説明

1−ブテンポリマーの製造法

1−ブテンホモポリマー又は1−ブテン/αオレフィンコポリマーの製造法であって、ここで、α−オレフィンは、エチレン、プロピレン又は式CH=CHZ(式中、ZはC−C20アルキル基である)から選択され、前記製造法は、重合条件下触媒系の共存下で、1−ブテン又は1ブテン及び1種以上のαオレフィンを接触させることを含み、前記触媒系は、(a)MgClに担持されたTi化合物及び内部供与体化合物を含む固体触媒成分;(b)アルキルアルミニウム助触媒;及び(c)外部供与体として、式(I)の化合物:


(式中、R、R、R、R及びRは、水素原子又はC−C20炭化水素基、又は2個のR、R、R及びRが結合して、C−C20飽和若しくは不飽和環を形成できる)を含む、前記1−ブテンホモポリマー又は1−ブテン/αオレフィンコポリマーの製造法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、チタンマグネシウム及び特定種類の外部供与体を含有する触媒系を使用することによるエラストマー特性を示す1−ブテン系ポリマーの製造法に関する。
【背景技術】
【0002】
低アイソタクチック性及びエラストマー挙動を示す一定のブテン−1(コ)ポリマーは当業界で公知である。これらの(コ)ポリマーは、プラスチック材料のシール強度、可撓性や軟質性のような特定の特性を調節するために、その他のポリオレフィン類、又はポリマープロダクトとブレンドする成分として使用することができる。特に、これらのブテン−1(コ)ポリマーは、ルーフボード、ロード表面処理材料、シール用組成物の製造における添加剤として、又はオイル粘度改質剤として使用することができる。これらの目的に使用するために、重要な特性は、良好な処理性並びに可塑特性及びエラストマー特性間の適切な妥協性であり、それは、ポリマーの結晶性画分及び非晶質性画分間の良好なバランスから誘導される。
【0003】
EP34935号公報は、電子供与体としてアニソールを含む固体三塩化チタン触媒成分の製造法に関する。この触媒成分は、得られるポリマーのアイソタクチック性を増加させると言われている。
【0004】
WO89/03847号公報は、電子供与体としてアニソールを含むことのできる触媒系を使用することによる非晶質プロピレン/プロピレンより炭素数の多い1−オレフィンコポリマーの製造法に関する。この公報は1−ブテンの重合に関するものでない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】EP34935号公報
【特許文献2】WO89/03847号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
発明者は、アニソールに基づく特定種類の外部供与体を使用することにより、特に低い立体規則性を示す1−ブテン系ポリマーを得ることが可能である。これは、チタン系触媒系の外部供与体がポリマーの立体特異性を増加させるために使用するので、完全に予期できないことであり、一方、本発明の外部供与体を使用することにより、ポリマーの立体特異性を低くすることができる。
【0007】
したがって、本発明の目的は、1−ブテンホモポリマー又は1−ブテン/αオレフィンコポリマーの製造法であり、前記αオレフィン類は、エチレン、プロピレン又は式CH=CHZ(式中、ZはC−C20アルキル基である)から選択される。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記製造法は、重合条件下触媒系の共存下で、1−ブテン又は1ブテン及び1種以上のαオレフィンを接触させることを含み、前記触媒系は、
(a) MgClに担持されたTi化合物及び内部供与体化合物を含む固体触媒成分;
(b) アルキルアルミニウム助触媒;及び
(c) 外部供与体として、式(I)の化合物:
【0009】
【化1】

【0010】
