JP6862548B2 - オレフィン重合体、その製造方法、そしてこれを利用したフィルム - Google Patents

オレフィン重合体、その製造方法、そしてこれを利用したフィルム Download PDF

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Description

[関連出願との相互引用]
本出願は、2017年12月18日付韓国特許出願第10−2017−0174517号および2018年11月27日付韓国特許出願第10−2018−0148557号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示全ての内容は本明細書の一部として組み含まれる。
本発明は、オレフィン重合体、その製造方法、そしてこれを利用したフィルムに関する。
オレフィン重合触媒系は、チーグラーナッタおよびメタロセン触媒系に分類することができ、この2種類の高活性触媒系はそれぞれの特徴に合わせて発展してきている。チーグラーナッタ触媒は50年代に発明されて以来、既存の商業プロセスに幅広く適用されてきたが、活性点が多数混在する多活性点触媒(multisite catalyst)であるため、重合体の分子量分布が広いことが特徴であり、共単量体の組成分布が均一でないため、所望する物性確保に限界があるという問題点がある。
一方、メタロセン触媒は、遷移金属化合物が主成分である主触媒とアルミニウムが主成分である有機金属化合物である助触媒の組み合わせからなり、このような触媒は均一系錯体触媒で、単一活性点触媒(single site catalyst)であり、単一活性点特性により分子量分布が狭く、共単量体の組成分布が均一な高分子が得られる特性を有している。
ただし、メタロセン触媒を利用して重合した高分子は、分子量分布が狭いため、一部製品に適用する場合、押出負荷などの影響で生産性を低下させるという問題がある。
このような問題を解決するために、担体に互いに異なる2種のメタロセン触媒前駆体を活性化剤と共に担持し、これを利用して高分子を重合することによって高分子の分子量分布を制御する方案が提案されている。
しかし、既存に使用された触媒は、2種の触媒特性を同時に実現するには限界があり、合成された重合体を適用するフィルムの重要物性である落下衝撃強度と透明度を同時に向上させにくいという限界があった。
そこで、2種のメタロセン触媒前駆体を利用しながらも、合成された重合体が優れた落下衝撃強度と透明度を同時に満足することができる新たな重合体の開発が要求されている。
本発明の目的は、優れた落下衝撃強度と透明度を同時に満足することができるオレフィン重合体を提供することにある。
本発明の目的はまた、前記オレフィン重合体の製造方法を提供することにある。
本発明の目的はまた、前記オレフィン重合体を含むフィルムを提供することにある。
発明の一実施形態によれば、下記i)乃至iii)の条件を満たすオレフィン重合体が提供され得る。
i)前記オレフィン重合体に含有されている複数の高分子鎖のそれぞれが有する炭素1000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量の平均値(FT−IRにより測定)が20個/1000C以上であり、ii)厚さ100μmのフィルムで成形してASTM D1709Aを基準に測定した落下衝撃強度が1500g乃至2400gであり、iii)厚さ0.05mmのフィルムで成形してASTM D1003を基準に測定したヘイズが10%乃至30%である。
具体的に、前記一実施形態のオレフィン重合体は、前記オレフィン重合体に含有されている複数の高分子鎖のそれぞれが有する炭素1000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量の平均値(FT−IRにより測定)が20個/1000C以上、具体的に20個/1,000C乃至50個/1,000C、または20個/1,000C乃至40個/1,000C、または20個/1,000C乃至30個/1,000C、または20個/1,000C乃至22個/1,000C、または20.1個/1,000C乃至50個/1,000C、または20.3個/1,000C乃至50個/1,000C、または20.5個/1,000C乃至50個/1,000C、または20.1個/1,000C乃至40個/1,000C、または20.3個/1,000C乃至40個/1,000C、または20.5個/1,000C乃至40個/1,000C、または20.1個/1,000C乃至30個/1,000C、または20.3個/1,000C乃至30個/1,000C、または20.5個/1,000C乃至30個/1,000C、または20.5個/1,000C乃至21.7個/1,000Cで示される特徴がある。
これによって、従来のメタロセンフィルムで実現しにくかった落下衝撃強度向上およびヘイズ減少を同時に満足することができるオレフィン重合体の合成が可能になるだけでなく、メタロセン触媒の使用による分子量、分子量分布、溶融指数、密度特性にも優れたことが確認された。
特に、前記一実施形態のオレフィン重合体がα−オレフィンのような共単量体の含有量が高分子量主鎖に集中されている構造、つまり、短鎖分岐(Short Chain Branching、SCB)含有量が高分子量側に行くほど多くなるBOCD(broad orthogonal comonomer distribution)構造をなしているため、後述するように高分子量を有する高分子鎖のSCB含有量が相対的に高くなることによって前記オレフィン重合体に含有されている複数の高分子鎖のそれぞれが有する炭素1000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐(SCB)含有量の平均値(FT−IRにより測定)が20個/1000C以上に高くなり得る。
このようなオレフィン重合体の特徴的な構造は、後述する他の実施形態のオレフィン重合体製造方法に使用される特定構造の2種のメタロセン触媒前駆体の複合使用によるものとみられる。
そして、前記一実施形態のオレフィン重合体が複数の高分子鎖のそれぞれが有する炭素1000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐(SCB)含有量の平均値(FT−IRにより測定)が20個/1000C以上に高くなることによって、低分子量よりも相対的に物性を担当する高分子量の部分に短鎖分岐(Short Chain Branching、SCB)のような結束分子(Tie Molecule)を集中することによって既存に比べてより優れた物性を実現することができる。
前記物性の具体的な例を挙げると、前記一実施形態のオレフィン重合体を厚さ100μmのフィルムで成形してASTM D1709Aを基準に測定した落下衝撃強度が1500g乃至2400gに高く示されるだけでなく、厚さ0.05mmのフィルムで成形してASTM D1003を基準に測定したヘイズが10%乃至30%に低くなり得る。
前記一実施形態のオレフィン重合体が複数の高分子鎖のそれぞれが有する炭素1000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐(SCB)含有量の平均値(FT−IRにより測定)が20個/1000Cより小さくなる場合には、前記一実施形態のオレフィン重合体を厚さ100μmのフィルムで成形してASTM D1709Aを基準に測定した落下衝撃強度が1500gに至らないほぼ1100g以下に減少するようになる点を実験を通じて確認して発明を完成した。
したがって、前記一実施形態のオレフィン重合体は、合成された重合体を適用するフィルムの重要物性である落下衝撃強度と透明度が従来の技術に比べて同等水準以上に向上され得るため、当該フィルムを製造、保管および運搬したり、製品適用する過程で優れた機械的強度を通じて安定した耐久性を実現することができ、同時に透明性を確保して当該フィルムが適用された製品で優れた光学特性の実現が可能になり得る。
本明細書で、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
