JP2009102568A - プロピレン系樹脂組成物およびその成形体 - Google Patents

プロピレン系樹脂組成物およびその成形体 Download PDF

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Kenji Masuda
憲二 増田
Sunao Iwama
直 岩間
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Abstract

【課題】物性バランス、ウェルド外観さらにはフローマーク外観に優れるとともに、経済性にも富んだプロピレン系樹脂組成物およびその成形体の提供。
【解決手段】成分(I)メタロセン系触媒により重合された特定の要件を満たすプロピレン系ブロック共重合体5〜94重量%、成分(II)メタロセン系触媒により重合された特定の要件を満たすプロピレン系重合体5〜70重量%、成分(III)無機フィラー1〜60重量%、必要に応じ、成分(IV)エラストマー1〜20重量部(対成分(I)〜(III)の合計量100重量部))から成るプロピレン系樹脂組成物およびその成形体。
【選択図】なし

Description

本発明は、プロピレン系樹脂組成物およびその成形体に関し、詳しくは、メタロセン系触媒を用いて重合された特定の結晶性プロピレン重合体部分とエチレン・α−オレフィン共重合体部分からなるプロピレン系ブロック共重合体、メタロセン系触媒を用いて重合された特定のプロピレン系重合体、および無機フィラー、場合によりエラストマーを含む組成物からなる、物性バランス、ウェルド外観、さらにはフローマーク外観に優れるプロピレン系樹脂組成物およびその成形体に関するものである。
プロピレン系樹脂組成物は、工業部品分野における各種成形体、例えば、バンパー、サイドモール、インストルメントパネル等の自動車部品、テレビ等の家電機器製品の部品等として、その優れた成形性、機械的強度、環境問題適応性や経済性の特徴を活かし、多く実用に供されてきている。なかでも自動車分野での成形体は、大型化、デザインの複雑化や無塗装化が進みつつあり、それに伴いプロピレン系樹脂組成物およびその成形体には、高度な物性バランス(高い剛性、衝撃強度)の発現に加え、製品価値を一層高めるウェルド外観(樹脂の流れ突き合わせ部分の線状模様)や、フローマーク(樹脂の流れ方向に沿った縞状模様)の、一段の向上(目立ち難さの向上)が求められている。
プロピレン系樹脂組成物の物性バランスの高度化には、剛性と衝撃強度の相反する両特性を共に向上させる必要があり、剛性水準の向上にはタルク等の無機フィラーを添加する手法が多く用いられる。一方、衝撃強度水準を向上には、エチレン−プロピレンゴム(EPR)や、エチレン−ブテンゴム(EBR)、ポリスチレン−エチレン/ブテン−ポリスチレントリブロック共重合体(SEBS)、エチレン−オクテンゴム(EOR)等のゴム成分、エラストマーを添加する手法が用いられる(例えば、特許文献1参照。)。
さらに、プロピレン系樹脂組成物の剛性、衝撃強度のバランス向上には、特定触媒系を用いたプロピレン系ブロック共重合体に、エラストマーや無機フィラーを添加する手法や、組成分布の狭いゴム状共重合体をブレンドすることなく、特定成分含有触媒系を用いて、プロピレン/エチレン・α−オレフィン共重合体を得る手法が用いられる(例えば、特許文献2、3、4、5参照。)。
一方、プロピレン系樹脂組成物のウェルド外観やフローマークの向上化に関しては、特定のプロピレン系樹脂に、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム(エラストマー)と、無機フィラー等を配合した組成物が開示されている(例えば、特許文献6、7、8、9参照。)。
また、プロピレン系樹脂組成物の物性やタイガーマークなどの成形外観を改良するため、特定の3種のポリプロピレン成分に、ゴム成分の後添加量を低減して、無機フィラーとともに配合した組成物が開示されている(例えば、特許文献10参照。)。
しかしながら、これらのプロピレン系樹脂組成物は、物性バランスの向上や、ウェルド外観、フローマーク外観の向上がある程度達成されているものの、成形体の大型化やデザインの複雑化、薄肉化が益々進むに連れ未だ不充分である。
特開平11−29669号公報 特開平10−1573号公報 特開2003−147158号公報 特開平9−316147号公報 特開平10−158351号公報 特開平9−194646号公報 特開2000−26697号公報 特開2006−124520号公報 特開2006−193643号公報 特開2003−301086号公報
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、物性バランス、ウェルド外観さらにはフローマーク外観に優れるとともに、経済性にも富んだプロピレン系樹脂組成物およびその成形体を提供することにある。
本発明者等は、上記課題を解決するため、種々の研究を重ねた結果、特定のメタロセン系触媒を用いて重合された結晶性プロピレン重合体部分とエチレン・α−オレフィン共重合体部分からなるプロピレン系ブロック共重合体に、特定のメタロセン系触媒を用いて重合されたプロピレン系重合体および無機フィラー、場合によりエラストマーを、特定の比率で配合することにより得られたプロピレン系樹脂組成物が、物性バランス、射出(射出圧縮)成形時のウェルド外観、フローマーク外観に優れる性能を備え、さらに経済性にも富んでいることを見出し、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、下記の成分(I)〜(III)からなることを特徴とするプロピレン系樹脂組成物が提供される。
成分(I):メタロセン系触媒により重合された、結晶性プロピレン重合体部分とエチレン・α−オレフィン共重合体部分からなり、下記特性(i)〜(v)の要件を満たすプロピレン系ブロック共重合体 5〜94重量%
特性(i)結晶性プロピレン重合体部分のメルトフローレート(230℃、2.16kg荷重:以下、MFRと記す。)が40〜350g/10分
特性(ii)エチレン・α−オレフィン共重合体部分のα−オレフィン炭素数が4〜20
特性(iii)エチレン・α−オレフィン共重合体部分の重量平均分子量が10万〜100万
特性(iv)エチレン・α−オレフィン共重合体部分のエチレン含量が50〜95重量%
特性(v)エチレン・α−オレフィン共重合体部分のブロック共重合体全体に対する割合が 35〜90重量%
成分(II):メタロセン系触媒により重合された、プロピレン単独重合体またはプロピレンとエチレンとの共重合体であって、下記特性(vi)〜(viii)の要件を満たすプロピレン系重合体 5〜70重量%
特性(vi)重合体全体のMFR(II)が、100g/10分以上
特性(vii)重合体全体のMFR(II)と、成分(I)の結晶性プロピレン重合体部分のMFRとの比(MFR(II)/MFR)が1.5以上
特性(viii)エチレン含量が0〜5重量%
成分(III):無機フィラー 1〜60重量%
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(IV)エラストマーを、成分(I)〜(III)の合計量100重量部に対して、1〜20重量部を含有することを特徴とするプロピレン系樹脂組成物が提供される。
また、本発明の第3の発明によれば、第1又は2の発明のプロピレン系樹脂組成物を、射出成形または射出圧縮成形にて成形したことを特徴とする成形体が提供される。
本発明のプロピレン系樹脂組成物を用いることにより、射出成形や射出圧縮成形などにおいて、物性バランスに優れ、且つウェルド外観、フローマーク外観も良好な成形体を、より経済的に得ることが出来る。
本発明は、成分(I)プロピレン系ブロック共重合体、成分(II)プロピレン系重合体、成分(III)無機フィラー、場合により成分(IV)エラストマーの各成分を含有するプロピレン系樹脂組成物である。以下、プロピレン系樹脂組成物の各成分、プロピレン系樹脂組成物の製造、成形体について詳細に説明する。
[I]プロピレン系樹脂組成物の構成成分
1.成分(I)プロピレン系ブロック共重合体
本発明のプロピレン系樹脂組成物で用いられる成分(I)プロピレン系ブロック共重合体は、メタロセン系触媒により重合された、結晶性プロピレン重合体部分とエチレン・α−オレフィン共重合体部分からなるプロピレン系ブロック共重合体である。
該プロピレン系ブロック共重合体は、下記特性(i)〜(v)の特性を有し、それ自体が、物性バランス、成形外観に優れるに加え、無機フィラーやエラストマーなどと複合化した場合も、これらの性能を高水準に発現する特徴を有する。
特性(i)結晶性プロピレン重合体部分のメルトフローレート(MFR)が40〜350g/10分
特性(ii)エチレン・α−オレフィン共重合体部分のα−オレフィン炭素数が4〜20
特性(iii)エチレン・α−オレフィン共重合体部分の重量平均分子量が10万〜100万
特性(iv)エチレン・α−オレフィン共重合体部分のエチレン含量が50〜95重量%
特性(v)エチレン・α−オレフィン共重合体部分のブロック共重合体全体に対する割合が 35〜90重量%
(1)重合触媒
本発明で用いられる成分(I)プロピレン系ブロック共重合体を製造するに当っては、好ましくは担持型のメタロセン系触媒が用いられる。メタロセン触媒などのシングルサイト触媒は、チーグラー系触媒に比して、触媒活性が高く、生成重合体の分子量分布が狭く、共重合体では組成分布が均一となるなど、プロピレン系ブロック共重合体を製造するには、優れた触媒である。シングルサイト触媒としてのメタロセン系触媒による重合方法を選択するのが好ましい。
また、メタロセン触媒を担持型とすることによって、得られるポリマーが粒子状となり、反応器への付着やポリマー同士での融着が無くなるとともに、重合後の気力移送が可能となるという効果が得られる。また気相重合が可能となる。
すなわち、プロピレン系ブロック共重合体中のゴム成分の分散形態の均一性が高いなどのため、後述の成分(II)〜(IV)等の複合成分との混練分散性に優れる。例えば、ペレット化せずにこの重合体と複合成分を直接ブレンドするなどの場合、より分散性を高める為には、重合体の形状や大きさを、粉体や小粒子体で、概ね3mm径以下にするのが好ましく、そのためには、担持型のメタロセン系触媒を用いて重合するのが好ましい。
担持型のメタロセン触媒の種類は、本発明の性能を有する共重合体を生成できる限りは、特に限定はされるものではないが、本発明の要件を満たすために、例えば、下記に説明する、成分(a)メタロセン錯体、成分(b)助触媒、必要に応じて使用する成分(c)有機アルミニウム化合物、成分(d)担体からなるメタロセン系触媒を用いることが好ましい。
成分(a)メタロセン錯体
本発明において用いられるメタロセン錯体としては、代表的なものとして共役五員環配位子を有する周期律表第4族の遷移金属化合物の架橋メタロセン錯体が挙げられる。これらのうち、成分(I)プロピレン系ブロック共重合体の製造に際しては、プロピレン重合において、ある程度以上の立体規則性重合が可能なものが必要とされる。また、その第2工程で、エチレンに対して高い活性を示すことに加えて、炭素数4以上のα−オレフィンとの高い共重合性を示すものが好ましい。
以上の観点で、二つのシクロペンタジエニル誘導体部分を架橋した構造を有しているものが好ましく、さらに、好ましくは下記一般式で表される成分(a−1)架橋ビスインデニル錯体、下記一般式で表される成分(a−2)架橋シクロペンタジエニル−インデニル錯体、架橋シクロペンタジエニル−フルオレニル錯体、架橋シクロペンタジエニル−ヒドロアズレニル錯体、さらに、下記一般式で表される成分(a−3)架橋ビスヒドロアズレニル錯体、架橋ヒドロアズレニル−インデニル錯体等が挙げられる。
