(57)【要約】本発明はオレフィン重合用担持メタロセン触媒を製造するのに容易な作用基を有しているメタロセン化合物を利用した担持メタロセン触媒及びこの担持触媒を利用したオレフィン重合方法に関する。本発明は実質的にアセタール、ケタール、２次または３次アルコキシアルキル、ベンジルオキシアルキル、置換されたベンジルオキシアルキル、アリールオキシアルキル、ジチオアセタール、ジチオケタール、モノチオアセタール、モノチオケタール、チオエーテルまたはアルコキシシランの作用基をリガンドの一部に有しているメタロセン化合物が５００℃以上の温度で脱水したシリカをシラン処理することによってシリカ表面に存在するヒドロキシル基とシロキサン基の中で選択的にヒドロキシル基が除去されて製造されるシリカ担体と反応させて担持される担持メタロセン触媒及びこれを利用したオレフィン重合方法を提供する。本発明の担持メタロセン触媒はメタロセン化合物のリガンドの一部がシリカ表面に強い化学結合で付着されていて活性化する時表面から遊離されて出る触媒がほとんどないのでスラリーあるいは気相重合でポリオレフィンを製造する時反応器ファウリングがほとんどなく、製造されるポリマーの粒子形状及び見掛け密度が優れていて従来のスラリーまたは気相重合工程に好適に使用が可能である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）下記の化学式１または２で表示されるメタロセン化合物のＲ１、Ｒ２、Ｂの中に存在する少なくともある一つの水素ラジカルが下記の化学式３、４または５で表示されるラジカルからなる群より選択される有機ラジカルで置換されたメタロセン化合物触媒成分１種以上、及び
ｂ）担体
を有機溶媒存在下に接触反応させて前記ａ）のメタロセン化合物触媒成分が有している下記の化学式３、４または５で表示されるラジカル中に存在する炭素−酸素結合、炭素−硫黄結合またはケイ素−酸素結合を切断しながら前記ｂ）の担体と前記ａ）のメタロセン化合物担体に担持される担持メタロセン触媒において、
前記ｂ）の担体が５００℃以上の温度で脱水したシリカをシラン処理してシリカ表面に存在するヒドロキシル基とシロキサン基の中で選択的にヒドロキシル基が除去されて製造されるシリカであることを特徴とする担持メタロセン触媒。
［化学式１］
（Ｃ５Ｒ１ｍ）ｐＢｓ（Ｃ５Ｒ１ｍ）ＭＱ３−ｐ
［化学式２］
【化１】
2004520476.tif 000013
（前記化学式１または２の式で、
Ｍは第４族遷移金属であり、
（Ｃ５Ｒ１ｍ）と（Ｃ５Ｒ１ｎ）はそれぞれのＲ１が互いに同一であるか異なる水素ラジカル、炭素数１〜４０のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルまたはヒドロカルビルに置換された第１４族金属のメタロイドであるシクロペンタジエニルまたは置換されたシクロペンタジエニルリガンドであるかまたはＣ５における隣接する二つの炭素原子がヒドロカルビルラジカルによって連結されて４〜１６角の環を一つ以上作っている置換されたシクロペンタジエニルリガンドであり、
Ｂは炭素鎖アルキレン、炭素鎖アリーレン、炭素鎖アルケニレン、ジアルキルシリコン、ジアルキルゲルマニウム、アルキルフォスフィンまたはアリールアミンであって二つのシクロペンタジエニルリガンドまたはシクロペンタジエニルリガンドとＪＲ２ｚ−ｙを共有結合によって結ぶ架橋であり、
Ｒ２は水素ラジカル、炭素数１〜４０個からなるアルキルラジカル、アルケニルラジカル、アリールラジカル、アルキルアリールラジカル、アリールアルキルラジカルであり、
Ｊは第５族元素であるか第６族元素であり、
Ｑは各々同一であるか異なるハロゲンラジカルであるか、炭素数１〜２０個からなるアルキルラジカル、アルケニルラジカル、アリールラジカル、アルキルアリールラジカル、アリールアルキルラジカルであるかまたは炭素数１〜２０個で構成されたアルキリデンラジカルであり、
Ｌはルイス塩基であり、
ｓは０か１であり、ｐは０、１または２であり、
ｐが０であればｓは０であり、ｓが１であればｍは４であり、
ｓが０であればｍは５であり、
ｚはＪの原子価数で第５族元素については３であり、第６族元素については２であり、
ｘは０か１であり、
ｘが０であればｎは５であり、ｙは１であり、また、ｗは０より大きく、
ｘが１であればｎは４であり、ｙは２であり、ｗは０である）
［化学式３］
【化２】
2004520476.tif 000014
（前記化学式３の式で、
Ｚは酸素原子または硫黄原子であり、
Ｒは互いに同一であるか異なる水素ラジカル、炭素数１〜４０のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルであり、
Ｒ’は互いに同一であるか異なる水素ラジカル、炭素数１〜４０のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルであり、二つのＲ’は互いに連結されて環を形成することができ、
Ｙは炭素数１〜４０のアルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオ、アリールチオ、フェニルまたは置換されたフェニルであり、Ｒ’と連結されて環を形成することができ、
Ｚが硫黄原子であれば、Ｙは必ずアルコキシまたはアリールオキシであり、
Ｙがアルキルチオ、アリールチオ、フェニルまたは置換されたフェニルであればＺは必ず酸素原子であり、Ａは炭素またはケイ素原子である）
［化学式４］
【化３】
2004520476.tif 000015
（前記化学式４の式で、
Ｚは酸素原子または硫黄原子であり、二つのＺのうち少なくとも一つは酸素原子であり、
Ｒ’’は水素ラジカル、炭素数１〜４０のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルであり、Ｒ’’’と連結されて環を形成することができ、
Ｒ’’’は互いに同一であるか異なる水素ラジカル、炭素数１〜４０のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルであり、二つのＲ’’’は互いに連結されて環を形成することができ、
Ａは炭素またはケイ素原子である）
［化学式５］
【化４】
2004520476.tif 000016
（前記化学式５の式で、
Ｒ’’’’は互いに同一であるか異なる水素ラジカル、炭素数１〜４０のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルであり、
Ｒ’’’’’は互いに同一であるか異なる水素ラジカル、炭素数１〜４０のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルであり、隣接した二つのＲ’’’’’は互いに連結されて環を形成することができ、
Ｒ’’’’のうちの少なくとも一つが水素ラジカルであれば、
Ｒ’’’’’は全て水素ラジカルでなく、
Ｒ’’’’’のうち少なくとも一つが水素ラジカルであれば、
Ｒ’’’’は全て水素ラジカルではなく、Ａは炭素またはケイ素原子である）
【請求項２】
前記シランが下記化学式９または１０に示す有機シランである、請求項１に記載の担持メタロセン触媒。
［化学式９］
（Ｒ５Ｓｉ）２ＮＨ
［化学式１０］
ＲｌＳｉＸ４−ｌ
（前記化学式９または１０で、
Ｒは水素ラジカルまたはヒドロカビル作用基であり、
Ｘはハロゲン原子であり、
ｌは１、２または３である。）
【請求項３】
ａ）ｉ）下記の化学式１または２で表示されるメタロセン化合物のＲ１、Ｒ２、Ｂの中に存在する少なくともある一つの水素ラジカルが下記の化学式３、４及び５で表示されるラジカルからなる群より選択されるラジカルに置換されたメタロセン化合物触媒成分１種以上、及び
ｉｉ）担体
を有機溶媒存在下に接触反応させて前記ｉ）のメタロセン触媒成分が有している下記の化学式３、４または５で表示されるラジカル中に存在する炭素−酸素結合、炭素−硫黄結合またはケイ素−酸素を切断しながら前記ｉｉ）の担体と前記ｉ）のメタロセン触媒との間に新たな化学結合を形成した担持メタロセン触媒、及び
