JP2024509158A - 結晶化速度の速いプラストマー - Google Patents

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Abstract

密度が0.902g/cm3以下のエチレン共重合体組成物は、急速な結晶化挙動を示す。エチレン共重合体組成物は、第1のエチレン共重合体、第2のエチレン共重合体、および場合により第3のエチレン共重合体を含み、第1のエチレン共重合体の数平均分子量は第2のエチレン共重合体の数平均分子量よりも大きい。エチレン共重合体組成物は、単層および多層フィルムの形成に有用である。【選択図】図1

Description

技術分野
密度が0.902g/cm3以下のエチレン共重合体組成物は、第1のエチレン共重合体、第2のエチレン共重合体、および場合により第3のエチレン共重合体を含む。エチレン共重合体組成物は高い結晶化率を有し、フィルムにブローしたときに良好なシール性を有し、強靭性と剛性のバランスを有する。
背景技術
多成分ポリエチレン組成物は当技術分野でよく知られている。多成分ポリエチレン組成物を得るための1つの方法は、2つ以上の別個の重合反応器において重合触媒を使用することである。例えば、少なくとも2つの別個の溶液重合反応器におけるシングルサイト触媒の使用が知られている。このような反応器は、直列、並列、またはそれらの組み合わせで構成することができる。
溶液重合プロセスは一般に、製造されるエチレンホモポリマーまたは共重合体製品の融点以上の温度で実施される。典型的な溶液重合プロセスでは、触媒成分、溶媒、モノマーおよび水素が、1つまたは複数の反応器に加圧下で供給される。
溶液相エチレン重合またはエチレン共重合では、反応器温度は約80℃から約300℃の範囲で、圧力は一般に約3MPagから約45MPagの範囲である。生成したエチレンホモポリマーまたは共重合体は、反応器条件下で溶媒に溶解したままである。反応器中の溶媒の滞留時間は比較的短く、例えば約1秒から約20分である。溶液プロセスは、多種多様なエチレン系ポリマーの製造を可能にする幅広いプロセス条件下で運転することができる。反応器後、触媒失活剤を添加することにより、重合反応をクエンチしてさらなる重合を防止し、場合により酸捕捉剤を添加して不動態化する。不活性化(および場合により不動態化)されたポリマー溶液は、ポリマー回収操作(脱揮システム)に渡され、そこでエチレンホモポリマーまたは共重合体が、プロセス溶媒、未反応の残留エチレン、および未反応の任意成分α-オレフィン(複数可)から分離される。
製造方法にかかわらず、フィルム用途における多成分ポリエチレン組成物の性能を向上させる必要性が依然として存在する。
発明の概要
実施形態は、以下を含むエチレン共重合体組成物である:
ここで、該エチレン共重合体組成物は、下記を含み:
(i)密度が0.855~0.913g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第1のエチレン共重合体を15~80重量%;
(ii)密度が0.865~0.926g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第2のエチレン共重合体を85~20重量%;および
(iii)密度が0.855~0.930g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~6.0;メルトインデックスI2が0.1~100g/10分である第3のエチレン共重合体を0~40重量%;
ここで、エチレン共重合体組成物は、0.860~0.902g/cm3の密度;0.5~10g/10minのメルトインデックスI2;および少なくとも0.0015ppmのハフニウムを有する;
ここで、第1のエチレン共重合体の数平均分子量Mn1は、第2のエチレン共重合体の数平均分子量Mn2よりも大きい;および
ここで、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量%は、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量を、(i)第1のエチレン共重合体、(ii)第2のエチレン共重合体および(iii)第3のエチレン共重合体の合計の重量で除したものに100%を乗じたものとして定義される。
実施形態は、エチレン共重合体組成物を含むフィルムまたはフィルム層であり、エチレン共重合体組成物は、下記を含み:
(i)密度が0.855~0.913g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第1のエチレン共重合体を15~80重量%;
(ii)密度が0.865~0.926g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第2のエチレン共重合体を85~20重量%;および
(iii)密度が0.855~0.930g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~6.0;メルトインデックスI2が0.1~100g/10分である第3のエチレン共重合体を0~40重量%;
ここで、エチレン共重合体組成物は、0.860~0.902g/cm3の密度;0.5~10g/10minのメルトインデックスI2;および少なくとも0.0015ppmのハフニウムを有する;
ここで、第1のエチレン共重合体の数平均分子量Mn1は、第2のエチレン共重合体の数平均分子量Mn2よりも大きい;および
ここで、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量%は、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量を、(i)第1のエチレン共重合体、(ii)第2のエチレン共重合体および(iii)第3のエチレン共重合体の合計の重量で除したものに100%を乗じたものとして定義される。
実施形態は、エチレン共重合体組成物を含む少なくとも1つのフィルム層を含む多層フィルム構造体であり、エチレン共重合体組成物は、下記を含み:
(i)密度が0.855~0.913g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第1のエチレン共重合体を15~80重量%;
(ii)密度が0.865~0.926g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第2のエチレン共重合体を85~20重量%;および
(iii)密度が0.855~0.930g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~6.0;メルトインデックスI2が0.1~100g/10分である第3のエチレン共重合体を0~40重量%;
ここで、エチレン共重合体組成物は、0.860~0.902g/cm3の密度;0.5~10g/10minのメルトインデックスI2;および少なくとも0.0015ppmのハフニウムを有する;
ここで、第1のエチレン共重合体の数平均分子量Mn1は、第2のエチレン共重合体の数平均分子量Mn2よりも大きい;および
ここで、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量%は、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量を、(i)第1のエチレン共重合体、(ii)第2のエチレン共重合体および(iii)第3のエチレン共重合体の合計の重量で除したものに100%を乗じたものとして定義される。
実施形態は、ポリマーブレンドを含むフィルムまたはフィルム層であり、ポリマーブレンドは、以下を含み:
(a)5から50重量%のエチレン共重合体組成物;および
(b)95から50重量%の直鎖状低密度ポリエチレン;
ここで、該エチレン共重合体組成物は、下記を含み:
(i)密度が0.855~0.913g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第1のエチレン共重合体を15~80重量%;
(ii)密度が0.865~0.926g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第2のエチレン共重合体を85~20重量%;および
(iii)密度が0.855~0.930g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~6.0;メルトインデックスI2が0.1~100g/10分である第3のエチレン共重合体を0~40重量%;
ここで、エチレン共重合体組成物は、0.860~0.902g/cm3の密度;0.5~10g/10minのメルトインデックスI2;および少なくとも0.0015ppmのハフニウムを有する;
ここで、第1のエチレン共重合体の数平均分子量Mn1は、第2のエチレン共重合体の数平均分子量Mn2よりも大きい;および
ここで、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量%は、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量を、(i)第1のエチレン共重合体、(ii)第2のエチレン共重合体および(iii)第3のエチレン共重合体の合計の重量で除したものに100%を乗じたものとして定義される。
実施形態は、ポリマーブレンドを含む少なくとも1つのフィルム層を含む多層フィルム構造であり、ポリマーブレンドは、以下を含み:
(a)5から50重量%のエチレン共重合体組成物;および
(b)95から50重量%の直鎖状低密度ポリエチレン;
ここで、該エチレン共重合体組成物は、下記を含み:
(i)密度が0.855~0.913g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第1のエチレン共重合体を15~80重量%;
(ii)密度が0.865~0.926g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第2のエチレン共重合体を85~20重量%;および
(iii)密度が0.855~0.930g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~6.0;メルトインデックスI2が0.1~100g/10分である第3のエチレン共重合体を0~40重量%;
ここで、エチレン共重合体組成物は、0.860~0.902g/cm3の密度;0.5~10g/10minのメルトインデックスI2;および少なくとも0.0015ppmのハフニウムを有する;
ここで、第1のエチレン共重合体の数平均分子量Mn1は、第2のエチレン共重合体の数平均分子量Mn2よりも大きい;および
ここで、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量%は、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量を、(i)第1のエチレン共重合体、(ii)第2のエチレン共重合体および(iii)第3のエチレン共重合体の合計の重量で除したものに100%を乗じたものとして定義される。
図面の簡単な説明
図1は、冷却速度10℃/分における、本開示のエチレン共重合体組成物および比較樹脂の非等温結晶化(冷却)プロファイルを示す。 図2は、本開示のエチレン共重合体組成物および比較樹脂について、冷却速度(β)の対数の関数として変化する最大結晶化温度(Tmax)の線形変化を示す。 図3は、発明例1の非等温結晶化プロセスを説明するキッシンジャー法に基づく活性化エネルギーの計算方法の代表的なプロットを示す。 図4は、シーラント層が100重量%の本開示のエチレン共重合体組成物または比較樹脂で作製された多層フィルム構造のホットタックプロファイルを示す。 図5は、シーラント層を100重量%の本開示のエチレン共重合体組成物または比較樹脂で作製した多層フィルム構造のコールドシールプロファイルを示す。 図6は、本開示のエチレン共重合体組成物とLLDPE樹脂、または比較樹脂とLLDPE樹脂のいずれかを含むブレンドで作製した単層ブローンフィルムのダート衝撃(単位:グラム/ミル)と機械方向の1%セカント弾性率(単位:MPa)との関係を示す。
定義
本開示のより完全な理解を形成するために、以下の用語が定義され、全体を通して添付の図および様々な実施形態の説明と共に使用されるべきである。
本明細書において、「モノマー」という用語は、それ自体または他のモノマーと化学的に反応し、化学的に結合してポリマーを形成する可能性のある低分子を指す。
本明細書において、「α-オレフィン」または「アルファ-オレフィン」という用語は、鎖の一端に二重結合を有する3から20個の炭素原子を含む直鎖状炭化水素鎖を有するモノマーを表すために使用される。同等の用語は「直鎖状α-オレフィン」である。本明細書において、「ポリエチレン」または「エチレン重合体」という用語は、エチレン重合体を製造するために使用される特定の触媒または特定の工程に関係なく、エチレン単量体および場合により1つ以上の追加の単量体から製造される高分子を指す。ポリエチレンの技術分野では、1種以上の付加的なモノマーは「コモノマー」と呼ばれ、α-オレフィンを含むことが多い。「ホモポリマー」という用語は、1種類のモノマーのみを含むポリマーを指す。「エチレンホモポリマー」は、重合性モノマーとしてエチレンのみを使用して製造される。共重合体」とは、2種類以上のモノマーを含むポリマーを指す。「エチレン共重合体」は、エチレンと1種類以上の他の重合性モノマー(例えばα-オレフィン)を使用して製造される。
一般的なポリエチレンには、高密度ポリエチレン(HDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、超低密度ポリエチレン(VLDPE)、超低密度ポリエチレン(ULDPE)、プラストマー、エラストマーなどがある。ポリエチレンという用語には、エチレンに加えて2種以上のコモノマー(例えばα-オレフィン)を含むことができるポリエチレンターポリマーも含まれる。ポリエチレンという用語には、上記のポリエチレンの組み合わせやブレンドも含まれる。
本明細書で使用する場合、「線状低密度ポリエチレン」および「LLDPE」という用語は、約0.910g/cm3から約0.945g/cm3の密度を有するポリエチレンホモポリマーまたはより好ましくはエチレン共重合体を指す。
「不均一分岐ポリエチレン」という用語は、不均一系触媒系を用いて製造されるエチレンポリマー群のポリマーのサブセットを指す。その非限定的な例としては、ジーグラー・ナッタ触媒またはクロム触媒が挙げられ、これらはいずれも当技術分野でよく知られている。
「均質に分岐したポリエチレン」という用語は、シングルサイト触媒を用いて製造されるエチレンポリマー群のポリマーのサブセットを指す。その非限定的な例としては、メタロセン触媒、ホスフィンイミン触媒、および拘束幾何学触媒が挙げられ、これらはすべて当技術分野でよく知られている。
一般的に、均質に分岐したポリエチレンは、狭い分子量分布を有し、例えばゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)のMw/Mn値は約2.8未満、特に約2.3未満、ただし例外もあり得る。MwおよびMnは、それぞれ重量平均分子量および数平均分子量を指す。対照的に、不均一に分岐したエチレン系ポリマーのMw/Mnは、通常、均質なポリエチレンのMw/Mnよりも大きい。一般に、均質に分岐したエチレン系ポリマーは組成分布も狭い。すなわち、分子量分布内の各高分子は、高分子鎖の炭素原子数で規格化した場合、比較的類似したコモノマー含量を有する。エチレン系重合体内でコモノマーがどのように分布しているかを定量化したり、異なる触媒やプロセスで製造されたエチレン系重合体を区別するために、組成分布幅指数「CDBI」が使用されることが多い。「CDBI50」は、組成がコモノマー組成の中央値の50重量%(wt%)以内にあるエチレン重合体の割合として定義される。この定義は、Exxon Chemical Patents Inc.に譲渡されたWO93/03093に記載されている定義と一致している。エチレン共重合体のCDBI50は、TREF曲線(Temperature Rising Elution Fractionation)から計算することができる。TREF法は、Wildら、J. Polym. Sci., Part B, Polym. Phys., Vol. 20(3), pages 441-455に記載されている。通常、均一に分岐したエチレン系ポリマーのCDBI50は約70%超、または約75%超である。対照的に、α-オレフィンを含む不均一に分岐したエチレン系ポリマーのCDBI50は、一般的に均一なエチレン系ポリマーのCDBI50より低い。例えば、不均一に分岐したエチレン系ポリマーのCDBI50は、約75%未満、または約70%未満である。
当業者にはよく知られていることであるが、均質に分岐したエチレン系ポリマーは、「線状均質エチレン系ポリマー」と「実質的に線状均質エチレン系ポリマー」とにさらに細分されることが多い。これらの2つのサブグループは、長鎖分岐の量が異なる:より具体的には、線状均質エチレン系ポリマーは、炭素原子1000個当たりの長鎖分岐が約0.01未満である;一方、実質的に線状均質エチレン系ポリマーは、炭素原子1000個当たりの長鎖分岐が約0.01~約3.0より大きい。長鎖分岐は、本質的に高分子であり、すなわち、長鎖分岐が結合している高分子と同様の長さまでである。以下、本開示において、「均質に分岐したポリエチレン」または「均質に分岐したエチレン重合体」という用語は、線状の均質なエチレン重合体および実質的に線状の均質なエチレン重合体の両方を指す。
「熱可塑性」という用語は、加熱すると液状になり、加圧下で流動し、冷却すると固化するポリマーを指す。熱可塑性ポリマーには、プラスチック産業で使用される他のポリマーと同様にエチレン系ポリマーが含まれ、フィルム用途で一般的に使用される他のポリマーの非限定的な例としては、バリア樹脂(EVOH)、タイ樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリアミドなどが挙げられる。
本明細書で使用する「単層フィルム」という用語は、1つ以上の熱可塑性プラスチックの単層を含むフィルムを指す。
本明細書で使用する「多層フィルム」または「多層フィルム構造」という用語は、2つ以上の熱可塑性層、または場合により非熱可塑性層から構成されるフィルムを指す。非熱可塑性材料の非限定的な例としては、金属(ホイル)またはセルロース(紙)製品が挙げられる。多層フィルム(またはフィルム構造)内の1つ以上の熱可塑性層は、2つ以上の熱可塑性プラスチックで構成されていてもよい。
本明細書において、「タイ樹脂」という用語は、多層フィルム構造内の中間層、すなわち「タイ層」に形成されたときに、化学組成が異なる隣接するフィルム層間の接着を促進する熱可塑性プラスチックを指す。
本明細書では、「シーラント層」という用語は、第2の基材に接着可能な熱可塑性フィルムの層を指し、漏れ防止シールを形成する。シーラント層」は、スキン層であってもよいし、多層フィルム構造の最内層であってもよい。
本明細書では、「接着ラミネーション」および「押し出しラミネーション」という用語は、2つ以上の基材、または材料のウェブを組み合わせて多層製品またはシートを形成する連続的なプロセスを表し、2つ以上のウェブはそれぞれ接着剤または溶融熱可塑性フィルムを使用して接合される。
本明細書で使用する場合、「押出コーティング」という用語は、溶融した熱可塑性樹脂層が、移動する固体ウェブまたは基材と組み合わされるか、またはその上に堆積される連続プロセスを表す。基材の非限定的な例としては、紙、板紙、箔、単層プラスチックフィルム、多層プラスチックフィルムまたは布が挙げられる。溶融熱可塑性プラスチック層は単層でも多層でもよい。
本明細書で使用する場合、「ヒドロカルビル」、「ヒドロカルビルラジカル」または「ヒドロカルビル基」という用語は、水素と炭素を含み、水素が1つ欠損している直鎖状または環状の、脂肪族、オレフィン系、アセチレン系およびアリール(芳香族)ラジカルを指す。
本明細書で使用する「アルキルラジカル」には、水素ラジカルが1つ欠損した直鎖状、分岐状、および環状のパラフィンラジカルが含まれる。非限定的な例としては、メチル(-CH3)およびエチル(-CH2CH3)ラジカルが挙げられる。アルケニルラジカル」とは、少なくとも1つの炭素-炭素二重結合を含む直鎖状、分岐状、環状の炭化水素であって、水素ラジカルが1つ欠損しているものをいう。
本明細書で使用される場合、用語「アリール」基には、フェニル、ナフチル、ピリジルおよび分子が芳香環構造を有する他のラジカルが含まれる;非限定的な例には、ナフチレン、フェナントレンおよびアントラセンが含まれる。アリールアルキル」基は、アリール基をペンダントしたアルキル基であり、非限定的な例としては、ベンジル、フェネチルおよびトリルメチルが挙げられる。アルキルアリール」とは、1つ以上のアルキル基がペンダントしているアリール基であり、非限定的な例としては、トリル、キシリル、メシチル、クミルなどが挙げられる。
「アルコキシ」基は、そこからペンダントされたアルキル基を有するオキシ基であり、例えばメトキシ基、エトキシ基、iso-プロポキシ基等が挙げられる。
「アリールオキシ」または「アリールオキシド」基は、アリール基をペンダントしたオキシ基であり、例えばフェノキシ基などが挙げられる。
本明細書で使用される場合、「ヘテロ原子」という語句は、炭素および水素以外の、炭素に結合し得る任意の原子を含む。「ヘテロ原子含有基」は、ヘテロ原子を含有する炭化水素ラジカルであり、同一または異なるヘテロ原子を1つ以上含有していてもよい。一実施形態において、ヘテロ原子含有基は、ホウ素、アルミニウム、ケイ素、ゲルマニウム、窒素、リン、酸素および硫黄から成る群より選択される1~3個の原子を含有するヒドロカルビル基である。ヘテロ原子含有基の非限定的な例としては、イミン、アミン、オキシド、ホスフィン、エーテル、ケトン、オキソアゾリンヘテロ環、オキサゾリン、チオエーテルなどのラジカルが挙げられる。複素環」とは、ホウ素、アルミニウム、ケイ素、ゲルマニウム、窒素、リン、酸素および硫黄から成る群から選択される1~3個の原子を含む炭素骨格を有する環系をいう。
本明細書において、「非置換」という用語は、水素ラジカルが非置換という用語に続く分子基に結合していることを意味する。「置換されている」という用語は、この用語に続く基が、その基内の任意の位置において1つ以上の水素ラジカルを置換した1つ以上の部位(非水素ラジカル)を有することを意味する。部位の非限定的な例としては、ハロゲンラジカル(F、Cl、Br)、ヒドロキシル基、カルボニル基、カルボキシル基、シリル基、アミン基、ホスフィン基、アルコキシ基、フェニル基、ナフチル基、C1~C30アルキル基、C2~C30アルケニル基、およびそれらの組み合わせが挙げられる。置換アルキルおよびアリールの非限定的な例としては、アシルラジカル、アルキルシリルラジカル、アルキルアミノラジカル、アルコキシラジカル、アリールオキシラジカル、アルキルチオラジカル、ジアルキルアミノラジカル、アルコキシカルボニルラジカル、アリールオキシカルボニルラジカル、カルボモイルラジカル、アルキル-およびジアルキル-カルバモイルラジカル、アシルオキシラジカル、アシルアミノラジカル、アリールアミノラジカル、およびそれらの組み合わせが挙げられる。
実施形態の説明
本開示において、エチレン共重合体組成物は、0.902g/cm3以下の密度を有し、第1のエチレン共重合体、第2のエチレン共重合体、および場合により第3のエチレン共重合体を含む。これらのエチレン共重合体成分およびそれらが一部であるエチレン共重合体組成物について、以下にさらに説明する。
本開示のいくつかの実施形態において、エチレン共重合体組成物は、(a)5~50重量%のエチレン共重合体組成物と、(b)95~50重量%の直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)とを含むポリマーブレンドにおいて使用される。
本開示のいくつかの実施形態において、エチレン共重合体組成物は、(a)5~35重量%のエチレン共重合体組成物と、(b)95~65重量%の直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)とを含むポリマーブレンドにおいて使用される。
本開示のいくつかの実施形態において、エチレン共重合体組成物は、(a)5~30重量%のエチレン共重合体組成物と、(b)95~70重量%の直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)とを含むポリマーブレンドにおいて使用される。
本開示のいくつかの実施形態において、エチレン共重合体組成物は、(a)10~30重量%のエチレン共重合体組成物と、(b)90~70重量%の直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)とを含むポリマーブレンドにおいて使用される。
本開示のいくつかの実施形態において、エチレン共重合体組成物は、(a)15~25重量%のエチレン共重合体組成物と、(b)85~75重量%の直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)とを含むポリマーブレンドにおいて使用される。
第1のエチレン共重合体
本開示の一実施形態において、第1のエチレン共重合体は、シングルサイト触媒を用いて製造され、その非限定的な例としては、ホスフィンイミン触媒、メタロセン触媒、および拘束幾何学触媒が挙げられ、これらは全て当該技術分野において周知である。
本開示の一実施形態では、第1のエチレン共重合体は、活性金属中心としてハフニウム(Hf)を有するシングルサイト触媒を用いて製造される。
本開示の実施形態において、第1のエチレン共重合体を製造するためにエチレンと共重合され得るα-オレフィンは、1-プロペン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセンおよび1-オクテンならびにそれらの混合物から成る群から選択され得る。
本開示の一実施形態において、第1のエチレン共重合体は、均質に分岐したエチレン共重合体である。
本開示の一実施形態において、第1のエチレン共重合体は、エチレン/1-オクテン共重合体である。
本開示の一実施形態では、第1のエチレン共重合体はメタロセン触媒を用いて製造される。
本開示の一実施形態では、第1のエチレン共重合体は、架橋型メタロセン触媒を用いて製造される。
本開示の一実施形態において、第1のエチレン共重合体は、式Iを有する架橋型メタロセン触媒を用いて製造される:
Figure 2024509158000002

(I)
ここで、Gは、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、スズまたは鉛から選択される第14族元素であり;R1は、水素原子、C1-20ヒドロカルビルラジカル、C1-20アルコキシラジカルまたはC6-10アリールオキシドラジカルであり;R2およびR3は、水素原子、C1-20ヒドロカルビルラジカル、C1-20アルコキシラジカルまたはC6-10アリールオキシドラジカルから独立して選択される;R4およびR5は、独立して、水素原子、非置換C1-20ヒドロカルビルラジカル、置換C1-20ヒドロカルビルラジカル、C1-20アルコキシラジカルまたはC6-10アリールオキシドラジカルから選択され;そしてQは、独立して、活性化可能な脱離基配位子である。
一実施形態において、R4、R5は独立してアリール基である。
一実施形態において、R4およびR5は、独立して、フェニル基または置換フェニル基である。
一実施形態において、R4、R5はフェニル基である。
一実施形態において、R4、R5は独立して置換フェニル基である。
実施形態において、R4およびR5は置換フェニル基であり、ここでフェニル基は置換シリル基で置換されている。
一実施形態において、R4およびR5は置換フェニル基であり、フェニル基はトリアルキルシリル基で置換されている。
一実施形態において、R4およびR5は置換フェニル基であり、フェニル基はトリアルキルシリル基でパラ位に置換されている。実施形態において、R4およびR5は、置換フェニル基であり、フェニル基は、トリメチルシリル基でパラ位に置換されている。実施形態において、R4およびR5は、置換フェニル基であり、フェニル基は、トリエチルシリル基でパラ位に置換されている。
一実施形態では、R4、R5は独立してアルキル基である。
一実施形態では、R4、R5は独立してアルケニル基である。
一実施形態において、R1は水素である。
一実施形態では、R1、アルキル基である。
一実施形態では、R1、アリール基である。
一実施形態では、R1、アルケニル基である。
一実施形態において、R2およびR3は、独立して、1から30個の炭素原子を有するヒドロカルビル基である。
一実施形態において、R2、R3は、独立してアリール基である。
一実施形態では、R2、R3は独立してアルキル基である。
一実施形態において、R2、R3は、独立して、1から20個の炭素原子を有するアルキル基である。
一実施形態において、R2およびR3は、独立して、フェニル基または置換フェニル基である。
一実施形態では、R2、R3、tert-ブチル基である。
一実施形態において、R2およびR3は水素である。
本開示の一実施形態において、第1のエチレン共重合体は、式IIを有する架橋型メタロセン触媒を用いて製造される:
Figure 2024509158000003

