説明

混成担持メタロセン触媒およびその製造方法ならびにそれを使用したポリオレフィンの製造方法

【課題】所望の性質と分子量分布を有するポリオレフィンを生産することができ、従来のチーグラー−ナッタとメタロセン化合物の混成担持触媒よりさらに精密に高分子の構造を制御することができる混成担持メタロセン触媒を提供する。
【解決手段】本発明は、物性と分子量分布の制御が容易なポリオレフィンの製造に使用することができる担持メタロセン触媒、その触媒の製造方法およびその触媒を用いたポリオレフィンの製造方法、とくに、2種類以上のメタロセン遷移化合物がシリカなどの金属酸化物上に担持された担持メタロセン触媒、その触媒の製造方法およびその触媒を用いたポリオレフィンの製造方法に関する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、物性と分子量分布の制御が容易なポリオレフィン製造用担持メタロセン触媒およびその製造方法ならびにそれを使用したポリオレフィンの製造方法に関する。とくに、シリカなどの金属酸化物に2種以上のメタロセン化合物触媒が担持された担持メタロセン触媒、その製造方法ならびにその触媒を使用するポリオレフィンの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
メタロセン触媒系は、第4族金属を中心にした遷移金属化合物が主成分である主触媒と、アルミニウムが主成分である有機金属化合物助触媒からなる。このような触媒は、単一活性箇所の特性により分子量分布の狭い高分子が得られる。ポリオレフィンの分子量および分子量分布は、高分子の物理的特性および加工性に影響を与える流動および機械的特性を決定するのに重要な因子となる。様々なポリオレフィン製品を製造するためには、分子量分布の制御を通じて溶融加工性を向上させるのが重要である(非特許文献1)。とくに、ポリエチレンの場合、堅牢性(toughness)、強度(strength)、耐環境応力抵抗特性(environmental stress cracking resistance、ESCR)などが非常に重要である。したがって、二頂または広い分子量分布を有するポリオレフィンを製造することによって、高分子量の樹脂の有する機械的物性と低分子量部分での加工性を向上させる方法が提示されている。
【0003】
二頂および広い分子量分布を有するポリオレフィンは、低分子量と高分子量の2種類の平均分子量を共に含む高分子である。従来はこのような分子量分布を有する高分子を合成するための多くの試みが行われたが、大きく三つに要約することができる。
【0004】
1番目の例として、後反応や溶融混合を行うことによって、分子量が互いに異なるポリオレフィンを製造する方法が開示されている(特許文献1)。しかし、このような物理的な混合は追加生産費用が多く必要とされるだけでなく、混合する2つの高分子の相溶性により多量のゲルを含むため、容器やフィルムなどの用途には使用不可能である。
【0005】
2番目の例として、2個以上の多段反応器を導入し、各反応器で水素および共単量体注入量などの反応条件を変化させ、互いに異なる分子量を誘導して、所望の程度の広い分子量分布または二頂分子量分布を有するポリエチレンを製造する方法である(非特許文献1)。このような方法は、前記で説明したゲルの発生などの問題を解決することはできるが、工程が難しく、運転単価が高くなるため、経済的な側面からは好ましくない。
【0006】
3番目の例として、前記2つの例よりさらに有用であって、単一反応器内で互いに異なる2種類の触媒を混合したり、単一の担体に2種類以上の触媒を導入して重合する方法である。大部分の特許および文献では、単一の担体にメタロセン化合物とチーグラー−ナッタ系列のチタニウム金属化合物の混成担持について言及している(特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6、特許文献7、特許文献8、特許文献9、特許文献10)。
【0007】
このような方法によって製造されたポリオレフィンは、チーグラー−ナッタとメタロセン触媒の特異な重合特性のために高分子の物性に限界がある。たとえば、チーグラー−ナッタ触媒によるポリオレフィンに比べて、メタロセン触媒によるポリオレフィンは、触媒のリガンド構造および重合条件を変えると、最終的に生成される高分子の立体規則性、共重合特性、分子量、結晶化度などを多様に変化させることができる。
【0008】
したがって、互いに特異な性質を有するメタロセン触媒を混合して使用することにより、分子量分布、立体規則性および共重合特性などの所望の性質を有するポリオレフィンを生産することができる。このようにメタロセン触媒を使用した二頂または広い分子量分布を有するポリオレフィンの製造は、一般に各々の異なる成長速度と重合停止速度定数を有する互いに異なる2個のメタロセン触媒系を使用する方法が提示されている(非特許文献3、特許文献11)。また、ドイツのカミンスキー(Kaminsky)のグループは、Cp2ZrCl2−Cp2HfCl2−MAOなどの触媒系などの互いに異なる2種類の均一系メタロセン触媒の存在下でエチレン重合を行った結果、分子量分布度(Mw/Mn)が均一系の1.9〜2.3から4.1〜10.0程度に広くなったことを報告した(非特許文献4)。
【0009】
しかし、前記文献および特許では、単に2種類の触媒の混成による重合が提示されているのみである。それらは、分子量分布と高分子の性質などを制御するための有機金属化合物の選定および均一系触媒システムに対する言及のみがあったものであり、気相およびスラリー工程に適用可能な担持触媒の製造などを提示したものではない。
【0010】
一方、ポリオレフィンを工業生産する工程は、高圧工程、溶液工程、スラリー工程、気相工程などで分類できる。メタロセン触媒の開発に伴い、このような工程をそのまま使用し、触媒のみを変えて新たな製品を生産しようとする努力が多方面で行われている。現在までメタロセン触媒に最も多く適用されている工程としては、溶液工程、気相工程、そしてスラリー工程などがあげられる。この中で気相工程やスラリー工程は、反応器の単位体積当りの生産量を増大させるために重合体のみかけ密度を制御しなければならず、持続的な運転のために、重合体が反応器の壁面に絡み付いて起こるファウリング(fouling)問題を解決しなければならない課題を抱いている。みかけ密度を増加させ、ファウリング問題を解決するための方法として最も多く適用されるのが、均一系メタロセン触媒をシリカ、アルミナなどと金属酸化物のような固体担体に固定化する方法である。
【0011】
これら担体の中で最も多く用いられているシリカの場合、高温で乾燥すれば、表面のヒドロキシル基が水として除去されながら、下記反応式1に示すシロキサン基が生成される。乾燥温度が200〜500℃である場合は、容易に除去できるヒドロキシル基(−OH)が水として可逆的に除去され、反応性の小さいシロキサン基が生成されるが、乾燥温度が600℃以上であると、除去され難いヒドロキシル基まで強制的に水として除去される一方で、環の歪みが大きく、反応性の非常に大きいシロキサン基が生成するという事実が報告されている(非特許文献5)。このように、600℃以上で乾燥されて収得された反応性の高いシロキサン基は、下記反応式1のようにアルコキシシラン基と反応するということが報告されている(非特許文献6、非特許文献7)。
【0012】
[反応式1]
【化1】

【0013】
前記反応式で、左側は一般のシリカであり、中央は、600℃以上で乾燥されて生成した反応性の高いシロキサン基を有するシリカであり、右側は、アルコキシシラン基が反応して連結されたシリカである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0014】
【特許文献1】米国特許第4,461,873号明細書
【特許文献2】米国特許第6,444,605B1号明細書
【特許文献3】米国特許第6,399,531 B1号明細書、
【特許文献4】米国特許第6,417,129 B2号明細書、
【特許文献5】米国特許第6,399,723 B1号明細書、
【特許文献6】米国特許第5,614,456号明細書、
【特許文献7】韓国公開特許公報第1988−045993号明細書、
【特許文献8】韓国公開特許公報第1998−045994号明細書、
【特許文献9】韓国公開特許公報第1999−022334号明細書、
【特許文献10】韓国公開特許公報第2000−0042620号明細書
【特許文献11】米国特許第6,384,161 B1号明細書
【非特許文献】
【0015】
【非特許文献1】C. A. Sperat, W. A. Franta, H. W. Starkweather Jr., J. Am. Chem. Soc., 75, 1953, 6127
【非特許文献2】N. Kuroda, Y. Miyazaki, K. Matsumura, K. Jubo, M. Miyashi and T. Horie, 1979 Ger. 28,856,548
【非特許文献3】J. A. Ewen, Stud., Surf. Sci. & Catal. vol. 1986 25
【非特許文献4】A. Ahlers, W. Kaminsky, Makromol. Chem., Rapid Commun., 9, 1988 457
【非特許文献5】I-S. Chuang and G. E. Maciel, Journal of American Chemical Society 118, 1996, 401
【非特許文献6】J. Blmel, Journal of American Chemical Society 117, 1995, 2112
【非特許文献7】L. H. Dubois, Journal of American Chemical Society 115, 1993, 1190
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0016】
本発明は、前記従来技術の問題点を考慮し、重合される最終ポリオレフィンの性質と分子量分布を容易に制御することができる混成担持メタロセン触媒およびその製造方法を提供することにある。
【0017】
本発明の他の目的は、2種類の異なるメタロセン化合物を連続的に単一重合反応器に添加することで得られた担持混成メタロセン触媒の適用によりポリオレフィンを製造する方法を提供することである。これにより、ポリオレフィンの加工性および物性を向上させること、および、生産工程を単純化し、運転費用を画期的に減少させることができる。
【課題を解決するための手段】
【0018】
本発明は、前記目的を達成するために、
少なくとも2種の互いに異なるメタロセン化合物が単一の担体に担持されている混成担持メタロセン触媒であって、
少なくとも1つのメタロセン化合物が、そのリガンドを該担体表面に化学結合させることで担体上に担持され、
他方のメタロセン化合物が、そのリガンドを担体表面に化学結合した助触媒に化学結合させることで担体上に担持される
混成担持メタロセン触媒を提供する。
【0019】
本発明はまた、混成担持メタロセン触媒を製造するための以下の2つの製造方法を提供する。
【0020】
第1の製造方法は、
a)少なくとも1つのメタロセン化合物が担持された担持メタロセン触媒と助触媒を接触させて、活性化した担持メタロセン触媒を調製する工程;および
b)該活性化した担持メタロセン触媒に、工程a)のメタロセン化合物と異なる1種以上のメタロセン化合物を担持させる工程、
を含む。
【0021】
第2の製造方法は、
a)1種以上のメタロセン化合物と助触媒を接触させて、活性化したメタロセン化合物を調製する工程;および
b)該活性化した担持メタロセン触媒を、工程a)のメタロセン化合物と異なる1種上のメタロセン化合物が担持された担持メタロセン触媒に担持させる工程、
を含む。
【0022】
本発明はまた、二頂または広い分子量分布を有するポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒を提供する。この触媒は、
a)以下を含む触媒成分:
i)アセタール、ケタール、ターシャリーアルコキシアルキル、ベンジルオキシアルキル、置換されたベンジルオキシアルキル、モノチオアセタールまたはモノチオケタール基を有する第1メタロセン化合物;
ii)シクロペンタジエン、シクロペンタジエン誘導体または架橋基に、ルイス塩基を含む架橋結合を有する第2メタロセン化合物;および
iii)第13族金属を含む有機金属化合物の助触媒、ならびに
b)表面上にシロキサン基を有し、触媒成分が担持されている担体
を含む。
【0023】
本発明はまた、前記二頂または広い分子量分布を有するポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒の製造方法として以下の2種類の方法を提供する。
【0024】
第1の製造方法は、
a)表面にシロキサン基を有する担体に、アセタール、ケタール、3次アルコキシアルキル、ベンジルオキシアルキル、置換されたベンジルオキシアルキル、モノチオアセタールまたはモノチオケタールの官能基を有する第1メタロセン化合物を担持させることによって第1担持触媒を調製する工程;
b)該第1担持触媒を第13族金属を含む有機金属化合物の助触媒と接触させることによって、活性化した第1担持触媒を調製する工程;および
c)該活性化した第1担持触媒に、シクロペンタジエン、シクロペンタジエン誘導体または架橋基に少なくとも1つのルイス塩基を含む架橋結合を有する第2メタロセン化合物を担持させて、第1メタロセン化合物と第2メタロセン化合物が担体に担持された混成担持メタロセン触媒を調製する工程、
を含む。
【0025】
第2の製造方法は、
a)表面にシロキサン基を有する担体に、アセタール、ケタール、3次アルコキシアルキル、ベンジルオキシアルキル、置換されたベンジルオキシアルキル、モノチオアセタールまたはモノチオケタールの官能基を有する第1メタロセン化合物を担持させて、第1担持触媒を調製する工程;
b)シクロペンタジエン、シクロペンタジエン誘導体または架橋基に少なくとも1つのルイス塩基を含む架橋結合を有する第2メタロセン化合物を、第13族金属を含む有機金属化合物の助触媒と接触させて、活性化した第2メタロセン化合物を調製する工程;および
c)該第1担持触媒に該活性化した第2メタロセン化合物を担持させて、第1メタロセン化合物と第2メタロセン化合物が担体に担持された混成担持メタロセン触媒を調製する工程、
を含む。
【0026】
本発明はまた、混成担持メタロセン触媒の存在下でオレフィン系単量体を重合する工程を含むオレフィン重合方法であって、リガンドが担体の表面に化学結合によって担持された第1メタロセン化合物、リガンドが担体の表面に化学結合した助触媒に化学結合によって担持された第2メタロセン化合物、助触媒、および担体を含む少なくとも2種の異なるメタロセン化合物が単一の支持体上に担持されるオレフィン重合方法を提供する。
【0027】
本発明はまた、混成担持メタロセン触媒の存在下でオレフィン系単量体を重合する工程を含む、二頂または広い分子量分布を有するポリオレフィンの製造方法を提供する。ここで、
i)アセタール、ケタール、ターシャリーアルコキシアルキル、ベンジルオキシアルキル、置換されたベンジルオキシアルキル、モノチオアセタールまたはモノチオケタール基を有する第1メタロセン化合物;
ii)シクロペンタジエン、シクロペンタジエン誘導体または架橋基に、少なくとも1つのルイス塩基を含む架橋結合を有する第2メタロセン化合物;および
iii)第13族金属を含む有機金属化合物の助触媒
を含む触媒成分が、表面にシロキサン基を有する支持体上に担持される。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】実施例12において、実施例7の混成メタロセン担持触媒を使用して製造されたオレフィン重合体のゲル透過クロマトグラフィー(GPC)分析の結果を示すグラフである。
【図2】実施例12において、比較例2の単一メタロセン担持触媒を使用して製造されたオレフィン重合体のゲル透過クロマトグラフィー(GPC)分析の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0030】
本発明は、所望の性質と分子量分布を有するポリオレフィンを生産することができ、従来のチーグラー−ナッタとメタロセン化合物の混成担持触媒よりさらに精密に高分子の構造を制御することができる混成担持メタロセン触媒を提供する。
【0031】
このために本発明は、ポリオレフィンに対して異なる重合特性を有する少なくとも2種類以上のメタロセン触媒を単一の担体に順に加えた混成担持触媒を製造し、この触媒を使用して、各々のメタロセン化合物が有する固有の特異なオレフィン重合特性により、様々な性質と分子量分布(広い範囲の分子量および二頂分子量分布)を有するポリオレフィンを製造できるようにしたものである。また、製造されるオレフィン重合体領域の物性の制御が容易な混成担持触媒およびその製造方法ならびにこの混成担持触媒を使用したオレフィン重合方法を提供する。
【0032】
さらに詳しくは、低分子量のポリオレフィンを誘導するメタロセン化合物1種と、高分子量を誘導するメタロセン化合物1種を助触媒と共に単一の担体に含浸させ、単一反応器でも分子量分布の制御が容易な担持触媒を製造する。本発明において、前記低分子量のポリオレフィンは、分子量が1000〜100,000であり、前記高分子量のポリオレフィンは前記低分子量のポリオレフィンより高く、分子量が10,000〜1,000,000であるのが好ましい。
【0033】
本発明はまず、アルコキシ基などの官能基を有するメタロセン化合物を、下記反応式2のように前記反応式1で例示した高温で乾燥する際に生成した反応性の高いシロキサン基を有する担体に担持させる(大韓民国公開特許公報第10−1998−0025282号明細書)。ついで、これをメチルアルミノキサンなどのアルキルアルミニウム化合物と反応させて、活性化担持触媒を調製して混成触媒を得る。この方法を使用すれば表面のヒドロキシル基の量が極めて少ない担体を使用することができ、その結果、ヒドロキシル基によって発生する様々な副反応を防ぐことで、担持効率を極大化させることができる長所がある。異なる重合特性および架橋結合を有するメタロセン触媒は、活性化した担持触媒に担持される。
【0034】
さらに詳しくは、下記反応式2または反応式3のように、まず、アルコキシなどの官能基を有し、低分子量を誘導することができる第1メタロセン化合物を、表面に反応性の高いシロキサン基を有しているシリカ担体と反応させて担持させ、これに、順にアルキルアルミニウム化合物などの助触媒、および高分子量を誘導することができる架橋結合を有する第2メタロセン化合物を反応させて、新たな形態の混成担持触媒が製造される。この混成担持触媒を使用して、二頂または広い分子量分布を有するポリオレフィンが製造される。
【0035】
[反応式2]
【化2】

