WO2022209773A1 - 分岐状プロピレン系重合体およびその製造方法 - Google Patents
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F110/00—Homopolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
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- C08F110/06—Propene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2420/00—Metallocene catalysts
- C08F2420/07—Heteroatom-substituted Cp, i.e. Cp or analog where at least one of the substituent of the Cp or analog ring is or contains a heteroatom
Definitions
- the present invention relates to a branched propylene-based polymer and a method for producing the same. More specifically, a branched propylene-based polymer that maintains the melt tension necessary for molding, reduces strain hardening in the low deformation speed region, and has a large difference between strain hardening in the low deformation speed region and the strain hardening in the high deformation speed region. and its manufacturing method.
- Polypropylene has a low specific gravity, excellent chemical resistance, excellent recyclability, and does not generate toxic gases when incinerated. There is still room for improvement. In recent years, many studies have been conducted to improve moldability in sheet molding, sheet foam molding, injection foam molding, blow molding, extrusion laminate molding, and thermoforming by introducing a branched structure into polypropylene to increase melt tension. .
- a branched propylene-based polymer produced by the macromer copolymerization method has the advantage of less generation of gel due to a cross-linking reaction as compared with polypropylene into which a branched structure has been introduced by irradiation with an electron beam or the like.
- a branched propylene-based polymer by such a macromer copolymerization method for example, a propylene macromer having a terminal vinyl structure is produced in the first stage of polymerization (macromer synthesis process), and the second stage of polymerization (macromer copolymerization process) ) discloses a polymer having a branching index g' of less than 0.93 by a method of copolymerizing propylene and a propylene macromer (see Patent Document 1).
- the ratio of the melt index MI 5 (g/10 min) at a load of 5.0 kg to the melt index MI 2.16 (g/10 min) at a load of 2.16 kg (MI 5 /MI 2.16 ) , the ratio Mw/Mn between the weight average molecular weight Mw and the number average molecular weight Mn measured by gel permeation chromatography satisfies the relationship of MI 5 /MI 2.16 ⁇ 0.240 ⁇ Mw/Mn+3.1
- the melt tension MS (g) and the intrinsic viscosity [ ⁇ ] (dl / g) satisfy the relational expression of logMS ⁇ 3.17 ⁇ log [ ⁇ ] - 0.68, and the intrinsic viscosity [ ⁇ ]
- a propylene homopolymer characterized by having a is in the range of 0.1 to 15.0 dl/g (see Patent Document 2).
- a propylene homopolymer having properties of (6) is disclosed (see Patent Document 4).
- Mw/Mn The ratio (Mw/Mn) of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) obtained by GPC is 3.5 to 10.5.
- a propylene-based polymer that is obtained by a method using a catalyst containing a plurality of specific metallocene compounds and satisfies the requirements defined in (i) to (vi) is disclosed (see Patent Document 5).
- Melt flow rate (MFR) (temperature 230°C, load 2.16 kg) is 0.1 g/10 minutes or more and 100 g/10 minutes or less.
- MFR Melt flow rate
- Mn weight average molecular weight
- Mn number average molecular weight measured by gel permeation chromatography
- a polypropylene having a multi-branching index (MBI) indicating strain rate thickening property of at least 0.15 is disclosed (see Patent Document 6).
- MBI multi-branching index
- Patent Document 7 A propylene-based copolymer that satisfies the specified requirements has been devised (see Patent Document 7).
- Melt flow rate (i) (temperature: 230°C, load: 2.16 kg) is 0.1 g/10 minutes or more and 80 g/10 minutes or less.
- the ratio (Q value) of weight average molecular weight (Mw) to number average molecular weight (Mn) measured by gel permeation chromatography (GPC) is 2.5 to 5.5.
- the proportion of components soluble in p-xylene at 25° C. (CXS) is 0.1% by weight or more and less than 5.0% by weight.
- the degree of strain hardening ( ⁇ max) in measurement of elongational viscosity is 1.5 or more and less than 6.0.
- branched propylene-based polymers disclosed in Patent Documents 1 to 5 above have improved melt tension.
- these branched propylene-based polymers tend to cause problems due to unstable flow of molten resin during molding.
- extrusion molding tends to cause draw resonance
- thermoforming tends to cause poor appearance due to relaxation of stress concentration during molding of the raw material
- injection molding tends to cause weld lines.
- Such a problem is considered to be caused by many components having extremely long relaxation times in the polymer. If there are many components with extremely long relaxation times in the polymer, not only the strain hardening in the high deformation rate region but also the strain hardening in the low deformation speed region becomes large.
- the difference between strain hardening in the low deformation rate region and strain hardening in the high deformation rate region is considered to be small, causing problems.
- the branched propylene-based polymer disclosed in Patent Document 6 above has a large multi-branching index, it does not have a sufficient degree of strain hardening in a high deformation rate region and does not have a sufficient melt tension.
- the branched propylene-based polymer disclosed in Patent Document 7 above has good dispersibility when blended with other resins, but the melt tension is sacrificed, and the strain hardening degree in the high deformation rate region is also reduced. becomes smaller, and the difference from strain hardening in the low deformation rate region becomes smaller.
- an object of the present invention is to reduce strain hardening in the low deformation speed region while maintaining the melt tension necessary for molding, and branched propylene having a large difference between strain hardening in the low deformation speed region and strain hardening in the high deformation speed region.
- the object of the present invention is to provide a branched propylene-based polymer and a method for producing the branched propylene-based polymer.
- a branched propylene-based polymer having a structure different from conventional propylene-based polymers, particularly molecular weight distribution and branching distribution, and angular frequency ⁇ dependence of complex viscosity ⁇ * ( ⁇ ) in dynamic viscoelasticity measurement and MFR satisfy a specific formula, components with extremely long relaxation times are reduced.
- Such a branched propylene-based polymer maintains the melt tension necessary for molding, and the strain hardening in the low deformation speed region is small, and the difference between the strain hardening in the low deformation speed region and the strain hardening in the high deformation speed region is small. growing.
- the branched propylene-based polymer of the present invention has the following properties (1) to (5).
- Characteristic (1) The melt flow rate (MFR) measured at a temperature of 230° C. and a load of 2.16 kg is 10 g/10 minutes or more and 100 g/10 minutes or less.
- Characteristic (2) The ratio (Mw/Mn) of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) obtained by gel permeation chromatography (GPC) is 2.5 or more and less than 3.5, The ratio (Mz/Mw) of the z-average molecular weight (Mz) to the weight-average molecular weight (Mw) is 3.0 or more and 4.7 or less, and the z-average molecular weight (Mz) is 500,000 or more and 940,000 It is below.
- Characteristic (3) In the integrated molecular weight distribution curve obtained by GPC, the ratio of components having a molecular weight of 1,000,000 or more (W1,000,000) is 1.5% by mass or more and 4.0% by mass or less.
- Characteristic (4) In the molecular weight distribution curve obtained by 3D-GPC, the branching index g' (million) at an absolute molecular weight M abs of 1 million is greater than 0.70 and not more than 0.85.
- the branched propylene-based polymer of the present invention may further have the following property (4') in terms of relatively reducing components with extremely long relaxation times.
- the weight-average molecular weight (Mw abs ) of the absolute molecular weight obtained by 3D-GPC is less than 1 million, and in the molecular weight distribution curve obtained by 3D-GPC, the weight-average molecular weight Mw abs of the absolute molecular weight
- the branching index g' (Mw abs ) and the branching index g' (1,000,000) satisfy the following formula (3). 0 ⁇ g′(Mw abs ) ⁇ g′(million) ⁇ 0.10 Expression (3)
- the branched propylene-based polymer of the present invention may further have the following property (6) from the viewpoint of resin fluidity and melt strength during molding.
- Characteristic (6) Mesotriad fraction (mm) measured by 13 C-NMR is 95% or more and less than 99%, heterogeneous bond amount (2,1 bond) is 0.05 mol% or more and 0.50 mol% or less, and heterogeneous The bond amount (1,3 bond) is 0.05 mol % or more and 0.50 mol % or less.
- the branched propylene-based polymer of the present invention may further have the following properties (7) in terms of heat resistance, rigidity and tactile feel of the product.
- Characteristic (7) In an elution curve obtained by temperature-rising elution fractionation (TREF) measurement using o-dichlorobenzene (ODCB), components eluting at a temperature of 40°C or lower are 0.1% by mass or more and 3.0% by mass or less. is.
- the branched propylene-based polymer of the present invention may further have the following properties (8) in terms of heat resistance, rigidity and tactile feel of the product.
- Characteristic (8) The melting point (Tm) measured by differential scanning calorimetry (DSC) is greater than 150.0°C and less than 160.0°C.
- the branched propylene-based polymer of the present invention may further have the following property (9) in order to maintain a high melt tension during molding.
- Characteristic (9) The number of long chain branches measured by 13 C-NMR is 0.1/1000 monomers or more and 0.5/1000 monomers or less.
- the present invention also provides a method for producing a branched propylene-based polymer according to the present invention, wherein the propylene containing the following component [A-1], component [A-2], component [B] and component [C]
- a method for producing a branched propylene-based polymer comprising homopolymerizing propylene or copolymerizing propylene and a comonomer in the presence of a polymerization catalyst.
- Component [A-1] a metallocene compound that gives a propylene homopolymer a-1 having a terminal vinyl ratio (Rv) of 0.5 or more when propylene homopolymerization is carried out at 70°C
- Component [A-2] A propylene homopolymer having a higher weight average molecular weight than propylene homopolymer a-1 and a terminal vinyl ratio (Rv) of less than 0.5 when propylene homopolymerization is carried out at 70°C.
- Metallocene compound that gives a-2 Component [B]: A compound or layered silicate that forms an ion pair by reacting with Component [A-1] and Component [A-2]
- Component [C] Organoaluminum compound
- propylene is homopolymerized or and a comonomer.
- hydrogen and propylene are continuously introduced into the polymerization reactor so as not to increase the amount of the component having an extremely long relaxation time.
