JP2008208352A - エチレン−α−オレフィン系共重合体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】連続多段重合によるエチレン−α−オレフィン系共重合体の製造方法であって、押出時の形状保持性に優れるエチレン−α−オレフィン系共重合体が得られる製造方法を提供すること。
【解決手段】2槽の重合反応器が直列に連結された重合反応装置を用いて、オレフィン重合触媒の存在下、エチレンとα−オレフィンとを溶媒中で連続重合するエチレン−α−オレフィン系共重合体の製造方法であって、第1槽の平均滞留時間(τ1、単位:hr)と第2槽の平均滞留時間(τ2、単位:hr)との比(τ1/τ2)が1.2〜10であり、下式値Gが0〜0.5である条件で重合を行うエチレン−α−オレフィン系共重合体の製造方法。
G=(H1/M1)/(H2/M2)
H1:第1槽への連鎖移動剤供給量(mol/hr)
M1:第1槽への総モノマー供給量(mol/hr)
H2:第2槽への連鎖移動剤供給量(mol/hr)
M2:第2槽への総モノマー供給量(mol/hr)
【選択図】なし
【解決手段】2槽の重合反応器が直列に連結された重合反応装置を用いて、オレフィン重合触媒の存在下、エチレンとα−オレフィンとを溶媒中で連続重合するエチレン−α−オレフィン系共重合体の製造方法であって、第1槽の平均滞留時間(τ1、単位:hr)と第2槽の平均滞留時間(τ2、単位:hr)との比(τ1/τ2)が1.2〜10であり、下式値Gが0〜0.5である条件で重合を行うエチレン−α−オレフィン系共重合体の製造方法。
G=(H1/M1)/(H2/M2)
H1:第1槽への連鎖移動剤供給量(mol/hr)
M1:第1槽への総モノマー供給量(mol/hr)
H2:第2槽への連鎖移動剤供給量(mol/hr)
M2:第2槽への総モノマー供給量(mol/hr)
【選択図】なし
Description
本発明は、エチレン−α−オレフィン系共重合体の製造方法に関するものである。
エチレン−α−オレフィン−共役ジエン共重合体などのエチレン−α−オレフィン系共重合体は、自動車用材料、工業機器用材料、OA機器用材料、建築用材料などに幅広く用いられている。このエチレン−α−オレフィン系共重合体の製造方法としては、エチレン−α−オレフィン系共重合体を、各用途にあわせて所望の物性の重合体とするため、2種類のエチレン−α−オレフィン系共重合体を夫々製造し、次にそれらを溶融混合する方法が知られている。
他の製造方法としては、2槽以上の重合反応器が直列に連結された多段重合反応装置を用いて、エチレン−α−オレフィン系共重合体を連続多段重合により製造する方法が知られている。例えば、特許文献1、2には、第1重合反応器で前段の重合を行った後、反応液の全量と追加の溶媒、モノマー等を、第1重合反応器と同容積の第2重合反応器に供給し、第2重合反応器で後段の重合を行うエチレンとプロピレンと5−エチリデン−2−ノルボルネンとの連続多段重合が記載されている。また、特許文献2には、連続多段重合による製造方法は、経済的に有利であるとされている。
しかしながら、従来の連続多段重合によるエチレン−α−オレフィン系共重合体の製造では、得られるエチレン−α−オレフィン系共重合体は、押出時の形状保持性において十分満足のいくものではなかった。
かかる状況のもと、本発明が解決しようとする課題は、連続多段重合によるエチレン−α−オレフィン系共重合体の製造方法であって、押出時の形状保持性に優れるエチレン−α−オレフィン系共重合体が得られる製造方法を提供することにある。
本発明は、2槽の重合反応器が直列に連結された重合反応装置を用いて、オレフィン重合触媒の存在下、エチレンとα−オレフィンとを溶媒中で連続重合するエチレン−α−オレフィン系共重合体の製造方法であって、下記(1)〜(6)を全て充足する重合条件で重合を行うエチレン−α−オレフィン系共重合体の製造方法にかかるものである。
(1)第1槽の重合温度(T1):−20〜200℃
(2)第1槽の重合圧力(P1):0.1〜10MPa
(3)第2槽の重合温度(T2):−20〜200℃
(4)第2槽の重合圧力(P2):0.1〜10MPa
(5)第1槽の平均滞留時間(τ1、単位:hr)と第2槽の平均滞留時間(τ2、単位:hr)との比(τ1/τ2):1.2〜10
(6)下式値G:0〜0.5
G=(H1/M1)/(H2/M2)
H1:第1槽への連鎖移動剤供給量(mol/hr)
M1:第1槽への総モノマー供給量(mol/hr)
H2:第2槽への連鎖移動剤供給量(mol/hr)
M2:第2槽への総モノマー供給量(mol/hr)
(但し、H2およびM2は、第1槽からの流れ込み量を含む。)
(1)第1槽の重合温度(T1):−20〜200℃
(2)第1槽の重合圧力(P1):0.1〜10MPa
(3)第2槽の重合温度(T2):−20〜200℃
(4)第2槽の重合圧力(P2):0.1〜10MPa
(5)第1槽の平均滞留時間(τ1、単位:hr)と第2槽の平均滞留時間(τ2、単位:hr)との比(τ1/τ2):1.2〜10
(6)下式値G:0〜0.5
G=(H1/M1)/(H2/M2)
H1:第1槽への連鎖移動剤供給量(mol/hr)
M1:第1槽への総モノマー供給量(mol/hr)
H2:第2槽への連鎖移動剤供給量(mol/hr)
M2:第2槽への総モノマー供給量(mol/hr)
(但し、H2およびM2は、第1槽からの流れ込み量を含む。)
本発明により、押出時の形状保持性に優れるエチレン−α−オレフィン系共重合体が得られる連続多段重合によるエチレン−α−オレフィン系共重合体の製造方法を提供することができる。