(II)
ここで、Qは独立して活性化可能な脱離基配位子である。
本開示において、「活性化可能」という用語は、配位子Qが、それぞれ適切な酸性触媒活性化剤化合物または求電子触媒活性化剤化合物(「共触媒」化合物としても知られる)によって、プロトン分解反応を介して金属中心Mから切断され得るか、または金属中心Mから抽象化され得ることを意味し、その例は以下に記載される。活性化可能な配位子Qはまた、金属中心Mから開裂または抽出される別の配位子に変換されてもよい(例えば、ハロゲン化物はアルキル基に変換されてもよい)。単一の理論に束縛されることを望むものではないが、プロトノリシス反応またはアブストラクション反応は、オレフィンを重合することができる活性な「カチオン」金属中心を生成する。
本開示の実施形態において、活性化可能な配位子、Qは、水素原子;ハロゲン原子から成る群より独立して選択される;C1-20ヒドロカルビルラジカル、C1-20アルコキシラジカル、およびC6-10アリールまたはアリールオキシラジカルであり、ここで、ヒドロカルビル、アルコキシ、アリール、またはアリールオキシラジカルの各々は、非置換であるか、または1つもしくは複数のハロゲンもしくは他の基によってさらに置換されていてもよい;C1-8アルキル;C1-8アルコキシ;C6-10アリールまたはアリールオキシ;アミドまたはホスフィドラジカルであるが、ここで、Qは、シクロペンタジエニルではない。つのQ配位子は互いに結合して、例えば置換または非置換のジエン配位子(例えば1,3-ブタジエン);またはアセテート基もしくはアセトアミジネート基のような非局在化ヘテロ原子含有基を形成することもできる。
本開示の一実施形態において、各Qは、ハロゲン化物原子、C1-4アルキルラジカル、およびベンジルラジカルから成る群より独立して選択される。
実施形態において、好適な活性化可能な配位子Qは、ハロゲン化物(例えば塩化物)またはヒドロカルビル(例えばメチル、ベンジル)のようなモノアニオン性である。
一実施形態では、各活性化可能な配位子、Qはメチル基である。
一実施形態において、各活性化可能な配位子、Qはベンジル基である。
一実施形態では、各活性化可能な配位子Qは塩化物基である。
本開示の一実施形態において、第1のエチレン共重合体を製造するために使用されるシングルサイト触媒は、分子式を有するジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-t-ブチルフルオレニル)ハフニウムジクロリドである:
[(2,7-tBu2Flu)Ph2C(Cp)HfCl2]。
本開示の一実施形態において、第1のエチレン共重合体を製造するために使用されるシングルサイト触媒は、分子式を有するジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-t-ブチルフルオレニル)ハフニウムジメチルである:
[(2,7-tBu2Flu)Ph2C(Cp)HfMe2]。
シングルサイト触媒分子そのものに加えて、活性型シングルサイト触媒系は通常、触媒活性化剤をさらに含む。
本開示の一実施形態において、触媒活性化剤は、アルキルアルミノキサンおよび/またはイオン性活性化剤を含む。
触媒活性剤には、場合によりヒンダードフェノール化合物も含まれる。
本開示の一実施形態において、触媒活性剤は、アルキルアルミニウム、イオン活性剤およびヒンダードフェノール化合物を含む。
アルキルアルミノキサンの正確な構造は不明であるが、一般に専門家の間では、一般式の繰り返し単位を含むオリゴマー種であるという点で一致している:
(R)2AlO-(Al(R)-O)n-Al(R)2
ここで、R基は、1~20個の炭素原子を含む同一または異なる直鎖状、分岐状または環状のヒドロカルビルラジカルであってもよく、nは0~約50である。アルキルアルミノキサンの非限定的な例は、各R基がメチルラジカルであるメチルアルミノキサン(またはMAO)である。
本開示の一実施形態において、アルキルアルミノキサンのR、メチルラジカルであり、mは10~40である。
本開示の一実施形態において、アルキルアルミノキサンは変性メチルアルミノキサン(MMAO)である。
アルキルアルミノキサンがアルキル化剤と活性化剤の両方の役割を果たすことは当業者によく知られている。したがって、アルキルアルミノキサン触媒活性化剤は、ハロゲンなどの活性化可能な配位子と組み合わせて使用されることが多い。
一般に、イオン活性剤は陽イオンと嵩高い陰イオンから構成され、後者は実質的に非配位である。イオン活性剤の非限定的な例は、ホウ素原子に結合した4つの配位子を有する4配位であるホウ素イオン活性剤である。ホウ素イオン活性剤の非限定的な例としては、以下に示す式が挙げられる:
[R5]+[B(R7)4]-
ここで、Bはホウ素原子を表し、R5は芳香族ヒドロカルビル(例えばトリフェニルメチルカチオン)であり、各R7は、非置換であるか、またはフッ素原子、非置換であるか、またはフッ素原子で置換されているC1-4アルキルもしくはアルコキシラジカルから選択される3~5個の置換基で置換されているフェニルラジカルから独立して選択され;および式-Si(R93のシリルラジカルであり、ここで各R9は、水素原子およびC1-4アルキルラジカルから独立して選択され、そして
[(R)8 tZH]+[B(R7)4]-
ここで、Bはホウ素原子であり、Hは水素原子であり、Zは窒素原子またはリン原子であり、tは2または3であり、R8は、C1-8アルキルラジカル、非置換であるかまたは3個までのC1-4アルキルラジカルで置換されているフェニルラジカルから選択されるか、または1個のR8が窒素原子と一緒になってアニリニウムラジカルを形成してもよく、R7は上記で定義したとおりである。
両式中、R7の非限定的な例はペンタフルオロフェニルラジカルである。一般に、ホウ素イオン活性剤は、テトラ(ペルフルオロフェニル)ホウ素の塩として記載され得る;非限定的な例としては、テトラ(ペルフルオロフェニル)ホウ素のアニリニウム、カルボニウム、オキソニウム、ホスホニウムおよびスルホニウム塩と、アニリニウムおよびトリチル(またはトリフェニルメチルリウム)との塩が挙げられる。イオン活性剤の追加の非限定的な例としては、以下が挙げられる:トリエチルアンモニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリプロピルアンモニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリメチルアンモニウムテトラ(p-トリル)ホウ素、トリメチルアンモニウムテトラ(o-トリル)ホウ素、トリブチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ホウ素、トリプロピルアンモニウムテトラ(o,p-ジメチルフェニル)ホウ素、トリブチルアンモニウムテトラ(m,m-ジメチルフェニル)ホウ素、トリブチルアンモニウムテトラ(p-トリフルオロメチルフェニル)ホウ素、トリブチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ホウ素、トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラ(o-トリル)ホウ素、N,N-ジメチルアニリニウムテトラ(フェニル)ホウ素、N,N-ジエチルアニリニウムテトラ(フェニル)ホウ素、N,N-ジエチルアニリニウムテトラ(フェニル)n-ブチルホウ素、N,N-2,4,6-ペンタメチルアニリニウムテトラ(フェニル)ホウ素、ジ(イソプロピル)アンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ホウ素、ジシクロヘキシルアンモニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリフェニルホスホニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリ(メチルフェニル)ホスホニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウムテトラ(フェニル)ボロン、トロピリウムテトラキスフェンタフルオロフェニルボレート、トリフェニルメチリウムテトラキスフェンタフルオロフェニルボレート、ベンゼン(ジアゾニウム)テトラキスフェンタフルオロフェニルボレート、トロピリウムテトラキス(2、3,5,6-テトラフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルメチリウムテトラキス(2,3,5,6-テトラフルオロフェニル)ボレート、ベンゼン(ジアゾニウム)テトラキス(3,4,5-トリフルオロフェニル)ボレート、トロピリウムテトラキス(3,4,5-トリフルオロフェニル)ボレート、ベンゼン(ジアゾニウム)テトラキス(3,4,5-トリフルオロフェニル)ボレート、トロピリウムテトラキス(1,2,2-トリフルオロエテニル)ボレート、トリフェニルメチリウムテトラキス(1,2,2-トリフルオロエテニル)ボレート、ベンゼン(ジアゾニウム)テトラキス(1,2、2-トリフルオロエテニル)ボレート、トロピリウムテトラキス(2,3,4,5-テトラフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルメチリウムテトラキス(2,3,4,5-テトラフルオロフェニル)ボレート、ベンゼン(ジアゾニウム)テトラキス(2,3,4,5-テトラフルオロフェニル)ボレート。市販のイオン活性剤としては、N,N-ジメチルアニリニウムテトラキスフェンタフルオロフェニルボレート、トリフェニルメチルニウムテトラキスフェンタフルオロフェニルボレートなどがある。
本開示の一実施形態において、触媒活性化剤は、N,N-ジメチルアニリニウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート(「Me2NHPh][B(C6F5)4]);トリフェニルメチルニウムテトラキスフェンタフルオロフェニルボレート(「Ph3C][B(C6F5)4]」、「トリチルボレート」とも呼ばれる);およびトリスペンタフルオロフェニルボロンから成る群から選択されるイオン活性化剤を含む。
本開示の一実施形態において、触媒活性剤は、トリフェニルメチルニウムテトラキスフェンタフルオロフェニルボレート、「トリチルボレート」を含む。
本開示の実施形態において、触媒活性化剤は、ブチル化フェノール系酸化防止剤、ブチル化ヒドロキシトルエン、2、6-ジ-ターシャリーブチル-4-エチルフェノール(BHEB)、4,4'-メチレンビス(2,6-ジ-ターシャリーブチルフェノール)、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼンおよびオクタデシル-3-(3',5'-ジ-tert-ブチル-4'-ヒドロキシフェニル)プロピオネートから成る群から選択されるヒンダードフェノール化合物を含む。
本開示の一実施形態において、触媒活性剤は、ヒンダードフェノール化合物、2,6-ジ-ターシャリーブチル-4-エチルフェノール(BHEB)を含む。
場合により、本開示の実施形態では、アルキルアルミノキサンおよびイオン活性化剤の混合物を、場合によりヒンダードフェノール化合物と共に触媒活性化剤として使用することができる。
活性なシングルサイト触媒系を製造するために、上記の成分であるシングルサイト触媒、アルキルアルミノキサン、イオン性活性剤、および任意のヒンダードフェノールの量とモル比を最適化する。
本開示の実施形態において、イオン活性化剤化合物は、1:1から1:10、または1:1から1:6、または1:1から1:2となるハフニウム、Hf(シングルサイト触媒分子の)対ホウ素のモル比を提供する量で使用され得る。
本開示の実施形態において、アルキルアルミノキサン中に含まれるアルミニウムと(シングルサイト触媒分子の)ハフニウム、Hfとのモル比は、この範囲内の狭い範囲を含めて、5:1から1000:1となる。
本開示の実施形態において、アルキルアルミノキサンに含まれるアルミニウムとヒンダードフェノール(例えばBHEB)とのモル比は、この範囲内の狭い範囲を含めて、1:1~1:0.
活性なシングルサイト触媒系を製造するために、シングルサイト触媒、アルキルアルミノキサン、イオン性活性剤、および場合によるヒンダードフェノールの3つまたは4つの成分の量とモル比が最適化される。
本開示の一実施形態において、第1のエチレン共重合体を製造するために使用されるシングルサイト触媒は、長鎖分岐を生成し、第1のエチレン共重合体は、長鎖分岐、以下「LCB」を含む。LCBはエチレン共重合体における周知の構造現象であり、当業者にはよく知られている。従来、LCB分析には3つの方法がある。すなわち、核磁気共鳴分光法(NMR)であり、例えば、J. C. Randall, J Macromol. Sci., Rev. Macromol. Chem. Phys. 1989, 29, 201;DRI、粘度計、低角度レーザー光散乱検出器を備えたトリプル検出SEC、例えばW. W. Yau and D. R. Hill, Int. J. Polym. Anal. Charact. 1996;2:151;およびレオロジーは、例えばW. W. Graessley, Acc. Chem. Res. 1977, 10, 332-339を参照。本開示において、長鎖分岐は、本質的に高分子であり、すなわち、NMRスペクトル、三重検出器SEC実験またはレオロジー実験において見られるのに十分な長さである。
本開示の実施形態において、第1のエチレン共重合体は、本明細書に開示されるLCBFによって特徴付けられる長鎖分岐を含む。本開示の実施形態において、第1のエチレン共重合体のLCBFの上限は、約0.5であってもよく、他の態様では約0.4であってもよく、さらに他の態様では約0.3(無次元)であってもよい。本開示の実施形態において、第1のエチレン共重合体のLCBFの下限は、約0.001、他の態様では約0.0015、さらに他の態様では約0.002(無次元)であってよい。
第1のエチレン共重合体は、それを製造するために使用された触媒配合物の化学組成を反映する触媒残留物を含有し得る。当業者であれば、触媒残留物は、典型的には、例えば第1のエチレン共重合体(またはエチレン共重合体組成物;下記参照)中の金属の百万分の一によって定量され、存在する金属は、それを製造するために使用された触媒配合物中の金属に由来することを理解するであろう。存在し得る金属残基の非限定的な例としては、第4族金属、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムが挙げられる。本開示の実施形態において、第1のエチレン共重合体中の金属のppmの上限は、約3.0ppmであってもよく、他の態様では約2.0ppmであってもよく、さらに他の態様では約1.5ppmであってもよい。本開示の実施形態において、第1のエチレン共重合体中の金属のppmの下限は、約0.03ppm、他の態様では約0.09ppm、さらに他の態様では約0.15ppmであり得る。
本開示の一実施形態において、第1のエチレン共重合体は、0.855~0.913g/cm3の密度、1.7~2.7の分子量分布Mw/Mn、および0.1~10g/10分のメルトインデックスI2を有する。
本開示の一実施形態において、第1のエチレン共重合体は、0.855~0.913g/cm3の密度、1.7~2.3の分子量分布Mw/Mn、および0.1~10g/10分のメルトインデックスI2を有する。
本開示の実施形態において、第1のエチレン共重合体の分子量分布の上限、Mw/Mnは、約2.8、または約2.6、または約2.5、または約2.4、または約2.3、または約2.2であってよい。本開示の実施形態において、第1のエチレン共重合体の分子量分布の下限値、Mw/Mnは、約1.6、または約1.7、または約1.8、または約1.9であり得る。
本開示の実施形態において、第1のエチレン共重合体は、<2.6、または<2.3、または≦2.3、または<2.1、または≦2.1、または<2.0、または≦2.0、または約2.0の分子量分布、Mw/Mnを有する。本開示の実施形態において、第1のエチレン共重合体は、約1.7~約2.3、または約1.8~約2.3、または約1.8~約2.2の分子量分布、Mw/Mnを有する。
本開示の一実施形態では、第1のエチレン共重合体は、炭素原子1000個当たり10~150個の短鎖分岐(SCB1)を有する。さらなる実施形態において、第1のエチレン共重合体は、炭素原子1000個当たり15から100個の短鎖分岐(SCB1)、または炭素原子1000個当たり20から100個の短鎖分岐(SCB1)、または炭素原子1000個当たり25から100個の短鎖分岐(SCB1)または炭素原子1000個当たり10~75個の短鎖分岐(SCB1)、または炭素原子1000個当たり15~75個の短鎖分岐(SCB1)、または炭素原子1000個当たり20~75個の短鎖分岐(SCB1)、または炭素原子1000個当たり25~75個の短鎖分岐(SCB1)。さらなる実施形態において、第1のエチレン共重合体は、炭素原子1000個当たり15から70の短鎖分岐(SCB1)、または炭素原子1000個当たり20から70の短鎖分岐(SCB1)、または炭素原子1000個当たり20から60の短鎖分岐(SCB1)、または炭素原子1000個当たり15から60の短鎖分岐(SCB1)を有する、または炭素原子1000個当たり15から55個の短鎖分岐(SCB1)、または炭素原子1000個当たり20から55個の短鎖分岐(SCB1)、または炭素原子1000個当たり25から50個の短鎖分岐(SCB1)、または炭素原子1000個当たり20から50個の短鎖分岐(SCB1)を有する。
短鎖分岐(すなわち、骨格炭素原子1000個当たりの短鎖分岐、SCB1)は、エチレン共重合体中のα-オレフィンコモノマーの存在による分岐であり、例えば、1-ブテンコモノマーでは2個の炭素原子、1-ヘキセンコモノマーでは4個の炭素原子、1-オクテンコモノマーでは6個の炭素原子などを有する。
本開示の一実施形態において、第1のエチレン共重合体(SCB1)中の炭素原子1000個当たりの短鎖分岐の数および第2のエチレン共重合体(SCB2)中の炭素原子1000個当たりの短鎖分岐の数は、以下の条件を満たす:SCB1/SCB2>0.8。
本開示の一実施形態において、第1のエチレン共重合体(SCB1)の炭素原子1000個当たりの短鎖分岐の数は、第2のエチレン共重合体(SCB2)の炭素原子1000個当たりの短鎖分岐の数よりも多い。
本開示の一実施形態において、第1のエチレン共重合体(SCB1)の炭素原子1000個当たりの短鎖分岐の数は、第3のエチレン共重合体(SCB3)の炭素原子1000個当たりの短鎖分岐の数よりも多い。
本開示の一実施形態において、第1のエチレン共重合体(SCB1)における炭素原子1000個当たりの短鎖分岐の数は、第2のエチレン共重合体(SCB2)および第3のエチレン共重合体(SCB3)の各々における炭素原子1000個当たりの短鎖分岐の数よりも多い。
本開示の実施形態において、第1のエチレン共重合体の密度d1の上限は、約0.915g/cm3;場合によっては約0.912g/cm3;他の場合によっては約0.910g/cm,3他の場合によっては約0.906g/cm3,さらに他の場合によっては約0.902g/cm3,さらに他の場合によっては約0.900g/cm3であってもよい。本開示の実施形態では、第1のエチレン共重合体の密度d1の下限は、約0.855g/cm3、場合によっては約0.865g/cm3;他の場合には約0.875g/cm3であってもよい。
本開示の実施形態において、第1のエチレン共重合体の密度d1は、約0.855g/cm3から約0.915g/cm3、または約0.855g/cm3から約0.912g/cm3、または約0.855g/cm3から約0.910g/cm3、または約0.855g/cm3から約0.906g/cm3、または約0.855g/cm3から約0.902g/cm3、または約0.855g/cm3から約0.900g/cm3、または約0.865g/cm3から約0.915g/cm3、または約0.865g/cm3から約0.912g/cm3、または約0.865g/cm3から約0.910g/cm3、または約0.865g/cm3から約0.906g/cm3、または約0.865g/cm3から約0.902g/cm3、または約0.865g/cm3から約0.900g/cm3、または約0.875g/cm3から約0.915g/cm3、または約0.875g/cm3から約0.912g/cm3、または約0.875g/cm3から約0.910g/cm3、または約0.875g/cm3から約0.906g/cm3まで、または約0.875g/cm3から約0.902g/cm3まで、または約0.875g/cm3から約0.900g/cmまで。3
本開示の一実施形態では、第1のエチレン共重合体の密度d1は、第2のエチレン共重合体の密度d2に等しいか、またはそれ以下である。
本開示の一実施形態において、第1のエチレン共重合体の密度d1は、第2のエチレン共重合体の密度d2よりも小さい。
本開示の実施形態において、第1のエチレン共重合体のCDBI50の上限は、約98wt%、他の態様では約95wt%、さらに他の態様では約90wt%であってもよい。本開示の実施形態において、第1のエチレン共重合体のCDBI50の下限は、約70重量%、他の態様では約75wt%、さらに他の態様では約80wt%であってもよい。
本開示の実施形態において、第1のエチレン共重合体I2 1のメルトインデックスは、約0.01g/10min~約100g/10min、または約0.01g/10min~約75g/10min、または約0.1g/10min~約100g/10min、または約0.1g/10min~約70g/10min、または約0.01g/10min~約50g/10min、または約0.1g/10分~約25g/10分、または約0.1g/10分~約20g/10分、または約0.1g/10分~約15g/10分、または約0.1~約10g/10分、または約0.1~約5g/10分、または約0.1~約2.5g/10分、または約5g/10分未満、または約3g/10分未満、または約1.0g/10分未満、または約0.75g/10分未満である。
本開示の一実施形態において、第1のエチレン共重合体の重量平均分子量Mwは、約50,000~約300,000g/mol、または約50,000~約250,000g/mol、または約60,000~約250,000g/mol、または約70、000から約250,000g/mol、または約75,000から約200,000g/mol、または約75,000から約175,000g/mol、または約70,000から約175,000g/mol、または約100,000から約200,000g/mol、または約100,000から約175,000g/molである。
本開示の一実施形態において、第1のエチレン共重合体は、第2のエチレン共重合体の重量平均分子量Mwよりも大きい重量平均分子量Mwを有する。
本開示の一実施形態において、第1のエチレン共重合体は、約25,000~約100,000g/mol、または約30,000~約90,000g/mol、または約40,000~約80,000g/molの数平均分子量、Mnを有する。
本開示の一実施形態において、第1のエチレン共重合体は、第2のエチレン共重合体の数平均分子量Mnよりも大きい数平均分子量Mnを有する。
本開示の実施形態において、エチレン共重合体組成物中の第1のエチレン共重合体の重量パーセント(wt%)の上限(すなわち第1のエチレン共重合体、第2のエチレン共重合体、および第3のエチレン共重合体の総重量に基づく第1のエチレン共重合体の重量パーセント)は、約80wt%、または約75wt%、または約70wt%、または約65wt%、または約60wt%、または約55wt%、または約50wt%、または約45wt%、または約40wt%であり得る。本開示の実施形態において、エチレン共重合体組成物中の第1のエチレン共重合体のwt%の下限は、約5wt%、または約10wt%、または約15wt%、または約20wt%、または約25wt%、または約30wt%、または他の態様では約35wt%であってよい。
第2のエチレン共重合体
本開示の一実施形態において、第2のエチレン共重合体は、シングルサイト触媒を用いて製造され、その非限定的な例としては、ホスフィンイミン触媒、メタロセン触媒、および拘束幾何学触媒が挙げられ、これらは全て当該技術分野において周知である。
本開示の一実施形態では、第2のエチレン共重合体は、活性金属中心としてハフニウム(Hf)を有するシングルサイト触媒を用いて製造される。
本開示の一実施形態において、第2のエチレン共重合体を製造するためにエチレンと共重合され得るα-オレフィンは、1-プロペン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセンおよび1-オクテンならびにそれらの混合物から成る群から選択され得る。
本開示の一実施形態において、第2のエチレン共重合体は、均質に分岐したエチレン共重合体である。
本開示の一実施形態において、第2のエチレン共重合体は、エチレン/1-オクテン共重合体である。
本開示の一実施形態では、第2のエチレン共重合体はメタロセン触媒を用いて製造される。
本開示の一実施形態では、第2のエチレン共重合体は、架橋型メタロセン触媒を用いて製造される。
本開示の一実施形態において、第2のエチレン共重合体は、式Iを有する架橋型メタロセン触媒を用いて製造される:
Figure 2024509158000004

(I)
ここで、Gは、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、スズまたは鉛から選択される第14族元素であり;R1は、水素原子、C1-20ヒドロカルビルラジカル、C1-20アルコキシラジカルまたはC6-10アリールオキシドラジカルであり;R2およびR3は、水素原子、C1-20ヒドロカルビルラジカル、C1-20アルコキシラジカルまたはC6-10アリールオキシドラジカルから独立して選択される;R4およびR5は、独立して、水素原子、非置換C1-20ヒドロカルビルラジカル、置換C1-20ヒドロカルビルラジカル、C1-20アルコキシラジカルまたはC6-10アリールオキシドラジカルから選択され;そしてQは、独立して、活性化可能な脱離基配位子である。
一実施形態では、R4、R5は独立してアリール基である。
一実施形態において、R4およびR5は、独立して、フェニル基または置換フェニル基である。
一実施形態において、R4、R5はフェニル基である。
一実施形態において、R4、R5は独立して置換フェニル基である。
一実施形態において、R4およびR5は置換フェニル基であり、ここでフェニル基は置換シリル基で置換されている。
一実施形態において、R4およびR5は置換フェニル基であり、フェニル基はトリアルキルシリル基で置換されている。
一実施形態において、R4およびR5は置換フェニル基であり、フェニル基はトリアルキルシリル基でパラ位に置換されている。実施形態において、R4およびR5は、置換フェニル基であり、フェニル基は、トリメチルシリル基でパラ位に置換されている。実施形態において、R4およびR5は、置換フェニル基であり、フェニル基は、トリエチルシリル基でパラ位に置換されている。
一実施形態では、R4、R5は独立してアルキル基である。
一実施形態では、R4、R5は独立してアルケニル基である。
一実施形態において、R1は水素である。
一実施形態では、R1、アルキル基である。
一実施形態では、R1、アリール基である。
一実施形態では、R1、アルケニル基である。
一実施形態において、R2およびR3は、独立して、1から30個の炭素原子を有するヒドロカルビル基である。
一実施形態において、R2、R3は、独立してアリール基である。
一実施形態では、R2、R3は独立してアルキル基である。
一実施形態において、R2、R3は、独立して、1から20個の炭素原子を有するアルキル基である。
一実施形態において、R2およびR3は、独立して、フェニル基または置換フェニル基である。
一実施形態では、R2、R3、tert-ブチル基である。
一実施形態において、R2およびR3は水素である。
本開示の一実施形態において、第2のエチレン共重合体は、式IIを有する架橋型メタロセン触媒を用いて製造される:
Figure 2024509158000005

