JPH07504934A - 制御されたタクチシティーのポリ‐α‐オレフィン製造用イオン触媒 - Google Patents

制御されたタクチシティーのポリ‐α‐オレフィン製造用イオン触媒

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JPH07504934A JP5516664A JP51666493A JPH07504934A JP H07504934 A JPH07504934 A JP H07504934A JP 5516664 A JP5516664 A JP 5516664A JP 51666493 A JP51666493 A JP 51666493A JP H07504934 A JPH07504934 A JP H07504934A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 制御されたタクチシティーのポリ−α−オレフィン製造用イオン触媒本発明は、 タクチシティー、分子量及び分子量分布において改良された制御をさせる、ポリ −α−オレフィン樹脂の製造をするためのイオン触媒方法に関する。
そのようなポリ−α−オレフィンは、特定の構造を有するシクロペンタジェニル 4族金属化合物(以下、「メタロセン」という)と、メタロセンの非シクロペン タジェニル配位子と反応することができるカチオンと、メタロセンと前記活性剤 成分との反応時に生じるメタロセンカチオンと相溶性であり、配位結合しないア ニオンを含む活性剤化合物とのイオン反応生成物を含む触媒系の存在下でのa− オレフィンモノマーの重合により望ましいタクチック配置に製造される。メタロ セン及び活性剤成分の好適な選択によって、その触媒系により、末端基官能性を 有する望ましい重量平均分子量(Mw)のポリ−α−オレフィン製造を意図した ようにすることができ、アイソタクチック、シンジオタクチック又はヘミイソタ クチック配置のようなタクチシティーの型及び量を選択することができる。
発明の背景 α−オレフィンモノマーから成るポリマーは、ポリマー主鎖からぶら下がったハ イドロカルビル(hydrocarbyl)基を有する。ポリマー主鎖に関して 、ぶら下がりハイドロカルビル基は、アタクチック、アイソタクチック又はシン ジオタクチック側基配置と呼ばれる異なる立体化学的配置に配置され得る。
ポリオレフィン分子のタクチシティーの程度及び型は、そのようなポリマー分子 から成る樹脂が示す物理的特性の臨界的決定因子である。樹脂が示す物理的特性 の他の臨界的決定因子は、モノマーとコモノマーの型と相対濃度、樹脂バルク( bulk)から成るポリマー分子の重量平均分子量(Mw)、その樹脂の分子量 分布及び組成分布である。
工業的見地から重要なことは、触媒系が、タクチシティー、重量平均分子量及び 分子量分布に関する特性の望ましい組み合わせを有するポリ−α−オレフィン樹 脂を製造する生産速度である。
ポリ−α−オレフィンの重量平均分子量は、そのポリマーが置かれ得る実際の用 途の重要な物理特性決定因子である。高強度および低クリープを必要とする最終 用途には、その樹脂のM は一般的に100.000を超えなくてはならない。
さらにそのような高強度の用途には、ポリ−α−オレフィン樹脂は一般的に高度 の結晶度を有さなくてはならない。ポリ−α−オレフィンが得ることができる結 晶度は、ポリマー分子主鎖にぶら下がるヒドロカルビル基の立体化学的な規則性 、すなわちポリマーのタクチシティーにより主に決定される。
ポリ−α−オレフィンにおけるタクチシティーの5つの型は、アタクチック、ノ ーマルアイソタクチック、アイソタクチックステレオブロック、シンジオタクチ ック及びヘミアイソタクチックと記載されていた。ポリプロピレンの場合に、こ れらすべてのタクチシティー配置が主に示されてきたが、α−オレフィン、環状 オレフィン又は内部オレフィンのいずれから成るポリマーにとって理論的には各 々が等しく可能である。
上記のタクチシティー物質のいずれかに対して、樹脂の最終的特性及び特定の用 途に対するその適合性は、タクチシティー(立体規則性)の型、融点、平均分子 量、分子量分布、モノマーとコモノマーの型と量、序列分布及び、頭部基及び末 端基官能性の存在又は不存在に依存する。従って、そのその立体規則的なポリ− α−オレフィン樹脂を製造する触媒系は、M、MWD1タクチシティーの型及び レベル及びコモノマー選択に関して望ましくは多用性であるべきである。さらに 触媒系は、オレフィン性不飽和のような頭部及び/又は末端基官能性を有する又 は有さないそれらのポリマーを製造することができるべきである。なおさらに、 そのような触媒系は、工業的に実際的な制約として認容できる生産速度でその樹 脂を生産できなければならない。最も好ましくは、その触媒系は、望ましい最終 用途において樹脂にとって認容できる量まで触媒残渣を除去するためのその後の 処理を必要としない樹脂生成物をその生産速度で供給するものでなくてはならな い。最終的に、工業的触媒系の重要な特徴は、種々の方法及び条件への適合性で ある。
アイソタクチックポリマーの製造用の従来のチタン系チーグラー・ナツタ触媒は 、本技術分野でよく知られている。それらの工業的触媒は、高度に結晶性で高分 子量の物質の製造によく適合する。しかし、その触媒系は、分子量、分子量分布 及びタクチシティー制御に関して限界がある。それらの従来の触媒がいくつかの タイプの活性部位を有する事実により共重合における組成分布を制御する能力が 制限される。
アイソタクチックポリオレフィンを製造する触媒は、米国特許第4.794.0 96号にも開示されている。米国特許第4.794.096号には、オレフィン をアイソタクチックポリオレフィン形に重合すると報告されており、アルモキサ ン助触媒により活性化されるキラルの立体的に固定されたメタロセン触媒が開示 されている。立体規則的に重合すると報告されている、アルモキサンにより助触 媒され、立体規則的に重合すると報告されているメタロセン構造は、エチレン− 架橋ビス(テトラヒドロインデニル)チタン及びジルコニウム(IV)触媒であ る。ワイルド(ifld)らによるJ、 、Or anomet、 Chew、 、232.233−247頁(1982年)及びその後のニーエン(Even) 及びカミンスキー(Kaminsky)らにより、立体規則的にα−オレフィン を重合することが報告されている。さらに、西独特許出願公開第3443087 号(1986年)に例証を与えることな(、そのような立体的に固定された(s tereorigid)メタロセンの架橋の長さはC1乃至C4炭化水素であり 得て、メタロセン環は、単環又は二環状であるが不斉でなければならないと報告 されている。
メタロセン−アルモキサン触媒は、工業的用途には十分に生産性を有するには、 一般にアルモキサン助触媒を高含量必要とする。従って、メタロセン−アルモキ サンにより製造されたアイソタクチックポリ−α−オレフィン樹脂は一般的に、 望ましい触媒残渣量より高い量を含有する。ジルコニウム類似物よりも高い重量 平均分子量を有するポリマーを生じるハフニウム系は、アルモキサンが高濃度で あっても非常に低い活性を有する。
シンジオタクチックポリオレフィンは、ナツタ(Natta)らにより米国特許 第3、528.455号において最初に開示された。報告されているように、ナ ツタは、三塩化チタン及び−塩化ジエチルアルミニウムから製造された触媒を用 いてシンジオタクチックポリプロピレンを得た。その後のナツタらが取得した米 国特許第3、305.538号には、バナジウムトリアセチルアセトナート又は ハロゲン化バナジウム化合物を有機アルミニウム化合物と組み合わせてシンジオ タクチックポリプロピレンの製造用に用いることが開示されている。
その後には、アルモキサンで助触媒化された又は活性化された、その自然状態に おいてメタロセンの遷移金属に中心があるキラリティーを有するメタロセンから アイソタクチックポリマーを製造する方法が、ニーエン、J、^、によるJ。
^mer、 Chant、 Soc、、106巻、6355頁(191114年 )及びカミンスキー、W、らによるAn ew 、 Chew、 Int、 E d、 En 、、24巻、507−508頁(1985年)に報告されている。
米国特許第4.892.851号には、アルモキサンで助触媒される場合にシン ジオタクチックポリプロピレンの生成ができる、少なくとも2つの異なる置換が されたシクロペンタジェニル環配位子有する架橋されたメタロセンから成る触媒 系が記載されている。そのような触媒系を用いて十分な生産量を得るための工業 的な生産において、アルモキサンの量は望ましいほどには高くなく、その結果、 そうして生産された樹脂における触媒残渣の量は望ましくない。