本発明は、2槽の重合反応器が直列に連結された重合反応装置を用いて、オレフィン重合触媒の存在下、エチレンとα−オレフィンとを溶媒中で連続重合するものである。
オレフィン重合触媒としては、遷移金属化合物と活性化助触媒とを接触処理してなる触媒が用いられ、例えば、遷移金属化合物としてバナジウム化合物を、活性化助触媒として有機アルミニウム化合物を用いた触媒;遷移金属化合物としてシクロペンタジエン型アニオン骨格を有する配位子を有する遷移金属化合物を、活性化助触媒として有機アルミニウムオキシ化合物、ホウ素化合物、有機アルミニウム化合物などを用いた触媒などをあげることができる。
バナジウム化合物としては、一般式VO(OR)nX3-n(但し、Rは炭化水素基、Xはハロゲン原子、nは0〜3である数を示す。)で示される化合物をあげることができ、より具体的には、VOCl3、VO(OCH3)Cl2、VO(OCH3)2Cl、VO(OCH3)3、VO(OC2H5)Cl2、VO(OC2H5)2Cl、VO(OC2H5)3、VO(OC3H7)Cl2、VO(OC3H7)2Cl、VO(OC3H7)3あるいはこれらの混合物を例示することができる。
シクロペンタジエン型アニオン骨格を有する配位子を有する遷移金属化合物としては、一般式R1 kR2 lR3 mR4 nM1(ただし、M1は、元素の周期律表の第4属の遷移金属化合物(ジルコニウム、チタン、ハフニウム等)であり、R1はシクロペンタジエン形アニオン骨格を有する配位子であり、R2,R3およびR4は、それぞれシクロペンタジエン形アニオン骨格を有する配位子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アリーロキシ基、ハロゲン原子または水素原子であり、kおよびlは1以上の整数であり、k+l+m+n=4である。)で示されるメタロセン系化合物があげられ、該メタロセン系化合物としては、ビス(シクロペンタジエニル)ジエチルチタニウム、ビス(シクロペンタジエニル)ジメチルチタニウム、ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジメチルチタニウム、ビス(シクロペンタジエニル)ジクロロチタニウム、ビス(シクロペンタジエニル)チタニウムモノクロリドモノハイドライド、ビス(インデニル)チタニウムモノクロリドモノハイドライド、ビス(インデニル)チタニウムジクロリド、エチレンビス(インデニル)ジメチルチタニウム、エチレンビス(インデニル)メチルチタニウムクロリド、エチレンビス(インデニル)チタニウムジクロリド、エチレンビス(4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル)チタニウムジクロリド、エチレンビス(4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル)ジメチルチタニウム、エチレンビス(4−メチル−1−インデニル)チタニウムジクロリド、エチレンビス(2,3−ジメチル−1−インデニル)チタニウムジクロリド、ビス(シクロペンタジエニル)ジエチルチタニウム、ビス(シクロペンタジエニル)ジメチルジルコニウム、ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジメチルジルコニウム、ビス(シクロペンタジエニル)ジクロロジルコニウム、ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムモノクロリドモノハイドライド、ビス(インデニル)ジルコニウムモノクロリドモノハイドライド、ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(インデニル)ジメチルジルコニウム、エチレンビス(インデニル)メチルジルコニウムクロリド、エチレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル)ジメチルジルコニウム、エチレンビス(4−メチル−1−インデニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(2,3−ジメチル−1−インデニル)ジルコニウムジクロリドなどがあげられる。
有機アルミニウム化合物としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリノルマルブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルヘキシルアルミニウム、ジイソブチルヘキシルアルミニウム、ジイソブチルオクチルアルミニウム、イソブチルジヘキシルアルミニウム、イソブチルジオクチルアルミニウムなどをあげることができる。
有機アルミニウムオキシ化合物としては、テトラメチルジアルミノキサン、テトラエチルジアルミノキサン、テトラブチルジアルミノキサン、テトラヘキシルジアルミノキサン、メチルアルミノキサン、エチルアルミノキサン、ブチルアルミノキサン、ヘキシルアルミノキサンなどがあげられる。
ホウ素化合物としては、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートなどをあげることができる。
