JP4913040B2

JP4913040B2 - ４−メチル−１−ペンテン系重合体の製造方法および４−メチル−１−ペンテン系重合体

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Publication number: JP4913040B2
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Description

本発明は、４−メチル−１−ペンテン系重合体の製造方法および、４−メチル−１−ペンテン系重合体に関する。

三ハロゲン化チタン成分を含むチーグラー重合触媒の存在下に、４−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテンなどの分枝α−オレフィンを単独重合させるか、あるいは分枝α−オレフィンと他のオレフィンとを共重合させて、透明性および耐熱性に優れた分枝α−オレフィン系重合体を製造しようとする試みは今までに多数提案されている。
しかしながら、このような三ハロゲン化チタン触媒の存在下に得られる分枝α−オレフィン系重合体は、その分子量分布が広く、溶融流動性および成形性には優れているが、立体規則性および剛性に劣り、また上記触媒は重合活性に劣るという問題点があった。

そこで本出願人は、高活性チタン触媒成分、有機アルミニウム化合物触媒成分および有機ケイ素化合物触媒成分から形成される触媒の存在下に、分枝α−オレフィンを重合する方法を特開昭５９−２０６４１８号公報（特許文献１）に提案した。また、連続重合プロセスも特開平２−３８４０６号公報（特許文献２）に提案した。
一方、三ハロゲン化チタン成分を含むチーグラー重合触媒の存在下にポリプロピレンを製造する際に副生する、いわゆるアタクチックポリプロピレンは、柔軟性に優れ、樹脂の改質剤、ホットメルト接着剤（特開平４−４６９８４号公報（特許文献３））、舗装材料や防水被覆の製造に適するアスファルト用改質剤（特表平１１−５０４３８２号公報（特許文献４））として使用されているが、さらなる耐熱性の改善が要求されている。

また、高立体規則性で、かつ高活性の重合触媒が開発されたことおよび、より生産効率に優れる気相重合法の普及により、アタクチックポリプロピレンが副生物として得られなくなり、代替できる重合体が求められている。
特開昭５９−２０６４１８号公報特開平２−３８４０６号公報特開平４−４６９８４号公報特表平１１−５０４３８２号公報

本発明の課題は、耐熱性、透明性、衝撃強度などに優れる高品質の４−メチル−１−ペンテン系重合体および、柔軟性、接着性、耐熱性、他の樹脂へのブレンドに際しての分散性に優れるアイソタクチックダイアッド分率が４０〜９５％である特殊な４−メチル−１−ペンテン系重合体並びに、それらの製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記問題点を解決するため鋭意検討した結果、特定の高活性チタン触媒成分を用いて、４−メチル−１−ペンテンと、必要に応じて４−メチル−１−ペンテン以外のオレフィンとを（共）重合することで、耐熱性、透明性、衝撃強度などに優れる高品質の４−メチル−１−ペンテン系重合体および、柔軟性、接着性、耐熱性および、分散性などに優れる特殊な４−メチル−１−ペンテン系重合体を、同時に得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、
[１]４−メチル−１−ペンテン単独または４−メチル−１−ペンテンおよび４−メチル−１−ペンテン以外の炭素原子数２〜２０のオレフィンを、炭化水素溶媒中で重合触媒を用いて重合して得られる固体成分を含む重合体溶液から、固体成分として４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を分離回収する工程１と、同時に生成する４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）を、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を分離回収した残りの重合体溶液から分離回収する工程２とを、一連の製造工程の中に有する、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）および（Ｂ）の製造方法の提供。

[２]４−メチル−１−ペンテン６０〜１００モル％および４−メチル−１−ペンテン以外の炭素原子数２〜２０のオレフィン０〜４０モル％を、炭化水素溶媒中で重合触媒を用いて重合して得られる固体成分を含む重合体溶液から、固体成分として４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を分離回収する工程１と、同時に生成する４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）を、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を分離回収した残りの重合体溶液から分離回収する工程２とを、一連の製造工程の中に有する、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）および（Ｂ）の製造方法の提供。

[３]４−メチル−１−ペンテン６０〜１００モル％および４−メチル−１−ペンテン以外の炭素原子数２〜２０のオレフィン０〜４０モル％を、炭化水素溶媒中で重合触媒を用いて重合して得られる固体成分を含む重合体溶液から、固体成分として４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を分離回収した後、同時に生成する４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）を、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を分離回収した残りの重合体溶液から分離回収する、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）の製造方法の提供。

[４]４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を分離回収した残りの重合体溶液を、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）が固化しない温度で乾燥させる、前記[１]〜[３]に記載の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）の製造方法の提供。
[５]４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）が固化しない温度での乾燥を、ピストンフロー性を有する二相流型蒸発装置を用いて行う、前記[４]に記載の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）の製造方法の提供。

[６]ピストンフロー性を有する二相流型蒸発装置が二重管式フラッシュ乾燥器であって、二重管式フラッシュ乾燥器の入口での線速度が０．０３〜３０ｍ／秒および、出口でのガス空塔線速度が３〜３００００ｍ／秒並びに、二重管式フラッシュ乾燥器の出口での４−メチル−１−ペンテン系重合体(Ｂ)の温度が１００〜４００℃である、前記[５]に記載の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）の製造方法の提供。