【0036】
[反応式3]
【化3】

【0037】
前記反応式2および反応式3で、Fは官能基であり、Xは2個のシクロペンタジエニル基を連結する架橋基である。
【0038】
したがって、本発明の混成担持メタロセン触媒は、前記第1メタロセン化合物のリガンドが担体の表面に化学結合によって担持され、そして、前記第2メタロセン化合物のリガンドが担体の表面に化学結合した助触媒に化学結合によって担持された混成触媒である。また、第2メタロセン化合物は、リガンドが前記第1メタロセン化合物のリガンドと化学結合した助触媒に化学結合によりさらに担持できる。
【0039】
本発明に使用できるアルコキシなどの官能基を有する第1メタロセン触媒は、一般的に低分子量のポリオレフィンを誘導し、その構造は下記の化学式1で示される。
【0040】
[化学式1]
(C51p(C52)MQ3-p
【0041】
(前記化学式1で、
Mは第4族遷移金属である;
(C51)および(C52)のそれぞれは、互いに同一または異なる、水素ラジカル、炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルまたはヒドロカルビルで置換された第14族金属のメタロイドであるシクロペンタジエニル;C5の隣接する2個の炭素原子がヒドロカルビルラジカルによって結合して、4〜16員環を1個以上形成しているシクロペンタジエニル;あるいは置換されたシクロペンタジエニルリガンドである;
Qは、ハロゲンラジカル;炭素数1〜20のアルキルラジカル、アルケニルラジカル、アリールラジカル、アルキルアリールラジカル、アリールアルキルラジカル;または炭素数1〜20のアルキルリデンラジカルである;
Pは0または1である;そして
1およびR2の中に存在する少なくとも1つの水素ラジカルは、下記の化学式a、化学式bまたは化学式cで示されるラジカルで置換される;
【0042】
[化学式a]
【化4】

【0043】
(前記化学式aで、
Zは酸素原子または硫黄原子である;
RおよびR’のそれぞれは、互いに同一または異なる、水素ラジカル;炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル;またはアリールアルケニルラジカルであり;そして、2個のR’は互いに結合して環を形成することができる;
Gは、炭素数1〜40のアルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオ、アリールチオ、フェニルまたは置換されたフェニルであり、そしてR’に結合して環を形成することができる;
Zが硫黄原子である場合、Gはアルコキシまたはアリールオキシであるべきである;
Gがアルキルチオ、アリールチオ、フェニルまたは置換されたフェニルである場合、Zは酸素原子であるべきである);
【0044】
[化学式b]
【化5】

【0045】
(前記化学式bで、
Zは酸素原子または硫黄原子であり、そして2個のZのうちの少なくとも1つが酸素原子である;
RおよびR’’のそれぞれは、互いに同一または異なる、水素ラジカル;炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキルまたはアリールアルケニルラジカルである;
RおよびR’’に結合して環を形成することができる;そして
両方のR’’が水素ラジカルでなければ、それらは互いに結合して環を形成することができる);
【0046】
[化学式c]
【化6】

【0047】
(前記化学式cで、
RおよびR’’’のそれぞれは、互いに同一または異なる、水素ラジカル;炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキルまたはアリールアルケニルラジカルである;
隣接した2個のR’’’は、互いに結合して環を形成することができる;
Rのうち少なくとも1つが水素ラジカルである場合、R’’’は全て水素ラジカルではなく、そしてR’’’のうち少なくとも1つが水素ラジカルである場合、Rは全て水素ラジカルではない))
【0048】
化学式1で示される第1のメタロセン化合物の代表的な例としては、[A−O−(CH2a−C542ZrCl2または[A−O−(CH2a−C96]ZrCl3である。より好ましくは、aは4〜8の整数であり、そしてAは、メトキシメチル、t−ブトキシメチル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロフラニル、1−エトキシエチル、1−メチル−1−メトキシエチルおよびt−ブチルからなる群から選択される(Lee, B. Y., Oh, J. S., Organomet. Chem., 552, 1998, 313)。
【0049】
本発明の第1のメタロセン化合物の代表的な例としては、以下のものがあげられるが、これらに限定されるわけではない。
【0050】
【化7】

【0051】
ここで、Aおよびaの定義は前記と同じである。
【0052】
本発明に用いられる担体は、高温で乾燥されて表面に反応性の高いシロキサン基を有しているものである。具体的には、高温で乾燥されたシリカ、シリカ−アルミナ、シリカ−マグネシアなどを用いることができ、これらは通常、Na2O、K2CO3、BaSO4、Mg(NO32などの酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩成分を含んでもよい。
【0053】
本発明の最も大きな特徴は、このような担体を高温で減圧乾燥または乾燥空気、窒素、不活性気体を加えながら乾燥して担体の表面の水とOH基を除去し、表面に生成した反応性の高いシロキサン基を使用することである。このときの乾燥温度は300〜1000℃であり、好ましくは300〜800℃、さらに好ましくは600〜800℃である。
【0054】
このような担体表面のアルコール基(−OH)の量はできれば少ない方が良いが、全てのアルコール基(−OH)を除去するのは現実的に難しい。アルコール基(−OH)の量は0.1〜10mmol/gが好ましく、より好ましくは0.1〜1mmol/g、さらに好ましくは0.1〜0.5mmol/gである。表面アルコール基(−OH)の量は、担体の製造方法および条件または乾燥条件(温度、時間、真空またはスプレー乾燥などの方法を使用)などによって制御され得る。乾燥後に残存する少量のOH基による副反応を減少させるために、担持に参与する反応性の高いシロキサン基は保存し、このアルコール基(−OH)を化学的に除去した担体を使用することもできる(大韓民国公開特許公報第2001−003325号明細書)。
【0055】
本発明の混成担持メタロセン触媒は、初めに前記第1メタロセン化合物と担体を反応させて第1担持触媒を製造する。反応は、前記第1メタロセン化合物と高温で乾燥されて表面反応性の高いシロキサン基を有している担体を接触させることによって行う。このような第1メタロセン化合物と担体の反応により、第1メタロセンに含まれていた前記化学式a、化学式bまたは化学式cで示されるラジカル中に存在する炭素−酸素結合のうちのいずれか一つが切れながら、前記シリカのような担体に新たな化学結合を形成することによって第1担持触媒が製造される。
【0056】
前記第1メタロセン化合物と担体の接触反応は溶媒を用いてもよく、溶媒なしで反応させることもできる。使用可能な溶媒としては、ヘキサン、ペンタンなどの脂肪族炭化水素溶媒、トルエン、ベンゼンなどの芳香族炭化水素溶媒、ジクロロメタンなどの塩素原子で置換された炭化水素溶媒、ジエチルエーテル、THFなどのエーテル系溶媒、その他アセトン、酢酸エチルなどがあり、ヘキサン、ヘプタン、トルエンまたはジクロロメタンが好ましい。
【0057】
前記反応温度は−30℃〜150℃が可能であり、好ましくは常温〜100℃、さらに好ましくは70〜90℃である。反応させた担持触媒は、反応溶媒を濾過したり減圧蒸留して除去したものを、そのまま用いることができ、必要であれば、トルエンなどの芳香族炭化水素でソックレーフィルターして用いることができる。
【0058】
本発明の第1担持触媒は、オレフィン重合時にそのまま用いることができる担持触媒である。本発明の混成担持メタロセン触媒は、このような第1担持触媒に、高分子量のオレフィンへ誘導することができる有機金属化合物である第2メタロセン化合物をさらに担持させたものである。
【0059】
第2メタロセン化合物を第1担持触媒に担持する方法には2種類がある。
【0060】
第1の方法は、前記反応式2のように、第1担持触媒を助触媒で活性化して活性化した第1担持触媒を製造した後、活性化した第1担持触媒と第2メタロセン化合物を溶媒の存在下で接触反応させ、第2メタロセン化合物を第1担持触媒に担持させる方法である。
【0061】
第2の方法は、前記反応式3のように、第2メタロセン化合物を助触媒で活性化して活性化した第2メタロセン化合物を製造した後、活性化した第2メタロセン化合物と第1担持触媒を溶媒の存在下で接触反応させ、第2メタロセン化合物を第1担持触媒に担持させる方法である。
【0062】
このように第1担持触媒を活性化したり第2メタロセン化合物を活性化する助触媒は第13族金属を含む有機金属化合物であって、一般的なメタロセン触媒の存在下でオレフィンを重合する際に用いられる助触媒と同一である。好ましくは、下記の化学式4、化学式5または化学式6で示す化合物が単独または混合して助触媒として用いられる。
【0063】
[化学式4]
−[Al(R6)−O]n
【0064】
(前記化学式4で、
6は、互いに同一または異なる、ハロゲンラジカル、炭素数1〜20のヒドロカルビルラジカルまたはハロゲンで置換された炭素数1〜20のヒドロカルビルラジカルである;そして
aは2より大きい整数である)
【0065】
この化合物は、洗浄、環状または網目構造を有する。
【0066】
[化学式5]
N(R73
【0067】
(前記化学式5で、
Nは、アルミニウムまたはホウ素である;
7は、互いに同一または異なる、ハロゲンラジカル、炭素数1〜20のヒドロカルビルラジカルまたはハロゲンで置換された炭素数1〜20のヒドロカルビルラジカルである);
【0068】
[化学式6]
[L−H]+[NE4-または[L]+[NE4-
【0069】
(前記化学式6で、
Lは中性または陽イオン性ルイス酸である;
Hは水素原子である;
Nはアルミニウムやホウ素などの第13族元素である;そして
Eはハロゲンラジカル、炭素数1〜20のヒドロカルビル、アルコキシ、フェノキシラジカル、窒素、リン、硫黄または酸素原子を含む1個以上の炭素数1〜20のヒドロカルビルラジカルで置換された炭素数6〜40のアリールラジカルであり、そして、4つのEは互いに同一でも異なってもよい)
【0070】
前記化学式4で示される化合物の例としては、メチルアルミノキサン(MAO)、エチルアルミノキサン、イソブチルアルミノキサン、ブチルアルミノキサンなどがある。
【0071】
前記化学式5で示されるアルキル金属化合物の例としては、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、ジメチルクロロアルミニウム、ジメチルイソブチルアルミニウム、ジメチルエチルアルミニウム、ジエチルクロロアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリ−s−ブチルアルミニウム、トリシクロペンチルアルミニウム、トリペンチルアルミニウム、トリイソペンチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、エチルジメチルアルミニウム、メチルジエチルアルミニウム、トリフェニルアルミニウム、トリ−p−トリルアルミニウム、ジメチルアルミニウムメトキシド、ジメチルアルミニウムエトキシド、トリメチルボロン、トリエチルボロン、トリイソブチルボロン、トリプロピルボロン、トリブチルボロンなどがある。
【0072】
前記化学式6で示される化合物の例としては、トリエチルアンモニウムテトラフェニルボロン、トリブチルアンモニウムテトラフェニルボロン、トリメチルアンモニウムテトラフェニルボロン、トリプロピルアンモニウムテトラフェニルボロン、トリメチルアンモニウムテトラ(p−トリル)ボロン、トリプロピルアンモニウムテトラ(p−トリル)ボロン、トリエチルアンモニウムテトラ(o,p−ジメチルフェニル)ボロン、トリメチルアンモニウムテトラ(o,p−ジメチルフェニル)ボロン、トリブチルアンモニウムテトラ(p−トリフルオロメチルフェニル)ボロン、トリメチルアンモニウムテトラ(p−トリフルオロメチルフェニル)ボロン、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ロン、N,N−ジエチルアニリニウムテトラフェニルボロン、N,N−ジエチルアニリニウムテトラフェニルボロン、N,N−ジエチルアニリニウムテトラペンタフルオロフェニルボロン、ジエチルアンモニウムテトラペンタフルオロフェニルボロン、トリフェニルホスホニウムテトラフェニルボロン、トリメチルホスホニウムテトラフェニルボロン、トリエチルアンモニウムテトラフェニルアルミニウム、トリブチルアンモニウムテトラフェニルアルミニウム、トリメチルアンモニウムテトラフェニルアルミニウム、トリプロピルアンモニウムテトラフェニルアルミニウム、トリメチルアンモニウムテトラ(p−トリル)アルミニウム、トリプロピルアンモニウムテトラ(p−トリル)アルミニウム、トリエチルアンモニウムテトラ(o,p−ジメチルフェニル)アルミニウム、トリブチルアンモニウムテトラ(p−トリフルオロメチルフェニル)アルミニウム、トリメチルアンモニウムテトラ(p−トリフルオロメチルフェニル)アルミニウム、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アルミニウム、N,N−ジエチルアニリニウムテトラフェニルアルミニウム、N,N−ジエチルアニリニウムテトラフェニルアルミニウム、N,N−ジエチルアニリニウムテトラペンタフルオロフェニルアルミニウム、ジエチルアンモニウムテトラペンタフルオロフェニルアルミニウム、トリフェニルホスホニウムテトラフェニルアルミニウム、トリメチルホスホニウムテトラフェニルアルミニウム、トリエチルアンモニウムテトラフェニルボロン、トリブチルアンモニウムテトラフェニルボロン、トリメチルアンモニウムテトラフェニルボロン、トリプロピルアンモニウムテトラフェニルボロン、トリメチルアンモニウムテトラ(p−トリル)ボロン、トリプロピルアンモニウムテトラ(p−トリル)ボロン、トリエチルアンモニウムテトラ(o,p−ジメチルフェニル)ボロン、トリメチルアンモニウムテトラ(o,p−ジメチルフェニル)ボロン、トリブチルアンモニウムテトラ(p−トリフルオロメチルフェニル)ボロン、トリメチルアンモニウムテトラ(p−トリフルオロメチルフェニル)ボロン、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ロン、N,N−ジエチルアニリニウムテトラフェニルボロン、N,N−ジエチルアニリニウムテトラフェニルボロン、N,N−ジエチルアニリニウムテトラペンタフルオロフェニルボロン、ジエチルアンモニウムテトラペンタフルオロフェニルボロン、トリフェニルホスホニウムテトラフェニルボロン、トリフェニルカルボニウムテトラフェニルボロン、トリフェニルカルボニウムテトラフェニルアルミニウム、トリフェニルカルボニウムテトラ(p−トリフルオロメチルフェニル)ボロン、トリフェニルカルボニウムテトラペンタフルオロフェニルボロンなどがある。
【0073】
前記反応式2および反応式3で示したように、第2メタロセン化合物が効果的に担持されるためには、第2メタロセン化合物がシクロペンタジエン、シクロペンタジエン誘導体または架橋基に1種以上の酸素、硫黄、窒素、リンなどの第15族または第16族のヘテロ原子を含む官能基(ルイス塩基)を有しなければならず、重合の結果生成した高分子の分子量が、第1メタロセンによるものと比較して高分子量を誘導できる化合物でなければならない。
【0074】
本発明に使用可能なシクロペンタジエン、シクロペンタジエン誘導体または架橋基に少なくとも1つのルイス塩基を含む架橋結合を有する第2メタロセン化合物は、下記の化学式2または下記の化学式3で示される化合物であり、オレフィン重合によって高分子量のポリオレフィンが誘導される。
【0075】
[化学式2]
【化8】

