JP6725496B2 - ポリプロピレン樹脂組成物及びその製造方法、二軸延伸フィルム及びその製造方法、並びにフィルムコンデンサ用キャパシタフィルム - Google Patents
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Description
(1)ASTM D1238に準拠して、230℃、2.16kg荷重にて測定したメルトフローレート(MFR)が、1〜10g/10分である。
(2)13C−NMRを用いて測定したペンタッドアイソタクティック分率が、0.930以上である。
(3)Mzが60万〜140万であり、Mw/Mnが6.5〜14.0である。
(4)Mz/Mwが2.0〜5.0である。
(5)角周波数ωにおける貯蔵弾性率G’と、角周波数ωにおける損失弾性率G”とから求められる緩和時間G’/G”/ωが、ω=0.01ラジアン/秒において4〜14秒である。
(6)灰分含有量が50質量ppm以下である。
(7)塩素含有量が10質量ppm以下である。
本発明に係るポリプロピレン樹脂組成物は、以下の要件(1)〜(3)を満たす。本発明に係るポリプロピレン樹脂組成物が以下の要件(1)〜(3)を満たすことにより、押出し特性が良好であり、フィルムにした際に外観が良好であり、かつ厚みのムラが少なく、力学的特性のバランスに優れ、高い耐熱性を示す。すなわち、本発明に係るポリプロピレン樹脂組成物は、製膜性、機械物性、耐熱性に優れる。また、前記ポリプロピレン樹脂組成物は、以下の要件(4)〜(7)を満たすことが好ましい。
本発明に係るポリプロピレン樹脂組成物の、ASTM D1238に準拠して、230℃、2.16kg荷重にて測定したメルトフローレート(MFR)は1〜10g/10分であり、好ましくは1.5〜8.0g/10分であり、より好ましくは2.0〜5.0g/10分であり、更に好ましくは2.5〜4.5g/10分である。該MFRが1〜10g/10分の範囲内であるとき、押出性、延伸性が良好である。一方、該MFRが1g/10分未満である場合、成形時の樹脂圧の上昇によりフィルムの成形が困難となり、かつ、延伸が容易でない。また、該MFRが10g/10分を超えると、フィルムの延伸時に破断が生じやすい。これは、延伸応力が不足していることが原因と考えられる。
本発明に係るポリプロピレン樹脂組成物の、13C−NMRを用いて測定したアイソタクティックペンタッド分率(mmmm分率)は0.930以上であり、好ましくは0.930〜0.999であり、より好ましくは0.940〜0.995であり、更に好ましくは0.950〜0.990であり、特に好ましくは0.960〜0.985である。該mmmm分率が0.930未満では、結晶性が低いため所望の力学的物性が得られない。また、高い絶縁破壊電圧を有するフィルムコンデンサ用キャパシタフィルムが得られない。これは、mmmm分率が低いため、電気を通しやすい非晶部が多いことが原因と推定される。一方、該mmmm分率が0.999以下であることにより、延伸時におけるボイドの発生を抑制でき、所望の力学的物性が得られやすい。
後述する方法によりGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いて測定されるMzは、z平均分子量と言われ、Mw(重量平均分子量)よりもさらに分子量の高い領域に関する情報を与えるものである。本発明に係るポリプロピレン樹脂組成物のMzは60万〜140万であり、好ましくは70万〜140万であり、より好ましくは80万〜135万であり、更に好ましくは95万〜135万である。該Mzが60万〜140万の範囲内であるとき、押出性、原反形成性が良好である。該Mzが60万未満であると、樹脂の粘度が不足して成形時にネッキングが生じ、原反の成形ができない。また、該Mzが140万を超えると、押出成形時に押出量の低下が見られ、原反の外観が不良となり、結果として良好な延伸フィルムを得ることができない。
本発明に係るポリプロピレン樹脂組成物のMzとMwとの比(Mz/Mw)は、好ましくは2.0〜5.0であり、より好ましくは2.5〜4.5であり、さらに好ましくは3.0〜4.0である。該Mz/Mwが2.0以上であることにより、良好な延伸性が得られる。また、該Mz/Mwが5.0以下であることにより、押出特性、原反外観および厚み精度が良好な延伸フィルムが得られる。
本発明に係るポリプロピレン樹脂組成物を後述する方法によりフィルム状として、後述する条件で粘弾性測定した場合、角周波数ω=0.01ラジアン/秒における貯蔵弾性率G’と、角周波数ω=0.01ラジアン/秒における損失弾性率G”とから求められる緩和時間G’/G”/ω(τ)は、好ましくは4〜14秒であり、より好ましくは5〜13秒であり、更に好ましくは6〜12秒である。該緩和時間G’/G”/ωが4秒以上であることにより、樹脂の粘度が十分であり成形時のネッキングが生じにくく、原反を成形しやすい。また、該緩和時間G’/G”/ωが14秒以下であることにより、押出成形時の押出量が十分であり、原反の外観が良好であり、良好な延伸フィルムが得られる。特に、本発明においては、前記緩和時間G’/G”/ω(τ)が4〜14秒の範囲内であり、かつ前記(1)〜(3)の要件を満たすことにより、製膜性が良好であり、電気特性や力学特性に優れ、厚み精度の良好な延伸フィルムを得ることができる。なお、該緩和時間G’/G”/ωは後述する方法により測定した値である。
