JP2020508385A - ホモポリプロピレンおよびその製造方法 - Google Patents

ホモポリプロピレンおよびその製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明では優れた加工性と共に、高い強度など優れた機械的特性などを現わすホモポリプロピレンおよびその製造方法を提供する。前記ホモポリプロピレンは、i)分子量分布2.4未満、ii)メルトインデックス(ASTM D1238に従い230℃で2.16kg荷重で測定)5〜3000g/10min,iii)残留応力比0.5%以下、iv)角周波数1rad/sでの複合粘度5〜600Pa・sであり、角周波数100rad/sでの複合粘度5〜300Pa・sを満たすものである。

Description

[関連出願との相互引用]
本出願は、2017年12月26日付韓国特許出願第10−2017−0180271号および2018年11月2日付韓国特許出願第10−2018−0133853号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれている。
本発明では優れた加工性と共に改善した機械的特性を現わすホモポリプロピレンおよびその製造方法に関する。
オレフィン重合触媒系は、チーグラー・ナッタおよびメタロセン触媒系に分類することができ、この二つの高活性触媒系はそれぞれの特徴に合わせて発展してきた。チーグラー・ナッタ触媒は、50年代に発明されて以来、従来の商業プロセスに広く適用されてきたが、活性点がいくつか混在するマルチサイト触媒(multi−site catalyst)であるため、重合体の分子量分布が広いことが特徴であり、共単量体の組成分布が均一でないため、所望する物性確保に限界がある問題がある。
一方、メタロセン触媒は、遷移金属化合物が主成分の主触媒とアルミニウムが主成分の有機金属化合物である助触媒の組み合わせからなり、このような触媒は均一系錯体触媒であり、シングルサイト触媒(single site catalyst)であり、単一活性点の特性によって分子量分布が狭く、共単量体の組成分布が均一な高分子が得られ、触媒のリガンド構造変形および重合条件の変更に応じて高分子の立体規則度、共重合特性、分子量、結晶化度などを変化させる特性を有している。
通常チーグラー・ナッタ触媒で製造されるホモポリプロピレンは、強度を増大させるか低坪量化すると物理的な物性が低下するだけでなく、加工性が低下する問題点がある。また、チーグラー・ナッタ触媒で製造された使い捨てタワシは、メタロセン触媒で製造されたホモポリプロピレンより高いキシレン可溶分(xylene solubles)と広い分子量分布による低分子量の含有量が高いので、タワシに適用時、表面がソフトであるためタワシに使用するには適当なものではなかった。
このような短所を補うために、従来のチーグラー・ナッタ触媒で生産されるメルトインデックス(MI)230g/10min水準のポリプロピレンを添加剤とブレンドして粗い感触(feel)と太い繊維を採って使用する方法が提案されたが、チーグラー・ナッタ触媒で製造されるポリプロピレンと添加剤がブレンドされたポリプロピレン組成物は、紡糸性が良くないため不均一な繊維を作り出し、そのため、物性の低下を起こした。また、乾式混合(Dry blending)→熱加工(Thermal processing)→ペレタイジング(pelletizing)→2次加工(second processing)→生成物(product)につながり高い加工コストが発生する短所を有している。
このような短所を補うために、メタロセン触媒を使用してホモポリプロピレンの加工性および機械的物性を向上させるための試みがなされている。しかし、従来に開発されたメタロセン触媒を使用してホモポリプロピレンを製造する場合にも、加工領域での粘度が過度に高いため加工性が充分でないか、逆に加工領域での粘度は加工性確保が可能な程度であるが、強度が劣るなどの短所があった。
したがって、現在まで加工性および強度などの機械的物性が共に向上したホモポリプロピレンは開発されていない実情である。
そこで、本発明では優れた加工性と共に、高い強度など機械的物性などを現わすホモポリプロピレンおよびその製造方法を提供する。
本発明は、下記条件を満たすホモポリプロピレンを提供する:
i)分子量分布2.4未満
ii)メルトインデックス(ASTM D1238に従い230℃で2.16kg荷重で測定)5〜3000g/10min
iii)残留応力比0.5%以下
iv)角周波数(angular frequency)1rad/sでの複合粘度5〜600Pa・s、角周波数100rad/sでの複合粘度5〜300Pa・s。
本発明はまた、シリカ担体;およびシリカ担体上に担持された下記化学式1の化合物と、助触媒を含む担持触媒の存在下に、プロピレン単量体を重合する段階を含む、前記本発明のホモポリプロピレンの製造方法を提供する:
前記化学式1において、
1およびX2は、それぞれ独立してハロゲンであり、
1およびR5は、それぞれ独立してC1-20アルキルに置換されたC6-20アリールであり、
2〜R4、およびR6〜R8は、それぞれ独立して水素、ハロゲン、C1-20アルキル、C2-20アルケニル、C1-20アルキルシリル、C1-20シリルアルキル、C1-20アルコキシシリル、C1-20エーテル、C1-20シリルエーテル、C1-20アルコキシ、C6-20アリール、C7-20アルキルアリール、またはC7-20アリールアルキルであり、
Aは、炭素、シリコンまたはゲルマニウムである。
また、本発明は前記ホモポリプロピレンを含む成形品を提供する。
また、本発明は前記ホモポリプロピレンを含む不織布、具体的にはタワシなど洗浄用不織布を提供する。
本発明によるホモポリプロピレンは、特定の触媒などで製造されることにより、より高いLCB(Long Chain Branch)含有量およびその適切な分布を現すことができる。そのため、優れた加工性と共に高い強度などの向上した機械的物性を現わすことができる。そのため、本発明のホモポリプロピレンは、各種成形品などの用途に非常に好ましく使用されることができる。
また、本発明によるホモポリプロピレンは、優れた繊維加工性を現わし、太さが細いながらも均一な繊維の製造および高剛性の低坪量不織布の製造が可能である。また、従来の製品より粗い触感を付与することができ、高い強度にも簡単に破れない優れた強靭性を同時に実現することができる。したがって、高剛性と共に大きい表面の粗さが求められる不織布、特にタワシのような洗浄用不織布の製造に有用である。
実施例1−1と、比較例1−2のホモポリプロピレンの13C NMR分析結果であり、比較例1−2とは異なり実施例1−1でLCBが生成されることを確認した分析結果である。 実施例1−1および比較例1−1ないし1−3のホモポリプロピレンに対してGPCにて分子量分布を測定した結果を示すグラフである。 実施例1−1および比較例1−1ないし1−3のホモポリプロピレンに対して角周波数別の複合粘度を測定した結果を示すグラフである。 実施例1−1および比較例1−1ないし1−3のホモポリプロピレンに対して残留応力および残留応力比を測定した結果を示すグラフである。
本明細書で使用される用語は、単に例示的な実施例を説明するために使用されたものであり、発明を限定しようとする意図ではない。単数形は文脈上明白に異なる意味を有さない限り、複数形を含む。本明細書において、「含む」、「備える」または「有する」などの用語は、実施された特徴、段階、構成要素またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や段階、構成要素、またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加の可能性をあらかじめ排除しないものとして理解しなければならない。
発明は多様な変更を加えることができ、様々な形態を有し得るため、特定の実施例を例示して以下で詳細に説明する。しかし、これは発明を特定の開示形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものとして理解しなければならない。
発明の一実施形態によれば、下記の条件を満たすホモポリプロピレンが提供される:
i)分子量分布2.4未満
ii)メルトインデックス(ASTM D1238に従い230℃で2.16kg荷重で測定)5〜3000g/10min
iii)残留応力比0.5%以下
iv)角周波数1rad/sでの複合粘度5〜600Pa・s、角周波数100rad/sでの複合粘度5〜300Pa・s。
本発明者らは実験を重ねた結果、以下で説明する特定の担持触媒下にプロピレンを重合することによって、一定水準以上のLCB(Long Chain Branch)の生成が伴われ、適切に分布したホモポリプロピレンが形成され得ることが確認された。
このようなホモポリプロピレンは、前記LCBの適切な生成および分布によって相対的に狭い分子量分布を現わし、より向上した機械的物性を現わし、また、加工領域に対応する高い角周波数下では低い複合粘度を現わし、優れた加工性を現わすことが確認された。結果的には、一実施形態のホモポリプロピレンは、優れた加工性および向上した機械的物性により各種成形品などの用途に非常に好ましく使用され得る。
また、前記ホモポリプロピレンは、重合時の重合条件の制御により、前記した物性とメルトインデックスおよび残留応力比をさらに制御することによって、太さが細いながらも均一な繊維の製造およびこれを利用した高剛性の低坪量不織布の製造が可能であり、特に表面粗さ特性の増加により洗浄用不織布への適用時、洗浄効果を向上させることができる。また、製造されるホモポリプロピレンは、添加剤とブレンドする必要がないため、1次加工だけでも不織布を製造できるので、工程性および価格競争力を向上させることができる。
以下、一実施形態のホモポリプロピレンの物性および製造方法についてより具体的に説明する。
発明の一実施形態による前記ホモポリプロピレンは、2.4未満の狭い分子量分布(MWD=Mw/Mn)を現わすことができる。このように狭い分子量分布は、重合体内のLCB含有量増加によるものであり、2.4未満の狭い分子量分布を有することによって、各種成形品の製造時の高い強度など優れた機械的物性を現すことができ、また、不織布の製造時の優れた剛性を現わすことができる。仮に分子量分布が2.4以上の場合、強度劣化の恐れがあり、これに伴う細繊化が難しい。より具体的には前記ホモポリプロピレンは、MWDが1.5〜2.35、より具体的には2.0〜2.3であり得る。
