JP6310634B2 - プロピレンランダムコポリマー、その調製方法、並びにそれを含んでいる組成物および物品 - Google Patents
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Description
本発明は、プロピレンランダムコポリマー、その調製方法、並びにそれを含んでいる組成物および物品に関するものであり、上記プロピレンランダムコポリマーは、特にプロピレン−ブテン−1ランダムコポリマーである。
プロピレンランダムコポリマーは一般的に、少量(一般的には15重量%以下)のα−オレフィンモノマー(例えば、一般的にはエチレンまたはブテン−1が用いられる)をポリプロピレン分子鎖にランダムに共重合することによって得られるポリマーをいう。上記コモノマーは、上記分子鎖中における上記プロピレン単位の配列の規則性を壊すため、ポリプロピレン樹脂の融点および結晶度を低下させる。比較的低い融点は、上記ポリプロピレン樹脂が、ヒートシール性フィルム等をより容易に製造するために用いられるようにすることができ、一方、比較的低い結晶度は、結果的に上記材料の透明性を改善する。コモノマーは一般的に、より高い透明性を達成するために、多量に用いて共重合されるが、コモノマーの量を過剰に増加させることは、上記材料の結晶度を過度に低下させ、その結果、上記材料の硬度および耐熱性を低下させる可能性があり、そしてより重要なことに、上記材料中に非結晶性の化合物の含有量(可溶物の含有量)を増加させる可能性がある。その結果、物品の表面上に浮遊物がある傾向があり、このため、その製品を処理することおよび応用することに悪影響を与える。特に、その製品が、油脂性の食品を包装するために用いられる場合、非結晶性成分の部分が、徐々に食品に移動し、その食品の品質を落とす。加えて、また一般的に、融点および結晶度を低下させることは、上記材料の耐熱性を低下させる。そのような材料が食品容器に用いられる場合、低下した耐熱性のために、材料をマイクロ波加熱するには不利である。過度に多量のコモノマーを用いることはまた、重合プロセスを困難にする可能性がある。例えば、特に、コモノマーが、より高い沸点を有するブテン−1またはより多くの炭素原子を有するα−オレフィンの場合、ケトル固着(kettle-sticking)、固化、および残ったモノマーの困難な除去が生じる。
それゆえ、本発明の1つの目的は、優れた透明性を維持し、またはさらに改善する一方で、優れた耐熱性および室温におけるキシレン可溶物の低い含有量を特徴とするプロピレン−ブテン−1ランダムコポリマーを供給することである。
ここで、上記主触媒成分Aが、有機エポキシ化合物、有機リン化合物および不活性希釈剤からなる溶媒系に溶解しているハロゲン化マグネシウムによって得られる、チタンおよび多塩基性カルボン酸エステルを含んでいる固体触媒成分であり;
上記成分Bが、一般化学式AlRnX3−nを有するアルキルアルミニウム化合物であり、ここでRは水素または1〜20の炭素原子を有する炭化水素基であり、Xはハロゲンであり;並びに、
上記成分Cが、一般化学式RnSi(OR’)4−nを有する有機ケイ素化合物であり、ここでnは0≦n≦3であり、RおよびR’は、同じかまたは異なる、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基またはハロゲン化されているアルキル基である。
ここで、上記成分Aは、有機エポキシ化合物、有機リン化合物および不活性希釈剤からなる溶媒系にハロゲン化マグネシウムが溶解し、均一な溶液を形成し、上記溶液をハロゲン化チタンまたはその誘導体と混合して、沈殿剤の存在下にて固体を沈殿させ、多塩基性カルボン酸エステルを用いて上記固体を処理し、上記固体上に多塩基性カルボン酸エステルを蒸着させ、そして次いで、四ハロゲン化チタンおよび不活性希釈剤を用いて上記固体を処理することによって得られる、チタンを含んでいる固体触媒成分であり、ここで上記沈殿剤は、有機酸無水物、有機酸、エーテルおよびケトンから選択される1つであり、そして、上述した溶媒系において、上記ハロゲン化マグネシウム1モルを基準として、上記有機エポキシ化合物の量は0.2〜5モルであり、上記有機リン化合物に対する上記有機エポキシ化合物のモル比は0.5〜1.6であり;
上記成分Bは、一般化学式AlRnX3−nを有するアルキルアルミニウム化合物であり、ここでRは水素または1〜20の炭素原子を有する炭化水素基であり、Xはハロゲンであり;並びに、