ｂ）下記の化学式６に示す化合物、化学式７に示す化合物または化学式８に示す化合物からなる群より１種以上選択される助触媒とより成り、
前記ａ）ｉｉ）の担体が５００℃以上の温度で脱水したシリカをシラン処理することによってシリカ表面に存在するヒドロキシル基とシロキサン基の中で選択的にヒドロキシル基が除去されることを特徴とする触媒系を使用したオレフィン重合方法。
［化学式１］
（Ｃ５Ｒ１ｍ）ｐＢｓ（Ｃ５Ｒ１ｍ）ＭＱ３−ｐ
［化学式２］
【化５】
2004520476.tif 000017
（前記化学式１または２の式で、
Ｍは４族遷移金属であり、
（Ｃ５Ｒ１ｍ）と（Ｃ５Ｒ１ｎ）はそれぞれのＲ１が互いに同一であるか異なる水素ラジカル、炭素数１〜４０のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルまたはヒドロカルビルに置換された１４族金属のメタロイドであるシクロペンタジエニルまたは置換されたシクロペンタジエニルリガンドであるかまたはＣ５の隣接する二つの炭素原子がヒドロカルビルラジカルによって連結されて４〜１６角の環を一つ以上作った置換されたシクロペンタジエニルリガンドであり、
Ｂは炭素鎖アルキレン、炭素鎖アリレン、炭素鎖アルケニレン、ジアルキルシリコン、ジアルキルゲルマニウム、アルキルポスピンまたはアールキールアミンで二つのシクロペンタジエニルリガンドまたはシクロペンタジエニルリガンドとＪＲ２ｚ−ｙを共有結合によって結ぶ橋であり、
Ｒ２は水素ラジカル、炭素数１〜４０からなるアルキルラジカル、アルケニルラジカル、アリールラジカル、アルキルアリールラジカル、アリールアルキルラジカルであり、
ＪはＶＡ族元素であるかＶＩＡ族元素であり、
Ｑは各々同一であるか異なるハロゲンラジカルであるか、炭素数１〜２０からなるアルキルラジカル、アルケニルラジカル、アリールラジカル、アルキルアリールラジカル、アリールアルキルラジカルであるかまたは炭素数１〜２０で構成されたアルキルリデンラジカルであり、
Ｌはルイスベースであり、
ｓは０であるか１であり、ｐは０、１または２であり、
ｐが０であればｓは０であり、ｓが１であればｍは４であり、
ｓが０であればｍは５であり、
ｚはＪの原子価数でＶＡ族元素に対しては３であり、ＶＩＡ族元素に対しては２であり、
ｘは０であるか１であり、
ｘが０であればｎは５であり、ｙは１であり、ｗは０より大きく、
ｘが１であればｎは４であり、ｙは２であり、ｗは０）、
［化学式３］
【化６】
2004520476.tif 000018
（前記化学式３の式で、
Ｚは酸素原子または硫黄原子であり、
Ｒは互いに同一であるか異なる水素ラジカル、炭素数１〜４０のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルであり、
Ｒ’は互いに同一であるか異なる水素ラジカル、炭素数１〜４０のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルであり、二つのＲ’は互いに連結されて環を形成することができ、
Ｙは炭素数１〜４０のアルコキシ、アリルオキシ、アルキルチオ、アリルチオ、フェニルまたは置換されたフェニルであり、Ｒ’と連結されて環を形成することができ、
Ｚが硫黄原子であれば、Ｙは必ずアルコキシまたはアリルオキシであり、
Ｙがアルキルチオ、アリルチオ、フェニルまたは置換されたフェニルであればＺは必ず酸素原子であり、Ａは炭素またはケイ素原子）、
［化学式４］
【化７】
2004520476.tif 000019
（前記化学式４の式で、
Ｚは酸素原子または硫黄原子であり、二つのＺのうち一つ以上は酸素原子であり、
Ｒ’’は水素ラジカル、炭素数１〜４０のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルであり、
Ｒ’’’と連結されて環を形成することができ、
Ｒ’’’は互いに同一であるか異なる水素ラジカル、炭素数１〜４０のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルであり、二つのＲ’’’は互いに連結されて環を形成することができ、
Ａは炭素またはケイ素原子）、
［化学式５］
【化８】
2004520476.tif 000020
（前記化学式５の式で、
Ｒ’’’’は互いに同一であるか異なる水素ラジカル、炭素数１〜４０のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルであり、
Ｒ’’’’’は互いに同一であるか異なる水素ラジカル、炭素数１〜４０のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルであり、隣接した二つのＲ’’’’’は互いに連結されて環を形成することができ、
Ｒ’’’’のうち少なくとも一つが水素ラジカルであれば、
Ｒ’’’’’は全て水素ラジカルでなく、
Ｒ’’’’’のうち少なくとも一つが水素ラジカルであれば、
Ｒ’’’’は全て水素ラジカルでなく、Ａは炭素またはケイ素原子）、
［化学式６］
（Ｒ３）２Ａｌ−Ｏ−［Ａｌ（Ｒ３）−Ｏ］ｄ−Ａｌ（Ｒ３）２ または
【化９】
2004520476.tif 000021
（前記化学式６の式で、
Ｒ３はハロゲンラジカル、炭素数１〜４０のヒドロカルビルラジカルまたはハロゲンに置換された炭素数１〜４０のヒドロカルビルラジカルであり、それぞれのＲ３は同一であるか異なり、
ｄは２以上の整数である）
［化学式７］
Ａｌ（Ｒ４）３
（前記化学式７の式で、
Ｒ４はハロゲンラジカル、炭素数１〜４０のヒドロカルビルラジカルまたはハロゲンに置換された炭素数１〜４０のヒドロカルビルラジカルであり、それぞれのＲ４は同一であるか異なる）、
［化学式８］
［Ｌ］＋［ＮＥ４］−
（前記化学式８で、
［Ｌ］＋は無機有機原子団で構成された陽イオンであり、
Ｎは周期律表上の第１３族元素であり、
Ｅは炭素数６〜４０のアリールラジカルであってハロゲンラジカル、炭素数１〜４０のヒドロカルビル、アルコキシ、フェニルラジカル、窒素、リン、硫黄及び酸素原子を含む炭素数１〜４０のヒドロカルビルラジカルで一つ以上置換されており、四つのＥは互いに同一であるか異なる）
【請求項４】
前記シランが下記の化学式９または化学式１０に示す有機シランである、請求項３に記載のオレフィン重合方法。
［化学式９］
（Ｒ５Ｓｉ）２ＮＨ
［化学式１０］
ＲｌＳｉＸ４−ｌ
前記化学式９または１０の式で、
Ｒは水素ラジカルまたはヒドロカビル作用基であり、
Ｘはハロゲンであり、
ｌは１、２または３である。
【請求項５】
前記ｂ）の助触媒は前記化学式６に示す化合物と前記化学式７に示す化合物のうちの１種以上選択される、請求項３に記載のオレフィン重合方法。
【請求項６】
前記ａ）ｉ）のメタロセン化合物は［Ｚ−Ｏ−（ＣＨ２）ａ−Ｃ５Ｈ４］２ＺｒＣｌ２（ここでａは４〜８であり、Ｚはメトキシメチル、ｔ−ブトキシメチル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロフラニル、１−エトキシエチル、１−メチル−１−メトキシエチル及びｔ−ブチルからなる群より選択される）であり、
前記ｂ）の助触媒は前記化学式６に示す化合物と前記化学式７に示す化合物からなる群より１種以上選択される、請求項３に記載のオレフィン重合方法。
【請求項７】
前記重合がスラリー重合または気相重合である、請求項３に記載のオレフィン重合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はオレフィン重合用担持メタロセン触媒を製造するのに容易な作用基を有しているメタロセン化合物を利用した担持メタロセン触媒及びこの担持触媒を利用したオレフィン重合方法に関する。
