JPWO2019022058A1 - ポリエチレン組成物 - Google Patents

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Abstract

下記の特徴(A)及び(B)を有するポリエチレン組成物。(A)クロス分別クロマトグラフィー(CFC)の昇温溶離分別(TREF)により、1℃ごとの溶出量を測定することにより得られる溶出温度—積算溶出量曲線において、50℃から98℃までの積算溶出割合が50質量%以上80質量%未満である。(B)クロス分別クロマトグラフィー(CFC)の昇温溶離分別(TREF)により、1℃ごとに回収した溶出成分のうち、85℃以上105℃未満の温度において重量平均分子量(Mw)が20万以上である溶出成分を少なくとも1つ有する。

Description

本発明は、ポリエチレン組成物に関する。
ポリエチレンは、シート、フィルム、成形体等の様々な用途に使用されており、電池のセパレータの原料もその重要な用途の一つである。セパレータとは、電池内部において正極と負極とを分離し、イオンのみを透過させることを主目的として、使用される多孔質の膜である。その他の目的としては、電池の強度を確保するための強度を確保すること、電池内部が高温化した際に電池反応が暴走する危険を防止するためのシャットダウン(以下、「ヒューズ」ともいう。)機能を行うことなどが挙げられる。そして、これらの特性を同時に向上することが求められる。
セパレータ原料としてのポリエチレンは、シート、フィルム、成形体等に使用される汎用のポリエチレンに比べ、通常、比較的高い分子量を有し、かつ高い密度を有するポリエチレンがパウダー状の形態で製品化されている。セパレータ原料としてのポリエチレンが、高い分子量を有し、かつ高い密度を有する理由は、セパレータの強度を確保するためである。セパレータ原料としてのポリエチレンが、パウダー状の形態である理由は、高い分子量により加工性が悪いことに起因して、ペレット化が困難であること、さらにはパウダー状の形態の方が加工性により優れるためである。
優れたセパレータを得るため、過去に多くの研究及び開発が成されている。その課題の一つに、製膜過程における熱収縮の制御がある。一般的に、微多孔膜等の製造工程においては、延伸する工程が含まれる。そして、通常、延伸工程の後に、延伸後の熱収縮、及び使用環境下での熱収縮を抑制するために、分子配向を緩和するためのアニール(以下、「熱固定」ともいう。)工程が行われる。熱固定の工程では、低温でも分子運動しやすい成分(以下、「非晶性成分」ともいう。)が分子運動することにより、分子配向の緩和が行われる。しかしながら、結晶化度の高い高密度ポリエチレンは非晶性成分の割合が少ないことに起因して、分子配向の緩和が十分でないことがあり、微多孔膜の厚み等が熱収縮等により安定しないという問題がある。
この課題を解決する手法として、ポリエチレンの平均分子量と分子量分布とを適当に調整することにより、低温状態で適度な分子運動性を確保でき、アニール工程を効率よく実施する方法(例えば、特許文献1参照)が知られている。
また、セパレータの強度を上げるために、ポリエチレンの平均分子量を上げると、その加工性が悪くなるというトレードオフの関係も、主要な課題の一つとして挙げられる。この解題を解決するために、ポリエチレンの平均分子量と分子量分布とを適当に調整することにより、機械強度に優れる成形体を付与し、かつ優れた溶解性又は溶融性を確保する方法(例えば、特許文献2参照)が知られている。また、同様の課題を解決するために、ポリエチレンパウダーの加工条件(溶媒の使用量、混練温度、混練トルク等)を制御する方法(例えば、特許文献3参照)も知られている。
特開2014−118515 特開2014−118535 特開2010−235926
特許文献1〜3の発明は、膜の強度を確保したり、熱収縮を制御したりするという観点を重視して成されたものであるが、さらにヒューズ機能を両立させることについては検討されていない。そして、特許文献1〜3の発明は、高い結晶化度を有するポリエチレンを使用していることに起因して、低温でのヒューズ機能は不十分である。また、特許文献1〜3の発明は、高い分子量を有することに起因して、ポリエチレンの流動性が極めて悪く、ヒューズが始まってから完了するまでの時間が長くかかるという問題も同時に抱えている。
そこで、本発明は、セパレータに加工した際、優れた強度及びヒューズ性能を付与でき、スリット加工性に優れるポリエチレン組成物を提供することを目的とする。
本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ポリエチレン組成物を溶媒と併せて昇温し、混練した際、観察される最大トルクピークの樹脂温度と、二番目に大きいピークの樹脂温度との差が、所定の温度差以下である場合、すなわち、混練時のポリエチレンの膨潤と溶融の過程が所定の温度差以下で完了する場合、かつ、クロス分別クロマトグラフィー(CFC)の昇温溶離分別(TREF)により得られる溶出温度―積算溶出量曲線において98℃における溶出成分の量が特定の範囲にある場合、かつ、クロス分別クロマトグラフィー(CFC)の昇温溶離分別(TREF)により得られる溶出温度―溶出量曲線において特定の温度範囲内に重量平均分子量(M)が20万以上である溶出成分を少なくとも1つ有する場合に、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、以下に関する。
[1]
下記の特徴(A)及び(B)を有するポリエチレン組成物。
(A)クロス分別クロマトグラフィー(CFC)の昇温溶離分別(TREF)により、1℃ごとの溶出量を測定することにより得られる溶出温度―積算溶出量曲線において、50℃から98℃までの積算溶出割合が50質量%以上80質量%未満である。
(B)クロス分別クロマトグラフィー(CFC)の昇温溶離分別(TREF)により、1℃ごとに回収した溶出成分のうち、85℃以上105℃未満の温度において重量平均分子量(M)が20万以上である溶出成分を少なくとも1つ有する。
[2]
JIS Z 8815に基づく、300μmの目開きを有するふるいを用いてふるい分けした際、前記ふるいをオンする成分が存在しない、[1]のポリエチレン組成物。
[3]
塩素含有量が50質量ppm以下である、[1]又は[2]のポリエチレン組成物。
[4]
流動性の付与を目的とした添加剤の含有量が5000質量ppm以下である、[1]〜[3]のいずれかのポリエチレン組成物。
[5]
クロス分別クロマトグラフィー(CFC)の昇温溶離分別(TREF)により、1℃ごとの溶出量を測定することにより得られる溶出温度―積算溶出量曲線において、50℃から94℃までの積算溶出割合が40質量%未満である、[1]〜[4]のいずれかのポリエチレン組成物。
[6]
クロス分別クロマトグラフィー(CFC)の昇温溶離分別(TREF)により、1℃ごとの溶出量を測定することにより得られる溶出温度―積算溶出量曲線において、50℃から94℃までの積算溶出割合が10質量%以上である、[1]〜[5]のいずれかのポリエチレン組成物。
[7]
クロス分別クロマトグラフィー(CFC)の昇温溶離分別(TREF)により、1℃ごとの溶出量を測定することにより得られる溶出温度―溶出量曲線において、3つ以上のピークを有する、[1]〜[6]のいずれかのポリエチレン組成物。
[8]
ポリエチレンパウダーを含有し、
前記ポリエチレンパウダーが、JIS Z 8815に基づき、53μm、75μm、106μm、150μm、212μm、及び300μmの目開きを有するふるいを用いてふるい分けして、各区分に分類した際、
最も粗粉側の区分の重量平均分子量Mと、最も割合の多い区分の重量平均分子量Mと、最も微粉側の区分の重量平均分子量Mとが、下記式1の関係を満たす、[1]〜[7]のいずれかのポリエチレン組成物。
0.8≦M/M≦1.2、かつ0.8≦M/M≦1.2 式1
[9]
ラボプラストミル(東洋精機株式会社製品「本体型式40C150」、ミキサー形式:R−60)を用いて450以上550未満の平均分子量を有する流動パラフィン24gを、設定温度114℃、回転数5rpmの条件で10分間混練した後、前記ポリエチレン組成物16gとテトラキス[メチレン(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマート)]メタン0.4gを添加し、回転数を30rpmとして3分間混練した後、設定温度を114℃から163℃まで6分間かけて上昇させる条件で混練した時に得られるトルクカーブにおいて、最もトルクの大きいピークが検出された時の樹脂温度と、二番目にトルクの大きいピークが検出された時の樹脂温度との差が25℃以下である、[1]〜[8]のいずれかのポリエチレン組成物。
本発明によれば、セパレータに加工した際、優れた強度及びヒューズ性能を付与でき、スリット加工性の良好なポリエチレン組成物を提供できる。
図1は、クロス分別クロマトグラフィー(CFC)測定により得られる溶出温度−積算溶出量曲線を示す。 図2は、クロス分別クロマトグラフィー(CFC)測定により得られる溶出温度−溶出量曲線を示す。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の本実施形態に制限されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
本明細書において、「ヒューズ性能」とは、例えば、セパレータに加工した際、低温であってもヒューズさせることができ、ヒューズさせる速度が十分に速い性能をいう。
〔ポリエチレン組成物〕
本実施形態のポリエチレン組成物は、下記の特徴(A)及び(B)を有する。本実施形態のポリエチレン組成物は、下記の特徴(A)及び(B)を有することにより、セパレータに加工した際、優れた強度及びヒューズ性能を付与できる。また、膜の幅を調整するためのスリット加工において、膜の断面に波打ち、毛羽立ちなどが発生することを十分に抑制できるため、スリット加工性に優れる。
(A)クロス分別クロマトグラフィー(CFC)の昇温溶離分別(TREF)により、1℃ごとの溶出量を測定することにより得られる溶出温度―積算溶出量曲線において、50℃から98℃までの積算溶出割合が50質量%以上80質量%未満である。
(B)クロス分別クロマトグラフィー(CFC)の昇温溶離分別(TREF)により、1℃ごとに回収した溶出成分のうち、85℃以上105℃未満の温度において重量平均分子量(M)が20万以上である溶出成分を少なくとも1つ有する。
本実施形態のポリエチレン組成物は、例えば、パウダー状の形態である。以下の明細書において、パウダー状の形態である場合、「ポリエチレンパウダー」ということがある。
本実施形態のポリエチレン組成物は、エチレン系重合体(以下、「ポリエチレン」ということもある。)を含む。エチレン系重合体としては、エチレン単独重合体、及び/又は、エチレンと、エチレンと共重合可能な他のコモノマーとの共重合体(例えば、二元又は三元共重合体)が挙げられる。共重合体の結合形式は、ランダムでもブロックであってもよい。他のコモノマーとしては、特に限定されないが、例えば、α−オレフィン、ビニル化合物等が挙げられる。他のコモノマーは、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。α−オレフィンとしては、特に限定されないが、例えば、炭素数3〜20のα−オレフィンが挙げられ、具体的には、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン等が挙げられる。これらの中でも、他のコモノマーは、膜及び繊維などの成形体の耐熱性及び強度をより一層向上させる観点から、プロピレン及び/又は1−ブテンであることが好ましい。ビニル化合物としては、特に限定されないが、例えば、ビニルシクロヘキサン、スチレン及びこれらの誘導体等が挙げられる。また、他のコモノマーとして、必要に応じて、1,5−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン等の非共役ポリエンを使用してもよい。
本実施形態のポリエチレン組成物は、粘度平均分子量、分子量分布等が異なるエチレン重合体と混合(ブレンド)した混合物の形態で用いることもでき、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の他の樹脂と混合(ブレンド)した混合物の形態で用いることもできる。
本実施形態のポリエチレン組成物は、CFCの溶出温度―積算溶出量曲線において、50℃から98℃までの積算溶出割合が50質量%以上80質量%未満、好ましくは52質量%以上78質量%未満、より好ましくは54質量%以上76質量%未満、特に好ましくは56質量%以上74質量%未満である。前記積算溶出割合が上記範囲内であることは、すなわち本実施形態のポリエチレン組成物の低分子量の成分及び高分子量の成分の割合が、セパレータの強度及びヒューズ性能を両立させるために必要な範囲内であることを意味している。
ここでCFCの溶出温度―積算溶出量曲線は、以下の方法によって求めることができる。
充填剤を含有したCFC測定装置のカラムを140℃に昇温し、ポリエチレンをオルトジクロロベンゼンに溶かした試料溶液(サンプル濃度:1.0g/ml)20ml導入して120分間保持する。次に、カラムの温度を、降温速度0.5℃/分で40℃まで降温した後、20分間保持する。その後、カラムの温度を以下のようにして調整する。まず、50℃まで昇温し、50℃で保持し、続いて60℃まで昇温し、60℃で保持する。さらに、60℃から75℃までは5℃間隔で昇温・保持し、75℃から90℃までは3℃間隔で昇温・保持し、90℃から120℃まで1℃間隔で昇温・保持する。なお、各昇温過程は、速度20℃/分で昇温し、各保持温度で21分間保持する。各保持温度で21分間保持中に溶出した試料(ポリエチレン)の濃度(質量%)を検出し、保持温度及び溶出試料濃度から溶出温度−溶出量曲線及び溶出温度−積算溶出量曲線が得られる。
また、本実施形態のポリエチレン組成物は、溶出温度―積算溶出量曲線において、50℃から94℃までの積算溶出割合が40重量%未満であることが好ましく、より好ましくは38重量%未満、さらに好ましくは34重量%未満である。94℃までの積算溶出割合が上記範囲内であれば、低分子成分の量比較的適切であり、強度を低下することなく、ヒューズ性能を向上できる傾向にあるため好ましい。
また、本実施形態のポリエチレン組成物は、溶出温度―積算溶出量曲線において、50℃から94℃までの積算溶出割合が10重量%以上であることが好ましく、より好ましくは12重量%以上、さらに好ましくは14重量%以上である。94℃までの積算溶出割合が上記範囲内であれば、低分子成分の量が比較的適切であり、強度を低下することなく、ヒューズ性能を向上できる傾向にあるため好ましい。
積算溶出割合を上記範囲内に調整する方法としては、例えば、ポリエチレンを重合する際の平均分子量を調整したり、例えば、連鎖移動剤の量を調整したり、ポリエチレンを比較的分子量の高いポリエチレンと分子量の低いポリエチレンとの混合物として形成し、それらの分子量と割合を調整したりする方法が挙げられる。膜の強度が低下することなく、ヒューズ性能、スリット加工性及びセパレータの生産性(ポリエチレン原料の分子量の微調整)を向上させるためには後者の方法を用いることが好適である。しかしながら、分子量の差が大きいポリエチレンを均一に混合させることは一般に難しく、均一に混合できなかった場合、欠点の向上や膜物性のばらつきといった問題が発生する。この問題を解決する方法として、ポリエチレンを重合する際に、少量の低分子量成分を意図的に追加する方法が挙げられる。両者を同時に重合することで分子量の高い成分と低い成分は製造された時点で均一に分散するため、混合の問題は解決される。また、少量の低分子量成分を意図的に追加する方法で比較的分子量の高いポリエチレンと分子量の低いポリエチレンを製造し、それらを混合物として形成する手法も有効である。少量の低分子量成分を意図的に追加する方法としては、重合器への触媒のフィードを三箇所から行い、うち一箇所のフィードの位置をエチレンのフィード位置に隣接させること、エチレンフィード位置から遠い二箇所の触媒フィード位置を重合器の液面近傍にし、エチレンフィード位置に近い触媒フィード位置を重合器の底面近傍にすること、重合器内に邪魔板を設置しないこと、重合器の撹拌翼の角度を垂直にすること、フラッシュドラムにおいて、触媒の失活を意図的に遅らせ、その間高温低圧の条件を保つこと等が挙げられる。
[溶出温度―溶出量曲線のピーク]
