JP2020528470A - 不織布用ホモポリプロピレン樹脂およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2017年11月8日付の韓国特許出願第10−2017−0148291号および2018年11月7日付の韓国特許出願第10−2018−0136198号に基づく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る。
Aは、炭素、ケイ素、またはゲルマニウムであり、
Mは、4族遷移金属であり;
X1およびX2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、ハロゲン、置換もしくは非置換のC1−20アルキル、置換もしくは非置換のC2−20アルケニル、置換もしくは非置換のC6−20アリール、ニトロ、アミド、置換もしくは非置換のC1−20アルキルアミノ、置換もしくは非置換のC6−20アリールアミノ、置換もしくは非置換のC1−20アルキルシリル、置換もしくは非置換のC1−20アルコキシ、または置換もしくは非置換のC1−20スルホネートであり;
R1およびR6は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素、または置換もしくは非置換のC1−20アルキルであり;
R2とR3、およびR7とR8は、それぞれ互いに連結されて置換もしくは非置換のC6−20脂肪族または芳香族環を形成し;
R4、R5、R9、およびR10は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換もしくは非置換のC1−20アルキル、置換もしくは非置換のC2−20アルケニル、置換もしくは非置換のC1−20アルキルシリル、置換もしくは非置換のC1−20シリルアルキル、置換もしくは非置換のC1−20アルコキシシリル、置換もしくは非置換のC1−20エーテル、置換もしくは非置換のC1−20シリルエーテル、置換もしくは非置換のC1−20アルコキシ、置換もしくは非置換のC6−20アリール、置換もしくは非置換のC7−20アルキルアリール、または置換もしくは非置換のC7−20アリールアルキルであり;
R11およびR12は、互いに同一であり、C2−20アルキルである。
A、M、X1、X2、R1、R4、R5、R6、R9、R10、R11、およびR12は、前記化学式1で定義した通りである。
残留応力比率=(RS1/RS0)×100
前記計算式1中、RS0は、235℃下で前記ホモポリプロピレン樹脂に200%の変形を加えた後、0.05秒未満のいずれか一時点(t0)での残留応力であり、RS1は、235℃下で前記ホモポリプロピレン樹脂に200%の変形を加えた後、0.05秒〜1.50秒の間のいずれか一時点(t1)での残留応力である。
Aは、炭素(C)、ケイ素(Si)、またはゲルマニウム(Ge)であり、
Mは、4族遷移金属であり;
X1およびX2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、ハロゲン、置換もしくは非置換のC1−20アルキル、置換もしくは非置換のC2−20アルケニル、置換もしくは非置換のC6−20アリール、ニトロ、アミド、置換もしくは非置換のC1−20アルキルアミノ、置換もしくは非置換のC6−20アリールアミノ、置換もしくは非置換のC1−20アルキルシリル、置換もしくは非置換のC1−20アルコキシ、または置換もしくは非置換のC1−20スルホネートであり;
R1およびR6は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素、または置換もしくは非置換のC1−20アルキルであり;
R2とR3、およびR7とR8は、それぞれ互いに連結されて置換もしくは非置換のC6−20脂肪族または芳香族環を形成し;
R4、R5、R9、およびR10は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換もしくは非置換のC1−20アルキル、置換もしくは非置換のC2−20アルケニル、置換もしくは非置換のC1−20アルキルシリル、置換もしくは非置換のC1−20シリルアルキル、置換もしくは非置換のC1−20アルコキシシリル、置換もしくは非置換のC1−20エーテル、置換もしくは非置換のC1−20シリルエーテル、置換もしくは非置換のC1−20アルコキシ、置換もしくは非置換のC6−20アリール、置換もしくは非置換のC7−20アルキルアリール、または置換もしくは非置換のC7−20アリールアルキルであり;
R11およびR12は、互いに同一であり、C2−20アルキルである。
A、M、X1、X2、R1、R4、R5、R6、R9、R10、R11、およびR12は、前記化学式1で定義した通りである。
R7、R8およびR9は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、炭素数1〜20のヒドロカルビル基、およびハロゲンで置換された炭素数1〜20のヒドロカルビル基のうちのいずれか1つであり、
mは、2以上の整数であり、
Lは、中性または陽イオン性ルイス塩基であり、