【0076】
[化学式3]
【化9】

【0077】
(前記化学式2および化学式3で、
Mは第4族遷移金属である;
(C53)、(C54)および(C55)はそれぞれ、互いに同一または異なる、水素ラジカル、炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルまたはヒドロカルビルで置換された第14族金属のメタロイドであるシクロペンタジエニル;C5の隣接する2個の炭素原子がヒドロカルビルラジカルによって結合して4〜16員環を1個以上形成しているシクロペンタジエニル;あるいは置換されたシクロペンタジエニルリガンドである;
各々のQは、互いに同一または異なる、ハロゲンラジカル;炭素数1〜20のアルキルラジカル、アルケニルラジカル、アリールラジカル、アルキルアリールラジカル、アリールアルキルラジカル;または炭素数1〜20のアルキルリデンラジカルである;
Xは、炭素数1〜4のアルキレンラジカル、ジアルキルシリコンもしくはゲルマニウム、またはアルキルホスフィンもしくはアミンからなる2個のシクロペンタジエニルリガンドまたはシクロペンタジエニルリガンドとJR9z-yとを共有結合によって結合する架橋である;
9は、水素ラジカル、炭素数1〜20のアルキルラジカル、アルケニルラジカル、アリールラジカル、アルキルアリールラジカルまたはアリールアルキルラジカルである;
Jは第15族元素または第16族元素である;
Dは酸素または窒素原子である;
Aは、水素ラジカル、炭素数1〜20のアルキルラジカル、アルケニルラジカル、アリールラジカル、アルキルアリールラジカル、アリールアルキルラジカル、アルキルシリルラジカル、アリールシリルラジカル、メトキシメチル、t−ブトキシメチル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロフラニル、1−エトキシエチル、1−メチル−1−メトキシエチルまたはt−ブチルである;
aは4〜8の整数である;そして
(C53)、(C54)および(C55)のR3、R4およびR5の中に存在する少なくとも1つの水素ラジカルは、以下の化学式a、化学式b、化学式cまたは化学式dで示されるラジカルで置換される;
【0078】
[化学式d]
【化10】

【0079】
(前記化学式dで、
Zは、酸素、硫黄、窒素、リンまたはヒ素原子である;
Rはそれぞれ、互いに同一または異なる、水素ラジカル、炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキルまたはアリールアルケニルラジカルである;
R’’’’は、水素ラジカルまたは炭素数1〜40のアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アルキルシリル、アリールシリル、フェニルもしくは置換されたフェニルである;そして
nは1または2であり、Zが酸素または硫黄である場合、nは1であり、Zが窒素、リンまたはヒ素である場合、nは2である))
【0080】
本発明の第2メタロセン化合物の代表的な例としては、[(A−D−(CH2a)(CH3)X(C54)(9−C139)]ZrCl2または[(A−D−(CH2a)](CH3)X(C5Me4)(NCMe3)]TiCl2があげられる。好ましくは、aは4〜8の整数であり、Xは、メチレン、エチレンまたはケイ素であり、Dは、酸素または窒素原子であり、そしてAは水素、炭素数1〜20のアルキル、アルケニル、アリール、アルキルアリール、アリールアルキル、アルキルシリル、アリールシリル、メトキシメチル、t−ブトキシメチル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロフラニル、1−エトキシエチル、1−メチル−1−メトキシエチルおよびt−ブチルからなる群から選択される。
【0081】
本発明の第2メタロセン化合物の代表的な分子構造を列挙すれば以下の通りであるが、これらに限定されない。
【0082】
【化11】

