JP6892737B2 - ポリエチレン系パウダー及びその製造方法 - Google Patents
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Description
〔1〕
エチレン単独重合体、又は、エチレンと炭素数が3以上6以下のα−オレフィンとの共重合体を含み、
水銀圧入法により測定した細孔のメディアン径とモード径の比が、0.80以上1.20以下であり、
密度が、920kg/m3以上960kg/m3以下である、
ポリエチレン系パウダー。
〔2〕
水銀圧入法により測定した細孔容積が、0.85mL/g以上1.40mL/g以下であり、
水銀圧入法により測定した細孔のモード径が、30μm以上45μm以下である、
前項〔1〕に記載のポリエチレン系パウダー。
〔3〕
篩式粒度分布測定により測定した平均粒径が50〜300μmであり、106μm未満のパウダーの割合が、20質量%以上50質量%以下である、
前項〔1〕又は〔2〕に記載のポリエチレン系パウダー。
〔4〕
嵩密度が、0.30g/cm3以上0.45g/cm3以下である、
前項〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載のポリエチレン系パウダー。
〔5〕
粘度平均分子量(Mv)が、10000以上3000000以下である、
前項〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載のポリエチレン系パウダー。
〔6〕
触媒を用いて、エチレンを単独重合、又は、エチレンと炭素数が3以上6以下のα−オレフィンとを共重合することにより、前項〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載のポリエチレン系パウダーを得る重合工程を含み、
前記触媒が、平均粒子径が、1.0μm以上20μm以下であり、細孔容積が、1.0mL/g以上2.5mL/g以下であり、比表面積が、400m2/g以上800m2/g以下である、無機担体物質を触媒担体として有する、
ポリエチレン系パウダーの製造方法。
〔7〕
二次電池セパレータ用である、
前項〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載のポリエチレン系パウダー。
〔8〕
リチウムイオン二次電池セパレータ用である、
前項〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載のポリエチレン系パウダー。
〔9〕
鉛蓄電池セパレータ用である、
前項〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載のポリエチレン系パウダー。
本実施形態のポリエチレン系パウダーは、エチレン単独重合体、又は、エチレンと炭素数が3以上6以下のα−オレフィンとの共重合体を含み、水銀圧入法により測定した細孔のメディアン径とモード径の比が0.80以上1.20以下であり、密度が920kg/m3以上960kg/m3以下である。
H2C=CHR2
(式中、R2は、直鎖状又は分岐状である、炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
本実施形態のポリエチレン系パウダーの製造方法は、触媒を用いて、エチレンを単独重合、又は、エチレンと炭素数が3以上6以下のα−オレフィンとを共重合することにより、上記ポリエチレン系パウダーを得る重合工程を有する。触媒としては、平均粒子径が、1.0μm以上20μm以下であり、細孔容積が、1.0mL/g以上2.5mL/g以下であり、比表面積が、400m2/g以上800m2/g以下である、無機担体物質を触媒担体として有するものであれば特に制限されず、特許文献第5774084号公報に記載のチーグラー・ナッタ触媒や後述する担持型幾何拘束型メタロセン触媒を用いることができ、この中でも担持型幾何拘束型メタロセン触媒が好ましい。
本実施形態の担持型幾何拘束型メタロセン触媒は、特に限定されないが、少なくとも(ア)無機担体物質(以下、「成分(ア)」、「(ア)」ともいう。)、(イ)有機アルミニウム化合物(以下、「成分(イ)」、「(イ)」ともいう。)、(ウ)環状η結合性アニオン配位子を有する遷移金属化合物(以下、「成分(ウ)」、「(ウ)」ともいう。)、及び(エ)該環状η結合性アニオン配位子を有する遷移金属化合物と反応して触媒活性を発現する錯体を形成可能な活性化剤(以下、「成分(エ)」、「(エ)」ともいう。)から調製される。
