(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）ｉ）有機金属の４族遷移金属化合物及び
ｉｉ）各々のアリール置換基が少なくとも２つの環式芳香族環を有する、ハロゲン化されたテトラ−アリール置換された１３族アニオンを含有する活性化助触媒を含有する重合触媒錯体を用いて、溶液法において６０℃以上の反応温度でプロピレン及びエチレンコモノマーを重合する工程であって、前記触媒錯体が立体特異的ポリプロピレンを製造することができる工程、並びに
ｂ）９１．５重量％以上の量の、プロピレンから誘導される単位、及び５乃至８．５重量％の量の、エチレンから誘導される単位を有するプロピレンコポリマーを回収する工程であって、前記コポリマーが、３５℃より高く、１１０℃より低い融点及び８５％より大きい三つ組タクティシティーを有する工程、を含む方法。
【請求項２】
有機金属の４族遷移金属化合物が、
μ−（ＣＨ３）２Ｓｉ（インデニル）２Ｈｆ（Ｃｌ）２、
μ−（ＣＨ３）２Ｓｉ（インデニル）２Ｈｆ（ＣＨ３）２、
μ−（ＣＨ３）２Ｓｉ（テトラヒドロインデニル）２Ｈｆ（Ｃｌ）２、
μ−（ＣＨ３）２Ｓｉ（テトラヒドロインデニル）２Ｈｆ（ＣＨ３）２、
μ−（ＣＨ３）２Ｓｉ（インデニル）２Ｈｆ（ＣＨ２ＣＨ３）２及び
μ−（Ｃ６Ｈ５）２Ｃ（インデニル）２Ｈｆ（ＣＨ３）２
から選ばれる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記活性化助触媒がＮ，Ｎ’−ジメチルアニリニウムテトラキス（ヘプタフルオロ−１−ナフチル）ボーレートである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
均質な重合条件が連続的重合方法において断熱的に行われる、請求項１、２、及び３のいずれか１請求項に記載の方法。
【請求項５】
均質な重合条件が連続的方法において少なくとも５００バールの圧力で行われる、請求項１、２、及び３のいずれか１請求項に記載の方法。
【請求項６】
プロピレンコポリマーが１．０Ｊ／ｇより大きく、７５Ｊ／ｇ未満までの融解熱を有する、請求項１乃至５のいずれか１請求項に記載の方法。
【請求項７】
プロピレンコポリマーが、９０％より大きい三つ組タクティシティーを有する、請求項１乃至６のいずれか１請求項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
分野
本発明の態様は、ジエンの実質的な不存在下での、エチレンとプロピレンのコポリマーを包含する。より特定すると、本コポリマーは、定常状態において、単一の反応器を用いる方法において製造される。
【０００２】
背景
メタロセン触媒を用いて製造されたエチレンプロピレンコポリマーは知られている。多くのそのようなコポリマーは、タクティシティー、組成(重量％コモノマー)又は両方に関して分子間で不均質である。さらに、そのようなポリマーは、又、又はその代わりに、ポリマー鎖内で組成的に不均質であり得る。そのような特徴は、常にではないが、複数の反応器法又はポリマーの逐次的添加の結果であり得る。
【０００３】
凝集体において考えられる場合、そのようなコポリマーの弾性度、曲げ弾性率及び引張強さは、商業的なエラストマー操作における使用のために満足できるレベルには達し得ない。
【０００４】
米国特許第５，７４７，６２１号は、３０乃至９０重量％の１３５℃におけるキシレン中で可溶性の沸騰するｎ―ヘプタン画分を有する、プロピレンの重合反応から直接得られる分別できる反応器ブレンドポリプロピレンを提示している。この文献の表２において、各々の溶媒がその沸点において存在するようである唯一の分別が開示されている。さらに、この表では、ジエチル−エーテル画分は融点を有しないことを示している(非晶質)。
【０００５】
雑誌論文、Ｓｉｅｎｃｅ、２６７巻、２１７−２１９頁(１９９５年)；Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、３１巻、６９０８−６９１６頁(１９９８年)；及びＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、３２巻、８２８３−８２９０頁、３３３４−３３４０頁及び８１００−８１０６頁において、先に記載した米国特許第５，７４７，６２１号に開示されたポリマーと同様の特徴を有するプロピレンポリマーが製造され、分別されている。それらのポリマーは、ビス(アリールインデニル)又はビスインデニルメタロセン触媒を用いて製造される。それらの雑誌論文において、それらのポリマーは、沸騰するエーテル及びヘプタン中で分別され、ポリマーの一部は、どちらかにおいて不溶性である。それらのポリプロピレンは、タクティシティー及び分子量に関して組成的に不均質であると記載されている。
【０００６】
米国特許第５，５０４，１７２号では、プロピレンエラストマーであり、
(ａ)前記エラストマーが５０乃至９５モル％の量のプロピレン単位及び５乃至５０モル％の量のエチレン単位を含有し、
(ｂ)１３Ｃ  ＮＭＲにより測定したときに、頭−尾結合から成る３つのプロピレン単位鎖の三つ組(ｔｒｉａｄ)タクティシティーが９０．０％以上であり、及び
(ｃ) １３Ｃ  ＮＭＲにより決定されるときに、すべてのプロピレン挿入において、プロピレンモノマーの２,１挿入に基く逆に挿入されたプロピレン単位の割合が０．５％以上であり、１３Ｃ  ＮＭＲにより決定されるときに、プロピレンモノマーの１,３挿入に基く逆に挿入されたプロピレン単位の割合が０．０５％以下であるプロピレンエラストマーが提示されている。
【０００７】
米国特許第５，３９１，６２９号では、エチレンのα−オレフィンとのブロック及びテーパー状コポリマーが提示されている。そのコポリマーは、活性化シクロペンタジエニル触媒系の存在下でエチレンをα−オレフィンと逐次的に接触させる方法により製造されている。
【０００８】
欧州特許(ＥＰ)第０３７４６９５号では、エチレン−プロピレンコポリマー及びそれらを製造する方法が提示されている。そのコポリマーは、０．５乃至１．５の反応性比生成物ｒ１ｒ２及び０％より大きいアイソタクチック指数を有する。そのコポリマーは、均質なキラル触媒及びアルモキサン助触媒の存在下で製造される。
【０００９】
従って、融点、並びに弾性度、曲げ弾性率及び引張強さの優れたバランスを示すエチレンプロピレンコポリマーに対する需要がある。そのようなポリマーが、より高い重合温度において製造され得るなら、さらに望ましいであろう。
【００１０】
α−オレフィン、特にプロピレンの立体規則重合に関する重合に温度が影響を与えることは知られている。同様な重合条件での、重合温度における上昇は、鎖に沿ったα−オレフィン残基のタクティシティーにおける損失と同様に分子量における減少をもたらす。この効果は、１−オレフィンのエチレン又は他のα−オレフィンとの共重合と同様に１−オレフィンの単独重合の両方に存する。ポリマーの特徴におけるそれらの変化は、ポリオレフィンのある最終用途に対して不利である。しかし、重合温度を上昇させることは重合反応器の処理量を改良するので、重合温度を上昇させることに商業的な奨励がなされる。このことは、タクティシティー及び分子量のようなポリマー生成物の物理的属性が、より低い温度において現在得られている性質に合うか又はそれを超えることができるなら、それらのポリマーの製造に対してより良好な経済をもたらす。
【００１１】
概要
本願発明者らは、単一の定常状態の反応器中で、メタロセン触媒及び活性剤の存在下で製造されるときに、エチレン−プロピレンコポリマーが、曲げ弾性率、引張強さ及び弾性度の驚くべき予測しないバランスを示すことを見出した。さらに、それらのコポリマーのそれらの及び他の性質は、アイソタクチックポリプロピレン及びエチレン−プロピレンコポリマーのブレンドのような従来のポリマーブレンドとは驚くべき違いを示す。
【００１２】
１つの態様において、本コポリマーは、５重量％又は６重量％又は８重量％又は１０重量％の下限から、２０重量％又は２５重量％の上限までの、エチレンから誘導された単位及び７５重量％又は８０重量％の下限から、９５重量％又は９４重量％又は９２重量％又は９０重量％の上限までの、プロピレンから誘導された単位(前記重量％はプロピレンから誘導された単位及びエチレンから誘導された単位の総重量に基く)を含有する。本コポリマーは、ジエンから誘導された単位が実質的に存在しない。
【００１３】
種々の態様において、本コポリマーの特徴は、いずれかの記載された上限からいずれかの記載された下限の範囲が意図される、下記の特徴のいくつか又は全てを含む：
(ｉ)１１０℃未満又は９０℃未満又は８０℃未満又は７０℃未満の上限から２５℃より高い又は３５℃より高い又は４０℃より高い又は４５℃より高い下限までの範囲の融点、；
(ｉｉ)弾性度≦０．９３５Ｍ＋１２又は
弾性度≦０．９３５Ｍ＋６又は
弾性度≦０．９３５Ｍ
[弾性度は％においてであり、Ｍはメガパスカル(ＭＰａ)における５００％引張弾性率である]
のような、５００％引張弾性率に対する弾性度の関係；
(ｉｉｉ)曲げ弾性率≦４．２ｅ０．２７Ｍ＋５０又は
曲げ弾性率≦４．２ｅ０．２７Ｍ＋３０又は
曲げ弾性率≦４．２ｅ０．２７Ｍ＋１０又は
曲げ弾性率≦４．２ｅ０．２７Ｍ＋２
(式中、曲げ弾性率はＭＰａにおいてであり、ＭはＭＰａにおける５００％引張弾性率である)
のような、５００％引張弾性率に対する曲げ弾性率の関係；
(ｉｖ)グラム当り１．０ジュール(Ｊ／ｇ)より大きい、又は１．５Ｊ／ｇより大きい、又は４．０Ｊ／ｇより大きい、又は６．０Ｊ／ｇより大きい、又は７．０Ｊ／ｇより大きい下限から、１２５Ｊ／ｇ未満の、又は１００Ｊ／ｇ未満の、又は７５Ｊ／ｇ未満の、又は６０Ｊ／ｇ未満の、又は５０Ｊ／ｇ未満の、又は４０Ｊ／ｇ未満の、又は３０Ｊ／ｇ未満の、上限までの範囲の融解熱；
(ｖ)炭素−１３核磁気共鳴(１３Ｃ  ＮＭＲ)により決定されるときに、７５％より大きい、又は８０％より大きい、又は８５％より大きい、又は９０％より大きい三つ組タクティシティー；
(ｖｉ)４又は６の下限から８又は１０又は１２の上限までのタクティシティー指数ｍ／ｒ；
(ｖｉｉ) １３Ｃ  ＮＭＲにより決定されるときに、すべてのプロピレン挿入におけるプロピレンモノマーの２,１挿入に基いて０．５％より大きい、又は０．６％より大きい、逆に挿入されたプロピレン単位の割合；
(ｖｉｉｉ) １３Ｃ  ＮＭＲにより決定されるときに、すべてのプロピレン挿入におけるプロピレンモノマーの１，３挿入に基いて０．０５％より大きい、又は０.０６％より大きい、又は０.０７％より大きい、又は０.０８％より大きい、又は０.０８５％より大きい、逆に挿入されたプロピレン単位の割合；
(ｉｘ)コポリマーの少なくともＸ重量％(Ｘは７５又は８０又は８５又は９０又は９５又は９７又は９９)が、８℃のインクリメントにおける、ヘキサン中で行われる熱分別の２つの隣接する温度画分において可溶性であるような分子間タクティシティー；
(ｘ)１．５未満の、又は１．３未満の、又は１．０未満の、又は０．８未満の、反応性比生成物ｒ１ｒ２；
(ｘｉ)１．５又は１．８の下限から、４０又は２０又は１０又は５又は３の上限までの範囲の分子量分布Ｍｗ／Ｍｎ；
(ｘｉｉ)１５，０００−５，０００，０００の分子量；
(ｘｉｉｉ)１８ミリ秒(ｍｓ)未満の、又は１６ｍｓ未満の、又は１４ｍｓ未満の、又は１２ｍｓ未満の、又は１０ｍｓ未満の、固体状態プロトン核磁気共鳴(１Ｈ  ＮＭＲ)緩和時間；
(ｘｉｖ)３０％未満の、又は２０％未満の、又は１０％未満の、又は８％未満の、又は５％未満の、本明細書で定義された弾性度；及び
