JPH0920810A - 制御された分子量分布を有する高純度エチレン−プロピレンエラストマー共重合体の製造方法 - Google Patents

制御された分子量分布を有する高純度エチレン−プロピレンエラストマー共重合体の製造方法

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JPH0920810A
JPH0920810A JP8050551A JP5055196A JPH0920810A JP H0920810 A JPH0920810 A JP H0920810A JP 8050551 A JP8050551 A JP 8050551A JP 5055196 A JP5055196 A JP 5055196A JP H0920810 A JPH0920810 A JP H0920810A
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ビビアーノ、バンツィ
Riccardo Scarpante
リッカルド、スカルパンテ
Luca Norfo
ルカ、ノルフォ
Gianni Loberti
ジャンニ、ロベルティ
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【解決手段】a) 式(I) TiMg(0.3-20)(2-50)Al(0-5) (RCOO)(0.1-3) (I) (式中、Xはハロゲンであり、Rは少なくとも4個の炭
素原子を含む線状もしくは分枝鎖状、環状脂肪族もしく
は芳香族炭化水素基である)で表すことができるマグネ
シウム−カルボキシレートおよびチタン−カルボキシレ
ート結合を含む固体成分;および b) 一般式(II) AlR′n 4-n (II) (式中、R′はアルキル基であり、Xはハロゲンであ
り、nは2および3から選ばれる)で表される有機金属
化合物を含む触媒系の存在下、液体状態の単量体の懸濁
液中でエチレン−プロピレンエラストマー共重合体を製
造する方法であって、触媒系がさらにポリカルボン酸の
エステル、ジアルキルまたはジアリールまたはアルキル
アリールエーテル、アルキルまたはアリールアルコキシ
シラン、脂肪族または環状脂肪族アミンから選ばれる電
子供与体化合物(c)を含む方法。 【効果】エチレン−プロピレンエラストマー共重合体の
多分散度を制御かつ調整しうる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、液体単量体の懸濁液中で、制御
された分子量分布を特徴とするエチレン−プロピレンエ
ラストマー共重合体を製造する方法に関する。チーグラ
ー−ナッタ触媒を使用して、エチレンとプロピレンとの
一般的な非晶質共重合体を有利に製造しうることは当業
界で公知である(例えば、G.Natta、G.Maz
zanti等、Journal of Polymer
Science、第51巻(1961)、411頁お
よびフランス特許2027457参照)。これらの触媒
は概して少なくとも次の2つの成分からなる:a)第I
V〜VIII族に属する遷移金属の塩、b)第I〜IV
族に属する金属の有機金属化合物。バナジウム化合物
は、低い結晶化度、分子量分布および十分に狭い組成を
特徴とする共重合体を製造するための遷移金属塩として
好ましい。この場合、完全な触媒系は、バナジウム1g
で製造される重合体のkgとして表される重合生産性を
高めることができる第3成分(c)を含む。特に使用さ
れるタイプ“a”成分は原子価が3〜5のバナジウム
塩、例えばバナジウムハロゲン化物、バナジウムオキシ
ハロゲン化物、バナジウムもしくはバナジルアルコラー
ト、およびバナジウムアセチルアセトネートである。好
ましいタイプ“b”成分はアルミニウムの有機金属化合
物、例えばアルミニウムトリアルキル、アルミニウムア
ルキルハロゲン化物である。タイプ“c”成分は一般に
塩素アルカンまたは塩素エステルのようなハロゲン化有
機化合物、例えばCHCl3 、CCl4 、エチルトリク
ロロアセテートまたはn−ブチルペルクロロクロトネー
トである。
【0002】操作温度が50℃以下の液体炭化水素の懸
濁液中で行われる重合法の場合、特に有利な触媒系はバ
ナジウムトリアセチルアセトネート(成分“a”)、ア
ルミニウム−ジエチルモノクロリド(成分“b”)、お
よびn−ブチルペルクロロクロトネート(成分“c”)
からなるものである。重合体は80〜100℃の水蒸気
でのストリッピング操作によって未反応単量体から容易
に分離することができるので、上記懸濁液中における方
法は溶液中における技法に比して経済的に有利である。
