CN108219242A - 聚乙烯粉末 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及聚乙烯粉末。本发明的目的在于提供一种能够稳定地均匀地生产所得到的成形体的聚乙烯粉末。本发明的聚乙烯粉末为乙烯的均聚物、或者乙烯与碳原子数为3以上且15以下的α‑烯烃的共聚物,其特征在于,所述聚乙烯粉末的粘均分子量为10万以上且1000万以下,密度为920kg/m3以上且960kg/m3以下,并且空气通气量为4mm/s时的流动能为无通气时的流动能的30%以上。

Description

聚乙烯粉末
技术领域
本发明涉及聚乙烯粉末。
背景技术
聚乙烯被用于薄膜、片材、微孔膜、纤维、发泡体、管材等多种多样的用途中。特别是超高分子量的聚乙烯具有强度和化学稳定性高且长期可靠性优异等特性,因此,可以用作以铅蓄电池、锂离子电池为代表的二次电池的隔膜用微孔膜和高强度纤维等要求高性能的产品的原料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-36885号
专利文献2:日本特开2015-3442号
专利文献3:日本特开2015-93908号
专利文献4:日本专利第2657434号
专利文献5:日本特开平8-34873号
专利文献6:日本特开2003-192822号
发明内容
发明所要解决的问题
在此,含有超高分子量聚乙烯的聚乙烯在聚合后通常以粉末状(粉状)的形态得到,有时将聚合后所得到的超高分子量聚乙烯粉末平铺在基材(例如规定的运送装置)上而进行运送,然后在平铺在基材上的状态下进行加热成形从而制造例如多孔片材、多孔烧结体。在这样的成形方法中,对于超高分子量聚乙烯粉末而言,在将聚乙烯粉末平铺在基材上时及其运送时,有时高度地要求固定状态的保持性(将聚乙烯粉末平铺在基材上后的、该粉末层内的各粒子的填充状态的保持性)。具体而言,例如,对于超高分子量聚乙烯粉末而言,有时进行在平铺在基材(例如规定的装置)上后进行加热压延的固相拉伸成形而得到高强度化的片材(多孔片材)、或者将超高分子量聚乙烯粉末平铺在基材(例如规定的装置)上后进行加热而使粉末彼此熔合(烧结成形)从而得到烧结体(多孔烧结体)(例如,参见专利文献1~3),在这样的固相拉伸成形、烧结成形中,需要在加压或无加压状态下对平铺在基材上的聚烯烃粉末进行加热的工序,平铺的聚烯烃粉末的填充状态等有可能因例如基材本身的振动、周围的气流等的影响而发生变化。并且,聚烯烃粉末的填充状态等发生变化时,有时难以高精度且稳定地生产具有均匀的特性的成形体,有时对产品的物性带来较大影响。
因此,期望即使在产生外部干扰的情况下也能够持续地保持平铺在基材上的超高分子量聚乙烯粉末的状态的固定状态的保持性。
此外,在聚合后所得到的超高分子量聚乙烯粉末的加工时,为了赋予所期望的特性,多数情况下将一种以上聚乙烯粉末与超高分子量聚乙烯粉末一起共混后使用(例如,参见专利文献4~6)。例如,在锂离子二次电池的隔膜用微孔膜中,通过将一种以上的聚乙烯粉末与超高分子量聚乙烯粉末一起共混,可以提高加工性、所得到的微孔膜的强度等多种多样的特性。
然而,进行共混的各聚乙烯粉末多数情况下各自的粒子特性(粒径、堆积密度等)不同,在运送时、共混时聚乙烯粉末有时因这些粒子特性而分布不均。而且,在共混后的聚乙烯粉末分布不均的状态下,该聚乙烯粉末作为原料从混合机、筒仓等中排出时,在投入挤出机时,有时各聚乙烯粉末的共混比率、粒径等变得不均匀。这样的聚乙烯粉末的不均匀性有可能在特别是要求生产时的稳定性、高度的精密性的微孔膜等的制造中带来很大影响。
因此,在将聚乙烯粉末共混使用时,要求具有能够充分地防止粉末在运送时、共混时发生分布不均的特性的超高分子量聚乙烯粉末。
本发明是鉴于上述问题而完成的,目的在于提供一种聚乙烯粉末,其能够稳定地均匀地生产通过固相拉伸/烧结等方法形成的多孔片材、将聚乙烯粉末共混而生产的微孔膜等所得到的成形体。
用于解决问题的手段
本发明人为了达成上述课题反复进行深入研究,结果发现如果是规定的聚乙烯粉末则能够解决上述课题,从而完成了本发明。
即,本发明如下所述。
(1)一种聚乙烯粉末,其为乙烯的均聚物、或者乙烯与碳原子数为3以上且20以下的α-烯烃的共聚物,其特征在于,
所述聚乙烯粉末的粘均分子量为10万以上且1000万以下,
所述聚乙烯粉末的密度为920kg/m3以上且960kg/m3以下,并且
所述聚乙烯粉末的空气通气量为4mm/s时的流动能为无通气时的流动能的30%以上。
(2)如上述(1)所述的聚乙烯粉末,其中,所述聚乙烯粉末的平均粒径为50μm以上且300μm以下。
(3)如上述(1)或(2)所述的聚乙烯粉末,其中,在将对应于自累计粒度分布的粒径较小侧起累计10%、累计90%的粒径分别设为D10、D90时,比D90/D10为1.0以上且6.0以下。
(4)如上述(1)~(3)中任一项所述的聚乙烯粉末,其中,粒径为75μm以下的粒子的含量为3.0质量%以上且30.0质量%以下。
(5)如上述(1)~(4)中任一项所述的聚乙烯粉末,其中,粒径为53μm以下的粒子的堆积密度为0.25g/cm3以上且0.40g/cm3以下。
(6)如上述(1)~(5)中任一项所述的聚乙烯粉末,其中,所述聚乙烯粉末的无通气时的流动能为100mJ以上。
发明效果
根据本发明,可以提供能够稳定地均匀地生产成形体的聚乙烯粉末。
具体实施方式
以下,对用于实施本发明的方式(以下,称为“本实施方式”)详细地进行说明,但本发明不限于此。在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变形。
[聚乙烯粉末]
本实施方式的聚乙烯粉末为乙烯的均聚物、或者乙烯与碳原子数为3~15的α-烯烃的共聚物,粘均分子量为10万以上且1000万以下,密度为920kg/m3以上且960kg/m3以下,并且空气通气量为4mm/s时的通气时流动能为无通气时的流动能的30%以上。
作为本实施方式中使用的聚乙烯而言,没有特别限制,具体而言,可以列举:乙烯均聚物、以及乙烯与可与乙烯共聚的烯烃的共聚物。
作为可与乙烯共聚的烯烃,没有特别限制,具体而言,可以列举:选自由碳原子数3~15的α-烯烃、碳原子数3~15的环状烯烃、由式CH2=CHR1(其中,R1为碳原子数6~12的芳基)表示的化合物以及碳原子数3~15的直链状、支链状或环状的二烯构成的组中的至少一种烯烃。作为上述α-烯烃而言,没有特别限制,可以列举例如:丙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十一碳烯、1-十二碳烯、1-十三碳烯、1-十四碳烯等。
[粘均分子量]
本实施方式的聚乙烯粉末的粘均分子量(Mv)为10万以上,优选为30万以上。另外,该聚乙烯粉末的粘均分子量(Mv)为1000万以下,优选为950万以下。通过粘均分子量(Mv)为10万以上,耐磨损性和强度进一步提高。此外,通过粘均分子量(Mv)为1000万以下,成形性进一步提高。此外,通过粘均分子量为上述范围,生产率更优异,在进行成形的情况下得到耐磨损性优异的聚乙烯粉末。具有这样的特性的聚乙烯粉末除固相拉伸、烧结成形以外还能够适合地用于压制成形、柱塞挤出等,能够将所得到的成形体适当地用在广泛的用途中。
作为将粘均分子量控制在上述范围的方法而言,可以列举改变将超高分子量聚乙烯进行聚合时的反应器的聚合温度。越将聚合温度设定为高温,则粘均分子量越倾向于降低,越将聚合温度设定为低温,则粘均分子量越倾向于升高。另外,作为将粘均分子量调节为上述范围的其它方法而言,可以列举改变作为将超高分子量聚乙烯聚合时使用的助催化剂的有机金属化合物的种类。另外,可以在将超高分子量聚乙烯聚合时添加链转移剂。通过如此添加链转移剂,具有即使在相同聚合温度下,所生成的超高分子量聚乙烯的粘均分子量也降低的倾向。
[密度]
本实施方式的聚乙烯粉末的密度为920kg/m3以上且960kg/m3以下,优选为920kg/m3以上且945kg/m3以下。通过聚乙烯粉末的密度为920kg/m3以上且960kg/m3以下,具有粉末形状不容易因聚乙烯粉末的堆积时的压力、运送时的冲击等而发生变化的倾向,还能够保持其粉末特性。聚乙烯粉末的密度可以通过调节聚乙烯中的α-烯烃的量、分子量来调节。需要说明的是,密度可以通过实施例中记载的方法进行测定。
[流动能]
本实施方式的聚乙烯粉末的空气通气量为4mm/s时的流动能为无通气时的流动能的30%以上,优选为35%以上。
在此,在本实施方式中,流动能是指如下所述的能量:在规定的容器(底为多孔板)中填充聚乙烯粉末,然后在从容器的底(粉末层的下方)送入空气(使其通气)的同时、或者在不送入空气而使叶片以规定的速度旋转并同时在聚乙烯粉末中从上方向下方移动,测定此时产生的旋转扭矩和垂直载荷,由其积分值导出的能量为流动能(具体的测定方法如后所述)。即,流动能是指在规定的条件下叶片在粉末中推开的同时前进时的能量。
而且,在本发明中,为了解决如上所述的本发明的课题,重要的是对聚乙烯粉末的固定状态的保持容易性、空气的裹入(空気の抱き込み)容易性以及喷流性进行评价。具体而言,以往,通过休止角、差角测定等使用静止的聚乙烯粉末进行评价,但是,例如在聚乙烯粉末的成形时等中,聚乙烯粉末流动,因此,本发明人着眼于对流动时的聚乙烯粉末的行为进行评价。并且,本发明人发现,无通气时与通气时的流动能之比能够作为用于对粉末的流动化、换而言之无通气时与通气时的作为粉末整体的固定状态的保持容易性、粉末的空气的裹入容易性以及粉末的喷流性等进行评价的一个指标。具体而言,发现:通气时流动能相对于无通气时流动能之比的变化量越小,在静置状态的聚乙烯粉末中,即使试图使聚乙烯粉末内包含足够的空气,也越不容易引起粉末的流动化(变为通气状态时的流动性低)、作为粉末整体越容易保持固定状态、粉末越不易裹入空气,进一步地,是指粉末的喷流性低。本发明人基于上述见解,发现通过对该流动能之比进行规定,能够解决本发明的课题,从而完成了本发明。
即,对于空气通气量为4mm/s时的流动能为无通气时的流动能的30%以上的本实施方式的聚乙烯粉末而言,在堆积的聚乙烯粉末内不容易包含气体,更具体而言,不容易引起聚乙烯粉末的流动化,即使施加振动等也容易保持聚乙烯粉末的固定状态。因此,即使在使聚乙烯粉末堆积在基材上的状态下使其熔合的烧结成形或使聚乙烯粉末堆积后进行压延的固相拉伸成形中,该堆积的状态也不容易发生变化,因此,能够稳定且均匀地进行加工。另外,聚乙烯粉末容易保持其固定状态,因此,例如在搅拌、运送时也不会使聚乙烯粉末分布不均,能够作为均匀的粉末原料使用。即,能够降低所得到的成形体的物性的偏差(ばらつき),能够稳定地均匀地生产成形体。进一步地,还能够防止粉末的飞散,因此,也能够降低粉尘爆炸等的危险性。
在本实施方式中,如上所述,流动能在规定的范围内的聚乙烯粉末不容易分布不均的理由还不确定,但认为如下。通常,已知:向粉末内供给气体(通气)而超过一定通气量时,无法保持作为粉末整体的固定状态,变成表现出类似于液体的流动化现象的浮游悬浮状态。并且,变为浮游状态的粉末恢复至固定状态时,流动化的好坏根据粉末各自的粒子特性(粒径、堆积密度等)而不同,因此,在粉末内产生分布不均。但是,如本实施方式那样,流动能在规定范围内的聚乙烯粉末为在堆积的聚乙烯粉末内不容易包含气体的状态、换而言之不容易变为浮游悬浮状态的粉末,能够有效地防止粉末从浮游悬浮恢复至固定状态时会产生的粉末的分布不均。
需要说明的是,在本实施方式中,使用空气通气量为4mm/s时的流动能作为空气通气时的流动能是因为:对于聚乙烯粉末而言,空气无通气时的流动能与空气通气量为4mm/s时的流动能间具有变化量容易增大的倾向,这些流动能的变化量能够适当地规定粉末的流动化(试图包含空气时(变为通气状态时)的流动性)。
在此,流动能可以通过如下方法进行测定。测定使用粉体流动性分析装置“粉末流变仪FT4”(思百吉(Spectris)株式会社制造)。并且,在专用的分离式容器中填充53g聚乙烯粉末,然后在不使空气从该容器的下方通气的情况下,使叶片在以叶片的前端的速度为100mm/s的旋转速度旋转的同时在聚乙烯粉末中从上方向下方以30mm/s的速度移动,测定此时的旋转扭矩和垂直载荷,并将其积分值作为能量。另外,将该能量作为本发明中所谓的无通气时的流动能。无通气时流动能测定后,在以40mm/s的旋转速度逆旋转的同时使叶片以30mm/s的速度升高而恢复至原来位置。然后,从容器的下方(粉末层的下部)以2mm/s的线速度送入空气,使叶片在以100mm/s的旋转速度旋转的同时在粉末中从上方向下方以30mm/s的速度移动,接着,在以40mm/s的旋转速度逆旋转的同时使叶片以30mm/s的速度升高而恢复至原来位置。将送入空气的线速度设定为4mm/s并进行同样的操作,对此时所需要的能量进行测定。将其作为本发明中所谓的空气通气量为4mm/s时的流动能。