(ア)無機担体物質としては、特に限定されないが、例えば、SiO2、Al2O3、MgO、TiO2等の酸化物;MgCl2等のハロゲン化合物が挙げられる。この中で好ましい担体物質は、SiO2である。
LlMXpX’q‥‥(1)
[L−H]d+[MmQp]d- ‥‥(7)
[L−H]d+[MmQn(Gq(T−H)r)z]d- ‥‥(8)
[L−H]+[BQ3Q1]- ‥‥(9)
AlRnX3-n ‥‥(13)
実施例及び比較例で得られた各ポリエチレン系パウダーについて、水銀圧入法によりメディアン径、モード径および細孔容積を測定した。なお、測定に用いた装置及び条件は以下のとおりであった。
装置 :島津製作所製オートポア9500
サンプル量:500mg
1.低圧測定
測定圧力 :0〜30psia
測定細孔径:6〜120μm
2.高圧測定
測定圧力 :30〜33000psia
測定細孔径:0.005〜6μm
実施例及び比較例で得られた各ポリエチレン系パウダーの密度は、JIS K6760に準拠し、密度勾配管法により、測定した。
実施例及び比較例で得られた各ポリエチレン系パウダーについて、JIS Z8801で規定された8種類の篩(目開き:600μm、425μm、300μm、212μm、150μm、106μm、75μm、53μm)の篩と受け皿を準備し、受け皿の上に開き目の小さい順に篩を重ね、最上段の篩に100gのポリエチレン系パウダーを投入後、ロータップ型フルイ振盪機にセットし分級した後、それぞれの篩および受け皿に残ったパウダーの質量を測定し、パウダーの平均粒径および106μm未満のパウダーの割合を測定した。ポリエチレンパウダーの平均粒径は、上述の各篩および受け皿に残ったポリエチレンパウダーの質量を目開きの大きい側から積分した積分曲線において、50%の質量になる粒径を平均粒径とした。
実施例及び比較例で得られた各ポリエチレン系パウダーの嵩密度は、JIS K6891に準拠し、測定した。
実施例及び比較例で得られた各ポリエチレン系パウダーの粘度平均分子量(Mv)は、ISO1628−3(2010)に準拠し、以下に示す方法によって求めた。
ηsp/C=(ts/tb−1)/0.1 (単位:dL/g)
Mv=(5.34×104)×[η]1.49 (数式A)
実施例及び比較例で得られた各ポリエチレン系パウダーについて、JIS Z2502に準拠し、ポリエチレン系パウダー50gが落下する時間(秒/50g)を測定した。
三井化学株式会社製ハイゼックスミリオン(登録商標)030Sを7gに対し、実施例及び比較例で得られた各ポリエチレン系パウダーを7g、酸化防止剤としてペンタエリスチル−テトラキス[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]を0.4g、及び流動パラフィン(松村石油社製P−350)36gの混合物を小型混練機(東洋精機社製LABPLASTOMILL30C150)に投入し、スクリュー回転50rpmで2分間混練した。混練温度は200℃および180℃の2水準実施した。これらの混練物を金属板に挟み込み圧縮成形機(神藤金属社製SFA−37)で厚み1mmになるまで170℃で熱プレスを行いシート状にした後、25℃で急冷しゲル状シートを成形した。
(溶解性評価基準)
○:粒子状の塊が、1個以下である。
△:粒子状の塊が、2〜4個である。
×:粒子状の塊が、5個以上である。
〔担持型幾何拘束型メタロセン触媒[A]の調製〕
充分に水洗し乾燥された触媒担体用シリカ(平均粒子径6.5μm、細孔容積1.70mL/g、比表面積715m2/g)を、窒素雰囲気下、550℃で5時間焼成し、脱水シリカを得た。容量1.8Lのオートクレーブ中にて、この脱水シリカ40gをヘキサン800mL中に分散させ、スラリーを得た。得られたスラリーを攪拌下25℃に保ちながら、トリエチルアルミニウムのヘキサン溶液(濃度1mol/L)を84mL加え、その後2時間攪拌し、トリエチルアルミニウムとシリカの表面水酸基とを反応させ、シリカの表面水酸基がトリエチルアルミニウムによりキャッピングされている成分[a]のヘキサンスラリーを得た。
触媒担体用シリカを、平均粒子径22μm、細孔容積0.85mL/g、比表面積325m2/gに替えた以外は、担持型幾何拘束型メタロセン触媒[A]の調製に準じて調整し、担持型幾何拘束型メタロセン触媒[B](表中、単に「B」と示す。)を得た。
特許第5774084号公報の〔固体触媒成分[A−1]の調整〕に記載の方法でチーグラー・ナッタ触媒[C](表中、単に「C」と示す。)を得た。
