JP7702297B2 - Ethylene copolymer composition for fuel cell gasket, and fuel cell gasket made of said composition - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物およびその用途に関する。 The present invention relates to an ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets and its use.
エチレン・プロピレン共重合体(EPM、EPR)およびエチレン・プロピレン・ジエン共重合体(EPDM)などのエチレン・α-オレフィン共重合体エラストマーは、その分子構造の主鎖に不飽和結合を有しないため、汎用の共役ジエンゴムと比べ、耐熱老化性、耐候性、耐オゾン性に優れ、自動車用部品、電線用材料、電子・電気部品、建築土木資材、工業材部品等の用途に広く用いられている。 Ethylene-α-olefin copolymer elastomers such as ethylene-propylene copolymers (EPM, EPR) and ethylene-propylene-diene copolymers (EPDM) have no unsaturated bonds in the main chain of their molecular structure, and therefore have superior heat aging resistance, weather resistance, and ozone resistance compared to general-purpose conjugated diene rubbers, and are widely used in applications such as automotive parts, electrical wire materials, electronic and electrical parts, construction and civil engineering materials, and industrial parts.
EPDMを用いてシール用ゴム成形体を得ることが知られている(例えば、特許文献1)。シール用ゴム成形体であるシールパッキンは、自動車、産業機械、電子部品等様々な用途で用いられているが、自動車や産業機械等は寒冷地でも使用されるため、シールパッキンには、常温での機械強度に加えて、低温特性も要求される。 It is known that rubber moldings for sealing can be obtained using EPDM (for example, see Patent Document 1). Seal packings, which are rubber moldings for sealing, are used in a variety of applications, such as automobiles, industrial machinery, and electronic components. However, because automobiles and industrial machinery are also used in cold regions, seal packings are required to have low-temperature properties in addition to mechanical strength at room temperature.
また、特許文献2には、低温特性および機械強度(強度・伸び)を両立したシールパッキンを形成することが可能な燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物として、B値が、1.20以上であるエチレン[A]に由来する構造単位、炭素数4~20のα-オレフィン[B]に由来する構造単位、および非共役ポリエン[C]に由来する構造単位を含むエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体を含有する燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物が提案されている。 Patent Document 2 proposes an ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets that can form a seal packing that combines low-temperature properties and mechanical strength (strength and elongation), the composition containing an ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer that includes a structural unit derived from ethylene [A] having a B value of 1.20 or more, a structural unit derived from an α-olefin [B] having 4 to 20 carbon atoms, and a structural unit derived from a non-conjugated polyene [C].
燃料電池自動車(FCV)の燃料電池ガスケットは、FCスタック内での水素と酸素、水の漏れを防止するゴム部品であり、低温特性に加え、優れた耐久性が求められており、また、更なる生産性向上に向け流動性の向上、加硫時間の短縮化が図れる燃料電池ガスケット用組成物が、要望されている。 Fuel cell gaskets for fuel cell vehicles (FCVs) are rubber parts that prevent hydrogen, oxygen, and water leakage from within the FC stack, and require excellent durability in addition to low-temperature properties. There is also a demand for fuel cell gasket compositions that can improve fluidity and shorten vulcanization times to further increase productivity.
本発明の目的は、流動性、加硫速度および耐熱老化性などの耐久性が改良された燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物を得ることにある。 The object of the present invention is to obtain an ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets that has improved fluidity, vulcanization speed, and durability, such as heat aging resistance.
本発明は、エチレン(A)と、炭素原子数3~20のα-オレフィン(B)と、下記一般式(I)および(II)からなる群から選ばれる部分構造を合計で分子中に2つ以上含む非共役ポリエン(C)とに由来する構成単位を有し、かつ、下記要件(i)~(vi)を満たすエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(S)100~20質量部と、
エチレン[A1]に由来する構造単位と、炭素数4~20のα-オレフィン[A2]に由来する構造単位と、非共役ポリエン[A3]に由来する構造単位とを有し、下記(1)~(3)の要件を満たすエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)0~80質量部と、を含有する〔但し、共重合体(S)と共重合体(A)との合計を100質量部とする。〕ことを特徴とする燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物に係る。
The present invention relates to a polymerizable composition comprising an ethylene/α-olefin/non-conjugated polyene copolymer (S) having structural units derived from ethylene (A), an α-olefin (B) having 3 to 20 carbon atoms, and a non-conjugated polyene (C) containing in the molecule two or more partial structures selected from the group consisting of the following general formulas (I) and (II), and satisfying the following requirements (i) to (vi):
The present invention relates to an ethylene copolymer composition for a fuel cell gasket, characterized in that it contains 0 to 80 parts by mass of an ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (A) having a structural unit derived from ethylene [A1], a structural unit derived from an α-olefin [A2] having 4 to 20 carbon atoms, and a structural unit derived from a non-conjugated polyene [A3], and satisfying the following requirements (1) to (3) (wherein the total of the copolymer (S) and the copolymer (A) is 100 parts by mass).).
〔エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(S)の要件〕
(i)エチレン(A)に由来する構成単位と、α-オレフィン(B)に由来する構成単位とのモル比[(A)/(B)]が、40/60~99.9/0.1である;
(ii)非共役ポリエン(C)に由来する構成単位の質量分率が、共重合体(S)100質量%中、0.07質量%~10質量%である;
(iii)共重合体(S)の重量平均分子量(Mw)と、非共役ポリエン(C)に由来する構成単位の重量分率((C)の重量分率(重量%))と、非共役ポリエン(C)の分子量((C)の分子量)とが、下記式(1)を満たす;
4.5≦Mw×(C)の質量分率/100/(C)の分子量≦40・・・式(1)
(iv)レオメーターを用いて線形粘弾性測定(190℃)により得られた、周波数ω=0.1rad/sでの複素粘度η*(ω=0.1)(Pa・sec)と、周波数ω=100rad/sでの複素粘度η*(ω=100)(Pa・sec)との比P(η*(ω=0.1)/η*(ω=100))と、極限粘度[η]と、前記非共役ポリエン(C)に由来する構成単位の質量分率((C)の質量分率)とが、下記式(2)を満たす;
P/([η]2.9)≦(C)の質量分率×6・・・式(2)
(v)ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)により測定される重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(分子量分布;Mw/Mn)が4~80の範囲にある;
(vi)前記数平均分子量(Mn)が30,000以下である。
[Requirements for ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (S)]
(i) the molar ratio of the structural units derived from ethylene (A) to the structural units derived from an α-olefin (B) [(A)/(B)] is 40/60 to 99.9/0.1;
(ii) the mass fraction of the constitutional unit derived from the non-conjugated polyene (C) is 0.07% by mass to 10% by mass in 100% by mass of the copolymer (S);
(iii) the weight average molecular weight (Mw) of the copolymer (S), the weight fraction of the constitutional unit derived from the non-conjugated polyene (C) (weight fraction (wt%) of (C)), and the molecular weight of the non-conjugated polyene (C) (molecular weight of (C)) satisfy the following formula (1);
4.5≦Mw×mass fraction of (C)/100/molecular weight of (C)≦40...Equation (1)
(iv) the ratio P(η*(ω=0.1)/η*(ω=100)) of the complex viscosity η*(ω=0.1) (Pa sec) at a frequency ω=0.1 rad/s to the complex viscosity η*(ω=100) (Pa sec) at a frequency ω=100 rad/s, which are obtained by linear viscoelasticity measurement (190° C.) using a rheometer, the intrinsic viscosity [η], and the mass fraction of the constituent unit derived from the non-conjugated polyene (C) (mass fraction of (C)) satisfy the following formula (2);
P/([η] 2.9 )≦mass fraction of (C)×6 (2)
(v) the ratio of weight average molecular weight (Mw) to number average molecular weight (Mn) (molecular weight distribution; Mw/Mn) measured by gel permeation chromatography (GPC) is in the range of 4 to 80;
(vi) The number average molecular weight (Mn) is 30,000 or less.
〔エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)の要件〕
(1)エチレン[A1]に由来する構造単位と、炭素数4~20のα-オレフィン[A2]に由来する構造単位とのモル比〔[A1]/[A2]〕が、40/60~90/10であり、
(2)非共役ポリエン[A3]に由来する構造単位の含有割合が、[A1]、[A2]および[A3]に由来する構造単位の合計を100モル%として、0.1~6.0モル%であり、
(3)下記式(i)で表されるB値が、1.20以上である。
B値=([EX]+2[Y])/〔2×[E]×([X]+[Y])〕・・・(i)
[ここで[E]、[X]および[Y]は、それぞれ、エチレン[A1]、炭素数4~20のα-オレフィン[A2]、および非共役ポリエン[A3]に由来する構造単位のモル分率を示し、[EX]はエチレン[A1]-炭素数4~20のα-オレフィン[A2]ダイアッド連鎖分率を示す。]
[Requirements for the ethylene/α-olefin/non-conjugated polyene copolymer (A)]
(1) the molar ratio [[A1]/[A2]] of the structural unit derived from ethylene [A1] to the structural unit derived from an α-olefin [A2] having 4 to 20 carbon atoms is 40/60 to 90/10;
(2) the content of the structural unit derived from the non-conjugated polyene [A3] is 0.1 to 6.0 mol % relative to 100 mol % of the total of the structural units derived from [A1], [A2] and [A3];
(3) The B value represented by the following formula (i) is 1.20 or more.
B value = ([EX]+2[Y])/[2×[E]×([X]+[Y])]...(i)
[Here, [E], [X] and [Y] respectively represent the molar fractions of structural units derived from ethylene [A1], an α-olefin having 4 to 20 carbon atoms [A2] and a non-conjugated polyene [A3], and [EX] represents the ethylene [A1]-α-olefin having 4 to 20 carbon atoms [A2] dyad chain fraction.]
本発明の燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物は架橋速度(加硫速度)が速く、且つ、流動性が良好であり、当該共重合体組成物を架橋して得られる燃料電池ガスケットは、圧縮永久歪み、耐熱老化性が優れるため、燃料電池ガスケットを製造する際の生産性および製品の耐久性(長寿命化)を改善することができる。 The ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets of the present invention has a fast crosslinking rate (vulcanization rate) and good fluidity, and the fuel cell gasket obtained by crosslinking the copolymer composition has excellent compression set and heat aging resistance, which can improve the productivity when manufacturing fuel cell gaskets and the durability (long life) of the product.
<エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(S)>
本発明の燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物の主成分であるエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(S)〔以下、「共重合体(S)」と略記する場合がある。〕は、エチレン(A)と、炭素原子数3~20のα-オレフィン(B)と、下記一般式(I)および(II)からなる群から選ばれる部分構造を合計で分子中に2つ以上含む非共役ポリエン(C)とに由来する構成単位を有し、かつ、下記要件(i)~(vi)を満たすエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体である。
<Ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (S)>
The ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (S) (hereinafter sometimes abbreviated as "copolymer (S)"), which is the main component of the ethylene copolymer composition for a fuel cell gasket of the present invention, is an ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer having constitutional units derived from ethylene (A), an α-olefin (B) having 3 to 20 carbon atoms, and a non-conjugated polyene (C) containing in the molecule a total of two or more partial structures selected from the group consisting of the following general formulas (I) and (II), and satisfying the following requirements (i) to (vi):
(i)エチレン(A)に由来する構成単位と、α-オレフィン(B)に由来する構成単位とのモル比[(A)/(B)]が、40/60~99.9/0.1である;
(ii)非共役ポリエン(C)に由来する構成単位の質量分率が、共重合体(S)100質量%中、0.07質量%~10質量%である;
(iii)共重合体(S)の重量平均分子量(Mw)と、非共役ポリエン(C)に由来する
構成単位の重量分率((C)の重量分率(重量%))と、非共役ポリエン(C)の分子量((C)の分子量)とが、下記式(1)を満たす;
4.5≦Mw×(C)の質量分率/100/(C)の分子量≦40・・・式(1)
(iv)レオメーターを用いて線形粘弾性測定(190℃)により得られた、周波数ω=0.1rad/sでの複素粘度η*(ω=0.1)(Pa・sec)と、周波数ω=100rad/sでの複素粘度η*(ω=100)(Pa・sec)との比P(η*(ω=0.1)/η*(ω=100))と、極限粘度[η]と、前記非共役ポリエン(C)に由来する構成単位の質量分率((C)の質量分率)とが、下記式(2)を満たす;
P/([η]2.9)≦(C)の質量分率×6・・・式(2)
(v)ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)により測定される重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(分子量分布;Mw/Mn)が4~80の範囲にある;
(vi)前記数平均分子量(Mn)が30,000以下である。
(i) the molar ratio of the structural units derived from ethylene (A) to the structural units derived from an α-olefin (B) [(A)/(B)] is 40/60 to 99.9/0.1;
(ii) the mass fraction of the constitutional unit derived from the non-conjugated polyene (C) is 0.07% by mass to 10% by mass in 100% by mass of the copolymer (S);
(iii) the weight average molecular weight (Mw) of the copolymer (S), the weight fraction of the constitutional unit derived from the non-conjugated polyene (C) (weight fraction (wt%) of (C)), and the molecular weight of the non-conjugated polyene (C) (molecular weight of (C)) satisfy the following formula (1);
4.5≦Mw×mass fraction of (C)/100/molecular weight of (C)≦40...Equation (1)
(iv) the ratio P(η*(ω=0.1)/η*(ω=100)) of the complex viscosity η*(ω=0.1) (Pa sec) at a frequency ω=0.1 rad/s to the complex viscosity η*(ω=100) (Pa sec) at a frequency ω=100 rad/s, which are obtained by linear viscoelasticity measurement (190° C.) using a rheometer, the intrinsic viscosity [η], and the mass fraction of the constituent unit derived from the non-conjugated polyene (C) (mass fraction of (C)) satisfy the following formula (2);
P/([η] 2.9 )≦mass fraction of (C)×6 (2)
(v) the ratio of weight average molecular weight (Mw) to number average molecular weight (Mn) (molecular weight distribution; Mw/Mn) measured by gel permeation chromatography (GPC) is in the range of 4 to 80;
(vi) The number average molecular weight (Mn) is 30,000 or less.
本発明に係る共重合体(S)は、上記(A)、(B)、(C)に由来する構造単位に加えて、さらに上記一般式(I)および(II)からなる群から選ばれる部分構造を分子中に1つのみ含む非共役ポリエン(D)に由来する構成単位を有していてもよい。 The copolymer (S) according to the present invention may have, in addition to the structural units derived from the above (A), (B), and (C), a structural unit derived from a non-conjugated polyene (D) containing only one partial structure selected from the group consisting of the above general formulas (I) and (II) in the molecule.
炭素原子数3~20のα-オレフィン(B)としては、例えば、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-エイコセンなどが挙げられる。これらのうち、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテンなどの炭素原子数3~8のα-オレフィンが好ましく、特にプロピレンが好ましい。このようなα-オレフィンは、原料コストが比較的安価であり、得られるエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体が優れた機械的性質を示し、さらにゴム弾性を持った成形体を得ることができるため好ましい。これらのα-オレフィンは一種単独で用いても、二種以上を用いてもよい。 Examples of α-olefins (B) having 3 to 20 carbon atoms include propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-heptene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1-tetradecene, 1-hexadecene, and 1-eicosene. Among these, α-olefins having 3 to 8 carbon atoms such as propylene, 1-butene, 1-hexene, and 1-octene are preferred, and propylene is particularly preferred. Such α-olefins are preferred because the raw material costs are relatively low, the resulting ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymers exhibit excellent mechanical properties, and molded articles having rubber elasticity can be obtained. These α-olefins may be used alone or in combination.
本発明に係る共重合体(S)は、少なくとも1種の炭素原子数3~20のα-オレフィン(B)に由来する構成単位を含んでおり、2種以上の炭素原子数3~20のα-オレフィン(B)に由来する構成単位を含んでいてもよい。 The copolymer (S) according to the present invention contains structural units derived from at least one type of α-olefin (B) having 3 to 20 carbon atoms, and may contain structural units derived from two or more types of α-olefins (B) having 3 to 20 carbon atoms.
上記一般式(I)および(II)からなる群から選ばれる部分構造を合計で分子中に2つ以上含む非共役ポリエン(C)としては、5-ビニル-2-ノルボルネン(VNB)、ノルボルナジエン、1,4-ヘキサジエン、ジシクロペンタジエンなどが挙げられる。これらのうちでは、入手容易性が高く、ヒドロシリル架橋が良好で、重合体組成物の耐熱性が向上しやすいことから非共役ポリエン(C)がVNBを含むことが好ましく、非共役ポリエン(C)がVNBであることがより好ましい。非共役ポリエン(C)は一種単独で用いても、二種以上を用いてもよい。 Examples of the non-conjugated polyene (C) containing two or more partial structures selected from the group consisting of the above general formulas (I) and (II) in the molecule in total include 5-vinyl-2-norbornene (VNB), norbornadiene, 1,4-hexadiene, dicyclopentadiene, etc. Among these, it is preferable that the non-conjugated polyene (C) contains VNB, and it is more preferable that the non-conjugated polyene (C) is VNB, since it is highly available, has good hydrosilyl crosslinking, and is likely to improve the heat resistance of the polymer composition. The non-conjugated polyene (C) may be used alone or in combination of two or more kinds.
本発明に係る共重合体(S)は、エチレン(A)、炭素原子数3~20のα-オレフィン(B)および前記非共役ポリエン(C)に由来する構成単位に加えて、さらに、前記一般式(I)および(II)からなる群から選ばれる部分構造を分子中に1つのみ含む非共役ポリエン(D)に由来する構成単位を含んでいてもよい。 The copolymer (S) according to the present invention may contain, in addition to the structural units derived from ethylene (A), the α-olefin (B) having 3 to 20 carbon atoms, and the non-conjugated polyene (C), a structural unit derived from a non-conjugated polyene (D) containing only one partial structure selected from the group consisting of the general formulas (I) and (II) in the molecule.
このような非共役ポリエン(D)としては、5-エチリデン-2-ノルボルネン(ENB)、5-メチレン-2-ノルボルネン、5-(2-プロペニル)-2-ノルボルネン、5-(3-ブテニル)-2-ノルボルネン、5-(1-メチル-2-プロペニル)-2-ノルボルネン、5-(4-ペンテニル)-2-ノルボルネン、5-(1-メチル-3-ブテニル)-2-ノルボルネン、5-(5-ヘキセニル)-2-ノルボルネン、5-(1-メチル-4-ペンテニル)-2-ノルボルネン、5-(2,3-ジメチル-3-ブテニル)-2-ノルボルネン、5-(2-エチル-3-ブテニル)-2-ノルボルネン、5-(6-ヘプテニル)-2-ノルボルネン、5-(3-メチル-5-ヘキセニル)-2-ノルボルネン、5-(3,4-ジメチル-4-ペンテニル)-2-ノルボルネン、5-(3-エチル-4-ペンテニル)-2-ノルボルネン、5-(7-オクテニル)-2-ノルボルネン、5-(2-メチル-6-ヘプテニル)-2-ノルボルネン、5-(1,2-ジメチル-5-ヘキセニル)-2-ノルボルネン、5-(5-エチル-5-ヘキセニル)-2-ノルボルネン、5-(1,2,3-トリメチル-4-ペンテニル)-2-ノルボルネンなどが挙げられる。これらのうちでは、入手容易性が高く、ヒドロシリル架橋時の架橋速度を制御しやすく、良好な機械物性が得られやすいことからENBが好ましい。非共役ポリエン(D)は一種単独で用いても、二種以上を用いてもよい。 Examples of such non-conjugated polyenes (D) include 5-ethylidene-2-norbornene (ENB), 5-methylene-2-norbornene, 5-(2-propenyl)-2-norbornene, 5-(3-butenyl)-2-norbornene, 5-(1-methyl-2-propenyl)-2-norbornene, 5-(4-pentenyl)-2-norbornene, 5-(1-methyl-3-butenyl)-2-norbornene, 5-(5-hexenyl)-2-norbornene, 5-(1-methyl-4-pentenyl)-2-norbornene, 5-(2,3-dimethyl-3-butenyl)-2-norbornene, 5-(2-ethyl-3-butenyl)-2-norbornene, Examples of such compounds include 5-(1,2-dimethyl-5-hexenyl)-2-norbornene, 5-(1,2-dimethyl-5-hexenyl)-2-norbornene, 5-(1,2-ethyl-5-hexenyl)-2-norbornene, and 5-(1,2,3-trimethyl-4-pentenyl)-2-norbornene. Among these, ENB is preferred because it is easily available, the crosslinking rate during hydrosilyl crosslinking is easily controlled, and good mechanical properties are easily obtained. The non-conjugated polyene (D) may be used alone or in combination of two or more.
本発明に係る共重合体(S)が、前記一般式(I)および(II)からなる群から選ばれる部分構造を分子中に1つのみ含む非共役ポリエン(D)に由来する構成単位を含む場合、その割合は本発明の目的を損なわない範囲において特に限定されるものではないが、通常、0~20質量%、好ましくは0~8質量%、より好ましくは0.01~8質量%程度の質量分率で含む(ただし、(A)、(B)、(C)、(D)の重量分率の合計を100質量%とする)。 When the copolymer (S) according to the present invention contains a structural unit derived from a non-conjugated polyene (D) containing only one partial structure selected from the group consisting of the general formulas (I) and (II) in the molecule, the proportion is not particularly limited as long as it does not impair the object of the present invention, but is usually contained in a mass fraction of about 0 to 20 mass%, preferably 0 to 8 mass%, and more preferably 0.01 to 8 mass% (where the sum of the weight fractions of (A), (B), (C), and (D) is taken as 100 mass%).
〈要件(i)〉
要件(i)は、本発明に係わる共重合体(S)中のエチレン/α-オレフィンのモル比が40/60~99.9/0.1を満たすことを特定するものであり、このモル比は好ましくは50/50~90/10、より好ましくは55/45~85/15、さらに好ましくは55/45~78/22を満たすことが望ましい。本発明に係るエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(S)を含む燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物を架橋して得られる燃料電池ガスケットは優れたゴム弾性を示し、機械的強度、耐熱老化性に優れたものとなるため好ましい。
<Requirement (i)>
Requirement (i) specifies that the molar ratio of ethylene/α-olefin in the copolymer (S) according to the present invention satisfies 40/60 to 99.9/0.1, and this molar ratio preferably satisfies 50/50 to 90/10, more preferably 55/45 to 85/15, and even more preferably 55/45 to 78/22. A fuel cell gasket obtained by crosslinking an ethylene copolymer composition for a fuel cell gasket containing the ethylene/α-olefin/non-conjugated polyene copolymer (S) according to the present invention exhibits excellent rubber elasticity and is excellent in mechanical strength and heat aging resistance, which is preferable.
なお、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(S)中のエチレン量(エチレン(A)に由来する構成単位の含量)およびα-オレフィン量(α-オレフィン(B)に由来する構成単位の含量)は、13C-NMRにより求めることができる。 The ethylene amount (content of constituent units derived from ethylene (A)) and the α-olefin amount (content of constituent units derived from α-olefin (B)) in the ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (S) can be determined by 13 C-NMR.
〈要件(ii)〉
要件(ii)は、本発明に係わるエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(S)中において、非共役ポリエン(C)に由来する構成単位の質量分率が、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(S)100質量%中(すなわち全構成単位の質量分率の合計100質量%中)、0.07~10質量%の範囲であることを特定するものである。この非共役ポリエン(C)に由来する構成単位の質量分率は、好ましくは0.1~8.0質量%、より好ましくは0.5~5.0質量%であることが望ましい。
<Requirement (ii)>
Requirement (ii) specifies that in the ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (S) of the present invention, the mass fraction of the structural units derived from the non-conjugated polyene (C) is in the range of 0.07 to 10 mass% in 100 mass% of the ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (S) (i.e., in the total mass fraction of all structural units, 100 mass%). The mass fraction of the structural units derived from the non-conjugated polyene (C) is preferably 0.1 to 8.0 mass%, more preferably 0.5 to 5.0 mass%.
本発明に係る共重合体(S)が、要件(ii)を満たすと、本発明に係る燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物は、流動性、加硫速度が良好で、得られる燃料電池ガスケットは、優れたゴム弾性を示し、機械的強度、耐熱老化性に優れたものとなるため好ましい。
なお、共重合体(S)中の非共役ポリエン(C)量(非共役ポリエン(C)に由来する構成単位の含量)は、13C-NMRにより求めることができる。
When the copolymer (S) according to the present invention satisfies the requirement (ii), the ethylene copolymer composition for a fuel cell gasket according to the present invention has good fluidity and vulcanization speed, and the resulting fuel cell gasket exhibits excellent rubber elasticity and is excellent in mechanical strength and heat aging resistance, which is preferable.
The amount of non-conjugated polyene (C) in the copolymer (S) (the content of structural units derived from non-conjugated polyene (C)) can be determined by 13 C-NMR.
〈要件(iii)〉
要件(iii)は、本発明に係る共重合体(S)において、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体の重量平均分子量(Mw)と、共重合体中における非共役ポリエン(C)に由来する構成単位の質量分率((C)の質量分率:質量%)と、非共役ポリエン(C)の分子量((C)の分子量)とが、次の関係式(1)を満たすことを特定するものである。
4.5≦Mw×(C)の質量分率/100/(C)の分子量≦40・・・式(1)
<Requirement (iii)>
The requirement (iii) specifies that in the copolymer (S) according to the present invention, the weight average molecular weight (Mw) of the ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer, the mass fraction of the constituent unit derived from the non-conjugated polyene (C) in the copolymer (mass fraction of (C): mass %), and the molecular weight of the non-conjugated polyene (C) (molecular weight of (C)) satisfy the following relational formula (1).
4.5≦Mw×mass fraction of (C)/100/molecular weight of (C)≦40...Equation (1)
本発明に係る共重合体(S)が、要件(iii)を満たす場合、VNBなどの非共役ポリエン(C)に由来する構造単位の含有量が適切であって、本発明に係る燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物を用いて燃料電池ガスケットを製造した場合には、架橋速度に優れ、架橋後の燃料電池ガスケットが優れた機械特性を示すものとなるため好ましい。 When the copolymer (S) according to the present invention satisfies the requirement (iii), the content of structural units derived from the non-conjugated polyene (C) such as VNB is appropriate, and when a fuel cell gasket is produced using the ethylene copolymer composition for a fuel cell gasket according to the present invention, the crosslinking speed is excellent and the fuel cell gasket after crosslinking exhibits excellent mechanical properties, which is preferable.
本発明に係る共重合体(S)は、より好ましくは、下記関係式(1')を満たすことが望ましい。
4.5≦Mw×(C)の質量分率/100/(C)の分子量≦35・・・式(1')
なお、共重合体(S)の重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定されるポリスチレン換算の数値として求めることができる。
It is more preferable that the copolymer (S) according to the present invention satisfies the following relational formula (1').
4.5≦Mw×mass fraction of (C)/100/molecular weight of (C)≦35...formula (1′)
The weight average molecular weight (Mw) of the copolymer (S) can be determined as a polystyrene-equivalent value measured by gel permeation chromatography (GPC).
本発明に係る共重合体(S)は、「Mw×(C)の質量分率/100/(C)の分子量」が前記式(1)あるいは(1')を満たす場合には架橋程度が適切となり、これを用いることにより機械的物性と耐熱老化性とにバランスよく優れた燃料電池ガスケットを製造することができる。「Mw×(C)の質量分率/100/(C)の分子量」が少なすぎる場合には、架橋性が不足して架橋速度が遅くなることなることがあり、また多すぎる場合には過度に架橋を生じて得られる燃料電池ガスケットの機械的物性が悪化する場合がある。 When the "Mw x mass fraction of (C)/100/molecular weight of (C)" of the copolymer (S) according to the present invention satisfies the above formula (1) or (1'), the degree of crosslinking is appropriate, and by using this, a fuel cell gasket having a good balance of mechanical properties and heat aging resistance can be manufactured. If the "Mw x mass fraction of (C)/100/molecular weight of (C)" is too low, the crosslinking may be insufficient, resulting in a slow crosslinking rate, and if it is too high, excessive crosslinking may occur, resulting in deterioration of the mechanical properties of the resulting fuel cell gasket.
〈要件(iv)〉
要件(iv)は、本発明に係る共重合体(S)の、レオメーターを用いて線形粘弾性測定(190℃)により得られた、周波数ω=0.1rad/sでの複素粘度η*
(ω=0.1)(Pa・sec)と、周波数ω=100rad/sでの複素粘度η*
(ω=100)(Pa・sec)との比P(η*
(ω=0.1)/η*
(ω=100))と、極限粘度[η]と、前記非共役ポリエン(C)に由来する構成単位の質量分率((C)の質量分率:質量%)とが、下記式(2)を満たすことを特定するものである。
P/([η]2.9)≦(C)の質量分率×6・・・式(2)
<Requirement (iv)>
Requirement (iv) specifies that the ratio P(η*(ω=0.1)/η*(ω=100)) of the complex viscosity η * ( ω =0.1) (Pa sec) at a frequency ω=0.1 rad/s to the complex viscosity η * ( ω =100) (Pa sec) at a frequency ω=100 rad/s, which are obtained by linear viscoelastic measurement ( 190 ° C.) using a rheometer, the intrinsic viscosity [ η ] , and the mass fraction of the constitutional unit derived from the non-conjugated polyene (C) (mass fraction of (C): mass %) of the copolymer (S ) according to the present invention satisfy the following formula (2):
P/([η] 2.9 )≦mass fraction of (C)×6 (2)
ここで、周波数ω=0.1rad/sでの複素粘度η* (ω=0.1)と、周波数ω=100rad/sでの複素粘度η* (ω=100)との比P(η* (ω=0.1)/η* (ω=100))は、粘度の周波数依存性を表すものであって、式(2)の左辺にあたるP/([η]2.9)は、短鎖分岐や分子量などの影響はあるものの、長鎖分岐が多い場合に高い値を示す傾向がある。一般に、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体では、非共役ポリエンに由来する構成単位を多く含むほど、長鎖分岐を多く含む傾向があるが、本発明に係る共重合体(S)は、従来公知のエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体よりも長鎖分岐が少ないことにより上記式(2)を満たすことができると考えられる。本発明において、P値は、粘弾性測定装置Ares(Rheometric Scientific社製)を用い、190℃、歪み1.0%、周波数を変えた条件で測定を行って求めた、0.1rad/sでの複素粘度と、100rad/sでの複素粘度とから、比(η*比)を求めたものである。 Here, the ratio P(η * ( ω =0.1)/η*(ω=100)) of the complex viscosity η*( ω=0.1) at a frequency ω = 0.1 rad/s to the complex viscosity η* ( ω =100) at a frequency ω=100 rad/s represents the frequency dependency of the viscosity, and P/([η] 2.9 ) on the left side of formula (2) tends to show a high value when there are many long chain branches, although it is affected by short chain branches and molecular weight. Generally, in an ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer, the more structural units derived from non-conjugated polyenes are contained, the more long chain branches are contained. However, the copolymer (S) according to the present invention has less long chain branches than the conventionally known ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymers, and is therefore considered to be able to satisfy the above formula (2). In the present invention, the P value is the ratio (η* ratio) of the complex viscosity at 0.1 rad/s and the complex viscosity at 100 rad/s, which are measured at 190°C, a strain of 1.0%, and various frequencies using a viscoelasticity measuring device Ares (manufactured by Rheometric Scientific).
