説明

メタロセン錯体およびそれを含むオレフィン重合用触媒

【課題】高い割合でビニル構造を持つように制御されたプロピレン系重合体を製造可能なメタロセン錯体およびそれを含むオレフィン重合用触媒を提供する。
【解決手段】下記の一般式[I]で表されるメタロセン錯体およびそれを含むオレフィン重合用触媒。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、オレフィンの重合に使用可能であるメタロセン錯体とそれを含むオレフィン重合用触媒に関し、さらに詳しくは、末端ビニル率の高いプロピレン系重合体を製造することのできる特定のメタロセン錯体とそれを含有する触媒に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ポリプロピレンは、高融点、高引張強度、高剛性、耐薬品性であるという特徴を有するため、多くの分野において広範囲に用いられている。しかしながら、通常のポリプロピレンは、溶融物性が脆弱であり、溶融張力、溶融粘弾性が低い。そのため、発泡成形、シート成形、ブロー成形などへの使用に制限が出てしまう。
そこで、従来のポリプロピレが持つ溶融物性の悪さを改良する方法として、最近になって、主としてメタロセン触媒を利用したマクロマー共重合法が提案されている。
【0003】
ここでいうメタロセン触媒とは、広義には共役五員環配位子を少なくとも一個有する遷移金属錯体を含む触媒であり、プロピレン重合用の遷移金属錯体としては、架橋構造を有する配位子が一般に使用される。当初、アイソタクチックポリオレフィンが製造可能な錯体として見出されたエチレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロリドやエチレンビス(4,5,6,7−テトラヒドロインデニル)ジルコニウムジクロリド(例えば、特許文献1参照。)、シリレン基を架橋基として持つジメチルシリレンビス置換シクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド(例えば、特許文献2参照。)、ジメチルシリレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド(例えば、特許文献3参照。)、シクロペンタジエニル化合物の架橋基の隣(2位−)に置換基をつけることにより立体規則性及び分子量をある程度改良したジメチルシリレンビス(2−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド(例えば、特許文献4参照。)、さらに4位の位置にアリール基を導入して活性、立体規則性及び分子量をさらに改良したジメチルシリレンビス(2−メチル−4−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリド(例えば、特許文献5参照。)や、ジメチルシリレンビス(2−メチル−4−フェニル−4−ヒドロアズレニル)ジルコニウムジクロリド(例えば、特許文献6参照。)、さらに最近になって、4位アリール基の特定部位に特定の置換基を導入したジクロロ(1,1’−ジメチルシリレンビス(2−エチル−4−(3−クロロ4−t−ブチルフェニル)−4H−アズレニル))ハフニウム(例えば、特許文献7参照。)、2位の位置に嵩高いヘテロ置換基を導入した技術が開示されている(例えば、特許文献8〜11参照。)。
これらは、主として触媒活性や得られるポリプロピレンの融点及び分子量の改良を目的としており、マクロマーや長鎖分岐を持つポリプロピレンの製造適性については示唆されていない。
【0004】
一方、メタロセン触媒を利用したマクロマー製造方法に関しては、βメチル脱離反応を利用してビニル構造を末端に導入する方法が知られている(例えば、特許文献12、非特許文献1参照。)。
しかしながら、この方法では、高選択的に末端ビニル構造を効率的に得るために比較的高温かつ低圧でスラリー重合する必要がある。こういった重合を行った場合、生成するポリマーは、分子量が低く、また錯体の構造により生成する重合体の立体規則性も十分高いものにはならない。
【0005】
更に、このようなマクロマーとプロピレンとを共重合することにより分岐を導入するマクロマー共重合法を行うが、マクロマーの仕込み量に対して共重合するマクロマー量が少ないため、製品となるマクロマー共重合体の中に無視できない量で、こういった低分子量で低立体規則性のマクロマー残存してしまう。また、こういったマクロマーを使用すると、合成時に副生する低分子量で規則性の低い飽和末端やビニリデン末端の成分が、共重合されることなく含有されることになり、結果として、製品の剛性や衝撃強度といった機械的物性を損なったり、また溶出成分が増大してクリーン性がよくないという欠点が生じてしまう。
また、アズレン配位子を有し特定の部位に嵩高い置換基を有する錯体を使用することにより、ビニル末端を有するポリプロピレンを提供する方法が知られている(例えば、特許文献13参照。)。
しかしながら、末端ビニル率は十分に高くないため、マクロマー共重合用の原料としては不十分であり、また、錯体のマクロマー共重合能力が高くないために分岐成分が導入されていないか不十分で、スウェルや歪硬化性などの溶融物性が悪いという問題がある。
【0006】
また、末端にビニル基を持つポリマーの利用方法は、いわゆるマクロマーとして共重合のモノマーとしての利用する以外に、ビニル基部分をさらに化学変性して官能基を導入し機能性を持たせるという方法が考えられる。
しかしながら、従来のマクロマーにそのような方法を用いても、同様に低分子量で低規則性であるために機械物性そのものが低すぎたり、溶出成分が多すぎるという問題が生じる。また、分岐構造がない、または少ないために、溶融物性が十分でなく使用に制限があるといった問題が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、プロピレン系重合体において、高い割合でビニル構造を持つように制御されたプロピレン系重合体を効率よく製造することのできるメタロセン錯体とそれを含有する触媒を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者等は、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、特定のメタロセン錯体、メタロセン錯体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および有機アルミニウム化合物を含む重合用触媒を用いて、プロピレン単独又はプロピレンとエチレン等を重合することにより、末端ビニル率が0.7以上のプロピレン系重合体が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】
すなわち、本発明の第1の発明によれば、一般式[I]式で表されるメタロセン錯体が提供される。
【0010】
【化1】

【0011】
(式中、Yは、炭素、珪素又はゲルマニウムであり、Zは、同じでも異なっていてもよい珪素又はゲルマニウムであり、XとXは、それぞれ独立して、Hfとσ結合を形成する配位子である。RとR11は、互いに同じでも異なっていてもよく、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基又は置換基を有していてもよいフリル基若しくはチエニル基である。そして、RとR11の片方又は両方は必ず、フリル基、チエニル基、置換基を有するフリル基又は置換基を有するチエニル基のいずれかである。R、R、R、R、R、R、R、R12、R13、R15、R16、R17、R18及びR19は、互いに同じでも異なっていてもよく、水素、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1〜6のケイ素含有アルキル基、炭素数1〜6の炭化水素基を有するシリル基、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又は置換基を有していてもよい5員環若しくは6員環を構成する複素環基であり、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。RおよびR14は、それぞれ互いに同じでも異なっていてもよく、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1〜6の珪素含有アルキル基、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又は置換基を有していてもよい5員環若しくは6員環を構成する複素環基であり、隣接するR双方で4〜7員環を構成してもよい。R10とR20は、互いに同じでも異なっていてもよく、炭素数1〜6のアルキル基、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1〜6の珪素含有アルキル基、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又は置換基を有していてもよい5員環若しくは6員環を構成する複素環基であり、R10とR20で4〜7員環を構成していてもよい。)
【0012】
また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、前記一般式[I]中、RとR11は、お互いに異なっていてもよく、フリル基、チエニル基、置換基を有するフリル基又は置換基を有するチエニル基のいずれかであることを特徴とするメタロセン錯体が提供される。
さらに、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[I]中、R、R、R、R17、R18とR19が水素であり、RおよびR14が、それぞれ互いに同じでも異なっていてもよい炭素数1〜6のアルキル基または炭素数6〜18のアリール基であることを特徴とするメタロセン錯体が提供される。
【0013】
また、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、ZおよびYが珪素であることを特徴とするメタロセン錯体が提供される。
【0014】
また、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錯体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。
【0015】
また、本発明の第6の発明によれば、第5の発明において、下記の成分(A)及び成分(B)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錯体
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
【0016】
また、本発明の第7の発明によれば、第5又は6の発明において、下記の成分(A)、成分(B)及び成分(C)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錯体
成分(B):イオン交換性層状珪酸塩
成分(C):有機アルミ化合物
【0017】
本発明は、上記した如く、メタロセン錯体などに係るものであるが、その好ましい態様としては、次のものが包含される。
(1)第5〜7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。
(2)上記オレフィンの重合方法により得られたプロピレン系重合体は、全ポリマー鎖のうち、片方の末端にビニル基を持つ鎖の割合(末端ビニル率)が0.7以上であることを特徴とするプロピレン系重合体。
【発明の効果】
【0018】
本発明のメタロセン錯体および重合触媒は、高い割合でビニル構造を持つように高度に末端構造が制御された特性を有するプロピレン系重合体を提供できるものであり、その特性により、得られるプロピレン系重合体をマクロマー共重合用の原料として用いた場合に、共重合体の機械物性を低下させることなく、溶融張力や溶融流動性を改良することができ、また、末端に官能基を有したプロピレン系重合体を得る原料として用いた場合にも、優れた溶融物性と機械物性を保持することが期待される。
また、本発明のメタロセン錯体および重合触媒によれば、上記の優れた性能を有するプロピレン系重合体を、生産性が高く、効率よく製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明のメタロセン錯体(又はメタロセン化合物)およびそれを含む触媒について、項目毎に、詳細に説明する。
【0020】
1.メタロセン錯体
本発明のメタロセン錯体は、下記の一般式[I]で表されるハフニウムを中心金属とするメタロセン錯体である。
【0021】
【化2】

