JPS61218615A - プロピレン−ブロツク共重合体の製造法 - Google Patents

プロピレン−ブロツク共重合体の製造法

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JPS61218615A
JPS61218615A JP5913985A JP5913985A JPS61218615A JP S61218615 A JPS61218615 A JP S61218615A JP 5913985 A JP5913985 A JP 5913985A JP 5913985 A JP5913985 A JP 5913985A JP S61218615 A JPS61218615 A JP S61218615A
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根上 泰彦
Akira Matsui
昭 松井
Takashi Niwa
丹羽 隆司
Hideo Sakurai
秀雄 桜井
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 技術分野 本発明は、tb剛性かつ高衝撃強度で流動性の良いプロ
ピレンブロック共重合体を、高活性でしかも低結晶性成
分の副生を減少させて提供する重合方法に関するもので
ある。
先行技術 結晶性ポリプロピレンは、剛性、耐熱性に優れた特性を
有する反面、耐m!P性、特に低温における耐WJ撃強
度、か弱いという問題があった。
この点を改良する方法と。て プロピレンとエチレンま
たはその他のオレフィンを段階的に重合させてブロック
共重合体を生成させる方法はすでに公知である(特公昭
43−11230号、特公昭44−16668号、特公
昭44−20621号、特公昭49−24593N、特
公昭49−30264号、特開昭48−25781号、
特開昭50−115296号、特開昭53−35789
号、特開154〜110072号各公報等)。
しかしながら、プロピレンとエチレンとを二段もしくは
多段で重合させた場合は、耐m撃性が改良される反面、
生成物は共重合部分を含むものとなるので、低結晶性の
重合体(みるべき用途がない)が大mに副生するという
工業的な問題を内包している。そこで、副生する低結晶
性成分を減少させるべく多くの試みがなされてぎた。
一方、オレフィン立体規則性触媒として三塩化チタン型
触媒は周知のものであるが、これは活性が低くて生成ポ
リオレフィン中の含Mが大きいので、その除去のための
工程(肌触工程)が必要である。
肌触工程が不要となるまでに活性を大きく向上させる方
法としで、固体触媒成分にマグネシウム化合物を導入す
ると効果があることが知られている(特公昭39−12
105号、特公昭47−41676号、及び特公昭47
−46269号各公報等)。しかし、これらの方法によ
り、オレフィンの重合を行なった場合は、活性は高い【
プれども副生する低結晶性成分が多くて実用価値は低い
そこで、低結晶性成分の副生を抑制するために、固体触
媒成分や重合第三成分として電子供与体を用いる方法が
提案された(特開昭47−9842号、特開昭50−1
26590号、特開昭51−57789号各公報等)。
そして、これらの触媒系を用いてプロピレンブロック共
重合体を製造する手法についても提案がなされている(
特開昭52−98045号、特開昭53−88049号
各公報等)。しかし、これらの方法では、まだ副生する
低結晶性成分が多くて、実用上満足のいくものではない
したがって、これを改良するために重合第三成分として
S t−0−Cもしくは、3i−〇−N結合を有する有
機クイ素化合物を用いることが提案された(特開[58
−83016号公報)。
しかしながら、この手法は、従来の三塩化チタン型触媒
の場合に比べてエチレン/プロピレンゴム部分もしくは
ポリエチレン部分の分子量が小さいので、次の問題点が