【０００２】
１９７６年ドイツのカミンスキー教授がトリメチルアルミニウムを部分加水分解して得たメチルアルミノキサン（ＭＡＯ）化合物を助触媒として使用し、ジルコノセンジクロライド化合物を触媒として使用しオレフィン重合を行うことができることを報告した（Ａ． Ａｎｄｅｒｓｏｎ， Ｊ． Ｇ． Ｃｏｒｄｅ， Ｊ． Ｈｅｒｗｉｇ， Ｗ． Ｋａｍｉｎｓｋｙ， Ａ． Ｍｅｒｃｋ， Ｒ． Ｍｏｔｔｗｅｉｌｅｒ， Ｊ． Ｐｅｉｎ， Ｈ． Ｓｉｎｎ， ａｎｄ Ｈ， Ｊ． Ｃｏｌｌｍｅｒ， Ａｎｇｅｗ． Ｃｈｅｍ． Ｉｎｔ． Ｅｄ． Ｅｄｇｌ．， １５， ６３０， １９７６）。
【０００３】
その後、Ｅｘｘｏｎでシクロペンタジエニルリガンドに置換体を変えて生成されたポリマーの分子量及び活性が調節できること確認して様々な置換体を有しているメタロセン化合物を利用したオレフィン重合について特許（米国特許第５，３２４，８００号）を出願した。
【０００４】
この均一系オレフィン重合触媒は従来のチーグラ−ナッタ触媒が実現できなかった独特な重合特性を見せてくれる。つまり、生成された重合体の分子量分布が狭くて、共重合が容易であり、また、第２単量体の分布が均一である。プロピレン重合の場合、触媒の対称性によって重合体の立体選択性を調節することができる。これら独特な性質は既存のチーグラ−ナッタ触媒で得られなかった新たな高分子を合成する道を提示し、さらに顧客が要求する物性通りに樹脂を製造することができることも可能にした。このような理由でこの触媒に関する研究が活発に行われている。
【０００５】
気相工程やスラリー工程では重合体の流動性と反応器の単位容積当り生産量を増大させるために重合体の粒子形状や見掛け密度を調節しなければならず、持続的な運転のために重合体が反応器の壁面に付着するファウリング問題を解決しなければならない。このような問題を解決するためにはメタロセン触媒を適当な担体に担持して使用しなければならない。
【０００６】
一般にメタロセン担持触媒を製造する方法は、以下の通りである。第一に、担体にまずメタロセン化合物を物理的に吸着させて担持した後、アルミノキサンに接触させて使用する（Ｗ．Ｋａｍｉｎｓｋｙ， Ｍａｋｒｏｍｏｌ． Ｃｈｅｍ．， Ｒａｐｉｄ Ｃｏｍｍｕｎ． １４、２３９（１９９３））。
第二に、担体にまずアルミノキサンを担持した後、メタロセン化合物を担持する方法（Ｓｏｇａ Ｋ．， Ｍａｋｒｏｍｏｌ． Ｃｈｅｍ． Ｒａｐｉｄ Ｃｏｍｍｎ．， １３， ２２１（１９９２）、米国特許第５，００６，６００号、米国特許第５，０８６，０２５号）、及び
第三には、メタロセン化合物とアルミノキサンをまず接触させた後、これを担体に担持する方法（米国特許第５，２４０，８９４号）などが知られている。
【０００７】
他の方法として、メタロセン化合物リガンドの一部を担体に化学結合させて担持されたメタロセン触媒を製造してこれをオレフィン重合に利用することが知られている。このような担持メタロセン触媒を製造する方法として、担体表面にまず化学結合でリガンドを付着した後、このリガンドに金属を付着させる方法がある（Ｋ． Ｓｏｇａ， Ｈ． Ｊ． Ｋｉｍ， Ｔ． Ｓｈｉｏｎｏ， Ｍａｋｒｏｍｏｌ， Ｒａｐｉｄ Ｃｏｍｍｕｎ． １５， １３９（１９９４）、日本特公平６−５６９２８号、米国特許第５，４６６，７６６号）。
【０００８】
また、担体と反応しやすい作用基を有しているメタロセン化合物をまず製造した後、これを担体と反応させて担持メタロセン触媒を製造する方法がある。この時、アルコキシシラン、ハロシランのようなケイ素原子を根幹とする作用基が主に用いられる（ヨーロッパ特許公開公報第２９３８１５号、米国特許第５，７６７，３００号、ヨーロッパ特許公開公報第８３９８３６号、大韓民国特許出願第９８−１２６６０号及び第９９−０６９５５号）。しかし、このようなケイ素原子を根幹とする作用基を有するメタロセン化合物は合成が容易でなく安定性もよくないため多様な難しさがある。例えば、ヨーロッパ特許公開公報第８３９８３６号には−ＯＳｉＭｅ３作用基を有しているメタロセン化合物を特許出願しているが、ジルコニウムを導入する最終段階で収率が２８〜５１％と不利であるために商業的に利用することには充分でない。
【０００９】
米国特許第５，８１４，５７４号にはアルコキシアルキル、ヘテロサイクル酸素ラジカルまたはアルキルヘテロサイクル酸素ラジカルから選択されたルイス酸作用基を有するメタロセン化合物を無機担体にバインディングして担持された重合触媒成分が開示されている。米国特許第５，７６７，２０９号には酸素、ケイ素、リン、窒素または硫黄原子を含み、ルイス塩基性の作用基を有するメタロセン化合物をアルミノキサン不在下に無機担体にバインディングして担持触媒を製造し、これを重合を惹き起こす充分な圧力と温度で少なくとも一つのオレフィンと接触させて行なう重合方法について記載している。しかし、このようなルイス塩基性を有する作用基を通じて無機担体にバインディングするためには担体表面がルイス酸性を有しなければならない。前記特許の実施例を見てみると、シリカのような担体表面がルイス酸性を有するようにするためにブチルマグネシウムクロライドとＴｉＣｌ４で処理したもの、またはジエチル塩化アルミニウムで処理したものを使用する。また、このようなルイス塩基性を有する作用基を通じて表面にバインディングされている触媒はアルミノキサンのようなルイス酸性を有する助触媒で活性化する時、表面から触媒が分離してしまい反応器ファウリングを誘発し、これから生成されるポリマーの粒子形状がよくないためスラリー工程や気相工程に使用するのに問題がある。
【００１０】
【発明解決しようとする課題】
本発明は前記従来技術の問題点を考慮して、担体と化学結合が容易なメタロセン触媒を化学物質で表面を改質した担体に担持させた担持メタロセン触媒、及びこれを利用したオレフィン重合方法を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明の他の目的は、オレフィンを重合する時、担持された触媒が分離しなくて反応器ファウリングを発生せず、重合活性に優れた担持メタロセン触媒及びこれを利用したオレフィン重合方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、製造されるオレフィン重合体の粒子形状が担体固有の形状になり、見掛け密度が優れたオレフィン重合体を製造することができる担持メタロセン触媒、及びこれを利用したオレフィン重合方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、
ａ）下記の化学式１または２で表示されるメタロセン化合物のＲ１、Ｒ２、Ｂの中に存在する少なくともある一つの水素ラジカルが下記の化学式３、４または５で表示されるラジカルからなる群より選択される有機ラジカルで置換されたメタロセン化合物触媒成分１種以上、及び
ｂ）担体
を有機溶媒存在下に接触反応させて前記ａ）のメタロセン化合物触媒成分が有している前記化学式３、４または５で表示されるラジカル中に存在する炭素−酸素結合、炭素−硫黄結合またはケイ素−酸素結合を切断しながら前記ｂ）の担体と前記ａ）のメタロセン化合物間に新たな化学結合を形成し、
前記ｂ）の担体が５００℃以上の温度で脱水したシリカをシラン処理することによってシリカ表面に存在するヒドロキシル基とシロキサン基の中で選択的にヒドロキシル基が除去して製造されることを特徴とする担持メタロセン触媒を提供する。
［化学式１］
（Ｃ５Ｒ１ｍ）ｐＢｓ（Ｃ５Ｒ１ｍ）ＭＱ３−ｐ
［化学式２］
【化１０】
2004520476.tif 000002
（前記化学式１または２の式で、
Ｍは４族遷移金属であり、