すべてのメチルアルモキサン/メタロセン触媒系において、ポリマーの特性(重 量平均分子量、分子量分布、タクチシティー型、コモノマーの組み込み等)は、 メタロセン前駆体の構造への修飾によるか又は作業条件(温度、圧力、濃度)の 調整によって制御される。一般的には、作業条件の調整は、タクチシティーレベ ル、重量平均分子量及びコモノマー含量を個々に制御しない。水素ガスのような 連鎖移動剤の反応器への添加により、タクチシティーに影響を与えずに低分子量 生成物が生成されるが、得られるポリマーは不飽和末端基を有さない。末端基の 官能性は、しばしば低分子量ポリマーの用途において重要な特徴である。これら の制限が与えられているので、所望の物質の全範囲を得るために、異なる置換が されたメタロセンの広範囲の前駆体を製造しなければならない。
イオン活性化された触媒系は、アルモキサン活性化系が遭遇する困難を最小にす るか避けるのに、より望ましくなっている。イオン他活性剤に関する最初の種々 の刊行物は、ターナ−(Turner)らによる欧州特許出願公開(E P A )第277、004号及び欧州特許出願公開第277、003号である。欧州特 許出願公開第277、004号及び欧州特許出願公開第277、003号には、 ポリプロピレンを含むポリオレフィンのホモポリマー又はコポリマーの製造用の ビスシクロペンタジニルメタロセン触媒が記載されている。
PCT特許出願、W092105208には、シンジオタクチックポリプロピレ ンの製造に有用なイオン活性化部分、ビスシクロペンタジェニルが記載されてい る。ダウ争コーポレーションは、ポリオレフィンの製造に有用な、モノシクロペ ンタジェニル、イオン活性化部分について記載されたいくつかの刊行物を有する が、それらの刊行物が示しているのは、ポリエチレンに対するものであり、立体 規則的なポリプロピレン又は立体規則性を存するポリマーに対するものではない 。
結晶性ポリ−α−オレフィンを製造することができる、アルモキサンにより活性 化された又はイオン活性化されたメタロセン触媒系の生成に必要な架橋されたビ ス(シクロペンタジェニル)メタロセン錯体の合成における困難性及び実際的な 制限を考慮すると、特定のメタロセン触媒の生成物能力を広げる新しい活性化方 法を開発することが望ましい。
発明の概略 本発明は、立体規則性のポリオレフィンの製造用、特に種々の分子量、分子量分 布、立体規則性及び末端基官能性を有する制御されたタクチシティーのポリ−α −オレフィンの製造に有用な高度に多用性である方法及び触媒系を包含する。
その方法は、適する溶媒中のα−オレフィンモノマー及びコモノマーを約−10 ℃乃至約300℃の温度でイオン触媒と接触させ、ポリマーを生成させることを 含む。
イオン触媒は、1つ以上の非配位アニオンによって電気化学的につりあった、1 つ以上のシクロペンタジェニル(Cp)配位子を含む■族金属のカチオンシクロ ペンタジェニル誘導体を含む。
本発明では、イオン触媒用に選択されたシクロペンタジェニル■族金属成分(以 下、メタロセンという)がキラルのラセミ化合物である場合、支配的にアイソタ クチック立体配置であるポリ−α−オレフィン触媒を生成し得る。本発明では、 イオン触媒用に選択されたメタロセンが、1つのCp配位子とへテロ原子配位子 から成る架橋された′立体的に固定された化合物である場合、著しくシンジオタ クチック立体化学的配置であるポリ−α−オレフィンも生成され得る。一般的に 、特定のメタロセン錯体から誘導される本発明のイオン触媒系により、活性剤と してメチルアルモキサンを用いて製造される同じ型のタクチシティーを有するポ リマーを生成する。イオン触媒系は、種々の非配位アニオンの使用によりモして ルイス塩基及びキラルルイス塩基のような第三の成分の添加により、単一のメタ ロセン前駆体にポリマー特性(重量平均分子量、分子量分布、タクチシティーレ ベル、末端基、コモノマー含量等)の新しいレベルの制御をさせる。イオン触媒 種における非配位アニオンの構造が、活性、分子量、コモノマーの組み込み及び 末端基不飽和における劇的な効果を有することが見出だされた。入手できる適す る広範囲の非配位アニオンと結合される傾向は、単一のメタロセン触媒前駆体を 、理想的な反応器条件下で異なる密度(共重合において)、分子量、鎖の末端構 造を有するポリマーを生成する種々の化学的に異なる活性触媒に変換する。この 多用性は、広系列のポリオレフィン(例えば、PE5LLDPE、EP。
PP等)を生成するメタロセン触媒の使用において重要であるが、(1)新規な 架橋されたメタロセン構造の製造の合成が困難であり、(2)生成物の分子量を 調整するために温度又はモノマー濃度のような工程変数を調整することはタクチ シティーのレベル及び融点にも影響を与え、(3)分子量を低減させるためにH 2のような連鎖移動剤を使用することはメタロセン系触媒を用いて製造されるポ リ−α−オレフィンの所望のそして独特の特徴である末端基不飽和の損失をもた らすので、タクチシティーの制御されたポリ−α−オレフィン(例えば、シンジ オタクチック、アイソタクチック)の生成にとって特に重要である。
イオン系によって活性化されるモノシクロペンタジェニルへテロ原子メタロセン 触媒を用いる利益には、(1)より大きいα−オレフィンの組み込みのためのビ ス(シクロペンタジェニル)メタロセンより大きな能力及び(2)特にチタン系 メタロセンを用いた場合に高分子量ポリマーを製造する能力が含まれる。
好ましい態様の説明 本発明は、所望の立体化学配置を有するポリ−α−オレフィンを製造する方法を 提供する。ポリ−α−オレフィンポリマーは、高強度用途に適する重量平均分子 量(Mw)に製造され、そのように製造された樹脂は、望ましい最終用途に適す るようにする樹脂の脱灰を必要としない極小の触媒残渣しか含有しない。
て記載されたイオン触媒のその部類を用いて行う。
立体規則性ポリ−α−オレフィンを製造するために本発明において用いられるイ オン触媒は、式、 [式中、(C5H5□□SX)は、0乃至5のS基で置換されたシクロペンタジ ェニル環であり、又は、置換度を表わす1乃至5であり、Mは、チタン、ジルコ ニウム又はハフニウムであり、L−は中性のルイス塩基であり、八−は、Cp及 び* cp 環の回転を制限することに役立ち得る架橋基であり、Xlは水素化物基、 ヒドロカルビル基、置換されたヒドロカルビル基、ヒドロカルビルで置換された 有機メタロイド基、ハロカルビルで置換されたを機メタロイド基であり、X5は 、水素化物基、ヒドロカルビル基又は置換されたヒドロカルビル基、ハロカルビ ル基又は置換されたハロカルビル基、ヒドロカルビルで置換された有機メタロイ ド基又はハロカルビルで置換された有機メタロイド基であり、M及びL′の両方 に任意に共有結合され得、(JS′、1□)は、Jは、配位数3を有する、元素 の周期表15族からの元素であるか又は配位数2を有する、16族からの元素で あり、B′は、ヒドロカルビル、置換されたヒドロカルビル、ハロカルビル、置 換されたハロカルビル、ヒドロカルビルで置換された有機メタロイド又はハロカ ルビルで置換された有機メタロイドであり、2は元素Jの配位数であるヘテロ原 子であり、yは0又は1であり、Wは0乃至3の整数であり、B′は、化学的に 安定な非求核性のアニオン錯体であり、好ましくは約4オングストローム又はそ れより大きい分子直径を有し、dはB′の電荷を表わす整数である。コの1つに より表わされる。
2つ以上の成分を化合することにより、改良された触媒を好ましく製造する。
第一の成分は、第二成分又は、そのカチオン部分のような少なくとも部分と結合 する1つ以上の配位子を含む4族金属化合物のシクロペンタジェニル誘導体であ る。第二の成分は、4族金属化合物(第一成分)中に含まれる1つ以上の配位子 と非可逆的に反応するカチオン及び、中央の正規(formal)電荷付帯金属 又はメタロイド原子に共有配位結合され、それを遮蔽する複数の親油性基を含む 単一の配位錯体か又は、多角ボラン類、カルボラン類及びメタラカルボラン(m etallacarborane)類のような複数のホウ素原子を含むアニオン である非配位アニオンを含むイオン交換化合物である。
第二成分のカチオン部分は、陽子又はプロトン化ルイス塩基のようなブレンステ ッド酸を含むか又は、フェリシナム(ferricinuI++)、トロブリラ ム(tropliu+++)、トリフェニルカルベニラム又は銀カチオンのよう な還元性ルイス酸を含み得る。
一般的に、第二成分に適するアニオンは、下記の属性を有する安定で嵩だかのア ニオン錯体であり得る。(1)そのアニオンは、4オングストロームより大きい 分子直径を有し、(2)安定なアンモニウム塩を形成し、(3)アニオンにおけ る陰電荷はアニオンのフレーム構造上、非局在化されなくてはならないか又はア ニオンの核内で局在化されなくてはならなく、請求核性に比較的乏しく、(5) そのアニオンは、強力な還元剤又は酸化剤であってはならない。多核のボラン類 、カルボラン類、メタラカルボラン類、ポリオキソアニオン類及びアニオン配位 錯体のような、これらの基準に合致するアニオンは、化学の文献中によく記載さ れている。
第−成分及び第二成分を化合させるときに、第二成分のカチオンが第一成分の配 位子の1つと反応し、それによって4族金属カチオン及び、第一成分から生成さ れる4族金属カチオンに対して相溶性であり非配位である上記のアニオンとから 成るアニオン対を生じる。第二化合物のアニオンは、触媒として機能する4族金 属カチオンを妨げずに4族金属カチオンを安定化することができなくてはならな く又、重合中にオレフィン、ジオレフィン又はアセチレン性不飽和モノマーによ って置換をさせるのに十分に不安定でなければならない。
