(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-03-13
(45)【発行日】2023-03-22
(54)【発明の名称】エチレン系マクロモノマーの製造方法
(51)【国際特許分類】
C08F 10/02 20060101AFI20230314BHJP
C08F 4/6592 20060101ALI20230314BHJP
【FI】
C08F10/02
C08F4/6592
(21)【出願番号】P 2019051594
(22)【出願日】2019-03-19
【審査請求日】2021-11-26
(73)【特許権者】
【識別番号】303060664
【氏名又は名称】日本ポリエチレン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104499
【氏名又は名称】岸本 達人
(74)【代理人】
【識別番号】100101203
【氏名又は名称】山下 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100129838
【氏名又は名称】山本 典輝
(72)【発明者】
【氏名】石濱 由之
(72)【発明者】
【氏名】櫻木 努
(72)【発明者】
【氏名】山田 芳佳
【審査官】谷合 正光
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2017/159578(WO,A1)
【文献】特開2017-165916(JP,A)
【文献】特開2013-227271(JP,A)
【文献】特開2008-050278(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08F 10/02
C08F 4/6592
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記成分(A)および成分(B)を含むオレフィン重合用触媒を用いて、エチレンの単独重合またはエチレンと炭素数3~20のα-オレフィンとの共重合を行うことを特徴とする、エチレン系マクロモノマーの製造方法。
成分(A):下記一般式(1)で表わされる、遷移金属元素を含む架橋された置換シクロペンタジエニルインデニル化合物
成分(B):層状ケイ酸塩
【化1】
[但し、一般式(1)中、
Mは、Ti、ZrまたはHfのいずれかの遷移金属を示す。
X
1およびX
2は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~20の炭化水素基、酸素原子若しくは窒素原子を含む炭素数1~20の炭化水素基、炭素数1~20の炭化水素基置換アミノ基または炭素数1~20のアルコキシ基を示す。
Q
1とQ
2は、各々独立して、炭素原子、ケイ素原子またはゲルマニウム原子を示す。
R
1、R
2、R
3およびR
4は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~10の炭化水素基を示し、R
1、R
2、R
3およびR
4のうち少なくとも2つが結合してQ
1およびQ
2と一緒に環を形成していてもよい。
mは、0または1であり、mが0の場合、Q
1は、R
9およびR
10を含む共役5員環と直接結合している。
R
5、R
6、R
7、
およびR
8
はすべてメチル基であり、R
9、R
10、R
12およびR
13は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~20の炭化水素基、ケイ素数1~6を含む炭素数1~18のケイ素含有炭化水素基、炭素数1~20のハロゲン含有炭化水素基、酸素原子を含む炭素数1~20の炭化水素基または炭素数1~20の炭化水素基置換シリル基を示
す。
R
11は、下記一般式(1-a)で示される環状構造を有する置換基を示す。]
【化2】
[一般式(1-a)中、
Yは、周期表14族、15族または16族の原子を示す。
R
14、R
15、R
16、R
17およびR
18は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1~20の炭化水素基、酸素若しくは窒素を含む炭素数1~20の炭化水素基、炭素数1~20の炭化水素基置換アミノ基、炭素数1~20のアルコキシ基、ケイ素数1~6を含む炭素数1~18のケイ素含有炭化水素基、炭素数1~20のハロゲン含有炭化水素基、または炭素数1~20の炭化水素基置換シリル基を示し、R
14、R
15、R
16、R
17およびR
18の各基は隣接する基同士で結合して、それらに結合している原子と一緒に環を形成していてもよい。
nは、0または1であり、nが0の場合、Yに置換基R
14が存在しない。
pは、0または1であり、pが0の場合、R
16が結合する炭素原子とR
18が結合する炭素原子は直接結合している。]
【請求項2】
前記一般式(1-a)において、pが0かつYが周期表15族または16族の原子である、請求項1に記載のエチレン系マクロモノマーの製造方法。
【請求項3】
前記一般式(1-a)において、pが1かつYが周期表14族の原子である、請求項1に記載のエチレン系マクロモノマーの製造方法。
【請求項4】
前記一般式(1)において、R
9、R
12およびR
13が水素原子である、請求項1~3のいずれか一項に記載のエチレン系マクロモノマーの製造方法。
【請求項5】
前記成分(B)が、無機化合物により化学処理された層状ケイ酸塩である、請求項1~4のいずれか一項に記載のエチレン系マクロモノマーの製造方法。
【請求項6】
さらに、下記重合条件(1)~(3)を満たす、請求項1~5のいずれか一項に記載のエチレン系マクロモノマーの製造方法。
(1)重合温度が30℃以上90℃未満。
(2)エチレン分圧が0.1MPa以上3MPa未満。
(3)重合時間が0.3時間以上30時間未満。
【請求項7】
前記エチレン系マクロモノマーが、下記(イ)~(ハ)を満たす、請求項1~6のいずれか一項に記載のエチレン系マクロモノマーの製造方法。
(イ):ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が1.0以上4.0未満。
(ロ):炭素数1000個当たりのビニル基数(V
1)、炭素数1000個当たりのビニリデン基数(V
2)、炭素数1000個当たりのビニレン基数(V
3)、炭素数1000個当たりの三置換不飽和結合数(V
4)の総和に対する上記炭素数1000個当たりのビニル基数(V
1)の割合(V
1/[V
1+V
2+V
3+V
4])が0.60~1.0。
(ハ):GPCによる分子量測定において最大ピークが示す分子量(MW
Peak)の5倍に当たる分子量(5MW
Peak)以上の高分子量成分の割合(W
5MWPeak)が0~6.0%以下。
【請求項8】
前記エチレン系マクロモノマーがさらに下記(ニ)及び(ホ)を満たす、請求項7に記載のエチレン系マクロモノマーの製造方法。
(ニ):炭素数1000個当たりのビニレン基数(V
3)が0以上0.15未満。
(ホ):炭素数1000個当たりの三置換不飽和結合数(V
4)が0以上0.25未満。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エチレン系マクロモノマーの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、各種産業分野において、プラスチック製のフィルム、シート、射出成形体、パイプ、押出成形体、中空成形体等が盛んに用いられるようになった。特に安価・軽量であり、成形加工性、剛性、衝撃強度、透明性、耐薬品性、熱安定性、衛生面、リサイクル性に優れる等の理由からポリエチレン系樹脂(エチレン系重合体)が広範に用いられている。
【0003】
ポリエチレン系樹脂を高機能化する取り組みとして、水酸基やカルボン酸基といった極性基を導入して親水性を付与することや、異種ポリマー鎖を導入して他の樹脂との相溶性や接着性を向上させることはよく知られている。この場合、ラジカル発生剤によりポリエチレン鎖に発生したラジカルにラジカル反応性モノマーをグラフト結合して導入する方法や、ポリエチレン中の分子末端や分子内の炭素-炭素二重結合に付加反応で極性基含有化合物を導入する方法等が実施される。
【0004】
他にも、特定のオレフィン重合触媒を用いて生成したエチレン系重合体の分子末端や分子内に、重合生長末端で水素が活性点金属との相互作用により脱離するいわゆる水素脱離反応(β水素脱離等)を利用することで、制御された二重結合(いわゆる末端ビニル基やビニリデン基)を積極的に導入する研究が継続されている(特許文献1~5参照)。
【0005】
これらの方法によれば、各々特定のエチレン重合触媒を用いることにより、末端ビニル基あるいは末端ビニル基とビニリデン基の総数が多く、分子量分布の狭い低分子量エチレン系重合体を製造(特許文献1~3)することが可能である旨報告されている。
しかし、最も有用な炭素-炭素二重結合である末端ビニル基の生成選択率が必ずしも十分ではなく、該二重結合をより多く形成させるためには水素脱離反応を頻発させる必要があることから90℃以上の高温での重合反応が必要であったり、より連鎖移動反応が起こりやすいエチレンモノマーが希薄な低圧重合条件が必要であったりして、重合活性面、運転制御面、反応選択面で工業的な製造技術としては未だ改善の途上であった。
【0006】
特許文献4には、必須成分として次の成分(Ac)、(B)および(C)を含むオレフィン重合用触媒が記載されている:成分(Ac)としてジメチルシリレン(4-(4-トリメチルシリル-フェニル)-インデニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドに代表される特定構造のメタロセン化合物;成分(B)として上記成分(Ac)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物、および;成分(C):微粒子担体。当該特許文献4の実施例では、成分(B)としてメチルアルミノキサンを用いた実験結果が示されている。
しかし上記特許文献4の実施例で用いられたオレフィン重合用触媒は、末端ビニル基の生成選択率等のエチレン系重合体の物性の点、および、触媒単位重量当たりの重合活性等の製造プロセスの点で、改善の途中にある。
【0007】
また特許文献5には、必須成分として次の成分(A)、(B)を含むオレフィン重合用触媒が記載されている:成分(A)として遷移金属元素を含む架橋シクロペンタジエニルインデニル化合物;成分(B)として層状ケイ酸塩。当該特許文献5の実施例では、成分(A)としてのジメチルシリレン(3-メチル-4-(2-(5-メチル)-フリル)-インデニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドと成分(B)としての層状ケイ酸塩であるモンモリロナイトを用いた実験結果が示されている。
しかし、上記特許文献5の実施例で用いられたオレフィン重合用触媒を用いて得られたエチレン系マクロモノマーは、末端ビニル基以外の不飽和二重結合の生成が多いためポリマー1次分子構造の均一性に改善の余地がある。
【0008】
また特許文献6には、ジメチルシリレン(3-メチル-4-(2-(5-メチル)-フリル)-インデニル)(2,3,4,5-テトラメチル-シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドに代表される特定構造のメタロセン化合物とそのオレフィン重合用触媒が記載されている。当該特許文献6の実施例では、該メタロセン化合物を成分(A)とし、成分(B)としてメチルアルミノキサンを用いた実験結果が示されている。
しかし、上記特許文献6の実施例で用いられたオレフィン重合用触媒は、末端ビニル基の生成選択率および触媒単位重量当たりの重合活性等は優れるものの、得られるエチレン系重合体は高分子量成分や長鎖分岐構造を多量に含有しており、ポリマー1次分子構造の均一性に改善の余地があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】特開2003-73412号公報
【文献】特開2005-281676号公報
【文献】特開2008-50278号公報
【文献】特開2013-227271号公報
【文献】特開2017-165916号公報
【文献】国際公開2017/159578号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、マクロモノマーとして良好な重合反応性を発揮できる高い末端ビニル含有率を有するが溶融流動性や成形加工性等を悪化させるほど過剰な量の高分子量成分を含んでおらず、ポリマー1次分子構造が極めて均一なエチレン系マクロモノマーを高い生産性で製造可能な、エチレン系マクロモノマーの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明のエチレン系マクロモノマーの製造方法は、下記成分(A)および成分(B)を含むオレフィン重合用触媒を用いて、エチレンの単独重合またはエチレンと炭素数3~20のα-オレフィンとの共重合を行うことを特徴とする。
成分(A):下記一般式(1)で表わされる、遷移金属元素を含む架橋された置換シクロペンタジエニルインデニル化合物
