JPH03250030A - シンジオタクチックポリプロピレン成形体およびその製造方法 - Google Patents
シンジオタクチックポリプロピレン成形体およびその製造方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
びその製造方法に関する。詳しくは、タフティシティ−
の高いシンジオタクチックポリプロピレンあるいは共重
合体あるいは共重合体とアイソタクチックポリプロピレ
ンとの混合物を成形して得た透明性に優れ、しかも剛性
と耐衝撃性のバランスに優れた成形体およびその成形方
法に関する。 L従来技術J シンジオタクチックポリプロピレンについては古くより
その存在は知られていたが、従来のバナジウム化合物と
エーテルおよび有機アルミニウムからなる触媒で低温重
合させる方法はシンジオタクテイシテイ−が悪く、エラ
ストマー的な特性を有すると言われているものの、それ
が本来的にシンジオタクチックなポリプロピレンの特徴
を表しているとは言い難かった。これに対して、 J、
A。 E W F、Nらにより非対称な配位子を有する遷移金
属化合物とアルミノキサンからなる触媒によってシンジ
オタクチックペンタッド分率が0.7を越えるようなタ
フティシティ−の良好なポリプロピレンが得られること
が初めて発見された( J、 A+++、 Chen+
。 Soc、、 1988.110.6255−62561
。 [発明が解決しようとする課題] 上記方法で得られたシンジオタクチックポリプロピレン
あるいは実質的にシンジオタクチック構造を有するプロ
ピレンと他のすレフインとの共重合体を成形した物は比
較的透明性に優れているがその透明性はまだ充分とは言
えなかった。 〔課題を解決するための手段J 本発明古らは上記問題を解決して透明性の良好なシンジ
オタクチックポリプロピレン成形体について鋭意探索し
たところ、特定のものが極めて透明性に優れ、しかも剛
性と耐衝撃性のバランスに優れていることを見出し本発
明を完成した。 即ち本発明は、実質的にシンジオタクチック構造である
プロピレンの単独重合体、あるいは少量の他のオレフィ
ンとの共重合体またはそれらと少量の実質的にアイソタ
クチック構造であるポリプロピレンとの混合物を加熱溶
融成形した後、急冷することによって、示差走査熱分析
法により10℃/minで昇温して測定したシンジオタ
クチック構造のポリプロピレンに帰属される融点が実質
的に単一ピークであるような成形体、もしくはこの成形
体をついで融点以下の温度に加熱処理して得た透明性の
良好なシンジオタクチックポリプロピレン成形体である
1本発明はまた上記成形体を製造する好適な方法であり
、実質的にシンジオタクチック構造であるプロピレンの
単独重合体、あるいは少量の他のオレフィンとの共重合
体またはそれらと少量の実質的にアイソタクチック構造
であるボップロピレンとの混合物を加熱溶融成形した後
100℃/min以上で急冷するか、もしくは急冷につ
づいて融点以下の温度に加熱処理することを特徴とする
透明性の良好なシンジオタクチックポリプロピレン成形
体の製造方法である。 本発明において実質的にシンジオタクチック構造である
プロピレンの単独重合体とは、そのシンジオタクチック
ペンタッド分率が0.5以上、好ましくは0.7以上で
あるものをい\、また、少量の他のオレフィンとの共重
合体については、その’ ”C−NMRスペクトルにお
いて、20.2ppmに観測されるピーク強度がプロピ
レン単位のメチル基に帰属される全ピークの強度の和に
対して0.3以上、好ましくは0.5以上であるものを
いう0面、シンジオタクチックペンタッド分率の算出方
法はA、Zambelliら; Macromole
eules vol、8. 687+19751および
同vo1.6.925 f19731 に記載してあり