上記成分Cが、一般化学式RnSi(OR’)4−nを有する有機ケイ素化合物であり、ここでnは0≦n≦3であり、RおよびR’は、同じかまたは異なる、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基またはハロゲン化されているアルキル基であり;
チタンに対するアルミニウムのモル比を測定することによる、上記成分Aに対する上記成分Bのモル比は、5〜1000であり、チタンに対するケイ素のモル比を測定することによる、上記成分Aに対する上記成分Cのモル比は、2〜100である。
1. ハロゲン化マグネシウムを、0〜100℃の温度、好ましくは30〜70℃の温度にて、有機エポキシ化合物、有機リン化合物および不活性希釈剤からなる溶媒系に攪拌しながら溶解させ、透明な均一の溶液を形成するステップ;
2. 沈殿剤の存在下および−35〜60℃の温度、好ましくは−30〜5℃の温度にて、チタン化合物を上記ハロゲン化マグネシウム溶液に加え、または上記ハロゲン化マグネシウム溶液をチタン化合物に加え、そしてさらに、固体が沈殿する前後に多塩基性カルボン酸エステルを加えることを必要とし、その結果、沈殿した上記固体を処理し、上記多塩基性カルボン酸エステルを部分的に上記固体上に蒸着させるステップ;
3. その反応混合液を60〜110℃の温度まで加熱し、その懸濁液を上記温度にて10分間〜10時間にわたって攪拌するステップ;
4. 上記攪拌を終了した後に、上記固体をその混合溶液から沈殿させ、続けて濾過し、母液を除去し、トルエンおよびヘキサンを用いて上記固体を洗浄し、チタンを含んでいる上記固体触媒成分Aを得るステップ。
本発明は、以下の実施例を例証することによってさらに説明される。本発明の範囲は、これらの実施例に限られない。本発明の範囲は請求項にて規定される。
1. プロピレン−ブテン−1ランダムコポリマーにおけるコモノマーであるブテン−1の含有量および相対的分散度(MDrelative(B)、相対的モノマー分散度)の測定:
上記測定は、AVANCE IIIタイプの400MHzの核磁気共鳴分光学(NMR)(Bruker Co.(スイス)にて製造)を用いることによって、以下の条件およびパラメータにて行われる:溶媒として、重水素化されたo−ジクロロベンゼン、250mgのサンプル/2.5mlの溶媒、140℃にてサンプルを溶解、13C−NMRから回収、検出温度125℃、検出ヘッド10mm、遅延時間D1が10秒、サンプル時間ATが5秒、走査時間>5000回。実験の操作、スペクトルピークの同定およびデータの処理は、基本的なNMRの基準に従って行われる。さらに詳細な含有量に関しては、以下の文献を参照のこと:(1) H. N. Cheng, 13CNMR Analysis of Propylene-Butylene Copolymers by a Reaction Probability Model, Journal of Polymer Science: Polymer Physics Edition, 21, 573-581 (1983). (2) Eric T. Hsieh, and James C. Randall, Monomer Sequence Distributions in Ethylene-1-Hexene Copolymers, Macromolecules, 15, 1402-1406 (1982)。
2. キシレン可溶物の含有量:ASTM D5492−98に従って測定される。
3. メルトインデックス(MFR):2.16kgの荷重下で230℃にてISO1133に従って、測定される。
4. 分子量分布指標Mw/Mn:サンプルの分子量分布は、PL−GPC 220ゲル濾過クロマトグラフィー分析器(Polymer Laboratories Co.(イギリス)にて製造)をIR5検出器(Polychar Corp.(スペイン)にて製造)と組み合わせて用いることによって、以下の条件およびパラメータにて測定される:
クロマトグラフカラムとして直列に連結された3つのPlgel 10μm MIXED−B、溶媒および移動相として1,2,4−トリクロロベンゼン(酸化防止剤である2,6−ジ−ブチル p−クレゾールを0.3g/1000ml含んでいる)、カラム温度150℃、流速1.0ml/分、較正曲線として用いる狭い分布のポリスチレン基準サンプルとしてEasiCal PS−1(PL Co.にて製造)。
5. 加熱たわみ温度(HDT):ASTM D648に従って測定される。
6. ヘイズ:ASTM D1003に従って測定される。
7. n−ヘキサン抽出物:GB/T5009.58に従って測定される。
