JPS6239603B2 - - Google Patents
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Description
本発明はプロピレン−エチレンブロツク共重合
体の製造法を関する。 更に詳しくはポリプロピレン主鎖にエチレン−
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造法に
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1段
目で生成したプロピレン重合体の存在下エチレン
とプロピレンをランダム共重合させてヘテロブロ
ツク共重合体を得る方法は知られている。しかし
この方法で従来用いられてきた三塩化チタンはた
と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。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一つである高い剛性を損うた
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、安定連続運転を不可能にする。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
体の製造コストを高めている。 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、一方その欠点である低い衝撃強度
および低温脆性を大巾に改良する点にある。 衝撃強度については例えば特公昭47−31119号
にみられるように2段目のプロピレン/エチレン
比の増加につれて増大することが知られている
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は
例えば特公昭39−1836号にみられるように1段目
の結晶性プロピレン重合体の量が全重合体の90重
量%以上になるようにブロツク共重合を行う方法
が知られているが、2段目のエチレン−プロピレ
ンランダム共重合体の量を減らすこの様な方法は
ブロツク共重合体の特徴の1つである衝撃強度向
上効果の犠性をもたらす。 触媒単位量当りの重合体生成量を大きくする手
法の1つに単量体の濃度を上げる、換言すれば不
活性液状炭化水素の代りに単量体そのもの即ち液
化プロピレンを希釈剤として用いる重合方法も知
られている。この方法によれば触媒単位量当りの
重合体生成量を大きくすることが可能であるが、
この方法で従来用いられてきた三塩化チタンは四
塩化チタンを金属アルミニウムで還元して得られ
た近似式TiCl・1/3AlCl3を有するもの、あるい
はTiCl3−AAと言われているものであり、これら
は重合活性が低い為に触媒単位量当りの重合体生
成量がいまだ充分高いとは言えず、例えば特公昭
46−32414号にみられるように三塩化チタン1g
当りの重合体生成量は約5Kg程度にすぎない。更
に、2段目のエチレン−プロピレンランダム共重
合を一方の単量体である液化プロピレン中で行う
ためにエチレン−プロピレンランダム共重合体中
に含まれるエチレン含有量を大きくすることが困
難であり、このエチレン含有量を大きくする方法
が種々提案されている。例えば特公昭53−10116
号では2段目のエチレン−プロピレンランダム共
重合を−45.6〜23.9℃(−50〜75〓)という低温
で行うことによつてエチレン含有量を大きくしう
る旨の記載があるが、このような低温で重合させ
る場合には重合速度が著しく小さくなるばかりで
なく重合器を低温に保つ為の特別の冷却装置を必
要とし、工業的にはかなり不利である。 また特公昭46−32414号では、2段目のエチレ
ン−プロピレンランダム共重合の際、反応槽内の
気相を抜きだした後その気相を反応槽に吹き込む
ことによつてエチレン含有量を大きくしうる旨の
記載があるが、この方法では気相を循環させる為
の圧縮機を必要とする。 本発明者等は、2段目のエチレン−プロピレン
ランダム共重合体中のエチレン含有量が大きい2
段階のブロツク共重合体を、液化プロピレン中で
工業的有利に製造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、前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
化でき、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、第2段階の気相中のプロ
ピレン/プロピレン+エチレン比ならびに水素/
プロピレン+エチレン比、および重合温度を特定
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い出し、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2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%〜95重量%であり、そのメルトフロ
ーインデツクスが1〜150であるプロピレン単
独重合体を生成させ、 (ロ) 第2段階において液化プロピレンの存在下気
相中のプロピレン/プロピレン+エチレンの比
を50モル%〜85モル%とし、気相中の水素/プ
ロピレン+エチレンの比が0.5モル%〜30モル
%の水素の存在下、25℃〜70℃で、プロピレン
とエチレンを共重合して、全重合体生成量の5
重量%〜30重量%であり、そのメルトフローイ
ンデツクスが10-7〜0.1であるプロピレン−エ
チ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
共重合体の製造法に存する。 さら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、さらに好ましくは0.02以下であり、か
つ錯化剤を含有するものである。そして錯化剤の
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の数を示す)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−p)s・(C)t(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、sは0.15以下の数であ
り、t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体粉
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、AR3Cl2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℃を越える温度の熱履歴
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−ヘキサ