- Propylene may be homopolymerized or propylene and comonomers may be copolymerized at a constant hydrogen concentration while maintaining a constant introduction ratio.
- Branched propylene system A polymer and a method for producing the branched propylene-based polymer can be provided.
- FIG. 1 is a diagram for explaining baselines and intervals of a chromatogram in GPC.
- FIG. 2 is a diagram showing an example of an integrated molecular weight distribution curve.
- FIG. 3 shows the ratio [ ⁇ * (0.01 rad/s)/ ⁇ * (100 rad/s) of the complex viscosity coefficient on the low frequency side and the complex viscosity coefficient on the high frequency side of the propylene-based polymers of Examples and Comparative Examples. )] and MFR (unit: g/10 min).
- the branched propylene-based polymer of the present invention has the following properties (1) to (5).
- Characteristic (1) The melt flow rate (MFR) measured at a temperature of 230° C. and a load of 2.16 kg is 10 g/10 minutes or more and 100 g/10 minutes or less.
- Characteristic (2) the ratio (Mw/Mn) of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) obtained by gel permeation chromatography (GPC) is 2.5 or more and less than 3.5;
- the ratio (Mz/Mw) of the z-average molecular weight (Mz) to the weight-average molecular weight (Mw) is 3.0 or more and 4.7 or less, and the z-average molecular weight (Mz) is 500,000 or more and 940,000 It is below.
- Characteristic (3) In the integrated molecular weight distribution curve obtained by GPC, the ratio of components having a molecular weight of 1,000,000 or more (W1,000,000) is 1.5% by mass or more and 4.0% by mass or less.
- Characteristic (4) In the molecular weight distribution curve obtained by 3D-GPC, the branching index g' (million) at an absolute molecular weight M abs of 1 million is greater than 0.70 and not more than 0.85.
- the branched propylene-based polymer of the present invention has the properties (1) to (5) described above, and has a structure different from conventional branched propylene, particularly molecular weight distribution and branching distribution, and complex viscosity in dynamic viscoelasticity measurement.
- the angular frequency ⁇ dependence of the rate ⁇ * ( ⁇ ) and the MFR satisfy a specific formula, components with extremely long relaxation times are reduced. Therefore, the branched propylene-based polymer of the present invention exhibits less strain hardening in the low deformation rate region while maintaining the melt tension required for molding.
- the branched propylene-based polymer of the present invention is a propylene-based polymer in which the difference between strain hardening in the low deformation rate range and strain hardening in the high deformation rate range is large.
- the branched propylene-based polymer of the present invention may be a propylene homopolymer, and may be propylene and an ⁇ -olefin having 2 to 20 carbon atoms other than propylene, such as ethylene, 1-butene, 1-hexene, 1-octene, A copolymer with at least one comonomer selected from 4-methyl-1-pentene and the like may also be used.
- the branched propylene-based polymer of the present invention has a melt flow rate (MFR) of 10 g/10 min or more and 100 g/10 min or less measured at a temperature of 230° C. and a load of 2.16 kg.
- MFR is an index that indicates the fluidity of molten resin, and this value decreases as the molecular weight of the polymer increases. On the other hand, the smaller the molecular weight, the larger this value. If the MFR of the branched propylene-based polymer is too low, the fluidity of the molten resin will be low, making hot molding difficult.
- the MFR is 10 g/10 min or more, preferably 13 g/10 min or more, more preferably 15 g/10 min or more, still more preferably 20 g/10 min or more.
- the MFR may be 30 g/10 minutes or more.
- the MFR is 100 g/10 minutes or less, preferably 90 g/10 minutes or less, more preferably 80 g/10 minutes or less, and even more preferably 70 g/10 minutes or less.
- the MFR may be 60 g/10 minutes or less.
- melt flow rate is determined according to JIS K7210 "Plastics - Test method for melt mass flow rate (MFR) and melt volume flow rate (MVR) of thermoplastics", test conditions: 230 ° C. , are values measured with a load of 2.16 kgf.
- the melt flow rate (MFR) can be increased by raising the polymerization temperature, lowering the monomer concentration, or, as a general technique, by adding hydrogen as a chain transfer agent during polymerization. When the temperature and monomer concentration are fixed, the MFR can be easily adjusted by adjusting the amount of hydrogen.
- the melt flow rate (MFR) can also be increased by appropriately degrading the polymer.
- the branched propylene-based polymer of the present invention has a ratio (Mw/Mn) of 2.5 or more between the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) obtained by gel permeation chromatography (GPC)3. is less than 5, the ratio (Mz/Mw) of the z-average molecular weight (Mz) to the weight-average molecular weight (Mw) is 3.0 or more and 4.7 or less, and the z-average molecular weight (Mz) is 500,000 More than 940,000 or less.
- Mz, Mw, and Mn are indicators of the average molecular weight of the polymer, respectively, Mz is an indicator of the average molecular weight at which the specific gravity increases on the high molecular weight side, and Mn is an indicator of the average molecular weight at which the specific gravity on the low molecular weight side increases. and Mw is a measure of the average molecular weight in between. Also, the respective ratios Mw/Mn and Mz/Mw are indicators of the broadening of the molecular weight distribution of the polymer.
- the Mz of the branched propylene-based polymer of the present invention is 940,000 or less, preferably 900,000 or less, more preferably 860,000 or less, and still more preferably 800,000 or less. .
- the Mz may be 700,000 or less.
- Mz of the branched propylene-based polymer of the present invention is 500,000 or more, preferably 540,000 or more, and more preferably 600,000 or more.
- Mz/Mw of the branched propylene-based polymer of the present invention is 4.7 or less, preferably 4.5 or less, more preferably 4.3 or less.
- Mz/Mw of the branched propylene-based polymer of the present invention is 3.0 or more, preferably 3.3 or more, more preferably 3.5 or more.
- the Mw/Mn of the branched propylene-based polymer of the present invention is less than 3.5, preferably 3.4 or less, more preferably 3.3 or less.
- the Mw/Mn of the branched propylene-based polymer of the present invention is 2.5 or more, preferably greater than 2.8, and more preferably greater than 3.0.
- the number average molecular weight (Mn) of the branched propylene-based polymer of the present invention is preferably 4 from the viewpoint of improving the fluidity of the molten resin while reducing the viscosity during high-speed molding under high shear. 0,000 or more, more preferably 45,000 or more, preferably 60,000 or less, more preferably 55,000 or less.
- the Mn may be 48,000 or more, or 50,000 or more.
- the weight average molecular weight (Mw) of the branched propylene-based polymer of the present invention is preferably 140,000 or more, more preferably 150,000 or more, and still more preferably 160,000. 0,000 or more, preferably 300,000 or less, more preferably 250,000 or less, and still more preferably 230,000 or less.
- the Mw may be 200,000 or less.
- the branched propylene-based polymer of the present invention has the above-described molecular weight and molecular weight distribution characteristics, components with extremely long relaxation times can be reduced.
- the fluidity of the molten resin is improved particularly during high shear, preventing breakage of the molten resin due to insufficient melt tension, and allowing the molten resin to flow during molding. Instability phenomenon can be suppressed.
- the difference between strain hardening in the low deformation rate range and strain hardening in the high deformation rate range tends to be large.
- the average molecular weight and molecular weight distribution (Mz, Mw, Mn, Mw/Mn, Mz/Mw) of the branched propylene-based polymer measured by GPC and the balance thereof are determined by polymerization conditions such as selection of catalyst species, polymerization temperature, monomer By adjusting the concentration, the amount of hydrogen, etc., the following adjustments can be made, for example.
- a component [A-1] metalocene compound
- a component [A-2] It is preferable to use a polymerization catalyst containing a metallocene compound).
- the component [A-1] generally acts as a catalyst component that produces a relatively low molecular weight component in the relationship between the component [A-1] and the component [A-2].
- -2] preferably acts as a catalyst component that produces a relatively high molecular weight component.
- the rate of change in Mz relative to the change in the amount of hydrogen is greater than the rate of change in Mw, so Mz/Mw can be changed without changing Mw/Mn so much.
- the rate of change in molecular weight decrease of the polymer produced from the component [A-2] that forms the high molecular weight component with respect to the polymer produced from the component [A-1] that forms the low molecular weight component is big.
- the component [A-1] is relatively more activated than the component [A-2], and the polymer produced from the component [A-1] is the polymer produced from the component [A-2].
- the molecular weight distribution changes to a higher proportion.
- Mz and Mz/Mw can be made smaller without significantly changing Mw and Mw/Mn.
- the polymer produced from the component [A-2] that produces the high molecular weight component changes in molecular weight compared to the polymer produced from the component [A-1] that produces the low molecular weight component. rate increases.
- Mz and Mz/Mw can be increased without significantly changing Mw and Mw/Mn.
- batch polymerization is selected as the polymerization method, and the hydrogen concentration is changed over time, from the difference in the rate of change with respect to hydrogen, for example Mz/Mw and Mz can be increased without significantly changing Mw and Mw/Mn.
- continuous polymerization is selected as the polymerization method and keeping the hydrogen concentration constant, it is possible to reduce Mz/Mw and Mz without significantly changing Mw and Mw/Mn.
- Apparatus Waters GPC (ALC/GPC, 150C) Detector: FOXBORO MIRAN, 1A, IR detector (measurement wavelength: 3.42 ⁇ m) Column: Showa Denko AT-806MS (3 columns) Mobile phase solvent; o-dichlorobenzene (ODCB) Measurement temperature; 140°C Solvent flow rate; 1.0 mL/min Sample concentration: 1 mg/mL Sample injection volume: 0.2 mL Sample preparation is performed by using the sample and ODCB (containing 0.5 mg/mL dibutylhydroxytoluene (BHT)) to prepare a 1 mg/mL solution and dissolving it at 140°C for about 1 hour. .
