JPS6239165B2 - - Google Patents

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JPS6239165B2
JPS6239165B2 JP12869779A JP12869779A JPS6239165B2 JP S6239165 B2 JPS6239165 B2 JP S6239165B2 JP 12869779 A JP12869779 A JP 12869779A JP 12869779 A JP12869779 A JP 12869779A JP S6239165 B2 JPS6239165 B2 JP S6239165B2
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JP
Japan
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propylene
ethylene
titanium trichloride
block copolymer
producing
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JP12869779A
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Japanese (ja)
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JPS5653118A (en
Inventor
Masayoshi Hasuo
Sadanori Suga
Yoshiteru Kobayashi
Hisashi Kitada
Yasuo Maruyama
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Mitsubishi Kasei Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kasei Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はプロピレン−エチレンブロツク共重合
体の製造法に関する。更に詳しくはポリプロピレ
ン主鎖に組成の異る2種のエチレン−プロピレン
ランダム共重合体をブロツク重合させたヘテロブ
ロツク共重合体の改良された製法に関する。 三塩化チタンと有機アルミニウム化合物からな
るいわゆるチーグラー・ナツタ型触媒を用いて不
活性液状炭化水素のような希釈剤の存在下、1段
目でプロピレンを重合させ、ついで2段目でまた
は2段目および3段目でエチレンとプロピレンを
ランダム共重合させていわゆる2段あるいは3段
重合でヘテロブロツク共重合体を得る方法はすで
に知られている。しかしこれらの方法で従来用い
られてきた三塩化チタンは例えば四塩化チタンを
有機アルミニウム化合物で還元して得られたも
の、金属アルミニウムで還元して得られたもの、
あるいはこれらを熱処理し粉砕を行つて得られた
もの、とりわけTiCl3−AAと言われているもので
あり、これらは重合活性が低いばかりでなく、副
生する非結晶性重合体の量が多いという欠点を有
する。そして、重合活性が低い為触媒単位量当り
の重合体生成量を著しく大きくすることは実際に
は不可能であり従つて重合終了後アルコール等で
重合体スラリーを処理し触媒残渣を希釈剤に可溶
化させついで重合体と希釈剤を分離することによ
つて触媒残渣を重合体から除去する必要がある。
また、副生する非結晶性重合体はポリプロピレン
の長所の1つである剛性を損うために製品である
重合体から除去することが望ましく更にその非結
晶性重合体の量はプロピレン−エチレンブロツク
共重合を行うことによつて増大し、このことは製
品である重合体の歩留りを悪くするだけでなく、
ゴム状重合体の器壁への付着、重合体粒子間の凝
集、配管等の閉塞等をもたらし、安定連続運転が
不可能となる。即ち、重合活性が低く、副生する
非結晶性重合体の量が多い上記の従来の三塩化チ
タン例えばTiCl3−AAを用いてプロピレン−エチ
レンブロツク共重合を行う場合は触媒残渣及び非
結晶性重合体を除去する必要性から重合段階で、
あるいは重合後の後処理の段階で希釈剤を使用す
ることが必須であつた。また、触媒除去に用いた
アルコール等及び非結晶性重合体を希釈剤から分
離回収するプロセスが必要となり、重合体の製造
コストをますます高めている。 一方、ブロツク共重合体の物性上の特徴はプロ
ピレン単独重合体の有する長所である高い剛性を
さほど損うことなく、その欠点である衝撃強度お
よび低温脆性を大巾に改良する点にある。その目
的の為に重合を2段階にわけ第1段階でプロピレ
ン単独重合を行い、ついで第2段階で第1段階で
生成したプロピレン重合体の存在下プロピレン−
エチレンランダム共重合を行う方法が知られてい
るが、例えば特公昭47−31119号にみられるよう
に2段目のプロピレン/エチレン比の増加につれ
て衝撃強度は向上するが、同時に非結晶性重合体
の量も増大し、同号によれば重合の希釈剤(ヘプ
タン)からの製品ブロツク共重合体の回収率は80
〜90%にすぎない。 非結晶性重合体の量を低減させる方法として重
合を3段階にわけ第1段階でプロピレン単独重合
を行い、ついで第2段階で第1段階で生成したプ
ロピレン重合体の存在下少量のエチレンを含むプ
ロピレンを重合させ、ついで第3段階で第2段階
で生成したプロピレン−エチレン共重合体の存在
下、プロピレン−エチレンランダム共重合を行う
方法が提案されている。例えば、特公昭44−
20621号では2段目の気相のプロピレン/プロピ
レン+エチレン比が86〜96モル%、特公昭47−
26190号では同比が91〜99.8モル%、特開昭49−
45308号では同比が99モル%以上といずれも2段
目のプロピレン/プロピレン+エチレン比が85モ
ル%を越えている。にもかかわらず、上記の内、
たとえば特公昭44−20621号によると重合後の希
釈剤からの製品ブロツク共重合体の回収率は90%
に近いが、2段階にわけて重合を行う方法に比べ
少しは改良されているという程度でしかない。ま
た、特開昭50−142652号、特開昭52−8094号、お
よび特開昭52−98045号では、第2段階でのプロ
ピレン−エチレン共重合時において分子量調節剤
としてのH2を使用しないプロピレン−エチレン
ブロツク共重合体の製法が記載されているが、本
発明者らの検討によると、水素を使用しなかつた
場合、溶融押し出し物の表面状態がわるくまた溶
融時の流れの悪い重合体しか得られなかつた。 本発明者らは、上述のような3段階のブロツク
共重合を、液化プロピレン中でおよび液状炭化水
素が存在しない気相中で工業的有利に実施しうる
方法を開発すべく鋭意検討した結果、特定の高活
性触媒を用いることにより、上述のような非晶性
重合体の生成量を少なくできると共に触媒除去工
程を簡略化ないしは省略でき、得られる重合体の
粉体特性も良好なものとしうること、さらに、各
段階の気相中のプロピレン/プロピレン+エチレ
ン比およびプロピレン分圧を特定し、各段階で水
素を分子量調節剤として使用して生成する重合体
のメルトフローインデツクスを特定値とすること
により、品質のすぐれた即ち高い剛性と高い衝撃
強度および低い脆化温度を有すると共に溶融押出
物の表面状態(肌荒れ)のすぐれた重合体が得ら
れることを見出し、本発明を達成した。 本発明の要旨は、アルミニウム含有量がチタン
に対するアルミニウムの原子比で0.15以下であつ
て、かつ錯化剤を含有する固体三塩化チタン系触
媒錯体と有機アルミニウム化合物とを主体とする
触媒系を用い、重合を3段階に分けてプロピレン
−エチレンブロツク共重合体を製造する方法であ
つて、 (イ) 第1段階において液化プロピレンおよび水素
の存在下プロピレンを重合して全重合体生成量
の70重量%〜90重量%であり、そのメルトフロ
ーインデツクスが1〜60であるプロピレン単独
重合体を生成させ、 (ロ) 第2段階において液状炭化水素の実質的不存
在下気相中のプロピレン/プロピレン+エチレ
ンの比が95モル%以下で、0.5Kg/cm2以上のプ
ロピレン分圧のもと、水素の存在下、プロピレ
ンとエチレンを共重合して、全重合体生成量の
3重量%〜20重量%であり、そのメルトフロー
インデツクスが0.1以下であるプロピレン−エ
チレン共重合体を生成させ、 (ハ) 第3段階において、液状炭化水素の実質的不
存在下、気相中のプロピレン/プロピレン+エ
チレンの比を第2段階のそれより低くして、水
素の存在下、エチレンとプロピレンを共重合し
て、全重合体生成量の5重量%〜20重量%であ
り、そのメルトフローインデツクスが1以下で
あるエチレン−プロピレン共重合体を生成させ
る ことを特徴とするプロピレン−エチレンブロツク
共重合体の製法に存する。 更に本発明を詳細に説明するに、本発明におい
て触媒として使用される固体三塩化チタン系触媒
錯体は、アルミニウム含有量がチタンに対するア
ルミニウムの原子比で0.15以下、好ましくは0.1
以下、更に好ましくは0.02以下であり、かつ錯化
剤を含有するものである。そして鎖化剤の含有量
は、固体三塩化チタン系触媒錯体中の三塩化チタ
ンに対する錯化剤のモル比で0.001以上、好まし
くは0.01以上である。具体的には、三塩化チタ
ン、三塩化チタンのチタンに対するアルミニウム
の原子比で0.15以下の式AlR3 pX3-p(式中R3は炭
素数1〜20の炭化水素基、Xはハロゲン原子、p
は0≦p≦2の数である)で表わされるハロゲン
化アルミニウムおよび三塩化チタンに対しモル比
で0.001以上の錯化剤を含むもの、例えば式
TiCl3・(AlR3 pX3-px・(C)y(式中、R3は炭素数
1〜20の炭化水素基であり、Xはハロゲン原子で
あり、pは0≦p≦2の数であり、Cは錯化剤で
あり、xは0.15以下の数であり、yは0.001以上
の数である。)で表わされるものが挙げられる
が、もちろん、TiCl3成分、AlR3 pX3-p成分及び
錯化剤C成分のほかに、少量のヨウ素、三塩化チ
タンの塩素の一部または全部がヨウ素もしくは臭
素で置換されたもの、あるいはMgCl2、MgO等
の担体用無機固体、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン等のオレフイン重合粉末等を含むものであつて
もよい。錯化剤Cとしては、エーテル、チオエー
テル、ケトン、カルボン酸エステル、アミン、カ
ルボン酸アミド、ポリシロキサン等が挙げられる
が、このうちエーテル又はチオエーテルがとくに
好ましい。エーテル又はチオエーテルとしては、
一般式R4−O−R5又はR4−S−R5(式中、R4
R5は炭素数15以下の炭化水素基を示す。)で表わ
されるもの、具体的には後述するようなものが挙
げられる。AlR3 pX3-pとしては、AlCl3、AlR3Cl2
等が挙げられる。 また、本発明方法で使用する固体三塩化チタン
系触媒錯体は、そのX線回折図形がα型三塩化チ
タンの最強ピーク位置に相当する位置(2θ=
32.9゜付近)に最大強度のハローを有するものが
とくに好ましい。更に固体三塩化チタン系触媒錯
体の製造時において150℃を超える温度の熱履歴
を受けていないものが好ましい。さらに本発明方
法で使用する固体三塩化チタン系触媒錯体は、水
銀ポロシメーター法で測定した細孔半径20Å〜
500Åの間の累積細孔容積が0.02cm3/g以上とく
に0.03cm3/g〜0.15cm3/gであるような極めて微
細な孔径の細孔容積に特徴があるものが、非結晶
性重合体を除去する必要がない点で、とくに好ま
しい。 しかしてこのような固体三塩化チタン系触媒錯
体は、 (イ) エーテル又はチオエーテルの存在下に液状化
した三塩化チタンを含有する液状物から150℃
以下の温度で析出させる (ロ) 四塩化チタンを有機アルミニウム化合物又は
金属アルミニウムで還元して得られた固体三塩
化チタンを、錯化剤処理及びハロゲン化合物処
理する などの方法により容易に製造することができる。 (イ)の方法は、すでに特願昭49−88476、同49−
88477、同49−120100、同50−1154、同50−
16722、同50−19552、同52−140922、同52−
147590等に記載されているが、具体的に説明する
と、液状化した三塩化チタンを含有する液状物を
得る方法としては次の2つの手法があげられる。 (A) 四塩化チタンを出発原料として、これをエー
テル又はチオエーテル及び必要に応じて適当な
炭化水素溶媒の存在下に有機アルミニウム化合
物で還元する方法。 (B) 固体の三塩化チタンを出発原料として、これ
を必要に応じて適当な炭化水素溶媒の存在下、
エーテル又はチオエーテルで処理する方法。 使用されるエーテル又はチオエーテルとして
は、前示一般式で表わされるようなものが挙げら
れ、前示式中のR4、R5としては、エチル、n−
プロピル、n−ブチル、n−アミル、n−ヘキシ
ル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−デシル、
n−ドデシル等のアルキル基、好ましくは直鎖状
アルキル基;ブテニル、オクテニル等のアルケニ
ル基好ましくは直鎖状アルケニル基;トリル、キ
シリル、エチルフエニル等のアリール基、ベンジ
ル等のアラルキル基等が挙げられる。好ましいも
