JP2003082017A - 環状オレフィン系共重合体の製造方法 - Google Patents
環状オレフィン系共重合体の製造方法Info
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Abstract
成せず、重合活性に優れ、環状オレフィンの共重合効率
が高く、かつ得られる共重合体の分子量分布が狭いとい
う特性を同時に満足する触媒を使用する環状オレフィン
系共重合体の製造方法を提供する。 【解決手段】下記一般式[1]を有するメタロセン化合
物とアルミノオキサンとを含む触媒を使用してα−オレ
フィンと環状オレフィンとを共重合させる。 H2C(R′mCp)(R″nCp)MX2 ・・
・・[1] (式中、MはZr又はHf原子、Cpはシクロペンタジ
エニル骨格を有する基、R′,R″は炭素数1〜10の
炭化水素基、Xはハロゲン原子等であり、mとnは等し
くなく、m+nは3〜6の整数である。)
Description
共重合体の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明
は、メタロセン化合物とアルミノキサンとを含む触媒系
の存在下に、エチレンなどのα−オレフィンと環状オレ
フィンとを共重合させて、環状オレフィン含有率が高
く、かつ分子量分布の狭い環状オレフィン系共重合体を
高い重合活性で効率よく製造することができる方法に関
する。
ンや分子内に二重結合を2個以上含むいわゆる環状ポリ
エンとα−オレフィン類との共重合によって得られる環
構造を有するオレフィン系付加重合体(以下、環状オレ
フィン系共重合体と称する。)は、一般に環構造を含ま
ないオレフィン系重合体に比べて高いガラス転移温度や
高い透明性を保有しているため、光学材料用途をはじめ
各種成形品としての応用が期待されている。このような
環状オレフィン系共重合体の製造方法としては各種のも
のが知られており、ノルボルネンまたはその誘導体とα
−オレフィンとの共重合体については、例えば特開昭6
0−168708号公報や特開昭61−271308号
公報にバナジウム化合物と有機アルミニウム化合物から
なる触媒を用いる方法が開示されている。しかし、これ
らの方法においては触媒活性が低いという問題があっ
た。この点を改善した方法として、特開昭61−221
206号公報、特開昭64−106号公報および特開平
2−173112号公報には、各種のメタロセン化合物
とアルミノオキサンからなる触媒を用いる製造方法が提
案されている。これらの方法は比較的触媒活性が高く、
環状オレフィンの共重合効率の点でもかなり改善されて
いるが、さらに一層の重合活性の改善、およびα−オレ
フィンに対する環状オレフィンの共重合効率の改善が望
まれる。
ン、プロピレン等のα−オレフィンに比べ、反応性に乏
しく、共重合効率が低い。このため、高含有量で環状オ
レフィンを含む共重合体を製造しようとする場合、重合
系に大量の環状オレフィンを存在させる必要があるが、
重合系に大量の環状オレフィンが存在すると触媒活性が
損なわれるだけでなく、溶媒中で膨潤する程度のゲル状
の重合体成分、あるいは溶媒に不溶性の重合体成分が生
成しやすい。一方、環状オレフィン系共重合体の光学材
料のような用途においては、材料の均一性が重要であ
り、このようなゲル状の重合体成分や溶媒不溶性の重合
体成分を生成すると、環状オレフィン系共重合体の均一
性が低下し、商品価値は著しく損なわれる。
の重合体成分の生成は、一般に触媒活性が低い場合、ま
た触媒の共重合効率が悪く、やむを得ず環状オレフィン
の仕込量を増やした場合、あるいは重合温度を高くした
場合に発生しやすい。それは触媒性能が不十分であるこ
とに起因するもので、このような問題を発生しない高性
能の触媒が強く要望されている。
オレフィン系共重合体の製造方法に関し、ゲル状の重合
体成分や溶媒不溶性の重合体成分を生成せず、重合活性
に優れるとともに、環状オレフィンの共重合効率が高
く、かつ得られる環状オレフィン系共重合体の分子量分
布が狭いという特性を同時に満足する触媒を使用する環
状オレフィン系共重合体の効率的な製造方法を提供する
ことにある。
ン系触媒を用いて環状オレフィン系共重合体を製造する
方法について鋭意研究を重ねた結果、特定の構造を有す
るメタロセン化合物を用い、これをアルミノキサンと組
み合わせた触媒を使用した場合、上記の課題をすべて充
分に満たし、本発明の目的を達成できることを見出し本
発明を完成させた。
状オレフィンとを共重合させて環状オレフィン系共重合
体を製造する方法において、触媒として下記一般式
[1] H2C(R′mCp)(R″nCp)MX2 ・・・・[1] 〔式中、Mはジルコニウム原子またはハフニウム原子で
あり、Cpはシクロペンタジエニル骨格を有する基であ
り、R′およびR″は炭素数1〜10の炭化水素基であ
り、Xは、それぞれ2個が同じでも異なっていてもよ
く、ハロゲン原子、水素原子、炭素数1〜20の炭化水
素基、ハロゲン化炭化水素基、アルキルアミノ基、アリ
ールアミノ基、アルコキシ基、一般式−O−Ar−Yp
(ここで、Arは芳香族環を表し、Yはハロゲン原子、
水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、ハロゲン化炭
化水素基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、シアノ
基、ニトロ基であり、pは1〜5の整数を表す。)で表
されるアリールオキシ基、チオアルキル基、または一般
式−S−Ar−Yp(ここで、Ar、Yおよびpは上記
と同一の意味を表す。)で表されるチオアリール基であ
り、そしてmおよびnは0〜4の整数であり、mとnは
等しくなく、m+n=3〜6の整数である。〕で表され
るメタロセン化合物(A)とアルミノキサン(B)とを
含む触媒を用いることを特徴とする、環状オレフィン系
共重合体の製造方法に関する。
は、メタロセン化合物(A)として、特に、その遷移金
属原子に結合する2つのシクロペンタジエン環が異なる
