説明

遷移金属化合物、それを含有するオレフィン重合触媒、それを用いたオレフィン系重合体の製造方法、並びに末端不飽和プロピレン系重合体及びその製造方法

【課題】十分な力学特性を持ち、立体規則性と耐熱性のバランスに優れ、反応前駆体としても有用なオレフィン重合体の製造方法、該製造方法において用いられる高活性なオレフィン重合触媒、該オレフィン重合触媒に含まれる二重架橋型メタロセン錯体である遷移金属化合物、並びに十分な力学特性を持ち、同一立体規則性を有するものであっても融点が高く、反応前駆体としても有用な末端不飽和プロピレン系重合体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】特定の構造の新規な非対称型の二重架橋型メタロセン錯体である遷移金属化合物、該遷移金属化合物を用いたオレフィン重合触媒、そして該遷移金属化合物を用いたオレフィン重合体の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、遷移金属化合物、それを含有するオレフィン重合触媒、それを用いたオレフィン重合体の製造方法、並びに末端不飽和プロピレン系重合体及びその製造方法に関し、詳しくは、オレフィン重合触媒の成分として、製造効率が高く有用な新規な二重架橋型メタロセン錯体である遷移金属化合物、該遷移金属化合物を含有し、均一組成で狭い分子量分布をもち、立体規則性が高いオレフィン重合体や共重合体を効率よく与えるオレフィン重合触媒、上記オレフィン重合体を効率よく製造する方法、末端不飽和基を有し、極性官能基の導入が容易であるため、マクロモノマーとしての機能を有し、ランダム構造やブロック構造に対する構造制御性が高く、変性重合体を効率的に製造するための反応性前駆体として好適な末端不飽和プロピレン系重合体及びこのプロピレン系重合体を高活性で製造し得る製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、高活性可溶系オレフィン重合触媒としては遷移金属化合物とアルミノキサンとの組み合わせからなるものが知られている(特許文献1及び2)。また可溶系オレフィン重合触媒の活性種としてはカチオン種が有効であることが報告されている(非特許文献1、2及び3)。また、この活性種を単離し、オレフィン重合に適用した例としては非特許文献4、特許文献3、4及び5などを挙げることができ、さらにこの活性種に有機アルミニウム化合物を併用した例として特許文献6及び7などを挙げることができる。
ところで、多重架橋型(二重架橋型)メタロセン錯体については、その合成例が少なく、特許文献8、非特許文献5、6、7及び8に記載されている。またその重合触媒としての挙動は非特許文献9にプロピレンの重合例が記載されているが、アイソタクチックポリプロピレンを得るにはメタロセン錯体のメソ、ラセミ体の分割が必要である上、得られるポリプロピレンの分子量は低いものであった。また非特許文献10にはプロピレンの重合例が記載されているが、この場合も得られるポリプロピレンの分子量は低いものであった。
特定の分子構造を持つ二架橋錯体と活性助触媒を含む重合触媒系が、高活性を示し、高分子量で立体規則性が低く、かつ均一組成で狭い分子量分布をもつオレフィン重合体、共重合体を与えることが見出されているが(特許文献9及び10)、規則性が高く([mmmm]=50〜70%)、高分子量の重合体を生産性良く得る事は困難である。高分子量体を得るには低温条件での重合や低活性な助触媒(MAO)の使用が必要となり、反応溶液が高粘度化し、攪拌に多大なエネルギーを必要としたり、重合体濃度が小さくなり生産効率が悪くなるなどの問題が発生する。
【0003】
【特許文献1】特開昭58−19309号公報
【特許文献2】特開昭60−217209号公報
【特許文献3】特表平1−502636号公報
【特許文献4】特開平3−139504号公報
【特許文献5】ヨーロッパ公開特許第468651号
【特許文献6】特開平3−207704号公報
【特許文献7】国際公開第92−1723号
【特許文献8】国際公開第93−20113号
【特許文献9】国際公開第99−67303
【特許文献10】PCT/JP01/08238
【非特許文献1】「ジャーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカル・ソサエティ(J. Am. Chem. Soc.)」第81巻、P81、1959年
【非特許文献2】「ジャーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカル・ソサエティ(J. Am. Chem. Soc.)」第82巻、P1953、1960年
【非特許文献3】「ジャーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカル・ソサエティ(J. Am. Chem. Soc.)」第107巻、P7219、1986年
【非特許文献4】「ジャーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカル・ソサエティ(J. Am. Chem. Soc.)」第108巻,P7410、1986年
【非特許文献5】Organometallics 第12巻、P1931、1993年
【非特許文献6】Organometallics 第13巻、P3868
【非特許文献7】Organometallics 第17巻、P5525
【非特許文献8】J.Am.Chem.Soc. 第118巻、P11988
【非特許文献9】Organometallics第12巻、P1931、1993年
【非特許文献10】「ジャーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカル・ソサエティ(J. Am. Chem. Soc.)」第118巻P11988
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、十分な力学特性を持ち、立体規則性と耐熱性のバランスに優れ、反応前駆体としても有用なオレフィン重合体の製造方法、該製造方法に用いられる高活性なオレフィン重合触媒、該オレフィン重合触媒に含まれる二重架橋型メタロセン錯体である遷移金属化合物、並びに十分な力学特性を持ち、同一立体規則性を有するものであっても融点が高く、反応前駆体としても有用な末端不飽和プロピレン系重合体、すなわち弾性率や強度が向上した末端不飽和プロピレン系重合体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定の構造の非対称型の二重架橋型メタロセン錯体である遷移金属化合物がオレフィン重合触媒の成分として有用であること、そして該遷移金属化合物を用いたオレフィン重合体の製造方法により、上記目的を達成し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
【0006】
すなわち、本発明は、
1.下記一般式(I)
【化1】

(式中、Mは周期律表第3〜10族又はランタノイド系列の金属元素であり、XはMと結合するσ結合性の配位子を示し、Xが複数ある場合、複数のXは同じでも異なっても良い。Yはルイス塩基を示し、Yが複数ある場合、複数のYは同じでも異なっても良い。Aは架橋基を示し、pは1〜20の整数、qは1〜5の整数で([Mの原子価]−2)、rは1〜3の整数を表す。2つの(A)pは、同一でも異なっていてもよい。R2〜R9は、それぞれ独立に、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のハロゲン含有炭化水素基、珪素含有基、ゲルマニウム含有基又はヘテロ原子含有基を示し、隣接する基と環を形成していても良い。R1とR10は、それぞれハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、珪素含有基、ゲルマニウム含有基又はヘテロ原子含有基を示し、かつ互いに異なる置換基を示す。)
で表される遷移金属化合物、
2.前記1に記載の遷移金属化合物(A)を含有するオレフィン重合触媒、
3.前記2に記載のオレフィン重合触媒の存在下、オレフィン類を単独重合又はオレフィン類と他のオレフィン類及び/又は他の単量体とを共重合させるオレフィン系重合体の製造方法、
4.以下の(1)〜(4)を満足することを特徴とする末端不飽和プロピレン系重合体、
(1)末端不飽和基としてビニリデン基を一分子当り0.5〜1.0個を有する。
(2)デカリン中、135℃において測定した極限粘度[η]が0.35〜2.5dl/gである。
(3)分子量分布(Mw/Mn)が4以下である。
(4)[rmrm]≦2.5モル%
5. 前記2に記載のオレフィン重合触媒の存在下、重合反応を行う前記4に記載の末端不飽和プロピレン系重合体の製造方法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、十分な力学特性を持ち、立体規則性と耐熱性のバランスに優れ、反応前駆体としても有用なオレフィン重合体の製造方法、該製造方法に用いられる高活性な重合触媒、該重合触媒に含まれる二重架橋型メタロセン錯体である遷移金属化合物、並びに十分な力学特性を持ち、同一立体規則性を有するものであっても融点が高く、反応前駆体としても有用な末端不飽和プロピレン系重合体、すなわち弾性率や強度が向上した末端不飽和プロピレン系重合体及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下に、本発明について、詳細に説明する。
本発明の遷移金属化合物は一般式(I)で表される構造を有する二重架橋型の遷移金属化合物である。
【化2】

一般式(1)において、Mは、周期律表第3〜10族又はランタノイド系列の金属元素であり、Xは、Mと結合するσ結合性の配位子を示し、Xが複数ある場合、複数のXは同じでも異なっても良い。Yは、ルイス塩基を示し、Yが複数ある場合、複数のYは同じでも異なっても良い。Aは架橋基を示し、pは1〜20の整数、qは1〜5の整数で([Mの原子価]−2)、rは1〜3の整数を表す。2つの(A)pは、同一でも異なっていてもよい。R2〜R9は、それぞれ独立に、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のハロゲン含有炭化水素基、珪素含有基、ゲルマニウム含有基又はヘテロ原子含有基を示し、隣接する基と環を形成していても良い。
【0009】
ここで、炭素数1〜20の炭化水素基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基などのアルキル基、ビニル基、プロペニル基、シクロヘキセニル基などのアルケニル基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基などのアリールアルキル基、フェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントラセニル基、フェナントニル基などのアリール基などが挙げられる。
また炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基の例としては、クロロメチル基、ブロモメチル基、ブロモエチル基、p−フルオロフェニル基、3,5−ジフルオロフェニル基、3,4,5−トリフルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル基、フルオロブチル基などが挙げられる。
珪素含有基としては、炭素数1〜20の珪素含有基が好ましく、具体的にはメチルジヒドロシリル基、フェニルジヒドロシリル基などのモノ炭化水素置換シリル基;ジメチルヒドロシリル基、ジフェニルヒドロシリル基などのジ炭化水素置換シリル基;トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基、ジメチル(t−ブチル)シリル基、トリシクロヘキシルシリル基、トリフェニルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、メチルジフェニルシリル基、トリトリルシリル基、トリナフチルシリル基などのトリ炭化水素置換シリル基;トリメチルシリルエーテル基などの炭化水素置換シリルエーテル基;トリメチルシリルメチル基、ビス(トリメチルシリル)メチル基、フェニルジメチルシリルエチル基などの珪素置換アルキル基;トリメチルシリルフェニル基などの珪素置換アリール基などが挙げられる。これらの中でケイ素置換アルキル基が好ましく、とりわけトリメチルシリルメチル基、フェニルジメチルシリルエチル基などが好ましい。