成分(a−1):下記一般式(I)で表される架橋ビスインデニル錯体
Figure 2009102568
(式(I)中、R11及びR12は同じでも異なってもよく、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基、炭素数1〜6の珪素含有アルキル基、炭素数6〜16のアリール基、炭素数6〜16のハロゲン含有アリール基、2−フリル基、置換された2−フリル基、2−チエニル基、置換された2−チエニル基、2−フルフリル基又は置換された2−フルフリル基を表す。但し、R11及びR12のうち少なくとも1つは、2−フリル基、置換された2−フリル基、2−チエニル基、置換された2−チエニル基、2−フルフリル基又は置換された2−フルフリル基である。R13及びR14は同じでも異なってもよく、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のハロゲン含有アリール基又は炭素数6〜20のケイ素含有アリール基を表す。Qは、二つのシクロペンタジエニル環を連結する架橋基を表す。X及びYはそれぞれ独立して、Mとσ結合を形成する配位子を表す。また、Mは周期律表第4族の遷移金属を表す。)
これらのメタロセン錯体の具体例としては、以下のものが例示される。
(1)ジクロロ ジメチルシリレンビス(2−(2−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム、
(2)ジクロロ ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム、
(3)ジクロロ ジフェニルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム、
(4)ジクロロ ジメチルゲルミレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム、
(5)ジクロロ ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(4−クロロフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライド、
(6)ジクロロ ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(4−フルオロフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライド、
(7)ジクロロ ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(4−トリフルオロメチルフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライド、
(8)ジクロロ ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライド、
(9)ジクロロ ジメチルシリレン(2−メチル−4−フェニル−インデニル)(2−(2−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム、
(10)ジクロロ ジメチルシリレン(2−メチル−4−フェニル−インデニル)(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム、
(11)ジクロロ ジフェニルシリレン(2−メチル−4−フェニル−インデニル)(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム、
(12)ジクロロ ジメチルゲルミレン(2−メチル−4−フェニル−インデニル)(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム、
成分(a−2):下記一般式(II)で表される架橋シクロペンタジエニル−インデニル錯体、架橋シクロペンタジエニル−フルオレニル錯体、架橋シクロペンタジエニル−ヒドロアズレニル錯体
Figure 2009102568
(式(II)中、R21、R22、R23、R24、R25、R26及びR27は、それぞれ独立して、水素原子、炭化水素基、ケイ素含有炭化水素基又はハロゲン化炭化水素基を表す。ただし、R21、R22、R23及びR24のいずれか1つ以上は、水素原子以外の置換基であり、かつ、隣接するR21、R22、R23及びR24は、互いに環を形成しない構造であり、R25及びR26は、環を形成してもよい構造である。nは0〜3であり、R28は、炭素数3〜6の二価の炭化水素基を表す。Qは、二つのシクロペンタジエニル環を連結する架橋基を表す。X及びYは、それぞれ独立して、Mとσ結合を形成する配位子を表す。Mは、周期律表第4族の遷移金属を表す。)
これらのメタロセン錯体の具体例としては、以下のものが例示される。
(1)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−メチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム、
(2)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−t−ブチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム、
(3)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−フェニルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム、
(4)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(3−フェニルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム、
(5)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム、
(6)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(3,4−ジメチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム、
(7)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2,5−ジメチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム、
(8)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(4−t−ブチル−2−メチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム、
(9)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−メチル−4−フェニルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム、
(10)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2,3,4−トリメチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム、
(11)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2,4,5−トリメチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム、
(12)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−メチルシクロペンタジエニル)(4−(4−クロロフェニル)−2−メチル−4H−アズレニル)}ハフニウム、
(13)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−メチルシクロペンタジエニル)(4−(4−t−ブチルフェニル)−2−メチル−4H−アズレニル)}ハフニウム、
(14)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−メチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニルインデニル)}ハフニウム、
(15)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニルインデニル)}ハフニウム、
(16)ジクロロ{ジメチルシリレン(2−メチルシクロペンタジエニル)フルオレニル}ハフニウム、
(17)ジクロロ{ジメチルシリレン(4−t−ブチル−2−メチルシクロペンタジエニル)フルオレニル}ハフニウム、
(18)ジクロロ{ジメチルシリレン(3−t−ブチルシクロペンタジエニル)(2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)}ハフニウム、
成分(a−3):下記一般式(III)で表される架橋ビスヒドロアズレニル錯体、架橋ヒドロアズレニル−インデニル錯体
Figure 2009102568
(式(III)中、R31、R32、R34及びR35は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、炭素数1〜18のケイ素含有炭化水素基又は炭素数1〜18のハロゲン化炭化水素基を示す。R33及びR36は、それぞれ独立して、それが結合する五員環に対して縮合環を形成する炭素数3〜10の飽和又は不飽和の2価の炭化水素基を示す。ただし、R33及びR36の少なくとも一方の炭素数は、5〜8であり、R33又はR36由来の7〜10員環から成る縮合環を形成する。R37及びR38は、それぞれ独立して、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基、炭素数1〜20のケイ素含有炭化水素基、炭素数1〜20の酸素含有炭化水素基、アミノ基、炭素数1〜20の窒素含有炭化水素基又は炭素数1〜20の硫黄含有炭化水素基を示す。m及びnは、それぞれ独立して0〜20の整数を示す。ただし、m及びnが同時に0となることはない。また、m又はnが2以上の場合、それぞれ、R37同士またはR38同士が連結して新たな環構造を形成していてもよい。Qは、二つのシクロペンタジエニル環を連結する架橋基を示し、X及びYは、助触媒と反応してオレフィン重合能を発現させるσ共有結合性補助配位子を示し、Mは、周期表4族の遷移金属を示す。)
これらのメタロセン錯体の具体例としては、以下のものが例示される。
(1)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレンビス(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウム、
(2)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(2−メチルフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム、
