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JP2016537500A - ポリオレフィンの製造方法およびこれから製造されたポリオレフィン - Google Patents

ポリオレフィンの製造方法およびこれから製造されたポリオレフィン Download PDF

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Abstract

本発明は、大きな分子量および多峰分子量分布を有することによって、ブローモールディング用などに好ましく使用可能なポリオレフィンをより効果的に製造することができるポリオレフィンの製造方法およびこれから製造されたポリオレフィンに関する。【選択図】図1

Description

本発明は、大きな分子量および多峰分子量分布を有することによって、ブローモールディング用などに好ましく使用可能なポリオレフィンをより効果的に製造することができるポリオレフィンの製造方法およびこれから製造されたポリオレフィンに関する。
一般に、ブローモールディングを利用して製造した製品の場合、優れた加工性、機械的物性および耐応力亀裂性が要求される。したがって、以前から大きな分子量、より広い多峰分子量分布および均一な共単量体分布などを満たして、ブローモールディング用などに好ましく使用可能なポリオレフィンの製造に関する技術が継続して要求されている。
一方、4族遷移金属を用いたメタロセン触媒は、既存のチーグラーナッタ触媒に比べてポリオレフィンの分子量および分子量分布などを制御しやすく、高分子の共単量体分布を調節することができて、機械的物性および加工性が同時に向上したポリオレフィンなどを製造するのに使用されてきた。しかし、メタロセン触媒を用いて製造されたポリオレフィンは、狭い分子量分布によって加工性が低下する問題がある。
一般に、分子量分布が広いほど、剪断速度(shear rate)に応じた粘度低下の程度が大きくなって加工領域で優れた加工性を示すが、メタロセン触媒で製造されたポリオレフィンは、相対的に狭い分子量分布などによって、高い剪断速度で粘度が高く、押出時に負荷や圧力が多くかかって押出生産性が低下し、ブローモールディング加工時にバブル安定性が大きく低下し、製造されたブローモールディング成形品の表面が不均一になって透明性の低下などをもたらすという欠点がある。
そこで、以前からメタロセン触媒で広い多峰分子量分布を有するポリオレフィンなどを得るために、複数の反応器を含む多段反応器が用いられてきており、このような複数の反応器での各重合段階を通して、より広い多峰分子量分布および大きな分子量を同時に満たすポリオレフィンを得るために試みられてきた。
しかし、メタロセン触媒の大きい反応性などによって、前段の反応器での重合持続時間などにより後段の反応器でうまく重合が行われにくく、その結果、十分に大きな分子量およびより広い多峰分子量分布を同時に満たすポリオレフィンを製造するのに限界があったのが事実である。そこで、大きな分子量およびより広い多峰分子量分布を有することによって、機械的物性および加工性などを同時に満たすことができ、ブローモールディング用などに好ましく使用可能なポリオレフィンをより効果的に製造することができる技術の開発が継続して要求されている。
そこで、本発明は、大きな分子量およびより広い多峰分子量分布を有することによって、ブローモールディング用などに好ましく使用可能なポリオレフィンをより効果的に製造することができるポリオレフィンの製造方法を提供する。
また、本発明は、前記製造方法から製造されて機械的物性および加工性を同時に満たすことができ、ブローモールディング用などに好ましく使用可能なポリオレフィンを提供する。
本発明は、メタロセン触媒と、下記化学式1のシクロペンタジエニル金属化合物と、下記化学式2の有機アルミニウム化合物との混合物またはこれらの反応生成物を含む分子量調節剤の存在下、オレフィン系単量体を重合する段階を含むポリオレフィンの製造方法を提供する。
Figure 2016537500
化学式1において、Cp1およびCp2はそれぞれ独立に、シクロペンタジエニル基、インデニル基、またはフルオレニル基を含むリガンドであり;R1およびR2はCp1およびCp2の置換基であって、それぞれ独立に、炭素数2〜20のアルキル、炭素数2〜20のアルケニル、炭素数7〜20のアルキルアリール、炭素数7〜20のアリールアルキル、炭素数6〜20のアリール、炭素数1〜20のヘテロアルキル、炭素数2〜20のヘテロアルケニル、炭素数6〜20のヘテロアルキルアリール、炭素数6〜20のヘテロアリールアルキル、または炭素数5〜20のヘテロアリールであり;M1は4族遷移金属元素であり;Xはハロゲンであり、
Figure 2016537500
化学式2において、R3、R4およびR5はそれぞれ独立に、炭素数4〜20のアルキル基またはハロゲンであり、R3、R4およびR5のうちの少なくとも1つは炭素数4〜20のアルキル基である。
本発明はまた、メタロセン触媒と、下記化学式3のシクロペンタジエニル金属化合物と、下記化学式4の有機アルミニウム化合物との混合物またはこれらの反応生成物を含む分子量調節剤の存在下、オレフィン系単量体を溶液重合する段階を含むポリオレフィンの製造方法を提供する。
Figure 2016537500
化学式3において、Cp3およびCp4はそれぞれ独立に、シクロペンタジエニル基、インデニル基、またはフルオレニル基を含むリガンドであり;R6およびR7はCp3およびCp4の置換基であって、それぞれ独立に、水素またはメチルであり;M2は4族遷移金属元素であり;X’はハロゲンであり、
Figure 2016537500
化学式4において、R8、R9およびR10はそれぞれ独立に、炭素数4〜20のアルキル基またはハロゲンであり、R8、R9およびR10のうちの少なくとも1つは炭素数4〜20のアルキル基である。
本発明はさらに、前記製造方法により製造されたポリオレフィンを提供する。
以下、発明の実施形態に係るポリオレフィンの製造方法およびこれから製造されたポリオレフィンについて説明する。
発明の一実施形態によれば、メタロセン触媒と共に、特定の分子量の存在下、オレフィン系単量体を重合する段階を含むポリオレフィンの製造方法が提供される。
特に、前記ポリオレフィンの製造方法は、メタロセン触媒と、下記化学式1のシクロペンタジエニル金属化合物と、下記化学式2の有機アルミニウム化合物との混合物またはこれらの反応生成物を含む分子量調節剤の存在下、オレフィン系単量体を重合する段階を含む。
Figure 2016537500
化学式1において、Cp1およびCp2はそれぞれ独立に、シクロペンタジエニル基、インデニル基、またはフルオレニル基を含むリガンドであり;R1およびR2はCp1およびCp2の置換基であって、それぞれ独立に、炭素数2〜20のアルキル、炭素数2〜20のアルケニル、炭素数7〜20のアルキルアリール、炭素数7〜20のアリールアルキル、炭素数6〜20のアリール、炭素数1〜20のヘテロアルキル、炭素数2〜20のヘテロアルケニル、炭素数6〜20のヘテロアルキルアリール、炭素数6〜20のヘテロアリールアルキル、または炭素数5〜20のヘテロアリールである。特に、R1およびR2はそれぞれ独立に、エチル、ブチル、およびt−ブトキシヘキシルからなる群より選択されたものであってもよい。また、M1は4族遷移金属元素であり、好ましくは、チタニウム、ジルコニウム、およびハフニウムからなる群より選択されるものであってもよい。また、Xはハロゲンであり、好ましくは、F、Cl、Br、およびIからなる群より選択されるものであってもよい。
Figure 2016537500
化学式2において、R3、R4およびR5はそれぞれ独立に、炭素数4〜20のアルキル基またはハロゲンであり、R3、R4およびR5のうちの少なくとも1つは炭素数4〜20のアルキル基である。特に、R3、R4およびR5はそれぞれ独立に、イソブチル基であってもよい。
前記ポリオレフィンの製造方法はまた、下記化学式3のシクロペンタジエニル金属化合物と、下記化学式4の有機アルミニウム化合物との混合物またはこれらの反応生成物を含む分子量調節剤の存在下、オレフィン系単量体を溶液重合する段階を含む。
Figure 2016537500
化学式3において、Cp3およびCp4はそれぞれ独立に、シクロペンタジエニル基、インデニル基、またはフルオレニル基を含むリガンドであり;R6およびR7はCp3およびCp4の置換基であって、それぞれ独立に、水素またはメチルであり;M2は4族遷移金属元素であり;X’はハロゲンである。特に、M1はチタニウム、ジルコニウム、およびハフニウムからなる群より選択されるものであってもよく、XはF、Cl、Br、およびIからなる群より選択されるものであってもよい。
Figure 2016537500
化学式4において、R8、R9およびR10はそれぞれ独立に、炭素数4〜20のアルキル基またはハロゲンであり、R8、R9およびR10のうちの少なくとも1つは炭素数4〜20のアルキル基である。特に、R8、R9およびR10はそれぞれ独立に、イソブチル基であってもよい。
前記化学式1のシクロペンタジエニル金属化合物、および前記化学式2の有機アルミニウム化合物が反応して生成された分子量調節剤は、下記化学式5、化学式6、または化学式7で示すものであってもよい。
Figure 2016537500
Figure 2016537500
Figure 2016537500
また、前記化学式3のシクロペンタジエニル金属化合物、および前記化学式4の有機アルミニウム化合物が反応して生成された分子量調節剤は、下記化学式8で示すものであってもよい。
Figure 2016537500
このような一実施形態の製造方法では、前記化学式1または化学式3のシクロペンタジエニル金属化合物と、前記化学式2または化学式4の有機アルミニウム化合物との混合物、またはこれらの反応生成物、例えば、化学式1と化学式2の化合物、または化学式3と化学式4の化合物がそれぞれ反応して生成された有機金属錯化合物を含む分子量調節剤の存在下、オレフィン系単量体を重合してポリオレフィンを製造する。
本発明者らの実験結果、このような特定の分子量調節剤は、それ自体でオレフィン重合触媒としての活性を示すことはできないが、メタロセン触媒の活性を補助してより大きな分子量およびより広い分子量分布を有するポリオレフィンの製造を可能にすることが確認された。このような分子量調節剤の作用メカニズムは具体的に明らかにされてはいないが、前記メタロセン触媒と相互作用して単量体が接近できる活性点をより増やすことによって、重合活性をより向上させ、大きな分子量およびより広い分布を有するポリオレフィンの製造を可能にすると予測される。
このような分子量調節剤の作用によって、例えば、後述する多段反応器でポリオレフィンを製造する場合、前段の反応器で相対的に多くのメタロセン触媒が消耗しても、後段の反応器でオレフィン系単量体の重合が効果的に進行して、より大きな分子量および広い多峰分子量分布を有するポリオレフィンが製造できることが確認された。
特に、前記化学式1または化学式3のシクロペンタジエニル基、および化学式2または化学式4の有機官能基などで特定の置換基を含む分子量調節剤は、既存に比べて顕著に向上した溶解度を示すことによって、優れた一体化特性(homogeneity)により均一に注入(feeding)することができて、優れた重合性能を示すことができる。
また、ブローモールディング用ポリオレフィンなどを製造するための多段重合反応は、主にヘキサンなどの脂肪族炭化水素系有機溶媒中で、スラリー状重合や溶液重合などで進行する。しかし、前記分子量調節剤が炭素数4以上のアルキル基を有する化学式2の有機アルミニウム化合物から形成されることによって、前記ヘキサンなどの脂肪族炭化水素系有機溶媒に対してより優れた溶解度を示すことができる。したがって、このような分子量調節剤は、反応媒質または希釈剤として使用される有機溶媒に安定的に溶解して反応系に供給され、重合過程中にその作用、効果をより均一で優れたものに発現することができる。また、前記ヘキサンなどの脂肪族炭化水素系有機溶媒を反応媒質などとして使用しても、優れた物性のポリオレフィンが製造できるため、芳香族炭化水素系有機溶媒の使用の必要性がなく、芳香族炭化水素系有機溶媒がポリオレフィンまたは製品に残留して匂いまたは味などに問題を起こす必要がなく、その結果、一実施形態により製造されたポリオレフィンを飲食物容器などにも非常に好適に使用できる。
結局、一実施形態によれば、より大きな分子量およびより広い多峰分子量分布を有することによって、優れた機械的物性および加工性を示すことができ、ブローモールディング用などに好ましく使用可能なポリオレフィンをより効果的に製造することができる。
以下、このようなポリオレフィンの製造方法についてより具体的に説明する。
前記一実施形態の製造方法では、任意のオレフィン系単量体を重合してポリオレフィンを製造することができる。この時、使用可能なオレフィン系単量体の具体例としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、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、ノルボルネン、エチリデンノルボルネン、スチレン、アルファ−メチルスチレン、および3−クロロメチルスチレンなどがある。ただし、このような製造方法の一例では、エチレンを用いてポリエチレンを製造したり、エチレンと共に、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、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、または1−ドデセンなどのアルファオレフィンを共重合してエチレン−アルファオレフィン共重合体を製造することができる。この時、前記アルファオレフィンのような共単量体は、全体オレフィン系単量体の含有量に対して、約30重量%以下、あるいは約0〜20重量%、あるいは約0.1〜15重量%の量で使用されて共重合されてもよい。このような含有量のアルファオレフィンが共重合されることによって、最終製造されたポリオレフィンがブローモールディング用に適した密度範囲内で優れた耐応力亀裂性を示すことができる。ただし、大きすぎる含有量のアルファオレフィンが使用される場合、重合体の密度を低下させて屈曲強度の低下をもたらすことがある。
一方、前記一実施形態の製造方法で使用されるメタロセン触媒は、メタロセン化合物が担体に担持された担持触媒形態で使用されたり、別途の担体なしに非担持形態で使用されてもよい。
また、前記メタロセン触媒は、互いに異なる2種以上のメタロセン化合物を混成ハイブリッドして共に使用されたり、1種のメタロセン化合物だけを含めて使用されてもよい。特に、前記メタロセン触媒は、下記化学式9〜12のうちのいずれか1つで示すメタロセン化合物1種以上を含むものであってもよい。
Figure 2016537500
前記化学式9において、
3は4族遷移金属であり;
Cp5およびCp6は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、シクロペンタジエニル、インデニル、4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル、およびフルオレニルラジカルからなる群より選択されたいずれか1つであり、これらは炭素数1〜20の炭化水素で置換されていてもよいし;
aおよびRbは互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素、C1〜C20のアルキル、C1〜C10のアルコキシ、C2〜C20のアルコキシアルキル、C6〜C20のアリール、C6〜C10のアリールオキシ、C2〜C20のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C8〜C40のアリールアルケニル、またはC2〜C10のアルキニルであり;
1はハロゲン原子、C1〜C20のアルキル、C2〜C10のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C6〜C20のアリール、置換もしくは非置換のC1〜C20のアルキリデン、置換もしくは非置換のアミノ基、C2〜C20のアルキルアルコキシ、またはC7〜C40のアリールアルコキシであり;
nは1または0であり;
Figure 2016537500
前記化学式10において、
4は4族遷移金属であり;
Cp7およびCp8は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、シクロペンタジエニル、インデニル、4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル、およびフルオレニルラジカルからなる群より選択されたいずれか1つであり、これらは炭素数1〜20の炭化水素で置換されていてもよいし;
cおよびRdは互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素、C1〜C20のアルキル、C1〜C10のアルコキシ、C2〜C20のアルコキシアルキル、C6〜C20のアリール、C6〜C10のアリールオキシ、C2〜C20のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C8〜C40のアリールアルケニル、またはC2〜C10のアルキニルであり;
2はハロゲン原子、C1〜C20のアルキル、C2〜C10のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C6〜C20のアリール、置換もしくは非置換のC1〜C20のアルキリデン、置換もしくは非置換のアミノ基、C2〜C20のアルキルアルコキシ、またはC7〜C40のアリールアルコキシであり;
1はCp3c環とCp4d環とを架橋結合させたり、1つのCp4d環をM2に架橋結合させる、炭素、ゲルマニウム、ケイ素、リン、または窒素原子含有ラジカルのうちの1つ以上またはこれらの組み合わせであり;
mは1または0であり;
Figure 2016537500
前記化学式11において、
5は4族遷移金属であり;
Cp9はシクロペンタジエニル、インデニル、4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル、およびフルオレニルラジカルからなる群より選択されたいずれか1つであり、これらは炭素数1〜20の炭化水素で置換されていてもよいし;
eは水素、C1〜C20のアルキル、C1〜C10のアルコキシ、C2〜C20のアルコキシアルキル、C6〜C20のアリール、C6〜C10のアリールオキシ、C2〜C20のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C8〜C40のアリールアルケニル、またはC2〜C10のアルキニルであり;
3はハロゲン原子、C1〜C20のアルキル、C2〜C10のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C6〜C20のアリール、置換もしくは非置換のC1〜C20のアルキリデン、置換もしくは非置換のアミノ基、C2〜C20のアルキルアルコキシ、またはC7〜C40のアリールアルコキシであり;
2はCp5e環とJとを架橋結合させる、炭素、ゲルマニウム、ケイ素、リン、または窒素原子含有ラジカルのうちの1つ以上またはこれらの組み合わせであり;
JはNRf、O、PRf、およびSからなる群より選択されたいずれか1つであり、前記RfはC1〜C20のアルキル、アリール、置換されたアルキル、または置換されたアリールであり、
Figure 2016537500
前記化学式12において、
Aは水素、ハロゲン、C1〜C20のアルキル基、C2〜C20のアルケニル基、C6〜C20のアリール基、C7〜C20のアルキルアリール基、C7〜C20のアリールアルキル基、C1〜C20のアルコキシ基、C2〜C20のアルコキシアルキル基、C3〜C20のヘテロシクロアルキル基、またはC5〜C20のヘテロアリール基であり;
Dは−O−、−S−、−N(R)−、または−Si(R)(R’)−であり、ここで、RおよびR’は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、C1〜C20のアルキル基、C2〜C20のアルケニル基、またはC6〜C20のアリール基であり;
LはC1〜C10の直鎖もしくは分枝鎖アルキレン基であり;
Bは炭素、シリコン、またはゲルマニウムであり;
Qは水素、ハロゲン、C1〜C20のアルキル基、C2〜C20のアルケニル基、C6〜C20のアリール基、C7〜C20のアルキルアリール基、またはC7〜C20のアリールアルキル基であり;
Mは4族遷移金属であり;
1およびX2は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン、C1〜C20のアルキル基、C2〜C20のアルケニル基、C6〜C20のアリール基、ニトロ基、アミド基、C1〜C20のアルキルシリル基、C1〜C20のアルコキシ基、またはC1〜C20のスルホネート基であり;
1およびC2は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、下記化学式13a、化学式13b、または下記化学式13cのうちの1つで示し、ただし、C1およびC2が全て化学式13cの場合は除き;
Figure 2016537500
Figure 2016537500
Figure 2016537500
前記化学式13a、13bおよび13cにおいて、R1〜R17およびR1’〜R9’は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、C1〜C20のアルキル基、C2〜C20のアルケニル基、C1〜C20のアルキルシリル基、C1〜C20のシリルアルキル基、C1〜C20のアルコキシシリル基、C1〜C20のアルコキシ基、C6〜C20のアリール基、C7〜C20のアルキルアリール基、またはC7〜C20のアリールアルキル基であり、前記R10〜R17のうちの互いに隣接する2個以上が互いに連結されて置換もしくは非置換の脂肪族または芳香族環を形成してもよい。