A、メタロセン成分 本発明の改良された触媒の製造における第一の化合物として有用な、4族金属化 合物、すなわち、チタン、ジルコニウム及びハフニウムメタロセン化合物は、チ タン、ジルコニウム及びハフニウムのシクロペンタジェニル誘導体である。一般 的に、有用な錯体は、一般式、 +JS″i−1.y1 ルで置換された有機メタロイド基及び710カルビルで置換された有機メタロイ ド基であるか又は、−緒になって金属原子に結合し、約3乃至約20の炭素原子 を有する金属含有環(metallacycle ring)を形成し、yがO のときは、whoであり、他のすべての記号は上記と同じである。)により表わ される。
結晶性ポリ−α−オレフィンの生成用の、イオン触媒系における第一成分として 有用な4族金属化合物は、キラルラセミ化合物か又は、2つの異なる置換された 配位子から成る非キラルの架橋された立体的に固定された化合物である、チタン 、ジルコニウム又はハフニウムのシクロペンタジェニル誘導体である。そのよう なメタロセン化合物は、式(1)乃至(3)で記載された一般式(式中、MlX l、X2及びLは式(1)及び(2)により表わされ、(1)A ”は、シクロ ペンタジェニル環とJ配位子基とを構造的に架橋し、4族金属化合物が純粋なし 又は純粋なり光学異性体形又はそれらのラセミ混合物であるキラル化合物である ように4族金属化合物に立体的固定を付与する2価のヒドロカルビル又はシラヒ ドロカルビル基であるか又は(2)A=は、全く異なる化学構造を有する配位子 を構造的に架橋する2価のヒドロカルビル又はシラ炭化水素基である)により表 わされる。
増大したアイソタクチック特性を有する、ポリ−α−オレフィンを製造するため の好ましいメタロセン前駆体は、メタロセンの骨組みが、金属中心を有する平面 の対象を有さないようにS及びS゛が選ばれるものである。
増大したシンジオタクチックな特性を有するポリ−α−オレフィンの製造用の好 ましいメタロセン前駆体も又、配位子が遷移金属と配位結合され、実質的に異な る立体的嵩(steric bulk )を有するようにS及びS゛が選ばれる ものである。
シンジオタクチックポリマーを製造するためには、Cp環上に置換された基の型 が重要である。従って、本明細書で用いられている、「立体的相違」又は「立体 的に異なった」は、Cp環と、それぞれをA′架橋基に関して対象にするが、ポ リマー鎖に加えられる各々の連続するモノマー単位の接近を制御する相互に関し ては異ならせるヘテロ原子配位子との立体的特徴間の違いを包含することを意図 する。Cp環とへテロ原子配位子間の立体的相違がシンジオタクチック配置にポ リマー鎖にモノマーが添加するように、ランダム接近からのモノマーの接近を遮 断する作用をする。
シンジオタクチックポリマーの製造のための好ましいメタロセン前駆体は、Cp とへテロ原子配位子間の立体的相違が最大になるようにS及びB′が選ばれたも のである。
本発明のイオン触媒の生成のためのキラル及び非キラル架橋メタロセン前駆体は 、本技術分野で公知の方法により製造することができる。その合成方法は、一般 に、(1)配位子を製造する工程、(2)配位子の酸プロトンを(BuLxs  KH又はその他の強塩基を用いて)脱プロトン化する工程、(3)脱プロトン化 した配位子を遷移金属のハロゲン化物と反応させる工程、(4)ハロゲン化メタ ロセン錯体を精製する工程及び(5)ハロゲン化メタロセン錯体を1IeLi又 は水素化物源と反応させ最終物質を得る工程を含む。
一般的に、増大したタクチシティーを有するポリ−α−オレフィン製造用の好ま しいモノ(シクロペンタジェニル)4族金属化合物は、式(3)においてy−= tである架橋された種である。これらの化合物を製造する方法は、シクロペンタ ジェニルリチウム化合物をジハロ化合物と反応させ、ハロゲン化リチウム塩が遊 離し、モノハロ置換基がシクロペンタジェンに共有結合することによる。その後 、置換されたシクロペンタジェンをヘテロ原子のリチウム塩(その例としてはリ チウムアミド)と反応させ、モノハロ置換基からハロゲン化物を取り除き、それ によりヘテロ原子基、好ましくはアミドを有するハロゲン化リチウム塩を生成し 、シクロペンタジェニル反応生成物の置換基に共有結合させる。次に、得られた シクロペンタジェニル誘導体を塩基、好ましくはアルキルリチウムと反応させ、 ヘテロ原子上及びシクロペンタジェニル環上の不安定な水素原子を除去する。
シクロペンタジエニルジアニオンを4族金属化合物、好ましくは四ハロゲン化物 と反応させる。この一般的な操作により、式(3)(y=1)に相当する架橋さ れたモノシクロペンタジェニル4族金属錯体の二塩化誘導体を得る。次にこの二 塩化錯体を、ヒドロカルビル配位子のグリニヤール、リチウム、ナトリウム又は カリウム塩を用いて適するヒドロカルビル誘導体に変換する。この操作は、欧州 特許出願公開277、004号により公知のビス(シクロペンタジェニル)錯体 を誘導するのに用いられる操作と類似である。
好ましいヘテロ原子基(J″S)は、t−ブチルアミド、シクロドデシルアミド 及びメシチルアミドのようなアミドである。
このタイプの好ましい錯体は、架橋(A′)基がジアルキル、ジアリール又はア ルキルアリールシリレン又はメチレン、1.1−エチレン又は2,2−プロピレ ンである錯体である。最も好ましい架橋基は、ジメチルシリレン、ジエチルシリ レン、ジフェニルシリレン及びメチルフェニルシリレンである。
非架橋の種(y=0)は、モノシクロペンタジェニル4族三ハロゲン化物錯体及 びヘテロ原子部分(アミド、アルコキシド、アリールオキシド等)のリチウム塩 から製造することができる。これらの非架橋種の4族金属化合物の適する例とし て、(ペンタメチルシクロペンタジェニル)(ジ−t−ブチルホスフィト)ハフ ニウムジメチル、(ペンタメチルシクロペンタジェニル)ビス(トリメチル−シ リルアミド)ハフニウムジメチル及び(ペンタメチルシクロペンタジェニル)( t−ブトキシ)チタニウムジメチルが含まれる。
モノシクロペンタジェニル錯体のサブクラス、フルオレニル基を有するものは、 本発明により用いられる場合にシンジオタクチックポリプロピレンを製造するこ とが見出だされた。
トリアルキルアルミニウムのような、しかしそれに限定されないルイス酸を触媒 系に添加し、その触媒の立体特異性を修飾し得る。ルイス酸は又、ヘテロ原子配 位子上の置換基を通して触媒の遷移金属成分に結合され得て、従ってキラリティ ーを触媒系に加える。十分に強力なルイス酸が用いられる場合に、シクロペンタ ジェニル配位子は、ポリ−α−オレフィン又はアイソタクチシティーのブロック を有するポリマーを製造するために置換基を必要とする。
B、活性剤成分 本発明の方法において用いられるイオン触媒系の製造における活性剤成分として 有用な化合物は、メタロセンの配位子又は第一成分と反応することができるブレ ンステッド酸であるカチオン及び、式、(式中、M′は、元素周期表VB1VI B、■B1■、IB、IIB、IIA、IVA及びVAから選ばれる金属又はメ タロイドであり、Ql乃至Qnは、水酸化物基、ジアルキルアミド基、アルコキ シド及びアリールオキシド基、ヒドロカルビル及び置換ヒドロカルビル基及び有 機メタロイド基及びハロゲン化物基からなる基から個々に選ばれ、しかしハロゲ ン化物基はQl乃至Qnの1つより多くはなく、mは1乃至7の整数、nは2乃 至8の整数であり、n−m=dである)で表わされる、相溶性の非配位アニオン を含む。
アニオンは、比較的大きく(嵩だかであり)、2つの化合物が結合される場合に 生成する活性触媒種(4族カチオン)を安定にすることができ、そのアニオンは 、オレフィン性、ジオレフィン性及びアセチレン性不飽和置換体又は、エーテル 、ニトリル等の他の中性ルイス塩基によって置換されるのに十分に不安定である 。相溶性の非配位アニオンの2つのクラスは、欧州特許出願公開277、003 号及び277、004号及び米国特許第5.153.157に記載されており、 (1)中央の電荷保持金属又はメタロイド核に共有的に配位結合し、それを遮蔽 する複数の親油性基を含むアニオン配位錯体及び(2)カルボラン、メタラカル ボラン及びボランのような複数の硼素を含むアニオンである。
一般的に、本発明において有用な、単一のアニオン配位錯体を含有する活性剤化 合物は、一般式、 [(L−H)+コd[(M−)”Q 1Q、、−Qn]d−(4)(式中、Hは 炭化水素原子であり、[L−−Hlはブレンステッド酸であり、M゛は金属又は メタロイドであり、Ql乃至Qnは個々に水酸化物基、ヒドロカルビル及び置換 ヒドロカルビル基、ハロカルビル基及び置換ハロカルビル基及びヒドロカルビル −及びハロカルビル−置換有機メタロイド基、二置換プニクトゲン(pnict ogen)基、置換カルコゲン基であり、Ql乃至Qnのいずれか1つ、しかし 、1つより多くはなく、ハロゲン基であり得て、mは、M′の原子価電荷を表わ す整数であり、nは配位子Qの総数である)で表わされる。