本発明に係る共重合体(S)は、好ましくは、下記式(2')を満たす。
P/([η]2.9)≦(C)の質量分率×5.7・・・式(2')
なお、極限粘度[η]は、135℃のデカリン中で測定される値を意味する。
The copolymer (S) according to the present invention preferably satisfies the following formula (2').
P/([η] 2.9 )≦mass fraction of (C)×5.7...Equation (2')
The intrinsic viscosity [η] means a value measured in decalin at 135° C.
〈要件(v)〉
本発明に係る共重合体(S)は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)により測定される重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(分子量分布;Mw/Mn)が4~80、好ましくは3~70の範囲にある。
<Requirement (v)>
The copolymer (S) according to the present invention has a ratio of weight average molecular weight (Mw) to number average molecular weight (Mn) (molecular weight distribution; Mw/Mn) measured by gel permeation chromatography (GPC) in the range of 4 to 80, preferably 3 to 70.
〈要件(vi)〉
本発明に係る共重合体(S)は、前記数平均分子量(Mn)が30,000以下、好ましくは200~28,000の範囲にある。
<Requirement (vi)>
The copolymer (S) according to the present invention has a number average molecular weight (Mn) of 30,000 or less, preferably in the range of 200 to 28,000.
本発明に係る共重合体(S)は、極限粘度[η]が好ましくは0.1~5dL/g、より好ましくは0.5~5.0dL/g、さらに好ましくは0.7~4.0dL/gであることが望ましい。 The copolymer (S) according to the present invention preferably has an intrinsic viscosity [η] of 0.1 to 5 dL/g, more preferably 0.5 to 5.0 dL/g, and even more preferably 0.7 to 4.0 dL/g.
<エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(S)の製造>
本発明に係るエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(S)は、エチレン(A)と、炭素原子数3~20のα-オレフィン(B)と、前記一般式(I)および(II)からなる群から選ばれる部分構造を合計で分子中に2つ以上含む非共役ポリエン(C)と、必要に応じて前記一般式(I)および(II)からなる群から選ばれる部分構造を合計で分子中に1つのみ2含む非共役ポリエン(D)とからなるモノマーを共重合してなる共重合体である。
<Production of Ethylene-α-Olefin-Non-Conjugated Polyene Copolymer (S)>
The ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (S) according to the present invention is a copolymer obtained by copolymerizing monomers consisting of ethylene (A), an α-olefin (B) having 3 to 20 carbon atoms, a non-conjugated polyene (C) containing in the molecule a total of two or more partial structures selected from the group consisting of the general formulae (I) and (II), and, as necessary, a non-conjugated polyene (D) containing in the molecule only one partial structure selected from the group consisting of the general formulae (I) and (II).
本発明に係る共重合体(S)は、前記の要件(i)および(ii)、好ましくは(iii)~(v)を満たす限りにおいて、どのような製法で調製されてもよいが、メタロセン化合物の存在下にモノマーを共重合して得られたものであることが好ましく、メタロセン化合物を含む触媒系の存在下にモノマーを共重合して得られたものであることがより好ましい。 The copolymer (S) according to the present invention may be prepared by any method as long as it satisfies the above requirements (i) and (ii), preferably (iii) to (v). However, it is preferable that the copolymer (S) is obtained by copolymerizing monomers in the presence of a metallocene compound, and more preferably, the copolymer (S) is obtained by copolymerizing monomers in the presence of a catalyst system containing a metallocene compound.
本発明に係る共重合体(S)は、具体的には、例えば、国際公開第2015/122495号パンフレット記載のメタロセン触媒に記載の方法を採用することにより製造することができる。 Specifically, the copolymer (S) according to the present invention can be produced, for example, by employing the method using a metallocene catalyst described in WO 2015/122495.
<エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)>
本発明の燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物の副成分であるエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)〔以下、「共重合体(A)」と略記する場合がある。〕は、エチレン[A]に由来する構造単位、少なくとも1種類の炭素数4~20のα-オレフィン[B]に由来する構造単位、および少なくとも1種の非共役ポリエン[C]に由来する構造単位を含み、下記要件(1)~(4)を満たす。
<Ethylene/α-olefin/non-conjugated polyene copolymer (A)>
The ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (A) (hereinafter, sometimes abbreviated as "copolymer (A)"), which is a minor component of the ethylene copolymer composition for a fuel cell gasket of the present invention, contains a structural unit derived from ethylene [A], a structural unit derived from at least one kind of α-olefin [B] having 4 to 20 carbon atoms, and a structural unit derived from at least one kind of non-conjugated polyene [C], and satisfies the following requirements (1) to (4).
〈要件(1)〉
エチレン[A]に由来する構造単位と、α-オレフィン[B]に由来する構造単位とのモル比〔[A]/[B]〕が、40/60~90/10であり、
〈要件(2)〉
非共役ポリエン[C]に由来する構造単位の含有量が、[A]、[B]および[C]の構造単位の合計を100モル%として、0.1~6.0モル%であり、
〈要件(3)〉
下記式(i)で表されるB値が、1.20以上である。
B値=([EX]+2[Y])/〔2×[E]×([X]+[Y])〕・・(i)
[ここで[E]、[X]および[Y]は、それぞれ、エチレン[A]、炭素数4~20のα-オレフィン[B]、および非共役ポリエン[C]のモル分率を示し、[EX]はエチレン[A]-炭素数4~20のα-オレフィン[B]ダイアッド連鎖分率を示す。]
<Requirement (1)>
the molar ratio [[A]/[B]] of the structural unit derived from ethylene [A] to the structural unit derived from an α-olefin [B] is 40/60 to 90/10;
<Requirement (2)>
the content of the structural unit derived from the non-conjugated polyene [C] is 0.1 to 6.0 mol % relative to 100 mol % of the total of the structural units [A], [B] and [C];
<Requirement (3)>
The B value represented by the following formula (i) is 1.20 or more.
B value = ([EX] + 2[Y]) / [2 x [E] x ([X] + [Y])]... (i)
[Here, [E], [X] and [Y] respectively represent the molar fractions of ethylene [A], α-olefin [B] having 4 to 20 carbon atoms, and non-conjugated polyene [C], and [EX] represents the ethylene [A]-α-olefin [B] having 4 to 20 carbon atoms dyad chain fraction.]
炭素数4~20のα-オレフィン[B]としては、側鎖の無い直鎖の構造を有する、炭素数4の1-ブテンからはじまり、炭素数9の1-ノネンや炭素数10の1-デセンを経て、炭素数19の1-ノナデセン、炭素数20の1-エイコセン、並びに側鎖を有する4-メチル-1-ペンテン、9-メチル-1-デセン、11-メチル-1-ドデセン、12-エチル-1-テトラデセンなどが挙げられる。 Examples of α-olefins [B] having 4 to 20 carbon atoms include 1-butene having 4 carbon atoms, which has a straight-chain structure without side chains, through 1-nonene having 9 carbon atoms and 1-decene having 10 carbon atoms, 1-nonadecene having 19 carbon atoms, 1-eicosene having 20 carbon atoms, and 4-methyl-1-pentene, 9-methyl-1-decene, 11-methyl-1-dodecene, 12-ethyl-1-tetradecene, etc., which have side chains.
これらのα-オレフィン[B]は単独で、または2種以上組み合わせて用いることができる。これらの中では、炭素数4~10のα-オレフィンが好ましく、特に1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテンなどが好ましく、特に1-ブテンが好適である。 These α-olefins [B] can be used alone or in combination of two or more. Among these, α-olefins having 4 to 10 carbon atoms are preferred, with 1-butene, 1-hexene, and 1-octene being particularly preferred, and 1-butene being particularly preferred.
α-オレフィンがプロピレンであるエチレン・プロピレン・非共役ポリエン共重合体は、低温でのゴム弾性が不充分であるので、用途が限定される場合がある。一方、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)は、炭素数4~20のα-オレフィン[B]に由来する構造単位を有しているので、低温でのゴム弾性に優れている。 Ethylene-propylene-non-conjugated polyene copolymers in which the α-olefin is propylene have insufficient rubber elasticity at low temperatures, so their applications may be limited. On the other hand, ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymers (A) have structural units derived from α-olefins [B] with 4 to 20 carbon atoms, and therefore have excellent rubber elasticity at low temperatures.
非共役ポリエン[C]としては、具体的には、1,4-ヘキサジエン、1,6-オクタジエン、2-メチル-1,5-ヘキサジエン、6-メチル-1,5-ヘプタジエン、7-メチル-1,6-オクタジエン等の鎖状非共役ジエン;シクロヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、メチルテトラヒドロインデン、5-ビニル-2-ノルボルネン、5-エチリデン-2-ノルボルネン、5-メチレン-2-ノルボルネン、5-イソプロピリデン-2-ノルボルネン、6-クロロメチル-5-イソプロペニル-2-ノルボルネン等の環状非共役ジエン;2,3-ジイソプロピリデン-5-ノルボルネン、2-エチリデン-3-イソプロピリデン-5-ノルボルネン、2-プロペニル-2,5-ノルボルナジエン、1,3,7-オクタトリエン、1,4,9-デカトリエン、4,8-ジメチル-1,4,8-デカトリエン、4-エチリデン-8-メチル-1,7-ノナジエン等のトリエンが挙げられる。 Specific examples of non-conjugated polyenes [C] include linear non-conjugated dienes such as 1,4-hexadiene, 1,6-octadiene, 2-methyl-1,5-hexadiene, 6-methyl-1,5-heptadiene, and 7-methyl-1,6-octadiene; cyclohexadiene, dicyclopentadiene, methyltetrahydroindene, 5-vinyl-2-norbornene, 5-ethylidene-2-norbornene, 5-methylene-2-norbornene, and 5-isopropylidene-2-norbornene. cyclic non-conjugated dienes such as norbornene and 6-chloromethyl-5-isopropenyl-2-norbornene; trienes such as 2,3-diisopropylidene-5-norbornene, 2-ethylidene-3-isopropylidene-5-norbornene, 2-propenyl-2,5-norbornadiene, 1,3,7-octatriene, 1,4,9-decatriene, 4,8-dimethyl-1,4,8-decatriene, and 4-ethylidene-8-methyl-1,7-nonadiene.
これらの非共役ポリエン[C]は単独で、または2種以上組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、1,4-ヘキサジエンなどの鎖状非共役ジエン、5-エチリデン-2-ノルボルネン、5-エチリデン-2-ノルボルネン、5-ビニル-2-ノルボルネンなどの環状非共役ジエンが好ましく、中でも環状非共役ジエンが好ましく、5-エチリデン-2-ノルボルネン、5-ビニル-2-ノルボルネンが特に好ましい。
These non-conjugated polyenes [C] can be used alone or in combination of two or more kinds.
Among these, linear non-conjugated dienes such as 1,4-hexadiene, and cyclic non-conjugated dienes such as 5-ethylidene-2-norbornene, 5-ethylidene-2-norbornene, and 5-vinyl-2-norbornene are preferred, and among these, cyclic non-conjugated dienes are preferred, with 5-ethylidene-2-norbornene and 5-vinyl-2-norbornene being particularly preferred.
本発明に係るエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)としては、以下を挙げることができる。
エチレン・1-ブテン・1,4-ヘキサジエン共重合体、
エチレン・1-ペンテン・1,4-ヘキサジエン共重合体、
エチレン・1-ヘキセン・1,4-ヘキサジエン共重合体、
エチレン・1-へプテン・1,4-ヘキサジエン共重合体、
エチレン・1-オクテン・1,4-ヘキサジエン共重合体、
エチレン・1-ノネン・1,4-ヘキサジエン共重合体、
エチレン・1-デセン・1,4-ヘキサジエン共重合体、
エチレン・1-ブテン・1-オクテン・1,4-ヘキサジエン共重合体、
エチレン・1-ブテン・5-エチリデン-2-ノルボルネン共重合体、
エチレン・1-ペンテン・5-エチリデン-2-ノルボルネン共重合体、
エチレン・1-ヘキセン・5-エチリデン-2-ノルボルネン共重合体、
エチレン・1-へプテン・5-エチリデン-2-ノルボルネン共重合体、
エチレン・1-オクテン・5-エチリデン-2-ノルボルネン共重合体、
エチレン・1-ノネン・5-エチリデン-2-ノルボルネン共重合体、
エチレン・1-デセン・5-エチリデン-2-ノルボルネン共重合体、
エチレン・1-ブテン・1-オクテン・5-エチリデン-2-ノルボルネン共重合体、
エチレン・1-ブテン・5-エチリデン-2-ノルボルネン・5-ビニル-2-ノルボルネン共重合体、
エチレン・1-ペンテン・5-エチリデン-2-ノルボルネン・5-ビニル-2-ノルボルネン共重合体、
エチレン・1-ヘキセン・5-エチリデン-2-ノルボルネン・5-ビニル-2-ノルボルネン共重合体、
エチレン・1-へプテン・5-エチリデン-2-ノルボルネン・5-ビニル-2-ノルボルネン共重合体、
エチレン・1-オクテン・5-エチリデン-2-ノルボルネン・5-ビニル-2-ノルボルネン共重合体、
エチレン・1-ノネン・5-エチリデン-2-ノルボルネン・5-ビニル-2-ノルボルネン共重合体、
エチレン・1-デセン・5-エチリデン-2-ノルボルネン・5-ビニル-2-ノルボルネン共重合体、
エチレン・1-ブテン・1-オクテン・5-エチリデン-2-ノルボルネン・5-ビニル-2-ノルボルネン共重合体。
Examples of the ethylene/α-olefin/non-conjugated polyene copolymer (A) according to the present invention include the following.
Ethylene/1-butene/1,4-hexadiene copolymer,
Ethylene/1-pentene/1,4-hexadiene copolymer,
Ethylene/1-hexene/1,4-hexadiene copolymer,
Ethylene/1-heptene/1,4-hexadiene copolymer,
Ethylene/1-octene/1,4-hexadiene copolymer,
ethylene/1-nonene/1,4-hexadiene copolymer,
Ethylene/1-decene/1,4-hexadiene copolymer,
Ethylene/1-butene/1-octene/1,4-hexadiene copolymer,
Ethylene/1-butene/5-ethylidene-2-norbornene copolymer,
Ethylene/1-pentene/5-ethylidene-2-norbornene copolymer,
Ethylene/1-hexene/5-ethylidene-2-norbornene copolymer,
Ethylene/1-heptene/5-ethylidene-2-norbornene copolymer,
Ethylene/1-octene/5-ethylidene-2-norbornene copolymer,
Ethylene/1-nonene/5-ethylidene-2-norbornene copolymer,
Ethylene/1-decene/5-ethylidene-2-norbornene copolymer,
Ethylene/1-butene/1-octene/5-ethylidene-2-norbornene copolymer,
Ethylene/1-butene/5-ethylidene-2-norbornene/5-vinyl-2-norbornene copolymer,
Ethylene/1-pentene/5-ethylidene-2-norbornene/5-vinyl-2-norbornene copolymer,
Ethylene/1-hexene/5-ethylidene-2-norbornene/5-vinyl-2-norbornene copolymer,
Ethylene/1-heptene/5-ethylidene-2-norbornene/5-vinyl-2-norbornene copolymer,
Ethylene/1-octene/5-ethylidene-2-norbornene/5-vinyl-2-norbornene copolymer,
Ethylene/1-nonene/5-ethylidene-2-norbornene/5-vinyl-2-norbornene copolymer,
Ethylene/1-decene/5-ethylidene-2-norbornene/5-vinyl-2-norbornene copolymer,
Ethylene/1-butene/1-octene/5-ethylidene-2-norbornene/5-vinyl-2-norbornene copolymer.
エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)は、必要に応じて1種類、または2種類以上が用いられる。 One or more types of ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (A) may be used as necessary.
〈要件(1)〉
エチレン[A]に由来する構造単位と、α-オレフィン[B]に由来する構造単位とのモル比〔[A]/[B]〕が、40/60~90/10、好ましくは40/60~80/20、より好ましくは45/55~70/30、特に好ましくは50/50~70/30の範囲にある。
エチレン[A]に由来する構造単位と、α-オレフィン[B]に由来する構造単位とのモル比が上記範囲にあると、低温でのゴム弾性と常温での引張強度とのバランスに優れるエチレン系共重合体が得られる。
<Requirement (1)>
The molar ratio [A]/[B] of the structural units derived from ethylene [A] to the structural units derived from α-olefin [B] is in the range of 40/60 to 90/10, preferably 40/60 to 80/20, more preferably 45/55 to 70/30, and particularly preferably 50/50 to 70/30.
When the molar ratio of the structural units derived from ethylene [A] to the structural units derived from α-olefin [B] is within the above range, an ethylene-based copolymer having an excellent balance between rubber elasticity at low temperatures and tensile strength at room temperature can be obtained.
〈要件(2)〉
非共役ポリエン[C]に由来する構造単位の含有量が、[A]、[B]および[C]の構造単位の合計を100モル%として、0.1~6.0モル%、好ましくは0.1~4.0モル%、より好ましくは0.5~3.0モル%の範囲にある。
非共役ポリエン[C]に由来する構造単位が上記範囲にあると、充分な架橋性および柔軟性を有するエチレン系共重合体が得られる。
<Requirement (2)>
The content of the structural unit derived from the non-conjugated polyene [C] is in the range of 0.1 to 6.0 mol %, preferably 0.1 to 4.0 mol %, and more preferably 0.5 to 3.0 mol %, relative to 100 mol % of the total of the structural units [A], [B] and [C].
When the structural unit derived from the non-conjugated polyene [C] is within the above range, an ethylene copolymer having sufficient crosslinkability and flexibility can be obtained.
〈要件(3)〉
B値が1.20以上、好ましくは1.20~1.80、特に好ましくは1.22~1.40の範囲にある。
B値が1.20未満のエチレン系共重合体は、低温での圧縮永久ひずみが大きくなり、低温でのゴム弾性と常温での引張強度とのバランスに優れたエチレン系共重合体が得られない虞がある。
<Requirement (3)>
The B value is 1.20 or more, preferably 1.20 to 1.80, and particularly preferably 1.22 to 1.40.
An ethylene copolymer having a B value of less than 1.20 has a large compression set at low temperatures, and there is a risk that an ethylene copolymer having an excellent balance between rubber elasticity at low temperatures and tensile strength at room temperature cannot be obtained.
なお、B値は、共重合体中における共重合モノマー連鎖分布のランダム性を示す指標であり、上記式(i)中の[E]、[X]、[Y]、[EX]は、13C-NMRスペクトルを測定し、J. C.Randall [Macromolecules, 15, 353 (1982)]、J. Ray [Macromolecules, 10, 773 (1977)]らの報告に基づいて求めることができる。 The B value is an index showing the randomness of the copolymerization monomer sequence distribution in the copolymer, and [E], [X], [Y], and [EX] in the above formula (i) can be determined by measuring a 13 C-NMR spectrum based on the reports of J. C. Randall [Macromolecules, 15, 353 (1982)] and J. Ray [Macromolecules, 10, 773 (1977)].
本発明に係るエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)は、好ましくは、100℃におけるムーニー粘度ML(1+4)100℃が5~100、より好ましくは10~90、特に好ましくは10~70の範囲にある。 The ethylene/α-olefin/non-conjugated polyene copolymer (A) according to the present invention preferably has a Mooney viscosity at 100° C. ML (1+4) 100° C. in the range of 5 to 100, more preferably 10 to 90, and particularly preferably 10 to 70.
ムーニー粘度が上記範囲にあると、良好な後処理(リボンハンドリング性)を示すと共に優れたゴム物性を有するエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)が得られる。 When the Mooney viscosity is within the above range, an ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (A) is obtained that exhibits good post-processing (ribbon handling properties) and has excellent rubber properties.
《エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)の製造方法》
本発明に係る共重合体(A)は、以下の製造方法で得ることができる。
具体的には、(a)下記一般式[I]で表される遷移金属化合物(以下「架橋メタロセン化合物」ともいう。)と、(b)(b-1)有機金属化合物、(b-2)有機アルミニウムオキシ化合物、(b-3)遷移金属化合物(a)と反応してイオン対を形成する化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物とを含むオレフィン重合触媒の存在下において、エチレン、炭素数4~20のα-オレフィンおよび非共役ポリエンを共重合することにより製造し得る。
<<Method for producing ethylene/α-olefin/non-conjugated polyene copolymer (A)>>
The copolymer (A) according to the present invention can be obtained by the following production method.
Specifically, the polymerizable compound can be produced by copolymerizing ethylene, an α-olefin having 4 to 20 carbon atoms, and a non-conjugated polyene in the presence of an olefin polymerization catalyst containing (a) a transition metal compound represented by the following general formula [I] (hereinafter also referred to as a "bridged metallocene compound"), and (b) at least one compound selected from (b-1) an organometallic compound, (b-2) an organoaluminum oxy compound, and (b-3) a compound that reacts with the transition metal compound (a) to form an ion pair.
(式[I]において、Yは炭素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子およびスズ原子から選ばれ、
Mはチタン原子、ジルコニウム原子またはハフニウム原子であり、
R1、R2、R3、R4、R5およびR6は水素原子、炭素数1~20の炭化水素基、アリール基、置換アリール基、ケイ素含有基、窒素含有基、酸素含有基、ハロゲン原子およびハロゲン含有基から選ばれる原子または置換基であり、それぞれ同一でも異なっていてもよく、
R1からR6までの隣接した置換基は互いに結合して環を形成していてもよく、
Qはハロゲン原子、炭素数1~20の炭化水素基、アニオン配位子および孤立電子対で配位可能な中性配位子から同一のまたは異なる組合せで選ばれ、
nは1~4の整数であり、
jは1~4の整数である。)
(In formula [I], Y is selected from a carbon atom, a silicon atom, a germanium atom, and a tin atom;
M is a titanium atom, a zirconium atom, or a hafnium atom;
R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are atoms or substituents selected from a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group, a substituted aryl group, a silicon-containing group, a nitrogen-containing group, an oxygen-containing group, a halogen atom and a halogen-containing group, and may be the same or different;
Adjacent substituents of R 1 to R 6 may be bonded to each other to form a ring;
Q is selected from the group consisting of halogen atoms, hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, anionic ligands, and neutral ligands capable of coordinating with lone electron pairs, and may be the same or different in combination;
n is an integer from 1 to 4,
j is an integer from 1 to 4.
<架橋メタロセン化合物(a)>
架橋メタロセン化合物(a)は、上記一般式[I]で表される。式[I]中のY、M、R1~R6、Qおよびjを以下に説明する。
<Bridged Metallocene Compound (a)>
The bridged metallocene compound (a) is represented by the above general formula [I]. Y, M, R 1 to R 6 , Q and j in formula [I] will be explained below.
(Y、M、R1~R6、Q、nおよびj)
Yは、炭素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子およびスズ原子から選ばれ、好ましくは炭素原子である。
(Y, M, R 1 to R 6 , Q, n and j)
Y is selected from a carbon atom, a silicon atom, a germanium atom and a tin atom, and is preferably a carbon atom.
Mは、チタン原子、ジルコニウム原子またはハフニウム原子であり、好ましくはハフニウム原子である。 M is a titanium atom, a zirconium atom or a hafnium atom, preferably a hafnium atom.
R1、R2、R3、R4、R5およびR6は、水素原子、炭素数1~20の炭化水素基、アリール基、置換アリール基、ケイ素含有基、窒素含有基、酸素含有基、ハロゲン原子およびハロゲン含有基から選ばれる原子または置換基であり、それぞれ同一でも異なっていてもよい。また、R1からR6までの隣接した置換基は互いに結合して環を形成していてもよく、互いに結合していなくてもよい。 R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are atoms or substituents selected from a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group, a substituted aryl group, a silicon-containing group, a nitrogen-containing group, an oxygen-containing group, a halogen atom and a halogen-containing group, and may be the same or different. Adjacent substituents from R 1 to R 6 may be bonded to each other to form a ring, or may not be bonded to each other.
ここで、炭素数1~20の炭化水素基としては、炭素数1~20のアルキル基、炭素数3~20の環状飽和炭化水素基、炭素数2~20の鎖状不飽和炭化水素基、炭素数3~20の環状不飽和炭化水素基が例示される。また、R1からR6までの隣接した置換基が互いに結合して環を形成する場合であれば、炭素数1~20のアルキレン基、炭素数6~20のアリーレン基等が例示される。 Here, examples of the hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cyclic saturated hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, a linear unsaturated hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms, and a cyclic unsaturated hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. In addition, in cases where adjacent substituents R1 to R6 are bonded to each other to form a ring, examples include an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms and an arylene group having 6 to 20 carbon atoms.
炭素数1~20のアルキル基としては、直鎖状飽和炭化水素基であるメチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デカニル基など、分岐状飽和炭化水素基であるイソプロピル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、t-アミル基、ネオペンチル基、3-メチルペンチル基、1,1-ジエチルプロピル基、1,1-ジメチルブチル基、1-メチル-1-プロピルブチル基、1,1-ジプロピルブチル基、1,1-ジメチル-2-メチルプロピル基、1-メチル-1-イソプロピル-2-メチルプロピル基、シクロプロピルメチル基などが例示される。アルキル基の炭素数は好ましくは1~6である。 Examples of alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms include linear saturated hydrocarbon groups such as methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, and n-decanyl, and branched saturated hydrocarbon groups such as isopropyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, t-amyl, neopentyl, 3-methylpentyl, 1,1-diethylpropyl, 1,1-dimethylbutyl, 1-methyl-1-propylbutyl, 1,1-dipropylbutyl, 1,1-dimethyl-2-methylpropyl, 1-methyl-1-isopropyl-2-methylpropyl, and cyclopropylmethyl. The number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 to 6.
炭素数3~20の環状飽和炭化水素基としては、環状飽和炭化水素基であるシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、ノルボルネニル基、1-アダマンチル基、2-アダマンチル基など、環状飽和炭化水素基の水素原子が炭素数1~17の炭化水素基で置き換えられた基である3-メチルシクロペンチル基、3-メチルシクロヘキシル基、4-メチルシクロヘキシル基、4-シクロヘキシルシクロヘキシル基、4-フェニルシクロヘキシル基などが例示される。環状飽和炭化水素基の炭素数は好ましくは5~11である。 Examples of cyclic saturated hydrocarbon groups having 3 to 20 carbon atoms include cyclic saturated hydrocarbon groups such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, norbornenyl, 1-adamantyl, and 2-adamantyl, and groups in which the hydrogen atoms of cyclic saturated hydrocarbon groups are replaced with hydrocarbon groups having 1 to 17 carbon atoms such as 3-methylcyclopentyl, 3-methylcyclohexyl, 4-methylcyclohexyl, 4-cyclohexylcyclohexyl, and 4-phenylcyclohexyl. The number of carbon atoms in the cyclic saturated hydrocarbon group is preferably 5 to 11.
炭素数2~20の鎖状不飽和炭化水素基としては、アルケニル基であるエテニル基(ビニル基)、1-プロペニル基、2-プロペニル基(アリル基)、1-メチルエテニル基(イソプロペニル基)など、アルキニル基であるエチニル基、1-プロピニル基、2-プロピニル基(プロパルギル基)などが例示される。鎖状不飽和炭化水素基の炭素数は好ましくは2~4である。 Examples of linear unsaturated hydrocarbon groups having 2 to 20 carbon atoms include alkenyl groups such as ethenyl (vinyl), 1-propenyl, 2-propenyl (allyl), and 1-methylethenyl (isopropenyl), and alkynyl groups such as ethynyl, 1-propynyl, and 2-propynyl (propargyl). The number of carbon atoms in the linear unsaturated hydrocarbon group is preferably 2 to 4.