本発明に係るポリプロピレン樹脂組成物の灰分含有量は、好ましくは50質量ppm以下であり、より好ましくは40質量ppm以下であり、更に好ましくは30質量ppm以下であり、特に好ましくは25質量ppm以下である。該灰分含有量が50質量ppm以下であることにより、高い絶縁破壊電圧を有するフィルムコンデンサ用キャパシタフィルムが得られる。これは、灰分が多いとボイドができやすいため、破壊耐電圧に影響を与えるためと推定される。なお、該灰分含有量の下限は特に限定されず、該灰分含有量は少ない方が好ましい。また、該灰分含有量は後述する方法により測定した値である。
本発明に係るポリプロピレン樹脂組成物の塩素含有量は、好ましくは10質量ppm以下であり、より好ましくは7質量ppm以下であり、更に好ましくは5質量ppm以下であり、特に好ましくは2質量ppm以下である。該塩素含有量が10質量ppm以下であることにより、高い絶縁破壊電圧を有するフィルムコンデンサ用キャパシタフィルムが得られる。これは、塩素が塩酸となって徐々にポリプロピレンを破壊し、長期使用時の破壊耐電圧に影響を与えるためと推定される。なお、該塩素含有量の下限は特に限定されず、該塩素含有量は少ない方が好ましい。また、該塩素含有量は後述する方法により測定した値である。
本発明に係るポリプロピレン樹脂組成物は、前記要件(1)〜(3)を満たせば、その製造方法は特に限定されない。しかしながら、該製造方法は、ポリプロピレン樹脂組成物の原料を過酸化物により処理する工程を含むことが好ましい。すなわち、本発明に係るポリプロピレン樹脂組成物は、過酸化物により処理されていることが好ましい。以下、過酸化物処理前のポリプロピレン樹脂組成物を、ポリプロピレン原料と示す。
ポリプロピレン原料の製造方法は、特に限定されるものではないが、固体状チタン触媒成分を含むオレフィン重合用触媒の存在下でプロピレンを重合する方法が好ましく用いられる。前記固体状チタン触媒成分としては、たとえば、(I)マグネシウム、チタン、ハロゲンおよび電子供与体を含有する固体状チタン触媒成分と、(II)有機金属化合物触媒成分と、(III)アルコキシシランに代表される有機ケイ素化合物触媒成分や特定のポリエーテル化合物に代表される電子供与体とを含む触媒が挙げられる。
式(A)中、R6は炭化水素基、X1はハロゲン原子、0≦g≦4である。
(1)アルコールや金属酸エステルなどとマグネシウム化合物(a−1)との付加物の炭化水素溶液を、チタン化合物(a−2)や有機金属化合物と接触反応させて固体を析出させた後、または析出させながらチタン化合物(a−2)と接触反応させる方法。
(2)マグネシウム化合物(a−1)およびアルコールやエステルなどと固体状付加物をチタン化合物(a−2)や有機金属化合物と接触、反応させた後、チタン化合物(a−2)を接触反応させる方法。
(3)無機担体と有機マグネシウム化合物(a−1)との接触物に、チタン化合物(a−2)および電子供与体(a−3)を接触反応させる方法。この際予め接触物をハロゲン含有化合物および/または有機金属化合物と接触反応させてもよい。
(4)芳香族ハロゲン化炭化水素などの共存下に行う工程を含む上記いずれかの方法。
(式中、R7およびR8は炭素原子を1〜15個、好ましくは1〜4個含む炭化水素基であり、これらは互いに同一でも異なっていてもよい。Xはハロゲン原子を表し、0<m≦3、rは0≦n<3、pは0≦p<3、qは0≦q<3であり、かつm+r+p+q=3である。)で示される有機アルミニウム化合物(b−1)。
(式中、M1はLi、NaまたはKであり、R7は前記と同じである。)で示される第1族金属とアルミニウムとの錯アルキル化物(b−2)。
(式中、R7およびR8は上記と同様であり、M2はMg、ZnまたはCdである。)で示される第2族または第13族のジアルキル化合物(b−3)。
(式(C)中、dは0、1または2、R9はシクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、アルキル基、ジアルキルアミノ基およびこれらの誘導体からなる群から選ばれる基、R10およびR11は炭化水素基を示す。)
式(C)において、R9は、好ましくは、シクロペンチル基、2−メチルシクロペンチル基、3−メチルシクロペンチル基、2−エチルシクロペンチル基、3−プロピルシクロペンチル基、3−イソプロピルシクロペンチル基、3−ブチルシクロペンチル基、3−tert−ブチルシクロペンチル基、2,2−ジメチルシクロペンチル基、2,3−ジメチルシクロペンチル基、2,5−ジメチルシクロペンチル基、2,2,5−トリメチルシクロペンチル基、2,3,4,5−テトラメチルシクロペンチル基、2,2,5,5−テトラメチルシクロペンチル基、1−シクロペンチルプロピル基、1−メチル−1−シクロペンチルエチル基などのシクロペンチル基またはその誘導体;シクロヘキシル基、2−メチルシクロヘキシル基、3−メチルシクロヘキシル基、4−メチルシクロヘキシル基、2−エチルシクロヘキシル基、3−エチルシクロヘキシル基、4−エチルシクロヘキシル基、3−プロピルシクロヘキシル基、3−イソプロピルシクロヘキシル基、3−ブチルシクロヘキシル基、3−tert−ブチルシクロヘキシル基、4−プロピルシクロヘキシル基、4−イソプロピルシクロヘキシル基、4−ブチルシクロヘキシル基、4−tert−ブチルシクロヘキシル基、2,2−ジメチルシクロヘキシル基、2,3−ジメチルシクロヘキシル基、2,5−ジメチルシクロヘキシル基、2,6−ジメチルシクロヘキシル基、2,2,5−トリメチルシクロヘキシル基、2,3,4,5−テトラメチルシクロヘキシル基、2,2,5,5−テトラメチルシクロヘキシル基、2,3,4,5,6−ペンタメチルシクロヘキシル基、1−シクロヘキシルプロピル基、1−メチル−1−シクロヘキシルエチル基などのシクロヘキシル基またはその誘導体;シクロペンテニル基、2−シクロペンテニル基、3−シクロペンテニル基、2−メチル−1−シクロペンテニル基、2−メチル−3−シクロペンテニル基、3−メチル−3−シクロペンテニル基、2−エチル−3−シクロペンテニル基、2,2−ジメチル−3−シクロペンテニル基、2,5−ジメチル−3−シクロペンテニル基、2,3,4,5−テトラメチル−3−シクロペンテニル基、2,2,5,5−テトラメチル−3−シクロペンテニル基などのシクロペンテニル基またはその誘導体;1,3−シクロペンタジエニル基、2,4−シクロペンタジエニル基、1,4−シクロペンタジエニル基、2−メチル−1,3−シクロペンタジエニル基、2−メチル−2,4−シクロペンタジエニル基、3−メチル−2,4−シクロペンタジエニル基、2−エチル−2,4−シクロペンタジエニル基、2,2−ジメチル−2,4−シクロペンタジエニル基、2,3−ジメチル−2,4−シクロペンタジエニル基、2,5−ジメチル−2,4−シクロペンタジエニル基、2,3,4,5−テトラメチル−2,4−シクロペンタジエニル基などのシクロペンタジエニル基またはその誘導体;イソプロピル基、tert−ブチル基、sec−ブチル基等のアルキル基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基などのジアルキルアミノ基などの嵩高い置換基である。R9は、より好ましくはシクロペンチル基、シクロヘキシル基、イソプロピル基であり、更に好ましくはシクロペンチル基である。
本明細書において、過酸化物処理とはポリプロピレン原料を過酸化物により処理することを示す。また、ポリプロピレン原料に過酸化物を混合して造粒してもよい。例えば、ポリプロピレン原料のパウダーを押出機により造粒する際、有機過酸化物等を配合してポリプロピレンの分子鎖を切断することにより、分子量(粘度)を調整することができる。
本発明に係るポリプロピレン樹脂組成物は、ポリプロピレン以外に、添加剤として、ポリプロピレンに配合可能な公知の酸化防止剤、中和剤を含むことが好ましい。酸化防止剤の配合量は、ポリプロピレンに対して好ましくは500質量ppm以上8000質量ppm以下、より好ましくは750質量ppm以上7500質量ppm以下である。また、中和剤の配合量は、好ましくは5質量ppm以上1000質量ppm以下、より好ましくは10質量ppm以上750質量ppm以下、更に好ましくは15質量ppm以上500質量ppm以下である。
本発明に係る二軸延伸フィルムは、本発明に係るポリプロピレン樹脂組成物を二軸延伸して得られる。本発明に係る二軸延伸フィルムの厚さは、好ましくは1〜50μmであり、より好ましくは1.5〜30μmであり、更に好ましくは1.5〜20μmであり、特に好ましくは2〜15μmである。厚さが1μm以上であることにより、フィルム破断が起きにくく、フィルムの生産性が向上する。一方、厚さが50μm以下であることにより、軽量かつ柔軟性にも優れたフィルムとすることができる。
本発明に係る二軸延伸フィルムの製造方法は、本発明に係るポリプロピレン樹脂組成物を、延伸面倍率(縦×横)が30〜80倍で延伸する工程を含む。本発明に係る二軸延伸フィルムは、例えば原反シート(以下、原反とも示す)を製造した後、これを前記延伸面倍率で延伸することによって得られる。原反シートの製造方法としては、例えば以下の方法を採用することができる。予め各原料を溶融混練してポリプロピレン樹脂組成物を製造し、これを原料として用いることができる。前記ポリプロピレン樹脂組成物をホッパーから押出機に供給し、170〜300℃、好ましくは200〜260℃で加熱溶融してTダイから溶融押出する。その後、これを30〜120℃の金属製冷却ロールで冷却固化させて、未延伸の原反シートが得られる。該原反シートの厚みは特に限定されないが、60〜800μmが好ましく、80〜500μmがより好ましい。原反シートの厚みが60μm以上であることにより、延伸時の破断を防ぐことができる。また、該厚みが800μm以下であることにより、薄膜のフィルムが得られる。