、” C−N14Rスペクトルはポリマーの1.2.4
− トノクロロベンゼンS液についてテトラメチルシラ
ンを基準として測定することによって得られる。 本発明において実質的にシンジオタクチック構造である
プロピレンの単独重合体、あるいは少量の他のオレフィ
ンとの共重合体を製造するに用いる触媒としては5上記
文献に記載された化合物が例示できるが、例示とは異な
る構造の触媒であっても、プロピレンの単独重合を行っ
たときシンジオタクチックペンタ・ンド分率が0.7以
上のポリプロピレンを製造することができる触媒系であ
れば利用できる。 非対称な配位子を有する遷移金属化合物としては上記文
献に記載されたイソプロピル(シクロペンタジェニル−
1−フルオレニル)ハフニウムジクロリド、あるいはイ
ソプロピル(シクロペンタジェニル−1−フルオレニル
)ジルコニウムジクロリドあるいはこれら遷移金属化合
物の塩素原子の少なくとも1つをアルキル基で置換した
ものなどが例示され、またアルミノキサンとしては、(
式中Rは炭素数1〜3の炭化水素残基、)で表される化
合物が例示でき、特にRがメチル基であるメチルアルミ
ノキサンでnが5以上、好ましくは10〜10Oのもの
が使用される。上記遷移金属化合物に対するアルミノキ
サンの使用割合としては10〜1000000モル倍、
通常50〜5000モル倍である2また重合条件につい
ては特に制限はなく不活性媒体を用いる溶媒重合法、或
いは実質的に不活性媒体の存在しない塊状重合法、気相
重合法が利用できる0重合温度としては一100〜20
0℃1重合圧力としては常圧〜100 kg/ca+2
−Gで行うのが一峠的である。好ましくは一100〜1
00℃、常圧〜50 kg/cm″−Gである。 ここで共重合に用いる他のオレフィンとしてはエチレン
あるいは炭素数4〜20のα−オレフィンが例示でき具
体的にはブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1,オ
クテン−1,4−メチルペンテン−1などが例示される
。プロピレンに対する重合の割合としては通常20wt
%以下の他のオレフィンが共重合する条件で重合され、
20wt%を越えると、成形体の剛性が低下し好ましく
ない、共重合を行なう際の条件としては特に制限はなく
。 通常用いられている公知の条件をそのま\採用すること
ができる。また重合を実質的に一段重合で行うと、得ら
れた重合体は分子量分布が狭<135℃でゲルパーミェ
ーションクロマトグラフィーで測定した重量平均分子量
と数平均分子量の比(以下、MW/MNと略記する)は
通常1.5〜3.5種度であるが、2種の遷移金属化合
物(金属として例えばジルコニウムとハフニウムなど2
14類のものを用いると効果的である。)を用いたり1
分子量の異なるものを2種以上混合するなどしてMW/
MNが3.5以上であるような広い分子量分布のものな
製遣することができ本発明に利用することが好ましい、
好ましい分子量としては、 135℃テトラリン溶液で
測定した極限粘度(以下、ηと略記する。)として0,
5〜5.0程度であるのが一般的である。またシンジオ
タクチックポリプロピレンの一部1例えば50wt%未
満までをアイソタクチック構造のポリプロピレンで代替
することもでき、こうすることでより高剛性の成形体を
得ることも可能である。 上記シンジオタクチックポリプロピレンあるいは混合物
は、ついで加熱溶融し特定の形状に成形される。成形方
法としては成形した後急冷することが可能である限り制
限は無く、押出成形法、射出成形法が採用できる。 本発明において重要なのは成形体を溶融した状態から
100℃/sin以上、好ましくは150〜l口00℃
/ffl1nの速度で急冷することである。急冷する方
法としては成形体に冷媒を接触させるのが一般的である
が、比較的低温の雰囲気中に溶融した樹脂を導入するこ
