JP5487089B2 - エチレン系重合体の製造方法 - Google Patents
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さらに、特許文献4には、シクロペンタジエニル基とインデニル基をケイ素架橋した非対称型メタロセンのうちインデニル基の2、4、7位にメチル基を有するメタロセンと変性粘土化合物を用いて、マクロモノマーとして有用なエチレン重合体およびエチレン/ブテン共重合体を製造する触媒系が報告されているが、重合体の末端二重結合が少なく、この触媒単独で長鎖分岐が生成するとの記載はない。
なお、本発明において、ポリエチレンとは、エチレン単独重合体およびエチレンと後述のオレフィンとの共重合体の総称をいい、エチレン系重合体とも言い換えられる。
温度170℃、伸長歪速度2(単位1/秒)で測定される伸長粘度η(t)(単位:Pa・秒)と伸長時間t(単位:秒)の両対数プロットにおいて、歪硬化に起因する伸長粘度の変曲点が観測され、かつ、歪硬化後の最大伸長粘度をηMax(t1)、硬化前の伸長粘度の近似直線をηLinear(t)としたとき、ηMax(t1)/ηLinear(t1)で定義される歪硬化度(λmax)が2.0以上であることを特徴とするエチレン系重合体の製造方法が提供される。
成分(A):下記一般式(1)で示されるメタロセン化合物
成分(B):成分(A)のメタロセン化合物と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物
成分(C):微粒子担体
さらに、本発明の第5の発明によれば、第1〜4のいずれかの発明において、一般式(1)又は(2)中、MがZrであることを特徴とするエチレン系重合体の製造方法が提供される。
また、本発明の第7の発明によれば、第1〜6のいずれかの発明において、成分(C)がシリカであることを特徴とするエチレン系重合体の製造方法が提供される。
さらに、本発明の第8の発明によれば、第1〜7のいずれかの発明において、前記オレフィン重合用触媒は、成分(A)と成分(B)の接触混合物を成分(C)に担持させて得られたものであることを特徴とするエチレン系重合体の製造方法が提供される。
(1)第1〜5のいずれかの発明において、成分(B)がボラン化合物またはボレート化合物であることを特徴とするエチレン系重合体の製造方法。
(2)第1〜5のいずれかの発明において、成分(B)として、有機アルミニウムオキシ化合物(好ましくはアルミノキサン)及びボラン化合物またはボレート化合物を併用することを特徴とするエチレン系重合体の製造方法。
温度170℃、伸長歪速度2(単位1/秒)で測定される伸長粘度η(t)(単位:Pa・秒)と伸長時間t(単位:秒)の両対数プロットにおいて、歪硬化に起因する伸長粘度の変曲点が観測され、かつ、歪硬化後の最大伸長粘度をηMax(t1)、硬化前の伸長粘度の近似直線をηLinear(t)としたとき、ηMax(t1)/ηLinear(t1)で定義される歪硬化度(λmax)が2.0以上であることを特徴とする。
成分(A):一般式(1)で示されるメタロセン化合物
成分(B):成分(A)のメタロセン化合物と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物
成分(C):微粒子担体
以下、本発明を、項目毎に具体的に説明する。
本発明のエチレン系重合体の製造方法では、オレフィン重合用触媒として、必須成分(A)の下記一般式(1)で示されるメタロセン化合物を含むことに特徴がある。
また、X1およびX2は、それぞれ独立して、水素原子、または塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、またはメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、メトキシメチル基、エトキシメチル基、n−プロポキシメチル基、i−プロポキシメチル基、n−ブトキシメチル基、i−ブトキシメチル基、t−ブトキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、アセチル基、1−オキソプロピル基、1−オキソ−n−ブチル基、2−メチル−1−オキソプロピル基、2,2−ジメチル−1−オキソ−プロピル基、フェニルアセチル基、ジフェニルアセチル基、ベンゾイル基、2−メトキシフェニル基、3−メトキシフェニル基、4−メトキシフェニル基、2−フリル基、2−テトラヒドロフリル基、ジメチルアミノメチル基、ジエチルアミノメチル基、ジi−プロピルアミノメチル基、ビス(ジメチルアミノ)メチル基、ビス(ジi−プロピルアミノ)メチル基、(ジメチルアミノ)(フェニル)メチル基、メチルイミノ基、エチルイミノ基、1−(メチルイミノ)エチル基、1−(フェニルイミノ)エチル基、1−[(フェニルメチル)イミノ]エチル基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、i−ブトキシ基、t−ブトキシ基、フェノキシ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジn−プロピルアミノ基、ジi−プロピルアミノ基、ジn−ブチルアミノ基、ジi−ブチルアミノ基、ジt−ブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基などが挙げられる。
好ましいX1およびX2の具体例としては、塩素原子、臭素原子、メチル基、n−ブチル基、i−ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、フェノキシ基、ジメチルアミノ基、ジi−プロピルアミノ基が挙げられる。これらの具体例の中でも、塩素原子、メチル基、ジメチルアミノ基が特に好ましい。
さらに、R1としては、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基などが挙げられる。また、R1がQ1およびQ2と一緒に環を形成している場合として、シクロブチリデン基、シクロペンチリデン基、シクロへキシリデン基、シラシクロブチル基、シラシクロペンチル基、シラシクロヘキシル基などが挙げられる。
好ましいR1の具体例として、Q1または/およびQ2が炭素原子の場合、水素原子、メチル基、エチル基、フェニル基、シクロブチリデン基が挙げられ、また、Q1または/およびQ2がケイ素原子の場合、メチル基、エチル基、フェニル基、シラシクロブチル基が挙げられる。
また、R2は、炭素数1〜20の炭化水素基、ケイ素数1〜6を含む炭素数1〜18のケイ素含有炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、酸素を含む炭素数1〜20の炭化水素基または炭素数1〜20の炭化水素基置換シリル基であると、特に重合活性が高くなるので、好ましい。また、R2が水素原子であると、特に成形性に優れる点で好ましい。
R2として好ましい具体例としては、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、2−メチルフリル基、トリメチルシリル基が挙げられる。
これらの具体例の中でも、水素原子、メチル基、n−ブチル基、t−ブチル基、フェニル基、トリメチルシリル基がさらに好ましく、水素原子、メチル基、フェニル基が特に好ましい。
これらの具体例の中でも、(I)、(III)、(VI)が好ましい。また、これらの部分構造(I)〜(VI)上には、R4が置換していてもよい。