本発明に係るフィルムコンデンサ用キャパシタフィルムは、本発明に係るポリプロピレン樹脂組成物を含む。該フィルムコンデンサ用キャパシタフィルムは、該ポリプロピレン樹脂組成物を75質量%以上100質量%以下含むことが好ましく、85質量%以上100質量%以下含むことがより好ましい。本発明に係るフィルムコンデンサ用キャパシタフィルムの厚さは、好ましくは1〜50μmであり、より好ましくは1.5〜30μmであり、更に好ましくは1.5〜20μmであり、特に好ましくは2〜15μmである。厚さが1μm以上であることにより、フィルム破断が起きにくく、フィルムの生産性が向上する。一方、厚さが50μm以下であることにより、フィルムコンデンサが小型化でき、また電気容量が大きい。
本発明に係るフィルムコンデンサ用キャパシタフィルムは、例えば原反シートを製造した後、これを延伸することによって得られる。原反シートの製造方法としては、例えば以下の方法を採用することができる。予め各原料を溶融混練してポリプロピレン樹脂組成物を製造し、これを原料として用いることができる。前記ポリプロピレン樹脂組成物をホッパーから押出機に供給し、170〜300℃、好ましくは200〜260℃で加熱溶融してTダイから溶融押出する。その後、これを30〜120℃の金属製冷却ロールで冷却固化させて、未延伸の原反シートが得られる。該原反シートの厚みは特に限定されないが、60〜800μmが好ましく、80〜500μmがより好ましい。原反シートの厚みが60μm以上であることにより、延伸時の破断を防ぐことができる。また、該厚みが800μm以下であることにより、フィルムコンデンサ用キャパシタフィルムに適した薄膜のフィルムが得られる。
MFRは、ASTM D 1238に準拠して、230℃で2.16kgの荷重にて測定した。
mmmm分率は、A.zambelliらのMacromolecules,8,687(1975)に示された帰属に基づき、下記条件で13C−NMRを用いて測定した。なお、mmmm分率は以下の式で表される値である。
<測定条件>
装置:JNM−Lambada400(商品名、日本電子(株)製)
分解能:400MHz
測定温度:125℃
溶媒:1,2,4−トリクロロベンゼン/重水素化ベンゼン=7/4(質量比)
パルス幅:7.8μsec
パルス間隔:5sec
積算回数:2000回
シフト基準:TMS=0ppm
モード:シングルパルスブロードバンドデカップリング。
粘弾性測定装置(レオロジカ社製)を用いて、以下の条件で測定した。
(230℃、981N(100kgf)にて3分間加圧後、30℃、981N(100kgf)にて3分間冷却)
測定条件:温度175℃、歪み5%、測定角周波数10−2〜102s−1。
プロピレン系重合体中のエチレンから導かれる単位の含有量は、13C−NMRスペクトルのチャートを用いて算出した。すなわち、プロピレン系重合体中のエチレンから導かれる単位の含有量は、まず、ポリマー(Polymer)1988年、第29巻、p.1848に記載された方法により、ピークの帰属を決定し、次にマクロモレキュールズ(Macromolecules)1977年、第10巻、p.773に記載された方法により、プロピレン系重合体中のエチレンから導かれる単位の含有量を算出した。
試料100gを磁性ルツボに入れ、電熱器上で加熱して該試料を燃焼させた。さらに、該磁性ルツボを800℃の電気炉に30分間入れ、該試料を完全灰化させた。該磁性ルツボをデシケーター中で1時間冷却した後、精密天秤で灰分の質量を0.1mg単位まで測定し、灰分含有量を算出した。本測定の検出限界は、1ppmである。
試料0.8gを、燃焼装置(三菱化成社製)を用いてアルゴン/酸素気流下で、400〜900℃で燃焼した。その後、燃焼ガスを超純水で捕捉し、濃縮した後の試料液について、DIONEX−DX300型イオンクロマト装置(商品名、日本ダイオネック(株)製)、および陰イオンカラムAS4A−SC(商品名、日本ダイオネック(株)製)を用いて、塩素含有量を測定した。なお、本測定の検出限界は、1ppmである。
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。
試料濃度:7.5mg/4ml
カラム:Shodex AD−806ms(商品名、昭和電工(株)製)
測定温度:135℃
溶媒:o−ジクロロベンゼン
ポリスチレン換算
得られたクロマトグラムを解析することで、Mz、Mw、Mn、Mw/Mn、Mz/MwおよびMz/Mnを算出した。ユニバーサルキャリブレーション法により、ポリスチレン換算の値を算出した。GPCクロマトグラムのベースラインは、溶出曲線の立ち上がる保持時間を起点とし、分子量1000に相当する保持時間を終点とした。
評価用の二軸延伸フィルムについて、MD方向に5ヶ所、TD方向に6ヶ所、合計30ヶ所の厚みを測定し、その標準偏差(σ)を求め、2σを厚み精度の指標とした。
評価用の二軸延伸フィルムを幅10mm、長さ150mmの短冊状に切出し、JIS K6781に準拠し、チャック間距離100mmで長さ方向に5mm/分の速度で試験を行い、引張弾性率(MD、TD)を測定した。
評価用の二軸延伸フィルムを幅10mm、長さ150mmの短冊状に切出し、距離100mmの間隔で評点を記載した。120℃オーブン中に15分間放置した後に評点の間隔を計測(l(mm))し、熱収縮率を以下の式より算出した。
以下の条件にて試料を押し出した際の吐出量を測定した。