(3)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−トリフルオロメチルフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム、
(4)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム、
(5)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−t−ブチルフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム、
(6)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(1−ナフチル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム、
(7)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレンビス(2−エチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウム、
(8)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(2−フルオロ−4−ビフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム、
(9)ジクロロ{1,1’−シラフルオレンビス(2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジクロロフェニル)−4H−アズレニル)}ジルコニウム、
(10)ジクロロ[ジメチルシリレン(2−メチル−4−フェニル−1−インデニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−1−アズレニル)]ハフニウム、
(11)ジクロロ[ジメチルシリレン(2−エチル−4−フェニル−1−インデニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−1−アズレニル)]ハフニウム、
成分(b)助触媒(活性化剤成分)
本発明において用いられる助触媒は、メタロセン錯体を活性化する成分で、メタロセン錯体の補助配位子と反応して当該錯体を、オレフィン重合能を有する活性種に変換させ得る化合物であり、具体的には、下記成分(b−1)〜(b−4)のものが挙げられる。特に好ましいのは成分(b−4)のイオン交換性層状珪酸塩である。
成分(b−1):アルミニウムオキシ化合物
成分(b−2):成分(a)と反応して、成分(a)をカチオンに変換することが可能なイオン性化合物またはルイス酸
成分(b−3):固体酸
成分(b−4):イオン交換性層状珪酸塩
成分(b−1)のアルミニウムオキシ化合物がメタロセン錯体を活性化できることは、周知であり、そのような化合物としては、具体的には次の一般式(IV)〜(VI)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2009102568
上記の各一般式中、Rは、水素原子または炭化水素基、好ましくは炭素数1〜10、中でも炭素数1〜6の炭化水素基を示す。また、複数のRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。また、pは0〜40、好ましくは2〜30の整数を示す。
上記一般式のうち、式(IV)、式(V)で表される化合物は、アルミノキサンとも称される化合物であって、これらの中では、メチルアルミノキサン又はメチルイソブチルアルミノキサンが好ましい。上記のアルミノキサンは、各群内および各群間で複数種併用することも可能である。そして、上記のアルミノキサンは、公知の様々な条件下に調製することができる。
上記一般式のうち、式(VI)で表される化合物は、一種類のトリアルキルアルミニウム又は二種類以上のトリアルキルアルミニウムと、一般式:RB(OH)で表されるアルキルボロン酸との10:1〜1:1(モル比)の反応により得ることができる。
一般式中、R及びRは、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜6の炭化水素基を示す。
成分(b−2)の化合物は、成分(a)と反応して、成分(a)をカチオンに変換することが可能なイオン性化合物またはルイス酸であり、このようなイオン性化合物としては、カルボニウムカチオン、アンモニウムカチオンなどの陽イオンと、トリフェニルホウ素、トリス(3,5−ジフルオロフェニル)ホウ素、トリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素などの有機ホウ素化合物との錯化物などが挙げられる。また、上記のようなルイス酸としては、種々の有機ホウ素化合物、例えば、トリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素などが例示される。或いは、塩化アルミニウム、塩化マグネシウムなどの金属ハロゲン化物などが例示される。
なお、上記のルイス酸のある種のものは、成分(a)と反応して、成分(a)をカチオンに変換することが可能なイオン性化合物として把握することもできる。
ここで、成分(b−1)、成分(b−2)を担持する微粒子状担体としては、シリカ、アルミナ、マグネシア、シリカアルミナ、シリカマグネシアなどの無機酸化物、塩化マグネシウム、オキシ塩化マグネシウム、塩化アルミニウム、塩化ランタンなどの無機ハロゲン化物、さらには、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、スチレンジビニルベンセン共重合体、アクリル酸系共重合体などの多孔質の有機担体を挙げることができる。
成分(b−3)の固体酸としては、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ−マグネシアなどが挙げられる。
成分(b−4)のイオン交換性層状化合物は、粘土鉱物の大部分を占めるものであり、好ましくはイオン交換性層状珪酸塩である。
イオン交換性層状珪酸塩(以下、単に「珪酸塩」と略記する場合がある。)は、イオン結合などによって構成される面が互いに結合力で平行に積み重なった結晶構造を有し、かつ、含有されるイオンが交換可能である珪酸塩化合物をいう。大部分の珪酸塩は、天然には主に粘土鉱物の主成分として産出されるため、イオン交換性層状珪酸塩以外の夾雑物(石英、クリストバライトなど)が含まれることが多いが、それらを含んでいてもよい。
珪酸塩は、各種公知のものが使用できる。具体的には、白水春雄著「粘土鉱物学」朝倉書店(1995年)に記載されている次のような層状珪酸塩が挙げられる。
(i)2:1型鉱物類:モンモリロナイト、ザウコナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイトなどのスメクタイト族;バーミキュライトなどのバーミキュライト族;雲母、イライト、セリサイト、海緑石などの雲母族;パイロフィライト、タルクなどのパイロフィライト−タルク族;Mg緑泥石などの緑泥石族
(ii)2:1リボン型鉱物類:セピオライト、パリゴルスカイトなど
珪酸塩は、上記の混合層を形成した層状珪酸塩であってもよい。主成分の珪酸塩が2:1型構造を有する珪酸塩であるのが好ましく、スメクタイト族であることがより好ましく、モンモリロナイトが特に好ましい。珪酸塩については、天然品または工業原料として入手したものは、特に処理を行うことなくそのまま用いることができるが、化学処理を施すのが好ましい。具体的には、酸処理、アルカリ処理、塩類処理、有機物処理などが挙げられる。これらの処理を互いに組み合わせて用いてもよい。これらの処理条件には特に制限はなく、公知の条件が使用できる。
また、これらイオン交換性層状珪酸塩には、通常、吸着水および層間水が含まれるため、不活性ガス流通下で加熱脱水処理するなどして、水分を除去してから使用するのが好ましい。なおこれらの化学処理の程度によってはイオン交換性が小さくなっている場合があるが、化学処理前の原料がイオン交換性層状珪酸塩であれば、特に問題ない。
成分(c)有機アルミニウム化合物
メタロセン触媒系に、必用に応じて使用される有機アルミニウム化合物としては、ハロゲンを含有しないものが使用され、具体的には一般式:
AlR3−i
(式中、Rは、炭素数1〜20の炭化水素基、Xは、水素、アルコキシ基、iは、0≦i≦3の数を示す。但し、Xが水素の場合は、iは0≦i<3とする。)
で示される化合物が使用される。
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などのトリアルキルアルミニウム、またはジメチルアルミニウムメトキシド、ジエチルアルミニウムメトキシド、ジイソブチルアルミニウムメトキシド、ジイソブチルアルミニウムエトキシドなどのアルコキシ含有アルキルアルミニウム、さらにはジエチルアルミニウムハライドなどのハライド含有アルキルアルミニウムが挙げられる。これらのうち、特にトリアルキルアルミニウム、中でも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が好ましい。
成分(d)担体
メタロセン系触媒において、必要に応じ適宜用いられる担体としては、各種公知の無機或いは有機の微粒子状固体を挙げることができる。担体の平均粒径は、通常5〜300μm、好ましくは10〜200μmである。
無機固体の例示としては、多孔質酸化物が挙げられ、必要に応じて100〜1,000℃、好ましくは150〜700℃で焼成して用いられる。
具体的には、SiO、Al、MgO、ZrO、TiO、B、CaO、ZnO、BaO、ThOなど、またはこれらの混合物、たとえばSiO−MgO、SiO−Al、SiO−TiO、SiO−V、SiO−Cr、SiO−TiO−MgOなどが挙げられる。これらのうち、SiOまたはAlを主成分とするものが好ましい。
また、上記成分(b)助触媒のうち固体のものであれば、担体兼助触媒として使用することが可能であり、かつ好ましい。具体例としては、成分(b−3)固体酸や成分(b−4)イオン交換性層状珪酸塩などが挙げられる。特に成分(b−4)イオン交換性層状珪酸塩を担体兼助触媒として使用するのが好ましい。ブロック共重合体の粒子性状を向上させるためには、各種公知の造粒を行うのが好ましい。
有機固体としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテンなどの炭素原子数が2〜14のα−オレフィンを主成分として生成される(共)重合体或い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重合体もしくは共重合体の固体を例示することができる。
触媒成分の接触は、成分(a)と成分(b)、及び必要に応じて成分(c)を接触させて触媒とする。その接触方法は、特に限定されないが、以下のような順序で接触させることができる。また、この接触は、触媒調製時だけでなく、オレフィンによる予備重合時またはオレフィンの重合時に行ってもよい。
(イ)成分(a)と成分(b)を接触させる。
(ロ)成分(a)と成分(b)を接触させた後に、成分(c)を添加する。
(ハ)成分(a)と成分(c)を接触させた後に、成分(b)を添加する。
(ニ)成分(b)と成分(c)を接触させた後に、成分(a)を添加する。
