JP2006233206A - エチレン系重合体およびこれから得られる成形体 - Google Patents

エチレン系重合体およびこれから得られる成形体 Download PDF

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Yasuo Sato
康雄 佐藤
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秀樹 坂東
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千秋 岩崎
Masao Suzuki
雅生 鈴木
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Abstract

【課題】成形性に優れ且つ機械的強度に優れたエチレン系重合体、それを含む熱可塑性樹脂組成物、これらから得られる成形体、好ましくはフィルム提供すること。
【解決手段】エチレンと、C4〜C10α-オレフィンとの共重合体であり、下記要件(I)〜(V)を満たすエチレン系重合体。
(I)190℃における2.16kg荷重でのMFRが0.1〜100g/10分。(II)密度が875〜970kg/m3。(III)190℃における溶融張力〔MT(g)〕と、200℃、角速度1.0rad/秒におけるせん断粘度〔η(P)〕との比〔MT/η(g/P)〕が1.50×10−4〜9.00×10−4の範囲。(IV)13C−NMRにより測定された炭素原子1000個あたりのメチル分岐数〔A(/1000C)〕とエチル分岐数〔B(/1000C)〕との和が1.8以下。(V)200℃におけるゼロせん断粘度〔η0(P)〕とGPC-粘度検出器法により測定された重量平均分子量(Mw)とが下記関係式(Eq-1)を満たす。
Figure 2006233206

【選択図】なし

Description

本発明は、従来公知のエチレン系重合体と比較して成形性に優れ、かつ機械的強度に優れた新規なエチレン系重合体、及びエチレン系重合体を含む熱可塑性樹脂組成物、さらに詳しくは、このエチレン系重合体及びエチレン系重合体を含む熱可塑性樹脂組成物からなる成形体、好ましくはフィルム、より好ましくは該フィルムを含んで成るラミネートフィルムに関するものである。
エチレン系重合体は、種々の成形方法により成形され、多方面の用途に供されている。これら成形方法や用途に応じて、エチレン系重合体に要求される特性も異なってくる。例えばTダイ成形においてキャストフィルムを成形する場合、フィルム端部が中央方向へと縮んでしまうネックインが発生する。ネックインが発生すると、フィルム幅が小さくなるとともにフィルム端部の厚みがフィルム中央部に比べ厚くなってしまうため、製品の歩留まりが悪化する。ネックインを最小限に抑えるためには、エチレン系重合体として分子量の割には、溶融張力の大きいものを選択しなければならない。同様の特性が中空成形におけるたれ下がり、あるいはちぎれを防止するために、あるいはインフレーションフィルムにおけるバブルのゆれ、あるいはちぎれを防止するために必要である。
また、Tダイ成形においてキャストフィルムを成形する場合、引取サージング(ドローレゾナンスと呼ばれる場合もある)と呼ばれるフィルムの引き取り方向に発生する規則的な厚み変動が生じてしまう。引取サージングが発生するとフィルムに厚薄ムラが発生し、その結果、場所毎に機械的強度にばらつきが出てしまう。このため、フィルム厚みの均質なフィルムを安定的に生産する為には、引取サージングの発生を避けねばならない。この引取サージングを抑制するためには、伸長粘度のひずみ硬化度が、ひずみ速度の増加に伴い大きくなるような樹脂特性が必要であると考えられている(例えば 金井俊孝,船木章,繊維学会誌,41,T-1(1986))。
メタロセン触媒を用いて得られたエチレン系重合体は、引張強度、引裂強度あるいは耐衝撃強度などの機械的強度には優れるが、溶融張力が小さいためネックインが大きくなってしまう。また、伸長粘度がひずみ速度硬化性を示さないため、引取サージングを発生してしまう。
高圧法低密度ポリエチレンは、メタロセン触媒を用いて得られたエチレン系重合体と比較して溶融張力が大きいため、ネックインなどの成形性に優れる。また、伸長粘度がひずみ速度硬化性を示すため、引取サージングが発生しない。しかし高圧法低密度ポリエチレンは、複雑な長鎖分岐構造を有するため引張強度、引裂強度あるいは耐衝撃強度などの機械的強度に劣る。
そこで、ネックイン、引取サージングなどの成形性を維持しつつ、且つ機械的強度を具備させたエチレン系重合体として、メタロセン触媒を用いて得られたエチレン系重合体と高圧法低密度ポリエチレンとの組成物が特開平7−26079号公報などに提案されている。しかし、高圧法低密度ポリエチレンの含有量が多い場合、引張強度、引裂強度あるいは耐衝撃強度などの機械的強度に劣ることが予想される。また、高圧法低密度ポリエチレンの含有量が少ない場合には溶融張力の向上が十分でないため、ネックインが大きいなど成形性の悪化が予想される。
このような問題を解決するため、メタロセン触媒により長鎖分岐を導入したエチレン系重合体が種々開示されている。
特開平2−276807号公報にはエチレンビス(インデニル)ハフニウムジクロリドとメチルアルモキサンとからなる触媒の存在下で溶液重合により得られたエチレン系重合体が、特開平4−213309号公報にはシリカに担持したエチレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロリドとメチルアルモキサンとからなる触媒の存在下で気相重合により得られたエチレン系重合体が、WO93/08221号公報には拘束幾何触媒の存在下で溶液重合により得られたエチレン系重合体が、特開平8−311260号公報にはシリカに担持したMe2Si(2-Me-Ind)2のラセミ及びメソ異性体とメチルアルモキサンとからなる触媒の存在下で気相重合により得られたエチレン系重合体が開示されている。これらのエチレン系重合体は、長鎖分岐の無い直鎖状のエチレン系重合体に比べ溶融張力が向上し、成形性に優れる旨の記載はあるが、依然としてネックインは大きいことから、成形性の向上については不十分であると予想される。また、これらのエチレン系重合体は、高圧法低密度ポリエチレンとは異なり、伸長粘度がひずみ速度硬化性を示さないため、引取サージングは改善されないと予想される。
以上述べたように、従来の公知技術から、ネックインや引取サージングなどの成形性に優れ、かつ機械的強度に優れたエチレン系重合体を効率的に得ることは難しかった。
本発明者らは、このような状況に鑑み鋭意研究した結果、特定の溶融特性と分子構造ポリマー中に付与することにより、Tダイ成形におけるネックインが小さく、引取サージングの発生が無く、かつ機械的強度に優れるエチレン系重合体を見出し本発明を完成するに至った。
特開平7−26079号公報 特開平2−276807号公報 特開平4−213309号公報 WO93/08221号公報 特開平8−311260号公報 金井俊孝,船木章,繊維学会誌,41,T-1(1986)
本発明は、従来公知のエチレン系重合体と比較して成形性に優れ、かつ機械的強度に優れた新規なエチレン系重合体、該エチレン系重合体を含む熱可塑性樹脂組成物、並びに、該エチレン系重合体及び該熱可塑性樹脂組成物から得られる成形体、好ましくはフィルム、より好ましくは該フィルムを含んで成るラミネートフィルムを提供することを目的としている。
本発明のエチレン系重合体は、エチレンと、炭素数4〜10のα-オレフィンとの共重合体であって、下記要件(I)〜(V)を同時に満たすことを特徴としている。
(I)190℃における2.16kg荷重でのメルトフローレート(MFR)が0.1〜100g/10分の範囲である。
(II)密度(d)が875〜970kg/m3の範囲である。
(III)190℃における溶融張力〔MT(g)〕と、200℃、角速度1.0rad/秒におけるせん断粘度〔η(P)〕との比〔MT/η(g/P)〕が1.50×10−4〜9.00×10−4の範囲である。
(IV)13C−NMRにより測定された炭素原子1000個あたりのメチル分岐数〔A(/1000C)〕とエチル分岐数〔B(/1000C)〕との和〔(A+B)(/1000C)〕が1.8以下である。
(V)200℃におけるゼロせん断粘度〔η0(P)〕とGPC-粘度検出器法(GPC-VISCO)により測定された重量平均分子量(Mw)とが下記関係式(Eq-1)を満たす。
Figure 2006233206
また、本発明に係るエチレン系重合体を、他の熱可塑性樹脂とブレンドすることにより、成形性に優れ、かつ機械的強度に優れた熱可塑性樹脂組成物が得られる。本発明に係るエチレン系重合体、及びエチレン系重合体を含む樹脂組成物を加工することにより、成形性に優れ、且つ機械的強度に優れた成形体、好ましくはフィルム、より好ましくは該フィルムを含んで成るラミネートフィルムが得られる。
本発明のエチレン系重合体、及びエチレン系重合体を含む熱可塑性樹脂組成物は、成形性が良く、且つ機械的強度に優れた成形体、好ましくはフィルム、より好ましくは該フィルムを含んで成るラミネートフィルムを製造することができる。
以下、本発明に係るエチレン系重合体について具体的に説明する。
本発明に係るエチレン系重合体は、エチレンと炭素数4〜10のα-オレフィン、好ましくはエチレンと炭素数4〜10のα-オレフィン(ただしコモノマーとしてブテン−1を使用する場合には、炭素数6〜10のα-オレフィンも必須とする)、より好ましくはエチレンと炭素数6〜10のα-オレフィンとの共重合体である。エチレンとの共重合に用いられる炭素数4〜10のα-オレフィンとしては、1-ブテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセンなどが挙げられる。
このようなエチレン系重合体は下記(I)〜(V)に示すような特性を有している。
(I)メルトフローレート(MFR)が0.1〜100g/10分、好ましくは1.0〜50g/10分、より好ましくは4〜30g/10分の範囲である。
メルトフローレート(MFR)が0.1g/10分以上の場合、エチレン系重合体のせん断粘度が高すぎず、成形性が良好である。メルトフローレート(MFR)が100g/10分以下の場合、エチレン系重合体の引張強度やヒートシール強度が良好である。
メルトフローレート(MFR)は分子量に強く依存しており、メルトフローレート(MFR)が小さいほど分子量は大きく、メルトフローレート(MFR)が大きいほど分子量は小さくなる。また、エチレン系重合体の分子量は、重合系内における水素とエチレンとの組成比(水素/エチレン)により決定されることが知られている(例えば、Kazuo Soga, KODANSHA”CATALYTIC OLEFIN POLYMERIZATION”,p376(1990))。このため、水素/エチレンを増減させることで、エチレン系重合体のメルトフローレート(MFR)を増減させることが可能である。
メルトフローレート(MFR)は、ASTM D1238-89に従い190℃、2.16kg荷重の条件下で測定される。
(II)密度(d)が875〜970kg/m、好ましくは885〜964kg/m、より好ましくは905〜960kg/mの範囲にある。
密度(d)が875kg/m以上の場合、エチレン系重合体から成形されたフィルム表面のべたつきが少なく、密度(d)が970kg/m以下の場合、低温シール性が良好である。
密度はエチレン系重合体のα-オレフィン含量に依存しており、α-オレフィン含量が少ないほど密度は高く、α-オレフィン含量が多いほど密度は低くなる。また、エチレン系重合体中のα-オレフィン含量は、重合系内におけるα-オレフィンとエチレンとの組成比(α-オレフィン/エチレン)により決定されることが知られている(例えばWalter Kaminsky, Makromol.Chem. 193, p.606(1992))。このため、α-オレフィン/エチレンを増減させることで、請求範囲の下限〜上限の密度を有するエチレン系重合体を製造することが可能である。
密度(d)は測定サンプルを120℃で1時間熱処理し、1時間かけて直線的に室温まで徐冷したのち、密度勾配管で測定した。
(III)溶融張力〔MT(g)〕と、200℃、角速度1.0rad/秒におけるせん断粘度〔η(Poise)〕との比〔MT/η(g/Poise)〕が1.50×10−4〜9.00×10−4、好ましくは2.00×10−4〜7.00×10−4、より好ましくは2.60×10−4〜5.00×10−4の範囲である。
MT/ηが1.50×10−4以上の場合、ネックインが良好である。
後述の実施例31に記載した条件で製造することにより、請求範囲下限付近のMT/ηを有するエチレン系重合体を得ることができ、実施例19に記載した条件で製造することにより、請求範囲上限付近のMT/ηを有するエチレン系重合体を得ることができる。
溶融張力(MT)は溶融されたポリマーを一定速度で延伸したときの応力を測定することにより決定される。測定には東洋精機製作所製、MT測定機を用いた。条件は樹脂温度190℃、溶融時間6分、バレル径9.55mmφ、押し出し速度15mm/分、巻取り速度24m/分(溶融フィラメントが切れてしまう場合には、巻取り速度を5m/分づつ低下させる)、ノズル径2.095mmφ、ノズル長さ8mmで行なった。
また、200℃、角速度1.0rad/秒におけるせん断粘度(η)は、測定温度200℃におけるせん断粘度(η*)の角速度〔ω(rad/秒)〕分散を0.02512≦ω≦100の範囲で測定することにより決定される。測定にはレオメトリックス社製ダイナミックストレスレオメーターSR-5000を用いた。サンプルホルダーは25mmφのパラレルプレートを用い、サンプル厚みは約2.0mmとした。測定点はω一桁当たり5点とした。歪み量は、測定範囲でのトルクが検出可能で、かつトルクオーバーにならないよう、3〜10%の範囲で適宜選択した。せん断粘度測定に用いたサンプルは、神藤金属工業所製プレス成形機を用い、予熱温度190℃、予熱時間5分間、加熱温度190℃、加熱時間2分間、加熱圧力100kg/cm、冷却温度20℃、冷却時間5分間、冷却圧力100kg/cmの条件にて、測定サンプルを厚さ2mmにプレス成形することで調製した。
(IV)13C−NMRにより測定されたメチル分岐数〔A(/1000C)〕とエチル分岐数〔B(/1000C)〕との和〔(A+B)(/1000C)〕が1.8以下、好ましくは1.3以下、より好ましくは0.8以下、さらにより好ましくは0.5以下である。なお、本発明で定義したメチル分岐数およびエチル分岐数は、後述するように1000カーボンあたり数で定義される。
エチレン系重合体中にメチル分岐、エチル分岐などの短鎖分岐が存在すると、短鎖分岐が結晶中に取り込まれ、結晶の面間隔が広がってしまうため、樹脂の機械的強度が低下することが知られている(例えば 大澤善次郎 他:高分子の寿命予測と長寿命化技術, p.481, エヌ・ティー・エス(2002))。そのため、メチル分岐数とエチル分岐数との和(A+B)が1.8以下の場合、エチレン系重合体の機械的強度が良好である。
エチレン系重合体中のメチル分岐数、エチル分岐数はエチレン系重合体の重合方法に強く依存し、高圧ラジカル重合により得られたエチレン系重合体は、チーグラー型触媒系を用いた配位重合により得られたエチレン系重合体に比べ、メチル分岐数、エチル分岐数が多い。配位重合の場合、エチレン系重合体中のメチル分岐数、エチル分岐数は、重合系内におけるプロピレン、1−ブテンとエチレンとの組成比(プロピレン/エチレン、1−ブテン/エチレン)に強く依存する。このため、1−ブテン/エチレンを増減させることで、エチレン系重合体のメチル分岐数とエチル分岐数の和(A+B)を増減させることが可能である。
13C-NMRにより測定されたメチル分岐数およびエチル分岐数は下記のように決定される。測定は日本電子(株)社製ECP500型核磁気共鳴装置(1H:500MHz)を用い、積算回数1万〜3万回にて測定した。なお、化学シフト基準として主鎖メチレンのピーク(29.97ppm)を用いた。直径10mmの市販のNMR測定石英ガラス管中に、PEサンプル250から400mgと和光純薬工業(株)社製特級o-ジクロルベンゼン:ISOTEC社製ベンゼン-d6=5:1(体積比)の混合液3mlを入れ、120℃にて加熱、均一分散させることにより行った。NMRスペクトルにおける各吸収の帰属は、化学領域増刊141号 NMR−総説と実験ガイド[I]、132ページ〜133ページに準じて行った。1,000カーボン当たりのメチル分岐数は、5〜45ppmの範囲に現れる吸収の積分総和に対する、メチル分岐由来のメチル基の吸収(19.9ppm)の積分強度比より算出した。また、エチル分岐数は、5〜45ppmの範囲に現れる吸収の積分総和に対する、エチル分岐由来のエチル基の吸収(10.8ppm)の積分強度比より算出した。
(V)200℃におけるゼロせん断粘度〔η0(P)〕とGPC-粘度検出器法(GPC-VISCO)により測定された重量平均分子量(Mw)とが下記関係式(Eq-1)を満たす。
Figure 2006233206
好ましくは、下記関係式(Eq-2)を満たす。
Figure 2006233206
より好ましくは、下記関係式(Eq-3)を満たす。
Figure 2006233206
特に好ましくは、下記関係式(Eq-4)を満たす。
Figure 2006233206
重量平均分子量(Mw)に対してゼロせん断粘度〔η0(P)〕を両対数プロットしたとき、長鎖分岐の無い直鎖状のエチレン系重合体のように伸長粘度がひずみ硬化性を示さない樹脂は傾きが3.4のべき乗則に則るのに対し、高圧法低密度ポリエチレンのように伸長粘度がひずみ速度硬化性を示す樹脂はべき乗則よりも低いゼロせん断粘度〔η0(P)〕を示すことが知られている(C Gabriel, H.Munstedt, J.Rheol., 47(3), 619(2003))。200℃におけるゼロせん断粘度〔η0(P)〕が4.50×10−13×Mw3.4以下の場合、得られるエチレン系重合体の伸長粘度がひずみ速度硬化性を示すため、引取サージングが発生しない。
本発明のエチレン系重合体が上記関係式(Eq-1)を満たすことは、エチレン系重合体のη0とMwを両対数プロットした際に、log(η0)とlogMwが下記関係式(Eq-1’)で規定される領域に存在することと同義である。
