JP2008150466A - プロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法 - Google Patents

プロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高剛性かつ高衝撃強度でしかもゲル、フィッシュアイが低減し、また塊状ポリマーや付着ポリマーの生成を低減して、べたつきの無い流動性の良い状態でプロピレン系ブロック重合体を製造する方法の提供。
【解決手段】特定の固体触媒成分を用いて、内部に水平軸回りに回転する撹拌機を有する横型反応器による第一工程及び第二工程からなり、第一工程又は第二工程中に電子供与体化合物を添加することを特徴とするプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法による。
【選択図】なし

Description

本発明は、プロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法に関する。更に詳しくは、特定のビニルシラン化合物を用いたプロピレン重合用固体触媒成分を用いて、内部に水平軸回りに回転する撹拌機を有する横型反応器により、第一工程でプロピレン系の結晶性重合体を、第二工程でプロピレンとα−オレフィンとのゴム状共重合体を製造することによってプロピレン系ブロック共重合体を連続的に製造する際に、高剛性かつ高衝撃強度でしかもゲル、フィッシュアイが低減し、また塊状ポリマーや付着ポリマーの生成を低減して、べたつきの無い流動性の良い状態でプロピレン系ブロック重合体を高生産効率で製造する方法に関するものである。
結晶性ポリプロピレンは、剛性及び耐熱性に優れた特性を有する反面、耐衝撃強度、特に低温における衝撃強度が弱いという問題があった。この点を改良する方法として、プロピレンとα−オレフィンまたはその他のオレフィンを段階的に重合させてブロック共重合体を生成させる方法が知られている。
しかし、段階的に重合させるための連続重合方法においては、第一工程の重合槽において触媒成分の重合時間(重合槽内滞留時間)に分布を生じ、比較的短時間で第一段重合槽から排出された粒子(ショートパス粒子)が第二工程の重合槽に入ると、プロピレン−α−オレフィン共重合体の含量が多い粒子が生成する。このような粒子は混練によっても分散せず、ゲルやフィッシュアイの原因となり、製品外観を損ねたり、機械的強度を低下させたりする原因となる。
また、プロピレン系ブロック共重合体の衝撃強度を高めるためには第二工程の重合槽での共重合体の割合を高くすることが有効であるが、共重合体の割合が高くなるとショートパスしていない通常の粒子(通常滞留粒子)でも、重合槽壁面等に付着しやすく、一旦生成した付着物は除熱が不十分なため塊状ポリマーを生成し、運転の障害となることがある。また粒子のべたつきが増加し、生成したパウダーの流動性が悪化して重合槽からの抜き出しや移送等に障害となる。
このようなショートパス粒子に起因するゲル、フィッシュアイの生成や、共重合体含量の高い粒子の付着性を低減する方法として、第二工程の重合槽に電子供与性化合物を添加する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。電子供与性化合物の添加効果は以下のように推定される。添加された電子供与性化合物は、ポリマー粒子の比較的表面近傍の重合活性点に選択的に作用し、これらの活性点を失活させるが、ショートパス粒子は粒径が小さく完全に失活しやすいため、通常粒子が完全に失活しない添加量でも選択的に失活する。また通常の粒子も表面の活性点が選択的に失活するために共重合体は粒子内部で生成し、共重合体含量が高くなっても表面の付着性増大が比較的抑制される。これらの方法は、電子供与体化合物を添加しない場合に比べ、付着物の抑制には一定の効果が認められるが、重合反応と電子供与性化合物の反応との競争反応となるため、ショートパス粒子の中には完全に失活できない粒子も残存し、ゲル、フィッシュアイの低減に関してはまだ十分なものとは言えず、更なる改善が求められている。また、この不具合を解消するため、電子供与体化合物を多量に添加すると、第二工程の重合槽での活性低下が著しく、共重合体の重合割合を高くできない等の欠点があった。
また、この不具合を解消する別の方法として、第二工程の重合槽に入る前の第一工程の重合槽からの移送流路への添加(例えば、特許文献2、3)も試みられている。しかしながら、移送流路への添加は、流通するポリマー量が重合槽内のポリマー量と比較すると格段に少ないため、電子供与性化合物の添加量も極少量で、なおかつ、重合槽の様な機械的攪拌もないため、添加する電子供与性化合物が均一に反応せず、結果としてゲル、フィッシュアイの低減に関しては十分な効果が得られていない。
一方、電子供与体化合物の別の添加方法として、共重合工程(本発明では第二工程に相当する)を二段以上とし、その個々の重合段階で特定の電子供与体化合物を特定の量比で多段的に添加する方法が提案されている(例えば、特許文献4参照)が、共重合工程が少なくとも二段以上必要なことによる経済性および生産性の面で改善の余地がある。
また、内部に水平軸回りに回転する撹拌機を有する横型反応器においても、同様に段階的に重合させて、プロピレン系ブロック共重合体を生成させることも知られている(例えば、特許文献5参照)。通常は、第二工程の重合槽に一酸化炭素や酸素等のガス状の重合活性抑制剤を添加し、第二工程の重合量を調節する方法が一般的であるが、ショートパス粒子に対して選択的に失活させる効果が小さいことから、特に高活性の触媒を使用した際には、ゲル、フィッシュアイの低減に関して十分な効果が得られていない。
さらには横型反応器では、重合熱は原料液化プロピレンの蒸発潜熱により除去され、未反応プロピレンの一部は凝縮/回収され原料液化プロピレンとして使用されが、凝縮工程で凝縮されない原料ガス(未反応プロピレンの一部、水素などの分子量調節剤や一酸化炭素などの重合活性抑制剤など)は、重合槽底部より槽内に均一に分散するように供給される。このため、凝縮工程で凝縮しないようなガス状の重合活性抑制剤を用いた場合、未反応の重合活性抑制剤は、第二工程重合槽全体に広がることとなり、第二工程全体の重合活性が低下する。このことは重合活性の抑制効果としては満足のいくものであるが、第二工程の重合量を高くするために、その添加量を減少させる場合、急激に重合活性抑制剤の添加量が減少し、その為パウダー粒子の流動性が大きく低下して、第二工程の重合槽内のパウダー保有量を安定して保てず、安定な品質を保持することが困難であった。
特開昭61−69821号公報 特許第3005944号 特開2002−60450号公報 特開2004−307657号公報 特開平4−146912号公報
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、特定の固体触媒成分を用いて、内部に水平軸回りに回転する撹拌機を有する横型反応器により、第一工程でプロピレン系の結晶性重合体を、第二工程でプロピレンとα−オレフィンとのゴム状共重合体を製造することによってプロピレン系ブロック共重合体を連続的に製造する際に、高剛性かつ高衝撃強度でしかもゲル、フィッシュアイが低減し、また塊状ポリマーや付着ポリマーの生成を低減して、べたつきの無い流動性の良い状態でプロピレン系ブロック重合体を高生産効率で製造する方法を提供することにある。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、特定のビニルシラン化合物を用いたプロピレン重合用固体触媒成分を用いて、内部に水平軸回りに回転する撹拌機を有する横型反応器を用いた気相法により、プロピレンまたはプロピレンとエチレンを含む他のαオレフィンとを重合させてプロピレンの単独重合体またはプロピレンと他のαオレフィンとの共重合体を得る第一工程、及び内部に水平軸回りに回転する撹拌機を有する横型反応器を用いた気相法により、第一工程で得られた重合反応物の存在下、プロピレンとエチレンを含む他のαオレフィンとを共重合体反応系へ供給してプロピレンと他のαオレフィンとを共重合させる第二工程からなり、第一工程又は第二工程中に電子供与体化合物を添加することを特徴とするプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法により、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の第1の発明によれば、内部に水平軸回りに回転する撹拌機を有する横型反応器を用いて気相法によりプロピレン系ブロック共重合体を連続的に製造する方法であって、
下記の成分(A)及び成分(B)からなる触媒の存在下、プロピレンまたはプロピレンとエチレンを含む他のαオレフィンとを重合させてプロピレンの単独重合体またはプロピレンと他のαオレフィンとの共重合体を得る第一工程と、該第一工程で得られた重合反応物の存在下、プロピレンとエチレンを含む他のαオレフィンとを共重合体反応系へ供給してプロピレンと他のαオレフィンとを共重合させる第二工程とからなり、
その際、第一工程または第二工程のいずれか、あるいは両方で、キラー剤として下記の成分(C)を添加することを特徴とするプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法が提供される。
成分(A):次の成分(A1)、(A2)、及び(A3)を接触処理してなる固体触媒成分
成分(A1):チタン、マグネシウム及びハロゲンを必須成分として含有する固体成分
成分(A2):ビニルシラン化合物
成分(A3):アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物、及び/又は、少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物を接触処理してなる固体触媒成分
成分(B):有機アルミニウム化合物
成分(C):電子供与体化合物
また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、 成分(C)は、第一工程に対応する重合槽の最下流末端から上流方向へ1/3までの間、または第二工程に対応する重合槽の最上流末端から下流方向へ1/3までの間の少なくともいずれか、あるいは両方で、添加することを特徴とするプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法が提供される。
また、本発明の第3の発明によれば、第1又は2の発明において、成分(C)を、第二工程に対応する重合槽の最上流末端から下流方向へ1/3までの間に添加することを特徴とするプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法が提供される。
また、本発明の第4の発明によれば、第1〜3のいずれか1項の発明において、添加される成分(C)の総量が、成分(B)に対して0.5〜20倍モルであることを特徴とするプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法が提供される。
また、本発明の第5の発明によれば、第1〜4のいずれか1項の発明において、成分(C)が、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン又は酢酸メチルから選ばれるものであることを特徴とするプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法が提供される。
また、本発明の第6の発明によれば、第1〜5のいずれか1項の発明において、 成分(A2)のビニルシラン化合物が、下記一般式(1)で表される化合物であることを特徴とするプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法が提供される。
[CH=CH−]SiX (OR …(1)
(式中、Xはハロゲンを表し、Rは水素若しくは炭化水素基を表し、Rは水素若しくは炭化水素基若しくは有機ケイ素基を表し、m≧1、0≦n≦3、0≦j≦3、0≦k≦2、m+n+j+k=4である。)
また、本発明の第7の発明によれば、第1〜6のいずれか1項の発明において、成分(A3)のアルコキシ基を有する有機ケイ素化合物が、下記一般式(2)で表される化合物であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法が提供される。
Si(OR …(2)
(式中、Rは炭化水素基若しくはヘテロ原子含有炭化水素基を表す。Rは水素、ハロゲン、炭化水素基及びヘテロ原子含有炭化水素基から選ばれる任意の遊離基を表し、Rは炭化水素基を表し、0≦a≦2、1≦b≦3、a+b=3である。)
また、本発明の第8の発明によれば、第1〜7のいずれか1項の発明において、固体触媒成分(A)が、予備重合されていることを特徴とするプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法が提供される。
また、本発明の第9の発明によれば、第1〜8のいずれか1項の発明において、第一工程での触媒活性が、15,000gPP/h・g触媒以上であることを特徴とするプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法が提供される。
また、本発明の第10の発明によれば、第1〜9のいずれか1項の発明において、第二工程に、標準状態で気体である重合活性抑制剤を添加することを特徴とするプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法が提供される。
また、本発明の第11の発明によれば、第1〜10のいずれか1項の発明において、第一工程におけるプロピレン単独重合体またはプロピレンと他のαオレフィンとの共重合体が、230℃、21.18Nで測定したMFRが50g/10分以上であることを特徴とするプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法が提供される。
また、本発明の第12の発明によれば、第1〜11のいずれか1項の発明において、第二工程での重合量が、全重合量に対して20重量%より多いことを特徴とするプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法が提供される。