(非対称構造)ものであって、かつこの2つのシクロペ
ンタジエン環がメチレン基によって結合した構造を有す
ることにある。そして、本発明の触媒におけるかかる特
定の構造を有するメタロセン化合物(A)の使用が、環
状オレフィン系共重合体の製造において、とりわけ特異
的に良好な結果を示し、上記した本発明の目的の達成に
寄与することが判明した。
明する。本発明において使用されるα−オレフィンは、
その具体例として、エチレンのほかに、プロピレン、1
−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、
1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラ
デセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エ
イコセンなどの炭素数が2〜20のα−オレフィンが挙
げられる。これらのうち、特にエチレンが好ましい。
合させる環状オレフィンは、シクロプロペン、シクロブ
テン、シクロペンテン、シクロヘキセン、5−メチルシ
クロヘキセン、シクロオクテン等の単環オレフィン、あ
るいは下記の一般式[2]
素数1〜20の炭化水素基からなる群から選択される置
換基を示すが、ただし、R5およびR7はそれぞれ結合し
ている炭素原子と一緒になって環を形成していてもよ
く、そして、qは0〜3の整数である。)で表される多
環オレフィンが挙げられる。
具体例としては、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、5−メチル−2−ノルボルネン、7−
メチル−2−ノルボルネン、5−エチル−2−ノルボル
ネン、5−プロピル−2−ノルボルネン、5−イソブチ
ル−2−ノルボルネン、5−フェニル−2−ノルボルネ
ン、5−ベンジル−2−ノルボルネン、5−エチリデン
−2−ノルボルネン、5−ビニル−2−ノルボルネン、
5−クロロ−2−ノルボルネン、5−フルオロ−2−ノ
ルボルネン、5−クロロメチル−2−ノルボルネン、5
−メトキシ−2−ノルボルネン、5,6−ジメチル−2
−ノルボルネン、5,5−ジクロロ−2−ノルボルネ
ン、5,5,6−トリメチル−2−ノルボルネン、5,
5,6−トリフルオロ−6−トリフルオロメチル−2−
ノルボルネン、2−メチル−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−エチル−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、3−ジメチル−1,4,5,8−ジメタ
ノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒド
ロナフタレン等を挙げることができる。上記で挙げた単
環オレフィン及び多環オレフィンのうち、特に好ましい
環状オレフィンは、ノルボルネンおよび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である。
分は、メタロセン化合物(A)であり、一般式[1]で
表される。 H2C(R′mCp)(R″nCp)MX2 ・・・・[1] 式中、Mはジルコニウム原子またはハフニウム原子であ
り、Cpはシクロペンタジエニル骨格を有する基であ
り、R′およびR″は炭素数1〜10の炭化水素基であ
り、Xは、それぞれ2個が同じでも異なっていてもよ
く、ハロゲン原子、水素原子、炭素数1〜20の炭化水
素基、ハロゲン化炭化水素基、アルキルアミノ基、アリ
ールアミノ基、アルコキシ基、一般式−O−Ar−Yp
(ここで、Arは芳香族環を表し、Yはハロゲン原子、
水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、ハロゲン化炭
化水素基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、シアノ
基、ニトロ基であり、pは1〜5の整数を表す。)で表
されるアリールオキシ基、チオアルキル基、または一般
式−S−Ar−Yp(ここで、Ar、Yおよびpは上記
と同一の意味を表す。)で表されるチオアリール基であ
り、そしてmおよびnは0〜4の整数であり、mとnは
等しくなく、m+nは3〜6の整数である。
R″は炭素数1〜10、好ましくは1〜6の炭化水素基
である。その具体例としては、メチル基、エチル基、プ
ロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オ
クチル基、2−エチルヘキシル基、デシル基などを例示
することができる。好ましくは、メチル基、エチル基、
プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ヘキシル基で
ある。
び置換基Yがハロゲン原子である場合、それぞれ同じで
も異なっていてもよいが、その具体例としては、フッ
素、塩素、臭素およびヨウ素を例示することができる。
0、好ましくは1〜10の炭化水素基の場合、その具体
例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル
基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基等
のアルキル基;シクロヘキシル基、シクロオクチル基等
のシクロアルキル基;フェニル基、ナフチル基等のアリ
ール基;ビニル基、プロペニル基等のアルケニル基;エ
チニル基、プロピニル基等のアルキニル基;ベンジル
基、フェネチル基等のアリールアルキル基;スチリル
基、シンナミル基等のアリールアルケニル基;トリル
基、キシリル基、メシル基等のアルキルアリール基を挙
げることができる。
水素基である場合、その具体例としては、クロロメチル
基、フルオロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル
基、ジクロロメチル基、ジフルオロメチル基、トリクロ
ロメチル基、トリフルオロメチル基、クロロフェニル基
