JPH0717715B2 - エチレン共重合体 - Google Patents

エチレン共重合体

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JPH0717715B2
JPH0717715B2 JP62218718A JP21871887A JPH0717715B2 JP H0717715 B2 JPH0717715 B2 JP H0717715B2 JP 62218718 A JP62218718 A JP 62218718A JP 21871887 A JP21871887 A JP 21871887A JP H0717715 B2 JPH0717715 B2 JP H0717715B2
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英夫 楠山
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明はエチレンと他のα−オレフィンとの共重合体
からなるエチレン共重合体に関し、さらに詳しくは、フ
ィッシュアイが少なく、機械特性、成形性、透明性等の
諸特質に優れたエチレン共重合体に関する。
[従来の技術およびその問題点] 従来、直鎖状密度ポリエチレン(LLDPE)等のエチレン
共重合体は、有機マグネシウム、チタン化合物、有機ア
ルミニウム化合物および有機ハロゲン化合物から得られ
る触媒の存在下で高温溶液重合を行なう方法などにより
得られている(特開昭61−126110号公報参照)。
しかしながら、このエチレン共重合体はフィッシュアイ
が多く、透明性も不十分であるという問題点があった。
また、有機マグネシウム化合物、チタン化合物、有機ア
ルミニウム化合物からなる触媒に種々の活性剤を添加す
ることによる、エチレン共重合体の製造方法(特公昭46
−61330号公報,特公昭46−31968号公報)も知られてい
るが、この共重合体の透明性は未だ十分とは言い難しい
ものであった。
一方、新規なLLDPEとして特公昭59−526343号公報の共
重合体も開示されているが、この共重合体もフィッシュ
アイ、透明性の点で満足すべきものではなかった。
[発明の目的] この発明の目的は、フィッシュアイが少なく、透明性、
機械的特性、成形性等の諸特性に優れたエチレン共重合
体を提供するものである。
[問題点を解決するための手段] この発明者等らは、前記問題点を解決すべく鋭意研究を
重ねた結果、共重合体の超高分子量の配合比が一定値以
下である場合にこの発明の目的達成に極めて有効である
ことを見出し、この知見に基いてこの発明を完成するに
至ったものである。
すなわち、前記目的を達成するためのこの発明の構成
は、炭素数が4〜8であるα−オレフィン単位の含有量
が3〜40重量%であり、温度135℃の条件でデカリン中
において測定したその極限粘度が0.5〜5dl/gであり、そ
の密度が0.900〜0.940g/cm3であり、その最高融点が110
〜130℃であり、その重量平均分子量/数平均分子量の
比が2.0〜5.0であり、かつゲル浸透クロマトグラフィー
・低角度レーザー光散乱光度計測定法による分子量分布
を反映したクラマトグラムの全面積に対する重量平均分
子量106以上の超高分子量成分に相当するピーク面積の
比が0.1以下であることを特徴とするエチレン共重合体
である。
この発明の共重合体は、エチレンと他のα−オレフィン
とから構成されるが、構成単位であるα−オレフィン
は、炭素数が4〜8のものである。前記α−オレフィン
は一種単独であっても、また二種以上であっても良い。
このα−オレフィンとしては、ブテン−1、ペンテン−
1、4−メチル−1−ペンテン、ヘキセン−1、ヘプテ
ン−1、オクテン−1などが挙げられる。
このα−オレフィン単位の含有量は3〜40重量%であ
り、特に5〜30重量%が好ましい。
このα−オレフィン単位の含有量が3重量%以下である
と、エチレン共重合体の透明性および機械的強度が不十
分となり、40重量%以上であるとエチレン共重合体の成
形品の表面がべたつき易くなる。したがって、エチレン
共重合体の使用目的などに応じて、前記範囲内で適宜に
α−オレフィン単位の含有量を調整するのが良い。
この発明のエチレン共重合体の特性の1つである極限粘
度[η]は、0.5〜5dl/gであり、特に1〜3dl/gが好適
である。この場合、極限粘度は135℃の条件下でデカリ
ン中で測定して得られる粘度を示す。
前記極限粘度[η]が0.5dl/g以下である場合はエチレ
ン共重合体の機械的強度が不十分となり、5dl/g以上の
場合はエチレン共重合体の成形性が不良となる。
また、この発明のエチレン共重合体の密度は、0.900〜
0.940g/cm3であり、特に0.905〜0.940g/cm3であるのが