(II)
ここで、Qは独立して活性化可能な脱離基配位子である。
本開示において、「活性化可能な」という用語は、配位子Qが、それぞれ適切な酸性触媒活性化剤化合物または求電子触媒活性化剤化合物(「共触媒」化合物としても知られる)によって、プロトン分解反応を介して金属中心Mから切断され得るか、または金属中心Mから抽出され得ることを意味し、それらの例は以下に記載される。活性化可能な配位子Qはまた、金属中心Mから開裂または抽出される別の配位子に変換されてもよい(例えば、ハロゲン化物はアルキル基に変換されてもよい)。単一の理論に束縛されることを望むものではないが、プロトノリシス反応またはアブストラクション反応は、オレフィンを重合することができる活性な「カチオン」金属中心を生成する。
本開示の実施形態において、活性化可能な配位子、Qは、水素原子;ハロゲン原子から成る群より独立して選択される;C1-20ヒドロカルビルラジカル、C1-20アルコキシラジカル、およびC6-10アリールまたはアリールオキシラジカルであり、ここで、ヒドロカルビル、アルコキシ、アリール、またはアリールオキシラジカルの各々は、非置換であるか、または1つもしくは複数のハロゲンもしくは他の基によってさらに置換されていてもよい;C1-8アルキル;C1-8アルコキシ;C6-10アリールまたはアリールオキシ;アミドまたはホスフィドラジカルであるが、ここで、Qは、シクロペンタジエニルではない。つのQ配位子は互いに結合して、例えば置換または非置換のジエン配位子(例えば1,3-ブタジエン);またはアセテート基もしくはアセトアミジネート基のような非局在化ヘテロ原子含有基を形成することもできる。
本開示の一実施形態において、各Qは、ハロゲン化物原子、C1-4アルキルラジカルおよびベンジルラジカルから成る群より独立して選択される。
一実施形態において、好適な活性化可能な配位子Qは、ハロゲン化物(例えば塩化物)またはヒドロカルビル(例えばメチル、ベンジル)のようなモノアニオン性である。
一実施形態では、各活性化可能な配位子、Qはメチル基である。
一実施形態において、各活性化可能な配位子、Qはベンジル基である。
一実施形態では、各活性化可能な配位子Qは塩化物基である。
本開示の一実施形態において、第2のエチレン共重合体を製造するために使用されるシングルサイト触媒は、分子式を有するジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-t-ブチルフルオレニル)ハフニウムジクロリドである:
[(2,7-tBu2Flu)Ph2C(Cp)HfCl2]。
本開示の一実施形態において、第2のエチレン共重合体を製造するために使用されるシングルサイト触媒は、分子式を有するジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-t-ブチルフルオレニル)ハフニウムジメチルである:
[(2,7-tBu2Flu)Ph2C(Cp)HfMe2]。
シングルサイト触媒分子そのものに加えて、活性型シングルサイト触媒系は通常、触媒活性化剤をさらに含む。
本開示の一実施形態において、触媒活性化剤は、アルキルアルミノキサンおよび/またはイオン性活性化剤を含む。
触媒活性剤には、場合によりヒンダードフェノール化合物も含まれる。
本開示の一実施形態において、触媒活性剤は、アルキルアルミニウム、イオン活性剤およびヒンダードフェノール化合物を含む。
アルキルアルミノキサンの正確な構造は不明だが、一般に専門家の間では、一般式の繰り返し単位を含むオリゴマー種であるという点で一致している:
(R)2AlO-(Al(R)-O)n-Al(R)2
ここで、R基は、1~20個の炭素原子を含む同一または異なる直鎖状、分岐状または環状のヒドロカルビルラジカルであってもよく、nは0~約50である。アルキルアルミノキサンの非限定的な例は、各R基がメチルラジカルであるメチルアルミノキサン(またはMAO)である。
本開示の一実施形態において、アルキルアルミノキサンのR、メチルラジカルであり、mは10~40である。
本開示の一実施形態において、アルキルアルミノキサンは変性メチルアルミノキサン(MMAO)である。
アルキルアルミノキサンがアルキル化剤と活性化剤の両方の役割を果たすことは当業者によく知られている。したがって、アルキルアルミノキサン触媒活性化剤は、ハロゲンなどの活性化可能な配位子と組み合わせて使用されることが多い。
一般に、イオン活性剤は陽イオンと嵩高い陰イオンから構成され、後者は実質的に非配位である。イオン活性剤の非限定的な例は、ホウ素原子に結合した4つの配位子を有する4配位であるホウ素イオン活性剤である。ホウ素イオン活性剤の非限定的な例としては、以下に示す式が挙げられる:
[R5]+[B(R7)4]-
ここで、Bはホウ素原子を表し、R5は芳香族ヒドロカルビル(例えばトリフェニルメチルカチオン)であり、各R7は、非置換であるか、またはフッ素原子、非置換であるか、またはフッ素原子で置換されているC1-4アルキルもしくはアルコキシラジカルから選択される3~5個の置換基で置換されているフェニルラジカルから独立して選択され;および式-Si(R93のシリルラジカルであり、ここで各R9は、水素原子およびC1-4アルキルラジカルから独立して選択され、そして
[(R)8 tZH]+[B(R7)4]-
ここで、Bはホウ素原子であり、Hは水素原子であり、Zは窒素原子またはリン原子であり、tは2または3であり、R8は、C1-8アルキルラジカル、非置換であるかまたは3個までのC1-4アルキルラジカルで置換されているフェニルラジカルから選択されるか、または1個のR8が窒素原子と一緒になってアニリニウムラジカルを形成してもよく、R7は上記で定義したとおりである。
両式中、R7の非限定的な例は、ペンタフルオロフェニルラジカルである。一般に、ホウ素イオン活性剤は、テトラ(ペルフルオロフェニル)ホウ素の塩として記載され得る;非限定的な例としては、テトラ(ペルフルオロフェニル)ホウ素のアニリニウム、カルボニウム、オキソニウム、ホスホニウムおよびスルホニウム塩と、アニリニウムおよびトリチル(またはトリフェニルメチルリウム)との塩が挙げられる。イオン活性剤の追加の非限定的な例としては、以下が挙げられる:トリエチルアンモニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリプロピルアンモニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリメチルアンモニウムテトラ(p-トリル)ホウ素、トリメチルアンモニウムテトラ(o-トリル)ホウ素、トリブチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ホウ素、トリプロピルアンモニウムテトラ(o,p-ジメチルフェニル)ホウ素、トリブチルアンモニウムテトラ(m,m-ジメチルフェニル)ホウ素、トリブチルアンモニウムテトラ(p-トリフルオロメチルフェニル)ホウ素、トリブチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ホウ素、トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラ(o-トリル)ホウ素、N,N-ジメチルアニリニウムテトラ(フェニル)ホウ素、N,N-ジエチルアニリニウムテトラ(フェニル)ホウ素、N,N-ジエチルアニリニウムテトラ(フェニル)n-ブチルホウ素、N,N-2,4,6-ペンタメチルアニリニウムテトラ(フェニル)ホウ素、ジ(イソプロピル)アンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ホウ素、ジシクロヘキシルアンモニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリフェニルホスホニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリ(メチルフェニル)ホスホニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウムテトラ(フェニル)ボロン、トロピリウムテトラキスフェンタフルオロフェニルボレート、トリフェニルメチリウムテトラキスフェンタフルオロフェニルボレート、ベンゼン(ジアゾニウム)テトラキスフェンタフルオロフェニルボレート、トロピリウムテトラキス(2、3,5,6-テトラフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルメチリウムテトラキス(2,3,5,6-テトラフルオロフェニル)ボレート、ベンゼン(ジアゾニウム)テトラキス(3,4,5-トリフルオロフェニル)ボレート、トロピリウムテトラキス(3,4,5-トリフルオロフェニル)ボレート、ベンゼン(ジアゾニウム)テトラキス(3,4,5-トリフルオロフェニル)ボレート、トロピリウムテトラキス(1,2,2-トリフルオロエテニル)ボレート、トリフェニルメチリウムテトラキス(1,2,2-トリフルオロエテニル)ボレート、ベンゼン(ジアゾニウム)テトラキス(1,2、2-トリフルオロエテニル)ボレート、トロピリウムテトラキス(2,3,4,5-テトラフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルメチリウムテトラキス(2,3,4,5-テトラフルオロフェニル)ボレート、ベンゼン(ジアゾニウム)テトラキス(2,3,4,5-テトラフルオロフェニル)ボレート。市販のイオン活性剤としては、N,N-ジメチルアニリニウムテトラキスフェンタフルオロフェニルボレート、トリフェニルメチルニウムテトラキスフェンタフルオロフェニルボレートなどがある。
本開示の一実施形態において、触媒活性化剤は、N,N-ジメチルアニリニウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート(「Me2NHPh][B(C6F5)4]);トリフェニルメチルニウムテトラキスフェンタフルオロフェニルボレート(「Ph3C][B(C6F5)4]」、「トリチルボレート」とも呼ばれる);およびトリスペンタフルオロフェニルボロンから成る群から選択されるイオン活性化剤を含む。
本開示の一実施形態において、触媒活性剤は、トリフェニルメチルニウムテトラキスフェンタフルオロフェニルボレート、「トリチルボレート」を含む。
本開示の実施形態において、触媒活性化剤は、ブチル化フェノール系酸化防止剤、ブチル化ヒドロキシトルエン、2、6-ジ-ターシャリーブチル-4-エチルフェノール(BHEB)、4,4'-メチレンビス(2,6-ジ-ターシャリーブチルフェノール)、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼンおよびオクタデシル-3-(3',5'-ジ-tert-ブチル-4'-ヒドロキシフェニル)プロピオネートから成る群から選択されるヒンダードフェノール化合物を含む。
本開示の一実施形態において、触媒活性剤は、ヒンダードフェノール化合物、2,6-ジ-ターシャリーブチル-4-エチルフェノール(BHEB)を含む。
場合により、本開示の実施形態において、アルキルアルミノキサンおよびイオン活性化剤の混合物を、場合によりヒンダードフェノール化合物とともに触媒活性化剤として使用することができる。
活性なシングルサイト触媒系を製造するために、上記の成分であるシングルサイト触媒、アルキルアルミノキサン、イオン性活性剤、および場合によるヒンダードフェノールの量とモル比を最適化する。
本開示の実施形態において、イオン活性化剤化合物は、1:1から1:10、または1:1から1:6、または1:1から1:2となるハフニウム、Hf(シングルサイト触媒分子の)対ホウ素のモル比を提供する量で使用され得る。
本開示の実施形態において、アルキルアルミノキサン中に含まれるアルミニウムと(シングルサイト触媒分子の)ハフニウム、Hfとのモル比は、この範囲内の狭い範囲を含めて、5:1から1000:1となる。
本開示の実施形態において、アルキルアルミノキサン中に含まれるアルミニウムとヒンダードフェノール(例えばBHEB)とのモル比は、1:1~1:0.1であり、この範囲内の狭い範囲も含む。
活性なシングルサイト触媒系を製造するために、シングルサイト触媒、アルキルアルミノキサン、イオン性活性剤、および任意のヒンダードフェノールの3つまたは4つの成分の量とモル比が最適化される。
本開示の一実施形態において、第2のエチレン共重合体を製造するために使用されるシングルサイト触媒は、長鎖分岐を生成し、第2のエチレン共重合体は、長鎖分岐、以下「LCB」を含む。LCBはエチレン共重合体における周知の構造現象であり、当業者にはよく知られている。従来、LCB分析には3つの方法がある。すなわち、核磁気共鳴分光法(NMR)であり、例えば、J. C. Randall, J Macromol. Sci., Rev. Macromol. Chem. Phys. 1989, 9, 201;DRI、粘度計、低角度レーザー光散乱検出器を備えたトリプル検出SEC、例えばW. W. Yau and D. R. Hill, Int. J. Polym. Anal. Charact. 1996;2:151;およびレオロジーは、例えばW. W. Graessley, Acc. Chem. Res. 1977, 10, 332-339を参照。本開示において、長鎖分岐は、本質的に高分子であり、すなわち、NMRスペクトル、三重検出器SEC実験またはレオロジー実験において見られるのに十分な長さである。
本開示の実施形態において、第2のエチレン共重合体は、本明細書に開示されるLCBFによって特徴付けられる長鎖分岐を含む。本開示の実施形態において、第2のエチレン共重合体のLCBFの上限は、約0.5であってもよく、他の態様では約0.4であってもよく、さらに他の態様では約0.3(無次元)であってもよい。本開示の実施形態において、第2のエチレン共重合体のLCBFの下限は、約0.001、他の態様では約0.0015、さらに他の態様では約0.002(無次元)であってよい。
第2のエチレン共重合体は、その製造に使用された触媒配合物の化学組成を反映する触媒残渣を含有し得る。当業者であれば、触媒残渣は、典型的には、例えば第2のエチレン共重合体(またはエチレン共重合体組成物;下記参照)中の金属の百万分の一によって定量され、存在する金属は、それを製造するために使用された触媒配合物中の金属に由来することを理解するであろう。存在し得る金属残基の非限定的な例としては、第4族金属、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムが挙げられる。本開示の実施形態において、第2のエチレン共重合体中の金属のppmの上限は、約3.0ppmであってもよく、他の場合には約2.0ppmであってもよく、さらに他の場合には約1.5ppmであってもよい。本開示の実施形態において、第2のエチレン共重合体中の金属のppmの下限は、約0.03ppm、他の態様では約0.09ppm、さらに他の態様では約0.15ppmであり得る。
本開示の一実施形態において、第2のエチレン共重合体は、0.865~0.926g/cm3の密度、1.7~2.7の分子量分布Mw/Mn、および0.1~10g/10分のメルトインデックスI2を有する。
本開示の一実施形態において、第2のエチレン共重合体は、0.865~0.926g/cm3の密度、1.7~2.3の分子量分布Mw/Mn、および0.1~10g/10分のメルトインデックスI2を有する。
本開示の実施形態において、第2のエチレン共重合体の分子量分布の上限、Mw/Mnは、約2.8、または約2.6、または約2.5、または約2.4、または約2.3、または約2.2であってよい。本開示の実施形態において、第2のエチレン共重合体の分子量分布の下限値、Mw/Mnは、約1.6、または約1.7、または約1.8、または約1.9であり得る。
本開示の実施形態において、第2のエチレン共重合体は、<2.6、または<2.3、または≦2.3、または<2.1、または≦2.1、または<2.0、または≦2.0、または約2.0の分子量分布、Mw/Mnを有する。本開示の実施形態において、第2のエチレン共重合体は、約1.7~約2.3、または約1.8~約2.3、または約1.8~約2.2の分子量分布、Mw/Mnを有する。
本開示の一実施形態では、第2のエチレン共重合体は、炭素原子1000個当たり10~150個の短鎖分岐(SCB2)を有する。さらなる実施形態において、第2のエチレン共重合体は、炭素原子1000個当たり15から100個の短鎖分岐(SCB2)、または炭素原子1000個当たり20から100個の短鎖分岐(SCB2)、または炭素原子1000個当たり25から100個の短鎖分岐(SCB2)、または炭素原子1000個当たり10~75個の短鎖分岐(SCB2)、または炭素原子1000個当たり15~75個の短鎖分岐(SCB2)、または炭素原子1000個当たり20~75個の短鎖分岐(SCB2)、または炭素原子1000個当たり25~75個の短鎖分岐(SCB2)。さらなる実施形態において、第2のエチレン共重合体は、炭素原子1000個当たり15から70の短鎖分岐(SCB2)、または炭素原子1000個当たり20から70の短鎖分岐(SCB2)、または炭素原子1000個当たり20から60の短鎖分岐(SCB2)、または炭素原子1000個当たり15から60の短鎖分岐(SCB2)を有する、または炭素原子1000個当たり15から55個の短鎖分岐(SCB2)、または炭素原子1000個当たり20から55個の短鎖分岐(SCB2)、または炭素原子1000個当たり25から50個の短鎖分岐(SCB2)、または炭素原子1000個当たり20から50個の短鎖分岐(SCB2)を有する。
短鎖分岐(すなわち、骨格炭素原子1000個当たりの短鎖分岐、SCB2)は、エチレン共重合体中のα-オレフィンコモノマーの存在による分岐であり、例えば、1-ブテンコモノマーでは2個の炭素原子、1-ヘキセンコモノマーでは4個の炭素原子、1-オクテンコモノマーでは6個の炭素原子などを有する。
本開示の実施形態において、第2のエチレン共重合体の密度d2の上限は、約0.926g/cm3;場合によっては約0.921g/cm3;他の場合には約0.916g/cm,3他の場合には約0.912g/cm3,さらに他の場合には約0.906g/cm3,さらに他の場合には約0.902g/cm3であってもよい。本開示の実施形態では、第2のエチレン共重合体の密度d2の下限は、約0.855g/cm3、場合によっては約0.865g/cm;3、他の場合には約0.875g/cm3、または約0.885g/cm3であってもよい。
本開示の実施形態において、第2のエチレン共重合体の密度d2は、約0.855g/cm3から約0.926g/cm3、または約0.855g/cm3から約0.921g/cm3、または約0.855g/cm3から約0.916g/cm3、または約0.855g/cm3から約0.912g/cm3、または約0.855g/cm3から約0.906g/cm3まで、あるいは約0.855g/cm3から約0.902g/cm3まで、あるいは約0.865g/cm3から約0.926g/cm3まで、あるいは約0.865g/cm3から約0.921g/cm3、または約0.865g/cm3から約0.916g/cm3、または約0.865g/cm3から約0.912g/cm3、または約0.865g/cm3から約0.906g/cm3、または約0.865g/cm3から約0.902g/cm3、または約0.875g/cm3から約0.926g/cm3、または約0.875g/cm3から約0.921g/cm3、または約0.875g/cm3から約0.916g/cm3、または約0.875g/cm3から約0.912g/cm3、または約0.875g/cm3から約0.906g/cm3、または約0.875g/cm3から約0.902g/cm3、約0.885g/cm3から約0.926g/cm3、または約0.885g/cm3から約0.921g/cm3、または約0.885g/cm3から約0.916g/cm3、または約0.885g/cm3から約0.912g/cm3、または約0.885g/cm3から約0.906g/cm3、または約0.885g/cm3から約0.902g/cm。3
本開示の一実施形態では、第1のエチレン共重合体の密度d1と第2のエチレン共重合体の密度d2との差は、0.030g/cm3未満である。本開示の別の実施形態では、第1のエチレン共重合体の密度d1と第2のエチレン共重合体の密度d2との差は、0.020g/cm未満である3。本開示のさらに別の実施形態では、第1のエチレン共重合体の密度d1と第2のエチレン共重合体の密度d2との差は、0.015g/cm未満である3。本開示のさらに別の実施形態では、第1のエチレン共重合体の密度d1と第2のエチレン共重合体の密度d2との差は、0.010g/cm未満である3
実施形態では、第2のエチレン共重合体の密度は、第1のエチレン共重合体の密度に等しいか、それ以上である。
一実施形態では、第2のエチレン共重合体は、第1のエチレン共重合体よりも高い密度を有する。
本開示の実施形態において、第2のエチレン共重合体のCDBI50の上限は、約98wt%、他の態様では約95wt%、さらに他の態様では約90wt%であってもよい。本開示の実施形態において、第2のエチレン共重合体のCDBI50の下限は、約70重量%、他の態様では約75wt%、さらに他の態様では約80wt%である。
本開示の実施形態において、第2のエチレン共重合体のメルトインデックスI2 2は、約0.01g/10min~約100g/10min、または約0.01g/10min~約75g/10min、または約0.1g/10min~約100g/10min、または約0.1g/10min~約70g/10min、または約0.01g/10min~約50g/10min、または約0.1g/10分~約25g/10分、または約0.1g/10分~約20g/10分、または約0.1g/10分~約15g/10分、または約0.1~約10g/10分、または約0.1~約5g/10分、または約0.1~約2.5g/10分、または約5g/10分未満、または約3g/10分未満、または約1.0g/10分未満、または約0.75g/10分未満である。
本開示の一実施形態において、第2のエチレン共重合体の重量平均分子量、Mwは、約15,000~約175,000g/mol、または約25,000~約150,000g/mol、または約25,000~約100.000g/mol、または約25,000から約75,000g/mol、または約30,000から約75,000g/mol、または約20,000から約75,000g/mol、または約25,000から約80,000g/mol、または約20,000から約80,000g/molである。
本開示の一実施形態において、第2のエチレン共重合体は、約5,000~約75,000g/mol、または約10,000~約50,000g/mol、または約10,000~約40,000g/molの数平均分子量、Mnを有する。
本開示の実施形態において、エチレン共重合体組成物中の第2のエチレン共重合体の重量パーセント(wt%)の上限(すなわち第1のエチレン共重合体、第2のエチレン共重合体、および第3のエチレン共重合体の合計重量に基づく第2のエチレン共重合体の重量パーセント)は、約80wt%、または約75wt%、または約70wt%、または約65wt%、または約60wt%、または約55wt%、または約50wt%、または約45wt%、または約40wt%であり得る。本開示の実施形態において、エチレン共重合体組成物中の第2のエチレン共重合体のwt%の下限は、約5wt%、または約10wt%、または約15wt%、または約20wt%、または約25wt%、または約30wt%、または他の態様では約35wt%であってよい。
第3のエチレン共重合体
本開示の一実施形態において、第3のエチレン共重合体は、エチレン共重合体組成物中に存在する。
本開示の一実施形態において、第3のエチレン共重合体は、シングルサイト触媒を用いて製造され、その非限定的な例としては、ホスフィンイミン触媒、メタロセン触媒、および拘束幾何学触媒が挙げられ、これらは全て当該技術分野において周知である。
本開示の一実施形態において、第3のエチレン共重合体は、マルチサイト触媒系を用いて製造され、その非限定的な例としては、Ziegler-Natta触媒およびクロム触媒が挙げられ、これらはいずれも当該技術分野において周知である。
本開示の実施形態において、第3のエチレン共重合体を製造するためにエチレンと共重合され得るα-オレフィンは、1-プロペン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセンおよび1-オクテンならびにそれらの混合物から成る群から選択され得る。
本開示の一実施形態において、第3のエチレン共重合体は、均質に分岐したエチレン共重合体である。
本開示の一実施形態において、第3のエチレン共重合体は、エチレン/1-オクテン共重合体である。
本開示の一実施形態では、第3のエチレン共重合体はメタロセン触媒を用いて製造される。
本開示の一実施形態では、第3のエチレン共重合体は、Ziegler-Natta触媒を用いて製造される。
本開示の一実施形態において、第3のエチレン共重合体は、不均一に分岐したエチレン共重合体である。
本開示の一実施形態では、第3のエチレン共重合体はメタロセン触媒を用いて製造される。
本開示の一実施形態では、第3のエチレン共重合体は、架橋型メタロセン触媒を用いて製造される。
本開示の一実施形態において、第3のエチレン共重合体は、式Iを有する架橋型メタロセン触媒を用いて製造される:
Figure 2024509158000006

(I)
ここで、Gは、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、スズまたは鉛から選択される第14族元素であり;R1は、水素原子、C1-20ヒドロカルビルラジカル、C1-20アルコキシラジカルまたはC6-10アリールオキシドラジカルであり;R2およびR3は、水素原子、C1-20ヒドロカルビルラジカル、C1-20アルコキシラジカルまたはC6-10アリールオキシドラジカルから独立して選択される;R4およびR5は、独立して、水素原子、非置換C1-20ヒドロカルビルラジカル、置換C1-20ヒドロカルビルラジカル、C1-20アルコキシラジカルまたはC6-10アリールオキシドラジカルから選択され;そしてQは、独立して、活性化可能な脱離基配位子である。
一実施形態において、R4、R5は独立してアリール基である。
一実施形態において、R4およびR5は、独立して、フェニル基または置換フェニル基である。
一実施形態において、R4、R5はフェニル基である。
一実施形態において、R4、R5は独立して置換フェニル基である。
一実施形態において、R4およびR5は置換フェニル基であり、ここでフェニル基は置換シリル基で置換されている。
一実施形態において、R4およびR5は置換フェニル基であり、フェニル基はトリアルキルシリル基で置換されている。
一実施形態において、R4およびR5は置換フェニル基であり、フェニル基はトリアルキルシリル基でパラ位に置換されている。実施形態において、R4およびR5は、置換フェニル基であり、フェニル基は、トリメチルシリル基でパラ位に置換されている。実施形態において、R4およびR5は、置換フェニル基であり、フェニル基は、トリエチルシリル基でパラ位に置換されている。
一実施形態では、R4、R5は独立してアルキル基である。
一実施形態では、R4、R5は独立してアルケニル基である。
一実施形態において、R1は水素である。
一実施形態では、R1、アルキル基である。
一実施形態では、R1、アリール基である。
一実施形態では、R1、アルケニル基である。
一実施形態において、R2およびR3は、独立して、1から30個の炭素原子を有するヒドロカルビル基である。
一実施形態では、R2、R3は独立してアリール基である。
一実施形態では、R2、R3は独立してアルキル基である。
一実施形態において、R2、R3は、独立して、1から20個の炭素原子を有するアルキル基である。
一実施形態において、R2およびR3は、独立して、フェニル基または置換フェニル基である。
一実施形態では、R2、R3、tert-ブチル基である。
一実施形態において、R2およびR3は水素である。
本開示の一実施形態において、第3のエチレン共重合体は、式IIを有する架橋型メタロセン触媒を用いて製造される:
Figure 2024509158000007