(ホ)その他、三成分を同時に接触させてもよい。
好ましい接触方法は、成分(b)と成分(c)を接触させた後、未反応の成分(c)を洗浄等で除去し、その後、再度必要最小限の成分(c)を成分(b)に接触させ、その後成分(a)を接触させる方法である。この場合のAl/遷移金属のモル比は、0.1〜1,000、好ましくは2〜10、より好ましくは4〜6の範囲である。
成分(a)と成分(c)を接触させる(その場合成分(b)が存在していてもよい)温度は、好ましくは0〜100℃、より好ましくは20〜80℃、特に好ましくは30〜60℃である。この温度範囲より低い場合は、反応が遅くなるし、また、高い場合は、成分(a)の分解反応が進行する。
また、成分(a)と成分(c)を接触させる(その場合成分(b)が存在していてもよい)場合には、有機溶媒を溶媒として存在させるのが好ましい。この場合の成分(a)の有機溶媒中での濃度は、高い方が良く、好ましくは3mM以上,より好ましくは4mM以上、特に好ましくは6mM以上である。
上記の触媒成分のうち成分(a)と成分(b)の使用量は、それぞれの組み合わせの中で最適な量比で用いられる。
成分(b)がアルミニウムオキシ化合物の場合は、Al/遷移金属のモル比は、通常10以上100,000以下、さらに100以上20,000以下、特に100以上10,000以下の範囲が適する。一方、成分(b)としてイオン性化合物或いはルイス酸を用いた場合は、対遷移金属のモル比は、0.1〜1,000、好ましくは1〜100、より好ましくは2〜10の範囲である。
成分(b)として、固体酸或いはイオン交換性層状珪酸塩を用いる場合は、成分(b)1gにつき、遷移金属錯体0.001〜10ミリモル、好ましくは0.001〜1ミリモルの範囲である。また、その場合成分(b)は、酸点を持つのが好ましい。酸点の量の下限については、成分(b)1gにつきpKa<−8.2以下の強酸点において、好ましくは30μモル、より好ましくは50μモル、特に好ましくは100μモルである。酸点の量は、特開2000−158707号公報の記載に従い、測定される。
また、メタロセン錯体と助触媒からなるポリオレフィン製造用触媒をオレフィン重合用(本重合)の触媒として使用する前に必要に応じて、担体に担持させた後、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、ビニルシクロアルカン、スチレンなどのオレフィンを予備的に少量重合する予備重合処理を施してもよい。予備重合方法は、公知の方法が使用できる。
(2)重合反応
本発明で用いる成分(I)プロピレン系ブロック共重合体の製造方法は、結晶性プロピレン重合体部分を製造する前段工程、引き続き、エチレンと、炭素数4〜20のα−オレフィンから選ばれる少なくとも一種のコモノマーとの共重合体部分を製造する後段工程から構成される。
また、前段工程は、バルク重合法、気相重合法どちらの重合法も採用可能である。後段工程は、製造するエチレン・α−オレフィン共重合体部分がゴム成分であり、溶媒中に溶出しないことが望ましいため、気相重合法を採用する。
また、重合形式は、それぞれ前段工程、後段工程とも回分法、および連続法どちらの方式も採用できる。本発明においては、前段と後段からなる2段重合が行われるが、場合によっては、それぞれの段階を更に分割することができる。特に、後段工程を2段以上に分割して多種類のゴム成分を作る方法も物性改良法の一つである。
(i)結晶性プロピレン重合体部分の製造
前段の重合工程では、メタロセン触媒を使用して、結晶性プロピレン重合体部分を製造する。すなわち、プロピレン単独重合体(プロピレンホモポリマー)またはプロピレンとα−オレフィンの共重合体(プロピレン・α−オレフィン共重合体)を、一段もしくは多段に、全重合量(プロピレン系ブロック共重合体の全体)の10〜65重量%に相当するように形成させる工程である。ここでα−オレフィンとしては、エチレンを含みプロピレン以外の炭素数4〜20のα−オレフィンであり、例えば、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−ペンテン−1、1−オクテン、1−デセン等が挙げられる。これらの中では、エチレンが最も好ましい。α−オレフィンを使用する場合の使用量は、全モノマー(プロピレンとα−オレフィンの合計)に対して10重量%以下、好ましくは5重量%以下である。
前段の重合工程における重合温度は、30〜120℃、好ましくは50〜90℃程度である。重合圧力は、0.1〜6MPa、好ましくは0.1〜4MPaである。また、重合体の流動性が適当なものとなるように分子量(MFR)調整剤を使用することが好ましく、調整剤としては水素が好ましい。
MFR(試験条件:230℃、2.16kg荷重)の範囲は、40〜350g/10分、好ましくは50〜350g/10分、さらに好ましくは50〜300g/10分である。MFRが40g/10分未満であると、プロピレン系樹脂組成物およびその成形体のウェルド外観やフローマーク外観が低下し、350g/10分を超えると、衝撃強度が低下し、それぞれ不適である。
なお、MFRは、JIS K7210(A法・条件M;230℃、2.16kg荷重)に準拠して測定する値である。
(ii)エチレン・α−オレフィン共重合体部分の製造
後段の重合工程は、この工程で製造するエチレン・α−オレフィン共重合体部分がゴム成分であり、溶媒中に溶出しないことが望ましいことから、気相重合で行なう必要がある。気相重合プロセスとしては、公知の気相重合プロセスを用いることができるが、機械的に攪拌される縦型あるいは横型の気相重合プロセスが好ましい。
本発明の後段工程においては、エチレン含量が50〜95重量%、好ましくは60〜95重量%の範囲である、エチレン・α−オレフィン共重合体部分を生成させる。
ここで、α−オレフィンとしては、炭素数4〜20のα−オレフィンであり、例えば、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−ペンテン−1、1−オクテン−1、1−デセン等が挙げられる。これらの中では、1−ブテン、1−ヘキセンが最も好ましい。この共重合体部分は、第三成分として、例えば、プロピレンやジエン系モノマー等をさらに含有することができる。その場合、これらの第三成分の含有量は、20重量%以下が好ましい。
ここで、エチレン・α−オレフィン共重合体部分は、後述するCFC分析装置による測定における溶出成分が、40℃以下に加え、40〜100℃においても、殆どの場合認められる特徴を有する。具体的なその40〜100℃における溶出成分量は、多くの場合、全溶出成分量の5〜95重量%である。
該エチレン・α−オレフィン共重合体部分におけるエチレン含量が、50重量%未満であったり、同エチレン含量が、95重量%を超えると、プロピレン系樹脂組成物およびその成形体の衝撃強度、ウェルド外観やフローマーク外観が低下し、それぞれ不適である。
また、後段工程では、エチレン・α−オレフィン共重合体部分を、全重合量(プロピレン系ブロック共重合体の全体)の35〜90重量%、好ましくは35〜80重量%に相当する量を形成させる。
後段工程(エチレン・α−オレフィン共重合体部分)の、全重合量に対する形成量が、全重合量の35重量%未満であると、プロピレン系樹脂組成物およびその成形体の衝撃強度が低下し、90重量%を超えると、剛性、ウェルド外観およびフローマーク外観が低下し、それぞれ不適である。
後段の重合工程における重合温度は、30〜120℃、好ましくは50〜80℃程度である。重合圧力は0.1〜5MPa、好ましくは0.5〜4MPaである。重合圧力があまり高くなると、超臨界状態となってしまうことが知られているが、本発明における気相重合は、このような超臨界状態を含まない。
重合時には、得られる重合体の流動性が適当なものとなるように分子量調整剤を使用することが好ましく、分子量調整剤としては、水素が好ましい。
エチレン・α−オレフィン共重合体部分の重量平均分子量の範囲は、10万〜100万、好ましくは10万〜80万、さらに好ましくは12万〜70万である。成形時のゲルの発生を抑え、線膨張率を低くするなどのためには、エチレン・α−オレフィン共重合体部分の重量平均分子量と、前段で重合した重合体部分の重量平均分子量との差を大きくならない様にすることが有効であり、好ましくは両者の重量平均分子量の差は50万以下である。
エチレン・α−オレフィン共重合体部分の重量平均分子量が、10万未満であると、プロピレン系樹脂組成物およびその成形体のフローマーク外観や衝撃強度が低下し、100万を超えると、フローマーク外観や衝撃強度が低下し、且つ輝点発生などの成形外観不良が発生し、それぞれ不適である。
また、重合体の性状を考慮すると、べとつきや粒子の付着などの原因とされるゴム成分の低分子量成分の生成が極力少ない方が望ましい。具体的には、ゴム成分中の分子量5000以下の成分がゴム全体に対して0.8重量%以下であることが好ましい。そのためには、ゴム成分の重量平均分子量を低くしないような重合条件をとることや、重合終了後に速やかに残モノマーを放出するか触媒を失活させるなどして後段の重合工程と異なる条件下での重合反応が起きることを避けることが必要である。
なお、ゴム中の低分子量成分量は、後述するCFC分析装置による測定における、40℃以下の溶出成分中の分子量5000以下の成分量のことをいう。
なお、エチレン含量、重量平均分子量、エチレン・α−オレフィン共重合体部分の含量は、CFC分別装置、フーリエ変換型赤外線吸収スペクトル分析、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)、で測定する値である。測定条件を下記に示す。
(ア)使用する分析装置
(i)クロス分別装置
ダイヤインスツルメンツ社製CFC T−100(CFCと略す)
(ii)フーリエ変換型赤外線吸収スペクトル分析
FT−IR、パーキンエルマー社製 1760X
CFCの検出器として取り付けられていた波長固定型の赤外分光光度計を取り外して代わりにFT−IRを接続し、このFT−IRを検出器として使用する。CFCから溶出した溶液の出口からFT−IRまでの間のトランスファーラインは1mの長さとし、測定の間を通じて140℃に温度保持する。FT−IRに取り付けたフローセルは光路長1mm、光路幅5mmφのものを用い、測定の間を通じて140℃に温度保持する。
(iii)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)
CFC後段部分のGPCカラムは、昭和電工社製AD806MSを3本直列に接続して使用する。
(イ)CFCの測定条件
(i)溶媒:オルトジクロルベンゼン(ODCB)
(ii)サンプル濃度:4mg/mL
(iii)注入量:0.4mL
(iv)結晶化:140℃から40℃まで約40分かけて降温する。
(v)分別方法:
分別温度は40、100、140℃とし、全部で3つのフラクションに分別する。
(vi)溶出時溶媒流速:1mL/分
(ウ)FT−IRの測定条件
CFC後段のGPCから試料溶液の溶出が開始した後、以下の条件でFT−IR測定を行い、上述した各フラクション1〜3について、GPC−IRデータを採取する。
(i)検出器:MCT
(ii)分解能:8cm−1
(iii)測定間隔:0.2分(12秒)
(iv)一測定当たりの積算回数:15回
(エ)エチレン・α−オレフィン共重合体部分の性状の算出法