- ODCB containing 0.5 mg/mL dibutylhydroxytoluene (BHT)
- the determination of the baseline and interval of the obtained chromatogram is carried out as shown in FIG. Further, conversion from the retention volume obtained by GPC measurement to molecular weight is performed using a previously prepared standard polystyrene calibration curve.
- the standard polystyrene used is the following brand manufactured by Tosoh Corporation. Brand: F380, F288, F128, F80, F40, F20, F10, F4, F1, A5000, A2500, A1000
- a calibration curve is generated by injecting 0.2 mL of a solution dissolved in ODCB (containing 0.5 mg/mL of BHT) at 0.5 mg/mL each.
- a calibration curve uses a cubic equation obtained by approximation using the least squares method.
- Property (3) In the branched propylene-based polymer of the present invention, the ratio of components having a molecular weight of 1,000,000 or more (W1,000,000) is 1.5% by mass or more and 4.0% by mass or less in the integrated molecular weight distribution curve obtained by GPC.
- the branched propylene-based polymer of the present invention has an increased melt tension due to the presence of the high-molecular-weight component.
- the ratio of components having a molecular weight of 1,000,000 or more is 1.5% by mass or more, It is preferably 1.6% by mass or more, more preferably 1.7% by mass or more. W1,000,000 may be 1.9% by mass or more, and may be 2.0% by mass or more.
- the branched propylene-based polymer of the present invention further increases the melt tension due to the presence of components in the extremely high molecular weight region.
- the ratio of components having a molecular weight of 2,000,000 or more is preferably 0.2% by mass. Above, more preferably 0.25% by mass or more, still more preferably 0.3% by mass or more.
- the branched propylene-based polymer of the present invention has a W1,000,000 of 4.0% by mass or less, preferably 3.8% by mass or less, more preferably 3.5% by mass or less, and still more preferably 2.5% by mass. % by mass or less.
- W2,000,000 is preferably 1.5% by mass or less, more preferably 1.2% by mass or less, and even more preferably 1.1% by mass or less.
- An example of an integrated molecular weight distribution curve is shown in FIG.
- W1,000,000 and W2,000,000 of the branched propylene-based polymer are obtained by adjusting polymerization conditions such as selection of catalyst species, polymerization temperature, monomer concentration, amount of hydrogen, etc., in the same manner as described in characteristic (2). You can adjust by adjusting.
- the branched propylene-based polymer of the present invention has a branching index g' (million) at an absolute molecular weight M abs of 1 million of greater than 0.70 and not more than 0.85 in a molecular weight distribution curve obtained by 3D-GPC. .
- the branching index g′ is determined by the ratio ([ ⁇ ] br /[ ⁇ ] lin ) between the intrinsic viscosity [ ⁇ ] br of a polymer having a long-chain branched structure and the intrinsic viscosity [ ⁇ ] lin of a linear polymer having the same molecular weight. Given.
- the radius of gyration becomes smaller than that of a linear polymer molecule of the same molecular weight, and the intrinsic viscosity becomes smaller, so the branching index g' takes a value smaller than 1.0. .
- a linear polymer will, by definition, be 1.0.
- the branching index g' is defined, for example, in "Developments in Polymer Characterization-4" (J.V. Dawkins ed. Applied Science Publishers, 1984) and is an index known to those skilled in the art.
- the branching index g' can be obtained as a function of the absolute molecular weight M abs by using 3D-GPC.
- 3D-GPC refers to a GPC apparatus to which three detectors are connected.
- Three such detectors are a differential refractometer (RI), a viscosity detector (Viscometer) and a multi-angle laser light scattering detector (MALLS).
- RI differential refractometer
- Viscosity detector Viscosity detector
- MALLS multi-angle laser light scattering detector
- the branched propylene-based polymer of the present invention preferably has a weight average molecular weight (Mw abs ) of an absolute molecular weight obtained by 3D-GPC of less than 1,000,000 . ) region to a high molecular weight region with an absolute molecular weight (Mw abs ) of 1,000,000 is preferable from the viewpoint of high melt strength. Therefore, the branching index g′ (Mw abs ) at the weight average molecular weight (Mw abs ) of the absolute molecular weight is preferably 0.90 or less, more preferably 0.85 or less, and still more preferably 0.84. It is below. On the other hand, the lower limit is preferably 0.75 or more, more preferably 0.76 or more, and even more preferably 0.77 or more. The lower limit may be 0.80 or more.
- the strain hardening index (SHI) is correlated with the relaxation time distribution and has dependence on the strain rate. That is, even if the melt strength is the same, when there are many components with extremely long relaxation times as branching components, large strain hardening properties are exhibited from high strain rates to low strain rates. On the other hand, when there are few components with extremely long relaxation times as branching components, the degree of strain hardening is large at high strain rates, but the degree of strain hardening is small at low strain rates.
- the relaxation time of the branched component is sufficiently longer than that of the linear molecule due to the branched structure, but the higher the molecular weight, the longer the relaxation time. That is, if the molecular weight becomes too large, the relaxation time becomes extremely long.
- the branched component having a larger molecular weight M abs present at 1,000,000 has a relaxation time of less than that of the branched component present at Mw abs . is longer, and it is a component with an extremely long relaxation time. Therefore, it is preferable to have the following property (4′) from the viewpoint of not excessively increasing the relaxation time while having a component with an extremely long relaxation time.
- the branched propylene-based polymer of the present invention has a weight average molecular weight (Mw abs ) of the absolute molecular weight obtained by 3D-GPC of less than 1,000,000, and in the molecular weight distribution curve obtained by 3D-GPC, the weight average of the absolute molecular weight
- the branching index g' (Mw abs ) at the molecular weight Mw abs and the branching index g' (1,000,000) preferably satisfy the following formula (3).
- the branched propylene-based polymer of the present invention has an extremely long relaxation time due to the small difference between the branching index g' (Mw abs ) and the branching index g' (million). Since the component is relatively small, it is easy to relax when the strain rate is slow compared to a branched propylene polymer with the same melt strength, and the difference between SHI @ 10 and SHI @ 1 is large. preferable.
- the branched propylene-based polymer of the present invention preferably has a branch distribution within the above range because it can maintain a balance of melt strength as a whole, especially elongational viscosity and fluidity of the molten resin.
- the molecular weight distribution by absolute molecular weight M abs and the method for measuring the branching index at each molecular weight are as follows.
- RI differential refractometer
- Viscosity detector Viscosity detector
- DAWN-E manufactured by Wyatt Technology is used as a multi-angle laser light scattering detector (MALLS).
- MALLS multi-angle laser light scattering detector
- the detectors are connected in the order MALLS, RI, Viscometer.
- the mobile phase solvent is 1,2,4-trichlorobenzene (antioxidant IRGANOX1076 manufactured by BASF Japan Co., Ltd. added at a concentration of 0.5 mg/mL).
- the flow rate is 1 mL/min, and two columns of Tosoh GMHHR-H(S)HT are connected in series.
- the temperature of the column, sample injection part and each detector is 140°C.
- the sample concentration is 1 mg/mL and the injection volume (sample loop volume) is 0.2175 mL.
- M abs absolute molecular weight
- RV root mean square radius of inertia
- [ ⁇ ] intrinsic viscosity
- the branching index g ' is the ratio ([ ⁇ ] br /[ ⁇ ] lin ).
- [ ⁇ ] lin is obtained using a commercially available homopolypropylene (Novatec PP (registered trademark) grade name: FY6, manufactured by Nippon Polypropylene Co., Ltd.) as a linear polymer. It is known as the Mark-Houwink-Sakurada formula that the logarithm of [ ⁇ ] lin of a linear polymer has a linear relationship with the logarithm of the molecular weight . A numerical value can be obtained by extrapolation.
- g' (million) and g' (Mw abs ), g' (Mw abs ) - g' (million) of the branched propylene-based polymer are the same as those described in characteristic (2).
- it can be adjusted by adjusting polymerization conditions such as selection of catalyst species, polymerization temperature, monomer concentration, amount of hydrogen, and the like.
- the complex viscosity ⁇ * is expressed by the following formula from the storage elastic modulus G′ and the loss elastic modulus G′′, and the complex viscosity increases as the storage elastic modulus and the loss elastic modulus increase.
- the branched propylene-based polymer of the present invention has ⁇ * (100) of preferably 100 Pa.s from the viewpoint of increasing strain hardening in the high deformation rate region. s or more, more preferably 120 Pa.s or more. s or more, preferably 350 Pa.s or more. s or less, more preferably 300 Pa.s or less. s or less.
- ⁇ * (100) is 150 Pa.s. s or more, and even 180 Pa.s. s or more and 250 Pa.s or more.
- the branched propylene-based polymer of the present invention preferably has ⁇ * (0.01) of 500 Pa.s. s or more, more preferably 1000 Pa.s or more. s or more, preferably 4000 Pa.s or more. s or less, more preferably 3000 Pa.s or less. s or less.
- ⁇ * (0.01) is 2500 Pa.s. s or less.
- ⁇ * (0.01)/ ⁇ * (100) is 4.0 to reduce the difference between strain hardening in the low deformation rate range and strain hardening in the high deformation rate range. It is 0 or more and 20.0 or less, preferably 4.5 or more, more preferably 5.0 or more, preferably 15.0 or less, more preferably 9.0 or less.
- the branched propylene-based polymer of the present invention has a ratio ⁇ *
- (0.01)/ ⁇ * (100) is within the specified relationship for MFR consideration.
- the complex viscosity ratio ⁇ * (0.01)/ ⁇ * (100) is in a range of MFR matching that is different from that of conventional propylene-based polymers, that is, the formula ( 1) and formula (2) are satisfied. If the complex viscosity ratio ⁇ * (0.01)/ ⁇ * (100) is too large in terms of MFR, a component with an extremely long relaxation time will be present, causing an unstable phenomenon in the flowing molten resin.
- the branched propylene-based polymer of the present invention satisfies the following formula (1).
- the melt tension will be insufficient.
- the neck-in phenomenon increases during high-speed molding.
