JP4097581B2 - プロピレン系共重合体 - Google Patents
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Description
(第1工程)管状反応器を用い、5〜40℃の重合温度にてプロピレン単独重合を行い、プロピレンホモポリマー(X)を全重量の2〜15重量%を製造する工程。
(第2工程)プロピレンとエチレンを共重合し、プロピレンとエチレンに由来する構成単位を有する共重合体(Y1)を製造する工程。
(第3工程)プロピレンと、エチレンおよび炭素数4以上のα−オレフィンから選ばれる少なくても1種のオレフィンを共重合し、プロピレンとエチレンに由来する構成単位を有する共重合体(Y2)、プロピレンと炭素数4以上のα−オレフィンに由来する構成単位を有する共重合体(Z)およびプロピレン、炭素数4以上のα−オレフィンおよびエチレンに由来する構成単位を有する共重合体(W)の少なくても1種の共重合体を、前記第2工程で製造した、共重合体(Y1)との合計量が、ポリプロピレン共重合体全重量の98〜85重量%となるように製造する工程。
(X)メタロセン触媒存在下で得られるプロピレンホモポリマー、および
(Y)メタロセン触媒存在下でプロピレンとエチレンから得られる共重合体、並びに
(Z)メタロセン触媒存在下でプロピレンと炭素数4以上のα−オレフィンから得られる共重体、および
(W)メタロセン触媒存在下でプロピレンとエチレンと炭素数4以上のα−オレフィンから得られる共重体、から選ばれる少なくても1種の共重合体、
が均一に分散されたポリプロピレン共重合体である。より具体的には、本発明のプロピレン系共重合体は、[1]プロピレンホモポリマー(X)と共重合体(Y)とから構成される場合、[2]プロピレンホモポリマー(X)と共重合体(Y)と共重合体(Z)から構成される場合、[3] プロピレンホモポリマー(X)と共重合体(Y)と共重合体(W)から構成される場合、[4] プロピレンホモポリマー(X)と共重合体(Y)と共重合体(Z)と共重合体(W)から構成される場合が有り得る。本発明のプロピレン系共重合体は、上記ポリマーが均一分散していることを特徴としている。なお、均一分散とは、分子鎖レベルで分子鎖が絡み合っていることを示す。
(A)遷移金属化合物
(B)(B-1)有機金属化合物、(B-2)有機アルミニウムオキシ化合物、および(B-3)遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物、さらに必要に応じて、
(C)粒子状担体
から構成されることが好ましい。
以下、各成分について具体的に説明する。
本発明で用いられる(A)遷移金属化合物として、具体的には下記一般式のような遷移金属化合物が用いられる。
(A)一般式:ZR“mZ‘MQk
一般式中、(a)ZとZ‘は、同じでも異なっていても良く、シクロペンタジエニル環を含むπ-結合性配位子を表し、(b)R“は、架橋部を表し、(c)Mは、第4族遷移金属化合物を表し、(d)Qは、直鎖または分枝鎖アルキル基、アリール基、アルケニル基、アルキルアリール基、アリールアルキル基またはハロゲン原子を表し、(e)kは、1から3の整数であり、(f)mは、0から3の整数である。
Cp2ZrCl2, (MeCp)2ZrCl2, (EtCp)2ZrCl2, (n-BuCp)2ZrCl2, (Me5Cp)2ZrCl2, Me2Si(Ind)2ZrCl2, Me2Si(2-MeInd)2ZrCl2, Et(2,4,7-Me3Ind)2ZrCl2, Et(2,4,5,6,7-Me5Ind)2ZrCl2, Me2Si(2-Me-4-PhInd)2ZrCl2, Me2Si(2-Me-4-PhInd)(2-i-PrInd)ZrCl2, Me2Si(2-Me-(1-Naph)Ind)2ZrCl2, Me2C(Cp)2ZrCl2, Me2C(Cp)(Ind)ZrCl2, Me2C(Cp)(2-MeInd)ZrCl2, Me2C(Cp)(3-MeInd)ZrCl2, Me2C(Cp)(3-t-BuInd)ZrCl2, Me2C(Cp)(Flu)ZrCl2, Me2C(Cp)(2,7-Me2Flu)ZrCl2, Me2C(Cp)(2,7-t-Bu2Flu)ZrCl2, Me2C(3-MeCp)2ZrCl2, Me2C(3-MeCp)(Ind)ZrCl2, Me2C(3-MeCp)(2-MeInd)ZrCl2, Me2C(3-MeCp)(3-MeInd)ZrCl2, Me2C(3-MeCp)(3-t-BuInd)ZrCl2, Me2C(3-MeCp)(Flu)ZrCl2, Me2C(3-MeCp)(2,7-Me2Flu)ZrCl2, Me2C(3-MeCp)(2,7-t-Bu2Flu)ZrCl2, Me2C(3-t-BuCp)2ZrCl2, Me2C(3-t-BuCp)(Ind)ZrCl2, Me2C(3-t-BuCp)(2-MeInd)ZrCl2, Me2C(3-t-BuCp)(3-MeInd)ZrCl2, Me2C(3-t-BuCp)(3-t-BuInd)ZrCl2, Me2C(3-t-BuCp)(Flu)ZrCl2, Me2C(3-t-BuCp)(2,7-Me2Flu)ZrCl2,Me2C(3-t-BuCp)(2,7-t-Bu2Flu)ZrCl2, Me2C(3-t-Bu-5-MeCp)(Flu)ZrCl2, Me2C(3-t-Bu-5-MeCp)(2,7-t-Bu2Flu)ZrCl2, Me2C(3-t-Bu-5-MeCp)(3,6-t-Bu2Flu)ZrCl2,Ph2C(Cp)2ZrCl2, Ph2C(Cp)(Ind)ZrCl2, Ph2C(Cp)(2-MeInd)ZrCl2, Ph2C(Cp)(3-MeInd)ZrCl2, Ph2C(Cp)(3-t-BuInd)ZrCl2, Ph2C(Cp)(Flu)ZrCl2, Ph2C(Cp)(2,7-Me2Flu)ZrCl2, Ph2C(Cp)(2,7-t-Bu2Flu)ZrCl2, Ph2C(3-MeCp)2ZrCl2, Ph2C(3-MeCp)(Ind)ZrCl2, Ph2C(3-MeCp)(2-MeInd)ZrCl2, Ph2C(3-MeCp)(3-MeInd)ZrCl2, Ph2C(3-MeCp)(3-t-BuInd)ZrCl2, Ph2C(3-MeCp)(Flu)ZrCl2, Ph2C(3-MeCp)(2,7-Me2Flu)ZrCl2, Ph2C(3-MeCp)(2,7-t-Bu2Flu)ZrCl2, Ph2C(3-t-BuCp)2ZrCl2, Ph2C(3-t-BuCp)(Ind)ZrCl2, Ph2C(3-t-BuCp)(2-MeInd)ZrCl2, Ph2C(3-t-BuCp)(3-MeInd)ZrCl2, Ph2C(3-t-BuCp)(3-t-BuInd)ZrCl2, Ph2C(3-t-BuCp)(Flu)ZrCl2, Ph2C(3-t-BuCp)(2,7-Me2Flu)ZrCl2, Ph2C(3-t-BuCp)(2,7-t-Bu2Flu)ZrCl2, Me2C(Ind)(Flu)ZrCl2, Me2C(3-MeInd)(Flu)ZrCl2, Me2C(3-t-BuInd)(Flu)ZrCl2, Me2C(3-t-BuInd)2ZrCl2, Me2C(3-t-BuInd)(2,7-t-Bu2Flu)ZrCl2, Me2Si(Ind)(Flu)ZrCl2, Me2Si(3-MeInd)(Flu)ZrCl2, Me2Si(3-t-BuInd)(Flu)ZrCl2, Me2Si(3-t-BuInd)2ZrCl2, Me2Si(3-t-BuInd)(2,7-t-Bu2Flu)ZrCl2, Ph2C(Ind)(Flu)ZrCl2, Ph2C(3-MeInd)(Flu)ZrCl2, Ph2C(3-t-BuInd)(Flu)ZrCl2, Ph2C(3-t-BuInd)2ZrCl2, Ph2C(3-t-BuInd)(2,7-t-Bu2Flu)ZrCl2
本発明で用いられる(B-1)有機金属化合物として、具体的には下記のような第1、2族および第12、13族の有機金属化合物が用いられる。
(B-1a)一般式:Ra mAl(ORb)nHpXq
(式中、RaおよびRbは、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素数が1〜15、好ましくは1〜4の炭化水素基を示し、Xはハロゲン原子を示し、mは0<m≦3、nは0≦n<3、pは0≦p<3、qは0≦q<3の数であり、かつm+n+p+q=3である)で表される有機アルミニウム化合物。このような化合物の具体例として、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、ジイソブチルアルミニウムハイドライドなどを例示することができる。
(B-1b)一般式:M2AlRa 4
(式中、M2はLi、NaまたはKを示し、Raは炭素数が1〜15、好ましくは1〜4の炭化水素基を示す)で表される第1族金属とアルミニウムとの錯アルキル化物。このような化合物としては、LiAl(C2H5)4、LiAl(C7H15)4 などを例示することができる。
(B-1c)一般式:RaRbM3