重合反応は、試験的生産工場にて行った。主な装置として、予備錯形成反応器、半重合反応器、およびループ型反応器を含む。重合方法および重合のステップは以下の通りである。
主触媒(活性化したチタンを含んでいる固体触媒成分)を、中国特許第1258683A号明細書の実施例1に記載されている方法を用いて得た。ここで、内部電子供与体化合物(internal electron donor compound)は、フタル酸ジイソブチルであった。得られた主触媒は、1.93重量%のTi、19.8重量%のマグネシウム、および9.3重量%のフタル酸ジイソブチルを含んでいた。
半重合を行うために、プロピレンを10℃まで冷却した予備錯形成の触媒を連続的に半重合反応器に仕込んだ。上記半重合反応器は、全荷重にて操作される、連続的に攪拌されるタンクである。上記半重合を、プロピレンのバルク液相中にて行った(上記半重合の温度および時間を表1に示す)。これらの条件下にて、上記触媒による半重合の多発性は、約80〜120倍であった。
上記半重合された触媒をループ型反応器に仕込み、プロピレン−ブテン−1の共重合を行った。上記重合反応の温度は、70℃であり、反応圧力は、4.0MPaであった。
上記触媒の予備錯形成の時間を変更した以外は実施例1に記載の手順にて行った。上記重合条件および上記ポリマーの性能を表1に示す。
ブテン−1の量、水素の量、および触媒の予備錯形成の時間を変更した以外は、実施例1に記載の手順にて行った。上記重合条件およびポリマーの性能を表1に示す。
ブテン−1の量、および触媒の予備錯形成の時間を変更した以外は、実施例1に記載の手順にて行った。上記重合条件およびポリマーの性能を表1に示す。
上記触媒を予備錯形成に晒さないことを除いて、実施例1に記載の手順にて行った。主触媒、共触媒(トリエチルアルミニウム)、外部電子供与体(メチルシクロヘキシルジメトキシシラン)を別々に半重合反応器に直接的に仕込んだ。重合条件および上記ポリマーの性能を表1に示す。
上記触媒を予備錯形成に晒さないことを除いて、実施例4に記載の手順にて行った。主触媒、共触媒(トリエチルアルミニウム)、外部電子供与体(メチルシクロヘキシルジメトキシシラン)を別々に半重合反応器に直接的に仕込んだ。重合条件および上記ポリマーの性能を表1に示す。
主触媒(チタンを含んでいる固体の活性中心化合物)を、中国特許第200410062291.3号明細書の実施例1(実施例1に記載の「Preparation of Particles of Magnesium Chloride/Alcohol Adduct」の内容、および実施例1の前に記載の「General Procedure for Preparing a Spheric Catalyst Component」の内容を含む)に記載されている方法を用いて得た。ここで、内部電子供与体化合物は、フタル酸ジ−n−ブチルであった。得られた主触媒は、2.4重量%のTi、18.0重量%のマグネシウム、および13重量%のフタル酸ジ−n−ブチルを含んでいた。
得られたポリマーの粉末100重量部に対して、0.3重量部の核剤Millad 3988(Milliken Chemical Company, Ltd.)、0.1重量部のIRGAFOS 168添加剤(Ciba Specialty Chemicals)、0.2重量部のIRGANOX 1010添加剤(Ciba Specialty Chemicals)、および0.05重量部のステアリン酸カルシウム(Ciba Specialty Chemicals)をそれぞれ加え、次いで二軸押出機を用いて顆粒化することを除いて、実施例1〜4および比較例1〜3の手順を繰り返し、これにより、組成物1〜4(組成物1〜4)および比較組成物1〜3(比較組成物1〜3)のペレットを得た。上記組成物の性能を表2に示した。
本発明の食品包装容器を、射出成形プロセスによって生産した。このプロセスにおいて、実施例5にて調製した組成物1のペレットを、温度自動調節のオーブンを用いて90℃の温度で4時間にわたって乾燥させた。均一に加熱することによって、射出する機械のシリンダー中において、上記材料を溶融状態に変化させた。特定の圧力下および特定の射出速度下にて、規定した量の溶融された材料を型穴に射出し、状態を維持しながら加圧し、次いで、成形された物品が固化するまで冷却した。射出成形プロセス全体において、以下のパラメータおよび条件を適用した:射出する機械の温度は190℃〜220℃、射出圧力は50〜60MPa、滞留圧力は50〜60MPa、滞留時間は30〜40秒間、冷却時間は15〜20秒間、および金型温度は35〜45℃であった。
Claims (18)