需要说明的是,作为将聚乙烯粉末的空气通气量为4mm/s时的流动能控制为无通气时的流动能的30%以上的方法而言,可以列举:在聚乙烯聚合时向聚合体系连续地供给乙烯气体、溶剂、催化剂等并与所生成的乙烯聚合物一起连续地排出的连续式聚合、或者将催化剂溶液在加热至聚合温度±5℃的状态下导入至聚合体系内的上部、或者聚合后将聚合浆料连续地导入至压力为0.05MPa以下、温度为40℃以上且50℃以下的闪蒸罐(聚合器后,主要用于除去未反应的乙烯的罐)并将该闪蒸罐的水分量调节为200ppm以上且500ppm以下等。通过这些方法调节聚乙烯粉末的粒子特性,所述粒子特性没有限制,例如以下说明的平均粒径、累计粒度分布(比D90/D10)、粒径为75μm以下的粒子(聚乙烯粉末)的含量、粒径为53μm以下的粒子的堆积密度等,可以有效地得到本实施方式的具有规定的流动能的聚乙烯粉末。
[平均粒径]
本实施方式的聚乙烯粉末的平均粒径优选为50μm以上、更优选为55μm以上。另外,该平均粒径优选为300μm以下、更优选为150μm以下。这是因为:通过平均粒径在上述范围内,更容易适当地满足本实施方式的规定的流动能的关系。具体而言,通过平均粒径为50μm以上,能够降低因气流或振动而飞散的粉末的比例。另一方面,通过平均粒径为300μm以下,能够充分地提高聚乙烯粉末的流动性,由此具有例如向料斗等中投入或从料斗称量等的操作性更好的倾向。另外,能够提高无通气时的流动能,在微孔膜的加工时等,具有生产率和/或拉伸性等加工适用性更优异的倾向。对于聚乙烯的平均粒径的控制而言,可以通过所使用的催化剂的粒径进行控制,也可以通过每单位催化剂量的聚乙烯的生产率进行控制。需要说明的是,聚乙烯的平均粒径可以通过后述的实施例中记载的方法进行测定。
[比D90/D10]
对于本实施方式的聚乙烯粉末而言,在将对应于自累计粒度分布的粒径较小侧起累计10%、累计90%的粒径分别设为D10、D90时,优选比D90/D10为1.0以上、更优选为1.5以上。另外,优选比D90/D10为6.0以下、更优选为4.5以下。这是因为:通过D90/D10在上述范围内,更容易适当地满足本实施方式的上述的流动能的关系。另外,如果D90/D10为上述范围,不容易引起粉末的流动化(变为通气状态时的流动性较低)、成形体的机械强度良好、并且物性偏差小,可以得到具有稳定的特性的成形品。本实施方式的比D90/D10能够通过将后述的聚合体系内的条件(氢浓度、温度、乙烯压力等)保持恒定而调节至上述范围内。
粒径分布可以利用通常的激光衍射式粒度分布测定装置进行测定。粒度分布测定装置有湿式法和干式法,使用任一种均可。湿式法的情况下,可以使用甲醇作为分散介质。另外,也可以使用超声波脉冲作为分散装置。粒度分布的测定范围虽然也取决于装置的性能,但优选测定从最低0.1μm到最大500μm的范围。进一步优选测定从最低0.05μm到最大700μm的范围。可以将利用激光衍射式粒度分布测定装置分析出的粒度累计分布数据的对应于自粒径较小侧起累计10%、累计90%的粒径分别设为D10、D90。
[粒径为75μm以下的粒子(聚乙烯粉末)的含量]
对于本实施方式的聚乙烯粉末而言,该粉末中的粒径为75μm以下的聚乙烯粉末的含量优选为3.0质量%以上、更优选为10.0质量%以上。另外,该含量优选为30.0质量%以下、更优选为28.0质量%以下。通常,这样的微粒在粉末包含气体时容易分布不均,因此,从均匀性的观点考虑而被除去,但是本实施方式中的聚乙烯粉末优选包含微粒成分。这是因为:通过粒径为75μm以下的聚乙烯粉末的含量在上述范围内,更容易适当地满足本实施方式的上述的流动能的关系。另外,不仅能够将无通气时的流动能较高地保持为一定程度、并且能够抑制粉末的飞散,进一步地还能够在不容易引起粉末的流动化(变为通气状态时)的同时抑制包含气体时粉末整体的流动性急剧升高的状态。
关于这样的粒径为75μm以下的聚乙烯粉末的含量,通过使用粒径较小的催化剂作为聚乙烯的聚合中使用的催化剂,能够控制粒径为75μm以下的聚乙烯的含量。另外,能够通过将聚乙烯聚合时的条件进行控制,例如可以通过降低聚合压力、或者缩短反应器的滞留时间来控制粒径75μm以下的聚乙烯粉末的含量。此外,通过在使固体催化剂成分与助催化剂接触后添加至聚合体系内也能够控制粒径为75μm以下的粒子的含量。需要说明的是,粒径为75μm以下的聚乙烯粉末的含量可以以通过筛孔尺寸为75μm的筛的粒子的比例的形式求出。需要说明的是,粒径为75μm以下的聚乙烯粉末的含量的测定可以通过后述的实施例中记载的方法进行。
[粒径为53μm以下的粒子的堆积密度]
本实施方式的聚乙烯粉末中,优选粒径为53μm以下的聚乙烯粉末的堆积密度为0.25g/cm3以上、更优选为0.30g/cm3以上。另外,优选该堆积密度为0.40g/cm3以下、更优选为0.38g/cm3以下。这是因为:通过该堆积密度在上述范围内,更容易适当地满足本实施方式的上述的流动能的关系。另外,通过聚乙烯粉末的粒径为53μm以下的粒子的堆积密度为0.25g/cm3以上,能够在不容易引起粉末的流动化(变为通气状态时)的同时抑制包含气体时粉末整体的流动性急剧升高的状态。另外,能够抑制粉末的飞散。另外,通过聚乙烯粉末的粒径为53μm以下的粒子的堆积密度为0.40g/cm3以下,能够将无通气时的流动能较高地保持为一定程度。
粒径为53μm以下的粒子的堆积密度能够通过如下方式控制:向反应器中导入粒径小且聚合时调节为80℃以上且90℃以下的催化剂作为聚乙烯的聚合中使用的催化剂。需要说明的是,粒径为53μm以下的粒子的堆积密度可以以通过筛孔尺寸为53μm的筛的粒子的堆积密度的形式求出。需要说明的是,粒径为53μm以下的粒子的堆积密度的测定可以通过后述的实施例中记载的方法进行。
[聚乙烯的聚合方法]
作为本实施方式的聚乙烯的制造中所使用的催化剂成分而言,没有特别限制,可以使用通常的齐格勒-纳塔催化剂、茂金属催化剂进行制造。
(齐格勒-纳塔催化剂)
作为齐格勒-纳塔催化剂而言,优选烯烃聚合用催化剂,所述烯烃聚合用催化剂包含固体催化剂成分[A]和有机金属化合物成分[B],其中,固体催化剂成分[A]通过使由下述式1表示的可溶于惰性烃溶剂的有机镁化合物(A-1)与由下述式2表示的钛化合物(A-2)反应而制造。
(A-1):(M1)α(Mg)β(R2)a(R3)b(Y1)c…式1
(式中,M1为属于由周期表第12族、第13族和第14族构成的组的金属原子,R2和R3为碳原子数2以上且20以下的烃基,Y1表示烷氧基、甲硅烷氧基、烯丙氧基、氨基、酰胺基、-N=C-R4,R5、-SR6(其中,R4、R5和R6表示碳原子数1以上且20以下的烃基。c为2的情况下,Y1可以各自不同)、β-酮酸残基中的任一种,α、β、a、b和c为满足下述关系的实数。0≤α、0<β、0≤a、0≤b、0≤c、0<a+b、0≤c/(α+β)≤2、nα+2β=a+b+c(其中,n表示M1的原子价。))
(A-2):Ti(OR7)dX1 (4-d)…式2
(式中,d为0以上且4以下的实数,R7为碳原子数1以上且20以下的烃基,X1为卤素原子。)
需要说明的是,作为(A-1)与(A-2)的反应中所使用的惰性烃溶剂而言,没有特别限制,具体而言,可以列举:戊烷、己烷、庚烷等脂肪族烃;苯、甲苯等芳香族烃;以及环己烷、甲基环己烷等脂环式烃等。
首先,对(A-1)进行说明。(A-1)以可溶于惰性烃溶剂的有机镁的络合物的形式示出,但包含二烃基镁化合物以及该化合物与其它金属化合物的络合物的全部。符号α、β、a、b、c的关系式nα+2β=a+b+c示出金属原子的原子价与取代基的化学计量性。
式1中,作为由R2和R3表示的碳原子数2以上且20以下的烃基而言,没有特别限制,具体而言,为烷基、环烷基或芳基,例如可以列举乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基、癸基、环己基、苯基等。其中,优选为烷基。α>0的情况下,作为金属原子M1而言,可以使用属于由周期表第12族、第13族和第14族构成的组的金属原子,可以列举例如:锌、硼、铝等。其中,优选铝、锌。
镁相对于金属原子M1之比β/α没有特别限制,优选为0.1以上且30以下、更优选为0.5以上且10以下。另外,使用α=0的规定的有机镁化合物的情况下,例如,在R2为1-甲基丙基等的情况下可溶于惰性烃溶剂,这样的化合物也给本实施方式带来优选的结果。式1中,α=0的情况下的R2、R3优选满足如下所示的三个组(1)、组(2)、组(3)中的任一个。
组(1):R2、R3中的至少一者为碳原子数4以上且6以下的仲烷基或叔烷基,优选R2、R3均为碳原子数4以上且6以下的烷基并且至少一者为仲烷基或叔烷基。
组(2):R2与R3为碳原子数相互不同的烷基,优选R2为碳原子数2或3的烷基并且R3为碳原子数4以上的烷基。
组(3):R2、R3中的至少一者为碳原子数6以上的烃基,优选为将R2、R3中所含的碳原子数相加时为12以上的烷基。
以下具体地示出这些基团。作为组(1)中碳原子数4以上且6以下的仲烷基或叔烷基而言,具体而言,可以列举:1-甲基丙基、2-甲基丙基、1,1-二甲基乙基、2-甲基丁基、2-乙基丙基、2,2-二甲基丙基、2-甲基戊基、2-乙基丁基、2,2-二甲基丁基、2-甲基-2-乙基丙基等。其中,特别优选1-甲基丙基。
另外,作为组(2)中碳原子数2或3的烷基而言,具体而言,可以列举:乙基、1-甲基乙基、丙基等。其中特别优选乙基。另外,作为碳原子数4以上的烷基而言,没有特别限制,具体而言,可以列举:丁基、戊基、己基、庚基、辛基等。其中,特别优选丁基、己基。
此外,作为组(3)中碳原子数6以上的烃基而言,没有特别限制,具体而言,可以列举:己基、庚基、辛基、壬基、癸基、苯基、2-萘基等。烃基中优选烷基,烷基中特别优选己基、辛基。
通常,烷基中所含的碳原子数增加时,具有容易溶解于惰性烃溶剂的倾向,并且具有溶液的粘度升高的倾向。因此,在操作上优选使用中等长链烷基(適度な長鎖のアルキル基)。需要说明的是,上述有机镁化合物可以用惰性烃溶剂稀释后使用,即使该溶液中含有或残留微量的醚、酯、胺等路易斯碱性化合物也可以没有问题地使用。
接着,对Y1进行说明。式1中Y1为烷氧基、甲硅烷氧基、烯丙氧基、氨基、酰胺基、-N=C-R4,R5、-SR6(其中,R4、R5和R6各自独立地表示碳原子数2以上且20以下的烃基)、β-酮酸残基中的任一种。
作为式1中由R4、R5和R6表示的烃基而言,优选碳原子数1以上且12以下的烷基或芳基,特别优选碳原子数3以上且10以下的烷基或芳基。没有特别限制,可以列举例如:甲基、乙基、丙基、1-甲基乙基、丁基、1-甲基丙基、1,1-二甲基乙基、戊基、己基、2-甲基戊基、2-乙基丁基、2-乙基戊基、2-乙基己基、2-乙基-4-甲基戊基、2-丙基庚基、2-乙基-5-甲基辛基、辛基、壬基、癸基、苯基、萘基等。其中,特别优选丁基、1-甲基丙基、2-甲基戊基和2-乙基己基。
另外,式1中,Y1优选为烷氧基或甲硅烷氧基。作为烷氧基而言,没有特别限制,具体而言,优选为甲氧基、乙氧基、丙氧基、1-甲基乙氧基、丁氧基、1-甲基丙氧基、1,1-二甲基乙氧基、戊氧基、已氧基、2-甲基戊氧基、2-乙基丁氧基、2-乙基戊氧基、2-乙基已氧基、2-乙基-4-甲基戊氧基、2-丙基庚氧基、2-乙基-5-甲基辛氧基、辛氧基、苯氧基、萘氧基。其中,更优选为丁氧基、1-甲基丙氧基、2-甲基戊氧基和2-乙基已氧基。作为甲硅烷氧基而言,没有特别限制,具体而言,优选为氢二甲基甲硅烷氧基、乙基氢甲基甲硅烷氧基、二乙基氢甲硅烷氧基、三甲基甲硅烷氧基、乙基二甲基甲硅烷氧基、二乙基甲基甲硅烷氧基、三乙基甲硅烷氧基等。其中,更优选为氢二甲基甲硅烷氧基、乙基氢甲基甲硅烷氧基、二乙基氢甲硅烷氧基、三甲基甲硅烷氧基。