【0010】
さらに、ヘテロ原子含有基の例としては、メトキシエチル基、ジイソプロピルアミノエチル基、フリル基、メチルフリル基、ベンゾフリル基、メチルチオエチル基、チエニル基などが挙げられる。
ゲルマニウム含有基の例としては、炭素数1〜20のゲルマニウム含有基が好ましく、具体的にはメチルジヒドロゲルミル基、フェニルジヒドロゲルミル基などのモノ炭化水素置換ゲルミル基;ジフェニルヒドロゲルミル基などのジ炭化水素置換ゲルミル基;トリメチルゲルミル基、トリエチルゲルミル基、トリプロピルゲルミル基、ジメチル(t―ブチル)ゲルミル基、トリシクロヘキシルゲルミル基、トリフェニルゲルミル基、ジメチルフェニルゲルミル基、メチルジフェニルゲルミル基、トリトリルゲルミル基、トリナフチルゲルミル基、などのトリ炭化水素置換ゲルミル基;トリメチルゲルミルエーテル基などの炭化水素置換ゲルミルエーテル基;トリメチルゲルミルエチル基などのゲルミル基置換アルキル基;トリメチルゲルミルフェニル基などのゲルミル置換アリール基などが挙げられる。これらの中でゲルミル置換アルキル基が好ましく、とりわけトリメチルゲルミルメチル基、フェニルジメチルゲルミルエチル基などが好ましい。
【0011】
1とR10は水素原子以外の置換基であり、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、珪素含有基、ゲルマニウム含有基又はヘテロ原子含有基を示し、かつ互いに異なる置換基を示す。また、R1が含む全ての原子の原子番号の合計と、R10が含む全ての原子の原子番号の合計の差は、メソペンタッド分率[mmmm]が50〜70%のポリマーを安定的に得る観点から、20以上であると好ましく、40以上であるとより好ましく、60以上であるとさらに好ましい。
1、R10の組み合わせの具体例としては、R1:炭素数1〜20の炭化水素基又はハロゲン含有炭化水素基、R10:炭素数1〜3の炭化水素基、炭素数1〜3のハロゲン含有炭化水素基又はヘテロ原子含有基、R1:炭素数1〜20の珪素含有基、R10:炭素数1〜3の炭化水素基、炭素数1〜3のハロゲン含有炭化水素基又はヘテロ原子含有基、R1:炭素数3〜20のゲルマニウム含有基、R10:炭素数1〜3の炭化水素基、炭素数1〜3のハロゲン含有炭化水素基又はヘテロ原子含有基が挙げられる。
ここで、上記R1及びR10が示すハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、珪素含有基、ゲルマニウム含有基及びヘテロ原子含有基としては、前記R2〜R9の説明において例示したものと同じものをあげることができ、これらのうち、炭素数1〜20の炭化水素基としては炭素数4〜20のものが、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基としては炭素数4〜20のものが、珪素含有基としては炭素数3〜20のものが、ゲルマニウム含有基としては炭素数3〜20のものがそれぞれより好ましい。
【0012】
架橋基Aとしては、R112C及びR112Si(ただし、R11は水素原子又は炭素数1〜20の炭化水素基を示す。)を好ましく挙げることができる。pは1〜20の整数を示し、(A)pの具体的例としては、メチレン、エチレン、エチリデン、(テトラメチル)エチレン、イソプロピリデン、シクロヘキシリデン、1,2−シクロヘキシレン、ジメチルシリレン、ジフェニルシリレン、テトラメチルジシリレン、ジメチルゲルミレン、ジメチルスタニレン、1,2−フェニレン、ビニレン、ビニリデン、エテニリデン(CH2=C=)、などがあり、これらの中でも、メチレン(CH2)、イソプロピリデン〔(CH32C〕、エチレン(CH2CH2)、(テトラメチル)エチレン〔(CH32C(CH32C〕、ジメチルシリレン〔(CH32Si〕、ジフェニルシリレン〔(C652Si〕が、合成の容易さや触媒の収率の点で好ましい。2つの(A)pは、同一でも異なっていてもよい。
【0013】
XはMと結合するσ結合性の配位子を示し、Xが複数ある場合には、それらは同じでも異なっていてもよい。Xとしては、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数1〜20のアミド基、炭素数1〜20の珪素含有基、炭素数1〜20のホスフィド基、炭素数1〜20のスルフィド基、炭素数1〜20のスルホキシド基又は炭素数1〜20のアシル基などが挙げられる。ハロゲン原子としては、塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。炭素数1〜20の炭化水素基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基などのアルキル基や、ビニル基、プロペニル基、シクロヘキセニル基などのアルケニル基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基などのアリールアルキル基;フェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントラセニル基、フェナントニル基などのアリール基が挙げられる。炭素数1〜20のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等のアルコキシ基、フェニルメトキシ基、フェニルエトキシ基等が挙げられる。炭素数6〜20のアリールオキシ基としては、フェノキシ基、メチルフェノキシ基、ジメチルフェノキシ基等が挙げられる。炭素数1〜20のアミド基としては、ジメチルアミド基、ジエチルアミド基、ジプロピルアミド基、ジブチルアミド基、ジシクロヘキシルアミド基、メチルエチルアミド基等のアルキルアミド基;ジビニルアミド基、ジプロペニルアミド基、ジシクロヘキセニルアミド基などのアルケニルアミド基;ジベンジルアミド基、フェニルエチルアミド基、フェニルプロピルアミド基などのアリールアルキルアミド基;ジフェニルアミド基、ジナフチルアミド基などのアリールアミド基などが挙げられる。炭素数1〜20の珪素含有基としては、メチルジヒドロシリル基、フェニルジヒドロシリル基などのモノ炭化水素置換シリル基;ジメチルヒドロシリル基、ジフェニルヒドロシリル基などのジ炭化水素置換シリル基;トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基、ジメチル(t−ブチル)シリル基、トリシクロヘキシルシリル基、トリフェニルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、メチルジフェニルシリル基、トリトリルシリル基、トリナフチルシリル基などのトリ炭化水素置換シリル基;トリメチルシリルエーテル基などの炭化水素置換シリルエーテル基;トリメチルシリルメチル基などの珪素置換アルキル基;トリメチルシリルフェニル基などの珪素置換アリール基などが挙げられる。炭素数1〜20のホスフィド基としては、ジメチルホスフィド基、メチルフェニルホスフィド基、ジフェニルホスフィド基、ジシクロヘキシルホスフィド基、ジベンジルホスフィド基などが挙げられる。炭素数1〜20のスルフィド基としては、メチルスルフィド基、エチルスルフィド基、プロピルスルフィド基、ブチルスルフィド基、ヘキシルスルフィド基、シクロヘキシルスルフィド基、オクチルスルフィド基などのアルキルスルフィド基;ビニルスルフィド基、プロペニルスルフィド基、シクロヘキセニルスルフィド基などのアルケニルスルフィド基;ベンジルスルフィド基、フェニルエチルスルフィド基、フェニルプロピルスルフィド基などのアリールアルキルスルフィド基;フェニルスルフィド基、トリルスルフィド基、ジメチルフェニルスルフィド基、トリメチルフェニルスルフィド基、エチルフェニルスルフィド基、プロピルフェニルスルフィド基、ビフェニルスルフィド基、ナフチルスルフィド基、メチルナフチルスルフィド基、アントラセニルスルフィド基、フェナントニルスルフィド基などのアリールスルフィド基などが挙げられる。炭素数1〜20のスルホキシド基としては、メチルスルホキシド基、エチルスルホキシド基、プロピルスルホキシド基、ブチルスルホキシド基、ヘキシルスルホキシド基、シクロヘキシルスルホキシド基、オクチルスルホキシド基などのアルキルスルホキシド基;ビニルスルホキシド基、プロペニルスルホキシド基、シクロヘキセニルスルホキシド基などのアルケニルスルホキシド基;ベンジルスルホキシド基、フェニルエチルスルホキシド基、フェニルプロピルスルホキシド基などのアリールアルキルスルホキシド基;フェニルスルホキシド基、トリルスルホキシド基、ジメチルフェニルスルホキシド基、トリメチルフェニルスルホキシド基、エチルフェニルスルホキシド基、プロピルフェニルスルホキシド基、ビフェニルスルホキシド基、ナフチルスルホキシド基、メチルナフチルスルホキシド基、アントラセニルスルホキシド基、フェナントニルスルホキシド基などのアリールスルホキシド基などが挙げられる。炭素数1〜20のアシル基としては、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、バレリル基、パルミトイル基、ステアロイル基、オレオイル基等のアルキルアシル基、ベンゾイル基、トルオイル基、サリチロイル基、シンナモイル基、ナフトイル基、フタロイル基等のアリールアシル基、シュウ酸、マロン酸、コハク酸等のジカルボン酸からそれぞれ誘導されるオキサリル基、マロニル基、スクシニル基等が挙げられる。このXとしては、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、フェニル基などのアリール基及び塩素原子等のハロゲン原子が好ましい。
【0014】
Yはルイス塩基を示し、Yが複数ある場合には、それらは同じでも異なっていてもよく、他のYやシクロペンタジエニル基またはXと架橋していてもよい。このYとしてはアミン類、エーテル類、エステル類、ホスフィン類、チオエーテル類、ニトリル類などが挙げられる。アミン類としては、炭素数1〜20のアミン類が挙げられ、具体的には、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、シクロヘキシルアミン、メチルエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、メチルエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルアミン等のアルキルアミン;ビニルアミン、プロペニルアミン、シクロヘキセニルアミン、ジビニルアミン、ジプロペニルアミン、ジシクロヘキセニルアミンなどのアルケニルアミン;フェニルメチルアミン、フェニルエチルアミン、フェニルプロピルアミンなどのアリールアルキルアミン;ジフェニルアミン、ジナフチルアミンなどのアリールアミン、又はアンモニア、アニリン、N−メチルアニリン、ジフェニルアミン、N,N−ジメチルアニリン、メチルジフェニルアミン、ピリジン、p−ブロモ−N,N−ジメチルアニリンなどが挙げられる。エーテル類としては、メチルエーテル、エチルエーテル、プロピルエーテル、イソプロピルエーテル、ブチルエーテル、イソブチルエーテル、n−アミルエーテル、イソアミルエーテル等の脂肪族単一エーテル化合物;メチルエチルエーテル、メチルプロピルエーテル、メチルイソプロピルエーテル、メチル−n−アミルエーテル、メチルイソアミルエーテル、エチルプロピルエーテル、エチルイソプロピルエーテル、エチルブチルエーテル、エチルイソブチルエーテル、エチル−n−アミルエーテル、エチルイソアミルエーテル等の脂肪族混成エーテル化合物;ビニルエーテル、アリルエーテル、メチルビニルエーテル、メチルアリルエーテル、エチルビニルエーテル、エチルアリルエーテル等の脂肪族不飽和エーテル化合物;アニソール、フェネトール、フェニルエーテル、ベンジルエーテル、フェニルベンジルエーテル、α−ナフチルエーテル、β−ナフチルエーテル等の芳香族エーテル化合物、酸化エチレン、酸化プロピレン、酸化トリメチレン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサン等の環式エーテル化合物などが挙げられる。