(式中、RaおよびRbは、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素数が1〜15、好ましくは1〜4の炭化水素基を示し、M3はMg、ZnまたはCdである)で表される第2族または第12族金属のジアルキル化合物。上記の有機金属化合物(B−1)のなかでは、有機アルミニウム化合物が好ましい。また、このような有機金属化合物(B-1)は、1種単独で用いてもよいし2種以上組み合せて用いてもよい。
本発明で用いられる(B-2)有機アルミニウムオキシ化合物は、従来公知のアルミノキサンであってもよく、また特開平2−78687号公報に例示されているようなベンゼン不溶性の有機アルミニウムオキシ化合物であってもよい。
(1)吸着水を含有する化合物または結晶水を含有する塩類、たとえば塩化マグネシウム水和物、硫酸銅水和物、硫酸アルミニウム水和物、硫酸ニッケル水和物、塩化第1セリウム水和物などの炭化水素媒体懸濁液に、トリアルキルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物を添加して、吸着水または結晶水と有機アルミニウム化合物とを反応させる方法。
(2)ベンゼン、トルエン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどの媒体中で、トリアルキルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物に直接水、氷または水蒸気を作用させる方法。
(3)デカン、ベンゼン、トルエンなどの媒体中でトリアルキルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物に、ジメチルスズオキシド、ジブチルスズオキシドなどの有機スズ酸化物を反応させる方法。
本発明で用いられる(B-3)遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物(以下、「イオン化イオン性化合物」という。)としては、特開平1−501950号公報、特開平1−502036号公報、特開平3−179005号公報、特開平3−179006号公報、特開平3−207703号公報、特開平3−207704号公報、USP−5321106号などに記載されたルイス酸、イオン性化合物、ボラン化合物およびカルボラン化合物などを挙げることができる。さらに、ヘテロポリ化合物およびイソポリ化合物も挙げることができる。このようなイオン化イオン性化合物(B-3)は、1種単独または2種以上組み合せて用いられる。本発明の遷移金属化合物をオレフィン重合用触媒として使用する場合、助触媒成分としてのメチルアルミノキサンなどの有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)を併用すると、オレフィン化合物に対して特に高い重合活性を示す。
本発明で用いられる(C)担体は、無機または有機の化合物であって、顆粒状ないしは微粒子状の固体である。このうち無機化合物としては、多孔質酸化物、無機塩化物、粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物が好ましい。
本発明において、(D)有機化合物成分は、必要に応じて、重合性能および生成ポリマーの物性を向上させる目的で使用される。このような有機化合物としては、アルコール類、フェノール性化合物、カルボン酸、リン化合物およびスルホン酸塩等が挙げられるが、この限りではない。
(1)成分(A)を単独で重合器に添加する方法。
(2)成分(A)をおよび成分(B)を任意の順序で重合器に添加する方法。
(3)成分(A)を担体(C)に担持した触媒成分、成分(B)を任意の順序で重合器に添加する方法。
(4)成分(B)を担体(C)に担持した触媒成分、成分(A)を任意の順序で重合器に添加する方法。
(5)成分(A)と成分(B)とを担体(C)に担持した触媒成分を重合器に添加する方法。
本発明では、重合はプロピレン自身を溶媒とした塊状重合で行うことが望ましい。
また、このようなオレフィン重合用触媒を用いたオレフィンの重合温度は、通常−50〜+200℃、好ましくは0〜170℃の範囲である。重合圧力は、通常常圧〜10MPaゲージ圧、好ましくは常圧〜5MPaゲージ圧の条件下であり、重合反応は、回分式、半連続式、連続式のいずれの方法においても行うことができる。得られるオレフィン系重合体の分子量は、重合系に水素を存在させるか、または重合温度を変化させることによっても調節することができる。さらに、使用する成分(B)の量により調節することもできる。水素を添加する場合、その量はオレフィン1kgあたり0.001〜100NL程度が適当である。
1)メルトフローレート(MFR)
