JP2009173881A - プロピレン−エチレンブロック共重合体、その製造方法及びそれを用いて得られる成形体 - Google Patents
プロピレン−エチレンブロック共重合体、その製造方法及びそれを用いて得られる成形体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009173881A JP2009173881A JP2008312077A JP2008312077A JP2009173881A JP 2009173881 A JP2009173881 A JP 2009173881A JP 2008312077 A JP2008312077 A JP 2008312077A JP 2008312077 A JP2008312077 A JP 2008312077A JP 2009173881 A JP2009173881 A JP 2009173881A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- propylene
- ethylene
- polymerization
- component
- copolymer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
【課題】柔軟性にすぐれ、べたつきやブリードアウトが抑制された、優れたプロピレン−エチレンブロック共重合体、その製造方法及びそれを用いて得られる成形体を提供する。
【解決手段】結晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)を重合した後、さらに低結晶性或いは非晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)を逐次重合することにより得られ、以下の(i)〜(iv)の条件を満たすことを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体などによって提供。
(i)共重合体成分(A)のエチレン含量[E(A)]が、0.1〜15質量%
(ii)共重合体全量に対する共重合体成分(B)の割合[W(B)]が、14.5〜65質量%
(iii)共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が、40〜65質量%
(iv)共重合体成分(A)のTREFによる−15℃可溶分[S(A)]が、0.8質量%以下。
【選択図】なし
【解決手段】結晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)を重合した後、さらに低結晶性或いは非晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)を逐次重合することにより得られ、以下の(i)〜(iv)の条件を満たすことを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体などによって提供。
(i)共重合体成分(A)のエチレン含量[E(A)]が、0.1〜15質量%
(ii)共重合体全量に対する共重合体成分(B)の割合[W(B)]が、14.5〜65質量%
(iii)共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が、40〜65質量%
(iv)共重合体成分(A)のTREFによる−15℃可溶分[S(A)]が、0.8質量%以下。
【選択図】なし
Description
本発明は、新規なプロピレン−エチレンブロック共重合体、その製造方法及びそれを用いて得られる成形体に関し、より詳しくは、べたつきやブリードアウトが抑制され、かつ柔軟性に優れた新規なプロピレン−エチレンブロック共重合体、その製造方法及びそれを用いて得られる成形体に関する。
多段重合によるプロピレン−エチレンブロック共重合体は、機械的な混合により得られるエラストマーに比べて広範囲な組成のものとして調製しうることから、包装材料、自動車材料、建築材料等に供するため工業的に生産されている。
多段重合によるプロピレン−エチレンブロック共重合体は、一般にチーグラー・ナッタ系触媒を用いて製造されるが(例えば特許文献1〜3参照)、得られるプロピレン−エチレンブロック共重合体は、分子量と結晶性の分布が広く、べたつきやブリードアウト(低結晶性成分などの表面滲出)が生じるのを免れないという問題を有している。
最近、メタロセン系触媒を用いたプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造法が提案され(例えば特許文献4参照)、この製法で得られる共重合体は分子量分布、組成分布が狭いため、べたつき成分となる低分子量ポリマー、高エチレン含量ポリマーの副生が少なく、べたつきやブリードアウトが抑制されるとされている。
しかし、例えば特許文献4によれば、得られる共重合体は、具体的には、第一段目の共重合体ではエチレン含量が1〜7質量%とごく少量であり、第二段目の共重合体でもエチレン含量が13〜27質量%と比較的低いものである。
このように、共重合体が低エチレン含量のものに制約されるのは、工業的な安定生産のためには、重合時におけるパウダーの凝集が大きな問題であり、また、反応器内の壁や配管中での付着、パウダー移送時の凝集、閉塞、パウダー流動の不良による反応器内部の除熱不足等も大きな問題であるが、これらの問題を回避するためである。
多段重合によるプロピレン−エチレンブロック共重合体は、一般にチーグラー・ナッタ系触媒を用いて製造されるが(例えば特許文献1〜3参照)、得られるプロピレン−エチレンブロック共重合体は、分子量と結晶性の分布が広く、べたつきやブリードアウト(低結晶性成分などの表面滲出)が生じるのを免れないという問題を有している。
最近、メタロセン系触媒を用いたプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造法が提案され(例えば特許文献4参照)、この製法で得られる共重合体は分子量分布、組成分布が狭いため、べたつき成分となる低分子量ポリマー、高エチレン含量ポリマーの副生が少なく、べたつきやブリードアウトが抑制されるとされている。
しかし、例えば特許文献4によれば、得られる共重合体は、具体的には、第一段目の共重合体ではエチレン含量が1〜7質量%とごく少量であり、第二段目の共重合体でもエチレン含量が13〜27質量%と比較的低いものである。
このように、共重合体が低エチレン含量のものに制約されるのは、工業的な安定生産のためには、重合時におけるパウダーの凝集が大きな問題であり、また、反応器内の壁や配管中での付着、パウダー移送時の凝集、閉塞、パウダー流動の不良による反応器内部の除熱不足等も大きな問題であるが、これらの問題を回避するためである。
上記の諸問題は、付加価値の高い軟質材料、すなわち低融点の材料を製造する場合や非晶性プロピレン−αオレフィンランダム共重合体成分を高い割合で含む共重合体を製造する場合に顕著となる。その理由として、低融点であるほど、パウダーが熱により柔らかくなりやすいため、粒子同士が接着凝集しやすくなることや、非晶性プロピレン−αオレフィンランダム共重合体成分を高含有率で含むほど、該共重合体成分がパウダー中からパウダー表面にブリードアウトしやすくなるためであると考えられる。
本出願人は、パウダー凝集等を改良するにはパウダーの粒径を大きくするのが好ましいとの知見を得て、柔軟性や耐衝撃性に優れ、重合パウダーの粉体性状のよいプロピレン系ブロック共重合体の製造方法を提案した(特許文献5参照)。これは、第2工程で製造する非晶性プロピレン−αオレフィンランダム共重合体成分がパウダー表面に出てくるまでの経路を長くすることでブリードアウトを抑制するという発想のものである。パウダー粒径を大きくするには、第1工程での活性を上げることが考えられ、この観点からは、モノマー濃度が高い液体プロピレン中で重合するバルク重合が優れている。しかしながら、メタロセン触媒は、従来のチーグラーナッタ触媒とは異なり、第1工程に比べて第2工程での活性が著しく低く、しかも、第2工程では、非晶成分を重合するため気相重合などのモノマー濃度が低い重合方法しか取ることができないため、単に第1工程で活性が上がる条件を選択するだけでは、相対的に第2工程の重合割合が低下し、非晶性プロピレン−αオレフィンランダム共重合体成分の含有量を高くすることができない。また、非晶性プロピレン−αオレフィンランダム共重合体成分の含有量を高くするために、第2工程での触媒の滞留時間を長くするということも考えられるが、この手法を適用するには、第2工程の反応器を大きくするなどの大改造が必要であり、従来のプラント設備をそのまま使用することはできないという欠点がある。
従って、単に従来触媒の第1工程プロセスとしてバルク重合を選択するだけでは充分ではなく、高活性かつ第2工程まで活性持続性がある触媒を開発することが重要となる。
従って、単に従来触媒の第1工程プロセスとしてバルク重合を選択するだけでは充分ではなく、高活性かつ第2工程まで活性持続性がある触媒を開発することが重要となる。
また、低融点のプロピレン系重合体を製造するには、第1工程で気相重合する方法が適している。その理由は、液体が存在するスラリー重合やバルク重合を用いた場合、ポリマーが液体に溶出しやすくなるとともに、パウダー自身も液体による膨潤がおこり、両者の効果でパウダーが非常に凝集しやすくなるためである。しかし、気相重合においては、モノマー濃度がバルク重合ほどは高くないため重合活性が低下するという問題がある。しかも低重合活性であるとパウダー粒径が小さくなり、第2工程でのパウダー凝集が増大するという問題も同時に起こる。従って、従来の触媒では性能が不充分であり高活性かつ第2工程まで活性持続性がある触媒を開発することが求められていた。
また、パウダー粒子を大きくする手法として、触媒担体の粒径を大きくすることも考えられる。しかしながら、従来の技術においては、単に粒径を大きくしようとした場合、粒子強度が弱く微粉発生が起こり、安定的に重合することが難しかった。さらに触媒担体の粒径を大きくすると重合活性が低下するという問題もある。その理由は、粒径を大きくするとモノマー等の拡散速度が低下するためと推定される。
また、パウダー粒子を大きくする手法として、触媒担体の粒径を大きくすることも考えられる。しかしながら、従来の技術においては、単に粒径を大きくしようとした場合、粒子強度が弱く微粉発生が起こり、安定的に重合することが難しかった。さらに触媒担体の粒径を大きくすると重合活性が低下するという問題もある。その理由は、粒径を大きくするとモノマー等の拡散速度が低下するためと推定される。
このように従来の技術では、柔軟でかつ高含有量の非晶性プロピレン−αオレフィンランダム共重合体成分を含むべたつきの少ないパウダーを製造することはできなかった。
このような事情の下、多段重合によるプロピレン−エチレンブロック共重合体において、第二段目の共重合体のエチレン含量が比較的高いものについても、良好な柔軟性、耐衝撃性等の要求特性を充足するとともに、べたつきやブリードアウトの抑制されたものが求められていた。
柔軟性を向上させるためには第2工程で製造する非晶成分の量を増加させる方法も考えられる。しかしながら、これらが多すぎると第2工程で必要な触媒活性が不足する懸念があり、さらに重合反応中、またその後のポリマーの取り扱いにおいて、べたつきやブリードアウトの問題がより大きくなる。また、これとは別に柔軟性を向上させる方法として、第1工程で製造する共重合体のエチレン含量を増加させる方法も考えられるが、この方法であると、得られる共重合体の耐熱性が低下するとともに、重合中の粒子の溶融、付着の危険性も増加する。
このような事情の下、多段重合によるプロピレン−エチレンブロック共重合体において、第二段目の共重合体のエチレン含量が比較的高いものについても、良好な柔軟性、耐衝撃性等の要求特性を充足するとともに、べたつきやブリードアウトの抑制されたものが求められていた。
柔軟性を向上させるためには第2工程で製造する非晶成分の量を増加させる方法も考えられる。しかしながら、これらが多すぎると第2工程で必要な触媒活性が不足する懸念があり、さらに重合反応中、またその後のポリマーの取り扱いにおいて、べたつきやブリードアウトの問題がより大きくなる。また、これとは別に柔軟性を向上させる方法として、第1工程で製造する共重合体のエチレン含量を増加させる方法も考えられるが、この方法であると、得られる共重合体の耐熱性が低下するとともに、重合中の粒子の溶融、付着の危険性も増加する。
このようなことから、良好な柔軟性、耐衝撃性等の要求特性を充足するとともに、べたつきやブリードアウトの抑制されたプロピレン−エチレンブロック共重合体が望まれていた。
特開平6−93061号公報
特開平9−324022号公報
特開2000−63420号公報
特開2005−314621号公報
特開2007−56250号公報
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、特に柔軟性にすぐれ、べたつきやブリードアウトが抑制された、優れたプロピレン−エチレンブロック共重合体、その製造方法及びそれを用いて得られる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、鋭意研究を重ねた結果、上記の優れた特性を有するプロピレン−エチレンブロック共重合体を開発すべく鋭意検討を重ねた結果、第1工程で結晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分を重合し、第2工程で低結晶性或いは非晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分を逐次重合して得られる、特定の条件を満たすプロピレン−エチレンブロック共重合体が特に柔軟性にすぐれていることを見出した。そして、その製造過程において、新たに粒子形状、粒径分布に優れ、しかも、高い粒子強度を持つ担体がメタロセン触媒用に適しており、従来見られないほどの触媒の高活性化ならびに活性の持続性向上を達成でき、このような技術に触媒担体の大粒径化を組み合わせることで活性低下を防ぐとともに、パウダーの性状を大幅に向上しうることや、このような高性能触媒によって、第1工程で大粒径のパウダー粒子を製造することができるようになり、これをマトリックスとして、第2工程の非晶性プロピレン−αオレフィンランダム共重合体成分を重合することにより、パウダーのべたつきを抑制しうることを見出した。本発明は、これらに加えて、第2工程で得られる非晶性プロピレン−αオレフィンランダム共重合体成分のエチレン含量が特定の範囲に有る場合に、特に優れた柔軟性を発揮するという知見に基づき、完成するに至ったものである。
すなわち、本発明の第1の発明によれば、結晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)を重合した後、さらに低結晶性或いは非晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)を逐次重合することにより得られ、以下の(i)〜(iv)の条件を満たすことを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体が提供される。
(i)共重合体成分(A)のエチレン含量[E(A)]が、0.1〜15質量%
(ii)共重合体全量に対する共重合体成分(B)の割合[W(B)]が、14.5〜65質量%
(iii)共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が、40〜65質量%
(iv)共重合体成分(A)のTREFによる−15℃可溶分[S(A)]が、0.8質量%以下。
(i)共重合体成分(A)のエチレン含量[E(A)]が、0.1〜15質量%
(ii)共重合体全量に対する共重合体成分(B)の割合[W(B)]が、14.5〜65質量%
(iii)共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が、40〜65質量%
(iv)共重合体成分(A)のTREFによる−15℃可溶分[S(A)]が、0.8質量%以下。
また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が、42〜60質量%であることを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体が提供される。
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、共重合体全量に対する共重合体成分(B)の割合[W(B)]が、35〜65質量%であることを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体が提供される。
さらに、本発明の第4の発明によれば、第1〜3のいずれかの発明において、曲げ弾性率(FM)が、500MPa以下であることを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体が提供される。
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、共重合体全量に対する共重合体成分(B)の割合[W(B)]が、35〜65質量%であることを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体が提供される。
さらに、本発明の第4の発明によれば、第1〜3のいずれかの発明において、曲げ弾性率(FM)が、500MPa以下であることを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体が提供される。
一方、本発明の第5の発明によれば、第1〜4のいずれかの発明において、以下の(i)〜(iv)の条件を満たすように、第1工程で結晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)を重合し、第2工程で低結晶性或いは非晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)を逐次重合することを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法が提供される。
(i)共重合体成分(A)の示差走査型熱量計(DSC)による融解ピーク温度[Tm(A)]が、90〜145℃
(ii)共重合体全量に対する共重合体成分(B)の割合[W(B)]が、14.5〜65質量%
(iii)共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が、30〜75質量%
(iv)共重合体成分(A)のTREFによる−15℃可溶分[S(A)]が、0.8質量%以下
さらに、本発明の第6の発明によれば、第5の発明において、逐次重合の重合触媒が、メタロセン系触媒であることを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法が提供される。
(i)共重合体成分(A)の示差走査型熱量計(DSC)による融解ピーク温度[Tm(A)]が、90〜145℃
(ii)共重合体全量に対する共重合体成分(B)の割合[W(B)]が、14.5〜65質量%
(iii)共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が、30〜75質量%
(iv)共重合体成分(A)のTREFによる−15℃可溶分[S(A)]が、0.8質量%以下
さらに、本発明の第6の発明によれば、第5の発明において、逐次重合の重合触媒が、メタロセン系触媒であることを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法が提供される。
また、本発明の第7の発明によれば、第6の発明において、メタロセン系触媒が、アズレン系メタロセン錯体を有するものであることを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法が提供される。
また、本発明の第8の発明によれば、第6又は7の発明において、メタロセン系触媒が、担体に担持されたものであることを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体の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8の発明において、メタロセン系触媒の担体が、46〜200μmの平均粒径を有することを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体の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5〜9のいずれかの発明において、第1工程が、気相重合又はバルク重合であることを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体の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5〜9のいずれかの発明において、第2工程が、気相重合であることを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法が提供される。
さらに、本発明の第12の発明によれば、第5〜11のいずれかの発明において、第1工程及び第2工程における重合温度が、いずれも50℃以上であることを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法が提供される。
また、本発明の第8の発明によれば、第6又は7の発明において、メタロセン系触媒が、担体に担持されたものであることを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体の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8の発明において、メタロセン系触媒の担体が、46〜200μmの平均粒径を有することを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体の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5〜9のいずれかの発明において、第1工程が、気相重合又はバルク重合であることを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体の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5〜9のいずれかの発明において、第2工程が、気相重合であることを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法が提供される。
さらに、本発明の第12の発明によれば、第5〜11のいずれかの発明において、第1工程及び第2工程における重合温度が、いずれも50℃以上であることを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法が提供される。
一方、本発明の第13の発明によれば、第1〜4のいずれかの発明に係り、前記プロピレン−エチレンブロック共重合体に、酸化防止剤及び中和剤を配合してなる樹脂組成物が提供される。
また、本発明の第14の発明によれば、第1〜4、又は13のいずれかの発明に係り、前記プロピレン−エチレンブロック共重合体、又は前記樹脂組成物からなる材料を成形してなる成形体が提供される。
さらに、本発明の第15の発明によれば、第14の発明において、シート、フィルムまたは容器の形状を有する成形体が提供される。
また、本発明の第14の発明によれば、第1〜4、又は13のいずれかの発明に係り、前記プロピレン−エチレンブロック共重合体、又は前記樹脂組成物からなる材料を成形してなる成形体が提供される。
さらに、本発明の第15の発明によれば、第14の発明において、シート、フィルムまたは容器の形状を有する成形体が提供される。
本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体は、べたつきやブリードアウトが抑制され、かつ柔軟性に優れている。そのため、フィルム、シート、各種容器、各種成形品、各種被覆材などとして好適に用いることができ、特に冷凍状態での保存に耐え、さらに、ブリードアウトによる内容物汚染が非常に小さいことから、食品や医療分野に有利に用いられる。
また、本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体は、融点が低いので、空冷インフレーション成形、水冷インフレーション成形、Tダイによる無延伸成形、一軸延伸成形、二軸延伸成形、カレンダー成形、熱板成形、圧空成形、真空成形、真空圧空成形、ブロー成形、延伸ブロー成形、射出成形、インサート成形等を通常より低い温度で行うことができる。
また、本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体は、フィルムやシートとして使用する場合、優れた柔軟性を持つ中間層として供与でき、また、表面層として供与すると、べたつきやブリードアウトが抑制されることから、多面的に適所に用いることができる。
さらには、本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法は、特定の結晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分を重合した後、特定の低結晶性或いは非晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分を逐次重合する方法であるから、従来よりも生産性がよく、低コストで製造することができる。