押出機温度:250℃
スクリュー回転数:120rpm。
原反の外観を以下の基準で目視にて評価した。
◎:外観が全体的に均一であり、厚みムラも殆どない。
○:厚みムラは殆どないが、外観が一部不均一である。
△:外観が一部不均一であり、厚みムラがある。
×:外観が全体的に不均一であり、厚みムラがある。
(1)固体触媒の製造
内容積2リットルの高速撹拌装置(商品名:TKホモミクサーM型、特殊機化工業製)内を十分窒素置換した。その後、該装置に精製デカン700ml、塩化マグネシウム10g、エタノール24.2gおよびレオドールSP−S20(商品名、花王(株)製、ソルビタンジステアレート)3gを入れた。この懸濁液を撹拌しながら昇温し、120℃にて800rpmで30分間撹拌した。次いで、該懸濁液を、沈殿物が生じないように高速撹拌しながら、内径5mmのテフロン(登録商標)製チューブを用いて、予め−10℃に冷却された精製デカン1リットルを張り込んである2リットルのガラスフラスコ(攪拌機付)内に移した。移液により生成した固体を濾過し、精製n−ヘプタンで十分洗浄することにより、塩化マグネシウム1モルに対してエタノールが2.8モル配位した固体状付加物を得た。
前記(1)で調製した固体状チタン触媒成分130g、トリエチルアルミニウム71mL、ヘプタン65Lを内容量200Lの攪拌機付きオートクレーブに挿入した。内温を10〜18℃に保ちながら、プロピレンを1300g挿入し、60分間攪拌しながら反応させることで、予備重合触媒を得た。該予備重合触媒は前記固体状チタン触媒成分1g当りポリプロピレンを10g含んでいた。
内容量1000Lの攪拌器付きベッセル重合器に、プロピレンを138kg/時間、前記予備重合触媒を1.7g/時間、トリエチルアルミニウムを12mL/時間、ジシクロペンチルジメトキシシランを22mL/時間連続的に供給した。さらに、水素を気相部の水素濃度が2.5mol%になるように供給した。重合温度70℃、圧力3.0MPa/Gの条件で重合を行った。
得られたプロピレン単独重合体(PP1)100質量部に対して、酸化防止剤として3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシトルエンを0.2質量部、酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを0.5質量部、中和剤としてステアリン酸カルシウムを0.01質量部、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサンを0.003質量部配合した。この混合物を、単軸押出機を用いて、230℃で溶融混練してプロピレン単独重合体(PP1)の造粒を行った。造粒機には、GMZ50−32(商品名、(株)ジーエムエンジニアリング製、L/D=32、50mmφ単軸)を使用した。得られたプロピレン単独重合体ペレット(以下、PP1Aとも示す)の物性を表1に示す。
前記プロピレン単独重合体ペレット(PP1A)を、30mmφのTダイ((株)ジーエムエンジニアリング製)で250℃に溶融後、押出し、30℃の温度に保持された1個の冷却ロールにより、引張り速度1.0m/分で冷却し、厚さが0.5mmの原反シートを得た。得られた原反シートを85mm×85mmにカットし、以下の条件で二軸延伸し、評価用の二軸延伸フィルムを得た。
予熱温度:154℃
予熱時間:60秒
延伸倍率:5×7倍(MD方向5倍、TD方向7倍)の逐次二軸延伸
延伸速度:6m/分。
前記(3)本重合を以下のように変更した以外は、実施例1と同様の方法で行った。
内容量500Lの攪拌器付きベッセル重合器に、プロピレンを136kg/時間、前記予備重合触媒を1.3g/時間、トリエチルアルミニウムを8.8mL/時間、シクロヘキシルメチルジメトキシシランを1.7mL/時間連続的に供給した。さらに、水素を気相部の水素濃度が0.9mol%になるように供給した。重合温度70℃、圧力3.1MPa/Gの条件で重合を行った。
前記(3)本重合を以下のように変更した以外は、実施例1と同様の方法で行った。
内容量500Lの攪拌器付きベッセル重合器に、プロピレンを136kg/時間、前記予備重合触媒を1.2g/時間、トリエチルアルミニウムを8.8mL/時間、シクロヘキシルメチルジメトキシシランを1.6mL/時間連続的に供給した。さらに、水素を気相部の水素濃度が1.5mol%になるように供給した。重合温度70℃、圧力3.1MPa/Gの条件で重合を行った。
H−100M(商品名、(株)プライムポリマー製、プロピレン単独重合体、MFR:0.5)80質量部と、H−50000(商品名、(株)プライムポリマー製、プロピレン単独重合体、MFR:500)20質量部とを、ヘンシェルミキサーにより混合した。さらに、酸化防止剤として3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシトルエンを0.2質量部、酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを0.5質量部、中和剤としてステアリン酸カルシウムを0.01質量部、過酸化物を0.003質量部混合し、プロピレン単独重合体(以下、PP4とも示す)を得た。