【0083】
ここで、D、Aおよびaの定義は、化学式2および化学式3における定義と同一である。
【0084】
本発明で最終的に製造される混成担持メタロセン触媒の第4族金属の含有量は0.1〜20重量%がオレフィン重合に良く、好ましくは0.1〜10重量%、さらに好ましくは1〜3重量%である。
【0085】
また、混成担持メタロセン触媒の[第13族金属]/[第4族金属]のモル比は1〜10,000が良く、好ましくは1〜1,000、さらに好ましくは10〜100である。
【0086】
また、第2メタロセン化合物の担持量は、第1メタロセン化合物のモルを基準にして、0.01〜100のモル比率で担持するのが、最終のポリオレフィンの分子量分布を良好に制御できるので好ましい(Mw/Mn=3〜50)。
【0087】
本発明の混成担持メタロセン触媒はそれ自体特別な処理をせずにオレフィン重合に用いることができ、別途に混成触媒をエチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテンなどのオレフィン系単量体と接触させて、予備重合された触媒に製造して用いることもできる。
【0088】
本発明の混成担持メタロセン触媒を使用する重合工程は、溶液工程を始めとしてスラリーまたは気相工程、およびスラリーと気相工程の混合工程など全て使用することができ、スラリーまたは気相工程が好ましく、単一反応器形態のスラリーまたは気相工程がさらに好ましい。
【0089】
本発明の混成担持メタロセン触媒は、オレフィン重合工程に適した炭素数5〜12の脂肪族炭化水素溶媒、たとえば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、ノナン、デカンおよびこれらの異性体とトルエン、ベンゼンなどの芳香族炭化水素溶媒、ジクロロメタン、クロロベンゼンなどの塩素原子で置換された炭化水素溶媒などに、スラリー形態に希釈して注入可能である。これに用いられる溶媒は少量のアルミニウム処理をし、水、空気などの触媒の毒(catalytic poisons)を除去して用いるのが好ましい。
【0090】
本発明の混成担持メタロセン触媒を使用して重合可能なオレフィン系単量体は、エチレン、プロピレン、αオレフィン、環状オレフィンなどがあり、二重結合を2個以上有しているジエンオレフィン系単量体またはトリエンオレフィン系単量体なども重合可能である。このような単量体の例としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−アイコセン、ノルボルネン、ノルボルナジエン、エチリデンノルボルネン、ビニルノルボルネン、ジシクロペンタジエン、1,4−ブタジエン、1,5−ペンタジエン、1,6−ヘキサジエン、スチレン、アルファ−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、3−クロロメチルスチレンなどがあり、これらの単量体を2種以上混合して共重合することもできる。
【0091】
このような単量体を本発明の混成担持メタロセン触媒の存在下で重合する際の重合温度は25〜500℃が良く、好ましくは25〜200℃、さらに好ましくは50〜100℃である。また、重合圧力は1〜100Kgf/cm2で行うのが良く、好ましくは1〜50Kgf/cm2、さらに好ましくは5〜15Kgf/cm2である。
【0092】
本発明のシリカなどの金属酸化物担体に、分子量が異なるポリオレフィンを合成できる2種以上の異なるメタロセン系遷移金属化合物触媒を順に加えて得られる担持混成メタロセン触媒は、これを使用することで、物性と分子量分布の制御が容易なポリオレフィンを製造することができ、これより製造されるポリオレフィンは様々な物性と分子量分布を有し、回転成形製品、射出成形製品、フィルム、容器、パイプ、繊維などポリオレフィンの全般にかけて様々な商品に成形されて用いることができる。
【0093】
以下、実施例および比較例を通じて本発明をさらに詳細に説明する。但し、実施例は本発明を例示するためのものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0094】
(実施例)
触媒製造および重合に必要な有機試薬と溶媒は、アルドリッチ(Aldrich)の製品を標準方法によって精製し、エチレンは、Applied Gas Technologyの高純度製品を水分および酸素濾過装置を通過させた後に重合し、触媒合成、担持および重合の全ての工程で空気と水分の接触を遮断して実験の再現性を高めた。
【0095】
触媒の構造を立証するために、300MHz NMR(Bruker)を使用してスペクトルを得た。
【0096】
みかけ密度は、DIN 53466とISO R 60で定めた方法で、みかけ試験器(APT Institute fr Prftechnik 製造 Apparent Density Tester 1132)を使用して測定した。
【0097】
分子量および分子量分布は、ウォータズ(Waters)で製造した150CV+を使用し、GPC(gel permeation chromatography)分析して得た。分析温度は140℃であり、トリクロロベンゼン(trichlorobenzene)を溶媒として用い、ポリスチレンで標準化して数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)を求めた。分子量分布(PDI)は、重量平均分子量を数平均分子量で割って求めた。
【0098】
高分子の溶融指数(MI)はASTM D−1238(条件E、F、190℃)で測定し、条件Eによって測定された値はI2、条件Fによって測定された値はI21と表記した。他のMIとして、I5は前記のような条件で5Kgの荷重下で測定した。重合体の密度はASTM D−1505−68の方法で測定した。
【0099】
製造例1
(第1メタロセン触媒の製造−[Me3SiO−(CH26−C542ZrCl2の合成)
1,6−ヘキサンジオール9.74gとパラ−トルエンスルホニルクロライド15.7gが入っているフラスコに、ピリジン50mlを入れて冷蔵庫に1日間放置した。このフラスコに2N濃度のHCl500mlを入れ、ジエチルエーテル100mlで抽出した。無水MgSO4でエーテルに若干溶けている水分を除去した後にフィルターし、エーテルを減圧蒸留して除去した。シリカゲル上でジエチルエーテル溶媒を使用してカラムクロマトグラフを通して、1つのヒドロキシル基のみp−トルエンスルホン酸エステル化された産物9.00gを得た(収率40%)。
【0100】
この化合物8.12gに無水THF100mlを入れ、氷浴で2Nシクロペンタジエンナトリウム(NaCp)45mlを入れた。3時間後に水200mlを入れて、ヘキサン100mlで抽出した。ヘキサン:ジエチルエーテル(v/v=1:1)を使用してシリカゲル上でカラムクロマトグラフを通して4.07gの6−(ヒドロキシ)ヘキシルシクロペンタジエン化合物を得た(収率82%)。
【0101】
この化合物17.9mmolをTHF25mlに溶解し、クロロトリメチルシラン2.7mlとトリエチルアミン3.00mlを順に入れた。真空で全ての揮発性物質を除去し、ヘキサンを入れてフィルターした。ヘキサンを減圧蒸留して除去した後、減圧蒸留(78℃/0.2torr)して、前記第1メタロセン触媒のうちの1つであるトリメチルシリルが保護されたヒドロキシル基を有するシクロペンタジエン化合物3.37gを得た(収率79%)。1H NMRで構造を分析した。
【0102】
1H NMR (300MHz, CDCl3): 6.5-5.9 (m, 3H), 3.55 (t, 2H), 2.92 (s, 1H), 2.85 (s, 1H), 2.33 (quintet, 2H), 1.6-1.2 (m, 8H), 0.09 (s, 9H)。
【0103】
この化合物11.4mmolを20mlのTHFに溶解した後、−78℃で空気接触なしで固体のリチウムジイソプロピルアミド1.22gを入れた。ゆっくり温度を常温まで上げて2時間撹拌した。全ての揮発性物質を真空ポンプで除去した後、THF20mlを再び入れた。ZrCl4(THF)22.15gを入れ、60℃で40時間撹拌した。全ての揮発性物質を真空ポンプで除去した後、トルエンとヘキサンの混合溶媒で抽出した。これにクロロトリメチルシラン2.0mlを入れて常温で一時間放置した後、冷蔵庫に入れて白い固体を得た(収率70%)。
【0104】
1H NMR (300MHz, CDCl3): 6.34 (s, 2H), 6.25 (s, 2H), 3.62 (t, 2H), 2.68 (t, 2H), 1.6-1.2 (m, 8H), 0.17 (s, 9H)。
【0105】
製造例2
(第1メタロセン触媒の製造−[t−Bu−O−(CH26−C542ZrCl2の合成)
6−クロロヘキサノールを使用して、文献(Tetrahedron Lett. 2951 (1988))に提示された方法でt−ブチル−O−(CH26−Clを製造し、これにNaCpを前記製造例1と同一の方法で反応させてt−ブチル−O−(CH26−C55を得た(収率60%、b.p.80℃/0.1mmHg)。前記と同一の方法でジルコニウムを付着させて、目的の触媒のうちの1つでもある別の化合物を得た(収率92%)。
【0106】
1H NMR (300MHz, CDCl3): 6.28 (t, J=2.6Hz, 2H), 6.19 (t, J=2.6Hz, 2H), 3.31 (t, 6.6Hz, 2H), 2.62 (t, J=8Hz), 1.7-1.3 (m, 8H), 1.17 (s, 9H); 13C NMR (CDCl3): 135.09, 116.66, 112.28, 72.42, 61.52, 30.66, 30.61, 30.14, 29.18, 27.58, 26.00。
【0107】
製造例3
(第2メタロセン触媒の製造−t−Bu−O−(CH26)(CH3)Si(C54)(9−C139)ZrCl2の合成)
ジエチルエーテル(Et2O)溶媒の存在下でt−Bu−O−(CH26Cl化合物とMg(0)との反応より、グリニャール試薬であるt−Bu−O−(CH26MgCl溶液0.14molを得た。これに−100℃の状態でMeSiCl3化合物(24.7ml、0.21mol)を加え、常温で3時間以上撹拌した後、濾過した溶液を真空乾燥してt−Bu−O−(CH26SiMeCl2の化合物を得た(収率84%)。
【0108】
−78℃でヘキサン(50ml)に溶解されたt−Bu−O−(CH26SiMeCl2(7.7g、0.028mol)溶液にフルオレニルリチウム(4.82g、0.028mol)/ヘキサン150ml)溶液を2時間かけてゆっくり加えた。白い沈殿物(LiCl)を濾過し、ヘキサンで目的の生成物を抽出し、全ての揮発性物質を真空乾燥した後、薄い黄色オイル形態の(t−Bu−O−(CH26SiMe(9−C1310)の化合物を得た(収率99%)。
【0109】
これにTHF溶媒(50ml)を加え、常温でC55Li(2.0g、0.028mol)/THF(50ml)溶液と3時間以上反応させた後、全ての揮発性物質を真空乾燥で除去し、ヘキサンで抽出して、最終リガンドであるオレンジオイル形態の(t−Bu−O−(CH26(CH3)Si(C55(9−C1310)化合物を得た(収率95%)。リガンドの構造は1H NMRを通じて確認された。
【0110】
1H NMR(400MHz, CDCl3): 1.17, 1.15(t-BuO, 9H, s), -0.15, -0.36(MeSi, 3H, s), 0.35, 0.27(CH2, 2H, m), 0.60, 0.70(CH2, 2H, m), 1.40, 1.26(CH2, 4H, m), 1.16, 1.12(CH2, 2H, m), 3.26(tBuOCH2, 2H, t, 3JH-H=7Hz), 2.68(methyleneCpH, 2H, brs), 6.60, 6.52, 6.10(CpH, 3H, brs), 4.10, 4.00(FluH, 1H, s), 7.86(FluH, 2H, m), 7.78(FluH, 1H, m), 7.53(FluH, 1H, m), 7.43-7.22(FluH, 4H, m)。
【0111】
また、−78℃で(t−Bu−O−(CH26)(CH3)Si(C55)(9−C1310)(12g、0.028mol)/THF(100mol)溶液に、2当量のn−BuLiを加えて室温まで上げながら4時間以上反応させ、オレンジ色固体形態の(t−Bu−O−(CH26)(CH3)Si(C55Li)(9−C1310Li)の化合物を得た(収率81%)。
【0112】
また、−78℃でZrCl4(1.05g、4.50mmol)/エーテル(30ml)の懸濁液に、ジリチウム塩(2.0g、4.5mmol)/エーテル(30ml)溶液をゆっくり加え、室温で3時間さらに反応させた。全ての揮発性物質を真空乾燥で除去し、得られたオイル性液体物質にジクロロメタン溶媒を加えて濾過した。濾過した溶液を真空乾燥した後、ヘキサンを加えて沈殿物を誘導した。得られた沈殿物を数回ヘキサンで洗浄して、赤色の固体形態のracemic−(t−Bu−O−(CH26)(CH3)Si(C54)(9−C139)ZrCl2化合物を得た(収率54%)。
【0113】
1H NMR (400MHz, CDCl3): 1.19(t-BuO, 9H, s), 1.13(MeSi, 3H, s), 1.79(CH2, 4H, m), 1.60(CH2, 4H, m), 1.48(CH2, 2H, m), 3.35(t-BuOCH2, 2H, t, 3JH-H=7Hz), 6.61(CpH, 2H, t, 3JH-H=3Hz), 5.76(CpH, 2H, d, 3JH-H=3Hz), 8.13(FluH, 1H, m), 7.83(FluH, 1H, m), 7.78(FluH, 1H, m), 7.65(FluH, 1H, m), 7.54(FluH, 1H, m), 7.30(FluH, 2H, m), 7.06(FluH, 1H, m)
13C NMR (400MHz, CDCl3): 27.5(Me3CO, q, 1JC-H=124Hz), -3.3(MeSi, q, 1JC-H=121Hz), 64.6, 66.7, 72.4, 103.3, 127.6, 128.4, 129.0 (7C, s), 61.4(Me3COCH2, t, 1JC-H=135Hz), 14.5(ipsoSiCH2, t, 1JC-H=122Hz), 33.1, 30.4, 25.9, 22.7(4C, t, 1JC-H=119Hz), 110.7, 111.4, 125.0, 125.1, 128.8, 128.1, 126.5, 125.9, 125.3, 125.1, 125.0, 123.8 (FluC and CpC, 12C, d, 1JC-H=171Hz, 3JC-H=10Hz)。
【0114】
製造例4
(第2メタロセン触媒の製造−(CH32Si(t−Bu−O−(CH26−(C54)(9−C139)ZrCl2の合成)
ヘキサンの存在下で、フルオレニルリチウムとMe2SiCl2の反応によりMe2SiCl(9−C1310)化合物を得た。常温でTHF溶媒(50ml)に溶解されたMe2SiCl(9−C1310)溶液にt−Bu−O−(CH26−C55Li(0.016mol;THFの存在下でt−Bu−O−(CH26−C55とn−BuLiとの反応で得た)溶液を加えた後、反応温度を室温まで徐々に上げた。混合物を室温で3時間以上反応させた後、全ての揮発性物質を真空乾燥で除去した。得られたオイル性液体にヘキサンを加えて濾過したヘキサン溶液を真空乾燥して、薄い黄色オイル形態の((CH32Si(t−Bu−O−(CH26−(C55)(9−C1310)リガンドを得た(収率99%)。リガンドの構造は1H NMRを通じて確認された。
【0115】
1H NMR (400MHz, C6D6): 1.09(t-BuO, 9H, s), -0.13, -0.32, -0.61(Me2Si, 6H, s), 1.25(CH2, 2H, m), 1.24(CH2, 2H, m), 1.41(CH2, 4H, m), 2.25(Cp-CH2, 2H, m), 3.23(tBuOCH2, 2H, d of t, 3JH-H=7Hz), 6.35, 6.05, 5.70(CpH, 5H, m, m, brs), 3.05(methyleneCpH, 2H, brs), 4.20, 4.00, 3.85(FluH, 1H, s), 7.80(FluH, 2H, m), 7.45(FluH, 2H, m), 7.29-7.20(FluH, 4H, m)。
【0116】
また、前記製造例3と同一の方法で、ジリチウム塩とZrCl4化合物との反応を通じて、オレンジ色固体形態のracemic−(CH32Si(t−Bu−O−(CH26−(C54)(9−C139)ZrCl2化合物を得た(収率25%)。
【0117】
