JP2009263594A - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009263594A JP2009263594A JP2008118052A JP2008118052A JP2009263594A JP 2009263594 A JP2009263594 A JP 2009263594A JP 2008118052 A JP2008118052 A JP 2008118052A JP 2008118052 A JP2008118052 A JP 2008118052A JP 2009263594 A JP2009263594 A JP 2009263594A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- propylene
- component
- weight
- copolymer
- ethylene
- 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】医療部材に好適な、耐熱性、耐衝撃性を兼ね備え、低溶出性、高透明という特性を有するプロピレン系樹脂組成物を提供する。
【解決手段】25℃でp−キシレンに不溶となる成分(A)と溶解する成分(B)から構成され、且つ(i)重量平均分子量(Mw)が10万〜100万、(ii)熱p−キシレンに不溶な成分が0.3重量%以下、(iii)伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.1以上であるプロピレン系共重合体(M)1〜50重量%と、メタロセン触媒によって重合され、(1)MFRが10〜100g/10分、(2)Tmが110〜150℃、(3)エチレン含有量が1〜18モル%、(4)CFCの20℃可溶分量が1.5重量%以下等、(5)CFCの40℃可溶分量が4.0重量%以下等の特性を有するプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)50〜99重量%からなるプロピレン系樹脂組成物等。
【選択図】なし
【解決手段】25℃でp−キシレンに不溶となる成分(A)と溶解する成分(B)から構成され、且つ(i)重量平均分子量(Mw)が10万〜100万、(ii)熱p−キシレンに不溶な成分が0.3重量%以下、(iii)伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.1以上であるプロピレン系共重合体(M)1〜50重量%と、メタロセン触媒によって重合され、(1)MFRが10〜100g/10分、(2)Tmが110〜150℃、(3)エチレン含有量が1〜18モル%、(4)CFCの20℃可溶分量が1.5重量%以下等、(5)CFCの40℃可溶分量が4.0重量%以下等の特性を有するプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)50〜99重量%からなるプロピレン系樹脂組成物等。
【選択図】なし
Description
本発明は、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に関し、さらに詳しくは、耐衝撃性が格段に向上しつつ、透明性が低下しないで、しかも耐熱性、低溶出性という特性を有し、特に医療分野で好適に用いることのできる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に関する。
従来、ポリプロピレン(プロピレン系樹脂)は、高融点、高引張強度、高剛性、耐薬品性であるという特徴を有するため、射出成形、フィルム成形、シート成形、ブロー成形等の素材として広範に利用されている。しかし、単一組成のホモポリプロピレン単独では、変形に脆いという欠点があり、耐衝撃性や引張り破断伸びなどの物性が十分ではないという問題がある。また、通常のポリプロピレンは、溶融張力、溶融粘弾性が低く、熱成形、発泡成形、ブロー成形などへの使用に制限がでてしまうという問題がある。さらに、非ニュートン性が小さくスウェルが小さいために、成型体にフローマークがでる等、外観が悪化してしまうという欠点がある。
上記ポリプロピレンの耐衝撃性や引張り破断伸びを改良する方法として、重合段階で結晶性プロピレン系重合体成分とゴム成分をブレンドするブロック共重合体とする方法がよく用いられている。
しかしながら、このブレンド物は、一般にプロピレン系ブロック共重合体と呼ばれるが、厳密な意味で結晶性プロピレン系重合体成分とゴム成分が化学結合しているブロック共重合体ではない。そのため、結晶性プロピレン系重合体成分中で、ゴム成分が粗大に相分離してしまい、耐衝撃性や引張り破断伸びを改良する方法としては限界があった。
そこで、真に結晶性プロピレン系重合体成分とゴム成分が化学結合したブロック共重合体が製造できることが、相分離構造を制御し、耐衝撃性や引張り破断伸びを改良する方法として望まれている。
そのようなブロック共重合体を製造する方法としては、共重合可能なビニル基を末端にもつプロピレン系マクロマーとプロピレン等と共重合する方法が考えられるが、一般的なチーグラー・ナッタ触媒(ZN触媒)といったPP重合用触媒を用いた場合、末端構造は、主に水素で連鎖移動したことにより生成する飽和アルキル末端となり、共重合可能なマクロマーとはならない。また、メタロセン触媒の使用により末端不飽和結合が生成する場合でも、通常は共重合不可能なビニリデン末端として生成してしまい、その結果、真に結晶性プロピレン系重合体成分とゴム成分が化学結合したブロック共重合体を製造することは、不可能であった。
しかしながら、このブレンド物は、一般にプロピレン系ブロック共重合体と呼ばれるが、厳密な意味で結晶性プロピレン系重合体成分とゴム成分が化学結合しているブロック共重合体ではない。そのため、結晶性プロピレン系重合体成分中で、ゴム成分が粗大に相分離してしまい、耐衝撃性や引張り破断伸びを改良する方法としては限界があった。
そこで、真に結晶性プロピレン系重合体成分とゴム成分が化学結合したブロック共重合体が製造できることが、相分離構造を制御し、耐衝撃性や引張り破断伸びを改良する方法として望まれている。
そのようなブロック共重合体を製造する方法としては、共重合可能なビニル基を末端にもつプロピレン系マクロマーとプロピレン等と共重合する方法が考えられるが、一般的なチーグラー・ナッタ触媒(ZN触媒)といったPP重合用触媒を用いた場合、末端構造は、主に水素で連鎖移動したことにより生成する飽和アルキル末端となり、共重合可能なマクロマーとはならない。また、メタロセン触媒の使用により末端不飽和結合が生成する場合でも、通常は共重合不可能なビニリデン末端として生成してしまい、その結果、真に結晶性プロピレン系重合体成分とゴム成分が化学結合したブロック共重合体を製造することは、不可能であった。
一方、結晶性ポリプロピレン系重合体は、その優れた安全衛生性や成形加工性、力学特性、ガスバリア性の特徴を活かし、各種の医療器具に使用されている。特に近年、高レベルの安全衛生性が求められる薬剤や薬液の保存容器として、アンプルやバイアル、またジリンジの代替としての活用が散見されるようになった(例えば、特許文献1〜5、非特許文献1,2参照。)。
これらの保存容器には、蒸気滅菌時の耐熱性、耐失透性、耐添加剤溶出性、水蒸気や酸素のガスバリア性を維持することや、樹脂中の添加剤が薬剤や薬液に相互作用を及ぼさないことが必要である。具体的には、第14改正 日本薬局方 一般試験法 55. プラスチック製医薬品容器試験法、プラスチック製水性注射剤容器(1.ポリエチレン製又はポリプロピレン製水性注射剤容器)の試験項目をすべて満足することが必須条件である。
これらの保存容器には、蒸気滅菌時の耐熱性、耐失透性、耐添加剤溶出性、水蒸気や酸素のガスバリア性を維持することや、樹脂中の添加剤が薬剤や薬液に相互作用を及ぼさないことが必要である。具体的には、第14改正 日本薬局方 一般試験法 55. プラスチック製医薬品容器試験法、プラスチック製水性注射剤容器(1.ポリエチレン製又はポリプロピレン製水性注射剤容器)の試験項目をすべて満足することが必須条件である。
従来、これらの性能を満足させるため、ポリプロピレン単独重合体やエチレンとのランダム共重合体に、核剤や安定剤を種々組み合わせて、各種用途性能の最適化が試みられてきた(例えば、特許文献6等参照。)。
高透明性を発現するソルビトール系核剤を処方した場合では、局方試験の低溶出性を満足できす、これらの用途には不適である。一方、アルミニウム系や有機リン酸系核剤を処方したものは、透明性の発現が十分でなく、濃度を高めると、局方試験の強熱残分や、紫外吸収スペクトルを満足する結果は得られなかった。基材となる結晶性ポリプロピレン系樹脂として、剛性や耐熱性、ガスバリア性の点ではポリプロピレン単独重合体が好ましいが、一方、透明性や耐衝撃性の点ではエチレンとのランダム共重合体が好ましいが、局方試験や薬剤、薬液の保存容器として満足できる耐熱性や透明性、ガスバリア性が得られていないのが現状である。
特開2007−312942号公報
特開2006−152310号公報
特開2004−176061号公報
特開2007−301353号公報
特開2005−75847号公報
特開2004−510002号公報
第14改正 日本薬局方 一般試験法 39.注射剤用ガラス容器試験法
第14改正 日本薬局方 一般試験法 55.プラスチック製医薬品容器試験法
高透明性を発現するソルビトール系核剤を処方した場合では、局方試験の低溶出性を満足できす、これらの用途には不適である。一方、アルミニウム系や有機リン酸系核剤を処方したものは、透明性の発現が十分でなく、濃度を高めると、局方試験の強熱残分や、紫外吸収スペクトルを満足する結果は得られなかった。基材となる結晶性ポリプロピレン系樹脂として、剛性や耐熱性、ガスバリア性の点ではポリプロピレン単独重合体が好ましいが、一方、透明性や耐衝撃性の点ではエチレンとのランダム共重合体が好ましいが、局方試験や薬剤、薬液の保存容器として満足できる耐熱性や透明性、ガスバリア性が得られていないのが現状である。
本発明の目的は、従来技術の問題点に鑑み、医療部材に好適な、耐熱性、耐衝撃性を兼ね備え、低溶出性、高透明という特性を有するプロピレン系樹脂組成物およびそれを用いた医療部材を提供することにある。
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定のプロピレン系共重合体(M)と特定のプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)とを特定の割合で混合したプロピレン系樹脂組成物とすることにより、医療部材に好適な、耐熱性、耐衝撃性を有し、低溶出性、高透明という特性を有するものが得られることを見出し、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、1〜50重量%のプロピレン系共重合体(M)と、50〜99重量%のプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)からなる樹脂組成物であって、プロピレン系共重合体(M)は、下記の25℃でp−キシレンに不溶となる成分(A)と25℃でp−キシレンに溶解する成分(B)から構成され、且つ(i)GPCで測定する重量平均分子量(Mw)が10万〜100万であり、(ii)熱p−キシレンに不溶な成分が0.3重量%以下であり、(iii)伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.1以上であり、プロピレン−エチレンランダム共重合体(R)は、メタロセン触媒によって重合され、且つ下記特性(C1)〜(C5)を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。
成分(A):次の(A1)〜(A5)に規定する要件を有する25℃でp−キシレンに不溶となる成分(CXIS)。
(A1)共重合体(M)全量に対して20重量%〜95重量%である。
(A2)GPCで測定する重量平均分子量(Mw)が10万〜100万である。
(A3)13C−NMRで測定するアイソタクチックトライアッド分率(mm)が93%以上である。
(A4)伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.1以上である。
(A5)プロピレン単位と、エチレン単位またはα−オレフィン単位を含有する。
成分(B):次の(B1)〜(B3)に規定する要件を有する25℃でp−キシレンに溶解する成分(CXS)。
(B1)共重合体(M)全量に対して5重量%〜80重量%である。
(B2)GPCで測定する重量平均分子量(Mw)が10万〜100万である。
(B3)プロピレン単位と、エチレン単位および/またはα−オレフィン単位を含有する。
(C1)MFR(230℃、2.16kg荷重)が10〜100g/10分である。
(C2)示差走査熱量計(DSC)で測定する融解ピーク温度(Tm)が110〜150℃である。
(C3)エチレン含有量が1〜18モル%である。
(C4)クロス分別クロマトグラフ(CFC)法で測定した20℃以下の可溶分が1.5重量%以下であり、かつその可溶分の重量平均分子量が0.1×104〜6.0×104である。
(C5)クロス分別クロマトグラフ(CFC)法で測定した40℃以下の可溶分が4.0重量%以下であり、かつその可溶分の重量平均分子量が0.1×104〜8.0×104である。
成分(A):次の(A1)〜(A5)に規定する要件を有する25℃でp−キシレンに不溶となる成分(CXIS)。
(A1)共重合体(M)全量に対して20重量%〜95重量%である。
(A2)GPCで測定する重量平均分子量(Mw)が10万〜100万である。
(A3)13C−NMRで測定するアイソタクチックトライアッド分率(mm)が93%以上である。
(A4)伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.1以上である。
(A5)プロピレン単位と、エチレン単位またはα−オレフィン単位を含有する。
成分(B):次の(B1)〜(B3)に規定する要件を有する25℃でp−キシレンに溶解する成分(CXS)。
(B1)共重合体(M)全量に対して5重量%〜80重量%である。
(B2)GPCで測定する重量平均分子量(Mw)が10万〜100万である。
(B3)プロピレン単位と、エチレン単位および/またはα−オレフィン単位を含有する。
(C1)MFR(230℃、2.16kg荷重)が10〜100g/10分である。
(C2)示差走査熱量計(DSC)で測定する融解ピーク温度(Tm)が110〜150℃である。
(C3)エチレン含有量が1〜18モル%である。
(C4)クロス分別クロマトグラフ(CFC)法で測定した20℃以下の可溶分が1.5重量%以下であり、かつその可溶分の重量平均分子量が0.1×104〜6.0×104である。
(C5)クロス分別クロマトグラフ(CFC)法で測定した40℃以下の可溶分が4.0重量%以下であり、かつその可溶分の重量平均分子量が0.1×104〜8.0×104である。
本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、プロピレン系共重合体(M)の成分(B)は、さらに、(B4)伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.1以上であることの要件を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の発明において、プロピレン系共重合体(M)は、結晶性プロピレン重合セグメントを側鎖とし、非結晶性プロピレン共重合セグメントを主鎖とする分岐構造を有する重合体から構成されてい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。
さらに、本発明の第4の発明によれば、第1の発明において、プロピレン系共重合体(M)の成分(A)は、結晶性プロピレン重合セグメントを側鎖とし、非結晶性プロピレン共重合セグメントを主鎖とする分岐構造を有する重合体から構成されてい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の発明において、プロピレン系共重合体(M)は、結晶性プロピレン重合セグメントを側鎖とし、非結晶性プロピレン共重合セグメントを主鎖とする分岐構造を有する重合体から構成されてい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。
さらに、本発明の第4の発明によれば、第1の発明において、プロピレン系共重合体(M)の成分(A)は、結晶性プロピレン重合セグメントを側鎖とし、非結晶性プロピレン共重合セグメントを主鎖とする分岐構造を有する重合体から構成されてい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5の発明によれば、第1の発明において、プロピレン系共重合体(M)の成分(A)は、エチレン単位を含むものであって、エチレン含量が0.1〜10重量%であ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。
さらに、本発明の第6の発明によれば、第1の発明において、プロピレン系共重合体(M)の成分(B)は、エチレン単位を含むものであって、エチレン含量が10〜60重量%であ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。
さらに、本発明の第6の発明によれば、第1の発明において、プロピレン系共重合体(M)の成分(B)は、エチレン単位を含むものであって、エチレン含量が10〜60重量%であ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。
一方、本発明の第7の発明によれば、第1〜6のいずれかの発明に係るプロピレン系樹脂組成物を成形してなることを特徴とする医療部材が提供される。
また、本発明の第8の発明によれば、第7の発明において、射出成形によって得られることを特徴とする医療部材が提供される。
また、本発明の第8の発明によれば、第7の発明において、射出成形によって得られることを特徴とする医療部材が提供される。
本発明のプロピレン系樹脂組成物は、第14改正 日本薬局方 一般試験法 55. プラスチック製医薬品容器試験法、プラスチック製水性注射剤容器(1.ポリエチレン製又はポリプロピレン製水性注射剤容器)の試験項目をすべて満足し、かつ薬剤や薬液の保存容器として必須な耐熱性、剛性、耐衝撃性、透明性、ガスバリア性を保持しており、医療部材として好適である。
本発明のプロピレン系樹脂組成物は、1〜50重量%のプロピレン系共重合体(M)と、50〜99重量%のプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)から構成される。
以下、プロピレン系樹脂組成物の構成成分、プロピレン系樹脂組成物の製造、用途、特に医療部材等について、項目ごとに、順次説明する。
以下、プロピレン系樹脂組成物の構成成分、プロピレン系樹脂組成物の製造、用途、特に医療部材等について、項目ごとに、順次説明する。
I.プロピレン系樹脂組成物の構成成分
1.プロピレン系共重合体(M)
本発明のプロピレン系樹脂組成物を構成するプロピレン系共重合体(M)は、25℃でp−キシレンに不溶となる成分(A)と25℃でp−キシレンに溶解する成分(B)から構成され、且つ、(i)GPCで測定する重量平均分子量(Mw)が10万〜100万であり、(ii)熱p−キシレンに不溶な成分が0.3重量%以下であり、(iii)伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.1以上である。
1.プロピレン系共重合体(M)
本発明のプロピレン系樹脂組成物を構成するプロピレン系共重合体(M)は、25℃でp−キシレンに不溶となる成分(A)と25℃でp−キシレンに溶解する成分(B)から構成され、且つ、(i)GPCで測定する重量平均分子量(Mw)が10万〜100万であり、(ii)熱p−キシレンに不溶な成分が0.3重量%以下であり、(iii)伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.1以上である。
上記プロピレン系共重合体(M)は、結晶性プロピレン重合セグメントと非結晶性プロピレン共重合セグメントの一部が化学的に結合している共重合体を含む、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を多段重合法により逐次に製造して得られたプロピレン−エチレン共重合体成分である。
多段重合は、好ましくは第一段階で結晶性プロピレン重合体成分を重合し、第二段階でプロピレン−エチレンランダム共重合体成分を重合する二段重合である。
この際、第一段階で製造される結晶性プロピレン重合体の一部が末端ビニル基の状態で反応停止するものを多く存在させることで、そのまま二段目の重合を行った場合に、末端ビニルの結晶性プロピレン重合体がマクロモノマーとして、第二段階の重合に関わり、非結晶性プロピレン共重合セグメント(プロピレン−エチレンランダム共重合セグメント)が主鎖であり、結晶性プロピレン重合セグメントが側鎖である分岐構造を有する共重合体が生成する。
この際、第一段階で製造される結晶性プロピレン重合体の一部が末端ビニル基の状態で反応停止するものを多く存在させることで、そのまま二段目の重合を行った場合に、末端ビニルの結晶性プロピレン重合体がマクロモノマーとして、第二段階の重合に関わり、非結晶性プロピレン共重合セグメント(プロピレン−エチレンランダム共重合セグメント)が主鎖であり、結晶性プロピレン重合セグメントが側鎖である分岐構造を有する共重合体が生成する。
本発明者らは、本発明に係るプロピレン系共重合体(M)が良好な耐衝撃性を発揮する要因は、この分岐構造の存在に帰せられると考察している。一般に、リアルブロック共重合体や、グラフト共重合体等の、一分子中に異なるモノマーの連鎖からなる部分を有する重合体は、ミクロ相分離構造と呼ばれる、通常の相分離構造よりもかなり小さな分子レベルのオーダーでの相分離構造をとることが知られており、そのような微細な相分離構造は、耐衝撃性を格段に向上させる。実際に、本発明に係るプロピレン系共重合体(M)(分岐構造を有する共重合体)の電子顕微鏡写真(図3、4)では、通常の樹脂(分岐構造の存在しないもの(図5))に比べて、極めて微細なゴムドメインの分散構造が見られており、上記の推察を支持している。
なお、プロピレン系共重合体(M)は、非結晶性プロピレン共重合セグメント(プロピレン−エチレンランダム共重合セグメント)が主鎖であり、結晶性プロピレン重合セグメントが側鎖である分岐構造を有する共重合体を含んでいる。主鎖を構成する成分としては、プロピレン、エチレンの他、本発明の本質を著しく損なわない範囲内で、他の不飽和化合物、例えば、1−ブテンなどのα−オレフィンを含んでいても良い。側鎖を構成する成分としては、主としてプロピレンであり、本発明の本質を著しく損なわない範囲内で少量の他の不飽和化合物、例えば、エチレン、1−ブテンなどのα−オレフィンを含んでいてもよい。
なお、プロピレン系共重合体(M)は、非結晶性プロピレン共重合セグメント(プロピレン−エチレンランダム共重合セグメント)が主鎖であり、結晶性プロピレン重合セグメントが側鎖である分岐構造を有する共重合体を含んでいる。主鎖を構成する成分としては、プロピレン、エチレンの他、本発明の本質を著しく損なわない範囲内で、他の不飽和化合物、例えば、1−ブテンなどのα−オレフィンを含んでいても良い。側鎖を構成する成分としては、主としてプロピレンであり、本発明の本質を著しく損なわない範囲内で少量の他の不飽和化合物、例えば、エチレン、1−ブテンなどのα−オレフィンを含んでいてもよい。
上記のようなプロピレン−エチレンランダム共重合体成分が主鎖であり、結晶性プロピレン重合体成分が側鎖であるグラフト共重合体の存在有無を判断する手法の一つとして、伸張粘度の測定から得られる歪硬化度(λmax)を用いることが有効である。
上記歪硬化度(λmax)は、溶融時強度を表す指標であり、この値が大きいと、溶融張力が向上する効果がある。
また、この歪硬化度は、伸長粘度の非線形性を表す指標であり、通常、分子の絡み合いが多いほど、この値が大きくなると言われている。分子の絡み合いは、分岐の量、分岐鎖の長さに影響を受ける。したがって、分岐の量、分岐の長さが長いほど、歪硬化度は大きくなる。
本発明に係るプロピレン系共重合体(M)においては、一段目の結晶性プロピレン重合体製造の際に、末端ビニル基のプロピレン重合体がマクロモノマーとして重合に関与し、分岐したプロピレン重合体を生成する。したがって、この歪硬化度は、末端ビニルのプロピレン重合体の生成量の指標であって、2.0以上であることが好ましい。