炭素数3~20の環状不飽和炭化水素基としては、環状不飽和炭化水素基であるシクロペンタジエニル基、ノルボルニル基、フェニル基、ナフチル基、インデニル基、アズレニル基、フェナントリル基、アントラセニル基など、環状不飽和炭化水素基の水素原子が炭素数1~15の炭化水素基で置き換えられた基である3-メチルフェニル基(m-トリル基)、4-メチルフェニル基(p-トリル基)、4-エチルフェニル基、4-t-ブチルフェニル基、4-シクロヘキシルフェニル基、ビフェニリル基、3,4-ジメチルフェニル基、3,5-ジメチルフェニル基、2,4,6-トリメチルフェニル基(メシチル基)など、直鎖状炭化水素基または分岐状飽和炭化水素基の水素原子が炭素数3~19の環状飽和炭化水素基または環状不飽和炭化水素基で置き換えられた基であるベンジル基、クミル基などが例示される。環状不飽和炭化水素基の炭素数は好ましくは6~10である。 Examples of cyclic unsaturated hydrocarbon groups having 3 to 20 carbon atoms include cyclic unsaturated hydrocarbon groups such as cyclopentadienyl, norbornyl, phenyl, naphthyl, indenyl, azulenyl, phenanthryl, and anthracenyl; groups in which hydrogen atoms of cyclic unsaturated hydrocarbon groups are replaced with hydrocarbon groups having 1 to 15 carbon atoms, such as 3-methylphenyl (m-tolyl), 4-methylphenyl (p-tolyl), 4-ethylphenyl, 4-t-butylphenyl, 4-cyclohexylphenyl, biphenylyl, 3,4-dimethylphenyl, 3,5-dimethylphenyl, and 2,4,6-trimethylphenyl (mesityl); and groups in which hydrogen atoms of linear or branched saturated hydrocarbon groups are replaced with cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon groups having 3 to 19 carbon atoms, such as benzyl and cumyl. The number of carbon atoms in the cyclic unsaturated hydrocarbon group is preferably 6 to 10.
炭素数1~20のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、ジメチルメチレン基(イソプロピリデン基)、エチルメチレン基、1-メチルエチレン基、2-メチルエチレン基、1,1-ジメチルエチレン基、1,2-ジメチルエチレン基、n-プロピレン基などが例示される。アルキレン基の炭素数は好ましくは1~6である。 Examples of alkylene groups having 1 to 20 carbon atoms include methylene, ethylene, dimethylmethylene (isopropylidene), ethylmethylene, 1-methylethylene, 2-methylethylene, 1,1-dimethylethylene, 1,2-dimethylethylene, and n-propylene. The number of carbon atoms in the alkylene group is preferably 1 to 6.
炭素数6~20のアリーレン基としては、o-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、4,4′-ビフェニリレン基などが例示される。アリーレン基の炭素
数は好ましくは6~12である。
Examples of the arylene group having 6 to 20 carbon atoms include an o-phenylene group, an m-phenylene group, a p-phenylene group, a 4,4'-biphenylylene group, etc. The number of carbon atoms of the arylene group is preferably 6 to 12.
アリール基としては、前述した炭素数3~20の環状不飽和炭化水素基の例と一部重複するが、芳香族化合物から誘導された置換基であるフェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、テトラセニル基、クリセニル基、ピレニル基、インデニル基、アズレニル基、ピロリル基、ピリジル基、フラニル基、チオフェニル基などが例示される。アリール基としては、フェニル基または2-ナフチル基が好ましい。 The aryl group partially overlaps with the examples of the cyclic unsaturated hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms described above, but examples include substituents derived from aromatic compounds, such as phenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, anthracenyl, phenanthrenyl, tetracenyl, chrysenyl, pyrenyl, indenyl, azulenyl, pyrrolyl, pyridyl, furanyl, and thiophenyl. As the aryl group, a phenyl group or a 2-naphthyl group is preferred.
前記芳香族化合物としては、芳香族炭化水素および複素環式芳香族化合物であるベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、クリセン、ピレン、ピレン、インデン、アズレン、ピロール、ピリジン、フラン、チオフェンなどが例示される。 Examples of the aromatic compounds include aromatic hydrocarbons and heterocyclic aromatic compounds such as benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, tetracene, chrysene, pyrene, indene, azulene, pyrrole, pyridine, furan, and thiophene.
置換アリール基としては、前述した炭素数3~20の環状不飽和炭化水素基の例と一部重複するが、前記アリール基が有する1以上の水素原子が炭素数1~20の炭化水素基、アリール基、ケイ素含有基、窒素含有基、酸素含有基、ハロゲン原子およびハロゲン含有基から選ばれる置換基により置換されてなる基が挙げられ、具体的には3-メチルフェニル基(m-トリル基)、4-メチルフェニル基(p-トリル基)、3-エチルフェニル基、4-エチルフェニル基、3,4-ジメチルフェニル基、3,5-ジメチルフェニル基、ビフェニリル基、4-(トリメチルシリル)フェニル基、4-アミノフェニル基、4-(ジメチルアミノ)フェニル基、4-(ジエチルアミノ)フェニル基、4-モルフォリニルフェニル基、4-メトキシフェニル基、4-エトキシフェニル基、4-フェノキシフェニル基、3,4-ジメトキシフェニル基、3,5-ジメトキシフェニル基、3-メチル-4-メトキシフェニル基、3,5-ジメチル-4-メトキシフェニル基、3-(トリフルオロメチル)フェニル基、4-(トリフルオロメチル)フェニル基、3-クロロフェニル基、4-クロロフェニル基、3-フルオロフェニル基、4-フルオロフェニル基、5-メチルナフチル基、2-(6-メチル)ピリジル基などが例示される。また、置換アリール基としては、後述する「電子供与性基含有置換アリール基」も挙げられる。 Substituted aryl groups partially overlap with the examples of the cyclic unsaturated hydrocarbon groups having 3 to 20 carbon atoms described above, but examples include groups in which one or more hydrogen atoms of the aryl group are substituted with a substituent selected from a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group, a silicon-containing group, a nitrogen-containing group, an oxygen-containing group, a halogen atom, and a halogen-containing group. Specific examples include a 3-methylphenyl group (m-tolyl group), a 4-methylphenyl group (p-tolyl group), a 3-ethylphenyl group, a 4-ethylphenyl group, a 3,4-dimethylphenyl group, a 3,5-dimethylphenyl group, a biphenylyl group, a 4-(trimethylsilyl)phenyl group, a 4-aminophenyl group, a Examples of the aryl group include a 4-(dimethylamino)phenyl group, a 4-(diethylamino)phenyl group, a 4-morpholinylphenyl group, a 4-methoxyphenyl group, a 4-ethoxyphenyl group, a 4-phenoxyphenyl group, a 3,4-dimethoxyphenyl group, a 3,5-dimethoxyphenyl group, a 3-methyl-4-methoxyphenyl group, a 3,5-dimethyl-4-methoxyphenyl group, a 3-(trifluoromethyl)phenyl group, a 4-(trifluoromethyl)phenyl group, a 3-chlorophenyl group, a 4-chlorophenyl group, a 3-fluorophenyl group, a 4-fluorophenyl group, a 5-methylnaphthyl group, and a 2-(6-methyl)pyridyl group. Examples of the substituted aryl group include the "electron-donating group-containing substituted aryl group" described later.
ケイ素含有基としては、炭素数1~20の炭化水素基において、炭素原子がケイ素原子で置き換えられた基であるトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t-ブチルジメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基等のアルキルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、メチルジフェニルシリル基、t-ブチルジフェニルシリル基等のアリールシリル基、ペンタメチルジシラニル基、トリメチルシリルメチル基などが例示される。アルキルシリル基の炭素数は1~10が好ましく、アリールシリル基の炭素数は6~18が好ましい。 Examples of silicon-containing groups include alkylsilyl groups such as trimethylsilyl, triethylsilyl, t-butyldimethylsilyl, and triisopropylsilyl, which are hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms in which carbon atoms have been replaced with silicon atoms, arylsilyl groups such as dimethylphenylsilyl, methyldiphenylsilyl, and t-butyldiphenylsilyl, pentamethyldisilanyl, and trimethylsilylmethyl groups. The number of carbon atoms in the alkylsilyl group is preferably 1 to 10, and the number of carbon atoms in the arylsilyl group is preferably 6 to 18.
窒素含有基としては、アミノ基、ニトロ基、N-モルフォリニル基や、上述した炭素数1~20の炭化水素基またはケイ素含有基において、=CH-構造単位が窒素原子で置き換えられた基、-CH2-構造単位が炭素数1~20の炭化水素基が結合した窒素原子で置き換えられた基、または-CH3構造単位が炭素数1~20の炭化水素基が結合した窒素原子またはニトリル基で置き換えられた基であるジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジメチルアミノメチル基、シアノ基、ピロリジニル基、ピペリジニル基、ピリジニル基などが例示される。窒素含有基としては、ジメチルアミノ基、N-モルフォリニル基が好ましい。 Examples of the nitrogen-containing group include an amino group, a nitro group, an N-morpholinyl group, and a dimethylamino group, a diethylamino group, a dimethylaminomethyl group, a cyano group, a pyrrolidinyl group, a piperidinyl group, a pyridinyl group , and the like, which are groups in which the =CH- structural unit in the above-mentioned hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or silicon-containing group is replaced with a nitrogen atom, a group in which the -CH2- structural unit is replaced with a nitrogen atom to which a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms is bonded, or a group in which the -CH3 structural unit is replaced with a nitrogen atom to which a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms is bonded or a nitrile group. As the nitrogen-containing group, a dimethylamino group or an N-morpholinyl group is preferred.
酸素含有基としては、水酸基や、上述した炭素数1~20の炭化水素基、ケイ素含有基または窒素含有基において、-CH2-構造単位が酸素原子またはカルボニル基で置き換えられた基、または-CH3構造単位が炭素数1~20の炭化水素基が結合した酸素原子で置き換えられた基であるメトキシ基、エトキシ基、t-ブトキシ基、フェノキシ基、トリメチルシロキシ基、メトキシエトキシ基、ヒドロキシメチル基、メトキシメチル基、エトキシメチル基、t-ブトキシメチル基、1-ヒドロキシエチル基、1-メトキシエチル基、1-エトキシエチル基、2-ヒドロキシエチル基、2-メトキシエチル基、2-エトキシエチル基、n-2-オキサブチレン基、n-2-オキサペンチレン基、n-3-オキサペンチレン基、アルデヒド基、アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基、トリメチルシリルカルボニル基、カルバモイル基、メチルアミノカルボニル基、カルボキシ基、メトキシカルボニル基、カルボキシメチル基、エトカルボキシメチル基、カルバモイルメチル基、フラニル基、ピラニル基などが例示される。酸素含有基としては、メトキシ基が好ましい。 The oxygen-containing group includes a hydroxyl group, the above-mentioned hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a silicon-containing group or a nitrogen-containing group in which the --CH 2 -- structural unit is replaced with an oxygen atom or a carbonyl group, or --CH Examples of the oxygen-containing group include a methoxy group, an ethoxy group, a t-butoxy group, a phenoxy group, a trimethylsiloxy group, a methoxyethoxy group, a hydroxymethyl group, a methoxymethyl group, an ethoxymethyl group, a t-butoxymethyl group, a 1-hydroxyethyl group, a 1-methoxyethyl group, a 1-ethoxyethyl group, a 2-hydroxyethyl group, a 2-methoxyethyl group, a 2-ethoxyethyl group, a n-2-oxabutylene group, a n-2-oxapentylene group, a n-3-oxapentylene group, an aldehyde group, an acetyl group, a propionyl group, a benzoyl group, a trimethylsilylcarbonyl group, a carbamoyl group, a methylaminocarbonyl group, a carboxy group, a methoxycarbonyl group, a carboxymethyl group, an ethoxycarboxymethyl group, a carbamoylmethyl group, a furanyl group, and a pyranyl group, each of which has three structural units replaced with an oxygen atom bonded to a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. As the oxygen-containing group, a methoxy group is preferable.
ハロゲン原子としては、第17族元素であるフッ素、塩素、臭素、ヨウ素などが例示される。
ハロゲン含有基としては、上述した炭素数1~20の炭化水素基、ケイ素含有基、窒素含有基または酸素含有基において、水素原子がハロゲン原子によって置換された基であるトリフルオロメチル基、トリブロモメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基などが例示される。
Examples of halogen atoms include Group 17 elements such as fluorine, chlorine, bromine, and iodine.
Examples of the halogen-containing group include a trifluoromethyl group, a tribromomethyl group, a pentafluoroethyl group, a pentafluorophenyl group, and the like, which are groups in which a hydrogen atom in the above-mentioned hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, silicon-containing group, nitrogen-containing group, or oxygen-containing group is substituted with a halogen atom.
Qは、ハロゲン原子、炭素数1~20の炭化水素基、アニオン配位子および孤立電子対で配位可能な中性配位子から、同一のまたは異なる組合せで選ばれる。
ハロゲン原子および炭素数1~20の炭化水素基の詳細は、上述のとおりである。Qがハロゲン原子である場合は、塩素原子が好ましい。Qが炭素数1~20の炭化水素基である場合は、該炭化水素基の炭素数は1~7であることが好ましい。
Q may be the same or different and selected from a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, an anionic ligand, and a neutral ligand capable of coordinating with a lone electron pair.
Details of the halogen atom and the hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms are as described above. When Q is a halogen atom, it is preferably a chlorine atom. When Q is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, it is preferable that the number of carbon atoms in the hydrocarbon group is 1 to 7.
アニオン配位子としては、メトキシ基、t-ブトキシ基、フェノキシ基などのアルコキシ基、アセテート、ベンゾエートなどのカルボキシレート基、メシレート、トシレートなどのスルホネート基などを例示することができる。 Examples of anionic ligands include alkoxy groups such as methoxy, t-butoxy, and phenoxy groups, carboxylate groups such as acetate and benzoate, and sulfonate groups such as mesylate and tosylate.
孤立電子対で配位可能な中性配位子としては、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルメチルホスフィンなどの有機リン化合物、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン、1,2-ジメトキシエタンなどのエーテル化合物などを例示することができる。 Examples of neutral ligands that can be coordinated with lone electron pairs include organic phosphorus compounds such as trimethylphosphine, triethylphosphine, triphenylphosphine, and diphenylmethylphosphine, and ether compounds such as tetrahydrofuran, diethyl ether, dioxane, and 1,2-dimethoxyethane.
nは1~4の整数である。
jは1~4の整数であり、好ましくは2である。
なお、式[I]に関する上記の例示は、以下の記載においても同様に適用される。
n is an integer from 1 to 4.
j is an integer of 1 to 4, preferably 2.
The above examples regarding formula [I] are similarly applied to the following description.
上記一般式[I]で表される架橋メタロセン化合物(a)に含まれる2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル基は、2、3、6および7位に四つの置換基を有するために電子的な効果が大きく、これにより高い重合活性で、かつ高分子量のエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)を生成するものと推測される。一方、概して非共役ポリエンはα-オレフィンに比して嵩高くなるため、これを重合する重合触媒、特に重合活性点となるメタロセン化合物の中心金属近傍は嵩高くない方が非共役ポリエンの共重合性能向上に繋がると推測される。2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル基に含まれる四つのメチル基は、他の炭化水素基等に比べて嵩高くないため、このことが高い非共役ポリエン共重合性能に寄与しているものと考えられる。以上より、特に2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル基を含む上記一般式[I]で表される架橋メタロセン化合物が、生成するエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)の高い分子量と、高い非共役ポリエン共重合性能と、高い重合活性とを同時に高いレベルでバランス良く実現するものと推測される。 The 2,3,6,7-tetramethylfluorenyl group contained in the bridged metallocene compound (a) represented by the above general formula [I] has four substituents at the 2, 3, 6 and 7 positions, and therefore has a large electronic effect, which is presumed to produce a high molecular weight ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (A) with high polymerization activity. On the other hand, since non-conjugated polyenes are generally bulkier than α-olefins, it is presumed that the copolymerization performance of non-conjugated polyenes is improved if the polymerization catalyst that polymerizes them, particularly the vicinity of the central metal of the metallocene compound that serves as the polymerization active site, is not bulky. The four methyl groups contained in the 2,3,6,7-tetramethylfluorenyl group are not bulky compared to other hydrocarbon groups, and this is thought to contribute to the high non-conjugated polyene copolymerization performance. From the above, it is speculated that the bridged metallocene compound represented by the above general formula [I], which contains a 2,3,6,7-tetramethylfluorenyl group, achieves a high level of balance between a high molecular weight, high non-conjugated polyene copolymerization performance, and high polymerization activity of the resulting ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (A).
上記一般式[I]で表される架橋メタロセン化合物(a)において、nは1であることが好ましい。このような架橋メタロセン化合物(a-1)は、下記一般式[V]で表わされる。 In the bridged metallocene compound (a) represented by the above general formula [I], n is preferably 1. Such a bridged metallocene compound (a-1) is represented by the following general formula [V].
(式[V]において、Y、M、R1、R2、R3、R4、R5、R6、Qおよびjの定義等は上述のとおりである。) (In formula [V], the definitions of Y, M, R1 , R2 , R3 , R4 , R5 , R6 , Q and j are as described above.)
該架橋メタロセン化合物(a-1)は、上記一般式[I]におけるnが2~4の整数である化合物に比べ、製造工程が簡素化され、製造コストが低減され、ひいてはこの架橋メタロセン化合物を用いることでエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)の製造コストが低減されるという利点が得られる。さらに、該架橋メタロセン化合物(a-1)を含むオレフィン重合触媒の存在下でエチレンと炭素数が4以上のα-オレフィンと非共役ポリエンとを共重合する場合、生成するエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)の高分子量化という利点も得られる。 Compared to the compound in the above general formula [I] in which n is an integer of 2 to 4, the bridged metallocene compound (a-1) has the advantage that the production process is simplified and the production cost is reduced, and thus the use of this bridged metallocene compound reduces the production cost of the ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (A). Furthermore, when ethylene, an α-olefin having 4 or more carbon atoms, and a non-conjugated polyene are copolymerized in the presence of an olefin polymerization catalyst containing the bridged metallocene compound (a-1), the resulting ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (A) has the advantage of having a high molecular weight.
上記一般式[I]で表される架橋メタロセン化合物(a-1)において、R1、R2、R3およびR4は全て水素原子であることが好ましい。このような架橋メタロセン化合物(a-2)は、下記一般式[VI]で表わされる。 In the bridged metallocene compound (a-1) represented by the above general formula [I], it is preferable that R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are all hydrogen atoms. Such a bridged metallocene compound (a-2) is represented by the following general formula [VI].
(式[VI]において、Y、M、R5、R6、Qおよびjの定義等は上述のとおりである。) (In formula [VI], the definitions of Y, M, R 5 , R 6 , Q and j are as described above.)
該架橋メタロセン化合物(a-2)は、上記一般式[V]におけるR1、R2、R3およびR4のいずれか一つ以上が水素原子以外の置換基で置換された化合物に比べ、製造工程が簡素化され、製造コストが低減され、ひいてはこの架橋メタロセン化合物を用いることでエチレン/α-オレフィン/非共役ポリエン共重合体の製造コストが低減されるという利点が得られる。さらに、該架橋メタロセン化合物(a-2)を含むオレフィン重合触媒の存在下でエチレンと炭素数が4以上のα-オレフィンと非共役ポリエンとを共重合する場合、重合活性の向上および生成するエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)の高分子量化という利点も得られる。また同時に、非共役ポリエンの共重合性能の向上という利点も得られる。 The bridged metallocene compound (a-2) has the advantage that the production process is simplified and the production cost is reduced, and thus the production cost of the ethylene / α - olefin/non-conjugated polyene copolymer is reduced, as compared with a compound in which any one or more of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 in the above general formula [V] are substituted with a substituent other than a hydrogen atom. Furthermore, when ethylene, an α-olefin having 4 or more carbon atoms and a non-conjugated polyene are copolymerized in the presence of an olefin polymerization catalyst containing the bridged metallocene compound (a-2), the polymerization activity is improved and the molecular weight of the resulting ethylene/α-olefin/non-conjugated polyene copolymer (A) is increased. At the same time, the copolymerization performance of the non-conjugated polyene is improved.
上記一般式[VI]で表される架橋メタロセン化合物(a-2)において、Yは炭素原子であることがさらに好ましい。このような架橋メタロセン化合物(a-3)は、下記一般式[VII]で表わされる。 In the bridged metallocene compound (a-2) represented by the above general formula [VI], Y is more preferably a carbon atom. Such a bridged metallocene compound (a-3) is represented by the following general formula [VII].
(式[VII]において、M、R5、R6、Qおよびjの定義等は上述のとおりである。)
該架橋メタロセン化合物(a-3)は、例えば下式[VIII]のような簡便な方法で合成することが可能である。
(In formula [VII], the definitions of M, R 5 , R 6 , Q and j are as described above.)
The bridged metallocene compound (a-3) can be synthesized by a simple method such as that shown in the following formula [VIII].
(式[VIII]において、M、R5、R6の定義等は上述のとおりである。) (In formula [VIII], the definitions of M, R 5 , and R 6 are as described above.)
上記式[VIII]において、R5およびR6は水素原子、炭素数1~20の炭化水素基、アリール基、置換アリール基、ケイ素含有基、窒素含有基、酸素含有基、ハロゲン原子およびハロゲン含有基から選ばれる原子または置換基であり、それぞれ同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい置換基であるが、一般式R5-C(=O)-R6で表される、このような条件を満たす種々のケトンが一般の試薬メーカーより市販されているため、該架橋メタロセン化合物(a-3)の原料の入手が容易である。また、仮にこのようなケトンが市販されていない場合でも、例えばOlahらによる方法[Heterocycles, 40, 79 (1995)]などにより、該ケトンは容易に合成することが可能である。このように、該架橋メタロセン化合物(a-3)は、上記一般式[V]におけるYがケイ素原子、ゲルマニウム原子およびスズ原子から選ばれる化合物に比べ製造工程が簡素かつ容易であり、製造コストがさらに低減され、ひいてはこの架橋メタロセン化合物を用いることでエチレ系共重合体の製造コストが低減されるという利点が得られる。さらに、該架橋メタロセン化合物(a-3)を含むオレフィン重合触媒の存在下でエチレンと炭素数が4以上のα-オレフィンと非共役ポリエンとを共重合する場合、生成するエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)のさらなる高分子量化という利点も得られる。 In the above formula [VIII], R5 and R6 are atoms or substituents selected from hydrogen atoms, hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, aryl groups, substituted aryl groups, silicon-containing groups, nitrogen-containing groups, oxygen-containing groups, halogen atoms and halogen-containing groups, and may be the same or different and may be bonded to each other to form a ring. Various ketones satisfying these conditions, represented by the general formula R5 -C(=O) -R6 , are commercially available from general reagent manufacturers, so that the raw materials for the bridged metallocene compound (a-3) are easily available. Even if such ketones are not commercially available, they can be easily synthesized, for example, by the method by Olah et al. [Heterocycles, 40, 79 (1995)]. Thus, the bridged metallocene compound (a-3) has a simpler and easier production process than a compound in which Y in the above general formula [V] is selected from a silicon atom, a germanium atom and a tin atom, and the production cost is further reduced, and thus the use of this bridged metallocene compound has the advantage of reducing the production cost of an ethylene copolymer. Furthermore, when ethylene, an α-olefin having 4 or more carbon atoms and a non-conjugated polyene are copolymerized in the presence of an olefin polymerization catalyst containing the bridged metallocene compound (a-3), the resulting ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (A) has a further higher molecular weight.
上記一般式[VII]で表される架橋メタロセン化合物(a-3)において、R5およびR6はアリール基および置換アリール基から選ばれる基であることが好ましい。該架橋メタロセン化合物を含むオレフィン重合触媒の存在下でエチレンと炭素数が4以上のα-オレフィンと非共役ポリエンとを共重合する場合、重合活性のさらなる向上および生成するエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)のさらなる高分子量化という利点が得られる。また同時に、非共役ポリエンの共重合性能の向上という利点も得られる。 In the bridged metallocene compound (a-3) represented by the above general formula [VII], R5 and R6 are preferably groups selected from an aryl group and a substituted aryl group. When ethylene, an α-olefin having 4 or more carbon atoms, and a non-conjugated polyene are copolymerized in the presence of an olefin polymerization catalyst containing the bridged metallocene compound, the advantages of further improving the polymerization activity and further increasing the molecular weight of the resulting ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (A) are obtained. At the same time, the advantages of improving the copolymerization performance of the non-conjugated polyene are also obtained.
上記一般式[VII]で表される架橋メタロセン化合物(a-3)において、R5およびR6はアリール基および置換アリール基から選ばれる同一の基であることがさらに好ましい。R5およびR6をこのように選択することにより、該架橋メタロセン化合物の合成工程が簡素化され、さらに製造コストが低減され、ひいてはこの架橋メタロセン化合物を用いることでエチレン系共重合体の製造コストが低減されるという利点が得られる。 In the bridged metallocene compound (a-3) represented by the above general formula [VII], R5 and R6 are more preferably the same group selected from an aryl group and a substituted aryl group. By selecting R5 and R6 in this way, the synthesis process of the bridged metallocene compound is simplified, and the production cost is reduced, and the use of this bridged metallocene compound has the advantage of reducing the production cost of the ethylene copolymer.
上記一般式[VII]で表される架橋メタロセン化合物(a-3)において、R5およびR6は同一の置換アリール基であることがさらに好ましい。該架橋メタロセン化合物を含むオレフィン重合触媒の存在下でエチレンと炭素数が4以上のα-オレフィンと非共役ポリエンとを共重合する場合、生成するエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)のさらなる高分子量化という利点が得られる。 In the bridged metallocene compound (a-3) represented by the above general formula [VII], R5 and R6 are more preferably the same substituted aryl group. When ethylene, an α-olefin having 4 or more carbon atoms, and a non-conjugated polyene are copolymerized in the presence of an olefin polymerization catalyst containing the bridged metallocene compound, the resulting ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (A) has an advantage of having a higher molecular weight.
上記一般式[VII]で表される架橋メタロセン化合物(a-3)において、R5およびR6は、アリール基の水素原子の一つ以上をハメット則の置換基定数σが-0.2以下の電子供与性置換基で置換してなる置換アリール基であって、該電子供与性置換基を複数個有する場合にはそれぞれの該電子供与性置換基は同一でも異なっていてもよく、該電子供与性置換基以外の、炭素数1~20の炭化水素基、ケイ素含有基、窒素含有基、酸素含有基、ハロゲン原子およびハロゲン含有基から選ばれる置換基を有していてもよく、該置換基を複数個有する場合にはそれぞれの置換基は同一でも異なっていてもよい置換アリール基(以下「電子供与性基含有置換アリール基」ともいう。)であることが好ましい。該架橋メタロセン化合物を含むオレフィン重合触媒の存在下でエチレンと炭素数が4以上のα-オレフィンと非共役ポリエンとを共重合する場合、生成するエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)のさらなる高分子量化という利点が得られる。 In the bridged metallocene compound (a-3) represented by the above general formula [VII], R 5 and R 6 are substituted aryl groups in which one or more hydrogen atoms of the aryl group are substituted with an electron-donating substituent having a Hammett's rule substituent constant σ of -0.2 or less, and when the aryl group has a plurality of electron-donating substituents, the respective electron-donating substituents may be the same or different, and may have a substituent selected from a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a silicon-containing group, a nitrogen-containing group, an oxygen-containing group, a halogen atom, and a halogen-containing group other than the electron-donating substituent, and when the aryl group has a plurality of substituents, the respective substituents may be the same or different (hereinafter also referred to as "electron-donating group-containing substituted aryl group"). When ethylene, an α-olefin having 4 or more carbon atoms, and a non-conjugated polyene are copolymerized in the presence of an olefin polymerization catalyst containing the bridged metallocene compound, the resulting ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (A) has an advantage of further increasing its molecular weight.
ハメット則の置換基定数σが-0.2以下の電子供与性基は、以下のように定義および例示される。ハメット則はベンゼン誘導体の反応または平衡に及ぼす置換基の影響を定量的に論ずるために1935年L. P. Hammettにより提唱された経験則であるが、これは今日広く妥当性が認められている。ハメット則で求められた置換基定数にはベンゼン環のパラ位に置換した際のσpおよびメタ位に置換した際のσmがあり、これらの値は多くの一般的な文献に見出すことができる。例えば、HanschおよびTaftによる文献[Chem. Rev., 91, 165 (1991)]には非常に広範な置換基について詳細な記載がなされている。ただし、これらの文献に記載されているσpおよびσmは、同じ置換基であっても文献によって値が僅かに異なる場合がある。本発明ではこのような状況によって生じる混乱を回避するために、記載のある限りの置換基においてはHanschおよびTaftによる文献[Chem. Rev., 91, 165 (1991)]のTable 1(168-175頁)に記載された値をハメット則の置換基定数σpおよびσmと定義する。本発明においてハメット則の置換基定数σが-0.2以下の電子供与性基とは、該電子供与性基がフェニル基のパラ位(4位)に置換している場合はσpが-0.2以下の電子供与性基であり、フェニル基のメタ位(3位)に置換している場合はσmが-0.2以下の電子供与性基である。また、該電子供与性基がフェニル基のオルト位(2位)に置換している場合、またはフェニル基以外のアリール基の任意の位置に置換している場合は、σpが-0.2以下の電子供与性基である。 Electron-donating groups with a Hammett's rule substituent constant σ of -0.2 or less are defined and exemplified as follows. The Hammett's rule is an empirical rule proposed by L. P. Hammett in 1935 to quantitatively discuss the effect of substituents on the reaction or equilibrium of benzene derivatives, and is now widely recognized as valid. The substituent constants obtained by the Hammett's rule include σp when substituted at the para position of the benzene ring and σm when substituted at the meta position, and these values can be found in many general literature. For example, the literature by Hansch and Taft [Chem. Rev., 91, 165 (1991)] provides detailed descriptions of a very wide range of substituents. However, the values of σp and σm described in these literatures may differ slightly depending on the literature, even for the same substituent. In the present invention, in order to avoid confusion caused by such a situation, the literature by Hansch and Taft [Chem. Rev. , 91, 165 (1991)], Table 1 (pp. 168-175) are defined as the substituent constants σp and σm of the Hammett rule. In the present invention, an electron donating group having a Hammett rule substituent constant σ of -0.2 or less is an electron donating group having a σp of -0.2 or less when the electron donating group is substituted at the para position (4th position) of a phenyl group, and an electron donating group having a σm of -0.2 or less when the electron donating group is substituted at the meta position (3rd position) of a phenyl group. In addition, when the electron donating group is substituted at the ortho position (2nd position) of a phenyl group or at any position of an aryl group other than a phenyl group, it is an electron donating group having a σp of -0.2 or less.