本实施方式中,(A-1)的合成方法没有特别限制,可以通过使属于由式R2MgX1和式R2Mg(R2含义如上,X1为卤素)构成的组的有机镁化合物与属于由式M1R3 n和M1R3 (n-1)H(M1和R3含义如上,n表示M1的原子价)构成的组的有机金属化合物在惰性烃溶剂中在25℃以上且150℃以下反应,根据需要接着使由式Y1-H(Y1含义如上)表示的化合物反应、或者使具有由Y1表示的官能团的有机镁化合物和/或有机铝化合物反应来合成。其中,使可溶于惰性烃溶剂的有机镁化合物与由式Y1-H表示的化合物反应的情况下,对反应的顺序没有特别限制,可以使用向有机镁化合物中添加由式Y1-H表示的化合物的方法、向由式Y1-H表示的化合物中添加有机镁化合物的方法、或者同时添加两者的方法中的任一种方法。
本实施方式中,(A-1)中的Y1相对于全部金属原子的摩尔组成比c/(α+β)为0≤c/(α+β)≤2,优选为0≤c/(α+β)<1。通过Y1相对于全部金属原子的摩尔组成比为2以下,(A-1)对(A-2)的反应性倾向于提高。
接着,对(A-2)进行说明。(A-2)为由式2表示的钛化合物。
(A-2):Ti(OR7)dX1 (4-d)…式2
(式中,d为0以上且4以下的实数,R7为碳原子数1以上且20以下的烃基,X1为卤素原子。)
上述式2中,d优选为0以上且1以下,进一步优选为0。另外,作为式2中由R7表示的烃基而言,没有特别限制,具体而言,可以列举:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、2-乙基己基、庚基、辛基、癸基、烯丙基等脂肪族烃基;环己基、2-甲基环己基、环戊基等脂环式烃基;苯基、萘基等芳香族烃基等。其中,优选脂肪族烃基。作为由X1表示的卤素而言,可以列举:氯、溴、碘。其中,优选氯。本实施方式中,(A-2)最优选为四氯化钛。本实施方式中,可以将选自上述物质中的化合物混合两种以上使用。
接着,对(A-1)与(A-2)的反应进行说明。该反应优选在惰性烃溶剂中进行,进一步优选在己烷、庚烷等脂肪族烃溶剂中进行。对于该反应中的(A-1)与(A-2)的摩尔比没有特别限制,优选(A-2)中所含的Ti原子相对于(A-1)中所含的Mg原子的摩尔比(Ti/Mg)为0.1以上且10以下、更优选为0.3以上且3以下。对于反应温度而言,没有特别限制,优选在-80℃以上且150℃以下的范围内进行、进一步优选在-40℃~100℃的范围内进行。(A-1)与(A-2)的添加顺序没有特别限制,可以为(A-1)之后添加(A-2)、(A-2)之后添加(A-1)、同时添加(A-1)和(A-2)中的任一种方法,优选同时添加(A-1)和(A-2)的方法。在本实施方式中,通过上述反应得到的固体催化剂成分[A]以使用了惰性烃溶剂的浆液的形式使用。
作为本实施方式中使用的齐格勒-纳塔催化剂成分的其它例子而言,优选烯烃聚合用催化剂,所述烯烃聚合用催化剂包含固体催化剂成分[C]和有机金属化合物成分[B],固体催化剂成分[C]通过在利用由式3表示的可溶于惰性烃溶剂的有机镁化合物(C-1)与由式4表示的氯化剂(C-2)的反应而制备的载体(C-3)上负载由式5表示的可溶于惰性烃溶剂的有机镁化合物(C-4)和由式6表示的钛化合物(C-5)来制造。
(C-1):(M2)γ(Mg)δ(R8)e(R9)f(OR10)g…式3
(式中,M2为属于由周期表第12族、第13族和第14族构成的组的金属原子,R8、R9和R10各自为碳原子数2以上且20以下的烃基,γ、δ、e、f和g是满足下述关系的实数。0≤γ、0<δ、0≤e、0≤f、0≤g、0<e+f、0≤g/(γ+δ)≤2、kγ+2δ=e+f+g(其中,k表示M2的原子价。))
(C-2):HhSiCliR11 (4-(h+i))…式4
(式中,R11为碳原子数1以上且12以下的烃基,h与i是满足下述关系的实数。0<h、0<i、0<h+i≤4。)
(C-4):(M1)α(Mg)β(R2)a(R3)BY1 C…式5
(式中,M1为属于由周期表第12族、第13族和第14族构成的组的金属原子,R2和R3为碳原子数2以上且20以下的烃基,Y1为烷氧基、甲硅烷氧基、烯丙氧基、氨基、酰胺基、-N=C-R4,R5、-SR6(其中,R4、R5和R6表示碳原子数1以上且20以下的烃基。c为2的情况下,Y1可以各自不同)、β-酮酸残基中的任一种,α、β、a、b和c是满足下述关系的实数。0≤α、0<β、0≤a、0≤b、0≤c、0<a+b、0≤c/(α+β)≤2、nα+2β=a+b+c(其中,n表示M1的原子价。))
(C-5):Ti(OR7)dX1 (4-d)…式6
(式中,d为0以上且4以下的实数,R7为碳原子数1以上且20以下的烃基,X1为卤素原子。)
首先,对(C-1)进行说明。(C-1)以可溶于惰性烃溶剂的有机镁的络合物的形式示出,但包含二烃基镁化合物以及该化合物与其它金属化合物的络合物的全部。式3的符号γ、δ、e、f和g的关系式kγ+2δ=e+f+g表示金属原子的原子价与取代基的化学计量性。
上述式中,由R8或R9表示的烃基没有特别限制,具体而言,各自为烷基、环烷基或芳基,可以列举例如:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基、癸基、环己基、苯基等。其中,优选R8和R9各自为烷基。α>0的情况下,作为金属原子M2而言,可以使用属于由周期表第12族、第13族和第14族构成的组的金属原子,可以列举例如:锌、硼、铝等。其中,特别优选铝、锌。
镁相对于金属原子M2之比δ/γ没有特别限制,优选为0.1以上且30以下、进一步优选为0.5以上且10以下。另外,使用γ=0的规定的有机镁化合物的情况下,例如,在R8为1-甲基丙基等的情况下可溶于惰性烃溶剂,这样的化合物也给本实施方式带来优选的结果。式3中,γ=0的情况下的R8、R9优选为如下所示的三个组(1)、组(2)、组(3)中的任一个。
组(1):R8、R9中的至少一者为碳原子数4以上且6以下的仲烷基或叔烷基,优选R8、R9均为碳原子数4以上且6以下并且至少一者为仲烷基或叔烷基。
组(2):R8与R9为碳原子数相互不同的烷基,优选R8为碳原子数2或3的烷基并且R9为碳原子数4以上的烷基。
组(3):R8、R9中的至少一者为碳原子数6以上的烃基,优选R8、R9中所含的碳原子数之和为12以上的烷基。
以下具体地示出这些基团。作为组(1)中碳原子数4以上且6以下的仲烷基或叔烷基而言,具体而言,可以使用:1-甲基丙基、2-甲基丙基、1,1-二甲基乙基、2-甲基丁基、2-乙基丙基、2,2-二甲基丙基、2-甲基戊基、2-乙基丁基、2,2-二甲基丁基、2-甲基-2-乙基丙基等。其中,特别优选1-甲基丙基。
另外,作为组(2)中碳原子数2或3的烷基而言,可以列举:乙基、1-甲基乙基、丙基等。其中,特别优选乙基。另外,作为碳原子数4以上的烷基而言,没有特别限制,具体而言,可以列举:丁基、戊基、己基、庚基、辛基等。其中,特别优选丁基、己基。
此外,作为组(3)中碳原子数6以上的烃基而言,没有特别限制,具体而言,可以列举:己基、庚基、辛基、壬基、癸基、苯基、2-萘基等。烃基中优选烷基,烷基中特别优选己基、辛基。
通常,烷基中所含的碳原子数增加时,具有容易溶解于惰性烃溶剂的倾向,并且具有溶液的粘度升高的倾向。因此,在操作上优选使用中等长链烷基。需要说明的是,上述有机镁化合物以惰性烃溶液的形式使用,但即使该溶液中含有或残留微量的醚、酯、胺等路易斯碱性化合物也可以没有问题地使用。
接着,对烷氧基(OR10)进行说明。作为由R10表示的烃基而言,优选碳原子数1以上且12以下的烷基或芳基,特别优选碳原子数3以上且10以下的烷基或芳基。作为R10而言,没有特别限制,具体而言,可以列举:甲基、乙基、丙基、1-甲基乙基、丁基、1-甲基丙基、1,1-二甲基乙基、戊基、己基、2-甲基戊基、2-乙基丁基、2-乙基戊基、2-乙基己基、2-乙基-4-甲基戊基、2-丙基庚基、2-乙基-5-甲基辛基、辛基、壬基、癸基、苯基、萘基等。其中,特别优选丁基、1-甲基丙基、2-甲基戊基和2-乙基己基。
在本实施方式中,(C-1)的合成方法没有特别限制,优选为如下所述的方法:使属于由式R8MgX1和式R8Mg(R8含义如上,X1为卤素原子)构成的组的有机镁化合物与属于由式M2R9 k和式M2R9 (k-1)H(M2、R9和k含义如上)构成的组的有机金属化合物在惰性烃溶剂中在25℃以上且150℃以下的温度下反应,根据需要接着与具有由R9(R9含义如上)表示的烃基的醇或可溶于惰性烃溶剂的具有由R9表示的烃基的烷氧基镁化合物和/或烷氧基铝化合物反应。
其中,使可溶于惰性烃溶剂的有机镁化合物与醇反应的情况下,对于反应的顺序没有特别限制,可以使用向有机镁化合物中添加醇的方法、向醇中添加有机镁化合物的方法、或者同时添加两者的方法中的任一种方法。本实施方式中,对于可溶于惰性烃溶剂的有机镁化合物与醇的反应比率没有特别限制,反应的结果是所得到的含烷氧基的有机镁化合物中的、烷氧基相对于全部金属原子的摩尔组成比g/(γ+δ)为0≤g/(γ+δ)≤2,优选0≤g/(γ+δ)<1。
接着,对(C-2)进行说明。(C-2)为由式4表示的、具有至少一个Si-H键的氯化硅化合物。
(C-2):HhSiCliR11 (4-(h+i))…式4
(式中,R11为碳原子数1以上且12以下的烃基,h与i是满足下述关系的实数。0<h、0<i、0<h+i≤4。)
式4中由R11表示的烃基没有特别限制,具体而言为脂肪族烃基、脂环式烃基、芳香族烃基,可以列举例如:甲基、乙基、丙基、1-甲基乙基、丁基、戊基、己基、辛基、癸基、环己基、苯基等。其中,优选碳原子数1以上且10以下的烷基,进一步优选甲基、乙基、丙基、1-甲基乙基等碳原子数1~3的烷基。另外,h和i为满足h+i≤4的关系的大于0的数,i优选为2以上且3以下。
作为这些化合物而言,没有特别限制,具体而言,可以列举:HSiCl3、HSiCl2CH3、HSiCl2C2H5、HSiCl2(C3H7)、HSiCl2(2-C3H7)、HSiCl2(C4H9)、HSiCl2(C6H5)、HSiCl2(4-Cl-C6H4)、HSiCl2(CH=CH2)、HSiCl2(CH2C6H5)、HSiCl2(1-C10H7)、HSiCl2(CH2CH=CH2)、H2SiCl(CH3)、H2SiCl(C2H5)、HSiCl(CH3)2、HSiCl(C2H5)2、HSiCl(CH3)(2-C3H7)、HSiCl(CH3)(C6H5)、HSiCl(C6H5)2等。使用包含这些化合物或者选自这些化合物中的两种以上的混合物的氯化硅化合物。其中,优选HSiCl3、HSiCl2CH3、HSiCl(CH3)2、HSiCl2(C3H7),更优选HSiCl3、HSiCl2CH3
接着,对(C-1)与(C-2)的反应进行说明。反应时,优选预先使用惰性烃溶剂、1,2-二氯乙烷、邻二氯苯、二氯甲烷等氯代烃、乙醚、四氢呋喃等醚类介质、或者它们的混合介质将(C-2)稀释后使用。其中,在催化剂的性能方面更优选惰性烃溶剂。对于(C-1)与(C-2)的反应比率没有特别限制,相对于(C-1)中所含的镁原子1摩尔,优选(C-2)中所含的硅原子为0.01摩尔以上且100摩尔以下、进一步优选为0.1摩尔以上且10摩尔以下。
对于(C-1)与(C-2)的反应方法没有特别限制,可以使用一边将(C-1)和(C-2)同时导入至反应器一边使其反应的同时添加的方法、预先将(C-2)投入反应器后将(C-1)导入至反应器的方法、或者预先将(C-1)投入反应器后将(C-2)导入至反应器的方法中的任一种方法。其中,优选预先将(C-2)投入反应器后将(C-1)导入至反应器的方法。优选通过上述反应得到的载体(C-3)通过过滤或倾析法分离,然后使用惰性烃溶剂充分地进行清洗从而除去未反应物或副产物等。
对于(C-1)与(C-2)的反应温度没有特别限制,优选为25℃以上且150℃以下、更优选为30℃以上且120℃以下、进一步优选为40℃以上且100℃以下。在一边将(C-1)和(C-2)同时导入至反应器一边使其反应的同时添加的方法中,优选通过预先将反应器的温度调节为规定温度,并在进行同时添加的同时将反应器内的温度调节为规定温度,从而将反应温度调节为规定温度。在预先将(C-2)投入反应器后将(C-1)导入至反应器的方法中,优选通过将投入有该氯化硅化合物的反应器的温度调节为规定温度,并在将该有机镁化合物导入至反应器的同时将反应器内的温度调节为规定温度,从而将反应温度调节为规定温度。在预先将(C-1)投入反应器后将(C-2)导入至反应器的方法中,优选通过将投入有(C-1)的反应器的温度调节为规定温度,并在将(C-2)导入至反应器的同时将反应器内的温度调节为规定温度,从而将反应温度调节为规定温度。
接着,对有机镁化合物(C-4)进行说明。作为(C-4)而言,优选由上述式5(C-4)表示的有机镁化合物。