このようなホモポリプロピレンの分子量分布(MWD)は、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)を用いて重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)を測定した後、数平均分子量に対する重量平均分子量の比(Mw/Mn)で決めることができる。具体的にはPolymer Laboratories PLgel MIX−B 300mmの長さのカラムを用いてWaters PL−GPC220機器を用いて測定することができ、この時、評価温度は160℃であり、1,2,4−トリクロロベンゼンを溶媒として使用し、流速は1mL/minとする。また、サンプルは10mg/10mLの濃度で調剤した後、200μLの量で供給する。ポリスチレン標準を用いて形成された検定曲線を用いてMwおよびMnの値を誘導する。この時、ポリスチレン標準品の分子量(g/mol)は、2,000/10,000/30,000/70,000/200,000/700,000/2,000,000/4,000,000/10,000,000の9種を使用した。
また、発明の一実施形態による前記ホモポリプロピレンは、ASTM D 1238に従い230℃で2.16kg荷重下で測定したメルトインデックス(MI,melt index)が5〜3000g/10min、あるいは7〜1500g/10min、あるいは9〜1000g/10minであり得る。
前記ホモポリプロピレンは、これを使用して製造しようとする製品の種類、達成しようとする物性によって多様なメルトインデックスを現わし得、このようなメルトインデックスは、重合工程時の投入される水素量などに応じて調節することができる。発明の一実施形態によるホモポリプロピレンは、前記したような範囲のMIを有することによって優れた加工性を現わすことができる。
より具体的にMIが5g/10min以上であり、200g/10min未満、さらに具体的には5〜100g/10min、あるいは5〜70g/10minである場合、射出成形時により優れた加工性を現わすことができる。
また、MIが200g/10min以上であり、3000g/10min以下、あるいは1500g/10min以下、あるいは1000g/10min以下であるとき、優れた繊維加工性を現わすことができる。通常ホモポリプロピレンを利用した不織布を加工することにおいて、MIが200g/10min未満の場合、加工圧力が上昇して繊維加工性が低下する恐れがあり、3000g/10minを超える場合、製造される不織布での高強度の実現が難しいが、前記した範囲内のMIを有する場合、紡糸性と不織布の強度をバランス良く改善することができる。また前記した範囲のMI値を有するホモポリプロピレンを製造するためには、従来のチーグラー・ナッタ触媒を使用する場合、peroxide系の添加剤によりMIを調節しなければならないが、本発明では後述するようなメタロセン化合物を含む触媒を使用することによって、添加剤を使用しなくとも前記したMIの実現が容易であり、工程安定性が高まる利点がある。
また、発明の一実施形態による前記ホモポリプロピレンは、0.5%以下の残留応力比を示すことができる。
前記残留応力比は、流変学的物性テストにより測定および確認できるものであり、不織布の製造工程と類似の環境下で行われる場合、流変学的物性テストにより繊維加工性を確認することもできる。具体的にはホモポリプロピレンに大きい変形(strain)を加える応力緩和テスト(stress relaxation test)を行い、この時、測定される残留応力値から下記計算式1により計算することができる。
[計算式1]
残留応力比=(RS1/RS0)*100
前記計算式1において、RS0は235℃下で前記ホモポリプロピレンに200%の変形を加えた後0.05秒未満のいずれか一つの時点(t0)における残留応力であり、RS1は235℃下でホモポリプロピレンに200%の変形を加えた後0.05秒〜1.50秒の間のいずれか一つの時点(t1)における残留応力である。
また、前記計算式1において、RS0は235℃下でホモポリプロピレンに200%の変形を加えた直後[例えば0.05秒未満のいずれか一つの時点(t0)]における残留応力を示す。そして、前記計算式1において、RS1は前記RS0と同じ条件下で前記t0後約1.5秒以内[例えば0.05秒〜2.00秒の間のいずれか一つの時点(t1)]における残留応力を示す。
具体的には、前記計算式1において、前記t0は、0.01秒、あるいは0.015秒、あるいは0.02秒、あるいは0.025秒、あるいは0.03秒、あるいは0.035秒、あるいは0.04秒、あるいは0.045秒より選ばれ得る。そして、前記計算式1において、t1は0.05秒、あるいは0.10秒、あるいは0.20秒、あるいは0.30秒、あるいは0.40秒、あるいは0.50秒、あるいは0.60秒、あるいは0.70秒、あるいは0.80秒、あるいは0.90秒、あるいは1.00秒、あるいは1.10秒、あるいは1.20秒、あるいは1.30秒、あるいは1.40秒、あるいは1.50秒より選ばれ得る。より具体的には、残留応力の測定時の有効なデータを容易に確保のために、前記計算式1において、t0は0.02秒であり、t1は1.00秒であることが有利である。
そして、前記ホモポリプロピレンの残留応力比は、この溶融加工時の工程条件、具体的には不織布製造時のメルトブローの実行のための工程条件と類似の環境(例えば235℃)下で測定され得る。前記235℃の温度は、ホモポリプロピレン組成物を完全に溶かして溶融加工またはメルトブローを行うのに適合した温度に該当する。
前記計算式1による残留応力の比率が0.5%を超える場合、サイズ安定性が減少して製品表面の不良および変形の問題が発生し得る。また、通常不織布は、樹脂の溶融状態で繊維に紡糸してクーリング(cooling)により半溶融状態での延伸工程を行うことによって製造されるが、この時、前記数学式1による残留応力の比率が0.5%を超えて高い場合、変形に対して高い抵抗性を現わすため、紡糸工程で紡糸性が良くないので、太さが細いながらも均一な繊維の製造が難しい。また、断糸発生率が高いため、繊維生成工程の間に発生する断糸によって繊維を生産できない時間が長くなるなど加工性が低下し、連続的な紡糸工程の実行が難しい。また、ウェブ形成性(web formation)が不良であるため、製品表面の不良および変形の問題が発生するため、また、強度低下の恐れがある。
また、前記残留応力比は、ホモポリプロピレンのMIとともに最適化することによって、その用途によって求められる特性をさらに改善することができる。
上述したように発明の一実施形態のホモポリプロピレンは、ASTM D 1238に従い230℃で2.16kg荷重下で測定したメルトインデックス(MI,melt index)が5〜3000g/10minであり得るが、前記MIが5g/10min以上であり、200g/10min未満、より具体的には5〜100g/10min、あるいは5〜70g/10minであり、残留応力比が0.2〜0.5%である場合、射出成形時さらに優れた加工性を現わすことができる。
また、前記MIが200〜3000g/10min、より具体的には200〜1500g/10minあるいは200〜1000g/10minであり、残留応力比が0.1%以下、または0.001〜0.1%、より具体的には0.01〜0.1%である場合、紡糸工程による繊維製造時に優れた繊維加工性を現わすことができる。
また、発明の一実施形態による前記ホモポリプロピレンは、角周波数1rad/sでの複合粘度(complex viscosity)が5〜600Pa・s、あるいは8〜550Pa・s、あるいは10〜520Pa・sであり、角周波数100rad/sでの複合粘度が5〜300Pa・s、あるいは7〜260Pa・sであり得る。
角周波数による複合粘度は、流動性および/または加工性と関連したものであり、前記複合粘度もまたホモポリプロピレンのMIとともに最適化することによって、その用途によって求められる特性をさらに改善することができる。
具体的には、前記メルトインデックス(ASTM D1238に従い230℃で2.16kg荷重で測定)が5〜70g/10minであり、角周波数1rad/sでの複合粘度が430〜600Pa・s、あるいは450〜550Pa・s、あるいは490〜540Pa・sであり、角周波数100rad/sでの複合粘度180〜300Pa・s、あるいは190〜260Pa・sである場合、一実施形態のホモポリプロピレンは、低い角周波数では高い複合粘度を現わすことによって優れた強度など機械的物性を現わすことができ、また、加工領域に対応する高い角周波数では低い複合粘度を現わすことによって優れた流動性により、向上した加工性を現わすことができる。すなわち、一実施形態のホモポリプロピレンは、角周波数による複合粘度グラフにおいて、類似の密度および重量平均分子量を有する従来のホモポリプロピレンに比べて角周波数による複合粘度の大きい変化程度を示し、そのため、shear thinningの効果が優れ、優れた機械的物性および加工性を共に現わすことができる。その結果、射出成形時より優れた加工性を現わすことができる。
また、前記メルトインデックス(ASTM D1238に従い230℃で2.16kg荷重で測定)が70g/10min超3000g/10min以下、より具体的には200〜1500g/10min、より具体的には200〜1000g/10minであり、角周波数1rad/sでの複合粘度が5〜200Pa・s、あるいは8〜100Pa・s、あるいは10〜60Pa・sであり、角周波数100rad/sでの複合粘度が5〜150Pa・s、あるいは7〜120Pa・s、あるいは10〜50Pa・sである場合、紡糸工程による繊維製造時に優れた繊維加工性を現わすことができる。
前記角周波数による複合粘度は、ARES(advanced rheometric expansion system)を用いて190℃でdynamic frequency sweepで求め得る。前記dynamic frequency sweepは、ディスク形態の25mmParallel plateを用いて測定し得る。
また、発明の一実施形態による前記ホモポリプロピレンは、キシレン可溶分(xylene solubles;Xs)が1.0重量%以下または0.1〜1.0重量%で高い立体規則度(tacticity)を示すことができる。
