JP2775896B2 - ポリエチレンの製造方法 - Google Patents

ポリエチレンの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は新規な分岐構造を有するポリエチレンの製造
方法に関するものである。更に詳しくは、重合時にエー
テル類を添加することにより優れた重合活性で新規な分
岐構造を有するポリエチレンを製造することに関するも
のである。これらは、インフレーションフィルム、射出
成形品、ブロー成形品、押し出しコーティング材料、ポ
リマーブレンド材料等に利用することができる。
<従来の技術> 一般的に非常に高温,高圧下でラジカル開始剤を用い
エチレンを重合するとポリマー主鎖と同等の長さを有す
る長鎖分岐をもったポリエチレンが生成する。一方,チ
ーグラーナッタ触媒を用いエチレンを重合すると分岐を
殆ど持たないポリエチレンが生成する。
このチーグラーナッタ触媒を用いる方法により分岐を
持ったポリエチレンを得るにはエチレンとα−オレフィ
ンを共重合する方法が一般的に行われているがラジカル
重合で生成する長鎖分岐を付与することはできない。
本発明者らは先にニッケルの価数が0価または2価の
配射位ニッケル化合物と下記一般式(I) 式中,R1,R2,R3およびR4は同一または異なってそれぞ
れn−アルキル基,iso−アルキル基,アリール基または
トリアルキルシリル基を示す。) で表されるアミノビス(イミノ)ホスホランとからな
る触媒を用いて特定条件下でエチレンを重合することに
より新規で、短鎖分岐および長鎖分岐を持ったポリエチ
レンを低圧法で製造できることを見いだした。しかしこ
の分岐ポリエチレンを製造する際に重合活性が著しく低
いという欠点があった。
<発明が解決しようとする課題> 本発明の目的は、かかる欠点を解消した製造方法を提
供することにある。
<課題を解決するための手段> 即ち、本発明はニッケルの価数が0価または2価の配
位ニッケル化合物と下記一般式、(I) (式中,R1,R2,R3,およびR4は同一または異なってそ
れぞれn−アルキル基、iso−アルキル基,アリール基
またはトリアルキルシリル基を示す。) で表されるアミノビス(イミノ)ホスホランとからな
る触媒の存在下にエチレンを重合する際、重合時にエー
テル類を添加して重合させることを特徴とするポリエチ
レンの製造方法に関する。
以下、本発明について詳細に説明を行う。
本発明においてニッケルの価数が0価または2価配位
ニッケル化合物としては、具体的にはビスシクロオクタ
ジエンニッケル、シクロドデカトリエンニッケル、シク
ロオクタテトラエンニッケル、ビスアリルニッケル等が
挙げられる。
一般式(I)で表されるアミノビス(イミノ)ホスホ
ランとしては、具体的には、ビス(トリメチルシリル)
アミノ−ビス(トリメチルシリルイミノ)ホスホラン等
をあげることができる。これらの化合物は、例えばO.J.
Scherer,N.Kush,Cher.Ber.107,2123,(1974)に従って
調整することができる。
これら2成分を用いてエチレンを重合するにあたり、
ニッケル化合物とアミノビス(イミノ)ホスホランの使
用量比(モル比)は、10:1〜1:100が好ましい。各成分
は、固体のまま又は溶媒に溶かしてから重合容器に導入
してもよく、その添加順序はポリマーの構造及び活性に
何ら影響を与えない。
エチレン重合の際に添加するエーテル類としては、一
般式R5−OR7−OR6(R5,R6は炭素水素残基,R7
は炭化水素残基,nは0以上10以下の整数)で示されるエ
ーテル類、あるいは炭素数2から30の環式エーテルが挙
げられる。式中のR5,R6としては、炭素数1から30の炭
化水素基であり、このような炭化水素基としてはメチ
ル,エチル,プロピル,イソプロピル,アミル,イソア
ミル,ヘキシル,ヘプチル,オクチル,デシル,ドデシ
ル等のアルキル基、あるいは,フェニル,トリル,キシ
リル,エチルフェニル,ビフェニル,ナフチル,アント
リル,フェナントリル等のアリール基、ベンジル基、ビ
ニル基、アリル基等が挙げられる。このような炭化水素
基をもつエーテル類としては、メチルエーテル,エチル
エーテル,プロピルエーテル,ブチルエーテル,アミル
エーテル,メチルエチルエーテル,メチルプロピルエー
テル,メチルアミルエーテル,エチルプロピルエーテ
