JP2023504843A - ペレット型ポリエチレン樹脂組成物およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は2020年8月19日付韓国特許出願第10-2020-0103997号および2021年8月5日付韓国特許出願第10-2021-0103418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全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
(a1)溶融指数(MI5:ISO 1133-1によって190℃で5.0kg荷重で測定):0.40~0.80g/10min
(a2)密度(ASTM D 1505によって測定):0.945~0.950g/cm3
(a3)FlogMw<5.0:58~65%
(FlogMw<5.0は前記ペレット型ポリエチレン樹脂組成物試片に対するゲル浸透クロマトグラフィー分析時分子量分布曲線からlogMw<5.0分画の面積を積分して全体面積に対する比率で示した値であり、この時、Mwは重量平均分子量である)
(a4)下記数式1によるバイモーダルインデックス(BMI):0.95~1.2
[数式1]
バイモーダルインデックス=[(バイモーダルピークAとバイモーダルピークBのlogMw差)/(FWHMA×FA+FWHMB×FB)]
(上記数式1で、バイモーダルピークA(bimodal peak A)とバイモーダルピークB(bimodal peak B)のlog Mw差は、前記ペレット型ポリエチレン樹脂組成物試片に対するゲル浸透クロマトグラフィー分析時分子量分布曲線のピークデコンボリューション(peak deconvolution)をガウス確率関数(Gaussian probability function)を用いて低分子分画と高分子分画を分離した後、高分子分画である前記バイモーダルピークBの最大強度(maximum intensity)値から低分子分画である前記バイモーダルピークAの最大強度値を引いた値である、二つのピークの間の距離であり、
FWHMAおよびFWHMBは、それぞれ、前記バイモーダルピークAとバイモーダルピークBの半値幅(full width half maximum)値であり、
FAおよびFBは、それぞれ、前記バイモーダルピークAとバイモーダルピークBをそれぞれ積分して求めた面積比である)
(a5)溶融破断開始時点のせん断速度(shear rateonset of M.F)(ASTM D3835によって測定):800(1/s)以上。
混成担持触媒の存在下で、エチレン単量体と1-ヘキセン共単量体を重合反応させてエチレン/1-ヘキセン共重合体を製造する段階、および
前記エチレン/1-ヘキセン共重合体を含む樹脂組成物の製造後、ペレット状に押出する段階を含み、
前記混成担持触媒は、下記化学式1で表される化合物または下記化学式2で表される化合物を含む第1遷移金属化合物;下記化学式3で表される第2遷移金属化合物;および担体;を含み、
前記第1遷移金属化合物および第2遷移金属化合物は1:0.5~1:1.4のモル比で含まれ、
前記1-ヘキセン共単量体は前記エチレン単量体100重量部に対して0.75~10重量部で投入される、前記ペレット型ポリエチレン樹脂組成物の製造方法を提供する:
[化学式1]
(Cp1Ra)n(Cp2Rb)M1Z1 3-n
上記化学式1中、
M1は、4族遷移金属であり;
Cp1およびCp2は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、炭素数1~20のヒドロカルビル基で置換されるかまたは非置換のシクロペンタジエニルであり;
RaおよびRbは互いに同一または異なって、それぞれ独立して、水素、炭素数1~20のアルキル、炭素数1~20のアルコキシ、炭素数2~20のアルコキシアルキル、炭素数6~20のアリール、炭素数6~20のアリールオキシ、炭素数2~20のアルケニル、炭素数7~40のアルキルアリール、炭素数7~40のアリールアルキル、炭素数8~40のアリールアルケニル、または炭素数2~10のアルキニルであり;
Z1は、ハロゲン、炭素数1~20のアルキル、炭素数2~20のアルケニル、炭素数7~40のアルキルアリール、炭素数7~40のアリールアルキル、炭素数6~20のアリール、置換もしくは非置換のアミノ基、炭素数2~20のアルコキシアルキル、炭素数2~20のアルキルアルコキシ、または炭素数7~40のアリールアルコキシであり;
nは、1または0であり;
M2は、4族遷移金属であり;
Aは、炭素、ケイ素、またはゲルマニウムであり;
X1およびX2は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、ハロゲンまたは炭素数1~20のアルキルであり;
L1およびL2は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、炭素数1~20のアルキレンであり;
D1およびD2は、酸素であり;