また、R4が2つ以上で、結合している炭素原子と一緒に環を形成している場合の例として、ベンゾ[e]インデニル基、ベンゾ[f]インデニル基、6,7−ジヒドロインダセニル基、5,5,7,7−テトラメチル−6,7−ジヒドロインダセニル基、5,6,7,8−テトラヒドロ−ベンゾ[f]インデニル基、5,6,7,8−テトラヒドロ−5,5,8,8−テトラメチル−ベンゾ[f]インデニル基などが挙げられる。
好ましいR4の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ナフチル基、トリメチルシリル基が挙げられる。
さらに、これらのメタロセン化合物を必須成分(A)として用いるに際しては、2種以上を用いることも可能である。
すなわち、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジメチル、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−メチルインデニル)ジルコニウムジメチル、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(3−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−n−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(3−n−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−t−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−t−ブチルインデニル)ジルコニウムジメチル、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(4−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(ベンゾ[e]インデニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(3−t−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、シクロブチリデンシクロペンタジエニル)(3−t−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルゲルミレン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルシリレン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(アズレニル)ジルコニウムジクロリド、および上記化合物のジルコニウムを、チタニウムまたはハフニウムに代えた化合物、等が好ましいものとして、挙げられる。
ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(4−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(ベンゾ[e]インデニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(3−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−t−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(3−t−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルゲルミレン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、シクロブチリデン(シクロペンタジエニル)(3−t−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−メチルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−t−ブチルインデニル)ハフニウムジクロリド、等が挙げられる。
ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−メチルインデニル)ジルコニウムジメチル、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(3−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−t−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−t−ブチルインデニル)ジルコニウムジメチル、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(3−t−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、等があげられる。
ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジメチル、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジフェニル、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルゲルミレン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、等が挙げられる。
例えば、インデン化合物をリチオ化した後、ジクロロシラン化合物と反応させ、続いてシクロペンタジエニルリチウムと反応させることで配位子が得られる。得られた配位子をテトラキス(アルキルアミド)ジルコニウム、続いてトリメチルシリルクロリドと反応させる方法、または、得られた配位子をリチオ化し、続いて四塩化ジルコニウムと反応させる方法などが挙げられる。
本発明のエチレン系重合体の製造方法は、オレフィン重合用触媒の必須成分として、上記成分(A)以外に、成分(A)のメタロセン化合物(成分(A)、以下、単にAと記すこともある。)と反応してカチオン性メタロセン化合物を形成する化合物(成分(B)、以下、単にBと記すこともある。)および微粒子担体(成分(C)、以下、単にCと記すこともある。)を含むことに、最大の特徴がある。
上記有機アルミニウムオキシ化合物は、分子中に、Al−O−Al結合を有し、その結合数は通常1〜100、好ましくは1〜50個の範囲にある。このような有機アルミニウムオキシ化合物は、通常、有機アルミニウム化合物と水とを反応させて得られる生成物である。
有機アルミニウムと水との反応は、通常、不活性炭化水素(溶媒)中で行われる。不活性炭化水素としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素及び芳香族炭化水素が使用できるが、脂肪族炭化水素又は芳香族炭化水素を使用することが好ましい。
R5 tAlX3 3−t・・・式(3)
(式中、R5は、炭素数1〜18、好ましくは1〜12のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等の炭化水素基を示し、X3は、水素原子又はハロゲン原子を示し、tは、1≦t≦3の整数を示す。)
上記有機アルミニウム化合物は、2種以上混合して使用することもできる。
なお、上記した有機アルミニウムオキシ化合物のうち、アルキルアルミニウムと水とを反応させて得られるものは、通常、アルミノキサンと呼ばれ、特にメチルアルミノキサン(実質的にメチルアルミノキサン(MAO)からなるものを含む)は、有機アルミニウムオキシ化合物として、好適である。