(II)
ここで、Qは独立して活性化可能な脱離基配位子である。
本開示において、「活性化可能」という用語は、配位子Qが、それぞれ適切な酸性触媒活性化剤化合物または求電子触媒活性化剤化合物(「共触媒」化合物としても知られる)によって、プロトン分解反応を介して金属中心Mから切断され得るか、または金属中心Mから抽象化され得ることを意味し、その例は以下に記載される。活性化可能な配位子Qはまた、金属中心Mから開裂または抽出される別の配位子に変換されてもよい(例えば、ハロゲン化物はアルキル基に変換されてもよい)。単一の理論に束縛されることを望むものではないが、プロトノリシス反応またはアブストラクション反応は、オレフィンを重合することができる活性な「カチオン」金属中心を生成する。
本開示の実施形態において、活性化可能な配位子、Qは、水素原子;ハロゲン原子から成る群より独立して選択される;C1-20ヒドロカルビルラジカル、C1-20アルコキシラジカル、およびC6-10アリールまたはアリールオキシラジカルであり、ここで、ヒドロカルビル、アルコキシ、アリール、またはアリールオキシラジカルの各々は、非置換であるか、または1つもしくは複数のハロゲンもしくは他の基によってさらに置換されていてもよい;C1-8アルキル;C1-8アルコキシ;C6-10アリールまたはアリールオキシ;アミドまたはホスフィドラジカルであるが、ここで、Qは、シクロペンタジエニルではない。つのQ配位子は互いに結合して、例えば置換または非置換のジエン配位子(例えば1,3-ブタジエン);またはアセテート基もしくはアセトアミジネート基のような非局在化ヘテロ原子含有基を形成することもできる。
本開示の一実施形態において、各Qは、ハロゲン化物原子、C1-4アルキルラジカル、およびベンジルラジカルから成る群より独立して選択される。
一実施形態において、好適な活性化可能な配位子Qは、ハロゲン化物(例えば塩化物)またはヒドロカルビル(例えばメチル、ベンジル)のようなモノアニオン性である。
一実施形態では、各活性化可能な配位子、Qはメチル基である。
一実施形態において、各活性化可能な配位子、Qはベンジル基である。
一実施形態では、各活性化可能な配位子Qは塩化物基である。
本開示の一実施形態において、第3のエチレン共重合体を製造するために使用されるシングルサイト触媒は、分子式を有するジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-t-ブチルフルオレニル)ハフニウムジクロリドである:
[(2,7-tBu2Flu)Ph2C(Cp)HfCl2]。
本開示の一実施形態において、第3のエチレン共重合体を製造するために使用されるシングルサイト触媒は、分子式を有するジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-t-ブチルフルオレニル)ハフニウムジメチルである:
[(2,7-tBu2Flu)Ph2C(Cp)HfMe2]。
シングルサイト触媒分子そのものに加えて、活性型シングルサイト触媒系は通常、触媒活性化剤をさらに含む。
本開示の一実施形態において、触媒活性化剤は、アルキルアルミノキサンおよび/またはイオン性活性化剤を含む。
触媒活性剤には、場合によりヒンダードフェノール化合物も含まれる。
本開示の一実施形態において、触媒活性剤は、アルキルアルミニウム、イオン活性剤およびヒンダードフェノール化合物を含む。
アルキルアルミノキサンの正確な構造は不明であるが、一般に、一般式の繰り返し単位を含むオリゴマー種であるという点で専門家の意見は一致している:
(R)2AlO-(Al(R)-O)n-Al(R)2
ここで、R基は、1~20個の炭素原子を含む同一または異なる直鎖状、分岐状または環状のヒドロカルビルラジカルであってもよく、nは0~約50である。アルキルアルミノキサンの非限定的な例は、各R基がメチルラジカルであるメチルアルミノキサン(またはMAO)である。
本開示の一実施形態において、アルキルアルミノキサンのR、メチルラジカルであり、mは10~40である。
本開示の一実施形態において、アルキルアルミノキサンは変性メチルアルミノキサン(MMAO)である。
アルキルアルミノキサンがアルキル化剤と活性化剤の両方の役割を果たすことは当業者によく知られている。したがって、アルキルアルミノキサン触媒活性化剤は、ハロゲンなどの活性化可能な配位子と組み合わせて使用されることが多い。
一般に、イオン活性剤は陽イオンと嵩高い陰イオンから構成され、後者は実質的に非配位である。イオン活性剤の非限定的な例は、ホウ素原子に結合した4つの配位子を有する4配位であるホウ素イオン活性剤である。ホウ素イオン活性剤の非限定的な例としては、以下に示す式が挙げられる:
[R5]+[B(R7)4]-
ここで、Bはホウ素原子を表し、R5は芳香族ヒドロカルビル(例えばトリフェニルメチルカチオン)であり、各R7は、非置換であるか、またはフッ素原子、非置換であるか、またはフッ素原子で置換されているC1-4アルキルもしくはアルコキシラジカルから選択される3~5個の置換基で置換されているフェニルラジカルから独立して選択され;および式-Si(R93のシリルラジカルであり、ここで各R9は、水素原子およびC1-4アルキルラジカルから独立して選択され、そして
[(R)8 tZH]+[B(R7)4]-
ここで、Bはホウ素原子であり、Hは水素原子であり、Zは窒素原子またはリン原子であり、tは2または3であり、R8は、C1-8アルキルラジカル、非置換であるかまたは3個までのC1-4アルキルラジカルで置換されているフェニルラジカルから選択されるか、または1個のR8が窒素原子と一緒になってアニリニウムラジカルを形成してもよく、R7は上記で定義したとおりである。
両式中、R7の非限定的な例はペンタフルオロフェニルラジカルである。一般に、ホウ素イオン活性剤は、テトラ(ペルフルオロフェニル)ホウ素の塩として記載され得る;非限定的な例としては、テトラ(ペルフルオロフェニル)ホウ素のアニリニウム、カルボニウム、オキソニウム、ホスホニウムおよびスルホニウム塩と、アニリニウムおよびトリチル(またはトリフェニルメチルリウム)との塩が挙げられる。イオン活性剤の追加の非限定的な例としては、以下が挙げられる:トリエチルアンモニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリプロピルアンモニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリメチルアンモニウムテトラ(p-トリル)ホウ素、トリメチルアンモニウムテトラ(o-トリル)ホウ素、トリブチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ホウ素、トリプロピルアンモニウムテトラ(o,p-ジメチルフェニル)ホウ素、トリブチルアンモニウムテトラ(m,m-ジメチルフェニル)ホウ素、トリブチルアンモニウムテトラ(p-トリフルオロメチルフェニル)ホウ素、トリブチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ホウ素、トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラ(o-トリル)ホウ素、N,N-ジメチルアニリニウムテトラ(フェニル)ホウ素、N,N-ジエチルアニリニウムテトラ(フェニル)ホウ素、N,N-ジエチルアニリニウムテトラ(フェニル)n-ブチルホウ素、N,N-2,4,6-ペンタメチルアニリニウムテトラ(フェニル)ホウ素、ジ(イソプロピル)アンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ホウ素、ジシクロヘキシルアンモニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリフェニルホスホニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリ(メチルフェニル)ホスホニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウムテトラ(フェニル)ボロン、トロピリウムテトラキスフェンタフルオロフェニルボレート、トリフェニルメチリウムテトラキスフェンタフルオロフェニルボレート、ベンゼン(ジアゾニウム)テトラキスフェンタフルオロフェニルボレート、トロピリウムテトラキス(2、3,5,6-テトラフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルメチリウムテトラキス(2,3,5,6-テトラフルオロフェニル)ボレート、ベンゼン(ジアゾニウム)テトラキス(3,4,5-トリフルオロフェニル)ボレート、トロピリウムテトラキス(3,4,5-トリフルオロフェニル)ボレート、ベンゼン(ジアゾニウム)テトラキス(3,4,5-トリフルオロフェニル)ボレート、トロピリウムテトラキス(1,2,2-トリフルオロエテニル)ボレート、トリフェニルメチリウムテトラキス(1,2,2-トリフルオロエテニル)ボレート、ベンゼン(ジアゾニウム)テトラキス(1,2、2-トリフルオロエテニル)ボレート、トロピリウムテトラキス(2,3,4,5-テトラフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルメチリウムテトラキス(2,3,4,5-テトラフルオロフェニル)ボレート、ベンゼン(ジアゾニウム)テトラキス(2,3,4,5-テトラフルオロフェニル)ボレート。市販のイオン活性剤としては、N,N-ジメチルアニリニウムテトラキスフェンタフルオロフェニルボレート、トリフェニルメチルニウムテトラキスフェンタフルオロフェニルボレートなどがある。
本開示の一実施形態において、触媒活性化剤は、N,N-ジメチルアニリニウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート(「Me2NHPh][B(C6F5)4])から成る群から選択されるイオン活性化剤を含む;トリフェニルメチルニウムテトラキスフェンタフルオロフェニルボレート(「Ph3C][B(C6F5)4]」、「トリチルボレート」とも呼ばれる);およびトリスペンタフルオロフェニルボロン。
本開示の一実施形態において、触媒活性剤は、トリフェニルメチルニウムテトラキスフェンタフルオロフェニルボレート、「トリチルボレート」を含む。
本開示の実施形態において、触媒活性化剤は、ブチル化フェノール系酸化防止剤、ブチル化ヒドロキシトルエン、2、6-ジ-ターシャリーブチル-4-エチルフェノール(BHEB)、4,4'-メチレンビス(2,6-ジ-ターシャリーブチルフェノール)、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼンおよびオクタデシル-3-(3',5'-ジ-tert-ブチル-4'-ヒドロキシフェニル)プロピオネートから成る群から選択されるヒンダードフェノール化合物を含む。
本開示の一実施形態において、触媒活性剤は、ヒンダードフェノール化合物、2,6-ジ-ターシャリーブチル-4-エチルフェノール(BHEB)を含む。
場合により、本開示の実施形態では、アルキルアルミノキサンおよびイオン活性化剤の混合物を、場合によりヒンダードフェノール化合物とともに触媒活性化剤として使用することができる。
活性なシングルサイト触媒系を製造するために、上記の成分であるシングルサイト触媒、アルキルアルミノキサン、イオン性活性剤、および任意のヒンダードフェノールの量とモル比を最適化する。
本開示の実施形態において、イオン活性化剤化合物は、1:1から1:10、または1:1から1:6、または1:1から1:2となるハフニウム、Hf(シングルサイト触媒分子の)対ホウ素のモル比を提供する量で使用され得る。
本開示の実施形態において、アルキルアルミノキサン中に含まれるアルミニウムと(シングルサイト触媒分子の)ハフニウム、Hfとのモル比は、この範囲内の狭い範囲を含めて、5:1から1000:1となる。
本開示の実施形態において、アルキルアルミノキサン中に含まれるアルミニウムとヒンダードフェノール(例えばBHEB)とのモル比は、1:1~1:0.1であり、この範囲内の狭い範囲も含む。
活性なシングルサイト触媒系を製造するために、シングルサイト触媒、アルキルアルミノキサン、イオン性活性剤、および任意のヒンダードフェノールの3つまたは4つの成分の量とモル比が最適化される。
本開示の実施形態において、第3のエチレン共重合体は、長鎖分岐が存在しないか、または検出可能なレベルの長鎖分岐を有さない。
本開示の一実施形態において、第3のエチレン共重合体は、長鎖分岐、以下「LCB」を含む。LCBは、ポリエチレンにおける周知の構造現象であり、当業者にはよく知られている。従来、LCB分析には3つの方法、すなわち核磁気共鳴分光法(NMR)があり、例えばJ. C. Randall, J Macromol. Sci., Rev. Macromol. Chem. Phys. 1989, 29, 201;DRI、粘度計、低角度レーザー光散乱検出器を備えたトリプル検出SEC、例えばW. W. Yau and D. R. Hill, Int. J. Polym. Anal. Charact. 1996;2:151;およびレオロジーは、例えばW.W.Graessley,Acc.Chem.Res.1977,10,332-339を参照。本開示において、長鎖分岐は、本質的に高分子であり、すなわち、NMRスペクトル、三重検出器SEC実験またはレオロジー実験において見られるのに十分な長さである。
本開示の実施形態において、第3のエチレン共重合体は、本明細書に開示されるLCBFによって特徴付けられる長鎖分岐を含む。本開示の実施形態において、第3のエチレン共重合体のLCBFの上限は、約0.5であってもよく、他の態様では約0.4であってもよく、さらに他の態様では約0.3(無次元)であってもよい。本開示の実施形態において、第3のエチレン共重合体のLCBFの下限は、約0.001、他の態様では約0.0015、さらに他の態様では約0.002(無次元)であってよい。
本開示の実施形態において、第3のエチレン共重合体の分子量分布の上限、Mw/Mnは、約2.8、または約2.6、または約2.5、または約2.4、または約2.3、または約2.2であってよい。本開示の実施形態において、第3のエチレン共重合体の分子量分布の下限値、Mw/Mnは、約1.4、または約1.6、または約1.7、または約1.8、または約1.9であり得る。
本開示の実施形態において、第3のエチレン共重合体は、<2.6、または<2.3、または≦2.3、または<2.1、または≦2.1、または<2.0、または≦2.0、または約2.0の分子量分布、Mw/Mnを有する。本開示の実施形態において、第3のエチレン共重合体は、約1.7~約2.3、または約1.8~約2.3、または約1.8~約2.2の分子量分布、Mw/Mnを有する。
本開示の実施形態において、第3のエチレン共重合体は、≧2.3、または>2.3、または≧2.5、または>2.5、または≧2.7、または>2.7、または≧2.9、または>2.9、または≧3.0、または3.0の分子量分布、Mw/Mnを有する。本開示の実施形態において、第3のエチレン共重合体は、2.3~6.5、または2.3~6.0、または2.3~5.5、または2.3~5.0、または2.3~4.5、または2.3~4.0、または2.3~3.5、または2.3から3.0まで、または2.5から5.0まで、または2.5から4.5まで、または2.5から4.0まで、または2.7から5.0まで、または2.7から4.5まで、または2.9から5.0まで、または2.9から4.5まで、または2.9から3.5までの分子量分布、Mw/Mnを有する。
本開示の実施形態において、第3のエチレン共重合体は、2.0~6.5、または2.3~6.5、または2.3~6.0、または2.0~6.0、または2.0~5.5、または2.0~5.0、または2.0~4.5、または2.0~4.0、または2.0~3.5、または2.0~3.0の分子量分布、Mw/Mnを有する。
本開示の実施形態において、第3のエチレン共重合体は、炭素原子1000個当たり1~75個の短鎖分岐(SCB3)を有する。さらなる実施形態において、第2のエチレン共重合体は、炭素原子1000個当たり3~75個の短鎖分岐(SCB3)、または炭素原子1000個当たり3~50個の短鎖分岐(SCB3)、または炭素原子1000個当たり5~50個の短鎖分岐(SCB3)、または炭素原子1000個当たり5~40個の短鎖分岐(SCB3)、または炭素原子1000個当たり10から50個の短鎖分岐(SCB3)、または炭素原子1000個当たり10から40個の短鎖分岐(SCB3)、または炭素原子1000個当たり15から50個の短鎖分岐(SCB3)、または炭素原子1000個当たり15から40個の短鎖分岐(SCB3)を有する。
本開示の実施形態において、第3のエチレン共重合体の密度d3の上限は、約0.975g/cm3;場合によっては約0.965g/cm3および;他の場合には約0.955g/cm3、さらに他の場合には約0.945g/cm3であってもよい。本開示の実施形態では、第3のエチレン共重合体の密度d3の下限は、約0.855g/cm3、場合によっては約0.865g/cm;3、他の場合には約0.875g/cm3であってもよい。
本開示の実施形態において、第3のエチレン共重合体の密度d3は、約0.875g/cm3から約0.965g/cm3、または約0.875g/cm3から約0.960g/cm3、または約0.875g/cm3から約0.950g/cm3、または約0.865g/cm3から約0.945g/cm3、または約0.865g/cm3から約0.940g/cm3、または約0.865g/cm3から約0.936g/cm3、または約0.865g/cm3から約0.932g/cm3、または約0.865g/cm3から約0.926g/cm3、または約0.865g/cm3から約0.921g/cm3、または約0.865g/cm3から約0.918g/cm3、または約0.875g/cm3から約0.936g/cm3、または約0.875g/cm3から約0.926g/cm3、または約0.875g/cm3から約0.921g/cm3、または約0.875g/cm3から約0.918g/cm3 ,、または約0.885g/cm3から約0.936g/cm3、または約0.885g/cm3から約0.932g/cm3、または約0.885g/cm3から約0.926g/cm3まで、または約0.885g/cm3から約0.921g/cmまで、3まで、または約0.885g/cm3から約0.918g/cm3まで。
一実施形態では、第3のエチレン共重合体は、第1のエチレン共重合体よりも高い密度を有する。
本開示の実施形態において、、シングルサイト触媒が第3のエチレン共重合体を製造するために使用される場合、第3のエチレン共重合体のCDBI50の上限は、約98重量%であってもよく、他の態様では約95重量%であってもよく、さらに他の態様では約90重量%であってもよい。本開示の実施形態において、第3のエチレン共重合体を製造するためにシングルサイト触媒が使用される場合、第3のエチレン共重合体のCDBI50の下限は、約70重量%であり得、他の態様では約75wt%であり、さらに他の態様では約80wt%である。
本開示の実施形態では、第3のエチレン共重合体を製造するためにマルチサイト触媒が使用される場合、第3のエチレン共重合体は、75wt%以下、または70wt%以下の組成分布幅指数CDBI50を有するエチレン共重合体である。本開示のさらなる実施形態において、第3のエチレン共重合体を製造するためにマルチサイト触媒が使用される場合、第3のエチレン共重合体は、65wt%以下、または60wt%以下、または55wt%以下、または50wt%以下、または45wt%以下のCDBI50を有するエチレン共重合体である。
本開示の実施形態において、第3のエチレン共重合体I2 3のメルトインデックスは、約0.01g/10min~約100g/10min、または約0.01g/10min~約75g/10min、または約0.1g/10min~約100g/10min、または約0.1g/10min~約70g/10min、または約0.01g/10min~約50g/10min、または約0.1g/10分~約25g/10分、または約0.1g/10分~約20g/10分、または約0.1g/10分~約15g/10分、または約0.1~約10g/10分、または約0.1~約5g/10分、または約0.1~約2.5g/10分、または約5g/10分未満、または約3g/10分未満、または約1.0g/10分未満、または約0.75g/10分未満である。
本開示の一実施形態において、第3のエチレン共重合体は、約15,000~約175,000、または約25,000~約150,000g/mol、または約35,000~約100,000g/mol、または約45,000~約100,000g/molの重量平均分子量、Mwを有する。
本開示の一実施形態において、第3のエチレン共重合体は、約5,000~約75,000g/mol、または約10,000~約50,000g/mol、または約10,000~約40,000g/molの数平均分子量、Mnを有する。
本開示の実施形態において、エチレン共重合体組成物中の第3のエチレン共重合体の重量パーセント(wt%)の上限(すなわち第1のエチレン共重合体、第2のエチレン共重合体、および第3のエチレン共重合体の総重量に基づく第3のエチレン共重合体の重量パーセント)は、約60wt%、または約55wt%、または約50wt%、他の態様では約45wt%、他の態様では約40wt%、または約35wt%、または約30wt%、または約25wt%、または約20wt%であってよい。本開示の実施形態において、最終エチレン共重合体組成物中の第3のエチレン共重合体のwt%の下限は、0wt%、または約1wt%、または約3wt%、または約5wt%、または約10wt%、または約15wt%であってよい。
エチレン共重合体組成物
本明細書に開示されるポリエチレン組成物は、溶融混練、溶液混練、または反応器内混練を含むがこれらに限定されない、当該技術分野で周知の技術を使用して製造することができ、第1のエチレン共重合体、第2のエチレン共重合体、および場合により第3のエチレン共重合体を一緒にすることができる。
一実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、第1のエチレン共重合体を与えるために第1の反応器においてシングルサイト触媒を使用して製造され、第2のエチレン共重合体を与えるために第2の反応器においてシングルサイト触媒を使用する。
一実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、第1のエチレン共重合体を与えるために第1の反応器においてシングルサイト触媒を使用して製造され、第2のエチレン共重合体を与えるために第2の反応器においてシングルサイト触媒を使用し、第3のエチレン共重合体を与えるために第3の反応器においてシングルサイト触媒を使用する。
一実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、第1のエチレン共重合体を与えるために第1の反応器においてシングルサイト触媒を使用し、第2のエチレン共重合体を与えるために第2の反応器においてシングルサイト触媒を使用し、第3のエチレン共重合体を与えるために第3の反応器においてマルチサイト触媒を使用して製造される。
一実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、第1の反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンおよびαオレフィンを重合させることによって第1のエチレン共重合体を形成し;第2の反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンおよびαオレフィンを重合させることによって第2のエチレン共重合体を形成することによって製造される。
一実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、第1の反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンおよびαオレフィンを重合させることによって第1のエチレン共重合体を形成し、第2の反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンおよびαオレフィンを重合させることによって第2のエチレン共重合体を形成し、第3の反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンおよびαオレフィンを重合させることによって第3のエチレン共重合体を形成することによって製造される。
一実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、第1の反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンとαオレフィンとを重合させることによって第1のエチレン共重合体を形成し、第2の反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンとαオレフィンとを重合させることによって第2のエチレン共重合体を形成し、第3の反応器において、マルチサイト触媒を用いてエチレンとαオレフィンとを重合させることによって第3のエチレン共重合体を形成することによって製造される。
一実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、第1の溶液相重合反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンおよびα-オレフィンを重合させることによって第1のエチレン共重合体を形成すること;および第2の溶液相重合反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンおよびα-オレフィンを重合させることによって第2のエチレン共重合体を形成することによって製造される。
一実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、第1の溶液相重合反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンとαオレフィンとを重合させることによって第1のエチレン共重合体を形成し、第2の溶液相重合反応器において、シングル触媒を用いてエチレンとαオレフィンとを重合させることによって第2のエチレン共重合体を形成し、第3の溶液相重合反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンとαオレフィンとを重合させることによって第3のエチレン共重合体を形成することによって製造される。
実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、第1の溶液相重合反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンおよびαオレフィンを重合することによって第1のエチレン共重合体を形成し、第2の溶液相重合反応器において、シングル触媒を用いてエチレンおよびαオレフィンを重合することによって第2のエチレン共重合体を形成し、第3の溶液相重合反応器において、マルチサイト触媒を用いてエチレンおよびαオレフィンを重合することによって第3のエチレン共重合体を形成することによって製造される。
一実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、第1の溶液相重合反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンおよびα-オレフィンを重合させることによって第1のエチレン共重合体を形成することによって製造され;そして第2の溶液相重合反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンおよびα-オレフィンを重合させることによって第2のエチレン共重合体を形成することによって製造され;ここで、第1および第2の溶液相重合反応器は、互いに直列に構成される。
一実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、第1の溶液相重合反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンおよびα-オレフィンを重合させることによって第1のエチレン共重合体を形成することによって製造され;そして第2の溶液相重合反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンおよびα-オレフィンを重合させることによって第2のエチレン共重合体を形成することによって製造され;ここで、第1および第2の溶液相重合反応器は、互いに並列に構成される。
一実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、第1の溶液相重合反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンおよびαオレフィンを重合させることによって、第1のエチレン共重合体を形成することによって製造される;第2の溶液相重合反応器において、単一触媒を用いてエチレンおよびα-オレフィンを重合することにより、第2のエチレン共重合体を形成する工程;および第3の溶液相重合反応器において、単一サイト触媒を用いてエチレンおよびα-オレフィンを重合することにより、第3のエチレン共重合体を形成する工程;ここで、第1、第2および第3の溶液相重合反応器は、互いに直列に構成される。
一実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、第1の溶液相重合反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンおよびαオレフィンを重合させることによって、第1のエチレン共重合体を形成することによって製造される;第2の溶液相重合反応器において、単一触媒を用いてエチレンおよびα-オレフィンを重合することにより、第2のエチレン共重合体を形成する工程;および第3の溶液相重合反応器において、単一サイト触媒を用いてエチレンおよびα-オレフィンを重合することにより、第3のエチレン共重合体を形成する工程;ここで、第1、第2および第3の溶液相重合反応器は、互いに並列に構成される。
一実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、第1の溶液相重合反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンおよびαオレフィンを重合させることによって、第1のエチレン共重合体を形成することによって製造される;第2の溶液相重合反応器において、単一触媒を用いてエチレンおよびα-オレフィンを重合させることにより、第2のエチレン共重合体を形成する工程;および第3の溶液相重合反応器において、単一サイト触媒を用いてエチレンおよびα-オレフィンを重合させることにより、第3のエチレン共重合体を形成する工程;ここで、第1および第2の溶液相反応器は、互いに直列に構成され、第3の溶液相反応器は、第1および第2の反応器に対して並列に構成される。
実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、第1の溶液相重合反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンとαオレフィンとを重合させることによって、第1のエチレン共重合体を形成することによって製造される;第2の溶液相重合反応器において、エチレンとα-オレフィンとをシングル触媒で重合させることにより、第2のエチレン共重合体を形成し;第3の溶液相重合反応器において、エチレンとα-オレフィンとをマルチサイト触媒で重合させることにより、第3のエチレン共重合体を形成し;ここで、第1、第2および第3の溶液相重合反応器は、互いに直列に構成される。
一実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、第1の溶液相重合反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンおよびαオレフィンを重合させることによって、第1のエチレン共重合体を形成することによって製造される;第2の溶液相重合反応器において、シングル触媒を用いてエチレンおよびα-オレフィンを重合することにより、第2のエチレン共重合体を形成し;そして第3の溶液相重合反応器において、マルチサイト触媒を用いてエチレンおよびα-オレフィンを重合することにより、第3のエチレン共重合体を形成し;ここで、第1、第2および第3の溶液相重合反応器は、互いに並列に構成される。
一実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、第1の溶液相重合反応器において、シングルサイト触媒を用いてエチレンおよびαオレフィンを重合させることによって、第1のエチレン共重合体を形成することによって製造される;第2の溶液相重合反応器において、単一触媒を用いてエチレンおよびα-オレフィンを重合することにより、第2のエチレン共重合体を形成し、第3の溶液相重合反応器において、マルチサイト触媒を用いてエチレンおよびα-オレフィンを重合することにより、第3のエチレン共重合体を形成し;ここで、第1および第2の溶液相反応器は、互いに直列に構成され、第3の溶液相反応器は、第1および第2の反応器に対して並列に構成される。
実施形態において、第1の溶液相反応器、第2の溶液相反応器、または第3の溶液相反応器として使用される溶液相重合反応器は、連続撹拌タンク反応器または管状反応器である。
実施形態において、第1の溶液相反応器、第2の溶液相反応器、または第3の溶液相反応器として使用される溶液相重合反応器は、連続撹拌タンク反応器である。
一実施形態では、第1の溶液相反応器、第2の溶液相反応器、または第3の溶液相反応器として使用される溶液相重合反応器は、管状反応器である。
実施形態において、第1の溶液相反応器および第2の溶液相反応器として使用される溶液相重合反応器は連続撹拌槽反応器であり、第3の溶液相反応器として使用される溶液相重合反応器は管状反応器である。
溶液重合では、モノマーは反応器に供給される前に溶媒に溶解/分散される(あるいはガス状モノマーの場合は、反応混合物に溶解するようにモノマーを反応器に供給する)。混合に先立ち、一般に溶媒とモノマーは精製され、水、酸素、金属不純物などの潜在的な触媒毒が除去される。供給原料の精製は、当該技術分野における標準的な慣行に従う。例えば、モノマーの精製には、モレキュラーシーブス、アルミナベッド、酸素除去触媒が使用される。溶媒自体も(例えばメチルペンタン、シクロヘキサン、ヘキサンまたはトルエン)好ましくは同様の方法で処理される。
原料は、反応器に供給する前に加熱または冷却することができる。
一般に、触媒成分は、反応溶媒中に予め混合しておくこともできるし、別々の流れとして反応器に供給することもできる。ある実施態様では、反応に入る前に触媒成分の反応時間を提供するために、予備混合することが望ましい場合がある。このような「インライン混合」技術は、DuPont Canada Inc.の名前で多くの特許に記載されている(例えば、1996年12月31日に発行された米国特許第5,589,555号)。
エチレンの重合または共重合のための溶液重合プロセスは当技術分野でよく知られている(例えば米国特許第6,372,864号および同第6,777,509号参照)。これらのプロセスは、不活性炭化水素溶媒の存在下で実施される。溶液相重合反応器では、様々な溶媒をプロセス溶媒として使用することができる。非限定的な例としては、直鎖状、分岐状または環状のC5~C12アルカンが挙げられる。α-オレフィンの非限定的な例としては、1-プロペン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセンおよび1-オクテンが挙げられる。適切な触媒成分溶媒としては、脂肪族炭化水素および芳香族炭化水素が挙げられる。脂肪族触媒成分溶媒の非限定的な例としては、直鎖状、分岐状または環状のC5-12脂肪族炭化水素、例えばペンタン、メチルペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、シクロペンタン、メチルシクロヘキサン、水素化ナフサまたはそれらの組み合わせが挙げられる。芳香族触媒成分溶媒の非限定的な例としては、ベンゼン、トルエン(メチルベンゼン)、エチルベンゼン、o-キシレン(1,2-ジメチルベンゼン)、m-キシレン(1,3-ジメチルベンゼン)、p-キシレン(1,4-ジメチルベンゼン)、キシレン異性体の混合物、ヘメリテン(1,2,3-トリメチルベンゼン)、プソイドクメン(1、2,4-トリメチルベンゼン)、メシチレン(1,3,5-トリメチルベンゼン)、トリメチルベンゼン異性体の混合物、プレヘニテン(1,2,3,4-テトラメチルベンゼン)、デュレン(1,2,3,5-テトラメチルベンゼン)、テトラメチルベンゼン異性体の混合物、ペンタメチルベンゼン、ヘキサメチルベンゼンおよびこれらの組み合わせ。
従来の溶液プロセスにおける重合温度は、約80℃~約300℃であり得る。本開示の一実施形態において、溶液プロセスにおける重合温度は、約120℃~約250℃である。溶液プロセスにおける重合圧力は、反応器内の圧力が約6,000psi(約42,000キロパスカル、kPa)未満であることを意味する「中圧プロセス」であってよい。本開示の一実施形態において、溶液プロセスにおける重合圧力は、約10,000~約40,000kPa、または約14,000~約22,000kPa(すなわち、約2,000psi~約3,000psi)であってよい。
エチレンとの共重合に適したモノマーとしては、C3-20モノ-およびジ-オレフィンが挙げられる。好ましいコモノマーとしては、非置換または2個までのC1-6アルキルラジカルで置換されているC3-12アルファオレフィン、非置換またはC1-4アルキルラジカルから成る群から選択される2個までの置換基で置換されているC8-12ビニル芳香族モノマー、非置換またはC1-4アルキルラジカルで置換されているC4-12直鎖または環状ジオレフィンが挙げられる。このようなα-オレフィンの例示的な非限定的な例は、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテンおよび1-デセン、スチレン、α-メチルスチレン、ならびにシクロブテン、シクロペンテン、ジシクロペンタジエンノルボルネン、アルキル置換ノルボルネン、アルケニル置換ノルボルネンなどの拘束環式環状オレフィン(e.例えば、5-メチレン-2-ノルボルネンおよび5-エチリデン-2-ノルボルネン、ビシクロ-(2,2,1)-ヘプタ-2,5-ジエン)。
本開示の一実施形態において、エチレン共重合体組成物は、1種または2種以上のαオレフィンを少なくとも1モル%有する。
本開示の一実施形態において、エチレン共重合体組成物は、1種または2種以上のαオレフィンを少なくとも3モル%有する。
本開示の一実施形態において、エチレン共重合体組成物は、約3~約12モル%の1種または2種以上のα-オレフィンを有する。
本開示の一実施形態において、エチレン共重合体組成物は、約3~約10モル%の1種または2種以上のα-オレフィンを有する。
本開示の一実施形態において、エチレン共重合体組成物は、約4~約10モル%の1種または2種以上のαオレフィンを有する。
本開示の一実施形態において、エチレン共重合体組成物は、エチレンと、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテンおよびそれらの混合物から成る群から選択される1種または2種以上のαオレフィンとを含む。
本開示の一実施形態において、エチレン共重合体組成物は、エチレンと、1-ヘキセン、1-オクテンおよびそれらの混合物から成る群から選択される1種または2種以上のαオレフィンとを含む。
本開示の一実施形態において、エチレン共重合体組成物は、エチレンおよび1-オクテンを含む。
本開示の一実施形態において、エチレン共重合体組成物は、エチレンおよび少なくとも1モル%の1-オクテンを含む。
本開示の一実施形態において、エチレン共重合体組成物は、エチレンおよび少なくとも3モル%の1-オクテンを含む。
本開示の一実施形態において、エチレン共重合体組成物は、エチレンおよび3~12モル%の1-オクテンを含む。
本開示の一実施形態において、エチレン共重合体組成物は、エチレンおよび3~10モル%の1-オクテンを含む。
本開示の一実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、0.902g/cm3以下の密度を有する。本開示の別の実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、0.902g/cm3以下の密度を有する。本開示の別の実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、0.901g/cm3以下の密度を有する。本開示の別の実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、0.900g/cm3未満の密度を有する。
本開示の実施形態において、本開示のエチレン共重合体組成物は、0.855g/cm3から0.902g/cm3、または0.855g/cm3から0.902g/cm3、または0.855g/cm3から0.901g/cm3、または0.855g/cm3から0.900g/cm3、または0.865g/cm3から0.902g/cm3、または0.865g/cm3から0.902g/cm3未満、または0.865g/cm3~0.901g/cm3、または0.865g/cm3~0.900g/cm3、または0.875g/cm3~0.902g/cm3、または0.875g/cm3~0.902g/cm3未満、または0.875g/cm3~0.901g/cm3、または0.875g/cm3から0.900g/cm3まで、0.880g/cm3から0.902g/cm3まで、または0.880g/cm3から0.902g/cm3未満まで、または0.880g/cm3から0.901g/cm3まで、または0.880g/cm3から0.900g/cm3までの密度を有する。
本開示の実施形態において、エチレン共重合体組成物のメルトインデックス、I2は、約0.01g/10分~約100g/10分、または約0.01g/10分~約50g/10分、または約0.01g/10分~約25g/10分、または約0.01g/10分~約10g/10分、または約0.01g/10分~約5g/10分、または約0.01g/10分~約3g/10分、または約0.01g/10分~約1g/10分、または約0.1g/10分~約10g/10分、または約0.1g/10分~約5g/10分、または約0.1g/10分~約3g/10分、または約0.1g/10分~約2g/10分、または約0.1g/10分~約1.5g/10分、または約0.1g/10分~約1g/10分、または約0.5g/10分~約100g/10分、または約0.5g/10分~約50g/10分、または約0.5g/10分~約25g/10分、または約0.5g/10分~約10g/10分、または約0.5g/10分~約5g/10分、または約5g/10分未満、または約3g/10分未満、または約1.0g/10分未満である。