本発明のプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法は、第一工程でプロピレン系の結晶性重合体を、第二工程でプロピレンとα−オレフィンとのゴム状共重合体を製造することによってプロピレン系ブロック共重合体を連続的に製造する際に、高剛性かつ高衝撃強度でしかもゲル、フィッシュアイが低減し、また塊状ポリマーや付着ポリマーの生成を低減して、べたつきの無い流動性の良い状態でプロピレン系ブロック共重合体を製造する方法を提供するものである。
本発明の製造方法により、ゲルやフィッシュアイが低減されたプロピレン系ブロック共重合体が得られることから、外観の優れた射出成形品や押し出し成形品を得ることが可能である。加えて、パウダー流動性が優れ、パウダー中の塊量も少ないことから、品質的に安定したプロピレン系ブロック共重合体の供給が可能となる。
本発明は、内部に水平軸回りに回転する撹拌機を有する横型反応器を用いて、特定の固体触媒成分(成分A)と、有機アルミニウム化合物(成分B)とからなる立体規則性触媒の存在下、プロピレンを主成分とするα−オレフィンを重合する第一工程(以下、「第1段重合工程」ともいう。)と、プロピレンとプロピレン以外のα−オレフィンとを、第1段重合工程で添加された立体規則性触媒の作用下に、実質的に気相中で重合する第二工程(以下、「第2段重合工程」ともいう。)とからなり、特定の位置に成分(C)を添加してプロピレン系ブロック共重合体を製造するものである。
本発明のプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法を、触媒、第一工程及び第二工程等について、以下に、具体的かつ詳細に説明する。
[I]触媒
本発明で用いる触媒においては、プロピレン系ブロック共重合体用の触媒として、(A1)チタン、マグネシウム、ハロゲンを必須成分として含有する固体成分、(A2)ビニルシラン化合物及び(A3)アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物(A3a)、及び/又は、少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物(A3b)を接触させてなる固体触媒成分(A)を用いることを特徴とする。この際、本発明の効果を損なわない範囲で、有機アルミニウム化合物(B)、有機ケイ素化合物(C’)、及び、少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物(D)、などの任意成分を用いることが出来る。
1.固体触媒成分(A)
本発明で用いる固体触媒成分(A)は以下の成分(A1)〜(A3)を接触させてなるものである。この際本発明の効果を損なわない範囲で、有機アルミニウム化合物(A4)の様な他の任意成分を任意の方法で接触させても良い。以下に各構成成分を詳述する。
(1)固体成分(A1)
本発明において、固体成分(A1)としては、チタン(A1a)、マグネシウム(A1b)、ハロゲン(A1c)を必須成分として含有し、任意成分として電子供与体(A1d)を用いることが出来る。ここで、「必須成分として含有する」という事は、挙示の三成分以外に、本発明の効果を損なわない範囲で任意の成分を任意の形態で含んでも良いという事を示すものである。チタン、マグネシウム、ハロゲンを必須成分として含有する固体成分自体は公知のものであり、以下に詳述する。
(A1a)チタン
チタン源となるチタン化合物としては、任意のものを用いることが出来る。代表的な例としては特開平3−234707号公報に開示されている化合物を挙げることが出来る。チタンの価数に関しては、4価、3価、2価、0価の任意の価数を持つチタン化合物を用いることが出来るが、好ましくは4価および3価のチタン化合物、更に好ましくは4価のチタン化合物を用いる事が望ましい。
4価のチタン化合物の具体例としては、四塩化チタンに代表されるハロゲン化チタン化合物類、テトラブトキシチタンに代表されるアルコキシチタン化合物類、テトラブトキシチタンダイマー(BuO)Ti−O−Ti(OBu)に代表されるTi−O−Ti結合を有するアルコキシチタンの縮合化合物類、ジシクロペンタジエニルチタニウムジクロライドに代表される有機金属チタン化合物類、などを挙げることが出来る。この中で、四塩化チタンとテトラブトキシチタンが特に好ましい。
3価のチタン化合物の具体例としては、三塩化チタンに代表されるハロゲン化チタン化合物類を挙げることが出来る。三塩化チタンは、水素還元型、金属アルミニウム還元型、金属チタン還元型、有機アルミニウム還元型、など、公知の任意の方法で製造された化合物を用いることが出来る。
上記のチタン化合物類は単独で用いるだけではなく、複数の化合物を併用する事も可能である。また、上記チタン化合物類の混合物や平均組成式がそれらの混合された式となる化合物(例えば、Ti(OBu)Cl4−m;0<m<4などの化合物)、また、フタル酸エステル等のその他の化合物との錯化物(例えば、Ph(COBu)・TiClなどの化合物)、などを用いる事が出来る。
(A1b)マグネシウム
マグネシウム源となるマグネシウム化合物としては、任意のものを用いることが出来る。代表的な例としては、特開平3−234707号公報に開示されている化合物を挙げることが出来る。一般的には、塩化マグネシウムに代表されるハロゲン化マグネシウム化合物類、ジエトキシマグネシウムに代表されるアルコキシマグネシウム化合物類、金属マグネシウム、酸化マグネシウムに代表されるオキシマグネシウム化合物類、水酸化マグネシウムに代表されるヒドロキシマグネシウム化合物類、ブチルマグネシウムクロライドに代表されるグリニャール化合物類、ブチルエチルマグネシウムに代表される有機金属マグネシウム化合物類、炭酸マグネシウムやステアリン酸マグネシウムに代表される無機酸及び有機酸のマグネシウム塩化合物類、及びそれらの混合物や平均組成式がそれらの混合された式となる化合物(例えば、Mg(OEt)Cl2−m;0<m<2などの化合物)、などを用いる事が出来る。この中で特に好ましいのは、塩化マグネシウム、ジエトキシマグネシウム、金属マグネシウム、ブチルマグネシウムクロライドである。
(A1c)ハロゲン
ハロゲンとしては、フッ素、塩素、臭素、沃素、及びそれらの混合物を用いる事が出来る。この中で塩素が特に好ましい。
ハロゲンは上記のチタン化合物類及び/又はマグネシウム化合物から供給されるのが一般的であるが、その他の化合物より供給することも出来る。代表的な例としては、四塩化ケイ素に代表されるハロゲン化ケイ素化合物類、塩化アルミニウムに代表されるハロゲン化アルミニウム化合物類、1,2−ジクロロエタンやベンジルクロライドに代表されるハロゲン化有機化合物類、トリクロロボランに代表されるハロゲン化ボラン化合物類、五塩化リンに代表されるハロゲン化リン化合物類、六塩化タングステンに代表されるハロゲン化タングステン化合物類、五塩化モリブデンに代表されるハロゲン化モリブデン化合物類、などを挙げることが出来る。これらの化合物は単独で用いるだけでなく、併用する事も可能である。この中で、四塩化ケイ素が特に好ましい。
(A1d)電子供与体(内部ドナー)
固体成分(A1)は、任意成分として電子供与体を含有しても良い。電子供与体(A1d)の代表的な例としては、特開2004−124090号公報に開示されている化合物を挙げることが出来る。一般的には、有機酸及び無機酸並びにそれらの誘導体(エステル、酸無水物、酸ハライド、アミド)化合物類、エーテル化合物類、ケトン化合物類、アルデヒド化合物類、アルコール化合物類、アミン化合物類、などを用いることが望ましい。
電子供与体として用いる事の出来る有機酸化合物としては、フタル酸に代表される芳香族多価カルボン酸化合物類、安息香酸に代表される芳香族カルボン酸化合物類、2−n−ブチル−マロン酸の様な2位に一つ又は二つの置換基を有するマロン酸や2−n−ブチル−コハク酸の様な2位に一つ又は二つの置換基若しくは2位と3位にそれぞれ一つ以上の置換基を有するコハク酸に代表される脂肪族多価カルボン酸化合物類、プロピオン酸に代表される脂肪族カルボン酸化合物類、ベンゼンスルホン酸やメタンスルホン酸に代表される芳香族及び脂肪族のスルホン酸化合物類、などを例示する事が出来る。これらのカルボン酸化合物類及びスルホン酸化合物類は、芳香族・脂肪族に関わらず、マレイン酸の様に分子中の任意の場所に任意の数だけ不飽和結合を有しても良い。
電子供与体として用いることの出来る有機酸の誘導体化合物としては、上記有機酸のエステル、酸無水物、酸ハライド、アミド、などを例示する事が出来る。
エステルの構成要素であるアルコールとしては、脂肪族及び芳香族アルコールを用いることが出来る。これらのアルコールの中でも、エチル基、ブチル基、イソブチル基、ヘプチル基、オクチル基、ドデシル基、等の炭素数1から20の脂肪族の遊離基からなるアルコールが好ましい。更に好ましくは炭素数2から12の脂肪族の遊離基からなるアルコールが望ましい。また、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、等の脂環式の遊離基からなるアルコールを用いる事も出来る。
酸ハライドの構成要素であるハロゲンとしては、フッ素、塩素、臭素、沃素、等を用いる事が出来る。中でも、塩素が最も好ましい。多価有機酸のポリハライドの場合は複数のハロゲンが同一であっても異なっていても良い。
アミドの構成要素であるアミンとしては、脂肪族及び芳香族アミンを用いることが出来る。これらのアミンの中でも、アンモニア、エチルアミンやジブチルアミンに代表される脂肪族アミン、アニリンやベンジルアミンに代表される芳香族の遊離基を分子内に有するアミン、などを好ましい化合物として例示する事が出来る。
電子供与体として用いることの出来る無機酸化合物としては、炭酸、リン酸、ケイ酸、硫酸、硝酸、などを例示することが出来る。これらの無機酸の誘導体化合物としては、エステルを用いることが望ましい。テトラエトキシシラン(ケイ酸エチル)、テトラブトキシシラン(ケイ酸ブチル)、などを具体例として挙げることが出来る。
電子供与体として用いることの出来るエーテル化合物としては、ジブチルエーテルに代表される脂肪族エーテル化合物類、ジフェニルエーテルに代表される芳香族エーテル化合物類、2−イソプロピル−2−イソブチル−1,3−ジメトキシプロパンや2−イソプロピル−2−イソペンチル−1,3−ジメトキシプロパンの様な2位に一つ又は二つの置換基を有する1,3−ジメトキシプロパンに代表される脂肪族多価エーテル化合物類、9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレン、に代表される芳香族の遊離基を分子内に有する多価エーテル化合物類、などを例示する事が出来る。多価エーテル化合物類の好ましい例は、後述する少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物(D2)であり、特開平3−294302号公報および特開平8−333413号公報に開示された例示から選ぶことが出来る。
電子供与体として用いることの出来るケトン化合物としては、メチルエチルケトンに代表される脂肪族ケトン化合物類、アセトフェノンに代表される芳香族ケトン化合物類、2,2,4,6,6−ペンタメチル−3,5−ヘプタンジオンに代表される多価ケトン化合物類、などを例示することが出来る。
電子供与体として用いることの出来るアルデヒド化合物としては、プロピオンアルデヒドに代表される脂肪族アルデヒド化合物類、ベンズアルデヒドに代表される芳香族アルデヒド化合物類、などを例示する事が出来る。
電子供与体として用いることの出来るアルコール化合物としては、ブタノールや2−エチルヘキサノールに代表される脂肪族アルコール化合物類、フェノール、クレゾールに代表されるフェノール誘導体化合物類、グリセリンや1,1’−ビ−2−ナフトールに代表される脂肪族若しくは芳香族の多価アルコール化合物類、などを例示することが出来る。
電子供与体として用いることの出来るアミン化合物としては、ジエチルアミンに代表される脂肪族アミン化合物類、2,2,6,6−テトラメチル−ピペリジンに代表される窒素含有脂環式化合物類、アニリンに代表される芳香族アミン化合物類、ピリジンに代表される窒素原子含有芳香族化合物類、1,3−ビス(ジメチルアミノ)−2,2−ジメチルプロパンに代表される多価アミン化合物類、などを例示することが出来る。
また、電子供与体として用いることの出来る化合物として、上記の複数の官能基を同一分子内に含有する化合物を用いることも出来る。その様な化合物の例として、酢酸−(2−エトキシエチル)や3−エトキシ−2−t−ブチルプロピオン酸エチルに代表されるアルコシ基を分子内に有するエステル化合物類、2−ベンゾイル−安息香酸エチルに代表されるケトエステル化合物類、(1−t−ブチル−2−メトキシエチル)メチルケトンに代表されるケトエーテル化合物類、N,N−ジメチル−2,2−ジメチル−3−メトキシプロピルアミンに代表されるアミノエーテル化合物類、エポキシクロロプロパンに代表されるハロゲノエーテル化合物類、などを挙げることが出来る。
これらの電子供与体は、単独で用いるだけでなく、複数の化合物を併用することも出来る。これらの中で好ましいのは、フタル酸ジブチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジヘプチルに代表されるフタル酸エステル化合物類、フタロイルジクロライドに代表されるフタル酸ハライド化合物類、2−n−ブチル−マロン酸ジエチルの様な2位に一つ又は二つの置換基を有するマロン酸エステル化合物類、2−n−ブチル−コハク酸ジエチルの様な2位に一つ又は二つの置換基若しくは2位と3位にそれぞれ一つ以上の置換基を有するコハク酸エステル化合物類、2−イソプロピル−2−イソブチル−1,3−ジメトキシプロパンや2−イソプロピル−2−イソペンチル−1,3−ジメトキシプロパンの様な2位に一つ又は二つの置換基を有する1,3−ジメトキシプロパンに代表される脂肪族多価エーテル化合物類、9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレンに代表される芳香族の遊離基を分子内に有する多価エーテル化合物類、などである。
本発明における固体成分(A1)を構成する各成分の使用量の量比は、本発明の効果を損なわない範囲で任意のものでありうるが、一般的には、次の範囲内が好ましい。