本実施形態のポリエチレン組成物は、溶出温度―溶出量曲線において3つ以上のピークを有する。通常、ポリエチレンは、溶出温度―溶出量曲線においては1つ乃至2つのピークを有するが、3つ以上のピークを有する場合、ヒューズ機能がより一層優れるために好ましい。ヒューズ機能を発現させるためには、分子量の比較的小さいポリエチレンが必要であり、強度を十分確保するためには、分子量の比較的高いポリエチレンが必要であり、3つ以上のピークを有するポリエチレンの場合、広い範囲の分子量の成分を同時に有しているため、これらの性能を両立できると考えられる。3つ以上のピークを有するための方法としては、ポリエチレン分子量の比較的高いポリエチレンと分子量の比較的低いポリエチレンの混合物として形成し、これらの分子量及び割合を調整する方法が挙げられる。
[重量平均分子量]
本実施形態のポリエチレン組成物は、クロス分別クロマトグラフィー(CFC)の昇温溶離分別(TREF)により、1℃ごとに回収した溶出成分のうち、85℃以上105℃未満の温度において重量平均分子量(M)が20万以上、好ましくは22万以上、さらに好ましくは25万以上である溶出成分を少なくとも1つ有する。このような比較的分子量の高い成分を有することにより、セパレータの強度を十分に確保できる傾向にあるため好ましい。ポリエチレンのMは、例えば重合系に水素を存在させたり、重合温度を変化させたりすることにより調整できる。
[塩素含有量]
本実施形態のポリエチレン組成物に含まれる塩素含有量(以下、「全塩素量」ともいう。)は、50質量ppm以下であることが好ましく、20質量ppm以下であることがより好ましく、5質量ppm以下であることがさらに好ましい。全塩素量が50質量ppm以下であることにより、熱安定性により優れるポリエチレン組成物となり、その上、セパレータとした場合には、これらの長期安定性がより優れるものとなる。また、全塩素量が5質量ppm以下であることにより、塩素含有成分が、加工時に加える酸化防止剤及び熱安定剤と反応し、キノン化合物が生成され、電池セパレータが黄色目を帯びることを十分に抑制できるため好ましい。本実施形態のポリエチレン組成物に含まれる全塩素量は、単位触媒あたりのポリエチレンの生産性により制御することが可能である。ポリエチレンの生産性は、製造する際の反応器の重合温度や重合圧力やスラリー濃度により制御することが可能である。つまり、本実施形態で用いるポリエチレンの生産性を高くするためには、重合温度を高くしたり、重合圧力を高くしたり、スラリー濃度を高くしたり、これらを組み合わせたりすることが挙げられる。また、他の方法としては、重合後の脱活工程において、水等を含む不活性ガスを使用することにより、さらに低減することが可能である。
[添加剤量]
本実施形態のポリエチレン組成物は、流動性の付与を目的とした添加剤(以下、単に「添加剤」ということがある。)の含有量が5000質量ppm以下であることが好ましく、より好ましくは4000質量ppm以下、さらに好ましくは3000質量ppm以下である。流動性の付与を目的とした添加剤は、滑剤とも呼ばれるもので、物質は特に限定されないが、具体例としては、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、又はステアリン酸亜鉛等が挙げられる。滑剤の添加により、ポリエチレン組成物の流動性が高められ、生産性が改善されたり、延伸性などの加工適用性にも好適である。しかしながら、セパレータの用途においては製膜時に膜表面にブリードアウトした滑剤がロール等に付着したり、滞留する問題を引き起こすため、5000ppm以下とすることにより、好適に生産をすることが出来る。そこで、生産性及び加工適用性を維持しつつ、さらにはブリードアウトを十分に抑制する観点から、前記添加剤の含有量は、50質量ppm以上5000質量ppm以下であることが好ましく、100質量ppm以上4000質量ppm以下であることがより好ましく、150質量ppm以上3000質量ppm以下であることがさらに好ましい。
[ふるい分け]
本実施形態のポリエチレン組成物は、パウダー状の形態、すなわちポリエチレンパウダーを含有することが好ましい。
本実施形態のポリエチレン組成物は、JIS Z 8815に基づく、300μmの目開きを有するふるいを用いてふるい分けした際、前記ふるいをオンする成分(ふるい上に残留する成分)の割合は、ポリエチレン組成物全体に対し、0.5質量%以下であることが好ましく、0.2質量%以下であることがより好ましく、0.0質量%、すなわち存在しないことがさらに好ましい。前記ふるいをオンする成分割合が0.5質量%以下であると、セパレータにした際の膜表面の欠陥(欠点)の発生がより一層十分に抑制できる傾向にある。本実施形態のポリエチレン組成物がポリエチレンパウダーを含有する場合、前記ポリエチレンパウダーは、JIS 8815に基づき、53μm、75μm、106μm、150μm、212μm、及び300μmの目開きを有するふるいを用いてふるい分けして、各区分に分類した際、最も粗粉側の区分の重量平均分子量Mと、最も割合の多い区分の重量平均分子量Mと、最も微粉側の区分の重量平均分子量Mとが、下記式1の関係を満たすことが好ましい。本実施形態のポリエチレン組成物は、重量平均分子量の異なる2種類以上のポリエチレンパウダーを含んでいてもよく、この場合、各ポリエチレンパウダーは、下記式1を満たすことが好ましい。式1は、さらにM/Mが0.85以上1.15以下であることがより好ましく、0.9以上1.1以下であることがさらに好ましく、M/Mが0.85以上1.15以下であることがより好ましく、0.9以上1.1以下であることがさらに好ましい。
0.8≦M/M≦1.2、かつ0.8≦M/M≦1.2 式1
上記式1を満たすことは、粒径によってポリエチレンパウダーの分子量のバラツキが少ないことを意味している。重合時に微粉側が高分子量になるか、粗粉側が高分子量になるかは、触媒種により変わってくる。また、その他にもスケール又は予期しない重合が影響している可能性も考えられる。例えば、粗粉は反応器内のスケールが剥離、粉砕された結果、混入している可能性がある。一方、微粉は反応器内で舞い上がりやすく、結果として通常のポリエチレンと異なる滞留時間で重合を終えたものである可能性がある。このようなことから微粉及び粗粉は、代表的なポリエチレンとは異なる分子量を有することが有り、それが加工の際においてパウダーの溶け残り、又は混練及び分散不良を招く。微粉及び粗粉の重合平均分子量を均一にコントロールする方法としては、重合触媒の選択、重合器や配管内部の洗浄によるスケールの除去、重合器の撹拌の抑制などが挙げられる。また得られたポリエチレンパウダーから粗粉及び微粉を除去する手法も有効である。
ここでいう区分の重量平均分子量は、GPCを用いて測定した重量平均分子量Mを用いるものとし、GPCで測定出来ない高分子量領域のポリエチレンについては粘度計を用いて測定する粘度平均分子量を用いる。ただし、同一のポリエチレンについてのM、M、及びMは同一の測定方法により測定する。なお、いずれの方法もサンプルは少量で測定が可能であるが、最も粗粉側のふるい上のサンプルが測定に足りない量しかなければ、一段微粉側のサンプルを使って測定する。微粉側も同様である。
[トルク]
本実施形態のポリエチレン組成物では、ラボプラストミル(東洋精機株式会社製品「本体型式40C150」、ミキサー形式:R−60)を用いて450以上550未満の平均分子量を有する流動パラフィン24gを、設定温度114℃、回転数5rpmの条件で10分間混練した後、前記ポリエチレン組成物16gとテトラキス[メチレン(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマート)]メタン0.4gを添加し、回転数を30rpmとして3分間混練した後、設定温度を114℃から163℃まで6分間かけて上昇させる条件で混練した時に得られるトルクカーブにおいて、最もトルクの大きいピークが検出された時の樹脂温度と、二番目にトルクの大きいピークが検出された時の樹脂温度との差は、例えば、25℃以下であり(例えば、10℃以上25℃以下)、好ましくは23℃以下であり、より好ましくは21℃以下である。この試験においてトルクは、ポリエチレン組成物が溶媒に膨潤した時に最もトルクの大きいピークを形成し、樹脂が溶融した時に二番目にトルクの大きいピークを形成するため、この温度差が小さいということは、膨潤から溶融に速やかに移行する、溶けやすいポリエチレンであるということであり、押出機内でより均一に混練されることになるため好ましい。前記温度差を小さくする方法としては、例えば、ポリエチレンの平均分子量を下げる、ポリエチレンの結晶化度を下げる、ポリエチレンの嵩密度を下げるなどの手法が挙げられるが、平均分子量及び結晶化度についてはセパレータの強度の低下を招く傾向があるため、これらの手法は好ましくない。このトルクピークの温度差を小さくする方法としては、ポリエチレン組成物がパウダー状である場合、その嵩密度を下げる手法が効果的であり、具体的には重合触媒の担体を、ポリエチレンの重合後に溶解除去することにより、嵩密度を制御する手法が好ましい。
[触媒成分]
本実施形態のポリエチレンパウダーを構成するエチレン系重合体の製造に使用される触媒成分は特に限定されず、本実施形態のエチレン系重合体は、チーグラー・ナッタ触媒やメタロセン触媒等を使用して製造することが可能である。
まず、チーグラー・ナッタ触媒について説明する。チーグラー・ナッタ触媒としては、固体触媒成分[A]及び有機金属化合物成分[B]からなる触媒であって、固体触媒成分[A]が、不活性炭化水素溶媒に可溶であり、下記式2で表される有機マグネシウム化合物(A−1)と、下記式3で表されるチタン化合物(A−2)とを反応させることにより製造されるオレフィン重合用触媒であるものが好ましい。
(A−1):(Mα(Mg)β(R(R ・・・式2
(式中、Mは、周期律表第12族、第13族及び第14族のいずれかに属する金属原子であり、R及びRは、炭素数2以上20以下の炭化水素基であり、Yはアルコキシ基、シロキシ基、アリロキシ基、アミノ基、アミド基、−N=C−R、R、−SR(これらの式中、R、R及びRは、それぞれ独立に炭素数1以上20以下の炭化水素基を表す。)、及びβ−ケト酸残基のいずれかの基であり、Yが複数ある場合は、互いが異なっていてもよく、α、β、a、b及びcは次の関係を満たす実数である。0≦α、0<β、0≦a、0≦b、0≦c、0<a+b、0≦b/(α+β)≦2、nα+2β=a+b+c(ここで、nはMの原子価を表す。))
(A−2):Ti(OR (4−d)・・・・・式3
(式中、dは0以上4以下の実数であり、Rは炭素数1以上20以下の炭化水素基であり、Xはハロゲン原子である。)
なお、(A−1)及び(A−2)の反応に使用する不活性炭化水素溶媒としては、特に限定されないが、具体的には、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;及びシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、デカリン等の脂環式炭化水素等が挙げられる。
まず、(A−1)について説明する。(A−1)は、不活性炭化水素溶媒に可溶な有機マグネシウムの錯化合物の形として示されているが、ジヒドロカルビルマグネシウム化合物及びこの化合物と他の金属化合物との錯体の全てを包含するものである。記号α、β、a、b、cの関係式nα+2β=a+b+cは、金属原子の原子価と置換基との化学量論性を示している。
式2において、R及びRで表される炭素数2以上20以下の炭化水素基としては、特に限定されないが、具体的には、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、例えば、エチル基、プロピル基、ブチル基、プロピル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、シクロヘキシル基、フェニル基等が挙げられる。これらのなかでも、好ましくはアルキル基である。α>0の場合、金属原子Mとしては、周期律表第12族、第13族及び第14族のいずれかに属する金属原子が使用でき、例えば、亜鉛、ホウ素、アルミニウム等が挙げられる。これらのなかでも、アルミニウム、及び/又は亜鉛が好ましい。
金属原子Mに対するマグネシウムの比β/αには、特に限定されないが、0.1以上30以下であることが好ましく、0.5以上10以下であることがより好ましい。また、α=0である所定の有機マグネシウム化合物を用いる場合、例えば、Rが1−メチルプロピル等の場合には不活性炭化水素溶媒に可溶であり、このような化合物も本実施形態に好ましい結果を与える。式2において、α=0の場合のR及びRは次に示す三つの群(1)、群(2)、及び群(3)のいずれか一つを満たすことが好ましい。
群(1)R、及びRの少なくとも一方が炭素原子数4以上6以下である2級又は3級のアルキル基であることが好ましく、より好ましくはR、Rがともに炭素原子数4以上6以下のアルキル基であり、少なくとも一方が2級又は3級のアルキル基であること。
群(2)RとRとが炭素原子数の互いに相異なるアルキル基であることが好ましく、より好ましくはRが炭素原子数2又は3のアルキル基であり、Rが炭素原子数4以上のアルキル基であること。
群(3)R、及びRの少なくとも一方が炭素原子数6以上の炭化水素基であることが好ましく、より好ましくはR、Rに含まれる炭素原子数の和が12以上になるアルキル基であること。
以下、これらの基を具体的に示す。群(1)において、炭素原子数4以上6以下である2級又は3級のアルキル基としては、具体的には、1−メチルプロピル、2−メチルプロピル、1,1−ジメチルエチル、2−メチルブチル、2−エチルプロピル、2,2−ジメチルプロピル、2−メチルペンチル、2−エチルブチル、2,2−ジメチルブチル、2−メチル−2−エチルプロピル基等が挙げられる。これらのなかでも1−メチルプロピル基が好ましい。
また、群(2)において、炭素原子数2又は3のアルキル基としては、特に限定されないが、具体的には、エチル、1−メチルエチル、プロピル基等が挙げられる。これらのなかでもエチル基が好ましい。また、炭素原子数4以上のアルキル基としては、特に限定されないが、具体的には、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等が挙げられる。これらのなかでも、ブチル、及び/又はヘキシル基が好ましい。
さらに、群(3)において、炭素原子数6以上の炭化水素基としては、特に限定されないが、具体的には、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、フェニル、2−ナフチル基等が挙げられる。炭化水素基の中ではアルキル基が好ましく、アルキル基の中でもヘキシル、及び/又はオクチル基がより好ましい。
一般に、アルキル基に含まれる炭素原子数が増えると、触媒成分は不活性炭化水素溶媒に溶けやすくなる傾向にあり、また溶液の粘度が高くなる傾向にある。このため適度な長鎖のアルキル基を用いることが取り扱い上好ましい。なお、上記有機マグネシウム化合物は不活性炭化水素溶媒で希釈して使用できるが、該溶液中に微量のエーテル、エステル、アミン等のルイス塩基性化合物が含まれていたり、又は残存していても差し支えなく使用できる。
次にYについて説明する。式2において、Yはアルコキシ基、シロキシ基、アリロキシ基、アミノ基、アミド基、−N=C−R,R、−SR(これらの式中、R、R及びRは、それぞれ独立に炭素数2以上20以下の炭化水素基を表す。)、及びβ−ケト酸残基のいずれかの基を示す。
式2においてR、R及びRで表される炭化水素基としては、炭素原子数1以上12以下のアルキル基又はアリール基が好ましく、3以上10以下のアルキル基又はアリール基がより好ましい。特に限定されないが、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、1−メチルエチル基、ブチル基、1−メチルプロピル基、1,1−ジメチルエチル基、ペンチル基、ヘキシル基、2−メチルペンチル基、2−エチルブチル基、2−エチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2−エチル−4−メチルペンチル基、2−プロピルヘプチル基、2−エチル−5−メチルオクチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。このなかでも、ブチル基、1−メチルプロピル基、2−メチルペンチル基及び2−エチルヘキシル基のいずれかであることが好ましい。