エステル類としては、安息香酸エチル等が挙げられる。ホスフィン類としては、炭素数1〜20のホスフィンが挙げられる。具体的には、メチルホスフィン、エチルホスフィン、プロピルホスフィン、ブチルホスフィン、ヘキシルホスフィン、シクロヘキシルホスフィン、オクチルホスフィンなどのモノ炭化水素置換ホスフィン;ジメチルホスフィン、ジエチルホスフィン、ジプロピルホスフィン、ジブチルホスフィン、ジヘキシルホスフィン、ジシクロヘキシルホスフィン、ジオクチルホスフィンなどのジ炭化水素置換ホスフィン;トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリヘキシルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリオクチルホスフィンなどのトリ炭化水素置換ホスフィン等のアルキルホスフィン;ビニルホスフィン、プロペニルホスフィン、シクロヘキセニルホスフィンなどのモノアルケニルホスフィンやホスフィンの水素原子をアルケニルが2個置換したジアルケニルホスフィン;ホスフィンの水素原子をアルケニルが3個置換したトリアルケニルホスフィン;ベンジルホスフィン、フェニルエチルホスフィン、フェニルプロピルホスフィンなどのアリールアルキルホスフィン;ホスフィンの水素原子をアリール又はアルケニルが3個置換したジアリールアルキルホスフィン又はアリールジアルキルホスフィン;フェニルホスフィン、トリルホスフィン、ジメチルフェニルホスフィン、トリメチルフェニルホスフィン、エチルフェニルホスフィン、プロピルフェニルホスフィン、ビフェニルホスフィン、ナフチルホスフィン、メチルナフチルホスフィン、アントラセニルホスフィン、フェナントニルホスフィン;ホスフィンの水素原子をアルキルアリールが2個置換したジ(アルキルアリール)ホスフィン;ホスフィンの水素原子をアルキルアリールが3個置換したトリ(アルキルアリール)ホスフィンなどのアリールホスフィン等が挙げられる。チオエーテル類としては、前記エーテル類の酸素原子を硫黄原子に置き換えたものが挙げられる。ニトリル類としては、アセトニトリル、ベンゾニトリル等が挙げられる。
【0015】
qは1〜5の整数で[(Mの原子価)−2]を示し、rは1〜3の整数を示す。
Mは、周期律表第3〜10族またはランタノイド系列の金属元素を示し、具体的には、チタニウム、ジルコニウム、ハフニウム、イットリウム、バナジウム、クロム、マンガン、ニッケル、コバルト、パラジウム及びランタノイド系金属などが挙げられるが、これらの中でオレフィン類の重合触媒用としては、4族元素であるチタニウム、ジルコニウム及びハフニウムが好適である。
このような遷移金属化合物の具体例としては、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−メチルインデニル)(3’−t−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−メチルインデニル)(3’−シクロヘキシルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−メチルインデニル)(3’−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−メチルインデニル)(3’−ベンジルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−メチルインデニル)(3’−トリメチルシリルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−メチルインデニル)(3’−ジメチルフェニルシリルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−メチルインデニル)(3’−ジメチルt−ブチルシリルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−メチルインデニル)(3’−トリエチルシリルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(3’−トリメチルゲルミルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−メチルインデニル)(3’−ジメチルフェニルゲルミルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−メチルインデニル)(3’−ジメチルt−ブチルゲルミルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−メチルインデニル)(3’−トリエチルゲルミルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−エチルインデニル)(3’−t−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−エチルインデニル)(3’−シクロヘキシルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−エチルインデニル)(3’−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−エチルインデニル)(3’−ベンジルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−エチルインデニル)(3’−トリメチルシリルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−エチルインデニル)(3’−ジメチルフェニルシリルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−エチルインデニル)(3’−ジメチルt−ブチルシリルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−エチルインデニル)(3’−トリエチルシリルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(3’−トリメチルゲルミルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−エチルインデニル)(3’−ジメチルフェニルゲルミルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−エチルインデニル)(3’−ジメチルt−ブチルゲルミルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−エチルインデニル)(3’−トリエチルゲルミルインデニル)ジルコニウムジクロリドなど及びこれらの化合物において、ジルコニウムを、チタンまたはハフニウムに置換したものを挙げる事が出来るが、もちろんこれらに限定されるものではない。また、ジルコニウムを他の族の遷移金属に置換した上記と類似の遷移金属化合物又は、ジルコニウムをランタノイド系列の金属元素に置換した上記と類似の化合物であってもよい。
【0016】
本発明のオレフィン重合触媒は、前述の一般式(I)で表される遷移金属化合物(A)を含有するものであって、さらに活性化助触媒(B)、あるいは活性化助触媒(B)及び有機アルミニウム化合物(C)を含むことが好ましい。該活性化助触媒(B)としては、該(A)成分の遷移金属化合物及び/又はその派生物と反応してイオン性の錯体を形成しうる化合物、あるいは粘土、粘土鉱物又はイオン交換性化合物を挙げることができる。
上記(B)成分のうちの(A)成分の遷移金属化合物又はその派生物と反応してイオン性の錯体を形成しうる化合物としては、(A)成分の遷移金属化合物と反応してイオン性の錯体を形成するイオン性化合物(B−1)、アルミノキサン(B−2)又はルイス酸(B−3)を重合活性が高く、触媒コストを低減できる点から好ましく挙げることができる。
上記(B−1)成分としては、前記(A)成分の遷移金属化合物及び/又はその派生物と反応して、イオン性の錯体を形成するイオン性化合物であれば、いずれのものでも使用できるが、特に効率的に重合活性点を形成できるなどの点から、次の一般式(II)、(III)で表わされるものが好ましい。
(〔L1−R12h+a(〔Z〕-b ・・・(II)
(〔L2h+a(〔Z〕-b ・・・(III)
(ただし、L2はM1、R13142、R153C又はR162である。)
〔(II)、(III)式中、L1はルイス塩基、〔Z〕-は、非配位性アニオン〔Z1-又は〔Z2-、ここで〔Z1-は複数の基が元素に結合したアニオンすなわち〔M312・・・Gf〕(ここで、M3は周期律表第5〜15族元素、好ましくは周期律表第13〜15族元素を示す。G1〜Gfはそれぞれ水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜40のジアルキルアミノ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数7〜40のアルキルアリール基、炭素数7〜40のアリールアルキル基、炭素数1〜20のハロゲン置換炭化水素基、炭素数1〜20のアシルオキシ基、有機メタロイド基又は炭素数2〜20のヘテロ原子含有炭化水素基を示す。G1〜Gfのうち2つ以上が環を形成していてもよい。fは〔(中心金属M3の原子価)+1〕の整数を示す。)、〔Z2-は、酸解離定数の逆数の対数(pKa)が−10以下のブレンステッド酸単独又はブレンステッド酸及びルイス酸を組合わせた共役塩基、あるいは一般的に超強酸と定義される共役塩基を示す。また、ルイス塩基が配位していてもよい。また、R12は水素原子,炭素数1〜20のアルキル基,炭素数6〜20のアリール基,アルキルアリール基又はアリールアルキル基を示し、R13及びR14はそれぞれシクロペンタジエニル基,置換シクロペンタジエニル基,インデニル基、置換インデニル基、フルオレニル基又は置換フルオレニル基、R15は炭素数1〜20のアルキル基,アリール基,アルキルアリール基又はアリールアルキル基を示す。R16はテトラフェニルポルフィリン、フタロシアニンなどの大環状配位子を示す。hは〔L1−R12〕、〔L2〕のイオン価数で1〜3の整数、aは1以上の整数、b=(h×a)である。M1は、周期律表第1〜3、11〜13、17族元素を含むものであり、M2は、周期律表第7〜12族元素を示す。〕で表されるものを好適に使用することができる。
ここで、L1の具体例としては、アンモニア、メチルアミン、アニリン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、N−メチルアニリン、ジフェニルアミン、N,N−ジメチルアニリン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルアミン、メチルジフェニルアミン、ピリジン、p−ブロモ−N,N−ジメチルアニリン、p−ニトロ−N,N−ジメチルアニリンなどのアミン類、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィンなどのホスフィン類、テトラヒドロチオフェンなどのチオエーテル類、安息香酸エチルなどのエステル類、アセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル類などを挙げることができる。
【0017】
12の具体例としては水素、メチル基、エチル基、ベンジル基、トリチル基などを挙げることができ、R13、R14の具体例としては、シクロペンタジエニル基、メチルシクロペンタジエニル基、エチルシクロペンタジエニル基、ペンタメチルシクロペンタジエニル基などを挙げることができる。R15の具体例としては、フェニル基、p−トリル基、p−メトキシフェニル基などを挙げることができ、R16の具体例としてはテトラフェニルポルフィン、フタロシアニン、アリル、メタリルなどを挙げることができる。また、M1の具体例としては、Li、Na、K、Ag、Cu、Br、I、I3などを挙げることができ、M2の具体例としては、Mn、Fe、Co、Ni、Znなどを挙げることができる。
