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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024050680
(43)【公開日】2024-04-10
(54)【発明の名称】オレフィン重合活性化剤
(51)【国際特許分類】
   C08F 4/76 20060101AFI20240403BHJP
   C08F 10/00 20060101ALI20240403BHJP
【FI】
C08F4/76
C08F10/00 510
【審査請求】有
【請求項の数】1
【出願形態】OL
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024009115
(22)【出願日】2024-01-25
(62)【分割の表示】P 2020551554の分割
【原出願日】2019-03-26
(31)【優先権主張番号】62/650,453
(32)【優先日】2018-03-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】502141050
【氏名又は名称】ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100092783
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100095360
【弁理士】
【氏名又は名称】片山 英二
(74)【代理人】
【識別番号】100120134
【弁理士】
【氏名又は名称】大森 規雄
(74)【代理人】
【識別番号】100128484
【弁理士】
【氏名又は名称】井口 司
(72)【発明者】
【氏名】セネカル、トッド ディ.
(72)【発明者】
【氏名】ムコファデイ、スクリット
(72)【発明者】
【氏名】キートン、リチャード ジェイ.
(72)【発明者】
【氏名】クロシン、イェジ
(72)【発明者】
【氏名】ワッハ、ラファエル
(72)【発明者】
【氏名】パーソン、デヴィッド エム.
(72)【発明者】
【氏名】ウッドファード、ウィリアム エイチ.エイチ.
(57)【要約】      (修正有)
【課題】金属-配位子プロ触媒を効率的に活性化し、容易に分解され、高温で良好に機能する活性化剤を使用した、オレフィンを重合するプロセスを提供する。
【解決手段】本開示の実施形態は、オレフィンを重合するプロセスを含み、本プロセスは、触媒系の存在下で、エチレンと(C-C40)アルファ-オレフィンコモノマーとを接触させることを含み、触媒系が、第IV族金属-配位子錯体と、金属活性化剤イオン性錯体とを含み、金属活性化剤イオン性錯体が、アニオンおよび対カチオンを含み、アニオンが、式(I)に従った構造を有する。

【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
オレフィンを重合するためのプロセスであって、触媒系の存在下で、エチレンと(C
-C40)アルファ-オレフィンコモノマーとを接触させることを含み、前記触媒系が
、プロ触媒と、金属活性化剤イオン性錯体とを含み、前記金属活性化剤が、アニオンおよ
び対カチオンを含み、前記アニオンが、式(I)に従った構造を有し、
【化1】
式中、
nが0、または1であり、
各Rが独立して、式(II)を有するラジカル、および式(III)を有するラジ
カルからなる群から選択され、
【化2】
各Yが独立して、炭素またはケイ素であり、
各R11、R12、R13、R21、R22、R23、R24、およびR25が独
立して、((C-C40)アルキル、ハロゲン置換(C-C40)アルキル、(C
-C40)アリール、ハロゲン置換(C-C40)アリール、-OR、-SR、-
H、-F、またはClから選択され、式中、R11-13のうちの少なくとも1つ、およ
びR21-25のうちの1つが、ハロゲン置換(C-C40)アルキル、ハロゲン置換
(C-C40)アリール、または-Fであり、
各Xが、ハロゲン置換(C-C20)アルキル、またはハロゲン置換(C-C
40)アリールから独立して選択された単座配位子であり、
任意選択的に、式(I)の2つのX基が、共有結合しており、
各Rが独立して、ハロゲン置換(C-C30)ヒドロカルビルであり、
ただし、
前記対カチオンが、MePhN(H)であり、前記アニオンが、Al(C
であるとき、前記プロ触媒が、PhC(Cp)(Flu)ZrClまたはEt
(1-Ind)ZrClではなく、
前記対カチオンが、(Ph)であり、前記アニオンが、Al(C
であるとき、前記プロ触媒が、Et(1-Ind)ZrClではない、プロセス。
【請求項2】
前記プロ触媒が、ビス-ビフェニルフェノキシ第IV族金属-配位子錯体である、請
求項1に記載のオレフィンを重合するためのプロセス。
【請求項3】
nが0であり、各Xが独立して、-C(H)(CF、-C、または-C
(CFである、請求項1または請求項2に記載のオレフィンを重合するためのプロ
セス。
【請求項4】
nが1であり、Rが、-C(CFであり、各Xが、-Cである、請求項
1または請求項2に記載のオレフィンを重合するためのプロセス。
【請求項5】
nが0であり、4つのX基のうちの3つが、-Cである、請求項1または請求
項2に記載のオレフィンを重合するためのプロセス。
【請求項6】
nが0であり、4つのX基すべてが、-Cである、請求項1または請求項2に
記載のオレフィンを重合するためのプロセス。
【請求項7】
前記対カチオンが、置換アンモニウム、置換および非置換トリアリールカルボニウム
、または置換および非置換フェロセニウムから選択される、請求項1~6のいずれか一項
に記載のオレフィンを重合するためのプロセス。
【請求項8】
前記対カチオンが、N(H)R であり、式中、各Rが独立して、(C-C
30)アルキル、または(C-C20)アリールから選択される、請求項1~6のいず
れか一項に記載のオレフィンを重合するためのプロセス。
【請求項9】
前記対カチオンが、N(H)R であり、式中、少なくとも2つのRが独立し
て、(C10-C30)アルキルから選択される、請求項6に記載のオレフィンを重合す
るためのプロセス。
【請求項10】
前記対カチオンが、C(Cである、請求項1~6のいずれか一項に記載
のオレフィンを重合するためのプロセス。
【請求項11】
前記対カチオンが、C(Cであり、式中、Rが、(C-C20
)アルキルである、請求項1~6のいずれか一項に記載のオレフィンを重合するためのプ
ロセス。
【請求項12】
nが0である、請求項1~11のいずれか一項に記載のオレフィンを重合するための
プロセス。
【請求項13】
2つのX基が、共有結合しており、前記アニオンが、式(IV)に従った構造を有し

【化3】
式中、
Rおよび各Xが、式(I)で定義されたとおりであり、
zが、0または1であり、yが、0、1、または2であり、xが、1または2であ
り、2x+y+z=4であり、
Lが、共有結合している前記2つのX基を表し、
Lが独立して、ハロゲン置換(C-C40)アルキレン、ハロゲン置換(C
40)ヘテロアルキレン、またはハロゲン置換(C-C40)アリーレンから選択さ
れ、
zが1であるとき、Xがハロゲン、ハロゲン置換(C-C20)アルキル、ハロ
ゲン置換(C-C40)アリールから選択される、請求項1に記載のオレフィンを重合
するためのプロセス。
【請求項14】
Lが、ハロゲン化ジラジカルビフェニル、またはハロゲン化ジラジカルナフタレン-
ジイルである、請求項13に記載のオレフィンを重合するためのプロセス。
【請求項15】
高沸点完全飽和炭化水素溶液1リットルあたり、200マイクロモルの金属活性化剤
イオン性錯体および20ミリモルの水の濃度を有する、高沸点完全飽和炭化水素溶液中の
前記金属活性化剤イオン性錯体が、炭化水素導電率試験によって測定すると、0.1以下
の誘電正接パーセントを有する、請求項1~14のいずれか一項に記載の重合プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、2018年3月30日出願の米国仮特許出願第62/650,453号に
対する優先権を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示の実施形態は、一般に、オレフィン重合触媒系およびプロセス、より具体的に
は、第4族金属-配位子プロ触媒錯体と、金属活性化剤、イオン性錯体活性化剤、または
助触媒とを含むオレフィン重合触媒系に関する。
【背景技術】
【0003】
α-オレフィン重合反応における触媒組成物の一部として、活性化剤は、α-オレフ
ィンポリマーの生成およびα-オレフィンポリマーを含む最終ポリマー組成物にとって有
益な特徴を有し得る。α-オレフィンポリマーの生成を増加させる活性化剤の特徴として
は、プロ触媒の迅速な活性化、高い触媒効率、高温能力、一貫したポリマー組成、および
選択的な失活が挙げられるが、これらに限定されない。
【0004】
エチレン系ポリマーおよびプロピレン系ポリマーなどのオレフィン系ポリマーは、様
々な触媒系を介して生成される。そのような触媒系の選択は、オレフィン系ポリマーの特
徴および特性に寄与する重要な要素であり得る。ポリエチレン系ポリマーを生成するため
の触媒系としては、クロム系触媒系、チーグラーナッタ触媒系、または分子(メタロセン
または非メタロセンのいずれかの)触媒系を挙げることができる。
【0005】
重合のための触媒活性種を生成するために、触媒系の一部としての分子重合プロ触媒
を活性化し、この活性化は、任意の多数の手段によって達成することができる。そのよう
な1つの方法は、ブレンステッド酸である活性化剤または助触媒を用いる。分子重合プロ
触媒、特に第IV族金属錯体を含むそのようなプロ触媒を活性化するために、一般的には
、弱く配位するアニオンを含有するブレンステッド酸塩が利用されている。完全にイオン
化しているブレンステッド酸塩は、プロトンを移動させて、そのような第IV族金属錯体
のカチオン誘導体を形成することが可能である。
【0006】
ブレンステッド酸塩などの活性化剤では、カチオン成分としては、例えば、アンモニ
ウム、スルホニウム、もしくはホスホニウム誘導体などのプロトンを移動させることが可
能なカチオン、または例えばフェロセニウム、銀(I)、もしくは鉛(II)カチオンな
どの酸化カチオン、または例えばカルボニウムもしくはシリリウムなどの高ルイス酸性カ
チオンを挙げることができる。
【0007】
しかしながら、カチオンがプロ触媒を活性化すると、活性化剤がポリマー組成物中に
残留する場合がある。結果として、カチオンおよびアニオンが、ポリマー組成に影響を与
える場合がある。すべてのイオンが等しく拡散するわけではないので、異なるイオンがポ
リマー組成に異なる影響を与える。具体的には、イオンのサイズ、イオンの電荷、イオン
と周囲の媒体との相互作用、およびイオンと利用可能な対イオンとの解離エネルギーは、
溶媒、ゲル、またはポリマー材料などの周囲の媒体を通じて拡散するイオンの能力に影響
を与えるであろう。
【0008】
従来のオレフィン重合活性化剤としては、弱配位性または非配位性アニオンが挙げら
れる。アニオンの配位が弱いことによって、カチオン触媒の触媒効率の増加がもたらされ
ることが示されている。しかしながら、非配位性アニオンの非求核特徴も拡散を増加させ
るので、生成されたポリマー中に残留する活性化剤アニオンは、ポリマーの電気抵抗を低
下させ、それにより電気損失を増加させ、それにより生成されたポリマーの絶縁能力を減
少させるであろう。
【発明の概要】
【0009】
ポリマー系における活性化剤の望ましい特徴としては、オレフィン系ポリマーの生成
を増加させる能力、プロ触媒活性化の速度を増加させる能力、触媒の全体的な効率を増加
させる能力、触媒系を高温で作動可能にする能力、触媒系が一貫したポリマー組成を提供
可能にする能力、およびオレフィン重合が完了した後に活性化剤を分解可能にする能力が
挙げられる。非配位性アニオンテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(B(
)に由来する活性化剤は、これらの望ましい特徴のうちの多くを獲得する。
それにもかかわらず、典型的な重合反応条件下では、B(Cアニオンは容易
に分解されず、最終ポリマー中に損なわれずに残留し得る。最終ポリマー中に活性化剤が
損なわれずに存在することは、最終ポリマーの電気的特性に有害であり得る。
【0010】
メチルアルモキサン(MAO)または修飾メチルアルモキサン(MMAO)などの部
分的に加水分解された金属トリアルキルに基づく活性化剤は、例えば、B(C
アニオンよりも容易に分解されるが、最終ポリマーにおける貧弱な高温触媒効率および
より広い組成ドリフトを被る。
【0011】
金属-配位子プロ触媒を効率的に活性化し、容易に分解され、高温で良好に機能する
活性化剤が、現在も必要とされている。本開示の触媒系としては、第IV族金属-配位子
錯体と活性化剤または助触媒との、そのような必要性に対処する組み合わせが挙げられる
。具体的には、ポリオレフィン樹脂を生成するために、活性化剤が、第IV族金属-配位
子プロ錯体と容易に反応し、第IV族金属-配位子プロ錯体を活性化させると、ポリオレ
フィン樹脂は、有用なポリマー組成および電気的特性を呈する。本開示の触媒系に含まれ
る活性化剤は、α-オレフィンポリマーの生成を増加させる能力、プロ触媒活性化の速度
を増加させる能力、触媒の全体的な効率を増加させて、触媒系を高温で作動可能にする能
力、触媒系が一貫したポリマー組成を提供可能にする能力、および活性化剤を分解可能に
する能力などの特徴を呈する。
【0012】
1つ以上の実施形態によれば、オレフィンを重合するプロセスは、第IV族金属-配
位子錯体と、金属活性化剤イオン性錯体とを含む触媒系の存在下で、エチレンと(C
40)α-オレフィンコモノマーとを接触させることを含む。金属活性化剤イオン性錯
体は、アニオンおよび対カチオンを含み、アニオンは、式(I)に従った構造を有する。
【化1】
【0013】
対カチオンは、+1の形式電荷を有する任意のカチオンである。式(I)では、nは
、0または1である。nが1であるとき、Rが、式(II)を有するラジカル、式(II
I)を有するラジカルからなる群から選択される。
【化2】
【0014】
式(II)および(III)では、各Yは独立して、炭素またはケイ素であり、R
、R12、R13、R21、R22、R23、R24、およびR25の各例は独立して
、(C-C40)アルキル、(C-C40)アリール、-H、-OR、-O-、ま
たはハロゲンから選択され、式中、Rが、(C-C30)ヒドロカルビルである。R
が式(II)に従ったラジカルであるとき、R11-13のうちの少なくとも1つは、ハ
ロゲン置換(C-C40)アルキル、ハロゲン置換(C-C40)アリール、または
-Fであり、Rが式(III)に従ったラジカルであるとき、R21-25のうちの少な
くとも1つは、ハロゲン置換(C-C40)アルキル、ハロゲン置換(C-C40
アリール、または-Fである。いくつかの実施形態では、対カチオンは、第三級カルボカ
チオン、アルキル置換アンモニウムイオン、アニリニウム、アルキル置換アルモセニウム
(alumocenium)、またはフェロセニウムから選択することができる。
【0015】
式(I)では、各Xは、ハロゲン、ハロゲン置換(C-C20)アルキル、(C
-C20)アルキル、ハロゲン置換(C-C40)アリール、(C-C40)アリー
ル、-OR、またはトリフラート(-OTf)から独立して選択された単座配位子であ
る。さらに、1つのみのXは、ハロゲン、-OR、トリフラート(-OTf)、または
(C-C20)アルキルである。任意選択的に、式(I)の2つのR基は、共有結合し
ている。各Rは独立して、(C-C30)ヒドロカルビル、または-Hである。金属
活性化剤錯体は、炭化水素導電率試験によって測定すると、炭化水素溶液中に200マイ