また、式2において、Yはアルコキシ基又はシロキシ基であることが好ましい。アルコキシ基としては、特に限定されないが、具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、1−メチルエトキシ基、ブトキシ基、1−メチルプロポキシ基、1,1−ジメチルエトキシ基、ペントキシ基、ヘキソキシ基、2−メチルペントキシ基、2−エチルブトキシ基、2−エチルペントキシ基、2−エチルヘキソキシ基、2−エチル−4−メチルペントキシ基、2−プロピルヘプトキシ基、2−エチル−5−メチルオクトキシ基、オクトキシ基、フェノキシ基、及びナフトキシ基のいずれかであることが好ましい。これらのなかでも、ブトキシ基、1−メチルプロポキシ基、2−メチルペントキシ基及び2−エチルヘキソキシ基のいずれかであることがより好ましい。シロキシ基としては、特に限定されないが、具体的には、ヒドロジメチルシロキシ基、エチルヒドロメチルシロキシ基、ジエチルヒドロシロキシ基、トリメチルシロキシ基、エチルジメチルシロキシ基、ジエチルメチルシロキシ基、及びトリエチルシロキシ基のいずれかであることが好ましい。これらのなかでも、ヒドロジメチルシロキシ基、エチルヒドロメチルシロキシ基、ジエチルヒドロシロキシ基、及びトリメチルシロキシ基のいずれかであることがより好ましい。
本実施形態において、(A−1)の合成方法は特に制限はなく、式RMgX、及び式R Mg(Rは前述の意味であり、Xはハロゲンである。)のいずれかに属する有機マグネシウム化合物と、式M 及びM (n−1)H(M及びRは前述の意味であり、nはMの原子価を表す。)のいずれかに属する有機金属化合物とを不活性炭化水素溶媒中、25℃以上150℃以下で反応させ、必要な場合には続いて式Y−H(Yは前述の意味である。)で表される化合物を反応させたり、又はYで表される官能基を有する有機マグネシウム化合物及び/又は有機アルミニウム化合物を反応させたりすることにより合成することが可能である。これらのうち、不活性炭化水素溶媒に可溶な有機マグネシウム化合物と式Y−Hで表される化合物とを反応させる場合、反応の順序については特に制限はなく、有機マグネシウム化合物中に式Y−Hで表される化合物を加えていく方法、式Y−Hで表される化合物中に有機マグネシウム化合物を加えていく方法、及び両者を同時に加えていく方法のいずれかの方法を用いることができる。
本実施形態において、(A−1)における全金属原子に対するYのモル組成比c/(α+β)の範囲は0≦c/(α+β)≦2であり、0≦c/(α+β)<1であることが好ましい。全金属原子に対するYのモル組成比が2以下であることにより、(A−2)に対する(A−1)の反応性が向上する傾向にある。
次に、(A−2)について説明する。(A−2)は式3で表されるチタン化合物である。
(A−2):Ti(OR (4−d)・・・・・式3
(式中、dは0以上4以下の実数であり、Rは炭素数1以上20以下の炭化水素基であり、Xはハロゲン原子である。)
上記式3において、dは0以上1以下であることが好ましく、dが0であることがさらに好ましい。また、式3においてRで表される炭化水素基としては、特に限定されないが、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、アリル基等の脂肪族炭化水素基;シクロヘキシル基、2−メチルシクロヘキシル基、シクロペンチル基等の脂環式炭化水素基;フェニル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素基等が挙げられる。これらのなかでも、脂肪族炭化水素基が好ましい。Xで表されるハロゲンとしては、塩素、臭素、及びヨウ素が挙げられる。これらのなかでも、塩素が好ましい。本実施形態において、(A−2)は四塩化チタンであることがより好ましい。本実施形態においては、上記から選ばれた化合物の1種を単独で、又は2種以上組み合わせて用いてもよい。
次に、(A−1)と(A−2)との反応について説明する。該反応は、不活性炭化水素溶媒中で行われることが好ましく、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素溶媒中で行われることがより好ましい。上記反応における(A−1)と(A−2)とのモル比については特に限定されないが、(A−1)に含まれるMg原子に対する(A−2)に含まれるTi原子のモル比(Ti/Mg)が0.1以上10以下であることが好ましく、0.3以上3以下であることがより好ましい。反応温度は、特に限定されないが、−80℃以上150℃以下の範囲であることが好ましく、−40℃〜100℃の範囲であることがさらに好ましい。(A−1)と(A−2)の添加順序は特に制限はなく、(A−1)に続いて(A−2)を加える方法、(A−2)に続いて(A−1)を加える方法、(A−1)と(A−2)とを同時に添加する方法のいずれであってもよいが、(A−1)と(A−2)とを同時に添加する方法が好ましい。本実施形態においては、上記反応により得られた固体触媒成分[A]は、不活性炭化水素溶媒を用いたスラリー溶液として使用される。
本実施形態において使用されるチーグラー・ナッタ触媒成分の他の例としては、固体触媒成分[C]及び有機金属化合物成分[B]からなり、固体触媒成分[C]が、式4で表される不活性炭化水素溶媒に可溶である有機マグネシウム化合物(C−1)と式5で表される塩素化剤(C−2)との反応により調製された担体(C−3)に、式6で表される不活性炭化水素溶媒に可溶である有機マグネシウム化合物(C−4)と式7で表されるチタン化合物(C−5)とを担持することにより製造されるオレフィン重合用触媒が好ましい。
(C−1):(Mγ(Mg)δ(R(R(OR10・・・・・式4
(式中、Mは周期律表第12族、第13族及び第14族のいずれかに属する金属原子であり、R、R及びR10はそれぞれ炭素数2以上20以下の炭化水素基であり、γ、δ、e、f及びgは次の関係を満たす実数である。0≦γ、0<δ、0≦e、0≦f、0≦g、0<e+f、0≦g/(γ+δ)≦2、kγ+2δ=e+f+g(ここで、kはMの原子価を表す。))
(C−2):HSiCl11 (4−(h+i)) ・・・式5
(式中、R11は炭素数1以上12以下の炭化水素基であり、hとiは次の関係を満たす実数である。0<h、0<i、0<h+i≦4)
(C−4):(Mα(Mg)β(R(R ・・・式6
(式中、Mは周期律表第12族、第13族及び第14族のいずれかに属する金属原子であり、R及びRは炭素数2以上20以下の炭化水素基であり、Yはアルコキシ、シロキシ、アリロキシ、アミノ、アミド、−N=C−R,R、−SR(これらの式中、R、R及びRは炭素数1以上20以下の炭化水素基を表す。)、及びβ−ケト酸残基のいずれかであり、Yが複数ある場合には、Yはそれぞれ異なっていてもよく、α、β、a、b及びcは次の関係を満たす実数である。0≦α、0<β、0≦a、0≦b、0≦c、0<a+b、0≦b/(α+β)≦2、nα+2β=a+b+c(ここで、nはMの原子価を表す。))
(C−5):Ti(OR (4−d) ・・・式7
(式中、dは0以上4以下の実数であり、Rは炭素数1以上20以下の炭化水素基であり、Xはハロゲン原子である。)
まず、(C−1)について説明する。(C−1)は、不活性炭化水素溶媒に可溶な有機マグネシウムの錯化合物の形として示されているが、ジヒドロカルビルマグネシウム化合物及びこの化合物と他の金属化合物との錯体のすべてを包含するものである。式4の記号γ、δ、e、f及びgの関係式kγ+2δ=e+f+gは金属原子の原子価と置換基との化学量論性を示している。
上記式中、RないしRで表される炭化水素基は、特に限定されないが、具体的には、それぞれアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、プロピル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、シクロヘキシル基、フェニル基等が挙げられる。これらのなかでも、好ましいR及びRは、それぞれアルキル基である。α>0の場合、金属原子Mとしては、周期律表第12族、第13族及び第14族のいずれかに属する金属原子が使用でき、例えば、亜鉛、ホウ素、アルミニウム等が挙げられる。これらのなかでも、アルミニウム、亜鉛が好ましい。
金属原子Mに対するマグネシウムの比δ/γは特に限定されないが、0.1以上30以下であることが好ましく、0.5以上10以下であることがより好ましい。また、γ=0である所定の有機マグネシウム化合物を用いる場合、例えば、Rが1−メチルプロピル等の場合には不活性炭化水素溶媒に可溶であり、このような化合物も本実施形態に好ましい結果を与える。式4において、γ=0の場合のR、Rは次に示す三つの群(1)、群(2)、群(3)のいずれか一つであることが好ましい。
群(1)R、Rの少なくとも一方は、炭素数4以上6以下である2級又は3級のアルキル基であることが好ましく、より好ましくはR、Rがともに炭素数4以上6以下であり、少なくとも一方が2級又は3級のアルキル基であること。
群(2)RとRとが炭素数の互いに相異なるアルキル基であることが好ましく、より好ましくはRが炭素数2又は3のアルキル基であり、Rが炭素数4以上のアルキル基であること。
群(3)R、及びRの少なくとも一方が炭素数6以上の炭化水素基であることが好ましく、より好ましくはR、及びRに含まれる炭素数の和が12以上になるアルキル基であること。
以下、これらの群(1)〜(3)で示された基を具体的に示す。群(1)において炭素数4以上6以下である2級又は3級のアルキル基としては、具体的には、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、1,1−ジメチルエチル基、2−メチルブチル基、2−エチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、2−メチルペンチル基、2−エチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、2−メチル−2−エチルプロピル基等が挙げられる。これらのなかでも、1−メチルプロピル基が好ましい。
また、群(2)において炭素数2又は3のアルキル基としてはエチル基、1−メチルエチル基、プロピル基等が挙げられる。これらのなかでも、エチル基が好ましい。また炭素数4以上のアルキル基としては、特に限定されないが、具体的には、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等が挙げられる。これらのなかでも、ブチル基、及び/又はヘキシル基が好ましい。
さらに、群(3)において炭素数6以上の炭化水素基としては、特に限定されないが、具体的には、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、フェニル基、2−ナフチル基等が挙げられる。炭化水素基の中ではアルキル基が好ましく、アルキル基の中でもヘキシル基、及び/又はオクチル基がより好ましい。
一般に、アルキル基に含まれる炭素原子数が増えると不活性炭化水素溶媒に溶けやすくなる傾向にあり、溶液の粘度が高くなる傾向にある。そのため、適度な長鎖のアルキル基を用いることが取り扱い上好ましい。なお、上記有機マグネシウム化合物は不活性炭化水素溶液として使用されるが、該溶液中に微量のエーテル、エステル、アミン等のルイス塩基性化合物が含まれたり、又は残存していたりしても差し支えなく使用できる。
次にアルコキシ基(OR10)について説明する。R10で表される炭化水素基としては、炭素原子数1以上12以下のアルキル基又はアリール基が好ましく、3以上10以下のアルキル基又はアリール基がより好ましい。R10としては、特に限定されないが、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、1−メチルエチル基、ブチル基、1−メチルプロピル基、1,1−ジメチルエチル基、ペンチル基、ヘキシル基、2−メチルペンチル基、2−エチルブチル基、2−エチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2−エチル−4−メチルペンチル基、2−プロピルヘプチル基、2−エチル−5−メチルオクチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。これらのなかでも、ブチル基、1−メチルプロピル基、2−メチルペンチル基及び2−エチルヘキシル基のいずれかであることが好ましい。
本実施形態においては、(C−1)の合成方法には特に限定しないが、式RMgX及び式R Mg(Rは前述の意味であり、Xはハロゲン原子である。)からなる群に属する有機マグネシウム化合物と、式M 及び式M (k−1)H(M、R及びkは前述の意味である。)からなる群に属する有機金属化合物とを不活性炭化水素溶媒中、25℃以上150℃以下の温度で反応させ、必要な場合には続いてR(Rは前述の意味である。)で表される炭化水素基を有するアルコール又は不活性炭化水素溶媒に可溶なRで表される炭化水素基を有するアルコキシマグネシウム化合物、及び/又はアルコキシアルミニウム化合物と反応させる方法が好ましい。
これらの方法のうち、不活性炭化水素溶媒に可溶な有機マグネシウム化合物とアルコールとを反応させる場合、反応の順序については特に制限はなく、有機マグネシウム化合物中にアルコールを加えていく方法、アルコール中に有機マグネシウム化合物を加えていく方法、又は両者を同時に加えていく方法のいずれの方法も用いることができる。本実施形態において不活性炭化水素溶媒に可溶な有機マグネシウム化合物とアルコールとの反応比率については特に限定されないが、反応の結果、得られるアルコキシ基含有有機マグネシウム化合物における、全金属原子に対するアルコキシ基のモル組成比g/(γ+δ)は0≦g/(γ+δ)≦2であり、0≦g/(γ+δ)<1であることが好ましい。
次に、(C−2)について説明する。(C−2)は式5で表される、少なくとも一つはSi−H結合を有する塩化珪素化合物である。
(C−2):HSiCl11 (4−(h+i))・・・・・式5
(式中、R11は炭素数1以上12以下の炭化水素基であり、hとiは次の関係を満たす実数である。0<h、0<i、0<h+i≦4)
式5においてR11で表される炭化水素基は、特に限定されないが、具体的には、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基であり、例えば、メチル、エチル、プロピル、1−メチルエチル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、デシル、シクロヘキシル、フェニル基等が挙げられる。これらののなかでも、炭素数1以上10以下のアルキル基が好ましく、メチル、エチル、プロピル、1−メチルエチル基等の炭素数1〜3のアルキル基がより好ましい。また、h及びiはh+i≦4の関係を満たす0より大きな数であり、iが2以上3以下であることが好ましい。
これらの化合物としては、特に限定されないが、具体的には、HSiCl、HSiClCH、HSiCl、HSiCl(C)、HSiCl(2−C)、HSiCl(C)、HSiCl(C)、HSiCl(4−Cl−C)、HSiCl(CH=CH)、HSiCl(CH)、HSiCl(1−C10)、HSiCl(CHCH=CH)、HSiCl(CH)、HSiCl(C)、HSiCl(CH、HSiCl(C、HSiCl(CH)(2−C)、HSiCl(CH)(C)、HSiCl(C等が挙げられる。これらの塩化珪素化合物は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、HSiCl、HSiClCH、HSiCl(CH、HSiCl(C)が好ましく、HSiCl、HSiClCHがより好ましい。
次に(C−1)と(C−2)との反応について説明する。反応に際しては(C−2)を予め、不活性炭化水素溶媒、1,2−ジクロルエタン、o−ジクロルベンゼン、ジクロルメタン等の塩素化炭化水素;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系媒体;又はこれらの混合媒体、を用いて希釈した後に利用することが好ましい。これらのなかでも、触媒の性能上、不活性炭化水素溶媒がより好ましい。(C−1)と(C−2)との反応比率には特に限定されないが、(C−1)に含まれるマグネシウム原子1molに対する(C−2)に含まれる珪素原子が0.01mol以上100mol以下であることが好ましく、0.1mol以上10mol以下であることがより好ましい。
(C−1)と(C−2)との反応方法については特に制限はなく、(C−1)と(C−2)とを同時に反応器に導入しつつ反応させる同時添加の方法、(C−2)を事前に反応器に仕込んだ後に(C−1)を反応器に導入させる方法、又は(C−1)を事前に反応器に仕込んだ後に(C−2)を反応器に導入させる方法のいずれの方法も使用することができる。これらののなかでも、(C−2)を事前に反応器に仕込んだ後に(C−1)を反応器に導入させる方法が好ましい。上記反応により得られる担体(C−3)は、ろ過又はデカンテーション法により分離した後、不活性炭化水素溶媒を用いて充分に洗浄し、未反応物又は副生成物等を除去することが好ましい。