また、〔Z1-、すなわち〔M312・・・Gf〕において、M3の具体例としてはB、Al、Si、P、As、Sbなど、好ましくはB又はAlが挙げられる。また、G1、G2〜Gfの具体例としては、ジアルキルアミノ基としてジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基など、アルコキシ基若しくはアリールオキシ基としてメトキシ基、エトキシ基、n−ブトキシ基、フェノキシ基など、炭化水素基としてメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−オクチル基、n−エイコシル基、フェニル基、p−トリル基、ベンジル基、4−t−ブチルフェニル基、3,5−ジメチルフェニル基など、ハロゲン原子としてフッ素、塩素、臭素、ヨウ素、ヘテロ原子含有炭化水素基としてp−フルオロフェニル基、3,5−ジフルオロフェニル基、ペンタクロロフェニル基、3,4,5−トリフルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル基、ビス(トリメチルシリル)メチル基など、有機メタロイド基としてペンタメチルアンチモン基、トリメチルシリル基、トリメチルゲルミル基、ジフェニルアルシン基、ジシクロヘキシルアンチモン基、ジフェニル硼素などが挙げられる。
また、非配位性のアニオンすなわちpKaが−10以下のブレンステッド酸単独又はブレンステッド酸及びルイス酸を組合わせた共役塩基〔Z2--の具体例としてはトリフルオロメタンスルホン酸アニオン(CF3SO3-,ビス(トリフルオロメタンスルホニル)メチルアニオン,ビス(トリフルオロメタンスルホニル)ベンジルアニオン,ビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミド,過塩素酸アニオン(ClO4-,トリフルオロ酢酸アニオン(CF3CO2-,ヘキサフルオロアンチモンアニオン(SbF6-,フルオロスルホン酸アニオン(FSO3-,クロロスルホン酸アニオン(ClSO3-,フルオロスルホン酸アニオン/5−フッ化アンチモン(FSO3/SbF5-,フルオロスルホン酸アニオン/5−フッ化砒素(FSO3/AsF5-,トリフルオロメタンスルホン酸/5−フッ化アンチモン(CF3SO3/SbF5-などを挙げることができる。
【0018】
このような前記(A)成分の遷移金属化合物と反応してイオン性の錯体を形成するイオン性化合物、すなわち(B−1)成分化合物の具体例としては、テトラフェニル硼酸トリエチルアンモニウム,テトラフェニル硼酸トリ−n−ブチルアンモニウム,テトラフェニル硼酸トリメチルアンモニウム,テトラフェニル硼酸テトラエチルアンモニウム,テトラフェニル硼酸メチル(トリ−n−ブチル)アンモニウム,テトラフェニル硼酸ベンジル(トリ−n−ブチル)アンモニウム,テトラフェニル硼酸ジメチルジフェニルアンモニウム,テトラフェニル硼酸トリフェニル(メチル)アンモニウム,テトラフェニル硼酸トリメチルアニリニウム,テトラフェニル硼酸メチルピリジニウム,テトラフェニル硼酸ベンジルピリジニウム,テトラフェニル硼酸メチル(2−シアノピリジニウム),テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリエチルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリ−n−ブチルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリフェニルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸テトラ−n−ブチルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸テトラエチルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸ベンジル(トリ−n−ブチル)アンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸メチルジフェニルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリフェニル(メチル)アンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸メチルアニリニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸ジメチルアニリニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリメチルアニリニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸メチルピリジニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸ベンジルピリジニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸メチル(2−シアノピリジニウム),テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸ベンジル(2−シアノピリジニウム),テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸メチル(4−シアノピリジニウム),テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリフェニルホスホニウム,テトラキス〔3,5−ジ(トリフルオロメチル)フェニル〕硼酸ジメチルアニリニウム,テトラフェニル硼酸フェロセニウム,テトラフェニル硼酸銀,テトラフェニル硼酸トリチル,テトラフェニル硼酸テトラフェニルポルフィリンマンガン,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸フェロセニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸(1,1’−ジメチルフェロセニウム),テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸デカメチルフェロセニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸銀、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸トリチル,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸リチウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸ナトリウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)硼酸テトラフェニルポルフィリンマンガン,テトラフルオロ硼酸銀,ヘキサフルオロ燐酸銀,ヘキサフルオロ砒素酸銀,過塩素酸銀,トリフルオロ酢酸銀,トリフルオロメタンスルホン酸銀などを挙げることができる。
この(B−1)成分である、該(A)成分の遷移金属化合物と反応してイオン性の錯体を形成するイオン性化合物は一種を単独で用いてもよく、また二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0019】
一方、(B−2)成分のアルミノキサンとしては、下記一般式(IV)で示される鎖状アルミノキサン、及び一般式(V)で示される環状アルミノキサンを挙げることができる。
【化3】

【0020】
(式中、R17は、それぞれ炭素数1〜20、好ましくは1〜8のアルキル基を示し、それらは同じであっても異なっていてもよい。また、wは2≦w≦40、sは1<s≦50の整数である。)
具体的には、メチルアルミノキサン、エチルアルミノキサン、イソブチルアルミノキサン等のアルミノキサン類が挙げられる。
前記アルミノキサンの製造法としては、アルキルアルミニウムと水などの縮合剤とを接触させる方法が挙げられるが、その手段については特に限定はなく、公知の方法に準じて反応させればよい。例えば有機アルミニウム化合物を有機溶剤に溶解しておき、これを水と接触させる方法、重合時に当初有機アルミニウム化合物を加えておき、後に水を添加する方法、金属塩などに含有されている結晶水、無機物や有機物への吸着水を有機アルミニウム化合物と反応させる方法、テトラアルキルジアルミノキサンにトリアルキルアルミニウムを反応させ、さらに水を反応させる方法などがある。なお、アルミノキサンとしては、トルエン不溶性のものであってもよい。
これらのアルミノキサンは一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0021】
(B−3)成分のルイス酸については特に制限はなく、有機化合物でも固体状無機化合物でもよい。有機化合物としては、硼素化合物やアルミニウム化合物などが、無機化合物としてはマグネシウム化合物、アルミニウム化合物などが効率的に活性点を形成できる点から好ましく用いられる。該アルミニウム化合物としては例えばビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウムメチル,(1,1−ビ−2−ナフトキシ)アルミニウムメチルなどが、マグネシウム化合物としては例えば塩化マグネシウム、ジエトキシマグネシウムなどが、アルミニウム化合物としては酸化アルミニウム、塩化アルミニウムなどが、硼素化合物としては例えばトリフェニル硼素、トリス(ペンタフルオロフェニル)硼素,トリス〔3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル〕硼素、トリス〔(4−フルオロメチル)フェニル〕硼素、トリメチル硼素、トリエチル硼素、トリ−n−ブチル−硼素、トリス(フルオロメチル)硼素、トリス(ペンタフルオロエチル)硼素、トリス(ノナフルオロブチル)硼素、トリス(2,4,6−トリフルオロフェニル)硼素、トリス(3,5−ジフルオロフェニル)硼素、トリス〔3,5−ビス(トリフルオロフェニル〕硼素、ビス(ペンタフルオロフェニル)フルオロ硼素、ジフェニルフルオロ硼素、ビス(ペンタフルオロフェニル)クロロ硼素、ジメチルフルオロ硼素、ジエチルフルオロ硼素、ジ−n−ブチルフルオロ硼素、ペンタフルオロフェニルジフルオロ硼素、フェニルジフルオロ硼素、ペンタフルオロフェニルジクロロ硼素、メチルジフルオロ硼素、エチルジフルオロ硼素、n−ブチルジフルオロ硼素などが挙げられる。
これらのルイス酸は一種用いてもよく、また二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0022】
一方、(B)成分のうちの(B−4)粘土、粘土鉱物又はイオン交換性化合物において、粘土は、細かい含水ケイ酸塩鉱物の集合体であって、適当量の水を混ぜてこねると可塑性を生じ、乾かすと剛性を示し、高温度で焼くと焼結するような物質であり、また、粘土鉱物は、粘土の主成分をなす含水ケイ酸塩である。前記オレフィン重合触媒成分の調製には、粘土、粘土鉱物のいずれを用いてもよく、これらは、天然産のものでも、人工合成したものであってもよい。
イオン交換性層状化合物は、イオン結合等によって構成される面が互いに弱い結合力で、平行に積み重なった結晶構造をとる化合物であり、これに含有されるイオンが交換可能なものである。粘土鉱物の中には、イオン交換性層状化合物であるものもある。
これら(B−4)成分について、その具体例を示すと、例えば粘土鉱物としてフィロ珪酸類を挙げることができる。フィロ珪酸類としては、フィロ珪酸やフィロ珪酸塩がある。フィロ珪酸塩には、天然品として、スメクタイト族に属するモンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト、雲母族に属するイライト、セリサイト及びスメクタイト族と雲母族または雲母族とバーミキュライト族との混合層鉱物等を挙げることができる。また、合成品として、フッ素四珪素雲母、ラポナイト、スメクトン等を挙げることができる。この他、α−Zr(HPO42、γ−Zr(HPO42、α−Ti(HPO42及びγ−Ti(HPO42等の粘土鉱物ではない層状の結晶構造を有するイオン結晶性化合物を用いることができる。