分別温度は、40、100、140℃とし、全部で3つのフラクションに分別する。エチレン・α−オレフィン共重合体部分は、100℃フラクションのエチレン成分および40℃フラクション成分とする。つまり、40、100、140℃フラクションの含量をそれぞれF40、F100、F140(F40+F100+F140=100重量%)とする。100℃フラクションにおけるエチレン成分量をF100E、それ以外の成分量をF100F(F100E+F100F=F100)とする。エチレン・α−オレフィン共重合体部分は、F40+F100Eで表せる。
エチレン・α−オレフィン共重合体中のエチレン含量は、40℃および100℃フラクション中のエチレン含量をエチレン・α−オレフィン共重合体量で除した値である。つまり、40℃フラクションにおけるエチレン量をF40E、それ以外の成分をF40F(F40E+F40F=F40)とすると、100×(F40E+F100E)/(F40+F100E)の式で表される。
エチレン・α−オレフィン共重合体重量平均分子量は、100℃フラクションのエチレン成分および40℃フラクション成分の重量平均分子量である。
本発明のプロピレン系樹脂組成物における成分(I)プロピレン系ブロック共重合体の配合割合は、5〜94重量%、好ましくは10〜87重量%、特に好ましくは30〜76重量%である。プロピレン系ブロック共重合体の配合割合が、5重量%未満であると、プロピレン系樹脂組成物およびその成形体の衝撃強度やウェルド外観、フローマーク外観が低下し、94重量%を超えると、剛性が低下し、それぞれ不適である。
2.成分(II)プロピレン系重合体
本発明のプロピレン系樹脂組成物で用いられる成分(II)プロピレン系重合体は、メタロセン系触媒により重合されたプロピレン単独重合体またはプロピレンとエチレンとの共重合体である。
該プロピレン単独重合体またはプロピレンとエチレンとの共重合体は、下記特性(vi)〜(viii)の特性を有し、それ自体、流動性、剛性、成形外観に優れる重合体である。
さらに、前述の成分(I)プロピレン系ブロック共重合体と同様、無機フィラーやエラストマーなどと複合化した場合の高水準の性能発現や、複合成分の混合性、混練分散性が優れる特徴を有する。
特性(vi)重合体全体のMFR(II)が、100g/10分以上
特性(vii)重合体全体のMFR(II)と、成分(I)の結晶性プロピレン重合体部分のMFRとの比(MFR(II)/MFR)が1.5以上
特性(viii)エチレン含量が0〜5重量%
(1)重合触媒
本発明プロピレン系樹脂組成物で用いられる成分(II)プロピレン系重合体は、前述の成分(I)プロピレン系ブロック共重合体の場合と同様のメタロセン系重合触媒が用いられる。
(2)重合反応
本発明で用いられる成分(II)プロピレン系重合体の製造方法は、前述の成分(I)プロピレン系ブロック共重合体の製造方法の前段工程と同様の方法である。
すなわち、メタロセン系触媒を使用して、プロピレン単独重合体(プロピレンホモポリマー)、またはプロピレンとエチレンの共重合体を、一段もしくは多段に形成させる工程である。
ここで、エチレンを使用する場合の使用量は、全モノマー(プロピレンとエチレンの合計)に対して5重量%以下、好ましくは3重量%以下である。エチレンの使用量が、5重量%を超えると、プロピレン系樹脂組成物およびその成形体の剛性が低下し、不適である。
この重合工程における重合温度は、30〜120℃、好ましくは50〜90℃程度である。重合圧力は0.1〜6MPa、好ましくは0.1〜4MPaである。また、重合体の流動性が適当なものとなるように分子量(MFR)調整剤を使用することが好ましく、調整剤としては水素が好ましい。
重合体全体のMFR(MFR(II))(230℃、2.16kg荷重)は、100g/10分以上、好ましくは120g/10分以上、さらに好ましくは150g/10分以上である。100g/10分未満であると、プロピレン系樹脂組成物およびその成形体のウェルド外観やフローマーク外観が低下し、不適である。
なお、MFRは、JIS K7210(A法・条件M;230℃、2.16kg荷重)に準拠して測定する値である。
ここで、本発明のプロピレン系樹脂組成物に、成分(II)プロピレン系重合体を、前述の成分(I)プロピレン系ブロック共重合体とともに適用するには、この成分(II)のMFR(MFR(II))と、成分(I)プロピレン系ブロック共重合体の結晶性プロピレン重合体部分のMFRとの比(MFR(II)/MFR)を、1.5以上にする必要がある。この比率が1.5未満であると、プロピレン系樹脂組成物およびその成形体のウェルド外観やフローマーク外観が低下し、不適である。さらに、特に成分(I)プロピレン系ブロック共重合体の結晶性プロピレン重合体部分のMFRが100g/10分未満のもの用いる場合には、該MFR(II)/MFRが1.5以上であっても、適用する成分(II)は、そのMFR(II)が120g/10分以上のものを用いるのが好ましく、とりわけ150g/10分以上のものを用いるのが好ましい。
本発明のプロピレン系樹脂組成物における成分(II)プロピレン系重合体の配合割合は、5〜70重量%、好ましくは10〜70重量%、特に好ましくは20〜60重量%である。プロピレン系重合体の配合割合が、5重量%未満であると、プロピレン系樹脂組成物およびその成形体の剛性、ウェルド外観やフローマーク外観が低下し、70重量%を超えると、衝撃強度が低下し、それぞれ不適である。
3.成分(III)無機フィラー
本発明のプロピレン系樹脂組成物で用いられる成分(III)無機フィラーは、タルク、ワラストナイト、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、膠質炭酸カルシウム、硫酸バリウム、マイカ、ガラス繊維、ガラスバルーン、塩基性硫酸マグネシウムウィスカー、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー、カーボンファイバー、クレイ、有機化クレイ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛などが例として挙げられ、プロピレン系樹脂組成物およびその成形体の剛性を中心とした物性バランスの向上などの目的で用いる。これらの無機フィラーは、表面処理されたものでもよく、また、二種以上併用してもよい。
なかでもタルクが好ましく、タルクは、剛性の向上、成形体の寸法安定性およびその調整等に有効である。そのタルクは、平均粒径が1.5μm〜15μmのものが好ましく、2〜8μmのものが特に好ましい。タルクの平均粒径が1.5μm未満であると凝集して成形体外観が低下し、15μmを超えると衝撃強度が低下するので好ましくない。
該タルクは、例えばタルク原石を衝撃式粉砕機やミクロンミル型粉砕機で粉砕して製造したり、更にジェットミルなどで粉砕した後、サイクロンやミクロンセパレータ等で分級調整する等の方法で製造する。
該タルクは、各種金属石鹸や界面活性剤などで化学的または物理的に表面処理したものでも良く、さらに、見かけ比容を2.50ml/g以下にしたいわゆる圧縮タルクを用いても良い。上記タルクの平均粒径は、レーザー回折散乱方式粒度分布計を用いて測定した値であり、測定装置としては、例えば、堀場製作所LA−920型が測定精度において優れているので好ましい。
該タルクは、平均アスペクト比が4以上、特に5以上のものがより好ましい。該タルクのアスペクト比の測定は、顕微鏡等により測定された値より求められる。
本発明のプロピレン系樹脂組成物における成分(III)無機フィラーの配合割合は、1〜60重量%、好ましくは3〜50重量%、特に好ましくは4〜30重量%である。無機フィラーの配合割合 が1重量%未満であると、プロピレン系樹脂組成物およびその成形体の剛性が不足し、60重量%を超えると、衝撃強度、ウェルド外観やフローマーク外観が低下し、それぞれ不適である。
4.成分(IV)エラストマー
本発明のプロピレン系樹脂組成物においては、必要に応じ、成分(IV)エラストマーを配合することができる。成分(IV)エラストマーは、エチレン・α−オレフィン系エラストマーもしくはスチレン系エラストマーであり、プロピレン系樹脂組成物およびその成形体の衝撃強度を中心とした物性バランスを向上しつつ、かつ良好な成形性、寸法特性などを発現させる目的で用いる。
ここで、エチレン・α−オレフィン系エラストマーは、エチレンとα−オレフィンとのゴム状ランダム共重合体であり、通常エチレン系ゴムなどとも称され、それ自体がペレット状やクラム状などで供給されるもので、三井化学社製タフマー、EBMや、ダウケミカル日本社製エンゲージなどが例示される。
このエチレン・α−オレフィン系エラストマーは、CFC分析装置による測定における溶出成分が、40℃以下において全て認められるものを用いるのが好ましい。
共重合されるα−オレフィンとして、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−デセン、1−ドデセン、4−メチル−1−ペンテンなどが挙げられ、なかでも、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテンが好ましい。
また、スチレン系エラストマーは、スチレンブロックコポリマーであり、例えば、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−イソプレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエンブロック共重合体の水素添加物、スチレン−イソプレンブロック共重合体の水素添加物、スチレン−ブタジエンランダム共重合体の水素添加物等が挙げられる。
これらのエラストマーのMFR(230℃、2.16kg荷重)は、0.1g/10分以上である必要があり 、好ましくは0.1〜20g/10分 、特に好ましくは1.0〜12g/10分 である。MFRが0.1g/10分 未満であると、プロピレン系樹脂組成物およびその成形体のウェルド外観、フローマーク外観、成形性、塗装性が劣る様になり、不適である。これらのエラストマーは、二種以上併用してもよい。
なお、MFRは、JIS K7210(A法・条件M;230℃、2.16kg荷重)に準拠して測定する値である。
エラストマーを、必要に応じ配合する場合のその配合割合は、成分(I)〜(III)の合計量100重量部に対して、1〜20重量部、好ましくは1〜15重量部、特に好ましくは3〜12重量部である。エラストマーの配合割合 が20重量部を超えると、プロピレン系樹脂組成物およびその成形体の剛性、耐熱性、ウェルド外観、フローマーク外観さらには経済性が低下し、不適である。
5.付加成分
本発明のプロピレン系樹脂組成物においては、さらに、必要に応じ、本発明の効果を著しく損なわない範囲で、或いは、更に性能の向上を図る為に、上記成分(I)、(II)、(III)及び(IV)以外に、以下に示す任意の添加剤や配合材成分を配合することが出来る。
具体的には、着色する為の顔料、酸化防止剤、中和剤、帯電防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、核剤、滑剤、金属不活性剤、抗菌剤、防黴剤、蛍光増白剤、難燃剤、分散剤、発泡剤、気泡防止剤、架橋剤、過酸化物、可塑剤、上記成分(I)〜(IV)以外のポリエチレン等の各種樹脂、各種エラストマー(ゴム)、各種無機(有機)フィラー等の配合材を挙げることが出来る。
上記帯電防止剤、例えば、非イオン系、カチオン系などの帯電防止剤は、プロピレン系樹脂組成物およびその成形体の帯電防止性の付与・向上に有効である。具体例としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、グリセリン脂肪酸エステル、アルキルジエタノールアミン、アルキルジエタノールアマイド、アルキルジエタノールアミンエステル、テトラアルキルアンモニウム塩等が挙げられる。