前記化学式9で示すメタロセン化合物としては、例えば、下記構造式のうちの1つで示す化合物であってもよいが、これにのみ限定されるものではない。
Figure 2016537500
Figure 2016537500
Figure 2016537500
また、化学式10で示す化合物としては、例えば、下記構造式で示す化合物であってもよいが、これにのみ限定されるものではない。
Figure 2016537500
Figure 2016537500
Figure 2016537500
さらに、化学式11で示す化合物としては、例えば、下記構造式で示す化合物であってもよいが、これにのみ限定されるものではない。
Figure 2016537500
Figure 2016537500
また、前記化学式12において、4族遷移金属(M)としては、チタニウム、ジルコニウム、ハフニウムなどが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記化学式12のメタロセン化合物において、前記化学式13a、13bおよび13cのR1〜R17およびR1’〜R9’はそれぞれ独立に、水素、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、フェニル基、ハロゲン基、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基、トリブチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリメチルシリルメチル基、メトキシ基、またはエトキシ基であることがより好ましいが、これにのみ限定されるものではない。
前記化学式12のメタロセン化合物において、LはC4〜C8の直鎖もしくは分枝鎖アルキレン基であることがより好ましいが、これにのみ限定されるものではない。また、前記アルキレン基は、C1〜C20のアルキル基、C2〜C20のアルケニル基、またはC6〜C20のアリール基で置換もしくは非置換であってもよい。
前記化学式12のメタロセン化合物において、Aは水素、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、メトキシメチル基、tert−ブトキシメチル基、1−エトキシエチル基、1−メチル−1−メトキシエチル基、テトラヒドロピラニル基、またはテトラヒドロフラニル基であることが好ましいが、これにのみ限定されるものではない。また、Bはシリコンであることが好ましいが、これにのみ限定されるものではない。
前記化学式12のメタロセン化合物は、インデノインドール(indeno indole)誘導体および/またはフルオレン(fluorene)誘導体がブリッジによって架橋された構造を形成し、リガンド構造にルイス塩基として作用できる非共有電子対を有することによって、担体のルイス酸の特性を有する表面に担持され、担持時にも高い重合活性を示す。また、電子的に豊富なインデノインドール基および/またはフルオレン基を含むことによって、活性が高く、適切な立体障害とリガンドの電子的な効果によって、水素反応性が低いだけでなく、水素が存在する状況でも高い活性が維持される。さらに、インデノインドール誘導体の窒素原子が成長する高分子鎖のbeta−hydrogenを水疎結合によって安定化させ、beta−hydrogen eliminationを抑制して、超高分子量のオレフィン系重合体を重合することができる。
発明の一実施形態によれば、前記化学式13aで示す構造の具体例としては、下記構造式のうちの1つで示す構造が挙げられるが、これにのみ限定されるものではない。
Figure 2016537500
Figure 2016537500
Figure 2016537500
そして、前記化学式13bで示す構造の具体例としては、下記構造式のうちの1つで示す構造が挙げられるが、これにのみ限定されるものではない。
Figure 2016537500
Figure 2016537500
Figure 2016537500
また、前記化学式13cで示す構造の具体例としては、下記構造式のうちの1つで示す構造が挙げられるが、これにのみ限定されるものではない。
Figure 2016537500
付加して、前記化学式12で示すメタロセン化合物の具体例としては、下記構造式のうちの1つで示す化合物が挙げられるが、これにのみ限定されるものではない。
Figure 2016537500
Figure 2016537500
Figure 2016537500
Figure 2016537500
Figure 2016537500
Figure 2016537500
Figure 2016537500
Figure 2016537500
Figure 2016537500
Figure 2016537500
前記化学式12のメタロセン化合物は、インデノインドール誘導体および/またはフルオレン誘導体をブリッジ化合物で連結してリガンド化合物として製造した後、金属前駆体化合物を投入してメタレーション(metallation)を行うことによって得られるが、これに制限されるわけではない。
一方、前記メタロセン触媒を非担持形態で使用する場合に、溶液重合を通して直接重合体を製造することができる。特に、前記化学式3のシクロペンタジエニル基、および化学式4の有機アルミニウム化合物との混合物またはこれらの反応生成物を含む分子量調節剤を使用する場合には、別途の担体なしに非担持形態で溶液重合を行うことができる。このような溶液重合工程を行う場合に、パラフィン系溶媒および芳香族系溶媒を使用してもよく、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン、およびヘプタンからなる群より選択された溶媒1種以上の存在下で行うことができる。
また、前記メタロセン触媒を担持触媒として使用する場合に、メタロセン化合物および助触媒が担体に担持された担持メタロセン触媒の形態になってもよく、一例によれば、互いに異なる2種以上のメタロセン化合物および助触媒を含む混成担持メタロセン触媒になってもよい。
この時、前記担体は、シリカ、シリカ−アルミナ、またはシリカ−マグネシアなどになってもよく、その他メタロセン触媒を担持できることが知られた任意の担体になってもよい。また、このような担体は、高温で乾燥した状態で使用されてもよいが、乾燥温度は、例えば、約180〜800℃になるとよい。仮に、乾燥温度が低すぎると、担体上の過剰の区分が助触媒と反応して性能を低下させることがあり、乾燥温度が高すぎると、担体表面にヒドロキシ基の含有量が過度に低くなって助触媒との反応サイトが減少することがある。
一方、上述したメタロセン触媒、特に、混成担持メタロセン触媒において、前記助触媒は、下記化学式14のアルミニウム含有第1助触媒と、下記化学式15のボレート系第2助触媒とを含む。
Figure 2016537500
化学式14において、R18はそれぞれ独立に、ハロゲン、ハロゲン置換もしくは非置換の炭素数1〜20のヒドロカルビル基であり、nは2以上の整数であり、
Figure 2016537500
化学式15において、T+は+1価の多原子イオンであり、Bは+3酸化状態のホウ素であり、Qはそれぞれ独立に、ヒドリド基、ジアルキルアミド基、ハライド基、アルコキシド基、アリールオキシド基、ヒドロカルビル基、ハロカルビル基、およびハロ−置換されたヒドロカルビル基からなる群より選択され、前記Qは20個以下の炭素を有するが、ただし、1つ以下の位置において、Qはハライド基である。
このような第1および第2助触媒の使用によって、最終製造されたポリオレフィンの分子量分布がより均一になるにつれ、重合活性が向上できる。
前記化学式14の第1助触媒は、線状、円形または網状に繰り返し単位が結合されたアルキルアルミノキサン系化合物になってもよく、このような第1助触媒の具体例としては、メチルアルミノキサン(MAO)、エチルアルミノキサン、イソブチルアルミノキサン、またはブチルアルミノキサンなどが挙げられる。
また、前記化学式15の第2助触媒は、三置換されたアンモニウム塩、またはジアルキルアンモニウム塩、三置換されたホスホニウム塩形態のボレート系化合物になってもよい。このような第2助触媒の具体例としては、トリメチルアンモニウムテトラフェニルボレート、メチルジオクタデシルアンモ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(n−ブチル)アンモニウムテトラフェニルボレート、メチルテトラジシクロオクタデシルアンモニウムテトラフェニルボレート、N,N−ジメ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フェニルボレート、N,N−ジメチル(2,4,6−トリメチルアニリニウム)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(ペンタフルオロフェニル)ボレート、メチルジテトラデシルアンモニウムテトラキス(ペンタフェニル)ボレート、メチルジオクタデシ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)ボレート、トリ(n−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、トリ(2級−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、N,N−ジメチル(2,4,6−トリ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)ボレート、トリメチルアンモニウムテトラキス(2,3,4,6−テトラフルオロフェニル)ボレート、トリエチルアンモニウムテトラキス(2,3,4,6−テトラフルオロフェニル)ボレート、トリプロピルアンモニウムテトラキス(2,3,4,6−テトラフルオロフェニル)ボレート、トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラキス(2,3,4,6−テトラフルオロフェニル)ボレート、ジメチル(t−ブチル)アンモニウムテトラキス(2,3,4,6−テトラフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(2,3,4,6−テトラフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジエチルアニリニウムテトラキス(2,3,4,6−テトラフルオロフェニル)ボレート、またはN,N−ジメチル−(2,4,6−トリメチルアニリニウム)テトラキス−(2,3,4,6−テトラフルオロフェニル)ボレートなどの三置換されたアンモニウム塩形態のボレート系化合物;ジオクタデシ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、ジテトラデシ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、またはジシクロヘキシルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートなどのジアルキルアンモニウム塩形態のボレート系化合物;またはトリフェニルホスホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、メチルジオクタデシルホスホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、またはトリ(2,6−ジメチルフェニル)ホスホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートなどの三置換されたホスホニウム塩形態のボレート系化合物などが挙げられる。
