JP2016033193A - プロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法 - Google Patents

プロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法 Download PDF

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【課題】 剛性と耐衝撃性とのバランス、低温耐衝撃性、透明性に優れ、射出成形時の成形加工性が良好なプロピレン−エチレンブロック共重合体の提供。【解決手段】 液化プロピレンの蒸発潜熱を利用して反応熱の除去を行う二台の気相重合反応器からなる連続気相重合反応装置を用い、第一の反応領域で、エチレン含有量が0.1〜3重量%、MFRが10〜300g/10分のプロピレン−エチレン共重合体成分(A)60〜90重量%を製造し、第二の反応領域で、エチレン含有量が5〜14重量%、MFRが1〜50g/10分のプロピレン−エチレン共重合体成分(B)10〜40重量%を製造して、エチレン含有量が2〜8重量%のプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)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。【選択図】なし

Description

本発明は、プロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法に関し、詳しくは、特定の気相法プロセスを用いることにより、剛性と耐衝撃性とのバランスに優れたプロピレン−エチレンブロック共重合体を製造する方法に関するものである。
結晶性ポリプロピレンは、機械的性質、耐薬品性に優れることから各種成形分野に広く用いられている。中でも、射出成形によって得られる各種容器は、医療、食品、飲料及び雑貨など多くの用途に用いられている。このような用途には、剛性、耐衝撃性及び透明性等の性能を要求されるものが多い。
しかしながら、結晶性ポリプロピレンとしてプロピレン単独重合体を用いると、剛性は高くなるが耐衝撃性が不足する。そのため、プロピレン単独重合体にエチレン−プロピレンラバー等のエラストマーを添加する方法や、プロピレンの単独重合後に引き続いてエチレンとプロピレンを共重合させて、いわゆるブロック共重合体を製造する方法により、耐衝撃性を改良することが行われてきた。
これらの方法で、剛性と耐衝撃性とのバランスは、ある程度改善されるものの充分なレベルとは言えず、特に低温耐衝撃性という性能を充分に改善させることはできなかった。 そればかりか、透明性が低下してしまうため、商品価値の低下が問題視されていた。加えて、添加したエラストマーや引き続いて共重合したエチレン−プロピレンランダム共重合体は、ブリードアウトを引き起こし、成形品にベタツキや外観不良などの問題を発生させやすい。また、射出成形時において、ペレットのブロッキングや金型への付着・汚染といった問題も誘発するという欠点を有していた。
特許文献1には、特定の物性を有するホモポリプロピレンブロックと共重合体ブロックを有するプロピレン系ブロック共重合体が、特許文献2には、メタロセン系触媒を用い、エチレン量の異なるランダム共重合体を逐次重合して得られたプロピレン−エチレンブロック共重合体が、特許文献3〜5には、エチレン量が異なり特定物性を有するブロック(A)とブロック(B)とを逐次重合して得られたプロピレンブロック共重合体が、それぞれ開示されている。
しかし、これらの技術では、剛性と耐衝撃性とのバランスが良く、低温耐衝撃性、透明性に優れた射出成形品を得るには充分ではなかった。
特開平11−349649号公報 特開平06−287257号公報 特開平11−228648号公報 特開平11−240929号公報 特開平11−349650号公報
本発明の課題は、上記のような欠点を解決しつつ、剛性と耐衝撃性とのバランス、低温耐衝撃性、透明性に優れ、射出成形時の成形加工性が良好なプロピレン−エチレンブロック共重合体を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、特定の重合プロセスで、エチレン含有量が異なる2種類のプロピレン−エチレン共重合体成分を特定の重量比で含むプロピレン−エチレンブロック共重合体を製造すると、剛性と耐衝撃性とのバランス、低温耐衝撃性、透明性に優れ、射出成形時の成形加工性が良好なプロピレン−エチレンブロック共重合体が得られることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明の第1の発明によれば、液化プロピレンの蒸発潜熱を利用して反応熱の除去を行う気相重合反応器を少なくとも二槽連結してなる連続気相重合反応装置を用い、第一の反応領域で、下記の物性を有するプロピレン−エチレン共重合体成分(A)を製造し、第二の反応領域で、下記の物性を有するプロピレン−エチレン共重合体成分(B)を製造して、下記の物性を有するプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)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。
(A) エチレン含有量が0.1〜3重量%、JIS K7210(230℃、2.16kg荷重)に準拠したメルトフローレイト(MFR)が10〜300g/10min
(B) エチレン含有量が5〜14重量%、MFRが1〜50g/10min
(C) (A)と(B)の重量割合が90:10〜60:40、エチレン含有量が2〜8重量%
また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、プロピレン−エチレン共重合体成分(A)とプロピレン−エチレン共重合体成分(B)とのMFR比(A/B)が3.5〜30、プロピレン−エチレンブロック共重合体(C)のMFRが10〜100g/10min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3の発明によれば、第1又は2の発明において、気相重合反応器は、内部に水平軸周りに回転する撹拌機を有する横型気相重合反応器であるプロピレン−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4の発明によれば、第1〜3のいずれかの発明において、チタン、マグネシウム及びハロゲンを含有するチーグラー型固体触媒を用いるプロピレン−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5の発明によれば、第4の発明において、チーグラー型固体触媒は、下記成分(I)〜(IV)を接触させて得られる固体触媒成分を含有するものであるプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造方法が提供される。
成分(I):チタン、マグネシウム及びハロゲンを含有する固体成分
成分(II):Si−OR結合を2つ以上含有する有機ケイ素化合物(但し、Rは炭素数1〜8の炭化水素基である。)
成分(III):ビニルシラン化合物
成分(IV):周期表1〜3族金属の有機金属化合物
本発明においては、液化プロピレンの蒸発潜熱を利用して反応熱の除去を行う気相重合反応器を用いた重合プロセスを採用することで、プロピレン−エチレンブロック共重合体は、他のプロセスによるプロピレン−エチレンブロック共重合体よりも、主に剛性と耐衝撃性のバランスが、向上する。さらに、プロピレン−エチレン共重合体成分(A)、プロピレン−エチレン共重合体成分(B)およびプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)の物性を適正なものとすることで、主に低温耐衝撃性、透明性、射出成形時の成形加工性等の性能を良好なものとすることができる。
そして、本発明の製造方法によれば、剛性と耐衝撃性とのバランス、低温耐衝撃性、透明性に優れ、射出成形時の成形加工性が良好なプロピレン−エチレンブロック共重合体を製造することができるという効果を奏する。
実施例で用いたプロピレン−エチレンブロック共重合体の製造プロセスを表す概略図である。
以下に、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例であり、これらの内容に本発明は限定されるものではない。