であり、式中、R、R、R、R及びRは、互いに等しいか異なり、水素原子又はC−C20炭化水素基、又は2個のR、R、R及びRは結合してフェニル若しくはナフチル環のようなC−C20、好ましくは、C−C10飽和若しくは不飽和環を形成できる。好ましくは、R、R、R、R及びRは、水素原子又は線状若しくは分岐状の、C−C20−アルキル、C−C20−アリール、C−C20−アルキルアリール若しくはC−C20−アリールアルキルであり、場合により、元素の周期表の13〜17族に属するヘテロ原子を含有しても良く、あるいは、2個のR、R、R、R及びRは結合してC−C10飽和若しくは不飽和環を形成でき;より好ましくは、R、R、R、R及びRは水素原子である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
好ましくは、活性形態の二塩化マグネシウムが担体として使用される。活性形態の二塩化マグネシウムはチグラー・ナッタ触媒の担体として特に適していることが特許文献から広く知られている。特に、USP4,298,718号明細書及びUSP4,495,338号明細書は、チグラー・ナッタ触媒においてこれらの化合物の使用を記載する最初だった。これらの特許から、オレフィン類の重合用触媒の成分中の担体又は助担体として活性形態の二塩化マグネシウムはX線スペクトルにより特徴付けられることが知られており、該スペクトルでは、非活性ハリドのスペクトルに現れる最も強い回折線が強度を失い、ハロにより置換され、ハロの最大強度はより強い線のハロに関してより低い角度の方に移る。
【0012】
本発明の触媒成分に使用される好適なチタン化合物は、TiCl及びTiClであり;さらに、式Ti(OR)n−y(式中、nはチタンの価数であり、Xはハロゲン、好ましくは、塩素であり、yは1〜nの間の数であり、Rは1〜18個の炭素原子を有する炭化水素基である)のTi−ハロアルコラートも使用できる。
【0013】
内部電子供与体化合物は、好ましくは、エステルから選択され、そして、より好ましくは、モノカルボン酸(例えば、安息香酸)又はポリカルボン酸(例えば、フタル酸若しくはコハク酸)のアルキル、シクロアルキル若しくはアリールエステル類であり、前記アルキル、シクロアルキル若しくはアリール基は1〜18個の炭素原子を有する。好適な内部供与体は、フタル酸(場合により置換される)のC−C20アルキルエステルである。特に好適なものは、C−C線状若しくは分岐状アルキルエステルである。特定例は、フタル酸ジエチル、フタル酸ジ−n−ブチル、フタル酸ジ−n−ペンチル、フタル酸ジ−i−ペンチル、フタル酸ビス(2−エチルヘキシル)、フタル酸エチル−イソブチル、フタル酸エチル−n−ブチル、フタル酸ジ−n−ヘキシル、フタル酸ジ−イソブチル等である。一般に、内部供与体化合物はMgClに関して、0.01対10、好ましくは、0.05対0.5のモル比で使用する。
【0014】
固体触媒成分の製造は、幾つかの方法により行うことができる。好適な方法では、固体触媒成分を、式Ti(OR)n−y(式中、nはチタンの価数であり、yは1〜nの数であり、好ましくは、TiClである)のチタン化合物と、式MgCl・pROH(式中、pは0.1〜6、好ましくは、2〜3.5の数であり、Rは1〜18個の炭素原子である)のアダクトから誘導される塩化マグネシウムとを反応させることにより製造できる。前記アダクトは、該アダクトの溶融温度(100〜130℃)で、撹拌条件下で操作する、アダクトと混和しない不活性炭化水素の存在下でアルコールと塩化マグネシウムとを混合することにより球状形態で適切に製造できる。次いで、得られたエマルションを急冷し、それにより、球状粒子の形態のアダクトの凝固をもたらす。この手順にしたがって製造した球状アダクトの例は、USP4,399,045号及び同4,469,648号各明細書に記載されている。かくして得られるアダクトは、Ti化合物と直接反応させることができ、又は、アルコールのモル数が、概ね、3より低い、好ましくは、0.1〜2.5であるアダクトを得るように、予めアダクトを熱制御した脱アルコール化(80〜130℃)に付すことができる。Ti化合物との反応は、冷TiCl(概ね0℃)中にアダクト(脱アルコール化した又はそのまま)を懸濁させ;得られた混合物を80〜130℃に加熱し、この温度を0.5〜2時間維持することにより行うことができる。TiClでの処理は一回以上行うことができる。内部電子供与体化合物をTiClでの処理の間に加えることができる。この電子供与体化合物を用いる処理は一回以上繰り返すことができる。