(C−1)と(C−2)との反応温度については特に限定されないが、0℃以上50℃以下であることが好ましく、3℃以上30℃以下であることがより好ましく、5℃以上20℃以下であることがさらに好ましい。低温で反応させることにより、担体の粒子を大きく成長させやすいため好ましい。(C−1)と(C−2)とを同時に反応器に導入しつつ反応させる同時添加の方法においては、あらかじめ反応器の温度を所定温度に調節し、同時添加を行いながら反応器内の温度を所定温度に調節することにより、反応温度は所定温度に調節することが好ましい。(C−2)を事前に反応器に仕込んだ後に(C−1)を反応器に導入させる方法においては、該塩化珪素化合物を仕込んだ反応器の温度を所定温度に調節し、該有機マグネシウム化合物を反応器に導入しながら反応器内の温度を所定温度に調節することにより、反応温度は所定温度に調節することが好ましい。(C−1)を事前に反応器に仕込んだ後に(C−2)を反応器に導入させる方法においては、(C−1)を仕込んだ反応器の温度を所定温度に調節し、(C−2)を反応器に導入しながら反応器内の温度を所定温度に調節することにより、反応温度は所定温度に調節される。(C−1)と(C−2)とを反応器に導入する時間については、3時間以上20時間以下であることが好ましく、5時間以上15時間以下であることがより好ましく、7時間以上13時間以下である事がとくに好ましい。長時間反応させることにより、担体の粒子を大きく成長させやすいため好ましい。この方法で作られる触媒担体は、一般にチーグラー触媒で用いられる担体よりも大きいことを特徴としており、重合後のポリエチレンパウダー中に意図的に残存させることを意図している。これを実施例に記載の方法で溶解させることで、内部に多くの空隙を持つことから、通常のポリエチレンパウダーよりも溶解しやすいポリエチレンパウダーが得られる。
次に、有機マグネシウム化合物(C−4)について説明する。(C−4)は、前述の式6で表されるものである。
(C−4):(Mα(Mg)β(R(R ・・・式6
(式中、Mは周期律表第12族、第13族及び第14族のいずれかに属する金属原子であり、R及びRは炭素数2以上20以下の炭化水素基であり、Yはアルコキシ、シロキシ、アリロキシ、アミノ、アミド、−N=C−R,R、−SR(これらの式中、R、R及びRは炭素数1以上20以下の炭化水素基を表す。)、及びβ−ケト酸残基のいずれかであり、Yが複数の場合には、Yはそれぞれ異なっていてもよく、α、β、a、b及びcは次の関係を満たす実数である。0≦α、0<β、0≦a、0≦b、0<a+b、0≦b/(α+β)≦2、nα+2β=a+b+c(ここで、nはMの原子価を表す。))
(C−4)の使用量は、(C−5)に含まれるチタン原子に対する(C−4)に含まれるマグネシウム原子のモル比で0.1以上10以下であることが好ましく、0.5以上5以下であることがより好ましい。
(C−4)と(C−5)との反応温度は特に限定されないが、−80℃以上150℃以下であることが好ましく、−40℃以上100℃以下の範囲であることがより好ましい。
(C−4)の使用時の濃度は特に限定されないが、(C−4)に含まれるチタン原子基準で0.1mol/L以上2mol/L以下であることが好ましく、0.5mol/L以上1.5mol/L以下であることがより好ましい。なお、(C−4)の希釈には不活性炭化水素溶媒を用いることが好ましい。
(C−3)に対する(C−4)と(C−5)の添加順序は特に制限はなく、(C−4)に続いて(C−5)を加える方法、(C−5)に続いて(C−4)を加える方法、(C−4)と(C−5)とを同時に添加する方法、のいずれの方法も可能である。これらのなかでも、(C−4)と(C−5)とを同時に添加する方法が好ましい。(C−4)と(C−5)との反応は不活性炭化水素溶媒中で行われるが、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素溶媒を用いることが好ましい。かくして得られた触媒は、不活性炭化水素溶媒を用いたスラリー溶液として使用される。
次に(C−5)について説明する。本実施形態において、(C−5)は前述の式7で表されるチタン化合物である。
(C−5):Ti(OR (4−d)・・・・・式7
(式中、dは0以上4以下の実数であり、Rは炭素数1以上20以下の炭化水素基であり、Xはハロゲン原子である。)
式7においてRで表される炭化水素基としては、特に限定されないが、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、アリル基等の脂肪族炭化水素基;シクロヘキシル基、2−メチルシクロヘキシル基、シクロペンチル基等の脂環式炭化水素基;フェニル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素基等が挙げられる。これらのなかでも、脂肪族炭化水素基が好ましい。Xで表されるハロゲンとしては、特に限定されないが、具体的には、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。これらのなかでも、塩素が好ましい。上記から選ばれた(C−5)は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(C−5)の使用量としては特に限定されないが、担体(C−3)に含まれるマグネシウム原子に対するモル比で0.01以上20以下が好ましく、0.05以上10以下がより好ましい。
(C−5)の反応温度は、特に限定されないが、−80℃以上150℃以下であることが好ましく、−40℃以上100℃以下の範囲であることがさらに好ましい。本実施形態においては、(C−3)に対する(C−5)の担持方法については特に限定されず、(C−3)に対して過剰な(C−5)を反応させる方法や、第三成分を使用することにより(C−5)を効率的に担持する方法を用いてもよいが、(C−5)と有機マグネシウム化合物(C−4)との反応により担持する方法が好ましい。
次に、本実施形態における有機金属化合物成分[B]について説明する。本実施形態の固体触媒成分は、有機金属化合物成分[B]と組み合わせることにより、高活性な重合用触媒となる。有機金属化合物成分[B]は「助触媒」と呼ばれることもある。有機金属化合物成分[B]としては、周期律表第1族、第2族、第12族及び第13族のいずれかに属する金属を含有する化合物であることが好ましく、特に有機アルミニウム化合物及び/又は有機マグネシウム化合物であることが好ましい。
有機アルミニウム化合物としては、下記式8で表される化合物を単独又は混合して使用することが好ましい。
AlR12 (3−j) ・・・式8
(式中、R12は炭素数1以上20以下の炭化水素基、Zは水素、ハロゲン、アルコキシ基、アリロキシ基、シロキシ基からなる群に属する基であり、jは2以上3以下の数である。)
上記の式8において、R12で表される炭素数1以上20以下の炭化水素基は、特に限定されないが、具体的には、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、及び脂環式炭化水素のいずれかを包含する。式8で表される化合物としては、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、トリ(2−メチルプロピル)アルミニウム(または、トリイソブチルアルミニウム)、トリペンチルアルミニウム、トリ(3−メチルブチル)アルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、トリデシルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウム;ジエチルアルミニウムクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、ビス(2−メチルプロピル)アルミニウムクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、ジエチルアルミニウムブロミド等のハロゲン化アルミニウム化合物;ジエチルアルミニウムエトキシド、ビス(2−メチルプロピル)アルミニウムブトキシド等のアルコキシアルミニウム化合物;ジメチルヒドロシロキシアルミニウムジメチル、エチルメチルヒドロシロキシアルミニウムジエチル、エチルジメチルシロキシアルミニウムジエチル等のシロキシアルミニウム化合物;及びこれらの混合物が好ましい。これらのなかでも、トリアルキルアルミニウム化合物がより好ましい。
有機マグネシウム化合物としては、式4で表される不活性炭化水素溶媒に可溶である有機マグネシウム化合物が好ましい。
(Mγ(Mg)δ(R(R(OR10・・・・・式4
(式中、Mは周期律表第12族、第13族及び第14族のいずれかに属する金属原子であり、R、R及びR10はそれぞれ炭素数2以上20以下の炭化水素基であり、γ、δ、e、f及びgは次の関係を満たす実数である。0≦γ、0<δ、0≦e、0≦f、0≦g、0<e+f、0≦g/(γ+δ)≦2、kγ+2δ=e+f+g(ここで、kはMの原子価を表す。))
この有機マグネシウム化合物は、不活性炭化水素溶媒に可溶な有機マグネシウムの錯化合物の形として示されているが、ジアルキルマグネシウム化合物及びこの化合物と他の金属化合物との錯体の全てを包含するものである。γ、δ、e、f、g、M、R、R、OR10についてはすでに述べたとおりであるが、この有機マグネシウム化合物は不活性炭化水素溶媒に対する溶解性が高い方が好ましいため、β/αは0.5〜10の範囲にあることが好ましく、またMがアルミニウムである化合物がさらに好ましい。
固体触媒成分及び有機金属化合物成分[B]を重合条件下である重合系内に添加する方法については特に制限はなく、両者を別々に重合系内に添加してもよいし、あらかじめ両者を反応させた後に重合系内に添加してもよい。また組み合わせる両者の比率には特に限定されないが、固体触媒成分1gに対し有機金属化合物成分[B]は1mmol以上3,000mmol以下であることが好ましい。
続いて、メタロセン触媒について説明する。本実施形態のメタロセン触媒は、特に限定されないが、少なくとも(ア)担体物質(以下、「成分(ア)」、「(ア)」ともいう。)、(イ)有機アルミニウム化合物(以下、「成分(イ)」、「(イ)」ともいう。)、(ウ)環状η結合性アニオン配位子を有する遷移金属化合物(以下、「成分(ウ)」、「(ウ)」ともいう。)、及び(エ)該環状η結合性アニオン配位子を有する遷移金属化合物と反応して触媒活性を発現する錯体を形成可能な活性化剤(以下、「成分(エ)」、「(エ)」ともいう。)から調製された担持型幾何拘束型メタロセン触媒であることが好ましい。
(ア)担体物質としては、有機担体及び無機担体のいずれであってもよい。有機担体としては、特に限定されないが、例えば、炭素数2〜10のα−オレフィンの(共)重合体が挙げられる。炭素数2〜10のα−オレフィンの(共)重合体としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−1、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン−1共重合体、エチレン−ヘキセン−1共重合体、プロピレン−ブテン−1共重合体、プロピレン−ジビニルベンゼン共重合体;芳香族不飽和炭化水素重合体、例えば、ポリスチレン、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体;及び極性基含有重合体、例えば、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリルニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、及びポリカーボネートが挙げられる。上記無機担体としては、特に限定されないが、例えば、SiO、Al、MgO、TiO、B、CaO、ZnO、BaO、ThO、SiO−MgO、SiO−Al、SiO−V等の無機酸化物;MgCl、AlCl、MnCl等の無機ハロゲン化合物;NaCO、KCO、CaCO、MgCO、Al(SO、BaSO、KNO、Mg(NO等の無機の炭酸塩、硫酸塩、及び硝酸塩;Mg(OH)、Al(OH)、Ca(OH)等の水酸化物が挙げられる。これらの中で好ましい担体物質は、SiOである。担体物質の粒子径としては、任意の値をとることができるが、好ましくは1.0μm以上100μm以下であり、より好ましくは2.0μm以上50μm以下であり、さらに好ましくは3.0μm以上10μm以下である。
(ア)担体物質は、必要に応じて(イ)有機アルミニウム化合物で処理されることが好ましい。好ましい(イ)有機アルミニウム化合物としては、特に限定されないが、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム等のアルキルアルミニウム;ジエチルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライド等のアルキルアルミニウムハイドライド;ジエチルアルミニウムエトキシド、ジメチルアルミニウムメトキシド等のアルミニウムアルコキシド;メチルアルモキサン、イソブチルアルモキサン、及びメチルイソブチルアルモキサン等のアルモキサンが挙げられる。これらの中でも、トリアルキルアルミニウム、及びアルミニウムアルコキシドが好ましく、より好ましくはトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、及びトリイソブチルアルミニウムである。
担持型幾何拘束型メタロセン触媒は、(ウ)環状η結合性アニオン配位子を有する遷移金属化合物(以下、単に「遷移金属化合物」ともいう。)を含むことができる。本実施形態の遷移金属化合物は、特に限定されないが、例えば、下記式9で表すことができる。
MXX’ ・・・式9
式9中、Mは、1つ以上の配位子Lとη5結合をしている、酸化数+2、+3又は+4の周期律表第4族に属する遷移金属を示す。
式9中、Lは、各々独立に、環状η結合性アニオン配位子を示す。環状η結合性アニオン配位子は、シクロペンタジエニル基、インデニル基、テトラヒドロインデニル基、フルオレニル基、テトラヒドロフルオレニル基又はオクタヒドロフルオレニル基であり、これらの基は、20個までの非水素原子を含む炭化水素基、ハロゲン、ハロゲン置換炭化水素基、アミノヒドロカルビル基、ヒドロカルビルオキシ基、ジヒドロカルビルアミノ基、ヒドロカルビルフォスフィノ基、シリル基、アミノシリル基、ヒドロカルビルオキシシリル基及びハロシリル基から各々独立に選ばれる1〜8個の置換基を任意に有していてもよく、さらには2つのLが20個までの非水素原子を含むヒドロカバジイル、ハロヒドロカルバジイル、ヒドロカルビレンオキシ、ヒドロカルビレンアミノ、シラジイル、ハロシラジイル、アミノシラン等の2価の置換基により結合されていてもよい。
式9中、Xは、各々独立に、60個までの非水素性原子を有する1価のアニオン性σ結合型配位子、Mと2価で結合する2価のアニオン性σ結合型配位子、又はM及びLに各々1価ずつの価数で結合する2価のアニオン性σ結合型配位子を示す。X’は、各々独立に、炭素数4〜40からなる、フォスフィン、エーテル、アミン、オレフィン及び共役ジエンから選ばれる中性ルイス塩基配位性化合物を示す。
式9中、lは、1又は2の整数を示す。pは、0、1又は2の整数を示し、Xが1価のアニオン性σ結合型配位子又はM及びLに各々1価ずつの価数で結合する2価のアニオン性σ結合型配位子を示すとき、pは、Mの形式酸化数よりl以上少ない整数を示し、また、XがMと2価で結合する2価のアニオン性σ結合型配位子を示すとき、pは、Mの形式酸化数よりl+1以上少ない整数を示す。また、qは、0、1又は2の整数を示す。遷移金属化合物は、式9においてlが1を示す化合物が好ましい。
遷移金属化合物の好適な例は、下記式10で表される化合物である。
式10中、Mは、形式酸化数+2、+3又は+4の、チタニウム、ジルコニウム又はハフニウムを示す。また、式10中、Rは、各々独立に、水素、炭化水素基、シリル基、ゲルミル基、シアノ基、ハロゲン、又はこれらの複合基を示し、これらは各々20個までの非水素原子を有することができ、また、近接するR同士が相俟ってヒドロカルバジイル、シラジイル、ゲルマジイル等の2価の誘導体を形成して環状となっていてもよい。
式10中、X’’は、各々独立にハロゲン、炭化水素基、ヒドロカルビルオキシ基、ヒドロカルビルアミノ基又はシリル基を示し、これらは各々20個までの非水素原子を有しており、また、2つのX’’が炭素数5〜30の中性の共役ジエン若しくは2価の誘導体を形成してもよい。Yは、−O−、−S−、−NR−又は−PR−を示し、Zは、SiR 、CR 、SiR SiR 、CR CR 、CR=CR、CR SiR 又はGeR を示し、ここでRは、各々独立に炭素数1〜12のアルキル基又はアリル基を示す。また、nは、1〜3の整数を示す。
遷移金属化合物としてより好適な例は、下記式11及び下記式12で表される化合物である。