ハメット則の置換基定数σpまたはσmが-0.2以下の電子供与性置換基としては、p-アミノ基(4-アミノ基)、p-ジメチルアミノ基(4-ジメチルアミノ基)、p-ジエチルアミノ基(4-ジエチルアミノ基)、m-ジエチルアミノ基(3-ジエチルアミノ基)などの窒素含有基、p-メトキシ基(4-メトキシ基)、p-エトキシ基(4-エトキシ基)などの酸素含有基、p-t-ブチル基(4-t-ブチル基)などの三級炭化水素基、p-トリメチルシロキシ基(4-トリメチルシロキシ基)などのケイ素含有基などを例示することができる。尚、本発明で定義されるハメット則の置換基定数σpまたはσmが-0.2以下の電子供与性置換基は、HanschおよびTaftによる文献[Chem. Rev., 91, 165 (1991)]のTable 1(168-175頁)に記載された置換基に限定されない。該文献に記載のない置換基であっても、ハメット則に基いて測定した場合の置換基定数σpまたはσmがその範囲となるであろう置換基は、本発明で定義するハメット則の置換基定数σpまたはσmが-0.2以下の電子供与性基に含まれる。このような置換基としては、p-N-モルフォリニル基(4-N-モルフォリニル基)、m-N-モルフォリニル基(3-N-モルフォリニル基)などを例示することができる。 Examples of electron-donating substituents having a Hammett's rule substituent constant σp or σm of -0.2 or less include nitrogen-containing groups such as p-amino group (4-amino group), p-dimethylamino group (4-dimethylamino group), p-diethylamino group (4-diethylamino group), and m-diethylamino group (3-diethylamino group), oxygen-containing groups such as p-methoxy group (4-methoxy group) and p-ethoxy group (4-ethoxy group), tertiary hydrocarbon groups such as p-t-butyl group (4-t-butyl group), and silicon-containing groups such as p-trimethylsiloxy group (4-trimethylsiloxy group). The electron-donating substituents having a Hammett's rule substituent constant σp or σm of -0.2 or less as defined in the present invention are described in the literature by Hansch and Taft [Chem. Rev. , 91, 165 (1991)], Table 1 (pp. 168-175). Substituents not described in the document, whose substituent constants σp or σm would fall within that range when measured based on Hammett's rule, are included in the electron-donating groups whose Hammett's rule substituent constants σp or σm are −0.2 or less as defined in the present invention. Examples of such substituents include p-N-morpholinyl groups (4-N-morpholinyl groups) and m-N-morpholinyl groups (3-N-morpholinyl groups).
電子供与性基含有置換アリール基において、該電子供与性置換基が複数個置換している場合それぞれの電子供与性置換基は同一でも異なっていてもよく、該電子供与性置換基以外に炭素数1~20の炭化水素基、ケイ素含有基、窒素含有基、酸素含有基、ハロゲン原子およびハロゲン含有基から選ばれる置換基が置換していてもよく、該置換基が複数個置換している場合それぞれの置換基は同一でも異なっていてもよいが、一つの置換アリール基に含まれる該電子供与性置換基および該置換基の各々のハメット則の置換基定数σの総和は-0.15以下であることが好ましい。このような置換アリール基としては、m,p-ジメトキシフェニル基(3,4-ジメトキシフェニル基)、p-(ジメチルアミノ)-m-メトキシフェニル基(4-(ジメチルアミノ)-3-メトキシフェニル基)、p-(ジメチルアミノ)-m-メチルフェニル基(4-(ジメチルアミノ)-3-メチルフェニル基)、p-メトキシ-m-メチルフェニル基(4-メトキシ-3-メチルフェニル基)、p-メトキシ-m,m-ジメチルフェニル基(4-メトキシ-3,5-ジメチルフェニル基)などが例示される。 In an electron-donating group-containing substituted aryl group, when a plurality of electron-donating substituents are substituted, the respective electron-donating substituents may be the same or different, and in addition to the electron-donating substituents, the aryl group may be substituted with a substituent selected from a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a silicon-containing group, a nitrogen-containing group, an oxygen-containing group, a halogen atom, and a halogen-containing group. When a plurality of substituents are substituted, the respective substituents may be the same or different, but it is preferable that the sum of the substituent constants σ of the Hammett's rule of the electron-donating substituents and the respective substituents contained in one substituted aryl group is -0.15 or less. Examples of such substituted aryl groups include m,p-dimethoxyphenyl group (3,4-dimethoxyphenyl group), p-(dimethylamino)-m-methoxyphenyl group (4-(dimethylamino)-3-methoxyphenyl group), p-(dimethylamino)-m-methylphenyl group (4-(dimethylamino)-3-methylphenyl group), p-methoxy-m-methylphenyl group (4-methoxy-3-methylphenyl group), and p-methoxy-m,m-dimethylphenyl group (4-methoxy-3,5-dimethylphenyl group).
電子供与性基含有置換アリール基が有してもよい炭素数1~20の炭化水素基、ケイ素含有基、窒素含有基、酸素含有基、ハロゲン原子およびハロゲン含有基としては、上述したこれらの原子または置換基の具体例を挙げることができる。 The electron-donating group-containing substituted aryl group may have a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a silicon-containing group, a nitrogen-containing group, an oxygen-containing group, a halogen atom, and a halogen-containing group, examples of which include the above-mentioned atoms and substituents.
本出願人は、種々の架橋メタロセン化合物(a)について鋭意検討した結果、上記一般式[VII]で表される架橋メタロセン化合物(a-3)において、R5およびR6を、特にハメット則の置換基定数σが-0.2以下の電子供与性置換基が一つ以上置換した電子供与性基含有置換アリール基とした場合に、該架橋メタロセン化合物(a-3)を含むオレフィン重合触媒の存在下でエチレンと炭素数が4以上のα-オレフィンと非共役ポリエンとを共重合する際、生成するエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)の分子量がさらに高くなる。 The applicant has conducted extensive studies on various bridged metallocene compounds (a) and has found that when R 5 and R 6 in the bridged metallocene compound (a-3) represented by the above general formula [VII] are, in particular, an electron-donating group-containing substituted aryl group substituted with one or more electron-donating substituents having a Hammett's rule substituent constant σ of -0.2 or less, the molecular weight of the resulting ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (A) becomes higher when ethylene, an α-olefin having 4 or more carbon atoms, and a non-conjugated polyene are copolymerized in the presence of an olefin polymerization catalyst containing the bridged metallocene compound (a-3).
架橋メタロセン化合物(a-3)のような有機金属錯体触媒によるオレフィンの配位重合においては、触媒の中心金属上でオレフィンが繰り返し重合することにより、生成するエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)を含むオレフィン重合体の分子鎖が生長し(生長反応)、該オレフィン重合体の分子量が増大することが知られている。一方、連鎖移動と呼ばれる反応において、オレフィン重合体の分子鎖が触媒の中心金属から解離することにより、該分子鎖の生長反応が停止し、従って該オレフィン重合体の分子量の増大も停止することも知られている。以上より、オレフィン重合体の分子量は、それを生成する有機金属錯体触媒に固有の、生長反応の頻度と連鎖移動反応の頻度との比率によって特徴づけられる。即ち、生長反応の頻度と連鎖移動反応の頻度との比が大きいほど生成するオレフィン重合体の分子量は高くなり、逆に小さいほど分子量は低くなるという関係である。ここで、それぞれの反応の頻度はそれぞれの反応の活性化エネルギーから見積もることができ、活性化エネルギーが低い反応はその頻度が高く、逆に活性化エネルギーが高い反応はその頻度が低いと見做すことができると考えられる。一般に、オレフィン重合における生長反応の頻度は連鎖移動反応の頻度に比して十分に高い、即ち生長反応の活性化エネルギーは連鎖移動反応の活性化エネルギーに比して十分に低いことが知られている。従って、連鎖移動反応の活性化エネルギーから生長反応の活性化エネルギーを減じた値(以下、ΔEC)は正となり、この値が大きいほど連鎖移動反応の頻度に比して生長反応の頻度が大きくなり、結果生成するオレフィン重合体の分子量が高くなることが推定される。このようにして行うオレフィン重合体の分子量の推定の妥当性は、例えばLaineらの計算結果によっても裏付けられている[Organometallics, 30, 1350 (2011)]。 In the coordination polymerization of olefins using an organometallic complex catalyst such as the bridged metallocene compound (a-3), it is known that the molecular chain of the olefin polymer containing the ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (A) produced grows (growth reaction) as the olefin polymer repeatedly polymerizes on the central metal of the catalyst, and the molecular weight of the olefin polymer increases. On the other hand, it is also known that in a reaction called chain transfer, the molecular chain of the olefin polymer dissociates from the central metal of the catalyst, and the growth reaction of the molecular chain stops, and therefore the increase in the molecular weight of the olefin polymer also stops. From the above, the molecular weight of an olefin polymer is characterized by the ratio of the frequency of the propagation reaction to the frequency of the chain transfer reaction, which is specific to the organometallic complex catalyst that produces it. That is, the higher the ratio of the frequency of the propagation reaction to the frequency of the chain transfer reaction, the higher the molecular weight of the olefin polymer produced, and conversely, the lower the ratio, the lower the molecular weight. Here, the frequency of each reaction can be estimated from the activation energy of each reaction, and it is considered that a reaction with a low activation energy has a high frequency, and a reaction with a high activation energy has a low frequency. In general, it is known that the frequency of the propagation reaction in olefin polymerization is sufficiently higher than the frequency of the chain transfer reaction, that is, the activation energy of the propagation reaction is sufficiently lower than the activation energy of the chain transfer reaction. Therefore, the value obtained by subtracting the activation energy of the propagation reaction from the activation energy of the chain transfer reaction (hereinafter, ΔE C ) is positive, and it is estimated that the larger this value is, the higher the frequency of the propagation reaction is compared to the frequency of the chain transfer reaction, and the higher the molecular weight of the resulting olefin polymer. The validity of the estimation of the molecular weight of the olefin polymer performed in this manner is also supported by the calculation results of, for example, Laine et al. [Organometallics, 30, 1350 (2011)].
上記一般式[VII]で表される架橋メタロセン化合物(a-3)においては、R5およびR6を、特にハメット則の置換基定数σが-0.2以下の電子供与性置換基が一つ以上置換した電子供与性基含有置換アリール基とした場合に、上記ΔECが増大し、該架橋メタロセン化合物(a-3)を含むオレフィン重合触媒の存在下でエチレンと炭素数が4以上のα-オレフィンと非共役ポリエンとを共重合する際に、生成するエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)の分子量が高くなるものと推測される。 In the bridged metallocene compound (a-3) represented by the above general formula [VII], when R 5 and R 6 are, in particular, an electron-donating group-containing substituted aryl group substituted with one or more electron-donating substituents having a Hammett's rule substituent constant σ of -0.2 or less, it is presumed that the above ΔE C increases, and when ethylene, an α-olefin having 4 or more carbon atoms, and a non-conjugated polyene are copolymerized in the presence of an olefin polymerization catalyst containing the bridged metallocene compound (a-3), the molecular weight of the produced ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (A) increases.
上記一般式[VII]で表される架橋メタロセン化合物(a-3)において、R5およびR6に含まれる電子供与性置換基は、窒素含有基および酸素含有基から選ばれる基であることがさらに好ましい。 In the bridged metallocene compound (a-3) represented by the above general formula [VII], the electron-donating substituents contained in R 5 and R 6 are more preferably groups selected from nitrogen-containing groups and oxygen-containing groups.
上記一般式[VII]で表される架橋メタロセン化合物(a-3)において、R5およびR6は、上記電子供与性置換基としての窒素含有基および酸素含有基から選ばれる基を含む置換フェニル基であることがさらに好ましい。例えば上記式[VIII]のような方法に従って合成する場合、原料となる種々のベンゾフェノンが一般の試薬メーカーより市販されているため原料の入手が容易となり、製造工程が簡素化され、さらに製造コストが低減され、ひいてはこの架橋メタロセン化合物を用いることでエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)の製造コストが低減されるという利点が得られる。 In the bridged metallocene compound (a-3) represented by the above general formula [VII], R5 and R6 are more preferably substituted phenyl groups containing a group selected from a nitrogen-containing group and an oxygen-containing group as the electron-donating substituent. For example, when synthesizing according to the method of the above formula [VIII], various benzophenones as raw materials are commercially available from general reagent manufacturers, so that raw materials are easily available, the production process is simplified, and the production cost is reduced. In addition, the use of this bridged metallocene compound has the advantage of reducing the production cost of the ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (A).
ここで、上記電子供与性置換基としての窒素含有基および酸素含有基から選ばれる基を含む置換フェニル基としては、o-アミノフェニル基(2-アミノフェニル基)、p-アミノフェニル基(4-アミノフェニル基)、o-(ジメチルアミノ)フェニル基(2-(ジメチルアミノ)フェニル基)、p-(ジメチルアミノ)フェニル基(4-(ジメチルアミノ)フェニル基)、o-(ジエチルアミノ)フェニル基(2-(ジエチルアミノ)フェニル基)、p-(ジエチルアミノ)フェニル基(4-(ジエチルアミノ)フェニル基)、m-(ジエチルアミノ)フェニル基(3-(ジエチルアミノ)フェニル基)、o-メトキシフェニル基(2-メトキシフェニル基)、p-メトキシフェニル基(4-メトキシフェニル基)、o-エトキシフェニル基(2-エトキシフェニル基)、p-エトキシフェニル基(4-エトキシフェニル基)、o-N-モルフォリニルフェニル基(2-N-モルフォリニルフェニル基)、p-N-モルフォリニルフェニル基(4-N-モルフォリニルフェニル基)、m-N-モルフォリニルフェニル基(3-N-モルフォリニルフェニル基)、o,p-ジメトキシフェニル基(2,4-ジメトキシフェニル基)、m,p-ジメトキシフェニル基(3,4-ジメトキシフェニル基)、p-(ジメチルアミノ)-m-メトキシフェニル基(4-(ジメチルアミノ)-3-メトキシフェニル基)、p-(ジメチルアミノ)-m-メチルフェニル基(4-(ジメチルアミノ)-3-メチルフェニル基)、p-メトキシ-m-メチルフェニル基(4-メトキシ-3-メチルフェニル基)、p-メトキシ-m,m-ジメチルフェニル基(4-メトキシ-3,5-ジメチルフェニル基)などが例示される。 Here, examples of the substituted phenyl group containing a group selected from the nitrogen-containing group and the oxygen-containing group as the electron-donating substituent include an o-aminophenyl group (2-aminophenyl group), a p-aminophenyl group (4-aminophenyl group), an o-(dimethylamino)phenyl group (2-(dimethylamino)phenyl group), a p-(dimethylamino)phenyl group (4-(dimethylamino)phenyl group), an o-(diethylamino)phenyl group (2-(diethylamino)phenyl group), a p-(diethylamino)phenyl group (4-(diethylamino)phenyl group), a m-(diethylamino)phenyl group (3-(diethylamino)phenyl group), an o-methoxyphenyl group (2-methoxyphenyl group), a p-methoxyphenyl group (4-methoxyphenyl group), an o-ethoxyphenyl group (2-ethoxyphenyl group), a p-ethoxyphenyl group (4 -ethoxyphenyl group), o-N-morpholinylphenyl group (2-N-morpholinylphenyl group), p-N-morpholinylphenyl group (4-N-morpholinylphenyl group), m-N-morpholinylphenyl group (3-N-morpholinylphenyl group), o,p-dimethoxyphenyl group (2,4-dimethoxyphenyl group), m,p-dimethoxyphenyl group (3,4-dimethoxyphenyl group), p-(dimethylamino)-m-methoxyphenyl group (4-(dimethylamino)-3-methoxyphenyl group), p-(dimethylamino)-m-methylphenyl group (4-(dimethylamino)-3-methylphenyl group), p-methoxy-m-methylphenyl group (4-methoxy-3-methylphenyl group), p-methoxy-m,m-dimethylphenyl group (4-methoxy-3,5-dimethylphenyl group), etc. are examples.
上記一般式[VII]で表される架橋メタロセン化合物(a-3)において、R5およびR6は、上記Yとしての炭素原子との結合に対するメタ位および/またはパラ位に上記電子供与性置換基としての窒素含有基および酸素含有基から選ばれる基を含む置換フェニル基であることがさらに好ましい。例えば上記式[VIII]のような方法に従って合成する場合、該基がオルト位に置換した場合に比べて合成が容易となり、製造工程が簡素化され、さらに製造コストが低減され、ひいてはこの架橋メタロセン化合物を用いることでエチレン系共重合体の製造コストが低減されるという利点が得られる。 In the bridged metallocene compound (a-3) represented by the above general formula [VII], R5 and R6 are more preferably substituted phenyl groups containing a group selected from a nitrogen-containing group and an oxygen-containing group as the electron-donating substituent at the meta-position and/or para-position with respect to the bond to the carbon atom represented by Y. For example, when synthesis is performed according to the method of the above formula [VIII], synthesis is easier than when the group is substituted at the ortho-position, the production process is simplified, and further the production cost is reduced, and thus the use of this bridged metallocene compound has the advantage of reducing the production cost of the ethylene copolymer.
上記一般式[VII]で表される架橋メタロセン化合物(a-3)において、R5およびR6が、上記Yとしての炭素原子との結合に対するメタ位および/またはパラ位に上記電子供与性置換基としての窒素含有基を含む置換フェニル基である場合、該窒素含有基は下記一般式[II]で表される基であることがさらに好ましい。 In the bridged metallocene compound (a-3) represented by the above general formula [VII], when R5 and R6 are substituted phenyl groups containing a nitrogen-containing group as the electron-donating substituent at the meta-position and/or para-position with respect to the bond to the carbon atom represented by Y, it is more preferable that the nitrogen-containing group is a group represented by the following general formula [II].
(式[II]において、R7およびR8は水素原子、炭素数1~20の炭化水素基、ケイ素含有基、酸素含有基およびハロゲン含有基から選ばれる原子または置換基であり、それぞれ同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよく、Nの右に描かれた線はフェニル基との結合を表す。) (In formula [II], R 7 and R 8 are atoms or substituents selected from a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a silicon-containing group, an oxygen-containing group and a halogen-containing group, and may be the same or different and may be bonded to each other to form a ring, and the line drawn to the right of N represents a bond to a phenyl group.)
R7およびR8としての炭素数1~20の炭化水素基、ケイ素含有基、酸素含有基およびハロゲン含有基としては、上述したこれらの置換基の具体例を挙げることができる。
このような架橋メタロセン化合物(a-4)は、下記一般式[IX]で表わされる。
Examples of the hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, the silicon-containing group, the oxygen-containing group and the halogen-containing group represented by R 7 and R 8 include the specific examples of these substituents mentioned above.
Such a bridged metallocene compound (a-4) is represented by the following general formula [IX].
(式[IX]において、M、Qおよびjの定義等は上述のとおりである。R7、R8およびR10は水素原子、炭素数1~20の炭化水素基、ケイ素含有基、窒素含有基、酸素含有基、ハロゲン原子およびハロゲン含有基から選ばれる置換基であり、それぞれ同一でも異なっていてもよく、R7、R8およびR10のうちの隣接した置換基は互いに結合して環を形成していてもよく、NR7R8はハメット則の置換基定数σが-0.2以下の窒素含有基であり、該窒素含有基が複数個存在する場合にはそれぞれの窒素含有基は互いに同一でも異なっていてもよく、nは1~3の整数であり、mは0~4の整数である。) (In formula [IX], the definitions of M, Q and j are as described above. R 7 , R 8 and R 10 are substituents selected from a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a silicon-containing group, a nitrogen-containing group, an oxygen-containing group, a halogen atom and a halogen-containing group, and may be the same or different, adjacent substituents among R 7 , R 8 and R 10 may be bonded to each other to form a ring, NR 7 R 8 is a nitrogen-containing group having a Hammett's substituent constant σ of −0.2 or less, and when a plurality of nitrogen-containing groups are present, the respective nitrogen-containing groups may be the same or different, n is an integer of 1 to 3, and m is an integer of 0 to 4.)
上記一般式[VII]で表される架橋メタロセン化合物(a-3)において、R5およびR6が、上記Yとしての炭素原子との結合に対するメタ位および/またはパラ位に上記電子供与性置換基としての酸素含有基を含む置換フェニル基である場合、該酸素含有基は下記一般式[III]で表される基であることがさらに好ましい。 In the bridged metallocene compound (a-3) represented by the above general formula [VII], when R5 and R6 are substituted phenyl groups containing an oxygen-containing group as the electron-donating substituent at the meta-position and/or para-position with respect to the bond to the carbon atom represented by Y, it is more preferable that the oxygen-containing group is a group represented by the following general formula [III].
(式[III]において、R9は水素原子、炭素数1~20の炭化水素基、ケイ素含有基、窒素含有基およびハロゲン含有基から選ばれる原子または置換基であり、Oの右に描かれた線はフェニル基との結合を表す。) (In formula [III], R 9 is an atom or a substituent selected from a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a silicon-containing group, a nitrogen-containing group and a halogen-containing group, and the line drawn to the right of O represents a bond to a phenyl group.)
R9としての炭素数1~20の炭化水素基、ケイ素含有基、窒素含有基およびハロゲン含有基としては、上述したこれらの置換基の具体例を挙げることができる。
このような架橋メタロセン化合物(a-5)は、下記一般式[X]で表わされる。
Examples of the hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, the silicon-containing group, the nitrogen-containing group and the halogen-containing group as R 9 include the specific examples of these substituents mentioned above.
Such a bridged metallocene compound (a-5) is represented by the following general formula [X].
(式[X]において、M、Qおよびjの定義等は上述のとおりである。R9およびR10は水素原子、炭素数1~20の炭化水素基、ケイ素含有基、窒素含有基、酸素含有基、ハロゲン原子およびハロゲン含有基から選ばれる原子または置換基であり、それぞれ同一でも異なっていてもよく、R10の隣接した置換基は互いに結合して環を形成していてもよく、OR9はハメット則の置換基定数σ-0.2以下の酸素含有基であり、該酸素含有基が複数個存在する場合にはそれぞれの酸素含有基は互いに同一でも異なっていてもよく、nは1~3の整数であり、mは0~4の整数である。) (In formula [X], the definitions of M, Q and j are as described above. R 9 and R 10 are atoms or substituents selected from a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a silicon-containing group, a nitrogen-containing group, an oxygen-containing group, a halogen atom and a halogen-containing group, and may be the same or different, adjacent substituents of R 10 may be bonded to each other to form a ring, OR 9 is an oxygen-containing group having a Hammett's rule substituent constant of σ-0.2 or less, and when a plurality of oxygen-containing groups are present, the respective oxygen-containing groups may be the same or different, n is an integer of 1 to 3, and m is an integer of 0 to 4.)
上記一般式[I]で表される架橋メタロセン化合物(a)、上記一般式[V]で表される架橋メタロセン化合物(a-1)、上記一般式[VI]で表される架橋メタロセン化合物(a-2)、上記一般式[VII]で表される架橋メタロセン化合物(a-3)、上記一般式[IX]で表される架橋メタロセン化合物(a-4)または上記一般式[X]で表される架橋メタロセン化合物(a-5)において、Mはハフニウム原子であることがさらに好ましい。Mがハフニウム原子である上記架橋メタロセン化合物を含むオレフィン重合触媒の存在下でエチレンと炭素数が4以上のα-オレフィンと非共役ポリエンとを共重合する場合、生成するエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)のさらなる高分子量化、および非共役ポリエンの共重合性能の向上という利点が得られる。 In the bridged metallocene compound (a) represented by the above general formula [I], the bridged metallocene compound (a-1) represented by the above general formula [V], the bridged metallocene compound (a-2) represented by the above general formula [VI], the bridged metallocene compound (a-3) represented by the above general formula [VII], the bridged metallocene compound (a-4) represented by the above general formula [IX], or the bridged metallocene compound (a-5) represented by the above general formula [X], M is more preferably a hafnium atom. When ethylene, an α-olefin having 4 or more carbon atoms, and a non-conjugated polyene are copolymerized in the presence of an olefin polymerization catalyst containing the above bridged metallocene compound in which M is a hafnium atom, the resulting ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (A) has the advantage of having a higher molecular weight and improving the copolymerization performance of the non-conjugated polyene.
(架橋メタロセン化合物(a)の例示等)
このような架橋メタロセン化合物(a)としては、
[ジメチルメチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ジエチルメチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ジ-n-ブチルメチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ジシクロペンチルメチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ジシクロヘキシルメチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、
[シクロペンチリデン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[シクロヘキシリデン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、
[ジフェニルメチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ジ-1-ナフチルメチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ジ-2-ナフチルメチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、
[ビス(3-メチルフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ビス(4-メチルフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ビス(3,4-ジメチルフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ビス(4-n-ヘキシルフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ビス(4-シクロヘキシルフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ビス(4-t-ブチルフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、
[ビス(3-メトキシフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ビス(4-メトキシフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ビス(3,4-ジメトキシフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ビス(4-メトキシ-3-メチルフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ビス(4-メトキシ-3,4-ジメチルフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ビス(4-エトキシフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ビス(4-フェノキシフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ビス{4-(トリメチルシロキシ)フェニル}メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、
[ビス{3-(ジメチルアミノ)フェニル}メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ビス{4-(ジメチルアミノ)フェニル}メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ビス(4-N-モルフォリニルフェニル)(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、
[ビス{4-(トリメチルシリル)フェニル}メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、
[ビス(3-クロロフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ビス(4-クロロフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ビス(3-フルオロフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ビス(4-フルオロフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ビス{3-(トリフルオロメチル)フェニル}メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ビス{4-(トリフルオロメチル)フェニル}メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、
[メチルフェニルメチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[メチル(4-メチルフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[メチル(4-メトキシフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[メチル{4-(ジメチルアミノ)フェニル}メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[メチル(4-N-モルフォリニルフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、
[ジメチルシリレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ジエチルシリレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ジシクロヘキシルシリレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ジフェニルシリレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ジ(4-メチルフェニル)シリレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、
[ジメチルゲルミレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、[ジフェニルゲルミレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、
[1-(η5-シクロペンタジエニル)-2-(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)エチレン]ハフニウムジクロリド、[1-(η5-シクロペンタジエニル)-3-(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)プロピレン]ハフニウムジクロリド、[1-(η5-シクロペンタジエニル)-2-(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)-1,1,2,2-テトラメチルシリレン]ハフニウムジクロリド、[1-(η5-シクロペンタジエニル)-2-(η5-2,3,6,7-テトラメチルフルオレニル)フェニレン]ハフニウムジクロリド、および、これらの化合物のハフニウム原子をジルコニウム原子に置き換えた化合物またはクロロ配位子をメチル基に置き換えた化合物などが例示されるが、架橋メタロセン化合物(a)はこれらの例示に限定されない。
(Examples of bridged metallocene compound (a))
Examples of such bridged metallocene compounds (a) include
[dimethylmethylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [diethylmethylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [di-n-butylmethylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [dicyclopentylmethylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [dicyclohexylmethylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride ,
[cyclopentylidene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [cyclohexylidene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride,
[diphenylmethylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [di-1-naphthylmethylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [di-2-naphthylmethylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride,
[bis(3-methylphenyl)methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [bis(4-methylphenyl)methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [bis(3,4-dimethylphenyl)methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [bis(4-n-hexylphenyl)methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [bis(4-cyclohexylphenyl)methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [bis(4-t-butylphenyl)methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride,
[bis(3-methoxyphenyl)methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [bis(4-methoxyphenyl)methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [bis(3,4-dimethoxyphenyl)methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [bis(4-methoxy-3-methylphenyl)methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [bis(4-methoxy-3,4-dimethylphenyl)methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [bis(4-ethoxyphenyl)methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [bis(4-phenoxyphenyl)methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [bis{4-(trimethylsiloxy)phenyl}methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride,
[bis{3-(dimethylamino)phenyl}methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [bis{4-(dimethylamino)phenyl}methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [bis(4-N-morpholinylphenyl)(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride,
[bis{4-(trimethylsilyl)phenyl}methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride,
[bis(3-chlorophenyl)methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [bis(4-chlorophenyl)methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [bis(3-fluorophenyl)methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [bis(4-fluorophenyl)methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [bis{3-(trifluoromethyl)phenyl}methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [bis{4-(trifluoromethyl)phenyl}methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride,
[methylphenylmethylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [methyl(4-methylphenyl)methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [methyl(4-methoxyphenyl)methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [methyl{4-(dimethylamino)phenyl}methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [methyl(4-N-morpholinylphenyl)methylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 (-2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)hafnium dichloride,
[dimethylsilylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [diethylsilylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [dicyclohexylsilylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [diphenylsilylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [di(4-methylphenyl)silylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride,
[dimethylgermylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride, [diphenylgermylene(η 5 -cyclopentadienyl)(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)]hafnium dichloride,
[1-(η 5 -cyclopentadienyl)-2-(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)ethylene]hafnium dichloride, [1-(η 5 -cyclopentadienyl)-3-(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)propylene]hafnium dichloride, [1-(η 5 -cyclopentadienyl)-2-(η 5 -2,3,6,7-tetramethylfluorenyl)-1,1,2,2-tetramethylsilylene]hafnium dichloride, [1-(η 5 -cyclopentadienyl)-2-(η 5 [0033] Examples of the bridged metallocene compound (a) include [0033] hafnium dichloride, and compounds in which the hafnium atom of these compounds is replaced with a zirconium atom, or compounds in which the chloro ligand is replaced with a methyl group, but the bridged metallocene compound (a) is not limited to these examples.