キシレン可溶分は、ホモポリプロピレンをキシレンの中に溶解させ、冷却溶液から不溶性の部分を結晶化させて決定された冷却キシレンの中に可溶性の重合体の含有量(重量%)であり、キシレン可溶分は、低い立体規則性の重合体鎖を含有する。そのため、キシレン可溶分の含有量が低いほど高い立体規則度を有する。一実施形態によるホモポリプロピレンは、このように高い立体規則度を有することによって各種製品の製造時に優れた剛性を現わすことができる。キシレン可溶分の制御による改善効果が優れることを考慮するとき、前記ホモポリプロピレンのキシレン可溶分は、より具体的には0.5〜1.0重量%、より具体的には0.6〜0.8重量%であり得る。
本発明において前記キシレン可溶分は、ホモポリプロピレンサンプルにキシレンを入れ、135℃で1時間加熱後30分間冷却して前処理し、OminiSec(Viscotek社FIPA)装置で1mL/minの流速(flow rate)で4時間キシレンを流し、RI(Refractive Index)、DP(Pressure across middle of bridge)、IP(Inlet pressure through bridge top to bottom)のベースライン(base line)が安定化すると、前処理したサンプルの濃度およびインジェクション量を記入して測定後、ピーク面積を計算することによって測定し得る。
また、発明の一実施形態による前記ホモポリプロピレンは、30,000〜300,000g/mol、より具体的には50,000〜250,000g/mol、より具体的には50,000〜100,000g/mol、あるいは100,000g/mol超250,000g/mol以下の重量平均分子量(Mw)を現わすことができる。このような分子量を有することによって、各種成形品の製造時に優れた強度など機械的物性およびその他適切な諸般物性を現わすことができる。
このようなホモポリプロピレンの重量平均分子量は、前述したようにゲル透過クロマトグラフィー(GPC:gel permeation chromatography)を用いて測定することができ、このようなGPC測定時の標準物質としてはポリスチレンなどを使用することができる。
また、前記ホモポリプロピレンは、155〜160℃融点(Tm)を有し得る。前記した範囲内のTmを有する場合、優れた紡糸性および生産性を現わすことができる。より具体的には155℃以上であり、157℃以下の融点(Tm)を有することができる。
一方、本発明において前記融点は、示差走査熱量計(Differential Scanning Calorimeter;DSC)を用いて測定し得る。具体的には、ホモポリプロピレンの温度を200℃まで増加させた後、5分間その温度に維持し、その後に30℃まで低下させた後、再び温度を増加させてDSC(Differential Scanning Calorimeter,TA社製)曲線の頂点を融点として測定し得る。この時、温度の上昇と下降の速度は、それぞれ10℃/minであり、融点は二番目の温度が上昇する区間で測定した結果である。
より具体的には、発明の一実施形態によるホモポリプロピレンは、前記した物性要件を満たす条件下に、メルトインデックス(ASTM D1238に従い230℃で2.16kg荷重で測定)が5g/10min以上であり、200g/10min未満、あるいは5〜70g/10minであり、角周波数1rad/sでの複合粘度が430〜600Pa・sであり、角周波数100rad/sでの複合粘度が180〜300Pa・sであり、そして残留応力比が0.2〜0.5%であり得、このような物性要件を同時に満たすときに射出成形時の優れた成形性を現わすことができる。
また、発明の他の一実施形態によるホモポリプロピレンは、前記した物性要件を満たす条件下に、メルトインデックス(ASTM D1238に従い230℃で2.16kg荷重で測定)が200〜1000g/10min、分子量分布が1.5〜2.35、融点が155〜157℃、キシレン可溶分が0.5〜1.0重量%、そして残留応力比が0.001〜0.1%であり得、このような物性要件を同時に満たすときに優れた繊維加工性を現わすことができる。
汎用チーグラー・ナッタ触媒を用いて製造される高流動ホモポリプロピレンは、チーグラー・ナッタ触媒の低い水素反応性により、低いメルトインデックス(MI)素材を押出工程で過酸化物(Peroxide)系分解促進剤を使用してビス−ブレーキング(vis−breaking)または制御されたレオルロジ(Controlled Rheology)工程を用いて高流動製品を生産している。しかし、多重活性点を有するチーグラー・ナッタ触媒の限界によって分子量分布が3.0以上で広いため、繊維用途に適用時の細繊化増大には限界があった。
これについて本発明では後述する化学式1の化合物を含む触媒を使用し、また、重合時の水素投入量をさらに制御することによって、前記した物性を実現することができる。これにより、優れた繊維加工性を現わし、太さが細いながらも均一な繊維の製造およびこれを利用した高剛性の低坪量不織布の製造が可能であり、また、強度増大とともに表面粗さの特性の増大効果により洗浄用不織布に適用時に洗浄効果を向上させることができる。また、製造されるホモポリプロピレンは、添加剤とブレンドする必要がないので、1次加工だけでも不織布を製造でき、工程性および価格競争力を向上させることができる。
前記のような物性的特徴を有する発明の一実施形態によるホモポリプロピレンは、シリカ担体;およびシリカ担体上に担持された下記化学式1の化合物と、助触媒を含む担持触媒の存在下に、プロピレン単量体を重合する段階を含む製造方法によって製造され得る:
前記化学式1において、
1およびX2は、それぞれ独立してハロゲンであり、
1およびR5は、それぞれ独立してC1-20アルキルに置換されたC6-20アリールであり、
2〜R4、およびR6〜R8は、それぞれ独立して水素、ハロゲン、C1-20アルキル、C2-20アルケニル、C1-20アルキルシリル、C1-20シリルアルキル、C1-20アルコキシシリル、C1-20エーテル、C1-20シリルエーテル、C1-20アルコキシ、C6-20アリール、C7-20アルキルアリール、またはC7-20アリールアルキルであり、
Aは、炭素、シリコンまたはゲルマニウムである。
本発明者らは実験を重ねた結果、前記化学式1の化合物および助触媒を含む担持触媒を使用し、以下の技術的原理によって一実施形態のホモポリプロピレンが製造できることが確認された。
先に、前記化学式1の化合物を単一触媒活性種で使用することにより、2種以上の触媒を混合して使用する場合に比べて製造されるホモポリプロピレンに比べて分子量分布が狭くなる。
さらに前記化学式1の化合物は、インデニル基を含む二つのリガンドを連結するブリッジグループとして、エチル基に2置換された2価の官能基Aを含むことによって、既存の炭素ブリッジに対して原子サイズが大きくなることによって可用角度が増え、モノマーの接近が容易であり、より優れた触媒活性を現わすことができる。
また、リガンドである二つのインデニル基の2番位置は、それぞれメチル基/イソプロピル基に置換され、4番位置(R1およびR5)は、それぞれアルキル置換されたアリール基を含むことによって十分な電子を供給できるInductive effectによってより優れた触媒活性を現わすことができ、ホモポリプロピレンの構造のうちLCB(long chain branching)を適切な比率/分布で形成させることによって、一実施形態の諸般物性を満たすホモポリプロピレンを製造することができる。
また、前記化学式1の化合物は、中心金属としてジルコニウム(Zr)を含むことによって、Hfなどのような他の14族元素を含むときに比べて電子を収容できるオービタルをさらに多く持っており、より高い親和力で単量体と簡単に結合でき、その結果、より優れた触媒活性改善効果を現わすことができる。
本明細書で特に制限しない限り、次の用語は下記のように定義することができる。
ハロゲン(halogen)は、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)またはヨード(I)であり得る。
1-20アルキル基は、直鎖、分枝鎖または環状アルキル基であり得る。具体的には、C1-20アルキル基は、C1-15直鎖アルキル基;C1-10直鎖アルキル基;C1-5直鎖アルキル基;C3-20分枝鎖または環状アルキル基;C3-15分枝鎖または環状アルキル基;あるいはC3-10分枝鎖または環状アルキル基であり得る。より具体的には、C1-20のアルキル基は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、iso−ペンチル基、neo−ペンチル基またはシクロヘキシル基などであり得る。
2-20アルケニル基は、直鎖、分枝鎖または環状アルケニル基であり得る。具体的には、C2-20アルケニル基は、C2-20直鎖アルケニル基、C2-10直鎖アルケニル基、C2-5直鎖アルケニル基、C3-20分枝鎖アルケニル基、C3-15分枝鎖アルケニル基、C3-10分枝鎖アルケニル基、C5-20の環状アルケニル基またはC5-10の環状アルケニル基であり得る。より具体的には、C2-20のアルケニル基は、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基またはシクロヘキセニル基などであり得る。
6-20アリールは、モノサイクリック、バイサイクリックまたはトリサイクリック芳香族炭化水素を意味する。具体的には、C6-20アリールは、フェニル基、ナフチル基またはアントラセニル基などであり得る。
7-20アルキルアリールは、アリールの1以上の水素がアルキルによって置換された置換基を意味する。具体的には、C7-30アルキルアリールは、メチルフェニル、エチルフェニル、n−プロピルフェニル、iso−プロピルフェニル、n−ブチルフェニル、iso−ブチルフェニル、tert−ブチルフェニルまたはシクロヘキシルフェニルなどであり得る。
7-20アリールアルキルは、アルキルの1以上の水素がアリールによって置換された置換基を意味する。具体的には、C7-30アリールアルキルはベンジル基、フェニルプロピルまたはフェニルヘキシルなどであり得る。
より具体的には、前記化学式1において、R1およびR5は、それぞれ独立してC1-10アルキルに置換されたC6-12アリール基であり得、より具体的にはtert−ブチルフェニルのようなC3-6分枝鎖アルキル基に置換されたフェニル基であり得る。また、前記フェニル基に対するアルキル基の置換位置は、インデニル基に結合したR1またはR5位置とpara位置に該当する4番位置であり得る。