シ、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、次いで脂環式炭化
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
塩化チタンと水素ガス、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、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−n(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。そのうち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前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
合に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−m(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−m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−m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ま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一
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、メチ
ルメタアクリレート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らる固体三塩化チタ
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
レンブロツク共重合体を製造する方法において重
合を2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。
プロピレン単独重合体の量は全重合体生成量の70
〜95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、1〜150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〜
30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
レン単独重合体および液化プロピレンの存在下プ
ロピレン−エチレンランダム共重合を行う。プロ
ピレン/プロピレン+エチレン比は50〜85モル%
の範囲から選ばれる。 プロピレン/プロピレン+エチレン比が50〜85
モル%というのは、非結晶性重合体の副生量が最
大となる条件であるが、一方最終重合体の衝撃強
度が最も改良される条件であり、この様な条件下
でも本発明方法によれば嵩密度の高い自由流動性
に富むブロツク共重合体粉末が反応槽の器壁付着
の殆んどみられない状態で得られる。上記範囲外
では、衝撃強度の改良が不充分であり、好ましく
ない。プロピレン/プロピレン+エチレン比は50
〜85モル%で重合を行つた場合、得られたプロピ
レン−エチレンランダム共重合体中に含まれるプ
ロピレンは30〜70重量%(22〜61モル%)とな
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5〜30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5重量%未満では衝撃強度等改良の効果が小さ
く、30重量%を越えると、嵩密度および自由流動
性が悪化し剛性、透明性の低下が大きく成型品の
収縮率も大となり好ましくない。重合温度は通常
25〜70℃好ましくは25〜65℃の範囲から選ばれ
る。70℃を超えると、得られるプロピレン−エチ
レンブロツク共重合体は、自由流動性が乏しく重
合体粒子間の凝集が起る等、スラリー物性上好ま
しくない。 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、水素の圧力、エチレンの圧力および微
量の不活性液状炭化水素の蒸気圧の合計となり、
通常は10〜40Kg/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10-7〜0.1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、水素/
プロピレン+エチレン比で0.5〜30モル%とす
る。MFIが0.1を越えると衝撃強度の改良が不充
分となる。 また、MFIが極めて小さい場合、例えば10-7未
満の場合、衝撃強度の向上が大きく良好ではある
が、射出成型時のバラス効果が大となり、寸法安
定性が悪化し、更に成型品に肌荒れもしくはフイ
ツシユ・アイが生じ好ましくない。 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スラリーの移送は圧力差
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
ことによつて第1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更には22000g
を越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14ppm以下となり最早除去する必要
が全くない。 第2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は液化プロピレンを分
散媒とするスラリー状態である。非結晶性重合体
の除去および触媒残渣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。即ち重合終了後液化プロピレンを気
化させるか、共重合体を沈降分離することによつ
て重合体粉末を取り出し、そのまま直接ペレツト
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号公報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
すことができる。 本発明方法において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0.35
g/cm3以上好ましくは0.40g/cm3以上、安息角を
3〜50゜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頁に記載されているように、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。 アイソタニツク・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。 共重合体のエチレン含有量〔E〕IR(重量