3.4Log(Mw)−15.0000≦Log(η0)≦3.4Log(Mw)−12.3468 -------- (Eq-1’)
実施例2に記載した条件で製造することにより、上記パラメーター不等式(Eq-1)で規定されるゼロせん断粘度[η0(P)]と重量平均分子量(Mw)の関係が、パラメーター不等式(Eq-1’)の内、下記式(Eq-1’’)で規定される境界ラインに近いエチレン系樹脂を得ることができ、一方で、実施例29に記載した条件で製造することにより、パラメーター不等式(Eq-1’)の内、下記式(Eq-1’’’)で規定される境界ラインに近いエチレン系重合体を得ることができる。
Log(η0) =3.4Log(Mw)−15.0000 --------- (Eq-1’’)
Log(η0)=3.4Log(Mw)−12.3468 ----------(Eq-1’’’)
200℃におけるゼロせん断粘度〔η0(P)〕は以下のようにして求めた。測定温度200℃におけるせん断粘度(η*)の角速度〔ω(rad/秒)〕分散を0.02512≦ω≦100の範囲で測定する。測定にはレオメトリックス社製ダイナミックストレスレオメーターSR-5000を用いた。サンプルホルダーは25mmφのパラレルプレートを用い、サンプル厚みは約2.0mmとした。測定点はω一桁当たり5点とした。歪み量は、測定範囲でのトルクが検出可能で、かつトルクオーバーにならないよう、3〜10%の範囲で適宜選択した。せん断粘度測定に用いたサンプルは、神藤金属工業所製プレス成形機を用い、予熱温度190℃、予熱時間5分間、加熱温度190℃、加熱時間2分間、加熱圧力100kg/cm、冷却温度20℃、冷却時間5分間、冷却圧力100kg/cmの条件にて、測定サンプルを厚さ2mmにプレス成形することで調製した。
ゼロせん断粘度η0は、下記数式(Eq-5)のCarreauモデルを非線形最小二乗法により実測のレオロジー曲線〔せん断粘度(η*)の角速度(ω)分散〕にフィッティングさせることで算出した。
Figure 2006233206
ここで、λは時間の次元を持つパラメーター、nは材料の冪法則係数(Power law index)を表す。なお、非線形最小二乗法によるフィッティングは下記数式(Eq-6)におけるdが最小となるよう行われる。
Figure 2006233206
ここで、ηexp(ω)は実測のせん断粘度、ηcalc(ω)はCarreauモデルより算出したせん断粘度を表す。
GPC-VISCO法による重量平均分子量(Mw)はウォーターズ社製GPC/V2000を用い、以下のようにして測定した。ガードカラムはShodex AT-G、分析カラムはAT-806を2本使用し、カラム温度は145℃とし、移動相にはo-ジクロロベンゼンおよび酸化防止剤としてBHT0.3重量%を用い、1.0ml /分で移動させ、試料濃度は0.1重量%とし、検出器として示差屈折計、3キャピラリー粘度計を用いた。標準ポリスチレンは、東ソー社製を用いた。分子量計算は、粘度計と屈折計から実測粘度を算出し、実測ユニバーサルキャリブレーションより重量平均分子量(Mw)を算出した。
次に、本発明におけるエチレン系重合体の製造方法関して説明する。
本発明に係わるエチレン系重合体は、
(E) 固体状担体と、
(A)下記一般式(I)示される周期律表第4族のメタロセン化合物(a-1)及び下記一般式(II)で表される周期律表第4族の遷移金属化合物(a-2)から選ばれる少なくても一種の化合物、
(B)下記一般式(III)示される周期律表第4族のメタロセン化合物と、
(C)(c-1) 有機金属化合物
(c-2) 有機アルミニウムオキシ化合物、および
(c-3) 成分(A)、成分(B)と反応してイオン対を形成する化合物
よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物、
から得られる粒子状の触媒成分〔以下の説明では、該触媒成分を「固体触媒成分(K)」と略称する場合がある〕、および必要に応じて
(D)有機アルミニウム化合物
の存在下、エチレンと、炭素数4〜10のα-オレフィンを重合することによって効率的に製造することができる。
固体触媒成分(K)を調製する際の、前記各成分の接触順序の詳細については後記するが、通常は、接触処理操作が簡便であるという視点から、下記方法[a]および方法[b]が好んで採用される。
[a] 成分(E)と成分(C)を混合接触させ、次いで成分(A)および成分(B)の混合成分を接触させて固体触媒成分(K)を調製する方法、
[b] 成分(E)と成分(C)を混合接触させ、次いで成分(A)を混合接触させて固体触媒成分(K-1)を調製し、別途、成分(S)と成分(C)を混合接触させ、次いで成分(B)を混合接触させて固体触媒成分(K-2)を調製し、該固体触媒成分(K-1)と該固体触媒成分(K2)をブレンドして固体触媒成分(K)を調製する方法。
上記した触媒によって本発明のエチレン系重合体が生成する機構として、本発明者らは、成分(E)と成分(C)、ならびに成分(A)を含む固体触媒成分の存在下で、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンが重合することによって数平均分子量4000〜20000、好ましくは4000〜15000の末端ビニルを有する重合体である「マクロモノマー」が生成し、次いで、成分(E)と成分(C)、ならびに成分(B)を含む固体触媒成分により、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンの重合と競争して該マクロモノマーが共重合することにより、本発明の長鎖分岐型エチレン系重合体が生成するものと考えている。
なお、本発明のエチレン系重合体を製造する際の重合触媒として用いる固体触媒成分の原料である上記各成分については後述の「各成分の説明」で詳細に論ずるが、成分(A)および成分(B)に関しては、以下の通りである。
★ 成分(A)
成分(A)は、下記一般式(I)示される周期律表第4族のメタロセン化合物(a-1)及び下記一般式(II)で示される遷移金属化合物(a-2)から選ばれる少なくとも1種の化合物である。
Figure 2006233206
〔一般式(I)中の各種の符号の定義については、後述する。〕
Figure 2006233206
〔一般式(II)中の各種の符号の意味については、後述する。〕
★ 成分(B)
成分(B)は下記一般式(III)示される周期律表第4族のメタロセン化合物である。
Figure 2006233206
〔一般式(III)中の各種の符号の意味については、後述する。〕
固体触媒成分の原料となる各成分の詳細説明
★ 成分(A)
成分(A)は、前記一般式(I)で示される周期律表第4族のメタロセン化合物(a-1)及び前記一般式(II)で示される遷移金属化合物(a-2)から選ばれる少なくとも1種の化合物である。
前記一般式(I)において、Mは周期表第4族遷移金属原子を示し、具体的にはチタン、ジルコニウム、ハフニウムであり、好ましくはジルコニウムである。
〜Rは、水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基(アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、アリールアルキル基)からなる群から選ばれる基であり、それぞれ同一でも異なってもよい。
炭素数1〜20の炭化水素基としては、例えば、アルキル基として、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、ドデシル基、アイコシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基など;C3〜C20のシクロアルキル基として、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基など;C2〜C20のアルケニル基として、ビニル基、プロペニル基、シクロヘキセニル基など;C6〜C20のアリール基として、フェニル、トリル、ジメチルフェニル、トリメチルフェニル、エチルフェニル、プロピルフェニル、ビフェニル、α−またはβ−ナフチル、メチルナフチル、アントラセニル、フェナントリル、ベンジルフェニル、ピレニル、アセナフチル、フェナレニル、アセアントリレニル、テトラヒドロナフチル、インダニル、ビフェニリル;C〜C20のアリールアルキル基として、ベンジル、フェニルエチル、フェニルプロピルなどなどが挙げられる。
上記、R〜Rの好ましい置換基としては、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基が選ばれ、さらに好ましい置換基としては、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基が選ばれ、うち特に好ましい基とては、R〜Rの全てが水素電子、または、R〜Rのうち一つが炭素数1〜4のアルキル基であり、他は水素原子であることが選ばれる。
Q1は、二つの配位子を結合する二価の基であって、炭素数1〜20のアルキレン基、置換アルキレン基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基、スズ含有基から選ばれる基である。
炭素数1〜20のアルキレン基、置換アルキレン基、アルキリデン基の具体例としては、メチレン、エチレン、プロピレンなどのアルキレン基、ジイソプロピルメチレン、メチル−t−ブチルメチレン、ジシクロヘキシルメチレン、メチルシクロヘキシルメチレン、メチルフェニルメチレン、ジフェニルメチレン、メチルナフチルメチレン、ジナフチルメチレン、イソプロピリデンなどの置換アルキレン基、シクロプロピリデン、シクロブチリデン、シクロペンチリデン、シクロヘキシリデン、シクロヘプチリデン、ビシクロ[3.3.1]ノニリデン、ノルボルニリデン、アダマンチリデン、テトラヒドロナフチリデン、ジヒドロインダニリデンなどのシクロアルキレン基などが挙げられる。
ケイ素含有基としては、シリレン、メチルシリレン、ジメチルシリレン、ジイソプロピルシリレン、メチル-t-ブチルシリレン、ジシクロヘキシルシリレン、メチルシクロヘキシルシリレン、メチルフェニルシリレン、ジフェニルシリレン、メチルナフチルシリレン、ジナフチルシリレン、シクロジメチレンシリレン、シクロトリメチレンシリレン、シクロテトラメチレンシリレン、シクロペンタメチレンシリレン、シクロヘキサメチレンシリレン、シクロヘプタメチレンシリレンなどが挙げられ、ゲルマニウム、スズ含有基としては、上記珪素含有基においてケイ素をゲルマニウム、スズに変換した基などが挙げられる。
の好ましい二価の基としては、ケイ素含有基が選ばれ、特に好ましい基としては、シリレン基、ジメチルシリレン基が選ばれる。
Xは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、C1〜C20の炭化水素基、C1〜C20のハロゲン含有炭化水素基、珪素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基およびリン含有基から選択された基である。ハロゲン原子としては、塩素,臭素,フッ素,ヨウ素原子が挙げられ、C1〜C20の炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ヘキシル基、n-デシル基などのアルキル基、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基などのアリール基、ベンジル基などのアラルキル基などが挙げられ、またC1〜C20のハロゲン含有炭化水素基としては、上記炭化水素基中の水素原子の1個以上が適当なハロゲン原子で置換された基、例えばトリフルオロメチル基などが挙げられる。珪素含有基としては、トリメチルシリル基,ジメチル(t-ブチル)シリル基などが挙げられ、酸素含有基としては、メトキシ基,エトキシ基などが挙げられ、イオウ含有基としては、チオール基,スルホン酸基などが挙げられ、窒素含有基としては、ジメチルアミノ基などが挙げられ、リン含有基としては、フェニルホスフィン基などが挙げられる。Xは、互いに同一であっても異なっていてもよい。
一般式(I)表される周期律表第4族のメタロセン化合物(a-1)の具体例を以下に示す。
具体例としては、エチレンビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(2-メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(3-メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(2-n-ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(3-n-ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(2,3-ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(2,4-ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(2,5-ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(3,4-ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(2,3-エチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(2,4-エチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(2,5-エチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(3,5-エチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(2,3,4-トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(2,3,5-トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(2-メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(3-メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(2-n-ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(3-n-ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(2,3-ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(2,4-ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(2,5-ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(3,4-ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(2,3-エチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(2,4-エチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(2,5-エチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(3,5-エチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(2,3,4-トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(2,3,5-トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(2-メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(3-メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(2-n-ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(3-n-ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(2,3-ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(2,4-ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(2,5-ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(3,4-ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(2,3-エチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(2,4-エチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(2,5-エチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(3,5-エチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(2,3,4-トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(2,3,5-トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、および上記メタロセン化合物のジブロミド化合物、ジアルキル化合物、ジアラルキル化合物、ジシリル化合物、ジアルコキシ化合物、ジチオール化合物、ジスルホン酸化合物、ジアミノ化合物、ジホスフィン化合物または上記化合物の中心金属が、チタンまたはハフニウムであるメタロセン化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