上述したメタロセン化合物のうちの2種以上の第1および第2メタロセン化合物と、第1および第2助触媒などを用いて混成担持メタロセン触媒を製造するにあたっては、担体に第1メタロセン化合物および第1助触媒を順次担持した後、次に、第2メタロセン化合物および第2助触媒を順次担持することが好ましい。このような各担持段階の間には、溶媒を用いた洗浄段階が追加的に行われてもよい。
一方、一実施形態の製造方法では、上述したメタロセン触媒と、化学式1および2の化合物の混合物またはこれらの反応生成物を含む分子量調節剤、または化学式3および4の化合物の混合物またはこれらの反応生成物を含む分子量調節剤の存在下、オレフィン系単量体を重合することができる。このような分子量調節剤は、前記化学式1および2の化合物、または化学式3および4の化合物を互いに反応しない混合物形態で含むか、前記化学式1および2の化合物、または化学式3および4の化合物の反応生成物、例えば、これら化合物の金属元素が、Xおよび/またはR1、R2およびR3のうちの1つを媒介として互いに結合されている有機金属錯化合物形態で含むことができる。この時、前記有機金属錯化合物と共に、一部の未反応の化学式1および/または化学式2の化合物、または化学式3および/または化学式4の化合物をさらに含んでもよい。
すでに上述したように、前記分子量調節剤は、メタロセン触媒の活性を補助して、相対的に小さい量のメタロセン触媒の存在下でも、大きな活性で重合が進行できるようにし、より大きな分子量および広い多峰分子量分布を有するポリオレフィンの製造を可能にする。
特に、後述する多段反応器でポリオレフィンを製造する場合、前段の反応器で相対的に多くのメタロセン触媒が消耗しても、後段の反応器でオレフィン系単量体の重合およびこれを通した高分子量ポリオレフィンの生成が効果的に行われるようにして、より大きな分子量および広い多峰分子量分布を有し、ブローモールディング用に適したポリオレフィンの製造を可能にする。
さらに、前記分子量調節剤が炭素数4以上のアルキル基を有する化学式2の有機アルミニウム化合物から形成されることによって、前記重合反応の反応媒質または希釈剤として使用されるヘキサンなどの脂肪族炭化水素系有機溶媒に対してより優れた溶解度を示すことができる。したがって、このような分子量調節剤は、反応媒質または希釈剤に安定的に溶解して反応系に供給され、重合過程中にその作用、効果をより均一で優れたものに発現することができる。
一方、前記分子量調節剤において、化学式1のシクロペンタジエニル系金属化合物の具体例としては、ビス(2−エチルシクロペンタ−2,4−ジエン−1−イル)チタニウムジクロライド、ビス(2−ブチルシクロペンタ−2,4−ジエン−1−イル)チタニウムジクロライド、ビス(2−(6−t−ブトキシ−ヘキシル)シクロペンタ−2,3−ジエン−1−イル)チタニウムジクロライド、ビス(2−エチルシクロペンタ−2,4−ジエン−1−イル)ジルコニウムジクロライド、ビス(2−エチルシクロペンタ−2,4−ジエン−1−イル)ハフニウムジクロライドなどが挙げられる。化学式3のシクロペンタジエニル系金属化合物の具体例としては、ビスシクロペンタジエニルチタニウムジクロライド、ビスシクロペンタジエニルジルコニウムジクロライド、ビスシクロペンタジエニルハフニウムジクロライド、ビスインデニルチタニウムジクロライド、またはビスフルオレニルチタニウムジクロライドなどが挙げられる。また、化学式2および化学式4の有機アルミニウム化合物の具体例としては、トリイソブチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、ジイソブチルアルミニウムクロライド、ジヘキシルアルミニウムクロライド、またはイソブチルアルミニウムジクロライドなどが挙げられる。
また、前記化学式1または化学式3の化合物と、化学式2または化学式4の化合物は、それぞれ化学式1または化学式3に含まれている金属元素(M)と、化学式2または化学式4に含まれているアルミニウム(Al)とのモル比として、約1:0.1〜1:100、あるいは約1:0.5〜1:10のモル比で使用されることが好ましい。
そして、前記分子量調節剤は、前記オレフィン系単量体の計100重量部を基準として、約10-7〜10-1重量部、あるいは約10-5〜10-2重量部の含有量で使用されてもよい。このような含有量範囲で使用されることによって、分子量調節剤の添加による作用、効果が最適化され、高分子溶融指数が低く、分子量分布が広く、分子量が大きく、密度や高分子溶融指数対比の耐応力亀裂性がより向上したポリオレフィンが得られる。
付加して、上述した一実施形態の重合方法は、例えば、ヘキサン、ブタン、またはペンタンなどの脂肪族炭化水素系溶媒中でスラリー状にまたは溶液重合で進行できる。すでに上述したように、メタロセン触媒だけでなく、上述した分子量調節剤がこのような溶媒に対する優れた溶解度を示すことによって、これらが安定的に溶解および反応系に供給され、前記重合工程が効果的に進行し、大きな分子量およびより広い分子量分布を有するポリオレフィンが効果的に製造できる。
一方、上述した一実施形態の重合方法は、第1および第2反応器を含む多段CSTR反応器(Cascade−CSTR Reactor)で進行できる。このような多段CSTR反応器の概略的な構成図およびこれを用いた重合工程の概略化された工程図は、図1に示された通りである。
このような多段反応器において、第1反応器にはメタロセン触媒およびオレフィン系単量体が投入されて低分子量ポリオレフィンが重合および製造され、第2反応器には分子量調節剤およびオレフィン系単量体(選択的に共単量体)が投入されて高分子量ポリオレフィンが重合される。特に、第2反応器で、すでに上述した特定の分子量調節剤が使用されることによって、第1反応器で相対的に多量が消耗し、第2反応器内に相対的に小さい量のメタロセン触媒が伝達されても、第2反応器内での重合活性が優れたものに維持され、より大きな分子量および広い多峰分子量分布を有するポリオレフィンの製造が可能になる。
以下、このような多段CSTR反応器を用いたポリオレフィンの重合方法の一例を、各段階別により具体的に説明する。
第1反応器に供給されるメタロセン触媒は、すでに上述したような多様な触媒が使用されてもよく、エチレンなどのオレフィン系単量体が供給されて重合が進行できる。また、このような第1反応器では、例えば、窒素気体、さらに選択的に水素気体と共に含む不活性気体が供給され、このような不活性気体の存在下、前記重合が進行できる。
この時、前記窒素気体は、第1反応器で重合初期のメタロセン触媒の急激な反応を抑制する役割を果たし、その結果、第2反応器にある程度のメタロセン触媒が伝達できるようにする。したがって、第2反応器での重合活性持続時間をより増加させて、第2反応器で高分子量ポリオレフィンがより多量に生成できるようにする。したがって、このような窒素気体など不活性気体の使用によって、より大きな分子量および広い分子量分布を有するポリオレフィンが効果的に得られる。
前記不活性気体は、このような不活性気体:オレフィン系単量体の質量比が約1:10〜1:100となるように投入されてもよい。不活性気体の使用量が過度に小さくなると、第2反応器で触媒活性が十分に実現されず、所望の分子量および分子量分布を有するポリオレフィンの製造が難しくなり得、多すぎる量の不活性気体を投入する場合、第1反応器で触媒の活性が十分に実現されないことがある。
また、前記水素気体は、オレフィン系単量体の総含有量に対して、約0〜5重量%の量で使用されてもよいが、第1反応器で生成される低分子量ポリオレフィンなどの分子量および分子量分布を調節する役割を果たすことができる。
一方、前記第1反応器および第2反応器には、反応器内の水分を除去するための有機アルミニウム化合物がさらに投入され、その存在下で各重合反応が進行できる。このような有機アルミニウム化合物の具体例としては、トリアルキルアルミニウム、ジアルキルアルミニウムハライド、アルキルアルミニウムジハライド、アルミニウムジアルキルヒドリド、またはアルキルアルミニウムセスキハライドなどが挙げられ、そのより具体的な例としては、Al(C253、Al(C252H、Al(C373、Al(C372H、Al(i−C492H、Al(C8173、Al(C12253、Al(C25)(C12252、Al(i−C49)(C12252、Al(i−C492H、Al(i−C493、(C252AlCl、(i−C392AlCl、または(C253Al2Cl3などが挙げられる。このような有機アルミニウム化合物は、各反応器に連続的に投入され、適切な水分除去のために、各反応器に投入される反応媒質1kgあたり約0.1〜10モルの比率で投入されてもよい。
また、第1反応器で、各原料物質の滞留時間は、適切な分子量分布および密度分布を有するポリオレフィンを形成できる範囲であれば特別な制限なく選択できるが、約1〜3時間になってもよい。第1反応器での滞留時間がこれより小さくなると、低分子量ポリオレフィンがうまく形成されず、分子量分布が狭くなって最終ポリオレフィンの加工性が低下することがある。逆に、第1反応器での滞留時間が過度に長くなると、生産性の側面から好ましくない。
そして、第1反応器での重合反応温度は、約70〜90℃になってもよい。このような重合反応温度が過度に低くなると、重合速度および生産性の側面から適切でなく、重合反応温度が過度に高くなると、反応器内のファウリングを誘発することがある。
また、第1反応器での重合反応圧力は、安定した連続工程状態を維持するために、約8〜10barになるとよい。
上述したオレフィン系単量体およびメタロセン触媒を含む第1反応器での反応混合物は、反応媒質または希釈剤となる有機溶媒をさらに含むことができる。このような有機溶媒としては、すでに上述した脂肪族炭化水素系溶媒を使用してもよく、このような反応媒質は、オレフィン系単量体の含有量を考慮して、スラリー状重合などが適切に進行できる含有量で使用されてもよい。
