説明

メタロセン化合物およびオレフィンの重合方法

【課題】高い重合活性で、高分子量のオレフィン重合体を製造できるメタロセン化合物、該メタロセン化合物を含むオレフィン重合用触媒およびオレフィンの重合方法を提供する。
【解決手段】下記一般式(1)で表されるメタロセン化合物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、メタロセン化合物および該メタロセン化合物を用いるエチレン系重合体またはプロピレン系重合体の製造方法に関し、さらに詳しくは、高活性に高分子量のエチレン/α−オレフィン共重合体および高分子量のプロピレン系重合体を製造できるメタロセン化合物およびオレフィンの重合方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般にエチレン系重合体は、機械的特性に優れ、硬質のものから軟質のものまで幅広い物性の重合体が製造されている。硬質なものでは、パイプグレードやブローグレードなどがあり、剛性と共に低温耐衝撃性、耐環境応力亀裂性などに優れていることが求められる。
エチレン系重合体のこのような性能を向上させるために、1−ブテンや1−ヘキセンなどのα−オレフィンをエチレンに共重合させることが一般的に行なわれている。そして、これらの性能をさらに向上させるためには、比較的高分子量を保持しながら、α−オレフィンをエチレンと共に重合させることが必要とされている。また、メタロセン系触媒を用いると、共重合体のエチレン連鎖中に導入されるα−オレフィンの分布が均一になることが知られており、このことも重合体の低温耐衝撃性、耐環境応力亀裂性などの性能を向上させると考えられている。
【0003】
しかし、メタロセン系触媒を用いて、α−オレフィンをエチレンと共重合させると、一般にエチレンを単独で重合した場合に比べて、得られる重合体の分子量が低下するという欠点が報告されている(例えば、非特許文献1等参照。)。
従って、これらの性能を有するエチレン系重合体を製造する上で、工業プロセスにおいて効率的な50〜200℃の温度範囲において、高分子量のエチレン/α−オレフィン共重合体を製造でき、良好なα−オレフィン共重合性で、さらに生産性良く、すなわち高活性にエチレン系重合体が製造できるメタロセン系触媒が望まれている。
【0004】
一方、プロピレンの重合において、C2対称のメタロセン触媒が狭い分子量分布(Mw/Mn=2〜3)および高い立体規則性(アイソタクチック)のプロピレン重合体を得るのを可能とすることは公知である。また、プロピレン系重合体においても、高分子量体(例えばMw≧500,000)は、フィルム、シートまたは大きな中空製品、例えばパイプ類または自動車工業の為の成形体の製造に、特に適していることが知られている。
これらの観点から、架橋ビスインデニル化合物のインデニル環にフリル基またはチエニル基を置換基として導入することにより、プロピレンの重合において、高分子量化の効果が報告されている(例えば、特許文献1等参照。)。
【0005】
また、本発明者らによる検討では、これらのメタロセン化合物を、エチレン/α−オレフィン共重合に用いると、高分子量の共重合体が製造でき、また、α−オレフィンとの共重合性も比較的良いことが分かった。しかしながら、生産性にかかわる重合活性が低く、コスト面で実用的なレベルでないことが分かった。
さらに、プロピレン系重合体の耐衝撃性と機械的強度をより向上させるには、重合体のさらなる高分子量化が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特表2002−535339号公報
【非特許文献】
【0007】
【非特許文献1】Macromol.Chem.Phys.197,3091−3098(1996)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点に鑑み、工業的に有利な重合温度において高い重合活性で、高分子量のオレフィン重合体を製造できるメタロセン化合物、該メタロセン化合物を含むオレフィン重合用触媒およびオレフィンの重合方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者等は、上記課題を解決するため、鋭意研究を重ねた結果、特定の置換基および架橋部を有するメタロセン化合物、すなわちインデニル環の2位の置換基としてヘテロ芳香環を有し、2つのインデニル環の架橋部をメチレンとすることにより、高活性に高分子量のエチレン/α−オレフィン共重合体、およびプロピレン系重合体を得ることができることを見出し、これらの知見に基づき、本発明を完成するに至った。
【0010】
すなわち、本発明の第1の発明によれば、下記の一般式(1)で表されるメタロセン化合物が提供される。
【0011】
【化1】

【0012】
[式中、Mは、Ti、ZrまたはHfであり、Xは、それぞれ独立して、Mとσ結合を形成する配位子である。Rは、互いに同じでも異なっていてもよく、ヘテロ原子として窒素原子、酸素原子または硫黄原子を含む、5〜10員環のヘテロ芳香環を示し、ヘテロ芳香環に含まれるヘテロ原子数は1〜5であり、複数のヘテロ原子を含む場合、各へテロ原子は同じでも、異なっていてもよい。また、該へテロ芳香環は、必要によって、該へテロ芳香環に結合する結合基を有しており、該へテロ芳香環に結合する結合基は、炭素数1〜6のアルキル基もしくはケイ素数1〜6を有する炭素数1〜20のケイ素含有アルキル基、または炭素数1〜6のアルキル基を有するシリル基である。該ヘテロ芳香環に結合する結合基は、各へテロ芳香環に対して複数個有していてもよく、複数の結合基を有する場合、各結合基は、同じでも異なっていてもよい。Rは、互いに同じでも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルケニル基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基、ケイ素数1〜6を有する炭素数1〜20のケイ素含有アルキル基、炭素数1〜6のアルキル基を有するシリル基、または下記式[I−a]で示される置換アリール基である。
【0013】
【化2】

【0014】
(式中、R、R、R、R及びRは、互いに同じでも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルケニル基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基、炭素数6〜18のアリール基、炭素数6〜18のハロゲン含有アリール基、ケイ素数1〜6を有する炭素数1〜20のケイ素含有アルキル基、または炭素数1〜6の炭化水素基を有するシリル基であり、また、隣接するR双方で6〜7員環を構成してもよく、6〜7員環が不飽和結合を含んでいてもよい。)]
また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、下記一般式(2)で表されることを特徴とするメタロセン化合物が提供される。
【0015】
【化3】

【0016】
(式中、Mは、Ti、ZrまたはHfであり、Xは、それぞれ独立して、Mとσ結合を形成する配位子である。Rは、互いに同じでも異なっていてもよく、ヘテロ原子として窒素原子、酸素原子または硫黄原子を含む、5〜10員環のヘテロ芳香環を示し、ヘテロ芳香環に含まれるヘテロ原子数は1〜5であり、複数のヘテロ原子を含む場合、各へテロ原子は同じでも、異なっていてもよい。また、該へテロ芳香環は、必要によって、該へテロ芳香環に結合する結合基を有しており、該へテロ芳香環に結合する結合基は、炭素数1〜6のアルキル基もしくはケイ素数1〜6を有する炭素数1〜20のケイ素含有アルキル基、または炭素数1〜6のアルキル基を有するシリル基である。該ヘテロ芳香環に結合する結合基は、各へテロ芳香環に対して複数個有していてもよく、複数の結合基を有する場合、各結合基は、同じでも異なっていてもよい。R、R、R、R、R、R、R、R10、R11及びR12は、互いに同じでも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルケニル基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基、炭素数6〜18のアリール基、炭素数6〜18のハロゲン含有アリール基、ケイ素数1〜6を有する炭素数1〜20のケイ素含有アルキル基、または炭素数1〜6の炭化水素基を有するシリル基であり、また、隣接するR双方で6〜7員環を構成してもよく、6〜7員環が不飽和結合を含んでいてもよい。)
【0017】
また、本発明の第3の発明によれば、第1又は2の発明において、前記一般式(1)又は(2)中、Rがフラン環またはチオフェン環であり、必要によって、該環に結合する結合基を有しており、該環に結合する結合基は、炭素数1〜20のアルキル基もしくはケイ素数1〜6を有する炭素数1〜20のケイ素含有アルキル基、または炭素数1〜6のアルキル基を有するシリル基であることを特徴とするメタロセン化合物が提供される。
さらに、本発明の第4の発明によれば、第1〜3のいずれかの発明において、前記一般式(1)又は(2)中、Mがジルコニウムまたはハフニウムであることを特徴とするメタロセン化合物が提供される。
【0018】
一方、本発明の第5の発明によれば、第1〜4のいずれかの発明に係るメタロセン化合物を含むことを特徴とするオレフィン重合用触媒が提供される。
また、本発明の第6の発明によれば、第5の発明において、下記の(A)及び(B)の各成分を含むことを特徴とするオレフィン重合用触媒が提供される。
成分(A):第1〜4のいずれかの発明に係るメタロセン化合物
成分(B):成分(A)と反応してイオン対を形成する化合物またはイオン交換性層状珪酸塩
【0019】
また、本発明の第7の発明によれば、第6の発明において、前記成分(B)がイオン交換性層状珪酸塩であることを特徴とするオレフィン重合用触媒が提供される。
さらに、本発明の第8の発明によれば、第6の発明において、前記成分(B)が有機アルミニウムオキシ化合物であることを特徴とするオレフィン重合用触媒が提供される。
【0020】
また、本発明の第9の発明によれば、第5〜8のいずれかの発明に係るオレフィン重合用触媒を用いて、オレフィンの重合または共重合を行うことを特徴とするオレフィンの重合方法が提供される。
さらに、本発明の第10の発明によれば、第5〜8のいずれかの発明に係るオレフィン重合用触媒を用いて、エチレン単独重合またはエチレンとエチレン以外のα−オレフィンとの共重合を行うことを特徴とするエチレンの重合方法が提供される。
【発明の効果】
【0021】
本発明のメタロセン化合物をオレフィン重合用触媒として用いることにより、従来のメタロセン化合物に比べて、工業的に有利な重合温度において、高い重合活性および良好なα−オレフィン共重合性で、高分子量のエチレン系重合体を製造できる。また、プロピレンの重合において、良好な重合活性、および高い立体規則性(アイソタクチック)で高分子量のプロピレン系重合体を製造できる。
これにより、低温耐衝撃性、耐環境応力亀裂性などの性能に優れたエチレン系重合体を効率的に製造することができ、本発明のメタロセン化合物およびオレフィンの重合方法は、工業的な観点から、非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】GPCにおけるクロマトグラムのベースラインと区間の説明の図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明のメタロセン化合物を用いたオレフィン重合体の製造方法について、項目毎に、詳細に説明する。
1.メタロセン化合物
本発明のメタロセン化合物は、一般式(1)で表されるインデニル環の2位の置換基としてヘテロ芳香環を有し、2つのインデニル環をメチレン架橋とすることに特徴がある。
【0024】
【化4】

【0025】
[式中、Mは、Ti、ZrまたはHfであり、Xは、それぞれ独立して、Mとσ結合を形成する配位子である。Rは、互いに同じでも異なっていてもよく、ヘテロ原子として窒素原子、酸素原子または硫黄原子を含む、5〜10員環のヘテロ芳香環を示し、ヘテロ芳香環に含まれるヘテロ原子数は1〜5であり、複数のヘテロ原子を含む場合、各へテロ原子は同じでも、異なっていてもよい。また、該へテロ芳香環は、必要によって、該へテロ芳香環に結合する結合基を有しており、該へテロ芳香環に結合する結合基は、炭素数1〜6のアルキル基もしくはケイ素数1〜6を有する炭素数1〜20のケイ素含有アルキル基、または炭素数1〜6のアルキル基を有するシリル基である。該ヘテロ芳香環に結合する結合基は、各へテロ芳香環に対して複数個有していてもよく、複数の結合基を有する場合、各結合基は、同じでも異なっていてもよい。Rは、互いに同じでも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルケニル基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基、ケイ素数1〜6を有する炭素数1〜20のケイ素含有アルキル基、炭素数1〜6のアルキル基を有するシリル基、または下記式[I−a]で示される置換アリール基である。
【0026】
【化5】