このうち、好ましい化合物としては、ジメチルシリレン基で架橋されたメタロセン化合物が選ばれ、中でも、特に好ましい化合物しては、ジメチルシリレンビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(2-メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(3-メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(2-n-ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス(3-n-ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドが選ばれる。
次に、前記一般式(II)示される遷移金属化合物(a-2)について説明する。
前記一般式(II)において、Mは周期律表第4族遷移金属原子を示し、mは、1〜4の整数を示し、Rは、下記一般式(IV)または(V)で表され、R10〜R14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、ゲルマニウム含有基、またはスズ含有基を示し、これらのうちの2個以上が互いに連結して環を形成していてもよい。また、mが2の場合にはR10〜R14で示される基のうち2個の基が連結されていてもよく(但し、R同士が結合されることはない)。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、C〜C20の炭化水素基、C〜C20のハロゲン含有炭化水素基、珪素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基およびリン含有基から選択された基を示し、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。
Figure 2006233206
(式中、Rは水素原子、脂肪族炭化水素基または脂環族炭化水素基を示し、R、Rは水素原子あるいはメチル基を示し、互いに同一でも異なっていてもよい)
Figure 2006233206
(式中、破線は2つのCβが直接結合するか、炭素数1以上の炭化水素基により、2つのCβと結合していることを示す)
は、上記一般式(IV)または(V)で表わされる脂肪族炭化水素基、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、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、n-ペンチル、tert-アミル、1,2-ジメチルプロピル、イソアミル、1-メチルブチル、2-メチルブチル、ネオペンチル、n-ヘキシル、1,3-ジメチルブチル、3,3-ジメチルブチル、n-ヘプチル、1-メチルヘキシル、n-オクチル、1,5-ジメチルヘキシル、2-エチルヘキシル、1-メチルヘプチル、n-ノニル、n-デシル、n-ウンデシル、n-ドデシル、n-トリデシル、n-テトラデシル、n-ペンタデシル、n-ヘキサデシル、n-ヘプタデシル、n-オクタデシル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、4-tert-ブチルシクロヘキシル、シクロへプチル、シクロオクチル、シクロドデシル、アダマンチル、メチレンシクロプロピル、メチレンシクロブチル、メチレンシクロペンチル、メチレンシクロヘキシル、1-シクロヘキシルエチル等であり、これらの中で、Rは、メチル、エチル、n-プロピル、n-ヘキシル、n-オクタデシル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、4-tert-ブチルシクロヘキシル、メチレンシクロヘキシル、イソプロピル、1-メチルヘキシル、1,5-ジメチルヘキシル等が好ましい。
以下、R10〜R14を具体的に述べる。
ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
炭化水素基として具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、 t-ブチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基等の炭素原子数が1〜30、好ましくは1〜20の直鎖状または分岐状のアルキル基;ビニル基、アリル(allyl)基、イソプロペニル基等の炭素原子数が2〜30、好ましくは2〜20の直鎖状または分岐状のアルケニル基;エチニル基、プロパルギル基等炭素原子数が2〜30、好ましくは2〜20の直鎖状または分岐状のアルキニル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基等の炭素原子数が3〜30、好ましくは3〜20の環状飽和炭化水素基; インデニル基、インデニル基、フルオレニル基等の炭素数5〜30の環状不飽和炭化水素基;フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フェナントリル基、アントラセニル基等の炭素原子数が6〜30、好ましくは6〜20のアリール(aryl)基;トリル基、iso-プロピルフェニル基、tert-ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基、ジ-tert-ブチルフェニル基等のアルキル置換アリール基等が挙げられる。
上記炭化水素基は、水素原子がハロゲンで置換されていてもよく、たとえば、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロフェニル基、クロロフェニル基等の炭素原子数1〜30、好ましくは1〜20のハロゲン化炭化水素基が挙げられる。
また、上記炭化水素基は、他の炭化水素基で置換されていてもよく、たとえば、ベンジル基、クミル基、2,2-ジフェニルエチル基、トリフェニルメチル基等のアリール基置換アルキル基等が挙げられる。
さらにまた、上記炭化水素基は、ヘテロ環式化合物残基;アルコシキ基、アリーロキシ(aryloxy)基、エステル基、エーテル基、アシル基、カルボキシル基、カルボナート基、ヒドロキシ基、ペルオキシ基、カルボン酸無水物基等の酸素含有基;アミノ基、イミノ基、アミド基、イミド基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、ニトロ基、ニトロソ基、シアノ基、イソシアノ基、シアン酸エステル基、アミジノ基、ジアゾ基、アミノ基がアンモニウム塩となったもの等の窒素含有基;ボランジイル基、ボラントリイル基、ジボラニル基等のホウ素含有基;メルカプト基、チオエステル基、ジチオエステル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、チオアシル基、チオエーテル基、チオシアン酸エステル基、イソチアン酸エステル基、スルホンエステル基、スルホンアミド基、チオカルボキシル基、ジチオカルボキシル基、スルホ基、スルホニル基、スルフィニル基、スルフェニル基等のイオウ含有基;ホスフィド基、ホスホリル基、チオホスホリル基、ホスファト基等のリン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基、またはスズ含有基を有していてもよい。
これらのうち、特に、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基等の炭素原子数1〜30、好ましくは1〜20の直鎖状または分岐状のアルキル基;フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フェナントリル基、アントラセニル基等の炭素原子数6〜30、好ましくは6〜20のアリール基;これらのアリール基にハロゲン原子、炭素原子数1〜30、好ましくは1〜20のアルキル基またはアルコキシ基、炭素原子数6〜30、好ましくは6〜20のアリール基またはアリーロキシ基等の置換基が1〜5個置換した置換アリール基等が好ましい。
酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基としては、上記例示したものと同様のものが挙げられる。
ヘテロ環式化合物残基としては、ピロール、ピリジン、ピリミジン、キノリン、トリアジン等の含窒素化合物、フラン、ピラン等の含酸素化合物、チオフェン等の含硫黄化合物等の残基、およびこれらのヘテロ環式化合物残基に炭素原子数が1〜30、好ましくは1〜20のアルキル基、アルコキシ基等の置換基がさらに置換した基等が挙げられる。
ケイ素含有基としては、シリル基、シロキシ基、炭化水素置換シリル基、炭化水素置換シロキシ基等、具体的には、メチルシリル基、ジメチルシリル基、トリメチルシリル基、エチルシリル基、ジエチルシリル基、トリエチルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、ジメチル-t-ブチルシリル基、ジメチル(ペンタフルオロフェニル)シリル基等が挙げられる。これらの中では、メチルシリル基、ジメチルシリル基、トリメチルシリル基、エチルシリル基、ジエチルシリル基、トリエチルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、トリフェニルシリル基等が好ましい。特にトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジメチルフェニルシリル基が好ましい。炭化水素置換シロキシ基として具体的には、トリメチルシロキシ基等が挙げられる。
ゲルマニウム含有基およびスズ含有基としては、前記ケイ素含有基のケイ素をゲルマニウムおよびスズに置換したものが挙げられる。
10〜R14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、窒素原子等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。
nは、Mの価数を満たす数であり、具体的には0〜5、好ましくは1〜4、より好ましくは1〜3の整数である。
Xは、水素原子、ハロゲン原子、C〜C20の炭化水素基、C〜C20のハロゲン含有炭化水素基、珪素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基およびリン含有基から選択された基を示し、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。前記一般式(I)で表わされる周期律表第4族のメタロセン化合物(a-1)において説明したXを制限無く使用することができる。
前記一般式(II)で表される成分(a-2)の遷移金属化合物としては、EP1270603A中などに記載されている化合物を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
このような遷移金属化合物(a-2)の製造方法は、特に限定されることなく、たとえば本出願人による特開平11-315109号公報やEP0874005A1に記載方法によって製造することができる。
★ 成分(B)
成分(B)は、下記一般式(III)で示される周期律表第4族のメタロセン化合物である。
Figure 2006233206
一般式(III)中、Mは、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムから選ばれた遷移金属であり、好ましくは、ジルコニウムである。R15〜R26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、ゲルマニウム含有基、またはスズ含有基を示し、これらのうちの2個以上が互いに連結して環を形成していてもよい。Qは、二つの配位子を結合する二価の基であって、C〜C20の炭化水素基、C〜C20のハロゲン含有炭化水素基、ケイ素含有基またはゲルマニウム或いはスズ含有基であり、Xは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、C〜C20の炭化水素基、C〜C20のハロゲン含有炭化水素基、珪素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基およびリン含有基から選択された基である。
15〜R26中のハロゲン原子、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、ゲルマニウム含有基、またはスズ含有基に関しては、具体的に一般式(II)中のR〜R14に記載したものを制限無く用いることができ、Qに関しては、一般式(I)中のQについて記載したものを、Xに関しても一般式(I)中のXについて記載したものを制限無く用いることができる。また、シクロペンタジエニル環上のR15〜R18は、隣接する基のうちの少なくとも一組は互いに結合して環を形成し、例えば、インデニル基、置換インデニル基を形成してもよく、フルオレン環上のR19〜R26も、隣接する基のうちの少なくとも一組は互いに結合して環を形成し、例えば、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、オクタヒドロジベンゾフルオレニル基、オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル基などを形成してもよい。
上記、好ましい基の形態としては、R15〜R18は、水素原子が選ばれ、R19〜R26は、水素原子、炭化水素基が選ばれ、また、隣接する炭化水素基のうちの少なくとも一組は互いに結合して環を形成したオクタヒドロジベンゾフルオレニル基、オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル基も好ましい基として選ばれる。Qに関しては、置換アルキレン基、シクロアルキレン基、ケイ素含有基が好ましい基として選ばれ、置換アルキレン基としては、イソプロピリデン基、ジエチルメチレン基、ジプロピルメチレン基、ジブチルメチレン基が、シクロアルキレン基としては、シクロプロピリデン、シクロブチリデン、シクロペンチリデン、シクロヘキシリデンが、また、ケイ素含有基としは、シリレン、メチルシリレン、ジメチルシリレン、ジイソプロピルシリレン、シクロヘキサメチレンシリレンなどが挙げられる。これらの基を架橋基に用いた場合、高分子量化が抑制されるため、分子量を調節するための水素量が低減され、成分(A)から生成されるマクロモノマー量が増加し、より長鎖分岐が導入されたエチレン系重合体の合成を可能とする。
このような前記一般式(III)で表される周期律表第4族のメタロセン化合物の具体例を以下に示す。
イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(3,6-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(3,6-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、シクロヘキシリデン(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、シクロヘキシリデン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、シクロヘキシリデン(シクロペンタジエニル)(3,6-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、シクロヘキシリデン(シクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、フェニルメチルメチレン(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、フェニルメチルメチレン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、フェニルメチルメチレン(シクロペンタジエニル)(3,6-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、フェニルメチルメチレン(シクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリル(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリル(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリル(シクロペンタジエニル)(3,6-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリル(シクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(3-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(3-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(3-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(3,6-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(3-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(3-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(3-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(3-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(3,