JPH0794486B2 - エチレン系共重合体の製造方法 - Google Patents

エチレン系共重合体の製造方法

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JPH0794486B2 JP62314156A JP31415687A JPH0794486B2 JP H0794486 B2 JPH0794486 B2 JP H0794486B2 JP 62314156 A JP62314156 A JP 62314156A JP 31415687 A JP31415687 A JP 31415687A JP H0794486 B2 JPH0794486 B2 JP H0794486B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はエチレン系共重合体の製造方法に関する。更に
詳しくは、エチレンと無水マレイン酸又は無水イタコン
酸のようなラジカル重合性酸無水物単量体と、(メタ)
アクリレート又はビニルエステルとを高圧、高温下でラ
ジカル共重合するにあたり、安定的に製造する方法に関
する。
(従来の技術) 高圧法ポリエチレンの製造は製造時の反応安定性、転化
率を向上させるため比較的高温にて実施するが、本系の
ような連鎖移動の大きなコモノマーを利用する共重合反
応においては、高温での重合反応は、より連鎖移動を促
進し、共重合体の分子量を低下させるので製品の物性が
低下することにつながる。また酸無水物のあまり高温で
のラジカル反応は暴走反応につながる危険性があり、安
全面でも好ましくない。一方、分子量の低下を抑制する
ために低温で重合すると重合系内が相分離しやすい方向
になり、反応安定性が低下したり、反応器攪拌に要する
動力の増加をもたらしたりして好ましくない。従って従
来、本系のような酸無水物基を含有するエチレン系共重
合体を高圧ラジカル重合法で安定的、商業的に生産する
方法は確立していなかった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は比較的低温の重合でも反応が安定し、攪拌機動
力の上昇などの問題点をもたない製造法を提案しようと
するものである。
(問題点を解決するための手段) 前記問題点を解決するために鋭意研究の結果、エチレン
と無水マレイン酸又はイタコン酸と、(メタ)アクリレ
ート又は下記一般式(III)で表されるビニルエステル
とを700〜3000気圧の圧力下、100〜300℃の温度にてラ
ジカル重合してエチレン系共重合体を製造する方法にお
いて、重合反応器中にフェノール系酸化防止剤を添加す
ることを特徴とするエチレン系共重合体の製造方法に到
達した。
(Rは多くとも炭素数が8ヶからなる有機基である。) この方法によれば、上記共重合体を比較的低温において
も製造することが可能となり、優れた品質の共重合体を
提供することができる。
以下本発明を詳細に説明する。
本発明中で言うラジカル重合性酸無水物単量体は無水マ
レイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、無水ハ
イミック酸、無水メチルハイミック酸およびこれらの誘
導体などをあげることができる。また上記群の中の1種
又は2種以上を選び使用することができる。
上記群より好ましいものとしては無水マレイン酸、無水
イタコン酸をあげることができる。
また(メタ)アクリレートとしては下記一般式(I)、
(II)で表される化合物を挙げることができる。
(Rは多くとも炭素数が20ケからなる有機基である。) 更に具体的に例を挙げれば、メタクリル酸メチル、メタ
クリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸
ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ターシ
ャリーブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタ
クリル酸オクチル、メタクリル酸イソデシル、メタクリ
ル酸ラウリル、メタクリル酸ラウリル−トリデシル、メ
タクリル酸トリデシル、メタクリル酸セチル−ステアリ
ル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸シクロヘキ
シル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸ジメチルア
ミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタ
クリル酸グリシジル、メタクリル酸テトラヒドロフルフ
リル、及びアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アク