上述した第1反応器で形成されるポリオレフィンは、重量平均分子量が約10,000〜100,000となる低分子量ポリオレフィンになってもよく、約1.5〜5.0の分子量分布、5kg、190℃の条件下、約10〜1000の溶融指数を有してもよい。このような第1反応器で生成される低分子量ポリオレフィンの生成比率は、最終的に得られるポリオレフィンの総含有量に対して、約40〜70重量%になってもよい。
一方、前記第1反応器での重合反応を進行させた後には、第1反応器から伝達されたスラリー混合物に対して、上述した分子量調節剤およびオレフィン系単量体を投入して重合工程を進行させることができ、これによって高分子量ポリオレフィンを得ることができる。この時、第2反応器には、エチレン;およびプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、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、ノルボルネン、エチリデンノルボルネン、スチレン、アルファ−メチルスチレン、および3−クロロメチルスチレンからなる群より選択された1種以上の共単量体が共に投入されてもよい。
そして、このような第2反応器には、追加的なメタロセン触媒の投入なしに、前記スラリー混合物に含まれている残留メタロセン触媒の存在下で重合反応が進行でき、この場合にも、分子量調節剤の相互作用などによって高分子量ポリオレフィンが適切に形成され、より大きな分子量および広い分子量分布を有するポリオレフィンが最終製造できる。
前記第2反応器で、各原料物質の滞留時間は、適切な分子量分布および密度分布を有するポリオレフィンを形成できる範囲であれば特別な制限なく選択できるが、約1〜3時間になってもよい。第2反応器での滞留時間がこれより小さくなると、高分子量ポリオレフィンがうまく形成されず、最終製造されたポリオレフィンの耐環境応力亀裂性や機械的物性が低下することがあり、逆に、第2反応器での滞留時間が過度に長くなると、生産性の側面から好ましくない。
また、第2反応器での重合反応温度は、約60〜90℃になってもよい。このような重合反応温度が過度に低くなると、重合速度および生産性の側面から適切でなく、重合反応温度が過度に高くなると、反応器内のファウリングを誘発することがある。このような第2反応器での重合反応温度は、第1反応器での温度に比べて、約0℃〜−20℃に調節されてもよい。これによって、第1反応器から第2反応器へのスラリー混合物の伝達が容易になり、第2反応器でポリオレフィンの分子量調節がより容易になる。
そして、第1反応器での重合反応圧力は、安定した連続工程状態を維持するために、約6〜9barになるとよい。このような第2反応器での重合反応圧力は、第1反応器での圧力に比べて、約0〜−3barに調節されてもよい。つまり、このような第2反応器での重合反応圧力は、約3〜9barになってもよい。これによって、第1反応器から第2反応器へのスラリー混合物の伝達が容易になり、圧力低下による反応活性の低下が最小化できる。
前記第2反応器でも、第1反応器と同様に、脂肪族炭化水素系溶媒などが反応媒質または希釈剤として使用されてもよく、スラリー状重合などが適切に進行できる。
上述した第2反応器で形成されるポリオレフィンは、重量平均分子量が約150,000〜300,000となる高分子量ポリオレフィンになってもよく、約5〜20の分子量分布、5kg、190℃の条件下、約0.1〜10の溶融指数を有してもよい。このような第2反応器で生成される高分子量ポリオレフィンの生成比率は、最終的に得られるポリオレフィンの総含有量に対して、約30〜60重量%になってもよい。
また、上述した多段CSTR反応器は、第2反応器から伝達されたスラリー混合物で未反応単量体を追加重合するためのポスト反応器をさらに含むことができ、これによってポリオレフィンを最終製造することができる。
本発明によれば、オレフィン重合時、重合体の優れた分子量増加効果を有しながらも、高い活性を維持することができる。特に、本発明のポリオレフィンの製造方法において、単位時間(h)を基準として、使用された触媒単位重量含有量(g)あたりに生成された重合体の重量(kg)の比で計算した触媒活性が1.5kg/gCat・hr以上、または1.5〜10kg/gCat・hr、好ましくは1.65kg/gCat・hr以上、より好ましくは1.8kg/gCat・hr以上になってもよい。特に、溶液重合工程を通してポリオレフィンを製造する場合には、前記触媒活性は、5.3kg/gCat・hr以上、好ましくは5.5kg/gCat・hr以上、より好ましくは5.8kg/gCat・hr以上になってもよい。
一方、発明の他の実施形態によれば、上述した一実施形態の製造方法により製造されたポリオレフィンが提供される。このようなポリオレフィンは、大きな分子量および多峰分子量分布を有することによって、ブローモールディング用などに好ましく使用可能である。
本発明に係るポリオレフィンは、上述した分子量調節剤などの作用により、約100,000〜2,000,000、あるいは約110,000〜1,500,000、約120,000〜700,000、約150,000〜550,000、約200,000〜450,000の大きな分子量を有し、より広い二峰または多峰分子量分布を有してもよい。特に、スラリー重合などを通してポリオレフィンを製造する場合には、ポリオレフィンは、約250,000以上、または約280,000以上、約300,000以上、約330,000以上のより大きな分子量を有してもよい。これと共に、本発明により溶液重合工程を通して製造されたポリオレフィンは、15g/10min以下、または0.01〜15g/10min、好ましくは3g/10min以下、より好ましくは1g/10min以下の溶融指数(MI2.16kg)を有してもよい。また、スラリー重合工程などを通して製造されたポリオレフィンの溶融指数(MI21.6kg)は、15.0g/10min以下、または0.01〜15g/10min、好ましくは10g/10min以下、より好ましくは1g/10min以下になってもよい。このような大きな分子量および広い多峰分子量分布によって、優れた機械的物性および加工性を同時に示すことができる。特に、本発明によれば、高い分子量でESCR(Environmental Stress−Cracking Resistance)、低温衝撃強度などの機械的物性に優れたポリオレフィンを製造することができる。このようなポリオレフィンは、ブローモールディング用に使用可能であり、フィルム用、パイプ用またはボトルキャップ用などに使用されてもよい。
上述のように、本発明によれば、大きな分子量およびより広い多峰分子量分布を有することによって、ブローモールディング用などに好ましく使用可能なポリオレフィンをより効果的に製造することができるポリオレフィンの製造方法が提供される。
このようなポリオレフィンの製造方法を通して、溶融指数が低く、分子量分布が広く、密度や溶融指数対比の耐応力亀裂性(Full Notch Creep Test;FNCT)が高くて、ブローモールディング用などに特に適したポリオレフィンが非常に効果的に製造できる。
一実施形態のポリオレフィンの製造方法が進行できる多段CSTR反応器の概略的な構成図およびこれを用いた重合工程の概略化された工程図である。
以下、発明の理解のために好ましい実施例を提示するが、下記の実施例は発明を例示するものに過ぎず、発明の範囲が下記の実施例に限定されるものではない。
[実施例]
<メタロセン触媒の製造実施例>
合成例1
[t−Bu−O(CH 2 6 −C 5 4 2 ZrCl 2 の合成
6−クロロヘキサノール(6−chlorohexanol)を用いて、文献(Tetrahedron Lett.2951(1988))に提示された方法でt−butyl−O−(CH26−Clを製造し、これにNaC55を反応させて、t−butyl−O−(CH26−C55を得た(収率60%、b.p.80℃/0.1mmHg)。
前記t−butyl−O−(CH26−C552.0g(9.0mmol)を−78℃でTHFに溶かし、これにノルマルブチルリチウム(n−BuLi)1.0当量をゆっくり加えた後、室温に昇温させた後、8時間反応させた。この反応溶液を−78℃でZrCl4(THF)2(1.70g、4.50mmol)/THF(30mL)のサスペンション(suspension)溶液にゆっくり加えた後、室温で6時間さらに反応させて、最終反応生成液を得た。
前記反応生成液を真空乾燥させて揮発性物質を全て除去した後、残りのオイル性液体物質にヘキサン(hexane)を加えた後、シュレンクガラスフィルター(schlenk glass filter)を用いてろ過した。ろ過した溶液を真空乾燥させてヘキサンを除去した後、これに再びヘキサンを加えて低温(−20℃)で沈殿を誘導した。得られた沈殿物を低温でろ過して、白色固体の[t−Bu−O(CH26−C542ZrCl2化合物を92%の収率で得た。得られた[t−Bu−O(CH26−C542ZrCl2の測定された1H NMRおよび13C NMRデータは次の通りであった。
1H NMR(300MHz,CDCl3):6.28(t,J=2.6Hz,2H),6.19(t,J=2.6Hz,2H),3.31(t−J=6.6Hz,2H),2.62(t,J=8Hz,2H),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。
合成例2
Figure 2016537500
2−1リガンド化合物の製造
fluorene2gを5mLのMTBE、hexane100mLに溶かし、2.5Mのn−BuLi hexane solution5.5mLをdry ice/acetone bathで滴加して、常温で一晩撹拌した。(6−(tert−butoxy)hexyl)dichloro(methyl)silane3.6gをヘキサン(hexane)50mLに溶かし、dry ice/acetone bath下でfluorene−Liスラリーを30分間transferして、常温で一晩撹拌した。これと同時に、5,8−dimethyl−5,10−dihydroindeno[1,2−b]indole(12mmol、2.8g)もTHF60mLに溶かし、2.5Mのn−BuLi hexane solution5.5mLをdry ice/acetone bathで滴加して、常温で一晩撹拌した。fluoreneと(6−(tert−butoxy)hexyl)dichloro(methyl)silaneとの反応溶液をNMRサンプリングして反応完了を確認した後、5,8−dimethyl−5,10−dihydroindeno[1,2−b]indole−Li solutionをdry ice/acetone bath下でtransferした。常温で一晩撹拌した。反応後、ether/waterで抽出(extraction)して有機層の残留水分をMgSO4で除去後、リガンド化合物(Mw597.90、12mmol)を得ており、異性体(isomer)2つが生成されたことを1H−NMRから確認することができた。