チタン化合物類の使用量は、使用するマグネシウム化合物類の使用量に対してモル比(チタン化合物のモル数/マグネシウム化合物のモル数)で、好ましくは0.0001から1,000の範囲内であり、特に好ましくは0.01から10の範囲内が望ましい。マグネシウム化合物類及びチタン化合物類以外にハロゲン源となる化合物を使用する場合は、その使用量はマグネシウム化合物類及びチタン化合物類の各々がハロゲンを含むか含まないかに関わらず、使用するマグネシウム化合物類の使用量に対してモル比(ハロゲン源となる化合物のモル数/マグネシウム化合物のモル数)で、好ましくは0.01から1,000の範囲内であり、特に好ましくは0.1から100の範囲内が望ましい。
固体成分(A1)を調製する際に任意成分として電子供与体を用いる場合の使用量は、使用するマグネシウム化合物の量に対してモル比(電子供与体のモル数/マグネシウム化合物のモル数)で、好ましくは0.001から10の範囲内であり、特に好ましくは0.01から5の範囲内が望ましい。
本発明における固体成分(A1)は、上記の構成する各成分を上記の量比で接触して得られる。各成分の接触条件は、酸素を存在させないことが必要であるものの、本発明の効果を損なわない範囲で任意の条件を用いることが出来る。一般的には、次の条件が好ましい。
接触温度は、−50から200℃程度、好ましくは0から100℃である。接触方法としては、回転ボールミルや振動ミルなどによる機械的な方法、並びに、不活性希釈剤の存在下に撹拌により接触させる方法、などを例示することが出来る。
固体成分(A1)の調製の際には、中間及び/又は最後に不活性溶媒で洗浄を行っても良い。好ましい溶媒種としては、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素化合物、トルエンなどの芳香族炭化水素化合物、及び、1,2−ジクロロエチレンやクロロベンゼンなどのハロゲン含有炭化水素化合物、などを例示することが出来る。
本発明における固体成分(A1)の調製方法としては任意の方法を用いることが出来る。具体的には、下記の特許に開示された方法を例示する事が出来る。なお、本発明は下記例示により何ら制限されるものではない。
(i)塩化マグネシウムに代表されるハロゲンを含有するマグネシウム化合物類にチタン含有化合物類を接触させる方法。必要に応じて電子供与体やハロゲン化ケイ素化合物等の任意成分を接触させても良い。この際、任意成分はチタン含有化合物類と同時に接触させても良いし、別々に接触させても良い。
(ii)塩化マグネシウムに代表されるハロゲンを含有するマグネシウム化合物類をアルコール化合物類、エポキシ化合物類、及び、リン酸エステル化合物類等を用いて溶解し、四塩化チタンに代表されるハロゲンを含有するチタン化合物類と接触させる方法。ハロゲンを含有するチタン化合物類と接触させる前に、スプレードライや冷却した炭化水素溶媒等の貧溶媒へ滴下する方法などを用いて粒子形成を行っても良い。また、必要に応じて電子供与体やハロゲン化ケイ素化合物等の任意成分を接触させても良い。この際、任意成分はハロゲンを含有するチタン化合物類と同時に接触させても良いし、別々に接触させても良い。
(iii)塩化マグネシウムに代表されるハロゲンを含有するマグネシウム化合物類とテトラブトキシチタンに代表されるアルコキシ基含有チタン化合物類及び特定のポリマーケイ素化合物成分を接触させて得られる固体成分に、四塩化チタンに代表されるハロゲンを含有するチタン化合物類及び/又は四塩化ケイ素に代表されるハロゲンを含有するケイ素化合物類を接触させる方法。このポリマーケイ素化合物としては、下記一般式(1)で示されるものが適当である。
[−Si(H)(R)−O−]q …(1)
(ここで、Rは炭素数1から10程度の炭化水素基であり、qはこのポリマーケイ素化合物の粘度が1から100センチストークス程度となるような重合度を示す。)
具体的な化合物の例としては、メチルハイドロジェンポリシロキサン、フェニルハイドロジェンポリシロキサン、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、等を挙げることが出来る。また、必要に応じて電子供与体等の任意成分を接触させても良い。この際、任意成分はハロゲンを含有するチタン化合物類及び/又はハロゲンを含有するケイ素化合物類と同時に接触させても良いし、別々に接触させても良い。
(iv)ジエトキシマグネシウムに代表されるアルコキシ基含有マグネシウム化合物類をテトラブトキシチタンに代表されるアルコキシ基含有チタン化合物類と接触させた後、ハロゲン化剤又は四塩化チタンに代表されるハロゲンを含有するチタン化合物類と接触させる方法。必要に応じて電子供与体等の任意成分を接触させても良い。この際、任意成分はハロゲン化剤又はハロゲンを含有するチタン化合物類と同時に接触させても良いし、別々に接触させても良い。
(v)ジエトキシマグネシウムに代表されるアルコキシ基含有マグネシウム化合物類に四塩化チタンに代表されるハロゲンを含有するチタン化合物類と接触させる方法。必要に応じて電子供与体やハロゲン化ケイ素化合物等の任意成分を接触させても良い。この際、任意成分はハロゲンを含有するチタン化合物類と同時に接触させても良いし、別々に接触させても良い。
(vi)金属マグネシウムにアルコール及び必要に応じて沃素に代表される沃素含有化合物類を接触させた後、四塩化チタンに代表されるハロゲンを含有するチタン化合物類と接触させる方法。必要に応じて電子供与体やハロゲン化ケイ素化合物等の任意成分を接触させても良い。この際、任意成分はハロゲンを含有するチタン化合物類と同時に接触させても良いし、別々に接触させても良い。
(vii)ブチルマグネシウムクロライドに代表されるグリニャー試薬等の有機マグネシウム化合物類とチタン含有化合物類を接触させる方法。チタン含有化合物類としては、テトラブトキシチタンに代表されるアルコキシ基含有チタン化合物類や四塩化チタンに代表されるハロゲンを含有するチタン化合物類などを用いることが出来る。必要に応じて電子供与体、テトラエトキシシランに代表されるアルコキシ基含有ケイ素化合物、及び、ハロゲン化ケイ素化合物等の任意成分を接触させても良い。この際、任意成分はチタン含有化合物と同時に接触させても良いし、別々に接触させても良い。
(2)ビニルシラン化合物(A2)
本発明に用いられるビニルシラン化合物(A2)としては、特開平3−234707号公報及び特開2003−292522号公報に開示された化合物等を用いることが出来る。これらのビニルシラン化合物はモノシラン(SiH)の水素原子の少なくとも一つがビニル基類で置換され、残りの水素原子の一部ないし全部がその他の遊離基に置き換えられた構造を持つ化合物であり、下記一般式(2)で表すことが出来る。
[CH=CH−]SiX (OR …(2)
(一般式(2)中、Xはハロゲンを表す。Rは水素若しくは炭化水素基を表す。Rは水素若しくは炭化水素基若しくは有機ケイ素基を表す。m≧1,0≦n≦3,0≦j≦3,0≦k≦2,m+n+j+k=4である。)
一般式(2)中、mはビニル基の数を表し、1以上4以下の値を取る。より好ましくは、mの値は1又は2である事が望ましく、特に好ましくは2である。
一般式(2)中、Xはハロゲンを表し、フッ素、塩素、臭素、沃素、などを例示する事が出来る。複数存在する場合はお互いに同一であっても異なっても良い。この中で、塩素が特に好ましい。nはハロゲンの数を表し、0以上3以下の値を取る。より好ましくは、nの値は0以上2以下である事が望ましく、特に好ましくは0である。
一般式(2)中、Rは水素若しくは炭化水素基を表し、好ましくは水素若しくは炭素数1から20の炭化水素基、より好ましくは水素若しくは炭素数1から12の炭化水素基から選ばれる任意の遊離基を表す。好ましいRの例としては、水素、メチル基やブチル基に代表されるアルキル基、シクロヘキシル基に代表されるシクロアルキル基、フェニル基に代表されるアリール基、などを挙げる事が出来る。特に好ましいRの例としては、水素、メチル基、エチル基、フェニル基、などを挙げる事が出来る。jはRの数を表し、0以上3以下の値を取る。より好ましくは、jの値は1以上3以下である事が望ましく、更に好ましくは2以上3以下であり、特に好ましくは2である。jが2以上である場合、複数存在するRはお互いに同一であっても異なっても良い。
一般式(2)中、Rは水素若しくは炭化水素基若しくは有機ケイ素基を表す。Rが炭化水素基である場合は、Rと同一の化合物群から選択する事が出来る。Rが有機ケイ素基である場合は、炭素数1から20の炭化水素基を有する有機ケイ素基である事が好ましい。Rとして用いることの出来る有機ケイ素基の具体的な例としては、トリメチルシリル基に代表されるアルキル基含有ケイ素基、ジメチルフェニルシリル基に代表されるアリール基含有ケイ素基、ジメチルビニルシリル基に代表されるビニル基含有ケイ素基、およびプロピルフェニルビニルシリル基の様なそれらを組み合わせてなるケイ素基、などを挙げる事が出来る。kはRの数を表し、0以上2以下の値を取る。ビニルトリエトキシシランの様にkの値が3に相当する化合物の場合では、本発明におけるビニルシラン化合物(A2)としての性能は発現せず、本発明におけるアルコキシ基を有する有機ケイ素化合物(A3c)としての性能を発現するため好ましくない。これは、構造的に近いt−ブチルトリエトキシシランと同じ様に振る舞うためと考えられる(後述する通り、このt−ブチルトリエトキシシランは本発明におけるアルコキシ基を有する有機ケイ素化合物(A3c)として有効である)。より好ましくは、kの値は0以上1以下である事が望ましく、特に好ましくは0である。kの値が2である場合、二つのRはお互いに同一であっても異なっても良い。また、kの値に関わらず、RとRは同一であっても異なっても良い。
これらのビニルシラン化合物類は、単独で用いるだけでなく、複数の化合物を併用することも出来る。好ましい化合物の例としては、CH=CH−SiMe、[CH=CH−]SiMe、CH=CH−Si(Cl)Me、CH=CH−Si(Cl)Me、CH=CH−SiCl、[CH=CH−]Si(Cl)Me、[CH=CH−]SiCl、CH=CH−Si(Ph)Me、CH=CH−Si(Ph)Me、CH=CH−SiPh、[CH=CH−]Si(Ph)Me、[CH=CH−]SiPh、CH=CH−Si(H)Me、CH=CH−Si(H)Me、CH=CH−SiH、[CH=CH−]Si(H)Me、[CH=CH−]SiH、CH=CH−SiEt、CH=CH−SiBu、CH=CH−Si(Ph)(H)Me、CH=CH−Si(Cl)(H)Me、 CH=CH−Si(Me)(OMe)、CH=CH−Si(Me)(OSiMe)、CH=CH−Si(Me)−O−Si(Me)−CH=CH、などを挙げることが出来る。これらの中でも、CH=CH−SiMe、[CH=CH−]SiMe、がより好ましく、[CH=CH−]SiMeが最も好ましい。
(3)(A3)アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物(A3a)、及び/又は、少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物(A3b)
(A3a)アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物
本発明で用いられるアルコキシ基を有する有機ケイ素化合物(A3a)としては、特開2004−124090号公報に開示された化合物等を用いることが出来る。一般的には、下記一般式(3)にて表される化合物を用いることが望ましい。
Si(OR …(3)
(一般式(3)中、Rは炭化水素基若しくはヘテロ原子含有炭化水素基を表す。Rは水素、ハロゲン、炭化水素基及びヘテロ原子含有炭化水素基から選ばれる任意の遊離基を表す。Rは炭化水素基を表す。0≦a≦2,1≦b≦3,a+b=3である。)
一般式(3)中、Rは炭化水素基若しくはヘテロ原子含有炭化水素基を表す。
として用いることの出来る炭化水素基は、一般に炭素数1から20、好ましくは炭素数3から10のものである。Rとして用いることの出来る炭化水素基の具体的な例としては、n−プロピル基に代表される直鎖状脂肪族炭化水素基、i−プロピル基やt−ブチル基に代表される分岐状脂肪族炭化水素基、シクロペンチル基やシクロヘキシル基に代表される脂環式炭化水素基、フェニル基に代表される芳香族炭化水素基、などを挙げる事が出来る。より好ましくは、Rとして分岐状脂肪族炭化水素基若しくは脂環式炭化水素基を用いる事が望ましく、とりわけ、i−プロピル基、i−ブチル基、t−ブチル基、テキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、などを用いることが望ましい。
がヘテロ原子含有炭化水素基である場合は、ヘテロ原子が、窒素、酸素、硫黄、リン、ケイ素から選ばれる事が望ましく、とりわけ、窒素又は酸素である事が望ましい。Rのヘテロ原子含有炭化水素基の骨格構造としては、Rが炭化水素基である場合の例示から選ぶことが望ましい。とりわけ、N,N−ジエチルアミノ基、キノリノ基、イソキノリノ基、などが好ましい。
一般式(3)中、Rは水素、ハロゲン、炭化水素基若しくはヘテロ原子含有炭化水素基を表す。
として用いることの出来るハロゲンとしては、フッ素、塩素、臭素、沃素、などを例示する事が出来る。Rが炭化水素基である場合は、一般に炭素数1から20、好ましくは炭素数1から10のものである。Rとして用いることの出来る炭化水素基の具体的な例としては、メチル基やエチル基に代表される直鎖状脂肪族炭化水素基、i−プロピル基やt−ブチル基に代表される分岐状脂肪族炭化水素基、シクロペンチル基やシクロヘキシル基に代表される脂環式炭化水素基、フェニル基に代表される芳香族炭化水素基、などを挙げる事が出来る。中でも、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、i−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、などを用いることが望ましい。
がヘテロ原子含有炭化水素基である場合は、Rがヘテロ原子含有炭化水素基である場合の例示から選ぶことが望ましい。とりわけ、N,N−ジエチルアミノ基、キノリノ基、イソキノリノ基、などが好ましい。
aの値が2の場合、二つあるRは同一であっても異なっても良い。また、aの値に関わらず、はRとR同一であっても異なっても良い。
一般式(3)中、Rは炭化水素基を表す。Rとして用いることの出来る炭化水素基は、一般に炭素数1から20、好ましくは炭素数1から10、更に好ましくは炭素数1から5のものである。Rとして用いることの出来る炭化水素基の具体的な例としては、メチル基やエチル基に代表される直鎖状脂肪族炭化水素基、i−プロピル基やt−ブチル基に代表される分岐状脂肪族炭化水素基、などを挙げることが出来る。中でも、メチル基とエチル基が最も好ましい。bの値が2以上である場合、複数存在するRは同一であっても異なっても良い。