また、前記化学式1において、R2〜R4およびR6〜R8は、それぞれ独立して水素であり得、X1およびX2はそれぞれ独立してクロロであり得る。
また、前記化学式1においてAはシリコン(Si)であり得る。そして、前記Aの置換基であるR9およびR10は溶解度を増大させて担持効率性を改善する側面で互いに同一であり、C2-10アルキル基であり得、より具体的にはC2-4直鎖状アルキル基、より具体的にはそれぞれエチルであり得る。このようにブリッジグループのAに対する置換基として互いに同じ炭素数2以上のアルキル基を有することによって、従来のブリッジグループの元素に対する置換基が炭素数1のメチル基である場合、担持触媒調剤時の溶解度が良くないため担持反応性が劣る問題を解決することができる。
前記化学式1で表される化合物の代表的な例は、次のとおりである:
前記化学式1の化合物は、公知の反応を応用して合成され得、より詳細な合成方法は後述する製造例を参照し得る。
一方、前記化学式1の化合物は、代表的にシリカ担体に担持された担持触媒の状態で使用することができる。シリカ担体に担持された触媒で使用されることによって、製造されるホモポリプロピレンのモルフォロジーおよび物性に優れ、従来のスラリー重合またはバルク重合、気相重合の工程に使用するに適する。
前記シリカ担体としては表面にヒドロキシ基またはシロキサン基を含有するものを使用し得、より具体的には高温乾燥して表面に水分が除去された反応性が大きいヒドロキシ基とシロキサン基を有しているものが使用され得る。例えば、高温で乾燥したシリカ、シリカ−アルミナ、およびシリカ−マグネシアなどが使用され得、これらは通常的にNa2O、K2CO3,BaSO4、およびMg(NO32等の酸化物、炭酸塩、硫酸塩、および硝酸塩の成分を含有し得る。
前記担体の乾燥温度は、200〜800℃、より具体的には300〜600℃、より具体的には300〜400℃であり得る。前記担体の乾燥温度が200℃未満である場合、水分が過度に多いため表面の水分と助触媒が反応する恐れがあり、また、800℃を超える場合には担体表面の気孔が合わさって表面積が減り、また、表面にヒドロキシ基が殆どなくなりシロキサン基のみ残るようになって助触媒との反応位置が減少する恐れがある。
前記担体表面のヒドロキシ基量は、0.1〜10mmol/g、より具体的には0.5〜5mmol/gであり得る。前記担体表面にあるヒドロキシ基の量は、担体の製造方法および条件または乾燥条件、例えば温度、時間、真空または噴霧乾燥などによって調節することができる。前記ヒドロキシ基の量が0.1mmol/g未満の場合、助触媒との反応位置が少なくなる恐れがあり、10mmol/gを超えると担体粒子の表面に存在するヒドロキシ基以外に水分によるものである可能性があり、この場合、重合効率低下の恐れがある。
また、前記化学式1の化合物が担体に担持される場合、前記化学式1の化合物に対する担体の重量比は1:1〜1:1000であり得る。前記重量比で担体および化学式1の化合物を含むとき、適切な担持触媒活性を現わし、触媒の活性維持および経済性の側面から有利であり得る。より具体的には化学式1の化合物に対する担体の重量比は1:10〜1:30であり、より具体的には1:15〜1:20であり得る。
また、前記触媒組成物は、化学式1で表される化合物および担体以外に、高い活性と工程安定性を向上させる側面で助触媒をさらに含み得る。前記助触媒は、下記化学式2で表されるアルミノキサン系化合物のうち1種以上を含み得る:
[化学式2]
−[Al(R11)−O]m
前記化学式2において、
11は互いに同一または異なってもよく、それぞれ独立してハロゲン;C1-20の炭化水素;またはハロゲンに置換されたC1-20の炭化水素であり;
mは、2以上の整数である。
前記化学式2で表される化合物の例としては、メチルアルミノキサン、エチルアルミノキサン、イソブチルアルミノキサン、またはブチルアルミノキサンなどが挙げられ、これらの中でいずれか一つまたは二以上の混合物が使用され得る。このうちメチルアルミノキサンは、担体の表面に存在するヒドロキシル基のスカベンジャー(scavenger)として作用して活性をさらに向上させ、触媒前駆体のハロゲン基をメチル基に転換させてホモポリプロピレン鎖の成長を促進させる。
前記した助触媒がさらに含まれる場合、前記化学式1の化合物と助触媒の重量比は1:1〜1:20であり得る。前記重量比で助触媒および化学式1の化合物を含むとき、適切な担持触媒活性を現わして触媒の活性維持および経済性の側面から有利であり得る。より具体的には化学式1の化合物に対する助触媒の重量比は、1:5〜1:20であり、より具体的には1:5〜1:15であり得る。
前記触媒組成物が担体および助触媒をいずれも含む場合、担体に助触媒化合物を担持させる段階、および前記担体に前記化学式1で表される化合物を担持させる段階を含む製造方法によって製造され得、この時、助触媒と化学式1の化合物の担持順は必要に応じて変えることができる。
また、前記担持触媒形態の触媒組成物は、帯電防止剤をさらに含み得る。このような帯電防止剤としては、例えば、下記化学式3(製品名:Atmer 163TM、CRODA社製)のようなアミンアルコール系化合物を使用し得、その他にも帯電防止剤として自明に知られている任意の成分を制限なしに使用することができる。このような帯電防止剤を使用することによって、ホモポリプロピレン重合/製造時の静電気発生が抑制され、上述した諸般物性を含むより優れた物性のホモポリプロピレンを製造することができる。
前記帯電防止剤がさらに含まれる場合、前記担体100重量部を基準に1〜10重量部、より具体的に1〜5重量部で含まれ得る。前記した含有量の範囲で含まれる場合、上述した諸般物性を含むより優れた物性のホモポリプロピレンを製造することができる。
前記触媒組成物が前記した担体、助触媒および帯電防止剤をいずれも含む場合、前記触媒組成物は、担体に助触媒化合物を担持させる段階、および前記担体に前記化学式1で表される化合物を担持させる段階;および前記助触媒と化学式1の遷移金属化合物が担持された担体に対して帯電防止剤をスラリー状態で注入後に熱処理する段階を含む製造方法によって製造することができる。このような担持/処理順により結晶された構造の担持触媒は、ポリプロピレンの製造工程で高い触媒活性と共に優れた工程安定性を実現することができる。
前記触媒組成物は、重合方法により溶媒にスラリー(slurry)状態で使用されるか、希釈した状態で使用されることもでき、またはオイルおよびグリースの混合物に混合したマッド触媒の形態で使用され得る。
溶媒にスラリー状態で使用されるか希釈した状態で使用される場合、前記溶媒としてはプロピレン単量体の重合工程に適合した炭素数5〜12の脂肪族炭化水素溶媒、例えばペンタン、ヘキサン、ヘプタン、ノナン、デカン、およびこれらの異性体とトルエン、ベンゼンのような芳香族炭化水素溶媒、またはジクロロメタン、クロロベンゼンのような塩素原子に置換された炭化水素溶媒などが挙げられ、これらの中のいずれか一つまたは二以上の混合物が使用され得る。この場合、前記触媒組成物は、前記した溶媒をさらに含み得、また、使用前の前記溶媒に対して少量のアルキルアルミニウム処理することによって触媒毒として作用する少量の水または空気などを除去することもできる。
また、連続バルク重合のような重合方法が用いられる場合、前記触媒組成物は、オイルおよびグリースの混合物に混合したマッド触媒の形態で使用され得る。この場合、溶媒に溶解または希釈した状態で使用する場合に比べて製造されるホモポリプロピレンに含有される揮発性有機化合物の量をさらに減少させることができ、その結果として揮発性有機化合物に起因する臭いも減少させることができる。
前記ホモポリプロピレンは、上述した担持触媒を含む触媒組成物とプロピレンを水素気体の存在または不存在下で接触させる重合工程によって製造されることができる。
この時、前記水素気体は、プロピレン単量体の総重量に対し、50〜2500ppmになるように投入され得る。前記水素気体の使用量を調節して十分な触媒活性を現わしながらも製造されるホモポリプロピレン組成物の分子量分布および流動性を所望する範囲内に調節することができ、これにより、用途に応じた適した物性を有するホモプロピレン重合体を製造することができる。より具体的には50ppm以上、または70ppm以上、または300ppm以上であり、2500ppm以下、2000ppm以下、または1500ppm以下、または1000ppm以下の含有量で含まれ得る。
一例として、水素を300ppm以上、または400ppm以上であり、1450ppm以下、または1000ppm以下の含有量で投入時、製造されるホモポリプロピレンが適切なMI、具体的には200〜3000g/10minのMIを有して優れた加工性を現わし得、特に前記不織布製造のための用途に使用するとき繊維加工性および細繊度を改善することができ、強度特性および粗さ特性を改善することができる。
前記ホモポリプロピレンは、連続式重合工程で製造され得、例えば、連続式溶液重合工程、バルク重合工程、懸濁重合工程、スラリー重合工程または乳化重合工程などオレフィン単量体の重合反応として知られている多様な重合工程を採用することができる。特に、均一な分子量分布を得、製品を商業的に生産する側面では連続式バルク−スラリー重合工程が好ましい。
具体的には、前記重合反応は、40℃以上、または60℃以上であり、110℃以下または100℃以下の温度と、1kgf/cm2以上、または30kgf/cm2以上であり、100kgf/cm2以下、または50kgf/cm2以下の圧力下で行われ得る。
また、前記重合反応時、トリエチルアルミニウムのようなトリアルキルアルミニウムが選択的にさらに投入され得る。
重合反応器内に水分や不純物が存在すると触媒の一部が分解(decomposition)されるが、前記したトリアルキルアルミニウムは、反応器内に存在する水分や不純物を事前に取り除くscavengerの役割をするので、製造に使用される触媒の活性を最大化することができ、その結果として優れた物性、特に狭い分子量分布を有するホモポリプロピレンをより効率良く製造することができる。具体的には、前記トリアルキルアルミニウムにおいて、アルキルは先立って定義したように、具体的にはC1-20のアルキルであり、より具体的にメチル、エチルなどのようなC1-6の直鎖アルキルであり得る。