あると思われる。
〈1) 生成するゴムが重合体から抽出され易くて副生
低結晶性成分となり、特にゴム部分が多い場合は生成重
合体にべたつきがあって、重合体が凝集、固着等を起こ
して運転トラブルとなる。
(2) 低温耐衝撃性の向上効果が少ない、。
(3) ポリマー全体のMFRを保つには、必然的に結
晶性ポリプロピレン部分の分子量を大きくしなければな
らず、このためにスパイラルフ0−即ちポリマーの金型
内での流動性が悪化する。
発明の概要 ■ 本発明は上記の問題点に解決を与えることを目的とし、
特定組成の触媒を使用して特定のブロック重合を行なう
ことによってこの目的を達成しようとするものである。
従って、本発明によるプロピレン−ブロック共重合体の
製造法は、下記触媒成分(A)〜(C)の組合せからな
る触媒の存在下に、下記1合工程(甲)および(乙)を
実施すること、を特徴とする、ものである。
1夏五± (△) マグネシウム、チタンおよびハロゲンを必須成
分とする固体組成物。
(8)  有機アルミニウム化合物。
(C)  立体障害アミン化合物。
重合工程 下記の工程(甲)および(乙)からなり、全エチレン含
量が3〜50重量%であるブロック共重合体を製造する
工程。
(甲) プロピレンまたはプロピレン/エチレン混合物
を一段もしくは多段に重合させて、プロピレン単独重合
体またはエチレン含量7重量%以下のプロピレン・エチ
レン共重合体を全重合量の60〜95重閤%に相当する
世形成させる工程。
(乙) プロピレン/エチレン混合物を、一段もしくは
多段に重合させてエチレン含ff120〜100重量%
のプロピレン・エチレン共重合体を得る工程。
肱呈 本発明による方法でプロピレン共重合体を製造すること
により、高活性でしかも低結晶性成分の副生を抑制して
、プロピレン/エチレン共重合部分および(または)ポ
リエチレン部分の分子量が増大した、高剛性、かつ高衝
撃強度のプロピレン/エチレンブロック共重合体を製造
することができる。
また、本発明の方法によれば、共重合部分が多くても重
合体パウダーのべたつきがなく、そのために重合体パウ
ダーの凝集、固着等による運転トラブルがない。
さらに、本発明によれば、結晶性ポリプロピレン部分の
分子量を低下させることができるので、生成共重合体は
スパイラルフロー即ち金型内での流動性が向Fしている
本発明で使用する触媒は、成分(A)〜(C)の組合μ
からなるものである。
固体組成物(A) 固体組成物(A)は、マグネシウム、チタンおよびハロ
ゲンを必須成分とする高活性固体触媒成分である。この
固体触媒は、前記必須成分以外に他の元素あるいは無機
ないし有機化合物、特に電子供与体化合物、を含有して
も良い。電子供与体化合物の含有は、特に好ましいもの
である。さらに無機ないし有機の希釈剤で希釈されても
良い。
このような触媒成分は、下記のような方法によって製造
することができる。
(1) 活性化させたハロゲン化マグネシウムと、チタ
ン化合物および必要に応じ電子供与体とを・同時もしく
は段階的に共粉砕もしくは液状状態で接触させることに
よる方法。いずれかの過程で・ハロゲン化剤を接触させ
ても良い(特開昭53−45688号、特開昭55−9
0510号各公報等)。
(2) 均一状態にあるマグネシウム化合物に電子供与
体の存在もしくは不存在下に、ハロゲン化剤、還元剤等
を作用させることによって得られた析出物にチタン化合
物および必要に応じて電子供与体を接触させることによ
る方法(特開昭54−40293号、特開昭56−81
1号、特開昭58−183708号、特開昭58= 183709号各公報等)。
(3) グリニヤール試薬等の有機マグネシウム化合物
にハロゲン化剤、還元剤等を作用させた後、これに電子
供与体とチタン化合物とを接触させることによる方法(
特開昭52−14672号、特fil II 53−1
00986号各公報等)。
これらの方法のうちでは、(2)の方法が好ましい。