この方法では、未加工および加硫重合体として様々な用
途に用いるのに申し分のない機械的性質および弾性を有
する広い範囲の共重合体を得ることができる。液体単量
体の懸濁液中での上記の技術にはかなりの経済的利点も
あり、特に、粘度を増加させることなく、反応器中にお
いて高濃度の重合体を操作することが可能であり、重合
に係わらない溶媒または懸濁化剤は使用せず、反応熱を
効率的に除くことが可能である。バナジウム塩を基剤と
する上記の触媒の生産性は一般に低く、その上、重合体
を最終洗浄せずに蒸気でのストリッピングで分離する
と、重合体はかなりの量の触媒残渣、特にバナジウム塩
と有機金属助触媒との反応から生じる塩素化化合物で汚
染される。EP−A−546,629には、液体単量体
の懸濁液中における方法を用いる、バナジウム基剤触媒
の存在下でのエチレンとアルファ−オレフィンとのエラ
ストマー共重合体の合成が記載されている。しかしなが
ら、この方法には生産性が低く、生成物中の触媒残渣が
かなりの量になるという欠点がある。
【0003】バナジウム化合物を含む系によってもたら
されるよりもずっと高い生産性を有するエチレンとプロ
ピレンとの共重合に用いうる触媒が、US−A−3,7
89,036、US−A−4,013,823、ベルギ
ー特許848527、893443、GB−A−129
3814、EP−A−301,894に記載されてい
る。好ましい態様ではこれらの触媒は少なくとも次の成
分からなる:式Ti(OR)n Cl4-n (式中、Rは炭
素原子数1〜20の脂肪族、環状脂肪族または芳香族炭
化水素基であり、nは0〜4である)のチタン化合物
(I);MgCl2、マグネシウムアルコキシハロゲン
化物、またはMgCl2 とアルコールとの付加物から主
になる固体(II);アルミニウムトリアルキルのよう
なアルミニウムの有機金属化合物(III)。これらの
系を用いて得られるエチレン−プロピレン共重合体は、
触媒残渣含有率は非常に低いが、分子多分散度が広く、
Mw/Mn比が一般に6より大きいという欠点を有す
る。上記の多分散比(Mw/Mn)は材料の粘弾性特性
に大きな影響を及ぼし、従って、押し出しにおけるその
挙動、ローラーミキサーでのおよびバンバリータイプ内
部ミキサーでの加工性を直接変えうる。この確認とし
て、N.P.Cheremisinoff[”表面が滑
らかな押し出し物品用のEPDMの設計(Design
ing EPDMs for smooth−surf
ace extruded articles)”、P
olym.Plast.Technol.Eng.28
(7&8)、691〜716、1989]は、表面が良
好な材料が望ましいならば、多分散度が広い線状鎖を有
するEPDMを高速押し出しするのは最も不適切である
と主張している。また、N.P.Cheremisin
offは、別の文献[”EPDMエラストマーへのスポ
ットライト(Spotlight on EPDM e
lastomer)”、Polym.Plast.Te
chnol.Eng.31(7&8),713〜74
4、1992]で、様々な構造パラメーターがEPDM
の性能において有する利点および制限を比較し、そして
特に、限定された分子量分布で、高加硫率、速い押し出
し速度がより良好な表面および低い膨潤性と共に得られ
ることを詳細に記載している。
【0004】結論として、チタンを基剤とする触媒は収
率が高く、触媒残渣が少ないという利点を有するが、分
子量分布を制御することができないという欠点を有す
る。従って、少なくともいくつかの方法では、共重合体
の合成の際のMw/Mnを制御すること(高収率チタン
触媒の存在下では明らかである)、特にエラストマーの
具体的な用途に望ましい値にそれを減じることについて
は問題がある。事実、分子多分散度が制御されるなら
ば、エチレン−プロピレン共重合体の酸化安定性、化学
的不活性および純度についての大きな利点を取り入れ
て、カレンダーおよびバンバリー機のような従来の装置
と高圧押し出しの両方を加工に用いて、高い機械的およ
び電気的特性を有する最終生成物を得ることが可能であ
る。このたび、制御された分子量分布および低い触媒残
渣含有率を特徴とする、プロピレン含有率が20〜55
重量%のエチレン−プロピレン共重合体の高収率チタン
触媒の存在下での製造を可能にする、上記の欠点を解消
する方法を見いだした。これは、特定のグループの電子
供与体の存在によって可能となる。電子供与体化合物
が、ポリオレフィンの合成に使用されるチーグラー−ナ
ッタタイプの触媒系の成分として一般に使用されている
ことは公知であり、文献に広く記載されている。F.