上記のごとく、水中で安定なアニオン錯体を生成することができるいずれかの金 属又はメタロイドが用いられるか又は、第二化合物のアニオンに含まれる。適す る金属には、アルミニウム、金、プラチナ等が含まれるがこれらに限定されない 。適するメタロイドには、硼素、燐、珪素等があるがこれらに限定されない。
単一の金属又はメタロイド原子を含む配位錯体から成るアニオンを含む化合物は 、当然よく知られており、多くの特に、単一の硼素原子をアニオン部分に含む化 合物が市販されている。この観点から、単一の硼素原子から成る配位錯体を含む アニオンを含む塩が好ましい。
硼素を含有する好ましい活性剤化合物は、式、[L −Hコ [B ArlAr 2 X 3 X 4コー (5)(式中、Bは3の原子価状態の硼素であり、A r1及びAr2は同じか異なる、約6乃至約20の炭素原子を有する芳香族又は 置換芳香族炭化水素基であり、安定な架橋基により互いに結合していてもよく、 X3及びX4は、個々に水酸化物基、ヒドロカルビル及び置換ヒドロカルビル基 、ハロカルビル及び置換ハロカルビル基、ヒドロカルビル−及びハロカルビル− 置換有機メタロイド基、二置換プニクトゲン(pnictogen)基、置換カ ルコゲン基及び、X3及びX4は同時にハロゲン化物ではないようにハロゲン化 物である)で表わされる。
一般的に、Ar 1及びAr2は、個々に芳香族又は置換芳香族炭化水素基であ り得る。
適する芳香族基には、フェニル、ナフチル及びアントラセニル基が含まれるがそ れらに限定されない。置換芳香族炭化水素基上の適する置換基には、ヒドロカル ビル基、有機メタロイド基、アルコキシ及びアリールオキシ基、アルキルアミド 基、フルオロカルビル及びフルオロヒドロカルビル基及びX3及びX4として有 用なものである。置換基は、硼素原子に結合した炭素原子に関してオルト、メタ 又はバラであり得る。X3及びX4のどちらか又は両方がヒドロカルビル基であ る場合、各々は、A r 1及びAr2であるような同じか又は異なる芳香族又 は置換された芳香族基であるか、又はそれらは、直鎖又は分枝のアルキル、アル ケニル又はアルキニル基、環状炭化水素基又はアルキル置換環状炭化水素基であ り得る。X3及びx4も又、個々に、アルキル部分がヒドロカルビル基及び有機 メタロイド基等である、アルコキシ又はジアルキルアミド基であってもよい。上 記のごとく、Ar1及びAr2は、X3及びX4のいずれかに結合し得る。X3 及びX4は、適する架橋基により互いに結合してもよい。
本発明の改良された触媒の製造における活性剤成分として用いられ得る硼素及び その他の金属及びメタロイド化合物の例は、欧州特許出願公開第277、004 号に記載されているがそれらに限定されない。欧州特許出願公開第277、00 4号に記載されている、適する活性剤に関する表は、網羅しているわけではなく 、その他の硼素化合物及びその他の金属又はメタロイドを含有する有用な化合物 も前記の一般式から当業者には非常に明らかである。
硼素を含む最も好ましい活性剤は、式、[L −Hコ [B(C6F5)3Q] −(6)(式中、Fは弗素、Cは炭素であり、B、L−及びQは、上記で定義し た通りである)で表わされる。本発明の改良された触媒の製造において用いられ 得る、硼素を含む最も好ましい活性剤化合物の例には、Qが、メチル、ブチル、 シクロヘキシル又はフェニルであるような単純なヒドロカルビルであるか又はQ がポリスチレン、ポリイソプレン又はポリ−p−メチルスチレンのような限界の ない鎖長の重合体ヒドロカルビルであるN、N−ジアルキルアニリニウム塩(L −=N、N−ジアルキルアニリン)が含まれるがそれらに限定されない。最も好 ましいアニオン上の重合性体Qの置換基は、高度に可溶性のイオン交換活性剤成 分及び最終イオン触媒を提供する利点を与える。可溶性触媒及び/又は前駆体は 、所望の濃度に希釈され得てそして工業的方法における単一の装置を用いて容易 に移動でき得るので、不溶性のワックス、油、相又は固体上においてしばしば好 ましい。
欧州特許出願公開第277、003号に記載されているように、複数の硼素原子 を含有するアニオンに基づく活性剤成分は、一般式、[L −H]。[(CX) a(B X −)、、X −、]” (7)又は ブレンステッド酸であり、X、X=、X”、x6、X7及びX8は、個々に水素 化物基、ハロゲン化物基、ヒドロカルビル基、置換ヒドロカルビル基、ハロカル ビル基、置換ハロカルビル基又はヒドロカルビル−又はハロカルビル−置換有機 メCは1以上の整数であり、a+b+cは2乃至約8の偶数の整数であり、mは 5乃至約22の整数であり、a−及びb′は同じか又は異なる0より大きい整数 であり、c′は2以上の整数であり、a−+b−+c−=4乃至約8の偶数の整 数であり、m′は6乃至約12の整数であり、n′は、20″−n−=d−であ るような整数であり、d′は1以上の整数である。
本発明の好ましいアニオンは、 (式中、aXは0又は1であり、cxは1又は2であり、ax+cx=2であり 、bxは約10乃至12の整数である) で表わされるボラン又はカルボランアニオンの三置換アンモニウム塩、(2)一 般式、 容易にすることが重要である。水(言及したブレンステッド酸)は、好ましいイ [(CH)、、(B H)、、(H)b、]” (10)(式中、ayは、0乃 至2の整数であり、byはO乃至3の整数であり、cyはO乃至3の整数であり 、ay+by+cy=4であり、myは、約9乃至約18の整数である)で表わ されるボラン又はカルボランの三置換アンモニウム化合物又は中性のボラン又は カルボラン化合物であるか又は (3)一般式、 [[[(CH)a□(B H)、□(H)、□コC2−12bit −nZ + ] dZ−(式中、azはO乃至2の整数であり、bzは0乃至2の整数であり 、CZは2又は3であり、mzは約9乃至11の整数であり、az+bz+cz =4であり、nz及びdzはそれぞれ2及び2又は3及び1である)で表わされ る、メタラボラン(metallaborane)又はメタラカルボラン(me tal 1acarborane)の三置換アンモニウム塩から成る、複数の硼 素原子を含む。
本発明の方法において用いられる触媒系を製造するのに用いられ得る第二成分の 例としては、アニオンが複数の硼素原子を含む第二成分[一般式(4)乃至(1 1)]は、欧州特許出願公開第277、003号に記載のように、モノ、ジ、ト リアルキルアンモニウム及びホスホニウム及びジアルキルアリール−アンモニウ ム及び−ホスホニウム塩が含まれるが、それらに限定されない。代表的なホスホ ニウム化合物が例示的な第2化合物として列挙され得るが、欧州特許出願公開第 277、003号に見出だされる注目されるアンモニウム及び置換アンモニウム 塩に相当するホスホニウム及び置換ホスホニウム塩も又、本発明における第二化 合物として用いられ得ることが注目される。
メタロセン−活性剤の組み合わせの選択一般的に、上記のほとんどのメタロセン 成分は、上記のほとんどの活性剤と組み合わされて、活性なオレフィン重合用触 媒を生成するが、最初にメタロセン成分から最初に生成する金属カチオンか又は それの分解生成物が比較的安定な触媒−であることが重合操作の連続性に関して 重要である。又、活性剤化合物のアニオンが化学的に安定で嵩だかであることも 重要である。さらに、活性剤成分のカチオンが、ブレンステッド酸である場合に 、活性剤成分の反応性(すなわち、酸度)がメタロセン成分に関して十分であり 、必要な電荷(例えば、プロトン)移動を至1:1のメタロセン対活性剤の割合 で製造される。
オン交換剤におけるカチオン成分として用いられるアンモニウムイオンよりも弱 い酸であるので、一般的に、非シクロペンタジェニル及び非ヘテロ原子配位子が 水溶液により加水分解され得るメタロセンが本明細書に記載される触媒を生成す るのに適するメタロセンであると考えられる。この概念により、水に対する安定 性は、実験的に又は化学文献を用いることにより容易に決定される基本的な化学 的特性であるので、当業者は有用なメタロセン成分を選ぶことができる。
示したように、本発明の方法によって用いられるイオン触媒組成物は、好ましく は適する溶媒又は希釈剤中で製造される。適する溶媒又は希釈剤には、オレフィ ン、ジオレフィン及びアセチレン性不飽和モノマーの重合において溶媒として有 用であると当業者によく知られているいずれかの溶媒を含む。適する溶媒には、 イソブタン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等のような直鎖 及び分枝鎖炭化水素、シクロヘキサン、シクロへブタン、メチルシクロヘキサン 、メチルシクロへブタン等のような環状及び脂環状炭化水素及び、ベンゼン、ト ルエン、キシレン等のような芳香族及びアルキル置換芳香族化合物が含まれるが 、必ずしもこれらに限定されない。適する溶媒には、プロピレン、ニーブテン、 1−ヘキセン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1.4 −へキサジエン、1−オクテン、1−デセン、3−メチル−1−ペンテン、4− メチル−1−ペンテン、1.4−へキサジエン、1−オクテン、1−デセン等を 含むモノマー及びコモノマーとして作用する液体オレフィンも含まれる。さらに 適する溶媒には、従来のジ−グラ−・ナツタ系重合触媒が用いられる場合には重 合溶媒として一般的に有用でないクロロベンゼンのような塩基溶媒も含む。