ASTM D−1238の方法により230℃、荷重2.16kgで測定した。シリンダーには特に窒素は導入せず、直接ペレットをシリンダーに投入し溶融させた。
2)Mw、MnおよびMz
GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を使用して以下の条件で測定した。
サンプル濃度:30mg/20mL−ODCB
カラム:TSKgel GMH6HT×2
TSKgel GMH6HTL×2
測定温度:140℃
移動相:o−ジクロロベンゼン(ODCB)
解析装置:MILLENNIUM
3)ノルマルデカン(nC10)可溶部量
サンプルをノルマルデカンに加熱溶解し、室温まで冷却させた後、析出物とノルマルデカンをろ別した。ろ液をアセトン中入れ、ノルマルデカン中に溶解していた成分を析出させた。析出物とアセトンをろ別し、析出物を乾燥した。
ノルマルデカン可溶部量(wt%)=析出物重量/サンプル重量×100
4)ボトルヘイズ
内容量1Lのボトルを成型し、その直胴部のヘイズをASTM D−1003に準拠して測定した。
5)Tm
パーキンエルマー社DSC−7を用いて、試料7mgを10℃/minで233℃まで昇温し、233℃で10分保持後、5℃/minで60℃まで冷却し、10℃/minで昇温する際の吸熱曲線より求めた。
1L枝付フラスコにSiO2(洞海化学社製)300gをサンプリングし、トルエン800mLを入れ、スラリー化した。次に5L4つ口フラスコへ移液をし、トルエン260mLを加えた。メチルアルミノキサン(以下、MAO)−トルエン溶液(アルベマール社製10wt%溶液)を2830mL導入した。室温のままで、30分間攪拌した。1時間で110℃に昇温し、4時間反応を行った。反応終了後、室温まで冷却した。冷却後、上澄みトルエンを抜き出し、フレッシュなトルエンで置換し、置換率が95%になるまで、置換を行った。
2)固体触媒の製造(担体への金属触媒成分の担持)
グローブボックス内にて、5L4口フラスコにイソプロピル(3−t−ブチル−5−メチルシクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリドを2.0g秤取った。フラスコを外へ出し、トルエン0.46リットルと1)で調製したMAO/SiO2/トルエンスラリー1.4リットルを窒素下で加え、30分間攪拌し担持を行った。得られたイソプロピル(3−t−ブチル−5−メチルシクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド/MAO/SiO2/トルエンスラリーはノルマル−ヘプタンにて99%置換を行い、最終的なスラリー量を4.5リットルとした。この操作は、室温で行った。
3)予備重合触媒の製造
2)で調製した固体触媒成分202g、トリエチルアルミニウム109mL、ヘプタン100Lを内容量200Lの攪拌機付きオートクレーブに挿入し、内温15〜20℃に保ちエチレンを2020g挿入し、180分間攪拌しながら反応させた。重合終了後、固体成分を沈降させ、上澄み液の除去およびヘプタンによる洗浄を2回行った。得られた予備重合触媒を精製ヘプタンに再懸濁して、固体触媒成分濃度で2g/Lとなるよう、ヘプタンにより調整を行った。この予備重合触媒は固体触媒成分1g当りポリエチレンを10g含んでいた。
4)本重合
内容量58Lの管状重合器にプロピレンを45kg/時間、水素を10NL/時間、触媒スラリーを固体触媒成分として5.0g/時間、トリエチルアルミニウム2.4mL/時間を連続的に供給し、気相の存在しない満液の状態にて重合した。管状反応器の温度は30℃であり、圧力は3.0MPa/Gであった。
5)ペレット化
得られたポリプロピレン樹脂100重量部に対して、酸化防止剤として3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシトルエンを0.1重量部、酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを0.2重量部、ステアリン酸カルシウムを0.01重量部、核剤として、NA−21(旭電化社製)0.3重量部を配合し、単軸押出機を用いて、樹脂温度230℃で溶融混練してポリプロピレン樹脂のペレット化を行った。造粒機は(株)ジーエムエンジニアリング製GMZ50−32(L/D=32、単軸)を使用した。
6)ボトル成型
(i)プリフォーム成形条件
成形機:NISSEI FE160
金型温度:20/20℃
成形温度:190−200−200−200−200℃
射出圧力:10%(171.5kg/cm2)
射出速度:7%
保圧:7%(120kg/cm2)
射出時間:4.7秒