M.CoutinhoおよびL.C.Santa Ma
ria、Eur.Polym.J.、第27巻、9号、
989〜989(1991)に詳しく記載されているこ
とによると、TiCl3 /アルミニウムジエチルモノク
ロリドのタイプのチグラー−ナッタ触媒でのプロピレン
の重合における電子供与体化合物として用いられるルイ
ス塩基は、化学構造に関連する触媒活性を変える作用を
有する。
【0005】US−A−4,331,561には、3成
分: a) 金属に結合した塩素原子のない有機金属化合物、 b) 成分a)と結合することができる電子供与体化合
物、 c) 第2電子供与体化合物の存在下、Mg化合物に担
持されたTi(IV)化合物から基本的になる固体、 ここで、電子供与体化合物はアルキルシリケートまたは
アリールシリケートの群から選ばれるのが好ましい、か
らなる高収率触媒を用いるポリオレフィンの合成が記載
されている。US−A−4,331,561に記載の触
媒は、高アイソタクチック指数を特徴とする、結晶質タ
イプのポリプロピレンまたはプロピレンの共重合体の製
造を可能にし;エチレンを重合に用いるならば、成分
b)は省略することができる。
【0006】このたび、特定の群の電子供与体化合物が
エチレン−プロピレンエラストマー共重合体の多分散度
を制御かつ調整しうることを見いだした。これによる
と、本発明は、 a) 式(I) TiMg(0.3-20)(2-50)Al(0-5) (RCOO)(0.1-3) (I) (式中、Xはハロゲンであり、Rは少なくとも4個の炭
素原子を含む線状もしくは分枝鎖状、環状脂肪族もしく
は芳香族炭化水素基である)で表すことができるマグネ
シウム−カルボキシレートおよびチタン−カルボキシレ
ート結合を含む固体成分; b) 一般式(II) AlR′n 4-n (II) (式中、R′はアルキル基であり、Xはハロゲンであ
り、nは2および3から選ばれる)を有するものから選
ばれる少なくとも1種のアルミニウムの有機金属化合物
を含む触媒系の存在下、液体状態の単量体の懸濁液中で
エチレン−プロピレンエラストマー共重合体を製造する
方法であって、触媒系がさらに(c1) 炭素原子数5
〜30のモノまたはポリカルボン酸のエステル、(c
2) 炭素原子数6〜25のジアルキルまたはジアリー
ルまたはアルキルアリールエーテル、(c3) アルキ
ルまたはアリールアルコキシシラン、(c4) 一般式
1 2 3 −N(式中、R1 、R2 、R3 は−Hおよ
びC1−C6 アルキル基から選ばれ、但し、1つのRだ
けは−Hであり、そしてさらに2つの基は一緒になって
窒化複素環を形成してもよい)を有する脂肪族または環
状脂肪族アミンから選ばれる電子供与体化合物(c)を
含むことを特徴とする方法に関する。
【0007】固体マグネシウム化合物に担持されたチタ
ン化合物からなる本発明の成分(a)は当業者に公知で
あり、その製造についてはEP−A−523785に記
載されている。一般式(I)において、Rは炭素原子数
が4以上、好ましくは25未満のアルキル基である。成
分(b)は、1種以上の、Xが好ましくは塩素であるア
ルミニウムの有機金属化合物からなる。成分(b)にお
いて、nは好ましくは3であり、またはアルミニウムの
有機金属化合物はハロゲンを含まない。最も好ましい態
様において、成分(b)はアルミニウムトリイソブチル
(TIBAl)である。本発明の成分(c)はアルミニ
ウムアルキル(b)および/またはチタン化合物(a)
に対してルイス塩基として作用するはずの物質からな
る。(c1)で定義されたものから選ばれる本発明で用
いうる代表的なエステルは、安息香酸エチル、p−トル
イル酸メチル、p−アニス酸メチル、フタル酸ジエチ
ル、フタル酸ジイソブチル、マレイン酸エチルであり;
安息香酸のエステルが好ましく、さらに好ましいのは安
息香酸エチルである。代表的なエーテル(c2)はアニ
ソール、ジイソブチルエーテル、ジイソアミルエーテル
であり;アルキルアリールエーテルが好ましく、さらに
好ましいのはアニソールである。アルキルまたはアリー
ルアルコキシシラン(c3)という用語は、一般式Si