[７]４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を製造するに際し、同時に生成する４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）を前記[３]〜[６]に記載の方法で分離回収する方法を一連の工程の中に有する、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）の製造方法の提供。
[８]４−メチル−１−ペンテン単独または４−メチル−１−ペンテンおよび４−メチル−１−ペンテン以外の炭素原子数２〜２０のオレフィンを、炭化水素溶媒中で重合触媒を用いて重合して得られる固体成分を含む重合体溶液から、固体成分として分離回収される４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）および、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を分離回収した残りの重合体溶液から分離回収して得られる４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）を、一連の工程で同時に製造する方法の提供。

[９]４−メチル−１−ペンテンに由来する繰り返し単位６０〜１００モル％、４−メチル−１−ペンテン以外の炭素原子数２〜２０のオレフィンに由来する繰り返し単位０〜４０モル％を含み、アイソタクチックダイアッド分率が４０〜９５％である、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）の提供。
[１０]ＤＳＣで測定した融点が１４０〜１９９℃である、前記[９]に記載の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）の提供。

［１１］前記［１］〜［６］に記載の製造方法で得られる、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）の提供。
［１２］前記［９］〜［１１］に記載の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）を含む、樹脂改質剤、アスファルト用改質剤および、ホットメルト接着剤を提供することである。

本発明により、耐熱性、透明性、衝撃強度などに優れる高品質の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）とともに、柔軟性、接着性、耐熱性および他の樹脂へのブレンドに際しての分散性に優れるアイソタクチックダイアッド分率が４０〜９５％の特殊な４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）を同時に効率よく製造することができ、工業的価値は極めて高い。

以下に、本発明の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）および（Ｂ）並びに、その製造方法について詳述する。
［重合触媒］
本発明で使用する重合触媒としては、たとえば、いわゆるチーグラー触媒、メタロセン触媒などを用いることができるが、中でも、（ａ）マグネシウム、チタン、ハロゲンおよび電子供与体を必須成分とする高立体規則性チタン触媒成分、（ｂ）有機アルミニウム化合物触媒成分、および（ｃ）電子供与体成分から形成される触媒が好ましく用いられる。

高立体規則性チタン触媒は、マグネシウムとチタンとハロゲンと電子供与体とを必須成分として含有している。このようなチタン触媒成分（ａ）は、マグネシウム原子／チタン原子（原子比）が好ましくは２〜１００、さらに好ましくは４〜７０であり、ハロゲン原子／チタン原子（原子比）が好ましくは４〜１００、さらに好ましくは６〜４０であり、電子供与体／チタン原子（原子比）が好ましくは０．２〜１０、さらに好ましくは０．４〜６の範囲にあることが望ましい。

高立体規則性チタン触媒成分（ａ）の比表面積は、好ましくは３ｍ²／ｇ以上、さらに好ましくは４０ｍ²／ｇ以上、特に好ましくは１００ｍ²／ｇ〜８０００ｍ²／ｇであることが望ましい。
このようなチタン触媒成分（ａ）は、通常、室温において、単にヘキサンで洗浄しても、実質的にチタン化合物を脱離しない。

このようなチタン触媒成分（ａ）のＸ線スペクトルは、触媒調製に用いられた出発マグネシウム化合物のいかんにかかわらず非晶性を示すか、または通常の、市販品のマグネシウムハライドのそれと比べ、非常に非晶化された状態にあることが望ましい。
チタン触媒成分（ａ）は、前記必須成分以外に、触媒性能を大きく悪化させない限り、他の元素、金属、官能基などを含有していてもよい。さらに、有機あるいは無機の希釈材で希釈されていてもよい。

このように、チタン触媒成分（ａ）が、他の成分、たとえば、他の元素、金属、希釈剤などを含有する場合には、チタン触媒成分（ａ）は、そのような他成分を除去したときに前述のような比表面積値を示し、かつ非晶性を示すことが好ましい。
該チタン触媒成分（ａ）は、平均粒子径が通常、１〜２００μｍ、好ましくは５〜１００μｍであって、かつその粒度分布の幾何標準偏差σｇが通常、２．１未満、好ましくは１．９５以下であることが望ましい。また、その粒子形状は真球状、楕円球状、顆粒状などの整った形状であることが好ましい。

チタン触媒成分（ａ）を製造するには、マグネシウム化合物（またはマグネシウム金属）、チタン化合物および電子供与体または電子供与体形成性化合物（電子供与体を形成する化合物）を、他の反応試剤を用い、または用いずに、これらを相互に接触させればよい。
即ち、チタン触媒成分（ａ）を製造するには、マグネシウム、チタン、ハロゲンおよび電子供与体を必須成分とする従来公知の高活性チタン触媒成分の調製法に準ずればよい。

このような高活性チタン触媒成分（ａ）の調製法は、たとえば、特開昭50−108385号公報、特開昭50−126590号公報、特開昭51−20297号公報、特開昭51−28189号公報、特開昭51−64586号公報、特開昭51−92885号公報、特開昭51−136625号公報、特開昭52−87489号公報、特開昭52−100596号公報、特開昭52−147688号公報、特開昭52−104593号公報、特開昭53−2580号公報、特開昭53−40093号公報、特開昭53−43094号公報、特開昭55−135102号公報、特開昭55−135103号公報、特開昭56−811号公報、特開昭56−11908号公報、特開昭56−18606号公報、特開昭58−83006号公報、特開昭58−138705号公報、特開昭58−138706号公報、特開昭58−138707号公報、特開昭58−138708号公報、特開昭58−138709号公報、特開昭58−138710号公報、特開昭58−138715号公報などに開示されている。