(1)固体触媒の製造
無水塩化マグネシウム300グラム、灯油1.6リットル、2−エチルヘキシルアルコール1.5リットルを140℃で3時間加熱して均一溶液とした。この溶液に無水フタル酸70グラムを添加し、130℃で1時間攪拌して溶解した後、室温まで冷却した。さらに上記の溶液を−20℃に冷却した四塩化チタン8.5リットル中にゆっくり滴下した。滴下終了後110℃まで昇温し、フタル酸ジイソブチル215ミリリットルを加え、さらに2時間攪拌した。熱時ろ過により固体を分離し、得られた固体を再度四塩化チタン10リットル中に懸濁させ、再び110℃で2時間攪拌した。熱時ろ過により固体を分離し、得られた固体をn−ヘプタンで、洗浄液にチタンが実質上検出されなくなるまで洗浄した。得られた固体触媒はチタン2.2質量%、フタル酸ジイソブチル11.0質量%を含有していた。
内部を十分に乾燥し、窒素で置換した内容積70リットルのオートクレーブを準備し、トリエチルアルミニウム2ミリリットルをヘプタン1000ミリリットルで希釈した混合物、ジシクロペンチルジメトキシシラン0.8ミリリットル、前記固体触媒150ミリグラムを加え、プロピレン20kg、水素17Nリットルを加え、70℃で2時間重合した。重合後未反応のプロピレンをデカンテーションにより分離し、重合生成物を液化プロピレンで3回洗浄した。次いで、生成物に水0.2グラムとプロピレンオキサイド10ミリリットルを添加して、さらに90℃で15分間処理し、減圧下で5分間乾燥した。このプロピレンオキサイドによる処理を3回繰り返し、生成ポリマーを取り出すことで、プロピレン単独重合体(以下、PP5とも示す)を得た。
PP5 100質量部に対して、カルシウムステアレート0.002質量部、イルガノックス−1330(商品名、チバガイギー社製)0.2質量部を混合し、250℃でペレット化することで、プロピレン単独重合体ペレット(以下、PP5Bとも示す)を得た。PP5Bの物性を表1に示す。また、これら以外は実施例1と同様の方法で行った。
(1)固体触媒の製造
内容積10リットルのガラス製容器に、無水塩化マグネシウム(フレーク状にしたものをさらに粉砕したもの)952g、デカン4420mlおよび2−エチルヘキシルアルコール3906gを添加し、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。
10リットル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7リットル、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、温度を5℃以下に保ちながら、1時間反応させた。
内容積140リットルの攪拌機付き重合槽1に液化プロピレンを20リットル装入し、この液位を保ちながら、液化プロピレン80kg/hr、予備重合触媒18g/hr、トリエチルアルミニウム47mmol/hr、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン9mmol/hrを連続的に供給し、温度73℃で重合した。また水素は重合槽1には供給しなかった。得られた重合体を内容積500リットルの攪拌機付き重合槽2にスラリー状のまま送液した。
PP6 100質量部に対して、酸化防止剤として3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシトルエンを0.1質量部、酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3(3,5−ジ−tert−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質量部、中和剤としてステアリン酸カルシウム0.01質量部を配合した。これを、単軸押出機を用いて、230℃で溶融混練してペレット化を行い、プロピレン単独重合体ペレット(以下、PP6Bとも示す)を得た。造粒機には、GMZ50−32(商品名、(株)ジーエムエンジニアリング製、L/D=32、単軸)を使用した。PP6Bの物性を表1に示す。また、これら以外は実施例1と同様の方法で行った。
(1)固体触媒の製造
内容積2リットルの高速撹拌装置(特殊機化工業製)内を十分窒素置換した後、該装置に精製デカン700ml、塩化マグネシウム10g、エタノール24.2gおよびレオドールSP−S20(商品名、花王(株)製、ソルビタンジステアレート)3gを入れた。この懸濁液を撹拌しながら昇温し、該懸濁液を120℃にて800rpmで30分撹拌した。次いで、該懸濁液を、沈殿物が生じないように高速撹拌しながら、内径5mmのテフロン(登録商標)製チューブを用いて、予め−10℃に冷却された精製デカン1リットルを張り込んである2リットルのガラスフラスコ(攪拌機付)に移した。移液により生成した固体を濾過し、精製n−ヘプタンで十分洗浄することにより、塩化マグネシウム1モルに対してエタノールが2.8モル配位した固体状付加物を得た。