遷移金属化合物と有機アルミニウム化合物との接触処理において、有機アルミニウム化合物の接触処理量は、遷移金属原子1molあたり、有機アルミニウム化合物のアルミニウム原子換算として、通常、2〜2000molであり、好ましくは4〜1500molであり、より好ましくは6〜1000molである。また、遷移金属化合物と有機アルミニウムオキシ化合物との接触処理において、有機アルミニウムオキシ化合物の接触処理量は、遷移金属原子1molあたり、有機アルミニウムオキシ化合物のアルミニウム原子換算として、通常、1〜10000molであり、好ましくは5〜7500molであり、より好ましくは10〜5000molである。遷移金属化合物とホウ素化合物の接触処理において、ホウ素化合物の接触処理量は、遷移金属原子1molあたり、ホウ素化合物のホウ素原子換算として、通常、1〜20molであり、好ましくは1.5〜15molであり、より好ましくは2〜10molである。
α−オレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン等の直鎖状オレフィン;3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン等の分岐オレフィンをあげることができる。α−オレフィンは、1種以上用いられ、好ましくは、炭素原子数3〜20のα−オレフィンであり、より好ましくは、プロピレン、1−ブテンであり、特に好ましくはプロピレンである。
本発明においては、エチレンとα−オレフィンに加えて、他の共重合可能なオレフィン性モノマーを用いて、共重合をおこなってもよい。該オレフィン性モノマーとしては、ポリエン、ビニル芳香族化合物、ビニル脂環式化合物、環状オレフィンなどをあげることができる。
ポリエンとしては、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、1,5−ヘプタジエン、1,6−ヘプタジエン、1,6−オクタジエン、1,7−オクタジエン、1,7−ノナジエン、1,8−ノナジエン、1,8−デカジエン、1,9−デカジエン、1,12−テトラデカジエン、1,13−テトラデカジエン、3−メチル−1,4−ヘキサジエン、3−メチル−1,5−ヘキサジエン、3−エチル−1,4−ヘキサジエン、3−エチル−1,5−ヘキサジエン、3,3−ジメチル−1,4−ヘキサジエン、3,3−ジメチル−1,5−ヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−ビニル−2−ノルボルネン、2,5−ノルボルナジエン、7−メチル−2,5−ノルボルナジエン、7−エチル−2,5−ノルボルナジエン、7−プロピル−2,5−ノルボルナジエン、7−ブチル−2,5−ノルボルナジエン、7−ペンチル−2,5−ノルボルナジエン、7−ヘキシル−2,5−ノルボルナジエン、7,7−ジメチル−2,5−ノルボルナジエン、7,7−メチルエチル−2,5−ノルボルナジエン、7−クロロ−2,5−ノルボルナジエン、7−ブロモ−2,5−ノルボルナジエン、7−フルオロ−2,5−ノルボルナジエン、7,7−ジクロロ−2,5−ノルボルナジエン、1−メチル−2,5−ノルボルナジエン、1−エチル−2,5−ノルボルナジエン、1−プロピル−2,5−ノルボルナジエン、1−ブチル−2,5−ノルボルナジエン、1−クロロ−2,5−ノルボルナジエン、1−ブロモ−2,5−ノルボルナジエンなどをあげることができる。
ポリエンは、1種以上用いられ、好ましくは、5−エチリデン−2−ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、5−ビニルノルボルネン、ノルボルナジエンである。
ビニル芳香族化合物としては、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレンなどをあげることがでる。また、ビニル脂環式化合物としては、ビニルシクロヘキサン、ビニルシクロヘプタン、ビニルシクロオクタンなどをあげることができる。環状オレフィンとしては、シクロヘキセン、2−ノルボルネンなどをあげることができる。
溶媒としては、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン等の脂環族炭化水素等の不活性溶媒を用いることができる。
重合反応装置としては、2槽の重合反応器が直列に連結され、第1槽の重合反応器で重合して得られた反応液を続いて第2槽の重合反応器に連続して供給して、エチレンとα−オレフィンと必要に応じて使用される他の共重合可能なオレフィン性モノマーとの重合ができる連続の多段重合反応装置が用いられる。
重合反応器には、撹拌翼を有する回転可能な撹拌軸が備えられ、該撹拌翼としては、傾斜パドル翼、タービン翼、アンカー翼、ヘリカルリボン翼、大型の板翼などが例示される。傾斜パドル翼、タービン翼などの小型の翼は多段に設置されていてもよい。また重合反応の除熱には、反応装置に備え付けられた温調ジャケットを用いる方式や、溶媒やモノマーなどの蒸発潜熱を利用して冷却する方式を任意に採用することができる
第1槽の重合反応器には、溶媒、重合触媒、モノマー(エチレン、α−オレフィン、必要に応じて他の共重合可能なオレフィン性モノマー)、必要に応じて連鎖移動剤を供給し、エチレンとα−オレフィンと必要に応じて他の共重合可能なオレフィン性モノマーとを溶媒中で連続重合して、エチレンに基づく単量体単位とα−オレフィンに基づく単量体単位とを有する重合体成分(X)の製造を行う。また、重合触媒は、遷移金属化合物と活性化助触媒とを別々に重合反応器に供給して、重合反応器内で接触処理してもよく、各モノマーは、別々に供給してもよく、予め混合して供給してもよい。
連鎖移動剤としては、水素などが用いられ、好ましくは水素である。