また、前記トリアルキルアルミニウム(1M基準)は、前記プロピレン単量体の総重量100gに対して、0.01ml以上、または0.1mlあるいは0.3ml以上であり、20ml以下、または10ml以下の含有量で投入され得、このような含有量範囲のトリアルキルアルミニウムの存在下に重合反応時、所望する物性のホモポリプロピレンの製造がより容易である。
上述した製造方法によって製造された発明の一実施形態によるホモポリプロピレンは、適切な残留応力比および狭い分子量分布と、所定の複合粘度を満たすことにより、多様な成形品などの各種製品に成形時に優れた溶融加工性を現わすことができ、これと共に高い強度などの機械的物性を現わすことができる。また、重合時の水素投入量の制御により低いキシレン可溶分および最適範囲のMIを有することによって、太さが細いながらも均一な繊維の製造が可能であり、また、従来の製品より粗い触感を付与するだけでなく、高い強度で簡単に破れない優れた強靭性を同時に実現することができる。その結果、高剛性および低坪量と共に大きい表面粗さが求められる不織布、具体的にはタワシのような洗浄用不織布の製造に特に有用である。
これにより、発明のまた他の実施形態によれば、前記したホモポリプロピレンを含む成形品が提供される。
前記成形品は、具体的には射出成形品であり得、上述した一実施形態のホモポリプロピレンを使用することを除いては通常の方法により製造されることができる。
また、発明の他の一実施形態によれば、前記したホモポリプロピレンを含む樹脂組成物およびこれを用いて製造された不織布が提供される。
前記樹脂組成物は、前記したホモポリプロピレンを含むことによって、優れた繊維加工性を現わし得、その結果、細繊化が可能である。
本発明において、繊維加工性とは、紡糸加工時の繊維の断糸が発生せず、長期的におよび連続的な生産が可能であることを意味するか、延伸工程時の均一な分子量分布によって高倍率の延伸を可能にすることによって、より細繊化したそして高い強度の繊維を製造することを意味する。
また、前記樹脂組成物は、選択的に酸化防止剤、中和剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、UV安定剤、帯電防止剤などの添加剤を1種以上さらに含み得る。
前記中和剤としては、ステアリン酸カルシウムなどが使用され得る。
また、前記酸化防止剤としては、テトラキス(メチレン(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ)ヒドロシリル化)または1,3,5−トリメチル−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゼン)などのようなフェノール系酸化防止剤;またはリン系酸化防止剤などが挙げられ、これらの中のいずれか一つまたは二以上の混合物が使用され得る。商業的に利用可能な酸化防止剤としては、Irganox 1010TM(BASF社製)、Irganox 168TM(BASF社製)等が使用され得る。フェノール系酸化防止剤は、リン系酸化防止剤など通常の酸化防止剤に比べて熱による分解防止特性に優れ、リン系酸化防止剤は、樹脂組成物内の重合体との相容性がよりに優れるため、より具体的にはフェノール系酸化防止剤とリン系酸化防止剤が2:1〜1:2,または1:1〜1:2の重量比で混合使用され得る。
前記スリップ剤としては、商業上利用可能な物質として、Erucamide TM(ALDRICH社製)が使用され得る。
また、前記アンチブロッキング剤としてはSiO2等が使用され得る。
前記添加剤の含有量は、樹脂組成物の物性を阻害しない範囲内で決定され得、具体的にはそれぞれホモポリプロピレンの総重量に対して500ppm以上、または700ppm以上であり、2500ppm以下、または2000ppm以下の含有量で投入され得る。
樹脂組成物内の構成成分およびその含有量の制御による繊維加工性の改善効果を考慮するとき、より具体的には、発明の一実施形態による樹脂組成物は、前記したホモポリプロピレンと共に、ホモポリプロピレンの総重量に対して500〜2000ppmの含有量で酸化防止剤をさらに含み、前記酸化防止剤は、フェノール系酸化防止剤とリン系酸化防止剤を2:1〜1:2の重合比で含むこともできる。
また、前記不織布は、前記した樹脂組成物を用いて製造されたものであり、スパンボンド不織布であるか、またはメルトブローン不織布であり得、スパンボンド/スパンボンドの二重積層不織布であり得る。
前記不織布用樹脂組成物および不織布は、前記したホモポリプロピレンを使用することを除いては通常の方法により製造されることができる。
一例として、前記スパンボンド不織布の場合、前記ホモポリプロピレンを含む樹脂組成物を溶融させて紡糸後、熱によって接着してウェブを形成するようにするメルトスパン(melt spun)工程によって製造され得、また、前記メルトブローン不織布の場合、樹脂組成物を溶融させた後ノズルを介して押出紡糸し、高圧熱風によって極細繊維で延伸および開繊した後集積させて溶融繊維ウェブを形成するようにするメルトブローン(melt blown)工程によって製造されることができる。また、前記スパンボンド/スパンボンドの二重積層不織布の場合、前記スパンボンド−メルトブローン−メルトブローン−スパンボンドの順に行い製造されることができる。
前記不織布は、前記したホモポリプロピレンを用いて製造されることによって、低坪量でも高剛性を現わすことができる。
具体的には、前記不織布は、不織布の坪量が20〜40gsmの条件下で、ASTM D−5035の方法に従い測定した不織布の縦方向(MD,machine direction)の強度が15N/5cm以上、40N/5cm以下であり、横方向(CD,cross direction)の強度が10N/5cm以上、30N/5cm以下である。
以下、本発明の理解を深めるために好ましい実施例を提示する。ただし、下記の実施例は本発明を例示するためだけであり、本発明の内容が下記実施例によって限定されない。
<担持触媒の製造>
(比較製造例1)
[段階1:遷移金属化合物の製造]
前記化学式の触媒を次の方法で製造した。
2−メチル−4−tert−ブチルフェニルインデン(20.0g、76mmol)をトルエン/THF=10/1溶液(230mL)に溶解させた後、n−ブチルリチウム溶液(2.5M、ヘキサン溶媒、22g)を0℃でゆっくり滴加した後、常温で一日間攪拌した。その後、−78℃で前記混液に(6−t−ブトキシヘキシル)ジクロロメチルシラン(1.27g)をゆっくり滴加し、約10分間攪拌した後常温で一日間攪拌した。その後水を加えて有機層を分離した後、溶媒を減圧蒸留して(6−t−ブトキシヘキシル)(メチル)−ビス(2−メチル−4−tert−ブチルフェニルインデニル)シランを得た。
先立って製造した(6−t−ブトキシヘキシル)(メチル)−ビス(2−メチル−4−フェニル)インデニルシランをトルエン/THF=5/1溶液(95mL)に溶解させた後n−ブチルリチウム溶液(2.5Mヘキサン溶媒、22g)を−78℃でゆっくり滴加した後、常温で一日間攪拌した。反応液にビス(N、N'−ジフェニル−1,3−プロパンジアミド)ジクロロジルコニウムビス(テトラヒドロフラン)[Zr(C56NCH2CH2CH2NC56)Cl2(C48O)2]をトルエン(229mL)に溶解させた後、−78℃で滴加した後常温で一日間攪拌した。反応液を−78℃で冷却させた後、HClエーテル溶液(1M、183mL)をゆっくり滴加した後0℃で1時間攪拌した。以後濾過して真空乾燥した後、ヘキサン(350mL)を入れて攪拌させて結晶を析出させた。析出された結晶を濾過および減圧乾燥して[(6−t−ブトキシヘキシルメチルシラン−ジイル)−ビス(2−メチル−4−tert−ブチルフェニルインデニル)]ジルコニウムジクロリドを得た。
[段階2:担持触媒の製造]
3L反応器にシリカ150gと10wt%のメチルアルミノキサン溶液(1214g、トルエン溶媒)を入れて95℃で24時間反応させた。沈殿後上層部は除去してトルエンで2回にかけて洗浄した。前記で製造した遷移金属化合物(9.6g)をトルエン500mlに希釈させて反応器に添加した後、50℃で5時間反応させた。反応終了後沈殿が終わると、上層部の溶液は除去して残った反応生成物をトルエンで洗浄した後ヘキサンで再び洗浄し、Atmer 163TM(CRODA社製)の帯電防止剤4.5gを入れてフィルタおよび真空乾燥して固体粒子形態のシリカ担持メタロセン触媒250gを得た。
(比較製造例2)
[段階1:遷移金属化合物の製造]
前記化学式の触媒を次の方法で製造した。
250mL Schlenk flaskに7−tert−butylphenyl−2−methylindene(34.4mmol)を入れて減圧乾燥させた。アルゴンの雰囲気下でAnhydrous Toluene/THF(172/34mL)を入れて希釈させた後−25℃でn−BuLi 2.5M in hexane(36.2mmol、14.5mL)を徐々に添加した。25℃で4時間以上攪拌させた後、Et2SiCl2(17.2mmol)を反応物に添加した後25℃で夜中攪拌した。分液漏斗を用いてMTBEとH2Oで抽出した後有機層にMgSO4を入れて残っている水を乾燥させた。減圧フィルタで固体を取り除いて液体を減圧蒸留して濃縮させた。
100mL Schlenk flaskに(ジエチルシラン−ジイル)−ビス(2−メチル−4−(4−tert−ブチル−フェニル)インデニル)シラン(10.7mmol)を入れて減圧乾燥させた。アルゴンの雰囲気下でAnhydrous toluene(16.0mL)、THF(1.60mL)を入れて希釈させた後−25℃でn−BuLi 2.5M in hexane(22.5mmol、9.00mL)を徐々に添加した。25℃で2時間以上攪拌した後−25℃でZrCl4・2THF(10.7mmol)in toluene slurryをゆっくり添加した。25℃で夜中攪拌させた後、減圧乾燥した後Anhydrous クロロメタンを添加して希釈させた後、G4 size glass filterを用いてLiClおよび不純物を取り除いて液体を減圧蒸留して濃縮させた。Rac.:Meso比率が約1.5:1(重量比)の生成物をクロロメタンを用いてracemic richである生成物を得た。
[段階2:担持触媒の製造]
前記段階1で製造した遷移金属化合物を使用することを除いては前記比較製造例1の段階2と同様の方法により行い担持触媒を製造した。
(比較製造例3)
[段階1:遷移金属化合物の製造]
前記化学式の触媒を次の方法で製造した。
