体の例は、次の化学式:
【0041】
【化4】
Figure 2005504853
に相当する化合物であり、ここで:
Mは、+2または+4の形式酸化状態にあるチタン、ジルコニウム、またはハフニウムであって、好適にはジルコニウムまたはハフニウムであり;
3は、存在毎に独立的に、水素、ヒドロカルビル、シリル、ゲルミル、シアノ、ハロ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、そのR3は20個までの非水素原子を有するものであり、あるいは、隣接したそれらのR3基が一緒になって二価の誘導体(即ち、ヒドロカルバジイル、シラジイル、またはゲルマジイル基)を形成し、これにより、縮合環系を形成しており、そして
X’’は、存在毎に独立的に、40個までの非水素原子のアニオン配位子基であり、あるいは、2個のX’’基が一緒になって40個までの非水素原子の二価アニオン配位子基を形成しており、もしくは、それらが合わさって、M(このとき、Mは+2の形式酸化状態にある)とのπ−錯体を形成する4個から30個までの非水素原子を有する共役ジエンを構成しており、そして
*、R**、E、及びxは以前に定義されている通りのものであって、好適には、(ER* 2)xはジメチルシランジイルまたはエチレンであり、そして、BNR** 2はジ(イソプロピル)アミノボランジイル、ジ(メチル)アミノボランジイル、ジ(フェニル)アミノボランジイル、ジ(トリル)アミノボランジイルである。
【0042】
前述の金属錯体は、立体規則性分子構造を有するポリマーの調製に特に適している。そのような能力においては、その錯体がCS対称性を有しているか、あるいはキラル立体剛性構造を有していることが好適である。その第一のタイプの例は、1個のシクロペンタジエニル基と1個のフルオレニル基等の異なる非局在化π−結合型の系を有する化合物である。Ti(IV)またはZr(IV)をベースとした同様な系が、シンジオタクチックオレフィンポリマーの調製で、エウェンらによるJ.Am.Chem.Soc.、110、頁6255−6256(1980年)に開示されている。キラル構造の例はracビス−インデニル錯体を含む。Ti(IV)またはZr(IV)をベースとした同様な系が、アイソタクチックオレフィンポリマーの調製で、ワイルドらによるJ.Organomet.Chem.、232、頁233−47(1982年)に開示されている。
【0043】
2個のπ−結合型基を含有する典型的な架橋配位子は:
ジメチルビス(シクロペンタジエニル)シラン、ジメチルビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)シラン、ジメチルビス(2−エチルシクロペンタジエン−1−イル)シラン、ジメチルビス(2−t−ブチルシクロペンタジエン−1−イル)シラン、2,2−ビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)プロパン、ジメチルビス(インデン−1−イル)シラン、ジメチルビス(テトラヒドロインデン−1−イル)シラン、ジメチルビス(フルオレン−1−イル)シラン、ジメチルビス(テトラヒドロフルオレン−1−イル)シラン、ジメチルビス(2−メチル−4−フェニルインデン−1−イル)−シラン、ジメチルビス(2−メチルインデン−1−イル)シラン、ジ(イソプロピル)アミノビス(シクロペンタジエン−1−イル)ボランジイル、ジ(イソプロピル)アミノビス(2−メチル−4−フェニルインデン−1−イル)−ボランジイル、ジ(イソプロピル)アミノビス(2−メチルインデン−1−イル)ボランジイル、ジメチル(シクロペンタジエニル)(フルオレン−1−イル)シラン、ジメチル(シクロペンタジエニル)(オクタヒドロフルオレン−1−イル)シラン、ジメチル(シクロペンタジエニル)(テトラヒドロフルオレン−1−イル)シラン、(1,1,2,2−テトラメチル)−1,2−ビス(シクロペンタジエニル)ジシラン、(1,2−ビス(シクロペンタジエニル)エタン、及びジメチル(シクロペンタジエニル)−1−(フルオレン−1−イル)メタン;である。
【0044】
好適なX’’基は、ヒドリド、ヒドロカルビル、シリル、ゲルミル、ハロヒドロカルビル、ハロシリル、シリルヒドロカルビル、及びアミノヒドロカルビル基から選択され、あるいは、2個のX’’基が一緒になって共役ジエンの二価誘導体を形成しており、もしくは、それらが別な具合に一緒になって中性のπ−結合型共役ジエンを形成している。最も好適なX’’基はC1-20ヒドロカルビル基である。
【0045】
本発明において使用するのに適した架橋錯体を含む2個のLp基を含有する錯体は:
ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、
ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジベンジル、
ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムメチルベンジル、
ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムメチルフェニル、
ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジフェニル、
ビス(シクロペンタジエニル)チタン−アリル、
ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムメチルメトキシド、ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムメチルクロライド、
ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、
ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)チタンジメチル、
ビス(インデニル)ジルコニウムジメチル、
インデニルフルオレニルジルコニウムジメチル、
ビス(インデニル)ジルコニウムメチル(2−(ジメチルアミノ)ベンジル)、
ビス(インデニル)ジルコニウムメチルトリメチルシリル、
ビス(テトラヒドロインデニル)ジルコニウムメチルトリメチルシリル、
ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムメチルベンジル、
ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジベンジル、
ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムメチルメトキシド、
ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムメチルクロライド、
ビス(メチルエチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、
ビス(ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジベンジル、
ビス(t−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、
ビス(エチルテトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、
ビス(メチルプロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジベンジル、
ビス(トリメチルシリルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジベンジル、
ジメチルシリル−ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、
ジメチルシリル−ビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)チタン(III)アリル、
ジメチルシリル−ビス(t−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジベンジル、
ジメチルシリル−ビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムビス(トリメチルシリル)、
(メチレン−ビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)チタン(III)2−(ジメチルアミノ)ベンジル、
(メチレン−ビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)チタン(III)2−(ジメチルアミノ)ベンジル、
ジメチルシリル−ビス(インデニル)ジルコニウムベンジルクロライド、
ジメチルシリル−ビス(2−メチルインデニル)ジルコニウムジメチル、
ジメチルシリル−ビス(2−メチル−4−フェニルインデニル)ジルコニウムジメチル、
ジメチルシリル−ビス(2−メチルインデニル)ジルコニウム−1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、
ジメチルシリル−ビス(2−メチル−4−フェニルインデニル)ジルコニウム(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、
ジメチルシリル−ビス(テトラヒドロインデニル)ジルコニウム(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、
ジ(イソプロピルアミノ)ボランジイルビス(2−メチル−4−フェニルインデニル)ジルコニウムジメチル、
ジメチルシリル−ビス(テトラヒドロフルオレニル)ジルコニウムビス(トリメチルシリル)、
(イソプロピリデン)(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジベンジル、及び
ジメチルシリル(テトラメチルシクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジメチル;
を含む。
【0046】
本発明において利用される金属錯体の更なるクラスは、先行する化学式LplMXmX’nX’’p、またはそれらのダイマーに相当し、ここで、Xは、Lpと一緒になってMと共にメタロ環を形成する50個までの非水素原子の二価の基である。
【0047】
好適な二価のX基は、非局在化π−結合型基に直接的に結びついた酸素、イオウ、ホウ素、または元素の周期表の14族のメンバーである少なくとも1つの原子と、Mに共有結合された窒素、リン、酸素、またはイオウからなる群から選択される異なる原子とを包含する30個までの非水素原子を含有する基を含む。
【0048】
本発明により使用されるそのような4族の金属配位錯体の一つの好適なクラスは、次の化学式:
【0049】
【化5】
Figure 2005504853