また、イオン交換性層状化合物に属さない粘土および粘土鉱物としては、モンモリロナイト含量が低いためベントナイトと呼ばれる粘土、モンモリロナイトに他の成分が多く含まれる木節粘土、ガイロメ粘土、繊維状の形態を示すセピオライト、パリゴルスカイト、また、非結晶質あるいは低結晶質のアロフェン、イモゴライト等がある。
【0023】
さらに(B−4)成分としては、体積平均粒子径が10μm以下である粒子が好ましく、体積平均粒子径が3μm以下である粒子がさらに好ましい。また、一般に粒子の粒子形状は粒径分布を有するが、(B−4)成分としては、体積平均粒子径が10μm以下であって、体積平均粒子径が3.0μm以下の含有割合が10質量%以上である粒径分布を有することが好ましく、体積平均粒子径が10μm以下であって、体積平均粒子径が1.5μm以下の含有割合が10質量%以上である粒径分布を有することがさらに好ましい。体積平均粒子径及び含有割合の測定方法としては、例えば、レーザー光による光透過性で粒径を測定する機器(GALAI Production Ltd.製のCIS−1)を用いる測定方法が挙げられる。また、(B−4)成分としては、酸処理、アルカリ処理、塩類処理、又は有機物処理されたものであってもよい。なかでも有機ケイ素化合物や有機アルミニウム化合物で前処理されたものが、重合活性が向上し好ましい。
これら(B−4)成分の中でも、四級アンモニウム塩(特に制限はないが、四級アルキルアンモニウム塩、四級アリ−ルアンモニウム塩、四級アリ−ルアルキルアンモニウム塩、四級ベンジルアンモニウム塩、複素芳香族アンモニウム塩等)を吸着ないし粘土等と反応し層間化合物を生成(インターカレーションともいう)する能力の高いものが好ましい。例えば、粘土または粘土鉱物が好ましく、具体的には、フィロ珪酸類が好ましく、さらにスメクタイトが好ましく、特に好ましいのはモンモリロナイトである。また、合成品としてはフッ素四珪素雲母が好ましい。
【0024】
本発明の重合用触媒における(A)触媒成分と(B)触媒成分との使用割合は、(B)触媒成分として(B−1)化合物を用いた場合には、モル比で好ましくは10:1〜1:100、より好ましくは2:1〜1:10の範囲が望ましく、上記範囲を逸脱する場合は、単位質量ポリマーあたりの触媒コストが高くなり、実用的でない。また(B−2)化合物を用いた場合には、モル比で好ましくは1:1〜1:1,000,000、より好ましくは1:10〜1:10,000の範囲が望ましい。この範囲を逸脱する場合は単位質量ポリマーあたりの触媒コストが高くなり、実用的でない。前記(A)触媒成分と(B−3)触媒成分との使用割合は、モル比で、好ましくは10:1〜1:2,000、より好ましくは5:1〜1:1,000、さらに好ましくは2:1〜1:500の範囲が望ましく、この範囲を逸脱する場合は単位質量ポリマーあたりの触媒コストが高くなり、実用的でない。(A)成分と(B−4)成分との割合は、(B−4)成分の粘土等の単位質量[g]に対し、(A)成分の遷移金属錯体0.1〜1,000マイクロモル、好ましくは1〜100マイクロモルの範囲である。
また、触媒成分(B)としては(B−1),(B−2),(B−3),(B−4)を単独又は二種以上組み合わせて用いることもできる。
【0025】
本発明の重合用触媒は、前記の(A)成分及び(B)成分を主成分として含有するものであってもよいし、また、(A)成分、(B)成分及び(C)有機アルミニウム化合物を主成分として含有するものであってもよい。
ここで、(C)成分の有機アルミニウム化合物としては、一般式(VI)
18v AlQ3-v ・・・(VI)
(式中、R18は炭素数1〜10のアルキル基、Qは水素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基,炭素数6〜20のアリール基又はハロゲン原子を示し、vは1〜3の実数である)で示される化合物が用いられる。
前記一般式(VI)で示される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,トリイソプロピルアルミニウム,トリイソブチルアルミニウム,ジメチルアルミニウムクロリド,ジエチルアルミニウムクロリド,メチルアルミニウムジクロリド,エチルアルミニウムジクロリド,ジメチルアルミニウムフルオリド,ジイソブチルアルミニウムヒドリド,ジエチルアルミニウムヒドリド,エチルアルミニウムセスキクロリド等が挙げられる。この有機アルミニウム化合物としては、トリアルキルアルミニウム化合物が好ましく、中でもトリメチルアルミニウム及びトリイソブチルアルミニウムが好適である。
これらの有機アルミニウム化合物は一種用いてもよく、二種以上を組合せて用いてもよい。
前記(A)触媒成分と(C)触媒成分との使用割合は、モル比で好ましくは1:1〜1:10,000、より好ましくは1:5〜1:2,000、さらに好ましくは1:10ないし1:1,000の範囲が望ましい。該(C)触媒成分を用いることにより、遷移金属当たりの重合活性を向上させることができるが、あまり多い場合、特に上記範囲を逸脱する場合は有機アルミニウム化合物が無駄になるとともに、重合体中に多量に残存し、また少ない場合は充分な触媒活性が得られず、好ましくない場合がある。
【0026】
また、本発明においては各成分の接触に際し、または接触後、ポリエチレン、ポリプロピレン等の重合体、シリカ、アルミナ等の無機酸化物を共存または接触させてもよい。担体に担持するにあたっては、ポリマー上に担持するのが好ましく、このような担体ポリマーとしては、その粒径は、通常1〜300μm、好ましくは10〜200μm、より好ましくは20〜100μmである。この粒径が1μmよりも小さいと重合体中の微紛が増大し、300μmを超えるものであると重合体中の粗大粒子が増大し、嵩密度の低下や製造工程におけるホッパーのつまりの原因となる。この場合の担体の比表面積は、1〜1,000m2/g、好ましくは50〜500m2/gであり、細孔容積は0.1〜5m3/g、好ましくは0.3〜3m3/gである。
各成分の接触は、窒素等の不活性気体中、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン等の炭化水素中で行なってもよい。各成分の添加または接触は、重合温度下で行うことができることはもちろん、−30℃〜各溶媒の沸点、特に室温から溶媒の沸点の間で行なうのが好ましい。
【0027】
本発明のオレフィン重合体の製造方法は、前述のオレフィン重合触媒を用いるものであって、該オレフィン重合触媒の存在下、オレフィン類を単独重合又はオレフィン類と他のオレフィン類及び/又は他の単量体とを共重合させるものである。
本発明のオレフィン重合体の製造方法においては、(C)有機アルミニウム化合物は予め(A)成分及び/又は(B)成分と接触させて用いてもよいし、反応器中に(C)成分を投入しておき(A)成分、(B)成分と接触させて用いてもよい。(C)成分の用いる量は前記のオレフィン重合用触媒と同様である。本発明のオレフィン重合体の製造方法によると、上述した重合用触媒を用いて、オレフィン類の単独重合、またはオレフィンと他のオレフィン類及び/または他の単量体との共重合(つまり、異種のオレフィン類相互との共重合、オレフィン類と他の単量体との共重合、或いは異種のオレフィン類相互と他の単量体との共重合)を好適に行うことができる。
【0028】
該オレフィン類については特に制限はないが、エチレン又は炭素数3〜20のα−オレフィンが好ましい。このα−オレフィンとしては、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、4−フェニル−1−ブテン、6−フェニル−1−ヘキセン、3−メチル−1−ブテン、4−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン、5−メチル−1−ヘキセン、3,3−ジメチル−1−ペンテン、3,4−ジメチル−1−ペンテン、4,4−ジメチル−1−ペンテン、ビニルシクロヘキサン等のα−オレフィン類、1,3−ブタジエン、1,4−ペンタジエン、1,5−ヘキサジエン等のジエン類、ヘキサフルオロプロペン、テトラフルオロエチレン、2−フルオロプロペン、フルオロエチレン、1,1−ジフルオロエチレン、3−フルオロプロペン、トリフルオロエチレン、3,4−ジクロロ−1−ブテン等のハロゲン置換α−オレフィン、シクロペンテン、シクロヘキセン、ノルボルネン、5−メチルノルボルネン、5−エチルノルボルネン、5−プロピルノルボルネン、5,6−ジメチルノルボルネン、5−ベンジルノルボルネン等の環状オレフィン類、スチレン系としては、スチレン、p−メチルスチレン、p−エチルスチレン、p−プロピルスチレン、p−イソプロピルスチレン、p−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−フェニルスチレン、o−メチルスチレン、o−エチルスチレン、o−プロピルスチレン、o−イソプロピルスチレン、m−メチルスチレン、m−エチルスチレン、m−イソプロピルスチレン、m−ブチルスチレン、メシチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、2,5−ジメチルスチレン、3,5−ジメチルスチレン等のアルキルスチレン類、p−メトキシスチレン、o−メトキシスチレン、m−メトキシスチレン等のアルコキシスチレン類、p−クロロスチレン、m−クロロスチレン、o−クロロスチレン、p−ブロモスチレン、m−ブロモスチレン、o−ブロモスチレン、p−フルオロスチレン、m−フルオロスチレン、o−フルオロスチレン、o−メチル−p−フルオロスチレン等のハロゲン化スチレン、更にはトリメチルシリルスチレン、ビニル安息香酸エステル、ジビニルベンゼン等が挙げられる。また、上述した他のオレフィン類についても、上記オレフィン類の中から適宜選定すれば良い。
本発明においては、上記オレフィン類は一種用いてもよいし、二種以上を組み合わせてもよい。二種以上のオレフィンの共重合を行う場合、上記オレフィン類を任意に組み合わせることができる。
また、本発明においては、上記オレフィン類と他の単量体とを共重合させてもよく、この際用いられる他の単量体としては、例えばブタジエン、イソプレン、1,4−ペンタジエン、1,5−ヘキサジエンなどの鎖状ジオレフィン類、ノルボルネン、1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、2−ノルボルネン等の多環状オレフィン類、ノルボルナジエン、5−エチリデンノルボルネン、5−ビニルノルボルネン、ジシクロペンタジエンなどの環状ジオレフィン類、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチルなどの不飽和エステル類などを挙げる事ができる。
【0029】
本発明においてオレフィン類を重合させる方法については特に制限はなく、スラリー重合法、溶液重合法、気相重合法、塊状重合法、懸濁重合法など、任意の重合法を採用することができる。
重合溶媒を用いる場合には、その溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘキサン、塩化メチレン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、クロロベンセン等の炭化水素類やハロゲン化炭化水素類などが挙げられる。これらは一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、重合に用いるモノマーもその種類によっては使用することができる。
また、重合反応における触媒の使用量は、溶媒1リットル当たり、(A)成分が、通常0.5〜100マイクロモル、好ましくは2〜25マイクロモルの範囲になるように選ぶのが重合活性および反応器効率の面から有利である。
重合条件については、圧力は、通常、常圧〜200MPa・Gの範囲が選択される。また、反応温度は、通常−50℃〜250℃の範囲である。重合体の分子量の調節方法としては、各触媒成分の種類、使用量、重合温度の選択および水素の導入などが挙げられる。
【0030】