ここで、歪硬化度の測定方法に関しては、一軸伸長粘度を測定できれば、どのような方法でも原理的に同一の値が得られるが、例えば、測定方法及び測定機器の詳細は、公知文献:Polymer 42(2001)8663に記載の方法があるが、好ましい測定方法及び測定機器として、以下を挙げることができる。
上記歪硬化度(λmax)は、溶融時強度を表す指標であり、この値が大きいと、溶融張力が向上する効果がある。
また、この歪硬化度は、伸長粘度の非線形性を表す指標であり、通常、分子の絡み合いが多いほど、この値が大きくなると言われている。分子の絡み合いは、分岐の量、分岐鎖の長さに影響を受ける。したがって、分岐の量、分岐の長さが長いほど、歪硬化度は大きくなる。
本発明に係るプロピレン系共重合体(M)においては、一段目の結晶性プロピレン重合体製造の際に、末端ビニル基のプロピレン重合体がマクロモノマーとして重合に関与し、分岐したプロピレン重合体を生成する。したがって、この歪硬化度は、末端ビニルのプロピレン重合体の生成量の指標であって、2.0以上であることが好ましい。
ここで、歪硬化度の測定方法に関しては、一軸伸長粘度を測定できれば、どのような方法でも原理的に同一の値が得られるが、例えば、測定方法及び測定機器の詳細は、公知文献:Polymer 42(2001)8663に記載の方法があるが、好ましい測定方法及び測定機器として、以下を挙げることができる。
測定方法1:
装置:Rheometorics社製 Ares
冶具:ティーエーインスツルメント社製 Extentional Viscosity Fixture
測定温度:180℃
歪み速度:0.1/sec
試験片の作成:プレス成形して18mm×10mm、厚さ0.7mm、のシートを作成する。
装置:Rheometorics社製 Ares
冶具:ティーエーインスツルメント社製 Extentional Viscosity Fixture
測定温度:180℃
歪み速度:0.1/sec
試験片の作成:プレス成形して18mm×10mm、厚さ0.7mm、のシートを作成する。
測定方法2:
装置:東洋精機社製、Melten Rheometer
測定温度:180℃
歪み速度:0.1/sec
試験片の作成:東洋精機社製キャピログラフを用い、180℃で内径3mmのオリフィスを用いて、速度10〜50mm/minで押し出しストランドを作成する。
装置:東洋精機社製、Melten Rheometer
測定温度:180℃
歪み速度:0.1/sec
試験片の作成:東洋精機社製キャピログラフを用い、180℃で内径3mmのオリフィスを用いて、速度10〜50mm/minで押し出しストランドを作成する。
算出方法:
歪み速度:0.1/secの場合の伸長粘度を、横軸に時間t(秒)、縦軸に伸長粘度ηE(Pa・秒)を両対数グラフでプロットする。その両対数グラフ上で歪み硬化を起こす直前の粘度を直線で近似し、歪量が4.0となるまでの伸長粘度ηEの最大値(ηmax)を求め、また、その時間までの近似直線上の粘度をηlinとする。
図2は、伸長粘度のプロット図の一例である。ηmax/ηlinを、λmaxと定義し、歪硬化度の指標とする。
測定方法1および測定方法2から算出される伸長粘度や歪硬化度は、原理的には物質固有の伸張粘度および歪硬化度を測定するもので、同一の値を示すものである。したがって測定方法1または測定方法2のどちらの方法で計ってもよい。
歪み速度:0.1/secの場合の伸長粘度を、横軸に時間t(秒)、縦軸に伸長粘度ηE(Pa・秒)を両対数グラフでプロットする。その両対数グラフ上で歪み硬化を起こす直前の粘度を直線で近似し、歪量が4.0となるまでの伸長粘度ηEの最大値(ηmax)を求め、また、その時間までの近似直線上の粘度をηlinとする。
図2は、伸長粘度のプロット図の一例である。ηmax/ηlinを、λmaxと定義し、歪硬化度の指標とする。
測定方法1および測定方法2から算出される伸長粘度や歪硬化度は、原理的には物質固有の伸張粘度および歪硬化度を測定するもので、同一の値を示すものである。したがって測定方法1または測定方法2のどちらの方法で計ってもよい。
但し、測定方法2は、分子量が比較的低いもの(すなわち、MFR>2の場合)を測定する場合、測定サンプルが垂れ下がってしまい、測定精度が落ちてしまうという測定上の制約があり、また、測定方法1は、分子量の比較的高いもの(MFR<1)を測定する場合、測定サンプルが不均一に収縮変形してしまい、測定時に歪むらができてしまうことにより、歪硬化が線形部と平均化されてしまい、歪硬化度を小さく見積もってしまうという測定精度の問題がある。
したがって、分子量の低いものは測定方法1で、分子量の高いものは測定方法2を用いることが、便宜上好ましい。
一般的に、高い歪硬化度を示すには、分岐の長さとして、ポリプロピレンの絡みあい分子量(Me)7000以上が好まく、また、分岐が長いほど歪硬化度は大きくなるといわれている。
したがって、分子量の低いものは測定方法1で、分子量の高いものは測定方法2を用いることが、便宜上好ましい。
一般的に、高い歪硬化度を示すには、分岐の長さとして、ポリプロピレンの絡みあい分子量(Me)7000以上が好まく、また、分岐が長いほど歪硬化度は大きくなるといわれている。
本発明に係るプロピレン系共重合体(M)を結晶性成分と非晶性成分に分別し、25℃でパラキシレンに溶解する成分(B)量がプロピレン系共重合体(M)全量に対して、5〜80重量%であり、パラキシレンに不溶の成分(A)量が20〜95重量%であるものが用いられる。
ここで、結晶性成分と非晶性成分の具体的な分別方法は、下記のとおりである。
ここで、結晶性成分と非晶性成分の具体的な分別方法は、下記のとおりである。
分別方法:
2gの試料を300mlのp−キシレン(0.5mg/mlのBHT:2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールを含む)に、130℃で溶解させ溶液とした後、25℃で48時間放置する。その後、析出ポリマーと濾液とに濾別する。濾液からp−キシレンを蒸発させ、さらに100℃で12時間減圧乾燥し、25℃でキシレンに溶解する成分(CXS)を回収する。また、析出ポリマーは、同様にして残存するp−キシレンを十分に除去し、25℃でキシレンに不溶な成分(CXIS)とする。
2gの試料を300mlのp−キシレン(0.5mg/mlのBHT:2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールを含む)に、130℃で溶解させ溶液とした後、25℃で48時間放置する。その後、析出ポリマーと濾液とに濾別する。濾液からp−キシレンを蒸発させ、さらに100℃で12時間減圧乾燥し、25℃でキシレンに溶解する成分(CXS)を回収する。また、析出ポリマーは、同様にして残存するp−キシレンを十分に除去し、25℃でキシレンに不溶な成分(CXIS)とする。
これまで述べてきたように、プロピレン系共重合体(M)は、結晶性成分(A)と非晶性成分(B)とからなり、それぞれの成分の一部は、プロピレン−エチレンランダム共重合セグメントが主鎖であり、結晶性プロピレン重合セグメントが側鎖である分岐構造を有する共重合体を含むことから、分析的には、下記の特性(i)〜(iii)、(A1)〜(A5)、(B1)〜(B3)を持つものとして特徴付けられる。
(i):プロピレン系共重合体(M)のGPCで測定する重量平均分子量(Mw)が10万〜100万である。
(ii):プロピレン系共重合体(M)の熱パラキシレンに不溶の成分量がプロピレン系共重合体(M)全量に対して0.3重量%以下である。
(iii):プロピレン系共重合体(M)の伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.1以上である。
(A1):成分(A)量がプロピレン系共重合体(M)全量に対して20〜95重量%である。
(A2):成分(A)のGPCで測定する重量平均分子量(Mw)が10万〜100万である。
(A3):成分(A)の13C−NMRで測定するアイソタクチックトライアッド分率(mm)が93%以上である。
(A4):成分(A)の伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.1以上である。
(A5):成分(A)がプロピレン単位と、エチレン単位またはα−オレフィン単位を含有する。
(B1):成分(B)量が共重合体(M)全量に対して5〜80重量%である。
(B2):成分(B)のGPCで測定する重量平均分子量(Mw)が10万〜100万である。
(B3)成分(B)がプロピレン単位と、エチレン単位および/またはα−オレフィン単位を含有する。
(i):プロピレン系共重合体(M)のGPCで測定する重量平均分子量(Mw)が10万〜100万である。
(ii):プロピレン系共重合体(M)の熱パラキシレンに不溶の成分量がプロピレン系共重合体(M)全量に対して0.3重量%以下である。
(iii):プロピレン系共重合体(M)の伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.1以上である。
(A1):成分(A)量がプロピレン系共重合体(M)全量に対して20〜95重量%である。
(A2):成分(A)のGPCで測定する重量平均分子量(Mw)が10万〜100万である。
(A3):成分(A)の13C−NMRで測定するアイソタクチックトライアッド分率(mm)が93%以上である。
(A4):成分(A)の伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.1以上である。
(A5):成分(A)がプロピレン単位と、エチレン単位またはα−オレフィン単位を含有する。
(B1):成分(B)量が共重合体(M)全量に対して5〜80重量%である。
(B2):成分(B)のGPCで測定する重量平均分子量(Mw)が10万〜100万である。
(B3)成分(B)がプロピレン単位と、エチレン単位および/またはα−オレフィン単位を含有する。
以下、項目毎に、順次説明する。
(i):プロピレン系共重合体(M)のGPCで測定する重量平均分子量(Mw)が10万〜100万である。
プロピレン系共重合体(M)としては、重量平均分子量が10万〜100万の範囲のものが用いられる。
重量平均分子量(Mw)とは、後述するGPC測定装置及び条件で測定されるものであり、プロピレン系共重合体(M)のMwが10万〜100万の範囲であることが必要である。このMwが10万より小さいと、溶融加工性に劣るとともに、機械的強度が不十分であり、一方、Mwが100万を超えると、溶融粘度が高く、溶融加工性が低下する。溶融加工性と機械的強度のバランスから上記の範囲であり、好ましくはMwが15万〜90万、さらに好ましくは20万〜80万の範囲である。
重量平均分子量(Mw)の値は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって得られるものであるが、その測定法、測定機器の詳細は、以下の通りである。
(i):プロピレン系共重合体(M)のGPCで測定する重量平均分子量(Mw)が10万〜100万である。
プロピレン系共重合体(M)としては、重量平均分子量が10万〜100万の範囲のものが用いられる。
重量平均分子量(Mw)とは、後述するGPC測定装置及び条件で測定されるものであり、プロピレン系共重合体(M)のMwが10万〜100万の範囲であることが必要である。このMwが10万より小さいと、溶融加工性に劣るとともに、機械的強度が不十分であり、一方、Mwが100万を超えると、溶融粘度が高く、溶融加工性が低下する。溶融加工性と機械的強度のバランスから上記の範囲であり、好ましくはMwが15万〜90万、さらに好ましくは20万〜80万の範囲である。
重量平均分子量(Mw)の値は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって得られるものであるが、その測定法、測定機器の詳細は、以下の通りである。
装置:Waters社製GPC(ALC/GPC、150C)
検出器:FOXBORO社製MIRAN、1A、IR検出器(測定波長:3.42μm)
カラム:昭和電工社製AD806M/S(3本)
移動相溶媒:o−ジクロロベンゼン(ODCB)
測定温度:140℃
流速:1.0ml/分
注入量:0.2ml
検出器:FOXBORO社製MIRAN、1A、IR検出器(測定波長:3.42μm)
カラム:昭和電工社製AD806M/S(3本)
移動相溶媒:o−ジクロロベンゼン(ODCB)
測定温度:140℃
流速:1.0ml/分
注入量:0.2ml
試料の調製は、試料をODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)を用いて、1mg/mLの溶液を調製し、140℃で約1時間を要して、溶解させて行う。なお、得られたクロマトグラムのベースラインと区間は、図1のように行う。また、GPC測定で得られた保持容量から分子量への換算は、予め作成しておいた標準ポリスチレンによる検量線を用いて行う。使用する標準ポリスチレンは、何れも東ソー社製の以下の銘柄である。
銘柄:F380、F288、F128、F80、F40、F20、F10、F4、F1、A5000、A2500、A1000
各々が0.5mg/mLとなるように、ODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)に溶解した溶液を0.2mL注入して、較正曲線を作成する。較正曲線は、最小二乗法で近似して得られる三次式を用いる。分子量への換算に使用する粘度式:[η]=K×Mαは、以下の数値を用いる。
PS:K=1.38×10−4、α=0.7
PP:K=1.03×10−4、α=0.78
銘柄:F380、F288、F128、F80、F40、F20、F10、F4、F1、A5000、A2500、A1000
各々が0.5mg/mLとなるように、ODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)に溶解した溶液を0.2mL注入して、較正曲線を作成する。較正曲線は、最小二乗法で近似して得られる三次式を用いる。分子量への換算に使用する粘度式:[η]=K×Mαは、以下の数値を用いる。
PS:K=1.38×10−4、α=0.7
PP:K=1.03×10−4、α=0.78
(ii):プロピレン系共重合体(M)の熱パラキシレンに不溶の成分量が共重合体(M)全量に対して0.3重量%以下である。
本発明では、熱p−キシレンに不溶な成分が0.3重量%以下であることが必要である。熱p−キシレンに不溶な成分の測定方法は、以下の通りである。
攪拌装置付きガラス製セパラブルフラスコに、ステンレス鋼製400メッシュ(線径0.03μm、目開き0.034mm、空間率27.8%)で作製された籠に、重合体500mgを入れ、攪拌翼に固定した。酸化防止剤(BHT:2,6−ジ−t−ブチルー4−メチルフェノール)1gを含む700ミリリットルのp−キシレンを投入し、温度140℃で2時間攪拌しながら重合体を溶解させた。
p−キシレン不溶部が入った籠を回収し、十分に乾燥させ秤量することにより、パラキシレン不溶部を求めた。p−キシレン不溶部として定義するゲル分率(重量%)は、以下の式により算出した。
ゲル分率=[(メッシュ内残量g)/(仕込みサンプル量g)]×100
本発明では、熱p−キシレンに不溶な成分が0.3重量%以下であることが必要である。熱p−キシレンに不溶な成分の測定方法は、以下の通りである。
攪拌装置付きガラス製セパラブルフラスコに、ステンレス鋼製400メッシュ(線径0.03μm、目開き0.034mm、空間率27.8%)で作製された籠に、重合体500mgを入れ、攪拌翼に固定した。酸化防止剤(BHT:2,6−ジ−t−ブチルー4−メチルフェノール)1gを含む700ミリリットルのp−キシレンを投入し、温度140℃で2時間攪拌しながら重合体を溶解させた。
p−キシレン不溶部が入った籠を回収し、十分に乾燥させ秤量することにより、パラキシレン不溶部を求めた。p−キシレン不溶部として定義するゲル分率(重量%)は、以下の式により算出した。
ゲル分率=[(メッシュ内残量g)/(仕込みサンプル量g)]×100
また、以上のようにゲルが少ない、もしくはゲルないというためには、非常に分子量の高い成分がないということが重要である。したがって、GPCで分子量分布を測定した場合、分子量分布が高分子量側に広がっていないことが重要である。
したがって、GPCで測定したQ値(重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比)としては、7以下が好ましく、さらに好ましくは6以下、さらに好ましくは5以下である。
また、高分子量側に極端に広がっていないためには、GPCで曲線における積分値が90%になる分子量M(90)が2,000,000以下であることが必要である。
ここでM(90)とは、前述したGPC測定装置及び条件で測定されるGPCで曲線における積分値が90%になる分子量であり、本発明では、M(90)が2,000,000以下であることが特徴である。このM(90)が2,000,000を超えると、高分子量成分が多くなりすぎ、ゲルが発生したり、溶融加工性を低下させしまう。その為、M(90)は、2,000,000以下であり、また好ましくは1,500,000以下であり、さらに好ましくは1,000,000である。
したがって、GPCで測定したQ値(重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比)としては、7以下が好ましく、さらに好ましくは6以下、さらに好ましくは5以下である。
また、高分子量側に極端に広がっていないためには、GPCで曲線における積分値が90%になる分子量M(90)が2,000,000以下であることが必要である。
ここでM(90)とは、前述したGPC測定装置及び条件で測定されるGPCで曲線における積分値が90%になる分子量であり、本発明では、M(90)が2,000,000以下であることが特徴である。このM(90)が2,000,000を超えると、高分子量成分が多くなりすぎ、ゲルが発生したり、溶融加工性を低下させしまう。その為、M(90)は、2,000,000以下であり、また好ましくは1,500,000以下であり、さらに好ましくは1,000,000である。
(iii):プロピレン系共重合体(M)の伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.1以上である。
歪硬化度の物理的意義については、前述したとおりであり、この値が大きいと、発泡成形を行ったときに、独立気泡率を高くできる。したがって、この歪硬化度は、2.0以上が必要であり、好ましくは3.0以上、より好ましくは4.0以上である。
分岐の長さは、ポリプロピレンの絡みあい分子量7000以上が好ましい。この分子量は、厳密にはGPCで測定される重量平均(Mw)とは異なるものである。そこで、好ましくはGPCで測定される重量平均分子量(Mw)の値で15000以上、さらに好ましくは30000以上である。
歪硬化度の物理的意義については、前述したとおりであり、この値が大きいと、発泡成形を行ったときに、独立気泡率を高くできる。したがって、この歪硬化度は、2.0以上が必要であり、好ましくは3.0以上、より好ましくは4.0以上である。
分岐の長さは、ポリプロピレンの絡みあい分子量7000以上が好ましい。この分子量は、厳密にはGPCで測定される重量平均(Mw)とは異なるものである。そこで、好ましくはGPCで測定される重量平均分子量(Mw)の値で15000以上、さらに好ましくは30000以上である。
(A1):成分(A)量がプロピレン系共重合体(M)全量に対して20〜95重量%である。
本規定は、成分(A)のプロピレン系共重合体(M)全量に対する範囲であり、剛性と耐衝撃性のバランスから、この範囲のものが用いられる。
本規定は、成分(A)のプロピレン系共重合体(M)全量に対する範囲であり、剛性と耐衝撃性のバランスから、この範囲のものが用いられる。
(A2):成分(A)のGPCで測定する重量平均分子量(Mw)が10万〜100万である。
ここで重量平均分子量(Mw)とは、前述したGPC測定装置及び条件で測定されるものであり、プロピレン系共重合体(M)中の結晶性成分(A)は、重量平均分子量が10万〜100万の範囲のものが用いられる。
このMwが10万より小さいと、溶融加工性に劣るとともに、機械的強度が不十分であり、一方、Mwが100万を超えると、溶融粘度が高く、溶融加工性が低下する。溶融加工性と機械的強度のバランスから上記の範囲であり、好ましくはMwが15万〜90万、さらに好ましくは20万〜80万の範囲である。
ここで重量平均分子量(Mw)とは、前述したGPC測定装置及び条件で測定されるものであり、プロピレン系共重合体(M)中の結晶性成分(A)は、重量平均分子量が10万〜100万の範囲のものが用いられる。
このMwが10万より小さいと、溶融加工性に劣るとともに、機械的強度が不十分であり、一方、Mwが100万を超えると、溶融粘度が高く、溶融加工性が低下する。溶融加工性と機械的強度のバランスから上記の範囲であり、好ましくはMwが15万〜90万、さらに好ましくは20万〜80万の範囲である。
(A3):成分(A)の13C−NMRで測定するアイソタクチックトライアッド分率(mm)が93%以上である。
本発明に係るプロピレン系共重合体(M)の結晶性成分(A)は、13C−NMRによって得られるプロピレン単位3連鎖のmm分率が93%以上の立体規則性を有するものである。
mm分率は、ポリマー鎖中、頭−尾結合からなる任意のプロピレン単位3連鎖中、各プロピレン単位中のメチル分岐の方向が同一であるプロピレン単位3連鎖の割合である。このmm分率は、ポリプロピレン分子鎖中のメチル基の立体構造がアイソタクティックに制御されていることを示す値であり、高いほど、高度に制御されていることを意味する。結晶性成分(A)のmm分率が、この値より小さいと、製品の弾性率、剛性、耐熱性および強度が低下するなど機械的物性が低下してしまう。従って、mm分率は、好ましくは95%以上であり、さらに好ましくは96%以上である。
本発明に係るプロピレン系共重合体(M)の結晶性成分(A)は、13C−NMRによって得られるプロピレン単位3連鎖のmm分率が93%以上の立体規則性を有するものである。
mm分率は、ポリマー鎖中、頭−尾結合からなる任意のプロピレン単位3連鎖中、各プロピレン単位中のメチル分岐の方向が同一であるプロピレン単位3連鎖の割合である。このmm分率は、ポリプロピレン分子鎖中のメチル基の立体構造がアイソタクティックに制御されていることを示す値であり、高いほど、高度に制御されていることを意味する。結晶性成分(A)のmm分率が、この値より小さいと、製品の弾性率、剛性、耐熱性および強度が低下するなど機械的物性が低下してしまう。従って、mm分率は、好ましくは95%以上であり、さらに好ましくは96%以上である。
13C−NMRによるプロピレン単位3連鎖のmm分率の測定法の詳細は、以下の通りである。
試料375mgをNMRサンプル管(10φ)中で重水素化1,1,2,2−テトラクロロエタン2.5mlに完全に溶解させた後、125℃でプロトン完全デカップリング法で測定した。ケミカルシフトは、重水素化1,1,2,2−テトラクロロエタンの3本のピークの中央のピークを74.2ppmに設定した。他の炭素ピークのケミカルシフトはこれを基準とする。
フリップ角:90度
パルス間隔:10秒
共鳴周波数:100MHz以上
積算回数:10,000回以上
観測域:−20ppmから179ppm
試料375mgをNMRサンプル管(10φ)中で重水素化1,1,2,2−テトラクロロエタン2.5mlに完全に溶解させた後、125℃でプロトン完全デカップリング法で測定した。ケミカルシフトは、重水素化1,1,2,2−テトラクロロエタンの3本のピークの中央のピークを74.2ppmに設定した。他の炭素ピークのケミカルシフトはこれを基準とする。
フリップ角:90度
パルス間隔:10秒
共鳴周波数:100MHz以上
積算回数:10,000回以上
観測域:−20ppmから179ppm
mm分率の測定は、前記の条件により測定された13C−NMRスペクトルを用いて行う。
スペクトルの帰属は、Macromolecules,(1975年)8卷,687頁やPolymer,30巻,1350頁(1989年)を参考に、具体的には特願2006−311249号に詳細に記載される方法に従って行う。
スペクトルの帰属は、Macromolecules,(1975年)8卷,687頁やPolymer,30巻,1350頁(1989年)を参考に、具体的には特願2006−311249号に詳細に記載される方法に従って行う。