6-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(3-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、シクロヘキシリデン(3-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、シクロヘキシリデン(3-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、シクロヘキシリデン(3-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(3,6-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、シクロヘキシリデン(3-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、フェニルメチルメチレン(3-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、フェニルメチルメチレン(3-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、フェニルメチルメチレン(3-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(3,6-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、フェニルメチルメチレン(3-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(3-tert-ブチル-5-メチルシクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(3-tert-ブチル-5-メチルシクロペンタジエニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(3-tert-ブチル-5-メチルシクロペンタジエニル)(3,6-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(3-tert-ブチル-5-メチルシクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(3-tert-ブチル-5-メチルシクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(3-tert-ブチル-5-メチルシクロペンタジエニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(3-tert-ブチル-5-メチルシクロペンタジエニル)(3,6-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(3-tert-ブチル-5-メチルシクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、シクロヘキシリデン(3-tert-ブチル-5-メチルシクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、シクロヘキシリデン(3-tert-ブチル-5-メチルシクロペンタジエニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、シクロヘキシリデン(3-tert-ブチル-5-メチルシクロペンタジエニル)(3,6-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、シクロヘキシリデン(3-tert-ブチル-5-メチルシクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリド-ジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、フェニルメチルメチレン(3-tert-ブチル-5-メチルシクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、フェニルメチルメチレン(3-tert-ブチル-5-メチルシクロペンタジエニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、フェニルメチルメチレン(3-tert-ブチル-5-メチルシクロペンタジエニル)(3,6-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、フェニルメチルメチレン(3-tert-ブチル-5-メチルシクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、および上記メタロセン化合物のジブロミド化合物、ジアルキル化合物、ジアラルキル化合物、ジシリル化合物、ジアルコキシ化合物、ジチオール化合物、ジスルホン酸化合物、ジアミノ化合物、ジホスフィン化合物または上記化合物の中心金属が、チタンまたはハフニウムであるメタロセン化合物等が挙げられる。
このうち好ましいメタロセン化合物としては、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(3,6-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、シクロヘキシリデン(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、シクロヘキシリデン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、シクロヘキシリデン(シクロペンタジエニル)(3,6-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、シクロヘキシリデン(シクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリル(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリル(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリル(シクロペンタジエニル)(3,6-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリル(シクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリドが挙げられる。
また、シクロペンタジエニル環上のR15〜R18の隣接する基が互いに結合して環を形成し、インデニル環、置換インデニル環を有する好ましいメタロセン化合物の具体例としては、イソプロピリデン(インデニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(インデニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(インデニル)(3,6-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(インデニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、シクロヘキシリデン(インデニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、シクロヘキシリデン(インデニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、シクロヘキシリデン(インデニル)(3,6-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、シクロヘキシリデン(インデニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリル(インデニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリル(インデニル)(2,7-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリル(シインデニル)(3,6-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリル(インデニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリドが挙げられる。
★ 成分(C)
次に、成分(C)に関して具体的に説明する。
本発明に係わる固体触媒成分において、前記成分(A)、成分(B)で表わされる化合物とともに用いられる、(c-1) 有機金属化合物、(c-2) 有機アルミニウムオキシ化合物、および(c-3) )成分(A)、成分(B)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種の化合物については、本出願人による特開平11-315109号公報やEP0874005A1中に開示された化合物を制限無く使用することができる。
(c-1) 有機金属化合物としては、有機アルミニウム化合物が好ましく、1種単独または2種以上を組み合わせて用いられる。
(c-2) 有機アルミニウムオキシ化合物としては、トリアルキルアルミニウム、トリシクロアルキルアルミニウムから調製されたアルミノキサンが好ましく、トリメチルアルミニウムまたはトリイソブチルアルミニウムから調製された有機アルミニウムオキシ化合物が特に好ましい。このような有機アルミニウムオキシ化合物は、1種単独または2種以上を組み合わせて用いられる。
(c-3) 成分(A)、成分(B)と反応してイオン対を形成する化合物としては、特開平1-501950号公報、特開平1-502036号公報、特開平3-179005号公報、特開平3-179006号公報、特開平3-207703号公報、特開平3-207704号公報、US5321106号などに記載されたルイス酸、イオン性化合物、ボラン化合物およびカルボラン化合物や、さらにはヘテロポリ化合物およびイソポリ化合物を制限無く使用することができる。
本発明に係るメタロセン化合物、遷移金属化合物を触媒とする場合、助触媒成分としてのメチルアルミノキサン等の有機アルミニウムオキシ化合物(c-2)とを併用すると、オレフィン化合物に対して非常に高い重合活性を示すため、(c-2)有機アルミニウムオキシ化合物を成分(C)と用いることが好適である。
★ 成分(D)
本発明において必要に応じて用いられる(D)有機アルミニウム化合物(以下「成分(D)」と記載することがある。)としては、たとえば下記一般式(VI)で表される有機アルミニウム化合物を例示することができる。
AlT3−n … (VI)
(式中、Rは炭素数1〜12の炭化水素基であり、Tはハロゲン原子または水素原子であり、nは1〜3である。)
上記一般式(VI)において、Rは炭素数1〜12の炭化水素基例えばアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基であるが、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、ヘプチル基、ノニル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、トリル基などである。
このような有機アルミニウム化合物(D)として具体的には、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、トリ2-エチルヘキシルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウム;イソプレニルアルミニウムなどのアルケニルアルミニウム;ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、ジイソプロピルアルミニウムクロリド、ジイソブチルアルミニウムクロリド、ジメチルアルミニウムブロミドなどのジアルキルアルミニウムハライド;メチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、イソプロピルアルミニウムセスキクロリド、ブチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキブロミドなどのアルキルアルミニウムセスキハライド;メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、イソプロピルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジブロミドなどのアルキルアルミニウムジハライド;ジメチルアルミニウムハイドライド、ジエチルアルミニウムハイドライド、ジヒドロフェニルアルミニウム、ジイソプロピルアルミニウムハイドライド、ジ-n-ブチルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライド、ジイソヘキシルアルミニウムハイドライド、ジフェニルアルミニウムハイドライド、ジシクロヘキシルアルミニウムハイドライド、ジ-sec-ヘプチルアルミニウムハイドライド、ジ-sec-ノニルアルミニウムハイドライドなどのアルキルアルミニウムハイドライドなどが挙げられる。
上記一般式(VI)で表される有機アルミニウム化合物の中では、一般式R Alで表される化合物が好ましく、Rが炭素原子数1〜4のアルキル基であるものが好ましい。
★ 成分(E)
次に、(E)固体状担体に関して詳細に説明する。
本発明で用いられる(E)固体状担体は、無機または有機の化合物であって、顆粒状ないしは微粒子状の固体であり、上記のような各成分が下記のような固体状担体に担持されている。
このうち無機化合物としては、多孔質酸化物、無機塩化物、粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物が挙げられ、好ましくは、後述のような多孔質酸化物、無機塩化物を使うことができる。
多孔質酸化物として、具体的にはSiO2、Al2O3、MgO、ZrO、TiO2、B2O3、CaO、ZnO、BaO、ThO2等、またはこれらを含む複合物または混合物を使用、例えば天然または合成ゼオライト、SiO2-MgO、SiO2-Al2O3、SiO2-TiO2、SiO2-V2O5、SiO2-Cr2O3、SiO2-TiO2-MgO等を使用することができる。これらのうち、SiO2を主成分とするものが好ましい。
なお、上記無機酸化物は、少量のNa2CO3、K2CO3、CaCO3、MgCO3、Na2SO4、Al2(SO4)3、BaSO4、KNO3、Mg(NO3)2、Al(NO3)3 、Na2O、K2O、Li2O等の炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、酸化物成分を含有していても差し支ない。
このような多孔質酸化物は、種類および製法によりその性状は異なるが、本発明に好ましく用いられる担体は、粒径が0.2〜300μm、好ましくは1〜200μmであって、比表面積が50〜1200m2/g、好ましくは100〜1000m2/gの範囲にあり、細孔容積が0.3〜30cm3/gの範囲にあることが望ましい。このような担体は、必要に応じて100〜1000℃、好ましくは150〜700℃で焼成して使用される。
無機塩化物としては、MgCl2、MgBr2、MnCl2、MnBr2等が用いられる。無機塩化物は、そのまま用いてもよいし、ボールミル、振動ミルにより粉砕した後に用いてもよい。また、アルコール等の溶媒に無機塩化物を溶解させた後、析出剤によって微粒子状に析出させたものを用いることもできる。
本発明で用いられる粘土は、通常粘土鉱物を主成分として構成される。また、本発明で用いられるイオン交換性層状化合物は、イオン結合等によって構成される面が互いに弱い結合力で平行に積み重なった結晶構造を有する化合物であり、含有するイオンが交換可能なものである。大部分の粘土鉱物はイオン交換性層状化合物である。また、これらの粘土、粘土鉱物、イオン交換性層状化合物としては、天然産のものに限らず、人工合成物を使用することもできる。
また、粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物として、粘土、粘土鉱物、また、六方細密パッキング型、アンチモン型、CdCl2型、CdI2型等の層状の結晶構造を有するイオン結晶性化合物等を例示することができる。
このような粘土、粘土鉱物としては、カオリン、ベントナイト、木節粘土、ガイロメ粘土、アロフェン、ヒシンゲル石、パイロフィライト、ウンモ群、モンモリロナイト群、バーミキュライト、リョクデイ石群、パリゴルスカイト、カオリナイト、ナクライト、ディッカイト、ハロイサイト等が挙げられ、イオン交換性層状化合物としては、α-Zr(HAsO4)2・H2O、α-Zr(HPO4)2、α-Zr(KPO4)2・3H2O、α-Ti(HPO4)2、α-Ti(HAsO4)2・H2O、α-Sn(HPO4)2・H2O、γ-Zr(HPO4)2、γ-Ti(HPO4)2、γ-Ti(NH4PO4)2・H2O等の多価金属の結晶性酸性塩等が挙げられる。
このような粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物は、水銀圧入法で測定した半径20Å以上の細孔容積が0.1cc/g以上のものが好ましく、0.3〜5cc/gのものが特に好ましい。ここで、細孔容積は、水銀ポロシメーターを用いた水銀圧入法により、細孔半径20〜3×104Åの範囲について測定される。
半径20Å以上の細孔容積が0.1cc/gより小さいものを担体として用いた場合には、高い重合活性が得られにくい傾向がある。
本発明で用いられる粘土、粘土鉱物には、化学処理を施すことも好ましい。化学処理としては、表面に付着している不純物を除去する表面処理、粘土の結晶構造に影響を与える処理等、何れも使用できる。化学処理として具体的には、酸処理、アルカリ処理、塩類処理、有機物処理等が挙げられる。酸処理は、表面の不純物を取り除くほか、結晶構造中のAl、Fe、Mg等の陽イオンを溶出させることによって表面積を増大させる。アルカリ処理では粘土の結晶構造が破壊され、粘土の構造の変化をもたらす。また、塩類処理、有機物処理では、イオン複合体、分子複合体、有機誘導体等を形成し、表面積や層間距離を変えることができる。