(ｘｖ)０．５ＭＰａより大きい、又は０．８ＭＰａより大きい、又は１．０ＭＰａより大きい、又は２．０ＭＰａより大きい、５００％引張弾性率。
【００１４】
本コポリマーは、単一の定常状態の反応器において、架橋されたメタロセン触媒の存在下で製造され得る。従って、他の面において、本発明は、反応性条件下で、架橋されたメタロセン触媒の存在下で定常状態反応器においてエチレンとプロピレンを反応させることにより、上記のいくつか又はすべての特徴を有するエチレン−プロピレンコポリマーを製造する方法に関する。
【００１５】
他の態様において、本発明は、以前の触媒と活性剤の組み合わせを用いて、より低い温度において行われた重合法と比較したときに、より高い温度における重合から同様な分子量及び結晶化度又はより高い分子量及び／又は結晶化度をもたらす特定の触媒及び活性剤の組み合わせを用いることにより、先に記載された半結晶質のエチレン−プロピレンコポリマーを製造する溶液重合法を含む。本態様は、先に記載されたポリマーを製造することができる単一部位のメタロセン触媒と組み合わされた嵩高の非配位活性剤の使用に関する。又、他の面において、本態様は又、重合中に重合反応器内に存在するモノマーの、より高い濃度を用いて操作することができる。本発明のそれらの２つの成分の組み合わせは、より高い分子量及びプロピレン残基のタクティシティーのより高い程度の両方を有するコポリマーをもたらす。このように、より小さいアニオンを用いて行われた重合と比較して、同様の分子量及びアイソタクチックプロピレン結晶質を有するコポリマーを製造しながら、それらの嵩高の活性剤系及びより高いモノマー濃度が、より高い温度におけるそれらのコポリマーの重合のために用いられ得る。
【００１６】
説明
多量のプロピレン及び少量のエチレンから構成される熱可塑性ポリマー組成物が企図される。それらのポリマー組成物には、線状の単一の均質な高分子コポリマー構造が含まれる。それらのポリマーは、隣接のアイソタクチックプロピレン単位による制限された結晶化度を有し、下記のような融点を有する。それらは、一般的に、タクティシティー及びコモノマー組成における実質的な分子間不均質性が全くなく、実質的にジエンを含有しない。それらは、又、分子内組成分布における実質的な不均質性が全くない。又、それらの熱可塑性ポリマー組成物は、予測しないことに軟質で弾性である。
【００１７】
コポリマー
コポリマーにおけるモノマー
本発明の態様によって、コポリマーは、５重量％又は６重量％又は８重量％又は１０重量％の下限から、２０重量％又は２５重量％の上限までの、エチレンから誘導された単位を含有する。それらの態様は、又、７５重量％又は８０重量％の下限から、９５重量％又は９４重量％又は９２重量％又は９０重量％の上限までの範囲における、コポリマー中に存在するプロピレンから誘導された単位を含有する。重量によるパーセンテージは、プロピレンから誘導された単位とエチレンから誘導された単位の総重量に基いて、すなわち、１００％である、重量％のプロピレンから誘導された単位と重量％のエチレンから誘導された単位の合計に基いて、いる。それらの範囲内で、それらのコポリマーは、実質的な引張強さ及び弾性度をなお維持しながら、示差走査熱量法(ＤＳＣ)により測定されたときに、ゆるやかに結晶質であり、非常に軟質である。後に詳細に定義される弾性度は、それらのコポリマーについての伸びからの寸法回復である。コポリマーについての上記限度より低いエチレン組成において、そのようなポリマーは、結晶質のアイソタクチックポリプロピレンと同様な、一般的に結晶質であり、優れた引張強さを有するが、有利な軟度及び弾性度を有しない。コポリマー成分についの上記の限定よりも高いエチレン組成においては、そのコポリマーは、実質的に非晶質である。より高いエチレン組成のそのような物質は、軟質であり得るが、それらの組成物は、引張強さにおいて弱く、弾性度において乏しい。概略すると、本発明の態様のそのようなコポリマーは、加硫されずに、加硫されたゴムの軟性度、引張強さ及び弾性度特徴を示す。
【００１８】
本発明の態様において、本願発明者らは、本コポリマーに、実質的にジエンから誘導された単位が存在しないことを意図している。ジエン類は、化学的架橋反応を容易にするためにポリマー中に組み込まれ得る非共役ジオレフィン類である。「実質的にジエンが存在しない」とは、１％未満のジエン、０．５％未満のジエン、０．１％未満のジエン又は０．０５％未満のジエン又は０％のジエンであることと定義される。それらのパーセンテージのすべては、コポリマーにおける重量による。ジエンの存在又は不存在は、当業者によく知られている赤外技術により従来から決定され得る。
【００１９】
ジエンの供給源には、エチレン及びプロピレンの重合に添加されるジエンモノマー又は触媒におけるジエンの使用が含まれる。そのようなジエンの供給源が何であっても、コポリマー中のそれらの含有における先に概説された限度が意図される。オレフィンのコポリマーの生成のために共役ジエン含有メタロセン触媒が提示されてきた。しかし、そのような触媒により製造されたポリマーは、重合における他のモノマーの組み込みと一致する、触媒からのジエンを組み込む。
【００２０】
分子量及び多分散性指数
分子量分布(ＭＷＤ)は、所定のポリマー試料内の分子量の範囲の尺度である。ＭＷＤの幅は、数平均分子量に対する重量平均分子量の比、Ｍｗ／Ｍｎ、又は重量平均分子量に対するＺ平均分子量の比、Ｍｚ／Ｍｗのような種々の分子量平均の比により特徴付けられる。
【００２１】
Ｍｚ、Ｍｗ及びＭｎは、サイズ排除クロマトグラフィー(ＳＥＣ)としても知られるゲル透過クロマトグラフィーを用いて測定され得る。その技術は、異なるサイズのポリマー分子を分離するために、多孔質ビーズが充填されたカラム、溶離溶媒、及び検出器を有する器具を用いる。典型的な測定において、用いられるＧＰＣ器具は、１４５℃において操作されるウルトラスチロゲルカラムを装備したＷａｔｅｒｓクロマトグラフである。用いられる溶離溶媒はトリクロロベンゼンである。カラムは、詳細に知られた分子量の１６のポリスチレン標準物質を用いて較正される。試験されたポリマーの保持容量に対する、標準物質から得られるポリスチレン保持容量の相互関係により、ポリマー分子量が与えられる。
【００２２】
平均分子量Ｍは、式、
【数１】
0005156167.tif 000002
(式中、Ｎｉは、分子量Ｍｉを有する分子の数である。)
から計算される。ｎ＝０の場合、Ｍは数平均分子量Ｍｎである。ｎ＝１の場合、Ｍは重量平均分子量Ｍｗである。ｎ＝２の場合、ＭはＺ平均分子量Ｍｚである。望ましいＭＷＤ関数(例えば、Ｍｗ／Ｍｎ又はＭｚ／Ｍｗ)は、相当するＭ値の比である。Ｍ及びＭＷＤの測定は、本技術分野でよく知られており、例えば、Ｓｌａｄｅ，Ｐ．Ｅ．編のＰｏｌｙｍｅｒ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｗｅｉｇｈｔｓ  Ｐａｒｔ  ＩＩ、Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ,  Ｉｎｃ．、ニューヨーク(１９７５年)、２８７−３６８頁；Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ,  Ｆ．によるＰｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、３版、Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｅ  Ｐｕｂ．  Ｃｏｒｐ．ニューヨーク(１９８９年)、１５５−１６０頁；米国特許第４，５４０，７５３号；ＶｅｒｓｔｒａｔｅらによるＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、２１巻(１９８８年)、３３６０頁及びそれらに引用された文献により詳細に記載されている。
【００２３】
本発明の態様において、１５，０００乃至５，０００，０００又は２０，０００乃至１，０００，０００の重量平均分子量(Ｍｗ)及び１．５又は１．８の下限から、４０又は２０又は１０又は５又は３の上限までの範囲を有する分子量分布Ｍｗ／Ｍｎ［ときには「多分散性指数」(ＰＤＩ)という］を有するコポリマーが含まれる。
【００２４】
本発明の態様のポリマーに帰する性質の測定において、ブレンドを形成するための第二の又は第三の、１つの又は複数のポリマーの実質的な不存在がある。「実質的な不存在」とは、１０重量％未満又は５重量％未満又は２．５重量％未満又は１重量％未満又は０重量％を意味する。
【００２５】
他の態様において、本発明のコポリマーは、下記の式、
Ｍｗ＞６．１０＊Ｐ＊ｅ(３３７０／Ｔ)
(式中、Ｍｗ＝重量平均分子量、
Ｔ＝ケルビン度での重合反応温度、
Ｐ＝リットル当りモルでの、重合反応域における定常状態プロピレン濃度)
の適用により計算されることができる重量平均分子量を有する。
【００２６】
融点及び結晶化度
本発明の態様によるコポリマーは、単一の融点を有する。本コポリマーは、１１０℃より低い、又は９０℃より低い、又は８０℃より低い又は７０℃より低い上限から、２５℃より高い、又は３５℃より高い、又は４０℃より高い、又は４５℃より高い下限までの範囲の、示差走査熱量法(ＤＳＣ)による融点(Ｔｍ)を有する、エチレンとプロピレンのランダムコポリマーであることができる。図４は、エチレン重量％、すなわち、エチレンから誘導された単位の重量％の関数としての本発明のプロピレン−エチレンコポリマーの融点を示す(三角形の印)。比較のために、図４における菱形の印は、重量％エチレンの関数としての、アイソタクチックポリプロピレンと本発明のコポリマーのブレンドの融点を示す。図４は、本発明のコポリマーは、同じ重量％のエチレンを有するプロピレン−エチレンコポリマー／アイソタクチックポリプロピレンブレンドよりも低い融点を有することを明らかに示している。
【００２７】
本発明の態様には、１．０Ｊ／ｇより大きい、又は１．５Ｊ／ｇより大きい、又は４．０Ｊ／ｇより大きい、又は６．０Ｊ／ｇより大きい、又は７．０Ｊ／ｇより大きい下限から、１２５Ｊ／ｇ未満、又は１００Ｊ／ｇ未満、又は７５Ｊ／ｇ未満、又は６０Ｊ／ｇ未満、又は５０Ｊ／ｇ未満、又は４０Ｊ／ｇ未満、又は３０Ｊ／ｇ未満までの範囲の、ＤＳＣにより決定される融解熱を有するコポリマーが含まれる。理論により縛られることを望まないが、本発明の態様のコポリマーは、一般的にアイソタクチックの結晶可能なプロピレン配列を有し、上記の融解熱は、それらの結晶質セグメントの融解によるものであると考えられる。
【００２８】
他の態様において、本発明のコポリマーは、下記の式、
Ｈｆ＞３１１＊(Ｅ−１８．５)２／Ｔ
(式中、Ｈｆ＝下記のように測定された融解熱、
Ｅ＝下記のように測定された、コポリマーのエチレン含量(エチレンから誘導された単位を意味する)
Ｔ＝ケルビン度での重合反応温度)
の適用により計算されることができる融解熱を有する。
【００２９】
タクティシティー指数
本明細書において「ｍ／ｒ」として表わされるタクティシティー指数は、１３Ｃ核磁気共鳴(ＮＭＲ)により決定される。タクティシティー指数ｍ／ｒは、Ｈ．Ｎ．Ｃｈｅｎｇ、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、１７巻、１９５０頁(１９８４年)に定義されているように計算される。「ｍ」又は「ｒ」の表示は、一対の隣接するプロピレン基の立体化学、メソを表わす「ｍ」及びラセミを表わす「ｒ」を記載する。１．０のｍ／ｒ比は、一般的にシンジオタクチックポリマーを記載し、２．０のｍ／ｒ比は、アタクチック物質を記載する。アイソタクチック物質は、理論的に無限大にほぼ等しい比を有し、多くの副生物のアタクチックポリマーは、５０より大きい比をもたらすのに十分なアイソタクチック含量を有する。本発明の態様のコポリマーは、４又は６の下限から８又は１０又は１２の上限までの範囲のタクティシティー指数ｍ／ｒを有し得る。