式11及び12中、それぞれ、Rは、各々独立に、水素、炭化水素基、シリル基、ゲルミル基、シアノ基、ハロゲン、又はこれらの複合基を示し、各々20個までの非水素原子を有することができる。また、Mは、チタニウム、ジルコニウム又はハフニウムを示す。Z、Y、X及びX’は、式10中で示すものと同様のものを示す。
式11及び12中、それぞれ、pは、0、1又は2を示し、また、qは0又は1を示す。pが2、qが0を示すとき、Mの酸化数は、+4でありかつXは、ハロゲン、炭化水素基、ヒドロカルビルオキシ基、ジヒドロカビルアミド基、ジヒドロカルビルフォスフィド基、ヒドロカルビルスルフィド基、シリル基、又はこれらの複合基であり、20個までの非水素原子を有している基を示す。
式11及び12中、それぞれ、pが1、qが0を示すとき、Mの酸化数が+3でありかつXが、アリル基、2−(N,N−ジメチルアミノメチル)フェニル基及び2−(N,N−ジメチル)−アミノベンジル基から選ばれる安定化アニオン配位子を示すか;Mの酸化数が+4でありかつXが、2価の共役ジエンの誘導体を示すか;MとXとが共にメタロシクロペンテン基を形成しているか、である。
式11及び12中、それぞれ、pが0、qが1を示すとき、Mの酸化数は+2であり、かつX’は、中性の共役又は非共役ジエンであって任意に1つ以上の炭化水素基で置換されていてもよく、また、X’は、40個までの炭素原子を含むことができ、Mとπ型錯体を形成している。
遷移金属化合物としてさらに好適な例は、下記式13及び下記14で表される化合物である。
式13及び14中、それぞれ、Rは、各々独立に、水素、又は炭素数1〜6のアルキル基を示す。また、Mは、チタニウムを示し、Yは−O−、−S−、−NR−、−PR−を示す。Zは、SiR 、CR 、SiR SiR 、CR CR 、CR=CR3、CR SiR-、又はGeR を示し、Rは、各々独立に水素、又は、炭化水素基、ヒドロカルビルオキシ基、シリル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリル基、若しくはこれらの複合基を示し、これらは、20個までの非水素原子を有することができ、また必要に応じて、Z中の2つのR同士、又はZ中のRとY中のRとが相俟って環状となっていてもよい。
式13及び14中、それぞれ、pは0、1又は2を示し、qは、0又は1を示す。ただし、pが2、qが0を示すとき、Mの酸化数は+4でありかつXは、各々独立にメチル基又はベンジル基を示す。また、pが1、qが0を示すとき、Mの酸化数が+3でありかつXが、2−(N,N−ジメチル)アミノベンジルを示すか、Mの酸化数が+4でありかつXが、2−ブテン−1,4−ジイルを示す。また、pが0、qが1を示すとき、Mの酸化数は+2でありかつX’は、1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン又は1,3−ペンタジエンを示す。これらのジエン類は、金属錯体を形成する非対称ジエン類を例示したものであり、実際には各幾何異性体の混合物である。
担持型幾何拘束型メタロセン触媒は、(エ)遷移金属化合物と反応して触媒活性を発現する錯体を形成可能な活性化剤(以下、単に「活性化剤」ともいう。)を含む。一般的には、メタロセン触媒においては、遷移金属化合物と上記活性化剤により形成される錯体とが、触媒活性種として高いオレフィン重合活性を示す。本実施形態において、活性化剤としては、特に限定されないが、例えば、下記式15で表される化合物が挙げられる。
[L−H]d+[Md− ・・・式15
式15中、[L−H]d+は、プロトン付与性のブレンステッド酸を示し、Lは、中性ルイス塩基を示す。また、[Md−は、相溶性の非配位性アニオンを示し、Mは、周期律表第5族〜第15族から選ばれる金属又はメタロイドを示し、Qは、各々独立にヒドリド、ジアルキルアミド基、ハライド、アルコキシ基、アリルオキシ基、炭化水素基、又は炭素数20個までの置換炭化水素基を示し、また、ハライドであるQは、1個以下である。また、mは、1〜7の整数を示し、pは、2〜14の整数を示し、dは、1〜7の整数を示し、p−m=dである。
活性化剤のより好ましい例は、下記式16で表される化合物である。
[L−H]d+[M(G(T−H)d− ・・・式16
式16中、[L−H]d+は、プロトン付与性のブレンステッド酸を示し、Lは、中性ルイス塩基を示す。また、[MmQn(Gq(T−H)r)z]d-は、相溶性の非配位性アニオンを示し、Mは、周期律表第5族〜第15族から選ばれる金属又はメタロイドを示し、Qは、各々独立にヒドリド、ジアルキルアミド基、ハライド、アルコキシ基、アリルオキシ基、炭化水素基、又は炭素数20個までの置換炭化水素基を示し、また、ハライドであるQは、1個以下である。また、Gは、M及びTと結合するr+1の価数を持つ多価炭化水素基を示し、Tは、O、S、NR、又はPRを示す。ここで、Rは、ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル基、トリヒドロカルビルゲルマニウム基又は水素を示す。また、mは、1〜7の整数を示し、nは、0〜7の整数を示し、qは、0又は1の整数を示し、rは、1〜3の整数を示し、zは、1〜8の整数を示し、dは、1〜7の整数を示し、n+z−m=dである。
活性化剤のさらに好ましい例は、下記式17で表される化合物である。
[L−H][BQ ‥‥式17
式17中、[L−H]は、プロトン付与性のブレンステッド酸を示し、Lは、中性ルイス塩基を示す。また、[BQは、相溶性の非配位性アニオンを示し、Bは、硼素元素を示し、Qは、各々独立に、ペンタフルオロフェニル基を示し、Q1は、置換基としてOH基を1つ有する炭素数6〜20の置換アリル基を示す。
上記プロトン付与性のブレンステッド酸としては、特に限定されないが、例えば、トリエチルアンモニウム、トリプロピルアンモニウム、トリ(n−ブチル)アンモニウム、トリメチルアンモニウム、トリブチルアンモニウム、トリ(n−オクチル)アンモニウム、ジエチルメチルアンモニウム、ジブチルメチルアンモニウム、ジブチルエチルアンモニウム、ジヘキシルメチルアンモニウム、ジオクチルメチルアンモニウム、ジデシルメチルアンモニウム、ジドデシルメチルアンモニウム、ジテトラデシルメチルアンモニウム、ジヘキサデシルメチルアンモニウム、ジオクタデシルメチルアンモニウム、ジイコシルメチルアンモニウム、及びビス(水素化タロウアルキル)メチルアンモニウム等のようなトリアルキル基置換型アンモニウムカチオン;N,N−ジメチルアニリニウム、N,N−ジエチルアニリニウム、N,N−2,4,6−ペンタメチルアニリニウム、及びN,N−ジメチルベンジルアニリニウム等のようなN,N−ジアルキルアニリニウムカチオン;トリフェニルカルボニウムカチオンが挙げられる。
上記相溶性の非配位性アニオンとしては、特に限定されないが、例えば、トリフェニル(ヒドロキシフェニル)ボレート、ジフェニル−ジ(ヒドロキシフェニル)ボレート、トリフェニル(2,4−ジヒドロキシフェニル)ボレート、トリ(p−トリル)(ヒドロキシフェニル)ボレート、トリス(ペンタフルオロフェニル)(ヒドロキシフェニル)ボレート、トリス(2,4−ジメチルフェニル)(ヒドロキシフェニル)ボレート、トリス(3,5−ジメチルフェニル)(ヒドロキシフェニル)ボレート、トリス(3,5−ジ−トリフルオリメチルフェニル)(ヒドロキシフェニル)ボレート、トリス(ペンタフルオロフェニル)(2−ヒドロキシエチル)ボレート、トリス(ペンタフルオロフェニル)(4−ヒドロキシブチル)ボレート、トリス(ペンタフルオロフェニル)(4−ヒドロキシ−シクロヘキシル)ボレート、トリス(ペンタフルオロフェニル)(4−(4´−ヒドロキシフェニル)フェニル)ボレート、及びトリス(ペンタフルオロフェニル)(6−ヒドロキシ−2−ナフチル)ボレートが挙げられる。これらの相溶性の非配位性アニオンを「ボレート化合物」ともいう。触媒活性の観点並びにAl、Mg、Ti、Zr及びHfの合計含有量を低減する観点から、担持型幾何拘束型メタロセン触媒の活性化剤が、ボレート化合物であることが好ましい。好ましいボレート化合物としては、トリス(ペンタフルオロフェニル)(ヒドロキシフェニル)ボレートが挙げられる。
活性化剤として、下記式18で表される、ユニットを有する有機金属オキシ化合物も用いることができる。
(式18中、Mは、周期律表第13族〜第15族の金属、又はメタロイドを示し、Rは、各々独立に炭素数1〜12の炭化水素基又は置換炭化水素基を示し、nは、金属Mの価数を示し、mは、2以上の整数を示す。)
活性化剤の好ましい他の例は、下記式19で表される、ユニットを含む有機アルミニウムオキシ化合物である。
(式19中、Rは、炭素数1〜8のアルキル基を示し、mは、2〜60の整数を示す。)
活性化剤のより好ましい例は、下記式20で表される、ユニットを含むメチルアルモキサンである。
(式20中、mは、2〜60の整数を示す。)
また、上記(ア)〜(エ)の成分の他に、必要に応じて有機アルミニウム化合物を触媒として用いることもできる。有機アルミニウム化合物としては、特に限定されないが、例えば、下記式21で表される化合物が挙げられる。
AlR3−n ・・・式21
式21中、Rは、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基又は炭素数6〜20のアリル基を示し、Xは、ハロゲン、水素又はアルコキシル基を示し、nは、1〜3の整数を示す。また、有機アルミニウム化合物は、式21で表される化合物の混合物であっても構わない。
触媒は、成分(ア)に、成分(イ)、成分(ウ)、及び成分(エ)を担持させることにより得ることができる。成分(イ)、成分(ウ)、及び成分(エ)を担持させる方法は特に限定されないが、例えば、成分(イ)、成分(ウ)及び成分(エ)をそれぞれが溶解可能な不活性溶媒中に溶解させ、成分(ア)と混合した後、溶媒を留去する方法;成分(イ)、成分(ウ)及び成分(エ)を不活性溶媒に溶解後、固体が析出しない範囲でないでこれを濃縮して、次に濃縮液の全量を粒子内に保持できる量の成分(ア)を加える方法;成分(ア)に成分(イ)、及び成分(エ)をまず担持させ、ついで成分(ウ)を担持させる方法;成分(ア)に成分(イ)及び成分(エ)、及び成分(ウ)を逐次に担持させる方法が挙げられる。本実施形態の成分(ウ)、及び成分(エ)は、液体又は固体であることが好ましい。また、成分(イ)、成分(ウ)、成分(エ)は、担持の際、不活性溶媒に希釈して使用する場合がある。
上記不活性溶媒としては、特に限定されないが、例えば、イソブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン等の脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;これらの混合物が挙げられる。かかる不活性溶媒は、乾燥剤、吸着剤等を用いて、水、酸素、硫黄分等の不純物を除去して用いることが好ましい。 成分(ア)1.0gに対し、成分(イ)は、Al原子換算で1.0×10−5〜1.0×10−1モルが好ましく、より好ましくは1.0×10−4〜5.0×10−2モル、成分(ウ)は、1.0×10−7〜1.0×10−3モルが好ましく、より好ましくは5.0×10−7〜5.0×10−4モル、成分(エ)は、1.0×10−7〜1.0×10−3モルが好ましく、より好ましくは5.0×10−7〜5.0×10−4モルの範囲である。各成分の使用量及び担持方法は、活性、経済性、パウダー特性、及び反応器内のスケール等により決定される。得られた担持型幾何拘束型メタロセン触媒は、担体に担持されていない有機アルミニウム化合物、ボレート化合物、チタン化合物を除去することを目的に、不活性溶媒を用いでデカンテーション、濾過等の方法により洗浄することもできる。
上記一連の溶解、接触、洗浄等の操作は、その単位操作毎に選択される−30℃以上80℃以下の温度で行うことが好ましい。そのような温度のより好ましい範囲は、0℃以上50℃以下である。また、担持型幾何拘束型メタロセン触媒を得る一連の操作は、乾燥した不活性雰囲気下で行うことが好ましい。
担持型幾何拘束型メタロセン触媒は、それのみでエチレンの単独重合、又はエチレンとα−オレフィンの共重合が可能であるが、溶媒や反応の被毒の防止のため、付加成分として有機アルミニウム化合物を共存させて使用することもできる。好ましい有機アルミニウム化合物としては、特に限定されないが、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム等のアルキルアルミニウム;ジエチルアルミニウムハイドライド、及びジイソブチルアルミニウムハイドライド等のアルキルアルミニウムハイドライド;ジエチルアルミニウムエトキシド等のアルミニウムアルコキシド;メチルアルモキサン、イソブチルアルミキサン、及びメチルイソブチルアルモキサン等のアルモキサンが挙げられる。これらの中でも、トリアルキルアルミニウム、及びアルミニウムアルコキシドが好ましい。より好ましくはトリイソブチルアルミニウムである。
[エチレン系重合体の製造方法]
本実施形態のエチレン系重合体の製造方法における重合法は、懸濁重合法又は気相重合法により、エチレン、又はエチレンを含む単量体を(共)重合させる方法が挙げられる。これらのなかでも、重合熱を効率的に除熱できる懸濁重合法が好ましい。懸濁重合法においては、媒体として不活性炭化水素媒体を用いることができ、さらにオレフィン自身を溶媒として用いることもできる。
上記不活性炭化水素媒体としては、特に限定されないが、具体的には、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタ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;エチルクロライド、クロルベンゼン、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素又はこれらの混合物等を挙げることができる。
本実施形態のエチレン系重合体の製造方法における重合温度は、通常、30℃以上100℃以下が好ましく、35℃以上90℃以下がより好ましく、40℃以上80℃以下がさらに好ましい。重合温度が30℃以上であれば、工業的に効率的な製造が可能である。一方、重合温度が100℃以下であれば、連続的に安定運転が可能である。
本実施形態のエチレン系重合体の製造方法における重合圧力は、通常、常圧以上2MPa以下が好ましく、より好ましくは0.1MPa以上1.5MPa以下、さらに好ましくは0.1MPa以上1.0MPa以下である。
重合反応の途中で、コモノマーの量を増加させることで、ポリエチレンパウダー内部にコモノマーリッチ成分を偏在させることが出来る。これにより、溶け残り易いパウダー中心部が流動パラフィンへの溶解しやすくなるため、欠点が発生しにくくなり、好ましい。また、パウダー中心部が溶解しやすくなるため、溶解速度としても早くなるため、好ましい。
重合反応の途中で、コモノマーの量を増加させるために、重合の形式としては、回分式、もしくは複数の重合器を使用した連続式が好ましい。特に、連続式で重合することが好ましい。エチレンガス、溶媒、触媒等を連続的に重合系内に供給し、生成したエチレン重合体と共に連続的に排出することで、急激なエチレンの反応による部分的な高温状態を抑制することが可能となり、重合系内がより安定化する。系内が均一な状態でエチレンが反応すると、ポリマー鎖中に分岐や二重結合等が生成されることが抑制される、又はエチレン重合体の分解や架橋によって低分子量成分や、超高分子量体が生成されることが抑制され、エチレン重合体の結晶性成分が生成しやすくなる。これにより、フィルムや微多孔膜等の強度に必要十分な量の結晶性成分が得られやすくなる。よって、重合系内がより均一となる連続式が好ましい。
エチレン系重合体の分子量の調整は、西独国特許出願公開第3127133号明細書に記載されているように、重合系に水素を存在させるか、又は重合温度を変化させること等によって調節することができる。重合系内に連鎖移動剤として水素を添加することにより、分子量を適切な範囲で制御することが可能である。重合系内水素を添加する場合、水素のモル分率は、0mol%以上30mol%以下であることが好ましく、0mol%以上25mol%以下であることがより好ましく、0mol%以上20mol%以下であることがさらに好ましい。
さらに、水素は予め触媒と接触させた後、触媒導入ラインから重合系内に添加することが好ましい。触媒を重合系内に導入した直後は、導入ライン出口付近の触媒濃度が高く、エチレンが急激に反応することによって部分的な高温状態になる可能性が高まるが、水素と触媒を重合系内に導入する前に接触させることで、触媒の初期活性を抑制することが可能となり、結晶性成分の生成を妨げる副反応物等も抑制することが可能となる。よって、水素を触媒と接触させた状態で重合系内に導入することが好ましい。