本明細書で、アルキル基は、アルカン(alkane)に由来する1価の作用基であって、例えば、直鎖型、分岐型または環状であり、メチル、エチル、プロピル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、ヘキシルなどになることができる。前記アルキル基に含まれている一つ以上の水素原子は、他の置換基で置換されてもよく、前記置換基の例としては、炭素数1乃至10のアルキル基、炭素数2乃至10のアルケニル基、炭素数2乃至10のアルキニル基、炭素数6乃至12のアリール基、炭素数2乃至12のヘテロアリール基、炭素数6乃至12のアリールアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、アミノ基、アミジノ基、ニトロ基、アミド基、カルボニル基、ヒドロキシ基、スルホニル基、カルバメート基、炭素数1乃至10のアルコキシ基などが挙げられる。
前記「置換」という用語は、化合物内の水素原子の代わりに他の作用基が結合することを意味し、置換される位置は水素原子が置換される位置、つまり、置換基が置換可能な位置であれば限定されず、2以上置換される場合、2以上の置換基は互いに同一でも異なっていてもよい。
本明細書において、アリール基は、特に限定されないが、炭素数6乃至60であることが好ましく、単環式アリール基または多環式アリール基であってもよい。一実施形態によれば、前記アリール基の炭素数は6乃至30である。一実施形態によれば、前記アリール基の炭素数は6乃至20である。前記アリール基が単環式アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、テルフェニル基などになることができるが、これに限定されるのではない。前記多環式アリール基としては、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、クリセニル基、フルオレニル基などになることができるが、これに限定されるのではない。
本明細書において、アルコキシ基は、直鎖、分岐鎖または環状であってもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、炭素数1乃至30であることが好ましい。具体的にメトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、i−プロピルオキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、tert−ブトキシ、sec−ブトキシ、n−ペンチルオキシ、ネオペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、n−ヘキシルオキシ、3,3−ジメチルブチルオキシ、2−エチルブチルオキシ、n−オクチルオキシ、n−ノニルオキシ、n−デシルオキシ、ベンジルオキシ、p−メチルベンジルオキシなどがあるが、これに限定されない。
本明細書において、アルコキシアルキル基は、前述したアルキル基に対してアルコキシ基が置換された作用基であってもよい。アルコキシアルキル基の炭素数は特に限定されないが、炭素数1乃至20であることが好ましい。具体的にtert−ブトキシヘキシルなどがあるが、これに限定されない。
本明細書において、ハロゲン基の例としてはフッ素、塩素、臭素またはヨウ素がある。
本明細書で、
Figure 0006862548
または
Figure 0006862548
は他の置換基に連結される結合を意味する。
本明細書全体で「オレフィン重合体」は、エチレン単独重合体であるか、あるいはエチレンまたはプロピレンと、α−オレフィンとが共重合された共重合体であって、物理的または化学的特性、例えば、エチレンまたはプロピレンと、α−オレフィンにそれぞれ由来する繰り返し単位の含有量(モル分率)、結晶化度、密度、または融点などの特性のうちの一つ以上の特性値が互いに異なり、高分子内で互いに区分可能な複数の繰り返し単位ブロックまたはセグメントを含む共重合体を称すことができる。
また、前記「オレフィン重合体」に含まれている「高分子鎖(ら)」とは、前記オレフィン重合体を重合および製造した時、形成される多数の高分子鎖らを称すことができる。このような高分子鎖らの分子量などはゲル透過クロマトグラフィー(GPC)を利用した分子量分布曲線を通じて確認され得る。また、前記高分子鎖内の分岐鎖の分布は、FT−IRでオレフィン重合体を分析することによって確認することができる。そして、前記高分子鎖の含有量は1H−NMRを利用した分析を通じて確認することができる。このような高分子鎖らを前記「オレフィン重合体」に含まれている「高分子鎖(ら)」と定義することができる。
また、前記「オレフィン重合体」の「最大ピーク分子量(Mp)」とは、このようなオレフィン重合体に含まれている「高分子鎖(ら)」を分子量の大きさの順に羅列した時、前記オレフィン重合体に最も大きい含有量で含まれる高分子鎖らの分子量を称すことができる。このような「最大ピーク分子量(Mp)」は、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)を利用してオレフィン重合体の分子量分布曲線を導き出すことによって確認され得る。例えば、このような分子量分布曲線は、x軸を各高分子鎖の分子量またはそのlog値にし、y軸を高分子鎖の含有量とする関数で定義され得るが、このような分布曲線のy値が最大になる地点での分子量x値(つまり、前記分布曲線の頂点での分子量x値)を「最大ピーク分子量(Mp)」と称すことができる。
そして、前記「オレフィン重合体」で、「分岐鎖(Short Chain Branching;SCB)」とは、前述したそれぞれの高分子鎖(ら)で、最も長い主鎖に枝のような形態で分岐結合された鎖(chain)を称すことができる。このような分岐鎖の個数は、前記オレフィン重合体をFT−IR分析することによって算出され得る。
具体的に、前記一実施形態のオレフィン重合体は、i)前記オレフィン重合体に含有されている複数の高分子鎖のそれぞれが有する炭素1000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量の平均値(FT−IRにより測定)が20個/1000C以上であり、ii)厚さ100μmのフィルムで成形してASTM D1709Aを基準に測定した落下衝撃強度が1500g乃至2400gであり、iii)厚さ0.05mmのフィルムで成形してASTM D1003を基準に測定したヘイズが10%乃至30%である前記i)乃至iii)の条件を満たすことができる。
まず、前記オレフィン重合体は、i)前記オレフィン重合体に含有されている複数の高分子鎖のそれぞれが有する炭素1000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量の平均値(FT−IRにより測定)が20個/1000C以上であってもよい。
前記「オレフィン重合体」に含まれている「高分子鎖(ら)」とは、前記オレフィン重合体を重合および製造した時、形成される多数の高分子鎖らを称すことができる。このような高分子鎖らの分子量などは、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)を利用した分子量分布曲線を通じて確認され得る。
前記ゲル透過クロマトグラフィーは、例えば、Polymer Laboratories PLgel MIX−B 300mm長さのカラム、Waters PL−GPC220機器を利用して、評価温度は100℃乃至200℃であり、1,2,4−トリクロロベンゼンを溶媒として用い、流速は0.1mL/min乃至10mL/minの速度であり、1mg/10mL乃至20mg/10mLの濃度の試料を100μL乃至300μLの量で供給する条件で用いることができる。
一方、前記オレフィン重合体に含有されている複数の高分子鎖のそれぞれが有する炭素1000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量は、FT−IRでオレフィン重合体を分析することによって確認することができる。
前記FT−IRは、例えば、DTGS検出器が含まれているBIo−Rad FTS 3000 with Golden Gate Single Reflection ATR system機器を用い、評価温度は100℃乃至200℃であり、波数(wavenumber)2000cm-1乃至4000cm-1、スキャン回数(number of scanning)1回乃至20回、解像度(resolution)1cm-1乃至10cm-1条件で用いることができる。
前記オレフィン重合体に含有されている複数の高分子鎖のそれぞれが有する炭素1000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量の平均値は、前記オレフィン重合体に含有されている複数の高分子鎖のそれぞれが有する炭素1000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量の合計を前記オレフィン重合体に含有されている高分子鎖の個数で割って計算することができる。