触媒調製においては、液状のハロゲン化チタンを用いる方法あるいはチタン化合物を用いた後、あるいは用いる際にハロゲン化炭化水素を用いる方法が好ましい。
上記調製において用いられる電子供与体としては、ジエステルまたはジエステル形成性化合物、アルコール、フェノール、アルデヒド、ケトン、エーテル、カルボン酸、カルボン酸無水物、炭酸エステル、モノエステル、アミンなどを挙げることができる。

ジエステルの中では、１個の炭素原子に２個のカルボキシル基が結合しているジカルボン酸エステル、もしくは隣り合う２個の炭素原子にそれぞれカルボキシル基が結合しているジカルボン酸エステルが好ましく用いられる。
高立体規則性チタン触媒成分（ａ）の調製に用いられるマグネシウム化合物は、還元能を有するマグネシウム化合物、または有しないマグネシウム化合物である。還元能を有するマグネシウム化合物としては、たとえば、マグネシウム・炭素結合あるいはマグネシウム・水素結合を有するマグネシウム化合物を挙げることができる。これらの中でも還元能を有しないマグネシウム化合物が好ましく、特に好ましくはハロゲン含有マグネシウム化合物、とりわけ塩化マグネシウム、アルコキシ塩化マグネシウム、アリーロキシ塩化マグネシウムが好ましく用いられる。

チタン触媒成分（ａ）の調製に用いられるチタン化合物としては、たとえばＴｉ（ＯＲ）_gＸ_4-g（Ｒは炭化水素基、Ｘはハロゲン、０≦ｇ≦４）で示される４価のチタン化合物を挙げることができる。これらの中ではハロゲン含有チタン化合物、特にテトラハロゲン化チタンが好ましく、さらに好ましくは四塩化チタンが用いられる。
有機アルミニウム化合物触媒成分（ｂ）としては、少なくとも分子内に１個のＡｌ−炭素結合を有する化合物が使用でき、たとえば、（ｉ）一般式Ｒ¹ _mＡｌ（ＯＲ²）_nＨ_pＸ_q（式中、Ｒ¹およびＲ²は炭素原子通常１〜１５個、好ましくは１〜４個含む炭化水素基で互いに同一でも異なっていてもよい。Ｘはハロゲン、ｍは０＜ｍ≦３、ｎは０≦ｎ＜３、ｐは０≦ｐ＜３、ｑは０≦ｑ＜３の数であって、しかもｍ＋ｎ＋ｐ＋ｑ＝３である）で表わされる有機アルミニウム化合物、（ii）一般式Ｍ¹ＡｌＲ¹ ₄（式中、Ｍ¹はＬｉ、Ｎａ、Ｋであり、Ｒ¹は前記と同じ）で表わされる第Ｉ族金属とアルミニウムとの錯アルキル化物などを挙げることができる。これらの中では、特にトリエチルアルミニウム、トリブチルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウムあるいは上記した２種以上のアルミニウム化合物が結合したアルキルアルミニウムを用いることが好ましい。

電子供与体（ｃ）としては、アミン類、アミド類、エーテル類、ケトン類、ニトリル類、ホスフィン類、スチビン類、アルシン類、ホスホリルアミド類、エステル類、チオエーテル類、チオエステル類、酸無水物類、酸ハライド類、アルデヒド類、アルコレート類、アルコキシ（アリーロキシ）シラン類、有機酸類および周期律表の第Ｉ族〜第ＩＶ族に属する金属のアミド類および塩類などを挙げることができる。塩類は、たとえば、有機酸と触媒成分（ｂ）として用いられる有機金属化合物とを反応させることにより得ることができる。

これらの具体例としては、たとえば、チタン触媒成分（ａ）に含有される前記電子供与体として先に例示した化合物から選ぶことができる。これらの中では、有機酸エステル、アルコキシ（アリーロキシ）シラン化合物、エーテル、ケトン、酸無水物、アミンなどを用いることが好ましい。特に、チタン触媒成分（ａ）中の電子供与体がモノカルボン酸エステルである場合には、電子供与体成分（ｃ）は、芳香族カルボン酸のアルキルエステルであることが好ましい。

また、チタン触媒成分（ａ）中の電子供与体が、ジカルボン酸と炭素原子数２以上のアルコールとの反応で得られたエステルである場合には、一般式Ｒ_nＳｉ（ＯＲ¹）_4-n（式中、Ｒ、Ｒ¹は炭化水素基０≦ｎ≦４）で表わされるアルコキシ（アリーロキシ）シラン化合物あるいは立体障害の大きいアミンを電子供与体成分（ｃ）として用いることが好ましい。

アルコキシ（アリーロキシ）シラン化合物の中でも、とりわけトリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチル−ｎ−プロポキシシラン、トリエチルメトキシシラン、トリ−ｎ−プロピルメトキシシラン、トリ−ｉｓｏ−プロピルメトキシシラン、トリフェニルメトキシシランなどが好ましい。
立体障害の大きいアミンとしては、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、２，２，５，５−テトラメチルピロリジン、あるいはこれらの誘導体、テトラメチルメチレンジアミンなどを挙げることができる。

［４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）および（Ｂ）の製造方法］
本発明において重合とは、単独重合または共重合を言う。
４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）および４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）は、４−メチル−１−ペンテンの単独重合または４−メチル−１−ペンテンと、４−メチル−１−ペンテン以外のオレフィンとを共重合することで得ることができる。４−メチル−１−ペンテンと共重合を行うオレフィンは、直鎖でも側鎖を有していてもよいが、特に直鎖のオレフィンが好ましい。