【００３０】
三つ組(ｔｒｉａｄ)タクティシティー
本発明の態様のプロピレン単位のタクティシティーの記載についての補助操作は、三つ組タクティシティーの使用である。ポリマーの三つ組タクティシティーは、ｍ及びｒ序列の二つの組み合わせとして表わされる、３つの隣接するプロピレン単位の序列、頭−尾結合から成る鎖の相対的なタクティシティーである。それは、本発明のコポリマーについて、通常、コポリマーにおけるプロピレン三つ組のすべてに対する特定のタクティシティーの単位の数の比として表わされる。
【００３１】
プロピレンコポリマーの三つ組タクティシティー(ｍｍ画分)は、プロピレンコポリマーの１３Ｃ  ＮＭＲスペクトルにより、又、下記の式、
【数２】
0005156167.tif 000003
[式中、ＰＰＰ(ｍｍ)、ＰＰＰ(ｍｒ)及びＰＰＰ(ｒｒ)は、頭−尾結合から成る下記の３つのプロピレン単位鎖における二番目の単位のメチル基から由来するピーク面積を表わす。]
により決定され得る。
【００３２】
【化１】
0005156167.tif 000004
【００３３】
プロピレンコポリマーの１３Ｃ  ＮＭＲスペクトルは、米国特許第５，５０４，１７２号に記載されているように測定される。メチル炭素領域[１，０００，０００当り１９−２３部(ｐｐｍ)]に関するスペクトルは、第一領域(２１．２−２１．９ｐｐｍ)、第二領域(２０．３−２１．０ｐｐｍ)及び第三領域(１９．５−２０．３ｐｐｍ)に分けられ得る。そのスペクトルにおける各ピークは、雑誌Ｐｏｌｙｍｅｒ、３０巻(１９８９年)、１３５０頁における論文を参照して与えられた。
【００３４】
第一領域において、ＰＰＰ（ｍｍ）により表わされる３つのプロピレン単位鎖における二番目の単位のメチル基は共鳴する。
【００３５】
第二領域において、ＰＰＰ（ｍｒ）により表わされる３つのプロピレン単位鎖における二番目の単位のメチル基は共鳴し、その隣接の単位がプロピレン単位とエチレン単位であるプロピレン単位のメチル基(ＰＰＥ−メチル基)は共鳴する(２０．７ｐｐｍの付近に)。
【００３６】
第三領域において、ＰＰＰ（ｒｒ）により表わされる３つのプロピレン単位鎖における二番目の単位のメチル基は共鳴し、その隣接の単位がエチレン単位であるプロピレン単位のメチル基(ＥＰＥ−メチル基)は共鳴する(１９．８ｐｐｍの付近に)。
【００３７】
三つ組タクティシティーの計算及びプロピレン挿入における誤差
三つ組タクティシティーの計算は、米国特許第５，５０４，１７２号に示されている技術において略述される。第二領域と第三領域の総ピーク面積からのピーク面積からプロピレン挿入(２,１及び１,３の両方)における誤差についてのピーク面積の引き算により、頭−尾結合から成る３つのプロピレン単位鎖[ＰＰＰ（ｍｒ）及びＰＰＰ（ｒｒ）]に基くピーク面積が得られる。従って、ＰＰＰ（ｍｍ）、ＰＰＰ(ｍｒ)及びＰＰＰ（ｒｒ）のピーク面積が評価され得て、従って、頭−尾結合から成るプロピレン単位鎖の三つ組タクティシティーが決定されることができる。
【００３８】
本発明の態様のプロピレンコポリマーは、１３Ｃ  ＮＭＲにより測定されるときに、７５％より多い、又は８０％より多い、又は８２％より多い、又は８５％より多い、又は９０％より多い３つのプロピレン単位の三つ組タクティシティーを有する。
【００３９】
プロピレンの挿入：２,１挿入及び１，３挿入における立体誤差及び位置誤差
プロピレンの挿入は、２,１挿入(尾−尾)又は１，３挿入(末端−末端)により少程度生じ得る。２,１挿入の例は、下記の構造１及び２において示される。
【００４０】
構造(１)：
【化２】
0005156167.tif 000005
【００４１】
構造(２)：
【化３】
0005156167.tif 000006
(式中、ｎは２以上である。)
炭素Ａのピーク及び炭素Ａ’のピークは、第二の領域に現れる。先に記載したように、炭素Ｂのピーク及び炭素Ｂ’のピークは、第三の領域に現れる。第一の乃至第三の領域に現れるピークのうち、頭−尾結合から成る３つのプロピレン単位鎖に基かないピークは、ＰＰＥ−メチル基、ＥＰＥ−メチル基、炭素Ａ、炭素Ａ’、炭素Ｂ及び炭素Ｂ’に基くピークである。
【００４２】
ＰＰＥ−メチル基に基くピーク面積は、ＰＰＥ−メチン基(３０．８ｐｐｍの付近における共鳴)のピーク面積により評価され得て、ＥＰＥ−メチル基に基くピーク面積は、ＥＰＥ−メチン基(３３．１ｐｐｍの付近における共鳴)のピーク面積により評価され得る。炭素Ａに基くピーク面積は、炭素Ｂのメチル基が直接結合するメチン炭素(３３．９ｐｐｍの付近における共鳴)のピーク面積の２倍により評価され得て、炭素Ａ’に基くピーク面積は、炭素Ｂ’のメチル基の隣接するメチン炭素(３３．６ｐｐｍの付近における共鳴)のピーク面積により評価され得る。炭素Ｂに基くピーク面積は、隣接するメチン炭素(３３．９ｐｐｍの付近における共鳴)のピーク面積により評価され得て、炭素Ｂ’に基くピーク面積は、隣接するメチン炭素(３３．６ｐｐｍの付近における共鳴)により評価され得る。
【００４３】
これらのピーク面積を第二の領域及び第三の領域の総ピーク面積から引くことにより、頭−尾結合から成る３つのプロピレン単位鎖［ＰＰＰ(ｍｒ)及びＰＰＰ(ｒｒ)］に基くピーク面積が得られる。このように、ＰＰＰ(ｍｍ)、ＰＰＰ(ｍｒ)及びＰＰＰ(ｒｒ)のピーク面積が評価され得て、頭−尾結合から成るプロピレン単位鎖の三つ組タクティシティーが決定され得る。
【００４４】
プロピレンエラストマーにおけるプロピレン挿入のすべてに対する２,１−挿入の割合は、雑誌、Ｐｏｌｙｍｅｒ、３０巻(１９８９年)、１３５０頁における論文における下記の式、
２,１−挿入に基く逆に挿入された単位の割合(％)＝
【数３】
0005156167.tif 000007
により計算された。
【００４５】
上記式におけるピークの名称付けは、Ｃａｒｍａｎらによる、雑誌、Ｒｕｂｂｅｒ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、４４巻(１９７１年)、７８１頁における方法によりなされ、Ｉαδは、αδ＋第二炭素ピークのピーク面積を示す。ピークがオーバーラップするために、Ｉαδ［構造(ｉｉ)］からＩαδ［構造(ｉ)］のピーク面積を分離することは困難である。その代わりに、相当する面積を有する炭素ピークは、置換され得る。
【００４６】
１，３−挿入の測定には、βγピークの測定が必要である。２つの構造は、βγピークに寄与する：(１)プロピレンモノマーの１，３挿入及び(２)プロピレンモノマーの、続いての２つのエチレンモノマーの２,１−挿入から。このピークは、１,３−挿入ピークとして記載されており、このβγピークを記載する米国特許第５，５０４，１７２号に記載された操作が用られ、それが４つのメチレン単位の配列を表わすと理解される。これらの誤差の量の割合(％)は、βγピーク(２７．４ｐｐｍの付近における共鳴)の面積を、すべてのメチル基ピークと、βγピークの面積の１／２の合計により割り、次に、得た値に１００を掛けることにより決定された。３つ以上の炭素原子のα−オレフィンが、オレフィン重合触媒を用いて重合される場合、いくつかの逆に挿入されたモノマー単位が、得られるオレフィンポリマーの分子中に存在する。キラルメタロセン触媒の存在下で３つ以上の炭素原子のα−オレフィンの重合により製造されるポリオレフィンにおいて、２,１−挿入又は１,３−挿入が、通常の１，２−挿入の他に生じ、オレフィンポリマー分子中に、２,１−挿入又は１,３−挿入のような逆に挿入された単位が生成される[Ｋ．Ｓｏｇａ、Ｔ．Ｓｈｉｏｎｏ、Ｓ．Ｔａｋｅｍｕｒａ及びＷ．ＫａｍｉｎｓｋｉによるＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｒａｐｉｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、８巻、３０５頁(１９８７頁)を参照]。
【００４７】
すべてのプロピレン挿入におけるプロピレンモノマーの２,１−挿入に基く本発明の態様の逆に挿入されたプロピレン単位の割合は、１３Ｃ  ＮＭＲにより測定されたときに、０．５％より多く、又は０．６％より多い。プロピレンモノマーの１，３−挿入に基く、本発明の態様の逆に挿入されたプロピレン単位の割合は、１３Ｃ  ＮＭＲにより測定されたときに、０．０５％より多く、又は０．０６％より多く、又は０．０７％より多く、又は０．０８％より多く、又は０．０８５より大きい。
【００４８】
分子構造
均質分布
均質分布は、コポリマーの組成の分子間の差及び重合されたプロピレンのタクティシティーの分子間の差の両方が統計的にほとんどないことと定義される。コポリマーにとって均質分布を有することは、２つの独立した試験：（ｉ）タクティシティーの分子間分布及び(ｉｉ)組成の分子間分布(それらは後に記載される)、の要件に合致しなくてはならない。それらの試験は、重合されたプロピレンのタクティシティー及びコポリマーの組成の各々の統計的にほとんどない分子間差の尺度である。
【００４９】
タクティシティーの分子間分布
本発明の態様のコポリマーは、異なる鎖間(分子間で)の重合されたプロピレンのタクティシティーの分子間の差が統計的にほとんどない。このことは、一般的には単一の溶媒中での、一連のゆっくりと上昇させる温度における制御された溶解による熱分別により決定される。典型的な溶媒は、ヘキサン又はヘプタンのような飽和された炭化水素である。Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、２６巻、２０６４頁(１９９３年)における論文に示されているように、それらの制御された溶解操作は、アイソタクチックプロピレン配列における差により、異なる結晶化度の、類似のポリマーを分離するために用いられる。プロピレン単位のタクティシティーが結晶化度の程度を決める本発明の態様のコポリマーについて、この分別操作は、組み込まれたプロピレンのタクティシティーにより分子を分離することが予測された。この操作を後に記載する。
【００５０】
本発明の態様において、少なくとも７５重量％、又は少なくとも８０重量％、又は少なくとも８５重量％、又は少なくとも９０重量％、又は少なくとも９５重量％、又は少なくとも９７重量％、又は少なくとも９９重量％のコポリマーが、単一の温度画分において、又は２つの隣接する温度画分において可溶性であり、残りのコポリマーは、すぐ前の又はすぐ後の温度画分において可溶性である。それらのパーセンテージは、例えば、ヘキサン中、２３℃で開始される画分であり、次の画分は、２３℃より約８℃高いインクリメントである。そのような分別要件に合致するとは、ポリマーが、重合されたプロピレンのタクティシティーのわずかな統計的な分子間の差しか有しないことを意味する。
【００５１】
分別のために、沸騰ペンタン、ヘキサン、ヘプタン及びジエチルエーテルさえも用いられる分別が行われた。そのような沸騰溶媒分別において、本発明の態様のポリマーは、各々の溶媒において全体的に可溶性であり、分析用情報を与えない。この理由のために、先に記載したそして本明細書中に詳細に記載される分別を行うことを選び、本発明のポリマーをより完全に記載するためにそれらの伝統的な分別内での点、及び重合されたプロピレンのタクティシティーの予測しない、ほとんどない分子間差を見出した。
【００５２】