もちろん、有機アルミニウムオキシ化合物として、上記した各有機アルミニウムオキシ化合物の2種以上を組み合わせて使用することもでき、また、前記有機アルミニウムオキシ化合物を前述の不活性炭化水素溶媒に溶液または分散させた溶液としたものを用いても良い。
上記ボラン化合物をより具体的に表すと、トリフェニルボラン、トリ(o−トリル)ボラン、トリ(p−トリル)ボラン、トリ(m−トリル)ボラン、トリ(o−フルオロフェニル)ボラン、トリス(p−フルオロフェニル)ボラン、トリス(m−フルオロフェニル)ボラン、トリス(2,5−ジフルオロフェニル)ボラン、トリス(3,5−ジフルオロフェニル)ボラン、トリス(4−トリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(3,5―ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(パーフルオロナフチル)ボラン、トリス(パーフルオロビフェニル)、トリス(パーフルオロアントリル)ボラン、トリス(パーフルオロビナフチル)ボランなどが挙げられる。
[L1−H]+[BR6R7X4X5]−・・・式(4)
アンモニウムとしては、トリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、トリプロピルアンモニウム、トリブチルアンモニウム、トリ(n−ブチル)アンモニウムなどのトリアルキル置換アンモニウム、ジ(n−プロピル)アンモニウム、ジシクロヘキシルアンモニウムなどのジアルキルアンモニウムを例示できる。
さらに、ホスフォニウムとしては、トリフェニルホスフォニウム、トリブチルホスホニウム、トリ(メチルフェニル)ホスフォニウム、トリ(ジメチルフェニル)ホスフォニウムなどのトリアリールホスフォニウム、トリアルキルホスフォニウムが挙げられる。
さらに、X4及びX5は、ハイドライド基、ハライド基、1〜20の炭素原子を含む炭化水素基、1個以上の水素原子がハロゲン原子によって置換された1〜20の炭素原子を含む置換炭化水素基である。
[L2]+[BR6R7X4X5]−・・・式(5)
また、オレフィン重合用触媒の成分(B)として、前記の有機アルミニウムオキシ化合物と、上記ボラン化合物やボレート化合物との混合物を用いることもできる。さらに、上記ボラン化合物やボレート化合物は、2種以上混合して使用することもできる。
本発明のエチレン系重合体の製造法の必須成分(C)である微粒子担体としては、無機物担体、粒子状ポリマー担体またはこれらの混合物が挙げられる。無機物担体は、金属、金属酸化物、金属塩化物、金属炭酸塩、炭素質物、またはこれらの混合物が使用可能である。
無機物担体に用いることができる好適な金属としては、例えば、鉄、アルミニウム、ニッケルなどが挙げられる。
ここで、上記の式は、分子式ではなく、組成のみを表すものであって、本発明において用いられる複合酸化物の構造および成分比率は特に限定されるものではない。
また、本発明において用いる金属酸化物は、少量の水分を吸収していても差し支えなく、少量の不純物を含有していても差し支えない。
金属炭酸塩としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属の炭酸塩が好ましく、具体的には、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウムなどが挙げられる。
炭素質物としては、例えば、カーボンブラック、活性炭などが挙げられる。
以上の無機物担体は、いずれも本発明に好適に用いることができるが、特に金属酸化物、シリカ、アルミナなどの使用が好ましい。
これら無機物担体の性状としては、特に制限はないが、通常、平均粒径は5〜200μm、好ましくは10〜150μm、平均細孔径は20〜1000Å、好ましくは50〜500Å、比表面積は150〜1000m2/g、好ましくは200〜700m2/g、細孔容積は0.3〜2.5cm3/g、好ましくは0.5〜2.0cm3/g、見掛比重は0.20〜0.50g/cm3、好ましくは0.25〜0.45g/cm3を有する無機物担体を用いるのが好ましい。
本発明のエチレン系重合体の製造方法の必須成分であるメタロセン化合物(A)と、メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)、および微粒子担体(C)からなるオレフィン重合用触媒を得る際の各成分の接触方法は、特に限定されず、例えば、以下の方法が任意に採用可能である。
(II)メタロセン化合物(A)と、微粒子担体(C)とを接触させた後、メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)を接触させる。
(III)メタロセン化合物(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)と、微粒子担体(C)とを接触させた後、メタロセン化合物(A)を接触させる。
この接触は、通常−100℃〜200℃、好ましくは−50℃〜100℃、さらに好ましくは0℃〜50℃の温度にて、5分〜50時間、好ましくは30分〜24時間、さらに好ましくは30分〜12時間で行うことが望ましい。
さらに、カチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(B)として、有機アルミニウムオキシ化合物と、ボラン化合物、ボレート化合物との混合物を用いる場合にあっては、混合物における各化合物について、遷移金属(M)に対して上記と同様な使用割合で選択することが望ましい。
(IV)メタロセン化合物(A)と微粒子担体(C)とを接触させて溶媒を除去し、これを固体触媒成分とし、重合条件下で有機アルミニウムオキシ化合物、ボラン化合物、ボレート化合物またはこれらの混合物と接触させる。
(V)有機アルミニウムオキシ化合物、ボラン化合物、ボレート化合物またはこれらの混合物と微粒子担体(C)とを接触させて溶媒を除去し、これを固体触媒成分とし、重合条件下でメタロセン化合物(A)と接触させる。
上記(IV)、(V)の接触方法の場合も、成分比、接触条件および溶媒除去条件は、前記と同様の条件が使用できる。
層状珪酸塩とは、イオン結合等によって構成される面が互いに弱い結合力で平行に積み重なった結晶構造をとる珪酸塩化合物である。
大部分の層状珪酸塩は、天然には主に粘土鉱物の主成分として産出するが、これら、層状珪酸塩は特に天然産のものに限らず、人工合成物であってもよい。
ここで化学処理とは、表面に付着している不純物を除去する表面処理と層状珪酸塩の結晶構造、化学組成に影響を与える処理のいずれをも用いることができる。
具体的には、(イ)塩酸、硫酸等を用いて行う酸処理、(ロ)NaOH、KOH、NH3等を用いて行うアルカリ処理、(ハ)周期表第2族から第14族から選ばれた少なくとも1種の原子を含む陽イオンとハロゲン原子または無機酸由来の陰イオンからなる群より選ばれた少なくとも1種の陰イオンからなる塩類を用いた塩類処理、(ニ)アルコール、炭化水素化合物、ホルムアミド、アニリン等の有機物処理等が挙げられる。これらの処理は、単独で行ってもよいし、2つ以上の処理を組み合わせてもよい。
各成分の接触方法は、特に限定されず、例えば、以下の方法が任意に採用可能である。
(VI)メタロセン化合物(A)と有機アルミニウム化合物を接触させた後、層状珪酸塩担体と接触させる。
(VII)メタロセン化合物(A)と層状珪酸塩担体を接触させた後、有機アルミニウム化合物と接触させる。
(VIII)有機アルミニウム化合物と層状珪酸塩担体を接触させた後、メタロセン化合物(A)と接触させる。