等を挙げることができる。
基またはアリールアミノ基である場合、その具体例とし
ては、N−メチルアミノ基、N,N−ジメチルアミノ
基、N,N−ジエチルアミノ基;アニリノ基、N,N−
ジフェニルアミノ基等を挙げることができる。
ある場合、その具体例としては、メトキシ基、エトキシ
基、プロポキシ基、ブトキシ基等を挙げることができ
る。
の具体例としては、メチルチオ基、エチルチオ基、プロ
ピルチオ基、ブチルチオ基等を挙げることができる。
−O−Ar−Yp基である場合、その具体例としては、
2−フルオロフェノキシ、3−フルオロフェノキシ、4
−フルオロフェノキシ、2−クロロフェノキシ、3−ク
ロロフェノキシ、4−クロロフェノキシ、2−ブロモフ
ェノキシ、3−ブロモフェノキシ、4−ブロモフェノキ
シ、2−ヨードフェノキシ、3−ヨードフェノキシ、4
−ヨードフェノキシ、2,3−ジフルオロフェノキシ、
2,4−ジフルオロフェノキシ、2,5−ジフルオロフ
ェノキシ、2,6−ジフルオロフェノキシ、3,4−ジ
フルオロフェノキシ、3,5−ジフルオロフェノキシ、
2,3−ジクロロフェノキシ、2,4−ジクロロフェノ
キシ、2,5−ジクロロフェノキシ、2,6−ジクロロ
フェノキシ、3,4−ジクロロフェノキシ、3,5−ジ
クロロフェノキシ、2,3,4−トリフルオロフェノキ
シ、2,3,5−トリフルオロフェノキシ、2,3,6
−トリフルオロフェノキシ、2,4,5−トリフルオロ
フェノキシ、2,4,6−トリフルオロフェノキシ、
3,4,5−トリフルオロフェノキシ、2,3,5,6
−テトラフルオロフェノキシ、ペンタフルオロフェノキ
シ、2−フルオロメチルフェノキシ、3−フルオロメチ
ルフェノキシ、4−フルオロメチルフェノキシ、2−ク
ロロメチルフェノキシ、3−クロロメチルフェノキシ、
4−クロロメチルフェノキシ、2−トリフルオロメチル
フェノキシ、3−トリフルオロメチルフェノキシ、4−
トリフルオロメチルフェノキシ、3,5−ビス(トリフ
ルオロメチル)フェノキシ、2−(2,2,2−トリフ
ルオロエチル)フェノキシ、3−(2,2,2−トリフ
ルオロエチル)フェノキシ、4−(2,2,2−トリフ
ルオロエチル)フェノキシ、2−トリクロロメチルフェ
ノキシ、3−トリクロロメチルフェノキシ、4−トリク
ロロメチルフェノキシ、2−メチルフェノキシ、3−メ
チルフェノキシ、4−メチルフェノキシ、2,3−ジメ
チルフェノキシ、2,4−ジメチルフェノキシ、2,5
−ジメチルフェノキシ、2,6−ジメチルフェノキシ、
3,4−ジメチルフェノキシ、3,5−ジメチルフェノ
キシ、2,3,4−トリメチルフェノキシ、2,3,5
−トリメチルフェノキシ、2,3,6−トリメチルフェ
ノキシ、2,4,5−トリメチルフェノキシ、2,4,
6−トリメチルフェノキシ、3,4,5−トリメチルフ
ェノキシ、ペンタメチルフェノキシ、2−メチル−4−
フルオロフェノキシ、2−クロロ−4−フルオロフェノ
キシ、2−クロロ−4−トリフルオロメチルフェノキ
シ、2−フルオロ−4−トリフルオロメチルフェノキ
シ、2−トリフルオロメチル−4−フルオロフェノキ
シ、2−エチルフェノキシ、3−エチルフェノキシ、4
−エチルフェノキシ、2−イソプロピルフェノキシ、3
−イソプロピルフェノキシ、4−イソプロピルフェノキ
シ、2−第三ブチルフェノキシ、3−第三ブチルフェノ
キシ、4−第三ブチルフェノキシ、3,5−ジ第三ブチ
ルフェノキシ、2−シクロヘキシルフェノキシ、3−シ
クロヘキシルフェノキシ、4−シクロヘキシルフェノキ
シ、1−ナフトキシ、2−ナフトキシ、8−トリフルオ
ロメチル−1−ナフトキシ、2,8−ジメチル−1−ナ
フトキシ、1−第三ブチル−2−ナフトキシ、8−ブロ
モ−2−ナフトキシ、2−フェニルフェノキシ、3−フ
ェニルフェノキシ、4−フェニルフェノキシ、2−ベン
ジルフェノキシ、3−ベンジルフェノキシ、4−ベンジ
ルフェノキシ、2−トリルフェノキシ、3−トリルフェ
ノキシ、4−トリルフェノキシ、2−ビニルフェノキ
シ、3−ビニルフェノキシ、4−ビニルフェノキシ、2
−(2−プロペニル)フェノキシ、3−(2−プロペニ
ル)フェノキシ、4−(2−プロペニル)フェノキシ、
2−メチル−6−(2−プロペニル)フェノキシ、2−
エチニルフェノキシ、3−エチニルフェノキシ、4−エ
チニルフェノキシ、2−メトキシフェノキシ、3−メト
キシフェノキシ、4−メトキシフェノキシ、2−第三ブ
トキシフェノキシ、3−第三ブトキシフェノキシ、4−
第三ブトキシフェノキシ、2−フェノキシフェノキシ、
3−フェノキシフェノキシ、4−フェノキシフェノキ
シ、2−ホルミルフェノキシ、3−ホルミルフェノキ
シ、4−ホルミルフェノキシ、2−アセチルフェノキ
シ、3−アセチルフェノキシ、4−アセチルフェノキ
シ、2−ベンゾイルフェノキシ、3−ベンゾイルフェノ
キシ、4−ベンゾイルフェノキシ、2−シアノフェノキ
シ、3−シアノフェノキシ、4−シアノフェノキシ、2
−ニトロフェノキシ、3−ニトロフェノキシ、4−ニト
ロフェノキシ、2−アニリノフェノキシ、3−アニリノ
フェノキシ、4−アニリノフェノキシ、2−ジメチルア
ミノフェノキシ、3−ジメチルアミノフェノキシ、4−
ジメチルアミノフェノキシ、2−ジメチルアミノメチル
フェノキシ、3−ジメチルアミノメチルフェノキシ、4
−ジメチルアミノメチルフェノキシ等が挙げられる。
る場合、その具体例としては、2−メチルチオフェノキ
シ、3−メチルチオフェノキシ、4−メチルチオフェノ
キシ、2−第三ブチルチオフェノキシ、3−第三ブチル
チオフェノキシ、4−第三ブチルチオフェノキシ、2−
フルオロチオフェノキシ、3−フルオロチオフェノキ
シ、4−フルオロチオフェノキシ、2−クロロチオフェ
ノキシ、3−クロロチオフェノキシ、4−クロロチオフ
ェノキシ、2−トリフルオロメチルチオフェノキシ、3
−トリフルオロメチルチオフェノキシ、4−トリフルオ
ロメチルチオフェノキシ、2−メトキシチオフェノキ
シ、3−メトキシチオフェノキシ、4−メトキシチオフ
ェノキシ、2−シアノチオフェノキシ、3−シアノチオ