上記のように、本発明の方法により用いられるイオン触媒系の活性触媒種は、比 較的に安定であり、アルモキサンで助触媒するメタロセン触媒系であるように、 イオン平衡不活性化をもたらさない。触媒生産性の実際量を得るために、100 0:1よりずっと過剰のAl:遷移金属の割合を与えるようにアルミニウムの原 子として測定したアルモキサンの量を用いることが一般的に必要であるメタロセ ン−アルモキサン触媒系とは異なり、本発明の方法において用いられる、非常に 生産性を有するイオン触媒系は、10:1乃至約1=1、好ましくは約3=1乃 ll!51銖憧り傳蕩IL (IJ用いりれるメタロでン及び、七のメタロでン のシクロペンタジェニル配位子が置換される程度、(2)アニオン部分化合物の 性質及びそのアニオンにおける置換の程度及び型、(3)第二成分のカチオン部 分の性質、特に、対イオンがプロトン供与体である場合の性質、プロトンが失わ れる場合にカチオンから遊離する中性ルイス塩基の分子の大きさ及び(4)メタ ロセン及び活性剤化合物が用いられる割合のような因子に依存する。
本発明の触媒を生成するための、メタロセン成分と活性剤成分との組み合わせに 関して、活性触媒製造のために組み合わせる2つの化合物は、それによって触媒 的に不活性な種を生成してしまう、アニオンのフラグメント、特にアリール基の 、メタロセン金属カチオンへの移動を避けるように選ばなくてはならない。ヒド ロカルビルアニオンから成るアニオンを用いる場合に、アニオン劣化及び不活性 な種の生成を防ぐいくつかの手段がある。1つの手段は、テトラヒドロフランの ような小さいルイス塩基の存在下でプロトン分解(protonolysis) を行うことである。別々の錯体がこの反応から単離され得るが、ルイス塩基は、 α−オレフィンモノマーによって容易に置換され得るには不安定さが不十分であ り、せいぜい非常に低活性の触媒をもたらす。
有害なアニオン劣化を避ける他の方法は、立体障害によるものである。アリール 基を含む第二成分のアニオンは、フェニル環のオルト位において置換基を導入す ることによって劣化に対してより抵抗性を有するようにされる。活性のメタロセ ン重合触媒がこの方法で生成するが、錯体反応化学によればしばしば触媒的に活 性な種の特性を防ぐ。立体障害は又、メタロセン成分のシクロペンタジェニル環 における置換からも生じ得る。従って、シクロペンタジェニル環における置換の 程度が高いことにより、プロトン分解反応によって生じるルイス塩基が金属に配 位できないのみならず、アリール環における置換がないボリアリールボーレート アニオンも触媒的に不活性な種を生成するためにアリールフラグメントを移動で きないほど十分な嵩だかを生じる。
活性剤化合物のアニオンを劣化に対してより抵抗性にする3番目の手段は、その アニオンにおける弗素置換により、特にペルフルオロ置換により提供される。
適する非配位アニオンの1つの種類は、式、[B(06F5)3Qコー(式中、 Qは上記のようにモノアニオン性の非架橋基である)で表わされる。本発明の活 性剤化合物の好ましいアニオン、テトラ(ペンタフルオロフェニル)硼素、以下 、便宜上、ドロカルビル基を含むアニオンよりも、シクロペンタジェニル環に置 換がないものを含む非常に広範なメタロセンカチオンとともに用いることができ る。テトラ(ペンタフルオロフェニル)硼素アニオンは、式、で表わされる。
そのアニオンは、メタロセンカチオンに配位する能力がほとんどないか又は全く なく、メタロセンカチオンによって劣化されないので、[B (pfp)4]− アニオンを用いるイオン対メタロセン触媒の構造は、メタロセンのシクロペンタ ジェニル環上の置換基の立体障害、活性剤成分のカチオンの性質、プロトン分解 反応から遊離したルイス塩基及び、メタロセン及び活性剤成分の組み合わせる割 合に依存する。
非配位アニオンが一般式(7)及び(8)に記載されているように複数の硼素原 子を有する場合、一般式(8)により包含されるもの及び、一般式(7)におい てより大きいm値を有するもののような、より大きなアニオンを含有する活性剤 化合物を用いてより有効な触媒が得られる。これらの場合において、a+b+c =2である一般式(7)により包含される第二化合物を用いる場合にはさらに好 ましい。
a+b+c−偶数の4以上の整数である第二化合物は、生成したメタロセンカチ オン金属とさらに反応することができる酸性のB−H−B部分が触媒として不活 性な化合物をもたらす。
安定な非配位アニオン(触媒寿命及び安定性)を選ぶ重要性及び、可能な選択肢 の列挙から選ぶのに必要な化学について述べたが、安定な非配位アニオンの構造 が特定の触媒カチオンの重合特性に効果を有することは注目すべきである。本発 明者らは、非配位アニオンの構造への単純な改変でさえ触媒としてメタロセンカ チオンの重合特性における重大なそして驚くべき変化をもたらすことができると いうことを見出だした。
これらの傾向は、他のメタロセン重合触媒系に関する典型的なアニオン効果の代 表である。この特性は、メタロセン配位子系への修飾に依存しないそして目的と するポリマー生成物の分子量、末端基の変換、組成分布の制御及び分子量分布の 広範化に用いられ得る触媒特性についての新しいレベルの制御を加える。
重合方法 好ましい方法によって、制御されたタクチシティーポリオレフィン製造のための 選ばれたイオン触媒系は、選ばれた触媒を所望のポリマーの型を生成するのに十 分な量で溶解する重合希釈剤としてオレフィンモノマーを用いるスラリー重合に より、ポリ−α−オレフィンを生成するのに用いられ得る。一般的に、重合方法 は、約10乃至約1000psi (68,9KPa −6890KPa) 、 最も好ましくは約40乃至600psi (276KPa−4134KPa)の 圧力を用いて行う。重合希釈剤を約−10℃乃至約150℃、好ましくは約20 ℃乃至約100℃、最も好ましくは約30℃乃至約90℃の温度に維持する。本 発明の方法により用いられる触媒系は又、高い温度/圧力重合法において用いら れる。そのような場合は、圧力は、5.000乃至40.000psiであり、 温度は120乃至300℃の範囲であり得る。
重合を、回分式スラリー重合として又は連続法スラリー重合として行い得る。
連続法スラリー重合の操作が好ましいがその場合は、α−オレフィン及び触媒が 、生成物流れにおけるポリマーとともに反応域から取り出されるα−オレフィン と触媒に等しい量で反応域に連続的に供給される。本明細書に記載された触媒系 は、任意に支持体媒体上におくことができ、そして気相重合のような重合方法に おいて用いられる。その他に、オレフィンの重合中にスカベンジング剤も用いら れ得る。
実施例 下記の実施例は例示の目的のためであり、本発明を限定するものではない。当業 者は、はっきり記載していないが本開示の範囲内である他の方法を見出だし得る 。
Li[Q]又はMgBr[QコをB (pfp)に添加し、どちらかの反応から Li[B (pfp)aQ]−がエーテル化合物として高収率で単離することに より製造される。そのリチウム塩を塩化メチレン中のR3Ntl C1との処理 により最終的なアンモニウム塩に変換することができる。不溶性塩化リチウムを 濾過により除去し、塩化メチレン溶液を水で洗って過剰の塩化アンモニウムを除 去する。塩化メチレン溶液をNa2SO4を用いて乾燥し、濾過し結晶化点まで 濃縮する。ペンテンのような逆溶媒(counter 5olvent)を添加 して、[R3Nu] CB (pfp)3Q ]を沈殿させることができる。
下記の2つの実施例は、「リビング(living)Jアニオン重合された高分 子物質がいかに用いられ、可溶性ポリマーで修飾した硼素アニオンを製造するこ とを示す。この反応は、一般的に、すべてのりピングアニオン重合系に関する。
実施例1 本実施例では、[PhMe2NB] [B (pfp)a (P S )] ( 式中、psは、線状ポリエチレンである)を、1当量のB(pf!+)3(2, 3g、 4.46ミリモル)とリビングポリスチレンマクロマー(macrom er) [10当量のスチレンと1当量の5ee−ブチルリチウムをトルエン中 で室温での反応からトルエン中(20ml)で製造されるコとの反応によって製 造した。その反応は、赤(リビングマクロマー0色)から透明への即座の色の変 化をもたらした。トルエンを真空内で除去し、得られたガラス状固体を塩化メチ レン(50ml)で抽出し、[PhMe2NII] [C1]で処理した。塩化 リチウムを濾過により除去し、得られた塩化メチレン溶液を水で洗い(50ml を用いて3回)、Na2SO4上で乾燥し、濾過し、蒸発させ乾燥させた。得ら れたガラス状固体(6,5g)は炭素及びプロトンNMRにより特徴づけられた 。