また、本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体は、融点が低いので、空冷インフレーション成形、水冷インフレーション成形、Tダイによる無延伸成形、一軸延伸成形、二軸延伸成形、カレンダー成形、熱板成形、圧空成形、真空成形、真空圧空成形、ブロー成形、延伸ブロー成形、射出成形、インサート成形等を通常より低い温度で行うことができる。
また、本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体は、フィルムやシートとして使用する場合、優れた柔軟性を持つ中間層として供与でき、また、表面層として供与すると、べたつきやブリードアウトが抑制されることから、多面的に適所に用いることができる。
さらには、本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法は、特定の結晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分を重合した後、特定の低結晶性或いは非晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分を逐次重合する方法であるから、従来よりも生産性がよく、低コストで製造することができる。
以下、本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体、その製造方法及びそれを用いて得られる成形体について、項目毎に詳細に説明する。
1.プロピレン−エチレンブロック共重合体
本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体(以下、本共重合体ともいう。)は、結晶性のプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)と、低結晶性或いは非晶性のプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)を、逐次重合(通常は多段重合、中でも二段重合)することより得られるブロック共重合体である。
本共重合体は、逐次製造される共重合体の混合物であるが、各重合体を別々の反応器で、各重合体を共存させずに重合してから、後で機械的に混合した組成物よりはミクロな相分離構造、或いは、共連続構造をとるものである。ここで共重合体成分(A)の結晶性とは、共重合体において立体規則性が高く比較的エチレン含量が少ないことでラメラを形成することができることを意味し、共重合体成分(B)の低結晶性或いは非晶性とは、TREF等の結晶性を評価する各種の手法において共重合体成分(A)に比べ結晶性が低いか、或いは結晶性が観測できないことを意味し、また、各重合段階で製造されるプロピレン−エチレンランダム共重合体は各々エチレン含量が異なる、プロピレンとエチレンがランダムに共重合されたポリマーになっている。
本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体(以下、本共重合体ともいう。)は、結晶性のプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)と、低結晶性或いは非晶性のプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)を、逐次重合(通常は多段重合、中でも二段重合)することより得られるブロック共重合体である。
本共重合体は、逐次製造される共重合体の混合物であるが、各重合体を別々の反応器で、各重合体を共存させずに重合してから、後で機械的に混合した組成物よりはミクロな相分離構造、或いは、共連続構造をとるものである。ここで共重合体成分(A)の結晶性とは、共重合体において立体規則性が高く比較的エチレン含量が少ないことでラメラを形成することができることを意味し、共重合体成分(B)の低結晶性或いは非晶性とは、TREF等の結晶性を評価する各種の手法において共重合体成分(A)に比べ結晶性が低いか、或いは結晶性が観測できないことを意味し、また、各重合段階で製造されるプロピレン−エチレンランダム共重合体は各々エチレン含量が異なる、プロピレンとエチレンがランダムに共重合されたポリマーになっている。
本発明の共重合体の各構成成分について以下詳述する。
(1)プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)
本発明においてプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)[以下、共重合体成分(A)ともいう。]は、結晶性のものであって、耐熱性を発揮させ、べたつきやブリードアウトを抑制するための成分である。
(1)プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)
本発明においてプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)[以下、共重合体成分(A)ともいう。]は、結晶性のものであって、耐熱性を発揮させ、べたつきやブリードアウトを抑制するための成分である。
共重合体成分(A)は、結晶性の尺度である示差走査型熱量計(DSC)による融解ピーク温度Tm(A)が90〜145℃の範囲にあることが必要である。この融解ピーク温度Tm(A)の下限温度は、好ましくは100℃、より好ましくは110℃、特に好ましくは115℃であり、Tm(A)の上限温度は、好ましくは140℃、より好ましくは130℃、特に好ましくは125℃で、きわめて好ましくは120℃である。
Tm(A)は、第1工程終了後に少量サンプリングした共重合体成分(A)に対し、常法で、示差走査型熱量計(DSC)により得られる融解ピーク温度として測定される。
Tm(A)が低くなりすぎると、耐熱性が悪化し、結晶化も遅くなって、射出成形では成形サイクルが長くなり、また、シートやフィルム成形ではロールへ取られやすくなるなどの問題を生じる。
Tm(A)は、第1工程終了後に少量サンプリングした共重合体成分(A)に対し、常法で、示差走査型熱量計(DSC)により得られる融解ピーク温度として測定される。
Tm(A)が低くなりすぎると、耐熱性が悪化し、結晶化も遅くなって、射出成形では成形サイクルが長くなり、また、シートやフィルム成形ではロールへ取られやすくなるなどの問題を生じる。
また、上記プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)は、TREFによる−15℃可溶分[S(A)]が0.8質量%以下、好ましくは0.5質量%以下、特に好ましくは0.3質量%以下であることが肝要である。この可溶分が多すぎると、べたつきやブリードアウトが発現しやすくなり製品の品質に悪影響を与えるし、また、粒子凝集や反応器付着により粒子性状や粒子の流れ性が悪化し、ポリマーが生産できなくなる。
本発明においては、TREF測定方法について具体的には以下のようにして行われる。
試料を140℃でo−ジクロロベンゼン(0.5mg/mlBHT入り)に溶解し溶液とする。これを140℃のTREFカラムに導入した後に、8℃/分の降温速度で100℃まで冷却し、引き続き4℃/分の降温速度で−15℃まで冷却し、60分間保持する。その後に、溶媒である−15℃のo−ジクロロベンゼン(0.5mg/mlBHT入り)を1ml/分の流速でカラムに流し、TREFカラム中で−15℃のo−ジクロロベンゼンに溶解している成分を10分間溶出させ、次に昇温速度100℃/時間にてカラムを140℃までリニアに昇温し、溶出曲線を得る。
本発明においては、TREF測定方法について具体的には以下のようにして行われる。
試料を140℃でo−ジクロロベンゼン(0.5mg/mlBHT入り)に溶解し溶液とする。これを140℃のTREFカラムに導入した後に、8℃/分の降温速度で100℃まで冷却し、引き続き4℃/分の降温速度で−15℃まで冷却し、60分間保持する。その後に、溶媒である−15℃のo−ジクロロベンゼン(0.5mg/mlBHT入り)を1ml/分の流速でカラムに流し、TREFカラム中で−15℃のo−ジクロロベンゼンに溶解している成分を10分間溶出させ、次に昇温速度100℃/時間にてカラムを140℃までリニアに昇温し、溶出曲線を得る。
また、上記プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)は、そのエチレン含有量E(A)が0.1〜15質量%、好ましくは0.3〜12質量%、より好ましくは0.5〜10質量%、特に好ましくは2.0質量%〜10質量%、非常に好ましくは3.0質量%〜10質量%であるのがよい。
エチレン含有量E(A)が上記範囲の上限を満たさない場合には、耐熱性が低下し、べたつきやブリードアウトを抑制しにくくなるし、また、第1工程の途中で粒子性状が悪化し重合できなくなる。
エチレン含有量が少なすぎると耐衝撃性が低下する。エチレン含量を増加させると耐衝撃性が向上するとともに、製造時の重合活性が著しく増加し生産コストが低下する。さらに後で詳述する特殊なメタロセン錯体(アズレンを配位子に含む錯体)を使用して重合する場合、分子量も向上し、通常メタロセン触媒では製造できない高分子量体も製造が可能になる。
エチレン含有量E(A)は、第1工程終了時に少量の共重合体を抜き出し、これを分析することで求めることができる。分析はプロトン完全デカップリング法による13C−NMRスペクトルを測定する。スペクトルの帰属は、例えばMacromolecules 17 1950 (1984)などを参考に行えばよい。また、あらかじめ数種類のエチレン含量が異なる共重合体の標準サンプルを用意し、この13C−NMRスペクトル、赤外吸収スペクトルを測定し、それからエチレン含量を求める検量線を作成しておき、これを用いて換算してもよい。また、同様にCFC−IR(クロス分別装置とフーリエ変換型赤外線吸収スペクトル分析を組み合わせたもの)における検量線を作成しておき、これを用いてもよい。
エチレン含有量E(A)が上記範囲の上限を満たさない場合には、耐熱性が低下し、べたつきやブリードアウトを抑制しにくくなるし、また、第1工程の途中で粒子性状が悪化し重合できなくなる。
エチレン含有量が少なすぎると耐衝撃性が低下する。エチレン含量を増加させると耐衝撃性が向上するとともに、製造時の重合活性が著しく増加し生産コストが低下する。さらに後で詳述する特殊なメタロセン錯体(アズレンを配位子に含む錯体)を使用して重合する場合、分子量も向上し、通常メタロセン触媒では製造できない高分子量体も製造が可能になる。
エチレン含有量E(A)は、第1工程終了時に少量の共重合体を抜き出し、これを分析することで求めることができる。分析はプロトン完全デカップリング法による13C−NMRスペクトルを測定する。スペクトルの帰属は、例えばMacromolecules 17 1950 (1984)などを参考に行えばよい。また、あらかじめ数種類のエチレン含量が異なる共重合体の標準サンプルを用意し、この13C−NMRスペクトル、赤外吸収スペクトルを測定し、それからエチレン含量を求める検量線を作成しておき、これを用いて換算してもよい。また、同様にCFC−IR(クロス分別装置とフーリエ変換型赤外線吸収スペクトル分析を組み合わせたもの)における検量線を作成しておき、これを用いてもよい。
(2)プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)
本発明におけるプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)[以下、共重合体成分(B)ともいう。]は、低結晶性或いは非晶性のものであって、本共重合体の柔軟性と耐衝撃性に寄与する成分である。
本発明におけるプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)[以下、共重合体成分(B)ともいう。]は、低結晶性或いは非晶性のものであって、本共重合体の柔軟性と耐衝撃性に寄与する成分である。
共重合体成分(B)は、そのエチレン含有量E(B)が40〜65質量%、好ましくは42〜60質量%、より好ましくは45〜55質量%であるものである。
エチレン含有量E(B)が上記範囲の上限を満たさない場合には、ブロック共重合体の耐衝撃性が低下し、特に低温時の耐衝撃性が低下する。E(B)が上記範囲の下限を満たさない場合にも耐衝撃性が低下する。
また、エチレン含有量E(B)が本発明の範囲から外れる場合は、良好な柔軟性が得られない。その理由は、E(B)が低すぎる場合はプロピレン単位による結晶性が増加し、また高すぎる場合はエチレン単位による結晶性が増加し、結局、これらによる結晶化によって柔軟性が低下するからである。一方、本発明の範囲内であれば、プロピレン単位の連鎖もエチレン単位の連鎖も短くなる確率が高いため、結晶性が低下し柔軟性が向上する。このような観点から、本共重合体を製造するには、メタロセン触媒が適している。
エチレン含有量E(B)が上記範囲の上限を満たさない場合には、ブロック共重合体の耐衝撃性が低下し、特に低温時の耐衝撃性が低下する。E(B)が上記範囲の下限を満たさない場合にも耐衝撃性が低下する。
また、エチレン含有量E(B)が本発明の範囲から外れる場合は、良好な柔軟性が得られない。その理由は、E(B)が低すぎる場合はプロピレン単位による結晶性が増加し、また高すぎる場合はエチレン単位による結晶性が増加し、結局、これらによる結晶化によって柔軟性が低下するからである。一方、本発明の範囲内であれば、プロピレン単位の連鎖もエチレン単位の連鎖も短くなる確率が高いため、結晶性が低下し柔軟性が向上する。このような観点から、本共重合体を製造するには、メタロセン触媒が適している。
また、共重合体成分Bについては、ブロック共重合体全量中に占める共重合体成分Bの割合、すなわちW(B)が14.5〜65質量%である。W(B)の下限は好ましくは25質量%、より好ましくは30質量%、さらに好ましくは35質量%、特に好ましくは40質量%、非常に好ましくは45質量%、きわめて好ましくは50質量%であり、W(B)の上限は好ましくは60質量%、より好ましくは55質量%である。
共重合体成分Bの割合W(B)が上記範囲の上限を満たさない場合には、ポリマー粒子の凝集が増大し、ブロック共重合体の耐熱性が低下し、べたつきやブリードアウトを抑制しにくくなるし、また、W(B)が上記範囲の下限を満たさない場合には、柔軟性と耐衝撃性に寄与する共重合体の量が不十分となり、柔軟性や耐衝撃性が低下する。特に低温の耐衝撃性を求められる用途に適用する場合は、W(B)が30質量%以上、好ましくは40質量%以上であることが望ましい。
共重合体成分Bの割合W(B)が上記範囲の上限を満たさない場合には、ポリマー粒子の凝集が増大し、ブロック共重合体の耐熱性が低下し、べたつきやブリードアウトを抑制しにくくなるし、また、W(B)が上記範囲の下限を満たさない場合には、柔軟性と耐衝撃性に寄与する共重合体の量が不十分となり、柔軟性や耐衝撃性が低下する。特に低温の耐衝撃性を求められる用途に適用する場合は、W(B)が30質量%以上、好ましくは40質量%以上であることが望ましい。
また、共重合体成分BのMFRは、特に制限されないが、低温での耐衝撃性が求められる分野には好適な範囲があり、好ましくは5dg/min以下、さらに好ましくは2dg/min以下、特に好ましくは1dg/min以下である。
なお、共重合体成分BのMFRは、クロス分別装置で求められる共重合体成分Bの質量平均分子量MwEPRを、MFRと質量平均分子量との相関式から換算することで求められる。簡易的には、MFRの自然対数が質量平均分子量に比例することを利用して、W(B)とMFR(A)、ブロック共重合体全量全体のMFRから容易に計算でき、いずれの算出法でも本質的に差は無い。
なお、共重合体成分BのMFRは、クロス分別装置で求められる共重合体成分Bの質量平均分子量MwEPRを、MFRと質量平均分子量との相関式から換算することで求められる。簡易的には、MFRの自然対数が質量平均分子量に比例することを利用して、W(B)とMFR(A)、ブロック共重合体全量全体のMFRから容易に計算でき、いずれの算出法でも本質的に差は無い。
共重合体成分(B)の共重合体全量に対する割合W(B)は、第2工程における重合量を共重合体全体の重合量で除すことで得られる。具体的には、第2工程における重合量はモノマー消費量、反応熱、反応器自体の増加質量などから算出できるのでこれを共重合体全体の重合量で割ればよい。また反応器を直列に繋いだ連続重合の場合は、第1、第2工程における時間あたりの生産量から計算できる。
また、簡便な方法として、第1工程で得られた共重合体と第2工程で得られた共重合体とを溶媒分別(例えば冷キシレン可溶分分別法)で分別し、それぞれの質量から計算することもできる。さらにTREFやCFCIR等の機器分析によって、第1工程で得られた共重合体と第2工程で得られた共重合体の質量比を求めることもできる。
また、簡便な方法として、第1工程で得られた共重合体と第2工程で得られた共重合体とを溶媒分別(例えば冷キシレン可溶分分別法)で分別し、それぞれの質量から計算することもできる。さらにTREFやCFCIR等の機器分析によって、第1工程で得られた共重合体と第2工程で得られた共重合体の質量比を求めることもできる。
プロピレン−エチレンランダム共重合体の結晶性分布を温度昇温溶離分別法(TREF)により評価する手法は、当業者によく知られているものであり、例えば、次の文献などに詳細な測定法が示されている。
G.Glockner,J.Appl.Polym.Sci.:Appl.Po
lym.Symp.;45,1−24(1990)
L.Wild,Adv.Polym.Sci.;98,1−47(1990)
J.B.P.Soares,A.E.Hamielec,Polymer;36,
8,1639−1654(1995)
G.Glockner,J.Appl.Polym.Sci.:Appl.Po
lym.Symp.;45,1−24(1990)
L.Wild,Adv.Polym.Sci.;98,1−47(1990)
J.B.P.Soares,A.E.Hamielec,Polymer;36,
8,1639−1654(1995)
本発明におけるプロピレン−エチレンブロック共重合体は、共重合体成分(A)と共重合体成分(B)各々の結晶性に大きな違いがあり、また、メタロセン系触媒を用いて製造されることで各々の結晶性分布が狭くなっていることから双方の中間的な成分は極めて少なく、双方をTREFにより精度良く分別することが可能である。
共重合体成分(B)の割合W(B)は、共重合体成分(A)を製造する第1工程の製造量と、共重合体成分(B)を製造する第2工程の製造量の比を変化させることにより制御することができる。例えば、W(A)を増やしてW(B)を減らすためには、第1工程の製造量を維持したまま第2工程の製造量を減らせばよく、それは、第2工程の滞留時間を短くしたり、重合温度を下げたり、重合抑制剤の量を増やしたりすることにより容易に制御することができる。逆も又同様である。
共重合体成分(B)の割合W(B)は、共重合体成分(A)を製造する第1工程の製造量と、共重合体成分(B)を製造する第2工程の製造量の比を変化させることにより制御することができる。例えば、W(A)を増やしてW(B)を減らすためには、第1工程の製造量を維持したまま第2工程の製造量を減らせばよく、それは、第2工程の滞留時間を短くしたり、重合温度を下げたり、重合抑制剤の量を増やしたりすることにより容易に制御することができる。逆も又同様である。
共重合体全体のエチレン含量E(AB)は、プロトン完全デカップリング法による13C−NMRスペクトルから求めることができる。スペクトルの帰属は、例えばMacromolecules 17 1950 (1984)などを参考に行えばよい。また、あらかじめ数種類のエチレン含量が異なる共重合体の標準サンプルを用意し、その13C−NMRスペクトル、赤外吸収スペクトルを測定し、それからエチレン含量を求める検量線を作成しておき、これを用いて換算してもよい。また、CFC−IR(クロス分別装置とフーリエ変換型赤外線吸収スペクトル分析を組み合わせたもの)における検量線を作成しておき、これを用いてもよい。
第2工程のプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)中のエチレン含有量E(B)は、共重合体全体のエチレン含量E(AB)と上述のE(A)、W(B)から下記式2にて計算できる。
(式2) E(B)=( E(AB)− E(A)×(1−E(B)) )/W(B)
(式2) E(B)=( E(AB)− E(A)×(1−E(B)) )/W(B)
ブロック共重合体のMFRは、0.01dg/min以上500dg/min以下であるのが望ましい。下限のMFRを下回ると製品のブロック共重合体の溶融時の粘度が高すぎて成形性が悪化するので好ましくない。また、上限のMFRを上回ると溶融時の溶融張力が低下して成形性が悪化するため好ましくない。この範囲の好ましい下限は、0.05dg/min、より好ましい下限は0.1dg/minである。この範囲の好ましい上限は、300dg/min、より好ましい上限は100dg/minである。
また、ブロック共重合体中の共重合体成分(B)の質量平均分子量は、10,000以上5,000,000以下であるのが好ましい。下限未満の質量分子量では、ブロック共重合体を成形した製品の耐衝撃性が低下するため好ましくない。また、上限を超える分子量の場合、製品の外観が悪化するため好ましくない。この範囲の好ましい下限は50,000、より好ましい下限は100,000である。この範囲の好ましい上限は3,000,000、より好ましい上限は1,000,000である。測定はCFC−IRによる。
得られたポリマーの嵩密度は0.3〜0.6g/ccであり、好ましくは0.38〜0.55g/ccである。
得られたポリマーの嵩密度は0.3〜0.6g/ccであり、好ましくは0.38〜0.55g/ccである。
本発明の共重合体は、曲げ弾性率(FM)が600MPa以下であればよいが、500MPa以下であることが好ましい。より好ましくは400MPa以下、さらに好ましくは350MPa以下、特に好ましくは300MPa以下である。
弾性率はJIS K−7171(ISO178)に準拠して以下の条件で測定する。
試験片の採取方向:流れ方向
試験片の形状:厚さ4mm 幅10mm 長さ80mm
試験片の作成方法:射出成形
状態の調節:室温23℃・湿度50%に調節された恒温室内に24時間以上放置
試験室:室温23℃・湿度50%に調節された恒温室
試験片の数:5
支点間距離:32.0mm
試験速度:1.0mm/min
弾性率はJIS K−7171(ISO178)に準拠して以下の条件で測定する。
試験片の採取方向:流れ方向
試験片の形状:厚さ4mm 幅10mm 長さ80mm
試験片の作成方法:射出成形
状態の調節:室温23℃・湿度50%に調節された恒温室内に24時間以上放置
試験室:室温23℃・湿度50%に調節された恒温室
試験片の数:5
支点間距離:32.0mm
試験速度:1.0mm/min
なお、プロピレン−エチレンブロック共重合体の物性を向上させるために、重合で得られたプロピレン重合体やプロピレン系共重合体に重合後に、別途製造した低結晶性或いは非晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分を添加(後添加)する方法、例えば混練方法等があるが、これらの方法では、後で添加する工程が高コストであり、さらに本発明のような重合系内で添加するのに比べて低結晶性或いは非晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分の分散が悪く、良質な共重合体を得ることができない。
2.プロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法
本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体は、以下の(i)〜(iv)の条件を満たすように、第1工程で結晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)を重合し、第2工程で低結晶性或いは非晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)を逐次重合することによって製造することができる。
(i)共重合体成分(A)のエチレン含量[E(A)]が、0.1〜15質量%
(ii)共重合体全量に対する共重合体成分(B)の割合[W(B)]が、14.5〜65質量%
(iii)共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が、40〜65質量%
(iv)共重合体成分(A)のTREFによる−15℃可溶分[S(A)]が、0.8質量%以下
本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体は、以下の(i)〜(iv)の条件を満たすように、第1工程で結晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)を重合し、第2工程で低結晶性或いは非晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)を逐次重合することによって製造することができる。
(i)共重合体成分(A)のエチレン含量[E(A)]が、0.1〜15質量%
(ii)共重合体全量に対する共重合体成分(B)の割合[W(B)]が、14.5〜65質量%
(iii)共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が、40〜65質量%