組成の分子間分布
本発明の態様のコポリマーは、異なる鎖間(分子間で)のエチレンに対するプロピレンの比である組成の分子間の差が統計的にほとんどない。この組成の分析は、先に記載した制御された熱溶解操作により得られるポリマーの画分の赤外分析法による。
【００５３】
組成の統計的にほとんどない分子間差の尺度とは、それらの画分の各々が、全体のコポリマーの平均重量％エチレン含量の１.５重量％未満(絶対)、又は１．０重量％未満(絶対)、又は０．８重量％未満(絶対)の差しか有しない組成(重量％エチレン含量)を有することである。そのような分別要件に合致するとは、ポリマーが、エチレンに対するプロピレンの比である組成の統計的にわずかな分子間の差しか有しないことを意味する。
【００５４】
均一性
均一性とは、コポリマーの組成及び重合されたプロピレンのタクティシティーの両方の統計的にほとんどない分子内差であると定義される。コポリマーが均一であるためには、２つの独立した試験：（ｉ）タクティシティーの分子内分布及び(ｉｉ)組成の分子内分布(それらは後に記載される)、の要件に合致しなくてはならない。それらの試験は、重合されたプロピレンのタクティシティー及びコポリマーの組成の各々の統計的にほとんどない分子内の差の尺度である。
【００５５】
組成の分子内分布
本発明の態様のコポリマーは、同じ鎖(分子内)のセグメントに沿った、エチレンに対するプロピレンの比である、組成の分子内の差が統計的にほとんどない。この組成の分析は、１５，０００−５，０００，０００又は２０，０００−１，０００，０００の範囲の分子量については、それらのコポリマーの合成のために用いられる方法、及びコポリマーの配列分布分析の結果から推断される。
【００５６】
方法
重合法は、よく混合された連続的供給重合反応器において行われる単一の段階の定常状態の重合である。本重合は、単一段階重合及び連続的供給反応器の要件を満たす、気相重合又はスラリー重合のような他の重合操作も企図されるが、溶液中で行われ得る。
【００５７】
本方法は、その定常状態操作において、単位時間当り反応容器から取り出されるポリマーの量に実質的に等しい単位時間当りに製造されるポリマーの量の除去により例示される、連続式であり、回分式でない方法として記載され得る。「実質的に等しい」ことにより、単位時間当り製造されるポリマーの量及び単位時間当りポリマー取り出されるポリマーの量が、０．９：１、又は０．９５：１、又は０．９７：１、又は１：１の一方対他方の比であることを意図する。そのような反応器において、実質的に均質なモノマー分布が存在する。同時に、複数段階又は複数の反応器(２つ以上)とは異なり、重合は、実質的に単一の工程又は段階において、又は単一の反応器において行われる。それらの条件は、重合が製造される実質的にすべての時間の間、存在する。
【００５８】
モノマー配列分布
エチレン−プロピレンコポリマーの分子特徴を記載するための１つの方法は、モノマー配列分布である。公知の平均組成を有するポリマーから開始して、モノマー配列分布は、分光分析を用いて決定され得る。炭素１３核磁気共鳴分光法(１３Ｃ  ＮＭＲ)が、この目的のために用いられ、スペクトルピークの統合により二つ組及び三つ組分布を確立するために用いられ得る。(１３Ｃ  ＮＭＲが、この分析のために用いられない場合、実質的により低いｒ１ｒ２生成物が通常得られる。)その反応性比の生成物は、Ｆ．Ｗ．Ｂｉｌｌｍｅｙｅｒ，Ｊｒ．によるＴｅｘｔｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、ニューヨーク、２２１頁以降(１９５７年)においてより完全に記載されている。
【００５９】
ｒ１がエチレンの反応性であり、ｒ２がプロピレンの反応性である反応性比生成物ｒ１ｒ２は、下記の式：
ｒ１ｒ２＝４(ＥＥ)(ＰＰ)／(ＥＰ)２
ｒ１＝Ｋ１１／Ｋ１２＝［２(ＥＥ)(ＥＰ)］Ｘ
ｒ２＝Ｋ２２／Ｋ２１＝［２(ＰＰ)(ＥＰ)］Ｘ
Ｐ＝(ＰＰ)＋(ＥＰ／２)
Ｅ＝(ＥＥ)＋(ＥＰ／２)
(式中、モル％Ｅ＝［(Ｅ)／(Ｅ＋Ｐ)］＊１００、Ｘ＝反応器におけるＥ／Ｐ、Ｋ１１及びＫ１２は、エチレンについての動挿入定数であり、Ｋ２１及びＫ２２は、プロピレンについての動挿入定数である。)
の適用により測定された二つ組分布(この命名法にいて、ＰＰ、ＥＥ、ＥＰ及びＰＥ)から計算され得る。
【００６０】
当業者に公知であるように、０の反応性比生成物ｒ１ｒ２は、「交互」共重合体を定義し得て、１の反応性比生成物は、「統計的なランダムな」共重合体を定義するといわれている。換言すると、０．６乃至１．５の反応性比生成物ｒ１ｒ２を有するコポリマーは、一般的に、ランダムであるといわれる(厳格な理論的用語において、一般的に、１．５より大きい反応性比生成物ｒ１ｒ２を有するコポリマーのみが、比較的長いホモポリマー配列を有し、「ブロック状」であるといわれる)。本発明のコポリマーは、１．５未満の、又は１．３未満の、又は１．０未満の、又は０．８未満の反応性比生成物ｒ１ｒ２を有する。本発明の態様のポリマー鎖内のコモノマーの実質的に均一な分布は、一般的に、本明細書に開示された分子量(重量平均)のためのポリマー鎖内のかなりの量のプロピレン単位又は配列の可能性を排除する。
【００６１】
タクティシティーの分子内分布
本発明の態様のコポリマーは、同じ鎖(分子内で)のセグメントに沿ったプロピレン単位のアイソタクチック配向により、タクティシティーの分子内差が統計的にほとんどない。この組成分析は、示差走査熱量法、電子鏡検法及び緩和測定(Ｔ１ρ)の詳細な分析から推論される。タクティシティーにおけるかなりの分子内差の存在において、「互いに」隣接しているアイソタクチックプロピレン残基の数が、統計的値より、ずっと大きい「立体的ブロック」構造が形成される。さらに、よりブロック性のポリマーは、より高い融点及び室温溶媒中での低下した溶解性を有するはずなので、それらのポリマーの融点は、結晶化度に依存する。
【００６２】
Ｔ１ρ：固体状態１Ｈ  ＮＭＲ  Ｔ１ρ緩和時間
固体状態プロトンＮＭＲ緩和時間(１Ｈ  ＮＭＲ  Ｔ１ρ)の原理及びそのポリマー形態学との関係は、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  ３２(１９９９年)、１６１１頁に記載されている。本発明の態様及びポリプロピレン(ＰＰ)ホモポリマー(対照試料)の実験のＴ１ρ緩和データーが図１に示されており、図１では、時間に対する結晶質強さの自然ｌｏｇをプロットしており、それらのデーターを集めるための実験的操作を後に示す。そのデーターを単一の指数関数に適合させるために、線形回帰を、ｔデーターに対するＩｎ（Ｉ）(Ｉは結晶質シグナルの強さである)において行った。適合の質、Ｒ２、を計算する。完全な線状相互関係についてのＲ２は１．０である。ポリプロピレン(対照)及び本発明のコポリマー(図１に示された)についてのＲ２は、それぞれ０．９９４５及び０．９９６７である。従って、ポリプロピレンホモポリマー及び本発明のコポリマーの両方についてのＴ１ρ緩和は単一指数関数により良好に適合され得る。その適合から、ポリプロピレンホモポリマー試料及び本発明のコポリマーについてのＴ１ρは、それぞれ２５ミリ秒(ｍｓ)及び８．７ｍｓと計算される。Ｔ１ρにおける大きな差は、形態学におけるそれらの差を反映する。
【００６３】
仮定的ポリプロピレン様領域は、ポリプロピレンホモポリマーにおけるＴ１ρ緩和と同様のＴ１ρ緩和を有する。結果として、本発明の態様において、そのような領域が存在する場合、Ｔ１ρ緩和は、ポリプロピレンホモポリマーのＴ１ρ緩和時間特徴を有する成分を含有する(すなわち、Ｔ１ρ＝２５ｍｓ)。図１においてわかるように、本発明のＴ１ρ緩和のみが、単一指数関数により、よく適合され得る。Ｔ１ρが２５ｍｓである成分の組み込みは、その適合を低下させる。このことは、本発明のポリマーが、長い連続的なアイソタクチックプロピレン単位を含有しないことを示している。本発明の態様において、Ｔ１ρ、緩和時間は、１８ｍｓ未満、又は１６ｍｓ未満、又は１４ｍｓ未満、又は１２ｍｓ未満、又は１０ｍｓ未満であることができる。
【００６４】
Ｔ１ρ測定
本実験は、５００．１３ＭＨｚの１Ｈ周波数及び１２５．７５ＭＨｚの１３Ｃ周波数でのＢｒｕｋｅｒ  ＤＳＸ−５００核磁気共鳴(ＮＭＲ)分光計で行う。パルス序列は、９０°(１Ｈ)パルス、続いてスピンロック及び交差分極(“ＣＰ”、時間＝０．１ｍｓ)であった。γＢ１＝２π＊６０ｋＨｚのスピンロック場の強さを用いる。スピンロックの後に、磁化が、ＣＰにより１３Ｃに移され、次にシグナルが検知される。２６．７ｐｐｍにおける結晶質メチンシグナルを記録し、正規化し、図１において、その自然対数(Ｌｎ)をスピンロック時間に対してプロットする。ポリプロピレンホモポリマー試料において、及び「試料４」と標識を付けた、後の実施例において記載されている本発明のポリマーにおいて測定を行った。表１はそのデーターを表わす。
【００６５】
【表１】
0005156167.tif 000008
【００６６】
コポリマー製造のための触媒及び活性剤
触媒
典型的なアイソタクチック重合法は、ビス(シクロペンタジエニル)金属化合物及び(１)非配位適合性アニオン活性剤又は(２)アルモキサン活性剤を含有する触媒の存在下での重合から成る。本発明の１つの態様によると、本方法は、エチレンとプロピレンを、適する重合稀釈剤中で触媒と接触させる工程を含み、その触媒は、１つの態様では、キラルメタロセン化合物、例えば、米国特許第５，１９８，４０１号に記載されたようなビス(シクロペンタジエニル)金属化合物、及び活性剤を含有する。米国特許第５，３９１，６２９号にも、本発明のコポリマーを製造するのに有用な触媒が記載されている。
【００６７】
本発明の態様のコポリマーを製造するのに有用な以下に説明する触媒系は、非配位アニオン（ＮＣＡ）活性剤と、任意に掃去化合物とともに、メタロセンである。重合は溶液、スラリー又は気相において行われる。重合は単一反応器法で行われ得る。スラリー又は溶液重合法は、減圧または過圧と、−２５℃〜１１０℃の範囲における温度を用いることができる。スラリー重合では、固体の粒状ポリマーの懸濁液が液体重合媒体中に形成され、そこへエチレン、プロピレン、水素及び触媒が添加される。溶液重合では、液体媒体がポリマーのための溶媒の役割を果たす。重合媒体として用いられる液体は、ブタン、ペンタン、ヘキサンもしくはシクロヘキサンのようなアルカンもしくはシクロアルカン、又はトルエン、エチルベンゼンもしくはキシレンのような芳香族炭化水素であることができる。スラリー重合でも液体モノマーを使用することができる。使用する媒体は重合条件下では液体であり、比較的不活性でなければならない。溶液重合ではヘキサン又はトルエンが用いられ得る。気相重合法は、例えば、米国特許第４,５４３,３９９号、第４,５８８,７９０号及び第５,０２８,６７０号に記載されている。ポリマー支持体又は無機酸化物、例えばシリカ、アルミナ又はその両方のような適する粒状物質又は多孔質担体上に触媒を担持することができる。メタロセン触媒を担持する方法は米国特許第４,８０８,５６１号、第４,８９７,４５５号、第４,９３７,３０１号、第４,９３７,２１７号、第４,９１２,０７５号、第５,００８,２２８号、第５,０８６,０２５号、第５,１４７,９４９号および第５,２３８,８９２号に記載されている。
【００６８】
プロピレンとエチレンは、本発明の態様のコポリマーを製造するのに用いられ得るモノマーであるが、任意に、そのようなポリマーにおいて、エチレンを、例えば、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン又は１−オクテンのようなC4乃至C20のα−オレフィンと入れ替えたり、それらのα−オレフィンに添加することができる。