に相当するものであり、ここで:
Mはチタンまたはジルコニウムであり、好適には、+2、+3、または+4の形式酸化状態にあるチタンであり;
3は、存在毎に独立的に、水素、ヒドロカルビル、シリル、ゲルミル、シアノ、ハロ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、そのR3は20個までの非水素原子を有しており、あるいは、隣接したそれらのR3基が一緒になって二価の誘導体(即ち、ヒドロカルバジイル、シラジイル、またはゲルマジイル基)を形成し、これにより、縮合環系を形成しており、
各X’’は、ハロ、ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ、またはシリル基であって、その基は20個までの非水素原子を有しており、あるいは、2個のX’’基が一緒になって、中性のC5-30共役ジエンまたはそれらの二価誘導体を形成しており;
Yは−O−、−S−、−NR*−、−PR*−であり;及び、
ZはSiR* 2、CR* 2、SiR* 2SiR* 2、CR* 2CR* 2、CR*=CR*、CR* 2SiR* 2、GeR* 2、またはB(NR** 2)であり、ここで、R*及びR**は以前に定義した通りのものである。
【0050】
ここで使用するのに最も格別に好適な金属錯体は、以下の金属錯体である:
ジメチルシランビス(インデン−1−イル)ジルコニウムジメチル、
ジメチルシランビス(インデン−1−イル)ジルコニウム(II)1,3−ペンタジエン、
ジメチルシランビス(インデン−1−イル)ジルコニウム(II)1,4ジフェニル−1,3−ブタジエン、
ジメチルシランビス(2−メチル−4−フェニルインデン−1−イル)ジルコニウムジメチル、
ジメチルシランビス(2−メチル−4−フェニルインデン−1−イル)ジルコニウム(II)1,3−ペンタジエン、及び
ジメチルシランビス(2−メチル−4−フェニルインデン−1−イル)ジルコニウム(II)1,4ジフェニル−1,3−ブタジエン。
【0051】
本発明において利用される別のクラスの金属錯体は、WO−第02/38628号に開示されているような非メタロセン単一部位金属−配位子錯体である。これらの金属配位子錯体は、一般的に、アミン及びヘテロアリールまたは置換ヘテロアリール基を有するモノアニオン配位子を、反応物(例えばモノマー)と接触させるための混合が可能になる前に、もしくはそのような混合が可能になると同時に、適当な金属前駆体化合物と混合することにより得られる。それらの非メタロセン単一部位配位子は、次の一般式:
【0052】
【化6】
Figure 2005504853
により特徴付けすることができ、ここで、R1は、アルキル、置換アルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、ヘテロアルキル、置換へテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、置換へテロシクロアルキル、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、置換へテロアリール、及びそれらの組み合わせからなる群から非常に広く選択される。多くの実施態様では、R1は、その環に、通常、置換シクロアルキル、置換へテロシクロアルキル、置換アリール、及び置換へテロアリールからなる群から選択される4−8個の原子を有する環であり、そのようなR1は、次の一般式:
【0053】
【化7】
Figure 2005504853
により特徴付けることができ、ここで、Q1及びQ5は、Eが炭素及び窒素からなる群から選択され、そして、Q1及びQ5のうちの少なくとも一方が嵩高い(bulky)(少なくとも2個の原子を有するものとして定義される)ことを条件として、原子Eに対する環のオルト位置での置換基である。Q1及びQ5は、Q1とQ5が共にメチルであることはないことを条件として、アルキル、置換アルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、アリール、置換アリール、及びシリルからなる群から独立的に選択される。Q’’qは、qが1、2、3、4、または5であり、そして、Q’’が水素、アルキル、置換アルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、ヘテロアルキル、置換へテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、置換へテロシクロアルキル、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、置換へテロアリール、アルコキシル、アリールオキシル、シリル、ボリル、ホスフィノ、アミノ、チオ、セレノ、ハライド、ニトロ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されることを条件として、その環における付加的な可能な置換基を表している。Tは、R2及びR3が水素、アルキル、置換アルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、ヘテロアルキル、置換へテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、置換へテロシクロアルキル、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、置換へテロアリール、アルコキシル、アリールオキシル、シリル、ボリル、ホスフィノ、アミノ、チオ、セレノ、ハライド、ニトロ、及びそれらの組み合わせからなる群から独立的に選択されることを条件として、−CR23−及び−SiR23−からなる群から選択される架橋基である。J’’は、一般的に、ヘテロアリール及び置換へテロアリールからなる群から選択される。これらの配位子及びそれらの調製方法に関する特定の例がWO−第02/38628号に開示されている。
【0054】
望ましい配位子は、金属原子、イオン、化合物、または他の金属前駆体化合物と化合される。例えば、配位子は、反応物、活性化剤、スカベンジャー等と共に、金属または金属前駆体化合物と同時に反応容器に加えられてよい。更に、金属前駆体に加える前に、あるいは、金属前駆体の付加後に、例えば脱プロトン化反応または他のある修飾を通じて配位子を変性させることもできる。適当な金属前駆体化合物の1つのクラスは、一般式M(L)nにより特徴付けすることができ、ここで、Mはハフニウムまたはジルコニウムであり、そして、各Lは、ハライド(F、Cl、Br、I)、アルキル、置換アルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、ヘテロアルキル、置換へテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、置換へテロシクロアルキル、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、置換へテロアリール、アルコキシ、アリールオキシ、ヒドロキシ、ボリル、シリル、アミノ、アミン、ヒドリド、アリル、ジエン、セレノ、ホスフィノ、ホスフィン、カルボキシレート、チオ、1,3−ジオネート、オキサレート、カルボネート、ナイトレート、スルフェート、及びそれらの組み合わせからなる群から独立的に選択される。nは典型的には4である。ハフニウム金属は、典型的には、ある量のジルコニウムを不純物として含んでいることが広く知られている。適当なハフニウム及びジルコニウム前駆体の特定の例は、これらに限定するものではないが、HfCl4、Hf(CH2Ph)4、Hf(CH2CMe34、Hf(CH2SiMe34、Hf(CH2Ph)3Cl、Hf(CH2CMe33Cl、Hf(CH2SiMe33Cl、Hf(CH2Ph)2Cl2、Hf(CH2CMe32Cl2、Hf(CH2SiMe32Cl2、Hf(NMe24、Hf(NEt24、及びHf(N(SiMe322Cl2;ZrCl4、Zr(CH2Ph)4、Zr(CH2CMe34、Zr(CH2SiMe34、Zr(CH2Ph)3Cl、Zr(CH2CMe33Cl、Zr(CH2SiMe33Cl、Zr(CH2Ph)2Cl2、Zr(CH2CMe32Cl2、Zr(CH2SiMe32Cl2、Zr(NMe24、Zr(NEt24、Zr(NMe22Cl2、Zr(NEt22Cl2、及びZr(N(SiMe322Cl2を含む。これらの例のルイス塩基付加物もハフニウム前駆体として適当であり、例えばエーテル、アミン、チオエーテル、ホスフィン等がルイス塩基として適当である。
【0055】
配位子と金属前駆体化合物との比は、典型的には約0.01:1から約100:1までの範囲であり、より好適には約0.1:1から約10:1までの範囲である。
【0056】
配位子が金属前駆体化合物と混合されるときには、触媒となり得る金属−配位子錯体、あるいは、触媒となるために活性化する必要があり得る金属−配位子錯体が形成され得る。ここで検討されている金属−配位子錯体は2,1錯体または3,2錯体と呼ばれ、最初の数字は配位原子の数を表しており、2番目の数字はその金属に保持されている電荷を表している。従って、2,1錯体は、2個の配位原子と単一のアニオン電荷を有している。本発明の他の実施態様は、金属中心に対して一般的な3,2配位様式を有する錯体であり、3,2は、その金属の3つの配位部位を占めていて、それらの部位のうち2つがアニオン配位であり、残りの部位が中性のルイス塩基型配位である配位子を表している。
【0057】
先ず、2,1非メタロセン単一部位金属−配位子錯体について考察すると、これらの金属−配位子錯体は、以下の一般式:
【0058】
【化8】
Figure 2005504853
により特徴付けることができ、ここで、T、J’’、R1、L、xは1または2であり、そして、nは(xが1の場合には)典型的には3であり、また、nは(xが2の場合には)典型的には1または2である。式中のJ’’ヘテロアリールは、供与結合していてもよく、していなくてもよいが、結合しているものとして描かれている。
【0059】
次に、本発明の実践で使用される3,2金属−配位子非メタロセン単一部位錯体について説明すると、これらの金属−配位子錯体は、次の一般式:
【0060】
【化9】
Figure 2005504853
により特徴付けすることができ、ここで、
Mはジルコニウムまたはハフニウムであり;
1及びTは、上で定義されている通りのものであり;
J’’’は金属Mに結合されている2個の原子を伴う置換へテロアリールの群から選択され、それら2個の原子のうち少なくとも1つはヘテロ原子であって、J’’’の1つの原子が供与結合によりMに結合されている場合には、もう一方の原子は共有結合を通じて結合されており;そして、
