JP2004346097A - エチレン共重合体およびその製造法 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来とは異なる物性を有するエチレン共重合体、並びに該エチレン共重合体の製造法を提供すること。
【解決手段】エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとの共重合体であって、クロス分別クロマトグラフ(CFC)測定において、共重合体の溶出温度が75℃以上、かつ溶出開始温度(最低溶出温度)と最も溶出量の多い温度との差が6〜13℃であるエチレン共重合体。該エチレン共重合体は、(A)遷移金属化合物と、(B)(B−1) 有機金属化合物、(B−2) 有機アルミニウムオキシ化合物、および(B−3)イオン化イオン性化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物が、(C)固体状担体に担持されてなる触媒系の存在下、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとを共重合、またはエチレンを重合したのち、次いでエチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとを共重合させることによって得られる。
【選択図】なし
【解決手段】エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとの共重合体であって、クロス分別クロマトグラフ(CFC)測定において、共重合体の溶出温度が75℃以上、かつ溶出開始温度(最低溶出温度)と最も溶出量の多い温度との差が6〜13℃であるエチレン共重合体。該エチレン共重合体は、(A)遷移金属化合物と、(B)(B−1) 有機金属化合物、(B−2) 有機アルミニウムオキシ化合物、および(B−3)イオン化イオン性化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物が、(C)固体状担体に担持されてなる触媒系の存在下、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとを共重合、またはエチレンを重合したのち、次いでエチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとを共重合させることによって得られる。
【選択図】なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はエチレン共重合体およびその製造法に関する。また、本発明は特開平11−315109号公報、特開2000−239312号公報、特願2003−46821号公報などに記載の遷移金属化合物と、有機金属化合物、有機アルミニウムオキシ化合物、および遷移金属化合物と反応してイオン対を形成する化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物が、固体状担体に担持されてなる触媒系を用いたオレフィンの重合によって得られたエチレン共重合体およびその製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般にポリオレフィンは、機械的特性などに優れているため、各種成形体用など種々の分野に用いられているが、近年ポリオレフィンに対する物性の要求が多様化しており、様々な性状のポリオレフィンが望まれている。
このようなポリオレフィンの最も代表的な例として高密度ポリエチレンが挙げられる。本ポリオレフィンを製造する方法の1つとして、従来よりチタン化合物と有機アルミニウム化合物とからなるチタン系触媒、いわゆるチーグラー触媒を用いた多段重合プロセスという製造法がある。本プロセスは前段で低分子量のポリエチレン、後段で高分子量のエチレン/α−オレフィン共重合体を合成するという製造法であるが、得られた高密度ポリエチレンは各成分の分子量分布が広いため、相溶性や成形加工性に優れているが、共重合体中のコモノマーの組成分布が非常に広いため、強度が十分でないという欠点がある。一方、高い重合活性でオレフィン重合体を製造することのできる触媒として知られているメタロセン触媒で同様の高密度ポリエチレンを合成した場合、共重合体中のコモノマーの組成分布が狭いため、強度は優れているが、各成分の分子量分布が狭いため、相溶性、成形加工性に対する悪影響が懸念される。
このような状況のもと、従来とは異なる物性を有するエチレン共重合体、およびその製造法の開発が望まれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたものであって、従来とは異なる物性を有するエチレン共重合体を提供することを目的としている。また本発明はこのようなエチレン共重合体の製造法を提供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明におけるエチレン共重合体は、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとの共重合体であって、クロス分別クロマトグラフ(CFC)測定において、共重合体の溶出温度が75℃以上、かつ溶出開始温度(最低溶出温度)と最も溶出量の多い温度との差が6〜13℃であることを特徴としている。
【0005】
また、本発明におけるエチレン共重合体は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)が50000以下のポリエチレンと請求項1に記載のエチレン共重合体との混合物であることを特徴としている。
【0006】
本発明では、エチレン/α−オレフィン共重合体の溶出温度、および溶出開始温度(最低溶出温度)と最も溶出量の多い温度との差は重量平均分子量(Mw)が10万以上において計測されることが好ましい。
【0007】
さらに、本発明におけるエチレン共重合体は、
(A)下記一般式(I)で表される遷移金属化合物と、
(B)(B−1) 有機金属化合物、
(B−2) 有機アルミニウムオキシ化合物、および
(B−3) 遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物
から選ばれる少なくとも1種の化合物が、
(C)固体状担体に担持されてなる触媒系の存在下、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとを共重合、またはエチレンを重合したのち、次いでエチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとを共重合させることによって得られることを特徴としている。
【0008】
【化6】
(式中、Mは周期表第4〜5族の遷移金属原子を示し、mは、1〜2の整数を示し、R1は、下記一般式(II)、(III)、(IV)、(V)で表わされ、R2〜R6は、互いに同一でも異なっていてもよく、炭化水素基、水素原子、炭化水素置換シリル基、酸素含有基、窒素含有基、イオウ含有基を示し、nは、Mの価数を満たす数であり、Xは、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、アルミニウム含有基、リン含有基、ハロゲン含有基、ヘテロ環式化合物残基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基、またはスズ含有基を示し、nが2以上の場合は、Xで示される複数の基は互いに同一でも異なっていてもよく、またXで示される複数の基は互いに結合して環を形成してもよい。)
【0009】
【化7】
(式中、Ra、Rb、Rcは互いに同一でも異なっていてもよく、少なくとも2種以上が炭素数2以上の脂肪族および脂環族炭化水素基を示す。)
【0010】
【化8】
(式中、Rd、Re、Rf、Rgは互いに同一でも異なっていてもよく、少なくとも1つは炭素数1以上の脂肪族および脂環族炭化水素基を示す。破線は2つのCβが直接結合するか、炭素数1以上の炭化水素基が2つのCβと結合していることを表わす。)
【0011】
【化9】
(式中、Rh、Ri、Rj、Rk、Rlは互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ヘテロ環式化合物残基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基を示す。)
【0012】
【化10】
(式中、Rm、Rn、Ro、Rp、Rqは互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ヘテロ環式化合物残基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基を示す。)
【0013】
本発明のエチレン共重合体の製造方法は、前記の触媒系を用いて製造することを特徴としている。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明におけるエチレン共重合体およびその製造法について具体的に説明する。
【0015】
本発明は、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとの共重合体であって、クロス分別クロマトグラフ(CFC)測定において、共重合体の溶出温度が75℃以上、かつ溶出開始温度(最低溶出温度)と最も溶出量の多い温度との差が6〜13℃であるエチレン共重合体である。