Wは、13族元素であり、Jは、それぞれ独立して、炭素数1〜20のヒドロカルビル基;炭素数1〜20のヒドロカルビルオキシ基;およびこれら置換基の1以上の水素原子がハロゲン、炭素数1〜20のヒドロカルビルオキシ基、および炭素数1〜20のヒドロカルビル(オキシ)シリル基のうちの1以上の置換基で置換された置換基のうちのいずれか1つである。
製造例1:遷移金属化合物および担持触媒の製造
2−メチル−4,5−ベンゾインデン(20.0g)をトルエン/THF=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、46mL)を0℃でゆっくり滴加した後、常温で1日間撹拌した。その後、−78℃で、前記混合溶液にジエチルジクロロシラン(8.6g)をゆっくり滴加し、約10分間撹拌した後、常温で1日間撹拌した。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、(ジエチルシラン−ジイル)−ビス(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)シランを得た。
前記段階1で製造した(ジエチルシラン−ジイル)−ビス(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)シランをトルエン/THF=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、46mL)を−78℃でゆっくり滴加した後、常温で1日間撹拌した。反応液にハフニウムクロライド(17.6g)をトルエン(20mL)で希釈させた後、−78℃でゆっくり滴加し、常温で1日間撹拌した。反応液の溶媒を減圧除去した後、ジクロロメタンを入れてろ過した後、ろ液を減圧蒸留して除去した。トルエンとヘキサンを用いて再結晶をして、高純度のrac−[(ジエチルシラン−ジイル)−ビス(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)]ハフニウムジクロライド(11.9g、30%、rac:meso=20:1)を得た。
3Lの反応器にシリカ100gと10wt%のメチルアルミノキサン(670g)を入れて、90℃で24時間反応させた。沈殿後、上層部は除去し、トルエンで2回にわたって洗浄した。前記段階2で製造したアンサ−メタロセン化合物rac−[(ジエチルシラン−ジイル)−ビス(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)]ハフニウムジクロライド(5g)をトルエンで希釈させて反応器に添加した後、70℃で5時間反応させた。反応終了後に沈殿が終わると、上層部溶液は除去し、残りの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、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150gを得た。
2−メチル−4,5−ベンゾインデン(20.0g)をトルエン/THF=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、46mL)を0℃でゆっくり滴加した後、常温で1日間撹拌した。その後、−78℃で、前記混合溶液にジエチルジクロロシラン(8.6g)をゆっくり滴加し、約10分間撹拌した後、常温で1日間撹拌した。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、(ジエチルシラン−ジイル)−ビス(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)シランを得た。
前記段階1で製造した(ジエチルシラン−ジイル)−ビス(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)シランをトルエン/THF=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、46mL)を−78℃でゆっくり滴加した後、常温で1日間撹拌した。反応液にジルコニウムクロライド(12.8g)をトルエン(20mL)で希釈させた後、−78℃でゆっくり滴加し、常温で1日間撹拌した。反応液の溶媒を減圧除去した後、ジクロロメタンを入れてろ過した後、ろ液を減圧蒸留して除去した。トルエンとヘキサンを用いて再結晶をして、高純度のrac−[(ジエチルシラン−ジイル)−ビス(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)]ジルコニウムジクロライド(10.0g、29%、rac:meso=22:1)を得た。
3Lの反応器にシリカ100gと10wt%のメチルアルミノキサン(670g)を入れて、90℃で24時間反応させた。沈殿後、上層部は除去し、トルエンで2回にわたって洗浄した。前記段階2で製造したアンサ−メタロセン化合物rac−[(ジエチルシラン−ジイル)−ビス(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)]ジルコニウムジクロライド(4.4g)をトルエンで希釈させて反応器に添加した後、70℃で5時間反応させた。反応終了後に沈殿が終わると、上層部溶液は除去し、残りの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、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150gを得た。