本発明は、液化プロピレンの蒸発潜熱を利用して反応熱の除去を行う気相重合反応器を少なくとも二槽連結してなる連続気相重合反応装置を用い、第一の反応領域で、プロピレン−エチレン共重合体成分(A)を製造し、第二の反応領域で、プロピレン−エチレン共重合体成分(B)を製造して、プロピレン−エチレンブロック共重合体(C)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。である。
1. プロピレン−エチレンブロック共重合体
本発明で製造することができるプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)は、次のプロピレン−エチレン共重合体成分(A)とプロピレン−エチレン共重合体成分(B)とを含ませることが好ましい。
(A)エチレン含有量が0.1〜3重量%、JIS K7210(230℃、2.16kg荷重)に準拠したメルトフローレイト(MFR)が10〜300g/10minであるプロピレン−エチレン共重合体成分
(B)エチレン含有量が5〜14重量%、MFRが1〜50g/10minであるプロピレン−エチレン共重合体成分
[プロピレン−エチレン共重合体成分(A)]
以下の物性を満足するプロピレン−エチレン共重合体成分(A)を製造することが好ましい。
物性1:エチレン含有量
プロピレン−エチレン共重合体成分(A)のエチレン含有量は、0.1〜3重量%であり、好ましくは1.0〜2.8重量%、より好ましくは1.5〜2.7重量%である。この範囲の下限値以上であると透明性が良好となる。また上限値以下であると結晶化温度の上昇により成形時の固化が速くなり成形加工性が良好となる。
エチレン含有量は、重合時におけるプロピレンとエチレンのモノマー組成の制御により調整することができる。
なお、本発明において、エチレン含有量は、赤外分光光度計を用いて測定する。
物性2:MFR
プロピレン−エチレン共重合体成分(A)のMFRは、10〜300g/10minであり、好ましくは30〜200g/10min、より好ましくは50〜150g/10minである。この範囲の下限値以上であると流動性の向上により成形加工性が良好となる。また上限値以下のものは樹脂組成物の生産性が良好となり経済上好ましい。
MFRは、重合条件である温度や圧力の制御、重合時に添加する水素等連鎖移動剤の量の制御など、周知の方法により調整することができる。
なお、本発明において、MFR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)に準拠して測定する。
[プロピレン−エチレン共重合体成分(B)]
以下の物性を満足するプロピレン−エチレン共重合体成分(B)を製造することが好ましい。
物性1:エチレン含有量
プロピレン−エチレン共重合体成分(B)のエチレン含有量は、5〜14重量%であり、好ましくは7〜13.5重量%、より好ましくは8〜13重量%である。この範囲の下限値以上であると耐衝撃性が向上する。また上限値以下であるとプロピレン−エチレン共重合体成分(A)との相溶性が向上することにより透明性が良好となる。
プロピレン−エチレン共重合体成分(B)のエチレン含有量は、プロピレン−エチレン共重合体成分(A)のエチレン含有量とプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)のエチレン含有量と、成分(A)と(B)の重量割合から加成式に従って算出する。また、本願における成分(A)と(B)の重量比は、重合槽に供給する液化プロピレン量から各段の生産量を算出し、計算式 成分(A)の生産量/(成分(A)の生産量+成分(B)の生産量)×100 より求める。
物性2:MFR
プロピレン−エチレン共重合体成分(B)のMFRは、1〜50g/10minであり、好ましくは2〜30g/10min、より好ましくは3〜15g/10minである。この範囲の下限値以上であるとプロピレン−エチレン共重合体成分(A)への分散性が向上し、フィッシュアイの発生を抑制することができる。また上限値以下であると低結晶成分が表面にブリードしにくくなることにより加熱後の透明性が良好となる。
プロピレン−エチレン共重合体成分(B)のMFRは、プロピレン−エチレン共重合体成分(A)のMFRとプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)のMFRと、成分(A)と(B)の重量割合から対数加成式に従って算出する。
[プロピレン−エチレンブロック共重合体(C)]
本発明の製造方法では、プロピレン−エチレン共重合体成分(A)とプロピレン−エチレン共重合体成分(B)の重量割合は、90:10〜60:40であり、好ましくは87:13〜65:35、より好ましくは84:16〜70:30である。プロピレン−エチレン共重合体成分(A)の重量割合が、この範囲の下限値以上であると成形時の固化が速くなり成形加工性が向上する。また上限値以下であると耐衝撃性が向上する。ここで、プロピレン−エチレン共重合体成分(A)とプロピレン−エチレン共重合体成分(B)の重量割合の合計は100である。
本発明の製造方法では、プロピレン−エチレンブロック共重合体(C)を、以下の物性とすることが好ましい。
物性1:エチレン含有量
プロピレン−エチレンブロック共重合体(C)のエチレン含有量は、2〜8重量%であり、好ましくは3〜7重量%、より好ましくは4〜6重量%である。この範囲の下限値以上であると透明性及び耐衝撃性が向上する。また上限値以下であると低結晶性成分の減少により加熱後の透明性が向上する。
物性2:MFR
プロピレン−エチレンブロック共重合体(C)のMFRは、10〜100g/10minであることが好ましく、より好ましくは20〜50g/10minである。この範囲の下限値以上であると流動性向上により成形加工性が良好となる。また上限値以下であると耐衝撃性が良好となる。
物性3:MFR比
本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)は、プロピレン−エチレン共重合体成分(A)とプロピレン−エチレン共重合体成分(B)のMFR比(A/B)が3.5〜30であることが好ましく、より好ましくは5〜15である。この範囲の下限値以上であると耐衝撃性が向上する。また上限値以下であるとプロピレン−エチレン共重合体成分(A)に対するプロピレン−エチレン共重合体成分(B)の分散性が良好となり透明性が向上する。
2. 製造プロセス
本発明では、液化プロピレンの蒸発潜熱を利用して反応熱の除去を行う気相重合反応器を用いる製造プロセスによってプロピレン−エチレンブロック共重合体を製造する。
反応器には液化プロピレンを供給する供給口が設けられ、供給口から液化プロピレンが供給される。反応器に供給された液化プロピレンが気化する際の蒸発潜熱によって重合反応の反応熱が除去される。
供給する液化プロピレンとしては、フレッシュな液化プロピレンでも、リサイクルした液化プロピレンでも、それらの混合物であってもよい。リサイクルした液化プロピレンを用いることが経済的に好ましい。リサイクルした液化プロピレンを用いる一般的な手順としては、反応器から未反応のプロピレンを抜き出し、そのプロピレンを冷却して、少なくとも一部を液化プロピレンとし、液化プロピレンの少なくとも一部を反応器に供給する。この際、反応器から抜き出す未反応のプロピレンおよび液化プロピレンには、コモノマー成分やイソブタンなど不活性炭化水素成分を含んでいてもよい。
反応器の混合方法としては、流動床を用いる方法、撹拌機を用いる方法のどちらでもよい。撹拌機は、軸周りに回転する撹拌機が好ましい。回転軸の向きは、鉛直方向、水平方向のどちらでもよいが、水平方向が好ましい。撹拌機の撹拌翼としては、パドル翼が好ましい。
液化プロピレンの供給方法は、実質的に液の状態にあるプロピレンを反応器に供給するものである限り任意の方法を用いることができる。例えばポリプロピレンパウダーのベッド部に供給しても気相部に供給してもよい。更に、気相部に供給する場合は、反応器の気相部に供給しても、リサイクルガスラインに供給してもよい。反応器が撹拌軸を水平方向に向けた横型反応器の場合、反応器の気相部に供給することが好ましい。
本発明の気相重合反応器は液化プロピレンの蒸発潜熱を利用して反応熱の除去を行う気相重合反応器であるが、液化プロピレンの蒸発潜熱のみを利用して反応熱の除去を行う気相重合反応器だけでなく、他の反応熱の除去手段を併せ持つ気相重合反応器であってもよい。他の反応熱の除去手段としては、反応器に備えたジャケットを用いるものや反応器からガスを冷却し、冷えたガスを反応器に戻すものなどが挙げられる。本発明においては、液化プロピレンの蒸発潜熱を用いた除熱が主であり、除熱量の少なくとも半分を液化プロピレンの蒸発潜熱により除熱することが好ましい。