%)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。 極限粘度〔η〕(dl/g)は135℃のテトラリン
中において測定した値である。 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降伏強度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ASTA 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。 なお、第2段階におけるMFIは、第2段階のみ
の重合を別途行い、MFIが0.001以上の時は、
ASTM D1238−70に従い測定し、MFIがそれ以
下については、〔η〕を測定し、MFIと〔η〕の
関係から外挿し、MFIを求めたものである。 また、気相プロピレン濃度とは、気相中のプロ
ピンとエチレンの和に対するプロピレンの比をモ
ル%で表わし、気相水素濃度とは、気相中のプロ
ピレンとエチレンの和に対する水素の比をモル%
で表わした。 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
したものを徐々に適下したところ、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。 90℃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(AlCl3)0.003 〔(n−C8H17)2O〕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) 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90mlと四塩化チタン90m
molを仕込み、更にジ−n−ブチルエーテル80
mmol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
媒錯前は式 TiCl3(AlCl3)0.004 〔(n−C4H9)2O〕0.05 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。 触媒製造例 3 (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・(AlCl3)0.01 〔(i−C5H11)2O〕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、
0.16cm3/gであつた。 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、ついで
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
2.0mmolを仕込んだ。水素ガスを3.3Kg/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触媒錯体TiCl3として20mg
を含有するトルエンスラリー4.0ml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3.5時間、撹拌下に重合反応を続けた。
全圧は33.3Kg/cm2ゲージ圧であつた。3.5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。 ついで水素ガスを装入し、液化プロピレン500
gを装入した後すみやかにオートクレーブ内温を
40℃に調節し、エチレンガスを10.4Kg/cm2装入し
た。この時を第2段階の重合反応の開始とし、40
℃で0.5時間撹拌下に重合反応を続けた。この間
エチレン分圧が10.4Kg/cm2となる様に連続してエ
チレンガスを装入した。全圧は28.5Kg/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60mol%、H2/プロピレン
+エチレン比は平均4.1mol%であつた。 0.5時間後、液化プロピレン、エチレンガス及
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474gを取り
出した。 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0.44g/c.c.であり、II
は95.3%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ρB=
0.46g/c.c.、II=97.4%に比べ低下が小さいもの
であつた。 また、共重合体粉末の平均粒径は450μ、安息
角は38゜、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
化温度も低い値であつた。触媒効率CEは23700で
あり、共重合体中に残存するTi量は13.1ppmと充
分に低く、もはや除去する必要はないものであつ
た。 実施例 2、3 実施例1において、第2段階における気相のプ
ロピレン濃度、及びH2濃度を表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。 比較例 1 実施例1において第2段階の気相プロピレン濃
度及びH2濃度を表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プロピレン−エチレ
ンブロツク共重合体を得た。 気相プロピレン濃度46モル%にした場合にはプロ
ピレン−エチレンランダム共重合体中に含まれる
プロピレンは30重量%以下となり、衝撃強度は不
充分であつた。
体の製造法を関する。 更に詳しくはポリプロピレン主鎖にエチレン−
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造法に
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1段
目で生成したプロピレン重合体の存在下エチレン
とプロピレンをランダム共重合させてヘテロブロ
ツク共重合体を得る方法は知られている。しかし
この方法で従来用いられてきた三塩化チタンはた
と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。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一つである高い剛性を損うた
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、安定連続運転を不可能にする。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