このような直鎖のオレフィンとしては、通常、炭素原子数が２〜２０の範囲内にある直鎖オレフィンが用いられる。このような直鎖オレフィンとしては、エチレン、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−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセン、１−エイコセンなどを挙げることができる。これらの直鎖オレフィンの中でも、特に、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセンなどの炭素原子数が６〜1８の直鎖α−オレフィンが好ましく用いられる。また、これらのオレフィンは、２種以上を組み合わせて使用することもできる。

本発明の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）および４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）の製造方法では、４−メチル−１−ペンテン６０〜１００モル％、好ましくは７０〜９９モル％、さらに好ましくは８０〜９５モル％、４−メチル−１−ペンテン以外のオレフィン０〜４０モル％、好ましくは１〜３０モル％、さらに好ましくは５〜２０モル％（ここで４−メチル−１−ペンテンと４−メチル−１−ペンテン以外のオレフィンとの合計量は１００モル％である）を、前記の重合触媒を用いて炭化水素溶媒中で重合して得ることができる。

本発明では、通常、不活性媒体として、炭化水素溶媒中で重合が行われる。このような不活性媒体としては、たとえば、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、灯油などの脂肪族炭化水素；シクロペンタン、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素；ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素；ジクロルエタン、メチレンクロリド、クロルベンゼンなどのハロゲン化炭化水素；あるいはこれらの混合物などを挙げることができる。これらの中で、特に脂肪族炭化水素が好ましく用いられる。

また、炭化水素溶媒として不活性媒体ではなく、単量体である４−メチル−１−ペンテンを使用して、該単量体中で重合を行ってもよく、また単量体と不活性媒体の両者を組み合わせて用いてもよい。
本発明においては、前記したような触媒の存在下に、４−メチル−１−ペンテン系重合体の製造を行うが、このような重合、即ち本重合を行う前に、以下に述べるような予備重合を行ってもよい。

このような予備重合を行うことにより、本重合において触媒は、大きな重合活性を示し、高嵩密度の粉末状態の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を得ることができる。即ち、単位触媒量当りの重合体収量が多くなり、しかも、得られる重合体の立体規則性が向上する傾向にある。
予備重合においては、前記チタン触媒成分（ａ）、前記有機アルミニウム化合物触媒成分（ｂ）の少なくとも一部および前記電子供与体成分（ｃ）の少なくとも一部から形成される触媒を用いて、前述したような炭化水素媒体中で、オレフィン類を、チタン触媒成分（ａ）中のチタン１ミリモル当り１〜１０００ｇの量で反応させる。

予備重合に用いられるオレフィンは、特に限定されないが、通常、炭素原子数が５〜１０の範囲にあって３位以上の位置に分枝を有するα−オレフィンが用いられ、具体的には、後記本重合において使用される３−メチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ブテン、３，３−ジメチル−１−ブテン、４，４−ジメチル−１−ヘキセン、３−メチル−１−ヘキセン、４，４−ジメチル−１−ペンテン、３−エチル−ペンテン、ビニルシクロヘキサンなどを挙げることができる。

なお、上記したような予備重合を行った後に、本重合を行う場合には、本重合の際に、新たに有機アルミニウム化合物触媒成分（ｂ）および／または電子供与体成分（ｃ）を追加使用してもよい。この場合には、有機アルミニウム化合物触媒成分（ｂ）をチタン１モル当り、通常、１〜１０００モル、好ましくは１０〜１０００モルの量で、電子供与体成分（ｃ）を有機アルミニウム触媒成分（ｂ）１モル当り通常、０．００５〜２モル、好ましくは０．０１〜１モルの量で追加使用してもよい。

重合系には、他に分子量または分子量分布などを調節する目的で水素、ハロゲン化炭化水素などを共存させてもよい。
本発明において、重合方法としては懸濁重合が好ましく、重合温度は、懸濁重合が可能な範囲の温度で、かつ０℃以上、好ましくは２５〜７０℃の範囲内であることが好ましい。また、重合圧力は、たとえば、大気圧〜２０ＭＰａ、好ましくは大気圧〜１０ＭＰａの範囲内であることが望ましい。そして重合時間は、（共）重合体の生成量が、チタン触媒成分中のチタン１ミリモル当り１０００ｇ以上、好ましくは５０００ｇ以上となるように設定することが好ましい。また、本重合は、１段階で行ってもよく、多段階で行ってもよい。

本発明において、重合は炭化水素溶媒中でスラリー状態、すなわち懸濁状態で進行し、重合の進行に伴い、重合溶媒として使用する炭化水素溶媒に不溶の固体成分として４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）と、重合溶媒である炭化水素溶媒に可溶の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）とを含む重合体溶液が得られる。該重合体溶液は、固液分離機に導入されて４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）と、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）が溶解している重合体溶液とに分離される。重合体溶液からの４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）の分離には、遠心分離、濾過など従来公知の分離方法を用いることができ、分離して得られた固体成分を乾燥処理することで、粉体状の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を得ることができる。

また、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を分離回収した残りの重合体溶液からは、析出により４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）を分離回収する。析出の方法としては、薄膜蒸発器を用いる方法、ピストンフロー性を有する二相流型蒸発装置を使用する方法など任意に選択でき、複数の析出方法を組み合わせて用いてもよいが、特にピストンフロー性を有する二相流型蒸発装置を少なくとも用いることが好適である。