のは、ジアルキルエーテル、ジアルケニルエーテ
ル、アルキルアルケニルエーテル、ジアルキルチ
オエーテル等である。 また、炭化水素溶媒としては、n−ペンタン、
n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n
−ドデカン、流動パラフイン等の飽和脂肪族炭化
水素;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等
の脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレ
ン等の芳香族炭化水素等が挙げられ、主としてエ
ーテルの種類に応じて適宜選択される。例えば、
エーテル又はチオエーテルとして前示一般式中の
R4、R5の少くとも一方が炭素数3〜5のアルキ
ル基、アルケニル基であるものを用いるときは、
好ましくは芳香族炭化水素が、次いで指環式炭化
水素が選ばれ、またR4、R5が炭素数6以上のア
ルキル基、アルケニル基であるエーテルを用いる
ときは好ましくは飽和脂肪族炭化水素が選択され
る。 次に(A)法における有機アルミニウム化合物とし
ては、例えば一般式AlR6 qX3-q(式中、R6は炭素
数1〜20の炭化水素基を表わし、qは1〜3の
数、Xはハロゲン原子を表わす)で表わされる化
合物が用いられ、その使用量は、四塩化チタン中
のチタン:有機アルミニウム化合物中の炭化水素
基(一般式中ではR6)とのモル比で示して、1:
0.1〜1:50好ましくは1:0.3〜1:10の範囲で
ある。またエーテル又はチオエーテルの使用量
は、エーテル:四塩化チタンのモル比で、1:
0.05〜1:5好ましくは1:0.25〜1:2.5の範囲
である。還元反応のさせ方は任意であり、通常0
〜50℃程度の温度で、任意の順序で3成分を接触
させて、液状物を形成させる。なお、四塩化チタ
ンに少量の、例えば四塩化チタンに対するモル比
で0.005〜0.3程度の、ヨウ素、四ヨウ化チタン又
は四臭化チタンを添加しておくと、析出させて得
られる固体三塩化チタン系触媒錯体は、とくに高
活性で、高立体規則性の重合体を与えるので好ま
しい。 (B)法における固体の三塩化チタンとしては、四
塩化チタンを水素ガス、アルミニウム等で還元し
て製造された三塩化チタンも使用しうるが、四塩
化チタンを有機アルミニウム化合物で還元して製
造された三塩化チタンが特に好ましい。エーテル
又はチオエーテルの使用量は三塩化チタン:エー
テル又はチオエーテルのモル比で、1:1以上好
ましくは1:1〜5である。エーテル又はチオエ
ーテル処理は通常0〜100℃好ましくは、20〜50
℃程度の温度でおこなわれる。 (イ)の方法においては、上記(A)、(B)いずれかの方
法で液状化した三塩化チタンを含有する液状物か
ら150℃以下の温度で微粒状固体三塩化チタン系
触媒錯体を析出させるが、その方法に特に制限は
なく、液状物をそのままあるいは必要に応じて炭
化水素希釈剤を加えてのち、150℃以下の温度、
通常20〜150℃、好ましくは40〜120℃、とくに好
ましくは60〜100℃に昇温して、析出させる。な
お、三塩化チタン液状物中のチタンとアルミニウ
ムとの合計モル数がエーテル又はチオエーテルの
モル数より少ない場合には、遊離化剤を添加して
析出を促進してもよい。遊離化剤としては、上記
液状物を構成している三塩化チタンとエーテル又
はチオエーテルとの錯体と反応して遊離の固体三
塩化チタンを析出せしめる機能を有するもので、
三塩化チタンより酸性の強いルイス酸、例えば、
四塩化チタン、三フツ化ホウ素、三塩化ホウ素、
四塩化バナジウム、三塩化アルミニウム、アルキ
ルアルミニウムジハライド、アルキルアルミニウ
ムセスキハライド、ジアルキルアルミニウムハラ
イド等が挙げられる。このうち、四塩化チタン、
アルミニウムハロゲン化物、例えば三ハロゲン化
アルミニウム、アルキルアルミニウムジハライド
等が好ましい。遊離化剤の使用量は、液状物中の
チタンの5倍モル以下が好ましい。 次に(ロ)の方法は、特開昭47−34478、特開昭48
−64170、特願昭49−17120、同49−29622等に記
載されているが、具体的に説明すると、先ず四塩
化チタンを有機アルミニウム化合物又は金属アル
ミニウムで還元する。有機アルミニウム化合物と
しては、(イ)の(A)で挙げた一般式のものが、同様に
使用される。還元反応は公知の方法でよい。 例えば、有機アルミニウム化合物で還元する場
合には、希釈剤中で、四塩化チタンに、四塩化チ
タンに対し1モル倍以上好ましくは1〜10モル倍
の有機アルミニウム化合物を−50〜30℃程度の温
度で添加し、−10〜100℃に昇温して反応を完結す
ればよい。金属アルミニウムで還元する場合に
は、キシレン等の希釈剤中で、あるいは希釈剤不
存在下で四塩化チタンに少量のAlCl3共存下、四
塩化チタン1モル当り0.1〜1グラム原子の金属
アルミニウムを添加し、80〜300℃好ましくは100
〜200℃に加熱すればよい。 (ロ)の方法においては、以上のようにして得られ
た固体の三塩化チタンを、錯化剤処理及びハロゲ
ン化合物処理する。錯化剤としては、さきに錯化
剤Cとして例示したものが、同様に挙げられる。
ハロゲン化合物としては、四塩化チタン又は四塩
化炭素が挙げられる。錯化剤処理とハロゲン化合
物処理は、同時におこなつてもよいが、先ず錯化
剤処理をおこない、次いでハロゲン化合物処理を
おこなつてもよい。錯化剤処理は、通常、希釈剤
中、固体三塩化チタンに、TiCl3に対し0.2〜3モ
ル倍の錯化剤を添加し、−20〜80℃の温度でおこ
なう。錯化剤処理後、得られた固体を分離洗浄す
ることが好ましい。ハロゲン化合物処理は、通
常、希釈剤中、−10〜50℃の温度でおこなう。ハ
ロゲン化合物の使用量は、TiCl3に対し通常、0.1
〜10モル倍、好ましくは1〜5モル倍である。ハ
ロゲン化合物処理後、得られた固体を分離洗浄す
ることが好ましい。 なお、本発明方法における固体三塩化チタン系
触媒錯体は、上記(イ)又は(ロ)の方法により製造され
たものが好ましく、さらに、前述の細孔容積をも
つものを製造するには(イ)の方法とくに(A)法を経由
した(イ)の方法が好ましいが、(イ)、(ロ)の方法の外
に、特開昭51−123796に記載されているように、
四塩化チタンを有機アルミニウム化合物で還元し
て得られる固体三塩化チタンに、該三塩化チタン
に対しモル比0.5〜5のエーテル化合物を加え
て、50〜120℃に加熱し、次いで固体を分離する
ことにより製造されたものも使用しうる。 本発明方法においては、以上のような固体三塩
化チタン系触媒錯体を触媒として使用する。四塩
化チタンの水素還元により得られる純粋の三塩化
チタン(TiCl3)、四塩化チタンのアルミニウム還
元により得られる三塩化チタン−三塩化アルミニ
ウム共晶体(TiCl3・1/3AlCl3)及びこれら三塩化
チタンの機械的粉砕物などは、本発明方法におけ
る触媒としては適当ではない。一方、共触媒の有
機アルミニウム化合物としては、一般式
AlR1 oCl3-o(式中、R1は炭素数1〜20の炭化水素
基を表わし、nは1.95〜2.10の数を示す)で表わ
される化合物を使用することが好ましい。このう
ちR1がエチル基で示され、nが2の場合である
ジエチルアルミニウムモノクロライドも十分使用
可能であるが、R1がノルマルプロピル基又はノ
ルマルヘキシル基であるものがとくに好ましい。
R1がノルマルプロピル基又はノルマルヘキシル
基の場合nは1.95≦n≦2.10であることが重要で
あり、この範囲内であれば前述の固体三塩化チタ
ン触媒錯体と組み合せて重合することによつて重
合活性と重合体の立体規則性とが共に高い結果が
得られる。またn>2.10のものを使用した場合重
合活性の向上に比べて立体規則性の低下が大き
く、一方n<1.95のものを使用した場合は逆に立
体規則性の向上に比べて重合活性の低下が著し
く、いずれの場合も好ましくない結果を与える。
なお、上記共触媒である有機アルミニウム化合物
は、前示一般式中のR1としてノルマルプロピル
基とノルマルヘキシル基の両方有するものであつ
てもよい。 しかして、このような共触媒である有機アルミ
ニウム化合物の製造法は、公知の方法でよく、例
えば、トリノルマルプロピルアルミニウム又はト
リノルマルヘキシルアルミニウムと三塩化アルミ
ニウムとを反応させるか、あるいは(イ)トリノルマ
ルプロピルアルミニウム、トリノルマルヘキシル
アルミニウム又は三塩化アルミニウムと(ロ)一般式
AlR2 nCl3-n(式中、R2はノルマルプロピル基又
はノルマルヘキシル基を示し、mは0<m<3の
数を示す)で表わされる化合物とを反応させるこ
とによつて製造される。更にこの2つの方法を組
合せた方法、即ち、まず、トリノルマルプロピル
アルミニウム又はトリノルマルヘキシルアルミニ
ウムと三塩化アルミニウムとを反応させて、例え
ば、mが大凡0.9〜2.1程度のAlR2 nCl3-nを製造
し、次いでこれにトリノルマルプロピルアルミニ
ウム、トリノルマルヘキシルアルミニウム又は三
塩化アルミニウムを、所望のnを与えるように少
量添加反応させて製造することができる。 これらの反応の際の反応温度は室温ないしは
150℃、通常50℃〜100℃、反応時間は数分〜数時
間、通常1〜2時間で充分である。反応は溶媒を
使用しなくともよいが、n−ヘキサン、n−ヘプ
タン等の脂肪族炭化水素、トルエン、キシレン等
の芳香族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシク
ロヘキサン等の脂環式炭化水素等の溶媒の存在下
に行つてもよい。なお、2段目の反応において添
加する反応剤として、AlR2 nCl3-n中のR2と異な
るアルキル基を有するトリアルキルアルミニウム
を用いた場合には、ノルマルヘキシル基とノルマ
ルプロピル基とを両方有する化合物が得られる。 反応終了後はそのまゝ共触媒として使用しても
よいが減圧蒸留等で精製して用いるのが好まし
い。 更に本発明方法においては、上記触媒及び共触
媒のほかに触媒第3成分として電子供与性化合物
を用いてもよく重合活性の低下なしに生成重合体
の立体規則性を向上しうる。このような電子供与
性化合物としては、電子供与性の原子又は基を1
個以上含む化合物、例えば、エーテル、ポリエー
テル、アルキレンオキシド、フラン、アミン、ト
リアルキルホスフイン、トリアリールホスフイ
ン、ピリジン類、キノリン類、リン酸エステル、
リン酸アミド、ホスフインオキシド、トリアルキ
ルホスフアイト、トリアリールホスフアイト、ケ
トン、カルボン酸エステル、カルボン酸アミド等
が挙げられる。このうち好ましいものは、安息香
酸エチル、安息香酸メチル、酢酸フエニル等のカ
ルボン酸エステル、ジメチルグリシンエチルエス
テル、ジメチルグリシンフエニルエステル等のグ
リシンエステル、トリフエニルホスフアイト、ト
リノニルフエニルホスフアイト等のトリアリール
ホスフアイト等が挙げられる。 触媒各成分の使用割合は、通常、固体三塩化チ
タン系触媒錯体中の三塩化チタン:有機アルミニ
ウム化合物のモル比で1:1〜100好ましくは
1:2〜40の範囲から選ばれる。前述した触媒第
3成分を使用する場合には、同じく三塩化チタ
ン:触媒第3成分のモル比で、1:0.01〜10好ま
しくは1:0.05〜2になるように選ばれる。 さらに、触媒第3成分として、ベンゼン、トル
エン、キシレン等の芳香族炭化水素も使用しう
る。 なお、触媒として用いられる固体三塩化チタン
系触媒錯体は、そのまま重合に用いても良いが、
有機アルミニウム化合物の存在下、少量のプロピ
レンあるいはエチレン等オレフインで前処理して
から使用するのが好ましい。この前処理は例えば
嵩密度など重合体のスラリー物性の改良に効果が
ある。 前処理は重合温度より低い温度、一般に20℃〜
60℃で、前処理によつて生成した重合体/固体三
塩化チタン系触媒錯体中の三塩化チタン=0.1〜
50/1(重量比)、通常1〜20/1になる様に行
なわれる。 本発明方法においては上述のような固体三塩化
チタン系触媒錯体および有機アルミニウム化合物
を主体とする触媒系を用いてプロピレン−エチレ
ン共重合体を製造する方法において重合を3段階
に分けて行なわせるわけであるが、第1段階では
液化プロピレンの存在下プロピレンの単独重合を
行う。ここで固体三塩化チタン系触媒錯体および
有機アルミニウム化合物を重合槽内に供給する為
にヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素、シク
ロヘキサン等の脂環式炭化水素、ベンゼン、トル
エン等の芳香族炭化水素の如き不活性液状炭化水
素を希釈剤として用いるのが好ましく、従つて微
量のこれらの不活性液状炭化水素が液化プロピレ
ンと共存するのも本発明に含まれる。プロピレン
の単独重合体の量は全重合体生成量の70〜90重量
%となるように重合温度および重合時間が選ばれ
る。重合温度は通常40〜100℃、好ましくは55〜
80℃の範囲から選ばれる。重合圧力は前記重合温
度で決る液化プロピレンの蒸気圧、分子量調節剤
として用いる水素の圧力および触媒成分の希釈剤
として用いた微量の前記不活性液状炭化水素の蒸
気圧の合計となるが通常は30〜40Kg/cm2である。
そして、第1段階で得られるプロピレン単独重合
体のメルトフローインデツクス(230℃、荷重