(C-4):(M1)α(Mg)β(R2)a(R3)bY1 c…式5
(式中,M1为属于由周期表第12族、第13族和第14族构成的组的金属原子,R2和R3为碳原子数2以上且20以下的烃基,Y1为烷氧基、甲硅烷氧基、烯丙氧基、氨基、酰胺基、-N=C-R4,R5、-SR6(其中,R4、R5和R6表示碳原子数1以上且20以下的烃基。c为2的情况下,Y1可以各自不同)、β-酮酸残基中的任一种,α、β、a、b和c为满足下述关系的实数。0≤α、0<β、0≤a、0≤b、0<a+b、0≤c/(α+β)≤2、nα+2β=a+b+c(其中,n表示M1的原子价。))
(C-4)的使用量以(C-4)中所含的镁原子相对于(C-5)中所含的钛原子的摩尔比计优选为0.1以上且10以下、更优选为0.5以上且5以下。
对于(C-4)与(C-5)的反应的温度没有特别限制,优选为-80℃以上且150℃以下、更优选为-40℃以上且100℃以下的范围。
对于(C-4)的使用时的浓度没有特别限制,以(C-4)中所含的钛原子基准计优选为0.1mol/L以上且2mol/L以下、更优选为0.5mol/L以上且1.5mol/L以下。需要说明的是,(C-4)的稀释中优选使用惰性烃溶剂。
对(C-3)添加(C-4)和(C-5)的顺序没有特别限制,可以为(C-4)之后添加(C-5)、(C-5)之后添加(C-4)、同时添加(C-4)和(C-5)中的任一种方法。其中,优选同时添加(C-4)和(C-5)的方法。(C-4)与(C-5)的反应在惰性烃溶剂中进行,优选使用己烷、庚烷等脂肪族烃溶剂。由此得到的催化剂以使用了惰性烃溶剂的浆液的形式使用。
接着对(C-5)进行说明。在本实施方式中,(C-5)为由上述式6表示的钛化合物。
(C-5):Ti(OR7)dX1 (4-d)…式6
(式中,d为0以上且4以下的实数,R7为碳原子数1以上且20以下的烃基,X1为卤素原子。)
作为式6中由R7表示的烃基而言,没有特别限制,具体而言,可以列举:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、2-乙基己基、庚基、辛基、癸基、烯丙基等脂肪族烃基;环己基、2-甲基环己基、环戊基等脂环式烃基;苯基、萘基等芳香族烃基等。其中,优选脂肪族烃基。作为由X1表示的卤素,没有特别限制,具体而言,可以列举:氯、溴、碘。其中,优选氯。选自上述物质的(C-5)可以单独使用一种、也可以将两种以上混合使用。
(C-5)的使用量没有特别限制,以相对于载体(C-3)中所含的镁原子的摩尔比计优选为0.01以上且20以下、特别优选为0.05以上且10以下。
对于(C-5)的反应温度而言,没有特别限制,优选为-80℃以上且150℃以下、进一步优选为-40℃以上且100℃以下的范围。
在本实施方式中,在(C-3)上负载(C-5)的方法没有特别限制,可以使用使过量的(C-5)与(C-3)反应的方法、通过使用第三成分而有效地负载(C-5)的方法,优选通过(C-5)与有机镁化合物(C-4)的反应来进行负载的方法。
接着,对本实施方式中的有机金属化合物成分[B]进行说明。本实施方式的固体催化剂成分通过与有机金属化合物成分[B]组合而形成高活性的聚合用催化剂。有机金属化合物成分[B]有时也被称为“助催化剂”。作为有机金属化合物成分[B]而言,优选为含有属于由周期表第1族、第2族、第12族和第13族构成的组的金属的化合物,特别优选有机铝化合物和/或有机镁化合物。
作为有机铝化合物而言,优选将由下述式7表示的化合物单独或混合使用。
AlR12 jZ1 (3-j)…式7
(式中,R12为碳原子数1以上且20以下的烃基,Z1为属于由氢、卤素、烷氧基、烯丙氧基、甲硅烷氧基构成的组的基团,j为2以上且3以下的数。)
上述式7中,由R12表示的碳原子数1以上且20以下的烃基没有特别限制,具体而言,为包含脂肪族烃、芳香族烃、脂环式烃的烃基,例如优选为三甲基铝、三乙基铝、三丙基铝、三丁基铝、三(2-甲基丙基)铝(或三异丁基铝)、三戊基铝、三(3-甲基丁基)铝、三己基铝、三辛基铝、三癸基铝等三烷基铝、二乙基氯化铝、乙基二氯化铝、双(2-甲基丙基)氯化铝、乙基倍半氯化铝、二乙基溴化铝等卤化铝化合物、乙氧基二乙基铝、丁氧基双(2-甲基丙基)铝等烷氧基铝化合物、二甲基氢甲硅烷氧基二甲基铝、乙基甲基氢甲硅烷氧基二乙基铝、乙基二甲基甲硅烷氧基二乙基铝等甲硅烷氧基铝化合物和它们的混合物。其中,特别优选三烷基铝化合物。
作为有机镁化合物而言,优选由上述式3表示的可溶于惰性烃溶剂的有机镁化合物。
(M2)γ(Mg)δ(R8)e(R9)f(OR10)g…式3
(式中,M2为属于由周期表第12族、第13族和第14族构成的组的金属原子,R8、R9和R10各自为碳原子数2以上且20以下的烃基,γ、δ、e、f和g是满足下述关系的实数。0≤γ、0<δ、0≤e、0≤f、0≤g、0<e+f、0≤g/(γ+δ)≤2、kγ+2δ=e+f+g(其中,k表示M2的原子价。))
该有机镁化合物以可溶于惰性烃溶剂的有机镁的络合物的形式示出,但包含二烷基镁化合物以及该化合物与其它金属化合物的络合物的全部。γ、δ、e、f、g、M2、R8、R9、OR10如上所述,该有机镁化合物在惰性烃溶剂中的溶解性越高越优选,因此,δ/γ优选处于0.5~10的范围内,另外,进一步优选M2为铝的化合物。
关于将固体催化剂成分和有机金属化合物成分[B]在聚合条件下添加到聚合体系内的方法,可以将两者分别添加到聚合体系内,也可以预先使两者反应后添加到聚合体系内,添加时优选从聚合体系内上部进行添加。这是因为:通过从聚合体系上部添加催化剂成分,具有53μm以下的聚乙烯粉末的堆积密度降低的倾向,并且,更容易适当地满足本实施方式的上述的流动能的关系。另外,进行组合的两者的比率没有特别限制,相对于固体催化剂成分1g,有机金属化合物成分[B]优选为1mmol以上且3000mmol以下。
(茂金属催化剂)
另一方面,作为使用茂金属催化剂的例子而言,可以使用通常的过渡金属化合物。例如,可以列举日本专利4868853号所记载的制造方法。这样的茂金属催化剂由两种催化剂成分构成:a)具有环状η键合性阴离子配体的过渡金属化合物和b)能够与该过渡金属化合物反应而形成表现出催化活性的络合物的活化剂。
本实施方式中使用的具有环状η键合性阴离子配体的过渡金属化合物例如可以由下述式8表示。
L1 jWkM3X2 pX3 q…式8
式8中,L1各自独立地表示选自由环戊二烯基、茚基、四氢茚基、芴基、四氢芴基和八氢芴基构成的组中的η键合性环状阴离子配体,该配体根据情况具有1~8个取代基,该取代基各自独立地为选自由碳原子数1~20的烃基、卤素原子、碳原子数1~12的卤代烃基、碳原子数1~12的氨基烃基、碳原子数1~12的烃氧基、碳原子数1~12的二烃基氨基、碳原子数1~12的烃基膦基、甲硅烷基、氨基甲硅烷基、碳原子数1~12的烃氧基甲硅烷基和卤代甲硅烷基构成的组中的、具有不超过20个非氢原子的取代基。
式8中,M3是选自形式氧化数为+2、+3或+4的属于周期表第4族的过渡金属组的过渡金属,表示与至少一个配体L1进行η5键合的过渡金属。
式8中,W为具有不超过50个非氢原子的二价取代基,表示与L1和M3各自以一价的价数键合由此与L1和M3合作而形成金属环的二价取代基,X2各自独立地表示选自由一价的阴离子性σ键合型配体、与M3以二价键合的二价的阴离子性σ键合型配体以及与L1和M3各自以一价的价数键合的二价的阴离子性σ键合型配体构成的组中的、具有不超过60个非氢原子的阴离子性σ键合型配体。
式8中,X2各自独立地表示具有不超过40个非氢原子的中性路易斯碱配位性化合物,X3表示中性路易斯碱配位性化合物。
j为1或2,其中,j为2时,根据情况两个配体L1经由具有不超过20个非氢原子的二价基团相互键合,该二价基团为选自由碳原子数1~20的烃二基、碳原子数1~12的卤代烃二基、碳原子数1~12的亚烃基氧基、碳原子数1~12的亚烃基氨基、硅烷二基、卤代硅烷二基和亚甲硅烷基氨基构成的组中的基团。
k为0或1,p为0、1或2,其中,X2为一价的阴离子性σ键合型配体或者与L1和M3键合的二价阴离子性σ键合型配体的情况下,p为比M3的形式氧化数小1以上的整数,另外,在X2为仅与M3键合的二价阴离子性σ键合型配体的情况下,p为比M3的形式氧化数小(j+1)以上的整数,q为0、1或2。
作为上述式8的化合物中的配体X2的例子而言,可以列举:卤化物、碳原子数1~60的烃基、碳原子数1~60的烃氧基、碳原子数1~60的烃基氨基、碳原子数1~60的烃基膦基、碳原子数1~60的烃基硫基、甲硅烷基、它们的复合基团等。
作为上述式8的化合物中的中性路易斯碱配位性化合物X3的例子而言,可以列举:膦、醚、胺、碳原子数2~40的烯烃、碳原子数1~40的二烯、由这些化合物衍生的二价基团等。
在本实施方式中,作为具有环状η键合性阴离子配体的过渡金属化合物而言,优选由上述式8(其中,j=1)表示的过渡金属化合物。作为由上述式8(其中,j=1)表示的化合物的优选例而言,可以列举由下述式9表示的化合物。
式9中,M4是选自由钛、锆、镍和铪构成的组中的过渡金属,表示形式氧化数为+2、+3或+4的过渡金属,R13各自独立地表示选自由氢原子、碳原子数1~8的烃基、甲硅烷基、甲锗烷基、氰基、卤素原子和它们的复合基团构成的组中的、具有不超过20个非氢原子的取代基,其中,该取代基R13为碳原子数1~8的烃基、甲硅烷基或甲锗烷基时,根据情况两个相邻的取代基R13相互结合而形成二价的基团,由此能够与分别与该两个相邻的该取代基R13键合的环戊二烯基环的两个碳原子间的键进行合作而形成环。
式9中,X4各自独立地表示选自由卤化物、碳原子数1~20的烃基、碳原子数1~18的烃氧基、碳原子数1~18的烃基氨基、甲硅烷基、碳原子数1~18的烃基氨基、碳原子数1~18的烃基膦基、碳原子数1~18的烃基硫基和它们的复合基团构成的组中的、具有不超过20个非氢原子的取代基,其中,根据情况两个取代基X4可以合作而形成碳原子数4~30的中性共轭二烯或二价的基团。
式9中,Y2表示-O-、-S-、-NR*-或-PR*-,其中,R*表示氢原子、碳原子数1~12的烃基、碳原子数1~8的烃氧基、甲硅烷基、碳原子数1~8的卤代烷基、碳原子数6~20的卤代芳基或者它们的复合基团。
式9中,Z2表示SiR* 2、CR* 2、SiR* 2SiR* 2、CR* 2CR*2、CR*=CR*、CR* 2SiR* 2或GeR* 2,其中,R*如上定义,n为1、2或3。
作为本实施方式中使用的具有环状η键合性阴离子配体的过渡金属化合物而言,可以列举如下所示的化合物。作为锆类化合物而言,没有特别限制,具体而言,可以列举:双(甲基环戊二烯基)二甲基锆、双(正丁基环戊二烯基)二甲基锆、双(茚基)二甲基锆、双(1,3-二甲基环戊二烯基)二甲基锆、(五甲基环戊二烯基)(环戊二烯基)二甲基锆、双(环戊二烯基)二甲基锆、双(五甲基环戊二烯基)二甲基锆、双(芴基)二甲基锆、亚乙基双(茚基)二甲基锆、亚乙基双(4,5,6,7-四氢-1-茚基)二甲基锆、亚乙基双(4-甲基-1-茚基)二甲基锆、亚乙基双(5-甲基-1-茚基)二甲基锆、亚乙基双(6-甲基-1-茚基)二甲基锆、亚乙基双(7-甲基-1-茚基)二甲基锆、亚乙基双(5-甲氧基-1-茚基)二甲基锆、亚乙基双(2,3-二甲基-1-茚基)二甲基锆、亚乙基双(4,7-二甲基-1-茚基)二甲基锆、亚乙基双(4,7-二甲氧基-1-茚基)二甲基锆、亚甲基双(环戊二烯基)二甲基锆、亚异丙基(环戊二烯基)二甲基锆、亚异丙基(环戊二烯基芴基)二甲基锆、亚甲硅烷基双(环戊二烯基)二甲基锆、二甲基亚甲硅烷基(环戊二烯基)二甲基锆等。
作为钛类化合物而言,没有特别限制,具体而言,可以列举:[(N-叔丁基氨基)(四甲基-η5-环戊二烯基)-1,2-乙烷二基]二甲基钛、[(N-叔丁基氨基)(四甲基-η5-环戊二烯基)二甲基硅烷]二甲基钛、[(N-甲基氨基)(四甲基-η5-环戊二烯基)二甲基硅烷]二甲基钛、[(N-苯基氨基)(四甲基-η5-环戊二烯基)二甲基硅烷]二甲基钛、[(N-苄基氨基)(四甲基-η5-环戊二烯基)二甲基硅烷]二甲基钛、[(N-叔丁基氨基)(η5-环戊二烯基)-1,2-乙烷二基]二甲基钛、[(N-叔丁基氨基)(η5-环戊二烯基)二甲基硅烷]二甲基钛、[(N-甲基氨基)(η5-环戊二烯基)-1,2-乙烷二基]二甲基钛、[(N-甲基氨基)(η5-环戊二烯基)二甲基硅烷]二甲基钛、[(N-叔丁基氨基)(η5-茚基)二甲基硅烷]二甲基钛、[(N-苄基氨基)(η5-茚基)二甲基硅烷]二甲基钛等。