温度や圧力といった重合条件は、任意の条件を用いることができる。本発明において、重合温度は通常0〜100℃程度であり、好ましくは30〜90℃程度、より好ましくは40〜80℃程度である。重合圧力は通常1200〜4200kPa程度であり、好ましくは1400〜3500kPa程度、より好ましくは1600〜3000kPa程度である。滞留時間は反応器の構成や重合体の物性に応じて任意に調整が可能である。通常30分〜10時間程度である。
本発明においては、前述の気相重合反応器を少なくとも二槽連結してなる連続気相重合反応装置を用いることが好ましい。反応器の数は、通常二〜五槽程度である。
反応器が二槽の場合、第一の反応器を第一の反応領域として、反応器に触媒、モノマー等を連続的に供給することにより気相重合を行って、プロピレン−エチレン共重合体成分(A)を製造し、第二の反応器を第二の反応領域として、反応器にプロピレン−エチレン共重合体成分(A)、モノマー等を連続的に供給することにより気相重合を行って、プロピレン−エチレン共重合体成分(B)を製造し、プロピレン−エチレンブロック共重合体(C)をなすことができる。
反応器が三槽以上の場合、任意の槽数の組み合わせで前後に区分して、一又は二以上の反応器からなる前段を第一の反応領域とし、一又は二以上の反応器からなる後段を第二の反応領域とすることができる。一の反応領域に二以上の反応器が含まれる場合、それぞれの反応器で生成する重合体の物性には制限はなく、反応領域全体としての重合体成分が所望の物性を有していればよい。
さらに、一の反応器を二以上に区画し、一又は二以上の区画を一の反応領域とし、残部の区画と残りの反応器とを他の反応領域とすることもできる。二以上に区画する反応器はどの反応器であってもよい。
それぞれの反応器又は反応領域において、温度や圧力といった重合条件は、任意の条件を用いることができる。本発明において、重合温度は通常0〜100℃程度であり、好ましくは30〜90℃程度、より好ましくは40〜80℃程度である。重合圧力は通常1200〜4200kPa程度であり、好ましくは1400〜3500kPa程度、より好ましくは1600〜3000kPa程度である。滞留時間は反応器の構成や重合体の物性に応じて任意に調整が可能である。通常30分〜10時間程度である。
3. 触媒
本発明で用いられる触媒としては、チタン、マグネシウム及びハロゲンを含有するチーグラー型固体触媒が挙げられ、マグネシウム、チタン、ハロゲンおよび電子供与体を必須成分とする固体触媒成分(A)と、有機アルミニウム化合物(B)とから形成されるチーグラー型固体触媒が好ましい。
固体触媒成分(A)は、下記の成分(I)、(II)、(III)及び(IV)を接触させて得ることができる。
成分(I)チタン、マグネシウム及びハロゲンを必須成分として含有する固体成分
成分(II)Si−OR結合を2つ以上含有する有機ケイ素化合物(ただし、Rは炭素数1から8の炭化水素残基である。)
成分(III)ビニルシラン化合物
成分(IV)周期表1〜3族金属の有機金属化合物
成分(I)は、チタン、マグネシウム及びハロゲンを含有する固体成分である。これらチタン(Ti)−マグネシウム(Mg)−ハロゲンの三元素(三成分)はいずれも必須成分として含有するものである。ここで、「必須成分として含有する」ということは、挙示の三成分のほかに合目的的な他元素を含んでもよいこと、これらの元素はそれぞれが合目的的な任意の化合物として存在してもよいこと、ならびにこれら元素は相互に結合したものとして存在してもよいこと、を示すものである。チタン、マグネシウムおよびハロゲンを含む固体成分そのものは公知のものである。例えば、特開昭53−45688号、同54−3894号、同54−31092号、同54−39483号、同54−94591号、同54−118484号、同54−131589号、同55−75411号、同55−90510号、同55−90511号、同55−90511号、同55−127405号、同55−147507号、同55−155003号、同56−18609号、同56−70005号、同56−72001号、同56−86905号、同56−90807号、同56−155206号、同57−92007号、同57−121003号、同58−5309号、同58−5310号、同58−5311号、同58−8706号、同58−27732号、同58−32604号、同58−32605号、同58−67703号、同58−117206号、同58−127708号、同58−183708号、同58−183709号、同59−149905号、同59−149906号、同60−130607号、同61−55104号、同61−204204号、同62−508号、同62−15209号、同62−20507号、同62−184005号、同62−236805号、同63−199207号、同63−264607号、同63−264608号、特開平1−79203号、同1−139601号、同1−215806号、同7−258328号、同7−269125号、同11−21309号、各公報等に記載のものが使用できる。
また、これらのものをタングステンやモリブテン化合物で処理したものなども挙げられる。
成分(I)のチタン源となるチタン化合物は、一般式Ti(OR4−q(ここで、Rは、炭化水素基、好ましくは炭素数1〜10程度のものであり、Xはハロゲンを示し、qは0≦q≦4である。)で表される化合物が挙げられる。具体例としては、TiCl、TiBr、Ti(OC)Cl、Ti(OCCl、Ti(OCCl、Ti(O−i−C)Cl、Ti(O−n−C)Cl、Ti(O−n−CCl、Ti(OC)Br、Ti(OC)(O−n−CCl、Ti(O−n−CCl、Ti(OC)Cl、Ti(O−i−CCl、Ti(OC11)Cl、Ti(OC13)Cl、Ti(OC、Ti(O−n−C、Ti(O−n−C、Ti(O−i−C、Ti(O−n−C13、Ti(O−n−C17、Ti(OCHCH(C)C等が挙げられる。
また、TiX’(ここで、X’はハロゲンである。)に後述する電子供与体を反応させ
た分子化合物をチタン源として用いることもできる。そのような分子化合物の具体例としては、TiCl・CHCOC、TiCl・CHCO、TiCl・CNO、TiCl・CHCOCl、TiCl・CCOCl、TiCl・CCO、TiCl・ClCOC、TiCl・CO等が挙げられる。
また、TiCl(TiClを水素で還元したもの、アルミニウム金属で還元したもの、あるいは有機金属化合物で還元したもの等を含む)、TiBr、Ti(OC)Cl、TiCl、ジシクロペンタジエニルチタニウムジクロライド、シクロペンタジエニルチタニウムトリクロライド等のチタン化合物の使用も可能である。これらのチタン化合物の中でもTiCl、Ti(OC、Ti(OC)Cl等が好ましい。
成分(I)のマグネシウム源となるマグネシウム化合物としては、マグネシウムハライド、ジアルコキシマグネシウム、アルコキシマグネシウムハライド、マグネシウムオキシハライド、ジアルキルマグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、マグネシウムのカルボン酸塩等が挙げられる。これらのうちで好ましいのはマグネシウムハライド、ジアルコキシマグネシウム、アルコキシマグネシウムハライドである。
成分(I)のハロゲンは、上述のチタン及び(又は)マグネシウムのハロゲン化合物から供給されるのが普通であるが、他のハロゲン源、例えばAlCl等のアルミニウムのハロゲン化物、BCl等のホウ素のハロゲン化物、SiCl等のケイ素のハロゲン化物、PCl、PCl等のリンのハロゲン化物、WCl等のタングステンのハロゲン化物、MoCl等のモリブデンのハロゲン化物といった公知のハロゲン化剤から供給することもできる。固体成分(I)中に含まれるハロゲンは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素又はこれらの混合物であってもよく、特に塩素が好ましい。
固体成分(I)は電子供与体(内部ドナー)を含有していてもよい。電子供与体としては、アルコール類、フェノール類、ケトン類、アルデヒド類、カルボン酸類、有機酸または無機酸類のエステル類、エーテル類、酸アミド類、酸無水物類のような含酸素電子供与体、アンモニア、アミン、ニトリル、イソシアネートのような含窒素電子供与体、スルホン酸エステルのような含硫黄電子供与体などを例示することができる。