さらに、本発明におけるオレフィンの重合時には、上記触媒を用いて予備重合を行うことができる。この予備重合は、触媒に少量のオレフィンを接触させて行うことができ、この場合の反応温度は、−20〜100℃程度、好ましくは−10〜70℃、特に好ましくは0〜50℃である。また、この予備重合に際して用いる溶媒としては、不活性炭化水素、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、モノマーが用いられるが、特に脂肪族炭化水素が好ましい。この予備重合を無溶媒で行うこともできる。また、予備重合生成物は、その極限粘度〔η〕(135℃、デカリン中での測定)が、通常0.2デシリットル/g以上、好ましくは0.5デシリットル/g以上となるように行うのがよく、触媒中の遷移金属成分1ミリモルあたり予備重合生成物の量が、通常1〜10,000g程度、好ましくは10〜1,000gとなるように条件を調整することが好ましい。この製造方法によれば、特にポリプロピレン、ポリエチレン又はプロピレンとエチレン及び/又は炭素数が4〜20のα−オレフィンとの共重合体が高分子量でかつ高重合活性で得られる。
本発明によって製造されるオレフィン重合体としては、具体的には、ポリプロピレン、ポリエチレン又はプロピレンとエチレン及び/又は炭素数が4〜20のα−オレフィンとの共重合体等が挙げられる。
本発明によって製造されるオレフィン重合体の立体規則性は、13C−NMRにより求めたメソペンタッド分率[mmmm]が、好ましくは30〜80モル%、特に好ましくは40〜80モル%である。メソペンタッド分率[mmmm]が30モル%未満であると、オレフィン重合体表面にべたつきが生じることがある。
【0031】
また、本発明のオレフィン重合体の製造方法によって製造されるオレフィン重合体は、触媒の存在下、重合を行うことにより得られたものであって、以下の(1)〜(4)を満足することを要する。
(1)末端不飽和基としてビニリデン基を一分子当たり0.5〜1.0個を有する。
末端ビニリデン基の個数は、常法に従った1H−NMRの測定により求められる。1H−NMR測定から得られたδ4.8〜4.6(2H)に出現するビニリデン基に基づいて、定法によりビニリデン基の含有量(C)(モル%)を算出する。更にゲルパーミエイションクロマトグラフィ(GPC)より求めた数平均分子量(Mn)とモノマー分子量(M)から、次式によって一分子当たりビニリデン基の個数を算出する。
一分子当たりの末端ビニリデン基(個)=(Mn/M)×(C/100)
本発明のオレフィン重合体の製造方法によって製造されるオレフィン重合体において、一分子当たりのビニリデン基の個数は、好ましくは0.6〜1.0個、更に好ましくは0.7〜1.0個、最も好ましくは0.8〜1.0個である。一分子当たりの末端ビニリデン基の個数が0.5個以上であると、反応性前駆体としての性能が発揮される。
【0032】
(2)デカリン中、135℃において測定した極限粘度[η]が0.35〜2.5dl/gである。
極限粘度[η]は、135℃のデカリン中、ウベローデ型粘度計で還元粘度(ηSP/c)を測定し、下記一般式(ハギンスの式)を用いて算出する。
ηSP/c=[η]+K[η]2
ηSP/c(dl/g):還元粘度
[η](dl/g):極限粘度
c(g/dl):ポリマー濃度
K=0.35(ハギンス定数)
本発明のオレフィン重合体の製造方法によって製造されるオレフィン重合体において、極限粘度[η]は、好ましくは0.35〜2.5dl/g、より好ましくは0.37〜2.2dl/g、更に好ましくは0.4〜2.0dl/gである。極限粘度[η]が0.35dl/g以上であると、分子量が高いため、オレフィン重合体は十分な力学特性を持ち、2.5dl/g以下であると、末端不飽和基の濃度の低下が抑制されるため、反応性前駆体の特性が保持される。
【0033】
(3)分子量分布(Mw/Mn)が4以下である。
本発明のオレフィン重合体の製造方法によって製造されるオレフィン重合体において、分子量分布(Mw/Mn)が4以下であると、分子鎖長が均一となるため、反応性前駆体としての均一性が高く、極限粘度の大きい領域において、べたつき成分が少なくなる。
この分子量分布(Mw/Mn)は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)法により、下記の装置及び条件で、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)測定することにより求めることができる。
【0034】
GPC測定装置
検出器 :液体クロマトグラフィー用RI検出器 ウオーターズ 150C
カラム :TOSO GMHHR−H(S)HT
測定条件
溶媒 :1,2,4−トリクロロベンゼン
測定温度 :145℃
流速 :1.0ml/分
試料濃度 :0.3質量%
重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)はポリスチレン換算分子量を対応するポリマーの分子量に換算するため、Mark−Houwink−桜田の式の定数K及びaを用いてUniversal Calibration法により求めた。具体的には「「サイズ排除クロマトグラフィー」」森定雄著、P67〜69、1992年、共立出版」に記載の方法によって決定した。なお、K及びαは、「「Polymer Handbook」 John Wiley&Sons, Inc.」に記載されている。また、新たに算出する絶対分子量に対する極限粘度の関係から定法によって決定することができる。
【0035】
(4)[rmrm]≦2.5モル%
本発明のオレフィン重合体の製造方法によって製造されるオレフィン重合体のラセミメソラセミメソ分率[rmrm]が2.5モル%以下であると、ランダム性が小さくなることで結晶性が向上し、同一立体規則性[mmmm]における融点が高くなる。具体的にはラセミメソラセミメソ分率[rmrm]が2.5モル%以下である場合には、同一立体規則性を有するものであっても融点の高いものが得られ、耐熱性の指標である融点(Tm)と立体規則性([mmmm]モル%)が下記式(a)を満たし、より好ましくは下記式(b)を満たす。
Tm≧1.7[mmmm]−2 (30≦[mmmm]≦70)(a)
Tm≧1.7[mmmm]−1.5 (30≦[mmmm]≦70)(b)
ラセミメソラセミメソ分率[rmrm]が2.5モル%以下の場合、上記式(a)を満たす、立体規則性と耐熱性のバランスに優れたオレフィン系重合体となるので、同一立体規則性における耐熱性が向上し、かつより弾性率が高いオレフィン重合体となる。
【0036】
本発明はまた、上記の(1)〜(4)を満足する末端不飽和プロピレン系重合体を提供する。
本発明の末端不飽和プロピレン系重合体は、プロピレン単独重合体でもよいが、プロピレン90質量%以上と、エチレン及び炭素数4〜28のα―オレフィンから選ばれる一種以上10質量%以下との共重合体であることが好ましい。また、このメソペンタッド分率[mmmm]が30〜80モル%の範囲にあることが好ましい。
このメソペンタッド分率[mmmm]は、より好ましくは30〜75モル%、更に好ましくは32〜70モル%である。メソペンタッド分率が30モル%以上であると、上記プロピレン系重合体が結晶性となるので、耐熱性が高くなる。また、80モル%以下であると、上記プロピレン系重合体が適度に軟質となるので、溶媒への溶解性が良好となり、溶液反応等へ広く適用することができる。
さらに、本発明は、前記本発明のオレフィン重合触媒の存在下、重合反応を行う前記末端不飽和プロピレン系重合体の製造方法をも提供する。
【0037】
([mmmm]及び[rmrm]の測定方法)
メソペンタッド分率[mmmm]及びラセミメソラセミメソ分率[rmrm]は、エイ・ザンベリ(A.Zambelli)等により「Macromolecules,6,925(1973)」で提案された方法に準拠し、13C−NMRスペクトルのメチル基のシグナルにより測定されるポリプロピレン分子鎖中のペンタッド単位でのメソ分率及びラセミメソラセミメソ分率である。メソペンタッド分率[mmmm]が大きくなると、立体規則性が高くなる。
なお、13C−NMRスペクトルの測定は、エイ・ザンベリ(A.Zambelli)等により「Macromolecules,8,687(1975)」で提案されたピークの帰属に従い、下記の装置及び条件にて行うことができる。
メソペンタッド分率[mmmm]は、ポリマーの13C−NMRのうち、19〜22ppmに現れる9つのシグナルの総面積のうち、メソペンタッドに帰属される21.8ppmのシグナルの占める面積の割合として、ラセミメソラセミメソ分率[rmrm]は、ラセミメソラセミメソに帰属される20.6〜20.8ppmのシグナルの占める面積の割合として、下記の装置、条件にて測定した。
装置:日本電子(株)製JNM−EX400型NMR装置
観測核:13C(100.4MHz)
方法:1H完全デカップリング法
濃度:約200mg/3mL(6.7×10kg/m3)(10φ試料管)
溶媒:1,2,4−トリクロロベンゼンと重ベンゼンの90:10(容量比)混合溶媒
温度:130℃
パルス幅:45°
パルス繰り返し時間:4秒
積算:1000回
【0038】
(末端構造の測定方法)
1H−NMR測定から得られたδ4.8〜4.6(2H)に出現するビニリデン基に基づいて、定法によりビニリデン基の含有量(C)(モル%)を算出する。更にゲルパーミエイションクロマトグラフィ(GPC)より求めた数平均分子量(Mn)とモノマー分子量(M)から、次式によって一分子当りのビニリデン基の個数を算出する。
一分子当りの末端ビニリデン基(個)=(Mn/M)×(C/100)
【0039】
(融点の測定方法)
装置:パーキンエルマー社製DSC7
昇温速度:10℃/min
温度範囲:−50℃〜150℃
【0040】
(極限粘度[η]の測定方法)
株式会社離合社製VMR−053型自動粘度計を用い135℃、デカリン中で測定した。
下記一般式(ハギンスの式)を用いて算出する。
ηsp/c=[η]+K[η]2
ηsp(dl/g):還元粘度
[η](dl/g):極限粘度
c(g/dl):ポリマー濃度
K=0.35(ハギンス定数)
【0041】
(分子量分布(Mw/Mn)の測定方法)
分子量分布(Mw/Mn)は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)法により、下記の装置及び条件で、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)測定することにより求めることができる。
【0042】
GPC測定装置
検出器 :液体クロマトグラフィー用RI検出器 ウオーターズ 150C
カラム :TOSO GMHHR−H(S)HT
測定条件
溶媒 :1,2,4−トリクロロベンゼン
測定温度 :145℃
流速 :1.0ml/分
試料濃度 :0.3質量%
重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)はポリスチレン換算分子量を対応するポリマーの分子量に換算するため、Mark−Houwink−桜田の式の定数K及びaを用いてUniversal Calibration法により求めた。具体的には「「サイズ排除クロマトグラフィー」」森定雄著、P67〜69、1992年、共立出版」に記載の方法によって決定した。なお、K及びαは、「「Polymer Handbook」 John Wiley&Sons, Inc.」に記載されている。また、新たに算出する絶対分子量に対する極限粘度の関係から定法によって決定することができる。
【実施例】
【0043】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例1(プロピレン単独重合体の製造)
1.遷移金属錯体の合成
(1)配位子の合成
(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(インデン)((SiMe22(Ind)2)(1.75g, 4.97mmol)をエーテル25mlに懸濁させた後−78℃に冷却しn−ブチルリチウムのヘキサン溶液(2.6mol/L, 4.4ml, 11mmol)を投入し、室温に昇温した後終夜攪拌させ、溶媒を除去した後得られる白色粉末をヘキサンで洗浄することにより(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)ビス(インデニル)ジリチウム(Li2(SiMe22(Ind)2)(2.44g)を得た。このものをテトラヒドロフラン(THF)(70ml)に溶解させ、−78℃にした後クロロトリメチルゲルマニウム(772mg, 5.05mmol)を10分かけて滴下した。このとき反応溶液の色は黄色懸濁液から無色へ変化した。室温に戻して24時間攪拌した後、−78℃に冷却したヨウ化メチル(340μl, 5.46mmo)を投入した。30分間室温で攪拌した後水を加え、ヘキサンで有機層を抽出、溶媒留去することで淡黄色の固体(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−(3−トリメチルゲルミルインデン)(3’−メチルインデン)((SiMe22(GeMe3−Ind)(Me−Ind))を得た(2.24g, 4.71mmol,(95%))。