この固体組成物(A>を調製するにあたって使用される
マグネシウム化合物としては、酸化マグネシウム、水酸
化マグネシウム、ヒドロキシマグネシウムハライド、マ
グネシウムシバライド、アリロキシマグネシウムハライ
ド、アリロキシマグネシウムハライド、ジアルコキシマ
グネシウム、ジアルキルマグネシウム、マグネシウムカ
ルボン酸塩、アルキルマグネシウムハライド、ジアルキ
ルマグネシウム、等を例示することができる。
この固体組成物(A)を調製するにあたって使用される
チタン化合物としては、テトラハロゲン化チタン、アル
コキシチタンハライド、アリロキシチタンハライド、ア
ルコキシチタン、アリロキシチタン、等を例示すること
ができる。これらの中で特に好ましいのは、四塩化チタ
ンである。これらのチタン化合物に電子供与体化合物を
反応させた分子化合物でもよい。
この固体組成物(A>の構成必須要素のハロゲン原子は
、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素またはこれらの混合
物であり、特に塩素が好ましい。
この固体組成物(A)に必要に応じて用いられる電子供
与体化合物としては、有機および無機酸のエステル、酸
アミド、酸ハライド、酸無水物、アルコキシシラン、ケ
トン、エーテルのような含酸素化合物が挙げられる。酸
としては有機酸、特に01〜C1o程度の脂肪族−塩基
性〜二塩基性カルボン酸ならびに07〜015程度の芳
香性−塩基性〜二塩基性カルボン酸が適当であり、その
カルボキシル基についての機能的W導体の一つとしての
エステルとしてはC1〜C10程度の一価または二価ア
ルコールとのエステルが代表的である。この場合のアル
コールは、エーテル基含有アルコールであってもよい。
本発明でとくに好ましいのは、酢酸セロソルブ、0−プ
ロピオニル安息香酸ブチル、フタル酸ジヘブチルのよう
な有機酸エステル、特に好ましいのは塩化フタロイルの
ような酸ハライドである。
この固体組成物(A>の構成成分の足止関係は、Ti/
MGモル比が、lX10−2〜1の範囲にあり、ハロゲ
ン/Mgモル比が、0.5〜4の範囲にあり電子供与体
を用いる場合は電子供与体/M(3モル比が、1X10
−2〜1の範囲にあることが好ましい。
有機アルミニウム化合物(B) 本発明にいう有機アルミニウム化合物(B)としては、
一般式 %式%( 、Rは同一または異なっても 良い炭素数1〜20程度の炭化水素残基または水素、X
はハロゲン原子である。a+b+c+d+e−3で0≦
a≦3.0≦b≦3.0≦C≦3.0≦d≦3.0≦e
≦3)で表わされる有機アルミニウム化合物が適当であ
る。
このような化合物の具体例としては(イ) トリエチル
アルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリヘキ
シルアルミニウム、ジエチルイソブチルアルミニウム、
のようなトリアルキルアルミニウム、(ロ) ジエチル
アルミニウムモノクロライド、ジイルブチルアルミニウ
ムモノクロライド、エチルアルミニウムセスキクロライ
ド、エチルアルミニウムジクロライドのようなアルキル
アルミニウムハライド、(ハ) ジエチルアルミニウム
ハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライド
のようなアルキルアルミニウムハイドライド、(ニ) 
ジエチルアルミニウムエトキサイド、ジエチルアルミニ
ウムブトキサイド、ジエチルアルミニウムフェノキサイ
ドのようなアルキルアルミニウムアルコキサイドやアリ
ロキサイド等、を挙げることができる。これらは単独で
も二種以上併用することもできる。
有機アルミニウム化合物(B)の利用型は、前記固体組
成物(A)に対して、重a比で0.1〜1000の範囲
内が好ましい。
、+:) 本発明のプロピレン−ブロック共重合体の製造に用いら
れる立体障害アミンとしては、窒素原子の近傍に嵩高い