1H NMR(500MHz,d6−benzene):−0.30−−0.18(3H,d),0.40(2H,m),0.65−1.45(8H,m),1.12(9H,d),2.36−2.40(3H,d),3.17(2H,m),3.41−3.43(3H,d),4.17−4.21(1H,d),4.34−4.38(1H,d),6.90−7.80(15H,m)。
2−2メタロセン化合物の製造
前記2−1で合成したリガンド化合物7.2g(12mmol)をdiethylether50mLに溶かし、2.5Mのn−BuLi hexane solution11.5mLをdry ice/acetone bathで滴加して、常温で一晩撹拌した。真空乾燥して褐色(brown color)のsticky oilを得た。トルエンに溶かしてスラリーを得た。ZrCl4(THF)2を準備し、トルエン50mLを入れてスラリーとして準備した。ZrCl4(THF)2の50mLトルエンスラリーをdry ice/acetone bathでtransferした。常温で一晩撹拌することによって、紫色(violet color)に変化した。反応溶液をフィルターしてLiClを除去した。ろ液(filtrate)のトルエンを真空乾燥して除去後、ヘキサンを入れて1時間sonicationした。スラリーをフィルターしてろ過した固体(filtered solid)の濃紫色(dark violet)のメタロセン化合物6g(Mw758.02、7.92mmol、yield66mol%)を得た。1H−NMR上で2つのisomerが観察された。
1H NMR(500MHz,CDCl3):1.19(9H,d),1.71(3H,d),1.50−1.70(4H,m),1.79(2H,m),1.98−2.19(4H,m),2.58(3H,s),3.38(2H,m),3.91(3H,d),6.66−7.88(15H,m)。
合成例3
Figure 2016537500
3−1リガンド化合物の製造
250mLのflaskに、5,8−dimethyl−5,10−dihydroindeno[1,2−b]indole2.1g、9mmolを入れて、アルゴン雰囲気に置換した後、THF50mlに溶かし、n−BuLi2.5Mのhexane solution3.9ml、9.75mmolをdry ice/acetone bathで滴加した。常温で一晩撹拌してyellow slurryを得た。Hexane50mlをさらに投入後、dry ice/acetone bath下で(6−(tert−butoxy)hexyl)dichloro(methyl)silane1.35gをsyringeで滴加した後、温度を常温に上げて一晩撹拌した。反応productを少量samplingして1H−NMRで反応完了を確認した後、溶媒を真空乾燥した後、70mlのtolueneに溶かしてフィルターしてLiClを除去後、得られたろ液をそのままメタレーション反応に使用した。
1H NMR(500MHz,CDCl3):−0.24(3H,m),0.30〜1.40(10H,m),1.15(9H,d),2.33(6H,d),3.19(2H,m),4.05(6H,d),4.00(2H,d),6.95〜7.72(14H,m)1−2)。
3−2メタロセン化合物の製造
前記3−1で合成したリガンド化合物のtoluene solutionにMTBE2mLを投入後、2.5Mのn−BuLi hexane solution3.9mL(9.75mmol)をdry ice/acetone bathで滴加して、常温で一晩撹拌した。他のflaskに、ZrCl4(THF)21.7g(4.5mmol)を準備し、toluene100mlを入れてスラリーとして準備した。ZrCl4(THF)2のtoluene slurryをlitiationされたリガンドにdry ice/acetone bathでtransferした。常温で一晩撹拌し、violet colorに変化した。反応溶液をフィルターしてLiClを除去した後、得られたろ液を真空乾燥し、hexaneを入れてsonicationした。スラリーをフィルターして、filtered solidのdark violetのメタロセン化合物3.44g(yield92.6mol%)を得た。
1H NMR(500MHz,CDCl3):1.20(9H,d),1.74(3H,d),1.50〜2.36(10H,m),2.54(6H,d),3.40(2H,m),3.88(6H,d),6.48〜7.90(14H,m)。
合成例4:メタロセン担持触媒の製造
4−1担持体の乾燥
シリカ(Grace Davison社製造SYLOPOL948)を、400℃の温度で15時間真空を加えた状態で脱水した。
4−2担持触媒の製造
乾燥したシリカ10gをガラス反応器に入れ、トルエン100mLを追加的に入れて撹拌をする。10wt%メチルアルミノキサン(MAO)/トルエン溶液50mLを加えて、40℃で撹拌しゆっくり反応させた。その後、十分な量のトルエンで洗浄して反応していないアルミニウム化合物を除去し、減圧して残っているトルエンを除去した。再びトルエン100mLを投入後、前記合成例3で製造されたメタロセン触媒0.25mmolをトルエンに溶かし、共に投入して1時間反応させた後、前記合成例2のメタロセン触媒0.25mmolをトルエンに溶かして追加的に投入して1時間反応を追加的に進行させた。反応が終わった後、前記合成例1で製造されたメタロセン触媒0.25mmolをトルエンに溶かして投入後、1時間追加的に反応させた。反応が終わった後、撹拌を止めてトルエン層を分離除去後、アニリニウムボレート(N,N−dimethylanilinium tetrakis(pentafluorophenyl)borate、AB)1.0mmolを投入して1時間撹拌させた後、50℃で減圧してトルエンを除去して、担持触媒を製造した。
<分子量調節剤の製造実施例>
製造例1:分子量調節剤の製造
Figure 2016537500
250mLの丸底フラスコに、ビス(2−ブチルシクロペンタ−2,4−ジエン−1−イル)チタニウム(IV)クロライド(bis(2−butylcyclopenta−2,4−dien−1−yl)titanium(IV)chloride)1.08g(3mmol)を入れ、ヘキサン50mLを入れた後、撹拌した。これにトリイソブチルアルミニウム(triisobutyl aluminum、1M in hexane)6mL(6mmol)を投入し、常温で3日間撹拌した。溶媒を真空で除去した後、青色の液状混合物を得ており、この混合物は、チタニウムが還元された状態で酸化したり色の変化がなかった。以下、前記青色の混合物は精製過程なしにそのまま使用された。
1H NMR(CDCl3,500MHz):6.1−6.6(brm,8H),2.2(m,4H),1.0−1.8(brm,16H),0.4(brs,24H)。
製造例2:分子量調節剤の製造
Figure 2016537500
250mLの丸底フラスコに、ビス(2−エチルシクロペンタ−2,4−ジエン−1−イル)チタニウム(IV)クロライド(bis(2−ethylcyclopenta−2,4−dien−1−yl)titanium(IV)chloride)0.91g(3mmol)を入れ、ヘキサン50mLを入れた後、撹拌した。これにトリイソブチルアルミニウム(triisobutyl aluminum、1M in hexane)6mL(6mmol)を投入し、常温で3日間撹拌した。溶媒を真空で除去した後、青色の液状混合物を得ており、この混合物はチタニウムが還元された状態で酸化したり色の変化がなかった。以下、前記青色の混合物は精製過程なしにそのまま使用された。
1H NMR(CDCl3,500MHz):6.2−6.6(brm,8H),1.0−1.8(brm,7H),0.8(brs,24H)。
製造例3:分子量調節剤の製造
Figure 2016537500
250mLの丸底フラスコに、ビス(2−(6−t−ブトキシ−ヘキシル)シクロペンタ−2,3−ジエン−1−イル)チタニウムクロライド(bis(2−(6−t−butoxy−hexyl)cyclopenta−2,4−dien−1−yl)titanium(IV)chloride)1.68g(3mmol)を入れ、ヘキサン50mLを入れた後、撹拌する。これにトリイソブチルアルミニウム(triisobutyl aluminum、1M in hexane)6mL(6mmol)を投入し、常温で3日間撹拌した。溶媒を真空で除去した後、青色の液状混合物を得ており、この混合物はチタニウムが還元された状態で酸化したり色の変化がなかった。以下、前記青色の混合物は精製過程なしにそのまま使用された。
1H NMR(CDCl3,500MHz):6.31(brm,8H),3.5(m,4H),1.1−1.9(brm,28H),0.9(brs,18H),0.3(brs,18H)。
製造例4:分子量調節剤の製造
Figure 2016537500
250mLの丸底フラスコ(round bottom flask)に、ビス(シクロペンタジエニル)チタニウムジクロライド(bis(cyclopentadienyl)−titanium dichloride)0.83gおよびヘキサン50mLを順次に投入後、撹拌した。これにトリイソブチルアルミニウム(triisobutyl alunium、1M in hexane)6mLを投入し、常温で3日間撹拌した後、溶媒を真空で除去して緑色の混合物を得ており、この混合物はチタニウムが還元された状態で酸化したり色の変化がなかった。以下、前記緑色の混合物は精製過程なしにそのまま使用された。
1H NMR(CDCl3,500MHz):6.3−6.6(brm,10H),1.2−1.8(brm,4H),0.8(brs,18H)。
比較製造例1:分子量調節剤(tebbe’s reagent)の製造
250mLの丸底フラスコ(round bottom flask)に、ビス(シクロペンタジエニル)チタニウムジクロライド(bis(cyclopentadienyl)titanium dichloride)0.83gおよびヘキサン50mLを順次に投入後、撹拌した。これにトリメチルアルミニウム(trimethylalunium、1M in hexane)6mLを投入し、常温で3日間撹拌した後、溶媒を真空で除去して緑色の混合物を得ており、この混合物はチタニウムが還元された状態で酸化したり色の変化がなかった。以下、前記緑色の混合物は精製過程なしにそのまま使用された。
1H NMR(CDCl3,500MHz):6.4(brm,10H),1.1−1.8(m,7H),0.9(brs,18H)。
試験例1
まず、比較製造例1は、一応肉眼で見ても完全な溶液でないslurry形態であった。
しかし、製造例1〜3の分子量調節剤は、下記のような溶解度評価で非常に優れた性能を示すことを確認することができた。