以下に示す連続式スラリー重合法によりポリエチレン系パウダーを得た。具体的には、攪拌装置を備えたベッセル型340L重合反応器を用い、重合温度80℃、重合圧力0.98MPa、平均滞留時間1.8時間の条件で連続重合を行った。溶媒として脱水ノルマルヘキサン80L/時間、触媒として上述の担持型メタロセン触媒[A]をTi原子換算で1.4mmol/時間、トリイソブチルアルミニウムを20mmol/時間で供給した。また、分子量調整のための水素をエチレンと1−ブテンの気相濃度に対して0.53mol%、1−ブテンをエチレンの気相濃度に対して0.17mol%になるように供給することで、エチレンと1−ブテンを共重合させた。尚、触媒は重合器の液面付近から供給し、エチレンおよび1−ブテンは重合器の底部から供給した。重合反応器内の重合スラリーは、重合反応器のレベルが一定に保たれるように圧力0.05MPa、温度70℃のフラッシュタンクに導き、未反応のエチレン、1−ブテン、水素を分離した。次に、スラリーは、フラッシュタンクのレベルが一定に保たれるように連続的に遠心分離機に送り、パウダーとそれ以外の溶媒等を分離した。その時のパウダーに対する溶媒等の含液率は60%であった。分離されたポリエチレン系パウダーは、85℃で窒素ブローしながら乾燥した。この乾燥工程で、パウダーに対し、スチームを噴霧して、触媒及び助触媒の失活を実施した。得られたポリエチレン系パウダーに対し、ステアリン酸カルシウム(大日化学社製、C60)を1500ppm添加し、ヘンシェルミキサーを用いて、均一混合した。得られたポリエチレンパウダーを目開き425μmの篩を用いて、篩を通過しなかったものを除去することで、実施例1のポリエチレン系パウダーを得た。測定結果及び評価結果を表1に示す。
重合温度75℃、重合圧力0.80MPaの条件で、水素をエチレンと1−ブテンの気相濃度に対して0.25mol%、1−ブテンをエチレンの気相濃度に対して0.37mol%となるようにした以外は、実施例1と同様の操作により、実施例2のポリエチレン系パウダーを得た。測定結果及び評価結果を表1に示す。
重合温度80℃、重合圧力1.0MPaの条件で、水素をエチレンと1−ブテンの気相濃度に対して0.31mol%、1−ブテンをエチレンの気相濃度に対して0.30mol%となるようにした以外は、実施例1と同様の操作により、実施例2のポリエチレン系パウダーを得た。測定結果及び評価結果を表1に示す。
重合温度80℃、重合圧力0.98MPaの条件にした以外は、実施例2と同様の操作により、実施例4のポリエチレン系パウダーを得た。測定結果及び評価結果を表1に示す。
重合温度83℃、重合圧力0.5MPaの条件で、上記のチーグラー・ナッタ触媒[C]を使用し、水素をエチレンの気相濃度に対して3.0mol%、1−ブテンをフィードせず、圧力0.05MPa、温度70℃のフラッシュタンクに導き、未反応の原料を分離した後に、圧力0.30MPa、温度65℃のバッファータンクに平均滞留時間1.0時間の条件で導いた以外は、実施例1と同様の操作により、実施例5のポリエチレン系パウダーを得た。測定結果及び評価結果を表1に示す。
水素をエチレンと1−ブテンの気相濃度に対して7.0mol%、1−ブテンをエチレンの気相濃度に対して0.30mol%となるようにした以外は、実施例5と同様の操作により、実施例6のポリエチレン系パウダーを得た。測定結果及び評価結果を表1に示す。
重合温度86℃、重合圧力0.21MPa、水素をフィードしなかった以外は、実施例5と同様の操作により、実施例7のポリエチレン系パウダーを得た。測定結果及び評価結果を表1に示す。
重合温度80℃、重合圧力0.40MPa、水素をエチレンの気相濃度に対して0.2mol%とした以外は、実施例5と同様の操作により、実施例8のポリエチレン系パウダーを得た。測定結果及び評価結果を表1に示す。
特許第5774084号公報の実施例1に記載の方法で、比較例1のポリエチレン系パウダーを得た。測定結果及び評価結果を表1に示す。バッファータンクに導かず、遠心分離機で分離後のパウダーに対する溶媒等の含液率を45%とした為、メディアン径とモード径の比が大きかった。200℃での溶解性評価は○であったが、180℃での溶解性評価は×であった。
未反応の原料を分離した後に、圧力0.30MPa、温度65℃のバッファータンクに平均滞留時間1.0時間の条件で導かず、遠心分離機で分離された後のパウダーとそれ以外の溶媒等を分離した際、パウダーに対する溶媒等の含液率は45%とした以外は、実施例7と同様の操作により、比較例2のポリエチレン系パウダーを得た。測定結果及び評価結果を表1に示す。バッファータンクに導かず、遠心分離機で分離後のパウダーに対する溶媒等の含液率を45%とした為、実施例7と比較して、メディアン径とモード径の比が大きかった。200℃での溶解性評価は△であり、180℃での溶解性評価は×であった。