【００６９】
メタロセン
「メタロセン」及び「メタロセン触媒前駆体」という用語は、本技術分野において、置換され得る1つ又は複数のシクロペンタジエニル(Ｃｐ)配位子、少なくとも1つの非シクロペンタジエニル由来の配位子Ｘ、及び０又は1つのヘテロ原子含有配位子Ｙとともに４、５、又は６族遷移金属Ｍを有する化合物を意味することが知られている用語であって、配位子はＭに配位し、数においてＭの原子価数に相当する。メタロセン触媒前駆体は、活性メタロセン触媒、すなわち、オレフィンを配位し、挿入し、重合することができる、空の配位部位を有する有機金属錯体を生成するために、一般的には、適する助触媒（ときには活性剤とも呼ばれる）による活性化を必要とする。
【００７０】
好ましいメタロセンは、配位子として２個のＣｐ環系を有するシクロペンタジエニル(Ｃｐ)錯体である。Ｃｐ配位子が金属とともに曲がったサンドイッチ錯体を形成し、架橋基で硬い形状に固定されていることが好ましい。これらのシクロペンタジエニル錯体は以下の一般式：
(Ｃｐ１Ｒ１ｍ)Ｒ３ｎ(Ｃｐ２Ｒ２ｎ)ＭＸｑ
(式中、Ｃｐ１及びＣｐ２は同じであることが好ましく、Ｒ１及びＲ２のそれぞれは独立してハロゲン又は２０までの炭素原子を含むヒドロカルビル、ハロカルビル、ヒドロカルビル置換有機メタロイド又はハロカルビル置換有機メタロイド基であり、ｍは好ましくは１乃至５であり、ｐは好ましくは１乃至５であり、それらと会合したシクロペンタジエニル環の隣り合った炭素原子上の２つのＲ１及び／又はＲ２置換基は結合して４乃至２０の炭素原子を含む環を形成することが好ましく、Ｒ３は架橋基であり、ｎは２個の配位子間の直接の鎖における原子の数であって、好ましくは１乃至８、最も好ましくは１乃至３であり、Ｍは、３乃至６の原子価を有する、好ましくは元素周期表で４、５又は６族からの遷移金属であり、好ましくは最高の酸化状態にあり、各Ｘは非シクロペンタジエニル配位子であり、独立して、２０炭素原子までを含むヒドロカルビル、オキシヒドロカルビル、ハロカルビル、ヒドロカルビル置換有機メタロイド、オキシヒドロカルビル置換有機メタロイド、又はハロカルビル置換有機メタロイド基であり、ｑはＭの原子価マイナス２に等しい)を有する。
【００７１】
本発明の上記ビスシクロペンタジエニルメタロセンの様々な例は、米国特許第 ５,３２４,８００号、第５,１９８,４０１号、第５,２７８,１１９号、第５,３８７,５６８号、第５,１２０,８６７号、第５,０１７,７１４号、第４,８７１,７０５号、第４,５４２,１９９号、第４,７５２,５９７号、第５,１３２,２６２号、第５，３９１，６２９号、第５,２４３,００１号、第５,２７８,２６４号、第５,２９６,４３４号及び第５,３０４,６１４号に開示されている。
【００７２】
上記のタイプの好ましいビスシクロペンタジエニルメタロセンの例示のしかし非限定的な例は、：
μ-(ＣＨ３)２Ｓｉ(インデニル)２Ｍ(Ｃｌ)２、
μ-(ＣＨ３)２Ｓｉ(インデニル)２Ｍ(ＣＨ３)２、
μ-(ＣＨ３)２Ｓｉ(テトラヒドロインデニル)２ＭＣｌ２、
μ-(ＣＨ３)２Ｓｉ(テトラヒドロインデニル)２Ｍ(ＣＨ３)２、
μ-(ＣＨ３)２Ｓｉ(インデニル)２Ｍ(ＣＨ２ＣＨ３)2及び
μ-(Ｃ６Ｈ５)２Ｃ(インデニル)２Ｍ(ＣＨ３)２
(式中、ＭはＺｒ、Ｈｆ又はＴｉである)。
【００７３】
のラセミ異性体である。
【００７４】
非配位アニオン
先に記載したように、メタロセン又は前駆体は非配位アニオンで活性化される。「非配位アニオン」という用語は、前記遷移金属カチオンに配位しないか、又は前記遷移金属カチオンに弱くしか配位せず、そのために中性ルイス塩基で置換され得るのに十分に不安定なままであるアニオンを意味する。「適合性」非配位アニオンとは、最初に生成した錯体が分解した場合、中性まで分解されないものをいう。さらに、そのアニオンは、中性の４配位メタロセン化合物、及びアニオンからの中性副生成物を形成するように、アニオン性置換基又は断片をカチオンに移動しない。本発明により有用な非配位アニオンは適合性であり、メタロセンカチオンのイオン電荷を釣り合わせるという意味でメタロセンカチオンを安定化するが、十分な不安定さを維持し、重合中にエチレン性又はアセチレン性不飽和モノマーによって置換され得る。さらに、本発明において有用なアニオンは十分な分子サイズという意味で大きく又は嵩高であり得て、重合プロセスにおいて存在し得る重合性モノマー以外のルイス塩基によってメタロセンカチオンが中和されることを大きく阻害するか阻止する。典型的にはアニオンは４オングストローム以上の分子サイズを有する。
【００７５】
非配位アニオンで活性化されるメタロセンカチオンを含む配位重合用イオン性触媒の記載は欧州特許出願公開第０ ２７７ ００３号、欧州特許出願公開第０ ２７７ ００４号、米国特許第５,１９８,４０１号及び第５,２７８,１１９号、並びにＰＣＴ出願公開ＷＯ９２／００３３３における初期の文献に見られる。これらの文献には、メタロセン（ビスＣｐ及びモノＣｐ）がアニオン性前駆体でプロトン化され、アルキル／ヒドリド基が遷移金属から引き抜かれ、非配位アニオンによってカチオン性で電荷が釣り合う様になる、製造方法が提示されている。活性プロトンを含まないが、活性メタロセンカチオンと非配位アニオンの両方を生成し得るイオン化イオン性化合物の使用も知られている。欧州特許出願公開第０ ４２６ ６３７号、欧州特許出願公開第０ ５７３ ４０３号及び米国特許第５,３８７,５６８号を参照。メタロセン化合物をイオン化し得る、ブレンステッド酸以外の反応性カチオンには、フェロセニウム、トリフェニルカルボニウム及びトリエチルシリリウムカチオンが含まれる。水（又は他のブレンステッド酸又はルイス酸）による分解に耐性のある配位錯体を形成し得るいずれかの金属又はメタロイドも用いられ得るか、又は第２の活性剤化合物のアニオン中に含有させることができる。適する金属には、アルミニウム、金、プラチナ等が含まれるが、それらに限定されない。適するメタロイドには、硼素、燐、珪素等が含まれるが、それらに限定されない。
【００７６】
イオン性触媒を製造する別の方法では、最初は中性ルイス酸であるが、メタロセン化合物とのイオン化反応時にカチオン及びアニオンを生成するイオン化アニオン性前駆体が用いられる。例えばトリス（ペンタフルオロフェニル）硼素は、アルキル、ヒドリド又はシリル配位子を引き抜き、メタロセンカチオン及び安定化非配位アニオンを生成する。欧州特許出願公開第０ ４２７ ６９７号及び欧州特許出願公開第０ ５２０ ７３２号を参照。付加重合用イオン性触媒は又、アニオン基とともに金属酸化基を含有するアニオン性前駆体による遷移金属化合物の金属中心の酸化によっても製造され得る。欧州特許出願公開第０ ４９５ ３７５を参照。
【００７７】
例示のためであり、それらに限定されない、本発明のメタロセン化合物をイオン性カチオン化し、続いて、得られた非配位アニオンにより安定化し得る適する活性化剤の例には、
トリエチルアンモニウムテトラフェニルボーレート、
トリプロピルアンモニウムテトラフェニルボーレート、
トリ（ｎ−ブチル）アンモニウムテトラフェニルボーレート、
トリメチルアンモニウムテトラキス（ｐ−トリル）ボーレート、
トリメチルアンモニウムテトラキス（ｏ−トリル）ボーレート、
トリブチルアンモニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボーレート、
トリプロピルアンモニウムテトラキス（ｏ,ｐ-ジメチルフェニル）ボーレート、
トリブチルアンモニウムテトラキス（ｍ,ｍ-ジメチルフェニル）ボーレート、
トリブチルアンモニウムテトラキス（ｐ−トリフルオロメチルフェニル）ボーレート、
トリブチルアンモニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボーレート、
トリ（n-ブチル）アンモニウムテトラキス（ｏ−トリル）ボーレート
等のようなトリアルキル置換アンモニウム塩；
Ｎ,Ｎ−ジメチルアニリニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボーレート、
Ｎ,Ｎ−ジメチルアニリニウムテトラキス（ヘプタフルオロナフチル）ボーレート、
Ｎ,Ｎ−ジメチルアニリニウムテトラキス（パーフルオロ-4-ビフェニル）ボーレート、
Ｎ,Ｎ−ジメチルアニリニウムテトラフェニルボーレート、
Ｎ,Ｎ−ジエチルアニリニウムテトラフェニルボーレート、
Ｎ,Ｎ−２,４,６−ペンタメチルアニリニウムテトラフェニルボーレート
等のようなＮ,Ｎ−ジアルキルアニリニウム塩；
ジ-（イソプロピル）アンモニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボーレート、
ジシクロヘキシルアンモニウムテトラフェニルボーレート
等のようなジアルキルアンモニウム塩；及び
トリフェニルホスホニウムテトラフェニルボーレート、
トリ（メチルフェニル）ホスホニウムテトラフェニルボーレート、
トリ（ジメチルフェニル）ホスホニウムテトラフェニルボーレート
等のようなトリアリールホスホニウム塩。
【００７８】
適するアニオン性前駆体の別な例には、安定なカルボニウムイオン、及び適合性非配位アニオンを含む化合物が含まれる。それらには
トロピリリウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボーレート、
トリフェニルメチリウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボーレート、
ベンゼン（ジアゾニウム）テトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボーレート、
トロピリウムフェニルトリス（ペンタフルオロフェニル）ボーレート、
トリフェニルメチリウムフェニル（トリスペンタフルオロフェニル）ボーレート、
ベンゼン（ジアゾニウム）フェニルトリス（ペンタフルオロフェニル）ボーレート、
トロピリリウムテトラキス（２,３,５,６−テトラフルオロフェニル）ボーレート、
トリフェニルメチリウムテトラキス（２,３,５,６−テトラフルオロフェニル）ボーレート、
ベンゼン（ジアゾニウム）テトラキス（３,４,５−トリフルオロフェニル）ボーレート、
トロピリウムテトラキス（３,４,５−トリフルオロフェニル）ボーレート、
ベンゼン（ジアゾニウム）テトラキス（３,４,５−トリフルオロフェニル）ボーレート、
トロピリウムテトラキス（３,４,５−トリフルオロフェニル）アルミネート、
トリフェニルメチリウムテトラキス（３,４,５−トリフルオロフェニル）アルミネート、
ベンゼン（ジアゾニウム）テトラキス（３,４,５−トリフルオロフェニル）アルミネート、
トロピリウムテトラキス（１,２,２−トリフルオロエテニル）ボーレート、
トリフェニルメチリウムテトラキス（１,２,２−トリフルオロエテニル）ボーレート、
ベンゼン（ジアゾニウム）テトラキス（１,２,２−トリフルオロエテニル）ボーレート、
トロピリウムテトラキス（２,３,４,５−テトラフルオロフェニル）ボーレート、
トリフェニルメチリウムテトラキス（２,３,４,５−テトラフルオロフェニル）ボーレート、
ベンゼン（ジアゾニウム）テトラキス（２,３,４,５−テトラフルオロフェニル）ボーレート
等が含まれる。
【００７９】
Ｎ,Ｎ−ジメチルアニリニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボーレートの助触媒とともにμ−(ＣＨ３)２Ｓｉ(インデニル)２Ｈｆ(ＣＨ３)２の触媒系が用いられ得る。