上記光安定剤や紫外線吸収剤、例えばヒンダードアミン化合物、ベンゾエート化合物系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系やホルムアミジン系等は、プロピレン系樹脂組成物およびその成形体の耐候性の付与・向上に有効である。具体例としては、ヒンダードアミン化合物として、コハク酸ジメチルと1−(2−ヒドロキシエチル)−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンとの縮合物;ポリ〔〔6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)イミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル〕〔(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ〕ヘキサメチレン〔(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ〕〕;テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート;テトラキス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート;ポリ〔2−N,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ヘキサメチレンジアミン−4−(N−モルホリノ)シムトリアジン〕;ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート;ビス−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルセバケート等が挙げられ、ベンゾエート系化合物系としては2,4−ジ−t−ブチルフェニル−3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンゾエート;n−ヘキサデシル−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート等が挙げられ、ベンゾトリアゾール系としては、2−(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール等が挙げられ、ベンゾフェノン系としては2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン等が挙げられる。
上記核剤、例えばタルクなどの無機系、または芳香族カルボン酸の金属塩、ソルビトール系または芳香族リン酸金属塩などの有機系の核剤は、プロピレン系樹脂組成物およびその成形体の剛性、耐熱性や硬度の付与・向上等に有効である。具体例としては、タルク、芳香族カルボン酸の金属塩として、アルミニウム−モノ−ヒドロキシ−ジ−p−t−ブチルベンゾエート、安息香酸ナトリウ等ムが挙げられ、さらにソルビトール系のものとしては、1,3,2,4−ジベンジリデン−ソルビトール;1,3,2,4−ジ−(p−メチル−ベンジリデン)ソルビトール;1,3,2,4−ジ−(p−エチル−ベンジリデン)ソルビトール;1,3,2,4−ジ−(2’,4’−ジ−メチル−ベンジリデン)ソルビトール;1,3−p−クロロ−ベンジリデン−2,4−p−メチル−ベンジリデン−ソルビトール;1,3,2,4−ジ−(p−プロピル−ベンジリデン)ソルビトール等が挙げられ、また芳香族リン酸金属塩のものとしては、ソジウムビス(4−t−ブチルフェニル)フォスフェート;ソジウム−2,2’−メチレン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェート;リチウム−2,2’−メチレン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェート等が挙げられる。
上記発泡剤は、プロピレン系樹脂組成物およびその成形体の軽量化や、剛性、寸法特性の向上等に有効であるが、具体的には、アゾジカルボンアミド、ベンゼンスルホニルヒドラジド、トルエンスルホニルヒドラジド、アゾビスイソブチロニトリル、アゾジカルボン酸バリウム、ヒドラゾジカルボンアミド、炭酸ガス、窒素ガス、ブタン等が挙げられる。
上記分散剤としての各種金属塩は、無機フィラーや着色顔料の分散性を高め、プロピレン系樹脂組成物およびその成形体の剛性、耐熱性や、ウェルド外観、フローマーク外観、風合い等の向上に有効である。具体例としては、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ベヘン酸カルシウム、ベヘン酸マグネシウム、ベヘン酸亜鉛、モンタン酸亜鉛、モンタン酸カルシウム、モンタン酸マグネシウム等が挙げられる。
[II]プロピレン系樹脂組成物の製造、成形
本発明のプロピレン系樹脂組成物は、上記成分(I)、成分(II)、成分(III)、必要に応じ成分(IV)や付加成分を、上記配合割合で配合して単軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサー、ロールミキサー、ブラベンダ−プラストグラフ、ニーダー等通常の混練機を用いて混練・造粒することによって製造する。
この場合、各成分の分散を良好にすることが出来る混練・造粒方法を選択することが望ましく、通常は二軸押出機を用いて混練・造粒する。この混練・造粒の際には、上記成分(I)、成分(II)、成分(III)、場合により、成分(IV)や付加成分の配合物を同時に混練しても良く、また性能向上を図るべく各成分を分割、例えば先ず成分(I)と成分(II)の一部または全部を混練し、その後に残りの成分を混練・造粒することも出来る。
プロピレン系樹脂組成物の成形は、射出成形(ガス射出成形も含む)または射出圧縮成形(プレスインジェクション、ホットフロースタンピング成形、ガス射出圧縮成形も含む)にて成形することによってそれらの成形体を得ることが出来る。
この場合、上記射出成形関連技術と、いわゆる発泡成形技術や膨張成形技術との組合せで所望の成形体を得ることも出来る。
また、必要に応じて、中空成形、押出成形、圧縮(プレス)成形、発泡(膨張)成形、シート成形、熱成形、スタンピング成形、粉末成形など種々の成形方法にて、各成形体を得ることも出来る。
本発明のプロピレン系樹脂組成物およびその成形体の用途としては、自動車部品、テレビ等の家電機器製品の部品等の工業部品分野に於ける各種成形体、好ましくは自動車部品、例えばバンパー、ドアプロテクター、サイドプロテクター、サイドモール、インストルメントパネル、ドアトリム、ピラー等が挙げられる。
本発明を実施例により、更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお、実施例で用いた物性測定法及び用いた樹脂等は以下の通りである。
1.物性測定、評価方法
(1)MFR:JIS K7210 A法・条件M…試験温度:230℃、荷重:2.16kgに準拠して測定した。
(2)重量平均分子量、エチレン含量、エチレン・α−オレフィン共重合体部分含量:
測定器:クロス分別装置(ダイヤインスツルメンツ社製CFC T100)、フーリエ変換型赤外線吸収スペクトル分析FT−IR(パーキンエルマー社製 1760X)、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を使用し、下記の主な測定条件で測定した。
溶媒=オルトジクロルベンゼン(ODCB)
分別温度=40、100、140℃
(3)曲げ弾性率:JIS K−7171(ISO178)準拠して、下記要領で測定した。
試験機;精密万能試験機オートグラフAG−20KNG(島津製作所製)
試験片;作成方法=射出成形、採取方向=流れ方向、形状=厚さ4mm、幅10mm、長さ80mm、状態調節=室温23℃・湿度50%の恒温室内に24時間以上放置
試験条件;試験温度=23℃、試験湿度=50%、試験片数=5、支点間距離=32.0mm、試験速度=1.0mm/分
(4)シャルピー衝撃強度:JIS K−7111(ISO 179/1eA)に準拠して、下記要領で測定した。
試験機;東洋精機社製 全自動シャルピー衝撃試験機(恒温槽付き)
試験片;作成方法=射出成形試験片にノッチを切削(ISO 2818準拠)、形状=シングルノッチ付き…タイプAノッチ(ノッチ半径0.25mm)、厚さ4mm、幅10mm、長さ80mm、状態調節=室温23℃・湿度50%の恒温室内に24時間以上放置
試験条件;試験温度=23℃および−30℃…−30℃の場合には、恒温槽が試験温度の±1℃以内になった状態で40分以上状態調節を加えてから試験を行った。試験湿度=50%、試験片数=5、衝撃速度=2.9m/s、振り子エネルギー=4J
(5)ウェルド外観:型締め圧170トンの射出成形機で、開口部を設けた肉厚4mmの平板モデル成形品を220℃で射出成形して、ウェルド発生場所のウェルドラインの目立ち易さを、下記の基準で評価した。この場合、○および◎が実用に供することが可能と判断出来るレベルである。
◎:目立たない
○:殆ど目立たない
△:やや目立つ
×:目立つ
(6)フローマーク外観:型締め圧170トンの射出成形機で、短辺に幅2mmのフィルムゲートをもつ金型を用いて、350mm×100mm×2mmtの成形シートを、成形温度を220℃として射出成形した。フローマークの発生を目視で観察し、ゲートからフローマークが発生した部分までの距離を測定し、下記の基準で判定した。この場合、○および◎が実用に供することが可能と判断出来るレベルである。
◎:発生距離が250mmを超える
○:発生距離が200mmを超える
△:発生距離が150mmを超える
×:発生距離が150mm以下
2.原材料の製造
(1)成分(I)
下記製造例1〜9で得られたポリマーを用いた。
(製造例1)
(i)メタロセン錯体
ジクロロ ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライドの合成
(a)4−(4−t−ブチルフェニル)−インデンの合成
1000mlのガラス製反応容器に、1−ブロモ−4−t−ブチル−ベンゼン(40g、0.19mol)、ジメトキシエタン(400ml)を加え、−70℃まで冷却した。ここにt−ブチルリチウム−ペンタン溶液(260ml、0.38mol、1.46mol/L)を滴下した。滴下後、徐々に室温まで戻しながら5時間攪拌した。再び−70℃まで冷却し、そこにトリイソプロピルボレート(46ml、0.20mol)のジメトキシエタン溶液(100ml)を滴下した。滴下後、徐々に室温に戻しながら一夜攪拌した。
反応液に蒸留水(100ml)を加え、30分間攪拌した後、炭酸ナトリウム50gの水溶液(150ml)、4−ブロモインデン(30g、0.15mol)、テトラキス(トリフェニルフォスフィノ)パラジウム(5g、4.3mmol)を順に加え、その後、低沸成分を除去し80℃で5時間加熱した。
反応液を氷水(1L)中に注ぎ、そこから3回エーテル抽出を行い、エーテル層を飽和食塩水で中性になるまで洗浄した。ここに硫酸ナトリウムを加え一晩放置し反応液を乾燥させた。無水硫酸ナトリウムをろ過し、溶媒を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、4−(4−t−ブチルフェニル)−インデン(37g、収率98%)を淡黄色液体として得た。