体の製造コストを高めている。 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、一方その欠点である低い衝撃強度
および低温脆性を大巾に改良する点にある。 衝撃強度については例えば特公昭47−31119号
にみられるように2段目のプロピレン/エチレン
比の増加につれて増大することが知られている
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は
例えば特公昭39−1836号にみられるように1段目
の結晶性プロピレン重合体の量が全重合体の90重
量%以上になるようにブロツク共重合を行う方法
が知られているが、2段目のエチレン−プロピレ
ンランダム共重合体の量を減らすこの様な方法は
ブロツク共重合体の特徴の1つである衝撃強度向
上効果の犠性をもたらす。 触媒単位量当りの重合体生成量を大きくする手
法の1つに単量体の濃度を上げる、換言すれば不
活性液状炭化水素の代りに単量体そのもの即ち液
化プロピレンを希釈剤として用いる重合方法も知
られている。この方法によれば触媒単位量当りの
重合体生成量を大きくすることが可能であるが、
この方法で従来用いられてきた三塩化チタンは四
塩化チタンを金属アルミニウムで還元して得られ
た近似式TiCl・1/3AlCl3を有するもの、あるい
はTiCl3−AAと言われているものであり、これら
は重合活性が低い為に触媒単位量当りの重合体生
成量がいまだ充分高いとは言えず、例えば特公昭
46−32414号にみられるように三塩化チタン1g
当りの重合体生成量は約5Kg程度にすぎない。更
に、2段目のエチレン−プロピレンランダム共重
合を一方の単量体である液化プロピレン中で行う
ためにエチレン−プロピレンランダム共重合体中
に含まれるエチレン含有量を大きくすることが困
難であり、このエチレン含有量を大きくする方法
が種々提案されている。例えば特公昭53−10116
号では2段目のエチレン−プロピレンランダム共
重合を−45.6〜23.9℃(−50〜75〓)という低温
で行うことによつてエチレン含有量を大きくしう
る旨の記載があるが、このような低温で重合させ
る場合には重合速度が著しく小さくなるばかりで
なく重合器を低温に保つ為の特別の冷却装置を必
要とし、工業的にはかなり不利である。 また特公昭46−32414号では、2段目のエチレ
ン−プロピレンランダム共重合の際、反応槽内の
気相を抜きだした後その気相を反応槽に吹き込む
ことによつてエチレン含有量を大きくしうる旨の
記載があるが、この方法では気相を循環させる為
の圧縮機を必要とする。 本発明者等は、2段目のエチレン−プロピレン
ランダム共重合体中のエチレン含有量が大きい2
段階のブロツク共重合体を、液化プロピレン中で
工業的有利に製造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、前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
化でき、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、第2段階の気相中のプロ
ピレン/プロピレン+エチレン比ならびに水素/
プロピレン+エチレン比、および重合温度を特定
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い出し、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2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%〜95重量%であり、そのメルトフロ
ーインデツクスが1〜150であるプロピレン単
独重合体を生成させ、 (ロ) 第2段階において液化プロピレンの存在下気
相中のプロピレン/プロピレン+エチレンの比
を50モル%〜85モル%とし、気相中の水素/プ
ロピレン+エチレンの比が0.5モル%〜30モル
%の水素の存在下、25℃〜70℃で、プロピレン
とエチレンを共重合して、全重合体生成量の5
重量%〜30重量%であり、そのメルトフローイ
ンデツクスが10-7〜0.1であるプロピレン−エ
チ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
共重合体の製造法に存する。 さら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、さらに好ましくは0.02以下であり、か
つ錯化剤を含有するものである。そして錯化剤の
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の数を示す)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−p)s・(C)t(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、sは0.15以下の数であ
り、t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体粉
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、AR3Cl2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℃を越える温度の熱履歴
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−ヘキサ
シ、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、次いで脂環式炭化
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
塩化チタンと水素ガス、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、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−n(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。そのうち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前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