【0016】
また本発明は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)が50000以下のポリエチレンと請求項1に記載のエチレン共重合体との混合物である。
【0017】
なお、重量平均分子量(Mw)が50000以下のポリエチレンと前記エチレン共重合体の混合物を製造する方法としては、▲1▼それぞれ別の重合器で製造した重合体を混ぜ合わせる方法、▲2▼同一の重合器で反応条件を変えて連続的に製造する方法、▲3▼2つ以上の重合器を用いて、反応条件を変えて連続的に製造する方法などが挙げられるが、本発明では▲2▼および▲3▼による製造法がより好ましい。また▲2▼および▲3▼の製造法においては、まず重量平均分子量(Mw)が50000以下のポリエチレンを製造し、次いでエチレン/α−オレフィン共重合体を製造する方法、あるいは、まずエチレン/α−オレフィン共重合体を製造し、次いで重量平均分子量(Mw)が50000以下のポリエチレンを製造する方法が挙げられるが、本発明では前者がより好ましい。
【0018】
さらに本発明は、
(A)上記一般式(I)で表される遷移金属化合物と、
(B)(B−1) 有機金属化合物、
(B−2) 有機アルミニウムオキシ化合物、および
(B−3) 遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物
から選ばれる少なくとも1種の化合物が、
(C)固体状担体に担持されてなる触媒系の存在下、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとを共重合、またはエチレンを重合したのち、次いでエチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとを共重合させることによって得られるエチレン共重合体である。
【0019】
(A)遷移金属化合物
本発明で用いられる(A)遷移金属化合物は、下記一般式(I)で表される化合物である。
【0020】
【化11】
【0021】
(なお、N……Mは、一般的には配位していることを示すが、本発明においては配位していてもしていなくてもよい。)
一般式(I)中、Mは周期表第4〜5族の遷移金属原子を示し、具体的にはチタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタルなどであり、好ましくは4族の金属原子であり、具体的にはチタン、ジルコニウム、ハフニウムである。より好ましくはジルコニウム、ハフニウムであり、ジルコニウムが特に好ましい。
【0022】
mは、1〜2の整数を示し、好ましくは2である。
R1は、下記一般式(II)、(III)、(IV)または(V)で表わされる基であり、R2〜R6は、互いに同一でも異なっていてもよく、炭化水素基、水素原子、炭化水素置換シリル基、酸素含有基、窒素含有基、イオウ含有基を示し、nは、Mの価数を満たす数であり、Xは、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、アルミニウム含有基、リン含有基、ハロゲン含有基、ヘテロ環式化合物残基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基、またはスズ含有基を示し、nが2以上の場合は、Xで示される複数の基は互いに同一でも異なっていてもよく、またXで示される複数の基は互いに結合して環を形成してもよい。)
【0023】
【化12】
(式中、Ra、Rb、Rcは互いに同一でも異なっていてもよく、少なくとも2種以上が炭素数2以上の脂肪族および脂環族炭化水素基を示す。)
【0024】
【化13】
(式中、Rd、Re、Rf、Rgは互いに同一でも異なっていてもよく、少なくとも1つは炭素数1以上の脂肪族および脂環族炭化水素基を示す。破線は2つのCβが直接結合するか、炭素数1以上の炭化水素基が2つのCβと結合していることを表わす。)
【0025】
【化14】
(式中、Rh、Ri、Rj、Rk、Rlは互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ヘテロ環式化合物残基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基を示す。)
【0026】
【化15】
(式中、Rm、Rn、Ro、Rp、Rqは互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ヘテロ環式化合物残基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基を示す。)
【0027】
R1は下記一般式(II)、(III)、(IV)または(V)で表わされる基であり、たとえば炭素原子数が1〜30のものが挙げられる。具体的には、1−エチルプロピル、1−エチルペンチル、1−プロピルブチル、2−メチルシクロヘキシル、2,2−ジメチルシクロヘキシル、4−tert−ブチル−2−メチルシクロヘキシル、2,3−ジメチルシクロヘキシル、2,6,6−トリメチル−ビシクロ[3.1.1]ヘプト−3−イル、2,6−ジメチルシクロヘキシル、2,2,6,6−テトラメチルシクロヘキシル、ベンジル、1−ナフチレンメチル、フェニル、4−メチルフェニル、4−メトキシフェニル、4−ジメチルアミノフェニル、4−トリフロロメチルフェニル、3,5−ジトリフロロメチルフェニル、2,3,4,5,6−ペンタフロロフェニル、2,3,5,6−テトラフロロ−4−トリフロロメチルフェニルなどであり、これらのなかで、R1は、1−エチルプロピル、2−メチルシクロヘキシル、4−tert−ブチル−2−メチルシクロヘキシル、2,3−ジメチルシクロヘキシル、2,6,6−トリメチル−ビシクロ[3.1.1]ヘプト−3−イルなどが好ましく、2−メチルシクロヘキシル、2,3−ジメチルシクロヘキシルがより好ましい。特に好ましくは、2−メチルシクロヘキシルである。
【0028】
R2〜R6は、互いに同一でも異なっていてもよく、炭化水素基、水素原子、炭化水素置換シリル基、酸素含有基、窒素含有基、イオウ含有基から選ばれる置換基を示す。
これらの置換基の具体例としては、特開平11−315109号公報に例示したものと同様なものが挙げられる。
【0029】
これらのなかで、R3としては、水素原子、メチル、エチル、n−ヘキシルなどの直鎖状アルキル基、フェニル、ナフチルなどのアリ−ル基がより好ましい。特に好ましくは水素原子である。
【0030】
R4としては、水素原子、メチル、エチル、tert−ブチル、tert−アミルなどの直鎖状または分岐状アルキル基、シクロヘキシル、シクロオクチル、アダマンチルなどの環状飽和炭化水素基、メトキシ、ジメチルアミノなどのヘテロ原子含有基、クミル、1,1−ジフェニルエチルなどのアリール基置換アルキル基がより好ましい。特に好ましくはシクロヘキシル基である。
【0031】
R6としては、tert−ブチル、tert−アミルなどの分岐状アルキル基、シクロヘキシル、シクロオクチル、シクロドデシル、アダマンチルなどの環状飽和炭化水素基、クミル、1,1−ジフェニルエチルなどのアリール基置換アルキル基がより好ましい。特に好ましくはアダマンチル基である。
【0032】
R1〜R6は、これらのうちの2個以上の基、好ましくは隣接する基が互いに連結して脂肪環、芳香環または、窒素原子などの異原子を含む炭化水素環を形成していてもよく、これらの環はさらに置換基を有していてもよい。
【0033】
nは、Mの価数を満たす数であり、具体的には2〜4の整数であり、好ましくは2である。
Xは、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、アルミニウム含有基、リン含有基、ハロゲン含有基、ヘテロ環式化合物残基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基、またはスズ含有基を示す。なお、nが2以上の場合には、Xで示される複数の基は互いに同一であっても、異なっていてもよく、またXで示される複数の基は互いに結合して環を形成してもよい。
【0034】
これらの置換基の具体例としては、特開平11−315109号公報に例示したものと同様なものが挙げられる。
【0035】
以下に、上記一般式(I)で表される遷移金属化合物の具体的な例を示すが、これらに限定されるものではない。
【0036】
【化16】
【0037】
【化17】
【0038】
【化18】
【0039】
【化19】
【0040】
【化20】
【0041】
【化21】
【0042】
【化22】
【0043】
【化23】
【0044】
【化24】
【0045】
【化25】
【0046】
【化26】
【0047】
【化27】
なお、上記例示中、tBuはt−ブチル基を、Phはフェニル基を、OMeはメトキシ基を示す。
本発明では、上記のような化合物において、ジルコニウム金属をチタン、ハフニウムなどのジルコニウム以外の金属に置き換えた遷移金属化合物を用いることもできる。
【0048】
このような遷移金属化合物(A)は、特開平11−315109号公報に記載の製造方法と同様の方法で製造することができる。
【0049】
( B−1 )有機金属化合物
本発明で用いられる(B−1)有機金属化合物としては、特開平11−315109号公報に例示したものと同様なものが挙げられる。