本発明で用いられるイオン交換性層状化合物は、イオン交換性を利用し、層間の交換性イオンを別の大きな嵩高いイオンと交換することにより、層間が拡大した状態の層状化合物であってもよい。このような嵩高いイオンは、層状構造を支える支柱的な役割を担っており、通常、ピラ-と呼ばれる。また、このように層状化合物の層間に別の物質を導入することをインターカレーションという。インターカレーションするゲスト化合物としては、TiCl4、ZrCl4等の陽イオン性無機化合物、Ti(OR)4、Zr(OR)4、PO(OR)3、B(OR)3等の金属アルコキシド(Rは炭化水素基等)、[Al13O4(OH)24]7+、[Zr4(OH)14]2+、[Fe3O(OCOCH3)6]+等の金属水酸化物イオン等が挙げられる。これらの化合物は単独でまたは2種以上組み合わせて用いられる。また、これらの化合物をインターカレーションする際に、Si(OR)4、Al(OR)3、Ge(OR)4等の金属アルコキシド(Rは炭化水素基等)等を加水分解して得た重合物、SiO2等のコロイド状無機化合物等を共存させることもできる。また、ピラ-としては、上記金属水酸化物イオンを層間にインターカレーションした後に加熱脱水することにより生成する酸化物等が挙げられる。
本発明で用いられる粘土、粘土鉱物、イオン交換性層状化合物は、そのまま用いてもよく、またボールミル、ふるい分け等の処理を行った後に用いてもよい。また、新たに水を添加吸着させ、あるいは加熱脱水処理した後に用いてもよい。さらに、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらのうち、好ましいものは粘土または粘土鉱物であり、特に好ましいものはモンモリロナイト、バーミキュライト、ペクトライト、テニオライトおよび合成雲母である。
有機化合物としては、粒径が10〜300μmの範囲にある顆粒状ないしは微粒子状固体を挙げることができる。具体的には、エチレン、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン等の炭素原子数が2〜14のオレフィンを主成分として生成される(共)重合体またはビニルシクロヘキサン、スチレンを主成分として生成される(共)重合体、およびそれらの変成体を例示することができる。
本発明おける固体触媒成分の調製方法について記載する。
上記の固体触媒成分は、成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)および成分(E)の中から選ばれる成分を不活性炭化水素中で混合接触させることにより調製することができる。
本発明の係るエチレン系重合体を製造しうる固体触媒成分(K)の調製方法としては、各成分の混合順序は任意であるが、例えば、
i) 成分(E)と成分(C)を混合接触させ、次いで成分(A)を混合接触させて粒子状触媒成分(K-1)を調製し、別途、成分(E)と成分(C)を混合接触させ、次いで成分(B)を混合接触させて固体触媒成分(K-2)を調製し、該固体触媒成分(K-1)と該固体触媒成分(K-2)をブレンドして固体触媒成分(K)を調製する方法。
ii) 成分(A)と成分(C)とを混合接触させ、次いで成分(E)を接触させて粒子状触媒成分(K-1)を調製し、別途、成分(B)と成分(C)とを混合接触させ、次いで成分(E)を接触させて固体触媒成分(K-2)を調製し、該固体触媒成分(K-1)と該固体触媒成分(K2)をブレンドして固体触媒成分(K)を調製する方法。
iii) 成分(E)と成分(C)を混合接触させ、次いで成分(A)を接触させた後に、成分(B)を接触させて粒子状触媒成分(K)を調製する方法。
iv) 成分(E)と成分(C)を混合接触させ、次いで成分(B)を接触させた後に、成分(A)を接触させて粒子状触媒成分(K)を調製する方法。
v) 成分(E)と成分(C)を混合接触させ、次いで成分(A)および成分(B)の混合成分を接触させて粒子状触媒成分(K)を調製する方法。
vi) 成分(A)と成分(B)の混合成分と成分(C)を接触させ、次いで成分(E)を接触させて粒子状触媒成分(K)を調製する方法。
などが挙げられる。このうち、特に好ましい接触順序は、前記したように、上記i)とv)の接触方法である。上記の接触方法によって得られる固体触媒成分(K)、固体触媒成分(K-1)および固体触媒成分(K-2)は、重合時にそのままの形態で重合系に添加されてもよいし、予めオレフィンを予備重合させた予備重合触媒成分として用いてもよい。予備重合においては、エチレン又はエチレンを主成分とするオレフィンが用いられ、予備重合量は、固体触媒成分1gあたり、0.01〜1,000g、好ましくは0.1〜800g、さらに好ましくは0.2〜500gである。
本発明の固体触媒成分の調製に用いる溶媒としては、不活性炭化水素溶媒があげられ、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、灯油等の脂肪族炭化水素、シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン等の脂環族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、エチレンクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素またはこれらの混合物等を挙げることができる。
成分(C)と成分(E)の接触は、成分(C)中の反応部位と成分(E)中の反応部位との反応により化学的に結合され成分(C)と成分(E)の接触物が形成される。成分(C)と成分(E)との接触時間は、通常0〜20時間、好ましくは0〜10時間であり、接触温度は、通常-50〜200℃、好ましくは-20〜120℃で行われる。成分(C)と成分(E)との初期接触を急激に行うと、その反応発熱や反応エネルギーにより成分(E)が崩壊し、得られる固体触媒成分のモルフォロジーが悪化し、これを重合に用いた場合ポリマーモルフォロジー不良により連続運転が困難になることが多い。そのため、成分(C)と成分(E)との接触初期は、反応発熱を抑制する目的で、低温で接触させる、または、ゆっくりと反応させることが好ましい。成分(C)と成分(E)との接触のモル比(成分(C)/成分(E))は、任意に選択できるが、そのモル比が高いほうが、成分(A)、成分(B)の接触量を増加でき、固体触媒成分あたりの活性も向上させることができることより好ましい。
好ましい範囲として、成分(C)と成分(E)のモル比[=成分(C)のモル量/成分(E)のモル量]が、通常0.2〜2.0、特に好ましくは、0.4〜2.0である。
成分(C)と成分(E)の接触物と、成分(A)ならびに成分(B)との接触に関して、接触時間は、通常0〜5時間、好ましくは0〜2時間であり、接触温度は、通常-50〜200℃、好ましくは-50〜100℃の範囲内で行われる。成分(A)ならびに成分(B)の接触量は、成分(C)の種類と量に大きく依存し、成分(c-1)の場合は、成分(A)ならびに成分(B)中の全遷移金属原子(M)と成分(c-1)とのモル比[(c−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、成分(c-2)は、成分(c-2)中のアルミニウム原子と成分(A)及び成分(B)中の全遷移金属原子(M)とのモル比[(c-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(c-3)は、成分(c-3)と、成分(A)及び成分(B)中の全遷移金属原子(M)とのモル比[(c-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。なお、成分(C)と成分(A)及び成分(B)中の全遷移金属原子(M)との比は、誘導結合プラズマ発光分析法(ICP分析法)により求めることができる。
成分(A)と成分(B)の使用比は、所望するエチレン系重合体の分子量及び分子分布によって異なるが、通常は成分(A)に起因する生成ポリマー重量(WA)と成分(B)に起因する生成ポリマー重量(WB)の比率[=WA/WB]が、40/60〜95/5、好ましくは、50/50〜95/5、特に好ましくは、60/40〜95/5になるように成分(A)と成分(B)の使用比が決められる。本願実施例で用いた成分(A)および成分(B)については、成分(A)と成分(B)のモル比[=成分(A)のモル量/成分(B)のモル量]として0.1〜50程度である。
後述する実施例14と実施例16との比較により、成分(A)の使用比を高めると(実施例14では成分(A)に相当するメタロセン化合物(A−1)と、成分(B)に相当するメタロセン化合物(B−1)との混合モル比は、(A−1)/(B−1)=96/4であるのに対し、実施例16では(A−1)/(B−1)=88/12である)、得られるエチレン系重合体のゼロせん断粘度〔η0(P)〕と重量平均分子量(Mw)との関係が請求範囲下限側へと変化することがわかる。
オレフィンの(共)重合には、上記のような固体触媒成分をそのまま用いることができるが、この固体触媒成分にオレフィンを予備重合させ予備重合固体触媒成分を形成してから用いることもできる。
前記したように、予備重合固体触媒成分は、上記固体触媒成分の存在下、通常、不活性炭化水素溶媒中、オレフィンを予備重合させることにより調製することができ、回分式、半連続式、連続式のいずれの方法においても実施することができ、また減圧、常圧あるいは加圧下、いずれでも行うことができる。さらに、予備重合によって、固体状触媒成分1g当り0.01〜1000g、好ましくは0.1〜800g、さらに好ましくは0.2〜500gの量で予備重合固体触媒成分が生成することが望ましい。
不活性炭化水素溶媒中で生成した予備重合固体触媒成分を懸濁液から分離した後、再び不活性炭化水素中に懸濁させ、得られた懸濁液中にオレフィンを導入してもよく、また、乾燥させた後オレフィンを導入してもよい。
予備重合に際しては、予備重合温度は、−20〜80℃、好ましくは0〜60℃であり、また予備重合時間は、0.5〜100時間、好ましくは1〜50時間程度である。予備重合には、後述する重合時に用いられるオレフィンと同様のオレフィンが用いられるが、好ましくはエチレンを主成分とするオレフィンである。
予備重合に使用する固体触媒成分の形態としては、既に述べたものを制限無く利用できるが、必要に応じて成分(D)を用いることもできる。成分(D)が用いられる場合は、該成分(D)中のアルミニウム原子(Al−D)と遷移金属化合物とのモル比(成分(D)/遷移金属化合物)で、0.1〜10000、好ましくは0.5〜5000の量で用いられる。
予備重合系における固体触媒成分の濃度は、固体触媒成分/重合容積1リットル比で、通常1〜1000グラム/リットル、さらには10〜500モル/リットルであることが望ましい。
次に、本発明のエチレン系重合体の重合方法に関して記載する。上記した固体触媒成分の存在下、エチレンと炭素数4〜10のα-オレフィンを重合または共重合することによりエチレン系重合体を得る。
本発明では、重合は溶解重合、懸濁重合等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が、本発明の固体触媒成分存在下では、懸濁重合法や気相重合法を用いるのが好ましい。
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、灯油等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン等の脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;エチレンクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素またはこれらの混合物等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。
上述の固体触媒成分を用いて、オレフィンの重合を行うに際して、成分(A)及び成分(B)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、必要に応じて、成分(D)を含むこともできる。
また、上述の固体触媒成分を用いた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。
得られるエチレン系重合体の分子量は、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。
また、重合を円滑に進行させる目的で、帯電防止剤やアンチファウリング剤などを併用したり、担体上に担持しても良い。
また、上述の固体触媒成分により、エチレンと、必要に応じて、炭素原子数が4〜20のα−オレフィンが重合、共重合できる。炭素原子数が4〜20のα−オレフィンの具体例としては、たとえば1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−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−エイコセンなどが挙げられる。また、場合によっては、シクロペンテン、シクロヘプテン、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環状オレフィンを用いることもできる。
物性値のばらつきを抑制するため、重合反応により得られたエチレン系重合体粒子および所望により添加される他の成分は、任意の方法で溶融され、混練、造粒などを施される。
本発明に係るエチレン系重合体を、他の熱可塑性樹脂とブレンドすることにより、成形性に優れ、かつ機械的強度に優れた熱可塑性樹脂組成物が得られる。本願エチレン系重合体と、他の熱可塑性樹脂とのブレンド比率は、99.1/0.1〜0.1/99.9である。
他の熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステルおよびポリアセタール等の結晶性熱可塑性樹脂;ポリスチレン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体(ABS)、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキサイド、ポリアクリレート等の非結晶性熱可塑性樹脂が用いられる。ポリ塩化ビニルも好ましく用いられる。
上記ポリオレフィンとして具体的には、エチレン系重合体、プロピレン系重合体、ブテン系重合体、4-メチル-1-ペンテン系重合体、3-メチル-1-ブテン系重合体、ヘキセン系重合体などが挙げられる。中でも、エチレン系重合体、プロピレン系重合体、4-メチル-1-ペンテン系重合体が好ましく、エチレン系重合体である場合は本発明に係るエチレン系重合体であっても従来のエチレン系重合体であってもよく、エチレン・極性基含有ビニル共重合体であってもよいが、従来のエチレン系重合体がより好ましい。
上記ポリエステルとして具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等の芳香族系ポリエステル;ポリカプロラクトン、ポリヒドロキシブチレートなどを挙げることができる。
上記ポリアミドとして具体的には、ナイロン−6、ナイロン−66、ナイロン−10、ナイロン−12、ナイロン−46等の脂肪族ポリアミド、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアミンより製造される芳香族ポリアミドなどを挙げることができる。
上記ポリアセタールとして具体的には、ポリホルムアルデヒド(ポリオキシメチレン)、ポリアセトアルデヒド、ポリプロピオンアルデヒド、ポリブチルアルデヒドなどを挙げることができる。中でも、ポリホルムアルデヒドが特に好ましい。
上記ポリスチレンは、スチレンの単独重合体であってもよく、スチレンとアクリロニトリル、メタクリル酸メチル、α-メチルスチレンとの二元共重合体であってもよい。
上記ABSとしては、アクリロニトリルから誘導される構成単位を20〜35モル%の量で含有し、ブタジエンから誘導される構成単位を20〜30モル%の量で含有し、スチレンから誘導される構成単位を40〜60モル%の量で含有するABSが好ましく用いられる。
上記ポリカーボネートとしては、ビス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ブタンなどから得られるポリマーを挙げることができる。中でも、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンから得られるポリカーボネートが特に好ましい。
上記ポリフェニレンオキシドとしては、ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレンオキシド)を用いることが好ましい。
上記ポリアクリレートとしては、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルアクリレートを用いることが好ましい。
上記のような熱可塑性樹脂は、単独で用いてもよく、また2種以上組み合わせて用いてもよい。特に好ましい熱可塑性樹脂はポリオレフィンであって、エチレン系重合体がより特に好ましい。
本発明のエチレン系重合体は、上記熱可塑性樹脂に加えてさらに、本発明の目的を損なわない範囲で、耐候性安定剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、スリップ防止剤、アンチブロッキング剤、防曇剤、滑剤、顔料、染料、核剤、可塑剤、老化防止剤、塩酸吸収剤、酸化防止剤等の添加剤が必要に応じて配合されていてもよい。
本発明に係るエチレン系重合体、及びエチレン系重合体を含む熱可塑性樹脂組成物を加工することにより、成形性に優れ、且つ機械的強度に優れた成形体、好ましくはフィルム、より好ましくは該フィルムを含んで成るラミネートフィルムが得られる。