2.16Kgの時の押出量g/10分、ASTM D1238−
70による。以下においてMFIと略称する。)が、
1〜60になるように重合温度、分子量調節剤の量
を選ぶ。分子量調節剤としては水素、ジアルキル
亜鉛等が挙げられるが、好ましくは水素である。
通常、気相における水素濃度は約1〜20モル%で
ある。 次に第2段階では第1段階で生成したプロピレ
ン単独重合体の存在下および液化プロピレンのよ
うな液状炭化水素の実質的不存在下プロピレン−
エチレンランダム共重合を行う。すなわち、第2
段階では、触媒がエチレン、プロピレンのガスと
直接接触して重合がおこなわれる気相重合方式で
おこなわれる。プロピレン/プロピレン+エチレ
ン比は95モル%以下の範囲から選ばれる。かつプ
ロピレン分圧は0.5Kg/cm2以上でなければならな
い。プロピレン/プロピレン+エチレン比が95モ
ル%を超えると衝撃強度の改良が不充分となり好
ましくない。とくにこの比は95〜60モル%が好ま
しい。プロピレン分圧が0.5Kg/cm2未満である
と、単位触媒量当りの共重合体生成速度が小さく
経済的に不利となり好ましくない。とくに1〜50
Kg/cm2が好ましい。そしてプロピレン−エチレン
ランダム共重合体の量が全重合体生成量の3〜20
重量%となるように重合温度および重合時間が選
ばれる。この量が3重量%未満では衝撃強度等改
良の効果が小さく、20重量%を超えると嵩密度及
び自由流動性が悪化し剛性、透明性の低下が大き
く、成形品の収縮率も大となり好ましくない。こ
の第2段階での生成量は1〜3段階の内で最も少
いことが好ましい。重合温度は通常40〜100℃、
好ましくは60〜90℃の範囲から選ばれる。重合圧
力は通常は10〜50Kg/cm2である。そしてプロピレ
ン−エチレンランダム共重合体のMFIが0.1以下
となるように重合温度、分子量調節剤である水素
の量を選ぶ。MFIが0.1を超えると衝撃強度の改
良が不充分となる。通常気相における水素濃度は
約0.01〜30モル%である。前述したように水素が
存在しないと、成形品に肌荒れが生じ好ましくな
い。 第3段階では、第2段階で生成したプロピレン
−エチレン共重合体の存在下、液化プロピレンの
ような液状炭化水素の実質的不存在下に、エチレ
ンとプロピレンのランダム共重合をおこなう。す
なわち、重合は触媒がエチレン、プロピレンのガ
スと直接接触して重合がおこなわれる気相重合方
式でおこなわれる。プロピレン/プロピレン+エ
チレン比は第2段階のそれより低くなるように選
ばれる。この比が第2段階のそれより高いと、低
温脆性が改良されずかつ成形性に問題を生じやす
いので好ましくない。通常この比は好ましくは10
〜50モル%の範囲から選ばれる。そしてプロピレ
ン−エチレンランダム共重合体の量が全重合体生
成量の5〜20重量%になるように重合温度、重合
圧力および重合時間が選ばれる。この量が5%未
満では低温脆性の改良が不充分となる。20重量%
を超えると成形品の透明性の低下が大きくなり好
ましくない。重合温度は通常40〜100℃、好まし
くは60〜90℃の範囲から選ばれる。重合圧力は通
常は1〜50Kg/cm2である。プロピレン−エチレン
ランダム共重合体のMFIが1以下好ましくは0.1
以下となるように重合温度、分子量調節剤である
水素の量を選ぶ。通常気相における水素濃度は約
1〜150モル%である。MFIが1を超えると衝撃
強度の改良効果が充分でなく好ましくない。重合
は連続式または回分式で行なわれる。連続式の場
合各段階は別々の重合槽が用いられ、その際重合
槽間の重合体の移送は圧力差によるのが便利であ
る。従つて重合槽内の圧力が第1段階≧第2段階
≧第3段階となるように重合圧力を決めるのが好
ましい。また窒素、アルゴン等の不活性ガスを添
加することによつて初期段階の圧力を高くするこ
とも可能である。 本発明方法で得られたプロピレン−エチレンブ
ロツク共重合体は結晶性が高く、非結晶性重合体
の生成量も少いので非結晶性重合体を除去する必
要が全くない。そして非結晶性重合体を除去しな
くとも優れた衝撃強度、剛性および低温脆性を有
するものである。また、本発明方法ではプロピレ
ン−エチレンブロツク共重合体の生成量は三塩化
チタン1g当りについて16000g以上更には20000
gを超える程に高いものである。従つて重合体中
に残存する三塩化チタン残渣はチタンで19ppm
以下更には15ppm以下となり最早チタンを除去
する必要が全くない。第3段階の重合が終つた時
点ではプロピレン−エチレンブロツク共重合体粉
末は自由流動性に富んだ粉末状態である。非結晶
性重合体の除去および触媒残渣中のTiの除去を
必要としないから不活性液状炭化水素、アルコー
ル等を用いる必要が全くない。即ち重合終了後粉
末状態そのままを、直接ペレツト化するか、また
は触媒残渣中の塩素を除去する為に特開昭52−
25888号にみられるように重合体粉末と少量のガ
ス状のアルキレンオキシドを80〜120℃で数分間
気固接触するという簡単な処理後にペレツト化す
るか、またはペレツト化することなく粉体グレー
ドとしてそのまま最終製品となすことが可能とな
る。 本発明方法を長期間安定な連続運転するには、
重合系内の触媒含有オレフイン重合体粉末の粉体
性状を30〜130℃の温度下で、嵩密度0.35g/cm3
以上好ましくは0.40g/cm3以上とし、安息角を30
〜50゜好ましくは30〜45゜とし、滑り角を25〜50
゜好ましくは25〜43゜とし、平均粒径を100μ以
上好ましくは200μ以上とすることが好ましい。
このような粉体性状の重合体粉末とするには、固
体三塩化チタン系触媒錯体として前述の(イ)又は(ロ)
の方法とくに(イ)の方法で製造したものを使用すれ
ばよい。ここで安息角および滑り角は、日刊工業
新聞社発行続新化学工学講座、18巻5〜8頁に記
載されていように、研磨したステンレス板上にお
いて測定された、上記粉末が安定を保つ角度およ
び滑り始める角度である。 以下本発明を実施例によつて更に詳細に説明す
るが、本発明はその要旨をこえない限り以下の実
施例に限定されるものではない。なお実施例中の
略号の意味及び各種の測定方法は次の通りであ
る。 触媒効率CE(g/g)は三塩化チタン1g当
りの共重合体生成量gである。 アイソタクチツク・インデツクスII(%)は改
良型ソツクスレー抽出器で沸騰n−ヘプタンによ
り6時間抽出した場合の残量(重量%)である。
非結晶性重合体は沸騰n−ヘプタンに可溶である
からII(%)は結晶性重合体の収率を示す。 嵩密度ρB(g/c.c.)はJIS−6721によつた。 共重合体中のエチレン含有量〔E〕IR(%)は
厚さ0.2mmのプレスシートの赤外線吸収スペクト
ルの4396cm-1と4325cm-1のピーク高さ比より求め
た。 メルトフローインデツクスMFI(g/10min)
はASTM D1238−70により、230℃、荷重2.16Kg
の時の重合体の押出量を示す。 密度ρ(g/c.c.)はASTM−D1505に準拠し密
度勾配管法により20℃で求めた。 第1降状強度YS(Kg/cm2)はASTM D638−
72に準拠し厚さ1.0mmのプレスシートから打ち抜
いたダンベル片の引張試験によつて求めた。特に
断わらない限り20℃での測定値である。 アイゾツト衝撃強度(Kg・cm/cm)はASTM
D256により、厚さ5.0mmのプレスシートから打ち
抜いた短冊片にノツチを入れたものについて測定
した。特に断わらない限り20℃での値である。 ウエルド部破断点伸度(%)は1オンス射出成
型機により厚さ3mmの2点ゲート・ダンベル片を
作り引張強度試験を行つてウエルド部の破断点伸
度を求めた。これはウエルド部の強度の目安とな
るものである。 脆化温度Tb(℃)は1オンス射出成型機によ
つて作つた厚さ2.0mmの平板から打抜いた試験片
につき、ASTM D746により求めた。 引張衝撃強度の測定はASTM D1822に準じて
おこなつた。 なお以下の実施例及び比較例中、第2段階及び
第3段階におけるMFIは各々第2段階又は第3段
階のみの重合を別途行つて求めたものである。 触媒製造例 1 (固体三塩化チタン系触媒錯体の製造) (A) 三塩化チタン均一溶液の製造 充分に乾燥アルゴン置換した容量500mlの四
つ口フラスコにn−ヘプタン120ml、四塩化チ
タン100mmolを仕込み、更にジ−n−オクチ
ルエーテル90mmolを添加した。これを撹拌下
に25℃に保持しつつ、ジエチルアルミニウムモ
ノクロリド33mmolをn−ヘプタン50mlに溶解
したものを徐々に滴下したところ、緑色を帯び
た黒褐色の三塩化チタンのn−ヘプタン均一溶
液が得られた。 (B) 三塩化チタンの沈殿生成と触媒の製造 上記(A)工程で得られた三塩化チタンの均一溶
液を95℃に昇温したところ、昇温途中より紫色
の三塩化チタンの沈殿生成が認められた。 95℃で30分撹拌後、沈殿を別し、n−ヘプ
タン100mlで2回、ついでトルエン100mlで3回
洗浄して微粒状紫色の固体三塩化チタン系触媒
錯体を得た。元素分析したところ、この触媒錯
体は式 TiCl3(AlCl30.003〔(n−C8H172O〕0.10 の組成を有していた。 また、CuKα線を使用して、この触媒錯体
のX線回折スペクトルを測定したところ、2Θ
=32.9゜に最大強度のハローを有していた。ま
た、水銀ポロシメーター(60000psig)を用い
て測定した累積細孔容積は、細孔半径が20〜
500Å間で、0.04cm3/gであつた。 触媒製造例 2 (固体三塩化チタン系触媒錯体の製造) (A) 還元固体の製造 アルゴン置換した四つ口500mlフラスコに、
n−ヘキサン45ml、四塩化チタン100mmolを
加え、0℃に冷却後、撹拌下にn−ヘキサン70
mlとエチルアルミニウムセスキクロライド200
mmolとから成る溶液を30分にわたり滴下し
た。滴下終了後、さらに0℃で2時間撹拌を続
け熟成を行つた。ついでn−ヘキサン100mlを
用いて5回洗浄を行い、赤紫色の固体物質21g
を得た。 (B) 錯化剤処理 上記(A)で得られた赤紫色の固体物質にn−ヘ
キサン150ml及びジイソアミルエーテル21mlを
加え、30℃で1時間撹拌下に反応を行つた。つ
いでn−ヘキサン100mlを用いて5回洗浄を行
い、減圧乾燥を行つて褐色の物質21gを得た。 (C) 四塩化チタン処理 上記(B)で得られた褐色の物質に対し、400m
molの四塩化チタンを加えた。35℃で1.5時間反
応を行つた後n−ヘキサン100mlで8回洗浄を
行つて紫色の固体三塩化チタン系触媒錯体約20
gを得た。元素分析したところ、式 TiCl3・(AlCl30.01・〔(i−C5H112O〕0.11 の組成を有していた。またCuKα線を使用し
てX線回折スペクトルを測定したところ、2Θ
=32.9゜に最大強度のハローを有していた。 また、水銀ポロシメーターを用いて測定した
累積細孔容積は細孔半径が20〜500Å間で0.16
cm3/gであつた。 触媒製造例 3 (固体三塩化チタン系触媒錯体の製造) (A) 三塩化チタン均一溶液の製造 乾燥アルゴン置換した容量500mlの四つ口フ
ラスコに精製トルエン150mlと四塩化チタン90
mmolを仕込み、更にジ−n−ブチルエーテル
85mmolを添加した。多少の発熱を伴い四塩化
チタンとジ−n−ブチルエーテルとが反応して
トルエンに均一に溶解し、橙黄色の均一溶液を
得た。該溶液を撹拌下25℃に保持しながら、こ
れにジエチルアルミニウムモノクロライド45m
molをトルエン20mlに溶解した溶液を徐々に添
加したところ、濃橙色の三塩化チタンの均一溶
液が得られた。 (B) 三塩化チタンの沈殿生成と触媒の製造 上記(A)工程で得られた三塩化チタンの均一溶
液を95℃に昇温したところ、昇温途中より紫色
の三塩化チタンの沈殿生成が認められた。 95℃で30分撹拌後、沈殿を別しトルエン
100mlで1回、ついでn−ヘプタン100mlで5回
洗浄し微粒状紫色三塩化チタン系触媒錯体を得
た。元素分析したところ、この触媒錯体は式 TiCl3(AlCl30.004〔(n−C4H92O〕0.06 の組成を有していた。 また、CuKα線を使用してこの触媒錯体の
X線回折スペクトルを測定したところ、2Θ=
32.9゜に最大強度のハローを有していた。 実施例 1 いかり型撹拌翼を内蔵する容量2の誘導撹拌
式オートクレーブを用いた。 充分に乾燥し、真空、窒素ガス置換した後、プ
ロピレンガスで置換したオートクレーブに、ジノ
ルマルプロピルアルミニウムモノクロライド2.0
mmolを仕込んだ。水素ガスを1.2Kg/cm2装入し、
ついで液化プロピレン700gを装入した後、オー
トクレーブを昇温した。オートクレーブ内温が70
℃に達した時、撹拌下に触媒製造例1で得られた
固体三塩化チタン系触媒錯体、TiCl3として18
mg、を含有するトルエンスラリー5mlを窒素ガス
で圧入した。この時を第1段階の重合反応の開始
とし、70℃で3.0時間撹拌下に重合反応を続け
た。全圧は32.4Kg/cm2ゲージ圧であつた。 3.0時間後液化プロピレンおよび水素ガスをパ
ージしてオートクレーブ内圧をゲージ圧0Kg/cm2
とし窒素ガス下でサイフオンを取り付け窒素ガス
圧により粉末状のポリプロピレン単独重合体を数
g分取し螢光X線によりTi含有量を測定し第1
段階における重合体の収量及びMFIを求めた。つ
いですみやかにオートクレーブ内温を70℃に調節