合に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−m(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−m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−m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ま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一
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、メチ
ルメタアクリレート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らる固体三塩化チタ
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
レンブロツク共重合体を製造する方法において重
合を2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。
プロピレン単独重合体の量は全重合体生成量の70
〜95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、1〜150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〜
30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
レン単独重合体および液化プロピレンの存在下プ
ロピレン−エチレンランダム共重合を行う。プロ
ピレン/プロピレン+エチレン比は50〜85モル%
の範囲から選ばれる。 プロピレン/プロピレン+エチレン比が50〜85
モル%というのは、非結晶性重合体の副生量が最
大となる条件であるが、一方最終重合体の衝撃強
度が最も改良される条件であり、この様な条件下
でも本発明方法によれば嵩密度の高い自由流動性
に富むブロツク共重合体粉末が反応槽の器壁付着
の殆んどみられない状態で得られる。上記範囲外
では、衝撃強度の改良が不充分であり、好ましく
ない。プロピレン/プロピレン+エチレン比は50
〜85モル%で重合を行つた場合、得られたプロピ
レン−エチレンランダム共重合体中に含まれるプ
ロピレンは30〜70重量%(22〜61モル%)とな
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5〜30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5重量%未満では衝撃強度等改良の効果が小さ
く、30重量%を越えると、嵩密度および自由流動
性が悪化し剛性、透明性の低下が大きく成型品の
収縮率も大となり好ましくない。重合温度は通常
25〜70℃好ましくは25〜65℃の範囲から選ばれ
る。70℃を超えると、得られるプロピレン−エチ
レンブロツク共重合体は、自由流動性が乏しく重
合体粒子間の凝集が起る等、スラリー物性上好ま
しくない。 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、水素の圧力、エチレンの圧力および微
量の不活性液状炭化水素の蒸気圧の合計となり、
通常は10〜40Kg/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10-7〜0.1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、水素/
プロピレン+エチレン比で0.5〜30モル%とす
る。MFIが0.1を越えると衝撃強度の改良が不充
分となる。 また、MFIが極めて小さい場合、例えば10-7未
満の場合、衝撃強度の向上が大きく良好ではある
が、射出成型時のバラス効果が大となり、寸法安
定性が悪化し、更に成型品に肌荒れもしくはフイ
ツシユ・アイが生じ好ましくない。 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スラリーの移送は圧力差
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
ことによつて第1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更には22000g
を越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14ppm以下となり最早除去する必要
が全くない。 第2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は液化プロピレンを分
散媒とするスラリー状態である。非結晶性重合体
の除去および触媒残渣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。即ち重合終了後液化プロピレンを気
化させるか、共重合体を沈降分離することによつ
て重合体粉末を取り出し、そのまま直接ペレツト
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号公報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
すことができる。 本発明方法において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0.35
g/cm3以上好ましくは0.40g/cm3以上、安息角を
3〜50゜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頁に記載されているように、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。 アイソタニツク・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。 共重合体のエチレン含有量〔E〕IR(重量
%)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。 極限粘度〔η〕(dl/g)は135℃のテトラリン
中において測定した値である。 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降伏強度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ASTA 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。 なお、第2段階におけるMFIは、第2段階のみ
の重合を別途行い、MFIが0.001以上の時は、
ASTM D1238−70に従い測定し、MFIがそれ以
下については、〔η〕を測定し、MFIと〔η〕の
関係から外挿し、MFIを求めたものである。 また、気相プロピレン濃度とは、気相中のプロ
ピンとエチレンの和に対するプロピレンの比をモ