実施例2 本発明では、スチレンの代わりに5gのポリ(パラメチルスチレン)を用いて実 施例1に記載した操作を用いて、[PhMe 2NH] [B (p’!’)a  (P M S )]を製造した。
B、モノシクロペンタジェニルメタロセン錯体の製造すべての操作をヘリウム又 は窒素の不活性雰囲気下で行った。溶媒の選択なついてはしばしば任意であり、 例えば、はとんどの場合は、ペンタン又は30−60石油エーテルが置換可能で あった。テトラヒドロフラン(THF)とジエチルエーテルの間の選択は少々制 限されるが、いくつかの反応においては、どちらも用いられた。相当するリチウ ム化アミドは、相当するアミン及び、n−BuLi又はMeLiから製造される 。L I HCs M e 4を製造する公開されている方法には、C」、Fe ndrickらによる、Or anometallics、1984年、3.8 19及びF、 J、 Kohler及びに、H,DollによるZ、 Natu rforsch % 1982年、376.144が含まれる。他のリチウム化 合物で置換されたシクロペンタジェニル化合物は典型的には相当するシクロペン タジェニル配位子及びn−BuLi又はl[eLiから又は、MeLiと適する フルペンとの反応によって製造ニー(Aldrich Chemical Co mpany) 、セラック(Cerac)又はペトラーク儂システムズ(Pet rarch 5ysteIas)から購入した。メチルアルモキサンは、シェー ジング(Schering)又はエチル・コーポレーション(Ethyl Co rporation)から供給を受けた。
選択した最初の製造経路は、中間体の単離に関する。単離中間体の数を制限した 場合、製造の容易さ及び、収率におけるかなりの増加が得られたが、新規化合物 を製造する場合に、通常、中間体を単離して生成を証明し、次の工程における化 学量論を制限した。中間体を単離しなかった場合は、その反応の次の工程を行う 前に、試料を取り出し、IHNMRにより測定した。
エンを添加し、その混合物をセライトを通して濾過し、LiC1を除去した。濾 液から溶媒を除去し、オフホワイトの固体、Me2Si(C13■9)CI ( 25,4g1O−096モル)を残した。
第2部: lIC2Si (C13Fi9 )CI (8−Og −0,031 モル)をエーテルで希釈した。LiHN−t−Bu (2,4g、 0.030 モル)をゆっくりと添加し、その混合物を一晩攪拌した。
溶媒を真空内で除去し、塩化メチレンを添加し、LiCLを沈殿させて濾去した 。その溶媒を濾液から除去し、Me2Si (C13H9) (NH−t−Bu )であると同定された油状の黄色液体を得た(8.8g、 0.028モル)。
第3部: 1Ie2si (C13H9) (NH十Bu) (8,8g、 0 .028モル)をエーテルで希釈した。
11eLi (1,4M141m1.0.057モル)をゆっくりと添加し、そ の反応混合物を約2時間攪拌した。その溶媒を真空内で除去し、Li2[118 2Si (C13H8) (N−t−Bu) −Li20を得た。
!施撚ユ 1le2Si(013■8) (N−t−Bu)ZrMe2の製造第1部: L i2[Me2Si(C13H8)(N−t−Bu)] ’ Li20 (16g 、 22.5ミリモル)を冷エーテルに添加した。ZrCl (5,25g 、  22.5 ミリモル)をゆっくりと添加し、反応混合物を一晩攪拌した。真空 により溶媒を除去し、トルエンを添加した。その混合物をセライトを通して濾過 し、LiClを除去した。濾液を容量を減らし一30℃に冷却し、Me2Si( C13■8) (N−t−Bu)ZrC12として同定された黄色結晶性物質を 4.9g製造した。
第2部:MeLi(エーテル中、8,8ミリモル)を冷却した(−30℃) M e2Si(C13118)(N−t−Bu)ZrC12(2,0g、 4.4ミ リモル)のエーテル溶液に添加した。その混合物を室温まで暖め、1時間攪拌し た。その溶媒を真空内で除去し、粗生成物をペンタンで抽出した。ペンタン抽出 物をセライトを通して濾過し、濃縮し、冷却して、NMR分光分析法によりMe 2Si (C13H8) (N−t−Bu)ZrMe2と同定されたオフホワイ トの生成物を1.2g得た。
に溶解した。HfC1(2,35g、 7.3ミリモル)をゆっくりと添加し、 反応混合物を一晩攪拌した。真空により溶媒を除去し、トルエンを添加した。そ の混合物をセライトを通して濾過し、LiC1を除去した。濾液を容量を減らし 石油エーテルを添加した。これを冷却し、沈殿を最大にし、淡いオレンジ色の固 体を濾去した。混合物を濾過後、Me2 Sx (C13Hg ) (N−t− B’)■fc12(1,9g、 3.5 ミリモル)を単離した。
第2部: Me、5t(C13H8XN−t−Bu)llfc12を、実施例2 の第2部に記載した操作を用いて、1le2s 1 (C1a H8) (N− t−Bu )[1file 2に変換した。
実施例6 Me2Si(C13H8)(N−Mes)ZrMe2(式中、Mes=2.4. 649メチルフエニル=メシチル)の製造 Buの代わりにLiHNMesを用いて、実施例1におけるように製造した。
実施例7 1[e2Sl(c5me4) (NC12[123)T I Me 2の製造第 1部:公開された方法を用いてエーテル中の05Me4■Liと11 e 2  S x Clから(C5Me 4H)S x Me2C1を製造した。
第2部’ (CsMe4H)SxMe2C1(8−Og 5O1037モル)を ゆっくりと添加し、LIHNC12H23[(C12H23) ” ’/ クロ ドデシルコノ懸濁液(7,0g、 0.037モル、約1110mlのTHF) にゆっくりと添加したその混合物を一晩攪拌した。次にTHFを真空により除去 し、−196℃に保ったコールドトラップに送った。石油エーテルとトルエンを 添加し、LiC1を沈殿させた。その混合物をセライトを通して濾過した。
溶媒を濾液から除去した。Me2Si(C5Me4■XNlIC121t23)  (11,9g、 0.033モル)を淡い黄色の液体として単離した。
第3部:11e2Si(05Me4H)(NC12H23) (H,9g、 0 .033モル)を、約150m1のエーテルで希釈した。MeLi (1,4M 、 47+ol、0.066モル)をゆっくりと添加した。1leLiの最後に 添加後、その混合物を2時間攪拌した。エーテルの容量を減らし、生成物を濾去 した。その生成物、[Me2Si(05Me4)(NC12H23)Li2をエ ーテルの少量で数回濁させた。T IC14・2Et20 (2,7g、 0. 008モル)をゆっくりと添加し、得られた混合物を一晩攪拌した。そのエーテ ルを真空により除去し、−196℃に保ったコールドトラップに送った。塩化メ チレンを添加し、LiC1を沈殿させた。その混合物をセライトを通して濾過し た。溶媒をかなりの量減らし、石油エーテルを添加し、生成物を沈殿させた。そ の混合物を、濾過する前に沈殿を最大にするために冷却した。回収した黄色固体 を塩化メチレンから再結晶させ、翼e2Si(05Me4)1.4M)を理論量 添加することにより、lIC2Si(05Me4)(NC12llC25i(0 5を製造した。
トルエン及び石油エーテルから再結晶された白色固体を57%の収率で単離した 。
C0重合研究 トルエン2ml中で合わせた。得られた反応生成物を、40℃での液体プロピレ ンを400m1充填しであるステンレス鋼のオートクレーブ反応器に移した。反 応器混合物を30分間攪拌し、プロピレンを排出し、2.3gのシンジオタクチ ックポリプロトルエン2ml中で合わせた。得られた反応生成物を、10℃での 液体プロピレンを400m1充填しであるステンレス鋼のオートクレーブ反応器 に移した。反応器混合物を2.5時間攪拌し、プロピレンを排出し、2.0gの シンジオタクチックポリプ95)。
Me2)1(L13f18)jl’1−u−tlujj!、rle2(Ll、L IZLlg) C1111m1621111ハDjp”p′S1 ゝ8°11″ 40℃での液体プロピレンを400m1充填しであるステンレス鋼のオートクレ ーブ反応器に移した。反応器混合物を2.5時間攪拌し、プロピレンを排出し、 93gのシンジオタクチックポリプロピレンを単離した(M =1800、Mw /Mn=1.8、DSC融点=113℃)。
トルエン2ml中で合わせた。得られた反応生成物を、40℃での液体プロピレ ンを400m1充填しであるステンレス鋼のオートクレーブ反応器に移した。反 応器混合プロピレンを400m1充填しであるステンレス鋼のオートクレープ反 応器に移した。
反応器混合物を120分間攪拌し、プロピレンを排出し、15gのシンジオタク チツ400 ml充填しであるステンレス鋼のオートクレーブ反応器に移した。
反応器混合物を5分間攪拌し、プロピレンを排出し、11gの高分子量のアタク チックポリプロピレンを単離した( M W= 839. (100、Mw/M  n=2.53)。