した後、プロピレンガスを14.1Kg/cm2エチレンガ
スを2.9Kg/cm2水素ガスを0.5Kg/cm2装入した。こ
の時を第2段階の重合反応の開始とし、70℃で
1.0時間撹拌下に重合反応を続けた。この間エチ
レン分圧が2.9Kg/cm2となる様に連続してエチレ
ンガスを装入し、プロピレン分圧が14.1Kg/cm2
なる様に連続してプロピレンガスを装入した。全
圧は17.5Kg/cm2ゲージ圧であつた。気相における
プロピレン/プロピレン+エチレン比は平均
83mol%、H2/プロピレン+エチレン比は平均
3mol%であつた。 1.0時間後プロピレンガス、エチレンガスおよ
び水素ガスをパージしてオートクレーブ内圧をゲ
ージ圧0Kg/cm2とし窒素ガス下でサイフオンを取
り付け窒素ガス圧により粉末状のプロピレン−エ
チレンブロツク共重合体を数g分取し螢光X線に
よりTi含有量を測定し第2段階における重合体
収量を求めた。ついですみやかにオートクレーブ
内温を70℃に調節した後水素ガスを4.5Kg/cm2
入しプロピレンガスを2.5Kg/cm2エチレンガスを
10.0Kg/cm2装入した。この時を第3段階の重合反
応の開始とし、70℃で1.0時間撹拌下に重合反応
を続けた。この間エチレン分圧が10.0Kg/cm2とな
る様に連続してエチレンガスを装入し、プロピレ
ン分圧が2.5Kg/cm2となる様に連続してプロピレ
ンガスを装入した。全圧は17.0Kg/cm2ゲージ圧で
あつた。気相におけるプロピレン/プロピレン+
エチレン比は平均27mol%、H2/プロピレン+エ
チレン比は平均29mol%であつた。 1.0時間後プロピレンガス、エチレンガスおよ
び水素ガスをパージしてオートクレーブより自由
流動性に富んだ、凝集塊のない白色粉末状のプロ
ピレン−エチレンブロツク共重合体385gを取り
だした。重合条件及び各種測定結果を表1に示し
た。共重合体粉末の嵩密度ρBは0.46g/c.c.であ
り、IIは93.5%であつたが、これらの値は第1段
階終了時に抜き出したプロピレン単独重合体のρ
B=0.46g/c.c.、II=96.8%に比べ殆んど変らない
ものであつた。また共重合体粉末の平均粒径は
330μ、安息角は36゜、滑り角は35゜であつた。
一方物性面では非結晶性重合体を除去せずとも第
1降伏強度、アイゾツト衝撃強度共に高く、脆化
温度も充分に低い値であつた。触媒効率CEは
21400であり共重合体中に残存するTi量は15ppm
と充分に低くもはや除去する必要のないものであ
つた。引張衝撃強度は913Kgcm/cm2であつた。 実施例 2〜4 実施例1において重合条件を表1に示すように
変更したこと以外は同様にして重合を行い自由流
動性に富んだプロピレン−エチレンブロツク共重
合体を得た。各種測定結果を表1に示した。なお
実施例4では触媒製造例3で得られた三塩化チタ
ンを用いた。 比較例 1 実施例1において第3段階の重合を行なわなか
つた場合の重合結果及び各種測定結果を表1に示
した。第3段階の重合を行なわない場合には脆化
温度及び衝撃強度が不充分であつた。
The present invention relates to a method for producing propylene-ethylene block copolymers. More specifically, the present invention relates to an improved method for producing a heteroblock copolymer in which two types of ethylene-propylene random copolymers having different compositions are block-polymerized on the polypropylene main chain. Using a so-called Ziegler-Natsuta catalyst consisting of titanium trichloride and an organoaluminum compound, propylene is polymerized in the first stage in the presence of a diluent such as an inert liquid hydrocarbon, and then in the second stage or second stage. A method is already known in which ethylene and propylene are randomly copolymerized in the third stage to obtain a heteroblock copolymer through so-called two-stage or three-stage polymerization. However, the titanium trichloride conventionally used in these methods is, for example, one obtained by reducing titanium tetrachloride with an organoaluminum compound, one obtained by reducing titanium tetrachloride with metallic aluminum,
Alternatively, there are products obtained by heat-treating and pulverizing these, especially those called TiCl 3 -AA, which not only have low polymerization activity but also have a large amount of amorphous polymer as a by-product. It has the following drawback. Since the polymerization activity is low, it is actually impossible to significantly increase the amount of polymer produced per unit amount of catalyst. Therefore, after the polymerization is completed, the polymer slurry is treated with alcohol, etc., and the catalyst residue can be used as a diluent. Catalyst residues must be removed from the polymer by solubilization and separation of the polymer and diluent.
In addition, it is desirable to remove the by-product amorphous polymer from the product polymer because it impairs the rigidity, which is one of the advantages of polypropylene. It increases by copolymerization, and this not only reduces the yield of the polymer product, but also
This causes adhesion of the rubbery polymer to the vessel wall, agglomeration between polymer particles, and blockage of piping, etc., making stable continuous operation impossible. That is, when carrying out propylene-ethylene block copolymerization using the above conventional titanium trichloride, for example TiCl 3 -AA, which has low polymerization activity and produces a large amount of amorphous polymer as a by-product, catalyst residue and amorphous polymer are produced. At the polymerization stage due to the need to remove the polymer,
Alternatively, it has been essential to use a diluent in the post-treatment stage after polymerization. In addition, a process for separating and recovering the alcohol, etc. and amorphous polymer used for catalyst removal from the diluent is required, which further increases the cost of producing the polymer. On the other hand, the physical properties of block copolymers are characterized by the fact that they greatly improve the impact strength and low-temperature brittleness, which are disadvantages of propylene homopolymers, without significantly impairing their high rigidity, which is an advantage of propylene homopolymers. For this purpose, the polymerization is divided into two stages. In the first stage, propylene homopolymerization is carried out, and then in the second stage, propylene-polymerization is carried out in the presence of the propylene polymer produced in the first stage.
A method of random ethylene copolymerization is known, but as shown in Japanese Patent Publication No. 47-31119, the impact strength improves as the propylene/ethylene ratio in the second stage increases, but at the same time, the impact strength of the amorphous polymer increases. According to the same issue, the recovery rate of the product block copolymer from the polymerization diluent (heptane) was 80%.
Only ~90%. As a method of reducing the amount of amorphous polymer, the polymerization is divided into three stages, the first stage is propylene homopolymerization, and the second stage contains a small amount of ethylene in the presence of the propylene polymer produced in the first stage. A method has been proposed in which propylene is polymerized and then propylene-ethylene random copolymerization is carried out in the third step in the presence of the propylene-ethylene copolymer produced in the second step. For example,
In No. 20621, the propylene/propylene + ethylene ratio in the second stage gas phase was 86 to 96 mol%.