【００８０】
好ましい態様において、活性化助触媒である前駆体イオン性化合物は、特定された先行技術に例示された置換されたテトラフェニル硼素化合物よりも典型的に、より嵩高の４つのハロゲン化芳香族配位子を有するアニオン性１３族元素錯体を含有する。それらの本発明の芳香族配位子は、２つ以上の環(又は縮合環系)が直接、互いに又は一緒に結合している、多環式芳香族炭化水素及び芳香族環集合体から成る。それらの配位子は、同じか又は異なり、直接、金属／メタロイド中央に共有結合されている。好ましい態様において、前記のハロゲン化テトラアリール１３族元素アニオン性錯体のアリール基は、少なくとも１つの縮合された多環式芳香族炭化水素又はぶら下がった芳香族環を有する。インデニル、ナフチル、アントラシル、ヘプタレニル及びビフェニル配位子が例である。縮合された芳香族環の数は、環の接続点そして特に、１３族元素中央への接続点として選ばれる原子が本質的に四面体構造を可能にする限り、重要でない。従って、例えば、適する配位子には、後に例示された配位子が含まれ、開放された結合は、１３属原子になされる。又、追加の配位子の選択には文献、例えば、Ｎｏｍｅｎｃｌａｔｕｒｅ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ、４−５章(ＡＣＳ、１９７４)における多環式化合物の例を参照。
【００８１】
【化４】
0005156167.tif 000009
0005156167.tif 000010
【００８２】
配位子の接続点の選択は、特に重要である。配位子接続点に対してオルトの置換基又は環結合は、本質的に四面体幾何の採用が大きく排除されるように立体的嵩高さを与える。望ましくない接合点の例を下記に示す。
【化５】
0005156167.tif 000011
0005156167.tif 000012
【００８３】
適する混合された配位子１３族錯体は、それらの配位子の数が２つ以下である限り、オルト置換基又は環接続点を有する縮合環もしくは環集合体を含み得る。従って、３つ又は２つの非ヒンダード配位子を有する１つ又は２つのヒンダード縮合環芳香族化合物を有する１３族アニオンであり、ヒンダード芳香族化合物が、オルト置換基又はオルト環接合点(実例II)を有する化合物であり、非ヒンダード芳香族化合物は、それらがない(実例I)化合物である１３族アニオンが典型的に適している。トリス(ペルフルオロフェニル)(ペルフルオロアントラシル)ボーレートは例示的な錯体である。この錯体において、アントラシル配位子は、オルト置換基を有するヒンダード縮合環であるが、３つの非ヒンダードフェニル配位子を有するその使用は、その錯体に四面体構造を採用させる。従って、一般的にいえば、本発明により有用な１３族錯体は典型的には、下記の式、
[Ｍ(Ａ)４−ｎ(Ｂ)ｎ]＋
(式中、Ｍは１３族元素であり、Ａは、先に記載したような非ヒンダード配位子であり、Ｂは、先に記載したようなヒンダード配位子であり、ｎは１又は２である)
に従う。
【００８４】
縮合された芳香族環及び芳香族環集合体の両方では、ハロゲン化は、触媒活性化において形成される強度にルイス酸性のメタロセンカチオンによる配位子引き抜きの可能性を低減させる独立した特徴として立体的嵩高さとともに寄与する増大する電荷分散をさせるために非常に好ましい。又、ハロゲン化は、ハフニウムカチオンの、芳香族環の残存する炭素−水素結合との反応を阻止し、過ハロゲン化は、そのような潜在的な望ましくない反応を排除する。従って、アリール配位子の炭素原子における水素原子の少なくとも３分の１がハロゲン原子により置換されることが好ましく、アリール配位子は、過ハロゲン化されることがより好ましい。弗素は、最も好ましいハロゲンである。
【００８５】
ハフニウム化合物の触媒的に活性なカチオン及び適する非配位アニオンを含有するイオン性触媒系を製造する手段は、従来から知られており、例えば、米国特許第５，１９８，４０１号、ＰＣＴ出願公開ＷＯ９２／００３３３及びＷＯ９７／２２６３９を参照。典型的には、その方法は、市販の供給先から得るか、又は引き抜き可能な配位子、例えばヒドリド、アルキル又はシリル基を有する選択された遷移金属化合物を合成し、それらと非配位アニオン源又は前駆体化合物を適する溶媒中で接触させることを含む。そのアニオン前駆体化合物は、好ましいハフニウムメタロセン化合物の原子価要件を完成させる一価のヒドリド、アルキル又はシリル配位子を引き抜く。その引き抜きは、ハフノセンを、本発明による安定な、適合性の嵩高の非配位アニオンにより平衡するカチオン状態にしておく。
【００８６】
非配位アニオンは、好ましくは、非シクロペンタジエニル配位子の引き抜き時に副生物として非配位アニオン部分を残す遷移金属化合物の非シクロペンタジエニル不安定配位子を引き抜く本質的にカチオン性の錯体を有するイオン性化合物として触媒製造工程に導入される。公知の現場でのアルキル化法は、本発明の好ましい方法態様により、高温条件下で全体の重合効率を干渉する傾向を有する競合反応及び相互作用をもたらし得るので、金属中央における不安定なヒドリド、アルキル又はシリル配位子を有するハフニウム化合物は、本発明のイオン性触媒系には、非常に好ましい。
【００８７】
本発明の助触媒の非配位アニオンを与えることができる前駆体化合物に適するカチオンは、本技術分野で公知のものを含む。そのようなカチオンには、米国特許第５，１９８，４０１号に記載のカチオンのような窒素含有カチオン類、米国特許第５，３８７，５６８号のカルベニウム、オキソニウム、又はスルホニウムカチオン、ＰＣＴ出願公開ＷＯ９６／０８５１９の金属カチオン類、例えば、Ａｇ＋、シリリウムカチオン類及びＷＯ９７／２２６３５の１族又は２族金属カチオン類の水和塩類が含まれる。この段落中に記載の文献は、引用により本明細書に組み入れられる。
【００８８】
本発明のメタロセン化合物のイオン性カチオン化、結果として、得られる非配位アニオンでの安定化ができる非配位アニオンの好ましい前駆体の例には、トリエチルアンモニウムテトラキス(ペルフルオロナフチル)又はテトラキス(ペルフルオロ−４−ビフェニル)硼素、トリプロピルアンモニウムテトラキス(ペルフルオロナフチル)又はテトラキス(ペルフルオロ−４−ビフェニル)硼素、トリ(ｎ−ブチルアンモニウムテトラキス(ペルフルオロナフチル)又はテトラキス(ペルフルオロ−４−ビフェニル)硼素、トリメチルアンモニウムテトラキス(ペルフルオロナフチル)又はテトラキス(ペルフルオロ−４−ビフェニル)硼素、トリブチルアンモニウムテトラキス(ペルフルオロナフチル)又はテトラキス(ペルフルオロ−４−ビフェニル)硼素等のようなトリアルキル置換アンモニウム塩；Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペルフルオロナフチル)又はテトラキス(ペルフルオロ−４−ビフェニル)硼素、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリニウムテトラキス(ペルフルオロナフチル)又はテトラキス(ペルフルオロ−４−ビフェニル)硼素、Ｎ，Ｎ−２，４，６−ペンタメチルアニリニウムテトラキス(ペルフルオロナフチル)又はテトラキス(ペルフルオロ−４−ビフェニル)硼素等のようなＮ，Ｎ−ジアルキルアニリニウム塩；ジ(イソプロピル)アンモニウムテトラキス(ペルフルオロナフチル)又はテトラキス(ペルフルオロ−４−ビフェニル)硼素、ジシクロヘキシルアンモニウムテトラキス(ペルフルオロナフチル)又はテトラキス(ペルフルオロ−４−ビフェニル)硼素等のようなジアルキルアンモニウム塩；トリフェニルホスホニウムテトラキス(ペルフルオロナフチル)又はテトラキス(ペルフルオロ−４−ビフェニル)硼素、トリ(メチルフェニル)ホスホニウムテトラキス(ペルフルオロナフチル)又はテトラキス(ペルフルオロ−４−ビフェニル)硼素、トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウムテトラキス(ペルフルオロナフチル)又はテトラキス(ペルフルオロ−４−ビフェニル)硼素等のようなトリアリールホスホニウム塩が含まれる。
【００８９】
適するアニオン性の前駆体のさらなる例には、安定なカルベニウムイオン及び適合性の非配位アニオンを含有する化合物である。それらには、テトラキス(ペルフルオロナフチル)又はテトラキス(ペルフルオロ−４−ビフェニル)硼酸トロピリウム、テトラキス(ペルフルオロナフチル)又はテトラキス(ペルフルオロ−４−ビフェニル)硼酸トリフェニルメチリウム、テトラキス(ペルフルオロナフチル)又はテトラキス(ペルフルオロ−４−ビフェニル)硼酸ベンゼン(ジアゾニウム)が含まれる。構造的に本質的に同等な硼酸シリリウム又はアルミン酸シリリウムは同様に適している。
【００９０】
さらに他の態様において、ＮＣＡ(非配位アニオン)部分は、アセチレン基を含み、ときには、「アセチルアリール」部分と称される。本発明のＮＣＡ類の区別される特徴は、１３族原子に結合されたアセチレン性官能基の存在である。１３族原子は又、少なくとも１つの弗素化(一弗素化から過弗素化まで)された環部分に結合している。第一の環部分の他に、１３族原子は、第一の環部分と同様の又は異なる環部分でもあり得て、一弗素化から過弗素化までされ得る２つの他の配位子を有する。弗素化の目的は、引き抜くことができる水素の数を低減させることである。残存する引き抜き可能な水素の量が商業的な重合に干渉しないほど十分に少ないように、十分な水素が弗素置換されている場合、配位子は実質的に弗素化されているという。
【００９１】
本発明の例示的なＮＣＡは、
【化６】
0005156167.tif 000013
と示される。
【００９２】
この開示では、Ｔｒは、トリエルを表わし、Ｂ及びＡｌを包含する。Ｔｒ＝Ｂの場合、このＮＣＡは、トリ(２’，３，３’，４，４’，５，５’，６，６’−ノナフルオロビフェン−２−イル)(２−ペルフルオロフェニルエチン−２−イル)硼酸塩と称される。
【００９３】
本態様による活性剤のカチオン性部分は、好ましくはＲ３ＰｎＨ(式中、Ｒは、アルキル又はアリール部分を表わし、Ｐｎはピニクチド、Ｎ、Ｐ又はＡｓを表わし、Ｈは水素である)の形態を有する。適するＲは後に示す。このリストは、本発明の範囲を限定するものではなく、カチオン性部分に記載された機能をさせるいずれのＲも、本発明の範囲内である。Ｒには、メチル、フェニル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、オクチル、ノニル、３−エチルノニル、イソプロピル、ｎ−ブチル、シクロヘキシル、ベンジル、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリ−ｎ−プロピルシリル、トリイソプロピルシリル、メチルエチルヘキシルシリル、ジエチルノニルシリル、トリエチルシリルプロピル、２，２−ジメチルオクチル、トリエチルシリルエチル、トリ−ｎ−プロピルシリルヘキシル、トリイソプロピルシリルオクチル及びメチルジエチルシリルオクチルが含まれるが、それらに限定されない。
【００９４】
コポリマーの特性及び分析
伸び及び引張強さ
伸び及び引張強さを以下のように測定した。本発明のコポリマーは、１，０００％より大きい、又は１，２００％より大きい、又は１，５００％より大きい伸びを有する。
【００９５】
本発明のコポリマーは、３００ｐｓｉ（２．１ＭＰａ）より大きい、又は５００ｐｓｉ（３．５ＭＰａ）より大きい、又は１，０００ｐｓｉ（６．９ＭＰａ）より大きい、引張強さを有する。
【００９６】