（Ｃ５Ｒ１ｍ）と（Ｃ５Ｒ１ｎ）はそれぞれのＲ１が互いに同一であるか異なる水素ラジカル、炭素数１〜４０のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルまたはヒドロカルビルに置換された１４族金属のメタロイドであるシクロペンタジエニルまたは置換されたシクロペンタジエニルリガンドであるかまたはＣ５の隣接する二つの炭素原子がヒドロカルビルラジカルによって連結されて４〜１６角の環を一つ以上作った置換されたシクロペンタジエニルリガンドであり、
Ｂは炭素鎖アルキレン、炭素鎖アリレン、炭素鎖アルケニレン、ジアルキルシリコン、ジアルキルゲルマニウム、アルキルポスピンまたはアールキールアミンで二つのシクロペンタジエニルリガンドまたはシクロペンタジエニルリガンドとＪＲ２ｚ−ｙを共有結合によって結ぶ橋であり、
Ｒ２は水素ラジカル、炭素数１〜４０個からなるアルキルラジカル、アルケニルラジカル、アリールラジカル、アルキルアリールラジカル、アリールアルキルラジカルであり、
ＪはＶＡ族元素であるかＶＩＡ族元素であり、
Ｑは各々同一であるか異なるハロゲンラジカルであるか、炭素数１〜２０個からなるアルキルラジカル、アルケニルラジカル、アリールラジカル、アルキルアリールラジカル、アリールアルキルラジカルであるかまたは炭素数１〜２０個で構成されたアルキルリデンラジカルであり、
Ｌはルイスベースであり、
ｓは０であるか１であり、ｐは０、１または２であり、
ｐが０であればｓは０であり、ｓが１であればｍは４であり、
ｓが０であればｍは５であり、
ｚはＪの原子価数でＶＡ族元素に対しては３であり、
ＶＩＡ族元素に対しては２であり、
ｘは０であるか１であり、
ｘが０であればｎは５であり、ｙは１であり、ｗは０より大きく、
ｘが１であればｎは４であり、ｙは２であり、ｗは０）、
［化学式３］
【化１１】
2004520476.tif 000003
（前記化学式３の式で、
Ｚは酸素原子または硫黄原子であり、
Ｒは互いに同一であるか異なる水素ラジカル、炭素数１〜４０のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルであり、
Ｒ’は互いに同一であるか異なる水素ラジカル、炭素数１〜４０のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルであり、二つのＲ’は互いに連結されて環を形成することができ、
Ｙは炭素数１〜４０のアルコキシ、アリルオキシ、アルキルチオ、アリルチオ、フェニルまたは置換されたフェニルであり、Ｒ’と連結されて環を形成することができ、
Ｚが硫黄原子であれば、Ｙは必ずアルコキシまたはアリルオキシであり、
Ｙがアルキルチオ、アリルチオ、フェニルまたは置換されたフェニルであればＺは必ず酸素原子であり、
Ａは炭素またはケイ素原子）、
［化学式４］
【化１２】
2004520476.tif 000004
（前記化学式４の式で、
Ｚは酸素原子または硫黄原子であり、二つのＺのうちの一つ以上は酸素原子であり、
Ｒ’’は水素ラジカル、炭素数１〜４０のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルであり、
Ｒ’’’と連結されて環を形成することができ、
Ｒ’’’は互いに同一であるか異なる水素ラジカル、炭素数１〜４０のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルであり、二つのＲ’’’は互いに連結されて環を形成することができ、
Ａは炭素またはケイ素原子）、
［化学式５］
【化１３】
2004520476.tif 000005
（前記化学式５の式で、
Ｒ’’’’は互いに同一であるか異なる水素ラジカル、炭素数１〜４０のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルであり、
Ｒ’’’’’は互いに同一であるか異なる水素ラジカル、炭素数１〜４０のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルであり、隣接した二つのＲ’’’’’は互いに連結されて環を形成することができ、Ｒ’’’’のうちの少なくとも一つが水素ラジカルであれば、Ｒ’’’’’は全て水素ラジカルでなく、Ｒ’’’’’のうちの少なくとも一つが水素ラジカルであれば、Ｒ’’’’は全て水素ラジカルでなく、
Ａは炭素またはケイ素原子）。
【００１４】
また、本発明は
ａ）ｉ）前記化学式１または２で表示されるメタロセン化合物のＲ１、Ｒ２、Ｂの中に存在する少なくともある一つの水素ラジカルが前記化学式３、化学式４、及び化学式５で表示されるラジカルからなる群より選択されるラジカルで置換されたメタロセン化合物触媒成分１種以上、及び
ｉｉ）担体
を有機溶媒存在下に接触反応させて前記ｉ）のメタロセン触媒成分が有している前記化学式３、４または５で表示されるラジカル中に存在する炭素−酸素結合、炭素−硫黄結合またはケイ素−酸素結合を切断しながら前記ｉｉ）の担体とメタロセン化合物間に新たな化学結合を形成した担持メタロセン触媒、及び
ｂ）下記の化学式６に示す化合物、化学式７に示す化合物または化学式８に示す化合物からなる群より１種以上選択される助触媒
を含む触媒系を使用して、
前記ａ）ｉｉ）の担体が５００℃以上の温度で脱水したシリカをシラン処理することによってシリカ表面に存在するヒドロキシル基とシロキサン基の中で選択的にヒドロキシル基を除去して製造されることを特徴とするオレフィン重合方法を提供する。
【００１５】
［化学式６］
（Ｒ３）２Ａｌ−Ｏ−［Ａｌ（Ｒ３）−Ｏ］ｄ−Ａｌ（Ｒ３）２ または
【化１４】
2004520476.tif 000006
（前記化学式６の式で、
Ｒ３はハロゲンラジカル、炭素数１〜４０のヒドロカルビルラジカルまたはハロゲンで置換された炭素数１〜４０のヒドロカルビルラジカルであり、それぞれのＲ３は同一であるか異なり、ｄは２以上の整数）、
［化学式７］
Ａｌ（Ｒ４）３
（前記化学式７の式で、
Ｒ４はハロゲンラジカル、炭素数１〜４０のヒドロカルビルラジカルまたはハロゲンで置換された炭素数１〜４０のヒドロカルビルラジカルであり、それぞれのＲ４は同一であるか異なる）、
［化学式８］
［Ｌ］＋［ＮＥ４］−
（前記化学式８の式で、
［Ｌ］＋無機有機原子団で構成された陽イオンであり、
Ｎは周期律表上の１３族元素であり、
Ｅは炭素数６〜４０のアリールラジカルとしてハロゲンラジカル、炭素数１〜４０のヒドロカルビル、アルコキシ、フェノキシラジカル、窒素、リン、硫黄及び酸素原子を含む炭素数１〜４０のヒドロカルビルラジカルが１個以上置換され、４個のＥは互いに同一であるか異なる）。
【００１６】
前記重合方法において、前記ｂ）の助触媒は前記化学式６に示す化合物と前記化学式７に示す化合物からなる群より１種以上選択される化合物であるのが好ましい。
【００１７】
また、前記ａ）ｉ）のメタロセン触媒成分は［Ｚ−Ｏ−（ＣＨ２）ａ−Ｃ５Ｈ４］２ＺｒＣｌ２（ここで、ａは４〜８であり、Ｚはメトキシメチル（ｍｅｔｈｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）、ｔ−ブトキシメチル（ｔ−ｂｕｔｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）、テトラヒドロピラニル（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｐｙｒａｎｙｌ）、テトラヒドロフラニル（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎｙｌ）、１−エトキシエチル（１−ｅｔｈｏｘｙｅｔｈｙｌ）、１−メチル−１−メトキシエチル（１−ｍｅｔｈｙｌ−１−ｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈｙｌ）またはｔ−ブチル（ｔ−ｂｕｔｙｌ）からなる群より選択される）であり、ｂ）の助触媒は前記化学式６に示す化合物と前記化学式７に示す化合物からなる群より１種以上選択されるのがさらに好ましい。
【００１８】