ル%で表わし、気相水素濃度とは、気相中のプロ
ピレンとエチレンの和に対する水素の比をモル%
で表わした。 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
したものを徐々に適下したところ、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。 90℃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(AlCl3)0.003 〔(n−C8H17)2O〕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) 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90mlと四塩化チタン90m
molを仕込み、更にジ−n−ブチルエーテル80
mmol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
媒錯前は式 TiCl3(AlCl3)0.004 〔(n−C4H9)2O〕0.05 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。 触媒製造例 3 (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・(AlCl3)0.01 〔(i−C5H11)2O〕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、
0.16cm3/gであつた。 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、ついで
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
2.0mmolを仕込んだ。水素ガスを3.3Kg/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触媒錯体TiCl3として20mg
を含有するトルエンスラリー4.0ml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3.5時間、撹拌下に重合反応を続けた。
全圧は33.3Kg/cm2ゲージ圧であつた。3.5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。 ついで水素ガスを装入し、液化プロピレン500
gを装入した後すみやかにオートクレーブ内温を
40℃に調節し、エチレンガスを10.4Kg/cm2装入し
た。この時を第2段階の重合反応の開始とし、40
℃で0.5時間撹拌下に重合反応を続けた。この間
エチレン分圧が10.4Kg/cm2となる様に連続してエ
チレンガスを装入した。全圧は28.5Kg/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60mol%、H2/プロピレン
+エチレン比は平均4.1mol%であつた。 0.5時間後、液化プロピレン、エチレンガス及
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474gを取り
出した。 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0.44g/c.c.であり、II
は95.3%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ρB=
0.46g/c.c.、II=97.4%に比べ低下が小さいもの
であつた。 また、共重合体粉末の平均粒径は450μ、安息
角は38゜、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
化温度も低い値であつた。触媒効率CEは23700で
あり、共重合体中に残存するTi量は13.1ppmと充
分に低く、もはや除去する必要はないものであつ
た。 実施例 2、3 実施例1において、第2段階における気相のプ
ロピレン濃度、及びH2濃度を表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。 比較例 1 実施例1において第2段階の気相プロピレン濃
度及びH2濃度を表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プロピレン−エチレ
ンブロツク共重合体を得た。 気相プロピレン濃度46モル%にした場合にはプロ
ピレン−エチレンランダム共重合体中に含まれる
プロピレンは30重量%以下となり、衝撃強度は不
充分であつた。
【表】
【表】
比較例 2、3
実施例1において第2段階の気相水素濃度を表
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。なお、比
較例2(第2段階の気相のH2濃度が0.05モル%)
においては溶融押出物の表面は肌あれを起し、さ
らに成型性が不良となつた。又、比較例3のよう
に第2段階のプロピレン−エチレンランダム共重
合体のMFIが高いと衝撃強度の改良が不充分であ
つた。 実施例 4、5 実施例2において、第1段階における気相の
H2濃度、及び第2段階におけるプロピレン−エ
チレンランダム共重合体の量を変化させた以外は
同様にして重合を行つた。 各種測定結果を表2に示した。 共に耐衝撃性の改良されたプロピレン−エチレ
ンランダム共重合体を得た。
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。なお、比
較例2(第2段階の気相のH2濃度が0.05モル%)
においては溶融押出物の表面は肌あれを起し、さ
らに成型性が不良となつた。又、比較例3のよう
に第2段階のプロピレン−エチレンランダム共重
合体のMFIが高いと衝撃強度の改良が不充分であ
つた。 実施例 4、5 実施例2において、第1段階における気相の
H2濃度、及び第2段階におけるプロピレン−エ
チレンランダム共重合体の量を変化させた以外は
同様にして重合を行つた。 各種測定結果を表2に示した。 共に耐衝撃性の改良されたプロピレン−エチレ
ンランダム共重合体を得た。
【表】
【表】
比較例 4、5
実施例1において第2段階の気相水素濃度およ
び反応時間を変化させ、プロピレン−エチレンラ
ンダム共重合体の量を表3で示すように、全生成
プロピレン−エチレンブロツク共重合体に対し3
重量%及び32重量%にする以外は同様に重合を行
つた。 その結果表3で示すように3重量%では、衝撃
強度等改良の効果が小さく、32重量%では、嵩密
度は0.29g/c.c.であり、安息角は65゜、滑り角は
63゜と、共重合体粉末の自由流動性が悪化した。
また物性面においても第1降伏強度が大きく低下