特に、製造例1の場合、0.1M、0.5M、1M、2Mで実験を進行させた。1日後に、0.1M、0.5M、1M、2Mの全てにおいて沈殿物が生じなかった。7日後に、0.1M、0.5M、1M、2Mの全てにおいて沈殿物が生じなかった。30日後に、0.1M、0.5M、1M、2Mの全てにおいて沈殿物が生じなかった。つまり、分子量調節剤のシクロペンタジエニル基でButyl基が置換される場合、30日後にも沈殿が生じないことを確認した。また、製造例2の場合、0.1M、0.5M、1M、2Mで実験を進行させた。1日後に、0.1M、0.5M、1M、2Mの全てにおいて沈殿物が生じなかった。ただし、7日後に、0.1M、0.5Mでは沈殿物が生じなかったが、1M、2Mの全てにおいて沈殿物が生じることを確認した。製造例3の場合、1M、2M、3M、5Mで実験を進行させた。1日後に、全てにおいて沈殿物が生じなかった。7日後にも、30日後にも、すべての濃度で沈殿物が生じないことを確認することができた。
以上のような溶解度評価によれば、比較製造例1の分子量調節剤の場合、工場で実際に、まずHexaneを溶媒として用いて圧力容器に入れて使用することによって、feeding時に沈殿が生じれば均一性が低下する問題が発生することがある。
<スラリー重合実施例>
実施例1
2基の0.2m3容量の反応器で構成された多段連続式CSTR反応器(下記の図1参照)を用いた。
第1反応器に、ヘキサンが35kg/hr、エチレンが10kg/hr、水素が1.5g/hr、トリエチルアルミニウム(TEAL)が40mmol/hrの流量でそれぞれ注入され、さらに、前記合成例4で製造されたメタロセン担持触媒が1g/hr(180μmol/hr)で注入された。この時、前記第1反応器は84℃に維持され、圧力は9barに維持されており、反応物の滞留時間は2.5時間に維持させ、反応器内の一定の液位を維持しながら連続的に重合体を含むスラリー混合物が第2反応器に移るようにした。
第2反応器に、ヘキサンが21kg/hr、エチレンが6.5kg/hr、1−ヘキセンが100mL/hr、トリエチルアルミニウム(TEAL)が20mmol/hrの流量で注入され、製造例1で製造された分子量調節剤が80μmol/hrで注入された。第2反応器は80℃に維持され、圧力は7barに維持されており、反応物の滞留時間は1.5時間に維持させ、反応器内の一定の液位を維持しながら連続的に重合体混合物をポスト反応器(post reactor)に移るようにした。
前記ポスト反応器は78℃に維持され、未反応単量体が重合された。以降、重合生成物は、溶媒除去設備および乾燥機を経て、最終ポリエチレンとして製造された。製造されたポリエチレンは、カルシウムステアレート(斗本山業製造、韓国)1,000ppmおよび熱安定剤21B(松原産業製造、韓国)2,000ppmと混合後、ペレットとして作られた。
比較例1
分子量調節剤を使用しないことを除いては、実施例1と同様の方法で実施した。
比較例2
比較製造例1の分子量調節剤0.1mol%を使用したことを除いては、実施例1と同様の方法で実施した。
比較例3
比較製造例1の分子量調節剤0.3mol%を使用したことを除いては、実施例1と同様の方法で実施した。
比較例4
比較製造例2の分子量調節剤0.1mol%を使用したことを除いては、実施例1と同様の方法で実施した。
試験例2
前記実施例1および比較例1〜4で製造されたポリエチレンの特性を下記の方法で測定し、その結果を下記の表1に示した。
a)分子量(Mw):ゲル透過クロマトグラフィー(GPC:gel permeation chromatography)を用いて、重量平均分子量で測定した。
b)分子量分布(MWD):ゲル透過クロマトグラフィー(GPC:gel permeation chromatography)を用いて、重量平均分子量を数平均分子量で割った値で測定した。
c)触媒活性(Activity):反応器中にTMA0.5gを入れて乾燥させた後、ヘキサン400mLに担持触媒約100mgをアルキルアルミニウム、分子量調節剤(MWE)と共に入れた後、80℃、エチレン9barの下、重合を1時間進行させた後、重合体を得てフィルター後、一晩乾燥させて重量を測定した後、単位時間(hr)あたりの触媒活性を算測した。
d)溶融指数(MI):測定温度190℃、21.6kgの荷重下、米国材料試験協会(American Society for Testing Materials)ASTM1238に従って測定した。
Figure 2016537500
前記表1に示しているように、本発明によれば、スラリー重合工程においても重合溶媒の溶解度が良いだけでなく、オレフィン重合時、重合体の優れた分子量増加効果を有しながらも、活性や共重合性などの低下を起こさない優れた効果を得ることができる。
<融合重合実施例>
実施例2
下記表2に示しているような重合scaleおよび条件により合成されたメタロセン触媒前駆体を用いて、溶液上でエチレンガス重合を行った。
まず、300mL容量のAndrew bottleを2つ準備してimpeller partと組立てた後、glove box内で内部をargonに置換した。Glove box処理が終わったAndrew bottleの内部に(少量のTMAが施されている)それぞれ180mLのトルエンを入れて、5mLのMAO(10wt%トルエン)溶液を加えた。別途に準備した100mLのフラスコに、合成例1で製造されたメタロセン触媒(13〜18mg)20μmolを入れ、20mLのトルエンに溶解させて、それぞれ5mLの触媒溶液を取って、2つのAndrew bottleに注入した。注入した触媒はbottle内のMAOと反応して、触媒ごとに異なる特定の色(ピンク色、黄色、緑色あるいは紫色)を呈した。2つのAndrew bottleのうちの1つに、製造例1で製造された分子量調節剤を注入した後、それぞれを90℃に加熱されたoil bathに浸漬したまま、mechanical stirrerにbottleの上部を固定させた。bottleの内部をエチレンガスで3回パージした後、エチレンバルブをオープンし、mechanical stirrerを稼働させて、500rpmで30分間反応させた。反応中、容器内部のvortex lineを随時確認して、このlineがflatになった場合、早期に反応を終了したりした。反応後には常温まで温度を下げた後、容器内部のgasをventさせた。そして、約400mLのエタノールに内容物を注ぎ込んで1時間程度撹拌した後、filtrationを経て得られた高分子を、60℃でsettingされたvacuum ovenで20時間乾燥させて高分子を得た。
Figure 2016537500
実施例3
製造例4の分子量調節剤を使用したことを除いては、実施例2と同様の方法で実施した。
実施例4
製造例4の分子量調節剤の含有量を0.3mol%使用したことを除いては、実施例3と同様の方法で実施した。
比較例4
分子量調節剤を使用しないことを除いては、実施例2と同様の方法で実施した。
比較例5
比較製造例1の分子量調節剤を使用したことを除いては、実施例2と同様の方法で実施した。
比較例6
比較製造例1の分子量調節剤を0.3mol%使用したことを除いては、実施例2と同様の方法で実施した。
試験例3
前記実施例1〜3および比較例5〜7で製造されたポリエチレンの特性を下記の方法で測定し、その結果を下記の表3に示した。
a)分子量(Mw):ゲル透過クロマトグラフィー(GPC:gel permeation chromatography)を用いて、重量平均分子量で測定した。
b)分子量分布(MWD):ゲル透過クロマトグラフィー(GPC:gel permeation chromatography)を用いて、重量平均分子量を数平均分子量で割った値で測定した。
c)触媒活性(Activity):反応器中にTMA0.5gを入れて乾燥させた後、ヘキサン400mLに担持触媒約100mgをアルキルアルミニウム、分子量調節剤(MWE)と共に入れた後、80℃、エチレン9barの下、重合を1時間進行させた後、重合体を得てフィルター後、一晩乾燥させて重量を測定した後、単位時間(hr)あたりの触媒活性を算測した。
d)溶融指数(MI):測定温度190℃、2.16kgの荷重下、米国材料試験協会(American Society for Testing Materials)ASTM1238に従って測定した。
Figure 2016537500
前記表3に示しているように、本発明によれば、溶液重合工程においても重合溶媒の溶解度が良いだけでなく、オレフィン重合時、重合体の優れた分子量増加効果を有しながらも、活性や共重合性などの低下を起こさない優れた効果を得ることができる。
そして、第2反応器での重合反応圧力は、安定した連続工程状態を維持するために、約6〜9barになるとよい。このような第2反応器での重合反応圧力は、第1反応器での圧力に比べて、約0〜−3barに調節されてもよい。つまり、このような第2反応器での重合反応圧力は、約3〜9barになってもよい。これによって、第1反応器から第2反応器へのスラリー混合物の伝達が容易になり、圧力低下による反応活性の低下が最小化できる。

Claims (15)

  1. メタロセン触媒と、
    下記化学式1のシクロペンタジエニル金属化合物と、下記化学式2の有機アルミニウム化合物との混合物またはこれらの反応生成物を含む分子量調節剤の存在下、
    オレフィン系単量体を重合する段階を含むポリオレフィンの製造方法:
    [化学式1]
    (R1−Cp1)(R2−Cp2)M12
    化学式1において、Cp1およびCp2はそれぞれ独立に、シクロペンタジエニル基、インデニル基、またはフルオレニル基を含むリガンドであり;R1およびR2はCp1およびCp2の置換基であって、それぞれ独立に、炭素数2〜20のアルキル、炭素数2〜20のアルケニル、炭素数7〜20のアルキルアリール、炭素数7〜20のアリールアルキル、炭素数6〜20のアリール、炭素数1〜20のヘテロアルキル、炭素数2〜20のヘテロアルケニル、炭素数6〜20のヘテロアルキルアリール、炭素数6〜20のヘテロアリールアルキル、または炭素数5〜20のヘテロアリールであり;M1は4族遷移金属元素であり;Xはハロゲンであり、
    [化学式2]
    345Al
    化学式2において、R3、R4およびR5はそれぞれ独立に、炭素数4〜20のアルキル基またはハロゲンであり、R3、R4およびR5のうちの少なくとも1つは炭素数4〜20のアルキル基である。
  2. メタロセン触媒と、
    下記化学式3のシクロペンタジエニル金属化合物と、下記化学式4の有機アルミニウム化合物との混合物またはこれらの反応生成物を含む分子量調節剤の存在下、
    オレフィン系単量体を溶液重合する段階を含むポリオレフィンの製造方法:
    [化学式3]
    (R6−Cp3)(R7−Cp4)M2X’2
    化学式3において、Cp3およびCp4はそれぞれ独立に、シクロペンタジエニル基、インデニル基、またはフルオレニル基を含むリガンドであり;R6およびR7はCp3およびCp4の置換基であって、それぞれ独立に、水素またはメチルであり;M2は4族遷移金属元素であり;X’はハロゲンであり、