1H NMR (400MHz, CDCl3): 1.16(t-BuO, 9H, s), 1.11(Me2Si, 3H, s), 1.13(Me2Si, 3H, s), 1.43(CH2, 4H, m), 1.25(CH2, 4H, m), 2.45(Cp-CH2, 2H, m), 3.26(t-BuOCH2, 2H, t, 3JH-H=7Hz), 5.41(CpH, 1H, t, 3JH-H=3Hz), 5.70 (CpH, 1H, t, 3JH-H=3Hz), 6.28(CpH, 1H, t, 3JH-H=3Hz), 8.13(FluH, 2H, m), 7.67-7.49(FluH, 4H, m), 7.29(FluH, 2H, m).
13C NMR (400MHz, CDCl3): 27.5(Me3CO, q, 1JC-H=125Hz), -3.3(Me2Si, q, 1JC-H=121Hz), 27.6, 66.3, 72.4, 102.6, 113.8, 128.8, 129.1, 141.9(9C, s), 61.5(Me3COCH2, t, 1JC-H=141Hz), 30.5, 30.2, 30.0, 29.2, 25.9(5C, t, 1JC-H=124Hz), 111.6, 112.0, 119.7, 123.8, 123.9, 125.0, 126.3, 126.5, 128.0, 128.1, 128.7(FluC and CpC, 11C d, 1JC-H=161Hz, 3JC-H=10Hz)。
【0118】
製造例5
(第2メタロセン触媒の製造−(t−Bu−O−(CH26(CH3)C(C54)(9−C139)ZrCl2の合成)
無水メタノール溶媒(200ml)の存在下で、8−ブトキシ−2−オクタノン(13.5g、0.067mol)とシクロペンタジエン単量体(9.0g、0.14mol)の混合物にピロリジン(12.5ml、0.15mol)を室温で加え、12時間反応させた。反応溶液に酢酸(12g、0.2mol)/水(200ml)溶液を加えて、1時間撹拌した後、エーテル溶媒(300ml)で有機層を抽出した。得られた液体を減圧蒸留(100℃、500mtorr)して、薄い黄色オイル形態の6−メチル−6−t−ブトキシヘキシルフルベン化合物を得た(収率40%)。
【0119】
−78℃で、THF溶媒(50ml)に溶解された6−メニル−6−t−ブトキシヘフルベン(6.5g、0.026mol)溶液にフルオレニルリチウム(4.48g、0.026mol)/THF(100ml)溶液をゆっくり加え、室温で12時間撹拌した。反応溶液に飽和のNH4Cl/水溶液とエーテル溶媒を加えて有機層を抽出し、クロマトグラフを通して、黄色オイル形態の(t−Bu−O−(CH26(CH3)C(C55)(9−C1310)リガンドを得た(収率97%)。
【0120】
1H NMR (400MHz, CDCl3): 1.19(t-BuO, 9H, s), 0.58, 0.89(MeC, 3H, s), 1.90(CH2, 2H, m), 1.49(CH2, 2H, m), 1.30(CH2, 4H, m), 1.27(CH2, 2H, m), 3.31(t-BuOCH2, 2H, t,3JH-H=7Hz), 6.88, 6.62, 5.87(CpH, 3H, brs), 3.07(methylenenCpH, 2H, brs), 4.15(FluH, 1H, s), 7.72(FluH, 1H, m), 7.67(FluH, 1H, m), 7.55(FluH, 1H, m), 7.36(FluH, 1H, m), 7.28(FluH, 1H, m), 7.24(FluH, 1H, m), 7.04(FluH, 1H, m), 6.76(FluH, 1H, m)。
【0121】
−78℃で、(t−Bu−O−(CH26(CH3)C(C55)(9−C1310)(3.2g、0.008mol)/THF(50ml)溶液に2当量のn−BuLi(1.6Mヘキサン中)を加え、室温で5時間撹拌して、赤色固体形態の(t−Bu−O−(CH26(CH3)C(C54Li)(9−C139Li)化合物を得た(収率88%)。
【0122】
−78℃で、ジリチウム塩(2.5g、4.4mmol)/ヘキサン(50ml)溶液をZrCl4(1.02g、4.5mmol)/ヘキサン(50ml)懸濁液にゆっくり加え、室温で12時間撹拌した。全ての揮発性物質を真空乾燥で除去した後、トルエン(100ml)溶媒で所望の生成物を抽出し、ヘキサンで数回洗浄して、赤色固体形態のracemic−(t−Bu−O−(CH26(CH3)C(C54)(9−C139)ZrCl2化合物を得た(収率31%)。
【0123】
1H NMR (400MHz, CDCl3): 1.18(t-BuO, 9H, s), 2.39(MeC, 3H,s), 1.82(CH2, 2H, m), 1.59(CH2, 4H, m), 1.46(CH2, 2H, m), 1.22(CH2, 2H, m), 3.34(t-BuOCH2, 2H, t, 3JH-H=7Hz), 6.33(CpH, 2H, t, 3JH-H=2Hz), 5.80-5.75(CpH, 2H, m), 7.27(FluH, 2H, m), 7.56(FluH, 2H, m), 7.63(FluH, 1H, d, 3JH-H=9Hz), 7.82(FluH, 1H, d, 3JH-H=9Hz), 8.14(FluH, 2H, m).
13C NMR (400MHz, CDCl3): 27.5(Me3CO, q, 1JC-H=124Hz), -3.3(MeSi, q, 1JC-H=121Hz), 64.6, 66.7, 72.4, 103.3, 127.6, 128.4, 129.0 (7C, s), 61.4(Me3COCH2, t, 1JC-H=135Hz), 14.5(ipso-SiCH2, t, 1JC-H=122Hz), 33.1, 30.4, 25.9, 22.7(4C, t, 1JC-H=119Hz), 110.7, 111.4, 125.0, 125.1, 128.8, 128.1, 126.5, 125.9, 125.3, 125.1, 125.0, 123.8(FluC and CpC, 12C, d, 1JC-H=171Hz, 3JH-H=10Hz)。
【0124】
製造例6
(第2メタロセン触媒の製造−(CH32C(t−Bu−O−(CH26−(C54)(9−C139)ZrCl2の合成)
前記製造例5と同一の方法でt−ブトキシヘキシルシクロペンタジエンと無水アセトンを使用して、6,6−ジメチル−3−(6−t−ブトキシヘキシル)フルベン化合物を得た(収率59%)。これにフルオレニルリチウム化合物を使用して、黄色オイル形態の(CH32C(t−Bu−O−(CH26−(C55)(9−C1310)リガンドを得た(収率70%)。
【0125】
1H NMR (400MHz, CDCl3): 1.19, 1.20(t-BuO, 9H, s), 1.06, 1.05, 1.02(Me2C, 6H, s), 1.27(CH2, 2H, m), 1.41(CH2, 2H, m), 1.58(CH2, 4H, m), 2.50, 2.46, 2.36(Cp-CH2, 2H, t, 3JH-H=7Hz ), 3.36(t-BuOCH2, 2H, d of t, 3JH-H=7Hz), 6.53, 6.10, 6.00, 5.97, 5.69(CpH, 5H, brs), 3.07(methyleneCpH, 2H, brs), 4.14, 4.11, 4.10(FluH, 1H, s), 7.70(FluH, 2H, m), 7.33(FluH, 2H, m), 7.23-7.10(FluH, 4H, m)。
【0126】
また、前記製造例5と同一の方法でジリチウム塩とZrCl4化合物との反応を通じて、オレンジ色固体形態のracemic−(CH32C(t−Bu−O−(CH26−(C54)(9−C139)ZrCl2化合物を得た(収率63%)。
【0127】
1H NMR (400MHz, CDCl3): 1.16(t-BuO, 9H, s), 2.35(Me2C, 3H, s), 2.40(Me2C, 3H, s) 1.46(CH2, 4H, m), 1.27(CH2, 4H, m), 1.20(CH2, 2H, m), 2.52(Cp-CH2, 2H, m), 3.27(t-BuOCH2, 2H, t, 3JH-H=7Hz), 5.43(CpH, 1H, t, 3JH-H=3Hz), 5.67(CpH, 1H, t, 3JH-H=3Hz), 6.01(CpH, 1H, t, 3JH-H=3Hz), 8.15(FluH, 2H, m), 7.80(FluH, 2H, m), 7.54(FluH, 2H, m), 7.26(FluH, 2H, m)
13C NMR (400MHz, CDCl3): 27.5(Me3CO, q, 1JC-H=124Hz), 15.3(Me2C, q, 1JC-H=124Hz), 40.4(Me3C, s), 25.9(Me2C, s), 68.1, 72.4, 78.8, 113.8, 122.6, 136.4, 142.0(7C, s), 61.5(Me3COCH2, t, 1JC-H=140Hz), 65.8(CpCH2, t, 1JC-H=138Hz), 30.5, 29.7, 29.2, 27.6(4C, t, 1JC-H=124Hz), 103.0, 103.1, 117.2, 128.9, 128.2, 125.3, 124.9, 124.8, 123.4, 123.2, 123.1 (FluC and CpC, 11C d, 1JC-H=171Hz, 3JC-H=10Hz)。
【0128】
製造例7
(第2メタロセン触媒の製造−[(CH32Si(iPr2−N−Et−(C54))(9−C139)]ZrCl2の合成)
アミン基がシクロペンタジエンに官能基として導入された[(CH32Si(iPr2−N(Et)(C54))(9−C139]ZrCl2化合物を、文献(Angew. Chem. Int Ed., 39, 2000, 789)に提示された方法で製造した。
【0129】
実施例1〜11
(混成担持触媒の製造)
(担体乾燥)
シリカ(Grace Davison製造のXPO 2412)を、800℃の温度で15時間真空下で脱水した。
【0130】
(第1担持触媒の製造)
このシリカ1.0gをガラス反応器に入れた。そこにヘキサン10mlを入れた後、前記製造例1および2で製造した第1のメタロセン化合物を50、100、200mg溶解したそれぞれのヘキサン溶液10mlを添加した。ついで、90℃で4時間撹拌して反応させた。反応が終われば撹拌を止め、ヘキサンを層分離して除去した後、20mlのヘキサン溶液で三回洗浄した後に減圧し、ヘキサンを除去して固体粉末を得た。
【0131】
(第2担持触媒の製造−第1担持触媒の活性化)
前記第1のメタロセン化合物が担持された第1担持触媒に、トルエン溶液中に12mmolのアルミニウムが入っているメチルアルミノキサン(MAO)溶液を加え、40℃で撹拌してゆっくり反応させた後、充分な量のトルエンで洗浄して反応していないアルミニウム化合物を除去し、50℃で減圧して、残っているトルエンを除去した。このように製造した固体をそれ以上処理せず、オレフィン重合用触媒として用いることもできる。
【0132】
(混成担持触媒の製造)
混成担持触媒を製造するために、前記第1のメタロセン化合物および助触媒が担持された第2担持触媒に、前記製造例3〜7それぞれで製造した第2のメタロセン化合物を50、100、200mg溶解したそれぞれのトルエン溶液をガラス反応器内の第2担持触媒に加え、40℃で撹拌して反応させた。充分な量のトルエンで洗浄した後、乾燥して固体粉末を得た。
【0133】
このように製造された混成担持触媒はそのまま触媒として用いることもでき、別途に30psigのエチレンを2分間加え、1時間常温で予備重合を行った後に触媒として用いることもできる。より効果的な担持触媒であることを示すために、本実施例ではこのような予備重合は行っていない。その後、真空乾燥して固体成分の触媒を得た。
【0134】
比較例1〜3
表1のように、製造例1および製造例2の第1メタロセン触媒のみをシリカ担体に担持した第1担持触媒を、前記実施例1〜実施例11の第1担持触媒の製造方法と同一の方法で製造した(図2)。
【0135】
比較例4
表1のように、製造例3の第2メタロセン化合物のみをシリカ担体に担持した第1担持触媒を、前記実施例1〜実施例11の第1担持触媒の製造方法と同一の方法で製造した。
【0136】
実施例12
(半回分式エチレンの重合)
前記実施例1〜実施例11および比較例1〜4で製造したそれぞれの担持触媒50mgをドライボックスで定量して50mlのガラス瓶に入れた後、ゴム隔膜で密封し、ドライボックスより取り出して注入する触媒を用意した。重合は、機械式撹拌機が装着された、温度調節が可能であり高圧用の2リットルの金属合金反応器で行った。
【0137】
この反応器に、1.0mmolのトリエチルアルミニウムが溶解している1リットルのヘキサンと製造された担持触媒を空気接触なしで投入した後、80℃で気体エチレン単量体を9Kgf/cm2の圧力で連続的に加えながら1時間重合した。重合は、まず撹拌を止め、エチレンを排気させて除去することによって完了させた。
【0138】
得られた重合体を、重合溶媒を濾過して、ほとんどを除去した後、80℃の真空オーブンで4時間乾燥させた。
【0139】
前記で製造した各々の触媒に対するエチレン重合活性、得られた重合体の溶融指数、みかけ密度、分子量および分子量分布を下記の表2に示した。
【0140】
本実施例によって製造された各々の担持触媒を使用してエチレン重合を実施した場合、反応器壁面や重合体の粒子同士で絡み付くファウリング現象が全くなく、みかけ密度が0.34〜0.45g/ccであって優れていた。また、重量平均分子量(Mw)を180,000〜600,000に制御することができ、分子量分布も2.5〜11の広幅に制御可能であり、得られた高分子の形状も優れていた(図1)。
【0141】
比較例5
米国特許第5,324,800号明細書に記載された触媒のように、シリカと反応できる官能基を持っていないビス(オクチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライドのみを使用して、前記実施例1〜実施例11と同一の方法で担持して第1担持触媒を製造し、予備重合後本重合を行った。
【0142】
前記担持触媒50mgを取り、実施例12と同一の方法で重合を行った。収量は120gであり、予備重合および本重合時にファウリングが激しく、生成した粒子の形状がよくなく、みかけ密度も0.04g/mlであって、効果的でなかった。
【0143】
比較例6
米国特許第5,814,574号明細書および同第5,767,209号明細書の実施例で使用した触媒と類似した構造として、1次アルキルのみで構成されていてルイス塩基度が相対的に高く、酸素原子を4個も有していて無機担体にルイス酸−塩基反応によって結合するには良いが、炭素−酸素結合が切れにくい構造を有している[2−エトキシエチル−O−(CH26−C542ZrCl2化合物を、文献(J. Organomet. Chem., 552, 1998, 313)にある方法で合成し、前記実施例1〜11と同一の方法で担持して、予備重合および本重合を行った。
【0144】
この担持触媒50mgを取り、実施例12と同一の方法で重合した。生成したポリエチレンの収量は50gと極めて小さく、ファウリングが酷く、粒子形状が制御できないため、みかけ密度が0.08g/mlであった。
【0145】
比較例7
本発明の担持触媒製造において、第2メタロセン化合物の官能基と助触媒である第13族化合物(アルミニウムおよびホウ素化合物)の反応による強い相互作用を証明するために、下記のように試験を行った。
【0146】
シリカ(Grace Davison製造のXPO 2412)を、800℃で15時間真空下で脱水した。このシリカ10gをガラス反応器に入れ、これにヘキサン50mlを入れて、前記製造例2で製造した第1メタロセン触媒である[t−Bu−O−(CH26−C542ZrCl2が2g溶解されたヘキサン溶液30mlを入れた後、90℃で4時間撹拌して反応をさせ、充分な量のヘキサンで洗浄および乾燥させた。これに12mmolのAl/g−シリカを含むメチルアルミノキサン溶液を添加して、40℃で1時間反応した。
【0147】
このように製造した触媒を、官能基のないiPr(C54)(9−C139)ZrCl2[イソプロピル−(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロライド]化合物を、前記実施例1〜11と同一の方法で第2メタロセン化合物に担持させて、目的の触媒を得た。
【0148】
得られた固体触媒を、前記実施例12と同一の方法でヘキサン溶媒の存在下でスラリー重合を行った。得られた重合体は深刻なファウリングを示し、重合活性は180gであった。このように官能基を有しないiPr(C54)(9−C139)ZrCl2を第2メタロセン触媒に導入した場合、担持されている第13族化合物である助触媒によって活性化は起こるが、担持効果は全くないことが分かる。
【0149】
この結果より、本発明の触媒系は助触媒と相互作用可能である官能基を導入することにより、ヘキサンなどの溶媒が存在するスラリー重合などで活性触媒が担体より遊離されず、担持触媒に固定されて重合体の形状を維持し、ファウリングなどの問題を起こさない。
【0150】
【表1】