メタロセン化合物(A)の担持量は、層状珪酸塩担体1gあたり、0.0001〜5ミリモル、好ましくは0.001〜0.5ミリモル、さらに好ましくは0.01〜0.1ミリモルである。
また、有機アルミニウム化合物を用いる場合のAl担持量は、0.01〜100モル、好ましくは0.1〜50モル、さらに好ましくは0.2〜10モルの範囲であることが望ましい。
触媒成分(B)と成分(C)とを兼ねる成分として、層状珪酸塩を用いると、得られるエチレン系重合体は、分子量分布が狭くなる。さらに、重合活性が高く、長鎖分岐を有するエチレン系重合体の生産性が向上する。
こうして得られるオレフィン重合用触媒は、必要に応じてモノマーの予備重合を行った後に使用しても差し支えない。
上記したオレフィン重合用触媒は、エチレンの単独重合またはエチレンとα−オレフィンとの共重合に、使用可能である。
α−オレフィン類は、2種類以上のα−オレフィンをエチレンと共重合させることも可能である。
共重合は、交互共重合、ランダム共重合、ブロック共重合のいずれであっても差し支えない。エチレンと他のα−オレフィンとを共重合させる場合、当該他のα−オレフィンの量は、全モノマーの90モル%以下の範囲で任意に選ぶことができるが、一般的には、40モル%以下、好ましくは30モル%以下、さらに好ましくは10モル%以下の範囲で選ばれる。もちろん、エチレンやα―オレフィン以外のコモノマーを少量使用することも可能であり、この場合、スチレン、4−メチルスチレン、4−ジメチルアミノスチレン等のスチレン類、1,4−ブタジエン、1,5−ヘキサジエン、1,4−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン等のジエン類、ノルボルネン、シクロペンテン等の環状化合物、ヘキセノール、ヘキセン酸、オクテン酸メチル等の含酸素化合物類、等の重合性二重結合を有する化合物を挙げることができる。
スラリー重合の場合、実質的に酸素、水等を断った状態で、イソブタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素等から選ばれる不活性炭化水素溶媒の存在下または不存在下で、エチレン等を重合させる。また、液状エチレンや液状プロピレン等の液体モノマーも溶媒として使用できることは言うまでもない。
また、気相重合の場合、エチレンやコモノマーのガス流を導入、流通、または循環した反応器内においてエチレン等を重合させる。
本発明において、更に好ましい重合は、気相重合である。重合条件は、温度が0〜250℃、好ましくは20〜110℃、更に好ましくは60〜100℃であり、圧力が常圧〜10MPa、好ましくは常圧〜4MPa、更に好ましくは0.5〜2MPaの範囲にあり、重合時間としては5分〜10時間、好ましくは5分〜5時間が採用されるのが普通である。
また、重合系中に、水分除去を目的とした成分、いわゆるスカベンジャーを加えても何ら支障なく実施することができる。
なお、かかるスカベンジャーとしては、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などの有機アルミニウム化合物、前記有機アルミニウムオキシ化合物、分岐アルキルを含有する変性有機アルミニウム化合物、ジエチル亜鉛、ジブチル亜鉛などの有機亜鉛化合物、ジエチルマグネシウム、ジブチルマグネシウム、エチルブチルマグネシウムなどの有機マグネシウム化合物、エチルマグネシウムクロリド、ブチルマグネシウムクロリドなどのグリニヤ化合物などが使用される。これらのなかでは、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、エチルブチルマグネシウムが好ましく、トリエチルアルミニウムが特に好ましい。
水素濃度、モノマー量、重合圧力、重合温度等の重合条件が互いに異なる2段階以上の多段階重合方式にも、支障なく適用することができる。
本発明で製造されるエチレン系重合体の密度は、0.85〜0.97g/cm3であり、好ましくは0.88〜0.97g/cm3、より好ましくは0.90〜0.97g/cm3である。MFR(メルトフローレート、190℃、2.16kg荷重)は、0.001〜1000g/10分であり、好ましくは0.01〜100g/10分、より好ましくは0.1〜100g/10分、さらに好ましくは0.1〜20g/10分である。
そして、本発明で製造されるエチレン系重合体は、通常のエチレン系重合体に対し、溶融物性が改良されており、優れた成形性を有することが大きな特徴である。
一般に、ポリエチレンは、フィルム成形、ブロー成形、発泡成形等の溶融状態を経由する附型方法により工業製品へと加工されるが、この際、伸長流動特性が成形性のし易さに大きな影響を与えることはよく知られている。
すなわち、分子量分布が狭く、長鎖分岐を持たないポリエチレンは、溶融強度が低いので成形性が悪く、一方、超高分子量成分や長鎖分岐成分を有するポリエチレンは、溶融伸長時に歪硬化(ストレイン・ハードニング)、すなわち、高歪み側で伸長粘度が急激に上昇する特性を有し、この特性を顕著に示すポリエチレンは、成形性に優れると言われている。
本発明に係るエチレン系重合体のλmaxは、通常2.0以上であり、好ましくは4.5以上、更に好ましくは8.0以上であり、λmaxが2.0より小さいと、十分な溶融強度が得られず、上述の効果が得られない。また、λmaxの上限は、特に明確な制約を受けず、あるいは、成形方法、成形条件、MFR等によっても異なるが、通常100以下であり、大きすぎると、分岐構造の増加に伴なう製品強度の低下を招くので、好ましくは50以下、更に好ましくは40以下である。
さらに、本発明に係るエチレン系重合体は、赤外吸収スペクトル(IR)で測定した分子末端に存在する二重結合の数が炭素原子1000個あたり0.15個以上であることが望ましい。
本発明に係るエチレン系重合体の測定に当り、好ましい測定方法及び測定機器として、以下を挙げることができる。
・装置:Rheometorics社製 Ares
・冶具:ティーエーインスツルメント社製 Extentional Viscosity Fixture
・測定温度:170℃
・歪み速度:2/秒
・試験片の作成:プレス成形して18mm×10mm、厚さ0.7mm、のシートを作成する。
170℃、歪み速度2/秒における伸長粘度を、横軸に時間t(秒)、縦軸に伸長粘度η(Pa・秒)を両対数グラフでプロットする。その両対数グラフ上で、歪硬化後、歪量が4.0となるまでの最大伸長粘度をηMax(t1)(t1は最大伸長粘度を示す時の時間)とし、歪硬化前の伸長粘度の近似直線をηLinear(t)としたとき、ηMax(t1)/ηLinear(t1)として算出される値を歪硬化度(λmax)と定義する。なお、歪硬化の有無は、時間の経過と共に伸長粘度が上に凸の曲線から下に凸の曲線へと変わる変曲点を有するか、否かによって、判断される。
図1、図2は、下記実施例に記載されている実施例1、比較例2の伸長粘度のプロット図である。
なお、実施例において使用した評価方法は、以下のとおりであり、以下の触媒合成工程および重合工程は、すべて精製窒素雰囲気下で行い、また、使用した溶媒は、モレキュラーシーブ4Aで脱水精製したものを用いた。
(i)MFR:
JIS K6760に準拠し、190℃・2.16kg荷重で測定した。FR(フローレイト比)は、190℃・10kg荷重の条件で同様に測定したMFRであるMFR10kgとMFRとの比(=MFR10kg/MFR)から算出した。
密度は、JIS K7112に準拠し、MFR測定時に得られるストランドを100℃で1時間熱処理し、更に室温で1時間放置した後に密度勾配管法で測定した。