または、前記オレフィン重合体に含有されている複数の高分子鎖のそれぞれが有する炭素1000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量の平均値は、ゲル透過クロマトグラフィーにより得られた分子量(M)のログ値(log M)をx軸にし、FT−IRにより得られた前記ログ値に対する炭素1,000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量をy軸にするSCB分布曲線を導き出した以降、前述した平均値計算方法により求めることができる。
つまり、前記オレフィン重合体は、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC:GelPermeation Chromatography)を利用して測定された多様な分子量を有する全ての高分子鎖に対して、それぞれの高分子鎖毎に有する炭素1000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量の平均を求めた値が20個/1000C以上、または具体的に20個/1,000C乃至50個/1,000C、または20個/1,000C乃至40個/1,000C、または20個/1,000C乃至30個/1,000C、または20個/1,000C乃至22個/1,000C、または20.1個/1,000C乃至50個/1,000C、または20.3個/1,000C乃至50個/1,000C、または20.5個/1,000C乃至50個/1,000C、または20.1個/1,000C乃至40個/1,000C、または20.3個/1,000乃至40個/1,000C、または20.5個/1,000C乃至40個/1,000C、または20.1個/1,000C乃至30個/1,000C、または20.3個/1,000C乃至30個/1,000C、または20.5個/1,000C乃至30個/1,000C、または20.5個/1,000C乃至21.7個/1,000Cに高く示され得る。
そして、前記一実施形態のオレフィン重合体が複数の高分子鎖のそれぞれが有する炭素1000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐(SCB)含有量の平均値(FT−IRにより測定)が20個/1000C以上に高くなることによって、低分子量よりも相対的に物性を担当する高分子量の部分に短鎖分岐(Short Chain Branching、SCB)のような結束分子(Tie Molecule)を集中することによって既存に比べてより優れた物性を実現することができる。
前記一実施形態のオレフィン重合体が複数の高分子鎖のそれぞれが有する炭素1000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐(SCB)含有量の平均値(FT−IRにより測定)が20個/1000Cよりも小さくなる場合には、前記一実施形態のオレフィン重合体を厚さ100μmのフィルムで成形してASTM D1709Aを基準に測定した落下衝撃強度が1500gに至らないほぼ1100g以下に減少する限界がある。
また、下記図1のようなゲル透過クロマトグラフィーにより得られた分子量(M)のログ値(log M)をx軸にし、FT−IRにより得られた前記ログ値に対する炭素1,000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量をy軸にするSCB分布曲線に示されているように、前記一実施形態のオレフィン重合体は、最大ピーク分子量よりも分子量が増加するほど概して炭素1000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量も増加する傾向を示す。
これによって、前記オレフィン重合体は、ゲル透過クロマトグラフィーにより得られた分子量(M)のログ値(log M)をx軸にし、FT−IRにより得られた前記ログ値に対する炭素1,000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量をy軸にするSCB分布曲線において、重量平均分子量のログ値に該当するx軸上の地点を0.5といい、最小分子量のログ値に該当するx軸上の地点を0、最大分子量のログ値に該当するx軸上の地点を1という時、x軸上0.8乃至1.0の区間内で最大の炭素1,000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量を有することができる。
反面、下記図1に示されているように、前記一実施形態のオレフィン重合体は、最大ピーク分子量より分子量が減少するほど概して炭素1000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量が減少する傾向を示す。
これによって、前記オレフィン重合体は、ゲル透過クロマトグラフィーにより得られた分子量(M)のログ値(log M)をx軸にし、FT−IRにより得られた前記ログ値に対する炭素1,000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量をy軸にするSCB分布曲線において、重量平均分子量のログ値に該当するx軸上の地点を0.5といい、最小分子量のログ値に該当するx軸上の地点を0、最大分子量のログ値に該当するx軸上の地点を1という時、x軸上0乃至0.2の区間内で最小の炭素1,000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量を有することができる。
また、前記オレフィン重合体は、厚さ100μm、より具体的に5cmx5cmx100μm(横x縦x厚さ)のフィルムで成形してASTM D1709Aを基準に測定した落下衝撃強度が1500g乃至2400g、または1550g乃至2200g、または1580g乃至2000g、または1590g乃至1700gであってもよい。前記オレフィン重合体の落下衝撃強度が1500g未満に過度に減少する場合、前記オレフィン重合体をフィルムに適用するのに十分な水準の強度を達成しにくいため、当該フィルムを製造、保管および運搬したり、製品適用する過程でフィルムが損傷したり破損するなどの不良な耐久性を有するようになる。
また、前記オレフィン重合体は、厚さ0.05mmのフィルムで成形してASTM D1003を基準に測定したヘイズが10%乃至30%、または15%乃至30%、または20%乃至30%、または25%乃至30%、または26.3%乃至27.8%であってもよい。前記オレフィン重合体のヘイズが30%超過に過度に増加する場合、前記オレフィン重合体をフィルムに適用時、十分な水準の透明度を達成しにくいため、当該フィルムが適用された製品で要求する水準の光学特性を満足しにくい。
一方、前記オレフィン重合体は、分子量分布(MWD=Mw/Mn)が5乃至10、または7乃至10、または8.5乃至10、または8.9乃至9.6であってもよい。このように前記オレフィン重合体の分子量分布が前述した範囲に広く示されることによって、前記オレフィン重合体の加工性が向上することができる。前記オレフィン重合体の分子量分布が5未満に減少したり、10超過に増加する場合、前記オレフィン重合体をフィルムに適用するための最適水準の加工性を確保することが難しいため、フィルム製造工程の効率性が悪くなり、高強度の実現が難しい。
また、前記オレフィン重合体は、溶融指数(ASTM D1238により230℃で2.16kg荷重で測定)が0.80g/10min乃至0.93g/10min、または0.85g/10min乃至0.93g/10minであってもよい。前記溶融指数は、重合工程時に投入される水素量により調節可能であるが、本発明によるオレフィン重合体は、前記のような範囲のMIを有することによってフィルムなどへの成形加工性と共に強度を同時に改善させることができる。
特にオレフィン重合体を利用したフィルム成形加工において過度に低くなると加工圧力が上昇して加工性が低下する虞があり、過度に増加する場合、製造される高強度の実現が難しい。
また、前記オレフィン重合体は、密度(ASTM D1505)が0.910g/cm3乃至0.930g/cm3であってもよい。前記オレフィン重合体は、重量平均分子量(GPC測定)が100000g/mol乃至150000g/molであってもよい。前記オレフィン重合体の重量平均分子量(GPC測定)が過度に増加する場合、高分子量の増加によりフィルム製造時に安定した成形加工性を実現しにくいこともある。