また、前記重合方法はスラリー重合または気相重合が好ましい。
【００１９】
前記シランは下記の化学式９または化学式１０で表示される有機シランが好ましい。
【００２０】
［化学式９］
（Ｒ３Ｓｉ）２ＮＨ
［化学式１０］
ＲｎＳｉＸ４−ｎ
（前記化学式９または１０の式で、
ｎは１、２または３であり、
Ｘはハロゲンであり、
Ｒは水素ラジカルまたはヒドロカビル作用基）。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２２】
本発明は前記化学式１または２で表示されるメタロセン化合物において化学式１または２のＲ１、Ｒ２、Ｂの中に存在する少なくともある一つの水素ラジカルが前記化学式３、４または５で表示されるラジカルからなる群より選択されるラジカルで置換された担持触媒製造に容易なメタロセン化合物を触媒として利用し、特に、このメタロセン化合物を５００℃以上の温度で脱水したシリカをシラン処理することによってシリカ表面に存在するヒドロキシル基とシロキサン基の中で選択的にヒドロキシル基が除去されて製造されるシリカの担体に担持させた担持メタロセン触媒及びこの担持メタロセン触媒を利用したオレフィン重合方法を提供することにある。
【００２３】
言い換えれば、前記化学式３、４または５のラジカルで化学式１または２のＲ１、Ｒ２、Ｂの中に存在する少なくともある一つの水素ラジカルを置換して、実質的にアセタール、ケタール、２次または３次アルコキシアルキル、ベンジルオキシアルキル、置換されたベンジルオキシアルキル、アリールオキシアルキル、ジチオアセタール、ジチオケタール、モノチオアセタール、モノチオケタール、チオエーテルまたはアルコキシシランの作用基をリガンドの一部に有しているメタロセン化合物をヒドロキシル基のないシリカの表面のシロキサン基と化学反応させて担持触媒を製造し、これをオレフィン重合に利用することである。
【００２４】
本発明の担持メタロセン触媒は前記メタロセン化合物を５００℃の温度以上で脱水した後、シラン処理したシリカと反応させて製造される。
【００２５】
一般に５００℃以上で脱水したシリカは反応性が非常に大きなシロキサン基を有しており、このシロキサン基はアルコキシシラン作用基を有している化合物と下記反応式１のような反応をすることが知られている（Ｊ． Ａｍ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ． １９９５年、ｖｏｌ １１７， ２１１２頁、Ｊ． Ａｍ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ． １９９３年、ｖｏｌ １１５， １１９０頁）。そして、このような高温で脱水されたシリカのアルコキシシラン基に対する反応性を利用したメタロセン担持触媒に関する特許が既に出願されている（大韓民国特許出願第９８−１２６６０号、第９９−０６９５５号、ヨーロッパ特許公開公報第８３９８３６号）。
【００２６】
［反応式１］
【化１５】
2004520476.tif 000007
【００２７】
また、高温で脱水されて反応性が高いシロキサン基がアセタール、ケタール、３次アルコキシアルキル、ベンジルオキシアルキル、置換されたベンジルオキシアルキル、モノチオアセタールまたはモノチオケタール作用基と反応して前記作用基中に存在する炭素−酸素結合または炭素−硫黄結合を切断しながら表面と新たな化学結合を形成できることに関する内容は大韓民国公開特許公報第２００１−３３２５号に開示されている。
【００２８】
下記反応式２はアセタール、ケタール、２次または３次アルコキシアルキル、ベンジルオキシアルキル、置換されたベンジルオキシアルキル、アリールオキシアルキル、ジチオアセタール、ジチオケタール、モノチオアセタール、モノチオケタール、チオエーテルまたはアルコキシシラン作用基を有するメタロセン化合物がシリカ表面の反応性の高い作用基と起こすことが可能な反応の例を示す。
【００２９】
［反応式２］
【化１６】
2004520476.tif 000008
【００３０】
［反応式３］
【化１７】
2004520476.tif 000009
【００３１】
［反応式４］
【化１８】
2004520476.tif 000010
【００３２】
前記反応式２、３又は４の式で、
それぞれのＲ、及びＲ’とは互いに同一であるか異なっているが、水素ラジカル、アルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニルラジカルまたはシランラジカルであり、二つのＲ’は連結されて環を形成することができ、
Ｒ”はアルコキシ、アリールオキシ、アルキル、シクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキルまたはアリールアルケニルラジカルであり、Ｒ’と連結されて環を形成することができる。
【００３３】
前記反応式で示す反応は実際にシリカ表面で起こることがあるのは実験で立証される。
【００３４】
［反応式５］
【化１９】
2004520476.tif 000011
【００３５】
前記反応式５の場合はシラン処理されたシリカの表面がシリカ表面のヒドロキシル基を選択的に除去することによってメタロセン触媒を担持する時副反応による汚染源を遮断することができ、担持触媒活性を最大化することができる長所がある。
【００３６】
担持メタロセン触媒を製造する時、溶媒としてはヘキサン、ヘプタン、イソブタンのような脂肪族炭化水素溶媒、トルエン、ベンゼンのような芳香族炭化水素溶媒、ジクロロメタンのような塩素原子に置換された炭化水素溶媒、ジエチルエーテル、ＴＨＦのようなエーテル系溶媒、アセトン、酢酸エチルなどほとんどの有機溶媒が使われるが、ヘキサン、ヘプタン、イソブタンのような脂肪族炭化水素溶媒が好ましい。
【００３７】
反応温度は摂氏零下３０度から３００度まで可能であるが、常温から１００℃の間が好ましい。担持触媒を製造した後、層分離して溶媒を除去し乾燥段階を経て粉末状態で担持された触媒を得てオレフィン重合に利用することもできるが、オレフィン重合時に使用する溶媒と同一な溶媒を利用して担持触媒を製造し層分離して溶媒を除去した後（必要であれば同一な溶媒で数回洗浄した後）、乾燥段階なしのスラリー状態でその次の活性化反応及び重合反応に直接利用することもできる。
【００３８】
このように製造された担持メタロセン触媒を前記化学式６、７または８に示す化合物の単独あるいは組合せたものを助触媒として共に使用してオレフィン重合に利用することができる。
【００３９】
前記化学式６に示す化合物の例としては、メチルアルミノキサン、エチルアルミノキサン、イソブチルアルミノキサン、ブチルアルミノキサンなどがある。
【００４０】
前記化学式７に示すアルキル金属化合物の例としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、ジメチルクロロアルミニウム、ジメチルイソブチルアルミニウム、ジメチルエチルアルミニウム、ジエチルクロロアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリ−ｓ−ブチルアルミニウム、トリシクロペンチルアルミニウム、トリペンチルアルミニウム、トリイソペンチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、エチルジメチルアルミニウム、メチルジエチルアルミニウム、トリフェニルアルミニウム、トリ−ｐ−トリルアルミニウム、ジメチルアルミニウムメトキシド、ジメチルアルミニウムエトキシドなどがある。
【００４１】