In No. 26190, the same ratio is 91 to 99.8 mol%, JP-A-49-
In No. 45308, the same ratio is 99 mol% or more, and the propylene/propylene+ethylene ratio in the second stage exceeds 85 mol% in all cases. Nevertheless, among the above,
For example, according to Japanese Patent Publication No. 44-20621, the recovery rate of the product block copolymer from the diluent after polymerization is 90%.
However, it is only a slight improvement over the method of conducting polymerization in two stages. Furthermore, in JP-A-50-142652, JP-A-52-8094, and JP-A-52-98045, H 2 is not used as a molecular weight modifier during propylene-ethylene copolymerization in the second stage. A method for producing a propylene-ethylene block copolymer is described, but according to studies by the present inventors, when hydrogen is not used, the surface condition of the melt extrudate is poor and the polymer has poor flow during melting. All I could get was that. The present inventors have conducted intensive studies to develop a method that can carry out the above-mentioned three-step block copolymerization in liquefied propylene and in the gas phase in the absence of liquid hydrocarbons. By using a specific highly active catalyst, the amount of amorphous polymer produced as described above can be reduced, the catalyst removal process can be simplified or omitted, and the powder properties of the obtained polymer can also be improved. In addition, the propylene/propylene+ethylene ratio and propylene partial pressure in the gas phase at each stage are determined, and the melt flow index of the polymer produced using hydrogen as a molecular weight modifier at each stage is determined to be a specific value. It has been found that by doing so, a polymer of excellent quality, ie, high rigidity, high impact strength, and low embrittlement temperature, as well as excellent surface condition (rough skin) of the melt extrudate, can be obtained, and the present invention has been achieved. The gist of the present invention is to use a catalyst system in which the aluminum content is 0.15 or less in terms of the atomic ratio of aluminum to titanium, and the catalyst system is mainly composed of a solid titanium trichloride-based catalyst complex containing a complexing agent and an organoaluminium compound. , a method for producing a propylene-ethylene block copolymer by dividing the polymerization into three stages, wherein (a) in the first stage, propylene is polymerized in the presence of liquefied propylene and hydrogen, and 70% of the total polymer production amount is % to 90% by weight and whose melt flow index is 1 to 60; Propylene and ethylene are copolymerized in the presence of hydrogen under a propylene partial pressure of 0.5 Kg/cm 2 or more with a ratio of +ethylene of 95 mol % or less to produce 3 wt % to 20 mol % of the total polymer production. % by weight and whose melt flow index is 0.1 or less; Copolymerizing ethylene and propylene in the presence of hydrogen with a ratio of +ethylene lower than that in the second stage, and the melt flow index is 5% to 20% by weight of the total polymer production. The present invention relates to a method for producing a propylene-ethylene block copolymer, which is characterized in that it produces an ethylene-propylene copolymer having a block copolymer of 1 or less. To further explain the present invention in detail, the solid titanium trichloride-based catalyst complex used as a catalyst in the present invention has an aluminum content in the atomic ratio of aluminum to titanium of 0.15 or less, preferably 0.1.
More preferably, it is 0.02 or less and contains a complexing agent. The content of the chaining agent is 0.001 or more, preferably 0.01 or more in molar ratio of the complexing agent to titanium trichloride in the solid titanium trichloride-based catalyst complex. Specifically, titanium trichloride , the formula AlR 3 p atom, p
is a number of 0≦p≦2) containing a complexing agent in a molar ratio of 0.001 or more to aluminum halide and titanium trichloride, for example,
TiCl 3 ( AlR 3 p 2, C is a complexing agent, x is a number of 0.15 or less, and y is a number of 0.001 or more.) Of course, TiCl 3 components, AlR 3 In addition to the p It may contain a solid, an olefin polymerized powder such as polyethylene, polypropylene, etc. Examples of the complexing agent C include ethers, thioethers, ketones, carboxylic acid esters, amines, carboxylic acid amides, and polysiloxanes, among which ethers and thioethers are particularly preferred. As an ether or thioether,
General formula R 4 -O-R 5 or R 4 -S-R 5 (wherein R 4 ,
R 5 represents a hydrocarbon group having 15 or less carbon atoms. ), specifically those described below. As AlR 3 p X 3-p , AlCl 3 , AlR 3 Cl 2
etc. Furthermore, the solid titanium trichloride-based catalyst complex used in the method of the present invention has an X-ray diffraction pattern at a position corresponding to the strongest peak position of α-type titanium trichloride (2θ=
Particularly preferred is one having a halo of maximum strength at an angle of around 32.9°. Further, it is preferable that the solid titanium trichloride-based catalyst complex is not subjected to thermal history at a temperature exceeding 150° C. during production. Furthermore, the solid titanium trichloride-based catalyst complex used in the method of the present invention has a pore radius of 20 Å or more as measured by a mercury porosimeter method.
Amorphous polymers are characterized by an extremely fine pore volume with a cumulative pore volume of 0.02 cm 3 /g or more between 500 Å, especially 0.03 cm 3 /g to 0.15 cm 3 /g. This is particularly preferred since it is not necessary to remove coalescence. However, such a solid titanium trichloride-based catalyst complex can be prepared from a liquid containing titanium trichloride liquefied in the presence of (a) ether or thioether at 150°C;
Precipitate at the following temperature (b) Easily produce solid titanium trichloride obtained by reducing titanium tetrachloride with an organoaluminum compound or metal aluminum by a method such as treatment with a complexing agent and treatment with a halogen compound. I can do it. Method (a) has already been used in Japanese Patent Application No. 49-88476 and Patent Application No. 49-88476.
88477, 49-120100, 50-1154, 50-
16722, 50-19552, 52-140922, 52-
147590, etc., but to be more specific, there are two methods for obtaining a liquid material containing liquefied titanium trichloride. (A) A method in which titanium tetrachloride is used as a starting material and reduced with an organoaluminum compound in the presence of an ether or thioether and, if necessary, a suitable hydrocarbon solvent. (B) Using solid titanium trichloride as a starting material, if necessary in the presence of a suitable hydrocarbon solvent,
Method of treatment with ether or thioether. Examples of the ether or thioether used include those represented by the general formula shown above, where R 4 and R 5 are ethyl, n-
Propyl, n-butyl, n-amyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-decyl,
Examples include alkyl groups such as n-dodecyl, preferably linear alkyl groups; alkenyl groups such as butenyl and octenyl, preferably linear alkenyl groups; aryl groups such as tolyl, xylyl, and ethyl phenyl; and aralkyl groups such as benzyl. . Preferred are dialkyl ethers, dialkenyl ethers, alkyl alkenyl ethers, dialkyl thioethers, and the like. In addition, as a hydrocarbon solvent, n-pentane,
n-hexane, n-heptane, n-octane, n
- Saturated aliphatic hydrocarbons such as dodecane and liquid paraffin; alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and methylcyclohexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene, etc., and are selected appropriately depending on the type of ether. be done. for example,
In the general formula shown above as an ether or thioether
When at least one of R 4 and R 5 is an alkyl group or alkenyl group having 3 to 5 carbon atoms,
Preferably, aromatic hydrocarbons are selected, followed by ring hydrocarbons, and when R 4 and R 5 are an alkyl group or alkenyl group having 6 or more carbon atoms, saturated aliphatic hydrocarbons are preferably selected. be done. Next , as an organoaluminum compound in method (A), for example, the general formula AlR 6 q (X represents a halogen atom) is used, and the amount used is shown in the molar ratio of titanium in titanium tetrachloride to hydrocarbon group (R 6 in the general formula) in the organoaluminum compound. , 1:
The ratio is in the range of 0.1 to 1:50, preferably 1:0.3 to 1:10. The amount of ether or thioether used is the molar ratio of ether:titanium tetrachloride, 1:
It is in the range of 0.05 to 1:5, preferably 1:0.25 to 1:2.5. The method of conducting the reduction reaction is arbitrary, and usually 0
The three components are brought into contact in any order to form a liquid at a temperature of ~50°C. In addition, if a small amount of iodine, titanium tetraiodide, or titanium tetrabromide is added to titanium tetrachloride, for example, at a molar ratio of about 0.005 to 0.3 to titanium tetrachloride, solid titanium trichloride will be precipitated. Catalyst complexes are particularly preferred because they provide polymers with high activity and high stereoregularity. As solid titanium trichloride in method (B), titanium trichloride produced by reducing titanium tetrachloride with hydrogen gas, aluminum, etc. can also be used, but titanium trichloride produced by reducing titanium tetrachloride with an organoaluminum compound can also be used. Particularly preferred is titanium trichloride. The amount of ether or thioether used is a molar ratio of titanium trichloride:ether or thioether of 1:1 or more, preferably 1:1 to 5. Ether or thioether treatment is usually carried out at 0 to 100°C, preferably at 20 to 50°C.
It is carried out at a temperature of around ℃. In method (a), a fine particulate solid titanium trichloride-based catalyst complex is precipitated at a temperature of 150°C or less from a liquid material containing titanium trichloride liquefied by either method (A) or (B) above. However, there are no particular restrictions on the method, and the liquid can be heated as is or after adding a hydrocarbon diluent as necessary, at a temperature of 150℃ or less,
The temperature is usually raised to 20 to 150°C, preferably 40 to 120°C, and particularly preferably 60 to 100°C to precipitate. Note that when the total number of moles of titanium and aluminum in the titanium trichloride liquid is smaller than the number of moles of ether or thioether, a liberating agent may be added to promote precipitation. The liberating agent has the function of reacting with the complex of titanium trichloride and ether or thioether constituting the liquid material to precipitate free solid titanium trichloride,
Lewis acids that are more acidic than titanium trichloride, e.g.
Titanium tetrachloride, boron trifluoride, boron trichloride,
Examples include vanadium tetrachloride, aluminum trichloride, alkyl aluminum dihalide, alkyl aluminum sesquihalide, dialkyl aluminum halide, and the like. Among these, titanium tetrachloride,
Aluminum halides, such as aluminum trihalides and alkyl aluminum dihalides, are preferred. The amount of the liberating agent used is preferably 5 times the mole or less of titanium in the liquid material. Next, the method (b) is JP-A-47-34478, JP-A-48
-64170, Japanese Patent Application No. 49-17120, Japanese Patent Application No. 49-29622, etc., but specifically, titanium tetrachloride is first reduced with an organoaluminum compound or metallic aluminum. As the organoaluminum compound, those having the general formulas listed in (A) of (A) can be similarly used. The reduction reaction may be performed by a known method. For example, when reducing with an organoaluminum compound, add the organoaluminum compound to titanium tetrachloride in a diluent in an amount of 1 mole or more, preferably 1 to 10 times the amount of titanium tetrachloride, at about -50 to 30°C. The reaction may be completed by adding at a certain temperature and raising the temperature to -10 to 100°C. When reducing with metallic aluminum, 0.1 to 1 gram atom of metallic aluminum is added per mole of titanium tetrachloride in a diluent such as xylene or in the presence of a small amount of AlCl 3 to titanium tetrachloride in the absence of a diluent. Add, 80-300℃ preferably 100℃
Just heat it to ~200℃. In the method (b), the solid titanium trichloride obtained as described above is treated with a complexing agent and a halogen compound. As the complexing agent, those exemplified above as complexing agent C can be similarly mentioned.