上記の(B−1)有機金属化合物は、1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いられる。
【0050】
( B−2 )有機アルミニウムオキシ化合物
本発明で用いられる(B−2)有機アルミニウムオキシ化合物としては、特開平11−315109号公報に例示したものと同様なものが挙げられる。
上記の(B−2) 有機アルミニウムオキシ化合物は、1種単独でまたは2種以上組み合せて用いられる。
【0051】
( B−3 )遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物
本発明で用いられる(B−3)遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物(以下、「イオン化イオン性化合物」という。)としては、特開平11−315109号公報に例示したものと同様なものが挙げられる。
【0052】
上記の(B−3)イオン化イオン性化合物は、1種単独でまたは2種以上組み合せて用いられる。
【0053】
本発明に係る触媒系では、メチルアルミノキサンなどの有機アルミニウムオキシ化合物(B−2)を用いると、オレフィン化合物に対して非常に高い重合活性を示す。
【0054】
(C)固体状担体
本発明で用いられる(C)固体状担体は、特願2003−46821号公報に例示したものと同様なものが挙げられる。
【0055】
本発明に係る触媒系では、無機化合物がより好ましく、そのなかではSiO2、Al2O3などの多孔質酸化物、MgCl2などの無機塩化物が好ましい。特に好ましくはSiO2である。
【0056】
本発明に係るエチレン共重合体の製造に用いる触媒系は、前記遷移金属化合物(A)と、(B−1)有機金属化合物、(B−2)有機アルミニウムオキシ化合物、および(B−3)イオン化イオン性化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物(B)が、固体状担体(C)に担持されることにより形成されるが、それと共に必要に応じて後述するような有機金属化合物(D)、および有機化合物成分(E)を含むこともできる。
【0057】
(D)有機金属化合物
本発明で用いられる有機金属化合物(D)としては、前記(B−1)有機金属化合物、(B−2)有機アルミニウムオキシ化合物が挙げられるが、そのなかでは有機アルミニウム化合物が特に好ましい。
上記のような(D)有機金属化合物は、1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いられる。
【0058】
(E)有機化合物成分
本発明において、(E)有機化合物成分は、必要に応じて、重合性能および生成ポリマーの物性を向上させる目的で使用される。このような有機化合物としては、特開平11−315109号公報に例示したものと同様なもの挙げられるが、この限りではない。
【0059】
このような触媒系(固体触媒成分)は、成分(A)、成分(B)および成分(C)を不活性炭化水素溶媒中で混合接触させることにより調製することができる。
【0060】
成分(A)、成分(B)および成分(C)の混合順序は任意に選ばれるが、まず成分(B)と成分(C)とを混合接触させ、次いで成分(A)を混合接触させる方法がより好ましい。
【0061】
本発明において触媒系の調製に用いられる不活性炭化水素溶媒として具体的には、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油などの脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタンなどの脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;エチレンクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタンなどのハロゲン化炭化水素あるいはこれらの混合物などを挙げることができる。
【0062】
上記各成分を混合するに際して、成分(A)は、成分(C)1g当たり、通常5×10−6〜5×10−4モル、好ましくは10−5〜2×10−4モルの量で用いられ、成分(A)の濃度は、約10−4〜2×10−2モル/リットル(溶媒)、好ましくは2×10−4〜10−2モル/リットル(溶媒)の範囲である。成分(B)は、含有されるアルミニウムのモル数に換算して、成分(C)1g当たり、通常10−4モル〜0.1モル、好ましくは5×10−4モル1〜5×10−2モルの量で用いられ、成分(B)中のアルミニウム原子(Al)と、成分(A)中の遷移金属原子(M)との原子比(Al/M)は、通常10〜600、好ましくは20〜400である。
【0063】
上記各成分を混合する際の混合温度は、通常−50〜150℃、好ましくは−20〜120℃であり、接触時間は1〜1000分間、好ましくは5〜600分間である。また、混合接触時には混合温度を変化させてもよい。
【0064】
なお、前記固体触媒成分はオレフィンが予備重合した予備重合触媒であってもよい。
【0065】
オレフィンの重合方法
本発明では、上記のような触媒系の存在下に、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとを共重合、またはエチレンを重合したのち、次いでエチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとを共重合することによりエチレン共重合体を得る。
【0066】
本発明では、重合は溶解重合、懸濁重合などの液相重合法または気相重合法のいずれにおいても実施できる。
液相重合法において用いられる不活性炭化水素媒体として具体的には、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油などの脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタンなどの脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;エチレンクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタンなどのハロゲン化炭化水素またはこれらの混合物などを挙げることができ、オレフィン自身を溶媒として用いることもできる。
【0067】
上記のような触媒系で、オレフィンの重合を行うに際して、成分(A)は、反応容積1リットル当り、通常10−12〜10−1モル、好ましくは10−8〜10−2モルになるような量で用いられる。また、必要に応じて前述したような有機金属化合物(D)や特定の有機化合物成分(E)を含むこともできる。
【0068】
成分(B−1)は、成分(B−1)と、成分(A)中の全遷移金属原子(M)とのモル比〔(B−1)/M〕が、通常0.01〜100000、好ましくは0.05〜50000となるような量で用いられる。成分(B−2)は、成分(B−2)中のアルミニウム原子と、成分(A)中の遷移金属原子(M)とのモル比〔(B−2)/M〕が、通常10〜500000、好ましくは20〜100000となるような量で用いられる。成分(B−3)は、成分(B−3)と、成分(A中の遷移金属原子(M)とのモル比〔(B−3)/M〕が、通常1〜10、好ましくは1〜5となるような量で用いられる。
【0069】
成分(D)は、成分(A)中の遷移金属1モルあたり、50000モル以下、好ましくは50〜25000モルの量であることが好ましい。
【0070】
成分(E)は、成分(B)が成分(B−1)の場合には、モル比〔(E)/(B−1)〕が通常0.01〜10、好ましくは0.1〜5となるような量で、成分(B)が成分(B−2)の場合には、モル比〔(E)/(B−2)〕が通常0.001〜2、好ましくは0.005〜1となるような量で、成分(B)が成分(B−3)の場合には、モル比〔(E)/(B−3)〕が通常0.01〜10、好ましくは0.1〜5となるような量で用いられる。
【0071】
また、このようなエチレン共重合体を製造する際の温度(オレフィンの重合温度)は、通常−50〜+200℃、好ましくは0〜170℃、特に好ましくは60〜170℃の範囲である。重合圧力は、通常、常圧〜100kg/cm2 、好ましくは常圧〜50kg/cm2 の条件下であり、重合反応は、回分式、半連続式、連続式のいずれの方法においても行うことができる。さらに、重合を反応条件の異なる2段以上に分けて行うことも可能である。
【0072】
得られるエチレン共重合体の分子量は、重合系に水素を存在させるか、または重合温度を変化させることによって調節することができる。さらに、使用する成分(B)の違いにより調節することもできる。
【0073】
次に、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとの共重合体であって、クロス分別クロマトグラフ(CFC)測定において、共重合体の溶出温度が75℃以上、かつ溶出開始温度(最低溶出温度)と最も溶出量の多い温度との差が6〜13℃であることを特徴とするエチレン共重合体(P−1)、並びに、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)が50000以下のポリエチレンとエチレン共重合体(P−1)との混合物であることを特徴とするエチレン共重合体(P−2)について具体的に説明する。