    [化学式4]
    8910Al
    化学式4において、R8、R9およびR10はそれぞれ独立に、炭素数4〜20のアルキル基またはハロゲンであり、R8、R9およびR10のうちの少なくとも1つは炭素数4〜20のアルキル基である。
  3. 1およびR2はそれぞれ独立に、エチル、ブチル、およびt−ブトキシヘキシルからなる群より選択されたものである請求項1に記載のポリオレフィンの製造方法。
  4. 3、R4、R5、R8、R9およびR10はそれぞれ独立に、イソブチル基である請求項1または2に記載のポリオレフィンの製造方法。
  5. 1およびM2はそれぞれ独立に、チタニウム、ジルコニウム、およびハフニウムからなる群より選択されるものである請求項1または2に記載のポリオレフィンの製造方法。
  6. XおよびX’はそれぞれ独立に、F、Cl、Br、およびIからなる群より選択されるものである請求項1または2に記載のポリオレフィンの製造方法。
  7. オレフィン系単量体は、エチレン、プロピレン、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−オクテン、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−アイトセン、ノルボルネン、ノルボルナジエン、エチリデンノルボルネン、フェニルノルボルネン、ビニルノルボルネン、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、および3−クロロメチルスチレンからなる群より選択された1種以上の単量体を含む請求項1または2に記載のポリオレフィンの製造方法。
  8. 分子量調節剤は、下記化学式5、化学式6、または化学式7で示すものである請求項1に記載のポリオレフィンの製造方法。
    Figure 2016537500
    Figure 2016537500
    Figure 2016537500
  9. 分子量調節剤は、下記化学式8で示すものである請求項2に記載のポリオレフィンの製造方法。
    Figure 2016537500
  10. 分子量調節剤は、前記オレフィン系単量体の計100重量部を基準として、10-7〜10-1重量部で使用する請求項1または2に記載のポリオレフィンの製造方法。
  11. メタロセン触媒は、下記化学式9〜12のうちのいずれか1つで示すメタロセン化合物1種以上を含むものである請求項1または2に記載のポリオレフィンの製造方法:
    [化学式9]
    (Cp5an(Cp6b)M31 3-n
    前記化学式9において、
    3は4族遷移金属であり;
    Cp5およびCp6は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、シクロペンタジエニル、インデニル、4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル、およびフルオレニルラジカルからなる群より選択されたいずれか1つであり、これらは炭素数1〜20の炭化水素で置換されていてもよいし;
    aおよびRbは互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素、C1〜C20のアルキル、C1〜C10のアルコキシ、C2〜C20のアルコキシアルキル、C6〜C20のアリール、C6〜C10のアリールオキシ、C2〜C20のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C8〜C40のアリールアルケニル、またはC2〜C10のアルキニルであり;
    1はハロゲン原子、C1〜C20のアルキル、C2〜C10のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C6〜C20のアリール、置換もしくは非置換のC1〜C20のアルキリデン、置換もしくは非置換のアミノ基、C2〜C20のアルキルアルコキシ、またはC7〜C40のアリールアルコキシであり;
    nは1または0であり;
    [化学式10]
    (Cp7cm1(Cp8d)M42 3-m
    前記化学式10において、
    4は4族遷移金属であり;
    Cp7およびCp8は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、シクロペンタジエニル、インデニル、4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル、およびフルオレニルラジカルからなる群より選択されたいずれか1つであり、これらは炭素数1〜20の炭化水素で置換されていてもよいし;
    cおよびRdは互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素、C1〜C20のアルキル、C1〜C10のアルコキシ、C2〜C20のアルコキシアルキル、C6〜C20のアリール、C6〜C10のアリールオキシ、C2〜C20のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C8〜C40のアリールアルケニル、またはC2〜C10のアルキニルであり;
    2はハロゲン原子、C1〜C20のアルキル、C2〜C10のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C6〜C20のアリール、置換もしくは非置換のC1〜C20のアルキリデン、置換もしくは非置換のアミノ基、C2〜C20のアルキルアルコキシ、またはC7〜C40のアリールアルコキシであり;
    1はCp3c環とCp4d環とを架橋結合させたり、1つのCp4d環をM2に架橋結合させる、炭素、ゲルマニウム、ケイ素、リン、または窒素原子含有ラジカルのうちの1つ以上、またはこれらの組み合わせであり;
    mは1または0であり;
    [化学式11]
    (Cp9e)B2(J)M53 2
    前記化学式11において、
    5は4族遷移金属であり;
    Cp9はシクロペンタジエニル、インデニル、4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル、およびフルオレニルラジカルからなる群より選択されたいずれか1つであり、これらは炭素数1〜20の炭化水素で置換されていてもよいし;
    eは水素、C1〜C20のアルキル、C1〜C10のアルコキシ、C2〜C20のアルコキシアルキル、C6〜C20のアリール、C6〜C10のアリールオキシ、C2〜C20のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C8〜C40のアリールアルケニル、またはC2〜C10のアルキニルであり;
    3はハロゲン原子、C1〜C20のアルキル、C2〜C10のアルケニル、C7〜C40のアルキルアリール、C7〜C40のアリールアルキル、C6〜C20のアリール、置換もしくは非置換のC1〜C20のアルキリデン、置換もしくは非置換のアミノ基、C2〜C20のアルキルアルコキシ、またはC7〜C40のアリールアルコキシであり;
    2はCp5e環とJとを架橋結合させる、炭素、ゲルマニウム、ケイ素、リン、または窒素原子含有ラジカルのうちの1つ以上、またはこれらの組み合わせであり;
    JはNRf、O、PRf、およびSからなる群より選択されたいずれか1つであり、前記RfはC1〜C20のアルキル、アリール、置換されたアルキル、または置換されたアリールであり、
    Figure 2016537500
    前記化学式12において、
    Aは水素、ハロゲン、C1〜C20のアルキル基、C2〜C20のアルケニル基、C6〜C20のアリール基、C7〜C20のアルキルアリール基、C7〜C20のアリールアルキル基、C1〜C20のアルコキシ基、C2〜C20のアルコキシアルキル基、C3〜C20のヘテロシクロアルキル基、またはC5〜C20のヘテロアリール基であり;
    Dは−O−、−S−、−N(R)−、または−Si(R)(R’)−であり、ここで、RおよびR’は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、C1〜C20のアルキル基、C2〜C20のアルケニル基、またはC6〜C20のアリール基であり;
    LはC1〜C10の直鎖もしくは分枝鎖アルキレン基であり;
    Bは炭素、シリコン、またはゲルマニウムであり;
    Qは水素、ハロゲン、C1〜C20のアルキル基、C2〜C20のアルケニル基、C6〜C20のアリール基、C7〜C20のアルキルアリール基、またはC7〜C20のアリールアルキル基であり;
    Mは4族遷移金属であり;
    1およびX2は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン、C1〜C20のアルキル基、C2〜C20のアルケニル基、C6〜C20のアリール基、ニトロ基、アミド基、C1〜C20のアルキルシリル基、C1〜C20のアルコキシ基、またはC1〜C20のスルホネート基であり;
    1およびC2は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、下記化学式13a、化学式13b、または下記化学式13cのうちの1つで示し、ただし、C1およびC2が全て化学式13cの場合は除き;
    Figure 2016537500
    Figure 2016537500
    Figure 2016537500
    前記化学式13a、13bおよび13cにおいて、R1〜R17およびR1’〜R9’は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、C1〜C20のアルキル基、C2〜C20のアルケニル基、C1〜C20のアルキルシリル基、C1〜C20のシリルアルキル基、C1〜C20のアルコキシシリル基、C1〜C20のアルコキシ基、C6〜C20のアリール基、C7〜C20のアルキルアリール基、またはC7〜C20のアリールアルキル基であり、前記R10〜R17のうちの互いに隣接する2個以上が互いに連結されて置換もしくは非置換の脂肪族または芳香族環を形成してもよい。
  12. 前記メタロセン触媒は、シリカ、シリカ−アルミナ、およびシリカ−マグネシアからなる群より選択される1種以上の担体に担持された形態である請求項1に記載のポリオレフィンの製造方法。
  13. 請求項1または2に記載のポリオレフィンの製造方法により製造されたポリオレフィン。
  14. 多峰分子量分布を有する請求項13に記載のポリオレフィン。
  15. 重量平均分子量が100,000〜2,000,000である請求項13に記載のポリオレフィン。
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