保持時間:5.3秒(充填時間10秒)
冷却時間:12秒
(ii)インブロ成形条件
成形機:フロンティアFEB2000(コールドパリソン式:1Lブロー容器金型)
1次圧:4kg/cm2
2次圧:10kg/cm2
金型温度:20℃
プリフォーム予熱温度:80〜140℃
延伸ロット:10φ
延伸比:タテ2.8倍、ヨコ2.9倍
1)本重合
内容量58Lの管状重合器にプロピレンを45kg/時間、水素を10NL/時間、触媒スラリーを固体触媒成分として5.0g/時間、トリエチルアルミニウム2.4mL/時間を連続的に供給し、気相の存在しない満液の状態にて重合した。管状反応器の温度は30℃であり、圧力は3.0MPa/Gであった。
重合方法を以下の様に変えた以外は、実施例1と同様の方法で行った。
1)本重合
内容量58Lの管状重合器にプロピレンを45kg/時間、水素を8NL/時間、触媒スラリーを固体触媒成分として5.0g/時間、トリエチルアルミニウム2.4mL/時間、エチレン0.08kg/時間を連続的に供給し、気相の存在しない満液の状態にて重合した。管状反応器の温度は30℃であり、圧力は3.0MPa/Gであった。
重合方法を以下の様に変えた以外は、実施例1と同様の方法で行った。
1)本重合
内容量58Lの管状重合器にプロピレンを45kg/時間、水素を10NL/時間、触媒スラリーを固体触媒成分として5.0g/時間、トリエチルアルミニウム2.4mL/時間を連続的に供給し、気相の存在しない満液の状態にて重合した。管状反応器の温度は30℃であり、圧力は3.0MPa/Gであった。
1)固体状チタン触媒成分の調製
無水塩化マグネシウム952g、デカン4420mlおよび2−エチルヘキシルアルコール3906gを、130℃で2時間加熱して均一溶液とした。この溶液中に無水フタル酸213gを添加し、130℃にてさらに1時間攪拌混合を行って無水フタル酸を溶解させた。
2)予備重合触媒の調製
10Lの攪拌機付きオートクレーブ中に、窒素雰囲気下、精製ヘプタン7L、トルエチルアルミニウム0.16mol、および上記で得られた固体状チタン触媒成分をチタン原子換算で0.053mol装入した後、プロピレンを900g導入し、温度5℃以下に保ちながら、1時間反応させた。
3)重合
内容積100リットルの攪拌機付き重合槽1に液化プロピレンを66Lを装入し、この液位を保ちながら、液化プロピレン110kg/時間、予備重合触媒1.2g/時間、トリエチルアルミニウム5.4mL/時間、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン9.9mL/時間、エチレン0.09kg/時間を連続的に供給し、温度66℃で重合した。また水素は重合槽1の気相部の濃度を1.5mol%に保つように連続的に供給した。得られた重合体を内容積1000Lの攪拌機付き重合槽2にスラリー状のまま送液した。
Claims (3)
- 下記の第1工程〜第3工程を連続的に実施することによって得られる、均一に分散されたポリプロピレン共重合体組成物であって、1≦MFR≦100g/10min(230℃、2160g)、Tm≦120℃、ゲルパーミエイションクロマトグラフィーで測定したMw/Mn≦3、ノルマルデカン可溶部量が0.5重量%未満であることを特徴とするプロピレン系共重合体組成物。
(第1工程)管状反応器を用い、5〜40℃の重合温度にてプロピレン単独重合を行い、
プロピレンホモポリマー(X)を全重量の2〜15重量%を製造する工程。
(第2工程)プロピレンとエチレンを共重合し、プロピレンとエチレンに由来する構成単
位を有する共重合体(Y1)を製造する工程。
(第3工程)プロピレンと、エチレンおよび炭素数4以上のα−オレフィンから選ばれる
少なくても1種のオレフィンを共重合し、プロピレンとエチレンに由来する構成単位を有
する共重合体(Y2)、プロピレンと炭素数4以上のα−オレフィンに由来する構成単位
を有する共重合体(Z)およびプロピレン、炭素数4以上のα−オレフィンおよびエチレ
ンに由来する構成単位を有する共重合体(W)から選ばれる1種の共重合体を、前記第2工程で製造した、共重合体(Y1)との合計量が、ポリプロピレン共重合体組成物全重量の98〜85重量%となるように製造する工程。 - 第3工程で用いる、炭素数4以上のオレフィンが1−ブテン、1−ヘキセン、および4−
メチルペンテン−1から選ばれる少なくても1種である請求項1に記載のポリプロピレン系共重合体組成物。 - 請求項1または2に記載のポリプロピレン系共重合体組成物を射出ブローして得られるボトル。
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