とでも行える。こうすることで急冷後の成形体を示差走
査熱分析法によってIO℃/winで昇温して測定した
シンジオタクチック構造のポリプロピレンに帰属される
融点が実質的に単一ピークであるようにすることができ
る。成形体を溶融した状態から100℃/win未満の
速度で徐冷したものについで同じ昇温速度で示差走査熱
分析法によって測定すると、この融点が単一ピークとし
ては現れず、第1図(cl にみられる如く2本もしく
はそれ以上のピークが観測される。また、このように徐
冷したものは、後記する比較例1ないし5にみられるよ
うに透明性が十分でなく好ましくない。尚、急冷したも
のについて観測される実質的に単一ピークである融点の
位置は1通常の条件すなわち示差走査熱分析法によって
一度250℃で溶融したのち、I口℃/n+inで30
℃まで降温し、再び10℃/minで昇温して測定した
時に現れる融点のピーク(2本〜3本観測される)のう
ち最高のピークの位置よりも低温側に観測されるのが通
常である。 この溶融成形したのち急冷する際に結晶化核剤を利用す
ることも勿論可能である。 この急冷したままの成形体は透明性は極めて優れている
が、剛性が通常のものに比較して劣る。 さらにこの成形体を融点以下の温度に加熱することで透
明性は殆ど損なわずに剛性を大幅に向上させることが可
能である。加熱温度としては高い方が短時間ですむが通
常50℃〜融点程度の温度が一般的であり加熱時間とし
ては数秒〜数時間であり、比較的高温の方がより短い時
間で効果的である0通常100℃程度で〜数時間程度が
目安である。
エニル−1−フルオレンをリチウム化し、四塩化ジルコ
ニウムと反応させ再結晶することで得たイソプロピル(
シクロペンタジェニル−1−フルオレニル)ジルコニウ
ムジクロリド0.2gと東洋アクゾ■製メチルアルミノ
キサン(重合度16.1) 30gを内容積200I2
のオートクレーブ中のトルエン80βに加え、プロピレ
ンを重合圧力3 kg/cn+2−6.20℃で2時間
重合させてポリマーを得た。ポリマーをメタノールとア
セト酢酸メチルで脱灰処理し塩酸水溶液で洗浄し、つい
で濾過して5.6 kgのシンジオタクチックポリプロ
ピレンを得た。このポリプロピレンは’ ”C−NMR
によればシンジオタクチックペンタッド分率は0.93
5であり、135℃テトラリン溶液で測定したηは1,
45.1.2.4− トリクロロベンゼンで測定したM
W/MNは2.2であった。このポリプロピレンに公知
の安定剤を加え、押出機で造粒し、ついで200℃で溶
融プレスして1mmのシートにして0℃の水に投入して
急冷した。尚この急冷の際、シートの中心に挿入したセ
ンサーにより降温速度を測定したところ250℃/mi
nであった。このシートについて以下の物性を測定した
。 ・曲げ剛性度 : kg/c@” ASTM D−7
47(23℃)・引張降伏強さ: kg/cm2AST
M D−638(2:1℃)・破断時伸び : %
ASTM D−638+23℃)・アイゾツト(ノツチ
付)衝撃強度: kg−caI/cmASnl D−6
38(2:1℃、−10℃)・ヘイズ ・ %
ASTM 01003に準じた。 曲げ剛性度、引張降伏強さ、破断時伸び、アイゾツト衝
撃強度(23℃、−10℃)はそれぞれ5800、24
0.507.45.3.6であり、ヘイズは21であっ
た。また、示差走査熱量分析法で10℃/ll1nで昇
温して測定した溶融挙動を第1図(a)に示すが、シン
ジオタクチック構造に帰属される融点は実質的に単一ピ
ークとなっている。 このシートをさらに 145℃に制御した電気炉に入れ
30分間加熱処理したところシートの物性は以下のよう
であり引張降伏強度、曲げ剛性度が向上している0曲げ
剛性度、引張降伏強さ、破断時伸び、アイゾツト衝撃強
度(23℃、−10℃)はそれぞれ6800.280.
