JPH09221511A - 主としてシンジオタクチック構造の結晶性ビニル芳香族重合体の製造方法 - Google Patents
主としてシンジオタクチック構造の結晶性ビニル芳香族重合体の製造方法Info
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Abstract
ビニル芳香族重合体の製造方法であって、ビニル芳香族
モノマーを、単独で、または少なくとも1種の他の共重
合可能なエチレン性不飽和モノマーと混合して、 a)式(I)Ti(OCONRR´)n (I) (式中、RおよびR´は、同一または異なる、C1 〜C
12脂肪族基またはC6 〜C20芳香族基を表し、nは3ま
たは4の整数)を有するチタンの錯体、および b)アルミノキサンおよび式 (II)BX1 X2 X3 (II) (式中、X1 、X2 およびX3 は、同一でまたは異な
る、C1 〜C20過フッ化炭化水素基)を有するホウ素の
化合物またはその塩の1種から選択された共触媒の存在
下で重合させることを特徴とする方法。
Description
造の結晶性ビニル芳香族重合体の製造方法に関する。よ
り詳しくは、本発明は重合体鎖が基本的にシンジオタク
チック配列を有する結晶性ポリスチレンの製造方法に関
する。ポリスチレンは、スチレンのラジカル重合により
得られる熱可塑性重合体であり、成形製品、フィルム、
電気材料、包装材料、等に使用される。ポリスチレンは
無定形のアタクチック重合体であり、優れた絶縁特性お
よび妥当な耐熱性を有する。しかし、多くの用途で、耐
熱性および耐溶剤性が高く、アタクチックポリスチレン
には無い特性を有する結晶性材料を使用するのが好まし
い。ヨーロッパ特許第210,615号は、シンジオタ
クチック重合体を与える様にフェニル置換基が配列し
た、高度の立体規則性を特徴とする構造を有するポリス
チレンを開示している。この材料は、結晶性であり、し
たがって変換後は延伸工程にかけることができ、有機溶
剤にほとんど完全に不溶性であり、260〜280℃の
融点を有し、縮合熱可塑性重合体(ポリエステル、ポリ
アミド、ポリイミド、等)の耐熱性と同等の、またはそ
れより高い耐熱性を有するので、上記の不都合な点が無
い。
献、例えばヨーロッパ特許EP272,584号または
米国特許第4,978,730号、に記載されている様
に、メチルアルミノキサン(反復単位−AlCH3 O−
を含む環状、直鎖または籠状オリゴマーを含むことがで
きる混合物)により代表される共触媒の存在下で、T
i、Zr、VおよびNiの化合物の触媒作用を受ける重
合により、またはヨーロッパ特許出願第421,659
号に記載されている様に、フッ素化された基を含むホウ
素の誘導体により製造することができる。文献中に示さ
れているシンジオタクチックポリスチレン合成用触媒の
例は、チタンのハロゲン化物(塩化物、臭化物、等)、
チタンのアルコラート(メトキシド、エトキシド、プロ
ポキシド、イソプロポキシド、ブトキシド、等)、チタ
ンのカルボン酸塩、メタロセン(チタンシクロペンタジ
エニル三塩化物、チタンシクロペンタジエニル二塩化
物、チタンペンタメチルシクロペンタジエニル三塩化
物、チタンシクロペンタジエニルアルコキシド、チタン
シクロペンタジエニルアルキル、チタンペンタメチルシ
クロペンタジエニルアルキル、チタンジシクロペンタジ
エニル二塩化物、チタンジシクロペンタジエニルアルコ
キシド、等)、アルキルチタン(テトラベンジルチタ
ン、テトラメチルチタン、テトラエチルチタン、等)お
よび対応するジルコニウムの化合物である。
に記載されていない新規な触媒系を使用し、主としてシ
ンジオタクチック構造の結晶性ビニル芳香族重合体、特
に結晶性ポリスチレン、を合成できることを見出だし
た。また本発明の触媒は、従来の触媒で得られる重合体
よりも高い立体規則性を有し、分子量がはるかに高い重
合体を与える特性も有している。例えば、立体規則性の