本発明で用いられるアルコキシ基を有する有機ケイ素化合物(A3a)の好ましい例としては、t−Bu(Me)Si(OMe)、t−Bu(Me)Si(OEt)、t−Bu(Et)Si(OMe)、t−Bu(n−Pr)Si(OMe)、c−Hex(Me)Si(OMe)、c−Hex(Et)Si(OMe)、c−PenSi(OMe)、i−PrSi(OMe)、i−BuSi(OMe)、i−Pr(i−Bu)Si(OMe)、n−Pr(Me)Si(OMe)、t−BuSi(OEt)、(EtN)Si(OMe)、EtN−Si(OEt)
Figure 2008150466
などを挙げることが出来る。
これらの有機ケイ素化合物類は単独で用いるだけでなく、複数の化合物を併用することも出来る。
(A3b)少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物
本発明で用いられる少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物(A3b)としては、特開平3−294302号公報および特開平8−333413号公報に開示された化合物等を用いることが出来る。一般的には、下記一般式(4)にて表される化合物を用いることが望ましい。
O−C(R−C(R−C(R−OR …(4)
(一般式(4)中、R及びRは水素、炭化水素基及びヘテロ原子含有炭化水素基から選ばれる任意の遊離基を表す。Rは炭化水素基若しくはヘテロ原子含有炭化水素基を表す。)
一般式(4)中、Rは水素、炭化水素基及びヘテロ原子含有炭化水素基から選ばれる任意の遊離基を表す。
として用いることの出来る炭化水素基は、一般に炭素数1から20、好ましくは炭素数1から10のものである。Rとして用いることの出来る炭化水素基の具体的な例としては、n−プロピル基に代表される直鎖状脂肪族炭化水素基、i−プロピル基やt−ブチル基に代表される分岐状脂肪族炭化水素基、シクロペンチル基やシクロヘキシル基に代表される脂環式炭化水素基、フェニル基に代表される芳香族炭化水素基、などを挙げる事が出来る。より好ましくは、Rとして分岐状脂肪族炭化水素基若しくは脂環式炭化水素基を用いる事が望ましく、とりわけ、i−プロピル基、i−ブチル基、i−ペンチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、などを用いることが望ましい。
二つのRは結合して一つ以上の環を形成しても良い。この際、環構造中に2個又は3個の不飽和結合を含むシクロポリエン系構造を取る事も出来る。また、他の環式構造と縮合していても良い。単環式、複環式、縮合の有無に関わらず、環上に炭化水素基を置換基として1つ以上有していても良い。環上の置換基は、一般に炭素数1から20、好ましくは炭素数1から10のものである。具体的な例としては、n−プロピル基に代表される直鎖状脂肪族炭化水素基、i−プロピル基やt−ブチル基に代表される分岐状脂肪族炭化水素基、シクロペンチル基やシクロヘキシル基に代表される脂環式炭化水素基、フェニル基に代表される芳香族炭化水素基、などを挙げる事が出来る。
一般式(4)中、Rは水素、炭化水素基及びヘテロ原子含有炭化水素基から選ばれる任意の遊離基を表す。具体的には、RはRの例示から選ぶ事が出来る。好ましくは水素である。
一般式(4)中、Rは炭化水素基若しくはヘテロ原子含有炭化水素基を表す。具体的には、RはRが炭化水素基である場合の例示から選ぶ事が出来る。好ましくは、炭素数1から6の炭化水素基である事が望ましく、更に好ましくはアルキル基である事が望ましい。最も好ましくはメチル基である。
からRがヘテロ原子含有炭化水素基である場合は、ヘテロ原子が、窒素、酸素、硫黄、リン、ケイ素から選ばれる事が望ましい。また、RからRが炭化水素基であるかヘテロ原子含有炭化水素基であるかに関わらず、任意にハロゲンを含んでいても良い。RからRがヘテロ原子及び/又はハロゲンを含む場合、その骨格構造は炭化水素基である場合の例示から選ばれる事が望ましい。また、RからRの八個の置換基はお互いに同一であっても異なっても良い。
本発明で用いられる少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物(A3b)の好ましい例としては、2,2−ジイソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジイソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジイソブチル−1,3−ジエトキシプロパン、2−イソブチル−2−イソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−イソペンチル−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、2,2−ジシクロヘキシル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2−tert−ブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2−メチル−2−フェニル−1,3−ジメトキシプロパン、9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレン、9,9−ビス(メトキシメチル)−1,8−ジクロロフルオレン、9,9−ビス(メトキシメチル)−2,7−ジシクロペンチルフルオレン、9,9−ビス(メトキシメチル)−1,2,3,4−テトラヒドロフルオレン、1,1−ビス(1’−ブトキシエチル)シクロペンタジエン、1,1−ビス(α−メトキシベンジル)インデン、1,1−ビス(フェノキシメチル)−3,6−ジシクロヘキシルインデン、1,1−ビス(メトキシメチル)ベンゾナフテン、7,7−ビス(メトキシメチル)−2,5−ノボルナジネン、などを挙げる事が出来る。中でも、2,2−ジイソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジイソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソブチル−2−イソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−イソペンチル−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、9,9−ビス(メトキシメチル)フルオレン、が特に好ましい。
これらの少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物(A3b)は単独で用いるだけでなく、複数の化合物を併用することも出来る。また、固体成分(A1)中の任意成分(A1d)として用いられる多価エーテル化合物と同一であっても異なっても良い。
(4)(A4)有機アルミニウム化合物
本発明における固体触媒成分(A)は、固体成分(A1)、ビニルシラン化合物(A2)、並びに、(A3)アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物、及び/又は、少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物を接触させてなるものであるが、本発明の効果を損なわない範囲で他の任意成分を任意の方法で接触させても良い。この様な任意成分の例として、有機アルミニウム化合物(A4)を挙げることが出来る。
本発明において固体触媒成分(A)を調製する際の任意成分として用いられる有機アルミニウム化合物(A4)としては、特開2004−124090号公報に開示された化合物等を用いることが出来る。一般的には、下記一般式(5)にて表される化合物を用いることが望ましい。
AlX(OR10 …(5)
(一般式(5)中、Rは炭化水素基を表す。Xはハロゲン若しくは水素を表す。R10は炭化水素基若しくはAlによる架橋基を表す。c≧1、0≦d≦2、0≦e≦2、c+d+e=3である。)
一般式(5)中、Rは炭化水素基であり、好ましくは炭素数1から10、更に好ましくは炭素数1から8、特に好ましくは炭素数1から6、のものを用いることが望ましい。Rの具体的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソブチル基、ヘキシル基、オクチル基、などを挙げることが出来る。この中で、メチル基、エチル基、イソブチル基、が最も好ましい。
一般式(5)中、Xはハロゲン若しくは水素である。Xとして用いる事の出来るハロゲンとしては、フッ素、塩素、臭素、沃素、などを例示することが出来る。この中で、塩素が特に好ましい。
一般式(5)中、R10は炭化水素基若しくはAlによる架橋基である。R10が炭化水素基である場合には、Rの炭化水素基の例示と同じ群からRを選択することが出来る。また、有機アルミニウム化合物(E’)としてメチルアルモキサンに代表されるアルモキサン化合物類を用いることも可能であり、その場合RはAlによる架橋基を表す。
有機アルミニウム化合物(A4)として用いる事の出来る化合物の例としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロライド、エチルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニウムエトキサイド、メチルアルモキサン、などを挙げることが出来る。中でも、トリエチルアルミニウムとトリイソブチルアルミニウムが好ましい。
有機アルミニウム化合物(A4)は単独の化合を用いるだけでなく、複数の化合物を併用することも出来る。
2.固体触媒成分(A)の調製方法
本発明における固体触媒成分(A)は、(A1)固体成分、(A2)ビニルシラン化合物、並びに、(A3)アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物、及び/又は、少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物を接触させてなるものである。この際、本発明の効果を損なわない範囲で(A4)有機アルミニウム化合物等の他の任意成分を任意の方法で接触させても良い。固体触媒成分(A)の各構成成分の接触条件は、酸素を存在させない事が必要であるものの、本発明の効果を損なわない範囲で任意の条件を用いることが出来る。一般的には、次の条件が好ましい。
接触温度は、−50から200℃程度、好ましくは−10から100℃、更に好ましくは0から70℃、とりわけ好ましくは10℃から60℃である。接触方法としては、回転ボールミルや振動ミルなどによる機械的な方法、並びに、不活性希釈剤の存在下に撹拌により接触させる方法、などを例示することが出来る。好ましくは、不活性希釈剤の存在下に撹拌により接触させる方法を用いることが望ましい。
本発明における固体触媒成分(A)を構成する各成分の使用量の量比は、本発明の効果を損なわない範囲で任意のものでありうるが、一般的には、次の範囲内が好ましい。
ビニルシラン化合物(A2)の使用量は、固体成分(A1)を構成するチタン成分に対するモル比(ビニルシラン化合物(A2)のモル数/チタン原子のモル数)で、好ましくは0.001から1,000の範囲内であり、特に好ましくは0.01から100の範囲内が望ましい。
アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物(A3a)を用いる場合の使用量は、固体成分(A1)を構成するチタン成分に対するモル比で(アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物(A3a)のモル数/チタン原子のモル数)で、好ましくは0.01から1,000の範囲内であり、特に好ましくは0.1から100の範囲内が望ましい。
少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物(A3d)を用いる場合の使用量は、固体成分(A1)を構成するチタン成分に対するモル比(少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物(A3d)のモル数/チタン原子のモル数)で、好ましくは0.01から1,000の範囲内であり、特に好ましくは0.1から100の範囲内が望ましい。
任意成分として有機アルミニウム化合物(A4)を用いる場合の使用量は、固体成分(A1)を構成するチタン成分に対するアルミニウムの原子比(アルミニウム原子のモル数/チタン原子のモル数)で、好ましくは0.1から100の範囲内であり、特に好ましくは1から50の範囲内が望ましい。
(A1)固体成分、(A2)ビニルシラン化合物、並びに、(A3)アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物、及び/又は、少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物の接触手順に関しては、任意の手順を用いることが出来る。具体的な例としては、下記の手順(i)〜手順(iii)が挙げられる。
手順(i):(A1)固体成分に(A2)ビニルシラン化合物を接触させた後、(A3)アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物及び/又は少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物を接触させる方法
手順(ii):(A1)固体成分に(A3)アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物及び/又は少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物を接触させた後、(A2)ビニルシラン化合物を接触させる方法
手順(iii):全ての化合物を同時に接触させる方法
などを例示することが出来る。この中でも、手順(i)及び手順(iii)が好ましい。
また、(A1)固体成分に対して、(A2)ビニルシラン化合物、(A3)アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物及び/又は少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物、のいずれも任意の回数接触させる事も出来る。この際、(A2)ビニルシラン化合物、(A3)アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物及び/又は少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物、のいずれも複数回の接触で用いる化合物がお互いに同一であっても異なっても良い。任意成分として有機アルミニウム化合物(A4)を用いる場合も、上記と同様に任意の順序で接触させる事が出来る。この中でも、下記の手順(iv)〜手順(vi)が挙げられる。