第1槽での重合温度(T1)は、−20〜200℃であり、好ましくは0〜150℃であり、より好ましくは20〜120℃である。
第1槽での重合圧力(P1)は、0.1〜10MPaであり、好ましくは0.1〜5MPaであり、より好ましくは0.1〜3MPaである。
第1槽への連鎖移動剤供給量(H1、単位:mol/hr)と第1槽へのモノマー供給量(M1、単位:mol/hr)との比(H1/M1)は、通常、0〜0.022であり、好ましくは0〜0.0044である。
第1槽での溶液中のモノマー濃度は、通常、0.05〜30mol/Lである。
第1槽での溶液中のオレフィン重合触媒の濃度は、遷移金属触媒換算で、通常、0.0001〜500μmol/gであり、好ましくは0.0005〜100μmol/gであり、より好ましくは0.001〜50μmol/gである。
第1槽で製造する重合体成分(X)の極限粘度(η1)は、1.0〜5.0dl/gであり、好ましくは1.2〜4.5dl/gであり、より好ましくは1.5〜4.0dl/gである。
第1槽で製造する重合体成分(X)のエチレンに基づく単量体単位の含有量(E1)は、好ましくは45〜80重量%であり、より好ましくは50〜70重量%であり、更に好ましくは50〜65重量%である。但し、重合体成分(X)中のエチレンに基づく単量体単位とα−オレフィンに基づく単量体単位との総含有量を100重量%とする。該含有量は、赤外分光法により求めることができる。
第1槽で製造する重合体成分(X)のエチレンに基づく単量体単位とα−オレフィンに基づく単量体単位との総含有量は、好ましくは85重量%以上であり、より好ましくは88重量%以上であり、更に好ましくは90重量%以上である。但し、重合体成分(X)中の単量体単位の総含有量を100重量%とする。該含有量は、赤外分光法により求めることができる。
第2槽の重合反応器には、第1槽の重合反応器から送られる反応液、モノマー(エチレン、α−オレフィン、必要に応じて他の共重合可能なオレフィン性モノマー)、必要に応じ、連鎖移動剤、溶媒、重合触媒を供給し、エチレンとα−オレフィンと必要に応じて他の共重合可能なオレフィン性モノマーとを溶媒中で連続重合して、エチレンに基づく単量体単位とα−オレフィンに基づく単量体単位とを有する重合体成分(Y)の製造を行う。また、重合触媒は、遷移金属化合物と活性化助触媒とを別々に重合反応器に供給して、重合反応器内で接触処理してもよく、各モノマーは、別々に供給してもよく、予め混合して供給してもよい。
第2槽での重合温度(T2)は、−20〜200℃であり、好ましくは0〜150℃であり、より好ましくは20〜120℃である。
第2槽での重合圧力(P2)は、0.1〜10MPaであり、好ましくは0.1〜5MPaであり、より好ましくは0.1〜3MPaである。
第1槽の平均滞留時間(τ1、単位:hr)と第2槽の平均滞留時間(τ2、単位:hr)との比(τ1/τ2)は1.2〜10であり、好ましくは1.25〜7.5である。 第1槽の平均滞留時間(τ1)は、第1槽の反応域体積(Xv、単位:L)と第1槽への1時間当りの溶媒供給量(Xvl、単位:L/hr(ただし、20℃、常圧での体積とする。))との比(Xv/Xvl)であり、第2槽の平均滞留時間(τ2)は、第2槽の反応域体積(Yv、単位:L)と第2槽への1時間当りの溶媒供給量(Yvl、単位:L/hr(ただし、20℃、常圧での体積とする。))との比(Yv/Yvl)である。
第2槽の反応域体積(Yv)は、第1槽の反応域体積(Xv)と第2槽の反応域体積(Yv)との比(Xv/Yv)が1/1〜1/10となるように調節することが好ましく、4/5〜1/3となるように調節することがより好ましい。
第2槽での溶液中のモノマー濃度は、通常、0.05〜30mol/Lである。
第2槽での溶液中のオレフィン重合触媒の濃度は、遷移金属触媒換算で、通常、0.0001〜500μmol/gであり、好ましくは0.0005〜100μmol/gであり、より好ましくは0.001〜50μmol/gである。
第2槽への連鎖移動剤供給量(H2、単位:mol/hr)と第2槽へのモノマー供給量(M2、単位:mol/hr)との比(H2/M2)は、通常、0〜0.044であり、好ましくは0〜0.0089である。ここで、H2およびM2は、第1槽からの流れ込み量を含むものである。
また、第2槽への連鎖移動剤供給量(H2)と第2槽へのモノマー供給量(M2)との比(H2/M2)としては、下式値Gが0〜0.5を充足するものであり、好ましくは、該Gが0〜0.3を充足するものである。
G=(H1/M1)/(H2/M2)
H1:第1槽への連鎖移動剤供給量(mol/hr)
M1:第1槽への総モノマー供給量(mol/hr)
H2:第2槽への連鎖移動剤供給量(mol/hr)
M2:第2槽への総モノマー供給量(mol/hr)
H1:第1槽への連鎖移動剤供給量(mol/hr)
M1:第1槽への総モノマー供給量(mol/hr)
H2:第2槽への連鎖移動剤供給量(mol/hr)
M2:第2槽への総モノマー供給量(mol/hr)
第2槽で製造する重合体成分(Y)の極限粘度(η2)は、1.0〜5.0dl/gであり、好ましくは1.2〜4.5dl/gであり、より好ましくは1.5〜4.0dl/gである。
第2槽で製造する重合体成分(Y)のエチレンに基づく単量体単位の含有量(E2)は、好ましくは45〜80重量%であり、より好ましくは50〜70重量%であり、更に好ましくは50〜65重量%である。但し、重合体成分(Y)中のエチレンに基づく単量体単位とα−オレフィンに基づく単量体単位との総含有量を100重量%とする。該含有量は、赤外分光法により求めることができる。