【0015】
球状形態の触媒成分の製造は、例えば、欧州特許出願EP−A−395083号、同553805号、同553806号、同601525号各公報及びWO98/44001号公報に記載されている。
【0016】
上記方法により得られる固体触媒成分は、概ね、20〜500m/gの間、好ましくは、50〜400m/gの間の表面積(B.E.T.法による)、並びに、0.2cm/gよりも高い、好ましくは、0.2〜0.6cm/gの間の総多孔度(B.E.T.法による)を示す。10.000Åまでの半径を持つ孔のため多孔度(Hg法)は、概して、0.3〜1.5cm/g、好ましくは、0.45〜1cm/gの範囲である。
【0017】
アルキル−Al化合物(b)は、好ましくは、トリアルキルアルミニウム化合物中から選択され、例えば、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−n−ブチルアルミニウム、トリ−n−ヘキシルアルミニウム、トリ−n−オクチルアルミニウム等から選択される。トリアルキルアルミニウムと、ハロゲン化アルキルアルミニウム、水素化アルキルアルミニウム若しくはアルキルアルミニウムセスキクロライド(例えば、AlEtCl、AlEtCl等)との混合物も使用できる。
【0018】
外部電子供与体化合物(C)は、そのまま、有機アルミニウム化合物と該電子供与体化合物とのモル比(Al/ED)を2より高くするような量で供給する。当該モル比は、好ましくは、4〜1000、より好ましくは、10〜200、さらに好ましくは、20〜150である。
【0019】
予備重合工程で上記触媒を予備重合させることも可能である。当該予備重合は、液(スラリー若しくは溶液)中又は気相中で、概して100℃よりも低い温度、好ましくは、20〜70℃の温度で行うことができる。予備重合工程は、固体触媒成分1g当たり0.5〜2000g、好ましくは、5〜500g、より好ましくは、10〜100gの量でポリマーを得るのに必要な時間にわたって、少量のモノマーを用いて行う。
【0020】
重合プロセスは、公知の技術、例えば、稀釈剤として液状不活性炭化水素を使用するスラリー重合、反応媒体として、例えば、液状ブテン−1を使用する溶液重合等にしたがって、行うことができる。さらに、一基以上の流動床反応器又は機械的撹拌床反応器中で操作する、気相中の重合プロセスも行うことができる。反応媒体として液状ブテン−1中で行う重合が非常に好適である。
【0021】
重合は、通例、20〜120℃、好ましくは、40〜90℃の温度で行う。重合は、分子量調節剤の濃度、コモノマー濃度、外部電子供与体濃度、温度、圧力等の同一又は異なる反応条件下で作用できる一基以上の反応器中で行うことができる。二基以上を使用するとき、第1反応器から来るモノマー/触媒/ポリマー反応混合物を次の反応器に供給するカスケード方式で設定できる。或いは、各反応器が独自の供給装置を備えた二基以上の反応器が、平行に設置した状態で、独立に作用し、これらの反応器から来るモノマー/触媒/ポリマー反応混合物を一緒にし、最終領域に直接集める。異なる条件下で少なくとも二基の反応器中での作用は、二基の反応器中で異なる平均分子量及び/又は異なる立体規則性を持つブテン−1(コ)ポリマーの製造をもたらすことができる。さらに、異なる条件下の二基以上の反応器中の作用は、種々の重合段階が、最終ポリマーの特性を適切にもたらすように適切に調整することができる利点を有する。この技術は、非常に多量のキシレン可溶性画分を有する生成物を製造しようとするときに採用できる。これらの生成物は、事実、ペレット化のような一定の操作の間問題を与え得る。発明者は、連続する二基の別個の反応器中でキシレン不溶性画分の異なる含量の2種類のポリマーの製造は、同量の最終キシレン不溶性画分を有する唯一の重合段階から誘導される生成物よりもより良好な加工性である最終ポリマーをもたらすということに気付いた。これは、例えば、一基以上の選択した反応器中で、触媒をより立体特異性にできる少量の外部供与体を使用することによってのみ為すことができる。二段階重合から得られる(コ)ポリマーは、単一設定重合条件により得られるコポリマーと同じ用途を有することができる。