【0151】
【表2】

【0152】
実施例13および14
(連続的エチレン/αオレフィンの共重合)
前記実施例7の混成担持触媒を1kg規模で合成した。合成された触媒を窒素雰囲気下の密閉容器に入れ、50リットルの精製ヘキサンに乳化させて100リットルの撹拌タンク反応器に注入した。タンク反応器の撹拌を200rpmの速度で行った。重合を、機械式撹拌機が装着され温度調節が可能であり高圧用の、200リットルの連続250rpm速度で撹拌する連続撹拌タンク反応器内で行った。反応器を出た高分子スラリーを、遠心分離機および乾燥機を通過させて、固体粉末を得た。エチレンを80℃で、10〜15kg/時間の速度で供給した。触媒注入量を制御して、エチレンの圧力を8〜9kgf/cm2に保持した。触媒それぞれ10mLを時間間隔を空けて注入した。重合時間を溶媒量によって制御して、反応器における滞留時間が2〜3時間とした。1−ブテンをα−オレフィンとして使用して、共重合特性を同定した。少量の水素を添加して分子量を制御した。
【0153】
実施例7で製造した触媒の注入量を変えて、2種類のポリエチレンを製造した(実施例13および14)。それぞれのポリエチレンの活性、みかけ密度、密度、分子量、分子量分布および基本的な物性分析結果を以下の表3に示す。
【0154】
本発明の触媒を使用した場合、連続反応システム内でのファウリングにより発生し得る作業中断の問題は全く起こらず、重合体のみかけ密度が0.3〜0.5g/mlと優れていた。
【0155】
【表3】

【0156】
本発明の担持メタロセン触媒は、シリカ表面に化学結合によって強力に付着した第1メタロセン化合物のリガンドの一部位を有する。そして、活性化の後に担持される第2メタロセン化合物は活性化剤と強力に相互作用するので、触媒が、重合工程中に表面から遊離することはほとんどない。ゆえに、スラリー重合または気相重合中に、ファウリングや高分子の反応器壁面への付着や高分子同士の付着が生じない。また、得られる高分子は、粒子形状およびみかけ密度が優れているので、従来のスラリーまたは気相重合工程に適切に使用可能である。また、本発明の担持触媒を使用して製造されるポリオレフィンは様々な物性と分子量分布を有するので、回転成形製品、射出製品、フィルム、容器、パイプ、繊維などの様々な製品に成形して用いることができる。高い重合活性により、分子量分布は、単一の反応器を用いて低生産費で制御することができる。
【0157】
本発明を、好ましい実施形態を参照しながら詳細に説明してきたが、種々の変更や置換が、添付の特許請求の範囲に記載した本発明の精神および範囲を逸脱することなくなされ得ることは当業者に理解される。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
単一の担体に担持された少なくとも2種の互いに異なるメタロセン化合物を有する混成担持メタロセン触媒であって、
少なくとも1つのメタロセン化合物が、そのリガンドを該担体表面に化学結合させることで担体上に担持され、
他方のメタロセン化合物が、そのリガンドを担体表面に化学結合した助触媒に化学結合させることで担体上に担持される
混成担持メタロセン触媒。
【請求項2】
前記少なくとも1つのメタロセン化合物が低分子量のポリオレフィン重合用触媒であり、他方のメタロセン化合物が高分子量のポリオレフィン重合用触媒である請求項1記載の混成担持メタロセン触媒。
【請求項3】
前記低分子量のポリオレフィンが1000〜100,000の分子量を有し、前記高分子量のポリオレフィンが該低分子量のポリオレフィンの分子量よりも高い分子量を有し、10,000〜1,000,000の分子量を有する請求項2記載の混成担持メタロセン触媒。
【請求項4】
前記メタロセン化合物の担持量が、各々のメタロセン化合物に含まれる金属の重量を基準として、混成担持メタロセン触媒の総重量の0.1〜20重量%である請求項1記載の混成担持メタロセン触媒。
【請求項5】
前記少なくとも1つのメタロセン化合物の担持量が、他方のメタロセン化合物1モル当り0.01〜100モルである請求項1記載の混成担持メタロセン触媒。
【請求項6】
前記混成担持メタロセン触媒が、助触媒に含まれる金属を基準として、メタロセン化合物に含まれる金属1モル当り1〜10,000モルのポリオレフィン重合用助触媒成分がさらに担持された請求項1記載の混成担持メタロセン触媒。
【請求項7】
二頂または広い分子量分布を有するポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒であって、
a)以下を含む触媒成分:
i)アセタール、ケタール、ターシャリーアルコキシアルキル、ベンジルオキシアルキル、置換されたベンジルオキシアルキル、モノチオアセタールまたはモノチオケタール基を有する第1メタロセン化合物;
ii)シクロペンタジエン、シクロペンタジエン誘導体または架橋基に、ルイス塩基を含む架橋結合を有する第2メタロセン化合物;および
iii)第13族金属を含む有機金属化合物の助触媒、ならびに
b)表面上にシロキサン基を有し、触媒成分が担持されている担体
を含むポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒。
【請求項8】
前記第1メタロセン化合物が下記の化学式1で示される化合物である請求項7記載のポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒。
[化学式1]
(C51p(C52)MQ3-p
(前記化学式1で、
Mは第4族遷移金属である;
(C51)および(C52)のそれぞれは、互いに同一または異なる、水素ラジカル、炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルまたはヒドロカルビルで置換された第14族金属のメタロイドであるシクロペンタジエニル;C5の隣接する2個の炭素原子がヒドロカルビルラジカルによって結合して、4〜16員環を1個以上形成しているシクロペンタジエニル;あるいは置換されたシクロペンタジエニルリガンドである;
Qは、ハロゲンラジカル;炭素数1〜20のアルキルラジカル、アルケニルラジカル、アリールラジカル、アルキルアリールラジカル、アリールアルキルラジカル;または炭素数1〜20のアルキルリデンラジカルである;
Pは0または1である;そして
1およびR2の中に存在する少なくとも1つの水素ラジカルは、下記の化学式a、化学式bまたは化学式cで示されるラジカルで置換される;
[化学式a]
【化1】

(前記化学式aで、
Zは酸素原子または硫黄原子である;
RおよびR’のそれぞれは、互いに同一または異なる、水素ラジカル;炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル;またはアリールアルケニルラジカルであり;そして、2個のR’は互いに結合して環を形成することができる;
Gは、炭素数1〜40のアルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオ、アリールチオ、フェニルまたは置換されたフェニルであり、そしてR’に結合して環を形成することができる;
Zが硫黄原子である場合、Gはアルコキシまたはアリールオキシであるべきである;
Gがアルキルチオ、アリールチオ、フェニルまたは置換されたフェニルである場合、Zは酸素原子であるべきである);
[化学式b]
【化2】

(前記化学式bで、
Zは酸素原子または硫黄原子であり、そして2個のZのうちの少なくとも1つが酸素原子である;
RおよびR’’のそれぞれは、互いに同一または異なる、水素ラジカル;炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキルまたはアリールアルケニルラジカルである;
RおよびR’’に結合して環を形成することができる;そして
両方のR’’が水素ラジカルでなければ、それらは互いに結合して環を形成することができる);
[化学式c]
【化3】

(前記化学式cで、
RおよびR’’’のそれぞれは、互いに同一または異なる、水素ラジカル;炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキルまたはアリールアルケニルラジカルである;
隣接した2個のR’’’は、互いに結合して環を形成することができる;
Rのうち少なくとも1つが水素ラジカルである場合、R’’’は全て水素ラジカルではなく、そしてR’’’のうち少なくとも1つが水素ラジカルである場合、Rは全て水素ラジカルではない))
【請求項9】
前記第1メタロセン化合物が、[A−O−(CH2a−C542ZrCl2または[A−O−(CH2a−C96]ZrCl3(ここで、それぞれのaは4〜8の整数であり、そしてそれぞれのAは、メトキシメチル、t−ブトキシメチル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロフラニル、1−エトキシエチル、1−メチル−1−メトキシエチルまたはt−ブチルである)である請求項7記載のポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒。
【請求項10】
前記第1メタロセン化合物が、以下の化合物のうちの1つである請求項7記載のポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒。
【化4】

(ここで、各々のaは4〜8の整数であり、そして各々のAはメトキシメチル、t−ブトキシメチル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロフラニル、1−エトキシエチル、1−メチル−1−メトキシエチルまたはt−ブチルである)
【請求項11】
前記第2メタロセン化合物が、以下の化学式2または化学式3で示される化合物である請求項7記載のポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒。
[化学式2]
【化5】

[化学式3]
【化6】

(前記化学式2および化学式3で、
Mは第4族遷移金属である;
(C53)、(C54)および(C55)はそれぞれ、互いに同一または異なる、水素ラジカル、炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルまたはヒドロカルビルで置換された第14族金属のメタロイドであるシクロペンタジエニル;C5の隣接する2個の炭素原子がヒドロカルビルラジカルによって結合して4〜16員環を1個以上形成しているシクロペンタジエニル;あるいは置換されたシクロペンタジエニルリガンドである;
各々のQは、互いに同一または異なる、ハロゲンラジカル;炭素数1〜20のアルキルラジカル、アルケニルラジカル、アリールラジカル、アルキルアリールラジカル、アリールアルキルラジカル;または炭素数1〜20のアルキルリデンラジカルである;
Xは、炭素数1〜4のアルキレンラジカル、ジアルキルシリコンもしくはゲルマニウム、またはアルキルホスフィンもしくはアミンからなる2個のシクロペンタジエニルリガンドまたはシクロペンタジエニルリガンドとJR9z-yとを共有結合によって結合する架橋である;
9は、水素ラジカル、炭素数1〜20のアルキルラジカル、アルケニルラジカル、アリールラジカル、アルキルアリールラジカルまたはアリールアルキルラジカルである;
Jは第15族元素または第16族元素である;
Dは酸素または窒素原子である;
Aは、水素ラジカル、炭素数1〜20のアルキルラジカル、アルケニルラジカル、アリールラジカル、アルキルアリールラジカル、アリールアルキルラジカル、アルキルシリルラジカル、アリールシリルラジカル、メトキシメチル、t−ブトキシメチル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロフラニル、1−エトキシエチル、1−メチル−1−メトキシエチルまたはt−ブチルである;
aは4〜8の整数である;そして
(C53)、(C54)および(C55)のR3、R4およびR5の中に存在する少なくとも1つの水素ラジカルは、以下の化学式a、化学式b、化学式cまたは化学式dで示されるラジカルで置換される;
[化学式a]
【化7】

(前記化学式aで、
Zは酸素原子または硫黄原子である;
RおよびR’のそれぞれは、互いに同一または異なる、水素ラジカル;炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル;またはアリールアルケニルラジカルであり;そして、2個のR’は互いに結合して環を形成することができる;
Gは、炭素数1〜40のアルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオ、アリールチオ、フェニルまたは置換されたフェニルであり、そしてR’に結合して環を形成することができる;
Zが硫黄原子である場合、Gはアルコキシまたはアリールオキシであるべきである;
Gがアルキルチオ、アリールチオ、フェニルまたは置換されたフェニルである場合、Zは酸素原子であるべきである);
[化学式b]
【化8】

(前記化学式bで、
Zは酸素原子または硫黄原子であり、そして2個のZのうちの少なくとも1つが酸素原子である;
RおよびR’’のそれぞれは、互いに同一または異なる、水素ラジカル;炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキルまたはアリールアルケニルラジカルである;
RおよびR’’に結合して環を形成することができる;そして
両方のR’’が水素ラジカルでなければ、それらは互いに結合して環を形成することができる);
[化学式c]
【化9】

(前記化学式cで、
RおよびR’’’のそれぞれは、互いに同一または異なる、水素ラジカル;炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキルまたはアリールアルケニルラジカルである;
隣接した2個のR’’’は、互いに結合して環を形成することができる;
Rのうち少なくとも1つが水素ラジカルである場合、R’’’は全て水素ラジカルではなく、そしてR’’’のうち少なくとも1つが水素ラジカルである場合、Rは全て水素ラジカルではない);
[化学式d]
【化10】

(前記化学式dで、
Zは、酸素、硫黄、窒素、リンまたはヒ素原子である;
Rはそれぞれ、互いに同一または異なる、水素ラジカル、炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキルまたはアリールアルケニルラジカルである;
R’’’’は、水素ラジカルまたは炭素数1〜40のアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アルキルシリル、アリールシリル、フェニルもしくは置換されたフェニルである;そして
nは1または2であり、Zが酸素または硫黄である場合、nは1であり、Zが窒素、リンまたはヒ素である場合、nは2である))
【請求項12】
前記第2メタロセン化合物が、[(A−D−(CH2a)(CH3)X(C54)(9−C139)]ZrCl2または[(A−D−(CH2a)](CH3)X(C5Me4)(NCMe3)]TiCl2(ここで、各々のaは4〜8の整数であり、各々のXは、メチレン、エチレンまたはケイ素であり、各々のDは、酸素または窒素原子であり、そして各々のAは水素、炭素数1〜20のアルキル、アルケニル、アリール、アルキルアリール、アリールアルキル、アルキルシリル、アリールシリル、メトキシメチル、t−ブトキシメチル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロフラニル、1−エトキシエチル、1−メチル−1−メトキシエチルまたはt−ブチルである)である請求項7記載のポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒。
【請求項13】
前記第2メタロセン化合物が、以下の化合物のうちの1つである請求項7記載のポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒。
【化11】