レオメータを用いて、上記本明細書記載の方法で測定した。
なお、試験片の作成に先立ち、以下の手順で重合体の溶解・再沈殿処理を実施した。
冷却管を付けた500mlの二口フラスコにキシレン300mlを導入し、室温で窒素バブリングを30分間行った。重合体6.0グラムと2,6−ジ−t−ブチルヒドロキシトルエン(BTH)1.0グラムを導入した。窒素雰囲気下、125℃で30分間撹拌し、重合体をキシレンに完全に溶解させた。重合体が溶解したキシレン溶液をエタノール2.5Lに注ぎ、重合体を析出させた。ろ過により回収した重合体を80℃の真空乾燥機で乾燥した。
末端二重結合の定量は、プレスフィルムを作製し、赤外吸収スペクトル(IR)を島津製作所製FTIR−8300の装置を用いて、一置換アルケンの面外変角振動の吸収である910cm−1のピークの吸光度より次式から算出される。
末端二重結合の数(個/1000炭素当り)=1.14×ΔA/d/t
ここで、ΔAは910cm−1のピークの吸光度、dはフィルム密度(g/cm3)、tはフィルム厚(mm)である。
本発明において、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、ゲル・パーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法で測定したものをいう。
保持容量から分子量への換算は、予め作成しておいた標準ポリスチレンによる検量線を用いて行う。使用する標準ポリスチレンは、何れも東ソー(株)製の以下の銘柄である。
F380、F288、F128、F80、F40、F20、F10、F4、F1、A5000、A2500、A1000。
各々が0.5mg/mLとなるように、ODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)に溶解した溶液を0.2mL注入して較正曲線を作成する。較正曲線は、最小二乗法で近似して得られる三次式を用いる。分子量への換算に使用する粘度式[η]=K×Mαは、以下の数値を用いる。
PS:K=1.38×10−4、α=0.7
PE:K=3.92×10−4、α=0.733
PP:K=1.03×10−4、α=0.78
装置:Waters社製GPC(ALC/GPC 150C)
検出器:FOXBORO社製MIRAN 1A IR検出器(測定波長:3.42μm)
カラム:昭和電工社製AD806M/S(3本)
移動相溶媒:o−ジクロロベンゼン
測定温度:140℃
流速:1.0ml/分
注入量:0.2ml
試料の調製:試料は、ODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)を用いて、1mg/mLの溶液を調製し、140℃で約1時間を要して溶解させる。
なお、得られたクロマトグラムのベースラインと区間は、図3に例示されるように行う。
[合成例1]:ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド(メタロセン化合物A)の合成
ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリドの合成は、Macromolecules 1995,28,3771−3778に記載の手順に従って合成した。
シクロペンタジエニル−(3−メチルインデニル)ジメチルシランを用い、[合成例1]と同様な手法により、目的物のメタロセンを得た。
シクロペンタジエニル−(3−t−ブチルインデニル)ジメチルシランを用い、[合成例1]と同様な手法により、目的物のメタロセンを得た。
シクロペンタジエニル−(ベンゾ[e]インデニル)ジメチルシランを用い、[合成例1]と同様な手法により、目的物のメタロセンを得た。
シクロペンタジエニル−(4−フェニルインデニル)ジメチルシランを用い、[合成例1]と同様な手法により、目的物のメタロセンを得た。
1−シクロペンタジエニル−1−(3−t−ブチルインデニル)シクロブタンを用い、[合成例1]と同様な手法により、目的物のメタロセンを得た。
シクロペンタジエニル−(3−フェニル−インデニル)ジメチルシランを用い、[合成例1]と同様な手法により、目的物のメタロセンを得た。
シクロペンタジエニル−(3−t−ブチルインデニル)ジメチルシランを用い、[合成例1]と同様な手法により、目的物のメタロセンを得た。
シクロペンタジエニル−(3−メチルインデニル)ジメチルシランを用い、[合成例1]と同様な手法により、目的物のメタロセンを得た。
(1)固体触媒の調製
窒素雰囲気下、200ml二口フラスコに600℃で5時間焼成したシリカ5グラムを入れ、150℃のオイルバスで加熱しながら真空ポンプで1時間減圧乾燥した。別途用意した100ml二口フラスコに窒素雰囲気下でメタロセン化合物A50ミリグラムを入れ、脱水トルエン13.4mlで溶解した。室温でメタロセン化合物Aのトルエン溶液にアルベマール社製の20%メチルアルミノキサン/トルエン溶液8.6mlを加え30分間撹拌した。真空乾燥済みシリカの入った200ml二口フラスコを40℃のオイルバスで加熱および撹拌しながら、メタロセン化合物Aとメチルアルミノキサンの反応物のトルエン溶液を全量加えた。40℃で1時間撹拌した後、40℃に加熱したままトルエン溶媒を減圧留去することで固体触媒を得た。
上記(1)の固体触媒の調製で得た固体触媒を用いてエチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。
すなわち、攪拌および温度制御装置を有する内容積1リットルのステンレス鋼製オートクレーブに、充分脱水および脱酸素したポリエチレン製のペレットを80グラム、トリエチルアルミニウムを33ミリグラム導入し撹拌しながら70℃へ昇温した。1−ヘキセン10重量%を含むエチレンを分圧が2.0MPaになるまで導入した後、上記固体触媒198ミリグラムをアルゴンガスで圧入して60分間重合を行った。
その結果、12.9グラムのポリエチレンが生成した。重合結果を表1にまとめた。
(1)エチレン重合体の製造
上記実施例1の固体触媒の調製で得た固体触媒を用いて、表1の条件にて、実施例1と同様の方法により、エチレン重合体を製造した。
こうして得られたエチレン重合体は、23.3グラムであった。結果を表1に示す。
(1)重合体の製造
撹拌および温度制御装置を有する内容積3リットルのステンレス鋼製オートクレーブに充分脱水および脱酸素したヘプタン1.5リットル、1−ヘキセン120ミリリットル、トリエチルアルミニウム110ミリグラム、水素68ミリリットルを導入し撹拌しながら80℃へ昇温した。エチレンを分圧が2.0MPaになるまで導入した後、実施例1で得られた固体触媒200ミリグラムをアルゴンガスで圧入して60分間重合を行った。
ヘプタンから生成したポリエチレンをろ過により回収し乾燥した。その結果、13.7グラムのポリエチレンが得られた。重合結果を表1にまとめた。
(1)エチレン・1−ヘキセン共重合体の製造
実施例1の固体触媒の調製で得た固体触媒を用いてエチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。
すなわち、誘導撹拌装置付き2Lオートクレーブにイソブタン800mL、1−ヘキセン40mL、トリエチルアルミニウム0.20mmolを加え、75℃に昇温し、H2を1000mL添加し、更にエチレンを導入してエチレン分圧を1.4MPaに保った。
次いで、実施例1の固体触媒160mgを窒素で圧入し、エチレン分圧1.4MPa、温度75℃を保って60分間重合を継続した後、エタノールを加えて重合を停止させた。