ル,エチルブチルエーテル,エチルアミルエーテル,ビ
ニルエーテル,アリルエーテル,メチルビニルエーテ
ル,エチルアリルエーテル,アニソール,フェネトー
ル,フェニルエーテル,ベンジルエーテル,ナフチルエ
ーテル等が例示できる。また環式エーテルとしては、具
体的には、酸化エチレン,酸化プロピレン,酸化トリメ
チレン,テトラヒドロフラン,テトラヒドロピラン,ジ
オキサン等が例示できる。
これらの使用量比は、特に限定されるものではない
が、エーテル/ニッケル原子のモル比で0.01〜1000であ
る。
また、エチレンを重合する際、重合時にα−オレフィ
ンあるいはα,ω−ジエンを添加してもよい。α−オレ
フィンとしては、炭素数3〜20のα−オレフィンが好ま
しく、具体的には、プロピレン,1−ブテン,1−ペンテ
ン,1−ヘキセン,1−オクテン,1−ノネン,1−デセン,4−
メチル1−ベンテン等が例示できる。α,ω−ジエンと
しては、炭素数5〜20のα,ω−ジエンが好ましく、具
体的には、1,4−ペンタジエン、1,5−ヘキサジエン,1,6
−ヘプタジエン、1,7−オクタジエン、1,8−ノナジエ
ン、1,9−デカジエン、1,13−テトラデカジエン、2−
メチル−1,4−ペンタジエン、3−メチル−1,5−ヘキサ
ジエン等が例示できる。
これらα−オレフィン、α,ω−ジエンの使用量は特
に限定されない。
エチレンの重合は液相中あるいは気相中で行うことが
できる。重合を液相中で行う場合には、不活性溶媒を用
いることが好ましい。この不活性溶媒は、当該技術分野
で通常用いられるものであればどれでも使用することが
できるが、特に炭素数4〜20の脂肪族炭化水素、芳香族
炭化水素、ハロゲン化炭化水素を用いることができる。
より具体的には、ヘキサン,ヘプタン,ペンタン,オク
タン,デカン,シクロヘキサン,ベンゼン,トルエン,
キシレン,クロルベンゼン,二酸化エチレン,灯油等が
挙げられる。
本発明における重合条件として重合温度は、−78〜30
0℃、重合圧力は、1〜200Kg/cm2Gの範囲が好適であ
る。
本発明は従って得られるポリエチレンは、140℃、o
−ジクロルベンゼン中で測定した極限粘度[η]が0.00
5〜20dl/gであり、分岐構造としてメチル分岐を1000炭
素中に1〜60個,ヘキシル以上の分岐を1〜60個有し、
かつg値が0.5〜0.8で重合体主鎖と同等の長さをもつ長
鎖分岐を有しているものである。
重合時、α−オレフィンあるいはα,ω−ジエンを用
いた時でも高温、高圧下でラジカル重合で得られるポリ
エチレンに存在するエチル分岐、ブチル分岐が殆ど存在
しないものである。この様なポリエチレンはこれまで低
圧法で製造することはできなかったものである。
<実施例> 以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、
本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるもの
ではない。
本発明により製造されるポリエチレン構造のうち短鎖
分岐の存在は13C−NMRにより確認し、その帰属はJ.C.Ra
ndall;J.Polym.Sci.,Polym.Phys.Ed.,11,275(1973)を
参考にした。
またポリエチレン構造のうち長鎖分岐の存在は140
℃、ο−ジクロベンゼン中、直鎖ポリエチレンの極限粘
度を[η]1とし、同一のメルトインデックスを有する
分岐ポリエチレンの極限粘度を[η]としたときg=
[η]/[η]11で定義される値を用い確認した。この
場合、g値が1以下であるならば長鎖分岐の存在が示唆
される。
実施例1 内容積2lのステンレススチール製電磁撹拌型反応器を
十分窒素置換し、トルエン500mlとビス(1、5−シク
ロオクタジエン)ニッケル2.0mmolおよびビス(トリメ
チルシリル)アミノ−ビス(トリメチルシリルイミノ)
ホスホラン2.0mmolとを加え、内温を20℃に調節し1−
ヘキサン65mlを加えその後ジエチルエーテル10mlを加え
その後エチレンを導入し内圧を25Kg/cm2Gに保持し、重
合反応を3.0時間行った。
反応終了後、未反応のエチレンを除去し、触媒を塩酸
−メタノール溶液で分解した後、メタノール中に投入し
てポリマーを回収し、8時間減圧乾燥し150gのポリマー
を得た。示差熱走査熱量計(DSC)より求めた融点は98.