43,45.3.4であり、ヘイズは24であった。ま
た、示差走査熱分析法で10℃/sinで昇温して測定
した溶融挙動を第1図(b)に示す。 比較例1 実施例】において、プレスシートの冷却を通常の条件、
すなわちプレスシートを成形した状態で冷却することで
80℃/minで冷却した他は同様に成形して物性を測
定したところ曲げ剛性度、引張降伏強さ、破断時伸び、
アイゾツト衝撃強度(23℃、−10℃)はそれぞれ6
200.261.520,12.7.3.6であり、ヘ
イズは56であった。また、実施例1と同様な条件で測
定した示差走査熱量分析法による溶融挙動を第1図(c
lに示す。 このシートを145℃で30分間加熱処理して物性を測
定したところ、曲げ剛性度は6400、引張降伏強さは
265、破断時伸び180、アイゾツト衝撃強度(23
℃、−10℃)は12.7.3.4となり、物性は加熱
処理により若干向上したが、ヘイズは61と不良のま\
であった。 実施例2 重合の際にヘキセン−1を共存させた他は実施例1と同
様にしてヘキセン含量6wt%の共重合体を得た。この
共重合体は”C−NnRによれば20.2pp+mに観
測されるピーク強度がプロピレン単位のメチル基に帰属
される全ピークの強度の和に対し0.75であり、した
がって実質的にシンジオタクチックな構造のものであっ
た。実施例1と同様にして共重合体を加熱溶融成形した
後急冷することにより得たシートについて物性を測定し
たところ曲げ剛性度、引張降伏強さ、破断時伸び、アイ
ゾツト衝撃強度(23℃、−1O℃)はそれぞれ480
0.200.6:l:1.45.3.8であり、ヘイズ
は15であった。また、示差走査熱分析法により10℃
/sinで昇温して測定したシンジオタクチック構造の
ポリプロピレンに帰属される融点は実質的に単一ピーク
となっていた。更にこのシートを110℃で60分加熱
処理したところ曲げ剛性度、引張降伏強さ、破断時伸び
、アイゾツト衝撃強度(23℃、−1O℃)はそれぞれ
5100.2:10.520.45.3.2であり、ヘ
イズはI8であった。 比較例2 実施例2において、プレスシートの冷却を通常の条件、
すなわちプレスシートを成形した状態で冷却することで
85℃/minで冷却した他は同様に成形して物性を測
定したところ曲げ剛性度、引張降伏強さ、破断時伸び、
アイゾツト衝撃強度(23℃、−10℃)はそれぞれ5
000.210.585.13.5゜3.7であり、ヘ
イズは47であった。 実施例3 常法にしたがって合成したイソプロピルシクロペンタジ
ェニル−1−フルオレンをリチウム化し、四塩化ハフニ
ウム(ジルコニウムを5wt%含有する。)と反応させ
再結晶することで得たイソプロピル(シクロペンタジェ
ニル−1−フルオレニル)ハフニウムジクロリド0.1
gと実施例1で合成したイソプロピル(シクロペンタジ
ェニル−1−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド0
.1g、東ソーアクゾ■製メチルアルミノキサン(重合
度16.1) 30gを内容積200eのオートクレー
ブ中のトルエン809に加え、プロピレンを重合圧力3
kg/cm”−G、 20℃で2時間重合させてポリ
マーを得た。ポリマーをメタノールとアセト酢酸メチル
で脱灰処理し塩酸水溶液で洗浄し、ついで濾過して4.
6 kgのシンジオタクチックポリプロピレンを得た。 このポリプロピレンのシンジ才タクチックペンタッド分
率は0.904であり、ηは1.68、MW/MNは5
.2であった。このポリプロピレンを用い実施例1と同
様に、押出機で造粒し、 200℃で溶融プレスしてl
l1mのシートにして0℃の水に投入して急冷した。尚
この急冷の際、シートの中心に挿入したセンサーに上り
降温速度を測定したところ250℃/ff1inであっ
た。曲げ剛性度、引張降伏強さ、破断時伸び、アイゾツ
ト衝撃強度(23℃、−10℃)はそれぞれ5200.