1及びL2は、ハライド、アルキル、置換アルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、ヘテロアルキル、置換へテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、置換へテロシクロアルキル、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、置換へテロアリール、アルコキシ、アリールオキシ、ヒドロキシ、ボリル、シリル、アミノ、アミン、ヒドリド、アリル、ジエン、セレノ、ホスフィノ、ホスフィン、カルボキシレート、チオ、1,3−ジオネート、オキサレート、カルボネート、ナイトレート、スルフェート、及びそれらの組み合わせからなる群から独立的に選択される。
【0061】
非メタロセン単一部位金属−配位子錯体並びにそれらの調製方法に関する更に詳細な実施態様がWO−第02/8628号に開示されている。これらの錯体は、通常、共触媒または他の活性化手段の不在下では、触媒的に不活性である。しかし、すべての適当な触媒が共触媒の不在下で触媒的に不活性なわけではない。
【0062】
本発明の方法において、好適には、上述の触媒化合物と錯体は、活性化共触媒と組み合わせることにより、あるいは、遷移金属オレフィン重合錯体と共に使用するための当技術分野においてこれまでに知られている手段等の活性化技術の使用と組み合わせることにより、触媒的に活性に為される。ここで使用するのに適した活性化共触媒は、ポリマーまたはオリゴマーのアルモキサン、特にはメチルアルモキサン、トリイソブチルアルミニウム変性メチルアルモキサン、またはイソブチルアルモキサン;C1-30ヒドロカルビル置換13族化合物等の中性ルイス酸、特には、各ヒドロカルビルまたはハロゲン化ヒドロカルビル基に1個から10個までの炭素を有するトリ(ヒドロカルビル)アルミニウム−またはトリ(ヒドロカルビル)ホウ素化合物、及びそれらのハロゲン化(過ハロゲン化を含む)誘導体、より格別には過フッ素化トリ(アリール)ホウ素化合物、最も格別にはトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン;非ポリマー相溶性非配位イオン形成化合物(酸化条件下におけるそのような化合物の使用を含む)、特には相溶性非配位アニオンのアンモニウム−、ホスホニウム−、オキソニウム−、カルボニウム−、シリリウム−、またはスルホニウム−塩の使用、あるいは、相溶性非配位アニオンのフェロセニウム塩の使用;バルク電気分解(以降でもっと詳細に説明される);及び、前述の活性化共触媒及び技術の組み合わせを含む。好適なイオン形成化合物は、テトラキス(置換アリール)ボレートのトリ(C1-20ヒドロカルビル)アンモニウム塩であり、特にはテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートである。前述の活性化共触媒及び活性化技術は、以下の参考文献で、種類の異なる金属錯体に関してこれまでに教示されている:EP−A−第277,003号、US−A−第5,153,157号、US−A−第5,064,802号、US−A−第5,321,106号、US−A−第5,721,185号、US−A−第5,350,723号、US−A−第5,425,872号、US−A−第5,625,087号、US−A−第5,883,204号、US−A−第5,919,983号、US−A−第5,783,512号、WO第96/28480号、WO第99/15534号、及びWO第99/42467号。
【0063】
中性ルイス酸の組み合わせ、特には、各アルキル基に1個から4個までの炭素を有するトリアルキルアルミニウム化合物と各ヒドロカルビル基に1個から20個までの炭素を有するハロゲン化トリ(ヒドロカルビル)ホウ素化合物、特にはトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとの組み合わせ、更に、そのような中性ルイス酸混合物とポリマーまたはオリゴマーのアルモキサンとの組み合わせ、及び、単一の中性ルイス酸、特にはトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとポリマーまたはオリゴマーのアルモキサンとの組み合わせは、格別に望ましい活性化共触媒である。4族の金属錯体:トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン:アルモキサンの好適なモル比は、1:1:1から1:10:30までであり、より好適には1:1:1.5から1:5:10までである。
【0064】
本発明の一つの実施態様における共触媒として役立つ適当なイオン形成化合物は、プロトンを供与することができるブレーンステッド酸であるカチオン、及び相溶性の非配位アニオンA-を含む。本明細書で使用する場合、「非配位」という用語は、4族金属含有前駆錯体及びそれから誘導される触媒性誘導体に配位しないか、あるいは、そのような錯体に弱くしか配位されず、従って、中性ルイス塩基によって置換されるだけの充分な反応活性を残したままであるかのいずれかであるアニオンまたは物質を意味している。非配位アニオンは、詳細には、カチオン金属錯体における電荷平衡化アニオンとして機能したときに、そのカチオンにアニオン置換基またはそれのフラグメントを移さず、これにより中性の錯体を形成するアニオンを指している。「相溶性アニオン」は、初めに形成された錯体が分解するときに減成して中性にならず、その後の望ましい重合やその錯体の他の使用の妨げとならないアニオンである。
【0065】
好適なアニオンは、電荷担持金属またはメタロイドコア(metalloid core)を包含した単一配位錯体を含んだものであり、そのアニオンは、それら2つのコンポーネントが化合されたときに形成され得る活性な触媒種(上述の金属カチオン)の電荷を平衡化することができる。また、そのアニオンは、オレフィン化合物、ジオレフィン化合物、及びアセチレン的に不飽和な化合物、あるいは、エーテルまたはニトリル等の他の中性ルイス塩基によって置換されるだけの充分な反応活性を有しているべきである。適当な金属は、これらに限定するものではないが、アルミニウム、ガリウム、ニオブまたはタンタルを含む。また、適当なメタロイドは、これらに限定するものではないが、ホウ素、リン、及びケイ素を含む。単一の金属またはメタロイド原子を含有した配位錯体を含むアニオンを包含した化合物は、勿論、広く知られており、多くのもの、特には、アニオン部分に単一のホウ素原子を含有した化合物は、商業的に入手することができる。
【0066】
好適には、そのような共触媒は、次の一般式:
(L*−H)d +(A)d -
で表すことができ、ここで:
*は中性ルイス塩基であり;
(L*−H)+はL*の共役ブレーンステッド酸であり;
d-はd−の電荷を有する非配位相溶性アニオンであり;そして
dは1から3までの整数である。
【0067】
より好適には、Ad-は次の化学式:
[M’Q4-
に相当し、ここで:
M’は+3の形式酸化状態にあるホウ素またはアルミニウムであり;そして、
Qは、存在毎に独立的に、ヒドリド、ジアルキルアミノ、ハライド、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシド、ハロ−置換ヒドロカルビル、ハロ−置換ヒドロカルビルオキシ、及びハロ−置換シリルヒドロカルビルラジカル(過ハロゲン化ヒドロカルビル−過ハロゲン化ヒドロカルビルオキシ−、及び過ハロゲン化シリルヒドロカルビルラジカルを含む)から選択され、そして、20個までの炭素を有する上述のQは、1より多くは存在しないことを条件として、Qハライドである。適当なヒドロカルビルオキシドQ基の例が米国特許第5,296,433号に開示されている。
【0068】
より好適な一つの実施態様では、dは1であり、即ち、その対イオンは単一の負電荷を有しており、A-である。本発明の触媒を調製するのに特に有用なホウ素を含有する活性化共触媒は次の一般式:
(L*−H)+(BQ4-
で表すことができ、ここで:
*は以前に定義されている通りのものであり;
Bは3の形式酸化状態にあるホウ素であり;そして、
Qは、20個までの非水素原子のヒドロカルビル−、ヒドロカルビルオキシ−、フルオロヒドロカルビル−、フルオロヒドロカルビルオキシ−、ヒドロキシヒドロカルビル−、ジヒドロカルビルアルミニウムオキシヒドロカルビル−、またはフッ素化シリルヒドロカルビル−基である。更に一層好適な一つの実施態様では、少なくとも1の存在において、好適には存在毎に、Qは、部分的または完全にフッ素化されたアリール基であり、特にはペンタフルオロフェニル基である。
【0069】
好適なルイス塩基塩は、トリ−及びジ置換アンモニウム及びホスホニウム塩、ジ置換オキソニウム及びスルホニウム塩であり、より好適には、1個もしくはそれ以上のC12-40アルキル基を含有するトリアルキル−アンモニウム−またはジアルキルアリールアンモニウム−塩である。後者の共触媒は、遷移金属化合物と錯体との組み合わせにおいて使用するのに特に適していることが明らかになっている。
【0070】
好適なトリアルキルアンモニウムカチオンは、メチルジオクタデシルアンモニウム及びジメチルオクタデシルアンモニウムである。付加重合触媒に対する活性化共触媒として上述のブレーンステッド酸塩を使用することは、当技術分野において既知であり、米国特許第5,064,802号、第5,919,983号、第5,783,512号、WO−第96/28480号等に開示されている。好適なジアルキルアリールアンモニウムカチオンは、フルオロフェニルジオクタデシルアンモニウム−、ペルフルオロ−フェニルジオクタセシルアンモニウム−、及びp−トリフルオロメチルフェニルジ(オクタデシル)アンモニウムカチオンである。特定の共触媒、特にはボレートアニオンにヒドロキシフェニル配位子を含有する共触媒は、US−A−第5,783,512号及びWO−第96/28480号で教示されているように、活性な触媒組成物を形成するため、その重合混合物または触媒組成物にルイス酸、特にはトリアルキルアルミニウム化合物を付加する必要があり得ることに留意すべきである。
【0071】
別の適当なイオン形成活性化共触媒は、カチオン酸化剤と、次の化学式:
(Oxe+d(Ad-e
で表される非配位相溶性アニオンとの塩を含み、ここで:
Oxe+は、e+の電荷を有するカチオン酸化剤であり;
eは1から3までの整数であり;そして、
d-とdは、以前に定義されている通りのものである。
【0072】
カチオン酸化剤の例は:フェロセニウム、ヒドロカルビル−置換フェロセニウム、Ag+、またはPb+2を含む。Ad-の好適な実施態様は、活性化共触媒、特にはテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを含有するブレーンステッド酸に関して以前に定義されているアニオンである。付加重合触媒に対する活性化共触媒として上述の塩を使用することは、当技術分野において既知であり、米国特許第5,321,106号に開示されている。
【0073】