(iv)共重合体成分(A)のTREFによる−15℃可溶分[S(A)]が、0.8質量%以下
(1)重合触媒
本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体を製造するに当っては、通常、改良された或いは新世代の重合触媒、中でもメタロセン系触媒を用いるのが好ましい。
旧来のチーグラー・ナッタ系触媒では、触媒反応の活性点の種類が複数あるため、生成したプロピレン−エチレンブロック共重合体の結晶性及び分子量分布が広く、低結晶・低分子量成分を多く生成することで、製品のべたつきやブリードアウトが強く見られ、ブリードアウトや外観不良などの問題が発生しやすいという欠点を有しており、また、分子量を増加させても低結晶性成分の生成は抑制され難いため、べたつきやブリードアウトの低減が未だに不充分であって、エラストマーの分子量が高いことでブツやフィッシュアイなどと称される外観不良が発生しやすくなり、押出成形性が悪化するため造粒工程で有機過酸化物を用いなくてはならないなどの多くの問題を有している。
一方、メタロセン系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−エチレンブロック共重合体を製造するにはチーグラー系触媒より優れた触媒である。したがって、本発明では、チーグラー・ナッタ系触媒による上記の諸欠点を解消するために、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。
本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体を製造するに当っては、通常、改良された或いは新世代の重合触媒、中でもメタロセン系触媒を用いるのが好ましい。
旧来のチーグラー・ナッタ系触媒では、触媒反応の活性点の種類が複数あるため、生成したプロピレン−エチレンブロック共重合体の結晶性及び分子量分布が広く、低結晶・低分子量成分を多く生成することで、製品のべたつきやブリードアウトが強く見られ、ブリードアウトや外観不良などの問題が発生しやすいという欠点を有しており、また、分子量を増加させても低結晶性成分の生成は抑制され難いため、べたつきやブリードアウトの低減が未だに不充分であって、エラストマーの分子量が高いことでブツやフィッシュアイなどと称される外観不良が発生しやすくなり、押出成形性が悪化するため造粒工程で有機過酸化物を用いなくてはならないなどの多くの問題を有している。
一方、メタロセン系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−エチレンブロック共重合体を製造するにはチーグラー系触媒より優れた触媒である。したがって、本発明では、チーグラー・ナッタ系触媒による上記の諸欠点を解消するために、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。
(2)重合方法
本共重合体の製造に当っては、第1工程として結晶性のプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)を製造し、第2工程として第1工程で得られた重合反応混合物の存在下、さらに低結晶性或いは非晶性のプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)の製造を連続して行う。
これに対し、結晶性のプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)と、低結晶性或いは非晶性のプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)を別々に製造して機械的に混合する場合には、共重合体成分(B)の割合が比較的多い領域において、共重合体成分(B)が充分に分散せず、大きな連続相を形成することで製品の表面に現れやすく、さらに溶融混練時には共重合体成分(B)が先に溶融しマトリクスを形成する場合が多いため、べたつきやブリードアウトが発現しやすいばかりでなく、耐熱性が低下する。
本共重合体の製造に当っては、第1工程として結晶性のプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)を製造し、第2工程として第1工程で得られた重合反応混合物の存在下、さらに低結晶性或いは非晶性のプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)の製造を連続して行う。
これに対し、結晶性のプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)と、低結晶性或いは非晶性のプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)を別々に製造して機械的に混合する場合には、共重合体成分(B)の割合が比較的多い領域において、共重合体成分(B)が充分に分散せず、大きな連続相を形成することで製品の表面に現れやすく、さらに溶融混練時には共重合体成分(B)が先に溶融しマトリクスを形成する場合が多いため、べたつきやブリードアウトが発現しやすいばかりでなく、耐熱性が低下する。
重合方法としては溶液重合、スラリー重合、気相重合、バルク重合のいずれかを採用することが可能である。
第1工程の重合は、結晶性のプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)の重合であり、通常、スラリー重合法、または実質的に液体溶媒を用いず、各モノマーをガス状に保つ気相重合法が採用される。また、第1工程の重合の様式は、触媒成分と各モノマーが効率よく接触するならば、不活性溶媒を実質的に用いずプロピレンを溶媒として用いるバルク重合も採用できる。重合方法に特に制限はないが、好ましいのはバルク重合又は気相重合である。特に好ましい気相重合の様式は、媒質を使わずにガス状の単量体中で重合を行なう方法、たとえば生成ポリマー粒子をモノマー気流で流動させて流動床を形成させる方式、或いは生成ポリマー粒子を撹拌機により反応槽において撹拌する方式である。気相重合が好ましいのは、系内に液体が存在しないためポリマー粒子の溶解、融着による凝集が生じにくいからである。
第1工程の重合は、結晶性のプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)の重合であり、通常、スラリー重合法、または実質的に液体溶媒を用いず、各モノマーをガス状に保つ気相重合法が採用される。また、第1工程の重合の様式は、触媒成分と各モノマーが効率よく接触するならば、不活性溶媒を実質的に用いずプロピレンを溶媒として用いるバルク重合も採用できる。重合方法に特に制限はないが、好ましいのはバルク重合又は気相重合である。特に好ましい気相重合の様式は、媒質を使わずにガス状の単量体中で重合を行なう方法、たとえば生成ポリマー粒子をモノマー気流で流動させて流動床を形成させる方式、或いは生成ポリマー粒子を撹拌機により反応槽において撹拌する方式である。気相重合が好ましいのは、系内に液体が存在しないためポリマー粒子の溶解、融着による凝集が生じにくいからである。
第2工程の重合工程は、第1工程の重合で得られる触媒含有のプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)の存在下で、エチレン含量の高いプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)を重合する工程である。重合方法に特に制限はないが、好ましいのは気相重合である。気相重合が好ましいのは、プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)のエチレン含量が高いため、気相プロセス以外の重合プロセスでは重合系内に存在する液体(溶媒もしくは液体プロピレン)にプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)が溶解しやすくなり、ポリマー粒子間のべたつきを生じやすくなるからである。これは、さらに本共重合体におけるプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)の含量W(B)が高い場合、より一層助長される。
したがって、連続法を用いて、まず結晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)をバルク法もしくは気相法にて重合し、引き続き低結晶性或いは非晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)を気相法にて重合するのが特に好ましい。
したがって、連続法を用いて、まず結晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)をバルク法もしくは気相法にて重合し、引き続き低結晶性或いは非晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)を気相法にて重合するのが特に好ましい。
(3)重合条件
・重合温度
重合温度は、通常0〜150℃であり、その下限は好ましくは50℃、より好ましくは60℃であり、その上限は好ましくは90℃、より好ましくは80℃である。下限未満の温度では重合活性が低下し、反応熱の除熱効率が悪化するという問題が生じるし、また、上限を超える温度では生成するポリマーがべたつくという問題が生じる。この上限温度は共重合体成分(A)の融点Tm(A)にも関係し、特にTm(A)−40℃の温度以下、中でもTm(A)−50℃の温度以下であるのが好ましい。
・重合圧力
重合圧力は、一般に0kg/cm2Gより大きく、2,000kg/cm2G以下、好ましくは60kg/cm2G以下である。圧力の下限は、好ましくは5kg/cm2G、より好ましくは10kg/cm2G、特に好ましくは15kg/cm2Gである。下限以下であると重合活性が低下し、あるいは分子量が低下するなどの問題が生じる。
気相重合は、プロピレン又はプロピレンとエチレンとの混合モノマーを導入して、気相状態を維持できる温度、圧力条件下で行われる。バルク重合は、プロピレン又はプロピレンとエチレンの混合モノマーを液状に保ちうる温度及び圧力条件下で行うのが好ましい。
重合時間は、通常5分〜10時間、好ましくは1〜5時間である。
・重合温度
重合温度は、通常0〜150℃であり、その下限は好ましくは50℃、より好ましくは60℃であり、その上限は好ましくは90℃、より好ましくは80℃である。下限未満の温度では重合活性が低下し、反応熱の除熱効率が悪化するという問題が生じるし、また、上限を超える温度では生成するポリマーがべたつくという問題が生じる。この上限温度は共重合体成分(A)の融点Tm(A)にも関係し、特にTm(A)−40℃の温度以下、中でもTm(A)−50℃の温度以下であるのが好ましい。
・重合圧力
重合圧力は、一般に0kg/cm2Gより大きく、2,000kg/cm2G以下、好ましくは60kg/cm2G以下である。圧力の下限は、好ましくは5kg/cm2G、より好ましくは10kg/cm2G、特に好ましくは15kg/cm2Gである。下限以下であると重合活性が低下し、あるいは分子量が低下するなどの問題が生じる。
気相重合は、プロピレン又はプロピレンとエチレンとの混合モノマーを導入して、気相状態を維持できる温度、圧力条件下で行われる。バルク重合は、プロピレン又はプロピレンとエチレンの混合モノマーを液状に保ちうる温度及び圧力条件下で行うのが好ましい。
重合時間は、通常5分〜10時間、好ましくは1〜5時間である。
・モノマーの比率
連続共重合の場合、反応系中の各モノマーの量比は経時的に一定である必要はなく、各モノマーを一定の混合比で供給することも便利であるし、供給するモノマーの混合比を経時的に変化させることも可能である。また、生成ポリマーの分子量調節剤として補助的に水素を用いることができる。
連続共重合の場合、反応系中の各モノマーの量比は経時的に一定である必要はなく、各モノマーを一定の混合比で供給することも便利であるし、供給するモノマーの混合比を経時的に変化させることも可能である。また、生成ポリマーの分子量調節剤として補助的に水素を用いることができる。
本発明においては、第1工程の重合における反応系内のプロピレン/エチレンのモル比[以下、モノマーモル比(A)ともいう]が99/1ないし40/60にて共重合を行うのが望ましい。下限モル比の40/60を下回ると得られるプロピレン−エチレンランダム共重合体の剛性が低下するため好ましくない。逆に、上限のモル比99/1を超えると耐衝撃性が低下するという不都合が生じる。モノマーモル比(A)の下限は、好ましくは50/50、より好ましくは60/40、特に好ましくは70/30であり、また、モノマーモル比(A)の上限は、好ましくは95/5、より好ましくは90/10、特に好ましくは85/15である。これらの値はガスクロマトグラフで測定される。
第2工程の重合における反応系内のプロピレン/エチレンのモル比[以下、モノマーモル比(B)ともいう]が、10/90ないし90/10にて共重合を行うのが望ましい。下限モル比の10/90を下回るとプロピレン−エチレンランダム共重合体の耐衝撃性が低下するため好ましくない。逆に上限のモル比90/10を超えても同様の不都合が生じる。モノマーモル比(B)の下限は、好ましくは15/85、より好ましくは20/80、特に好ましくは30/70であり、また、モノマーモル比(B)の上限は、好ましくは80/20、より好ましくは70/30、特に好ましくは60/40である。これらの値はガスクロマトグラフで測定される。
重合系内に窒素、プロパン、イソブタンなどの不活性ガスを共存させることもできるが、不活性ガスを大量に存在させるとモノマー分圧が低下して、低活性となるため好ましくない。これら不活性ガスの割合は20モル%以下、好ましくは10モル%以下とするのがよい。
第2工程の重合における反応系内のプロピレン/エチレンのモル比[以下、モノマーモル比(B)ともいう]が、10/90ないし90/10にて共重合を行うのが望ましい。下限モル比の10/90を下回るとプロピレン−エチレンランダム共重合体の耐衝撃性が低下するため好ましくない。逆に上限のモル比90/10を超えても同様の不都合が生じる。モノマーモル比(B)の下限は、好ましくは15/85、より好ましくは20/80、特に好ましくは30/70であり、また、モノマーモル比(B)の上限は、好ましくは80/20、より好ましくは70/30、特に好ましくは60/40である。これらの値はガスクロマトグラフで測定される。
重合系内に窒素、プロパン、イソブタンなどの不活性ガスを共存させることもできるが、不活性ガスを大量に存在させるとモノマー分圧が低下して、低活性となるため好ましくない。これら不活性ガスの割合は20モル%以下、好ましくは10モル%以下とするのがよい。
・多段重合
第1工程、第2工程は、それぞれを数段階に分けて行ってもよい。具体的には複数の反応器を直列に繋いで各工程を数段階に分けて実施する方法、一つの反応器を用いて各工程を複数回のバッチで実施する方法が挙げられる。
重合反応は、多段重合で行うのが好ましい。多段重合の例の一つとしては、直列につないだ複数の反応器の最上流の反応器に触媒を連続的に供給しポリマーを連続的に抜き出しつつ、後段の重合槽に移送する様式がある。また別の例としては、一つの重合槽に触媒を連続的に供給して第1段の重合を行った後でモノマーをパージし、当該重合槽内に存在する触媒を失活させることなく、第2段目の重合をおこなう方法も例示できる。いずれにおいても前の工程、前の重合から持ち込むモノマー、水素などが次の工程に与える影響を少なくするため、工程を移す前にモノマー等のパージ量を増やしたり、窒素などの不活性ガスで希釈もしくは置換することも可能であり、むしろそうするのが好ましい。
本発明における第2工程の重合反応とは、少なくとも1つの条件の重合反応後に行う重合反応を指し、例えば、共重合体成分(A)の重合を多工程で行った後に行う共重合体成分(B)の重合も含まれる。共重合体成分(B)の重合は多工程に分けて行ってもよい。
第1工程、第2工程は、それぞれを数段階に分けて行ってもよい。具体的には複数の反応器を直列に繋いで各工程を数段階に分けて実施する方法、一つの反応器を用いて各工程を複数回のバッチで実施する方法が挙げられる。
重合反応は、多段重合で行うのが好ましい。多段重合の例の一つとしては、直列につないだ複数の反応器の最上流の反応器に触媒を連続的に供給しポリマーを連続的に抜き出しつつ、後段の重合槽に移送する様式がある。また別の例としては、一つの重合槽に触媒を連続的に供給して第1段の重合を行った後でモノマーをパージし、当該重合槽内に存在する触媒を失活させることなく、第2段目の重合をおこなう方法も例示できる。いずれにおいても前の工程、前の重合から持ち込むモノマー、水素などが次の工程に与える影響を少なくするため、工程を移す前にモノマー等のパージ量を増やしたり、窒素などの不活性ガスで希釈もしくは置換することも可能であり、むしろそうするのが好ましい。
本発明における第2工程の重合反応とは、少なくとも1つの条件の重合反応後に行う重合反応を指し、例えば、共重合体成分(A)の重合を多工程で行った後に行う共重合体成分(B)の重合も含まれる。共重合体成分(B)の重合は多工程に分けて行ってもよい。
・キラー化合物
多段の連続重合においては、キラー化合物をいずれかの重合反応器に供給してもよい。好ましくは第2工程を行う反応器に供給する。第2工程を複数の反応器で実施する場合は最上流の反応器に供給するのが好ましい。キラー化合物とは重合触媒の活性(特に第2工程の活性)を低下、失活させる化合物である。キラー化合物は、正常な触媒粒子よりも小さいショートパス粒子を選択的に捕捉し失活させる。これにより共重合体成分(B)の含量[W(B)]が過剰である粒子の生成を抑制する。W(B)が過剰である粒子が存在すると共重合体の溶融、成形時に共重合体成分(B)の成形体中への分散が不充分となり、輝点、ゲル等の発生による外観不良を生じるとともに共重合体の耐衝撃性の低下を招く。また、反応器内のポリマー粒子の表面に多くのキラー化合物が作用することから、表面の活性点だけが選択的に失活し、表面のべたつき成分の量が減少し粒子間のべたつき、反応器壁への付着も抑制される。さらに、キラー化合物の添加は、第2工程の重合活性の制御の手段としても用いられる。これにより共重合体全量に対する成分Bの量[W(B)]が制御可能となる。キラー化合物として、通常は酸素、エタノール、アセトン等の極性を持った化合物が使用される。また、メタロセン系触媒を使用する場合は、アルミニウム化合物(スカベンジャー)と反応、相互作用する活性水素を持たず、一方、メタロセン系触媒のシングルサイト活性点へは相互作用する極性基を持っている化合物であってもよい。このような化合物としてはハロゲン化アルキルやエーテル、ビニルエーテル類が挙げられる。
多段の連続重合においては、キラー化合物をいずれかの重合反応器に供給してもよい。好ましくは第2工程を行う反応器に供給する。第2工程を複数の反応器で実施する場合は最上流の反応器に供給するのが好ましい。キラー化合物とは重合触媒の活性(特に第2工程の活性)を低下、失活させる化合物である。キラー化合物は、正常な触媒粒子よりも小さいショートパス粒子を選択的に捕捉し失活させる。これにより共重合体成分(B)の含量[W(B)]が過剰である粒子の生成を抑制する。W(B)が過剰である粒子が存在すると共重合体の溶融、成形時に共重合体成分(B)の成形体中への分散が不充分となり、輝点、ゲル等の発生による外観不良を生じるとともに共重合体の耐衝撃性の低下を招く。また、反応器内のポリマー粒子の表面に多くのキラー化合物が作用することから、表面の活性点だけが選択的に失活し、表面のべたつき成分の量が減少し粒子間のべたつき、反応器壁への付着も抑制される。さらに、キラー化合物の添加は、第2工程の重合活性の制御の手段としても用いられる。これにより共重合体全量に対する成分Bの量[W(B)]が制御可能となる。キラー化合物として、通常は酸素、エタノール、アセトン等の極性を持った化合物が使用される。また、メタロセン系触媒を使用する場合は、アルミニウム化合物(スカベンジャー)と反応、相互作用する活性水素を持たず、一方、メタロセン系触媒のシングルサイト活性点へは相互作用する極性基を持っている化合物であってもよい。このような化合物としてはハロゲン化アルキルやエーテル、ビニルエーテル類が挙げられる。
・第1工程終了後のポリマー粒子の粒径
本発明においては第1工程終了後に第2工程を実施するが、エチレン含量が高くべたつきやすい共重合体成分(B)を第2工程においていかに安定的に生産するかがポイントとなる。安定生産のためには、べたつきやすいポリマー粒子の付着を防止することが必要である。そのためには第1工程終了後のポリマー粒子粒径、すなわち第2工程開始前のポリマー粒子粒径を大きくすることが重要である。ポリマー粒子の粒径が大きいと上述のとおりキラー化合物の効果が発揮されやすくなるとともに、ポリマー粒子の比表面積が小さくなるため単位質量あたりのポリマー粒子の接触面積が小さくなるとともに、べたつきやすい共重合体成分(B)が表面にブリードアウトする(ポリマー粒子表面へ移動する)速度を遅くできる。従って、第1工程終了後のポリマー粒子の平均粒径には好ましい範囲が存在し、その下限は通常800μm、好ましくは1000μm、より好ましくは1100μm、さらに好ましくは1200μmであり、さらに一層好ましくは1300μm、きわめて好ましくは1400μm、特に好ましくは1500μm、中でも1600μmである。
本発明においては第1工程終了後に第2工程を実施するが、エチレン含量が高くべたつきやすい共重合体成分(B)を第2工程においていかに安定的に生産するかがポイントとなる。安定生産のためには、べたつきやすいポリマー粒子の付着を防止することが必要である。そのためには第1工程終了後のポリマー粒子粒径、すなわち第2工程開始前のポリマー粒子粒径を大きくすることが重要である。ポリマー粒子の粒径が大きいと上述のとおりキラー化合物の効果が発揮されやすくなるとともに、ポリマー粒子の比表面積が小さくなるため単位質量あたりのポリマー粒子の接触面積が小さくなるとともに、べたつきやすい共重合体成分(B)が表面にブリードアウトする(ポリマー粒子表面へ移動する)速度を遅くできる。従って、第1工程終了後のポリマー粒子の平均粒径には好ましい範囲が存在し、その下限は通常800μm、好ましくは1000μm、より好ましくは1100μm、さらに好ましくは1200μmであり、さらに一層好ましくは1300μm、きわめて好ましくは1400μm、特に好ましくは1500μm、中でも1600μmである。
・第1工程終了後のポリマー粒子の微粉量
ポリマー粒子の微粉もまた運転安定性に影響する。この量が多いと反応器壁への付着、移送配管での詰まり、ガス配管への飛散、フィルターの詰まりなど運転安定性に悪影響を与える。微粉量は、粒径分布測定における粒径212μm以下の量で表され、目開き212μmの篩でポリマー粒子を篩い、これを通過した割合で定量できる。微粉量は好ましくは2.0質量%以下、より好ましくは1.0質量%以下、特に好ましくは0.5質量%以下、中でも0.1質量%以下である。
ポリマー粒子の微粉もまた運転安定性に影響する。この量が多いと反応器壁への付着、移送配管での詰まり、ガス配管への飛散、フィルターの詰まりなど運転安定性に悪影響を与える。微粉量は、粒径分布測定における粒径212μm以下の量で表され、目開き212μmの篩でポリマー粒子を篩い、これを通過した割合で定量できる。微粉量は好ましくは2.0質量%以下、より好ましくは1.0質量%以下、特に好ましくは0.5質量%以下、中でも0.1質量%以下である。
4.プロピレン−エチレンブロック共重合体の製造に用いる成分
(1)メタロセン系触媒
本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体を製造するには、メタロセン系触媒を使用するのが好ましい。
プロピレン−エチレンブロック共重合体において分子量及び結晶性分布が広いと、べたつきやブリードアウトが悪化することは当業者に広く知られるところであるが、共重合体についても、べたつき及びブリードアウトを抑制するために、分子量及び結晶性分布を狭くできるメタロセン系触媒を用いて重合させて製造するのが望ましい。従来のチーグラー・ナッタ系触媒では、べたつき及びブリードアウト成分となりうる、TREFにおける−15℃可溶分、S(A)が0.8質量%以下を満たすような本発明の優れたプロピレン−エチレンブロック共重合体が得られない。それは、後記の実施例と比較例を対比することで明らかになる。
メタロセン系触媒は、一般に、(W)共役五員環配位子を有する周期律表(短周期型)第4〜6族の遷移金属化合物からなるメタロセン錯体と、それを活性化させる(X)助触媒、並びに必要に応じて使用される(Y)有機アルミニウム化合物、から構成される。オレフィン重合プロセスの特性によっては、粒子化が必須とされるため、さらには(Z)担体を構成要素とする場合がある。
(1)メタロセン系触媒
本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体を製造するには、メタロセン系触媒を使用するのが好ましい。
プロピレン−エチレンブロック共重合体において分子量及び結晶性分布が広いと、べたつきやブリードアウトが悪化することは当業者に広く知られるところであるが、共重合体についても、べたつき及びブリードアウトを抑制するために、分子量及び結晶性分布を狭くできるメタロセン系触媒を用いて重合させて製造するのが望ましい。従来のチーグラー・ナッタ系触媒では、べたつき及びブリードアウト成分となりうる、TREFにおける−15℃可溶分、S(A)が0.8質量%以下を満たすような本発明の優れたプロピレン−エチレンブロック共重合体が得られない。それは、後記の実施例と比較例を対比することで明らかになる。