前記化学式８に示す化合物の例としては、トリエチルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリブチルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリメチルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリプロピルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリメチルアンモニウムテトラキス（ｐ−トリル）ボレート、トリプロピルアンモニウムテトラキス（ｐ−トリル）ボレート、トリエチルアンモニウムテトラキス（ｏ，ｐ−ジメチルフェニル）ボレート、トリメチルアンモニウムテトラキス（ｏ，ｐ−ジメチルフェニル）ボレート、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）ボレート、トリメ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レート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリニウムテトラフェニルボレート、Ｎ，Ｎ−ジエ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レート、ジエ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レート、トリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリメチルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリエチルアンモニウムテトラフェニルアルミネート、トリブチルアンモニウムテトラフェニルアルミネート、トリメチルアンモニウムテトラフェニルアルミネート、トリプロピルアンモニウムテトラフェニルアルミネート、トリメチルアンモニウムテトラキス（ｐ−トリル）アルミネート、トリプロピルアンモニウムテトラキス（ｐ−トリル）アルミネート、トリエチルアンモニウムテトラキス（ｏ，ｐ−ジメチルフェニル）アルミネート、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）アルミネート、トリメ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）アルミネート、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アルミネート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリウムテトラフェニルアルミネート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリウムテトラキスペンタフルオロフェニルアルミネート、ジエチルアンモニウムテトラキスペンタフルオロフェニルアルミネート、トリフェニルホスホニウムテトラフェニルアルミネート、トリメチルホスホニウムテトラフェニルアルミネート、トリフェニルカルボニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルカルボニウムテトラフェニルアルミネート、トリフェニルカルボニウムテトラキス（ｐ−トリフルオロメチルフェニル）ボレート、トリフェニルカルボ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がある。
【００４２】
前記担持メタロセン触媒と助触媒を使用する触媒システムでオレフィン系重合体を製造する時に用いられる溶媒は炭素数３乃至１２の脂肪族炭化水素溶媒、例えば、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、ノナン、デカン及びこれらの異性体とトルエン、ベンゼンのような芳香族炭化水素溶媒、ジクロロメタン、クロロベンゼンのような塩素原子に置換された炭化水素溶媒を各々使用することができ、二つ以上を混合使用することもできる。
【００４３】
また、前記メタロセン化合物触媒と助触媒を使用して特別な溶媒なしに気相であるいはスラリー相でオレフィン系重合体を製造することも可能である。
【００４４】
前記メタロセン化合物触媒または担持メタロセン触媒と助触媒を使用して重合可能なオレフィン系単量体の例としては、エチレン、アルファオレフィン、シクリックオレフィンなどがあり、二重結合を２つ以上有しているジエンオレフィン系単量体またはトリエンオレフィン系単量体、ポリエン単量体なども重合可能である。前記単量体の例としては、エチレン、プロピレン、２−ブテン、２−ペンテン、１−ブテン、１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−デセン、１−ウンデセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−アイコセン、ノルボネン、ノルボルナジエン、エチリデンノルボネン、ビニルノルボネン、ジシクロペンタジエン、１，４−ブタジエン、１，５−ペンタジエン、１，６−ヘキサジエン、スチレン、アルファ−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、３−クロロメチルスチレンなどがあり、これら単量体を２種以上混合して共重合することができる。
【００４５】
重合は−２５乃至５００℃範囲の温度及び０．００１乃至３０００気圧範囲の圧力で行い、メタロセンモル数の１乃至３００００倍モル数の助触媒を添加するのが好ましい。
【００４６】
本発明において、担持触媒、助触媒、溶媒及び単量体の接触順序及び投入順序は特に制限されない。つまり、前記担持メタロセン触媒と助触媒を同時に懸濁溶媒に投入して重合することもでき、活性化反応乃至予備重合後、本重合を実施することもできる。
【００４７】
本重合は適当な懸濁溶媒で単量体を投入して実施することもでき、または気相でまたは追加する溶媒なしでスラリー相で行うこともできる。予備重合体は担持触媒及び助触媒と溶媒を注入し、オレフィン存在下に適当な温度と圧力で攪拌し、生成物をろ過したり層分離して得られる。活性化反応体はオレフィンなしで予備重合体と同様な方法で得ることができる。メチルアルミノキサン（ＭＡＯ）の使用量を減らすために担持触媒をまず有機アルミニウム化合物で処理した後、重合に利用することができる。
【００４８】
本発明の担持メタロセン触媒は大韓民国特許出願第９８−１２６５９号、第９９−３０２７号及び米国特許第６，３４０，７２８号に記述したような助触媒を再利用するオレフィン重合方法に効果的に利用できる。
【００４９】
［従来技術との差異点］
米国特許第５，８１４，５７４号はアルコキシアルキル、ヘテロサイクル酸素ラジカルまたはアルキルヘテロサイクル酸素ラジカルから選択されたルイス酸作用基を有するメタロセン化合物を無機担体にバインディング（ｂｉｎｄｉｎｇ）させて担持される重合触媒成分について開示している。また、米国特許第５，７６７，２０９号は酸素、ケイ素、リン、窒素または硫黄原子を有していてルイス塩基性を有しているメタロセン化合物をアルミノキサンがない条件で無機担体にバインディングして担持触媒を製造し、これを重合が起きるのに充分な圧力と温度で少なくとも一つのオレフィンと担持触媒とを接触させる重合方法について開示している。
【００５０】
これら特許は実施例で無機担体としてルイス酸性を有するようにするためにブチルマグネシウムクロライドと塩化チタン（ＴｉＣｌ４）で処理したシリカまたはジエチル塩化アルミニウムで処理したシリカを利用しており、触媒前駆体としてビス（テトラヒドロ−３−フランメチルシクロペンタジエニル）ジルコニウムジクロライド（ｂｉｓ（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏ−３−ｆｕｒａｎｍｅｔｈｙｌ ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｄｉｅｎｙｌ）ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ ｄｉｃｈｌｏｒｉｄｅ）とビス（メトキシエチルシクロペンタジエニル）ジルコニウムジクロライド（ｂｉｓ（ｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｄｉｅｎｙｌ）ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ ｄｉｃｈｌｏｒｉｄｅ）を使用している。そして、ルイス酸性作用基を有するメタロセン化合物が無機担体表面に”バインディング”されて担持されることを主張している。