- the branched propylene-based polymer of the present invention satisfies the following formula (2). ⁇ * (0.01)/ ⁇ * (100) ⁇ 21 ⁇ Log(MFR)+38 Equation (2) More preferably, the following formula (2') is satisfied. ⁇ * (0.01)/ ⁇ * (100) ⁇ 21 ⁇ Log(MFR)+40 Expression (2′)
- a propylene-based polymer that achieves both the necessary fluidity and excellent melt strength is desired.
- a branched propylene-based polymer that satisfies the formulas (1) and (2) while having excellent melt strength is a polymer that could not be made with conventional branched propylene-based polymers, and the fluidity of the molten resin. and melt strength are highly balanced.
- the complex viscosity ratio ⁇ * (0.01)/ ⁇ * (100) is considered to be a function that has a negative correlation with the increase in MFR, and the values in the examples are at the same level as the examples.
- the complex viscosity ( ⁇ * ) obtained by dynamic viscoelasticity measurement of the branched propylene-based polymer of the present invention can be measured with an ordinary device for measuring dynamic viscoelasticity.
- Devices for measuring dynamic viscoelasticity include, for example, ARES-G2 manufactured by TA Instruments.
- the propylene-based polymer is pressed at 180° C. for 5 minutes so as not to introduce air bubbles, and is compression-molded to obtain a disc-shaped measurement sample having a thickness of 2.0 mm and a diameter of 25 mm.
- the measurement of the sample is performed after compressing the sample for measurement with a thickness of 2.0 mm to a thickness of 1.5 mm using parallel discs with a diameter of 25 mm kept at 180°C.
- the measurement sample is measured at 180 ° C.
- Storage modulus (G′) and loss modulus (G′′) are measured in the range of 0.01 rad/sec to 100 rad/sec, with 5 measuring points per one digit of ⁇ .
- the polymerization conditions for example, the selection of the catalyst species, the polymerization temperature, the monomer concentration, the amount of hydrogen, etc., in the same manner as described for the characteristic (2). can.
- the branched propylene-based polymer of the present invention has a mesotriad fraction (mm) measured by 13 C-NMR of 95% or more and less than 99%, a heterogeneous bond (2,1 bond) content of 0.05 mol% or more, and 0 50 mol % or less, and the heterogeneous bond (1,3 bond) content is preferably in the range of 0.05 mol % or more and 0.50 mol % or less.
- the crystallinity of the branched propylene-based polymer is determined by the stereoregularity indicated by the mesotriad fraction (mm) and the mesopentad fraction (mmmm), heterogeneous bonds (2,1 bonds), and heterogeneous bonds (1,3 bonds).
- the lamella folds back from the regularity-deficient portion (stereoirregular bonding portion or heterogeneous bonding portion) to progress crystallization.
- the branched propylene-based polymer of the present invention has stereoregularity and regioregularity within the above ranges, it gradually cools and solidifies during molding due to a crystallization process caused by it in a shear or extensional deformation field. It is believed that the fluidity of the resin for some time and the melt strength during solidification are improved.
- the mesotriad fraction (mm) of the branched propylene-based polymer of the present invention measured by 13 C-NMR is preferably 95% or more, more preferably 96% or more, and still more preferably 97% or more. is preferred from the viewpoint of improving the melt strength during solidification.
- the amount of heterogeneous bonds (2,1 bonds) in the branched propylene-based polymer of the present invention is preferably 0.05 mol % or more and 0.50 mol % or less, more preferably , 0.10 mol % or more and 0.40 mol % or less, more preferably 0.20 mol % or more and 0.30 mol % or less.
- the amount of heterogeneous bonds (1,3 bonds) in the branched propylene-based polymer of the present invention is preferably 0.05 mol % or more and 0.50 mol % or less, more preferably , 0.10 mol % or more and 0.40 mol % or less, more preferably 0.20 mol % or more and 0.30 mol % or less.
- Probe 10 mm ⁇ cryoprobe Sample temperature: 120°C Pulse angle: 45° Pulse interval: 17.2 seconds Number of integrations: 3072 Decoupling conditions: Broadband decoupling method Chemical shift: Chemical shift was set at 1.98 ppm for the 13 C signal of hexamethyldisiloxane and the chemical shift of the other 13 C signal. The shift is based on this.
- I mm represents the integrated intensity of the 13 C signal attributed to the bonding mode of the propylene unit triplet in mm, and the integrated intensity of the signal with a chemical shift in the range of 23.6 ppm to 21.1 ppm (hereinafter “I 23 .6 to 21.1 ”). Similarly, the integrated intensity of a signal whose chemical shift is in the range of Xppm to Yppm is described as "I X to Y ".
- I mrrm represents the integrated intensity of the 13 C signal attributed to the bonding mode of mrrm for 5 chains of propylene units, and is a value indicated by I 19.9 to 19.7 .
- Spectral attribution can be performed with reference to Polymer Journal, Vol. 16, p. 717 (1984), Asakura Shoten, Macromolecules, Vol. 8, p. 687 (1975), and Polymer, Vol. 30, p. 1350 (1989). can.
- the chemical shift range shifts slightly depending on the molecular weight of the polymer, etc., but the regions are easy to identify.
- the branched propylene-based polymer of the present invention has a structure based on regular 1,2 insertion of propylene (1,2 bond), as well as irregular insertion of propylene (2,1 insertion, 1,3 insertion). ) based on 2,1 bond, 1,3 bond.
- I 1,2-P , I 2,1-P , and I 1,3-P are assigned to 1,2-bond, 2,1 -bond, and 1,3-bond bonding modes of propylene units, respectively.
- I 1,2-P I 48.80-44.50
- I 2,1 ⁇ P (I 34.68-34.63 +I 35.47-35.40 +I 35.94-35.70 )/2
- I 1,3-P I 37.50-37.20 /2
- the polymerization conditions such as the selection of the catalyst species, the polymerization temperature, the monomer concentration, the amount of hydrogen, etc., can be adjusted in the same manner as described for the characteristic (2). can be done.
- the branched propylene-based polymer of the present invention has an elution curve obtained by temperature rising elution fractionation (TREF) measurement using o-dichlorobenzene (ODCB). % or more and 3.0 mass % or less.
- the component that elutes at 40°C or less is a low-crystalline component, and in branched propylene-based polymers, if the amount of this component is large, the crystallinity will decrease, and there is a risk that the heat resistance and rigidity of the product will decrease. be. Therefore, the amount of components eluted at a temperature of 40° C.
- the amount of the component that dissolves at 40° C. or less is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and still more preferably 0.3%.
- the soluble content of branched propylene-based polymers at temperatures below 40°C in o-dichlorobenzene (ODCB) temperature-rising elution fractionation (TREF) can generally be kept low by using a metallocene compound as a catalyst component for polymerization. It is possible. Furthermore, it is preferable to keep the content of isomer contamination in the metallocene compound low, to moderate the contact between the metallocene compound and the organoaluminum compound during catalyst production, and not to use extremely high reaction conditions during polymerization.
- the details of the method for measuring eluted components by temperature rising elution fractionation are as follows. A sample is dissolved in ODCB at 140° C. to obtain a solution. After introducing this into a TREF column at 140° C., the column was cooled to 100° C. at a cooling rate of 8° C./min, then cooled to 40° C. at a cooling rate of 4° C./min, and held at 40° C. for 10 minutes. . After that, the column was maintained at 40° C. for 10 minutes, followed by 60 minutes while the column was linearly heated from 40° C. to 140° C. at a heating rate of 100° C./60 minutes, and the solvent ODCB was added at 1 mL/minute.
- TREF temperature rising elution fractionation
- the branched propylene-based polymer of the present invention preferably has a melting point (Tm) measured by differential scanning calorimetry (DSC) of greater than 150.0°C and less than 160.0°C. It is believed that the branched propylene-based polymer of the present invention does not lower the melt tension when the melting point (Tm) is within the above range. Therefore, the Tm of the branched propylene-based polymer of the present invention is preferably higher than 150.0°C, more preferably 152.0°C or higher, still more preferably 154.0°C or higher, and preferably 160.0°C. It is less than, more preferably 158.0° C. or less, still more preferably 157.0° C. or less.
- Tm melting point measured by differential scanning calorimetry
- the Tm of the branched propylene-based polymer of the present invention is determined by selecting a metallocene compound that reduces defects due to regioregularity as a polymerization catalyst, selecting a combination of a plurality of metallocene compounds, and furthermore, polymerizing temperature and pressure conditions, and crystallization. It can be controlled by controlling the thickness.
- Tm is measured using DSC (DSC6200) manufactured by Seiko Instruments Inc., packing 5 mg of a sheet-like sample piece in an aluminum pan, heating from room temperature to 200 ° C. at a heating rate of 100 ° C./min, and holding for 5 minutes.
- the temperature is lowered to 40°C at a temperature-lowering rate of 10°C/min, and the maximum crystallization peak temperature (°C) when crystallized is obtained as the crystallization temperature (Tc), and then the temperature is raised to 200°C at a rate of 10°C. /min, the maximum melting peak temperature (°C) when melting can be determined as the melting point (Tm).
- Tc crystallization temperature
- Tm melting point
- the sheet-like sample was obtained by sandwiching the branched propylene-based polymer powder between press plates, preheating at 190°C for 2 minutes, pressing at 5 MPa for 2 minutes, and then cooling at 0°C and 10 MPa for 2 minutes. ,Obtainable.
- the branched propylene-based polymer of the present invention preferably has a number of long chain branches of 0.1/1000 monomers or more and 0.5/1000 monomers or less in order to maintain a high melt tension during molding.
- the branched propylene-based polymer of the present invention may have a number of long-chain branches of 0.3/1000 monomers or less in order not to increase the amount of components having an extremely long relaxation time.
- the number of long chain branches is 31.72 ppm to 31.66 ppm when the methylene carbon intensity of the propylene main chain of 49.00 ppm to 44.33 ppm is normalized to 1000 by 13 C-NMR.