一方、前述のように、前記一実施形態のオレフィン重合体は、後述するオレフィン重合体の製造方法により製造され得る。
発明の他の実施形態によれば、下記の化学式1で表される第1遷移金属化合物;下記の化学式2で表される第2遷移金属化合物;および前記第1および第2遷移金属化合物が担持された担体を含む混成担持触媒存在下で、オレフィン単量体を重合する段階を含む、オレフィン重合体の製造方法が提供される。
Figure 0006862548
[化学式2]
[Cp1(R7u][Cp2(R8v]M234
前記化学式1および2で、
1は下記の化学式3で表されるリガンドであり、
Figure 0006862548
1およびR2は互いに同一または異なり、R1およびR2のうちの少なくとも一つは炭素数1乃至20のアルキル基であり、残りは水素であり、
Zは−O−、−S−、−NR3−または−PR4−であり、
3およびR4は互いに同一または異なり、それぞれ独立して水素、または炭素数1乃至20のアルキル基であり、
1およびM2は互いに同一または異なり、それぞれ独立してTi、ZrまたはHfであり、
1乃至X4は互いに同一または異なり、それぞれ独立してハロゲンであり、
Tは
Figure 0006862548
であり、
1はC、Si、Ge、SnまたはPbであり、
1は炭素数1乃至20のアルコキシアルキル基であり、
2は炭素数1乃至20のアルキル基であり、
Cp1およびCp2はシクロペンタジエニル基であり、
7およびR8は互いに同一または異なり、それぞれ独立して水素、または炭素数1乃至20のアルキル基であり、
uおよびvはそれぞれ独立して0乃至5の間の整数である。
前記化学式1で表される第1遷移金属化合物は、互いに異なるリガンドで置換基を含むインデン化合物と第14族または第15族原子を含むベース化合物を含み、互いに異なるリガンドは、−T−により架橋されており、互いに異なるリガンドの間にM1(X1)(X2)が存在する構造を有する。このような特定構造を有する第1遷移金属化合物は、優れた担持安定性を有し、オレフィン重合時に高い活性を示し、高分子量を有するオレフィン重合体を提供することができる。
具体的に、前記化学式1で表される第1遷移金属化合物の構造内でC1のリガンドは、例えば、オレフィン重合活性とオレフィンの共重合特性に影響を与えることができる。
特に、C1のリガンドとして、化学式3のリガンドを含む化学式1の第1遷移金属化合物は、オレフィン重合工程で非常に高い活性と高い共単量体転換率を示す触媒を提供することができる。
そして、前記化学式1で表される第1遷移金属化合物の構造内でZリガンドは、例えば、オレフィン重合活性に影響を与えることができる。
特に、化学式1のZが−NR3−であり、前記R3が炭素数1乃至10のアルキル基、具体的にtert−ブチル基である場合、オレフィン重合工程で非常に高い活性を示す触媒を提供することができる。
前記C1のリガンドおよびZのリガンドは、−T−により架橋されて優れた担持安定性を示すことができる。このような効果のために、前記−T−は
Figure 0006862548
の構造を有することができ、ここでT1はCまたはSiであり、Y1は炭素数1乃至20のアルコキシアルキル基、好ましくはtertブトキシヘキシル基であり、Y2は炭素数1乃至20のアルキル基、好ましくはメチル基であってもよい。
一方、架橋されたリガンドの間にはM1(X1)(X2)が存在するが、M1(X1)(X2)は金属着物の保管安定性に影響を与えることができる。
このような効果をより効果的に担保するためにX1およびX2がそれぞれ独立してハロゲンのうちのいずれか一つである遷移金属化合物を用いることができる。
前記化学式1で表される第1遷移金属化合物は、公知の反応を応用して合成されてもよく、より詳細な合成方法は実施例を参考とすることができる。
具体的に、前記第1遷移金属化合物は、下記の化学式4で表される化合物であってもよい。
Figure 0006862548
前記化学式4で、前記R1およびR2は互いに同一または異なり、R1およびR2のうちの少なくとも一つは炭素数1乃至20のアルキル基であり、残りは水素であり、
3は炭素数1乃至10のアルキル基であり、
1はTi、ZrまたはHfであり、
1およびX2は互いに同一または異なり、それぞれ独立してハロゲンであり、
1はCまたはSiであり、
1は炭素数1乃至20のアルコキシアルキル基であり、
2は炭素数1乃至20のアルキル基である。
より具体的に、前記化学式4で表される化合物の例としては、下記の化学式4−1乃至4−3の化合物が挙げられる。
Figure 0006862548
Figure 0006862548
Figure 0006862548
一方、前記第1遷移金属化合物とは異なり、前記化学式2で表される第2遷移金属化合物を適切な方法で活性化させてオレフィン重合反応の触媒として利用すれば、低分子量のオレフィン重合体を提供することができる。したがって、第1および第2遷移金属化合物を含む混成担持触媒は、広い分子量分布を有するオレフィン重合体を提供することができる。
具体的に、化学式2のCp1およびCp2は、シクロペンタジエニル基であってもよい。Cp1およびCp2がシクロペンタジエニル基であり、シクロペンタジエニル基が架橋されて(bridged)いないままリガンドとして使用される第2遷移金属化合物は、オレフィン重合時にα−オレフィンに対する低い共重合性を示し、低分子量のオレフィン重合体を優勢に生成する。したがって、このような第2遷移金属化合物を化学式1の第1遷移金属化合物と同一の担体に混成担持して用いれば、オレフィン重合体の分子量分布、オレフィン重合体鎖内に共重合された単量体の分布およびオレフィンの共重合特性を容易に調節して目的とするオレフィン重合体の物性をより容易に実現することができる。
前記Cp1は1乃至5個のR7により置換されてもよく、前記Cp2は1乃至5個のR8により置換されてもよい。前記化学式2でuが2以上の整数である時、複数のR7は互いに同一でも異なっていてもよい。また、化学式2でvが2以上の整数である時、複数のR8も互いに同一でも異なっていてもよい。
このようなR7およびR8は互いに同一または異なり、それぞれ独立して水素、または炭素数1乃至20のアルキル基であってもよい。R7およびR8が前記のような置換基を有する第2遷移金属化合物は、優れた担持安定性を有することができる。
また、化学式2のX3およびX4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立してハロゲンのうちのいずれか一つであってもよい。X3およびX4が前記のような置換基を有する第2遷移金属化合物は、助触媒であるアルキルメタルまたはメチルアルミノキサンとの反応によりハロゲン基がアルキル基に容易に置換され得る。また、後続するアルキル抽出(alkyl abstraction)により前記第2遷移金属化合物が前記助触媒とイオン中間体(ionic intermediate)を形成することによってオレフィン重合反応の活性種である陽イオン型(cationic form)をより容易に提供することができる。
前記第2遷移金属化合物は、下記の化学式5で表される化合物を含むことができる。
Figure 0006862548
前記化学式5で、R7およびR8は互いに同一または異なり、それぞれ独立して水素、または炭素数1乃至20のアルキル基であり、
2はTi、ZrまたはHfであり、
3およびX4は互いに同一または異なり、それぞれ独立してハロゲンである。
より具体的に、前記化学式5で表される化合物の例としては、下記の化学式5−1の化合物が挙げられる。
Figure 0006862548
前記混成担持触媒は、第1遷移金属化合物と第2遷移金属化合物を1:0.1乃至1:0.9、または1:0.2乃至1:0.8、または1:0.3乃至1:0.5のモル比で含むことができる。これによって、オレフィン重合体の分子量分布および高分子鎖内の共重合された単量体の分布とオレフィンの共重合特性を容易に調節して目的とする物性をより容易に実現することができる。
前記担体としては、表面にヒドロキシ基またはシロキサン基を含有する担体を用いることができる。具体的に、前記担体としては、高温で乾燥して表面に水分を除去することによって反応性が高いヒドロキシ基またはシロキサン基を含有する担体を用いることができる。より具体的に、前記担体としては、シリカ、アルミナ、マグネシアまたはこれらの混合物などを用いることができる。前記担体は、高温で乾燥されたものであってもよく、これらは通常Na2O、K2CO3、BaSO4およびMg(NO32などの酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩成分を含むことができる。
