JP2005290102A - プロピレン系重合体の製造方法 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
【解決手段】 下記工程(I)以降に下記工程(II)および工程(III)を有し、プロピレン系重合体中の下記重合体成分(A)の含有量が55〜85重量%、下記重合体成分(B)の含有量が5〜15重量%、下記重合体成分(C)の含有量が10〜30重量%であるプロピレン系重合体の製造方法。
工程(I):プロピレン単位が96重量%以上の重合体成分(A)を製造する工程
工程(II):プロピレン単位が65〜90重量%、極限粘度[ηb]が1〜3dl/gである重合体成分(B)を製造する工程
工程(III):プロピレン単位が30〜60重量%、極限粘度[ηc]が1.5〜9dl/g、[ηb]<[ηc]である重合体成分(C)を製造する工程
【選択図】 なし
Description
かかる状況のもと、本発明が解決しようとする課題は、結晶性プロピレン系重合体部と非晶性プロピレン系重合体部とを有するプロピレン系重合体の製造方法であって、粘着性が低減した重合体粒子を得ることができるプロピレン系重合体の製造方法を提供することにある。
工程(I):プロピレンに基づく単量体単位の含有量が96重量%以上(但し、当該重合体成分の全単量体単位の含有量を100重量%とする。)である重合体成分(A)を製造する工程
工程(II):プロピレンに基づく単量体単位の含有量が65〜90重量%(但し、当該重合体成分の全単量体単位の含有量を100重量%とする。)であり、極限粘度([η]b)が1〜3dl/gである重合体成分(B)を製造する工程
工程(III):プロピレンに基づく単量体単位の含有量が30〜60重量%(但し、当該重合体成分の全単量体単位の含有量を100重量%とする。)であり、極限粘度([η]c)が1.5〜9dl/gであり、該[η]cが[η]bよりも大きい重合体成分(C)を製造する工程
一方、還元能を有さないマグネシウム化合物の具体例としては、マグネシウムジクロライド等のジハロゲン化マグネシウム化合物;メトキシマグネシウムクロライド、エトキシマグネシウムクロライド、ブトキシマグネシウムクロライド等のアルコキシマグネシウムハライド化合物;ジエトキシマグネシウム、ジブトキシマグネシウム等のジアルコキシマグネシウム化合物;ラウリル酸マグネシウム、ステアリン酸マグネシウム等のマグネシウムのカルボン酸塩等があげられる。これらの還元能を有さないマグネシウム化合物は、予め或いは触媒成分(A)の調製時に、還元能を有するマグネシウム化合物から公知の方法で合成したものであってもよい。
(1)液状のマグネシウム化合物、あるいはマグネシウム化合物および電子供与体からなる錯化合物を析出化剤と反応させたのち、チタン化合物、あるいはチタン化合物および電子供与体で処理する方法。
(2)固体のマグネシウム化合物、あるいは固体のマグネシウム化合物および電子供与体からなる錯化合物をチタン化合物、あるいはチタン化合物および電子供与体で処理する方法。
(3)液状のマグネシウム化合物と、液状チタン化合物とを、電子供与体の存在下で反応させて固体状のチタン・マグネシウム複合体を析出させる方法。
(4)(1)、(2)あるいは(3)で得られた反応生成物をチタン化合物、あるいは電子供与体およびチタン化合物でさらに処理する方法。
(5)Si−O結合を有する有機ケイ素化合物の共存下アルコキシチタン化合物をグリニャール試薬等の有機マグネシウム化合物で還元して得られる固体生成物を、エステル化合物、エーテル化合物および四塩化チタンで処理する方法。
(6)有機ケイ素化合物または有機ケイ素化合物およびエステル化合物の存在下、チタン化合物を有機マグネシウム化合物で還元して得られる固体生成物を、エーテル化合物と四塩化チタンの混合物、次いで有機酸ハライド化合物の順で加えて処理したのち、該処理固体をエーテル化合物と四塩化チタンの混合物もしくはエーテル化合物と四塩化チタンとエステル化合物の混合物で処理する方法。