【００５１】
一般に”バインディング”の用語は２種類の化合物をいかなる化学結合によっても縛ってはいるが、依然としてそれぞれの本来の状態を維持している時に使用する（Ｊｕｌｉｕｓ Ｇｒａｎｔが著述してＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ ｂｏｏｋ会社で１９６９年に出版したＨａｃｋｈ’ｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ， ４版では”ｂｉｎｄｉｎｇ”を”ｈｏｌｄｉｎｇ ｔｏｇｅｔｈｅｒ”と説明している）。”バインディング”という用語は特に酵素の機作を説明する時に多く用いられる（Ｌｕｂｅｒｔ Ｓｔｒｙｋｅｒが著述してＷ．Ｈ． Ｆｒｅｅｍａｎ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙで出版したＢｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， 第３巻第８〜１０頁でその適切な使用例を見ることができる）。
【００５２】
このようなルイス塩基性を有する作用基を通じて表面に”バインディング”されている触媒はアルミノキサンのようなルイス酸性を有する助触媒で活性化される時、表面から触媒が遊離して反応器ファウリングが生じ、粒子形状が不良化するため、スラリー工程や気相工程に使用するのに問題がある。
【００５３】
本発明は前記で説明したようにアセタール、ケタール、２次または３次アルコキシアルキル、ベンジルオキシアルキル、置換されたベンジルオキシアルキル、アリールオキシアルキル、ジチオアセタール、ジチオケタール、モノチオアセタール、モノチオケタール、チオエーテルまたはアルコキシシラン作用基をリガンドの一部に有しているメタロセン化合物を５００℃以上で脱水して表面に反応性の高い作用基を有しているシリカと反応させて前記作用基中に存在する炭素−酸素結合、炭素−硫黄結合またはケイ素−酸素結合を切断しながら表面と新たな化学結合を作って新たなシリカ−メタロセン化合物を形成したものである。特に、シリカ表面にシラン処理による改質によって表面のヒドロキシル基が除去されることにより触媒の汚染源が除去されて少量の触媒使用でも既存触媒の活性をさらに活発にすることができる。
【００５４】
下記の比較例３と比較例４から本発明が主張する担持触媒が前記米国特許第５，８１４，５７４号と米国特許第５，７６７，２０９号とは異なるものであることが分かる。つまり、前記特許の実施例で使用した触媒と類似した構造を有し、１次アルキルだけで構成されていてルイス塩基度が相対的に高く、酸素原子を４つも有していてバインディングするのに好適な構造を有している［２−ｅｔｈｏｘｙｅｔｈｙｌ−Ｏ−（ＣＨ２）６−Ｃ５Ｈ４］２ＺｒＣｌ化合物を本発明に使用した反応性の高いシロキサン基を有しているシリカまたは前記米国特許第５，８１４，５７４号の第５７段落の第４行で好ましい担体として記載されているＭｇＣｌ２を担体として用いて重合に利用した時、ファウリングが激しく起こって粒子形状の調節ができない。
【００５５】
これに比べて立体障害のためにルイス塩基度がほとんどないｔ−ブチルエーテル基を有している［ｔ−ｂｕｔｙｌ−Ｏ−（ＣＨ２）６−Ｃ５Ｈ４］２ＺｒＣｌ２化合物は本発明が主張する担持反応が効果的に起こってファウリングがなく粒子形状調節ができる。ｔ−ブチルエーテルはルイス塩基度が低く、また、比較的に容易にｔ−ｂｕｔｙｌ基を切り離すことができるのでアルコールの保護基として効果的に利用できるということが知られている（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒ，ｖｏｌ ２９、１９８８年、２９５１ ｐ）。
【００５６】
つまり、前記特許で主張するルイス塩基作用基を通じて表面にバインディングされている担持触媒は重合反応時にアルミノキサンで活性化される時、アルミノキサンがルイス酸性を有しているので表面から再び分離されて出て反応器ファウリングが生じ、生成される粒子形状が不均一であるためにスラリーや気相重合に使用することができなくなる。アルミノキサンがルイス酸性を有するということはよく知られている（Ｊ． Ａｍ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ，． １９９５年ｖｏｌ， １１７， ｐ ６４６５）。
【００５７】
また、米国特許第５，３２４，８００号で主張する触媒のようにシリカと反応できる作用基を持っていない触媒の場合も担体表面に弱い結合でバインディングすることはできるが、この場合もアルミノキサンで活性化する時、表面からアルミノキサンが分離して反応器ファウリングが生じ、生成される粒子形状が不均一であるためスラリーや気相重合に使用することができない（比較例３）。
【００５８】
本発明が主張するアセタール、ケタール、２次または３次アルコキシアルキル、ベンジルオキシアルキル、置換されたベンジルオキシアルキル、アリールオキシアルキル、ジチオアセタール、ジチオケタール、モノチオアセタール、モノチオケタール、チオエーテルまたはアルコキシシラン作用基は５００℃以上の高温で脱水されて表面に反応性の高い作用基を有するシリカと反応して前記作用基中に存在する炭素−酸素、炭素−硫黄またはケイ素−酸素結合を切断しながら表面と新たな化学結合を形成してメタロセン化合物のリガンドの一部がシリカ表面に強い化学結合で付着されているメタロセン担持触媒はアルミノキサンのような助触媒で活性化する時表面から分離されるものは何もないのでスラリーあるいは気相重合でポリオレフィンを製造する時、反応器ファウリングが生ぜず、製造されるポリマーの粒子形状及び見掛け密度が優れていて既存のスラリーまたは気相重合工程に好適に使用可能である。
【００５９】
以下の実施例及び比較例を通じて本発明をさらに詳細に説明する。但し、実施例は本発明を例示するためのものであり、本発明はこれらだけに限られるわけではない。
【００６０】
［実施例］
触媒製造及び重合に必要な有機試薬と溶媒はＡｌｄｒｉｃｈ社製品で標準方法によって精製されており、エチレンはＡｐｐｌｉｅｄ Ｇａｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社の高純度製品を水分及び酸素ろ過装置を通過させた後重合し、触媒合成、担持及び重合の全ての段階で空気と水分の接触を遮断して実験の再現性を高めた。
触媒の構造を立証するために３００ＭＨｚ  ＮＭＲ（Ｂｒｕｃｋｅｒ）を利用してスペクトルを得た。
見掛け密度はＤＩＮ ５３４６６とＩＳＯ Ｒ ６０に定めた方法で見掛け密度試験器（ＡＰＴ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｒ Ｐｒｆｔｅｃｈｎｉｋ製造Ａｐｐａｒｅｎｔ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｔｅｓｔｅｒ １１３２）を利用して測定した。
【００６１】
実施例１
（［ｔ−Ｂｕｔｙｌ−Ｏ−（ＣＨ２）６−Ｃ５Ｈ４］２ＺｒＣｌ２］合成）