(A4):成分(A)の伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.1以上である。好ましくは3.0以上、より好ましくは4.0以上である。
分岐の長さは、ポリプロピレンの絡みあい分子量7000以上が好ましい。また、重量平均(Mw)としては15000以上、さらに好ましくは30000以上である。
分岐の長さは、ポリプロピレンの絡みあい分子量7000以上が好ましい。また、重量平均(Mw)としては15000以上、さらに好ましくは30000以上である。
また、本発明に係るプロピレン系共重合体(M)は、上記の(A1)〜(A4)の他に(A5)を満たす。
(A5):成分(A)がプロピレン単位と、エチレン単位またはα−オレフィン単位を含有する。
結晶性成分(A)を構成する単位としては、プロピレンがアイソタクチックに配列して結晶性を持つことが必要である。また、結晶性が発現する範囲において、エチレンまたはα−オレフィンをコモノマーの単位として含有してもよい。α、ω−ジエン単位が存在すると、架橋によるゲル化が懸念されることから、α、ω−ジエン単位を含まないことが必要である。
コモノマーの種類としては、エチレンもしくは直鎖状のα−オレフィンが好ましく、さらに好ましくは、エチレンである。
コモノマー含量に関しては、結晶性が発現する範囲で任意の量を含有することができる。
結晶性成分(A)を構成する単位としては、プロピレンがアイソタクチックに配列して結晶性を持つことが必要である。また、結晶性が発現する範囲において、エチレンまたはα−オレフィンをコモノマーの単位として含有してもよい。α、ω−ジエン単位が存在すると、架橋によるゲル化が懸念されることから、α、ω−ジエン単位を含まないことが必要である。
コモノマーの種類としては、エチレンもしくは直鎖状のα−オレフィンが好ましく、さらに好ましくは、エチレンである。
コモノマー含量に関しては、結晶性が発現する範囲で任意の量を含有することができる。
結晶性の指標であるDSCで測定する融点(Tm)が120℃以上、好ましくは150℃以上、さらに好ましくは153℃以上である。融点(Tm)が150〜164℃では、耐熱性、剛性に優れ、工業用部品や部材に使用でき、また、融点(Tm)が120〜150℃では、透明性、柔軟性に優れ、フィルムや容器に使用できる。
成分(A)のエチレン含有量は、好ましくは0.1〜10重量%であり、より好ましくは0.2〜7重量%、さらに好ましくは0.3〜5重量%である。
エチレン単位の測定は、13C−NMRを用い、Macromolecules 1982 1150に記載の方法に従って測定する。
成分(A)のエチレン含有量は、好ましくは0.1〜10重量%であり、より好ましくは0.2〜7重量%、さらに好ましくは0.3〜5重量%である。
エチレン単位の測定は、13C−NMRを用い、Macromolecules 1982 1150に記載の方法に従って測定する。
(B1):成分(B)量が共重合体(M)全量に対して5〜80重量%である。
本規定は、成分(B)のプロピレン系共重合体(M)全量に対する範囲であり、剛性と耐衝撃性のバランスから、この範囲のものが用いられる。
本規定は、成分(B)のプロピレン系共重合体(M)全量に対する範囲であり、剛性と耐衝撃性のバランスから、この範囲のものが用いられる。
(B2):成分(B)のGPCで測定する重量平均分子量(Mw)が10万〜100万である。
ここで重量平均分子量(Mw)とは、前述したGPC測定装置及び条件で測定されるものであり、プロピレン系共重合体(M)中の非晶性成分(B)は、重量平均分子量が10万〜100万の範囲のものが用いられる。
このMwが10万より小さいと、溶融加工性に劣るとともに、機械的強度が不十分であり、一方、Mwが100万を超えると、溶融粘度が高く、溶融加工性が低下する。溶融加工性と機械的強度のバランスから上記の範囲であり、好ましくはMwが15万〜90万、さらに好ましくは20万〜80万の範囲である。
ここで重量平均分子量(Mw)とは、前述したGPC測定装置及び条件で測定されるものであり、プロピレン系共重合体(M)中の非晶性成分(B)は、重量平均分子量が10万〜100万の範囲のものが用いられる。
このMwが10万より小さいと、溶融加工性に劣るとともに、機械的強度が不十分であり、一方、Mwが100万を超えると、溶融粘度が高く、溶融加工性が低下する。溶融加工性と機械的強度のバランスから上記の範囲であり、好ましくはMwが15万〜90万、さらに好ましくは20万〜80万の範囲である。
(B3):成分(B)がプロピレン単位と、エチレン単位および/またはα−オレフィン単位を含有する。
非結晶性成分(B)を構成する単位としては、プロピレンと、エチレンまたはα−オレフィンが共重合している必要がある。また、α、ω−ジエン単位が存在すると架橋によるゲル化が懸念されることから、α、ω−ジエン単位を含まないことが好ましい。
また、コモノマーの種類として、エチレンもしくは直鎖状のα−オレフィンが好ましく、さらに好ましくはエチレンであり、エチレン含量は、通常10〜60重量%である。低温での耐衝撃性向上の観点からは、40〜60重量%のものが好ましく、また、光沢、透明性の観点からは、10重量%以上、40重量%未満のものが好ましく用いられる。
非結晶性成分(B)を構成する単位としては、プロピレンと、エチレンまたはα−オレフィンが共重合している必要がある。また、α、ω−ジエン単位が存在すると架橋によるゲル化が懸念されることから、α、ω−ジエン単位を含まないことが好ましい。
また、コモノマーの種類として、エチレンもしくは直鎖状のα−オレフィンが好ましく、さらに好ましくはエチレンであり、エチレン含量は、通常10〜60重量%である。低温での耐衝撃性向上の観点からは、40〜60重量%のものが好ましく、また、光沢、透明性の観点からは、10重量%以上、40重量%未満のものが好ましく用いられる。
また、本発明に係るプロピレン系共重合体(M)の非結晶性成分(B)は、上記の(B1)〜(B3)の他に、下記(B4)を満たすことが望ましい。
(B4):成分(B)の伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)は、1.1以上である。
前述した通り、歪硬化度(λmax)の値が大きいと、例えばブロー成形の際に、偏肉がおきにくく、また、発泡成形を行ったときに、独立気泡率を高くすることができる。従って、ブロー成形や発泡成形に用いる場合には2.0以上が好ましく、2.0以上、20以下が更に好ましい。
また、反対に、歪硬化度が小さいと、例えば射出成形を行う際に、成形体にウェルドが発生しにくく外観を損なわない。したがって、射出成形に用いる場合には、2.0未満であることが好ましく、1.0以上、2.0以下が更に好ましい。
(B4):成分(B)の伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)は、1.1以上である。
前述した通り、歪硬化度(λmax)の値が大きいと、例えばブロー成形の際に、偏肉がおきにくく、また、発泡成形を行ったときに、独立気泡率を高くすることができる。従って、ブロー成形や発泡成形に用いる場合には2.0以上が好ましく、2.0以上、20以下が更に好ましい。
また、反対に、歪硬化度が小さいと、例えば射出成形を行う際に、成形体にウェルドが発生しにくく外観を損なわない。したがって、射出成形に用いる場合には、2.0未満であることが好ましく、1.0以上、2.0以下が更に好ましい。
本発明に係るプロピレン系共重合体(M)を製造する方法については、ビニル末端を有するマクロマーを製造可能であり、更に、このマクロマーとプロピレン、エチレンとの共重合が可能な触媒系を用いることが特徴である。なかでも、下記の触媒成分(a)、(b)及び(c)を接触させてなる重合用触媒を用いて、
(i)プロピレン単独、又は、プロピレンとエチレン若しくはα−オレフィンを重合し、エチレンまたはα−オレフィンを全モノマー成分に対して0〜10重量%重合させる第一工程、及び
(ii)プロピレンと、エチレンまたはα−オレフィンを重合し、エチレンを全モノマー成分に対して10〜70重量%重合させる第二工程、
を有する工程により、本発明に係るプロピレン系共重合体(M)を生産性よく製造することができる。
(i)プロピレン単独、又は、プロピレンとエチレン若しくはα−オレフィンを重合し、エチレンまたはα−オレフィンを全モノマー成分に対して0〜10重量%重合させる第一工程、及び
(ii)プロピレンと、エチレンまたはα−オレフィンを重合し、エチレンを全モノマー成分に対して10〜70重量%重合させる第二工程、
を有する工程により、本発明に係るプロピレン系共重合体(M)を生産性よく製造することができる。
(1)成分(a):
プロピレン系共重合体(M)の製造に用いられる触媒成分(a)は、下記一般式(1)で表されるハフニウムを中心金属とするメタロセン化合物である。
プロピレン系共重合体(M)の製造に用いられる触媒成分(a)は、下記一般式(1)で表されるハフニウムを中心金属とするメタロセン化合物である。
一般式(1)中、各々R1は、独立して、水素、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、炭素数4〜16の窒素または酸素、硫黄を含有する複素環基を表し、2つのR1の少なくとも一つは、炭素数4〜16の窒素または酸素、硫黄を含有する複素環基を示す。尚、2つのR1は、互いに同一であっても異なっていてもよい。また、各々R2は、独立して、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、炭素数6〜16の珪素含有アリール基、炭素数6〜16の窒素または酸素、硫黄を含有する複素環基を表す。尚、2つのR2は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
さらに、X及びYは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のケイ素含有炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基、炭素数1〜20の酸素含有炭化水素基、アミノ基または炭素数1〜20の窒素含有炭化水素基を表し、Qは、炭素数1〜20の二価の炭化水素基、炭素数1〜20の炭化水素基を有していてもよいシリレン基、オリゴシリレン基、またはゲルミレン基を表す。
さらに、X及びYは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のケイ素含有炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基、炭素数1〜20の酸素含有炭化水素基、アミノ基または炭素数1〜20の窒素含有炭化水素基を表し、Qは、炭素数1〜20の二価の炭化水素基、炭素数1〜20の炭化水素基を有していてもよいシリレン基、オリゴシリレン基、またはゲルミレン基を表す。
上記R1の炭素数4〜16の窒素または酸素、硫黄を含有する複素環基は、好ましくは2−フリル基、置換された2−フリル基、置換された2−チエニル基、置換された2−フルフリル基であり、さらに好ましくは、置換された2−フリル基である。
また、置換された2−フリル基、置換された2−チエニル基、置換された2−フルフリル基の置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1〜6のアルキル基、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子、メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基、トリアルキルシリル基、が挙げられる。これらのうち、メチル基、トリメチルシリル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
さらに、R1として、特に好ましくは、2−(5−メチル)−フリル基である。また、2つのR1は、互いに同一である場合が好ましい。
また、置換された2−フリル基、置換された2−チエニル基、置換された2−フルフリル基の置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1〜6のアルキル基、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子、メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基、トリアルキルシリル基、が挙げられる。これらのうち、メチル基、トリメチルシリル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
さらに、R1として、特に好ましくは、2−(5−メチル)−フリル基である。また、2つのR1は、互いに同一である場合が好ましい。
上記R2としては、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、炭素数6〜16の珪素含有アリール基が好ましく、そのようなアリール基は炭素数6〜16になる範囲で、アリール環状骨格上に、1つ以上の、炭素数1〜6の炭化水素基、炭素数1〜6の珪素含有炭化水素基、炭素数1〜6のハロゲン含有炭化水素基を置換基として有していてもよい。
R2としては、好ましくは少なくとも1つが、フェニル基、4−tブチルフェニル基、2,3―ジメチルフェニル基、3,5―ジtブチルフェニル基、4−フェニル−フェニル基、クロロフェニル基、ナフチル基、又はフェナンスリル基であり、更に好ましくはフェニル基、4−tブチルフェニル基、4−クロロフェニル基である。また、2つのR2が互いに同一である場合が好ましい。
R2としては、好ましくは少なくとも1つが、フェニル基、4−tブチルフェニル基、2,3―ジメチルフェニル基、3,5―ジtブチルフェニル基、4−フェニル−フェニル基、クロロフェニル基、ナフチル基、又はフェナンスリル基であり、更に好ましくはフェニル基、4−tブチルフェニル基、4−クロロフェニル基である。また、2つのR2が互いに同一である場合が好ましい。
一般式(1)中、XおよびYは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、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、アミノ基または炭素数1〜20の窒素含有炭化水素基を示す。上記のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
上記の炭素数1〜20の炭化水素基の具体例としては、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、s−ブチル、等のアルキル基、ビニル、プロペニル、シクロヘキセニル等のアルケニル基、ベンジル等のアリールアルキル基、trans−スチリル等のアリールアルケニル基、フェニル、トリル、1−ナフチル、2−ナフチル等のアリール基が挙げられる。
上記の炭素数1〜20の酸素含有炭化水素基の具体例としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ等のアルコキシ基、フェノキシ、ナフトキシ等のアリロキシ基、フェニルメトキシ等のアリールアルコキシ基、フリル基などの酸素含有複素環基などが挙げられる。
上記の炭素数1〜20の窒素含有炭化水素基の具体例としては、メチルアミノ、ジメチルアミノ、エチルアミノ、ジエチルアミノ等のアルキルアミノ基、フェニルアミノ、ジフェニルアミノ等のアリールアミノ基、(メチル)(フェニル)アミノ等の(アルキル)(アリール)アミノ基、ピラゾリル、インドリル等の窒素含有複素環基などが挙げられる。
上記の炭素数1〜20の炭化水素基の具体例としては、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、s−ブチル、等のアルキル基、ビニル、プロペニル、シクロヘキセニル等のアルケニル基、ベンジル等のアリールアルキル基、trans−スチリル等のアリールアルケニル基、フェニル、トリル、1−ナフチル、2−ナフチル等のアリール基が挙げられる。
上記の炭素数1〜20の酸素含有炭化水素基の具体例としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ等のアルコキシ基、フェノキシ、ナフトキシ等のアリロキシ基、フェニルメトキシ等のアリールアルコキシ基、フリル基などの酸素含有複素環基などが挙げられる。
上記の炭素数1〜20の窒素含有炭化水素基の具体例としては、メチルアミノ、ジメチルアミノ、エチルアミノ、ジエチルアミノ等のアルキルアミノ基、フェニルアミノ、ジフェニルアミノ等のアリールアミノ基、(メチル)(フェニル)アミノ等の(アルキル)(アリール)アミノ基、ピラゾリル、インドリル等の窒素含有複素環基などが挙げられる。
上記の炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基において、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。そして、上記のハロゲン化炭化水素基は、ハロゲン原子が例えばフッ素原子の場合、フッ素原子が上記の炭化水素基の任意の位置に置換した化合物である。具体的には、フルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、クロロメチル、ジクロロメチル、トリクロロメチル基などが挙げられる。
上記の炭素数1〜20のケイ素含有炭化水素基の具体例としては、トリメチルシリルメチル、トリエチルシリルメチル等のトリアルキルシリルメチル基、ジメチルフェニルシリルメチル、ジエチルフェニルシリルメチル、ジメチルトリルシリルメチル等のジ(アルキル)(アリール)シリルメチル基などが挙げられる。
上記の炭素数1〜20のケイ素含有炭化水素基の具体例としては、トリメチルシリルメチル、トリエチルシリルメチル等のトリアルキルシリルメチル基、ジメチルフェニルシリルメチル、ジエチルフェニルシリルメチル、ジメチルトリルシリルメチル等のジ(アルキル)(アリール)シリルメチル基などが挙げられる。
一般式(1)中、Qは、二つの五員環を結合する、炭素数1〜20の2価の炭化水素基、炭素数1〜20の炭化水素基を有していてもよいシリレン基、オリゴシリレン基、ゲルミレン基の何れかを示す。上述のシリレン基、オリゴシリレン基またはゲルミレン基上に2個の炭化水素基が存在する場合は、それらが互いに結合して環構造を形成していてもよい。
上記のQの具体例としては、メチレン、メチルメチレン、ジメチルメチレン、1,2−エチレン、等のアルキレン基;ジフェニルメチレン等のアリールアルキレン基;シリレン基;メチルシリレン、ジメチルシリレン、ジエチルシリレン、ジ(n−プロピル)シリレン、ジ(i−プロピル)シリレン、ジ(シクロヘキシル)シリレン等のアルキルシリレン基、メチル(フェニル)シリレン等の(アルキル)(アリール)シリレン基;ジフェニルシリレン等のアリールシリレン基;テトラメチルジシリレン等のアルキルオリゴシリレン基;ゲルミレン基;上記の2価の炭素数1〜20の炭化水素基を有するシリレン基のケイ素をゲルマニウムに置換したアルキルゲルミレン基;(アルキル)(アリール)ゲルミレン基;アリールゲルミレン基などを挙げることが出来る。これらの中では、炭素数1〜20の炭化水素基を有するシリレン基、または、炭素数1〜20の炭化水素基を有するゲルミレン基が好ましく、アルキルシリレン基、アルキルゲルミレン基が特に好ましい。
上記のQの具体例としては、メチレン、メチルメチレン、ジメチルメチレン、1,2−エチレン、等のアルキレン基;ジフェニルメチレン等のアリールアルキレン基;シリレン基;メチルシリレン、ジメチルシリレン、ジエチルシリレン、ジ(n−プロピル)シリレン、ジ(i−プロピル)シリレン、ジ(シクロヘキシル)シリレン等のアルキルシリレン基、メチル(フェニル)シリレン等の(アルキル)(アリール)シリレン基;ジフェニルシリレン等のアリールシリレン基;テトラメチルジシリレン等のアルキルオリゴシリレン基;ゲルミレン基;上記の2価の炭素数1〜20の炭化水素基を有するシリレン基のケイ素をゲルマニウムに置換したアルキルゲルミレン基;(アルキル)(アリール)ゲルミレン基;アリールゲルミレン基などを挙げることが出来る。これらの中では、炭素数1〜20の炭化水素基を有するシリレン基、または、炭素数1〜20の炭化水素基を有するゲルミレン基が好ましく、アルキルシリレン基、アルキルゲルミレン基が特に好ましい。
上記一般式(1)で表される化合物のうち、好ましい化合物として、以下に具体的に例示する。
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)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−チエニル)−4−フェニル−インデニル)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライド、ジメチルゲルミレンビス(2−(2−(5−メチル)−チエニル)−4−フェニル−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−トリメチルシリル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−フェニル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(4,5−ジメチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−ベンゾフリル)−4−フェニル−インデニル)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−メチル−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−イソプロピル−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−フルフリル)−4−フェニル−インデニル)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−フリル)−4−(1−ナフチル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−フリル)−4−(2−ナフチル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−フリル)−4−(2−フェナンスリル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−フリル)−4−(9−フェナンスリル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(1−ナフチル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(2−ナフチル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(2−フェナンスリル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(9−フェナンスリル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチル)−フリル)−4−(1−ナフチル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチル)−フリル)−4−(2−ナフチル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチル)−フリル)−4−(2−フェナンスリル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチル)−フリル)−4−(9−フェナンスリル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライド、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)−チエニル)−4−フェニル−インデニル)ハフニウムジクロライド、などを挙げることができる。