クロモルの金属活性化剤錯体および20ミリモルの水の濃度で、0.1以下の誘電正接パ
ーセントを含む。いくつかの実施形態では、触媒系中の式(XI)の1つ以上の金属-配
位子錯体の合計モル数対触媒系中の1つ以上の助触媒の合計モル数の比は、1:10,0
00~100:1である。
【0016】
1つ以上の実施形態では、具体的には式(I)の2つのX基が共有結合しているとき
、助触媒は、式(IV)に従った構造を有する。
【化3】
【0017】
式(IV)では、XおよびRは、式(I)で定義されたとおりである。下付き文字z
は、0または1であり、下付き文字yは、0、1、または2であり、下付き文字xは、1
または2であり、2x+y+z=4である。共有結合している2つのX基を表す各Lは独
立して、ハロゲン置換(C-C40)アルキレン、ハロゲン置換(C-C40)ヘテ
ロアルキレン、またはハロゲン置換(C-C40)アリーレンから選択される。下付き
文字zが1のとき、単座配位子Xは、ハロゲン、ハロゲン化-(C-C20)アルキル
、(C-C20)アルキル、または-S(O)CF(トリフラート)から選択され
る。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、触媒系の具体的な実施形態を説明する。本開示の触媒系は、異なる形態で実施
されてもよく、本開示に記載される特定の実施形態に限定されると解釈されるべきではな
いことを理解されたい。
【0019】
一般的な略語を、以下に列記する。
Me:メチル、Et:エチル、Ph:フェニル、Bn:ベンジル、i-Pr:イソプ
ロピル、t-Bu:tert-ブチル、t-Oct:tert-オクチル(2,4,4-
トリメチルペンタン-2-イル)、Tf:トリフルオロメタンスルホネート、OTf:ト
リフラート、(BuO)Al:Al(OC(CF、THF:テトラヒド
ロフラン、EtO:ジエチルエーテル、CHCl:ジクロロメタン、C:重
水素化ベンゼンまたはベンゼン-d6、CDCl:重水素化クロロホルム、NaSO
:硫酸ナトリウム、MgSO:硫酸マグネシウム、HCl:塩化水素、n-BuLi
:ブチルリチウム、t-BuLi:tert-ブチルリチウム、KCO:炭酸カリウ
ム、CsCO:炭酸セシウム、HfCl:塩化ハフニウム(IV)、HfBn
ハフニウム(IV)テトラベンジル、ZrCl:塩化ジルコニウム(IV)、ZrBn
:ジルコニウム(IV)テトラベンジル、TiBn:チタン(IV)テトラベンジル
、N窒素ガス、PhMe:トルエン、PPR:並列重合反応器、MAO:メチルアルミ
ノキサン、MMAO:修飾メチルアルミノキサン、NMR:核磁気共鳴、MS:質量分析
、mmol:ミリモル、mL:ミリリットル、M:モル、minまたはmins:分、h
またはhrs:時間、d:日。
【0020】
「独立して選択される」という用語は、R、R、R、R、およびRなどの
R基が、同一であっても異なっていてもよいこと(それにより、R、R、R、R
、およびRがすべて、置換アルキルであってもよいか、またはRおよびRが、置換
アルキルであってもよく、Rが、アリールであってもよい、など)を示すために本明細
書で使用される。R基に関連する化学名は、化学名の化学構造に対応するものとして当該
技術分野で認識されている化学構造を伝えることを意図している。したがって、化学名は
、当業者に既知の構造的定義を補足および例示すことを意図しており、排除することを意
図していない。
【0021】
「プロ触媒」という用語は、活性化剤と組み合わせたときに触媒活性を有する化合物
を指す。「活性化剤」という用語は、プロ触媒を触媒的に活性な触媒に転換するようにプ
ロ触媒と化学的に反応する化合物を指す。本明細書で使用されるとき、「助触媒」および
「活性化剤」という用語は交換可能な用語である。
【0022】
ある特定の炭素原子含有化学基を記載するために使用される場合、「(C-C
」の形態を有する括弧付きの表現は、化学基の非置換形態がxおよびyを含めてx個の炭
素原子からy個の炭素原子までを有することを意味する。例えば、(C-C50)アル
キルは、その非置換形態では1~50個の炭素原子を有するアルキル基である。いくつか
の実施形態および一般構造において、ある特定の化学基は、Rなどの1つ以上の置換基
によって置換されてもよい。括弧付きの「(C-C)」を使用して定義されるR
換化学基は、任意の基Rの同一性に従ってy個を超える炭素原子を含有することができ
る。例えば、「Rがフェニル(-C)である正確に1つの基Rによって置換さ
れた(C-C50)アルキル」は、7~56個の炭素原子を含有し得る。したがって、
一般に、括弧付きの「(C-C)」を使用して定義される化学基が1つ以上の炭素原
子含有置換基Rによって置換されるとき、化学基の炭素原子の最小および最大合計数は
、xとyとの両方に、すべての炭素原子含有置換基R由来の炭素原子の合計数を加える
ことによって、決定される。
【0023】
「置換」という用語は、対応する非置換化合物の炭素原子もしくはヘテロ原子または
官能基に結合した少なくとも1個の水素原子(-H)が、置換基(例えばR)によって
置き換えられることを意味する。「-H」という用語は、別の原子に共有結合している水
素または水素ラジカルを意味する。「水素」および「-H」は、交換可能であり、明記さ
れていない限りは、同一の意味を有する。
【0024】
「ハロゲン置換」という用語は、対応する非置換化合物の炭素原子もしくはヘテロ原
子または官能基に結合した少なくとも1個の水素原子(-H)が、ハロゲンによって置き
換えられることを意味する。「ハロゲン置換」および「ハロゲン化」という用語は、交換
可能である。「過ハロゲン化」という用語は、対応する非置換化合物の炭素原子もしくは
ヘテロ原子または官能基に結合しているすべての-Hが、ハロゲンによって置き換えられ
ていることを意味する。「ハロゲン置換」という用語は、対応する非置換化合物の炭素原
子もしくはヘテロ原子または官能基に結合した少なくとも1個の-Hが、ハロゲン原子に
よって置き換えられていることを意味する。
【0025】
本開示では、「ハロゲン原子」または「ハロゲン」という用語は、フッ素原子(F)
または塩素原子(Cl)のラジカルを意味する。「ハロゲン化物」という用語は、ハロゲ
ン原子のアニオン形態、例えば、フッ化物(F)または塩化物(Cl)を意味する。
【0026】
「(C-C50)ヒドロカルビル」という用語は、1~50個の炭素原子を有する
炭化水素ラジカルを意味し、「(C-C50)ヒドロカルビレン」という用語は、1~
50個の炭素原子を有する炭化水素ジラジカルを意味し、そこで、各炭化水素ラジカルお
よび各炭化水素ジラジカルは、芳香族または非芳香族、飽和または不飽和、直鎖または分
岐鎖、環式(3個以上の炭素を有し、単環式および多環式、縮合および非縮合の多環式、
ならびに二環式を含む)または非環式であり、1つ以上のRによって置換されているか
、または置換されていない。
【0027】
本開示において、(C-C50)ヒドロカルビルは、非置換または置換(C-C
50)アルキル、(C-C50)シクロアルキル、(C-C20)シクロアルキル-
(C-C20)アルキレン、(C-C40)アリール、または(C-C20)アリ
ール-(C-C20)アルキレン(ベンジル(-CH-C)など)であり得る
【0028】
「(C-C50)アルキル」および「(C-C18)アルキル」という用語は、
非置換または1つ以上のRによって置換されている、それぞれ、1~50個の炭素原子
を有する飽和直鎖または分岐炭化水素ラジカルおよび1~18個の炭素原子を有する飽和
直鎖または分岐炭化水素ラジカルを意味する。非置換(C-C50)アルキルの例は、
非置換(C-C20)アルキル、非置換(C-C10)アルキル、非置換(C-C
)アルキル、メチル、エチル、1-プロピル、2-プロピル、1-ブチル、2-ブチル
、2-メチルプロピル、1,1-ジメチルエチル、1-ペンチル、1-ヘキシル、1-ヘ
プチル、1-ノニル、および1-デシルである。置換(C-C40)アルキルの例は、
置換(C-C20)アルキル、置換(C-C10)アルキル、トリフルオロメチル、
および[C45]アルキルである。「[C45]アルキル」という用語は、置換基を含む
ラジカル中に最大45個の炭素原子が存在することを意味し、例えば、それぞれ、(C
-C)アルキルである1つのRによって置換されている(C27-C40)アルキル
である。各(C-C)アルキルは、メチル、トリフルオロメチル、エチル、1-プロ
ピル、1-メチルエチル、または1,1-ジメチルエチルであってもよい。より広義には
、「[C]アルキル」という用語は、置換基を含めて、ラジカル中に最大z個の炭素原
子が存在することを意味し、zは正の整数である。
【0029】
「(C-C50)アリール」という用語は、6~40個の炭素原子の非置換または
(1つ以上のRによって)置換された単環式、二環式、または三環式芳香族炭化水素ラ
ジカルを意味し、炭素原子のうちの少なくとも6~14個は芳香環炭素原子である。単環
式芳香族炭化水素ラジカルは、1つの芳香環を含み、二環式芳香族炭化水素ラジカルは2
つの環を有し、三環式芳香族炭化水素ラジカルは3つの環を有する。二環式または三環式
芳香族炭化水素ラジカルが存在するとき、そのラジカルの環のうちの少なくとも1つは芳
香族である。芳香族ラジカルの他の1つまたは複数の環は独立して、縮合または非縮合の
芳香族または非芳香族であり得る。非置換(C-C50)アリールの例としては、非置
換(C-C20)アリール、非置換(C-C18)アリール、2-(C-C)ア
ルキル-フェニル、フェニル、フルオレニル、テトラヒドロフルオレニル、インダセニル
、ヘキサヒドロインダセニル、インデニル、ジヒドロインデニル、ナフチル、テトラヒド
ロナフチル、およびフェナントレンが挙げられる。置換(C-C40)アリールの例と
しては、置換(C-C20)アリール、置換(C-C18)アリール、2,4-ビス
([C20]アルキル)-フェニル、ポリフルオロフェニル、ペンタフルオロフェニル、
フルオレン-9-オン-1-イル、およびビフェニルが挙げられる。
【0030】
「(C-C50)シクロアルキル」という用語は、非置換であるかまたは1つ以上
のRによって置換されている、3~50個の炭素原子を有する飽和環式炭化水素ラジカ
ルを意味する。他のシクロアルキル基(例えば(C-C)シクロアルキル)は、x~
y個の炭素原子を有し、非置換であるか、または1つ以上のRで置換されているかのい
ずれかであると同様な様式で定義される。非置換(C-C50)シクロアルキルの例は
、非置換(C-C20)シクロアルキル、非置換(C-C10)シクロアルキル、シ
クロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シク
ロオクチル、シクロノニル、およびシクロデシルである。置換(C-C40)シクロア
ルキルの例は、置換(C-C20)シクロアルキル、置換(C-C10)シクロアル
キル、および1-フルオロシクロヘキシルである。
【0031】
(C-C50)ヒドロカルビレンの例としては、非置換または置換(C-C50
)アリーレン、(C-C50)シクロアルキレン、および(C-C50)アルキレン
(例えば、(C-C20)アルキレン)が挙げられる。ジラジカルは、同じ炭素原子上
(例えば-CH-)もしくは隣接する炭素原子(すなわち1,2-ジラジカル)上にあ
ってもよく、または1個、2個、もしくは3個以上の介在炭素原子によって離間されてい
る(例えば1,3-ジラジカル、1,4-ジラジカルなど)。いくつかのジラジカルとし
ては、1,2-、1,3-、1,4-、またはα,ω-ジラジカルが挙げられる。α,ω
-ジラジカルは、ラジカル炭素間に最大の炭素骨格間隔を有するジラジカルである。(C
-C20)アルキレンα,ω-ジラジカルのいくつかの例としては、エタン-1,2-
ジイル(すなわち、-CHCH-)、プロパン-1,3-ジイル(すなわち、-CH
CHCH-)、2-メチルプロパン-1,3-ジイル(すなわち、-CHCH(
CH)CH-)が挙げられる。(C-C50)アリーレンα,ω-ジラジカルのい
くつかの例としては、フェニル-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、または
ナフタレン-3,7-ジイルが挙げられる。
【0032】
「(C-C50)アルキレン」という用語は、非置換または1つ以上のRによっ
て置換されている1~50個の炭素原子を有する飽和直鎖または分岐鎖のジラジカル(す
なわち、ラジカルが環原子上にない)を意味する。非置換(C-C50)アルキレンの
例は、非置換(C-C20)アルキレンであり、非置換-CHCH-、-(CH
-、-(CH-、-(CH-、-(CH-、-(CH-、
-(CH-、-CHC*HCH、および-(CHC*(H)(CH
を含み、式中、「C*」が、水素原子が、第二級もしくは第三級アルキルラジカルを形成
するために除去される炭素原子を表す。置換(C-C50)アルキレンの例は、置換(
-C20)アルキレン、-CF-、-C(O)-、および-(CH14C(C
(CH-(すなわち、6,6-ジメチル置換ノルマル-1,20-エイコ
シレン)である。前述のように、2つのRは一緒になって、(C-C18)アルキレ
ンを形成することができるので、置換(C-C50)アルキレンの例としては、1,2
-ビス(メチレン)シクロペンタン、1,2-ビス(メチレン)シクロヘキサン、2,3
-ビス(メチレン)-7,7-ジメチル-ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、および2,
3-ビス(メチレン)ビシクロ[2.2.2]オクタンも挙げられる。
【0033】
「(C-C50)シクロアルキレン」という用語は、3~50個の炭素原子を有す
る、非置換または1つ以上のRによって置換されている、環式ジラジカル(すなわち、
ラジカルが環原子上にある)を意味する。
【0034】
「ヘテロ原子」という用語は、水素または炭素以外の原子を指す。1個または2個以
上のヘテロ原子を含有する基の例としては、O、S、S(O)、S(O)Si(R
P(R)、Ge(R、N(R)、または-N=C(Rが挙げられ、式
中、各Rおよび各Rが、非置換(C-C18)ヒドロカルビルまたは-Hであり、
各Rが、非置換(C-C18)ヒドロカルビルである。「ヘテロ炭化水素」という用
語は、炭化水素の1個以上の炭素原子がヘテロ原子で置き換えられている分子または分子
骨格を指す。「(C-C50)ヘテロヒドロカルビル」という用語は、1~50個の炭
素原子を有するヘテロ炭化水素ラジカルを意味し、「(C-C50)ヘテロヒドロカル
ビレン」という用語は、1~50個の炭素原子を有するヘテロ炭化水素ジラジカルを意味
する。(C-C50)ヘテロヒドロカルビルまたは(C-C50)ヘテロヒドロカル
ビレンのヘテロ炭化水素ジラジカルは、1個以上のヘテロ原子を有する。ヘテロヒドロカ
ルビルのラジカルは、炭素原子上またはヘテロ原子上に存在することができる。ヘテロヒ
ドロカルビレンの2つの基は、単一の炭素原子上または単一のヘテロ原子上に存在するこ
とができる。加えて、ジラジカルの2つのラジカルのうちの1つは炭素原子上に存在する
ことができ、他方のラジカルは異なる炭素原子上に存在することができ、2つのラジカル
のうちの1つは炭素原子上に存在することができ、他方はヘテロ原子上に存在することが
できるか、または2つのラジカルのうちの1つはヘテロ原子上に存在することができ、他
方のラジカルは異なるヘテロ原子上に存在することができる。各(C-C50)ヘテロ
ヒドロカルビルおよび(C-C50)ヘテロヒドロカルビレンは、非置換または(1つ
以上のRによって)置換、芳香族または非芳香族、飽和または不飽和、直鎖または分岐
鎖、環式(単環式および多環式、縮合多環式および非縮合多環式を含む)または非環式で
あってもよい。
【0035】
(C-C50)ヘテロヒドロカルビルは、非置換または置換されてもよい。(C
-C50)ヘテロヒドロカルビルの非限定的な例としては、(C-C50)ヘテロアル