６−クロロヘキサノール（６−ｃｈｌｏｒｏｈｅｘａｎｏｌ）から文献（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔ． ２９５１， １９８８）に提示された方法でｔ−Ｂｕｔｙｌ−Ｏ−（ＣＨ２）６−Ｃｌを製造した。これにＮａＣｐ（２．０Ｍ ＴＨＦ溶液）１当量を入れて反応体を常温で一晩中攪拌した。水を入れて有機層を分離し無水硫酸マグネシウムで除湿して溶媒を除去し、真空蒸留してｔ−Ｂｕｔｙｌ−Ｏ−（ＣＨ２）６−Ｃ５Ｈ５を得た（８０℃／０．１ｍｍＨｇ）。６−クロロヘキサノール からの収率は５６％であった。
この化合物１．３４９ｇをＴＨＦ５ｍｌに溶かして４０℃でヘキサン溶液の１当量を入れる。徐々に常温に上げて３時間攪拌した。この溶液を０．５当量のＺｒＣｌ４（ＴＨＦ）２が入っているフラスコに入れて５５℃で４０時間攪拌した。溶媒を蒸留して除去しヘキサン３０ｍｌを入れた後、熱い状態でフィルターしてヘキサンを除去し１．７１１ｇの所望の化合物を得た（収率９２％）。この化合物をこれ以上の精製をせずに担持触媒製造するのに使用した（収率６０％、ｂ．ｐ．約８０℃／約０．１１ｍｍＨｇ）。
１Ｈ  ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３）：６．２８（ｔ，Ｊ＝２．６Ｈｚ、２Ｈ）、６．１９（ｔ，Ｊ＝２．６Ｈｚ、２Ｈ）、３．３１（ｔ，６．６Ｈｚ、２Ｈ）、２．６２（ｔ，Ｊ＝８Ｈｚ）、１．７  １．３（ｍ，８Ｈ）、１．１７（ｓ、９Ｈ）。
１３Ｃ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：１３５．０９、１１６．６６、１１２．２８、７２．４２、６１．５２、３０．６６、３０．６１、３０．１４、２９．１８、２７．５８、２６．００。
【００６２】
（表面改質担体製造）
シリカ（Ｇｒａｃｅ Ｄａｖｉｓｏｎ社製造ＸＰＯ ２４１２）を８００℃で５時間真空状態で脱水した。脱水されたシリカ１０．０ｇをガラス反応器に入れて滴下漏斗を設置した。滴下漏斗を閉じた後、シリカを約２時間程度真空乾燥した。
ここにヘキサメチルジシラザン３ｍｍｏｌが溶けているヘキサン２５ｍｌを滴下漏斗に移し入れた後、これを窒素加圧下で真空状態のシリカに加えた。ヘキサン３０ｍｌをさらに添加した後、７０℃で２時間攪拌して反応させた。ヘキサンを層分離して除去した後、反応物を３０ｍｌのヘキサンで３乃至５回洗浄した。この時、リトマス試験紙で色合い変化を観察しながら洗浄した。洗浄後、残存するヘキサン溶液をカニューレ（ｃａｎｎｕｌａｒ）を使用して除去した後、徐々に温度を３００℃まで上げて加圧しヘキサンを除去した。０．１ｍｍＨｇ圧力下で３００℃を維持しながら４時間真空乾燥してシラザンで処理されたシリカ担体を得た。
【００６３】
（担持触媒製造）
前記でシラザン処理されたシリカ（Ｇｒａｃｅ Ｄａｖｉｓｏｎ社製造ＸＰＯ ２４１２）１．０ｇをガラス反応器に入れ、これにヘキサン４０ｍｌを入れて［ｔ−Ｂｕｔｙｌ−Ｏ−（ＣＨ２）６−Ｃ５Ｈ４］２ＺｒＣｌ２触媒２００ｍｇが溶けているヘキサン溶液１０ｍｌを入れる。８５℃で３時間攪拌して反応させた。ヘキサンを層分離して除去した後、ヘキサン３０ｍｌを使用して洗浄し減圧してヘキサンを除去して担持触媒を得た。
【００６４】
（重合）
前記で製造した担持触媒１００ｍｇをドライボックス内で定量してガラス反応器に入れた後、反応器を密封してドライボックスから取り出した後、この反応器に精製したヘキサン５０ｍｌを入れてヘプタンまたはヘキサンに溶けているアルミノキサン（ＭＡＯ）１．０ｍｍｏｌ−Ａｌに該当する量を入れた。４０℃で３０分間攪拌した後、３０ｐｓｉｇのエチレン圧力を加えて常温で３０分間攪拌して予備重合した。
１．５０ｍｍｏｌトリエチルアルミニウムが溶解されているヘキサン６６０ｍｌが入っている１ｌブッチ（Ｂｕｃｈｉ）反応器に前記で製造した予備重合触媒を空気接触なく入れた後、８０℃で１３０ｐｓｉｇの圧力を継続して加えながら重合した。エチレンを蒸発させて反応器を開いて反応物をろ過した後、８０℃オーブンで脱水してポリマーを得た。
前記で製造した触媒に対する生成されたポリエチレン量（活性）は１１５ｇであった。得られたポリマーの見掛け密度を測定してみた結果、約０．３５ｇ／ｍｌで、反応器ファウリングが全くなかった。
【００６５】
比較例１
前記実施例１で製造されたｔ−Ｂｕｔｙｌ−Ｏ−（ＣＨ２）６−Ｃ５Ｈ４］２ＺｒＣｌ２を触媒として用いて、シラザン処理をせずシリカ（Ｇｒａｃｅ Ｄａｖｉｓｏｎ社製造ＸＰＯ ２４１２）を８００℃で５時間真空状態で脱水だけを実施したシリカを担体として用いて実施例１と同様な方法で担持触媒を製造した後、予備重合し本重合した。生成されたポリエチレン量（活性）は９０ｇで、予備重合及び本重合時にファウリングがなくて生成された粒子形状は良好で、見掛け密度が０．３４ｇ／ｍｌであった。
【００６６】
比較例２
米国特許第５，３２４，８００号で主張する触媒のようにシリカと反応できる作用基を持っていないビス（オクチルシクロペンタジエニル）ジルコニウムジクロライドを触媒として用いて、前記実施例１で製造されたシラザン処理されたシリカを担体として用いて実施例１と同様な方法で担持触媒を製造した後、予備重合して本重合した。生成されたポリエチレン量（活性）は５１ｇで、予備重合及び本重合時にファウリングが激しくて生成された粒子形状はよくなかった。見掛け密度は０．０５ｇ／ｍｌであった。
【００６７】
比較例３
米国特許第５，８１４，５７４号と米国特許第５，７６７，２０９号の実施例で使用した触媒と類似した構造で１次アルキルだけで構成されていてルイス塩基度が相対的に高く、酸素原子を４つも有していてバインディングするのに良い構造を有している［２−ｅｔｈｏｘｙｅｔｈｙｌ−Ｏ−（ＣＨ２）６−Ｃ５Ｈ４］２ＺｒＣｌ２化合物を文献（Ｊ． Ｏｒｇａｎｏｍｅｔ． Ｃｈｅｍ． Ｖｏｌ． ５５２ （１９９８）、３１３）にある方法で合成し、シラン処理をしなかった乾燥シリカを使用して前記実施例１と同様な方法で担持し予備重合して本重合した。
生成されたポリエチレン量は１０．７ｇで極めて少なく、ファウリングが激しく起こって粒子形状が調節ができないため見掛け密度が０．０６ｇ／ｍｌであった。
【００６８】
比較例４
米国特許第５，８１４，５７４号の第５７段落第４行で好ましい担体として記載されているＭｇＣｌ２に前記比較例３で使用した［２−ｅｔｈｏｘｙｅｔｈｙｌ−Ｏ−（ＣＨ２）６−Ｃ５Ｈ４］２ＺｒＣｌ２化合物が”バインディング”されて担持された触媒を利用して重合した。
［２−ｅｔｈｏｘｙｅｔｈｙｌ−Ｏ−（ＣＨ２）６−Ｃ５Ｈ４］２ＺｒＣｌ２２６．５ｍｇをボールミルで粉砕した無水ＭｇＣｌ２５００ｍｇ混合して３０ｍｌヘキサン存在下の常温で２時間攪拌した。層分離してヘキサンを除去し５０ｍｌヘキサンで再び洗浄して真空減圧し、残っているヘキサンを除去した。この担持触媒１００ｍｇをガラス反応器に取ってヘキサン２５０ｍｌを入れてＭＡＯ１．６ｍｌを入れた後、８０℃恒温槽で５分間攪拌した。４０ｐｓｉｇエチレンを加えて重合した。
反応器ファウリングが起こり、粒子形状調節が良くできなかった。生成されたポリエチレン（ＰＥ）量は７．４ｇで、見掛け密度は０．１０ｇ／ｍｌであった。
【００６９】
［表１］
【表１】
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【００７０】
【発明の効果】
本発明の担持メタロセン触媒はメタロセン化合物のリガンドの一部がシリカ表面に強い化学結合で付着されていて活性化する時表面から遊離されて出る触媒がほとんどないのでスラリーあるいは気相重合でポリオレフィンを製造する時反応器ファウリングがほとんどなく、製造されるポリマーの粒子形状及び見掛け密度が優れていて従来のスラリーまたは気相重合工程に好適に使用が可能である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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