JPH111518A - Ep(d)mエラストマーコポリマーをベースとする重合体混合物の製造方法 - Google Patents
Ep(d)mエラストマーコポリマーをベースとする重合体混合物の製造方法Info
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Abstract
で、懸濁方式において、コントロールされた形態をもつ
細分化された形のエチレン−プロピレンエラストマーを
製造することができ、重合反応器の汚れを減少すること
ができる。 【解決手段】 バナジウム化合物から本質的になる触媒
系、アルキルアルミニウムから本質的になる共触媒系、
及び活性剤の存在下で、エチレン−プロピレン(EP
M)エラストマーホモポリマー、もしくはエチレン−プ
ロピレン−ジエン(EPDM)エラストマーターポリマ
ーの混合物を懸濁方式で製造する為の二つ以上の段階か
らなる方法であって、次の工程a)およびb)からなる
ことを特徴とする方法。 a)第一段階で、バナジウムをベースとする触媒の存在
下でモノマーの第一の重合を行い、 b)第二段階、もしくは次段階で、重合性モノマーと活
性剤を、(a)段階で得たポリマー懸濁液に更に添加す
る。
Description
レンのコポリマーやターポリマーからなるエラストマー
混合物の製造方法に関するものである。
ン/プロピレンエラストマー、及びエチレン/プロピレ
ン/ジエンエラストマーを重合反応により直接的に得る
方法に関するものである。
の生成物の合成についての文献で知られている。ポリエ
チレンの場合、この方法は、様々な段階で分子量の異な
るポリマーが得られるように、触媒の寿命を長くしよう
とするものである(例えば、EP−A−057420、
及びEP−A−649860を参照のこと)。
に於いては有効であるが、この方法に一般的に用いられ
る触媒が、EP(D)Mに特徴的なエラストマー特性を
保証できるものではないので、エラストマーコポリマー
やターポリマーを懸濁方式で製造する方法には適用でき
ない。
しくは二峰性の生成物を、単一の反応器中で、様々な遷
移金属をベースとする触媒を用いて(US−A−5.4
01.816、US−A−5.399.540、EP−
A−480.376)、もしくは遷移金属の様々な塩を
含む触媒を用いて(EP−A−314.165)得ると
いう特許がある。
により生じるポリマーの組成を別々にコントロールする
ことができない。その為に、上記の特許も、主としてプ
ラスチック物質に関するものである。プラスチック物質
に於いては、或る成分が圧倒的に存在すると、組成分布
は生成物の性質に殆ど影響しない。
ストマーの製造方法は、コストが低く、生産性が高く、
また環境に与える影響が少ないので好ましいが、この方
法に古典的に用いられている触媒系は、バナジウム塩を
ベースとするものである、ということも知られている。
この触媒系においては、通常の作業温度では失活速度が
速く、二段階タイプの方法を経済的にも、また技術的に
も満足のゆくものとすることはできない。その上、不規
則な形状のエラストマーポリマーのスラリーは、付着し
て汚れを生じるといった典型的な問題を引き起こすの
で、ポリマーのスラリーを一つの反応器から他の反応器
へ移動させることが非常に問題となることがある。
作業コストを増加させるだけではなく、重合により得ら
れる混合物のようには、完全に均質な重合体状の相を有
さないということも分かっている。
A−717,050、及びEP−A−751,155に
は、バナジウムをベースとする担持及び/又は予備重合
触媒が記載されている。この触媒は、不均質な方法、好
ましくは懸濁タイプの方法に於いて、コントロールされ
た形態をもつ細分化された形のエチレン−プロピレンエ
ラストマー(コポリマー、及びターポリマー)を作るこ
とができるので、重合反応器の汚れが減少する。
都合を生じずに、重合環境中で直接的に上記のエラスト
マー重合体状の混合物を製造することのできる方法が見
出された。
は、次の工程a)およびb)からなることを特徴とす
る、バナジウム化合物、もしくは不活性担体上に担持さ
れたバナジウム化合物から本質的になる触媒系、一般式
Rn AlXm (式中、RはC1 〜C20のアルキル基であ
り、Xはハロゲンであり、m+n=3であって、mは0
〜2の整数である)をもつアルキルアルミニウムから本
質的になる共触媒、及び活性剤の存在下で、エチレン−
プロピレン(EPM)エラストマーホモポリマー、もし