より具体的には、(イ)メタノール、エタノール、プロパノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール、ドデカノール、オクタデシルアルコール、ベンジルアルコール、フェニルエチルアルコール、イソプロピルベンジルアルコールなどの炭素数1〜18のアルコール類、(ロ)フェノール、クレゾール、キシレノール、エチルフェノール、プロピルフェノール、イソプロピルフェノール、ノニルフェノール、ナフトールなどのアルキル基を有してよい炭素数6〜25のフェノール類、
(ハ)アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトフェノン、ベンゾフェノンなどの炭素数3〜15のケトン類、(ニ)アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、オクチルアルデヒド、ベンズアルデヒド、トルアルデヒド、ナフトアルデヒドなどの炭素数2〜15のアルデヒド類、
(ホ)ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ビニル、酢酸プロピル、酢酸オクチル、酢酸シクロヘキシル、酢酸セロソルブ、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、吉草酸エチル、ステアリン酸エチル、クロル酢酸メチル、ジクロル酢酸エチル、メタクリル酸メチル、クロトン酸エチル、シクロへキサンカルボン酸エチル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸ブチル、安息香酸オクチル、安息香酸シクロヘキシル、安息香酸フェニル、安息香酸ベンジル、安息香酸セロソルブ、トルイル酸メチル、トルイル酸エチル、トルイル酸アミル、エチル安息香酸エチル、アニス酸メチル、アニス酸エチル、エトキシ安息香酸エチル、γ−ブチロラクトン、α−バレロラクトン、クマリン、フタリドなどの有機酸モノエステル、または、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジヘプチル、コハク酸ジエチル、マレイン酸ジブチル、1,2−シクロヘキサンカルボン酸ジエチル、炭酸エチレン、ノルボルナンジエニル−1,2−ジメチルカルボキシラート、シクロプロパン−1,2−ジカルボン酸−n−ヘキシル、1,1−シクロブタンジカルボン酸ジエチルなどの有機酸多価エステルの炭素数2〜20の有機酸エステル類、
(ヘ)ケイ酸エチル、ケイ酸ブチルなどのケイ酸エステルのような無機酸エステル類、(ト)アセチルクロリド、ベンゾイルクロリド、トルイル酸クロリド、アニス酸クロリド、塩化フタロイル、イソ塩化フタロイルなどの炭素数2〜15の酸ハライド類、
(チ)メチルエーテル、エチルエーテル、イソプロピルエーテル、ブチルエーテル、アミルエーテル、テトラヒドロフラン、アニソール、ジフェニルエーテル、2,2−ジメチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジイソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジイソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−イソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−イソプロピル−2−s−ブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−t−ブチル−2−メチル−1,3−ジメトキシプロパン、2−t−ブチル−2−イソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジシクロペンチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジシクロヘキシル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジフェニル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジメチル−1,3−ジエトキシプロパン、2,2−ジイソプロピル−1,3−ジエトキシプロパンなどの炭素数2〜20のエーテル類、
(リ)酢酸アミド、安息香酸アミド、トルイル酸アミドなどの酸アミド類、(ヌ)メチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリブチルアミン、ピペリジン、トリベンジルアミン、アニリン、ピリジン、ピコリン、テトラメチルエチレンジアミンなどのアミン類、(ル)アセトニトリル、ベンゾニトリル、トルニトリルなどのニトリル類、
(ヲ)2−(エトキシメチル)−安息香酸エチル、2−(t−ブトキシメチル)−安息香酸エチル、3−エトキシ−2−フェニルプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシ−2−s−ブチルプロピオン酸エチル、3−エトキシ−2−t−ブチルプロピオン酸エチルなどのアルコキシエステル化合物類、
(ワ)2−ベンゾイル安息香酸エチル、2−(4’−メチルベンゾイル)安息香酸エチ
ル、2−ベンゾイル−4,5−ジメチル安息香酸エチルなどのケトエステル化合物類、(カ)ベンゼンスルホン酸メチル、ベンゼンスルホン酸エチル、p−トルエンスルホン酸エチル、p−トルエンスルホン酸イソプロピル、p−トルエンスルホン酸−n−ブチル、p−トルエンスルホン酸−s−ブチルなどのスルホン酸エステル類等を挙げることができる。
これらの電子供与体は、二種類以上用いることもできる。これらの中で好ましいのは有機酸エステル化合物、酸ハライド化合物及びエーテル化合物であり、特に好ましいのはフタル酸ジエステル化合物及びフタル酸ジハライド化合物からなる群から選択されるものである。
固体成分(I)は、必要により他成分を加えて、例えば以下のような製造方法により製造される。
(イ)ハロゲン化マグネシウムと電子供与体、チタン含有化合物を接触させる方法。
(ロ)アルミナ又はマグネシアをハロゲン化リン化合物で処理し、それにハロゲン化マグネシウム、電子供与体、チタンハロゲン含有化合物を接触させる方法。
(ハ)ハロゲン化マグネシウムとチタンテトラアルコキシド及び特定のポリマーケイ素化合物を接触させて得られる固体成分に、チタンハロゲン化合物及び/又はケイ素のハロゲン化合物、電子供与体を接触させた反応生成物を不活性有機溶媒で洗浄させる方法。なお、ここで用いられるポリマーケイ素化合物としては、下式で示されるものが適当である。
−[Si(H)(R10)−O−]
ここで、R10は炭素数1〜10程度の炭化水素基であり、xはこのポリマーケイ素化合物の粘度が1〜100センチストークス程度となるような重合度を示す。具体的には、メチルハイドロジェンポリシロキサン、エチルハイドロジェンポリシロキサン、フェニルハイドロジェンポリシロキサン、シクロヘキシルハイドロジェンポリシロキサン、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7,9−ペンタメチルシクロペンタシロキサン等が好ましい。
(ニ)マグネシウム化合物をチタンテトラアルコキシドおよび/または電子供与体で溶解させて、ハロゲン化剤またはチタンハロゲン化合物で析出させた固体成分に、チタン化合物、および電子供与体を接触させるかまたは、各々別に接触させる方法。
(ホ)グリニャール試薬等の有機マグネシウム化合物をハロゲン化剤、還元剤等と作用させた後、これに必要に応じて電子供与体を接触させ、次いでチタン化合物、および電子供与体を接触させるかまたは、各々別に接触させる方法。
(ヘ)アルコキシマグネシウム化合物にハロゲン化剤および/またはチタン化合物を電子供与体の存在下もしくは不存在下に接触させるかまたは、各々別に接触させる方法。これらの製造方法の中でも(イ)、(ハ)、(ニ)および(ヘ)が好ましい。
成分(II)は、Si−OR結合を2つ以上含有する有機ケイ素化合物(ただし、Rは炭素数1〜8の炭化水素基)である。
本発明では、ケイ素原子に結合している−OR基以外の結合残基として、水素、ハロゲン、炭化水素基(例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基等)およびシロキシ基等から選ばれる結合残基を有するものを使用するのが普通である。
本発明において好ましい有機ケイ素化合物は、少なくとも1つの炭化水素基を有するものであり、さらに好ましくは、ケイ素原子に隣接する炭素原子、すなわちα−位炭化水素原子が2級または3級の炭素原子で炭素数3〜20の分岐鎖状炭化水素基を有するものである。