キル、(C-C50)ヒドロカルビル-O-、(C-C50)ヒドロカルビル-S-
、(C-C50)ヒドロカルビル-S(O)-、(C-C50)ヒドロカルビル-S
(O)-、(C-C50)ヒドロカルビル-Si(R-、(C-C50)ヒ
ドロカルビル-N(R)-、(C-C50)ヒドロカルビル-P(R)-、(C
-C50)ヘテロシクロアルキル、(C-C19)ヘテロシクロアルキル-(C-C
20)アルキレン、(C-C20)シクロアルキル-(C-C19)ヘテロアルキレ
ン、(C-C19)ヘテロシクロアルキル-(C-C20)ヘテロアルキレン、(C
-C50)ヘテロアリール、(C-C19)ヘテロアリール-(C-C20)アル
キレン、(C-C20)アリール-(C-C19)ヘテロアルキレン、または(C
-C19)ヘテロアリール-(C-C20)ヘテロアルキレンが挙げられる。
【0036】
「(C-C50)ヘテロアリール」という用語は、合計4~50個の炭素原子およ
び1~10個のヘテロ原子の、非置換または(1つ以上のRによって)置換された単環
式、二環式、または三環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルを意味する。単環式ヘテロ芳香
族炭化水素ラジカルは、1つのヘテロ芳香環を含み、二環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカ
ルは、2つの環を有し、三環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルは、3つの環を有する。二
環式または三環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルが存在する場合、ラジカルにおける環の
うちの少なくとも1つは、ヘテロ芳香族である。ヘテロ芳香族ラジカルの他の1つまたは
複数の環は独立して、縮合または非縮合および芳香族または非芳香族であることができる
。他のヘテロアリール基(例えば、一般に(C-C)ヘテロアリール、(C-C
)ヘテロアリールなど)は、x~y個の炭素原子(4~12個の炭素原子など)を有し
、かつ非置換または1つもしくは2つ以上のRによって置換されているものと同様な様
式で定義される。単環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルは、5員環または6員環である。
【0037】
5員環単環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルは、5マイナスh個の炭素原子を有し、
hは、ヘテロ原子の数であり、1、2、または3個であり得、各ヘテロ原子は、O、S、
N、またはPであり得る。5員環ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルの例としては、ピロール
-1-イル、ピロール-2-イル、フラン-3-イル、チオフェン-2-イル、ピラゾー
ル-1-イル、イソキサゾール-2-イル、イソチアゾール-5-イル、イミダゾール-
2-イル、オキサゾール-4-イル、チアゾール-2-イル、1,2,4-トリアゾール
-1-イル、1,3,4-オキサジアゾール-2-イル、1,3,4-チアジアゾール-
2-イル、テトラゾール-1-イル、テトラゾール-2-イル、およびテトラゾール-5
-イルが挙げられる。
【0038】
6員環単環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルは、6マイナスh個の炭素原子を有し、
hは、ヘテロ原子の数であり、1または2であり得、ヘテロ原子は、NまたはPであり得
る。6員環ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルの例としては、ピリジン-2-イル、ピリミジ
ン-2-イル、およびピラジン-2-イルが挙げられる。
【0039】
二環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルは、縮合5,6-または6,6-環系であり得
る。縮合5,6-環系二環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルの例としては、インドール-
1-イル、およびベンズイミダゾール-1-イルが挙げられる。縮合6,6-環系二環式
ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルの例としては、キノリン-2-イル、およびイソキノリン
-1-イルが挙げられる。三環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルは縮合5,6,5-、5
,6,6-、6,5,6-、または6,6,6-環系であり得る。縮合5,6,5-環系
の例としては、1,7-ジヒドロピロロ[3,2-f]インドール-1-イルが挙げられ
る。縮合5,6,6-環系の例は、1H-ベンゾ[f]インドール-1-イルである。縮
合6,5,6-環系の例は、9H-カルバゾール-9-イルである。縮合6,6,6-環
系の例としては、アクリジン-9-イルである。
【0040】
(C-C50)ヘテロアルキルという用語は、1~50個の炭素原子および1個以
上のヘテロ原子を含有する飽和直鎖または分岐鎖ラジカルを意味する。「(C-C50
)ヘテロアルキレン」という用語は、1~50個の炭素原子および1個または2個以上の
ヘテロ原子を含有する飽和直鎖または分岐鎖ジラジカルを意味する。ヘテロアルキルまた
はヘテロアルキレンのヘテロ原子としては、Si(R、Ge(R、Si(R
、Ge(R、P(R、P(R)、N(R、N(R)、N、
O、OR、S、SR、S(O)、およびS(O)が挙げられ得、ヘテロアルキルお
よびヘテロアルキレンの各々は、非置換または1つ以上のRによって置換されている
【0041】
非置換(C-C40)ヘテロシクロアルキルの例としては、非置換(C-C20
)ヘテロシクロアルキル、非置換(C-C10)ヘテロシクロアルキル、アジリジン-
1-イル、オキセタン-2-イル、テトラヒドロフラン-3-イル、ピロリジン-1-イ
ル、テトラヒドロチオフェン-S,S-ジオキシド-2-イル、モルホリン-4-イル、
1,4-ジオキサン-2-イル、ヘキサヒドロアゼピン-4-イル、3-オキサ-シクロ
オクチル、5-チオ-シクロノニル、および2-アザ-シクロデシルが挙げられる。
【0042】
「飽和」という用語は、炭素-炭素二重結合、炭素-炭素三重結合、ならびに(ヘテ
ロ原子含有基において)炭素-窒素、炭素-リン、および炭素-ケイ素二重結合を欠くこ
とを意味する。飽和化学基が1つ以上の置換基Rによって置換されている場合、1つ以
上の二重結合および/または三重結合は、任意選択的に、置換基R中に存在していても
よい。「不飽和」という用語は、1つ以上の炭素-炭素二重結合もしくは炭素-炭素三重
結合、または(ヘテロ原子含有基における)1つ以上の炭素-窒素二重結合、炭素-リン
二重結合、もしくは炭素-ケイ素二重結合を含有し、置換基R(存在する場合)、また
は芳香環もしくはヘテロ芳香環(存在する場合)に存在し得る二重結合を含まないことを
意味する。
【0043】
本開示の実施形態は、オレフィンを重合するプロセスであって、触媒系の存在下で、
エチレンと(C-C40)アルファ-オレフィンコモノマーとを接触させることを含み
、触媒系が、第IV族金属-配位子錯体と、金属活性化剤イオン性錯体とを含み、金属活
性化剤イオン性錯体が、アニオンおよび対カチオンを含み、アニオンが、式(I)に従っ
た構造を有する、プロセスを含む。
【化4】
【0044】
式(I)では、各Xは、ハロゲン、ハロゲン置換(C-C20)アルキル、または
ハロゲン置換(C-C40)アリールから独立して選択された単座配位子である。さら
に、多くとも1つのXは、ハロゲンである。
【0045】
式(I)では、下付き文字nは、0または1である。各Rが独立して、式(II)を
有するラジカル、および式(III)を有するラジカルからなる群から選択される。
【化5】
【0046】
式(II)では、各Yは独立して、炭素またはケイ素であり、各R11、R12、R
13は独立して、(C-C40)アルキル、(C-C40)アリール、-H、-NR
、-OR、-SR、またはハロゲンから選択される。式(I)のいくつかの実施
形態では、各Rが式(II)に従ったラジカルであり、Yが炭素であるとき、R11-1
のうちの少なくとも1つは、ハロゲン置換(C-C40)アルキル、ハロゲン置換(
-C40)アリール、または-Fである。
【0047】
式(III)では、各R21、R22、R23、R24、およびR25は独立して、
(C-C40)アルキル、(C-C40)アリール、-H、-NR 、-OR
-SR、またはハロゲンから選択される。Rが式(III)に従ったラジカルであると
き、R21-R25のうちの少なくとも1つは、ハロゲン置換(C-C40)アルキル
、ハロゲン置換(C-C40)アリール、または-Fである。
【0048】
触媒系の1つ以上の実施形態では、式(I)のアニオンの下付き文字nは0であり、
各X基は独立して、-C(H)(CF、-C、または-C(CFであ
る。いくつかの実施形態では、1つのXは、-OH、トリフラート(-OTf)、メチル
、またはハロゲンから選択される。他の実施形態では、nは0であり、4つのX基のうち
の3つは、-C(CFであり、4つのX基うちの1つのXは、-Cである。
【0049】
重合系の実施形態では、対カチオンが、MePhN(H)であり、アニオンが、
Al(Cであるとき、プロ触媒は、PhC(Cp)(Flu)ZrCl
たはEt(1-Ind)ZrClではない。いくつかの実施形態では、対カチオンが
(Ph)であり、アニオンがAl(Cであるとき、プロ触媒は、Et(
1-Ind)ZrClではない。
【0050】
触媒系の1つ以上の実施形態では、式(I)のアニオンの2つのX基は共有結合して
おり、アニオンは式(IV)に従った構造を有する。
【化6】
【0051】
式(IV)では、Rおよび各Xは、式(I)で定義されたとおりであり、zは、0ま
たは1であり、yは、0、1、または2であり、xは、1または2であり、2x+y+z
=4である。Lは、共有結合している2つのX基を表し、Lは独立して、ハロゲン置換(
-C40)アルキレン、ハロゲン置換(C-C40)ヘテロアルキレン、またはハ
ロゲン置換(C-C40)アリーレンから選択される。
【0052】
式(IV)では、zが1であるとき、Xは、ハロゲン化-(C-C20)アルキル
から選択される。
【0053】
式(IV)のアニオンを含む触媒系の1つ以上の実施形態では、Lは、ハロゲン化ビ
フェニルジラジカルイオン、またはハロゲン化ナフタレン-ジイルである。ハロゲン化ビ
フェニルジラジカルイオンは、各々のフェニル環上に単一のラジカルを有し得る。ハロゲ
ン化ナフタレン-ジイル上のジラジカルは、ナフタレンの4個以上の炭素原子によって分
離されていてもよい。
【0054】
1つ以上の実施形態では、金属活性化剤イオン性錯体は、式(I)または(IV)に
従ったアニオン、およびプラス1(+1)の形式電荷を有する対カチオンを含む。金属イ
オン性錯体のいくつかの実施形態では、対カチオンは、プロトン化トリ[(C-C40
)ヒドロカルビル]アンモニウムカチオンから選択される。いくつかの実施形態では、対
カチオンは、アンモニウムカチオン上に1つまたは2つの(C14-C20)アルキル基
を含有する、プロトン化トリアルキルアンモニウムカチオンである。1つ以上の実施形態
では、対カチオンは、N(H)R であり、式中、各Rが、(C-C20)アル
キル、または(C-C20)アリールから選択される。1つ以上の実施形態では、対カ
チオンは、N(H)R であり、式中、少なくとも2つのRが、(C10-C20
)アルキルから選択される。1つ以上の実施形態では、対カチオンは、N(H)R
であり、式中、Rが、(C16-C18)アルキルである。1つ以上の実施形態では、
対カチオンは、N(CH)HR であり、式中、Rが、(C16-C18)アル
キルである。いくつかの実施形態では、対カチオンは、メチルジ(オクタデシル)アンモ
ニウムカチオン、メチル(オクタデシル)(ヘキサデシル)アンモニウムカチオン、メチ
ルジ(ヘキサデシル)アンモニウムカチオン、またはメチルジ(テトラデシル)アンモニ
ウムカチオンから選択される。メチルジ(オクタデシル)アンモニウムカチオン、メチル
(オクタデシル)(ヘキサデシル)アンモニウムカチオン、メチルジ(ヘキサデシル)ア
ンモニウムカチオン、またはメチルジ(テトラデシル)アンモニウムカチオンは、本明細
書ではまとめてアーメーニウム(armeenium)カチオンと称される。アーメーニ
ウムカチオンを有するイオン性化合物は、Akzo-NobelからArmeen(商標
)の商品名で入手可能な例えばArmeen(商標)M2HTである、メチルジ(オクタ
デシル)アミン、メチル(オクタデシル)(ヘキサデシル)アミン、メチルジ(ヘキサデ
シル)アミン、またはメチルジ(テトラデシル)アミンを、(例えば、エーテル中の無水
HClで)プロトン化することによって容易に形成される。他の実施形態では、対カチオ
ンは、トリチルフェニルメチルカルボカチオン(C(C)であり、トリチル
とも称される。1つ以上の実施形態では、対カチオンは、C(Cなどの
トリス-置換-トリフェニルメチルカルボカチオンであり、式中、各Rが独立して、(
-C30)アルキルから選択される。他の実施形態では、対カチオンは、アニリニウ
ム、フェロセニウム、またはアルミノセニウムから選択される。アニリニウムカチオンは
、[HN(R)(Rなどのプロトン化窒素カチオンであり、式中、Rが、
(C-C20)アルキル、またはHであり、Rが、(C-C20)アリールから選
択され、各アルキルまたはアリールは、-OR、例えばCNMeでさらに
置換されていてもよい。アルミノセニウムは、R Al(THF) などのアルミニ
ウムカチオンであり、式中、Rが、(C-C30)アルキルから選択される。
【0055】
1つ以上の実施形態では、金属活性化剤イオン性錯体は、炭化水素導電率試験によっ
て測定すると、高沸点完全飽和炭化水素溶液中に200マイクロモルの金属活性化剤錯体
および20ミリモルの水の濃度で、0.1以下の誘電正接を有する。いくつかの実施形態
では、金属活性化剤イオン性錯体は、炭化水素導電率試験によって測定すると、高沸点完
全飽和炭化水素溶液1リットルあたり、200マイクロモルの金属活性化剤イオン性錯体
および20ミリモルの水の濃度で、0.05以下、0.03以下、または0.025以下
の誘電正接を有する。高沸点完全飽和炭化水素溶液(「炭化水素溶液」)は、高沸点完全
飽和炭化水素溶媒、水、および金属活性化剤イオン性錯体を含む。高沸点完全飽和炭化水
素溶媒としては、スクアラン、ドデカン、エイコサン、またはトリアコンタンを挙げるこ
とができる。「高沸点完全飽和炭化水素溶媒」に関する「高沸点」という用語は、150
℃超、または190℃に等しい沸点を有する溶媒を指す。
【0056】
本開示に従った重合プロセスによって生成されるポリオレフィンエラストマー、具体
的には、式(I)に従った金属活性化剤イオン性錯体によって生成されるエラストマーの
比較電気特性を理解するために、炭化水素導電率(HC)試験を実行した。HC試験は、
メチルジ((C14-C20)アルキル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェ
ニル)ボレートなどの比較活性化剤によって生成されるポリオレフィンエラストマーと、
本開示の金属活性化剤イオン性錯体によって生成されるポリオレフィンエラストマーとの
間の電気的特性の違いを模擬実験する。HC試験では、活性化剤を高沸点完全飽和炭化水
素溶媒中に室温で溶解させる。(室温は、およそ22.0±2.5℃である。)
【0057】
HC試験では、炭化水素試料の誘電正接(60Hz)および導電率を測定する。No