成分(B):層状ケイ酸塩
【0012】
【0013】
[但し、一般式(1)中、
Mは、Ti、ZrまたはHfのいずれかの遷移金属を示す。
X1およびX2は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~20の炭化水素基、酸素原子若しくは窒素原子を含む炭素数1~20の炭化水素基、炭素数1~20の炭化水素基置換アミノ基または炭素数1~20のアルコキシ基を示す。
Q1とQ2は、各々独立して、炭素原子、ケイ素原子またはゲルマニウム原子を示す。
R1、R2、R3およびR4は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~10の炭化水素基を示し、R1、R2、R3およびR4のうち少なくとも2つが結合してQ1およびQ2と一緒に環を形成していてもよい。
mは、0または1であり、mが0の場合、Q1は、R9およびR10を含む共役5員環と直接結合している。
R5、R6、R7、R8、R9、R10、R12およびR13は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~20の炭化水素基、ケイ素数1~6を含む炭素数1~18のケイ素含有炭化水素基、炭素数1~20のハロゲン含有炭化水素基、酸素原子を含む炭素数1~20の炭化水素基または炭素数1~20の炭化水素基置換シリル基を示すが、R5、R6、R7およびR8のうち少なくとも1つは水素原子ではない。
R11は、下記一般式(1-a)で示される環状構造を有する置換基を示す。]
【0014】
【0015】
[一般式(1-a)中、
Yは、周期表14族、15族または16族の原子を示す。
R14、R15、R16、R17およびR18は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1~20の炭化水素基、酸素若しくは窒素を含む炭素数1~20の炭化水素基、炭素数1~20の炭化水素基置換アミノ基、炭素数1~20のアルコキシ基、ケイ素数1~6を含む炭素数1~18のケイ素含有炭化水素基、炭素数1~20のハロゲン含有炭化水素基、または炭素数1~20の炭化水素基置換シリル基を示し、R14、R15、R16、R17およびR18の各基は隣接する基同士で結合して、それらに結合している原子と一緒に環を形成していてもよい。
nは、0または1であり、nが0の場合、Yに置換基R14が存在しない。
pは、0または1であり、pが0の場合、R16が結合する炭素原子とR18が結合する炭素原子は直接結合している。]
【0016】
本発明のエチレン系マクロモノマーの製造方法においては、前記一般式(1-a)において、pが0かつYが周期表15族または16族の原子であってもよい。
【0017】
本発明のエチレン系マクロモノマーの製造方法においては、前記一般式(1-a)において、pが1かつYが周期表14族の原子であってもよい。
【0018】
本発明のエチレン系マクロモノマーの製造方法においては、前記一般式(1)において、R9、R12およびR13が水素原子であってもよい。
【0019】
本発明のエチレン系マクロモノマーの製造方法においては、前記成分(B)が、無機化合物により化学処理された層状ケイ酸塩であってもよい。
【0020】
本発明のエチレン系マクロモノマーの製造方法においては、さらに、下記重合条件(1)~(3)を満たしてもよい。
(1)重合温度が30℃以上90℃未満。
(2)エチレン分圧が0.1MPa以上3MPa未満。
(3)重合時間が0.3時間以上30時間未満。
【0021】
本発明のエチレン系マクロモノマーの製造方法においては、前記エチレン系マクロモノマーが、下記(イ)~(ハ)を満たしてもよい。
(イ):ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が1.0以上4.0未満。
(ロ):炭素数1000個当たりのビニル基数(V1)、炭素数1000個当たりのビニリデン基数(V2)、炭素数1000個当たりのビニレン基数(V3)、炭素数1000個当たりの三置換不飽和結合数(V4)の総和に対する上記炭素数1000個当たりのビニル基数(V1)の割合(V1/[V1+V2+V3+V4])が0.60~1.0。
(ハ):GPCによる分子量測定において最大ピークが示す分子量(MWPeak)の5倍に当たる分子量(5MWPeak)以上の高分子量成分の割合(W5MWPeak)が0~6.0%以下。
【0022】
本発明のエチレン系マクロモノマーの製造方法においては、前記エチレン系マクロモノマーがさらに下記(ニ)及び(ホ)を満たしてもよい。
(ニ):炭素数1000個当たりのビニレン基数(V3)が0以上0.15未満。
(ホ):炭素数1000個当たりの三置換不飽和結合数(V4)が0以上0.25未満。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、マクロモノマーとして良好な重合反応性を発揮できる高い末端ビニル含有率を有するが溶融流動性や成形加工性等を悪化させるほど過剰な量の高分子量成分を含んでおらず、ポリマー1次分子構造が極めて均一なエチレン系マクロモノマーを高い生産性で製造可能な、エチレン系マクロモノマーの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0024】
本発明のエチレン系マクロモノマーの製造方法は、下記成分(A)および成分(B)を含むオレフィン重合用触媒を用いて、エチレンの単独重合またはエチレンと炭素数3~20のα-オレフィンとの共重合を行うことを特徴とする。
成分(A):下記一般式(1)で表わされる、遷移金属元素を含む架橋された置換シクロペンタジエニルインデニル化合物
成分(B):層状ケイ酸塩
【0025】
ポリマー末端への官能基導入のための、末端ビニル基の修飾反応が効率よく、かつ、均一に進行することが望まれている。
本願の成分(A)と成分(B)を組み合せたオレフィン重合用触媒は、ヘキセンなどのかさ高いモノマーが反応系に挿入された後もポリマーの成長速度が充分に大きい。そのため、重合反応中に連鎖移動反応(副反応)が起こりにくく、重合体中に副生不飽和結合ができにくい。
そのため、本発明によれば、重合体全体の不飽和結合中、所望の末端ビニル(V1)構造が占める割合が多くなり、末端ビニル基に対する官能基の修飾反応が効率的および均一に進行する。
また、層状珪酸塩(モンモリロナイト)を使用することで、前記修飾反応を阻害する要因となる高分子量ポリマーが生成しにくく、より効率的に修飾反応が進行すると推定される。
【0026】
以下、本発明のエチレン系マクロモノマーの製造方法について、項目毎に詳細に説明する。また、本明細書において数値範囲を示す「~」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
【0027】
[成分(A)]
本発明のエチレン系マクロモノマーを製造するのに使用される成分(A)は、メタロセン化合物であり、下記一般式(1)で表わされる、遷移金属元素を含む架橋された置換シクロペンタジエニルインデニル化合物である。
【0028】
【0029】
[但し、一般式(1)中、
Mは、Ti、ZrまたはHfのいずれかの遷移金属を示す。
X1およびX2は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~20の炭化水素基、酸素原子若しくは窒素原子を含む炭素数1~20の炭化水素基、炭素数1~20の炭化水素基置換アミノ基または炭素数1~20のアルコキシ基を示す。
Q1とQ2は、各々独立して、炭素原子、ケイ素原子またはゲルマニウム原子を示す。
R1、R2、R3およびR4は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~10の炭化水素基を示し、R1、R2、R3およびR4のうち少なくとも2つが結合してQ1およびQ2と一緒に環を形成していてもよい。
mは、0または1であり、mが0の場合、Q1は、R9およびR10を含む共役5員環と直接結合している。
R5、R6、R7、R8、R9、R10、R12およびR13は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~20の炭化水素基、ケイ素数1~6を含む炭素数1~18のケイ素含有炭化水素基、炭素数1~20のハロゲン含有炭化水素基、酸素原子を含む炭素数1~20の炭化水素基または炭素数1~20の炭化水素基置換シリル基を示すが、R5、R6、R7およびR8のうち少なくとも1つは水素原子ではない。
R11は、下記一般式(1-a)で示される環状構造を有する置換基を示す。]
【0030】
【0031】
[一般式(1-a)中、
Yは、周期表14族、15族または16族の原子を示す。
R14、R15、R16、R17およびR18は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1~20の炭化水素基、酸素若しくは窒素を含む炭素数1~20の炭化水素基、炭素数1~20の炭化水素基置換アミノ基、炭素数1~20のアルコキシ基、ケイ素数1~6を含む炭素数1~18のケイ素含有炭化水素基、炭素数1~20のハロゲン含有炭化水素基、または炭素数1~20の炭化水素基置換シリル基を示し、R14、R15、R16、R17およびR18の各基は隣接する基同士で結合して、それらに結合している原子と一緒に環を形成していてもよい。
nは、0または1であり、nが0の場合、Yに置換基R14が存在しない。
pは、0または1であり、pが0の場合、R16が結合する炭素原子とR18が結合する炭素原子は直接結合している。]
【0032】
上記一般式(1)中、メタロセン化合物のMは、Ti、ZrまたはHfを表し、メタロセン化合物のMは、好ましくはZrまたはHfを表し、メタロセン化合物のMは、更に好ましくはZrを表す。
【0033】
X1およびX2としては、それぞれ独立して、水素原子、または塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、またはメチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、メトキシメチル基、エトキシメチル基、n-プロポキシメチル基、i-プロポキシメチル基、n-ブトキシメチル基、i-ブトキシメチル基、t-ブトキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、アセチル基、1-オキソプロピル基、1-オキソ-n-ブチル基、2-メチル-1-オキソプロピル基、2,2-ジメチル-1-オキソ-プロピル基、フェニルアセチル基、ジフェニルアセチル基、ベンゾイル基、2-メトキシフェニル基、3-メトキシフェニル基、4-メトキシフェニル基、2-フリル基、2-テトラヒドロフリル基、ジメチルアミノメチル基、ジエチルアミノメチル基、ジi-プロピルアミノメチル基、ビス(ジメチルアミノ)メチル基、ビス(ジi-プロピルアミノ)メチル基、(ジメチルアミノ)(フェニル)メチル基、メチルイミノ基、エチルイミノ基、1-(メチルイミノ)エチル基、1-(フェニルイミノ)エチル基、1-[(フェニルメチル)イミノ]エチル基、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、i-プロポキシ基、n-ブトキシ基、i-ブトキシ基、t-ブトキシ基、フェノキシ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジn-プロピルアミノ基、ジi-プロピルアミノ基、ジn-ブチルアミノ基、ジi-ブチルアミノ基、ジt-ブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基などが挙げられる。
好ましいX1およびX2の具体例としては、塩素原子、臭素原子、メチル基、n-ブチル基、i-ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、i-プロポキシ基、n-ブトキシ基、フェニル基、ベンジル基、フェノキシ基、ジメチルアミノ基、ジi-プロピルアミノ基が挙げられる。
これらの具体例の中でも、塩素原子、メチル基、フェニル基、ジメチルアミノ基が更に好ましく、塩素原子、メチル基、フェニル基が特に好ましい。
【0034】
Q1とQ2は、炭素原子、ケイ素原子またはゲルマニウム原子を示す。好ましくは炭素原子またはケイ素原子である。より好ましくはケイ素原子である。
【0035】
R1、R2、R3およびR4は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~10の炭化水素基を示し、R1、R2、R3およびR4のうち少なくとも2つが結合してQ1およびQ2と一緒に環を形成していてもよい。
R1、R2、R3およびR4としては、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基などが挙げられる。
また、R1、R2、R3およびR4のうち少なくとも2つが結合してQ1およびQ2と一緒に環を形成している場合として、シクロブチリデン基、シクロペンチリデン基、シクロへキシリデン基、シラシクロブチル基、シラシクロペンチル基、シラシクロヘキシル基などが挙げられる。