Examples of the halogen compound include titanium tetrachloride and carbon tetrachloride. The complexing agent treatment and the halogen compound treatment may be performed at the same time, or the complexing agent treatment and the halogen compound treatment may be performed first. The complexing agent treatment is usually carried out by adding a complexing agent to solid titanium trichloride in a diluent in an amount of 0.2 to 3 moles relative to TiCl 3 at a temperature of -20 to 80°C. After the complexing agent treatment, it is preferable to separate and wash the obtained solid. Halogen compound treatment is usually carried out in a diluent at a temperature of -10 to 50°C. The amount of halogen compound used is usually 0.1 per TiCl 3
~10 times by mole, preferably 1 to 5 times by mole. After the halogen compound treatment, it is preferable to separate and wash the obtained solid. The solid titanium trichloride-based catalyst complex used in the method of the present invention is preferably one produced by the method (a) or (b) above. Method (a) is preferred, especially method (b) via method (A), but in addition to methods (a) and (b), as described in JP-A-123796-1987,
To solid titanium trichloride obtained by reducing titanium tetrachloride with an organoaluminum compound, add an ether compound at a molar ratio of 0.5 to 5 to the titanium trichloride, heat to 50 to 120°C, and then separate the solid. Those produced by this method can also be used. In the method of the present invention, the solid titanium trichloride-based catalyst complex as described above is used as a catalyst. Pure titanium trichloride (TiCl 3 ) obtained by hydrogen reduction of titanium tetrachloride, titanium trichloride-aluminum trichloride eutectic (TiCl 3 1/3 AlCl 3 ) obtained by aluminum reduction of titanium tetrachloride, and these trichlorides. Mechanically ground titanium and the like are not suitable as catalysts in the process of the invention. On the other hand, as a cocatalyst organoaluminum compound, the general formula
It is preferable to use a compound represented by AlR 1 o Cl 3-o (wherein R 1 represents a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and n represents a number from 1.95 to 2.10). Among these, diethylaluminum monochloride in which R 1 is an ethyl group and n is 2 can be sufficiently used, but those in which R 1 is a normal propyl group or a normal hexyl group are particularly preferred.
When R 1 is normal propyl group or normal hexyl group, it is important that n is 1.95≦n≦2.10, and if it is within this range, polymerization can be carried out in combination with the solid titanium trichloride catalyst complex described above. High results can be obtained in both polymerization activity and stereoregularity of the polymer. Furthermore, when using n > 2.10, the decrease in stereoregularity is greater than the improvement in polymerization activity, while when using n < 1.95, on the other hand, the polymerization activity decreases more than the improvement in stereoregularity. is significant, giving unfavorable results in either case.
The organoaluminum compound that is the cocatalyst may have both a normal propyl group and a normal hexyl group as R 1 in the above general formula. Therefore, the method for producing such an organoaluminum compound which is a cocatalyst may be a known method, for example, by reacting tri-n-propyl aluminum or tri-n-hexyl aluminum with aluminum trichloride; Normal propylaluminum, trinormalhexylaluminum or aluminum trichloride and (b) general formula
Produced by reacting with a compound represented by AlR 2 n Cl 3-n (wherein R 2 represents a normal propyl group or a normal hexyl group, and m represents a number of 0<m<3). Ru. Furthermore, there is a method that combines these two methods, that is, first, tri-n-propyl aluminum or tri-n-hexyl aluminum is reacted with aluminum trichloride to produce, for example, AlR 2 n Cl 3-n where m is about 0.9 to 2.1. can be produced by adding and reacting a small amount of tri-n-propyl aluminum, tri-n-hexyl aluminum or aluminum trichloride to this to give the desired n. The reaction temperature during these reactions is room temperature or
150°C, usually 50°C to 100°C, and a reaction time of several minutes to several hours, usually 1 to 2 hours, is sufficient. Although the reaction does not require the use of a solvent, it is possible to use solvents such as aliphatic hydrocarbons such as n-hexane and n-heptane, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, and alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and methylcyclohexane. You can go in their presence. In addition, when trialkylaluminum having an alkyl group different from R 2 in AlR 2 n Cl 3-n is used as a reactant added in the second stage reaction, normal hexyl group and normal propyl group are A compound having both is obtained. After the reaction is completed, it may be used as a cocatalyst as it is, but it is preferable to use it after purification by distillation under reduced pressure or the like. Furthermore, in the method of the present invention, in addition to the above catalyst and cocatalyst, an electron donating compound may be used as the third catalyst component to improve the stereoregularity of the produced polymer without reducing the polymerization activity. Such electron-donating compounds include one electron-donating atom or group.
Compounds containing more than one compound, such as ethers, polyethers, alkylene oxides, furans, amines, trialkylphosphines, triarylphosphines, pyridines, quinolines, phosphoric esters,
Examples include phosphoric acid amide, phosphine oxide, trialkyl phosphite, triarylphosphite, ketone, carboxylic acid ester, and carboxylic acid amide. Among these, preferred are carboxylic acid esters such as ethyl benzoate, methyl benzoate, and phenyl acetate; glycine esters such as dimethylglycine ethyl ester and dimethylglycine phenyl ester; and triphenyl phosphite and trinonyl phenyl phosphite. Examples include triarylphosphite and the like. The ratio of each catalyst component used is usually selected from the range of 1:1 to 100, preferably 1:2 to 40, based on the molar ratio of titanium trichloride to organoaluminum compound in the solid titanium trichloride catalyst complex. When the aforementioned third catalyst component is used, the molar ratio of titanium trichloride to the third catalyst component is selected to be 1:0.01 to 10, preferably 1:0.05 to 2. Furthermore, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene may also be used as the third catalyst component. Note that the solid titanium trichloride-based catalyst complex used as a catalyst may be used as it is for polymerization, but
It is preferable to pre-treat with a small amount of olefin such as propylene or ethylene in the presence of an organoaluminum compound before use. This pretreatment is effective in improving the physical properties of the polymer slurry, such as bulk density. Pretreatment is performed at a temperature lower than the polymerization temperature, generally from 20℃
At 60°C, titanium trichloride in the polymer/solid titanium trichloride catalyst complex produced by pretreatment = 0.1~
The ratio is 50/1 (weight ratio), usually 1 to 20/1. In the method of the present invention, the polymerization is carried out in three stages in the method for producing propylene-ethylene copolymer using a catalyst system mainly composed of a solid titanium trichloride-based catalyst complex and an organoaluminum compound as described above. However, in the first step, propylene is homopolymerized in the presence of liquefied propylene. Here, in order to supply the solid titanium trichloride catalyst complex and organoaluminum compound into the polymerization tank, aliphatic hydrocarbons such as hexane and heptane, alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane, and aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene are used. It is preferred to use inert liquid hydrocarbons as diluents, and it is therefore within the scope of the invention for trace amounts of these inert liquid hydrocarbons to coexist with the liquefied propylene. The polymerization temperature and time are selected so that the amount of propylene homopolymer is 70 to 90% by weight of the total polymer production. Polymerization temperature is usually 40~100℃, preferably 55~
Selected from a range of 80℃. The polymerization pressure is the sum of the vapor pressure of liquefied propylene determined by the polymerization temperature, the pressure of hydrogen used as a molecular weight regulator, and the vapor pressure of a small amount of the inert liquid hydrocarbon used as a diluent for the catalyst component, but usually 30 ~40Kg/ cm2 .
The melt flow index of the propylene homopolymer obtained in the first step (230℃, load
Extrusion amount g/10 min at 2.16Kg, ASTM D1238−
By 70. In the following, it will be abbreviated as MFI. )but,
The polymerization temperature and amount of molecular weight regulator are selected so that the molecular weight is 1 to 60. Examples of the molecular weight modifier include hydrogen, dialkylzinc, etc., but hydrogen is preferred.
Typically, the hydrogen concentration in the gas phase is about 1-20 mole percent. Next, in the second stage, in the presence of the propylene homopolymer produced in the first stage and in the substantial absence of a liquid hydrocarbon such as liquefied propylene,
Perform ethylene random copolymerization. That is, the second
In this step, polymerization is carried out using a gas phase polymerization method in which the catalyst is brought into direct contact with ethylene and propylene gases. The propylene/propylene+ethylene ratio is selected from a range of 95 mol% or less. And the propylene partial pressure must be 0.5Kg/cm 2 or more. If the propylene/propylene+ethylene ratio exceeds 95 mol%, the improvement in impact strength will be insufficient, which is not preferred. In particular, this ratio is preferably 95 to 60 mol%. If the propylene partial pressure is less than 0.5 Kg/cm 2 , the copolymer production rate per unit amount of catalyst will be low and it will be economically disadvantageous, which is not preferred. Especially 1-50
Kg/cm 2 is preferred. And the amount of propylene-ethylene random copolymer is 3 to 20% of the total polymer production amount.
The polymerization temperature and time are chosen so that the weight percent. If this amount is less than 3% by weight, the effect of improving impact strength etc. will be small, and if it exceeds 20% by weight, the bulk density and free flow properties will deteriorate, the rigidity and transparency will be greatly reduced, and the shrinkage rate of the molded product will also be large, so it is preferable. do not have. It is preferable that the amount produced in the second stage is the smallest among the stages 1 to 3. Polymerization temperature is usually 40~100℃,
Preferably, the temperature is selected from the range of 60 to 90°C. Polymerization pressure is usually 10 to 50 kg/cm 2 . Then, the polymerization temperature and the amount of hydrogen, which is a molecular weight regulator, are selected so that the MFI of the propylene-ethylene random copolymer is 0.1 or less. If MFI exceeds 0.1, the improvement in impact strength will be insufficient. The hydrogen concentration in the gas phase is usually about 0.01 to 30 mol%. As mentioned above, if hydrogen is not present, the molded product will have rough skin, which is not preferable. In the third stage, random copolymerization of ethylene and propylene is carried out in the presence of the propylene-ethylene copolymer produced in the second stage and in the substantial absence of a liquid hydrocarbon such as liquefied propylene. That is, the polymerization is carried out by a gas phase polymerization method in which the catalyst is brought into direct contact with ethylene or propylene gas. The propylene/propylene+ethylene ratio is chosen to be lower than that of the second stage. If this ratio is higher than that in the second stage, low temperature brittleness will not be improved and problems will likely occur in formability, which is not preferred. Usually this ratio is preferably 10
Selected from the range of ~50 mol%. The polymerization temperature, polymerization pressure, and polymerization time are selected so that the amount of propylene-ethylene random copolymer is 5 to 20% by weight of the total amount of polymer produced. If this amount is less than 5%, the improvement in low temperature brittleness will be insufficient. 20% by weight
Exceeding this is not preferable because the transparency of the molded product will be greatly reduced. The polymerization temperature is usually selected from the range of 40 to 100°C, preferably 60 to 90°C. The polymerization pressure is usually 1 to 50 kg/cm 2 . MFI of propylene-ethylene random copolymer is 1 or less, preferably 0.1
The polymerization temperature and the amount of hydrogen, which is a molecular weight regulator, are selected as follows. The hydrogen concentration in the gas phase is usually about 1 to 150 mol%. If MFI exceeds 1, the effect of improving impact strength will not be sufficient and this is not preferred. Polymerization is carried out continuously or batchwise. In the continuous system, a separate polymerization vessel is used for each stage, the transfer of the polymer between the polymerization vessels being conveniently carried out by means of pressure differences. Therefore, it is preferable to determine the polymerization pressure so that the pressure in the polymerization tank satisfies the following relationship: first stage≧second stage≧third stage. It is also possible to increase the pressure in the initial stage by adding an inert gas such as nitrogen or argon. The propylene-ethylene block copolymer obtained by the method of the present invention has high crystallinity and the amount of amorphous polymer produced is small, so there is no need to remove the amorphous polymer. Moreover, it has excellent impact strength, rigidity, and low-temperature brittleness even without removing the amorphous polymer. In addition, in the method of the present invention, the amount of propylene-ethylene block copolymer produced is 16,000 g or more, and even 20,000 g per 1 g of titanium trichloride.
It is so high that it exceeds g. Therefore, the titanium trichloride residue remaining in the polymer is 19 ppm titanium.