【0022】
一般式[I]中、Yは、炭素、珪素又はゲルマニウムであり、Zは同じでも異なっていてもよい珪素又はゲルマニウムであり、XとXは、それぞれ独立して、Hfとσ結合を形成する配位子である。
とR11は、互いに同じでも異なっていてもよく、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基又は置換基を有していてもよいフリル基若しくはチエニル基である。そして、RとR11の片方又は両方は必ず、フリル基、チエニル基、置換基を有するフリル基又は置換基を有するチエニル基のいずれかである。
、R、R、R、R、R、R、R12、R13、R15、R16、R17、R18及びR19は、互いに同じでも異なっていてもよく、水素、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1〜6のケイ素含有アルキル基、炭素数1〜6の炭化水素基を有するシリル基、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又は置換基を有していてもよい5員環若しくは6員環を構成する複素環基であり、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。
およびR14は、それぞれ互いに同じでも異なっていてもよく、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1〜6の珪素含有アルキル基、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又は置換基を有していてもよい5員環若しくは6員環を構成する複素環基であり、隣接するR双方で4〜7員環を構成してもよい。
10とR20は、互いに同じでも異なっていてもよく、炭素数1〜6のアルキル基、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1〜6の珪素含有アルキル基、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又は置換基を有していてもよい5員環若しくは6員環を構成する複素環基であり、R10とR20で4〜7員環を構成していてもよい。
【0023】
一般式[I]において、炭素数1〜6のアルキル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、シクロヘキシルなどを挙げることができる。
また、炭素数1〜6のアルコキシ基の具体例としては、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、i−プロポキシ、n−ブトキシ、i−ブトキシ、tert−ブトキシ、フェノキシなどを挙げることができる。
【0024】
一般式[I]において、フリル基、チエニル基、置換基を有するフリル基又は置換基を有するチエニル基の具体例としては、2−フリル、2−(5−メチルフリル)、2−(5−エチルフリル)、2−(5−n−プロピルフリル)、2−(5−i−プロピルフリル)、2−(5−t−ブチルフリル)、2−(5−トリメチルシリルフリル)、2−(5−トリエチルシリルフリル)、2−(5−フェニルフリル)、2−(5−トリルフリル)、2−(5−フルオロフェニルフリル)、2−(5−クロロフェニルフリル)、2−(4,5−ジメチルフリル)、2−(3,5−ジメチルフリル)、2−ベンゾフリル、3−フリル、3−(5−メチルフリル)、3−(5−エチルフリル)、3−(5−n−プロピルフリル)、3−(5−i−プロピルフリル)、3−(5−t−ブチルフリル)、3−(5−トリメチルシリルフリル)、3−(5−トリエチルシリルフリル)、3−(5−フェニルフリル)、3−(5−トリルフリル)、3−(5−フルオロフェニルフリル)、3−(5−クロロフェニルフリル)、3−(4,5−ジメチルフリル)、3−ベンゾフリル、2−チエニル、2−(5−メチルチエニル)、2−(5−エチルチエニル)、2−(5−n−プロピルチエニル)、2−(5−i−プロピルチエニル)、2−(5−t−ブチルチエニル)、2−(5−トリメチルシリルチエニル)、2−(5−トリエチルシリルチエニル)、2−(5−フェニルチエニル)、2−(5−トリルチエニル)、2−(5−フルオロフェニルチエニル)、2−(5−クロロフェニルチエニル)、2−(4,5−ジメチルチエニル)、2−(3,5−ジメチルチエニル)、2−ベンゾチエニル、3−チエニル、3−(5−メチルチエニル)、3−(5−エチルチエニル)、3−(5−n−プロピルチエニル)、3−(5−i−プロピルチエニル)、3−(5−t−ブチルチエニル)、3−(5−トリメチルシリルチエニル)、3−(5−トリエチルシリルチエニル)、3−(5−フェニルチエニル)、3−(5−トリルチエニル)、3−(5−フルオロフェニルチエニル)、3−(5−クロロフェニルチエニル)、3−(4,5−ジメチルチエニル)、3−ベンゾチエニル、などを挙げることができる。
【0025】
一般式[I]において、ハロゲン原子としては、塩素、臭素、ヨウ素、フッ素を挙げることができ、また、炭素数1〜6のアルケニル基の具体例としては、ビニル、プロペニル、アリル、ブテニル、シクロヘキセニルなどを挙げることができる。
また、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基は、炭素数1〜6のアルキル基の骨格上の水素にハロゲンが置換されたものである。具体例としては、フルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、クロロメチル、ジクロロメチル、トリクロロメチル、ブロモメチル、ジブロモメチル、トリブロモメチル、ヨードメチル、2,2,2−トリフルオロエチル、2,2,1,1−テトラフルオロエチル、ペンタフルオロエチル、ペンタクロロエチル、ペンタフルオロプロピル、ノナフルオロブチル、5−クロロペンチル、5,5,5−トリクロロペンチル、5−フルオロペンチル、5,5,5−トリフルオロペンチル、6−クロロヘキシル、6,6,6−トリクロロヘキシル、6−フルオロヘキシル、6,6,6−トリフルオロヘキシルなどを挙げることができる。
【0026】
一般式[I]において、炭素数1〜6のケイ素含有アルキル基は、炭素数1〜6のアルキル基の骨格上の炭素がケイ素に変わったものである。具体例としては、トリメチルシリルメチル、トリメチルシリルエチルを挙げることができる。炭素数1〜6の炭化水素基を有するシリル基とは、異なっていてもよい炭素数1〜6の炭化水素基3個が珪素上に置換されている置換基であり、炭素数1〜6の炭化水素とは、一般式[I]中の炭素数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およびフェニル基を含み、フェニル基上に置換基を有していてもよい。具体的には、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリ−n−ブチルシリル、t−ブチルジメチルシリル、トリビニルシリル、トリアリルシリル、トリフェニルシリルなどを挙げることができる。
【0027】
一般式[I]において、炭素数6〜18のアリール基には、炭素数1〜6の炭化水素基が置換されていてもよく、具体例としては、フェニル、トリル、ジメチルフェニル、エチルフェニル、トリメチルフェニル、t−ブチルフェニル、ビフェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、アセナフチル、フェナントリル、アントリルなどを挙げることができる。
また、炭素数6〜18のハロゲン含有アリール基の具体例とは、前期炭素数6〜18のアリール基の水素原子をハロゲンに置換させたものであり、具体的には、2−,3−,4−置換の各フルオロフェニル、2−,3−,4−置換の各クロロフェニル、2−,3−,4−置換の各ブロモフェニル、2,4−、2,5−、2,6−、3,5−置換の各ジフルオロフェニル、2,4−、2,5−、2,6−、3,5−置換の各ジクロロフェニル、2,4,6−、2,3,4−、2,4,5−、3,4,5−置換の各トリフルオロフェニル、2,4,6−、2,3,4−、2,4,5−、3,4,5−置換の各トリクロロフェニル、ペンタフルオロフェニル、ペンタクロロフェニル、3,5−ジメチル−4−クロロフェニル、3,5−ジクロロ−4−ビフェニルなどが挙げられる。
【0028】
一般式[I]において、置換基を有していてもよい5員環若しくは6員環を構成する複素環基とは、ヘテロ原子で直接アルカジエニル基とは結合していないものであり、複素環の具体例としては、ピロリジル、ピリジル、ピリミジル、キノリル、イソキノリル、カルバゾリル、フリル、チエニル、チアノフリル、イミダゾリル、ピラゾリル、ピロリル、オキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、イソオキサゾリルであり、これら複素環に、炭素数1〜6のアルキル基、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1〜6の炭化水素基を有するシリル基、炭素数6〜18のアリール基、または炭素数6〜18のハロゲン含有アリール基の置換基を有していてもよく、隣接する原子双方で5〜7員環を形成していてもよく、そのなかに不飽和結合を有していてもよく、5〜7員環にヘテロ原子を含んでいてもよい。この中には、前記のフリル基、チエニル基、置換基を有するフリル基又は置換基を有するチエニル基も含まれる。
【0029】
一般式[I]において、Yは、炭素、珪素又はゲルマニウムであり、好ましくは珪素又はゲルマニウムであり、より好ましくは珪素である。Zは、同じでも異なっていてもよく、珪素又はゲルマニウムであり、好ましくは珪素である。
【0030】
一般式[I]において、XとXは、それぞれ独立して、Hfとσ結合を形成する配位子であり、後述する成分(B)および(C)とともにオレフィン重合能を有する活性なメタロセンを生成させる。したがって、この目的が達成される限り、XとXは配位子の種類が制限されるものではない。具体的なXおよびXとしては、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のケイ素含有炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基、炭素数1〜20の酸素含有炭化水素基、アミノ基または炭素数1〜20の窒素含有炭化水素基を挙げることができ、メタロセン錯体の安定性の点から、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基が好ましく、塩素、臭素、メチル基、エチル基、イソプロピル基、フェニル基が特に好ましい。
【0031】
一般式[I]において、RとR11は、互いに同じでも異なっていてもよく、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基又は置換基を有していてもよいフリル基若しくはチエニル基である。そして、RとR11の片方又は両方が、フリル基、チエニル基、置換基を有するフリル基又は置換基を有するチエニル基のいずれかである。好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、フリル基、チエニル基、置換基を有するフリル基または置換基を有するチエニル基であり、炭素数1〜6のアルキル基の中で好ましいのは、メチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、i−プロピル、i−ブチルであり、特に好ましくは、エチル基,メチル基である。また、RとR11の置換基であるフリル基、チエニル基、置換基を有するフリル基または置換基を有するチエニル基として、特に好ましいものは、下記[II]式で表すことができる。
【0032】
【化3】