手順(iv):(A1)固体成分に(A2)ビニルシラン化合物を接触させた後、(A3)アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物及び/又は少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物を接触させ、更に(A4)有機アルミニウム化合物を接触させる方法
手順(v):(A1)固体成分に(A2)ビニルシラン化合物、(A3)アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物及び/又は少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物を接触させ、その後に(A4)有機アルミニウム化合物を接触させる方法
手順(vi):全ての化合物を同時に接触させる方法
などが好ましい。(A4)有機アルミニウム化合物についても上記と同様に複数回接触させる事が出来る。この際、複数回用いる(A4)有機アルミニウム化合物がお互いに同一であっても異なっても良い。
固体触媒成分(A)の調製の際には、中間及び/又は最後に不活性溶媒で洗浄を行っても良い。好ましい溶媒種としては、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素化合物、トルエンなどの芳香族炭化水素化合物、及び、1,2−ジクロロエチレンやクロロベンゼンなどのハロゲン含有炭化水素化合物、などを例示することが出来る。
3.有機アルミニウム化合物(B)
本発明の触媒において任意成分として用いられる有機アルミニウム化合物(B)としては、特開2004−124090号公報に開示された化合物等を用いることが出来る。好ましくは、固体触媒成分(A)を調製する際の任意成分である有機アルミニウム化合物(A4)における例示と同じ群から選択する事が出来る。この際、有機アルミニウム化合物(B)と有機アルミニウム化合物(A4)が同一であっても異なっても良い。
有機アルミニウム化合物(B)は単独の化合を用いるだけでなく、複数の化合物を併用することも出来る。
有機アルミニウム化合物(B)の使用量は、固体触媒成分(A)を構成するチタン成分に対するモル比(有機アルミニウム化合物(B)のモル数/チタン原子のモル数)で、好ましくは1から1,000の範囲内であり、特に好ましくは10から500の範囲内が望ましい。
本発明で用いることのできる成分(B)の具体例としては、R 3−sAlXまたはR 3−tAl(OR(ここで、RおよびRは炭素数1〜20の炭化水素基または水素原子であり、Rは炭化水素基であり、Xはハロゲンであり、sおよびtはそれぞれ0≦s<3、0<t<3である。)で表されるものがある。
具体的には、(イ)トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ−n−ヘキシルアルミニウム、トリ−n−オクチルアルミニウム、トリ−n−デシルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウム、(ロ)ジエチルアルミニウムモノクロライド、ジイソブチルアルミニウムモノクロライド、エチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムジクロライドなどのアルキルアルミニウムハライド、(ハ)ジエ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などのアルキルアルミニウムハイドライド、(ニ)ジエチルアルミニウムエトキシド、ジエチルアルミニウムフェノキシドなどのアルキルアルミニウムアルコキシド等が挙げられる。
これら(イ)〜(ニ)の有機アルミニウム化合物に他の有機金属化合物、例えばR10 3−uAl(OR11(ここで、R10およびR11は同一または異なってもよい炭素数1〜20の炭化水素基であり、uは0<u≦3である。)で表されるアルミニウムアルコキシドを併用することもできる。例えば、トリエチルアルミニウムとジエチルアルミニウムエトキシドの併用、ジエチルアルミニウムモノクロライドとジエチルアルミニウムエトキシドとの併用、エチルアルミニウムジクロライドとエチルアルミニウムジエトキシドとの併用、トリエチルアルミニウムとジエチルアルミニウムエトキシドとジエチルアルミニウムモノクロライドとの併用等が挙げられる。
また触媒成分として成分(A)、(B)に加えて必要に応じて重合時外部ドナーとして電子供与体を用いることもできる。
このような電子供与体としては成分(A)中の必須成分として用いることのできるものが挙げられる。このような電子供与体を用いる場合に、成分(A)中の化合物と同一であっても、異なっていてもよい。
好ましい電子供与体としては、エーテル類、無機酸エステル、有機酸エステル及び有機酸ハライド、有機ケイ素化合物であり、特に好ましいのは無機および有機ケイ酸エステル、フタル酸エステル、酢酸セロソルブエステルおよびフタル酸ハライドである。
好ましいケイ酸エステルとしては、一般式R12 13 Si(OR144−v−w(ただし、R12は分岐を有する炭素数3〜20、好ましくは3〜10の脂肪族炭化水素残基、または炭素数5〜20、好ましくは6〜10の環状脂肪族炭化水素残基を、R13は炭素数1〜20、好ましくは1〜10の分岐または直鎖状の脂肪族炭化水素残基を、R14は炭素数1〜10、好ましくは1〜4の脂肪族炭化水素残基を、vは0≦v≦3、wは0≦w≦3でv+w≦3の数を、それぞれ示す)で表される有機ケイ素化合物である。なお、前記一般式のR12はケイ素原子に隣接する炭素原子から分岐しているものが好ましい。
4.触媒におけるその他の任意成分
本発明においては触媒として固体触媒成分(A)、有機アルミニウム化合物(B)及び電子供与体化合物(C)を用いることが必須要件であるが、本発明の効果を損なわない範囲で、下記に説明する有機ケイ素化合物(D1)、及び、少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物(D2)、その他の化合物(E)の任意成分を用いることが出来る。
(D1)有機ケイ素化合物
本発明の触媒において任意成分として用いられる有機ケイ素化合物(D1)としては、特開2004−124090号公報に開示された化合物等を用いることが出来る。好ましくは、固体触媒成分(A)において用いられるアルコキシ基を有する有機ケイ素化合物(A3a)における例示と同じ群から選択する事が出来る。この際、アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物(A3a)と任意成分として用いられる有機ケイ素化合物(D1)が同一であっても異なっても良い。
有機ケイ素化合物(D1)は単独の化合物を用いるだけでなく、複数の化合物を併用することも出来る。
(D2)少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物
本発明の触媒において任意成分として用いられる少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物(D2)としては、好ましくは、固体触媒成分(A)において用いられる少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物(A3b)における例示と同じ群から選択する事が出来る。この際、固体触媒成分(A)を調製する際に用いられる少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物(A3b)と触媒の任意成分として用いられる少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物(D2)が同一であっても異なっても良い。
少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物(D2)は単独の化合物を用いるだけでなく、複数の化合物を併用することも出来る。
(E)その他の化合物
本発明の効果を損なわない限り、上記有機ケイ素化合物(D1)、及び、少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物(D2)以外の成分を触媒の任意成分として用いる事が出来る。例えば、特開2004−124090号公報に開示された様に、分子内にC(=O)N結合を有する化合物(E)を用いることにより、CXSの様な非晶性成分の生成を抑制することが出来る。この場合、テトラメチルウレア、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1−エチル−2−ピロリジノン、などを好まし例として挙げることが出来る。また、ジエチル亜鉛の様なAl以外の金属原子を持つ有機金属化合物を用いることも出来る。
5.任意成分の使用量
発明の触媒における任意成分の使用量は、本発明の効果を損なわない範囲で任意のものでありうるが、一般的には、次の範囲内が好ましい。
有機ケイ素化合物(D1)を用いる場合の使用量は、固体触媒成分(A)を構成するチタン成分に対するモル比(有機ケイ素化合物(D1)のモル数/チタン原子のモル数)で、好ましくは0.01から10,000の範囲内であり、特に好ましくは0.5から500の範囲内が望ましい。
少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物(D2)を用いる場合の使用量は、固体触媒成分(A)を構成するチタン成分に対するモル比(少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物(D2)のモル数/チタン原子のモル数)で、好ましくは0.01から10,000の範囲内であり、特に好ましくは0.5から500の範囲内が望ましい。
分子内にC(=O)N結合を有する化合物(E)を用いる場合の使用量は、固体触媒成分(A)を構成するチタン成分に対するモル比(分子内にC(=O)N結合を有する化合物(E)のモル数/チタン原子のモル数)で、好ましくは0.001から1,000の範囲内であり、特に好ましくは0.05から500の範囲内が望ましい。
6.電子供与体化合物(C)
第一工程または第二工程のいずれか、あるいは両方で、または、第1段重合槽の下流1/3から第2段重合槽の上流1/3に添加する電子供与体化合物(成分(C))は触媒成分のひとつとして用いられる電子供与体とは異なり、ショートパス粒子を失活させる目的で使用される電子供与体化合物である。成分(C)としては、通常は酸素、窒素、リンあるいは硫黄を含有する有機化合物である。
具体的には、アルコール類、フェノール類、ケトン類、アルデヒド類、アセタール類、有機酸類、酸無水物類、酸ハライド類、エステル類、エーテル類、アミン類、アミド類、ニトリル類、ホスフィン類、ホスフィルアミド類、チオエーテル類、チオエステル類、Si−O−C結合を含有する有機ケイ素化合物等を挙げることができる。
より具体的には、下記1)〜18)の化合物を挙げることができる。
1)アルコール類:メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、t−ブチルアルコール、ペンチルアルコール、ヘキシルアルコール、シクロヘキシルアルコール、オクチルアルコール、2−エチルヘキシルアルコール、ドデカノール、オクタデシルアルコール、ベンジルアルコール、フェニルエチルアルコール、クミルアルコール、イソプロピルベンジルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジイソプロピル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジイソブチル−1,3−プロパンジオール、2−イソプロピル−2−イソブチル−1,3−プロパンジオール、2−イソプロピル−2−s−ブチル−1,3−プロパンジオール、2−t−ブチル−2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−t−ブチル−2−イソプロピル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジシクロペンチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジシクロヘキシル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジフェニル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジイソプロピル−1,3−プロパンジオールなどの炭素数1ないし20のアルコール。
2)フェノール類:フェノール、クレゾール、キシレノール、エチルフェノール、プロピルフェノール、クミルフェノール、ノニルフェノール、ナフトールなどのアルキル基を有してよい炭素数6ないし25のフェノール。
3)ケトン類:アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ベンゾキノンなどの炭素数1ないし20のケトン。
4)アルデヒド類:アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、オクチルアルデヒド、ベンズアルデヒド、トルアルデヒド、ナフトアルデヒドなど炭素数2ないし15のアルデヒド。
5)アセタール類:ジメチルジメトキシメタン、1,1−ジメトキシシクロヘキサン、1,1−ジメトキシシクロペンタンなど炭素数3ないし24のアセタール。
6)有機酸類:ギ酸、酢酸、プロピオン酸、吉草酸、カプリル酸、ピバル酸、アクリル酸、メタクリル酸、モノクロロ酢酸、安息香酸、マレイン酸、フタル酸などのカルボキシル基を二つ以上有してよい炭素数1ないし20のカルボン酸。
7)酸無水物類:分子内縮合物、異種分子間縮合物を含む、前記有機酸類から誘導される酸無水物。
8)酸ハライド類:前記有機酸類の水酸基を塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子で置換した酸ハライド。