成分(II)の有機ケイ素化合物の具体例としては、(CHCSi(CH)(OCH、(CHCSi(CH(CH)(OCH、(CHCSi(CH)(OC、(CHCSi(C)(OCH、(CHCSi(n−C)(OCH、(CHCSi(n−C13)(OCH、(CCSi(CH)(OCH、(CH)(C)CHSi(CH)(OCH、((CHCHCHSi(OCH、(C)(CHCSi(CH)(OCH、(C)(CHCSi(CH)(OC、(CHCSi(OCH、(CHCSi(OC、(CH)(C)CHSi(OCH 、(CHCH(CHCSi(CH)(OCH、((CHC)Si(OCH、(C)(CHCSi(OCH、(C)(CHCSi(OC、(CHCSi(OC(CH)(OCH、((CHCH)Si(OCH、((CHCH)Si(OC、(CSi(OCH、(CSi(OC、(C)(CH)Si(OCH、(C)((CHCHCH)Si(OCH、(C11)Si(CH)(OCH、(C11Si(OCH、(C11)((CHCHCH)Si(OCH、((CHCHCH)((C)(CH)CH)Si(OCH、((CHCHCH)((CHCH)Si(OC11、HC(CHC(CHSi(CH)(OCH、HC(CHC(CHSi(CH)(OC、HC(CHC(CHSi(OCH、(CHCSi(OCH(CH)(OCH、(CHCSi(OC(CH)(OCH等が挙げられる。
また、これらの中で好ましいものとしては、(CHCSi(CH)(OCH、(CHCSi(CH(CH)(OCH、(CHCSi(CH)(OC、(CHCSi(C)(OCH、(CHCSi(n−C)(OCH、(CHCSi(n−C13)(OCH、(CSi(OCH、(CSi(OC、(C11)Si(CH)(OCH、(C11Si(OCH等が挙げられる。
成分(III)はビニルシラン化合物である。ビニルシラン化合物としては、モノシラン(SiH)中の少なくとも一つの水素原子がビニル基(CH=CH−)に置き換えられ、そして残りの水素原子のうちのいくつかが、ハロゲン(好ましくはCl)、アルキル基(好ましくは炭素数1〜12の炭化水素基)、アリール基(好ましくはフェニル基)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜12のアルコキシ基)、その他で置き換えられた構造を示すものである。
具体的には、CH=CH−SiH、CH=CH−SiH(CH)、CH=CH−SiH(CH、CH=CH−Si(CH、CH=CH−SiCl、CH=CH−SiCl(CH)、CH=CH−SiCl(CH、CH=CH−SiH(Cl)(CH)、CH=CH−Si(C、CH=CH−SiCl(C、CH=CH−SiCl(C)、CH=CH−Si(CH(C)、CH=CH−Si(CH)(C)、(CH=CH)−SiH、(CH=CH)−SiH(CH)、(CH=CH)−SiH(CH)、(CH=CH)−Si(CH、(CH=CH)−SiCl、(CH=CH)−SiCl(CH)、(CH=CH)−SiH(Cl)、(CH=CH)−Si(C、(CH=CH)−SiCl(C)、(CH=CH)−Si(CH)(C)、(CH=CH)−SiH、(CH=CH)−Si(CH)、(CH=CH)−SiCl、(CH=CH)−Si(C)、(CH=CH)−Si等を例示することができる。これらのうちでは、CH=CH−Si(CH、(CH=CH)−Si(CHが好ましい。
成分(IV)は、周期表1〜3族有機の有機金属化合物である。有機金属化合物であることからこの化合物は少なくとも一つの有機基・金属結合を持つ。この化合物の有機基としては、炭素数1〜10程度、好ましくは1〜6程度の炭化水素基が代表的である。この化合物の金属としては、リチウム、マグネシウム、アルミニウムおよび亜鉛が挙げられ、特にアルミニウムが代表的である。
原子価の少なくとも一つを有機基で充足されている有機金属化合物の金属の残りの原子価(もしそれがあれば)は、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基(炭化水素基は、炭素数1〜10程度、好ましくは1〜6程度)、あるいは炭素原子を介した当該金属(具体的には、メチルアルモキサンの−O−Al(CH)−)、その他で充足される。
このような有機金属化合物の具体例を挙げれば、(イ)メチルリチウム、n−ブチルリチウム、第三ブチルリチウム等の有機リチウム化合物、(ロ)ブチルエチルマグネシウム、ジブチルマグネシウム、ヘキシルエチルマグネシウム、ブチルマグネシウムクロリド、第三ブチルマグネシウムブロミド等の有機マグネシウム化合物、(ハ)ジエチル亜鉛、ジブチル亜鉛等の有機亜鉛化合物、(ニ)トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ−n−ヘキシルアルミニウム、トリ−n−オクチルアルミニウム、トリ−n−デシルアルミニウム、ジエチルアルミニウムモノクロライド、ジイソブチルアルミニウムモノクロライド、エチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムジクロライド、ジエチルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライド、ジエチルアルミニウムエトキシド、ジエチルアルミニウムフェノキシド、メチルアルミノキサン等の有機アルミニウム化合物が挙げられる。このうちでは、特に有機アルミニウム化合物が好ましい。
<固体触媒成分(A)の製造>
固体触媒成分(A)は、各成分(I)〜(IV)、および必要により用いられる任意成分を、段階的にあるいは一時に相互に接触させて製造することができる。接触の中間生成物および/または最後生成物を有機溶媒で洗浄することもできる。具体的には、(イ)成分(I)と成分(III)とを接触させた後に、成分(II)及び成分(IV)を接触させ、洗浄する方法、(ロ)成分(I)と成分(II)を接触させた後に、成分(III)及び成分(IV)を接触させ、洗浄する方法、(ハ)成分(I)、(II)、(III)を同時に接触した後に、成分(IV)を接触させ、洗浄する方法などが採用される。
洗浄に用いる溶媒としては、不活性有機溶媒、例えば、脂肪族もしくは芳香族炭化水素溶媒(例えば、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、シクロヘキサン等)、またはハロゲン化炭化水素溶媒(例えば、塩化−n−ブチル、1,2−ジクロロエチレン、四塩化炭素、クロルベンゼン等)を挙げることができる。
固体触媒成分(A)を構成する各成分の接触条件は、酸素の不存在下で実施する必要があるものの、任意のものでありうるが、一般的には、次の条件が好ましい。接触温度は、−50〜200℃程度、好ましくは0〜100℃である。接触方法としては、回転ボールミル、振動ミル、ジェットミル、媒体撹拌粉砕機などによる機械的な方法、不活性希釈剤の存在下に撹拌により接触させる方法などがある。このとき使用する不活性希釈剤としては、脂肪族または芳香族の炭化水素またはハロゲン化炭化水素、ポリシロキサン等が挙げられる。
固体触媒成分(A)を構成する各成分の使用量は、任意のものでありうるが、一般的には、次の範囲内が好ましい。成分(I)のチタン化合物の使用量は、使用するマグネシウム化合物の使用量に対してモル比(Ti/Mg)で0.0001〜1000、好ましくは0.01〜10である。ハロゲン源としてそのための化合物を使用する場合は、その使用量はチタン化合物および(または)マグネシウム化合物がハロゲンを含む、含まないにかかわらず、使用するマグネシウムの使用量に対してモル比(ハロゲン/Mg)で0.01〜1000、好ましくは0.1〜100である。電子供与体の使用量は、前記のマグネシウム化合物の使用量に対してモル比(電子供与体/Mg)で0.001〜10、好ましくは0.01〜5である。
成分(I)と成分(II)の量比は、成分(I)を構成するチタンに対する成分(II)のケイ素の原子比(ケイ素/チタン)で0.01〜1000、好ましくは0.1〜100である。成分(III)の成分(I)に対する量比は、成分(III)中のケイ素の、成分(I)中のチタン原子に対する原子比(ケイ素/チタン)で0.01〜1000、好ましくは0.01〜300である。成分(IV)の成分(I)に対する量比は、有機金属化合物の金属の原子比(金属/チタン)で0.01〜1000、好ましくは0.1〜100である。成分(IV)の有機金属化合物の使用量は、成分(I)を構成するチタンに対する金属原子の原子比(金属原子/チタン)で0.1〜100、好ましくは1〜50である。