くはエチレン−プロピレン−ジエン(EPDM)エラス
トマーターポリマーの混合物を懸濁方式で製造する為の
少なくとも二つの段階からなる方法である。
ースとする触媒、及び共触媒、また必要ならば活性剤の
存在下で(ただし、共触媒/バナジウムのモル比は、5
〜500、好ましくは7〜50)、転化率がバナジウム
1グラムにつきポリマーが少なくとも1000グラムと
なる迄モノマーの第一の重合を行って、液相中にポリマ
ーの懸濁した懸濁液を得る。
(a)段階で得たポリマーの懸濁液に、追加の重合性モ
ノマーと追加の活性剤と追加の共触媒とを更に添加して
(ただし、活性剤の量は、(a)段階で必要に応じて用
いた活性剤と(b)段階での活性剤との合計とバナジウ
ムのモル比を4〜50とする量であり、共触媒の量は、
(b)段階での共触媒と(a)段階でのバナジウムのモ
ル比を5〜500、好ましくは7〜50、とする量であ
る)、転化率が触媒1グラムにつきポリマーが少なくと
も3000グラムとなる迄重合反応を続ける。
(a)段階で、バナジウム1モルにつき1〜10モル、
好ましくは2〜5モル、の量で使用する。また(a)段
階での共触媒/バナジウムのモル比は、5〜500、好
ましくは7〜50、である。
ウムをベースとする触媒は、以下のものから選択され
る。 (イ) EP−A−717,050、及びEP−A−7
51,155に記載されている、バナジウムをベースと
する担持及び/又は予備重合触媒、(ロ) バナジルト
リハライド、バナジルアルコキシハライド、及びバナジ
ルアルコキシド、(ハ) アセチルアセトンバナジウ
ム、クロロアセチルアセトンバナジウム、アセチルアセ
トンバナジル、及びクロロアセチルアセトンバナジル。
イタリア特許出願に記載されているバナジウムをベース
とする担持及び/又は予備重合触媒、アセチルアセトン
バナジウム、及びアセチルアセトンバナジルのグループ
に属するものである。
CCl4 、エチルトリクロロアセテート、もしくはn−
ブチルペルクロロクロトネートのような、クロロアルカ
ン類、もしくはクロロエステル類といったハロゲン化有
機化合物である。好ましい態様に於いては、活性化剤は
エチルトリクロロアセテートである。
濁している反応媒体は、液相中に存在している同じ重合
性モノマーからなっている。しかしながら、飽和炭化水
素、好ましくはプロパンのような不活性な希釈剤を用い
るのが好ましい。
25〜50℃、であり、また全圧は8〜80バール、好
ましくは12〜40バール、とすることができる。
る重合反応は、ジエチル亜鉛や水素、好ましくは水素、
のような分子量調整剤の存在下で実施してもよい。
応系((a)段階+(b)段階)での水素分圧は、通常
0.2〜20バール、好ましくは0.5〜10バール、
である。好ましい態様に於いては、(a)段階において
は、水素を用いずに実施し、その代わりに(b)段階で
水素を用いる。
0分、好ましくは20〜80分、であり、一方(b)段
階の反応時間は、通常10〜360分、好ましくは20
〜80分、である。
は、0.08〜1、好ましくは0.11〜0.8、とす
ることができる。
のモノマーは、以下のものから選ばれる非共役ジエンで
ある。 (イ) 1,4−ヘキサジエンや1,6−オクタジエン
のような直鎖ジエン、(ロ) 5−メチル−1,4−ヘ
キサジエン、3,7−ジメチル−1,6−オクタジエ
ン、及び3,7−ジメチル−1,7−オクタジエンのよ
うな分枝ジエン、(ハ) 1,4−シクロヘキサジエ
ン、1,5−シクロオクタジエン、及び1,5−シクロ
ドデカジエンのような単環を有するジエン、(ニ) メ
チルテトラヒドロインデン、ジシクロペンタジエン、ビ
シクロ〔2.2.1〕ヘプタ2,5−2,5−ジエン、
並びに5−メチレン−2−ノルボルネン、5−エチリデ
ン−2−ノルボルネン(ENB)、及び5−プロペニル
−2−ノルボルネンのようなアルケニル、アルキリデ
ン、シクロアルケニル及びシクロアルキリデンノルボル
ネンのような架橋環を有するもの。
られる非共役ジエンのうち、有歪環(Strained ring)
中に二重結合を少なくとも一つ含むジエンが好ましく、
5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)がより好
ましい。
三のモノマーの濃度は0.1〜0.5モル%とすること
ができる。
られたポリマーを、溶剤や全ての未反応モノマーを蒸発
(もしくはストリッピング)させて乾燥させた後、当業