作为镍类化合物而言,没有特别限制,具体而言,可以列举:双(三苯基膦)二溴化镍、双(三苯基膦)二氯化镍、二乙腈二溴化镍、二苯甲腈二溴化镍、[1,2-双(二苯基膦基)乙烷]二溴化镍、[1,3-双(二苯基膦基)丙烷]二溴化镍、[1,1’-双(二苯基膦基)二茂铁]二溴化镍、二甲基双(二苯基膦)合镍、二甲基[1,2-双(二苯基膦基)乙烷]合镍、甲基[1,2-双(二苯基膦基)乙烷]四氟硼酸镍、(2-二苯基膦基-1-苯基亚乙基氧基)苯基吡啶镍、作为钯类化合物而言,没有特别限制,具体而言,可以列举:双(三苯基膦基)二氯化钯、二苯甲腈二氯化钯、二乙腈二氯化钯、[1,2-双(二苯基膦基)乙烷]二氯化钯、双(三苯基膦基)双四氟硼酸钯、双(2,2’-联吡啶)四氟硼酸钯醚合物等。
作为铪类化合物而言,没有特别限制,具体而言,可以列举:[(N-叔丁基氨基)(四甲基-η5-环戊二烯基)-1,2-乙烷二基]二甲基铪、[(N-叔丁基氨基)(四甲基-η5-环戊二烯基)二甲基硅烷]二甲基铪、[(N-甲基氨基)(四甲基-η5-环戊二烯基)二甲基硅烷]二甲基铪、[(N-苯基氨基)(四甲基-η5-环戊二烯基)二甲基硅烷]二甲基铪、[(N-苄基氨基)(四甲基-η5-环戊二烯基)二甲基硅烷]二甲基铪、[(N-叔丁基氨基)(η5-环戊二烯基)-1,2-乙烷二基]二甲基铪、[(N-叔丁基氨基)(η5-环戊二烯基)二甲基硅烷]二甲基铪、[(N-甲基氨基)(η5-环戊二烯基)-1,2-乙烷二基]二甲基铪、[(N-甲基氨基)(η5-环戊二烯基)二甲基硅烷]二甲基铪、[(N-叔丁基氨基)(η5-茚基)二甲基硅烷]二甲基铪、[(N-苄基氨基)(η5-茚基)二甲基硅烷]二甲基铪等。
作为本实施方式中使用的具有环状η键合性阴离子配体的过渡金属化合物的具体例而言,还可以列举具有能够将以上所列举的各锆类化合物和钛类化合物的名称的“二甲基”的部分(这是指各化合物的日文名称末尾的部分、即紧接着“锆”或“钛”这样的部分之后出现的部分,为与上述式9中的X4的部分相对应的名称)替换为“二氯”、“二溴”、“二碘”、“二乙基”、“二丁基”、“二苯基”、“二苄基”、“2-(N,N-二甲氨基)苄基”、“2-丁烯-1,4-二基”、“s-反式-η4-1,4-二苯基-1,3-丁二烯”、“s-反式-η4-3-甲基-1,3-戊二烯”、“s-反式-η4-1,4-二苄基-1,3-丁二烯”、“s-反式-η4-2,4-己二烯”、“s-反式-η4-1,3-戊二烯”、“s-反式-η4-1,4-二甲苯基-1,3-丁二烯”、“s-反式-η4-1,4-双(三甲基甲硅烷基)-1,3-丁二烯”、“s-顺式-η4-1,4-二苯基-1,3-丁二烯”、“s-顺式-η4-3-甲基-1,3-戊二烯”、“s-顺式-η4-1,4-二苄基-1,3-丁二烯”、“s-顺式-η4-2,4-己二烯”、“s-顺式-η4-1,3-戊二烯”、“s-顺式-η4-1,4-双甲苯基-1,3-丁二烯”、“s-顺式-η4-1,4-双(三甲基甲硅烷基)-1,3-丁二烯”等任意的基团的名称的化合物。
本实施方式中使用的具有环状η键合性阴离子配体的过渡金属化合物通常可以通过公知的方法合成。本实施方式中,这些过渡金属化合物可以单独使用,也可以组合使用。
接着对本实施方式中使用的b)能够与过渡金属化合物反应而形成表现出催化活性的络合物的活化剂(以下,也简称为“活化剂”)进行说明。
作为本实施方式中的活化剂而言,可以列举例由下述式10定义的化合物。
[L2-H]d+[M5 mQp]d-…式10
(式中,[L2-H]d+表示给质子性的布朗斯台德酸,其中,L2表示中性路易斯碱,d为1~7的整数;[M5 mQp]d-表示可共存的非配位性阴离子,其中,M5表示属于周期表第5族~第15族中的任一族的金属或类金属,Q各自独立地选自由氢化物、卤化物、碳原子数2~20的二烃基氨基、碳原子数1~30的烃氧基、碳原子数1~30的烃基和碳原子数1~40的取代烃基构成的组,其中,作为卤化物的Q的数目为1以下,m为1~7的整数,p为2~14的整数,d如上定义,p-m=d。)
作为非配位性阴离子而言,没有特别限制,具体而言,可以列举:四苯基硼酸根、三(对甲苯基)(苯基)硼酸根、三(五氟苯基)(苯基)硼酸根、三(2,4-二甲基苯基)(苯基)硼酸根、三(3,5-二甲基苯基)(苯基)硼酸根、三(3,5-二(三氟甲基)苯基)(苯基)硼酸根、三(五氟苯基)(环己基)硼酸根、三(五氟苯基)(萘基)硼酸根、四(五氟苯基)硼酸根、三苯基(羟基苯基)硼酸根、二苯基二(羟基苯基)硼酸根、三苯基(2,4-二羟基苯基)硼酸根、三(对甲苯基)(羟基苯基)硼酸根、三(五氟苯基)(羟基苯基)硼酸根、三(2,4-二甲基苯基)(羟基苯基)硼酸根、三(3,5-二甲基苯基)(羟基苯基)硼酸根、三(3,5-二(三氟甲基)苯基)(羟基苯基)硼酸根、三(五氟苯基)(2-羟基乙基)硼酸根、三(五氟苯基)(4-羟基丁基)硼酸根、三(五氟苯基)(4-羟基环己基)硼酸根、三(五氟苯基)(4-(4’-羟基苯基)苯基)硼酸根、三(五氟苯基)(6-羟基-2-萘基)硼酸根等。
作为其它优选的非配位性阴离子的例子而言,可以列举上述例示的硼酸根的羟基被NHR基替换后的硼酸根。其中,R优选为甲基、乙基或叔丁基。
另外,作为给质子性的布朗斯台德酸而言,没有特别限制,具体而言,可以列举:三乙基铵、三丙基铵、三正丁基铵、三甲基铵、三丁基铵和三正辛基铵等三烷基取代型铵阳离子;N,N-二甲基苯铵、N,N-二乙基苯铵、N,N-2,4,6-五甲基苯铵、N,N-二甲基苄基苯铵等N,N-二烷基苯铵阳离子;二异丙基铵、二环己基铵等二烷基铵阳离子;三苯基、三(甲基苯基)、三(二甲基苯基)等三芳基阳离子;或者二甲基锍、二乙基锍、二苯基锍等。
另外,在本实施方式中,也可以使用具有由下述式11表示的单元的有机金属氧基化合物作为活化剂。
(其中,M6为周期表第13族~第15族的金属或类金属,R14各自独立地为碳原子数1~12的烃基或取代烃基,n为金属M6的价数,m为2以上的整数。)
本实施方式的活化剂的优选例例如为包含由下述式12表示的单元的有机铝氧基化合物。
(其中,R15为碳原子数1~8的烷基,m为2~60的整数。)
本实施方式的活化剂的更优选的例子例如为包含由下述式13表示的单元的甲基铝氧烷。
(其中,m为2~60的整数。)
在本实施方式中,活化剂成分既可以单独使用也可以组合使用。
在本实施方式中,这些催化剂成分也可以负载于固体成分上而作为负载型催化剂使用。作为这样的固体成分而言,没有特别限制,具体而言,可以列举:聚乙烯、聚丙烯或苯乙烯二乙烯基苯的共聚物等多孔聚合物材料;选自二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氯化镁、氧化锆、二氧化钛、氧化硼、氧化钙、氧化锌、氧化钡、五氧化二钒、氧化铬和氧化钍等周期表第2、3、4、13和14族元素的无机固体材料及它们的混合物;以及它们的复合氧化物中的至少一种无机固体材料。
作为二氧化硅的复合氧化物而言,没有特别限制,具体而言,可以列举:二氧化硅氧化镁、二氧化硅氧化铝等二氧化硅与周期表第2族或第13族元素的复合氧化物。另外,在本实施方式中,除了上述两种催化剂成分以外,还可以根据需要使用有机铝化合物作为催化剂成分。在本实施方式中可以使用的有机铝化合物是指例如由下述式14表示的化合物。
AlR16nX5 3-n…式14
(其中,R16为碳原子数1~12的烷基、碳原子数6~20的芳基,X5为卤素、氢或烷氧基,烷基为直链状、支链状或环状,n为1~3的整数。)
在此,有机铝化合物也可以为由上述式14表示的化合物的混合物。作为可以在本实施方式中使用的有机铝化合物而言,例如上述式中,R16可以列举甲基、乙基、丁基、异丁基、己基、辛基、癸基、苯基、甲苯基等,另外,作为X5而言,可以列举甲氧基、乙氧基、丁氧基、氯等。
作为可以在本实施方式中使用的有机铝化合物而言,没有特别限制,具体而言,可以列举:三甲基铝、三乙基铝、三丁基铝、三异丁基铝、三己基铝、三辛基铝、三癸基铝等、或者这些有机铝与甲醇、乙醇、丁醇、戊醇、己醇、辛醇、癸醇等醇类的反应产物,可以列举例如:二甲基甲氧基铝、二乙基乙氧基铝、二丁基丁氧基铝等。
[聚乙烯粉末的制造方法]
作为本实施方式的聚乙烯粉末的制造方法中的聚乙烯的聚合法而言,可以列举通过悬浮聚合法或气相聚合法使乙烯或者含有乙烯的单体(共)聚合的方法。其中,优选能够有效地除去聚合热的悬浮聚合法。在悬浮聚合法中,可以使用惰性烃介质作为介质,还可以使用烯烃本身作为溶剂。
作为所述惰性烃介质而言,没有特别限制,具体而言,可以列举:丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷、异戊烷、己烷、庚烷、辛烷、癸烷、十二烷、煤油等脂肪族烃;环戊烷、环己烷、甲基环戊烷等脂环式烃;苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃;氯乙烷、氯苯、二氯甲烷等卤代烃;或者它们的混合物等。
聚乙烯粉末的制造方法中的聚合温度通常为30℃以上且100℃以下。该聚合温度优选为40℃以上、更优选为50℃以上,另外,优选为95℃以下、更优选为90℃以下。通过聚合温度为30℃以上,具有工业上能够更有效地制造的倾向。另一方面,通过聚合温度为100℃以下,具有能够连续地更稳定地运转的倾向。
聚乙烯粉末的制造方法中的聚合压力通常为常压以上且2MPa以下。该聚合压力优选为0.1MPa以上、更优选为0.12MPa以上,另外,优选为1.5MPa以下、更优选为1.0MPa以下。通过聚合压力为常压以上,具有工业上能够更有效地制造的倾向,通过聚合压力为2MPa以下,能够抑制因催化剂引入时的快速聚合反应引起的局部发热,具有能够稳定地生产聚乙烯的倾向。
聚合反应可以通过间歇式、半连续式、连续式中的任一种方法进行,优选以连续式进行聚合。通过将乙烯气体、溶剂、催化剂等连续地供给至聚合体系内,并与所生成的聚乙烯一起连续地排出,能够抑制因急剧的乙烯的反应而引起的局部的高温状态,聚合体系内变得更稳定。乙烯在体系内均匀的状态下发生反应时,抑制聚合物链中生成支链、双键等,不容易引起聚乙烯的低分子量化或交联,因此,聚乙烯粉末的熔融或者熔化时残留的未熔融物减少,能够抑制着色,也不容易产生机械物性降低的问题。因此,优选聚合体系内变得更均匀的连续式。
另外,也可以将聚合分为反应条件不同的两段以上进行。此外,例如,如西德专利申请公开第3127133号说明书中记载的那样,所得到的聚乙烯的特性粘度也可以通过使聚合体系中存在氢气或者改变聚合温度来调节。通过向聚合体系内添加氢气作为链转移剂,能够将特性粘度控制在适当的范围内。向聚合体系内添加氢气的情况下,氢气的摩尔分数优选为0摩尔%以上且30摩尔%以下、更优选为0摩尔%以上且25摩尔%以下、进一步优选为0摩尔%以上且20摩尔%以下。需要说明的是,在本实施方式中,除了如上所述的各成分以外也可以包含对于聚乙烯的制造而言有用的其它公知的成分。
将聚乙烯聚合时,为了抑制聚合物在聚合反应器上的附着,也可以使用TheAssociated Octel Company公司制造(代理店丸和物产)的Stadis450等防静电剂。对于Stadis450而言,也可以利用泵等将在惰性烃介质中稀释而得到的液体添加到聚合反应器中。对于此时的添加量而言,相对于每单位时间的聚乙烯的生产量,优选在0.10ppm以上且20ppm以下的范围内添加、更优选在0.20ppm以上且10ppm以下的范围内添加。
本实施方式的聚乙烯粉末的特征在于,如上所述,聚乙烯粉末的空气通气量为4mm/s时的流动能为无通气时的流动能的30%以上。而且,作为将流动能调节为这样的特定范围的有效的方法而言,可以列举将平均粒径、粒度分布、粒径为75μm以下的粒子的含量和/或粒径为53μm以下的粒子的堆积密度调节为特定范围等。
[添加剂]
在本实施方式的聚乙烯粉末中可以根据需要添加增滑剂、中和剂、抗氧化剂、耐光稳定剂、防静电剂、颜料等添加剂。
作为增滑剂或中和剂而言,没有特别限制,可以列举例如:脂肪族烃、高级脂肪酸、高级脂肪酸金属盐、醇的脂肪酸酯、蜡、高级脂肪酸酰胺、硅油、松香等。增滑剂或中和剂的含量没有特别限制,为5000ppm以下、优选为4000ppm以下、更优选为3000ppm以下。