好ましい。
前記密度が0.900g/cm3以下ではエチレン共重合体の成形
品の表面がべたつき易くなり、また、0.940g/cm2以上で
はエチレン共重合体の透明性や機械的強度が不十分とな
る。
なお、密度の測定はJIS K7112の密度こうばい管法に準
拠して行なうことができる。
この発明のエチレン共重合体の最高融点の範囲は110〜1
30℃であり、特に112〜128℃が良好である。最高融点が
110℃以下であると、エチレン共重合体は実用的な耐熱
性を失う。一方、最高融点が130℃を超えるとエチレン
共重合体をフィルムに成形した場合に、そのヒートシー
ル温度が高くなり、実用性に乏しくなる。
ここで最高融点は、示差走査熱量分析法(DSC)に基い
て決定される。すなわち、ASTMD3418に準じて、エチレ
ン共重合体10mgを200℃で5分間保持し、10℃/分の速
度で50℃まで冷却して5分間保持した後、10℃/分の速
度で昇温して吸熱カーブを記録し、その場合最も高温側
に表われるピークに対応する温度である。
この発明のエチレン共重合体の数平均分子量(Mn)に対
する重量平均分子量(Mw)の比、すなわちMw/Mnは2.0〜
5.0であり、好ましくは2.2〜4.0である。
前記Mw/Mnの比が2.0未満であるとエチレン共重合体の成
形性,透明性が不十分となり、5.0を超えると機械的強
度が不十分となる。
この発明で特に重要なことは、このエチレン共重合体は
超高分子量成分の含有量が極めて少ないことである。こ
こで超高分子量成分とは重量平均分子量が106以上であ
るものを言う。
この発明者は、エチレン共重合体の成形の際に発生する
フィッシュアイの原因が前記超高分子量成分によるもの
であることをつきとめた。すなわち、成形時において、
溶融状態のエチレン共重合体中にこの超高分子量成分が
混入していると、流動性を妨げ、成形機中に滞留してゲ
ル化を促進するからである。しかしながら、エチレン共
重合体中に存在する超高分子量成分を皆無にすることは
困難である。さらに、この発明者の検討によると、前記
α−オレフィン単位を特定量で含有すると共に、前記極
限粘度、密度および最高融点を有するエチレン共重合体
に有っては特定量以下の高分子量成分が存在してもフィ
ッシュアイのない、透明な成形品を得ることができるこ
とを見出した。
すなわち、この発明におけるエチレン共重合体にあって
は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)・低角度レー
ザー光散乱光度計(LALLSS測定法(GPC−LALLS法)によ
る分子量分布を反映したクロマトグラムの全面積に対す
る超高分子量成分に相当するピーク面積の比
(γLALLS)が0.1以下、好ましくは0.08以下である。
前記比(γLALLS)が0.1より大きいと、フィッシュアイ
が増加して、実用に耐えない。
ここで、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)・低角度
レーザー光散乱光度計(LALLS)測定法(GPC−LALLS
法)は近年、開発された高分子の分子量測定である。こ
のGPC−LALLS法は低角度レーザー光散乱光度計をGPC用
検出器として組み込んだ装置により高分子の分子量測定
を行うものである。
この場合のGPC−LALLS測定は、試料を1,2,4−トリクロ
ロベンゼン中で150℃,2時間かけて溶解し、孔径0.45μ
mのメンブランフィルターを用いて熱時ロ過した後、LA
LLSを用いて、温度140℃、波長633nm,散乱角6〜7℃の
条件で散乱光強度を測定することにより行なうことがで
きる。
このGPC−LALLS法により測定して得られるクロマトグラ
ム(実線)およびGPCの示差屈折計により得られるクロ
マトグラム(破線)の一例を示す。図に示すように、GP
C−LALLSの場合は超高分子量成分のピーク(斜線部分)
が顕著に表わされており、斜線部分の面積および斜線部
分を含めた実線内の全面積を解析することにより、各面
積値を得ることができる。
この解析結果としての(γLALLS)が前記範囲にある
と、フィッシュアイの発生が著しく少なく、透明性も極
めて良好で、機械的特性、成形性の良好なエチレン共重
合体となるのである。
このような前述の特性を有するエチレン共重合体は、次
のようにして製造することができる。
すなわち、この発明のエチレン共重合体は、マグネシウ
ム化合物、チタン化合物および有機アルミニウム化合物
から得られる触媒および不活性溶媒を重合器に供給し
て、温度120〜300℃の範囲内で水素を供給することなく
エチレンとエチレン以外の以外のα−オレフィンとを重
合させることにより得ることができる。