250mL Schlenk flaskに7−tert−butylphenyl−2−isopropylindene(10.0g、34.4mmol)を入れて減圧乾燥させる。アルゴンの雰囲気下でAnhydrous diethyl ether(172mL)を入れて希釈させた後−25℃でn−BuLi 2.5M in hexane(36.2mmol、14.5mL)を徐々に添加する。25℃で4時間以上攪拌させた後、Me2SiCl2(68.9mmol、8.30mL)を反応物に添加した後25℃で一夜攪拌させる。G4 size glass filterを用いてLiClを取り除いてfiltrateを減圧乾燥させる。また他の250mL Schlenk flaskに7−tert−butylphenyl−2−methylindene(9.04g、34.4mmol)、CuCN(1.72mmol、0.15g)を入れて減圧乾燥させる。アルゴンの雰囲気下でAnhydrous toluene(208mL)、THF(20.4mL)を入れて希釈させた後−25℃でn−BuLi2.5M in hexane(36.2mmol、14.5mL)を徐々に添加した後25℃で一夜攪拌させる。上のmono−Si溶液をこのフラスコに投入する。以後25℃で一夜攪拌して水を用いてextractionした後、乾燥した。100mL Schlenk flaskにtert−butylamine(7.09mmol、0.74mL)を入れてアルゴンの雰囲気下でAnhydrous toluene(7.88mL)、THF(0.57mL)を入れて希釈させた後−25℃でn−BuLi 2.5M in hexane(7.44mmol、2.98mL)を徐々に添加する。25℃で2時間以上攪拌させた後−25℃でZrCl4・2THF(2.67 g、7.09mmol)、toluene(6.2mL)が入っているまた他のschlenk flaskに添加させた後25℃で2時間以上攪拌させる。100mLの他のSchlenk flaskにUT1 Ligand(4.32g、7.09mmol)を入れて減圧乾燥させる。アルゴンの雰囲気下でAnhydrous toluene(11.8mL)、THF(1.18mL)を入れて希釈させた後−25℃でn−BuLi 2.5M in hexane(14.9mmol、5.96mL)を徐々に添加する。25℃で2時間以上攪拌させた後−25℃で前で合成したZr−tert−butylamide solutionを添加させる。
25℃で一夜攪拌させた後−25℃でHCl 1.0M in diethyl ether(15.6mmol、15.6mL)を添加させて25℃になるまで約1時間攪拌させる。G4 size glass filterでフィルタしてsaltとともにracemic richの触媒を得る。得た固体をクロロメタンで溶かしてfiltrateを減圧乾燥した後ヘキサンでもう一度洗浄して最終触媒前駆体を得る。
[段階2:担持触媒の製造]
前記段階1で製造した遷移金属化合物を使用することを除いては前記比較製造例1の段階2と同様の方法により行い担持触媒を製造した。
(比較製造例4)
[段階1:遷移金属化合物の製造]
2−メチル−4−tert−ブチル−フェニルインデン(20.0g)をトルエン/THFの体積比=10/1溶液(220mL)に溶解させた後、n−ブチルリチウム溶液(2.5M、ヘキサン溶媒、22.2g)を0℃でゆっくり滴加した後、常温で一日間攪拌した。結果の混液に対して、−78℃でジエチルジクロロシラン(6.2g)をゆっくり滴加して約10分間攪拌した後、常温で一日間さらに攪拌した。その後、水を加えて有機層を分離し、溶媒を減圧蒸留して(ジエチルシラン−ジイル)−ビス(2−メチル−4−(4−tert−ブチル−フェニル)インデニル)シランを得た。
前記で製造した(ジエチルシラン−ジイル)−ビス(2−メチル−4−(4−tert−ブチル−フェニル)インデニル)シランをトルエン/THFの体積比=5/1溶液(120mL)に溶解させた後、n−ブチルリチウム溶液(2.5M、ヘキサン溶媒、22.2g)を−78℃でゆっくり滴加して常温で一日間攪拌した。結果として収得した反応液に対してジルコニウムクロリド(8.9g)をトルエン(20mL)に希釈して製造した溶液を−78℃でゆっくり滴加して常温で一日間攪拌した。結果として収得した反応液のうち溶媒を減圧除去した後、ジクロロメタンを入れて濾過し、ろ液を減圧蒸留して除去した。トルエンとヘキサンを使用して再結晶して高純度のrac−[(ジエチルシラン−ジイル)−ビス(2−メチル−4−(4−tert−ブチル−フェニル)インデニル)]ジルコニウムジクロリド(10.1g、収率34%、Rac.:Mesoの重量比=20:1)を得た。
[段階2:担持触媒の製造]
前記段階1で製造した遷移金属化合物を使用することを除いては前記比較製造例1の段階2と同様の方法により行い担持触媒を製造した。
(製造例1)
[段階1:遷移金属化合物の製造]
前記化学式の触媒を次の方法で製造した。
250mL Schlenk flaskに7−tert−butylphenyl−2−isopropylindene(10.0g、34.4mmol)を入れて減圧乾燥させた。アルゴンの雰囲気下でAnhydrous diethyl ether(172mL)を入れて希釈させた後−25℃でn−BuLi 2.5M in hexane(36.2mmol、14.5mL)を徐々に添加した。25℃で4時間以上攪拌させた後Et2SiCl2(34.4mmol、5.15mL)を反応物に添加した後25℃で一夜攪拌させた。溶媒をすべて乾燥させた後、Hexaneを添加して希釈させた後、G4 size glass filterを用いてLiClを取り除いてfiltrateを減圧乾燥させた。また他の250mL Schlenk flaskに7−tert−butylphenyl−2−methylindene(9.04g、34.4mmol)、CuCN(1.72mmol、0.15g)を入れて減圧乾燥させた。アルゴンの雰囲気下でAnhydrous toluene(208mL)、THF(20.4mL)を入れて希釈させた後、−25℃でn−BuLi 2.5M in hexane(36.2mmol、14.5mL)を徐々に添加した後25℃で一夜攪拌させた。上のmono−Si溶液をこのフラスコに投入した。以後25℃で一夜攪拌して水を用いてextractionした後、乾燥してリガンド化合物を収得した。
100mL Schlenk flaskにtert−butylamine(10.7mmol、1.1mL)を入れてアルゴンの雰囲気下でAnhydrous toluene(11.8mL)、THF(0.86mL)を入れて希釈させた後、−25℃でn−BuLi 2.5M in hexane(11.2mmol、4.48mL)を徐々に添加した。25℃で2時間以上攪拌させた後、−25℃でZrCl4・2THF(4.03g、10.7mmol)、toluene(9.3mL)が入っているまた他のschlenk flaskに添加させた後25℃で2時間以上攪拌した。100mLの他のSchlenk flaskに、前記で製造したリガンド化合物(6.81g、10.7mmol)を入れて減圧乾燥した。アルゴンの雰囲気下でAnhydrous toluene(16.0mL)、THF(1.60mL)を入れて希釈した後、−25℃でn−BuLi 2.5M in hexane(22.5mmol、9.00mL)を徐々に添加した。25℃で2時間以上攪拌した後、−25℃で先立って合成したZr−tert−butylamide solutionを添加した。25℃で一夜攪拌した後−25℃でHCl 1.0M in diethyl ether(23.5mmol、23.5mL)を添加して25℃になるまで約1時間攪拌した。G4 size glass filterでフィルタした後filtrateを減圧乾燥した。乾燥した濾過物をヘキサンに溶かして攪拌した後不純物を洗い落としてジクロロメタンとヘキサンを用いてラセミ(racemic)触媒前駆体を分離して収得した。
[段階2:担持触媒の製造]
前記段階1で製造した遷移金属化合物を使用することを除いては前記比較製造例1の段階2と同様の方法により行い担持触媒を製造した。
<ホモポリプロピレンの製造I>
(比較例1−1)
比較製造例1で製造したシリカ担持触媒の存在下で、連続的な2器のループ反応器を用いてプロピレンのバルク−スラリー重合を行った。
この時、トリエチルアルミニウム(TEAL)および水素気体はそれぞれポンプを用いて50ppmおよび300ppmの含有量で投入し、バルク−スラリー重合のために比較製造例1の担持触媒を16.7重量%の含有量になるようにオイルおよびグリースに混ぜたマッド触媒形態で使用した。反応器の温度は70℃、時間当りの生産量は概ね40kgで運転した。プロピレン投入量は85kg/hとして重合工程によってホモポリプロピレンを製造した。
(比較例1−2)
比較製造例2で製造したシリカ担持触媒の存在下で、連続的な2器のループ反応器を用いてプロピレンのバルク−スラリー重合を行った。
この時、トリエチルアルミニウム(TEAL)および水素気体は、それぞれポンプを用いて50ppmおよび370ppmの含有量で投入し、バルク−スラリー重合のために比較製造例2で製造した担持触媒を16.7重量%の含有量になるようにオイルおよびグリースに混ぜたマッド触媒形態で使用した。反応器の温度は70℃、時間当りの生産量は概ね37kgで運転した。プロピレン投入量は84kg/hとして重合工程によってホモポリプロピレンを製造した。
(比較例1−3)
比較製造例2で製造したシリカ担持触媒の存在下で、連続的な2器のループ反応器を用いてプロピレンのバルク−スラリー重合を行った。
この時、トリエチルアルミニウム(TEAL)および水素気体は、それぞれポンプを用いて50ppmおよび550ppmの含有量で投入し、バルク−スラリー重合のために比較製造例2で製造したシリカ担持触媒を16.7重量%の含有量になるようにオイルおよびグリースに混ぜたマッド触媒形態で使用した。反応器の温度は70℃、時間当りの生産量は概ね38kgで運転した。プロピレン投入量は82kg/hとして重合工程によってホモポリプロピレンを製造した。
(比較例1−4)
比較製造例3で製造したシリカ担持触媒の存在下で、連続的な2器のループ反応器を用いてプロピレンのバルク−スラリー重合を行った。
この時、トリエチルアルミニウム(TEAL)および水素気体は、それぞれポンプを用いて50ppmおよび110ppmの含有量で投入し、バルク−スラリー重合のために比較製造例3で製造したシリカ担持触媒を16.7重量%の含有量になるようにオイルおよびグリースに混ぜたマッド触媒形態で使用した。反応器の温度は70℃、時間当りの生産量は概ね39kgで運転した。プロピレン投入量は83kg/hとして重合工程によってホモポリプロピレンを製造した。
