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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein modifiziertes Polypropylen
und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Spezieller betrifft diese
Erfindung ein modifiziertes Polypropylen, welches ein Polypropylen
mit einem Wert der racemischen Diadenfraktion [r] in einem speziellen
Bereich ist und mit einer speziellen Verbindung, z. B. (Meth)acrylsäuren und
deren Derivaten oder Styrolderivaten modifiziert ist, und Verfahren
zu dessen Herstellung. Diese Polymere können drei Eigenschaften gut
ausgeglichen verbessern, wie die Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln,
die Affinität
für Materialien
auf Polypropylenbasis und die Wärmestabilität.
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Herkömmliche
Polyolefine, z. B. Polypropylen und Polyethylen, zeigen geringe
Affinität
für andere
Polymere, z. B. Styrol-, Acryl- und Vinylacetatharze, aufgrund ihrer
hohen Kristallinität
und nicht-polaren Eigenschaften, was Schwierigkeiten beim Mischen
der Polyolefine mit anderen polaren Materialien, beim Beschichten
und bei der Adhäsion
und beim Drucken polarer Materialien auf Polyolefin-basierende Materialien
hervorruft. Dies sind Probleme von herkömmlichen Polyolefine.
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Die
Entwicklung von modifizierten Polypropylenen mit einem guten Gleichgewicht
der drei Eigenschaften Löslichkeit
in Lösungsmitteln,
Affinität
für Materialien
auf Polypropylenbasis und Wärmestabilität wird für die Lösung der
obigen Probleme benötigt.
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Es
wurden Polymere von hochkristallinem Polypropylen, verbunden mit
einer funktionellen Gruppe, z. B. Chlor oder Maleinsäureanhydrid,
entwickelt. Jedoch sind diese Polymere mit einer funktionellen Gruppe
im allgemeinen unzureichend löslich
in Lösungsmitteln,
wodurch Schwierigkeiten bei der Handhabung hervorgerufen werden.
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Deshalb
wurden die Grundpolymere, z. B. isotaktisches Polypropylen mit niedrigem
Molekulargewicht und Copolymer von Propylen mit einem anderen α-Olefin,
im Hinblick auf die Verbesserung ihrer Löslichkeit untersucht.
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Als
die obigen Grundpolymere schlägt
beispielsweise die
japanische,
offengelegte Patentveröffentlichung
Nr. 11-100412 ein isotaktisches Polypropylen mit enger
Molekulargewichtsverteilung und hoher Stereoregularität vor, so
daß das
Polymer eine sehr hohe Steifigkeit und Wärmebeständigkeit aufweist. Die
japanische, offengelegte Patentveröffentlichung
Nr. 2001-146565 schlägt
eine Harzzusammensetzung vor, enthaltend ein nicht-kristallines
Polyolefin (ataktisches Polypropylen oder Propylen-α-Olefincopolymer), gepfropft
mit einer radikalischen, polymerisierbaren, ungesättigten
Verbindung. Diese Verbindung kann eine funktionelle Gruppe aufweisen.
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Jedoch
weist ein isotaktisches Polypropylen mit hoher Stereoregularität, z. B.
das, daß in
der
japanischen, offengelegten
Patentveröffentlichung
Nr. 11-100412 offenbart ist, im allgemeinen unzureichende
Löslichkeit
in Lösungsmitteln
auf, selbst wenn sein Molekulargewicht gering ist. Gemäß der
japanischen, offengelegten Patentveröffentlichung
Nr. 2001-146565 weist die Harzzusammensetzung ausgezeichnete
Löslichkeit, Zwischenschichtadhäsion an
die Deckschicht und Wetterbeständigkeit
auf. Jedoch zeigt es keine zufriedenstellenden Merkmale, da es geringe
Wärmestabilität und Löslichkeit
in Lösungsmitteln
zeigt, wenn das Polyolefin ein isotaktisches Polypropylen ist, und
keine ausreichende Affinität
für Polypropylenmaterialien,
wenn das Polyolefin ein Propylen-α-Olefincopolymer
ist.
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Die
japanische, offengelegte Patentveröffentlichung
Nr. 2-41305 schlägt
ein hochkristallines, syndiotaktisches Polypropylen vor. Die Hauptkettenstruktur
des Polypropylens besteht hauptsächlich
(80% oder mehr, insbesondere 95% oder mehr) aus racemischen Diade(n).
Die
japanische, offengelegte
Patentveröffentlichung
Nr. 4-348114 schlägt
die Modifikation von syndiotaktischem Polypropylen vor. Jedoch ist
das Polypropylen bei Raumtemperatur nicht ausreichend in Lösungsmitteln
löslich,
was aus der Verwendung von hochkristallinem syndiotaktischem Polypropylen
resultiert.
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Es
wird z. B. von „Macromol.
Rapid. Commun., "H.
Mori et al., 18, 157 bis 161 (1997) erläutert, daß syndiotaktisches Polypropylen
höhere
Wärmestabilität als isotaktisches
Polypropylen aufweist. Außerdem
erläutert
die
japanische, offengelegte
Patentveröffentlichung
Nr. 4-348114 ebenso, daß das syndiotaktische Polypropylen
höhere
Wärmestabilität als das
isotaktische Polypropylen aufweist, da ersteres eine geringere Molekulargewichtsabnahme
während
des Modifikationsverfahrens zeigt.
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Es
ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein modifiziertes
Polypropylen bereitzustellen, das die drei Eigenschaften, wie Löslichkeit
in organischen Lösungsmitteln,
Affinität
für Materialien
auf Polypropylenbasis und Wärmestabilität, in einem
guten Gleichgewicht verbessern kann. Diese Polymere werden durch Umsetzen
eines Polypropylens mit einem Wert der racemischen Diadenfraktion
[r] in einem speziellen Bereich realisiert und mit einer speziellen
Verbindung, z. B. (Meth)acrylsäuren
und deren Derivaten oder Styrolderivaten (hierin nachstehend manchmal
als Modifikator bezeichnet) modifiziert, um eine Vielzahl von funktionellen Gruppen
in die Polypropylenstruktur unter Berücksichtigung der obigen Situationen
einzuführen.
Es ist ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zu deren Herstellung bereitzustellen.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung fanden nach gründlichen
Untersuchungen zur Lösung
der obigen Probleme unter Beachtung der Hauptkettenstruktur des
Polypropylens heraus, daß ein
modifiziertes Polypropylen, das unter den Eigenschaften der Löslichkeit
in organischen Lösungsmitteln,
Affinität
für Materialien auf
Polypropylenbasis und Wärmestabilität gut ausgeglichen
ist, durch Modifizieren eines speziellen Polypropylens erhalten
werden kann, und erreichten die vorliegende Erfindung. Dieses Polypropylen
mit einem Wert der racemischen Diadenfraktion [r] von 0,51 bis 0,88
wird mit einer speziellen Verbindung, z. B. (Meth)acrylsäuren und
deren Derivaten oder Styrolderivaten, in Gegenwart eines radikalischen
Initiators modifiziert, um (eine) funktionelle Gruppe(n) bei einem
speziellen Gehalt einzuführen,
wobei der Wert der racemischen Diadenfraktion ein Index ist, der
das syndiotaktische Ausmaß eines
Polymers darstellt.
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Der
erste Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein modifiziertes
Polypropylen bereit, welches ein Polypropylen mit einem Wert der
racemischen Diadenfraktion [r] von 0,51 bis 0,88, bestimmt durch
13C-NMR-Analyse, und einem gewichtsmittleren
Molekulargewicht (Mw) von 5.000 bis 400.000 und gepfropft mit Einheiten,
dargestellt durch die allgemeine Formel (1), ist:
allgemeine
Formel (1)
(worin R
1 H
oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist; R
2 OR
4 oder ein Halogen,
ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus Cl, Br, F und I, oder eine NR
1 2- oder R
5-NR
1 2-Gruppe ist, R
3 H oder eine -COR
2-Gruppe
ist;
R
4 H oder ein Alkylrest mit 1
bis 10 Kohlenstoffatomen, welcher ein Halogen aufweisen kann, eine
aromatische Gruppe, welche einen Alkylsubstituenten aufweisen kann,
-(CH
2)
a-O-P(O)(OR
1)
2 oder -(CH
2)
a-O-P(O)(O
–)(O-(CH
2)
b-N
+R
1 3) („a” und „b" sind jeweils eine
ganze Zahl von 1 bis 5); ein Alkalimetall M, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus Li, Na und K; ein alicyclischer Kohlenwasserstoff
mit 5 bis 10 Kohlenstoffatomen; eine Glycidylgruppe; R
5-COCR
1=CH
2; R
5OR
1; R
5Si(OR
1)
3 oder R
5-NCO ist; R
5 ein
Alkylenrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder -[(CH
2)
q-O-]
r- („q” und „r" sind jeweils eine
ganze Zahl von 1 bis 5) ist, und
„n" 1 bis 500 ist, wobei die Gesamtzahl
2 bis 500 beträgt,
wenn 2 oder mehrere Einheiten, dargestellt durch die allgemeine
Formel (1), in einem Polypropylenmolekül gegeben sind).