本開示の実施形態において、エチレン共重合体組成物の高負荷メルトインデックス、I21は、約10dg/分~約10,000dg/分、または約10dg/分~約1000dg/分、または約10dg/分~約500dg/分、または約10dg/分~約250dg/分、または約10dg/分~約150dg/分、または約10dg/分~約100dg/分であってよい。
本開示の実施形態において、エチレン共重合体組成物のメルトフロー比I21/I2は、約15~約1000、または約18~約100、または約18~約75、または約18~約60、または約18~約50、または約18~約60、または約20~約75、または約20~約60、または約20~約55、または約25~約75、または約25~約60、または約25~約55であり得る。
本開示の実施形態において、エチレン共重合体組成物の重量平均分子量Mwは、約20,000~約300,000g/mol、または約30,000~約300,000g/mol、または約40,000~約300,000g/mol、または約40,000~約250、000g/mol、または約50,000から約250,000g/mol、または約50,000から約225,000g/mol、または約50,000から約200,000g/mol、または約50,000から約175,000g/mol、または約50,000から約150,000g/mol、または約50,000から約125,000g/molである。
本開示の実施形態において、エチレン共重合体組成物は、1.8、または2.0、または2.1、または2.2、または2.3の下限分子量分布、Mw/Mnを有する。本開示の実施形態において、ポリエチレン組成物は、6.0、または5.5、または5.0、または4.5、または4.0、または3.75、または3.5、または3.0、または2.5の上限分子量分布、Mw/Mnを有する。
本開示の実施形態において、エチレン共重合体組成物のMw/Mnは、1.8から6.0、または1.8から5.5、または1.8から5.0、または1.8から4.5、または1.8から4.0、または1.8から3.5、または1.8から3.0、または1.9から5.5、または1.9から5.0、または1.9から4.5、または1.9から4.0、または1.9から3.5、または1.9から3.0である。
本開示の実施形態において、エチレン共重合体組成物は、≦4.0、または<4.0、または≦3.5、または<3.5、または≦3.0、または<3.0、または≦2.75、または<2.75、または≦2.50、または<2.50、または≦2.25、または<2.25、または≦2.00、または<2.00である。本開示の実施形態において、ポリエチレン組成物は、1.5~4.0、または1.5~3.5、または1.5~3.0、または1.5~2.5、または1.7~3.5、または1.7~3.0、または1.7~2.5のZ平均分子量分布、MZ/MWを有する。
本開示の一実施形態において、エチレン共重合体組成物は、ASTMD6474-99の方法に従って生成されたゲル浸透クロマトグラフにおいてユニモダルプロファイルを有する。用語「ユニモダル」は、本明細書において、GPC曲線において明らかな1つの有意なピークまたは最大値のみが存在することを意味するように定義される。ユニモダルプロファイルには、広範なユニモダルプロファイルが含まれる。対照的に、「バイモダル」という用語の使用は、第1のピークに加えて、より高いまたはより低い分子量成分を表す第2のピークまたはショルダーが存在することを伝えることを意味する(すなわち、分子量分布は、分子量分布曲線において2つの極大を有すると言うことができる)。あるいは、「バイモダル」という用語は、ASTMD6474-99の方法に従って作成された分子量分布曲線に2つの極大が存在することを意味する。「マルチモダル」という用語は、ASTMD6474-99の方法に従って作成された分子量分布曲線において、2つ以上、典型的には2つ以上の極大値が存在することを意味する。
本開示の一実施形態において、エチレン共重合体組成物は、GPC-FTIRを使用して測定されるように、逆コモノマー分布プロファイルまたは部分的に逆コモノマー分布プロファイルを有する。GPC-FTIRを用いて測定されるように、コモノマー導入量が分子量とともに減少する場合、その分布は「正常」と記載される。GPC-FTIRを用いて測定したコモノマー導入量が分子量に対してほぼ一定である場合、コモノマー分布は「平坦」または「均一」と表現される。逆コモノマー分布」および「部分的に逆コモノマー分布」という用語は、共重合体について得られたGPC-FTIRデータにおいて、1つまたは複数の低分子量成分よりも高いコモノマー導入量を有する1つまたは複数の高分子量成分が存在することを意味する。「逆(d)コモノマー分布」という用語は、本明細書では、エチレン共重合体の分子量範囲にわたって、様々なポリマー画分のコモノマー含量が実質的に均一でなく、高分子量画分が比例してコモノマー含量が高いことを意味するために使用される(すなわち、コモノマー導入量が分子量とともに上昇する場合、分布は「逆」または「反転」と表現される)。コモノマー導入量が分子量の増加とともに上昇し、その後低下する場合、コモノマー分布は依然として「逆」とみなされるが、「部分的に逆」と表現されることもある。部分的に逆のコモノマー分布はピークまたは最大値を示す。
本開示の一実施形態において、エチレン共重合体組成物は、GPC-FTIRを用いて測定される逆コモノマー分布プロファイルを有する。
本開示の一実施形態において、エチレン共重合体組成物は、GPC-FTIRを用いて測定されるように、部分的に逆転したコモノマー分布プロファイルを有する。
本開示の実施形態において、エチレン共重合体組成物は、75重量%を超える、または80重量%を超える、または85重量%を超える、または90重量%を超えるCDBIを有する。50
本開示の実施形態において、エチレン共重合体組成物は、約60~約99wt%、または約70~約99wt%、または約80~約99wt%、または約85~約99wt%、または約90~約99wt%のCDBI50を有する。
本開示の実施形態において、エチレン共重合体組成物中のハフニウムの百万分の一(ppm)の上限は、約3.0ppm、または約2.5ppm、または約2.0ppm、または約1.5ppm、または約1.0ppm、または約0.75ppm、または約0.5ppmであってよい。本開示の実施形態において、エチレン共重合体組成物中のハフニウムの百万分の一(ppm)の下限は、約0.0015ppm、または約0.0050ppm、または約0.0075ppm、または約0.010ppm、または約0.015ppm、または約0.030ppm、または約0.050ppm、または約0.075ppm、または約0.100ppm、または約0.150ppm、または約0.175ppm、または約0.200ppmである。
本開示の実施形態において、エチレン共重合体組成物は、0.0015~2.5ppmのハフニウム、または0.0050~2.5ppmのハフニウム、または0.0075~2.5ppmのハフニウム、または0.010~2.5ppmのハフニウム、または0.015~2.5ppmのハフニウム、または0.050から3.5ppmのハフニウム、または0.050から3.0ppmのハフニウム、または0.050から2.5ppmのハフニウム、または0.075から2.5ppmのハフニウム、または0.075から2.0ppmのハフニウム、または0.075から1.5ppmのハフニウム、または0.075から1.0ppmのハフニウム、または0.075から0.5ppmのハフニウム、または0.100から2.0ppmのハフニウム、または0.100から2.5ppmのハフニウム、または0.100から2.0ppmのハフニウム、または0.200から3.0ppmのハフニウム、または0.200から2.5ppmのハフニウム、または0.300から3.0ppmのハフニウム、または0.400から2.5ppmのハフニウム、または0.500から2.5ppmのハフニウム、または0.100から1.5ppmのハフニウム、または0.100から1.0ppmのハフニウム、または0.100から0.75ppmのハフニウム、または0.10から0.5ppmのハフニウム、または0.15から0.5ppmのハフニウム、または0.20から0.5ppmのハフニウムを有する。
本開示の実施形態において、エチレン共重合体組成物は、少なくとも0.0015ppmのハフニウム、または少なくとも0.005ppmのハフニウム、または少なくとも0.0075ppmのハフニウム、または少なくとも0.015ppmのハフニウム、または少なくとも0.030ppmのハフニウム、または少なくとも0.050ppmのハフニウム、または少なくとも0.075ppmのハフニウム、または少なくとも0.100ppmのハフニウム、または少なくとも0.125ppmのハフニウム、または少なくとも0.150ppmのハフニウム、または少なくとも0.175ppmのハフニウム、または少なくとも0.200ppmのハフニウムを有する。
本開示の一実施形態において、エチレン共重合体組成物は、Log10[I6/I2]/Log10[6.48/2.16]として定義される応力指数を有し、これは、少なくとも1.30、または少なくとも1.35である。
本開示のさらなる実施形態において、エチレン共重合体組成物は、1.35~1.70、または1.38~1.70、または1.40~1.70、または1.38~1.65、または1.40~1.65、または1.38~1.60、または1.40~1.60の応力指数、Log10[I6/I2]/Log10[6.48/2.16]を有する。
本開示の一実施形態において、エチレン共重合体組成物は、≧0.001の無次元長鎖分岐係数LCBFを有する。
直鎖状低密度ポリエチレン、LLDPE
直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)は、本開示の実施形態では、60重量%以上、または75重量%以上のエチレンを含み、残りは、1-ブテン、1-ヘキセンおよび1-オクテンから成る群から選択される1種以上のα-オレフィンである。
本開示のいくつかの実施形態で採用される線状低密度ポリエチレンは、約0.910~約0.940g/cm3、または約0.910~約0.935g/cm3の密度を有する。
本開示の実施形態において、線状低密度ポリエチレンは、約0.910g/cm3、または約0.912g/cm3、または約0.915g/cm3、または約0.916g/cm3、または約0.917g/cm3の密度から、約0.927g/cm3、または約0.930g/cm3、または約0.935g/cm3、または約0.940g/cm3の高密度までである。本開示の実施形態では、線状低密度ポリエチレンは、0.912g/cm3から0.940g/cm3、または0.915g/cm3から0.935g/cm3、または0.915から0.930g/cm3、または0.916から0.930g/cm3、または0.915から0.925g/cm3、または0.916から0.924g/cm3、または0.917から0.923g/cm3、または0.918から約0.922g/cm。3
本開示の実施形態において、線状低密度ポリエチレンは、約1.5~約6.0の分子量分布(Mw/Mn)を有する。本開示の実施形態において、線状低密度ポリエチレンは、約1.5、または約1.7、または約2.0、または約2.5、または約3.0、または約3.5、または約3.7、または約4.0の低いものから、約5、または約5.25、または約5.5、または約6.0の高いものまでの分子量分布(Mw/Mn)を有する。本開示の実施形態において、線状低密度ポリエチレンは、1.7~5.0、または1.5~4.0、または1.8~3.5、または2.0~3.0の分子量分布(Mw/Mn)を有するであろう。あるいは、本開示の実施形態において、線状低密度ポリエチレンは、3.6から5.4、または3.8から5.1、または3.9から4.9の分子量分布(Mw/Mn)を有する。
本開示の実施形態において、線状低密度ポリエチレンは、0.1g/10min~20g/10minのメルトインデックス(I2)を有する。本開示の実施形態において、線状低密度ポリエチレンは、0.75g/10分~15g/10分、または0.85g/10分~10g/10分、または0.9g/10分~8g/10分のメルトインデックス(I2)を有する。本開示の実施形態では、線状低密度ポリエチレンは、約0.20g/10分、約0.25g/10分、約0.5g/10分、約0.75g/10分、約1g/10分、約2g/10分の低いものから、約3g/10分、約4g/10分、約5g/10分の高いものまでの範囲のメルトインデックス(I2)を有する。
本開示の実施形態において、線状低密度ポリエチレンは、約0.75g/10分~約6g/10分、または約1g/10分~約8g/10分、または約0.8g/10分~約6g/10分、または約1g/10分~約4.5g/10分、または0.20g/10分~約5.0g/10分、または0.30g/10分~約5.0g/10分、または0.40g/10分~約5.0g/10分、または0.50g/10分~約5.0g/10分のI2を有するであろう。
本開示の実施形態において、線状低密度ポリエチレンは、約120未満、または約100未満、または約60未満、または約50未満、または約36未満、または約35未満、または約32未満、または約30未満のメルトフロー比(I21/I2)を有する。
本開示の実施形態において、線状低密度ポリエチレンは、10~50、または15~50、または16~40、または10~36、または10~35、または10~32、または10~30、または12~35、または12~32、または12~30、または14~27、または14~25、または14~22、または15~20のメルトフロー比(I21/I2)を有する。
本開示の実施形態において、線状低密度ポリエチレンは、TREF分析によって決定されるように、≧50重量%のCBDI50または≦50重量%のCBDI50を有する。
本開示の実施形態において、線状低密度ポリエチレンは、温度溶出分別(TREF)によって決定される組成分布幅指数CDBI50が、25重量%~95重量%、または35重量%~90重量%、または40重量%~85重量%、または40重量%~80重量%である。
製造品
本明細書に開示したエチレン共重合体組成物またはそのポリマーブレンドは、単層または多層フィルムなどの可撓性製造品に変換することができる。このようなフィルムを調製するプロセスの非限定的な例としては、ブローフィルムプロセス、ダブルバブルプロセス、トリプルバブルプロセス、キャストフィルムプロセス、テンターフレームプロセス、および機械方向配向(MDO)プロセスが挙げられる。
ブローンフィルム押出工程では、押出機が熱可塑性プラスチックまたは熱可塑性プラスチックブレンドを加熱、溶融、混合、搬送する。溶融後、熱可塑性プラスチックは環状のダイに押し込まれ、熱可塑性プラスチックチューブが製造される。共押出しの場合、複数の押出機を使用して多層熱可塑性チューブを製造する。押出工程の温度は、主に加工される熱可塑性プラスチックまたは熱可塑性プラスチックブレンド、例えば熱可塑性プラスチックの溶融温度またはガラス転移温度、および溶融物の所望の粘度によって決定される。ポリオレフィンの場合、典型的な押出温度は330°F~550°F(166℃~288℃)である。環状ダイから出ると、熱可塑性プラスチックチューブは空気で膨張し、冷却され、固化し、一対のニップローラーに通される。空気の膨張により、チューブは直径が大きくなり、所望の大きさの気泡が形成される。ニップローラーの引っ張り作用により、気泡は機械方向に引き伸ばされる。このように、気泡は、膨張する空気によって気泡の直径が大きくなる横方向(TD)と、ニップローラーによって気泡が引き伸ばされる機械方向(MD)の2方向に引き伸ばされる。その結果、ブローフィルムの物理的特性は典型的には異方性であり、すなわち物理的特性はMD方向およびTD方向で異なり、例えば、フィルムの引裂強度および引張特性は典型的にはMD方向およびTD方向で異なる。いくつかの先行技術文献では、「横方向」または「CD」という用語が使用されている;これらの用語は、本開示で使用される「横方向」または「TD」という用語に相当する。ブローフィルムプロセスでは、環状ダイを出る際に熱可塑性プラスチックを冷却するために、外部バブル周面にも空気が吹き付けられる。フィルムの最終的な幅は、膨張空気または内部気泡圧力を制御することによって、換言すれば、気泡直径を増減させることによって決定される。フィルムの厚みは、主にニップローラーの速度を増減させてドローダウン速度を制御することによって制御される。ニップローラーを出た後、気泡またはチューブは潰れ、機械方向にスリットされ、シート状になる。各シートはロール状に巻き取られる。各ロールはさらにスリットされ、所望の幅のフィルムとなる。各ロールのフィルムは、さらに様々な消費者製品に加工される。
キャストフィルム工程は、単数または複数の押出機を使用する点で類似しているが、様々な熱可塑性プラスチック材料が平らなダイに計量され、チューブではなく単層または多層のシートに押し出される。キャストフィルム法では、押し出されたシートはチルロール上で固化される。
ダブルバブルプロセスでは、第1のブローフィルムバブルが形成され、冷却され、その後、第1のバブルが加熱され、再膨張され、第2のブローフィルムバブルが形成され、その後、冷却される。本明細書で開示するエチレン共重合体組成物(またはそのブレンド)は、トリプルバブルブロープロセスにも適している。開示されるエチレン共重合体組成物(またはそのブレンド)に好適な追加のフィルム変換プロセスには、機械方向配向(MDO)工程を含むプロセスが含まれる;例えば、フィルムをブローするか、またはフィルムをキャストし、フィルムを急冷し、次いでフィルムチューブまたはフィルムシートを任意の延伸比でMDO工程に供する。さらに、本明細書で開示するエチレン共重合体組成物(またはそのブレンド)フィルムは、テンターフレーム工程だけでなく、二軸配向を導入する他の工程での使用にも適している。
最終用途に応じて、開示したエチレン共重合体組成物(またはそのポリマーブレンド)は、幅広い厚さのフィルムに変換することができる。非限定的な例としては、厚さが0.5ミル(13μm)から4ミル(102μm)の範囲にある食品包装用フィルム、および;重荷重用サック用途のフィルム厚さは2ミル(51μm)から10ミル(254μm)の範囲にある場合がある。
単層フィルムにおいて、単層は、1種以上のエチレン共重合体組成物および/または1種以上の追加のポリマーを含んでもよく;追加のポリマーの非限定的な例としては、エチレン系ポリマーおよびプロピレン系ポリマーが挙げられる。単層フィルム中のエチレン共重合体組成物の重量パーセントの下限は、3wt%であってもよく、他の場合には10wt%であってもよく、さらに他の場合には30wt%であってもよい。単層フィルム中のエチレン共重合体組成物の重量パーセントの上限は、100wt%、他の態様では90wt%、さらに他の態様では70wt%とすることができる。
本明細書に開示されるエチレン共重合体組成物(またはそのポリマーブレンド)はまた、多層フィルムの1層またはそれ以上の層に使用することもできる;多層フィルムの非限定的な例としては、3層、5層、7層、9層、11層またはそれ以上の層が挙げられる。開示されたエチレン共重合体組成物(またはそのポリマーブレンド)は、微細積層ダイおよび/またはフィードブロックを使用するプロセスにおける使用にも好適であり得、このようなプロセスは、多数の層を有するフィルムを製造し得、非限定的な例としては、10~10,000層が挙げられる。
多層フィルム内の特定の層(エチレン共重合体組成物またはそのポリマーブレンドを含む)の厚さは、全多層フィルムの厚さの5%、他の態様では15%、さらに他の態様では30%であってよい。他の実施形態では、多層フィルム内の特定の層(エチレン共重合体組成物またはそのポリマーブレンドを含む)の厚さは、全多層フィルムの厚さの95%、他の態様では80%、さらに他の態様では65%であってもよい。多層フィルムの各個々の層は、複数のエチレン共重合体組成物および/または追加の熱可塑性プラスチックおよびそれらのブレンドを含んでもよい。
多層フィルム構造体のフィルム層は、1種以上のエチレン共重合体組成物および/または1種以上の追加ポリマーを含有することができ;追加ポリマーの非限定的な例としては、エチレン系ポリマーおよびプロピレン系ポリマーが挙げられる。多層フィルム構造体のフィルム層中のエチレン共重合体組成物の重量パーセントの下限は、3wt%であってもよく、他の場合には10wt%であってもよく、さらに他の場合には30wt%であってもよい。多層フィルム構造のフィルム層中のエチレン共重合体組成物の重量パーセントの上限は、100wt%、他の態様では90wt%、さらに他の態様では70wt%とすることができる。
追加の実施形態には、開示されたエチレン共重合体組成物(またはそれらのポリマーブレンド)を含む単層または多層フィルムが押出ラミネートまたは接着ラミネートまたは押出コーティングされる、ラミネートおよびコーティングが含まれる。押出ラミネートまたは接着ラミネートでは、2枚以上の基材をそれぞれ熱可塑性樹脂または接着剤で接着する。押し出しコーティングでは、熱可塑性プラスチックを基材の表面に塗布する。これらのプロセスは、当業者にはよく知られている。非限定的な例としては、紙ウェブと熱可塑性ウェブとの接着、アルミニウム箔含有ウェブと熱可塑性ウェブとの接着、化学的に相容れない2つの熱可塑性ウェブ、例えばエチレンインターポリマー製品含有ウェブとポリエステルまたはポリアミドウェブとの接着などが挙げられる。ラミネートの前に、開示されたエチレン共重合体組成物(またはそのポリマーブレンド)を含むウェブは、単層であっても多層であってもよい。ラミネートの前に、個々のウェブは、結合を改善するために表面処理されてもよく、表面処理の非限定的な例は、コロナ処理である。一次ウェブまたはフィルムは、その上面、下面、または上下両面を二次ウェブとラミネートすることができる。二次ウェブおよび三次ウェブは一次ウェブに積層され得るが、二次ウェブおよび三次ウェブは化学組成が異なる。非限定的な例として、二次ウェブまたは三次ウェブは、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン、またはEVOHのようなバリア樹脂層を含むウェブを含むことができる。このようなウェブは、蒸着バリア層、例えば薄い酸化ケイ素(SiOx)または酸化アルミニウム(AlOx)層を含むこともできる。多層ウェブ(またはフィルム)は、3層、5層、7層、9層、11層、またはそれ以上の層を含むことがある。
本明細書に開示されるエチレン共重合体組成物(またはそのポリマーブレンド)は、1つまたは複数のフィルム(単層または多層フィルム構造)を含む広範囲の製造品に使用することができる。このような製造物品の非限定的な例としては、食品包装フィルム(生鮮食品および冷凍食品、液体および粒状食品)、スタンドアップパウチ、レトルト包装およびバッグインボックス包装;バリアフィルム(酸素、水分、香り、油分など)、改質雰囲気包装;軽・重荷重用シュリンクフィルムおよびラップ、照合用シュリンクフィルム、パレット用シュリンクフィルム、シュリンクバッグ、シュリンクバンドル、シュリンクシュラウド;軽・重荷重用ストレッチフィルム、ハンドストレッチラップ、マシンストレッチラップ、ストレッチフードフィルム;高透明フィルム;ヘビーデューティーサック;家庭用ラップ、オーバーラップフィルム、サンドイッチバッグ;工業用および施設用フィルム、ゴミ袋、缶ライナー、雑誌のオーバーラップ、新聞袋、郵便袋、袋および封筒、バブルラップ、カーペットフィルム、家具用バッグ、ガーメントバッグ、コインバッグ、自動車パネルフィルム;ガウン、ドレーピング、手術着などの医療用途;建設用フィルムおよびシート、アスファルトフィルム、断熱袋、マスキングフィルム、造園用フィルムおよび袋;都市廃棄物処理および採鉱用途のジオメンブレンライナー;バッチ封入袋;農業用フィルム、マルチングフィルムおよびグリーンハウス用フィルム;店内包装、セルフサービス袋、ブティック袋、食料品袋、持ち帰り用袋およびTシャツ袋;配向フィルム、機械方向配向(MDO)フィルム、二軸配向フィルムおよび配向ポリプロピレン(OPP)フィルムの機能性フィルム層、例えばシーラント層および/または強靭性層。例えば、シーラント層及び/又は強靭性層。少なくとも1種のエチレン共重合体組成物(またはそのポリマーブレンド)を含む1種以上のフィルムを含む追加の製造物品には、ラミネートおよび/または多層フィルム;多層フィルムおよび複合材中のシーラントおよびタイ層;紙とのラミネート;アルミニウム箔ラミネートまたは真空蒸着アルミニウムを含むラミネート;ポリアミドラミネート;ポリエステルラミネート;押出コーティングラミネート;およびホットメルト接着剤配合物が含まれる。本項にまとめた製造品は、開示したエチレン共重合体組成物(又はそのポリマーブレンド)の少なくとも1つの実施形態を含む少なくとも1つのフィルム(単層又は多層)を含む。あるいは、この段落に要約される製造物品は、本明細書に開示されるエチレン共重合体組成物の少なくとも1つと少なくとも1つの他の熱可塑性プラスチックとのブレンドを含む。
望ましいフィルムの物理的特性(単層または多層)は、通常、関心のある用途に依存する。望ましいフィルム物性の非限定的な例としては、光学特性(光沢、ヘイズ、透明度)、ダート衝撃、エルメンドルフ引裂、弾性率(1%および2%secant弾性率)、引張特性(降伏強さ、破断強さ、破断伸度、靭性など)、ヒートシール特性(ヒートシール開始温度、SIT、ホットタック)などが挙げられる。特定のホットタックとヒートシール特性は、パウチ状のパッケージ内に市販製品(液体、固体、ペースト、部品など)を装填してシールする、高速の縦型および横型のフォームフィルシール工程で望まれる。
所望のフィルム物性に加えて、開示されるエチレン共重合体組成物(またはそのポリマーブレンド)は、フィルムラインでの加工が容易であることが所望される。当業者は、加工性が改善されたポリマーを、加工性が劣るポリマーと相対的に区別するために、「加工性」という用語を頻繁に使用する。加工性を定量化するために一般的に使用される指標は、押出圧力であり、より具体的には、加工性が改善されたポリマーは、加工性が劣るポリマーと比較して、(ブローフィルムまたはキャストフィルムの押出ラインにおいて)低い押出圧力を有する。あるいは、本発明のエチレン共重合体組成物は、結晶化速度が良好であることが望ましい。フォームフィルシール(例えば、VFFSおよびHFFS)包装用途のフィルムにおけるそれらの使用のためには、フィルムに使用されるエチレン共重合体組成物が、関連するVFFS装置における加工性および包装の速度を向上させるために、高い結晶化速度を有することが特に望ましい。結晶化速度が遅いと、包装速度が遅くなり、商品が包装に加えられるときにシーラント材料がまだ溶融状態にある可能性があり、そのため包装に加えられる商品の支持力に耐えるのに十分なシール強度を有していない可能性があるため、VFFS包装におけるシーラント層の破損を引き起こす可能性がある。ポリエチレンのシーラント層は、通常、非ポリエチレンのシーラント層よりも冷却に時間がかかるため、この問題は、すべてのポリエチレンフィルム構造から作られた包装においてさらに深刻になる可能性がある。
本項で説明する製造物品に使用されるフィルムは、その意図する用途に応じて、場合により添加剤及びアジュバントを含むことができる。添加剤およびアジュバントの非限定的な例としては、ブロッキング防止剤、酸化防止剤、熱安定剤、スリップ剤、加工助剤、帯電防止添加剤、着色剤、染料、充填材、光安定剤、光吸収剤、滑剤、顔料、可塑剤、核剤およびそれらの組み合わせが挙げられる。
本開示の一実施形態において、フィルムまたはフィルム層は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物を含む。
本開示の一実施形態において、フィルムまたはフィルム層は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物と少なくとも1種の他の熱可塑性プラスチックとのブレンドを含む。
本開示の一実施形態において、フィルムまたはフィルム層は、(a)本明細書に記載のエチレン共重合体組成物および(b)線状低密度ポリエチレンを含むポリマーブレンドを含む。
本開示の一実施形態において、フィルムまたはフィルム層は、単層フィルムであり、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物を含む。
本開示の一実施形態において、フィルムまたはフィルム層は、単層フィルムであり、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物と少なくとも1種の他の熱可塑性プラスチックとのブレンドを含む。
本開示の一実施形態において、フィルムまたはフィルム層は、単層フィルムであり、(a)本明細書に記載のエチレン共重合体組成物および(b)線状低密度ポリエチレンを含むポリマーブレンドを含む。
一実施形態では、フィルムまたはフィルム層はブローフィルムである。
一実施形態では、フィルムまたはフィルム層はキャストフィルムである。
本開示の実施形態において、フィルムまたはフィルム層は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物を含み、0.5~10ミルの厚さを有する。
本開示の実施形態において、フィルムまたはフィルム層は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物と少なくとも1種の他の熱可塑性プラスチックとのブレンドを含み、0.5~10ミルの厚さを有する。
本開示の実施形態において、フィルムまたはフィルム層は、(a)本明細書に記載のエチレン共重合体組成物;および(b)線状低密度ポリエチレンを含むポリマーブレンドを含み、0.5~10ミルの厚さを有する。
本開示の実施形態において、フィルムまたはフィルム層は、0.5~10ミルの厚さを有する。
本開示の実施形態では、多層フィルム構造は0.5~10ミルの厚さを有する。
本開示の一実施形態において、多層フィルム構造体は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物を含む少なくとも1つの層を含み、多層フィルム構造体は、0.5~10ミルの厚さを有する。
本開示の一実施形態では、多層フィルム構造体は、本明細書に記載のエチレン共重合体組 成物と少なくとも1種の他の熱可塑性プラスチックとのブレンドを含む少なくとも1つの層を含み、多層フィルム構造体は、0.5~10milの厚さを有する。
本開示の一実施形態において、多層フィルム構造体は、(a)本明細書に記載のエチレン共重合体組成物;および(b)線状低密度ポリエチレンを含むポリマーブレンドを含む少なくとも1つの層を含み、多層フィルム構造体は、0.5~10ミルの厚さを有する。
本開示の一実施形態は、多層共押出しブローンフィルム構造体である。
本開示の一実施形態は、0.5~10ミルの厚さを有する多層共押出しブローンフィルム構造体である。
本開示の一実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物を含むフィルム層を含む多層共押出しブローンフィルム構造体である。
本開示の一実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物と少なくとも1種の他の熱可塑性プラスチックとのブレンドを含むフィルム層を含む多層共押出しブローンフィルム構造体である。
本開示の一実施形態は、(a)本明細書に記載のエチレン共重合体組成物および(b)線状低密度ポリエチレンを含むポリマーブレンドを含むフィルム層を含む、多層共押出しブローンフィルム構造体である。
本開示の一実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物を含むフィルム層を含む多層共押出しブローンフィルム構造体であり、多層フィルム構造体は、0.5~10ミルの厚さを有する。
本開示の一実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物と少なくとも1種の他の熱可塑性プラスチックとのブレンドを含むフィルム層を含む多層共押出しブローンフィルム構造体であり、多層フィルム構造体は、0.5~10ミルの厚さを有する。
本開示の一実施形態は、(a)本明細書に記載のエチレン共重合体組成物および(b)線状低密度ポリエチレンを含むポリマーブレンドを含むフィルム層を含む多層共押出しブローンフィルム構造体であり、多層フィルム構造体は、0.5~10ミルの厚さを有する。
本開示の一実施形態は、多層共押出しキャストフィルム構造体である。
本開示の一実施形態は、0.5~10ミルの厚さを有する多層共押出しキャストフィルム構造体である。
本開示の実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物を含むフィルム層を含む多層共押出しキャストフィルム構造体である。
本開示の一実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物と少なくとも1種の他の熱可塑性プラスチックとのブレンドを含むフィルム層を含む多層共押出しキャストフィルム構造体である。
本開示の一実施形態は、(a)本明細書に記載のエチレン共重合体組成物および(b)線状低密度ポリエチレンを含むポリマーブレンドを含むフィルム層を含む、多層共押出しキャストフィルム構造体である。
本開示の一実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物を含むフィルム層を含む多層共押出しキャストフィルム構造体であり、多層フィルム構造体は、0.5~10ミルの厚さを有する。
本開示の一実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物と少なくとも1種の他の熱可塑性プラスチックとのブレンドを含むフィルム層を含む多層共押出しキャストフィルム構造体であり、多層フィルム構造体は、0.5~10ミルの厚さを有する。
本開示の一実施形態は、(a)本明細書に記載のエチレン共重合体組成物;および(b)線状低密度ポリエチレンを含むポリマーブレンドを含むフィルム層を含む多層共押出しキャストフィルム構造体であり、多層フィルム構造体は、0.5~10ミルの厚さを有する。
本開示の実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物を含む少なくとも1つのフィルム層を含む多層フィルム構造体である。
本開示の一実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物を含む少なくとも1つのフィルム層を含む多層フィルム構造体であり、ここで、多層フィルム構造体は、少なくとも3層、または少なくとも5層、または少なくとも7層、または少なくとも9層を有する。
本開示の実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物を含む少なくとも1つのフィルム層を含む多層フィルム構造体であり、多層フィルム構造体は9層を有する。
本開示の実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物を含む少なくとも1つのシーラント層を含む多層フィルム構造体である。
本開示の実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物を含むシーラント層を含む多層フィルム構造体である。
本開示の一実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物を含むシーラント層を含む多層フィルム構造体であり、多層フィルム構造体は少なくとも3層を有する。
本開示の一実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物を含むシーラント層を含み、多層フィルム構造が少なくとも5層を有する多層フィルム構造である。
本開示の一実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物を含むシーラント層を含む多層フィルム構造体であり、多層フィルム構造体は少なくとも7層を有する。
本開示の一実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物を含むシーラント層を含む多層フィルム構造体であり、多層フィルム構造体が少なくとも9層を有する。
本開示の一実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物を含むシーラント層を含み、多層フィルム構造が9層を有する多層フィルム構造である。
本開示の実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物と少なくとも1種の他の熱可塑性プラスチックとのブレンドを含む少なくとも1つのフィルム層を含む多層フィルム構造体である。
本開示の一実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物と少なくとも1種の他の熱可塑性プラスチックとのブレンドを含む少なくとも1種のフィルム層を含む多層フィルム構造であって、多層フィルム構造が少なくとも3層、または少なくとも5層、または少なくとも7層、または少なくとも9層を有する、多層フィルム構造である。
本開示の一実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物と少なくとも1種の他の熱可塑性プラスチックとのブレンドを含む少なくとも1種のフィルム層を含む多層フィルム構造であって、多層フィルム構造が9層を有する、多層フィルム構造である。
本開示の一実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物と少なくとも1種の他の熱可塑性プラスチックとのブレンドを含む少なくとも1種のシーラント層を含む多層フィルム構造体である。
本開示の一実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物と少なくとも1種の他の熱可塑性プラスチックとのブレンドを含むシーラント層を含む多層フィルム構造体である。
本開示の一実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物と少なくとも1種の他の熱可塑性プラスチックとのブレンドを含むシーラント層を含む多層フィルム構造体であり、多層フィルム構造体は少なくとも3層を有する。
本開示の一実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物と少なくとも1種の他の熱可塑性プラスチックとのブレンドを含むシーラント層を含む多層フィルム構造体であり、多層フィルム構造体は少なくとも5層を有する。
本開示の一実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物と少なくとも1種の他の熱可塑性プラスチックとのブレンドを含むシーラント層を含む多層フィルム構造体であり、多層フィルム構造体は少なくとも7層を有する。
本開示の実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物と少なくとも1種の他の熱可塑性プラスチックとのブレンドを含むシーラント層を含む多層フィルム構造体であり、多層フィルム構造体は少なくとも9層を有する。
本開示の一実施形態は、本明細書に記載のエチレン共重合体組成物と少なくとも1種の他の熱可塑性プラスチックとのブレンドを含むシーラント層を含む多層フィルム構造体であり、多層フィルム構造体は9層を有する。
本開示の一実施形態は、(a)本明細書に記載のエチレン共重合体組成物および(b)線状低密度ポリエチレンを含むポリマーブレンドを含む少なくとも1つのフィルム層を含む多層フィルム構造体である。
本開示の一実施形態は、(a)本明細書に記載のエチレン共重合体組成物および(b)線状低密度ポリエチレンを含むポリマーブレンドを含む少なくとも1つのフィルム層を含む多層フィルム構造体であり、ここで、多層フィルム構造体は、少なくとも3層、または少なくとも5層、または少なくとも7層、または少なくとも9層を有する。
本開示の一実施形態は、(a)本明細書に記載のエチレン共重合体組成物および(b)線状低密度ポリエチレンを含むポリマーブレンドを含む少なくとも1つのフィルム層を含む多層フィルム構造体であって、多層フィルム構造体が9層を有する、多層フィルム構造体である。
本開示の一実施形態は、(a)本明細書に記載のエチレン共重合体組成物および(b)線状低密度ポリエチレンを含むポリマーブレンドを含む少なくとも1つのシーラント層を含む多層フィルム構造体である。
本開示の一実施形態は、(a)本明細書に記載のエチレン共重合体組成物および(b)線状低密度ポリエチレンを含むポリマーブレンドを含むシーラント層を含む多層フィルム構造体である。
本開示の一実施形態は、(a)本明細書に記載のエチレン共重合体組成物および(b)線状低密度ポリエチレンを含むポリマーブレンドを含むシーラント層を含む多層フィルム構造であり、多層フィルム構造が少なくとも3層を有する。
本開示の一実施形態は、(a)本明細書に記載のエチレン共重合体組成物および(b)線状低密度ポリエチレンを含むポリマーブレンドを含むシーラント層を含む多層フィルム構造体であって、多層フィルム構造体が少なくとも5層を有する、多層フィルム構造体である。
本開示の一実施形態は、(a)本明細書に記載のエチレン共重合体組成物および(b)線状低密度ポリエチレンを含むポリマーブレンドを含むシーラント層を含む多層フィルム構造体であって、多層フィルム構造体が少なくとも7層を有する、多層フィルム構造体である。
本開示の一実施形態は、(a)本明細書に記載のエチレン共重合体組成物および(b)線状低密度ポリエチレンを含むポリマーブレンドを含むシーラント層を含む多層フィルム構造体であって、多層フィルム構造体が少なくとも9層を有する、多層フィルム構造体である。
本開示の一実施形態は、(a)本明細書に記載のエチレン共重合体組成物および(b)線状低密度ポリエチレンを含むポリマーブレンドを含むシーラント層を含む多層フィルム構造体であって、多層フィルム構造体が9層を有する、多層フィルム構造体である。
以下の実施例は、本開示の選択された実施形態を説明する目的で提示されたものであり、提示された実施例は、提示された特許請求の範囲を限定するものではないことが理解される。