作为抗氧化剂而言,没有特别限制,例如优选酚类化合物或者酚磷酸类化合物。具体而言,可以列举:2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(二丁基羟基甲苯)、3-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基)丙酸正十八烷基酯、四[亚甲基(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷等酚类抗氧化剂;6-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙氧基]-2,4,8,10-四叔丁基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂环庚三烯等酚磷类抗氧化剂;四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4’-亚联苯基二亚膦酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、环状新戊烷四基双(2,4-二叔丁基苯基亚磷酸酯)等含磷型抗氧化剂。
作为本实施方式的聚乙烯粉末的抗氧化剂量而言,为100ppm以上且5000ppm以下、优选为100ppm以上且4000ppm以下、更优选为100ppm以上且3000ppm以下。通过抗氧化剂为100ppm以上,可以抑制聚乙烯的劣化,不容易发生脆化、变色、机械物性的降低等,长期稳定性更优异。另外,通过抗氧化剂为5000ppm以下,能够抑制由抗氧化剂本身以及抗氧化剂的改性产物引起的着色、或者由抗氧化剂与金属成分的反应引起的着色。
作为耐光稳定剂而言,没有特别限制,可以列举例如:2-(5-甲基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苯基)-5-氯苯并三唑等苯并三唑类耐光稳定剂;双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚{[6-(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]六亚甲基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}等受阻胺类耐光稳定剂。耐光稳定剂的含量没有特别限制,为5000ppm以下、优选为3000ppm以下、更优选为2000ppm以下。
作为防静电剂而言,没有特别限制,可以列举例如:铝硅酸盐、高岭土、粘土、天然二氧化硅、合成二氧化硅、硅酸盐类、滑石、硅藻土等或甘油脂肪酸酯等。
由聚乙烯粉末制成的纤维中所含的有机类添加剂的含量可以通过如下方式求出:使用四氢呋喃(THF)通过索氏提取进行6小时提取,利用液相色谱将提取液分离,并进行定量。另外,无机类添加剂的含量可以利用电炉使聚乙烯树脂燃烧而由其灰分重量进行定量。
[成形体]
本实施方式的聚乙烯粉末可以通过各种方法进行加工。另外,使用该聚乙烯粉末得到的成形体可以用在各种用途中。作为成形体而言,没有限制,例如适合作为二次电池隔膜用微孔膜、尤其是锂离子二次电池隔膜用微孔膜、烧结体、高强度纤维、凝胶纺丝等。作为微孔膜的制造方法而言,可以列举在使用了溶剂的湿式法中利用配备有T模头的挤出机经过挤出、拉伸、提取、干燥的加工方法。
另外,利用作为高分子量的乙烯聚合物的特性的耐磨损性、高滑动性、高强度、高冲击性等优异的特征,将乙烯聚合物进行烧结而得到的成形体还可以用于过滤器、粉尘捕集材料等。
实施例
以下,使用实施例和比较例进一步对本发明具体地进行说明,但本发明不受下述实施例任何限制。
[测定方法和条件]
通过下述方法测定了实施例和比较例的聚乙烯粉末的物性。
(1)粘均分子量(Mv)
1)称量聚乙烯粉末10mg,投入试管中。
2)在试管中投入20mL的萘烷(十氢化萘)。
3)在150℃下搅拌2小时从而使聚乙烯溶解。
4)对该溶液,在135℃的恒温槽中使用乌氏粘度计测定了标线间的落下时间(ts)。
5)同样地,对聚乙烯粉末5mg的情况也测定了标线间的落下时间(ts)。
6)测定了作为空白的不加入聚乙烯的仅萘烷的落下时间(tb)。
7)将根据以下式求出的聚乙烯粉末的比浓粘度(ηsp/C)分别作图并导出浓度(C)与聚乙烯粉末的比浓粘度(ηsp/C)的线性方程,将聚乙烯粉末的浓度外推至0,求出特性粘度(η)。
ηsp/C=(ts/tb-1)/0.1
8)根据下述式,由该特性粘度(η)求出粘均分子量(Mv)。
Mv=(5.34×104)×[η]1.49
(2)密度
1)将聚乙烯粉末180g投入至200mm×200mm×厚度4mm的模具中。
2)利用设定温度为200℃的压制机以10kg/cm2预热5分钟,进行三次脱泡操作,以150kg/cm2压制15分钟。
3)通过冷压将模具冷却至室温。
4)从所得到的压制片材切割出2cm×2cm×厚度4mm的切片。
5)使用根据JIS K7112的密度梯度管,测定成形体的密度,将所得到的值作为粉末的密度。
(3)流动能
使用粉体流动性分析装置粉末流变仪FT4(思百吉(Spectris)株式会社制造)。
1)在专用的分离式容器(容量为260ml,容器的底板为网状的圆筒形状容器)中填充53g粉体。
2)不使空气从该容器的下方通气,使叶片(与该专用的分离式容器相对应的附带的叶片)在以叶片的前端的速度为100mm/s的旋转速度旋转的同时在粉体中从上方向下方以30mm/s的速度移动,测定了此时的旋转扭矩和垂直载荷。将测定到的旋转扭矩与垂直载荷的积分值作为无通气时的流动能。
3)使叶片在以叶片的前端的速度为40mm/s的旋转速度沿着与2)相反方向旋转的同时在粉体中从下方向上方以30mm/s的速度升高,恢复至原来位置。然后,从该容器的下方(粉末层的下部)以2mm/s的线速度送入空气,使叶片在以叶片的前端的速度为100mm/s的旋转速度旋转(旋转方向与2)相同)的同时在粉体中从上方向下方以30mm/s的速度移动。接着,使叶片在以叶片的前端的速度为40mm/s的旋转速度沿着与2)相反方向旋转的同时在粉体中从下方向上方以30mm/s的速度升高,恢复至原来位置。
4)将从粉末层的下部送入的空气的线速度设定为4mm/s并进行与3)同样的操作,以与2)同样的方式测定了将送入空气的线速度设定为4mm/s而进行时的旋转扭矩和垂直载荷。将以与2)同样的方式计算出的流动能作为空气通气量为4mm/s时的流动能。
(4)平均粒径
关于聚乙烯粉末的平均粒径,使用JIS Z8801中规定的十种筛(筛孔尺寸:710μm、500μm、425μm、355μm、300μm、212μm、150μm、106μm、75μm、53μm),在对将100g的粒子进行分级时得到的各筛中残留的粒子的重量从筛孔尺寸较大的一侧起进行积分而得到的积分曲线中,将达到50%的重量时的粒径作为平均粒径。
(5)比D90/D10
粒径分布使用激光衍射式粒径分布测定装置SALD-2300(株式会社岛津制作所制造)进行了测定。使用甲醇作为分散介质,另外,使用超声波脉冲作为分散装置。在利用该装置进行分析而得到的粒度累计分布数据中,将该分布中的粒子从粒径较小侧起进行相加,将累计10%、或累计90%时的粒子的粒径分别设为D10、D90,求出比D90/D10。
(6)粒径为75μm以下的粒子的含量
粒径为75μm以下的粒子的含量以在下述(7)的平均粒径的测定中通过了具有筛孔尺寸为75μm的筛孔的筛的粒子的重量之和相对于全部粒子(聚乙烯粉末)的重量的形式求出。
(7)粒径为53μm以下的粒子的堆积密度
1)利用根据JIS Z8801标准的筛孔尺寸53μm的筛将聚乙烯粉末分级。
2)分取出通过了具有53μm的筛孔的筛的聚乙烯粉末。
3)经由依照JIS K 6891的标准尺寸的校正后的漏斗的孔口,使各粉末流下直至溢出100cc的圆筒形容器。
4)为了防止压实或粉体从杯中溢流,将刮刀等的刃在与容器的上表面直立接触的状态下平滑地移动,小心地将过量的粉体从容器的上表面刮掉。
5)也从容器的侧面将试样全部除去,测量连同容器在内的粉体的质量,减去预先测定的空的测定用容器的质量,由此计算出粉体的质量(m),精确至0.1g。
6)通过下述式计算出堆积密度(g/cc)。
堆积密度(g/cc)=粉体的质量(g)/圆筒形容器的容积(cc)
7)进行三次上述测定,记录其平均值。
8)将该平均值作为粒径为53μm以下的粒子的堆积密度。
[评价方法]
对于实施例和比较例的聚乙烯粉末,通过下述方法进行了评价。
(8)微孔膜的厚度偏差
对于使用实施例和比较例的聚乙烯粉末通过后述的方法进行制膜而得到的分别三个样品的微孔膜((A)~(C)样品、各样品为5片),通过测定各微孔膜的厚度,对三样品间的微孔膜的厚度偏差进行了评价。各微孔膜的厚度的测定使用接触式连续厚度测定装置(ANRITSUK310D安立电气株式会社制造)沿膜的宽度方向进行,然后,将各样品的微孔膜的厚度设定为将由该样品进行制膜而得到的5片膜的厚度取平均而得到的值。关于厚度偏差,通过下述评价标准对三样品间的微孔膜的厚度平均值的差异进行了评价。
(评价标准)
◎(非常好):三样品间的厚度平均值的差异小于0.1μm
○(合格):三样品间的厚度平均值的差异为0.1μm以上且小于0.3μm
×(不良):三样品间的厚度平均值的差异为0.3μm以上
三样品间的微孔膜的厚度偏差的评价越好,则意味着用于制造三个样品的微孔膜的(A)~(C)样品的聚乙烯粉末混合物间越没有产生分布不均,具体而言,为了制造微孔膜,利用亨舍尔混合机将各实施例/比较例的聚乙烯和低分子量聚乙烯等进行搅拌混合时,在该混合器内在粉末混合物中没有产生分布不均。
(9)微孔膜的TD方向拉伸强度(MPa)、TD方向拉伸伸长率(%)偏差
对于使用实施例和比较例的聚乙烯粉末通过后述的方法进行制膜而得到的分别三个样品的微孔膜((A)~(C)样品、各样品为5片),通过测定各微孔膜的TD方向拉伸强度(MPa)、TD方向拉伸伸长率(%)(在此所说的“TD方向”是指制作微孔膜时的TD方向),对三样品间的微孔膜的该物性的偏差进行了评价。对于各微孔膜,TD方向(垂直方向)拉伸强度(MPa)和TD方向拉伸伸长率(%)根据JIS K7127使用岛津制作所制造的拉伸试验机AUTOGRAPH AG-A型(商标)对由各微孔膜制作的TD样品(形状;宽度10mm×长度100mm)进行了测定。另外,在该测定中,对于TD样品而言,使用将夹头间设定为50mm、在样品的两端部(各25mm)的单面粘贴有透明胶带(日东电工包装系统株式会社制造、商品名:N.29)的样品。此外,为了防止试验中的样品滑动,在拉伸试验机的夹头内侧粘贴有厚度1mm的氟橡胶。
TD方向拉伸伸长率(%)通过用直到断裂为止的伸长量(mm)除以夹头间距离(50mm)并乘以100而求出。
TD方向拉伸强度(MPa)通过用断裂时的强度除以试验前的样品截面积而求出。需要说明的是,TD方向拉伸强度(MPa)和TD方向拉伸伸长率(%)的测定在温度为23±2℃、夹头压力为0.30MPa、拉伸速度为200mm/分钟的条件下进行。
各样品的微孔膜((A)~(C)样品)的TD方向(垂直方向)拉伸强度(MPa)和TD方向拉伸伸长率(%)是将由该样品制成的5片膜(TD样品)的拉伸强度(MPa)和拉伸伸长率(%)取平均而得到的值。
关于TD方向拉伸强度(MPa)、TD方向拉伸伸长率(%)偏差,以下述评价标准对三样品间的微孔膜的TD方向拉伸强度(MPa)、TD方向拉伸伸长率(%)的差异进行了评价。
(评价标准)
◎(良好):样品间的拉伸强度的差异和伸长率的差异两者都小于2%。
○(合格):不符合“◎”且样品间的拉伸强度的差异和伸长率的差异两者都小于5%。
×(差):样品间的拉伸强度的差异和伸长率的差异中的至少一者为5%以上。
三样品间的微孔膜的TD方向拉伸强度(MPa)、TD方向拉伸伸长率(%)偏差的评价越好,则意味着用于制造三样品的微孔膜的(A)~(C)样品的聚乙烯粉末混合物间越没有产生分布不均。
(10)多孔片材的表面粗糙度(Ra)偏差
对于使用实施例和比较例的聚乙烯粉末进行成形而得到的多孔片材,通过对各多孔片材的表面粗糙度(Ra)进行测定,对片材的表面粗糙度的偏差(表面均匀性)进行了评价。片材的表面粗糙度(Ra)使用触针式表面粗糙度计(株式会社东京精密公司制造的“HANDYSURF E-35B”),在前端径R:5μm、速度:0.6mm/s、测定长度:12.5mm、取样值λc:2.5mm的条件下进行了测定。对于测定位置而言,对被测定物的面的中心1个部位、以及以得到尽可能相同形状的方式将面四等分时该四等分后的面的中心各1个部位合计5个部位进行了测定。