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Der
zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein modifiziertes
Polypropylen bereit, welches ein Polypropylen mit einem Wert der
racemischen Diadenfraktion [r] von 0,51 bis 0,88, bestimmt durch
13C-NMR-Analyse, und einem gewichtsmittleren
Molekulargewicht (Mw) von 5.000 bis 400.000 und gepfropft mit Einheiten,
dargestellt durch die allgemeine Formel (2), ist:
allgemeine
Formel (2)
(worin R
6 H,
ein Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder Halogen, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus Cl, Br, F und I, ist; R
7 Ar-X', OCO-R
6,
CHO, COR
6, CN, ein Pyridylrest, ein Pyrrolidonylrest,
Si(OR
1)
3, ein halogeniertes
Alkyl mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, Halogen, OR
6,
OSO
3M oder NH-CO-R
6 ist;
X' R
6,
OH, COOH, NH
2, CN, NO
2,
ein halogeniertes Alkyl mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, CH=CH
2 oder OCO-R
6 ist,
R
1 H oder ein Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen
ist; M das wie vorstehend beschriebene Alkalimetall ist, und
„m" 1 bis 500 ist, wobei
die Gesamtanzahl 2 bis 500 ist, wenn 2 oder mehrere Einheiten, dargestellt
durch die allgemeine Formel (2), in einem Polypropylenmolekül gegeben
sind).
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Der
dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur
Herstellung eines modifizierten Polypropylens bereit, wobei das
Polypropylen für
den ersten Aspekt, hergestellt durch Polymerisation in der Gegenwart
eines homogenen Metallkomplexkatalysators zum Erhalten eines Werts
der racemischen Diadenfraktion [r] von 0,51 bis 0,88, bestimmt durch
13C-NMR-Analyse, und eines gewichtsmittleren
Molekulargewichts (Mw) von 5.000 bis 400.000, mit mindestens einem
Typ der Verbindung, dargestellt durch die allgemeine Formel (3),
in der Gegenwart eines radikalischen Initiators umgesetzt wird:
allgemeine
Formel (3)
(wobei R
1,
R
2 und R
3 die Gleichen
wie die vorstehend angeführten
sind).
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Der
vierte Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur
Herstellung eines modifizierten Polypropylens bereit, wobei das
Polypropylen für
den zweiten Aspekt, hergestellt durch Polymerisation in der Gegenwart
eines homogenen Metallkomplexkatalysators zum Erhalten eines Werts
der racemischen Diadenfraktion [r] von 0,51 bis 0,88, bestimmt durch
13C-NMR-Analyse, und eines gewichtsmittleren
Molekulargewichts (Mw) von 5.000 bis 400.000, mit mindestens einem
Typ der Verbindung, dargestellt durch die allgemeine Formel (4),
in der Gegenwart eines radikalischen Initiators umgesetzt wird:
allgemeine
Formel (4)
(wobei R
6 und
R
7 die Gleichen wie die vorstehend angeführten sind).
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung umfassen:
- 1) das
modifizierte Polypropylen des ersten Aspekts, wobei „n" in der allgemeinen
Formel (1) 1 bis 300 ist,
- 2) das modifizierte Polypropylen des ersten Aspekts, wobei die
Einheiten, dargestellt durch die allgemeine Formel (1), von (Meth)acrylsäure oder
einem Alkyl- oder Glycidylester davon abgeleitet sind,
- 3) das modifizierte Polypropylen des ersten Aspekts, wobei die
Einheiten, dargestellt durch die allgemeine Formel (1), von einem
Alkalimetallsalz oder Halogenid von (Meth)acrylsäure abgeleitet sind,
- 4) das modifizierte Polypropylen des ersten Aspekts, wobei die
Einheiten, dargestellt durch die allgemeine Formel (1), von einem
(Meth)acrylsäurederivat,
enthaltend eine OH-, Alkoxy-, Amino- oder Isocyanatgruppe, abgeleitet
sind,
- 5) das modifizierte Polypropylen des zweiten Aspekts, wobei „m" in der allgemeinen
Formel (2) 1 bis 300 ist,
- 6) das modifizierte Polypropylen des zweiten Aspekts, wobei
die Einheiten, dargestellt durch die allgemeine Formel (2), von
einem Styrolderivat abgeleitet sind,
- 7) das modifizierte Polypropylen des zweiten Aspekts, wobei
die Einheiten, dargestellt durch die allgemeine Formel (2), von
einer Vinylverbindung oder ungesättigten
Dicarbonsäure
abgeleitet sind,
- 8) das modifizierte Polypropylen des ersten oder zweiten Aspekts,
wobei das Polypropylen ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw)
von 10.000 bis 250.000 aufweist, und das Verfahren des dritten oder
vierten Aspekts zur Herstellung eines modifizierten Polypropylens,
wobei das Polypropylen ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw)
von 10.000 bis 250.000 aufweist,
- 9) das modifizierte Polypropylen des ersten oder zweiten Aspekts,
wobei das Polypropylen eine Molekulargewichtsverteilung (Mw/Mn)
von 1,01 bis 3,00 aufweist, und das Verfahren des dritten oder vierten
Aspekts zur Herstellung eines modifizierten Polypropylens, wobei
das Polypropylen eine Molekulargewichtsverteilung (Mw/Mn) von 1,01
bis 3,00 aufweist,
- 10) das modifizierte Polypropylen des ersten oder zweiten Aspekts,
wobei das Polypropylen einen Wert der racemischen Diadenfraktion
[r] von 0,55 bis 0,84 aufweist, und das Verfahren des dritten oder
vierten Aspekts zur Herstellung eines modifizierten Polypropylens,
wobei das Polypropylen einen Wert der racemischen Diadenfraktion
[r] von 0,55 bis 0,84 aufweist,
- 11) das Verfahren des dritten Aspekts zur Herstellung eines
modifizierten Polypropylens, wobei die Verbindung, dargestellt durch
die allgemeine Formel (3), (Meth)acrylsäure oder ein Alkyl- oder Glycidylester
davon ist,
- 12) das Verfahren des dritten Aspekts zur Herstellung eines
modifizierten Polypropylens, wobei die Verbindung, dargestellt durch
die allgemeine Formel (3), ein Alkalimetallsalz oder Halogenid von
(Meth)acrylsäure ist,
- 13) das Verfahren des dritten Aspekts zur Herstellung eines
modifizierten Polypropylens, wobei die Verbindung, dargestellt durch
die allgemeine Formel (3), ein (Meth)acrylsäurederivat, enthaltend eine
OH-, Alkoxy-, Amino- oder Isocyanatgruppe, ist,
- 14) das Verfahren des vierten Aspekts zur Herstellung eines
modifizierten Polypropylens, wobei die Verbindung, dargestellt durch
die allgemeine Formel (4), ein Styrolderivat ist,
- 15) das Verfahren des vierten Aspekts zur Herstellung eines
modifizierten Polypropylens, wobei die Verbindung, dargestellt durch
die allgemeine Formel (4), eine Vinylverbindung oder ungesättigte Dicarbonsäure ist,
- 16) das Verfahren des dritten oder vierten Aspekts zur Herstellung
eines modifizierten Polypropylens, wobei der homogene Metallkomplexkatalysator
aus einem Vanadiumkomplex und einer Organoaluminiumverbindung besteht,
- 17) das Verfahren des dritten oder vierten Aspekts zur Herstellung
eines modifizierten Polypropylens, wobei das Polypropylen mit der
Verbindung, dargestellt durch die allgemeine Formel (3) oder (4),
nach dem Lösen in
einem organischen Lösungsmittel
umgesetzt wird, und
- 18) eine Anstrichfarbe, einen Oberflächenmodifikator, einen Primer,
ein Beschichtungsmittel, eine Tinte, ein Haftmittel oder einen Löslichmacher,
der/die/das das modifizierte Polypropylen des ersten oder zweiten
Aspekts enthält.
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Das
modifizierte Polypropylen und das Verfahren zu dessen Herstellung
der vorliegenden Erfindung werden für jeden Punkt ausführlich beschrieben.
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1. Grundpolymer (Polypropylen)
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Das
Grundpolymer für
die Modifikation von Polypropylen der vorliegenden Erfindung weist
eine Stereoregularität
des Werts der racemischen Diadenfraktion [r] von 0,51 bis 0,88,
bestimmt durch 13C-NMR-Analyse, auf.