原子団を有する芳香族あるいは脂肪族の第一アミン、第
三アミンおよび第三アミンが挙げられる。このうち脂肪
族の第三アミンが好ましく、下式の構造を有するアミン
が用いられる。
■ 式中、R、R、R3およびR4は、炭素数1〜10の炭
化水素残基あるいはハロゲンである。
具体的には下式で示されるものが適当である。
式中、R5は炭化水素残基、好ましくは置換または非置
換のアルキレン基である。置換アルキル基である場合の
該置換基には、例えば炭化水素基例えばアルキル基、ア
シルオキシ基、アルコキシ基などがある。R、R、R、
Rは、水素または置換基を有していてもよい炭化水素基
であって、R6とR7の少なくともいずれか一方が炭化
水rA基である。R6とR7とあるいはR8とR9とは
互いに連結して環を形成していてもよい。
好ましい化合物は、RSR7、R8、R9・の全てが炭
化水素基であるものである。また、R6とR、及びR8
とR9の各組合せにおいて一方が水素である場合には、
他方は二級または三級の炭化水素基であることが望まし
い。
具体的には、2.6−1換ピペリジン類、2゜5〜置換
ピロリジン類、2.6−fW換テトラヒドロビラン、2
.51!換テトラヒドロフランなどを例示することがで
きる。この場合の置換基は、メチル基、エチル基、イソ
プロピル基、tert−プチル基が代表的である。
これらの中では、2.2.6.6−チトラメチルビベリ
ジン、2.6−ジイツブロビルビベリジン、2.2.5
.5−テトラメチルピロリジン、2.5−ジイソプロピ
ルピロリジンなどの骨格を有する化合物が好ましく、特
に2.2゜6.6−チトラメチルピペリジンが好ましい
鼓IJL或 成分(A)〜(C)の比率は、下記の通りである。
有機アルミニウム化合物(B)と固体触1(A)中のハ
ロゲン化チタンとのモル比は、10〜1000の範囲が
通常用いられる。また、立体障害アミン(C)と有機ア
ルミニウム化合物(B)とのモル比は、通常0.01〜
1.0、好ましくは0.02〜0.5、である。
プロピレンの重合 前記触媒の存在下に行なう本発明の重合工程は、少なく
とも、工程(甲)および工程(乙)の二段階よりなる。
工程(甲)および工程(乙)は、この順序で実施するこ
とが工業的に有利である。
工程(甲) 工程(甲)はプロピレン単独かプロピレン/エチレン混
合物を前記触媒(A>、(B)および(C)を有する重
合系に供給して、ブOピレン単独重合体、またはエチレ
ン含量7重量%以下、好ましくは0.5重a%以下、の
プロピレン・エチレン共重合体を一段もしくは多段に、
全重合mの50〜95重R%、好ましくは60〜90重
堕%、に相当する迅となるように形成させる工程である
工程(甲)でプロピレン/エチレン共重合体中のエチレ
ン含量がこれ以上増加すると、最終共重合体の嵩密度が
低下し、低結晶性重合体の副生量が大幅に増加する。ま
た、重合割合が上記範囲未満であっても、やはりプロピ
レン/エチレンの共重合体中のエチレン含量が多い場合
と同様な現象が起こる。一方、重合割合が上記範囲を越
すと、低結晶性重合体の副生量が減少する方向になるけ
れども、ブロック共重合の目的である耐*撃強度が低下
するので、好ましくない。スパイラルフローの改良効果
は、工程(甲)の重合割合が小さいほど顕著である。
工程(甲)での重合温度は30〜90℃、好ましくは5
0〜80℃、程度である。重合圧力は、1〜3(1/d
iY度である。
工程(甲)で、最終重合体が流動性の適当なものとなる
ように分子量調節剤を使用することが好ましい。分子量
調節剤としては、水素を用いることが好ましい。
工程(乙) 工程(乙)は、工程(甲)に引きつづいて、プロピレン
/エチレン混合物をざらに導入して、エチレン含m20
′〜100重量%、好ましくは30〜100重迅%、更
に好ましくは75〜95重量%、のプロピレン/エチレ
ン共重合体を一段または多段で得る工程である。この工