9)エステル類:ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ビニル、酢酸プロピル、酢酸オクチル、酢酸シクロヘキシル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、酪酸エチル、吉草酸エチル、クロル酢酸メチル、メタクリル酸メチル、マレイン酸ジメチル、安息香酸メチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジプロピル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジヘキシル、フタル酸ジオクチル、炭酸メチル、炭酸エチルなど、前記アルコール類と酸類から誘導されるエステル。
10)エーテル類:ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、メチル−t−ブチルエーテル、アニソール、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニル−n−ブチルエーテル、1,1−ジメトキシエタン、o−ジメトキシベンゼン、2,2−ジメチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジイソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジイソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−イソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−s−ブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−t−ブチル−2−メチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−t−ブチル−2−イソプロピル−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、2,2−ジシクロヘキシル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジフェニル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジメチル−1,3−ジエトキシプロパン、2,2−ジイソプロピル−1,3−ジエトキシプロパンなどの、前記アルコールまたはフェノールから誘導されるエーテル。
11)アミン類:メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ピペリジン、トリベンジルアミン、アニリン、ピリジン、ピコリン、テトラメチルエチレンジアミンなどの炭素数1ないし21のアミン。
12)アミド類:酢酸アミド、安息香酸アミド、トルイル酸アミドなどの、前記有機酸類及び前記アミン類から誘導されるアミド。
13)ニトリル類:アセトニトリル、ベンゾニトリル、トルニトリルなどの炭素数2ないし10のニトリル。
14)ホスフィン類:トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィンなどのホスフィン。
15)ホスフィルアミド類:ヘキサメチルホスフィルトリアミドなどのホスフィルアミド。
16)チオエーテル類:前記エーテル類の酸素原子を硫黄原子に置換したチオエーテル。
17)チオエステル類:前記エステル類の酸素原子を硫黄原子に置換したチオエステル。
18)Si−O−C結合を含有する有機ケイ素化合物:テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジエトキシラン、ジフェニルジメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、γ―クロロプロピルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、γ―アミノプロピルトリエトキシシラン、クロルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリブトキシシラン、トリメチルフェノキシシラン、メチルトリアリロキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリアセトキシシラン、ジメチルテトラエトキシジシロキサンなどの有機ケイ素化合物。これらのうち好ましいのはアルコール類、ケトン類、エステル類であり、特に好ましいのはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、酢酸メチルである。
本発明における成分(C)は標準状態で液体であり、分子量が30〜80である化合物が好ましい。分子量が80以上である場合、成分(C)の使用重量が多くなるばかりでなく、化合物の沸点が高くなる事より重合体製造後の該化合物の除去が難しくなる。メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン又は酢酸メチルから選ばれるものであれば、入手のし易さ及び経済性の理由から更に好ましい。
これらの電子供与体化合物(成分(C))は、必要に応じて2種類以上を併用しても良いし、異なった位置に、それぞれ別の化合物を添加してもよい。また、特開平4−146912号公報等に記載されているような活性抑制剤又は酸素等と併用しても良い。
[II]重合
1.予備重合工程
本発明における重合触媒成分(A)は、本重合で使用する前に予備重合処理して用いることが好ましい。重合プロセスに先立って、予め少量のポリマーを触媒周囲に生成させることによって、触媒がより均一となり、微粉の発生量を抑えることができる。
予備重合処理は、本重合に用いる有機アルミニウム化合物(成分(B))と同様の有機アルミニウム化合物の存在下で実施できる。使用する成分(B)の添加量は、使用する重合触媒成分の種類によって異なるが、通常、チタン原子1モルに対して有機アルミニウム化合物を0.1〜40モル、好ましくは0.3〜20モルの範囲で用い、10〜80℃で10分〜48時間かけてポリオレフィン重合触媒成分1グラム当たり0.1〜100グラム、好ましくは0.5〜50グラムのα−オレフィンを不活性溶媒中で反応させる。
予備重合処理においては、必要に応じて本重合に用いる電子供与体と同様の電子供与体を用いることもできる。電子供与体が有機ケイ素化合物の場合、有機アルミニウム化合物1モルに対して0.01〜10モルの範囲で用いてもよい。
重合触媒成分(A)の予備重合処理に用いられるモノマーとしては、特開2004−124090号公報に開示された化合物等を用いることが出来る。具体的な化合物の例としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、3−メチルブテン−1、4−メチルペンテン−1、1−ペンテン、1−ヘキセン、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、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテンなどに代表されるオレフィン類、スチレン、α−メチルスチレン、アリルベンゼン、クロロスチレン、などに代表されるスチレン類似化合物、及び、1,3−ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、1,5−ヘキサジエン、2,6−オクタジエン、ジシクロペンタジエン、1,3−シクロヘキサジエン、1,9−デカジエン、ジビニルベンゼン類、などに代表されるジエン化合物類、などを挙げる事が出来る。中でも、エチレン、プロピレン、3−メチルブテン−1、4−メチルペンテン−1、スチレン、ジビニルベンゼン類、などが特に好ましい。
これらは単独のみならず、他のα−オレフィンとの2種以上の混合物であってもよい。また、その重合に際して生成するポリマーの分子量を調節するために水素等の分子調節剤を併用することもできる。
固体触媒成分(A)として予備重合されたものを用いる場合には、固体触媒成分(A)の調製手順において任意の手順で予備重合を行うことが出来る。例えば、(A1)固体成分を予備重合した後に、(A2)ビニルシラン化合物、並びに、(A3)アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物及び/又は少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物を接触させる事が出来る。また、(A1)固体成分、(A2)ビニルシラン化合物、並びに、(A3)アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物及び/又は少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物を接触させた後に予備重合を行うことも出来る。更に、(A1)固体成分、(A2)ビニルシラン化合物、並びに、(A3)アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物及び/又は少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物を接触させる際に同時に予備重合を行っても良い。
固体触媒成分(A)若しくは固体成分(A1)と上記のモノマーとの反応条件は、本発明の効果を損なわない範囲で任意の条件を用いることが出来る。一般的には、以下の範囲内が好ましい。
固体触媒成分(A)若しくは固体成分(A1)1グラムあたりの基準で、予備重合量は0.001から100gの範囲内であり、好ましくは0.1から50g、更に好ましくは0.5から10gの範囲内が望ましい。予備重合時の反応温度は−150から150℃、好ましくは0から100℃である。そして、予備重合時の反応温度は本重合のときの重合温度よりも低くする事が望ましい。反応は、一般的に撹拌下に行うことが好ましく、そのとき不活性溶媒を存在させることもできる。重合触媒成分(A)の予備重合処理に用いられる不活性溶剤は、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカンおよび流動パラフィン等の液状飽和炭化水素やジメチルポリシロキサンの構造を持ったシリコンオイル等重合反応に著しく影響を及ぼさない不活性溶剤である。これらの不活性溶剤は1種の単独溶剤または2種以上の混合溶剤のいずれでもよい。これらの不活性溶剤の使用に際しては重合に悪影響を及ぼす水分、イオウ化合物等の不純物を取り除いた後で使用することが好ましい。
予備重合処理は複数回行っても良く、この際用いるモノマーは同一であっても異なっていても良い。また、予備重合後にヘキサン、ヘプタン等の不活性溶媒で洗浄を行う事も出来る。予備重合を終了した後に、触媒の使用形態に応じ、そのまま使用することが可能であるが、必要ならば乾燥を行ってもよい。
さらに、上記各成分の接触の際、もしくは接触の後に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの重合体やシリカ、チタニアなどの無機酸化物固体を共存させることも可能である。
2.重合工程
本発明の重合工程は、第1段重合(第一工程)および第2段重合(第二工程)の二段階よりなる。第1段重合および第2段重合はこの順序(第1段→第2段)で実施する。
3.重合様式
本発明によるプロピレン系ブロック共重合体の製造は、内部に水平軸回りに回転する撹拌機を有する横型反応器を各工程で少なくとも1槽、全体として少なくとも2槽以上用いて、連続式によって実施する。
ここで横型反応器について図1を用いて詳細に述べる。横型反応器10は細長く、上流端12と下流端14を持ち、図1に示すように、一般的には水平位置で設置されている。
軸118は反応器10の下流端14の中へ延び、攪拌の為の翼が反応器10内で取り付けられている。攪拌翼はポリマー粒子を反応器10内でその中へ導入される他物質と混合する。
反応器10の上流部配管1および2より導入された触媒成分は、攪拌翼にてポリマー粒子と混合されながら、重合を開始する。重合の際、発生する重合熱は、頂部配管17から供給される原料液化プロピレンの蒸発潜熱により除去される。未反応のプロピレンガスは配管13にて反応系外へ出され、凝縮器15にてその一部分が凝縮され、気液分離槽11で液相と気相へ分離される。液相部は重合熱除去のため配管17へ導入され、気相部は、分子量調節のための水素等と混合され、反応器10底部に設置された配管18を経由して供給される。
本発明での必須重合様式である、横型反応器が他の反応槽と大きく異なるところは、触媒成分が反応槽の上流部へ添加され、それが重合によりパウダー粒子として成長しながら、反応槽の下流側へ移動するという点にある。
そのため横型反応槽は、完全混合槽型の反応槽に比べ、反応槽1台当たりの槽数が高く、特に反応槽出口付近に存在する比較的滞留時間の短い粒子(ショートパス粒子)の濃度は非常に少ないものとなる。よって、これまで以上のゲル・フィッシュアイの低減を目的としている本発明においては、横型反応器にて実施することが必須となる。
4.第一工程
第一段重合(第一工程)は、実質気相状態で、プロピレン単独、あるいはプロピレンとα−オレフィンとの混合物を固体触媒成分(A)、成分(B)および必要に応じて電子供与体(C’)の存在下で、連続重合させて、結晶性のプロピレン重合体を製造する工程である。α−オレフィンとしてはエチレンが一般的である。この第一段重合では、プロピレン単独重合体またはα−オレフィン含量7重量%以下のプロピレン・α−オレフィン共重合体を形成させる。第1段重合でプロピレン・α−オレフィン重合体中のα−オレフィン含量が7重量%を越えると、最終共重合体の嵩密度が低下し、低結晶性重合体の副生量が大幅に増大する。
温度や圧力の様な重合条件は、本発明の効果を阻害しない限り任意に設定する事が出来る。具体的には、重合温度は好ましくは0℃以上、更に好ましくは30℃以上、特に好ましくは40℃以上であり、好ましくは100℃以下、更に好ましくは90℃以下、特に好ましくは80℃以下である。重合圧力は大気圧以上、好ましくは600kPa以上、更に好ましくは1000kPa以上、特に好ましくは1600kPa以上であり、好ましくは4200kPa以下、更に好ましくは3500kPa以下、特に好ましくは3000kPa以下を例示できる。ただし、重合圧力は重合温度におけるプロピレンの蒸圧力より低く設定するべきではない。
滞留時間は重合槽の構成や製品インデックスに合わせて任意に調整する事が出来る。一般的には、30分から10時間の範囲内で設定される。