同様な理由から、重合系内の触媒導入ラインの出口は、エチレン導入ラインの出口から可能な範囲で離れた位置にすることが好ましい。具体的には、エチレンは重合液の底部から導入し、触媒は重合液の液面と底部の中間から導入する等の方法が挙げられる。
本実施形態のエチレン系重合体の製造方法における溶媒分離方法は、デカンテーション法、遠心分離法、フィルター濾過法等によって行えるが、エチレン系重合体と溶媒との分離効率が良い遠心分離法がより好ましい。溶媒分離後にエチレン系重合体に含まれる溶媒の量は、特に限定されないが、エチレン系重合体の重量に対して70質量%以下であり、より好ましくは60質量%以下、さらに好ましくは50質量%以下である。エチレン重合体に含まれる溶媒が少量の状態で溶媒を乾燥除去することにより、溶媒中に含まれる金属成分や低分子量成分等がエチレン系重合体に残存しにくい傾向にある。これらの成分が残存しないことにより、エチレン系重合体の結晶性成分が生成しやすくなるため、フィルムや微多孔膜等の強度に必要な十分な量の結晶性成分が得られやすくなる。よって、遠心分離法でエチレン系重合体と溶媒を分離することが好ましい。
本実施形態のエチレン系重合体を合成するために使用した触媒の失活方法は、特に限定されないが、エチレン系重合体と溶媒を分離した後に実施することが好ましい。溶媒と分離した後に触媒を失活させるための薬剤を導入することで、溶媒中に含まれる低分子量成分や触媒成分等の析出を低減することができる。
触媒系を失活させる薬剤としては、酸素、水、アルコール類、グリコール類、フェノール類、一酸化炭素、二酸化炭素、エーテル類、カルボニル化合物、アルキン類等を挙げることができる。
本実施形態のエチレン系重合体の製造方法における乾燥温度は、通常、50℃以上150℃以下が好ましく、50℃以上140℃以下がより好ましく、50℃以上130℃以下がさらに好ましい。乾燥温度が50℃以上であれば、効率的な乾燥が可能である。一方、乾燥温度が150℃以下であれば、エチレン系重合体の分解や架橋を抑制した状態で乾燥することが可能である。本実施形態では、上記のような各成分以外にもエチレン系重合体の製造に有用な他の公知の成分を含むことができる。
以下、実施例を示して本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。実施例及び比較例における各成分等の調製及び物性評価は、以下の方法によって実施した。
(MFR)
MFRは、ASTM−D−1238に従い、190℃、荷重21.6kgで各実施例及び比較例のポリエチレンパウダーを測定した。MFRが大きい場合、流動性が良く、高温になった場合のシャットダウンの速度が上がるため、ヒューズ性能が向上し、好ましい。評価基準は以下の通りである。
◎:5.0g/10min以上
○:5.0g/10min未満、1.0g/10min以上。
×:1.0g/10min未満
(見掛け密度)
JIS K 6891に基づく漏斗及びオリフィスを用いて、各実施例及び比較例のポリエチレンパウダーを100ccの円筒形容器に溢れるまで流下させ、ヘラ等により容器の上面から過剰の粉体を落とした。容器内のポリエチレンパウダーの質量を計測し、計測した質量から、あらかじめ測定した空の測定用容器の質量を差し引くことにより、ポリエチレンパウダーの質量を求めた。下記式により、嵩密度を計算した。
嵩密度(g/cc)=粉体の質量(g)/100(cc)
(混練トルクの測定)
各実施例及び比較例のポリエチレンパウダー16g、(株)松村石油研究所社製の流動パラフィン(製品名:スモイルP−350P)24gを(株)東洋精機製作所社製のラボプラストミルミキサー(本体型式40C150、ミキサー形式:R−60)に仕込み、設定温度114℃、回転数5rpmの条件で10分間混練した後、ポリエチレンパウダー16gとグレートレイクスケミカル日本(株)製テトラキス[メチレン(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマート)]メタン(製品名:ANOX20)0.4gを添加し、回転数を30rpmとして3分間混練した後、設定温度を114℃から163℃まで6分間かけて上昇させた。ラボプラストミルミキサー試験プログラムVer.4.52(Copyright(C)(株)東洋精機製作所)により算出される平均トルクのチャートから、ピークの確認を行った。
(塩素含有量)
各実施例及び比較例のポリエチレンパウダーを自動試料燃焼装置(三菱化学アナリテック社製品「AQF−100」)で燃焼した後、吸収液(NaCOとNaHCOとの混合溶液)に吸収させ、その吸収液を、イオンクロマトグラフ装置(ダイオネクス社製品「ICS1500」、カラム(分離カラム:AS12A、ガードカラム:AG12A)「サプレッサー ASRS300」)に注入し、塩素含有量を測定した。
(滑剤の添加量)
各実施例及び比較例のポリエチレンパウダー中の滑剤を、テトラヒドロフラン(THF)を用いてソックスレー抽出により6時間抽出し、抽出した液を液体クロマトグラフィーにより分離して、定量することにより、滑剤の添加量を求めた。
(クロス分別クロマトグラフィー(CFC)測定)
Polymer ChAR社製品の「Automated 3D analyzer CFC−2」を用いて、各実施例及び比較例のポリエチレンパウダーについて、CFC測定を実施した。TREFカラムとしてステンレススチールマイクロボールカラム(外径3/8インチ x 長さ150mm)を用い、GPCカラムとして、Shodex社製品の「GPC UT−807」を1本と、Toso製品の「GMHHRH(S)HT」を2本の合計3本を用いて、溶離液としてo−ジクロロベンゼン(高速液体クロマトグラフ用)を流量1.0ml/分で流した。
充填剤を含有したカラムを140℃に昇温し、ポリエチレンパウダーをオルトジクロロベンゼンに溶かした試料溶液(サンプル濃度:1.0g/ml)20ml導入して120分間保持した。次に、カラムの温度を、降温速度0.5℃/分で40℃まで降温した後、20分間保持した。この工程で試料が充填剤表面に析出した。
その後、カラムの温度を以下のようにして調整した。まず、50℃まで昇温し、50℃で保持した。続いて60℃まで昇温し、60℃で保持した。さらに、60℃から75℃までは5℃間隔で昇温・保持し、75℃から90℃までは3℃間隔で昇温・保持し、90℃から120℃まで1℃間隔で昇温・保持した。なお、各昇温過程は、速度20℃/分で昇温し、各保持温度で21分間保持した。
各保持温度で21分間保持中に溶出した試料(ポリエチレンパウダー)の濃度(質量%)を検出し、保持温度及び溶出試料濃度から溶出温度−溶出量曲線及び溶出温度−積算溶出量曲線を得た。さらに、TREFカラムに接続したGPCカラムを用いて、各保持温度で21分間保持中に溶出した成分の重量平均分子量(M)を求めた。
(融点(DSC)測定)
パーキンエルマー社製品の「DSC−7型示差走査熱量計」を用いて、以下の手順及び条件により、DSC曲線を得た。
1)実施例及び比較例で製造したポリエチレンパウダーの試料約5mgをアルミパンに詰め、200℃/分で200℃まで昇温し、200℃で5分間保持した。
2)次に、200℃から10℃/分の降温速度により50℃まで降温し、降温完了後5分間保持した。
3)次に、50℃から10℃/分の昇温速度により200℃まで昇温した。
3)の過程で観察されるDSC曲線より、融解ピーク位置の最高温度を融点(℃)とした。融点(℃)が135℃未満であることにより、好ましいヒューズ性能(特に低温でのヒューズ)が得られることを示す。評価基準は、以下のとおりである。
評価基準
◎:132℃未満。
○:132℃以上、135℃未満。
×:135℃以上。
(微多孔膜の製造方法)
各実施例及び比較例のポリエチレンパウダー100質量部に、酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を0.3質量部添加し、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、ポリエチレン混合物を得た。得られたポリエチレン混合物は窒素置換を行った後に、二軸押出機へ窒素雰囲気下でフィーダーを介して投入した。さらに流動パラフィン(松村石油(株)製P−350(商標))65部をサイドフィードで押出機に注入し、200℃条件で混練し、押出機先端に設置したTダイから押出した後、ただちに25℃に冷却したキャストロールで冷却固化させ、厚さ1200μmのゲル状シートに成形した。このゲル状シートを120℃で同時二軸延伸機を用いて7×7倍に延伸した後、この延伸フィルムをメチルエチルケトンに30分間浸漬し、流動パラフィンを抽出除去後、乾燥した。さらに125℃、3分で熱固定し、微多孔膜を得た。得られた膜を上記に示す方法により、物性を測定した。結果を表1に示す。
(突刺強度測定)
上記の方法で作成した微多孔膜について、カトーテック製品の「KES−G5ハンディー圧縮試験器」(商標)を用いて、針先端の曲率半径0.5mm、突刺速度2mm/secの条件で突刺試験を行い、最大突刺荷重(N)を測定した。最大突刺荷重(N)が3.5N以上であれば、強度が十分に優れていることを示す。評価基準は、以下のとおりである。
評価基準
◎:4.0N以上。
○:4.0N未満、3.5N以上。
△:3.5N未満、3.0N以上。
×:3.0N未満。
(欠点の評価)
上記の方法で作成した微多孔膜250mm×250mm中に存在する50μm以上の欠点(フィルムを透過光で観察した際、黒点として観察されるもの)を目視により数えた。得られた個数に基づいて、下記評価基準により欠点について評価した。評価基準は以下のとおりである。
評価基準
◎:0個又は1個。
○:2個から4個。
×:5個以上。
また20μm以上の欠点についても同様に数えて評価した。評価基準は以下のとおりである。
評価基準
◎:0個から10個。
○:11個から30個。
×:31個以上。
(スリット加工の評価)
上記の方法で作成した微多孔膜250mm×250mmをカッターで切り、長さ250mmの短冊状の微多孔膜10枚を作成した。これらの切断端を目視により下記評価基準により評価した。
評価基準
◎:切断面に毛羽立ち、うねりがほとんど見られなかった
○:切断面に毛羽立ち、うねりがまれに見られた
×:切断面に毛羽立ち、うねりがよく見られた
(黄色み(黄変性)の評価(b値))
Tダイ製膜機で製膜した上記ゲル状シートを延伸せずに脱溶媒した各サンプルを用いて、TOKYO DENSHOKU社製品の「Spectro Photo Meter TOPSCAN TC−1800MKIII」によりb値を測定することにより、黄色み(黄変性)を評価した。評価基準は以下のとおりである。
評価基準
◎:2.0未満
○:2.0以上、2.3未満
×:2.3以上
(ブリードアウト(ロール付着物)の評価)
Tダイ製膜機で製膜したゲル状シートを延伸せずに脱溶媒した各サンプルを用いて、50℃で72時間加熱し、23℃で1時間冷却してサンプルを得た。固定ロールに貼りつけた黒色のフェルト布に引取速度8m/分の条件で100mのサンプルを接触させ、サンプル表面にブリードアウトした成分をフェルト布上に集積させた。集積物の量及び集積状態を目視観察し、ブリードアウト量を以下のとおり評価した。評価基準は以下のとおりである。
評価基準
◎:発生がない、又はわずかに付着しているが部分的であった
○:一部にブリードアウト物の付着が見られた
×:多くの付着物が見られた
以下に、実施例および比較例に用いたポリエチレンパウダーの製造方法について説明する。
〔チーグラー触媒Iの調製〕
(1)担体Aの合成
十分に窒素置換した8Lステンレス製オートクレーブに、2mol/Lのヒドロキシトリクロロシランのヘキサン溶液1,000mLを仕込んだ。次に、65℃で攪拌しながら組成式AlMg(C11(OCで表される有機マグネシウム化合物のヘキサン溶液2,550mL(マグネシウム2.68mol相当)を、オートクレーブに10時間かけて滴下し、10℃で12時間攪拌しながら反応を継続した。反応終了後、上澄み液を除去し、1,800mLのヘキサンを用いて4回洗浄して固体(担体A)を得た。得られた固体を乾燥させ、さらに目開き20μmのふるいを用いて微粉を分離除去した。担体Aを分析した結果、1g当たりの担体Aに含まれるマグネシウム量は8.11mmolであり、担体Aの平均粒径は51μmであった。
(2)固体触媒成分の調製
110gの担体Aを含有するヘキサンスラリー1,970mLを10℃で攪拌しながら、1mol/Lの四塩化チタンヘキサン溶液110mLと1mol/Lの組成式AlMg(C11(OSiH)で表される有機マグネシウム化合物のヘキサン溶液110mLとを1時間かけて同時に添加した。添加後、10℃で1時間反応を継続した。反応終了後、1100mLの上済み液を除去し、さらにヘキサン1,100mLで2回洗浄することにより、チーグラー触媒Iを調製した。チーグラー触媒I1g中に含まれるチタン量は0.77mmolであった。
〔チーグラー触媒IIの調製〕
(1)担体Bの合成
十分に窒素置換した8Lステンレス製オートクレーブに、2mol/Lのヒドロキシトリクロロシランのヘキサン溶液1,000mLを仕込んだ。次に、65℃で攪拌しながら組成式AlMg(C11(OCで表される有機マグネシウム化合物のヘキサン溶液2,550mL(マグネシウム2.68mol相当)を、オートクレーブに0.5時間かけて滴下し、65℃で0.5時間攪拌しながら反応を継続した。反応終了後、上澄み液を除去し、1,800mLのヘキサンを用いて4回洗浄して固体(担体B)を得た。担体Bを分析した結果、1g当たりの担体Bに含まれるマグネシウム量は8.67mmolであり、担体Bの平均粒径は3μmであった。
(2)固体触媒成分の調製
担体Aに代えて、110gの担体Bを用いた以外は、チーグラー触媒Iの調製方法と同様にして、チーグラー触媒IIを調製した。チーグラー触媒II1g中に含まれるチタン量は0.76mmolであった。
〔チーグラー触媒IIIの調製〕
十分に窒素置換された8Lステンレス製オートクレーブにヘキサン1,600mLを添加した。10℃で攪拌しながら1mol/Lの四塩化チタンヘキサン溶液800mLと1mol/Lの組成式AlMg(C11(OSiH)で表される有機マグネシウム化合物のヘキサン溶液800mLとを4時間かけて同時に添加した。添加後、ゆっくりと昇温し、10℃で1時間反応を継続させた。反応終了後、上澄み液を1600mL除去し、ヘキサン1,600mLで5回洗浄することにより、チーグラー触媒IIIを調製した。このチーグラー触媒III1g中に含まれるチタン量は2.93mmolであった。
〔チーグラー触媒IVの調製〕
十分に窒素置換された8Lステンレス製オートクレーブにヘキサン1,600mLを添加した。10℃で攪拌しながら1mol/Lの四塩化チタンヘキサン溶液800mLと1mol/Lの組成式AlMg(C11(OSiH)で表される有機マグネシウム化合物のヘキサン溶液800mLとを1時間かけて同時に添加した。添加後、ゆっくりと昇温し、10℃で1時間反応を継続させた。反応終了後、上澄み液を1,600mL除去し、ヘキサン1,600mLで3回洗浄することにより、チーグラー触媒IVを調製した。このチーグラー触媒IV1g中に含まれるチタン量は3.11mmolであった。
(メタロセン触媒の調製)
15μmの平均粒子径、700m/gの表面積、及び1.8mL/gの粒子内細孔容積を有する球状シリカを、窒素雰囲気下、500℃で5時間焼成し、脱水し、脱水シリカを得た。脱水シリカの表面水酸基の量は、SiO1g当たり1.85mmol/gであった。窒素雰囲気下、容量1.8Lのオートクレーブ内で、脱水シリカ40gをヘキサン800mL中に分散させ、スラリーを得た。得られたスラリーを攪拌し、さらに50℃に保ちながらトリエチルアルミニウムのヘキサン溶液(濃度1mol/L)を80mL加えた。さらに2時間攪拌し、トリエチルアルミニウムとシリカの表面水酸基とを反応させることにより、トリエチルアルミニウム処理されたシリカと上澄み液とを含み、該トリエチルアルミニウム処理されたシリカの表面水酸基がトリエチルアルミニウムによりキャッピングされている成分[a]を得た。次に、得られた反応混合物中の上澄み液をデカンテーションによって除去することにより、上澄み液中の未反応のトリエチルアルミニウムを除去した。次に、ヘキサンを適量加え、トリエチルアルミニウム処理されたシリカのヘキサンスラリー880mLを得た。
一方、[(N−t−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)ジメチルシラン]チタニウム−1,3−ペンタジエン(以下、「チタニウム錯体」ともいう。)200mmolを、アイソパーE[エクソンケミカル社(米国)製の炭化水素混合物の商品名]1000mLに溶解させ、予めトリエチルアルミニウム及びジブチルマグネシウムにより合成した式AlMg(C(n−Cの1mol/Lのヘキサン溶液を20mL加え、さらにヘキサンを加えることにyろい、0.1mol/Lのチタニウム錯体濃度を有する成分[b]を得た。