者により良く知られている通常の手法により、例えば押
しつけられた球の形態で、もしくは粒状で分離すること
ができる。
(b)段階の終了時に、イタリア特許出願IT−A−M
I 95 1910、及びIT−A−MI 95 24
99に記載されている方法に従って、ポリマーを回収す
る。
られる分子量の異なるポリマーを混合して得られる二峰
性のポリマーが、反応により直接的に得られる。
ポリマーは、コントロールされた形態をもつ、エラスト
マー特性、及びポリマー粒子内の相間均質性に優れた生
成物である。
に、各単一成分の組成や分子量をコントロールすること
もできる。
は、回分式で行われる反応に対してのものであるが、経
済的な観点からより都合の良い連続法に於いても実施可
能なことは明らかである。
もしくはそれ以上の段階で行うことができるというのも
明らかである。
供するものである。
の反応器を用いて実験室で行ったテストに関するもので
ある。
液状活性剤は、窒素下で脱気し、アルミナ、もしくはモ
レキュラーシーブ上で脱水した。
けした。 (イ) 組成、及び反応性比 これらは、厚さ0.2mmのフィルム状のポリマーを、
パーキン・エルマー1760型のFTIR分光光度計を
用いて、赤外分析により測定した。プロピレンの含有量
は、4390cm-1でのバンド吸光度と4255cm-1
でのバンド吸光度との比を測定し、標準ポリマーを用い
て得た検量線を用いて求めた。
100℃と125℃で測定した。
測定は、1,2−ジクロロベンゼン中、135℃で、固
定相として多孔度がそれぞれ102 、103 、104 、
105 nmの10mの粒子からなるPL−GEL(商
標)(ポリマー・ラボ社製)を含む4つのカラムを連結
させたものを用いて行った。分子量の計算は、ショルテ
(Sholte)により提案された式に従い、ポリマーの平均組
成に基づいて補正した。
ある融解熱は、示差熱分析法により測定した。測定は、
パーキン・エルマーDSC7装置を用い、不活性な雰囲
気下、走査速度20℃/分で行った。結晶化度のデータ
は、286J/gとされるポリエチレンの融解熱に対す
るポリマーの融解熱から得た。
のDMTA MKII機械的動的分析器を用いて、振動
数を走査した時の130℃での剪断応力モードについて
行った。
ンゼン中、135℃で測定した。
EP−A−751,155の実施例10に示されている
方法に従って調製された触媒である。
合) プロペラ攪拌機を取り付けた、完全に無水とした2.8
dm3 の耐圧反応器に液状プロピレンを1675ml仕
込む。この反応器を40℃にサーモスタット制御し、超
過圧力が6.0バールとなる迄エチレンで満たした後、
超過圧力0.2バールの水素を添加する。反応器の上部
での全圧は、21.7バールであった。その後、DEA
C(塩化ジエチルアルミニウム)を1.76ミリモル含
むヘキサン溶液を添加し、次に、ヘキサンに懸濁させた
バナジウムを0.039ミリモル含む触媒のアリコート
と、0.157ミリモルのエチルトリクロロアセテート
(ETCA)を添加する(Al/Vモル比=40、ET
CA/Vモル比=4)。
供給しながら、一定の温度で60分間反応を行う。この
反応時間の終りに反応器を開けて、凝集粒子状のポリマ
ーを130g回収した。
合) 実施例1と同じ反応器に、液状プロピレンを1864m
l仕込む。この反応器を40℃にサーモスタット制御
し、超過圧力が5.55バールとなる迄エチレンで満た
す。反応器の上部での全圧は21.05バールであっ
た。
ヘキサン溶液を添加し、次に、ヘキサンに懸濁させたバ
ナジウムを0.039ミリモル含む触媒のアリコート
と、0.118ミリモルのETCAを添加する(Al/
Vモル比=40、ETCA/Vモル比=3)。
供給しながら、一定の温度で反応を行う。
のまま混合物を数分間攪拌した後、3バールの水素を添
加し、更に5バールのエチレンで満たした(全エチレン
圧=10.55バール)。
TCAを0.118ミリモル含むヘキサン溶液を反応器
に添加した(全Al/Vモル比=80、全ETCA/V
モル比=6)。
熱性)、全圧を一定に保つ為にエチレンを供給しながら
重合を行った。二回目の重合を開始してから60分後に
モノマーを蒸発させて、反応器を開けた。凝集粒子状の
ポリマーを128g回収した。
合) 上記の反応器に、液状プロピレンを1864ml仕込
む。この反応器を40℃にサーモスタット制御し、超過
圧力が6.1バールとなる迄エチレンで満たす。反応器