- ブテン−1の含有量が、1〜6モル%であり、NMR測定にて確定されるブテン−1の相対的分散度が、98.5%よりも高く、主触媒成分A、共触媒成分Bおよび外部電子供与成分Cを含んでいるチーグラー・ナッタ触媒を用いた共重合によって得られるプロピレン−ブテン−1ランダムコポリマーを調製するための方法であって、
主触媒成分A、共触媒成分Bおよび外部電子供与成分Cを含んでいるチーグラー・ナッタ触媒の存在下にて、重合温度にて適切な水素含有量を用いて、反応器中に加えられる、コモノマーであるブテン−1の量を調整することによって、プロピレンおよびブテン−1が共重合される方法であり、
上記成分Aが、有機エポキシ化合物、有機リン化合物および不活性希釈剤からなる溶媒系に溶解しているハロゲン化マグネシウムによって得られる、チタンおよび多塩基性カルボン酸エステルを含んでいる固体触媒成分であり;
上記成分Bが、一般化学式AlRnX3−nを有するアルキルアルミニウム化合物であり、ここでRは水素または1〜20の炭素原子を有する炭化水素基であり、Xはハロゲンであり;並びに、
上記成分Cが、一般化学式RnSi(OR’)4−nを有する有機ケイ素化合物であり、ここでnは0≦n≦3であり、RおよびR’は、同じかまたは異なる、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基またはハロゲン化されているアルキル基であり、
上記3つの触媒成分A、BおよびCが、予備錯形成および必要に応じて半重合され、次いで反応器に加えられることを特徴とする方法。 - 上記溶媒系において、上記ハロゲン化マグネシウム1モルを基準として、上記有機エポキシ化合物の量が0.2〜5モルであり、上記有機リン化合物に対する上記有機エポキシ化合物のモル比が0.9〜1.6であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- チタンに対するアルミニウムのモル比を測定することによる、上記成分Aに対する上記成分Bのモル比が、5〜1000であり、チタンに対するケイ素のモル比を測定することによる、上記成分Aに対する上記成分Cのモル比が、2〜100であることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
- 上記主触媒成分Aが、有機エポキシ化合物、有機リン化合物および不活性希釈剤からなる溶媒系にハロゲン化マグネシウムが溶解し、均一な溶液を形成し、上記溶液をハロゲン化チタンまたはその誘導体と混合して、沈殿剤の存在下にて固体を沈殿させ、多塩基性カルボン酸エステルを用いて上記固体を処理し、上記固体上に多塩基性カルボン酸エステルを蒸着させ、そして次いで、四ハロゲン化チタンおよび不活性希釈剤を用いて上記固体を処理することによって得られ、ここで上記沈殿剤が、有機酸無水物、有機酸、エーテルおよびケトンから選択される1つであることを特徴とする、請求項2または3に記載の方法。
- 上記成分Aを調製するために有用であるハロゲン化マグネシウムから形成される均一な溶液において、ハロゲン化マグネシウム1モルを基準として、有機エポキシ化合物の量が、0.6〜2モルであり;有機リン化合物に対する有機エポキシ化合物のモル比が、0.9〜1.4であり;不活性希釈剤の量が、1200〜2400mlであることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
- 上記成分Aを調製するために有用である上記ハロゲン化マグネシウムが、ジハロゲン化マグネシウム、ジハロゲン化マグネシウムと水またはアルコールとの混合物、およびジハロゲン化マグネシウムの分子式中の1つのハロゲン原子を炭化水素基、ハロヒドロカルビルオキシ基またはその混合物に置き換えることによって得られる誘導体から選択される1つであることを特徴とする、請求項2〜5の何れか一項に記載の方法。
- 上記成分Aを調製するために有用である上記有機エポキシ化合物が、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、ブタジエンオキシド、ブタジエンジオキシド、エピクロルヒドリン、メチルグリシジルエーテル、ジグリシジルエーテル、テトラヒドロフラン、またはそれらの混合物から選択される1つであることを特徴とする、請求項2〜6の何れか一項に記載の方法。
- 上記成分Aを調製するために有用である上記有機リン化合物が、トリメチルo−ホスフェート、トリエチルo−ホスフェート、トリブチルo−ホスフェート、トリフェニルo−ホスフェート、トリメチルホスファイト、トリエチルホスファイト、トリブチルホスファイト、ベンジルホスファイトまたはそれらの混合物から選択される1つであることを特徴とする、請求項2〜7の何れか一項に記載の方法。