−Rn (OR)4-n (式中、R′はアルキルまたはアリ
ール基であり、nは1〜3である)で表される珪素含有
化合物を指す。(c3)の代表的な例はフェニルトリエ
トキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ヘキサメ
チルジシロキサンである。アミン(c4)の中で、2,
2,6,6−テトラメチルピペリジン、トリエチルアミ
ンおよびN,N′−ジメチルピペラジンは特に有効であ
り、さらに好ましいのはテトラメチルピペリジンであ
る。
【0008】エチレン−プロピレンの重合で用いられる
触媒系は、成分(a)、(b)および(c)を混合する
ことによって製造することができ、加える順序は特に重
要ではない。しかしながら、不活性環境下および不活性
溶媒中で、アルミニウムの有機金属化合物(成分b)と
ルイス塩基(成分c)とをまず相互作用させ、その後、
成分(a)を加えるのが好ましい。この方法で本発明の
触媒系の不活性溶媒中の懸濁液が得られる。このように
して得られた3〜15重量%、好ましくは5〜10重量
%のアルミニウム化合物(b)を含有する懸濁液は、共
重合段階で直接用いることができる。本発明の触媒系に
おいて、成分(b)のアルミニウム原子と成分(a)の
チタン原子のモル比は特に重要ではないが、モル比Al
/Tiが200〜600となるように操作するのが好ま
しい。アルミニウムアルキル(成分b)とルイス塩基
(成分c)のモル比は、使用するルイス塩基の種類によ
る;しかしながら、一般に、上記の比は0.5〜25で
あり、最高触媒収率で望ましいMw/Mn比に達するよ
うに選ばれる。重合工程は、0〜50℃、好ましくは4
0〜50℃の温度、およびプロピレン(またはより高級
オレフィン)とエチレンとの望ましいモル比に達するよ
うな圧力にて、液相で、当業者に周知の共重合法によ
り、液体状態の単量体の懸濁液中で行う。30〜40℃
の温度にて、20〜55重量%のプロピレン含有率で、
EPMタイプの共重合体を得るには、この比は5〜25
であるのが好ましい。共重合体を、25〜55重量%の
プロピレン含有率で40〜50℃の温度で製造すると
き、この比は7〜20であるのが好ましい。分子量調整
剤、例えば水素、ジエチル亜鉛およびこの目的に一般に
用いられる他の化合物は、重合段階で存在させることが
できる。
【0009】次の実施例は本発明をさらに説明するため
に示すものである。全ての実験実施例において、次の手
順を実施した: 触媒系の製造 10%(重量/体積)のアルミニウムアルキル(成分
b)を含むヘキサン、およびルイス塩基(成分c)から
なる溶液を、窒素雰囲気中に維持したガラス漏斗内で調
製する。室温で0.5時間接触させた後、この溶液の5
0%を、窒素雰囲気中に維持した底に栓のあるガラスの
50mlフラスコに注ぎ、これに固体成分(a)のヘキ
サン溶液をただちに供給する。このようにして得た触媒
懸濁液を、重合オートクレーブ内のスチールバレルに注
ぐ。有機金属化合物およびルイス塩基を含有する溶液の
残りの50%でフラスコを洗浄することによって注ぐの
を完了する。 重合体の製造 重合体の製造は、次の手順に従って、2.7リットルの
オートクレーブ中で行う:5%(重量/体積)でアルミ
ニウムトリイソブチルを含有するプロピレンでオートク
レーブをフラッシュし、次に、新しいプロピレンで洗浄
する。液体の“重合グレード”プロピレンを室温で供給
し、次に、オートクレーブを重合温度にし、水素および
エチレンガスを所望の分圧に達するような設定割合で、
沈めた管を通して導入する。次に、過圧の窒素を用い
て、上記バレル中の触媒系をオートクレーブに供給す
る。オートクレーブの圧力は、重量制御シリンダーから
エチレンを供給することによって、試験の間、一定に保
つ。重合の終わりで、残留単量体をガス抜きし、オート
クレーブを空にする。重合体はロールミキサーで最終的
に均質化し、特性決定を行う。分析
【0010】このようにして得た重合体に次の測定を行
った: − PERKIN−ELMERモデル1760のFTI
R分光光度計を使用して測定した、厚さ0.2mmのフ