程度が99.5%を超え、重量平均分子量Mwが30
0,000を超え、一般的に300,000〜500,
000であるポリスチレンを得ることができる。そこで
本発明は、主としてシンジオタクチック構造の結晶性ビ
ニル芳香族重合体の製造方法であって、ビニル芳香族モ
ノマーを、単独で、または少なくとも1種の他の共重合
可能なエチレン性不飽和モノマーと混合して、 a)式(I) Ti(OCONRR´)n (I) (式中、RおよびR´は、同一であるか、または異なる
ものであって、C1 〜C12脂肪族基またはC6 〜C12芳
香族基を表し、nは3または4の整数である)を有する
チタンの錯体、および b)アルミノキサンおよび式(II) BX1 X2 X3 (II) (式中、X1 、X2 およびX3 は、同一であるか、また
は異なるものであって、C1 〜C20過フッ化炭化水素基
を表す)を有するホウ素の化合物またはその塩の1種か
ら選択された共触媒を必須成分として含んでなる触媒系
の存在下で重合させることを含んでなる方法に関する。
ische Berichte”120, 955(1987)または“Journal of C
hemical Society: Dalton Transactions”, 693(1991)
に記載されている公知の物質である。これらの物質は、
四塩化チタンまたは三塩化チタンを二酸化炭素および脂
肪族または芳香族ジアミンと反応させることにより製造
することができる。本発明に特に好適な、一般式(I) を
有するチタン触媒の例はTi[OCON(CH3 )2 ]
3 、Ti[OCON(CH3 )2 ]4 、Ti[OCON
(CH2 CH3 )2 ]3 、Ti[OCON(CH2 CH
3 )2 ]4 、Ti[OCON(CH2 CH2 C
H3 )2 ]3 、Ti[OCON(CH2 CH2 CH3 )
2 ]4 、Ti[OCON(CH(CH3 )2 )2 ]3 、
Ti[OCON(CH(CH3 )2 )2 ]4 、Ti[O
CON(C6 H5 )2 ]3 、Ti[OCON(C
6 H5 )2 ]4 、Ti[OCON(C6 H4 C
H3 )2 ]3 、Ti[OCON(C6 H4 CH3 )2 ]
4 、Ti[OCON(CH3 )(CH2 CH3 )]3 、
Ti[OCON(CH3 )(CH2 CH3 )]4 、Ti
[OCON(CH3 )(CH2 CH2 CH3 )]3 、T
i[OCON(CH3 )(CH2 CH2 CH3 )]4 、
Ti[OCON(CH3 )(CH(CH3 )2 )]3 、
Ti[OCON(CH3 )(CH(CH3 )2 )]4 、
Ti[OCON(CH2 CH3 )(CH2 CH2 C
H3 )]3 、Ti[OCON(CH2 CH3 )(CH2
CH2 CH3 )]4 、Ti[OCON(CH2 CH3 )
(CH(CH3 )2 ]3 、Ti[OCON(CH2 CH
3 )(CH(CH3 )2 ]4 、Ti[OCON(C
H3 )(C6 H5 )]3 、Ti[OCON(CH3 )
(C6 H5 )]4 、Ti[OCON(CH3 )(C6 H
4 CH3 )]3 、Ti[OCON(CH3 )(C6 H4
CH3 )]4 、Ti[OCON(CH2 CH3 )(C6
H5 )]3 およびTi[OCON(CH2 CH3 )(C
6 H5 )]4であるが、これらに限定するものではな
い。ビニル芳香族モノマーとチタンのモル比は、特に重
要ではないが、1,000〜100,000、好ましく
は5,000〜50,000でよい。
環状または籠状構造を有する化合物の混合物からなる。
直鎖構造は一般式(III)
〜C20、好ましくはC1〜C8 アルキル基、C6 〜
C20、好ましくはC6 〜C12アリール基、C7 〜C20、
好ましくはC7 〜C12アリールアルキル基またはアルキ
ルアリール基、またはC3 〜C20、好ましくはC5 〜C
8 シクロアルキル基、またはO−R´基(式中、R´は