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Es
gibt drei Typen von Stereowiederholungseinheiten, welche ein stereoreguläres Polypropylen
annehmen kann; isotaktisch, syndiotaktisch und ataktisch.
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Ein
isotaktisches Polypropylen weist eine Methylgruppe auf, die an das
tertiäre
Kohlenstoffatom in jeder der Monomereinheiten gebunden ist, welche
der Reihe nach miteinander verbunden sind, wobei die Methylgruppe
auf derselben Seite der hypothetischen Ebene angeordnet ist, die
durch die Hauptpolymerketten führt.
Mit anderen Worten liegen alle Methylgruppen über oder unter der Ebene. Ein
syndiotaktisches Polypropylen weist eine charakteristische stereochemische
Struktur auf, in der die Monomereinheiten mit enantiomorphen, asymmetrischen
Kohlenstoffatomen regulär
abwechselnd oder kontinuierlich in den Hauptpolymerketten angeordnet
sind. Ein ataktisches Polypropylen weist die Monomereinheiten mit
enantiomorphen, asymmetrischen Kohlenstoffatomen, die zufällig in
den Hauptpolymerketten angeordnet sind, auf.
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Der
Wert der racemischen Diadenfraktion [r], definiert für die vorliegende
Erfindung, ist ein Index für die
Stereoregularität
von Polypropylen, der sein syndiotaktisches Ausmaß darstellt,
d. h. ein Index zum Darstellen der Anzahl der Methylgruppen, die
abwechselnd oder kontinuierlich um die Ebene herum angeordnet sind.
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Beispielsweise
bedeutet ein Polypropylen mit einem Wert der racemischen Diadenfraktion
[r] von 1 (d. h. 100%), daß es
vollständig
syndiotaktisch ist. Der Wert der racemischen Diadenfraktion [r],
definiert für
die vorliegende Erfindung, kann durch 13C-NMR-Messung,
die in der Technik bekannt ist, bestimmt werden, was das Integral
von Peakintensitäten
ergibt, die den jeweiligen stereoregulären Strukturen entsprechen.
Dieses analytische Verfahren ist in der Technik bekannt.
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Es
notwendig, daß das
Polypropylen der vorliegenden Erfindung einen Wert der racemischen
Diadenfraktion [r] von 0,51 bis 0,88, bevorzugt 0,55 bis 0,84, stärker bevorzugt
0,60 bis 0,84, hat. Ein Polypropylen mit einem Wert unter 0,51 weist
unzureichende Wärmestabilität auf, und
das mit einem Wert über
0,88 weist verringerte Löslichkeit
in organischen Lösungsmitteln
auf.
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Das
Verfahren zur Herstellung eines Polypropylens mit einem Wert der
racemischen Diadenfraktion [r] von 0,51 bis 0,88, bestimmt durch 13C-NMR-Analyse, ist nicht eingeschränkt, so
lange wie es ein solches Polypropylen ergibt.
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Es
wird normalerweise durch Polymerisation von Propylen in der Gegenwart
eines homogenen Metallkomplexkatalysators in einem Lösungsmittel,
z. B. einem gesättigten
aliphatischen Kohlenwasserstoff, z. B. Propan, Butan, Pentan, Hexan
oder Heptan; einem gesättigten
alicyclischen Kohlenwasserstoff, z. B. Cyclopropan oder Cyclohexan;
einem aromatischen Kohlenwasserstoff, z. B. Benzol, Toluol oder
Xylol; oder THF hergestellt.
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Ein
homogener Metallkomplexkatalysator besteht aus einer Organometallverbindung
und einer Organoaluminiumverbindung oder einem Metallkomplex aus
einer organischen Verbindung, enthaltend ein Heteroatom (z. B. Sauerstoff
oder Stickstoff) und ein Übergangsmetall.
Beispielsweise umfassen diese Katalysatoren:
- (1)
einen Katalysator, bestehend aus einem Vanadiumkomplex und einer
Organoaluminiumverbindung,
- (2) einen Katalysator, bestehend aus einem Metall, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus Titan, Zirkonium und Hafnium, mit einer
Cycloalkadienylgruppe oder ihrem Derivat und mindestens einer Alkoxy- oder
Alkylaminogruppe, kombiniert mit Aluminoxan, einer Boronverbindung
oder einer Organoaluminiumverbindung,
- (3) einen Katalysator, bestehend aus einer zweifach überbrückten Metallocenverbindung,
kombiniert mit Aluminoxan, einer Boronverbindung oder einer Organoaluminiumverbindung,
- (4) einen Katalysator, bestehend aus einem Diiminkomplex mit
Nickel, Palladium und Aluminoxan,
- (5) einen Katalysator, bestehend aus einem Phenoxy-Imin-Komplex
mit Titan, Zirkonium, Hafnium, kombiniert mit Aluminoxan, und
- (6) einen Katalysator, bestehend aus einem Pyrrol-Imin-Komplex
mit Titan, kombiniert mit Aluminoxan.
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Die
Vanadiumkomplexe, die für
den obigen Katalysator (1) nützlich
sind, bestehen aus einem Vanadiumkomplex und einer Organoaluminiumverbindung,
umfassen die, die in Makromol. Chem. 180, 57 bis 64 (1979) beschrieben
sind. Spezieller umfassen sie VOCl3, VOCl4, V(Acetylacetonat)3,
V(2-Methyl-1,3-butandionat)3, V(1,3-Butandionat)3, VO(Acetylacetonat)2,
VOCl2(Acetylacetonat), VOCl(Acetylacetonat)2 und VO(OR)3. Sie
umfassen ebenso Vanadiumverbindungen, dargestellt durch die allgemeine
Formel (5) oder (6), mit einem Liganden, wie Alkylimid oder Arylimid.
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Die
Organoaluminiumverbindungen umfassen Alkylaluminiumhalogenide, z.
B. Dimethylaluminiumchlorid, Diethylaluminiumchlorid, Diethylaluminiumbromid,
Diethylaluminiumiodid, Diisobutylaluminiumchlorid, Ethylaluminiumsesquichlorid,
Ethylaluminiumdichlorid und Isobutylaluminiumdichlorid; und Aluminoxane,
z. B. Methylaluminoxan.
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Allgemeine
Formel (5)
(worin X F, Cl, Br oder I
oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist; und R
1 bis R
3 jeweils
eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sind).
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Allgemeine
Formel (6)
(worin X F, Cl, Br oder I
oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist; und R eine
Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist).
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Die
obige Komponente wird bei 1 × 10–5 bis
0,1 mol pro Mol Propylen, bevorzugt 1 × 10–4 bis
5 × 10–2 mol
im Fall eines Vanadiumkomplexes, und 1 × 10–4 bis
0,1 mol pro Mol Propylen, bevorzugt 5 × 10–3 bis
0,05 mol im Fall einer Organoaluminiumverbindung eingeführt.
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Das
Reaktionslösungsmittel
ist bevorzugt für
die Polymerisationsreaktion inert und bleibt während des Polymerisationsverfahrens
flüssig.
Diese Lösungsmittel
umfassen gesättigte
aliphatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Propan, Butan, Pentan, Hexan und
Heptan; gesättigte
alicyclische Kohlenwasserstoffe, z. B. Cyclopropan oder Cyclohexan;
und aromatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Benzol, Toluol und Xylol.
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Außerdem kann
der Katalysator (1) mit einem Elektronendonator verbunden werden.
Die Elektronendonatoren umfassen Sauerstoff-enthaltende Elektronendonatoren,
z. B. Alkohole, Phenole, Ketone, Aldehyde, Carbonsäure, Malonsäure, Ester
einer organischen oder anorganischen Säure, Monoether, Diether und
Polyether; und Stickstoff-enthaltende Elektronendonatoren, z. B.
Ammoniak, Amine, Nitrile und Isocyanate. Er wird bei 0,01 bis 20
mol pro Mol des Vanadiumkomplexes eingeführt.
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Die
Polymerisationsreaktion wird bei –100 bis 100°C für 0,5 bis
50 Stunden, bevorzugt bei –80
bis 50°C
für 1 bis
30 Stunden, stärker
bevorzugt bei –80
bis –40°C für 1 bis
15 Stunden, durchgeführt.
Molekulargewicht, Molekulargewichtsverteilung und Ausbeute des Produktes
Polypropylen können
durch Kontrollieren der Reaktionstemperatur und -zeit eingestellt
werden. Es ist möglich,
ein Polypropylen mit einer Molekulargewichtsverteilung nahe der,
die mit einem monodispersen System in Verbindung steht, durch Halten
der Reaktionstemperatur bei –30°C oder niedriger
herzustellen.