前記混成担持触媒は、触媒前駆体である遷移金属化合物を活性化するために助触媒を追加的に含むことができる。前記助触媒としては、本発明が属する技術分野で通常使用するものが特別な制限なしに適用され得る。非制限的な例として、前記助触媒は、下記の化学式6乃至8で表される化合物からなる群より選択される1種以上の化合物であってもよい。
前記混成担持触媒は、下記の化学式6乃至8で表される化合物からなる群より選択される1種以上の助触媒を追加的に含むことができる。
[化学式6]
−[Al(R9)−O]m
前記化学式6で、R9は互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立してハロゲン;炭素数1乃至20のアルキル基;またはハロゲンで置換された炭素数1乃至20のアルキル基であり;mは2以上の整数であり;
[化学式7]
J(R103
前記化学式7で、R10は互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立してハロゲン;炭素数1乃至20のアルキル基;またはハロゲンで置換された炭素数1乃至20のアルキル基であり;Jはアルミニウムまたはホウ素であり;
[化学式8]
[E−H]+[ZA4-または[E]+[ZA4-
前記化学式8で、Eは中性または陽イオン性ルイス塩基であり;Hは水素原子であり;Zは第13族元素であり;Aは互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して1以上の水素原子がハロゲン、炭素数1乃至20のアルキル基、アルコキシまたはフェノキシで置換もしくは非置換された炭素数6乃至20のアリール基または炭素数1乃至20のアルキル基である。
前記で化学式6で表される化合物の非制限的な例としては、メチルアルミノキサン、エチルアルミノキサン、iso−ブチルアルミノキサンまたはtert−ブチルアルミノキサンなどが挙げられる。そして、化学式7で表される化合物の非制限的な例としては、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、トリプロピルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、ジメチルクロロアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリ−sec−ブチルアルミニウム、トリシクロペンチルアルミニウム、トリペンチルアルミニウム、トリイソペンチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、エチルジメチルアルミニウム、メチルジエチルアルミニウム、トリフェニルアルミニウム、トリ−p−トリルアルミニウム、ジメチルアルミニウムメトキシドまたはジメチルアルミニウムエトキシドなどが挙げられる。最後に、化学式8で表される化合物の非制限的な例としては、トリメチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリエチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルアニリニウムn−ブチルトリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルアニリニウムベンジルトリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(4−(t−ブチルジメチルシリル)−2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(4−(トリイソプロピルシリル)−2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルアニリニウムペンタフルオロフェノキシトリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチル−2,4,6−トリメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリメチルアンモニウムテトラキス(2,3,4,6−テトラフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(2,3,4,6−テトラフルオロフェニル)ボレート、ヘキサデシルジメチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N−メチル−N−ドデシルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートまたはメチルジ(ドデシル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートなどが挙げられる。
このような混成担持触媒は、例えば、担体に助触媒を担持させる段階および助触媒担持担体に触媒前駆体である第1および第2遷移金属化合物を担持させる段階で製造され得る。
具体的に、担体に助触媒を担持させる段階では、高温で乾燥された担体および助触媒を混合し、これを約20℃乃至120℃の温度で攪拌して助触媒担持担体を製造することができる。
そして、助触媒担持担体に触媒前駆体を担持させる段階では、助触媒担持担体に第1遷移金属化合物を添加し、これを約20℃乃至120℃の温度で攪拌した後、第2遷移金属化合物を添加し、再びこれを約20℃乃至120℃の温度で攪拌して混成担持触媒を製造することができる。
前記助触媒担持担体に触媒前駆体を担持させる段階では、助触媒担持担体に触媒前駆体を添加して攪拌した後、助触媒を追加的に添加して混成担持触媒を製造することができる。
前記混成担持触媒を使用するために使用される担体、助触媒、助触媒担持担体、第1および第2遷移金属化合物の含有量は、目的とする混成担持触媒の物性または効果により適切に調節され得る。
前記混成担持触媒の製造時に反応溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどのような炭化水素溶媒、またはベンゼン、トルエンなどのような芳香族溶媒が用いられ得る。
前記混成担持触媒の具体的な製造方法は、後述する実施例を参考とすることができる。しかし、混成担持触媒の製造方法が本明細書に記述した内容に限定されるのではなく、前記製造方法は本発明が属する技術分野で通常採用する段階を追加的に採用することができ、前記製造方法の段階(ら)は通常変更可能な段階(ら)により変更され得る。
前記オレフィン単量体の例としては、エチレン、α−オレフィン、サイクリックオレフィンなどがあり、二重結合を2個以上有しているジエンオレフィン系単量体またはトリエンオレフィン系単量体なども重合可能である。前記単量体の具体的な例としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−アイトセン、ノルボルネン、ノルボルナジエン、エチリデンノルボルネン、フェニルノルボルネン、ビニルノルボルネン、ジシクロペンタジエン、1,4−ブタジエン、1,5−ペンタジエン、1,6−ヘキサジエン、スチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、3−クロロメチルスチレンなどがあり、これら単量体を2種以上混合して共重合することもできる。前記オレフィン重合体がエチレンと他の共単量体との共重合体である場合、前記共単量体はプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテンおよび1−オクテンからなる群より選択された一つ以上の共単量体であることが好ましい。
前記オレフィン単量体の重合反応のために、連続式溶液重合工程、バルク重合工程、懸濁重合工程、スラリー重合工程または乳化重合工程などオレフィン単量体の重合反応で知られた多様な重合工程を採用することができる。
具体的に、前記重合反応は、約50℃乃至110℃または約60℃乃至100℃の温度と約1kgf/cm2乃至100kgf/cm2または約1kgf/cm2乃至50kgf/cm2圧力下で行われてもよい。
また、前記重合反応で、前記混成担持触媒は、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、ノナン、デカン、トルエン、ベンゼン、ジクロロメタン、クロロベンゼンなどのような溶媒に溶解または希釈された状態で用いられてもよい。この時、前記溶媒を少量のアルキルアルミニウムなどで処理することによって、触媒に悪影響を与え得る少量の水または空気などを予め除去することができる。