(比較例1−5)
比較製造例3で製造したシリカ担持触媒の存在下で、連続的な2器のループ反応器を用いてプロピレンのバルク−スラリー重合を行った。
この時、トリエチルアルミニウム(TEAL)および水素気体は、それぞれポンプを用いて50ppmおよび900ppmの含有量で投入し、バルク−スラリー重合のために比較製造例3で製造したシリカ担持触媒を16.7重量%の含有量になるようにオイルおよびグリースに混ぜたマッド触媒形態で使用した。反応器の温度は70℃、時間当りの生産量は概ね39kgで運転した。プロピレン投入量は83kg/hとして重合工程によってホモポリプロピレンを製造した。
(実施例1−1)
前記製造例1で製造したシリカ担持触媒の存在下で、連続的な2器のループ反応器を用いてプロピレンのバルク−スラリー重合を行った。
この時、トリエチルアルミニウム(TEAL)および水素気体は、それぞれポンプを用いて50ppmおよび180ppmの含有量で投入し、バルク−スラリー重合のために製造例1で製造したシリカ担持触媒を16.7重量%の含有量になるようにオイルおよびグリースに混ぜたマッド触媒形態で使用した。反応器の温度は70℃、時間当りの生産量は概ね40kgで運転した。プロピレン投入量は81kg/hとして重合工程によってホモポリプロピレンを製造した。
(実施例1−2)
前記製造例1で製造したシリカ担持メタロセン触媒の存在下で、連続的な2器のループ反応器を用いてプロピレンのバルク−スラリー重合を行った。
この時、トリエチルアルミニウム(TEAL)および水素気体は、それぞれポンプを用いて50ppmおよび70ppmの含有量で投入し、バルク−スラリー重合のために製造例1で製造したシリカ担持触媒を16.7重量%の含有量になるようにオイルおよびグリースに混ぜたマッド触媒形態で使用した。反応器の温度は70℃、時間当りの生産量は概ね40kgで運転した。プロピレン投入量は81kg/hとして重合工程によってホモポリプロピレンを製造した。
(実施例1−3)
前記実施例1−1で水素を210ppmの含有量で投入することを除いては前記実施例1−1と同様の方法により行いホモポリプロピレンを製造した。
具体的には、前記製造例1で製造したシリカ担持触媒の存在下で、連続的な2器のループ反応器を用いてプロピレンのバルク−スラリー重合を行った。
この時、トリエチルアルミニウム(TEAL)および水素気体は、それぞれポンプを用いて50ppmおよび210ppmの含有量で投入し、バルク−スラリー重合のために製造例1で製造したシリカ担持触媒を16.7重量%の含有量になるようにオイルおよびグリースに混ぜたマッド触媒形態で使用した。反応器の温度は70℃、時間当りの生産量は概ね40kgで運転した。プロピレン投入量は81kg/hとして重合工程によってホモポリプロピレンを製造した。
(試験例1)
先に、実施例1−1と、比較例1−2のホモポリプロピレン(PP)の13C NMR分析結果を図1に示した。
図1を参照すれば、実施例1では−CH2−がPP高分子鎖に4個以上連続したとき現れるピークが確認され、LCBの形成が確認され、比較例2ではこのようなピークは確認されなかった。
(試験例2)
また、実施例1−1ないし1−3と、比較例1−1ないし1−5の各重合工程で使用された触媒の活性を評価し、その結果を下記表1に示した。
触媒活性(kg PP/g cat.hr):単位時間(h)を基準に使用された担持触媒重量(g)当たり生成された重合体の重量(kg PP)の比で計算した。
また、実施例1−1ないし1−3と、比較例1−1ないし1−5で製造したポリプロピレンに対して次のような方法で物性の評価を行い、その結果を下記表1に示した。
(1)メルトインデックス(MI、2.16kg):ASTM D1238に従い230℃で2.16kg荷重で測定し、10分間溶融して出た重合体の重量(g)で示した。
(2)重合体の重量平均分子量(Mw)および分子量分布(MWD,polydispersity index):ゲル透過クロマトグラフィー(GPC:gel permeation chromatography,Waters社製)を用いて重合体の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)を測定し、重量平均分子量を数平均分子量で割って分子量分布(Mw/Mnの比)を計算した。
具体的にはPolymer Laboratories PLgel MIX−B 300mmの長さのカラムを用いてWaters PL−GPC220機器を用いて測定した。この時、評価温度は160℃であり、1,2,4−トリクロロベンゼンを溶媒として使用し、流速は1mL/minであった。サンプルは10mg/10mLの濃度で調剤した後、200μLの量で供給した。ポリスチレン標準を用いて形成された検定曲線を用いてMwおよびMnの値を誘導した。ポリスチレン標準品の分子量(g/mol)は、2,000/10,000/30,000/70,000/200,000/700,000/2,000,000/4,000,000/10,000,000の9種を使用した。
また、実施例1−1および比較例1−1ないし1−3のホモポリプロピレンをGPCとして分子量分布を測定した結果を図2に示した。
(3)残留応力比
前記実施例および比較例で製造したホモポリプロピレンに対して、それぞれ試料を取って235℃下で200%の変形(strain)を加えた後10分間残留応力の変化を測定した。
前記残留応力の測定にはTA Instruments社のDiscovery Hybrid Rheometer(DHR)を用い、直径25mmの上下部plateの間に試料を十分にロードして235℃下で溶かした後gapを1mmで固定して測定した。
測定した残留応力のデータに基づいて、下記計算式1により残留応力の比率(RS%)を算出した:
[計算式1]
残留応力比(Y)=(RS1/RS0)*100
前記計算式1において、RS0は235℃下で合成樹脂試料に200%の変形を加えた後0.02秒(t0)における残留応力であり、RS1は235℃下で合成樹脂試料に200%の変形を加えた後1.00秒(t1)における残留応力である。
また、実施例1−1および比較例1−1ないし1−3のホモポリプロピレンに対して残留応力および残留応力比を測定した結果を図4に示した。
(4)角周波数による複合粘度:角周波数1rad/sおよび100rad/sでの複合粘度を、ARES(advanced rheometric expansion system)を用いて190℃でdynamic frequency sweepで求めた。前記dynamic frequency sweepはディスク形態の25mmParallel plateを用いて測定した。
実施例1−1および比較例1−1ないし1−3のホモポリプロピレンに対して角周波数別の複合粘度を測定した結果を図3に示した。
(5)融点(Tm,℃)
測定しようとするホモポリプロピレンの温度を200℃まで増加させた後、5分間その温度に維持し、その後30℃まで落とし、再び温度を増加させてDSC(Differential Scanning Calorimeter,TA社製)曲線の頂点を融点とした。この時、温度の上昇と下降の速度は10℃/minであり、融点は二番目の温度が上昇する区間で測定した結果を使用した。
(6)キシレン可溶分(Xylene Soluble、重量%):それぞれのホモポリプロピレンサンプルにキシレンを入れ、135℃で1時間加熱し、30分間冷却して前処理をした。OminiSec(Viscotek社FIPA)装備で1mL/minの流速(flow rate)で4時間キシレンを流し、RI(Refractive Index)、DP(Pressure across middle of bridge)、IP(Inlet pressure through bridge top to bottom)のベースライン(base line)が安定化すると、前処理したサンプルの濃度およびインジェクション量を記入して測定した後、ピーク面積を計算した。
実施例1−1ないし1−3に使用された触媒は、比較例と比較して同等水準以上の優れた触媒活性を発現し、その結果、最終的に製造されたホモポリプロピレンは比較例に比べてより高い残留応力比、1rad/sでの高い複合粘度、狭い分子量分布、そして類似のメルトインデックスを基準に100rad/sでの低い複合粘度を現わすことが確認された。
したがって、実施例のホモポリプロピレンは、比較例に比べて優れた機械的物性と、射出成形などにおいて成形品としての優れた加工性を現わすことが確認された。
<ホモポリプロピレンの製造II>
(実施例2−1)
前記製造例1で製造したシリカ担持触媒の存在下で、連続的な2器のループ反応器を用いてプロピレンのバルク−スラリー重合を行った。
この時、トリエチルアルミニウム(TEAL)および水素気体は、それぞれポンプを用いて下記表1に記載された含有量で投入し、バルク−スラリー重合のために製造例1により製造した担持触媒を30重量%の含有量になるようにオイルおよびグリースに混ぜたマッド触媒形態で使用した。反応器の温度は70℃、時間当りの生産量は概ね40kgで運転した。
実施例2−1重合工程に対する具体的な反応条件は、下記表2に示すとおりであり、このような重合工程によってホモポリプロピレンを製造した。
(実施例2−2ないし2−3)
下記表2に記載した条件で行うことを除いては、前記実施例2−1と同様の方法により行いホモプロピレンを製造した。
(比較例2−1)
Z/Nホモポリプロピレンとして市販のH7910R(LG化学社製)を使用した。
(比較例2−2)
下記表2に記載した条件で行うことを除いては、前記実施例2−1と同様の方法により行いホモプロピレンを製造した。
(試験例3)
実施例2−1ないし2−3、および比較例2−1および2−2で製造したホモポリプロピレンに対し、前記試験例2と同様の方法により物性の評価を行った。その結果を下記表3に示した。
実験の結果、本発明による製造方法によって製造された実施例2−1ないし2−3のホモポリプロピレンは、200g/10mon以上の高いMIを示し、前記MIは水素投入量の増加に応じて増加した。また、このように高いMIを示しながらも比較例と比較して2.3以下の狭いMWDと0.1%以下の低い残留応力比を示し、特にチーグラー・ナッタ触媒を用いて製造した比較例2−1のホモポリプロピレンと比較して顕著に減少したキシレン可溶分および狭い分子量分布を示した。