第2槽で製造する重合体成分(Y)のエチレンに基づく単量体単位とα−オレフィンに基づく単量体単位との総含有量は、好ましくは85重量%以上であり、より好ましくは88重量%以上であり、更に好ましくは90重量%以上である。但し、重合体成分(Y)中の単量体単位の総含有量を100重量%とする。該含有量は、赤外分光法により求めることができる。
第1槽で製造する重合体成分(X)と第2槽で製造する重合体成分(Y)との重量比は、好ましくは1/4〜4/1であり、より好ましくは1/3〜3/1である。
第2槽の重合反応器から抜き出された反応液からは、公知の脱溶媒処理、乾燥処理などを行い、エチレン−α−オレフィン系共重合体を取り出すことができる。
エチレン−α−オレフィン系共重合体の極限粘度は、好ましくは1〜3.5dl/gであり、より好ましくは1.2〜3dl/gである。また、オレフィン系重合体の分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは3〜7である。なお、極限粘度は、70℃のキシレン溶液で測定される値であり、分子量分布(Mw/Mn)は、ゲル・パーミエイション・クロマトグラフ(GPC)法により測定される。
エチレン−α−オレフィン系共重合体中のエチレンに基づく単量体単位の含有量は、好ましくは、45〜80重量%であり、より好ましくは50〜65重量%である。但し、エチレン−α−オレフィン系共重合体中のエチレンに基づく単量体単位とα−オレフィンに基づく単量体単位との総含有量を100重量%とする。該含有量は、赤外分光法により求めることができる。
エチレン−α−オレフィン系共重合体中のエチレンに基づく単量体単位とα−オレフィンに基づく単量体単位との総含有量は、好ましくは85重量%以上であり、より好ましくは88重量%以上であり、更に好ましくは90重量%以上である。但し、エチレン−α−オレフィン系共重合体中の単量体単位の総含有量を100重量%とする。該含有量は、赤外分光法により求めることができる。
本発明のエチレン−α−オレフィン系共重合体は成形ゴムの形状保持性に優れることが示された。その優れた特性を利用して、自動車用材料、建築材料、工業用材料、電線用材料などの押出し加工製品用途に好適に用いることができる。
以下、実施例および比較例により、本発明を説明する。
物性評価は、次の方法で行った。
物性評価は、次の方法で行った。
(1)エチレン単位量、プロピレン単位量
赤外分光法により、エチレンに基づく単量体単位の含有量(エチレン単位量)とプロピレンに基づく単量体単位の含有量(プロピレン単位量)を測定した。エチレン単位量とプロピレン単位量は、エチレン単位量とプロピレン単位量の総量を100重量%として求めた。また、試料として、厚み約0.1mmのフィルムを用い、赤外分光光度計(日本分光工業社製 IR−810)により、文献値(赤外吸収スペクトルによるポリエチレンのキャラクタリゼーション 高山、宇佐美 等著 又は Die Makromolekulare Chemie,177,461(1976)Mc Rae,M.A.,MadamS,W.F.等著)に準じ、メチル分岐由来の1155cm-1の吸収ピークとメチレン基由来の721cm-1の吸収ピークを測定した。標準試料としては、エチレン単独重合体、プロピレン単独重合体およびエチレン−プロピレン共重合体(エチレン単位量50wt%、プロピレン単位量50wt%)を用いた。
赤外分光法により、エチレンに基づく単量体単位の含有量(エチレン単位量)とプロピレンに基づく単量体単位の含有量(プロピレン単位量)を測定した。エチレン単位量とプロピレン単位量は、エチレン単位量とプロピレン単位量の総量を100重量%として求めた。また、試料として、厚み約0.1mmのフィルムを用い、赤外分光光度計(日本分光工業社製 IR−810)により、文献値(赤外吸収スペクトルによるポリエチレンのキャラクタリゼーション 高山、宇佐美 等著 又は Die Makromolekulare Chemie,177,461(1976)Mc Rae,M.A.,MadamS,W.F.等著)に準じ、メチル分岐由来の1155cm-1の吸収ピークとメチレン基由来の721cm-1の吸収ピークを測定した。標準試料としては、エチレン単独重合体、プロピレン単独重合体およびエチレン−プロピレン共重合体(エチレン単位量50wt%、プロピレン単位量50wt%)を用いた。
(2)ヨウ素価
プレス装置により重合体を厚み約0.5mmのフィルムに成形し、赤外分光光度計により、該フィルムの5−エチリデン−2−ノルボルネン由来のピーク(1688cm-1の吸収ピーク)を測定して、重合体中の二重結合のモル含量を求め、該モル含量からヨウ素価を算出した。
プレス装置により重合体を厚み約0.5mmのフィルムに成形し、赤外分光光度計により、該フィルムの5−エチリデン−2−ノルボルネン由来のピーク(1688cm-1の吸収ピーク)を測定して、重合体中の二重結合のモル含量を求め、該モル含量からヨウ素価を算出した。
(3)形状保持性
(評価用組成物の調製)
神戸製鋼所製BB−2ミキサー(1.7L)を用い、エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体100重量部とSRF−HSカーボン(旭カーボン社製 商品名旭50HG)100重量部、パラフィンオイル(出光興産社製 商品名ダイアナPS430)80重量部、酸化亜鉛5重量部、ステアリン酸1重量部とを混合してゴム組成物を調製した。次に、得られたゴム組成物に、硫黄1.0重量部と加硫促進剤2−メルカプトベンゾチアゾール1.6重量部と加硫促進剤とテトラメルチウラムジスルフィド0.56重量部と
ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛1.6重量部とジペンタメチレンチウラムテトラスルファイド0.49重量部とを、40℃に温調した10インチロールにて混合し、評価用組成物を得た。
(評価用組成物の調製)
神戸製鋼所製BB−2ミキサー(1.7L)を用い、エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体100重量部とSRF−HSカーボン(旭カーボン社製 商品名旭50HG)100重量部、パラフィンオイル(出光興産社製 商品名ダイアナPS430)80重量部、酸化亜鉛5重量部、ステアリン酸1重量部とを混合してゴム組成物を調製した。次に、得られたゴム組成物に、硫黄1.0重量部と加硫促進剤2−メルカプトベンゾチアゾール1.6重量部と加硫促進剤とテトラメルチウラムジスルフィド0.56重量部と
ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛1.6重量部とジペンタメチレンチウラムテトラスルファイド0.49重量部とを、40℃に温調した10インチロールにて混合し、評価用組成物を得た。
(形状保持性評価)
内径9mm、外径11mmのチューブダイスを取り付けた中田造機社製45mm押出機(L/D=16)を用い、肉厚1mmのゴムチューブを成形し、該ゴムチューブを、熱空気加硫装置にて230℃の温度で5分間加硫し、加硫ゴムチューブを得た。得られた加硫ゴムチューブの高さと幅の長さを測定し、高さと幅の長さの比を求めた。該比が1に近いほど、形状保持性に優れる。
内径9mm、外径11mmのチューブダイスを取り付けた中田造機社製45mm押出機(L/D=16)を用い、肉厚1mmのゴムチューブを成形し、該ゴムチューブを、熱空気加硫装置にて230℃の温度で5分間加硫し、加硫ゴムチューブを得た。得られた加硫ゴムチューブの高さと幅の長さを測定し、高さと幅の長さの比を求めた。該比が1に近いほど、形状保持性に優れる。
実施例1
100LのSUS製槽型重合反応器が2つ直列に連結された重合反応装置を用い、以下に示す条件で連続的にエチレン、プロピレン、5−エチリデン−2−ノルボルネンの共重合を行った。第1重合反応器の下部から、重合溶媒として、ヘキサンを155.2kg/時間の速度で、モノマーとしてエチレン、プロピレン、5−エチリデン−2−ノルボルネンをそれぞれ3.93kg/時間、7.31kg/時間、0.34kg/時間の速度で第1重合反応器中に連続的に供給した。なお、5−エチリデン−2−ノルボルネンは、21重量%のヘキサン溶液により供給した。また、第1重合反応器の下部から、触媒として、オキシ三塩化バナジウム、エチルアルミニウムセスキクロリド、エタノールをそれぞれ0.00416kg/時間、0.0237kg/時間、0.002kg/時間の速度で第1重合反応器中に連続的に供給した。なお、オキシ三塩化バナジウム、エチルアルミニウムセスキクロリド、エタノールは、それぞれ、0.621wt%のヘキサン溶液、4.369重量%のヘキサン溶液、0.4重量%のヘキサン溶液により供給した。一方、第1重合反応器上部から第1重合反応器中の反応液が100Lとなるように連続的に反応液を抜き出した。また、分子量調節を水素により行った。水素の供給速度は2.8NL/時間とした。
第1重合反応器から抜き出された反応液を第2重合反応器の下部から第2重合反応器中に供給するとともに、第2重合反応器の下部から重合溶媒としてヘキサンを75.3kg/時間の速度で、モノマーとしてエチレン、5−エチリデン−2−ノルボルネンをそれぞれ1.38kg/時間、0.131kg/時間の速度で、第2重合反応器中に連続的に供給した。また、第2重合反応器の下部から、触媒としてオキシ三塩化バナジウム、エチルアルミニウムセスキクロリド、エタノールをそれぞれ0.0297kg/時間、0.0169kg/時間、0.0014kg/時間の速度で第2重合反応器中に連続的に供給した。なお、オキシ三塩化バナジウム、エチルアルミニウムセスキクロリド、エタノールは、それぞれ、1.926wt%のヘキサン溶液、8.429重量%のヘキサン溶液、0.4重量%のヘキサン溶液により供給した。第2重合反応器の上部から第2重合反応器中の反応液が100Lとなるように連続的に反応液を抜き出した。
各反応器の圧力は、0.85MPa、第1重合反応器、第2重合反応器それぞれ44℃、46℃に制御した。
100LのSUS製槽型重合反応器が2つ直列に連結された重合反応装置を用い、以下に示す条件で連続的にエチレン、プロピレン、5−エチリデン−2−ノルボルネンの共重合を行った。第1重合反応器の下部から、重合溶媒として、ヘキサンを155.2kg/時間の速度で、モノマーとしてエチレン、プロピレン、5−エチリデン−2−ノルボルネンをそれぞれ3.93kg/時間、7.31kg/時間、0.34kg/時間の速度で第1重合反応器中に連続的に供給した。なお、5−エチリデン−2−ノルボルネンは、21重量%のヘキサン溶液により供給した。また、第1重合反応器の下部から、触媒として、オキシ三塩化バナジウム、エチルアルミニウムセスキクロリド、エタノールをそれぞれ0.00416kg/時間、0.0237kg/時間、0.002kg/時間の速度で第1重合反応器中に連続的に供給した。なお、オキシ三塩化バナジウム、エチルアルミニウムセスキクロリド、エタノールは、それぞれ、0.621wt%のヘキサン溶液、4.369重量%のヘキサン溶液、0.4重量%のヘキサン溶液により供給した。一方、第1重合反応器上部から第1重合反応器中の反応液が100Lとなるように連続的に反応液を抜き出した。また、分子量調節を水素により行った。水素の供給速度は2.8NL/時間とした。