内容積600リットルの重合器に、室温で200リットルのプロピレンおよび水素550NLを加えた。その後、トリエチルアルミニウムを100ミリモル、シクロヘキシルメチルジメトキシシランを20ミリモル、および前記固体状チタン触媒成分をチタン原子換算で0.8ミリモル加え、速やかに重合器内を70℃まで昇温した。70℃で1時間重合した後、少量のエタノールにて反応を停止し、プロピレンをパージした。その後、窒素気流下にて1質量%のイソブチルアルコールを含むヘプタン300リットルに、得られた生成物を窒素気流下で投入し、攪拌洗浄を行った。次いで固液分離を行い、得られたプロピレン単独重合体のパウダーを80℃で一晩、減圧乾燥した。これにより、プロピレン単独重合体(以下、PP7とも示す)のパウダーを得た。
PP7を100質量部、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシトルエンを0.3質量部、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0.6質量部、ステアリン酸カルシウムを0.02質量部配合した。その後、これを230℃で溶融し、GMZ50−32(商品名、(株)ジーエムエンジニアリング製、L/D=32)単軸押出機でペレット化した。得られたプロピレン単独重合体ペレット(以下、PP7Bとも示す)の物性を表1に示す。また、これら以外は実施例1と同様の方法で行った。
プロピレン単独重合体ペレットとしてF−300SP(商品名、(株)プライムポリマー製)を用いた。該プロピレン単独重合体ペレット(以下、PP8Bとも示す)の物性を表1に示す。また、これら以外は実施例1と同様の方法で行った。
(1)マグネシウム化合物の調製
内容積12リットルの撹拌機付きのガラス製反応器を窒素ガスで充分に置換したのち、エタノール約4,860g、ヨウ素32g及び金属マグネシウム320gを投入し、撹拌しながら還流条件下で反応させ、固体状反応生成物を得た。この固体状反応生成物を含む反応液を減圧下で乾燥させることにより、マグネシウム化合物(固体生成物)を得た。
窒素ガスで充分に置換した内容積5リットルのガラス製三つ口フラスコに、上記(1)で得られたマグネシウム化合物(粉砕していないもの)160g、精製ヘプタン800ミリリットル、四塩化珪素24ミリリットル及びフタル酸ジエチル23ミリリットルを加えた。系内を90℃に保ち、撹拌しながら四塩化チタン770ミリリットルを投入して110℃で2時間反応させたのち、固体成分を分離して80℃の精製ヘプタンで洗浄した。さらに、四塩化チタン1,220ミリリットルを加え、110℃で2時間反応させたのち、精製ヘプタンで充分に洗浄し、固体触媒成分を得た。
内容積500リットルの撹拌翼付き反応槽に、n−ヘプタン230リットルを投入し、さらに、前記(2)で得られた固体触媒成分25kgを加えた。次いで、この固体触媒成分中のTi1g原子に対し、トリエチルアルミニウムを0.6モル及びシクロヘキシルメチルジメトキシシランを0.4モルの割合で加えたのち、プロピレンをプロピレン分圧で0.3kg/cm2Gになるまで導入し、20℃で4時間反応させた。反応終了後、固体触媒成分をn−ヘプタンで数回洗浄し、二酸化炭素を供給し24時間撹拌した。
内容積200リットルの撹拌翼付き重合槽に、上記(3)の処理済の固体触媒成分をTi原子に換算して3ミリモル/hrで、トリエチルアルミニウムを0.37ミリモル/hrで、シクロヘキシルメチルジメトキシシランを95ミリモル/hrでそれぞれ供給し、重合温度80℃、プロピレン圧力28kg/cm2Gで反応させた。この際、所定の分子量になるように水素ガスを供給し、ポリプロピレン樹脂を得た。
前記(4)で得られたポリプロピレン樹脂に対し、質量基準でフェノール系酸化防止剤1,000ppm、リン系酸化防止剤1,500ppm、ステアリン酸カルシウム(中和剤)1,500ppm、シリカ系アンチブロッキング剤2,500ppmを配合し、神戸製鋼(株)製2FCM連続混練造粒機を用いて、樹脂温度220℃でペレット化した。得られたプロピレン単独重合体ペレット(以下、PP9Bとも示す)の物性を表1に示す。また、これら以外は実施例1と同様の方法で行った。
(1)プロピレン単独重合体の製造
(a)固体状チタン触媒成分の調製
無水塩化マグネシウム7.14kg(75モル)、デカン37.5リットルおよび2−エチルヘキシルアルコール35.1リットル(225モル)を130℃で2時間加熱反応を行い、均一溶液とした。その後、この溶液中に無水フタル酸1.67kg(11.3モル)を添加し、130℃にてさらに1時間撹拌混合を行い、無水フタル酸を前記均一溶液に溶解させた。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、−20℃に保持した四塩化チタン200リットル(1800モル)中に1時間かけて全量滴下した。滴下後、得られた溶液の温度を4時間かけて110℃に昇温し、110℃に達したところでジイソブチルフタレート5.03リットル(18.8モル)を添加した。さらに前記温度で2時間撹拌を続け、その後、熱時濾過にて固体部を回収し、この固体部を275リットルのTiCl4にて再懸濁させ、再び110℃で2時間加熱反応を行った。反応終了後、再び熱時濾過によって固体部を採取し、110℃のデカンおよびヘキサンを用いて洗浄した。この洗浄操作を、洗浄液中にチタン化合物が検出されなくなるまで行った。これにより、固体状チタン触媒成分を得た。