【0074】
エチレン共重合体(P−1)
本発明に係るエチレン共重合体(P−1)は、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとのランダム共重合体である。
ここで炭素数4〜20のα−オレフィンとしては、例えば、1−ブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセンなどの炭素数が4〜20の直鎖状または分岐状のα−オレフィン;シクロペンテン、シクロへプテン、ノルボルネン、5−メチル−2−ノルボルネン、テトラシクロドデセン、2−メチル−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレンなどの炭素数が4〜20の環状オレフィンが挙げられる。これらのなかでは1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテンが好ましく、1−ヘキセンが特に好ましい。
【0075】
該エチレン共重合体は、クロス分別クロマトグラフ(CFC)測定において、溶出温度が通常75℃以上、より好ましくは80℃以上であり、溶出開始温度(最低溶出温度)と最も溶出量の多い温度との差が通常6〜13℃、より好ましくは7〜12℃である。
【0076】
エチレン共重合体(P−2)
本発明に係るエチレン共重合体(P−2)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)が50000以下、より好ましくは40000以下、特に好ましくは30000以下のポリエチレンと前記エチレン共重合体(P−1)との混合物である。
【0077】
本発明では、ポリエチレンがホモポリエチレンであることが特に好ましい。
またこのエチレン共重合体(P−2)中のポリエチレンとエチレン共重合体(P−1)の重量比(ポリエチレン/エチレン共重合体(P−1))は、通常95/5〜15/85、より好ましくは85/15〜25/75、特に好ましくは75/25〜35/65である。
【0078】
なお、クロス分別クロマトグラフ(CFC)測定は以下の方法で行なった。
1)測定対象ポリマーを145℃のオルトジクロロベンゼンに完全に溶解し、0.025重量%溶液を調製する。
2)調製したポリマー溶液をホットシリンジでCFC装置(三菱油化製T−150A型)に注入し、カラム温度を10℃/hの速度で145℃から0℃まで降温する。
3)60min保持した後、0℃溶解成分をGPC部に導入し、分子量分布を測定する。
4)GPC測定の間に、1ml/minの流速でオルトジクロロベンゼンをカラム内に送液しながら、カラム温度を次の分画温度まで昇温する。
5)GPC測定終了後、4)で溶解した成分をGPC部に導入し、分子量分布を測定する。
6)以下、4)と5)の操作を繰返す。
7)測定データを装置付属の解析ソフトで鳥瞰図や等高線図として計算表示する。
【0079】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
なお、本実施例において、固体成分および固体触媒成分中のAl濃度およびZr濃度は誘導結合プラズマ発光分析法(ICP)により測定し、求めた。極限粘度[η]は、135℃デカリン中で測定し、ポリマー中のヘキセン含量は、13CNMR(日本電子(株)社製Lambda500型)によりPE分子鎖中における1000カーボン当たりのブチル分岐数を測定することにより決定した。得られたポリマー中のポリエチレンとエチレン/へキセン共重合体の重量比(以下、ポリマー生成比という)はオルトジクロロベンゼンを溶媒として、140℃におけるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により得られたチャートのピーク面積比から求めた。クロス分別クロマトグラフ(CFC)(三菱油化製T−150A型)測定は、前記記載の方法で行なった。
なお、実施例で用いた錯体は前記記載の方法により合成した。
【0080】
〔実施例1〕
[固体成分(F)の調製]
窒素流通下、150℃で5時間乾燥したシリカ(SiO2)30gを466mLのトルエンに懸濁した後、メチルアルモキサンのトルエン溶液(Al原子換算で3.08mmol/mL)134.3mLを25℃で30分かけて滴下した。滴下終了後、30分かけて114℃まで昇温し、その温度で4時間反応させた。その後60℃まで降温し、上澄み液をデカンテーションにより除去した。このようにして得られた固体成分をトルエンで3回洗浄した後、トルエンを加え、固体成分(F)のトルエンスラリーを調製した。得られた固体成分(F)の一部を採取し、濃度を調べたところ、スラリー濃度:0.150g/mL、Al濃度:1.179mmol/mLであった。
【0081】
[固体触媒成分(G)の調製]
窒素置換した300mlのガラス製フラスコにトルエン100mlを入れ、攪拌下、上記で調製した固体成分(F)のトルエンスラリー(固体部換算で0.955g)を装入した。次に、下記化合物(1)(Zr原子換算で0.03mmol)のトルエン溶液(20.0ml)を15分かけて滴下し、室温で1時間反応させた。その後、上澄み液をデカンテーションにより除去し、ヘプタンで3回洗浄し、ヘプタン100mlを加えて固体触媒成分(G)のヘプタンスラリーを調製した。得られた固体触媒成分(G)のヘプタンスラリーの一部を採取して濃度を調べたところ、Zr濃度0.298μmol/ml、Al濃度0.0701mmol/mlであった。
【0082】
【化28】
【0083】
[重合]
充分に窒素置換したSUS製1リットルオートクレーブに、ヘプタン250mlを装入し、75℃まで昇温した。その後、トリイソブチルアルミニウムをAl原子換算で0.25mmol、固体触媒成分(G)をZr原子換算で0.0025mmol加え、水素圧を3kg/cm2かけた後、全圧が8kg/cm2−G になるようエチレンを供給しながら、80℃で重合を行った。60分後、エチレン供給を停止し、40℃まで冷却した。系内のガスを脱圧した後、エチレン/水素混合ガス(水素濃度:0.0365mol%)で液相および気相を飽和、続いて、トリイソブチルアルミニウムをAl原子換算で0.25mmol添加した1−ヘキセン250mlを加え、75℃まで昇温した後、全圧が8kg/cm2−G になるようエチレン/水素混合ガス(水素濃度:0.0365mol%)を供給しながら、80℃で57.7分間重合を行った。
得られたポリマーをヘキサンで洗浄した後、80℃にて10時間減圧乾燥した。得られたポリマーは、90.4gであり、ジルコニウム1mmol当たりの重合活性は36.2kg、[η]は3.15dl/g、ヘキセン含量は0.31mol%、ポリマー生成比は48対52であった。
また、得られたポリマーのクロス分別クロマトグラフ(CFC)測定を行ったところ、Mw(重量平均分子量)が10万以上におけるエチレン/α−オレフィン共重合体の溶出開始温度は88℃、最も溶出量の多い温度は95℃であり、その温度差は7℃であった。
【0084】
〔実施例2〕
[重合]
充分に窒素置換したSUS製1リットルオートクレーブに、ヘプタン200mlを装入し、75℃まで昇温した。その後、トリイソブチルアルミニウムをAl原子換算で0.2mmol、実施例1に記載の固体触媒成分(G)をZr原子換算で0.002mmol加え、水素圧を3kg/cm2かけた後、全圧が8kg/cm2−Gになるようエチレンを供給しながら、80℃で重合を行った。60分後、エチレン供給を停止し、40℃まで冷却した。系内のガスを脱圧した後、エチレンで液相および気相を飽和、続いて、トリイソブチルアルミニウムをAl原子換算で0.3mmol添加した1−ヘキセン300mlを加え、75℃まで昇温した後、水素40mlを添加し、全圧が8kg/cm2−Gになるようエチレンを供給しながら、80℃で56.4分間重合を行った。
得られたポリマーをヘキサンで洗浄した後、80℃にて10時間減圧乾燥した。得られたポリマーは、58.9gであり、ジルコニウム1mmol当たりの重合活性は29.5kg、[η]は3.05dl/g、ヘキセン含量は0.43mol%、ポリマー生成比は55対45であった。
また、得られたポリマーのクロス分別クロマトグラフ(CFC)測定を行ったところ、Mw(重量平均分子量)が10万以上におけるエチレン/α−オレフィン共重合体の溶出開始温度は85℃、最も溶出量の多い温度は96℃であり、その温度差は11℃であった。
【0085】
【発明の効果】
本発明に係るエチレン共重合体は、従来とは異なる物性を有する。また本発明に係る触媒系を用いると、このようなエチレン共重合体を製造できる。
【発明の属する技術分野】
本発明はエチレン共重合体およびその製造法に関する。また、本発明は特開平11−315109号公報、特開2000−239312号公報、特願2003−46821号公報などに記載の遷移金属化合物と、有機金属化合物、有機アルミニウムオキシ化合物、および遷移金属化合物と反応してイオン対を形成する化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物が、固体状担体に担持されてなる触媒系を用いたオレフィンの重合によって得られたエチレン共重合体およびその製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般にポリオレフィンは、機械的特性などに優れているため、各種成形体用など種々の分野に用いられているが、近年ポリオレフィンに対する物性の要求が多様化しており、様々な性状のポリオレフィンが望まれている。