メタロセン系触媒は、一般に、(W)共役五員環配位子を有する周期律表(短周期型)第4〜6族の遷移金属化合物からなるメタロセン錯体と、それを活性化させる(X)助触媒、並びに必要に応じて使用される(Y)有機アルミニウム化合物、から構成される。オレフィン重合プロセスの特性によっては、粒子化が必須とされるため、さらには(Z)担体を構成要素とする場合がある。
(W)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4〜6族の遷移金属化合物のメタロセン架橋錯体が挙げられ、これらのうち、下記一般式で表されるもの、中でもアズレン系のものが好ましい。
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4〜6族の遷移金属化合物のメタロセン架橋錯体が挙げられ、これらのうち、下記一般式で表されるもの、中でもアズレン系のものが好ましい。
EおよびE’としては、インデニル基またはアズレニル基、特にアズレニル基が好ましい。
Qは、二つの共役五員環などの配位子間を任意の位置で架橋する結合性基を表し、具体的にはアルキレン基、シリレン基或いはゲルミレン基であるのが好ましい。
Mは、周期律表第4〜6族から選ばれる遷移金属の金属原子、好ましくは、チタン、ジルコニウム、ハフニウムなどである。特にジルコニウムまたはハフニウムが好ましい。
FおよびGは、補助配位子であり、成分(X)の助触媒と反応してオレフィン重合能を有する活性なメタロセンを生成させる。したがって、この目的が達成される限りF、Gは配位子の種類が制限されるものではなく、各々水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、或いはヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基などが例示できる。これらのうち好ましいものは炭素数1〜10の炭化水素基、或いはハロゲン原子である。
メタロセン錯体の具体的化合物として、以下のものを例示することができる。
Qは、二つの共役五員環などの配位子間を任意の位置で架橋する結合性基を表し、具体的にはアルキレン基、シリレン基或いはゲルミレン基であるのが好ましい。
Mは、周期律表第4〜6族から選ばれる遷移金属の金属原子、好ましくは、チタン、ジルコニウム、ハフニウムなどである。特にジルコニウムまたはハフニウムが好ましい。
FおよびGは、補助配位子であり、成分(X)の助触媒と反応してオレフィン重合能を有する活性なメタロセンを生成させる。したがって、この目的が達成される限りF、Gは配位子の種類が制限されるものではなく、各々水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、或いはヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基などが例示できる。これらのうち好ましいものは炭素数1〜10の炭化水素基、或いはハロゲン原子である。
メタロセン錯体の具体的化合物として、以下のものを例示することができる。
置換基が環を構成しているシクロペンタジエニル配位子を2個有し、それらが架橋されている構造のメタロセン錯体において、アズレン系のものとしては、ジメチルシリレンビス{1−(2−メチル−4−イソプロピル−4H−アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1−(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス〔1−{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル}〕ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス〔1−{2−メチル−4−(4−フルオロフェニル)−4H−アズレニル}〕ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス〔1−{2−メチル−4−(3−クロロフェニル)−4H−アズレニル}〕ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1−{2−メチル−4−(2,6−ジメチルフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1−(2−メチル−4,6−ジイソプロピル−4H−アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、ジフェニルシリレンビス{1−(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、メチルフェニルシリレンビス{1−(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、メチルフェニルシリレンビス〔1−{2−メチル−4−(1−ナフチル)−4H−アズレニル}〕ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1−(2−エチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス〔1−{2−エチル−4−(1−アントラセニル)−4H−アズレニル}〕ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス〔1−{2−エチル−4−(2−アントラセニル)−4H−アズレニル}〕ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス〔1−{2−エチル−4−(9−フェナンスリル)−4H−アズレニル}〕ジルコニウムジクロリド、ジメチルメチレンビス[1−{2−メチル−4−(4−ビフェニリル)−4H−アズレニル}]ジルコニウムジクロリド、ジメチルゲルミレンビス[1−{2−メチル−4−(4−ビフェニリル)−4H−アズレニル}]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1−(2−エチル−4―(3,5−ジメチル−4−トリメチルシリルフェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウムジクロリド、などが挙げられる。
アズレン系であって他の共役多員環配位子が異なるものとしては、ジメチルシリレン[1−{2−メチル−4−(4−ビフェニリル)−4H−アズレニル}][1−{2−メチル−4−(4−ビフェニリル)インデニル}]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン{1−(2−エチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}{1−(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)}ジルコニウムジクロリドなどが挙げられる。
インデニル配位子を2個有し、それらが架橋されている構造のメタロセン錯体としては、ジメチルシリレンビス{1−(2−メチル−4−フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1−(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス〔1−{2−メチル−4−(1−ナフチル)インデニル}〕ジルコニウムジクロリド、ジフェニルシリレンビス{1−(2−メチル−4−フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、メチルフェニルシリレンビス{1−(2−メチル−4−フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1−(2−エチル−4−フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、ジメチルゲルミレンビス{1−(2−エチル−4−フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、メチルアルミニウムビス{1−(2−エチル−4−フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、フェニルホスフィノビス{1−(2−エチル−4−フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、フェニルアミノビス{1−(2−メチル−4−フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリドなどが挙げられる。
置換フルオレニル配位子を1個、置換シクロペンタジエニル基を1個有し、それらが架橋されている構造のメタロセン錯体としては、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル−9−フルオレニル)チタニウムジクロライド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル−9−フルオレニル)ジルコニウムジクロライド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル−2,7−ジメチル−9−フルオレニル)チタニウムジクロライド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル−2,7−ジメチル−9−フルオレニル)ジルコニウムジクロライド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル−2,7−ジメチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル−2,7−ジ−t−ブチル−9−フルオレニル)チタニウムジクロライド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル−2,7−ジ−t−ブチル−9−フルオレニル)ジルコニウムジクロライド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル−2,7−ジ−t−ブチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル9−フルオレニル)チタニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル9−フルオレニル)ジルコニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル2,7−ジメチル−9−フルオレニル)チタニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル2,7−ジメチル−9−フルオレニル)ジルコニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル2,7−ジメチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル2,7−ジ−t−ブチル−9−フルオレニル)チタニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル2,7−ジ−t−ブチル−9−フルオレニル)ジルコニウムジクロライド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル2,7−ジ−t−ブチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシランジイル(シクロペンタジエニル9−フルオレニル)チタニウムジクロライド、ジメチルシランジイル(シクロペンタジエニル2,7−ジメチル−9−フルオレニル)チタニウムジクロライド、ジメチルシランジイル(シクロペンタジエニル2,7−ジ−t−ブチル−9−フルオレニル)チタニウムジクロライド、ジメチルシランジイルビス(テトラヒドロインデニル)ジルコニウムジクロライド、ジメチルシランジイル(シクロペンタジエニル9−フルオレニル)ジルコニウムジクロライド、ジメチルシランジイル(シクロペンタジエニル2,7−ジメチル−9−フルオレニル)ジルコニウムジクロライド、ジメチルシランジイル(シクロペンタジエニル2,7−ジ−t−ブチル−9−フルオレニル)ジルコニウムジクロライド、ジメチルシランジイル(シクロペンタジエニル9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシランジイル(シクロペンタジエニル2,7−ジメチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシランジイル(シクロペンタジエニル2,7−ジ−t−ブチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジエチルシランジイル(シクロペンタジエニル9−フルオレニル)チタニウムジクロライド、ジエチルシランジイル(シクロペンタジエニル2,7−ジメチル−9−フルオレニル)チタニウムジクロライド、ジエチルシランジイル(シクロペンタジエニル2,7−ジ−t−ブチル−9−フルオレニル)チタニウムジクロライド、ジエチルシランジイルビス(テトラヒドロインデニル)ジルコニウムジクロライド、ジエチルシランジイル(シクロペンタジエニル9−フルオレニル)ジルコニウムジクロライド、ジエチルシランジイル(シクロペンタジエニル2,7−ジメチル−9−フルオレニル)ジルコニウムジクロライド、ジエチルシランジイル(シクロペンタジエニル2,7−ジ−t−ブチル−9−フルオレニル)ジルコニウムジクロライド、ジエチルシランジイル(シクロペンタジエニル9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジエチルシランジイル(シクロペンタジエニル2,7−ジメチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジエチルシランジイル(シクロペンタジエニル2,7−ジ−t−ブチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルシランジイル(シクロペンタジエニル9−フルオレニル)チタニウムジクロライド、ジフェニルシランジイル(シクロペンタジエニル2,7−ジメチル−9−フルオレニル)チタニウムジクロライド、ジフェニルシランジイル(シクロペンタジエニル2,7−ジ−t−ブチル−9−フルオレニル)チタニウムジクロライド、ジフェニルシランジイル(シクロペンタジエニル9−フルオレニル)ジルコニウムジクロライド、ジフェニルシランジイル(シクロペンタジエニル2,7−ジメチル−9−フルオレニル)ジルコニウムジクロライド、ジフェニルシランジイル(シクロペンタジエニル2,7−ジ−t−ブチル−9−フルオレニル)ジルコニウムジクロライド、ジフェニルシランジイル(シクロペンタジエニル9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルシランジイル(シクロペンタジエニル2,7−ジメチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライド、ジフェニルシランジイル(シクロペンタジエニル2,7−ジ−t−ブチル−9−フルオレニル)ハフニウムジクロライドなどのジクロル体および周期律表第4族の遷移金属化合物のジメチル体、ジエチル体、ジヒドロ体、ジフェニル体、ジベンジル体などを例示することができる。
これら具体例の化合物のシリレン基をゲルミレン基に、ジルコニウムをハフニウムに置き換えた化合物またはその逆に置き換えた化合物も好適なものとして例示される。
所望の共重合体の分子量が高い場合はハフニウム化合物が好ましい。
上記成分(a)として好ましいのは、炭化水素置換基を有するシリレン基、ゲルミレン基或いはアルキレン基で架橋された置換シクロペンタジエニル基、置換インデニル基、置換フルオレニル基、置換アズレニル基を有する配位子からなる遷移金属化合物、中でも炭化水素置換基を有するシリレン基、或いはゲルミレン基で架橋されたものや、また置換インデニル基、置換アズレニル基を有する配位子からなるものが好ましく、特に2位または4位、若しくは2位および4位に置換基を有するものが好ましい。
所望の共重合体の分子量が高い場合はハフニウム化合物が好ましい。
上記成分(a)として好ましいのは、炭化水素置換基を有するシリレン基、ゲルミレン基或いはアルキレン基で架橋された置換シクロペンタジエニル基、置換インデニル基、置換フルオレニル基、置換アズレニル基を有する配位子からなる遷移金属化合物、中でも炭化水素置換基を有するシリレン基、或いはゲルミレン基で架橋されたものや、また置換インデニル基、置換アズレニル基を有する配位子からなるものが好ましく、特に2位または4位、若しくは2位および4位に置換基を有するものが好ましい。
(X)助触媒(活性化剤成分)
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うる化合物であり、具体的には下記(X−1)〜(X−4)のものが挙げられる。
(X−1)アルミニウムオキシ化合物
(X−2)成分(W)と反応して成分(W)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
(X−3)固体酸
(X−4)イオン交換性層状珪酸塩
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うる化合物であり、具体的には下記(X−1)〜(X−4)のものが挙げられる。
(X−1)アルミニウムオキシ化合物
(X−2)成分(W)と反応して成分(W)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
(X−3)固体酸
(X−4)イオン交換性層状珪酸塩
(X−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、具体的には次の各一般式で表される化合物が挙げられる。
上記の各一般式中、R1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R1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。
一般式のうち、一番目及び二番目の式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。
一般式の三番目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R2B(OH)2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、R1及びR2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。
一般式のうち、一番目及び二番目の式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。
一般式の三番目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R2B(OH)2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、R1及びR2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。
(X−2)の化合物は、成分(W)と反応して成分(W)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(W)と反応して成分(W)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(X−1)、成分(X−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ゼン共重合体、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。
(X−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。
ここで、成分(X−1)、成分(X−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ゼン共重合体、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。
(X−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。
(X−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。
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。
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
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
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
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。
助触媒である成分(X)としては、X−4のイオン交換性層状化合物が安定であり性能にも優れており、また空気や水と激しくは反応しないため好ましい。
助触媒である成分(X)としては、X−4のイオン交換性層状化合物が安定であり性能にも優れており、また空気や水と激しくは反応しないため好ましい。
(Y)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、具体的には次の一般式で示される化合物が使用される。
AlR3−iR’ i
(式中、RはC1からC20の炭化水素基、R’は水素、アルコキシ基、iは0≦i≦3の数を示す。但し、R’が水素の場合は、iは0≦i<3とする。)
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、具体的には次の一般式で示される化合物が使用される。
AlR3−iR’ i
(式中、RはC1からC20の炭化水素基、R’は水素、アルコキシ基、iは0≦i≦3の数を示す。但し、R’が水素の場合は、iは0≦i<3とする。)
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。
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。
(Z)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30〜200μm、より好ましくは40〜150μm、特に好ましくは46〜100μmである。また、担体の比表面積は、通常50〜1,000m2/g、好ましくは100〜500m2/gであり、担体の細孔容積は、通常0.1〜2.5cm3/g、好ましくは0.2〜0.5cm3/g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、SiO2、Al2O3、MgO、ZrO2、TiO2、B2O3、CaO、ZnO、BaO、ThO2など、またはこれらの混合物、たとえばSiO2−MgO、SiO2−Al2O3、SiO2−TiO2、SiO2−V2O5、SiO2−Cr2O3、SiO2−TiO2−MgOなどが挙げられる。これらのうちSiO2またはAl2O3を主成分とするものが好ましい。
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30〜200μm、より好ましくは40〜150μm、特に好ましくは46〜100μmである。また、担体の比表面積は、通常50〜1,000m2/g、好ましくは100〜500m2/gであり、担体の細孔容積は、通常0.1〜2.5cm3/g、好ましくは0.2〜0.5cm3/g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、SiO2、Al2O3、MgO、ZrO2、TiO2、B2O3、CaO、ZnO、BaO、ThO2など、またはこれらの混合物、たとえばSiO2−MgO、SiO2−Al2O3、SiO2−TiO2、SiO2−V2O5、SiO2−Cr2O3、SiO2−TiO2−MgOなどが挙げられる。これらのうちSiO2またはAl2O3を主成分とするものが好ましい。
また、上記(X)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、(X−3)固体酸や(X−4)イオン交換性層状珪酸塩などが挙げられる。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。
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。
以上の触媒の各成分(W)〜(Z)の例示においては、触媒各成分が本発明の本質をなすものではないので、煩雑で冗長な列挙を避けて、簡潔に代表的な例示にとどめている。本発明においては、例示された以外の同等の成分も内包されることは当然のことであり、これらが排除される理由は何もない。
<触媒成分の接触>
成分(W)と成分(X)及び必要に応じて成分(Y)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。