ィルム形の重合体のIRによるプロピレン含有率。プロ
ピレン含有率は、4390および4255cm-1でのバ
ンド吸収比を測定し、そして標準共重合体で検量した検
量線を用いることによって測定した; − 極限粘度。測定は次の手順で135℃にてオルトジ
クロロベンゼン中で行った:試験重合体濃度の増加に伴
う溶媒および溶液の落下時間を、Ubbelhodeタ
イプ粘度計を使用して測定した。ゼロ濃度での還元粘度
および対数粘度数の外挿で極限粘度数が得られた。 − 分子量分布。屈折率検出器を備えたALC/GPC
150“WATERS”測定器および多孔度が13
3、104、105、106の一連の10ミクロンPL
GELカラムを使用して、135℃のオルトジクロロ
ベンゼン中でのゲル透過クロマトグラフィー法で分析し
た。計算に用いる検量線は、線状ポリエチレンおよびポ
リプロピレンに適用されるMark−Houwink方
程式を適用することにより、単分散ポリスチレンの標準
試料を用いて得た;分子量は、SCHOLTE方程式
(TH.G.SCHOLTE、N.L.J.MEIJE
RINK等:J.Appl.Polym.Sci.、1
984、29、3763〜3782)による組成に従っ
て補正した。
【0011】表1に示す実施例は、成分(c)として安
息香酸エチル、アニソール、ジフェニルジメトキシシラ
ンおよびテトラメチルピペリジンを用いて行った。実施
例1〜20はEP−A−523785の記載により得ら
れる次の重量組成: Ti=12.1%; Mg=6.5%; Cl=46
%; Al=1.4%; 有機残渣=34% の触媒のエチレン−プロピレン共重合体の合成における
作用を示すものである。比較実施例1Cおよび1CA
は、ルイス塩基(成分c)がない場合、エチレン−プロ
ピレン共重合体の分子多分散度が広く、Mw/Mn比が
8を超えることを示す。表に示すデータから明らかなよ
うに、各電子供与体化合物は触媒の作用に様々な影響を
及ぼす;モル比Al/成分cを減じると、実際、収率の
減少とともに、Mw/Mn値が減少する。従って、成分
(c)および成分(b)に対するその濃度は、共重合体
の多分散度と望ましい純度との釣り合いで選択する。実
施例2〜4を実施例5〜9と比較すると、Al/塩基比
が7モルより上であるときにのみ、安息香酸エチルはM
w/Mnを十分に減少させて、200kg/g Tiよ
り上の収量を維持することが分かる。実施例12を実施
例10、11および13と比較すると、アニソールがA
l/化合物(c)の非常に限定された範囲内で使用しう
ることが分かる;約5の範囲内でのみ、Mw/Mn比は
約5であり、収量は>200kg/g Tiである。実
施例14〜16を実施例17と比較すると、7より上の
比Al/成分(c)で用いるならば、ジフェニルジメト
キシシランが最高の結果をもたらすことが分かる(Mw
/Mnを約4に減じると、収量は>200kg/g T
iとなる)。実施例18〜21からは、1〜10のAl
/成分(c)比の全範囲のテトラメチルピペリジンで、
高い収量が得られること、そして1〜2.5のAl/成
分(c)比に対して200kg/g Tiより上の収量
で、4〜6のMw/Mnを得ることが可能であることが
分かる。
【表1】
【表2】
フロントページの続き (72)発明者 ルカ、ノルフォ イタリー国ボローニャ、ビア、デッラ、バ ッターリャ、2 (72)発明者 ジャンニ、ロベルティ イタリー国フェララ、ビア、ラディーノ、 14

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】a) 式(I) TiMg(0.3-20)(2-50)Al(0-5) (RCOO)(0.1-3) (I) (式中、Xはハロゲンであり、Rは少なくとも4個の炭
    素原子を含む線状もしくは分枝鎖状、環状脂肪族もしく
    は芳香族炭化水素基である)で表すことができるマグネ
    シウム−カルボキシレートおよびチタン−カルボキシレ
    ート結合を含む固体成分;および b) 一般式(II) AlR′n 4-n (II) (式中、R′はアルキル基であり、Xはハロゲンであ