このようなポリオレフィンの最も代表的な例として高密度ポリエチレンが挙げられる。本ポリオレフィンを製造する方法の1つとして、従来よりチタン化合物と有機アルミニウム化合物とからなるチタン系触媒、いわゆるチーグラー触媒を用いた多段重合プロセスという製造法がある。本プロセスは前段で低分子量のポリエチレン、後段で高分子量のエチレン/α−オレフィン共重合体を合成するという製造法であるが、得られた高密度ポリエチレンは各成分の分子量分布が広いため、相溶性や成形加工性に優れているが、共重合体中のコモノマーの組成分布が非常に広いため、強度が十分でないという欠点がある。一方、高い重合活性でオレフィン重合体を製造することのできる触媒として知られているメタロセン触媒で同様の高密度ポリエチレンを合成した場合、共重合体中のコモノマーの組成分布が狭いため、強度は優れているが、各成分の分子量分布が狭いため、相溶性、成形加工性に対する悪影響が懸念される。
このような状況のもと、従来とは異なる物性を有するエチレン共重合体、およびその製造法の開発が望まれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたものであって、従来とは異なる物性を有するエチレン共重合体を提供することを目的としている。また本発明はこのようなエチレン共重合体の製造法を提供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明におけるエチレン共重合体は、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとの共重合体であって、クロス分別クロマトグラフ(CFC)測定において、共重合体の溶出温度が75℃以上、かつ溶出開始温度(最低溶出温度)と最も溶出量の多い温度との差が6〜13℃であることを特徴としている。
【0005】
また、本発明におけるエチレン共重合体は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)が50000以下のポリエチレンと請求項1に記載のエチレン共重合体との混合物であることを特徴としている。
【0006】
本発明では、エチレン/α−オレフィン共重合体の溶出温度、および溶出開始温度(最低溶出温度)と最も溶出量の多い温度との差は重量平均分子量(Mw)が10万以上において計測されることが好ましい。
【0007】
さらに、本発明におけるエチレン共重合体は、
(A)下記一般式(I)で表される遷移金属化合物と、
(B)(B−1) 有機金属化合物、
(B−2) 有機アルミニウムオキシ化合物、および
(B−3) 遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物
から選ばれる少なくとも1種の化合物が、
(C)固体状担体に担持されてなる触媒系の存在下、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとを共重合、またはエチレンを重合したのち、次いでエチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとを共重合させることによって得られることを特徴としている。
【0008】
【化6】
(式中、Mは周期表第4〜5族の遷移金属原子を示し、mは、1〜2の整数を示し、R1は、下記一般式(II)、(III)、(IV)、(V)で表わされ、R2〜R6は、互いに同一でも異なっていてもよく、炭化水素基、水素原子、炭化水素置換シリル基、酸素含有基、窒素含有基、イオウ含有基を示し、nは、Mの価数を満たす数であり、Xは、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、アルミニウム含有基、リン含有基、ハロゲン含有基、ヘテロ環式化合物残基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基、またはスズ含有基を示し、nが2以上の場合は、Xで示される複数の基は互いに同一でも異なっていてもよく、またXで示される複数の基は互いに結合して環を形成してもよい。)
【0009】
【化7】
(式中、Ra、Rb、Rcは互いに同一でも異なっていてもよく、少なくとも2種以上が炭素数2以上の脂肪族および脂環族炭化水素基を示す。)
【0010】
【化8】
(式中、Rd、Re、Rf、Rgは互いに同一でも異なっていてもよく、少なくとも1つは炭素数1以上の脂肪族および脂環族炭化水素基を示す。破線は2つのCβが直接結合するか、炭素数1以上の炭化水素基が2つのCβと結合していることを表わす。)
【0011】
【化9】
(式中、Rh、Ri、Rj、Rk、Rlは互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ヘテロ環式化合物残基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基を示す。)
【0012】
【化10】
(式中、Rm、Rn、Ro、Rp、Rqは互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ヘテロ環式化合物残基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基を示す。)
【0013】
本発明のエチレン共重合体の製造方法は、前記の触媒系を用いて製造することを特徴としている。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明におけるエチレン共重合体およびその製造法について具体的に説明する。
【0015】
本発明は、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとの共重合体であって、クロス分別クロマトグラフ(CFC)測定において、共重合体の溶出温度が75℃以上、かつ溶出開始温度(最低溶出温度)と最も溶出量の多い温度との差が6〜13℃であるエチレン共重合体である。
【0016】
また本発明は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)が50000以下のポリエチレンと請求項1に記載のエチレン共重合体との混合物である。
【0017】
なお、重量平均分子量(Mw)が50000以下のポリエチレンと前記エチレン共重合体の混合物を製造する方法としては、▲1▼それぞれ別の重合器で製造した重合体を混ぜ合わせる方法、▲2▼同一の重合器で反応条件を変えて連続的に製造する方法、▲3▼2つ以上の重合器を用いて、反応条件を変えて連続的に製造する方法などが挙げられるが、本発明では▲2▼および▲3▼による製造法がより好ましい。また▲2▼および▲3▼の製造法においては、まず重量平均分子量(Mw)が50000以下のポリエチレンを製造し、次いでエチレン/α−オレフィン共重合体を製造する方法、あるいは、まずエチレン/α−オレフィン共重合体を製造し、次いで重量平均分子量(Mw)が50000以下のポリエチレンを製造する方法が挙げられるが、本発明では前者がより好ましい。
【0018】
さらに本発明は、
(A)上記一般式(I)で表される遷移金属化合物と、
(B)(B−1) 有機金属化合物、
(B−2) 有機アルミニウムオキシ化合物、および
(B−3) 遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物
から選ばれる少なくとも1種の化合物が、
(C)固体状担体に担持されてなる触媒系の存在下、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとを共重合、またはエチレンを重合したのち、次いでエチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとを共重合させることによって得られるエチレン共重合体である。
【0019】
(A)遷移金属化合物
本発明で用いられる(A)遷移金属化合物は、下記一般式(I)で表される化合物である。
【0020】
【化11】
【0021】
(なお、N……Mは、一般的には配位していることを示すが、本発明においては配位していてもしていなくてもよい。)
一般式(I)中、Mは周期表第4〜5族の遷移金属原子を示し、具体的にはチタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタルなどであり、好ましくは4族の金属原子であり、具体的にはチタン、ジルコニウム、ハフニウムである。より好ましくはジルコニウム、ハフニウムであり、ジルコニウムが特に好ましい。
【0022】
mは、1〜2の整数を示し、好ましくは2である。
R1は、下記一般式(II)、(III)、(IV)または(V)で表わされる基であり、R2〜R6は、互いに同一でも異なっていてもよく、炭化水素基、水素原子、炭化水素置換シリル基、酸素含有基、窒素含有基、イオウ含有基を示し、nは、Mの価数を満たす数であり、Xは、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、アルミニウム含有基、リン含有基、ハロゲン含有基、ヘテロ環式化合物残基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基、またはスズ含有基を示し、nが2以上の場合は、Xで示される複数の基は互いに同一でも異なっていてもよく、またXで示される複数の基は互いに結合して環を形成してもよい。)