210.480.45.3.8であり、ヘイズは8.5
であった。示差走査熱量分析法で10℃/winで測定
したシンジオタクチック構造のポリプロピレンに帰属さ
れる融点は 135.3℃の実質的に屯−ピークであっ
た。このシートをさらに130℃に制御した電気炉に入
れ30分間加熱処理したところシートの物性は以下のよ
うであり引張降伏強度、曲げ剛性度が向上している。曲
げ剛性度、引張降伏強さ、破断時伸び、アイゾツトI[
強度(23℃、−10℃)はそれぞれ5800.245
.43.45.3.8であり、ヘイズは1O83であっ
た。 比較例3 実施例3において、プレスシートの冷却を通常の条件、
すなわちプレスシートを成形した状態で冷却することで
80℃/winで冷却した他は同様に成形して物性を測
定したところ曲げ剛性度、引張降伏強さ、破断時伸び、
アイゾツト衝撃強度(23℃、−10℃)はそれぞれ5
250.210.420.12.7゜3.6であり、ヘ
イズは58であった。 実施例4 重合の際にヘキセン−1を共存させた他は実施例3と同
様にしてヘキセン含量6wt%の共重合体を得た。この
共重合体はIC−NMRによれば20.2ppmに観測
されるピーク強度がプロピレン単位のメチル基に帰属さ
れる全ピークの強度の和に対し0.68であり、したが
って実質的にシンジオタクチックな構造のものであった
。又、MW/MNは4,5であった。実施例3と同様に
して共重合体を加熱溶融成形した後急冷することにより
得たシートについて物性を測定したところ曲げ剛性度、
引張降伏強さ、破断時伸び、アイゾツト衝撃強度(23
℃、−10℃)はそれぞれ4600.190.640.
45.3.8であり、ヘイズはI6であった。また、示
差走査熱分析法により10℃/winで昇温して測定し
たシンジオタクチック構造のポリプロピレンに帰属され
る融点は実質的に単一ピークであった。このシートをさ
らに110℃に制御した電気炉に入れ60分間加熱処理
したところ曲げ剛性度、引張降伏強さ、lil!i断時
伸び、アイゾツト衝撃強度(23℃、−10℃)はそれ
ぞれ5100.240.490.45.3.3であり、
ヘイズは17であった。 比較例4 実施例4において、プレスシートの冷却を通常の条件、
すなわちプレスシートを成形した状態で冷却することで
85℃/winで冷却した他は同様に成形して物性を測
定したところ曲げ剛性度、引張降伏強さ、破断時伸び、
アイゾツト衝撃強度(23℃、−10℃)はそれぞれ5
100.220.460.18.5゜3.7であり、ヘ
イズは44であった。 実施例5 実施例3で得たシンジオタクチックポリプロピ1290
重量部に対し市販のアイソタクチックポリプロピレン(
アイソタクチックペンタド分率0.962 、 ηは
1.62) 10重量部を混合した。混合物のMW/M
Nは7,5であった。この混合物について実施例1と同
様に加熱溶融成形した後急冷してシート状の成形体をつ
くった。このシートについて物性を測定したところ、曲
げ剛性度、引張降伏強さ、破断時伸び、アイゾツト衝撃
強度(23℃。 −10℃)はそれぞれ6800.260.150.14
.5.3.0であり、ヘイズは24であった。示差走査
熱量分析装置で実施例3と同様に融点を測定したところ
シンジオタクチック構造のポリプロピレンに帰属される
融点としては 145.5℃の実質的に単一のピークで
あり、アイソタクチック構造のポリプロピレンに帰属さ
れる融点として162.0℃であった。このシートをさ
らに 145℃に制御した電気炉に入れ30分間加熱処
理したところシートの物性は以下のようであり、引張降
伏強度、曲げ剛性度が向上している0曲げ剛性度、引張
降伏強さ、破断時伸び、アイゾツト衝撃強度(23℃、
−10℃)はそれぞれ7900.295.45.15.