成分(W)と成分(X)及び必要に応じて成分(Y)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。
1)成分(W)と成分(X)を接触させる
2)成分(W)と成分(X)を接触させた後に成分(Y)を添加する
3)成分(W)と成分(Y)を接触させた後に成分(X)を添加する
4)成分(X)と成分(Y)を接触させた後に成分(W)を添加する
その他、三成分を同時に接触させてもよい。
2)成分(W)と成分(X)を接触させた後に成分(Y)を添加する
3)成分(W)と成分(Y)を接触させた後に成分(X)を添加する
4)成分(X)と成分(Y)を接触させた後に成分(W)を添加する
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(X)と成分(Y)を接触させた後、未反応の成分(Y)を洗浄等で除去し、その後、再度必要最小限の成分(Y)を成分(X)に接触させ、その後成分(W)を接触させる方法である。この場合、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(W)と成分(Y)を接触させる(その場合、成分(X)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(W)の分解反応が進行する。
また、成分(W)と成分(Y)を接触させる場合には、成分(X)が存在していてもよく、有機溶媒を存在させるのが好ましい。この場合、成分(W)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。
成分(W)と成分(Y)を接触させる(その場合、成分(X)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(W)の分解反応が進行する。
また、成分(W)と成分(Y)を接触させる場合には、成分(X)が存在していてもよく、有機溶媒を存在させるのが好ましい。この場合、成分(W)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(W)と成分(X)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(X)がアルミニウムオキシ化合物の場合、Al/遷移金属のモル比は通常10以上100,000以下、好ましくは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(X)としてイオン性化合物或いはルイス酸を用いた場合、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(X)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(X)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、成分(X)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(X)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の記載に従い測定される。
成分(X)がアルミニウムオキシ化合物の場合、Al/遷移金属のモル比は通常10以上100,000以下、好ましくは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(X)としてイオン性化合物或いはルイス酸を用いた場合、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(X)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(X)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、成分(X)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(X)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の記載に従い測定される。
(2)予備重合
本発明の触媒は、粒子性を改良するために、予めオレフィンを接触させて少量重合されることからなる予備重合処理に付すのが好ましい。使用するオレフィンは、特に限定はないが、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、スチレンなどを使用することが可能であり、特にプロピレンを使用するのが好ましい。オレフィンの供給方法は、オレフィンを反応槽に定速的に或いは定圧状態になるように維持する供給方法やその組み合わせ、段階的な変化をさせるなど、任意の方法が可能である。予備重合時間は、特に限定されないが、5分〜24時間の範囲であるのが好ましい。また、予備重合量は、予備重合ポリマー量が成分(X)1質量部に対し、好ましくは0.01〜100質量部、より好ましくは0.1〜50質量部である。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。
本発明の触媒は、粒子性を改良するために、予めオレフィンを接触させて少量重合されることからなる予備重合処理に付すのが好ましい。使用するオレフィンは、特に限定はないが、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、スチレンなどを使用することが可能であり、特にプロピレンを使用するのが好ましい。オレフィンの供給方法は、オレフィンを反応槽に定速的に或いは定圧状態になるように維持する供給方法やその組み合わせ、段階的な変化をさせるなど、任意の方法が可能である。予備重合時間は、特に限定されないが、5分〜24時間の範囲であるのが好ましい。また、予備重合量は、予備重合ポリマー量が成分(X)1質量部に対し、好ましくは0.01〜100質量部、より好ましくは0.1〜50質量部である。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。
予備重合温度は、特に制限されないが、通常0℃〜100℃、好ましくは10〜70℃、より好ましくは20〜60℃、特に好ましくは30〜50℃である。この範囲を下回ると反応速度が低下したり、活性化反応が進行しないという弊害が生じる可能性があり、上回ると予備重合ポリマーが溶解したり、予備重合速度が速すぎて粒子性状が悪化したり、副反応のため活性点が失活するという弊害が生じる可能性がある。
予備重合時には有機溶媒等の液体中で実施することもでき、むしろそうするのが好ましい。予備重合時の固体触媒の濃度は特に制限されないが、好ましくは50g/L以上、より好ましくは60g/L以上、特に好ましくは70g/L以上である。濃度が高い方がメタロセンの活性化が進行し、高活性触媒となる。
予備重合時には有機溶媒等の液体中で実施することもでき、むしろそうするのが好ましい。予備重合時の固体触媒の濃度は特に制限されないが、好ましくは50g/L以上、より好ましくは60g/L以上、特に好ましくは70g/L以上である。濃度が高い方がメタロセンの活性化が進行し、高活性触媒となる。
さらに、上記各成分の接触の際、もしくは接触後に、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。
4.付加的成分
本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体においては、必要に応じ、付加的成分(任意成分)を本発明の目的を損なわない範囲で適宜配合することもできる。
この付加的成分としては、従来ポリオレフィン樹脂用配合剤として通常用いられている添加剤、例えば核剤、フェノール系酸化防止剤、燐系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、中和剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤、金属不活性剤、過酸化物、充填剤、抗菌防黴剤、蛍光増白剤等を挙げることができる。
これら添加剤の配合量は、一般に0.0001〜3.0質量%、好ましくは0.001〜1.0質量%である。
本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体においては、必要に応じ、付加的成分(任意成分)を本発明の目的を損なわない範囲で適宜配合することもできる。
この付加的成分としては、従来ポリオレフィン樹脂用配合剤として通常用いられている添加剤、例えば核剤、フェノール系酸化防止剤、燐系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、中和剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤、金属不活性剤、過酸化物、充填剤、抗菌防黴剤、蛍光増白剤等を挙げることができる。
これら添加剤の配合量は、一般に0.0001〜3.0質量%、好ましくは0.001〜1.0質量%である。
核剤の具体例としては、2,2−メチレン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)燐酸ナトリウム、タルク、1,3,2,4−ジ(p−メチルベンジリデン)ソルビトール等のソルビトール系化合物、ヒドロキシ−ジ(t−ブチル安息香酸アルミニウム)、2,2−メチレン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)燐酸と炭素数8〜20の脂肪族モノカルボン酸リチウム塩混合物(旭電化社製 商品名NA21)等を挙げることができる。
フェノール系酸化防止剤の具体例としては、トリス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−イソシアヌレート、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、オクタデシル−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、ペンタエリスリチル−テトラキス[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]、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、3,9−ビス[2−{3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ}−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、1,3,5−トリス(4−t−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンジル)イソシアヌル酸等を挙げることができる。
燐系酸化防止剤の具体例としては、トリス(ミックスド、モノ及びジノニルフェニルホスファイト)、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、4,4´−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェニル−ジ−トリデシル)ホスファイト、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ジ−トリデシルホスファイト−5−t−ブチルフェニル)ブタン、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−4,4´−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチル−5−メチルフェニル)−4,4´−ビフェニレンジホスホナイト、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト等を挙げることができる。
硫黄系酸化防止剤の具体例としては、ジ−ステアリル−チオ−ジ−プロピオネート、ジ−ミリスチル−チオ−ジ−プロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス−(3−ラウリル−チオ−プロピオネート)等を挙げることができる。
中和剤の具体例としては、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ハイドロタルサイト、ミズカラック(水沢化学(株)製)等を挙げることができる。
ヒンダードアミン系の安定剤の具体例としては、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重縮合物、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、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、N,N−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン・2,4−ビス[N−ブチル−N−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)アミノ]−6−クロロ−1,3,5−トリアジン縮合物、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、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]、ポリ[(6−モルホリノ−s−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}]等を挙げることができる。
滑剤の具体例としては、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、エチレンビスステアロイド等の高級脂肪酸アミド、シリコンオイル、高級脂肪酸エステル等を挙げることができる。
帯電防止剤としては、高級脂肪酸グリセリンエステル、アルキルジエタノールアミン、アルキルジエタノールアミド、アルキルジエタノールアミド脂肪酸モノエステル等を挙げることができる。
また、本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体には、必要に応じ、他の樹脂、例えばエチレン−プロピレン系ゴム、エチレン−ブテン系ゴム、エチレン−ヘキセン系ゴム、エチレン−オクテン系ゴム等を、本発明の目的を損なわない範囲で適宜配合することもできる。本共重合体以外の樹脂は、本共重合体に対し最大30質量%、好ましくは20質量%まで配合することができる。
これらの付加的成分は、本共重合体に直接添加し溶融混練して使用することも可能であるし、溶融混練中に添加してもよい。さらには溶融混練後に直接添加、或いは、本発明の目的を損なわない範囲で適宜マスターバッチとして添加することも可能である。また、これらの複合的な手法により添加してもよい。
一般的には、酸化防止剤や中和剤などの添加剤を配合して、混合、溶融、混練された後、製品に成形され使用される。成形時に本発明の効果を著しく損なわない範囲内で他の樹脂、或いは、その他の付加的成分を添加し使用することも可能である。
一般的には、酸化防止剤や中和剤などの添加剤を配合して、混合、溶融、混練された後、製品に成形され使用される。成形時に本発明の効果を著しく損なわない範囲内で他の樹脂、或いは、その他の付加的成分を添加し使用することも可能である。
混合、溶融、混練は、従来公知のあらゆる方法を用いることができるが、通常、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、Vブレンダー、タンブラーミキサー、リボンブレンダー、バンバリーミキサー、ニーダーブレンダー、一軸又は二軸の混練押出機にて実施することができる。これらの中でも一軸又は二軸の混練押出機により混合或いは溶融混練を行うのが好ましい。
5.プロピレン−エチレンブロック共重合体の用途及び成形方法
(1)用途
本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体は、柔軟性に優れ、耐熱性と耐寒性を有するため広い温度での使用が可能であり、さらに耐熱性を有しながら比較的低い温度での成形加工が可能であり、べたつきやブリードアウトが抑制されるという特徴を持つため、フィルム、シート、各種容器、各種成形品、各種被覆材などの製品に好適である。
特に、フィルムやシートにおいてはブリードアウトが抑制され、べたつき感が顕著に低減されることでブリードアウトが発生しにくいため好適である。
また、各種包装材や容器、例えばボトル、トレー、プレート等として用いられる場合には、冷凍状態での保存から沸騰状態での殺菌にも耐え、特に、冷凍保存用に適している。さらに、ブリードアウトによる内容物汚染が非常に小さく、食品や医療及び産業用の各分野に好適である。
成形品としても、同様に使用温度範囲が広く、ブリードアウトによる経時の外観悪化がなく、好適に用いることができる。特に、ヒンジ部を持つキャップや各種の蓋材としての使用は、繰り返しの曲げによる白化や、そこからの疲労破壊の発生が抑制され極めて好適に使用できる。
(1)用途
本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体は、柔軟性に優れ、耐熱性と耐寒性を有するため広い温度での使用が可能であり、さらに耐熱性を有しながら比較的低い温度での成形加工が可能であり、べたつきやブリードアウトが抑制されるという特徴を持つため、フィルム、シート、各種容器、各種成形品、各種被覆材などの製品に好適である。
特に、フィルムやシートにおいてはブリードアウトが抑制され、べたつき感が顕著に低減されることでブリードアウトが発生しにくいため好適である。
また、各種包装材や容器、例えばボトル、トレー、プレート等として用いられる場合には、冷凍状態での保存から沸騰状態での殺菌にも耐え、特に、冷凍保存用に適している。さらに、ブリードアウトによる内容物汚染が非常に小さく、食品や医療及び産業用の各分野に好適である。
成形品としても、同様に使用温度範囲が広く、ブリードアウトによる経時の外観悪化がなく、好適に用いることができる。特に、ヒンジ部を持つキャップや各種の蓋材としての使用は、繰り返しの曲げによる白化や、そこからの疲労破壊の発生が抑制され極めて好適に使用できる。
(2)成形方法
これらの各種製品の成形方法としては、公知の成形法を制限なく用いることができる。
フィルムやシートの成形法の例としては、空冷インフレーション成形、水冷インフレーション成形、Tダイによる無延伸成形、一軸延伸成形、二軸延伸成形、カレンダー成形などを用いることができる。
また、フィルムやシートとして使用する場合に、多層構成中の層としての使用も可能である。その柔軟性を生かし中間層に使用することも可能であるし、べたつきやブリードアウトが抑制され、強度に優れ低温での成形が可能である点を生かし表面層としての使用も可能である。
容器などの成形としては、熱板成形、圧空成形、真空成形、真空圧空成形、ブロー成形、延伸ブロー成形、射出成形、インサート成形等を用いることができる。
これらの各種製品の成形方法としては、公知の成形法を制限なく用いることができる。
フィルムやシートの成形法の例としては、空冷インフレーション成形、水冷インフレーション成形、Tダイによる無延伸成形、一軸延伸成形、二軸延伸成形、カレンダー成形などを用いることができる。
また、フィルムやシートとして使用する場合に、多層構成中の層としての使用も可能である。その柔軟性を生かし中間層に使用することも可能であるし、べたつきやブリードアウトが抑制され、強度に優れ低温での成形が可能である点を生かし表面層としての使用も可能である。
容器などの成形としては、熱板成形、圧空成形、真空成形、真空圧空成形、ブロー成形、延伸ブロー成形、射出成形、インサート成形等を用いることができる。
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
実施例で評価したポリマー物性の測定方法などを以下に示す。
実施例で評価したポリマー物性の測定方法などを以下に示す。
(1)第1工程のプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)中のエチレン含有量E(A)の算出
特開2003−73426に記載の13C−NMRによるエチレン含量測定法により算出した標準サンプルのエチレン含量をもとに、赤外吸収スペクトルでの700−760cm−1の範囲のピークの高さI[absorbance]とエチレン含量E(A)[質量%]との関係式(下記式[1])を用いて算出した。
第1工程終了時に、あらかじめ5gの共重合体成分(A)抜き出しておき、190℃プレス成形にて0.5mmのシートを作成し、赤外吸収スペクトルを測定した。下記式[1]中のD[mm]は、シート厚みであり10μm単位まで正確に測定した数値を用いた。
式[1] E(A)=5×I/D + 0.0613
特開2003−73426に記載の13C−NMRによるエチレン含量測定法により算出した標準サンプルのエチレン含量をもとに、赤外吸収スペクトルでの700−760cm−1の範囲のピークの高さI[absorbance]とエチレン含量E(A)[質量%]との関係式(下記式[1])を用いて算出した。
第1工程終了時に、あらかじめ5gの共重合体成分(A)抜き出しておき、190℃プレス成形にて0.5mmのシートを作成し、赤外吸収スペクトルを測定した。下記式[1]中のD[mm]は、シート厚みであり10μm単位まで正確に測定した数値を用いた。
式[1] E(A)=5×I/D + 0.0613
(2)プロピレン−エチレン系ブロック共重合体中のゴム(第2工程のエチレン−プロピレン共重合体:EPR)含量(=W(B))、EPR中のエチレン含量(E(B))及びEPRの質量平均分子量(MwEPR)の測定方法。
クロス分別装置(ダイヤインスツルメンツ社製CFC T−100)、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、特開2005−220235と同様の方法で組合せ(これをCFC−IRと略す)、同様に測定、解析した。CFC−IRの40℃可溶分の量からW(B)を、CFC−IRの40℃可溶分中のエチレン含量からE(B)を求めた。
クロス分別装置(ダイヤインスツルメンツ社製CFC T−100)、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、特開2005−220235と同様の方法で組合せ(これをCFC−IRと略す)、同様に測定、解析した。CFC−IRの40℃可溶分の量からW(B)を、CFC−IRの40℃可溶分中のエチレン含量からE(B)を求めた。
<融解ピーク温度Tm(A)の測定>
プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)を190℃でプレスしてシートを作成し、これを5mgとなるように秤量した。これをアルミパンにいれ、ふたをしてからDSC測定装置(セイコー電子工業製DSC−6200)にセットした。室温から200℃まで100℃/分の速度で昇温し、そのまま5分間保持し、230℃から40℃まで5℃/分の速度での降温によって結晶化温度を求めた。さらに融点と結晶融解熱は、40℃から200℃まで10℃/分の速度での昇温によって求めた。
プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)を190℃でプレスしてシートを作成し、これを5mgとなるように秤量した。これをアルミパンにいれ、ふたをしてからDSC測定装置(セイコー電子工業製DSC−6200)にセットした。室温から200℃まで100℃/分の速度で昇温し、そのまま5分間保持し、230℃から40℃まで5℃/分の速度での降温によって結晶化温度を求めた。さらに融点と結晶融解熱は、40℃から200℃まで10℃/分の速度での昇温によって求めた。
<TREFによる測定>
試料を140℃でo−ジクロロベンゼン(0.5mg/mlBHT入り)に溶解し溶液とする。これを140℃のTREFカラムに導入した後に、8℃/分の降温速度で100℃まで冷却し、引き続き4℃/分の降温速度で−15℃まで冷却し、60分間保持する。その後に、溶媒である−15℃のo−ジクロロベンゼン(0.5mg/mlBHT入り)を1ml/分の流速でカラムに流し、TREFカラム中で−15℃のo−ジクロロベンゼンに溶解している成分を10分間溶出させ、次に昇温速度100℃/時間にてカラムを140℃までリニアに昇温し、溶出曲線を得る。
試料を140℃でo−ジクロロベンゼン(0.5mg/mlBHT入り)に溶解し溶液とする。これを140℃のTREFカラムに導入した後に、8℃/分の降温速度で100℃まで冷却し、引き続き4℃/分の降温速度で−15℃まで冷却し、60分間保持する。その後に、溶媒である−15℃のo−ジクロロベンゼン(0.5mg/mlBHT入り)を1ml/分の流速でカラムに流し、TREFカラム中で−15℃のo−ジクロロベンゼンに溶解している成分を10分間溶出させ、次に昇温速度100℃/時間にてカラムを140℃までリニアに昇温し、溶出曲線を得る。
<水分含量の測定>
ダイヤインスツルメンツ社製CA−07および水分気化装置ダイヤインスツルメンツ社製VA−21を用い、電気炉温度400℃、液滴終点0.4μg/sの条件で測定した。
ダイヤインスツルメンツ社製CA−07および水分気化装置ダイヤインスツルメンツ社製VA−21を用い、電気炉温度400℃、液滴終点0.4μg/sの条件で測定した。
<担体、触媒の粒径分布の測定>
堀場製作所社製のレーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置LA−920を用い、分散溶媒をエタノール、屈折率1.0、形状係数1.0の条件で測定した。