フェノキシ、4−シアノチオフェノキシ、2−ニトロチ
オフェノキシ、3−ニトロチオフェノキシ、4−ニトロ
チオフェノキシ、2−アニリノチオフェノキシ、3−ア
ニリノチオフェノキシ、4−アニリノチオフェノキシ、
2−ジメチルアミノチオフェノキシ、3−ジメチルアミ
ノチオフェノキシ、4−ジメチルアミノチオフェノキ
シ、2−ジメチルアミノメチルチオフェノキシ、3−ジ
メチルアミノメチルチオフェノキシ、4−ジメチルアミ
ノメチルチオフェノキシ等が挙げられる。
(A)の具体例としては、メチレン(シクロペンタジエ
ニル)(テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニ
ウムジクロリド、メチレン(2−メチルシクロペンタジ
エニル)(テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコ
ニウムジクロリド、メチレン(3−メチルシクロペンタ
ジエニル)(テトラメチルシクロペンタジエニル)ジル
コニウムジクロリド、メチレン(シクロペンタジエニ
ル)(2,3,5−トリメチルシクロペンタジエニル)
ジルコニウムジクロリド、メチレン(シクロペンタジエ
ニル)(2,3,4−トリメチルシクロペンタジエニ
ル)ジルコニウムジクロリド、メチレン(2−メチルシ
クロペンタジエニル)(2,3,4−トリメチルシクロ
ペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、メチレン
(3−メチルシクロペンタジエニル)(2,3,5−ト
リメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリ
ド、メチレン(2−メチルシクロペンタジエニル)
(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウ
ムジクロリド、メチレン(3−メチルシクロペンタジエ
ニル)(2,4−ジメチルシクロペンタジエニル)ジル
コニウムジクロリド、メチレン(2−メチルシクロペン
タジエニル)(2,5−ジメチルシクロペンタジエニ
ル)ジルコニウムジクロリド、メチレン(2−メチルシ
クロペンタジエニル)(2,3,5−トリメチルシクロ
ペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、メチレン
(3−メチルシクロペンタジエニル)(2,3,4−ト
リメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリ
ド、メチレン(2−メチルシクロペンタジエニル)
(2,4−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウ
ムジクロリド、メチレン(2−メチルシクロペンタジエ
ニル)(3,4−ジメチルシクロペンタジエニル)ジル
コニウムジクロリド、メチレン(3−メチルシクロペン
タジエニル)(2,3−ジメチルシクロペンタジエニ
ル)ジルコニウムジクロリド、メチレン(3−メチルシ
クロペンタジエニル)(2,5−ジメチルシクロペンタ
ジエニル)ジルコニウムジクロリド、メチレン(3−メ
チルシクロペンタジエニル)(3,4−ジメチルシクロ
ペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、メチレン
(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)(2,3,
5−トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジ
クロリド、メチレン(2,4−ジメチルシクロペンタジ
エニル)(2,3,5−トリメチルシクロペンタジエニ
ル)ジルコニウムジクロリド、メチレン(2,3−ジメ
チルシクロペンタジエニル)(2,3,4−トリメチル
シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、メチ
レン(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)(テト
ラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリ
ド、メチレン(2,4−ジメチルシクロペンタジエニ
ル)(テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウ
ムジクロリド、メチレン(2,5−ジメチルシクロペン
タジエニル)(テトラメチルシクロペンタジエニル)ジ
ルコニウムジクロリド、メチレン(3,4−ジメチルシ
クロペンタジエニル)(テトラメチルシクロペンタジエ
ニル)ジルコニウムジクロリド、メチレン(2,4−ジ
メチルシクロペンタジエニル)(2,3,4−トリメチ
ルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、メ
チレン(2,5−ジメチルシクロペンタジエニル)
(2,3,4−トリメチルシクロペンタジエニル)ジル
コニウムジクロリド、メチレン(2,5−ジメチルシク
ロペンタジエニル)(2,3,5−トリメチルシクロペ
ンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、メチレン
(3,4−ジメチルシクロペンタジエニル)(2,3,
4−トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジ
クロリド、メチレン(3,4−ジメチルシクロペンタジ
エニル)(2,3,5−トリメチルシクロペンタジエニ
ル)ジルコニウムジクロリド、メチレン(3−エチルシ
クロペンタジエニル)(テトラメチルシクロペンタジエ
ニル)ジルコニウムジクロリド、メチレン(シクロペン
タジエニル)(テトラメチルシクロペンタジエニル)ビ
ス(2−フルオロフェノキシ)ジルコニウム、メチレン
(3−メチルシクロペンタジエニル)(テトラメチルシ
クロペンタジエニル)ビス(2−フルオロフェノキシ)
