JPS6020405B2 - 低密度ポリエチレンの製造方法 - Google Patents

低密度ポリエチレンの製造方法

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JPS6020405B2
JPS6020405B2 JP51037765A JP3776576A JPS6020405B2 JP S6020405 B2 JPS6020405 B2 JP S6020405B2 JP 51037765 A JP51037765 A JP 51037765A JP 3776576 A JP3776576 A JP 3776576A JP S6020405 B2 JPS6020405 B2 JP S6020405B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高活性触媒を用いてエチレンとQーオレフィン
をスラリー状態で反応させて特別の工程を経ることによ
り密度(ASTM D−1505)0.945夕/均以
下の低密度ポリエチレンを製造する方法に関する。
更に詳述すれば次の通りである。
第1に、密度0.945夕/塊以下の低密度ポリエチレ
ンをスラリー状態で製造しうろことである。
従来いわゆる中・低圧法で低密度ポリエチレンを製造し
ようとすると、製品が溶媒中に相当量(製品の5重量%
以上)溶解して、生成粒子のカサ比重が極端に低下し、
スラリーも粘重化して取扱が困難となっていた。(図一
1)本発明の方法によればカサ比重大で粒度分布均一な
ポリマーが生成する。第2に、重合器壁へのポリマー付
着、粗大な重合体粒子の沈降に伴う事故が全くなくなる
ことである。
従釆法では、低密度ポリエチレンを製造するぱあし、に
はほとんど不可避とさえ考えられていたものである。第
3に、本発明の方法により特にエチレンとブテンー1と
の共重合が効率よく行われることである。
本方法によれば、きわめて高い重合活性下に、例えば密
度0.91夕/塊の共重合体を良好なスラリー状態(生
成ポリマーのカサ比重0.35)でえることができる。
本発明は、エチレンと、Q−オレフィンの共重合体を製
造するにさし、して、(i)周期律表第0族または(お
よび)第m族金属の化合物にハロゲン化チタンを配合し
てなる担体付触媒成分Aと、有機アルミニウム化合物B
とからなる触媒を使用すること、(il}触媒成分AI
夕当り、1#以上50タ以下の量のエチレンを予め重合
すること、(iiD次いでQ−オレフインとエチレンの
共重合を行うこと、GWそのさし、最初はQーオレフィ
ンの共重合比率をエチレンに対し3重量%以下に押えな
がら所望重合量の10%以上、80%以下の反応量に達
するまで共重合させること、M次にQーオレフイン共重
合比率をエチレンに対し3重量%以上2の重量%以下の
濃度にまで高めながら反応させること、N。
上記共重合反応を常圧での沸点40℃以下の炭化水素溶
媒中、10ぴ0以下の温度でスラリー状に保ちながら行
うこと、を特徴とする密度0.945夕/塊以下の低密
度ポリエチレンの製造方法に関する。本発明において使
用される担体付触媒成分Aとしては、ハロゲン化マグネ
シウム、オキシハロゲン化マグネシウム、酸化マグネシ
ウム、水酸化マグネシウムまたはこれらマグネシウムの
化合物と酸化アルミニウム、水酸化アルミニウムのよう
なアルミニウムの化合物との組合せ、ハイドロタルナィ
ト(もしくはマナセアィト)の結晶構造を有するマグネ
シウムとアルミニウムの複水酸化物もしくはこれらの熱
処理物に、四塩化チタンを3〜2の雲量担持させたもの
が優れている。
シリコーンや脂肪族または芳香族ェステル化合物を添加
したものも同等に用いうる。有機アルミニウム化合物B
としては、トリアルキルアルミニウム(たとえばトリエ
チルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム)、ジ
アルキルアルミニウムモノハイドライド(たとえばジエ
チルアルミニウムモノハイドライド、ジイソブチルアル
ミニウムモノハイドライド)などが用いられる。適当な
不活性溶媒、たとえばブタン、ベンタン、ヘキサン、ヘ
プタン、灯油が触媒懸濁剤として使用され、この中に触
媒を入れエチレンを送入して重合が進められる。
第一段の重合は、エチレン単独の重合を行う。重合量は
触媒成分AI夕当り1#ないし50夕が適当である。こ
の操作により、触媒成分Aは薄いポリエチレンで覆われ
、後段の反応にさし、して生成するスラリー性状を良好
に保持する効果がある。ここでの重合量が少なすぎると