第1重合反応器から抜き出された反応液を第2重合反応器の下部から第2重合反応器中に供給するとともに、第2重合反応器の下部から重合溶媒としてヘキサンを75.3kg/時間の速度で、モノマーとしてエチレン、5−エチリデン−2−ノルボルネンをそれぞれ1.38kg/時間、0.131kg/時間の速度で、第2重合反応器中に連続的に供給した。また、第2重合反応器の下部から、触媒としてオキシ三塩化バナジウム、エチルアルミニウムセスキクロリド、エタノールをそれぞれ0.0297kg/時間、0.0169kg/時間、0.0014kg/時間の速度で第2重合反応器中に連続的に供給した。なお、オキシ三塩化バナジウム、エチルアルミニウムセスキクロリド、エタノールは、それぞれ、1.926wt%のヘキサン溶液、8.429重量%のヘキサン溶液、0.4重量%のヘキサン溶液により供給した。第2重合反応器の上部から第2重合反応器中の反応液が100Lとなるように連続的に反応液を抜き出した。
各反応器の圧力は、0.85MPa、第1重合反応器、第2重合反応器それぞれ44℃、46℃に制御した。
第1重合反応器では、プロピレン単位量/(エチレン単位量+プロピレン単位量)は38.9重量%、ヨウ素価は11のエチレン−プロピレン−5−エチリデン−2−ノルボルネン共重合体が、4.9kg/時間の速度で重合され、第2重合反応器では、プロピレン単位量/(エチレン単位量+プロピレン単位量)は36.7重量%、ヨウ素価は12のエチレン−プロピレン−5−エチリデン−2−ノルボルネン共重合体が、2.3kg/時間の速度で重合された。
第1重合反応器に供給したヘキサンの全量が第2重合反応器に流れ込むとし、ヘキサンの比重を0.66kg/Lとして、τ1/τ2を計算した結果、1.48であった。
第1重合反応器から第2重合反応器に流れ込むモノマー量は、第1重合反応器に供給するモノマー量と第1重合反応器で消費されるモノマー量(第1重合反応器で製造される共重合体に相当する量)との差から求め、第1重合反応器に供給した水素の全量が第2重合反応器に流れ込むとして、G値を計算した結果、1.47であった。
第1重合反応器から第2重合反応器に流れ込むモノマー量は、第1重合反応器に供給するモノマー量と第1重合反応器で消費されるモノマー量(第1重合反応器で製造される共重合体に相当する量)との差から求め、第1重合反応器に供給した水素の全量が第2重合反応器に流れ込むとして、G値を計算した結果、1.47であった。
第2重合反応器から抜き出された反応液に、少量のポリプロピレングリコールを添加して重合反応を停止させ、脱モノマー、水洗浄後、大量の水中でスチームにより溶媒を除去し、80℃で減圧乾燥して、エチレン−プロピレン−5−エチリデン−2−ノルボルネン共重合体を得た。得られたエチレン−プロピレン−5−エチリデン−2−ノルボルネン共重合体の形状保持性を評価した結果、加硫ゴムチューブの高さと幅の長さの比は0.61であった。
比較例
100LのSUS製槽型重合反応器が2つ直列に連結された重合反応装置を用い、以下に示す条件で連続的にエチレン、プロピレン、5−エチリデン−2−ノルボルネンの共重合を行った。第1重合反応器の下部から、重合溶媒としてヘキサンを155.2kg/時間の速度で、モノマーとしてエチレン、プロピレン、5−エチリデン−2−ノルボルネンをそれぞれ3.93kg/時間、7.31kg/時間、0.34kg/時間の速度で第1重合反応器中に連続的に供給した。なお、5−エチリデン−2−ノルボルネンは、21重量%のヘキサン溶液により供給した。また、第1重合反応器の下部から、触媒として、オキシ三塩化バナジウム、エチルアルミニウムセスキクロリド、エタノールをそれぞれ0.00508kg/時間、0.0290kg/時間、0.0024kg/時間の速度で第1重合反応器中に連続的に供給した。なお、オキシ三塩化バナジウム、エチルアルミニウムセスキクロリド、エタノールは、それぞれ、0.621wt%のヘキサン溶液、4.369重量%のヘキサン溶液、0.4重量%のヘキサン溶液により供給した。一方、第1重合反応器上部から第1重合反応器中の反応液が100Lとなるように連続的に反応液を抜き出した。また、分子量調節を水素により行った。水素の供給速度は0.5NL/時間とした。
第1重合反応器から抜き出された反応液を第2重合反応器の下部から第2重合反応器中に供給するとともに、第2重合反応器の下部から重合溶媒としてヘキサンを75.3kg/時間の速度で、モノマーとしてエチレン、5−エチリデン−2−ノルボルネンをそれぞれ1.38kg/時間、0.131kg/時間の速度で、触媒としてオキシ三塩化バナジウム、エチルアルミニウムセスキクロリド、エタノールをそれぞれ0.0297kg/時間、0.0169kg/時間、0.0014kg/時間の速度で第2重合反応器中に連続的に供給した。なお、オキシ三塩化バナジウム、エチルアルミニウムセスキクロリド、エタノールは、それぞれ、1.926wt%のヘキサン溶液、8.429重量%のヘキサン溶液、0.4重量%のヘキサン溶液により供給した。また、水素の供給速度は6.0NL/時間とした。第2重合反応器の上部から第2重合反応器中の反応液が100Lとなるように連続的に反応液を抜き出した。