R1およびR2は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、炭素数1~20のアルキル、炭素数2~20のアルケニル、炭素数6~20のアリール、炭素数7~40のアルキルアリール、または炭素数7~40のアリールアルキルであり;
R3およびR4は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、炭素数1~20のアルキルであり;
Zは、-O-、-S-、-NR10-または-PR11-であり;
R10およびR11は、それぞれ独立して、水素、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)シリル基または炭素数1~20のシリルヒドロカルビル基であり;
M3は、Ti、ZrまたはHfであり;
X3およびX4は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、ハロゲン、ニトロ基、アミド基、ホスフィン基、ホスフィド基、炭素数1~30のヒドロカルビル基、炭素数1~30のヒドロカルビルオキシ基、炭素数2~30のヒドロカルビルオキシヒドロカルビル基、-SiH3、炭素数1~30のヒドロカルビル(オキシ)シリル基、炭素数1~30のスルホネート基または炭素数1~30のスルホン基であり;
Tは、
T1は、C、Si、Ge、SnまたはPbであり;
Y1およびY3は、それぞれ独立して、水素、炭素数1~30のヒドロカルビル基、炭素数1~30のヒドロカルビルオキシ基、炭素数2~30のヒドロカルビルオキシヒドロカルビル基、-SiH3、炭素数1~30のヒドロカルビル(オキシ)シリル基、ハロゲンで置換された炭素数1~30のヒドロカルビル基、または-NR12R13であり;
Y2およびY4は、それぞれ独立して、炭素数2~30のヒドロカルビルオキシヒドロカルビル基であり;
R12およびR13は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、水素および炭素数1~30のヒドロカルビル基のうちのいずれか一つであるか、あるいは互いに連結されて脂肪族または芳香族環を形成するものである。
(a1)溶融指数(MI5:ISO 1133-1によって190℃で5.0kg荷重で測定):0.40~0.80g/10min
(a2)密度(ASTM D 1505によって測定):0.945~0.950g/cm3
(a3)FlogMw<5.0:58~65%
(FlogMw<5.0は、前記ペレット型ポリエチレン樹脂組成物試片に対するゲル浸透クロマトグラフィー分析時分子量分布曲線からlogMw<5.0分画の面積を積分して全体面積に対する比率で示した値であり、この時、Mwは重量平均分子量である)
(a4)下記数式1によるバイモーダルインデックス(BMI):0.95~1.2
[数式1]
バイモーダルインデックス(BMI)=[(バイモーダルピークAとバイモーダルピークBのlog Mw差)/(FWHMA×FA+FWHMB×FB)]
(前記数式1中、バイモーダルピークAとバイモーダルピークBのlog Mw差は二つのピークの間の距離を意味し、前記ペレット型ポリエチレン樹脂組成物試片に対するゲル浸透クロマトグラフィー分析時分子量分布曲線のピークデコンボリューションを用いて、低分子分画と高分子分画を分離した後、高分子分画である前記バイモーダルピークBの最大強度値から低分子分画である前記バイモーダルピークAの最大強度値を引いた値であり、
FWHMAおよびFWHMBは、それぞれ、前記バイモーダルピークAとバイモーダルピークBの半値幅値であり、
FAおよびFBは、それぞれ、前記バイモーダルピークAとバイモーダルピークBをそれぞれ積分して求めた面積比である)
(a5)Melt fracture on-set pointのせん断速度(Shear rateon_set of M.F、ASTM D3835によって測定):800(1/s)以上。
(b1)溶融流動率比(MI21.6/MI2.16、ASTM 1238によって190℃、21.6kg荷重条件で測定した溶融指数値を、ASTM 1238によって190℃、2.16kg荷重条件で測定した溶融指数値で割った値):96以上
(b2)多分散指数(PDI):10~15
(b3)伸長粘度(ASTM D4065による測定):300,000Pa・S以上
(b4)加工領域粘度(η at 25/s、ISO 3219によって測定):6,000Pa・s以下、
(b5)降伏応力(σyield、ASTM D638 type 4規格による試片製造後、ISO 527によって23℃で50mm/min速度で測定):240kg/cm2以上
(b6)ひずみ硬化モジュラス(Strain hardening modulus)(ISO 18488によって80℃、および20mm/minの条件で応力/ひずみ曲線(stress/strain curve)を測定し、これからNeo-Hookean構成モデル(constitutive model)曲線(x軸:
バイモーダルインデックス=[(バイモーダルピークAとバイモーダルピークBのlog Mw差)/(FWHMA×FA+FWHMB×FB)]
バイモーダルピークAとバイモーダルピークBのlog Mw差は二つのピークの間の距離を意味し、前記ポリエチレン樹脂組成物試片に対するゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)分析時、x軸上のLog Mw対y軸上のdwf/dLog Mw(質量検出器反応)の分子量分布曲線(GPC curve)のピークデコンボリューション(peak deconvolution)をガウス確率関数(Gaussian probability function)を用いて、低分子分画と高分子分画を分離した後、高分子分画である前記バイモーダルピークBの最大強度(maximum intensity)値から低分子分画である前記バイモーダルピークAの最大強度値を引いた値であり、
FWHMAおよびFWHMBは、それぞれ、前記バイモーダルピークAとバイモーダルピークBの半値幅(full width half maximum)値であり、
FAおよびFBは、それぞれ、前記バイモーダルピークAとバイモーダルピークBをそれぞれ積分して求めた面積比である。
(Cp1Ra)n(Cp2Rb)M1Z1 3-n
M1は、4族遷移金属であり;
Cp1およびCp2は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、炭素数1~20のヒドロカルビル基で置換されるかまたは非置換のシクロペンタジエニルであり;
RaおよびRbは互いに同一または異なって、それぞれ独立して、水素、炭素数1~20のアルキル、炭素数1~20のアルコキシ、炭素数2~20のアルコキシアルキル、炭素数6~20のアリール、炭素数6~20のアリールオキシ、炭素数2~20のアルケニル、炭素数7~40のアルキルアリール、炭素数7~40のアリールアルキル、炭素数8~40のアリールアルケニル、または炭素数2~10のアルキニルであり;
Z1は、ハロゲン、炭素数1~20のアルキル、炭素数2~20のアルケニル、炭素数7~40のアルキルアリール、炭素数7~40のアリールアルキル、炭素数6~20のアリール、置換もしくは非置換のアミノ基、炭素数2~20のアルコキシアルキル、炭素数2~20のアルキルアルコキシ、または炭素数7~40のアリールアルコキシであり;
nは、1または0であり;
M2は、4族遷移金属であり;
Aは、炭素(C)、ケイ素(Si)、またはゲルマニウム(Ge)であり;
X1およびX2は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、ハロゲンまたは炭素数1~20のアルキルであり;
L1およびL2は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、炭素数1~20のアルキレンであり;
D1およびD2は酸素(O)であり;
R1およびR2は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、炭素数1~20のアルキル、炭素数2~20のアルケニル、炭素数6~20のアリール、炭素数7~40のアルキルアリール、または炭素数7~40のアリールアルキルであり;
R3およびR4は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、炭素数1~20のアルキルであり;
Zは、-O-、-S-、-NR10-または-PR11-であり;
R10およびR11は、それぞれ独立して、水素、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)シリル基または炭素数1~20のシリルヒドロカルビル基であり;
M3は、Ti、ZrまたはHfであり;
X3およびX4は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、ハロゲン、ニトロ基、アミド基、ホスフィン基、ホスフィド基、炭素数1~30のヒドロカルビル基、炭素数1~30のヒドロカルビルオキシ基、炭素数2~30のヒドロカルビルオキシヒドロカルビル基、-SiH3、炭素数1~30のヒドロカルビル(オキシ)シリル基、炭素数1~30のスルホネート基または炭素数1~30のスルホン基であり;
Tは
T1は、C、Si、Ge、SnまたはPbであり;
Y1およびY3は、それぞれ独立して、水素、炭素数1~30のヒドロカルビル基、炭素数1~30のヒドロカルビルオキシ基、炭素数2~30のヒドロカルビルオキシヒドロカルビル基、-SiH3、炭素数1~30のヒドロカルビル(オキシ)シリル基、ハロゲンで置換された炭素数1~30のヒドロカルビル基、または-NR12R13であり;
Y2およびY4は、それぞれ独立して、炭素数2~30のヒドロカルビルオキシヒドロカルビル基であり;
R12およびR13は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、水素および炭素数1~30のヒドロカルビル基のうちのいずれか一つであるか、あるいは互いに連結されて脂肪族または芳香族環を形成するものである。