(ここで、各々のaは4〜8の整数であり、各々のDは、酸素または窒素原子であり、そして、各々のAは水素ラジカル、炭素数1〜20のアルキルラジカル、アルケニルラジカル、アリールラジカル、アルキルアリールラジカル、アリールアルキルラジカル、アルキルシリルラジカル、アリールシリルラジカル、メトキシメチル、t−ブトキシメチル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロフラニル、1−エトキシエチル、1−メチル−1−メトキシエチルまたはt−ブチルである)
【請求項14】
前記助触媒が、以下の化学式4、化学式5および化学式6で示される化合物からなる群より選択される化合物である請求項7記載のポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒。
[化学式4]
−[Al(R6)−O]n
(前記化学式4で、
6は、互いに同一または異なる、ハロゲンラジカル、炭素数1〜20のヒドロカルビルラジカルまたはハロゲンで置換された炭素数1〜20のヒドロカルビルラジカルである;そして
aは2より大きい整数である);
[化学式5]
N(R73
(前記化学式5で、
Nは、アルミニウムまたはホウ素である;
7は、互いに同一または異なる、ハロゲンラジカル、炭素数1〜20のヒドロカルビルラジカルまたはハロゲンで置換された炭素数1〜20のヒドロカルビルラジカルである);
[化学式6]
[L−H]+[NE4-または[L]+[NE4-
(前記化学式6で、
Lは中性または陽イオン性ルイス酸である;
Hは水素原子である;
Nはアルミニウムやホウ素などの第13族元素である;そして
Eはハロゲンラジカル、炭素数1〜20のヒドロカルビル、アルコキシ、フェノキシラジカル、窒素、リン、硫黄または酸素原子を含む1個以上の炭素数1〜20のヒドロカルビルラジカルで置換された炭素数6〜40のアリールラジカルであり、そして、4つのEは互いに同一でも異なってもよい)
【請求項15】
前記化学式4で示される化合物が、メチルアルミノキサン(MAO)、エチルアルミノキサン、イソブチルアルミノキサンまたはブチルアルミノキサンである請求項14記載のポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒。
【請求項16】
前記化学式5で示される化合物が、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、トリプロピルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、ジメチルクロロアルミニウム、ジメチルイソブチルアルミニウム、ジメチルエチルアルミニウム、ジエチルクロロアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリ−s−ブチルアルミニウム、トリシクロペンチルアルミニウム、トリペンチルアルミニウム、トリイソペンチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、エチルジメチルアルミニウム、メチルジエチルアルミニウム、トリフェニルアルミニウム、トリ−p−トリルアルミニウム、ジメチルアルミニウムメトキシド、ジメチルアルミニウムエトキシド、トリメチルボロン、トリエチルボロン、トリイソブチルボロン、トリプロピルボロンまたはトリブチルボロンである請求項14記載のポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒。
【請求項17】
前記化学式6で示される化合物が、トリエチルアンモニウムテトラフェニルボロン、トリブチルアンモニウムテトラフェニルボロン、トリメチルアンモニウムテトラフェニルボロン、トリプロピルアンモニウムテトラフェニルボロン、トリメチルアンモニウムテトラ(p−トリル)ボロン、トリプロピルアンモニウムテトラ(p−トリル)ボロン、トリエチルアンモニウムテトラ(o,p−ジメチルフェニル)ボロン、トリメチルアンモニウムテトラ(o,p−ジメチルフェニル)ボロン、トリブチルアンモニウムテトラ(p−トリフルオロメチルフェニル)ボロン、トリメチルアンモニウムテトラ(p−トリフルオロメチルフェニル)ボロン、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ロン、N,N−ジエチルアニリニウムテトラフェニルボロン、N,N−ジエチルアニリニウムテトラフェニルボロン、N,N−ジエチルアニリニウムテトラペンタフルオロフェニルボロン、ジエチルアンモニウムテトラペンタフルオロフェニルボロン、トリフェニルホスホニウムテトラフェニルボロン、トリメチルホスホニウムテトラフェニルボロン、トリエチルアンモニウムテトラフェニルアルミニウム、トリブチルアンモニウムテトラフェニルアルミニウム、トリメチルアンモニウムテトラフェニルアルミニウム、トリプロピルアンモニウムテトラフェニルアルミニウム、トリメチルアンモニウムテトラ(p−トリル)アルミニウム、トリプロピルアンモニウムテトラ(p−トリル)アルミニウム、トリエチルアンモニウムテトラ(o,p−ジメチルフェニル)アルミニウム、トリブチルアンモニウムテトラ(p−トリフルオロメチルフェニル)アルミニウム、トリメチルアンモニウムテトラ(p−トリフルオロメチルフェニル)アルミニウム、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アルミニウム、N,N−ジエチルアニリニウムテトラフェニルアルミニウム、N,N−ジエチルアニリニウムテトラフェニルアルミニウム、N,N−ジエチルアニリニウムテトラペンタフルオロフェニルアルミニウム、ジエチルアンモニウムテトラペンタフルオロフェニルアルミニウム、トリフェニルホスホニウムテトラフェニルアルミニウム、トリメチルホスホニウムテトラフェニルアルミニウム、トリエチルアンモニウムテトラフェニルボロン、トリブチルアンモニウムテトラフェニルボロン、トリメチルアンモニウムテトラフェニルボロン、トリプロピルアンモニウムテトラフェニルボロン、トリメチルアンモニウムテトラ(p−トリル)ボロン、トリプロピルアンモニウムテトラ(p−トリル)ボロン、トリエチルアンモニウムテトラ(o,p−ジメチルフェニル)ボロン、トリメチルアンモニウムテトラ(o,p−ジメチルフェニル)ボロン、トリブチルアンモニウムテトラ(p−トリフルオロメチルフェニル)ボロン、トリメチルアンモニウムテトラ(p−トリフルオロメチルフェニル)ボロン、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ロン、N,N−ジエチルアニリニウムテトラフェニルボロン、N,N−ジエチルアニリニウムテトラフェニルボロン、N,N−ジエチルアニリニウムテトラペンタフルオロフェニルボロン、ジエチルアンモニウムテトラペンタフルオロフェニルボロン、トリフェニルホスホニウムテトラフェニルボロン、トリフェニルカルボニウムテトラフェニルボロン、トリフェニルカルボニウムテトラフェニルアルミニウム、トリフェニルカルボニウムテトラ(p−トリフルオロメチルフェニル)ボロンまたはトリフェニルカルボニウムテトラペンタフルオロフェニルボロンである請求項14記載のポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒。
【請求項18】
前記担体が、300〜1,000℃の恒温で乾燥され、表面に反応性の高いシロキサン基を有する請求項7記載のポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒。
【請求項19】
前記担体が、シリカ、シリカ−アルミナまたはシリカ−マグネシアである請求項7記載のポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒。
【請求項20】
前記担体が、表面上に0.1〜1mmol/gのアルコール基(−OH)を有する請求項7記載のポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒。
【請求項21】
前記担体が、表面上に0.1〜0.5mmol/gのアルコール基(−OH)を有する請求項20記載のポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒。
【請求項22】
前記第1メタロセン化合物と第2メタロセン化合物の担持量が、各々の化合物に含まれる第4族金属の総重量を基準として、最終混成担持メタロセン触媒の総量の0.1〜20重量%である請求項7記載のポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒。
【請求項23】
前記助触媒の担持量が、第2メタロセン化合物に含まれる第4族金属1モル当たり第13族金属1〜10,000モルである請求項7記載のポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒。
【請求項24】
前記第2メタロセン化合物の担持量が、第1メタロセン化合物1モル当り0.01〜100モルである請求項7記載のポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒。
【請求項25】
オレフィン系単量体との接触により予備重合された請求項7記載のポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒。
【請求項26】
混成担持メタロセン触媒の製造方法であって、
a)少なくとも1つのメタロセン化合物が担持された担持メタロセン触媒と助触媒を接触させて、活性化した担持メタロセン触媒を調製する工程;および
b)該活性化した担持メタロセン触媒に、工程a)のメタロセン化合物と異なる1種以上のメタロセン化合物を担持させる工程、
を含み、ここで、少なくとも2種の異なるメタロセン化合物が単一支持体上に担持される混成担持メタロセン触媒の製造方法。
【請求項27】
混成担持メタロセン触媒の製造方法であって、
a)1種以上のメタロセン化合物と助触媒を接触させて、活性化したメタロセン化合物を調製する工程;および
b)該活性化した担持メタロセン触媒を、工程a)のメタロセン化合物と異なる1種上のメタロセン化合物が担持された担持メタロセン触媒に担持させる工程、
を含み、ここで、少なくとも2種の異なるメタロセン化合物が単一支持体上に担持される混成担持メタロセン触媒の製造方法。
【請求項28】
二頂または広い分子量分布を有するポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒の製造方法であって、
a)表面にシロキサン基を有する担体に、アセタール、ケタール、3次アルコキシアルキル、ベンジルオキシアルキル、置換されたベンジルオキシアルキル、モノチオアセタールまたはモノチオケタールの官能基を有する第1メタロセン化合物を担持させることによって第1担持触媒を調製する工程;
b)該第1担持触媒を第13族金属を含む有機金属化合物の助触媒と接触させることによって、活性化した第1担持触媒を調製する工程;および
c)該活性化した第1担持触媒に、シクロペンタジエン、シクロペンタジエン誘導体または架橋基に少なくとも1つのルイス塩基を含む架橋結合を有する第2メタロセン化合物を担持させて、第1メタロセン化合物と第2メタロセン化合物が担体に担持された混成担持メタロセン触媒を調製する工程、
を含むポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒の製造方法。
【請求項29】
二頂または広い分子量分布を有するポリオレフィン重合用混成担持メタロセン触媒の製造方法であって、
a)表面にシロキサン基を有する担体に、アセタール、ケタール、3次アルコキシアルキル、ベンジルオキシアルキル、置換されたベンジルオキシアルキル、モノチオアセタールまたはモノチオケタールの官能基を有する第1メタロセン化合物を担持させて、第1担持触媒を調製する工程;
b)シクロペンタジエン、シクロペンタジエン誘導体または架橋基に少なくとも1つのルイス塩基を含む架橋結合を有する第2メタロセン化合物を、第13族金属を含む有機金属化合物の助触媒と接触させて、活性化した第2メタロセン化合物を調製する工程;および
c)該第1担持触媒に該活性化した第2メタロセン化合物を担持させて、第1メタロセン化合物と第2メタロセン化合物が担体に担持された混成担持メタロセン触媒を調製する工程、
を含む混成担持メタロセン触媒の製造方法。
【請求項30】
前記第1メタロセン化合物が以下の化学式1で示される化合物である請求項28または29記載の混成担持メタロセン触媒の製造方法。
[化学式1]
(C51p(C52)MQ3-p
(前記化学式1で、
Mは第4族遷移金属である;
(C51)および(C52)のそれぞれは、互いに同一または異なる、水素ラジカル、炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルまたはヒドロカルビルで置換された第14族金属のメタロイドであるシクロペンタジエニル;C5の隣接する2個の炭素原子がヒドロカルビルラジカルによって結合して、4〜16員環を1個以上形成しているシクロペンタジエニル;あるいは置換されたシクロペンタジエニルリガンドである;
Qは、ハロゲンラジカル;炭素数1〜20のアルキルラジカル、アルケニルラジカル、アリールラジカル、アルキルアリールラジカル、アリールアルキルラジカル;または炭素数1〜20のアルキルリデンラジカルである;
Pは0または1である;そして
1およびR2の中に存在する少なくとも1つの水素ラジカルは、下記の化学式a、化学式bまたは化学式cで示されるラジカルで置換される;
[化学式a]
【化12】

(前記化学式aで、
Zは酸素原子または硫黄原子である;
RおよびR’のそれぞれは、互いに同一または異なる、水素ラジカル;炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル;またはアリールアルケニルラジカルであり;そして、2個のR’は互いに結合して環を形成することができる;
Gは、炭素数1〜40のアルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオ、アリールチオ、フェニルまたは置換されたフェニルであり、そしてR’に結合して環を形成することができる;
Zが硫黄原子である場合、Gはアルコキシまたはアリールオキシであるべきである;
Gがアルキルチオ、アリールチオ、フェニルまたは置換されたフェニルである場合、Zは酸素原子であるべきである);
[化学式b]
【化13】

(前記化学式bで、
Zは酸素原子または硫黄原子であり、そして2個のZのうちの少なくとも1つが酸素原子である;
RおよびR’’のそれぞれは、互いに同一または異なる、水素ラジカル;炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキルまたはアリールアルケニルラジカルである;
RおよびR’’に結合して環を形成することができる;そして
両方のR’’が水素ラジカルでなければ、それらは互いに結合して環を形成することができる);
[化学式c]
【化14】