【0033】
[II]式中、Xは、酸素原子または硫黄原子であり、R31とR32は、互いに同じでも異なっていてもよく、水素、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1〜6のケイ素含有アルキル基、炭素数1〜6の炭化水素基を有するシリル基、炭素数6〜18のアリール基または炭素数6〜18のハロゲン含有アリール基である。また、隣接するR双方で6員環を構成してもよく、6員環が不飽和結合を含んでいてもよい。
【0034】
式[II]における置換基の意味は、式[I]中と同一であり、R31の置換基として好ましくは、水素、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基であり、より好ましくは水素、炭素数1〜6のアルキル基である。R32の置換基として、好ましくはハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基であり、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基である。炭素数1〜6のアルキル基として、好ましいものはメチル基、エチル基であり、炭素数1〜6のアルキル基として、フェニル基である。また、RとR11として、R31、R32が不飽和の6員環となっているベンゾフリル基、ベンゾチエニル基も好ましい。
【0035】
一般式[I]において、RとR11として、より好ましくは、末端ビニル率が高い点で、RとR11両方ともがフリル基、チエニル基、置換基を有するフリル基または置換基を有するチエニル基であり、より好ましくは置換基を有するフリル基または置換基を有するチエニル基であり、さらに好ましくは置換基を有するフリル基である。
なお、一般にメタロセン錯体の合成時には、ラセミ体、メソ体のように異性体がほぼ1:1で生成する。通常、プロピレン重合触媒としては、ラセミ体が用いられており、ラセミ体/メソ体混合物からラセミ体を分離することが必要である。
しかし、本発明のメタロセン錯体で、インデニル環の2−位の置換基(RとR11)を同時にフリル基、チエニル基、置換基を有するフリル基または置換基を有するチエニル基にしたものは、錯体化したときに、ラセミ体を80%以上の選択性で生成し、分離も容易であるために、高収率でラセミ体を得ることができ、このような構造は、合成上も有用である。また、活性の点では、RとR11の片方がメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基が高い活性を示し、好ましい。
【0036】
一般式[I]において、R、R、R、R、R、R、R、R12、R13、R15、R16、R17、R18及びR19は、互いに同じでも異なっていてもよく、水素、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1〜6のケイ素含有アルキル基、炭素数1〜6の炭化水素基を有するシリル基、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又は置換基を有していてもよい5員環若しくは6員環を構成する複素環基であり、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。好ましくは水素、ハロゲン原子、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であり、より好ましくは水素、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基である。ハロゲン原子として、好ましくはフッ素、塩素であり、素数1〜6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基である。また、活性の点では、R、R、R、R17、R18及びR19は、水素のほうが好ましい。
また、隣接するR双方で6〜7員環を構成してもよく、具体例としてR、R又はR15、R16で不飽和6員環を形成したインデニル環の4位のPh基を含めた置換基として1−ナフチル基を挙げることができる。
【0037】
一般式[I]において、RおよびR14は、それぞれ互いに同じでも異なっていてもよく、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1〜6の珪素含有アルキル基、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又は置換基を有していてもよい5員環若しくは6員環を構成する複素環基であり、隣接するR双方で4〜7員環を構成してもよい。
およびR14において、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、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であり、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基であり、さらに好ましくは炭素数1〜6のアルキル基である。
炭素数1〜6のアルキル基の好ましい置換基としては、メチル基、エチル基であり、炭素数6〜18のアリール基の好ましい置換基としては、フェニル基、p−トリル基である。
【0038】
およびR14は、それぞれ互いに同じでも異なっていてもよく、Zを含む置換基として、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリ−n−プロピルシリル、トリ−iso−プロピルシリル、トリ−n−ブチルシリル、トリ−iso−ブチルシリル、トリ−sec−ブチルシリル、トリ(クロロメチル)シリル、トリフェニルシリル、トリ−p−トリルシリル、トリ−o−トリルシリル、トリ−(p−クロロフェニル)シリル、ジメチルフェニルシリル、メチルジフェニルシリル、ジエチルフェニルシリル、トリメチルゲルミル、トリエチルゲルミル、トリ−n−プロピルゲルミル、トリ−iso−プロピルゲルミル、トリ−n−ブチルゲルミル、トリ−iso−ブチルゲルミル、トリ−sec−ブチルゲルミル、トリ(クロロメチル)ゲルミル、トリフェニルゲルミル、トリ−p−トリルゲルミル、トリ−o−トリルゲルミル、トリ−p−クロロフェニルゲルミル、ジメチルフェニルゲルミル、メチルジフェニルゲルミル、ジエチルフェニルゲルミルなどを挙げることができ、これら置換基の中で好ましいものはトリメチルシリル、トリエチルシリル、トリ−n−プロピルシリル、トリ−iso−プロピルシリル、トリ−n−ブチルシリル、トリ−iso−ブチルシリル、トリ−sec−ブチルシリルである。
また、隣接するR双方で4〜7員環を有していてもよく、Zを含んだ基として、メチルシラシクロブチル基、メチルシラシクロペンチル基などを挙げることができる。
【0039】
一般式[I]において、R10とR20は、互いに同じでも異なっていてもよく、炭素数1〜6のアルキル基、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1〜6の珪素含有アルキル基、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又は置換基を有していてもよい5員環若しくは6員環を構成する複素環基であり、R10とR20で4〜7員環を構成していてもよい。
好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、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であり、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基であり、特に好ましくは炭素数1〜6のアルキル基である。
炭素数1〜6のアルキル基の好ましい置換基としては、メチル基、エチル基であり、炭素数6〜18のアリール基の好ましい置換基としては、フェニル基、p−トリル基であり、より好ましくはメチル基、エチル基である。
10とR20は、互いに同じでも異なっていてもよく、Yを含む架橋基としては、ジメチルシリレン、ジエチルシリレン、ジ−n−プロピルシリレン、ジ−i−プロピルシリレン、ジ−n−ブチルシリレン、ジ−iso−ブチルシリレン、ジ−sec−ブチルシリレン、メチルエチルシリレン、メチル−iso−プロピルシリレン、メチル−iso−ブチルシリレン、メチル−t−ブチルシリレン、ジ(シクロヘキシル)シリレン、メチル(フェニル)シリレン、ジフェニルシリレン、ジ−p−トリルシリレン、ジ−o−トリルシリレン、ジ−(p−クロロフェニル)シリレン、ジメチルフェニルシリレン、ジメチルゲルミレン、ジエチルゲルミレン、ジ−n−プロピルゲルミレン、ジ−i−プロピルゲルミレン、ジ−n−ブチルゲルミレン、ジ−iso−ブチルゲルミレン、ジ−sec−ブチルゲルミレン、メチルエチルゲルミレン、メチル−iso−プロピルゲルミレン、メチル−iso−ブチルゲルミレン、メチル−t−ブチルゲルミレン、ジ(シクロヘキシル)ゲルミレン、メチル(フェニル)ゲルミレン、ジフェニルゲルミレン、ジ−p−トリルゲルミレン、ジ−o−トリルゲルミレン、ジ−(p−クロロフェニル)ゲルミレン、ジメチルフェニルゲルミレン、を挙げることができ、特に好ましい置換基としては、ジメチルシリレン、ジエチルシリレンである。
また、隣接するR双方での4〜7員環を有する置換基としては、Yを含んだ基として、シラシクロブチル基、シラシクロペンチル基、シラシクロヘキシル基、シラフルオレニル基などを挙げることができ、これらも好ましい。
【0040】
これら、メタロセン錯体のうち、二つのインデニル環の置換基が等しいメタロセン錯体が、合成がしやすく好ましい。
【0041】
上記一般式[I]で表される化合物の具体的を例示する。
(1)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(2)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−トリエチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(3)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−トリフェニルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(4)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−トリメチルゲルミルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(5)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルチエニル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(6)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルチエニル))−4−(4−トリエチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(7)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルチエニル))−4−(4−トリフェニルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(8)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルチエニル))−4−(4−トリメチルゲルミルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(9)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチルフリル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(10)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチルフリル))−4−(4−トリエチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(11)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチルフリル))−4−(4−トリフェニルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(12)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチルフリル))−4−(4−トリメチルゲルミルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(13)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチルチエニル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(14)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチルチエニル))−4−(4−トリエチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(15)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチルチエニル))−4−(4−トリフェニルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(16)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチルチエニル))−4−(4−トリメチルゲルミルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(17)ジメチルシリレンビス(2−(2−(4,5−ジメチルフリル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(18)ジメチルシリレンビス(2−(2−(4,5−ジメチルフリル))−4−(4−トリエチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(19)ジメチルシリレンビス(2−(2−(4,5−ジメチルフリル))−4−(4−トリフェニルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(20)ジメチルシリレンビス(2−(2−(4,5−ジメチルフリル))−4−(4−トリメチルゲルミルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(21)ジメチルシリレンビス(2−(2−(4,5−ジメチルチエニル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(22)ジメチルシリレンビス(2−(2−(4,5−ジメチルチエニル))−4−(4−トリエチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(23)ジメチルシリレンビス(2−(2−(4,5−ジメチルチエニル))−4−(4−トリフェニルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(24)ジメチルシリレンビス(2−(2−(4,5−ジメチルチエニル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(25)ジメチルゲルミレンビス(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(26)ジメチルゲルミレンビス(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−トリエチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(27)ジメチルゲルミレンビス(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−トリフェニルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(28)ジメチルゲルミレンビス(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−トリメチルゲルミルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(29)ジメチルゲルミレンビス(2−(2−(5−メチルチエニル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(30)ジメチルゲルミレンビス(2−(2−(5−メチルチエニル))−4−(4−トリエチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(31)ジメチルゲルミレンビス(2−(2−(5−メチルチエニル))−4−(4−トリフェニルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(32)ジメチルゲルミレンビス(2−(2−(5−メチルチエニル))−4−(4−トリメチルゲルミルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
【0042】
(33)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルフリル))−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)ハフニウムジクロライド、
(34)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(3,5−ジクロロ−4−トリエチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(35)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(3,5−ジクロロ−4−トリフェニルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(36)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(3,5−ジクロロ−4−トリメチルゲルミルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(37)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルチエニル))−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)ハフニウムジクロライド、
(38)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルチエニル))−4−(3,5−ジクロロ−4−トリエチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(39)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルチエニル))−4−(3,5−ジクロロ−4−トリフェニルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(40)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルチエニル))−4−(3,5−ジクロロ−4−トリメチルゲルミルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(41)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチルフリル))−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)ハフニウムジクロライド、
(42)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチルフリル))−4−(3,5−ジクロロ−4−トリエチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(43)ジメチルゲルミレンビス(2−(2−(5−t−ブチルフリル))−4−(3,5−ジクロロ−4−トリフェニルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(44)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチルフリル))−4−(3,5−ジクロロ−4−トリメチルゲルミルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(45)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチルチエニル))−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)ハフニウムジクロライド、
(46)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチルチエニル))−4−(3,5−ジクロロ−4−トリエチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(47)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチルチエニル))−4−(3,5−ジクロロ−4−トリフェニルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(48)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチルチエニル))−4−(3,5−ジクロロ−4−トリメチルゲルミルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(49)ジメチルシリレンビス(2−(2−(4,5−ジメチルフリル))−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)ハフニウムジクロライド、
(50)ジメチルシリレンビス(2−(2−(4,5−ジメチルフリル))−4−(3,5−ジクロロ−4−トリエチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(51)ジメチルシリレンビス(2−(2−(4,5−ジメチルフリル))−4−(3,5−ジクロロ−4−トリフェニルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(52)ジメチルシリレンビス(2−(2−(4,5−ジメチルフリル))−4−(3,5−ジクロロ−4−トリメチルゲルミルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(53)ジメチルシリレンビス(2−(2−(4,5−ジメチルチエニル))−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)ハフニウムジクロライド、
(54)ジメチルシリレンビス(2−(2−(4,5−ジメチルチエニル))−4−(3,5−ジクロロ−4−トリエチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(55)ジメチルシリレンビス(2−(2−(4,5−ジメチルチエニル))−4−(3,5−ジクロロ−4−トリフェニルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(56)ジメチルシリレンビス(2−(2−(4,5−ジメチルチエニル))−4−(3,5−ジクロロ−4−トリメチルゲルミルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
【0043】
(57)ジメチルシリレン(4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(58)ジメチルシリレン(2−メチル−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(59)ジメチルシリレン(2−エチル−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(60)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(2−メチル−4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(61)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルチエニル))−4−(2−メチル−4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(62)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−5−メチル−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(63)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルチエニル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−5−メチル−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(64)ジメチルシリレンビス(2−(2−(4,5−ベンゾフリル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、
(65)ジメチルシリレンビス(2−(2−(4,5−ベンゾフリル))−4−(4−トリエチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、などを挙げることができる。
【0044】
2.メタロセン錯体の合成法
本発明のメタロセン錯体は、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。
【0045】
【化4】