成分(A)と成分(B)との使用率は成分(A)中に実質的に含まれるTiグラム原子数を基準にして、Al/Ti=1〜500(原子比)、好ましくは10〜300(原子比)である。
第1段重合工程での触媒活性は15,000gPP/hg・触媒以上が好ましく、更に好ましくは17,000gPP/h・g触媒以上、より好ましくは18,000gPP/h・g触媒以上であり、100,000gPP/h・g触媒以下である。触媒活性が過小な場合は、第1段重合工程で得られるパウダーの粒径が小さいものとなり、第2段重合工程でのパウダー流動性が低下する。パウダー流動性の低下は、塊を発生させるばかりでなく、第2段重合工程内での滞留時間分布の拡大を引き起こす為、ゲルやフィッシュアイ増加の原因となる。加えて、第2段重合更に第1段重合工程で過小の重合活性を示す場合は、第2段重合工程における重合活性も低くなることが常であり、所望の第2段重合槽での重合量を得るためには、成分(C)の添加量も減少せざるえなく、結果としてゲルやフィッシュアイの低減効果は小さいものとなる。触媒活性が過大な場合は、触媒供給部分の局所的な除熱が難しくなり、塊等ができやすくなり好ましくない。
第一段階重合においては、水素などの分子量調節剤を用いて重合体のメルトフローレート(MFR)を制御することができる。プロピレン系ブロック共重合体のMFRは、成形方法や用途により設定されるが、通常、0.1以上、好ましくは50以上、さらに好ましくは70以上であり、1000以下、好ましくは500以下、さらに好ましくは400以下である。MFRが過小な場合は、ポリマーの流動性が著しく低下し成形が困難となり、また過大な場合は、引張り特性の低下などが発生する。
5.第二工程
第二段階重合(第二工程)は、プロピレンとα−オレフィンとの混合物を一つ以上の重合槽で重合させて、ゴム状重合体を製造する工程である。α−オレフィンとしては、エチレンが好ましい。この第二段階重合ではプロピレン/α−オレフィンの重合比(重量比)が90/10〜10/90、好ましくは80/20〜20/80、特に好ましくは70/30〜30/70の割合であるプロピレンのゴム状重合体を製造する。ただし、この工程での重合量は、全重合量の15重量%以上、好ましくは20重量%以上、更に好ましくは25重量%以上であり、90重量%以下、好ましくは70重量%以下、更に好ましくは50重量%以下である。重合量が過小な場合はプロピレン系ブロック共重合体の衝撃強度が低下し、過大な場合はプロピレン系ブロック共重合体のパウダー流動性が著しく悪化し、系内からの抜出しトラブルの発生や系内への付着が発生する。
また、第二段階重合では、エチレン以外の他のコモノマーを共存させてもよい。
例えば、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン等のα−オレフィンを用いることができる。第二段階重合の重合温度は30〜110℃、好ましくは50〜90℃程度である。重合圧力は0.1〜5MPaGの範囲が通常用いられる。第一段階重合から第二段階重合に移る際に、プロピレンガスまたはプロピレン/α−オレフィン混合ガスと水素ガスをパージして次の工程に移ることが好ましい。第二段階重合で、分子量調節剤は、目的に応じて用いても用いなくても良い。
6.成分(C)の添加
本願記載の特定の触媒を使用した場合、触媒活性が高く、プロピレン系ブロック重合体を高い生産性で製造することができるが、第二工程での触媒活性も高くなるため、ゲルやフィッシュアイが発生する頻度も高くなる。
従って、成分(C)の添加は、ショートパス粒子を選択的に、かつ効率的に失活させる必要があり、少なくとも第2段重合工程の前半までに添加することが必要となる。
本発明においては、成分(C)を第一工程に対応する重合槽の最下流末端から上流方向へ1/3までの間、または第二工程に対応する重合槽の最上流末端から下流方向へ1/3までの間の少なくともいずれかに添加することが好ましく、それにより成分(C)がより効率よくショートパス粒子の活性失活剤として作用するため、より共重合体成分の多いプロピレン系ブロック共重合体においても、十分なゲル低減効果が奏される。
プロピレン系ブロック共重合体の製造において、ゲルの発生や重合槽内の付着は、第二重合工程において、通常滞留粒子に比べショートパス粒子の活性が著しく高いことに起因する。即ち、ゲルの低減や重合槽内の付着防止には、第二重合工程に入るショートパス粒子そのものを減少させる、または第二重合工程においてショートパス粒子のみ、あるいは共重合段階の早い段階でショートパス粒子を失活させることが必要となる。
成分(C)の効果としては、通常滞留粒子に対してはその一部分を失活させるのに対し、ショートパス粒子は完全に失活させる特性を持っている。これは粒子の粒径の違いによるものである。
第一工程に対応する重合槽の最下流末端から上流方向へ1/3までの間への成分(C)の添加は、第二重合工程に入るショートパス粒子を減少させる効果である。但し、先に述べた様に成分(C)は少なからず通常滞留粒子も失活させるため、その添加は第一工程の後半に添加することが好ましい。第一工程の最下流末端から上流方向へ1/3までの間は、第一工程全体の重合量の10〜30重量%を重合する部分であり、この範囲で成分(C)を添加すれば、全体の反応量を大きく低下させることなく、ショートパス粒子の失活が可能となる。
第二工程に対応する重合槽の最上流末端から下流方向へ1/3までの間への成分(C)の添加は、共重合の早い段階でショートパス粒子を選択的に失活させる効果を有する。この部分は、第二工程全体の重合量の20〜60重量%を重合する部分であり、この範囲に成分(C)を添加すれば、最小限の成分(C)添加にてショートパス粒子の失活が可能であり、成分(C)添加による第二工程の活性低下を最小限に抑えることができる。
さらに、成分(C)は、通常重合時に含まれる有機アルミニウム化合物成分(成分(B))と主に反応して失活反応が進行すると考えられるが、下流に行けば行くほどパウダー粒子内の反応できる有機アルミニウム化合物成分が少なくなる。そのため、成分(C)の添加位置が下流側へ広がれば広がる程、回収される未反応プロピレン中への成分(C)の混入が増加し、添加していない箇所においてもあたかも成分(C)を添加しているように活性の低下を招き、結果として長時間にわたって安定した品質のプロピレン系ブロック共重合体を製造することが困難となる。また、所望の重合量、品質を得るために添加量を低下させると、ショートパス粒子の失活が不十分となり、十分なゲル、フィッシュアイ低減を達成することができない。また、上流末端から下流方向へ1/3以上位置する部分添加した場合は、上流末端から下流方向へ1/3までの間で、ゲル、フィッシュアイの原因となる成分を大量に作るばかりでなく、付着や塊の生成といった運転性を損なうこととなる。従って、本発明のとおり第二工程の重合槽の上流末端から下流方向へ1/3までの間に成分(C)を添加した場合、ショートパス粒子を効率よく失活させることができるだけでなく、第二工程における重合活性の持続性を確保できる点で優れる。さらに、上流側の有機アルミニウム化合物成分の比較的多い領域で効率よく失活反応させるため、未反応プロピレン中への成分(C)の混入を少なくすることができ、結果として電子供与性化合物を添加していないゾーンにおいて安定した重合性能を発揮することができ、長時間にわたって安定した品質を保持できる点でも優れる。
このように、ゲル低減や重合槽への付着防止を目的として、成分(C)を特定の位置に添加する製造方法は、重合様式を横型反応器としたことで初めて実現できたものである。
成分(C)が第1段重合工程に添加される場合は、第一重合段階の下流末端から上流方向へ1/3の位置の間に添加される。添加位置が下流末端より1/3の位置より上流側にある場合、通常の滞留時間を持った粒子も失活され易いため、第一段の重合活性が著しく低下する。さらにこの場合、第2段重合槽での重合活性も比例して著しく低下するため、所望の重合比率を達成できない。また、第1段重合槽で製造されるポリマーの粒径は、著しく小さくなるため、回収プロピレン中のエントレインメント増加等の不具合も生じる。
第二段重合槽への成分(C)を添加する場合は、第二段階重合の上流末端から上流1/3までの範囲に添加される。添加位置が上流末端から1/3以上下流側に位置した場合、ゲル・フィッシュアイ低減の効果が著しく小さく、加えて、先に述べたように第二工程における重合活性の持続性も低下する。
第二工程に2つ以上の重合槽を用いる場合は、第二工程に用いられる重合槽の長さの合計に対して最上流から下流方向へ1/3までの間に添加される。
別の成分(C)の添加位置として、第一工程の重合槽から第二工程の重合槽の間のパウダー移送流路へ添加することも可能である。但し、移送流路のみ添加は、攪拌等の混合操作が無い為、均一に成分(C)を反応させることが難しく、第2段重合槽の重合量の制御が困難となったり、効率よくショートパス粒子を失活させられないために、他の添加位置と組み合わせて使用するのが好ましい。
添加箇所は一ヶ所に限定されず、前記範囲であれば複数箇所から添加しても良いが、好ましくは第2段重合槽上流末端より1/3の範囲に添加する方が、第1段重号槽へ添加する場合と比較して重合活性の低下を伴わないため、生産性という点から好ましい。
また、成分(C)以外で第2段重合槽に標準状態で気体である重合活性抑制剤を添加して、第2段重合槽の重合活性を制御しても良い。重合活性抑制剤と成分(C)を併用した場合、成分(C)の添加量が減少するため、ゲルやフッシュアイ低減の効果は小さくなるが、第2段重合槽の重合量制御に関しては、優れた方法である。標準状態で気体である活性抑制剤としては、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素、硫化カルボニル、アンモニアなどが挙げられる。
成分(C)の供給方法は、成分(C)が標準状態で気体である場合、反応槽へ直接導入しても良いが、反応槽へ供給されるガス状のモノマーと一緒にあらかじめ混合し、反応槽底部より導入した方がより効果的である。
また、標準状態で液体である成分(C)の場合は、反応槽へ直接添加するか、あるいは不活性炭化水素溶媒、液体状モノマーに溶解希釈して供給することもできる。この場合、反応槽の頂部或いは底部より導入しても良いが、成分(C)の分散と言う点では、頂部から添加することが好ましい好ましく、更にはスプレーノズル等を用いれば、より成分(C)の分散性を高めることができる。
成分(C)の添加量は、特に限定しないが、第二工程の重合量がプロピレン系ブロック共重合体に対して20重量%以上の場合、重合系内に添加する成分(C)の総量が、使用する成分(B)に対して、0.5倍モル以上、より好ましくは0.8倍モル以上、さらに好ましくは1倍モル以上であり、20倍モル以下、好ましくは10倍モル以下、より好ましくは5倍モル以下である。成分(C)の添加量が過小な場合は、ゲル、フィッシュアイの低減効果が小さく、また成分(C)の添加量が過剰な場合は、第2段重合槽の活性が著しく低下する。
図2に本発明のプロピレン系ブロック共重合体の製造方法において、反応槽を2台使用した場合の最良のプロセスフローを例示する。
[III]プロピレン系ブロック共重合体
1.プロピレン系ブロック共重合体の特性
本発明の製造方法により得られるプロピレン系ブロック共重合体は、ゲルやフィッシュアイの発生が少なく、かつ高衝撃強度を有するという特性を持つ。そのため、射出成形分野や押出し成形分野で用いられ、特に自動車用材料に好適である。
特に、第二工程での重合量が、全重合量に対して20重量%より多いことが、耐衝撃性の理由から好ましい。25重量%以下であると、衝撃強度が低下するため、好ましくない。
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
本発明における各物性値の測定方法を以下に示す。
(各種物性測定法)
a)MFR(単位:g/10分):JIS−K6921の方法に従い、230℃、21.18Nの条件で測定した。
b)α−オレフィン含有率(重量%):赤外線吸収スペクトル法により測定した。
c)製品パウダー中の塊(重量%):プロピレン系ブロック共重合体のパウダーを約200gサンプリングし、目開き3360μmの篩にて塊を分離し、その割合を求めた。
d)パウダーの流動性:ホソカワミクロン社製パウダーテスターを使用して、パウダーのゆるみ見掛け比重と固め見掛け比重をそれぞれ測定し、下記(式1)より圧縮度を求め、パウダー流動性の良悪の指標とした。圧縮度の値が高いほどパウダーの流動性が悪い。
Figure 2008150466
e)ゲルの測定(個/g):プロピレン系ブロック共重合体のパウダー2kgに2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.002kg、ステアリン酸カルシウム0.002kgを加え高速攪拌式混合機(ヘンシェルミキサー(商品名))を用いて、室温下にて2分間混合し、混合物をスクリュー口径40mmの押出造粒機を用いて造粒した。このペレットを小型混練機(LME:ATLAS社製)を用いて幅10mm、厚さ0.5mm、長さ1000mmのシートを作成し、目視によりシート上に存在するゲルをカウントした。結果は、シート1g中のゲル個数で整理した。
(実施例1)
1)固体成分の調製
撹拌装置を備えた容量10Lのオートクレーブを充分に窒素で置換し、精製したトルエン2Lを導入した。ここに、室温で、Mg(OEt)を200g、TiClを1L添加した。温度を90℃に上げて、フタル酸ジ−n−ブチルを50ml導入した。その後、温度を110℃に上げて3hr反応を行った。反応生成物を精製したトルエンで充分に洗浄した。次いで、精製したトルエンを導入して全体の液量を2Lに調整した。室温でTiClを1L添加し、温度を110℃に上げて2hr反応を行った。反応生成物を精製したトルエンで充分に洗浄した。次いで、精製したトルエンを導入して全体の液量を2Lに調整した。室温でTiClを1L添加し、温度を110℃に上げて2hr反応を行った。反応生成物を精製したトルエンで充分に洗浄した。更に、精製したn−ヘプタンを用いて、トルエンをn−ヘプタンで置換し、固体成分(A1)のスラリーを得た。このスラリーの一部をサンプリングして乾燥した。分析したところ、固体成分(A1)のTi含量は2.7wt%であった。
次に、撹拌装置を備えた容量20Lのオートクレーブを充分に窒素で置換し、上記固体成分(A1)のスラリーを固体成分(A1)として100g導入した。精製したn−ヘプタンを導入して、固体成分(A1)の濃度が25g/Lとなる様に調整した。SiCl4を50mlを加え、90℃で1hr反応を行った。反応生成物を精製したn−ヘプタンで充分に洗浄した。