本発明のエチレン系重合体、及びエチレン系重合体を含む熱可塑性樹脂組成物は、一般のフィルム成形やシート成形、ブロ−成形、インジェクション成形及び押出成形により加工される。フィルム成形では押出ラミネ−ト成形、Tダイフィルム成形、インフレ−ション成形(空冷、水冷、多段冷却、高速加工)などが挙げられる。得られたフィルムは単層でも使用することができるが、多層とすることでさらに様々な機能を付与することができる。その場合には、前記各成形法における共押出法が挙げられる。一方押出ラミネ−ト成形やドライラミネ−ト法のような貼合ラミネ−ト成形法によって、共押出が困難な紙やバリアフィルム(アルミ箔、蒸着フィルム、コ−ティングフィルムなど)との積層が挙げられる。ブロ−成形やインジェクション成形、押出成形での、共押出法による多層化での高機能製品の作製については、フィルム成形と同様に可能である。
本発明のエチレン系重合体、及びエチレン系重合体を含む熱可塑性樹脂組成物を加工することにより得られる成形体としては、フィルム、シート、ブロー輸液バック、ブローボトル、ガソリンタンク、押出成形によるチューブ、パイプ、引きちぎりキャップ、日用雑貨品等射出成形物、繊維、回転成形による大型成形品などがあげられる。
さらに、本発明のエチレン系重合体、及びエチレン系重合体を含む熱可塑性樹脂組成物を加工することにより得られるフィルムとしては水物包装袋、液体スープ包袋、液体紙器、ラミ原反、特殊形状液体包装袋(スタンディングパウチ等)、規格袋、重袋、ラップフィルム、砂糖袋、油物包装袋、食品包装用等の各種包装用フィルム、プロテクトフィルム、輸液バック、農業用資材等に好適である。また、ナイロン、ポリエステル、ポリオレフィンフィルム等の基材と貼り合わせて、多層フィルムとして用いることもできる。
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、本発明のエチレン系重合体の分析方法及び評価方法の中で、以上の説明中に記述されていない方法は以下の通りである。
[極限粘度([η])]
極限粘度〔[η](dl/g)〕はデカリン溶媒を用い、以下のように測定した。エチレン系重合体約20mgをデカリン15mlに溶解し、135℃のオイルバス中で比粘度ηspを測定する。このデカリン溶液にデカリン溶媒を5ml追加して希釈後、同様にして比粘度ηspを測定する。この希釈操作をさらに2回繰り返し、濃度(C)を0に外挿した時のηsp/Cの値を極限粘度として求める。
[η]=lim(ηsp/C) (C→0)
[数平均分子量(Mn)、Z平均分子量(Mz)、重量平均分子量と数平均分子量との比(Mw/Mn)、Z平均分子量と重量平均分子量との比(Mz/Mw)]
数平均分子量(Mn)、Z平均分子量(Mz)、重量平均分子量と数平均分子量との比(Mw/Mn)、Z平均分子量と重量平均分子量との比(Mz/Mw)はウォーターズ社製GPC/V2000を用い、以下のようにして測定した。ガードカラムはShodex AT-G、分析カラムはAT-806を2本使用し、カラム温度は145℃とし、移動相にはo-ジクロロベンゼンおよび酸化防止剤としてBHT0.3重量%を用い、1.0ml /分で移動させ、試料濃度は0.1重量%とし、検出器として示差屈折計、3キャピラリー粘度計を用いた。標準ポリスチレンは、東ソー社製を用いた。分子量計算は、粘度計と屈折計から実測粘度を算出し、実測ユニバーサルキャリブレーションより算出した。
[ネックイン]
得られたエチレン系重合体を、65mmφの押出機とダイ幅500mmのTダイを有する住友重機社製ラミネーターを用いて、基材である50g/mのクラフト紙上に下記条件にて押出ラミネートした。
・エアギャップ:130mm
・ダイ下樹脂温度:295℃
・引取速度:80m/分、120m/分、200m/分
・膜厚:引取速度80m/分の時は20μm、引取速度120m/分の時は13μm、引取速度200m/分の時は8μm
Tダイの幅をL0、各引取速度にてクラフト紙上にラミネートされたフィルムの幅をLとしたとき、ネックインはL0−Lにより算出される。
[膜切れ速度、引取サージング発生速度]
得られたエチレン系重合体を、65mmφの押出機とダイ幅500mmのTダイを有する住友重機社製ラミネーターを用いて、基材である50g/mのクラフト紙上に、エアギャップ130mm、ダイ下樹脂温度295℃の条件にて押出ラミネートした。押出量は引取速度80m/分の時の膜厚が20μmになるよう設定した。
引取速度を上昇させていき、溶融膜が切れたときの引取速度を膜切れ速度とした。
また、引取速度を上昇させていき、各引取速度におけるネックインを5回測定し、そのネックインの平均値に対して±1.5mm以上になる値が2回以上測定された時の引取速度を引取サージング発生速度とした。
[樹脂圧力]
得られたエチレン系重合体を、65mmφの押出機とダイ幅500mmのTダイを有する住友重機社製ラミネーターを用いて、基材である50g/mのクラフト紙上に、エアギャップ130mm、ダイ下樹脂温度295℃、引取速度80m/minの条件下で膜厚20μmになるよう押出ラミネートした。そのときのクロスヘッド部の樹脂圧力を測定した。
[ヒートシール強度]
得られたエチレン系重合体を、65mmφの押出機とダイ幅500mmのTダイを有する住友重機社製ラミネーターを用いて、基材上にエアギャップ130mm、ダイ下樹脂温度295℃、引取速度80m/minの条件下で、膜厚25μmになるよう押出ラミネートした。基材には、厚さ15μmの二軸延伸ナイロンフィルム(商品名 エンブレムONM、ユニチカ(株)製)の片面に、ウレタン系アンカーコート剤を塗布し、その後、チーグラー触媒により得られた直鎖状低密度ポリエチレンと高圧法低密度ポリエチレンをそれぞれ50重量部ずつブレンドしたエチレン系混合樹脂を25μmの厚さで押出ラミネートした積層体を用いた。なお、エチレン系重合体は上記積層体のエチレン系混合樹脂層側に押出ラミネートされる。
この押出ラミネートフィルムのエチレン系重合体層同士のヒートシール強度を下記方法に従って測定ないし評価した。
・ 片面加熱バーシーラーを使用
・ ヒートシール圧力:2kg/cm2
・ ヒートシール時間:0.5秒
・ シールバーの幅:10mm
・ 試験片幅:15mm
・ 剥離角度:180度
・ 剥離速度:300mm/分
[固体成分(S−1)の調製]
内容積260Lの攪拌機付き反応器に、窒素雰囲気下、250℃で10時間乾燥したシリカ(SiO:平均粒子径12μm)10kgを90.5Lのトルエンに懸濁した後、0〜5℃まで冷却した。この懸濁液にメチルアルモキサンのトルエン溶液(Al原子換算で3.0mmol/mL)45.5Lを30分間かけて滴下した。この際、系内の温度を0〜5℃に保った。引き続き0〜5℃で30分間反応させた後、約1.5時間かけて95〜100℃まで昇温して、引き続き95〜100℃で4時間反応させた。その後常温まで降温して、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2回洗浄した後、トルエンを加えて全量129Lとし、固体成分(S−1)のトルエンスラリーを調製した。得られた固体成分の一部を採取し、濃度を調べたところ、スラリー濃度:137.5g/L、Al濃度:1.1mol/Lであった。
[固体触媒成分(X−1)の調製]
内容積114Lの攪拌機付き反応器に、窒素雰囲気下、トルエン21.0Lと上記で調製した固体成分(S−1)のトルエンスラリー15.8L(固体成分で2400g)を添加した。一方、内容積100Lの攪拌機付き反応器に、窒素雰囲気下、トルエン31.0Lを張り込み、攪拌下、メタロセン化合物(A−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で8.25mmol/L)10.0リットルを投入し、続いてメタロセン化合物(B−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で2.17mmol/L)2.0Lを投入し数分間混合した((A−1)/(B−1)のモル比=95/5)。続いて、調製した混合溶液を予め固体成分(S−1)のトルエンスラリーを張り込んだ上記反応器に圧送した。圧送後、内温20〜25℃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た。このようにして得られた固体触媒成分をヘキサンで3回洗浄した後、ヘキサンを加えて全量56Lとし、固体触媒成分(X−1)のヘキサンスラリーを調製した。
Figure 2006233206
[予備重合触媒(XP−1)の調製]
引き続き、上記で得られた固体触媒成分(X−1)のヘキサンスラリーを10℃まで冷却した後、常圧下でエチレンを系内に連続的に数分間供給した。この間、系内の温度は10〜15℃に保持した。その後、トリイソブチルアルミニウム(TiBAl)2.8molと1−ヘキセン157mLを添加した。1−ヘキセン添加後にエチレンを1.8kg/hで再度供給し予備重合を開始した。予備重合を開始してから40分後に系内温度は24℃まで上昇し、それ以降の系内温度は24〜26℃に保持した。予備重合を開始してから70分後に1−ヘキセン79.0mLを添加、140分後にも1−ヘキセン79.0mLを添加した。
予備重合開始から220分後に、エチレン供給を停止し系内を窒素により置換し、予備重合を停止した。その後、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予備重合触媒をヘキサンで6回洗浄し、固体触媒成分1g当り2.87gのポリマーが重合された予備重合触媒(XP−1)を得た。得られた予備重合触媒成分の一部を乾燥し、組成を調べたところ、固体触媒成分1g当たりZr原子が0.72mg含まれていた。
[重合]
内容積290Lの完全攪拌混合型重合槽において、上記予備重合触媒(XP−1)を用いて、エチレン系重合体の製造を行った。
重合槽内に、溶媒ヘキサンを45L/h、予備重合触媒をZr原子に換算して0.44mmol/h、トリイソブチルアルミニウムを20.0mmol/h、エチレンを6.6kg/h、1−ヘキセンを500g/hの割合となる様に連続的に供給した。かつ重合槽内の溶媒量が一定となる様に重合槽より重合体スラリーを連続的に抜き出し、全圧0.8MPa-G、重合温度80℃、滞留時間2.6hという条件で重合を行った。重合槽から連続的に抜き出された重合体スラリーは、フラッシュドラムで未反応エチレンが実質的に除去される。その後、重合体スラリー中のヘキサンを溶媒分離装置で除去し、乾燥し、エチレン系重合体を4.4kg/hで得た。(表1参照)
得られたエチレン系重合体に耐熱安定剤としてIrganox1076(チバスペシャリティケミカルズ社製)0.1重量%、Irgafos168(チバスペシャリティケミカルズ社製)0.1重量%を加え、株式会社プラコー社製の単軸65mmφ押出機を用い、設定温度180℃、スクリュー回転数50rpmの条件にて溶融混練した後、ストランド状に押出し、カッターにてペレットとしたものを測定試料とした。該試料を用いて物性測定、押出ラミネート成形を行った結果を表5、10に示す。
[実施例2〜実施例4]
[重合]
実施例1において、エチレン・1−ヘキセン共重合を表1に示す条件に変えた以外は、実施例1と同様にしてエチレン系重合体を得た。得られたエチレン系重合体を用い、実施例1と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定、押出ラミネート成形を行った結果を表5、表10に示す。
[実施例5]
[固体触媒成分(X−2)の調製]
内容積114Lの攪拌機付き反応器に、窒素雰囲気下、トルエン18.6Lと上記で調製した固体成分(S−1)のトルエンスラリー7.9L(固体成分で1200g)を添加した。一方、内容積100Lの攪拌機付き反応器に、窒素雰囲気下、トルエン14.5Lを張り込み、攪拌下、メタロセン化合物(A−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で7.81mmol/L)5.0リットルを投入し、続いてメタロセン化合物(B−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で2.17mmol/L)2.0Lを投入し数分間混合した((A−1)/(B−1)のモル比=85/15)。続きて調製した混合溶液を予め固体成分(S−1)のトルエンスラリーを張り込んだ上記反応器に圧送した。圧送後、内温20〜25℃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た。このようにして得られた固体触媒成分をヘキサンで3回洗浄した後、ヘキサンを加えて全量30Lとし、固体触媒成分(X−2)のヘキサンスラリーを調製した。
[予備重合触媒(XP−2)の調製]
引き続き、上記で得られた固体触媒成分(X−2)のヘキサンスラリーを10℃まで冷却した後、常圧下でエチレンを系内に連続的に数分間供給した。この間、系内の温度は10〜15℃に保持した。その後、トリイソブチルアルミニウム1.6molと1−ヘキセン80mLを添加した。1−ヘキセン添加後にエチレンを1.8kg/hで再度供給し予備重合を開始した。予備重合を開始してから25分後に系内温度は24℃まで上昇し、それ以降の系内温度は24〜26℃に保持した。予備重合を開始してから35分後に1−ヘキセン39.0mLを添加、60分後にも1−ヘキセン39.0mLを添加した。
予備重合開始から85分後に、エチレン供給を停止し系内を窒素により置換し、予備重合を停止した。その後、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予備重合触媒をヘキサンで4回洗浄し、固体触媒成分1g当り2.93gのポリマーが重合された予備重合触媒(XP−2)を得た。得られた予備重合触媒成分の一部を乾燥し、組成を調べたところ、固体触媒成分1g当たりZr原子が0.72mg含まれていた。
[重合]
予備重合触媒(XP−2)を用い、エチレン・1−ヘキセン共重合条件を表1に示す条件に変えた以外は、実施例1と同様にしてエチレン系重合体を得た。得られたエチレン系重合体を用い、実施例1と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定、押出ラミネート成形を行った結果を表5、表10に示す。
[実施例6〜実施例8]
[重合]
実施例5において、エチレン・1−ヘキセン共重合条件を表1に示す条件に変えた以外は、実施例5と同様にしてエチレン系重合体を得た。得られたエチレン系重合体を用い、実施例1と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定、押出ラミネート成形を行った結果を表5、表10に示す(実施例6は物性測定のみを実施)。
[実施例9]
[重合]
実施例5において、エチレン・1−ヘキセン共重合を表1に示す条件に変えた以外は、実施例5と同様にしてエチレン系重合体を得た。但し、該重合体の密度が935kg/m3を下回ると、重合槽より抜き出した重合体スラリーの上澄み液は白濁し、該重合体の密度が920kg/mに到達してから8hr後には重合体と溶媒が分離せずスラリー性状が悪化したため、連続運転を中止した。運転中止前に得られたエチレン系重合体を用い、実施例1と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定、押出ラミネート成形を行った結果を表5、表10に示す。
[実施例10]
[固体成分(S−2)の調製]
窒素流通下、250℃で10時間乾燥したシリカ(SiO:平均粒子径50μm)30gを、460mLのトルエンに懸濁した後、0℃まで冷却した。この懸濁液にメチルアルモキサンのトルエン溶液(Al原子換算で1.52mmol/mL)140mLを1時間かけて滴下した。この際、系内の温度を0〜2℃に保った。引き続き0℃で30分間反応させた後、1.5時間かけて95℃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(S−2)のトルエンスラリーを調製した。得られた固体成分(S−2)の一部を採取し、濃度を調べたところ、スラリー濃度:0.1665g/mL、Al濃度:0.697mmol/mLであった。
[固体触媒成分(X−3)の調製]
窒素置換した200mLのガラス製フラスコにトルエン50mLを入れ、攪拌下、上記で調製した固体成分(S−2)のトルエンスラリー(固体部換算で1.0g)を装入した。次に、あらかじめ混合したメタロセン化合物(A−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.0015mmol/mL)11.2mLとメタロセン化合物(B−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.0015mmol/mL)2.8mLの混合液を滴下し、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、デカンで2回洗浄し、デカンスラリーとした(固体触媒成分X−3)。固体触媒成分調製時のメタロセン化合物(A−1)と(B−1)の混合モル比は、(A−1)/(B−1)=80/20である。また、得られた固体触媒成分(X−3)のデカ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0.037mg/mL、Al濃度2.27mg/mLであった。
[重合]
充分に窒素置換した内容積1リットルのSUS製オートクレーブに精製ヘプタン 500mLを入れ、エチレンを流通し、液相および気相をエチレンで飽和させた。次に、水素−エチレン混合ガス(水素濃度:0.45vol%)を用いて、系内を置換した後、1−ヘキセン10mL、トリイソブチルアルミニウム 0.375mmol、ジルコニウム換算で0.01ミリモルの固体触媒成分(X−3)をこの順に装入した。80℃に昇温して、0.78MPa・Gにて90分間重合を行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体87.4gを得た。なお、実施例10で得られた重合体の製造条件に関しては、表2に記載した。