【0046】
上記合成経路において、1と4−トリメチル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、2にN−ブロモスクシンイミドを水存在下で反応させ、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、ブチルリチウムなどで4をアニオン化したあと、ジメチルジクロロシランとの反応で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、四塩化ハフニウムとの反応でメタロセン錯体6が得られる。
置換基を導入したメタロセン錯体の合成は、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(R、R11)を導入することができ、2位置換基(R、R11)にアルキル基を導入する場合は、文献(J.Org.Chem.1984,49,4226)のように、3にグリニャール試薬をNi触媒下で反応させることにより、導入することができる。
2つのインデニル環上の置換基が異なるメタロセン錯体の合成は、異なる置換インデンを、順にMeYClと反応させることにより、架橋することができる。また、架橋時にアミン化合物(例えばメチルイミダゾール)など架橋助剤を存在させておいてもよい。
【0047】
3.オレフィン重合用触媒
本発明のメタロセン錯体は、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、一般式[I]で示されるメタロセン錯体を成分(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。
【0048】
(1)オレフィン重合用触媒
本発明のオレフィン重合用触媒としては、下記成分(A)、成分(B)及び、必要により成分(C)成分を含むものである。
成分(A):一般式[I]で示されるメタロセン錯体
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、好ましくはイオン交換性層状珪酸塩
成分(C):有機アルミニウム化合物
【0049】
本発明のオレフィン重合用触媒で得られるプロピレン系重合体は、プロピレン単独、又は、プロピレンとエチレンおよび/またはα−オレフィンを重合し末端ビニル率が0.7以上のプロピレン系重合体を製造可能である。以下、触媒成分、プロピレン系重合体の製造方法、重合体のポリマー構造について詳述する。
【0050】
(2)触媒成分
本発明で得られるプロピレン系重合体の製造は、一般式[I]で示されるメタロセン錯体、および成分(B)、必要により成分(C)を用いて、プロピレン単独、又は、プロピレンとエチレンおよび/またはα−オレフィンを重合することにより、プロピレン系重合体を生産性よく製造することができる。
【0051】
(2−1)触媒成分(B)
本発明で使用される触媒成分(B)は、触媒成分(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)の化合物としては、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。
【0052】
アルミニウムオキシ化合物においては、アルミニウムオキシ化合物がメタロセン錯体を活性化できることは周知であり、そのような化合物としては、具体的には次の一般式(III)〜(V)で表される化合物が挙げられる。
アルミニウムオキシ化合物を触媒成分(B)として用いるときは、触媒成分(C)の有機アルミニウム化合物を用いなくて重合触媒として用いることができる。
【0053】
【化5】