vocontrol Technologiesの広帯域誘電分光計(Alpha-A)
を使用する標準的な方法を使用して、炭化水素試料の各々を測定する。すべての試料調製
ステップおよび測定は、穏やかな加熱以外、室温で実行した。
【0058】
炭化水素試料を調製するために、およそ10mLの炭化水素溶媒に一定量の活性化剤
を添加して、溶液中およそ200μMの活性化剤の濃度を有する試料を作り出す。含水炭
化水素試料では、脱イオン水を添加して、およそ20mMの濃度を得、一定量の活性化剤
を添加して、200μMの活性化剤炭化水素溶液を得る。すべての試料を炭化水素の沸点
未満に加熱して、水と残留する低沸点溶媒を除去する。前段落に記載のように、誘電正接
および導電率を測定する。
【0059】
触媒系中の1つ以上の第IV族金属-配位子錯体の合計モル数対触媒系中の1つ以上
の金属活性化剤イオン性錯体の合計モル数の比は、1:10,000~100:1である
【0060】
例示的な実施形態では、触媒系は、アニオンおよび対カチオンを含む金属活性化剤イ
オン性錯体を含み得、アニオンは式(I)に従う。例示的な実施形態は、本開示に記載の
対カチオンと錯体を形成したアニオン構造を含み、次の構造を有する。
【化7】
【0061】
ポリマーの電気的特性
ポリマー材料などの媒体の電気絶縁効率は、媒体の電気抵抗および媒体の電気損失を
考慮して評価することができる。電気損失は、電場の存在下で、絶縁媒体が電気的に絶縁
する効率を低下させる。抵抗は、電力または電気損失に逆相関するため、絶縁媒体の抵抗
は、交流(AC)システムと直流(DC)システムとの両方で可能な限り高くする必要が
ある。
【0062】
ポリマー材料などの絶縁媒体に封入された光起電デバイスなどのDCシステムでは、
電気損失は、封入されたデバイスから封入剤を通って外部環境への漏れ電流として現れる
。この電流(I)は、絶縁媒体の電圧(V)に相関し、等式I=V×R-1に従って、絶
縁媒体の抵抗(R)に逆相関する。したがって、抵抗が高いほど、電流および漏れ電流は
少なくなる。
【0063】
ケーブル絶縁体などの絶縁媒体を含むACシステムでは、電気損失は、電場の存在下
での絶縁媒体によるエネルギーの吸収として現れる。電力(P)で測定するこの損失は、
等式P=V×ω×C×ε′×tanδによって決定され、式中、ωが角周波数であり、
ε’が、比誘電率であり、Cが、キャパシタンスであり、tanδが、誘電正接であり、
tanδ=(C×R×ω)-1であり、等式P=V2×ε′×R-1を生じる。抵抗は電
力損失に逆相関するので、抵抗が高いほど電力損失は低くなる。
【0064】
媒体の電気抵抗は、一般に、外部電場によって引き起こされるイオン拡散の結果とし
て減少する。イオン拡散が電気的応答よりも優勢であるシステムでは、抵抗は、等式R=
6×π×ε′×ε×η×r×C-1×q-2×N-1に従ってイオン拡散に相関し、式
中、εが、真空誘電率(8.854×10-12F・m-1)であり、ηが、媒体の動
粘度であり、rがイオンの流体力学的半径であり、qが、イオンの電荷であり、Nが、イ
オンの濃度である。抵抗の増加はエネルギー損失を減少させ、イオン濃度の減少は抵抗を
増加させるので、媒体を通じて拡散するイオンの濃度の低減は、エネルギー損失を減少さ
せる。
【0065】
所与の媒体を通じて拡散するイオンの能力は、イオンのサイズ、イオンの電荷、イオ
ンと周囲の媒体との相互作用、および利用可能な対イオンとのイオンの解離エネルギーに
よって影響を受ける。すべてのイオンが所与の媒体を通じて等しく拡散するわけではない
ので、媒体がポリマーであると、イオンの拡散率は、一般にポリマーの絶縁能力に影響を
与える。理論によって束縛されることを意図するわけではないは、式(I)のイオン性金
属活性化剤錯体のアニオンが、生成されたポリマーを通じて拡散する能力が低いので、本
開示の触媒系の生成されたポリマーは、電気損失の減少などの望ましい電気的特性を有す
ると考えられる。
【0066】
触媒系成分
触媒系としては、プロ触媒を挙げることができる。プロ触媒は、式(I)のアニオン
および対カチオンを有する金属活性化剤に錯体を接触させるか、または金属活性化剤と錯
体を組み合わせることによって、触媒的に活性になることができる。プロ触媒としては、
チタン(Ti)金属-配位子錯体、ジルコニウム(Zr)金属-配位子錯体、またはハフ
ニウム(Hf)金属-配位子錯体などの、1つまたは2つ以上の第IV属金属(CASに
従った第IVB族、またはIUPAC命名規則に従った第4族)-配位子錯体を挙げるこ
とができる。プロ触媒の非限定的な例としては、触媒、プロ触媒、またはエチレン系ポリ
マーを重合するための触媒活性化合物が挙げられ、US8372927、WO2010/
022228、WO2011/102989、US6953764、US6900321
、WO2017/173080、US7650930、US6777509、WO99/
41294、US6869904、またはWO2007/136496のうちの1つ以上
に開示されており、これらの文書はすべて、参照によりその全体が本明細書に組み込まれ
る。
【0067】
1つ以上の実施形態では、第IV族金属-配位子錯体としては、ビス-フェニルフェ
ノキシ第IV族金属-配位子錯体、または拘束された形状の第IV族金属-配位子錯体が
挙げられる。
【0068】
いくつかの実施形態によれば、ビス-ビフェニルフェノキシ第IV族金属-配位子錯
体は、式(XI)に従った構造を有する。
【化8】
【0069】
式(XI)では、Mは、チタン、ジルコニウム、またはハフニウムから選択された金
属であり、金属が、+2、+3、または+4の形式的酸化状態にある。(X)の下付き
文字nは、0、1、または2である。下付き文字nが1のとき、Xは、単座配位子または
二座配位子であり、下付き文字nが2のとき、各Xは、単座配位子である。Lは、(C
-C40)ヒドロカルビレン、(C-C40)ヘテロヒドロカルビレン、-Si(R
-、-Si(ROSi(R-、-Si(RC(R-、-S
i(RSi(R-、-Si(RC(RSi(R-、-C
(RSi(RC(R-、-N(R)C(R-、-N(R
N(R)-、-C(RN(R)C(R-、-Ge(R-、-P(
)-、-N(R)-、-O-、-S-、-S(O)-、-S(O)-、-N=C
(R)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-C(O)N(R)-、および-N(R
)C(O)-からなる群から選択された、ジラジカルである。各Zは独立して、-O-
、-S-、-N(R)-、または-P(R)-から選択され、R2-4、R5-8
9-12、およびR13-15は独立して、-H、(C-C40)ヒドロカルビル、
(C-C40)ヘテロヒドロカルビル、-Si(R、-Ge(R、-P(
、-N(R、-OR、-SR、-NO、-CN、-CF、R
(O)-、RS(O)-、-N=C(R、RC(O)O-、ROC(O)
-、RC(O)N(R)-、(RNC(O)-、およびハロゲンからなる群から
選択される。RおよびR16は、式(XII)を有するラジカル、式(XIII)を有
するラジカル、および式(XIV)を有するラジカルから選択される。
【化9】
【0070】
式(XII)、(XIII)、および(XIV)では、R31-R35、R41-R
48、およびR51-R59の各々は独立して、-H、(C-C40)ヒドロカルビル
、(C-C40)ヘテロヒドロカルビル、-Si(R、-Ge(R、-P
(R、-N(R、-OR、-SR、-NO、-CN、-CF、R
S(O)-、RS(O)-、(RC=N-、RC(O)O-、ROC(O
)-、RC(O)N(R)-、(RNC(O)-、またはハロゲンから選択さ
れる。
【0071】
1つ以上の実施形態では、各Xは、任意の他の配位子Xから独立して、ハロゲン、非
置換(C-C20)ヒドロカルビル、非置換(C-C20)ヒドロカルビルC(O)
O-、またはRN-である単座配位子であり得、式中、RおよびRの各々が独
立して、非置換(C-C20)ヒドロカルビルである。
【0072】
式(XI)に従った例示的な金属-配位子錯体としては、例えば、
【0073】
(2’,2”-(プロパン-1,3-ジイルビス(オキシ))ビス(5’-クロロ-
3-(3,6-ジ-tert-オクチル-9H-カルバゾール-9-イル)-3’-メチ
ル-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル-2-オール)ジメ
チル-ハフニウム;
【0074】
(2’,2”-(プロパン-1,3-ジイルビス(オキシ))ビス(3-(3,6-
ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-3’-クロロ-5-(2,4
,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル-2-オール)ジメチル-ハフニウム
【0075】
(2’,2”-(プロパン-1,3-ジイルビス(オキシ))ビス(3’-クロロ-
3-(3,6-ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-5’-フルオ
ロ-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル-2-オール)ジメ
チル-ハフニウム;
【0076】
(2’,2”-(プロパン-1,3-ジイルビス(オキシ))ビス(3-(3,6-
ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-3’-メチル-5-(2,4
,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル-2-オール)ジメチル-ハフニウム
【0077】
(2’,2”-(プロパン-1,3-ジイルビス(オキシ))ビス(5’-シアノ-
3-(3,6-ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-3’-メチル
-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル-2-オール)ジメチ
ル-ハフニウム;
【0078】
(2’,2”-(プロパン-1,3-ジイルビス(オキシ))ビス(5’-ジメチル
アミノ-3-(3,6-ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-3’
-メチル-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル-2-オール
)ジメチル-ハフニウム;
【0079】
(2’,2”-(プロパン-1,3-ジイルビス(オキシ))ビス(3’,5’-ジ
メチル-3-(3,6-ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-5-
(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル-2-オール)ジメチル-ハ
フニウム;
【0080】
(2’,2”-(プロパン-1,3-ジイルビス(オキシ))ビス(5’-クロロ-
3-(3,6-ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-3’-エチル
-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル-2-オール)ジメチ
ル-ハフニウム;
【0081】
(2’,2”-(プロパン-1,3-ジイルビス(オキシ))ビス(3-(3,6-
ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-3’-メチル-5’-ter
t-ブチル-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル-2-オー
ル)ジメチル-ハフニウム;
【0082】
(2’,2”-(プロパン-1,3-ジイルビス(オキシ))ビス(3-(3,6-
ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-5’-フルオロ-3’-メチ
ル-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル-2-オール)ジメ
チル-ハフニウム;
【0083】
(2’,2”-(プロパン-1,3-ジイルビス(オキシ))ビス(3-(9H-カ
ルバゾール-9-イル)-5’-クロロ-3’-メチル-5-(2,4,4-トリメチル
ペンタン-2-イル)ビフェニル-2-オール)ジメチル-ハフニウム;
【0084】
(2’,2”-(プロパン-1,3-ジイルビス(オキシ))ビス(3-(3,6-
ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-3’-メチル-5’-トリフ
ルオロメチル-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル-2-オ
ール)ジメチル-ハフニウム;
【0085】
(2’,2”-(2,2-ジメチル-2-シラプロパン-1,3-ジイルビス(オキ
シ))ビス(3’,5’-ジクロロ-3-(3,6-ジ-tert-ブチル-9H-カル
バゾール-9-イル)-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル
-2-オール)ジメチル-ハフニウム;
【0086】
(2’2”-(2,2-ジメチル-2-シラプロパン-1-ジイルビス(オキシ))
ビス(5’-クロロ-3-(3,6-ジ-tert-ブチル-9カルバゾール-9-イル
)-3’-メチル-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル-2
-オール)ジメチル-ハフニウム;
【0087】
(2’,2”-(プロパン-1,3-ジイルビス(オキシ))ビス(3’-ブロモ-
5’-クロロ-3-(3,6-ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)
-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル-2-オール)ジメチ
ル-ハフニウム;
【0088】
(2’,2”-(プロパン-1,3-ジイルビス(オキシ))-(5’-クロロ-3
-(3,6-ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-3’-フルオロ
-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル-2-オール)-(3
”,5”-ジクロロ-3-(3,6-ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-
イル)-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル-2-オール)
ジメチル-ハフニウム;
【0089】
(2’,2”-(プロパン-1,3-ジイルビス(オキシ))ビス(3-(3,6-
ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-5’-フルオロ-3’-トリ
フルオロメチル-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル-2-
オール)ジメチル-ハフニウム;
【0090】
(2’,2”-(ブタン-1,4-ジイルビス(オキシ))ビス(5’-クロロ-3
-(3,6-ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-3’-メチル-
5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル-2-オール)ジメチル
-ハフニウム;
【0091】
(2’,2”-(エタン-1,2-ジイルビス(オキシ))ビス(5’-クロロ-3