別の適当なイオン形成活性化共触媒は、カルベニウムイオンと、次の化学式:
(C)+-
で表される非配位相溶性アニオンとの塩である化合物を含み、ここで:
(C)+はC1-20カルベニウムイオンであり;そして、
-は以前に定義されている通りのものである。好適なカルベニウムイオンは、トリチルカチオン、即ち、トリフェニルメチリウムである。付加重合触媒に対する活性化共触媒として上述のカルベニウム塩を使用することは、当技術分野において既知であり、米国特許第5,350,723号に開示されている。
【0074】
更なる適当なイオン形成活性化共触媒は、シリリウムイオンと、次の化学式:
3Si(X’)q +-
で表される非配位相溶性アニオンとの塩である化合物を含み、ここで:
3はC1-10ヒドロカルビルであり、そして、X’、q、及びA-は以前に定義されている通りのものである。
【0075】
好適なシリリウム塩活性化共触媒は、トリメチルシリリウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート、トリエチルシリリウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート、及びそれらのエーテル置換付加物である。付加重合触媒に対する活性化共触媒として上述のシリリウム塩を使用することは、当技術分野において既知であり、米国特許第5,625,087号に開示されている。
【0076】
アルコール、メルカプタン、シラノール、及びオキシムとトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとの特定の錯体も有効な触媒活性化剤であり、本発明により使用することができる。そのような共触媒が米国特許第5,296,433号に開示されている。
【0077】
WO第99/42467号に開示されている別のクラスの適当な触媒活性化剤は、次の化学式:
【0078】
【化10】
Figure 2005504853
に相当するエキスパンド(expanded)アニオン化合物であり、ここで:
1は電荷+a1のカチオンであり、
1は、水素原子を数に入れずに1個から50個まで、好適には1個から30個までの原子のアニオン基であって、更に、2つもしくはそれ以上のルイス塩基部位を含んでおり;
1は、存在毎に独立的に、Z1の少なくとも1つのルイス塩基部位に配位されたルイス酸であり、そして、場合によっては、2個またはそれ以上のそのようなJ1基が多数のルイス酸官能性を有する部分に一緒に結合されていてよく、
1は2から12までの数であり、そして、
1、b1、c1、及びd1は、a1×b1がc3×d1に等しいことを条件として、1から3までの整数である。
【0079】
前述の種々の共触媒(イミダゾリド、置換イミダゾリド、イミダゾリニド、置換イミダゾリニド、ベンゾイミダゾリド、または置換ベンゾイミダゾリドアニオンを有するものにより例証)は、以下の如く:
【0080】
【化11】
Figure 2005504853
に図式的に描くことができ、ここで:
1+は以前に定義されている通りの一価のカチオンであって、好適には、1個または2個のC10-40アルキル基を含有するトリヒドロカルビルアンモニウムカチオンであり、特にはメチルビス(テトラデシル)アンモニウム−またはメチルビス(オクタデシル)アンモニウム−カチオンであり、
8は、存在毎に独立的に、水素を数に入れずに30個までの原子の、水素またはハロ、ヒドロカルビル、ハロカルビル、ハロヒドロカルビル、シリルヒドロカルビル、またはシリル(モノ−、ジ−、またはトリ(ヒドロカルビル)シリルを含む)基であって、好適にはC1-20アルキルであり、そして、
1はトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランまたはトリス(ペンタフルオロフェニル)アルミナンである。
【0081】
更なるクラスの適当な活性化共触媒は、次の化学式:
[M’’Q1 2L’l'+(Arf 3M’Q2-
に相当するカチオン13族塩を含み、ここで:
M’’はアルミニウム、ガリウム、またはインジウムであり;
M’はホウ素またはアルミニウムであり;
1はC1-20ヒドロカルビルであって、場合によっては、存在毎に独立的に、水素以外に1個から20個までの原子を有するヒドロカルビルオキシ、ヒドロカルビルシロキシ、ヒドロカルビルシリルアミノ、ジ(ヒドロカルビルシリル)アミノ、ヒドロカルビルアミノ、ジ(ヒドロカルビル)アミノ、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィノ、またはヒドロカルビルスルフィド基である1個もしくはそれ以上の基で置換されており、あるいは、場合によって、2個もしくはそれ以上のQ1基が相互に共有結合されて、1つもしくはそれ以上の縮合環または環系を形成していてよく;
2は、場合によって1個もしくはそれ以上のシクロアルキルまたはアリール基で置換されたアルキル基であって、そのQ2は1個から30個までの炭素を有しており;
L’はモノデンテートまたはポリデンテートルイス塩基であって、好適には、L’は、オレフィンモノマーで置換され得るように金属錯体に可逆的に配位されており、より好適には、L’はモノデンテートルイス塩基であり;
l’は、ルイス塩基部分、L’の数を指示するゼロより大きな数字であり、及び、
Arfは、存在毎に独立的に、アニオン配位子基であり;好適には、Arfは、ハライド、C1-20ハロヒドロカルビル、及びQ1配位子基からなる群から選択され、より好適には、Arfは、1個から30個までの炭素原子のフッ素化ヒドロカルビル部分であり、最も好適には、Arfは、6個から30個までの炭素原子のフッ素化芳香族ヒドロカルビル部分であり、そして、最も格別に好適には、Arfは、6個から30個までの炭素原子の過フッ素化芳香族ヒドロカルビル部分である。
【0082】
前述の13族金属塩の例は、次の化学式:[M’’Q1 2L’l'+(Arf 3BQ2-に相当するアルミシニウムトリス(フルオロアリール)ボレートまたはガリシニウムトリス(フルオロアリール)ボレートであって、式中のM’’はアルミニウムまたはガリウムであり;Q1はC1-20ヒドロカルビル、好適にはC1-8アルキルであり;Arfは、ペルフルオロアリール、好適にはペンタフルオロフェニルであり;そして、Q2はC1-8アルキル、好適にはC1-8アルキルである。より好適には、Q1とQ2は同一のC1-8アルキル基であり、最も好適にはメチル、エチル、またはオクチルである。
【0083】
前述の種々の活性化共触媒を組み合わせて使用することもできる。一つの特に好適な組み合わせは、各ヒドロカルビル基に1個から4個までの炭素を有するトリ(ヒドロカルビル)アルミニウムまたはトリ(ヒドロカルビル)ボラン化合物、あるいは、アンモニウムボレート化合物と、オリゴマーまたはポリマーのアルモキサン化合物との混合である。また、望ましい場合には、エキスパンドアニオン(expand anion)共触媒も、各ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ、またはシリル基に1個から20個までの非水素原子を有するオリゴマーまたはポリマーのアルモキサン化合物、トリ(ヒドロカルビル)アルミニウム化合物、ジ(ヒドロカルビル)(ヒドロカルビルオキシ)アルミニウム化合物、ジ(ヒドロカルビル)(ジヒドロカルビル−アミド)アルミニウム化合物、ビス(ジヒドロカルビル−アミド)(ヒドロカルビル)アルミニウム化合物、ジ(ヒドロカルビル)アミド(ジシリル)アルミニウム化合物、ジ(ヒドロカルビル)アミド(ヒドロカルビル)(シリル)アルミニウム化合物、ビス(ジヒドロカルビルアミド)(シリル)アルミニウム化合物、または前述のそれら化合物の混合物と組み合わせて使用することができる。これらのアルミニウム化合物は、重合混合物から酸素、水、及びアルデヒド等の不純物を捕捉するそれらの有益な能力、並びに、ヒドロキシル基と反応するそれらの有益な能力、あるいは、それらの化合物またはそれらの反応性誘導体の非活動的反応官能性の故に有用に使用される。
【0084】
好適なアルミニウム化合物は、C1-20トリアルキルアルミニウム化合物、特にはそのアルキル基がエチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、ペンチル、ネオペンチル、またはイソペンチルであるC1-20トリアルキルアルミニウム化合物、アルキル基に1−6個の炭素を含有し、且つ、アリール基に6個から18個までの炭素を含有するジアルキル(アリールオキシアルミニウム化合物(特には、(3,5−ジ(t−ブチル)−4−メチルフェノキシ)ジイソブチルアルミニウム)、メチルアルモキサン、変性メタルモキサン(methalumoxane)、特にはイソブチル変性アルモキサン、及び、トリ(エチルアルミニウム)−、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン−、またはトリス(ペンタフルオロフェニル)アルミニウム−変性アルモキサン、あるいはそれらの担持型誘導体を含む。(後者の組成物はこれまでに知られており、WO第99/15534号に開示されている。)付加的な種は、米国特許第6,211,111号及び第6,214,760号に開示されているようなアルミニウム含有ルイス酸の混合物を含む。
【0085】
使用される触媒/共触媒のモル比は、好適には1:10,000から100:1までの範囲であり、より好適には1:5000から10:1までの範囲であり、最も好適には1:1000から1:1までの範囲である。アルモキサンは、活性化共触媒として単独で使用される場合、大量に用いられ、一般的には、モルベースで金属錯体の量の少なくとも100倍の量が用いられる。トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランは、活性化共触媒として使用される場合、金属錯体に対して0.5:1から10:1までのモル比で用いられ、より好適には1:1から6:1まで、最も好適には1:1から5:1までのモル比で用いられる。それ以外の活性化触媒は、一般的には、金属錯体と略等モルの量で使用される。一般的に、この重合方法は、チーグラー−ナッタ型またはカミンスキー−シン型重合反応に対して先行技術で広く知られた条件、即ち、0−250℃の温度、好適には30℃から200℃までの温度で、且つ、大気圧から10,000気圧までの圧力で達成されることができる。望ましい場合には、懸濁重合、溶液重合、スラリー重合、気相重合、固相粉末重合、あるいは他の方法条件を使用することができる。
【0086】
その方法が気相重合方法またはスラリー重合方法のときには、担体、特にはシリカ、アルミナ、またはポリマー(特にはポリ(テトラフルオロエチレン)またはポリオレフィン)が使用されてよく、また、使用するのが望ましい。担体は、好適には、(金属をベースとした)触媒:担体の重量比が1:106から1:103までになるような量で使用され、より好適には1:106から1:104までになるような量で使用される。