【0054】
上記の各一般式中において、Rは、水素原子又は炭化水素基、好ましくは炭素数1〜10、特に好ましくは炭素数1〜6の炭化水素基を示す。また、複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。また、pは0〜40、好ましくは2〜30の整数を示す。
また、一般式[III]、[IV]で表される化合物は、アルミノキサンとも称される化合物であって、これらの中では、メチルアルミノキサン又はメチルイソブチルアルミノキサンが好ましい。上記のアルミノキサンは、各群内及び各群間で複数種併用することも可能である。そして、上記のアルミノキサンは、公知の様々な条件下に調製することができる。
さらに、一般式[V]で表される化合物は、一種類のトリアルキルアルミニウム又は二種類以上のトリアルキルアルミニウムと、一般式RB(OH)で表されるアルキルボロン酸との10:1〜1:1(モル比)の反応により得ることができる。一般式(V)中、Rは、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜6の炭化水素基を示す。
【0055】
ホウ素化合物としては、カルボニウムカチオン、アンモニウムカチオンなどの陽イオンと、トリフェニルホウ素、トリス(3,5−ジフルオロフェニル)ホウ素、トリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素などの有機ホウ素化合物との錯化物、又は種々の有機ホウ素化合物、例えばトリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素などを挙げることができる。
【0056】
イオン交換性層状珪酸塩(以下、単に珪酸塩と略記することもある)としては、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である。大部分の珪酸塩は、天然には主に粘土鉱物の主成分として産出され、水中に分散/膨潤させ、沈降速度等の違いにより精製することが一般的であるが、完全に除去することが困難であることがあり、イオン交換性層状珪酸塩以外の夾雑物(石英、クリストバライト等)を含んでいることが多いが、それらを含んでもよい。それら夾雑物の種類、量、粒子径、結晶性、分散状態によっては純粋な珪酸塩以上に好ましいことがあり、そのような複合体も、成分(B)に含まれる。
尚、本発明の原料とは、後述する本発明の化学処理を行う前段階の珪酸塩をさす。また、本発明で使用する珪酸塩は、天然産のものに限らず、人工合成物であってもよい。
【0057】
また、化学処理を加える前段階でイオン交換性を有していれば、該処理によって物理的、化学的な性質が変化し、イオン交換性や層構造がなくなった珪酸塩も、イオン交換性層状珪酸塩であるとして取り扱う。
【0058】
イオン交換性層状珪酸塩の具体例としては、例えば、白水春雄著「粘土鉱物学」朝倉書店(1988年)等に記載される1:1型構造や2:1型構造をもつ層状珪酸塩が挙げられる。
1:1型構造とは、前記「粘土鉱物学」等に記載されているような1層の四面体シートと1層の八面体シートが組み合わさっている1:1層構造の積み重なりを基本とする構造を示し、2:1型構造とは、2層の四面体シートが1層の八面体シートを挟み込んでいる2:1層構造の積み重なりを基本とする構造を示す。
【0059】
1:1層が主要な構成層であるイオン交換性層状珪酸塩の具体例としては、ディッカイト、ナクライト、カオリナイト、メタハロイサイト、ハロイサイト等のカオリン族珪酸塩、クリソタイル、リザルダイト、アンチゴライト等の蛇紋石族珪酸塩等が挙げられる。
【0060】
2:1層が主要な構成層であるイオン交換性層状珪酸塩の具体例としては、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト等のスメクタイト族珪酸塩、バーミキュライト等のバーミキュライト族珪酸塩、雲母、イライト、セリサイト、海緑石等の雲母族珪酸塩、アタパルジャイト、セピオライト、パリゴルスカイト、ベントナイト、パイロフィライト、タルク、緑泥石群等が挙げられる。これらは混合層を形成していてもよい。
これらの中では、主成分が2:1型構造を有するイオン交換性層状珪酸塩であるものが好ましい。より好ましくは、主成分がスメクタイト族珪酸塩であり、さらに好ましくは、主成分がモンモリロナイトである。
【0061】
層間カチオン(イオン交換性層状珪酸塩の層間に含有される陽イオン)の種類としては、特に限定されないが、主成分として、リチウム、ナトリウム等の周期律表第1族のアルカリ金属、カルシウム、マグネシウム等の周期律表第2族のアルカリ土類金属、あるいは鉄、コバルト、銅、ニッケル、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、イリジウム、白金、金等の遷移金属などが、工業原料として比較的容易に入手可能である点で好ましい。
【0062】
前記イオン交換性層状珪酸塩は、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層状珪酸塩を用いると、該イオン交換性層状珪酸塩を触媒成分として用いた場合に、良好なポリマー粒子性状を与えるため特に好ましい。
【0063】
造粒、粉砕、分級などのイオン交換性層状珪酸塩の形状の加工は、化学処理の前に行ってもよい(すなわち、あらかじめ形状を加工したイオン交換性層状珪酸塩に下記の化学処理を行ってもよい)し、化学処理を行った後に形状を加工してもよい。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
造粒において、粒子強度の高い担体を得るため、及び、プロピレン重合活性を向上させるためには、珪酸塩を必要に応じ微細化する。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。
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。
【0067】
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。
【0068】
本発明に係る触媒成分(B)のイオン交換性層状珪酸塩は、特に処理を行うことなくそのまま用いることができるが、化学処理を行なうことが望ましく、イオン交換性層状珪酸塩の化学処理とは、酸類、塩類、アルカリ類、有機物等とイオン交換性層状珪酸塩とを接触させることをいう。
【0069】
化学処理による共通の影響として、層間陽イオンの交換を行うことが挙げられるが、それ以外に各種化学処理は、次のような種々の効果がある。例えば、酸類による酸処理によれば、珪酸塩表面の不純物が取り除かれる他、結晶構造中のAl、Fe、Mg等の陽イオンを溶出させることによって、表面積を増大させることができる。これは、珪酸塩の酸強度を増大させ、また、単位重量当たりの酸点量を増大させることに寄与する。
アルカリ類によるアルカリ処理では、粘土鉱物の結晶構造が破壊され、粘土鉱物の構造の変化をもたらす。
【0070】
以下に、具体的な処理剤(酸類、塩類、その他)、化学処理条件、乾燥条件、化学処理後の組成について詳細に説明する。なお、本発明では、これら酸類、塩類を組み合わせたものを処理剤として用いてもよい。
【0071】
(i)酸類
酸処理は、表面の不純物を除く、あるいは層間に存在する陽イオンの交換を行うほか、結晶構造の中に取り込まれているAl、Fe、Mg等の陽イオンの一部又は全部を溶出させることができる。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。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。
【0072】
(ii)塩類
塩類としては、有機陽イオン、無機陽イオン、金属イオンからなる群から選ばれる陽イオンと、有機陰イオン、無機陰イオン、ハロゲン化物イオンからなる群から選ばれる陰イオンとから構成される塩類が例示される。例えば、周期律表第1〜14族から選択される少なくとも一種の原子を含む陽イオンと、ハロゲンの陰イオン、無機ブレンステッド酸及び有機ブレンステッド酸の陰イオンからなる群より選ばれる少なくとも一種の陰イオンとから構成される化合物が好ましい例として挙げられる。
【0073】
このような塩類の具体例としては、LiCl、LiBr、LiSO、Li(PO)、LiNO、Li(OOCCH)、NaCl、NaBr、NaSO、Na(PO)、NaNO、Na(OOCCH)、KCl、KBr、KSO、K(PO)、KNO、K(OOCCH)、CaCl、CaSO、Ca(NO、Ca(C、Ti(OOCCH、MgCl、MgSO、Mg(NO、Mg(C、Ti(OOCCH、Ti(CO、Ti(NO、Ti(SO、TiF、TiCl、TiBr、TiI、Zr(OOCCH、Zr(CO、Zr(NO、Zr(SO、ZrF、ZrCl等が挙げられる。
【0074】
また、Cr(OOCHOH、Cr(CHCOCHCOCH、Cr(NO、Cr(ClO、CrPO、Cr(SO、CrOCl、CrF、CrCl、CrBr、CrI、FeCO、Fe(NO、Fe(ClO、FePO、FeSO、Fe(SO、FeF、FeCl、MnBr、FeI、FeC、Co(OOCH等が挙げられる。
【0075】
さらに、CuCl、CuBr、Cu(NO、CuC、Cu(ClO、CuSO、Cu(OOCCH、Zn(OOCH、Zn(CHCOCHCOCH、ZnCO、Zn(NO、Zn(ClO、Zn(PO、ZnSO、ZnF、ZnCl、ZnBr、ZnI、AlF、AlCl、AlBr、AlI、Al(SO、Al(C、Al(CHCOCHCOCH、Al(NO、AlPO等が挙げられる。
これらのなかで好ましくは、陰イオンが無機ブレンステッド酸やハロゲンからなり、陽イオンがLi、Mg、Znからなる化合物である。
そのような塩類で特に好ましい化合物は、具体的にはLiCl、LiSO、MgCl、MgSO、ZnCl、ZnSO、Zn(NO、Zn(POある。
【0076】
(iii)その他の処理剤
酸、塩処理の他に、必要に応じて下記のアルカリ処理や有機物処理を行ってもよい。アルカリ処理で処理剤としては、LiOH、NaOH、KOH、Mg(OH)、Ca(OH)、Sr(OH)、Ba(OH)などが例示される。
有機処理剤の例としては、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、ドデシルアンモニウム、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−2,4,5−ペンタメチルアニリニウム、N,N−ジメチルオクタデシルアンモニウム、オクタドデシルアンモニウム、が例示されるが、これらに限定されるものではない。
【0077】
また、これらの処理剤は、単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの組み合わせは、処理開始時に添加する処理剤について組み合わせて用いてもよいし、処理の途中で添加する処理剤について、組み合わせて用いてもよい。また化学処理は、同一または異なる処理剤を用いて複数回行うことも可能である。
【0078】
(iv)化学処理条件
上述した各種処理剤は、適当な溶剤に溶解させて処理剤溶液として用いてもよいし、処理剤自身を溶媒として用いてもよい。使用できる溶剤としては、特に制限はないが、水、アルコール類が一般的であり、特に水が好ましい。例えば、化学処理として酸処理を行う場合、酸処理剤濃度、イオン交換性層状珪酸塩と処理剤との比率、処理時間、処理温度等の酸処理条件を制御することによって、イオン層状珪酸塩化合物を所定の組成、構造へと変化させ制御することが可能である。
【0079】
そのような酸処理剤濃度に関しては、下式を満たす酸濃度(N)の酸で処理することが好ましい。
N≧1.0
ここで示す酸濃度Nは、酸のモル数×酸の価数/酸水溶液の体積(単位:モル/リットル)と定義する。ただし、塩を共存させたときには、塩化合物に含まれる結晶水量は考慮するが、塩による体積変化は考慮しないものとする。なお、酸水溶液の比重は、化学便覧の基礎編IIp6(日本化学会編集,丸善発行,改訂3版)を引用した。なお、上限は取り扱い上の安全性、容易性、設備面の観点から、酸濃度Nが、20以下、特に15以下であることが好ましい
【0080】
イオン交換性層状珪酸塩と処理剤との比率に関しては、特に限定されないが、好ましくはイオン交換性層状珪酸塩[g]:処理剤[酸の価数×mol数]=1:0.001〜1:0.1程度である。
また、酸処理温度は、室温〜処理剤溶液の沸点の範囲が好ましく、処理時間は5分〜24時間の条件を選択し、イオン交換性層状珪酸塩を構成している物質の少なくとも一部が除去又は交換される条件で行うことが好ましい。酸処理条件は、特には制限されないが、上記化学処理として硫酸を用いた場合、処理温度は80℃から、処理剤溶媒沸点以下で、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。
【0081】
(v)イオン交換性層状珪酸塩の乾燥
上記化学処理を実施した後に、過剰の処理剤及び処理により溶出したイオンの除去をすることが可能であり、好ましい。この際、一般的には、水や有機溶媒などの液体を使用する。脱水後は、乾燥を行うが、一般的には、乾燥温度は、100〜800℃、好ましくは150〜600℃で実施可能である。800℃を超えると、珪酸塩の構造破壊を生じるおそれがあるので好ましくない。
【0082】
これらのイオン交換性層状珪酸塩は、構造破壊されなくとも乾燥温度により特性が変化するために、用途に応じて乾燥温度を変えることが好ましい。乾燥時間は、通常1分〜24時間、好ましくは5分〜4時間であり、雰囲気は、乾燥空気、乾燥窒素、乾燥アルゴン、又は減圧下であることが好ましい。乾燥方法に関しては特に限定されず各種方法で実施可能である。
【0083】
(vi)イオン交換性層状珪酸塩の化学処理後の組成
化学処理されたイオン交換性層状珪酸塩を、本発明に係る触媒成分(B)としては、Al/Siの原子比として、0.01〜0.25、好ましくは0.03〜0.24のもの、さらには0.05〜0.23の範囲のものがよい。Al/Si原子比は、粘土部分の酸処理強度の指標となるものとみられる。また、上記の範囲にAl/Si原子比を制御する方法としては、化学処理前のイオン交換性層状珪酸塩として、モンモリロナイトを使用し、上記(III)に記載の化学処理をおこなう方法が挙げられる。
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。
【0084】
(2−2)触媒成分(C)
本発明に用いられる触媒成分(C)は、有機アルミニウム化合物であり、好ましくは、一般式:
(AlR3−n
で表される有機アルミニウム化合物が使用される。式中、Rは炭素数1〜20のアルキル基を表し、Xはハロゲン、水素、アルコキシ基又はアミノ基を表し、nは1〜3の、mは1〜2の整数を各々表す。有機アルミニウム化合物は、単独であるいは複数種を組み合わせて使用することができる。
【0085】
有機アルミニウム化合物の具体例としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリノルマルプロピルアルミニウム、トリノルマルブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルヘキシルアルミニウム、トリノルマルオクチルアルミニウム、トリノルマルデシルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニウムセスキクロライド、ジエチルアルミニウムヒドリド、ジエチルアルミニウムエトキシド、ジエチルアルミニウムジメチルアミド、ジイソブチルアルミニウムヒドリド、ジイソブチルアルミニウムクロライド等が挙げられる。これらのうち、好ましくは、m=1、n=3のトリアルキルアルミニウム及びアルキルアルミニウムヒドリドである。さらに好ましくは、Rが炭素数1〜8であるトリアルキルアルミニウムである。
【0086】
(3)触媒の調製
(3−1)調製方法
本発明に係るオレフィン重合用触媒は、上記成分(A)、成分(B)及び必要により成分(C)を含むものである。これらは、重合槽内で、あるいは重合槽外で接触させオレフィンの存在下で予備重合を行ってもよい。
オレフィンとは、炭素間二重結合を少なくとも1個含む炭化水素をいい、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、3−メチルブテン−1、スチレン、ジビニルベンゼン等が例示されるが、特に種類に制限はなく、これらと他のオレフィンとの混合物を用いてもよい。好ましくは炭素数3以上のオレフィンがよい。
また、各成分は、分割して接触させてもよく、特に成分(C)は、あらかじめ成分(A)、成分(B)と接触させてもよく、重合時に添加してもよい。
【0087】
本発明で使用する成分(A)、(B)および(C)の使用量は、任意であるが、成分(B)に対する成分(A)の使用量は、成分(B)1gに対し、好ましくは0.1μmol〜1000μmol、特に好ましくは0.5μmol〜500μmolの範囲である。成分(A)に対する成分(C)の量は、遷移金属のモル比で、好ましくは0.01〜5×10、特に好ましくは0.1〜1000、の範囲内が好ましい。
【0088】
前記成分(A)、成分(B)及び成分(C)を接触させる順番は、任意であり、これらのうち2つの成分を接触させた後に、残りの1成分を接触させてもよいし、3つの成分を同時に接触させてもよい。これらの接触において、接触を充分に行うため、溶媒を用いてもよい。溶媒としては、脂肪族飽和炭化水素、芳香族炭化水素、脂肪族不飽和炭化水素やこれらのハロゲン化物、また予備重合モノマーなどが例示される。脂肪族飽和炭化水素、芳香族炭化水素の例として、具体的にはヘキサン、ヘプタン、トルエン等が挙げられる。また予備重合モノマーとしては、プロピレンを溶媒として用いることができる。
【0089】
本発明で用いるオレフィン重合用触媒において任意成分の担体として、無機又は有機の化合物から成り、通常5μm〜5mm、好ましくは10μm〜2mmの粒径を有する微粒子状の担体を加えてもよい。
上記の無機担体としては、例えば、SiO、Al、MgO、ZrO、TiO、B、ZnOなどの酸化物、SiO−MgO、SiO−Al、SiO−TiO、SiO−Cr、SiO−Al−MgOなどの複合酸化物などが挙げられる。
上記の有機担体としては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテンなどの炭素数2〜14のα−オレフィンの(共)重合体、スチレン、ジビニルベンゼンなどの芳香族不飽和炭化水素の(共)重合体などから成る多孔質ポリマーの微粒子担体が挙げられる。
これらの微粒子の比表面積は、通常20〜1,000m/g、好ましくは50〜700m/gであり、細孔容積は、通常0.1cm/g以上、好ましくは0.3cm/g以上、さらに好ましくは0.8cm/g以上のものが適している。
【0090】
(3−2)予備重合
本発明に係る触媒は、前記のように、これにオレフィンを接触させて少量重合されることからなる予備重合処理に付されることが好ましい。使用するオレフィンは、特に限定はないが、前記のように、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、スチレン等を例示することができる。オレフィンのフィード方法は、オレフィンを反応槽に定速的にあるいは定圧状態になるように維持するフィード方法やその組み合わせ、段階的な変化をさせる等、任意の方法が可能である。
予備重合温度、時間は、特に限定されないが、各々−20℃〜100℃、5分〜24時間の範囲であることが好ましい。また、予備重合量は、成分(B)に対する予備重合ポリマーの重量比が好ましくは0.01〜100、さらに好ましくは0.1〜50である。また、予備重合時に成分(C)を添加、又は追加することもできる。
上記各成分の接触の際もしくは接触の後に、ポリエチレン、ポリプロピレン等の重合体、シリカ、チタニア等の無機酸化物の固体を共存させる等の方法も可能である。
予備重合後に触媒を乾燥してもよい。乾燥方法には、特に制限は無いが、減圧乾燥や加熱乾燥、乾燥ガスを流通させることによる乾燥などが例示され、これらの方法を単独で用いても良いし2つ以上の方法を組み合わせて用いてもよい。乾燥工程において触媒を攪拌、振動、流動させてもよいし静置させてもよい。また、防失活剤として、アルキルアルミを添加してもよい。
【0091】
4.重合方法
重合形態は、前記成分(A)、成分(B)及び成分(C)からなるオレフィン重合用触媒とモノマーが効率よく接触するならば、あらゆる様式を採用しうる。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、生産効率の点で、プロピレンを溶媒として用いるバルク重合または各モノマーをガス状に保つ気相重合で行うことが好ましい。
また、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。
【0092】
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、好ましくは60〜90℃である。重合圧力は、0.01〜3MPaG、好ましくは0.1〜2MPaGが適当である。
プロピレンを溶媒として用い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60〜90℃であり、さらに好ましくは70〜80℃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、0〜150℃であり、好ましくは60〜120℃であり、さらに好ましくは70〜100℃である。重合圧力は、0.01〜4MPaG、好ましくは0.1〜3MPaGが適当である。
【0093】
さらに、活性向上効果のために、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。通常水素は、連鎖移動剤として機能して飽和末端を生成するが、本発明に係るプロピレン系重合体の製造法では、驚くべきことに水素を加えても、依然ビニル末端割合が高いまま保たれる。しかも水素を加えることにより活性が向上する。
そこで水素は、プロピレンに対してモル比で1.0×10−6以上、1.0×10−2以下の範囲で用いるのがよく、好ましくは1.0×10−5以上であり、さらに好ましくは1.0×10−4%以上用いるのがよい。また上限に関しては、1.0×10−2以下で用いるのがよく、好ましくは0.9×10−2以下であり、更に好ましくは0.8×10−2以下である。
【0094】
本発明の重合触媒は、プロピレン単独、又は、プロピレンとエチレンおよび/またはα−オレフィンを重合するプロピレン系重合体を製造することができ、ここでいうα−オレフィンとしては、炭素数2〜20のオレフィンが適当であり、具体的には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を挙げることができ、更にこれらの2種以上の混合物であってもよい。
【0095】
5.ポリマー構造
(1)末端構造
本発明の重合触媒を用いることにより製造されるプロピレン系重合体は、全ポリマー鎖のうち、片方の末端にビニル基を持つ鎖の割合(末端ビニル率)が0.7以上のものが製造できる。
プロピレンの重合において、ポリマーの成長停止反応としては、一般的にβ水素が脱離して、下記構造式(1−b)に示すビニリデン構造の末端が生成する。また、水素を用いた場合には、通常水素へ連鎖移動が優先的に起こり下記構造式(1−c)に示すような飽和末端(イソブチル構造)が末端に生成する。
【0096】
しかしながら、特殊な構造の錯体を用いた場合には、β−メチル脱離と一般に呼ばれる特殊な連鎖移動反応が起こり、下記構造式(1−a)に示すビニル構造(プロペニル構造)を末端にもったポリマーが生成する(参照文献:Macromol. Rapid Commun. 2000,21,1103―1107)。また、本発明で例示する非常に特殊な構造の錯体を用いた場合には、水素を用いた場合には、驚くべきことに、活性は増大するものの優先的にβメチル脱離反応がおこり構造式(1−a)のビニル構造(プロペニル構造)が主に生成することが分かってきた。
【0097】
【化6】