(7)金属酸化物、ジヒドロカルビルマグネシウムおよびハロゲン含有アルコ−ルとの接触反応物をハロゲン化剤で処理した後あるいは処理せずに電子供与体およびチタン化合物と接触する方法。
(8)有機酸のマグネシウム塩、アルコキシマグネシウムなどのマグネシウム化合物をハロゲン化剤で処理した後あるいは処理せずに電子供与体およびチタン化合物と接触する方法。
(9)(1)〜(8)で得られる化合物を、ハロゲン、ハロゲン化合物または芳香族炭化水素のいずれかで処理する方法。
これらの触媒成分(A)の調整方法のうち、好ましくは、(1)〜(6)の方法である。これらの調整は通常、全て窒素、アルゴン等の不活性気体雰囲気下で行われる。
R4 mAlY3-m
R5R6Al−O−AlR7R8
(R4〜R8は炭素数が1〜8個の炭化水素基を、Yはハロゲン原子、水素またはアルコキシ基を表す。R4〜R8はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。また、mは2≦m≦3で表される数である。)
(式中、R11〜R14は炭素数1〜20の線状または分岐状のアルキル基、脂環式炭化水素基、アリール基、またはアラルキル基であり、R11またはR12は水素原子であってもよい。)で表されるジエーテル化合物があげられる。具体例としては、ジブチルエーテル、ジアミルエーテル、2,2−ジイソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジシクロペンチル−1,3−ジメトキシプロパン等をあげることができる。
実施例中における物性測定および評価は、下記の方法で行った。
(1)融解熱量(単位:J/g)
示差走査熱量計(パーキンエルマー社製 DSC−7)を用い以下の条件で測定した。
(i)試料約10mgを50℃から200℃/分の昇温速度で220℃まで昇温し、昇温完了後、5分間保持した。
(ii)次いで、220℃から70℃/分の降温速度で180℃まで降温し、降温完了後、5分間、保持した。
(iii)次いで、180℃から200℃/分の降温速度で50℃まで降温し、降温完了後、1分間保持した。
(iv)次いで、50℃から16℃/分の昇温速度で180℃まで昇温した。
この(iv)で得られる曲線が融解曲線であり、融解熱量は、融解曲線の95℃の点と、融解曲線が高温側のベースラインに戻る点(約175℃)とを直線で結んだ線を用いて求めた。
(2)極限粘度(単位:dl/g)
ウベローデ型粘度計を用いて、テトラリン溶媒および温度135℃の条件で、濃度0.1、0.2、および0.5g/dlの3点について還元粘度を測定した。次に、「高分子溶液、高分子実験学11」(1982年共立出版会社刊)第491頁に記載の計算法に従い、還元粘度を濃度に対しプロットし、濃度をゼロに外挿する外挿法によって極限粘度を求めた。
(3)プロピレン単位含有量(単位:重量%)
赤外吸収スペクトル法により求めた。
重合工程(1)で生成した重合体成分量Xa(重量%)、重合工程(2)で生成した重合体成分量Xb(重量%)および重合工程(3)で生成した重合体成分量Xc(重量%)は、下記式により算出した。
Xa=ΔH3/ΔH1×100
Xb=(ΔH1/ΔH2−1)×ΔH3/ΔH1×100
Xc=100−Xa−Xb
ΔH1:重合工程(1)後の重合体の融解熱量(J/g)
ΔH2:重合工程(2)後の重合体の融解熱量(J/g)
ΔH3:重合工程(3)後の重合体の融解熱量(J/g)
(5)各重合工程で生成した重合体の極限粘度(単位:dl/g)
重合工程(1)で生成した重合体成分の極限粘度[η]a(dl/g)、重合工程(2)で生成した重合体成分の極限粘度[η]b(dl/g)および重合工程(3)で生成した重合体成分の極限粘度[η]c(dl/g)は、下記式により算出した。
[η]a=[η]1
[η]b=([η]2−[η]a×(Xa/(Xa+Xb)))×(Xa+Xb)/Xb