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)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−チエニル)−4−フェニル−インデニル)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライド、ジメチルゲルミレンビス(2−(2−(5−メチル)−チエニル)−4−フェニル−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−トリメチルシリル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−フェニル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(4,5−ジメチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−ベンゾフリル)−4−フェニル−インデニル)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−メチル−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−イソプロピル−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−フルフリル)−4−フェニル−インデニル)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−フリル)−4−(1−ナフチル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−フリル)−4−(2−ナフチル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−フリル)−4−(2−フェナンスリル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−フリル)−4−(9−フェナンスリル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(1−ナフチル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(2−ナフチル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(2−フェナンスリル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(9−フェナンスリル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチル)−フリル)−4−(1−ナフチル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチル)−フリル)−4−(2−ナフチル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチル)−フリル)−4−(2−フェナンスリル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−t−ブチル)−フリル)−4−(9−フェナンスリル)−インデニル)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライド、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)−チエニル)−4−フェニル−インデニル)ハフニウムジクロライド、などを挙げることができる。
これらのうち、更に好ましいのは、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)ハフニウムジクロライド、ジメチルゲルミレンビス(2−(2−(5−メチル)−チエニル)−4−フェニル−インデニル)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−ナフチル−インデニル)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライド、である。
また、特に好ましいのは、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)ハフニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−ナフチル−インデニル)ハフニウムジクロライド、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)ハフニウムジクロライドである。
(2)成分(b):
次に、触媒成分(b)は、イオン交換性層状珪酸塩である。
本発明において、イオン交換性層状珪酸塩(以下、単に珪酸塩と略記することもある)とは、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、且つ、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、水中に分散/膨潤させ、沈降速度等の違いにより精製することが一般的であるが、完全に除去することが困難であることがあり、イオン交換性層状珪酸塩以外の夾雑物(石英、クリストバライト等)を含んでいることが多いが、それらを含んでもよい。それら夾雑物の種類、量、粒子径、結晶性、分散状態によっては純粋な珪酸塩以上に好ましいことがあり、そのような複合体も、成分(b)に含まれる。
尚、本発明の原料とは、後述する本発明の化学処理を行う前段階の珪酸塩をさす。また、本発明で使用する珪酸塩は、天然産のものに限らず、人工合成物であってもよい。
また、本発明においては、化学処理を加える前段階でイオン交換性を有していれば、該処理によって物理的、化学的な性質が変化し、イオン交換性や層構造がなくなった珪酸塩も、イオン交換性層状珪酸塩であるとして取り扱う。
次に、触媒成分(b)は、イオン交換性層状珪酸塩である。
本発明において、イオン交換性層状珪酸塩(以下、単に珪酸塩と略記することもある)とは、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、且つ、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、水中に分散/膨潤させ、沈降速度等の違いにより精製することが一般的であるが、完全に除去することが困難であることがあり、イオン交換性層状珪酸塩以外の夾雑物(石英、クリストバライト等)を含んでいることが多いが、それらを含んでもよい。それら夾雑物の種類、量、粒子径、結晶性、分散状態によっては純粋な珪酸塩以上に好ましいことがあり、そのような複合体も、成分(b)に含まれる。
尚、本発明の原料とは、後述する本発明の化学処理を行う前段階の珪酸塩をさす。また、本発明で使用する珪酸塩は、天然産のものに限らず、人工合成物であってもよい。
また、本発明においては、化学処理を加える前段階でイオン交換性を有していれば、該処理によって物理的、化学的な性質が変化し、イオン交換性や層構造がなくなった珪酸塩も、イオン交換性層状珪酸塩であるとして取り扱う。
イオン交換性層状珪酸塩の具体例としては、例えば、白水春雄著「粘土鉱物学」朝倉書店(1988年)等に記載される1:1型構造や2:1型構造をもつ層状珪酸塩が挙げられる。
1:1型構造とは、前記「粘土鉱物学」等に記載されているような1層の四面体シートと1層の八面体シートが組み合わさっている1:1層構造の積み重なりを基本とする構造を示し、2:1型構造とは、2層の四面体シートが1層の八面体シートを挟み込んでいる2:1層構造の積み重なりを基本とする構造を示す。
1:1型構造とは、前記「粘土鉱物学」等に記載されているような1層の四面体シートと1層の八面体シートが組み合わさっている1:1層構造の積み重なりを基本とする構造を示し、2:1型構造とは、2層の四面体シートが1層の八面体シートを挟み込んでいる2:1層構造の積み重なりを基本とする構造を示す。
1:1層が主要な構成層であるイオン交換性層状珪酸塩の具体例としては、ディッカイト、ナクライト、カオリナイト、メタハロイサイト、ハロイサイト等のカオリン族珪酸塩、クリソタイル、リザルダイト、アンチゴライト等の蛇紋石族珪酸塩等が挙げられる。
2:1層が主要な構成層であるイオン交換性層状珪酸塩の具体例としては、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト等のスメクタイト族珪酸塩、バーミキュライト等のバーミキュライト族珪酸塩、雲母、イライト、セリサイト、海緑石等の雲母族珪酸塩、アタパルジャイト、セピオライト、パリゴルスカイト、ベントナイト、パイロフィライト、タルク、緑泥石群等が挙げられる。これらは混合層を形成していてもよい。
これらの中では、主成分が2:1型構造を有するイオン交換性層状珪酸塩であるものが好ましい。より好ましくは、主成分がスメクタイト族珪酸塩であり、さらに好ましくは、主成分がモンモリロナイトである。
これらの中では、主成分が2:1型構造を有するイオン交換性層状珪酸塩であるものが好ましい。より好ましくは、主成分がスメクタイト族珪酸塩であり、さらに好ましくは、主成分がモンモリロナイトである。
層間カチオン(イオン交換性層状珪酸塩の層間に含有される陽イオン)の種類としては、特に限定されないが、主成分として、リチウム、ナトリウム等の周期律表第1族のアルカリ金属、カルシウム、マグネシウム等の周期律表第2族のアルカリ土類金属、あるいは鉄、コバルト、銅、ニッケル、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、イリジウム、白金、金等の遷移金属などが、工業原料として比較的容易に入手可能である点で好ましい。
前記イオン交換性層状珪酸塩は、乾燥状態で用いてもよく、液体にスラリー化した状態で用いてもよい。また、イオン交換性層状珪酸塩の形状については、特に制限はなく、天然に産出する形状、人工的に合成した時点の形状でもよいし、また、粉砕、造粒、分級などの操作によって形状を加工したイオン交換性層状珪酸塩を用いてもよい。このうち造粒されたイオン交換性層状珪酸塩を用いると、該イオン交換性層状珪酸塩を触媒成分として用いた場合に、良好なポリマー粒子性状を与えるため特に好ましい。
造粒、粉砕、分級などのイオン交換性層状珪酸塩の形状の加工は、化学処理の前に行ってもよい(すなわち、あらかじめ形状を加工したイオン交換性層状珪酸塩に下記の化学処理を行ってもよい)し、化学処理を行った後に形状を加工してもよい。
ここで用いられる造粒法としては、例えば、撹拌造粒法、噴霧造粒法、転動造粒法、ブリケッティング、コンパクティング、押出造粒法、流動層造粒法、乳化造粒法、液中造粒法、圧縮成型造粒法等が挙げられるが、特に限定されない。好ましくは、撹拌造粒法、噴霧造粒法、転動造粒法、流動造粒法が挙げられ、特に好ましくは撹拌造粒法、噴霧造粒法が挙げられる。
なお、噴霧造粒を行う場合、原料スラリーの分散媒として、水あるいはメタノール、エタノール、クロロホルム、塩化メチレン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン等の有機溶媒を用いる。好ましくは水を分散媒として用いる。球状粒子が得られる噴霧造粒の原料スラリー液中における成分(b)の濃度は、0.1〜30重量%、好ましくは0.5〜20重量%、特に好ましくは1〜10重量%である。球状粒子が得られる噴霧造粒の熱風の入口温度は、分散媒により異なるが、水を例にとると80〜260℃、好ましくは100〜220℃で行う。
ここで用いられる造粒法としては、例えば、撹拌造粒法、噴霧造粒法、転動造粒法、ブリケッティング、コンパクティング、押出造粒法、流動層造粒法、乳化造粒法、液中造粒法、圧縮成型造粒法等が挙げられるが、特に限定されない。好ましくは、撹拌造粒法、噴霧造粒法、転動造粒法、流動造粒法が挙げられ、特に好ましくは撹拌造粒法、噴霧造粒法が挙げられる。
なお、噴霧造粒を行う場合、原料スラリーの分散媒として、水あるいはメタノール、エタノール、クロロホルム、塩化メチレン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン等の有機溶媒を用いる。好ましくは水を分散媒として用いる。球状粒子が得られる噴霧造粒の原料スラリー液中における成分(b)の濃度は、0.1〜30重量%、好ましくは0.5〜20重量%、特に好ましくは1〜10重量%である。球状粒子が得られる噴霧造粒の熱風の入口温度は、分散媒により異なるが、水を例にとると80〜260℃、好ましくは100〜220℃で行う。
造粒において、粒子強度の高い担体を得るため、及び、プロピレン重合活性を向上させるためには、珪酸塩を必要に応じ微細化する。珪酸塩は、如何なる方法において微細化してもよい。微細化する方法としては、乾式粉砕、湿式粉砕いずれの方法でも可能である。好ましくは、水を分散媒として使用し珪酸塩の膨潤性を利用した湿式粉砕であり、例えばポリトロン等を使用した強制撹拌による方法やダイノーミル、パールミル等による方法がある。造粒する前の平均粒径は、0.01〜3μm、好ましくは0.05〜1μmである。
また、造粒の際に有機物、無機溶媒、無機塩、各種バインダーを用いてもよい。用いられるバインダーとしては、例えば、塩化マグネシウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸マグネシウム、アルコール類、グリコール等が挙げられる。
上記のようにして得られた球状粒子は、重合工程での破砕や微粉発生を抑制するためには、0.2MPa以上の圧縮破壊強度を有することが好ましい。また、造粒されたイオン交換性層状珪酸塩の粒径は、0.1〜1000μm、好ましくは1〜500μmの範囲である。粉砕法についても特に制限はなく、乾式粉砕、湿式粉砕のいずれでもよい。
触媒成分(b)のイオン交換性層状珪酸塩は、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、化学処理を行なうことが望ましく、イオン交換性層状珪酸塩の化学処理とは、酸類、塩類、アルカリ類、有機物等とイオン交換性層状珪酸塩とを接触させることをいう。
化学処理による共通の影響として、層間陽イオンの交換を行うことが挙げられるが、それ以外に各種化学処理は、次のような種々の効果がある。例えば、酸類による酸処理によれば、珪酸塩表面の不純物が取り除かれる他、結晶構造中のAl、Fe、Mg等の陽イオンを溶出させることによって、表面積を増大させることができる。これは、珪酸塩の酸強度を増大させ、また、単位重量当たりの酸点量を増大させることに寄与する。
アルカリ類によるアルカリ処理では、粘土鉱物の結晶構造が破壊され、粘土鉱物の構造の変化をもたらす。
上記化学処理を実施した後に、過剰の処理剤及び処理により溶出したイオンの除去をすることが可能であり、好ましい。この際、一般的には、水や有機溶媒などの液体を使用する。脱水後は、乾燥を行うが、一般的には、乾燥温度は、100〜800℃、好ましくは150〜600℃で実施可能である。800℃を超えると、珪酸塩の構造破壊を生じるおそれがあるので好ましくない。
これらのイオン交換性層状珪酸塩は、構造破壊されなくとも乾燥温度により特性が変化するために、用途に応じて乾燥温度を変えることが好ましい。乾燥時間は、通常1分〜24時間、好ましくは5分〜4時間であり、雰囲気は、乾燥空気、乾燥窒素、乾燥アルゴン、又は減圧下であることが好ましい。乾燥方法に関しては、特に限定されず各種方法で実施可能である。
化学処理されたイオン交換性層状珪酸塩を、本発明に係る触媒成分(b)としては、Al/Siの原子比として、0.01〜0.25、好ましくは0.03〜0.24のもの、さらには0.05〜0.23の範囲のものがよい。Al/Si原子比は、粘土部分の酸処理強度の指標となるものとみられる。また、上記の範囲にAl/Si原子比を制御する方法としては、化学処理前のイオン交換性層状珪酸塩として、モンモリロナイトを使用し、化学処理をおこなう方法が挙げられる。
イオン交換性層状珪酸塩中のアルミニウム及びケイ素は、JIS法による化学分析による方法で検量線を作成し、蛍光X線で定量するという方法で測定される。
イオン交換性層状珪酸塩中のアルミニウム及びケイ素は、JIS法による化学分析による方法で検量線を作成し、蛍光X線で定量するという方法で測定される。
(3)成分(c):
触媒成分(c)は、有機アルミニウム化合物であり、好ましくは、一般式:(AlRnX3−n)mで表される有機アルミニウム化合物が使用される。式中、Rは炭素数1〜20のアルキル基を表し、Xはハロゲン、水素、アルコキシ基又はアミノ基を表し、nは1〜3の、mは1〜2の整数を各々表す。有機アルミニウム化合物は、単独であるいは複数種を組み合わせて使用することができる。
触媒成分(c)は、有機アルミニウム化合物であり、好ましくは、一般式:(AlRnX3−n)mで表される有機アルミニウム化合物が使用される。式中、Rは炭素数1〜20のアルキル基を表し、Xはハロゲン、水素、アルコキシ基又はアミノ基を表し、nは1〜3の、mは1〜2の整数を各々表す。有機アルミニウム化合物は、単独であるいは複数種を組み合わせて使用することができる。
有機アルミニウム化合物の具体例としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリノルマルプロピルアルミニウム、トリノルマルブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルヘキシルアルミニウム、トリノルマルオクチルアルミニウム、トリノルマルデシルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニウムセスキクロライド、ジエチルアルミニウムヒドリド、ジエチルアルミニウムエトキシド、ジエチルアルミニウムジメチルアミド、ジイソブチルアルミニウムヒドリド、ジイソブチルアルミニウムクロライド等が挙げられる。これらのうち、好ましくは、m=1、n=3のトリアルキルアルミニウム及びアルキルアルミニウムヒドリドである。さらに好ましくは、Rが炭素数1〜8であるトリアルキルアルミニウムである。
(4)触媒の調整:
本発明に係るオレフィン重合用触媒は、上記成分(a)、成分(b)及び成分(c)を含む。これらは、重合槽内で、あるいは重合槽外で接触させオレフィンの存在下で予備重合を行ってもよい。
オレフィンとは、炭素間二重結合を少なくとも1個含む炭化水素をいい、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、3−メチルブテン−1、スチレン、ジビニルベンゼン等が例示されるが、特に種類に制限はなく、これらと他のオレフィンとの混合物を用いてもよい。好ましくは炭素数3以上のオレフィンがよい。
本発明に係るオレフィン重合用触媒は、上記成分(a)、成分(b)及び成分(c)を含む。これらは、重合槽内で、あるいは重合槽外で接触させオレフィンの存在下で予備重合を行ってもよい。
オレフィンとは、炭素間二重結合を少なくとも1個含む炭化水素をいい、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、3−メチルブテン−1、スチレン、ジビニルベンゼン等が例示されるが、特に種類に制限はなく、これらと他のオレフィンとの混合物を用いてもよい。好ましくは炭素数3以上のオレフィンがよい。
前記成分(a)、成分(b)及び成分(c)の使用量は、任意であるが、成分(b)中の遷移金属と成分(c)中のアルミニウムとの比が、成分(a)1gあたり、0.1〜1000(μmol):0〜100000(μmol)となるように接触させることが好ましい。また前記成分(a)に加えて、本発明に係るプロピレン系共重合体(M)を更に効率よく製造する目的で、他の種の錯体を使用することも可能である。
この場合、前記触媒成分(a)で製造する末端ビニルのマクロマーを共重合でき、触媒成分(a)に比べて、高分子量の重合体が製造できるメタロセン化合物を組み合わせることが好ましい。
特に好ましいメタロセン化合物としては、下記一般式(2)で示される触媒成分(a−2)が挙げられる。
この場合、前記触媒成分(a)で製造する末端ビニルのマクロマーを共重合でき、触媒成分(a)に比べて、高分子量の重合体が製造できるメタロセン化合物を組み合わせることが好ましい。
特に好ましいメタロセン化合物としては、下記一般式(2)で示される触媒成分(a−2)が挙げられる。
上記一般式(2)で表される化合物は、メタロセン化合物であって、一般式(2)中、Q21は、二つの共役五員環配位子を架橋する結合性基であり、炭素数1〜20の2価の炭化水素基、炭素数1〜20の炭化水素基を有するシリレン基または炭素数1〜20の炭化水素基を有するゲルミレン基であり、好ましくは置換シリレン基あるいは置換ゲルミレン基である。ケイ素、ゲルマニウムに結合する置換基は、炭素数1〜12の炭化水素基が好ましく、二つの置換基が連結していてもよい。具体的な例としては、メチレン、ジメチルメチレン、エチレン−1,2−ジイル、ジメチルシリレン、ジエチルシリレン、ジフェニルシリレン、メチルフェニルシリレン、9−シラフルオレン−9,9−ジイル、ジメチルシリレン、ジエチルシリレン、ジフェニルシリレン、メチルフェニルシリレン、9−シラフルオレン−9,9−ジイル、ジメチルゲルミレン、ジエチルゲルミレン、ジフェニルゲルミレン、メチルフェニルゲルミレン等が挙げられる。
また、Meは、ジルコニウムまたはハフニウムであり、好ましくはハフニウムである。
さらに、X21およびY21は、補助配位子であり、成分[b]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、X21とY21は、配位子の種類が制限されるものではなく、それぞれ独立して、水素、ハロゲン基、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜20のアルキルアミド基、トリフルオロメタンスルホン酸基、炭素数1〜20のリン含有炭化水素基または炭素数1〜20のケイ素含有炭化水素基を示す。
また、Meは、ジルコニウムまたはハフニウムであり、好ましくはハフニウムである。
さらに、X21およびY21は、補助配位子であり、成分[b]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、X21とY21は、配位子の種類が制限されるものではなく、それぞれ独立して、水素、ハロゲン基、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜20のアルキルアミド基、トリフルオロメタンスルホン酸基、炭素数1〜20のリン含有炭化水素基または炭素数1〜20のケイ素含有炭化水素基を示す。
一般式(2)中、R21およびR22は、それぞれ独立して、炭素数1〜6の炭化水素基であり、好ましくはアルキル基であり、さらに好ましくは炭素数1〜4のアルキル基である。具体的な例としては、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、sec−ブチル、n−ペンチル、i−ペンチル、n−ヘキシル等が挙げられ、好ましくはメチル、エチル、n−プロピルである。
また、R23およびR24は、それぞれ独立して、炭素数6〜30の、好ましくは炭素数6〜24の、ハロゲン、ケイ素、あるいは、これらから選択される複数のヘテロ元素を含有してもよいアリール基である。好ましい例としては、フェニル、3−クロロフェニル、4−クロロフェニル、3−フルオロフェニル、4−フルオロフェニル、4−メチルフェニル、4−i−プロピルフェニル、4−t−ブチルフェニル、4−トリメチルシリルフェニル、4−(2−フルオロビフェニリル)、4−(2−クロロビフェニリル)、1−ナフチル、2−ナフチル、3,5−ジメチル−4−t−ブチルフェニル、3,5−ジメチル−4−トリメチルシリルフェニル等が挙げられる。
また、R23およびR24は、それぞれ独立して、炭素数6〜30の、好ましくは炭素数6〜24の、ハロゲン、ケイ素、あるいは、これらから選択される複数のヘテロ元素を含有してもよいアリール基である。好ましい例としては、フェニル、3−クロロフェニル、4−クロロフェニル、3−フルオロフェニル、4−フルオロフェニル、4−メチルフェニル、4−i−プロピルフェニル、4−t−ブチルフェニル、4−トリメチルシリルフェニル、4−(2−フルオロビフェニリル)、4−(2−クロロビフェニリル)、1−ナフチル、2−ナフチル、3,5−ジメチル−4−t−ブチルフェニル、3,5−ジメチル−4−トリメチルシリルフェニル等が挙げられる。
上記メタロセン化合物の非限定的な例として、下記のものを挙げることができる。