【0023】
【化12】
(式中、Ra、Rb、Rcは互いに同一でも異なっていてもよく、少なくとも2種以上が炭素数2以上の脂肪族および脂環族炭化水素基を示す。)
【0024】
【化13】
(式中、Rd、Re、Rf、Rgは互いに同一でも異なっていてもよく、少なくとも1つは炭素数1以上の脂肪族および脂環族炭化水素基を示す。破線は2つのCβが直接結合するか、炭素数1以上の炭化水素基が2つのCβと結合していることを表わす。)
【0025】
【化14】
(式中、Rh、Ri、Rj、Rk、Rlは互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ヘテロ環式化合物残基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基を示す。)
【0026】
【化15】
(式中、Rm、Rn、Ro、Rp、Rqは互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ヘテロ環式化合物残基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基を示す。)
【0027】
R1は下記一般式(II)、(III)、(IV)または(V)で表わされる基であり、たとえば炭素原子数が1〜30のものが挙げられる。具体的には、1−エチルプロピル、1−エチルペンチル、1−プロピルブチル、2−メチルシクロヘキシル、2,2−ジメチルシクロヘキシル、4−tert−ブチル−2−メチルシクロヘキシル、2,3−ジメチルシクロヘキシル、2,6,6−トリメチル−ビシクロ[3.1.1]ヘプト−3−イル、2,6−ジメチルシクロヘキシル、2,2,6,6−テトラメチルシクロヘキシル、ベンジル、1−ナフチレンメチル、フェニル、4−メチルフェニル、4−メトキシフェニル、4−ジメチルアミノフェニル、4−トリフロロメチルフェニル、3,5−ジトリフロロメチルフェニル、2,3,4,5,6−ペンタフロロフェニル、2,3,5,6−テトラフロロ−4−トリフロロメチルフェニルなどであり、これらのなかで、R1は、1−エチルプロピル、2−メチルシクロヘキシル、4−tert−ブチル−2−メチルシクロヘキシル、2,3−ジメチルシクロヘキシル、2,6,6−トリメチル−ビシクロ[3.1.1]ヘプト−3−イルなどが好ましく、2−メチルシクロヘキシル、2,3−ジメチルシクロヘキシルがより好ましい。特に好ましくは、2−メチルシクロヘキシルである。
【0028】
R2〜R6は、互いに同一でも異なっていてもよく、炭化水素基、水素原子、炭化水素置換シリル基、酸素含有基、窒素含有基、イオウ含有基から選ばれる置換基を示す。
これらの置換基の具体例としては、特開平11−315109号公報に例示したものと同様なものが挙げられる。
【0029】
これらのなかで、R3としては、水素原子、メチル、エチル、n−ヘキシルなどの直鎖状アルキル基、フェニル、ナフチルなどのアリ−ル基がより好ましい。特に好ましくは水素原子である。
【0030】
R4としては、水素原子、メチル、エチル、tert−ブチル、tert−アミルなどの直鎖状または分岐状アルキル基、シクロヘキシル、シクロオクチル、アダマンチルなどの環状飽和炭化水素基、メトキシ、ジメチルアミノなどのヘテロ原子含有基、クミル、1,1−ジフェニルエチルなどのアリール基置換アルキル基がより好ましい。特に好ましくはシクロヘキシル基である。
【0031】
R6としては、tert−ブチル、tert−アミルなどの分岐状アルキル基、シクロヘキシル、シクロオクチル、シクロドデシル、アダマンチルなどの環状飽和炭化水素基、クミル、1,1−ジフェニルエチルなどのアリール基置換アルキル基がより好ましい。特に好ましくはアダマンチル基である。
【0032】
R1〜R6は、これらのうちの2個以上の基、好ましくは隣接する基が互いに連結して脂肪環、芳香環または、窒素原子などの異原子を含む炭化水素環を形成していてもよく、これらの環はさらに置換基を有していてもよい。
【0033】
nは、Mの価数を満たす数であり、具体的には2〜4の整数であり、好ましくは2である。
Xは、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、アルミニウム含有基、リン含有基、ハロゲン含有基、ヘテロ環式化合物残基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基、またはスズ含有基を示す。なお、nが2以上の場合には、Xで示される複数の基は互いに同一であっても、異なっていてもよく、またXで示される複数の基は互いに結合して環を形成してもよい。
【0034】
これらの置換基の具体例としては、特開平11−315109号公報に例示したものと同様なものが挙げられる。
【0035】
以下に、上記一般式(I)で表される遷移金属化合物の具体的な例を示すが、これらに限定されるものではない。
【0036】
【化16】
【0037】
【化17】
【0038】
【化18】
【0039】
【化19】
【0040】
【化20】
【0041】
【化21】
【0042】
【化22】
【0043】
【化23】
【0044】
【化24】
【0045】
【化25】
【0046】
【化26】
【0047】
【化27】
なお、上記例示中、tBuはt−ブチル基を、Phはフェニル基を、OMeはメトキシ基を示す。
本発明では、上記のような化合物において、ジルコニウム金属をチタン、ハフニウムなどのジルコニウム以外の金属に置き換えた遷移金属化合物を用いることもできる。
【0048】
このような遷移金属化合物(A)は、特開平11−315109号公報に記載の製造方法と同様の方法で製造することができる。
【0049】
( B−1 )有機金属化合物
本発明で用いられる(B−1)有機金属化合物としては、特開平11−315109号公報に例示したものと同様なものが挙げられる。
上記の(B−1)有機金属化合物は、1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いられる。
【0050】
( B−2 )有機アルミニウムオキシ化合物
本発明で用いられる(B−2)有機アルミニウムオキシ化合物としては、特開平11−315109号公報に例示したものと同様なものが挙げられる。
上記の(B−2) 有機アルミニウムオキシ化合物は、1種単独でまたは2種以上組み合せて用いられる。
【0051】
( B−3 )遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物
本発明で用いられる(B−3)遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物(以下、「イオン化イオン性化合物」という。)としては、特開平11−315109号公報に例示したものと同様なものが挙げられる。
【0052】
上記の(B−3)イオン化イオン性化合物は、1種単独でまたは2種以上組み合せて用いられる。
【0053】
本発明に係る触媒系では、メチルアルミノキサンなどの有機アルミニウムオキシ化合物(B−2)を用いると、オレフィン化合物に対して非常に高い重合活性を示す。
【0054】
(C)固体状担体
本発明で用いられる(C)固体状担体は、特願2003−46821号公報に例示したものと同様なものが挙げられる。
【0055】
本発明に係る触媒系では、無機化合物がより好ましく、そのなかではSiO2、Al2O3などの多孔質酸化物、MgCl2などの無機塩化物が好ましい。特に好ましくはSiO2である。
【0056】
本発明に係るエチレン共重合体の製造に用いる触媒系は、前記遷移金属化合物(A)と、(B−1)有機金属化合物、(B−2)有機アルミニウムオキシ化合物、および(B−3)イオン化イオン性化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物(B)が、固体状担体(C)に担持されることにより形成されるが、それと共に必要に応じて後述するような有機金属化合物(D)、および有機化合物成分(E)を含むこともできる。
【0057】
(D)有機金属化合物
本発明で用いられる有機金属化合物(D)としては、前記(B−1)有機金属化合物、(B−2)有機アルミニウムオキシ化合物が挙げられるが、そのなかでは有機アルミニウム化合物が特に好ましい。
上記のような(D)有機金属化合物は、1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いられる。
【0058】
(E)有機化合物成分
本発明において、(E)有機化合物成分は、必要に応じて、重合性能および生成ポリマーの物性を向上させる目的で使用される。このような有機化合物としては、特開平11−315109号公報に例示したものと同様なもの挙げられるが、この限りではない。
【0059】
このような触媒系(固体触媒成分)は、成分(A)、成分(B)および成分(C)を不活性炭化水素溶媒中で混合接触させることにより調製することができる。
【0060】