程では、全重合体量の5〜50重量%、好ましくは10
〜40ili量%、に相当する堡を形成させることが望
ましい。
工程(乙)の重合割合およびプロピレン/エチレン混合
物の組成が上記範囲未満では耐ms!性(特に低温耐衝
撃性)が悪く、スパイラルフローの改良効果も小さい。
また、上記範囲を越すと、低結晶性1合体の副生量が大
巾に増加しかつ重合溶剤粘度の上昇が著しくなるなどの
運転上の問題が起こる。
工程(乙)では、少量の他のコモノマーを共存させても
良い。そのようなコモノマーとして、例えば、1−ブテ
ン、1−ペンテン、1−ヘキセン等のα−オレフィンを
例示することができる。
工程(乙)の重合温度は30〜90℃、好ましくは50
〜80℃、程度である。重合圧力は、1〜30 Kg/
 c#i程度である。
工程(甲)から工程(乙)に移る際に、工程(甲)由来
のプロピレンガスまたはプロピレン/エチレン混合ガス
と水素ガスとをパージして工程(乙)に移ることが好ま
しい。
工程(乙)では、分子ff1J節剤は目的に応じて用い
ても用いなくても良い。すなわち、最終重合体の耐衝撃
性を上昇させたいときには、分子mvA箇剤の実質的不
存在下にこの工程を実施することが好ましい。
1合五五 本発明による共重合体の製造法は、回分式、連続式、半
回分式のいずれの方法によっても実施可能である。この
際に、ヘプタン等の不活性炭化水素溶媒中で重合を行な
う方法、使用する単量体自身を媒質として利用する方法
、媒質を使用せずにガス状の単量体中で重合を行なう方
法、さらにこれらを組み合わせた方法、を採用すること
ができる。
また、固体触媒を重合に供する前に、予定している重合
条件より6温和な条件で予備重合を行なうこともできる
(特開昭55−71712号、特開昭56−57814
号公報参照)。
む 本発明による重合は上記のようにして実施するのである
が、そのような本発明の趣旨を不当に損なわない限り、
各種の改変が可能である。
そのような改変の一つは、工程(甲)および(乙)の前
、中間または後に、両工程で規定したちの以外の重合工
程を追加することである。その場合に生成させるべき重
合体は、最終全重合体の20重量%までである。
工程(甲)および(乙)は、各々全行程を通じて同一重
合条件を維持しなければならないという訳ではなく、各
工程の進行に応じて重合条件を変化させることができる
叉−」L−± 1) 固体触媒成分の合成 充分に窒素置換した10リツトルのフラスコに、充分に
脱水、脱酸素したn−へブタン2リツトルを導入し、次
いでMgCl2を2モル、Ti(OC4H9)4を4モ
ル導入して、95℃にて2時間反応さけた。反応終了後
、40℃に温度を下げ、次いでメチルピドロボリシロキ
ザンを300jd導入して、3時間反応させた。反応終
了後、生成した固体成分をn−へブタンで洗浄した。
充分に窒素置換した5リツ1〜ルのフラスコに、n−ヘ
プタン1リツi・ルを導入し、上記固体成分をtvl原
子換算で0.9モル導入した。次いで、5tCI41.
5モルを30℃で30分間に導入して、70℃で1時間
反応させた。ざらに、フェニルトリエトキシシラン0.
12モルを加えて、70℃で1時間反応さけた。反応終
了後、n−へブタンで洗浄した。
次いで、塩化フタロイル0.09モルを30℃で30分
間で導入して、50℃で1時間反応さけた。反応終了後
、n−ヘプタンで洗浄した。
最後に、T + C; I 42 b O−を加えて、
100℃で2時間反応させた。反応終了後、n−へブタ
ンで洗浄して、固体組成物(A>を得た。
このようにして得られた固体組成物のTi担持率は、2
.4重量%であった。
2) 重合 内容積200リツトルの撹拌式オートクレーブをプロピ
レンで充分置換した後、充分に脱水・脱酸素したn−へ
ブタン63リツトルを導入し、トリエチルアルミニウム
(B)6.5!7、前記固体組成物(A)3.2gおよ
び2.2,6.6−チトラメチルピペリジン(C)2.