例えば、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−4−ヒドロアズレニル)}ハフニウム、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)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、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)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(3−クロロ−4−t−ブチルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(3−メチル−4−t−ブチルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(3−クロロ−4−トリメチルシリルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(3−メチル−4−トリメチルシリルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、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)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(2−ナフチル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(2−フルオロ−4−ビフェニリル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(2−クロロ−4−ビフェニリル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(9−フェナントリル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、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−2−ナフチル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−クロロフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−n−プロピル−4−(3−クロロ−4−トリメチルシリルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(3−クロロ−4−t−ブチルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルゲルミレンビス{2−メチル−4−(2−フルオロ−4−ビフェニリル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルゲルミレンビス{2−メチル−4−(4−t−ブチルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−(9−シラフルオレン−9,9−ジイル)ビス{2−エチル−4−(4−クロロフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウムなどが挙げられる。
例えば、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−4−ヒドロアズレニル)}ハフニウム、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)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、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)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−トリメチルシリルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(3−クロロ−4−t−ブチルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(3−メチル−4−t−ブチルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(3−クロロ−4−トリメチルシリルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(3−メチル−4−トリメチルシリルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、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)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(2−ナフチル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(2−フルオロ−4−ビフェニリル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(2−クロロ−4−ビフェニリル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(9−フェナントリル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、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−2−ナフチル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(4−クロロフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−n−プロピル−4−(3−クロロ−4−トリメチルシリルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(3−クロロ−4−t−ブチルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルゲルミレンビス{2−メチル−4−(2−フルオロ−4−ビフェニリル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−ジメチルゲルミレンビス{2−メチル−4−(4−t−ブチルフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウム、ジクロロ[1,1’−(9−シラフルオレン−9,9−ジイル)ビス{2−エチル−4−(4−クロロフェニル)−4−ヒドロアズレニル}]ハフニウムなどが挙げられる。
また、他の種の触媒成分(a−2)を使用する場合、触媒成分(a)と触媒成分(a−2)の合計量に対する触媒成分(a−2)の量の割合は、プロピレン系共重合体(M)の特性を満たす範囲において任意であるが、好ましくは、0.01〜0.7である。この割合を変化させることにより、溶融物性と触媒活性のバランスを調整することが可能であり、より高い溶融物性と高い触媒活性が必要な用途のプロピレン系重合体製造のために、特に好ましくは、0.10〜0.60、さらに好ましくは、0.2〜0.5の範囲である。
前記成分(a)、成分(b)及び成分(c)を接触させる順番は、任意であり、これらのうち2つの成分を接触させた後に残りの1成分を接触させてもよいし、3つの成分を同時に接触させてもよい。これらの接触において、接触を充分に行うため、溶媒を用いてもよい。溶媒としては、脂肪族飽和炭化水素、芳香族炭化水素、脂肪族不飽和炭化水素やこれらのハロゲン化物、また予備重合モノマーなどが例示される。脂肪族飽和炭化水素、芳香族炭化水素の例として、具体的にはヘキサン、ヘプタン、トルエン等が挙げられる。また予備重合モノマーとしては、プロピレンを溶媒として用いることができる。
[予備重合]:
本発明に係る触媒は、前記のように、これに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されることが好ましい。使用するオレフィンは、特に限定はないが、前記のように、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、スチレン等を例示することができる。オレフィンのフィード方法は、オレフィンを反応槽に定速的にあるいは定圧状態になるように維持するフィード方法やその組み合わせ、段階的な変化をさせる等、任意の方法が可能である。
予備重合温度、時間は、特に限定されないが、各々−20℃〜100℃、5分〜24時間の範囲であることが好ましい。また、予備重合量は、成分(b)に対する予備重合ポリマーの重量比が好ましくは0.01〜100、さらに好ましくは0.1〜50である。また、予備重合時に成分(c)を添加、又は追加することもできる。
上記各成分の接触の際もしくは接触の後に、ポリエチレン、ポリプロピレン等の重合体、シリカ、チタニア等の無機酸化物の固体を共存させる等の方法も可能である。
予備重合後に触媒を乾燥してもよい。乾燥方法には、特に制限は無いが、減圧乾燥や加熱乾燥、乾燥ガスを流通させることによる乾燥などが例示され、これらの方法を単独で用いても良いし2つ以上の方法を組み合わせて用いてもよい。乾燥工程において触媒を攪拌、振動、流動させてもよいし静置させてもよい。
本発明に係る触媒は、前記のように、これに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されることが好ましい。使用するオレフィンは、特に限定はないが、前記のように、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、スチレン等を例示することができる。オレフィンのフィード方法は、オレフィンを反応槽に定速的にあるいは定圧状態になるように維持するフィード方法やその組み合わせ、段階的な変化をさせる等、任意の方法が可能である。
予備重合温度、時間は、特に限定されないが、各々−20℃〜100℃、5分〜24時間の範囲であることが好ましい。また、予備重合量は、成分(b)に対する予備重合ポリマーの重量比が好ましくは0.01〜100、さらに好ましくは0.1〜50である。また、予備重合時に成分(c)を添加、又は追加することもできる。
上記各成分の接触の際もしくは接触の後に、ポリエチレン、ポリプロピレン等の重合体、シリカ、チタニア等の無機酸化物の固体を共存させる等の方法も可能である。
予備重合後に触媒を乾燥してもよい。乾燥方法には、特に制限は無いが、減圧乾燥や加熱乾燥、乾燥ガスを流通させることによる乾燥などが例示され、これらの方法を単独で用いても良いし2つ以上の方法を組み合わせて用いてもよい。乾燥工程において触媒を攪拌、振動、流動させてもよいし静置させてもよい。
[重合方法の詳細な説明]:
重合形態は、前記成分(a)、成分(b)及び成分(c)からなるオレフィン重合用触媒とモノマーが効率よく接触するならば、あらゆる様式を採用しうる。具体的には、不活性溶媒を用いるスラリー法、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法あるい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などが採用できる。
また、重合方式は、連続重合、回分式重合、又は予備重合を行う方法も適用される。
また、重合段数は、本発明の物質を製造できるのであればとくに制限はないが、バルク重合2段、バルク重合後気相重合、気相重合2段といった様式も可能であり、さらにはそれ以上の重合段数で製造することが可能である。
しかしながら、本発明に開示する分子量、分子量分布の化合物を得るためには、第一工程をバルク重合で行い、第二工程を気相重合で行うか、もしくは、第一工程、第二工程共に気相重合で行うことが好ましい。
重合形態は、前記成分(a)、成分(b)及び成分(c)からなるオレフィン重合用触媒とモノマーが効率よく接触するならば、あらゆる様式を採用しうる。具体的には、不活性溶媒を用いるスラリー法、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法あるい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などが採用できる。
また、重合方式は、連続重合、回分式重合、又は予備重合を行う方法も適用される。
また、重合段数は、本発明の物質を製造できるのであればとくに制限はないが、バルク重合2段、バルク重合後気相重合、気相重合2段といった様式も可能であり、さらにはそれ以上の重合段数で製造することが可能である。
しかしながら、本発明に開示する分子量、分子量分布の化合物を得るためには、第一工程をバルク重合で行い、第二工程を気相重合で行うか、もしくは、第一工程、第二工程共に気相重合で行うことが好ましい。
[第一工程]:
スラリー重合の場合は、重合溶媒として、ヘキサン、ヘプタン、ペンタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン等の飽和脂肪族又は芳香族炭化水素の単独又は混合物が用いられる。重合温度は、0〜150℃であり、また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。重合圧力は、0〜3MPaG、好ましくは0〜2MPaGが適当である。
バルク重合法の場合は、重合温度は、0〜80℃であり、好ましくは60〜90℃であり、さらに好ましくは70〜80℃である。重合圧力は、0〜5MPaG、好ましくは0〜4MPaGが適当である。
気相重合の場合は、重合温度は、0〜200℃であり、好ましくは60〜120℃であり、さらに好ましくは70〜100℃である。重合圧力は、0〜4MPaG、好ましくは0〜3MPaGが適当である。
また分子量調整剤としての水素は、水素による連鎖移動を抑制して末端ビニル含量を増大させるために、使用しないことが好ましい。
スラリー重合の場合は、重合溶媒として、ヘキサン、ヘプタン、ペンタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン等の飽和脂肪族又は芳香族炭化水素の単独又は混合物が用いられる。重合温度は、0〜150℃であり、また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。重合圧力は、0〜3MPaG、好ましくは0〜2MPaGが適当である。
バルク重合法の場合は、重合温度は、0〜80℃であり、好ましくは60〜90℃であり、さらに好ましくは70〜80℃である。重合圧力は、0〜5MPaG、好ましくは0〜4MPaGが適当である。
気相重合の場合は、重合温度は、0〜200℃であり、好ましくは60〜120℃であり、さらに好ましくは70〜100℃である。重合圧力は、0〜4MPaG、好ましくは0〜3MPaGが適当である。
また分子量調整剤としての水素は、水素による連鎖移動を抑制して末端ビニル含量を増大させるために、使用しないことが好ましい。
[第二工程]:
気相重合の場合は、重合温度は、0〜200℃であり、好ましくは20〜90℃であり、さらに好ましくは30〜80℃である。また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。重合圧力は、0〜4MPaG、好ましくは0〜3MPaGが適当である。
気相重合の場合は、重合温度は、0〜200℃であり、好ましくは20〜90℃であり、さらに好ましくは30〜80℃である。また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。重合圧力は、0〜4MPaG、好ましくは0〜3MPaGが適当である。
かくして得られた本発明に係るプロピレン系共重合体(M)は、(i)GPCで測定する重量平均分子量(Mw)が10万〜100万であり、(ii)熱p−キシレンに不溶な成分が0.3%以下であり、(iii)伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.0以上であることを特徴とし、結晶性セグメントが側鎖として非結晶性セグメントにグラフトした共重合体を含む。特に、このようなグラフト共重合体は、CXIS成分(A)に存在する。結晶性セグメントが側鎖になり、非結晶性セグメントが主鎖となることは、1段目で結晶性成分のマクロマーを製造し、2段目で非結晶性成分に共重合されるという重合機構から考えて、当然のことである。
また、本発明に係るプロピレン系共重合体(M)は、(iv)MFR(試験条件:230℃、2.16kg荷重)が0.1〜300g/10分であり、(v)ME(メモリーエフェクト)が1.4〜3.4であることが望ましい。
MFRが0.1g/10分未満では、流動性が低下する上に、剛性も低下する。一方、MFRが300g/10分を超えると、溶融加工性が低下する。また、この範囲の中でも、好ましくは0.5〜100g/10分、更に好ましくは2〜70g/10分、特に好ましくは、2〜50g/10分である。
さらに、ME(メモリーエフェクト)が1.4未満であると、射出成形時フローマークが発生し外観不良となり、一方、MEが3.4を超えると、ウェルドが発生し同じく外観不良となり、好ましくない。更に好ましくは1.5〜2.4である。
MFRが0.1g/10分未満では、流動性が低下する上に、剛性も低下する。一方、MFRが300g/10分を超えると、溶融加工性が低下する。また、この範囲の中でも、好ましくは0.5〜100g/10分、更に好ましくは2〜70g/10分、特に好ましくは、2〜50g/10分である。
さらに、ME(メモリーエフェクト)が1.4未満であると、射出成形時フローマークが発生し外観不良となり、一方、MEが3.4を超えると、ウェルドが発生し同じく外観不良となり、好ましくない。更に好ましくは1.5〜2.4である。
2.プロピレン−エチレンランダム共重合体(R)
本発明のプロピレン系樹脂組成物に用いられるプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)は、メタロセン触媒によって重合され、下記特性(C1)〜(C5)を有する。
(C1)MFR(230℃、2.16kg荷重)が10〜100g/10分である。
(C2)示差走査熱量計(DSC)で測定する融解ピーク温度(Tm)が110〜150℃である。
(C3)エチレン含有量が1〜18モル%である。
(C4)クロス分別クロマトグラフ(CFC)法で測定した20℃以下の可溶分が1.5重量%以下であり、かつその可溶分の重量平均分子量が0.1×104〜6.0×104である。
(C5)クロス分別クロマトグラフ(CFC)法で測定した40℃以下の可溶分が4.0重量%以下であり、かつその可溶分の重量平均分子量が0.1×104〜8.0×104である。
本発明のプロピレン系樹脂組成物に用いられるプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)は、メタロセン触媒によって重合され、下記特性(C1)〜(C5)を有する。
(C1)MFR(230℃、2.16kg荷重)が10〜100g/10分である。
(C2)示差走査熱量計(DSC)で測定する融解ピーク温度(Tm)が110〜150℃である。
(C3)エチレン含有量が1〜18モル%である。
(C4)クロス分別クロマトグラフ(CFC)法で測定した20℃以下の可溶分が1.5重量%以下であり、かつその可溶分の重量平均分子量が0.1×104〜6.0×104である。
(C5)クロス分別クロマトグラフ(CFC)法で測定した40℃以下の可溶分が4.0重量%以下であり、かつその可溶分の重量平均分子量が0.1×104〜8.0×104である。
(1)プロピレン−エチレンランダム共重合体(R)の特性(C1)〜(C5)
本発明で使用されるプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)は、上記特性(C1)〜(C5)を有していると、プロピレン系樹脂組成物に、高透明であり、低分子量成分が少なく、低溶出性を有する医療部材としての性能を付与できる。
以下、各特性について説明する。
本発明で使用されるプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)は、上記特性(C1)〜(C5)を有していると、プロピレン系樹脂組成物に、高透明であり、低分子量成分が少なく、低溶出性を有する医療部材としての性能を付与できる。
以下、各特性について説明する。
(C1)MFR(230℃、2.16kg荷重)が10〜100g/10分である。
本発明で使用されるプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)のメルトフローレート(MFR)は、10〜100g/10分であり、好ましくは20〜40g/10分である。MFRが10g/10分未満であると、高分子量成分が少なすぎることにより、粘度が高くなり、射出成形時の流れ性が悪くなる。一方、MFRが100g/10分を超えると、滑りによる可塑化時間の増加や,剪断不足による顔料MBの分散不良などが起こりやすくなる。
また、ポリマーのMFRを調節するには、例えば、重合温度、触媒量、分子量調節剤としての水素の供給量などを適宜調節する方法、あるいは重合終了後に過酸化物の添加により調整する方法がある。
ここで、MFRは、JIS K6921に準拠し、加熱温度230℃、荷重2.16kgで測定する値である。
本発明で使用されるプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)のメルトフローレート(MFR)は、10〜100g/10分であり、好ましくは20〜40g/10分である。MFRが10g/10分未満であると、高分子量成分が少なすぎることにより、粘度が高くなり、射出成形時の流れ性が悪くなる。一方、MFRが100g/10分を超えると、滑りによる可塑化時間の増加や,剪断不足による顔料MBの分散不良などが起こりやすくなる。
また、ポリマーのMFRを調節するには、例えば、重合温度、触媒量、分子量調節剤としての水素の供給量などを適宜調節する方法、あるいは重合終了後に過酸化物の添加により調整する方法がある。
ここで、MFRは、JIS K6921に準拠し、加熱温度230℃、荷重2.16kgで測定する値である。
(C2)示差走査熱量計(DSC)で測定する融解ピーク温度(Tm)が110〜150℃である。
本発明で用いるプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)のTmは、示差走査熱量系(DSC)によって得られる融解曲線のピーク温度を表し、110〜150℃である。Tmが150℃を超えると、成形加工時の温度を高温にする必要があり、エネルギーコストの観点から好ましくない。一方、Tmが110℃未満であると、沸騰水中で部分溶解する可能性があり、好ましくない。
Tmを調整するためには、重合反応系へ供給するエチレン量を制御することにより容易に調整することができる。
Tmの測定は、セイコー社製DSC測定装置を用い、試料(約5mg)を採り、200℃で5分間融解後、40℃まで10℃/分の降温速度で結晶化させ、更に、10℃/分の昇温速度で200℃まで昇温して融解させた時に描かれる曲線のピーク位置を、融解ピーク温度Tm(℃)とする。
本発明で用いるプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)のTmは、示差走査熱量系(DSC)によって得られる融解曲線のピーク温度を表し、110〜150℃である。Tmが150℃を超えると、成形加工時の温度を高温にする必要があり、エネルギーコストの観点から好ましくない。一方、Tmが110℃未満であると、沸騰水中で部分溶解する可能性があり、好ましくない。
Tmを調整するためには、重合反応系へ供給するエチレン量を制御することにより容易に調整することができる。
Tmの測定は、セイコー社製DSC測定装置を用い、試料(約5mg)を採り、200℃で5分間融解後、40℃まで10℃/分の降温速度で結晶化させ、更に、10℃/分の昇温速度で200℃まで昇温して融解させた時に描かれる曲線のピーク位置を、融解ピーク温度Tm(℃)とする。
(C3)エチレン含有量が1〜18モル%である。
本発明で用いるプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)は、エチレン含有量が1〜18モル%であり、1〜12モル%が好ましい。エチレン量が上記範囲よりも少量であると、融点が高くなり、成形時の加工温度を高温にする必要がある。一方、エチレン量が上記範囲よりも多量あると、固化が遅く、生産性が損なわれる。また、剛性が大きく低下してしまうといった弊害が生じる。
ポリマー中のエチレン量は、重合反応系へ供給するエチレン量を制御することにより、容易に調整可能である。本発明において、エチレン量は、フーリエ変換赤外分光光度計により定量できる。