[η]c=([η]3−[η]2×(Xa+Xb)/100)×100/Xc
[η]1:重合工程(1)後の重合体の極限粘度(dl/g)
[η]2:重合工程(2)後の重合体の極限粘度(dl/g)
[η]3:重合工程(3)後の重合体の極限粘度(dl/g)
(6)各重合工程で生成した重合体成分のプロピレン単位含有量(単位:重量%)
重合工程(1)で生成した重合体成分のプロピレン単位含有量(単位:重量%)、重合工程(2)で生成した重合体成分のプロピレン単位含有量(単位:重量%)および重合工程(3)で生成した重合体成分のプロピレン単位含有量(単位:重量%)は、下記式により算出した。
Pa=P1
Pb=(P2−Pa×(Xa/(Xa+Xb)))×(Xa+Xb)/Xb
Pc=(P3−P2×(Xa+Xb)/100)×100/Xc
P1:重合工程(1)後の重合体のプロピレン単位含有量(単位:重量%)
P2:重合工程(2)後の重合体のプロピレン単位含有量(単位:重量%)
P3:重合工程(3)後の重合体のプロピレン単位含有量(単位:重量%)
(7)重合体粒子の嵩比重(単位:g/cm3)
JIS K6721に従い、嵩比重測定装置を用いて測定を行った。
得られた重合体粒子の耐粘着性を、触感により、以下の通り評価した。
○:サラサラした触感であり、粒子間の互着が見られない。
×:ベタツキ感があり、粘着性の高い粒子である。
[固体触媒成分の準備]
内容積200Lの攪拌機付きSUS製反応容器を窒素で置換した後、ヘキサン80L、テトラブトキシチタン6.55モル、フタル酸ジイソブチル2.8モル、およびテトラエトキシシラン98.9モルを投入し均一溶液とした。次ぎに、濃度2.1モル/Lのブチルマグネシウムクロリドのジイソブチルエーテル溶液51Lを、反応容器内の温度を5℃に保ちながら5時間かけて徐々に滴下した。滴下終了後、室温で1時間攪拌し、室温で固液分離した後、トルエン70Lで3回洗浄を行った。次いで、スラリー濃度が0.2Kg/Lになるようにトルエンを加えた後、フタル酸ジイソブチル47.6モルを加え、95℃で30分間反応を行った。反応後、固液分離し、トルエンで2回洗浄を行った。次いで、フタル酸ジイソブチル3.13モル、ブチルエーテル8.9モルおよび四塩化チタン274モルを加え、105℃で3時間反応を行った。反応終了後、同温度で固液分離し、同温度でトルエン90Lで2回洗浄を行った。次いで、スラリー濃度を0.4Kg/Lに調整した後、ブチルエーテル8.9モルおよび四塩化チタン137モルを加え、105℃で1時間反応を行った。反応終了後、同温度で固液分離し、同温度でトルエン90Lで3回洗浄を行った後、さらにヘキサン70Lで3回洗浄し、減圧乾燥して固体触媒成分11.4Kgを得た。
内容積3Lの撹拌機付きSUS製オートクレーブに、充分に脱水、脱気処理したn−ヘキサン1.5L、トリエチルアルミニウム37.5ミリモル、t−ブチル−n−プロピルジメトキシシラン3.75ミリモルと上記固体触媒成分15gを添加し、オートクレーブ内の温度を約10℃に保ちながらプロピレン15gを約30分かけて連続的に供給して予備重合を行った後、予備重合スラリーを内容積150Lの攪拌機付きSUS製オートクレーブに移送し、液状ブタン100Lを加えて、予備重合触媒成分のスラリーとした。
内容積1m3の攪拌機付き流動床反応器を用いて、プロピレン、水素、トリエチルアルミニウム、t−ブチル−n−プロピルジメトキシシランおよび予備重合触媒成分のスラリーを連続的に供給し、重合温度:80℃、重合圧力:1.8MPa、循環ガス風量:100m3/時間、反応器内ガスの水素とプロピレンの濃度比:10体積%/90体積%(水素濃度/プロピレン濃度)、トリエチルアルミニウムの供給量:40ミリモル/時間、t−ブチル−n−プロピルジメトキシシランの供給量:4ミリモル/時間、予備重合触媒成分のスラリーの供給量:固体触媒成分換算として0.98g/時間、流動床の重合体粒子ホールド量:70Kgの条件で、12時間連続重合を行った。次に、予備重合触媒成分のスラリーの供給およびポリマーの排出をストップし、プロピレンおよび水素を連続的に供給し、重合温度:80℃、重合圧力:1.8MPa、循環ガス風量:100m3/時間、反応器内ガスの水素とプロピレンの濃度比:10体積%/90体積%(水素濃度/プロピレン濃度)の条件で、流動床の重合体粒子ホールド量が90Kgになるまで重合を行った。得られた重合体粒子の極限粘度[η]1は0.91dl/g、融解熱量ΔH1は102.9J/gであった。