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Die
Verbindungen mit einer Cycloalkadienylgruppe oder ihrem Derivat
und mindestens einer Alkoxy- und Alkylaminogruppe, wobei die Cycloalkadienylgruppe
ein Metall, ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Titan, Zirkonium und Hafnium, enthält, für den Katalysator
(2) umfassen die, die durch eine der allgemeinen Formeln (7) bis
(9) dargestellt sind. Die, die durch die allgemeine Formel (7) dargestellt
sind, umfassen CpTi(OMe)3, CpTi(OEt)3, CpTi(O·iPr)3,
CpTi(O·tBu)3, CpTi(OC6H5)3, CpTi(2-Me-OC6H4)3,
CpTi(2-Et-OC6H4)3, CpTi(2-Pr-OC6H4)3, CpTi(2-tBu-OC6H4)3,
CpTi(2,6-Met-OC6H3)3, CpTi(2,6-Et2-OC6H3)3, CpTi(2,6-IPr2-OC6H3)3, CpTi(2,6-tBu2-OC6H3)3,
CpTi(2-Me-6-tBu-OC6H3)3, CpTi(3-Me-6-tBu-OC6H3)3, CpTi(OMe)C12, CpTi(OMe)2Cl, CpTi(OC6H5)Cl2,
CpTi(OC6H5)2Cl und CpTi(OMe)(OC6H5)Cl. Die, dargestellt durch die allgemeine
Formel (8), umfassen (Me2C)Cp(C6H4)OTiCl2, ((C6H5)2C)Cp(C6H4)OTiCl2, (Me2C)Cp(3-Me-C6H3)OTiCl2, (Me2C)Cp(5-Me-C6H3)OTiCl2, (Me2C)Cp(3-tBu-C6H3)OTiCl2, (Me2C)Cp(3,5-Met-C6H2)OTiCl2, (Me2C)Cp(3,5-tBu2-C6H2)OTiCl2, (Me2C)Cp(3-Me-5-tBu-C6H2)OTiCl2 und (Me2C)Cp(3-tBu-5-Me-C6H2)OTiCl2. Die, dargestellt durch die allgemeine
Formel (9), umfassen MeNSiMe2(Flu)TiCl2, tBuNSiMe2(Flu)TiCl2, C6H5NSiMe2(Flu)TiCl2, tBuN-Si(C6H5)2(Flu)TiCl2 und tBuNSiMe2(Flu)TiMe2. Zr- und Hf-Verbindungen anstelle von Ti
sind in den Beispielen von oben (7) bis (9) enthalten.
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Allgemeine
Formeln (7) bis (9)
(worin
M ein Metall ist, ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Ti, Zr und Hf; X, Y und Z jeweils
ein Halogen, ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus F, Cl, Br und I, eine aliphatische
Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, ihre Alkoxygruppe,
eine aromatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen
(die einen Substituenten aufweisen kann) oder ihre Alkoxygruppe
sind; und R
1 bis R
3 jeweils
eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen
oder eine aromatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen
sind (die einen Substituenten aufweisen kann), wo R
1 bis R
3 gleich oder verschieden sein können und
so sind X, Y und Z).
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Die
Aluminoxane umfassen Methyl-, Ethyl- und Isobutylaluminoxan, und
diese Aluminoxane, die nach der Reinigung getrocknet wurden, um
eine nicht umgesetzte Aluminiumverbindung zu entfernen, verbleiben darin.
Das Aluminoxan kann durch eine Borverbindung, z. B. Triphenylboran,
Trispentafluorphenylboran oder Triphenylmethyltrispentafluorborat;
oder eine Organoaluminiumverbindung, z. B. Dimethylaluminiumchlorid, Diethylaluminiumchlorid,
Diethylaluminiumbromid, Diisobutylaluminiumchlorid oder Dioctylaluminiumchlorid, ersetzt
werden.
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Das
Reaktionslösungsmittel
ist für
die Polymerisationsreaktion bevorzugt inert und bleibt während des Polymerisationsverfahrens
flüssig.
Diese Lösungsmittel
umfassen gesättigte
aliphatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Propan, Butan, Pentan, Hexan
und Heptan; gesättigte
alicyclische Kohlenwasserstoffe, z. B. Cyclopropan oder Cyclohexan;
und aromatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Benzol, Toluol und Xylol.
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Die
Verbindung mit einer Cycloalkadienylgruppe oder ihrem Derivat und
mindestens einer Alkoxy- und Alkylaminogruppe, wobei die Cycloalkadienylgruppe
ein Metall, ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Titan, Zirkonium und Hafnium, enthält, wird
bei 1 × 10–8 bis
0,1 mol pro Mol Propylen, bevorzugt 1 × 10–7 bis
5 × 10–2 mol
eingeführt.
Das Aluminoxan, die Borverbindung oder die Organoaluminiumverbindung
wird bei 1 × 10–8 bis
0,1 mol, bevorzugt 1 × 10–7 bis
0,05 mol, eingeführt.
-
Die
Polymerisationsreaktion wird bei –100 bis 90°C für 0,5 bis 100 Stunden, bevorzugt
bei –50
bis 50°C
für 1 bis
50 Stunden, durchgeführt.
-
Die
zweifach überbrückten Metallocenverbindungen,
die für
den Katalysator (3), bestehend aus einer zweifach überbrückten Metallocenverbindung
und Aluminoxan, einer Borverbindung oder einer Organoaluminiumverbindung,
nützlich
sind, umfassen die, die durch die allgemeine Formel (10) dargestellt
sind.
-
Diese
Verbindungen umfassen die, die in J. Am. Chem. Soc., Bd. 121, Nr.
3, 565 (1999) beschrieben sind. Spezieller umfassen sie (1,2-Me2Si)2(η5-C5H3)2ZrCl2, (1,2-Me2Si)2(η5-C5H3)(η6-C5H2-3-CH3)ZrCl2, (1,2-Me2Si)2(η5-C5H3){η6-C5H2-3-CH(CH3)2}ZrCl2, (1,2-Me2Si)2(η5-C5H3){η5-C5H-3,5-CH(CH3)2}2ZrCl2, (1,2-Me2Si)2(η5-C5H2-4-CH3){η5-C5H-3,5-CH(CH3)2}2ZrCl2, (1,2-Me2Si)2{(η5-C5H5-4-CH(CH3)3}{η5-C5H-3,5-(CH(CH3)2)2}ZrCl2, (1,2-Me2Si)2{η5-C5H2-4-Si(CH3)3}{η5-C5H-3,5-(CH(CH3)2)2}ZrCl2, (1,2-(C6H5)2Si)2{η5-C5H2-4-Si(CH3)3}{η5-C5H-3,5-(OH(CH3)2)2}ZrCl2, (1,2-Me2Si)2{η5-C5H2-4-Si(CH3)3}{(η5-C5H-3,5-(CH(CH3)2)2}Zr(CH3)2, (1,2-Me2Si)2(η5-C5H3)2HfCl2, (1,2-Me2Si)2(η5-C5H3)(η5-C5H2-3-CH3)HfCl2, (1,2-Me2Si)2(η5-C5H3)2TiC2 und (1,2-Me2Si)2(η5-C5H3)(η5-C5H2-3-CH3)TiCl2.
-
Allgemeine
Formel (10)
(worin R
1 bis
R
3 jeweils H oder eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe
mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen sind, die gleich oder verschieden
sein können;
X ein Halogen, eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 8
Kohlenstoffatomen oder eine aromatische Kohlenwasserstoffgruppe
mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen ist; und M ein Metall ist, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus Ti, Zr und Hf).
-
Das
Aluminoxan und die Borverbindung und die Organoaluminiumverbindung
können
dieselben wie die entsprechenden für den Katalysator (2) sein.
-
Die
obige Verbindung wird bei 5,0 × 10–7 bis
5,0 × 10–3 mol
pro Mol Propylen, bevorzugt 1,0 × 10–6 bis 1,0 × 10–4 mol
im Fall der zweifach überbrückten Metallocenverbindung
und 1,0 × 10–6 bis
5,0 mol, bevorzugt 1,0 × 10–3 bis
0,1 mol eingeführt.
-
Das
Reaktionslösungsmittel
ist für
die Polymerisationsreaktion bevorzugt inert und bleibt während des Polymerisationsverfahrens
flüssig.
Diese Lösungsmittel
umfassen gesättigte
aliphatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Propan, Butan, Pentan, Hexan
und Heptan; gesättigte
alicyclische Kohlenwasserstoffe, z. B. Cyclopropan oder Cyclohexan;
und aromatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Benzol, Toluol und Xylol.