一方、比較例2−2の場合、触媒構造の差による水素反応性の差によって同等水準のMIを有する重合体製造に求められる水素投入量は異なるが、実施例と比較して分子量分布が増加した。
(試験例4)
<不織布の製造>
実施例2−1ないし2−3、および比較例2−1および2−2によるホモポリプロピレンを含む樹脂組成物を用いてメルトブロー工程を行いスパンボンド不織布を製造した。
具体的には、25mmツイン−スクリュー押出機を用いて実施例2−1ないし2−3、および比較例2−1および2−2によるそれぞれのホモポリプロピレンと、酸化防止剤としてIrganox 1010TM 2000ppmおよびIrgafos 168TM 2000ppmを含むマスターバッチを製造した後、これをペレット化した。次いで、31mmブラベンダー円錘形ツイン−スクリュー押出機を用いて溶融したマスターバッチ組成物をメルトポンプ(65rpm)に供給した後に吐出口(10個の吐出口/cm)および381μmの吐出口の直径を有する25cm幅のメルトブローダイに供給したことを除いては、文献[Report No. 4364 of the Naval Research Laboratories, published May 25, 1954 entitled "Manufacture of Superfine Organic Fibers" by Wente, Van. A. Boone, C. D., and Fluharty, E. L.]に記載されたものと類似の工程によってマスターバッチペレットを極細繊維ウェブに押出した。
融解温度は235℃であり、スクリュー速度は120rpmであり、ダイは235℃に維持され、1次空気温度および圧力はそれぞれ300℃および60kPa(8.7psi)であり、重合体処理速度は5.44kg/hrであり、収集器/ダイ距離は15.2cmであった。
<不織布の物性評価>
前記実施例2−1ないし2−3、および比較例2−1および2−2によるホモポリプロピレンを用いて製造したそれぞれのスパンボンド不織布に対し、下記のような方法で物性評価を行い、その結果を下記表4に示した。
(1)不織布の坪量(gsm)
製造した不織布重量を測定して単位面積当たりの不織布重量を算出した。
(2)不織布の加工性
不織布製造時の繊維の断糸発生の有無を確認し、下記基準に従い不織布の加工性を評価した。
<評価基準>
良好:繊維の断糸発生率が10%以下、すなわち繊維を生産する24時間を基準に、断糸発生により繊維を生産できない時間が2.4時間以下である場合
不良:繊維の断糸発生率が10%超、すなわち繊維を生産する24時間を基準に、断糸発生により繊維を生産できない時間が2.4時間超である場合
(3)不織布の強度
米国材料試験学会ASTM D 5035:2011(2015)方法に従い5cm幅カットストリップ法(Cut−strip)によって不織布の縦方向(MD,machine direction)と横方向(CD,cross direction)に対する強度(Strength,N/5cm)を測定した
(4)不織布の粗さ
10人のブラインドパネルの評価によって不織布の粗さを測定し、下記基準により評価した:
<評価基準>
◎◎:不織布の感触に対し粗いという評価が9人以上の場合は優れると判断
◎○:不織布の感触に対し粗いという評価が8〜7人の場合は優れると判断
◎:不織布の感触に対し粗いという評価が6〜5人の場合は優れると判断
○:不織布の感触に対し粗いという評価が4人の場合は良好であると判断
△:不織布の感触に対し粗いという評価が3ないし2人の場合は不良と判断
Х:不織布の感触に対し粗いという評価が1人以下の場合は不良と判断
本発明の一実施形態によりMI、MWD、キシレン可溶分および残留応力比をいずれも最適化した実施例2−1ないし2−3のホモポリプロピレンを用いて製造した不織布は優れた加工性と共に高強度および粗さを現わした。さらに実施例2−1ないし2−3によるホモポリプロピレンの高い粗さ特性から、添加剤とのブレンドなしに1次加工だけでも、高い粗さ特性が求められる洗浄用不織布の製造が可能であることがわかる。
一方、チーグラー・ナッタ触媒を用いて製造した比較例2−1の場合、加工性が不良であり、強度および粗さの特性が実施例2−1ないし2−3と比較して大きく低下した。特に低い粗さの特性から、比較例2−1により製造されたホモポリプロピレンを用いて洗浄用不織布を製造するためには、粗さ特性を増加させるための添加剤とのブレンドおよび2次加工が必須であることがわかる。
また、触媒活性物質として構造が相異した化合物を使用した比較例2−2の場合、広い分子量分布によって強度劣化が発生した。
このような結果から本発明による物性要件を満たすホモポリプロピレンの実現のためには化学式1の構造を有する遷移金属化合物の使用および水素投入量の制御が必要であることを確認することができる。
また、前記化学式1においてAはシリコン(Si)であり得る。そして、前記Aの置換基は溶解度を増大させて担持効率性を改善する側面で互いに同一であり、それぞれエチルである。このようにブリッジグループのAに対する置換基として互いに同じ炭素数2のアルキル基を有することによって、従来のブリッジグループの元素に対する置換基が炭素数1のメチル基である場合、担持触媒調剤時の溶解度が良くないため担持反応性が劣る問題を解決することができる。
図1を参照すれば、実施例1−1では−CH2−がPP高分子鎖に4個以上連続したとき現れるピークが確認され、LCBの形成が確認され、比較例1−2ではこのようなピークは確認されなかった。
この時、トリエチルアルミニウム(TEAL)および水素気体は、それぞれポンプを用いて下記表に記載された含有量で投入し、バルク−スラリー重合のために製造例1により製造した担持触媒を30重量%の含有量になるようにオイルおよびグリースに混ぜたマッド触媒形態で使用した。反応器の温度は70℃、時間当りの生産量は概ね40kgで運転した。

Claims (19)

  1. 下記条件を満たすホモポリプロピレン:
    i)分子量分布2.4未満
    ii)メルトインデックス(ASTM D1238に従い230℃で2.16kg荷重で測定)5〜3000g/10min
    iii)残留応力比0.5%以下
    iv)角周波数1rad/sでの複合粘度5〜600Pa・s、角周波数100rad/sでの複合粘度5〜300Pa・s。
  2. 前記メルトインデックス(ASTM D1238に従い230℃で2.16kg荷重で測定)が5g/10min以上、200g/10min未満であり、残留応力比が0.2〜0.5%である、請求項1に記載のホモポリプロピレン。
  3. 前記メルトインデックス(ASTM D1238に従い230℃で2.16kg荷重で測定)が200〜3000g/10minであり、残留応力比が0.001〜0.1%である、請求項1に記載のホモポリプロピレン。
  4. 前記メルトインデックス(ASTM D1238に従い230℃で2.16kg荷重で測定)が5〜70g/10minであり、角周波数1rad/sでの複合粘度が430〜600Pa・sであり、角周波数100rad/sでの複合粘度180〜300Pa・sである、請求項1に記載のホモポリプロピレン。
  5. 前記メルトインデックス(ASTM D1238に従い230℃で2.16kg荷重で測定)が70g/10min超、1500g/10min以下であり、角周波数1rad/sでの複合粘度が5〜200Pa・sであり、角周波数100rad/sでの複合粘度5〜150Pa・sである、請求項1に記載のホモポリプロピレン。
  6. 重量平均分子量が30,000〜300,000g/molである、請求項1に記載のホモポリプロピレン。
  7. 融点(Tm)が155〜160℃である、請求項1に記載のホモポリプロピレン。
  8. キシレン可溶分が0.1〜1.0重量%である、請求項1に記載のホモポリプロピレン。
  9. 前記分子量分布が1.5〜2.35である、請求項1に記載のホモポリプロピレン。
  10. シリカ担体;およびシリカ担体上に担持された下記化学式1の化合物と、助触媒を含む担持触媒の存在下で、プロピレン単量体を重合する段階を含む、請求項1に記載のホモポリプロピレンの製造方法:
    前記化学式1において、
    1およびX2は、それぞれ独立してハロゲンであり、
    1およびR5は、それぞれ独立してC1-20アルキルに置換されたC6-20アリールであり、
    2〜R4、およびR6〜R8は、それぞれ独立して水素、ハロゲン、C1-20アルキル、C2-20アルケニル、C1-20アルキルシリル、C1-20シリルアルキル、C1-20アルコキシシリル、C1-20エーテル、C1-20シリルエーテル、C1-20アルコキシ、C6-20アリール、C7-20アルキルアリール、またはC7-20アリールアルキルであり、
    Aは、炭素、シリコンまたはゲルマニウムである。
  11. 前記R1およびR5は、それぞれ独立してC3-6分枝鎖アルキル基に置換されたフェニル基である、請求項10に記載のホモポリプロピレンの製造方法。
  12. 前記R1およびR5は、それぞれtert−ブチルフェニルである、請求項10に記載のホモポリプロピレンの製造方法。
  13. 前記Aは、シリコンである、請求項10に記載のホモポリプロピレンの製造方法。
  14. 前記化学式1の化合物は、下記化学式1aで表される化合物である、請求項10に記載のホモポリプロピレンの製造方法。
  15. 前記助触媒は、下記化学式2で表される化合物を含む、請求項10に記載のホモポリプロピレンの製造方法:
    [化学式2]
    −[Al(R11)−O]m
    前記化学式2において、
    11は互いに同一または異なってもよく、それぞれ独立してハロゲン;C1-20の炭化水素;またはハロゲンに置換されたC1-20の炭化水素であり;
    mは2以上の整数である。
  16. 前記担持触媒は、帯電防止剤をさらに含む、請求項10に記載のホモポリプロピレンの製造方法。
  17. 前記重合時プロピレン単量体の総重量に対し、50〜2500ppmの含有量で水素が投入される、請求項10に記載のホモポリプロピレンの製造方法。
  18. 請求項1ないし9のいずれか一項に記載のホモポリプロピレンを含む成形品。
  19. 請求項1ないし9のいずれか一項に記載のホモポリプロピレンを含む不織布。
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