表面粗糙度(Ra)偏差中,基于下述判定基准对上述5个部位间的表面粗糙度(Ra)的差异进行了评价。
(评价标准)
○(合格):5个部位间的差异全部为5μm以内。
×(差):5个部位之间,1个部位以上的差异超过5μm。
多孔片材的表面粗糙度(Ra)偏差的评价越好,则意味着片材的表面均匀性越好、即越能够由聚乙烯粉末稳定地均匀地制造片材。具体而言,在多孔片材的制造中,存在将聚乙烯粉末平铺在金属制的平板上而进行运送等工序时,该评价越好,则意味着即使在制造过程中存在运送等工序、聚乙烯粉末也保持其固定状态(保持堆积的状态),越能够稳定地均匀地制造片材。
[催化剂合成方法]
[参考例1:催化剂合成例1:固体催化剂成分[A]的制备]
向氮气置换后的8L不锈钢制高压釜中添加己烷1,600mL。在10℃下进行搅拌的同时,用时4小时同时添加了1mol/L的四氯化钛己烷溶液800mL和1mol/L的由组成式AlMg5(C4H9)11(OSiH)2表示的有机镁化合物的己烷溶液800mL。添加后,缓慢升温,在10℃下继续反应1小时。反应结束后,除去1600mL上清液,利用1600mL己烷进行10次清洗,由此制备了固体催化剂成分[A]。该固体催化剂成分1g中所含的钛量为3.05mmol。
[参考例2:催化剂合成例2:负载型茂金属催化剂成分[B]的制备]
将平均粒径为15μm、表面积为700m2/g、粒子内孔隙体积为1.8mL/g的球状二氧化硅在氮气气氛下于500℃下烧制5小时,进行了脱水。脱水二氧化硅的表面羟基的量相对于每1g的SiO2为1.85mmol/g。在氮气气氛下,在容量1.8L的高压釜内,使40g该脱水二氧化硅分散在800mL己烷中,从而得到了浆料。将所得到的浆料在搅拌下保持于50℃的同时添加80mL三乙基铝的己烷溶液(浓度1mol/L),然后搅拌2小时,使三乙基铝与二氧化硅的表面羟基反应,得到了含有三乙基铝处理后的二氧化硅和上清液并且该三乙基铝处理后的二氧化硅的表面羟基被三乙基铝封端的成分[a]。然后,通过倾析除去所得到的反应混合物中的上清液,由此除去了上清液中的未反应的三乙基铝。然后,添加适量己烷,得到了三乙基铝处理后的二氧化硅的己烷浆料880mL。
另一方面,将200mmol[(N-叔丁基氨基)(四甲基-η5-环戊二烯基)二甲基硅烷]钛-1,3-戊二烯(以下,记为“钛络合物”)溶解于IsoparE(埃克森美孚化工公司(美国)制造的烃混合物的商品名)1000mL中,添加预先由三乙基铝与二丁基镁合成的式AlMg6(C2H5)3(n-C4H9)12的1mol/L己烷溶液20mL,进一步添加己烷从而将钛络合物浓度调节成0.1mol/L,从而得到了成分[b]。
另外,将5.7g双(氢化牛油烷基)甲基铵三(五氟苯基)(4-羟基苯基)硼酸盐(以下,记为“硼酸盐”)添加并溶解于甲苯50mL中,得到了硼酸盐的100mmol/L甲苯溶液。在室温下向该硼酸盐的甲苯溶液中添加乙氧基二乙基铝的1mol/L己烷溶液5mL,进一步添加己烷使得溶液中的硼酸盐浓度为70mmol/L。然后,在室温下搅拌1小时,得到了含有硼酸盐的反应混合物。
在15℃~20℃下进行搅拌的同时将含有硼酸盐的该反应混合物46mL添加到以上得到的成分[a]的浆料800mL中,将硼酸盐负载于二氧化硅。如此得到了负载有硼酸盐的二氧化硅的浆料。进一步添加以上得到的成分[b]中的32mL,搅拌3小时,使钛络合物与硼酸盐反应。如此得到了含有二氧化硅和上清液且在该二氧化硅上形成有催化活性物种的负载型茂金属催化剂[B]。
然后,通过倾析除去所得到的反应混合物中的上清液,由此除去了上清液中的未反应的三乙基铝。
[比较例1]
(聚乙烯的聚合工序)
向带有搅拌装置的贝塞尔型聚合反应器(ベッセル型重合反応器)连续地供给己烷、乙烯、氢气、负载型茂金属催化剂成分[B],以10kg/小时的速度制造了聚乙烯(乙烯均聚物)。氢气使用通过与分子筛接触而纯化后的99.99摩尔%以上的氢气。以上述溶剂己烷作为移送液,将负载型茂金属催化剂成分[B]以0.1mmol/L的速度与氢气10NL/小时(NL为标准升(Normal Liter)(换算为标准状态的体积))一起从聚合反应器的液面与底部的中间添加以使得制造速度为10kg/小时。另外,负载型茂金属催化剂成分[B]在调节为10℃后以0.2g/小时的速度从聚合器的底部添加,三异丁基铝在调节为20℃后以5mmol/小时的速度从聚合器的中间添加。催化活性为11000g-PE/g-负载型茂金属催化剂成分[B]。聚合温度通过夹套冷却而保持于75℃。聚合反应器内的湿度保持于0ppm。己烷在调节为20℃后以60L/小时从聚合器的底部供给。乙烯从聚合反应器的底部供给并将聚合压力保持于0.8MPa。以使得聚合反应器的液面保持恒定的方式将聚合浆料连续地抽出至压力0.05MPa的闪蒸罐中,将未反应的乙烯分离。以使得闪蒸罐的液面保持恒定的方式将聚合浆料连续地送入离心分离机,将聚合物与除此以外的溶剂等分离。此时的溶剂等相对于聚合物的含量为45%。分离后的聚乙烯粉末在95℃下吹氮的同时进行干燥。需要说明的是,在该干燥工序中,对聚合后的粉末喷雾蒸汽,从而实施了催化剂和助催化剂的失活。对于所得到的聚乙烯粉末,使用筛孔尺寸425μm的筛,除去未通过筛的粉末,从而得到了比较例1的聚乙烯粉末PE9。将所得到的聚乙烯粉末PE9的物性示于表1中。
(微孔膜的制造方法)
按照各自以重量%计为70:30的比例将总重量1500g的比较例1的聚乙烯(粘均分子量:28万)和粘均分子量为10万的聚乙烯利用10L亨舍尔混合机以2000rpm搅拌混合,然后向该混合物添加相对于聚乙烯的总量为0.5重量%的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(二丁基羟基甲苯)作为抗氧化剂,同样地进行了搅拌混合。需要说明的是,上述的粘均分子量为10万的聚乙烯通过以与比较例1同样的方法增加氢气供给量而调节粘均分子量从而得到。
从亨舍尔混合机的下部依次各取500g该混合物,分别作为(A)样品、(B)样品、(C)样品,利用双轴螺杆型的熔融混炼机Labo Plastomill(东洋精机制作所制造:型号20R200型)将各样品制成均匀的熔融混合物。针对每种样品制作5个该混合物。此时的条件是熔融混炼温度为190℃且螺杆转速为50次旋转/分钟、混炼时间为5分钟。
此外,对于各样品而言,相对于聚乙烯的总量向挤出机中注入50重量%的液体石蜡(松村石油株式会社制造的P-350(商标)),在设定温度为200℃、螺杆转速为240rpm的条件下进行了混炼。使熔融混炼物通过装载有相当于350目的丝网的Gnois公司制造的盘式过滤器型的连续丝网交换机内,然后从T-模头排出,利用辊进行流延,由此成形了厚度1250μm的凝胶状片材。
将该(A)~(C)样品的凝胶状片材各制作5片,分别在124℃下同时使用双轴拉伸机拉伸到MD倍率7.0倍、TD倍率6.4倍,然后将该拉伸膜浸渍于甲基乙基酮中,提取除去液体石蜡,然后进行干燥。接着,将拉伸膜导入TD拉幅机,进行热固定,从而得到了比较例1的三个样品(各样品5片)的微孔膜。需要说明的是,热固定时的拉伸温度设定为128℃、倍率设定为2.0倍,之后松弛时的温度设定为133℃、松弛率设定为0.80。对所得到的微孔膜进行上述的“(8)微孔膜的厚度偏差”的评价和“(9)微孔膜的TD方向拉伸强度(MPa)、TD方向拉伸伸长率(%)偏差”的评价,将其结果示于表1中。
(多孔片材的制造方法)
使比较例1所述的聚乙烯(粘均分子量:28万)以2.1mm以上的厚度堆积于金属制的平板上,使其通过与该平板之间具有2.1mm间隙的刮削部而使聚乙烯粉末平铺。将以2.1mm的厚度均匀地堆积的聚乙烯粉末投入设置于180℃的加热炉中,使其静置10分钟,然后从加热炉中取出,冷却至室温,由此得到了厚度为2.0mm的烧结成形体作为树脂多孔体(a)。使用设定为160℃的热熔涂布器将聚烯烃类热熔胶粘剂以20g/m2以纤维状喷涂于该树脂多孔体。使用对织物(经纱/纬纱:聚对苯二甲酸乙二醇酯单丝)L-screen165-027/420PW实施了防静电处理的ASL-screen165-027/420PW(株式会社NBC Mesh Tech公司制造)作为片材(b),使其层叠于树脂多孔体(a)上,由此得到了比较例1的多孔片材。对于所得到的多孔片材,进行上述“(10)多孔片材的表面粗糙度(Ra)偏差”的评价,将其结果示于表1中。
[实施例1]
除了将负载型茂金属催化剂成分[B]预先加热至75℃然后以0.2g/小时的速度从聚合反应器的聚合体系内的上部添加、将闪蒸罐的水分量保持为400ppm以外与比较例1同样地进行,从而得到了实施例1的聚乙烯粉末PE1。将所得到的聚乙烯粉末PE1的物性示于表1中。
另外,通过与比较例1同样的操作,得到了微孔膜和多孔片材。使用所得到的微孔膜和多孔片材进行了与比较例1同样的评价。将结果示于表1中。
[实施例2]
除了将聚合温度保持于70℃、将负载型茂金属催化剂成分[B]预先加热至75℃然后以0.2g/小时的速度从聚合反应器的聚合体系内的上部添加、通过与负载型茂金属催化剂成分[B]不同的线路将Tebbe试剂以5μmol/L添加至聚合反应器内部、将闪蒸罐的水分量保持为300ppm、将己烷调节为20℃并以40L/小时从聚合器的底部供给以外与比较例1同样地进行,从而得到了实施例2的聚乙烯粉末PE2。将所得到的聚乙烯粉末PE2的物性示于表1中。
另外,通过与比较例1同样的操作,得到了微孔膜和多孔片材。使用所得到的微孔膜和多孔片材进行了与比较例1同样的评价。将结果示于表1中。
[实施例3]
除了将负载型茂金属催化剂成分[B]预先加热至75℃然后以0.2g/小时的速度从聚合反应器的聚合体系内的上部添加、通过与负载型茂金属催化剂成分[B]不同的线路将Tebbe试剂以1.15μmol/L添加至聚合反应器内部、将闪蒸罐的水分量保持为400ppm、将己烷调节为20℃后以80L/小时从聚合器的底部供给、从气相导入相对于乙烯为0.38摩尔%的丙烯以外与比较例1同样地进行,从而得到了实施例3的聚乙烯粉末PE3。将所得到的聚乙烯粉末PE3的物性示于表1中。
另外,通过与比较例1同样的操作,得到了微孔膜和多孔片材。使用所得到的微孔膜和多孔片材进行了与比较例1同样的评价。将结果示于表1中。
[实施例4]
除了将负载型茂金属催化剂成分[B]预先加热至75℃然后以0.2g/小时的速度从聚合反应器的聚合体系内的上部添加、通过与负载型茂金属催化剂成分[B]不同的线路将Tebbe试剂以3.59μmol/L添加至聚合反应器内部、将闪蒸罐的水分量保持为500ppm、将己烷调节为20℃后以80L/小时从聚合器的底部供给以外与比较例1同样地进行,从而得到了实施例4的聚乙烯粉末PE4。将所得到的聚乙烯粉末PE4的物性示于表1中。
另外,通过与比较例1同样的操作,得到了微孔膜和多孔片材。使用所得到的微孔膜和多孔片材进行了与比较例1同样的评价。将结果示于表1中。
[实施例5]
除了将聚合温度保持于70℃、将聚合压力保持于0.9MPa、将负载型茂金属催化剂成分[B]预先加热至78℃然后以0.2g/小时的速度从聚合反应器的聚合体系内的上部添加、通过与负载型茂金属催化剂成分[B]不同的线路将Tebbe试剂以1.75μmol/L添加至聚合反应器内部、将闪蒸罐的水分量保持为350ppm、将己烷调节为20℃后以80L/小时从聚合器的底部供给以外与比较例1同样地进行,从而得到了实施例5的聚乙烯粉末PE5。将所得到的聚乙烯粉末PE5的物性示于表1中。
另外,通过与比较例1同样的操作,得到了微孔膜和多孔片材。使用所得到的微孔膜和多孔片材进行了与比较例1同样的评价。将结果示于表1中。
[实施例6]
除了将聚合温度保持于80℃、将聚合压力保持于0.9MPa、使用固体催化剂成分[A]代替负载型茂金属催化剂成分[B]并预先加热至78℃然后以0.2g/小时的速度从聚合反应器的聚合体系内的上部添加、将闪蒸罐的水分量保持为500ppm、将己烷调节为20℃后以80L/小时从聚合器的底部供给以外与比较例1同样地进行,从而得到了实施例6的聚乙烯粉末PE6。将所得到的聚乙烯粉末PE6的物性示于表1中。
另外,通过与比较例1同样的操作,得到了微孔膜和多孔片材。使用所得到的微孔膜和多孔片材进行了与比较例1同样的评价。将结果示于表1中。
[实施例7]