【0027】
(式中、R、R、R、R及びRは、互いに同じでも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルケニル基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基、炭素数6〜18のアリール基、炭素数6〜18のハロゲン含有アリール基、ケイ素数1〜6を有する炭素数1〜20のケイ素含有アルキル基、または炭素数1〜6の炭化水素基を有するシリル基であり、また、隣接するR双方で6〜7員環を構成してもよく、6〜7員環が不飽和結合を含んでいてもよい。)]
【0028】
上記一般式(1)中のMは、Ti、ZrまたはHfを表す。また、Xは、それぞれ独立して、Mとσ結合を形成する配位子であり、特に限定されないが、好ましいXは、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20の置換アミノ基、炭素数1〜20の窒素含有炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基などが挙げられる。2つのXで架橋構造をとっていてもよい。具体的には、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、フェニル基、ベンジル基、ジメチルアミノ基またはジエチルアミノ基などが挙げられる。これらの中でも、ハロゲン原子、炭素数1〜7の炭化水素基が好ましく。具体的には、塩素原子、メチル基、i−ブチル基、フェニル基、ベンジル基が特に好ましい。
【0029】
は、互いに同じでも異なっていてもよく、ヘテロ原子として窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含む、5〜10員環のヘテロ芳香環を示す。具体的には、ピロール環、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、イソオキサゾール環などが挙げられる。これらの中でも、フラン環、チオフェン環が特に好ましい。
【0030】
上記ヘテロ芳香環は、必要によって、該ヘテロ芳香環に結合する結合基を有しており、該ヘテロ芳香環に結合する結合基の具体例としては、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、トリメチルシリルメチル、トリメチルシリルエチル、ビス(トリメチルシリル)メチル基、ビス(t−ブチルジメチルシリル)メチル基、トリメチルシリル基、トリt−ブチルシリル基、ジt−ブチルメチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、フェニルジメチルシリル基などが挙げられる。
また、結合基を有するヘテロ芳香環としては、メチルフラン環、メチルチオフェン環、t−ブチルフラン環、t−ブチルチオフェン環、トリメチルシリルフラン環、トリメチルシリルチオフェン環、2,3−ジメチルフラン環、2,3−ジメチルチオフェン環が好ましい。
【0031】
また、Rは、互いに同じでも異なっていてもよく、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、i−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、フェノキシ基、ビニル基、プロペニル基、アリル基、ブテニル基、シクロヘキセニル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、クロロメチル基、ジクロロメチル基、トリクロロメチル基、ブロモメチル基、ジブロモメチル基、トリブロモメチル基、ヨードメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,1,1−テトラフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタクロロエチル基、ペンタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基、5−クロロペンチル基、5,5,5−トリクロロペンチル基、5−フルオロペンチル基、5,5,5−トリフルオロペンチル基、6−クロロヘキシル基、6,6,6−トリクロロヘキシル基、6−フルオロヘキシル基、6,6,6−トリフルオロヘキシル基、トリメチルシリルメチル基、トリメチルシリルエチル基、ビス(トリメチルシリル)メチル基、ビス(t−ブチルジメチルシリル)メチル基、トリメチルシリル基、トリt−ブチルシリル基、ジt−ブチルメチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、フェニルジメチルシリル基、フェニル基、クロロフェニル基、ジクロロフェニル基、トリクロロフェニル基、テトラクロロフェニル基、ペンタクロロフェニル基、フルオロフェニル基、ジフルオロフェニル基、トリフルオロフェニル基、テトラフルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、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、トリメチルフェニル基、i−プロピルフェニル基、ジi−プロピルフェニル基、t−ブチルフェニル基、ジt−ブチルフェニル基、2,6−ジメチル−4−t−ブチルフェニル基、2,6−ジメチル−4−クロロフェニル基、メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、n−プロポキシフェニル基、i−プロポキシフェニル基、n−ブトキシフェニル基、t−ブトキシフェニル基、フェノキシフェニル基、プロペニルフェニル基、アリルフェニル基、ブテニルフェニル基、シクロヘキセニルフェニル基、ビニルフェニル基、フルオロメチルフェニル基、ジフルオロメチルフェニル基、トリフルオロメチルフェニル基、クロロメチルフェニル基、ジクロロメチルフェニル基、トリクロロメチルフェニル基、ヨードメチルフェニル基、2,2,2−トリフルオロエチルフェニル基、ペンタフルオロエチルフェニル基、ペンタクロロエチルフェニル基、5−クロロペンチルフェニル基、5−フルオロペンチルフェニル基、6−クロロヘキシルフェニル基、6−フルオロヘキシルフェニル基、6,6,6−トリフルオロヘキシルフェニル基、ビフェニリル基、メチルビフェニリル基、ジメチルビフェニリル基、エチルビフェニリル基、トリメチルビフェニリル基、t−ブチルビフェニリル基、フルオロビフェニリル基、クロロビフェニリル基、ブロモビフェニリル基、ジフルオロビフェニリル基、ジクロロビフェニリル基、トリフルオロビフェニリル基、トリクロロビフェニリル基、ペンタフルオロビフェニリル基、ペンタクロロビフェニリル基、ジメチルクロロビフェニリル基、トリメチルシリルメチルフェニル基、トリメチルシリルエチルフェニル基、ビス(トリメチルシリル)メチルフェニル基、ビス(t−ブチルジメチルシリル)メチルフェニル基、トリメチルシリルフェニル基、トリt−ブチルシリルフェニル基、ジt−ブチルメチルシリルフェニル基、t−ブチルジメチルシリルフェニル基、トリフェニルシリルフェニル基、ジフェニルメチルシリルフェニル基、フェニルジメチルシリルフェニル基、ジメチル(トリメチルシリル)フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、5,6,7,8−テトラヒドロ−1−ナフチル基、5,6,7,8−テトラヒドロ−2−ナフチル基、アセナフチル基、フェナントリル基、アントリル基などが挙げられる。
【0032】
これらの中で、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基、炭素数1〜6のアルキル基を有するシリル基、または上記式[I−a]で示される置換アリール基が好ましく、具体的には水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、t−ブチル基、シクロヘキシル基、トリフルオロメチル基、トリメチルシリル基、フェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、t−ブチルフェニル基、トリメチルシリルフェニル基、ジメチル(t−ブチル)フェニル基、ジメチル(トリメチルシリル)フェニル基、トリメチルフェニル基が好ましい。
さらに、これらの中でも、より立体的に嵩高い基とすることで、2つのインデニル環をメチレン架橋する構造と相俟って、重合活性をより向上させることができるため、上記式[I−a]で示される置換アリール基がより好ましく、具体的にはフェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、t−ブチルフェニル基、トリメチルシリルフェニル基、ジメチル(t−ブチル)フェニル基、ジメチル(トリメチルシリル)フェニル基、トリメチルフェニル基がより好ましい。
【0033】
メタロセン化合物の具体例:
本発明のメタロセン化合物の具体例を以下に示す。
【0034】
メチレンビス(2−(2−フリル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−エチル−2−フリル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−n−プロピル−2−フリル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−i−プロピル−2−フリル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−n−ブチル−2−フリル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−i−ブチル−2−フリル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−t−ブチル−2−フリル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−t−ブチル−2−フリル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−トリメチルシリル−2−フリル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(4,5−ジメチル−2−フリル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−メチルインデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−エチルインデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−n−プロピルインデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−i−プロピルインデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−t−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−シクロヘキシルインデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−メチルフェニル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−エチルフェニル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−i−プロピルフェニル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(3−t−ブチルフェニル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−アダマンチルフェニル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−クロロフェニル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−トリメチルシリルフェニル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(ビフェニリル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(2−フルオロ−4−ビフェニリル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−メトキシフェニル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(1−ナフチル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(2−ナフチルフェニル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(3,5−ジメチルフェニル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(2,3−ジメチルフェニル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(2,6−ジメチルフェニル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(2−メチル−4−t−ブチルフェニル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(3,5−ジ−トリフルオロメチルフェニル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(3−メチル−4−トリメチルシリルフェニル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(3,5−ジメチル−4−トリメチルシリルフェニル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(3,5−ジクロロ−4−トリメチルシリルフェニル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(2−チエニル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−チエニル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−チエニル)−4−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロライド、メチレンビス(2−(5−メチル−2−チエニル)−4−(4−t−ブチルフェニル)インデニル)ジルコニウムジクロライド、などが挙げられる。
さらに、上記化合物のジルコニウムを、チタニウムまたはハフニウムに代えた化合物、等が挙げられる。
【0035】
メタロセン化合物の合成法:
本発明のメタロセン化合物は、置換基ないし結合の様式によって、任意の方法によって合成することができる。代表的な合成経路の一例を下記に示す。
【0036】
【化6】