ピストンフロー性を有する蒸発装置とは、装置の上流から下流への一定方向に向かって被蒸発体が流れる設備のことを意味する。また、二相流型蒸発装置とは、少なくとも気液、気固のいずれかの二相の流れを有する蒸発装置であり、気液固の三相が共存してもよい。
これらの代表例としては、ニーダーや二重管型熱交換器などが挙げられ、これらの中でも波状流、スラグ流、環状流、噴霧流の少なくともいずれか一つの流動状態を形成する管型蒸発装置が特に好ましい。さらに、前記流動状態が蒸発装置内部で発生する気体により形成される装置が最も好ましく、たとえば、二重管式フラッシュ乾燥器が好適に用いられる。

二重管式フラッシュ乾燥器は、外側に加熱媒体の流路、内側に４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を分離回収した後の重合体溶液の流路を有する二重管からなる熱交換器であり、加熱媒体としては、スチーム、電熱装置、ホットオイル、ダウサームなどを使用することができる。
二重管式フラッシュ乾燥器内部での流動状態は、二重管式フラッシュ乾燥器に供給される４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を分離回収した残りの重合体溶液の温度、濃度、圧力などによって異なるが、以下の通りの流動状態を経ている。

即ち、二重管式フラッシュ乾燥器内部では、二重管式フラッシュ乾燥器に供給される４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を分離回収した残りの重合体溶液の温度、濃度、圧力など、また、二重管式フラッシュ乾燥器内部の温度分布、濃度分布、圧力分布などによって異なるが、スチームなどの熱媒によって加熱されることにより揮発成分が蒸発し、気泡流などを経て波状流、スラグ流、環状流、噴霧流を形成する。

ピストンフロー性を有する二相流型蒸発装置におけるこれらの流動状態は、揮発成分が蒸発することにより体積が膨張し、それが蒸発装置内部の流体の移動を加速することによって発生している。このことにより揮発分が蒸発し、粘度が上昇してもその気相の持つ運動エネルギーにより熱交換器を閉塞させることなく揮発分の分離が達成できる。
また、ピストンフロー性を有する蒸発設備においては、加えられた熱が直ちに蒸発潜熱によって消費され、蒸発設備内部での温度上昇を抑制し、蒸発に必要な熱源の温度を低く保つことができることから、エネルギーの単位あたりのコストを低く抑えることができる。

また、揮発分が次々に蒸発することによって沸騰伝熱とすることができ、さらに前述した体積膨張により蒸発設備内部の流体の線速度が極めて高くなることから、伝熱界面における表面更新を促進することができ、表面更新の促進、沸騰伝熱の利用により高い伝熱効率を得ることができる。
４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を分離回収した残りの重合体溶液からの４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）の分離回収において、従来、一般に使用されている薄膜蒸発器では、該重合体溶液の濃縮に伴って生じるモーターなどの駆動装置へのトルク負荷が大きく設備費用が高価となり、また、得られる４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）中に残存する炭化水素溶媒量を低くすることが困難である。一方、二重管式フラッシュ乾燥器は、駆動装置を有さず設備の保守管理が簡便で低コストであり、得られる４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）中に残留する炭化水素溶媒量を低くすることができる。さらに、極めて短い時間で乾燥できるので熱に弱い材料の乾燥処理にも適している。

二重管式フラッシュ乾燥器を用いて重合体溶液をフラッシュ乾燥するに際して、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を分離回収した残りの重合体溶液中の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）の濃度は、通常、１〜３０重量％に調整されていることが好ましい。また、該重合体溶液は予備加熱してもよいが、通常、二重管式フラッシュ乾燥器で加熱される。

加熱温度は、該重合体溶液中の溶媒を充分に気化させるに足る温度であるとともに、二重管式フラッシュ乾燥器中で重合体溶液中の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）が固化しない、即ち、少なくとも流動する温度になるような熱量を、重合体溶液に与えることが好ましく、通常、二重管式フラッシュ乾燥器の出口での４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）の温度が１００〜４００℃、好ましくは１００〜３００℃、さらに好ましくは１３０〜２５０℃、特に１４０〜２５０℃となる熱量を与えることが好ましい。加熱温度が前記下限温度より高いと、二重管式フラッシュ乾燥器中で４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）が固化することなく流動するため好ましく、また加熱温度が前記上限値以下であると、該重合体（Ｂ）の熱劣化を防ぐことができることから好ましい。

また、加える熱量は、使用する炭化水素溶媒の種類、二重管式フラッシュ乾燥器の伝熱面積、圧力分布、重合体溶液の処理速度などにより適宜設定することができる。
本発明では、好ましくは上記のような加熱工程を経た重合体溶液は、フラッシュ乾燥され、次いで、二重管式フラッシュ乾燥器の出口に設置されるドラムなどにより、気化した重合溶媒である炭化水素溶媒、未反応のオレフィンなどと、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）とに分離される。

また、上記のようにして、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を分離回収した残りの重合体溶液をフラッシュ乾燥するに際して、二重管式フラッシュ乾燥器の入口での線速度は０．０３〜３０ｍ／秒、好ましくは０．１〜１０ｍ／秒、また二重管式フラッシュ乾燥器の出口でのガス空塔線速度は３〜３００００ｍ／秒、好ましくは１０〜１００００ｍ／秒であることが望ましい。