ジルコニウム、メチレン(シクロペンタジエニル)(テ
トラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチ
ル、メチレン(シクロペンタジエニル)(テトラメチル
シクロペンタジエニル)ジルコニウムジフェニル、メチ
レン(シクロペンタジエニル)(テトラメチルシクロペ
ンタジエニル)ビス(2−トリフルオロメチルフェノキ
シ)ジルコニウム、メチレン(シクロペンタジエニル)
(テトラメチルシクロペンタジエニル)ビス(2−メチ
ル−4−フルオロフェノキシ)ジルコニウム、メチレン
(シクロペンタジエニル)(テトラメチルシクロペンタ
ジエニル)ジルコニウムジメトキシド、メチレン(シク
ロペンタジエニル)(テトラメチルシクロペンタジエニ
ル)ジルコニウムジフェノキシド、メチレン(3−メチ
ルシクロペンタジエニル)(テトラメチルシクロペンタ
ジエニル)ジルコニウムジチオフェノキシド、メチレン
(3−メチルシクロペンタジエニル)(テトラメチルシ
クロペンタジエニル)ビス(4−シアノフェノキシ)ジ
ルコニウム、メチレン(2−n−ブチルシクロペンタジ
エニル)(テトラメチルシクロペンタジエニル)ビス
(2−トリフルオロメチルフェノキシ)ジルコニウム等
を挙げることができる。また、さらに、以上示したジル
コニウム化合物において、その遷移金属原子であるジル
コニウム原子をハフニウム原子に置き換えた、それぞれ
のジルコニウム化合物に対応するハフニウム化合物も同
様に使用することができる。
成するもう一つの成分であるアルミノキサン(B)は、
下記一般式[3]で示される。
ル基を、またrは4〜100、好ましくは8〜20の数
を表す。R1の具体例としては、メチル基、エチル基、
プロピル基、およびイソブチル基が挙げられる。なお、
アルミノキサン(B)の中の、R1は、異なるアルキル
基を含んでいてもよい。好ましいアルミノキサンは、一
般式[3]中のR1の全部または大部分がメチル基であ
るアルミノキサン、すなわちメチルアルミノキサンであ
る。このようなアルミノキサン(B)は、一般に分子量
が200〜10000であり、その構造は線状構造のも
のはもちろん、両末端が結合し環状となった化合物も使
用できる。
の各種方法が使用できる。例えば、炭化水素溶媒にトリ
アルキルアルミニウムを溶解させ、トリアルキルアルミ
ニウムに対して当量の水を徐々に加えて加水分解する方
法、炭化水素溶媒に硫酸銅水和物や硫酸アルミ水和物を
懸濁させ、この懸濁液中の該水和物結晶水に対して1か
ら3倍当量のトリアルキルアルミニウムを接触させてト
リアルキルアルミニウムをゆっくりと加水分解する方
法、あるいは炭化水素溶媒に懸濁した未脱水シリカゲル
の吸着水に対して1から3倍当量のトリアルキルアルミ
ニウムを接触させてトリアルキルアルミニウムをゆっく
りと加水分解する方法等で合成することができる。
のままで使用してもよいが、場合によっては担体上に担
持して用いてもよい。担体としては、シリカ、アルミ
ナ、塩化マグネシウム等の無機化合物、あるいはポリエ
チレン、ポリプロピレン等の有機高分子化合物を挙げる
ことができる。
フィンとの共重合は、上記メタロセン化合物(A)とア
ルミノキサン(B)からなる触媒によって引き起こさ
れ、この触媒は通常両成分を接触させることによって生
成される。上記両成分を接触させる方法としては、任意
の方法が採用できる。すなわち、適当な溶媒中でメタロ
セン化合物(A)とアルミノキサン(B)を予め混合し
た溶液として重合系へ供給してもよいし、重合系へメタ
ロセン化合物(A)とアルミノキサン(B)、あるいは
それらをモノマーまたは適当な溶媒に溶かした溶液を同
時または別々に供給して重合系内で接触させてもよい。
メタロセン化合物(A)の使用量は、重合反応系内の遷
移金属濃度として、好ましくは10-6〜1グラム原子/
リットル、特に好ましくは10-5〜10-1グラム原子/
リットルの範囲である。また、アルミノキサン(B)の
使用量は、重合反応系内のアルミニウム原子の濃度とし
て、好ましくは10-4〜10グラム原子/リットル、特
に好ましくは10-3〜1グラム原子/リットルの範囲で
ある。また、本発明の方法で使用される触媒において、
重合反応系内のメタロセン化合物(A)に対するアルミ
ノキサン(B)の割合は、メタロセン化合物(A)1モ
ルに対するアルミノキサン(B)中のアルミニウム原子
の比として、通常1〜107、好ましくは10〜105の
範囲である。
続式の、気相重合法、塊状重合法、適当な溶媒を使用し
ての溶液重合法あるいはスラリー重合法等のいずれの重
合法も採用することができる。溶媒を使用する場合は、
一般に不活性炭化水素溶媒が使用されるが、重合に使用
するモノマーである環状オレフィン自身を溶媒として用
いてもよい。不活性炭化水素溶媒としては、例えばブタ
ン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカ
リン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、メチルシク
ロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、
ジメチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素;ベンゼ
ン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;ナフサ、
灯油、軽油等の石油留分等を用いることができる。
0〜250℃、好ましくは−50〜200℃であり、ま
た圧力は一般に10MPa以下、好ましくは常圧〜5M
Paである。
ィン系共重合体は、α−オレフィンに由来する繰り返し
単位が5〜99モル%、好ましくは15〜95モル%、
特に好ましくは30〜90モル%の範囲であり、環状オ
レフィンに由来する繰り返し単位が1〜95モル%、好
ましくは5〜85モル%、特に好ましくは10〜70モ
ル%の範囲である。α−オレフィンに由来する繰り返し
単位および環状オレフィンに由来する繰り返し単位はラ