した。 実施例 6、7 実施例4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、触媒製造例2で
得られた触媒を使用し、表3で示すように気相の
H2濃度を変化させ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3に示した。触媒製造例2で
得られた触媒も触媒製造例1で得られた触媒と同
様に優れた性能を示し自由流動性に富んだ凝集塊
のない重合粉末が得られ、また、さらに物性面に
おいても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ともに高く脆化温度
も低い値であつた。
び反応時間を変化させ、プロピレン−エチレンラ
ンダム共重合体の量を表3で示すように、全生成
プロピレン−エチレンブロツク共重合体に対し3
重量%及び32重量%にする以外は同様に重合を行
つた。 その結果表3で示すように3重量%では、衝撃
強度等改良の効果が小さく、32重量%では、嵩密
度は0.29g/c.c.であり、安息角は65゜、滑り角は
63゜と、共重合体粉末の自由流動性が悪化した。
また物性面においても第1降伏強度が大きく低下
した。 実施例 6、7 実施例4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、触媒製造例2で
得られた触媒を使用し、表3で示すように気相の
H2濃度を変化させ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3に示した。触媒製造例2で
得られた触媒も触媒製造例1で得られた触媒と同
様に優れた性能を示し自由流動性に富んだ凝集塊
のない重合粉末が得られ、また、さらに物性面に
おいても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ともに高く脆化温度
も低い値であつた。
【表】
【表】
実施例 8、9
実施例7において第2段階のプロピレン−エチ
レンランダム共重合体の重合温度を50℃、60℃と
すること以外は同様に重合を行つた。各種測定結
果を表4に示した。表4に示すように第2段階の
重合温度を60℃にしても、重合体粒子間の凝集が
ない自由流動性に富み、物性面でも高いアイゾツ
ト衝撃強度、第1降伏強度が得られた。 実施例 10、11 実施例6において第2段階の気相プロピレン濃
度及びH2濃度を表4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4に示した。
レンランダム共重合体の重合温度を50℃、60℃と
すること以外は同様に重合を行つた。各種測定結
果を表4に示した。表4に示すように第2段階の
重合温度を60℃にしても、重合体粒子間の凝集が
ない自由流動性に富み、物性面でも高いアイゾツ
ト衝撃強度、第1降伏強度が得られた。 実施例 10、11 実施例6において第2段階の気相プロピレン濃
度及びH2濃度を表4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4に示した。
【表】
【表】
比較例 6
実施例8において、第2段階の気相プロピレン
濃度を95モル%及び気相のH2濃度を0.4モル%に
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。表5に各
種測定結果を示したが、アイゾツト衝撃強度の改
良が不充分であつた。 実施例 12、13 実施例7において第1段階の気相水素濃度、及
び第2段階のプロピレン−エチレンランダム共重
合体の量を表5に示したように変えたこと以外
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5に示した。得られたプロピ
ン−エチレンブロツク共重合体のMFIを変えても
優れたアイゾツト衝撃強度、第1降伏強度を示し
た。 一般的には、プロピレン−エチレンブロツク共
重合体のMFIが高い場合、衝撃強度が低下するの
が通例であり、高い剛性を保持しようとするとこ
の衝撃強度の低下はなおさらのことである。しか
し、本発明方法によると、例えば実施例12で明ら
かな様にMFIが26.5と高いにもかかわらず、高い
衝撃強度を有するプロピレン−エチレンブロツク
共重合体が得られる。 実施例 14 実施例11において第2段階のプロピレン−エチ
レン共重合反応温度を65℃にしたこと以外は、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5に示した。 得られたプロピン−エチレンブロツク共重合体
の重合粉末の安息角は42゜、滑り角は39゜と自由
流動性に富んだ凝集塊のないものであつた。また
物性面においても衝撃強度と剛性のバランスが極
めて良い改良されたブロツク共重合体が得られ
た。
濃度を95モル%及び気相のH2濃度を0.4モル%に
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。表5に各
種測定結果を示したが、アイゾツト衝撃強度の改
良が不充分であつた。 実施例 12、13 実施例7において第1段階の気相水素濃度、及
び第2段階のプロピレン−エチレンランダム共重
合体の量を表5に示したように変えたこと以外
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5に示した。得られたプロピ
ン−エチレンブロツク共重合体のMFIを変えても
優れたアイゾツト衝撃強度、第1降伏強度を示し
た。 一般的には、プロピレン−エチレンブロツク共
重合体のMFIが高い場合、衝撃強度が低下するの
が通例であり、高い剛性を保持しようとするとこ
の衝撃強度の低下はなおさらのことである。しか
し、本発明方法によると、例えば実施例12で明ら
かな様にMFIが26.5と高いにもかかわらず、高い
衝撃強度を有するプロピレン−エチレンブロツク
共重合体が得られる。 実施例 14 実施例11において第2段階のプロピレン−エチ
レン共重合反応温度を65℃にしたこと以外は、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5に示した。 得られたプロピン−エチレンブロツク共重合体
の重合粉末の安息角は42゜、滑り角は39゜と自由
流動性に富んだ凝集塊のないものであつた。また
物性面においても衝撃強度と剛性のバランスが極
めて良い改良されたブロツク共重合体が得られ
た。
【表】
【表】
比較例 7
実施例14において第2段階のプロピレン−エチ
レン共重合反応の温度を75℃にしたほかは同様に
して重合をおこないプロピレン−エチレン共重合
体を得た。各種測定結果を表6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。 しかし物性面においては改良された値を示し