- Long chain branch number (LCB number) [(I 44.09-43.03 + I 44.78-44.72 + I 44.90-44.84 + I 31.72-31.66 ) / 4] / I 49 .00 to 44.33
- the polymerization conditions such as the selection of the catalyst species, the polymerization temperature, the monomer concentration, the amount of hydrogen, etc., can be adjusted in the same manner as described for the characteristic (2). can be done.
- the branched propylene-based polymer of the present invention can reduce components with extremely long relaxation times while maintaining a high melt tension.
- the difference due to strain rate can be increased.
- the branched propylene-based polymer of the present invention can increase the difference in the degree of strain hardening depending on the strain rate while maintaining a high melt tension. preferable.
- the branched propylene-based polymer of the present invention is preferable because it further satisfies any one of the properties (6) to (9), thereby improving the performance resulting from each of the properties as described above. .
- the branched propylene-based polymer of the present invention preferably has a lower limit of strain hardening index (SHI@10) at a high strain rate (10/sec) in measurement of extensional viscosity of 1.00 or more, more preferably 1.10. 1.20 or more, more preferably 1.20 or more.
- the upper limit of the strain hardening index (SHI@10) is preferably 1.70 or less, more preferably 1.60 or less, still more preferably 1.50 or less.
- the upper limit of the strain hardening index (SHI@10) may be 1.40 or less, or 1.30 or less.
- the branched propylene-based polymer of the present invention preferably has an upper limit of strain hardening index (SHI@1) at a low strain rate (1.0/sec) in measurement of elongational viscosity of 1.20 or less, more preferably 1. 0.10 or less, more preferably 1.05 or less.
- the lower limit of the strain hardening index (SHI@1) is preferably 0.70 or more, more preferably 0.80 or more, and still more preferably 0.90 or more.
- the branched propylene-based polymer of the present invention can increase the difference in the degree of strain hardening depending on the strain rate.
- (SHI@10-SHI@1) is preferably 0.10 or more and 0.25 or less.
- the difference (SHI@10-SHI@1) may be more preferably 0.12 or more, more preferably 0.15 or more, and may be 0.20 or less. If the branched propylene-based polymer contains many components with an extremely long relaxation time, both the strain hardening degree SHI @ 10 at a high strain rate and the strain hardening degree SHI @ 1 at a low strain rate increase. The difference between SHI@10 and SHI@1 becomes smaller. On the other hand, branched propylene-based polymers show a large value of SHI@10 when there are few components with extremely long relaxation times, but SHI@1 does not increase, and the difference between SHI@10 and SHI@1 is large. Become.
- the branched propylene-based polymer of the present invention does not relax at a high strain rate (10/sec) as indicated by SHI@10 and has a large strain hardening index (SHI@10), but is indicated by SHI@1.
- SHI@10 a high strain rate
- SHI@1 a low strain rate
- SHI@1 a low strain rate
- the difference between SHI@10 and SHI@1.0 can be as large as 0.10 or more.
- the upper limit of the difference can be in the range of 0.25 or less.
- the method for measuring the extensional viscosity and the method for calculating the strain hardening index (SHI) at each strain rate (d ⁇ /dt) are as follows.
- the strain hardening index (SHI) is described, for example, in Polymer, Vol. 42, p. 8663 (2001).
- the strain hardening index (SHI) at each strain rate (d ⁇ /dt) can be measured by the following measurements and methods.
- Apparatus Ares manufactured by Rheometrics Jig: Extensional Viscosity Fixture manufactured by TA Instruments Measurement temperature: 180°C Strain rate: 10/sec, 1.0/sec Preparation of test piece: A sheet of 18 mm x 10 mm and a thickness of 0.7 mm is prepared by press molding.
- the time change data of the extensional viscosity ( ⁇ E) is obtained at a predetermined constant strain rate (d ⁇ /dt), and the measured data is plotted on the horizontal axis with the logarithm (Log( ⁇ )), plotted on a graph with the logarithm (Log( ⁇ E)) of the elongational viscosity ( ⁇ E) on the vertical axis, and from the graph, the slope of the elongational viscosity in the interval where the Henky strain ( ⁇ ) is between 1 and 3 The slope is defined as the strain hardening index (SHI) at the strain rate (d ⁇ /dt) under the measurement conditions.
- SHI strain hardening index
- the lower limit of the melt tension at 190°C (MT190) of the branched propylene-based polymer of the present invention is generally 0.5 g or more, preferably 0.6 g or more.
- the upper limit of MT190 is generally 5.0 g or less, preferably 4.0 g or less, more preferably 3.0 g or less.
- Melt tension at 190°C (MT190) is measured using a melt tension tester (e.g., Capilograph 1B manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) at a resin temperature of 190°C under the following conditions.
- the melt tension (MT190) is the tension detected in the pulley when it is picked up.
- the method for producing the branched propylene-based polymer of the present invention may be any method as long as it yields a branched propylene-based polymer having the characteristics described above, which are the features of the present invention.
- a macromer copolymerization method using a catalyst containing multiple metallocene compounds is suitable.
- the present inventors presume the mechanism in the macromer copolymerization method using a catalyst containing multiple metallocene compounds as follows.
- a metallocene compound (referred to as compound 1) that forms a catalyst that mainly produces a macromer and a metallocene compound (referred to as compound 2) that forms a catalyst that mainly copolymerizes a macromer and a propylene monomer to form a branched polymer.
- compound 1 that forms a catalyst that mainly produces a macromer
- compound 2 that forms a catalyst that mainly copolymerizes a macromer and a propylene monomer to form a branched polymer.
- the molecular weight and molecular weight distribution of the polymer produced from the catalyst containing compound 1 (referred to as catalyst 1) and the catalyst containing compound 2 (catalyst 2 and A polymer having a spread including a molecular weight range superimposed on the molecular weight and molecular weight distribution of the polymer produced from (1) is obtained.
- the terminal vinyl group-containing polymer becomes a macromer (referred to as macromer 1), and propylene and macromer 1 are formed from catalyst 1. and a copolymer of propylene and macromer 1 is produced from catalyst 2.
- a terminal vinyl group-containing polymer becomes a macromer (referred to as macromer 2), further, a copolymer of propylene and macromer 2 from catalyst 1, and propylene from catalyst 2. and macromer 2 to form a copolymer.
- macromer 2 a macromer of propylene, macromer 1, and macromer 2 from catalyst 1, propylene from catalyst 2, A copolymer of macromer 1 and macromer 2 is produced.
- the number of branches and branch distribution may vary depending on the quantitative ratio and steric positional relationship between catalyst 1 and catalyst 2. Change. That is, Mn, Mw, Mz, W1 million, W2 million, g' (1 million), and g' (Mw abs ) are considered to change.
- a preferred method for producing the branched propylene-based polymer of the present invention is not restricted by such a mechanism, and includes, for example, the following.
- the propylene polymerization catalyst for producing the branched propylene-based polymer of the present invention preferably comprises the following component [A-1], component [A-2], component [B] and component [C].
- component [A-1] a metallocene compound that gives a propylene homopolymer a-1 having a terminal vinyl ratio (Rv) of 0.5 or more when propylene homopolymerization is carried out at 70°C
- component [A-2] A propylene homopolymer having a higher weight average molecular weight than propylene homopolymer a-1 and a terminal vinyl ratio (Rv) of less than 0.5 when propylene homopolymerization is carried out at 70°C.
- Component [B] A compound or layered silicate that forms an ion pair by reacting with Component [A-1] and Component [A-2]
- Component [C] Organic aluminum compound
- Component [A-1] is a metallocene compound that gives a propylene homopolymer a-1 having a terminal vinyl ratio (Rv) of 0.5 or more when propylene homopolymerization is carried out at 70°C.
- Component [A-1] preferably has a terminal vinyl ratio (Rv) of 0.65 or more, more preferably 0.75 or more, and ideally 1.0 (one terminal of all molecular chains has a vinyl structure). It is a metallocene compound that becomes A more efficient macromer synthesis process can be performed by using a metallocene compound that forms a polymerization catalyst that produces a propylene homopolymer with a higher vinyl terminal ratio.
- terminal vinyl ratio (Rv) and the terminal vinylidene ratio (Rvd) are defined by the following formulas.
- Terminal vinyl ratio (Rv) [Vi] / ⁇ (total terminal number-LCB number) ⁇ 2 ⁇
- Terminal vinylidene ratio (Rvd) [Vd] / ⁇ (total terminal number - LCB number) ⁇ 2 ⁇
- [Vi] and [Vd] are the number of terminal vinyl groups and the number of terminal vinylidene groups per 1000 monomer units calculated by 1 H- NMR . It is the total number of ends per 1000 monomer units calculated by C-NMR.
- the number of LCBs is the number of LCBs per 1000 monomer units calculated by 13 C-NMR.
- a 1-butenyl structure represented by the structural formula (1-f) or a terminal vinylene structure represented by the structural formula (1-g) is thought to be produced in an extremely small amount.
- the n- It becomes a propyl structure.
- the i-butyl structure represented by the structural formula (1-c) is formed when the first propylene is inserted into the central metal after ⁇ -methyl elimination.
- the first propylene is rarely randomly inserted into the central metal, resulting in structural formula (1-i ), resulting in a 2,3 dimethylbutyl structure.
- the 3,4-dimethylpentyl structure represented by the structural formula (1-j) is formed by very rare irregular insertion of the first propylene into the central metal after ⁇ -methyl elimination. All of these starting ends become saturated ends. Therefore, one polymer chain never has two unsaturated ends at the same time.
- a polymer having terminal i-butenyl structures represented by Structural Formula (1-d) may be produced by isomerization.
- the internal vinylidene structure represented by the structural formula (1-k) is an olefin structure formed inside the polymer chain by further inserting propylene into the intermediate formed by desorption of hydrogen after the formation of the unsaturated terminal. is. From the above, among the above, structural formula (1-c) and structural formula (1-h) are the main saturated ends due to the main reaction, and structural formula (1 -a), structural formula (1-b), and the other terminal structures are minute compared to the number of the main terminal structures described above.