重合工程(1)で使用した反応器とは別の内容積1m3の攪拌機付き流動床反応器を窒素雰囲気に置換した後に、上記重合工程(1)で得られた重合体粒子38.5kgを流動床反応器内に移送し、次に、テトラエトキシシラン20mmolを反応器内に添加し、プロピレン、エチレンおよび水素を連続的に供給し、重合温度:65℃、重合圧力:1.0MPa、循環ガス風量:150m3/時間、反応器内ガスのプロピレンとエチレンと水素の濃度比:79体積%/17体積%/4体積%(プロピレン濃度/エチレン濃度/水素濃度)の条件で0.6時間重合を行った。得られた重合体粒子の極限粘度[η]2は0.94dl/g、プロピレン単位量P2は98.6重量%、融解熱量ΔH2は97.2J/gであった。
上記重合工程(2)の後、流動床反応器内を降圧、窒素雰囲気に置換し、次いで、プロピレン、エチレンおよび水素を連続的に供給し、重合温度:65℃、重合圧力:1.1MPa、循環ガス風量:150m3/時間、反応器内ガスのプロピレンとエチレンと水素の濃度比:68.8体積%/27体積%/4.2体積%(プロピレン濃度/エチレン濃度/水素濃度)の条件で気相重合を2.2時間行った。得られた重合体粒子の極限粘度[η]3は1.05dl/g、プロピレン単位量P3は94.7重量%、融解熱量ΔH3は87.5J/gであった。また、重合体粒子の嵩比重は0.400g/cm3であった。各重合工程で生成した重合体成分の分析結果および重合工程(3)で得られた重合体粒子の評価結果を表1および表2に示す。
[重合工程(1)]
内容積1m3の攪拌機付き流動床反応器を用いて、プロピレン、水素、トリエチルアルミニウム、t−ブチル−n−プロピルジメトキシシランおよび実施例1で調整した予備重合触媒成分のスラリーを連続的に供給し、重合温度:80℃、重合圧力:1.8MPa、循環ガス風量:100m3/時間、反応器内ガスのプロピレンと水素の濃度比:89.8体積%/10.2体積%(プロピレン濃度/水素濃度)、トリエチルアルミニウムの供給量:40ミリモル/時間、t−ブチル−n−プロピルジメトキシシランの供給量:4ミリモル/時間、予備重合触媒成分のスラリーの供給量:固体触媒成分換算として1.0g/時間、流動床の重合体粒子ホールド量:70Kgの条件で、12時間重合を行った。次に、予備重合触媒成分のスラリーの供給およびポリマーの排出をストップし、プロピレンおよび水素を連続的に供給し、重合温度:80℃、重合圧力:1.8MPa、循環ガス風量:100m3/時間、反応器内ガスのプロピレンと水素の濃度比:89.8体積%/10.2体積%(プロピレン濃度/水素濃度)の条件で、流動床の重合体粒子ホールド量が90Kgになるまで重合を行った。得られた重合体粒子の極限粘度[η]1は0.91dl/g、融解熱量ΔH1は103.5J/gであった。
重合工程(1)で使用した反応器とは別の内容積1m3の攪拌機付き流動床反応器を窒素雰囲気に置換した後に、上記重合工程(1)で得られた重合体粒子31.8kgを流動床反応器内に移送し、次に、テトラエトキシシラン20mmolを反応器内に添加し、プロピレン、エチレンおよび水素を連続的に供給し、重合温度:65℃、重合圧力:1.0MPa、循環ガス風量:150m3/時間、反応器内ガスのプロピレンとエチレンと水素の濃度比:71.5体積%/24体積%/4.5体積%(プロピレン濃度/エチレン濃度/水素濃度)の条件で2.5時間重合を行った。得られた重合体粒子の極限粘度[η]2は1.03dl/g、プロピレン単位量P2は94.7重量%、融解熱量ΔH2は88.0J/gであった。また、重合体粒子の嵩比重は0.360g/cm3であった。各重合工程で生成した重合体成分の分析結果および重合工程(2)で得られた重合体粒子の評価結果を表1および表2に示す。