一方、発明のまた他の実施形態によれば、前記一実施形態のオレフィン重合体を含むフィルムを提供することができる。前記フィルムは、高分子成形分野で知られた多様な成形方法、条件、装置を制限なしに適用して製造することができる。
前記他の実施形態のフィルムにおいて、オレフィン重合体は、前記一実施形態で前述した内容を全て含むことができる。
また、前記フィルムは、5cmx5cmx100μm(横x縦x厚さ)のフィルムで成形してASTM D1709Aを基準に測定した落下衝撃強度が1500g乃至2400g、または1550g乃至2200g、または1580g乃至2000g、または1590g乃至1700gであってもよい。
また、前記フィルムは、厚さ0.05mmのフィルムで成形してASTM D1003を基準に測定したヘイズが10%乃至30%、または15%乃至30%、または20%乃至30%、または25%乃至30%、または26.3%乃至27.8%であってもよい。
前記落下衝撃強度およびヘイズに対する内容も、前記一実施形態で前述した内容を全て含むことができる。
本発明によれば、優れた落下衝撃強度と透明度を同時に満足することができるオレフィン重合体およびその製造方法、そしてこれを利用したフィルムが提供され得る。
実施例1のオレフィン重合体の分子量分布曲線(実線)およびSCB分布曲線(点線)を共に示した図面である。 比較例1のオレフィン重合体の分子量分布曲線(実線)およびSCB分布曲線(点線)を共に示した図面である。
発明を下記の実施例でより詳細に説明する。ただし、下記の実施例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明の内容が下記の実施例により限定されるのではない。
<製造例および比較製造例>
(製造例1:遷移金属化合物の製造)
(1)リガンドAの製造
Figure 0006862548
前記構造式のような3,4−ジメチル−1H−インデン化合物をリガンドAとして用いた。
(2)リガンドBの製造
250mLのシュレンクフラスコ(schlenk flask)にt−ブチルアミン13mL(120mmol)とエーテル溶媒20mLを入れ、前記フラスコ(flask)と異なる250mLのシュレンクフラスコ(schlenk flask)に(6−tert−ブトキシヘキシル)ジクロロ(メチル)シラン16g(60mmol)とエーテル溶媒40mLを入れてt−ブチルアミン溶液および(6−tert−ブトキシヘキシル)ジクロロ(メチル)シラン溶液をそれぞれ準備した。そして、前記t−ブチルアミン溶液を−78℃に冷却した後、冷却された溶液に(6−tert−ブトキシヘキシル)ジクロロ(メチル)シラン溶液を徐々に注入し、これを常温で約2時間攪拌した。生成された白色の懸濁液(white suspension)を濾過してアイボリー(ivory)色を浮かび、液状である1−(6−(tert−ブトキシ)ヘキシル)−N−(tert−ブチル)−1−クロロ−1−メチルシランアミン(リガンドB)を得た。
Figure 0006862548
1H NMR(CDCl3):3.29(t,2H),1.52−1.29(m,10H),1.20(s,9H),1.16(s,9H),0.40(s,3H)
(3)リガンドAおよびBの架橋
250mLのシュレンクフラスコ(schlenk flask)に3,4−ジメチル−1H−インデン(リガンドA)1.7g(8.6mmol)を入れ、THF30mLを添加してリガンドA溶液を製造した。前記リガンドA溶液を−78℃に冷却した後、n−BuLi溶液3.6mL(9.1mmol、2.5M in hexane)を前記リガンドA溶液に添加し、これを常温で一晩攪拌してパープルブラウン(purple−brown)の溶液を得た。前記パープルブラウン(purple−brown)溶液の溶媒をトルエンで置き換え、この溶液にCuCN 39mg(0.43mmol)をTHF2mLに分散させた溶液を注入して溶液Aを製造した。
一方、250mLのシュレンクフラスコ(schlenk flask)に1−(6−(tert−ブトキシ)ヘキシル)−N−(tert−ブチル)−1−クロロ−1−メチルシランアミン(リガンドB)およびトルエンを注入して準備した溶液Bを−78に冷却した。前記冷却された溶液Bに以前で製造した溶液Aを徐々に注入した。そして、溶液AおよびBの混合物を常温で一晩攪拌した。そして、生成された固体を濾過して除去することによってブラウン(brown)色を浮かび、粘性がある液状の1−(6−(tert−ブトキシ)ヘキシル)−N−(tert−ブチル)−1−(3,4−ジメチル−1H−インデン−3−イル)−1−メチルシランアミン(リガンドAおよびBの架橋生成物)4.2g(>99%yield)を得た。
Figure 0006862548
(4)遷移金属化合物の製造
250mLのシュレンクフラスコ(schlenk flask)に1−(6−(tert−ブトキシ)ヘキシル)−N−(tert−ブチル)−1−(3,4−ジメチル−1H−インデン−3−イル)−1−メチルシランアミン(リガンドAおよびBの架橋生成物)4.2gを入れ、前記フラスコ(flask)にトルエン14mLとn−ヘキサン1.7mLを注入して架橋生成物を溶解した。この溶液を−78℃に冷却した後、n−BuLi溶液7.3mL(18mmol、2.5M in hexane)を前記冷却された溶液に注入した。そして、前記溶液を常温で約12時間攪拌した。次に、前記溶液にトリメチルアミン5.3mL(38mmol)を投入し、この溶液を約40℃で約3時間攪拌して溶液Cを準備した。
一方、別途に準備された250mLのシュレンクフラスコ(schlenk flask)にTiCl4(THF)2 2.3g(8.6mmol)とトルエン10mLを添加してTiCl4(THF)2をトルエンに分散させた溶液Dを製造した。前記溶液Dに以前に準備した溶液Cを−78℃で徐々に注入し、溶液CおよびDの混合物を常温で約12時間攪拌した。その後、前記溶液を減圧して溶媒を除去し、得られた溶質はトルエンに溶解した。そして、トルエンに溶解されていない固体は、濾過して除去し、濾過された溶液で溶媒を除去して茶色の固体形態の遷移金属化合物4.2g(83%yield)を得た。
Figure 0006862548
(製造例2:遷移金属化合物の製造)
製造例1の(1)リガンドAとして3,4−ジメチル−1H−インデンの代わりに4−メチル−1H−インデンを用いたことを除き、製造例1と同様な方法で下記構造の遷移金属化合物を製造した。
Figure 0006862548
(製造例3:遷移金属化合物の製造)
製造例1の(1)リガンドAとして3,4−ジメチル−1H−インデンの代わりに3−メチル−1H−インデンを用いたことを除き、製造例1と同様な方法で下記構造の遷移金属化合物を製造した。
Figure 0006862548
(比較製造例1:遷移金属化合物の製造)
下記構造のt−ブトキシヘキシルメチルシリル(N−t−ブチルアミド)(2,3,4,5−テトラメチルシクロペンタジエニル)−チタニウムクロリドを製造した。
Figure 0006862548
(比較製造例2:遷移金属化合物の製造)
製造例1の(1)リガンドAとして3,4−ジメチル−1H−インデンの代わりに1,2−ジメチル−3H−ベンゾ[b]シクロペンタ[d]チオフェンを用いたことを除き、製造例1と同様な方法で下記構造の遷移金属化合物を製造した。
Figure 0006862548
(比較製造例3:遷移金属化合物の製造)
製造例1の(1)リガンドAとして3,4−ジメチル−1H−インデンの代わりに1H−インデンを用いたことを除き、製造例1と同様な方法で下記構造の遷移金属化合物を製造した。
Figure 0006862548
<実施例および比較例>
(実施例1:混成担持触媒の製造およびこれを利用したオレフィン重合体の製造)
(1)混成担持触媒の製造