    り、nは2および3から選ばれる)で表されるものから
    選ばれる少なくとも1種のアルミニウムの有機金属化合
    物を含む触媒系の存在下、液体状態の単量体の懸濁液中
    でエチレン−プロピレンエラストマー共重合体を製造す
    る方法であって、触媒系がさらに(c1) 炭素原子数
    5〜30のモノまたはポリカルボン酸のエステル、(c
    2) 炭素原子数6〜25のジアルキルまたはジアリー
    ルまたはアルキルアリールエーテル、(c3) アルキ
    ルまたはアリールアルコキシシラン、(c4) 一般式
    1 2 3 −N(式中、R1 、R2 、R3 は−Hおよ
    びC1−C6 アルキル基から選ばれ、但し、最大1つの
    Rだけが−Hであることができ、そしてさらに2つの基
    は一緒になって窒化複素環を形成してもよい)を有する
    脂肪族または環状脂肪族アミンから選ばれる電子供与体
    化合物(c)を含むことを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】カルボン酸のエステル(c1)が芳香族カ
    ルボン酸のエステルであることを特徴とする、請求項1
    に記載の方法。
  3. 【請求項3】芳香族カルボン酸のエステルが安息香酸の
    2 −C5 アルキルエステルであることを特徴とする、
    請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】芳香族カルボン酸のエステルが安息香酸エ
    チルであることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
  5. 【請求項5】エーテル(c2)がC7 −C20アルキル−
    アリールエーテルから選ばれることを特徴とする、請求
    項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】アルキル−アリールエーテルがアニソール
    であることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
  7. 【請求項7】珪素含有化合物がフェニルトリエトキシシ
    ラン、ジフェニルジメトキシシラン、ヘキサメチルジシ
    ロキサンから選ばれることを特徴とする、請求項6に記
    載の方法。
  8. 【請求項8】珪素含有化合物がジフェニルトリメトキシ
    シランであることを特徴とする、請求項7に記載の方
    法。
  9. 【請求項9】アミン(c4)がテトラメチルピペリジン
    であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  10. 【請求項10】アルミニウムアルキル(成分b)と電子
    供与体化合物(成分c)とのモル比が0.5〜25であ
    り、成分(b)のアルミニウムアルキルと成分(a)の
    チタンとのモル比が200〜600であり、そして重合
    温度が0℃〜40℃であることを特徴とする、請求項1
    〜9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 【請求項11】重合温度が40℃〜50℃であることを
    特徴とする、請求項10に記載の方法。
  12. 【請求項12】触媒系が、不活性環境下および不活性溶
    媒中で、アルミニウムの有機金属化合物(成分b)とル
    イス塩基(成分c)とをまず相互作用させ、その後、成
    分(a)を加えることによって製造されることを特徴と
    する、請求項1に記載の方法。
JP8050551A 1995-03-07 1996-03-07 制御された分子量分布を有する高純度エチレン−プロピレンエラストマー共重合体の製造方法 Pending JPH0920810A (ja)

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