測定試料を調製するため、得られたエチレン系重合体に耐熱安定剤としてIrganox1076(チバスペシャリティケミカルズ社製)0.1重量%、Irgafos168(チバスペシャリティケミカルズ社製)0.1重量%を加え、東洋精機製作所製ラボプラストミルを用い、樹脂温度180℃、回転数50rpm.で5分間溶融混練した。さらに、この溶融ポリマーを、神藤金属工業所製プレス成形機を用い、冷却温度20℃、冷却時間5分間、冷却圧力100kg/cmの条件にて冷却した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表6に示す。
[実施例11]
[固体触媒成分(X−4)の調製]
窒素置換した200mLのガラス製フラスコにトルエン38.9mLを入れ、攪拌下、上記で調製した固体成分(S−1)のトルエンスラリー(固体部換算で2.0g)を装入した。次に、あらかじめ混合したメタロセン化合物(A−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.002mmol/mL)34.4mLとメタロセン化合物(B−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.001mmol/mL)3.6mLの混合液を滴下し、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、デカンで2回洗浄し、デカンスラリーとした(固体触媒成分X−4)。固体触媒成分調製時のメタロセン化合物(A−1)と(B−1)の混合モル比は、(A−1)/(B−1)=95/5である。また、得られた固体触媒成分(X−4)のデカ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0.062mg/mL、Al濃度3.64mg/mLであった。
[重合]
実施例10の重合において、水素−エチレン混合ガス(水素濃度:0.2vol%)、ジルコニウム換算で0.0025ミリモルの固体触媒成分(X−4)を用いた以外は、実施例10と同様の方法で行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体71.1gを得た。なお、実施例11で得られた重合体の製造条件に関しては、表2に記載した。得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表6に示す。
[実施例12]
[固体触媒成分(X−5)の調製]
窒素置換した200mLのガラス製フラスコにトルエン50mLを入れ、攪拌下、上記で調製した固体成分(S−1)のトルエンスラリー(固体部換算で2.0g)を装入した。次に、あらかじめ混合したメタロセン化合物(A−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.0015mmol/mL)44.0mLとメタロセン化合物(B−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.0015mmol/mL)1.83mLの混合液を滴下し、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、デカンで2回洗浄し、デカンスラリーとした(固体触媒成分X−5)。固体触媒成分調製時のメタロセン化合物(A−1)と(B−1)の混合モル比は、(A−1)/(B−1)=96/4である。また、得られた固体触媒成分(X−5)のデカ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0.061mg/mL、Al濃度3.71mg/mLであった。
[重合]
実施例10の重合において、水素−エチレン混合ガス(水素濃度:0.1vol%)、ジルコニウム換算で0.0025ミリモルの固体触媒成分(X−5)を用いた以外は、実施例10と同様の方法で行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体46.2gを得た。なお、実施例12で得られた重合体の製造条件に関しては、表2に記載した。得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表6に示す。
[実施例13]
実施例12の重合において、水素−エチレン混合ガス(水素濃度:0.2vol%)、を用いた以外は、実施例12と同様の方法で行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体52.2gを得た。なお、実施例13で得られた重合体の製造条件に関しては、表2に記載した。得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表6に示す。
[実施例14]
実施例12の重合において、水素−エチレン混合ガス(水素濃度:0.25vol%)、を用いた以外は、実施例12と同様の方法で行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体58.6gを得た。なお、実施例14で得られた重合体の製造条件に関しては、表2に記載した。得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表6に示す。
[実施例15]
[固体触媒成分(X−6)の調製]
実施例12の固体触媒成分(X−5)の調製において、固体成分(S−1)のトルエンスラリーの装入量を固体部換算で1.9gとし、かつ、メタロセン化合物(A−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.0015mmol/mL)40.3mL、メタロセン化合物(B−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.0015mmol/mL)5.50mLを使用した以外は、実施例12と同様の方法で固体触媒成分を調製した(X−6)。固体触媒成分調製時のメタロセン化合物(A−1)と(B−1)の混合モル比は、(A−1)/(B−1)=88/12である。また、得られた固体触媒成分(X−6)のデカ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0.059mg/mL、Al濃度3.43mg/mLであった。
[重合]
実施例10の重合において、水素−エチレン混合ガス(水素濃度:0.75vol%)、ジルコニウム換算で0.0025ミリモルの固体触媒成分(X−6)を用いた以外は、実施例10と同様の方法で行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体71.3gを得た。なお、実施例15で得られた重合体の製造条件に関しては、表2に記載した。得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表6に示す。
[実施例16]
実施例15の重合において、水素−エチレン混合ガス(水素濃度:0.83vol%)、を用いた以外は、実施例15と同様の方法で行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体65.9gを得た。なお、実施例16で得られた重合体の製造条件に関しては、表2に記載した。得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表6に示す。
[実施例17]
[固体触媒成分(X−7)の調製]
実施例12の固体触媒成分(X−5)の調製において、固体成分(S−1)のトルエンスラリーの装入量を固体部換算で1.0gとし、かつ、メタロセン化合物(A−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.002mmol/mL)16.6mL、メタロセン化合物(B−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.001mmol/mL)2.89mLを使用した以外は、実施例12と同様の方法で固体触媒成分を調製した(X−7)。固体触媒成分調製時のメタロセン化合物(A−1)と(B−1)の混合モル比は、(A−1)/(B−1)=92/8である。また、得られた固体触媒成分(X−7)のデカ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0.058mg/mL、Al濃度3.52mg/mLであった。
[重合]
実施例10の重合において、水素−エチレン混合ガス(水素濃度:0.65vol%)、を用い、1−ヘキセン量を3mLに変更し、ジルコニウム換算で0.0026ミリモルの固体触媒成分(X−7)を用いた以外は、実施例10と同様の方法で行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体63.9gを得た。なお、実施例17で得られた重合体の製造条件に関しては、表3に記載した。得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表7に示す。
[実施例18]
[固体触媒成分(X−8)の調製]
実施例12の固体触媒成分(X−5)の調製において、メタロセン化合物(A−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.002mmol/mL)32.5mL、メタロセン化合物(B−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.001mmol/mL)7.23mLを使用した以外は、実施例12と同様の方法で固体触媒成分を調製した(X−8)。固体触媒成分調製時のメタロセン化合物(A−1)と(B−1)の混合モル比は、(A−1)/(B−1)=90/10である。また、得られた固体触媒成分(X−8)のデカ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0.065mg/mL、Al濃度3.77mg/mLであった。
[重合]
実施例10の重合において、重合温度を70℃とし、水素−エチレン混合ガス(水素濃度:0.064vol%)、を用い、1−ヘキセン量を30mLに変更し、ジルコニウム換算で0.0026ミリモルの固体触媒成分(X−8)を用いた以外は、実施例10と同様の方法で行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体92.9gを得た。なお、実施例18で得られた重合体の製造条件に関しては、表3に記載した。得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表7に示す。
[実施例19]
実施例18の重合において、固体触媒成分(X−7)0.1gを用いた以外は、実施例10と同様の方法で行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体44.5gを得た。なお、実施例19で得られた重合体の製造条件に関しては、表3に記載した。得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表7に示す。
[実施例20]
[予備重合触媒(XP−4)の調製]
窒素置換した200mLのガラス製フラスコにヘキサン52.7mLを入れ、上記で調製した固体触媒成分(X−4)のヘキサンスラリー(固体部換算で4.0g)を装入した。次に、10℃まで冷却した後、TiBAl 5.32mmol、1−ヘキセン0.535mlを添加し、常圧下30L/hでエチレンのフィードを開始した。25℃において、固体触媒成分によるエチレンの積算吸収量10.3Lになるまで重合を行い、重合終了後、系内を窒素に置換し予備重合を終了した。その後、上澄み液をデカンテーションにより除去し、デカンで3回洗浄し、デカンスラリーとし予備重合触媒(XP−4)を調製した。得られた予備重合触媒(XP−4)のデカ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0.067mg/mL、Al濃度4.77mg/mLであった。
[重合]
実施例10の重合において、重合温度を70℃とし、エチレンガスを用い、1−ヘキセン量を30mLに変更し、ジルコニウム換算で0.0026ミリモルの予備重合触媒(XP−4)を用いた以外は、実施例10と同様の方法で行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体60.8gを得た。なお、実施例20で得られた重合体の製造条件に関しては、表3に記載した。得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表7に示す。
[実施例21]
[予備重合触媒(XP−9)の調製]
実施例12の固体触媒成分(X−5)の調製において、メタロセン化合物(A−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.004mmol/mL)14.5mL、メタロセン化合物(B−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.002mmol/mL)7.23mLを使用した以外は、実施例12と同様の方法で固体触媒成分を調製した(X−9)。固体触媒成分調製時のメタロセン化合物(A−1)と(B−1)の混合モル比は、(A−1)/(B−1)=80/20である。また、引き続き、実施例20の予備重合触媒(XP−4)の調製と同様の方法で、予備重合触媒(XP−9)のデカンスラリーを調製した。得られた予備重合触媒(XP−9)のデカ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0.062mg/mL、Al濃度4.16mg/mLであった。
[重合]
実施例10の重合において、重合温度を50℃とし、エチレンガスを用い、1−ヘキセン量を50mLに変更し、ジルコニウム換算で0.0012ミリモルの予備重合触媒(XP−9)を用いた以外は、実施例10と同様の方法で行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体25.6gを得た。なお、実施例21で得られた重合体の製造条件に関しては、表3に記載した。得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表7に示す。
[実施例22]
[予備重合触媒(XP−10)の調製]
実施例12の固体触媒成分(X−5)の調製において、メタロセン化合物(A−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.004mmol/mL)12.7mL、メタロセン化合物(B−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.002mmol/mL)10.8mLを使用した以外は、実施例12と同様の方法で固体触媒成分を調製した(X−10)。固体触媒成分調製時のメタロセン化合物(A−1)と(B−1)の混合モル比は、(A−1)/(B−1)=70/30である。また、引き続き、実施例20の予備重合触媒(XP−4)の調製と同様の方法で、予備重合触媒(XP−10)のデカンスラリーを調製した。得られた予備重合触媒(XP−10)のデカ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0.060mg/mL、Al濃度4.12mg/mLであった。
[重合]
実施例10の重合において、重合温度を50℃とし、エチレンガスを用い、1−ヘキセン量を50mLに変更し、ジルコニウム換算で0.002ミリモルの予備重合触媒(XP−9)を用いた以外は、実施例10と同様の方法で行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体56.6gを得た。なお、実施例22で得られた重合体の製造条件に関しては、表3に記載した。得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表7に示す。
[実施例23]
実施例22の重合において、1−ヘキセン量を40mLに変更した以外は、実施例22と同様の方法で行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体50.3gを得た。なお、実施例23で得られた重合体の製造条件に関しては、表3に記載した。得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表7に示す。
[実施例24]
[予備重合触媒(XP−11)の調製]
実施例12の固体触媒成分(X−5)の調製において、メタロセン化合物(A−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.004mmol/mL)18.1mLのみを用いた以外は、実施例12と同様の方法で固体触媒成分(X−11)を調製した。また、引き続き、実施例20の予備重合触媒(XP−4)の調製と同様の方法で、予備重合触媒(XP−11)のデカンスラリーを調製した。得られた予備重合触媒(XP−11)のデカ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0.065mg/mL、Al濃度5.46mg/mLであった。
[予備重合触媒(XP−12)の調製]
実施例12の固体触媒成分(X−5)の調製において、メタロセン化合物(B−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.004mmol/mL)18.1mLのみを用いた以外は、実施例12と同様の方法で固体触媒成分(X−12)を調製した。また、引き続き、実施例20の予備重合触媒(XP−4)の調製と同様の方法で、予備重合触媒(XP−12)のデカンスラリーを調製した。得られた予備重合触媒(XP−12)のデカ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0.063mg/mL、Al濃度3.72mg/mLであった。
[重合]