なお、重合反応中、エチレン消費速度に比例した供給速度にてH2および1−ヘキセンの追加供給を実施した。
その結果、重合開始10分後と重合時のオートクレーブ気相部のH2/C2(水素/エチレン)モル比はそれぞれ0.156%、0.241%であり、追加供給した1−ヘキセン量は7.2mLであった。こうして得られたエチレン重合体は31.4gであった。結果を表1に示す。
(1)エチレン重合体の製造
表1の条件にて、実施例4と同様の方法により、エチレン重合体を製造した。
その結果、重合開始10分後と重合時のオートクレーブ気相部のH2/C2モル比はそれぞれ0.213%、0.246%であった。こうして得られたエチレン重合体は33.4gであった。結果を表1に示す。
(1)エチレン重合体の製造
表1の条件にて、実施例4と同様の方法により、エチレン重合体を製造した。
その結果、重合開始10分後と重合時のオートクレーブ気相部のH2/C2モル比はそれぞれ0.332%、0.343%であった。こうして得られたエチレン重合体は68.7gであった。結果を表1に示す。
(1)エチレン・1−ヘキセン共重合体の製造
実施例1の固体触媒の調製で得た固体触媒を使用してエチレン・1−ヘキセン気相連続共重合を行った。
すなわち、表1に示す所定の温度、ヘキセン/エチレンモル比、水素/エチレンモル比、窒素濃度、圧力0.8MPaで準備された気相連続重合装置(内容積100L、流動床直径10cm、ベッド重量1.8kg)に該固体触媒を間欠的に供給しながらガス組成と温度を一定にして重合を行った。
また、系内の清浄性を保つためトリエチルアルミニウム(TEA)のヘキサン稀釈溶液0.03mol/Lを7ml/hrでガス循環ラインに供給した。重合速度は、触媒の供給を開始して12時間経過後以降の生成ポリエチレンの平均生成速度とした。
累積5kg以上のポリエチレンを生成した後に得られるエチレン・1−ヘキセン共重合体の物性を重合体の分析に用いた。これらの重合条件、重合結果を合わせて表1に記載した。
(1)エチレン・1−ヘキセン共重合体の製造
表1の条件にて、実施例7と同様の方法により、エチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。結果を表1に示す。
(1)固体触媒の調製
窒素雰囲気下、200ml二口フラスコに600℃で5時間焼成したシリカ5グラムを入れ、150℃のオイルバスで加熱しながら真空ポンプで1時間減圧乾燥した。真空乾燥済みシリカに脱水トルエン13.4mlとアルベマール社製の20%メチルアルミノキサン/トルエン溶液8.6mlを加え40℃で30分間撹拌した。別途用意した100ml二口フラスコに窒素雰囲気下でメタロセン化合物A50ミリグラムを入れ、脱水トルエン10mlで溶解し、上記、シリカ/メチルアルミノキサン反応物スラリーに加えた。40℃で30分間撹拌した後、40℃に加熱したままトルエン溶媒を減圧留去することで固体触媒を得た。
上記固体触媒の調製で得られた固体触媒を用いて、表1の条件にて、実施例1と同様の方法により、エチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。
こうして得られたエチレン・1−ヘキセン共重合体は21.8gであった。結果を表1に示す。
(1)固体触媒の調製
窒素雰囲気下、200ml二口フラスコに600℃で5時間焼成したシリカ5グラムを入れ、150℃のオイルバスで加熱しながら真空ポンプで1時間減圧乾燥した。別途用意した100ml二口フラスコに窒素雰囲気下でメタロセン化合物A50ミリグラムを入れ、脱水トルエン13.4mlで溶解した。室温でメタロセン化合物Aのトルエン溶液にアルベマール社製の20%メチルアルミノキサン/トルエン溶液8.6mlを加え30分間撹拌した。別途用意した50ml二口フラスコに窒素雰囲気下でトリフェニルカルベニウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート115ミリグラムを入れ、脱水トルエン10mlで溶解し、上記メタロセン化合物Aとメチルアルミノキサンの反応液に加えた。室温で30分間反応させた後に、全量を真空乾燥済みシリカの入った200ml二口フラスコに加えた。40℃で1時間撹拌した後、40℃に加熱したままトルエン溶媒を減圧留去することで固体触媒を得た。
上記固体触媒の調製で得られた固体触媒を用いて、表1の条件にて、実施例1と同様の方法により、エチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。
こうして得られたエチレン・1−ヘキセン共重合体は29.1gであった。結果を表1に示す。
(1)固体触媒の調製
窒素雰囲気下、200ml二口フラスコに600℃で5時間焼成したシリカ5グラムを入れ、150℃のオイルバスで加熱しながら真空ポンプで1時間減圧乾燥した。別途用意した100ml二口フラスコに窒素雰囲気下でメタロセン化合物A100ミリグラムを入れ、脱水トルエン13.4mlで溶解した。室温でメタロセン化合物Aのトルエン溶液にアルベマール社製の20%メチルアルミノキサン/トルエン溶液8.6mlを加え30分間撹拌した。別途用意した50ml二口フラスコに窒素雰囲気かでトリフェニルカルベニウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート230ミリグラムを入れ、脱水トルエン10mlで溶解した。この溶液を先のメタロセン化合物Aとメチルアルミノキサンの混合溶液に室温で加え30分間撹拌した。
真空乾燥済みシリカの入った200ml二口フラスコを40℃のオイルバスで加熱および撹拌しながら、メタロセン化合物Aとメチルアルミノキサンとトリフェニルカルベニウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレートの反応物のトルエン溶液を全量加えた。40℃で1時間撹拌した後、40℃に加熱したままトルエン溶媒を減圧留去することで固体触媒を得た。
上記固体触媒の調製で得られた固体触媒を用いて、表1の条件にて、実施例1と同様の方法により、エチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。
こうして得られたエチレン・1−ヘキセン共重合体は30.8gであった。結果を表1に示す。
(1)固体触媒の調製
メタロセン化合物A50ミリグラムの代わりに、合成例2で得られたメタロセン化合物B52ミリグラムを用いた以外は、実施例1と同様に、固体触媒を調製した。
実施例1で得られた固体触媒200ミリグラムの代わりに、上記固体触媒の調製で得られた固体触媒194ミリグラムを用い、水素34ミリリットルを加えた以外は、実施例1と同様に、エチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。
その結果、20.9グラムのエチレン・1−ヘキセン共重合体が生成した。重合結果を表1にまとめた。
(1)固体触媒の調製
窒素雰囲気下、200ml二口フラスコに600℃で5時間焼成したシリカ5グラムを入れ、150℃のオイルバスで加熱しながら真空ポンプで1時間減圧乾燥した。別途用意した100ml二口フラスコに窒素雰囲気下でメタロセン化合物B104ミリグラムを入れ、脱水トルエン13.4mlで溶解した。室温でメタロセン化合物Bのトルエン溶液にアルベマール社製の20%メチルアルミノキサン/トルエン溶液8.6mlを加え30分間撹拌した。別途用意した50ml二口フラスコに窒素雰囲気下でトリフェニルカルベニウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート230ミリグラムを入れ、脱水トルエン10mlで溶解し、上記メタロセン化合物Bとメチルアルミノキサンの反応液に加えた。室温で30分間反応させた後に、全量を真空乾燥済みシリカの入った200ml二口フラスコに加えた。40℃で1時間撹拌した後、40℃に加熱したままトルエン溶媒を減圧留去することで固体触媒を得た。