実施例1の重合工程(2)での反応器内ガスのプロピレンとエチレンと水素の濃度比:84.8体積%/13体積%/2.2体積%(プロピレン濃度/エチレン濃度/水素濃度)、重合時間を1.9時間とし、実施例1の重合工程(3)での反応器内ガスのプロピレンとエチレンと水素の濃度比:70.2体積%/27体積%/2.8体積%(プロピレン濃度/エチレン濃度/水素濃度)、重合時間を3.5時間とした以外は実施例1と同様に行った。重合工程(1)で得られた重合体粒子の極限粘度[η]1は0.91dl/g、融解熱量ΔH1は103.0J/gであり、重合工程(2)で得られた重合体粒子の極限粘度[η]2は1.05dl/g、プロピレン単位量P2は97.1重量%、融解熱量ΔH2は87.9J/gであり、重合工程(3)で得られた重合体粒子の極限粘度[η]3は1.41dl/g、プロピレン単位量P3は87.7重量%、融解熱量ΔH3は65.9J/g、重合体粒子の嵩比重は0.404g/cm3であった。各重合工程で生成した重合体成分の分析結果および重合工程(3)で得られた重合体粒子の評価結果を表1および表2に示す。
実施例1の重合工程(2)での反応器内ガスのプロピレンとエチレンと水素の濃度比:81.4体積%/13体積%/5.6体積%(プロピレン濃度/エチレン濃度/水素濃度)、重合時間を1.9時間とし、実施例1の重合工程(3)での反応器内ガスのプロピレンとエチレンと水素の濃度比:68.4体積%/27体積%/4.6体積%(プロピレン濃度/エチレン濃度/水素濃度)、重合時間を3.5時間とした以外は実施例1と同様に行った。重合工程(1)で得られた重合体粒子の極限粘度[η]1は0.91dl/g、融解熱量ΔH1は104.1J/gであり、重合工程(2)で得られた重合体粒子の極限粘度[η]2は1.24dl/g、プロピレン単位量P2は97.1重量%、融解熱量ΔH2は88.8J/gであり、重合工程(3)で得られた重合体粒子の極限粘度[η]3は1.40dl/g、プロピレン単位量P3は87.7重量%、融解熱量ΔH3は66.6J/g、重合体粒子の嵩比重は0.342g/cm3であった。各重合工程で生成した重合体成分の分析結果および重合工程(3)で得られた重合体粒子の評価結果を表1および表2に示す。
比較例1の重合工程(2)での反応器内ガスのプロピレンとエチレンと水素の濃度比:23.7体積%/70体積%/6.3体積%(プロピレン濃度/エチレン濃度/水素濃度)、重合時間を4.2時間とした以外は比較例1と同様に行った。重合工程(1)で得られた重合体粒子の極限粘度[η]1は0.91dl/g、融解熱量ΔH1は103.6J/gであり、重合工程(2)で得られた重合体粒子の極限粘度[η]2は1.45dl/g、プロピレン単位量P2は77.1重量%、融解熱量ΔH2は71.5J/g、重合体粒子の嵩比重は0.330g/cm3であった。各重合工程で生成した重合体成分の分析結果および重合工程(3)で得られた重合体粒子の評価結果を表1および表2に示す。
重合工程(1)において、流動床反応器に更にエチレンを連続的に供給して、反応器内のガス組成のプロピレンとエチレンと水素の濃度比:83.6体積%/1.4体積%/15体積%(プロピレン濃度/エチレン濃度/水素濃度)とし、予備重合触媒成分のスラリーの供給量を固体触媒成分換算として0.6g/時間とし、重合工程(2)での反応器内ガスのプロピレンとエチレンと水素の濃度比:84.9体積%/13体積%/2.1体積%(プロピレン濃度/エチレン濃度/水素濃度)、重合時間を2.0時間とし、実施例1の重合工程(3)での反応器内ガスのプロピレンとエチレンと水素の濃度比:70.1体積%/27体積%/2.9体積%(プロピレン濃度/エチレン濃度/水素濃度)、重合時間を3.7時間とした以外は実施例1と同様に行った。