実施例14(比較例) ビステトラヒドロインデニルメタロセンを用いるアイソ タクチックポリプロピレンの製造 本実施例において、さきに窒素でフラッジさせた11容ステンレス鋼オートクレ ープに窒素雰囲気下でラセミ(rac)−ジメチルシリルビス(テトラヒドロイ ンデニル)ジルコニウムジメチル(18■)とN、N−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)硼素(4■)を含有するトルエン溶液25 m1を供給することによりプロピレンを液体プロピレン中で重合させた。プロピ レン(4’OOml)を添加し、40℃においてオートクレーブ内容物を40分 間攪拌した。そのオートクレーブを冷却し、排出させ、内容物を真空オーブン内 で乾燥させた。アイソタクチックポリプロピレンの収量は22gであった。この ポリマーの重量平均分子量はai、 oooであり、分子量分布は2,16であ った。そのポリマーは、143℃の融点を有した。
実施P115 (比較例) ビステトラヒドロインデニルメタロセンを用いるア イソタクチックポリプロピレンの製造 本実施例において、さきに窒素でフラッジさせた11容ステンレス鋼オートクレ ーブに窒素雰囲気下でrac〜ジメチルシリルビス(テトラヒドロインデニル) ジルコニウムジメチル(50■)とN、N−ジメチルアニリニウムトリス(ペン タフルオロフェニル)(ポリスチレン)硼素(50■、上記で製造した)を含有 するトルエン溶液25m1を供給することによりプロピレンを液体プロピレン中 で重合させた。
プロピレン(400+nl)を添加し、40℃においてオートクレーブ内容物を 60分間攪拌した。そのオートクレーブを冷却し、排出させ、内容物を真空オー ブン内で乾燥させた。アイソタクチックポリプロピレンの収量は8.0gであっ た。このポリマーの重量平均分子量は7.800であり、分子量分布は、2.6 6であった。そのポリマーは、137℃の融点を有した。
実施例16(比較例) ビステトラヒドロインデニルメタロセンを用いるアイソ タクチックポリプロピレンの製造 本実施例において、さきに窒素でフラッジさせた11容ステンレス鋼オートクレ ーブに窒素雰囲気下でrac−ジメチルシリルビス(テトラヒドロインデニル) ジルコニウムジメチル(19■)とN、N−ジメチルアニリニウムトリス(ペン タフルオロフェニル)(メチル)WI素(6■)を含有するトルエン溶液24m 1を供給することによりプロピレンを液体プロピレン中で重合させた。プロピレ ン(400ml)を添加し、40℃においてオートクレーブ内容物を30分間攪 拌した。そのオートクレーブを冷却し、排出させ、内容物を真空オーブン内で乾 燥させた。アイソタクチックポリプロピレンの収量は1gであった。このポリマ ーの重量平均分子量は3400であり、分子量分布は、2.2であった。
実施例17(比較例) ビスインデニルメタロセンを用いるアイソタクチックポ リプロピレンの製造 本実施例において、さきに窒素でフラッジさせた1!容ステンレス鋼オートクレ ーブに窒素雰囲気下でrac−ジメチルシリルビス(インデニル)ハフニウムジ メチル(10■)とN、N−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)硼素(5■〕を含有するトルエン溶液25m1を供給することにより プロピレンを液体プロピレン中で重合させた。プロピレン(500ml)を添加 し、40℃においてオートクレーブ内容物を4.5時間攪拌した。そのオートク レーブを冷却し、内容物を排出させ、内容物を真空オーブン内で乾燥させた。ア イソタクチックポリプロピレンの収量は7.8gであった。このポリマーの重量 平均分子量は555.000であり、分子量分布は、1.86であった。そのポ リマーは、139℃の融点を有した。
13CNMRスペクトル分析法による分析では、そのポリマーは、約95%がア イソタクチックであった。
実施例18(比較例) ビステトラヒドロインデニルメタロセンを用いるアイソ タクチックポリプロピレンの製造 本実施例において、さきに窒素でフラッジさせた11容ステンレス鋼オートクレ ーブに窒素雰囲気下でrac−ジメチルシリルビス(テトラヒドロインデニル) ハフニウムジメチル(6■)とN、N−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)硼素(10■)を含有するトルエン溶液10m1を供給す ることによりプロピレンを液体プロピレン中で重合させた。プロピレン(300 +nl)を添加し、60℃においてオートクレーブ内容物を1時間攪拌した。そ のオートクレーブを冷却し、排出させ、内容物を窒素流れ中で乾燥させた。アイ ソタクチックポリプロピレンの収量は51.5gであった。このポリマーの重量 平均分子量は106.000であり、分子量分布は、2.59であった。そのポ リマーは、141.9℃の融点を有した。
実施例19(比較例) ビステトラヒドロインデニルメタロセン及びメタロカル ボランアニオンを用いるアイソタクチックポリプロピレンの製造本実施例におい て、さきに窒素でフラッジさせた11容ステンレス鋼オートクレーブに窒素雰囲 気下で、乾燥脱酸素化ヘキサン200−及び、rac−ジメチルシリルビス(テ トラヒドロインデニル)ジルコニウムジメチル(38■)とN、N−ジメチルア ニリニウムビス(7,8−ジカルバウンデカボラート)コバルテート(III)  (12■)を含有するトルエン溶液3mlを供給することによりプロピレンを ヘキサン希釈剤中で重合させた。プロピレン(200ml)を添加し、50℃に おいてオートクレーブ内容物を68分間攪拌した。そのオートクレーブを冷却し 、排出させ、固体生成物(1g)を単離した。このポリマーは1700の重量平 均分子量及び111.5℃の融点を有した。
%(比較例) ビスインデニルメタロセンを用いるアイソタクチックポリ−1− ブテンの製造 本実施例において、さきに窒素でフラッジさせた1!容ステンレス鋼オートクレ ーブに窒素雰囲気下で乾燥脱酸素化ヘキサン300+aL rac−ジメチルシ リルビス(インデニル)ハフニウムジメチル(30■)とN、 N−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)硼素(10■)を含有するト ルエン溶液20m1を供給することにより1−ブテンをヘキサン希釈剤中で重合 させた。1−ブテン(100ml)を添加し、40℃においてオートクレーブ内 容物を1時間攪拌した。そのオートクレーブを冷却し、排出させ、内容物をアセ トンとともに攪拌した。その固体生成物を濾去し、窒素流れ中で乾燥させた。ア イソタクチックポリ−1−ブテンの収量97.2%がアイソタクチックであるこ とがわかった。
実施例21(比較例) シクロペンタジェニル/フルオレニルメタロセンを用い るシンジオタクチックポリプロピレンの製造本実施例において、さきに窒素でフ ラッジさせた1j容ステンレス鋼オートクレーブに窒素雰囲気下で乾燥脱酸素化 ヘキサン100m1と、2シクロペンタジェニル−2−フルオレニルプロパンジ ルコニウムジメチル(30■)とN、N−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)硼素(30■)を含有するトルエン溶液2mlを供給す ることによりプロピレンをヘキサン希釈剤中で重合させた。
プロピレン(400ml)を添加し、50℃においてオートクレーブ内容物を5 0分間攪拌した。そのオートクレーブを冷却し排出させ、内容物を窒素流れ中で 乾燥させた。シンジオタクチックポリプロピレンの収量は7gであった。このポ リマーの数平均分子量は25.000であり、分子量分布は2であった。そのポ リマーは、122℃の融点を有した。
国際調査報告 、N+ PCT/LIS 93102376、 、ム−PCT/LIS 931 02376フロントベージの続き (72)発明者 キヤニング、ジョー・アシ・メアリ ゛アメリカ合衆国、テキ サス州 77058、ヒユーストン、ヘンダーソン・アベニュー900、アパー トメント 808

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.α−オレフィンに重合条件下で、一般式、▲数式、化学式、表等があります ▼(1)▲数式、化学式、表等があります▼(2)[式中、(C5H5−y−x Sx)は、0乃至5のS基で置換されたシクロペンタジエニル環であり、xは置 換度を表わす1乃至5であり、Mはチタン、ジルコニウム又はハフニウムであり 、L′は中性のルイス塩基であり、A′は架橋基であり、シクロペンタジエニル とJS′z−1−y配位子の回転を制限するのに役立ち、X1は水素化物基、ヒ ドロカルビル基、置換ヒドロカルビル基、ヒドロカルビル置換有機メタロイド基 又はハロカルビル置換有機メタロイド基であり、X5は、M及びL′の両方に任 意に共有結合し得る水素化物、ヒドロカルビル基、置換ヒドロカルビル基、ハロ カルビル基又は置換ハロカルビル基、ヒドロカルビル置換有機メタロイド基又は ヒドロカルビル置換有機メタロイド又はハロカルビル置換有機メタロイド基であ り、(JS′z−1−y)は、ヘテロ原子配位子であり、Jが3の配位数を有す る元素の周期表15族からの元素であるか又は配位数2を有する16族からの元 素であるヘテロ原子配位子であり、S′は、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビ ル、ハロカルビル、置換ハロカルビル、ヒドロカルビル置換有機メタロイド又は ハロカルビル置換有機メタロイドであり、zは元素Jの配位数であり、yは0又 は1であり、wは0乃至3の整数であり、B′は非求核錯体、dはB′の電荷を 表わす整数である]の1つにより表わされるイオン触媒錯体を接触させる工程を 含む、ポリ−α−オレフィンを製造する方法。