好ましいR1、R2、R3およびR4の具体例として、Q1または/およびQ2が炭素原子の場合、水素原子、メチル基、エチル基、フェニル基、エチレン基、シクロブチリデン基が挙げられ、また、Q1または/およびQ2がケイ素原子の場合、メチル基、エチル基、フェニル基、シラシクロブチル基が挙げられる。
【0036】
mは、0または1であり、mが0の場合、Q1は、R9およびR10を含む共役5員環と直接結合している。
【0037】
R5、R6、R7、R8、R9、R10、R12およびR13は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~20の炭化水素基、ケイ素数1~6を含む炭素数1~18のケイ素含有炭化水素基、炭素数1~20のハロゲン含有炭化水素基、酸素原子を含む炭素数1~20の炭化水素基または炭素数1~20の炭化水素基置換シリル基を示すが、R5、R6、R7、およびR8のうち少なくとも1つは水素原子ではない。
R5、R6、R7、R8、R9、R10、R12およびR13としては、水素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、3,5-ジメチルフェニル基、4-t-ブチルフェニル基、3,5-ジ-t-ブチルフェニル基、ビス(トリメチルシリル)メチル基、ビス(t-ブチルジメチルシリル)メチル基、ブロモメチル基、クロロメチル基、2-クロロエチル基、2-ブロモエチル基、2-ブロモプロピル基、3-ブロモプロピル基、2-ブロモシクロペンチル基、2,3-ジブロモシクロペンチル基、2-ブロモ-3-ヨードシクロペンチル基、2,3-ジブロモシクロヘキシル基、2-クロロ-3-ヨードシクロヘキシル基、2-クロロフェニル基、4-クロロフェニル基、2,3,4,5,6-ペンタフルオロフェニル基、4-トリフルオロメチルフェニル基、フリル基、テトラヒドロフリル基、2-メチルフリル基、トリメチルシリル基、トリt-ブチルシリル基、ジt-ブチルメチルシリル基、t-ブチルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、フェニルジメチルシリル基などが挙げられる。
R5、R6、R7、およびR8のうち少なくとも1つは水素原子ではなければよいが、R5、R6、R7、およびR8はすべてメチル基であることが好ましい。
R9、R12およびR13は、水素原子であることが好ましい。
R10は、メチル基であることが好ましい。
【0038】
置換基のR11は、上記一般式(1-a)で示される構造を有する置換アリール基、好ましくは、特定の置換基を有するPh基、またはフリル基類、チエニル基類を示す。
前記一般式(1-a)において、Pが0かつYが周期表15族または16族の原子であることが好ましく、Yが酸素原子であることがより好ましい。
前記一般式(1-a)において、Pが1かつYが周期表14族の原子であることが好ましく、Yが炭素原子であることがより好ましい。
R11は、具体的には、フェニル基、4-トリメチルシリルフェニル基、4-(t-ブチルジメチルシリル)フェニル基、3,5-ビストリメチルシリルフェニル基、4-クロロフェニル基、4-ブロモフェニル基、3,5-ジクロロフェニル基、2,4,6-トリクロロフェニル基、4-メトキシフェニル基、4-エトキシフェニル基、4-イソプロポキシフェニル基、4-n-ブトキシフェニル基、2-フリル基、2-(5-メチル)フリル基、2-(5-t-ブチル)フリル基、2-(5-トリメチルシリル)フリル基、2-(4,5-ジメチル)フリル基、2-ベンゾフリル基、2-チエニル基、2-(5-メチル)チエニル基、2-(5-t-ブチル)チエニル基、2-(5-トリメチルシリル)チエニル基、2-(4,5-ジメチル)チエニル基、などが挙げられる。
【0039】
本発明のエチレン系マクロモノマーを製造するのに使用される成分(A)として、上述の架橋シクロペンタジエニルインデニル化合物を2種以上用いることもできる。
【0040】
本発明の成分(A)としてのメタロセン化合物は、置換基ないし結合の様式によって、任意の方法で合成することができる。
【0041】
[成分(B)]
本発明のエチレン系マクロモノマーを製造するのに使用される成分(B)は、層状ケイ酸塩である。
【0042】
層状ケイ酸塩とは、イオン結合等によって構成される面が互いに弱い結合力で平行に積み重なった結晶構造をとるケイ酸塩化合物である。大部分の層状ケイ酸塩は、天然には主に粘土鉱物の主成分として産出するが、これら、層状ケイ酸塩は特に天然産のものに限らず、人工合成物であってもよい。
【0043】
層状ケイ酸塩としては、白水晴雄著「粘土鉱物学」朝倉書店(1995年)等に記載される公知の化合物が挙げられ、具体例としては、ディッカイト、ナクライト、カオリナイト、アノーキサイト、メタハロイサイト、ハロイサイト等のカオリン族、クリソタイル、リザルダイト、アンチゴライト等の蛇紋石族、モンモリロナイト、ザウコナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、テニオライト、ヘクトライト、スチーブンサイト、ベントナイト、ソーコナイト等のスメクタイト族、バーミキュライト等のバーミキュライト族、雲母、イライト、セリサイト、海緑石等の雲母族、アタパルジャイト、セピオライト、パリゴルスカイト、ベントナイト、パイロフィライト、タルク、緑泥石群が挙げられる。
より好ましい層状ケイ酸塩としては、モンモリロナイト、ザウコナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト、ベントナイト、テニオライト等のスメクタイト族、バーミキュライト族、雲母族が用いられる。特に好ましい層状ケイ酸塩はスメクタイト族である。
【0044】
一般に、層状ケイ酸塩の天然品は、非イオン交換性(非膨潤性)であることが多く、その場合には好ましいイオン交換性(ないし膨潤性)を有するものとするために、イオン交換性(ないし膨潤性)を付与するための処理を行うことが好ましい。そのような処理のうちで特に好ましいものとしては次のような化学処理が挙げられる。
ここで化学処理とは、表面に付着している不純物を除去する表面処理と層状珪酸塩の結晶構造、化学組成に影響を与える処理のいずれをも用いることができる。化学処理の方法としては、特開2003-82018号公報の[0044]~[0047]に記載された方法をはじめ、公知の化学処理法を適用することができる。具体的には、酸処理、アルカリ処理、金属塩処理、有機物処理等が挙げられ、より好ましい化学処理は、酸処理または金属塩処理であり、具体的には次のとおりである。
酸処理で用いられる酸は、好ましくは塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、シュウ酸から選択され、より好ましくは塩酸、硫酸、硝酸から選択される。
また金属塩処理で用いられる金属塩は、2~14族原子からなる群より選ばれた少なくとも一種の原子を含む陽イオンを含有する無機化合物であり、好ましくは、2~14族原子からなる群より選ばれた少なくとも一種の原子を含む陽イオンと、ハロゲン原子、無機酸および有機酸からなる群より選ばれた少なくとも一種の陰イオンとからなる化合物であり、更に好ましくは、2~14族原子からなる群より選ばれた少なくとも一種の原子を含む陽イオンと、Cl、Br、I、F、PO4、SO4、NO3、CO3、C2O4、ClO4、OOCCH4、CH3COCHCOCH3、OCl2 、O(NO3)2、O(ClO4)2、O(SO4)、OH、O2Cl2、OCl3、OOCH、OOCCH2CH3、C2H4O4およびC6H5O7からなる群から選ばれる少なくとも一種の陰イオンとからなる化合物である。
【0045】
具体的には、CaCl2、CaSO4、CaC2O4、Ca(NO3)2、Ca3(C6H5O7)2、MgCl2、MgBr2、MgSO4、Mg(PO4)2、Mg(ClO4)2、MgC2O4、Mg(NO3)2、Mg(OOCCH3)2、MgC4H4O4、Sc(OOCCH3)2、Sc2(CO3)3、Sc2(C2O4)3、Sc(NO3)3、Sc2(SO4)3、ScF3、ScCl3、ScBr3、ScI3、Y(OOCCH3)3、Y(CH3COCHCOCH3)3、Y2(CO3)3、Y2(C2O4)3、Y(NO3)4、Y(ClO4)3、YPO4、Y2(SO4)3、YF3、YCl3、La(OOCCH3)3、La(CH3COCHCOCH3)3、La2(CO3)3、La(NO3)3、La(ClO4)3、La2(C2O4)3、LaPO4、La2(SO4)3、LaF3、LaCl3、LaBr3、LaI3、Sm(OOCCH3)3、Sm(CH3COCHCOCH3)3、Sm2(CO3)3、Sm(NO3)3、Sm(ClO4)3、Sm2(C2O4)3、Sm2(SO4)3、SmF3、SmCl3、SmI3、YP(OOCCH3)3、Yb(NO3)3、Yb、(ClO4)3、Yb(C2O4)3、Yb2(SO4)3、YbF3、YbCl3、Ti(OOCCH3)4、Ti(CO3)2、Ti(NO3)4、Ti(SO4)2、TiF4、TiCl4、TiBr4、TiI4、Zr(OOCCH3)4、Zr(CH3COCHCOCH3)4、Zr(CO3)2、Zr(NO3)4、Zr(SO4)2、ZrF4、ZrCl4、ZrBr4、ZrI4、ZrOCl2、ZrO(NO3)2、ZrO(ClO4)2、ZrO(SO4)、Hf(OOCCH3)4、Hf(CO3)2、Hf(NO3)4、Hf(SO4)2、HfOCl2、HfF4、HfCl4、HfBr4、HfI4、V(CH3COCHCOCH3)3、VOSO4、VOCl3、VCl3、VCl4、VBr3、Nb(CH3COCHCOCH3)5、Nb2(CO3)5、Nb(NO3)5、Nb2(SO4)5、NbF5、NbCl5、NbBr5、NbI5、Ta(OOCCH3)5、Ta2(CO3)5、Ta(NO3)5、Ta2(SO4)5、TaF5、TaCl5、TaBr5、TaI5、Cr(CH3COCHCOCH3)3、Cr(OOCH)2OH、Cr(NO3)3、Cr(ClO4)3、CrPO4、Cr2(SO4)3、CrO2Cl2、CrF3、CrCl3、CrBr3、CrI3、MoOCl4、MoCl3、MoCl4、MoCl5、MoF6、MoI2、WCl4、WCl6、WF6、WBr6、Mn(OOCCH3)2、Mn(CH3COCHCOCH3)2、MnCO3、Mn(NO3)2、MnO、Mn(ClO4)2、MnF2、MnCl2、MnBr2、MnI2、Fe(OOCCH3)2、Fe(CH3COCHCOCH3)3、FeCO3、Fe(NO3)3、Fe(ClO4)3、FePO4、FeSO4、Fe2 (SO4)3、FeF3、FeCl3、FeBr3、FeI2、FeC6H5O7、Co(OOCCH3)2、Co(CH3COCHCOCH3)3、CoCO3、Co(NO3)2、CoC2O4、Co(ClO4)2、Co3(PO4)2、CoSO4、CoF2、CoCl2、CoBr2、CoI2、NiCO3、Ni(NO3)2、NiC2O4、Ni(ClO4)2、NiSO4、NiCl2、NiBr2、Pb(OOCCH3)2、Pb(NO3)2、PbSO4、PbCl2、PbBr2、CuCl2、CuBr2、Cu(NO3)2、CuC2O4、Cu(ClO4)2、CuSO4、Cu(OOCCH3)2、Zn(OOCCH3)2、Zn(CH3COCHCOCH3)2、Zn(OOCH)2、ZnCO3、Zn(NO3)2、Zn(ClO4)2、Zn3(PO4)2、Zn(SO4)、ZnF2、ZnCl2、ZnBr2、ZnI2、Cd(OOCCH3)2、Cd(CH3COCHCOCH3)2、Cd(OOCCH2CH3)2、Cd(NO3)2、Cd(ClO4)2、Cd(SO4)、CdF2、CdCl2、CdBr2、CdI2、AlCl3、AlI3、AlBr3、AlF3、Al2(SO4)3、AlPO4、Al2(C2O4)3、Al(NO3)3、Al(CH3COCHCOCH3)3、GeCl4、GeBr4、GeI4、Sn(OOCCH3)4、Sn(SO4)2、SnF4、SnCl4、SnBr4、SnI4、Pb(OOCCH3)4、PbCO3、PbHPO4、Pb(NO3)2、Pb(ClO4)2、PbSO4、PbF2、PbCl2、PbBr2、PbI2等が挙げられる。
【0046】
処理に用いる酸および金属塩は、2種以上であってもよい。酸処理と金属塩処理を組合せる場合においては、酸処理を行った後に金属塩処理を行う方法、金属塩処理を行った後に酸処理を行う方法、および酸処理と金属塩処理とを同時に行う方法がある。
【0047】
酸および金属塩による処理条件は、特には制限されないが、通常、酸および金属塩の濃度は、0.1~30質量%、処理温度は室温~沸点、処理時間は、5分~24時間の条件を選択して、層状ケイ酸塩を構成している物質の少なくとも一部を溶出する条件で行うことが好ましい。また、酸および金属塩は、一般的には水溶液の状態で用いられる。
【0048】
本発明では、上記酸および/または金属塩処理を行なってもよく、処理前、処理間、処理後に粉砕や造粒等で形状制御を行ってもよい。また、アルカリ処理や有機物処理等の他の化学処理を併用してもよい。このように化学処理して得られる層状ケイ酸塩は、水銀圧入法で測定した半径20Å(オングストローム)以上の細孔容積が0.1cm3/g以上、特には、0.3~5cm3/gのものが好ましい。