前記マグネシウム化合物としては、次式 MgR1nX2-n (ただし、式中、R1は炭素数1〜18のアルキル基、アル
コキシル基、シクロアルキル基アルキルアリール基、ア
リール基、アリールオキシ基、アラルキル基あるいはア
リールアルコキシル基を示し、Xはハロゲン原子を示
す。また、nは0≦n≦2を満たす実数を意味する。)
で表される化合物を挙げることができる。
前記一般式によって表される各種のマグネシウム化合物
の中でも、無水塩化マグネシウム、エチル−n−ブチル
マグネシウムなどが好ましく、特にエチル−n−ブチル
マグネシウムなどが好ましい。
なお、これら各種のマグネシウム化合物は1種単独で用
いてもよく、2種以上を混合もしくは複合するなどして
組み合せて用いることもできる。
前記有機アルミニウム化合物としては、様々な化合物が
あるが、通常は、分子内に少なくとも1個のアルミニウ
ム−炭素結合を有する化合物を用いることができ、たと
えば次式、 R3 3-pAlXp、 R3 3-tAl(OR4)Xt、 R3 3Al2X3 (ただし、式中、R3、R4は炭素数1〜20のアルキル基、
アリール基を示し、Xは前記と同様であり、pは0、1
または2を示し、tは0または1を示す。)のいずれか
で表わされる化合物が挙げられる。
これらの中でも、R3 3Al2X3で表される有機アルミニウム
が好ましく、特にエチルアルミニウムセスキクロライド
などが好ましい。
前記チタン化合物としては、次式 Ti(OR2)mX4-m (ただし、式中、R2は炭素数1〜10、好ましくは1〜6
のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基あるいは
アラルキル基を示し、Xは前記と同様のハロゲン原子で
あり、mは通常0、1〜4の整数であるが、必ずしも整
数であるに限らず各種のチタン化合物の混合物の平均値
として0≦m≦4を満たす実数である。)で表わされる
化合物を用いることができる。
これらの中でも、前記一般式Ti(OR2で示されるテ
トラアルコキシチタンが好ましく、特にテトラ−n−ブ
トキシチタンが好ましい。
これら各種のチタン化合物は、1種単独で使用しても良
いし、また二種以上を混合して使用しても良い。
また、重合触媒は、前記マグネシウム化合物と前記アル
ミニウム化合と前記チタン化合物とを調製することによ
り得られる。
触媒の調製法としては特に制限がなく、たとえば、モノ
マーを有する重合反応容器中に前記マグネシウム化合物
と前記有機アルミニウム化合物と前記チタン化合物とを
別々に添加してこれらを混合しても良い。
触媒の好ましい調製の方法としては、たとえば、前記マ
グネシウム化合物と前記有機アルミニウム化合物とを反
応させ、得られる反応生成物と前記チタン化合物とを混
合する方法が挙げられる。
この方法をさらに詳述すると、次のとおりである。
すなわち、前記マグネシウム化合物と前記有機アルミニ
ウム化合物とを不活性溶媒中に加え、たとえば温度0〜
240℃にて、たとえば1時間以内の時間をかけて、撹拌
しながら触媒反応をさせることにより行なう。
なお、この際に使用する不活性溶媒としては、たとえば
炭素数5〜16の脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、芳香
族炭化水素等が挙げられる。
また、ここで加えるマグネシウム化合物と有機アルミニ
ウム化合物との割合は特に制限はなく、要するに後述す
る触媒中の各金属成分の割合となるような範囲で適宜に
調節すれば良い。
前記マグネシウム化合物と前記有機アルミニウム化合物
との反応生成物を前記チタン化合物との混合については
特に制限がない。
ただし、混合に当って、触媒中の各金属成分の割合が、
マグネシウム/チタン(原子比)=0.1〜200、特に0.5
〜30の範囲内とし、またアルミニウム/チタン(原子
比)=1〜200、特に2〜100の範囲内とするのが好まし
い。
なお、重合に際して前記触媒にさらに、公知の活性剤、
たとえば周期表第IV族に属する元素のハロゲン化物など
を共存させて重合触媒系として用いることもでき、その
ようにすることに活性をさらに高めることも可能であ
る。
前記活性剤としては、たとえば、炭素、シリコン、ゲル
マニウム、スズ、鉛等のハロゲン化物などが挙げられ
る。
重合に先立って行なう、活性剤と重合触媒との配合手順
については、特に制限がなくたとえば、 (1)重合反応容器中に前記マグネシウム化合物と前記
有機アルミニウム化合物と前記チタン化合物と活性剤と
を別々に供給しても良く、 (2)触媒調製時に、前記マグネシウム化合物、有機ア
ルミニウム化合物およびチタン化合物のいずれかに活性
剤を全量混合し、次いで触媒の他成分をこれに混合して
も良く、あるいはまた、 (3)触媒調製時に、前記マグネシウム化合物、有機ア
ルミニウム化合物およびチタン化合物のいずれかに活性