リル酸プロピル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸タ
ーシャリーブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、ア
クリル酸オクチル、アクリル酸イソデシル、アクリル酸
ラウリル、アクリル酸トリデシル、アクリル酸セチルス
テアリル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ベン
ジル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジ
エチルアミノエチル、アクリル酸グリシジル、アクリル
酸テトラヒドロフルフリルであり、好ましくはRが多く
とも8ケの炭素数からなる(メタ)アクリレートであ
る。特に好ましくはRの炭素数が多くとも4ケからなる
ものである。
本発明で用いるビニルエステルは下記一般式(III)で
表されるものである。
(Rは多くとも炭素数が8ケからなる有機基である。) 更に具体的には、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルがあ
げられる。
また本発明で言う、フェノール系酸化防止剤としては、
モノフェノール系、ビスフェノール系、高分子型フェノ
ール系を用いることができる。
本発明中に使用するフェノール系酸化防止剤は核置換フ
ェノール、およびビスフェノールであり、この場合各フ
ェノール系核中には、ヒドロキシ、カルボキシル、カル
ボニル、ニトロ、アミノ、アミノ低アルキル、低アルキ
ルアミノ、低アルキル、低アルケニル、低アルコキシお
よび低アルカシル基の構成群から選定した置換分が少く
とも1個含まれる。このようなフェノール系酸化防止剤
は単独またはこの種の1個またはそれ以上の他のフェノ
ール系酸化防止剤と混合して使用できる。
フェノール系核上の置換分がC4までの低アルキル基、特
にC4までのメチル、イソプロピルおよび第三ブチル低ア
ルケニル基、ビニル、α−メチル−置換ビニルおよびア
リル基、C3までの低アルコキシ基特にメトキシ基および
ヒドロキシ基である場合には特に好ましい結果を生ず
る。
ビスフェノールの場合は各フェノール系核を連鎖する塩
基は各種のタイプのものでよい。メチレンおよびエチレ
ンビスフェノールのごとき低アルキレンビスフェノー
ル、エチレンおよびプロペニレンビスフェノールのごと
き低アルケニレンビスフェノール、およびチオビスフェ
ノールが特に有効である事を発見した。
少くとも2個できれば3個またはそれ以上の置換分を各
フェノール系核上に有する前記のごときタイプのフェノ
ール系酸化防止剤を使用した場合に一般によい結果が生
ずる。したがって、パラヒドロキシベンズアルデヒド、
ヒドロキノンモノメチルエーテル、p−アミノフェノー
ルのごとき化合物も有効であるが、キシレノール、特に
3,5キシレノール、2,6ジイソプロピルフェノール、2−
第三−ブチルヒドロキシアニゾル、4−第三−ブチルピ
ロカテコール、2,4ビス(1,1ジメチル−プロピルフェノ
ール)、4,4′チオビス−(6−第三ブチル−メタ−ク
レゾール)、4,4′メチレンビス(6−第三ブチル−オ
クト−クレゾール)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジ第
三ブチルフェノール)および2,6−ジ第三ブチル−4−
メチルフェノールのごとき化合物を使用する事がさらに
好ましい。
上記のフェノール系酸化防止剤の場合3,5−キシレノー
ル、2,6−ジ第三−ブチル−4−メチルフェノール、2,6
−ジ第三ブチル−4−エチルフェノールまたは2−第三
ブチルヒドロキシアニゾルのごとき単核フェノールを使
用する事が特に有効である。
本発明で行なうエチレン系共重合体の製造法は少なくと
も1種のフリーラジカル開始剤の存在下で行なわれる。
このラジカル重合に使用される触媒は遊離基を発生する
化合物であり例えば、酸素、ジターシャルブチルパーオ
キサイド、ターシャルブチルクミルパーオキサイド、ジ
クミルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド、
アセチルパーオキサイド、イソブチルパーオキサイド、
オクタノイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイ
ド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ2−
エチルヘキシルパーオキシジカーボネート等のパーオキ
シジカーボネート、ターシャリブチルパーオキシイソブ
チレート、ターシャリブチルパーオキシピバレート、タ
ーシャリブチルパーオキシラウレート等のパーオキシエ
ステル、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘ
キサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド、1,
1ビスターシャリブチルパーオキシシクロヘキサン、2,2
ビスターシャリブチルパーオキシオクタン等のパーオキ
シケタール、ターシャリブチルハイドロパーオキサイ
ド、クメンハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオ
キサイド、2,2アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化
合物が挙げられる。
エチレンとラジカル重合性酸無水物単量体は700-3000気
圧にて、100-300℃の温度範囲で重合されるが、重合に
供せられる単量体は重合器内に2段階の昇圧過程を経て
フィードされる。特に第1段階の昇圧機では高くとも30
0気圧迄の昇圧を行ない、つづく第2段階の昇圧機を用
いて所定の重合圧迄の昇圧が行なわれる。
また、該フェノール系酸化防止剤はポンプにて第1段階
の昇圧機圧力迄昇圧されたのち、第2段階の昇圧機前に
フィードされることが好ましく、更に、そのフィードは
第1段階の昇圧機の出口以降で、高圧分離機からのリサ
イクルガスが混合される部位の間に行なうのが望まし
い。
本発明におけるフェノール系酸化防止剤は該昇圧過程を
経て重合反応器の第1ゾーンにフィードされることが望
ましい。
該フェノール系酸化防止剤はパラフィン類のような不活
性溶媒に溶解して添加することができるが、ラジカル重
合性酸無水物単量体と共に(メタ)アクリレート又はビ
ニルエステルに溶解して添加することが望ましい。
本発明で開示するフェノール系酸化防止剤とラジカル重
合性酸無水物単量体とを同時に溶液として使用すること
は、酸無水物と水酸基が反応する恐れがあるため従来は
行なわれないことであった。
上記の反応は酸又は塩基が存在すると触媒作用を受け、
フェノール系酸化防止剤の有する水酸基と酸無水物基と
の反応は著しく生じやすい状態になる。
そのため上記溶液を構成する溶媒の精製は十分に行なわ
なければならない。特に(メタ)アクリレートを使用す
る際には(メタ)アクリレートが加水分解を受けて酸成
分が生じていない事を必須とする。具体的には不純物と
して存在する加水分解成分が多くとも0.1重量%でなけ
ればならない。
該フェノール系酸化防止剤とラジカル重合性酸無水物単
量体と(メタ)アクリレート又はビニルエステルとを溶
液としてフィードすることは該ラジカル重合性酸無水物
単量体及び(メタ)アクリレート又はビニルエステルが
タンク保存中にもしくは重合反応器へフィード中に熱重
合が生じることを防止するためにも有意義である。
また、該フェノール系酸化防止剤を重合反応器の主とし
て第1ゾーンにフィードすることは重合反応器内のファ
ウリング等による重合の不安定性を反応器全域にわたっ
て解決するために重要である。
特に該フェノール系酸化防止剤を第1段階の昇圧機の出
口以降かつ低圧分離機よりのリサイクルガス混合部位迄
の間にフィードすることは該フェノール系酸化防止剤の
有効なる混合を重合単量体間にもたらす上でひじょうに
有意義である。
本発明で使用するフェノール系酸化防止剤は、エチレン
及び他の重合性単量体全量に対し50ないし1000ppm、好
ましくは80ないし500ppm、さらに好ましくは100ないし2
00ppmを添加する。50ppm以下の添加量では期待される効
果が発現しないし、1000ppm以上になるとフェノール系
酸化防止剤のラジカル捕獲により重合開始剤が多量に必
要となり好ましい結果が得られない。
本発明で製造するエチレン系共重合体はエチレン含有量
が40ないし99重量%、ラジカル重合性酸無水物単量体が
0.2ないし20重量%及び(メタ)アクリレート又はビニ
ルエステルが多くとも60重量%からなるものである。
更に好ましくはエチレン含有量が50ないし95重量%、ラ
ジカル重合性酸無水物単量体が1.0ないし15重量%及び
(メタ)アクリレート又はビニルエステルが3ないし49
重量%である。特に好ましくはエチレン含有量が60ない
し90重量%、ラジカル重合性酸無水物が2.0ないし10重
量%、及び(メタ)アクリレートが5ないし38重量%で
ある。
(実施例) 以下の実施例、比較例においては容積4lで2ゾーンに分
割されたオートクレーブ型反応器を使用した。
実施例1 反応器入口における単量体組成が(A)エチレン97.58
%(重量%以下同じ),(B)メタクリル酸メチル2.0
%,(C)無水マレイン酸0.40%,(D)2,6−ジター
シャリブチル−4−メチルフェノール200ppmとなる様
に、(B)(C)(D)の混合溶液を第2段圧縮機の上
流に注入し、エチレンガスと共に圧縮後反応器の第1ゾ
ーンにフィードした。反応器内でジターシャリブチルパ
ーオキシピバレートを開始剤としてラジカル共重合反応
を実施し、高圧分離器、低圧分離器で生成重合体と未反
応単量体を分離することにより重合体製品を得た。重合