また、ビス(水素化タロウアルキル)メチルアンモニウム−トリス(ペンタフルオロフェニル)(4−ヒドロキシフェニル)ボレート(以下、「ボレート」ともいう。)5.7gを、トルエン50mLに加えて溶解させ、ボレートの100mmol/Lトルエン溶液を得た。ボレートのトルエン溶液に、エトキシジエチルアルミニウムの1mol/Lヘキサン溶液5mLを室温で加え、さらにヘキサンを加えて溶液中のボレート濃度が70mmol/Lとなるようにした。その後、室温で1時間攪拌し、ボレートを含む反応混合物を得た。ボレートを含む反応混合物46mLを、上記で得られた成分[a]のスラリー800mLに、15〜20℃で攪拌しながら加え、ボレートをシリカに担持することにより、ボレートを担持したシリカのスラリーが得られた。得られたスラリーに、成分[b]を32mL加え、3時間攪拌し、チタニウム錯体とボレートとを反応させることにより、シリカと上澄み液とを含み、触媒活性種が該シリカ上に形成されている担持型メタロセン触媒が得られた。
[実施例1]
(ポリエチレンパウダーA−1の重合及び調製)
垂直撹拌翼による撹拌装置を備え、邪魔板を設置していないベッセル型340L重合反応器を用いて、重合温度75℃、重合圧力0.8MPa、及び反応時間1.0時間の重合条件によりバッチ重合を行った。溶媒として脱水ノルマルヘキサン、原料としてエチレンを11kg、触媒としてメタロセン触媒をTi原子換算で1.5mmol、トリイソブチルアルミニウムを20mmol使用した。エチレンのフィード位置は重合器の底面近傍とした。触媒は三箇所からフィードを行い、その内二箇所は液面近傍、残りの一箇所は底面近傍にあるエチレンのフィード位置に隣接させた。また、分子量を調整するために、水素を重合反応器に、水素量がエチレンと1−ブテンとの合計の気相濃度に対して0.075mol%となるように導入した。また、重合の最後の10分間に、コモノマーとして1−ブテンをエチレンの気相濃度に対して5mol%となるように導入した。触媒活性は7.9×10g−PE/g−メタロセン触媒であった。
重合後、重合反応器内の重合スラリーを、圧力0.05MPa、温度90℃のフラッシュタンクに導き30分撹拌し、その後温度を70℃とし、未反応のエチレン、1−ブテン、及び水素を分離した。次に、フラッシュタンクに導いた重合スラリーを、圧力0.30MPa及び温度70℃のバッファータンクに導き、1時間静置した。次に、遠心分離を用いてポリマーと、ポリマー以外の残留物(例えば、溶媒等)とを分離した。分離して得られたポリマーは、85℃で窒素ブローしながら乾燥し、さらに53μmの目開き及び300μmの目開きを有するふるいを用いて微粉及び粗粉を除去することにより、ポリエチレンパウダーA−1を得た。ポリエチレンパウダーA−1の重量平均分子量(M)は2.51×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーA−2の重合及び調製)
重合反応器に、コモノマーとして1−ブテンをエチレンの気相濃度に対して0.32mol%導入し、さらには水素量をエチレンと1−ブテンとの合計の気相濃度に対して0.152mol%とした以外はポリエチレンパウダーA−1と同様にして、ポリエチレンパウダーA−2を得た。触媒活性は9.0×10g−PE/g−メタロセン触媒であり、ポリエチレンパウダーA−2の重量平均分子量(M)は1.16×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーB−1の調製)
ポリエチレンパウダーA−1とポリエチレンパウダーA−2とを50:50の割合で混合し、ステアリン酸カルシウムを600ppm添加して、よく混合し、ポリエチレンパウダーB−1を得た。ポリエチレンパウダーB−1の評価を表2に示す。
ポリエチレンパウダーB−1を用いて前記の方法で微多孔膜を作成した。膜についてCFC測定を実施したところ、ポリエチレンパウダーB−1と同様の結果が得られた。
[実施例2]
(ポリエチレンパウダーA−3の重合及び調製)
垂直撹拌翼による撹拌装置を備え、邪魔板を設置していないベッセル型300L重合反応器にヘキサン、エチレン、水素、及び触媒を、連続的に供給した。重合圧力は0.5MPaとし、重合温度は80℃とした。ヘキサンは40L/時間で重合器の底面近傍に供給した。触媒として、チーグラー触媒Iを用い、助触媒としてトリイソブチルアルミニウムを用いた。チーグラー触媒Iは0.2g/時間の速度で、トリイソブチルアルミニウムは10mmol/時間の速度で、重合反応器に添加した。触媒は三箇所からフィードを行い、その内二箇所は液面近傍、残りの一箇所は底面近傍にあるエチレンのフィード位置に隣接させた。得られるエチレン重合体の製造速度は10kg/時間であった。水素を重合反応器に、水素量がエチレンの気相濃度に対して10mol%となるようにポンプを用いて連続的に供給した。触媒活性は80,000g−PE/g−チーグラー触媒Iであった。重合スラリーを、重合反応器のレベルが一定に保たれるようにしながら、連続的に圧力0.05Mpa及び温度90℃のフラッシュドラムに導き30分撹拌した後温度を70℃に下げ、未反応のエチレン及び水素を分離した。次に、重合スラリーは、重合反応器のレベルが一定に保たれるようにしながら、連続的に遠心分離機に送り込み、ポリマーと、ポリマー以外の残留物(例えば、溶媒等)とを分離した。分離して得られたポリマーは、85℃で窒素ブローしながら乾燥し、乾燥中にスチームをポリマーに噴霧して、触媒及び助触媒を失活させた。得られたポリマー内部の塩化マグネシウムを除去するため、得られたポリマーを純水に投入し、2時間撹拌し、乾燥させた。得られたポリマーに対し、ステアリン酸カルシウム(大日化学社製、C60)を600ppm添加し、ヘンシェルミキサーを用いて、均一混合した。得られたポリマーを53μmの目開き及び300μmの目開きを有するふるいを用いて、微粉及び粗粉を除去することにより、ポリエチレンパウダーA−3を得た。ポリエチレンパウダーA−3のMは4.24×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーA−4の重合及び調製)
重合温度を70℃とし、重合反応器に、コモノマーとして1−ブテンをエチレンの気相濃度に対して10.3mol%となるように導入し、水素量をエチレンと1−ブテンと合計の気相濃度に対して17mol%となるようにした以外はポリエチレンパウダーA−3と同様の手法で重合を行うとともに、塩化マグネシウムの除去を行った。触媒活性は1.0×10g−PE/g−チーグラー触媒Iであった。得られたポリマーから、53μmの目開き及び300μmの目開きを有するふるいを用いて微粉及び粗粉を除去することにより、ポリエチレンパウダーA−4を得た。ポリエチレンパウダーA−4のMは9.89×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーB−2の調製)
ポリエチレンパウダーA−3及びポリエチレンパウダーA−4を50:50の割合で混合し、ステアリン酸カルシウムを600ppm添加し、よく混合し、ポリエチレンパウダーB−2を得た。ポリエチレンパウダーB−2の評価を表2に示す。
[比較例1]
(ポリエチレンパウダーB−12の調製)
ポリエチレンパウダーA−2及びポリエチレンパウダーA−4を50:50の割合で混合し、ステアリン酸カルシウムを600ppm添加し、よく混合し、ポリエチレンパウダーB−12を得た。ポリエチレンパウダーB−12の評価を表2に示す。
[比較例2]
(ポリエチレンパウダーB−7の調製)
ポリエチレンパウダーA−1及びポリエチレンパウダーA−2を20:80の割合で混合し、ステアリン酸カルシウムを600ppm添加し、よく混合し、ポリエチレンパウダーB−7を得た。ポリエチレンパウダーB−7の評価を表2に示す。
[実施例3]
(ポリエチレンパウダーA−6の重合及び調製)
全圧力を0.23MPaとし、水素量をエチレンの気相濃度に対して9.7mol%とした以外はポリエチレンパウダーA−3と同様の手法で重合及び塩化マグネシウムの除去を行うことにより、A−3と同程度の分子量のポリエチレンを低活性で重合した。触媒活性は3.3×10g−PE/g−チーグラー触媒Iであった。得られたポリマーから、53μmの目開き及び300μmの目開きを有するふるいを用いて微粉及び粗粉を除去し、ポリエチレンパウダーA−6を得た。ポリエチレンパウダーA−6のMは3.95×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーA−7の重合及び調製)
全圧力を0.21MPaとし、重合反応器に、コモノマーとして1−ブテンをエチレンの気相濃度に対して10.5mol%導入し、水素量をエチレンと1−ブテンとの合計の気相濃度に対して16.1mol%とした以外は、ポリエチレンパウダーA−3と同様の手法を用いて、重合及び塩化マグネシウムの除去を行うことにより、ポリエチレンパウダーA−5と同程度の分子量のポリエチレンを低活性で重合した。触媒活性は3.4×10g−PE/g−チーグラー触媒Iであった。得られたポリマーから、53μmの目開き及び300μmの目開きを有するふるいを用いて微粉及び粗粉を除去し、ポリエチレンパウダーA−7を得た。ポリエチレンパウダーA−7のMは8.68×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーB−5の調製)
ポリエチレンパウダーA−6及びポリエチレンパウダーA−7を50:50の割合で混合し、ステアリン酸カルシウムを600ppm添加し、よく混合し、ポリエチレンパウダーB−5を得た。ポリエチレンパウダーB−5の評価を表2に示す。
[実施例4]
(ポリエチレンパウダーB−6の調製)
ポリエチレンパウダーA−3及びポリエチレンパウダーA−4を50:50の割合で混合し、ステアリン酸カルシウムを6000ppm添加し、よく混合し、ポリエチレンパウダーB−6を得た。ポリエチレンパウダーB−6の評価を表2に示す。
[実施例5]
(ポリエチレンパウダーA−14の重合及び調製)
水素量をエチレンの気相濃度に対して7.4mol%とした以外はポリエチレンパウダーA−3と同様の手法で重合及び塩化マグネシウムの除去を行った。触媒活性は9.0×10g−PE/g−チーグラー触媒Iであった。得られたポリマーから、53μmの目開き及び300μmの目開きを有するふるいを用いて微粉及び粗粉を除去し、ポリエチレンパウダーA−14を得た。ポリエチレンパウダーA−14のMは8.16×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーB−13の調製)
ポリエチレンパウダーA−4及びポリエチレンパウダーA−14を60:40の割合で混合し、ステアリン酸カルシウムを600ppm添加し、よく混合し、ポリエチレンパウダーB−13を得た。ポリエチレンパウダーB−13の評価を表2に示す。
[実施例6]
(ポリエチレンパウダーA−8の重合及び調製)
フラッシュドラムの温度を最初から70℃とし、30分の撹拌を実施しなかった以外はポリエチレンパウダーA−2と同様の手法で重合を行った。触媒活性は8.6×10g−PE/g−メタロセン触媒であり、ポリエチレンパウダーA−8の重量平均分子量(M)は1.20×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーA−9の重合及び調製)
フラッシュドラムの温度を最初から70℃とし、30分の撹拌を実施しなかった以外はポリエチレンパウダーA−4と同様の手法で重合を行うとともに、塩化マグネシウムの除去を行った。触媒活性は1.0×10g−PE/g−チーグラー触媒Iであった。得られたポリマーから、53μmの目開き及び300μmの目開きを有するふるいを用いて微粉及び粗粉を除去することにより、ポリエチレンパウダーA−9を得た。ポリエチレンパウダーA−9のMは1.04×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーA−22の重合及び調製)
フラッシュドラムの温度を最初から70℃とし、30分の撹拌を実施せず、水素量をエチレンの気相濃度に対して5.6mol%とした以外はポリエチレンパウダーA−3と同様の手法で重合及び塩化マグネシウムの除去を行った。触媒活性は8.1×10g−PE/g−チーグラー触媒Iであった。得られたポリマーから、53μmの目開き及び300μmの目開きを有するふるいを用いて、微粉及び粗粉を除去し、ポリエチレンパウダーA−22を得た。ポリエチレンパウダーA−22のMは1.11×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーB−4の調製)
ポリエチレンパウダーA−8、ポリエチレンパウダーA−9、及びポリエチレンパウダーA−22を50:20:30の割合で混合し、ステアリン酸カルシウムを600ppm添加し、よく混合し、ポリエチレンパウダーB−4を得た。ポリエチレンパウダーB−4の評価を表2に示す。
[実施例7]
(ポリエチレンパウダーA−10の重合及び調製)
重合中に一切コモノマーを導入せずに重合を行った以外はポリエチレンパウダーA−1と同様の手法で重合を行った。触媒活性は8.0×10g−PE/g−チーグラー触媒Iであった。得られたポリエチレンパウダーから、53μmの目開き及び300μmの目開きを有するふるいを用いて、微粉及び粗粉を除去し、ポリエチレンパウダーA−10を得た。ポリエチレンパウダーA−10のMは2.37×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーA−11の重合及び調製)
コモノマーの量を重合の最後まで0.32mol%に固定した以外はポリエチレンパウダーA−2と同様の手法で重合を行った。触媒活性は9.0×10g−PE/g−チーグラー触媒Iであった。得られたポリエチレンパウダーから、53μmの目開きと300μmの目開きを有するふるいを用いて微粉及び粗粉を除去し、ポリエチレンパウダーA−11を得た。ポリエチレンパウダーA−11のMは1.41×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーB−10の調製)
ポリエチレンパウダーA−10及びポリエチレンパウダーA−11を50:50の割合で混合し、ステアリン酸カルシウムを600ppm添加し、よく混合し、ポリエチレンパウダーB−10を得た。ポリエチレンパウダーB−10の評価を表2に示す。
[実施例8]
(ポリエチレンパウダーA−12の重合及び調製)
触媒をチーグラー触媒IIとした以外はポリエチレンパウダーA−3と同様に重合を行い、塩化マグネシウムの除去を行った。触媒活性は8.0×10g−PE/g−チーグラー触媒IIであった。得られたポリエチレンパウダーから、53μmの目開き及び300μmの目開きを有するふるいを用いて微粉及び粗粉を除去し、ポリエチレンパウダーA−12を得た。ポリエチレンパウダーA−12のMは4.02×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーA−13の重合及び調製)
触媒をチーグラー触媒IIとした以外はポリエチレンパウダーA−4と同様に重合を行い、塩化マグネシウムの除去を行った。触媒活性は1.0×10g−PE/g−チーグラー触媒IIであった。得られたポリエチレンパウダーから、53μmの目開き及び300μmの目開きを有するふるいを用いて、微粉及び粗粉を除去し、ポリエチレンパウダーA−13を得た。ポリエチレンパウダーA−13のMは1.04×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーB−11の調製)
ポリエチレンパウダーA−12及びポリエチレンパウダーA−13を50:50の割合で混合し、ステアリン酸カルシウムを600ppm添加し、よく混合し、ポリエチレンパウダーB−11を得た。ポリエチレンパウダーB−11の評価を表2に示す。
[実施例9]
(ポリエチレンパウダーA−15の重合及び調製)
重合反応器に、コモノマーとして1−ブテンをエチレンの気相濃度に対して2.4mol%となるように導入し、水素量をエチレンと1−ブテンと合計の気相濃度に対して7.4mol%となるようにした以外はポリエチレンパウダーA−3と同様の手法で重合を行うとともに、塩化マグネシウムの除去を行った。触媒活性は8.7×10g−PE/g−チーグラー触媒Iであった。得られたポリマーから、53μmの目開き及び300μmの目開きを有するふるいを用いて微粉及び粗粉を除去することにより、ポリエチレンパウダーA−4を得た。ポリエチレンパウダーA−4のMは7.57×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーB−16の調製)
ポリエチレンパウダーA−4及びポリエチレンパウダーA−15を50:50の割合で混合し、ステアリン酸カルシウムを600ppm添加し、よく混合し、ポリエチレンパウダーB−16を得た。ポリエチレンパウダーB−16の評価を表2に示す。