一般的な試験手順
試験に先立ち、各ポリマー試験片は23±2℃、相対湿度50±10%で少なくとも24時間コンディショニングされ、その後の試験は23±2℃、相対湿度50±10%で実施された。ここで、「ASTM条件」とは、23±2℃、相対湿度50±10%に維持された試験室を指し、試験される試験片は、試験前にこの試験室で少なくとも24時間コンディショニングされた。ASTMとは、米国材料試験協会のことである。
密度
エチレン共重合体の組成密度は、ASTMD792-13(2013年11月1日)を用いて測定した。
メルト・インデックス
エチレン共重合体組成物のメルトインデックスは、ASTMD1238(2013年8月1日)を用いて測定した。メルトインデックス、I2、I6、I10、I21は、それぞれ2.16kg、6.48kg、10kg、21.6kgの重量を用いて190℃で測定した。ここで、「応力指数」またはその頭文字をとった「S.Ex.」という用語は、以下の関係によって定義される:S.Ex.=log(I6/I2)/log(6480/2160)。ここで、I6、I2は、それぞれ6.48kg、2.16kgの荷重を用いて190℃で測定したメルトフローレートである。
伝統的なサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)
1,2,4-トリクロロベンゼン(TCB)中でポリマーを加熱し、150℃のオーブンで4時間ホイール上で回転させることにより、エチレン共重合体組成物サンプル(ポリマー)溶液(1~3mg/mL)を調製した。酸化防止剤(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(BHT))は、ポリマーの酸化劣化に対する安定化のために混合物に添加された。BHT濃度は250ppmであった。ポリマー溶液を、4本のShodexカラム(HT803、HT804、HT805、HT806)を備えたPL220高温クロマトグラフィーユニットで、140℃で、流速1.0mL/分のTCBを移動相として用い、濃度検出器として示差屈折率(DRI)を用いてクロマトグラフィーした。GPCカラムを酸化劣化から保護するため、BHTを250ppmの濃度で移動相に添加した。サンプル注入量は200μLであった。GPCカラムは狭分配ポリスチレン標準物質で校正した。ポリスチレン分子量は、ASTM標準試験法D6474-12(2012年12月)に記載されているように、Mark-Houwink式を用いてポリエチレン分子量に変換した。GPC生データをCirrus GPCソフトウェアで処理し、モル質量平均(Mn、Mw、Mz)およびモル質量分布(例えば、多分散性、Mw/Mn)を作成した。ポリエチレンの技術分野では、SECに相当する用語としてGPC、すなわちゲル浸透クロマトグラフィーが一般的に使用されている。
GPC-FTIR
エチレン共重合体組成物(ポリマー)溶液(2~4mg/mL)は、ポリマーを1,2,4-トリクロロベンゼン(TCB)中で加熱し、オーブンで150℃、4時間ホイール上で回転させることにより調製した。酸化劣化に対してポリマーを安定化させるため、酸化防止剤2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(BHT)を添加した。BHT濃度は250ppmであった。試料溶液は、4本のShodexカラム(HT803、HT804、HT805、HT806)を備えたWaters GPC150Cクロマトグラフィユニットを用いて、流速1.0mL/分のTCBを移動相として140℃でクロマトグラフィーを行い、検出系としてFTIRスペクトロメーターと加熱FTIRフロースルーセルを加熱トランスファーラインを介してクロマトグラフィユニットに結合させた。SECカラムを酸化劣化から保護するため、BHTを250ppmの濃度で移動相に添加した。サンプル注入量は300μLであった。生のFTIRスペクトルはOPUSFTIRソフトウェアで処理され、ポリマー濃度とメチル含有量はOPUSに付随するケモメトリックソフトウェア(PLS法)でリアルタイムに計算された。その後、CIRRUS GPCソフトウェアでポリマー濃度とメチル含有量を取得し、ベースライン補正を行った。SECカラムは狭い分布のポリスチレン標準物質で校正した。ポリスチレン分子量は、ASTM標準試験法D6474に記載されているMark-Houwink式を用いてポリエチレン分子量に変換した。コモノマー含有量は、Paul J. DesLauriers, Polymer 43, pages 159-170 (2002)に記載されているように、PLS法によって予測されるポリマー濃度とメチル含有量に基づいて計算した。
GPC-FTIR法は、各高分子鎖の末端に位置するメチル基、すなわちメチル末端基を含む総メチル含有量を測定する。したがって、生のGPC-FTIRデータは、メチル末端基からの寄与を差し引いて補正する必要がある。より明確には、生のGPC-FTIRデータは短鎖分岐(SCB)の量を過大評価し、この過大評価は分子量(M)が小さくなるにつれて増加する。本開示では、生のGPC-FTIRデータを2-メチル補正を用いて補正した。所定の分子量(M)において、メチル末端基の数(NE)を以下の式を用いて計算した;NE=28000/M、NE(M依存)を生のGPC-FTIRデータから差し引き、SCB/1000C(2-メチル補正)GPC-FTIRデータを作成した。
CYTSAF/TREF(CTERF)
エチレン共重合体組成物(および比較例)の「組成分布幅指数」(以下、CDBI)は、IR検出器を備えたCRYSTAF/TREF200+ユニット(以下、CTREF)を用いて測定した。頭字語「TREF」は、Temperature Rising Elution Fractionationを意味する。CTREFはPolymerChar S.A. (Valencia Technology Park, Gustave Eiffel, 8, Paterna, E-46980 Valencia, Spain)から供給された。CTREFは、溶出温度、Co/Ho比(共重合体/ホモポリマー比)、CDBI(組成分布幅指数)、すなわちCDBI50およびCDBI25の関数としてポリマー試料の化学組成を生成するTREFモードで作動させた。ポリマーサンプル(80~100mg)をCTREFの反応容器に入れた。反応容器に35mlの1,2,4-トリクロロベンゼン(TCB)を入れ、150℃で2時間加熱してポリマーを溶解した。次に、溶液のアリコート(1.5mL)を、ステンレス鋼ビーズを充填したCTREFカラムにロードした。試料を充填したカラムを110℃で45分間安定化させた。その後、0.09℃/分の冷却速度で温度を30℃まで下げ、カラム内でポリマーを溶液から結晶化させた。その後、カラムを30℃で30分間平衡化した。結晶化したポリマーを、TCBを0.75mL/分でカラムに流しながら、カラムを30℃から120℃まで0.25℃/分の加熱速度でゆっくりと加熱し、カラムから溶出させた。生のCTREFデータは、社内で開発したExcelスプレッドシートおよびCTREFソフトウェアであるPolymer ChARソフトウェアを用いて処理した。CDBI50は、組成がコモノマー組成の中央値の50%以内にあるポリマーのパーセンテージとして定義された。CDBI50は、米国特許第5,376,439号に記載されているように、組成分布曲線と正規化累積積分から計算された。当業者であれば、CTREF溶出温度をコモノマー含有量、すなわち特定の温度で溶出するエチレン/α-オレフィンポリマー画分中のコモノマー量に変換するために検量線が必要であることを理解するであろう。このような検量線の作成は、先行技術、例えばWild, et al., J. Polym. Sci., Part B, Polym. Phys.、第20巻(3)、441~455ページに記載され:参照によりここに完全に組み込まれる。CDBI25は同様の方法で計算した。CDBI25は、組成がコモノマー組成の中央値の25%を占めるポリマーのパーセンテージとして定義される。具体的には、CTREFカラム温度を160℃とし、TCBを30分間流した(0.5mL/分)。
中性子照射(元素分析)
中性子放射化分析(以下、N.A.A.)は、エチレン共重合体組成物中の触媒金属残渣の測定に以下のように使用した。放射線バイアル(超高純度ポリエチレン製、内容量7mL)にエチレン共重合体組成物試料を充填し、試料重量を記録した。空気輸送システムを用いて試料をSLOWPOKETM原子炉(Atomic Energy of Canada Limited, Ottawa, Ontario, Canada)内に置き、短半減期元素(Ti、V、Al、Mg、Clなど)の場合は30~600秒、長半減期元素(Zr、Hf、Cr、Fe、Niなど)の場合は3~5時間照射した。原子炉内の平均熱中性子束は5x1011/cm2/sであった。照射後、試料は原子炉から取り出され、放射能が減衰するようにエージングされた。短半減期元素は300秒間、長半減期元素は数日間エージングされた。エージング後、ゲルマニウム半導体ガンマ線検出器(Ortec model GEM55185, Advanced Measurement Technology Inc., Oak Ridge, TN, USA)及びマルチチャンネル分析器(Ortec model DESPEC Pro)を使用して記録された。試料中の各元素の量は、ガンマ線スペクトルから計算し、エチレン共重合体組成物試料の総重量に対する百万分の一の単位で記録した。N.A.A.システムは、Specpure標準(目的の元素の1000ppm溶液(純度99%以上))で校正した。1mLの溶液(目的の元素)を15mm×800mmの長方形のペーパーフィルターにピペットで取り、風乾した。その後、ろ紙を1.4mLのポリエチレン製照射バイアルに入れ、N.A.A.システムで分析した。標準物質は、N.A.A.手順の感度(カウント/μg)を決定するために使用される。
不飽和
エチレン共重合体組成物中の不飽和基、すなわち二重結合の量は、ASTMD3124-98(ビニリデン不飽和度、2011年3月発行)およびASTMD6248-98(ビニルおよびトランス不飽和度、2012年7月発行)に従って測定した。エチレン共重合体組成物サンプルは、a)まず二硫化炭素抽出を行い、分析に干渉する可能性のある添加物を除去し、b)サンプル(ペレット、フィルムまたは顆粒状)を均一な厚さ(0.5mm)のプラークにプレスし、c)プラークをFTIRで分析した。
コモノマー含量:フーリエ変換赤外(FTIR)分光法
エチレン共重合体組成物中のコモノマー量はFTIRで測定し、CH3#/1000C(炭素原子1000個あたりのメチル分岐数)の寸法を持つ短鎖分岐(SCB)含有量として報告した。この試験はASTMD6645-01(2001)に従い、圧縮成形したポリマープラークとサーモニコレ750マグナIR分光光度計を用いて行った。ポリマープラークは、ASTMD4703-16(2016年4月)に従い、圧縮成形装置(Wabash-Genesisシリーズプレス)を用いて作製した。
13 C核磁気共鳴(NMR)
0.21~0.30gのポリマー試料を10mmのNMRチューブに秤量した。次に、重水素化オルトジクロロベンゼン(ODCB-d4)で試料を溶解し、125℃に加熱した。13CNMRスペクトル(1スペクトルあたり24000スキャン)は、125℃に維持した10mmPABBOプローブヘッドを取り付けたBrukerAVANCEIIIHD400MHzNMRスペクトロメーターで収集した。化学シフトは、30.0ppmの値を割り当てられたポリマー骨格共鳴を基準とした。13Cスペクトルは、線幅拡大(LB)係数1.0Hzの指数乗算を用いて処理した。また、分解能を向上させるために、LB=-0.5Hz、GB=0.2のガウス乗算を用いた。
示差走査熱量測定(DSC)
一次融解ピーク(℃)、融解ピーク温度(℃)、融解熱(J/g)および結晶化度(%)は、示差走査熱量測定(DSC)を用いて以下のように測定した:次に、融液を10℃/分の冷却速度で0℃まで冷却し、0℃で5分間保持した後、融液を10℃/分の加熱速度で200℃まで加熱した。DSCTm、融解熱および結晶化度は、2nd加熱サイクルから報告されている。
動的機械分析(DMA)
小ひずみ振幅下での振動せん断測定を行い、190℃、N2、ひずみ振幅10%、周波数範囲0.02~126rad/sで、10年当たり5点の線形粘弾性関数を求めた。周波数掃引実験は、TAInstrumentsDHR3応力制御レオメータを使用し、コーン角5°、切り落とし137μm、直径25mmのコーンプレート形状で行いた。この実験では、正弦波ひずみ波を印加し、応力応答を線形粘弾性関数で解析した。DMA周波数掃引結果に基づくゼロせん断速度粘度(η0)は、Ellisモデルによって予測された(R. B. Bird et al, “Dynamics of Polymer Liquids. Volume 1: FluidMechanics” Wiley-Interscience Publications (1987) p.228)またはCarreau-Yasudaモデル(K. Yasuda (1979) PhD Thesis, IT Cambridgeを参照)によって予測された。本開示において、LCBF(長鎖分岐因子)は、DMAが決定したη0を用いて決定した。
溶融強度
溶融強度は、ロザンドRH-7キャピラリーレオメーター(バレル直径=15mm)、直径2mmのフラットダイ、L/D比10:1、190℃で測定。圧力変換器:10,000psi(68.95MPa)。ピストン速度:5.33mm/分。ホールオフ角度:52°。ホールオフ増分速度:50-80m/min2または65±15m/min2.ポリマー溶融物を一定速度でキャピラリーダイを通して押し出し、ポリマーストランドを破断するまでホールオフ速度を増加させながら引き抜く。力対時間曲線のプラトー領域における力の最大定常値が、ポリマーの溶融強度と定義される。
フィルムダーツインパクト
フィルムダーツ衝撃強度は、ASTM D1709-09 Method A(2009年5月1日)を用いて測定した。本開示では、ダーツ衝撃試験は、直径1.5インチ(38mm)の半球状の頭付きダーツを採用した。
フィルムパンク
フィルムの「パンクチャー」、フィルムを破るのに必要なエネルギー(J/mm)は、ASTM D5748-95(1995年に採択され、2012年に再承認)を用いて決定された。
フィルム潤滑パンクチャー
直径0.75インチ(1.9cm)の洋ナシ型フルオロカーボンコーティングプローブを毎分10インチ(25.4cm/分)の速度で走行させ、フィルムサンプルを穿刺するエネルギー(J/mm)を測定した。ASTM条件を採用。試験片を試験する前に、摩擦を減らすためにプローブヘッドにムコ潤滑ゼリー(Muko Lubricating Jelly)を手動で塗布した。Muko Lubricating Jellyは、Cardinal Health Inc., 1000 Tesma Way, Vaughan, ON L4K 5R8 Canadaから入手可能な水溶性の個人用潤滑剤である。プローブはインストロンのモデル5SL万能試験機に取り付け、1000Nのロードセルを使用した。フィルムサンプル(厚さ1.0mil(25μm)、幅5.5インチ(14cm)、長さ6インチ(15cm))をインストロンに取り付け、穿刺した。
フィルム引張
ASTMD882-12(2012年8月1日)を用いて、以下のフィルム引張特性を測定した:引張破断強度(MPa)、破断伸び(%)、引張降伏強度(MPa)、降伏時の引張伸び(%)、およびフィルム靭性または破断までの全エネルギー(ft-lb/in3)。引張特性は、ブローフィルムの機械方向(MD)と横方向(TD)の両方で測定した。
フィルムセカント弾性率
セカント弾性率は、フィルムの剛性を示す尺度である。セカント弾性率は、応力-ひずみ曲線上の2点間に引いた線、すなわちセカント線の傾きである。応力-ひずみ曲線上の1点目は原点、すなわち原点(ひずみ0%、応力0の点)に対応する点であり、応力-ひずみ曲線上の2点目はひずみ1%に対応する点である。この2点から1%のセカント弾性率が計算され、単位面積当たりの力(MPa)で表される。2%セカント弾性率も同様に計算される。ポリエチレンの応力-ひずみ関係はフックの法則に従わないため、すなわちポリエチレンの応力-ひずみ挙動はその粘弾性的性質のために非線形であるため、フィルム弾性率の計算にはこの方法が使用される。セカント弾性率は、200ポンドのロードセルを備えた従来のインストロン引張試験機を用いて測定した。単層フィルムサンプルのストリップを以下の寸法で試験用に切断した:長さ14インチ、幅1インチ、厚さ1ミルで、サンプルの端に傷や切り傷がないことを確認した。フィルムサンプルは、機械方向(MD)と横方向(TD)の両方で切断し、試験を行った。サンプルのコンディショニングにはASTM条件を使用した。各フィルムの厚さをハンドヘルドマイクロメーターで正確に測定し、試料名とともにインストロンのソフトウェアに入力した。試料は、グリップ間隔10インチでインストロンにセットし、1インチ/分の速度で引っ張り、ひずみ-ひずみ曲線を作成した。1%および2%セカント弾性率は、インストロンのソフトウェアを使用して計算した。
フィルム穿刺伝播引裂き
ASTMD2582-09(2009年5月1日)を用いてブローンフィルムの耐穿刺伝播引裂き抵抗を測定した。この試験は、ブローンフィルムの引っ掛かりに対する抵抗力、より正確には、動的な穿刺とその穿刺の伝播による引裂きに対する抵抗力を測定するものである。穿刺伝播裂け抵抗は、ブローンフィルムの機械方向(MD)と横方向(TD)で測定した。
フィルムエルメンドルフ・ティア
フィルムの引裂性能はASTMD1922-09(2009年5月1日)により測定した;引裂に相当する用語は「Elmendorf引裂」である。フィルム引裂性能は、ブローフィルムの機械方向(MD)と横方向(TD)の両方で測定した。
フィルム光学部品
フィルムの光学特性は以下のように測定した:ヘイズASTMD1003-13(2013年11月15日)、グロスASTMD2457-13(2013年4月1日)。
フィルム・ダイナタップ・インパクト
計装化衝撃試験は、米国カリフォルニア州サンタバーバラのIllinois Test Works Inc.から購入したDynatup Impact Testerと呼ばれる機械で実施した。当業者はこの試験をダイナタップ衝撃試験と呼ぶことが多い。試験サンプルは、ブローンフィルムのロールから幅約5インチ(12.7cm)、長さ約6インチ(15.2cm)のストリップを切り出すことによって準備する。試験に先立ち、各サンプルの厚みをハンドヘルド・マイクロメーターで正確に測定し、記録した。ASTM条件を採用した。試験サンプルは、空気圧クランプを使用して9250ダイナタップ衝撃落下タワー/試験機に取り付けた。直径0.5インチ(1.3cm)のダイナタップ#1を、付属の六角ボルトを使用してクロスヘッドに取り付けた。試験前に、クロスヘッドをフィルム衝突速度が10.9±0.1ft/sとなる高さまで上昇させる。クロスヘッドに錘を追加し、以下のようにした:1)クロスヘッドの減速、すなわちタップの減速は、試験開始からピーク荷重の時点まで20%以下である。もしタップがフィルムを貫通しない場合は、クロスヘッドに追加の重量を加え、打撃速度を増加させる。各試験中、Dynatupインパルスデータ収集システムソフトウェアが実験データ(荷重(lb)対時間)を収集する。少なくとも5つのフィルムサンプルがテストされ、ソフトウェアは以下の平均値を報告する:「Dynatup Maximum (Max) Load (lb)」、衝撃試験中に測定された最高荷重、「Dynatup Total Energy (ft-lb)」、試験開始から試験終了(サンプルの穿刺)までの荷重曲線下面積、「Dynatup Total Energy at Max Load (ft-lb)」、試験開始から最大荷重点までの荷重曲線下面積。
フィルムヘキサン抽出物
ヘキサン抽出可能量は、連邦登録規則21CFR§177.1520パラ(c)3.1および3.2に従って測定した。詳しく述べると、3.5ミル(89μm)の単層フィルム2.5グラムをステンレス製バスケットに入れ、フィルムとバスケットの重量を測定した(wi)。一方、バスケットに入れたフィルムを、n-ヘキサンで49.5℃で2時間抽出し、真空オーブンで80℃で2時間乾燥し、デシケーターで30分間冷却し、重量を測定した(wf)。重量減少率は、ヘキサン抽出物パーセント(wC6)である:wC6=100x(wi-wf)/wi
フィルム・ホットタック
本開示において、「ホットタック試験」は、ASTM条件を用いて以下のように実施した。ホットタックデータは、Jbi Hot Tack, Geloeslaan 30, B-3630 Maamechelen, Belgiumから市販されているJ&B Hot Tack Testerを用いて作成した。ホットタック試験では、ポリオレフィン対ポリオレフィンのシール強度を、2つのフィルムサンプルをヒートシールした直後(2つのフィルムサンプルは、厚さ2.0mil(51-μm)フィルムの同じロールから切り出したもの)、すなわちフィルムを構成するポリオレフィン高分子が半溶融状態にあるときに測定する。この試験は、高速自動包装機、例えば縦型または横型の成形・充填・シール装置でのポリエチレンフィルムのヒートシールをシミュレートするものである。J&Bホットタック試験では以下のパラメータを使用した:フィルム試験片幅、1インチ(25.4mm);フィルムシール時間、0.5秒;フィルムシール圧力、0.27N/mm2;遅延時間、0.5秒;フィルム剥離速度、7.9in/秒(200mm/秒);試験温度範囲、131°F~293°F(55℃~145℃);温度増分、9°F(5℃);各温度増分で5つのフィルムサンプルを試験し、各温度における平均値を算出した。このようにして、引っ張り力対シール温度のホットタックプロファイルが作成される。このホットタックプロファイルから以下のデータを計算することができる。「ホットタックオンセット温度@1.0N(℃)」または「HTOT」は、1Nのホットタック力が観察された温度(5つのフィルムサンプルの平均値)である。「最大ホットタック強度(N)」は、試験温度範囲にわたって観察された最大ホットタック力(5つのフィルムサンプルの平均値)である。「Hot tack(℃)」は、最大ホットタック力が観察された温度である。最後に、ホットタック(強度)ウィンドウ(「ホットタックウィンドウ」または「HTW」)は、所定のシール強度(例えば5ニュートン)におけるホットタック曲線がまたがる温度範囲(℃)として定義される。当業者であれば、ホットタックウインドウは、さまざまに定義されたシール強度に対して決定できることを理解するであろう。一般に、所定のシール強度の場合、ホットタックウインドウが大きいほど、高いシール力を維持または達成できる温度ウインドウが大きくなる。
フィルムヒートシール強度
本開示では、「ヒートシール強度試験」(「コールドシール試験」とも呼ばれる)を以下のように実施した。ASTM条件を採用した。ヒートシールデータは、従来のインストロン引張試験機を用いて作成した。この試験では、2つのフィルムサンプルを温度範囲にわたってシールする(2つのフィルムサンプルは、厚さ2.0mil(51-μ)フィルムの同じロールから切り出した)。ヒートシール強度(またはコールドシール強度)試験では、以下のパラメータを使用した:フィルム試料幅、1インチ(25.4mm);フィルムシール時間、0.5秒;フィルムシール圧力、40psi(0.28N/mm2);温度範囲、212°F~302°F(100℃~150℃)および温度増分、9°F(5℃)。ASTM条件下で少なくとも24時間エージングした後、以下の引張パラメータを用いてシール強度を測定した:引張(クロスヘッド)速度、12インチ/分(2.54cm/分);引張方向、シールに対して90°;各温度増分においてフィルム5サンプルを試験した。シール開始温度(以下「SIT」)は、商業的に有効なシールを形成するのに必要な温度として定義される。商業的に有効なシールは、シール強度2.0ポンド/インチ(シール25.4mmあたり8.8N)を有する。
エチレン共重合体組成物
エチレン共重合体組成物は、「直列」デュアル連続撹拌タンク反応器(「CSTR」)反応器溶液重合プロセスにおいて、シングルサイト触媒システムを用いてそれぞれ製造された。この溶液重合プロセスでは、第1および第2のCSTR反応器が互いに直列に構成され、各反応器が触媒システム成分の供給を受ける。しかし、二重CSTR反応器システムには、同じく直列に構成された下流の管状反応器も続いており、この管状反応器は第2のCSTR反応器の出口流を受けるが、追加の触媒システム成分は供給されない。その結果、製造されたエチレン共重合体組成物はそれぞれ、シングルサイト触媒で製造された第1および第2のエチレン共重合体と、第3の反応器に追加の重合性モノマーを直接添加するかどうかに応じて、場合による第3のエチレン共重合体(第2の反応器から第3の反応器への活性なシングルサイト触媒の流れにより、これもシングルサイト触媒で製造される)から構成される。直列」「二重CSTR反応器」の溶液相重合プロセスは、米国特許Pub.出願公開第2019/0135958号明細書に記載されている。号(2019/0135958)に記載されている。
基本的に、「直列」反応器システムでは、第一重合反応器(R1)からの出口流は第二重合反応器(R2)に直接流入する。R1の圧力は約14MPaから約18MPaであり、R2はR1からR2への連続流を容易にするため、より低い圧力で運転された。R1およびR2は両方とも連続撹拌反応器(CSTR)であり、反応器内容物がよく混合される条件を与えるために撹拌された。第3の反応器R3も使用した。第3の反応器R3は、第2の反応器R2と直列に構成された管状反応器であった(すなわち、反応器2の内容物は反応器3に流入した)。プロセスは、新鮮なプロセス溶媒、エチレン、1-オクテンおよび水素を少なくとも第1および第2の反応器に供給し、生成物を除去することにより連続的に運転された。プロセス溶媒としてメチルペンタンを使用した(市販のメチルペンタン異性体ブレンド)。第1のCSTR反応器(R1)の容積は3.2ガロン(12L)であり、第2のCSTR反応器(R2)の容積は5.8ガロン(22L)であった。管状反応器(R3)の容積は0.58ガロン(2.2L)であった。モノマー(エチレン)とコモノマー(1-オクテン)は、反応器に添加する前に、従来のフィード調製システム(水、酸素、極性汚染物質などの不純物を除去するための各種吸収媒体との接触など)を使用して精製した。反応器フィードは、表1に示す比率で反応器に送られた。反応器の平均滞留時間は、平均流量を反応器容積で割ることによって計算され、各反応器を流れる溶媒の量および溶液プロセスを流れる溶媒の総量に主に影響される。例えば、平均反応器滞留時間は以下の通りであった:R1が61秒、R2が73秒、R3が0.58ガロン(2.2L)で7.3秒。
第2のCSTR反応器(R2)に直列に構成された第1のCSTR反応器(R1)において、第1および第2のエチレン共重合体を調製するために、以下のシングルサイト触媒(SSC)成分を使用した:ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-t-ブチルフオレニル)ハフニウムジメチド[(2,7-tBu2Flu)Ph2C(Cp)HfMe2];メチルアルミノキサン(MMAO-07);トリチルテトラキス(ペンタフルオロ-フェニル)ボレート(トリチルボレート);および2,6-ジ-tert-ブチル-4-エチルフェノール(BHEB)。メチルアルミノキサン(MMAO-07)と2,6-ジ-tert-ブチル-4-エチルフェノールはインラインで予備混合され、重合反応器(例えばR1とR2)に入る直前にジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-t-ブチルフオレニル)ハフニウムジメチドとトリチルテトラキス(ペンタフルオロ-フェニル)ボレートと組み合わされる。シングルサイト触媒配合の効率は、R1およびR2に供給する触媒成分のモル比、ならびにR1およびR2触媒成分の入口温度を調整することによって最適化した。エチレンが第3反応器R3に直接供給された場合(すなわち、エチレンスプリット"ESR3"がR3にゼロでなかった場合)、活性重合触媒の第2CSTR反応器R2から第3管状反応器R3への流れにより、第3エチレン共重合体も形成された。あるいは、エチレンが第3反応器R3に直接供給されなかった場合(すなわち、R3へのエチレンスプリット"ESR3"がゼロであった場合)、かなりの量の第3エチレン共重合体は形成されなかった。
溶液重合プロセスに供給されるエチレンの総量は、3つの反応器R1、R2およびR3の間で分割または分割することができる。この操作変数は、エチレン・スプリット(ES)と呼ばれる。すなわち、「ESR1」、「ESR2」、および「ESR3」は、それぞれR1、R2、およびR3に注入されるエチレンの重量パーセントを示す。ただし、ESR1+ESR2+ESR3=100%である。同様に、溶液重合プロセスに供給される1-オクテンの総量は、3つの反応器R1、R2、R3の間で分割または分割することができる。この操作変数は、オクテン・スプリット(OS)と呼ばれる。すなわち、「OSR1」、「OSR2」および「OSR3」は、それぞれR1、R2およびR3に注入されるエチレンの重量パーセントを指す。ただし、OSR1+OSR2+OSR3=100%である。「QR1」という用語は、R1に添加されたエチレンのうち、触媒配合によってエチレン共重合体に変換される割合を指す。同様に、QR2およびQR3は、それぞれの反応器において、R2およびR3に添加されたエチレンのうち、エチレン共重合体に変換されたエチレンの割合を示す。用語「QT」は、連続溶液重合プラント全体にわたる総エチレン転化率または全体エチレン転化率を表し、すなわち、QT=100×[共重合体生成物中のエチレンの重量]/([共重合体生成物中のエチレンの重量]+[未反応エチレンの重量])を表す。
連続溶液重合プロセスにおける重合は、管状反応器(R3)を出る第3の出口流に触媒失活剤を添加することによって終了させた。使用した触媒不活性化剤は、P&G Chemicals, Cincinnati, OH, U.S.A.から市販されているオクタン酸(カプリル酸)であった。触媒不活性化剤は、添加した脂肪酸のモル数が、重合プロセスに添加した触媒金属およびアルミニウムの総モル数の50%となるように添加した;明確には、添加したオクタン酸のモル数=0.5×(モルハフニウム+モルアルミニウム)である。
プロセス溶媒からエチレン共重合体組成物を回収するために、2段階の脱揮プロセスを採用した。すなわち、2つの気液分離器を使用し、2番目のボトムストリーム(2番目のV/L分離器から)をギアポンプ/ペレタイザーの組み合わせに通した。
DHT-4V(ハイドロタルサイト)は、協和化学工業株式会社(東京、日本)から供給されている。Ltd.、東京、日本)は、連続溶液プロセスにおいて不動態化剤、または酸捕捉剤として使用することができる。プロセス溶媒中のDHT-4Vのスラリーは、第1のV/L分離器の前に添加することができる。
ペレット化前に、エチレン共重合体組成物の重量を基準として、500ppmのIRGANOX(登録商標)1076(一次酸化防止剤)および500ppmのIrgafos168(二次酸化防止剤)を添加して、エチレン共重合体組成物を安定化させた。酸化防止剤はプロセス溶媒に溶解し、第1および第2のV/L分離器の間に添加した。
表1は、本発明の各エチレン共重合体組成物を製造するために使用した反応器条件を示す。表1には、反応器(R1、R2およびR3)間のエチレンおよび1-オクテンの分割、反応器温度、エチレン転化率、水素の量などのプロセスパラメーターが含まれる。
本発明エチレン共重合体組成物(本発明例1、6、7、8および12)および比較樹脂(比較例3)の特性を表2に示す。比較例3は、Borealis AGから販売されているプラストマー性エチレン/1-オクテン樹脂であるQueo(登録商標)8201LAである。Queo 8201LAの密度は約0.881g/cm3、メルトインデックスは約1.1g/10minである。
本発明のエチレン共重合体組成物成分:第1のエチレン共重合体、第2のエチレン共重合体、および場合により第3のエチレン共重合体の詳細を表3に示す。表3に示すエチレン共重合体組成物成分の特性は、ポリマープロセスモデル式(以下にさらに記載する)を用いて決定した。
重合プロセスモデル
多成分(またはバイモダル樹脂)ポリエチレンポリマーの場合、Mw、Mn、Mw/Mn、重量パーセント、分岐頻度(すなわち、BrF=ポリマー骨格中の炭素1000個あたりのSCB)、密度、および各成分のメルトインデックスIは、本明細書において、入力条件を用いた反応器モデルシミュレーションを用いて計算した。BrF=ポリマー骨格中の炭素数1000あたりのSCB)、密度、および各成分のメルトインデックスI2は、本明細書において、実際のパイロットスケール運転条件に採用された入力条件を使用した反応器モデルシミュレーションを使用して計算した(関連する反応器モデル化方法に関する参考文献については、下記を参照:“Copolymerization” by A. Hamielec, J. MacGregor, and A. Penlidis in Comprehensive Polymer Science and Supplements, volume 3, Chapter 2, page 17, Elsevier, 1996 and “Copolymerization of Olefins in a Series of Continuous Stirred-Tank Slurry-Reactors using Heterogeneous Ziegler-Natta and Metallocene Catalysts. I. General Dynamic Mathematical Model” by J.B.P Soares and A.E Hamielec in Polymer Reaction Engineering, 4(2&3), p153, 1996.)。
このモデルは、各反応器に向かう複数の反応種(触媒、エチレンなどのモノマー、1-オクテンなどのコモノマー、水素、溶媒など)の流れ、(各反応器の)温度、(各反応器の)モノマーの転化率を入力とし、直列に接続された連続撹拌タンク反応器(CSTR)の終末速度論モデルを使用して、(各反応器で製造されたポリマー、すなわち第1、第2、第3エチレン共重合体の)ポリマー特性を計算する。末端速度論モデル」は、活性触媒部位が位置するポリマー鎖内のモノマーユニットに速度論が依存すると仮定している(“Copolymerization” by A. Hamielec, J. MacGregor, and A. Penlidis in Comprehensive Polymer Science and Supplements, Volume 3, Chapter 2, page 17, Elsevier, 1996を参照)。このモデルでは、活性触媒中心でのモノマー/コモノマー単位挿入の統計が有効であり、伝播以外の経路で消費されるモノマー/コモノマーが無視できるように、共重合体鎖は適度に大きな分子量であると仮定される。これは「長鎖」近似として知られている。
重合の終末速度論モデルには、活性化、開始、伝播、連鎖移動、および失活経路の反応速度式が含まれる。このモデルは、上記で特定された反応種を構成する反応流体の定常状態保存方程式(例えば、全質量バランスと熱バランス)を解く。
所与の数の流入口と流出口を持つ一般的なCSTRの全質量バランスは、次式で与えられる:
(1)
Figure 2024509158000008