上記の条件下で、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を分離回収した残りの重合体溶液のフラッシュ乾燥を行うことにより、未反応オレフィンおよび一部の残存していた溶媒なども実質上除去された４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）を得ることができる。この得られた４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）は、柔軟性、接着性、耐熱性および、分散性になどに優れている。

［４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）］
本発明の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）は、４−メチル−１−ペンテンの単独重合体または４−メチル−１−ペンテンと４−メチル−１−ペンテン以外のオレフィンとの共重合体である。該重合体（Ａ）が４−メチル−１−ペンテンと４−メチル−１−ペンテン以外のオレフィンとの共重合体であると、耐衝撃性の点で優れることから好ましい。

また、４−メチル−１−ペンテンと共重合を行うオレフィンは、直鎖でも側鎖を有していてもよいが、特に直鎖のオレフィンが好ましい。直鎖オレフィンとしては、通常、炭素原子数が２〜２０の範囲内にあるオレフィンが用いられる。このような直鎖オレフィンとしては、エチレン、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−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセン、１−エイコセンなどを挙げることができる。これらの直鎖オレフィンの中でも、特に、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセンなどの炭素原子数が６〜1８の直鎖α−オレフィンであることが好ましい。

また、これらのオレフィンを２種以上組み合わせたものであってもよい。
本発明の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）は、４−メチル−１−ペンテンに由来する構成単位の含有量が８０〜１００モル％、好ましくは９０〜９９．９モル％（ここで４−メチル−１−ペンテンと４−メチル−１−ペンテン以外のオレフィンとの合計量は１００モル％である）である。

４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）の分子量、即ちＭＦＲ（２６０℃、５ｋｇ荷重）は、０．０１〜１００ｇ/１０分、好ましくは０．１〜２０ｇ/１０分である。分子量は、重合温度や反応系内に水素を添加することで制御することができる。
また、ＤＳＣで測定した融点（一旦、完全に融解させた後、温度１０℃／分の速度で温度３０℃まで降温して固化し、改めて温度３０℃から１０℃／分の速度で昇温した時の最大吸熱ピーク）は２００〜２４０℃、好ましくは２２０℃〜２４０℃である。

また、重合体溶液から濾過などの従来公知の方法で分離回収した後、乾燥処理して得られた固体成分であるパウダーの嵩密度は、３００〜４５０ｋｇ／ｍ³であることが好ましい。
また、本発明の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）は、必要に応じて酸化防止剤、高級脂肪酸金属塩および／またはハイドロタルサイト類などの酸吸収剤、さらに、必要に応じて有機パーオキサイドおよび他の添加剤などを配合して用いることもできる。添加剤を配合する場合、これらを通常のタンブラーまたはヘンシェルミキサーなどでドライブレンドし、バンバリーミキサー、加圧ニーダー、一軸押出機、二軸押出機などの通常の混練機で溶融混練して調製することができる。

［４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）］
本発明の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）は、４−メチル−１−ペンテンの単独重合体または４−メチル−１−ペンテンと４−メチル−１−ペンテン以外のオレフィンとの共重合体である。４−メチル−１−ペンテンと４−メチル−１−ペンテン以外のオレフィンとの共重合体であると、より柔軟性に優れることから好ましい。

また、これらのオレフィンを２種以上組み合わせたものであってもよい。
本発明の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）は、４−メチル−１−ペンテンに由来する構成単位を６０〜１００モル％、好ましくは６５〜９９モル％、さらに好ましくは７０〜９５モル％および、４−メチル−１−ペンテン以外のオレフィンを０〜４０モル％、好ましくは１〜３５モル％、さらに好ましくは５〜３０モル％の量で含む（ここで４−メチル−１−ペンテンと４−メチル−１−ペンテン以外のオレフィンとの合計量は１００モル％である）。

本発明の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）は、¹³Ｃ−ＮＭＲで測定したアイソタクチックダイアッド分率が４０〜９５％、好ましくは５０〜９０％である。
ここで、アイソタクチックダイアッド分率（ダイアドタクティシティー（ｍ分率）とも言う）は、以下の方法で求められる。
（ダイアドタクティシティー（ｍ分率））
４−メチル−１−ペンテン共重合体のダイアドタクティシティー（ｍ分率）は、ポリマー鎖中、任意の２個の頭尾結合した４−メチル−１−ペンテン単位連鎖を平面ジグザグ構造で表現した時、そのイソブチル分岐の方向が同一である割合と定義し、¹³Ｃ−ＮＭＲスペクトルから下記式（１）により求めた。

タ゛イアット゛タクティシティー（％）＝[ｍ／（ｍ＋ｒ）]×１００（１）
式（１）中、ｍ、ｒは以下で表される頭−尾で結合している４−メチル−１−ペンテン単位の主鎖メチレンに由来する吸収強度を示す。
iＢｕ iＢｕ
｜｜
ｍ:−（ＣＨ−ＣＨ2）-（ＣＨ−ＣＨ2）

iＢｕ
｜
r: −（ＣＨ−ＣＨ2）-（ＣＨ−ＣＨ2）
｜
iＢｕ
¹³Ｃ−ＮＭＲスペクトルは、¹Ｈ共鳴周波数４００ＭＨｚの核磁気共鳴装置を用い、試料をＮＭＲサンプル管（５ｍｍφ）中でヘキサクロロブタジエン、ｏ−ジクロロベンゼンまたは１，２，４−トリクロロベンゼン約０.５ｍl に、ロック溶媒である重水素化ベンゼン約０.０５ｍl を加えた溶媒中で完全に溶解させた後、１２０℃にてプロトン完全デカップリング法にて測定した。測定条件は、フリップアングル４５°、パルス間隔５ｓｅｃ以上を選択する。ケミカルシフトは、ベンゼンを１２７．７ｐｐｍとして設定し、他の炭素ピークのケミカルシフトはこれを基準とした。