300mLのガラス反応器にトルエン100mLを入れ、反応器温度40℃で、シリカ(Grace Davison、SP952)7gを投入した後、攪拌した。以降、10wt%メチルアルミノキサン(MAO)/トルエン溶液(Albemarle社)を5.3mLを投入し、95℃に昇温しながら2時間攪拌(stirring)させた。以降、反応器温度を40℃に低くした後、攪拌を中止し、10分間沈殿(settling)した後、反応溶液をデカンテーション(decantation)した。以降、トルエン100mLを投入し、10分間攪拌した後、攪拌を中止し、10分間沈殿(settling) させ、トルエン溶液をデカンテーション(decantation) した。以降、反応器にトルエン50mLを投入し、前記製造例1の遷移金属化合物0.30gと第2遷移金属化合物としてビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)−ジルコニウムジクロリドをグローブボックス(Glove Box)内で1:0.45のモル比率に混合した後、トルエン25mlに溶かして反応器に移送した後、80℃で500rpmで2時間攪拌した。以降、攪拌を中止し、10分間沈殿(settling) させた後、反応溶液をデカンテーション(decantation) した。以降、トルエン50mLを反応器に投入し、反応器温度を常温に下げた後、攪拌を中止し、10分間沈殿(settling) させた後、反応溶液をデカンテーション(decantation) した。以降、反応器にヘキサン100mLを投入し、アクリロニトリルスチレンアクリレート(Acrylonitrile styrene acrylate、ASA)0.05mmolを入れて10分間攪拌後、ヘキサンスラリーを250mLのシュレンクフラスコ(schlenk flask)に移送し、ヘキサン溶液をデカンテーション(decantation) した。以降、常温で3時間減圧下で乾燥して、混成担持触媒を得た。
(2)オレフィン重合体の製造
オレフィン重合体の製造のために機械式攪拌器が装着されており、温度調節が可能であり、高圧の反応に使用可能な600mLの金属合金反応器を準備した。
一方、前記実施例1の(1)で製造した混成担持触媒をドライボックスで定量して50mLのガラス瓶に入れた後、前記ガラス瓶の入口をゴム隔膜で密封した。
そして、前記600mLの金属合金反応器に1.0mmolのトリエチルアルミニウムが含有されているヘキサン400mLと以前に準備した混成担持触媒を空気接触なしに投入した。次に、前記反応器の温度を約80℃に上げ、前記反応器にエチレンガスを注入して約1時間エチレンを重合した。この時、エチレンガスは反応器の圧力が約30kgf/cm2程度に維持されるように継続して注入された。
以降、エチレンが目的とする水準に重合されると、反応器の攪拌を止め、未反応エチレンガスを排気させて除去した。そして、反応生成物で溶媒を除去して得られた固体を約80℃の真空オーブンで約4時間乾燥させてエチレン単独重合体を得た。
(実施例2:混成担持触媒の製造およびこれを利用したオレフィン重合体の製造)
実施例1で第1遷移金属化合物として製造例2で製造した遷移金属化合物を用いたことを除き、実施例1と同様な方法で混成担持触媒を製造し、前記混成担持触媒を利用して実施例1と同様な方法でエチレン単独重合体を得た。
(実施例3:混成担持触媒の製造およびこれを利用したオレフィン重合体の製造)
実施例1で第1遷移金属化合物として製造例3で製造した遷移金属化合物を用いたことを除き、実施例1と同様な方法で混成担持触媒を製造し、前記混成担持触媒を利用して実施例1と同様な方法でエチレン単独重合体を得た。
(比較例1:混成担持触媒の製造およびこれを利用したオレフィン重合体の製造)
実施例1で第1遷移金属化合物として比較製造例1で製造した遷移金属化合物を用いたことを除き、実施例1と同様な方法で混成担持触媒を製造し、前記混成担持触媒を利用して実施例1と同様な方法でエチレン単独重合体を得た。
(比較例2:混成担持触媒の製造およびこれを利用したオレフィン重合体の製造)
実施例1で第1遷移金属化合物として比較製造例2で製造した遷移金属化合物を用いたことを除き、実施例1と同様な方法で混成担持触媒を製造し、前記混成担持触媒を利用して実施例1と同様な方法でエチレン単独重合体を得た。
(比較例3:混成担持触媒の製造およびこれを利用したオレフィン重合体の製造)
実施例1で第1遷移金属化合物として比較製造例3で製造した遷移金属化合物を用いたことを除き、実施例1と同様な方法で混成担持触媒を製造し、前記混成担持触媒を利用して実施例1と同様な方法でエチレン単独重合体を得た。
<試験例>
(試験例1:オレフィン重合体の物性測定)
前記実施例1乃至3および比較例1乃至3で製造したエチレン単独重合体の物性を測定し、その結果を下記表1に示した。
(1)溶融指数(MI、単位:g/10分):ASTM D1238により230℃で2.16kg荷重で測定し、10分間溶融して出た重合体の重量(g)で示した。
(2)密度(単位:g/cm3):ASTM D1505基準により測定した。
(3)重量平均分子量(Mw)および分子量分布(polydispersityindex、PDI):
ゲル透過クロマトグラフィー(GPC:Gel Permeation Chromatography)を利用して、重合体の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)を測定し、重量平均分子量を数平均分子量で割って分子量分布(PDI)を計算した。
この時、ゲル透過クロマトグラフィーの測定機器および測定条件は次のとおりである。
Polymer Laboratories PLgel MIX−B 300mm長さのカラム、Waters PL−GPC220機器を利用して、評価温度は160℃であり、1,2,4−トリクロロベンゼンを溶媒として用い、流速は1mL/minの速度であり、サンプルは10mg/10mLの濃度に調製した後、200μLの量で供給し、ポリスチレン標準を利用して形成された検定曲線を利用してMw、Mn、PDIの値を求めることができる。ポリスチレン標準品の分子量は、2,000/10,000/30,000/70,000/200,000/700,000/2,000,000/4,000,000/10,000,000の9種を用いた。
(4)SCB(Short Chain Branch;炭素1,000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐(branch))単位:個/1,000C)含有量の平均値
ゲル透過クロマトグラフィー(GPC:Gel Permeation Chromatography)を利用して分子量(M)のログ値(log M)をx軸にし、前記ログ値に対する分子量分布(dwt/dlog M)をy軸にして分子量分布曲線を描いた。下記図1、図2では連続的な実線で表示した。
FT−IR装置を利用して、ゲル透過クロマトグラフィーにより得られた分子量(M)のログ値(log M)をx軸にし、FT−IRにより得られた前記ログ値に対する炭素1,000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量をy軸にするSCB分布曲線を描いた。下記図1、図2では不連続的な点線で表示した。
そして、前記SCB分布曲線を利用して、オレフィン重合体に含有されている複数の高分子鎖のそれぞれが有する炭素1000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量の平均値を計算して、下記表1に示した。
前記平均値は一般的な平均値計算方法により、前記オレフィン重合体に含有されている複数の高分子鎖のそれぞれが有する炭素1000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量の合計を前記オレフィン重合体に含有されている高分子鎖の個数で割って求めた。
この時、ゲル透過クロマトグラフィーの測定機器および測定条件は、前記(3)重量平均分子量(Mw)および分子量分布で前述した内容と同一であり、FT−IR測定機器および測定条件は次のとおりである。
<測定機器>FT−IR(BIo−Rad FTS 3000、BIo Rad)with Golden Gate Single Reflection ATR system
<測定条件>
波数(wavenumber):2700cm-1乃至3000cm-1
スキャン回数(number of scanning):16回
解像度(resolution):8cm-1
検出器(detector):DTGS
Figure 0006862548
前記表1に示されているように、実施例で得られたオレフィン重合体の場合、0.86g/10分乃至0.92g/10分の低い溶融指数(MI)、8.9乃至9.6の広い分子量分布(PDI)、20.5個/1,000C乃至21.7個/1,000Cの高い平均SCB含有量値を示した。
反面、実施例とは異なる遷移金属化合物を用いた混成担持触媒から得られた比較例のオレフィン重合体の場合、0.94g/10分乃至1.04g/10分で、実施例に比べて高い溶融指数(MI)、2.4乃至3.5で、実施例に比べて狭い分子量分布(PDI)、14.7個/1,000C乃至16.4個/1,000Cで、実施例に比べて少ない平均SCB含有量値を示した。