-
Die
Polymerisationsreaktion wird bei –100 bis 90°C für 0,1 bis 100 Stunden, bevorzugt
bei –60
bis 50°C
für 1 bis
50 Stunden, durchgeführt.
-
Die
Diiminkomplexe mit Nickel, Palladium oder dergleichen, die für den Katalysator
(4), bestehend aus einem Diiminkomplex mit Nickel, Palladium oder
dergleichen und Aluminoxan, nützlich
sind, umfassen die, die durch eine der allgemeinen Formeln (11)
bis (14) dargestellt werden.
-
Die
Aluminoxane, die für
den Katalysator (4) nützlich
sind, umfassen Methyl-, Ethyl- und
Butylaluminoxan.
-
Allgemeine
Formeln (11) bis (14)
(worin
X Cl oder eine Methylgruppe (Methyl = Me) ist; und R eine Methyl-(Me-)
oder Isopropyl-(iPr-)Gruppe ist, wo Rs gleich oder verschieden sein
können).
-
Das
Reaktionslösungsmittel
ist für
die Polymerisationsreaktion bevorzugt inert und bleibt während des Polymerisationsverfahrens
flüssig.
Diese Lösungsmittel
umfassen gesättigte
aliphatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Propan, Butan, Pentan, Hexan
und Heptan; gesättigte
alicyclische Kohlenwasserstoffe, z. B. Cyclopropan oder Cyclohexan;
und aromatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Benzol, Toluol und Xylol.
-
Der
Diiminkomplex, z. B. der mit Nickel oder Palladium, wird bei 1 × 10–6 bis
0,1 mol pro Mol Propylen, bevorzugt 5 × 10–6 bis
5 × 10–2 mol,
eingeführt.
Das Aluminoxan wird bei 1 × 10–6 bis
0,1 mol, bevorzugt 5 × 10–4 bis
0,05 mol, eingeführt.
-
Die
Polymerisationsreaktion wird bei –100 bis 90°C für 0,5 bis 100 Stunden, bevorzugt
bei –50
bis 50°C
für 1 bis
50 Stunden, durchgeführt.
-
Die
Phenoxy-Imin-Komplexe mit Titan, Zirkonium, Hafnium oder dergleichen,
die für
den Katalysator (5), bestehend aus einem Phenoxy-Imin-Komplex mit
Titan, Zirkonium, Hafnium oder dergleichen und Aluminoxan, nützlich sind,
umfassen die, die durch die allgemeine Formel (15) dargestellt sind.
-
Die
Aluminoxane, die für
den Katalysator (5) nützlich
sind, umfassen Methyl-, Ethyl- und
Butylaluminoxan.
-
Allgemeine
Formel (15)
(worin R und R' eine Alkylgruppe
mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen sind, und X F, Cl, Br oder I ist).
-
Das
Reaktionslösungsmittel
ist für
die Polymerisationsreaktion bevorzugt inert und bleibt während des Polymerisationsverfahrens
flüssig.
Diese Lösungsmittel
umfassen gesättigte
aliphatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Propan, Butan, Pentan, Hexan
und Heptan; gesättigte
alicyclische Kohlenwasserstoffe, z. B. Cyclopropan oder Cyclohexan;
und aromatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Benzol, Toluol und Xylol.
-
Der
Phenoxy-Imin-Komplex mit Titan, Zirkonium, Hafnium oder dergleichen
wird bei 1 × 10–6 bis
0,1 mol pro Mol Propylen, bevorzugt 5 × 10–6 bis
5 × 10–2 mol,
eingeführt.
Das Aluminoxan wird bei 1 × 10–6 bis
0,1 mol, bevorzugt 5 × 10–4 bis
0,05 mol, eingeführt.
-
Die
Polymerisationsreaktion wird bei 0 bis 200°C für 0,5 bis 100 Stunden, bevorzugt
bei 50 bis 150°C für 1 bis
50 Stunden, durchgeführt.
-
Die
Pyrrol-Imin-Komplexe mit Titan oder dergleichen, die für den Katalysator
(6), bestehend aus einem Pyrrol-Imin-Komplex mit Titan oder dergleichen
und Aluminoxane, nützlich
sind, umfassen die, die durch die allgemeine Formel (16) dargestellt
sind.
-
Die
Aluminoxane, die für
den Katalysator (6) nützlich
sind, umfassen Methyl-, Ethyl- und
Butylaluminoxan.
-
Allgemeine
Formel (16)
(worin X ein Halogenatom
von F, Cl, Br oder I ist; und R eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen
oder eine Phenylgruppe ist).
-
Das
Reaktionslösungsmittel
ist für
die Polymerisationsreaktion bevorzugt inert und bleibt während des Polymerisationsverfahrens
flüssig.
Diese Lösungsmittel
umfassen gesättigte
aliphatische Kohlenwasserstoff, z. B. Propan, Butan, Pentan, Hexan
und Heptan; gesättigte
alicyclische Kohlenwasserstoffe, z. B. Cyclopropan oder Cyclohexan;
und aromatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Benzol, Toluol und Xylol.
-
Die
Pyrrol-Imin-Komplexe mit Titan oder dergleichen werden bei 1 × 10–6 bis
0,1 mol pro Mol Propylen, bevorzugt 5 × 10–6 bis
5 × 10–2 mol,
eingeführt.
Das Aluminoxan wird bei 1 × 106 bis 0,1 mol, bevorzugt 5 × 10–4 bis
0,05 mol, eingeführt.
-
Die
Polymerisationsreaktion wird bei 0 bis 200°C für 0,5 bis 100 Stunden, bevorzugt
bei 50 bis 150°C für 1 bis
50 Stunden, durchgeführt.
-
Das
Polypropylen der vorliegenden Erfindung wird in Gegenwart von einem
der oben beschriebenen Katalysatoren (1) bis (6), bevorzugt einem
der Katalysatoren (1) bis (3), stärker bevorzugt dem Katalysator
(1), hergestellt. Wenn einer der Katalysatoren (1) bis (6) verwendet
wird, kann Wasserstoff, Diethylzink oder eine Verbindung, enthaltend
die Si-H-Bindung, eingeführt
werden, um das Molekulargewicht zu kontrollieren. Außerdem können die
Katalysatoren (1) bis (6) von einem Träger, z. B. Siliciumdioxid,
Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid oder Titandioxid, getragen werden.
-
Das
Polypropylen der vorliegenden Erfindung kann mit seinem Copolymer
von Ethylen, α-Olefin
oder Diolefin unter 10 mol-% verbunden werden, so lange wie das
Gemisch einen Wert der racemischen Diadenfraktion [r] von 0,51 bis
0,88, bestimmt durch 13C-NMR-Analyse, aufweist.
Die α-Olefine
umfassen Olefine mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, z. B. 1-Buten und
1-Hexen, 4-Methyl-1-penten; und die Diolefine umfassen die mit 4
bis 14 Kohlenstoffatomen, z. B. Butadien, 1,5-Hexadien, 1,7-Octadien
und 1,9-Decadien.
-
Ein
Propylen/α-Olefin-Copolymer,
enthaltend mehr als 10 mol-% Comonomer, verringert zunächst die Affinität für ein Material
auf Polypropylenbasis. Bei der Verwendung eines Homopolymers von
Propylen sollte eine ausreichend Affinität für das Polypropylen vorhanden
sein.
-
Das
Polypropylen der vorliegenden Erfindung kann durch die obigen Verfahren
hergestellt werden. Es weist bevorzugt ein gewichtsmittleres Molekulargewicht
(Mw) von 5.000 bis 400.000, besonders bevorzugt 10.000 bis 250.000,
und eine Molekulargewichtsverteilung (Mw/Mn) von 1,01 bis 3,00,
stärker
bevorzugt 1,1 bis 2,5, auf.
-
2. Modifiziertes Polypropylen
-
Das
modifizierte Polypropylen der vorliegenden Erfindung kann durch
Umsetzen eines Polypropylens mit einem Wert der racemischen Diadenfraktion
[r] von 0,51 bis 0,88, bestimmt durch 13C-NMR-Analyse,
mit mindestens einem Typ des speziellen Modifikators in der Gegenwart
eines radikalischen Initiators hergestellt werden, wobei das Polypropylen
für die
Reaktion in einem organischen Lösungsmittel
gelöst
wird oder das Polypropylen in einer Knetvorrichtung umgesetzt wird.
-
Die
organischen Lösungsmittel,
die für
die vorliegende Erfindung nützlich
sind, umfassen gesättigte aliphatische
Kohlenwasserstoffe, z. B. Propan, Butan, Pentan, Hexan, Heptan,
Octan, Nonan, Decan und Dodecan; gesättigte alicyclische Kohlenwasserstoffe,
z. B. Cyclopropan und Cyclohexan; und aromatische Kohlenwasserstoffe,
z. B. Benzol, Toluol und Xylol.