上記固体触媒の調製で得た固体触媒を用いて、表1の条件にて、実施例1と同様の方法により、エチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。
こうして得られたエチレン・1−ヘキセン共重合体は26.0gであった。結果を表1に示す。
(1)エチレン・1−ヘキセン共重合体の製造
実施例12で得られた固体触媒を用いた以外は、実施例4の方法に従って、エチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。詳細条件と重合結果を表1に示す。
(1)固体触媒の調製
メタロセン化合物A50ミリグラムの代わりに、合成例3で得られたメタロセン化合物C57ミリグラムを用いた以外は、実施例1と同様に固体触媒を調製した。
上記の固体触媒の調製で得た固体触媒を用いて、表1の条件にて、実施例1と同様の方法により、エチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。
こうして得られたエチレン・1−ヘキセン共重合体は24.8gであった。結果を表1に示す。
(1)エチレン・1−ヘキセン共重合体の製造
実施例15の固体触媒の調製で得た固体触媒を用いて、表1の条件にて、実施例4の方法に従って、エチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。
こうして得られたエチレン・1−ヘキセン共重合体は75.5gであった。結果を表1に示す。
(1)エチレン重合体の製造
実施例15の固体触媒の調製で得た固体触媒を用いて、表1の条件にて、実施例4の方法に従って、エチレン重合体を製造した。
こうして得られたエチレン重合体は80.0gであった。結果を表1に示す。
(1)固体触媒の調製
メタロセン化合物A50ミリグラムの代わりに、合成例4で得られたメタロセン化合物D56ミリグラムを用いた以外は、実施例1と同様に、固体触媒を調製した。
実施例1で得られた固体触媒200ミリグラムの代わりに、上記固体触媒の調製で得られた固体触媒97ミリグラムを用い、水素17ミリリットルを加え、1−ヘキセンの代わりに1−ブテン10重量%を含むエチレンを分圧が2.0MPaになるまで導入し、90℃で重合した以外は、実施例1と同様の操作で、エチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
その結果、19.0グラムのエチレン・1−ブテン共重合体が生成した。重合結果を表1にまとめた。
(1)固体触媒の調製
メタロセン化合物A50ミリグラムの代わりに、合成例5で得られたメタロセン化合物E59ミリグラムを用いた以外は、実施例1と同様に、固体触媒を調製した。
実施例1で得られた固体触媒200ミリグラムの代わりに、上記固体触媒の調製で得られた固体触媒60ミリグラムを用い、水素102ミリリットルを加え、1−ヘキセンの代わりに1−ブテン10重量%を含むエチレンを分圧が2.0MPaになるまで導入し、90℃で重合した以外は、実施例1と同様の操作で、エチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
その結果、13.2グラムのエチレン・1−ブテン共重合体が生成した。重合結果を表1にまとめた。
(1)固体触媒の調製
メタロセン化合物A50ミリグラムの代わりに、合成例6で得られたメタロセン化合物F56ミリグラムを用いた以外は、実施例1と同様に、固体触媒を調製した。
実施例1で得られた固体触媒200ミリグラムの代わりに、上記固体触媒の調製で得られた固体触媒52ミリグラムを用い、水素を加えず、1−ヘキセンの代わりに1−ブテン10重量%を含むエチレンを分圧が2.0MPaになるまで導入し、90℃で重合した以外は、実施例1と同様の操作で、エチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
その結果、6.9グラムのエチレン・1−ブテン共重合体が生成した。重合結果を表1にまとめた。
(1)固体触媒の調製
メタロセン化合物A50ミリグラムの代わりに、合成例7で得られたメタロセン化合物G59ミリグラムを用いた以外は、実施例1と同様に、固体触媒を調製した。
実施例1で得られた固体触媒200ミリグラムの代わりに、上記固体触媒の調製で得られた固体触媒196ミリグラムを用い、水素を加えず、1−ヘキセンの代わりに1−ブテン10重量%を含むエチレンを分圧が2.0MPaになるまで導入し、90℃で重合した以外は、実施例1と同様の操作で、エチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
その結果、27.5グラムのエチレン・1−ブテン共重合体が生成した。重合結果を表1にまとめた。
(1)固体触媒の調製
メタロセン化合物A50ミリグラムの代わりに、合成例8で得られたメタロセン化合物H68ミリグラムを用いた以外は、実施例1と同様に、固体触媒を調製した。
実施例1で得られた固体触媒200ミリグラムの代わりに、上記固体触媒の調製で得られた固体触媒205ミリグラムを用い、水素68ミリリットルを加え、1−ヘキセンの代わりに1−ブテン10重量%を含むエチレンを分圧が2.0MPaになるまで導入し、90℃で重合した以外は、実施例1と同様の操作で、エチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
その結果、7.9グラムのエチレン・1−ブテン共重合体が生成した。重合結果を表1にまとめた。
(1)固体触媒の調製
メタロセン化合物A50ミリグラムの代わりに、合成例9で得られたメタロセン化合物I62ミリグラムを用いた以外は、実施例1と同様に、固体触媒を調製した。
実施例1で得られた固体触媒200ミリグラムの代わりに、上記固体触媒の調製で得られた固体触媒210ミリグラムを用い、水素68ミリリットルを加え、1−ヘキセンの代わりに1−ブテン10重量%を含むエチレンを分圧が2.0MPaになるまで導入し、90℃で重合した以外は、実施例1と同様の操作で、エチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
その結果、7.4グラムのエチレン・1−ブテン共重合体が生成した。重合結果を表1にまとめた。
固体触媒を調製せず、エチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。
すなわち、攪拌および温度制御装置を有する内容積3リットルのステンレス鋼製オートクレーブに、充分脱水および脱酸素したヘプタンを1450ml、1−ヘキセンを60ml、アルベマール社製の20%メチルアルミノキサン/トルエン溶液1.7mlを導入し撹拌しながら60℃へ昇温した。エチレンを分圧が2.0MPaになるまで導入した後、メタロセン化合物A1.0マイクロモルのトルエン溶液5.0mlをアルゴンガスで圧入して60分間重合を行った。
その結果、36.6グラムのポリエチレンが生成した。重合結果を表1にまとめた。
固体触媒を調製せず、エチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。
すなわち、重合温度を60℃の代わりに70℃にした以外は、比較例1と同様に、重合体を製造した。