4.3.1であり、ヘイズは25であった。 比較例5 実施例5において、プレスシートの冷却を通常の条件、
すなわちプレスシートを成形した状態で冷却することで
80℃/minで冷却した他は同様に成形して物性を測
定したところ曲げ剛性度、引張降伏強さ、破断時伸び、
アイゾツト衝撃強度(23℃、−10℃)はそれぞれ7
:100.268.64.13.3゜28であり、ヘイ
ズは75であった。 【発明の効果1 本発明の成形体は極めて透明性が良好であり、ある。
望分析法で分析したポリマーの溶融挙動であり、(a)
は実施例1の加熱処理前、lb)は実施例1の加熱処理
後、fclは比較例1に対応する。 (Mcaj/sec)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、実質的にシンジオタクチック構造であるプロピレン
の単独重合体、あるいは少量の他のオレフィンとの共重
合体あるいはそれらと少量のアイソタクチック構造であ
るポリプロピレンとの混合物を加熱溶融成形した後、急
冷することによって、示差走査熱分析法により10℃/
minで昇温して測定したシンジオタクチック構造のポ
リプロピレンに帰属される融点が実質的に単一ピークで
ある透明性の良好なシンジオタクチックポリプロピレン
成形体。 2、実質的にシンジオタクチック構造であるプロピレン
の単独重合体、あるいは少量の他のオレフィンとの共重
合体あるいはそれらと少量のアイソタクチック構造であ
るポリプロピレンとの混合物を加熱溶融成形した後10
0℃/min以上で急冷することを特徴とする透明性の
良好なシンジオタクチックポリプロピレン成形体の製造
方法。 3、実質的にシンジオタクチック構造であるプロピレン
の単独重合体、あるいは少量の他のオレフィンとの共重
合体またはそれらと少量の実質的にアイソタクチック構
造であるポリプロピレンとの混合物を加熱溶融成形した
後、急冷することによって、示差走査熱分析法により1
0℃/minで昇温して測定したシンジオタクチック構
造のポリプロピレンに帰属される融点が実質的に単一ピ
ークであるような成形体とし、ついで融点以下の温度に
加熱処理して得た透明性の良好なシンジオタクチックポ
リプロピレン成形体。 4、実質的にシンジオタクチック構造であるプロピレン
の単独重合体、あるいは少量の他のオレフィンとの共重
合体またはそれらと少量の実質的にアイソタクチック構
造であるポリプロピレンとの混合物を加熱溶融成形した
後100℃/min以上で急冷し、ついで融点以下の温
度に加熱処理することを特徴とする透明性の良好なシン
ジオタクチックポリプロピレン成形体の製造方法。 5、実質的にシンジオタクチック構造であるプロピレン
の単独重合体、あるいは少量の他のオレフィンとの共重
合体であって、重量平均分子量と数平均分子量の比が1
.5〜3.5である重合体を加熱溶融成形した後、急冷
することによって、示差走査熱分析法により10℃/m
inで昇温して測定した融点が実質的に単一ピークであ
る透明性の良好なシンジオタクチックポリプロピレン成
形体。 6、実質的にシンジオタクチック構造であるプロピレン
の単独重合体あるいは少量の他のオレフィンとの共重合
体であって、重量平均分子量と数平均分子量の比が1.
5〜3.5である重合体を加熱溶融成形した後100℃
/min以上で急冷することを特徴とする透明性の良好
なシンジオタクチックポリプロピレン成形体の製造方法
。 7、実質的にシンジオタクチック構造であるプロピレン
の単独重合体、あるいは少量の他のオレフィンとの共重
合体であって、重量平均分子量と数平均分子量の比が1
.5〜3.5である重合体を加熱溶融成形した後、急冷
することによって、示差走査熱分析法により10℃/m
inで昇温して測定した融点が実質的に単一ピークであ
るような成形体とし、ついで融点以下の温度に加熱処理
して得た透明性の良好なシンジオタクチックポリプロピ
レン成形体。 8、実質的にシンジオタクチック構造であるプロピレン
の単独重合体、あるいは少量の他のオレフィンとの共重
合体であって、重量平均分子量と数平均分子量の比が1
.5〜3.5である重合体を加熱溶融成形した後100
℃/min以上で急冷し、ついで融点以下の温度に加熱
処理することを特徴とする透明性の良好なシンジオタク
チックポリプロピレン成形体の製造方法。
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