有機アルミニウム化合物(B)は、助触媒として用いられ、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロライド、ジイソブチルアルミニウムクロライドなどのアルキルアルミニウムハライド、ジエチルアルミニウムハイドライドなどのアルキルアルミニウムハイドライド、ジエチルアルミニウムエトキシドなどのアルキルアルミニウムアルコキシド、メチルアルモキサン、テトラブチルアルモキサンなどのアルモキサン、メチルボロン酸ジブチル、リチウムアルミニウムテトラエチルなどの複合有機アルミニウム化合物などが挙げられる。また、これらを2種類以上混合して使用することもできる。
4. プロピレン−エチレンブロック共重合体の使用
本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)には、各種添加剤、例えば、耐熱安定剤、酸化防止剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、造核剤、銅害防止剤、帯電防止剤、難燃剤、親水化剤、スリップ剤、抗ブロッキング剤、防曇剤、着色剤、充填剤、ポリエチレン、エラストマー、石油樹脂、抗菌剤などを添加することができる。また、MFRの調整が必要な場合は有機過酸化物を配合することもできる。
添加剤等の各種配合成分の所定量を、例えばヘンシェルミキサー(商品名)、スーパーミキサー、リボンブレンダー、タンブラーミキサー、バンバリーミキサー等の混合装置を用いて混合することによって得ることができる。得られた混合物を、単軸押出機、二軸押出機、ロールなどを用いて、溶融混練温度150〜300℃、好ましくは180〜250℃でペレタイズすることによって、ペレット状の組成物とすることもできる。
本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)は、射出成形、押出成形、中空法、圧縮成形、発泡成形などの成形法に賦すことができる。本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)は、剛性と耐衝撃性とのバランスに優れ、射出成形に賦することが好適である。
本発明のプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)を射出成形して得られる射出成形品は、容器、バッグ、トレー等として、食品、飲食品用等に好適に用いられ、例えば、食品容器(プリン容器、ゼリー容器、ヨーグルト容器、その他のデザート容器、惣菜容器、茶碗蒸し容器、インスタントラーメン等のインスタント麺類に代表されるインスタント食品用の容器、米飯容器、レトルト容器、もずく等の藻類、キムチ、白菜漬け等の惣菜類、魚介類用の容器、弁当容器等)、飲料容器(飲料ボトル、チルドコーヒー容器、ワンハンドカップ容器、その他の飲料容器等)、キャップ(ペットボトルキャップ、1ピースキャップ、2ピースキャップ、インスタントコーヒーのキャップ、調味料キャップ、化粧品容器キャップ等)、その他容器(インク容器、化粧品容器、シャンプー容器、洗剤容器等)、日用品(衣装ケース、バケツ、洗面器、筆記用具、コンテナ、玩具、調理器具、その他各種ケース等)などが挙げられる。
以下、実施例により、本発明をより具体的に説明するが、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1>
(1) 固体成分の調製
十分に窒素置換した、撹拌装置を備えた容量10Lのオートクレーブに、精製したトルエンを2L導入した。ここに室温でMg(OEt)を200g、TiClを1L添加した。温度を90℃に上げ、フタル酸ジ−n−ブチルを50ml加えた。その後、温度を110℃に上げ、3Hr反応を行った。反応生成物を精製トルエンで十分に洗浄し、次いで精製トルエンを加えて全体の液量を2Lにした。ここに室温でTiClを1L添加し、温度を110℃に上げ、2Hr反応を行った。反応生成物を精製トルエンで十分に洗浄し、次いで精製したn−ヘプタンを用いてトルエンをn−ヘプタンで置換し、固体成分のスラリーを得た。このスラリーの一部をサンプリングして乾燥し分析したところ、固体成分のTi含有量は2.7wt%であった。
次に十分に窒素置換をした、撹拌装置を備えた容量20Lのオートクレーブに、上記固体成分のスラリーを、固体成分として100g導入した。これに精製n−へプタンを加えて固体成分の濃度が25g/Lとなるよう調整した。SiClを50ml添加し、温度を90℃に上げ、1Hr反応を行った。反応生成物を精製n−ヘプタンで十分に洗浄し、次いで精製n−ヘプタンを加えて全体の液量を4Lにした。ここに、ジメチルジビニルシランを30ml、(i−Pr)Si(OMe)を30ml、トリエチルアルミニウムのn−ヘプタン希釈液をトリエチルアルミニウムとして80g添加し、40℃で2Hr反応を行った。反応生成物を精製n−ヘプタンで十分に洗浄し、固体成分A1のスラリーを得た。このスラリーの一部をサンプリングして乾燥し分析したところ、固体成分A1のTi含有量は1.2wt%、(i−Pr)Si(OMe)含有量は8.8wt%であった。
(2) 予備重合
上記で得た固体成分A1を用いて、以下手順により予備重合を行った。上記のスラリーに精製n−ヘプタンを加えて固体成分A1の濃度が20g/Lとなるよう調整した。温度を10℃に下げ、トリエチルアルミニウムのn−ヘプタン希釈液をトリエチルアルミニウムとして10g添加し、280gのプロピレンを4Hrかけて供給した。プロピレンの供給停止後、更に30min反応を行った。気相部を十分に窒素置換して予備重合反応を停止した。反応生成物を精製n−ヘプタンで十分に洗浄し、固体触媒成分Aのスラリーを得た。このスラリーをオートクレーブから抜き出し、真空乾燥により固体触媒成分Aを得た。固体触媒成分Aは、固体成分A1 1g当たり2.5gのポリプロピレンを含んでいた。また、この固体触媒成分Aのポリプロピレンを除いた部分は、Ti含有量は1.0wt%、(i−Pr)Si(OMe)含有量は8.2wt%であった。
(3) プロピレン−エチレンブロック共重合体の製造
図1に示したフローシートによって説明する。2台の反応器を用いる気相重合反応装置を用いた。反応器1及び10は、それぞれ内径D:2100mm、長さL:11000mm、内容積:40mの撹拌機を備えた横型気相反応器(長さ/直径=5.2)である。
反応器1内部を窒素で置換後、粒子径が500μm以下の粒子を除去したポリプロピレン粉末を仕込んだ。反応器1に触媒成分およびモノマーを供給して、第一の重合反応を行った。固体触媒成分Aを、ポリプロピレンを除いた固体成分として120g/Hr、トリエチルアルミニウムの15wt%ヘキサン溶液を、固体触媒成分A中のTi原子に対するアルミニウムのモル比が350となるように、それぞれ反応器1に連続的に供給した。また、水素を、反応器1内部のプロピレン濃度に対する水素濃度のモル比が0.065となるように、エチレンを、プロピレン濃度に対するエチレン濃度のモル比が0.018となるように、プロピレンを、反応器1内部の圧力が2.10MPa、温度が61℃を保つように、それぞれ反応器1に供給した。反応熱は、原料混合ガス供給配管3から供給する液化プロピレンの気化熱により除去した。反応器1から排出される未反応ガスは、未反応ガス抜き出し配管4を通して反応器系外に抜き出し、冷却・凝縮させた。気相部をリサイクルガス配管2を通して、液相部を原料混合ガス配管3を通して、反応器1に還流した。
反応器1で生成したプロピレン−エチレン共重合体(A)を、共重合体の保有レベルが反応器の内容積の45容量%となるように重合体抜き出し配管5を通して反応器1から連続的に抜き出し、反応器10に連続的に供給した。物性測定用にプロピレン−エチレン共重合体(A)を一部採取した。
反応器10に、反応器1からの共重合体およびモノマーを供給して、第二の重合反応を行った。水素を、反応器10内部のプロピレン濃度に対する水素濃度のモル比が0.020となるように、エチレンを、プロピレン濃度に対するエチレン濃度のモル比が0.072となるように、反応器10内部の圧力が2.05MPa、温度が70℃を保つように、プロピレンを、それぞれ反応器10に供給した。また、プロピレン−エチレン共重合体(B)の重合量を調整するための重合活性抑制剤を重合活性抑制剤添加用配管11より供給した。反応熱は原料混合ガス供給配管6から供給する液化プロピレンの気化熱により除去した。反応器10から排出される未反応ガスは、未反応ガス抜き出し配管8を通して反応器系外に抜き出し、冷却・凝縮させた。気相部をリサイクルガス配管7を通して、液相部を原料混合ガス配管6を通して、反応器1に還流した。