[実施例10]
(ポリエチレンパウダーA−5の重合及び調製)
水素量をエチレンの気相濃度に対して5.6mol%とした以外はポリエチレンパウダーA−3と同様の手法で重合及び塩化マグネシウムの除去を行った。触媒活性は8.2×10g−PE/g−チーグラー触媒Iであった。得られたポリマーから、53μmの目開き及び300μmの目開きを有するふるいを用いて、微粉及び粗粉を除去し、ポリエチレンパウダーA−5を得た。ポリエチレンパウダーA−5のMは1.12×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーA−16の重合及び調製)
重合反応器に、コモノマーとして1−ブテンをエチレンの気相濃度に対して0.10mol%導入し、さらには水素量をエチレンと1−ブテンとの合計の気相濃度に対して0.047mol%とした以外はポリエチレンパウダーA−1と同様にして、ポリエチレンパウダーA−16を得た。触媒活性は8.5×10g−PE/g−メタロセン触媒であり、ポリエチレンパウダーA−16の重量平均分子量(M)は3.02×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーB−17の調製)
ポリエチレンパウダーA−16、ポリエチレンパウダーA−4、及びポリエチレンパウダーA−5を50:20:30の割合で混合し、ステアリン酸カルシウムを600ppm添加し、よく混合し、ポリエチレンパウダーB−17を得た。ポリエチレンパウダーB−17の評価を表2に示す。
[実施例11]
(ポリエチレンパウダーB−15の調製)
ポリエチレンパウダーA−3及びポリエチレンパウダーA−14を50:50の割合で混合し、ステアリン酸カルシウムを600ppm添加し、よく混合し、ポリエチレンパウダーB−15を得た。ポリエチレンパウダーB−15の評価を表2に示す。
[実施例12]
(ポリエチレンパウダーA−18の重合及び調製)
300μmの目開きのふるいによる粗粉の除去を行わなかった以外はポリエチレンパウダーA−1と同様にして、ポリエチレンパウダーA−18を得た。触媒活性は8.0×10g−PE/g−メタロセン触媒であり、ポリエチレンパウダーA−18の重量平均分子量(M)は2.62×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーA−19の重合及び調製)
300μmの目開きのふるいによる粗粉の除去を行わなかった以外はポリエチレンパウダーA−2と同様にして、ポリエチレンパウダーA−19を得た。触媒活性は8.2×10g−PE/g−メタロセン触媒であり、ポリエチレンパウダーA−19の重量平均分子量(M)は1.23×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーB−19の調製)
ポリエチレンパウダーA−18及びポリエチレンパウダーA−19を50:50の割合で混合し、ステアリン酸カルシウムを600ppm添加し、よく混合し、ポリエチレンパウダーB−19を得た。ポリエチレンパウダーB−19の評価を表2に示す。
[比較例3]
(ポリエチレンパウダーA−17の重合及び調製)
ヘキサン、エチレン、水素、触媒を、攪拌装置が付いたベッセル型300L重合反応器に連続的に供給した。重合圧力は0.5MPaであった。重合温度はジャケット冷却により83℃に保った。ヘキサンは40L/hrで重合器の底部から供給した。チーグラー触媒IIIと、助触媒としてトリイソブチルアルミニウムを使用した。チーグラー触媒IIIは0.2g/hrの速度で重合器の液面と底部の中間から添加し、トリイソブチルアルミニウムは10mmol/hrの速度で重合器の液面と底部の中間から添加した。エチレン重合体の製造速度は10kg/hrであった。水素を、気相のエチレンに対する水素濃度が14mol%になるようにポンプで連続的に供給した。なお、水素は予め触媒と接触させるために触媒導入ラインから供給し、エチレンは重合器の底部から供給した。触媒活性は80,000g−PE/g−チーグラー触媒IIIであった。重合スラリーは、重合反応器のレベルが一定に保たれるように連続的に圧力0.05Mpa、温度70℃のフラッシュドラムに抜き、未反応のエチレン及び水素を分離した。重合スラリーを重合反応器のレベルが一定に保たれるように連続的に遠心分離機に送り、ポリマーとそれ以外の溶媒等を分離した。分離されたエチレン重合体パウダーは、85℃で窒素ブローしながら乾燥した。なおこの乾燥工程で、重合後のパウダーに対し、スチームを噴霧して、触媒及び助触媒の失活を実施した。得られたエチレン重合体パウダーに対し、ステアリン酸カルシウム(大日化学社製、C60)を1,500ppm添加し、ヘンシェルミキサーを用いて、均一混合した。得られたポリマーから、53μmの目開き及び300μmの目開きを有するふるいを用いて、微粉及び粗粉を除去し、ポリエチレンパウダーA−17を得た。ポリエチレンパウダーA−17のMは2.45×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーB−18の調製)
ポリエチレンパウダーA−17にステアリン酸カルシウムを600ppm添加し、よく混合し、ポリエチレンパウダーB−18を得た。ポリエチレンパウダーB−18の評価を表2に示す。
[実施例13]
(ポリエチレンパウダーA−20の重合及び調製)
ヘキサン14L(総量)を入れた攪拌装置が付いたベッセル型30L重合反応器にエチレンと水素(エチレンと水素の総量100mol%に対して12〜18mol%)を断続的に水素濃度を変化させながら供給し、重合圧力を0.5MPaとした。助触媒としてトリイソブチルアルミニウム0.025mmolを添加し、その後、チーグラー触媒IV0.02g分を添加することで、重合反応を開始した。重合反応中も、エチレンを0.5L/分の一定速度でフィードした。重合温度はジャケット冷却とコンデンサー冷却により82℃(重合開始温度)から85℃(最高到達温度)に保った。3時間経過後、重合温度を60℃まで降温し、反応器を脱圧することで未反応のエチレン及び水素を除去した。窒素で重合系内を置換した後、重合スラリーをメタノールに注いで、重合反応を完全に停止した。スラリー濃度は10.0質量%で、触媒活性は50,000g−PE/g−チーグラー触媒IVであった。次に、重合スラリーをフィルター付き濾過槽に送り、ポリマーと溶媒を分離した。その後、熱風乾燥器で85℃、12時間加熱乾燥した。得られたポリマーに対し、ステアリン酸カルシウム(大日化学社製、C60)を600ppm添加し、ヘンシェルミキサーを用いて、均一混合した。得られたポリマーを53μmの目開き及び300μmの目開きを有するふるいを用いて、微粉及び粗粉を除去することにより、ポリエチレンパウダーA−20を得た。ポリエチレンパウダーA−20のMwは4.47×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーB−20の調製)
ポリエチレンパウダーA−20にステアリン酸カルシウムを600ppm添加し、よく混合し、ポリエチレンパウダーB−20を得た。ポリエチレンパウダーB−20の評価を表2に示す。
[実施例14]
(ポリエチレンパウダーA−21の重合及び調製)
水素量をエチレンと1−ブテンと合計の気相濃度に対して11.0mol%となるようにした以外はポリエチレンパウダーA−3と同様の手法で重合を行うとともに、塩化マグネシウムの除去を行った。触媒活性は8.2×10g−PE/g−チーグラー触媒Iであった。得られたポリマーから、53μmの目開き及び300μmの目開きを有するふるいを用いて微粉及び粗粉を除去することにより、ポリエチレンパウダーA−21を得た。ポリエチレンパウダーA−21のMは3.51×10であった。また、前記式1における、M、M、M、M/M、及びM/Mを下記表1に示す。
(ポリエチレンパウダーB−21の調製)
ポリエチレンパウダーA−21にステアリン酸カルシウムを600ppm添加し、よく混合し、ポリエチレンパウダーB−21を得た。ポリエチレンパウダーB−21の評価を表2に示す。
[比較例4]
(ポリエチレンパウダーB−14の調製)
ポリエチレンパウダーA−2、ポリエチレンパウダーA−4、及びポリエチレンパウダーA−14を50:10:40の割合で混合し、ステアリン酸カルシウムを600ppm添加し、よく混合し、ポリエチレンパウダーB−14を得た。ポリエチレンパウダーB−14の評価を表2に示す。
本出願は、2017年7月28日出願の日本特許出願(特願2017−146829号)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明のポリエチレン組成物は、セパレータに加工した際、優れた強度及びヒューズ性能を付与でき、良好なスリット加工性を持つため、セパレータの原料として特に有用である。

Claims (9)

  1. 下記の特徴(A)及び(B)を有するポリエチレン組成物。
    (A)クロス分別クロマトグラフィー(CFC)の昇温溶離分別(TREF)により、1℃ごとの溶出量を測定することにより得られる溶出温度―積算溶出量曲線において、50℃から98℃までの積算溶出割合が50質量%以上80質量%未満である。
    (B)クロス分別クロマトグラフィー(CFC)の昇温溶離分別(TREF)により、1℃ごとに回収した溶出成分のうち、85℃以上105℃未満の温度において重量平均分子量(M)が20万以上である溶出成分を少なくとも1つ有する。
  2. JIS Z 8815に基づく、300μmの目開きを有するふるいを用いてふるい分けした際、前記ふるいをオンする成分が存在しない、請求項1記載のポリエチレン組成物。
  3. 塩素含有量が50質量ppm以下である、請求項1又は2に記載のポリエチレン組成物。
  4. 流動性の付与を目的とした添加剤の含有量が5000質量ppm以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリエチレン組成物。
  5. クロス分別クロマトグラフィー(CFC)の昇温溶離分別(TREF)により、1℃ごとの溶出量を測定することにより得られる溶出温度―積算溶出量曲線において、50℃から94℃までの積算溶出割合が40質量%未満である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリエチレン組成物。
  6. クロス分別クロマトグラフィー(CFC)の昇温溶離分別(TREF)により、1℃ごとの溶出量を測定することにより得られる溶出温度―積算溶出量曲線において、50℃から94℃までの積算溶出割合が10質量%以上である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリエチレン組成物。
  7. クロス分別クロマトグラフィー(CFC)の昇温溶離分別(TREF)により、1℃ごとの溶出量を測定することにより得られる溶出温度―溶出量曲線において、3つ以上のピークを有する、請求項1〜6のいずれかに記載のポリエチレン組成物。
  8. ポリエチレンパウダーを含有し、
    前記ポリエチレンパウダーが、JIS Z 8815に基づき、53μm、75μm、106μm、150μm、212μm、及び300μmの目開きを有するふるいを用いてふるい分けして、各区分に分類した際、
    最も粗粉側の区分の重量平均分子量Mと、最も割合の多い区分の重量平均分子量Mと、最も微粉側の区分の重量平均分子量Mとが、下記式1の関係を満たす、請求項1〜7のいずれか1項に記載のポリエチレン組成物。
    0.8≦M/M≦1.2、かつ0.8≦M/M≦1.2 式1
  9. ラボプラストミル(東洋精機株式会社製品「本体型式40C150」、ミキサー形式:R−60)を用いて450以上550未満の平均分子量を有する流動パラフィン24gを、設定温度114℃、回転数5rpmの条件で10分間混練した後、前記ポリエチレン組成物16gとテトラキス[メチレン(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマート)]メタン0.4gを添加し、回転数を30rpmとして3分間混練した後、設定温度を114℃から163℃まで6分間かけて上昇させる条件で混練した時に得られるトルクカーブにおいて、最もトルクの大きいピークが検出された時の樹脂温度と、二番目にトルクの大きいピークが検出された時の樹脂温度との差が25℃以下である、請求項1〜8のいずれかに記載のポリエチレン組成物。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7393505B2 (ja) * 2021-11-25 2023-12-06 旭化成株式会社 エチレン系樹脂組成物及び成形体

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014118515A (ja) * 2012-12-18 2014-06-30 Asahi Kasei Chemicals Corp エチレン重合体並びに延伸成形体、微多孔膜、及び電池用セパレータ
JP2014118535A (ja) * 2012-12-19 2014-06-30 Asahi Kasei Chemicals Corp エチレン重合体並びに延伸成形体、微多孔膜、及び電池用セパレーター
JP2015101680A (ja) * 2013-11-26 2015-06-04 旭化成ケミカルズ株式会社 ポリエチレン樹脂組成物及び高純度薬品用容器
JP2015134900A (ja) * 2013-09-05 2015-07-27 旭化成ケミカルズ株式会社 ポリエチレン樹脂組成物、微多孔性フィルム及びその製造方法、並びに、電池用セパレーター

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3127133A1 (de) 1981-07-09 1983-01-27 Hoechst Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur herstellung von polyolefinen und deren copolymerisaten
HUP0004649A3 (en) 1997-09-19 2001-07-30 Dow Chemical Co Narrow mwd, compositionally optimized ethylene interpolymer composition, process for making the same and article made therefrom
JP5541948B2 (ja) 2009-03-06 2014-07-09 旭化成ケミカルズ株式会社 超高分子量ポリエチレンパウダー及びその製造方法
KR101373665B1 (ko) * 2011-10-26 2014-03-14 앨트웰텍 주식회사 입도를 분산시킨 초고분자량 폴리에틸렌 바인더를 이용한 카본블록필터 및 제조방법
US9115233B2 (en) * 2012-06-21 2015-08-25 Nova Chemicals (International) S.A. Ethylene copolymer compositions, film and polymerization processes
CN107108993A (zh) 2014-11-13 2017-08-29 道达尔研究技术弗吕公司 包括经茂金属催化的聚乙烯树脂的滚塑制品
JP6469033B2 (ja) 2016-02-18 2019-02-13 日本電信電話株式会社 分布推定装置、分布推定方法、及び分布推定プログラム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014118515A (ja) * 2012-12-18 2014-06-30 Asahi Kasei Chemicals Corp エチレン重合体並びに延伸成形体、微多孔膜、及び電池用セパレータ
JP2014118535A (ja) * 2012-12-19 2014-06-30 Asahi Kasei Chemicals Corp エチレン重合体並びに延伸成形体、微多孔膜、及び電池用セパレーター
JP2015134900A (ja) * 2013-09-05 2015-07-27 旭化成ケミカルズ株式会社 ポリエチレン樹脂組成物、微多孔性フィルム及びその製造方法、並びに、電池用セパレーター
JP2015101680A (ja) * 2013-11-26 2015-06-04 旭化成ケミカルズ株式会社 ポリエチレン樹脂組成物及び高純度薬品用容器

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