成分(A)、成分(B)および成分(C)の混合順序は任意に選ばれるが、まず成分(B)と成分(C)とを混合接触させ、次いで成分(A)を混合接触させる方法がより好ましい。
【0061】
本発明において触媒系の調製に用いられる不活性炭化水素溶媒として具体的には、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油などの脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタンなどの脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;エチレンクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタンなどのハロゲン化炭化水素あるいはこれらの混合物などを挙げることができる。
【0062】
上記各成分を混合するに際して、成分(A)は、成分(C)1g当たり、通常5×10−6〜5×10−4モル、好ましくは10−5〜2×10−4モルの量で用いられ、成分(A)の濃度は、約10−4〜2×10−2モル/リットル(溶媒)、好ましくは2×10−4〜10−2モル/リットル(溶媒)の範囲である。成分(B)は、含有されるアルミニウムのモル数に換算して、成分(C)1g当たり、通常10−4モル〜0.1モル、好ましくは5×10−4モル1〜5×10−2モルの量で用いられ、成分(B)中のアルミニウム原子(Al)と、成分(A)中の遷移金属原子(M)との原子比(Al/M)は、通常10〜600、好ましくは20〜400である。
【0063】
上記各成分を混合する際の混合温度は、通常−50〜150℃、好ましくは−20〜120℃であり、接触時間は1〜1000分間、好ましくは5〜600分間である。また、混合接触時には混合温度を変化させてもよい。
【0064】
なお、前記固体触媒成分はオレフィンが予備重合した予備重合触媒であってもよい。
【0065】
オレフィンの重合方法
本発明では、上記のような触媒系の存在下に、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとを共重合、またはエチレンを重合したのち、次いでエチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとを共重合することによりエチレン共重合体を得る。
【0066】
本発明では、重合は溶解重合、懸濁重合などの液相重合法または気相重合法のいずれにおいても実施できる。
液相重合法において用いられる不活性炭化水素媒体として具体的には、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油などの脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタンなどの脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;エチレンクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタンなどのハロゲン化炭化水素またはこれらの混合物などを挙げることができ、オレフィン自身を溶媒として用いることもできる。
【0067】
上記のような触媒系で、オレフィンの重合を行うに際して、成分(A)は、反応容積1リットル当り、通常10−12〜10−1モル、好ましくは10−8〜10−2モルになるような量で用いられる。また、必要に応じて前述したような有機金属化合物(D)や特定の有機化合物成分(E)を含むこともできる。
【0068】
成分(B−1)は、成分(B−1)と、成分(A)中の全遷移金属原子(M)とのモル比〔(B−1)/M〕が、通常0.01〜100000、好ましくは0.05〜50000となるような量で用いられる。成分(B−2)は、成分(B−2)中のアルミニウム原子と、成分(A)中の遷移金属原子(M)とのモル比〔(B−2)/M〕が、通常10〜500000、好ましくは20〜100000となるような量で用いられる。成分(B−3)は、成分(B−3)と、成分(A中の遷移金属原子(M)とのモル比〔(B−3)/M〕が、通常1〜10、好ましくは1〜5となるような量で用いられる。
【0069】
成分(D)は、成分(A)中の遷移金属1モルあたり、50000モル以下、好ましくは50〜25000モルの量であることが好ましい。
【0070】
成分(E)は、成分(B)が成分(B−1)の場合には、モル比〔(E)/(B−1)〕が通常0.01〜10、好ましくは0.1〜5となるような量で、成分(B)が成分(B−2)の場合には、モル比〔(E)/(B−2)〕が通常0.001〜2、好ましくは0.005〜1となるような量で、成分(B)が成分(B−3)の場合には、モル比〔(E)/(B−3)〕が通常0.01〜10、好ましくは0.1〜5となるような量で用いられる。
【0071】
また、このようなエチレン共重合体を製造する際の温度(オレフィンの重合温度)は、通常−50〜+200℃、好ましくは0〜170℃、特に好ましくは60〜170℃の範囲である。重合圧力は、通常、常圧〜100kg/cm2 、好ましくは常圧〜50kg/cm2 の条件下であり、重合反応は、回分式、半連続式、連続式のいずれの方法においても行うことができる。さらに、重合を反応条件の異なる2段以上に分けて行うことも可能である。
【0072】
得られるエチレン共重合体の分子量は、重合系に水素を存在させるか、または重合温度を変化させることによって調節することができる。さらに、使用する成分(B)の違いにより調節することもできる。
【0073】
次に、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとの共重合体であって、クロス分別クロマトグラフ(CFC)測定において、共重合体の溶出温度が75℃以上、かつ溶出開始温度(最低溶出温度)と最も溶出量の多い温度との差が6〜13℃であることを特徴とするエチレン共重合体(P−1)、並びに、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)が50000以下のポリエチレンとエチレン共重合体(P−1)との混合物であることを特徴とするエチレン共重合体(P−2)について具体的に説明する。
【0074】
エチレン共重合体(P−1)
本発明に係るエチレン共重合体(P−1)は、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとのランダム共重合体である。
ここで炭素数4〜20のα−オレフィンとしては、例えば、1−ブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセンなどの炭素数が4〜20の直鎖状または分岐状のα−オレフィン;シクロペンテン、シクロへプテン、ノルボルネン、5−メチル−2−ノルボルネン、テトラシクロドデセン、2−メチル−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレンなどの炭素数が4〜20の環状オレフィンが挙げられる。これらのなかでは1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテンが好ましく、1−ヘキセンが特に好ましい。
【0075】
該エチレン共重合体は、クロス分別クロマトグラフ(CFC)測定において、溶出温度が通常75℃以上、より好ましくは80℃以上であり、溶出開始温度(最低溶出温度)と最も溶出量の多い温度との差が通常6〜13℃、より好ましくは7〜12℃である。
【0076】
エチレン共重合体(P−2)
本発明に係るエチレン共重合体(P−2)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)が50000以下、より好ましくは40000以下、特に好ましくは30000以下のポリエチレンと前記エチレン共重合体(P−1)との混合物である。
【0077】
本発明では、ポリエチレンがホモポリエチレンであることが特に好ましい。
またこのエチレン共重合体(P−2)中のポリエチレンとエチレン共重合体(P−1)の重量比(ポリエチレン/エチレン共重合体(P−1))は、通常95/5〜15/85、より好ましくは85/15〜25/75、特に好ましくは75/25〜35/65である。
【0078】
なお、クロス分別クロマトグラフ(CFC)測定は以下の方法で行なった。
1)測定対象ポリマーを145℃のオルトジクロロベンゼンに完全に溶解し、0.025重量%溶液を調製する。
2)調製したポリマー溶液をホットシリンジでCFC装置(三菱油化製T−150A型)に注入し、カラム温度を10℃/hの速度で145℃から0℃まで降温する。
3)60min保持した後、0℃溶解成分をGPC部に導入し、分子量分布を測定する。
4)GPC測定の間に、1ml/minの流速でオルトジクロロベンゼンをカラム内に送液しながら、カラム温度を次の分画温度まで昇温する。
5)GPC測定終了後、4)で溶解した成分をGPC部に導入し、分子量分布を測定する。
6)以下、4)と5)の操作を繰返す。
7)測定データを装置付属の解析ソフトで鳥瞰図や等高線図として計算表示する。
【0079】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