(b)2−ブロモ−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデンの合成
1000mlのガラス製反応容器に、4−(4−t−ブチルフェニル)−インデン(37g、0.15mol)、ジメチルスルホキシド(400ml)、蒸留水(11ml)を加え、そこにN−ブロモスクシンイミド(35g、0.20mol)を徐々に加え、そのまま室温で1時間攪拌した。
反応液を氷水(1L)中に注ぎ、そこから3回トルエンで抽出を行った。トルエン層を飽和食塩水で洗浄し、p−トルエンスルホン酸(4.3g、22mmol)を加え、水分を除去しながら2時間加熱還流させた。
反応液を分液ロートに移し食塩水で中性になるまで洗浄した。ここに硫酸ナトリウムを加え一晩放置し反応液を乾燥させた。無水硫酸ナトリウムをろ過し、溶媒を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、2−ブロモ−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデン(46g、収率95%)を淡黄色固体として得た。
(c)4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)−インデンの合成
1000mlのガラス製反応容器に、メチルフラン(13.8g、0.17mol)、ジメトキシエタン(400ml)を加え、−70℃まで冷却した。ここにn−ブチルリチウム−ヘキサン溶液(111ml、0.17mol、1.52mol/L)を滴下した。滴下後、徐々に室温まで戻しながら3時間攪拌した。再び70℃まで冷却し、そこにトリイソプロピルボレート(41ml、0.18mol)を含むジメトキシエタン溶液(100ml)を滴下した。滴下後、徐々に室温に戻しながら一夜攪拌した。
反応液に蒸留水(50ml)を加え、30分間攪拌した後、炭酸ナトリウム54gの水溶液(100ml)、2−ブロモ−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデン(46g、0.14mol)、テトラキス(トリフェニルフォスフィノ)パラジウム(5g、4.3mmol)を順に加え、その後、低沸成分を除去しながら加熱し80℃で3時間加熱した。
反応液を氷水(1L)中に注ぎ、そこから3回エーテル抽出を行い、エーテル層を飽和食塩水で中性になるまで洗浄した。ここに硫酸ナトリウムを加え一晩放置し反応液を乾燥させた。無水硫酸ナトリウムをろ過し、溶媒を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、ヘキサンで再結晶を行い4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)−インデン(30.7g、収率66%)を無色結晶として得た。
(d)ジメチルビス(4−(4−t−ブチルフェニル)2−(5−メチル−2−フリル)−インデニル)シランの合成
1000mlのガラス製反応容器に、4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)インデン(22g、66mmol)、THF(200ml)を加え、−70℃まで冷却した。ここにn−ブチルリチウム−ヘキサン溶液(42ml、67mmol、1.60mol/L)を滴下した。滴下後、徐々に室温まで戻しながら3時間攪拌した。再び−70℃まで冷却し、1−メチルイミダゾール(0.3ml、3.8mmol)を加え、ジメチルジクロロシラン(4.3g、33mmol)を含むTHF溶液(100ml)を滴下した。滴下後、徐々に室温に戻しながら一夜攪拌した。
反応液に蒸留水を加え、分液ロートに移し食塩水で中性になるまで洗浄した。ここに硫酸ナトリウムを加え一晩放置し反応液を乾燥させた。無水硫酸ナトリウムをろ過し、溶媒を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、ジメチルビス(4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)インデニル)シランの淡黄色固体(22g、収率92%)を得た。
(e)ジクロロ ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライドの合成
100mlのガラス製反応容器に、ジメチルビス(4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)インデニル)シラン(11g、16mmol)、ジエチルエーテル(200ml)を加え、−70℃まで冷却した。ここにn−ブチルリチウム−ヘキサン溶液(20ml、32mmol、1.60mol/L)を滴下した。滴下後、室温に戻し3時間攪拌した。反応液の溶媒を減圧で留去し、トルエン(200ml)、ジエチルエーテル(10ml)を加え、−70℃まで冷却した。そこに、四塩化ジルコニウム(3.7g、16mmol)を加えた。その後、徐々に室温に戻しながら一夜攪拌した。
溶媒を減圧留去し、ジクロロメタン/ヘキサンで再結晶を行い、ジクロロ ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライドのラセミ体を黄橙色結晶(1.3g、収率9%)として得た。
(ii)触媒調製
(a)イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
撹拌翼と還流装置を取り付けた3Lセパラブルフラスコに、純水2250gを投入し、98%硫酸665gを滴下し、内部温度を90℃にした。そこへ、さらに市販の造粒モンモリロナイト(水澤化学社製、ベンクレイSL、平均粒径:47.1μm)を400g添加後撹拌した。その後90℃で3時間反応させた。このスラリーをヌッチェと吸引瓶にアスピレータを接続した装置にて濾過し、2Lの純水で5回洗浄した。
このようにして回収されたケーキを、5Lビーカー内において硫酸亜鉛7水和物423gを純水1523mlに溶解させた水溶液に加えて室温で2時間反応させた。このスラリーをヌッチェと吸引瓶にアスピレータを接続した装置にて濾過し、2Lの純水で5回洗浄してケーキを回収し、これを120℃で終夜乾燥して296gの化学処理モンモリロナイトを得た。これを目開き74μmの篩にて篩い分けし篩上分を除去した。
(b)乾燥工程
上記(a)で得た化学処理モンモリロナイトを容積1Lのフラスコに入れ、200℃で3時間減圧乾燥させたところガスの発生が収まった。その後さらに2時間減圧乾燥して被処理モンモリロナイトを得た。
(c)被処理モンモリロナイトの有機アルミニウム処理
内容積1Lのフラスコに上記(b)で得た被処理モンモリロナイト10.0gを秤量し、ヘプタン65ml、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液35ml(25mmol)を加え、室温で1時間撹拌した。その後、ヘプタンで残液率1/100まで洗浄したのち、溶媒量が100ml量に調整されたスラリーを得た。
(iii)プロピレンによる予備重合
上記で調製し、トリイソブチルアルミニウム処理したモンモリロナイトのヘプタンスラリーにトリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液1.7mLを加えて10分間、室温で撹拌した。
また、(i)で合成したジクロロ ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライドのトルエン(60mL)溶液を、上記の1Lフラスコに加えて室温で60分間撹拌した。
次に、上記モンモリロナイトのヘプタンスラリーに、さらにヘプタン340mLを追加して内容積1Lの撹拌式オートクレーブに導入し、40℃でプロピレンを238.1mmol/hr(10g/hr)の一定速度で120分間にて供給した。プロピレン供給終了後、50℃に昇温して2時間そのまま維持し、その後残存ガスをパージして予備重合触媒スラリーをオートクレーブより回収した。
回収した予備重合触媒スラリーを静置し、上澄み液を抜き出した。残った固体にトリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液8.5mL(6.0mmol)を室温にて加え、室温で10分間撹拌した後、減圧乾燥して固体触媒を回収した。
予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)は、1.89であった。
(iv)ブロック重合
内容積3Lの撹拌式オートクレーブ内をプロピレンで充分置換した後に、トリイソブチルアルミニウム・n−ヘプタン溶液2.76ml(2.02mmol)を加え、水素(300mL)、続いて液体プロピレン750gを導入し、65℃に昇温し、その温度を維持した。上記(iii)で調製した予備重合触媒をノルマルヘプタンにスラリー化し、触媒として(予備重合ポリマーの重量は除く)50mgを圧入し、重合を開始した。槽内温度を65℃に維持し、触媒投入30分間経過後に、残モノマーのパージを行い、アルゴンにて槽内を5回置換した。撹拌を停止させ、アルゴンをフローさせながら、テフロン(登録商標)管を槽内に差し込み、ポリプロピレンを少量抜き出した。90℃窒素気流下で30分間乾燥後に測定した結果、抜き出し量は4gであった。
一方、内容積14Lの撹拌式オートクレーブを、内温を90℃に調整し、1−ブテン(300mL)と水素(100mL)を導入した。さらにエチレンを圧入して3.5MPaとして、1−ブテンとエチレンの混合ガスを調製した。
上記プロピレン重合を行った3Lのオートクレーブを80℃に昇温し、予め調製しておいた1−ブテンとエチレンの混合ガスを導入した。内圧が2.0MPaで重合中に圧力が変化しないように、混合ガスを供給しながら、1時間重合反応を制御した。
その結果、粒子性状の良い290gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体(成分(I)−1)が得られた。得られたブロック共重合体の物性値を表1に示す。
(製造例2)
製造例1の(iv)において、前段重合における水素量を180mL用い、1−ブテンとエチレンの混合ガスを調製する際に、1−ブテン(450mL)と水素(50mL)を用いる以外は、製造例1の(iv)と同様に行い、ブロック共重合体(成分(I)−2)を得た。得られたブロック共重合体物性値を表1に示す。
(製造例3)
製造例1の(iv)において、前段重合における水素量を400mL用い、1−ブテンとエチレンの混合ガスを調製する際に、1−ブテン(150mL)と水素(25mL)を用いる以外は、製造例1の(iv)と同様に行い、ブロック共重合体(成分(I)−3)を得た。得られたブロック共重合体物性値を表1に示す。
(製造例4)
製造例1の(iv)において、前段重合における水素量を350mL用い、1−ブテンとエチレンの混合ガスを調製する際に、1−ブテン(150mL)と水素(25mL)を用い、後段重合を48分間行う以外は、製造例1の(iv)と同様に行い、ブロック共重合体(成分(I)−4)を得た。得られたブロック共重合体物性値を表1に示す。
(製造例5)
製造例1の(iv)において、前段重合における水素量を300mL用い、1−ブテンとエチレンの混合ガスを調製する際に、1−ブテン(300mL)を用いかつ水素を添加せずに調製し、後段重合を5時間行う以外は、製造例1の(iv)と同様に行い、ブロック共重合体(成分(I)−5)を得た。得られたブロック共重合体物性値を表1に示す。
(製造例6)