-
Die
radikalischen Initiatoren, die für
die vorliegende Erfindung nützlich
sind, umfassen die, die auf Azo basieren, z. B. Azobisisobutyronitril
und 2,2-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril); und Peroxide, z. B. Benzoylperoxid,
t-Butylperoxy-2-ethylhexanoat und 2,5-Dimethyl-2,5-di-t-butylperoxyhexan.
-
Die
Modifikatoren, dargestellt durch die allgemeine Formel (3), umfassen
die folgenden (Meth)acrylsäurederivate
zusätzlich
zu (Meth)acrylsäure.
Diese Derivate umfassen die folgenden Verbindungen.
-
Alkylester,
z. B. Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat,
t-Butylacrylat, Cyclohexylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, n-Octylacrylat,
Triphenylmethylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Butylmethacrylat,
Isobutylmethacrylat, t-Butylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat,
2-Ethylhexylmethacrylat, n-Octylmethacrylat und Triphenylmethylmethacrylat;
Glycidylester, z. B. Glycidylacrylat und Glycidylmethacrylat; Alkalimetallsalze
von (Meth)acrylsäure,
z. B. Natriumacrylat, Kaliumacrylat, Lithiumacrylat, Natriummethacrylat,
Kaliummethacrylat und Lithiummethacrylat; (Meth)acrylhalogenide,
z. B. Acrylchlorid, Acrylbromid, α-Chlor-methylacrylat,
Methacrylchlorid, Methacrylbromid und α-Chlor-methylmethacrylat; Amino-enthaltende
(Meth)acrylsäurederivate,
z. B. Acrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N,N-Diisopropylacrylamid,
Methacrylamid, N,N-Dimethylmethacrylamid, N,N-Diisopropylmethacrylamid,
N,N-Dimethylaminoethylacrylat und N,N-Dimethylaminoethylmethacrylat;
Di(meth)acrylate, z. B. Ethylenglycoldiacrylat, Diethylenglycoldiacrylat, Dipropylenglycoldiacrylat,
1,4-Butandioldiacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat,
Dipropylenglycoldimethacrylat, 1,4-Butandioldimethacrylat und 1,6-Hexandioldimethacrylat;
OH- oder Alkoxy-enthaltende (Meth)acrylsäurederivate, z. B. 2-Hydroxyethylacrylat,
3-Hydroxypropylacrylat, 4-Hydroxybutylacrylat, Trimethoxysilylpropylacrylat,
2-Methoxyethylacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, 3-Hydroxypropylmethacrylat, 4-Hydroxybutylmethacrylat,
2-Methoxyethylmethacrylat und Trimethoxysilylpropylmethacrylat;
Isocyanat-enthaltende (Meth)acrylsäurederivate, z. B. 2-Isocyanatethylmethacrylat
und 2-Isocyanatethylacrylat; und P-enthaltende (Meth)acrylsäurederivate,
z. B. Ethylenglycolmethacrylatphosphat und 2-Methacryloyloxyethylphosphorylcholin.
Die anderen P-enthaltenden (Meth)acrylsäurederivate, die für den Modifikator
nützlich
sind, umfassen CH2=C(CH3)CO-O-CH2-CH2(CH2Cl)-O-PO(OH)2 und CH2=C(CH3)CO-O-CH2-CH2-O-PO(OH)-O-NH3(CH2CH2OH).
-
Von
den Verbindungen, dargestellt durch die allgemeine Formel (3), sind
Acrylsäure,
Methacrylsäure, Alkyl-
und Glycidylester von diesen Säuren
und OH- und Alkoxyenthaltende (Meth)acrylsäurederivate für die vorliegende
Erfindung stärker
bevorzugt.
-
Die,
dargestellt durch die allgemeine Formel (4), umfassen die folgenden
Verbindungen.
-
Nitrilverbindungen,
z. B. Acrylnitril und Methacrylnitril; Vinylverbindungen, z. B.
Vinylchlorid, Vinylbromid, Vinylfluorid, Vinyliodid, Vinylidenchlorid,
Natriumvinyl-sulfonat, Kaliumvinyl-sulfonat, Lithiumvinyl-sulfonat, Methylvinylether,
Ethylvinylether, Isobutylvinylether, Vinylpyridin, N-Vinylpyridin,
Vinylpyrrolidon, Acrolein, Methylvinylketon, Isobutylvinylketon,
Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinyltrimethylsilan,
Vinyltriethoxysilan, Vinylacetoamid und Allylchlorid; Styrol und
seine Derivate, z. B. Styrol, Hydroxystyrol, Aminostyrol, Divinylbenzol,
Vinylbenzoat, Cyanostyrol, Nitrostyrol, Chlormethylstyrol, α-Methylstyrol,
p-Methylstyrol, Acetoxystyrol, p-Dimethylaminomethylstyrol.
-
Von
den Verbindungen, dargestellt durch die allgemeine Formel (4), sind
Styrolderivate besonders bevorzugt.
-
Ein
Polypropylen wird für
die Reaktion in der Gegenwart eines radikalischen Initiators, wie
t-Butylperoxy-2-ethylhexanoat, mit einem Modifikator modifiziert,
wobei das Polypropylen in einem organischen Lösungsmittel, z. B. Heptan oder
Xylol gelöst
wird oder die Reaktion in einer Knetvorrichtung durchgeführt wird. Die
Modifikation kann in einer Stickstoffatmosphäre, wenn erforderlich, durchgeführt werden.
-
Die
Modifikatoren in dem modifizierten Polypropylen der vorliegenden
Erfindung werden an die Hauptpolypropylenkette gepfropft. Der Modifikator,
wenn an 2 oder mehreren Stellen eingeführt, liegt in der Hauptkette
zufällig
vor, wodurch eine Seitenstruktur gebildet wird.
-
Beispielsweise
weist, wenn ein Molekül
eines Modifikatormonomers an die Polypropylenhauptkette an einer
Stelle gebunden ist, das modifizierte Polypropylen eine gebundene
Einheit von n = 1 oder m = 1 auf. Wenn das Molekül eines Modifikatormonomers
an 3 Stellen gebunden ist, weist das modifizierte Polypropylen 3
gebundene Einheiten von n = 1 oder m = 1 auf. Wenn die Hauptpolypropylenkette
an 10 Stellen mit den Einheiten modifiziert wird, z. B. an 2 Stellen
mit den Einheiten von n = 1 oder m = 1, 3 Stellen mit den Einheiten von
n = 2 oder m = 2 und 4 Stellen mit den Einheiten von n = 3 oder
m = 3, weist das modifizierte Polypropylen eine Modifikationszahl
von 20 auf (2 + 6 + 12 = 20 als eine Gesamtzahl von „n" oder „m").
-
Das
modifizierte Polypropylen der vorliegenden Erfindung weist eine
Modifikationszahl von 1 bis 500, bevorzugt 1 bis 400, stärker bevorzugt
1 bis 300, auf.
-
Normalerweise
wird ein Typ an Modifikator für
die vorliegende Erfindung verwendet. Jedoch können 2 oder mehr Typen an Modifikator
verwendet werden. Wenn 2 oder mehr Typen an Modifikator verwendet
werden, werden sie aus den Verbindungen, dargestellt durch die allgemeine
Formel (3) oder (4), ausgewählt.
Sie können
mit dem Polypropylen nach dem Mischen umgesetzt oder in zwei oder
mehr Stufen umgesetzt werden.
-
Die
Modifikationsreaktion wird bei 50 bis 200°C, bevorzugt 60 bis 160°C, für 0,5 Stunden
oder mehr, besonders bevorzugt 1 bis 10 Stunden, durchgeführt. Die
zunehmende Reaktionszeit erhöht
die Menge des eingeführten
Polypropylenmodifikators. Die Modifikationsreaktion wird normalerweise
in einer Stufe durchgeführt,
kann aber in 2 oder mehr Stufen erfolgen.
-
Das
Polypropylen mit einem Wert der racemischen Diadenfraktion [r] von
0,51 bis 0,88, bestimmt durch 13C-NMR-Analyse,
kann durch die obige Verfahrensweise mit den Einheiten, dargestellt
durch die allgemeine Formel (1) oder (2), modifiziert werden.
-
Das
modifizierte Polypropylen, umfassend das syndiotaktische Polypropylen
mit einem Wert der racemischen Diadenfraktion [r] von 0,51 oder
mehr als das Grundpolymer, ist durch hohe Wärmestabilität gekennzeichnet, während eine
gute Affinität
für das
Grundpolymer gehalten wird. Gleichzeitig ist es stark in organischen
Lösungsmitteln
löslich,
da das Grundpolymer einen Wert der racemischen Diadenfraktion [r]
von 0,88 oder weniger aufweist.