【0037】
上記合成経路において、1とフェニルボロン酸を、パラジウム触媒の存在下でカップリング反応を行うことにより、2が得られる。2から3の臭素化は、文献(J.Org.Chem.1982,47,705−709)記載の方法などにより行うことができ、つまり2にN−ブロモスクシンイミドを水存在下で反応させ、その後、p−トルエンスルホン酸などの酸により脱水することにより得られる。3と5−メチルフリル−2−ボロン酸を、パラジウム触媒の存在下でカップリング反応を行うことにより4が得られる。5の架橋体は、t−ブトキシカリウムなどで4をアニオン化した後、ホルムアルデヒドとの反応でメチレン架橋体5が得られる。5を2等量のn−ブチルリチウムなどでジアニオン化した後、四塩化ジルコニウムとの反応でメタロセン化合物6が得られる。
置換基を導入したメタロセン化合物の合成は、対応した置換原料を使用することにより合成することができ、5−メチルフリル−2−ボロン酸のかわりに、対応するボロン酸、たとえば4,5−ジメチルフリル−2−ボロン酸、2−チエニルボロン酸などを用いることにより、対応する2位置換基を導入することができる。
【0038】
2.オレフィン重合用触媒
本発明のメタロセン化合物は、オレフィン重合用触媒成分を形成し、該触媒成分は、オレフィン重合用触媒に用いることができる。例えば、該メタロセン化合物を成分(A)として含む、次に説明するオレフィン重合用触媒として、用いることが好ましい。
【0039】
(1)オレフィン重合用触媒の成分
本発明のオレフィン重合用触媒としては、下記(A)及び(B)成分を含むものである。
成分(A):一般式(1)で示されるメタロセン化合物
成分(B):成分(A)と反応してイオン対を形成する化合物又はイオン交換性層状珪酸塩
【0040】
(2)各成分について
成分(A)の一般式(1)で示されるメタロセン化合物は、同一又は異なる一般式(1)で示される化合物の二種以上を用いてもよい。
【0041】
成分(A)と反応してイオン対を形成する化合物又はイオン交換性層状珪酸塩である成分(B)としては、有機アルミニウムオキシ化合物、ホウ素化合物、イオン交換性層状珪酸塩などを挙げることができ、好ましくは有機アルミニウムオキシ化合物またはイオン交換性層状珪酸塩である。これら成分(B)は、単独でもよいし、二種以上を用いてもよい。
【0042】
上記有機アルミニウムオキシ化合物は、分子中に、Al−O−Al結合を有し、その結合数は、通常1〜100、好ましくは1〜50個の範囲にある。このような有機アルミニウムオキシ化合物は、通常、有機アルミニウム化合物と水とを反応させて得られる生成物である。
有機アルミニウムと水との反応は、通常、不活性炭化水素(溶媒)中で行われる。不活性炭化水素としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素及び芳香族炭化水素が使用できるが、脂肪族炭化水素又は芳香族炭化水素を使用することが好ましい。
【0043】
有機アルミニウムオキシ化合物の調製に用いる有機アルミニウム化合物は、下記一般式(3)で表される化合物がいずれも使用可能であるが、好ましくはトリアルキルアルミニウムが使用される。
AlX3−t・・・式(3)
(式中、Rは、炭素数1〜18、好ましくは1〜12のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等の炭化水素基を示し、Xは、水素原子又はハロゲン原子を示し、tは、1≦t≦3の整数を示す。)
【0044】
トリアルキルアルミニウムのアルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基等のいずれでも差し支えないが、メチル基であることが特に好ましい。
上記有機アルミニウム化合物は、2種以上混合して使用することもできる。
【0045】
水と有機アルミニウム化合物との反応比(水/Alモル比)は、0.25/1〜1.2/1、特に、0.5/1〜1/1であることが好ましく、反応温度は、通常−70〜100℃、好ましくは−20〜20℃の範囲にある。反応時間は、通常5分〜24時間、好ましくは10分〜5時間の範囲で選ばれる。反応に要する水として、単なる水のみならず、硫酸銅水和物、硫酸アルミニウム水和物等に含まれる結晶水や反応系中に水が生成しうる成分も利用することもできる。
なお、上記した有機アルミニウムオキシ化合物のうち、アルキルアルミニウムと水とを反応させて得られるものは、通常、アルミノキサンと呼ばれ、特にメチルアルミノキサン(実質的にメチルアルミノキサン(MAO)からなるものを含む)は、有機アルミニウムオキシ化合物として、好適である。
もちろん、有機アルミニウムオキシ化合物として、上記した各有機アルミニウムオキシ化合物の2種以上を組み合わせて使用することもでき、また、前記有機アルミニウムオキシ化合物を前述の不活性炭化水素溶媒に溶液または分散させた溶液としたものを用いても良い。
【0046】
また、上記ホウ素化合物の具体例として、ボラン化合物やボレート化合物が挙げられる。
上記ボラン化合物をより具体的に表すと、トリフェニルボラン、トリ(o−トリル)ボラン、トリ(p−トリル)ボラン、トリ(m−トリル)ボラン、トリ(o−フルオロフェニル)ボラン、トリス(p−フルオロフェニル)ボラン、トリス(m−フルオロフェニル)ボラン、トリス(2,5−ジフルオロフェニル)ボラン、トリス(3,5−ジフルオロフェニル)ボラン、トリス(4−トリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(3,5―ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(パーフルオロナフチル)ボラン、トリス(パーフルオロビフェニル)、トリス(パーフルオロアントリル)ボラン、トリス(パーフルオロビナフチル)ボランなどが挙げられる。
【0047】
これらの中でも、トリス(3,5―ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(パーフルオロナフチル)ボラン、トリス(パーフルオロビフェニル)ボラン、トリス(パーフルオロアントリル)ボラン、トリス(パーフルオロビナフチル)ボランがより好ましく、さらに好ましくはトリス(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(パーフルオロナフチル)ボラン、トリス(パーフルオロビフェニル)ボランが好ましい化合物として例示される。
【0048】
また、ボレート化合物を具体的に表すと、第1の例は、次の一般式(4)で示される化合物である。
[L−H][BR・・・式(4)
【0049】
式(4)中、Lは、中性ルイス塩基であり、Hは、水素原子であり、[L−H]は、アンモニウム、アニリニウム、ホスフォニウム等のブレンステッド酸である。
アンモニウムとしては、トリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、トリプロピルアンモニウム、トリブチルアンモニウム、トリ(n−ブチル)アンモニウムなどのトリアルキル置換アンモニウム、ジ(n−プロピル)アンモニウム、ジシクロヘキシルアンモニウムなどのジアルキルアンモニウムを例示できる。
【0050】
また、アニリニウムとしては、N,N−ジメチルアニリニウム、N,N−ジエチルアニリニウム、N,N−2,4,6−ペンタメチルアニリニウムなどのN,N−ジアルキルアニリニウムが例示できる。
さらに、ホスフォニウムとしては、トリフェニルホスフォニウム、トリブチルホスホニウム、トリ(メチルフェニル)ホスフォニウム、トリ(ジメチルフェニル)ホスフォニウムなどのトリアリールホスフォニウム、トリアルキルホスフォニウムが挙げられる。
【0051】
また、式(4)中、RおよびRは、6〜20、好ましくは6〜16の炭素原子を含む、同じか又は異なる芳香族又は置換芳香族炭化水素基で、架橋基によって互いに連結されていてもよく、置換芳香族炭化水素基の置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等に代表されるアルキル基やフッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲンが好ましい。
さらに、X及びXは、ハイドライド基、ハライド基、1〜20の炭素原子を含む炭化水素基、1個以上の水素原子がハロゲン原子によって置換された1〜20の炭素原子を含む置換炭化水素基である。
【0052】
上記一般式(4)で表される化合物の具体例としては、トリブチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(2,6−ジフルオロフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(2,6−ジフルオロフェニル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、トリフェニルホスホニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルホスホニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリフェニルホスホニウムテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリフェニルホスホニウムテトラ(2,6−ジフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルホスホニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、トリメチルアンモニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリエチルアンモニウムテトラ(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(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリエチルアンモニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、トリプロピルアンモニウムテトラ(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(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリプロピルアンモニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、ジ(1−プロピル)アンモニウムテトラ(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などを例示することができる。
【0053】
これらの中でも、トリブチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、ジメチルアニリニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレートが好ましい。
【0054】
また、ボレート化合物の第2の例は、次の一般式(5)で表される。
[L[BR・・・式(5)
【0055】
式(5)中、Lは、カルボカチオン、メチルカチオン、エチルカチオン、プロピルカチオン、イソプロピルカチオン、ブチルカチオン、イソブチルカチオン、tert−ブチルカチオン、ペンチルカチオン、トロピニウムカチオン、ベンジルカチオン、トリチルカチオン、ナトリウムカチオン、プロトン等が挙げられる。また、R、R、X及びXは、前記一般式(4)における定義と同じである。
【0056】
上記化合物の具体例としては、トリチルテトラフェニルボレート、トリチルテトラ(o−トリル)ボレート、トリチルテトラ(p−トリル)ボレート、トリチルテトラ(m−トリル)ボレート、トリチルテトラ(o−フルオロフェニル)ボレート、トリチルテトラ(p−フルオロフェニル)ボレート、トリチルテトラ(m−フルオロフェニル)ボレート、トリチルテトラ(3,5−ジフルオロフェニル)ボレート、トリチルテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリチルテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリチルテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリチルテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、トロピニウムテトラフェニルボレート、トロピニウムテトラ(o−トリル)ボレート、トロピニウムテトラ(p−トリル)ボレート、トロピニウムテトラ(m−トリル)ボレート、トロピニウムテトラ(o−フルオロフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(p−フルオロフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(m−フルオロフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(3,5−ジフルオロフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、NaBPh、NaB(o−CH−Ph)、NaB(p−CH−Ph)、NaB(m−CH−Ph)、NaB(o−F−Ph)、NaB(p−F−Ph)、NaB(m−F−Ph)、NaB(3,5−F−Ph)、NaB(C、NaB(2,6−(CF−Ph)、NaB(3,5−(CF−Ph)、NaB(C10、HBPh・2ジエチルエーテル、HB(3,5−F−Ph)・2ジエチルエーテル、HB(C・2ジエチルエーテル、HB(2,6−(CF−Ph)・2ジエチルエーテル、HB(3,5−(CF−Ph)・2ジエチルエーテル、HB(C10・2ジエチルエーテルを例示することができる。
【0057】
これらの中でも、トリチルテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリチルテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリチルテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリチルテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、トロピニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(パーフルオロナフチル)ボレート、NaB(C、NaB(2,6−(CF−Ph)、NaB(3,5−(CF−Ph)、NaB(C10、HB(C・2ジエチルエーテル、HB(2,6−(CF−Ph)・2ジエチルエーテル、HB(3,5−(CF−Ph)・2ジエチルエーテル、HB(C10・2ジエチルエーテルが好ましい。
【0058】
さらに好ましくは、これらの中でもトリチルテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリチルテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トロピニウムテトラ(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、NaB(C、NaB(2,6−(CF−Ph)、HB(C・2ジエチルエーテル、HB(2,6−(CF−Ph)・2ジエチルエーテル、HB(3,5−(CF−Ph)・2ジエチルエーテル、HB(C10・2ジエチルエーテルが挙げられる。