【0022】
本発明のプロセスでは、非常に低いアイソタクチック性を示すポリマー、すなわち、mmmmペンタドが15%〜50%、好ましくは、10%〜26%、さらにより好ましくは、20%〜23%であり、25℃におけるキシレン不溶性画分の値が低く、良好なエラストマー特性を示すポリマーを得ることが可能である。さらに、4,1−挿入ブテン−1単位が存在しない。
【0023】
本発明のプロセスでは、1−ブテンホモポリマー及び1−ブテン/αオレフィンコポリマーを得ることが可能であり、前記αオレフィンは、エチレン、プロピレン又は式CH=CHZ(式中、ZはC−C20アルキル基である)のα−オレフィン類から選択され、式CH=CHZのα−オレフィン類の例は:1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4,6−ジメチル−1−ヘプテン、1−デセン、1−ドデセン等である。好ましくは、1−ブテンホモポリマー、1−ブテン/エチレン、1−ブテン/プロピレン又は1−ブテン/ヘキセンが得られる。
【0024】
本発明のプロセスで得られる1−ブテンコポリマー中のコモノマーの量は、好ましくは、0.1〜20モル%;好ましくは、1〜15モル%;さらにより好ましくは、2〜10モル%の範囲である。
【0025】
上述したように、本発明のコポリマーは、多くの応用に使用するのに適している。常法として、これらの応用の各々について、関連する専門家は、本発明の趣旨から逸脱しないで、特定の特性を付与できる、別のポリマー成分、添加剤(例えば、安定剤、抗酸化剤、核剤、加工助剤、オイル等)並びに有機及び無機充填剤を添加できる。
【実施例】
【0026】
特性化
13CNMR 分析
13CNMRスペクトルを120℃において二重水素化1,1,2,2−テトラクロロ−エタン中のポリマー溶液(8〜12重量%)について測定した。90°パルス、パルス間15秒遅延及びH−13Cカップリングを除去するためにCPD(WALTZ65_64pl)を使用して120℃においてフーリエ変換モードの100.61MHzで操作するBruker DPX−400スペクトロメーターを用いて13CNMRスペクトルを得た。60ppm(0−60ppm)のスペクトルウインドウを使用して32Kデータ点において約1500〜2000トランジエントを貯蔵した。
【0027】
ブテン/プロピレンコポリマー類中のコモノマー含量
ジアド分布([P]=[PP]+0.5[PB])からプロピレン含量を得た。式中、PP=A/Σ、BP=B/Σ、BB=C/Σとして計算する。ここで、A、B、Cは、13CNMRスペクトル中の関連ピーク領域の積分であり(アイソタクチックBBBBBペンタドの分枝中のCH炭素による27.73ppmにおけるピークを内部標準として使用する)、Σ=A+B+Cである。スペクトル領域の割り当ては、H.N.Cheng,Journal of Polymer Science,Polymer Physics Edition,21,573(1983)にしたがって行い、表Aに報告する。
【0028】
【表1】

【0029】
13CNMRによるmmmm%決定
分枝メチレン炭素領域中のペンタド信号の割り当てを、Carbon−13 NMR Spectral Assignment of Five Polyolefins Determined from the Chemical Shift Calculation and the Polymerization Mechanism,T.Asakura and others,Macromolecules 1991,24 2334−2340にしたがって行った。表1で報告するmmmm%は、100(Immmm)/(Itot)として計算される。
【0030】
4,1挿入ブテン単位の決定
ブテンホモポリマー類又はブテン/プロピレンコポリマー類のいずれか中の4,1ブテン単位の欠如を、上記実験条件及びV.Busico,R.Cipullo,A.Borriello,Macromol.Rapid.Commun.16,269,(1995)で報告された表Bにしたがう割り当てを使用して13C−NMR分光学により証明した。
【0031】
【表2】

【0032】
ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)によるMWD決定
1ml/分の流量の溶媒としての1,2−ジクロロベンゼン(ODCB)(0.1容積の2,6−ジ−t−ブチル p−クレゾール(BHT)を用いて安定化する)を135℃で作用するTSKカラムセット(タイプGMHXL−HT)を備えたWaters 150−C ALC/GPC装置を使用してMWDを決定する。140℃の温度で1時間連続的に攪拌することにより、ODCB中に試料を溶解させる。得られた溶液を0.45μmテフロンメンブランにより濾過する。ろ液(濃度0.08〜1.2g/l、注入量300μl)をGPCに付す。ポリスチレンの単分散画分(Polymer Laboratoriesにより提供される)を標準品として使用した。PBコポリマーの万能補正を、PS(K=7.11・10−5dl/g;α=0.743)及びPB(K=1.18・10−4dl/g;α=0.725)のMark−Houwink定数の線状組み合わせを使用することにより行う。
【0033】
温度特性
ポリマーの融点(T)及び溶融エンタルピー(ΔH)を、標準法にしたがって、Perkin Elmer DSC−7示差走査熱量計(D.S.C.)により測定した。重合より得られ、秤量した試料(5〜7mg)をアルミニウムパン中に密閉し、10℃/分の昇温速度で180℃に加熱した。5分間試料を180℃に維持し、結晶の総てを完全に溶融させ、次いで、10℃/分の降温速度で20℃に冷却した。20℃に2分間放置した後、試料を10℃/分の昇温速度で180℃に2度目の加熱をした。第1又は第2加熱のいずれかで、溶融温度(T)としてピークの温度を採用し、溶融エンタルピー(ΔH)としてピークの面積を採用した。
【0034】
ショアA及びDの決定
ASTM D2240にしたがって測定した。
引張特性
Brabender中で関連コポリマー試料と1%2.6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール(BHT)を180℃で混合することにより得られた1.9mm厚さのプラークをISO 527−Tensileにしたがって測定する。特記しない限り、総ての機械的測定は、試験標本を室温でかつ2キロバールの圧力のオートクレーブ中で10分間保持した後に行った。
【0035】
圧縮永久歪み
室温でかつ2キロバールの圧力のオートクレーブ中で1分間処理した圧縮成形試料についてASTM D395Bタイプ1にしたがって測定する。得られた試験標本を、最初の厚さの25%に圧縮し、70℃または23℃のオーブン中に22時間入れた。
【0036】
キシレン不溶画分の測定
0℃におけるキシレン不溶性画分(X.I.%)を決定するために、2.5gのポリマーを135℃のキシレン250ml中に撹拌下溶解させ、20分後、溶液を0℃に冷却する。30分後、沈殿したポリマーを濾過し、減圧下80℃で恒量に達するまで乾燥した。
【0037】
極限粘度[η]
135℃のテトラヒドロナフタリン中で決定した(ASTM2857−70)
固体触媒成分の製造
窒素でパージした500ml四つ口丸底フラスコ中に、225mlのTiClを0℃で導入した。撹拌しながら、6.8gの微小球MgCl・2.7COH(米国特許第4,399,054号明細書の実施例2に記載の通りに製造したが、10,000rpmの代わりに3,000rpmで操作した)を加えた。
【0038】
フラスコを40℃に加熱し、4.4ミリモルのジイソブチルフタレートをそれに加えた。温度を100℃に上昇させ、2時間その温度に維持し、次いで、撹拌を停止し、固体生成物を沈降させ、上澄み液をサイホンで除いた。200mlの新たなTiClを加え、得られた混合物を120℃で1時間反応させ、次いで、上澄み液をサイホンで除いた。200mlの新たなTiClを加え、得られた混合物を120℃で1時間反応させ、次いで、上澄み液をサイホンで除き、得られた固体を60℃の無水ヘキサンで6回洗浄し(6×100ml),次いで、真空下乾燥させた。得られた触媒成分は2.8重量%のTi及び12.3重量%のフタレートを含有した。
【0039】
重合実施例1及び比較例1:1−ブテン重合の一般的手順