-(3,6-ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-3’-メチル-
5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル-2-オール)ジメチル
-ハフニウム;
【0092】
(2’,2”-(プロパン-1,3-ジイルビス(オキシ))ビス(5’-クロロ-
3-(3,6-ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-3’-メチル
-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル-2-オール)ジメチ
ル-ジルコニウム;
【0093】
(2’,2”-(プロパン-1,3-ジイルビス(オキシ))ビス(3-(3,6-
ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-3’,5’-ジクロロ-5-
(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル-2-オール)ジメチル-チ
タン;および
【0094】
(2’,2”-(プロパン-1,3-ジイルビス(オキシ))ビス(5’-クロロ-
3-(3,6-ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-3’-メチル
-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)ビフェニル-2-オール)ジメチ
ル-チタンが挙げられる。
【0095】
本開示の触媒系において、金属活性化剤と組み合わせて使用することができる他のビ
ス-ビフェニルフェノキシ金属-配位子錯体は、当業者には明らかであろう。
【0096】
いくつかの実施形態によれば、第IV族金属-配位子錯体としては、式(XV)に従
った第IV族金属-配位子錯体、
【0097】
LpMXX’X”、または(XV)の二量体を挙げることができる。
【0098】
式(XV)では、Lpは、最大50個の非水素原子を含有する、Mに結合しているア
ニオン性の非局在化したπ結合基である。式(XV)のいくつかの実施形態では、2つの
Lp基が、一緒に結合して架橋構造を形成してもよく、さらに任意選択的に1つのLpが
、Xに結合してもよい。
【0099】
式(XV)では、Mは、+2、+3、または+4の形式的酸化状態にある、元素周期
表の第4族金属である。Xは、Mを含むメタロサイクルをLpと一緒に形成する、任意選
択的な最大50個の非水素原子の二価の置換基である。X’は、最大20個の非水素原子
を有する、任意選択的な中性配位子であり、各X”は独立して、最大40個の非水素原子
を有する一価のアニオン部分である。任意選択的に、2つのX”基が一緒に共有結合して
、両方の原子価がMに結合している2価のジアニオン部分を形成してもよいか、または任
意選択的に、2つのX”基が一緒に共有結合して、Mが+2の酸化状態にあるMにπ結合
している中性の、共役もしくは非共役ジエンを形成してもよい。他の実施形態では、1つ
以上のX’‘基および1つ以上のX’基は、一緒に結合してもよく、それにより、Mに共
有結合し、かつルイス塩基官能基によってMに配位している部分を形成する。
【0100】
本発明の実施に用いることができる例示的な拘束された形状の第IV族錯体としては
【0101】
シクロペンタジエニルチタントリメチル;
【0102】
シクロペンタジエニルチタントリエチル;
【0103】
シクロペンタジエニルチタントリイソプロピル;
【0104】
シクロペンタジエニルチタントリフェニル;
【0105】
シクロペンタジエニルチタントリベンジル;
【0106】
シクロペンタジエニルチタン-2,4-ジメチルペンタジエニル;
【0107】
シクロペンタジエニルチタン-2,4-ジメチルペンタジエニル・トリエチルホスフ
ィン;
【0108】
シクロペンタジエニルチタン-2,4-ジメチルペンタジエニル・トリメチルホスフ
ィン;
【0109】
シクロペンタジエニルチタンジメチルメトキシド;
【0110】
シクロペンタジエニルチタンジメチルクロリド;
【0111】
ペンタメチルシクロペンタジエニルチタントリメチル;
【0112】
インデニルチタントリメチル;
【0113】
インデニルチタントリエチル;
【0114】
インデニルチタントリプロピル;
【0115】
インデニルチタントリフェニル;
【0116】
テトラヒドロインデニルチタントリベンジル;
【0117】
ペンタメチルシクロペンタジエニルチタントリイソプロピル;
【0118】
ペンタメチルシクロペンタジエニルチタントリベンジル;
【0119】
ペンタメチルシクロペンタジエニルチタンジメチルメトキシド;
【0120】
ペンタメチルシクロペンタジエニルチタンジメチルクロリド;
【0121】
ビス(η-2,4-ジメチルペンタジエニル)チタン;
【0122】
ビス(η-2,4-ジメチルペンタジエニル)チタン・トリメチルホスフィン;
【0123】
ビス(η-2,4-ジメチルペンタジエニル)チタン・トリエチルホスフィン;
【0124】
オクタヒドロフルオレニルチタントリメチル;
【0125】
テトラヒドロインデニルチタントリメチル;
【0126】
テトラヒドロフルオレニルチタントリメチル;
【0127】
(tert-ブチルアミド)(1,1-ジメチル-2,3,4,9,10-η-1,
4,5,6,7,8-ヘキサヒドロナフタレニル)ジメチルシランチタンジメチル;
【0128】
(tert-ブチルアミド)(1,1,2,3-テトラメチル-2,3,4,9,1
0-η-1,4,5,6,7,8-ヘキサヒドロナフタレニル)ジメチルシランチタンジ
メチル;
【0129】
(tert-ブチルアミド)(テトラメチル-η-シクロペンタジエニル)ジメチ
ルシランチタンジベンジル;
【0130】
(tert-ブチルアミド)(テトラメチル-η-シクロペンタジエニル)ジメチ
ルシランチタンジメチル;
【0131】
(tert-ブチルアミド)(テトラメチル-η-シクロペンタジエニル)-1,
2-エタンジイルチタンジメチル;
【0132】
(tert-ブチルアミド)(テトラメチル-η-インデニル)ジメチルシランチ
タンジメチル;
【0133】
(tert-ブチルアミド)(テトラメチル-η-シクロペンタジエニル)ジメチ
ルシランチタン(III)2-(ジメチルアミノ)ベンジル、
【0134】
(tert-ブチルアミド)(テトラメチル-η-シクロペンタジエニル)ジメチ
ルシランチタン(III)アリル;
【0135】
(tert-ブチルアミド)(テトラメチル-η-シクロペンタジエニル)ジメチ
ルシランチタン(III)2,4-ジメチルペンタジエニル;
【0136】
(tert-ブチルアミド)(テトラメチル-η-シクロペンタジエニル)ジメチ
ルシランチタン(II)1,4-ジフェニル-1,3-ブタジエン;
【0137】
(tert-ブチルアミド)(テトラメチル-η-シクロペンタジエニル)ジメチ
ルシランチタン(II)1,3-ペンタジエン;
【0138】
(tert-ブチルアミド)(2-メチルインデニル)ジメチルシランチタン(II
)1,4-ジフェニル-1,3-ブタジエン;
【0139】
(tert-ブチルアミド)(2-メチルインデニル)ジメチルシランチタン(II
)2,4-ヘキサジエン;
【0140】
(tert-ブチルアミド)(2-メチルインデニル)ジメチルシランチタン(IV
)2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン;
【0141】
(tert-ブチルアミド)(2-メチルインデニル)ジメチルシランチタン(IV
)イソプレン;
【0142】
(tert-ブチルアミド)(2-メチルインデニル)ジメチルシランチタン(IV
)1,3-ブタジエン;
【0143】
(tert-ブチルアミド)(2,3-ジメチルインデニル)ジメチルシランチタン
(IV)2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン;
【0144】
(tert-ブチルアミド)(2,3-ジメチルインデニル)ジメチルシランチタン
(IV)イソプレン;
【0145】
(tert-ブチルアミド)(2,3-ジメチルインデニル)ジメチルシランチタン
(IV)ジメチル;
【0146】
(tert-ブチルアミド)(2,3-ジメチルインデニル)ジメチルシランチタン
(IV)ジベンジル;
【0147】
(tert-ブチルアミド)(2,3-ジメチルインデニル)ジメチルシランチタン
(IV)1,3-ブタジエン;
【0148】
(tert-ブチルアミド)(2,3-ジメチルインデニル)ジメチルシランチタン
(II)1,3-ペンタジエン;
【0149】
(tert-ブチルアミド)(2,3-ジメチルインデニル)ジメチルシランチタン
(II)1,4-ジフェニル-1,3-ブタジエン;
【0150】
(tert-ブチルアミド)(2-メチルインデニル)ジメチルシランチタン(II
)1,3-ペンタジエン;
【0151】
(tert-ブチルアミド)(2-メチルインデニル)ジメチルシランチタン(IV
)ジメチル;
【0152】
(tert-ブチルアミド)(2-メチルインデニル)ジメチルシランチタン(IV
)ジベンジル;
【0153】
(tert-ブチルアミド)(2-メチル-4-フェニルインデニル)ジメチルシラ
ンチタン(II)1,4-ジフェニル-1,3-ブタジエン;
【0154】
(tert-ブチルアミド)(2-メチル-4-フェニルインデニル)ジメチルシラ
ンチタン(II)1,3-ペンタジエン;
【0155】
(tert-ブチルアミド)(2-メチル-4-フェニルインデニル)ジメチルシラ
ンチタン(II)2,4-ヘキサジエン;
【0156】
(tert-ブチルアミド)(テトラメチル-η-シクロペンタジエニル)ジメチ
ル-シランチタン(IV)1,3-ブタジエン;
【0157】
(tert-ブチルアミド)(テトラメチル-η-シクロペンタジエニル)ジメチ
ルシランチタン(IV)2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン;
【0158】
(tert-ブチルアミド)(テトラメチル-η-シクロペンタジエニル)ジメチ
ルシランチタン(IV)イソプレン;
【0159】
(tert-ブチルアミド)(テトラメチル-η-シクロペンタジエニル)ジメチ
ル-シランチタン(II)1,4-ジベンジル-1,3-ブタジエン;
【0160】
(tert-ブチルアミド)(テトラメチル-η-シクロペンタジエニル)ジメチ
ルシランチタン(II)2,4-ヘキサジエン;
【0161】
(tert-ブチルアミド)(テトラメチル-η-シクロペンタジエニル)ジメチ
ル-シランチタン(II)3-メチル-1,3-ペンタジエン;
【0162】
(tert-ブチルアミド)(2,4-ジメチルペンタジエン-3-イル)ジメチル
シランチタンジメチル;
【0163】
(tert-ブチルアミド)(6,6-ジメチルシクロヘキサジエニル)ジメチルシ
ランチタンジメチル;
【0164】
(tert-ブチルアミド)(1,1-ジメチル-2,3,4,9,10-η-1,
4,5,6,7,8-ヘキサヒドロナフタレン-4-イル)ジメチルシランチタンジメチ
ル;
【0165】
(tert-ブチルアミド)(1,1,2,3-テトラメチル-2,3,4,9,1
0-η-1,4,5,6,7,8-ヘキサヒドロナフタレン-4-イル)ジメチルシラン
チタンジメチル;
【0166】
(tert-ブチルアミド)(テトラメチル-η-シクロペンタジエニルメチルフ
ェニルシランチタン(IV)ジメチル;
【0167】
(tert-ブチルアミド)(テトラメチル-η-シクロペンタジエニルメチルフ
ェニルシランチタン(II)1,4-ジフェニル-1,3-ブタジエン;
【0168】
1-(tert-ブチルアミド)-2-(テトラメチル-η-シクロペンタジエニ
ル)エタンジイルチタン(IV)ジメチル;
【0169】
1-(tert-ブチルアミド)-2-(テトラメチル-η-シクロペンタジエニ
ル)エタンジイル-チタン(II)1,4-ジフェニル-1,3-ブタジエンが挙げられ
る。
【0170】
他の触媒、具体的には他の第IV族金属-配位子錯体を含有する触媒は、当業者には
明らかであろう。
【0171】
本開示の触媒系は、式(I)のアニオンおよび対カチオンを有する金属活性化剤イオ
ン性錯体に加えて、助触媒または活性化剤を含み得る。そのような追加の助触媒としては
、例えば、各ヒドロカルビル基に1~10個の炭素を有するトリ(ヒドロカルビル)アル
ミニウム化合物、オリゴマーもしくはポリマーのアルモキサン化合物、各ヒドロカルビル
もしくはヒドロカルビルオキシ基に1~20個の炭素を有するジ(ヒドロカルビル)(ヒ
ドロカルビルオキシ)アルミニウム化合物、または前述の化合物の混合物を挙げることが
できる。重合混合物から酸素、水、アルデヒドなどの不純物を捕捉する有益な能力として
、通常、これらのアルミニウム化合物を用いることが有用である。
【0172】
本開示に記載の活性化剤と併せて使用することができるジ(ヒドロカルビル)(ヒド
ロカルビルオキシ)アルミニウム化合物は、式T AlOTまたはTAl(OT
に対応し、式中、Tが、イソプロピル、イソブチル、またはtert-ブチルなど
の第二級または第三級(C-C)アルキルであり、Tが、2,6-ジ(tert-
ブチル)-4-メチルフェニル、2,6-ジ(tert-ブチル)-4-メチルフェニル
、2,6-ジ(tert-ブチル)-4-メチルトリル、または4-(3’、5’-ジ-
tert-ブチルトリル)-2,6-ジ-tert-ブチルフェニルなどのアルキル置換
(C-C30)アリールラジカル、またはアリール置換(C-C30)アルキルラジ
カルである。
【0173】
アルミニウム化合物の追加の例としては、[C]トリアルキルアルミニウム化合物
、具体的には、アルキル基がエチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル
、ペンチル、ネオペンチル、またはイソペンチルであるもの、アルキル基に1~6つの炭
素、およびアリール基に6~18個の炭素を含有するジアルキル(アリールオキシ)アル
ミニウム化合物(具体的には、(3,5-ジ(t-ブチル)-4-メチルフェノキシ)ジ
イソブチルアルミニウム)、メチルアルモキサン、修飾メチルアルモキサン、およびジイ
ソブチルアルモキサンが挙げられる。
【0174】
本開示の実施形態に従った触媒系では、金属活性化剤イオン性錯体対第IV族金属-
配位子錯体のモル比は、例えば1:5000~100:1、1:100~100:1、1
:10~10:1、1:5~1:1、または1.25:1~1:1などの1:10,00
0~1000:1であり得る。触媒系は、本開示に記載の1つ以上の金属活性化剤イオン
性錯体の組み合わせを含み得る。
【0175】
本開示の触媒系は、式(I)のアニオンおよび対カチオンを有する金属活性化剤イオ
ン性錯体に加えて、助触媒または活性化剤を含み得る。そのような追加の助触媒としては
、例えば、各ヒドロカルビル基に1~10個の炭素を有するトリ(ヒドロカルビル)アル
ミニウム化合物、オリゴマーもしくはポリマーのアルモキサン化合物、各ヒドロカルビル
もしくはヒドロカルビルオキシ基に1~20個の炭素を有するジ(ヒドロカルビル)(ヒ
ドロカルビルオキシ)アルミニウム化合物、または前述の化合物の混合物を挙げることが
できる。重合混合物から酸素、水、アルデヒドなどの不純物を捕捉する有益な能力として
、通常、これらのアルミニウム化合物を用いることが有用である。
【0176】
本開示に記載の活性化剤と併せて使用することができるジ(ヒドロカルビル)(ヒド
ロカルビルオキシ)アルミニウム化合物は、式T AlOTまたはTAl(OT
に対応し、式中、Tが、イソプロピル、イソブチル、またはtert-ブチルなど
の第二級または第三級(C-C)アルキルであり、Tが、2,6-ジ(tert-