【0087】
気相重合方法において使用する場合、好適には、担持型触媒は、約20μmから約200μmまでのメジアン粒径を有しており、より好適には約30μmから約150μmまで、最も好適には約50μmから約100μmまでのメジアン粒径を有している。スラリー重合方法において使用する場合、好適には、担持型触媒は、約1μmから約200μmまでのメジアン粒径を有しており、より好適には約5μmから約100μmまで、最も好適には約10μmから約80μmまでのメジアン粒径を有している。
【0088】
殆どの重合反応の場合、使用される触媒:重合可能な化合物のモル比は、10-12:1から10-1:1までであり、より好適には10-9:1から10-5:1までである。
【0089】
溶液重合で使用するのに適した溶媒は、それらの使用に際して遭遇する方法条件下で実質的に不活性な液体である。それらの例は、直鎖及び枝分れ鎖の炭化水素、例えばイソブタン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、及びそれらの混合物等;環式及び脂環式炭化水素、例えばシクロヘキサン、シクロヘプタン、メチルシクロヘキサン、メチルシクロヘプタン、及びそれらの混合物等;過フッ素化C4-10アルカン等の過フッ素化炭化水素、及び、アルキル−置換芳香族化合物、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、及びエチルベンゼン等;を含む。また、適当な溶媒は、モノマーとして作用し得る少なくとも3個の炭素原子を有する液体アルファ−オレフィンも含む。
【0090】
本発明のポリマーの調製において使用される触媒組成物は、そこで重合が行われる溶媒または希釈剤に必須コンポーネントを加えることにより、均一系触媒として調製されてよい。また、触媒組成物は、無機または有機の粒状固体に必須コンポーネントを吸着、堆積、または化学的に付着させることにより、不均一系触媒として調製及び使用されてもよい。そのような固体の例は、シリカ、シリカゲル、アルミナ、粘土、エキスパンド粘土(エアロゲル)、アルミノシリケート、トリアルキルアルミニウム化合物、及び、有機または無機のポリマー材料、特にはポリオレフィンを含む。一つの好適な実施態様では、不均一系触媒は、無機化合物、好適にはトリ(C1-4アルキル)アルミニウム化合物を、活性化共触媒、特にはヒドロキシアリール(トリスペンタフルオロフェニル)ボレートのアンモニウム塩、例えば、(4−ヒドロキシ−3,5−ジtertーブチルフェニル)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレートまたは(4−ヒドロキシフェニル)−トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレートのアンモニウム塩等と反応させることにより調製される。この活性化共触媒は、共沈、インビビション、噴霧、または同様な技術と、その後に行われるあらゆる溶媒または希釈剤の除去により担体上に堆積される。活性化共触媒の付加後、または付加と同時、もしくは付加前のいずれかのタイミングで、その担体に金属錯体を同じく吸着、堆積、または化学的に付着させることにより、金属錯体が担体に加えられる。
【0091】
好適な粒子形成プロセス、即ちスラリー重合方法または気相重合方法、より好適にはスラリー方法では、触媒組成物は、不均一な形態または担持された形態で使用される。実際的な制限として、スラリー重合は、そこではポリマー生成物が実質的に溶解しない液体希釈剤中において起こる。好適には、スラリー重合用の希釈剤は、5個未満の炭素原子を有する1種類もしくはそれ以上の炭化水素である。望ましい場合には、希釈剤全体として、もしくは希釈剤の一部として、エタン、プロパン、またはブタン等の飽和炭化水素を使用することができる。同様に、そのα−オレフィンモノマーまたは種々の異なるα−オレフィンモノマーの混合物(1’)を、液体希釈剤全体として、もしくは液体希釈剤の一部として好適に使用することもできる。最も好適には、希釈剤のうち少なくとも大部分は、重合されるべき少なくとも3個の炭素原子を有する1種類もしくは複数のα−オレフィンモノマーを含んでいる。望ましい場合には、当技術分野において既知の技術を用いて、分散剤、特にはエラストマーを希釈剤に溶解してもよい。
【0092】
好適なスラリー方法は、約0℃から、結果として生じるポリマーが不活性な重合媒質中に実質的に溶けるようになる温度より僅かに低い温度までの温度で実施される。好適な温度は、約0℃から約90℃まで、より好適には約75℃までである。溶液方法は、結果として生じるポリマーが不活性な溶媒中に溶ける温度から約275℃までの温度で実施される。好適には、溶液重合温度は、約75℃から、より好適には約80℃から、約200℃まで、より好適には約160℃までの範囲である。溶液及びスラリー方法は、通常、約1バールから100バールまでの間の圧力で実施される。気相重合での典型的な操作条件は、20℃から90℃まで、より好適には20℃から75℃までである。気相方法の場合、その圧力は、典型的には、大気圧以下から100バールまでである。本発明の方法では、ポリマーが粒子の形態で、即ち、気相またはスラリー方法で調製されるのが好適であり、あるいは、重合希釈剤中に溶解された形態で、即ち、溶液または高圧方法で調製されるのが好適であり、そして、ポリマーが重合希釈剤中における粒子のスラリーの形態で調製されるのが一層好適である。
【0093】
重合触媒は、そのまま、もしくは、予備重合に掛けた後に使用することができる。予備重合は、少量の1種類もしくはそれ以上の重合可能なモノマーを触媒と接触させることによる等、あらゆる既知の方法によって実施することができる。予備重合で使用できるモノマーは、特に制限がなく、モノマー(1’)、(2’)、及び(3’)を含む。予備重合では、その後の重合で使用されるものと同じモノマーを使用することが好ましい。予備重合温度は、通常、−20℃から100℃までの範囲であり、好適には−10℃から70℃までの範囲であり、より好適には0℃から約50℃までの範囲である。
【0094】
予備重合は、大気圧または高圧下において、バッチ方式もしくは連続的な仕方で実施されてよい。また、予備重合は、水素等の分子量調節剤の存在下において実施されてよい。予備重合は、溶媒または希釈剤の不在下または存在下において実施される。溶媒または希釈剤を使用する場合、その溶媒または希釈剤は、好適には、本重合方法に関して説明されているもの等の不活性な炭化水素である。予備重合は、典型的には、固形の予備重合された触媒を形成するために実施され、即ち、ポリマーが触媒粒子上に形成され、その固形予備重合触媒は、固形触媒1g当たり0.1gから100gまでのポリマー、好適には触媒組成物1g当たり1gから10gまでのポリマーを有している。予備重合された触媒の典型的な粒径は1μmから200μmまでの範囲、好適には10μmから100μmまでの範囲である。
【0095】
常に、個々の成分並びに回収された触媒コンポーネントは、酸素及び湿気から保護されなければならない。従って、それらの触媒コンポーネント及び触媒は、酸素及び湿気のない雰囲気下で調製及び回収されなければならない。それ故、好適には、それらの反応は、乾燥した、例えば窒素等の不活性ガスの存在下において実施される。
【0096】
重合は、バッチ方式の重合方法または連続的な重合方法として実行されてよい。連続的な方法が好適であり、そのときには、触媒、モノマー、及び、場合によって溶媒が反応ゾーンに連続的に供給され、そして、ポリマー生成物が、そこから連続的に取り出される。
【0097】
本発明の範囲を決して制限する意味でなく、そのような重合方法を実行するための一つの手段は以下の通りである:攪拌タンク反応器内へ、重合すべきモノマーが、溶媒または希釈剤及び任意の連鎖移動剤と共に、連続的に導入される。反応器は、何らかの溶媒または付加的な希釈剤、及び、溶解されたポリマーまたは粒子の形態のポリマーと共に、実質的にポリマーからなる液相を包含する。(場合によっては担体上の)触媒及び共触媒が、その反応器の液相に連続的に導入される。反応器の温度及び圧力は、溶媒/モノマー比や触媒の付加速度を調節することにより、並びに、冷却または加熱コイル、ジャケット、あるいはそれらの両方により制御され得る。重合速度は、触媒の付加速度により制御される。本発明の方法において使用されるべきモノマーのモル比の範囲内で、ポリマー生成物中における単位(1)、(2)、及び(3)の含量が、反応器内におけるモノマーの相対的な比により決定され、その相対的な比は、これらのコンポーネントを反応器へ送る個々の速度を巧みに操作することにより制御される。ポリマー生成物の分子量は、場合によっては、当技術分野において広く知られているように、温度やモノマー濃度等の他の重合変数を調節することにより、あるいは、反応器へ導入される水素の流れ等、先述の連鎖移動剤により制御される。反応器流出液は、水等の触媒不活化剤と接触させられる。ポリマー溶液またはポリマースラリーは、場合によって加熱され、そして、ポリマー生成物は、ガス状のモノマー並びに残存する溶媒または希釈剤を減圧下でフラッシングして取り除き、必要な場合には、更に、脱揮発成分押出機等の装置内における揮発成分の除去を実行することにより回収される。連続的な方法の場合、触媒及びポリマーの反応器内における平均滞留時間は、一般的に約5分から8時間までであり、好適には10分から6時間までである。
【0098】
更に、ポリマーまたは触媒が反応器の壁部に凝集または固着するのを防ぐため、帯電防止剤が反応器内に導入されてよい。
【0099】
そのような重合方法により調製されたポリマーは、UV安定剤、酸化防止剤、滑止め剤、またはアンチブロッキング剤等のあらゆる通常の添加剤と組み合わされてよく、そして、それらの添加剤は、通常の仕方で加えることができ、例えば、重合反応器の下流で加えてもよいし、あるいは、押出しステップまたは成形ステップで加えてもよい。
【0100】