堀場製作所社製のレーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置LA−920を用い、分散溶媒をエタノール、屈折率1.0、形状係数1.0の条件で測定した。
<ポリマー粒子の平均粒径の測定>
レッチェテクノロジー社製、粒度分布測定装置カムサイザーを使用してサンプルポリマー粒子20gの粒子径を求めた。DIN66141のQ3(0.5)(質量基準による累積分布Q3(x)のX=0.5の値)の粒子径を平均粒径とした。
レッチェテクノロジー社製、粒度分布測定装置カムサイザーを使用してサンプルポリマー粒子20gの粒子径を求めた。DIN66141のQ3(0.5)(質量基準による累積分布Q3(x)のX=0.5の値)の粒子径を平均粒径とした。
<ポリマー嵩密度(BD)>
ASTM D1895−69に準拠し測定した。
ASTM D1895−69に準拠し測定した。
<MFR>
JIS K7210A法・条件Mに従い、以下の条件で測定した。単位はg/10分である。
試験温度:230℃
公称加重:2.16kg
ダイ形状:直径2.095mm 長さ8.000mm。
JIS K7210A法・条件Mに従い、以下の条件で測定した。単位はg/10分である。
試験温度:230℃
公称加重:2.16kg
ダイ形状:直径2.095mm 長さ8.000mm。
<造粒・射出成形>
得られた重合体パウダーに下記の酸化防止剤及び中和剤を添加し充分に撹拌混合したのち、下記の条件で造粒しシートに射出成形したものについて物性評価を行った。造粒条件と成形条件を下記に示す。
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
中和剤:ステアリン酸カルシウム500ppm
(造粒)
押出機:テクノベル社製KZW−15−45MG2軸押出機
スクリュ:口径15mm
L/D=45
押出機設定温度:(ホッパ下から)40,80,160,200,200,200℃(ダイ)
スクリュ回転数:400rpm
吐出量:スクリュフィーダーにて約1.5kg/hrに調整
ダイ:口径3mm
ストランドダイ
穴数2個
(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。
規格番号:JIS K−7152(ISO 294−1)
参考成形機:東芝機械社製EC20P射出成形機
成形機設定温度:(ホッパ下から)80,210,210,200,200℃
金型温度:40℃
射出速度:52mm/s(スクリューの速度)
保持圧力:30MPa
保圧時間:8秒
金型形状:平板(厚さ4mm 幅10mm 長さ80mm)2丁取り 平板(厚さ2mm 幅30mm 長さ90mm)
得られた重合体パウダーに下記の酸化防止剤及び中和剤を添加し充分に撹拌混合したのち、下記の条件で造粒しシートに射出成形したものについて物性評価を行った。造粒条件と成形条件を下記に示す。
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
中和剤:ステアリン酸カルシウム500ppm
(造粒)
押出機:テクノベル社製KZW−15−45MG2軸押出機
スクリュ:口径15mm
L/D=45
押出機設定温度:(ホッパ下から)40,80,160,200,200,200℃(ダイ)
スクリュ回転数:400rpm
吐出量:スクリュフィーダーにて約1.5kg/hrに調整
ダイ:口径3mm
ストランドダイ
穴数2個
(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。
規格番号:JIS K−7152(ISO 294−1)
参考成形機:東芝機械社製EC20P射出成形機
成形機設定温度:(ホッパ下から)80,210,210,200,200℃
金型温度:40℃
射出速度:52mm/s(スクリューの速度)
保持圧力:30MPa
保圧時間:8秒
金型形状:平板(厚さ4mm 幅10mm 長さ80mm)2丁取り 平板(厚さ2mm 幅30mm 長さ90mm)
<曲げ試験>
得られた組成物の曲げ弾性率を以下の条件により評価した。
規格番号:JIS K−7171(ISO178)準拠
試験機:精密万能試験機オートグラフAG−20kNG(島津製作所製)
試験片の採取方向:流れ方向
試験片の形状:厚さ4mm 幅10mm 長さ80mm
試験片の作成方法:射出成形
状態の調節:室温23℃・湿度50%に調節された恒温室内に24時間以上放置
試験室:室温23℃・湿度50%に調節された恒温室
試験片の数:5
支点間距離:32.0mm
試験速度:1.0mm/min
得られた組成物の曲げ弾性率を以下の条件により評価した。
規格番号:JIS K−7171(ISO178)準拠
試験機:精密万能試験機オートグラフAG−20kNG(島津製作所製)
試験片の採取方向:流れ方向
試験片の形状:厚さ4mm 幅10mm 長さ80mm
試験片の作成方法:射出成形
状態の調節:室温23℃・湿度50%に調節された恒温室内に24時間以上放置
試験室:室温23℃・湿度50%に調節された恒温室
試験片の数:5
支点間距離:32.0mm
試験速度:1.0mm/min
[実施例1]
(1)触媒合成
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は、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たところ、篩通過分は全体の質量の92%であった。
(1)触媒合成
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は、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たところ、篩通過分は全体の質量の92%であった。
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。その水分含量を測定したところ、水分値は1.14質量%であった。
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。その水分含量を測定したところ、水分値は1.14質量%であった。
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19.9gを秤量し、ヘプタン72ml、トリノルマルオクチルアルミニウムのヘプタン溶液128.0ml(50.1mmol)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、100ml量に調整されたスラリーを得た。
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19.9gを秤量し、ヘプタン72ml、トリノルマルオクチルアルミニウムのヘプタン溶液128.0ml(50.1mmol)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、100ml量に調整されたスラリーを得た。
d.プロピレンによる予備重合
上記(1)のc.で得たスラリーに、トリノルマルオクチルアルミニウムのヘプタン溶液6.13ml(2400μmol)を加えた。ここに、別のフラスコ(容積200ml)中で、(r)−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439mg(600.7μmol)にヘプタン(60ml)を加えたスラリーを加えて、60℃で60分間撹拌した。
上記(1)のc.で得たスラリーに、トリノルマルオクチルアルミニウムのヘプタン溶液6.13ml(2400μmol)を加えた。ここに、別のフラスコ(容積200ml)中で、(r)−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439mg(600.7μmol)にヘプタン(60ml)を加えたスラリーを加えて、60℃で60分間撹拌した。
このようにして得られたスラリーに、さらにヘプタン340mlを追加して全量を500mlに調整し、十分に窒素置換を行った内容積1Lの撹拌式オートクレーブに導入した。オートクレーブ内の温度が40℃に安定したところでプロピレンを10g/時間の速度で供給し、温度を維持した。4時間後プロピレンの供給を停止し、さらに2時間40℃を維持した。
その後、残存モノマー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400ml抜き出した。続いてトリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液16.72ml(12.01mmol)を室温にて加え、その後、減圧乾燥して固体触媒を62.60g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2.06であった。
その後、残存モノマー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400ml抜き出した。続いてトリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液16.72ml(12.01mmol)を室温にて加え、その後、減圧乾燥して固体触媒を62.60g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2.06であった。
(2)重合
第1工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)のバルク重合法による製造
内容積3Lの撹拌機付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のヘプタン溶液(140mg/ml)2.86mlを加え、水素を標準状態の体積で70ml、エチレン25g、続いて液体プロピレン750gを導入し、60℃に昇温した。上記(1)で得られた予備重合触媒をヘプタンにスラリー化し、固体触媒として10mg(予備重合ポリマーを除く正味の固体触媒の量;以下同様)をヘプタン3mlと共に圧入して重合を開始した。
触媒投入後10分間槽内温度を60℃に維持した。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。抜き出し量は15.7gであった。
第1工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)のバルク重合法による製造
内容積3Lの撹拌機付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のヘプタン溶液(140mg/ml)2.86mlを加え、水素を標準状態の体積で70ml、エチレン25g、続いて液体プロピレン750gを導入し、60℃に昇温した。上記(1)で得られた予備重合触媒をヘプタンにスラリー化し、固体触媒として10mg(予備重合ポリマーを除く正味の固体触媒の量;以下同様)をヘプタン3mlと共に圧入して重合を開始した。
触媒投入後10分間槽内温度を60℃に維持した。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。抜き出し量は15.7gであった。
第2工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)の気相重合法による製造
重合槽の撹拌を再開後に、エチレンとプロピレンを76:24のモル比で圧力2.0MPaまで供給した。その後90分間、内温を65℃に保持し、圧力を2.0MPaに保つように、エチレンとプロピレンを57:43のモル割合で供給し気相共重合を実施した。重合終了後、回収したポリマーは75℃、減圧下で60分間乾燥した。得られたポリマーの嵩密度(BD)は0.428g/ccであり良好な流れ性を示した。ポリマー物性は表1にまとめた。
重合槽の撹拌を再開後に、エチレンとプロピレンを76:24のモル比で圧力2.0MPaまで供給した。その後90分間、内温を65℃に保持し、圧力を2.0MPaに保つように、エチレンとプロピレンを57:43のモル割合で供給し気相共重合を実施した。重合終了後、回収したポリマーは75℃、減圧下で60分間乾燥した。得られたポリマーの嵩密度(BD)は0.428g/ccであり良好な流れ性を示した。ポリマー物性は表1にまとめた。
[実施例2]
第1工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)のバルク重合法による製造
水素の量を標準状態の体積で45ml、エチレン量を12.5g、固体触媒量を15mg、重合時間を20分とした以外は実施例1の第1工程と同様に実施した。
第1工程終了後のポリマー抜き出し量は16.2gであった。
第1工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)のバルク重合法による製造
水素の量を標準状態の体積で45ml、エチレン量を12.5g、固体触媒量を15mg、重合時間を20分とした以外は実施例1の第1工程と同様に実施した。
第1工程終了後のポリマー抜き出し量は16.2gであった。
第2工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)の気相重合法による製造
重合槽の撹拌を再開後に、エチレンとプロピレンを72:28のモル比で圧力2.0MPaまで供給した。その後90分間、内温を65℃に保持し、圧力を2.0MPaに保つようにエチレンとプロピレンを72:28のモル割合で供給し気相共重合を実施した。重合終了後、回収したポリマーは75℃減圧下で60分間乾燥した。得られたポリマーの嵩密度は0.499g/ccであり良好な流れ性を示した。ポリマー物性は表1にまとめた。
重合槽の撹拌を再開後に、エチレンとプロピレンを72:28のモル比で圧力2.0MPaまで供給した。その後90分間、内温を65℃に保持し、圧力を2.0MPaに保つようにエチレンとプロピレンを72:28のモル割合で供給し気相共重合を実施した。重合終了後、回収したポリマーは75℃減圧下で60分間乾燥した。得られたポリマーの嵩密度は0.499g/ccであり良好な流れ性を示した。ポリマー物性は表1にまとめた。
[比較例1]
(1)固体触媒成分の調製
室温で、精製したトルエン(2L)、Mg(OEt)2(200g)、TiCl4(1L)を窒素置換した10Lのオートクレーブに導入した。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3時間反応を行い、その後トルエンで洗浄した。トルエンで全体の液量を2Lに調整した後、室温でTiCl4を1L添加し、温度を110℃に上げて2時間反応を行った。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、固体触媒成分のスラリーを得た。
(1)固体触媒成分の調製
室温で、精製したトルエン(2L)、Mg(OEt)2(200g)、TiCl4(1L)を窒素置換した10Lのオートクレーブに導入した。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3時間反応を行い、その後トルエンで洗浄した。トルエンで全体の液量を2Lに調整した後、室温でTiCl4を1L添加し、温度を110℃に上げて2時間反応を行った。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、固体触媒成分のスラリーを得た。
(2)予備重合
上記固体触媒成分のスラリーに精製したn−ヘキサンを導入して、固体触媒成分の濃度を20g/Lとした。スラリーを室温で、AlEt3(10g)、iPr2Si(Me)2(2.3g)を添加し、200gのプロピレンを4時間かけて供給した。プロピレンの供給が終わった後、更に30分反応を継続した。次いで、気相部を窒素で充分に置換し、固体触媒を得た。
上記固体触媒成分のスラリーに精製したn−ヘキサンを導入して、固体触媒成分の濃度を20g/Lとした。スラリーを室温で、AlEt3(10g)、iPr2Si(Me)2(2.3g)を添加し、200gのプロピレンを4時間かけて供給した。プロピレンの供給が終わった後、更に30分反応を継続した。次いで、気相部を窒素で充分に置換し、固体触媒を得た。
(3)重合
第1工程
3Lオートクレーブに上記固体触媒を2mg、トリイソブチルアルミニウムの代わりにトリエチルアルミニウムを91mg、シクロヘキシルメチルジメトキシシランを30mg、水素を標準状態体積で6000ml、エチレンを3.6g、プロピレンを1000g入れたこと以外は実施例1と同様に第1工程の重合を実施した。
第2工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)の気相重合法による製造
重合槽の撹拌を再開後にエチレンとプロピレンと水素を35:73:2のモル比で圧力2.0MPaまで供給した。その後30分間、内温を65℃に保持し、圧力を2.0MPaに保つようにエチレンとプロピレンと水素を43:55:2のモル割合で供給し気相共重合を実施した。重合終了後、回収したポリマーは75℃減圧下で60分間乾燥した。ポリマー物性は表1にまとめた。
第1工程
3Lオートクレーブに上記固体触媒を2mg、トリイソブチルアルミニウムの代わりにトリエチルアルミニウムを91mg、シクロヘキシルメチルジメトキシシランを30mg、水素を標準状態体積で6000ml、エチレンを3.6g、プロピレンを1000g入れたこと以外は実施例1と同様に第1工程の重合を実施した。
第2工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)の気相重合法による製造
重合槽の撹拌を再開後にエチレンとプロピレンと水素を35:73:2のモル比で圧力2.0MPaまで供給した。その後30分間、内温を65℃に保持し、圧力を2.0MPaに保つようにエチレンとプロピレンと水素を43:55:2のモル割合で供給し気相共重合を実施した。重合終了後、回収したポリマーは75℃減圧下で60分間乾燥した。ポリマー物性は表1にまとめた。
(比較例2)
3Lオートクレーブに比較例1の固体触媒を2mg、トリイソブチルアルミニウムの代わりにトリエチルアルミニウムを91mg、シクロヘキシルメチルジメトキシシランを30mg、水素を標準状態体積で6000ml、エチレンを10g、プロピレンを1000g入れたこと以外は実施例1と同様に第1工程の重合を実施した。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そうとしたが、抜き出せなかった。そのため重合をこの段階で中断しオートクレーブを開放したところ、ポリマー粒子が凝集していた。また重合層内の器壁にはべたつき成分が付着していた。ポリマー粒子の嵩密度(BD)は測定不能であり、ポリマー粒子の流れ性は不良であった。Tm(A)は133.2℃、E(A)は5.5質量%であった。
3Lオートクレーブに比較例1の固体触媒を2mg、トリイソブチルアルミニウムの代わりにトリエチルアルミニウムを91mg、シクロヘキシルメチルジメトキシシランを30mg、水素を標準状態体積で6000ml、エチレンを10g、プロピレンを1000g入れたこと以外は実施例1と同様に第1工程の重合を実施した。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そうとしたが、抜き出せなかった。そのため重合をこの段階で中断しオートクレーブを開放したところ、ポリマー粒子が凝集していた。また重合層内の器壁にはべたつき成分が付着していた。ポリマー粒子の嵩密度(BD)は測定不能であり、ポリマー粒子の流れ性は不良であった。Tm(A)は133.2℃、E(A)は5.5質量%であった。
[実施例3]
(1)触媒合成
内容積1Lのフラスコに、実施例1a、1bと同様にして合成乾燥モンモリロナイト(水澤化学社製、ベンクレイSL、平均粒径: 47.1μm)39.37gを秤量し、ヘプタン261ml、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液139.2ml(99.9mmol)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、最後にスラリー量を50mlに調製した。
これに、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液6.68ml(4796μmol)を加えた。ここに、別のフラスコ(容積200ml)中で、(r)ジクロロ[1,1´−シラフルオレニルビス{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}]ハフニウム1427mg(1213μmol)にヘプタン(30ml)を加えたスラリーを加えて、60℃で60分間撹拌した。
次に、上記スラリーに、さらにヘプタン414mlを追加して全量を500mlに調整し、充分に窒素置換を行った内容積1Lの撹拌式オートクレーブに導入した。オートクレーブ内の温度が40℃に安定したところでプロピレンを40g/時間の速度で供給し、温度を維持した。2時間後プロピレンの供給を停止し、さらに2時間40℃を維持した。
その後、残存モノマー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285ml抜き出した。
続いてトリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液33.44ml(24.02mmol)を室温にて加え、その後、減圧乾燥して固体触媒を128.8g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2.11であった。
(1)触媒合成
内容積1Lのフラスコに、実施例1a、1bと同様にして合成乾燥モンモリロナイト(水澤化学社製、ベンクレイSL、平均粒径: 47.1μm)39.37gを秤量し、ヘプタン261ml、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液139.2ml(99.9mmol)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、最後にスラリー量を50mlに調製した。
これに、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液6.68ml(4796μmol)を加えた。ここに、別のフラスコ(容積200ml)中で、(r)ジクロロ[1,1´−シラフルオレニルビス{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}]ハフニウム1427mg(1213μmol)にヘプタン(30ml)を加えたスラリーを加えて、60℃で60分間撹拌した。
次に、上記スラリーに、さらにヘプタン414mlを追加して全量を500mlに調整し、充分に窒素置換を行った内容積1Lの撹拌式オートクレーブに導入した。オートクレーブ内の温度が40℃に安定したところでプロピレンを40g/時間の速度で供給し、温度を維持した。2時間後プロピレンの供給を停止し、さらに2時間40℃を維持した。
その後、残存モノマー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285ml抜き出した。
続いてトリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液33.44ml(24.02mmol)を室温にて加え、その後、減圧乾燥して固体触媒を128.8g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2.11であった。
(2)重合
第1工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)のバルク重合法による製造
水素の量を標準状態の体積で150ml、エチレン量を24g、固体触媒量を10mg、重合時間を30分、重合温度を65℃とした以外は実施例1の第1工程と同様に実施した。
第1工程終了後のポリマー抜き出し量は18.8gであった。
第1工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)のバルク重合法による製造
水素の量を標準状態の体積で150ml、エチレン量を24g、固体触媒量を10mg、重合時間を30分、重合温度を65℃とした以外は実施例1の第1工程と同様に実施した。
第1工程終了後のポリマー抜き出し量は18.8gであった。
第2工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)の気相重合法による製造
重合槽の撹拌を再開後に、エチレンとプロピレンを71:29のモル比で圧力2.0MPaまで供給した。その後60分間、内温を70℃に保持し、圧力を2.0MPaに保つようにエチレンとプロピレンと水素を50:50:0.0077のモル割合で供給し気相共重合を実施した。重合終了後、回収したポリマーは75℃、減圧下で60分間乾燥した。得られたポリマーの嵩密度は0.443g/ccであり良好な流れ性を示した。ポリマー物性は表1にまとめた。
重合槽の撹拌を再開後に、エチレンとプロピレンを71:29のモル比で圧力2.0MPaまで供給した。その後60分間、内温を70℃に保持し、圧力を2.0MPaに保つようにエチレンとプロピレンと水素を50:50:0.0077のモル割合で供給し気相共重合を実施した。重合終了後、回収したポリマーは75℃、減圧下で60分間乾燥した。得られたポリマーの嵩密度は0.443g/ccであり良好な流れ性を示した。ポリマー物性は表1にまとめた。
[実施例4]
(1)重合