〈架橋メタロセン化合物の製造方法〉
上記架橋メタロセン化合物は公知の方法によって製造可能であり、特に製造方法が限定されるわけではない。製造方法として例えば、J.Organomet.Chem.,63,509(1996)、本出願人による出願に係る公報であるWO2006/123759号公報、WO01/27124号公報、特開2004-168744号公報、特開2004-175759号公報、特開2000-212194号公報等記載の方法により製造することができる。
<Method for Producing Bridged Metallocene Compound>
The bridged metallocene compound can be produced by a known method, and the production method is not particularly limited. For example, the bridged metallocene compound can be produced by the methods described in J. Organomet. Chem., 63,509 (1996), WO2006/123759, WO01/27124, JP-A-2004-168744, JP-A-2004-175759, JP-A-2000-212194, etc., which are publications related to applications filed by the present applicant.
〈架橋メタロセン化合物をエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)用触媒に供する際の好ましい形態〉
次に上記架橋メタロセン化合物を、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)用触媒(オレフィン重合触媒)として用いる場合の好ましい形態について説明する。
<Preferable form when the bridged metallocene compound is used as a catalyst for the ethylene/α-olefin/non-conjugated polyene copolymer (A)>
Next, a preferred embodiment in which the above-mentioned bridged metallocene compound is used as a catalyst for the ethylene/α-olefin/non-conjugated polyene copolymer (A) (olefin polymerization catalyst) will be described.
架橋メタロセン化合物をオレフィン重合触媒成分として用いる場合、触媒は、
(a)前記一般式[I]で表される架橋メタロセン化合物と、
(b)(b-1)有機金属化合物、(b-2)有機アルミニウムオキシ化合物、および(b-3)架橋メタロセン化合物(a)と反応してイオン対を形成する化合物、から選ばれる少なくとも1種の化合物と、
さらに必要に応じて、
(c)粒子状担体とから構成される。
When a bridged metallocene compound is used as an olefin polymerization catalyst component, the catalyst is
(a) a bridged metallocene compound represented by the general formula [I];
(b) at least one compound selected from (b-1) an organometallic compound, (b-2) an organoaluminum oxy compound, and (b-3) a compound that reacts with the bridged metallocene compound (a) to form an ion pair;
Furthermore, if necessary,
(c) A particulate carrier.
以下、各成分について具体的に説明する。
〈(b-1)有機金属化合物〉
本発明で用いられる(b-1)有機金属化合物として、具体的には下記一般式[VII]~[IX]のような周期律表第1、2族および第12、13族の有機金属化合物が用いられる。
Each component will be specifically described below.
<(b-1) Organometallic compound>
As the organometallic compound (b-1) used in the present invention, specifically, organometallic compounds of Groups 1, 2, 12 and 13 of the periodic table, such as those represented by the following general formulas [VII] to [IX], are used.
(b-1a)一般式 Ra mAl(ORb)n Hp Xq ・・・[VII] (b-1a) General formula R a m Al (OR b ) n H p X q ... [VII]
(式[VII]中、RaおよびRbは、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素数が1~15、好ましくは1~4の炭化水素基を示し、Xはハロゲン原子を示し、mは0<m≦3、nは0≦n<3、pは0≦p<3、qは0≦q<3の数であり、かつm+n+p+q=3である。)で表される有機アルミニウム化合物。 (in formula [VII], R a and R b may be the same or different and each represent a hydrocarbon group having 1 to 15, preferably 1 to 4, carbon atoms; X represents a halogen atom; m is 0<m≦3, n is 0≦n<3, p is 0≦p<3, q is a number that satisfies 0≦q<3, and m+n+p+q=3).
このような化合物として、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n-オクチルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウム、トリシクロアルキルアルミニウム、イソブチルアルミニウムジクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、メチルアルミニウムジクロリド、ジメチルアルミニウムクロリド、ジイソブチルアルミニウムハイドライドを例示することができる。 Examples of such compounds include trialkylaluminums such as trimethylaluminum, triethylaluminum, triisobutylaluminum, and tri-n-octylaluminum, tricycloalkylaluminums, isobutylaluminum dichloride, diethylaluminum chloride, ethylaluminum dichloride, ethylaluminum sesquichloride, methylaluminum dichloride, dimethylaluminum chloride, and diisobutylaluminum hydride.
(b-1b)一般式 M2AlRa 4 ・・・[VIII] (b-1b) General formula M 2 AlR a 4 ...[VIII]
(式[VIII]中、M2はLi、NaまたはKを示し、Raは炭素数が1~15、好ましくは1~4の炭化水素基である。)で表される周期律表第1族金属とアルミニウムとの錯アルキル化物。 (In the formula [VIII], M2 represents Li, Na or K, and R a represents a hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms.) A complex alkylation product of aluminum and a metal of Group 1 of the periodic table.
このような化合物として、LiAl(C2H5)4、LiAl(C7H15)4などを例示することができる。 Examples of such compounds include LiAl(C 2 H 5 ) 4 and LiAl(C 7 H 15 ) 4 .
(b-1c)一般式 RaRbM3 ・・・[IX] (b-1c) General formula R a R b M 3 ...[IX]
(式[IX]中、RaおよびRbは、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素数が1~15、好ましくは1~4の炭化水素基を示し、M3はMg、ZnまたはCdである。)で表される周期律表第2族または第12族金属を有するジアルキル化合物。 (In formula [IX], R a and R b may be the same or different and represent a hydrocarbon group having 1 to 15, preferably 1 to 4, carbon atoms, and M 3 is Mg, Zn, or Cd.) A dialkyl compound having a metal of Group 2 or Group 12 of the Periodic Table.
上記の有機金属化合物(b-1)の中では、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリn-オクチルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物が好ましい。また、このような有機金属化合物(b-1)は、1種単独で用いてもよいし2種以上組み合わせて用いてもよい。 Among the above organometallic compounds (b-1), organoaluminum compounds such as triethylaluminum, triisobutylaluminum, and tri-n-octylaluminum are preferred. Furthermore, such organometallic compounds (b-1) may be used alone or in combination of two or more.
〈(b-2)有機アルミニウムオキシ化合物〉
本発明で用いられる(b-2)有機アルミニウムオキシ化合物は、従来公知のアルミノキサンであってもよく、また特開平2-78687号公報に例示されているようなベンゼン不溶性の有機アルミニウムオキシ化合物であってもよい。
(b-2) Organoaluminum Oxy Compound
The organoaluminum oxy compound (b-2) used in the present invention may be a conventionally known aluminoxane, or may be a benzene-insoluble organoaluminum oxy compound such as those exemplified in JP-A-2-78687.
従来公知のアルミノキサンは、例えば下記のような方法によって製造することができ、通常、炭化水素溶媒の溶液として得られる。
(1)吸着水を含有する化合物または結晶水を含有する塩類、例えば塩化マグネシウム水和物、硫酸銅水和物、硫酸アルミニウム水和物、硫酸ニッケル水和物、塩化第1セリウム水和物などの炭化水素媒体懸濁液に、トリアルキルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物を添加して、吸着水または結晶水と有機アルミニウム化合物とを反応させる方法。
(2)ベンゼン、トルエン、エチルエーテル、テトラヒドロフランなどの媒体中で、トリアルキルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物に直接水、氷または水蒸気を作用させる方法。
(3)デカン、ベンゼン、トルエンなどの媒体中でトリアルキルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物に、ジメチルスズオキシド、ジブチルスズオキシドなどの有機スズ酸化物を反応させる方法。
Conventionally known aluminoxanes can be produced, for example, by the following method, and are usually obtained as a solution in a hydrocarbon solvent.
(1) A method in which an organoaluminum compound such as trialkylaluminum is added to a hydrocarbon medium suspension of a compound containing adsorbed water or a salt containing water of crystallization, such as magnesium chloride hydrate, copper sulfate hydrate, aluminum sulfate hydrate, nickel sulfate hydrate, or cerous chloride hydrate, to react the adsorbed water or the water of crystallization with the organoaluminum compound.
(2) A method in which water, ice or water vapor is allowed to directly act on an organoaluminum compound such as trialkylaluminum in a medium such as benzene, toluene, ethyl ether or tetrahydrofuran.
(3) A method in which an organoaluminum compound such as trialkylaluminum is reacted with an organotin oxide such as dimethyltin oxide or dibutyltin oxide in a medium such as decane, benzene or toluene.
なお該アルミノキサンは、少量の有機金属成分を含有してもよい。また回収された上記のアルミノキサンの溶液から溶媒または未反応有機アルミニウム化合物を蒸留して除去した後、溶媒に再溶解またはアルミノキサンの貧溶媒に懸濁させてもよい。 The aluminoxane may contain a small amount of an organometallic component. After the solvent or unreacted organoaluminum compound is removed by distillation from the recovered aluminoxane solution, the aluminoxane may be redissolved in a solvent or suspended in a poor solvent for the aluminoxane.
アルミノキサンを調製する際に用いられる有機アルミニウム化合物として具体的には、前記(b-1a)に属する有機アルミニウム化合物として例示したものと同様の有機アルミニウム化合物を挙げることができる。 Specific examples of organoaluminum compounds used in preparing aluminoxanes include the same organoaluminum compounds as those exemplified as organoaluminum compounds belonging to (b-1a) above.
これらのうち、トリアルキルアルミニウム、トリシクロアルキルアルミニウムが好ましく、中でも、トリメチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムが特に好ましい。
上記のような有機アルミニウム化合物は、1種単独でまたは2種以上組み合せて用いられる。
Of these, trialkylaluminum and tricycloalkylaluminum are preferred, and among these, trimethylaluminum and triisobutylaluminum are particularly preferred.
The above organoaluminum compounds may be used singly or in combination of two or more.
また本発明で用いられる(b-2)有機アルミニウムオキシ化合物の一態様であるベンゼン不溶性の有機アルミニウムオキシ化合物は、60℃のベンゼンに溶解するAl成分がAl原子換算でベンゼン100重量%に対して通常10重量%以下、好ましくは5重量%以下、特に好ましくは2重量%以下であるもの、すなわち、ベンゼンに対して不溶性または難溶性であるものが好ましい。 The benzene-insoluble organoaluminum oxy-compound (b-2), which is one embodiment of the organoaluminum oxy-compound used in the present invention, is preferably one in which the Al component soluble in benzene at 60°C is usually 10% by weight or less, preferably 5% by weight or less, and particularly preferably 2% by weight or less, calculated as Al atoms, relative to 100% by weight of benzene, i.e., one which is insoluble or poorly soluble in benzene.
本発明で用いられる(b-2)有機アルミニウムオキシ化合物としては、下記一般式[X]で表されるボロンを含んだ有機アルミニウムオキシ化合物を挙げることもできる。 The organoaluminum oxy compound (b-2) used in the present invention may also be an organoaluminum oxy compound containing boron represented by the following general formula [X].
(式[X]中、R1は炭素数が1~10の炭化水素基を示し、R2~R5は、互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が1~10の炭化水素基を示す。) (In formula [X], R 1 represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and R 2 to R 5 may be the same or different and represent a hydrogen atom, a halogen atom, or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.)
前記一般式[X]で表されるボロンを含んだ有機アルミニウムオキシ化合物は、下記一般式[XI]で表されるアルキルボロン酸と、
R1-B(OH)2 …[XI]
(式[XI]中、R1は前記一般式[X]におけるR1と同じ基を示す。)
有機アルミニウム化合物とを、不活性ガス雰囲気下に不活性溶媒中で、-80℃~室温の温度で1分~24時間反応させることにより製造できる。
The organoaluminum oxy compound containing boron represented by the general formula [X] is a compound obtained by mixing an alkylboronic acid represented by the following general formula [XI] with
R 1 -B(OH) 2 ... [XI]
(In formula [XI], R 1 represents the same group as R 1 in general formula [X].)
The compound can be produced by reacting the compound with an organoaluminum compound in an inert solvent under an inert gas atmosphere at a temperature of from -80°C to room temperature for 1 minute to 24 hours.
前記一般式[XI]で表されるアルキルボロン酸の具体的なものとしては、メチルボロン酸、エチルボロン酸、イソプロピルボロン酸、n-プロピルボロン酸、n-ブチルボロン酸、イソブチルボロン酸、n-ヘキシルボロン酸、シクロヘキシルボロン酸、フェニルボロン酸、3,5-ジフルオロフェニルボロン酸、ペンタフルオロフェニルボロン酸、3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニルボロン酸などが挙げられる。 Specific examples of the alkylboronic acid represented by the general formula [XI] include methylboronic acid, ethylboronic acid, isopropylboronic acid, n-propylboronic acid, n-butylboronic acid, isobutylboronic acid, n-hexylboronic acid, cyclohexylboronic acid, phenylboronic acid, 3,5-difluorophenylboronic acid, pentafluorophenylboronic acid, and 3,5-bis(trifluoromethyl)phenylboronic acid.
これらの中では、メチルボロン酸、n-ブチルボロン酸、イソブチルボロン酸、3,5-ジフルオロフェニルボロン酸、ペンタフルオロフェニルボロン酸が好ましい。これらは1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いられる。 Among these, methylboronic acid, n-butylboronic acid, isobutylboronic acid, 3,5-difluorophenylboronic acid, and pentafluorophenylboronic acid are preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
このようなアルキルボロン酸と反応させる有機アルミニウム化合物として具体的には、前記(b-1a)に属する有機アルミニウム化合物として例示したものと同様の有機アルミニウム化合物を挙げることができる。 Specific examples of organoaluminum compounds to be reacted with such alkylboronic acids include the same organoaluminum compounds as those exemplified as the organoaluminum compounds belonging to (b-1a) above.
これらのうち、トリアルキルアルミニウム、トリシクロアルキルアルミニウムが好ましく、特に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が好ましい。これらは1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いられる。上記のような(b-2)有機アルミニウムオキシ化合物は、1種単独でまたは2種以上組み合せて用いられる。 Of these, trialkylaluminum and tricycloalkylaluminum are preferred, and trimethylaluminum, triethylaluminum and triisobutylaluminum are particularly preferred. These may be used alone or in combination of two or more. The organoaluminum oxy compounds (b-2) as described above may be used alone or in combination of two or more.
〈(b-3)遷移金属化合物(a)と反応してイオン対を形成する化合物〉
上記架橋メタロセン化合物(a)と反応してイオン対を形成する化合物(b-3)(以下、「イオン化イオン性化合物」という。)としては、特表平1-501950号公報、特表平1-502036号公報、特開平3-179005号公報、特開平3-179006号公報、特開平3-207703号公報、特開平3-207704号公報、USP-5321106号などに記載されたルイス酸、イオン性化合物、ボラン化合物およびカルボラン化合物などを挙げることができる。さらに、ヘテロポリ化合物およびイソポリ化合物も挙げることができる。このようなイオン化イオン性化合物(b-3)は、1種単独でまたは2種以上組み合せて用いられる。
<(b-3) Compound that reacts with transition metal compound (a) to form an ion pair>
Examples of the compound (b-3) (hereinafter referred to as "ionizing ionic compound") that reacts with the bridged metallocene compound (a) to form an ion pair include Lewis acids, ionic compounds, borane compounds, and carborane compounds described in JP-T-1-501950, JP-T-1-502036, JP-A-3-179005, JP-A-3-179006, JP-A-3-207703, JP-A-3-207704, and USP-5321106. Further examples include heteropoly compounds and isopoly compounds. Such ionizing ionic compounds (b-3) may be used alone or in combination of two or more.
具体的には、ルイス酸としては、BR3(Rは、フッ素、メチル基、トリフルオロメチル基などの置換基を有していてもよいフェニル基またはフッ素である)で示される化合物が挙げられ、たとえばトリフルオロボロン、トリフェニルボロン、トリス(4-フルオロフェニル)ボロン、トリス(3,5-ジフルオロフェニル)ボロン、トリス(4-フルオロメチルフェニル)ボロン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボロン、トリス(p-トリル)ボロン、トリス(o-トリル)ボロン、トリス(3,5-ジメチルフェニル)ボロンなどが挙げられる。 Specifically, Lewis acids include compounds represented by BR3 (R is fluorine or a phenyl group which may have a substituent such as fluorine, a methyl group or a trifluoromethyl group), such as trifluoroboron, triphenylboron, tris(4-fluorophenyl)boron, tris(3,5-difluorophenyl)boron, tris(4-fluoromethylphenyl)boron, tris(pentafluorophenyl)boron, tris(p-tolyl)boron, tris(o-tolyl)boron, and tris(3,5-dimethylphenyl)boron.
イオン性化合物としては、たとえば下記一般式[XII]で表される化合物が挙げられる。 An example of an ionic compound is a compound represented by the following general formula [XII].
(式[XII]中、R1+としては、H+、カルボニウムカチオン、オキソニウムカチオン、アンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、シクロヘプチルトリエニルカチオン、遷移金属を有するフェロセニウムカチオンなどが挙げられる。R2~R5は、互いに同一でも異なっていてもよく、有機基、好ましくはアリール基または置換アリール基である。) (In formula [XII], R 1+ includes H + , a carbonium cation, an oxonium cation, an ammonium cation, a phosphonium cation, a cycloheptyltrienyl cation, a ferrocenium cation having a transition metal, and the like. R 2 to R 5 may be the same or different and each represents an organic group, preferably an aryl group or a substituted aryl group.)
前記カルボニウムカチオンとして具体的には、トリフェニルカルボニウムカチオン、トリ(メチルフェニル)カルボニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)カルボニウムカチオンなどの三置換カルボニウムカチオンなどが挙げられる。 Specific examples of the carbonium cation include tri-substituted carbonium cations such as triphenylcarbonium cation, tri(methylphenyl)carbonium cation, and tri(dimethylphenyl)carbonium cation.
前記アンモニウムカチオンとして具体的には、トリメチルアンモニウムカチオン、トリエチルアンモニウムカチオン、トリプロピルアンモニウムカチオン、トリブチルアンモニウムカチオン、トリ(n-ブチル)アンモニウムカチオンなどのトリアルキルアンモニウムカチオン;
N,N-ジメチルアニリニウムカチオン、N,N-ジエチルアニリニウムカチオン、N,N,2,4,6-ペンタメチルアニリニウムカチオンなどのN,N-ジアルキルアニリニウムカチオン;
ジ(イソプロピル)アンモニウムカチオン、ジシクロヘキシルアンモニウムカチオンなどのジアルキルアンモニウムカチオンなどが挙げられる。
Specific examples of the ammonium cation include trialkylammonium cations such as trimethylammonium cation, triethylammonium cation, tripropylammonium cation, tributylammonium cation, and tri(n-butyl)ammonium cation;
N,N-dialkylanilinium cations such as N,N-dimethylanilinium cation, N,N-diethylanilinium cation, and N,N,2,4,6-pentamethylanilinium cation;
Examples of the cation include dialkylammonium cations such as di(isopropyl)ammonium cation and dicyclohexylammonium cation.
前記ホスホニウムカチオンとして具体的には、トリフェニルホスホニウムカチオン、トリ(メチルフェニル)ホスホニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウムカチオンなどのトリアリールホスホニウムカチオンなどが挙げられる。 Specific examples of the phosphonium cation include triarylphosphonium cations such as triphenylphosphonium cation, tri(methylphenyl)phosphonium cation, and tri(dimethylphenyl)phosphonium cation.
R1+としては、カルボニウムカチオン、アンモニウムカチオンなどが好ましく、特にトリフェニルカルボニウムカチオン、N,N-ジメチルアニリニウムカチオン、N,N-ジエチルアニリニウムカチオンが好ましい。 As R 1+ , a carbonium cation, an ammonium cation, etc. are preferred, and a triphenylcarbonium cation, an N,N-dimethylanilinium cation, or an N,N-diethylanilinium cation is particularly preferred.
またイオン性化合物として、トリアルキル置換アンモニウム塩、N,N-ジアルキルアニリニウム塩、ジアルキルアンモニウム塩、トリアリールホスフォニウム塩などを挙げることもできる。 Other examples of ionic compounds include trialkyl-substituted ammonium salts, N,N-dialkylanilinium salts, dialkylammonium salts, and triarylphosphonium salts.
トリアルキル置換アンモニウム塩として具体的には、たとえばトリエチルアンモニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリプロピルアンモニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリメチルアンモニウムテトラ(p-トリル)ホウ素、トリメチルアンモニウムテトラ(o-トリル)ホウ素、トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ホウ素、トリプロピルアンモニウムテトラ(o,p-ジメチルフェニル)ホウ素、トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラ(N、N-ジメチルフェニル)ホウ素、トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラ(p-トリフルオロメチルフェニル)ホウ素、トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラ(3、5-ジトリフルオロメチルフェニル)ホウ素、トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラ(o-トリル)ホウ素などが挙げられる。 Specific examples of trialkyl-substituted ammonium salts include triethylammonium tetra(phenyl)boron, tripropylammonium tetra(phenyl)boron, tri(n-butyl)ammonium tetra(phenyl)boron, trimethylammonium tetra(p-tolyl)boron, trimethylammonium tetra(o-tolyl)boron, tri(n-butyl)ammonium tetra(pentafluorophenyl)boron, tripropylammonium tetra(o,p-dimethylphenyl)boron, tri(n-butyl)ammonium tetra(N,N-dimethylphenyl)boron, tri(n-butyl)ammonium tetra(p-trifluoromethylphenyl)boron, tri(n-butyl)ammonium tetra(3,5-ditrifluoromethylphenyl)boron, and tri(n-butyl)ammonium tetra(o-tolyl)boron.
N,N-ジアルキルアニリニウム塩として具体的には、たとえばN,N-ジメチルアニリニウムテトラ(フェニル)ホウ素、N,N-ジエチルアニリニウムテトラ(フェニル)ホウ素、N,N,2,4,6-ペンタメチルアニリニウムテトラ(フェニル)ホウ素などが挙げられる。 Specific examples of N,N-dialkylanilinium salts include N,N-dimethylanilinium tetra(phenyl)boron, N,N-diethylanilinium tetra(phenyl)boron, and N,N,2,4,6-pentamethylanilinium tetra(phenyl)boron.
ジアルキルアンモニウム塩として具体的には、たとえばジ(1-プロピル)アンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ホウ素、ジシクロヘキシルアンモニウムテトラ(フェニル)ホウ素などが挙げられる。 Specific examples of dialkylammonium salts include di(1-propyl)ammonium tetra(pentafluorophenyl)boron and dicyclohexylammonium tetra(phenyl)boron.
さらにイオン性化合物として、トリフェニルカルベニウムテトラキス(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、フェロセニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルカルベニウムペンタフェニルシクロペンタジエニル錯体、N,N-ジエチルアニリニウムペンタフェニルシクロペンタジエニル錯体、下記式[XIII]または[XIV]で表されるホウ素化合物などを挙げることもできる。 Further examples of ionic compounds include triphenylcarbenium tetrakis(pentafluorophenyl)borate, N,N-dimethylanilinium tetrakis(pentafluorophenyl)borate, ferrocenium tetra(pentafluorophenyl)borate, triphenylcarbenium pentaphenylcyclopentadienyl complex, N,N-diethylanilinium pentaphenylcyclopentadienyl complex, and boron compounds represented by the following formula [XIII] or [XIV].
ボラン化合物として具体的には、たとえば
デカボラン;
ビス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕ノナボレート、ビス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕デカボレート、ビス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕ウンデカボレート、ビス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕ドデカボレート、ビス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕デカクロロデカボレート、ビス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕ドデカクロロドデカボレートなどのアニオンの塩;
トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ドデカハイドライドドデカボレート)コバルト酸塩(III)、ビス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕ビス(ドデカハイドライドドデカボレート)ニッケル酸塩(III)などの金属ボランアニオンの塩などが挙げられる。
Specific examples of the borane compound include decaborane;
Salts of anions such as bis[tri(n-butyl)ammonium]nonaborate, bis[tri(n-butyl)ammonium]decaborate, bis[tri(n-butyl)ammonium]undecaborate, bis[tri(n-butyl)ammonium]dodecaborate, bis[tri(n-butyl)ammonium]decachlorodecaborate, and bis[tri(n-butyl)ammonium]dodecachlorododecaborate;
Examples of the salt include salts of metal borane anions such as tri(n-butyl)ammonium bis(dodecahydride dodecaborate) cobaltate (III) and bis[tri(n-butyl)ammonium]bis(dodecahydride dodecaborate) nickelate (III).
カルボラン化合物として具体的には、たとえば4-カルバノナボラン、1,3-ジカルバノナボラン、6,9-ジカルバデカボラン、ドデカハイドライド-1-フェニル-1,3-ジカルバノナボラン、ドデカハイドライド-1-メチル-1,3-ジカルバノナボラン、ウンデカハイドライド-1,3-ジメチル-1,3-ジカルバノナボラン、7,8-ジカルバウンデカボラン、2,7-ジカルバウンデカボラン、ウンデカハイドライド-7,8-ジメチル-7,8-ジカルバウンデカボラン、ドデカハイドライド-11-メチル-2,7-ジカルバウンデカボラン、トリ(n-ブチル)アンモニウム1-カルバデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウム-1-カルバウンデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウム-1-カルバドデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウム-1-トリメチルシリル-1-カルバデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウムブロモ-1-カルバドデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウム-6-カルバデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウム-7-カルバウンデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウム-7,8-ジカルバウンデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウム-2,9-ジカルバウンデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウムドデカハイドライド-8-メチル-7,9-ジカルバウンデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウムウンデカハイドライド-8-エチル-7,9-ジカルバウンデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウムウンデカハイドライド-8-ブチル―7,9-ジカルバウンデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウムウンデカハイドライド-8-アリル-7,9-ジカルバウンデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウムウンデカハイドライド-9-トリメチルシリル-7,8-ジカルバウンデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウムウンデカハイドライド-4,6-ジブロモ-7-カルバウンデカボレートなどのアニオンの塩;
トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ノナハイドライド-1,3-ジカルバノナボレート)コバルト酸塩(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ウンデカハイドライド-7,8-ジカルバウンデカボレート)鉄酸塩(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ウンデカハイドライド-7,8-ジカルバウンデカボレート)コバルト酸塩(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ウンデカハイドライド-7,8-ジカルバウンデカボレート)ニッケル酸塩(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ウンデカハイドライド-7,8-ジカルバウンデカボレート)銅酸塩(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ウンデカハイドライド-7,8-ジカルバウンデカボレート)金酸塩(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ノナハイドライド-7,8-ジメチル-7,8-ジカルバウンデカボレート)鉄酸塩(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ノナハイドライド-7,8-ジメチル-7,8-ジカルバウンデカボレート)クロム酸塩(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(トリブロモオクタハイドライド-7,8-ジカルバウンデカボレート)コバルト酸塩(III)、トリス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕ビス(ウンデカハイドライド-7-カルバウンデカボレート)クロム酸塩(III)、ビス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕ビス(ウンデカハイドライド-7-カルバウンデカボレート)マンガン酸塩(IV)、ビス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕ビス(ウンデカハイドライド-7-カルバウンデカボレート)コバルト酸塩(III)、ビス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕ビス(ウンデカハイドライド-7-カルバウンデカボレート)ニッケル酸塩(IV)などの金属カルボランアニオンの塩などが挙げられる。
Specific examples of the carborane compound include 4-carbanonaborane, 1,3-dicarbanonaborane, 6,9-dicarbadecaborane, dodecahydride-1-phenyl-1,3-dicarbanonaborane, dodecahydride-1-methyl-1,3-dicarbanonaborane, undecahydride-1,3-dimethyl-1,3-dicarbanonaborane, 7,8-dicarbaundecaborane, 2,7-dicarbaundecaborane, and undecahydride-7,8-dimethyl-7,8- Dicarbaundecaborane, dodecahydride-11-methyl-2,7-dicarbaundecaborane, tri(n-butyl)ammonium 1-carbadecaborate, tri(n-butyl)ammonium-1-carbaundecaborate, tri(n-butyl)ammonium-1-carbadodecaborate, tri(n-butyl)ammonium-1-trimethylsilyl-1-carbadecaborate, tri(n-butyl)ammonium bromo-1-carbadodecaborate, tri(n-butyl) Ammonium-6-carbadecaborate, tri(n-butyl)ammonium-7-carboundecaborate, tri(n-butyl)ammonium-7,8-dicarboxaborate, tri(n-butyl)ammonium-2,9-dicarboxaborate, tri(n-butyl)ammonium dodecahydride-8-methyl-7,9-dicarboxaborate, tri(n-butyl)ammonium undecahydride-8-ethyl-7,9-dicarboxaborate , tri(n-butyl)ammonium undecahydride-8-butyl-7,9-dicarboxaundecaborate, tri(n-butyl)ammonium undecahydride-8-allyl-7,9-dicarboxaundecaborate, tri(n-butyl)ammonium undecahydride-9-trimethylsilyl-7,8-dicarboxaundecaborate, tri(n-butyl)ammonium undecahydride-4,6-dibromo-7-carbaundecaborate, and other anionic salts;
Tri(n-butyl)ammonium bis(nonahydride-1,3-dicarbanonaborate)cobaltate(III), tri(n-butyl)ammonium bis(undecahydride-7,8-dicarbandecaborate)ferrate(III), tri(n-butyl)ammonium bis(undecahydride-7,8-dicarbandecaborate)cobaltate(III), tri(n-butyl)ammonium bis(undecahydride-7,8-dicarbandecaborate)nickelate(III), tri(n-butyl)ammonium bis(undecahydride-7,8-dicarbandecaborate)cuprate(III), tri(n-butyl)ammonium bis(undecahydride-7,8-dicarbandecaborate)aurate(III), tri(n-butyl)ammonium bis(nonahydride-7,8-dimethyl-7,8-dicarbandecaborate)ferrate salt (III), tri(n-butyl)ammonium bis(nonahydride-7,8-dimethyl-7,8-dicarboxecaporate)chromate (III), tri(n-butyl)ammonium bis(tribromooctahydride-7,8-dicarboxecaporate)cobaltate (III), tris[tri(n-butyl)ammonium]bis(undecahydride-7-carbowndecaborate)chromate (III), bis[tri(n-butyl)ammonium]bis(undecahydride-7-carbowndecaborate)manganate (IV), bis[tri(n-butyl)ammonium]bis(undecahydride-7-carbowndecaborate)cobaltate (III), and bis[tri(n-butyl)ammonium]bis(undecahydride-7-carbowndecaborate)nickelate (IV).