(前記化学式cで、
RおよびR’’’のそれぞれは、互いに同一または異なる、水素ラジカル;炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキルまたはアリールアルケニルラジカルである;
隣接した2個のR’’’は、互いに結合して環を形成することができる;
Rのうち少なくとも1つが水素ラジカルである場合、R’’’は全て水素ラジカルではなく、そしてR’’’のうち少なくとも1つが水素ラジカルである場合、Rは全て水素ラジカルではない))
【請求項31】
前記第1メタロセン化合物が、[A−O−(CH2a−C542ZrCl2または[A−O−(CH2a−C96]ZrCl3(ここで、それぞれのaは4〜8の整数であり、そしてそれぞれのAは、メトキシメチル、t−ブトキシメチル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロフラニル、1−エトキシエチル、1−メチル−1−メトキシエチルまたはt−ブチルである)である請求項28または29記載の混成担持メタロセン触媒の製造方法。
【請求項32】
前記第1メタロセン化合物が、以下の化合物のうちの1つである請求項28または29記載の混成担持メタロセン触媒の製造方法。
【化15】

(ここで、各々のaは4〜8の整数であり、そして各々のAはメトキシメチル、t−ブトキシメチル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロフラニル、1−エトキシエチル、1−メチル−1−メトキシエチルまたはt−ブチルである)
【請求項33】
前記第2メタロセン化合物が、以下の化学式2または化学式3で示される化合物である請求項28または29記載の混成担持メタロセン触媒の製造方法。
[化学式2]
【化16】

[化学式3]
【化17】

(前記化学式2および化学式3で、
Mは第4族遷移金属である;
(C53)、(C54)および(C55)はそれぞれ、互いに同一または異なる、水素ラジカル、炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルまたはヒドロカルビルで置換された第14族金属のメタロイドであるシクロペンタジエニル;C5の隣接する2個の炭素原子がヒドロカルビルラジカルによって結合して4〜16員環を1個以上形成しているシクロペンタジエニル;あるいは置換されたシクロペンタジエニルリガンドである;
各々のQは、互いに同一または異なる、ハロゲンラジカル;炭素数1〜20のアルキルラジカル、アルケニルラジカル、アリールラジカル、アルキルアリールラジカル、アリールアルキルラジカル;または炭素数1〜20のアルキルリデンラジカルである;
Xは、炭素数1〜4のアルキレンラジカル、ジアルキルシリコンもしくはゲルマニウム、またはアルキルホスフィンもしくはアミンからなる2個のシクロペンタジエニルリガンドまたはシクロペンタジエニルリガンドとJR9z-yとを共有結合によって結合する架橋である;
9は、水素ラジカル、炭素数1〜20のアルキルラジカル、アルケニルラジカル、アリールラジカル、アルキルアリールラジカルまたはアリールアルキルラジカルである;
Jは第15族元素または第16族元素である;
Dは酸素または窒素原子である;
Aは、水素ラジカル、炭素数1〜20のアルキルラジカル、アルケニルラジカル、アリールラジカル、アルキルアリールラジカル、アリールアルキルラジカル、アルキルシリルラジカル、アリールシリルラジカル、メトキシメチル、t−ブトキシメチル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロフラニル、1−エトキシエチル、1−メチル−1−メトキシエチルまたはt−ブチルである;
aは4〜8の整数である;そして
(C53)、(C54)および(C55)のR3、R4およびR5の中に存在する少なくとも1つの水素ラジカルは、以下の化学式a、化学式b、化学式cまたは化学式dで示されるラジカルで置換される;
[化学式a]
【化18】

(前記化学式aで、
Zは酸素原子または硫黄原子である;
RおよびR’のそれぞれは、互いに同一または異なる、水素ラジカル;炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル;またはアリールアルケニルラジカルであり;そして、2個のR’は互いに結合して環を形成することができる;
Gは、炭素数1〜40のアルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオ、アリールチオ、フェニルまたは置換されたフェニルであり、そしてR’に結合して環を形成することができる;
Zが硫黄原子である場合、Gはアルコキシまたはアリールオキシであるべきである;
Gがアルキルチオ、アリールチオ、フェニルまたは置換されたフェニルである場合、Zは酸素原子であるべきである);
[化学式b]
【化19】

(前記化学式bで、
Zは酸素原子または硫黄原子であり、そして2個のZのうちの少なくとも1つが酸素原子である;
RおよびR’’のそれぞれは、互いに同一または異なる、水素ラジカル;炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキルまたはアリールアルケニルラジカルである;
RおよびR’’に結合して環を形成することができる;そして
両方のR’’が水素ラジカルでなければ、それらは互いに結合して環を形成することができる);
[化学式c]
【化20】

(前記化学式cで、
RおよびR’’’のそれぞれは、互いに同一または異なる、水素ラジカル;炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキルまたはアリールアルケニルラジカルである;
隣接した2個のR’’’は、互いに結合して環を形成することができる;
Rのうち少なくとも1つが水素ラジカルである場合、R’’’は全て水素ラジカルではなく、そしてR’’’のうち少なくとも1つが水素ラジカルである場合、Rは全て水素ラジカルではない);
[化学式d]
【化21】

(前記化学式dで、
Zは、酸素、硫黄、窒素、リンまたはヒ素原子である;
Rはそれぞれ、互いに同一または異なる、水素ラジカル、炭素数1〜40のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキルまたはアリールアルケニルラジカルである;
R’’’’は、水素ラジカルまたは炭素数1〜40のアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アルキルシリル、アリールシリル、フェニルもしくは置換されたフェニルである;そして
nは1または2であり、Zが酸素または硫黄である場合、nは1であり、Zが窒素、リンまたはヒ素である場合、nは2である))
【請求項34】
前記第2メタロセン化合物が、[(A−D−(CH2a)(CH3)X(C54)(9−C139)]ZrCl2または[(A−D−(CH2a)](CH3)X(C5Me4)(NCMe3)]TiCl2(ここで、各々のaは4〜8の整数であり、各々のXは、メチレン、エチレンまたはケイ素であり、各々のDは、酸素または窒素原子であり、そして各々のAは水素、炭素数1〜20のアルキル、アルケニル、アリール、アルキルアリール、アリールアルキル、アルキルシリル、アリールシリル、メトキシメチル、t−ブトキシメチル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロフラニル、1−エトキシエチル、1−メチル−1−メトキシエチルまたはt−ブチルである)である請求項28または29記載の混成担持メタロセン触媒の製造方法。
【請求項35】
前記第2メタロセン化合物が、以下の化合物のうちの1つである請求項28または29に記載の混成担持メタロセン触媒の製造方法。
【化22】

(ここで、各々のaは4〜8の整数であり、各々のDは、酸素または窒素原子であり、そして、各々のAは水素ラジカル、炭素数1〜20のアルキルラジカル、アルケニルラジカル、アリールラジカル、アルキルアリールラジカル、アリールアルキルラジカル、アルキルシリルラジカル、アリールシリルラジカル、メトキシメチル、t−ブトキシメチル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロフラニル、1−エトキシエチル、1−メチル−1−メトキシエチルまたはt−ブチルである)
【請求項36】
前記助触媒が、以下の化学式4、化学式5および化学式6で示される化合物からなる群より選択される化合物である請求項28または29記載の混成担持メタロセン触媒の製造方法。
[化学式4]
−[Al(R6)−O]n
(前記化学式4で、
6は、互いに同一または異なる、ハロゲンラジカル、炭素数1〜20のヒドロカルビルラジカルまたはハロゲンで置換された炭素数1〜20のヒドロカルビルラジカルである;そして
aは2より大きい整数である);
[化学式5]
N(R73
(前記化学式5で、
Nは、アルミニウムまたはホウ素である;
7は、互いに同一または異なる、ハロゲンラジカル、炭素数1〜20のヒドロカルビルラジカルまたはハロゲンで置換された炭素数1〜20のヒドロカルビルラジカルである);
[化学式6]
[L−H]+[NE4-または[L]+[NE4-
(前記化学式6で、
Lは中性または陽イオン性ルイス酸である;
Hは水素原子である;
Nはアルミニウムやホウ素などの第13族元素である;そして
Eはハロゲンラジカル、炭素数1〜20のヒドロカルビル、アルコキシ、フェノキシラジカル、窒素、リン、硫黄または酸素原子を含む1個以上の炭素数1〜20のヒドロカルビルラジカルで置換された炭素数6〜40のアリールラジカルであり、そして、4つのEは互いに同一でも異なってもよい)
【請求項37】
前記担体が、300〜1,000℃の恒温で乾燥され、表面に反応性の高いシロキサン基を有する請求項28または29記載の混成担持メタロセン触媒の製造方法。
【請求項38】
前記担体が、シリカ、シリカ−アルミナまたはシリカ−マグネシアである請求項28または29記載の混成担持メタロセン触媒の製造方法。
【請求項39】
前記担体が、表面上に0.1〜10mmol/gのアルコール基(−OH)を有する請求項28または29記載の混成担持メタロセン触媒の製造方法。
【請求項40】
前記第1メタロセン化合物と第2メタロセン化合物の担持量が、各々の化合物に含まれる第4族金属の総重量を基準として、最終混成担持メタロセン触媒の総量の0.1〜20重量%である請求項28または29記載の混成担持メタロセン触媒の製造方法。
【請求項41】
前記助触媒の担持量が、第2メタロセン化合物に含まれる第4族金属1モル当たり第13族金属1〜10,000モルである請求項28または29記載の混成担持メタロセン触媒の製造方法。
【請求項42】
前記第2メタロセン化合物の担持量が、第1メタロセン化合物1モル当り0.01〜100モルである請求項28または29記載の混成担持メタロセン触媒の製造方法。
【請求項43】
前記混成担持メタロセン触媒をオレフィン系単量体と接触反応させて、予備重合された触媒を調製する工程をさらに含む請求項28または29記載の混成担持メタロセン触媒の製造方法。
【請求項44】
混成担持メタロセン触媒の存在下でオレフィン系単量体を重合する工程を含むオレフィン重合方法であって、リガンドが担体の表面に化学結合によって担持された第1メタロセン化合物、リガンドが担体の表面に化学結合した助触媒に化学結合によって担持された第2メタロセン化合物、助触媒、および担体を含む少なくとも2種の異なるメタロセン化合物が単一の支持体上に担持されるオレフィン重合方法。
【請求項45】
前記第1メタロセン化合物が低分子量のポリオレフィン重合用触媒であり、前記第2メタロセン化合物が高分子量のポリオレフィン重合用触媒である請求項44記載のオレフィン重合方法。
【請求項46】
前記低分子量のポリオレフィンが1000〜100,000の分子量を有し、前記高分子量のポリオレフィンが該低分子量のポリオレフィンの分子量よりも高い分子量を有し、10,000〜1,000,000の分子量を有する請求項45記載のオレフィン重合方法。
【請求項47】
前記第1メタロセン化合物が、そのリガンドを担体表面上に化学結合させることで担体上に担持され、そして、前記第2メタロセン化合物が、そのリガンドを担体表面上に化学結合させた助触媒に化学結合させることで担体上に担持される請求項44記載のオレフィン重合方法。
【請求項48】
前記メタロセン化合物の担持量が、各々のメタロセン化合物に含まれる金属の重量を基準として、混成担持メタロセン触媒の総重量の0.1〜20重量%である請求項44記載のオレフィン重合方法。
【請求項49】
前記少なくとも1つのメタロセン化合物の担持量が、他方のメタロセン化合物1モル当り0.01〜100モルである請求項44記載のオレフィン重合方法。
【請求項50】
ポリオレフィン重合用助触媒成分が、混成担持メタロセン触媒上にさらに担持された請求項44記載のオレフィン重合方法。
【請求項51】
前記助触媒の担持量が、メタロセン化合物に含まれる金属1モル当り1〜10,000モルである請求項50記載のオレフィン重合方法。
【請求項52】
二頂または広い分子量分布を有するポリオレフィンの製造方法であって、
オレフィン系単量体を、請求項7記載の混成担持メタロセン触媒の存在下で重合する工程を含むポリオレフィンの製造方法。
【請求項53】
前記混成担持メタロセン触媒が、オレフィン系単量体と接触することで予備重合された請求項52記載のポリオレフィンの製造方法。
【請求項54】
前記重合が単一の反応器内で実施される請求項52記載のポリオレフィンの製造方法。
【請求項55】
前記重合がスラリー工程または気相工程で実施される請求項52記載のポリオレフィンの製造方法。
【請求項56】
前記重合が25〜500℃の温度で実施される請求項52記載のポリオレフィンの製造方法。
【請求項57】
前記重合が1〜100Kgf/cm2の圧力下で実施される請求項52記載のポリオレフィンの製造方法。
【請求項58】
前記混成担持メタロセン触媒が、炭素数5〜12の脂肪族炭化水素溶媒、芳香族炭化水素溶媒または塩素原子で置換してスラリーにした炭化水素溶媒で希釈されて、オレフィン系単量体に注入される請求項52記載のポリオレフィンの製造方法。
【請求項59】
前記オレフィン系単量体が、αオレフィン、環状オレフィン、ジエンオレフィン系単量体およびトリエンオレフィン系単量体からなる群より選択される請求項52記載のポリオレフィンの製造方法。
【請求項60】
前記ポリオレフィンが、分子量分布(Mw/Mn)が3〜50である請求項52記載のポリオレフィンの製造方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2010−242094(P2010−242094A)
【公開日】平成22年10月28日(2010.10.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−152132(P2010−152132)
【出願日】平成22年7月2日(2010.7.2)
【分割の表示】特願2005−518167(P2005−518167)の分割
【原出願日】平成16年3月24日(2004.3.24)
【出願人】(500239823)エルジー・ケム・リミテッド (1,221)
【Fターム(参考)】