第1工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)の気相重合法による製造
内容積3Lの撹拌機付オートクレーブ内に種ポリマー(あらかじめ粒径200μm以下ならびに600μm以上のものを篩い分けにて除去したTm135℃のプロピレンーエチレンランダム共重合体)を入れ、90℃で1時間窒素を流しながら乾燥した。内温を65℃にした後、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(140mg/ml)2.86mlを加え、実施例1の予備重合触媒(固体触媒質量で10mg)を導入した。別途14Lの撹拌機付オートクレーブ内に90℃で、エチレンとプロピレンを23:77のモル比が2.0MPaGとなるように昇圧し、さらに水素を標準状態の体積で100ml入れた。これを上記3Lのオートクレーブに導入し、2.0MPaになるように昇圧し、内温70℃で15分重合した。その後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。
(1)重合
第1工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)の気相重合法による製造
内容積3Lの撹拌機付オートクレーブ内に種ポリマー(あらかじめ粒径200μm以下ならびに600μm以上のものを篩い分けにて除去したTm135℃のプロピレンーエチレンランダム共重合体)を入れ、90℃で1時間窒素を流しながら乾燥した。内温を65℃にした後、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(140mg/ml)2.86mlを加え、実施例1の予備重合触媒(固体触媒質量で10mg)を導入した。別途14Lの撹拌機付オートクレーブ内に90℃で、エチレンとプロピレンを23:77のモル比が2.0MPaGとなるように昇圧し、さらに水素を標準状態の体積で100ml入れた。これを上記3Lのオートクレーブに導入し、2.0MPaになるように昇圧し、内温70℃で15分重合した。その後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。
第2工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)の気相重合法による製造
重合槽の撹拌を再開後に、エチレンとプロピレンを73:27のモル比で圧力2.0MPaまで供給した。その後45分間、内温を70℃に保持し、圧力を2.0MPaに保つようにエチレンとプロピレンと水素を50:50:0.003のモル割合で供給し気相共重合を実施した。重合終了後、回収したポリマーは75℃減圧下で60分間乾燥した。ポリマー物性は表1にまとめた。
重合槽の撹拌を再開後に、エチレンとプロピレンを73:27のモル比で圧力2.0MPaまで供給した。その後45分間、内温を70℃に保持し、圧力を2.0MPaに保つようにエチレンとプロピレンと水素を50:50:0.003のモル割合で供給し気相共重合を実施した。重合終了後、回収したポリマーは75℃減圧下で60分間乾燥した。ポリマー物性は表1にまとめた。
[実施例5]
(1)触媒合成
実施例1a、1b、1cと同様の方法により調整したトリノルマルオクチルアルミニウムで処理したモンモリロナイトのヘプタンスラリーに、トリノルマルオクチルアルミニウムのヘプタン溶液6.13ml(2400μmol)を加えた。ここに、別のフラスコ(容積200ml)中で、(r)−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}]ハフニウム490mg(602.7μmol)にヘプタン(60ml)を加えたスラリーを加えて、60℃で60分間撹拌した。
次に、上記スラリーに、さらにヘプタン340mlを追加して全量を500mlに調整し、十分に窒素置換を行った内容積1Lの撹拌式オートクレーブに導入した。オートクレーブ内の温度が40℃に安定したところでプロピレンを20g/時間の速度で供給し、温度を維持した。2時間後プロピレンの供給を停止し、さらに2時間40℃を維持した。
その後、残存モノマー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370ml抜き出した。
続いてトリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液16.72ml(12.01mmol)を室温にて加え、その後、減圧乾燥して固体触媒を65.06g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2.16であった。
(2)重合
第1工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)の気相重合法による製造
内容積3Lの撹拌機付オートクレーブ内に種ポリマー(あらかじめ粒径200μm以下ならびに600μm以上のものを篩い分けにて除去したTm135℃のプロピレンーエチレンランダム共重合体)を入れ、90℃で1時間窒素を流しながら乾燥した。内温を53℃にした後、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(140mg/ml)2.86mlを加え、上記予備重合触媒(固体触媒質量で20mg)を導入した。別途14Lの撹拌機付オートクレーブ内に90℃で、エチレンとプロピレンを27:73のモル比が2.0MPaGとなるように昇圧し、さらに水素を標準状態の体積で300ml入れた。これを上記3Lのオートクレーブに導入し、2.0MPaになるように昇圧し、内温55℃で60分重合した。その後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。
(1)触媒合成
実施例1a、1b、1cと同様の方法により調整したトリノルマルオクチルアルミニウムで処理したモンモリロナイトのヘプタンスラリーに、トリノルマルオクチルアルミニウムのヘプタン溶液6.13ml(2400μmol)を加えた。ここに、別のフラスコ(容積200ml)中で、(r)−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}]ハフニウム490mg(602.7μmol)にヘプタン(60ml)を加えたスラリーを加えて、60℃で60分間撹拌した。
次に、上記スラリーに、さらにヘプタン340mlを追加して全量を500mlに調整し、十分に窒素置換を行った内容積1Lの撹拌式オートクレーブに導入した。オートクレーブ内の温度が40℃に安定したところでプロピレンを20g/時間の速度で供給し、温度を維持した。2時間後プロピレンの供給を停止し、さらに2時間40℃を維持した。
その後、残存モノマー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370ml抜き出した。
続いてトリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液16.72ml(12.01mmol)を室温にて加え、その後、減圧乾燥して固体触媒を65.06g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2.16であった。
(2)重合
第1工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)の気相重合法による製造
内容積3Lの撹拌機付オートクレーブ内に種ポリマー(あらかじめ粒径200μm以下ならびに600μm以上のものを篩い分けにて除去したTm135℃のプロピレンーエチレンランダム共重合体)を入れ、90℃で1時間窒素を流しながら乾燥した。内温を53℃にした後、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(140mg/ml)2.86mlを加え、上記予備重合触媒(固体触媒質量で20mg)を導入した。別途14Lの撹拌機付オートクレーブ内に90℃で、エチレンとプロピレンを27:73のモル比が2.0MPaGとなるように昇圧し、さらに水素を標準状態の体積で300ml入れた。これを上記3Lのオートクレーブに導入し、2.0MPaになるように昇圧し、内温55℃で60分重合した。その後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。
第2工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)の気相重合法による製造
重合槽の撹拌を再開後にエチレンとプロピレンを75:25のモル比で圧力2.0MPaまで供給した。その後90分間、内温を70℃に保持し、圧力を2.0MPaに保つようにエチレンとプロピレンと水素を80:77:0.059のモル割合で供給し気相共重合を実施した。重合終了後、回収したポリマーは75℃減圧下で60分間乾燥した。ポリマー物性は表1にまとめた。
重合槽の撹拌を再開後にエチレンとプロピレンを75:25のモル比で圧力2.0MPaまで供給した。その後90分間、内温を70℃に保持し、圧力を2.0MPaに保つようにエチレンとプロピレンと水素を80:77:0.059のモル割合で供給し気相共重合を実施した。重合終了後、回収したポリマーは75℃減圧下で60分間乾燥した。ポリマー物性は表1にまとめた。
参考例
(1)イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
10リットルの撹拌翼の付いたガラス製セパラブルフラスコに、蒸留水3.75リットル、続いて濃硫酸(96%)2.5kgをゆっくりと添加した。50℃で、さらにモンモリロナイト(水澤化学社製ベンクレイSL;平均粒径=25μm)を1kg分散させ、90℃に昇温し、6.5時間その温度を維持した。50℃まで冷却後、このスラリーを減圧濾過し、ケーキを回収した。このケーキに蒸留水を7リットル加え再スラリー化後、濾過した。この洗浄操作を、洗浄液(濾液)のpHが、3.5を越えるまで実施した。回収したケーキを窒素雰囲気下110℃で終夜乾燥した。乾燥後の質量は707gであった。化学処理した珪酸塩は、キルン乾燥機により乾燥を実施した。
(2)触媒の調製
内容積1リットルの撹拌翼のついたガラス製反応器に上記で得た乾燥珪酸塩20gを導入し、混合ヘプタン116ml、さらにトリエチルアルミニウムのヘプタン溶液(0.60M)84mlを加え、室温で撹拌した。1時間後、混合ヘプタンにて洗浄し、珪酸塩スラリーを200mlに調製した。次に、調製した珪酸塩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(0.71M/L)0.96mlを添加し、25℃で1時間反応させた。平行して、〔(r)−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〕218mg(0.3mmol)と混合ヘプタン87mlに、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(0.71M)を3.31ml加えて、室温にて1時間反応させた混合物を、珪酸塩スラリーに加え、1時間撹拌後、混合ヘプタンを追加して500mlに調製した。
(3)予備重合
窒素で十分置換を行った内容積1.0リットルの撹拌式オートクレーブに、先に調製した珪酸塩/メタロセン錯体スラリーを導入した。温度が40℃に安定したところでプロピレンを10g/時間の速度で供給し、温度を維持した。4時間後プロピレンの供給を停止し、さらに2時間維持した。予備重合終了後、残モノマーをパージし、撹拌を停止させ約10分間静置後、上澄みを240mlデカントした。
続いてトリイソブチルアルミニウム(0.71M/L)のヘプタン溶液0.95ml、さらに混合ヘプタンを560ml添加し、40℃で30分間撹拌し、10分間静置した後に、上澄みを560ml除いた。さらにこの操作を3回繰り返した。
続いて、トリイソブチルアルミニウム(0.71M/L)のヘプタン溶液17.0ml添加した後に、45℃で減圧乾燥を実施した。この操作により触媒1g当たりポリプロピレンが2.0gを含む予備重合触媒が得られた。
この予備重合触媒を用いて、(i)共重合体成分(A)のエチレン含量[E(A)]が、2.6質量%、(ii)共重合体全量に対する共重合体成分(B)の割合[W(B)]が、55質量%、(iii)共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が、11.6質量%、(iv)共重合体成分(A)のTREFによる−15℃可溶分[S(A)]が、0.1質量%であるポリマーを重合した。このポリマーは、パウダー流れ性が重合直後は悪いものの、その後は良好であった(表1、参考例1参照)。
(1)イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
10リットルの撹拌翼の付いたガラス製セパラブルフラスコに、蒸留水3.75リットル、続いて濃硫酸(96%)2.5kgをゆっくりと添加した。50℃で、さらにモンモリロナイト(水澤化学社製ベンクレイSL;平均粒径=25μm)を1kg分散させ、90℃に昇温し、6.5時間その温度を維持した。50℃まで冷却後、このスラリーを減圧濾過し、ケーキを回収した。このケーキに蒸留水を7リットル加え再スラリー化後、濾過した。この洗浄操作を、洗浄液(濾液)のpHが、3.5を越えるまで実施した。回収したケーキを窒素雰囲気下110℃で終夜乾燥した。乾燥後の質量は707gであった。化学処理した珪酸塩は、キルン乾燥機により乾燥を実施した。
(2)触媒の調製
内容積1リットルの撹拌翼のついたガラス製反応器に上記で得た乾燥珪酸塩20gを導入し、混合ヘプタン116ml、さらにトリエチルアルミニウムのヘプタン溶液(0.60M)84mlを加え、室温で撹拌した。1時間後、混合ヘプタンにて洗浄し、珪酸塩スラリーを200mlに調製した。次に、調製した珪酸塩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(0.71M/L)0.96mlを添加し、25℃で1時間反応させた。平行して、〔(r)−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〕218mg(0.3mmol)と混合ヘプタン87mlに、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(0.71M)を3.31ml加えて、室温にて1時間反応させた混合物を、珪酸塩スラリーに加え、1時間撹拌後、混合ヘプタンを追加して500mlに調製した。
(3)予備重合
窒素で十分置換を行った内容積1.0リットルの撹拌式オートクレーブに、先に調製した珪酸塩/メタロセン錯体スラリーを導入した。温度が40℃に安定したところでプロピレンを10g/時間の速度で供給し、温度を維持した。4時間後プロピレンの供給を停止し、さらに2時間維持した。予備重合終了後、残モノマーをパージし、撹拌を停止させ約10分間静置後、上澄みを240mlデカントした。
続いてトリイソブチルアルミニウム(0.71M/L)のヘプタン溶液0.95ml、さらに混合ヘプタンを560ml添加し、40℃で30分間撹拌し、10分間静置した後に、上澄みを560ml除いた。さらにこの操作を3回繰り返した。
続いて、トリイソブチルアルミニウム(0.71M/L)のヘプタン溶液17.0ml添加した後に、45℃で減圧乾燥を実施した。この操作により触媒1g当たりポリプロピレンが2.0gを含む予備重合触媒が得られた。
この予備重合触媒を用いて、(i)共重合体成分(A)のエチレン含量[E(A)]が、2.6質量%、(ii)共重合体全量に対する共重合体成分(B)の割合[W(B)]が、55質量%、(iii)共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が、11.6質量%、(iv)共重合体成分(A)のTREFによる−15℃可溶分[S(A)]が、0.1質量%であるポリマーを重合した。このポリマーは、パウダー流れ性が重合直後は悪いものの、その後は良好であった(表1、参考例1参照)。
表1の比較例1と実施例2を比較すると、ほぼ同一のE(A)、E(B)、W(B)を持つが、S(A)が大きく異なり、結果として従来の触媒では嵩密度(BD)が低く、流れ性が悪いポリマーしか出来ていない。また、比較例2と実施例2を比較するとほぼ同じTm(A)を持つが、従来の触媒では実施例2のような良好なポリマー粒子の流れ性、嵩密度(BD)を得ることが出来ないことが分かる。
[実施例6]
(1)重合
第1工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)のバルク重合法による製造
エチレン量を15g、水素量を標準状態で120ml、触媒量を15mgにした以外は実施例1と同様に実施した。
(1)重合
第1工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)のバルク重合法による製造
エチレン量を15g、水素量を標準状態で120ml、触媒量を15mgにした以外は実施例1と同様に実施した。
第2工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)の気相重合法による製造
重合槽の撹拌を再開後に、高千穂化学社製高純度エチレンとプロピレンと水素を78:22:0.07のモル比で圧力2.0MPaまで供給した。その後68分間、内温を70℃に保持し、圧力を2.0MPaに保つようにエチレンとプロピレンと水素を60:40:0.08のモル割合で供給し気相共重合を実施した。重合終了後、回収したポリマーは75℃、減圧下で60分間乾燥した。結果は表2にまとめた。なお、この第2工程の条件で生成するポリマーのMFRは7.4dg/minであった。
重合槽の撹拌を再開後に、高千穂化学社製高純度エチレンとプロピレンと水素を78:22:0.07のモル比で圧力2.0MPaまで供給した。その後68分間、内温を70℃に保持し、圧力を2.0MPaに保つようにエチレンとプロピレンと水素を60:40:0.08のモル割合で供給し気相共重合を実施した。重合終了後、回収したポリマーは75℃、減圧下で60分間乾燥した。結果は表2にまとめた。なお、この第2工程の条件で生成するポリマーのMFRは7.4dg/minであった。
[実施例7]
第2工程の重合時間を45分とする以外は実施例6と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
第2工程の重合時間を45分とする以外は実施例6と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
[実施例8]
第2工程の重合時間を30分とする以外は実施例6と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
第2工程の重合時間を30分とする以外は実施例6と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
[実施例9]
第2工程の重合時間を20分とする以外は実施例6と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
第2工程の重合時間を20分とする以外は実施例6と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
[実施例10]
第2工程の重合時間を10分とする以外は実施例6と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
第2工程の重合時間を10分とする以外は実施例6と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
[比較例3]
第2工程の重合時間を3分とする以外は実施例6と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
第2工程の重合時間を3分とする以外は実施例6と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
[比較例4]
(1)重合
第1工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)のバルク重合法による製造
水素量を標準状態で135ml、触媒量を20mgにした以外は実施例6と同様に実施した。
(1)重合
第1工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)のバルク重合法による製造
水素量を標準状態で135ml、触媒量を20mgにした以外は実施例6と同様に実施した。
第2工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)の気相重合法による製造
重合槽の撹拌を再開後に高千穂化学社製高純度エチレンとプロピレンを94:12:0.06のモル比で圧力2.0MPaまで供給した。その後87分間、内温を70℃に保持し、圧力を2.0MPaに保つようにエチレンとプロピレンと水素を78:22:0.06のモル割合で供給し気相共重合を実施した。重合終了後、回収したポリマーは75℃、減圧下で60分間乾燥した。結果は表2にまとめた。なお、この第2工程の条件で生成するポリマーのMFRは7.0dg/minであった。
重合槽の撹拌を再開後に高千穂化学社製高純度エチレンとプロピレンを94:12:0.06のモル比で圧力2.0MPaまで供給した。その後87分間、内温を70℃に保持し、圧力を2.0MPaに保つようにエチレンとプロピレンと水素を78:22:0.06のモル割合で供給し気相共重合を実施した。重合終了後、回収したポリマーは75℃、減圧下で60分間乾燥した。結果は表2にまとめた。なお、この第2工程の条件で生成するポリマーのMFRは7.0dg/minであった。
[比較例5]
第2工程の重合時間を40分とする以外は比較例4と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
第2工程の重合時間を40分とする以外は比較例4と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
[比較例6]
第2工程の重合時間を20分とする以外は比較例4と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
第2工程の重合時間を20分とする以外は比較例4と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
[比較例7]
第2工程の重合時間を5分とする以外は比較例4と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
第2工程の重合時間を5分とする以外は比較例4と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
表2の実施例6−10と比較例3を比較すると、W(B)が本願請求範囲外であると柔軟性に劣り、軟質材料としては適当でないことが分かる。また、表2の実施例6−10と比較例4−7を比較すると、E(B)が本願請求範囲外であると柔軟性に劣り、軟質材料としては適当でないことが分かる。
これを図面で説明すると、図1は、プロピレン−エチレンランダム共重合体全体に対する共重合体成分(B)の割合、W(B)と弾性率(MPa)の関係を示すグラフである。このグラフでは、共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が45質量%のものが実施例6〜10であり、70質量%のものが、比較例4〜7のものを示している。これにより、共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が小さく、W(B)が大きいほうが、弾性率(MPa)が小さくなり好ましいプロピレン−エチレンランダム共重合体が得られることが分かる。ただし、W(B)が65質量%を超えると、ブロック共重合体の耐熱性が低下し、べたつきが多くなるので好ましくないことを確認している。
これを図面で説明すると、図1は、プロピレン−エチレンランダム共重合体全体に対する共重合体成分(B)の割合、W(B)と弾性率(MPa)の関係を示すグラフである。このグラフでは、共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が45質量%のものが実施例6〜10であり、70質量%のものが、比較例4〜7のものを示している。これにより、共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が小さく、W(B)が大きいほうが、弾性率(MPa)が小さくなり好ましいプロピレン−エチレンランダム共重合体が得られることが分かる。ただし、W(B)が65質量%を超えると、ブロック共重合体の耐熱性が低下し、べたつきが多くなるので好ましくないことを確認している。
[比較例8]
(1)イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
10リットルの撹拌翼の付いたガラス製セパラブルフラスコに、蒸留水3.75リットル、続いて濃硫酸(96%)2.5kgをゆっくりと添加した。50℃で、さらにモンモリロナイト(水澤化学社製ベンクレイSL;平均粒径=25μm)を1kg分散させ、90℃に昇温し、6.5時間その温度を維持した。50℃まで冷却後、このスラリーを減圧濾過し、ケーキを回収した。このケーキに蒸留水を7リットル加え再スラリー化後、濾過した。この洗浄操作を、洗浄液(濾液)のpHが、3.5を越えるまで実施した。回収したケーキを窒素雰囲気下、110℃で終夜乾燥した。乾燥後の質量は707gであった。化学処理した珪酸塩は、キルン乾燥機により乾燥を実施した。