R5~R7は互いに同一または異なって、それぞれ独立して炭素数1~10のヒドロカルビル基であり、より具体的には炭素数1~10のアルキルであり、
R10は炭素数1~10のヒドロカルビル基であり、より具体的には炭素数1~10のアルキルであり、
M3はTi、ZrまたはHfであり、より具体的にはTiであり、
X3およびX4は互いに同一または異なって、それぞれ独立してハロゲンであり、より具体的にはクロロであり、
T1はCまたはSiであり、より具体的にはSiであり、
Y1は炭素数1~30のヒドロカルビル基または炭素数1~30のヒドロカルビルオキシ基であり、より具体的には、炭素数1~20または炭素数1~10のアルキルであり、
Y2は炭素数2~30のヒドロカルビルオキシヒドロカルビル基であり、より具体的には、炭素数2~20または炭素数2~10のアルコキシアルキルであるか、炭素数7~20または炭素数7~14のアリールオキシアルキル基である。
-[Al(R11)-O]m-
R11は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、ハロゲン;炭素数1~20のヒドロカルビル基;またはハロゲンで置換された炭素数1~20のヒドロカルビル基であり;
mは、2以上の整数であり;
J(R12)3
R12は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、ハロゲン;炭素数1~20のヒドロカルビル基;またはハロゲンで置換された炭素数1~20のヒドロカルビル基であり;
Jは、アルミニウムまたはホウ素であり;
[E-H]+[QD4]-または[E]+[QD4]-
Eは、中性または陽イオン性ルイス塩基であり;
Hは、水素原子であり;
Qは、13族元素であり;
Dは互いに同一または異なって、それぞれ独立して、1以上の水素原子がハロゲン、炭素数1~20のヒドロカルビル基、アルコキシまたはフェノキシで置換されるかまたは非置換の、炭素数6~20のアリール基または炭素数1~20のアルキル基である。
製造例1
まず、シリカ(Grace Davison社製造 SP952、平均粒径(D50)28μm)を250℃の温度で12時間真空を加えた状態で脱水、乾燥して担体として準備した。
前記製造例1で第1遷移金属化合物として下記構造の化合物(2a)を使用し、第1遷移金属化合物(2a):第2遷移金属化合物(3a)の混合比を1:0.7のモル比になるように変更したことを除いては、前記製造例1と同様な方法で行って触媒を製造した。
前記製造例1で第1遷移金属化合物(1a):第2遷移金属化合物(3a)の混合比を1:1.20のモル比になるように変更したことを除いては、前記製造例1と同様な方法で行って触媒を製造した。
前記製造例1で第1遷移金属化合物(1a):第2遷移金属化合物(3a)の混合比を1:1.30のモル比になるように変更したことを除いては、前記製造例1と同様な方法で行って触媒を製造した。
第1遷移金属化合物(2a):第2遷移金属化合物(3a)の混合比を1:1.43のモル比になるように変更したことを除いては、前記製造例2と同様な方法で行って触媒を製造した。
第1遷移金属化合物として下記化学式Iの化合物を、第2遷移金属化合物として下記化学式IIの化合物を使用し、第1遷移金属化合物(I):第2遷移金属化合物(II)の混合比を1:1.25のモル比になるように変更したことを除いては、前記製造例2と同様な方法で行って触媒を製造した。
第1遷移金属化合物(2a):第2遷移金属化合物(3a)の混合比を1:2のモル比になるように変更したことを除いては、前記製造例2と同様な方法で行って触媒を製造した。
第2遷移金属化合物として下記化学式IIIの化合物を使用し、第1遷移金属化合物(1a):第2遷移金属化合物(III)の混合比を1:1.3のモル比になるように変更したことを除いては、前記製造例2と同様な方法で行って触媒を製造した。
第2遷移金属化合物として下記化学式IVの化合物を使用し、第1遷移金属化合物(1a):第2遷移金属化合物(IV)の混合比を1:4のモル比になるように変更したことを除いては、前記製造例1と同様な方法で行って触媒を製造した。
第1遷移金属化合物として下記構造の化合物(I)を使用し、第2遷移金属化合物として下記構造の化合物(3a)を使用し、前記第1遷移金属化合物(I):第2遷移金属化合物(3a)の混合比を1:0.75のモル比になるように変更したことを除いては、前記製造例1と同様な方法で行って触媒を製造した。
前記製造例1で第1遷移金属化合物(1a):第2遷移金属化合物(3a)の混合比を2.1:1.0のモル比になるように変更したことを除いては、前記製造例1と同様な方法で行って触媒を製造した。
段階1:エチレン/1-ヘキセン共重合体の製造
前記製造例1で製造した混成担持触媒の存在下で、ループ反応器を用いてエチレンのバルク-スラリー重合を行った。