ピーク領域は、４１．５〜４３．３ｐｐｍの領域をピークプロファイルの極小点で区切り、高磁場側を第１領域、低磁場側を第２領域に分類した。第１領域では、（ｍ）で示される４−メチル−１−ペンテン単位２連鎖中の主鎖メチレンが共鳴するが、コモノマーに繋がるメチレンのピークも重なるため、上記の第１領域から３４．５〜３５．５ｐｐｍのコモノマー由来のピーク面積を２倍したものを引いた積算値を「ｍ」とした。

第２領域では、（ｒ）で示される４−メチル−１−ペンテン単位２連鎖の主鎖メチレンが共鳴し、その積算値を「ｒ」とした。
本発明の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）は、温度１３０℃においてデカリン中で測定した極限粘度[η]が０．１〜３．０ｄｌ／ｇ、好ましくは０．２〜２．０ｄｌ／ｇ、ＤＳＣで測定した融点（一旦、完全に融解させた後、温度１０℃／分の速度で温度３０℃まで降温して固化し、改めて温度３０℃から１０℃／分の速度で昇温した時の最大吸熱ピーク）が１４０〜１９９℃、好ましくは１４０〜１８０℃である。

このような４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）は、前記本発明の製造方法により、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を分離除去した残りの重合体溶液から４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）を析出させることで得ることができる。
また、本発明の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）の形状としては、どの様な形状であってもよく、その使用目的に合わせて、たとえばペレット状、ベール状、シート状、パウダー状に成形することができる。

また、本発明の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）は、必要に応じて酸化防止剤、高級脂肪酸金属塩および／またはハイドロタルサイト類などの酸吸収剤、さらに、必要に応じて有機パーオキサイドおよび他の添加剤などを配合して用いることもできる。添加剤を配合する場合、これらを通常のタンブラーまたはヘンシェルミキサーなどでドライブレンドし、バンバリーミキサー、加圧ニーダー、一軸押出機、二軸押出機などの通常の混練機で溶融混練して調製することができる。

本発明の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）は、接着性および、他樹脂中での分散性に優れ、また、柔軟性と耐熱性とのバランスなどに優れている。
［４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）の用途］
本発明の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）は、化学的に安定であり、溶融粘度が低く、接着性に優れ、各種プラスチックとの相溶性がよい。さらに、電気的性質、柔軟性と耐熱性とのバランスに優れているなどの特徴があるため、各種ホットメルト接着剤、ゴム、プラスチックの加工性向上剤、改質剤、舗装用材料などとして広く用いられる。

［樹脂改質剤］
樹脂改質剤とは、オレフィン系樹脂、エラストマーなどの成形性、外観、機械的特性などを改良するために添加する改質剤である。
本発明の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）は、各種樹脂類への分散性に優れ、特にオレフィン系重合体との相溶性がよく、溶剤、油脂類とも混ざり易く、また柔軟性および耐熱性に優れることから、樹脂改質剤として好適に使用することができる。

［アスファルト用改質剤］
アスファルト用改質剤とは、アスファルトの性質を改質する目的で添加される添加剤である。従来、アスファルトには種々の用途があり、たとえば、屋根を覆うために使用される防水被覆用材料、道路を舗装するための材料などとして使用されている。
このような分野では、アスファルトには、従来アタクチックポリプロピレンが改質剤として用いられている。本発明の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）は、アタクチックポリプロピレンと同様に柔軟性、接着性、アスファルトへの分散性に優れ、特にアタクチックポリプロピレンより軟化温度が高く、耐熱性に優れることからアスファルト用改質剤として好適に使用することができる。

［ホットメルト接着剤］
ホットメルト接着剤とは、熱可塑性樹脂を主成分とした常温で固体の接着剤であり、加熱することにより液状となり流動性を示し、冷却すると元の固体に戻ることで接着力を有する特徴を持った接着剤であり、熱を利用した簡便な接着剤の一種である。
ホットメルト接着剤の主成分としては、使用用途にもよるが、従来アタクチックポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが一般的に使用されている。

ホットメルト接着剤は、加熱して使用するため、継続加熱により変質しないことが必要である。本発明の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）は、耐熱性に優れ、比較的安価なうえ、迅速接着が可能であり、また溶剤を含まないなど利点が多く、ホットメルト接着剤用途に好適に使用することができ、段ボールなどの包装材用、木工用、製本用、製靴用などの産業用接着剤として使用することができる。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これに限定されるものではない。
[実施例１]
［固体状チタン触媒成分(ａ)の調製］
無水塩化マグネシウム７５ｇ、デカン２８０．３ｇおよび２−エチルヘキシルアルコ−ル３０８．３ｇを１３０℃で３時間加熱反応を行って均一溶液とした後、この溶液中に２−イソブチル−２−イソプロピル−１，３−ジメトキシプロパン２２．２ｍｌを添加し、さらに、１００℃にて１時間攪拌混合を行った。