Below that, it becomes even less than 15 ppm, and there is no longer any need to remove titanium. At the end of the third stage of polymerization, the propylene-ethylene block copolymer powder is in a powder state with excellent free-flowing properties. Since it is not necessary to remove the amorphous polymer and the Ti in the catalyst residue, there is no need to use inert liquid hydrocarbons, alcohols, etc. That is, after the polymerization is completed, the powder state is directly pelletized, or in order to remove the chlorine in the catalyst residue,
As seen in No. 25888, it can be pelletized after a simple process of bringing the polymer powder into gas-solid contact with a small amount of gaseous alkylene oxide at 80 to 120°C for several minutes, or it can be made into powder grade without being pelletized. It becomes possible to make the final product as is. In order to operate the method of the present invention stably and continuously for a long period of time,
The powder properties of the catalyst-containing olefin polymer powder in the polymerization system were measured at a temperature of 30 to 130°C, with a bulk density of 0.35 g/cm 3
The above is preferably 0.40 g/cm 3 or above, and the angle of repose is 30.
~50°, preferably 30-45°, and a sliding angle of 25-50°
The angle is preferably 25 to 43°, and the average particle diameter is preferably 100 μm or more, preferably 200 μm or more.
In order to obtain such a powdery polymer powder, the above-mentioned (a) or (b) must be used as the solid titanium trichloride catalyst complex.
It is sufficient to use the product manufactured by the method (a), especially the method (a). Here, the angle of repose and the angle of slip are the angles at which the above powder remains stable, as measured on a polished stainless steel plate, as described in Zoku Shin Chemical Engineering Course, published by Nikkan Kogyo Shimbun, Vol. 18, pages 5-8. and the angle at which it begins to slide. EXAMPLES The present invention will be explained in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist thereof. The meanings of the abbreviations and various measurement methods in the examples are as follows. Catalyst efficiency CE (g/g) is the amount of copolymer produced in grams per gram of titanium trichloride. Isotactic Index II (%) is the residual amount (% by weight) after extraction with boiling n-heptane for 6 hours in a modified Soxhlet extractor.
Since the amorphous polymer is soluble in boiling n-heptane, II (%) indicates the yield of the crystalline polymer. The bulk density ρ B (g/cc) was based on JIS-6721. The ethylene content [E] IR (%) in the copolymer was determined from the peak height ratio of 4396 cm -1 and 4325 cm -1 in the infrared absorption spectrum of a 0.2 mm thick press sheet. Melt flow index MFI (g/10min)
According to ASTM D1238−70, 230℃, load 2.16Kg
It shows the amount of polymer extruded when . The density ρ (g/cc) was determined at 20°C by the density gradient tube method in accordance with ASTM-D1505. The first descending strength YS (Kg/cm 2 ) is ASTM D638−
It was determined by a tensile test of a dumbbell piece punched from a press sheet with a thickness of 1.0 mm in accordance with 72. Unless otherwise specified, values are measured at 20°C. Izotsu impact strength (Kg・cm/cm) is ASTM
Measurements were made using D256 on a notched strip cut out from a 5.0 mm thick press sheet. Unless otherwise specified, values are at 20°C. The elongation at break of the weld portion (%) was determined by making a 3 mm thick two-point gate dumbbell piece using a 1 oz injection molding machine and conducting a tensile strength test. This is a measure of the strength of the weld portion. The embrittlement temperature Tb (°C) was determined according to ASTM D746 for a test piece punched from a 2.0 mm thick flat plate made using a 1 oz injection molding machine. The tensile impact strength was measured according to ASTM D1822. In the Examples and Comparative Examples below, the MFI in the second stage and the third stage were determined by separately conducting polymerization only in the second stage or the third stage, respectively. Catalyst production example 1 (Production of solid titanium trichloride-based catalyst complex) (A) Production of homogeneous titanium trichloride solution Into a 500 ml four-necked flask that was thoroughly purged with dry argon, 120 ml of n-heptane and 100 mmol of titanium tetrachloride were charged. , and further added 90 mmol of di-n-octyl ether. A solution of 33 mmol of diethylaluminum monochloride dissolved in 50 ml of n-heptane was gradually added dropwise to the mixture while stirring and maintaining the temperature at 25°C. A homogeneous solution of titanium trichloride in n-heptane with a greenish brown color was obtained. It was done. (B) Formation of precipitate of titanium trichloride and production of catalyst When the homogeneous solution of titanium trichloride obtained in step (A) above was heated to 95°C, a precipitate of purple titanium trichloride was formed during the heating process. Admitted. After stirring at 95°C for 30 minutes, the precipitate was separated and washed twice with 100 ml of n-heptane and then three times with 100 ml of toluene to obtain a finely granular purple solid titanium trichloride catalyst complex. Elemental analysis showed that the catalyst complex had a composition of the formula TiCl 3 (AlCl 3 ) 0.003 [ (n-C 8 H 17 ) 2 O] 0.10 . In addition, when we measured the X-ray diffraction spectrum of this catalyst complex using CuKα radiation, we found that 2Θ
It had a halo of maximum intensity at =32.9°. In addition, the cumulative pore volume measured using a mercury porosimeter (60,000 psig) has a pore radius of 20 ~
It was 0.04 cm 3 /g within 500 Å. Catalyst production example 2 (Production of solid titanium trichloride catalyst complex) (A) Production of reduced solid In a four-necked 500 ml flask purged with argon,
Add 45 ml of n-hexane and 100 mmol of titanium tetrachloride, cool to 0°C, and add 70 ml of n-hexane with stirring.
ml and ethylaluminum sesquichloride 200
A solution consisting of mmol was added dropwise over 30 minutes. After completion of the dropwise addition, stirring was continued for another 2 hours at 0°C for ripening. Then, it was washed 5 times with 100 ml of n-hexane, and 21 g of a reddish-purple solid substance was removed.
I got it. (B) Complexing agent treatment 150 ml of n-hexane and 21 ml of diisoamyl ether were added to the reddish-purple solid substance obtained in (A) above, and the reaction was carried out at 30°C for 1 hour with stirring. The mixture was then washed five times with 100 ml of n-hexane and dried under reduced pressure to obtain 21 g of a brown substance. (C) Titanium tetrachloride treatment 400 m
mol of titanium tetrachloride was added. After reacting at 35°C for 1.5 hours, washing with 100 ml of n-hexane 8 times produced a purple solid titanium trichloride catalyst complex.
I got g. Elemental analysis revealed that it had a composition of the formula TiCl 3 .(AlCl 3 ) 0.01 . [(i-C 5 H 11 ) 2 O] 0.11 . In addition, when we measured the X-ray diffraction spectrum using CuKα radiation, we found that 2Θ
It had a halo of maximum intensity at =32.9°. In addition, the cumulative pore volume measured using a mercury porosimeter was 0.16 when the pore radius was between 20 and 500 Å.
cm 3 /g. Catalyst production example 3 (Production of solid titanium trichloride-based catalyst complex) (A) Production of homogeneous titanium trichloride solution 150 ml of purified toluene and 90% titanium tetrachloride were placed in a 500 ml four-necked flask purged with dry argon.
mmol and further di-n-butyl ether
85 mmol was added. Titanium tetrachloride and di-n-butyl ether reacted with some heat and were uniformly dissolved in toluene to obtain an orange-yellow homogeneous solution. While stirring the solution and keeping it at 25°C, add 45ml of diethylaluminum monochloride.
When a solution of mol of titanium trichloride dissolved in 20 ml of toluene was gradually added, a dark orange homogeneous solution of titanium trichloride was obtained. (B) Formation of precipitate of titanium trichloride and production of catalyst When the homogeneous solution of titanium trichloride obtained in step (A) above was heated to 95°C, a precipitate of purple titanium trichloride was formed during the heating process. Admitted. After stirring at 95℃ for 30 minutes, separate the precipitate and add toluene.
The mixture was washed once with 100 ml and then five times with 100 ml of n-heptane to obtain a finely divided purple titanium trichloride catalyst complex. Elemental analysis showed that the catalyst complex had a composition of the formula TiCl 3 (AlCl 3 ) 0.004 [ (n- C 4 H 9 ) 2 O] 0.06 . Furthermore, when we measured the X-ray diffraction spectrum of this catalyst complex using CuKα radiation, we found that 2Θ=
It had a halo of maximum intensity at 32.9°. Example 1 An induction stirring autoclave with a capacity of 2 and having a built-in anchor-type stirring blade was used. After thoroughly drying, vacuuming and purging with nitrogen gas, di-n-propyl aluminum monochloride 2.0 was placed in an autoclave purged with propylene gas.
mmol was charged. Charge 1.2Kg/ cm2 of hydrogen gas,
Then, after charging 700 g of liquefied propylene, the temperature of the autoclave was raised. Autoclave internal temperature is 70
When the temperature reached 18 °C, the solid titanium trichloride-based catalyst complex obtained in Catalyst Preparation Example 1, TiCl 3 as 18
5 ml of toluene slurry containing 1.0 mg of toluene was injected under pressure with nitrogen gas. At this time, the first stage polymerization reaction was started, and the polymerization reaction was continued at 70° C. for 3.0 hours with stirring. The total pressure was 32.4 kg/cm 2 gauge pressure. After 3.0 hours, purge the liquefied propylene and hydrogen gas and reduce the autoclave internal pressure to gauge pressure 0 Kg/cm 2
Then, a siphon was attached under nitrogen gas, several grams of powdered polypropylene homopolymer was collected under nitrogen gas pressure, and the Ti content was measured using fluorescent X-rays.
The yield and MFI of polymer in each step were determined. Then, after quickly adjusting the internal temperature of the autoclave to 70°C, propylene gas was charged at 14.1 kg/cm 2 ethylene gas was charged at 2.9 kg/cm 2 hydrogen gas was charged at 0.5 kg/cm 2 . This time is the start of the second stage polymerization reaction, and the temperature is 70°C.
The polymerization reaction was continued under stirring for 1.0 hour. During this time, ethylene gas was continuously charged so that the ethylene partial pressure was 2.9 Kg/cm 2 , and propylene gas was continuously charged so that the propylene partial pressure was 14.1 Kg/cm 2 . The total pressure was 17.5 kg/cm 2 gauge pressure. The propylene/propylene + ethylene ratio in the gas phase is the average
83mol%, average H 2 /propylene + ethylene ratio
It was 3 mol%. After 1.0 hours, the propylene gas, ethylene gas, and hydrogen gas were purged, and the internal pressure of the autoclave was set to 0 kg/cm 2 gauge pressure, and a siphon was attached under nitrogen gas. The Ti content was measured using pre-fluorescent X-rays to determine the polymer yield in the second stage. Then, quickly adjust the internal temperature of the autoclave to 70℃, then charge 4.5 kg/ cm2 of hydrogen gas, and 2.5 kg/ cm2 of propylene gas.
10.0Kg/ cm2 was charged. At this time, the third stage polymerization reaction was started, and the polymerization reaction was continued at 70° C. for 1.0 hour with stirring. During this time, ethylene gas was continuously charged so that the ethylene partial pressure was 10.0 Kg/cm 2 , and propylene gas was continuously charged so that the propylene partial pressure was 2.5 Kg/cm 2 . The total pressure was 17.0 Kg/cm 2 gauge pressure. Propylene/propylene+ in gas phase
The ethylene ratio was 27 mol% on average, and the H2 /propylene+ethylene ratio was 29 mol% on average. After 1.0 hour, the propylene gas, ethylene gas, and hydrogen gas were purged, and 385 g of a free-flowing white powdery propylene-ethylene block copolymer with no agglomerates was taken out from the autoclave. Table 1 shows the polymerization conditions and various measurement results. The bulk density ρ B of the copolymer powder was 0.46 g/cc, and II was 93.5%, but these values were based on the ρ of the propylene homopolymer extracted at the end of the first stage.
B = 0.46 g/cc, which was almost unchanged compared to II = 96.8%. Also, the average particle size of the copolymer powder is
330μ, the angle of repose was 36°, and the angle of slip was 35°.