の上部での全圧は、21.6バールであった。
ヘキサン溶液を添加し、次に、ヘキサンに懸濁させたバ
ナジウムを0.059ミリモル含む触媒のアリコート
と、0.176ミリモルのETCAを添加する(Al/
Vモル比=45、ETCA/Vモル比=3)。
供給しながら、一定の温度で反応を行う。
のまま混合物を数分間攪拌した後、1バールの水素を添
加した。
TCAを0.236ミリモル含むヘキサン溶液を反応器
に添加した(全Al/Vモル比=85、全ETCA/V
モル比=7)。
熱性)、全圧を一定に保つ為にエチレンを供給しながら
重合を行った。二回目の重合を開始してから60分後に
モノマーを蒸発させて、反応器を開けた。凝集粒子状の
ポリマーを143g回収した。
I)触媒(実施例4及び5)、及び担持バナジウムをベ
ースとする触媒(実施例6)を用いて実施した。アセチ
ルアセトンV(III)は、急速に失活するので、実施
例4及び5では、触媒系の成分は少量ずつ供給する。
に一回で導入し、その後、活性剤を添加する。
合) プロペラ攪拌機を取り付けた、完全に無水とした2.8
dm3 の耐圧反応器に液状プロピレンを1925ml仕
込む。この反応器を40℃にサーモスタット制御し、超
過圧力が4.0バールとなる迄エチレンで満たす。反応
器の上部での全圧は、19.5バールであった。
ヘキサン溶液、及びバナジウムを0.106ミリモルと
ETCAを0.422ミリモル含むバナジウム(II
I)アセチルアセトネートのトルエン溶液を少しずつ反
応器に入れる(全Al/Vモル比=40、全ETCA/
Vモル比=4)。
供給しながら、一定の温度で60分間反応を行う。この
反応時間の終りに反応器を開けて、凝集粒子状のポリマ
ーを176g回収した。
合) 完全に無水とした上記の耐圧反応器に、液状プロピレン
を1925ml仕込む。この反応器を40℃にサーモス
タット制御し、超過圧力が4.01バールとなる迄エチ
レンで満たす。反応器の上部での全圧は、19.5バー
ルであった。
キサン溶液、及びバナジウム(III)アセチルアセト
ネートを0.118ミリモルとETCAを0.47ミリ
モル含むトルエン溶液を少しずつ反応器に入れる(Al
/Vモル比=40、ETCA/Vモル比=4)。
供給しながら、一定の温度で反応を行う。
のまま混合物を数分間攪拌した後、2バールの水素を添
加し、更に5バールのエチレンで満たした(全エチレン
圧6.51バール)。
CAを0.47ミリモル含むヘキサン溶液を反応器に添
加した(全Al/Vモル比=80、全ETCA/Vモル
比=8)。
P−A−717,050に従って調製された、すなわち
その実験例6と同じ手順で調製された触媒を用いた。
合) プロペラ攪拌機を取り付けた、完全に無水とした2.8
dm3 の耐圧反応器に液状プロピレンを1675ml仕
込む。この反応器を40℃にサーモスタット制御し、超
過圧力が6.0バールとなる迄エチレンで満たし、その
後超過圧力0.1バールの水素を更に添加した。反応器
の上部での全圧は、21.6バールであった。
ヘキサン溶液を、次に、ヘキサンに懸濁させたバナジウ
ムを0.086ミリモル含む触媒のアリコートと0.6
9ミリモルのETCAを反応器に入れる(Al/Vモル
比=50、ETCA/Vモル比=8)。
供給しながら、一定の温度で60分間反応を行う。この
反応時間の終りに反応器を開けて、凝集粒子状のポリマ
ーを124g回収した。
合) プロペラ攪拌機を取り付けた、完全に無水とした2.8
dm3 の反応器に液状プロピレンを1925ml仕込
む。この反応器を40℃にサーモスタット制御し、超過
圧力が4バールとなる迄エチレンで満たす。反応器の上
部での全圧は、19.4バールであった。
ヘキサン溶液を添加し、次に、ヘキサンに懸濁させたバ
ナジウムを0.068ミリモル含む触媒のアリコートと
0.274ミリモルのETCAを反応器に入れる(Al
/Vモル比=40、ETCA/Vモル比=4)。
供給しながら、一定の温度で反応を行う。
のまま混合物を数分間攪拌した後、2バールの水素を添
加し、更に2.5バールのエチレンで満たした(全エチ
レン圧6.5バール)。
TCAを0.274ミリモル含むヘキサン溶液を反応器
に添加した(全Al/Vモル比=80、全ETCA/V
モル比=8)。
熱性)、全圧を一定に保つ為にエチレンを供給しながら
重合を行った。二回目の重合を開始してから60分後に
モノマーを蒸発させて、反応器を開けた。凝集粒子状の
ポリマーを192g回収した。
り、より広い分子量分布が得られることは明らかであ