反応器10で生成したプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)は、共重合体の保有レベルが反応器の内容積の50容量%となるように重合体抜き出し配管9を通して反応器10から連続的に抜き出した。抜き出したパウダーを、ガス回収機12を通してガス類を分離して、製品パウダーは回収系に抜き出し、造粒系(図示せず)にて所定の添加剤(Irganofos168 1000ppm、TINUVIN622 500ppm、ステアリン酸カルシウム 1000ppm、XT−386 150ppm)を配合し溶融混練し、樹脂ペレット化した。
プロピレン−エチレンブロック共重合体の生産レートは、9.0T/Hr、反応器1内の平均滞留時間は1.9Hr、反応器10内の平均滞留時間は1.3Hrであった。生産レートを固体触媒成分Aの供給速度で割った値として触媒効率を求めたところ、75,000g−PP/g−触媒であった。
プロピレン−エチレンブロック共重合体(C)は、MFRは34g/10min、エチレン含有量は4.5wt%であった。プロピレン−エチレン共重合体(A)は、MFRは57g/10min、エチレン含有量は2.5wt%であった。プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率は21wt%であったことから、プロピレン−エチレン共重合体(B)は、MFR=5.0g/10min、エチレン含有量=12.2wt%と算出された。
ペレット化したプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)は、締め圧100トンの射出成形機を用いて、樹脂温度200℃、金型温度40℃の条件で、射出成形し、試験片を得た。この試験片を用い、物性測定を行った結果を、表1に示す。なお、物性測定法は、以下の通りである。
(1)透明性(HAZE)
射出成形法により厚さ1mmのISO平板を成形し、室温23±5℃、相対湿度50±5%に調節された恒温室で72時間状態調整した試験片を用いて、JIS K−7136(ISO14782)に準拠して求めた。
(2)曲げ弾性率
射出成形法により試験片を成形し、室温23±5℃、相対湿度50±5%に調節された恒温室で72時間状態調整した試験片を用いて、JIS K−7171(ISO178)に準拠して求めた。
(3)高速面衝撃試験(ハイレート、HRIT(破断エネルギー))
射出成形法により厚さ2mmのISO平板を成形し、室温23±5℃、相対湿度50±5%に調節された恒温室で72時間状態調整した試験片を用いて、試験を行った。
試験機:サーボパルサ高速衝撃試験機 EHF−2H−20L形−恒温槽付き(島津製作所社製)
試験方法:支持台(穴径40mm)上に設置した試験片に荷重センサーであるダート(径20mm、打撃面が平坦なフラットダート)を6.3m/秒の速度で衝突させ、試験片の衝撃荷重における変形破壊挙動を測定し、得られた衝撃パターンにおける亀裂発生点までにおいて吸収された衝撃エネルギーを算出し、材料の衝撃強度とした。測定温度は、23±0.5℃、及び10±0.5℃であった。
<実施例2>
第一の重合反応において、水素を、プロピレン濃度に対する水素濃度の比が0.061となるように供給し、第二の重合反応において、水素を、プロピレン濃度に対する水素濃度のモル比が0.019となるように、エチレンを、プロピレン濃度に対するエチレン濃度のモル比が0.063となるように供給する以外は実施例1と同様にして重合を行った。
プロピレン−エチレンブロック共重合体の生産レートは、9.5T/Hr、反応器1内の平均滞留時間は1.9Hr、反応器10内の平均滞留時間は1.3Hrであった。生産レートを固体触媒成分Aの供給速度で割った値として触媒効率を求めたところ、79,000g−PP/g−触媒であった。
プロピレン−エチレンブロック共重合体(C)は、MFRは26g/10min、エチレン含有量は4.5wt%であった。プロピレン−エチレン共重合体(A)は、MFRは49g/10min、エチレン含有量は2.5wt%であった。プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率は25wt%であったことから、プロピレン−エチレン共重合体(B)は、MFR=4.1g/10min、エチレン含有量=10.6wt%と算出された。
実施例1と同様にペレット化したプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)の物性測定を行った結果を、表1に示す。
<実施例3>
第一の重合反応において、水素を、プロピレン濃度に対する水素濃度の比が0.072となるように供給し、第二の重合反応において、水素を、プロピレン濃度に対する水素濃度の比が0.021となるように、エチレンを、プロピレン濃度に対するエチレン濃度の比が0.065となるように供給する以外は実施例1と同様にして重合を行った。
プロピレン−エチレンブロック共重合体の生産レートは、9.5T/Hr、反応器1内の平均滞留時間は1.9Hr、反応器10内の平均滞留時間は1.3Hrであった。生産レートを固体触媒成分Aの供給速度で割った値として触媒効率を求めたところ、68,000g−PP/g−触媒であった。
プロピレン−エチレンブロック共重合体(C)は、MFRは42g/10min、エチレン含有量は4.7wt%であった。プロピレン−エチレン共重合体(A)は、MFRは82g/10min、エチレン含有量は2.5wt%であった。プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率は26wt%であったことから、プロピレン−エチレン共重合体(B)は、MFR=6.3g/10min、エチレン含有量=11.0wt%と算出された。
実施例1と同様にペレット化したプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)の物性測定を行った結果を、表1に示す。
<実施例4>
第二の重合反応において、重合活性抑制剤の供給量を増やす以外は実施例3と同様にして重合を行った。
ポリプロピレンの生産レートは、9.4T/Hr、反応器1内の平均滞留時間は1.9Hr、反応器10内の平均滞留時間は1.3Hrであった。生産レートを固体触媒成分Aの供給速度で割った値として触媒効率を求めたところ、66,000g−PP/g−触媒であった。
プロピレン−エチレンブロック共重合体(C)は、MFRは45g/10min、エチレン含有量は4.5wt%であった。プロピレン−エチレン共重合体(A)は、MFRは82g/10min、エチレン含有量は2.5wt%であった。プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率は23wt%であったことから、プロピレン−エチレン共重合体(B)は、MFR=6.3g/10min、エチレン含有量=11.0wt%と算出された。
実施例1と同様にペレット化したプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)の物性測定を行った結果を、表1に示す。
<実施例5>
第二の重合反応において、水素を、プロピレン濃度に対する水素濃度の比が0.020となるように、エチレンを、プロピレン濃度に対するエチレン濃度の比が0.076となるように供給する以外は実施例3と同様にして重合を行った。
ポリプロピレンの生産レートは、9.5T/Hr、反応器1内の平均滞留時間は1.9Hr、反応器10内の平均滞留時間は1.3Hrであった。生産レートを固体触媒成分Aの供給速度で割った値として触媒効率を求めたところ、68,000g−PP/g−触媒であった。
プロピレン−エチレンブロック共重合体(C)は、MFRは40g/10min、エチレン含有量は5.1wt%であった。プロピレン−エチレン共重合体(A)は、MFRは82g/10min、エチレン含有量は2.5wt%であった。プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率は25wt%であったことから、プロピレン−エチレン共重合体(B)は、MFR=4.7g/10min、エチレン含有量=13.0wt%と算出された。
実施例1と同様にペレット化したプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)の物性測定を行った結果を、表1に示す。
<比較例1>
比較例1は、実施例3と同じ性状のプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)を循環ガスの顕熱を利用して反応熱を除去する反応器を用いた製造プロセスで製造した例である。