- polymers having terminal structures represented by Structural Formula (1-a) and Structural Formula (1-f) can be macromers.
- Structural Formula (1-a) and Structural Formula (1-f) are the same in that the two most terminal carbons have a vinyl structure, and there is no difference in the copolymerizable function.
- the 1-propenyl structure is a terminal resulting from regular insertion of propylene followed by ⁇ -methyl elimination, whereas the 1-butenyl structure undergoes ⁇ -hydrogen elimination after very rare irregular insertion of propylene. This structure is generated as a result of the side reaction. Therefore, the 1-butenyl structure can be estimated to be an extremely small amount with respect to the 1-propenyl structure.
- the ratio of formation of the 1-butenyl structure to the 1-propenyl structure is considered to be approximately equal to or lower than the formation probability of heterogeneous bonds. That is, most of the number [Vi] of the terminal vinyl groups described above can be assumed to be a 1-propenyl structure resulting from ⁇ -methyl elimination after regular insertion of propylene.
- the terminal vinyl ratio (Rv) and the terminal vinylidene ratio (Rvd) are indexes showing the ratio of the number of terminal vinyl groups and terminal vinylidene groups to the total number of polymer chains, respectively.
- the number of unsaturated terminals and the number of saturated terminals are determined as the numbers per 1000 monomers using 1 H-NMR and 13 C-NMR, and the total number of terminals is defined as the total number of terminals.
- the number of LCBs is obtained per 1000 monomers, and half (1/2) of the number obtained by subtracting that number is the total number of polymers, and the number of terminal vinyl groups with unsaturated terminals [Vi] and the number of terminal vinylidene groups It is calculated by dividing the number [Vd] by the total number of polymers. A specific calculation method is shown below.
- I i-butyl , I nbu , I npr , I 2,3-dime and I 3,4-dime are respectively structural formula (1-c), structural formula (1-e), structural formula (1 -h), structural formula ( 1-i), which represents the characteristic value of the signal based on the structural formula (1-j) and is the quantity shown by the following formula.
- I i-butyl I 23.80-23.65
- I nbu I 36.99-36.88
- I npr I 39.71-39.61
- I 2,3-dime (I 16.30-16.20 + I 43.05-43.00 )/2
- I 3,4-dime I 12.0-11.60
- I total-C is an amount represented by the following formula.
- I total-C I i-butyl +I nbu +I npr +I 2,3-dime +I 3,4-dime +I 1,2-P +I 2,1-P +I 1,3-P
- I 1,2-P is the characteristic value of the signal based on the bond of the 1,2-inserted propylene
- I 2,1-P is the characteristic value of the signal based on the bond of the 2,1-inserted propylene
- I 1,3 —P represents the characteristic value of the signal based on the binding of 1,3-inserted propylene, and is the amount represented by the following formula.
- I 1,2-P I 48.80-44.50
- I 2,1 ⁇ P (I 34.68-34.63 +I 35.47-35.40 +I 35.94-35.70 )/2
- I 1,3-P I 37.50-37.20 /2
- the number of unsaturated ends is determined as follows using the integrated intensity of the 1 H signal as the number per 1000 monomers.
- the proton signals of the unsaturated bonds of the 1 -propenyl structure shown in structural formula (1-a) and the 1-butenyl structure shown in structural formula (1-f) are 5 .08ppm-4.85ppm and 5.86ppm-5.69ppm signals are overlapped and detected. Therefore, the number of terminal vinyl groups [Vi] is the total number of 1-propenyl structures and 1-butenyl structures.
- I vi , I vd , I ibu , I vnl , and I ivd are respectively structural formula (1-a) + structural formula (1-f), structural formula (1-b), structural formula (1- d) represents characteristic values of signals based on structural formula (1-g) and structural formula (1-k), and is the amount represented by the following formula.
- I total is an amount represented by the following formula.
- I total I main /6+I vi +I vd +I ibu +I vnl +I ivd
- I main is the sum of integrated intensities of proton signals bound to saturated carbon atoms of polymer chains including terminals detected at 4.00 ppm to 0.00 ppm in the 1 H-NMR spectrum.
- LCB number is determined as the number per 1000 monomers by the method described in property (9).
- Terminal vinyl ratio (Rv) [Vi] / ⁇ (total terminal number - LCB number) ⁇ 2 ⁇
- Terminal vinylidene ratio (Rvd) [Vd] / ⁇ (total terminal number - LCB number) ⁇ 2 ⁇
- Component [A-1] includes, for example, an aryl group which has a bulky heterocyclic group at the 2-position of the indenyl group and which may be substituted at the 4-position, or a heterocyclic group containing nitrogen, oxygen or sulfur.
- aryl group which has a bulky heterocyclic group at the 2-position of the indenyl group and which may be substituted at the 4-position, or a heterocyclic group containing nitrogen, oxygen or sulfur.
- the following structure can be mentioned as one non-limiting preferred embodiment.
- R 11 and R 12 each independently represent a heterocyclic group containing nitrogen, oxygen or sulfur and having 4 to 16 carbon atoms.
- R 13 and R 14 are each independently halogen, silicon, oxygen, sulfur, nitrogen, boron, phosphorus or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may contain a plurality of hetero elements selected from these; or represents a heterocyclic group having 6 to 16 carbon atoms containing nitrogen, oxygen or sulfur.
- Q 11 represents a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a silylene group or germylene group optionally having a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms
- M 11 represents zirconium or hafnium.
- X 11 and Y 11 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a silyl group having a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a It represents a halogenated hydrocarbon group, an amino group or an alkylamino group having 1 to 20 carbon atoms.
- the nitrogen-, oxygen- or sulfur-containing heterocyclic group having 4 to 16 carbon atoms for R 11 and R 12 is preferably a 2-furyl group, a substituted 2-furyl group, a substituted 2-thienyl group, a substituted a substituted 2-furfuryl group, more preferably a substituted 2-furfuryl group.
- R 11 and R 12 are groups selected from nitrogen-, oxygen- or sulfur-containing heterocyclic groups having 4 to 16 carbon atoms, the terminal vinyl ratio (Rv) can be increased.
- the relative positional relationship between the heterocyclic ring and the coordination field on the transition metal, and the growing polymer chain can be appropriately adjusted to increase the terminal vinyl ratio (Rv) can be made higher.
- Rv terminal vinyl ratio
- the substituent of the substituted 2-furyl group substituted 2-thienyl group and substituted 2-furfuryl group, a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms is preferred.
- 5-methyl-2-furyl group is particularly preferred as R 11 and R 12 .
- R 11 and R 12 are preferably the same as each other.
- R 13 and R 14 are each independently halogen, silicon, oxygen, sulfur, nitrogen, boron, phosphorus, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may contain a plurality of hetero elements selected from these. , or a heterocyclic group having 6 to 16 carbon atoms containing nitrogen, oxygen or sulfur.
- R 13 and R 14 each have one or more hydrocarbon groups having 1 to 6 carbon atoms or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms on the aryl cyclic skeleton within the range of 6 to 16 carbon atoms.
- R 13 and R 14 include 4-t -butylphenyl group, 2,3-dimethylphenyl group, 3,5-di-t-butylphenyl group, 4-chlorophenyl group, 4-trimethylsilylphenyl group, 1-naphthyl group and 2-naphthyl group.
- R 13 and R 14 more preferably have one or more hydrocarbon groups with 1 to 6 carbon atoms or hydrocarbon groups with 1 to 6 carbon atoms in the range of 6 to 16 carbon atoms.
- the substituted position is preferably the 4-position on the phenyl group.
- Specific examples of such R 13 and R 14 are 4-t-butylphenyl, 4-biphenylyl, 4-chlorophenyl and 4-trimethylsilylphenyl groups. Also, it is preferable that R 13 and R 14 are the same.
- X 11 and Y 11 are ancillary ligands and react with the component [B] to produce an active metallocene capable of olefin polymerization. Therefore, the types of ligands of X 11 and Y 11 are not limited as long as this object is achieved, and each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a silyl group having a hydrocarbon group of 1 to 20 carbon atoms, a halogenated hydrocarbon group of 1 to 20 carbon atoms, an oxygen-containing hydrocarbon group of 1 to 20 carbon atoms, an amino group or an alkylamino group of 1 to 20 carbon atoms represents
- the above Q 11 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms that binds two five-membered rings, or a silylene group or a germylene group optionally having a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. show.
- two hydrocarbon groups are present on the above-mentioned silylene group or germylene group, they may combine with each other to form a ring structure.
- Q 11 above include alkylene groups such as methylene, methylmethylene, dimethylmethylene and 1,2-ethylene; arylalkylene groups such as diphenylmethylene; silylene groups; methylsilylene, dimethylsilylene, diethylsilylene, di(n -propyl)silylene, di(i-propyl)silylene, di(cyclohexyl)silylene and other alkylsilylene groups; methyl(phenyl)silylene and other (alkyl)(aryl)silylene groups; diphenylsilylene and other arylsilylene groups; tetramethyl Alkyloligosilylene groups such as disilylene; germylene groups; alkylgermylene groups in which silicon in the above divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms is substituted with germanium; (alkyl)(aryl)germylene groups ; an arylgermylene group and the like can be mentioned.
- alkylene groups such
- a silylene group having a hydrocarbon group of 1 to 20 carbon atoms or a germylene group having a hydrocarbon group of 1 to 20 carbon atoms is preferable, and an alkylsilylene group and an alkylgermylene group are particularly preferable.
- Component [A-2] has a weight average molecular weight greater than that of the propylene homopolymer a-1 and a terminal vinyl ratio (Rv) of less than 0.5 when propylene homopolymerization is carried out at 70°C. It is a metallocene compound that gives the polymer a-2.
- Component [A-2] is a metallocene compound that forms a polymerization catalyst capable of copolymerizing propylene monomer and propylene macromer.