下記の化学式Aで表される遷移金属化合物、[(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−タート−ブチルフェニルインデニル)]ジルコニウムジクロライドを用いて、前記製造例2の段階3)と同様の方法により固体粒子形態のシリカ担持メタロセン触媒を製造した。
下記の化学式Bで表される遷移金属化合物、[(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−4,5−ベンゾインデニル)]ジルコニウムジクロライドを用いて、前記製造例2の段階3)と同様の方法により担持触媒を製造した。
遷移金属化合物として、比較製造例2の段階1)および2)により製造された[(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−4,5−ベンゾインデニル)]ジルコニウムジクロライドと、比較製造例1の化学式Aで表される[(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−タート−ブチルフェニルインデニル)]ジルコニウムジクロライドを用いて、混成担持触媒を製造した。
下記の化学式Cで表される遷移金属化合物、[(ジメチルシラン−ジイル)−ビス(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)]ジルコニウムジクロライドを用いて、前記製造例2の段階3)と同様の方法により担持触媒を製造した。
実施例1および2:プロピレンの連続式バルク−スラリーホモ重合
製造例1および2によるシリカ担持メタロセン触媒の存在下、連続的な2基のループ反応器を用いてプロピレンのバルク−スラリー重合を進行させた。
製造例1の担持触媒の代わりに比較製造例1で製造したメタロセン単一担持触媒を用い、水素投入量を350ppmと異なって適用したことを除けば、実施例1と同様の方法で重合工程を行って、比較例1のホモポリプロピレン樹脂を得た。
チーグラー・ナッタ触媒を用いて製造したホモポリプロピレン樹脂(Z/NホモPP、製造会社:LG化学株式会社、H7700)を準備した。
製造例1の担持触媒の代わりに比較製造例2で製造した混成担持触媒を用いたことを除けば、実施例1と同様の方法で重合工程を行って、比較例3のホモポリプロピレン樹脂を得た。
製造例1の担持触媒の代わりに比較製造例3で製造したメタロセン単一担持触媒を用いたことを除けば、実施例1と同様の方法で重合工程を行って、比較例4のホモポリプロピレン樹脂を得た。
下記表2に示すような条件下、バッチタイプのホモ重合工程を行って、比較例5〜7のホモポリプロピレン樹脂を得た。
下記表2に示すように、重合温度を50℃に異ならせたことを除けば、比較例5と同様の方法で重合工程を行って、比較例6のホモポリプロピレン樹脂を得た。
下記表2に示すように、770gのプロピレンとともに20gのエチレンを投入してランダム重合を行ったことを除けば、比較例5と同様の方法で重合工程を行って、比較例7のポリプロピレンホモ/ランダムブレンド樹脂を得た。
下記表2に示すように、水素気体の投入量を約350ppmに異ならせたことを除けば、比較例5と同様の方法で重合工程を行って、比較例8のホモポリプロピレン樹脂を得た。
試験例1:プロピレン重合体の物性評価
前記実施例と比較例によるプロピレン重合体に対して、以下の方法で物性評価を行い、その結果を下記表3に示した。
米国材料試験学会規格ASTM D 1238により、230℃で2.16kgの荷重で測定し、10分間溶融して出た重合体の重量(g)で表した。
核磁気共鳴(NMR、nuclear magnetic resonance)分析により、重合体の立体規則性(tacticity、mol%)を測定した。
示差走査熱量計(Differential Scanning Calorimeter、DSC、装置名:DSC2920、製造会社:TA instrument)を用いて、プロピレン重合体の融点、溶融点(Tm)を測定した。具体的には、重合体を温度220℃まで加熱した後、5分間その温度で維持し、その後、20℃まで下げ、再び温度を増加させてDSC(Differential Scanning Calorimeter、TA社製造)曲線の頂点を溶融点とした。この時、温度の上昇と下降の速度は10℃/minであり、溶融点は2番目に温度が上昇する区間で測定した結果を用いた。
前記実施例と比較例によるプロピレン重合体に対して、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。
[計算式2]
残留応力比率(Y)=(RS1/RS0)×100
前記計算式2中、RS0は、235℃下で前記ポリプロピレン樹脂試料に200%の変形を加えた後、0.02秒(t0)での残留応力であり、RS1は、235℃下で前記ポリプロピレン樹脂試料に200%の変形を加えた後、1.00秒(t1)での残留応力である。
前記実施例と比較例によるプロピレン重合体を原料として用いて、メルトブローイング工程を行って、スパンボンド不織布を製造した。
試験例2により極細繊維ウェブに押出して製造した不織布の重量を測定して、単位面積あたりの不織布の重量を算測した。