【0049】
また、本発明の層状ケイ酸塩は、オレフィン重合用触媒の製造に供される前に、脱水処理が好適に実施される。
脱水処理としては、例えば、加熱脱水、気体流通下の加熱脱水、減圧下の加熱脱水、および、有機溶媒との共沸脱水等の加熱処理が行われる。
加熱の際の温度は、層間水が残存しないように、100℃以上、好ましくは150℃以上であるが、構造破壊を生じるような高温条件は好ましくない。また、空気流通下での加熱等の架橋構造を形成させるような加熱脱水方法は、触媒の重合活性が低下し、好ましくない。加熱時間は0.5時間以上、好ましくは1時間以上である。その際、脱水処理した後の層状ケイ酸塩の水分含有率が、温度200℃、圧力1mmHgの条件下で2時間脱水した場合の水分含有量を0質量%としたとき、3質量%以下、好ましくは1質量%以下、下限は0質量%以上であることが望ましい。本発明においては、脱水されて水分含有率が3質量%以下に調整された層状ケイ酸塩は、成分(A)等の他の触媒成分と接触する際に、同様の水分含有率を保つように取り扱われることが望ましい。
【0050】
成分(A)のメタロセン化合物と成分(B)の層状ケイ酸塩の使用割合は、特に限定されないが、以下の範囲が好ましい。成分(A)の担持量は、層状ケイ酸塩担体1gあたり、0.0001~5ミリモル、好ましくは0.0005~0.5ミリモル、更に好ましくは0.001~0.1ミリモル、特に好ましくは0.003~0.03ミリモルである。
【0051】
[成分(C)]
本発明において必要に応じて成分(C)として有機アルミニウム化合物が用いられる。
有機アルミニウム化合物の具体例としてはAlRjX3-j(式中、RはC1-20の炭化水素基、Xは水素、ハロゲン、アルコキシ基、jは0<j≦3の数)で示されるトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウムまたはジエチルアルミニウムモノクロライド、ジエチルアルミニウムメトキシド等のハロゲンもしくはアルコキシ含有アルキルアルミニウムが挙げられる。またこの他、メチルアルミノキサン等のアルミノキサン等も使用できる。これらのうち特にトリアルキルアルミニウムが好ましい。
成分(C)である有機アルミニウム化合物の使用量は、成分(B)である層状ケイ酸塩1g当たり、0.01~10000ミリモル、好ましくは0.1~100ミリモル、より好ましくは0.2~20ミリモル、更に好ましくは0.5~10ミリモルである。
【0052】
[オレフィン重合用触媒の製法]
本発明のエチレン系マクロモノマーの製造方法に使用されるオレフィン重合用触媒は、上記成分(A)、(B)、必要に応じて成分(C)を含んで製造される。
本発明の上記成分(A)~(C)からオレフィン重合用触媒を得る際の各成分の接触方法は、特に限定されず、例えば、以下に示す(I)~(IV)の方法が任意に採用可能である。
【0053】
(I)成分(A)と、成分(B)とを接触させた後、成分(C)を接触させる。
(II)成分(A)と成分(C)とを接触させた後、成分(B)を接触させる。
(III)成分(B)と成分(C)とを接触させた後、成分(A)を接触させる。
(IV)成分(A)と成分(C)とを接触させた接触生成物と、成分(B)と成分(C)とを接触させた接触生成物とを接触させる。
【0054】
これらの接触方法の中で(III)と(IV)が好ましく、(III)がより好ましい。いずれの接触方法においても、通常は窒素またはアルゴンなどの不活性雰囲気中、一般にベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素(通常炭素数は6~12)、ペンタン、ヘプタン、ヘキサン、デカン、ドデカン、シクロヘキサンなどの脂肪族あるいは脂環族炭化水素(通常炭素数5~12)等の液状不活性炭化水素の存在下、撹拌下または非撹拌下に各成分を接触させる方法が採用される。この接触は、通常-100℃~200℃、好ましくは-50℃~100℃、さらに好ましくは0℃~50℃の温度にて、5分~50時間、好ましくは30分~24時間、さらに好ましくは30分~12時間で行うことが望ましい。
【0055】
また、成分(A)、成分(B)および成分(C)の接触に際しては、上記した通り、ある種の成分が可溶ないしは難溶な芳香族炭化水素溶媒と、ある種の成分が不溶ないしは難溶な脂肪族または脂環族炭化水素溶媒とがいずれも使用可能である。
【0056】
各成分同士の接触反応を段階的に行う場合にあっては、前段で用いた溶媒などを除去することなく、これをそのまま後段の接触反応の溶媒に用いてもよい。また、可溶性溶媒を使用した前段の接触反応後、ある種の成分が不溶もしくは難溶な液状不活性炭化水素(例えば、ペンタン、ヘキサン、デカン、ドデカン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素あるいは芳香族炭化水素)を添加して、所望生成物を固形物として回収した後に、あるいは一旦可溶性溶媒の一部または全部を、乾燥、濾別、デカンテーション等の手段により除去して所望生成物を固形物として取り出した後に、この所望生成物の後段の接触反応を、上記した不活性炭化水素溶媒のいずれかを使用して実施することもできる。本発明では、各成分の接触反応を複数回行うことを妨げない。
【0057】
成分(A)、成分(B)、成分(C)を、前記した接触方法(I)~(IV)を適宜選択して相互に接触させ、しかる後、溶媒を除去することで、オレフィン重合用触媒を固体触媒として得ることができる。溶媒の除去は、常圧下または減圧下、0~200℃、好ましくは20~150℃、更に好ましくは20~100℃で1分~100時間、好ましくは10分~50時間、更に好ましくは30分~20時間で行うことが望ましい。
【0058】
なお、オレフィン重合用触媒は、以下に示す(V)、(VI)の方法によっても得ることができる。
(V)成分(A)と成分(B)とを接触させて溶媒を除去し、これを固体触媒成分とし、重合条件下で成分(C)と接触させる。
(VI)成分(B)と成分(C)とを接触させて溶媒を除去し、これを固体触媒成分とし、重合条件下で成分(A)と接触させる。
上記(V)、(VI)の接触方法の場合も、成分比、接触条件および溶媒除去条件は、前記と同様の条件が使用できる。
【0059】
こうして得られるオレフィン重合用触媒は、必要に応じてモノマーの予備重合を行った後に使用してもよい。
【0060】
[エチレン系マクロモノマーの特性]
本発明により得られるエチレン系マクロモノマーは、下記条件(イ)~(ハ)を満足すし、さらに好ましくは下記条件(ニ)及び(ホ)を満たす。
(イ)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が1.0以上4.0未満
(ロ):炭素数1000個当たりのビニル基数(V1)、炭素数1000個当たりのビニリデン基数(V2)、炭素数1000個当たりのビニレン基数(V3)、炭素数1000個当たりの三置換不飽和結合数(V4)の総和に対する上記炭素数1000個当たりのビニル基数(V1)の割合(V1/[V1+V2+V3+V4])が0.60~1.0。
(ハ):GPCによる分子量測定において最大ピークが示す分子量(MWPeak)の5倍に当たる分子量(5MWPeak)以上の高分子量成分の割合(W5MWPeak)が0~6.0%以下。
(ニ):炭素数1000個当たりのビニレン基数(V3)が0以上0.15未満。
(ホ):炭素数1000個当たりの三置換不飽和結合数(V4)が0以上0.25未満。
【0061】
[条件(イ)Mw/Mn]
本発明により得られるエチレン系マクロモノマーのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)は1.0以上4.0未満であり、好ましくは2.0以上4.0未満であり、より好ましくは2.0以上3.6未満であり、更に好ましくは2.1以上3.6未満である。
【0062】
Mw/Mnは小さい(すなわち単分散)程好ましいが、理論上1.0を下回ることはない。一方、Mw/Mnが4.0以上になると、マクロモノマー鎖の長さが不揃いとなるため、マクロモノマーあるいは末端ビニル基修飾後の樹脂としての機械的強度や接着強度が低下したりする場合がある。
【0063】
なお、本発明で、エチレン系マクロモノマーのMwやMnは、ゲル・パーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法で測定したものをいう。
【0064】
保持容量から分子量への換算は、予め作成しておいた標準ポリスチレンによる検量線を用いて行う。標準ポリスチレンとしては、例えば何れも東ソー(株)製の以下の銘柄を用いることができる。F380、F288、F128、F80、F40、F20、F10、F4、F1、A5000、A2500、A1000。
各々が0.5mg/mLとなるように、ODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)に溶解した溶液を0.2mL注入して較正曲線を作成する。較正曲線は、最小二乗法で近似して得られる三次式を用いる。分子量への換算は森定雄著「サイズ排除クロマトグラフィー」(共立出版)を参考に汎用較正曲線を用いる。その際使用する粘度式[η]=K×Mαは以下の数値を用いる。
PS:K=1.38×10-4、α=0.7
PE:K=3.92×10-4、α=0.733
【0065】
なお、GPCの測定条件は、以下の通りである。
装置:Waters社製GPC(ALC/GPC 150C)
検出器:FOXBORO社製MIRAN 1A IR検出器(測定波長:3.42μm)
カラム:昭和電工社製AD806M/S(3本)
移動相溶媒:o-ジクロロベンゼン(ODCB)
測定温度:140℃
流速:1.0ml/分
注入量:0.2ml
試料の調製:試料は、ODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)を用いて、1mg/mLの溶液を調製し、140℃で約1時間を要して溶解させる。
【0066】
[条件(ロ)(V1/[V1+V2+V3+V4])]
本発明により得られるエチレン系マクロモノマーの炭素数1000個当たりのビニル基数(V1)、炭素数1000個当たりのビニリデン基数(V2)、炭素数1000個当たりのビニレン基数(V3)、炭素数1000個当たりの三置換不飽和結合数(V4)の総和に対する上記炭素数1000個当たりのビニル基数(V1)の割合(V1/[V1+V2+V3+V4])が0.60~1.0であり、好ましくは0.65~1.0であり、より好ましくは0.70~1.0であり、更に好ましくは0.75~1.0である。
【0067】
(V1/[V1+V2+V3+V4])がこの範囲にあると、末端ビニル含有率の高いマクロモノマーとなり、末端ビニル基修飾によって官能基が沢山導入できたり、他のモノマーと共重合する場合は共重合効率が向上したりして好ましい。
一方、(V1/[V1+V2+V3+V4])が0.60未満ではマクロモノマー含量が低いために導入可能な官能基量が低下したり、共重合率が低下したりする場合があるので好ましくない。
【0068】
なお、本発明で、エチレン系マクロモノマーの全1000炭素原子あたりのビニル基数(V1)、ビニリデン基数(V2)、ビニレン基数(V3)、三置換不飽和結合数(V4)は、1H-核磁気共鳴法(1H-NMR)で測定されたスペクトルより算出したものを意味する。
ビニル基数(V1)、ビニリデン基数(V2)、ビニレン基数(V3)、三置換不飽和結合数(V4)は、それぞれ以下の構造式で表わされる基を1個として数える。
【0069】
【0070】
1H-NMRを用いた全1000炭素原子あたりのビニル基数(V1)、ビニリデン基数(V2)、ビニレン基数(V3)、三置換不飽和結合数(V4)の算出手順を以下に説明する。
試料200mgをo-ジクロロベンゼン/重水素化臭化ベンゼン(C6D5Br)=4/1(体積比)2.4mlおよび化学シフトの基準物質であるヘキサメチルジシロキサンと共に内径10mmφのNMR試料管に入れて窒素置換した後封管し、加熱溶解して均一な溶液としてNMR測定に供する。
NMR測定は10mmφのクライオプローブを装着したブルカー・バイオスピン(株)のNMR装置AVANCEIII400を用いる。
1H-NMRの測定条件は試料の温度120℃、パルス角4.5°、パルス間隔2秒、積算回数512回とする。
全1000炭素原子あたりのビニル基数(V1)、ビニリデン基数(V2)、ビニレン基数(V3)、三置換不飽和結合数(V4)は、1H-NMRスペクトルに示されるシグナル強度を用い、以下の式から求める。
ビニル基数(V1)=Ivi×1000/Itotal
ビニリデン基数(V2)=Ivd×1000/Itotal
ビニレン基数(V3)=Ivnl×1000/Itotal
三置換不飽和結合数(V4)=Itri×1000/Itotal
ここで、Ivi、Ivd、Ivnl、Itri、Itotalはそれぞれ、以下の式で示される量である。
Ivi=(I5.08~4.84+I5.89~5.69)/3
Ivd=(I4.82~4.68)/2
Ivnl=(I5.52~5.30)/2
Itri=I5.30~5.08
Itotal=(I5.85~0.00)/2