この効果が消失するし、多すぎると最終生成物(共重合
体)の加工にさし、して、融解ムラ、ブッなどの原因と
なり製品の品質を損じる。この段階での重合条件(溶媒
、重合温度、圧力、生成ポリマーの分子量)は後段の重
合(即ち共重合)修件とは独立に選択しうる。少量の水
素を入れて分子量を過大になりすぎないように制御して
おくことが好ましい。
次にQーオレフインとエチレンの共重合を行つ。
Qーオレフインとしてはプロピレン、ブテンー1、ベン
テンー1、ヘキセンー1、オクテンー1などが好ましい
。共重合により低密度化し、製品のストレスクラツキン
グ性や低温衝撃強度、破断点強度などを改良するために
は高級なQ−オレフインの方が有効である。共重合は2
段階またはそれ以上に分けて行うのが、スラリー性状の
良好化のために望ましい。
共重合を多段にして、逐次生成共重合体の共重合比率を
高めることにより、これまでスラリープロセスでは不可
能とされていた低密度製品を取得しうるようになった。
図一1に生成ポリマーの密度と生成ポリマーのカサ比重
の関係を示す。共重合を1段で行う方法では溶媒にiー
ブタンを使用しても密度0.925タノ地以下の製品は
、ポリマーのカサ比重悪化が著しく取得困難であった。
本発明の方法によれば密度0.910夕/地の製品まで
良好なカサ比重で取得可能である。タ 共重合の第1段
階は、Q−オレフィンの共重合比率をエチレンに対し3
重量%以下に押えることが必要である。
共重合比率をこれ以上高めると製品のカサ比重が悪化す
る。共重合の第2段階では共重合比率を3重量%以0上
2の重量%以下にまで高めうる。
第1段と第2段の共重合比率、および各段階での反応量
を調節することにより所姿の密度の製品をえることがで
きる。生成コポリマーの分子量は例えば水素を加えるこ
とにより調節する。タ このように共重合比率を段階的
に上げることにより、これまでスラリー法では生成ポリ
マーのカサ比重低下のため実施不可能であったような高
濃度の共重合体を製造しうるようになった。
第1段階と第2段階で生成するコポリマーの分0子量は
同一でもよいし、殊更に変化させてもよい。
分子量分布の狭い製品が望まれる分野、例えば透明軟質
フィルム用途には第1段と第2段の生成物の分子量は揃
えることが好ましい。一方、分子量分布の広い製品が望
まれる中空成型、パィプ、不透明フィルムなどの用途に
は、第1段と第2段の生成物の分子量を大中に変化させ
ることが行われる。密度0.945夕/泳以下の低密度
ポリエチレンをスラリー法で製造するためには溶媒の選
択が大切である。
常圧での沸点40qo以下の炭化水素の使用*により、
共重合生成物の熔解に伴う生成物のカサ比重低下を防止
しうろことが見出された。表一1に溶媒をn−ブタンか
らn−へキサン或はnーヘプタンに変えたときの、溶解
度を示す。溶媒の選択により、抽出率が大中に変えるこ
とが認められる。表一1 共重合反応温度は、生成物のカサ比重が低下し、スラリ
ー性状が悪化しないような温度に選定される。
100oo以下の温度が通常である。
所望反応量に達したあと、スラリーは通常の方法で処理
され、粉末状ポリマーを分離し、製品化される。本発明
の方法でえられる低密度ポリエチレンは、市販の高圧法
ポリエチレンとは異なり、長銀分岐を含まないため独自
の物性を示し、射出成型、中空成型、押出成型などの分
野に適している。
本発明の他の利点は、以下の実施例から明らかにされる
実施例 1 無水塩化マグネシウム23部、四塩化チタン2.5部、
塩化アルミニウム・ジフェニルェーテル錆体4.5部を
英粉砕し、Tia重量%を含む担体触媒Aをえた。
へブタンILに上記触媒A3.0夕とトリエチルアルミ
ニウム25夕を加え、山のオートクレープ中5000で
エチレン30夕を反応させた。
一方、予め窒素置換した50山オートクレーフに、nー
ブタン145k9、プテンー1 6.2k9を装入し、
水素とエチレンを加えて75qoまで昇温した。
気相濃度を分析したところ、エチレンに対しブテン−1
は6モル%、水素は15モル%であった。山オートクレ
ープで別途調製しておいた上記触媒スラリーを袋入し、
全圧を15X9/地に保って、1時間で計18k9のエ
チレンを反応させた。次にブテンー1を追加し、気相の
エチレンに対するブテンー1の濃度比率を15モル%に
高めさらに2.5時間反応させて合計65k9のコポリ
マーをえた。メタノールILを加えて反応を停止し、ス
ラリーを炉週、乾燥させた。えられた粉末製品はメルト
ィンデクス(ASTMD−1238)1.0、密度0.