前記で製造したエチレン/1-ヘキセン共重合体、有機金属系化合物としてカルシウムステアレート、そしてフェノール系酸化防止剤としてIrganox 1010(登録商標)(BASF社製)を混合して樹脂組成物を製造した後、二軸押出機を使用して下記条件で押出してペレット型ポリエチレン樹脂組成物を製造した(ペレット平均直径:4mm)。この時、前記有機金属系化合物およびフェノール系酸化防止剤は樹脂組成物総重量に対してそれぞれ約0.25重量%および約0.35重量%の量で投入した。
スクリュー速度:150rpm
供給速度(feed rate):20kg/hr
押出機バレル温度:50℃→100℃→150℃→250℃→200℃→150℃に順次調整
ペレットダイ温度:160℃
ペレットダイ圧力:30bar
前記製造例2で製造した混成担持触媒を使用することを除いては、前記実施例1と同様な方法で行ってエチレン/1-ヘキセン共重合体およびペレット型ポリエチレン樹脂組成物(ペレット平均直径:4mm)を製造した。
前記製造例3で製造した混成担持触媒を使用することを除いては、前記実施例1と同様な方法で行ってエチレン/1-ヘキセン共重合体およびペレット型ポリエチレン樹脂組成物(ペレット平均直径:4mm)を製造した。
前記製造例4で製造した混成担持触媒を使用することを除いては、前記実施例1と同様な方法で行ってエチレン/1-ヘキセン共重合体およびペレット型ポリエチレン樹脂組成物(ペレット平均直径:4mm)を製造した。
前記比較製造例1で製造した混成担持触媒を使用することを除いては、前記実施例1と同様な方法で行ってエチレン/1-ヘキセン共重合体およびペレット型ポリエチレン樹脂組成物(ペレット平均直径:4mm)を製造した。
前記比較製造例1で製造した混成担持触媒を使用し、また重合工程で水素投入量を単量体総重量基準170ppmから210ppmに増加させたことを除いては、前記実施例1と同様な方法で行ってエチレン/1-ヘキセン共重合体およびペレット型ポリエチレン樹脂組成物(ペレット平均直径:4mm)を製造した。
前記比較製造例2で製造した混成担持触媒を使用することを除いては、前記実施例1と同様な方法で行ってエチレン/1-ヘキセン共重合体およびペレット型ポリエチレン樹脂組成物(ペレット平均直径:4mm)を製造した。
前記比較製造例3で製造した混成担持触媒を使用することを除いては、前記実施例1と同様な方法で行ってエチレン/1-ヘキセン共重合体およびペレット型ポリエチレン樹脂組成物(ペレット平均直径:4mm)を製造した。
前記比較製造例4で製造した混成担持触媒を使用することを除いては、前記実施例1と同様な方法で行ってエチレン/1-ヘキセン共重合体およびペレット型ポリエチレン樹脂組成物(ペレット平均直径:4mm)を製造した。
メタロセン触媒を用いて製造したエチレン/1-ヘキセン共重合体としてXP9020(登録商標)(大林社製)を使用することを除いては、前記実施例1と同様な方法で行ってペレット型ポリエチレン樹脂組成物(ペレット平均直径:4mm)を製造した。
前記比較製造例5で製造した混成担持触媒を使用することを除いては、前記実施例1と同様な方法で行ってエチレン/1-ヘキセン共重合体およびペレット型ポリエチレン樹脂組成物(ペレット平均直径:4mm)を製造した。
前記比較製造例6で製造した混成担持触媒を使用することを除いては、前記実施例1と同様な方法で行ってエチレン/1-ヘキセン共重合体およびペレット型ポリエチレン樹脂組成物(ペレット平均直径:4mm)を製造した。
ペレット型樹脂組成物として押出する工程を行わないことを除いては、前記実施例1と同様な方法で行ってエチレン/1-ヘキセン共重合体およびポリエチレン樹脂組成物を製造した。
前記製造例2で製造した混成担持触媒を使用し、1-ヘキセンの投入量を0.3kg/hrから0.24kg/hrに減少させることを除いては、前記実施例1と同様な方法で行ってエチレン/1-ヘキセン共重合体およびペレット型ポリエチレン樹脂組成物(ペレット平均直径:4mm)を製造した。
前記比較製造例7で製造した混成担持触媒を使用することを除いては、前記実施例1と同様な方法で行ってエチレン/1-ヘキセン共重合体およびペレット型ポリエチレン樹脂組成物(ペレット平均直径:4mm)を製造した。
前記実施例および比較例で製造したペレット型ポリエチレン樹脂組成物に対して次のような方法で物性評価を行った。その結果を下記表1および2、および図1~15に示した。但し、比較例5の場合、バイモーダル(bimodal)構造ではないのでピークデコンボリューション(peak deconvolution)を行わなかった。
前記実施例および比較例で製造したペレット型ポリエチレン樹脂組成物に対して下記‘(4)PDI’測定時と同様な方法でGPC分析を行い、その結果を用いてBMIを算出した。具体的には、Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300mm長さカラムが備えられたWaters PL-GPC220機器を用いて、測定温度160℃、溶媒として1,2,4-トリクロロベンゼン使用および流速1mL/minの条件でゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)分析を行った。この時、ペレット型ポリエチレン樹脂組成物のサンプルは10mg/10mLの濃度で調製した後、200μLの量で供給した。結果として得られた分子量分布曲線から下記数式1によってBMIを計算した。