-
Das
modifizierte Polypropylen der vorliegenden Erfindung kann für einen
Löslichmacher
für Polypropylen
mit einem anderen Typ an Polymer, eine Anstrichfarbe, einen Oberflächenmodifikator,
einen Primer, eine Tinte, ein Haftmittel und ein Beschichtungsmittel
verwendet werden, wobei die Anstrichfarbe, der Oberflächenmodifikator,
der Primer und das Beschichtungsmittel von besonders bevorzugter
Verwendung sind.
-
BEISPIELE
-
Die
vorliegende Erfindung wird durch die Beispiele ausführlicher
beschrieben, die die vorliegende Erfindung keineswegs einschränken.
-
Das
Polymer wurde durch die folgenden Bewertungsverfahren in den Beispielen
und Vergleichsbeispielen analysiert.
-
(1) Messung des Molekulargewichts
-
Das
Molekulargewicht wurde durch Gelpermeationschromatographie (GPC)
(Analysator: Waters' GPC Model
150) unter den Bedingungen von Lösungsmittel:
o-Dichlorbenzol, Meßtemperatur:
135°C und
Lösungsmittelfließgeschwindigkeit:
1,0 ml/Minute gemessen. Die Polystyrolkalibrierungskurve wurde unter
Verwendung einer monodispersen Standardpolystyrolprobe von Tosoh
hergestellt, und die Polypropylenkalibrierungskurve wurde basierend
auf der Polystyrolkurve durch ein universelles Verfahren hergestellt,
um das Polypropylenmolekulargewicht zu bestimmen.
-
(2) Messung der Stereoregularität
-
Die
Stereoregularität
wurde durch einen 13C-NMR-Analysator (Varian's XL-200, ausgestattet
mit einem PET-Puls-Fourier-Converter) unter den Bedingungen von
50 MHz, 120°C,
Impulsbreite: 8,2 μsπ/3, Impulsintervall:
4 Sekunden und Integrationszahl: 5000 gemessen. Die Probe wurde
in Form einer Lösung
aus einem 2:1-Mischlösungsmittel
von Trichlorbenzol und Benzol hergestellt.
-
(3) Messung der Menge an Modifikator,
eingeführt
in Polypropylen (Anzahl an funktionellen Gruppen/Polypropylenmolekül)
-
Die
Menge wurde durch Analysieren der Absorptionspeaks, erhalten durch
einen IR-Analysator
(JASCO's FT/IR-470)
gemessen, wo eine Film-Form-Polymerprobe verwendet wurde. Diese
Analyse ergab die Zahl der funktionellen Gruppen, die einer Gesamtzahl
von „m" und „n" entspricht.
-
BEISPIEL 1
-
(1) Polymerisation von Propylen
-
Ein
2-l-Vierhalskolben, ausgestattet mit einem Rühren, wurde mit 150 ml Toluol,
100 ml einer 2 mol/l-Toluollösung
aus Diethylaluminiumchlorid und dann 8,3 mol Propylen beschickt,
nachdem er ausreichend mit Stickstoff gespült wurde, und das Gemisch wurde
auf –80°C unter Rühren abgekühlt.
-
Dann
wurden 20 ml der 0,1 mol/l-Toluollösung aus Tris(2-methyl-1,3-butandionat)vanadium
eingetragen, während
der Inhalt bei –80°C gehalten
wurde, wodurch die Polymerisation initiiert wurde. Das Rühren wurde
gestoppt, nachdem die Polymerisation für 15 Stunden verlaufen konnte,
und der Reaktionsabfluß wurde in
2 l Ethanol/Salzsäure-Lösung, gehalten
bei –78°C, gegossen.
Das resultierende Polymer wurde mit 1 l Ethanol fünfmal gewaschen
und bei Raumtemperatur unter Vakuum getrocknet, wodurch 27 g des
Polymers erhalten wurden.
-
Das
Polymer wies ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw) von 68.000
und ein Verhältnis
von gewichtsmittlerem Molekulargewicht/zahlenmittlerem Molekulargewicht
(Mw/Mn) von 1,5 auf, bestimmt durch GPC. Es wies ebenso einen Wert
der racemischen Diadenfraktion [r] von 0,79, bestimmt durch 13C-NMR-Analyse, als einen Index, der die
Stereoregularität
des Polymers darstellt, auf.
-
Die
Propylenpolymerisationsbedingungen und Polymeranalyseergebnisse
sind in Tabelle 1 angegeben.
-
-
-
(2) Einführung eines Modifikators in
Polypropylen
-
20
g Xylol, zuvor mit Stickstoff durchspült, wurden zu 2 g des oben
hergestellten Polypropylen zugegeben, und das Gemisch wurde durch
einen Rührer
bei Raumtemperatur gerührt,
bis das Polypropylen vollständig
gelöst
war.
-
Dann
wurden 1,0 g Methylmethacrylat und 0,05 g t-Butylperoxy-2-ethylhexanoat
als radikalischer Initiator zugegeben und mit dem obigen Gemisch
für 2 Minuten
gemischt. Das so hergestellte Reaktionssystem wurde in einem Ölbad erhitzt
und für
3 Stunden kontinuierlich gerührt,
nachdem es 60°C
erreichte.
-
Dann
wurden 50 ml Xylol, gehalten bei Raumtemperatur, zu dem System zugegeben,
direkt nachdem das Ölbad
entfernt wurde. Die resultierende Xylollösung wurde in 600 ml Methanol
gegossen, wodurch das Polymer ausfiel, das aus dem System entfernt
und in 150 ml Heptan gelöst
wurde. Die resultierende Heptanlösung
wurde in einen Trenntrichter überführt, zu
dem 50 ml Methanol zugegeben wurden. Der Trichter wurde ausreichend
geschüttelt,
und wurde für
die Phasentrennung stehen gelassen. Diese Verfahrensweise wurde dreimal
wiederholt. Nur die Heptanschicht wurde gesammelt und ausreichend
getrocknet, wodurch das Polymer erhalten wurde.
-
Das
Polymer wies einen Absorptionspeak, der für den Ester relevant ist, bei
rund 1730 cm–1 auf,
beobachtet durch IR-Analyse. Es war deutlich, daß der Modifikator in das Polypropylen
bei 15/Kette, bestimmt aus der Intensität der Absorption, eingeführt wurde.
-
Es
wies ebenso einen Peak, der für
das Methoxyproton in dem Methylester relevant ist, bei rund 3,5 ppm
auf, beobachtet durch 1H-NMR-Analyse. Daher
bestätigten
die NMR- und IR-Analyseergebnisse, daß die Methylmethacrylateinheiten
in die Polypropylenkette eingeführt
wurden.
-
Die
Polypropylenmodifikationsbedingungen und die Menge des Modifikators,
der in das modifizierte Polymer eingeführt wurde, werden in Tabelle
3 angegeben.
-
(3) Bewertung des modifizierten Polypropylens
-
Jedes
der Polypropylene, modifiziert mit Methylmethacrylat, wurde hinsichtlich
seiner Löslichkeit
in organischen Lösungsmitteln
und der Affinität
für Polypropylen
durch die folgenden Verfahrensweisen gemessen.
-
(3-1) Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln
-
Ein
50-ml-Erlenmeyer-Kolben wurde mit 20 ml Toluol und 1 g des in Beispiel
1 hergestellten Polymers beschickt, und das Gemisch wurde bei Raumtemperatur
für 5 Stunden
gerührt.
Das Polymer wurde vollständig gelöst, was
zeigt, daß das
modifizierte Polypropylen der vorliegenden Erfindung in den organischen
Lösungsmitteln
stark löslich
ist.
-
(3-2) Affinität für Polypropylen
-
Eine
Toluollösung
des Polymers, hergestellt in Beispiel 1, wurde auf einer Polypropylenplatte
bei Raumtemperatur verteilt und bei 100°C für 1 Stunde getrocknet. Bänder wurden
auf die beschichtete Platte in einem Riffelmuster gemäß JIS K-5400
geklebt. Es wurde kein Polymer, das auf die Platte beschichtet war,
abgetrennt, was zeigt, daß das
modifizierte Polypropylen der vorliegenden Erfindung gut haftet
und Affinität
für Polypropylen
zeigt.
-
BEISPIELE 2 bis 37
-
Propylen
wurde in jedem der Beispiele 2 bis 37 in einer ähnlichen Weise zu der von Beispiel
1 unter den in Tabelle 1 oder 2 angegebenen Bedingungen polymerisiert,
und das resultierende Polypropylen wurde unter den in Tabelle 3,
4 oder 5 angegebenen Bedingungen modifiziert.