ンダムに配列した実質上線状のオレフィン系ランダム共
重合体を形成している。本発明の方法によれば実質上線
状で、ゲル状架橋構造を有していない環状オレフィン系
共重合体が製造できるが、かかる事実は、得られた環状
オレフィン系共重合体が135℃のデカリン中に完全に
溶解することにより確認できる。
オレフィン系共重合体の分子量は、一般にゲルパーミエ
イションクロマトグラフィー(GPC)によって測定し
た重量平均分子量Mwが500〜2,000,000、
特に1,000〜1,000,000の範囲であり、数
平均分子量Mnが300〜1,000,000、特に5
00〜500,000の範囲である。そして、本発明の
方法により製造される環状オレフィン系共重合体は、分
子量分布の指標である、Mw/Mnの値が好ましくは
1.5〜4.5、特に1.8〜3.5である特徴を有す
る。なお、Mw/Mn値が例えば5以上のようになる
と、環状オレフィン系共重合体を例えば光学材料用途に
使用しようとする場合、機械的強度が低下し、また均一
な成型品とならないことがある。かくして、本発明の環
状オレフィン系共重合体は分子量分布が狭い上に、モノ
マーの組成分布が均一であるため、耐熱性や機械的特性
に優れている。
環状オレフィンを共重合させて環状オレフィン共重合体
を製造する場合、α−オレフィン及び環状オレフィンは
それぞれ単独で共重合してもよく、またその一方又は両
方を複数使用してもよい。更に、必要により、α−オレ
フィン及び環状オレフィンに加えてこれ以外の別の単量
体を添加し、共重合させることもできる。
ィン系共重合体は耐熱性や機械的特性に優れているた
め、各種用途に利用できる。具体的には、低分子量体は
静電複写用トナー、ホットメルト接着剤、セラミックバ
インダー、フォトレジスト用基材などの分野に、また高
分子量体は光学レンズ、光ディスク、光ファイバーなど
の光学分野、電子レンジ用品、液晶表示用基盤、プリン
ト基盤、透明導電性フィルムなどの電気分野、注射器、
ピペット、アニマルゲージなどの医療、化学分野など種
々の分野に利用できる。
るが、本発明は以下に示す実施例により限定されるもの
ではない。なお、実施例中において、共重合体組成(モ
ル%)は13C−NMR(400MHz、温度:室温、溶
媒:重水素化ベンゼン)により、また重量平均分子量
(Mw)、数平均分子量(Mn)、および分子量分布
(Mw/Mn)は高温ゲルパーミエーションクロマトグ
ラフィー(GPC)法により、温度135℃、溶媒1,
2,4−トリクロロベンゼンの条件で測定し求めた。ま
た、参考例に示すメタロセン化合物の合成反応は、すべ
て不活性ガス雰囲気下で行い、反応溶媒はあらかじめ乾
燥したものを使用した。
ロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドの合成 300mlのガラス製反応容器中で、1,2,3,4,
5−ペンタメチルシクロペンタジエン1.09gをヘキ
サン100mlに溶かした後、第三ブチルリチウムの
1.0mol/lジエチルエーテル溶液8mlを−78
℃で1時間かけて滴下した。次いで、1時間かけて室温
まで昇温し、室温でさらに12時間攪拌した。これに
1,2−ジメトキシエタン100mlを加え、−15℃
に冷却した後、ヘキサフルオロ燐酸トリフェニルカルベ
ニウム3.8gを加えた。反応液を室温まで昇温し、
2.5時間室温で反応後、水を加え反応を停止した。続
いて有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥後、減圧下にて
溶媒を留去して得られた油状成分をカラムクロマトグラ
フィー(中性アルミナ/ヘキサン)により精製し、1,
2,3,4−テトラメチルフルベン0.75gを橙色油
状物として得た。次にジシクロペンタジエンを熱分解し
て得たシクロペンタジエン0.5gを200mlのガラ
ス製フラスコでテトラヒドロフラン100mlに溶か
し、n−ブチルリチウムの1.6ml/lヘキサン溶液
5mlを−78℃で1時間をかけて滴下した。次いで、
1時間かけて室温まで昇温し、室温でさらに3時間攪拌
した。この溶液を再び−78℃まで冷却し、先に得た
1,2,3,4−テトラメチルフルベン0.75gを−
78℃で滴下した。1時間かけて室温まで昇温し、室温
でさらに12時間攪拌した。この溶液に水を加え反応を
停止した後、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥後、減
圧下にて溶媒を留去して得られた油状成分をカラムクロ
マトグラフィー(中性アルミナ/ヘキサン)により精製
し、シクロペンタジエニル(2,3,4,5−テトラメ
チルシクロペンタジエニル)メタン0.84gを得た。
このシクロペンタジエニル(2,3,4,5−テトラメ
チルシクロペンタジエニル)メタン0.84gを、10
0mlのガラス製反応器中でジエチルエーテル50ml
に溶かした後、n−ブチルリチウムの1.6mol/l
ヘキサン溶液2.7mlを−78℃で1時間かけて滴下
した。次いで、1時間かけて室温まで昇温し、室温でさ
らに12時間攪拌した。この溶液に20mlのヘキサン
で懸濁させた四塩化ジルコニウム0.97gを−78℃
で加え、1時間をかけて室温まで昇温し、室温でさらに
12時間攪拌した。続いて、生成した沈殿(LiCl)
を濾過により除き、濾液から溶媒を減圧留去して得られ
た固形分をヘキサンで抽出した。溶媒を減圧留去し、得
られた粗生成物をさらに溶媒から再結晶させることによ
り、目的物であるメチレン(シクロペンタジエニル)
(テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジ
クロリド1.2gを黄緑色結晶として得た。
メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド
の合成 300mlのガラス製反応容器で、1,2,3,4,5
−ペンタメチルシクロペンタジエン0.95gをヘキサ
ン100mlに溶かした後、第三ブチルリチウムの1.