<試験例2:フィルムの物性測定>
前記実施例1乃至3、比較例1乃至3のオレフィン重合体を酸化防止剤(Iganox 1010+Igafos 168、CIBA社)処方後、二軸押出機で製粒後、短縮押出機(SHINHWA工業 Single Screw Extruder、Blown Film M/C、50パイ、L/D=20)を利用して押出温度165〜200℃で0.05mmの厚さになるようにインフレーション成形してフィルムを製造した。この時、ダイギャップ(Die Gap)は2.0mm、膨張比(Blown−Up Ratio)は2.3であった。
(1)ヘイズ(Haze):厚さ0.05mmの規格でフィルムを成形してASTM D1003を基準に測定した。この時、1つの試片当たり10回測定してその平均値を取った。
(2)落下衝撃強度:5cmx5cmx100μm(横x縦x厚さ)の大きさでフィルムを裁断して試片を製造した。その後、ASTM D1709Aの条件により、前記試片を落下衝撃試験器に位置させ、0.66m高さで直径が38mmであるおもりを自由落下させて落下衝撃強度を測定した。
Figure 0006862548
前記表2に示されているように、実施例で得られたフィルムの場合、26.3%乃至27.8%のヘイズ、1590g乃至1670gの高い落下衝撃強度を示した。
反面、比較例で得られたフィルムの場合、23.0%乃至26.3%に実施例と同等水準のヘイズを示したが、落下衝撃強度が850g乃至1050gに実施例に比べて低く示された。

Claims (12)

  1. 下記i)乃至iii)の条件を満たすエチレン単独重合体、またはエチレンと、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテンおよび1−オクテンからなる群より選択されるα―オレフィンの共重合体であるオレフィン重合体:
    i)前記オレフィン重合体に含有されている複数の高分子鎖のそれぞれが有する炭素1000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量の平均値(FT−IRにより測定)が20個/1000C乃至30個/1000Cであり、
    ii)厚さ100μmのフィルムに成形してASTM D1709Aを基準に測定した落下衝撃強度が1550g乃至1700gであり、
    iii)厚さ0.05mmのフィルムに成形してASTM D1003を基準に測定したヘイズが20%乃至27.8%である。
  2. ゲル透過クロマトグラフィーにより得られた分子量(M)のログ値(log M)をx軸にし、FT−IRにより得られた前記ログ値に対する炭素1,000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量をy軸にするSCB分布曲線において、
    重量平均分子量のログ値に該当するx軸上の地点を0.5といい、最小分子量のログ値に該当するx軸上の地点を0、最大分子量のログ値に該当するx軸上の地点を1という時、
    x軸上0.8乃至1.0の区間内に最大の炭素1,000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量を有する、請求項1に記載のオレフィン重合体。
  3. ゲル透過クロマトグラフィーにより得られた分子量(M)のログ値(log M)をx軸にし、FT−IRにより得られた前記ログ値に対する炭素1,000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量をy軸にするSCB分布曲線において、
    重量平均分子量のログ値に該当するx軸上の地点を0.5といい、最小分子量のログ値に該当するx軸上の地点を0、最大分子量のログ値に該当するx軸上の地点を1という時、
    x軸上0乃至0.2の区間内に最小の炭素1,000個当たりの炭素数2乃至7個の分岐含有量を有する、請求項1または2に記載のオレフィン重合体。
  4. 前記オレフィン重合体は、分子量分布が5乃至10である、請求項1乃至3のいずれかに記載のオレフィン重合体。
  5. 前記オレフィン重合体は、溶融指数(ASTM D1238により230で2.16kg荷重で測定)が0.80g/10min乃至0.93g/10minである、請求項1乃至4のいずれかに記載のオレフィン重合体。
  6. 前記オレフィン重合体は、密度(ASTM1505)が0.910g/cm3乃至0.930g/cm3である、請求項1乃至5のいずれかに記載のオレフィン重合体。
  7. 前記オレフィン重合体は、重量平均分子量(GPC測定)が100000g/mol乃至150000g/molである、請求項1乃至6のいずれかに記載のオレフィン重合体。
  8. 下記の化学式で表される第1遷移金属化合物;下記の化学式で表される第2遷移金属化合物;および前記第1および第2遷移金属化合物が担持された担体を含む混成担持触媒存在下で、オレフィン単量体を重合する段階を含み、
    前記オレフィン単量体はエチレンであるか、またはエチレンと、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテンおよび1−オクテンからなる群より選択される1種以上を含む、請求項1乃至7のいずれかに記載のオレフィン重合体の製造方法:
    Figure 0006862548
    前記化学式4で、前記R 1 およびR 2 は互いに同一または異なり、R 1 およびR 2 のうちの少なくとも一つは炭素数1乃至20のアルキル基であり、残りは水素であり、
    3 は炭素数1乃至10のアルキル基であり、
    1 はTi、ZrまたはHfであり、
    1 およびX 2 は互いに同一または異なり、それぞれ独立してハロゲンであり、
    1 はCまたはSiであり、
    1 は炭素数1乃至20のアルコキシアルキル基であり、
    2 は炭素数1乃至20のアルキル基であり、
    Figure 0006862548
    前記化学式5で、R 7 およびR 8 は互いに同一または異なり、それぞれ独立して水素、または炭素数1乃至20のアルキル基であり、
    2 はTi、ZrまたはHfであり、
    3 およびX 4 は互いに同一または異なり、それぞれ独立してハロゲンである。
  9. 第1遷移金属化合物と第2遷移金属化合物は、1:0.1乃至1:0.9のモル比で含まれる、請求項8に記載のオレフィン重合体の製造方法。
  10. 前記担体は、シリカ、アルミナ、マグネシアまたはこれらの混合物である、請求項8または9に記載のオレフィン重合体の製造方法。
  11. 前記混成担持触媒は、下記の化学式6乃至8で表される化合物からなる群より選択される1種以上の助触媒を追加的に含む、請求項8乃至10のいずれかに記載のオレフィン重合体の製造方法:
    [化学式6]
    −[Al(R9)−O]m
    前記化学式6で、
    9は互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立してハロゲン;炭素数1乃至20のアルキル基;またはハロゲンで置換された炭素数1乃至20のアルキル基であり; mは2以上の整数であり;
    [化学式7]
    J(R103
    前記化学式7で、
    10は互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立してハロゲン;炭素数1乃至20のアルキル基;またはハロゲンで置換された炭素数1乃至20のアルキル基であり; Jはアルミニウムまたはホウ素であり;
    [化学式8]
    [E−H]+[ZA4-または[E]+[ZA4-
    前記化学式8で、
    Eは中性または陽イオン性ルイス塩基であり;
    Hは水素原子であり;
    Zは第13族元素であり;
    Aは互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して1以上の水素原子がハロゲン、炭素数1乃至20のアルキル基、アルコキシまたはフェノキシで置換もしくは非置換された炭素数6乃至20のアリール基または炭素数1乃至20のアルキル基である。
  12. 請求項1乃至7のいずれかに記載のオレフィン重合体を含む、フィルム。
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