本発明で用いるプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)は、エチレン含有量が1〜18モル%であり、1〜12モル%が好ましい。エチレン量が上記範囲よりも少量であると、融点が高くなり、成形時の加工温度を高温にする必要がある。一方、エチレン量が上記範囲よりも多量あると、固化が遅く、生産性が損なわれる。また、剛性が大きく低下してしまうといった弊害が生じる。
ポリマー中のエチレン量は、重合反応系へ供給するエチレン量を制御することにより、容易に調整可能である。本発明において、エチレン量は、フーリエ変換赤外分光光度計により定量できる。
(C4)クロス分別クロマトグラフ(CFC)法で測定した20℃以下の可溶分が1.5重量%以下であり、かつその可溶分の重量平均分子量が0.1×104〜6.0×104である。
本発明で用いるプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)は、クロス分別クロマトグラム(Cross fraction cromatography、以下「CFC」という。)法で測定した20℃以下の可溶分が1.5重量%以下、好ましくは、1.2重量%以下、より好ましくは、1.0重量%以下であることが重要である。さらに、その可溶分の重量平均分子量が0.1×104〜6.0×104、好ましくは0.1×104〜5.0×104、より好ましくは0.1×104〜4.0×104である必要がある。20℃以下の可溶分が1.5重量%より多く、また、その可溶分の重量平均分子量が6.0×104より大きいと、製品のベタツキに影響を与える。また、その可溶分の重量平均分子量が0.1×104より少ないと、揮発しやすく成形時に発煙が多くなる。
本発明で用いるプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)は、クロス分別クロマトグラム(Cross fraction cromatography、以下「CFC」という。)法で測定した20℃以下の可溶分が1.5重量%以下、好ましくは、1.2重量%以下、より好ましくは、1.0重量%以下であることが重要である。さらに、その可溶分の重量平均分子量が0.1×104〜6.0×104、好ましくは0.1×104〜5.0×104、より好ましくは0.1×104〜4.0×104である必要がある。20℃以下の可溶分が1.5重量%より多く、また、その可溶分の重量平均分子量が6.0×104より大きいと、製品のベタツキに影響を与える。また、その可溶分の重量平均分子量が0.1×104より少ないと、揮発しやすく成形時に発煙が多くなる。
(C5)クロス分別クロマトグラフ(CFC)法で測定した40℃以下の可溶分が4.0重量%以下であり、かつその可溶分の重量平均分子量が0.1×104〜8.0×104である。
本発明で用いるプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)は、CFC法で測定した40℃以下の可溶分が4.0重量%以下、好ましくは3.0重量%以下、より好ましくは2.5重量%以下であることが重要である。さらに、その可溶分の重量平均分子量が0.1×104〜8.0×104、好ましくは0.1×104〜7.0×104で、より好ましくは0.1×104〜6.0×104である必要がある。40℃以下の可溶分が4.0重量%より多く、また、その成分の重量平均分子量が8.0×104より大きいと、低結晶成分が残存し、ベタツキに影響を与える。40℃以下の可溶分が4.0重量%より多く、また、その成分の重量平均分子量が0.1×104より少ないと、揮発しやすく成形時に発煙が多くなる。
本発明で用いるプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)は、CFC法で測定した40℃以下の可溶分が4.0重量%以下、好ましくは3.0重量%以下、より好ましくは2.5重量%以下であることが重要である。さらに、その可溶分の重量平均分子量が0.1×104〜8.0×104、好ましくは0.1×104〜7.0×104で、より好ましくは0.1×104〜6.0×104である必要がある。40℃以下の可溶分が4.0重量%より多く、また、その成分の重量平均分子量が8.0×104より大きいと、低結晶成分が残存し、ベタツキに影響を与える。40℃以下の可溶分が4.0重量%より多く、また、その成分の重量平均分子量が0.1×104より少ないと、揮発しやすく成形時に発煙が多くなる。
ここで、CFC法とは、温度上昇溶離分別(TREF)法とゲル濾過クロマトグラフィー(GPC)法を組み合わせたものであり、ポリマーの結晶性分布と分子量分布を同時に知ることができる。
すなわち、ポリプロピレンを溶媒に完全に溶解させた高温の試料溶液を、ガラスビーズ等の不活性担体を充填したカラム内に注入し、カラムの温度を降下させて試料を充填剤表面に付着させた後、該カラム内にオルソジクロルベンゼンを流しながら、カラムの温度を徐々に上昇させ、各温度で溶出してくるポリプロピレンの濃度を検出し、同時に、各温度で溶出した成分をフラクションごとにオンラインでGPCに送り込み、そこで得られたクロマトグラムから各成分の分子量・分子量分布を計算するという方法である。溶出成分の結晶性が高いほど溶出温度も高くなるので、溶出温度とポリマーの溶出量(重量%)との関係を求めることによりポリマーの結晶性の分布を知ることができる。
すなわち、ポリプロピレンを溶媒に完全に溶解させた高温の試料溶液を、ガラスビーズ等の不活性担体を充填したカラム内に注入し、カラムの温度を降下させて試料を充填剤表面に付着させた後、該カラム内にオルソジクロルベンゼンを流しながら、カラムの温度を徐々に上昇させ、各温度で溶出してくるポリプロピレンの濃度を検出し、同時に、各温度で溶出した成分をフラクションごとにオンラインでGPCに送り込み、そこで得られたクロマトグラムから各成分の分子量・分子量分布を計算するという方法である。溶出成分の結晶性が高いほど溶出温度も高くなるので、溶出温度とポリマーの溶出量(重量%)との関係を求めることによりポリマーの結晶性の分布を知ることができる。
上記の方法において、カラム温度の降下速度は、試料のポリプロピレンに含まれる結晶性成分の各温度における結晶化に必要な速度に、また、カラムの温度の上昇速度は、各温度における溶出成分の溶解が完了し得る速度に調整されることが必要であり、このようなカラム温度の冷却速度及び昇温速度は、予備実験をして決定する。測定条件は次の通り。
・装置:三菱化学社製 CFC T150A型
・検出器:MIRAN社製 1A赤外分光光度計(測定波長、3.42μm)
・溶媒:オルソジクロルベンゼン
・流速:1ml/min
・測定濃度:3mg/1mL
・TREFカラム:不活性担体(0.1mm径ガラスビーズ)、カラムサイズ0.46cm径×15cm
・GPCカラム:昭和電工社製AD806M/S 3本
(カラムの較正は、東ソー製単分散ポリスチレン(A500,A2500,F1,F2,F4,F10,F20,F40,F288の各0.5mg/ml溶液)の測定を行い、溶出体積と分子量の対数値を2次式で近似した。また、試料の分子量は、ポリスチレンとポリプロピレンの粘度式を用いてポリプロピレンに換算した。ここでポリスチレンの粘度式の係数は、α=0.723、logK=−3.967であり、ポリプロピレンは、α=0.707、logK=−3.616)である。)
・装置:三菱化学社製 CFC T150A型
・検出器:MIRAN社製 1A赤外分光光度計(測定波長、3.42μm)
・溶媒:オルソジクロルベンゼン
・流速:1ml/min
・測定濃度:3mg/1mL
・TREFカラム:不活性担体(0.1mm径ガラスビーズ)、カラムサイズ0.46cm径×15cm
・GPCカラム:昭和電工社製AD806M/S 3本
(カラムの較正は、東ソー製単分散ポリスチレン(A500,A2500,F1,F2,F4,F10,F20,F40,F288の各0.5mg/ml溶液)の測定を行い、溶出体積と分子量の対数値を2次式で近似した。また、試料の分子量は、ポリスチレンとポリプロピレンの粘度式を用いてポリプロピレンに換算した。ここでポリスチレンの粘度式の係数は、α=0.723、logK=−3.967であり、ポリプロピレンは、α=0.707、logK=−3.616)である。)
140℃に加熱したカラムに試料溶液0.4mLを注入した後、140℃/160分の速度で0℃まで冷却して、試料ポリマーを充填剤表面に吸着(析出)させた。この時点において充填剤表面に吸着せず、溶媒に溶解している成分を0℃以下可溶分として、オンラインでGPCカラムに送って分子量分別した後に、溶出量を赤外検出器で検出した。
20℃以下可溶分とは、0℃以下可溶分を含む20℃以下の可溶分合計量を意味し、各ステップ昇温毎に得られた結果を該温度まで積算することで求めた。同様に、40℃以下可溶分とは、0℃以下可溶分を含む40℃以下の可溶分合計量を意味し、各ステップ昇温毎に得られた結果を該温度まで積算することで求めた。
20℃以下可溶分とは、0℃以下可溶分を含む20℃以下の可溶分合計量を意味し、各ステップ昇温毎に得られた結果を該温度まで積算することで求めた。同様に、40℃以下可溶分とは、0℃以下可溶分を含む40℃以下の可溶分合計量を意味し、各ステップ昇温毎に得られた結果を該温度まで積算することで求めた。
(2)プロピレン−エチレンランダム共重合体(R)の製造方法
上記物性を有するプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)は、メタロセン触媒を使用して重合した共重合体である。メタロセン触媒は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム等の周期律表第4〜6族遷移金属と、シクロペンタジエニル基あるいはシクロペンタジエニル誘導体基との錯体を使用した触媒である。
上記物性を有するプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)は、メタロセン触媒を使用して重合した共重合体である。メタロセン触媒は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム等の周期律表第4〜6族遷移金属と、シクロペンタジエニル基あるいはシクロペンタジエニル誘導体基との錯体を使用した触媒である。
メタロセン触媒において、シクロペンタジエニル誘導体基としては、ペンタジエニル等のアルキル置換体基、あるいは2以上の置換基が結合して飽和もしくは不飽和の環状置換基を構成した基を使用することができ、代表的にはインデル基、フルオレニル基、アズレニル基、あるいはこれらの部分水素添加物を挙げることができる。また、複数のシクロペンタジエニル基がアルキレン基、シリレン基、ゲルミレン基等で結合したものも好ましく用いられている。
メタロセン錯体として、具体的には次の化合物を好ましく挙げることができる。
(1)メチレンビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(2)メチレン(シクロペンタジエニル)(3,4‐ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(3)イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(3,4‐ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(4)エチレン(シクロペンタジエニル)(3,4‐ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(5)メチレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、(6)エチレンビス(2−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(7)エチレン1,2−ビス(4−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(8)エチレン(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、(9)ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(10)ジメチルシリレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、(11)ジメチルシリレンビス(4,5,6,7−テトラヒドロインデニル)ジルコニウムジクロリド、(12)ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、(13)ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(オクタヒドロフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、(14)メチルフェニルシリレンビス[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、(15)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、(16)ジメチルシリレンビス[1−(2−メチル−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、(17)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、(18)ジメチルシリレンビス[1−(2−エチル−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、(19)ジメチルシリレンビス[1−(2−エチル−4−ナフチル−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、(20)ジフェニルシリレンビス[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、(21)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、(22)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、(23)ジメチルシリレンビス[1−(2−エチル−4−ナフチル−4II−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、(24)ジメチルゲルミレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、(25)ジメチルゲルミレン(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド。
(1)メチレンビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(2)メチレン(シクロペンタジエニル)(3,4‐ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(3)イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(3,4‐ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(4)エチレン(シクロペンタジエニル)(3,4‐ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(5)メチレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、(6)エチレンビス(2−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(7)エチレン1,2−ビス(4−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(8)エチレン(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、(9)ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(10)ジメチルシリレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、(11)ジメチルシリレンビス(4,5,6,7−テトラヒドロインデニル)ジルコニウムジクロリド、(12)ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、(13)ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(オクタヒドロフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、(14)メチルフェニルシリレンビス[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、(15)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、(16)ジメチルシリレンビス[1−(2−メチル−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、(17)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、(18)ジメチルシリレンビス[1−(2−エチル−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、(19)ジメチルシリレンビス[1−(2−エチル−4−ナフチル−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、(20)ジフェニルシリレンビス[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、(21)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、(22)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、(23)ジメチルシリレンビス[1−(2−エチル−4−ナフチル−4II−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、(24)ジメチルゲルミレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、(25)ジメチルゲルミレン(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド。
また、チタニウム化合物、ハフニウム化合物などの他の第4,5,6族遷移金属化合物についても、上記と同様の化合物が挙げられる。本発明の触媒成分および触媒については、これらの化合物を併用してもよい。
これら化合物のクロリドの一方あるいは両方が臭素、ヨウ素、水素、メチルフェニル、ベンジル、アルコキシ、ジメチルアミド、ジエチルアミド等に代わった化合物も例示することができる。さらに、上記のジルコニウムの代わりに、チタン、ハフニウム等に代わった化合物も、例示することができる。
助触媒としては、アルミニウムオキシ化合物、メタロセン化合物と反応してメタロセン化合物成分をカチオンに変換することが可能なイオン性化合物もしくはルイス酸、固体酸、あるいは、イオン交換性層状珪酸塩からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物が用いられる。また、必要に応じて、これらの化合物と共に有機アルミニウム化合物を添加することができる。
アルミニウムオキシ化合物としては、メチルアルモキサン、エチルアルモキサン、プロピルアルモキサン、ブチルアルモキサン、イソブチルアルモキサン、メチルエチルアルモキサン、メチルブチルアルモキサン、メチルイソブチルアルモキサン等が例示される。また、トリアルキルアルミニウムとアルキルボロン酸との反応を使用することもできる。
イオン交換性層状珪酸塩としては、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、ベントナイト、テニオライト等のスメクタイト族、バーミキュライト族、雲母族などの珪酸塩が用いられる。これらの珪酸塩は、化学処理を施したものであることが好ましい。この化学処理とは、表面に付着している不純物を除去する表面処理と層状珪酸塩の結晶構造、化学組成に影響を与える処理のいずれをも用いることができる。具体的には、酸処理、アルカリ処理、塩類処理、有機物処理等が挙げられる。これらの処理は、表面の不純物を取り除く、層間の陽イオンを交換する、結晶構造中のAl,Fe,Mg等の陽イオンを溶出させ、その結果、イオン複合体、分子複合体、有機誘導体等を形成し、表面積や層間距離、固体酸性度等を変えることができる。これらの処理は、単独でも、2つ以上の処理を組み合わせてもよい。
また、必要に応じてこれら化合物と共に、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロリド等の有機アルミニウム化合物を使用してもよい。
重合法としては、これらの触媒の存在下、不活性溶媒を用いたスラリー法、実質的に溶媒を用いない気相法や溶液法、あるいは重合モノマーを溶媒とするバルク重合法等が挙げられる。また、単段重合の他、二段以上の多段重合法も挙げられる。
3.プロピレン系共重合体(M)とプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)の配合比
本発明のプロピレン系樹脂組成物において、上記プロピレン系共重合体(M)とプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)の配合割合は、プロピレン系共重合体(M)が1〜50重量%で、プロピレン−エチレンランダム共重合体(R)が50〜99重量%であり、好ましくはプロピレン系共重合体(M)が1〜10重量%で、プロピレン−エチレンランダム共重合体(R)が90〜99重量%であり、さらに好ましくはプロピレン系共重合体(M)が1〜5重量%で、プロピレン−エチレンランダム共重合体(R)が95〜99重量%である。プロピレン系共重合体(M)の配合量が1重量%未満であると、改質剤として、プロピレン系共重合体(M)による耐衝撃性効果が期待できず、一方、プロピレン系共重合体(M)の配合量が50重量%を超えると、プロピレン−エチレンランダム共重合体(R)が有する透明性を維持するのが困難となる。
本発明のプロピレン系樹脂組成物において、上記プロピレン系共重合体(M)とプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)の配合割合は、プロピレン系共重合体(M)が1〜50重量%で、プロピレン−エチレンランダム共重合体(R)が50〜99重量%であり、好ましくはプロピレン系共重合体(M)が1〜10重量%で、プロピレン−エチレンランダム共重合体(R)が90〜99重量%であり、さらに好ましくはプロピレン系共重合体(M)が1〜5重量%で、プロピレン−エチレンランダム共重合体(R)が95〜99重量%である。プロピレン系共重合体(M)の配合量が1重量%未満であると、改質剤として、プロピレン系共重合体(M)による耐衝撃性効果が期待できず、一方、プロピレン系共重合体(M)の配合量が50重量%を超えると、プロピレン−エチレンランダム共重合体(R)が有する透明性を維持するのが困難となる。
4.付加的成分
本発明のプロピレン系樹脂組成物は、上記成分(M)1〜50重量%と、成分(R)50〜99重量%とを含んでなるが、上記成分以外に、使用目的に応じて、他の付加的成分を必要量混合することができる。
これら他の付加的成分としては、ZN系触媒を用いて得られた高立体規則性プロピレン系樹脂の他、LLDPE、LDPE、HDPE、変性ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリアミド、変性PPE等の各種樹脂、α−オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー等のエラストマー成分、無機充填材、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、抗菌剤、防黴剤、蛍光増白剤、着色剤、導電性付与剤といった各種添加剤などが挙げられる。
本発明のプロピレン系樹脂組成物は、上記成分(M)1〜50重量%と、成分(R)50〜99重量%とを含んでなるが、上記成分以外に、使用目的に応じて、他の付加的成分を必要量混合することができる。