(1)イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
10リットルの撹拌翼の付いたガラス製セパラブルフラスコに、蒸留水3.75リットル、続いて濃硫酸(96%)2.5kgをゆっくりと添加した。50℃で、さらにモンモリロナイト(水澤化学社製ベンクレイSL;平均粒径=25μm)を1kg分散させ、90℃に昇温し、6.5時間その温度を維持した。50℃まで冷却後、このスラリーを減圧濾過し、ケーキを回収した。このケーキに蒸留水を7リットル加え再スラリー化後、濾過した。この洗浄操作を、洗浄液(濾液)のpHが、3.5を越えるまで実施した。回収したケーキを窒素雰囲気下、110℃で終夜乾燥した。乾燥後の質量は707gであった。化学処理した珪酸塩は、キルン乾燥機により乾燥を実施した。
(2)触媒の調製
内容積1リットルの撹拌翼のついたガラス製反応器に、上記で得た乾燥珪酸塩20gを導入し、混合ヘプタン116ml、さらにトリエチルアルミニウムのヘプタン溶液(0.60M)84mlを加え、室温で撹拌した。1時間後、混合ヘプタンにて洗浄し、珪酸塩スラリーを200mlに調製した。次に、調製した珪酸塩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(0.71M/L)0.96mlを添加し、25℃で1時間反応させた。並行して、〔(r)−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〕218mg(0.3mmol)と混合ヘプタン87mlに、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(0.71M)を3.31ml加えて、室温にて1時間反応させた混合物を、珪酸塩スラリーに加え、1時間撹拌後、混合ヘプタンを追加して500mlに調製した。
内容積1リットルの撹拌翼のついたガラス製反応器に、上記で得た乾燥珪酸塩20gを導入し、混合ヘプタン116ml、さらにトリエチルアルミニウムのヘプタン溶液(0.60M)84mlを加え、室温で撹拌した。1時間後、混合ヘプタンにて洗浄し、珪酸塩スラリーを200mlに調製した。次に、調製した珪酸塩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(0.71M/L)0.96mlを添加し、25℃で1時間反応させた。並行して、〔(r)−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〕218mg(0.3mmol)と混合ヘプタン87mlに、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(0.71M)を3.31ml加えて、室温にて1時間反応させた混合物を、珪酸塩スラリーに加え、1時間撹拌後、混合ヘプタンを追加して500mlに調製した。
(3)予備重合
窒素で十分置換を行った内容積1.0リットルの撹拌式オートクレーブに、先に調製した珪酸塩/メタロセン錯体スラリーを導入した。温度が40℃に安定したところでプロピレンを10g/時間の速度で供給し、温度を維持した。4時間後プロピレンの供給を停止し、さらに2時間維持した。予備重合終了後、残モノマーをパージし、撹拌を停止させ約10分間静置後、上澄みを240mlデカントした。
続いてトリイソブチルアルミニウム(0.71M/L)のヘプタン溶液0.95ml、さらに混合ヘプタンを560ml添加し、40℃で30分間撹拌し、10分間静置した後に、上澄みを560ml除いた。さらにこの操作を3回繰り返した。
続いて、トリイソブチルアルミニウム(0.71M/L)のヘプタン溶液17.0ml添加した後に、45℃で減圧乾燥を実施した。この操作により触媒1g当たりポリプロピレンが2.0gを含む予備重合触媒が得られた。
この予備重合触媒を用いて、以下の手順に従ってプロピレン−エチレンランダムブロック共重合体の製造を行った。
窒素で十分置換を行った内容積1.0リットルの撹拌式オートクレーブに、先に調製した珪酸塩/メタロセン錯体スラリーを導入した。温度が40℃に安定したところでプロピレンを10g/時間の速度で供給し、温度を維持した。4時間後プロピレンの供給を停止し、さらに2時間維持した。予備重合終了後、残モノマーをパージし、撹拌を停止させ約10分間静置後、上澄みを240mlデカントした。
続いてトリイソブチルアルミニウム(0.71M/L)のヘプタン溶液0.95ml、さらに混合ヘプタンを560ml添加し、40℃で30分間撹拌し、10分間静置した後に、上澄みを560ml除いた。さらにこの操作を3回繰り返した。
続いて、トリイソブチルアルミニウム(0.71M/L)のヘプタン溶液17.0ml添加した後に、45℃で減圧乾燥を実施した。この操作により触媒1g当たりポリプロピレンが2.0gを含む予備重合触媒が得られた。
この予備重合触媒を用いて、以下の手順に従ってプロピレン−エチレンランダムブロック共重合体の製造を行った。
(4)第1工程:
撹拌および温度制御装置を有する内容積3Lのオートクレーブ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、エチレン15g、水素120ml、続いて液体プロピレン750gを導入し、60℃に昇温しその温度を維持した。上記の予備重合触媒をn−ヘプタンでスラリー化し、触媒として(予備重合ポリマーの質量は除く)50mgを圧入し重合を開始した。槽内温度を60℃に維持して20分重合を継続した。その後、常圧まで残モノマーをパージし、さらに精製した窒素で完全に置換した。生成したポリマーを一部サンプリングして分析した。結果は表2に示す。
撹拌および温度制御装置を有する内容積3Lのオートクレーブ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、エチレン15g、水素120ml、続いて液体プロピレン750gを導入し、60℃に昇温しその温度を維持した。上記の予備重合触媒をn−ヘプタンでスラリー化し、触媒として(予備重合ポリマーの質量は除く)50mgを圧入し重合を開始した。槽内温度を60℃に維持して20分重合を継続した。その後、常圧まで残モノマーをパージし、さらに精製した窒素で完全に置換した。生成したポリマーを一部サンプリングして分析した。結果は表2に示す。
(5)第2工程:
別途、撹拌および温度制御装置を有する内容積14Lのオートクレーブを用いて、第2工程で使用する混合ガスを調製した。調製温度は80℃、混合ガス組成はエチレン32vol%、プロピレン68vol%、水素700volppmであった。第1工程にてポリマーを一部サンプリングした後、この混合ガスを3Lのオートクレーブに供給し第2工程の重合を開始した。重合温度は80℃、圧力2.5MPaGにて50分重合を継続した。その後、エタノールを10ml導入して重合を停止した。重合終了後、回収したポリマーは75℃、減圧下で60分間乾燥した。結果は表2にまとめた。
別途、撹拌および温度制御装置を有する内容積14Lのオートクレーブを用いて、第2工程で使用する混合ガスを調製した。調製温度は80℃、混合ガス組成はエチレン32vol%、プロピレン68vol%、水素700volppmであった。第1工程にてポリマーを一部サンプリングした後、この混合ガスを3Lのオートクレーブに供給し第2工程の重合を開始した。重合温度は80℃、圧力2.5MPaGにて50分重合を継続した。その後、エタノールを10ml導入して重合を停止した。重合終了後、回収したポリマーは75℃、減圧下で60分間乾燥した。結果は表2にまとめた。
[実施例14]
(1)重合
第1工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)のバルク重合法による製造
エチレン量を15g、水素量を標準状態で120ml、触媒量を15mgにした以外は実施例1と同様に実施した。
(1)重合
第1工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)のバルク重合法による製造
エチレン量を15g、水素量を標準状態で120ml、触媒量を15mgにした以外は実施例1と同様に実施した。
第2工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)の気相重合法による製造
重合槽の撹拌を再開後に、高千穂化学社製高純度エチレンとプロピレンを78:22:0.01のモル比で圧力2.0MPaまで供給した。その後107分間、内温を70℃に保持し、圧力を2.0MPaに保つようにエチレンとプロピレンを60:40のモル割合で供給し気相共重合を実施した。重合終了後、回収したポリマーは75℃、減圧下で60分間乾燥した。結果は表2にまとめた。なお、この第2工程の条件で生成するポリマーのMFRは0.97dg/minであった。
重合槽の撹拌を再開後に、高千穂化学社製高純度エチレンとプロピレンを78:22:0.01のモル比で圧力2.0MPaまで供給した。その後107分間、内温を70℃に保持し、圧力を2.0MPaに保つようにエチレンとプロピレンを60:40のモル割合で供給し気相共重合を実施した。重合終了後、回収したポリマーは75℃、減圧下で60分間乾燥した。結果は表2にまとめた。なお、この第2工程の条件で生成するポリマーのMFRは0.97dg/minであった。
[実施例15]
第2工程の重合時間を65分とする以外は実施例14と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
第2工程の重合時間を65分とする以外は実施例14と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
[比較例9]
第2工程の重合時間を4分とする以外は実施例14と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
第2工程の重合時間を4分とする以外は実施例14と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
[比較例10]
(1)重合
第1工程:比較例4と同様に実施した。
第2工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)の気相重合法による製造
重合槽の撹拌を再開後に、高千穂化学社製の高純度エチレンとプロピレンと水素を94:12:0.02のモル比で圧力2.0MPaまで供給した。その後120分間、内温を70℃に保持し、圧力を2.0MPaに保つようにエチレンとプロピレンを78:22のモル割合で供給し、気相共重合を実施した。重合終了後、回収したポリマーは75℃、減圧下で60分間乾燥した。結果は表2にまとめた。
なお、この第2工程の条件で生成するポリマーのMFRは0.82dg/minであった。
(1)重合
第1工程:比較例4と同様に実施した。
第2工程:プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)の気相重合法による製造
重合槽の撹拌を再開後に、高千穂化学社製の高純度エチレンとプロピレンと水素を94:12:0.02のモル比で圧力2.0MPaまで供給した。その後120分間、内温を70℃に保持し、圧力を2.0MPaに保つようにエチレンとプロピレンを78:22のモル割合で供給し、気相共重合を実施した。重合終了後、回収したポリマーは75℃、減圧下で60分間乾燥した。結果は表2にまとめた。
なお、この第2工程の条件で生成するポリマーのMFRは0.82dg/minであった。
[比較例11]
第2工程の重合時間を85分とする以外は比較例10と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
第2工程の重合時間を85分とする以外は比較例10と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
[比較例12]
第2工程の重合時間を55分とする以外は比較例10と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
第2工程の重合時間を55分とする以外は比較例10と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
[比較例13]
第2工程の重合時間を30分とする以外は比較例10と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
第2工程の重合時間を30分とする以外は比較例10と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
[比較例14]
第2工程の重合時間を6分とする以外は比較例10と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
第2工程の重合時間を6分とする以外は比較例10と同様に重合した。結果は表2にまとめた。
表2の実施例11−15と比較例9を比較すると、W(B)が本願請求範囲外であると柔軟性に劣り、軟質材料としては適当でないことが分かる。
表2の実施例11−15と比較例11−14を比較すると、E(B)が本願請求範囲外であると柔軟性に劣り、軟質材料としては適当でないことが分かる。
これを図面で説明すると、図2は、プロピレン−エチレンランダム共重合体全体に対する共重合体成分(B)の割合、すなわちW(B)と弾性率(MPa)の関係を示すグラフである。このグラフでは、共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が45質量%のものが実施例11〜15であり、70質量%のものが、比較例11〜14を示している。これにより、共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が小さく、W(B)が大きいほうが、弾性率(MPa)が小さくなり好ましいプロピレン−エチレンランダム共重合体が得られることが分かる。ただし、W(B)が65質量%を超えると、ブロック共重合体の耐熱性が低下し、べたつきが多くなるので好ましくないことを確認している。
表2の実施例11−15と比較例11−14を比較すると、E(B)が本願請求範囲外であると柔軟性に劣り、軟質材料としては適当でないことが分かる。
これを図面で説明すると、図2は、プロピレン−エチレンランダム共重合体全体に対する共重合体成分(B)の割合、すなわちW(B)と弾性率(MPa)の関係を示すグラフである。このグラフでは、共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が45質量%のものが実施例11〜15であり、70質量%のものが、比較例11〜14を示している。これにより、共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が小さく、W(B)が大きいほうが、弾性率(MPa)が小さくなり好ましいプロピレン−エチレンランダム共重合体が得られることが分かる。ただし、W(B)が65質量%を超えると、ブロック共重合体の耐熱性が低下し、べたつきが多くなるので好ましくないことを確認している。
Claims (15)
- 結晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)を重合した後、さらに低結晶性或いは非晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)を逐次重合することにより得られ、以下の(i)〜(iv)の条件を満たすことを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体。
(i)共重合体成分(A)のエチレン含量[E(A)]が、0.1〜15質量%
(ii)共重合体全量に対する共重合体成分(B)の割合[W(B)]が、14.5〜65質量%
(iii)共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が、40〜65質量%
(iv)共重合体成分(A)のTREFによる−15℃可溶分[S(A)]が、0.8質量%以下 - 共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が、42〜60質量%であることを特徴とする請求項1に記載のプロピレン−エチレンブロック共重合体。
- 共重合体全量に対する共重合体成分(B)の割合[W(B)]が、35〜65質量%であ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−エチレンブロック共重合体。
- 曲げ弾性率(FM)が、500MPa以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のプロピレン−エチレンブロック共重合体。
- 以下の(i)〜(iv)の条件を満たすように、第1工程で結晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(A)を重合し、第2工程で低結晶性或いは非晶性プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(B)を逐次重合することを特徴とするプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法。
(i)共重合体成分(A)の示差走査型熱量計(DSC)による融解ピーク温度[Tm(A)]が、90〜145℃
(ii)共重合体全量に対する共重合体成分(B)の割合[W(B)]が、14.5〜65質量%
(iii)共重合体成分(B)のエチレン含量[E(B)]が、40〜65質量%
(iv)共重合体成分(A)のTREFによる−15℃可溶分[S(A)]が、0.8質量%以下 - 逐次重合の重合触媒が、メタロセン系触媒であることを特徴とする請求項5に記載のプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法。
- メタロセン系触媒が、アズレン系メタロセン錯体を有するものであることを特徴とする請求項6に記載のプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法。
- メタロセン系触媒が、担体に担持されたものであることを特徴とする請求項6または7に記載のプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法。
- メタロセン系触媒の担体が、46〜200μmの平均粒径を有することを特徴とする請求項8に記載のプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法。
- 第1工程が、気相重合又はバルク重合であることを特徴とする請求項5〜9のいずれかに記載のプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法。
- 第2工程が、気相重合であることを特徴とする請求項5〜9のいずれかに記載のプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法。
- 第1工程及び第2工程における重合温度が、いずれも50℃以上であることを特徴とする請求項5〜11のいずれかに記載のプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のプロピレン−エチレンブロック共重合体に、酸化防止剤及び中和剤を配合してなる樹脂組成物。
- 請求項1〜4に記載のプロピレン−エチレンブロック共重合体、又は請求項13に記載の樹脂組成物からなる材料を成形してなる成形体。
- シート、フィルムまたは容器の形状を有する請求項14に記載の成形体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008312077A JP2009173881A (ja) | 2007-12-25 | 2008-12-08 | プロピレン−エチレンブロック共重合体、その製造方法及びそれを用いて得られる成形体 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007332220 | 2007-12-25 | ||
JP2008312077A JP2009173881A (ja) | 2007-12-25 | 2008-12-08 | プロピレン−エチレンブロック共重合体、その製造方法及びそれを用いて得られる成形体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009173881A true JP2009173881A (ja) | 2009-08-06 |
Family
ID=41029311
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008312077A Pending JP2009173881A (ja) | 2007-12-25 | 2008-12-08 | プロピレン−エチレンブロック共重合体、その製造方法及びそれを用いて得られる成形体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009173881A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012082356A (ja) * | 2010-10-14 | 2012-04-26 | Japan Polypropylene Corp | 加熱殺菌処理食品の包装フィルム用ポリプロピレン系樹脂組成物及び包装用フィルム |
JP2013021082A (ja) * | 2011-07-08 | 2013-01-31 | Japan Polyethylene Corp | 太陽電池封止材用樹脂組成物、及び太陽電池封止材、並びにそれを用いた太陽電池モジュール |
-
2008
- 2008-12-08 JP JP2008312077A patent/JP2009173881A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012082356A (ja) * | 2010-10-14 | 2012-04-26 | Japan Polypropylene Corp | 加熱殺菌処理食品の包装フィルム用ポリプロピレン系樹脂組成物及び包装用フィルム |
JP2013021082A (ja) * | 2011-07-08 | 2013-01-31 | Japan Polyethylene Corp | 太陽電池封止材用樹脂組成物、及び太陽電池封止材、並びにそれを用いた太陽電池モジュール |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008184498A (ja) | プロピレン系ブロック共重合体の製造方法 | |
US7915359B2 (en) | Propylene resin composition | |
JP4156491B2 (ja) | プロピレン−エチレンランダムブロック共重合体 | |
EP1871832B1 (en) | Biaxially oriented propylene polymer films | |
JP4512411B2 (ja) | 新規なプロピレン−エチレンランダムブロック共重合体 | |
JP4156492B2 (ja) | プロピレン−エチレンランダムブロック共重合体及びその製造方法 | |
JP2009299052A (ja) | 難燃性樹脂組成物及びそれを用いた成形体 | |
JP5256102B2 (ja) | ポリプロピレン系射出ブロー成形体 | |
JP2009299025A (ja) | プロピレン系樹脂組成物及びそれを用いた食品容器、医療部材 | |
JP5201950B2 (ja) | プロピレン−エチレンブロック共重合体 | |
JP2008156562A (ja) | プロピレン−エチレンブロック共重合体 | |
JP6213176B2 (ja) | 押出しラミネート用ポリプロピレン系樹脂組成物および積層体 | |
JP5352188B2 (ja) | プロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法 | |
JP2007211189A (ja) | 耐衝撃性が卓越したプロピレン系樹脂組成物 | |
JP5776604B2 (ja) | 医療用チューブ | |
JP2022024535A (ja) | 分岐状プロピレン系重合体 | |
JP2012082356A (ja) | 加熱殺菌処理食品の包装フィルム用ポリプロピレン系樹脂組成物及び包装用フィルム | |
JP6213179B2 (ja) | 押出しラミネート用ポリプロピレン系樹脂組成物および積層体 | |
JP2023026642A (ja) | 分岐状ポリプロピレン系重合体 | |
JP2009173881A (ja) | プロピレン−エチレンブロック共重合体、その製造方法及びそれを用いて得られる成形体 | |
JP5345509B2 (ja) | 加熱殺菌処理食品の包装フィルム用ポリプロピレン系樹脂組成物、及びそれを用いて得られる加熱殺菌処理食品の包装用フィルム | |
JP5216412B2 (ja) | 難燃性樹脂組成物及びそれを用いた成形体 | |
JP2015098559A (ja) | 押出しラミネート用ポリプロピレン系樹脂組成物および積層体 | |
JP2009263594A (ja) | プロピレン系樹脂組成物及びその樹脂組成物からなる医療部材 | |
JP2012067245A (ja) | プロピレン系樹脂組成物を用いた成形品 |