ヘテロポリ化合物は、ケイ素、リン、チタン、ゲルマニウム、ヒ素および錫から選ばれる原子と、バナジウム、ニオブ、モリブデンおよびタングステンから選ばれる1種または2種以上の原子からなっている。具体的には、リンバナジン酸、ゲルマノバナジン酸、ヒ素バナジン酸、リンニオブ酸、ゲルマノニオブ酸、シリコノモリブデン酸、リンモリブデン酸、チタンモリブデン酸、ゲルマノモリブデン酸、ヒ素モリブデン酸、錫モリブデン酸、リンタングステン酸、ゲルマノタングステン酸、錫タングステン酸、リンモリブドバナジン酸、リンタングストバナジン酸、ゲルマノタングストバナジン酸、リンモリブドタングストバナジン酸、ゲルマノモリブドタングストバナジン酸、リンモリブドタングステン酸、リンモリブドニオブ酸、およびこれらの酸の塩、例えば周期表第1族または2族の金属、具体的には、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等との塩、トリフェニルエチル塩等の有機塩が使用できるが、この限りではない。 The heteropoly compound is composed of atoms selected from silicon, phosphorus, titanium, germanium, arsenic and tin, and one or more atoms selected from vanadium, niobium, molybdenum and tungsten. Specifically, phosphovanadic acid, germanovanadic acid, arsenic vanadic acid, phosphoniobic acid, germanoniobic acid, siliconomolybdic acid, phosphomolybdic acid, titanomolybdic acid, germanomolybdic acid, arsenic molybdic acid, tinmolybdic acid, phosphotungstic acid, germanotungstic acid, tintungstic acid, phosphomolybdovanadic acid, phosphotungstovanadic acid, germanotungstovanadic acid, phosphomolybdotungstovanadic acid, germanomolybdotungstovanadic acid, phosphomolybdotungstic acid, phosphomolybdoniobic acid, and salts of these acids, such as salts with metals of Group 1 or 2 of the periodic table, specifically, lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, etc., and organic salts such as triphenylethyl salts can be used, but are not limited to these.
(b-3)イオン化イオン性化合物の中では、上述のイオン性化合物が好ましく、その中でもトリフェニルカルベニウムテトラキス(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)ボレートがより好ましい。
(b-3)イオン化イオン性化合物は、1種単独でまたは2種以上組み合せて用いられる。
Of the ionizing ionic compounds (b-3), the above-mentioned ionic compounds are preferred, and among them, triphenylcarbenium tetrakis(pentafluorophenyl)borate and N,N-dimethylanilinium tetrakis(pentafluorophenyl)borate are more preferred.
The ionizing ionic compounds (b-3) may be used singly or in combination of two or more.
上記一般式[I]で表される遷移金属化合物(a)を触媒とする場合、トリイソブチルアルミニウムなどの有機金属化合物(b-1)、メチルアルミノキサンなどの有機アルミニウムオキシ化合物(b-2)またはトリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートなどのイオン化イオン性化合物(b-3)を併用すると、エチレン・α―オレフィン・非共役ポリエン共重合体の製造に際して非常に高い重合活性を示す。 When the transition metal compound (a) represented by the above general formula [I] is used as a catalyst, it shows extremely high polymerization activity in the production of ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymers when used in combination with an organometallic compound (b-1) such as triisobutylaluminum, an organoaluminum oxy compound (b-2) such as methylaluminoxane, or an ionizing ionic compound (b-3) such as triphenylcarbenium tetrakis(pentafluorophenyl)borate.
また、上記オレフィン重合用触媒は、上記遷移金属化合物(a)と、(b-1)有機金属化合物、(b-2)有機アルミニウムオキシ化合物、および(b-3)イオン化イオン性化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物(b)とともに、必要に応じて担体(c)を用いることもできる。 The olefin polymerization catalyst may also contain the transition metal compound (a) and at least one compound (b) selected from (b-1) an organometallic compound, (b-2) an organoaluminum oxy compound, and (b-3) an ionizing ionic compound, and, if necessary, a carrier (c).
〈(c)担体〉
本発明で、必要に応じて用いられる(c)担体は、無機化合物または有機化合物であって、顆粒状ないしは微粒子状の固体である。
(c) Carrier
In the present invention, the carrier (c) used as necessary is an inorganic or organic compound, and is a granular or fine particle solid.
このうち無機化合物としては、多孔質酸化物、無機ハロゲン化物、粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物が好ましい。
多孔質酸化物として、具体的にはSiO2、Al2O3、MgO、ZrO、TiO2、B2O3、CaO、ZnO、BaO、ThO2など、またはこれらを含む複合物または混合物を使用、例えば天然または合成ゼオライト、SiO2-MgO、SiO2-Al2O3、SiO2-TiO2、SiO2-V2O5、SiO2-Cr2O3、SiO2-TiO2-MgOなどを使用することができる。これらのうち、SiO2および/またはAl2O3を主成分とするものが好ましい。このような多孔質酸化物は、種類および製法によりその性状は異なるが、本発明に好ましく用いられる担体は、粒径が10~300μm、好ましくは20~200μmであって、比表面積が50~1000m2/g、好ましくは100~700m2/gの範囲にあり、細孔容積が0.3~3.0cm3/gの範囲にあることが望ましい。このような担体は、必要に応じて100~1000℃、好ましくは150~700℃で焼成して使用される。
Of these, the inorganic compound is preferably a porous oxide, an inorganic halide, a clay, a clay mineral or an ion-exchangeable layered compound.
As the porous oxide, specifically, SiO2 , Al2O3 , MgO , ZrO, TiO2 , B2O3 , CaO, ZnO, BaO, ThO2, etc., or a composite or mixture containing these, such as natural or synthetic zeolite, SiO2 - MgO, SiO2- Al2O3 , SiO2 - TiO2 , SiO2 - V2O5 , SiO2 - Cr2O3 , SiO2 - TiO2 - MgO , etc., can be used. Among these, those containing SiO2 and/or Al2O3 as the main component are preferred. The properties of such porous oxides vary depending on the type and production method, but the carriers preferably used in the present invention have a particle size of 10 to 300 μm, preferably 20 to 200 μm, a specific surface area of 50 to 1000 m 2 /g, preferably 100 to 700 m 2 /g, and a pore volume of 0.3 to 3.0 cm 3 /g. Such carriers are calcined at 100 to 1000° C., preferably 150 to 700° C., if necessary, before use.
無機ハロゲン化物としては、MgCl2、MgBr2、MnCl2、MnBr2等が用いられる。無機ハロゲン化物は、そのまま用いてもよいし、ボールミル、振動ミルにより粉砕した後に用いてもよい。また、アルコールなどの溶媒に無機ハロゲン化物を溶解させた後、析出剤によって微粒子状に析出させたものを用いることもできる。
粘土は、通常粘土鉱物を主成分として構成される。また、イオン交換性層状化合物は、イオン結合などによって構成される面が互いに弱い結合力で平行に積み重なった結晶構造を有する化合物であり、含有するイオンが交換可能なものである。大部分の粘土鉱物はイオン交換性層状化合物である。また、これらの粘土、粘土鉱物、イオン交換性層状化合物としては、天然産のものに限らず、人工合成物を使用することもできる。
Examples of inorganic halides that can be used include MgCl2 , MgBr2 , MnCl2 , and MnBr2 . The inorganic halides may be used as they are, or may be used after being pulverized by a ball mill or a vibration mill. Alternatively, the inorganic halides may be dissolved in a solvent such as alcohol, and then precipitated into fine particles using a precipitating agent.
Clay is usually composed mainly of clay minerals. An ion-exchangeable layered compound is a compound having a crystal structure in which the planes formed by ionic bonds are stacked in parallel with each other with weak bonding force, and the ions contained therein are exchangeable. Most clay minerals are ion-exchangeable layered compounds. These clays, clay minerals, and ion-exchangeable layered compounds are not limited to natural products, and artificial synthetic products can also be used.
また、粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物として、粘土、粘土鉱物、また、六方細密パッキング型、アンチモン型、CdCl2型、CdI2型などの層状の結晶構造を有するイオン結晶性化合物などを例示することができる。このような粘土、粘土鉱物としては、カオリン、ベントナイト、木節粘土、ガイロメ粘土、アロフェン、ヒシンゲル石、パイロフィライト、ウンモ群、モンモリロナイト群、バーミキュライト、リョクデイ石群、パリゴルスカイト、カオリナイト、ナクライト、ディッカイト、ハロイサイトなどが挙げられ、イオン交換性層状化合物としては、α-Zr(HAsO4)2・H2O、α-Zr(HPO4)2、α-Zr(KPO4)2・3H2O、α-Ti(HPO4)2、α-Ti(HAsO4)2・H2O、α-Sn(HPO4)2・H2O、γ-Zr(HPO4)2、γ-Ti(HPO4)2、γ-Ti(NH4PO4)2・H2Oなどの多価金属の結晶性酸性塩などが挙げられる。 Examples of clay, clay minerals, or ion-exchangeable layered compounds include clay, clay minerals, and ionic crystalline compounds having layered crystal structures such as hexagonal close packing type, antimony type, CdCl2 type, and CdI2 type. Examples of such clays and clay minerals include kaolin, bentonite, kibushi clay, gairome clay, allophane, hisingerite, pyrophyllite, unmo group, montmorillonite group, vermiculite, ryokudeite group, palygorskite, kaolinite, nacrite, dickite, halloysite, and the like. Examples of ion-exchangeable layered compounds include α-Zr(HAsO 4 ) 2.H 2 O , α-Zr(HPO 4 ) 2 , α-Zr(KPO 4 ) 2.3H 2 O, α-Ti(HPO 4 ) 2 , α-Ti(HAsO 4 ) 2.H 2 O, α-Sn(HPO 4 ) 2.H 2 O , γ-Zr(HPO 4 ) 2 , γ-Ti(HPO 4 ) 2 and crystalline acid salts of polyvalent metals such as γ-Ti(NH 4 PO 4 ) 2 ·H 2 O.
このような粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物は、水銀圧入法で測定した半径20Å以上の細孔容積が0.1cc/g以上のものが好ましく、0.3~5cc/gのものが特に好ましい。ここで、細孔容積は、水銀ポロシメーターを用いた水銀圧入法により、細孔半径20~30000Åの範囲について測定される。
半径20Å以上の細孔容積が0.1cc/gより小さいものを担体として用いた場合には、高い重合活性が得られにくい傾向がある。
Such clays, clay minerals, or ion-exchangeable layered compounds preferably have a pore volume of 0.1 cc/g or more, particularly preferably 0.3 to 5 cc/g, having a radius of 20 Å or more, as measured by mercury intrusion porosimetry. Here, the pore volume is measured for a pore radius range of 20 to 30,000 Å by mercury intrusion porosimetry using a mercury porosimeter.
When a carrier having a pore volume of less than 0.1 cc/g and a radius of 20 Å or more is used, it tends to be difficult to obtain high polymerization activity.
粘土、粘土鉱物には、化学処理を施すことも好ましい。化学処理としては、表面に付着している不純物を除去する表面処理、粘土の結晶構造に影響を与える処理など、何れも使用できる。化学処理として具体的には、酸処理、アルカリ処理、塩類処理、有機物処理などが挙げられる。酸処理は、表面の不純物を取り除くほか、結晶構造中のAl、Fe、Mgなどの陽イオンを溶出させることによって表面積を増大させる。アルカリ処理では粘土の結晶構造が破壊され、粘土の構造の変化をもたらす。また、塩類処理、有機物処理では、イオン複合体、分子複合体、有機誘導体などを形成し、表面積や層間距離を変えることができる。 It is also preferable to subject clay and clay minerals to chemical treatment. Any of the following chemical treatments can be used: surface treatment to remove impurities adhering to the surface, and treatment to affect the clay's crystal structure. Specific examples of chemical treatments include acid treatment, alkali treatment, salt treatment, and organic treatment. Acid treatment removes surface impurities and increases the surface area by dissolving cations such as Al, Fe, and Mg in the crystal structure. Alkaline treatment destroys the clay's crystal structure, resulting in a change in the clay's structure. Salt treatment and organic treatment also form ion complexes, molecular complexes, and organic derivatives, which can change the surface area and interlayer distance.
イオン交換性層状化合物は、イオン交換性を利用し、層間の交換性イオンを別の大きな嵩高いイオンと交換することにより、層間が拡大した状態の層状化合物であってもよい。このような嵩高いイオンは、層状構造を支える支柱的な役割を担っており、通常、ピラーと呼ばれる。また、このように層状化合物の層間に別の物質を導入することをインターカレーションという。インターカレーションするゲスト化合物としては、TiCl4、ZrCl4などの陽イオン性無機化合物、Ti(OR)4、Zr(OR)4、PO(OR)3、B(OR)3などの金属アルコキシド(Rは炭化水素基など)、[Al13O4(OH)24]7+、[Zr4(OH)14]2+、[Fe3O(OCOCH3)6]+などの金属水酸化物イオンなどが挙げられる。これらの化合物は単独でまたは2種以上組み合わせて用いられる。また、これらの化合物をインターカレーションする際に、Si(OR)4、Al(OR)3、Ge(OR)4などの金属アルコキシド(Rは炭化水素基など)などを加水分解して得た重合物、SiO2などのコロイド状無機化合物などを共存させることもできる。また、ピラーとしては、上記金属水酸化物イオンを層間にインターカレーションした後に加熱脱水することにより生成する酸化物などが挙げられる。 The ion-exchangeable layered compound may be a layered compound in which the space between layers is expanded by exchanging the exchangeable ions between layers with other large bulky ions by utilizing the ion exchangeability. Such bulky ions play a role of supporting the layered structure and are usually called pillars. The introduction of another substance between layers of a layered compound in this way is called intercalation. Examples of guest compounds to be intercalated include cationic inorganic compounds such as TiCl 4 and ZrCl 4 , metal alkoxides such as Ti(OR) 4 , Zr(OR) 4 , PO(OR) 3 and B(OR) 3 (R is a hydrocarbon group, etc.), and metal hydroxide ions such as [Al 13 O 4 (OH) 24 ] 7+ , [Zr 4 (OH) 14 ] 2+ and [Fe 3 O(OCOCH 3 ) 6 ] + . These compounds may be used alone or in combination of two or more. In addition, when intercalating these compounds, polymers obtained by hydrolysis of metal alkoxides (R is a hydrocarbon group, etc.) such as Si(OR) 4 , Al(OR) 3 , and Ge(OR) 4 , and colloidal inorganic compounds such as SiO 2 can be coexisted. Examples of pillars include oxides generated by intercalating the above metal hydroxide ions between layers and then dehydrating them with heat.
粘土、粘土鉱物、イオン交換性層状化合物は、そのまま用いてもよく、またボールミル、ふるい分けなどの処理を行った後に用いてもよい。また、新たに水を添加吸着させ、あるいは加熱脱水処理した後に用いてもよい。さらに、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The clay, clay minerals, and ion-exchangeable layered compounds may be used as is, or after treatment such as ball milling or sieving. They may also be used after adding and adsorbing new water, or after heat dehydration treatment. Furthermore, they may be used alone or in combination of two or more kinds.
これらのうち、好ましいものは粘土または粘土鉱物であり、特に好ましいものはモンモリロナイト、バーミキュライト、ヘクトライト、テニオライトおよび合成雲母である。
有機化合物としては、粒径が10~300μmの範囲にある顆粒状ないしは微粒子状固体を挙げることができる。具体的には、エチレン、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテンなどの炭素数が2~14のα-オレフィンを主成分として生成される。(共)重合体またはビニルシクロヘキサン、スチレンを主成分として生成される(共)重合体、およびそれらの変成体を例示することができる。
Of these, clay or clay minerals are preferred, and montmorillonite, vermiculite, hectorite, taeniolite and synthetic mica are particularly preferred.
The organic compound may be a granular or particulate solid having a particle size in the range of 10 to 300 μm. Specifically, examples include (co)polymers produced mainly from α-olefins having 2 to 14 carbon atoms, such as ethylene, propylene, 1-butene, and 4-methyl-1-pentene, or (co)polymers produced mainly from vinylcyclohexane and styrene, and modified products thereof.
本発明に使用されるオレフィン重合用触媒は、架橋メタロセン化合物(a)と、(b-1)有機金属化合物、(b-2)有機アルミニウムオキシ化合物、および(b-3)イオン化イオン性化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物(b)と、必要に応じて用いられる担体(c)を含むこともできる。 The olefin polymerization catalyst used in the present invention may contain a bridged metallocene compound (a), at least one compound (b) selected from (b-1) an organometallic compound, (b-2) an organoaluminum oxy compound, and (b-3) an ionizing ionic compound, and a carrier (c) that is used as needed.
〈エチレン・α―オレフィン・非共役ポリエン共重合体用触媒の存在下でモノマー類を重合する方法〉
エチレン、炭素数4~20のα-オレフィン、及び非共役ポリエンを共重合させる際、重合触媒を構成する各成分の使用法、添加順序は任意に選ばれるが、以下のような方法が例示される。
(1)前記化合物(a)を単独で重合器に添加する方法。
(2)前記化合物(a)および前記化合物(b)を任意の順序で重合器に添加する方法。
(3)前記化合物(a)を前記担体(c)に担持した触媒成分、前記化合物(b)を任意の順序で重合器に添加する方法。
(4)前記化合物(b)を前記担体(c)に担持した触媒成分、前記化合物(a)を任意の順序で重合器に添加する方法。
(5)前記化合物(a)と前記化合物(b)とを前記担体(c)に担持した触媒成分を重合器に添加する方法。
<Method for polymerizing monomers in the presence of a catalyst for ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer>
When ethylene, an α-olefin having 4 to 20 carbon atoms, and a non-conjugated polyene are copolymerized, the method of using each component constituting the polymerization catalyst and the order of addition may be arbitrarily selected, but the following method is exemplified.
(1) The compound (a) is added alone to a polymerization reactor.
(2) The compound (a) and the compound (b) are added to a polymerization vessel in any order.
(3) A method in which the catalyst component in which the compound (a) is supported on the carrier (c) and the compound (b) are added to a polymerization vessel in any order.
(4) A method in which the catalyst component in which the compound (b) is supported on the carrier (c) and the compound (a) are added to a polymerization vessel in any order.
(5) A method in which a catalyst component in which the compound (a) and the compound (b) are supported on the carrier (c) is added to a polymerization vessel.
上記(2)~(5)の各方法においては、化合物(a)、化合物(b)、担体(c)の少なくとも2つは予め接触されていてもよい。 In each of the above methods (2) to (5), at least two of compound (a), compound (b), and carrier (c) may be in contact with each other in advance.
化合物(b)が担持されている上記(4)、(5)の各方法においては、必要に応じて担持されていない化合物(b)を、任意の順序で添加してもよい。この場合化合物(b)は、担体(c)に担持されている化合物(b)と同一でも異なっていてもよい。 In the above methods (4) and (5) in which the compound (b) is supported, the unsupported compound (b) may be added in any order as necessary. In this case, the compound (b) may be the same as or different from the compound (b) supported on the carrier (c).
また、上記の担体(c)に化合物(a)が担持された固体触媒成分、担体(c)に化合物(a)および化合物(b)が担持された固体触媒成分は、オレフィンが予備重合されていてもよく、予備重合された固体触媒成分上に、さらに、触媒成分が担持されていてもよい。 In addition, the solid catalyst component in which the compound (a) is supported on the support (c) and the solid catalyst component in which the compound (a) and the compound (b) are supported on the support (c) may be prepolymerized with an olefin, or a catalyst component may be further supported on the prepolymerized solid catalyst component.
エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)の製造方法では、上記のようなエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体用触媒の存在下に、エチレン、炭素数4~20のα-オレフィン、および非共役ポリエンを共重合することによりエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)を製造し得る。 In the method for producing the ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (A), the ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (A) can be produced by copolymerizing ethylene, an α-olefin having 4 to 20 carbon atoms, and a non-conjugated polyene in the presence of the above-mentioned catalyst for the ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer.
本発明では、溶液(溶解)重合、懸濁重合などの液相重合法または気相重合法のいずれにおいても実施可能である。 The present invention can be carried out using either a liquid phase polymerization method such as solution (dissolution) polymerization or suspension polymerization, or a gas phase polymerization method.
液相重合法において用いられる不活性炭化水素媒体として具体的には、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油などの脂肪族炭化水素、シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタンなどの脂環族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、エチレンクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタンなどのハロゲン化炭化水素が挙げられ、1種単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いることができる。また、オレフィン自身を溶媒として用いることもできる。 Specific examples of inert hydrocarbon media used in liquid phase polymerization include aliphatic hydrocarbons such as propane, butane, pentane, hexane, heptane, octane, decane, dodecane, and kerosene; alicyclic hydrocarbons such as cyclopentane, cyclohexane, and methylcyclopentane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene; and halogenated hydrocarbons such as ethylene chloride, chlorobenzene, and dichloromethane. These can be used alone or in combination of two or more. Olefins themselves can also be used as the solvent.
上記のような共重合体用触媒を用いて、エチレンなどの重合を行うに際して、化合物(a)は、反応容積1リットル当り、通常10-12~10-2モル、好ましくは10-10~10-8モルになるような量で用いられる。 When ethylene or the like is polymerized using the above-mentioned copolymerization catalyst, the compound (a) is used in an amount of usually 10 −12 to 10 −2 mol, preferably 10 −10 to 10 −8 mol, per liter of reaction volume.
化合物(b-1)は、化合物(b-1)と、化合物(a)中の全遷移金属原子(M)とのモル比〔(b-1)/M〕が通常0.01~50000、好ましくは0.05~10000となるような量で用いられる。化合物(b-2)は、化合物(b-2)中のアルミニウム原子と、化合物(a)中の全遷移金属(M)とのモル比〔(b-2)/M〕が、通常10~50000、好ましくは20~10000となるような量で用いられる。化合物(b-3)は、化合物(b-3)と、化合物(a)中の遷移金属原子(M)とのモル比〔(b-3)/M〕が、通常1~20、好ましくは1~15となるような量で用いられる。 Compound (b-1) is used in an amount such that the molar ratio [(b-1)/M] of compound (b-1) to the total transition metal atoms (M) in compound (a) is usually 0.01 to 50,000, preferably 0.05 to 10,000. Compound (b-2) is used in an amount such that the molar ratio [(b-2)/M] of aluminum atoms in compound (b-2) to the total transition metal atoms (M) in compound (a) is usually 10 to 50,000, preferably 20 to 10,000. Compound (b-3) is used in an amount such that the molar ratio [(b-3)/M] of compound (b-3) to the transition metal atoms (M) in compound (a) is usually 1 to 20, preferably 1 to 15.
また、このような共重合体用触媒を用いたエチレンなど重合温度は、通常-50~+200℃、好ましくは0~+200℃の範囲、より好ましくは、+80~+200℃の範囲であり、用いる共重合体用触媒系の到達分子量、重合活性によるが、より高温(+80℃以上)であることが生産性の観点から望ましい。 The polymerization temperature for ethylene and other polymers using such copolymer catalysts is usually in the range of -50 to +200°C, preferably 0 to +200°C, and more preferably +80 to +200°C. From the viewpoint of productivity, a higher temperature (+80°C or higher) is desirable, depending on the molecular weight and polymerization activity of the copolymer catalyst system used.
重合圧力は、通常常圧~10MPaゲージ圧、好ましくは常圧~5MPaゲージ圧の条件下であり、重合反応は、回分式、半連続式、連続式のいずれの方法においても行うことができる。さらに重合を反応条件の異なる2段以上に分けて行うことも可能である。 The polymerization pressure is usually between normal pressure and 10 MPa gauge pressure, preferably between normal pressure and 5 MPa gauge pressure, and the polymerization reaction can be carried out in any of batch, semi-continuous, and continuous systems. Furthermore, the polymerization can be carried out in two or more stages with different reaction conditions.
得られるエチレン系重合体の分子量は、重合系内に水素を存在させるか、または重合温度を変化させることによっても調節することができる。さらに、使用する化合物(b)の量により調節することもできる。具体的には、トリイソブチルアルミニウム、メチルアルミノキサン、ジエチル亜鉛等が挙げられる。水素を添加する場合、その量はオレフィン1kgあたり0.001~100NL程度が適当である。 The molecular weight of the resulting ethylene polymer can be adjusted by making hydrogen present in the polymerization system or by changing the polymerization temperature. It can also be adjusted by the amount of compound (b) used. Specific examples include triisobutylaluminum, methylaluminoxane, and diethylzinc. When hydrogen is added, the appropriate amount is about 0.001 to 100 NL per kg of olefin.
<燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物>
本発明の燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物は、上記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(S)100~20質量部、好ましくは95~50質量部と、上記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)0~80質量部、好ましくは5~50質量部〔但し、共重合体(S)と共重合体(A)との合計を100質量部とする。〕を含む。
<Ethylene copolymer composition for fuel cell gasket>
The ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets of the present invention contains 100 to 20 parts by mass, preferably 95 to 50 parts by mass, of the ethylene/α-olefin/non-conjugated polyene copolymer (S) and 0 to 80 parts by mass, preferably 5 to 50 parts by mass, of the ethylene/α-olefin/non-conjugated polyene copolymer (A) (wherein the total of the copolymer (S) and the copolymer (A) is 100 parts by mass).
本発明の燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物が、上記共重合体(S)単独である場合は、流動性が良好で、且つ、加硫速度(架橋速度)が速いので加硫時間(架橋時間)の短縮化が図れ、しかも、当該組成物を架橋して得られる燃料電池ガスケットは、圧縮永久歪み、耐熱老化性などの耐久性が良好である。 When the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets of the present invention is composed solely of the copolymer (S), it has good fluidity and a fast vulcanization rate (crosslinking rate), which allows the vulcanization time (crosslinking time) to be shortened, and the fuel cell gasket obtained by crosslinking the composition has good durability, such as compression set and heat aging resistance.
一方、本発明の燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物が、上記共重合体(A)を含む場合は、流動性および加硫速度(架橋速度)は幾分低下するものの、当該組成物を架橋して得られる燃料電池ガスケットは、同等の耐久性を維持しつつ、より機械的強度および低温特性が良好である。 On the other hand, when the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets of the present invention contains the above-mentioned copolymer (A), the fluidity and vulcanization rate (crosslinking rate) are somewhat decreased, but the fuel cell gasket obtained by crosslinking the composition has better mechanical strength and low-temperature properties while maintaining the same durability.
本発明の燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物は、上記共重合体(S)および上記共重合体(A)に加え、他のポリマーを含有してもよい。架橋が必要な他のポリマーとしては、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン-ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等の架橋性ゴムが挙げられる。架橋が不要な他のポリマーとしては、例えば、スチレンとブタジエンとのブロック共重合体(SBS)、ポリスチレン-ポリ(エチレン-ブチレン)-ポリスチレン(SEBS)、ポリスチレン-ポリ(エチレン-プロピレン)-ポリスチレン(SEPS)等のスチレン系熱可塑性エラストマー(TPS)、オレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)、塩ビ系エラストマー(TPVC)、エステル系熱可塑性エラストマー(TPC)、アミド系熱可塑性エラストマー(TPA)、ウレタン系熱可塑性エラストマー(TPU)、その他の熱可塑性エラストマー(TPZ)等のエラストマーが挙げられる。他のポリマーは、エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(S)および上記エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)の合計量:100質量部に対して、通常100質量部以下、好ましくは80質量部以下の量で配合することができる。 The ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets of the present invention may contain other polymers in addition to the copolymer (S) and the copolymer (A). Examples of other polymers that require crosslinking include crosslinkable rubbers such as natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, chloroprene rubber, nitrile rubber, butyl rubber, acrylic rubber, silicone rubber, fluororubber, and urethane rubber. Examples of other polymers that do not require crosslinking include block copolymers of styrene and butadiene (SBS), styrene-based thermoplastic elastomers (TPS) such as polystyrene-poly(ethylene-butylene)-polystyrene (SEBS) and polystyrene-poly(ethylene-propylene)-polystyrene (SEPS), olefin-based thermoplastic elastomers (TPO), vinyl chloride-based elastomers (TPVC), ester-based thermoplastic elastomers (TPC), amide-based thermoplastic elastomers (TPA), urethane-based thermoplastic elastomers (TPU), and other thermoplastic elastomers (TPZ). The other polymer can be blended in an amount of usually 100 parts by mass or less, preferably 80 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the total amount of the ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (S) and the ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (A).
本発明の燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物は、目的に応じて他の添加剤、例えば、架橋助剤、加硫促進剤、加硫助剤、軟化剤、補強剤、老化防止剤、無機充填剤、加工助剤、活性剤、吸湿剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、帯電防止剤、着色剤、滑剤、増粘剤、発泡剤および発泡助剤から選ばれる少なくとも1種を含有してもよい。また。それぞれの添加剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets of the present invention may contain other additives according to the purpose, such as at least one selected from a crosslinking aid, a vulcanization accelerator, a vulcanization aid, a softener, a reinforcing agent, an antiaging agent, an inorganic filler, a processing aid, an activator, a moisture absorbent, a heat stabilizer, a weather stabilizer, an antistatic agent, a colorant, a lubricant, a thickener, a foaming agent, and a foaming aid. In addition, each additive may be used alone or in combination of two or more kinds.