- Component [A-2] is preferably a metallocene compound having a terminal vinyl ratio (Rv) of 0.30 or less, more preferably 0.10 or less, and ideally 0 (does not generate a vinyl structure).
- Component [A-2] produces a high-molecular-weight polymer when propylene is homopolymerized at 70° C. with the same amount of hydrogen as component [A-1].
- a metallocene compound that forms a polymerization catalyst that produces a propylene homopolymer with a high molecular weight and a low terminal vinyl ratio as component [A-2]
- the production of high molecular weight branched components with long branches is suppressed.
- the short molecular weight macromer produced in component [A-1] can preferentially undergo a copolymerization reaction in component [A-2].
- the terminal vinyl ratio (Rv) and the terminal vinylidene ratio (Rvd) are evaluated in the same manner as the evaluation method for component [A-1].
- the efficiency at which the macromer generated from the component [A-1] is copolymerized with the component [A-2] to generate branches is the efficiency at which the component [A-1] itself is copolymerized to generate branches.
- the branched polymer derived from component [A-2] has a lower branching density than the branched polymer derived from component [A-1]
- the branched propylene-based polymer of the present invention is prepared by utilizing the fact that the branched polymer derived from component [A-2] has a lower branching density than the branched polymer derived from component [A-1]. can be manufactured.
- the branched propylene-based polymer of the present invention has Mn, Mw, Mz, W1 million, g' (1 million), preferably W2 million, g' (Mw abs ), [g' (Mw abs )-g′ (million)] satisfies the formula (3), the component [A-2] is obtained from the component [A-1] by It is necessary to produce high molecular weight polymers.
- bulk polymerization was performed at 70° C. in the same manner as in the evaluation method for terminal vinyl ratio (Rv) and terminal vinylidene ratio (Rvd), and produced from component [A-2] and component [A-1]. It can be evaluated by comparing the respective weight average molecular weights (Mw) obtained by GPC measurement of the polymers obtained.
- component [A-2] examples include metallocene compounds represented by the following general formula (a2).
- E 21 and E 22 each independently represent a cyclopentadienyl group, an indenyl group, a fluorenyl group or an azulenyl group, each optionally having a substituent (provided that The substituent cannot be a heterocyclic group of 4 to 16 carbon atoms containing nitrogen, oxygen or sulfur).
- Q 21 represents a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a silylene group or germylene group optionally having a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and M 21 represents zirconium or hafnium.
- X 21 and Y 21 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a silyl group having a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, It represents a halogenated hydrocarbon group, an amino group or an alkylamino group having 1 to 20 carbon atoms.
- E 21 and E 22 above are each independently a cyclopentadienyl group, an indenyl group, a fluorenyl group, or an azulenyl group, and each may have a substituent.
- the substituent is not a heterocyclic group having 4 to 16 carbon atoms containing nitrogen, oxygen or sulfur.
- a substituted cyclopentadienyl group, a substituted indenyl group, and a substituted azulenyl group are preferred.
- the substituent may be a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, halogen, silicon, oxygen, sulfur, nitrogen, boron, phosphorus, or a group having 6 to 30 carbon atoms which may contain a plurality of hetero elements selected from these. aryl groups, halogen atoms, alkoxy groups, trialkylsilyl groups, and the like.
- the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms may be the same as the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms for R 21 and R 22 in general formula (a3) described later.
- the aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may contain a plurality of hetero elements selected from halogen, silicon, oxygen, sulfur, nitrogen, boron, phosphorus, or a plurality of hetero elements selected from these includes the following general formula (a3) Halogen, silicon, oxygen, sulfur, nitrogen, boron, phosphorus or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may contain a plurality of hetero elements selected from these in R 23 and R 24 of .
- the halogen atom includes fluorine atom, chlorine atom and the like
- the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms includes methoxy group, ethoxy group and the like
- the trialkylsilyl group includes trimethylsilyl group and the like. be done.
- X 21 and Y 21 are ancillary ligands that react with the component [B] to produce an active metallocene capable of olefin polymerization. Therefore, the types of ligands of X 21 and Y 21 are not limited as long as this object is achieved, and each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a silyl group having a hydrocarbon group of 1 to 20 carbon atoms, a halogenated hydrocarbon group of 1 to 20 carbon atoms, an oxygen-containing hydrocarbon group of 1 to 20 carbon atoms, an amino group or an alkylamino group of 1 to 20 carbon atoms represents
- Q 21 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms that bridges two conjugated five-membered ring ligands via a carbon atom having 1 or 2 carbon atoms that binds two five-membered rings, or carbon It represents either a silylene group or a germylene group which may have 1 to 20 hydrocarbon groups. When two hydrocarbon groups are present on the silylene group or germylene group described above, they may bond together to form a ring structure.
- Q 21 above include alkylene groups such as methylene, methylmethylene, dimethylmethylene, 1,2-ethylene; arylalkylene groups such as diphenylmethylene; silylene groups; Alkylsilylene groups such as (n-propyl)silylene, di(i-propyl)silylene, and di(cyclohexyl)silylene; (alkyl)(aryl)silylene groups such as methyl(phenyl)silylene; arylsilylene groups such as diphenylsilylene; Alkyloligosilylene groups such as tetramethyldisilylene; germylene groups; alkylgermylene groups obtained by substituting germanium for silicon in the silylene group having a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms; (alkyl) (aryl) A germylene group, an arylgermylene group, and the like can be mentioned.
- a silylene group having a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a germylene group having a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms is preferable, an alkylsilylene group having 1 to 20 carbon atoms, or a carbon Alkylgermylene groups of numbers 1 to 20 are particularly preferred.
- M21 is zirconium or hafnium, preferably hafnium.
- Examples of such compounds include metallocene compounds represented by the following general formula (a3).
- R 21 and R 22 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
- R 23 and R 24 are each independently halogen, silicon, oxygen, sulfur, nitrogen, boron, phosphorus, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may contain a plurality of hetero elements selected from these.
- Q 21 represents a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a silylene group or germylene group optionally having a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms
- M 21 represents zirconium or hafnium.
- X 21 and Y 21 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a silyl group having a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, It represents a halogenated hydrocarbon group, an amino group or an alkylamino group having 1 to 20 carbon atoms.
- R 21 and R 22 above are each independently a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, preferably an alkyl group, more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Specific examples include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl group, n-pentyl group, i-pentyl group, n- Examples include hexyl group, etc., preferably methyl group, ethyl group and n-propyl group.
- R 23 and R 24 are each independently halogen, silicon, oxygen, sulfur, nitrogen, boron, phosphorus, or a C 6 to 30 carbon atom optionally containing a plurality of hetero elements selected from these. , preferably an aryl group having 6 to 24 carbon atoms.
- aryl groups include a phenyl group, a biphenylyl group, and a naphthyl group which may have a substituent.
- Preferred examples include phenyl group, 3-chlorophenyl group, 4-chlorophenyl group, 3-fluorophenyl group, 4-fluorophenyl group, 4-methylphenyl group, 4-i-propylphenyl group, 4-t-butylphenyl group, 4-trimethylsilylphenyl group, 4-(2-fluoro-4-biphenylyl) group, 4-(2-chloro-4-biphenylyl) group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 4-chloro-2- naphthyl group, 3-methyl-4-trimethylsilylphenyl group, 3,5-dimethyl-4-t-butylphenyl group, 3,5-dimethyl-4-trimethylsilylphenyl group, 3,5-dichloro-4-trimethylsilylphenyl group etc.
- Q 21 , M 21 , X 21 and Y 21 may be the same as Q 21 , M 21 ,
- Non-limiting examples of the metallocene compound represented by the general formula (a3) include the following. However, only typical exemplary compounds are described to avoid a large number of complicated examples. In addition, although compounds having hafnium as the central metal have been described, it is obvious that similar zirconium compounds can also be used, and that various ligands, cross-linking groups, or ancillary ligands can be optionally used.
- dichloro[1,1′-dimethylsilylenebis ⁇ 2-methyl-4-(4-chlorophenyl)-4-hydroazulenyl ⁇ ]hafnium (7) dichloro[1,1′-dimethylsilylenebis ⁇ 2-methyl-4-(3-chloro-4-trimethylsilylphenyl)-4-hydroazulenyl ⁇ ]hafnium, (23) dichloro[1,1′-dimethylsilylenebis ⁇ 2-ethyl-4-(2-fluoro-4-biphenylyl)-4-hydroazulenyl ⁇ ]hafnium, (22) dichloro[1,1′-dimethylsilylenebis ⁇ 2-ethyl-4-(4-chloro-2-naphthyl)-4-hydroazulenyl ⁇ ]hafnium, (18) dichloro[1,1′-dimethylsilylenebis ⁇ 2-ethyl-4-(3-methyl-4-
- dichloro[1,1′-dimethylsilylenebis ⁇ 2-methyl-4-(4-chlorophenyl)-4-hydroazulenyl ⁇ ]hafnium (23) dichloro[1,1′-dimethylsilylenebis ⁇ 2-ethyl-4-(2-fluoro-4-biphenylyl)-4-hydroazulenyl ⁇ ]hafnium, (18) dichloro[1,1′-dimethylsilylenebis ⁇ 2-ethyl-4-(3-methyl-4-trimethylsilylphenyl)-4-hydroazulenyl ⁇ ]hafnium, (24) dichloro[1,1′-(9-silafluorene-9,9-diyl)bis ⁇ 2-ethyl-4-(3,5-dichloro-4-trimethylsilylphenyl)-4-hydroazulenyl ⁇ ]hafnium, is.
- Component [B] is a compound or layered silicate that forms an ion pair by reacting with component [A-1] and component [A-2]. Component [B] may be used alone or in combination of two or more. Component [B] is preferably a layered silicate.
- R 91 , R 101 and R 111 are hydrogen atoms or hydrocarbon groups, preferably hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms, particularly preferably It represents a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. Moreover, a plurality of R 91 , R 101 and R 111 may be the same or different. In addition, p represents an integer of 0-40, preferably 2-30.