0mol/lジエチルエーテル溶液7mlを−78℃で
1時間かけて滴下した。次いで1時間かけて室温まで昇
温し、室温でさらに12時間攪拌した。これに1,2−
ジメトキシエタン100mlを加え、−15℃に冷却し
た後、ヘキサフルオロ燐酸トリフェニルカルベニウム
3.3gを加えた。反応液を室温まで昇温し、2.5時
間室温で反応後、水を加え反応を停止した。続いて有機
層を無水硫酸ナトリウムで乾燥後、減圧下にて溶媒を留
去して得られた油状成分をカラムクロマトグラフィー
(中性アルミナ/ヘキサン)により精製し、1,2,
3,4−テトラメチルフルベン0.61gを橙色油状物
として得た。次にメチルシクロペンタジエンダイマーを
熱分解して得たメチルシクロペンタジエン0.44gを
200mlのガラス製フラスコでテトラヒドロフラン1
00mlに溶かし、n−ブチルリチウムの1.6ml/
lヘキサン溶液3.5mlを−78℃で1時間かけて滴
下した。次いで1時間かけて室温まで昇温し、室温でさ
らに3時間攪拌した。この溶液を再び−78℃まで冷却
し、先に得た1,2,3,4−テトラメチルフルベン
0.61gを−78℃で滴下した。1時間かけて室温ま
で昇温し、室温でさらに12時間攪拌した。この溶液に
水を加え反応を停止した後、有機層を無水硫酸ナトリウ
ムで乾燥後、減圧下にて溶媒を留去して得られた油状成
分をカラムクロマトグラフィー(中性アルミナ/ヘキサ
ン)により精製し、3−メチルシクロペンタジエニル
(2,3,4,5−テトラメチルシクロペンタジエニ
ル)メタン0.83gを得た。この3−メチルシクロペ
ンタジエニル(2,3,4,5−テトラメチルシクロペ
ンタジエニル)メタン0.83gを、100mlのガラ
ス製反応器中でジエチルエーテル50mlに溶かした
後、n−ブチルリチウムの1.6mol/lヘキサン溶
液2.5mlを−78℃で1時間かけて滴下した。次い
で1時間をかけて室温まで昇温し、室温でさらに12時
間攪拌した。この溶液に20mlのヘキサンで懸濁させ
た四塩化ジルコニウム0.9gを−78℃で加え、1時
間かけて室温まで昇温し、室温でさらに12時間攪拌し
た。続いて生成した沈殿(LiCl)を濾過により除
き、濾液から溶媒を減圧留去し、得られた固形分をヘキ
サンで抽出した。溶媒を減圧留去し、得られた粗生成物
をさらに溶媒から再結晶させることにより、目的物であ
るメチレン(3−メチルシクロペンタジエニル)(テト
ラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリ
ド1.1gを黄緑色結晶として得た。
製したトルエン80ml、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(以下、DMONと略称する。)24.0g
(150mmol)およびメチルアルモキサンのトルエ
ン溶液(東ソーアクゾ社製MMAO、Al基準の濃度
1.87mol/l)3.2mlを仕込み、加熱撹拌し
て60℃の均一溶液とした。次いで参考例1で得たメチ
レン(シクロペンタジエニル)(テトラメチルシクロペ
ンタジエニル)ジルコニウムジクロリドのトルエン溶液
をZrに換算して1.0μmol加え、エチレンにより
系内の圧力を0.294MPaに維持して60℃で30
分撹拌を続けた。重合終了後、反応混合液を塩酸−メタ
ノール中に投入し、析出した白色固体を濾別した。得ら
れた白色固体をアセトンで洗浄後、減圧乾燥し、エチレ
ン−DMON共重合体4.39gを得た。触媒活性は4
8.1kgポリマー/gZrであり、該共重合体中のD
MON成分の含有量は43.3モル%と高い値を示し
た。また、GPC測定によるMwおよびMw/Mnはそ
れぞれ132,000および2.8であった。
(3−メチルシクロペンタジエニル)(テトラメチルシ
クロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドを用いた
以外は実施例1と同様に共重合反応を行い、エチレン−
DMON共重合体3.85gを得た。触媒活性は42.