Iは積分強度を、Iの下つき添字の数値は化学シフトの範囲を示す。
例えばI5.52~5.30は5.52ppmと5.30ppmの間に検出したプロトンシグナルの積分強度を示す。
化学シフトはヘキサメチルジシロキサンのプロトンシグナルを0.09ppmとして設定し、他のプロトンによるシグナルの化学シフトはこれを基準とした。
【0071】
[条件(ハ)高分子量成分割合(W5MWPeak)]
本発明により得られるエチレン系マクロモノマーのGPCによる分子量測定において最大ピークが示す分子量(MWPeak)の5倍に当たる分子量(5MWPeak)以上の高分子量成分の割合(W5MWPeak)が0~6.0%以下であり、好ましくは0~5.0%である。
【0072】
高分子量成分割合(W5MWPeak)がこの範囲にあると、マクロモノマーとしての、あるいは、末端ビニル基修飾後の樹脂としての機械的強度や成形加工性が優れ、べとつきが少ないので取り扱いが容易である。
W5MWPeakが6.0%より大きいと、末端ビニル基の化学修飾反応や共重合反応が進行しにくかったり、溶融粘度が高くなって成形加工性が悪化したり、他の樹脂との混合が不均一となったりして外観を悪化させる場合があるので好ましくない。
高分子量成分割合は上記GPC測定から得られる分子量分布曲線の結果を用いて、以下の式から算出することができる。なお、全く同一高さの最大ピークが複数存在する場合はそれらのうち最も分子量の低いピークをMWPeakとした。
高分子量成分割合(W5MWPeak)(%)=「GPC測定において最大ピークが示す分子量(MWPeak)の5倍の分子量(5MWPeak)以上の高分子量成分が分布する領域の面積/分子が分布する領域の総面積)×100」
【0073】
[条件(二)炭素数1000個当たりのビニレン基数(V3)]
本発明により得られるエチレン系マクロモノマーは、炭素数1000個当たりのビニレン基数(V3)が好ましくは0以上0.15未満であり、より好ましくは0以上0.12未満であり、更に好ましくは0.10未満であり、より更に好ましくは0以上0.08未満であり、特に好ましくは0以上0.07未満である。
ビニレン基数(V3)が上記範囲内であると、末端ビニル含有率の高いマクロモノマーとなり、末端ビニル基修飾によって官能基が沢山導入できたり、他のモノマーと共重合する場合に共重合効率が向上したりして好ましい場合がある。
【0074】
[条件(ホ)炭素数1000個当たりの三置換不飽和結合数(V4)]
本発明により得られるエチレン系マクロモノマーは、炭素数1000個当たりの三置換不飽和結合数(V4)が好ましくは0以上0.25未満であり、より好ましくは0以上0.13未満であり、更に好ましくは0以上0.10未満であり、特に好ましくは0以上0.05未満である。
三置換不飽和結合数(V4)が上記範囲内であると、末端ビニル含有率の高いマクロモノマーとなり、末端ビニル基修飾によって官能基が沢山導入できたり、他のモノマーと共重合する場合に共重合効率が向上したりして好ましい場合がある。
【0075】
[条件(ヘ)LCB数]
本発明により得られるエチレン系マクロモノマーは、さらに条件(ヘ)を満たすことが好ましい。
条件(ヘ):炭素数1000個当たりの長鎖分岐(LCB)数が0~0.1未満である。
LCB数が上記範囲内であると、末端ビニル含有率の高いマクロモノマーとなり、末端ビニル基修飾によって官能基が沢山導入できたり、他のモノマーと共重合する場合に共重合効率が向上したり、溶融粘度が高くなって成形加工性が悪化するのを防止したり、他の樹脂との混合が不均一となったりして外観が悪化するのを防止したりして好ましい場合がある。LCB数は、より好ましくは0~検出限界未満である。
LCB数とは、13C-NMRにより算出される炭素数1000個当たりの炭素数6以上の分岐鎖の根元のメチン炭素(Cbr)の数である。
【0076】
[試料調製]
試料200mgをo-ジクロロベンゼン/重水素化臭化ベンゼン(C6D5Br)=4/1(体積比)2.4mlおよび化学シフトの基準物質であるヘキサメチルジシロキサンと共に内径10mmφのNMR試料管に入れ、150℃で均一に溶解する。
【0077】
[測定条件]
装置:Bruker社製 AVANCEIII400
測定プローブ:10mmφクライオプローブ
測定温度:120℃
測定方法:プロトンブロードバンドデカップリング法
パルス幅:90度
パルス繰り返し時間:20秒
積算回数:512回以上
【0078】
[算出法]
上記測定条件で得られるエチレン・1-ヘキセン共重合体の13C-NMRスペクトルにおいて、1-ヘキセンがポリマー鎖内に取り込まれた構造であるブチル分岐由来のメチン炭素シグナルは38.0ppm付近に検出し、炭素原子数6以上の長鎖分岐のメチン炭素に由来するシグナルは、ブチル分岐由来のメチン炭素シグナルの低磁場に隣接して検出する。長鎖分岐シグナルの高磁場側の谷から低磁場側の谷までの範囲のシグナル積分強度をI(brLCB)として、トータル1,000炭素あたりの長鎖分岐数を以下の式を用いて算出する。
長鎖分岐数(個/1000C)=I(brLCB)×1000/I(total)
ここで、I(brLCB)は以下の式で示される量である。
I(brLCB)=I180.0~135.0 +I20.0~10.0
Iは積分強度を、Iの下つき添字の数値は化学シフトの範囲を示す。例えばI180.0~135.0は180.0ppmと135.0ppmの間に検出した13Cシグナルの積分強度を示す。
化学シフトはヘキサメチルジシロキサンの13Cシグナルを1.98ppmに設定し、他の13Cによるシグナルの化学シフトはこれを基準とする。
【0079】
[条件(ト)MFR]
本発明により得られるエチレン系マクロモノマーは、さらに条件(ト)を満たすことが好ましい。
条件(ト):MFRが0.1~1000g/10分である。
MFRが上記範囲内であると、末端ビニル含有率の高いマクロモノマーとなり、末端ビニル基修飾によって官能基が沢山導入できたり、他のモノマーと共重合する場合に共重合効率が向上したり、溶融粘度が高くなって成形加工性が悪化するのを防止したり、他の樹脂との混合が不均一となったりして外観が悪化するのを防止したりして好ましい場合がある。MFRは、より好ましくは0.5~1000g/10分であり、更に好ましくは1~500g/10分であり、特に好ましくは4~200g/10分である。
MFRは、JIS K6760に準拠し、190℃、2.16kg荷重で測定する。
MFRは、主にエチレン系マクロモノマーの製造時の水素の量、重合温度、エチレン分圧等のモノマーの重合条件を制御することにより調整することができる。
【0080】
[条件(チ)密度]
本発明により得られるエチレン系マクロモノマーは、さらに条件(チ)を満たすことが好ましい。
条件(チ):密度が0.880~0.980g/cm3である。
本発明のエチレン系マクロモノマーの好ましい密度はその用途により最適に調整されるが、上記範囲内であると幅広く適用可能である。剛性や耐熱性が要求される場合は密度が0.940~0.980g/cm3であるとより好ましく、0.950~0.980g/cm3であると更に好ましく、0.955~0.980g/cm3であると特に好ましい。柔軟性や低温特性が要求される場合は密度が0.880~0.950g/cm3であるとより好ましく、0.880~0.945g/cm3であると更に好ましく、0.900~0.940g/cm3であると特に好ましい。
密度は、エチレン系マクロモノマーの熱プレスシートをJIS K7112に準拠して測定することができる。
密度は、主にエチレン系マクロモノマーの製造時のα-オレフィンの量により調整することができる。
【0081】
[エチレン系マクロモノマーの組成]
本発明により得られるエチレン系マクロモノマーは、エチレン単独重合体、または、エチレンと炭素数3~20のα-オレフィンとの共重合体であり、好ましくはエチレンと炭素数3~20のα-オレフィンとの共重合体である。
ここでエチレン単独重合体とは、モノマー原料としてエチレンのみを反応器に供給することによって製造された重合体をいう。
また、ここで用いられるコモノマーであるα-オレフィンとしては、プロピレン、ブテン-1、3-メチルブテン-1、3-メチルペンテン-1、4-メチルペンテン-1、ヘキセン-1、オクテン-1、ペンテン-1、デセン-1、テトラデセン-1、ヘキサデセン-1、オクタデセン-1、エイコセン-1等が挙げられる。
更にビニルシクロヘキサンあるいはスチレンおよびその誘導体などのビニル化合物も使用することが出来る。
また、これらα-オレフィンは1種のみでもよく、また2種以上が併用されていてもよい。
これらのうち、より好ましいα-オレフィンはプロピレン、ブテン-1、ヘキセン-1、オクテン-1等の炭素数3~10のものであり、更に好ましいα-オレフィンはブテン-1、ヘキセン-1、オクテン-1であり、特に好ましくはヘキセン-1である。
【0082】
本発明のエチレン系マクロモノマー中におけるエチレンとα-オレフィンの割合は、エチレン約85~100mol%、α-オレフィン0~約15mol%であり、好ましくはエチレン約89~100mol%、α-オレフィン0~約11mol%であり、より好ましくはエチレン約93~100mol%、α-オレフィン0~約7mol%であり、更に好ましくはエチレン約95~100mol%、α-オレフィン0~約5mol%である。エチレン含量がこの範囲内であれば、機械的強度や成形加工性が格段に優れ、べとつきも少ない。更に、本発明のエチレン系マクロモノマー中におけるエチレンとα-オレフィンの割合は、その用途により最適に調整され、例えば、剛性や耐熱性が要求される場合はエチレン約98~100mol%、α-オレフィン0~約2mol%であるとより好ましく、エチレン約99~100mol%、α-オレフィン0~約1mol%であると更に好ましく、エチレン約99.2~100mol%、α-オレフィン0~約0.8mol%であると特に好ましい。柔軟性や低温特性が要求される場合はエチレン約85~約99.5mol%、α-オレフィン約0.5~約15mol%であるとより好ましく、エチレン約85~約99mol%、α-オレフィン約1~約15mol%であると更に好ましく、エチレン約93~約99mol%、α-オレフィン約1~約7mol%であると特に好ましい。
【0083】
共重合は、交互共重合、ランダム共重合、ブロック共重合のいずれであってもよい。
また、エチレンやα―オレフィン以外のコモノマーを少量使用することも可能であり、この場合、スチレン、4-メチルスチレン、4-ジメチルアミノスチレン等のスチレン類、1,4-ブタジエン、1,5-ヘキサジエン、1,4-ヘキサジエン、1,7-オクタジエン等のジエン類、ノルボルネン、シクロペンテン等の環状化合物、ヘキセノール、ヘキセン酸、オクテン酸メチル等の含酸素化合物類、等の重合性二重結合を有する化合物を挙げることができる。
【0084】
[エチレン系マクロモノマーを製造する重合条件]
本発明により得られるエチレン系マクロモノマーは、上述のオレフィン重合用触媒を用いて、エチレンを単独重合またはα-オレフィンと共重合することにより製造される。
ここで、コモノマーであるα-オレフィンとしては、上述したように炭素数3~20のα-オレフィンが使用可能であり、2種類以上のα-オレフィンをエチレンと共重合させることも可能であり、該α-オレフィン以外のコモノマーを少量使用することも可能である。
【0085】
本発明では、好適な重合条件として下記(1)~(3)を選択した場合、本発明のエチレン系マクロモノマーを優れた活性と高い生産性で安定に生産することが可能であるため望ましい。
[重合条件]
(1)重合温度が30℃以上90℃未満。
(2)エチレン分圧が0.1MPa以上3MPa未満。
(3)重合時間が0.3時間以上30時間未満。
【0086】
[(1)重合温度]
本発明によるエチレンの重合温度は、好ましくは、30℃以上90℃未満、より好ましくは、55℃~88℃、更に好ましくは60℃~86℃である。
重合温度が30℃より低いと重合活性が低かったり、Mwが大きくなり過ぎたりする場合があるので好ましくない。
重合温度が90℃以上になるとマクロモノマーが溶融し易くなって、不定形ポリマーとして回収せざるを得なくなって生産性が低下する場合がある。
本発明の成分(A)、成分(B)を含むオレフィン重合用触媒はこのような好適な重合温度範囲において優れた特性を有するエチレン系マクロモノマーを製造するのに極めて優れている。
【0087】
[(2)エチレン分圧]
本発明によるエチレンの重合におけるエチレン分圧は、好ましくは、0.1MPa以上3MPa未満、より好ましくは、0.3MPa~2.5MPa、更に好ましくは、0.3MPa~1.1MPa、特に好ましくは、0.5MPa~1.1MPaである。
エチレン分圧が0.1MPaより低いと重合活性が低かったり、Mwが小さくなり過ぎたりする場合があるので好ましくない。
エチレン分圧が3MPa以上になるとMwが大きくなり過ぎたり、末端ビニル基数が低下したり、重合反応器や後処理設備に過剰な耐圧が必要になって経済性を悪化させたりする場合があり、好ましくない。
本発明の成分(A)、成分(B)を含むオレフィン重合用触媒はこのような好適なエチレン分圧範囲において優れた特性を有するエチレン系マクロモノマーを製造するのに極めて優れている。