、Oびを、55°Cでプロピレン雰囲気下で導入した。
第一段重合は、オートクレーブを75℃に昇温した後、
水素i11度を2.5%にコントロールしながらプロピ
レンを9Kg/時間のスピードで導入することによって
開始した。
220分後、プロピレンの導入をやめ、ざらに重合を7
5℃で90分継続させた。気相部プロピレンを0.2に
9/ciGとなるまでパージした。
第二段重合は、オートクレーブを60℃に降温した後、
プロピレンを0.501(g/時間、エチレンを3.O
1g/時間で導入しで、110分間実施した。
このようにして得られたスラリーを、濾過・乾燥して、
36.17(gのポリマーを得た。ポリマー嵩密度は、
0.503tJ/ccであった。
1ThlThl生型結晶は、380gであった。結果の
詳細は、表1に示す通りであった。
工程(1〉と工程(2)のml比及び工程(2)のプロ
ピレンとエチレンのff1fi比は、重合ベースで計算
された値である。
比較例−1 第一段重合で2.2.6.6−テトラメチルごベリジン
のかわりにジフェニルジメトキシシランを同量添加した
以外は実施例1と同様な重合を行なった。
結果の詳細は、表1に示す通りであった。
1圭」L二2 第一段手合で2.2゜6,6−チトラメヂルビベリジン
のかわりに、N、N、N、N−テトラメチレンジアミン
を同m添加した以外は実施例1と同様な重合を行なった
。第一段での活性が低く、従ってプロピレンの定速導入
による圧力上昇が著しいので、2時間で重合を打ち切ら
ざるを得なかった。
±1」Lニュ 実施例−1において第一段重合でプロピレンの供給時間
を250分、第二段重合でプロピレンとエチレンのフィ
ード速度をそれぞれ1g/時間、供給時間をそれぞれ4
0分とした以外は、同様な実験を行なった。
結果の詳細は、表1に示す通りであった。
支1旦二1 実施例−1で、工程(甲)のプロピレンの供給時間を2
00分にし、工程(乙)のプロピレンおよびエチレンの
供給時間を160分とした以外は、同様な操作を実施し
た。
結果の詳細は、表1に示す通りであった。
比較例−4 実施例−2で2.2,6.6−テトラメチルビベリジン
の代りにジフェニルジメトキシシランを同量添加し以外
は同様な操作を実施した。
結果の詳細は、表1に示す通りであった。
物性評価 (イ)MFR(メルトフローレート) MFRは、△S丁M−1238によった。工程(乙)の
MFR−2は、工程(甲)でのMFR−1および製品の
MFR−Aより次式にて計算される。
aloq(MFR−1)十 (1−a)l O(J (MFR−2)=10(J (
MFR−A> a:工程(1)の全重合体中にしめる重合割合(ロ) 
エチレン含量 製品中のエチレン含Mは、赤外吸収スペクトルによった
(ハ)  APP副生率 非晶質ポリマーの副生割合を表ゎJインデックスであっ
て、下記の計算式によったものである。
(ニ) 物性測定 各実施例および比較例で得られた粉末状重合物に下記添
加剤を配合してそれぞれ同一条件下に押出機によりベレ
ット化し、射出成形機により厚さ4#のシートを作成し
て、物性評価を行なった。
添加剤 2.6−ジ第三ブチル フェノール        0610重母%RA 10
10 (チバガイギー社製’)    0.05重倒%カルシ
ウムステアレート   0.10tffi%PTBB△
−△1 (シェル化学!l!J)      0.10重昂%1
血I淀 各種物性の測定は、以下の方法によったー(イ)曲げ弾
性率:ASTM−f)79(>(ロ)アイゾツトmfs
強度(0℃):ASTM−D256 (ノツチ付) (ハ)スパイラルフロー測定法 各flsJ型(インラインスクリュー型>D4出成形機
を用いて断面が2 mm X 8 mの金型にて下記条
件で測定した。
成形温度 : 240℃ 射出圧力 :  800都/cIi 射出時間 二 6秒 金嬰温度 : 40℃ 射出率 :  5C1/秒

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 下記触媒成分(A)〜(C)の組合せからなる触媒の存
    在下に、下記重合工程(甲)および(乙)を実施するこ
    とを特徴とする、プロピレン−ブロック共重合体の製造
    法。 ¥触媒成分¥ (A)マグネシウム、チタンおよびハロゲンを必須成分
    とする固体組成物。 (B)有機アルミニウム化合物。 (C)立体障害アミン化合物。 ¥重合工程¥ 下記の工程(甲)および(乙)からなり、全エチレン含
    量が3〜50重量%であるブロック共重合体を製造する
    工程。 (甲)プロピレンまたはプロピレン/エチレン混合物を
    一段もしくは多段に重合させて、プロピレン単独重合体
    またはエチレン含量7重量%以下のプロピレン・エチレ
    ン共重合体を全重合量の60〜95重量%に相当する量
    形成させる工程。 (乙)プロピレン/エチレン混合物を、一段もしくは多
    段に重合させてエチレン含量20〜100重量%のプロ
    ピレン・エチレン共噛合体を得る工程。
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