On the other hand, in terms of physical properties, even without removing the amorphous polymer, both the first yield strength and the Izot impact strength were high, and the embrittlement temperature was sufficiently low. Catalyst efficiency CE is
21400 and the amount of Ti remaining in the copolymer is 15ppm
It was low enough that there was no need to remove it. The tensile impact strength was 913Kgcm/ cm2 . Examples 2 to 4 Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that the polymerization conditions were changed as shown in Table 1 to obtain a propylene-ethylene block copolymer with excellent free flow properties. Various measurement results are shown in Table 1. In Example 4, titanium trichloride obtained in Catalyst Production Example 3 was used. Comparative Example 1 Table 1 shows the polymerization results and various measurement results obtained when the third stage polymerization was not performed in Example 1. Without the third stage of polymerization, the embrittlement temperature and impact strength were insufficient.

【表】 比較例 2 実施例1において重合条件を表2に示すように
変更したこと以外は同様にして重合を行いプロピ
レン−エチレンブロツク共重合体を得た。各種測
定結果を表2に示した。第2段階における気相の
H2濃度が0の場合溶融押出物の表面にいわゆる
“肌荒れ”が生じ美観を損うものであつた。 比較例 3 実施例1において触媒製造例1で得られた固体
三塩化チタン触媒錯体の代りに市販の三塩化チタ
ンTiCl3・1/3AlCl3を150mg、ジノルマルプロピル
アルミニウムモノクロライドを2.0mmolの代りに
5.0mmol用いたこと以外は同様にして重合を行つ
た。各種測定結果を表2に示したが自由流動性に
乏しく凝集塊の多い共重合体粉末であつた。平均
粒径は粘着性の為測定出来ず、安息角は71゜、滑
り角は68゜であつた。また物性面では第1降伏強
度が低く、従つて剛性の高い共重合体を得る為に
は非結晶性重合体を除去する必要がある。 比較例 4 実施例1において、触媒製造例1で得られた固
体三塩化チタン触媒錯体の代わりに市販の三塩化
チタンTiCl3・1/3AlCl3を310mg、ジノルマルプロ
ピルアルミニウムモノクロリドの代りにジエチル
アルミニウムモノクロリドを10mmol、又液体プ
ロピレン溶媒の代りにn−ヘプタン750mlを用
い、表2に示す重合条件に従う以外は同様の装
置・操作を用いて重合を行つた。又、第1段階及
び第2段階終了後窒素圧下でスラリーとしてポリ
マーを抜出した。 全重合操作の完了後そのまま溶媒及び揮発成分
を減圧乾燥して得られたポリマーは粘着性が強く
自由流動性の乏しい共重合体粉末であつた。従つ
て平均粒径及び嵩密度は測定できなかつた。また
各種物性測定結果を表2に示したが、比較例3の
結果と同様に良好な物性を有する共重合体を得る
ためには非結晶性重合体を除去する必要がある。
[Table] Comparative Example 2 Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that the polymerization conditions were changed as shown in Table 2 to obtain a propylene-ethylene block copolymer. Various measurement results are shown in Table 2. Gas phase in the second stage
When the H 2 concentration was 0, so-called "rough skin" appeared on the surface of the melt extrudate, impairing its aesthetic appearance. Comparative Example 3 In Example 1, 150 mg of commercially available titanium trichloride TiCl 3 1/3 AlCl 3 was used instead of the solid titanium trichloride catalyst complex obtained in Catalyst Production Example 1, and 2.0 mmol of di-n-propyl aluminum monochloride was used instead. to
Polymerization was carried out in the same manner except that 5.0 mmol was used. The results of various measurements are shown in Table 2, and it was found that the copolymer powder had poor free flow properties and had many aggregates. The average particle size could not be measured due to stickiness, and the angle of repose was 71° and the angle of slip was 68°. Furthermore, in terms of physical properties, the first yield strength is low, and therefore, in order to obtain a copolymer with high rigidity, it is necessary to remove the amorphous polymer. Comparative Example 4 In Example 1, 310 mg of commercially available titanium trichloride TiCl 3 1/3 AlCl 3 was used instead of the solid titanium trichloride catalyst complex obtained in Catalyst Production Example 1, and diethyl was used instead of di-n-propyl aluminum monochloride. Polymerization was carried out using the same apparatus and operation except that 10 mmol of aluminum monochloride and 750 ml of n-heptane were used instead of the liquid propylene solvent and the polymerization conditions shown in Table 2 were followed. Further, after the first and second stages were completed, the polymer was extracted as a slurry under nitrogen pressure. After completion of the entire polymerization operation, the solvent and volatile components were directly dried under reduced pressure, and the resulting polymer was a copolymer powder with strong stickiness and poor free-flowing properties. Therefore, the average particle size and bulk density could not be measured. The results of various physical property measurements are shown in Table 2, and in order to obtain a copolymer with good physical properties similar to the results of Comparative Example 3, it is necessary to remove the amorphous polymer.

【表】【table】

【表】 実施例 5〜8 実施例1において、固体三塩化チタン系触媒錯
体として、触媒製造例2で得られた錯体、TiCl3
として20mg、を含有するヘキサンスラリー5mlを
用い、重合条件を表3のようにかえたほかは、同
様にして重合をおこなつた。各種測定結果を表3
に示した。実施例5の重合体粉末の安息角は39
゜、滑り角は38゜、平均粒径は320μであつた。
[Table] Examples 5 to 8 In Example 1, as the solid titanium trichloride-based catalyst complex, the complex obtained in Catalyst Production Example 2, TiCl 3
Polymerization was carried out in the same manner, except that 5 ml of hexane slurry containing 20 mg of chloride was used and the polymerization conditions were changed as shown in Table 3. Table 3 shows various measurement results.
It was shown to. The angle of repose of the polymer powder of Example 5 is 39
The slip angle was 38°, and the average particle size was 320μ.

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 アルミニウム含有量がチタンに対するアルミ
ニウムの原子比で0.15以下であつて、かつ錯化剤
を含有する固体三塩化チタン系触媒錯体と有機ア
ルミニウム化合物とを主体とする触媒系を用い、
重合を3段階に分けてプロピレン−エチレンブロ
ツク共重合体を製造する方法であつて、 (イ) 第1段階において液化プロピレンおよび水素
の存在下プロピレンを重合して全重合体生成量
の70重量%〜90重量%であり、そのメルトフロ
ーインデツクスが1〜60であるプロピレン単独
重合体を生成させ、 (ロ) 第2段階において液状炭化水素の実質的不存
在下気相中のプロピレン/プロピレン+エチレ
ンの比が95モル%以下で、0.5Kg/cm2以上のプ
ロピレン分圧のもと、水素の存在下、プロピレ
ンとエチレンを共重合して、全重合体生成量の
3重量%〜20重量%であり、そのメルトフロー
インデツクスが0.1以下であるプロピレン−エ
チレン共重合体を生成させ、 (ハ) 第3段階において、液状炭化水素の実質的不
存在下、気相中のプロピレン/プロピレン+エ
チレンの比を第2段階のそれより低くして、水
素の存在下、エチレンとプロピレンを共重合し
て、全重合体生成量の5重量%〜20重量%であ
り、そのメルトフローインデツクスが1以下で
あるエチレン−プロピレン共重合体を生成させ
る ことを特徴とするプロピレン−エチレンブロツク
共重合体の製法。 2 第2段階の気相中のプロピレン/プロピレン
+エチレンの比を60モル%〜95モル%とする特許
請求の範囲第1項記載のブロツク共重合体の製
法。 3 第3段階の気相中のプロピレン/プロピレン
+エチレンの比を10モル%〜50モル%とする特許
請求の範囲第1項または第2項記載のブロツク共
重合体の製法。 4 固体三塩化チタン系触媒錯体が、三塩化チタ
ン、三塩化チタンのチタンに対するアルミニウム
の原子比で0.15以下の式AlR3 pX3-p(式中R3は炭
素数1〜20の炭化水素基、Xはハロゲン原子、p
は0≦p≦2の数である)で表わされるハロゲン
化アルミニウムおよび三塩化チタンに対しモル比
で0.001以上の錯化剤を含むものである特許請求
の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載のブ
ロツク共重合体の製法。 5 固体三塩化チタン系触媒錯体として、水銀ポ
ロシメーター法で測定した細孔半径20Å〜500Å
の間の累積細孔容積が0.02cm2/g以上であるもの
を使用する特許請求の範囲第1項ないし第4項の
いずれかに記載のブロツク共重合体の製法。 6 固体三塩化チタン系触媒錯体が、エーテル又
はチオエーテルの存在下に液状化した三塩化チタ
ンを含有する液状物から150℃以下の温度で析出
させたものである特許請求の範囲第1項ないし第
5項のいずれかに記載のブロツク共重合体の製
法。 7 固体三塩化チタン系触媒錯体が、四塩化チタ
ンを有機アルミニウム化合物又は金属アルミニウ
ムで還元して得られた固体三塩化チタンを、錯化
剤処理及びハロゲン化合物処理して得られるもの
である特許請求の範囲第1項ないし第5項のいず
れかに記載のブロツク共重合体の製法。
[Scope of Claims] 1. A catalyst system which has an aluminum content in an atomic ratio of aluminum to titanium of 0.15 or less and is mainly composed of a solid titanium trichloride-based catalyst complex containing a complexing agent and an organoaluminum compound. use,
A method for producing a propylene-ethylene block copolymer by dividing polymerization into three stages, the method comprising: (a) polymerizing propylene in the presence of liquefied propylene and hydrogen in the first stage to produce 70% by weight of the total polymer production; to 90% by weight and whose melt flow index is 1 to 60; (b) in a second step propylene/propylene+ in the gas phase in the substantial absence of liquid hydrocarbons; Propylene and ethylene are copolymerized in the presence of hydrogen under a propylene partial pressure of 0.5 Kg/cm2 or more with an ethylene ratio of 95 mol% or less to produce 3 to 20% by weight of the total polymer production. % and whose melt flow index is 0.1 or less, (c) in the third step, in the substantial absence of liquid hydrocarbons, propylene/propylene + Ethylene and propylene are copolymerized in the presence of hydrogen, with the ratio of ethylene being lower than that in the second stage, and the melt flow index is 5% to 20% by weight of the total polymer production. 1. A method for producing a propylene-ethylene block copolymer, which comprises producing an ethylene-propylene copolymer having a molecular weight of 1 or less. 2. The method for producing a block copolymer according to claim 1, wherein the ratio of propylene/propylene+ethylene in the gas phase in the second stage is 60 mol% to 95 mol%. 3. The method for producing a block copolymer according to claim 1 or 2, wherein the ratio of propylene/propylene+ethylene in the gas phase in the third step is 10 mol% to 50 mol%. 4 The solid titanium trichloride-based catalyst complex has the formula AlR 3 p X 3-p (wherein R 3 is a hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms group, X is a halogen atom, p
is a number of 0≦p≦2), and contains a complexing agent in a molar ratio of 0.001 or more to aluminum halide and titanium trichloride. Process for producing the block copolymer described. 5 Pore radius of 20 Å to 500 Å measured by mercury porosimeter method as a solid titanium trichloride catalyst complex
A method for producing a block copolymer according to any one of claims 1 to 4, which uses a block copolymer having a cumulative pore volume of 0.02 cm 2 /g or more. 6. Claims 1 to 6, wherein the solid titanium trichloride-based catalyst complex is precipitated at a temperature of 150°C or less from a liquid containing titanium trichloride liquefied in the presence of an ether or thioether. A method for producing a block copolymer according to any one of Item 5. 7. A patent claim in which the solid titanium trichloride-based catalyst complex is obtained by treating solid titanium trichloride obtained by reducing titanium tetrachloride with an organoaluminum compound or metal aluminum by treating it with a complexing agent and a halogen compound. A method for producing a block copolymer according to any one of items 1 to 5.
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