【0059】
また、オレフィン重合用触媒の成分(B)として、前記の有機アルミニウムオキシ化合物と、上記ボラン化合物やボレート化合物との混合物を用いることもできる。さらに、上記ボラン化合物やボレート化合物は、2種以上混合して使用することもできる。
【0060】
さらに、成分(A)と反応してイオン対を形成する化合物又はイオン交換性層状珪酸塩である成分(B)として、ホウ素化合物または/および有機アルミニウムオキシ化合物を用いる場合、成分(A)と成分(B)を、微粒子担体(成分(C))に担持し、オレフィン重合用触媒とすることができる。
【0061】
成分(C)の微粒子担体としては、無機物担体、粒子状ポリマー担体またはこれらの混合物が挙げられる。無機物担体は、金属、金属酸化物、金属塩化物、金属炭酸塩、炭素質物、またはこれらの混合物が使用可能である。
無機物担体に用いることができる好適な金属としては、例えば、鉄、アルミニウム、ニッケルなどが挙げられる。
【0062】
また、金属酸化物としては、周期表1〜14族の元素の単独酸化物または複合酸化物が挙げられ、例えば、SiO、Al、MgO、CaO、B、TiO、ZrO、Fe、Al・MgO、Al・CaO、Al・SiO、Al・MgO・CaO、Al・MgO・SiO、Al・CuO、Al・Fe、Al・NiO、SiO・MgOなどの天然または合成の各種単独酸化物または複合酸化物を例示することができる。
ここで、上記の式は、分子式ではなく、組成のみを表すものであって、本発明において用いられる複合酸化物の構造および成分比率は特に限定されるものではない。
また、本発明において用いる金属酸化物は、少量の水分を吸収していても差し支えなく、少量の不純物を含有していても差し支えない。
【0063】
金属塩化物としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属の塩化物が好ましく、具体的にはMgCl、CaClなどが特に好適である。
金属炭酸塩としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属の炭酸塩が好ましく、具体的には、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウムなどが挙げられる。
炭素質物としては、例えば、カーボンブラック、活性炭などが挙げられる。 以上の無機物担体は、いずれも本発明に好適に用いることができるが、特に金属酸化物、シリカ、アルミナなどの使用が好ましい。
【0064】
これら無機物担体は、通常、200〜800℃、好ましくは400〜600℃で空気中または窒素、アルゴン等の不活性ガス中で焼成して、表面水酸基の量を0.8〜1.5mmol/gに調節して用いるのが好ましい。
これら無機物担体の性状としては、特に制限はないが、通常、平均粒径は5〜200μm、好ましくは10〜150μm、平均細孔径は20〜1000Å、好ましくは50〜500Å、比表面積は150〜1000m/g、好ましくは200〜700m/g、細孔容積は0.3〜2.5cm/g、好ましくは0.5〜2.0cm/g、見掛比重は0.20〜0.50g/cm、好ましくは0.25〜0.45g/cmを有する無機物担体を用いるのが好ましい。
【0065】
上記した無機物担体は、もちろんそのまま用いることもできるが、予備処理としてこれらの担体をトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、トリデシルアルミニウム、ジイソブチルアルミニウムハイドライドなどの有機アルミニウム化合物やAl−O−Al結合を含む有機アルミニウムオキシ化合物に接触させた後、用いることができる。
【0066】
成分(A)と反応してイオン対を形成する化合物である成分(B)として、ホウ素化合物または/および有機アルミニウムオキシ化合物を用いる場合、メタロセン化合物(A)と、メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)、および微粒子担体(C)からなるオレフィン重合用触媒を得る際の各成分の接触方法は、特に限定されず、例えば、以下の方法が任意に採用可能である。
【0067】
(I)メタロセン化合物(A)と、メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)とを接触させた後、微粒子担体(C)を接触させる。
(II)メタロセン化合物(A)と、微粒子担体(C)とを接触させた後、メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)を接触させる。
(III)メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)と、微粒子担体(C)とを接触させた後、メタロセン化合物(A)を接触させる。
【0068】
これらの接触方法の中で(I)と(III)が好ましく、さらに(I)が最も好ましい。いずれの接触方法においても、通常は窒素またはアルゴンなどの不活性雰囲気中、一般にベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素(通常炭素数は6〜12)、ヘプタン、ヘキサン、デカン、ドデカン、シクロヘキサンなどの脂肪族あるいは脂環族炭化水素(通常炭素数5〜12)等の液状不活性炭化水素の存在下、撹拌下または非撹拌下に各成分を接触させる方法が採用される。
この接触は、通常−100℃〜200℃、好ましくは−50℃〜100℃、さらに好ましくは0℃〜50℃の温度にて、5分〜50時間、好ましくは30分〜24時間、さらに好ましくは30分〜12時間で行うことが望ましい。
【0069】
また、メタロセン化合物(A)、メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)と微粒子担体(C)の接触に際しては、上記した通り、ある種の成分が可溶ないしは難溶な芳香族炭化水素溶媒と、ある種の成分が不溶ないしは難溶な脂肪族または脂環族炭化水素溶媒とがいずれも使用可能である。
【0070】
各成分同士の接触反応を段階的に行う場合にあっては、前段で用いた溶媒などを除去することなく、これをそのまま後段の接触反応の溶媒に用いてもよい。また、可溶性溶媒を使用した前段の接触反応後、ある種の成分が不溶もしくは難溶な液状不活性炭化水素(例えば、ペンタン、ヘキサン、デカン、ドデカン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素あるいは芳香族炭化水素)を添加して、所望生成物を固形物として回収した後に、あるいは一旦可溶性溶媒の一部または全部を、乾燥等の手段により除去して所望生成物を固形物として取り出した後に、この所望生成物の後段の接触反応を、上記した不活性炭化水素溶媒のいずれかを使用して実施することもできる。本発明では、各成分の接触反応を複数回行うことを妨げない。
【0071】
本発明において、メタロセン化合物(A)と、メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)と、微粒子担体(C)の使用割合は、特に限定されないが、以下の範囲が好ましい。
【0072】
メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)として、有機アルミニウムオキシ化合物を用いる場合、メタロセン化合物(A)中の遷移金属(M)に対する有機アルミニウムオキシ化合物のアルミニウムの原子比(Al/M)は、通常、1〜100,000、好ましくは5〜1000、さらに好ましくは50〜200の範囲が望ましく、また、ボラン化合物やボレート化合物を用いる場合、メタロセン化合物中の遷移金属(M)に対する、ホウ素の原子比(B/M)は、通常、0.01〜100、好ましくは0.1〜50、さらに好ましくは0.2〜10の範囲で選択することが望ましい。
さらに、カチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)として、有機アルミニウムオキシ化合物と、ボラン化合物、ボレート化合物との混合物を用いる場合にあっては、混合物における各化合物について、遷移金属(M)に対して上記と同様な使用割合で選択することが望ましい。
【0073】
微粒子担体(C)の使用量は、メタロセン化合物(A)中の遷移金属0.0001〜5ミリモル当たり、好ましくは0.001〜0.5ミリモル当たり、さらに好ましくは0.01〜0.1ミリモル当たり1gである。
【0074】
メタロセン化合物(A)と、メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)と、微粒子担体(C)とを前記接触方法(I)〜(III)のいずれかで相互に接触させ、しかる後、溶媒を除去することで、オレフィン重合用触媒を固体触媒として得ることができる。溶媒の除去は、常圧下または減圧下、0〜200℃、好ましくは20〜150℃で1分〜50時間、好ましくは10分〜10時間で行うことが望ましい。
【0075】
なお、オレフィン重合用触媒は、以下の方法によっても得ることができる。
(IV)メタロセン化合物(A)と微粒子担体(C)とを接触させて溶媒を除去し、これを固体触媒成分とし、重合条件下で有機アルミニウムオキシ化合物、ボラン化合物、ボレート化合物またはこれらの混合物と接触させる。
(V)有機アルミニウムオキシ化合物、ボラン化合物、ボレート化合物またはこれらの混合物と微粒子担体(C)とを接触させて溶媒を除去し、これを固体触媒成分とし、重合条件下でメタロセン化合物(A)と接触させる。
上記(IV)、(V)の接触方法の場合も、成分比、接触条件および溶媒除去条件は、前記と同様の条件が使用できる。
【0076】
イオン交換性層状珪酸塩(以下、単に「珪酸塩」と略記する場合がある。)は、イオン結合などによって構成される面が互いに結合力で平行に積み重なった結晶構造を有し、且つ、含有されるイオンが交換可能である珪酸塩化合物をいう。イオン交換性層状珪酸塩は、各種公知のものが知られており、具体的には、白水春雄著「粘土鉱物学」朝倉書店(1995年)に記載されている。
本発明において、成分(B)として好ましく用いられるものは、スメクタイト族に属するもので、具体的にはモンモリロナイト、ザウコナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイトなどを挙げることができる。
大部分のイオン交換性層状珪酸塩は、天然には主に粘土鉱物の主成分として産出されるため、イオン交換性層状珪酸塩以外の交雑物(石英やクリストバライトなど)が含まれることが多く、本発明で用いられるスメクタイト族のイオン交換性層状珪酸塩に交雑物が含まれていてもよい。
【0077】
イオン交換性層状珪酸塩の造粒:
珪酸塩は、乾燥状態で用いてもよく、液体にスラリー化した状態で用いてもよい。また、イオン交換性層状珪酸塩の形状については、特に制限はなく、天然に産出する形状、人工的に合成した時点の形状でもよいし、また、粉砕、造粒、分級などの操作によって形状を加工したイオン交換性層状珪酸塩を用いてもよい。このうち造粒されたイオン交換性珪酸塩を用いると、良好なポリマー粒子性状を与えるため、特に好ましい。
造粒、粉砕、分級などのイオン交換性層状珪酸塩の形状加工は、酸処理の前に行ってもよいし、酸処理を行った後に形状を加工してもよい。
【0078】
ここで用いられる造粒法としては、例えば、撹拌造粒法、噴霧造粒法、転動造粒法、ブリケッティング、コンパクティング、押出造粒法、流動層造粒法、乳化造粒法、液中造粒法、圧縮成型造粒法等が挙げられるが、特に限定されない。好ましくは撹拌造粒法、噴霧造粒法、転動造粒法、流動造粒法が挙げられ、特に好ましくは撹拌造粒法、噴霧造粒法が挙げられる。
【0079】
なお、噴霧造粒を行う場合、原料スラリーの分散媒として、水あるいはメタノール、エタノール、クロロホルム、塩化メチレン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン等の有機溶媒を用いる。好ましくは水を分散媒として用いる。球状粒子が得られる噴霧造粒の原料スラリー液中における成分(B)の濃度は、0.1〜30重量%、好ましくは0.5〜20重量%、特に好ましくは1〜10重量%である。球状粒子が得られる噴霧造粒の熱風の入口温度は、分散媒により異なるが、水を例にとると、80〜260℃、好ましくは100〜220℃で行う。
【0080】
造粒において、粒子強度の高い担体を得るため、及び、オレフィン重合活性を向上させるためには、イオン交換性層状珪酸塩を必要に応じ微細化する。イオン交換性層状珪酸塩は、如何なる方法において微細化してもよい。微細化する方法としては、乾式粉砕、湿式粉砕いずれの方法でも可能である。好ましくは、水を分散媒として使用し、イオン交換性層状珪酸塩の膨潤性を利用した湿式粉砕であり、例えばポリトロン等を使用した強制撹拌による方法やダイノーミル、パールミル等による方法がある。造粒する前の平均粒径は、0.01〜3μm、好ましくは0.05〜1μmである。
【0081】
また、造粒の際に有機物、無機溶媒、無機塩、各種バインダーを用いてもよい。用いられるバインダーとしては、例えば、塩化マグネシウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸マグネシウム、アルコール類、グリコール等が挙げられる。
【0082】
上記のようにして得られた球状粒子は、重合工程での破砕や微粉発生を抑制するためには、0.2MPa以上の圧縮破壊強度を有することが好ましい。また、造粒されたイオン交換性層状珪酸塩の粒径は、0.1〜1000μm、好ましくは1〜500μmの範囲である。粉砕法についても特に制限はなく、乾式粉砕、湿式粉砕のいずれでもよい。
【0083】
酸処理:
本発明で用いられるイオン交換性層状珪酸塩は、酸処理をして用いるが、その他の化学処理を組み合わせて、処理を行っても良い。その他の化学処理としては、アルカリ処理、塩類処理、有機物処理などが挙げられる。
イオン交換性層状珪酸塩の酸処理により、固体の酸強度を変えることができる。また、酸処理は、イオン交換や表面の不純物を取り除く効果の他、結晶構造のAl、Fe、Mg、Liなどの陽イオンの一部を溶出させる効果もある。
酸処理で用いられる酸としては、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、酢酸、シュウ酸、安息香酸、ステアリン酸、プロピオン酸、アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸などが挙げられる。これらは、2種以上を同時に使用してもよい。中でも無機酸が好ましく、硫酸、塩酸、硝酸が好ましく、さらに好ましくは硫酸である。
また、酸処理と塩類処理を組み合わせる方法が特に好ましく、塩類処理を行った後に酸処理を行う方法、酸処理を行った後に塩類処理を行う方法、塩類処理と酸処理を同時に行う方法、塩類処理を行った後に塩類処理と酸処理を同時に行う方法などがある。
【0084】
酸による処理条件は、通常、酸濃度は0.1〜30重量%、処理温度は室温から使用溶媒の沸点までの温度範囲、処理時間は5分から24時間の条件を選択し、被処理化合物の少なくとも一部を溶出する条件で行うことが好ましい。また、酸は、一般的には水溶液で使用される。たとえば、硫酸を用いた場合、処理温度は80℃〜100℃で、処理時間は0.5時間以上5時間未満にすることが好ましい。