その結果、87.0グラムのポリエチレンが生成した。重合結果を表1にまとめた。
表1の重合結果に示すように、比較例1、比較例2で生成したエチレン系重合体は、FRが大きいので溶融流動性には優れており、また、末端二重結合は多いにもかかわらず、そのλmax値は、成分(A)として同じ種類のメタロセン化合物を用いた本発明例示の実施例1〜9で得られたエチレン系重合体の非常に優れたレベルには遠く及んでいない。
すなわち、本発明においては、必須成分として成分(C)の使用が欠かせないことがわかる。
(1)固体触媒の調製
メタロセン化合物A50ミリグラムの代わりに、Strem Chemicals,Inc.製のラセミ−エチレンビスインデニルジルコニウムジクロリド(メタロセン化合物J)52ミリグラムを用いた以外、実施例1の固体触媒の調製と同様に、固体触媒を調製した。
上記の固体触媒の調製で得た固体触媒を用いて、表1の条件にて、実施例1と同様の方法によりエチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。
こうして得られたエチレン・1−ヘキセン共重合体は44.9gであった。結果を表1に示す。
(1)固体触媒の調製
実施例1の固体触媒の調製において、メタロセン化合物A50ミリグラムの代わりに、和光純薬工業株式会社製のラセミ−ジメチルシリレンビスインデニルジルコニウムジクロリド(メタロセン化合物K)109ミリグラムを用いた以外、実施例1と同様に、固体触媒を調製した。
上記の固体触媒の調製で得た固体触媒を用いて、表1の条件にて、実施例1と同様の方法により、エチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。
こうして得られたエチレン・1−ヘキセン共重合体は58.1gであった。結果を表1に示す。
(1)エチレン・1−ヘキセン共重合体の製造
比較例4の固体触媒の調製で得た固体触媒を用いて、表1の条件にて、実施例3の方法に従って、エチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。
こうして得られたエチレン・1−ヘキセン共重合体は30.2gであった。結果を表1に示す。
(1)固体触媒の調製
実施例1の固体触媒の調製において、メタロセン化合物A50ミリグラムの代わりに、和光純薬工業株式会社製のジフェニルメチリデン(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(メタロセン化合物L)138ミリグラムを用いた以外、実施例1と同様に、固体触媒を調製した。
上記の固体触媒の調製で得た固体触媒を用いて、表1の条件にて、実施例1と同様の方法により、エチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。
こうして得られたエチレン・1−ヘキセン共重合体は5.9gであった。結果を表1に示す。
(1)固体触媒の調製
実施例1の固体触媒の調製において、メタロセン化合物A50ミリグラムの代わりに、和光純薬工業株式会社製のジメチルシリレンビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド(メタロセン化合物M)44ミリグラムを用いた以外、実施例1と同様に、固体触媒を調製した。
上記の固体触媒の調製で得た固体触媒を用いて、表1の条件にて、実施例5と同様の方法により、エチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。
こうして60.0gのエチレン・1−ヘキセン共重合体が得られたが、そのMFRは非常に大きく、λmaxを測定することが全く不可能なほど、溶融強度が不足していた。結果を表1に示す。
表1の重合結果に示すように、該比較例群で生成したエチレン系重合体は、FRが大きいので溶融流動性には優れているかもしれないが、末端二重結合が少なく、そのλmax値は、成分(B)および成分(C)として同じ種類の化合物および担体を用いて、かつ、同じ合成方法で準備した触媒によって実施された本発明例示の実施例1〜実施例9のエチレン系重合体の非常に優れたレベルには及んでいない。
すなわち、本発明においては、必須成分として成分(A)の使用が欠かせないことがわかる。
高圧ラジカル法低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン社製LC600A;MFR=6.6g/10分、密度0.917g/cm3)のλmaxの測定を実施したところ、11.8であった。
高圧ラジカル法低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン社製LF280;MFR=0.8g/10分、密度0.926g/cm3)のλmaxの測定を実施したところ、3.2であった。
本発明で得られるエチレン系重合体は、高圧ラジカル法低密度ポリエチレンに匹敵する、優れた成形性を有することが容易に理解される。
Claims (9)
- 次の必須成分(A)、(B)および(C)からなるオレフィン重合用触媒を用いてなるエチレン系重合体の製造方法であって、
温度170℃、伸長歪速度2(単位1/秒)で測定される伸長粘度η(t)(単位:Pa・秒)と伸長時間t(単位:秒)の両対数プロットにおいて、歪硬化に起因する伸長粘度の変曲点が観測され、かつ、歪硬化後の最大伸長粘度をηMax(t1)、硬化前の伸長粘度の近似直線をηLinear(t)としたとき、ηMax(t1)/ηLinear(t1)で定義される歪硬化度(λmax)が2.0以上であることを特徴とするエチレン系重合体の製造方法。
成分(A):下記一般式(1)で示されるメタロセン化合物
成分(B):成分(A)のメタロセン化合物と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物
成分(C):微粒子担体
- 成分(A)が下記一般式(2)で示されるメタロセン化合物であることを特徴とする請求項1に記載のエチレン系重合体の製造方法。
- 一般式(1)又は(2)中、R2は、メチル基、t−ブチル基又はフェニル基であることを特徴とする請求項1又は2に記載のエチレン系重合体の製造方法。
- 一般式(1)又は(2)中、MがZrまたはHfであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のエチレン系重合体の製造方法。
- 一般式(1)又は(2)中、MがZrであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のエチレン系重合体の製造方法。
- 成分(B)がアルミノキサンであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のエチレン系重合体の製造方法。
- 成分(C)がシリカであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のエチレン系重合体の製造方法。
- 前記オレフィン重合用触媒は、成分(A)と成分(B)の接触混合物を成分(C)に担持させて得られたものであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のエチレン系重合体の製造方法。
- 前記歪硬化度(λmax)が4.5以上であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のエチレン系重合体の製造方法。
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