剤の一部を混合し、次いでこれに触媒の他成分を混合調
製する時に、前記マグネシウム化合物、有機アルミニウ
ム化合物およびチタン化合物のいずれかに活性剤の残量
を添加しても良い。
重合器に供給する前記触媒の割合は、用いる触媒の種類
・組成、モノマーの種類、所望ポリマーの物性および上
記のごとき他のさまざまの因子を考慮して適宜に設定す
べきであるが、重合反応系における触媒濃度が、チタン
濃度として0.001〜10ミリモル/、好ましくは0.001〜
1.0ミリモル/程度とするのが好適である。
また、前記活性剤の添加量は、活性剤/Alのモル比をa
としたときに、通常0<a≦5.0、好ましくは、0.01≦
a≦1.0の範囲内に設定するのが良い。
前記エチレン(A)と前記α−オレフィン(B)との使
用割合は、目的とするエチレン共重合体の種類、特性に
応じて様々な値に選定すればよいのであるが、例えば、
使用する(A)と(B)との合計を100モル%としたと
きに、(A)を通60〜99.95モル%、好ましくは(A)
を70〜99.5モル%の範囲に設定して行なうことによっ
て、この発明のエチレン共重合体を好適に製造すること
が可能である。
前記重合反応を行なうに際しての反応温度としては、通
常120〜300℃で行なうことができるが、この温度範囲の
中でも生成ポリマーの溶解する温度範囲、例えば、150
〜250℃程度の温度範囲が好ましい。
反応圧力は、通常10〜150kg/cm2G、好ましくは20〜90kg
/cm2Gに設定して行なうのが好適である。
また、重合反応混合物の重合容器内における平均滞留時
間は、用いる触媒、モノマー、溶媒などの種類や組成、
反応温度などの他のさまざまの条件によって異なるので
一様に規定することはできない。
すなわち、この平均滞留時間は、転化率が十分に得られ
るように適宜選定すればよいのであるが、通常、好適に
行なわれる範囲として、例えば、0.1〜100分、好ましく
は0.5〜60分の範囲を例示することができる。
[発明の効果] この発明によると、フィッシュアイの発生が著しく少
く、機械的特性、成形性、透明性などの諸特性に優れた
高品質の直鎖状低密度ポリエチレン等のエチレン共重合
体を提供することができる。
[実施例] 次にこの発明の実施例および比較例を示してこの発明を
さらに具体的に説明する。
(実施例1) 1の連続重合反応容器内に、脱水したn−ヘキサンを
7.5/時間、エチルアルミニウムセスキクロライドを
3.3mmol/時間、エチル−n−ブチルマグネシウムを0.8m
mol/時間およびテトラブトキシチタンを0.17mmol/時間
の割合で供給し、同時にエチレン700g/時間、1−オク
テンを700g/時間の割合で連続供給し、反応温度185℃、
反応圧力70kg/cm2Gの条件で0.11時間の重合反応を行な
いエチレン−1−オクテン共重合体750gを得た。
このときの重合条件と重合結果を第1表に示す。
なお、密度、γLALLS、フィッシュアイおよびヘイズ
は、それぞれ次のようにして評価した。
密度;JIS K7112密度こうばい管法に準拠して測定した。
γLALLS:第1図に示すクロマトグラムの面積比から算出
した。
フィシュアイ;直径20mmの押出成形機を用いて、ダイ幅
170mm,ダイリップ0.5mmの条件で製膜して、厚さ25μm
のフィルムを製造し、フィッシュアイを目視で評価し
た。
ヘイズ;JIS K7105に準拠して測定した。
(実施例2〜5、比較例1〜5) 前記実施例1において、エチルアルミニウムセスキクロ
ライド、エチル−n−ブチルマグネシウム、水素および
α−オレフィンの供給量を変えた以外は、前記実施例1
と同様の操作を繰返し、表示した結果を得た。
【図面の簡単な説明】
第1図はGPC−LALLSによるクロマトグラムを示す図であ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭素数が4〜8であるα−オレフィン単位
    の含有量が3〜40重量%であり、温度135℃の条件下で
    デカリン中において測定したその極限粘度が0.5〜5dl/g
    であり、その密度が0.900〜0.940g/cm3であり、その最
    高融点が110〜130℃であり、その重合平均分子量/数平
    均分子量の比が2.0〜5.0であり、かつゲル浸透クロマト
    グラフィー・低角度レーザー光散乱光度計測定法による
    分子量分布を反映したクロマトグラムの全面積に対する
    重量平均分子量106以上の超高分子量成分に相当するピ
    ーク面積の比が0.1以下であることを特徴とするエチレ
    ン共重合体。
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