その後、精製したn−ヘプタンを導入して液レベルを4Lに調整した。ここに、ジメチルジビニルシランを30ml、(i−Pr)Si(OMe)を30ml、EtAlのn−ヘプタン希釈液をEtAlとして80g添加し、40℃で2hr反応を行った。反応生成物を精製したn−ヘプタンで充分に洗浄し、得られたスラリーの一部をサンプリングして乾燥した。分析したところ、固体成分にはTiが1.2wt%、(i−Pr)Si(OMe)が8.8wt%含まれていた。
2)予備重合
上記で得られた固体成分を用いて、以下の手順により予備重合を行った。上記のスラリーに精製したn−ヘプタンを導入して、固体成分の濃度が20g/Lとなる様に調整した。スラリーを10℃に冷却した後、EtAlのn−ヘプタン希釈液をEtAlとして10g添加し、280gのプロピレンを4hrかけて供給した。プロピレンの供給が終わった後、更に30min反応を継続した。次いで、気相部を窒素で充分に置換し、反応生成物を精製したn−ヘプタンで充分に洗浄した。得られたスラリーをオートクレーブから抜き出し、真空乾燥を行って固体触媒成分(A)を得た。この固体触媒成分(A)は、固体成分1gあたり2.5gのポリプロピレンを含んでいた。分析したところ、この固体触媒成分(A)のポリプロピレンを除いた部分には、Tiが1.0wt%、Mgが17.5wt%、(i−Pr)Si(OMe)が8.2wt%含まれていた。
3)第1段重合工程
添付した図3に示したフローシートによって説明する。攪拌羽根を有する横形重合器(L/D=3.7、内容積100リットル)に上記予備活性化処理した固体触媒(A)を0.30g/hr、有機アルミ化合物としてトリエチルアルミニウムを固体触媒(A)中のMgに対してAl/Mgモル比が5となるよう連続的に供給した。反応温度65℃、反応圧力2.0MPa、攪拌速度35rpmの条件を維持しながら、重合器内の気相中の水素濃度を表1に示した水素/プロピレンモル比に維持するように、水素ガスを循環配管302より連続的に供給して、第1段重合体のMFRを調節した。
反応熱は配管33から供給する原料液化プロピレンの気化熱により除去した。重合器から排出される未反応ガスは配管34を通して反応器系外で冷却、凝縮させて配管302にて重合器10に還流した。
生成した第1段重合の重合体は、重合体の保有レベルが反応容積の50容量%となる様に配管311を通して重合器10から連続的に抜き出し、第2重合工程の重合器20に供給した。この時、配管311から重合体の一部を間欠的に採取して、MFRおよび触媒単位重量当たりの重合体収量を測定する試料とした。触媒単位重量当たりの重合体収量は、誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP法)により測定した重合体中のMg含有量から算出した。
4)第2段重合工程
攪拌羽根を有する横形重合器20(L/D=3.7、内容積100リットル)に第1段重合槽からのプロピレン重合体、および配管35よりエチレン−プロピレン混合ガスを連続的に供給し、エチレンとプロピレンの共重合を行った。反応条件は攪拌速度25rpm、温度60℃、圧力1.9MPaであり、気相のガス組成を表1に示すエチレン/プロピレンモル比および水素/エチレンモル比に調整した。プロピレン−エチレン共重合体の重合量を調節するための重合活性抑制剤として酸素、およびエチレン/プロピレン共重合体の分子量を調節するための水素ガスを配管38よりそれぞれ供給した。
反応熱は配管36から供給される原料液化プロピレンの気化熱で除去した。重合器から排出される未反応ガスは配管37を通して反応器系外で冷却、凝縮させて重合器20に還流させた。成分(C)としてエタノールを配管9b(第2段重合槽の上流末端から下流末端までを100とした時、上流末端より15%の位置の頂部)より、第1段重合工程で供給されるトリエチルアルミニウムに対して0.6倍モルの添加量で連続的に添加した。
第2重合工程で生成したプロピレン系ブロック共重合体組成物は、重合体の保有レベルが反応容積の50容量%となる様に配管313を通して重合器20から連続的に抜き出した。
プロピレン系ブロック共重合体組成物の生産速度は15.1/hrであった。
抜き出されたプロピレン系ブロック共重合体組成物は未反応モノマーを除去し、一部はMFRの測定、および赤外線吸収スペクトル分析によるエチレン含有量の測定、ICP法による重合体中のMg含量の測定による共重合体の生成量、パウダー中の塊量ならびにゲル、パウダーの流動性の測定に供した。結果を表1に示す。
(実施例2)
成分(C)の添加位置を9a(第1段重合槽の上流末端より79%の位置の頂部)とした以外は実施例1に準拠して実施した。結果を表1に示す。
(実施例3)
成分(C)の添加位置9bを第二段重合槽の上流末端より30%の頭頂部とし、成分(C)添加量と成分(B)添加量の比を1.5とした以外は実施例1に準拠して実施した。結果を表1に示す。
(実施例4)
成分(C)添加量と成分(B)添加量の比を3.0とした以外は実施例1に準拠して実施した。結果を表1に示す。
(実施例5)
成分(C)添加量と成分(B)添加量の比を1.0とし、第二段重合体の重合比率を35%とした以外は実施例1に準拠して実施した。結果を表1に示す。
(比較例1)
(1)固体触媒成分の調製
1)予備重合
実施例1で得られた固体成分(A1)を用いて、以下の手順により予備重合を行った。上記のスラリーに精製したn−ヘキサンを導入して、固体成分(A1)の濃度が20g/Lとなる様に調整した。スラリーを室温で、EtAlのn−ヘキサン希釈液をEtAlとして10g、iPr2Si(Me)2のn−ヘキサン希釈液をとして2.3g添加し、200gのプロピレンを4hrかけて供給した。プロピレンの供給が終わった後、更に30min反応を継続した。次いで、気相部を窒素で充分に置換し、触媒(A)を得た。この触媒1gあたり2.2gのポリプロピレンを含んでいた。また、予備重合後の触媒(A)の平均粒径は60μmであった。
2)プロピレン系ブロック共重合体の重合
固体触媒(A)を0.63g/hr、有機アルミ化合物としてトリエチルアルミニウムおよび有機ケイ素化合物としてジイソプロピルジメトキシシランを、Al/Mgモル比が5、Al/Siモル比が9となるよう連続的に供給した以外は実施例2に準拠して実施した。結果を表1に示す。
(比較例2)
成分(C)を添加せずに、プロピレン系ブロック共重合体を製造した以外は実施例1に準拠して実施した。結果を表1に示す。
(比較例3)
成分(C)を添加せずに、プロピレン系ブロック共重合体を製造した以外は実施例5に準拠して実施した。結果を表1に示す。
(比較例4)
成分(C)を第1段重合工程から第二段重合工程の間の移送流路に添加した以外は実施例1に準拠して実施した。結果を表1に示す。
Figure 2008150466
表1から明らかなように、実施例1〜5は比較例1〜4と比較して、本発明の製造方法の特定事項である、「成分(A1)、(A2)、及び(A3)を接触処理してなる固体触媒成分(A)を使用する」との要件を満たさない方法である比較例で得られたものは、ゲルの発生やパウダー中の塊が多く、加えてパウダーの流動性が良好でないプロピレン系ブロック共重合体であるのに比べて、本発明の製造方法の実施例によるポリプロピレン系ブロック共重合体組成物は、ゲルの発生やパウダー中の塊が少なく、加えてパウダーの流動性が良好なプロピレン系ブロック共重合体である事が分かる。具体的には実施例2と比較例1の比較において、成分(C)の添加量および添加位置は同じであるが、実施例2は高活性であると同時に、ゲルの発生や塊の発生が少なパウダーの流動性も優れていることが分かる。
従って、実施例はプロピレン系ブロック共重合体の製造方法において、本発明の製造方法の特定事項である、横型反応器にて特定の固体触媒を用いてプロピレン系ブロック共重合体を製造する上で、特定の電子供与化合物を添加することは、ゲルや塊の減少およびパウダーの流動性を良好に保つという点で、優れた結果が得られていると言える。
本発明の製造方法は、ゲルやフィッシュアイが低減されたプロピレン系ブロック共重合体が得られることから、外観の優れた射出成形品や押し出し成形品を得ることが可能である。加えて、パウダー流動性が優れ、パウダー中の塊量も少ないことから、品質的に安定したプロピレン系ブロック共重合体の供給が可能となる。
図1は、本発明の横型反応器を用いた製造方法に用いる装置の配置の一例を表す概略図である。 図2は、本発明の横型反応器を用いた製造方法に用いる装置の配置の好ましい例を表す概略図である。 図3は、本発明の実施例及び比較例で用いた横型反応器を用いた製造方法のフローシートを表す概略図である。
符号の説明
1、2:触媒成分供給配管
3、5:原料プロピレン補給配管
4、6:原料補給配管(水素など)
7、38:(重合)活性抑制剤添加用配管
8、9a、9b、9c:成分(C)供給配管
10:重合器(第1重合工程)
11、21:気液分離槽
12、24:反応器上流末端
13、23、34、37:未反応ガス抜出し配管
14、22:反応器下流末端
15、25:凝縮機
16、26:圧縮機
17、27、33、36:原料液化プロピレン補給配管
118、228:軸
18、28、302、305:原料混合ガス供給配管
20:重合器(第2重合工程)
30:脱ガス槽
32、39、311、313:重合体抜出し配管
35、312:重合体供給配管

Claims (12)

  1. 内部に水平軸回りに回転する撹拌機を有する横型反応器を用いて気相法によりプロピレン系ブロック共重合体を連続的に製造する方法であって、
    下記の成分(A)及び成分(B)からなる触媒の存在下、プロピレンまたはプロピレンとエチレンを含む他のαオレフィンとを重合させてプロピレンの単独重合体またはプロピレンと他のαオレフィンとの共重合体を得る第一工程と、該第一工程で得られた重合反応物の存在下、プロピレンとエチレンを含む他のαオレフィンとを共重合体反応系へ供給してプロピレンと他のαオレフィンとを共重合させる第二工程とからなり、
    その際、第一工程または第二工程のいずれか、あるいは両方で、キラー剤として下記の成分(C)を添加することを特徴とするプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法。
    成分(A):次の成分(A1)、(A2)、及び(A3)を接触処理してなる固体触媒成分
    成分(A1):チタン、マグネシウム及びハロゲンを必須成分として含有する固体成分
    成分(A2):ビニルシラン化合物
    成分(A3):アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物、及び/又は、少なくとも二つのエーテル結合を有する化合物を接触処理してなる固体触媒成分
    成分(B):有機アルミニウム化合物
    成分(C):電子供与体化合物
  2. 成分(C)は、第一工程に対応する重合槽の最下流末端から上流方向へ1/3までの間、または第二工程に対応する重合槽の最上流末端から下流方向へ1/3までの間のいずれか、あるいは両方で、添加することを特徴とする請求項1に記載のプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法。
  3. 成分(C)は、第二工程に対応する重合槽の最上流末端から下流方向へ1/3までの間に添加することを特徴とする請求項1又は2に記載のプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法。
  4. 添加される成分(C)の総量が、成分(B)に対して0.5〜20倍モルであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法。
  5. 成分(C)が、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン又は酢酸メチルから選ばれる少なくとも一種の化合物であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法。
  6. 成分(A2)のビニルシラン化合物が、下記一般式(1)で表される化合物であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法。
    [CH=CH−]SiX (OR …(1)
    (式中、Xはハロゲンを表し、Rは水素若しくは炭化水素基を表し、Rは水素若しくは炭化水素基若しくは有機ケイ素基を表し、m≧1、0≦n≦3、0≦j≦3、0≦k≦2、m+n+j+k=4である。)
  7. 成分(A3)のアルコキシ基を有する有機ケイ素化合物が、下記一般式(2)で表される化合物であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法。
    Si(OR …(2)
    (式中、Rは炭化水素基若しくはヘテロ原子含有炭化水素基を表す。Rは水素、ハロゲン、炭化水素基及びヘテロ原子含有炭化水素基から選ばれる任意の遊離基を表し、Rは炭化水素基を表し、0≦a≦2、1≦b≦3、a+b=3である。)
  8. 固体触媒成分(A)が、予備重合されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法。
  9. 第一工程での触媒活性が、15,000gPP/h・g触媒以上であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法。
  10. 第二工程に、標準状態で気体である重合活性抑制剤を添加することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法。
  11. 第一工程におけるプロピレン単独重合体またはプロピレンと他のαオレフィンとの共重合体が、230℃、21.18Nで測定したMFRが50g/10分以上であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載のプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法。
  12. 第二工程での重合量が、全重合量に対して20重量%より多いことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載のプロピレン系ブロック共重合体の気相連続製造方法。
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