ブチル)-4-メチルフェニル、2,6-ジ(tert-ブチル)-4-メチルフェニル
、2,6-ジ(tert-ブチル)-4-メチルトリル、または4-(3’、5’-ジ-
tert-ブチルトリル)-2,6-ジ-tert-ブチルフェニルなどのアルキル置換
(C-C30)アリールラジカル、またはアリール置換(C-C30)アルキルラジ
カルである。
【0177】
アルミニウム化合物の追加の例としては、[C]トリアルキルアルミニウム化合物
、具体的には、アルキル基がエチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル
、ペンチル、ネオペンチル、またはイソペンチルであるもの、アルキル基に1~6つの炭
素、およびアリール基に6~18個の炭素を含有するジアルキル(アリールオキシ)アル
ミニウム化合物(具体的には、(3,5-ジ(t-ブチル)-4-メチルフェノキシ)ジ
イソブチルアルミニウム)、メチルアルモキサン、修飾メチルアルモキサン、およびジイ
ソブチルアルモキサンが挙げられる。
【0178】
本開示の実施形態に従った触媒系では、金属活性化剤イオン性錯体対第IV族金属-
配位子錯体のモル比は、例えば1:5000~100:1、1:100~100:1、1
:10~10:1、1:5~1:1、または1.25:1~1:1などの1:10,00
0~1000:1であり得る。触媒系は、本開示に記載の1つ以上の金属活性化剤イオン
性錯体の組み合わせを含み得る。
【0179】
ポリオレフィン
前の段落に記載される触媒系は、オレフィン、主にエチレンおよびプロピレンの重合
に利用される。いくつかの実施形態では、重合スキーム中に単一種類のオレフィンまたは
α-オレフィンのみが存在し、ホモポリマーを生成する。しかしながら、追加のα-オレ
フィンを重合手順に組み込んでもよい。追加のα-オレフィンコモノマーは、典型的には
、20個以下の炭素原子を有する。例えば、α-オレフィンコモノマーは、3~10個の
炭素原子、または3~8個の炭素原子を有し得る。例示的なα-オレフィンコモノマーと
しては、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-メチル-1-ペンテン、5-エチルジエン(et
hyldiene)-2-ノルボルネン、および5-ビニル-2-ノルボルネンが挙げら
れるが、これらに限定されない。例えば、1つ以上のα-オレフィンコモノマーは、プロ
ピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、および1-オクテンからなる群から、または代替的
に1-ヘキセンおよび1-オクテンからなる群から選択され得る。
【0180】
エチレン系ポリマー、例えば、エチレンのホモポリマーおよび/またはエチレンと任
意選択的にα-オレフィンなどの1つ以上のコモノマーとのインターポリマー(コポリマ
ーを含む)は、エチレンに由来するモノマー単位を少なくとも50モルパーセント(モル
%)含み得る。「少なくともモル%から」に包含されるすべての個々の値および部分範囲
は、別個の実施形態として本明細書に開示されており、例えば、エチレン系ポリマー、エ
チレンのホモポリマー、および/またはエチレンと任意選択的にα-オレフィンなどの1
つ以上のコモノマーとのインターポリマー(コポリマーを含む)は、エチレンに由来する
モノマー単位を少なくとも60モルパーセント、エチレンに由来するモノマー単位を少な
くとも70モルパーセント、エチレンに由来するモノマー単位を少なくとも80モルパー
セント、またはエチレンに由来するモノマー単位を50~100モルパーセント、または
エチレンに由来する単位を80~100モルパーセント含み得る。
【0181】
いくつかの実施形態では、本開示の重合プロセスは、エチレン由来の単位を少なくと
も90モルパーセント含み得るエチレン系ポリマーを生成する。少なくとも90モルパー
セントからのすべての個々の値および部分範囲は本明細書に含まれ、別個の実施形態とし
て本明細書に開示される。例えば、エチレン系ポリマーは、エチレン由来の単位を少なく
とも93モルパーセント、単位を少なくとも96モルパーセント、エチレン由来の単位を
少なくとも97モルパーセント、または代替的に、エチレン由来の単位を90~100モ
ルパーセント、エチレン由来の単位を90~99.5モルパーセント、もしくはエチレン
由来の単位を97~99.5モルパーセントを含み得る。
【0182】
エチレン系ポリマーのいくつかの実施形態では、エチレン系ポリマーは、一定量の(
-C40)α-オレフィンを含み得る。(C-C40)α-オレフィンの量は、5
0モルパーセント未満である。いくつかの実施形態では、エチレン系ポリマーは、少なく
とも0.5モルパーセント~25モル%の(C-C40)α-オレフィンを含み得、さ
らなる実施形態では、エチレン系ポリマーは、少なくとも5モル%~10モル%の(C
-C40)α-オレフィンを含み得る。いくつかの実施形態では、(C-C40)α-
オレフィンは、1-オクテンである。
【0183】
本開示の実施形態に従った触媒系と組み合わせた任意の従来の重合プロセスを使用し
て、エチレン系ポリマーを生成することができる。そのような従来の重合プロセスとして
は、1つ以上の従来の反応器、例えばループ反応器、等温反応器、流動床気相反応器、撹
拌槽型反応器、バッチ反応器などの並列、直列、またはそれらの任意の組み合わせを使用
する、溶液重合プロセス、気相重合プロセス、スラリー相重合プロセス、およびそれらの
任意の組み合わせが挙げられるが、それらに限定されない。
【0184】
一実施形態では、エチレン系ポリマーは、二重反応器系、例えば、二重ループ反応器
系において、溶液重合によって生成され得、そこで、エチレン、および任意選択的に1つ
以上のα-オレフィンは、本明細書に記載の触媒系および任意に1つ以上の助触媒の存在
下で重合される。別の実施形態では、エチレン系ポリマーは、二重反応器系、例えば二重
ループ反応器系において、溶液重合によって生成することができ、そこで、エチレン、お
よび任意選択的に1つ以上のα-オレフィンは、本開示および本明細書に記載の触媒系お
よび任意に1つ以上の他の触媒の存在下で重合される。本明細書に記載の触媒系は、任意
に1つ以上の他の触媒と組み合わせて、第1の反応器または第2の反応器において使用す
ることができる。一実施形態では、エチレン系ポリマーは、二重反応器系、例えば二重ル
ープ反応器系において、溶液重合によって生成することができ、そこで、エチレン、およ
び任意選択的に1つ以上のα-オレフィンは、本明細書に記載の触媒系の存在下で両方の
反応器において重合される。
【0185】
別の実施形態では、エチレン系ポリマーは、エチレンおよび任意選択的に1つ以上の
α-オレフィンが、本開示内に記載の触媒系の存在下で重合される、単一反応器システム
、例えば、単一ループ反応器システムでの溶液重合を介して生成することができる。
【0186】
ポリマープロセスは、1つ以上の添加剤を組み込むことをさらに含み得る。そのよう
な添加剤としては、帯電防止剤、色増強剤、染料、潤滑剤、顔料、一次酸化防止剤、二次
酸化防止剤、加工助剤、紫外線安定剤、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これ
らに限定されない。エチレン系ポリマーは、任意の量の添加剤を含んでもよい。エチレン
系ポリマーは、エチレン系ポリマーおよび1つ以上の添加剤の重量に基づいて、約0~約
10パーセントの合計重量のそのような添加剤を含み得る。エチレン系ポリマーは、充填
剤をさらに含んでもよく、その充填剤としては、有機または無機充填剤を挙げることがで
きるが、それらに限定されない。エチレン系ポリマーは、エチレン系ポリマーとすべての
添加剤または充填剤の合計重量に基づいて、例えば炭酸カルシウム、タルク、またはMg
(OH)などの約0~約20重量パーセントの充填剤を含んでもよい。エチレン系ポリ
マーは、1つ以上のポリマーとさらに配合されてブレンドを形成することができる。
【0187】
いくつかの実施形態では、エチレン系ポリマーを生成するための重合プロセスは、触
媒系の存在下でエチレンおよび少なくとも1つの追加のα-オレフィンを重合することを
含み得、触媒系が、少なくとも1つの金属-配位子錯体と、金属活性化剤イオン性錯体と
を組み込む。金属-配位子錯体と金属活性化剤イオン性錯体とを組み込むそのような触媒
系から得られるポリマーは、ASTM D792(参照によりその全体が本明細書に組み
込まれる)に従って、例えば、0.850g/cm~0.950g/cm、0.87
0g/cm~0.920g/cm、0.870g/cm~0.910g/cm
または0.870g/cm~0.900g/cmの密度を有し得る。
【0188】
別の実施形態では、金属-配位子錯体と金属活性化剤イオン性錯体とを含む触媒系か
ら得られるポリマーは、5~15のメルトフロー比(I10/I)を有し、メルトイン
デックスIが、ASTM D1238(参照によりその全体が本明細書に組み込まれる
)に従って、190℃および2.16kgの荷重で測定され、メルトインデックスI10
が、ASTM D1238に従って、190℃および10kgの荷重で測定される。他の
実施形態では、メルトフロー比(I10/I)は5~10であり、他では、メルトフロ
ー比は5~9である。
【0189】
いくつかの実施形態では、金属-配位子錯体と金属活性化剤イオン性錯体とを含む触
媒系から得られるポリマーは、1~25の分子量分布(MWD)を有し、MWDが、M
/Mとして定義され、Mが、重量平均分子量であり、Mが、数平均分子量である。
他の実施形態では、触媒系から生じるポリマーは、1~6のMWDを有する。別の実施形
態は、1~3のMWDを含み、他の実施形態は、1.5~2.5のMWDを含む。
【0190】
本開示に記載の触媒系の実施形態は、狭い組成および狭い分子量などの独特なポリマ
ー特性をもたらす。
【0191】
バッチ式反応器手順
すべての反応実験に、2LのParr反応器を使用する。反応器は、電気加熱マント
ルによって加熱し、水を含む内部蛇行冷却コイルによって冷却する。反応器と加熱/冷却
システムとの両方は、Camile TGプロセスコンピュータによって制御および監視
する。重合または触媒構成に使用するすべての化学物質を、精製カラムに通した。1-オ
クテン、トルエン、およびIsopar-E(ExxonMobil,Inc.から利用
可能な混合アルカン溶媒)は、A2アルミナを含む第1のカラムとQ5反応物(Enge
lhard Chemicals Inc.から利用可能)を含む第2のカラムとの2つ
のカラムに通す。エチレンガスは、A204アルミナおよび活性化4Aモレキュラーシー
ブを収容する第1のカラムと、Q5反応物を収容する第2のカラムとの2つのカラムに通
す。水素ガスは、Q5反応物およびA2アルミナに通す。窒素ガスは、A204アルミナ
、活性化4A°モレキュラーシーブ、およびQ5反応物を収容する単一カラムに通す。触
媒および金属活性化剤イオン性錯体溶液は、窒素で満たしたグローブボックス内で取り扱
う。
【0192】
Ashcroft差圧セルを使用することによって、充填カラムにIsopar-E
および1-オクテンを充填設定点まで充填し、材料を反応器に移す。完了したらすぐに、
反応設定点に向けて反応器の加熱を開始する。溶媒/コモノマーを添加した直後に、内部
容積がおよそ75mLのショットタンクを介して水素ガス(指定のとおり)を反応器に充
填する。設定点の前の25℃に達したら、ショットタンクを介して反応器にトリエチルア
ルミニウム(AlEt)(10μmol)溶液を添加する。設定点に達する前の10℃
で、マイクロモーション流量計を介して監視しながら、指定の圧力までエチレンを添加す
る。次いで、触媒および金属活性化剤錯体の(指定のとおり)希釈したトルエン溶液を混
合し、ショットタンクに移し、反応器に添加して、重合反応を開始する。指定の圧力を維
持するために、補充用エチレンを必要に応じて添加しながら、重合条件を10分間維持す
る。発熱は、内部冷却コイルを介して反応容器から継続的に除去する。得られた溶液を反
応器から取り出し、およそ33.5mgのヒンダードフェノール酸化防止剤(Ciba
Geigy Corp.からのIrganox1010)および66.5mgのリン安定
化剤(Ciba Geigy Corp.からのIrgafos168)を含有する5m
Lのトルエン溶液を添加することによって安定させる。水分をフード内で一晩抜き、次い
で温度勾配真空オーブン内で140℃の最終設定点で約12時間乾燥させることによって
、生成されたポリマーを回収する。重合を実行する間に、少なくとも1回の洗浄サイクル
を行い、このサイクル中に、Isopar-E(850g)を添加し、反応器を160℃
~190℃の設定点に加熱する。次いで、新たな重合の実行を開始する直前に、加熱した
溶媒を反応器から抜き取る。
【実施例0193】
実施例1~2は、活性化剤1の中間体の合成手順であり、実施例3は、活性化剤1の
合成手順である。実施例4~6は、活性化剤2の中間体の合成手順であり、実施例7は、
活性化剤2の合成手順である。実施例8は、活性化剤3の中間体の合成手順であり、実施
例9は、活性化剤3の合成手順である。実施例10では、様々な活性化剤を使用してポリ
マー樹脂を合成した。ポリマー樹脂の特徴を測定し、表1~7に記録した。本開示の1つ
以上の特徴は、次の実施例の観点で例示する。
【0194】
実施例1:活性化剤1前駆体の合成-リチウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル
)アルミネートの合成
【化10】
【0195】
窒素で満たしたグローブボックス内で、100mL丸底フラスコにブロモペンタフル
オロベンゼン(1.0mL、8.02mmol、4当量)およびジエチルエーテル(17
mL)を入れた。容器を隔膜で密封し、ボックスから取り出し、窒素で満たしたSchl
enk管に取り付けた。ドライアイス/イソプロパノール浴で2時間、反応物を冷却した
。ヘキサン中1.65Mのn-BuLi溶液(4.86mL、8.02mmol、4.0
当量)を滴加した。-78℃で20分間反応物を撹拌した。ジエチルエーテル(5.5m
L)中のAlClの溶液(267.4mg、2.00mmol、1当量)をシリンジを
介して添加した。AlCl溶液バイアルを、追加のジエチルエーテル(5.5mL)で
すすぎ、これを溶液に添加した。溶液をゆっくりと室温に加熱し、合計18時間撹拌して
、溶液中に固体の沈殿物を形成した。懸濁液をグローブボックスに戻した。懸濁液を、0
.2μmのシリンジフィルターと一列に並んだ0.45μmのシリンジフィルターに通し
た。4mLのジエチルエーテルで2回、フィルターを洗浄した。組み合わせた濾液を真空
で濃縮して、いくらかの白色沈殿物を含む濃い油を得た。白色沈殿物をヘキサン(10m
L)と共に粉砕し、すべての揮発性物質を真空で除去して、オフホワイトの固体を得た。
残留物をトルエン(10mL)中に溶解させた。溶液を、0.2μmのシリンジフィルタ
ーと一列に並んだ0.45μmのシリンジフィルターに通した。5mLのトルエンで2回
、フィルターを洗浄し、組み合わせた濾液を真空で濃縮して、透明な油を得た。物質をヘ
キサン(10mL)と共に粉砕し、真空で乾燥させ(このプロセスを合計2回繰り返した
)、白色固体として1.63gの生成物、収率96%を得た。収率は、リチウムカチオン
に配位した2等量のジエチルエーテルに基づいて計算した。
【0196】
H NMR(400MHz,THF-d)δ3.38(q,J=7.0Hz,1
H),1.11(t,J=7.0Hz,1H).19F NMR(376MHz,THF
-d)δ-119.03(8F,d,J=26.8Hz),-156.28(4F,t
,J=19.1Hz),-162.09(8F,ddd,J=30.4,19.1,12
.3Hz).13C NMR(126MHz,THF-d)δ149.23-148.