【0098】
構造式(1−a)、構造式(1−b)、構造式(1−c)のうち、メタロセン錯体やチーグラー触媒で共重合可能なものは、構造式(1−a)に示すビニル構造のみである。したがって、全末端構造の内、共重合可能な末端ビニル率が高いほうがマクロマーとして効率が高いことを意味する。本発明により得られるプロピレン系重合体は、この末端ビニル率が0.7より大きいものが製造でき、マクロマーとしての効率が高い。
また、逆に、高選択的にβメチル脱離反応を起こしやすいことは、β水素脱離反応をおこしにくいことであることから、同時に末端ビニリデン率が0.1より小さいことが望ましい。
【0099】
末端ビニル率と末端ビニリデン率は、13C−NMRから得られるビニル(プロペニル)末端濃度[Vi]と、ビニリデン末端濃度[Vd]を、GPCより求めた数平均分子量(Mn)から得られる全ポリマー鎖数に対する割合として、下式を用いて算出する。
(末端ビニル率)=(Mn/42)×2×[Vi]/1000
(末端ビニリデン率)=(Mn/42)×2×[Vd]/1000
(ただし、Mnは、GPCによりもとめた数平均分子量である。)
【0100】
ここで、13C−NMRによるビニル(プロペニル)末端濃度[Vi]およびビニリデン末端濃度[Vd]の測定法の詳細は、以下の通りである。
試料375mgをNMRサンプル管(10φ)中で重水素化1,1,2,2、−テトラクロロエタン2.5mlに完全に溶解させた後、125℃でプロトン完全デカップリング法で測定した。ケミカルシフトは、重水素化1,1,2,2−テトラクロロエタンの3本のピークの中央のピークを74.2ppmに設定した。他の炭素ピークのケミカルシフトはこれを基準とする。
フリップ角:90度
パルス間隔:10秒
共鳴周波数:100MHz以上
積算回数:10,000回以上
観測域:−20ppmから179ppm
【0101】
[Vi]は、構造式(1−a)の炭素1と炭素2が115.5ppm、137.6ppmに検出されることを利用し、[Vd]は、構造式(1−b)の炭素3と炭素4が111.2ppm、144.5ppmに検出されることを利用して、それぞれ全骨格形成炭素1000個に対する個数として下式のように算出する。ここで全骨格形成炭素とは、メチル炭素以外の全ての炭素原子を意味する。
[Vi]=[炭素1のピーク強度]/[全骨格形成炭素のピーク強度]
[Vd]=[炭素3のピーク強度]/[全骨格形成炭素のピーク強度]
現在、高磁場NMRを用いた場合でも、炭素の検出限界は、0.01/1000C以上であり、定量限界は0.1/1000C以上である。これ以下の場合にはtraceと評価する。定量限界以上では、定量精度は±0.01/1000C程度である。
【0102】
(2)アイソタクチックトライアッド分率(mm分率)
本発明により製造されるプロピレン系重合体において、プロピレン単独で重合されたポリマーは、13C−NMRによって、アイソタクチックトライアッド分率(mm分率)が得られる。
mm分率は、ポリマー鎖中、頭−尾結合からなる任意のプロピレン単位3連鎖中、各プロピレン単位中のメチル分岐の方向が同一であるプロピレン単位3連鎖の割合である。このmm分率は、ポリプロピレン分子鎖中のメチル基の立体構造がアイソタクティックに制御されていることを示す値であり、高いほど、高度に制御されていることを意味する。
結晶性成分(A)のmm分率が、この値より小さいと、製品の弾性率が低下するなど機械的物性が低下することがある。
【0103】
プロピレン単位3連鎖のmm分率を求めるための13C−NMR測定法は、上記[Vi]の測定と同じ方法で行うことができる。
スペクトルの帰属は、Macromolecules,(1975年)8卷,687頁やPolymer, 30巻 1350頁(1989年)を参考に行った。
【0104】
以下に、mm分率決定のより具体的な方法を述べる。
プロピレン単位を中心として頭尾結合した3連鎖の中心プロピレンのメチル基に由来するピークは、その立体配置に応じて、3つの領域に生じる。
mm:約24.3〜約21.1ppm
mr:約21.2〜約20.5ppm
rr:約20.5〜約19.8ppm
各領域の化学シフト範囲は、分子量や、共重合体組成により若干シフトするが、上記3領域の識別は、容易である。
ここで、mm、mrおよびrrは、それぞれ下記の構造で表される。
【0105】
【化7】

【0106】
mm分率は、次の数式(I)から、算出される。
mm分率=mm領域のピーク面積/(mm領域のピーク面積+mr領域のピーク面積+rr領域のピーク面積)×100 [%] (I)
【0107】
また、本発明で得られるプロピレン系共重合体の結晶性成分(A)には、エチレン単位を含む以下の部分構造を持ち得る。
【0108】
【化8】

【0109】
部分構造PPEの中心プロピレン単位のメチル基(PPE−メチル基)は、20.9ppm付近のmr領域で共鳴し、部分構造EPEの中心プロピレン単位のメチル基(EPE−メチル基)は、20.2ppm付近のrr領域で共鳴するため、このような部分構造を有する場合には、mr、rr両領域のピーク面積から、PPE−メチル基及びEPE−メチル基に基づくピーク面積を減ずる必要がある。PPE−メチル基に基づくピーク面積は、対応するメチン基(31.0ppm付近で共鳴)のピーク面積により評価でき、EPE−メチル基に基づくピーク面積は、対応するメチン基(33.3ppm付近で共鳴)のピーク面積により評価できる。
【0110】
また、位置不規則ユニットを含む部分構造として、下記構造(i)、構造(ii)、構造(iii)および構造(iv)を有することがある。
【0111】
【化9】

【0112】
このうち、炭素A、A’、A”ピークは、mr領域に、炭素B、B’ピークは、rr領域に現れる。さらに、炭素C、C’ピークは、16.8〜17.8ppmに現れる。従って、式(I)においてmm分率を算出する場合には、それぞれmr領域のピーク面積、rr領域のピーク面積から、頭−尾結合した3連鎖に基づかないピークでmr及びrr領域に現れる炭素A、A’、A”、B、B’に基づくピーク面積を減ずる必要がある。
【0113】
炭素Aに基づくピーク面積は、位置不規則部分構造[構造(i)]の炭素D(42.4ppm付近で共鳴)、炭素E及びG(36.0ppm付近で共鳴)及び炭素F(38.7ppm付近で共鳴)のピーク面積の和の1/4より評価できる。
炭素A’に基づくピーク面積は、位置不規則部分構造[構造(ii)及び構造(iii)]の炭素H及びI(34.7ppm付近及び35.0ppm付近で共鳴)と炭素J(34.1ppm付近で共鳴)のピーク面積の和の2/5と炭素K(33.7ppm付近で共鳴)のピーク面積の和により評価できる。
炭素A”に基づくピーク面積は、炭素L(27.7ppm付近で共鳴)のピーク面積の和により評価できる。
炭素Bに基づくピーク面積は、炭素Jにより評価できる。また、炭素B’に基づくピーク面積は、炭素Kにより評価できる。
なお、炭素Cピーク及び炭素C’ピークの位置は、注目するmm、mr、rr領域と全く関与しないので考慮する必要はない。
以上により、mm、mrおよびrrのピーク面積を評価することができるので、上記数式(I)に従って、プロピレン単位を中心として頭−尾結合からなる3連鎖部のmm分率を求めることができる。
【0114】
(3)2,1結合および1,3結合
異種結合の量は、触媒の調製方法や重合の種類、添加する水素の量、コモノマー種、量によって制御することが可能であるが、その方法は同時に、Mnや[Vi]、[Vd]、mm、LCBの量にも影響を及ぼす。本発明に係る分岐状マクロマーは、バルク重合を用い重合温度を70℃以上で重合することで得ることができるが、中でも触媒の調製方法において錯体の種類を適切に選択することにより、異種結合の量を制御することが可能である。具体的には、触媒成分(A)の一般式[I]上のR1、R11、(インデン上の2位)をより嵩高くすることで、異種結合の量を減少することができる。
【0115】
2,1−結合含有量(2,1−挿入による異種結合量)は、以下の式に従って求める。
【0116】
【数1】