製造例1の(iv)において、前段重合における水素量を200mL用い、1−ブテンとエチレンの混合ガスを調製する際に、1−ブテン(300mL)と水素(300mL)を用い、後段重合を30分間行う以外は、製造例1の(iv)と同様に行い、ブロック共重合体(成分(I)−6)を得た。得られたブロック共重合体物性値を表1に示す。
(製造例7)
製造例1の(iv)において、前段重合における水素量を250mL用い、プロピレンとエチレンの混合ガス(ガス組成比=3:7)を用い、後段重合を1.5時間行う以外は、製造例1の(iv)と同様に行い、ブロック共重合体(成分(I)−7)を得た。得られたブロック共重合体物性値を表1に示す。
(製造例8)
(i)固体触媒成分(a)の製造 窒素置換した内容積50リットルの撹拌機付槽に脱水及び脱酸素したn−ヘプタン20リットルを導入し、次いで、塩化マグネシウム10モルとテトラブトキシチタン20モルとを導入して95℃で2時間反応させた後、温度を40℃に下げ、メチルヒドロポリシロキサン(粘度20センチストークス)12リットルを導入して更に3時間反応させた後、反応液を取り出し、生成した固体成分をn−ヘプタンで洗浄した。
引き続いて、前記撹拌機付槽を用いて該槽に脱水及び脱酸素したn−ヘプタン5リットルを導入し、次いで、上記で合成した固体成分をマグネシウム原子換算で3モル導入した。ついで、n−ヘプタン2.5リットルに、四塩化珪素5モルを混合して30℃、30分間かけて導入して、温度を70℃に上げ、3時間反応させた後、反応液を取り出し、生成した固体成分をn−ヘプタンで洗浄した。
さらに、引き続いて、前記撹拌機付槽を用いて該槽に脱水及び脱酸素したn−ヘプタン2.5リットルを導入し、フタル酸クロライド0.3モルを混合して90℃、30分間で導入し、95℃で1時間反応させた。反応終了後、n−ヘプタンで洗浄した。次いで、室温下四塩化チタン2リットルを追加し、100℃に昇温した後2時間反応した。反応終了後、n−ヘプタンで洗浄した。さらに、四塩化珪素0.6リットル、n−ヘプタン8リットルを導入し90℃で1時間反応し、n−ヘプタンで十分洗浄し、固体成分を得た。この固体成分中にはチタンが1.30重量%含まれていた。
次に、窒素置換した前記撹拌機付槽にn−ヘプタン8リットル、上記で得た固体成分を400gと、t−ブチル−メチル−ジメトキシシラン0.27モル、ビニルトリメチルシラン0.27モルを導入し、30℃で1時間接触させた。次いで15℃に冷却し、n−ヘプタンに希釈したトリエチルアルミニウム1.5モルを15℃条件下30分かけて導入、導入後30℃に昇温し2時間反応させ、反応液を取り出し、n−ヘプタンで洗浄して固体触媒成分(a)390gを得た。
得られた固体触媒成分(a)中には、チタンが1.22重量%含まれていた。
更に、n−ヘプタンを6リットル、n−ヘプタンに希釈したトリイソブチルアルミニウム1モルを15℃条件下30分かけて導入し、次いでプロピレンを20℃を越えないように制御しつつ約0.4kg/時間で1時間導入して予備重合した。その結果、固体1g当たり0.9gのプロピレンが重合したポリプロピレン含有の固体触媒成分(a)が得られた。
(ii)プロピレン系ブロック共重合体の製造
(ii−1)前段重合工程:結晶性プロピレン重合体部分の製造
内容積230リットルの流動床式反応器を2個連結してなる連続反応装置を用いて重合を行った。まず第1反応器で、重合温度65℃、プロピレン分圧18kg/cm(絶対圧)、分子量制御剤としての水素を、水素/プロピレンのモル比で0.060となるように連続的に供給するとともに、トリエチルアルミニウムを5.25g/hrで、固体触媒成分(a)として、上記記載の触媒をポリマー重合速度が20kg/hrになるように供給し、結晶性プロピレン重合体成分を製造した。第1反応器で重合したパウダー(結晶性プロピレン重合体成分)は、反応器内のパウダー保有量を40kgとなるように連続的に抜き出し、第2反応器に連続的に移送した。
(ii−2)後段重合工程:プロピレン・エチレンランダム共重合体部分の製造
続いて、第2反応器内が、重合温度60℃、圧力2.0MPaになるように、プロピレンとエチレンをエチレン/(プロピレン+エチレン)のモル比で0.36となるように連続的に供給し、更に、分子量制御剤としての水素を、水素/(プロピレン+エチレン)のモル比で0.055となるように連続的に供給すると共に、活性水素化合物としてエチルアルコールを、トリエチルアルミニウムに対して1.5倍モルになるように供給し、プロピレン・エチレンランダム共重合体成分を製造した。第2反応器で重合が終了したパウダー(結晶性プロピレン重合体成分とプロピレン・エチレンランダム共重合体成分とからなるプロピレン系ブロック共重合体)は、反応器内のパウダー保有量を60kgとなるように連続的にベッセルに抜き出した。水分を含んだ窒素ガスを供給して反応を停止させ、プロピレン系ブロック共重合体(成分(I)−8)を得た。得られたブロック共重合体物性値を表1に示す。
(製造例9)
製造例8で使用した触媒並び重合方法を用い、上記前段重合工程における水素/プロピレンのモル比を0.054、後段重合工程におけるエチレン/(プロピレン+エチレン)のモル比で0.42に、水素/(プロピレン+エチレン)のモル比で0.050、エチルアルコールをトリエチルアルミニウムに対して0.8倍モルになるように変更した以外は製造例8と同様にしてプロピレン系ブロック共重合体(成分(I)−9)を製造した。得られたブロック共重合体物性値を表1に示す。
Figure 2009102568
(2)成分(II)
下記製造例10〜11で得られたポリマーを用いた。
(製造例10)
特開2007−56250号公報の触媒製造例1、2、実施例1の前段工程と同様の方法を用い、用いる水素量を調節することで、プロピレン系重合体(成分(II)−1〜成分(II)−4)を製造した。但し、成分(II)−3の場合のみ、一部条件を調整し、エチレン=18gも導入した。得られたプロピレン系重合体の物性値を表2に示す。
(製造例11)
製造例8の製造で使用した触媒並び重合方法を用い、上記前段重合工程における水素/プロピレンのモル比を0.07、になるように変更した以外は製造例8の製造に準じて行いプロピレン系重合体(成分(II)−5)を製造した。得られたプロピレン系重合体の物性値を表2に示す。
Figure 2009102568
(3)成分(III):無機フィラー
平均粒径=5.9μm、平均アスペクト比=6の微粉タルク(成分(III)−1)を用いた。
(4)成分(IV):エラストマー
MFR=2.4g/10分、密度=0.862g/cm、ブテン含量=25重量%のエチレン−1−ブテンゴム状ランダム共重合体(成分(IV)−1))を用いた。
(実施例1〜5)
各成分(I)〜(IV)を表3に示す割合(MFR(II)/MFR値も併せ表示)で配合し、下記の条件で造粒し、成形したものについて性能評価を行った。評価結果を表4に示す。
(1)添加剤配合
(i)酸化防止剤:テトラキス{メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート}メタン500ppm、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)フォスファイト500ppm
(ii)中和剤:ステアリン酸カルシウム500ppm
(2)造粒
(i)押出機:テクノベル社製KZW−15−45MG2軸押出機
(ii)スクリュー:口径15mm L/D=45
(iii)押出機設定温度:(ホッパ下から)40,80,160,200,200,200(ダイ℃)
(iv)スクリュー回転数:400rpm
(v)吐出量:スクリューフィーダーにて約1.5kg/hrに調整
(vi)ダイ:口径3mm ストランドダイ 穴数2個
(3)成形
得られた原料ペレットを、以下の条件により射出成形し、物性評価用平板試験片を得た。
(i)規格番号:JIS K−7152(ISO 294−1)
(ii)成型機:東芝機械社製EC20P射出成型機
(iii)成型機設定温度:(ホッパ下から)80,210,210,200,200℃ (iv)金型温度:40℃
(v)射出速度:52mm/s(スクリューの速度)
(vi)保持圧力:30MPa
(vii)保圧時間:8秒
(viii)金型形状:平板(厚さ4mm 幅10mm 長さ80mm)2個取り
(比較例1〜9)
各成分(I)〜(IV)を表3に示す割合(MFR(II)/MFR値も併せ表示)で配合し、実施例1と同様に評価を行なった。評価結果を表4に示す。
Figure 2009102568
Figure 2009102568
表3および4に示す様に、本発明の必須構成要件における各規定を満たす、実施例1〜5に示す組成を持ったプロピレン系樹脂組成物およびその成形体は、何れも良好な物性バランス(流動性、剛性、低温衝撃強度)、ウェルド外観、フローマーク外観を有し、工業部品部材、例えばバンパー、サイドモール等の自動車部品等に適する性能を有していることが明白になっている。
一方、比較例1〜9に示す組成を持ったプロピレン系樹脂組成物およびその成形体は、これらの性能バランスが不良で見劣りしている。
以上における、各実施例と各比較例の結果からして、本発明の構成と各要件の合理性と有意性が実証され、さらに本発明の従来技術に対する優位性も明らかにされている。
本発明のポリプロピレン樹脂組成物は、良好な物性バランス(流動性、剛性、低温衝撃強度)、ウェルド外観、フローマーク外観を有し、工業部品部材、例えばバンパー、サイドモール等の自動車部品等に適する性能を有している。

Claims (3)

  1. 下記の成分(I)〜(III)を含有することを特徴とするプロピレン系樹脂組成物。
    成分(I):メタロセン系触媒により重合された、結晶性プロピレン重合体部分とエチレン・α−オレフィン共重合体部分からなり、下記特性(i)〜(v)の要件を満たすプロピレン系ブロック共重合体 5〜94重量%
    特性(i)結晶性プロピレン重合体部分のメルトフローレート(230℃、2.16kg荷重:以下、MFRと記す。)が40〜350g/10分
    特性(ii)エチレン・α−オレフィン共重合体部分のα−オレフィン炭素数が4〜20
    特性(iii)エチレン・α−オレフィン共重合体部分の重量平均分子量が10万〜100万
    特性(iv)エチレン・α−オレフィン共重合体部分のエチレン含量が50〜95重量%
    特性(v)エチレン・α−オレフィン共重合体部分のブロック共重合体全体に対する割合が 35〜90重量%
    成分(II):メタロセン系触媒により重合された、プロピレン単独重合体またはプロピレンとエチレンとの共重合体であって、下記特性(vi)〜(viii)の要件を満たすプロピレン系重合体 5〜70重量%
    特性(vi)重合体全体のMFR(II)が、100g/10分以上
    特性(vii)重合体全体のMFR(II)と、成分(I)の結晶性プロピレン重合体部分のMFRとの比(MFR(II)/MFR)が1.5以上
    特性(viii)エチレン含量が0〜5重量%
    成分(III):無機フィラー 1〜60重量%
  2. 成分(IV)エラストマーを、成分(I)〜(III)の合計量100重量部に対して、1〜20重量部を含有することを特徴とする請求項1に記載のプロピレン系樹脂組成物。
  3. 請求項1又は2に記載されたプロピレン系樹脂組成物を、射出成形または射出圧縮成形にて成形したことを特徴とする成形体。
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