【0044】
(2)錯体の合成
(SiMe22(GeMe3−Ind)(Me−Ind)(1.99g, 4.19mmol)をエーテル25mlに溶解し、−78℃に冷却した後n−ブチルリチウムのヘキサン溶液(2.6mol/L, 4.03ml, 10.5mmol)を投入した。室温に昇温した後終夜攪拌し、溶媒を除去・ヘキサンで洗浄することで(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−トリメチルゲルミルインデニル)(3’−メチルインデニル)ジリチウム(Li2(SiMe22(GeMe3−Ind)(Me−Ind))(2.12g)を得た。このものをトルエン20mlに懸濁させ−78℃に冷却した後四塩化ジルコニウム(798mg, 3.42mmol)のトルエン(5ml)懸濁液を投入し、室温で終夜攪拌させた。溶媒を除去した後ヘキサン/塩化メチレン混合溶媒(3:1)により抽出し、抽出液の溶媒を除去して得られる組成生物(1.28g)をヘキサンで洗浄し、ヘキサン/塩化メチレン系で再結晶することにより、一次晶として黄色粉末(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−トリメチルゲルミルインデニル)(3’−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド((SiMe22(GeMe3−Ind)(Me−Ind)ZrCl2)を140mg得た。なお、一般式(I)において、R1が含む全ての原子の原子番号の合計は118で、同じくR10の原子番号の合計は15であり、その差は103であった。
1H−NMR(500MHz, CDCl3): δ0.55(s, −GeMe3, 9H): δ0.90, 1.02, 1.07, 1.11(s, −SiMe2, 12H): δ2.45 (s, Ind−Me, 3H): δ7.1〜7.5, 7.65, 7.66 (Ind−, 8H)
【0045】
2.プロピレン重合
十分に窒素置換した内容積1Lの攪拌装置付ステンレス製オートクレーブに乾燥ヘプタン400mlを投入し、次いでトリイソブチルアルミニウム(TIBA)(1.0mmol)を投入し攪拌した。さらに遷移金属錯体(SiMe22(GeMe3−Ind)(Me−Ind)ZrCl2(1.0μmol)及びジメチルアニリニウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート(4.0μmol)をヘプタンで希釈した懸濁液として投入した。水素(0.03MPa)を投入後、プロピレン圧を徐々に上げつつ、昇温をし、全圧0.8MPa、温度60℃を一定に保ち一時間重合させた。得られた重合溶液を加熱窒素気流下で乾燥させ124gの重合体を得た。得られた重合体について、上記の方法により物性を測定した。評価結果を表1に示す。
【0046】
比較例1
十分に窒素置換した内容積1Lの攪拌装置付ステンレス製オートクレーブに乾燥ヘプタン400mlを投入し、次いでTIBA(1.0mmol)を投入し攪拌した。さらに遷移金属錯体(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−(3−トリメチルシリルメチルインデニル)インデニルジルコニウムジクロリド((SiMe22(TMSCH2−Ind)(Ind)ZrCl2)(0.2μmol)及びジメチルアニリニウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート(0.8μmol)をヘプタンで希釈した懸濁液として投入した。水素(0.03MPa)を投入後、プロピレン圧を徐々に上げつつ、昇温をし、全圧0.8MPa、温度60℃を一定に保ち一時間重合させた。得られた重合溶液を加熱窒素気流下で乾燥させ33gの重合体を得た。得られた重合体について、上記の方法により物性を測定した。評価結果を表1に示す。なお、使用した遷移金属化合物は、R1における原子番号の合計は87で、R10における原子番号の合計は1であり、その差は86であった。
【0047】
比較例2
十分に窒素置換した内容積1Lの攪拌装置付ステンレス製オートクレーブに乾燥ヘプタン400mlを投入し、次いでTIBA(0.5mmol)を投入し攪拌した。さらに遷移金属錯体(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−(3−トリメチルシリルメチルインデニル)(3’−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド(SiMe22((TMSCH2−Ind)2ZrCl2)(0.5μmol)及びジメチルアニリニウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート(1.5μmol)をヘプタンで希釈した懸濁液として投入した。水素(450ml)を投入後、プロピレン圧を徐々に上げつつ、昇温をし、全圧0.8MPa、温度60℃を一定に保ち2時間重合させた。得られた重合溶液を加熱窒素気流下で乾燥させ123gの重合体を得た。得られた重合体について、上記の方法により物性を測定した。評価結果を表1に示す。
【0048】
比較例3
加熱乾燥した内容積1Lのステンレス鋼製オートクレーブに、ヘプタン400mL、トリイソブチルアルミニウム1ミリモル、アルベマール社製メチルアルモキサンのトルエン溶液0.6ミリモル(アルミニウム換算)と((SiMe22(TMSCH2−Ind)(Ind)ZrCl2)の0.6マイクロモルを投入した。さらに水素を0.01MPa投入した後、攪拌しながら温度を60℃に昇温し、全圧で0.8MPaまでプロピレンガスを導入した。
重合反応中、圧力が一定になるように調圧器によりプロピレンガスを供給して60分間重合した。重合終了後、メタノール5mLを投入し、脱圧後、重合溶液を取り出し、減圧下で乾燥することによってポリプロピレン80gを得た。得られた重合体について、上記の方法により物性を測定した。評価結果を表1に示す。
【0049】
比較例4
1.遷移金属錯体の合成
(1)配位子の合成
窒素雰囲気下で300ml三口フラスコにMg(8.02g, 330mmol)及び脱水THF(50ml)を投入し、等圧滴下漏斗を用いて2−ブロモインデン(32.2g, 165mmol)のTHF(100ml)溶液を30〜40分かけて滴下した。滴下後2時間攪拌させた後反応混合物を−78℃に冷却し、等圧滴下漏斗を用いジクロロメチルフェニルシラン(SiMePhCl2)(25.4ml, 157mmol)のTHF(40ml)溶液を30分かけて滴下した。滴下終了時から18時間攪拌した後、溶媒を除去し、残渣をヘキサン200mlで抽出した。抽出液の溶媒を除去することで淡黄色のオイル状生成物を得た。この粗生成物を減圧下で蒸留(3〜5mmHg, 135−140℃)することにより無色のオイル状生成物(クロロメチルフェニルシリル)インデン(Ind−SiMePhCl)を得た(20.5g, 75.7mmol, 46%)。
1H−NMR(500MHz, CDCl3): δ0.90(s, Ind−SiMePh, 3H), δ3.58(d, Ind−, J=6.7Hz, 2H), δ7.2〜7.7(Ind−&Ind−SiMePh, 10H)
300mlナスフラスコに(Ind−SiMePhCl)(20.5mg, 75.7mmol)およびTHF250mlを投入し、−78℃に冷却した後ビス(トリメチルシリル)アミノリチウム(LiN(SiMe32)のヘキサン溶液(1.08mol/L, 73.5ml, 79.4mmol)を30〜40分かけて滴下した。このとき反応溶液は透明から淡黄色に変化した。滴下終了後室温まで昇温して一晩攪拌させた後、溶媒を除去し真空乾燥させ、ヘキサン160mlで抽出し、さらに残渣を塩化メチレン100mで抽出した。得られたオレンジ−赤色抽出溶液を水で洗浄し、硫酸マグネシウムにより乾燥させた。得られた固体をアルミナカラム(ヘキサン)に付したところ、白色固体(1,2’−メチルフェニルシリレン)(2,1’−メチルフェニルシリレン)ビスインデン((SiMePh)2(Ind)2)が得られた(2.05g, 4.37mmol, 12%))。
(SiMePh)2 (Ind)2(2.05g, 4.37mmol)をエーテル20mlに溶解させた後−78℃に冷却しn−BuLiのヘキサン溶液(2.6mol/L, 3.7ml, 9.6mmol)を投入し、室温に昇温した後終夜攪拌させ、溶媒を除去した後得られる白色粉末をヘキサンで洗浄することにより(1,2’−メチルフェニルシリレン)(2,1’−メチルフェニルシリレン)(ビスインデニル)ジリチウム(Li2(SiMePh)2(Ind)2)(2.42g)を得た。Li2(SiMePh)2(Ind)2(1.08g)をTHF(10ml)に溶解させ、−78℃にした後(トリメチルシリルメチル)ヨードメタン(TMSCH2I)(0.70ml, 4.7mmol)を滴下した。このとき反応溶液の色は黄色からオレンジ色へ変化した。室温下にした後4.5時間攪拌したところ反応溶液は黄色に変化した。ここに水及びヘキサンを投入し有機層を抽出、溶媒留去することで黄色−オレンジ色オイル(1,2’−メチルフェニルシリレン)(2,1’−メチルフェニルシリレン)(3−トリメチルシリルメチルインデン)(3’−トリメチルシリルメチルインデン)((SiMePh)2(TMSCH2−Ind)2)を得た(1.59g, (2.48mmol, 110%))。
【0050】
(2)錯体の合成
(SiMePh)2(TMSCH2−Ind)2(1.59g, 2.48mmol)をエーテル10mlに溶解し、−78℃に冷却した後n−BuLiのヘキサン溶液(2.6mol/L, 1.85ml, 4.80mmol)を投入した。室温に昇温した後終夜攪拌し、溶媒を除去・ヘキサン洗浄することで(1,2’−メチルフェニルシリレン)(2,1’−メチルフェニルシリレン)(3−トリメチルシリルメチルインデニル)(3’−トリメチルシリルメチルインデニル)ジリチウム((Li2(SiMePh)2 (TMSCH2−Ind)2)(1.13g)を得た。このものをトルエン10mlに懸濁させ−78℃に冷却した後四塩化ジルコニウム(407mg, 1.75mmol)のトルエン2〜3ml懸濁液を投入し、室温で20時間攪拌させた。溶媒を除去した後ヘキサン/塩化メチレン混合溶媒(10:1)により抽出し、抽出液の溶媒を除去する事で粗成生物を得た(940mg)。このものをヘキサンで洗浄することで不純物を取り除き、510mg(36%)の(1,2’−メチルフェニルシリレン)(2,1’−メチルフェニルシリレン)(3−トリメチルシリルメチルインデニル)(3’−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド((SiMePh)2(TMSCH2−Ind)2ZrCl2)を得た。
1H−NMR(500MHz, CDCl3) δ0.076, 0.034, 0.091(s, CH2SiMe3, 18H), δ0.93〜0.96(m, SiMePh, 6H), δ2.20, 2.46, 2.47, 2.67, 2.72, 3.25, 3.27 (d, C2SiMe3, 4H, J= 7.3Hz), δ6.9〜6.7 (Ind−, 8H)
【0051】
2.プロピレン重合