た。 実施例 15、16 実施例4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、触媒製造例3
で得られた触媒を使用し、表6で示すように気相
のH2濃度を変化させたこと以外は、同様にして
重合を行つた。各種測定結果を表6に示した。各
種結果が示すようにプロピレン−エチレンブロツ
ク共重合体の自由流動性が良い。例えば実施例15
の共重合体粉末の安息角は45゜、滑り角は44゜、
実施例16の安息角は43゜、滑り角は42゜であつ
た。 また物性面においても、衝撃強度、第1降伏強
度等の改良の効果があつた。 比較例 8 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AA−
三塩化チタン(TiCl3・1/3AlCl3、ストウフアー
社製)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2mmolの代りに5mmol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6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。また
オートクレーブ壁にはゴム状物質の付着がみられ
た。更に物性面では第1降伏強度が低く、従つて
剛性の高い共重合体を得るには非結晶性重合体を
除去する必要がある。 実施例 17 実施例9において第2段目の気相のプロピレン
濃度及びH2濃度を表6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6に示した。 又、更に低温でのアイゾツト衝撃強度を測定し
た結果0℃では9.0Kg−cm/cm、−20℃では7.1Kg
−cm/cmと高い値を示した。
レン共重合反応の温度を75℃にしたほかは同様に
して重合をおこないプロピレン−エチレン共重合
体を得た。各種測定結果を表6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。 しかし物性面においては改良された値を示し
た。 実施例 15、16 実施例4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、触媒製造例3
で得られた触媒を使用し、表6で示すように気相
のH2濃度を変化させたこと以外は、同様にして
重合を行つた。各種測定結果を表6に示した。各
種結果が示すようにプロピレン−エチレンブロツ
ク共重合体の自由流動性が良い。例えば実施例15
の共重合体粉末の安息角は45゜、滑り角は44゜、
実施例16の安息角は43゜、滑り角は42゜であつ
た。 また物性面においても、衝撃強度、第1降伏強
度等の改良の効果があつた。 比較例 8 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AA−
三塩化チタン(TiCl3・1/3AlCl3、ストウフアー
社製)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2mmolの代りに5mmol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6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。また
オートクレーブ壁にはゴム状物質の付着がみられ
た。更に物性面では第1降伏強度が低く、従つて
剛性の高い共重合体を得るには非結晶性重合体を
除去する必要がある。 実施例 17 実施例9において第2段目の気相のプロピレン
濃度及びH2濃度を表6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6に示した。 又、更に低温でのアイゾツト衝撃強度を測定し
た結果0℃では9.0Kg−cm/cm、−20℃では7.1Kg
−cm/cmと高い値を示した。
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2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%〜95重量%であり、そのメルトフロ
ーインデツクスが1〜150であるプロピレン単
独重合体を生成させ、 (ロ) 第2段階において液化プロピレンの存在下気
相中のプロピレン/プロピレン+エチレンの比
を50モル%〜85モル%とし、気相中の水素/プ
ロピレン+エチレンの比が0.5モル%〜30モル
%の水素の存在下、25℃〜70℃で、プロピレン
とエチレンを共重合して、全重合体生成量の5
重量%〜30重量%であり、そのメルトフローイ
ンデツクスが10-7〜0.1であるプロピレン−エ
チ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
共重合体の製造法。 2 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項記載のブロツク共重合体の製造
法。 3 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0.02cm3/g以上であるもの
を使用する特許請求の範囲第1項または第2項に
記載のブロツク共重合体の製造法。 4 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
3項のいずれかに記載のブロツク共重合体の製造
法。 5 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3項のいず
れかに記載のブロツク共重合体の製造法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13746979A JPS5661415A (en) | 1979-10-24 | 1979-10-24 | Preparation of propylene-ethylene block copolymer |
US06/183,454 US4339557A (en) | 1979-10-24 | 1980-09-02 | Process for producing propylene-ethylene block copolymer |
AU61978/80A AU6197880A (en) | 1979-10-24 | 1980-09-03 | Process for producing propylene-ethylene block copolymer |
EP80303505A EP0028076A1 (en) | 1979-10-24 | 1980-10-03 | Process for producing propylene-ethylene block copolymers |
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