これら他の付加的成分としては、ZN系触媒を用いて得られた高立体規則性プロピレン系樹脂の他、LLDPE、LDPE、HDPE、変性ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリアミド、変性PPE等の各種樹脂、α−オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー等のエラストマー成分、無機充填材、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、抗菌剤、防黴剤、蛍光増白剤、着色剤、導電性付与剤といった各種添加剤などが挙げられる。
II.プロピレン系樹脂組成物の製造
本発明においては、上述した成分、即ちプロピレン系樹脂組成物、必要に応じて、エラストマー、無機充填材、その他の成分などを、前記した配合割合で配合して、一軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサー、ロールミキサー、ブラベンダープラストグラフ、ニーダーなどの通常の混練機を用いて混練・造粒することによって、本発明のプロピレン系樹脂組成物が得られる。
この場合、各成分の分散を良好にすることができる混練・造粒方法を選択することが好ましく、通常は二軸押出機を用いて行われる。この混練・造粒の際には、上記各成分の配合物を同時に混練してもよく、逐次的に混練してもよい。また、性能向上をはかるべく各成分を分割して混練するといった方法を採用することもできる。
本発明においては、上述した成分、即ちプロピレン系樹脂組成物、必要に応じて、エラストマー、無機充填材、その他の成分などを、前記した配合割合で配合して、一軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサー、ロールミキサー、ブラベンダープラストグラフ、ニーダーなどの通常の混練機を用いて混練・造粒することによって、本発明のプロピレン系樹脂組成物が得られる。
この場合、各成分の分散を良好にすることができる混練・造粒方法を選択することが好ましく、通常は二軸押出機を用いて行われる。この混練・造粒の際には、上記各成分の配合物を同時に混練してもよく、逐次的に混練してもよい。また、性能向上をはかるべく各成分を分割して混練するといった方法を採用することもできる。
III.プロピレン系樹脂組成物の用途
本発明のプロピレン系樹脂組成物は、1〜50重量%のプロピレン系共重合体成分(M)と、50〜99重量%のプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(R)からなり、公知の一般的成形方法により、所望形状の製品に加工できる。例えば、射出成形、圧縮射出成形、押出成形、ブロー成形等の方法が適用可能である。
成形品の用途としては、剛性、耐衝撃性に優れ、耐熱性を有し、低揮発成分、低溶出性、高透明という優れた特性を有するため、射出成形、熱成形などによって得られる各種成形品、特に、医療部材が挙げられる。医療部材の中でも、特に内容液(薬剤や薬液など)の視認性を有する医療用容器に適している。また、高い透明性と充分な剛性、耐衝撃性が求められる化粧品、医薬品などの包装容器、キャップ、包装フィルム、シート、積層体等が挙げられる。
本発明のプロピレン系樹脂組成物は、1〜50重量%のプロピレン系共重合体成分(M)と、50〜99重量%のプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(R)からなり、公知の一般的成形方法により、所望形状の製品に加工できる。例えば、射出成形、圧縮射出成形、押出成形、ブロー成形等の方法が適用可能である。
成形品の用途としては、剛性、耐衝撃性に優れ、耐熱性を有し、低揮発成分、低溶出性、高透明という優れた特性を有するため、射出成形、熱成形などによって得られる各種成形品、特に、医療部材が挙げられる。医療部材の中でも、特に内容液(薬剤や薬液など)の視認性を有する医療用容器に適している。また、高い透明性と充分な剛性、耐衝撃性が求められる化粧品、医薬品などの包装容器、キャップ、包装フィルム、シート、積層体等が挙げられる。
また、製品形状としては、円筒状、箱状の容器、筒状体、キャップ、無延伸、一軸延伸若しくは二軸延伸した各種のフィルム、袋もしくはシート等が挙げられる。
さらに、本発明のプロピレン系樹脂組成物を、例えば、医療部材に用いた場合には、厚みとしては、射出成形が可能な厚さであればよい。
さらに、本発明のプロピレン系樹脂組成物を、例えば、医療部材に用いた場合には、厚みとしては、射出成形が可能な厚さであればよい。
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。なお、実施例および比較例において、プロピレン系樹脂組成物またはその構成成分についての諸物性は、下記の評価方法に従って測定、評価し、使用した樹脂として下記のものを用いた。
I.評価方法
(1)メルトフローレート(MFR)[単位:g/10分]:
プロピレン系樹脂は、JIS K7210:1999「プラスチック―熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイト(MFR)及びメルトボリュームフローレイト(MVR)の試験方法」のA法、条件M(230℃、2.16kg荷重)に準拠して測定した。
(2)重量平均分子量(Mw)、Q値:
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、上記本明細書記載の方法で、測定した。
(3)mm分率:
日本電子社製、GSX−400、FT−NMRを用い、上記本明細書記載の方法で測定した。単位は%である。
(4)伸長粘度:
レオメータを用いて、上記本明細書記載の方法で測定した。
(5)融解温度(Tm):
セイコー社製DSCを用いて測定した。
サンプル5.0mgを採り、200℃で5分間保持した後、40℃まで10℃/minの降温速度で結晶化させてその熱履歴を消去し、更に10℃/minの昇温速度で融解させた時の融解曲線のピーク温度を融点とする。樹脂に複数の融点が観測される場合には、最も高い温度で観測されるものを樹脂の融点とする。
(1)メルトフローレート(MFR)[単位:g/10分]:
プロピレン系樹脂は、JIS K7210:1999「プラスチック―熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイト(MFR)及びメルトボリュームフローレイト(MVR)の試験方法」のA法、条件M(230℃、2.16kg荷重)に準拠して測定した。
(2)重量平均分子量(Mw)、Q値:
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、上記本明細書記載の方法で、測定した。
(3)mm分率:
日本電子社製、GSX−400、FT−NMRを用い、上記本明細書記載の方法で測定した。単位は%である。
(4)伸長粘度:
レオメータを用いて、上記本明細書記載の方法で測定した。
(5)融解温度(Tm):
セイコー社製DSCを用いて測定した。
サンプル5.0mgを採り、200℃で5分間保持した後、40℃まで10℃/minの降温速度で結晶化させてその熱履歴を消去し、更に10℃/minの昇温速度で融解させた時の融解曲線のピーク温度を融点とする。樹脂に複数の融点が観測される場合には、最も高い温度で観測されるものを樹脂の融点とする。
(6)エチレン含量の定量:
エチレン含量の測定は、日本電子社製、GSX−400、FT−NMRを用い、上記本明細書記載の方法で測定した。帰属は、Macromolecules 1982 15 1150に記載の方法に従った。
エチレン含量の測定は、日本電子社製、GSX−400、FT−NMRを用い、上記本明細書記載の方法で測定した。帰属は、Macromolecules 1982 15 1150に記載の方法に従った。
(7)CFC、温度上昇溶離分別(TREF):
CFCによる20、40℃可溶分の測定方法は、三菱化学社製 CFC T150A型の装置を用い、上記本明細書記載の方法通りである。
CFCによる20、40℃可溶分の測定方法は、三菱化学社製 CFC T150A型の装置を用い、上記本明細書記載の方法通りである。
(8)ME(メモリーエフェクト):
タカラ社製のメルトインデクサーを用い、190℃でオリフィス径1.0mm、長さ8.0mm中を、荷重をかけて押し出し、押し出し速度が0.1g/min.の時に、オリフィスから押し出されたポリマーを、エタノール中で急冷し、その際のストランド径の値をオリフィス径で除した値として算出した。この値は、MFRと相関する値であり、この値が大きいと、スウェルが大きく射出成形したときの製品外観がよくなることを示す。
タカラ社製のメルトインデクサーを用い、190℃でオリフィス径1.0mm、長さ8.0mm中を、荷重をかけて押し出し、押し出し速度が0.1g/min.の時に、オリフィスから押し出されたポリマーを、エタノール中で急冷し、その際のストランド径の値をオリフィス径で除した値として算出した。この値は、MFRと相関する値であり、この値が大きいと、スウェルが大きく射出成形したときの製品外観がよくなることを示す。
(9)曲げ弾性率:
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 K7171(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 K7171(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
(10)衝撃強度:
耐衝撃性をシャルピー衝撃試験により評価した。
規格番号:JIS K7111(ISO 179/1eA)準拠
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)
試験片の形状:シングルノッチ付き試験片(厚さ4mm、幅10mm、長さ80mm)
ノッチ形状:タイプAノッチ(ノッチ半径0.25mm)
衝撃速度:2.9m/s
公称振り子エネルギー:4J
試験片の作成方法:射出成型試験片にノッチを切削(ISO 2818準拠)
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
試験室:室温23℃・湿度50%に調節された恒温室
試験片の数:n=5
試験温度:23℃
評価項目:吸収エネルギー
耐衝撃性をシャルピー衝撃試験により評価した。
規格番号:JIS K7111(ISO 179/1eA)準拠
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)
試験片の形状:シングルノッチ付き試験片(厚さ4mm、幅10mm、長さ80mm)
ノッチ形状:タイプAノッチ(ノッチ半径0.25mm)
衝撃速度:2.9m/s
公称振り子エネルギー:4J
試験片の作成方法:射出成型試験片にノッチを切削(ISO 2818準拠)
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
試験室:室温23℃・湿度50%に調節された恒温室
試験片の数:n=5
試験温度:23℃
評価項目:吸収エネルギー
(11)透明性評価:曇り度(HAZE)(単位:%)
射出成形平板をJIS K7136(ISO14782)に準拠して、ヘーズメーターにて測定した。この値が小さいほど、透明性が優れていることを意味する。
測定機:曇り度計NDH2000(日本電色工業株式会社製)
試験片厚み:1mm
試験片の作製方法:射出成形平板
状態の調整:成形後に室温23℃、湿度50%に調節された恒温室内に24時間放置
試験片の数:3
評価項目:曇り度(HAZE)
射出成形平板をJIS K7136(ISO14782)に準拠して、ヘーズメーターにて測定した。この値が小さいほど、透明性が優れていることを意味する。
測定機:曇り度計NDH2000(日本電色工業株式会社製)
試験片厚み:1mm
試験片の作製方法:射出成形平板
状態の調整:成形後に室温23℃、湿度50%に調節された恒温室内に24時間放置
試験片の数:3
評価項目:曇り度(HAZE)
II.使用材料
1.プロピレン系共重合体(M)
下記の製造例M−1、M−2で製造したプロピレン系共重合体(M)を用いた。
1.プロピレン系共重合体(M)
下記の製造例M−1、M−2で製造したプロピレン系共重合体(M)を用いた。
[製造例M−1]
(1)〔rac−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)ハフニウムジクロライドの合成〕:
(1−a)ジメチルビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)シランの合成:
特開2004−124044号公報の実施例1に記載の方法にしたがって、合成を行った。
(1)〔rac−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)ハフニウムジクロライドの合成〕:
(1−a)ジメチルビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)シランの合成:
特開2004−124044号公報の実施例1に記載の方法にしたがって、合成を行った。
(1−b)rac−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)ハフ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(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)シラン5.3g(8.8ミリモル)、ジエチルエーテル150mlを加え、ドライアイス−メタノール浴で−70℃まで冷却した。ここに1.50モル/リットルのn−ブチルリチウム−ヘキサン溶液12ml(18ミリモル)を滴下した。滴下後、室温に戻し16時間攪拌した。反応液の溶媒を20ml程度まで減圧濃縮し、トルエン200mlを加え、ドライアイス−メタノール浴で−70℃まで冷却した。そこに、四塩化ハフニウム2.8g(8.7ミリモル)を加えた。その後、徐々に室温に戻しながら3日間攪拌した。
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)ハフニウムジクロライドのラセミ体(純度99%以上)を黄橙色結晶として2.9g(収率39%)得た。
得られたラセミ体についてのプロトン核磁気共鳴法(1H−NMR)による同定値を以下に記す。
[1H−NMR(CDCl3)同定結果]
ラセミ体:δ1.12(s,6H),δ2.42(s,6H),δ6.06(d,2H),δ6.24(d,2H),δ6.78(dd,2H),δ6.97(d,2H),δ6.96(s,2H),δ7.25〜δ7.64(m,12H)。
100mlのガラス製反応容器に、ジメチルビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)シラン5.3g(8.8ミリモル)、ジエチルエーテル150mlを加え、ドライアイス−メタノール浴で−70℃まで冷却した。ここに1.50モル/リットルのn−ブチルリチウム−ヘキサン溶液12ml(18ミリモル)を滴下した。滴下後、室温に戻し16時間攪拌した。反応液の溶媒を20ml程度まで減圧濃縮し、トルエン200mlを加え、ドライアイス−メタノール浴で−70℃まで冷却した。そこに、四塩化ハフニウム2.8g(8.7ミリモル)を加えた。その後、徐々に室温に戻しながら3日間攪拌した。
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)ハフニウムジクロライドのラセミ体(純度99%以上)を黄橙色結晶として2.9g(収率39%)得た。
得られたラセミ体についてのプロトン核磁気共鳴法(1H−NMR)による同定値を以下に記す。
[1H−NMR(CDCl3)同定結果]
ラセミ体:δ1.12(s,6H),δ2.42(s,6H),δ6.06(d,2H),δ6.24(d,2H),δ6.78(dd,2H),δ6.97(d,2H),δ6.96(s,2H),δ7.25〜δ7.64(m,12H)。
(2)〔触媒の合成〕:
(2−1)イオン交換性層状珪酸塩の化学処理:
セパラブルフラスコ中で蒸留水3456gに96%硫酸(1044g)を加えその後、層状珪酸塩としてモンモリロナイト(水沢化学社製ベンクレイSL:平均粒径19μm)600gを加えた。このスラリーを0.5℃/分で1時間かけて90℃まで昇温し、90℃で120分反応させた。この反応スラリーを1時間で室温まで冷却し、蒸留水2400g加えた後にろ過したところケーキ状固体1230gを得た。
次に、セパラブルフラスコ中に、硫酸リチウム648g、蒸留水1800gを加え硫酸リチウム水溶液としたところへ、上記ケーキ上固体を全量投入し、更に蒸留水522gを加えた。このスラリーを0.5℃/分で1時間かけて90℃まで昇温し、90℃で120分反応させた。この反応スラリーを1時間で室温まで冷却し、蒸留水1980g加えた後にろ過し、更に蒸留水でpH3まで洗浄し、ろ過を行ったところ、ケーキ状固体1150gを得た。
得られた固体を窒素気流下130℃で2日間予備乾燥後、53μm以上の粗大粒子を除去し、更に215℃、窒素気流下、滞留時間10分の条件でロータリーキルン乾燥することにより、化学処理スメクタイト340gを得た。
この化学処理スメクタイトの組成は、Al:7.81重量%、Si:36.63重量%、Mg:1.27重量%、Fe:1.82重量%、Li:0.20重量%であり、Al/Si=0.222[mol/mol]であった。
(2−1)イオン交換性層状珪酸塩の化学処理:
セパラブルフラスコ中で蒸留水3456gに96%硫酸(1044g)を加えその後、層状珪酸塩としてモンモリロナイト(水沢化学社製ベンクレイSL:平均粒径19μm)600gを加えた。このスラリーを0.5℃/分で1時間かけて90℃まで昇温し、90℃で120分反応させた。この反応スラリーを1時間で室温まで冷却し、蒸留水2400g加えた後にろ過したところケーキ状固体1230gを得た。
次に、セパラブルフラスコ中に、硫酸リチウム648g、蒸留水1800gを加え硫酸リチウム水溶液としたところへ、上記ケーキ上固体を全量投入し、更に蒸留水522gを加えた。このスラリーを0.5℃/分で1時間かけて90℃まで昇温し、90℃で120分反応させた。この反応スラリーを1時間で室温まで冷却し、蒸留水1980g加えた後にろ過し、更に蒸留水でpH3まで洗浄し、ろ過を行ったところ、ケーキ状固体1150gを得た。
得られた固体を窒素気流下130℃で2日間予備乾燥後、53μm以上の粗大粒子を除去し、更に215℃、窒素気流下、滞留時間10分の条件でロータリーキルン乾燥することにより、化学処理スメクタイト340gを得た。
この化学処理スメクタイトの組成は、Al:7.81重量%、Si:36.63重量%、Mg:1.27重量%、Fe:1.82重量%、Li:0.20重量%であり、Al/Si=0.222[mol/mol]であった。
(2−2)触媒調製及び予備重合
3つ口フラスコ(容積1L)中に、上で得られた化学処理スメクタイト20gを入れ、ヘプタン(114mL)を加えてスラリーとし、これにトリエチルアルミニウム(50mmol:濃度71mg/mLのヘプタン溶液を81mL)を加えて1時間攪拌後、ヘプタンで1/100まで洗浄し、全容量を200mLとなるようにヘプタンを加えた。
また、別のフラスコ(容積200mL)中で、ヘプタン(85mL)にrac−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)ハフニウムジクロライド(0.3mmol)を加えてスラリーとした後、トリイソブチルアルミニウム(0.6mmol:濃度140mg/mLのヘプタン溶液を0.85mL)を加えて45分室温で攪拌し反応させた。この溶液を、化学処理スメクタイトが入った1Lフラスコに加えて、室温で45分攪拌した。その後ヘプタンを214mL追加し、このスラリーを1Lオートクレーブに導入した。
オートクレーブの内部温度を40℃にしたのちプロピレンを20g/時の速度でフィードし2時間40℃を保ちつつ予備重合を行った。その後、プロピレンフィードを止めて、50℃で0.5時間残重合を行った。得られた触媒スラリーの上澄みをデカンテーションで除去した後、再びヘプタンを加えてデカンテーションすることにより予備重合触媒の洗浄をおこなった。上記デカンテーションにより残った部分に、トリイソブチルアルミニウム(12mmol:濃度140mg/mLのヘプタン溶液を17mL)を加えて10分攪拌した。この固体を2時間減圧乾燥することにより、乾燥予備重合触媒47.6gを得た。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1.38であった。
3つ口フラスコ(容積1L)中に、上で得られた化学処理スメクタイト20gを入れ、ヘプタン(114mL)を加えてスラリーとし、これにトリエチルアルミニウム(50mmol:濃度71mg/mLのヘプタン溶液を81mL)を加えて1時間攪拌後、ヘプタンで1/100まで洗浄し、全容量を200mLとなるようにヘプタンを加えた。
また、別のフラスコ(容積200mL)中で、ヘプタン(85mL)にrac−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)ハフニウムジクロライド(0.3mmol)を加えてスラリーとした後、トリイソブチルアルミニウム(0.6mmol:濃度140mg/mLのヘプタン溶液を0.85mL)を加えて45分室温で攪拌し反応させた。この溶液を、化学処理スメクタイトが入った1Lフラスコに加えて、室温で45分攪拌した。その後ヘプタンを214mL追加し、このスラリーを1Lオートクレーブに導入した。
オートクレーブの内部温度を40℃にしたのちプロピレンを20g/時の速度でフィードし2時間40℃を保ちつつ予備重合を行った。その後、プロピレンフィードを止めて、50℃で0.5時間残重合を行った。得られた触媒スラリーの上澄みをデカンテーションで除去した後、再びヘプタンを加えてデカンテーションすることにより予備重合触媒の洗浄をおこなった。上記デカンテーションにより残った部分に、トリイソブチルアルミニウム(12mmol:濃度140mg/mLのヘプタン溶液を17mL)を加えて10分攪拌した。この固体を2時間減圧乾燥することにより、乾燥予備重合触媒47.6gを得た。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1.38であった。
(3)〔重合〕
第一工程の重合:
3Lオートクレーブを、加熱下窒素を流通させることにより予めよく乾燥させた後、プロピレンで槽内を置換して室温まで冷却した。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、液体プロピレン750gを導入した後、70℃まで昇温した。
その後、上記予備重合触媒を、予備重合ポリマーを除いた重量で200mgを高圧アルゴンで重合槽に圧送し、重合を開始した。70℃で1時間保持して後、未反応のプロピレンをすばやくパージし、オートクレーブ内を窒素置換することにより、第一工程の重合を停止した。
窒素置換したオートクレーブからテフロン(登録商標)チューブを用いて、第一工程後の重合体7gを回収し、分析をおこなった。
第一工程の重合:
3Lオートクレーブを、加熱下窒素を流通させることにより予めよく乾燥させた後、プロピレンで槽内を置換して室温まで冷却した。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、液体プロピレン750gを導入した後、70℃まで昇温した。
その後、上記予備重合触媒を、予備重合ポリマーを除いた重量で200mgを高圧アルゴンで重合槽に圧送し、重合を開始した。70℃で1時間保持して後、未反応のプロピレンをすばやくパージし、オートクレーブ内を窒素置換することにより、第一工程の重合を停止した。
窒素置換したオートクレーブからテフロン(登録商標)チューブを用いて、第一工程後の重合体7gを回収し、分析をおこなった。
第二工程の重合:
上記の窒素置換したオートクレーブを50℃、大気圧で保持した後、プロピレンを分圧で1.0MPa、次いでエチレンを分圧で1.0MPa、まですばやく加えて第二工程の重合を開始した。重合中は、組成が一定になるように予め調整しておいたエチレン/プロピレンの混合ガスを導入して全圧2.0MPaに保ち、50℃を保持した。
この第二工程の重合の平均ガス組成は、C2:53.4%であった。
2時間後、未反応のエチレン/プロピレンの混合ガスをパージして重合を停止した。そうしたところ275gの重合体が得られた。