攪拌機を取付けた500リットルの反応器に、窒素ガス雰囲気下、前記固体状チタン触媒成分3.5kgおよびn−ヘプタン300リットルを入れ、攪拌しながら−5℃に冷却した。次にトリエチルアルミニウムのn−ヘプタン溶液(2.0モル/リットル)およびジシクロペンチルジメトキシシランのn−ヘプタン溶液(0.01モル/リットル)をそれぞれ60(ミリモル/リットル)および10(ミリモル/リットル)になるように添加し、5分間攪拌を続けた。
攪拌機を備えた500リットルのステンレス製オートクレーブに、窒素ガス雰囲気下、トリイソブチルアルミニウムのn−ヘプタン溶液(0.1モル/リットル)6リットルとジシクロペンチルジメトキシシランのn−ヘプタン溶液(0.01モル/リットル)0.6リットルを混合し5分間保持したものを入れた。次いで、分子量制御剤としての水素ガス100リットルおよび液体プロピレン300リットルを圧入した後、反応系を70℃に昇温した。前記予備重合触媒4.2gを反応系に装入した後、1時間プロピレンの重合を行った。重合終了後、未反応のプロピレンをパージし、50.1kgのプロピレン単独重合体を得た。
前記(1)(c)の本重合において、オートクレーブに液体プロピレン300リットルの代わりに液体プロピレン300リットルとエチレン0.5kgとを圧入した以外は、前記(1)と同様に操作してプロピレン・エチレンランダム共重合体を製造した。
なお、前記パルスNMRで測定したハード成分量Hは、以下の条件にて測定した。
測定手法:Solid echo法(90pulse 2.0μs、PD4s、Time8)
セグメントをハード(H)、ミドル(M)、ソフト1(S1)、ソフト2(S2)の4つに分割し、そのハード成分量Hを測定した。 〔比較例7〕
比較例1で製造したPP5B 50質量部と、比較例3で製造したPP7B 50質量部とを混合して、プロピレン単独重合体ペレット(以下、PP11Bとも示す)を得た。PP11Bの物性を表1に示す。また、これら以外は実施例1と同様の方法で行った。
比較例1で製造したPP5をペレット化する際に、PP5 100質量部に対して、さらに2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサンを0.002質量部添加した以外は比較例1と同様にプロピレン単独重合体ペレット(以下、PP12Bとも示す)を得た。PP12Bの物性を表1に示す。また、これら以外は実施例1と同様の方法で行った。
Claims (10)
- 以下の要件(1)〜(4)を満たすポリプロピレン樹脂組成物:
(1)ASTM D1238に準拠して、230℃、2.16kg荷重にて測定したメル
トフローレート(MFR)が、1〜10g/10分である。
(2)13C−NMRを用いて測定したペンタッドアイソタクティック分率が、0.93
0以上である。
(3)Mnが4万以上であり、Mw/Mnが7.0〜10.0である。
(4)Mzが93万〜140万であり、Mz/Mwが3.2〜5.0である。 - 前記要件(2)において、前記ペンタッドアイソタクティック分率が0.930〜0.999である請求項1に記載のポリプロピレン樹脂組成物。
- 以下の要件(5)を満たす請求項1又は2に記載のポリプロピレン樹脂組成物。
(5)角周波数ωにおける貯蔵弾性率G’と、角周波数ωにおける損失弾性率G”とから求められる緩和時間G’/G”/ωが、ω=0.01ラジアン/秒において4〜14秒である。 - 以下の要件(6)を満たす請求項1から3のいずれか1項に記載のポリプロピレン樹脂組成物。
(6)灰分含有量が50質量ppm以下である。 - 以下の要件(7)を満たす請求項1から4のいずれか1項に記載のポリプロピレン樹脂組成物。
(7)塩素含有量が10質量ppm以下である。 - 過酸化物により処理されている請求項1から5のいずれか1項に記載のポリプロピレン樹脂組成物。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載のポリプロピレン樹脂組成物の製造方法であって、ポリプロピレン樹脂組成物の原料を過酸化物により処理する工程を含むポリプロピレン樹脂組成物の製造方法。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載のポリプロピレン樹脂組成物を、延伸面倍率(縦×横)が30〜80倍で延伸させて得られる二軸延伸フィルム。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載のポリプロピレン樹脂組成物を、延伸面倍率(縦×横)が30〜80倍で延伸する工程を含む、二軸延伸フィルムの製造方法。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載のポリプロピレン樹脂組成物を含むフィルムコンデンサ用キャパシタフィルム。
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