引張及び伸び特性は、ＡＳＴＭ  Ｄ７９０に記載された操作に従って２０インチ／分(５１ｃｍ／分)において測定される。そのデーターを、引張伸びによる試験片における横収縮のための応力に対して補正をせずに、工学単位で報告する。本発明の態様の引張及び伸び特性は、ダンベル形試料を用いて評価する。試料を１８０℃乃至２００℃において１５ｔ(１３３ｋＮ)の力で１５分間圧縮成形し、６インチ×６インチ(１５ｃｍ×１５ｃｍ)の寸法のプラックにする。冷却したプラックを取り出し、試験片をダイとともに取り出す。試料の伸び評価を、マサチュセッツ州、カントン、１００  Ｒｏｙａｌ  ＳｔｒｅｅｔのＩｎｓｔｒｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより製造されたＩｎｓｔｒｏｎ  ４４６５で行う。ディジタルデーターを、Ｉｎｓｔｒｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＳｅｒｉｅｓ  ＩＸ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍにより回収されたファイルにおいて回収し、ワシントン州のレドモンドのＭｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なスプレッドシートプログラムであるＥｘｃｅｌ  ５を用いて分析する。
【００９７】
弾性度
本発明の態様は、引張変形の後に弾性である。試料の長さにおけるわずかな増加により表わされ、試料の長さの％として表わされる弾性度は、一般的操作ＡＳＴＭ  Ｄ７９０により測定される。引張伸び中に、コポリマー試料が延伸され、ポリマーは、その延伸力が取り去られたときに元の寸法を回復しようとする。この回復は、完全でなく、緩和された試料の最終的な長さは、もとの試料の長さよりもわずかに長い。弾性度は、試料の長さにおけるわずかな増加により表わされ、延伸されていないもとの試料の長さのパーセントとして表わされる。
【００９８】
試料の弾性度を測定するためのプロトコールは、伸び及び引張強さの測定について先に記載した操作により行われる、試験片の狭い部分である、ダンベルの変形できる区域をそのもとの長さの２００％まで予備延伸し、その試料を予備延伸することから成る。これは、分当り１０インチ(２５ｃｍ)の変形速度において行われる。その試料を、同じ速度で緩和させ、もとの試料の予備延伸された試験片である分析用の試験片を形成する。それは、わずかに延伸された又は予備延伸された試料を４８時間室温で緩和させ、その後に弾性度の測定をする。試料における変形区域の長さを測定し、ｄ１とする。４８時間後、試料の変形区域の２００％の伸びのために分当り１０インチにおいて再び変形させ、同じ速度で緩和させる。その試料を取り出し、１０分間の緩和の後に、試料を測定し、ｄ２の新しい長さの変形区域を有するとする。％として試料の弾性度を１００×(ｄ２−ｄ１)／ｄ１として決定する。
【００９９】
本発明の態様は、先に記載した操作により測定されたときに３０％未満、又は２０％未満、又は１０％未満、又は８％未満、又は５％未満の弾性度を有する。
【０１００】
コポリマーの組成の範囲に亘る弾性度のそれらの値は、５００％引張弾性率により測定されたときに試料の引張強さとともに変化する。コポリマーのこの種類の弾性度は、このように、２つの基準：(ａ)測定可能な弾性率とともに５００％伸びまでの伸長性(５００％引張弾性率)及び(ｂ)先に記載したように、わずかに延伸された試料におけるある伸びから２００％伸びまでの弾性度、により表わされる。第一に、本発明の態様のコポリマーは、５００％伸び(５００％引張弾性率としても知られる)における０．５ＭＰａより大きい、又は０．７５ＭＰａより大きい、又は１．０ＭＰａより大きい、又は２．０ＭＰａより大きい測定可能な引張強さを有しなくてはならなく、第二に、本コポリマーは、先に記載した弾性度を有しなくてはならない。
【０１０１】
代替として、５００％引張弾性率に対する弾性度の関係が記載され得る。図３に言及すると、本発明のコポリマーについての弾性度がＭＰａにおける５００％引張弾性率に対してプロットされる。そのプロットされたデーターは、本明細書の実施例の表６における試料５乃至１４に相当する。そのデーターの線形回帰適合は、
弾性度(％)＝０．９３４８Ｍ−１．０６２５
(式中、Ｍは、ＭＰａにおける５００％引張弾性率である)
の関係を与える。本発明の態様において、ＭＰａにおける５００％引張弾性率の関数として弾性度は、
弾性度(％)≦０．９３５Ｍ＋１２又は
弾性度(％)≦０．９３５Ｍ＋６又は
弾性度(％)≦０．９３５Ｍ
により定義される。
【０１０２】
曲げ弾性率
本発明のコポリマーの軟度は、曲げ弾性率によって測定され得る。曲げ弾性率は、Ｔｙｐｅ  ＩＶのドッグボーン(ｄｏｇｂｏｎｅ)を用いて０．０５インチ／分(１．３ｍｍ／分)のクロスヘッド速度においてＡＳＴＭ  Ｄ７９０により測定される。コポリマーの組成の範囲に亘る曲げ弾性率の値は、５００％引張弾性率により測定される試料の引張強さとともに変る。この族のコポリマーの曲げ弾性率は、このように２つの基準：(ａ)測定可能な弾性率を有する５００％伸びまでの伸び率(５００％引張弾性率)及び(ｂ)曲げ弾性率、によって表わされる。
【０１０３】
図２に言及すると、本発明のコポリマーについてのＭＰａにおける曲げ弾性率がＭＰａにおける５００％引張弾性率に対してプロットされる。そのプロットされたデーターは、本明細書における実施例の表７における試料１５乃至１９に相当する。そのデーターの単一の指数関数的適合は、
曲げ弾性率(ＭＰａ)＝４．１８６４ｅ０．２６９Ｍ
(式中、Ｍは、ＭＰａにおける５００％引張弾性率である)
の関係を与える。本発明の態様において、ＭＰａにおける５００％引張弾性率の関数としてのＭＰａにおける曲げ弾性率は、
曲げ弾性率≦４．２ｅ０．２７Ｍ＋５０又は
曲げ弾性率≦４．２ｅ０．２７Ｍ＋３０又は
曲げ弾性率≦４．２ｅ０．２７Ｍ＋１０又は
曲げ弾性率≦４．２ｅ０．２７Ｍ＋２
によって定義される。
【０１０４】
エチレン組成
エチレンプロピレンコポリマーの組成は、下記のように、ＡＳＴＭ  Ｄ３９００によりエチレン重量％として測定される。１５０℃以上の温度においてプレスされた本コポリマー成分の薄い均質のフィルムをＰｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  ＰＥ  １７６０赤外分光光度計に取り付ける。６００ｃｍ−１から４，０００ｃｍ−１までの試料の完全なスペクトルを記録し、そのコポリマー成分のエチレン重量％が、
エチレン重量％＝８２．５８５−１１１．９８７Ｘ＋３０．０４５Ｘ２
(式中、Ｘは、常により高い、７２２ｃｍ−１又は７３２ｃｍ−１におけるピーク高さに対する１１５５ｃｍ−１におけるピーク高さの比である)
から計算される。
【０１０５】
分子量及びＰＤＩ
分子量(Ｍｎ及びＭｗ)及び分子量分布(ＭＷＤ)を決定するための技術は、米国特許第４，５４０，７５３号及びＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、１９８８年、２１巻、３３６０頁(Ｖｅｒｓｔｒａｔｅら)に見出される。
【０１０６】
融点及び融解熱
融点及び融解熱は、示差走査熱量法(ＤＳＣ)により以下のように測定される。約２００℃乃至２３０℃においてプレスされたポリマーの約６乃至１０ｍｇのシートをパンチダイとともに取り出す。これを室温で２４時間アニールする。この時間の終わりに、試料を示差走査熱量計(Ｐｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  ７  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ)に入れ、約−５０℃乃至約−７０℃に冷却する。その試料を２０℃／分において加熱し、約２００℃乃至約２２０℃の最終温度を得る。その熱生成量を、典型的には約３０℃乃至約１７５℃において最高点まで上げられ、約０℃乃至約２００℃の温度において生じる試料の融解ピーク下での面積として記録し、融解熱の尺度としてジュールとして測定する。融点は、試料の融解範囲内の最大の熱吸収の温度として記録される。
【０１０７】
分子間組成及びタクティシティー分布測定
本コポリマーの分子間組成分布を下記のように測定する。呼称３０ｇのコポリマーを約１／８インチ(３ｍｍ)面を有する小さい立方体に切断する。これを、Ｃｈｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている抗酸化剤であるＩｒｇａｎｏｘ  １０７６  ５０ｍｇとともに、ねじ蓋クロージャーを有する厚肉ガラス瓶に入れる。次に、４２５ｍｌのヘキサン(ノルマル及びイソ異性体の主混合物)をその瓶に入れ、密封した瓶を２３℃において２４時間維持する。この時間の終わりに、溶液をデカンテーションし、残渣を追加のヘキサンでさらに２４時間処理する。この時間の終わりに、２つのヘキサン溶液を合わせて、蒸発させ、２３℃において可溶性のポリマーの残渣を得る。その残渣に、容量を４２５ｍｌにするのに十分なヘキサンを添加し、その瓶を、覆った循環する水浴中に３１℃において２４時間維持する。可溶性のポリマーをデカンテーションし、追加量のヘキサンを３１℃においてさらに２４時間添加し、その後にデカンテーションする。このように、段階間での約８℃の温度増加において、４０℃、４８℃、５５℃及び６２℃において可溶性のコポリマーの画分を得る。約６０℃より高いすべての温度のための溶媒として、ヘキサンの代わりに、ヘプタンが用いられる場合、９５℃までの温度における上昇が使われる。その可溶性のポリマーを乾燥し、重量を量り、先に記載したＩＲ技術により、重量％エチレン含量として組成について分析する。隣接する温度画分において得られた可溶性の画分は、先の指定における隣接画分である。
【０１０８】
実施例
実施例１：エチレン／プロピレン共重合
溶媒としてヘキサンを用いて９リットル容の連続流通攪拌槽反応器においてポリマーの連続的重合を行った。液体を満たした反応器は、９分間の滞留時間を有し、圧力を７００ｋＰａに維持した。ヘキサン、エチレン及びプロピレンの混合された供給原料を約−３０℃に予備冷却し、反応器に入れる前に、重合熱を除去した。トルエン中の触媒／活性剤溶液及びヘキサン中の掃去剤溶液を別々にそして連続的に反応器に入れ、重合を開始させた。目的の分子量によって、反応器温度を３５℃乃至５０℃に維持した。供給温度を、重合速度によって変化させ、一定の反応器温度に維持した。重合速度を約０.５ｋｇ／時間から約４ｋｇ／時間まで変化させた。３０ｋｇ／時間におけるヘキサンを７１７ｇ／時間におけるエチレン及び５．１４ｋｇ／時間におけるプロピレンと混合し、反応器に供給した。重合触媒である、１．１モル比のＮ’，Ｎ’−ジメチルアニリニウム−テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボーレートで活性化されたジメチルシリル架橋ビスインデニルハフニウムジメチルを０．０１３５ｇ／時間における速度で導入した。トリイソブチルアルミニウムの希溶液を触媒停止剤の掃去剤として反応器に導入した。この重合には、触媒モル当り約１１１モルの掃去剤の割合が適していた。重合が定常状態に達した後に、この重合において製造されたポリマーの代表的な試料を回収し、次に水蒸気蒸留し、ポリマーを単離した。重合速度は、３.７ｋｇ／時間と測定された。この重合において製造されたポリマーは、１４％のエチレン含量、１３.１のＭＬ(１＋４)１２５℃(ムーニー粘度)を有し、アイソタクチックプロピレン配列を有した。