上記の窒素置換したオートクレーブを50℃、大気圧で保持した後、プロピレンを分圧で1.0MPa、次いでエチレンを分圧で1.0MPa、まですばやく加えて第二工程の重合を開始した。重合中は、組成が一定になるように予め調整しておいたエチレン/プロピレンの混合ガスを導入して全圧2.0MPaに保ち、50℃を保持した。
この第二工程の重合の平均ガス組成は、C2:53.4%であった。
2時間後、未反応のエチレン/プロピレンの混合ガスをパージして重合を停止した。そうしたところ275gの重合体が得られた。
得られたサンプルの一部は、東洋精機社製ラボプラストミル(モデル50C150)を用い下記条件で溶融混練した。
重合体:42g(チバガイギー社製 IRGASTAB FS210FF 1.0部、ハイドロタルサイト 0.5部を添加)
温度:170℃
回転数:70rpm
時間:3分
得られたサンプルを用いて前記測定方法1で伸長粘度の測定を行った。
このサンプルの歪硬化度λmaxの値は、5.1であり、グラフト共重合体が生成していると考えられる。
重合体:42g(チバガイギー社製 IRGASTAB FS210FF 1.0部、ハイドロタルサイト 0.5部を添加)
温度:170℃
回転数:70rpm
時間:3分
得られたサンプルを用いて前記測定方法1で伸長粘度の測定を行った。
このサンプルの歪硬化度λmaxの値は、5.1であり、グラフト共重合体が生成していると考えられる。
[製造例M−2]
3つ口フラスコ(容積1L)中に、上記で得られた化学処理スメクタイト20gを入れ、ヘプタン(132mL)を加えてスラリーとし、これにトリイソブチルアルミニウム(50mmol:濃度140mg/mLのヘプタン溶液を70mL)を加えて1時間攪拌後、ヘプタンで1/100まで洗浄し、全容量を200mLとなるようにヘプタンを加えた。
また、別のフラスコ(容積200mL)中で、rac−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)ハフニウムジクロライド(0.30mmol)をトルエン(86mL)に溶解した。
化学処理スメクタイトが入った1Lフラスコに、トリイソブチルアルミニウム(0.6mmol:濃度140mg/mLのヘプタン溶液を0.85mL)を加え、さらに先ほどの錯体溶液を加えて、室温で60分攪拌した。その後ヘプタンを213mL追加し、このスラリーを1Lオートクレーブに導入した。
オートクレーブの内部温度を40℃にした後、プロピレンを10g/時の速度でフィードし、2時間40℃を保ちつつ予備重合を行った。その後、プロピレンフィードを止めて、50℃で0.5時間残重合を行った。得られた触媒スラリーの上澄みをデカンテーションで除去した後、トリイソブチルアルミニウム(12mmol:濃度140mg/mLのヘプタン溶液を17mL)を加えて10分攪拌した。この固体を2時間減圧乾燥することにより、乾燥予備重合触媒51.4gを得た。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1.57であった。
3つ口フラスコ(容積1L)中に、上記で得られた化学処理スメクタイト20gを入れ、ヘプタン(132mL)を加えてスラリーとし、これにトリイソブチルアルミニウム(50mmol:濃度140mg/mLのヘプタン溶液を70mL)を加えて1時間攪拌後、ヘプタンで1/100まで洗浄し、全容量を200mLとなるようにヘプタンを加えた。
また、別のフラスコ(容積200mL)中で、rac−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)ハフニウムジクロライド(0.30mmol)をトルエン(86mL)に溶解した。
化学処理スメクタイトが入った1Lフラスコに、トリイソブチルアルミニウム(0.6mmol:濃度140mg/mLのヘプタン溶液を0.85mL)を加え、さらに先ほどの錯体溶液を加えて、室温で60分攪拌した。その後ヘプタンを213mL追加し、このスラリーを1Lオートクレーブに導入した。
オートクレーブの内部温度を40℃にした後、プロピレンを10g/時の速度でフィードし、2時間40℃を保ちつつ予備重合を行った。その後、プロピレンフィードを止めて、50℃で0.5時間残重合を行った。得られた触媒スラリーの上澄みをデカンテーションで除去した後、トリイソブチルアルミニウム(12mmol:濃度140mg/mLのヘプタン溶液を17mL)を加えて10分攪拌した。この固体を2時間減圧乾燥することにより、乾燥予備重合触媒51.4gを得た。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1.57であった。
(3)〔重合〕
第一工程の重合:
3Lオートクレーブを、加熱下窒素を流通させることにより、予めよく乾燥させた後、プロピレンで槽内を置換して室温まで冷却した。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、液体プロピレン750gを導入した後、70℃まで昇温した。
その後、上記で調整した予備重合触媒を、予備重合ポリマーを除いた重量で170mgを高圧アルゴンで重合槽に圧送し、重合を開始した。70℃で1時間保持して後、未反応のプロピレンをすばやくパージし、オートクレーブ内を窒素置換することにより、第一工程の重合を停止した。
窒素置換したオートクレーブからテフロン(登録商標)チューブを用いて、第一工程後の重合体22gを回収し、分析をおこなった。
第一工程の重合:
3Lオートクレーブを、加熱下窒素を流通させることにより、予めよく乾燥させた後、プロピレンで槽内を置換して室温まで冷却した。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、液体プロピレン750gを導入した後、70℃まで昇温した。
その後、上記で調整した予備重合触媒を、予備重合ポリマーを除いた重量で170mgを高圧アルゴンで重合槽に圧送し、重合を開始した。70℃で1時間保持して後、未反応のプロピレンをすばやくパージし、オートクレーブ内を窒素置換することにより、第一工程の重合を停止した。
窒素置換したオートクレーブからテフロン(登録商標)チューブを用いて、第一工程後の重合体22gを回収し、分析をおこなった。
第二工程の重合:
上記の窒素置換したオートクレーブを70℃、大気圧で保持した後、プロピレンを分圧で0.5MPa、次いでエチレンを分圧で1.5MPaまで、すばやく加えて第二工程の重合を開始した。重合中は、組成が一定になるように予め調整しておいたエチレン/プロピレンの混合ガスを導入して全圧2.0MPaに保ち、70℃を保持した。
この第二工程の重合の平均ガス組成は、C2:77.6%であった。60分後、未反応のエチレン/プロピレンの混合ガスをパージして重合を停止した。そうしたところ164gの重合体が得られた。
上記の窒素置換したオートクレーブを70℃、大気圧で保持した後、プロピレンを分圧で0.5MPa、次いでエチレンを分圧で1.5MPaまで、すばやく加えて第二工程の重合を開始した。重合中は、組成が一定になるように予め調整しておいたエチレン/プロピレンの混合ガスを導入して全圧2.0MPaに保ち、70℃を保持した。
この第二工程の重合の平均ガス組成は、C2:77.6%であった。60分後、未反応のエチレン/プロピレンの混合ガスをパージして重合を停止した。そうしたところ164gの重合体が得られた。
これら製造例M−1、M−2で得られた樹脂の特性を表1に示す。
尚、表1中のVi含量は、骨格炭素1000C中、ポリマー鎖末端に位置するビニル(Vi)基の個数であり、重合体中、共重合可能な末端ビニル基の濃度を表し、13C−NMRを用い、Macromolecules,31,3783(1998)に記載の方法で測定したものである。
尚、表1中のVi含量は、骨格炭素1000C中、ポリマー鎖末端に位置するビニル(Vi)基の個数であり、重合体中、共重合可能な末端ビニル基の濃度を表し、13C−NMRを用い、Macromolecules,31,3783(1998)に記載の方法で測定したものである。
2.プロピレン−エチレンランダム共重合体(R)
(1)プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(R)の製造:
[触媒の調整]
内容積1lの攪拌式オートクレーブ内をプロピレンで十分に置換し、脱水かつ脱酸素したヘプタン230mlを導入し、系内温度を40℃に保持した。トルエンにてスラリー化した上記化学処理スメクタイト化学処理粘土10gを添加した。さらに、別容器にて、トルエン下で混合した製造例M−1を0.15mmolとトリイソブチルアルミニウム1.5mmolを添加した。オートクレーブの内部温度を40℃にしたのち、プロピレンを10g/hrの速度でフィードし、4時間40℃を保ちつつ予備重合を行った。さらに、窒素下で溶媒を除去・乾燥し、固体触媒成分を得た。この固体触媒成分は、固体成分1gあたり1.9gのポリプロピレンを含有していた。
(1)プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(R)の製造:
[触媒の調整]
内容積1lの攪拌式オートクレーブ内をプロピレンで十分に置換し、脱水かつ脱酸素したヘプタン230mlを導入し、系内温度を40℃に保持した。トルエンにてスラリー化した上記化学処理スメクタイト化学処理粘土10gを添加した。さらに、別容器にて、トルエン下で混合した製造例M−1を0.15mmolとトリイソブチルアルミニウム1.5mmolを添加した。オートクレーブの内部温度を40℃にしたのち、プロピレンを10g/hrの速度でフィードし、4時間40℃を保ちつつ予備重合を行った。さらに、窒素下で溶媒を除去・乾燥し、固体触媒成分を得た。この固体触媒成分は、固体成分1gあたり1.9gのポリプロピレンを含有していた。
[プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(R)の製造]
内容積200lの攪拌式オートクレーブ内をプロピレンで十分に置換した後、十分に脱水した液化プロピレン45kgを導入した。これにトリイソブチルアルミニウム・n−ヘプタン溶液500ml(0.12mol)、エチレン1.35kg、水素6Lを加え、内温を30℃に保持した。次いで、上記固体触媒成分2.4gをアルゴンで圧入して重合を開始させ、30分かけて70℃に昇温し、1時間その温度を保持した。ここでエタノール100mlを添加して反応を停止させた。その結果、18kgのプロピレン−エチレンランダム共重合体を得た。
内容積200lの攪拌式オートクレーブ内をプロピレンで十分に置換した後、十分に脱水した液化プロピレン45kgを導入した。これにトリイソブチルアルミニウム・n−ヘプタン溶液500ml(0.12mol)、エチレン1.35kg、水素6Lを加え、内温を30℃に保持した。次いで、上記固体触媒成分2.4gをアルゴンで圧入して重合を開始させ、30分かけて70℃に昇温し、1時間その温度を保持した。ここでエタノール100mlを添加して反応を停止させた。その結果、18kgのプロピレン−エチレンランダム共重合体を得た。
[実施例1〜4および比較例1〜6]
実施例1〜4として、プロピレン系共重合体(M)と、プロピレン−エチレンランダム共重合体(R)を表2に示す割合で配合し、下記安定剤を添加した。
また、比較例1〜6では、実施例のプロピレン系共重合体(M)との比較として、ZN触媒から製造されるブロック共重合体(ZB)を、プロピレン−エチレンランダム共重合体(R)との比較として、ZN触媒から製造されるランダム共重合体(ZR)を評価した(表3、4)。
実施例1〜4として、プロピレン系共重合体(M)と、プロピレン−エチレンランダム共重合体(R)を表2に示す割合で配合し、下記安定剤を添加した。
また、比較例1〜6では、実施例のプロピレン系共重合体(M)との比較として、ZN触媒から製造されるブロック共重合体(ZB)を、プロピレン−エチレンランダム共重合体(R)との比較として、ZN触媒から製造されるランダム共重合体(ZR)を評価した(表3、4)。
(安定剤配合):
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とした。
(造核剤配合):
ビス(2,4,8,10−テトラ−tert−ブチル−6−ヒドロキシ−12H−ジベンゾ[d,g][1,2,3]ジオキサホスホシン−6−オキシド)水酸化アルミニウム、)1000ppmとした。
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とした。
(造核剤配合):
ビス(2,4,8,10−テトラ−tert−ブチル−6−ヒドロキシ−12H−ジベンゾ[d,g][1,2,3]ジオキサホスホシン−6−オキシド)水酸化アルミニウム、)1000ppmとした。
上記混合物を、スーパーミキサーで窒素シール後、3分間混合した。その後、パウダーは東芝機械社製2軸押出機TEM35を用い、ホッパーを窒素シールしながら、シリンダー温度200℃、スクリュー回転数150rpm、押出量15kg/hで造粒し、プロピレン系樹脂組成物のペレットを得た。
上記で得られた樹脂組成物ペレットを型締め圧100トンの東芝射出成形機EC100にて、成形温度200℃で物性測定用試験片を作製し、上記各種測定法に従って、測定を行った。上記成形により得られた試験片を用いて、各種物性評価を行った。結果を表2〜4に示す。
表2に示した実施例1〜4によれば、いずれも、プロピレン系共重合体成分(M)を改質剤として添加することにより、プロピレン−エチレンランダム共重合体成分(R)がもつ透明性を維持しつつ、耐衝撃性に優れる射出成形体が得られる。一方、表3、4の各比較例によると、透明性と耐衝撃性を兼ね備えた射出成形体は得られず、本発明の効果を発揮しない。
本発明のプロピレン系樹脂組成物は、耐衝撃性が格段に向上しつつ、透明性が低下しないため、医療部材をはじめ、各種の産業用資材として有用であり、産業上利用可能性が高いものである。
Claims (8)
- 1〜50重量%のプロピレン系共重合体(M)と、50〜99重量%のプロピレン−エチレンランダム共重合体(R)からなる樹脂組成物であって、
プロピレン系共重合体(M)は、下記の25℃でp−キシレンに不溶となる成分(A)と25℃でp−キシレンに溶解する成分(B)から構成され、且つ(i)GPCで測定する重量平均分子量(Mw)が10万〜100万であり、(ii)熱p−キシレンに不溶な成分が0.3重量%以下であり、(iii)伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.1以上であり、
プロピレン−エチレンランダム共重合体(R)は、メタロセン触媒によって重合され、且つ下記特性(C1)〜(C5)を有することを特徴とするプロピレン系樹脂組成物。
成分(A):次の(A1)〜(A5)に規定する要件を有する25℃でp−キシレンに不溶となる成分(CXIS)。
(A1)共重合体(M)全量に対して20〜95重量%である。
(A2)GPCで測定する重量平均分子量(Mw)が10万〜100万である。
(A3)13C−NMRで測定するアイソタクチックトライアッド分率(mm)が93%以上である。
(A4)伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.1以上である。
(A5)プロピレン単位と、エチレン単位またはα−オレフィン単位を含有する。
成分(B):次の(B1)〜(B3)に規定する要件を有する25℃でp−キシレンに溶解する成分(CXS)。
(B1)共重合体(M)全量に対して5〜80重量%である。
(B2)GPCで測定する重量平均分子量(Mw)が10万〜100万である。
(B3)プロピレン単位と、エチレン単位および/またはα−オレフィン単位を含有する。
(C1)MFR(230℃、2.16kg荷重)が10〜100g/10分である。
(C2)示差走査熱量計(DSC)で測定する融解ピーク温度(Tm)が110〜150℃である。
(C3)エチレン含有量が1〜18モル%である。
(C4)クロス分別クロマトグラフ(CFC)法で測定した20℃以下の可溶分が1.5重量%以下であり、かつその可溶分の重量平均分子量が0.1×104〜6.0×104である。
(C5)クロス分別クロマトグラフ(CFC)法で測定した40℃以下の可溶分が4.0重量%以下であり、かつその可溶分の重量平均分子量が0.1×104〜8.0×104である。 - プロピレン系共重合体(M)の成分(B)は、さらに、(B4)伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.1以上であることの要件を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。
- プロピレン系共重合体(M)は、結晶性プロピレン重合セグメントを側鎖とし、非結晶性プロピレン共重合セグメントを主鎖とする分岐構造を有する重合体から構成されてい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。
- プロピレン系共重合体(M)の成分(A)は、結晶性プロピレン重合セグメントを側鎖とし、非結晶性プロピレン共重合セグメントを主鎖とする分岐構造を有する重合体から構成されてい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。
- プロピレン系共重合体(M)の成分(A)は、エチレン単位を含むものであって、エチレン含量が0.1〜10重量%であることを特徴とする請求項1に記載のプロピレン系樹脂組成物。
- プロピレン系共重合体(M)の成分(B)は、エチレン単位を含むものであって、エチレン含量が10〜60重量%であることを特徴とする請求項1に記載のプロピレン系樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のプロピレン系樹脂組成物を成形してなることを特徴とする医療部材。
- 射出成形によって得られることを特徴とする請求項7に記載の医療部材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008118052A JP2009263594A (ja) | 2008-04-30 | 2008-04-30 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008118052A JP2009263594A (ja) | 2008-04-30 | 2008-04-30 | 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 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009263594A true JP2009263594A (ja) | 2009-11-12 |
Family
ID=41389850
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008118052A Pending JP2009263594A (ja) | 2008-04-30 | 2008-04-30 | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009263594A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015147187A1 (ja) * | 2014-03-28 | 2015-10-01 | 三井化学株式会社 | オレフィン系樹脂、その製造方法およびプロピレン系樹脂組成物 |
CN114426614A (zh) * | 2020-10-15 | 2022-05-03 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种丙烯-丁烯无规共聚物及其制备方法和应用 |
-
2008
- 2008-04-30 JP JP2008118052A patent/JP2009263594A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015147187A1 (ja) * | 2014-03-28 | 2015-10-01 | 三井化学株式会社 | オレフィン系樹脂、その製造方法およびプロピレン系樹脂組成物 |
JP6017089B2 (ja) * | 2014-03-28 | 2016-10-26 | 三井化学株式会社 | オレフィン系樹脂、その製造方法およびプロピレン系樹脂組成物 |
US9771448B2 (en) | 2014-03-28 | 2017-09-26 | Mitsui Chemicals, Inc. | Olefin-based resin, method for producing same and propylene-based resin composition |
RU2647310C1 (ru) * | 2014-03-28 | 2018-03-15 | Митсуи Кемикалс, Инк. | Смола на основе олефина, способ ее получения и композиция на основе пропиленовой смолы |
KR101850233B1 (ko) | 2014-03-28 | 2018-04-18 | 미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤 | 올레핀계 수지, 그의 제조 방법 및 프로필렌계 수지 조성물 |
CN114426614A (zh) * | 2020-10-15 | 2022-05-03 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种丙烯-丁烯无规共聚物及其制备方法和应用 |
CN114426614B (zh) * | 2020-10-15 | 2023-07-21 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种丙烯-丁烯无规共聚物及其制备方法和应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4637157B2 (ja) | プロピレン系重合体及びその製造方法 | |
JP4553966B2 (ja) | プロピレン系重合体 | |
JP4637158B2 (ja) | プロピレン系重合体及びその製造方法 | |
JP2008184498A (ja) | プロピレン系ブロック共重合体の製造方法 | |
JP4990219B2 (ja) | プロピレン系樹脂組成物およびその成形体 | |
JP2009270019A (ja) | ポリプロピレン系熱成形用シートおよびその深絞り成形体 | |
JP5011202B2 (ja) | プロピレン系樹脂組成物 | |
JP5162329B2 (ja) | ポリプロピレン系発泡シート、多層発泡シートおよびそれを用いた熱成形体 | |
JP2009263558A (ja) | ポリプロピレン系ブロー成形体 | |
JP2009249458A (ja) | ポリプロピレン系発泡延伸フィルム | |
JP2023026642A (ja) | 分岐状ポリプロピレン系重合体 | |
JP2009275087A (ja) | プロピレン系複合樹脂組成物、およびそれを用いた押出成形体 | |
JP4990216B2 (ja) | プロピレン系樹脂組成物 | |
JP5201950B2 (ja) | プロピレン−エチレンブロック共重合体 | |
JP2009263407A (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食品容器 | |
JP2008156562A (ja) | プロピレン−エチレンブロック共重合体 | |
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 | |
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 | |
JP2009275118A (ja) | 結晶性ポリプロピレン樹脂組成物およびそれから得られる射出成形体 | |
JP5162322B2 (ja) | ポリプロピレン系中空発泡成形体 | |
JP5147530B2 (ja) | プロピレン−エチレン共重合体 | |
JP5250303B2 (ja) | プロピレン系樹脂組成物 | |
JP5210601B2 (ja) | プロピレン系樹脂組成物 | |
JP5162323B2 (ja) | 押出発泡成形用樹脂組成物およびそれを用いた発泡体 | |
JP2009275074A (ja) | 難燃性ポリプロピレン樹脂組成物 |