十分に窒素置換した内容積1Lの攪拌装置付ステンレス製オートクレーブに乾燥ヘプタン400mlを投入し、次いでTIBA(1.0mmol)を投入し攪拌した。さらに遷移金属錯体(1,2’―メチルフェニルシリレン)(2,1’−メチルフェニルシリレン)(3−トリメチルシリルメチルインデニル)(3’−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド((SiMePh)2(TMSCH2−Ind)2ZrCl2))(0.2μmol)及びジメチルアニリニウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート(0.8μmol)をヘプタンで希釈した懸濁液として投入した。水素(0.03MPa)を投入後、プロピレン圧を徐々に上げつつ、昇温をし、全圧0.8MPa、温度60℃を一定に保ち一時間重合させた。得られた重合溶液を加熱窒素気流下で乾燥させ163gの重合体を得た。
【0052】
比較例5
1.遷移金属錯体の合成
(1)配位子の合成
窒素雰囲気下で300ml三口フラスコにMg(5.02g, 206mmol)及び脱水THF(20ml)を投入し、等圧滴下漏斗を用いて2−ブロモインデン(20.1g, 103mmol)のTHF(100ml)溶液を30〜40分かけて滴下した。滴下後2時間攪拌させた後反応混合物を−78℃に冷却し、等圧滴下漏斗を用いジロロメチルシクロヘキシルシラン(SiMeCyCl2)(18.5ml, 103mmol)のTHF(40ml)溶液を30分かけて滴下した。滴下終了時から15時間攪拌した後、溶媒を除去し、残渣をヘキサン200mlで抽出した。抽出液の溶媒を除去することで淡黄色のオイル状生成物を得た。この粗生成物を減圧下で蒸留(3〜5mmHg, 135−140℃)することにより無色のオイル状生成物(クロロメチルシクロヘキシルシリル)インデン(Ind−SiMeCyCl)を得た(13.8g, 49.8mmol, 48%)。
1H−NMR(500MHz, CDCl3) δ0.57(s, Ind−SiMeCy, 3H), δ3.55(d, Ind−,J=8.0Hz 2H), δ7.2〜7.7(Ind−, 5H)
300mlナスフラスコにInd−SiMeCyCl(13.8mg, 49.8mmol)およびTHF160mlを投入し、−78℃に冷却した後ビス(トリメチルシリル)アミノリチウム((LiN(SiMe32)のヘキサン溶液(1.08mol/L, 46ml, 50mmol)を30〜40分かけて滴下した。このとき反応溶液は透明から淡黄色に変化した。滴下終了後室温まで昇温し2日間攪拌させた後、溶媒を除去し真空乾燥させ、ヘキサン160mlで抽出し、さらに残渣を塩化メチレン100mで抽出した。得られた赤色抽出溶液を水で洗浄し、硫酸マグネシウムにより乾燥させた。得られた固体をアルミナカラム精製により、白色固体(1,2’−メチルシクロヘキシルシリレン)(2,1’−メチルシクロヘキシルシリレン)ビスインデン(SiMeCy)2(Ind)2が得られた(4.21g, (8.76mmol, 35%))。
(SiMeCy)2(Ind)2(4.21g,8.76 mmol)をエーテル30mlに溶解させた後−78℃に冷却しn−BuLiのヘキサン溶液(2.6mol/L, 7.4ml, 19mmol)を投入し、室温に昇温した後22時間攪拌させ、溶媒を除去した後得られる白色粉末をヘキサンで洗浄することにより(1,2’−メチルシクロヘキシルシリレン)(2,1’−メチルシクロヘキシルシリレン)(ビスインデニル)ジリチウム(Li2(SiMeCy)2(Ind)2)(5.13g, 10.4mmol, 120%)を得た。Li2(SiMeCy)2(Ind)2(1.21g, 2.46mmol)をTHF(8ml)に溶解させ、−78℃にした後TMSCH2I(0,80ml, 5.4mmol)を滴下した。このとき反応溶液の色は黄色からオレンジ色へ変化した。室温下にした後18時間攪拌したところ反応溶液は黄色に変化した。ここに水及びヘキサンを投入し有機層を抽出、溶媒留去することで黄色−オレンジ色オイル(1,2’−メチルシクロヘキシルシリレン)(2,1’−メチルシクロヘキシルシリレン)(3−トリメチルシリルメチル)(3’−トリメチルシリルメチル)ビスインデン((SiMeCy)2(TMSCH2−Ind)2)得た(1.41g, (22.0mmol, 90%))。
(2)錯体の合成
(SiMeCy)2(TMSCH2−Ind)2(1.41g, 2.20mmol)をエーテル10mlに溶解し、−78℃に冷却した後n−BuLiのヘキサン溶液(2.6M, 1.9ml, 4.8mmol)を投入した。室温に昇温下した後23時間攪拌し、溶媒を除去・ヘキサン洗浄することで(1,2’−メチルシクロヘキシルシリレン)(2,1’−メチルシクロヘキシルシリレン)(3−トリメチルシリルメチルインデニル)(3’−トリメチルシリルメチルインデニル)ジリチウム(Li2(SiMeCy)2(TMSCH2−Ind)2)(0.73g)を得た。このものをトルエン8mlに懸濁させ−78℃に冷却した後四塩化ジルコニウム(227mg, 0.974mmol)のトルエン2〜3ml懸濁液を投入し、室温で20時間攪拌させた。溶媒を除去した後ヘキサン/塩化メチレン混合溶媒(10:1)により抽出し、抽出液の溶媒を除去する事で粗成生物を得た(490mg)。このものをヘキサンで洗浄することで不純物を取り除き、70mg(8%)の(1,2’−メチルシクロヘキシルシリレン)(2,1’−メチルシクロヘキシルシリレン)(3−トリメチルシリルメチルインデニル)(3’−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド((SiMeCy)2 (TMSCH2−Ind)2ZrCl2)を得た。
1H−NMR(500MHz, CDCl3) δ−0.09, −0.08, 0.16(s, CH2SiMe3, 18H), δ0.78, 0.81, 1.03(m, SiMeCy, 6H),δ1.0 〜2.4(m, SiMeCy, 22H),δ2.00, 2.20, 2.45, 2.65, 2.79 (d, CH2SiMe3, J=7.3Hz, 4H), δ7.1〜7.5(Ind−, 8H)
2.プロピレン重合
十分に窒素置換した内容積1Lの攪拌装置付ステンレス製オートクレーブに乾燥ヘプタン400mlを投入し、次いでTIBA(1.0mmol)を投入し攪拌した。さらに遷移金属錯体(1,2’−メチルシクロヘキシルシリレン)(2,1’−メチルシクロヘキシルシリレン)−(3−トリメチルシリルメチルインデニル)(3’−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド((SiMeCy)2(TMSCH2−Ind)2ZrCl2)(0.2μmol)及びジメチルアニリニウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート(0.8μmol)をヘプタンで希釈した懸濁液として投入した。水素(0.03MPa)を投入後、プロピレン圧を徐々に上げつつ、昇温をし、全圧0.8MPa、温度60℃を一定に保ち一時間重合させた。得られた重合溶液を加熱窒素気流下で乾燥させ112gの重合体を得た。
【0053】
比較例6
1.遷移金属錯体の合成
Li2(Ind−SiMeCy)2(1.5g, 3.1mmol)をトルエン15mlに懸濁させ−78℃に冷却した後四塩化ジルコニウム(0.70mg, 3.0mmol)のトルエン2〜3ml懸濁液を投入し、室温で20時間攪拌させた。溶媒を除去した後ヘキサン/塩化メチレン混合溶媒(5:1)により抽出し、抽出液の溶媒を除去する事で(1,2’−メチルシクロヘキシルシリレン)(2,1’−メチルシクロヘキシルシリレン)−(ビスインデニル)ジルコニウムジクロリド((SiMeCy)2(Ind)2ZrCl2))を得た(540mg, 0.842mmol, 27%)。
1H−NMR(500MHz, CDCl3) δ0.737, 0.743, 1.03(s, SiMeCy, 6H), δ1.3〜2.2(SiMeCy, 22H),δ7.1〜7.7(Ind−, 10H)
【0054】
2.プロピレン重合
十分に窒素置換した内容積1Lの攪拌装置付ステンレス製オートクレーブに乾燥ヘプタン400mlを投入し、次いでTIBA(1.0mmol)を投入し攪拌した。さらに遷移金属錯体(1,2’−メチルシクロヘキシルシリレン)(2,1’−メチルシクロヘキシルシリレン)−(ビスインデニル)ジルコニウムジクロリド((SiMeCy22(Ind)2ZrCl2)(0.2μmol)及びジメチルアニリニウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート(0.8μmol)をヘプタンで希釈した懸濁液として投入した。水素(0.03MPa)を投入後、プロピレン圧を徐々に上げつつ、昇温をし、全圧0.8MPa、温度60℃を一定に保ち一時間重合させた。得られた重合溶液を加熱窒素気流下で乾燥させ46gの重合体を得た。
【0055】
【表1】

【産業上の利用可能性】
【0056】
本発明の二重架橋型メタロセン錯体である遷移金属化合物はオレフィン重合触媒成分として有用であり、それを含有するオレフィン重合触媒を用いると、十分な力学特性を持ち、同一立体規則性を有するものであっても耐熱性に優れ、かつ反応性前駆体として利用性の高い末端不飽和基オレフィン重合体を効率よく得ることができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記一般式(I)で表される遷移金属化合物。
【化1】

(式中、Mは周期律表第3〜10族又はランタノイド系列の金属元素であり、XはMと結合するσ結合性の配位子を示し、Xが複数ある場合、複数のXは同じでも異なっても良い。Yはルイス塩基を示し、Yが複数ある場合、複数のYは同じでも異なっても良い。Aは架橋基を示し、pは1〜20の整数、qは1〜5の整数で([Mの原子価]−2)、rは1〜3の整数を表す。2つの(A)Pは、同一でも異なっていてもよい。R2〜R9は、それぞれ独立に、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のハロゲン含有炭化水素基、珪素含有基、ゲルマニウム含有基又はヘテロ原子含有基を示し、隣接する基と環を形成していても良い。R1とR10は、それぞれハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、珪素含有基、ゲルマニウム含有基又はヘテロ原子含有基を示し、かつ互いに異なる置換基を示す。)
【請求項2】
前記R1が含む全ての原子の原子番号の合計と、R10が含む全ての原子の原子番号の合計との差が20以上である請求項1に記載の遷移金属化合物。
【請求項3】
請求項1に記載の遷移金属化合物(A)を含有するオレフィン重合触媒。
【請求項4】
さらに活性化助触媒(B)、あるいは活性化助触媒(B)及び有機アルミニウム化合物(C)を含有する請求項3に記載のオレフィン重合触媒。
【請求項5】
前記活性助触媒(B)が、請求項1に記載の遷移金属化合物(A)及び/又はその派生物と反応して、イオン性の錯体を形成しうる化合物、粘土、粘土鉱物又はイオン交換性層状化合物である請求項4に記載のオレフィン重合触媒。
【請求項6】
請求項3〜5のいずれかに記載のオレフィン重合触媒の存在下、オレフィン類を単独重合又はオレフィン類と他のオレフィン類及び/又は他の単量体とを共重合させるオレフィン系重合体の製造方法。
【請求項7】
以下の(1)〜(4)を満足することを特徴とする末端不飽和プロピレン系重合体。
(1)末端不飽和基としてビニリデン基を一分子当り0.5〜1.0個を有する。
(2)デカリン中、135℃において測定した極限粘度[η]が0.35〜2.5dl/gである。
(3)分子量分布(Mw/Mn)が4以下である。
(4)[rmrm]≦2.5モル%
【請求項8】
プロピレン90質量%以上と、エチレン及び炭素数4〜28のα―オレフィンから選ばれる一種以上10質量%以下との共重合体であり、メソペンタッド分率[mmmm]が30〜80モル%の範囲にある請求項7に記載の末端不飽和プロピレン系重合体。
【請求項9】
請求項3〜5のいずれかに記載のオレフィン重合触媒の存在下、重合反応を行う請求項7又は8に記載の末端不飽和プロピレン系重合体の製造方法。

【公開番号】特開2008−285443(P2008−285443A)
【公開日】平成20年11月27日(2008.11.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−132823(P2007−132823)
【出願日】平成19年5月18日(2007.5.18)
【出願人】(000183646)出光興産株式会社 (2,069)
【Fターム(参考)】