【0088】
[(3)重合時間]
本発明によるエチレンの重合時間は、好ましくは0.3時間以上30時間未満、より好ましくは、0.6時間~12時間、更に好ましくは1時間~7時間である。
重合時間が0.3時間より短いと触媒当りのマクロモノマー収率が低かったりして経済的でない。
重合時間が30時間以上になると重合反応器体積当たりのマクロモノマー生産量が低下してやはり経済的ではない。
本発明の成分(A)、成分(B)を含むオレフィン重合用触媒はこのような好適な重合時間範囲において優れた重合活性を有するので極めて優れている。
【0089】
本発明において、上記重合反応は、好ましくは気相連続重合装置またはスラリー連続重合装置を使用して行うことができる。
連続重合装置とは、触媒、モノマー等、重合に必要な原料等を連続的に供給可能な装置と生成マクロモノマーを連続的に排出可能な装置を有する重合反応装置のことを意味する。
気相連続重合の場合、実質的に酸素、水等を断った状態で、エチレンやコモノマーのガス流を導入、流通、または循環した反応器内においてエチレン等を重合させる。
スラリー連続重合の場合、イソブタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素等から選ばれる不活性炭化水素溶媒の存在下または不存在下で、エチレン等を連続重合させる。
また、液状エチレンや液状プロピレン等の液体モノマーも溶媒として使用できる。
【0090】
生成マクロモノマーの分子量は、成分(A)や成分(B)の種類、触媒のモル比、重合温度等の重合条件を変えることによってもある程度調節可能である。
また、重合系中に、水分除去を目的とした成分、いわゆるスカベンジャーを加えてもよい。
スカベンジャーとしては、任意成分(C)である有機アルミニウム化合物や、ジエチル亜鉛、ジブチル亜鉛などの有機亜鉛化合物、ジエチルマグネシウム、ジブチルマグネシウム、エチルブチルマグネシウムなどの有機マグネシウム化合物、エチルマグネシウムクロリド、ブチルマグネシウムクロリドなどのグリニヤ化合物などが使用される。
これらのなかでは、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、エチルブチルマグネシウムが好ましく、トリエチルアルミニウムが特に好ましい。
【0091】
モノマー量、重合圧力、重合温度等の重合条件が互いに異なる2段階以上の多段階重合方式においても、重合条件を適切に設定するならば、本発明のエチレン系マクロモノマーを製造することが可能であるが、本発明のエチレン系マクロモノマーは、一段階重合反応により製造される場合、複雑な重合運転条件を設定することなく、より経済的に製造できるので好ましい。
【0092】
本発明の製造方法によって製造されたエチレン系マクロモノマーは、重合反応装置から単離してグラニュール、ペレット、塊状物、シート、ストランド、溶融体、スラリー、溶液等可能な形態の製品として各種用途に供することが可能である。
また、マクロモノマー製造用重合反応器と連結された多段重合装置の二段目以降の重合反応器において、エチレンやα-オレフィンをはじめとする他のモノマーと共重合させることも可能であり、この場合、有益な長鎖分岐構造を有する各種ポリオレフィン樹脂の製造が可能となるので好ましい。
【実施例】
【0093】
以下においては、実施例及び比較例を挙げて本発明をその実施態様を通じてさらに詳細に説明し、本発明の卓越性と本発明の構成における優位性を実証するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
なお、以下の触媒合成工程および重合工程は、すべて精製窒素雰囲気下で行い、かつ、使用した溶媒は、モレキュラーシーブ4A、13X等で脱水精製したものを用いた。
【0094】
1.各種評価(測定)方法
(1)MFR:
JIS K6760に準拠し、190℃、2.16kg荷重で測定した。
FR(フローレイト比)は、190℃、10kg荷重の条件で同様に測定したMFRであるMFR10kgとMFRとの比(=MFR10kg/MFR)から算出した。
【0095】
(2)分子量Mw,分子量分布(Mw/Mn),MWPeak,W5MWPeakの測定:
上記条件(イ)、(ハ)の項に記載の方法で測定した。
【0096】
(3)V1、V2、V3、V4の置換基数の測定:
上述した条件(ロ)の項に記載の方法で測定した。
【0097】
(4)炭素数1000個当たりの長鎖分岐数(LCB)
上述した条件(ヘ)の項に記載の方法で測定した。
【0098】
(5)密度
上述した条件(チ)の項に記載の方法で測定した。
【0099】
(6)α-オレフィン含量
上記(4)の測定条件で得られたエチレン・1-ヘキセン共重合体の13C-NMRスペクトルのシグナル強度を用い、以下の式から1-ヘキセン量を求めた。
1-ヘキセン量(mol%)=I(H)×100/〔I(H)+I(E)〕
ここで、I(H)、I(E)はそれぞれ、以下の式で示される量である。
I(H)=I23.5~23.1
I(E)=(I(total)-I(H)×6)/2
【0100】
2.使用材料
(2-1)架橋置換シクロペンタジエニルインデニル化合物の合成;
(A)錯体1の合成;ジメチルシリレン(3-メチル-4-(2-(5-メチル)-フリル)-インデニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド(錯体1)を、国際公開2017/159578号の[0135]~[0139]に記載の方法に従い、以下の手順で合成した。
【0101】
【0102】
(A-1)1-メチル-7-(2-(5-メチル)-フリル)-インデンの合成
(A-1-a)2-ブロモフェニル-2-クロロエチルケトンの合成
100mlフラスコに、2-ブロモ安息香酸(5.30g、26.4mmol)と塩化チオニル25mlとを加え、2時間還流した。反応後、過剰の塩化チオニルを減圧留去し得られた酸クロリド体5.50gを精製することなく次の反応に用いた。
100mlフラスコに酸クロリド体(5.00g、22.7mmol)とジクロロメタン50mlとを加え溶液とした後、さらに塩化アルミニウム(3.02g、22.7mmol)を加え、20℃でエチレンを4時間吹き込んだ。反応を4Nの塩酸でクエンチし、有機相と水相とを分離した後、水相をメチル-t-ブチルエーテル50mlで3回洗浄し、有機相を集め水50mlで3回、飽和炭酸水素ナトリウム水100ml、続いて飽和食塩水100mlで洗浄した。硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を減圧留去することで2-ブロモフェニル-2-クロロエチルケトンを4.80g(収率85%)得た。さらなる精製は行なわず次の反応に用いた。
【0103】
(A-1-b)7-ブロモ-1-インダノンの合成
100mlフラスコに塩化アルミニウム(7.40g、55.6mmol)と塩化ナトリウム(2.15g、37.1mmol)とを加え、130℃に加熱した後、2-ブロモフェニル-2-クロロエチルケトン(4.60g、18.5mmol)をゆっくりと加え、混合物を160℃で1時間攪拌した。反応後、30℃に冷却し、氷水でクエンチした。濃塩酸でpH=5に調整した後、有機相と水相とを分離し、水相をジクロロメタン100mlで3回洗浄し、有機相を集め水100ml、飽和食塩水100mlで洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥して、溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。さらにシリカゲルカラム(石油エーテル/酢酸エチル=30/1)で精製し7-ブロモ-1-インダノン1.60g(収率33%)を得た。
【0104】
(A-1-c)7-(2-(5-メチル)-フリル)-1-インダノンの合成
100mlフラスコに2-メチルフラン(0.933g、11.4mmol)とTHF10mlとを加え溶液とした後、-30℃でn-ブチルリチウム/ヘキサン溶液(2.5M、4.70ml、11.4mmol)を加え、室温で2時間攪拌した。別に準備した100mlフラスコに塩化亜鉛(1.55g、11.4mmol)とTHF10mlとを加え、続いて0℃で上記反応溶液を加え、室温で1時間攪拌した。さらに別に準備した100mlフラスコにヨウ化銅(I)(90mg、0.473mmol)、Pd(dppf)Cl2(177mg、0.236mmol)、7-ブロモ-1-インダノン(2.00g、9.45mmol)とDMA10mlとを加えた懸濁液に、上記反応物を加え、還流を15時間行なった。室温まで冷却し、水50mlを加え、酢酸エチル50mlで2回抽出を行なった。有機相を集め、水50mlで2回、飽和食塩水50mlで洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。さらにシリカゲルカラム(石油エーテル/酢酸エチル=20/1)で精製し7-(2-(5-メチル)-フリル)-1-インダノン0.70g(収率35%)を得た。
【0105】
(A-1-d)1-メチル-7-(2-(5-メチル)-フリル)-インデンの合成
100mlフラスコに7-(2-(5-メチル)-フリル)-1-インダノン(1.40g、6.59mmol)とTHF20mlとを加え溶液とした後、-78℃でメチルリチウム/ジエチルエーテル溶液(1.6M、7.5ml、11.9mmol)を加え、室温で10時間攪拌した。反応を飽和塩化アンモニウム水溶液20mlでクエンチし、揮発成分を減圧留去した。残った溶液を酢酸エチル50mlで2回抽出し、有機相を集めて飽和食塩水50mlで洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。さらなる精製は行なわず次の反応に用いた。
100mlフラスコに上記粗生成物とトルエン30mlとを加え溶液とした後、p-トルエンスルホン酸(62.0mg、0.330mmol)を加え、130℃で2時間攪拌した。攪拌中はディーンスタークトラップを用いて生成する水を除いた。室温まで冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液30mlを加え、有機相を分離した。水相を酢酸エチル50mlで3回抽出した後、有機相を集め飽和食塩水50mlで洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。さらにシリカゲルカラム(石油エーテル)で精製し1-メチル-7-(2-(5-メチル)-フリル)-インデン0.850g(収率61%)を得た。
【0106】
(A-2)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジメチルクロロシランの合成
200mlフラスコに、テトラメチルシクロペンタジエン2.40g(19.6mmol)とTHF40mlとを加え溶液とした後、-78℃に冷却してn-ブチルリチウム/ヘキサン溶液(2.5M)12.0ml(30.0mmol)を加え、室温に戻して3時間攪拌した。別途用意した200mlフラスコにジメチルジクロロシラン5.00g(38.7mmol)とTHF20mlとを加え、-78℃に冷却して先の反応溶液を加えた。室温に戻して12時間攪拌した。揮発物を減圧留去で除くことで黄色液体4.00gが得られた。得られた黄色液体は、さらなる精製は行なわずに次の反応に用いた。
【0107】
(A-3)(3-メチル-4-(2-(5-メチル)-フリル)-インデニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジメチルシランの合成
100mlフラスコに、1-メチル-7-(2-(5-メチル)-フリル)-インデン2.60g(12.4mmol)とTHF40mlとを加え溶液とした後、-78℃に冷却してn-ブチルリチウム/ヘキサン溶液(2.5M)5.2ml(13.0mmol)を加え、室温に戻して3時間攪拌した。別途用意した200mlフラスコに(1-2)で得られた未精製の黄色液体3.40g(15.8mmol)とTHF10mlとを加え、-78℃に冷却して先の反応溶液を加えた。室温に戻して12時間攪拌した。反応物を氷水40mlにゆっくりと加え、酢酸エチル200mlで2回抽出した。得られた有機相を飽和食塩水50mlで洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、シリカゲルカラム(石油エーテル)で精製し、(3-メチル-4-(2-(5-メチル)-フリル)-インデニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジメチルシランの黄色オイル1.40g(収率25%)を得た。
【0108】
(A-4)ジメチルシリレン(3-メチル-4-(2-(5-メチル)-フリル)-インデニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドの合成