なお、本実施例において、固体成分および固体触媒成分中のAl濃度およびZr濃度は誘導結合プラズマ発光分析法(ICP)により測定し、求めた。極限粘度[η]は、135℃デカリン中で測定し、ポリマー中のヘキセン含量は、13CNMR(日本電子(株)社製Lambda500型)によりPE分子鎖中における1000カーボン当たりのブチル分岐数を測定することにより決定した。得られたポリマー中のポリエチレンとエチレン/へキセン共重合体の重量比(以下、ポリマー生成比という)はオルトジクロロベンゼンを溶媒として、140℃におけるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により得られたチャートのピーク面積比から求めた。クロス分別クロマトグラフ(CFC)(三菱油化製T−150A型)測定は、前記記載の方法で行なった。
なお、実施例で用いた錯体は前記記載の方法により合成した。
【0080】
〔実施例1〕
[固体成分(F)の調製]
窒素流通下、150℃で5時間乾燥したシリカ(SiO2)30gを466mLのトルエンに懸濁した後、メチルアルモキサンのトルエン溶液(Al原子換算で3.08mmol/mL)134.3mLを25℃で30分かけて滴下した。滴下終了後、30分かけて114℃まで昇温し、その温度で4時間反応させた。その後60℃まで降温し、上澄み液をデカンテーションにより除去した。このようにして得られた固体成分をトルエンで3回洗浄した後、トルエンを加え、固体成分(F)のトルエンスラリーを調製した。得られた固体成分(F)の一部を採取し、濃度を調べたところ、スラリー濃度:0.150g/mL、Al濃度:1.179mmol/mLであった。
【0081】
[固体触媒成分(G)の調製]
窒素置換した300mlのガラス製フラスコにトルエン100mlを入れ、攪拌下、上記で調製した固体成分(F)のトルエンスラリー(固体部換算で0.955g)を装入した。次に、下記化合物(1)(Zr原子換算で0.03mmol)のトルエン溶液(20.0ml)を15分かけて滴下し、室温で1時間反応させた。その後、上澄み液をデカンテーションにより除去し、ヘプタンで3回洗浄し、ヘプタン100mlを加えて固体触媒成分(G)のヘプタンスラリーを調製した。得られた固体触媒成分(G)のヘプタンスラリーの一部を採取して濃度を調べたところ、Zr濃度0.298μmol/ml、Al濃度0.0701mmol/mlであった。
【0082】
【化28】
【0083】
[重合]
充分に窒素置換したSUS製1リットルオートクレーブに、ヘプタン250mlを装入し、75℃まで昇温した。その後、トリイソブチルアルミニウムをAl原子換算で0.25mmol、固体触媒成分(G)をZr原子換算で0.0025mmol加え、水素圧を3kg/cm2かけた後、全圧が8kg/cm2−G になるようエチレンを供給しながら、80℃で重合を行った。60分後、エチレン供給を停止し、40℃まで冷却した。系内のガスを脱圧した後、エチレン/水素混合ガス(水素濃度:0.0365mol%)で液相および気相を飽和、続いて、トリイソブチルアルミニウムをAl原子換算で0.25mmol添加した1−ヘキセン250mlを加え、75℃まで昇温した後、全圧が8kg/cm2−G になるようエチレン/水素混合ガス(水素濃度:0.0365mol%)を供給しながら、80℃で57.7分間重合を行った。
得られたポリマーをヘキサンで洗浄した後、80℃にて10時間減圧乾燥した。得られたポリマーは、90.4gであり、ジルコニウム1mmol当たりの重合活性は36.2kg、[η]は3.15dl/g、ヘキセン含量は0.31mol%、ポリマー生成比は48対52であった。
また、得られたポリマーのクロス分別クロマトグラフ(CFC)測定を行ったところ、Mw(重量平均分子量)が10万以上におけるエチレン/α−オレフィン共重合体の溶出開始温度は88℃、最も溶出量の多い温度は95℃であり、その温度差は7℃であった。
【0084】
〔実施例2〕
[重合]
充分に窒素置換したSUS製1リットルオートクレーブに、ヘプタン200mlを装入し、75℃まで昇温した。その後、トリイソブチルアルミニウムをAl原子換算で0.2mmol、実施例1に記載の固体触媒成分(G)をZr原子換算で0.002mmol加え、水素圧を3kg/cm2かけた後、全圧が8kg/cm2−Gになるようエチレンを供給しながら、80℃で重合を行った。60分後、エチレン供給を停止し、40℃まで冷却した。系内のガスを脱圧した後、エチレンで液相および気相を飽和、続いて、トリイソブチルアルミニウムをAl原子換算で0.3mmol添加した1−ヘキセン300mlを加え、75℃まで昇温した後、水素40mlを添加し、全圧が8kg/cm2−Gになるようエチレンを供給しながら、80℃で56.4分間重合を行った。
得られたポリマーをヘキサンで洗浄した後、80℃にて10時間減圧乾燥した。得られたポリマーは、58.9gであり、ジルコニウム1mmol当たりの重合活性は29.5kg、[η]は3.05dl/g、ヘキセン含量は0.43mol%、ポリマー生成比は55対45であった。
また、得られたポリマーのクロス分別クロマトグラフ(CFC)測定を行ったところ、Mw(重量平均分子量)が10万以上におけるエチレン/α−オレフィン共重合体の溶出開始温度は85℃、最も溶出量の多い温度は96℃であり、その温度差は11℃であった。
【0085】
【発明の効果】
本発明に係るエチレン共重合体は、従来とは異なる物性を有する。また本発明に係る触媒系を用いると、このようなエチレン共重合体を製造できる。
Claims (5)
- エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとの共重合体であって、クロス分別クロマトグラフ(CFC)測定において、共重合体の溶出温度が75℃以上、かつ溶出開始温度(最低溶出温度)と最も溶出量の多い温度との差が6〜13℃であることを特徴とするエチレン共重合体。
- ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)が50000以下のポリエチレンと請求項1に記載のエチレン共重合体との混合物。
- 重量平均分子量(Mw)が10万以上のエチレン/α−オレフィン共重合体の溶出温度が75℃以上、かつ溶出開始温度(最低溶出温度)と最も溶出量の多い温度との差が6〜13℃であることを特徴とする請求項2に記載のエチレン共重合体。
- (A)下記一般式(I)で表される遷移金属化合物と、
(B)(B−1) 有機金属化合物、
(B−2) 有機アルミニウムオキシ化合物、および
(B−3) 遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物
から選ばれる少なくとも1種の化合物が、
(C)固体状担体に担持されてなる触媒系の存在下、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとを共重合、またはエチレンを重合したのち、次いでエチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとを共重合させることによって得られることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のエチレン共重合体。
- 請求項4に記載の触媒系を用いて、請求項1〜3のいずれか1項に記載のエチレン共重合体を製造する方法。
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JP2003141244A JP2004346097A (ja) | 2003-05-20 | 2003-05-20 | エチレン共重合体およびその製造法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2008013144A1 (fr) | 2006-07-25 | 2008-01-31 | Mitsui Chemicals, Inc. | Particule de polymère éthylénique, son procédé de production, et article moulé fabriqué à partir d'une telle particule |
-
2003
- 2003-05-20 JP JP2003141244A patent/JP2004346097A/ja active Pending
Cited By (2)
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WO2008013144A1 (fr) | 2006-07-25 | 2008-01-31 | Mitsui Chemicals, Inc. | Particule de polymère éthylénique, son procédé de production, et article moulé fabriqué à partir d'une telle particule |
EP2518091A1 (en) | 2006-07-25 | 2012-10-31 | Mitsui Chemicals, Inc. | Ethylene polymer particles, production method thereof and molded article using the same |
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