【0117】
上記式中の記号は、以下を意味する。
αβ(i):構造(i)に含まれるαβメチレン炭素(構造図中のG及びG’炭素)に由来するピーク強度であり、36.0ppm付近にダブレットとして生じる。
αβ(ii):構造(ii)に含まれるメチレン炭素(構造図中のH及びI炭素)に由来するピーク強度であり、34.8ppm付近にダブレットとして生じる。
CH(iii):構造(iii)に含まれるメチン炭素(構造図中のK炭素)に由来するピークの強度であり、33.7ppm付近に生じる。
αα:1,2−結合したプロピレン2連鎖にはさまれたメチレン炭素に由来するピーク強度であり、45.5〜47.0ppm付近に生じる。
αγ+αδ:メチン炭素に直接結合、かつ直接結合したメチン炭素とは反対側の最隣接メチン炭素の位置がγ位またはそれより先であるメチレン炭素に由来するピーク強度であり、37.2〜38.4ppm付近に生じる。
βγ:構造(iii)のメチレン炭素Lに由来するピーク強度であり、27.7ppm付近に生じる。
【0118】
1,3−結合含有量(1,3−挿入による異種結合量)は、以下の式に従って求める。
【0119】
【数2】

【0120】
上記式中の記号の意味は、前記したとおりである。
【0121】
(4)分子量及び分子量分布(Mn、Mw、Q値):
数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、およびQ値(重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn))はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下の方法に準拠して測定した。
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った。使用した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、以下の数値を用いた。
PS:K=1.38×10−4、α=0.70
PP:K=1.03×10−4、α=0.78
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。
【0122】
また、本発明で得られるプロピレン系重合体は、必要に応じて、公知の酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、造核剤、滑剤、難燃剤、アンチブロッキング剤、着色剤、無機質または有機質の充填剤等の各種添加剤、更には種々の合成樹脂を配合した後、溶融混練機を用いて加熱溶融混練後、更に粒状に切断されたペレットとして、成形材料に供することが可能である。
これらペレット状の成形材料は、各種既知のポリプロピレンの成形法、例えば射出成形、押し出し成形、発泡成形、中空成形等の技術によって成形が行われ、各種工業用射出成形部品、各種容器、無延伸フィルム、一軸延伸フィルム、二軸延伸フィルム、シート、パイプ、繊維等の各種成形品を製造することができる。
【実施例】
【0123】
次に、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以下の実施例における物性測定、分析等は、下記の方法に従ったものである。
【0124】
(1)メルトフローレート(MFR):
JIS K6758のポリプロピレン試験方法のメルトフローレート(試験条件:230℃、荷重2.16kgf)に従って、測定した。単位はg/10分である。
(2)分子量及び分子量分布(Mn、Mw、Q値):
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、上記本明細書記載の方法で測定し、算出した。
【0125】
(3)mm分率:
日本電子社製、GSX−400、FT−NMRを用い、上記本明細書記載の方法で測定した。単位は%である。
(4)2,1結合および1,3結合含有量:
上記本明細書記載の方法で測定した。単位は%である。
(5)末端ビニル率、ビニル(プロペニル)末端濃度[Vi]およびビニリデン末端濃度[Vd]:
上記本明細書記載の方法で測定し、算出した。
(6)組成分析:
JIS法による化学分析により検量線を作成し、蛍光X線により測定した。
(7)融点(Tm):
セイコーインスツルメンツ社製DSC6200を使用し、シート状にしたサンプル片を5mgアルミパンに詰め、室温から一旦200℃まで昇温速度100℃/分で昇温し、5分間保持した後に、10℃/分で20℃まで降温して、結晶化させた時の結晶最大ピーク温度(℃)として結晶化温度(Tc)を求め、その後、10℃/分で200℃まで昇温させた時の融解最大ピーク温度(℃)として融点(Tm)を求めた。
【0126】
[実施例1]
(1)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライドの合成:
(1−a)4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデンの合成:
500mlのガラス製反応容器に、4−トリメチルシリルフェニルボロン酸 25g(0.13mol)、ジメトキシエタン(DME) 200mlを加え、炭酸セシウム 90g(0.28mol)と水150mlの溶液を加え、4−ブロモインデン20g(0.10mmol)、テトラキストリフェニルホスフィノパラジウム10g(8.6mmol)を順に加え、80℃で8時間加熱した。
放冷後、反応液を蒸留水500ml中に注ぎ、分液ロートに移しジイソプロピルエーテルで抽出した。エーテル層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。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、4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデンの無色液体25.8g(収率95%)を得た。
【0127】
(1−b)2−ブロモ−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデンの合成:
500mlのガラス製反応容器に4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデン 25.8g(0.097mol)、蒸留水 7ml、DMSO 250mlを加え、ここにN−ブロモスクシンイミド23g(0.13mol)を徐々に加えた。そのまま室温で2時間撹拌し、反応液を氷水500ml中に注ぎ入れ、トルエン100mlで3回抽出した。トルエン層を飽和食塩水で洗浄し、p−トルエンスルホン酸2.8g(15mmol)を加え、水分を除去しながら3時間加熱還流した。反応液を放冷後、飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。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、2−ブロモ−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデンの淡黄色液体17.1g(収率51%)を得た。
【0128】
(1−c)2−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデンの合成:
1000mlのガラス製反応容器に、2−メチルフラン 8.6g(0.11mol)、DME300ml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1.66mol/Lのn−ブチルリチウム−n−ヘキサン溶液63ml(0.11mol)を滴下し、そのまま5時間撹拌した。−70℃に冷却したまま、そこにトリイソプロピルボレート26ml(26mmol)とDME30mlの溶液を滴下した。滴下後、徐々に室温に戻しながら一夜撹拌した。
反応液に蒸留水100mlを加え加水分解した後、炭酸ナトリウム22gと水100mlの溶液、2−ブロモ−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデン 17.1gg(50mmol)、を順に加え、80℃で加熱し、低沸分を除去しながら3時間反応させた。放冷後、反応液を蒸留水300ml中に注ぎ、分液ロートに移しジイソプロピルエーテルで3回抽出した、エーテル層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。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、2−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデンの無色固体12.8g(収率62%)を得た。
【0129】
(1−d)ジメチルビス(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−(トリメチルシリルフェニル)−インデニル)シランの合成:
500mlのガラス製反応容器に、2−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデン 11.4g(33mmol)、THF100ml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1.66mol/Lのn−ブチルリチウム−ヘキサン溶液20ml(33mmol)を滴下し、そのまま3時間撹拌した。−70℃で冷却したまま、1−メチルイミダゾール0.13ml(1.6mmol)、ジメチルジクロロシラン2.1g(16mmol)を順に加え、徐々に室温に戻しながら一夜撹拌した。
反応液に蒸留水を加え、分液ロートに移し食塩水で中性になるまで洗浄し、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、ジメチルビス(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)シランの淡黄色固体11.2g(収率91%)を得た。
【0130】
(1−e)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−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−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)シラン11.2g(15mmol)、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1.66mol/Lのn−ブチルリチウム−n−ヘキサン溶液19ml(32mmol)を滴下し、3時間撹拌した。反応液の溶媒を減圧で留去し、トルエン300ml、ジエチルエーテル15ml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4.8g(15mmol)を加えた。その後、徐々に室温に戻しながら一夜撹拌した。
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−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−(トリメチルシリルインデニル)ハフニウムジクロライドのラセミ体を黄色結晶として4.9g(収率33%)得た。
【0131】
得られたラセミ体について、プロトン核磁気共鳴法(H−NMR)による同定値を以下に記す。
H−NMR(CDCl)同定結果:
ラセミ体:δ0.27(s,18H),δ1.12(s,6H),δ2.41(s,6H),δ6.06(d,2H),δ6.24(d,2H),δ6.79(dd,2H),δ6.97(d,2H),δ6.99(s,2H),δ7.29(d,2H),δ7.56〜δ7.62(m,8H)。
【0132】
(2)触媒の調製
(2−a)イオン交換性層状珪酸塩の化学処理:
セパラブルフラスコ中で蒸留水3456gに96%硫酸(1044g)を加えその後、層状珪酸塩としてモンモリロナイト(水沢化学社製ベンクレイSL:平均粒径19μm)600gを加えた。このスラリーを0.5℃/分で1時間かけて90℃まで昇温し、90℃で120分反応させた。この反応スラリーを1時間で室温まで冷却し、蒸留水2400g加えた後にろ過したところケーキ状固体1230gを得た。
次に、セパラブルフラスコ中に、硫酸リチウム648g、蒸留水1800gを加え硫酸リチウム水溶液としたところへ、上記ケーキ上固体を全量投入し、更に蒸留水522gを加えた。このスラリーを0.5℃/分で1時間かけて90℃まで昇温し、90℃で210分反応させた。この反応スラリーを1時間で室温まで冷却し、蒸留水1980g加えた後にろ過し、更に蒸留水でpH3まで洗浄し、ろ過を行ったところ、ケーキ状固体1150gを得た。
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、更に215℃、窒素気流下、滞留時間10分の条件でロータリーキルン乾燥することにより、化学処理スメクタイト340gを得た。
この化学処理スメクタイトの組成は、Al:6.33重量%、Si:38.17重量%、Mg:0.87重量%、Fe:1.82重量%であり、Al/Si=0.177[mol/mol]であった。
【0133】
(2−b)触媒調製及び予備重合:
3つ口フラスコ(容積1L)中に、上記(2−a)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スメクタイト10gを入れ、ヘプタン(65mL)を加えてスラリーとし、これにトリイソブチルアルミニウム(25mmol:濃度142mg/mLのヘプタン溶液を34mL)を加えて1時間攪拌後、ヘプタンで1/100まで洗浄し、最終的に全容量を50mLとなるように調製した。
また、別のフラスコ(容積200mL)中で、トルエン(30mL)にジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライド(0.15mmol)を加えてスラリー溶液とした。
先ほどの化学処理スメクタイトが入った1Lフラスコにトリイソブチルアルミニウム(0.6mmol:濃度142mg/mLのヘプタン溶液を0.86mL)を加えた後上記スラリー溶液を加え、60分室温で攪拌し反応させた。その後ヘプタンを170mL追加し、このスラリーを1Lオートクレーブに導入した。
オートクレーブの内部温度を40℃にしたのちプロピレンを10g/時の速度でフィードし4時間40℃を保ちつつ予備重合を行った。その後、プロピレンフィードを止めて、40℃で1時間残重合を行った。得られた触媒スラリーの上澄みをデカンテーションで除去した。上記デカンテーションにより残った部分に、トリイソブチルアルミニウム(6mmol:濃度142mg/mLのヘプタン溶液を8.5mL)を加えて10分攪拌した。
この固体を1時間減圧乾燥することにより、乾燥予備重合触媒12.7gを得た。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0.27であった。
【0134】
(3)重合:
3Lオートクレーブを加熱下、窒素を流通させることにより、予めよく乾燥させた後、プロピレンで槽内を置換して室温まで冷却した。トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(142mg/mL)2.86mLを投入し、液体プロピレン750gを導入した後、75℃まで昇温した。
その後、上記予備重合触媒を、予備重合ポリマーを除いた重量で200mgを高圧アルゴンで重合槽に圧送し、重合を開始した。75℃で1時間保持して後、未反応のプロピレンをすばやくパージし重合を停止した。そうしたところ272gの重合体が得られた。得られた重合体の評価結果を表1に示す。
【0135】
[実施例2]
実施例1で合成した触媒を用い、下記の重合をおこなった。
3Lオートクレーブを加熱下、窒素を流通させることにより予めよく乾燥させた後、プロピレンで槽内を置換して室温まで冷却した。トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(142mg/mL)2.86mLを投入し、水素100Nml,次いで液体プロピレン750gを導入した後、75℃まで昇温した。
その後、実施例1で合成した予備重合触媒を、予備重合ポリマーを除いた重量で100mgを高圧アルゴンで重合槽に圧送し、重合を開始した。75℃で1時間保持して後、未反応のプロピレンをすばやくパージし重合を停止した。そうしたところ307gの重合体が得られた。得られた重合体の評価結果を表1に示す。
【0136】
[実施例3]
1Lオートクレーブを加熱下、窒素を流通させることにより予めよく乾燥させた後、窒素で槽内を置換して室温まで冷却した。ヘプタン500ml、有機アルミニウムオキシ化合物(東ソーファインケム社製ヘキサン溶液、MMAO−3A 1.47mmol/ml)5.0mlを導入した後、槽内の温度を70℃まで昇温した。プロピレンを槽内が0.6MPaの平衡状態になるまで導入した。
その後、MMAO 5.0mlと実施例1で合成した錯体ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルフリル))−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−インデニル)ハフニウムジクロライドのトルエン溶液(1mg/ml)4ml(4μモル)を高圧アルゴンで重合槽に圧送し、重合を開始した。70℃を50分間保持した後、未反応のプロピレンをすばやくパージし重合を停止した。プロピレンをパージする前の槽内の圧力は重合開始時から0.2MPaだけ圧力が低下していた。そうしたところ22gの重合体が得られた。得られた重合体の評価結果を表1に示す。
【0137】
[比較例1]
(1)ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチルフリル))−4−フェニル−インデニル)ジルコニウムジクロライドのラセミ体の合成は、特開2004−124044号公報の実施例1に記載の方法に従って、合成を行った。
【0138】
(2−a)イオン交換性層状珪酸塩の化学処理:
実施例1において、層状珪酸塩としてモンモリロナイト(水沢化学社製ベンクレイSL:平均粒径23μm)を使用し、90℃、210分の化学処理をするところを、120分に変更する以外は実施例1と同様に行った。得られた化学処理スメクタイトの組成は、Al:7.81重量%、Si:36.63重量%、Mg:1.27重量%、Fe:1.82重量%、Li:0.20重量%であり、Al/Si=0.222[mol/mol]であった。
【0139】
(2−b)触媒調製及び予備重合:
3つ口フラスコ(容積1L)中に、実施例1の(2−1)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スメクタイト10gを入れ、ヘプタン(65mL)を加えてスラリーとし、これにトリイソブチルアルミニウム(25mmol:濃度140mg/mLのヘプタン溶液を35mL)を加えて1時間攪拌後、ヘプタンで1/1000まで洗浄し、全容量を100mLとなるようにヘプタンを加えた。
また、別のフラスコ(容積200mL)中で、トルエン(60mL)にジクロロビス(ジメチルゲルミレンビス(2−(2−(5−メチルフリル))−4−フェニル−インデニル)ジルコニウムジクロライドのラセミ体(0.3mmol)を加えてスラリー溶液とした。
先ほどの化学処理スメクタイトが入った1Lフラスコにトリイソブチルアルミニウム(0.6mmol:濃度140mg/mLのヘプタン溶液を1.7mL)を加えた後、上記スラリー溶液を加え、60分室温で攪拌し反応させた。その後ヘプタンを340mL追加し、このスラリーを1Lオートクレーブに導入した。
オートクレーブの内部温度を40℃にした後、プロピレンを20g/時の速度でフィードし1.5時間40℃を保ちつつ予備重合を行った。その後、プロピレンフィードを止めて、50℃で0.5時間残重合を行った。得られた触媒スラリーの上澄みをデカンテーションで除去した。上記デカンテーションにより残った部分に、トリイソブチルアルミニウム(6mmol:濃度140mg/mLのヘプタン溶液を8.5mL)を加えて10分攪拌した。
この固体を2時間減圧乾燥することにより、乾燥予備重合触媒28.8gを得た。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1.80であった。
【0140】
(3)重合:
3Lオートクレーブを加熱下、窒素を流通させることにより予めよく乾燥させた後、プロピレンで槽内を置換して室温まで冷却した。トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(140mg/mL)2.86mLを投入し、水素90ml、液体プロピレン750gを導入した後、65℃まで昇温した。
その後、上記予備重合触媒を、予備重合ポリマーを除いた重量で30mgを高圧アルゴンで重合槽に圧送し、重合を開始した。65℃で1時間保持して後、未反応のプロピレンをすばやくパージし重合を停止した。そうしたところ70gの重合体が得られた。得られた重合体の評価結果を表1に示す。
【0141】
【表1】