200mlフラスコに、(3-メチル-4-(2-(5-メチル)-フリル)-インデニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジメチルシラン2.20g(5.70mmol)、ジエチルエーテル30mlを加え、-78℃まで冷却した。ここにn-ブチルリチウム/n-ヘキサン溶液(2.5M)4.8ml(11.9mmol)を滴下し、室温に戻し3時間撹拌した。反応液の溶媒を減圧留去し、ジクロロメタン60mlを加え、-78℃まで冷却した。そこに、四塩化ジルコニウム1.40g(6.01mmol)を加え、徐々に室温に戻しながら一夜撹拌した。反応液をろ過して得られたろ液から溶媒を減圧留去することで、黄色粉末3.0gが得られた。この粉末をトルエン25mlで洗浄し、ジメチルシリレン(3-メチル-4-(2-(5-メチル)-フリル)-インデニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドの黄色粉末0.75g(収率26%)を得た。
【0109】
1H-NMR値(CDCl3):δ0.94(s,3H),δ1.19(s,3H),δ1.90(s,3H),δ1.95(s,3H),δ1.98(s,3H),δ2.04(s,3H),δ2.28(s,3H),δ2.38(s,3H),δ5.52(s,1H),δ6.07(d,1H),δ6.38(d,1H),δ7.04(dd,1H),δ7.37(d,1H),δ7.45(d,1H)。
【0110】
(B)錯体2の合成;ジメチルシリレン(3-メチル-4-フェニル-インデニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド(錯体2)を、特開2018-178101号公報の[0078]~[0085]に記載の方法に従い、以下の手順で合成した。
【0111】
【0112】
(B-1)7-ブロモ-1-インダノンの合成
上記(A)錯体1の合成に記載の(A-1-a)と(A-1-b)と同様にして7-ブロモ-1-インダノンを合成した。
【0113】
(B-2)3-メチル-4-ブロモインデンの合成
200mLフラスコに7-ブロモ-1-インダノン10.00g(47.38mmol)とトルエン100mLとを加え溶液とした後、0℃でメチルマグネシウムブロミド/ジエチルエーテル溶液23.69mL(3M、71.07mmol)を加え、15℃で12時間攪拌した。反応液を氷水200mLに注ぎ、析出した固体を濾過し、酢酸エチル60mLで3回洗浄した。濾液から有機相を分離した後、水100mLで2回洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶媒を減圧留去して、7-ブロモ-1-メチルインダノールの粗生成物10.70gを得た。
500mLフラスコに7-ブロモ-1-メチルインダノールの粗生成物10.70g(47.12mmol)とトルエン300mLとを加え溶液とした後、15℃でp-トルエンスルホン酸一水和物179.25mg(942.4μmol)を加え、110℃で2時間攪拌した。攪拌中はディーンスタークトラップを用いて生成する水を除いた。室温まで冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液100mLを加え、有機相を分離した。水相を酢酸エチル50mLで3回抽出した後、有機相を集め飽和食塩水50mLで3回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。さらにシリカゲルカラム(石油エーテル)で精製し3-メチル-4-ブロモインデン5.80g(収率58.87%)を得た。
【0114】
(B-3)3-メチル-4-フェニルインデンの合成
300mLフラスコに、フェニルボロン酸4.06g(33.29mmol)、3-メチル-4-ブロモインデン5.80g(27.74mmol)とジメトキシエタン70mLを加え溶液とした後、リン酸カリウム8.83g(41.61mmol)、水30mL、ジシクロヘキシル-[2-(2,4,6-トリイソプロピルフェニル)フェニル]フォスファン1.32g(2.77mmol)、Pd(dba)2 0.798g(1.39mmol)を順に加え、85℃で12時間攪拌した。室温まで冷却し酢酸エチル150mLで3回抽出した後、有機相を集め飽和食塩水100mLで3回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過後、濾液を濃縮し、シリカゲルカラムで精製し3-メチル-4-フェニルインデン5.7g(収率99.6%)を得た。
【0115】
(B-4)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジメチルクロロシランの合成
200mLフラスコに、テトラメチルシクロペンタジエン2.40g(19.6mmol)とTHF40mLとを加え溶液とした後、-78℃に冷却してn-ブチルリチウム/ヘキサン溶液(2.5M)12.0mL(30.0mmol)を加え、室温に戻して3時間攪拌した。別途用意した200mLフラスコにジメチルジクロロシラン5.00g(38.7mmol)とTHF20mLとを加え、-78℃に冷却して先の反応溶液を加えた。室温に戻して12時間攪拌した。揮発物を減圧留去で除くことで黄色液体4.00gが得られた。得られた黄色液体は、さらなる精製は行なわずに次の反応に用いた。
【0116】
(B-5)(3-メチル-4-フェニルインデニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジメチルシランの合成
200mLフラスコに、3-メチル-4-フェニルインデン5.70g(27.63mmol)とTHF60mLとを加え溶液とした後、-78℃に冷却してn-ブチルリチウム/ヘキサン溶液(2.5M)11.6mL(29.0mmol)を加え、室温に戻して3時間攪拌した。別途用意した200mLフラスコに(2-4)で得られた未精製の黄色懸濁液7.9g(36.78mmol)とTHF60mLとを加え、-78℃に冷却して先の反応溶液を加えた。室温に戻して1時間攪拌した。反応物を氷水100mLにゆっくりと加え、酢酸エチル100mLで3回抽出した。得られた有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、シリカゲルカラム(石油エーテル)で精製し、(3-メチル-4-フェニルインデニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジメチルシランの黄色オイル6.80g(収率64%)を得た。
【0117】
(B-6)ジメチルシリレン(3-メチル-4-ブロモインデニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドの合成
(3-メチル-4-(2-(5-メチル)-フリル)-インデニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジメチルシラン2.20g(5.70mmol)の代わりに(3-メチル-4-フェニルインデニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジメチルシラン6.80g(17.68mmol)を用い、メタロセン化合物A(1-4)と同様の手順で合成を行ない、ジメチルシリレン(3-メチル-4-ブロモインデニル)(2,3,4,5-テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドの黄色粉末6.60g(収率69%)として得た。
【0118】
1H-NMR値(CDCl3):δ0.94(s,3H),δ1.22(s,3H),δ1.89(s,3H),δ1.93(s,3H),δ1.99(s,3H),δ2.02(s,3H),δ2.06(s,3H),δ5.47(s,1H),δ7.05~7.09(m,1H),δ7.14(d,1H),δ7.40(m,4H),δ7.50(d,2H)。
【0119】
(C)錯体3の合成;ジメチルシリレン(3-メチル-4-(2-(5-メチル)-フリル)-インデニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド(錯体3)を、特開2017-165916号公報の[0110]~[0117]に記載の方法に従い、以下の手順で合成した。
【0120】
【0121】
(C-1)1-メチル-7-(2-(5-メチル)-フリル)-インデンの合成
上記(A)錯体1の合成に記載の(A-1)と同様にして1-メチル-7-(2-(5-メチル)-フリル)-インデンを合成した。
【0122】
(C-2)ジメチル(シクロペンタジエニル)(3-メチル-4-(2-(5-メチル)-フリル)-インデニル)シランの合成
100mlフラスコに1-メチル-7-(2-(5-メチル)-フリル)-インデン(4.80g、22.8mmol)とTHF60mlを加え溶液とした後、-78℃でn-ブチルリチウム/ヘキサン溶液(2.5M、11.0ml、27.4mmol)を加え、室温で3時間攪拌した。別に準備した200mlフラスコにジメチルジクロロシラン(5.89g、45.8mmol)とTHF10mlを加え溶液とした後、上記反応物を-78℃で滴下し、室温で12時間攪拌した。揮発成分を減圧留去し、再びTHF20mlを加えて溶液とした後、ソジウムシクロペンタジエニリド/THF溶液(2M、12.0ml、24.0mmol)を-20℃でゆっくりと滴下し、室温で1時間攪拌した。揮発成分を減圧留去することで粗生成物を得た。さらにシリカゲルカラム(石油エーテル)で精製しジメチル(シクロペンタジエニル)(3-メチル-4-(2-(5-メチル)-フリル)-インデニル)シラン4.20g(収率55%)を得た。
【0123】
(C-3)ジメチルシリレン(3-メチル-4-(2-(5-メチル)-フリル)-インデニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド(錯体3)の合成
200mlフラスコにジメチル(シクロペンタジエニル)(3-メチル-4-(2-(5-メチル)-フリル)-インデニル)シラン(2.00g、6.00mmol)とジエチルエーテル40mlを加え溶液とした後、-78℃でn-ブチルリチウム/ヘキサン溶液(2.5M、5.1ml、12.6mmol)を加え、室温で2時間、さらに50℃で1時間攪拌した。揮発成分を減圧留去し、続いてジクロロメタン160mlを加え、-78℃で四塩化ジルコニウム(1.53g、6.60mmol)を加えた後、室温で12時間攪拌した。反応混合物をろ過し、得られたろ液を濃縮することでジメチルシリレン(3-メチル-4-(2-(5-メチル)-フリル)-インデニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド(錯体3)2.1g(収率70%)を得た。
【0124】
1H-NMR値(CDCl3):δ0.80(s,3H),δ1.04(s,3H),δ2.25(s,3H),δ2.36(s,3H),δ5.75(m,1H),δ5.77(s,1H),δ5.87(m,1H),δ6.07(m,1H),δ6.40(d,1H),δ6.81(m,1H),δ6.85(m,1H),δ7.06(dd,1H),δ7.40(m,2H)。
【0125】
(2-2)層状ケイ酸塩の化学処理
市販の膨潤性モンモリロナイトの造粒分級品(「ベンクレイSL」水澤化学社製、平均粒径27μm)37kgを25%硫酸149kg中に分散させ、90℃で2時間撹拌した。これを脱塩水にて濾過・洗浄した後、得られた固体ケーキを110℃で10時間乾燥した。得られた乾燥モンモリロナイト中の塊状物を目開き75μmの篩によって取り除き、篩を通過した粒子を約20kg得た。こうして得られた流動性のよい硫酸処理モンモリロナイト粒子1kgを、更に、硫酸亜鉛7水和物0.2kgを溶解させた脱塩水3.2kgに分散させ、室温で1時間撹拌処理し、同様にして濾過・洗浄、乾燥、篩分けして流動性のよい金属塩処理モンモリロナイト粒子を得た。
【0126】
3.エチレン系マクロモノマーの製造
〔実施例1〕
(3-1)金属塩処理層状ケイ酸塩粒子のトリエチルアルミニウム処理
窒素雰囲気下、300ml二口フラスコに2.使用材料(2-2)で得た流動性のよい金属塩処理モンモリロナイト粒子3.8gを入れ、190℃のオイルバスで加熱しながら真空ポンプで2時間減圧乾燥した。この乾燥済みモンモリロナイトに室温でヘキサン92mlを加えた。撹拌翼で撹拌しながらトリエチルアルミニウム/ヘキサン溶液(0.5mol/L)15.2mlをゆっくり添加し、室温で1時間撹拌した。スラリーを静置させた後、上澄み液98mlを抜出し、再びヘキサン98mlを加え室温で3分間撹拌した。この操作を3回繰り返した後、最後にヘキサンを加えてスラリー濃度10mg/mlのトリエチルアルミニウム処理モンモリロナイトのスラリーを調製した。
【0127】
(3-2)エチレン重合体の製造
2.使用材料(2-1)で得られた錯体1と上記(3-1)で得られたトリエチルアルミニウム処理モンモリロナイトを用いてエチレン重合体を製造した。
すなわち、攪拌および温度制御装置を有する内容積2リットルのステンレス鋼製オートクレーブに、充分脱水および脱酸素したイソブタン800ml、トリエチルアルミニウム34mgを導入した後、撹拌しながら85℃へ昇温した。微量の水素を導入した後、エチレンを分圧が0.7MPaになるまで導入した。上記トリエチルアルミニウム処理モンモリロナイトのヘキサンスラリー10ml(100mg)と上記錯体1/トルエン溶液(1μmol/ml)1.0mlを触媒フィーダーに入れ、窒素ガスで圧入し、エチレン分圧0.7MPa、温度85℃を保って60分間重合を継続した。重合中の水素とエチレンの比の平均は0.19%であった。