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In
Beispiel 23 wurde die Modifikationsreaktion in Gegenwart von 0,02
g t-Butylperoxy-2-ethylhexanoat als ein radikalischer Initiator
für 3 Stunden
durchgeführt,
und diese Verfahrensweise wurde dreimal wiederholt.
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In
Beispiel 24 konnte die Reaktion andererseits zwischen 0,5 g Isobutylmethacrylat
und 0,05 g t-Butylperoxy-2-ethylhexanoat bei 81°C verlaufen, und dann wurden
1,0 g Isobutylmethacrylat und 0,05 g 2,5-Dimethyl-2,5-di-t-butylperoxyhexan
zu dem System zugegeben, um die Reaktion bei 138°C fortzusetzen. Die Menge des
eingeführten
Modifikators ist die gesamte Menge der zwei Arten davon.
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In
Beispiel 31 konnte die Reaktion zwischen 0,5 g Butandioldiacrylat
und 0,05 g t-Butylperoxy-2-ethylhexanoat bei 93°C für 2 Stunden verlaufen, und
dann wurden 1,0 g Glycidylmethacrylat und 0,05 g 2,5-Dimethyl-2,5-di-t-butylperoxyhexan
zu dem System zugegeben, um die Reaktion bei 138°C für 3 Stunden fortzusetzen. Die
Menge des eingeführten
Modifikators ist die gesamte Menge der zwei Arten davon.
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In
Beispiel 32 konnten die Reaktionen unter 1,5 g Hydroxylmethacrylat,
1,0 g Butandioldiacrylat und 0,05 g 2,5-Dimethyl-2,5-di-t-butylperoxyhexan
bei 138°C
für 4 Stunden
verlaufen. Die Menge des eingeführten Modifikators
ist die gesamte Menge der zwei Arten davon.
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In
Beispiel 33 konnten die Reaktionen unter 0,5 g Acrylsäure, 1,5
g Maleinsäure
und 0,05 g 2,5-Dimethyl-2,5-di-t-butylperoxyhexan, das zu dem Gemisch
aus diesen Säuren
zugegeben wurde, bei 138°C
für 6 Stunden
verlaufen. Die Menge an eingeführtem
Modifikator ist die gesamte Menge der zwei Arten davon.
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Die
Propylenpolymerisationsbedingungen und die Analyseergebnisse der
resultierenden Polymere werden in den Tabellen 1 und 2 angegeben.
Die Bedingungen, unter denen eine Vielzahl von Modifikatoren in die
Polypropylene eingeführt
wurde, und die Analyseergebnisse der resultierenden modifizierten
Polymere sind in den Tabellen 3 bis 5 angegeben.
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Die
Löslichkeit
des modifizierten Polymers, hergestellt in jedem der Beispiele 2
bis 37, in organischen Lösungsmitteln
wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 bewertet. Jedes der Polymere
wurde vollständig gelöst, was
zeigt, daß das
modifizierte Polypropylen der vorliegenden Erfindung in dem organischen
Lösungsmittel
stark löslich
ist.
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Die
Affinität
für Polypropylen
wurde ebenso für
jedes der modifizierten Polymere in derselben Weise wie in Beispiel
1 bewertet. Es wurde kein Polymer, das auf die Plat te beschichtet
wurde, abgetrennt, was zeigt, daß jedes der modifizierten Polypropylene
der vorliegenden Erfindung gut haftet und Affinität für Polypropylen zeigt.
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Alle
diese Grundpolymere, die in den Beispielen verwendet wurden, wiesen
einen racemischen Pentadenwert [rrrr] unter 0,50 auf.
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VERGLEICHSBEISPIELE 1 und 2
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In
Vergleichsbeispiel 1 wurde Propylen unter den in Tabelle 2 angegebenen
Bedingungen in derselben Weise wie in Beispiel 1 polymerisiert,
außer,
daß der
Polypropylenpolymerisationskatalysator durch einen vergleichbaren
ersetzt wurde. Ein Ansatz wurde durchgeführt, um das resultierende Polypropylen
mit Methylacrylat, obwohl es in Heptan kaum löslich war, unter den in Tabelle
5 angegebenen Bedingungen umzusetzen.
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In
Vergleichsbeispiel 2 wurde Propylen in der Gegenwart eines Katalysators,
hergestellt gemäß der Lehre
der
japanischen, offengelegten
Patentveröffentlichung
Nr. 63-264607 (Beispiel
1) in derselben Weise wie in dem Anmeldungsbeispiel 1, das in der
obigen Patentveröffentlichung
beschrieben ist, polymerisiert, außer, daß 1500 ml Wasserstoff eingespeist
wurden. Ein Ansatz wurde durchgeführt, um das resultierende Polypropylen
unter den in Tabelle 5 angegebenen Bedingungen zu modifizieren.
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Die
Propylenpolymerisationsbedingungen und die Analyseergebnisse der
resultierenden Polymere sind in Tabelle 2 angegeben. Die Bedingungen,
unter denen die Modifikatoren in die Polypropylene eingeführt wurden,
und die Analyseergebnisse der resultierenden modifizierten Polymere
sind in Tabelle 5 angegeben.
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Die
Polymere, hergestellt in den Vergleichsbeispielen 1 und 2, wurden
in derselben Weise wie in den Beispielen bewertet. Es wurde festgestellt,
daß sie
in dem Lösungsmittel
unlöslich
waren, und vor allem weniger als die der vorliegenden Erfindung,
die in den Beispielen hergestellt wurden, hafteten.
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Wie
deutlich in den Tabellen 1 bis 5 angegeben, wiesen die Polymere,
hergestellt in den Beispielen, einen Wert der racemischen Diadenfraktion
[r] von 0,51 bis 0,88, ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw) von
5.000 bis 400.000 und ein Verhältnis
von gewichtsmittlerem Molekulargewicht/zahlenmittlerem Molekulargewicht
(Mw/Mn) von 1,01 bis 3,0 auf, und wurden mit einem Modifikator bei
1,0 bis 252 funktionellen Gruppen/Polypropylenmolekül vereinigt.
Jedes der modifizierten Polymere, hergestellt in den Beispielen
1 bis 37, wies hohe Affinität
für Materialien
auf Polypropylenbasis auf, und war ebenso in dem organischen Lösungsmittel
stark löslich.
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Andererseits
wies das Polymer, hergestellt in Vergleichsbeispiel 1, einen Wert
der racemischen Diadenfraktion [r] von 0,94 auf, obwohl es ein gewichtsmittleres
Molekulargewicht (Mw) von 94.000 und ein Verhältnis von gewichtsmittlerem
Molekulargewicht/zahlenmittlerem Molekulargewicht (Mw/Mn) von 1,8
aufwies, und wurde im wesentlichen nicht im Geringsten modifiziert,
da die Menge an eingeführtem
Modifikator fast 0 funktionelle Gruppe/Polypropylenmolekül betrug.
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Das
Polymer, hergestellt in Vergleichsbeispiel 2, wies einen Wert der
racemischen Diadenfraktion [r] von 0,01 auf, und wurde im wesentlichen
nicht im Geringsten modifiziert, wie es der Fall war, mit dem, hergestellt
in Vergleichsbeispiel 1, da die Menge an eingeführtem Modifikator fast 0 funktionelle
Gruppe/Polypropylenmolekül
betrug.
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Die
Polymere, hergestellt in den Vergleichsbeispielen 1 und 2, wiesen
eine geringe Löslichkeit
in dem organischen Lösungsmittel
auf, und wiesen kein gutes Gleichgewicht zwischen Wärmestabilität und Affinität für Materialien
auf Propylenbasis auf.
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Das
modifizierte Polypropylen der vorliegenden Erfindung basiert auf
einem Polypropylen mit einem Wert der racemischen Diadenfraktion
[r] von 0,51 bis 0,88, bestimmt durch 13C-NMR-Analyse,
und wird mit einem chemisch gebundenen Modifikator bei einer speziellen
Zahl an funktionellen Gruppen pro Polypropylenmolekül vereinigt,
und zeigt als solches eine ausgezeichnete Wirkung gut ausgeglichener
Eigenschaften hoher Löslichkeit
in organischen Lösungsmitteln,
Affinität
für Materialien
auf Polypropylenbasis und Wärmestabilität.
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Deshalb
kann das modifizierte Polypropylen der vorliegenden Erfindung geeignet
für eine
Anstrichfarbe, einen Oberflächenmodifikator,
einen Primer und ein Beschichtungsmittel verwendet werden, da es
leicht beschichtet, gehaftet und bedruckt werden kann und in organischen
Lösungsmitteln
stark löslich
ist, und daher hohe industrielle Anwendbarkeit besitzt.