塩類処理を同時に行うことにより、イオン複合体、分子複合体、有機誘導体などを形成することにより、表面積や層間距離を変えることができる。例えば、イオン交換性を利用し、層間の交換性イオンを別の大きな嵩高いイオンと置換することにより、層間が拡大した状態の層状物質を得ることができる。
上記の酸処理を行う場合、処理前、処理の間、処理後に粉砕や造粒などで形状制御を行ってもよい。また、アルカリ処理、有機化合物処理、有機金属処理などの他の化学処理を併用してもよい。
【0085】
イオン交換に使用する塩類は、1〜14族原子から成る群より選ばれた少なくとも1種の原子を含む陽イオンを含有する化合物であり、好ましくは、1〜14族原子から成る群より選ばれた少なくとも1種の原子を含む陽イオンと、ハロゲン原子、無機酸及び有機酸から成る群より選ばれた少なくとも1種の原子又は原子団より誘導される陰イオンとから成る化合物であり、更に好ましくは、2〜14族原子から成る群より選ばれた少なくとも1種の原子を含む陽イオンと、Cl、Br、I、F、PO、SO、NO、CO、C、ClO、ClO、OOCCH、CHCOCHCOCH、OCl、O(NO、O(ClO、O(SO)、OH、OCl、OCl、OOCH、OOCCHCH、C、Cから成る群より選ばれた少なくとも1種の陰イオンとから成る化合物である。また、これら塩類は、2種以上を同時に使用してもよい。
【0086】
このようにして得られるイオン交換性珪酸塩としては、水銀圧入法で測定した半径20Å以上の細孔容積が0.1cc/g以上、特に0.3〜5cc/gであることが好ましい。かかる珪酸塩は、水溶液中で処理した場合には、吸着水及び層間水を含む。ここで、吸着水とは、イオン交換性珪酸塩の表面或いは結晶破面に吸着された水であり、層間水とは、結晶の層間に存在する水である。
イオン交換性珪酸塩は、上記の様な吸着水及び層間水を除去してから、使用することが好ましい。脱水方法は、特に制限されないが、加熱脱水、気体流通下の加熱脱水、減圧下の加熱脱水及び有機溶媒との共沸脱水などの方法が使用される。加熱温度は、吸着水及び層間水が残存しない様な温度範囲とされ、通常100℃以上、好ましくは150℃以上とされるが、構造破壊を生じる様な高温条件は好ましくない。加熱時間は、0.5時間以上、好ましくは1時間以上である。その際、脱水乾燥した後のイオン交換性層状珪酸塩の重量減量は、温度200℃・圧力1mmHgの条件下で2時間吸引した場合の値として、3重量%以下であることが好ましい。本発明においては、重量減量が3重量%以下に調整されたイオン交換性層状珪酸塩を使用する場合、成分(A)及び成分(C)と接触する際にも、同様の重量減量の状態が保持される様に取り扱うことが好ましい。
【0087】
イオン交換性層状珪酸塩の酸処理後の組成:
本発明に係る成分(B)である酸処理されたイオン交換性層状珪酸塩は、Al/Siの原子比として、0.01〜0.29のものであり、好ましくは0.03〜0.25、さらに好ましくは0.05〜0.23の範囲のものが、重合触媒の活性の点で好ましい。
Al/Si原子比は、粘土部分の酸処理強度の指標となり、Al/Si原子比を制御する方法としては、酸処理を行う酸種、酸濃度、酸処理時間、温度を調整することにより制御することができる。
イオン交換性層状珪酸塩中のアルミニウム及びケイ素は、JIS法による化学分析による方法で検量線を作成し、蛍光X線で定量するという方法で測定される。
【0088】
上記したイオン交換性層状珪酸塩は、もちろんそのまま用いることもできるが、これらのイオン交換性層状珪酸塩をトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリ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、トリデシルアルミニウム、ジイソブチルアルミニウムハイドライドなどの有機アルミニウム化合物やAl−O−Al結合を含む有機アルミニウムオキシ化合物と組み合わせて用いることができる。
【0089】
また、本発明のオレフィン重合用触媒のメタロセン化合物(A)を、イオン交換性層状珪酸塩に担持するには、メタロセン化合物(A)とイオン交換性層状珪酸塩を相互に接触させる、あるいはメタロセン化合物(A)、有機アルミニウム化合物、イオン交換性層状珪酸塩を相互に接触させてもよい。
各成分の接触方法は、特に限定されず、例えば、以下の方法が任意に採用可能である。
(VI)メタロセン化合物(A)と有機アルミニウム化合物を接触させた後、イオン交換性層状珪酸塩担体と接触させる。
(VII)メタロセン化合物(A)とイオン交換性層状珪酸塩担体を接触させた後、有機アルミニウム化合物と接触させる。
(VIII)有機アルミニウム化合物とイオン交換性層状珪酸塩担体を接触させた後、メタロセン化合物(A)と接触させる。
【0090】
これらの接触方法の中で(VI)と(VIII)が好ましい。いずれの接触方法においても、通常は窒素またはアルゴンなどの不活性雰囲気中、一般にベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素(通常炭素数は6〜12)、ヘプタン、ヘキサン、デカン、ドデカン、シクロヘキサンなどの脂肪族あるいは脂環族炭化水素(通常炭素数5〜12)等の液状不活性炭化水素の存在下、撹拌下または非撹拌下に各成分を接触させる方法が採用される。
【0091】
メタロセン化合物(A)と、有機アルミニウム化合物、イオン交換性層状珪酸塩担体の使用割合は、特に限定されないが、以下の範囲が好ましい。
メタロセン化合物(A)の担持量は、イオン交換性層状珪酸塩担体1gあたり、0.0001〜5ミリモル、好ましくは0.001〜0.5ミリモル、さらに好ましくは0.01〜0.1ミリモルである。
また、有機アルミニウム化合物を用いる場合のAl担持量は、0.01〜100モル、好ましくは0.1〜50モル、さらに好ましくは0.2〜10モルの範囲であることが望ましい。
さらに、用いる有機アルミニウム化合物の種類は特に限定されないが、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムなど挙げられる。
【0092】
担持および溶媒除去の方法は、前記の微粒子担体と同様の条件が使用できる。
成分(A)、(B)、および必要に応じて(C)を含む触媒を、オレフィン重合用(本重合)の触媒として使用する前に、必要に応じて、エチレン、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、3−メチル−1−ブテン、ビニルシクロアルカン、スチレンなどのオレフィンを予備的に少量重合する予備重合処理を施してもよい。予備重合方法は、公知の方法が使用できる。
【0093】
3.オレフィン重合方法
(1)エチレン系重合体の製造方法
上記したオレフィン重合用触媒は、エチレンの単独重合またはエチレンとα−オレフィンとの共重合に、使用可能である。
【0094】
エチレン重合において、コモノマーであるα−オレフィン類には、炭素数3〜30、好ましくは3〜8のものが包含され、具体的には、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン等が例示される。
α−オレフィン類は、2種類以上のα−オレフィンをエチレンと共重合させることも可能である。
共重合は、交互共重合、ランダム共重合、ブロック共重合のいずれであっても差し支えない。エチレンと他のα−オレフィンとを共重合させる場合、当該他のα−オレフィンの量は、全モノマーの90モル%以下の範囲で任意に選ぶことができるが、一般的には、40モル%以下、好ましくは30モル%以下、さらに好ましくは10モル%以下の範囲で選ばれる。もちろん、エチレンやα―オレフィン以外のコモノマーを少量使用することも可能であり、この場合、スチレン、4−メチルスチレン、4−ジメチルアミノスチレン等のスチレン類、1,4−ブタジエン、1,5−ヘキサジエン、1,4−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン等のジエン類、ノルボルネン、シクロペンテン等の環状化合物、ヘキセノール、ヘキセン酸、オクテン酸メチル等の含酸素化合物類、等の重合性二重結合を有する化合物を挙げることができる。
【0095】
本発明において、重合反応は、前記した触媒の存在下、スラリー重合、気相重合、又は溶液重合にて行うことができる。好ましくは前記した担持触媒によるスラリー重合、又は気相重合である。
スラリー重合の場合、実質的に酸素、水等を断った状態で、イソブタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素等から選ばれる不活性炭化水素溶媒の存在下または不存在下で、エチレン等を重合させる。また、液状エチレンや液状プロピレン等の液体モノマーも溶媒として使用できることは言うまでもない。
また、気相重合の場合、エチレンやコモノマーのガス流を導入、流通、または循環した反応器内においてエチレン等を重合させる。
重合条件は、温度が0〜250℃、好ましくは20〜110℃、更に好ましくは60〜100℃であり、圧力が常圧〜10MPa、好ましくは常圧〜4MPa、更に好ましくは0.5〜2MPaの範囲にあり、重合時間としては5分〜10時間、好ましくは5分〜5時間が採用されるのが普通である。
【0096】
生成重合体の分子量は、重合温度、触媒のモル比等の重合条件を変えることによってもある程度調節可能であるが、重合反応系に水素を添加することで、より効果的に分子量調節を行うことができる。
また、重合系中に、水分除去を目的とした成分、いわゆるスカベンジャーを加えても何ら支障なく実施することができる。
なお、かかるスカベンジャーとしては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物、前記有機アルミニウムオキシ化合物、分岐アルキルを含有する変性有機アルミニウム化合物、ジエチル亜鉛、ジブチル亜鉛などの有機亜鉛化合物、ジエチルマグネシウム、ジブチルマグネシウム、エチルブチルマグネシウムなどの有機マグネシウム化合物、エチルマグネシウムクロリド、ブチルマグネシウムクロリドなどのグリニヤ化合物などが使用される。これらのなかでは、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、エチルブチルマグネシウムが好ましく、トリエチルアルミニウムが特に好ましい。
水素濃度、モノマー量、重合圧力、重合温度等の重合条件が互いに異なる2段階以上の多段階重合方式にも、支障なく適用することができる。
【0097】
(2)プロピレン系重合体の製造方法
本発明において、プロピレンの重合形態は、上記したオレフィン重合用触媒とモノマーが効率よく接触し、プロピレンの重合またはプロピレンと他のモノマーの共重合を行うことができるならば、あらゆる様式を採用し得る。
具体的には、不活性溶媒を用いるスラリー法、不活性溶媒を実質的に用いずプロピレンを溶媒として用いるバルク重合法あるいは実質的に液体溶媒を用いず各モノマーをガス状に保つ気相重合法などが採用できる。
重合方式は、連続重合、回分式重合、又は予備重合を行う方法も適用される。
また、重合形式の組み合わせは、特に制限はなく、バルク重合2段、バルク重合後気相重合、気相重合2段といった様式も可能であり、さらには、それ以上の重合段数で製造することも可能である。
【0098】
本発明のオレフィン重合用触媒を用いて、剛性と耐衝撃性を有するプロピレン系重合体を製造可能することもでき、製造方法としては、下記の工程1と工程2を含む重合方法が好ましく、特に好ましくは、工程1に引き続き、工程2の重合を行う重合方法である。また、他の重合条件と組み合わせて、3段以上で製造する多段重合も可能である。
【0099】
[工程1]:
工程1は、全モノマー成分に対して、プロピレンを100〜90重量%、エチレンまたはα−オレフィンを0〜10重量%で重合させる工程である。
スラリー重合の場合は、重合溶媒として、ヘキサン、ヘプタン、ペンタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン等の飽和脂肪族又は芳香族炭化水素の単独又は混合物が用いられる。
重合温度は、0〜150℃であり、また、分子量調節剤として、補助的に水素を用いることができる。重合圧力は、0〜3MPaG、好ましくは0〜2MPaGが適当である。
バルク重合法の場合は、重合温度は、0〜90℃であり、好ましくは60〜80℃である。重合圧力は、0〜5MPaG、好ましくは0〜4MPaGが適当である。
気相重合の場合は、重合温度は、0〜200℃であり、好ましくは50〜120℃であり、さらに好ましくは60〜100℃である。重合圧力は、0〜4MPaG、好ましくは0〜3MPaGが適当である。
また、全モノマー成分に対して、ポリマーの形状を悪化させない0〜10%の範囲でエチレンまたはα−オレフィンを共存させることができ、分子量、活性、融点の調整を行うことができる。また、分子量調整剤として、水素を用いても良い。
【0100】
[工程2]:
工程2は、全モノマー成分に対して、プロピレンを10〜90重量%、エチレンまたはα−オレフィンを10〜90重量%で重合させる工程であり、好適な耐衝撃性を示すゴム成分を製造することができる。モノマー成分に対するプロピレン量は、好ましくは、高い耐衝撃性を有するプロピレン重合体を与える点で、20〜80重量%である。
第二工程の重合条件として、スラリー重合、バルク重合は、第一工程と同じであるが、気相重合の場合は、モノマー組成が第一工程と異なることから、重合温度は、0〜200℃であり、好ましくは20〜90℃であり、さらに好ましくは30〜80℃である。重合圧力は、0〜4MPaG、好ましくは1〜3MPaGが適当である。また、分子量調節剤として、水素を用いてもよい。
【0101】
特に良好な粒子形状のポリマーを得るためには、第一工程をバルク重合で行い、第二工程を気相重合で行うか、もしくは、第一工程、第二工程共に、気相重合で行うことが好ましい。
【0102】
[重合モノマー]:
プロピレン重合において、「α−オレフィン」とは、炭素数3〜20のオレフィンを指し、具体的には、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−ヘキサデセン、4−メチル−1−ペンテン、スチレン、ビニルシクロヘキサン、ジエン、トリエン、環状オレフィンなどが挙げられる。
プロピレンと共に用いられるモノマーとして、好ましくはエチレン、1−ブテンであり、さらに好ましくはエチレンである。また、これらモノマーを組み合わせて用いても良い。
【0103】
また、プロピレン重合においても重合系中に、水分除去を目的とした成分、いわゆるスカベンジャーを加えても何ら支障なく実施することができる。
なお、かかるスカベンジャーとしては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物、前記有機アルミニウムオキシ化合物、分岐アルキルを含有する変性有機アルミニウム化合物、ジエチル亜鉛、ジブチル亜鉛などの有機亜鉛化合物、ジエチルマグネシウム、ジブチルマグネシウム、エチルブチルマグネシウムなどの有機マグネシウム化合物、エチルマグネシウムクロリド、ブチルマグネシウムクロリドなどのグリニヤ化合物などが使用される。これらのなかでは、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、エチルブチルマグネシウムが好ましい。