試験例2により不織布の製造時、繊維の断糸発生の有無によって不織布の加工性を評価し、繊維の断糸発生が10%以下の場合には「良好」と表示し、繊維の断糸発生が10%を超える場合には「不良」と表示した。
米国材料試験学会ASTM D 5035:2011(2015)方法により、5cm幅のCut strip法によって不織布の強度を測定した。
摩擦係数測定機(製造会社:Thwing−Albert社、製品名:FP−2260)を用いて、不織布の摩擦係数を測定した。
10名によるブラインドパネル評価を通して不織布の感触性を測定し、不織布の感触に対して柔らかいという評価が7名以上の場合に良好と判断して「◎」と表示し、4〜6名の場合には普通と判断して「△」と表示し、3名以下の場合には不良と判断して「×」と表示した。
Claims (16)
- 立体規則性(tacticity)が80 %〜90%であり、分子量分布(MWD)2.4 以下であり、溶融指数(MI)が20 〜30g/minであり、溶融点(Tm)が145 ℃以下であり、残留応力比率が0.05 %以下である、不織布用ホモポリプロピレン樹脂。
- 分子量分布(MWD)が2.1〜2.4である、請求項1に記載の不織布用ホモポリプロピレン樹脂。
- 溶融点(Tm)が133℃〜143℃である、請求項1に記載の不織布用ホモポリプロピレン樹脂。
- 立体規則性(tacticity)が82%〜87%である、請求項1に記載の不織布用ホモポリプロピレン樹脂。
- 溶融指数(MI)が23g/min〜26g/minである、請求項1に記載の不織布用ホモポリプロピレン樹脂。
- 残留応力比率が0.006%〜0.03%である、請求項1に記載の不織布用ホモポリプロピレン樹脂。
- 触媒活性成分として下記の化学式1で表される遷移金属化合物のみを含む単一触媒の存在下、プロピレンを重合させる段階を含む、請求項1に記載の不織布用ホモポリプロピレン樹脂の製造方法。
前記化学式1において、
Aは、炭素 、ケイ素、またはゲルマニウムであり、
Mは、4 族遷移金属であり;
X1およびX2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、ハロゲン 、置換もしくは非置換のC1−20アルキル、置換もしくは非置換のC2−20アルケニル、置換もしくは非置換のC6−20アリール、ニトロ、アミド、置換もしくは非置換のC1−20アルキルアミノ、置換もしくは非置換のC6−20アリールアミノ、置換もしくは非置換のC1−20アルキルシリル、置換もしくは非置換のC1−20アルコキシ、または置換もしくは非置換のC1−20スルホネートであり;
R1およびR6は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素、または置換もしくは非置換のC 1−20アルキルであり;
R2とR3、およびR7とR8は、それぞれ互いに連結されて置換または非置換のC6−20脂肪族または芳香族環 を形成し;
R4、R5、R9、およびR10は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素 、ハロゲン、置換もしくは非置換のC1−20アルキル、置換もしくは非置換のC2−20アルケニル、置換もしくは非置換のC1−20アルキルシリル、置換もしくは非置換のC1−20シリルアルキル、置換もしくは非置換のC1−20アルコキシシリル、置換もしくは非置換のC1−20エーテル、置換もしくは非置換のC1−20シリルエーテル、置換もしくは非置換のC1−20アルコキシ、置換もしくは非置換のC6−20アリール、置換もしくは非置換のC7−20アルキルアリール、または置換もしくは非置換のC7−20アリールアルキルであり;
R11およびR12は、互いに同一であり、C 2−20アルキルである。 - R2とR3およびR7とR8は、それぞれ互いに連結されてC6−20アリールを形成する、請求項7に記載の不織布用ホモポリプロピレン樹脂の製造方法。
- 前記遷移金属化合物は、下記の化学式1−1で表される、請求項7に記載の不織布用ホモポリプロピレン樹脂の製造方法。
前記化学式1−1において、
A、M、X1、X2、R1、R4、R5、R6、R9、R10、R11、およびR12は、請求項1で定義した通りである。 - Aは、ケイ素であり、Mは、ジルコニウムまたはハフニウムである、請求項7に記載の不織布用ホモポリプロピレン樹脂の製造方法。
- X1およびX2は、それぞれ独立して、ハロゲンである、請求項7に記載の不織布用ホモポリプロピレン樹脂の製造方法。
- R1およびR6は、それぞれ独立して、水素またはC1−5直鎖アルキルである、請求項7に記載の不織布用ホモポリプロピレン樹脂の製造方法。
- R4、R5、R9、およびR10は、水素である、請求項7に記載の不織布用ホモポリプロピレン樹脂の製造方法。
- R11およびR12は、同一であり、C2−4直鎖アルキル基である、請求項7に記載の不織布用ホモポリプロピレン樹脂の製造方法。
- 前記遷移金属化合物は、下記の構造式のうちの1つで表されるものである、請求項7に記載の不織布用ホモポリプロピレン樹脂の製造方法。
- 前記重合段階は、連続式バルク−スラリー重合工程で行われる、請求項7に記載の不織布用ホモポリプロピレン樹脂の製造方法。
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