915でカサ比重は0.紙であった。比較例 1 実施例1と同一の触媒を使用し、沙のオートクレープ中
50ooでエチレン50夕を反応させた。
予め窒素置換した50山オートクレープにn−ブタン1
45k9、ブテンー1 36k9を装入し、水素を加え
て7500に昇温し全圧を15k9/c雌こ保つように
エチレンを補給した。2時間後もはやエチレンを吸収し
なくなったのでメタノールILを加え、溶剤をパージし
たのち、反応機を開放して内部を点検した。
粘着性のポリマーが生じており、櫨梓機やバッフルに付
着が見られた。乾燥後ポリマーの重量は35k9で、密
度は0.925であった。相互に粒子が粘結しあってい
るため、カサ比重は測定不能であった。実施例 2 ハイドロタルサイト(Mg6M2(OH),6C03.
虹LO)を400qoで焼成してえた担体に四塩化チタ
ンを担持させ、担体当りTi濃度3重量%の触媒成分A
をえた。
上記触媒成分AI9夕とトリィソブチルァルミニウム4
0夕をiーブタン2夕とともに5そのオートクレープに
入れ、水素分圧latmを印加したのち、70qoでエ
チレン500夕を反応させた。
予め窒素置換した50山オートクレープにi−ブタン1
26k9とブテン−1 1.0k9を加え、70qoに
昇溢し、水素分圧7.&tm、エチレン分圧5.松tm
とし、前記重合スラリーを添加した。全圧21atm‘
こ保持するようにエチレンを追加しながら1時間反応さ
せ25k9の共重合体をえた。外に温度を60qoに降
下し、ブテン−1を50kg追加した。全圧を1飴tm
に保持するようにエチレンを供給しながらさらに3時間
反応させたのち、i−ブタノール50夕を系に加えて反
応を停止させた。溶媒を分離したのち、共重合体84k
9がえられた。メルトインデクス1.ふ密度0.910
でカサ比重は0.35であった。実施例 3Qーオレフ
インとしてブテンー1にかえてプロピレンを使用して実
施例1と同様の重合を行った。
但し初の共重合の際にはブテンー1 6.2k9にかえ
てプロピレン3.2kg装入し、エチレンの追加装入量
が15k9になるまで重合し、次いで気相のプロピレン
濃度が12モル%になるまでプロピレンを追加し、追加
のエチレンが総計65k9になるまで重合した。メチル
基の測定より前段での共重合体中のプロピレン濃度は2
.2重量%であり、後段では6重量%であり、得られた
粉末製品はメルトィンデックス1.1密度0.935か
さ比重0.39であった。
実施例 4Qーオレフィンとしてへキセンー1を用いて
実施例1と同様にした。
但し前段ではへキセンー1を6k9菱入し、後段ではへ
キセンを8k9追加しさらにエチレンの追加量の1/2
唯重量を継続して追加しエチレンの総追加量は実施例3
と同様とした。分岐度より測定した英重合体中のへキセ
ンー1は前段で2.1重量%、後段で4.母重量%であ
った。メルトインデツクス1.4密度0.923であっ
た。実施例 5初めの重合をエチレン30のこかえて6
タ反応するまで行った他は実施例1と同様にした得られ
た粉末のかさ比重は0.37で特に取り扱いに問題はな
かつた。
実施例 6 実施例5のエチレン6のこかえてエチレン130夕とし
た。
カサ比重は0.39でありメルトィンデックスを測定し
た時の溶融樹脂の表面に異常はなかつた。
【図面の簡単な説明】
図一1は生成ポリマーの密度とカサ比重の関係を示した
ものである。 楓l

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 エチレンとαオレフインの共重合体を製造するにさ
    いして、(i) マグネシウムまたは(および)アルミ
    ニウムの化合物に四塩化チタンを配合してなる担体付触
    媒成分Aと、有機アルミニウム化合物Bとからなる触媒
    を使用すること、(ii) 触媒成分A1g当り、1g以
    上50g以下の量のエチレンを予め重合すること、(i
    ii) 次いでα−オレフインとエチレンの共重合を行う
    こと、(iv) そのさい、最初はα−オレフインの共重
    合比率をエチレンに対し、3重量%以下に押えながら所
    望全共重合量の10%以上80%以下の反応量に達する
    まで共重合させること、(v) 次にα−オレフインの
    共重合比率をエチレンに対して前段の共重合比率以上、
    20重量%以下の濃度にまで高めながら反応を完結させ
    ること、(vi) 上共重合反応を、常圧での沸点40℃
    以下の炭化水素溶媒中、100℃以下の温度でスラリー
    状に保ちながら行うこと、を特徴とする、密度0.94
    5g/cm^3以下の低密度ポリエチレンの製造方法。
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