除了将负载型茂金属催化剂成分[B]预先加热至75℃然后以0.2g/小时的速度从聚合器的底部添加、将己烷调节为20℃后以60L/小时从聚合器的底部供给以外与比较例1同样地进行,从而得到了实施例7的聚乙烯粉末PE7。将所得到的聚乙烯粉末PE7的物性示于表1中。
另外,通过与比较例1同样的操作,得到了微孔膜和多孔片材。使用所得到的微孔膜和多孔片材进行了与比较例1同样的评价。将结果示于表1中。
[实施例8]
除了将负载型茂金属催化剂成分[B]预先加热至75℃然后以0.2g/小时的速度从聚合器的底部添加、将闪蒸罐的水分量保持为200ppm以外与比较例1同样地进行,从而得到了实施例8的聚乙烯粉末PE8。将所得到的聚乙烯粉末PE8的物性示于表1中。
另外,通过与比较例1同样的操作,得到了微孔膜和多孔片材。使用所得到的微孔膜和多孔片材进行了与比较例1同样的评价。将结果示于表1中。
[比较例2]
除了将闪蒸罐的水分量保持为400ppm以外与比较例1同样地进行,从而得到了比较例2的聚乙烯粉末PE10。将所得到的聚乙烯粉末PE10的物性示于表1中。
另外,通过与比较例1同样的操作,得到了微孔膜和多孔片材。使用所得到的微孔膜和多孔片材进行了与比较例1同样的评价。将结果示于表1中。
[比较例3]
除了将聚合温度保持于48℃、使用固体催化剂成分[A]代替负载型茂金属催化剂成分[B]并预先加热至50℃然后以0.2g/小时的速度从聚合反应器的聚合体系内的上部添加、将闪蒸罐的水分量保持为500ppm、从气相导入相对于乙烯为6.5摩尔%的1-丁烯以外与比较例1同样地进行,从而得到了比较例3的聚乙烯粉末PE11。将所得到的聚乙烯粉末PE11的物性示于表1中。
另外,通过与比较例1同样的操作,得到了微孔膜和多孔片材。使用所得到的微孔膜和多孔片材进行了与比较例1同样的评价。将结果示于表1中。
[比较例4]
除了将聚合温度保持于70℃、将负载型茂金属催化剂成分[B]在15℃的温度下以0.2g/小时的速度从聚合反应器的液面与底部的中间添加、将闪蒸罐的水分量保持为550ppm以外与比较例1同样地进行,从而得到了比较例4的聚乙烯粉末PE12。将所得到的聚乙烯粉末PE12的物性示于表1中。
另外,通过与比较例1同样的操作,得到了微孔膜和多孔片材。使用所得到的微孔膜和多孔片材进行了与比较例1同样的评价。将结果示于表1中。
根据上述结果可知:对于实施例的聚乙烯粉末而言,空气通气量为4mm/s时的流动能相对于无通气时的流动能之比高,因此,一直到成形时为止的原料聚乙烯粉末内不产生物性偏差,能够稳定地生产稳定地具有均匀的物性的成形体。另外,在比较例中,该流动能之比低,喷流性高(空气通气量为4mm/s时的流动能相对较低),因此,对微孔膜的厚度、强度的偏差、或者多孔片材的表面粗糙度的偏差等成形体的物性降低带来影响。
产业实用性
根据本发明的聚乙烯粉末,能够稳定地均匀地生产由聚乙烯粉末生产出的成形体。另外,本发明的聚乙烯粉末除了上述微孔膜、多孔片材以外还具有各种运动衣料、防弹衣料、防护衣料/防护手套、各种安全用品等高性能纺织品、标签绳/缆绳、游艇绳、建筑用绳等各种绳产品、渔线、遮缆线等各种编织产品、渔网/防球网等网产品、以及化学过滤器、电池隔膜等增强材料或各种无纺布、或帐篷等遮挡材料、或者头盔、滑雪板等运动用或扬声器锥体用、预浸料、混凝土增强等复合用的增强纤维等产业实用性。

Claims (6)

1.一种聚乙烯粉末,其为乙烯的均聚物、或者乙烯与碳原子数为3以上且15以下的α-烯烃的共聚物,其特征在于,
所述聚乙烯粉末的粘均分子量为10万以上且1000万以下,
所述聚乙烯粉末的密度为920kg/m3以上且960kg/m3以下,并且
所述聚乙烯粉末的空气通气量为4mm/s时的流动能为无通气时的流动能的30%以上。
2.如权利要求1所述的聚乙烯粉末,其中,所述聚乙烯粉末的平均粒径为50μm以上且300μm以下。
3.如权利要求1或2所述的聚乙烯粉末,其中,在将对应于自累计粒度分布的粒径较小侧起累计10%、累计90%的粒径分别设为D10、D90时,比D90/D10为1.0以上且6.0以下。
4.如权利要求1~3中任一项所述的聚乙烯粉末,其中,粒径为75μm以下的粒子的含量为3.0质量%以上且30.0质量%以下。
5.如权利要求1~4中任一项所述的聚乙烯粉末,其中,粒径为53μm以下的粒子的堆积密度为0.25g/cm3以上且0.40g/cm3以下。
6.如权利要求1~5中任一项所述的聚乙烯粉末,其中,所述聚乙烯粉末的无通气时的流动能为100mJ以上。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113544165A (zh) * 2019-03-01 2021-10-22 旭化成株式会社 聚乙烯粉末以及通过将该聚乙烯粉末成型而得到的成型体
US20220056249A1 (en) * 2020-08-24 2022-02-24 Celanese International Corporation Gel Extruded Articles Made From High Density Polyethylene With Narrow Molecular Weight Distribution

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6437591B1 (ja) * 2017-05-29 2018-12-12 旭化成株式会社 ポリエチレンパウダー及びその成形物
EP3778662A4 (en) * 2018-03-27 2021-05-26 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha POLYETHYLENE YARN WITH ULTRA HIGH MOLECULAR WEIGHT
JP7315369B2 (ja) * 2019-04-26 2023-07-26 旭化成株式会社 エチレン重合体粒子及び成形体
EP4098669A4 (en) * 2020-01-31 2023-07-19 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha POLYETHYLENE POWDER AND ARTICLE THEREOF

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103342842A (zh) * 2013-07-18 2013-10-09 中国石油化工股份有限公司 一种微孔膜用高密度聚乙烯树脂组合物及其制备方法
CN104725691A (zh) * 2013-12-20 2015-06-24 旭化成化学株式会社 聚乙烯粉末
US20150299903A1 (en) * 2014-04-18 2015-10-22 Asahi Kasei Chemicals Corporation Polyethylene Powder for Fiber, Fiber, and Article

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2657434B2 (ja) 1991-07-19 1997-09-24 東燃株式会社 ポリエチレン微多孔膜、その製造方法及びそれを用いた電池用セパレータ
JPH0834873A (ja) 1994-05-18 1996-02-06 Mitsui Petrochem Ind Ltd 微孔性ポリエチレンの二軸延伸フィルム、その製法お よびその用途
US6294494B1 (en) * 1998-12-18 2001-09-25 Phillips Petroleum Company Olefin polymerization processes and products thereof
JP3995471B2 (ja) 2001-12-26 2007-10-24 旭化成ケミカルズ株式会社 ポリオレフィン製微多孔膜
JP5020563B2 (ja) 2006-08-02 2012-09-05 日東電工株式会社 吸着フィルムの製造方法、および離型フィルム付き吸着フィルムの製造方法
JP5830064B2 (ja) * 2012-08-10 2015-12-09 旭化成ケミカルズ株式会社 高分子量ポリエチレンパウダー、微多孔膜、及び高強度繊維
JP5829257B2 (ja) * 2012-12-11 2015-12-09 旭化成ケミカルズ株式会社 ポリエチレンパウダー、成形体、及びリチウムイオン二次電池用セパレーター
KR101474114B1 (ko) * 2013-03-26 2014-12-17 삼성토탈 주식회사 압출성형성이 우수한 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지
JP6184766B2 (ja) 2013-06-20 2017-08-23 旭化成株式会社 多孔質積層体、吸着緩衝材、及び吸着方法
JP6318559B2 (ja) 2013-11-11 2018-05-09 東ソー株式会社 超高分子量ポリエチレン微粒子及びその製造方法
JP5830114B2 (ja) * 2014-02-24 2015-12-09 旭化成ケミカルズ株式会社 超高分子量エチレン系共重合体パウダー及び成形体
JP5782558B1 (ja) * 2014-11-14 2015-09-24 旭化成ケミカルズ株式会社 ポリエチレンパウダー
KR101699157B1 (ko) * 2015-04-10 2017-01-24 대한유화 주식회사 메탈로센 촉매 제조방법 및 이를 이용한 초 고분자량 폴리에틸렌의 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103342842A (zh) * 2013-07-18 2013-10-09 中国石油化工股份有限公司 一种微孔膜用高密度聚乙烯树脂组合物及其制备方法
CN104725691A (zh) * 2013-12-20 2015-06-24 旭化成化学株式会社 聚乙烯粉末
US20150299903A1 (en) * 2014-04-18 2015-10-22 Asahi Kasei Chemicals Corporation Polyethylene Powder for Fiber, Fiber, and Article

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113544165A (zh) * 2019-03-01 2021-10-22 旭化成株式会社 聚乙烯粉末以及通过将该聚乙烯粉末成型而得到的成型体
CN113544165B (zh) * 2019-03-01 2023-10-03 旭化成株式会社 聚乙烯粉末以及通过将该聚乙烯粉末成型而得到的成型体
US11976141B2 (en) 2019-03-01 2024-05-07 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Polyethylene powder and molded article obtained by molding the same
US20220056249A1 (en) * 2020-08-24 2022-02-24 Celanese International Corporation Gel Extruded Articles Made From High Density Polyethylene With Narrow Molecular Weight Distribution
US11814508B2 (en) * 2020-08-24 2023-11-14 Celanese International Corporation Gel extruded articles made from high density polyethylene with narrow molecular weight distribution

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JP2018095862A (ja) 2018-06-21

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