C1 〜C8 、好ましくはC1 〜C4 アルキル基、C6 〜
C20、好ましくはC6 〜C12アリール基を表す)、また
はハロゲン原子、例えばフッ素または臭素、を表すが、
ただし、すべてのR1 が同時にO−R´またはハロゲン
であることはない。籠状(caged )構造はMacromolecul
ar Symposia, Vol. 97, 1995に記載されている。
は、文献から公知であり、例えば、公開ヨーロッパ特許
出願第272,584号および第421,659号また
は米国特許第4,978,730号に記載されている。
一般式(II)を有する共触媒、またはその塩、は文献から
公知であり、例えば、公開ヨーロッパ特許出願第42
1,659号または第482,934号に記載されてい
る。一般式(II)、(III) または(IV)を有する好ましい共
触媒は、トリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素また
は炭素、アンモニウム、ホスホニウムトリフェニル、等
の有機陽イオンのテトラ(ペンタフルオロフェニル)ホ
ウ酸塩および数平均分子量Mnが400〜2000であ
るメチルアルミノキサンである。共触媒は一般的にアル
ミニウム/チタンのモル比が50〜2000になるか、
またはホウ素/チタンの比が0.5〜5になる様な量で
使用する。本発明の方法では、上記の触媒系は、アルキ
ル基が1〜6個の炭素原子を含むアルキルアルミニウ
ム、例えばトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミ
ニウム、トリイソブチルアルミニウム、等を、アルキル
アルミニウム/チタンのモル比が0〜1,000になる
様な量で更に含んでなることもできる。
ル芳香族重合体」は、基本的にスチレンおよびスチレン
誘導体の重合体、および20モル%までの、一般式(V) CH2 =CH−R2 (式中、R2 は水素原子またはC1 〜C6 アルキル基、
C4 〜C12シクロアルキル基または芳香族基を表す)を
有するモノマーから選択された他の共重合可能なモノマ
ーを含む、関連する共重合体を意味する。スチレンの誘
導体は、アルキル基が1〜4個の炭素原子を含むアルキ
ルスチレン、ハロゲン化スチレン、C1 〜C4 アルコキ
シスチレン、カルボキシスチレン、アルファ−またはベ
ータ−ビニルナフタレンの様なビニルナフタレン、1,
2,3,4−テトラヒドロ−6−ビニルナフタレンの様
なビニルテトラヒドロナフタレン、等である。置換され
たスチレンの代表的な例は、単独または互いに混合され
たp−メチルスチレンおよびm−メチルスチレン、エチ
ルスチレン、ブチルスチレン、p−tert−ブチルス
チレン、ジメチルスチレン、クロロスチレン、ブロモス
チレン、フルオロスチレン、クロロメチルスチレン、メ
トキシスチレン、アセトキシメチルスチレン、等であ
る。重合反応は、塊状でも溶液中でも行なうことができ
る。溶液重合の場合、溶剤は脂肪族または芳香族炭化水
素またはそれらの混合物からなることができ、溶剤/モ
ノマーの体積比が0〜100になる様な量で使用する。
好ましい溶剤はトルエンである。より詳しくは、この種
の反応で使用する一般的な手順にしたがい、重合の前
に、ビニル芳香族モノマーを蒸留により、あるいは活性
分子篩または活性アルミナのカラムを通して直接処理
し、フェノール系安定剤、水およびフェニルアセチレン
の様な触媒毒を除去する。モノマーおよび所望により溶
剤を、可能なアルキルアルミニウムおよび共触媒と共
に、反応装置に入れる。5秒間〜30分間後、一般式
(I) を有するチタン誘導体の溶液を加える。反応を0〜
110℃の温度で15分間〜20時間続行する。最後
に、得られた重合体を通常の方法で回収する。
施態様を詳細に説明するためであって、本発明を制限す
るものではない。下記の分析手順を使用する。 −シンジオタクチック重合体の百分率は、重合体をアセ
トンまたはメチルエチルケトン(MEK)で、沸点で1