2kgポリマー/gZrであり、該共重合体中ジシクロ
ペンタジエン成分の含有量は37.7モル%と高い値を
示した。また、GPC測定によるMwおよびMw/Mn
はそれぞれ166,000および3.1であった。
ンデニルジルコニウムジクロリドに変えた以外は実施例
1と同様に共重合反応を行い、エチレン−DMON共重
合体1.82gを得た。触媒活性は20.0kgポリマ
ー/gZrであり、上記実施例に比べ、触媒活性は低い
ものであった。該共重合体中のDMON成分の含有量を
求めるべく、オルソジクロロベンゼンへの溶解を試みた
が、該共重合体は完全には溶解せず、一部膨潤するポリ
マーが認められた。
ン(フルオレニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニ
ウムジクロリドに変えた以外は実施例1と同様に共重合
反応を行い、エチレン−DMON共重合体0.33gを
得た。共重合体の大部分は撹拌翼に糸状で付着してい
た。また触媒活性は3.7kgポリマー/gZrと極め
て低いものであった。該共重合体はオルソジクロロベン
ゼンおよびトリクロロベンゼンに不溶であり、DMON
含有量の測定およびGPC測定は出来なかった。
ン(シクロペンタジエニル)(メチルシクロペンタジエ
ニル)ジルコニウムジクロリドに変えた以外は実施例1
と同様に共重合反応を行い、エチレン−DMON共重合
体0.91gを得た。触媒活性は10.0kgポリマー
/gZrであり、共重合体中DMON成分の含有量は3
5.2モル%であった。実施例1に比べ、DMON含有
量の値は実施例1程度に高いが、触媒活性は極めて低い
ものであった。
加量をノルボルネンおよび2.8g(30mmol)に
変えた以外は実施例1と同様に共重合反応を行い、エチ
レン−ノルボルネン共重合体3.06gを得た。触媒活
性は33.6kgポリマー/gZrであり、該共重合体
中ノルボルネン成分の含有量は32.4モル%と高い値
を示した。また、GPC測定によるMwおよびMw/M
nはそれぞれ171,000および3.4であった。
ン(フルオレニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニ
ウムジクロリドに変えた以外は実施例3と同様に共重合
反応を行い、エチレン−ノルボルネン共重合体0.99
gを得たが、大部分のポリマーは撹拌翼に膨潤した状態
で付着していた。触媒活性は10.8kgポリマー/g
Zrであり、上記実施例3に比べ、触媒活性は低いもの
であった。該共重合体中のノルボルネン成分の含有量を
求めるべく、オルソジクロロベンゼンへの溶解を試みた
が、該共重合体は完全には溶解せず、一部膨潤するポリ
マーが認められた。従って、13C−NMRおよびGPC
の測定はできなかった。
溶媒不溶性の重合体成分が生成せず、重合活性に優れる
とともに、環状オレフィンの共重合効率が高く、かつ分
子量分布が狭いという特性を同時に満足する触媒を使用
する環状オレフィン系共重合体の製造方法が提供され
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 α−オレフィンと環状オレフィンとを共
重合させて環状オレフィン系共重合体を製造する方法に
おいて、触媒として下記一般式[1] H2C(R′mCp)(R″nCp)MX2 ・・・・[1] 〔式中、Mはジルコニウム原子またはハフニウム原子で
あり、Cpはシクロペンタジエニル骨格を有する基であ
り、R′およびR″は炭素数1〜10の炭化水素基であ
り、Xは、それぞれ2個が同じでも異なっていてもよ
く、ハロゲン原子、水素原子、炭素数1〜20の炭化水
素基、ハロゲン化炭化水素基、アルキルアミノ基、アリ
ールアミノ基、アルコキシ基、一般式−O−Ar−Yp
(ここで、Arは芳香族環を表し、Yはハロゲン原子、
水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、ハロゲン化炭
化水素基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、シアノ
基、ニトロ基であり、pは1〜5の整数を表す。)で表
されるアリールオキシ基、チオアルキル基、または一般
式−S−Ar−Yp(ここで、Ar、Yおよびpは上記
と同一の意味を表す。)で表されるチオアリール基であ
り、そしてmおよびnは0〜4の整数であり、mとnは
等しくなく、m+nは3〜6の整数である。〕で表され
るメタロセン化合物(A)とアルミノキサン(B)とを
含む触媒を用いることを特徴とする、環状オレフィン系
共重合体の製造方法。 - 【請求項2】 前記環状オレフィンが、一般式[2] 【化1】 (式中、R1〜R12は水素原子、ハロゲン原子および炭
素数1〜20の炭化水素基からなる群から選択される置
換基を示すが、ただし、R5とR7はそれぞれ結合してい
る炭素原子と一緒になって環を形成してもよく、そして
qは0以上の整数を示す。)で表される化合物であるこ
とを特徴とする請求項1記載の環状オレフィン系共重合
体の製造方法。 - 【請求項3】 前記環状オレフィン系共重合体が、α−
オレフィンに由来する繰り返し単位が5〜99モル%、
環状オレフィンに由来する繰り返し単位が1〜95モル
%の範囲であり、かつ重量平均分子量(Mw)/数平均
分子量(Mn)が1.5〜4.5であることを特徴とす
る請求項1または2に記載の環状オレフィン系共重合体
の製造方法。 - 【請求項4】 前記触媒中のメタロセン化合物(A)に
対するアルミノキサン(B)の割合が、重合反応系内に
おいてメタロセン化合物(A)1モルに対してアルミノ
キサン(B)中のアルミニウム原子の比が1〜107の
範囲にあることを特徴とする請求項1〜4に記載のいず
れか1つに記載の環状オレフィン系共重合体の製造方
法。 - 【請求項5】 α−オレフィンがエチレンであることを
特徴とする請求項1〜4に記載のいずれか1つに記載の
環状オレフィン系共重合体の製造方法。
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