19(m),147.45-146.27(m),139.76-138.75(m),
137.67-136.72(m),135.51-134.77(m),133.80
-132.64(m),63.43,12.79.27Al NMR(104MHz,T
HF-d)δ116.34.C24AlF20[M]についての計算値HRMS(E
SI)694.9502、測定値694.9465。
【0197】
実施例2:活性化剤1の対カチオンの合成:ArmeeniumM 2HT塩化物の
合成
【化11】
【0198】
窒素で満たしたグローブボックス内で、Akzo-Nobelから入手可能な二水素
化タローアルキルメチルアミンであるArmeen M2HT(5.36g、10.0m
mol、1当量)をヘキサン(150mL)中に溶解させた。撹拌させているアミン溶液
に、ジエチルエーテル中2MのHCl溶液(5.0mL、10.0mmol、1当量)を
ゆっくりと滴加するとすぐに、白色固体の沈殿を生じた。懸濁液を室温で15分間撹拌し
た。沈殿固体は、多量かつ微細であり、濃いゲル様の懸濁液を生成した。懸濁液の濾過を
試みたが、フィルターを通らなかった。懸濁液をガラス瓶に戻し、真空で乾燥させて、4
.76gの白色固体、収率83%を得た。
【0199】
H NMR(400MHz,トルエン-d)δ13.02-12.71(m,1
H),2.90(dtd,J=43.2,12.4,6.8Hz,4H),2.67(d
,J=4.7Hz,3H),1.72(ddt,J=50.3,13.3,6.7Hz,
4H),1.32(d,J=22.5Hz,60H),0.91(t,J=6.6Hz,
6H).13C NMR(101MHz,トルエン-d)δ54.75,39.08,
32.03,30.00,29.98,29.95,29.92,29.86,29.5
3,29.48,27.04,23.62,22.77,13.96.
【0200】
実施例3:活性化剤1の合成
【化12】
【0201】
窒素で満たしたグローブボックス内で、リチウムテトラキス(ペンタフルオロフェニ
ル))アルミネート(1.40g、1.65mmol、1当量)、Armeenium
M2HT塩化物(0.943g、1.65mmol、1当量)、およびトルエン(35m
L)を室温で1時間撹拌し、やや濁った溶液を生じた。溶液を、0.2μmのシリンジフ
ィルターと一列に並んだ0.45μmのシリンジフィルターを通して濾過した。組み合わ
せた濾液を真空で濃縮して、濁った油を得た。物質をヘキサン(5mL)と共に粉砕し、
真空で乾燥させて(このプロセスを合計2回繰り返した)、濁った油として1.72gの
生成物、収率85%を得た。
【0202】
H NMR(400MHz,トルエン-d)δ4.22(br s,1H),2
.06-1.95(m,4H),1.68(s,3H),1.40-1.18(m,60
H),1.17-1.06(m,4H),0.97-0.88(m,6H).19F N
MR(376MHz,トルエン-d)δ-121.84(8F,dd,J=29.6,
11.3Hz),-156.99(4F,t,J=19.6Hz),-163.42 8
F,(ddd,J=30.5,19.2,11.8Hz).13C NMR(101MH
z,トルエン-d)δ151.65-150.79(m),149.45-148.5
2(m),141.99-141.30(m),139.48-138.79(m),1
38.07-137.35(m),135.70-134.90(m),56.54,3
9.71,32.00,31.60,29.86,29.85,29.80,29.79
,29.73,29.54,29.49,29.34,28.89,25.95,23.
88,22.73,13.87.27Al NMR(104MHz,トルエン-d)δ
115.71.C3778N [M]についての計算値HRMS(ESI)536.
6129、測定値536.6145。C24AlF20[M]についての計算値694
.9502、測定値694.9520。
【0203】
実施例4:活性化剤2前駆体1-トリス(ペンタフルオロフェニル)アラントルエン
付加物の合成
【化13】
【0204】
窒素で満たしたグローブボックス内で、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランの
溶液(0.250g、0.488mmol、1当量)をトルエン(1mL)中に溶解させ
た。ヘキサン(4mL)中のトリメチルアルミニウムの溶液(47μL、0.488mm
ol、1当量)を、トルエン溶液に添加した。反応物を室温で3時間撹拌した。およそ5
分後、白色沈殿物が形成された。バイアルを-30℃の冷凍庫に2日間置いた。固体を濾
過し、冷たい(-30℃)ヘキサンで洗浄し、真空で乾燥させて、白色固体として0.2
03gの生成物、収率72%を得た。
【0205】
H NMR(400MHz,トルエン-d)δ7.14-7.07(m,2H)
,7.05-7.01(m,1H),7.00-6.95(m,2H),2.12(s,
3H).19F NMR(376MHz,トルエン-d)δ-122.86(6F,d
dd,J=23.0,8.0,4.4Hz),-151.08(3F,tt,J=20.
1,2.9Hz),-160.58--161.05(6F,m).
【0206】
実施例5:活性化剤2前駆体2-リチウムペンタフルオロフェノーレートの合成
【化14】
【0207】
窒素で満たしたグローブボックス内で、ヘキサン中1.6Mのn-BuLi溶液(1
0.7mL、17.1mmol、1.05等量)を、ヘキサン(50mL)中のペンタフ
ルオロフェノール(3.00g、16.3mmol、1等量)の撹拌溶液に滴加した。す
ぐに、溶液から白い固体が沈殿した。反応物を室温で1時間撹拌した。固体を濾過し、ヘ
キサンで洗浄し、真空で乾燥させて、白色固体として2.85gの生成物、収率92%を
得た。
【0208】
19F NMR(376MHz,THF-d)δ-168.96(dd,J=18
.8,12.6Hz,2F),-169.97--170.24(m,2F),-185
.62--186.98(m,1F).13C NMR(101MHz,THF-d
δ145.94-145.06(m),143.77(tt,J=8.5,3.3Hz)
,141.98-141.08(m),139.77-138.51(m),130.3
2(dtt,J=232.0,14.4,4.7Hz).
【0209】
実施例6:活性化剤2前駆体3-リチウム(パーフルオロフェノキシ)トリス(パー
フルオロフェニル)アルミネートの合成
【化15】
【0210】
窒素で満たしたグローブボックス内で、トルエン(1mL)中のトリス(ペンタフル
オロフェニル)アラントルエン付加物の懸濁液(121.4mg、0.211mmol、
1等量)を、リチウムペンタフルオロフェノラート(40.2mg、0.211mmol
、1等量)を含有するバイアルに添加した。トリス(ペンタフルオロフェニル)アランの
バイアルを0.5mLのトルエンで4回洗浄し、洗浄液からのトルエンを反応物に添加し
た。数分後、透明な溶液を得た。反応物を室温で18時間撹拌し、わずかに黄色の透明な
溶液を得た。溶液を、0.2μmのシリンジフィルターと一列に並んだ0.45μmのシ
リンジフィルターに通した。フィルターを1mLのトルエンで2回洗浄し、組み合わせた
濾液を真空で濃縮して、わずかに濁った濃い油を得た。油をヘキサン(5mL)と共に粉
砕し、真空で濃縮して(このプロセスを合計2回繰り返した)、わずかに濁った濃い油と
して0.1673gの生成物、収率98%を得た。収率は、モノ-トルエン付加物として
計算した。
【0211】
19F NMR(376MHz,トルエン-d)δ-126.98--127.4
3(m,6F),-151.95(t,J=19.4Hz,3F),-158.78(d
,J=21.6Hz,2F),-159.89--160.72(m,6F),-163
.53(td,J=21.0,3.4Hz,2F),-164.46(tt,J=22.
2,4.2Hz,1F).13C NMR(101MHz,トルエン-d)δ151.
61-150.20(m),149.26-147.93(m),143.23-142
.35(m),142.27-141.74(m),138.80-137.65(m)
,136.00-135.01(m).27Al NMR(104MHz,トルエン-d
)δ120.11(br).C24AlF20O[M]についての計算値HRMS(
ESI)710.9451、測定値710.9426。
【0212】
実施例7:活性化剤2の合成
【化16】
【0213】
窒素で満たしたグローブボックス内で、Armeenium M2HT塩化物(11
8.2mg、0.207mmol、1当量)、リチウム(パーフルオロフェノキシ)トリ
ス(パーフルオロフェニル)アルミネート(167.3mg、1当量のトルエンを含んで
0.207mmolとして計算、1当量)、およびトルエン(5mL)を室温で1時間撹
拌した。わずかに濁った溶液を得た。溶液を、0.2μmのシリンジフィルターと一列に
並んだ0.45μmのシリンジフィルターに通した。フィルターを1mLのトルエンで2
回洗浄し、組み合わせた濾液を真空で濃縮して、濁った白色の濃い油を得た。濁った白色
の濃い油をヘキサン(5mL)中に溶解させて、濁った溶液を得た。溶液を、0.2μm
のシリンジフィルターと一列に並んだ0.45μmのシリンジフィルターに通したが、溶
液はまだ濁ったままであった。すべての揮発性物質を真空で除去して、0.2065gの
濁った白色の濃い油、80%収率を得た。
【0214】
H NMR(400MHz,トルエン-d)δ6.32(s,1H),2.14
(dd,J=10.2,6.2Hz,4H),1.86(s,3H),1.40-1.2
0(m,52H),1.13(h,J=8.4,7.6Hz,8H),0.99(t,J
=7.6Hz,4H),0.91(t,J=6.7Hz,6H).19F NMR(37
6MHz,トルエン-d)δ-122.34--122.82(m,6F),-156
.12(t,J=19.6Hz,3F),-161.69--162.06(m,2F)
,-163.08(dq,J=19.6,11.9Hz,6F),-167.22(dd
,J=22.6,19.0Hz,2F),-174.36(tt,J=22.8,7.6
Hz,1F).13C NMR(101MHz,トルエン-d)δ152.65-15
0.61(m),149.88-148.24(m),143.02-141.27(m
),139.90-138.71(m),138.61-137.42(m),135.
72-134.53(m),56.45,39.57,32.01,29.89,29.
87,29.84,29.82,29.77,29.61,29.51,29.42,2
9.01,26.17,23.93,22.76,13.91.27Al NMR(10
4MHz,トルエン-d)δ113.16.C3778N [M]についての計算
値HRMS(ESI)536.6129、測定値536.6123。C24AlF20
[M]についての計算値)710.9451、測定値710.9426。
【0215】
実施例8:活性化剤3前駆体1-リチウム1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ
-2-(トリフルオロメチル)プロパン-2-オラートの合成
【化17】
【0216】
窒素で満たしたグローブボックス内で、100mL丸底フラスコにヘキサン中1.6
Mのn-BuLiの溶液(8.9mL、14.3mmol、1.05当量)およびペンタ
ン(100mL)を入れる。容器を隔膜で密閉し、グローブボックスを取り外し、窒素で
満たしたSchlenk管に取り付け、ドライアイスイソプロパノール浴で-78℃に冷
却した。パーフルオロ-tert-ブタノール(1.9mL、13.6mmol、1当量
)を滴加し、白色固体の沈殿が生じた。冷却浴を取り外し、反応物を室温まで温めた。隔
膜をしっかりと固定し、反応物をグローブボックスに移した。溶液を-30℃の冷凍庫で
3日間冷却した。固体を濾過し、冷たい(-30℃)ペンタンで洗浄し、真空で乾燥させ
て、白色固体として生成物を得た(2.92g、収率88%)。
【0217】
19F NMR(376MHz,THF-d)δ-75.51.13C NMR(
101MHz,THF-d)δ131.97-120.43(m),87.49-84
.80(m).
【0218】
実施例9:活性化剤3の合成
【化18】
【0219】
窒素で満たしたグローブボックス内で、トリス(ペンタフルオロフェニル)アラント
ルエン付加物(実施例4を参照)(200mg、0.348mmol、1当量)およびト
ルエン(2mL)を反応バイアルに添加した。懸濁液を、リチウムパーフルオロ-ter
t-ブトキシド(75.8mg、0.314mmol、0.9当量)およびジエチルエー
テル(4mL)の溶液に添加した。トリス(ペンタフルオロフェニル)アランのバイアル
を1mLのトルエンで3回洗浄し、洗浄液からの溶媒を反応物に添加した。アランを添加
し撹拌すると、わずかに濁った無色溶液を得た。反応物を室温で22時間撹拌し、わずか
に濁った無色溶液を得た。溶液を、0.2μmのシリンジフィルターと一列に並んだ0.
45μmのシリンジフィルターに通して、濁った無色溶液を得た。1mLのジエチルエー
テルで2回、シリンジフィルターを洗浄した。濾液に追加のジエチルエーテルを添加する
と、透明で均質な溶液を得た。すべての揮発性物質を真空で除去した。残留物をヘキサン
(5mL)と共に粉砕し、すべての揮発性物質を真空で除去して(このプロセスを合計2
回繰り返した)、濃い透明な油を得た。
【0220】
濃く透明な油生成物に、ArmeeniumM2HT塩化物(179.5mg、0.
314mmol、0.9当量)およびトルエン(5mL)を添加した。反応物を室温で1
8時間撹拌して、曇った淡黄色の溶液を得た。溶液を、0.2μmのシリンジフィルター
と一列に並んだ0.45μmのシリンジフィルターに通して、透明な淡黄色の溶液を得た
。シリンジフィルターを1mLのトルエンで2回洗浄し、組み合わせた濾液を真空で濃縮
して、透明な淡黄色の油を得た。残留物をヘキサン(5mL)と共に粉砕し、すべての揮
発性物質を真空で除去して(このプロセスを合計2回繰り返した)、透明な油として0.
4342gの生成物、定量的収率を得た。
【0221】
H NMR(400MHz,トルエン-d)δ3.65(s,1H),2.20
-2.09(m,4H),1.95(dq,J=11.9,6.2,5.4Hz,4H)
,1.73(d,J=5.1Hz,3H),1.42-1.08(m,56H),0.9
6-0.79(m,10H).19F NMR(376MHz,トルエン-d)δ-7
4.40(s,9F),-121.74--122.59(m,6F),-156.91
(t,J=19.6Hz,3F),-163.77(ddd,J=30.9,19.6,
12.1Hz,6F).13C NMR(101MHz,トルエン-d)δ152.0
3-150.92(m),149.63-148.63(m),142.05-141.