重合温度70℃、重合圧力0.8MPaの条件で、上記の担持型メタロセン触媒[B]を使用し、水素をエチレンと1−ブテンの気相濃度に対して200ppm、1−ブテンをエチレンの気相濃度に対して0.37mol%となるようにし、遠心分離機で分離された後のパウダーとそれ以外の溶媒等を分離した際、パウダーに対する溶媒等の含液率は45%とした以外は、実施例1と同様の操作により、比較例3のポリエチレン系パウダーを得た。平均粒子径、細孔容積、比表面積が異なる担体物質を使用し、遠心分離機で分離後のパウダーに対する溶媒等の含液率を45%とした為、メディアン径とモード径の比が小さく、密度が低かった。200℃での溶解性評価は×であり、180℃での溶解性評価は×であった。
上記の担持型メタロセン触媒[B]を使用した以外は、実施例1と同様の操作により、比較例4のポリエチレン系パウダーを得た。測定結果及び評価結果を表1に示す。平均粒子径、細孔容積、比表面積が異なる担体物質を使用した為、実施例1と比較して、メディアン径とモード径の比が小さく、密度が高かった。粉体流動性が悪くなり、200℃での溶解性評価は△であり、180℃での溶解性評価は×であった。
未反応の原料を分離した後に、圧力0.30MPa、温度65℃のバッファータンクに平均滞留時間1.0時間の条件で導かず、遠心分離機で分離された後のパウダーとそれ以外の溶媒等を分離した際、パウダーに対する溶媒等の含液率は45%とした以外は、実施例8と同様の操作により、比較例5のポリエチレン系パウダーを得た。測定結果及び評価結果を表1に示す。バッファータンクに導かず、遠心分離機で分離後のパウダーに対する溶媒等の含液率を45%とした為、実施例8と比較して、メディアン径とモード径の比が大きかった。粉体流動性が悪くなり、200℃での溶解性評価は×であり、180℃での溶解性評価は×であった。
Claims (9)
- エチレン単独重合体、又は、エチレンと炭素数が3以上6以下のα−オレフィンとの共重合体を含み、
水銀圧入法により測定した細孔のメディアン径とモード径の比が、0.80以上1.20以下であり、
密度が、920kg/m3以上960kg/m3以下である、
ポリエチレン系パウダー。 - 水銀圧入法により測定した細孔容積が、0.85mL/g以上1.40mL/g以下であり、
水銀圧入法により測定した細孔のモード径が、30μm以上45μm以下である、
請求項1に記載のポリエチレン系パウダー。 - 篩式粒度分布測定により測定した平均粒径が50〜300μmであり、106μm未満のパウダーの割合が、20質量%以上50質量%以下である、
請求項1又は2に記載のポリエチレン系パウダー。 - 嵩密度が、0.30g/cm3以上0.45g/cm3以下である、
請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリエチレン系パウダー。 - 粘度平均分子量(Mv)が、10000以上3000000以下である、
請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリエチレン系パウダー。 - 触媒を用いて、エチレンを単独重合、又は、エチレンと炭素数が3以上6以下のα−オレフィンとを共重合することにより、請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリエチレン系パウダーを得る重合工程を含み、
前記触媒が、平均粒子径が、1.0μm以上20μm以下であり、細孔容積が、1.0mL/g以上2.5mL/g以下であり、比表面積が、400m2/g以上800m2/g以下である、無機担体物質を触媒担体として有する、
ポリエチレン系パウダーの製造方法。 - 二次電池セパレータ用である、
請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリエチレン系パウダー。 - リチウムイオン二次電池セパレータ用である、
請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリエチレン系パウダー。 - 鉛蓄電池セパレータ用である、
請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリエチレン系パウダー。
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