少なくとも1つの付加的なポリマーと共に本発明のいずれかのポリマーを含む混合物も本発明の態様である。本発明のポリマーを他の熱可塑性樹脂と混合して使用することができる。他の熱可塑性樹脂の例は、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、縮合シリーズの高分子量ポリマー、及び付加重合シリーズの高分子量ポリマーを含む。ポリオレフィン樹脂の典型的な例は、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリ−3−メチルブテン−1、ポリ−4−メチルペンテン−1、コモノマーコンポーネントとして1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチルペンテン−1、及び3−メチルブテン−1を使用することにより得られる直鎖低密度ポリエチレン、エチレン−ビニルアセテートコポリマー、鹸化エチレン−ビニルアセテートコポリマー、エチレン−アクリル酸コポリマー、エチレン−アクリル酸エステルコポリマー、エチレンイオノマー、及びポリプロピレンを含む。ポリスチレン樹脂の典型的な例は、一般用ポリスチレン、アイソタクチックポリスチレン、及び(ゴム変性)耐衝撃性ポリスチレンを含む。縮合シリーズ高分子量ポリマーの典型的な例は、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、6−ナイロン及び6,6−ナイロン等のポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、及びポリフェニレンスルフィド樹脂を含む。付加重合シリーズ高分子量ポリマーの典型的な例は、極性ビニルモノマーから得られるポリマー、及び、ジエンモノマーから得られるポリマー、典型的には、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、アクリロニトリル−ブタジエンコポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー、ジエン鎖が水素化されているジエンポリマー、及び熱可塑性エラストマーを含む。これらの熱可塑性樹脂の中でもとりわけポリオレフィン樹脂が好適である。
【0101】
本発明は、本発明のいずれかのポリマー組成物または本発明の方法により調製されるいずれかのポリマー組成物の熱成形品、射出成形品、押出し成形品、注型成形品、吹込み成形品、ブローン成形品、発泡成形品、または成形品であるあらゆる物品を含む。発泡体、フィルム、または繊維であるあらゆる物品が特に好適である。
【0102】
本発明のポリマー及びそれらを含む組成物は、好適なことに、改善された溶融強度を有しており、従って、すべてが当分野における技術の範囲内である射出吹込み成形、高速エクストルージョンコーティング、熱成形、フィルム、発泡体、プロフィールエクストルージョン、及び多層コエクストルージョン等、溶融強度が高いほど有利な成形操作にとって非常に望ましい。
【0103】
次に、本発明を実施例に関して更に詳細に説明する。
【実施例】
【0104】
本発明のポリマーの特性を決定するために使用した方法は以下の通りである。
【0105】
ポリマーの組成を決定するためにNMR分光法を用いることは広く知られている。ASTM D 5017−91、「NMRと巨大分子(NMR and macromolecules)」、ACSシンポジウム第247回、J.C.ランドール編集、Am.Chem.Soc.、ワシントンDC、1984年、第9章におけるJ.C.ランドールら、及び、「ポリマーシーケンスの決定(Polymer Sequence Determination)」、Academic Press、ニューヨーク(1977年)におけるJ.C.ランドールは、NMR分光法によるポリマー分析の一般的な方法を与えている。プロピレンとエチレンのコポリマー等のオレフィンコポリマーの組成を決定するための方法は、例えばカクゴらによるMacromol.、第15巻、頁1150(1982年)、カン−ボン・リーらによるPolymer Journal、Vol.28、No.8、pp.696−702(1996年)、及びハンソンE.W.らによるPolymer第37巻、第1号、1996年、頁19−24に記載されている。
【0106】
以下の方法を用いて本発明のポリマーのモノマー含量を決定する。カン−ボン・リーの方法を用いて、プロピレンの予備モル分率[Pc]及びエチレンの予備モル分率[Ec]を決定する。Y値は[Ec]・(X/[Pc])に等しいものと定義され、ここで、式中のXは、16−22.7ppmから得られるそのポリマーの炭素−13NMRスペクトルにおける積分領域に等しい。従って、それらのポリマーにおける相対的なモノマー組成は、以下の如くにして算出することができる:プロピレン=X、エチレン=(Y+A)、及びDVB=(A+B+Z−D)/2、ここで、式中のA、B、及びDは以前に定義されている通りのものであり、そして、Zは、135−139ppmから得られるこのポリマーの炭素−13NMRスペクトルにおける積分領域である。モノマーの相対的な量は、モノマーのモル分率または百分率を与える単位元に対して規格化される。モノマー単位1’がプロピレン以外の別のアルファ−オレフィンを含んでいたり、あるいは、種々のアルファ−オレフィンの混合物であるときには、当業者は、それらの他のアルファ−オレフィンの組成を含めるべく、この方法に調整を施すことになろう。
【0107】
上で与えられている通りのDVB含量の決定は、このポリマーにおけるDVBのモル分率がすべてのイプソ炭素の合計を2で割ったものに関連付けられるという考察に基づいている。このポリマーにおけるイプソ炭素は、(ヒドロカルビル基に取り付けられた)水素を持たない芳香族炭素原子である。このポリマーにおけるすべてのイプソ炭素はジビニルベンゼンに由来するものであり、そして、各ジビニルベンゼンが2個のイプソ炭素を与えている。この炭素−13NMRスペクトルにおいて、積分領域A及びBは、図1のイプソ炭素a及びbによるものである。図1A及び図1Bの場合のように、このポリマーに幾分かの不飽和が残っているときには、積分領域Z及びDにピークが出現するであろう。DVB含量を決定するためには、差Z−Dを含めなければならない。
【0108】
プロピレンをベースとしたそれらのポリマーの立体規則性を、ランドールの方法により決定し、16−22.7ppmから得られる炭素−13NMRスペクトルにおけるプロピルメチル炭素の、総和して単位元に為された規格化合計トリアドのうちのmmトリアドの率として見積もる。そのmmトリアドの積分領域は、21.28−22.7ppmの化学シフト範囲を有している。
【0109】
図2の固有粘度データは、参照により組み込まれるMacromolecules 2000年、33、頁7489−7499に記載されているようなGPC−マルチディテクター法を用いて収集された。これらのポリマーの測定で使用した線形標準は、バセル社(Basel)から入手可能な商業的一般用ホモポリプロピレン材料のProfax*6323であった(Profaxはバセル社の商標である)。
【0110】
一軸伸張フロー(extensional flow)におけるひずみ硬化は、WO−第99/10424号の場合のように、当技術分野において使用される一つの測定基準である。また、引張り応力成長係数ηE +は、流体または半流体の一軸伸張フローに対する抵抗性の測度であり、一定の速度及び温度における引張りひずみを受けたときの熱可塑性溶融物の応力及びひずみの測定から算出することができる。この特性を測定することは、当分野における技術の範囲内である。一つの機器及び測定手順が、Proc.第XII回国際レオロジー学会、ケベック、カナダ、1996年8月、頁7−10におけるJ.マイスナー、及び、J.マイスナーとJ.ホステットラーのRheol.Acta、33、頁1−21(1994年)により説明されている。これらの測定を行うための一つの商業的機器は、レオメトリック・サイエンティフィック社(Rheometric Scientific)から商業的に入手可能なエロンゲーショナル・レオメーター・フォー・メルツ(RME)である。
【0111】
これらのポリマーの融点は示差走査熱量測定法により決定された。
【0112】
重量平均分子量(MW)と分子量分布(MWD)はポリスチレン標準を用いるゲル浸透クロマトグラフィーにより決定された。
【0113】
触媒の調製
触媒A:
アルゴン雰囲気下において、ジ(オクタデシル)メチルアンモニウム[トリス(ペンタフルオロフェニル)(p−フェノール)ボラン]、[H(C18352(CH3)N]+[B(C64−p−OH)(C653-、2.55ml(0.0759M)のトルエン溶液に、0.2139Mトリエチルアルミニウムの1.00mlトルエン溶液を加え、5分間攪拌した。この[H(C18352(CH3)N]+[B(C64−p−OAl(Et)2)(C653-の3.30mlのトルエン溶液を、3.00gのトリエチルアルミニウム(TEA)−処理シリカ(グレース−ダビソン・カンパニー(Grace−Davison Company)から入手可能な40ミクロンの顆粒状シリカ、250℃で3時間焼成した後、シリカ1g当たり2.5mmolのTEAで処理し、ヘキサンで洗い、減圧下で乾燥)に加えた。その混合物を手で振とうしてかたまりをばらばらに砕いた後、機械的に10分間攪拌した。無水ヘキサン(24ml)を加えた後、更に15分間攪拌した。このスラリーに、rac−ジメチルシラン−ビス−(5−2−メチル−4−フェニルインデニル)ジルコニウム(1,4−ジフェニル−1,3−ブタデン)(0.0917gm、120μmのZr)を含有する7.00mlのトルエン溶液を加えた。そのバイアルを2×9mlのヘキサンですすぎ、それらをシリカスラリーと混ぜ合わせた。このスラリーを機械的に3時間攪拌した。その青色のシリカを媒質(medium)フリット上に単離し、30mlのヘキサンで2回洗った後、残存する揮発成分を減圧下で除去することにより、青色の固体(触媒A)を得た。
【0114】
触媒B:
WO−第01/23442A1号の頁31−32における活性化剤の調製C1に記載されているようにして、活性化剤化合物ジ(C14-18アルキル)メチルアンモニウム1,3−ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−2−ウンデシルイミダゾリド([(C18372CH3NH][((C653Al)23321123])を調製した。また、米国特許第5,616,664号の実施例15に開示されているようにして、遷移金属化合物rac−[ジメチルシランジイルビス(1−(2−メチル−4−フェニル)インデニル)]ジルコニウム(トランス、トランス−1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン)を調製した。共触媒及び遷移金属化合物の溶液を、それぞれ0.005Mの濃度においてトルエン中で調製した。等モル(等体積)量のこれら2つの溶液を小さなバイアル中において混ぜ合わせ、そこへ4mLのトルエンを加えた。結果として得られた触媒溶液(触媒B)を、窒素圧を利用して、グローブボックスから、1/16″(0.16cm)のステンレス鋼製移送ラインを介して、反応器の触媒ショットタンクへ移した。その後、5mLのトルエンで洗った。
【0115】
[実施例1]
バルクスラリーポリプロピレン重合(運転番号1−6)