は温度190〜205℃、圧力1950気圧の条件で実施したが反
応は十分安定しており特に問題なく長時間運転が可能で
あった。得られら重合体はごく微量の(D)成分を含む
ものの本質的には(A)(B)(C)の三元共重合体で
あり、赤外吸収スペクトル、13C−NMRスペクトルを利
用して決定した組成はエチレン87.8%,メタクリル酸メ
チル9.2%,無水マレイン酸3.0%であった。該重合体の
MIは4.5(g/10分)であり接着性、成形性に優れるため
各種積層品として使用可能であった。
実施例2〜5 実施例1における(B)(C)成分の種類と組成、2,6
−ジターシャリブチル−4−メチルフェノールの量を変
化させて実施例1と同様に重合を行った。結果は表1に
記すがいずれの場合も反応安定性は良好で長時間継続運
転が可能であるとともに生成重合体の物性も良好で各種
用途に使用可能であった。
比較例1 2,6−ジターシャリブチル−4−メチルフェノールを使
用せずにあとの条件は実施例1と同じにして重合を実施
した。この場合、(原因は明確ではないが)反応器内の
相分離、重合物の付着によると推定される攪拌所要動力
の経時的な増加がみられまた温度のハンチングが増大し
所定温度への制御が困難になるなど長時間の安定運転は
不可能であった。
この状況を回避するため重合温度を260〜280℃にまで上
昇させると(開始剤はジターシャリブチルパーオキシド
とターシャリブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエ
ートの混合物に変更した)反応安定性は回復したが生成
重合物のMIは約2000になった。当該重合体は通常の成形
が困難であり、また低分子量物の影響で接着力も弱く実
用に供すことは不可能であった。
比較例2 実施例1の条件で、2,6−ジターシャリブチル−4−メ
チルフェノールのフィード量を1200ppmとして重合を実
施した。この場合多量のフェノール系酸化防止剤の影響
で、重合温度を維持するために多量の開始剤が必要とな
った。開始剤供給ポンプの能力には制限があるため開始
剤の濃度(開始剤はイソパラフインの溶液として使用し
ている)を高めることで対応したが、開始剤の均一分散
が困難になり部分的にいわゆるホットスポットが発生し
エチレン分解反応の兆候が見られたので直ちに重合停止
せざるを得なかった。
(効果) 本発明の製造方法によれば、エチレン、ラジカル重合性
酸無水物単量体、(メタ)アクリレート3元共重合体を
安定的に効率良く生産することが可能となり、接着性の
良いエチレン系共重合体材料を提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 (C08F 210/02 216:00 220:08) (56)参考文献 特開 昭61−101508(JP,A) 特公 昭38−23341(JP,B1) 特公 昭39−24266(JP,B1) 特公 昭45−40541(JP,B1)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エチレンと無水マレイン酸又は無水イタコ
    ン酸と、(メタ)アクリレート又は下記一般式(III)
    で表されるビニルエステルとを700〜3000気圧の圧力
    下、100〜300℃の温度にてラジカル重合してエチレン系
    共重合体を製造する方法において、重合反応器中にフェ
    ノール系酸化防止剤を50ないし1000ppm添加することを
    特徴とするエチレン系共重合体の製造方法。 (Rは多くとも炭素数が8ヶからなる有機基である。)
  2. 【請求項2】フェノール系酸化防止剤が第1段階の昇圧
    機の出口以後で、かつ高圧分離器よりのリサイクルガス
    混合部位までの間に添加されることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載のエチレン系共重合体の製造方法。
  3. 【請求項3】フェノール系酸化防止剤が重合反応器の第
    1ゾーンに添加されることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載のエチレン系共重合体の製造方法。
  4. 【請求項4】フェノール系酸化防止剤を添加するにあた
    り、該フェノール系酸化防止剤と無水マレイン酸又は無
    水イタコン酸と、(メタ)アクリレート又は下記一般式
    (III)で表されるビニルエステルとを混合し、溶液と
    して添加することを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載のエチレン系共重合体の製造方法。 (Rは多くとも炭素数が8ヶからなる有機基である。)
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