【実施例】
【0104】
以下に、本発明を、実施例を示して具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
なお、実施例において使用した評価方法は、以下のとおりであり、以下の触媒合成工程および重合工程は、すべて精製窒素雰囲気下で行い、また、使用した溶媒は、モレキュラーシーブ4Aで脱水精製したものを用いた。
【0105】
(I)各種評価(測定)方法
(1)HLMFR:
エチレン系重合体の測定時:ポリマー5gに熱安定剤(BHT)のアセトン溶液(0.6重量%)5gを添加した。
次いで、上記のポリマーを乾燥した後、メルトインデクサー(190℃)に充填し、21.60Kg荷重の条件下に5分間放置した。その後、ポリマーの押し出し量を測定し、10分間当たりの量に換算し、HLMFRの値とした(単位はg/10分)。
【0106】
(2)MFR:
プロピレンホモポリマー(プロピレン重合体)の測定時:ポリマー6gに熱安定剤(BHT)のアセトン溶液(0.6重量%)6gを添加した。
次いで、上記のポリマーを乾燥した後、メルトインデクサー(230℃)に充填し、2.16Kg荷重の条件下に5分間放置した。その後、ポリマーの押し出し量を測定し、10分間当たりの量に換算し、MFRの値とした(単位はg/10分)。
【0107】
(3)密度:
密度は、JIS K7112に準拠し、MFR測定時に得られるストランドを100℃で1時間熱処理し、更に室温で1時間放置した後に密度勾配管法で測定した。
【0108】
(4)分子量分布の測定:
本発明において、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、ゲル・パーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法で測定したものをいう。
保持容量から分子量への換算は、予め作成しておいた標準ポリスチレンによる検量線を用いて行う。使用する標準ポリスチレンは、何れも東ソー(株)製の以下の銘柄である。
F380、F288、F128、F80、F40、F20、F10、F4、F1、A5000、A2500、A1000。
各々が0.5mg/mLとなるように、ODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)に溶解した溶液を0.2mL注入して較正曲線を作成する。較正曲線は、最小二乗法で近似して得られる三次式を用いる。分子量への換算に使用する粘度式[η]=K×Mαは、以下の数値を用いる。
PS:K=1.38×10−4、α=0.7
PE:K=3.92×10−4、α=0.733
PP:K=1.03×10−4、α=0.78
【0109】
なお、GPCの測定条件は、以下の通りである。
装置:Waters社製GPC(ALC/GPC 150C)
検出器:FOXBORO社製MIRAN 1A IR検出器(測定波長:3.42μm)
カラム:昭和電工社製AD806M/S(3本)
移動相溶媒:o−ジクロロベンゼン
測定温度:140℃
流速:1.0ml/分
注入量:0.2ml
試料の調製:試料は、ODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)を用いて、1mg/mLの溶液を調製し、140℃で約1時間を要して溶解させる。
なお、得られたクロマトグラムのベースラインと区間は、図1に例示されるように行う。
【0110】
(5)融点(Tm)の測定:
DSC(デュポン社製のTA2000型、又はセイコー・インスツルメンツ社製のDSC6200型)を使用し、エチレン系重合体は10℃/分で20〜170℃までの昇降温を1回行った後、10℃/分で2回目の昇温時の測定値により求めた。プロピレン系重合体は10℃/分で20〜200℃までの昇降温を1回行った後、10℃/分で2回目の昇温時の測定値により求めた。
【0111】
(II)メタロセン化合物の合成
[合成例1]
メタロセン化合物A:メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライドの合成
(1−1)ビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)メタンの合成
100mlのガラス製反応容器に、t−ブトキシカリウム0.27g(2.4mmol),ジメチルホルムアミド13ml,2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデン 4.0g(12mmol)を順に加え、30分間攪拌した。ガラス製反応容器を氷浴で冷却しながら、37wt%ホルムアルデヒド水溶液0.49g(6.0mmol)を加え、そのまま、2時間攪拌した。反応液を蒸留水100mlに加え、そこから、ジエチルエーテルで抽出し、食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムを加え反応液を乾燥させた。硫酸ナトリウムを濾過し、溶媒を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、ビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)メタンの黄色固体3.4g(収率83%)を得た。
【0112】
(1−2)メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライドの合成
300mlのガラス製反応容器に、ビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)メタン2.7g(4.1mmol)、ジエチルエーテル100mlを加え、ドライアイス−メタノール浴で−70℃まで冷却した。ここに1.57mol/Lのn−ブチルリチウム−n−ヘキサン溶液5.2ml(8.2mmol)を滴下した。滴下後、室温に戻し2時間撹拌した。反応液の溶媒を減圧で留去し、トルエン100ml、ジエチルエーテル10mlを加え、ドライアイス−メタノール浴で−70℃まで冷却した。そこに、四塩化ジルコニウム0.95g(4.1mmol)を加えた。その後、徐々に室温に戻しながら一夜撹拌した。このときの反応液の一部をとり、H−NMRを測定した結果、ラセミ体/メソ体比は95/5であった。
溶媒を減圧留去し、ジクロロメタン/ヘキサンで再結晶することによりメチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライドのラセミ体を赤色結晶として1.9g(収率56%)得た。
H−NMR値(CDCl)ラセミ体:δ1.33(s,18H),δ2.55(s,6H),δ5.51(s,2H),δ6.14(d,2H),δ6.32(d,2H),δ6.43(d,2H),δ6.68(dd,2H),6.76(s,2H),δ7.18(d,2H),δ7.44(d,4H),δ7.54(d,4H)。
【0113】
[合成例2]
メタロセン化合物B:メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライドの合成
300mlのガラス製反応容器に、ビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)メタン2.4g(3.6mmol)、ジエチルエーテル100mlを加え、ドライアイス−メタノール浴で−70℃まで冷却した。ここに1.57mol/Lのn−ブチルリチウム−n−ヘキサン溶液4.5ml(7.1mmol)を滴下した。滴下後、室温に戻し3時間撹拌した。反応液の溶媒を減圧で留去し、トルエン100ml、ジエチルエーテル5mlを加え、ドライアイス−メタノール浴で−70℃まで冷却した。そこに、四塩化ハフニウム1.14g(3.6mmol)を加えた。
その後、徐々に室温に戻しながら一夜撹拌した。このときの反応液の一部をとり、H−NMRを測定した結果、ラセミ体/メソ体比は95/5であった。
溶媒を減圧留去し、ジクロロメタン/ヘキサンでメチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライドのラセミ体を赤色結晶として1.1g(収率35%)得た。
H−NMR値(CDCl)ラセミ体:δ1.33(s,18H),δ2.55(s,6H),δ5.49(s,2H),δ6.15(d,2H),δ6.46(d,2H),δ6.46(d,2H),δ6.64(dd,2H),6.68(s,2H),δ7.14(d,2H),δ7.43(d,4H),δ7.53(d,4H)。
【0114】
[合成例3]
メタロセン化合物C:ジメチルシリレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライドの合成
ジメチルシリレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライド(メタロセン化合物C)は、特開2009−96907公報の実施例3に開示されている方法で合成した。
【0115】
[合成例4]
メタロセン化合物D:ジメチルシリレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライドの合成
500mlのガラス製反応容器に、ジメチルビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)シラン9.6g(13.0ミリモル)、ジエチルエーテル300mlを加え、ドライアイス−メタノール浴で−70℃まで冷却した。ここに1.59モル/リットルのn−ブチルリチウム−ヘキサン溶液16ml(26ミリモル)を滴下した。滴下後、室温に戻し3時間攪拌した。反応液の溶媒を減圧で留去し、トルエン250ml、ジエチルエーテル10mlを加え、ドライアイス−メタノール浴で−70℃まで冷却した。そこに、四塩化ハフニウム4.2g(13.0ミリモル)を加えた。その後、徐々に室温に戻しながら一夜攪拌した。
溶媒を減圧留去し、ジクロロメタン/ヘキサンで再結晶を行い、ジメチルシリレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライドのラセミ体を黄橙色結晶として1.3g(収率22%)得た。
【0116】
[合成例5]
メタロセン化合物E:メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウムジクロライドの合成
(5−1)ビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル)メタンの合成
2−(5―メチル―2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデンの代わりに2−(5−メチル−2−フリル)−4−フェニル−インデンを用いた以外は、合成例1と同様の手順に従って合成を行ない、ビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル)メタンを収率39%で得た。
【0117】
(5−2)メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウムジクロライドの合成
ビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)メタンの代わりにビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル)メタンを用いた以外は、合成例1と同様の手順に従って合成を行ない、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウムジクロライドの粗結晶を得た。トルエンで再結晶することでラセミ体を収率23%で得た。
H−NMR値(CDCl)ラセミ体:δ2.56(s,6H),δ5.53(s,2H),δ6.15(d,2H),δ6.32(d,2H),δ6.44(d,2H),δ6.69(dd,2H),δ6.72(s,2H),δ7.19(d,2H),δ7.34(t,2H),7.42(t,4H),δ7.59(d,4H)
【0118】
[合成例6]
メタロセン化合物F:メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(3,5−ジメチルフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライドの合成
(6−1)ビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(3,5−ジメチルフェニル)−インデニル)メタンの合成
2−(5―メチル―2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデンの代わりに2−(5−メチル−2−フリル)−4−(3,5−ジメチルフェニル)−インデンを用いた以外は、合成例1と同様の手順に従って合成を行ない、ビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(3,5−ジメチルフェニル−インデニル)メタンを収率53%で得た。
【0119】
(6−2)メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(3,5−ジメチルフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライドの合成
ビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)メタンの代わりにビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(3,5−ジメチルフェニル)−インデニル)メタンを用いた以外は、合成例1と同様の手順に従って合成を行ない、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(3,5−ジメチルフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライドの粗結晶を得た。トルエンで再結晶することでラセミ体を収率46%で得た。
H−NMR値(CDCl)ラセミ体:δ2.38(s,12H),δ2.61(s,6H),δ5.56(s,2H),δ6.21(d,2H),δ6.38(d,2H),δ6.46(d,2H),δ6.71(dd,2H),δ6.77(s,2H),δ7.03(s,2H),δ7.21(d,2H),δ7.26(s,4H)
【0120】
[合成例7]
メタロセン化合物G:メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−インデニル)ジルコニウムジクロライドの合成
(7−1)ビス(2−(5−メチル−2−フリル)−インデニル)メタンの合成
2−(5―メチル―2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデンの代わりに2−(5−メチル−2−フリル)−インデンを用いた以外は、合成例1と同様の手順に従って合成を行ない、ビス(2−(5−メチル−2−フリル)−インデニル)メタンを収率27%で得た。
【0121】
(7−2)メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−インデニル)ジルコニウムジクロライドの合成
ビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)メタンの代わりにビス(2−(5−メチル−2−フリル)−インデニル)メタンを用いた以外は、合成例1と同様の手順に従って合成を行ない、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−インデニル)ジルコニウムジクロライドの粗結晶を得た。トルエンで再結晶することでラセミ体を収率43%で得た。
H−NMR値(CDCl)ラセミ体:δ2.56(s,6H),δ5.47(s,2H),δ6.16(d,2H),δ6.32(d,2H),δ6.42(d,2H),δ6.59(t,2H),δ6.61(s,2H),δ7.18(t,2H),δ7.41(d,2H)
【0122】
(III)メチルアルミノキサン担持シリカの合成
窒素雰囲気下、200ml二口フラスコに600℃で5時間焼成したシリカ5グラムを入れ、150℃のオイルバスで加熱しながら真空ポンプで1時間減圧乾燥した。40℃でトルエン13.4ml、続いてアルベマール社製の20%メチルアルミノキサン/トルエン溶液8.6mlを加え1時間撹拌した後、40℃に加熱したままトルエン溶媒を減圧留去することでメチルアルミノキサン担持シリカが得られた。
【0123】
(IV)スメクタイト族イオン交換性層状珪酸塩の化学処理(酸処理および塩処理)
(1)酸処理:
ゼパラブルフラスコに蒸留水1130gと96%硫酸750gを加え、内温を90℃に保ち、そこに造粒モンモリロナイトである水澤化学社製ベンクレイSL(平均粒径19μm、300g)を添加し2時間反応させた。懸濁液を1時間で室温まで冷却し、蒸留水でpH=4まで洗浄した。このときの洗浄倍率は1/10000以下であった。
【0124】
(2)塩処理:
ゼパラブルフラスコで硫酸リチウム1水和物210gを蒸留水520gに溶かし、そこに、濾過した酸処理粘土を加え室温で120分撹拌した。このスラリーを濾過し、得られた固体に蒸留水3000mlを加え5分間室温で撹拌した。このスラリーを濾過した。得られた固体に蒸留水2500mlを加え5分撹拌後再び濾過した。この操作をさらに4回繰り返し、得られた固体を窒素気流下130℃で2日間予備乾燥後、53μm以上の粗大粒子を除去し、さらに200℃で2時間減圧乾燥することにより、化学処理モンモリロナイトを得た。
この化学処理モンモリロナイトの組成は、Al:7.5wt%、Si:37.6wt%、Mg:1.22wt%、Fe:1.60wt%、Li:0.22wt%であり、Al/Si=0.207[mol/mol]であった。
【0125】
[実施例1]
(1)エチレン・1−ヘキセン共重合体の製造
攪拌および温度制御装置を有する内容積1リットルのステンレス鋼製オートクレーブに、ヘプタン500ミリリットル、トリエチルアルミニウムを57ミリグラム導入し撹拌しながら80℃へ昇温した。1−ヘキセン10重量%を含むエチレンを分圧が1.5MPaになるまで導入した後、別途フラスコにMAO担持シリカ50ミリグラム、ヘプタン10ミリリットル、上記合成例1で得られたメタロセン化合物Aの1.0マイクロモル/ミリリットルのトルエン溶液を1.0ミリリットル入れ、10分間接触させた後、フラスコ中の全量をアルゴンガスでオートクレーブに圧入して60分間重合を行った。
その結果、48.1グラムのポリエチレンが生成した。重合結果を表1にまとめた。
【0126】
[比較例1]
(1)エチレン・1−ヘキセン共重合体の製造
上記合成例3で得られたメタロセン化合物Cを用いた以外は、実施例1と同様の方法により、エチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。
こうして得られたエチレン・1−ヘキセン共重合体は、30.5グラムであった。結果を表1に示す。
【0127】
[実施例2]
(1)固体触媒の調製
磁気誘導式攪拌機と攪拌羽根を具えたガラスフラスコに、スメクタイト族イオン交換性層状珪酸塩の化学処理で得られた化学処理モンモリロナイトを3gとり、トリエチルアルミニウムのヘキサン溶液(1mol/L)の9mlを添加した。これを室温で1hr攪拌した後、静置させて上澄み液5mlを除いた。これに30mlのヘキサンを添加し、1分攪拌して静置させた後に上澄み液を除いた。このデカンテーションを合計3回繰り返し、余剰のトリエチルアルミニウムを取り除いた。洗浄後のスラリーを40℃に加熱し、別途作製した上記合成例1で得られたメタロセン化合物Aのトルエン溶液を、Zr担持量が30μmol/g粘土になるように添加した。これを40℃で1hr攪拌した後、減圧下で溶媒を留去して粉体状の触媒を得た。
【0128】
(2)エチレン・1−ヘキセン共重合体の製造
2Lのステンレス製オートクレーブ(攪拌、温度制御装置付)に、ヘキサン900ml、トリイソブチルアルミニウム0.2mmol、ヘキセン5mlを入れて、80℃に昇温した。窒素で0.2MPaGに加圧し、次いで水素分圧/エチレン分圧が0.5%になるように10%希釈水素で0.235MPaGまで加圧し、さらにエチレンで0.8MPaGに加圧した。その後、上記固体触媒の調製で得られた触媒23mgとヘキサン30mlを封入した配管を取り付け、エチレン圧0.9MPaGでオートクレーブ内に圧送して重合を開始した。重合中は温度80℃、圧力0.9MPaGを維持するようにエチレンを供給し、1hr後に冷却、脱圧して重合を停止した。
こうして得られたエチレン・1−ヘキセン共重合体は、98gであった。結果を表2に示す。
【0129】
[比較例2]
(1)固体触媒の調製
メタロセン化合物Aの代わりに、上記合成例3で得られたメタロセン化合物Cを用いた以外は、実施例2の(1)固体触媒の調製と同様の操作により固体触媒を得た。
【0130】
(2)エチレン・1−ヘキサン共重合体の製造
実施例2の(1)固体触媒の調製の代わりに、上記固体触媒の調製で得られた固体触媒を用いた以外は、実施例2と同様の方法により、エチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。
こうして得られたエチレン・1−ヘキセン共重合体は、40グラムであった。結果を表2に示す。
【0131】
[実施例3]
(1)予備重合触媒の調製
内容積1Lのフラスコに、上記スメクタイト族イオン交換性層状珪酸塩の化学処理で得られた化学処理モンモリロナイト10.0gを秤量し、ヘプタン65ml、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液35ml(25mmol)を加え、室温で1時間撹拌した。その後、ヘプタンで残液率1/100まで洗浄し、最後にスラリー量を100mlに調製した。ここに、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液1.67ml(1.2mmol)を加えて10分間、室温で撹拌した。
さらに、上記合成例1で得られたメタロセン化合物A 254mg(307μmol)のトルエン60ml溶液を加えて室温で60分間撹拌した。
次に、上記ヘプタンスラリーにヘプタン340mlを加え、内容積1Lの撹拌式オートクレーブに導入し、40℃でプロピレンを10g/時の一定速度で120分間供給した。
プロピレン供給終了後、50℃に昇温して105分間そのまま維持した。その後、残存ガスをパージして予備重合触媒スラリーをオートクレーブより回収した。回収した予備重合触媒スラリーを静置し、上澄み液を抜き出した。残った固体にトリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液8.5ml(6.0mmol)を室温にて加え、室温で10分間撹拌した後、減圧乾燥して固体触媒を28.8g回収した。予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)は2.07であった。
【0132】
(2)プロピレン重合体の製造
内容積3Lの撹拌式オートクレーブ内をプロピレンで充分置換した後に、トリイソブチルアルミニウムのn−ヘプタン溶液2.76ml(2.02mmol)を加え、水素300ml、続いて液体プロピレン750gを導入し、65℃に昇温し、その温度を維持した。
上記予備重合触媒の調製で得られた予備重合触媒をn−ヘプタンにスラリー化し、触媒として(予備重合ポリマーの重量は除く)180mgを圧入し、重合を開始した。槽内温度を65℃に維持し、触媒投入1時間経過後に、エタノール5mlを圧入し重合を停止させ、モノマーをパージした。その後、ポリマーを乾燥させ90gのプロピレン重合体を得た。結果を表3に示す。
【0133】
[実施例4]
(1)予備重合触媒の調製
メタロセン化合物Aの代わりに、上記合成例2で得られたメタロセン化合物Bを282mg(307μmol)用いた他は、実施例3の(1)予備重合触媒の調製と同様の操作により、予備重合触媒を得た。
そのときの予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)は0.45であった。
【0134】
(2)プロピレン重合体の製造
実施例3の予備重合触媒の代わりに、上記予備重合触媒の調製で得られた予備重合触媒を180mg用いた以外は、実施例3の(2)プロピレン重合体の製造と同様に操作を行った。その結果、7gのプロピレン重合体を得た。結果を表3に示す。
【0135】
[比較例3]
(1)予備重合触媒の調製
メタロセン化合物Aの代わりに、上記合成例3で得られたメタロセン化合物Cを257mg(294μmol)用いた他は、実施例3の(1)予備重合触媒の調製と同様の操作により、予備重合触媒を得た。
そのときの予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)は1.77であった。
【0136】
(2)プロピレン重合体の製造
実施例3の予備重合触媒の代わりに、上記予備重合触媒の調製で得られた予備重合触媒を90mg用いた以外は、実施例3の(2)プロピレン重合体の製造と同様に操作を行った。その結果、114gのプロピレン重合体を得た。結果を表3に示す。
【0137】
[比較例4]
(1)予備重合触媒の調製
メタロセン化合物Aの代わりに、上記合成例4で得られたメタロセン化合物Dを238mg(297μmol)用いた他は、実施例3の(1)予備重合触媒の調製と同様の操作により、予備重合触媒を得た。
そのときの予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)は1.50であった。
【0138】
(2)プロピレン重合体の製造
実施例3の予備重合触媒の代わりに、上記予備重合触媒の調製で得られた予備重合触媒を90mg用いた以外は、実施例3の(2)プロピレン重合体の製造と同様に操作を行った。その結果、47gのプロピレン重合体を得た。結果を表3に示す。
【0139】
[実施例5]
(1)エチレン重合体の製造
攪拌および温度制御装置を有する内容積1リットルのステンレス鋼製オートクレーブに、ヘプタン500ミリリットル、メチルアルミノキサンのトルエン溶液(0.2モル/リットル)を10ミリリットル導入し撹拌しながら80℃へ昇温した。水素85ミリリットルとエチレンを分圧が1.5MPaになるまで導入した後、触媒フィーダーからメタロセン化合物Eのトルエン溶液(0.5ミリモル/リットル)を0.4ミリリットル、ヘプタン10ミリリットルをアルゴンガスでオートクレーブに圧入して45分間重合を行った。
その結果、13.3グラムのポリエチレンが生成した。重合結果を表4にまとめた。
【0140】
[実施例6]
(1)固体触媒の調製
窒素雰囲気下、200ml二口フラスコに600℃で5時間焼成したシリカ5グラムを入れ、150℃のオイルバスで加熱しながら真空ポンプで1時間減圧乾燥した。別途用意した100ml二口フラスコに窒素雰囲気下でメチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(3,5−ジメチルフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライド97ミリグラムを入れ、脱水トルエン13.4mlで溶解した。
室温でメチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(3,5−ジメチルフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライドのトルエン溶液にアルベマール社製の20%メチルアルミノキサン/トルエン溶液8.6mlを加え30分間撹拌した。真空乾燥済みシリカの入った200ml二口フラスコを40℃のオイルバスで加熱および撹拌しながら、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−4−(3,5−ジメチルフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライドとメチルアルミノキサンの反応物のトルエン溶液を全量加えた。40℃で1時間撹拌した後、40℃に加熱したままトルエン溶媒を減圧留去することで固体触媒を得た。
【0141】
(2)エチレン・1−ヘキセン共重合体の製造
攪拌および温度制御装置を有する内容積1リットルのステンレス鋼製オートクレーブに、ヘプタン500ミリリットル、1−ヘキセン1.6ミリリットル、トリエチルアルミニウムを57ミリグラム導入し撹拌しながら80℃へ昇温した。エチレンを分圧が1.5MPaになるまで導入した後、触媒フィーダーから上記固体触媒の調製で得られた固体触媒22ミリグラム、ヘプタン10ミリリットルをアルゴンガスでオートクレーブに圧入して60分間重合を行った。
その結果、5.6グラムのポリエチレンが生成した。重合結果を表5にまとめた。
【0142】
[実施例7]
(1)固体触媒の調製
窒素雰囲気下、200ml二口フラスコに600℃で5時間焼成したシリカ5グラムを入れ、150℃のオイルバスで加熱しながら真空ポンプで1時間減圧乾燥した。別途用意した100ml二口フラスコに窒素雰囲気下でメチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−インデニル)ジルコニウムジクロライド71ミリグラムを入れ、脱水トルエン13.4mlで溶解した。室温でメチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−インデニル)ジルコニウムジクロライドのトルエン溶液にアルベマール社製の20%メチルアルミノキサン/トルエン溶液8.6mlを加え30分間撹拌した。真空乾燥済みシリカの入った200ml二口フラスコを40℃のオイルバスで加熱および撹拌しながら、メチレンビス(2−(5−メチル−2−フリル)−インデニル)ジルコニウムジクロライドとメチルアルミノキサンの反応物のトルエン溶液を全量加えた。40℃で1時間撹拌した後、40℃に加熱したままトルエン溶媒を減圧留去することで固体触媒を得た。
【0143】
(2)エチレン・1−ヘキセン共重合体の製造
攪拌および温度制御装置を有する内容積1リットルのステンレス鋼製オートクレーブに、ヘプタン500ミリリットル、1−ヘキセン1.6ミリリットル、トリエチルアルミニウムを57ミリグラム導入し撹拌しながら80℃へ昇温した。エチレンを分圧が1.5MPaになるまで導入した後、触媒フィーダーから上記固体触媒の調製で得られた固体触媒58ミリグラム、ヘプタン10ミリリットルをアルゴンガスでオートクレーブに圧入して60分間重合を行った。
その結果、9.5グラムのポリエチレンが生成した。重合結果を表5にまとめた。
【0144】
【表1】