4リットルのステンレス鋼製オートクレーブを1時間70℃の窒素流でパージし、3.5ミリモルのAliBu(TiBA,ヘキサン中10重量%溶液)を供給し、次いで、オートクレーブを閉じた。室温で、1.35Kgの液状ブテン−1を供給し、必要のとき、所望量の水素(表1参照)をオートクレーブ中に供給した。最後に,内部温度を74℃に上昇させた。
【0040】
同時に、上記で調製した20mgの固体触媒成分を、3.5ミリモルのTIBA及び表1に示す0.35ミリモルの外部供与体(ED)を含有する75mlの無水ヘキサン中に懸濁させた。次いで、活性化触媒懸濁液を、窒素過剰圧を用いてオートクレーブ中に装填し、内部オートクレーブ温度を75℃に設定した。この温度で2時間重合を行った。その後、反応を停止し、未反応1−ブテンをベントし、ポリマーを回収し、真空下6時間70℃で乾燥させた。
【0041】
重合データ及びポリマー特性を表1に示す。
【0042】
【表3】

【0043】
表1から、本発明のプロセスにしたがって重合を行うと、高分子量であり、より低い程度のアイソタクチック性を示す1−ブテンポリマーを得ることができることが明確に分かる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
1−ブテンホモポリマー又は1−ブテン/αオレフィンコポリマーの製造法であって、ここで、α−オレフィンは、エチレン、プロピレン又は式CH=CHZ(式中、ZはC−C20アルキル基である)から選択され、前記製造法は、重合条件下触媒系の共存下で、1−ブテン又は1ブテン及び1種以上のαオレフィンを接触させることを含み、前記触媒系は、
(a) MgClに担持されたTi化合物及び内部供与体化合物を含む固体触媒成分;
(b) アルキルアルミニウム助触媒;及び
(c) 外部供与体として、式(I)の化合物:
【化1】

(式中、R、R、R、R及びRは、互いに等しいか異なり、水素原子又はC−C20炭化水素基、又は2個のR、R、R及びRが結合して、C−C20飽和若しくは不飽和環を形成できる)
を含む、前記1−ブテンホモポリマー又は1−ブテン/αオレフィンコポリマーの製造法。
【請求項2】
式(I)の化合物において、R、R、R及びRは水素原子又は線状若しくは分岐状の、C−C20−アルキルであるか、又は2個のR、R、R及びRが結合して、C−C10飽和若しくは不飽和環を形成できる、請求項1に記載の製造法。
【請求項3】
内部供与体を、モノカルボン酸のアルキル、シクロアルキル若しくはアリールエステル類、例えば、安息香酸、又はポリカルボン酸のアルキル、シクロアルキル若しくはアリールエステル類から選択され、前記アルキル、シクロアルキル若しくはアリール基は1〜18個の炭素原子を有する、請求項1又は2に記載の製造法。
【請求項4】
内部供与体がフタル酸(場合により置換される)のC−C20アルキルエステル類である、請求項3に記載の方法。
【請求項5】
外部供与体化合物(C)を、有機アルミニウム化合物と該電子供与体化合物との間のモル比(Al/ED)を2より高くするような量で供給する、請求項1〜4のいずれかに記載の製造法。
【請求項6】
有機アルミニウム化合物と該電子供与体化合物との間のモル比(Al/ED)が4〜1000である、請求項5に記載の製造法。

【公表番号】特表2012−532972(P2012−532972A)
【公表日】平成24年12月20日(2012.12.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−519965(P2012−519965)
【出願日】平成22年7月2日(2010.7.2)
【国際出願番号】PCT/EP2010/059440
【国際公開番号】WO2011/006776
【国際公開日】平成23年1月20日(2011.1.20)
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.テフロン
【出願人】(506126071)バーゼル・ポリオレフィン・イタリア・ソチエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータ (138)
【Fターム(参考)】