充分に窒素置換した内容積1リットルのSUS製オートクレーブに精製ヘプタン 500mLを入れ、エチレンを流通し、液相および気相をエチレンで飽和させた。次に、水素−エチレン混合ガス(水素濃度:0.20vol%)を用いて、系内を置換した後、1−ヘキセン3mL、トリイソブチルアルミニウム 0.375mmolを添加し、さらに予備重合触媒(XP−11)をジルコニウム換算で0.0025ミリモル、予備重合触媒(XP−12)をジルコニウム換算で0.00028ミリモル装入した(ジルコニウムのモル比で予備重合触媒(XP−11)/予備重合触媒(XP−12)=90/10)。80℃に昇温して、0.78MPa・Gにて90分間重合を行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体55.3gを得た。なお、実施例24で得られた重合体の製造条件に関しては、表3に記載した。得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表7に示す。
[実施例25]
実施例24の重合において、重合温度を70℃とし、エチレンガスを用い、1−ヘキセン量を30mLに変更した以外は、実施例24と同様の方法で行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体76.8gを得た。なお、実施例25で得られた重合体の製造条件に関しては、第4表に記載した。得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表8に示す。
[実施例26]
実施例25の重合において、エチレンガスの代わりに、水素−エチレン混合ガス(水素濃度:0.20vol%)を用いた以外は、実施例25と同様の方法で行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体62.8gを得た。なお、実施例26で得られた重合体の製造条件に関しては、表4に記載した。得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表8に示す。
[実施例27]
実施例25の重合において、エチレンガスの代わりに、水素−エチレン混合ガス(水素濃度:0.31vol%)を用いた以外は、実施例25と同様の方法で行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥しエチレン系重合体72.3gを得た。なお、実施例27で得られた重合体の製造条件に関しては、表4に記載した。得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表8に示す。
[実施例28]
充分に窒素置換した内容積1リットルのSUS製オートクレーブに精製ヘプタン 500mLを入れ、エチレンを流通し系内を置換した。次に、1−ヘキセン30mL、トリイソブチルアルミニウム 0.375mmolを添加し、さらに予備重合触媒(XP−11)をジルコニウム換算で0.00238ミリモル、予備重合触媒(XP−12)をジルコニウム換算で0.00013ミリモル装入した(ジルコニウムのモル比で予備重合触媒(XP−11)/予備重合触媒(XP−12)=95/5)。70℃に昇温して、0.78MPa・Gにて90分間重合を行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体60.9gを得た。なお、実施例28で得られた重合体の製造条件に関しては、表4に記載した。得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表8に示す。
[実施例29]
窒素置換した200mLのガラス製フラスコにトルエン50mLを入れ、攪拌下、上記で調製した固体成分(S−2)のトルエンスラリー(固体部換算で2.0g)を装入した。次に、あらかじめ混合したメタロセン化合物(A−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.001mmol/mL)37.6mLとメタロセン化合物(B−2)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.001mmol/mL)4.18mLの混合液を滴下し、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、デカンで2回洗浄し、デカンスラリーとした(固体触媒成分X−13)。固体触媒成分調製時のメタロセン化合物(A−1)と(B−2)の混合モル比は、(A−1)/(B−2)=90/10である。また、得られた固体触媒成分(X−13)のデカ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0.035mg/mL、Al濃度2.46mg/mLであった。
Figure 2006233206
[重合]
実施例10の重合において、水素−エチレン混合ガス(水素濃度:0.31vol%)、ジルコニウム換算で0.003ミリモルの固体触媒成分(X−13)を用いた以外は、実施例10と同様の方法で行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体38.4gを得た。なお、実施例29で得られた重合体の製造条件に関しては、表4に記載した。得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表8に示す。
[実施例30]
窒素置換した200mLのガラス製フラスコにトルエン50mLを入れ、攪拌下、上記で調製した固体成分(S−2)のトルエンスラリー(固体部換算で1.0g)を装入した。次に、あらかじめ混合したメタロセン化合物(A−2)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.002mmol/mL)2.25mLとメタロセン化合物(B−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.002mmol/mL)9.01mLの混合液を滴下し、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、デカンで2回洗浄し、デカンスラリーとした(固体触媒成分X−14)。固体触媒成分調製時のメタロセン化合物(A−2)と(B−1)の混合モル比は、(A−2)/(B−1)=20/80である。また、得られた固体触媒成分(X−14)のデカ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0.015mg/mL、Al濃度1.27mg/mLであった。
Figure 2006233206
[重合]
実施例10の重合において、エチレンガスを用い、重合温度70℃、ジルコニウム換算で0.0005ミリモルの固体触媒成分(X−14)を用いた以外は、実施例10と同様の方法で行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体72.0gを得た。なお、実施例30で得られた重合体の製造条件に関しては、表4に記載した。得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表8に示す。
[実施例31]
窒素置換した200mLのガラス製フラスコにトルエン50mLを入れ、攪拌下、上記で調製した固体成分(S−2)のトルエンスラリー(固体部換算で1.0g)を装入した。次に、あらかじめ混合した遷移金属化合物(A−3)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.001mmol/mL)4.18mLとメタロセン化合物(B−1)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.0015mmol/mL)11.15mLの混合液を滴下し、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、デカンで2回洗浄し、デカンスラリーとした(固体触媒成分X−15)。固体触媒成分調製時の遷移金属化合物(A−3)とメタロセン化合物(B−1)の混合モル比は、(A−3)/(B−1)=20/80である。また、得られた固体触媒成分(X−15)のデカ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0.034mg/mL、Al濃度2.17mg/mLであった。
Figure 2006233206
[重合]
実施例10の重合において、水素−エチレン混合ガス(水素濃度:0.02vol%)、ジルコニウム換算で0.001ミリモルの固体触媒成分(X−15)を用いた以外は、実施例10と同様の方法で行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体67.7gを得た。なお、実施例31で得られた重合体の製造条件に関しては、表4に記載した。得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表8に示す。
〔比較例1〕
株式会社プライムポリマーより市販されている溶液重合法によるエチレン・4-メチル-1-ペンテン共重合体(商品名:ウルトセ゛ックス20100J)は製品ペレットを測定試料とし、物性評価、押出ラミネート成形を行った。結果を表9、10に示す。
比較例1は、MT/η*に関して請求項1に記載の要件から外れている。このため、実施例に比べネックインが大きい。
〔比較例2〕
株式会社プライムポリマーより市販されている高圧ラジカル重合法によるポリエチレン(商品名:ミラソン11)は製品ペレットを測定試料とし、物性評価、押出ラミネート成形を行った。結果を表9、10に示す。
比較例2は、メチル分岐数とエチル分岐数の和(A+B)に関して請求項1に記載の要件から外れている。このため、ヒートシール強度が実施例に比べ劣る。
〔比較例3〕
[固体成分(S−3)の調製]
内容積180Lの攪拌機付き反応器に、窒素雰囲気下、250℃で10時間乾燥したシリカ(SiO)10kgを77Lのトルエンに懸濁した後、0〜5℃まで冷却した。この懸濁液にメチルアルモキサンのトルエン溶液(Al原子換算で1.79mmol/mL)39.5Lを1時間かけて滴下した。この際、系内の温度を0〜5℃に保った。引続き0〜5℃で30分間反応させ、次いで1.5時間かけて95〜100℃まで昇温し、その温度で4時間反応させた。その後55〜60℃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4回洗浄した後、トルエンを加えて全量166.3Lとし、固体成分(S−3)のトルエンスラリーを調製した。得られた固体成分(S−3)の一部を採取し、濃度を調べたところ、スラリー濃度:84.6g/L、Al濃度:0.422mol/Lであった。
[固体触媒成分(X−16)の調製]
次に、内容積114Lの攪拌機付き反応器に、窒素雰囲気下、上記で調製した固体成分(S2)のトルエンスラリー11.8L(固体成分で1000g)を添加した後、攪拌下、エチレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロリドのトルエン溶液(Zr原子換算で0.0017mmol/mL)14.7リットルを78〜80℃で30分間かけて滴下し、この温度で2時間反応させた。その後、上澄み液を除去し、ヘキサンで2回洗浄した後、ヘキサンを加えて全量25Lとし、固体触媒成分(X−16)のヘキサンスラリーを調製した。
[予備重合触媒(XP−16)の調製]
上記で得られた固体触媒成分(X−16)のヘキサンスラリーを5℃まで冷却した後、常圧下でエチレンを系内に連続的に供給した。この間、系内の温度は10〜15℃に保持した。その後、トリイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液(Al原子換算で40.0mmol/L)1.9Lと1−ヘキセン65.3mLを添加し、予備重合を開始した。1時間後に系内の温度は35℃まで上昇したが、その後は系内温度を34〜35℃に保持した。予備重合を開始してから70分後に、再び1−ヘキセン65.3mLを添加した。
その後、予備重合開始から4時間後に、系内を窒素により置換し、予備重合を停止した。次いで、上澄み液を除去し、ヘキサンで4回洗浄し、固体触媒成分(XP−16)1g当り3gのポリマーが予備重合された予備重合触媒(XP−16)を得た。その後、系内温度を34〜35℃まで昇温し、エマルゲン108(花王(株)製ポリオキシエチレンラウリルエーテル)のヘキサン溶液10L(エマルゲンの濃度で1.0g/L)を添加した。この温度で2時間攪拌し、予備重合触媒(XP−16)にエマルゲンを担持させた予備重合触媒(XPV−16)を得た。
[重合]
連続式流動床気相重合装置を用い、全圧2.0MPa-G、重合温度70℃、ガス線速度0.8m/sec.でエチレンと1−ヘキセンとの共重合を行った。上記で調製した予備重合触媒(XPV―16)を乾燥し、25〜30g/hrの割合で連続的に供給し、重合の間一定のガス組成を維持するためにエチレン、1−ヘキセン、水素および窒素を連続的に供給した(ガス組成:1−ヘキセン/エチレン=1.1〜1.3×10−2、エチレン濃度=71.4%)。得られたエチレン系重合体の収量は、5.3kg/hrであった。
得られたエチレン系重合体を用い、実施例1と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定、押出ラミネート成形を行った。結果を表9、10に示す。
比較例3は、MT/η*に関して請求項1に記載の要件から外れている。このため、実施例に比べ成形時のネックインが大きい。さらに、ゼロせん断粘度(η0)と重量平均分子量(Mw)との関係に関して請求項1に記載の要件から外れている。このため、実施例とは異なり、引取サージングが発生する。
〔比較例4〕
[固体触媒成分(X−17)の調製]
窒素置換した200mLのガラス製フラスコにトルエン100mLを入れ,攪拌した,上記で調製した固体成分(S−2)のトルエンスラリー(固体部換算で2.0g)を装入した。次に、Me2Si(Ind)2ZrCl2(成分A)のトルエン溶液(Zr原子換算で0.0015mmol/mL)32.1mLを滴下し、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、デカンで2回洗浄し、100mLのデカンスラリーとした(固体触媒成分X−17)。得られた固体触媒成分(X−17)のデカ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0.043mg/mL、Al濃度2.49mg/mLであった。
[重合]
充分に窒素置換した内容積1リットルのSUS製オートクレーブに精製ヘプタン 500mLを入れ、エチレンを流通し、液相および気相をエチレンで飽和させた。次に、水素−エチレン混合ガス(水素濃度:0.54vol%)を用いて、系内を置換した後、1−ヘキセン15mL、トリイソブチルアルミニウム 0.375mmol、固体触媒成分(X−17)0.5gをこの順に装入した。80℃に昇温して、0.78MPa・Gにて90分間重合を行った。得られたポリマーを10時間、真空乾燥し、エチレン系重合体86.7gを得た。
得られたエチレン系重合体を用い、実施例10と同様の方法にて測定試料を調製した。該試料を用いて物性測定を行った結果を表9に示す。
〔比較例5〕
ダウ・ケミカル・カンパニーより市販されている溶液重合法によるエチレン・1−オクテン共重合体(商品名:アフィニティーPF1140)は製品ペレットを測定試料とし、物性評価を行った。結果を表9に示す。
比較例4、5は、MT/η*に関して請求項1に記載の要件から外れている。このため、実施例に比べネックインが大きいと推定される。さらに、ゼロせん断粘度(η0)と重量平均分子量(Mw)との関係に関して請求項1に記載の要件から外れている。このため、実施例とは異なり引取サージングが発生すると推定される。
Figure 2006233206
Figure 2006233206
Figure 2006233206
Figure 2006233206
Figure 2006233206
Figure 2006233206
Figure 2006233206
Figure 2006233206
Figure 2006233206
Figure 2006233206
本発明のエチレン系重合体は、チーグラーナッタ触媒やメタロセン触媒で製造された既存のエチレン系重合体に比べて溶融張力が十分に大きく、且つ成形体としての機械的強度に優れるという特徴を持つ。従って、本発明のエチレン系重合体は、十分な機械的強度を備えた均質品質のプラスチック成形体が歩留まりよく要求される分野において、産業上の貢献を行うことが期待される。

Claims (6)

  1. エチレンと、炭素数4〜10のα-オレフィンとの共重合体であり、下記要件(I)〜(V)を同時に満たすことを特徴とするエチレン系重合体。
    (I)190℃における2.16kg荷重でのメルトフローレート(MFR)が0.1〜100g/10分の範囲である。
    (II)密度(d)が875〜970kg/m3の範囲である。
    (III)190℃における溶融張力〔MT(g)〕と、200℃、角速度1.0rad/秒におけるせん断粘度〔η(P)〕との比〔MT/η(g/P)〕が1.50×10−4〜9.00×10−4の範囲である。
    (IV)13C−NMRにより測定された炭素原子1000個あたりのメチル分岐数〔A(/1000C)〕とエチル分岐数〔B(/1000C)〕との和〔(A+B)(/1000C)〕が1.8以下である。
    (V)200℃におけるゼロせん断粘度〔η0(P)〕とGPC-粘度検出器法(GPC-VISCO)により測定された重量平均分子量(Mw)とが下記関係式(Eq-1)を満たす。
    Figure 2006233206
  2. 請求項1に記載のエチレン系重合体を含む熱可塑性樹脂組成物。
  3. 請求項1に記載のエチレン系重合体から得られる成形体。
  4. 請求項2に記載の熱可塑性樹脂組成物から得られる成形体。
  5. 成形体がフィルムであることを特徴とする請求項3又は4に記載の成形体。
  6. 請求項5のフィルムを含んで成るラミネートフィルム。
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