  2. 2.イオン触媒錯体が、 (i)一般式、 ▲数式、化学式、表等があります▼(3)(式中、X1及びX2は、個々に水素 化物基、ヒドロカルビル基、置換ヒドロカルビル基、ハロカルビル基、置換ハロ カルビル基及び、ヒドロカルビル置換メタロイド基及びハロカルビル置換有機メ タロイド基であり、y=の場合はw>0である) で表わされるシクロペンタジエニル4族金属成分及び(ii)シクロペンタジエ ニル4族金属化合物の置換基と非可逆的に反応しシクロペンタジエニル4族金属 カチオンを生成することができるカチオン及びアニオンB′を含む活性剤成分 を接触させる工程を含んで製造される、請求項1に記載の方法。
  3. 3.活性剤成分が一般式、 [(L′−H)+]d(M′)m+Q1Q2−Qn]d−(式中、Hは水素原子 であり、[L′−H]はブリンステッド酸であり、M′は金属又はメタロイドで あり、Q1乃至Qnは、水素化物基、ヒドロカルビル及び置換ヒドロカルビル基 、ハロカルビル及び置換ハロカルビル基及び、ヒドロカルビル置換有機メタロイ ド基及びハロカルビル置換有機メタロイド基、二置換プニクトゲン(pnict ogen)基、置換カルコゲン基から個々に選ばれ、又、Q1乃至Qnはいずれ か1つが、しかし1つより多くはなくハロゲン化物基であり得て、mは、M′の 正規の電荷を表わす整数であり、nは配位子Qの総数である)により表わされる 、請求項2に記載の方法。
  4. 4.活性剤成分が、式、 [L′−H]+B([C6F5)Q3]−(式中、Fは弗素であり、Cは炭素で あり、Qはヒドロカルビル又は限界がない鎖長の重合体ヒドロカルビルである) で表わされる、請求項2又は3に記載の方法。
  5. 5.Qが、メチル、ブチル、シクロヘキシル、フェニル、ポリスチレン、ポリイ ソブリン又はポリ(パラメチルスチレン)である、請求項3又は4に記載の方法 。
  6. 6.活性剤が一般式、 [L′H]+[BAr1Ar2X3X4]−(式中、Bは3+の原子価状態の硼 素であり、Ar1及びAr2は同じか又は異なる芳香族又は置換芳香族ヒドロカ ルビル又はハロカルビル基であり、安定な架橋基により互いに結合してもよく、 X3及びX4は個々に水素化物基、ヒドロカルビル基、置換ヒドロカルビル基、 ハロカルビル基、置換ハロカルビル基、ヒドロカルビル−及びハロカルビル−置 換有機メタロイド基、二置換プニクトゲン(pnictogen)基、置換カル コゲン基及び、X3又はX4がハロゲン化物であるハロゲン化物基である) で表わされる、請求項2又は3に記載の方法。
  7. 7.活性剤が、一般式、 [L′−H]c[(CX)a(BX′)mXmb]c−又は[L′−H]d[[ [(CX6)−(BX7)m−(X8)b]c′−]2Mmn+]d−(式中、 Cは炭素であり、Bは硼素であり、X、X′、X′′、X6、X7及びX8は個 々に水素化物基、ハロゲン化物基、ヒドロカルビル基、置換ヒドロカルビル基、 ハロカルビル基、置換ハロカルビル基又はヒドロカルビルー又はハロカルビル− 置換有機メタロイド基であり、M′′は遷移金属であり、a及びbは0以上の整 数であり、cは1以上の整数であり、a+b+cは2乃至8の偶数の整数であり 、mは5乃至22の整数であり、a′及びb′は同じか又は異なる0より大きい 整数であり、c′は2以上の整数であり、a′+b′+c′は4乃至8の偶数の 整数であり、m′は6乃至12の整数であり、n′は2c′−n′=dであるよ うな整数であり、dは1以上の整数である) で表わされる、請求項2に記載の方法。
  8. 8.活性剤成分が、一般式、 [L′−H]dz[[[(CH)az(BH)mz(H)bz]cz−]2Mn nz+]dz−(式中、azは0乃至2の整数、bzは0乃至2の整数、czは 2又は3、mzは9乃至11の整数であり、az+bz+cz=4であり、nz 及びdzはそれぞれ2及び2又は3及び1である) で表わされる、請求項2又は請求項7に記載の方法。
  9. 9.活性剤が、[B(C6F5)4]−又は[B(C6F5)3Q]−(式中、 Qは水酸化物、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ハロカルビル、ヒドロカ ルビルー又はハロカルビルー置換有機メタロイド、置換プニクトゲン(pnic togen)はカルコゲン又はハロゲン化物基である) の三置換アンモニウム塩である、請求項2又は請求項3に記載の方法。
  10. 10.活性剤がN,N−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)硼素である、請求項9に記載の方法。
  11. 11.B′が式、 [(M′)m+Q1Q2−Qn]d− [(式中、M′は、元素の周期表のVB族、VIB族、VIIB族、VIII族 、IB族、IIB族、IIA族、IVA族及びVA族から選ばれる金属又はメタ ロイドであり、Q1乃至Qnは水素化物基、ジアルキルアミド基、アルコキシド 及びアリールオキシド基、ヒドロカルビル及び置換ヒドロカルビル基及び有機メ タロイド基及びハロゲン化物(ハロゲン化物はQ1乃至Qnの1つより多くない )から成る群から個々に選ばれ、mは1乃至7の整数、nは2乃至8の整数であ り、n−m=dである) で表わされる、請求項1に記載の方法。
  12. 12.シクロペンタジエニル成分が、一般式、▲数式、化学式、表等があります ▼ (式中、y=1である)であり、支配的にシンジオタクチック立体化学配置であ るポリ−α−オレフィンを製造するように(C5H5−y−xSx)と(JS′ z−1−y)の立体的相連を含む、請求項1又は請求項2に記載の方法。
  13. 13.シクロペンタジエニル成分は金属中心による対象な平面を持たない、請求 項12に記載の方法。
  14. 14.シクロペンタジエニル4族金属誘導体が活性剤化合物に関して1:1乃至 約10:1、好ましくは1:1乃至3:1のモル比で用いられる、請求項1乃至 13のいずれか1請求項に記載の方法。
  15. 15.重合が行われる温度が−10℃乃至300℃、好ましくは20℃乃至10 0℃であり、最も好ましくは30℃乃至90℃である、請求項1乃至14のいず れか1請求項に記載の方法。
  16. 16.重合が行われる圧力は、約10psi(68.9KPa)乃至40,00 0psi(276,000XPa)、最も好ましくは約40psi(276KP a)乃至600psi(4134KPa)である、請求項1乃至15のいずれか 1請求項に記載の方法。
  17. 17.製造されるポリマーが900,000以下及び/又は20,000未満の 分子量を有する、請求項1乃至16のいずれか1請求項に記載の方法。
  18. 18.製造されるポリマーが3未満の分子量分布(Mw/Mn)を有する、請求 項1乃至17のいずれか1請求項に記載の方法。
  19. 19.製造されるポリマーの末端が不飽和単位である、請求項1乃至18のいず れか1請求項に記載の方法。
  20. 20.ポリマー生成物が支配的にシンジオタクチックポリプロピレンである、請 求項12、14、15、16、17又は18に記載の方法。
  21. 21.ポリマー生成物が支配的にアイソタクチックポリプロピレンである、請求 項13、14、15、16、17又は18に記載の方法。
  22. 22.シクロペンタジエニル成分が非架橋(y=0)のシクロペンタジエニルー ヘテロ原子−4族金属化合物、好ましくは(ペンタメチルシクロペンタジエニル )(ジ−t−ブチルホスフィド)ハフニウムジメチル、(ペンタメチルシクロペ ンタジエニル)(ビス(トリメチルシリル)アミド)ハフニウムジメチル及び( ペンタメチルシクロペンタジエニル)(t−ブトキシ)チタニウムジメチルであ る、請求項2に記載の方法。
  23. 23.ジクロペンタジエニル成分は単数又は複数の置換基、好ましくはフルオレ ニル化合物を生成するための置換基を有する、請求項22に記載の方法。
  24. 24.シクロペンタジエニル4族金属成分が、Me2Si(C13H8)(N− t−Bu)ZrMe2、Me2Si(C13H8)(N−t−Bu)HfMe2 、Me2Si(C13H8)(N−Me5)ZrMe2又はMe2Si(C13 Me4)(NC12H23)TiMe2である、請求項1又は請求項2に記載の 方法。
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