5℃、140℃ジクロルベンゼン中の極限粘度は1.15dl/gで
あった。
得られたポリマーの13C−NMRスペクトルを第1図に示
す。20.4,27.5,30.4,33.2,37.5ppmにメチル分岐に基づ
くピークが、14.3,23.1,27.4,30.7,32.4,34.6,38.3ppm
にヘキシル以上の分岐に基づくピークが見られ、これ以
外には、分岐構造に基づくピークが見られない。又、ス
ペクトルよりメチル分岐、ヘキシル分岐以上の分岐の数
は1000炭素原子中に両方とも22個存在することが分かっ
た。又、g値は0.69であった。
実施例2 内容積2lのステンレススチール製電磁撹拌型反応器を
十分窒素置換しトルエン500mlとビス(1、5−シクロ
オクタジエン)ニッケル2.0mmolおよびビス(トリメチ
ルシリル)アミノ−ビス(トリメチルシリルイミノ)ホ
スホラン2.0mmolを加え、内温を20℃に調節し、1−ヘ
キサン65mlを加えその後ブチルエーテル16mlを加えた。
その後エチレンを導入し内圧を25Kg/cm2Gに保持し、重
合反応を3時間行った。
反応終了後、未反応のエチレンを除去し、触媒を塩酸
−メタノール溶媒で分解した後、メタノール中に投入し
てポリマーを回収し、8時間減圧乾燥し160gのポリマー
を得た。DSCより求めた融点は97.6℃、140℃ジクロルベ
ンゼン中の極限粘度は1.03dl/gであった。
メチル分岐の数が1000炭素原子中に21個,ヘキシル以
上の分岐の数が1000炭素原子中に24個存在した。又、g
値は0.63であった。
実施例3 内容積2lのステンレススチール製電磁撹拌型反応器を
十分窒素置換しトルエン500mlとビス(1、5−シクロ
オクタジエン)ニッケル2.0mmolおよびビス(トリメチ
ルシリル)アミノ−ビス(トリメチルシリルイミノ)ホ
スホラン2.0mmolを加え、内温を20℃に調節し、1−ヘ
キセン65mlを加えその後ヘキシルエーテル22mlを加え
た。その後エチレンを導入し内圧を25Kg/cm2Gに保持
し、重合反応を3時間行った。
反応終了後、未反応のエチレンを除去し、触媒を塩酸
−メタノール溶媒で分解した後、メタノール中に投入し
てポリマーを回収し、8時間減圧乾燥し155gのポリマー
を得た。DSCより求めた融点は96.3℃、140℃ジクロルベ
ンゼン中の極限粘度は1.05dl/gであった。
メチル分岐の数が1000炭素原子中19個,ヘキシル以上
の分岐の数が1000炭素原子中に22個存在した。又、g値
は0.61であった。
内容積2lのステンレススチール製電磁撹拌型反応器を
十分窒素置換しトルエン500mlとビス(1、5−シクロ
オクタジエン)ニッケル2.0mmolおよびビス(トリメチ
ルシリル)アミノ−ビス(トリメチルシリルイミノ)ホ
スホラン2.0mmolを加え、内温を20℃に調節し、1−ヘ
キサン65mlを加えその後テトラヒドロフラン8mlを加え
た。その後エチレンを導入し内圧を25Kg/cm2Gに保持
し、重合反応を3時間行った。
反応終了後、未反応のエチレンを除去し、触媒を塩酸
−メタノール溶媒で分解した後、メタノール中に投入し
てポリマーを回収し、8時間減圧乾燥し165gのポリマー
を得た。DSCより求めた融点は97.8℃、140℃ジクロルベ
ンゼン中の極限粘度は1.25dl/gであった。
メチル分岐の数が1000炭素原子中に20個,ヘキシル以
上の分岐の数が1000炭素原子中に21個存在した。又、g
値は0.62であった。
比較例 実施例1でジエチルエーテルを添加しない以外は、実
施例1と同様にエチレンを重合し100gのポリマーを得
た。
<発明の効果> 以上説明したように本発明によれば、低圧法で特定の
触媒を用いてエチレンを重合する際、エーテルを添加す
ることにより短鎖分岐及び長鎖分岐を有するポリエチレ
ンを優れた重合活性で製造することができる。なお、こ
れらはインフレーションフィルム、射出成形品、ブロー
成形品、押出しコーティング材料、ポリマーブレンド材
料等従来のポリエチレンで用いられる用途に利用するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例1で得られたポリエチレンの13C−NMR
スペクトルを表す図である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ニッケルの価数が0価または2価の配位ニ
    ッケル化合物と下記一般式(I) (式中,R1,R2,R3およびR4は同一または異なってそれぞ
    れn−アルキル基、iso−アルキル基,アリ−ル基また
    はトリアルキルシリル基を示す。) で表されるアミノビス(イミノ)ホスホランとからなる
    触媒の存在下にエチレンを重合する際、エーテル類を添
    加して重合させることを特徴とするポリエチレンの製造
    方法。
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