2台の縦型気相流動床よりなる反応器を用いる気相重合反応装置を用いた。第一の反応器(内容積2.19m)に実施例1と同じの固体触媒成分Aを0.26g/hr、トリエチルアルミニウムを5.2g/hrで連続的に供給した。反応器内の温度75℃、圧力3.0MPa、空塔速度0.35m/s、ベッド重量40kgを維持しながら、反応器内に水素及びエチレンを、それぞれ水素/プロピレン=0.050モル比、エチレン/プロピレン=0.013モル比となるように連続的に供給して第一の重合反応を行い、プロピレン−エチレン共重合体(A)を得た。
次いで、得られた共重合体は第二の反応器(内容積2.19m)に移送され、反応器内の温度80℃、圧力2.5MPa、空塔速度0.50m/s、ベッド重量60kgを維持しながら、反応器内に水素及びエチレンを、それぞれ水素/プロピレン=0.027モル比、エチレン/プロピレン=0.070モル比となるように連続的に供給して第二の重合反応を行い、プロピレン−エチレンブロック共重合体(C)を得た。また、プロピレン−エチレン共重合体(B)の重合量を調整するための重合活性抑制剤としてエタノールを、エタノール/Al=0.57モル比で、第二の反応器に連続的に供給した。
第一の反応器、第二の反応器共に、反応熱の除去は、主に冷却した循環ガスの顕熱を利用した。
プロピレン−エチレンブロック共重合体(C)は、MFRは42g/10min、エチレン含有量は4.7wt%であった。プロピレン−エチレン共重合体(A)は、MFRは82g/10min、エチレン含有量は2.5wt%であった。プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率は26wt%であったことから、プロピレン−エチレン共重合体(B)は、MFR=6.3g/10min、エチレン含有量=11.0wt%と算出された。
実施例1と同様に所定の添加剤を配合しペレット化したプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)の物性測定を行った結果を、表2に示す。
<比較例2>
比較例2は、実施例4と同じ性状のプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)を循環ガスの顕熱を利用して反応熱を除去する反応器を用いた製造プロセスで製造した例である。
第二の重合反応において、重合活性抑制剤としてエタノールを、エタノール/Al=0.70モル比となるように供給する以外は比較例1と同様にして重合を行った。
プロピレン−エチレンブロック共重合体(C)は、MFRは45g/10min、エチレン含有量は4.5wt%であった。プロピレン−エチレン共重合体(A)は、MFRは82g/10min、エチレン含有量は2.5wt%であった。プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率は23wt%であったことから、プロピレン−エチレン共重合体(B)は、MFR=6.3g/10min、エチレン含有量=11.0wt%と算出された。
実施例1と同様に所定の添加剤を配合しペレット化したプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)の物性測定を行った結果を、表2に示す。
<比較例3>
比較例3は、実施例5と同じ性状のプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)を循環ガスの顕熱を利用して反応熱を除去する反応器を用いた製造プロセスで製造した例である。
第二の重合反応において、水素及びエチレンを、それぞれ水素/プロピレン=0.033モル比、エチレン/プロピレン=0.084モル比となるように連続的に供給し、エタノールを、エタノール/Al=0.69モル比となるように供給する以外は比較例1と同様にして重合を行った。
プロピレン−エチレンブロック共重合体(C)は、MFRは40g/10min、エチレン含有量は5.1wt%であった。プロピレン−エチレン共重合体(A)は、MFRは82g/10min、エチレン含有量は2.5wt%であった。プロピレン−エチレン共重合体(B)の比率は25wt%であったことから、プロピレン−エチレン共重合体(B)は、MFR=4.7g/10min、エチレン含有量=13.0wt%と算出された。
実施例1と同様に所定の添加剤を配合しペレット化したプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)の物性測定を行った結果を、表2に示す。
Figure 2016033193
Figure 2016033193
実施例1〜5によれば、本発明の製造方法によるプロピレン−エチレンブロック共重合体は、総じて、剛性(曲げ弾性率)と耐衝撃性(高速面衝撃試験23℃)とのバランス、低温耐衝撃性(高速面衝撃試験10℃)、透明性(HAZE)に優れることが分かる。さらに、実施例3と比較例1との対比から、同じ性状(MFR、エチレン含有量など)を有するプロピレン−エチレンブロック共重合体であっても、蒸発潜熱を利用して反応熱の除去を行う反応器、好ましくは内部に水平軸周りに回転する撹拌機を有する横型反応器を用いた製造プロセスによるプロピレン−エチレンブロック共重合体の方が、曲げ弾性率は同等、高速面衝撃試験23℃は1ポイント高いという結果が得られていて、剛性と耐衝撃性とのバランスが優れていることが分かる。実施例4と比較例2との対比、および実施例5と比較例3との対比からも、同様なことが分かる。
本発明によれば、剛性と耐衝撃性とのバランス、低温耐衝撃性に優れたプロピレン−エチレンブロック共重合体を提供しうるので、産業上大いに有用である。
1 反応器(第一二重合工程)
2 リサイクルガス配管
3 原料混合ガス配管
4 未反応ガス抜き出し配管
5 重合体抜き出し配管
6 原料混合ガス配管
7 リサイクルガス配管
8 未反応ガス抜き出し配管
9 重合体抜き出し配管
10 反応器(第二重合工程)
11 重合活性抑制剤添加用配管
12 ガス回収機
13 バグフィルター

Claims (5)

  1. 液化プロピレンの蒸発潜熱を利用して反応熱の除去を行う気相重合反応器を少なくとも二槽連結してなる連続気相重合反応装置を用い、第一の反応領域で、下記の物性を有するプロピレン−エチレン共重合体成分(A)を製造し、第二の反応領域で、下記の物性を有するプロピレン−エチレン共重合体成分(B)を製造して、下記の物性を有するプロピレン−エチレンブロック共重合体(C)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。
    (A) エチレン含有量が0.1〜3重量%、JIS K7210(230℃、2.16kg荷重)に準拠したメルトフローレイト(MFR)が10〜300g/10min
    (B) エチレン含有量が5〜14重量%、MFRが1〜50g/10min
    (C) (A)と(B)の重量割合が90:10〜60:40、エチレン含有量が2〜8重量%
  2. プロピレン−エチレン共重合体成分(A)とプロピレン−エチレン共重合体成分(B)とのMFR比(A/B)が3.5〜30、プロピレン−エチレンブロック共重合体(C)のMFRが10〜100g/10min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の製造方法。
  3. 気相重合反応器は、内部に水平軸周りに回転する撹拌機を有する横型気相重合反応器である請求項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の製造方法。
  4. チタン、マグネシウム及びハロゲンを含有するチーグラー型固体触媒を用いる請求項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の製造方法。
  5. チーグラー型固体触媒は、下記成分(I)〜(IV)を接触させて得られる固体触媒成分を含有するものである請求項4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。
    成分(I):チタン、マグネシウム及びハロゲンを含有する固体成分
    成分(II):Si−OR結合を2つ以上含有する有機ケイ素化合物(但し、Rは炭素数1〜8の炭化水素基である。)
    成分(III):ビニルシラン化合物
    成分(IV):周期表1〜3族金属の有機金属化合物
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