すべての液体試薬は、精製窒素でスパージングし、続いて、活性アルミナ(A−2、ラ・ロッシュ・インク(LaRoche Inc.)から入手可能)とQ5反応物(エングルハード・ケミカルズ・インク(Englehard Chemicals Inc.)から入手可能)を含有するカラムに精製窒素パッドを用いて50psigで通すことにより精製された。以下で説明される溶媒及び溶液のすべての移送は、乾燥した精製窒素またはアルゴンの気体パッドを用いて達成された。使用したジビニルベンゼン化合物は、パラ−ジビニルベンゼン1重量部当たり約2重量部のメタ−ジビニルベンゼンを含有する80重量パーセントの純粋な工業グレードジビニルベンゼンとしてアルドリッチ社(Aldrich)から購入した。残りの20パーセントは、エチルビニルベンゼンのイソマーを優勢に含んだ。そのジビニルベンゼンは、精製窒素でスパージングし、活性アルミナのカラムを通すことにより精製された。反応器への気体の供給は、A−204アルミナ(ラ・ロッシュ・インク(LaRoche Inc.)から入手可能)及びQ5反応物のカラムを通すことにより精製された。それらのアルミナは、窒素を用いて375℃で処理することにより、前もって活性化され、そして、Q5反応物は、窒素中における5パーセントの水素を用いて200℃で処理することにより活性化された。
【0116】
バッチ反応器重合は、ホットオイル(シルサームXLT)加熱式ジャケットと底部ドレーンバルブを備えた1.8Lビュッキ反応器内で実施した。圧力、温度、及びブロックバルブをコンピューターで監視し、制御した。液体及び気体試薬は、マイクロモーション流量計で測定され、反応器へ送られた。その反応器の内容物を800rpmで攪拌した。望ましい場合には、当初240psigの50mlショットタンクから示差膨張(differential expansion)により水素を加えた。窒素圧を利用して1/16(0.16cm)のステンレス鋼製移送ラインを介してグローブボックスから反応器へ移送されたトルエンを用いて所望量のジビニルベンゼンを希釈し、合計を5mLにした。その後、5mLのトルエンで2回洗った。続いて、500gのプロピレンと所望量のエチレンを加えた。当初の反応器の温度は25℃に維持された。グローブボックス内において所望量の触媒を計量し、20mLのヘキサン中に懸濁させ、大口径の針を伴う注射器を用いて、グローブボックスから触媒ショットタンクへ移した。その後、その触媒タンクを、窒素を用いて500psig(3.55Mpa)まで加圧した。反応器の内容物が25℃の初期運転温度に安定化した後、ディップチューブを介して触媒Aを反応器に注入した。コールドオイル(シルサームXLT)を反応器のジャケットに通すことにより、その温度を維持した。予備重合を10分間(運転番号1及び3)または15分間(運転番号2)進行させた後、反応器を加熱(2ないし3分間)して70℃にした。続いて、その重合混合物を、表に指示されている運転時間の残りの間、反応させたままにした。その後、反応器の内容物を、6リットルの窒素でパージされた容器内へ排出した。真空オーブン内においてそれらのポリマーから揮発性材料を除去した。この真空オーブンは、ポリマーを140℃まで徐々に夜通し加熱し、オーブンから取り出す前に、少なくとも50℃まで冷却された。重合の完了後、反応器を、最初に70℃で、次いで、再使用する前に今度は150℃で、800mlのIsopar E(商標)溶媒(エクソン・モービル社(ExonMobil)から購入)を用いて2回洗浄した。その重合条件、収量、ポリマーの特性が表1A及び2に与えられている。触媒の質量及び触媒の効率は、その触媒組成物の合計質量をベースとして表されている。
【0117】
[実施例2]
溶液ポリプロピレン重合(運転番号7−9)
運転番号7−8
使用したすべての試薬及び材料は、ここで別な具合に述べられていない限り、実施例1で説明されているのと同じであり、且つ、同様に前処理された。バッチ反応器重合は、ホットオイル(シルサームXLT)加熱式ジャケットと底部ドレーンバルブを備えた1.8Lビュッキ反応器内で実施した。圧力、温度、及びブロックバルブをコンピューターで監視し、制御した。液体及び気体試薬は、マイクロモーション流量計で測定され、反応器へ送られた。反応器に所望量のジビニルベンゼンを加え、窒素圧を利用して1/16(0.16cm)のステンレス鋼製移送ラインを介してグローブボックスから得られたトルエンで希釈し、合計を5mLにした。その後、5mLのトルエンで2回洗った。望ましい場合には、当初240psigの50mlショットタンクから差動膨張により水素を加えた。続いて、550gのIsopar E(商標)溶媒、180gのプロピレン、及び所望量のエチレンを加えた。その反応器の内容物を800rpmで攪拌した。反応器の負荷後、初期温度を70℃にした。所望量の触媒Bをトルエンで希釈して合計を5mLにし、グローブボックスから触媒ショットタンクへ移した。その後、その触媒タンクを、窒素を用いて500psig(3.55Mpa)まで加圧し、そして、その溶液触媒Bを反応器内へ注入した。続いて、5mLのトルエンで3回洗浄した。コールドオイル(シルサームXLT)を反応器のジャケットに通すことによりその温度を維持した。この重合を強制的にもっと高い変換率に為すため、後に、溶液触媒の付加を実施することができよう。その重合混合物を、表1Bに指示されている運転時間の間、反応させたままにした。その後、反応器の内容物を、6リットルの窒素でパージされた容器内へ排出した。反応器を、最初に70℃で、次いで、再使用する前に今度は140℃で、800gのIsopar E(商標)溶媒を用いて2回洗浄した。真空オーブン内において、それらのポリマーから、残存する溶媒と残った揮発性材料を除去した。この真空オーブンは、ポリマーを140℃まで徐々に夜通し加熱し、オーブンから取り出す前に、少なくとも50℃まで冷却された。その重合条件、収量、ポリマーの特性が表1B及び2に与えられている。溶液重合の場合、μモル単位の触媒の量は、ジルコニウム含量をベースとして表されており、一方、触媒効率は、ポリマーの質量とジルコニウムの質量との比として表されている。
【0118】
運転番号9:
2リットルのパール反応器に399グラムのIsopar E溶媒と2mLのジビニルベンゼン(使用前に、活性A2アルミナを通じて乾燥箱内で洗浄)を充填し、続いて、93グラムのプロピレンを充填した。水素を、分子量対照剤として、275psig(345kPa)の75mL付加タンクから差圧膨張により加えた。5.3グラムのエチレンを加え、反応器を100℃の望ましい運転温度に加熱した。それぞれ、トルエン中における0.005M及び0.006M溶液として、適切な量の触媒[3−(2,6−ジ(イソプロピル)フェニル)((2−メチルフェニル)(6−ナフト−2−イル)−2−ピリジル)メチル]アミド]ジメチルハフニウム(WO−第02/8628号に開示されている手順に従って調製)、及び共触媒ジ(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(米国特許第6,121,185号の実施例1に開示されているようにして調製)を、グローブボックス内において1対1.2の比で予混した。触媒付加タンクへ移す前に、この混合物に、触媒に対して30当量のPMAO−IP(トルエン中における300マイクロリットルの0.15M、アクゾ−ノーベル社(Akzo−Nobel))を加え、反応器に注入した。運転中、それらの重合条件を維持した。結果として生じた溶液を取り出し、100mlのイソプロピルアルコールと、6.7mgのヒンダードフェノール酸化防止剤(チバ・ガイギー・コーポレーション(Ciba Geigy Corporation)から入手可能なIrganox(商標)1010)及び13.4mgのリン安定剤(イルガフォス168)の20mlのトルエン溶液とを含有する、窒素パージされた収集容器内へ移した。形成されたポリマーは、最高温度が140℃で20時間加熱するようにプログラムされた真空オーブン内で乾燥される。μモル単位の触媒の量は、ハフニウム含量をベースとして表されており、一方、触媒効率は、ポリマーの質量とハフニウムの質量との比として表されている。
【0119】
【表1A】
Figure 2005504853
【0120】
【表1B】
Figure 2005504853
【0121】
【表2】
Figure 2005504853
本発明のポリマー生成物は様々な分枝レベルを示す。これは、それらのポリマーの分子量スペクトル全体を通じた個々のポリマーに対する固有粘度数を与える図2、4、及び5でも示されている。同等なポリマー分子量における固有粘度の一層大きな低下は、一層高度に枝分かれしたポリマーサンプルであることの証拠であり、この効果は、ポリマー分子量が更に高くなると一層促進される。更に、この固有粘度の減少は、ポリマーに組み込まれたDVBの量と直接的に関係している。これは、一層高レベルのDVBを含有したポリマーにおける分枝レベルの増大に相応するものである。
【0122】
図3は、実施例1の運転番号3によるポリマーに対する異なるひずみ速度での引張り応力成長係数と時間との関係を示している。ここでは、175℃における、引張り応力成長係数ηE +の時間及びひずみ速度εに対する依存性が描かれている。比較する目的で、同じ図に、同一の分子量を有するプロピレンの理論的線形ポリマーの曲線が、説明文(legend)中における式により与えられる理論的な対応する結果と共に提示されている。本発明によるポリマーは、すべてのひずみ速度においてt>1秒で観測されたηE +>3|η*|により指示されるかなりの程度のひずみ硬化を示す。
【0123】
本ポリマーは約95%mmの非常に高い程度のイソ立体規則性を有しており、従って、これらのポリマーは、改善された加工性を伴う高度にイソ立体規則的なポリプロピレンを提供し、これにより良好な耐熱性と良好な物理的特性が維持される。
【図面の簡単な説明】
【0124】
【図1】図1は、ジビニルベンゼン化合物またはそれらの置換誘導体をポリマーに組み込むことができる種々の異なる方法を描いたものであって、図1A及び1Bでは、2つのビニル基のうち一方のみが反応させられており、そして、図1C、1D、及び1Eでは、両方のビニル基が反応させられている。
【図2】本発明のポリマーと比較用ポリマーの固有粘度と分子量(共に対数値として表現)との関係を示している。
【図3】図3は、本発明によるポリマーの引張り応力成長と時間との関係を示している。
【図4】本発明のポリマーと比較用ポリマーの固有粘度と分子量(共に対数値として表現)との関係を示している。
【図5】本発明のポリマーと比較用ポリマーの固有粘度と分子量(共に対数値として表現)との関係を示している。

Claims (18)

  1. 少なくとも3個の炭素原子を有するアルファ−オレフィン(1’)から誘導される単位(1)と、ジビニルベンゼンまたはそれらのC1-10ヒドロカルビル置換誘導体(2’)から誘導される単位(2)と、エチレン(3’)から誘導される単位(3)とを含むポリマーであって、該ポリマーが、少なくとも75モル%の単位(1)、0.01モル%から5モル%までの単位(2)、及び20モル%までの単位(3)を含み、また、該ポリマーが、分枝ファクターBF 0.75[ファクターBFは比D/(A+B)を表し、式中のD、A、及びBは、該ポリマーの定量的な炭素−13NMR分光法により決定される積分信号値であって、ここで、Aは、145.0ppmから142.5ppmまでの範囲における信号の積分値を表し、Bは、142.5ppmから139.0ppmまでの範囲における信号の積分値を表し、そして、Dは、115.0ppmから112.5ppmまでの範囲における信号の積分値を表す]を有するポリマー。