ここで
Figure 2024509158000009

は個々の流れの質量流量を表し、添字iは入口と出口の流れを示す。
式(1)をさらに展開すると、個々の化学種と反応を示すことができる:
(2)
Figure 2024509158000010

ここで、Miは流体の入口または出口(i)の平均モル重量であり、xijは流路i中の種jの質量分率であり、ρmixは反応器混合物のモル密度であり、Vは反応器体積であり、Rjは種jの反応速度であり、kmol/m3sの単位を有する。
全熱収支は断熱炉について解かれ、次式で与えられる:
(3)
Figure 2024509158000011

ここで
Figure 2024509158000012

は、流れi(入口または出口)の質量流量である、
Figure 2024509158000013

は参照状態に対する流れiのエンタルピーの差である、
Figure 2024509158000014

は反応によって放出される熱、Vは反応器容積である、
Figure 2024509158000015

は仕事入力(すなわち撹拌機)である、
Figure 2024509158000016

は熱入力/損失である。
各反応器に投入される触媒濃度は、実験的に決定されたエチレン転化率および反応器温度の値に一致するように調整され、反応速度モデルの方程式(伝播速度、熱収支、物質収支など)を解くために使用される。
各反応器に投入されるH2濃度も同様に、すべての反応器にわたって製造されたポリマーの計算分子量分布(したがって、各反応器で製造されたポリマーの分子量)が、実験的に観察されたものと一致するように調整することができる。
各反応器R1、R2、R3で製造された材料の重量分率wt1、wt2、wt3は、各反応器へのモノマーおよびコモノマーの質量流量を知ることと、速度論的反応に基づいて計算された各反応器でのモノマーおよびコモノマーの転化率を知ることから決定される。
重合反応の重合度(dpn)は、連鎖移動/終結反応速度に対する連鎖伝播反応速度の比によって与えられる:
(4)
Figure 2024509158000017

ここで
Figure 2024509158000018

はモノマー2(1-オクテン)を、モノマー1(エチレン)で終わる成長中のポリマー鎖に付加する際の伝播速度定数である、
Figure 2024509158000019

は反応器中のモノマー1のモル濃度である、
Figure 2024509158000020

は反応器中のモノマー2のモル濃度である、
Figure 2024509158000021

はモノマー1で終わる成長鎖のモノマー2への連鎖移動の終了速度定数、
Figure 2024509158000022

はモノマー1で終わる連鎖の自然連鎖終結の速度定数である、
Figure 2024509158000023

はモノマー1で終わる連鎖の水素による連鎖終結の速度定数である。
φ及びφは、それぞれモノマー1またはモノマー2で終わる鎖が占める触媒サイトの割合である。
ポリマーの数平均分子量(Mn)は、重合度とモノマーユニットの分子量から求められる。ある反応器におけるポリマーの数平均分子量から、シングルサイト触媒のFlory-Schulz分布を仮定し、以下の関係を用いてポリマーの分子量分布を決定する。
(5)
Figure 2024509158000024

ここで、nはポリマー鎖中のモノマーユニットの数である、
w(n)は鎖長n,であり、
Figure 2024509158000025
は以下の式で計算される:

Figure 2024509158000026

ここでdpnは重合度である、
Figure 2024509158000027

は伝播速度、そして
Figure 2024509158000028

は終了速度である。
Flory-Schulz分布は、適用することにより、一般的なlogスケールゲル浸透クロマトグラフィー、GPCトレースに変換することができる:
(6)
Figure 2024509158000029

ここで
Figure 2024509158000030

は鎖長n (n = MW/28、ここで、28はC2H4単位に対応するポリマーセグメントの分子量である)、そしてdpnは重合度である。
Flory-Schultzモデルを仮定すると、分子量分布のさまざまなモーメントは以下のように計算できる:
Figure 2024509158000031

こうして、
Figure 2024509158000032

Figure 2024509158000033

そして
Figure 2024509158000034

;だから
Figure 2024509158000035

Figure 2024509158000036

ここで
Figure 2024509158000037

は、C2H4単位のモノマーに対応するポリマーセグメントの分子量である。
最後に、シングルサイト触媒によって長鎖分岐が生じる場合、以下の関係を用いてポリマーの分子量分布を決定する(“Polyolefins with Long Chain Branches Made with Single-Site Coordination Catalysts: A Review of Mathematical Modeling Techniques for Polymer Microstructure” by J.B.P Soares in Macromolecular Materials and Engineering, volume 289, Issue 1, Pages 70-87, Wiley-VCH, 2004 and “Polyolefin Reaction Engineering” by J.B.P Soares and T.F.L. McKenna Wiley-VCH, 2012)。
Figure 2024509158000038

ここでnはポリマー鎖中のモノマーユニットの数である、w(n)は鎖長n,であり、τBそしてαは以下の式で計算される:
Figure 2024509158000039

Figure 2024509158000040

ここで
Figure 2024509158000041

は重合度である、
Figure 2024509158000042

は伝播速度、
Figure 2024509158000043

は終結速度、そして
Figure 2024509158000044

は長鎖分岐形成速度であり、以下の式で計算される:
Figure 2024509158000045

ここで
Figure 2024509158000046

は、モノマー1で終わる成長中のポリマー鎖にモノマー3(反応器内で生成したマクロモノマー)を添加する際の伝播速度定数である、
Figure 2024509158000047

は反応器中のマクロモノマーのモル濃度である。
重量分布は、一般的な対数スケールのGPCトレースに変換することができる:
(7)
Figure 2024509158000048

ここで
Figure 2024509158000049

は鎖長 n (n = MW/28、ここで28は、C2H4単位に対応するポリマーセグメントの分子量である)。
重量分布から、分子量分布のさまざまなモーメントを以下のようにして計算することができる:
Figure 2024509158000050

Figure 2024509158000051

ここで
Figure 2024509158000052

は重合度でありαは説明したように計算される。
オクテン末端単位で終わる鎖へのモノマー2(1-オクテン)単位の付加が重要でないと仮定すると、エチレン工程後のオクテン工程数は、オクテン工程後のエチレン工程数と同等になる。得られるポリマーの骨格炭素原子1,000個(500モノマー単位)当たりの分岐含有率BrFは、モノマー1(エチレン)の付加率とモノマー2(1-オクテン)の付加率の比となる。
Figure 2024509158000053

ここで
Figure 2024509158000054

はモノマー2(1-オクテン)をモノマー1(エチレン)で終わる成長するポリマー鎖に付加する際の伝播速度定数である、
Figure 2024509158000055

は、モノマー1(エチレン)を、モノマー1を末端とする成長中のポリマー鎖に添加する場合の伝播速度定数である、
Figure 2024509158000056

は反応器中のモノマー1のモル濃度であり、
Figure 2024509158000057

は反応器中のモノマー2のモル濃度である。
各反応器で製造されたポリマーの密度は、分岐頻度、数平均分子量、重量平均分子量、および重量平均分子量と数平均分子量の比(上記のように決定された各反応器で製造されたポリマーについて)に基づいて、以下の式を使用して計算される:
Figure 2024509158000058

ここで、a=1.061,b=-5.434e-03,c=6.5268e-01,d=1.246e-09,e=1.453,f=-7.7458e-01,g=2.032e-02,h=8.434e-01,k=1.565e-02
各反応器で製造されたポリマーのメルトインデックス(I2、g/10min)は、数平均分子量と重量平均分子量(各反応器で製造されたポリマーについて、上記のように求めた)に基づいて、以下の式で計算される:
Figure 2024509158000059
示差走査熱量測定(DSC)
表2に示す一次融解ピーク(℃)、融解ピーク温度(℃)、融解熱(J/g)および結晶化度(%)は、示差走査熱量測定(DSC)を用いて以下のように測定した:校正後、ポリマー試料を0℃で平衡化し、10℃/分の昇温速度で温度を200℃まで上昇させた;次に、溶融物を200℃で5分間等温保持した。溶融物を10℃/分の冷却速度で0oCまで冷却し、0℃で5分間保持した。次に、試験片を10℃/分の加熱速度で200℃まで加熱した。DSCの一次融点/ピーク、二次融点/ピーク、融解熱、結晶化度は、2nd加熱サイクルから報告されている。

示差走査熱量計(DSC)を用いた非等温結晶化
本発明例および比較例の非等温結晶化挙動は、示差走査熱量測定(DSC)を用いて以下のように調べた:装置をまずインジウムで較正した。較正後、ポリマー試料を0℃で平衡化し、次いで所望の加熱速度1または5または10または20または40℃/分で温度を200℃まで上昇させた。次いで溶融物を200℃で5分間等温保持した;次に、溶融物を1または5または10または20または40℃/分の所望の冷却速度で0℃まで冷却し、0℃で5分間保持した。次に、試料を1または5または10または20または40℃/分の所定の加熱速度で200℃まで加熱した。結晶化開始温度(Tonset)と結晶化ピーク温度(Tmax)は、対応する冷却速度で行った冷却サイクルから報告される。非等温結晶化動力学は、Seoの方法に従って解析した(参照:Seo Y; “Non-isothermal Crystallization Kinetics of Polytetrafluoroethylene” in Polym. Eng. & Sci. 2000; v.40, pages: 1293-7).
表4は、本発明例および比較例について、冷却速度1、5、10、20および40℃/分で測定した結晶化開始温度(Tonset)および最大結晶化温度(Tmax)などのパラメーターを示している。
表4に示したデータ(図1と共に)は、本発明例と比較例との主な違いが、関連するエンタルピーの値に関連する結晶化オンセット温度(Tonset)および結晶化ピーク温度(Tmax)、ならびにピーク幅拡大効果に観察されることを示している。任意の冷却速度における発明例1、6、7、8および12のすべてのエチレン共重合体組成物のオンセット温度が、比較樹脂である比較例3のオンセット温度よりも高いことは明らかである。このことは、本発明例では、結晶化が起こるのに必要な過冷却が、同様の密度を有する比較樹脂に必要な過冷却よりも小さいことを示している。同様に、このデータは、各発明例について、同様の密度を有する比較樹脂と比較して、結晶化がより速い速度で起こったことを示している(結晶化の開始は、検討した各冷却速度についてより高い温度で起こったため)。
理論に束縛されることを望むものではないが、これらの相違は、本発明エチレン共重合体組成物中の高密度画分の存在によってもたらされる核形成効果に起因すると考えられる。この高密度画分は、本発明実施例に存在する第二または場合によっては第3のエチレン共重合体成分と関連している可能性があり、一液型プラストマー樹脂である比較例3には存在しない成分である。
図1は、DSC.を用いて測定した、冷却速度10℃/分における本発明例1、6および12ならびに比較例3の発熱プロファイルを示している。図1から明らかなように、本発明例のエチレン共重合体組成物は、所定の冷却速度10℃/分において、比較樹脂よりも速い速度で結晶化する(結晶化開始温度および結晶化ピーク温度が比較樹脂よりも高いため)。
図2は、最大結晶化温度(Tmax)が冷却速度(β)の対数の関数として変化する際の線形変化を示している。予測された挙動がすべてのケースで観察され、上述のSeoの方法が非常に満足のいくものであることを示している。図2は、冷却速度が高くなると結晶化に利用できる時間が短くなるため、Tmaxが予想通り減少することを示している(すなわち、冷却速度(β)が高くなるとTmaxが減少する)。図2はまた、本開示のエチレン共重合体組成物(本発明例1、6、7、8および12)のTmaxが、同じ冷却速度において、同様の密度を有する比較樹脂(本発明例3)のそれよりも高いことを示している(本発明例に関連する結晶化速度が速いため)。
非等温結晶化プロセスについて、結晶化の活性化エネルギーは、以下の形のKissinger方程式から導かれた(参照:Kissinger, Homer E. “Variation of Peak Temperature with Heating Rate in Differentiated Thermal Analysis” in Journal of Research of the National Bureau of Standards, vol. 57 (1956), page 217; and Kim, Jihun et. al. “Nonisothermal Crystallization Behaviors of Nanocomposites Prepared by In Situ Polymerization of High-Density Polyethylene on Multiwalled Carbon Nanotubes” in Macromolecules vol. 43 (2010), page 10545):
Figure 2024509158000064

ここで、Rは理想気体定数(8.3145Jmol-1K-1)、Eaは活性化エネルギー(結晶化のエンタルピー変化)、Tmaxは上記の通り、βは上記の冷却速度である。非等温晶析プロセスでは、晶析の活性化エネルギーは、上記のキッシンジャーの式から
Figure 2024509158000065

Figure 2024509158000066
をプロットし、直線の傾きに理想気体定数を乗じることによって、前述のキッシンジャー方程式から結晶化の活性化エネルギーを導き出した。発明例1の非等温晶析プロセスを説明するキッシンジャー法に基づく活性化エネルギーを計算するための代表的なプロットを図3に示す。
表6のデータは、本開示の種々のエチレン共重合体(本発明例1、6、7、8および12)ならびに同様の密度を有する比較樹脂である比較例3についての計算活性化エネルギー値(Ea)を表す。当業者であれば、本発明例1、6、7、8および12の活性化エネルギー値は、比較例3の活性化エネルギー値よりも低いことを認識するであろう。
理論に束縛されることを望むものではないが、本発明例について見出された低い活性化エネルギーは、第1、第2および場合による第3のエチレン共重合体成分(ここで、第2および場合による第3のエチレン共重合体成分は、第1のエチレン共重合体成分に対して同等またはより高い密度分率を提供する)を含む本開示のエチレン共重合体組成物が、単一成分の比較樹脂に対して結晶化速度/動力学がかなり増大することを示している。結晶化速度の増加は、これらの第2および/または第3のエチレン共重合体成分が結晶化のための核形成部位として作用し得ることに起因すると考えられる。

原子間力顕微鏡(AFM)ホットステージ
代表的な本発明例および比較例の結晶化速度および形態を、位相イメージング機能を備えたタッピングモードで作動する原子間力顕微鏡(AFM)を用いて研究した。この手法は、設定温度の±0.25℃以内に温度を制御する高温ヒーターを備えたBruker Multi-Mode原子間力顕微鏡を使用して実施した。AFMはシリコンプローブ(力定数21-98N/m)を用いてタッピングモードで作動させた。スキャンレートは1Hzであるキャン領域は512×512ラインであった。各ポリマーサンプルについて、圧縮成形プラークを用意し、一辺が約5mmの小さな正方形を切り出して、直径1cmのステンレス製サンプルパックに接着剤なしで直接取り付けた。パックをAFMステージに取り付けた後(磁石で固定)、ステージ温度を200℃まで急速に上昇させ、熱履歴を消去するために5分間保持した。その後、融液を105℃まで急速に冷却した。発明例1および比較例3の2-D高さおよび3-Dトポグラフィ画像を、25分、45分、および75分に取得し、これらの画像を使用した(注記:AFM法は、256×256ピクセルの解像度で、いわゆる「ワイヤーハイト」モードで拡張される3次元トポグラフィフォーマットに対して、40μm×40μmのサイズの画像を提供する(図示せず)。表面粗さの定量的評価は、以下の表面粗さパラメータを用いて示された:表面積差(%);平均表面粗さ(Ra);および二乗平均平方根表面粗さ(Rq)。理論に束縛されることを望まないが、結晶成長(例えば表面形態)は、表面積差(%)(すなわち、分析された領域の三次元表面積とその二次元、フットプリント面積との差)、平均表面粗さ(Ra)、および二乗平均平方根表面粗さ(Rq)を含む前述の表面粗さパラメータによって定量化することができる。表面粗さパラメータは“Nanoscope”ソフトウェアで分析し、その結果得られたデータを表7に示す。