- 上記成分Aを調製するために有用である上記沈殿剤が、酸無水物、無水フタル酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、ピロメリト酸無水物、酢酸、プロピオン酸、酪酸、アクリル酸、メタクリル酸、アセトン、メチルエチルケトン、ベンゾフェノン、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、アミルエーテルまたはそれらの混合物から選択される1つであることを特徴とする、請求項4〜8の何れか一項に記載の方法。
- 上記成分Aを調製するために有用である上記多塩基性カルボン酸エステルが、マロン酸ジエチル、マロン酸ジブチル、アジピン酸ジエチル、アジピン酸ジブチル、セバシン酸ジエチル、セバシン酸ジブチル、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジ−n−ブチル、フタル酸ジイソオクチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジ−n−ブチル、ナフタレンジカルボン酸ジエチル、ナフタレンジカルボン酸ジブチル、トリメリット酸トリエチル、トリメリット酸トリブチル、ヘミメリト酸トリエチル、ヘミメリト酸トリブチル、ピロメリット酸テトラエチル、ピロメリット酸テトラブチルから選択される1つであることを特徴とする、請求項2〜9の何れか一項に記載の方法。
- 上記成分Aを調製するために有用である上記ハロゲン化チタンまたはその誘導体が、四塩化チタン、四臭化チタン、四ヨウ化チタン、テトラブトキシチタン、テトラエトキシチタン、モノクロロトリエトキシチタン、ジクロロジエトキシチタン、トリクロロモノエトキシチタン、またはそれらの組み合わせから選択される1つであることを特徴とする、請求項4〜10の何れか一項に記載の方法。
- 上記触媒成分Aを調製するための方法が、以下のステップを包含していることを特徴とする、請求項2〜11の何れか一項に記載の方法:
1. ハロゲン化マグネシウムを、0〜100℃の温度にて、有機エポキシ化合物、有機リン化合物および不活性希釈剤からなる溶媒系に攪拌しながら溶解させ、透明な均一の溶液を形成するステップ;
2. 沈殿剤の存在下および−35〜60℃の温度にて、チタン化合物を上記ハロゲン化マグネシウム溶液に加え、または上記ハロゲン化マグネシウム溶液をチタン化合物に加え、そしてさらに、固体が沈殿する前後に多塩基性カルボン酸エステルを加えることを必要とし、その結果、沈殿した上記固体を処理し、上記多塩基性カルボン酸エステルを部分的に上記固体に蒸着させるステップ;
3. その反応混合液を60〜110℃の温度まで加熱し、その懸濁液を上記温度にて10分間〜10時間にわたって攪拌するステップ;
4. 上記攪拌を終了した後に、上記固体をその混合溶液から沈殿させ、続けて濾過し、母液を除去し、トルエンおよびヘキサンを用いて上記固体を洗浄し、チタンを含んでいる上記固体触媒成分Aを得るステップ。 - 上記予備錯形成の温度が、−10〜60℃の範囲にて制御されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 上記予備錯形成の時間が、0.1〜100分間であることを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- プロピレンおよびブテン−1の共重合が液相ループ型反応器にて行われることを特徴とする、請求項2〜14の何れか一項に記載の方法。
- 上記方法によって得られるプロピレン−ブテン−1ランダムコポリマーでは、室温におけるキシレン可溶物の含有量が、以下の適切な境界「Y=0.77+0.252X」よりも低く、上記Yは、室温におけるキシレン可溶物の重量パーセントであり、上記Xは、プロピレン−ブテン−1ランダムコポリマー中のブテン−1のモルパーセントである、請求項1に記載の方法。
- 上記方法によって得られるプロピレン−ブテン−1ランダムコポリマーでは、2.16kgの荷重下で230℃にて測定したメルトインデックスが、0.5〜50g/10分間である、請求項1または16に記載の方法。
- 上記方法によって得られるプロピレン−ブテン−1ランダムコポリマーでは、GPCにより測定した分子量分布指標Mw/Mnが、3.5〜8である、請求項1、16および17の何れか一項に記載の方法。
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