各反応器の圧力は、0.85MPa、第1重合反応器、第2重合反応器それぞれ44℃、46℃に制御した。
100LのSUS製槽型重合反応器が2つ直列に連結された重合反応装置を用い、以下に示す条件で連続的にエチレン、プロピレン、5−エチリデン−2−ノルボルネンの共重合を行った。第1重合反応器の下部から、重合溶媒としてヘキサンを155.2kg/時間の速度で、モノマーとしてエチレン、プロピレン、5−エチリデン−2−ノルボルネンをそれぞれ3.93kg/時間、7.31kg/時間、0.34kg/時間の速度で第1重合反応器中に連続的に供給した。なお、5−エチリデン−2−ノルボルネンは、21重量%のヘキサン溶液により供給した。また、第1重合反応器の下部から、触媒として、オキシ三塩化バナジウム、エチルアルミニウムセスキクロリド、エタノールをそれぞれ0.00508kg/時間、0.0290kg/時間、0.0024kg/時間の速度で第1重合反応器中に連続的に供給した。なお、オキシ三塩化バナジウム、エチルアルミニウムセスキクロリド、エタノールは、それぞれ、0.621wt%のヘキサン溶液、4.369重量%のヘキサン溶液、0.4重量%のヘキサン溶液により供給した。一方、第1重合反応器上部から第1重合反応器中の反応液が100Lとなるように連続的に反応液を抜き出した。また、分子量調節を水素により行った。水素の供給速度は0.5NL/時間とした。
第1重合反応器から抜き出された反応液を第2重合反応器の下部から第2重合反応器中に供給するとともに、第2重合反応器の下部から重合溶媒としてヘキサンを75.3kg/時間の速度で、モノマーとしてエチレン、5−エチリデン−2−ノルボルネンをそれぞれ1.38kg/時間、0.131kg/時間の速度で、触媒としてオキシ三塩化バナジウム、エチルアルミニウムセスキクロリド、エタノールをそれぞれ0.0297kg/時間、0.0169kg/時間、0.0014kg/時間の速度で第2重合反応器中に連続的に供給した。なお、オキシ三塩化バナジウム、エチルアルミニウムセスキクロリド、エタノールは、それぞれ、1.926wt%のヘキサン溶液、8.429重量%のヘキサン溶液、0.4重量%のヘキサン溶液により供給した。また、水素の供給速度は6.0NL/時間とした。第2重合反応器の上部から第2重合反応器中の反応液が100Lとなるように連続的に反応液を抜き出した。
各反応器の圧力は、0.85MPa、第1重合反応器、第2重合反応器それぞれ44℃、46℃に制御した。
第1重合反応器ではプロピレン単位量/(エチレン単位量+プロピレン単位量)は38.9重量%、ヨウ素価は11のエチレン−プロピレン−5−エチリデン−2−ノルボルネン共重合体が、4.9kg/時間の速度で重合され、第2重合反応器ではプロピレン単位量/(エチレン単位量+プロピレン単位量)は37.4重量%、ヨウ素価は11のエチレン−プロピレン−5−エチリデン−2−ノルボルネン共重合体が、2.35kg/時間の速度で重合された。
第1重合反応器に供給したヘキサンの全量が第2重合反応器に流れ込むとし、ヘキサンの比重を0.66kg/Lとして、τ1/τ2を計算した結果、1.48であった。
第1重合反応器から第2重合反応器に流れ込むモノマー量は、第1重合反応器に供給するモノマー量と第1重合反応器で消費されるモノマー量(第1重合反応器で製造される共重合体に相当する量)との差から求め、第1重合反応器に供給した水素の全量が第2重合反応器に流れ込むとして、G値を計算した結果、0.11であった。
第1重合反応器から第2重合反応器に流れ込むモノマー量は、第1重合反応器に供給するモノマー量と第1重合反応器で消費されるモノマー量(第1重合反応器で製造される共重合体に相当する量)との差から求め、第1重合反応器に供給した水素の全量が第2重合反応器に流れ込むとして、G値を計算した結果、0.11であった。
第2重合反応器から抜き出された反応液に、少量のポリプロピレングリコールを添加して重合反応を停止させ、脱モノマー、水洗浄後、大量の水中でスチームにより溶媒を除去し、80℃で減圧乾燥して、エチレン−プロピレン−5−エチリデン−2−ノルボルネン共重合体を得た。得られたエチレン−プロピレン−5−エチリデン−2−ノルボルネン共重合体の形状保持性を評価した結果、加硫ゴムチューブの高さと幅の長さの比は0.58であった。
Claims (1)
- 2槽の重合反応器が直列に連結された重合反応装置を用いて、オレフィン重合触媒の存在下、エチレンとα−オレフィンとを溶媒中で連続重合するエチレン−α−オレフィン系共重合体の製造方法であって、下記(1)〜(6)を全て充足する重合条件で重合を行うことを特徴とするエチレン−α−オレフィン系共重合体の製造方法。
(1)第1槽の重合温度(T1):−20〜200℃
(2)第1槽の重合圧力(P1):0.1〜10MPa
(3)第2槽の重合温度(T2):−20〜200℃
(4)第2槽の重合圧力(P2):0.1〜10MPa
(5)第1槽の平均滞留時間(τ1、単位:hr)と第2槽の平均滞留時間(τ2、単位:hr)との比(τ1/τ2):1.2〜10
(6)下式値G:0〜0.5
G=(H1/M1)/(H2/M2)
H1:第1槽への連鎖移動剤供給量(mol/hr)
M1:第1槽への総モノマー供給量(mol/hr)
H2:第2槽への連鎖移動剤供給量(mol/hr)
M2:第2槽への総モノマー供給量(mol/hr)
(但し、H2およびM2は、第1槽からの流れ込み量を含む。)
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