0〜20時間抽出することにより測定する。 −立体規則性は、米国特許第4,680,353号に記
載されている様に、炭素13の核磁気共鳴分光法により
測定する。 −熱転移温度(Tm=融点、Tg=ガラス転移温度)
は、示差走査熱量測定により測定する。 −得られた重合体の分子量は、ゲル透過クロマトグラフ
ィーにより、1,2,4 −トリクロロベンゼン中、135℃で測定する。
ml、およびメチルアルミノキサンの1.57Mトルエン
溶液1.2mlを不活性雰囲気中で尾付き試験管中に入れ
た。5分後、チタントリス(カルバミン酸ジイソプロピ
ル)の0.00275Mトルエン溶液2.26mlを入れ
た。反応を60℃で5時間行なった。最後に、混合物
を、濃HCl2mlを含むメタノール200ml中に分散さ
せ、濾過した。固体をメタノール中に再度分散させ、濾
過し、真空中で乾燥させた。シンジオタクチックポリス
チレン2.24g(収率12.3%)が得られた。 メチルエチルケトン(MEK)不溶画分:76.4% 13−C NMR分析により、この重合体は99.5%
のシンジオタクチックダイアド (dyad) を有することが
分かる。 熱的特性:Tm=261℃、Tg=94℃。 重量平均分子量Mw:417,000 数平均分子量Mn:205,000
ml、およびメチルアルミノキサンの1.57Mトルエン
溶液0.8mlを不活性雰囲気中で尾付き試験管中に入れ
た。5分後、チタントリス(カルバミン酸ジイソプロピ
ル)の0.00275Mトルエン溶液2.26mlを入れ
た。反応を60℃で5時間行なった。最後に、混合物
を、濃HCl2mlを含むメタノール200ml中に分散さ
せ、濾過した。固体をメタノール中に再度分散させ、濾
過し、真空中で乾燥させた。シンジオタクチックポリス
チレン1.02g(収率5.6%)が得られた。 メチルエチルケトン(MEK)不溶画分:62.5% 13−C NMR分析により、この重合体は99.6%
のシンジオタクチックダイアドを有することが分かる。 熱的特性:Tm=264℃、Tg=95℃。 重量平均分子量Mw:423,000 数平均分子量Mn:184,000
ml、およびメチルアルミノキサンの1.57Mトルエン
溶液2.4mlを不活性雰囲気中で尾付き試験管中に入れ
た。5分後、チタントリス(カルバミン酸ジイソプロピ
ル)の0.00217Mトルエン溶液5.75mlを入れ
た。反応を60℃で5時間行なった。最後に、混合物
を、濃HCl2mlを含むメタノール200ml中に分散さ
せ、濾過した。固体をメタノール中に再度分散させ、濾
過し、真空中で乾燥させた。シンジオタクチックポリス
チレン1.72g(収率9.5%)が得られた。 メチルエチルケトン(MEK)不溶画分:81.6% 13−C NMR分析により、この重合体は99.5%
のシンジオタクチックダイアドを有することが分かる。 熱的特性:Tm=267℃、Tg=98℃。 重量平均分子量Mw:308,000 数平均分子量Mn:153,000
ml、およびメチルアルミノキサンの1.57Mトルエン
溶液1.2mlを不活性雰囲気中で尾付き試験管中に入れ
た。5分後、チタンテトラキス(カルバミン酸ジイソプ
ロピル)の0.00211Mトルエン溶液3.0mlを入
れた。反応を60℃で5時間行なった。最後に、混合物
を、濃HCl2mlを含むメタノール200ml中に分散さ
せ、濾過した。固体をメタノール中に再度分散させ、濾
過し、真空中で乾燥させた。シンジオタクチックポリス
チレン3.02g(収率16.5%)が得られた。 メチルエチルケトン(MEK)不溶画分:71.5% 13−C NMR分析により、この重合体は99.5%
のシンジオタクチックダイアドを有することが分かる。 熱的特性:Tm=265℃、Tg=96℃。 重量平均分子量Mw:383,000 数平均分子量Mn:192,000
4mlを不活性雰囲気中で1リットル反応器に入れた。ス
チレンを60℃に加熱し、メチルアルミノキサンの1.