表7のデータは、比較例3と比較して、より高い%表面積差、より高い平均表面粗さ(Ra)、およびより高い二乗平均平方根表面粗さ(Rq)の値によって示されるように、発明例1は、一般に、より大きな結晶成長量を有することを示している。表7に示すデータはまた、本開示のエチレン共重合体組成物について、結晶成長速度(結晶化速度の指標)が、同様の密度を有する比較プラスチマー樹脂(比較例3)よりも高いことを例証する。
ブローフィルム(多層)
多層ブローンフィルムは、Brampton Engineering (Brampton ON, Canada)から入手可能な市販の9層ライン。製造した9層フィルムの構造を表8に示す。層1、シーラント層は、本開示に従って製造された本発明エチレン共重合体組成物、これとLLDPE材料とのブレンド、比較プラストマー樹脂、またはこれとLLDPE材料とのブレンドのいずれかを含有した。層1は一般に以下の方法で配合した:検討中のシーラント樹脂91.5wt%、2.5wt%のアンチブロックマスターバッチ、3wt%のスリップマスターバッチおよび3wt%の加工助剤マスターバッチを配合し、シーラント層1が6250ppmのアンチブロック(シリカ(珪藻土))、1500ppmのスリップ(ユーロカミド)および1500ppmの加工助剤(フルオロポリマー化合物)を含むようにした。添加剤マスターバッチキャリア樹脂はLLDPEで、メルトインデックス(I2)は約2g/10分、密度は約0.918g/cm3であった。上記の詳細を手に、層1の91.5wt%は、検討中のシーラント樹脂として以下の樹脂のいずれかを含んでいた:
a) 発明例1の100wt%;
b) 発明例1とSCLAIR(登録商標)FP120-Cを20%:80%の割合でブレンドしたもの;
c) 発明例1と同様の密度を有する比較プラストマー樹脂(配合例3)であるQueo 8201LAを100wt%、または
d) Queo 8201LAとSCLAIR FP120-Cのブレンド重量比20%:80%。
SCLAIR FP120-Cは、NOVA Chemicals Corporationから入手可能なエチレン/1-オクテン共重合体樹脂で、密度は約0.920g/cm3、メルトインデックスI2は約1g/10分である。
多層フィルムがブローフィルムラインで製造されたとき、第1層は内層、すなわち気泡の内側であった。9層フィルムの総厚みは3.5milで一定に保たれ、層1の厚みは約0.385mil(9.8μm)、すなわち3.5milの11%であった(表8参照)。層2、3、7は、密度が約0.916g/cm3で、メルトインデックスI2が約0.65g/10minのNOVA Chemicals Corporationから入手可能なLLDPE樹脂であるSURPASS(登録商標)FPs016-Cを含んでいた。層4、5、8はタイ樹脂を含み、このタイ樹脂はFPs016-Cを80wt%、無水マレイン酸グラフトLLDPEであるBYNEL(登録商標)41E710を20wt%含んでおり、DuPont Packaging & Industrial Polymers社から入手可能で、密度は0.912g/cm3、メルトインデックス(I2)は2.7g/10分である。層5と9には、メルトインデックス(I2)が1.1g/10分である、BASF Corporationから入手可能なナイロン樹脂、ULTRAMID(登録商標)C40L(ポリアミド6/66)が含まれている。
注:樹脂ブレンドは、各成分の目標重量%をバッチミキサーに入れ、少なくとも15分間タンブルブレンドすることにより調製した。完成したブレンドは、例えば、No.1層(シーラント層)形成のようなフィルム層形成のためのドライブレンドとして押出機ホッパーに直接供給した。
多層ダイ技術は、パンケーキダイ、FLEX-STACK共押出ダイ(SCD)で構成され、プレートの両面に流路が加工され、ダイの金型直径は6.3インチで、本開示では一貫して85ミルのダイギャップが使用され、フィルムは2.5のブローアップ比(BUR)で製造され、ラインの出力速度は250ポンド/時に一定に保たれた。9台の押出機の仕様は以下の通り:スクリュー直径1.5インチ、長さ/直径比30/1、シングルフライト付き7ポリエチレンスクリューとマドックミキサー、2ナイロンスクリュー。すべての押出機は空冷式で、20馬力のモーターを装備し、重量式ブレンダーを備えていた。ニップとコラプシング・フレームには、Decatex社の水平振動式ホールオフとニップ直下のPearl社製冷却スラットが含まれていた。ラインにはタレットワインダーと振動スリッターナイフが装備された。表9は、使用した温度設定の要約である。すべてのダイ温度は、レイヤーセクション、マンドレルボトム、マンドレル、インナーリップおよびアウターリップなど、480°Fに一定に維持された。
上記のように製造した9層ブローンフィルム(厚さ3.5mil)のシール特性を表10Aおよび10Bに示す。9層ブローンフィルムのホットタックおよびコールドシール試験(ホットトラックおよびコールドシールプロファイル)を図の4および5に示す。


上記の表10および図4および図5に示したデータは、多層フィルム構造のシーラント層に使用した場合、本発明例1が同等のシール特性(例えば、シール開始温度、コールドシール強度、ホットタック窓および最大ホットタック強度)を有することを示すのに役立つ。2この傾向は、シーラントがブレンドされていないプラストマー材料、またはLLDPEとブレンドされたプラストマー材料のいずれかで構成されている場合、多層フィルム構造においても当てはまる。
垂直フォーム・フィル・シール(VFFS)試験
この手順では、ROVEMA Vertical Form Fill and Seal (VFFS)機で製造した袋のシール開始温度の測定方法について説明する。この試験は、シーラント樹脂の評価のための比較ツールとしての役割を果たす。この評価に必要な袋を作るために、9層ライン(上記および表8に記載)で製造された多層ブローンフィルムを使用した。200mm×150mmの寸法を有し、Haug真空圧力試験用のヘッドスペース(約100mil)を形成するのに十分な水を充填したバッグを、以下の4つの一般条件:低シール時間・低圧力;低シール時間・高圧力;高シール時間・低圧力;および高シール時間・高圧力を用いて、一定のシールバー温度で製造した(以下の表10Bを参照のこと)。Haug真空リーク試験のために、特定の温度で4つの条件のそれぞれで合計20袋の袋が製造された。各条件で製造されたバッグを、15mmHgの圧力で30秒間、リークテスト(水浴中で気泡が発生するかどうかの検査)した。本試験方法で合格とみなすには、試験した20袋のうち最低18袋が、特定のシールバー温度で4つの条件すべてについてHaug真空リーク試験に合格しなければならない(つまり、観察可能なリークがない)。このようにして、Haug試験はVFFSマシンのいわゆるシール開始温度を決定する(表10AのVFFS開始温度)。この手順では、第1の吸引シール温度100℃を使用して、4つの条件のそれぞれでバッグの成功/失敗を評価し、その後シール温度を5℃上昇させ、再度試験を行い、4つの条件のそれぞれでバッグの成功/失敗を評価した。試験した20袋中18袋が4つの条件すべてで密封を維持した(漏れが観察されなかった)最低密封温度は、表10Aに報告されているVFFS開始温度である。
ブローンフィルム(単層)
本開示の選択された本発明エチレン共重合体組成物である発明例6、7および12、ならびに比較樹脂である比較例3について、LLDPE材料(SCLAIRFP120-C、30%:70%の重量比)とのブレンドを作製した。樹脂ブレンドは、各成分の目標重量%をバッチミキサーに入れ、少なくとも15分間タンブルブレンドすることにより調製した。得られたブレンド(完成したブレンドはドライブレンドとして押出機ホッパーに直接供給された)を、バリアスクリュー、35ミル(0.089cm)のダイギャップを有する低圧4インチ(10.16cm)径ダイ、およびウェスタンポリマーエアリングを備えた、バレル径2.5インチ(6.45cm)、24/1L/D(バレル長さ/バレル径)の単軸押出機を有するGloucesterブローフィルムラインを用いて単層フィルムにブローした。ダイは、溶融破壊を避けるため、高濃度のPPAマスターバッチをラインにスパイクしてポリマー加工助剤(PPA)でコーティングした。押出機は以下のスクリーンパックを装備した:20/40/60/80/20メッシュ。厚さ約1.0ミル(25.4μm)および厚さ約2.0ミル(50.8μm)のブローフィルムを、2.5:1のブローアップ比(BUR)で、押出機のスクリュー速度を調整することにより、毎時100ポンド(45.4kg/hr)の一定の出力速度で製造し、冷却空気を調整することにより、フロストラインの高さを16~18インチ(40.64~45.72cm)に維持した。フィルムの物性を得るために,ブローアップ比(BUR)2.5で製造した単層1-milフィルムを使用した。単層2-milフィルム(BUR=2.5)をコールドシールおよびホットタックプロファイルの測定に使用した。上記のようにして製造した単層ブローンフィルムのシール特性を表11に示す。上記のようにして製造した単層ブローンフィルムの物理的特性を表12に示す。

上記の表11のデータは、単層フィルムにおいてブレンド成分として(LLDPE材料とともに)使用した場合、本発明例6、7および12が、同様の密度およびメルトインデックスI2を有する樹脂である比較例3に対して同等のシール特性(例えば、シール開始温度、コールドシール強度、ホットタック窓および最大ホットタック強度)を提供することを示すのに役立つ。

表12に提供されたデータは、図6と共に、本開示の代表的なエチレン共重合体組成物である発明例6および12が、LLDPE樹脂とブレンドされた場合に、剛性(例えば、MD方向の1%セカント弾性率)および靭性(例えば、ダート衝撃)特性の良好なバランスを提供することを示している。
上記のデータを総合すると、本開示のエチレン共重合体組成物は、市販のプラストマー性ポリエチレンに匹敵するシール特性を有し、同時に、迅速な結晶化速度を提供し、剛性と靭性の特性のバランスが良いことが実証される。
本開示の非限定的な実施形態には、以下のものが含まれる:
実施形態A. 下記を含む、エチレン共重合体組成物:
(i) 密度d1が0.855~0.913g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第1のエチレン共重合体を15~80重量%;
(ii) 密度d2が0.865~0.926g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第2のエチレン共重合体を85~20重量%;および
(iii) 密度d3が0.855~0.930g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~6.0;メルトインデックスI2が0.1~100g/10minである第3のエチレン共重合体を0~40重量%;
ここで、エチレン共重合体組成物は、密度0.860~0.902g/cm3;0.5~10g/10分のメルトインデックスI2;および少なくとも0.0015ppmのハフニウムを有する;
ここで、第1のエチレン共重合体の数平均分子量Mn1は、第2のエチレン共重合体の数平均分子量Mn2よりも大きい;および
ここで、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量%は、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量を、(i)第1のエチレン共重合体、(ii)第2のエチレン共重合体および(iii)第3のエチレン共重合体の合計の重量で除したものに100%を乗じたものとして定義される。
実施形態B. 第1のエチレン共重合体中の炭素原子1000個当たりの短鎖分岐数(SCB1)および第2のエチレン共重合体中の炭素原子1000個当たりの短鎖分岐数(SCB2)が、以下の条件:SCB1/SCB2>0.8を満たす、実施形態Aに記載のエチレン共重合体組成物。
実施形態C. 第2のエチレン共重合体の密度が、第1のエチレン共重合体の密度に等しいか、または第1のエチレン共重合体の密度よりも大きい、実施形態A、またはBに記載のエチレン共重合体組成物。
実施形態D. 0.902g/cm3未満の密度を有する、実施形態A、B、またはCのエチレン共重合体組成物。
実施形態E. 第1のエチレン共重合体および第2のエチレン共重合体が、それぞれ、分子量分布、Mw/Mn≦2.3を有する、実施形態A、B、C、またはDのエチレン共重合体組成物。
実施形態F. 第3のエチレン共重合体が存在する場合、分子量分布Mw/Mn>2.3である、実施形態A、B、C、D、またはEのエチレン共重合体組成物。
実施形態G. 第1のエチレン共重合体および第2のエチレン共重合体がそれぞれ、式(I)を有するメタロセン触媒を含むシングルサイト触媒系を用いて製造される、実施形態A、B、C、D、E、またはFに記載のエチレン共重合体組成物:
Figure 2024509158000075

(I)
ここで、Gは、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、スズまたは鉛から選択される第14族元素であり;R1は、水素原子、C1-20ヒドロカルビルラジカル、C1-20アルコキシラジカルまたはC6-10アリールオキシドラジカルであり;R2およびR3は、独立して、水素原子、C1-20ヒドロカルビルラジカル、C1-20アルコキシラジカルまたはC6-10アリールオキシドラジカルから選択される;R4およびR5は、独立して、水素原子、非置換C1-20ヒドロカルビルラジカル、置換C1-20ヒドロカルビルラジカル、C1-20アルコキシラジカルまたはC6-10アリールオキシドラジカルから選択され;そしてQは、独立して、活性化可能な脱離基配位子である。
実施形態H. 第1のエチレン共重合体および第2のエチレン共重合体がそれぞれ、少なくとも75重量%の組成物分布幅指数CDBI50を有する、実施形態A、B、C、D、E、F、またはGに記載のエチレン共重合体組成物。
実施形態I. 実施形態A、B、C、D、E、F、G、またはHに記載のエチレン共重合体組成物であって、第3のエチレン共重合体が存在する場合、75重量%未満の組成分布幅指数CDBI(50)を有する、エチレン共重合体組成物。
実施形態J. 1種または2種以上のα-オレフィンを少なくとも3モル%有する、実施形態A、B、C、D、E、F、G、H、またはIに記載のエチレン共重合体組成物。
実施形態K.1種または2種以上のα-オレフィンを3~12モル%有する、実施形態A、B、C、D、E、F、G、H、またはIに記載のエチレン共重合体組成物。
実施形態L. 3~12モル%の1-オクテンを有する、実施形態A、B、C、D、E、F、G、H、またはIに記載のエチレン共重合体組成物。
実施形態M. 0.050~3.5ppmのハフニウムを有する、実施形態A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、またはLに記載のエチレン共重合体組成物。
実施形態N. 2.0~4.6の分子量分布Mw/Mnを有する、実施形態A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、またはMのエチレン共重合体組成物。
実施形態O. 第1のエチレン共重合体の密度d1と第2のエチレン共重合体の密度d2との差が、0.030g/cm3未満である、実施形態A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、またはNのエチレン共重合体組成物。
実施形態P. 第2のエチレン共重合体が、第1のエチレン共重合体よりも高い密度を有する、実施形態A、B、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、またはOに記載のエチレン共重合体組成物。
実施形態Q. 第3のエチレン共重合体が第1のエチレン共重合体よりも高い密度を有する、実施形態A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、O、またはPに記載のエチレン共重合体組成物。
実施形態R. エチレン共重合体組成物を含むフィルムまたはフィルム層であって、該エチレン共重合体組成物は、以下を含む:
(i) 密度が0.855~0.913g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第1のエチレン共重合体を15~80重量%;
(ii) 密度0.865~0.926g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第2のエチレン共重合体を85~20重量%;および
(iii) 0.855~0.930g/cm3;1.7~6.0の分子量分布Mw/Mn;および0.1~100g/10分のメルトインデックスI2を有する第3のエチレン共重合体を0~40重量%;
ここで、エチレン共重合体組成物は、密度0.860~0.902g/cm3;0.5~10g/10minのメルトインデックスI2;および少なくとも0.0015ppmのハフニウムを有する;
ここで、第1のエチレン共重合体の数平均分子量Mn1は、第2のエチレン共重合体の数平均分子量Mn2よりも大きい;および
ここで、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量%は、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量を、(i)第1のエチレン共重合体、(ii)第2のエチレン共重合体および(iii)第3のエチレン共重合体の合計の重量で除したものに100%を乗じたものとして定義される。
実施形態S. エチレン共重合体組成物を含む少なくとも1つのフィルム層を含む多層フィルム構造体であって、該エチレン共重合体組成物は、以下を含む、多層フィルム構造体:
(i) 密度が0.855~0.913g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第1のエチレン共重合体を15~80重量%;
(ii) 密度0.865~0.926g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第2のエチレン共重合体を85~20重量%;および
(iii) 0.855~0.930g/cm3;1.7~6.0の分子量分布Mw/Mn;および0.1~100g/10分のメルトインデックスI2を有する第3のエチレン共重合体を0~40重量%;
ここで、エチレン共重合体組成物は、0.860~0.902g/cm3;0.5~10g/10minのメルトインデックスI2;および少なくとも0.0015ppmのハフニウムを有する;
ここで、第1のエチレン共重合体の数平均分子量Mn1は、第2のエチレン共重合体の数平均分子量Mn2よりも大きい;および
ここで、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量%は、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量を、(i)第1のエチレン共重合体、(ii)第2のエチレン共重合体および(iii)第3のエチレン共重合体の合計の重量で除したものに100%を乗じたものとして定義される。
実施形態T. ポリマーブレンドを含むフィルムまたはフィルム層であって、該ポリマーブレンドは、以下を含む:
(a) 5から50重量%のエチレン共重合体組成物;および
(b) 95から50重量%の直鎖状低密度ポリエチレン;
ここで、エチレン共重合体組成物は、以下を含む:
(i) 密度が0.855~0.913g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第1のエチレン共重合体を15~80重量%;
(ii) 密度0.865~0.926g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第2のエチレン共重合体を85~20重量%;および
(iii) 0.855~0.930g/cm3;1.7~6.0の分子量分布Mw/Mn;および0.1~100g/10分のメルトインデックスI2を有する第3のエチレン共重合体を0~40重量%;
ここで、エチレン共重合体組成物は、密度0.860~0.902g/cm3;0.5~10g/10minのメルトインデックスI2;および少なくとも0.0015ppmのハフニウムを有する;
ここで、第1のエチレン共重合体の数平均分子量Mn1は、第2のエチレン共重合体の数平均分子量Mn2よりも大きい;および
ここで、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量%は、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量を、(i)第1のエチレン共重合体、(ii)第2のエチレン共重合体および(iii)第3のエチレン共重合体の合計の重量で除したものに100%を乗じたものとして定義される。
実施形態U.ポリマーブレンドを含む少なくとも1つのフィルム層を含む多層フィルム構造体であって、ポリマーブレンドは、以下を含む:
(a) 5から50重量%のエチレン共重合体組成物;および
(b) 95から50重量%の直鎖状低密度ポリエチレン;
ここで、エチレン共重合体組成物は、以下を含む:
(i) 密度が0.855~0.913g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第1のエチレン共重合体を15~80重量%;
(ii) 密度0.865~0.926g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第2のエチレン共重合体を85~20重量%;および
(iii) 0.855~0.930g/cm3;1.7~6.0の分子量分布Mw/Mn;および0.1~100g/10分のメルトインデックスI2を有する第3のエチレン共重合体を0~40重量%;
ここで、エチレン共重合体組成物は、密度0.860~0.902g/cm3;0.5~10g/10分のメルトインデックスI2;および少なくとも0.0015ppmのハフニウムを有する;
ここで、第1のエチレン共重合体の数平均分子量Mn1は、第2のエチレン共重合体の数平均分子量Mn2よりも大きい;および
ここで、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量%は、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量を、(i)第1のエチレン共重合体、(ii)第2のエチレン共重合体および(iii)第3のエチレン共重合体の合計の重量で除したものに100%を乗じたものとして定義される。
産業上の利用可能性
0.902g/cm3以下の密度を有し、第1のエチレン共重合体、第2のエチレン共重合体、および場合により第3のエチレン共重合体を含むエチレン共重合体組成物が提供される。高い結晶化率を有するエチレン共重合体組成物は、良好なシール性とバランスのとれた強靭性と剛性を有するブローンフィルムに変換することができる。

Claims (21)

  1. (i)密度d1が0.855~0.913g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第1のエチレン共重合体を15~80重量%;
    (ii)密度d2が0.865~0.926g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第2のエチレン共重合体を85~20重量%;および
    (iii)密度d3が0.855~0.930g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~6.0;メルトインデックスI2が0.1~100g/10minである第3のエチレン共重合体を0~40重量%;
    を含むエチレン共重合体組成物であって、
    ここで、エチレン共重合体組成物は、密度0.860~0.902g/cm3;0.5~10g/10minのメルトインデックスI2;および少なくとも0.0015ppmのハフニウムを有する;
    ここで、第1のエチレン共重合体の数平均分子量Mn1は、第2のエチレン共重合体の数平均分子量Mn2よりも大きい;
    そして
    ここで、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量%は、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量を、(i)第1のエチレン共重合体、(ii)第2のエチレン共重合体および(iii)第3のエチレン共重合体の合計の重量で除したものに100%を乗じたものとして定義される、
    前記の共重合体組成物。
  2. 第1のエチレン共重合体の炭素原子1000個当たりの短鎖分岐数(SCB1)及び第2のエチレン共重合体の炭素原子1000個当たりの短鎖分岐数(SCB2)が、以下の条件:SCB1/SCB2>0.8を満たす、請求項1に記載のエチレン共重合体組成物。
  3. 第2のエチレン共重合体の密度が、第1のエチレン共重合体の密度に等しいか、またはそれより大きい、請求項1に記載のエチレン共重合体組成物。
  4. 0.902g/cm3未満の密度を有する、請求項1に記載のエチレン共重合体組成物。
  5. 第1のエチレン共重合体および第2のエチレン共重合体がそれぞれ、分子量分布、Mw/Mn≦2.3を有する、請求項1に記載のエチレン共重合体組成物。
  6. 第3のエチレン共重合体が存在する場合、分子量分布、Mw/Mn>2.3である、請求項1に記載のエチレン共重合体組成物。
  7. 第1のエチレン共重合体および第2のエチレン共重合体が、それぞれ、式(I)を有するメタロセン触媒を含むシングルサイト触媒系を用いて製造される、請求項1に記載のエチレン共重合体組成物:
    Figure 2024509158000076

    (I)
    ここで、Gは、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、スズまたは鉛から選択される第14族元素であり;R1は、水素原子、C1-20ヒドロカルビルラジカル、C1-20アルコキシラジカルまたはC6-10アリールオキシドラジカルであり;R2およびR3は、水素原子、C1-20ヒドロカルビルラジカル、C1-20アルコキシラジカルまたはC6-10アリールオキシドラジカルから独立して選択される;R4およびR5は、独立して、水素原子、非置換C1-20ヒドロカルビルラジカル、置換C1-20ヒドロカルビルラジカル、C1-20アルコキシラジカルまたはC6-10アリールオキシドラジカルから選択され;そしてQは、独立して、活性化可能な脱離基配位子である。
  8. 第1のエチレン共重合体および第2のエチレン共重合体がそれぞれ、少なくとも75重量%の組成分布幅指数CDBI50を有する、請求項1に記載のエチレン共重合体組成物。
  9. 第3のエチレン共重合体が存在する場合、その組成分布幅指数CDBI50が75重量%未満である、請求項1に記載のエチレン共重合体組成物。
  10. 1種以上のα-オレフィンを少なくとも3モル%有する、請求項1に記載のエチレン共重合体組成物。
  11. 1種以上のα-オレフィンを3~12モル%有する、請求項1に記載のエチレン共重合体組成物。
  12. 3~12モル%の1-オクテンを有する、請求項1に記載のエチレン共重合体組成物。
  13. 0.050~3.5ppmのハフニウムを有する、請求項1に記載のエチレン共重合体組成物。
  14. 分子量分布Mw/Mnが2.0~4.6である、請求項1に記載のエチレン共重合体組成物。
  15. 第1のエチレン共重合体の密度d1と第2のエチレン共重合体の密度d2との差が0.030g/cm3以下である、請求項1に記載のエチレン共重合体組成物。
  16. 第2のエチレン共重合体が、第1のエチレン共重合体よりも高い密度を有する、請求項1に記載のエチレン共重合体組成物。
  17. 第3のエチレン共重合体が、第1のエチレン共重合体よりも高い密度を有する、請求項1に記載のエチレン共重合体組成物。
  18. エチレン共重合体組成物を含むフィルムまたはフィルム層であって、該エチレン共重合体組成物は、下記を含み:
    (i)密度が0.855~0.913g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第1のエチレン共重合体を15~80重量%;
    (ii)密度が0.865~0.926g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第2のエチレン共重合体を85~20重量%;および
    (iii)密度が0.855~0.930g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~6.0;メルトインデックスI2が0.1~100g/10分である第3のエチレン共重合体を0~40重量%;
    ここで、エチレン共重合体組成物は、0.860~0.902g/cm3の密度;0.5~10g/10minのメルトインデックスI2;および少なくとも0.0015ppmのハフニウムを有する;
    ここで、第1のエチレン共重合体の数平均分子量Mn1は、第2のエチレン共重合体の数平均分子量Mn2よりも大きい;および
    ここで、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量%は、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量を、(i)第1のエチレン共重合体、(ii)第2のエチレン共重合体および(iii)第3のエチレン共重合体の合計の重量で除したものに100%を乗じたものとして定義される、
    前記のフィルムまたはフィルム層。
  19. エチレン共重合体組成物を含む少なくとも1つのフィルム層を含む多層フィルム構造体であって、該エチレン共重合体組成物は、下記を含み:
    (i)密度が0.855~0.913g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第1のエチレン共重合体を15~80重量%;
    (ii)密度が0.865~0.926g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第2のエチレン共重合体を85~20重量%;および
    (iii)密度が0.855~0.930g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~6.0;メルトインデックスI2が0.1~100g/10分である第3のエチレン共重合体を0~40重量%;
    ここで、エチレン共重合体組成物は、0.860~0.902g/cm3の密度;0.5~10g/10minのメルトインデックスI2;および少なくとも0.0015ppmのハフニウムを有する;
    ここで、第1のエチレン共重合体の数平均分子量Mn1は、第2のエチレン共重合体の数平均分子量Mn2よりも大きい;および
    ここで、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量%は、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量を、(i)第1のエチレン共重合体、(ii)第2のエチレン共重合体および(iii)第3のエチレン共重合体の合計の重量で除したものに100%を乗じたものとして定義される、
    前記の多層フィルム構造体。
  20. ポリマーブレンドを含むフィルムまたはフィルム層であって、該ポリマーブレンドは、以下を含み:
    (a)5から50重量%のエチレン共重合体組成物;および
    (b)95から50重量%の直鎖状低密度ポリエチレン;
    ここで、該エチレン共重合体組成物は、下記を含み:
    (i)密度が0.855~0.913g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第1のエチレン共重合体を15~80重量%;
    (ii)密度が0.865~0.926g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第2のエチレン共重合体を85~20重量%;および
    (iii)密度が0.855~0.930g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~6.0;メルトインデックスI2が0.1~100g/10分である第3のエチレン共重合体を0~40重量%;
    ここで、エチレン共重合体組成物は、0.860~0.902g/cm3の密度;0.5~10g/10minのメルトインデックスI2;および少なくとも0.0015ppmのハフニウムを有する;
    ここで、第1のエチレン共重合体の数平均分子量Mn1は、第2のエチレン共重合体の数平均分子量Mn2よりも大きい;および
    ここで、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量%は、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量を、(i)第1のエチレン共重合体、(ii)第2のエチレン共重合体および(iii)第3のエチレン共重合体の合計の重量で除したものに100%を乗じたものとして定義される、
    前記のフィルムまたはフィルム層。
  21. ポリマーブレンドを含む少なくとも1つのフィルム層を含む多層フィルム構造体であって、該ポリマーブレンドは、以下を含み:
    (a)5から50重量%のエチレン共重合体組成物;および
    (b)95から50重量%の直鎖状低密度ポリエチレン;
    ここで、該エチレン共重合体組成物は、下記を含み:
    (i)密度が0.855~0.913g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第1のエチレン共重合体を15~80重量%;
    (ii)密度が0.865~0.926g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~2.7;メルトインデックスI2が0.1~10g/10minである第2のエチレン共重合体を85~20重量%;および
    (iii)密度が0.855~0.930g/cm3;分子量分布Mw/Mnが1.7~6.0;メルトインデックスI2が0.1~100g/10分である第3のエチレン共重合体を0~40重量%;
    ここで、エチレン共重合体組成物は、0.860~0.902g/cm3の密度;0.5~10g/10minのメルトインデックスI2;および少なくとも0.0015ppmのハフニウムを有する;
    ここで、第1のエチレン共重合体の数平均分子量Mn1は、第2のエチレン共重合体の数平均分子量Mn2よりも大きい;および
    ここで、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量%は、第1、第2または第3のエチレン共重合体の重量を、(i)第1のエチレン共重合体、(ii)第2のエチレン共重合体および(iii)第3のエチレン共重合体の合計の重量で除したものに100%を乗じたものとして定義される、
    前記の多層フィルム構造体。
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