  2. 該BFファクターが0 BF 0.50の範囲内、好適には0 BF 0.25の範囲内の値を有する、請求項1記載のポリマー。
  3. 分枝タイプファクターBTF 0.01[該ファクターBTFは比(B/A)を表し、式中のA及びBは、該ポリマーの定量的な炭素−13NMR分光法により決定される積分信号値であって、ここで、Aは、145.0ppmから142.5ppmまでの範囲における信号の積分値を表し、そして、Bは、142.5ppmから139.0ppmまでの範囲における信号の積分値を表す]を有する、請求項1記載のポリマー。
  4. BTFが0.01 BTF 50の範囲内の値を有する、請求項3記載のポリマー。
  5. 単位(1)が、プロピレン、または、プロピレンと4個から20個までの炭素原子を有する1つもしくはそれ以上のアルファ−オレフィン(1’)とから誘導される、請求項1記載のポリマー。
  6. 単位(2)が、p−ジビニルベンゼン、m−ジビニルベンゼン、またはo−ジビニルベンゼン、あるいはこれらのうちの2つもしくはそれ以上の混合物(2’)から誘導される、請求項1記載のポリマー。
  7. 少なくとも85モル%の単位(1)と、0.02モル%から4モル%までの単位(2)と、エチレンから誘導される0.05モル%から10モル%までの単位(3)とを含む、請求項1記載のポリマー。
  8. プロピレンまたはプロピレンと4個から20個までの炭素原子を有する1つもしくはそれ以上のアルファ−オレフィン(1’)とから誘導される単位(1)と、p−ジビニルベンゼン、m−ジビニルベンゼン、またはo−ジビニルベンゼン、あるいはこれらのうちの2つもしくはそれ以上の混合物(2’)から誘導される単位(2)、エチレン(3’)から誘導される単位(3)とを含むポリマーであって、該ポリマーが、少なくとも85モル%の単位(1)と、0.02モル%から4モル%までの単位(2)、及び0.05モル%から10モル%までの単位(3)とを含み、また、該ポリマーが、0 BF 0.50の範囲内の請求項1で定義されている通りの分枝ファクターBFと、0.01 BTF 50の範囲内の請求項3で定義されている通りの分枝タイプファクターBTFを有するポリマー。
  9. 少なくとも3個の炭素原子を有するアルファ−オレフィン(1’)から誘導される単位(1)と、ジビニルベンゼンまたはそれらのC1-10ヒドロカルビル置換誘導体(2’)から誘導される単位(2)と、エチレン(3’)から誘導される単位(3)とを含むポリマーを調製するための方法であって、該アルファ−オレフィン(1’)と該ジビニルベンゼンまたはそれらのC1-10ヒドロカルビル置換誘導体(2’)とのモル比が少なくとも10:1であり、該ジビニルベンゼンまたはそれらのC1-10ヒドロカルビル置換誘導体(2’)と該エチレン(3’)とのモル比が1:0.1から1:2000までの範囲であり、そして、該アルファ−オレフィン(1’)と該エチレン(3’)とのモル比が少なくとも4:1である重合条件下において、重合触媒の存在下で、該アルファ−オレフィン(1’)、該ジビニルベンゼンまたはそれらのC1-10ヒドロカルビル置換誘導体(2’)、及び該エチレン(3’)を接触させる調製方法。
  10. プロピレンまたはプロピレンと4個から20個までの炭素原子を有する1つもしくはそれ以上のアルファ−オレフィンを含むアルファ−オレフィン(1’)、p−ジビニルベンゼン、m−ジビニルベンゼン、またはo−ジビニルベンゼン、あるいはこれらのうちの2つもしくはそれ以上の混合物を含むジビニルベンゼン化合物(2’)、及びエチレン(3’)が接触させられる請求項9記載の方法。
  11. 該アルファ−オレフィン(1’)と該ジビニルベンゼン化合物(2’)とのモル比が少なくとも20:1であり、そして、該ジビニルベンゼン化合物(2’)と該エチレン(3’)とのモル比が1:0.5から1:1000までの範囲である、請求項10記載の方法。
  12. 該ポリマーが粒子の形態または重合希釈剤中に溶解された形態で調製される、請求項9記載の方法。
  13. 該ポリマーが重合希釈剤中における粒子のスラリーの形態で調製される、請求項12記載の方法。
  14. 該重合希釈剤が液体の形態におけるアルファ−オレフィン(1’)である、請求項13記載の方法。
  15. 該重合触媒が、以下の化学式:
    LplMXmX’nX’’p、またはそれらのダイマー
    [式中:
    Lpは、50個までの非水素原子を含有する、Mに結合されたアニオン非局在化π−結合型基であり、場合によっては2個のLp基が一緒に結合されて架橋構造を形成していてよく、更に、場合によっては、1個のLpがXに結合されていてよく;
    Mは、+2、+3、または+4の形式酸化状態にある、元素の周期表の4族に属する金属であり;
    Xは、Lpと一緒になってMと共にメタロ環を形成する、50個までの非水素原子の任意の二価の基であり;
    X’は、20個までの非水素原子を有する任意の中性の配位子であり;
    X’’は、存在毎に、40個までの非水素原子を有する一価のアニオン部分であり、場合によっては、2個のX’’基が一緒に共有結合されて、Mに結合された両原子価を有する二価のジアニオン部分を形成していてよく、または、場合によって、2個のX’’基が一緒に共有結合されて、M(このとき、Mは+2の酸化状態にある)にπ−結合された中性の共役または非共役ジエンを形成していてよく、あるいは、更に、場合によって、1個もしくはそれ以上のX’’基と1個もしくはそれ以上のX’基が一緒に結合されて、これにより、共にMに共有結合され、且つ、ルイス塩基の官能性によりそこへ配位された部分を形成していてよく;
    lは0、1、または2であって、最も好適には2であり;
    mは0または1であり;
    nは0から3までの数であり;
    pは0から3までの整数であり;そして
    総和l+m+pは、2個のX’’基が一緒になってMにπ−結合された中性の共役または非共役ジエンを形成している場合を除き(この場合には、総和l+mがMの形式酸化状態に等しい)、Mの形式酸化状態に等しい]
    に相当する遷移金属錯体;あるいは、
    以下の一般式:
    Figure 2005504853
    [式中、R1は、アルキル、置換アルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、ヘテロアルキル、置換へテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、置換へテロシクロアルキル、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、置換へテロアリール、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、Tは、R2及びR3が水素、アルキル、置換アルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、ヘテロアルキル、置換へテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、置換へテロシクロアルキル、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、置換へテロアリール、アルコキシル、アリールオキシル、シリル、ボリル、ホスフィノ、アミノ、チオ、セレノ、ハライド、ニトロ、及びそれらの組み合わせからなる群から独立的に選択されることを条件として、−CR23−及び−SiR23−からなる群から選択される架橋基であり、J’’はヘテロアリール及び置換へテロアリールからなる群から選択され、xは1または2であり、各Lは、ハライド、アルキル、置換アルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、ヘテロアルキル、置換へテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、置換へテロシクロアルキル、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、置換へテロアリール、アルコキシ、アリールオキシ、ヒドロキシ、ボリル、シリル、アミノ、アミン、ヒドリド、アリル、ジエン、セレノ、ホスフィノ、ホスフィン、カルボキシレート、チオ、1,3−ジオネート、オキサレート、カルボネート、ナイトレート、スルフェート、及びそれらの組み合わせからなる群から独立的に選択され、そして、nは3(xが1のとき)、またはnは1もしくは2(xが2のとき)であり、ここで、J’’は供与結合していてもよく、あるいは供与結合していなくてもよい]
    の金属−配位子錯体;あるいは、
    次の一般式:
    Figure 2005504853
    [式中、Mはジルコニウムまたはハフニウムであり;
    1及びTは、上で定義されている通りのものであり;
    J’’’は、金属Mに結合されている2個の原子を伴う置換へテロアリールの群から選択され、それら該2個の原子のうち少なくとも1つはヘテロ原子であって、J’’’の1つの原子が供与結合によりMに結合されている場合には、もう一方の原子は共有結合を通じて結合されており;そして、
    1及びL2は、ハライド、アルキル、置換アルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、ヘテロアルキル、置換へテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、置換へテロシクロアルキル、アリール、置換アリール、ヘテロアリール、置換へテロアリール、アルコキシ、アリールオキシ、ヒドロキシ、ボリル、シリル、アミノ、アミン、ヒドリド、アリル、ジエン、セレノ、ホスフィノ、ホスフィン、カルボキシレート、チオ、1,3−ジオネート、オキサレート、カルボネート、ナイトレート、スルフェート、及びそれらの組み合わせからなる群から独立的に選択される]
    の金属−配位子錯体;
    を含む、請求項9記載の方法。
  16. 該遷移金属錯体が、活性化共触媒と組み合わせることにより、あるいは、ある活性化技術を用いることにより触媒的に活性に為される、請求項15記載の方法。
  17. 少なくとも1つの他のポリマーと、請求項1記載のポリマーとの混合物。
  18. 請求項1記載のポリマーから調製される物品、あるいは、請求項1記載のポリマーを含有する物品。
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