る。
リマーの加工性を評価する為に、受けた機械的衝撃の振
動数に対する粘弾性を調べた(図1)。高振動数(加
工、特に押出に特徴的な剪断応力に相当する)では比較
サンプルに比べて非常に著しく粘度が低下するという、
実施例2のサンプルの比較サンプルとは異なる挙動を明
確に観察することができる。
マーの加工性を評価するためのグラフである。
Claims (14)
- 【請求項1】次の工程a)およびb)からなることを特
徴とする、バナジウム化合物、もしくは不活性担体上に
担持されたバナジウム化合物から本質的になる触媒系、
一般式Rn AlXm (式中、RはC1 〜C20のアルキル
基であり、Xはハロゲンであり、m+n=3であって、
mは0〜2の整数である)をもつアルキルアルミニウム
から本質的になる共触媒、及び活性剤の存在下で、エチ
レン−プロピレン(EPM)エラストマーホモポリマ
ー、もしくはエチレン−プロピレン−ジエン(EPD
M)エラストマーターポリマーの混合物を懸濁方式で製
造する為の少なくとも二つの段階からなる方法。 a)第一段階において、バナジウムをベースとする触
媒、及び共触媒、また必要ならば活性剤の存在下で(た
だし、共触媒/バナジウムのモル比は5〜500)、転
化率がバナジウム1グラムにつきポリマーが少なくとも
1000グラムとなる迄モノマーの第一の重合を行っ
て、液相中にポリマーの懸濁した懸濁液を得る。 b)第二ないし後続の段階において、(a)段階で得た
ポリマーの懸濁液に、追加の重合性モノマーと追加の活
性剤と追加の共触媒とを更に添加して(ただし、活性剤
の量は、(a)段階で必要に応じて用いた活性剤と
(b)段階での活性剤との合計とバナジウムのモル比を
4〜50とする量であり、共触媒の量は、(b)段階で
の共触媒と(a)段階でのバナジウムのモル比を5〜5
00とする量である)、転化率が触媒1グラムにつきポ
リマーが少なくとも3000グラムとなる迄重合反応を
続ける。 - 【請求項2】バナジウムをベースとする触媒が、(イ)
バナジウムをベースとする担持及び/又は予備重合触
媒、(ロ)バナジルトリハライド、バナジルアルコキシ
ハライド、及びバナジルアルコキシド、並びに(ハ)ア
セチルアセトンバナジウム、クロロアセチルアセトンバ
ナジウム、アセチルアセトンバナジル、クロロアセチル
アセトンバナジルから選ばれるものである、請求項1に
記載の方法。 - 【請求項3】(a)段階での共触媒/バナジウムのモル
比が7〜50であることを特徴とする、請求項1に記載
の方法。 - 【請求項4】(b)段階でのアルミニウムと(a)段階
でのバナジウムのモル比が7〜50であることを特徴と
する、請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】(a)段階に於いて、活性剤とバナジウム
のモル比が1〜10であることを特徴とする、請求項1
に記載の方法。 - 【請求項6】(a)段階に於いて、活性剤とバナジウム
のモル比が2〜5であることを特徴とする、請求項5に
記載の方法。 - 【請求項7】(a)段階、及び(b)段階に於いて、重
合温度が15〜65℃であり、圧が8〜80バールであ
ることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 【請求項8】重合温度が25〜50℃であり、圧が12
〜40バールであることを特徴とする、請求項7に記載
の方法。 - 【請求項9】(a)段階と(b)段階の両方を分子量調
整剤の存在下で実施することを特徴とする、請求項1に
記載の方法。 - 【請求項10】(a)段階は分子量調整剤を用いずに実
施し、(b)段階を分子量調整剤を用いて実施すること
を特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 【請求項11】分子量調整剤が水素である、請求項9及
び10に記載の方法。 - 【請求項12】反応媒体が、液相中に存在する同じ重合
性モノマーからなることを特徴とする、請求項1に記載
の方法。 - 【請求項13】反応媒体が、液相中に存在する同じ重合
性モノマーを飽和炭化水素、好ましくはプロパン、で希
釈したものからなることを特徴とする、請求項1に記載
の方法。 - 【請求項14】段階の数が2であることを特徴とする、
請求項1に記載の方法。
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