バイモーダルインデックス(BMI)=[(バイモーダルピークAとバイモーダルピークBのlog Mw差)/(FWHMA×FA+FWHMB×FB)]
FWHMAおよびFWHMBはそれぞれ、前記バイモーダルピークAとバイモーダルピークBの半値幅(full width half maximum)値であり、
FAおよびFBはそれぞれ、前記バイモーダルピークAとバイモーダルピークBをそれぞれ積分して求めた面積比である)
ASTM D1238規定によって前記ペレット型ポリエチレン樹脂組成物のMI2.16(190℃、2.16kg荷重条件)とMI21.6(190℃、21.6kg荷重条件)をそれぞれ測定し、前記MI21.6の値をMI2.16で割ってMFRR(Melt Flow Rate Ratio)を計算した。MFRRはせん断減粘(shear thinning)効果を表わす値であって、一般に活用される。
FlogMw<5.0は、前記(4)PDI測定時得られた分子量分布曲線(GPC curve)からlogMw<5.0分画の面積を積分して求め、全体面積に対する比率で示した。
shear rateonset of M.Fは、溶融破断が発生する時点のせん断速度(shear rate、1/s)である。ASTM D3835によって、毛細管粘度計(Capillary rheometer)を用いて前記ペレット型ポリエチレン樹脂組成物に対してせん断速度を変化させながらストランド(strand)押出時せん断粘度(shear viscosity、Pa・s)を測定した。
回転式粘度計としてTA社のARES-G2レオメータを使用して、25/s ISO 3219によって、190℃および25/s条件で加工領域の粘度を測定した。
回転式粘度計としてTA社のARES-G2レオメータを使用した。測定時、EVF(Extensional Viscosity Fixture)を使用し、温度は190℃で測定し、伸長速度は0.1/sに固定した。この時、前記ペレット型ポリエチレン樹脂組成物を試片長さ20mm、幅10mmおよび厚さ約0.5mmの試片として製造して測定した。
Instron社のモデルElectromechanical 3382Aを用いて測定した。具体的には、前記実施例および比較例でのペレット型ポリエチレン樹脂組成物をASTM D638 type 4に試片を製造した後、ISO 527によって23℃で50mm/minの速度で降伏応力を測定した。
Instron社のモデルElectromechanical 3382Aを用いて測定した。具体的には、前記実施例および比較例でのペレット型ポリエチレン樹脂組成物をASTM D638 type Aに試片を製造した後、延伸速度0.005mm/mm/s、0.01mm/mm/s、0.05mm/mm/s、および0.1mm/mm/sの速度で引っ張ってそれぞれの延伸速度別Stress-strain curveを求めた。各延伸速度に対して応力(ストレス)の最大点での応力を降伏応力(yield stress)として、ひずみ(strain)100%での応力を引抜応力(drawing stress)として求めた。求められた延伸速度別降伏応力と引抜応力を用いて前記延伸速度別降伏応力の傾きおよび延伸速度別引抜応力の傾きをそれぞれ一次関数で示し、この二つの一次関数交差点に該当する応力を特性応力(Characteristic stress;C.S)と定義した。
耐水圧特性の物性指標として、前記実施例および比較例で製造したペレット型ポリエチレン樹脂組成物に対してISO 18488によって80℃および20mm/minの条件でひずみ/応力曲線(strain/stress curve)を求め、これからNeo-Hookean構成モデル(constitutive model)曲線(x軸:
Claims (15)
- エチレン/1-ヘキセン共重合体を含み、下記(a1)~(a5)の条件を充足する、ペレット型ポリエチレン樹脂組成物:
(a1)溶融指数(ISO 1133-1によって190℃で5.0kg荷重で測定):0.40~0.80g/10min
(a2)密度(ASTM D 1505によって測定):0.945~0.950g/cm3
(a3)FlogMw<5.0:58~65%
(FlogMw<5.0は前記ペレット型ポリエチレン樹脂組成物試片に対するゲル浸透クロマトグラフィー分析時分子量分布曲線からlogMw<5.0分画の面積を積分して全体面積に対する比率で示した値であり、この時、Mwは重量平均分子量である)
(a4)下記数式1によるバイモーダルインデックス:0.95~1.2
[数式1]
バイモーダルインデックス=[(バイモーダルピークAとバイモーダルピークBのlog Mw差)/(FWHMA×FA+FWHMB×FB)]