本発明の燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物は、上記共重合体(S)および上記共重合体(A)と、必要に応じて配合されるその他の成分とを、例えば、ミキサー、ニーダー、ロールなどの混練機を用いて所望の温度で混練することにより調製することができる。 The ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets of the present invention can be prepared by kneading the above-mentioned copolymer (S) and the above-mentioned copolymer (A) with other components that are blended as necessary at a desired temperature using a kneading machine such as a mixer, kneader, or roll.
具体的には、ミキサー、ニーダー等の従来公知の混練機を用いて、上記共重合体(S)および上記共重合体(A)および必要に応じてその他の成分を所定の温度および時間、例えば80~200℃で3~30分混練した後、得られた混練物に必要に応じて架橋剤等の必要に応じて用いられるその他の成分を加えて、ロールを用いて所定の温度および時間、例えばロール温度30~80℃で1~30分間混練することにより、本発明の燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物を調製することができる。 Specifically, the copolymer (S) and the copolymer (A) and other components as required are kneaded at a predetermined temperature and time, for example, at 80 to 200°C for 3 to 30 minutes using a conventionally known kneading machine such as a mixer or kneader, and then other components used as required, such as a crosslinking agent, are added to the kneaded mixture obtained as required, and the mixture is kneaded using a roll at a predetermined temperature and time, for example, at a roll temperature of 30 to 80°C for 1 to 30 minutes, to prepare the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets of the present invention.
〈架橋剤、架橋助剤、加硫促進剤および加硫助剤〉
架橋剤としては、有機過酸化物、フェノール樹脂、硫黄系化合物、ヒドロシリコーン系化合物、アミノ樹脂、キノンまたはその誘導体、アミン系化合物、アゾ系化合物、エポキシ系化合物、イソシアネート系化合物等の、ゴムを架橋する際に一般に使用される架橋剤が挙げられる。これらのうちでは、有機過酸化物、硫黄系化合物(以下「加硫剤」ともいう)が好適である。
<Crosslinking Agent, Crosslinking Coagent, Vulcanization Accelerator, and Vulcanization Coagent>
Examples of the crosslinking agent include crosslinking agents generally used when crosslinking rubber, such as organic peroxides, phenolic resins, sulfur-based compounds, hydrosilicone-based compounds, amino resins, quinone or its derivatives, amine-based compounds, azo-based compounds, epoxy-based compounds, isocyanate-based compounds, etc. Among these, organic peroxides and sulfur-based compounds (hereinafter also referred to as "vulcanizing agents") are preferred.
有機過酸化物としては、例えば、ジクミルペルオキシド(DCP)、ジ-tert-ブチルペルオキシド、2,5-ジ-(tert-ブチルペルオキシ)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ-(tert-ブチルペルオキシ)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ-(tert-ブチルペルオキシ)ヘキシン-3、1,3-ビス(tert-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、1,1-ビス(tert-ブチルペルオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、n-ブチル-4,4-ビス(tert-ブチルペルオキシ)バレレート、ベンゾイルペルオキシド、p-クロロベンゾイルペルオキシド、2,4-ジクロロベンゾイルペルオキシド、tert-ブチルペルオキシベンゾエート、ert-ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、ジアセチルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、tert-ブチルクミルペルオキシドが挙げられる。 Examples of organic peroxides include dicumyl peroxide (DCP), di-tert-butyl peroxide, 2,5-di-(tert-butylperoxy)hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di-(tert-butylperoxy)hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di-(tert-butylperoxy)hexyne-3, 1,3-bis(tert-butylperoxyisopropyl)benzene, 1,1-bis(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane, n-butyl-4,4-bis(tert-butylperoxy)valerate, benzoyl peroxide, p-chlorobenzoyl peroxide, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, tert-butylperoxybenzoate, ert-butylperoxyisopropyl carbonate, diacetyl peroxide, lauroyl peroxide, and tert-butylcumyl peroxide.
架橋剤として、有機過酸化物を用いる場合、燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物中のその配合量は、上記共重合体(S)および上記共重合体(A)および必要に応じて配合される架橋が必要な他のポリマー(架橋性ゴム等)の合計100質量部に対して、一般に0.1~20質量部、好ましくは0.2~15質量部である、さらに好ましくは0.5~10質量部である。有機過酸化物の配合量が上記範囲内であると、得られる燃料電池ガスケットの表面へのブルームなく、燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物が優れた架橋特性を示すので好適である。 When an organic peroxide is used as a crosslinking agent, the amount of the organic peroxide in the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets is generally 0.1 to 20 parts by mass, preferably 0.2 to 15 parts by mass, and more preferably 0.5 to 10 parts by mass, per 100 parts by mass of the total of the copolymer (S) and the copolymer (A) and other polymers (such as crosslinkable rubber) that require crosslinking and are added as necessary. When the amount of the organic peroxide is within the above range, the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets exhibits excellent crosslinking properties without blooming on the surface of the resulting fuel cell gasket, which is preferable.
架橋剤として、有機過酸化物を用いる場合、架橋助剤を併用することが好ましい。架橋助剤としては、例えば、イオウ;p-キノンジオキシム等のキノンジオキシム系架橋助剤;エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート等のアクリル系架橋助剤;ジアリルフタレート、トリアリルイソシアヌレート等のアリル系架橋助剤;マレイミド系架橋助剤;ジビニルベンゼン;酸化亜鉛(例えば、ZnO#1・酸化亜鉛2種(JIS規格(K-1410))、ハクスイテック(株)製)、酸化マグネシウム、活性亜鉛華(例えば、「META-Z102」(商品名;井上石灰工業(株)製)などの酸化亜鉛)等の金属酸化物が挙げられる。 When an organic peroxide is used as the crosslinking agent, it is preferable to use a crosslinking assistant in combination. Examples of crosslinking assistants include sulfur; quinone dioxime-based crosslinking assistants such as p-quinone dioxime; acrylic crosslinking assistants such as ethylene glycol dimethacrylate and trimethylolpropane trimethacrylate; allyl crosslinking assistants such as diallyl phthalate and triallyl isocyanurate; maleimide-based crosslinking assistants; divinylbenzene; and metal oxides such as zinc oxide (e.g., ZnO#1 and zinc oxide type 2 (JIS standard (K-1410)), manufactured by Hakusui Tech Co., Ltd.), magnesium oxide, and activated zinc oxide (e.g., zinc oxide such as "META-Z102" (trade name; manufactured by Inoue Seki Kogyo Co., Ltd.)).
架橋助剤を用いる場合、燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物中の架橋助剤の配合量は、有機過酸化物1モルに対して、通常0.5~10モル、好ましくは0.5~7モル、より好ましくは1~6モルである。 When a cross-linking aid is used, the amount of the cross-linking aid in the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets is usually 0.5 to 10 moles, preferably 0.5 to 7 moles, and more preferably 1 to 6 moles per mole of organic peroxide.
硫黄系化合物(加硫剤)としては、例えば、硫黄、塩化硫黄、二塩化硫黄、モルフォリンジスルフィド、アルキルフェノールジスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、ジチオカルバミン酸セレンが挙げられる。 Examples of sulfur-based compounds (vulcanizing agents) include sulfur, sulfur chloride, sulfur dichloride, morpholine disulfide, alkylphenol disulfide, tetramethylthiuram disulfide, and selenium dithiocarbamate.
架橋剤として硫黄系化合物を用いる場合、燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物中のその配合量は、上記共重合体(S)および上記重合体(A)および必要に応じて配合される架橋が必要な他のポリマー(架橋性ゴム等)の合計100質量部に対して、通常は0.3~10質量部、好ましくは0.5~7.0質量部、さらに好ましくは0.7~5.0質量部である。硫黄系化合物の配合量が上記範囲内であると、得られる燃料電池ガスケットの表面へのブルームがなく、燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物が優れた架橋特性を示す。 When a sulfur-based compound is used as the crosslinking agent, the amount of the compound in the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets is usually 0.3 to 10 parts by mass, preferably 0.5 to 7.0 parts by mass, and more preferably 0.7 to 5.0 parts by mass, per 100 parts by mass of the total of the copolymer (S) and the polymer (A) and other polymers (such as crosslinkable rubber) that require crosslinking and are added as necessary. When the amount of the sulfur-based compound is within the above range, there is no blooming on the surface of the resulting fuel cell gasket, and the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets exhibits excellent crosslinking properties.
架橋剤として硫黄系化合物を用いる場合、加硫促進剤を併用することが好ましい。
加硫促進剤としては、例えば、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-オキシジエチレン-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N’-ジイソプロピル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、2-メルカプトベンゾチアゾール(例えば、サンセラーM(商品名;三新化学工業社製))、2-(4-モルホリノジチオ)ペンゾチアゾール(例えば、ノクセラーMDB-P(商品名;大内新興化学工業社製))、2-(2,4-ジニトロフェニル)メルカプトベンゾチアゾール、2-(2,6-ジエチル-4-モルフォリノチオ)ベンゾチアゾールおよびジベンゾチアジルジスルフィド(例えば、サンセラーDM(商品名;三新化学工業社製))などのチアゾール系加硫促進剤;ジフェニルグアニジン、トリフェニルグアニジンおよびジオルソトリルグアニジンなどのグアニジン系加硫促進剤;アセトアルデヒド・アニリン縮合物およびブチルアルデヒド・アニリン縮合物などのアルデヒドアミン系加硫促進剤;2-メルカプトイミダゾリンなどのイミダゾリン系加硫促進剤;テトラメチルチウラムモノスルフィド(例えば、サンセラーTS(商品名;三新化学工業社製))、テトラメチルチウラムジスルフィド(例えば、サンセラーTT(商品名;三新化学工業社製))、テトラエチルチウラムジスルフィド(例えば、サンセラーTET(商品名;三新化学工業社製))、テトラブチルチウラムジスルフィド(例えば、サンセラーTBT(商品名;三新化学工業社製))およびジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド(例えば、サンセラーTRA(商品名;三新化学工業社製))などのチウラム系加硫促進剤;ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛(例えば、サンセラーPZ、サンセラーBZおよびサンセラーEZ(商品名;三新化学工業社製))およびジエチルジチオカルバミン酸テルルなどのジチオ酸塩系加硫促進剤;エチレンチオ尿素(例えば、サンセラーBUR(商品名;三新化学工業社製)、サンセラー22-C(商品名;三新化学工業社製))、N,N’-ジエチルチオ尿素およびN,N’-ジブチルチオ尿素などのチオウレア系加硫促進剤;ジブチルキサトゲン酸亜鉛などのザンテート系加硫促進剤が挙げられる。
When a sulfur-based compound is used as the crosslinking agent, it is preferable to use a vulcanization accelerator in combination.
Examples of the vulcanization accelerator include N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfenamide, N-oxydiethylene-2-benzothiazole sulfenamide, N,N'-diisopropyl-2-benzothiazole sulfenamide, 2-mercaptobenzothiazole (e.g., Suncerer M (trade name; manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.)), 2-(4-morpholinodithio)benzothiazole (e.g., Noccelaer MDB-P (trade name; manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.)), 2-(2,4-dinitrophenyl)mercaptobenzothiazole, 2-(2,6-dinitrophenyl)mercaptobenzothiazole, Thiazole-based vulcanization accelerators such as ethyl-4-morpholinothio)benzothiazole and dibenzothiazyl disulfide (for example, Sancerer DM (trade name; manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.)); guanidine-based vulcanization accelerators such as diphenyl guanidine, triphenyl guanidine and diorthotolyl guanidine; aldehyde amine-based vulcanization accelerators such as acetaldehyde-aniline condensate and butyraldehyde-aniline condensate; imidazoline-based vulcanization accelerators such as 2-mercaptoimidazoline; tetramethylthiuram monosulfide (for example, Sancerer DM (trade name; manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.)); thiuram-based vulcanization accelerators such as tetramethylthiuram disulfide (e.g., Sancerer TS (trade name; manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.)), tetramethylthiuram disulfide (e.g., Sancerer TT (trade name; manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.)), tetraethylthiuram disulfide (e.g., Sancerer TET (trade name; manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.)), tetrabutylthiuram disulfide (e.g., Sancerer TBT (trade name; manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.)) and dipentamethylenethiuram tetrasulfide (e.g., Sancerer TRA (trade name; manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.)); zinc dimethyldithiocarbamate, diethyldithio Examples of the vulcanization accelerator include dithioacid salt vulcanization accelerators such as zinc carbamate, zinc dibutyldithiocarbamate (for example, Sanseller PZ, Sanseller BZ, and Sanseller EZ (trade names; manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.)) and tellurium diethyldithiocarbamate; thiourea vulcanization accelerators such as ethylenethiourea (for example, Sanseller BUR (trade name; manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.), Sanseller 22-C (trade name; manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.)), N,N'-diethylthiourea, and N,N'-dibutylthiourea; and xanthate vulcanization accelerators such as zinc dibutylxatogenate.
加硫促進剤を用いる場合、燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物中のこれらの加硫促進剤の配合量は、上記共重合体(S)および上記共重合体(A)および必要に応じて配合される架橋が必要な他のポリマー(架橋性ゴム等)の合計100質量部に対して、一般に0.1~20質量部、好ましくは0.2~15質量部、さらに好ましくは0.5~10質量部である。加硫促進剤の配合量が上記範囲内であると、得られる燃料電池ガスケットの表面へのブルームなく、燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物が優れた架橋特性を示す。 When a vulcanization accelerator is used, the blending amount of the vulcanization accelerator in the ethylene copolymer composition for fuel cell gasket is generally 0.1 to 20 parts by mass, preferably 0.2 to 15 parts by mass, and more preferably 0.5 to 10 parts by mass, per 100 parts by mass of the total of the above-mentioned copolymer (S) and the above-mentioned copolymer (A) and other polymers (such as crosslinkable rubber) that require crosslinking and are blended as necessary. When the blending amount of the vulcanization accelerator is within the above range, the ethylene copolymer composition for fuel cell gasket exhibits excellent crosslinking properties without blooming on the surface of the obtained fuel cell gasket.
架橋剤として硫黄系化合物を用いる場合、加硫助剤を併用することができる。
加硫助剤としては、例えば、酸化亜鉛(例えば、ZnO#1・酸化亜鉛2種、ハクスイテック(株)製)、酸化マグネシウム、活性亜鉛華(例えば、「META-Z102」(商品名;井上石灰工業(株)製)などの酸化亜鉛)が挙げられる。
When a sulfur-based compound is used as the crosslinking agent, a vulcanization aid can be used in combination.
Examples of the vulcanization aid include zinc oxide (e.g., ZnO#1 and zinc oxide type 2, manufactured by Hakusui Tech Co., Ltd.), magnesium oxide, and activated zinc oxide (e.g., zinc oxide such as "META-Z102" (trade name; manufactured by Inoue Seki Kogyo Co., Ltd.)).
加硫助剤を用いる場合、燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物中の加硫助剤の配合量は、上記共重合体(S)および上記共重合体(A)および必要に応じて配合される架橋が必要な他のポリマー(架橋性ゴム等)の合計100質量部に対して、通常1~20質量部である。 When a vulcanization aid is used, the amount of vulcanization aid blended in the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets is usually 1 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of the total of the copolymer (S) and the copolymer (A) and other polymers that require crosslinking (such as crosslinkable rubber) that are blended as necessary.
〈軟化剤〉
軟化剤としては、例えば、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン油、流動パラフィン、石油アスファルト、ワセリン等の石油系軟化剤;コールタール等のコールタール系軟化剤;ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油、大豆油、ヤシ油等の脂肪油系軟化剤;蜜ロウ、カルナウバロウ等のロウ類;ナフテン酸、パイン油、ロジンまたはその誘導体;テルペン樹脂、石油樹脂、クマロンインデン樹脂等の合成高分子物質;ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート等のエステル系軟化剤;その他、マイクロクリスタリンワックス、液状ポリブタジエン、変性液状ポリブタジエン、炭化水素系合成潤滑油、トール油、サブ(ファクチス)が挙げられ、これらのうちでは、石油系軟化剤が好ましく、プロセスオイルが特に好ましい。
<Softener>
Examples of softeners include petroleum-based softeners such as process oil, lubricating oil, paraffin oil, liquid paraffin, petroleum asphalt, and Vaseline; coal tar-based softeners such as coal tar; fatty oil-based softeners such as castor oil, linseed oil, rapeseed oil, soybean oil, and coconut oil; waxes such as beeswax and carnauba wax; naphthenic acid, pine oil, rosin or derivatives thereof; synthetic polymeric substances such as terpene resins, petroleum resins, and coumarone-indene resins; ester-based softeners such as dioctyl phthalate and dioctyl adipate; and other softeners such as microcrystalline wax, liquid polybutadiene, modified liquid polybutadiene, hydrocarbon-based synthetic lubricating oils, tall oil, and sub (factice). Of these, petroleum-based softeners are preferred, and process oil is particularly preferred.
燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物が軟化剤を含有する場合には、軟化剤の配合量は、上記共重合体(S)および上記共重合体(A)および必要に応じて配合される他のポリマー(エラストマー、架橋性ゴム等)成分の合計100質量部に対して、一般に0~100質量部、好ましくは0~80質量部である。 When the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets contains a softener, the amount of the softener is generally 0 to 100 parts by mass, preferably 0 to 80 parts by mass, per 100 parts by mass of the total of the copolymer (S) and the copolymer (A) and other polymer components (elastomer, crosslinkable rubber, etc.) that are blended as necessary.
〈補強剤〉
補強剤としては、例えば、カーボンブラック、シランカップリング剤で表面処理したカーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、活性化炭酸カルシウム、微粉タルク、微分ケイ酸が挙げられる。
<Reinforcing agent>
Examples of reinforcing agents include carbon black, carbon black surface-treated with a silane coupling agent, silica, calcium carbonate, activated calcium carbonate, finely divided talc, and differential silicic acid.
燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物が補強剤を含有する場合には、補強剤の配合量は、上記共重合体(S)および上記共重合体(A)および必要に応じて配合される他のポリマー(エラストマー、架橋性ゴム等)の合計100質量部に対して、一般に5~150質量部、好ましくは5~100質量部である。 When the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets contains a reinforcing agent, the amount of the reinforcing agent is generally 5 to 150 parts by mass, preferably 5 to 100 parts by mass, per 100 parts by mass of the total of the copolymer (S) and the copolymer (A) and other polymers (elastomers, crosslinkable rubbers, etc.) that are blended as necessary.
〈老化防止剤(安定剤)〉
本発明の燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物に、老化防止剤(安定剤)を配合することにより、これから形成される燃料電池ガスケットの寿命を長くすることができる。このような老化防止剤として、従来公知の老化防止剤、例えば、アミン系老化防止剤、フェノール系老化防止剤、イオウ系老化防止剤などがある。
<Anti-aging agent (stabilizer)>
By blending an antioxidant (stabilizer) with the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets of the present invention, the life of the fuel cell gasket formed therefrom can be extended. Examples of such antioxidants include conventionally known antioxidants, such as amine-based antioxidants, phenol-based antioxidants, and sulfur-based antioxidants.
老化防止剤としては、例えば、フェニルブチルアミン、N,N-ジ-2-ナフチル-p-フェニレンジアミン等の芳香族第2アミン系老化防止剤;ジブチルヒドロキシトルエン、テトラキス[メチレン(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシ)ヒドロシンナメート]メタン等のフェノール系老化防止剤;ビス[2-メチル-4-(3-n-アルキルチオプロピオニルオキシ)-5-t-ブチルフェニル]スルフィド等のチオエーテル系老化防止剤;ジブチルジチオカルバミン酸ニッケル等のジチオカルバミン酸塩系老化防止剤;2-メルカプトベンゾイルイミダゾール、2-メルカプトベンゾイミダゾール、2-メルカプトベンゾイミダゾールの亜鉛塩、ジラウリルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート等のイオウ系老化防止剤等がある。 Examples of antioxidants include aromatic secondary amine antioxidants such as phenylbutylamine and N,N-di-2-naphthyl-p-phenylenediamine; phenolic antioxidants such as dibutylhydroxytoluene and tetrakis[methylene(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy)hydrocinnamate]methane; thioether antioxidants such as bis[2-methyl-4-(3-n-alkylthiopropionyloxy)-5-t-butylphenyl]sulfide; dithiocarbamate antioxidants such as nickel dibutyldithiocarbamate; and sulfur-based antioxidants such as 2-mercaptobenzoylimidazole, 2-mercaptobenzimidazole, zinc salt of 2-mercaptobenzimidazole, dilaurylthiodipropionate, and distearylthiodipropionate.
燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物が老化防止剤を含有する場合には、老化防止剤の配合量は、上記共重合体(S)および上記共重合体(A)および必要に応じて配合される他のポリマー(エラストマー、架橋性ゴム等)の合計100質量部に対して、通常は0.3~10質量部、好ましくは0.5~7.0質量部である。老化防止剤の配合量が上記範囲内であると、得られる燃料電池ガスケットの表面のブルームがなく、さらに加硫阻害の発生を抑制することができる。 When the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets contains an antioxidant, the amount of the antioxidant is usually 0.3 to 10 parts by mass, preferably 0.5 to 7.0 parts by mass, per 100 parts by mass of the total of the copolymer (S) and the copolymer (A) and other polymers (elastomers, crosslinkable rubbers, etc.) that are blended as necessary. When the amount of the antioxidant is within the above range, there is no bloom on the surface of the resulting fuel cell gasket, and furthermore, the occurrence of vulcanization inhibition can be suppressed.
〈無機充填剤〉
無機充填剤としては、例えば、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、タルク、クレーなどが挙げられ、これらのうちでは、「ホワイトンSB」(商品名;白石カルシウム株式会社)等の重質炭酸カルシウムが好ましい。
<Inorganic fillers>
Examples of inorganic fillers include light calcium carbonate, heavy calcium carbonate, talc, clay, and the like. Of these, heavy calcium carbonate such as "Whiten SB" (product name; Shiraishi Calcium Co., Ltd.) is preferred.
燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物が、無機充填剤を含有する場合には、無機充填剤の配合量は、上記共重合体(S)および上記共重合体(A)および必要に応じて配合される他のポリマー(エラストマー、架橋性ゴム等)の合計100質量部に対して、通常は2~50質量部、好ましくは5~50質量部である。無機充填剤の配合量が上記範囲内であると、燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物の混練加工性が優れており、機械特性に優れた燃料電池ガスケットを得ることができる。 When the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets contains an inorganic filler, the amount of inorganic filler is usually 2 to 50 parts by mass, preferably 5 to 50 parts by mass, per 100 parts by mass of the total of the copolymer (S) and the copolymer (A) and other polymers (elastomers, crosslinkable rubbers, etc.) that are blended as necessary. When the amount of inorganic filler is within the above range, the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets has excellent kneading processability, and a fuel cell gasket with excellent mechanical properties can be obtained.
〈加工助剤〉
加工助剤としては、例えば、一般に加工助剤としてゴムに配合されるものを広く用いることができる。
<Processing aids>
As the processing aid, for example, a wide variety of processing aids that are generally compounded with rubber can be used.
加工助剤の具体例としては、リシノール酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ラウリン酸等の脂肪酸、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸塩、エステル類などが挙げられる。これらのうちでは、ステアリン酸が好ましい。 Specific examples of processing aids include fatty acids such as ricinoleic acid, stearic acid, palmitic acid, and lauric acid, fatty acid salts such as barium stearate, zinc stearate, and calcium stearate, and esters. Of these, stearic acid is preferred.
燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物が加工助剤を含有する場合には、加工助剤の配合量は、上記共重合体(S)および上記共重合体(A)および必要に応じて配合される他のポリマー(エラストマー、架橋性ゴム等)の合計100質量部に対して、通常10質量部以下、好ましくは8.0質量部以下である。 When the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets contains a processing aid, the amount of the processing aid is usually 10 parts by mass or less, preferably 8.0 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the total of the copolymer (S) and the copolymer (A) and other polymers (elastomers, crosslinkable rubbers, etc.) that are blended as necessary.
〈活性剤〉
活性剤としては、例えば、ジ-n-ブチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、モノエラノールアミン等のアミン類;ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、レシチン、トリアリルートメリレート、脂肪族カルボン酸または芳香族カルボン酸の亜鉛化合物等の活性剤;過酸化亜鉛調整物;クタデシルトリメチルアンモニウムブロミド、合成ハイドロタルサイト、特殊四級アンモニウム化合物が挙げられる。
<Activator>
Examples of the activator include amines such as di-n-butylamine, dicyclohexylamine, and monoethanolamine; activators such as diethylene glycol, polyethylene glycol, lecithin, triaryl methylate, and zinc compounds of aliphatic or aromatic carboxylic acids; zinc peroxide preparations; octadecyltrimethylammonium bromide, synthetic hydrotalcite, and special quaternary ammonium compounds.
燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物が活性剤を含有する場合には、活性剤の配合量は、上記共重合体(S)および上記共重合体(A)および必要に応じて配合される他のポリマー(エラストマー、架橋性ゴム等)の合計100質量部に対して、通常は0.2~10質量部、好ましくは0.3~5質量部である。 When the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets contains an activator, the amount of the activator is usually 0.2 to 10 parts by mass, preferably 0.3 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the total of the copolymer (S) and the copolymer (A) and other polymers (elastomers, crosslinkable rubbers, etc.) that are blended as necessary.
〈吸湿剤〉
吸湿剤としては、例えば、酸化カルシウム、シリカゲル、硫酸ナトリウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、ホワイトカーボンが挙げられる。
Moisture absorbent
Examples of moisture absorbents include calcium oxide, silica gel, sodium sulfate, molecular sieves, zeolite, and white carbon.
燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物が、吸湿剤を含有する場合には、吸湿剤の配合量は、上記共重合体(S)および上記共重合体(A)および必要に応じて配合される他のポリマー(エラストマー、架橋性ゴム等)の合計100質量部に対して、通常は0.5~15質量部、好ましくは1.0~12質量部である。 When the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets contains a moisture absorbent, the amount of the moisture absorbent is usually 0.5 to 15 parts by mass, preferably 1.0 to 12 parts by mass, per 100 parts by mass of the total of the copolymer (S) and the copolymer (A) and other polymers (elastomers, crosslinkable rubbers, etc.) that are blended as necessary.
〈発泡剤および発泡助剤〉
本発明の燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物を用いて形成されたシールパッキンは、非発泡体であってもよいし、発泡体であってもよい。燃料電池ガスケットが発泡体である場合には燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物には発泡剤が含まれていることが好ましい。
<Foaming agent and foaming assistant>
The seal packing formed using the ethylene copolymer composition for a fuel cell gasket of the present invention may be a non-foamed product or a foamed product. When the fuel cell gasket is a foamed product, the ethylene copolymer composition for a fuel cell gasket preferably contains a foaming agent.
発泡剤としては、市販の発泡剤のいずれもが好適に使用される。このような発泡剤としては、例えば、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム等の無機系発泡剤;N,N’-ジニトロソテレフタルアミド、N,N’-ジニトロソペンタメチレンテトラミン等のニトロソ化合物;アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル、アゾシクロヘキシルニトリル、アゾジアミノベンゼン、バリウムアゾジカルボキシレート等のアゾ化合物;ベンゼンスルフォニルヒドラジド、トルエンスルフォニルヒドラジド、p,p’-オキシビス(ベンゼンスルフォニルヒドラジド)ジフェニルスルフォン-3,3’-ジスルフォニルヒドラジド等のスルフォニルヒドラジド化合物;カルシウムアジド、4,4’-ジフェニルジスルホニルアジド、パラトルエンマルホニルアジド等のアジド化合物が挙げられる。中でも、アゾ化合物、スルフォニルヒドラジド化合物、アジド化合物が好ましく用いられる。 As the foaming agent, any of commercially available foaming agents can be suitably used. Examples of such foaming agents include inorganic foaming agents such as sodium bicarbonate, sodium carbonate, ammonium bicarbonate, ammonium carbonate, and ammonium nitrite; nitroso compounds such as N,N'-dinitrosoterephthalamide and N,N'-dinitrosopentamethylenetetramine; azo compounds such as azodicarbonamide, azobisisobutyronitrile, azocyclohexylnitrile, azodiaminobenzene, and barium azodicarboxylate; sulfonyl hydrazide compounds such as benzenesulfonyl hydrazide, toluenesulfonyl hydrazide, and p,p'-oxybis(benzenesulfonyl hydrazide)diphenylsulfone-3,3'-disulfonyl hydrazide; and azide compounds such as calcium azide, 4,4'-diphenyldisulfonyl azide, and paratoluenemalonyl azide. Among these, azo compounds, sulfonyl hydrazide compounds, and azide compounds are preferably used.
燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物が、発泡剤を含有する場合には、発泡剤の配合量は、燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物から製造される燃料電池ガスケットに要求される性能により適宜選択されるが、上記共重合体(S)および上記共重合体(A)および必要に応じて配合される他のポリマー(エラストマー、架橋性ゴム等)の合計100質量部に対して、通常0.1~30質量部、好ましくは0.2~20質量部の割合で用いられる。 When the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets contains a foaming agent, the amount of foaming agent is appropriately selected depending on the performance required for the fuel cell gasket produced from the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets, but is usually used in a ratio of 0.1 to 30 parts by mass, preferably 0.2 to 20 parts by mass, per 100 parts by mass of the total of the copolymer (S) and the copolymer (A) and other polymers (elastomers, crosslinkable rubbers, etc.) that are blended as necessary.
また、必要に応じて発泡剤とともに発泡助剤を併用しても差し支えない。発泡助剤の添加は、発泡剤の分解温度の調節、気泡の均一化などに効果がある。発泡助剤としては、具体的には、サリチル酸、フタル酸、ステアリン酸、シュウ酸などの有機酸、尿素およびその誘導体などが挙げられる。 If necessary, a foaming assistant may be used in combination with the foaming agent. The addition of a foaming assistant is effective in adjusting the decomposition temperature of the foaming agent and uniformizing the bubbles. Specific examples of foaming assistants include organic acids such as salicylic acid, phthalic acid, stearic acid, and oxalic acid, as well as urea and its derivatives.
燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物が、発泡助剤を含有する場合には、発泡助剤の配合量は、発泡剤100質量部に対して、通常1~100質量部、好ましくは2~80質量部の割合で用いられる。 When the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets contains a foaming aid, the foaming aid is usually used in an amount of 1 to 100 parts by mass, preferably 2 to 80 parts by mass, per 100 parts by mass of the foaming agent.
本発明の燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物を用いることにより、従来のEPDMを用いた場合と比べて、低温柔軟性に優れる燃料電池ガスケットを得ることが可能であり、シリコーンゴムを用いた場合と比べて、耐寒性に優れる燃料電池ガスケットを得ることが可能である。 By using the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets of the present invention, it is possible to obtain a fuel cell gasket that is superior in low-temperature flexibility compared to when conventional EPDM is used, and it is possible to obtain a fuel cell gasket that is superior in cold resistance compared to when silicone rubber is used.
<燃料電池ガスケット>
本発明の燃料電池ガスケットは、上記燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物から形成される。
<Fuel cell gasket>
The fuel cell gasket of the present invention is formed from the above-mentioned ethylene copolymer composition for a fuel cell gasket.
本発明の燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物から燃料電池ガスケットを製造する方法としては、例えば、燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物を、所望の燃料電池ガスケット形状に成形し、この成形と同時または成形後に、前記組成物を架橋処理する方法が挙げられる。 As a method for producing a fuel cell gasket from the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets of the present invention, for example, a method can be mentioned in which the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets is molded into a desired fuel cell gasket shape, and the composition is crosslinked simultaneously with or after this molding.
架橋処理する方法としては、例えば、燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物として、架橋剤を含む組成物を用い、加熱することにより架橋処理する方法、燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物に電子線を照射することにより架橋処理する方法が挙げられる。 Examples of methods for crosslinking include a method in which a composition containing a crosslinking agent is used as the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets and crosslinked by heating, and a method in which the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets is crosslinked by irradiating it with an electron beam.
すなわち、本発明の燃料電池ガスケットは、燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物を、押出成形機、カレンダーロール、プレス、インジェクション成形機、トランスファー成形機等の成形機を用いて、意図する形状に成形し、成形と同時に、または成形物を加硫槽内に導入して120~270℃で1~30分間加熱するか、あるいは電子線を照射することにより架橋することにより、調製することができる。 That is, the fuel cell gasket of the present invention can be prepared by molding the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets into the intended shape using a molding machine such as an extrusion molding machine, a calendar roll, a press, an injection molding machine, or a transfer molding machine, and crosslinking the composition by heating at 120 to 270°C for 1 to 30 minutes at the same time as molding, or by introducing the molded product into a vulcanization tank and heating the product at 120 to 270°C for 1 to 30 minutes, or by irradiating the product with electron beams.
架橋を行う際には金型を用いてもよいし、また金型を用いないで架橋を実施してもよい。金型を用いない場合は成形、架橋工程は通常連続的に実施される。加硫槽における加熱方法としては、熱空気、ガラスビーズ流動床、UHF(極超短波電磁波)、スチーム等の手段を用いることができる。 Crosslinking may be performed using a mold, or without a mold. When a mold is not used, the molding and crosslinking steps are usually performed continuously. Heating methods in the vulcanization tank can include hot air, a glass bead fluidized bed, UHF (ultra-high frequency electromagnetic waves), steam, etc.
架橋方法として架橋剤を使用せず、電子線を使用する場合は、所定の形状に成形された燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物に、通常0.1~10MeV、好ましくは0.3~2MeVのエネルギーを有する電子線を、吸収線量が通常0.5~35Mrad、好ましくは0.5~10Mradになるように照射すればよい。 When an electron beam is used as the cross-linking method without using a cross-linking agent, the ethylene copolymer composition for fuel cell gaskets molded into a predetermined shape is irradiated with an electron beam having an energy of typically 0.1 to 10 MeV, preferably 0.3 to 2 MeV, so that the absorbed dose is typically 0.5 to 35 Mrad, preferably 0.5 to 10 Mrad.
本発明の燃料電池ガスケットは、水素ラインに用いられる燃料電池ガスケットである。燃料電池車等に水素を供給する水素ステーションでは、水素が通過する水素ラインが多数存在する。本発明の燃料電池ガスケットは、このような水素ラインに用いられる燃料電池ガスケットとして用いる。 The fuel cell gasket of the present invention is a fuel cell gasket used in a hydrogen line. At hydrogen stations that supply hydrogen to fuel cell vehicles and the like, there are many hydrogen lines through which hydrogen passes. The fuel cell gasket of the present invention is used as a fuel cell gasket for use in such hydrogen lines.
水素ステーションでは、水素を大量に保管するため、高圧で圧縮機に保存する必要がある。また、水素ステーションから水素を供給する際には、高圧、高速で送り出す必要があり、この際に水素の温度が上がる。燃料電池車等の水素タンク内の温度を上げ過ぎないために、水素ステーションでは、水素を低温、例えば-40℃程度で保存する必要がある。このため、水素ラインに用いられる燃料電池ガスケットには、低温でのシール性が求められている。本発明の燃料電池ガスケットは低温特性および機械強度(強度・伸び)を両立しており、水素ラインに好適に用いることができる。 Hydrogen stations store large amounts of hydrogen, so it must be stored in a compressor at high pressure. In addition, when hydrogen is supplied from a hydrogen station, it must be sent out at high pressure and high speed, which causes the temperature of the hydrogen to rise. In order to prevent the temperature inside the hydrogen tank of a fuel cell vehicle or the like from rising too high, hydrogen stations must store hydrogen at low temperatures, for example, around -40°C. For this reason, fuel cell gaskets used in hydrogen lines are required to have sealing properties at low temperatures. The fuel cell gasket of the present invention combines low-temperature properties with mechanical strength (strength and elongation), making it suitable for use in hydrogen lines.
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。特に言及しない限り「部」は「質量部」を表す。
実施例および比較例では以下に示す共重合体を用いた。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, "parts" refers to "parts by mass".
In the examples and comparative examples, the following copolymers were used.
〔エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(S)〕
共重合体(S-1)の製造
<エチレン・プロピレン・VNB共重合体の製造>
国際公開第2019/180802号の実施例1([0386]~[0391])に記載のエチレン・プロピレン・VNB共重合体の製造方法において、水素フィード量を調節することにより、下記表1に示すエチレン・プロピレン・VNB共重合体(S-1)を製造した。
[Ethylene-α-olefin-non-conjugated polyene copolymer (S)]
Production of Copolymer (S-1) <Production of Ethylene-Propylene-VNB Copolymer>
In the method for producing an ethylene-propylene-VNB copolymer described in Example 1 ([0386] to [0391]) of WO 2019/180802, the amount of hydrogen fed was adjusted to produce the ethylene-propylene-VNB copolymer (S-1) shown in Table 1 below.
<エチレンに由来する構造単位、α-オレフィンに由来する構造単位、および非共役ポリエンに由来する構造単位のモル量>
前記モル量は、1H-NMRスペクトルメーターによる強度測定によって求めた。測定条件の詳細は、国際公開第2015/122415号に記載されている。
<Molar amounts of structural units derived from ethylene, structural units derived from α-olefins, and structural units derived from non-conjugated polyenes>
The molar amount was determined by intensity measurement using a 1 H-NMR spectrometer. Details of the measurement conditions are described in WO 2015/122415.
<ムーニー粘度>
ムーニー粘度(ML(1+4)100℃)は、ムーニー粘度計(島津製作所社製SMV202型)を用いて、JIS K6300(1994)に準じて測定した。
<Mooney Viscosity>
The Mooney viscosity (ML(1+4) 100° C.) was measured using a Mooney viscometer (Shimadzu Corporation, SMV202 type) in accordance with JIS K6300 (1994).
<B値>
o-ジクロロベンゼン-d4/ベンゼン-d6(4/1[v/v])を測定溶媒とし、測定温度120℃にて、13C-NMRスペクトル(100MHz、日本電子製ECX400P)を測定し、下記式(i)に基づき算出した。
B値=([EX]+2[Y])/〔2×[E]×([X]+[Y])〕・・・(i)
[ここで[E]、[X]および[Y]は、それぞれ、エチレン[A1]、炭素数3~20のα-オレフィン[A2]、および非共役ポリエン[A3]に由来する構造単位のモル分率を示し、[EX]はエチレン[A1]-炭素数3~20のα-オレフィン[A2]ダイアッド連鎖分率を示す。]
<B value>
Using o-dichlorobenzene-d4/benzene-d6 (4/1 [v/v]) as the measurement solvent, 13 C-NMR spectrum (100 MHz, JEOL ECX400P) was measured at a measurement temperature of 120° C., and calculation was made based on the following formula (i).
B value = ([EX]+2[Y])/[2×[E]×([X]+[Y])]...(i)
[Here, [E], [X] and [Y] respectively represent the molar fractions of structural units derived from ethylene [A1], an α-olefin having 3 to 20 carbon atoms [A2] and a non-conjugated polyene [A3], and [EX] represents the ethylene [A1]-α-olefin having 3 to 20 carbon atoms [A2] dyad chain fraction.]
エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)として、以下のエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体〔共重合体(A-1)〕を用いた。
国際公開第2015/122415号の[合成例C1]の記載に準じて、下記の物性を有するエチレン/1-ブテン/5-エチリデン-2-ノルボルネン(ENB)共重合体を得た。以下、これを「共重合体(A-1)」と記載する。
As the ethylene/α-olefin/non-conjugated polyene copolymer (A), the following ethylene/α-olefin/non-conjugated polyene copolymer [copolymer (A-1)] was used.
According to the description of [Synthesis Example C1] of WO 2015/122415, an ethylene/1-butene/5-ethylidene-2-norbornene (ENB) copolymer having the following physical properties was obtained. Hereinafter, this is referred to as "copolymer (A-1)".
共重合体(A-1)の構成および物性は、以下のとおりである。
エチレンに由来する構造単位:67.7モル%
1-ブテンに由来する構造単位:30.0モル%
ENBに由来する構造単位:2.3モル%
ムーニー粘度ML(1+4)100℃:30
B値:1.3
The constitution and physical properties of the copolymer (A-1) are as follows:
Structural units derived from ethylene: 67.7 mol%
Structural units derived from 1-butene: 30.0 mol%
Structural units derived from ENB: 2.3 mol%
Mooney Viscosity ML(1+4) 100℃: 30
B value: 1.3
[実施例1]
《燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物》
MIXTRON BB MIXER(神戸製鋼所社製、BB-4型、容積2.95L、ローター4WH)を用いて、共重合体(S-1):25部、および共重合体(A-1):75部〔共重合体(S-1)+共重合体(A-1)=100部〕に対して、活性亜鉛華(商品名 META Z-102 井上石灰工業(株)社製):5部、ステアリン酸:1部、カーボンブラック「旭#60UG」(商品名;旭カーボン(株)製):50部、老化防止剤として、サンダントMB(2-メルカプトベンゾイミダゾール、三新化学工業(株)製):6部、老化防止剤としてイルガノックス1010(ジブチルヒドロキシトルエン、テトラキス[メチレン(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシ)ヒドロシンナメート]メタン、 BASF製):3部の配合量で配合した後混練し、配合物1を得た。
[Example 1]
Ethylene copolymer composition for fuel cell gasket
Using a MIXTRON BB MIXER (manufactured by Kobe Steel, Ltd., BB-4 type, volume 2.95 L, rotor 4WH), 25 parts of copolymer (S-1) and 75 parts of copolymer (A-1) [copolymer (S-1) + copolymer (A-1) = 100 parts] were mixed with 5 parts of active zinc oxide (trade name META Z-102, manufactured by Inoue Lime Industry Co., Ltd.), 1 part of stearic acid, 50 parts of carbon black "Asahi #60UG" (trade name; manufactured by Asahi Carbon Co., Ltd.), 6 parts of Sandant MB (2-mercaptobenzimidazole, manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.) as an antiaging agent, Irganox 1010 (dibutylhydroxytoluene, tetrakis [methylene (3,5-di-t-butyl-4-hydroxy) hydrocinnamate] methane, BASF: 3 parts of the above-mentioned polyurethane foam were mixed and kneaded to obtain Blend 1.
混練条件は、ローター回転数が50rpm、フローティングウェイト圧力が3kg/cm2、混練時間が5分間で行い、混練排出温度は150℃であった。
次いで、配合物1が温度40℃となったことを確認した後、6インチロールを用いて、配合物1に、架橋剤(加硫剤)として2,5-ジメチル-2,5-ジ-(tert-ブチルペルオキシ)ヘキサン〔商品名 パーヘキサ25B 日本油脂(株)社製〕カヤクミルD-40C(ジクミルペルオキシド40質量%、化薬アクゾ製):7.3部の配合量で添加して混練し、配合物2を得た。
The kneading conditions were a rotor rotation speed of 50 rpm, a floating weight pressure of 3 kg/cm 2 , a kneading time of 5 minutes, and a kneading discharge temperature of 150°C.
Next, after confirming that the temperature of Compound 1 had reached 40°C, a 6-inch roll was used to add and knead Compound 1 with 7.3 parts of 2,5-dimethyl-2,5-di-(tert-butylperoxy)hexane (product name: Perhexa 25B, manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.) and Kayacumyl D-40C (dicumyl peroxide 40% by mass, manufactured by Kayaku Akzo Co., Ltd.) as a crosslinking agent (vulcanizing agent), to obtain Compound 2.
混練条件は、ロール温度を前ロール/後ロール=50℃/50℃、ロール周速さを前ロール/後ロール=18rpm/15rpm、ロール間隙を3mmとして、混練時間8分間で分出し、配合物2を得た。 The kneading conditions were roll temperature front roll/rear roll = 50°C/50°C, roll peripheral speed front roll/rear roll = 18 rpm/15 rpm, roll gap 3 mm, and kneading time 8 minutes to obtain compound 2.
〔未加硫物性試験1:ムーニー粘度〕
配合物2のムーニー粘度ML(1+4)100℃を、ムーニー粘度計(島津製作所社製SMV202型)を用いて、JIS K6300(1994)に準じて測定した。
[Unvulcanized physical property test 1: Mooney viscosity]
The Mooney viscosity ML (1+4) 100°C of Blend 2 was measured using a Mooney viscometer (Shimadzu Corporation, Model SMV202) in accordance with JIS K6300 (1994).
〔未加硫物性試験2:加硫特性評価〕
加硫測定装置:MDR2000(ALPHA TECHNOLOGIES 社製)を用いて、配合物2の加硫速度(tC90):180℃を以下のとおり測定した。
[Unvulcanized Physical Properties Test 2: Evaluation of Vulcanized Properties]
The vulcanization rate (tC90): 180°C of Compound 2 was measured using a vulcanization measuring device: MDR2000 (manufactured by ALPHA TECHNOLOGIES) as follows.
一定温度および一定のせん断速度の条件下で得られるトルク変化を測定した。
トルクの最大値(S'Max)とトルクの最小値(S'Min)との差の90%のトルクに達成するまでの時間を、TC90(min)とした。測定条件は、温度180℃、時間15分とした。このTC90が小さいほど、加硫速度(架橋速度)が速いことを示す。
The torque change obtained under conditions of constant temperature and constant shear rate was measured.
The time required to reach 90% of the difference between the maximum torque (S'Max) and the minimum torque (S'Min) was defined as TC90 (min). The measurement conditions were a temperature of 180°C and a time of 15 minutes. The smaller the TC90, the faster the vulcanization rate (crosslinking rate).
《加硫物(架橋物)の評価》
配合物2に、プレス成形機を用いて180℃で10分間架橋を行って、厚み2mmのシート(加硫物)を調製した。
Evaluation of vulcanized (crosslinked) products
Compound 2 was crosslinked at 180° C. for 10 minutes using a press molding machine to prepare a sheet (vulcanizate) having a thickness of 2 mm.
得られたシートについて、下記方法により硬度試験、引張り試験、耐熱老化性試験、および、T-R試験を行った。
配合物2に、円柱状の金型がセットされたプレス成形機を用いて180℃で13分間加硫して、厚さ12.7mm、直径29mmの直円柱形の試験片を作成し、圧縮永久歪(CS)試験用試験片(加硫物)を得た。
得られた圧縮永久歪(CS)試験用試験片を用いて、下記方法により、圧縮永久歪みを評価した。
結果を表2に示す。
The obtained sheet was subjected to a hardness test, a tensile test, a heat aging resistance test, and a TR test by the following methods.
Compound 2 was vulcanized at 180°C for 13 minutes using a press molding machine equipped with a cylindrical mold to prepare a right cylindrical test piece having a thickness of 12.7 mm and a diameter of 29 mm, and a test piece (vulcanizate) for compression set (CS) test was obtained.
The compression set (CS) test specimen thus obtained was used to evaluate the compression set by the following method.
The results are shown in Table 2.
〔硬度試験:硬度(Durometer-A)〕
シートの硬度を、JIS K7312(1996)の「熱硬化性ポリウレタンエラストマー成形物の物理試験方法」の7項の「硬さ試験」の記載およびJIS K6253(2006)「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム-硬さの求め方」の6項の「デュロメーター硬さ試験」の試験タイプAの記載に準拠して測定した。
[Hardness test: Hardness (Durometer-A)]
The hardness of the sheet was measured in accordance with the description of "Hardness test" in item 7 of JIS K7312 (1996) "Physical test methods for thermosetting polyurethane elastomer moldings" and the description of test type A of "Durometer hardness test" in item 6 of JIS K6253 (2006) "Vulcanized rubber and thermoplastic rubber -- Determination of hardness".
〔引張り試験:モジュラス、引張破断点応力、引張破断点伸び〕
シートのモジュラス、引張破断点応力、引張破断点伸びを以下の方法で測定した。
シートを打抜いてJIS K6251(1993年)に記載されている3号形ダンベル試験片を調製し、この試験片を用いてJIS K6251第3項に規定される方法に従い、測定温度25℃、引張速度500mm/分の条件で引張り試験を行ない、伸び率が25%であるときの引張応力(25%モジュラス(M25))、伸び率が50%であるときの引張応力(50%モジュラス(M50))、伸び率が100%であるときの引張応力(100%モジュラス(M100))、引張破断点応力(TB)および引張破断点伸び(EB)を測定した。
[Tensile test: modulus, tensile stress at break, tensile elongation at break]
The modulus, tensile stress at break, and tensile elongation at break of the sheet were measured by the following methods.
The sheet was punched out to prepare No. 3 dumbbell test pieces described in JIS K6251 (1993). Using these test pieces, a tensile test was carried out according to the method specified in JIS K6251, section 3, at a measurement temperature of 25°C and a tensile speed of 500 mm/min, and the tensile stress when the elongation rate was 25% (25% modulus (M25)), the tensile stress when the elongation rate was 50% (50% modulus (M50)), the tensile stress when the elongation rate was 100% (100% modulus (M100)), the tensile stress at break (TB) and the tensile elongation at break (EB) were measured.
〔耐熱老化性試験〕
シートを、JIS K6257に従い、180℃で168時間保持する熱老化試験を行った。熱老化試験後のシートの硬度、引張破断点応力、引張破断点伸びを、前記[硬度(Durometer-A)]の項目、前記[モジュラス、引張破断点応力、引張破断点伸び]の項目と同様の方法で測定した。
[Heat aging resistance test]
The sheet was subjected to a heat aging test in which the sheet was held at 180° C. for 168 hours in accordance with JIS K6257. The hardness, tensile stress at break, and tensile elongation at break of the sheet after the heat aging test were measured in the same manner as in the above items [Hardness (Durometer-A)] and [Modulus, tensile stress at break, and tensile elongation at break].
熱老化試験前後の硬度の差より、AH(Duro-A)を求め、熱老化試験前後の引張破断点応力(TB)および引張破断点伸び(EB)から、熱老化試験前の値に対する試験後の変化率をそれぞれ、Ac(TB)、Ac(EB)として求めた。 AH (Duro-A) was calculated from the difference in hardness before and after the heat aging test, and Ac(TB) and Ac(EB) were calculated as the rate of change after the test from the values before the heat aging test based on the tensile stress at break (TB) and tensile elongation at break (EB) before and after the heat aging test, respectively.
〔T-R試験(低温弾性回復試験)〕
JIS K6261に従い、シートにT-R試験(低温弾性回復試験)を行い、耐寒性を測定した。
[TR test (low temperature elastic recovery test)]
The sheet was subjected to a TR test (low temperature elastic recovery test) in accordance with JIS K6261 to measure cold resistance.
該試験では、伸長させたシートを凍結させ、温度を連続的に上昇させることによって伸長されていたシートの回復性を測定する。(昇温により試験片の長さが10%および65%収縮(回復)する時の温度を、それぞれTR‐10、およびTR‐65と表示する。)TR-10(単位:℃)が低いほど、耐寒性に優れると判断できる。 In this test, the stretched sheet is frozen and the temperature is continuously raised to measure the recovery of the stretched sheet. (The temperatures at which the length of the test piece shrinks (recovers) by 10% and 65% due to heating are designated TR-10 and TR-65, respectively.) The lower the TR-10 (unit: °C), the better the cold resistance.
[実施例2~4]
実施例1で用いた共重合体(S-1)および共重合体(A-1)の量を表〇に示す量に変更する以外は、実施例1と同様に行った。
結果を表2に示す。
[Examples 2 to 4]
The same procedure as in Example 1 was repeated, except that the amounts of copolymer (S-1) and copolymer (A-1) used in Example 1 were changed to the amounts shown in Table ◯.
The results are shown in Table 2.
[比較例1]
実施例1で用いた共重合体(S-1)と共重合体(A-1)の混合物に替えて、共重合体(A-1)を単独で用いる以外は、実施例1と同様に行った。
結果を表2に示す。
[Comparative Example 1]
The same procedure as in Example 1 was repeated, except that the mixture of copolymer (S-1) and copolymer (A-1) used in Example 1 was replaced by copolymer (A-1) alone.
The results are shown in Table 2.
表2から明らかなように、共重合体(S-1):100質量部からなる組成物(実施例4)は、共重合体(A-1):100質量部からなる組成物(比較例1)に比べ、ムーニー粘度が低く、流動性に優れ、且つ、加硫速度が速く、得られる加硫物は、耐熱老化性および圧縮永久歪みなどの耐久性に優れる。 As is clear from Table 2, the composition consisting of 100 parts by mass of copolymer (S-1) (Example 4) has a lower Mooney viscosity, better fluidity, and a faster vulcanization rate than the composition consisting of 100 parts by mass of copolymer (A-1) (Comparative Example 1), and the resulting vulcanizate has better durability, such as heat aging resistance and compression set.
共重合体(A-1)を含む組成物(実施例1~3)は、実施例4に比べ、やや流動性および加硫速度は低下するものの、比較例1に比べると流動性および加硫速度に優れる。また、得られる加硫物は、実施例4に比べ、同等の耐久性を維持しつつ、より機械的強度および低温特性が良好である。 The compositions (Examples 1 to 3) containing copolymer (A-1) have slightly lower fluidity and vulcanization speed than Example 4, but are superior in fluidity and vulcanization speed to Comparative Example 1. Furthermore, the resulting vulcanizates have better mechanical strength and low-temperature properties than Example 4 while maintaining the same durability.
中でも実施例1および実施例2で得られる組成物は流動性、加硫速度と得られる加硫物の耐久性、機械的強度および低温特性のバランスが良好である。 The compositions obtained in Examples 1 and 2 have a good balance between fluidity, vulcanization speed, and durability, mechanical strength, and low-temperature properties of the resulting vulcanizates.
Claims (6)
エチレン[A1]に由来する構造単位と、炭素数4~20のα-オレフィン[A2]に由来する構造単位と、非共役ポリエン[A3]に由来する構造単位とを有し、下記(1)~(3)の要件を満たすエチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)0~80質量部と、を含有する〔但し、共重合体(S)と共重合体(A)との合計を100質量部とする。〕ことを特徴とする燃料電池ガスケット用エチレン共重合体組成物:
(i)エチレン(A)に由来する構成単位と、α-オレフィン(B)に由来する構成単位とのモル比[(A)/(B)]が、40/60~99.9/0.1である;
(ii)非共役ポリエン(C)に由来する構成単位の質量分率が、共重合体(S)100質量%中、0.07質量%~10質量%である;
(iii)共重合体(S)の重量平均分子量(Mw)と、非共役ポリエン(C)に由来する構成単位の重量分率((C)の重量分率(重量%))と、非共役ポリエン(C)の分子量((C)の分子量)とが、下記式(1)を満たす;
4.5≦Mw×(C)の質量分率/100/(C)の分子量≦40・・・式(1)
(iv)レオメーターを用いて線形粘弾性測定(190℃)により得られた、周波数ω=0.1rad/sでの複素粘度η*(ω=0.1)(Pa・sec)と、周波数ω=100rad/sでの複素粘度η*(ω=100)(Pa・sec)との比P(η*(ω=0.1)/η*(ω=100))と、極限粘度[η]と、前記非共役ポリエン(C)に由来する構成単位の質量分率((C)の質量分率)とが、下記式(2)を満たす;
P/([η]2.9)≦(C)の質量分率×6・・・式(2)
(v)ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)により測定される重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(分子量分布;Mw/Mn)が4~80の範囲にある;
(vi)前記数平均分子量(Mn)が30,000以下である。
〔エチレン・α-オレフィン・非共役ポリエン共重合体(A)の要件〕
(1)エチレン[A1]に由来する構造単位と、炭素数4~20のα-オレフィン[A2]に由来する構造単位とのモル比〔[A1]/[A2]〕が、40/60~90/10であり、
(2)非共役ポリエン[A3]に由来する構造単位の含有割合が、[A1]、[A2]および[A3]に由来する構造単位の合計を100モル%として、0.1~6.0モル%であり、
(3)下記式(i)で表されるB値が、1.20以上である。
B値=([EX]+2[Y])/〔2×[E]×([X]+[Y])〕・・・(i)
[ここで[E]、[X]および[Y]は、それぞれ、エチレン[A1]、炭素数4~20のα-オレフィン[A2]、および非共役ポリエン[A3]に由来する構造単位のモル分率を示し、[EX]はエチレン[A1]-炭素数4~20のα-オレフィン[A2]ダイアッド連鎖分率を示す。] 100 to 20 parts by mass of an ethylene/α-olefin/non-conjugated polyene copolymer (S) having structural units derived from ethylene (A), an α-olefin (B) having 3 to 20 carbon atoms, and a non-conjugated polyene (C) containing in the molecule a total of two or more partial structures selected from the group consisting of the following general formulas (I) and (II), and satisfying the following requirements (i) to (vi);
An ethylene copolymer composition for a fuel cell gasket, comprising: 0 to 80 parts by mass of an ethylene/α-olefin/non-conjugated polyene copolymer (A) having a structural unit derived from ethylene [A1], a structural unit derived from an α-olefin [A2] having 4 to 20 carbon atoms, and a structural unit derived from a non-conjugated polyene [A3], and satisfying the following requirements (1) to (3) (wherein the total of the copolymer (S) and the copolymer (A) is 100 parts by mass):
(i) the molar ratio of the structural units derived from ethylene (A) to the structural units derived from an α-olefin (B) [(A)/(B)] is 40/60 to 99.9/0.1;
(ii) the mass fraction of the constitutional unit derived from the non-conjugated polyene (C) is 0.07% by mass to 10% by mass in 100% by mass of the copolymer (S);
(iii) the weight average molecular weight (Mw) of the copolymer (S), the weight fraction of the constitutional unit derived from the non-conjugated polyene (C) (weight fraction (wt%) of (C)), and the molecular weight of the non-conjugated polyene (C) (molecular weight of (C)) satisfy the following formula (1);
4.5≦Mw×mass fraction of (C)/100/molecular weight of (C)≦40...Equation (1)
(iv) the ratio P(η*(ω=0.1)/η*(ω=100)) of the complex viscosity η*(ω=0.1) (Pa sec) at a frequency ω=0.1 rad/s to the complex viscosity η*(ω=100) (Pa sec) at a frequency ω=100 rad/s, which are obtained by linear viscoelasticity measurement (190° C.) using a rheometer, the intrinsic viscosity [η], and the mass fraction of the constituent unit derived from the non-conjugated polyene (C) (mass fraction of (C)) satisfy the following formula (2);
P/([η] 2.9 )≦mass fraction of (C)×6 (2)
(v) the ratio of weight average molecular weight (Mw) to number average molecular weight (Mn) (molecular weight distribution; Mw/Mn) measured by gel permeation chromatography (GPC) is in the range of 4 to 80;
(vi) The number average molecular weight (Mn) is 30,000 or less.
[Requirements for the ethylene/α-olefin/non-conjugated polyene copolymer (A)]
(1) the molar ratio [[A1]/[A2]] of the structural unit derived from ethylene [A1] to the structural unit derived from an α-olefin [A2] having 4 to 20 carbon atoms is 40/60 to 90/10;
(2) the content of the structural unit derived from the non-conjugated polyene [A3] is 0.1 to 6.0 mol % relative to 100 mol % of the total of the structural units derived from [A1], [A2] and [A3];
(3) The B value represented by the following formula (i) is 1.20 or more.
B value = ([EX]+2[Y])/[2×[E]×([X]+[Y])]...(i)
[Here, [E], [X] and [Y] respectively represent the molar fractions of structural units derived from ethylene [A1], an α-olefin having 4 to 20 carbon atoms [A2] and a non-conjugated polyene [A3], and [EX] represents the ethylene [A1]-α-olefin having 4 to 20 carbon atoms [A2] dyad chain fraction.]
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