重合工程(1)で得られた重合体粒子の極限粘度[η]1は0.91dl/g、プロピレン単位量P1は96.5重量%、融解熱量ΔH1は63.0J/gであり、重合工程(2)で得られた重合体粒子の極限粘度[η]2は1.05dl/g、プロピレン単位量P2は94.1重量%、融解熱量ΔH2は53.8J/gであり、重合工程(3)で得られた重合体粒子の極限粘度[η]3は1.41dl/g、プロピレン単位量P3は85.5重量%、融解熱量ΔH3は40.3J/g、重合体粒子の嵩比重は0.395g/cm3であった。各重合工程で生成した重合体成分の分析結果および重合工程(3)で得られた重合体粒子の評価結果を表1および表2に示す。
重合工程(1)において、流動床反応器に更にエチレンを連続的に供給して、反応器内のガス組成のプロピレンとエチレンと水素の濃度比:79体積%/3.5体積%/17.5体積%(プロピレン濃度/エチレン濃度/水素濃度)とし、予備重合触媒成分のスラリーの供給量を固体触媒成分換算として0.5g/時間とし、重合工程(2)での反応器内ガスのプロピレンとエチレンと水素の濃度比:84.9体積%/13体積%/2.1体積%(プロピレン濃度/エチレン濃度/水素濃度)、重合時間を2.1時間とし、実施例1の重合工程(3)での反応器内ガスのプロピレンとエチレンと水素の濃度比:70.1体積%/27体積%/2.9体積%(プロピレン濃度/エチレン濃度/水素濃度)、重合時間を3.8時間とした以外は実施例1と同様に行った。重合工程(1)で得られた重合体粒子の極限粘度[η]1は0.91dl/g、プロピレン単位量P1は94.0重量%、融解熱量ΔH1は59.0J/gであり、重合工程(2)で得られた重合体粒子の極限粘度[η]2は1.05dl/g、プロピレン単位量P2は91.8重量%、融解熱量ΔH2は50.4J/gであり、重合工程(3)で得られた重合体粒子の極限粘度[η]3は1.41dl/g、プロピレン単位量P3は83.9重量%、融解熱量ΔH3は37.7J/g、重合体粒子の嵩比重は0.340g/cm3であった。各重合工程で生成した重合体成分の分析結果および重合工程(3)で得られた重合体粒子の評価結果を表1および表2に示す。
Claims (2)
- 下記工程(I)、工程(II)および工程(III)を有するプロピレン系重合体の製造方法であって、工程(I)以降に工程(II)および工程(III)を有し、プロピレン系重合体中の下記重合体成分(A)の含有量が55〜85重量%であり、下記重合体成分(B)の含有量が5〜15重量%であり、下記重合体成分(C)の含有量が10〜30重量%である(ただし、プロピレン系重合体を100重量%とする。)プロピレン系重合体の製造方法。
工程(I):プロピレンに基づく単量体単位の含有量が96重量%以上(但し、当該重合体成分の全単量体単位の含有量を100重量%とする。)である重合体成分(A)を製造する工程
工程(II):プロピレンに基づく単量体単位の含有量が65〜90重量%(但し、当該重合体成分の全単量体単位の含有量を100重量%とする。)であり、極限粘度([η]b)が1〜3dl/gである重合体成分(B)を製造する工程
工程(III):プロピレンに基づく単量体単位の含有量が30〜60重量%(但し、当該重合体成分の全単量体単位の含有量を100重量%とする。)であり、極限粘度([η]c)が1.5〜9dl/gであり、該[η]cが[η]bよりも大きい重合体成分(C)を製造する工程 - 工程(I)が、プロピレン単独重合体および/またはプロピレン−エチレン共重合体を製造する工程であり、工程(II)および工程(III)が、プロピレン−エチレン共重合体を製造する工程である請求項1に記載のプロピレン系重合体の製造方法。
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