57Mトルエン溶液41.7mlおよびチタンテトラキス
(カルバミン酸ジイソプロピル)125mgをトルエン2
0mlに溶解させた溶液を入れた。反応を60℃で5時間
行なった。最後に、混合物を、濃HCl8mlを含むエタ
ノール1リットル中に分散させ、濾過した。固体をエタ
ノール中に再度分散させ、濾過し、真空中で乾燥させ
た。シンジオタクチックポリスチレン94.3g(収率
14.9%)が得られた。 メチルエチルケトン(MEK)不溶画分:84.8% 13−C NMR分析により、この重合体は99.6%
のシンジオタクチックダイアドを有することが分かる。 熱的特性:Tm=267℃、Tg=99℃。 重量平均分子量Mw:348,000 数平均分子量Mn:155,000
ジエニルチタン三塩化物を使用して重合を行なった。シ
ンジオタクチックポリスチレン5.98g(収率32.
9%)が得られた。 メチルエチルケトン(MEK)不溶画分:87.0% 13−C NMR分析により、この重合体は98.1%
のシンジオタクチックダイアドを有することが分かる。 熱的特性:Tm=252℃、Tg=97℃。 重量平均分子量Mw:105,000 数平均分子量Mn:44,000
Claims (8)
- 【請求項1】主としてシンジオタクチック構造の結晶性
ビニル芳香族重合体の製造方法であって、ビニル芳香族
モノマーを、単独で、または少なくとも1種の他の共重
合可能なエチレン性不飽和モノマーと混合して、 a)式(I) Ti(OCONRR´)n (I) (式中、RおよびR´は、同一であるか、または異なる
ものであって、C1 〜C12脂肪族基またはC6 〜C20芳
香族基を表し、nは3または4の整数である)を有する
チタンの錯体、および b)アルミノキサンおよび式(II) BX1 X2 X3 (II) (式中、X1 、X2 およびX3 は、同一であるか、また
は異なるものであって、C1 〜C20過フッ化炭化水素基
を表す)を有するホウ素の化合物またはその塩の1種か
ら選択された共触媒を必須成分として含んでなる触媒系
の存在下で重合させることを特徴とする方法。 - 【請求項2】ビニル芳香族モノマーとチタンのモル比が
1,000〜100,000である、請求項1に記載の
方法。 - 【請求項3】共触媒が、アルミニウム/チタンのモル比
が50〜2000になるか、またはホウ素/チタンの比
が0.5〜5になる様な量で使用される、請求項1また
は2に記載の方法。 - 【請求項4】触媒系が、アルキル基が1〜6個の炭素原
子を含むアルキルアルミニウムを含んでなる、請求項1
〜3のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項5】アルキルアルミニウム/チタンのモル比が
0〜1,000である、請求項4に記載の方法。 - 【請求項6】重合反応が塊状または溶液中で行なわれ
る、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項7】溶剤が、溶剤/モノマーの体積比が0〜1
00になる様な量で使用される、請求項6に記載の方
法。 - 【請求項8】重合が0〜110℃の温度で行なわれる、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
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