(上記数式1中、バイモーダルピークAとバイモーダルピークBのlog Mw差は、前記ペレット型ポリエチレン樹脂組成物試片に対するゲル浸透クロマトグラフィー分析時分子量分布曲線のピークデコンボリューションをガウス確率関数(Gaussian probability function)を用いて、低分子分画と高分子分画を分離した後、高分子分画である前記バイモーダルピークBの最大強度値から低分子分画である前記バイモーダルピークAの最大強度値を引いた値である、二つのピークの間の距離であり、
FWHMAおよびFWHMBは、それぞれ、前記バイモーダルピークAとバイモーダルピークBの半値幅値であり、
FAおよびFBは、それぞれ、前記バイモーダルピークAとバイモーダルピークBをそれぞれ積分して求めた面積比である)
(a5)溶融破断開始時点のせん断速度(ASTM D3835によって測定):800(1/s)以上。 - 下記(b1)~(b6)の条件のうちの1以上をさらに充足する、請求項1に記載のペレット型ポリエチレン樹脂組成物:
(b1)溶融流動率比(ASTM 1238によって190℃、21.6kg荷重条件で測定した溶融指数値を、ASTM 1238によって190℃、2.16kg荷重条件で測定した溶融指数値で割った値):96以上
(b2)多分散指数:10~15
(b3)伸長粘度(ASTM D4065による測定):300,000Pa・S以上
(b4)加工領域粘度(η at 25/s、ISO 3219によって測定):6,000Pa・s以下、
(b5)降伏応力(σyield、ASTM D638 type 4規格による試片製造後、ISO 527によって23℃で50mm/min速度で測定):240kg/cm2以上
(b6)ひずみ硬化モジュラス(ISO 18488によって80℃、および20mm/minの条件でひずみ/応力曲線を求め、これからNeo-Hookean構成モデル(constitutive model)曲線(x軸:
- 前記ポリエチレン樹脂組成物総重量に対して0.01~1重量%の量で酸化防止剤をさらに含む、請求項1または2に記載のペレット型ポリエチレン樹脂組成物。
- 前記酸化防止剤は、有機金属系酸化防止剤およびフェノール系酸化防止剤を1:1~1:2の重量比で含む、請求項3に記載のペレット型ポリエチレン樹脂組成物。
- 混成担持触媒の存在下でエチレン単量体と1-ヘキセン共単量体を重合反応させてエチレン/1-ヘキセン共重合体を製造する段階、および
前記エチレン/1-ヘキセン共重合体を含む樹脂組成物の製造後、ペレット状に押出する段階を含み、
前記混成担持触媒は、下記化学式1で表される化合物および下記化学式2で表される化合物のうちの1種以上を含む第1遷移金属化合物;下記化学式3で表される第2遷移金属化合物;および担体;を含み、
前記第1遷移金属化合物および第2遷移金属化合物は1:0.5~1:1.4のモル比で含まれ、
前記1-ヘキセン共単量体は前記エチレン単量体100重量部に対して0.75~10重量部で投入される、
請求項1から3のいずれか一項に記載のペレット型ポリエチレン樹脂組成物の製造方法:
[化学式1]
(Cp1Ra)n(Cp2Rb)M1Z1 3-n
上記化学式1中、
M1は、4族遷移金属であり;
Cp1およびCp2は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、炭素数1~20のヒドロカルビル基で置換されるかまたは非置換のシクロペンタジエニルであり;
RaおよびRbは互いに同一または異なって、それぞれ独立して、水素、炭素数1~20のアルキル、炭素数1~20のアルコキシ、炭素数2~20のアルコキシアルキル、炭素数6~20のアリール、炭素数6~20のアリールオキシ、炭素数2~20のアルケニル、炭素数7~40のアルキルアリール、炭素数7~40のアリールアルキル、炭素数8~40のアリールアルケニル、または炭素数2~10のアルキニルであり;
Z1は、ハロゲン、炭素数1~20のアルキル、炭素数2~20のアルケニル、炭素数7~40のアルキルアリール、炭素数7~40のアリールアルキル、炭素数6~20のアリール、置換もしくは非置換のアミノ基、炭素数2~20のアルコキシアルキル、炭素数2~20のアルキルアルコキシ、または炭素数7~40のアリールアルコキシであり;
nは、1または0であり;
M2は、4族遷移金属であり;
Aは、炭素、ケイ素、またはゲルマニウムであり;
X1およびX2は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、ハロゲンまたは炭素数1~20のアルキルであり;
L1およびL2は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、炭素数1~20のアルキレンであり;
D1およびD2は、酸素であり;
R1およびR2は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、炭素数1~20のアルキル、炭素数2~20のアルケニル、炭素数6~20のアリール、炭素数7~40のアルキルアリール、または炭素数7~40のアリールアルキルであり;