このようにして得られた均一溶液を室温まで冷却した後、この均一溶液３０ｍｌを、−２０℃に保持した四塩化チタン８０ｍｌ中に、攪拌下４５分間にわたって全量滴下挿入した。挿入終了後、この混合液の温度を４．５時間かけて１１０℃に昇温して、２時間同温度にて攪拌下保持した。２時間の反応終了後、熱濾過にて固体部を採取し、この固体部を１００ｍｌの四塩化チタンにて再懸濁させた後、再び１１０℃で２時間、加熱反応を行った。反応終了後、再び熱濾過にて固体部を採取し、９０℃デカンおよびヘキサンで洗液中に、遊離のチタン化合物が検出されなくなるまで充分洗浄した。以上の操作によって調製した固体状チタン触媒成分（ａ）はデカンスラリ−として保存したが、この内の一部を採取し触媒組成を調べる目的で乾燥した。このようにして得られた固体状チタン触媒成分（ａ）の組成はチタン３．９質量％、マグネシウム１７．０質量％、塩素５７質量％、２−イソブチル−２−イソプロピル−１，３−ジメトキシプロパン１４．８質量％および２−エチルヘキシルアルコ−ル２．９質量％であった。

［重合］
内容積１．０Ｌの重合容器に炭化水素溶媒としてｎ−デカン０．５Ｌを添加し、トリエチルアルミニウム１ミリモルを予め添加し、次いで固体状チタン触媒成分（ａ）をチタン原子で０．０３ミリモル添加し、４５℃にて４−メチル−１−ペンテンを０．０７２Ｌ／ｈ、１−デセンを０．００７Ｌ／ｈにて連続的に添加し共重合を開始した。重合開始時に水素を０．４ＮＬ添加した。重合開始１８０分後に４−メチル−１−ペンテンと１−デセンの添加を停止し、その後さらに９０分間（合計２７０分）重合を行った。重合体スラリーを濾過により重合体粉末を分離回収し、乾燥後することで、粉末状の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を得た。一方、濾過により分離された４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を分離回収した残りの重合体溶液は、二重管式フラッシュ方式を用いて、二重管式フラッシュ乾燥器の出口での４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）の温度２００℃、入口での線速度０．８ｍ／秒、出口でのガス空塔線速度１０００ｍ／秒の条件にてフラッシュ乾燥を行い４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）を回収した。

得られた４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）および（Ｂ）の各物性は、それぞれ、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）のＭＦＲ（温度２６０℃、５ｋｇ荷重）が１０．０g/１０分、融点が２２５℃、１−デセン含有量が４モル％であり、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）の極限粘度[η]が０．９８ｄｌ／ｇ、融点が１６９℃、コモノマー含有量が９．４モル％、アイソタクチックダイアッド分率が８３％であった。また、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）中のｎ−デカンの残存量は２質量％であった。

［比較例１］
実施例１と同様にして得られた４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を分離回収した残りの重合体溶液を、薄膜蒸発器を用いて４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）を回収したところ、得られた４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）中のｎ−デカンの残存量は２０質量％であった。

［比較例２］
比較例１において、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）中のｎ−デカンの残存量を減らすために薄膜蒸発器の乾燥温度を高くしたところ、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）の粘度が増大して薄膜蒸発器からの取り出しが困難となった。また、得られた４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）には、変色が認められ、劣化していた。

本発明の製造方法は、耐熱性、透明性、衝撃強度などに優れる高品質の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）および、柔軟性、接着性、耐熱性および、他樹脂中における分散性に優れるアイソタクチックダイアッド分率が４０〜９５％の特殊な４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）を同時に得ることができ、生産効率に極めて優れる。
さらに、本発明の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）は、化学的に安定で、溶融粘度が低く、各種プラスチックとの相溶性がよく、電気的性質が優れているなどの特徴があるため、各種ホットメルト接着剤、改質剤などに好適に用いられる。

Claims

４−メチル−１−ペンテン単独または４−メチル−１−ペンテンおよび４−メチル−１−ペンテン以外の炭素原子数２〜２０のオレフィンを、炭化水素溶媒中で重合触媒を用いて重合して得られる固体成分を含む重合体溶液から、固体成分として４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を分離回収する工程１と、同時に生成する４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）を、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ａ）を分離回収した残りの重合体溶液をピストンフロー性を有する二相流型蒸発装置を用いて４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）が固化しない温度で乾燥させてから分離回収する工程２とを、一連の製造工程の中に有する、４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）の製造方法。
固体成分を含む重合体溶液が、４−メチル−１−ペンテン６０〜１００モル％および４−メチル−１−ペンテン以外の炭素原子数２〜２０のオレフィン０〜４０モル％を、炭化水素溶媒中で重合触媒を用いて重合することにより得られる、請求項１に記載の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）の製造方法。
工程１を行った後に工程２を行う、請求項１または２に記載の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）の製造方法。
ピストンフロー性を有する二相流型蒸発装置が二重管式フラッシュ乾燥器であって、二重管式フラッシュ乾燥器の入口での線速度が０．０３〜３０ｍ／秒および、出口でのガス空塔線速度が３〜３００００ｍ／秒並びに、二重管式フラッシュ乾燥器の出口での４−メチル−１−ペンテン系重合体(Ｂ)の温度が１００〜４００℃である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の４−メチル−１−ペンテン系重合体（Ｂ）の製造方法。