その結果、80gのエチレン重合体が生成した。得られた重合体のMFRは51g/10分であった。結果を表1~2にまとめた。
【0128】
〔比較例1〕
(3-3)オレフィン重合用触媒の合成
窒素雰囲気下、500ml二口フラスコに400℃で5時間焼成したシリカ31.4gを入れ、150℃のオイルバスで加熱しながら真空ポンプで1時間減圧乾燥した。別途用意した200ml二口フラスコに窒素雰囲気下で上記錯体1を172mg入れ、トルエン84mlで溶解した。室温で錯体1のトルエン溶液にアルベマール社製の20%メチルアルミノキサン/トルエン溶液88mlを加え30分間撹拌した。真空乾燥済みシリカと脱水トルエン204mlの入った500ml二口フラスコを40℃のオイルバスで加熱および撹拌しながら、錯体1とメチルアルミノキサン(MAO)の反応物のトルエン溶液を全量加えた。40℃で1時間撹拌した後、40℃に加熱したままヘキサンで3回洗浄した後、溶媒を減圧留去することで固体触媒を得た。
【0129】
(3-4)エチレン重合体の製造
トリエチルアルミニウム処理モンモリロナイトのヘキサンスラリーと錯体1/トルエン溶液の代わりに、上記(3-3)で得られたシリカ担持メチルアルミノキサン(MAO/SiO2)を含む固体触媒37mgを用いた以外は、実施例1(3-2)と同様に、エチレン重合体を製造した。
その結果、96gのエチレン重合体が生成した。得られた重合体のMFRは5g/10分であった。結果を表1~2にまとめた。なお表1において、シリカ担持メチルアルミノキサンは、MAOシリカと表記した。
【0130】
〔実施例2〕エチレン・1-ヘキセン共重合体の製造
オートクレーブにイソブタンとトリエチルアルミニウムに加えて1-ヘキセン25mlを導入し、更に重合反応中、エチレン消費速度に比例した供給速度にて1-ヘキセンの追加供給を実施した以外は、実施例1(3-2)と同様に、エチレン・1-ヘキセン共重合体を製造した。なお、追加供給した1-ヘキセン量は18mLであった。
その結果、243gのエチレン・1-ヘキセン共重合体が生成した。得られた共重合体のMFRは56g/10分であった。結果を表1~2にまとめた。
【0131】
〔実施例3〕エチレン・1-ヘキセン共重合体の製造
1-ヘキセン15mlを導入し、更にエチレン分圧0.3MPaを導入した以外は、実施例2と同様に、エチレン・1-ヘキセン共重合体を製造した。なお、追加供給した1-ヘキセン量は5mLであった。結果を表1~2にまとめた。
【0132】
〔比較例2〕エチレン・1-ヘキセン共重合体の製造
トリエチルアルミニウム処理モンモリロナイトのヘキサンスラリーと錯体1/トルエン溶液の代わりに、比較例1(3-3)で得られた固体触媒33mgを用いた以外は、実施例2と同様に、エチレン・1-ヘキセン共重合体を製造した。なお、追加供給した1-ヘキセン量は17mLであった。結果を表1~2にまとめた。
【0133】
〔実施例4〕エチレン重合体の製造
錯体1の代わりに錯体2のトルエン溶液(1μmol/ml)2.0mlを使用し、更にトリエチルアルミニウム68mgとトリエチルアルミニウム処理モンモリロナイトのヘプタンスラリー20ml(200mg)を使用した以外は、実施例1(3-2)と同様に、エチレン重合体を製造した。結果を表1~2にまとめた。
【0134】
〔実施例5〕エチレン・1-ヘキセン共重合体の製造
錯体1の代わりに錯体2を使用した以外は、実施例2と同様に、エチレン・1-ヘキセン共重合体を製造した。なお、追加供給した1-ヘキセン量は4mLであった。結果を表1~2にまとめた。
【0135】
〔比較例3〕エチレン重合体の製造
錯体1の代わりに錯体3を使用した以外は、実施例1(3-2)と同様に、エチレン重合体を製造した。結果を表1~2にまとめた。
【0136】
〔比較例4〕エチレン・1-ヘキセン共重合体の製造
錯体3を使用して特開2017-165916号公報の実施例1と同様にしてエチレン・1-ヘキセン共重合体を製造した。結果を表1~2にまとめた。
【0137】
【0138】
【0139】
4.評価
表1~2に示す実験結果を参酌しながら、実験結果を説明する。
実施例1、実施例2は、触媒の重合活性が良好であり、メルトフローレート(MFR)の点でも生産性の障害にならない良好な流動性を示した。
【0140】
実施例1で得られたエチレン系マクロモノマー(エチレン単独重合体)の特性をみると、Mw/Mn値(条件(イ))が2.5であることから狭い分子量分布を有し、上記炭素数1000個当たりのビニル基数(V1)、炭素数1000個当たりのビニリデン基数(V2)、炭素数1000個当たりのビニレン基数(V3)、炭素数1000個当たりの三置換不飽和結合数(V4)の総和に対する炭素数1000個当たりのビニル基数(V1)の割合V1/[V1+V2+V3+V4](条件(ロ))が0.89であり、かつGPCによる分子量測定において最大ピークが示す分子量(MWPeak)の5倍にあたる分子量(5MWPeak)以上の高分子量な成分の割合(W5MWPeak、高分子量成分割合)(条件(ハ))が1.1であることから良好な重合反応性を発揮できる高い末端ビニル含有率を有するが成形加工性等を悪化させるほど過剰な量の高分子量成分を含んでいないことから、均一分子構造のエチレン系マクロモノマーとして好ましかった。
更に、炭素数1000個当たりのビニレン基数(V3)、炭素数1000個当たりの三置換不飽和結合数(V4)、炭素数1000個当たりの長鎖分岐数(LCB)も各々0.06個、0.01個未満、0.0個であることから、そのポリマー1次分子構造が極めて均一であることを示している。
【0141】
実施例2で得られたエチレン系マクロモノマー(エチレン・1-ヘキセン共重合体)の特性をみると、Mw/Mn値(条件(イ))が3.3であることから狭い分子量分布を有し、上記ビニル基数(V1)の割合V1/[V1+V2+V3+V4](条件(ロ))が0.91であり、かつ上述の高分子量成分割合(W5MWPeak)(条件(ハ))が1.9であることから良好な重合反応性を発揮できる高い末端ビニル含有率を有するが成形加工性等を悪化させるほど過剰な量の高分子量成分を含んでいないことから、均一分子構造のエチレン系マクロモノマーとして好ましかった。
更に、炭素数1000個当たりのビニレン基数(V3)、炭素数1000個当たりの三置換不飽和結合数(V4)、炭素数1000個当たりの長鎖分岐数(LCB)も各々0.05個、0.01個未満、0.0個であることから、そのポリマー1次分子構造が極めて均一であることを示している。
【0142】
実施例3は、高耐圧を要しないエチレン分圧(0.3MPa)で実施されたエチレン系マクロモノマー(エチレン・1-ヘキセン共重合体)の製造例であるが、実施例1、実施例2と同程度に触媒の重合活性が良好であり、メルトフローレート(MFR)の点でも生産性の障害にならない良好な流動性を示した。
得られたエチレン系マクロモノマー(エチレン・1-ヘキセン共重合体)の特性も、Mw/Mn値(条件(イ))が3.2であることから狭い分子量分布を有し、上記ビニル基数(V1)の割合V1/[V1+V2+V3+V4](条件(ロ))が0.88であり、かつ上述の高分子量成分割合(W5MWPeak)(条件(ハ))が4.9であることから良好な重合反応性を発揮できる高い末端ビニル含有率を有するが成形加工性等を悪化させるほど過剰な量の高分子量成分を含んでいないことから、高耐圧を要しない経済的に安価な重合反応器であって均一分子構造のエチレン系マクロモノマーが得られる事が分かった。
更に、炭素数1000個当たりのビニレン基数(V3)、炭素数1000個当たりの三置換不飽和結合数(V4)、炭素数1000個当たりの長鎖分岐数(LCB)も各々0.06個、0.01個未満、0.1個未満であることから、そのポリマー1次分子構造が極めて均一であることを示している。
【0143】
一方、比較例1、比較例2は、成分(A)として実施例1と同じ錯体1を用いたが、成分(B)の層状ケイ酸塩を用いる代わりにメチルアルミノキサンを用いて固体触媒を合成し、当該固体触媒を用いて実施例1、実施例2と同じ条件でエチレン系マクロモノマー(エチレン単独重合体、エチレン・1-ヘキセン共重合体)を製造した実験例である。
【0144】
比較例1を実施例1と対比すると、触媒の重合活性は高いものの、メルトフローレート(MFR)の点では明らかに流動性が悪かった。
比較例2を実施例2と対比すると同じく触媒の重合活性は高いものの、メルトフローレート(MFR)の点では明らかに流動性が悪かった。
比較例1で得られたエチレン系マクロモノマーの特性をみると、Mw/Mn値(条件(イ))が3.5であることから実施例1よりも広い分子量分布を有し、上記ビニル基数(V1)の割合V1/[V1+V2+V3+V4](条件(ロ))が0.87と末端ビニル含有率は高いが、上述の高分子量成分割合(W5MWPeak)(条件(ハ))が7.1と多いことから均一分子構造と成形加工性等の点で劣っていた。
更に、炭素数1000個当たりの長鎖分岐数(LCB)が0.1個と多いことから、そのポリマー1次分子構造の均一性がやや劣ることを示している。
【0145】
比較例2で得られたエチレン系マクロモノマーの特性をみると、Mw/Mn値(条件(イ))が4.2であることから実施例2や実施例3よりも広い分子量分布を有し、上記ビニル基数(V1)の割合V1/[V1+V2+V3+V4](条件(ロ))が0.84と末端ビニル含有率はやや劣っており、上述の高分子量成分割合(W5MWPeak)(条件(ハ))が12.5と極めて多いことから均一分子構造と成形加工性等の点で劣っていた。
更に、炭素数1000個当たりの長鎖分岐数(LCB)が0.2個と多いことから、そのポリマー1次分子構造の均一性が劣ることを示している。
【0146】
実施例4、実施例5は、実施例1~3で使用された錯体1とは異なる構造を有するが成分(A)の別の一例である錯体2を使用したエチレン系マクロモノマー(エチレン・1-ヘキセン共重合体)の製造例である。
実施例1~3で使用された錯体1ほどではないが触媒の重合活性は良好であり、メルトフローレート(MFR)の点でも生産性の障害にならない適度な流動性を示した。
実施例4、実施例5で得られたエチレン系マクロモノマー(エチレン単独重合体、エチレン・1-ヘキセン共重合体)の特性をみると、Mw/Mn値(条件(イ))が3.2、3.3であることから狭い分子量分布を有し、上記ビニル基数(V1)の割合V1/[V1+V2+V3+V4](条件(ロ))が0.82、0.79であり、かつ上述の高分子量成分割合(W5MWPeak)(条件(ハ))が2.2、3.4であることから良好な重合反応性を発揮できる高い末端ビニル含有率を有するが成形加工性等を悪化させるほど過剰な量の高分子量成分を含んでいないことから、均一分子構造のエチレン系マクロモノマーとして好ましかった。
更に、炭素数1000個当たりのビニレン基数(V3)が各々0.04個、0.05個、炭素数1000個当たりの三置換不飽和結合数(V4)がいずれも0.01個未満、炭素数1000個当たりの長鎖分岐数(LCB)が各々0.0個、0.1個未満であることから、そのポリマー1次分子構造が極めて均一であることを示している。
【0147】
最後に、比較例3、比較例4は、実施例1や実施例4と同じ成分(B)の層状ケイ酸塩を用いるが、成分(A)として実施例1や実施例4の錯体1や錯体2の代わりに特開2017-165916号公報の実施例と同じ錯体3を使用してエチレン系マクロモノマー(エチレン単独重合体、エチレン・1-ヘキセン共重合体)を製造した実験例である。
【0148】
比較例3を実施例1や実施例4と対比すると、触媒の重合活性やメルトフローレート(MFR)は高く、Mw/Mn値(条件(イ))も2.5と狭いものの、上記ビニル基数(V1)の割合V1/[V1+V2+V3+V4](条件(ロ))が0.50と末端ビニル含有率が極めて低いことから均一分子構造の点で劣っていた。
【0149】
比較例4を実施例2や実施例5と対比すると、触媒の重合活性やメルトフローレート(MFR)は比較的良好で、Mw/Mn値(条件(イ))も2.2と狭いものの、やはり上記ビニル基数の割合V1/[V1+V2+V3+V4](条件(ロ))が0.50と末端ビニル含有率が極めて低いことから均一分子構造の点で劣っていた。
更に、炭素数1000個当たりのビニレン基数(V3)が各々0.34個、0.19個、炭素数1000個当たりの三置換不飽和結合数(V4)が各々0.27個、0.33個であることから、そのポリマー1次分子構造の均一性が劣ることを示している。
【産業上の利用可能性】
【0150】
以上から明らかなように、本発明のエチレン系マクロモノマーの製造方法は、良好な重合反応性を発揮できる高い末端ビニル含有率を有するが溶融流動性や成形加工性等を悪化させるほど過剰な量の高分子量成分を含んでおらず、ポリマー1次分子構造が極めて均一なエチレン系マクロモノマーを高い生産性で製造可能である。
したがって、このような経済的に有利な本発明のエチレン系マクロモノマーの製造方法の工業的価値は極めて大きい。