R3およびR4は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、炭素数1~20のアルキルであり;
Cp3は、下記化学式4a~4dで表されるリガンドのうちのいずれか一つであり;
Zは、-O-、-S-、-NR10-または-PR11-であり、
R10およびR11は、それぞれ独立して、水素、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)シリル基または炭素数1~20のシリルヒドロカルビル基であり、
M3は、Ti、ZrまたはHfであり、
X3およびX4は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、ハロゲン、ニトロ基、アミド基、ホスフィン基、ホスフィド基、炭素数1~30のヒドロカルビル基、炭素数1~30のヒドロカルビルオキシ基、炭素数2~30のヒドロカルビルオキシヒドロカルビル基、-SiH3、炭素数1~30のヒドロカルビル(オキシ)シリル基、炭素数1~30のスルホネート基または炭素数1~30のスルホン基であり、
Tは、
T1は、C、Si、Ge、SnまたはPbであり、
Y1およびY3は、それぞれ独立して、水素、炭素数1~30のヒドロカルビル基、炭素数1~30のヒドロカルビルオキシ基、炭素数2~30のヒドロカルビルオキシヒドロカルビル基、-SiH3、炭素数1~30のヒドロカルビル(オキシ)シリル基、ハロゲンで置換された炭素数1~30のヒドロカルビル基、または-NR12R13であり、
Y2およびY4は、それぞれ独立して、炭素数2~30のヒドロカルビルオキシヒドロカルビル基であり、
R12およびR13は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、水素および炭素数1~30のヒドロカルビル基のうちのいずれか一つであるか、あるいは互いに連結されて脂肪族または芳香族環を形成するものである。 - M1は、ZrまたはHfであり、
Cp1およびCp2は、それぞれ独立して、1つ以上の炭素数1~20のアルキルで置換されるかまたは非置換のシクロペンタジエニルであり、
RaおよびRbは、それぞれ、水素、炭素数1~6の直鎖または分枝状アルキル、炭素数1~6のアルコキシで置換された炭素数1~6のアルキル、炭素数6~12のアリールで置換された炭素数1~6のアルキル、または炭素数6~12のアリールであり、
Z1は、それぞれハロゲンである、
請求項5に記載の製造方法。 - M2は、ZrまたはHfであり、
Aは、Siであり、
X1およびX2は、それぞれ独立して、ハロゲンであり、
L1およびL2は、それぞれ独立して、炭素数1~6のアルキレンであり、
R1およびR2は、それぞれ独立して、炭素数1~6の直鎖または分枝状アルキル、または炭素数6~12のアリールであり、
R3およびR4は、それぞれ独立して、炭素数1~6の直鎖または分枝状アルキルである、
請求項5から7のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記化学式3で表される化合物は、下記化学式5~8で表される化合物のうちのいずれか一つである、請求項5から9のいずれか一項に記載の製造方法:
R1~R4、R8およびR9は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、水素または炭素数1~10のヒドロカルビル基であり、
R5~R7は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、炭素数1~10のヒドロカルビル基であり、
R10は、炭素数1~10のヒドロカルビル基であり、
M3は、Ti、ZrまたはHfであり、
X3およびX4は互いに同一または異なって、それぞれ独立して、ハロゲンであり、
T1は、CまたはSiであり、
Y1は、炭素数1~30のヒドロカルビル基または炭素数1~30のヒドロカルビルオキシ基であり、
Y2は、炭素数2~30のヒドロカルビルオキシヒドロカルビル基である。 - 前記重合反応時、水素気体が前記エチレン単量体と1-ヘキセン共単量体の総重量に対して、120~2500ppmの量で投入される、請求項5から11のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記エチレン/1-ヘキセン共重合体を含む樹脂組成物の製造時、前記樹脂組成物総重量に対して0.01~1重量%の量で酸化防止剤がさらに投入される、請求項5から12のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記押出は、ペレットダイ温度150~190℃の温度で行われる、請求項5から13のいずれか一項に記載の製造方法。
- 請求項1から4のいずれか一項によるペレット型ポリエチレン樹脂組成物を用いて製造したパイプ。
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