【0142】
表1から明らかなように、本発明のHfを中心金属とするメタロセン錯体を用いたオレフィン重合用触媒を使用することにより、末端ビニル率の高いプロピレン系重合体を製造することができる。
一方、比較例1で使用したメタロセン錯体では、実施例と比較して、末端ビニル率の低いプロピレン系重合体しか得ることができず、本発明の優位性を明らかとすることができた。
したがって、本発明における構成の要件の合理性と有意性、及び本発明の従来技術に対する卓越性が明らかにされた。
【産業上の利用可能性】
【0143】
本発明のメタロセン錯体およびそれを含むオレフィン重合用触媒を用いるプロピレン系重合体の製造法は、高い割合でビニル構造を持つように、高度に末端構造が制御された特性を有するプロピレン系重合体を生産性が高く、効率よく製造することができるものであり、その特性により、マクロマー共重合用の原料として用いた場合に、共重合体の機械物性を低下させることなく、溶融張力や溶融流動性を改良することができ、末端に官能基を有したプロピレン系重合体を得る原料として用いた場合にも、優れた溶融物性と機械物性を保持することが期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0144】
【特許文献1】特開昭61−130314号公報
【特許文献2】特開平1−301704号公報
【特許文献3】特開平1−275609号公報
【特許文献4】特開平4−268307号公報
【特許文献5】特開平6−100579号公報
【特許文献6】特開平10−226712号公報
【特許文献7】特開2003−292518号公報
【特許文献8】特開2002−194016号公報
【特許文献9】特表2002−535339号公報
【特許文献10】特開2004−2259号公報
【特許文献11】特開2004−352707号公報
【特許文献12】特表2001−525461号公報
【特許文献13】特開平11−349634公報
【非特許文献】
【0145】
【非特許文献1】Macromol.Rapid Commun.2000, 21,1103−1107

【特許請求の範囲】
【請求項1】
一般式[I]式で表されるメタロセン錯体。
【化1】

(式中、Yは、炭素、珪素又はゲルマニウムであり、Zは、同じでも異なっていてもよい珪素又はゲルマニウムであり、XとXは、それぞれ独立して、Hfとσ結合を形成する配位子である。RとR11は、互いに同じでも異なっていてもよく、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基又は置換基を有していてもよいフリル基若しくはチエニル基である。そして、RとR11の片方又は両方は必ず、フリル基、チエニル基、置換基を有するフリル基又は置換基を有するチエニル基のいずれかである。R、R、R、R、R、R、R、R12、R13、R15、R16、R17、R18及びR19は、互いに同じでも異なっていてもよく、水素、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1〜6のケイ素含有アルキル基、炭素数1〜6の炭化水素基を有するシリル基、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又は置換基を有していてもよい5員環若しくは6員環を構成する複素環基であり、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。RおよびR14は、それぞれ互いに同じでも異なっていてもよく、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1〜6の珪素含有アルキル基、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又は置換基を有していてもよい5員環若しくは6員環を構成する複素環基であり、隣接するR双方で4〜7員環を構成してもよい。R10とR20は、互いに同じでも異なっていてもよく、炭素数1〜6のアルキル基、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1〜6の珪素含有アルキル基、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又は置換基を有していてもよい5員環若しくは6員環を構成する複素環基であり、R10とR20で4〜7員環を構成していてもよい。)
【請求項2】
前記一般式[I]中、RとR11は、お互いに異なっていてもよく、フリル基、チエニル基、置換基を有するフリル基又は置換基を有するチエニル基のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載のメタロセン錯体。
【請求項3】
前記一般式[I]中、R、R、R、R17、R18とR19が水素であり、RおよびR14が、それぞれ互いに同じでも異なっていてもよい炭素数1〜6のアルキル基または炭素数6〜18のアリー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錯体。
【請求項4】
前記一般式[I]中、ZおよびYが珪素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錯体。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれかに記載のメタロセン錯体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】
下記の成分(A)及び成分(B)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錯体
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
【請求項7】
下記の成分(A)、成分(B)及び成分(C)を含むことを特徴とする請求項5又は6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錯体
成分(B):イオン交換性層状珪酸塩
成分(C):有機アルミ化合物

【公開番号】特開2010−202628(P2010−202628A)
【公開日】平成22年9月16日(2010.9.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−64051(P2009−64051)
【出願日】平成21年3月17日(2009.3.17)
【出願人】(596133485)日本ポリプロ株式会社 (577)
【Fターム(参考)】