【０１０９】
本ポリマーの組成におけるバリエーションは、主に、プロピレンに対するエチレンの比を変えることにより得られた。本ポリマーの分子量は、反応器温度を変えることにより又は重合速度に対する総モノマー供給速度の比を変えることにより変化した。
【０１１０】
実施例１に記載したように、本発明のポリマーが合成された。それらを以下の表に記載する。表２は、ポリマーのＧＰＣ分析、組成分析及びＤＳＣ分析の結果を記載する。
【０１１１】
【表２】
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【０１１２】
【表３】
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【０１１３】
表４は、表３において得られたコポリマーの画分の組成を記載する。４％より多くのポリマーの総質量を有する画分のみを組成のために分析した。
【表４】
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【０１１４】
エチレン含量の測定における実験誤差は、約０．４重量％の絶対誤差であると考えられる。
【表５】
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【０１１５】
【表６】
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【０１１６】
【表７】
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【０１１７】
実施例２：エチレン／プロピレン共重合
溶媒としてヘキサンを用いて１リットルの内部容量の連続流通攪拌槽反応器においてポリマーの連続的重合を行った。液体を満たした反応器は、約９分間乃至１５分間の、変化させた滞留時間(後の表に記載されたように)を有し、圧力を７００ｋＰａに維持した。ヘキサン、エチレン及びプロピレンの混合された供給原料を約−３０℃に予備冷却し、反応器に入る前に、重合熱を除去した。示された溶液重合温度を維持するために、予備冷却する温度を調整した。トルエン中の触媒／活性剤溶液及びヘキサン中の掃去剤溶液を別々にそして連続的に反応器に入れ、重合を開始させた。表８乃至１３に示したように、反応器温度を５０℃乃至９５℃に維持し、重合速度を０．１ｋｇ／時間から０．５ｋｇ／時間で変え得た。
【０１１８】
ヘキサン、エチレン及びプロピレンを表８乃至１２に示された速度で反応器に供給した。重合触媒、ジメチルシリル架橋ビスインデニルハフニウムジメチルを、下記の表において示されたＮＣＡで、１．１モル比で試験管内で活性化させ、０．０１３５ｇ／時間の速度で重合反応器に導入した。２つのＮＣＡ、Ｎ，Ｎ’−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボーレート(Ａ１)及びＮ，Ｎ’−ジメチルアニリニウムテトラキス(ヘプタフルオロ−１−ナフチル)ボーレート(Ａ２)を用いた。トリイソブチルアルミニウムの希溶液を触媒停止剤の掃去剤として反応器に導入した。この重合には、触媒モル当り約１．１１モルの掃去剤の割合が適していた。５つの滞留時間の定常重合の後に、この重合において製造されたポリマーの代表的な試料を回収した。そのポリマーの溶液を上部から取り出し、次に水蒸気蒸留し、ポリマーを単離した。重合速度を、以下の表に示されたように測定した。この重合において製造されたポリマーを、ＦＴ−ＩＲによりエチレン含量について、ＧＰＣにより分子量平均について分析した。結晶化度をＤＳＣにより測定し、ポリマー鎖中のプロピレン残基のｍｍ三つ組の量を１３Ｃ  ＮＭＲにより決定した。先に記載したように、ポリマーの結晶化度は、アイソタクチックプロピレン残基のみによって依存するので、結晶化度及びｍｍ三つ組決定は、重複する測定である。
【０１１９】
以下の表におけるデーターは、２つの異なる組成において製造されるプロピレン／エチレンコポリマーにおける重合条件(温度、ＮＣＡ及び残存するモノマー濃度)における変化の影響を示す。最初の組成物は、約７重量％のエチレンを含有し、二番目の組成物は、約１４％のエチレンを含有する。そのデーターは、それらのプロピレン−エチレンポリマーについての組成範囲で、本発明の利点が得られることを示している。
【０１２０】
本実施例は、５０℃乃至９５℃の上昇する温度の範囲において行われる、Ａ１及びＡ２の重合における違いを示す。各重合条件温度では、本質的に同じ組成のポリマーを製造するために、同じ重合モノマー、溶媒及び触媒供給が用いられる。いずれの活性剤でも、重合温度における増大は、ポリマーの結晶化度及び分子量を低減させるが、Ａ１のＡ２による置換は、結晶化度及び分子量の両方を増大させる。
【０１２１】
【表８】
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【０１２２】
試料２０Ｃ乃至２３Ｃ(比較例)並びに試料２４乃至２７
本実施例は、９５℃の温度において行われる、Ａ１及びＡ２の重合における違いを例示する。重合の各シリーズの間、ポリマーの組成を本質的に一定に維持するが、モノマーの残存する濃度を徐々に増大させた。Ａ１及びＡ２で活性化された重合の両方で、残存するモノマーの濃度における増大は、ポリマーにおけるプロピレン残基の結晶化度を増大させた。
【０１２３】
【表９】
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【０１２４】
試料２８Ｃ乃至３１Ｃ(比較例)並びに試料３２乃至３６
本実施例は、９５℃の温度において行われる、Ａ１及びＡ２の重合における違いを例示する。重合の各シリーズの間、ポリマーの組成を本質的に一定に維持するが、モノマーの残存する濃度を徐々に増大させた。Ａ１及びＡ２で活性化された重合の両方で、残存するモノマーの濃度における増大は、ポリマーにおけるプロピレン残基の結晶化度を増大させた。本実施例は、より高いエチレン含量を有するプロピレン−エチレンコポリマーが製造されたことにおいて、すぐ前の実施例におけるデーターとは異なっている。組み合わせたこれらのデーターは、Ａ１の、Ａ２による置換の影響は、ポリマーのエチレン含量によって制限されないことを示している。
【０１２５】
【表１０】
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【０１２６】
試料３７Ｃ乃至４１Ｃ(比較例)並びに試料４２乃至４６
本実施例は、５０℃乃至９５℃の上昇する温度の範囲において行われる、Ａ１及びＡ２の重合における違いを示す。各重合条件温度では、本質的に同じ組成のポリマーを製造するために、同じ重合モノマー、溶媒及び触媒供給が用いられる。いずれの活性剤でも、重合温度における増大は、ポリマーの結晶化度及び分子量を低減させるが、Ａ１の、Ａ２による置換は、結晶化度及び分子量の両方を増大させる。本実施例は、より高いエチレン含量を有するプロピレン−エチレンコポリマーが製造されたことにおいて、実施例１乃至８におけるデーターとは異なっている。組み合わせたこれらのデーターは、Ａ１の、Ａ２による置換の影響は、ポリマーのエチレン含量によって制限されないことを示している。
【０１２７】
【表１１】
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【０１２８】
試料４７Ｃ乃至５０Ｃ(比較試料)並びに試料５１乃至５４
本実施例において、先に記載したプロピレン濃度よりも高い定常状態プロピレン濃度で重合が行われた、アイソタクチックプロピレン結晶化度を有するプロピレン−エチレンポリマーについて同様のデーターが示されている。比較例６９Ｃ乃至７６Ｃは、Ａ１を用いて製造された同様の組成のポリマーについてのデーターを有する。
【０１２９】
試料５５乃至６８並びに６９Ｃ乃至７６Ｃ(比較例)
実施例５５乃至６８のポリマーについての融解熱データー並びに比較例６９Ｃ乃至７６Ｃについての融解熱データーを図５にプロットした。図５は、本発明の活性剤は、比較例よりも高い結晶化度のポリマーを製造する能力を有することを示している。
【０１３０】
試料７７Ｃ乃至８０Ｃ(比較例)
比較例７７Ｃ乃至８０Ｃは、実施例５５乃至６８におけるデーターと比較するための、Ａ１を用いて製造されたポリマーの、ムーニー粘度[ＡＳＴＭ  Ｄ−１６４６によるムーニー単位において１２７℃におけるＭＬ(１＋４)として測定されたムーニー粘度]の比較を示す。本コポリマーのムーニー粘度は、定常状態のモノマー濃度に非常に依存しているので、そのデーターをモノマー濃度及び重合温度の関数としてプロットする。そのデーターは、Ａ１を用いて製造されたコポリマーは、同様の又はより高い重合温度においてＡ２を用いて製造されたコポリマーよりも低いムーニー粘度を有することを示している。これは、図６に示されている。
【０１３１】
【表１２】
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【０１３２】
【表１３】
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【０１３３】
【表１４】
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【０１３４】
本発明を、特定の面及びそれらの態様に関して、かなり詳細に記載してきたが、他の面及び態様も可能である。例えば、エチレンプロピレンコポリマーが例示されているが、他のコポリマーも意図される。従って、特許請求の範囲の精神及び範囲は、本明細書に含まれている種の記載に限定されるべきではない。
【０１３５】
本発明の特定の特徴が、一連の数値的上限及び一連の数値的下限で記載されている。他に示されていなければ、いずれかの下限からいずれかの上限までの範囲が、本発明の範囲内であることを認識すべきである。
【０１３６】
本明細書中で引用されたすべての特許、試験操作及び他の文献は、そのような開示が本明細書と矛盾しない程度までそしてそのような組み込みが許されるすべての国のために引用により完全に組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
本発明のそれらの及び他の特徴、面及び利点は、以上の記載、特許請求の範囲及び図面を参照することにより、より理解されるであろう。
【図１】図１は、ミリ秒における時間に対する結晶質結合性(Ｈ１  ＮＭＲによる)の自然対数のプロットであり、この記載において示されているＴ１ρは、ラインの勾配である。
【図２】図２は、ＭＰａにおける５００％引張弾性率に対するＭＰａにおける曲げ弾性率のプロットである。
【図３】図３は、ＭＰａにおける５００％引張弾性率に対する％における弾性度のプロットである。
【図４】図４は、本発明のコポリマー(三角形の印)のエチレン％、及びアイソタクチックポリプロピレンと本発明のコポリマーのブレンド(菱形の印)のエチレン％に対する、ＤＳＣにより決定される、℃における融点(Ｔｍ)のプロットである。
【図５】図５は、本発明の方法を用いて製造された試料と比較試料についての、エチレン含量及び重合温度の関数としてのＪ／ｇでの融解熱のプロットである。
【図６】本発明のコポリマーと比較試料についての、重量％でのヘキサン溶媒中のプロピレン含量及び重合温度の関数としてのムーニー粘度(ＭＬ１２７℃)のプロットである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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