15(m),139.44-138.95(m),138.14-137.40(m),
135.69-134.86(m),81.06-78.93(m),80.25,79
.95,79.65,79.34,56.75,39.88,32.01,29.87,
29.86,29.85,29.80,29.72,29.52,29.50,29.2
9,28.83,25.79,23.82,22.74,13.90.27Al NMR
(104MHz,トルエン-d)δ101.74.C3778N[M]についての
計算値HRMS(ESI)536.6129、測定値536.6129。C22AlF
O[M]についての計算値)762.9387、測定値762.9367。
【0222】
実施例10-重合結果
前述の手順に従って、バッチ式反応器内で重合を実行した。具体的には、表1~5に
要約した結果の場合、2Lバッチ反応器を170℃に加熱した。重合条件は、860gの
Isopar(商標)E、70グラムのオクテン、および210psigのエチレンの使
用を含んだ。活性化剤対プロ触媒の比は、およそ1.2であり、不純物捕捉剤として10
μmolのAlEtを使用した。式(I)に従ったアニオン構造およびビス-ビフェニ
ルフェノキシ第IV属金属-配位子触媒を有する活性化剤1、2、および3での、助触媒
効率および得られたポリマーの特徴を評価した。表6~7に要約した結果の場合、2Lバ
ッチ反応器を140℃に加熱した。重合条件は、605gのIsopar(商標)E、3
00グラムのオクテン、および300psigのエチレンの使用を含んだ。活性化剤対プ
ロ触媒の比は、およそ1.2であり、50当量(プロ触媒と比較して)のAlEtを不
純物捕捉剤として使用した。式(I)に従ったアニオン構造および第IV属金属-配位子
錯体、具体的には、表6に示される拘束された形状を有するプロ触媒、または表7に示さ
れるビス-インデニルを各々有する活性化剤1~3での、助触媒効率および得られたポリ
マーの特徴を評価した。
【0223】
金属活性化剤1、2、および3、ならびに比較活性化剤C1(本明細書では「比較C
1」)は、プロ触媒A~Dを混合して触媒系を形成した。比較C1は、対カチオンとして
HN(Me)(C1837を有した。
【化19】
【0224】
本発明の活性化剤1、2、および3、ならびに比較活性化剤C1(本明細書では「比
較C1」)の効率、および本発明の活性化剤1、2、および3、ならびに比較C1から得
られたポリマーのポリマー特徴を決定した。結果を、表1~7に要約する。比較C1は、
産業用途での使用実績があるものである。
【表1】

【表2】

【表3】

【表4】

【表5】

【表6】

【表7】

【表8】
【0225】
本開示に記載の炭化水素導電率試験は、生成されたポリマー樹脂を水で洗浄して触媒
および助触媒残留物を除去するときの、重合後プロセスを模倣実験する。表8に要約され
ている結果は、活性化剤1が、比較C1中に存在するB(Cアニオンよりも
良好な誘電正接を有することを示している。
【0226】
表8に要約されている結果に基づいて、水が本発明の活性化剤と何らかの方式で相互
作用して、電気的特性に対する活性化剤の寄与を低減すると考えられる。そのような考え
に束縛されることを望むわけではないが、水が活性化剤と化学的に反応して、生成物の分
解に優先性を生じ、分解された生成物は電荷輸送に有意に寄与せず、したがって、本発明
の活性化剤によって生成されるポリマーが低い導電率を呈すると考えられる。しかしなが
ら、比較C1は、HC試験の条件下では水と反応しないと考えられる。比較C1はイオン
種であるアニオンおよびカチオンからなるので、水の添加前後の両方で、イオン電荷の輸
送に寄与する。
【0227】
前述のように、HC試験の炭化水素溶液は、水を除去するために加熱される。そのよ
うな考えに束縛されることを望むわけではないが、水、酸化防止剤、および/またはプロ
セスの熱が、本発明の活性化剤を分解して生成物の分解に優先性を生じ、電荷輸送に有意
に寄与しないと考えられる。比較C1は、重合条件下で有意に分解せず、イオン種として
、エラストマーにおけるイオン電荷輸送に寄与すると予想される。
【表9】
【0228】
表9は、熱重量分析曲線から得られた結果を収容する。活性化剤1は、179℃の高
温で分解する。したがって、活性化剤1は安定しており、表1~4および6~7に証明さ
れるように、140℃以上の温度でポリマーを生成することができる。
【0229】
機器規格
すべての溶媒および試薬を、商業的供給源から入手し、別段の記載がない限り、受け
取ったまま使用した。無水トルエン、ヘキサン、テトラヒドロフラン、およびジエチルエ
ーテルを、活性アルミナ、および場合によってはQ-5反応物質を通過させることによっ
て精製する。窒素を満たしたグローブボックス内で実行される実験に使用される溶媒は、
活性化4Aモレキュラーシーブ上で保管することによって、さらに乾燥させる。感湿反応
用ガラス器具を、使用前に一晩オーブン内で乾燥させる。NMRスペクトルは、Bruk
er Avance III HD 400MHz NMR、Varian 400-M
RまたはVNMRS-500分光計で記録する。LC-MS分析は、Waters 24
24ELS検出器、Waters 2998PDA検出器、およびWaters 310
0ESI質量検出器と組み合わせたWaters e2695分離モジュールを使用して
実行する。LC-MS分離は、XBridge C18 3.5μm 2.1×50mm
カラムで、5:95~100:0のアセトニトリルおよび水の勾配(イオン化剤として0
.1%のギ酸を含む)を使用して実行する。HRMS分析は、エレクトロスプレーイオン
化を備えたAgilent 6230 TOF質量分析計と組み合わせたZorbax
Eclipse Plus C18 1.8μm 2.1×50mmカラムを備えたAg
ilent 1290 Infinity LCを使用して実行する。H NMRデー
タは、次のように報告する:化学シフト(多重度(br=幅広線、s=1重線、d=2重
線、t=3重線、q=4重線、p=5重線、sex=6重線、sept=7重線、および
m=多重線)、積分値、および帰属)。基準物質として重水素化溶媒中の残留プロトンを
使用して、H NMRデータの化学シフトをテトラメチルシラン内部より低磁場のpp
m(TMS、δスケール)で報告する。13C NMRデータは、Hデカップリングを
用いて決定し、化学シフトは、基準として重水素化溶媒中の残留炭素を使用して、テトラ
メチルシラン(TMS、δスケール)からの低磁場(ppm)として報告する。
【手続補正書】
【提出日】2024-02-07
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
オレフィンを重合するためのプロセスであって、触媒系の存在下で、エチレンと(C-C40)アルファ-オレフィンコモノマーとを接触させることを含み、前記触媒系が、プロ触媒と、金属活性化剤イオン性錯体とを含み、前記金属活性化剤が、アニオンおよび対カチオンを含み、前記アニオンが、式(I)に従った構造を有し、
【化1】
式中、
nが0、または1であり、
各Rが独立して、式(II)を有するラジカル、および式(III)を有するラジカルからなる群から選択され、
【化2】
各Yが独立して、炭素またはケイ素であり、
各R11、R12、R13、R21、R22、R23、R24、およびR25が独立して、((C-C40)アルキル、ハロゲン置換(C-C40)アルキル、(C-C40)アリール、ハロゲン置換(C-C40)アリール、-OR、-SR、-H、-F、またはClから選択され、式中、R11-13のうちの少なくとも1つ、およびR21-25のうちの1つが、ハロゲン置換(C-C40)アルキル、ハロゲン置換(C-C40)アリール、または-Fであり、
各Xが、ハロゲン置換(C-C20)アルキル、またはハロゲン置換(C-C40)アリールから独立して選択された単座配位子であり、
任意選択的に、式(I)の2つのX基が、共有結合しており、
各Rが独立して、ハロゲン置換(C-C30)ヒドロカルビルであり、
ただし、
前記対カチオンが、MePhN(H)であり、前記アニオンが、Al(Cであるとき、前記プロ触媒が、PhC(Cp)(Flu)ZrClまたはEt(1-Ind)ZrClではなく、
前記対カチオンが、(Ph)であり、前記アニオンが、Al(Cであるとき、前記プロ触媒が、Et(1-Ind)ZrClではない、プロセス。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0229
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0229】
機器規格
すべての溶媒および試薬を、商業的供給源から入手し、別段の記載がない限り、受け取ったまま使用した。無水トルエン、ヘキサン、テトラヒドロフラン、およびジエチルエーテルを、活性アルミナ、および場合によってはQ-5反応物質を通過させることによって精製する。窒素を満たしたグローブボックス内で実行される実験に使用される溶媒は、活性化4Aモレキュラーシーブ上で保管することによって、さらに乾燥させる。感湿反応用ガラス器具を、使用前に一晩オーブン内で乾燥させる。NMRスペクトルは、Bruker Avance III HD 400MHz NMR、Varian 400-MRまたはVNMRS-500分光計で記録する。LC-MS分析は、Waters 2424ELS検出器、Waters 2998PDA検出器、およびWaters 3100ESI質量検出器と組み合わせたWaters e2695分離モジュールを使用して実行する。LC-MS分離は、XBridge C18 3.5μm 2.1×50mmカラムで、5:95~100:0のアセトニトリルおよび水の勾配(イオン化剤として0.1%のギ酸を含む)を使用して実行する。HRMS分析は、エレクトロスプレーイオン化を備えたAgilent 6230 TOF質量分析計と組み合わせたZorbax Eclipse Plus C18 1.8μm 2.1×50mmカラムを備えたAgilent 1290 Infinity LCを使用して実行する。H NMRデータは、次のように報告する:化学シフト(多重度(br=幅広線、s=1重線、d=2重線、t=3重線、q=4重線、p=5重線、sex=6重線、sept=7重線、およびm=多重線)、積分値、および帰属)。基準物質として重水素化溶媒中の残留プロトンを使用して、H NMRデータの化学シフトをテトラメチルシラン内部より低磁場のppm(TMS、δスケール)で報告する。13C NMRデータは、Hデカップリングを用いて決定し、化学シフトは、基準として重水素化溶媒中の残留炭素を使用して、テトラメチルシラン(TMS、δスケール)からの低磁場(ppm)として報告する。
本願発明には以下の態様が含まれる。
項1.
オレフィンを重合するためのプロセスであって、触媒系の存在下で、エチレンと(C-C40)アルファ-オレフィンコモノマーとを接触させることを含み、前記触媒系が、プロ触媒と、金属活性化剤イオン性錯体とを含み、前記金属活性化剤が、アニオンおよび対カチオンを含み、前記アニオンが、式(I)に従った構造を有し、
【化1】
式中、
nが0、または1であり、
各Rが独立して、式(II)を有するラジカル、および式(III)を有するラジカルからなる群から選択され、
【化2】
各Yが独立して、炭素またはケイ素であり、
各R11、R12、R13、R21、R22、R23、R24、およびR25が独立して、((C-C40)アルキル、ハロゲン置換(C-C40)アルキル、(C-C40)アリール、ハロゲン置換(C-C40)アリール、-OR、-SR、-H、-F、またはClから選択され、式中、R11-13のうちの少なくとも1つ、およびR21-25のうちの1つが、ハロゲン置換(C-C40)アルキル、ハロゲン置換(C-C40)アリール、または-Fであり、
各Xが、ハロゲン置換(C-C20)アルキル、またはハロゲン置換(C-C40)アリールから独立して選択された単座配位子であり、
任意選択的に、式(I)の2つのX基が、共有結合しており、
各Rが独立して、ハロゲン置換(C-C30)ヒドロカルビルであり、
ただし、
前記対カチオンが、MePhN(H)であり、前記アニオンが、Al(Cであるとき、前記プロ触媒が、PhC(Cp)(Flu)ZrClまたはEt(1-Ind)ZrClではなく、
前記対カチオンが、(Ph)であり、前記アニオンが、Al(Cであるとき、前記プロ触媒が、Et(1-Ind)ZrClではない、プロセス。
項2.
前記プロ触媒が、ビス-ビフェニルフェノキシ第IV族金属-配位子錯体である、項1に記載のオレフィンを重合するためのプロセス。
項3.
nが0であり、各Xが独立して、-C(H)(CF、-C、または-C(CFである、項1または項2に記載のオレフィンを重合するためのプロセス。
項4.
nが1であり、Rが、-C(CFであり、各Xが、-Cである、項1または項2に記載のオレフィンを重合するためのプロセス。
項5.
nが0であり、4つのX基のうちの3つが、-Cである、項1または項2に記載のオレフィンを重合するためのプロセス。
項6.
nが0であり、4つのX基すべてが、-Cである、項1または項2に記載のオレフィンを重合するためのプロセス。
項7.
前記対カチオンが、置換アンモニウム、置換および非置換トリアリールカルボニウム、または置換および非置換フェロセニウムから選択される、項1~6のいずれか一項に記載のオレフィンを重合するためのプロセス。
項8.
前記対カチオンが、N(H)R であり、式中、各Rが独立して、(C-C30)アルキル、または(C-C20)アリールから選択される、項1~6のいずれか一項に記載のオレフィンを重合するためのプロセス。
項9.
前記対カチオンが、N(H)R であり、式中、少なくとも2つのRが独立して、(C10-C30)アルキルから選択される、項6に記載のオレフィンを重合するためのプロセス。
項10.
前記対カチオンが、C(Cである、項1~6のいずれか一項に記載のオレフィンを重合するためのプロセス。
項11.
前記対カチオンが、C(Cであり、式中、Rが、(C-C20)アルキルである、項1~6のいずれか一項に記載のオレフィンを重合するためのプロセス。
項12.
nが0である、項1~11のいずれか一項に記載のオレフィンを重合するためのプロセス。
項13.
2つのX基が、共有結合しており、前記アニオンが、式(IV)に従った構造を有し、
【化3】
式中、
Rおよび各Xが、式(I)で定義されたとおりであり、
zが、0または1であり、yが、0、1、または2であり、xが、1または2であり、2x+y+z=4であり、
Lが、共有結合している前記2つのX基を表し、
Lが独立して、ハロゲン置換(C-C40)アルキレン、ハロゲン置換(C-C40)ヘテロアルキレン、またはハロゲン置換(C-C40)アリーレンから選択され、
zが1であるとき、Xがハロゲン、ハロゲン置換(C-C20)アルキル、ハロゲン置換(C-C40)アリールから選択される、項1に記載のオレフィンを重合するためのプロセス。
項14.
Lが、ハロゲン化ジラジカルビフェニル、またはハロゲン化ジラジカルナフタレン-ジイルである、項13に記載のオレフィンを重合するためのプロセス。
項15.
高沸点完全飽和炭化水素溶液1リットルあたり、200マイクロモルの金属活性化剤イオン性錯体および20ミリモルの水の濃度を有する、高沸点完全飽和炭化水素溶液中の前記金属活性化剤イオン性錯体が、炭化水素導電率試験によって測定すると、0.1以下の誘電正接パーセントを有する、項1~14のいずれか一項に記載の重合プロセス。
【外国語明細書】