【0145】
【表2】

【0146】
【表3】

【0147】
【表4】

【0148】
【表5】

【0149】
・メタロセン化合物A:CH(2−(5−Me−2−Furyl)−4−(4−tBuPh)−Ind)ZrCl
・メタロセン化合物B:CH(2−(5−Me−2−Furyl)−4−(4−tBuPh)−Ind)HfCl
・メタロセン化合物C:MeSi(2−(5−Me−2−Furyl)−4−(4−tBuPh)−Ind)ZrCl
・メタロセン化合物D:MeSi(2−(5−Me−2−Furyl)−4−(4−tBuPh)−Ind)HfCl
・メタロセン化合物E:CH(2−(5−Me−2−Furyl)−4−Ph−Ind)ZrCl
・メタロセン化合物F:CH(2−(5−Me−2−Furyl)−4−(3,5−MePh)−Ind)ZrCl
・メタロセン化合物G:CH(2−(5−Me−2−Furyl)−Ind)ZrCl
【0150】
上記表1〜5から明らかなように、本発明のメタロセン化合物をオレフィン重合用触媒として用いることにより、エチレン系重合体の重合では、表1および表2のメチレン架橋メタロセン化合物Aとケイ素架橋メタロセン化合物Cの比較を表ごとに行なうことで、本発明のメタロセン化合物が良好なα−オレフィン共重合性で、高分子量のエチレン系重合体をより高い重合活性で製造できることが分かる。
また、プロピレン系重合体の重合では、表3のメチレン架橋メタロセン化合物Aとケイ素架橋メタロセン化合物C、またはメチレン架橋メタロセン化合物Bとケイ素架橋メタロセン化合物Dの比較をそれぞれ行なうことで、本発明のメタロセン化合物が良好な重合活性、および高い立体規則性(アイソタクチック)で、より高分子量のプロピレン系重合体を製造できることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【0151】
本発明のメタロセン化合物を重合触媒として用いることにより、従来のメタロセン化合物に比べて、工業的に有利な重合温度において高い重合活性および良好なα−オレフィン共重合性で、高分子量のエチレン系重合体を製造できる。また、プロピレンの重合において、良好な重合活性、および高い立体規則性(アイソタクチック)で高分子量のプロピレン系重合体を製造できる。
これにより、低温耐衝撃性、耐環境応力亀裂性などの性能に優れたエチレン系重合体を効率的に製造することができ、本発明のメタロセン化合物およびオレフィンの重合方法は、工業的な観点から、非常に有用である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記一般式(1)で表されるメタロセン化合物。
【化1】

[式中、Mは、Ti、ZrまたはHfであり、Xは、それぞれ独立して、Mとσ結合を形成する配位子である。Rは、互いに同じでも異なっていてもよく、ヘテロ原子として窒素原子、酸素原子または硫黄原子を含む、5〜10員環のヘテロ芳香環を示し、ヘテロ芳香環に含まれるヘテロ原子数は1〜5であり、複数のヘテロ原子を含む場合、各へテロ原子は同じでも、異なっていてもよい。また、該へテロ芳香環は、必要によって、該へテロ芳香環に結合する結合基を有しており、該へテロ芳香環に結合する結合基は、炭素数1〜6のアルキル基もしくはケイ素数1〜6を有する炭素数1〜20のケイ素含有アルキル基、または炭素数1〜6のアルキル基を有するシリル基である。該ヘテロ芳香環に結合する結合基は、各へテロ芳香環に対して複数個有していてもよく、複数の結合基を有する場合、各結合基は、同じでも異なっていてもよい。Rは、互いに同じでも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルケニル基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基、ケイ素数1〜6を有する炭素数1〜20のケイ素含有アルキル基、炭素数1〜6のアルキル基を有するシリル基、または下記式[I−a]で示される置換アリール基である。
【化2】

(式中、R、R、R、R及びRは、互いに同じでも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルケニル基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基、炭素数6〜18のアリール基、炭素数6〜18のハロゲン含有アリール基、ケイ素数1〜6を有する炭素数1〜20のケイ素含有アルキル基、または炭素数1〜6の炭化水素基を有するシリル基であり、また、隣接するR双方で6〜7員環を構成してもよく、6〜7員環が不飽和結合を含んでいてもよい。)]
【請求項2】
下記一般式(2)で表されることを特徴とする請求項1に記載のメタロセン化合物。
【化3】

(式中、Mは、Ti、ZrまたはHfであり、Xは、それぞれ独立して、Mとσ結合を形成する配位子である。Rは、互いに同じでも異なっていてもよく、ヘテロ原子として窒素原子、酸素原子または硫黄原子を含む、5〜10員環のヘテロ芳香環を示し、ヘテロ芳香環に含まれるヘテロ原子数は1〜5であり、複数のヘテロ原子を含む場合、各へテロ原子は同じでも、異なっていてもよい。また、該へテロ芳香環は、必要によって、該へテロ芳香環に結合する結合基を有しており、該へテロ芳香環に結合する結合基は、炭素数1〜6のアルキル基もしくはケイ素数1〜6を有する炭素数1〜20のケイ素含有アルキル基、または炭素数1〜6のアルキル基を有するシリル基である。該ヘテロ芳香環に結合する結合基は、各へテロ芳香環に対して複数個有していてもよく、複数の結合基を有する場合、各結合基は、同じでも異なっていてもよい。R、R、R、R、R、R、R、R10、R11及びR12は、互いに同じでも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルケニル基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基、炭素数6〜18のアリール基、炭素数6〜18のハロゲン含有アリール基、ケイ素数1〜6を有する炭素数1〜20のケイ素含有アルキル基、または炭素数1〜6の炭化水素基を有するシリル基であり、また、隣接するR双方で6〜7員環を構成してもよく、6〜7員環が不飽和結合を含んでいてもよい。)
【請求項3】
前記一般式(1)又は(2)中、Rがフラン環またはチオフェン環であり、必要によって、該環に結合する結合基を有しており、該環に結合する結合基は、炭素数1〜20のアルキル基もしくはケイ素数1〜6を有する炭素数1〜20のケイ素含有アルキル基、または炭素数1〜6のアルキル基を有するシリル基であることを特徴とする請求項1又は2に記載のメタロセン化合物。
【請求項4】
前記一般式(1)又は(2)中、Mがジルコニウムまたはハフニウムであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のメタロセン化合物。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれかに記載のメタロセン化合物を含むことを特徴とするオレフィン重合用触媒。
【請求項6】
下記の(A)及び(B)の各成分を含むことを特徴とする請求項5に記載のオレフィン重合用触媒。
成分(A):請求項1〜4のいずれかに記載のメタロセン化合物
成分(B):成分(A)と反応してイオン対を形成する化合物またはイオン交換性層状珪酸塩
【請求項7】
前記成分(B)がイオン交換性層状珪酸塩であることを特徴とする請求項6に記載のオレフィン重合用触媒。
【請求項8】
前記成分(B)が有機アルミニウムオキシ化合物であることを特徴とする請求項6に記載のオレフィン重合用触媒。
【請求項9】
請求項5〜8のいずれかに記載のオレフィン重合用触媒を用いて、オレフィンの重合または共重合を行うことを特徴とするオレフィンの重合方法。
【請求項10】
請求項5〜8のいずれかに記載のオレフィン重合用触媒を用いて、エチレン単独重合またはエチレンとエチレン以外のα−オレフィンとの共重合を行うことを特徴とするエチレンの重合方法。

【図1】
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【公開番号】特開2011−144157(P2011−144157A)
【公開日】平成23年7月28日(2011.7.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−163543(P2010−163543)
【出願日】平成22年7月21日(2010.7.21)
【出願人】(596133485)日本ポリプロ株式会社 (577)
【出願人】(303060664)日本ポリエチレン株式会社 (233)
【Fターム(参考)】