- the compounds represented by general formulas (I) and (II) are also called aluminoxanes. Among the aluminoxanes, methylaluminoxane or methylisobutylaluminoxane are preferred.
- R 112 represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms.
- Boron compounds include complexes of cations such as carbonium cations and ammonium cations with organic boron compounds such as triphenylboron, tris(3,5-difluorophenyl)boron and tris(pentafluorophenyl)boron, or Various organoboron compounds such as tris(pentafluorophenyl)boron can be mentioned.
- Layered Silicate is a silicate compound having a sheet-like crystal structure stacked in parallel by ionic bonds or the like.
- silicate compound a plurality of sheet-like crystals may form one layer and have interlayer ions between the layers.
- the layered silicate for example, it is based on the stacking of one layer of tetrahedral sheet and one layer of octahedral sheet described in Haruo Shiramizu, "Clay Mineralogy", Asakura Shoten (1988).
- layered silicates having a 2:1 type structure based on stacking two layers of tetrahedral sheets sandwiching one layer of octahedral sheets.
- layered silicates having a 1:1 type structure include kaolin group silicates such as dickite, nacrite, kaolinite, metahalloysite and halloysite, and serpentine group silicates such as chrysotile, lizardite and antigorite. mentioned.
- layered silicates having a 2:1 type structure include smectite group silicates such as montmorillonite, beidellite, nontronite, saponite, hectorite and stevensite; vermiculite group silicates such as vermiculite; mica; Mica group silicates such as sericite and glauconite, attapulgite, sepiolite, palygorskite, bentonite, pyrophyllite, talc, chlorite group and the like. These may form a mixed layer.
- smectite group silicates such as montmorillonite, beidellite, nontronite, saponite, hectorite and stevensite
- vermiculite group silicates such as vermiculite
- mica Mica group silicates such as sericite and glauconite, attapulgite, sepiolite, palygorskite, bentonite, pyrophy
- layered silicic acid having a 2:1 type structure based on stacking two layers of tetrahedral sheets mainly composed of silicon oxide sandwiching one layer of octahedral sheets mainly composed of aluminum oxide
- a salt is preferred, more preferably the main component is a smectite group silicate, and still more preferably the main component is montmorillonite.
- the layered silicate can contain ions that can be exchanged between layers (interlayer ions), and such layered silicates that can exchange the interlayer ions are ion-exchangeable layered silicates.
- the interlayer ions are preferably interlayer cations in which the ions are cations, and the type of the interlayer cations is not particularly limited. or transition metals such as iron, cobalt, copper, nickel, zinc, ruthenium, rhodium, palladium, silver, iridium, platinum and gold.
- the layered silicate may be a natural product or an artificially synthesized product.
- the shape of the layered silicate is not particularly limited, and may be a naturally occurring shape or an artificially synthesized spherical shape.
- Component [B] preferably used in the present invention is a chemically treated layered silicate.
- the Al/Si atomic ratio is preferably 0.01 to 0.25, more preferably 0.03 to 0.24, more preferably in the range of 0.05 to 0.23.
- Aluminum and silicon in the layered silicate are measured by a method of preparing a calibration curve by chemical analysis according to the JIS method and quantifying with fluorescent X-rays, referring to the description in paragraph 0089 of JP-A-2018-162391. be.
- Component [C] used in the present invention is an organoaluminum compound, preferably an organoaluminum compound represented by the following general formula (4).
- General formula (IV) [In the above general formula (IV), R represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, X represents a halogen, hydrogen, an alkoxy group or an amino group, n is 1 to 3, m is 1 to 2 each represents an integer of ]
- An organic aluminum compound can be used individually or in combination of multiple types.
- organoaluminum compounds include trimethylaluminum, triethylaluminum, tri-normal-propylaluminum, tri-normal-butylaluminum, triisobutylaluminum, tri-normal-hexylaluminum, tri-normal-octylaluminum, tri-normal-decyl-aluminum, diethylaluminum chloride, and diethylaluminum.
- the olefin polymerization catalyst preferably used in the present invention contains the component [A-1], component [A-2], component [B] and component [C]. These can be obtained by contacting them inside or outside the polymerization tank.
- the olefin polymerization catalyst may be prepolymerized in the presence of olefin.
- the amount of component [A-1], component [A-2], component [B] and component [C] to be used is arbitrary.
- the total amount of component [A-1] and component [A-2] used is preferably in the range of 0.1 ⁇ mol to 1000 ⁇ mol, more preferably 0.5 ⁇ mol to 500 ⁇ mol, per 1 g of component [B].
- the ratio of the molar amount of [A-1] to the total molar amount of component [A-1] and component [A-2] is It is preferably 0.30 or more and 0.99 or less.
- the average molecular weight, high molecular weight, very high molecular weight, as well as the number of branches and branch distribution are changed, and the components with extremely long relaxation times are reduced while maintaining the required branched structure.
- a branched propylene-based polymer of the present invention can be obtained.
- the amount of component [C] used is the molar ratio of aluminum of component [C] to the total transition metal of component [A-1] and component [A-2], preferably 0.01 to 5 ⁇ 10 6 , more preferably in the range of 0.1 to 1 ⁇ 10 4 .
- component [A-1], component [A-2], component [B] and component [C] The order of contacting the component [A-1], component [A-2], component [B] and component [C] is arbitrary, and among these, component [A-1] or component [A-2 ] After contacting component [B] with either one of them, they are contacted with component [C], and then the remaining component [A-1] or component [A-2]. You may let After contacting both component [A-1] or component [A-2] separately or simultaneously with component [B], they may be contacted with component [C], After contacting component [C] and component [B], component [A-1] and component [A-2] may be contacted sequentially or simultaneously. Among these, it is particularly preferred that component [A-1] and component [A-2] contact component [C] in the presence of component [B].
- a solvent may be used to ensure sufficient contact.
- solvents include aliphatic saturated hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, aliphatic unsaturated hydrocarbons, halides thereof, and prepolymerized monomers.
- Specific examples of aliphatic saturated hydrocarbons and aromatic hydrocarbons include hexane, heptane, and toluene.
- propylene can be used as a solvent for the prepolymerized monomer.
- the catalyst for olefin polymerization is preferably subjected to prepolymerization, which comprises contacting an olefin and polymerizing a minor amount. Prepolymerization can improve the catalytic activity and reduce the production cost of the propylene-based polymer.
- the olefin to be used is not particularly limited, but ethylene, propylene, 1-butene, 1-hexene, 1-octene, 4-methyl-1-pentene, 3-methyl-1-butene, vinylcycloalkane, styrene, etc. It can be exemplified, preferably propylene.
- the method of feeding the olefin to the prepolymerization vessel can be any method such as a method of introducing the olefin at a constant rate or maintaining a constant pressure, a combination thereof, or a stepwise change.
- the prepolymerization temperature and prepolymerization time are not particularly limited, they are preferably in the range of -20°C to 100°C and 5 minutes to 24 hours.
- the mass ratio of the prepolymerized polymer to the component [B] is preferably 0.01-100, more preferably 0.1-50.
- Component [C] can also be added during preliminary polymerization. It is also possible to coexist a polymer such as polyethylene or polypropylene, or an inorganic oxide solid such as silica or titania during or after the prepolymerization.
- Method for Polymerizing Propylene-Based Polymer As the method for polymerizing the branched propylene-based polymer of the present invention, A method of homopolymerizing propylene or copolymerizing propylene and a comonomer in the presence of a catalyst may be mentioned.
- the polymerization method any method such as a solution polymerization method, a gas phase polymerization method, a bulk polymerization method using propylene as a solvent without substantially using an inert solvent, and the like can be adopted. Among them, the bulk polymerization method is preferred.
- the polymerization temperature for bulk polymerization is preferably 40° C. or higher and 80° C. or lower, more preferably 50° C. or higher and 75° C. or lower.
- the polymerization pressure for bulk polymerization is preferably 1.0 MPa or more and 5.0 MPa or less, more preferably 1.5 MPa or more and 4.0 MPa or less, and still more preferably 2.0 MPa or more and 3.5 MPa or less.
- the polymerization method a method of performing continuous polymerization or batch polymerization can be adopted.
- the number of polymerization stages single-stage polymerization or multi-stage polymerization of two or more stages can be performed.
- the polymerization may be homopolymerization of propylene, and propylene and ⁇ -olefin comonomers having 2 to 20 carbon atoms other than propylene, such as ethylene, 1-butene, 1-hexene, 1-octene, 4-methyl-1-pentene. It may be copolymerized with at least one comonomer selected from the above. Homopolymerization of propylene yields propylene homopolymers, and copolymerization of propylene with a comonomer yields propylene copolymers.
- the ratio of the propylene-based polymer produced from the component [A-2] becomes relatively large, and the values of W1,000,000 and W2,000,000 are further increased.
- the high-molecular-weight components having a branched structure and represented by Mz, W1,000,000, and W2,000,000 are excessively increased, the components having an extremely long relaxation time are excessively increased.
- SHI@1 becomes large, and the difference [SHI@10-SHI@1] of the degree of strain hardening due to the strain rate becomes small.
- component [A-2] when the amount of hydrogen is large, component [A-2] is more susceptible to molecular weight reduction due to hydrogen than component [A-1], and the propylene-based polymer produced from component [A-2]
- the average molecular weight decreases and approaches the average molecular weight of the propylene-based polymer produced from the component [A-1], the molecular weight distribution narrows, and the values of Mz/Mw, Mw/Mn and Mz decrease.
- the component [A-1] since the component [A-1] is relatively more activated by hydrogen than the component [A-2], the more hydrogen, the less polymer derived from the component [A-2], The value of W2,000,000 becomes smaller.
- the amount of hydrogen is an amount that can be increased or decreased depending on the ratio of the amount of hydrogen to be introduced to the amount of propylene to be introduced, and is an amount measurable as a hydrogen concentration that can be measured using a gas chromatograph.
- the hydrogen concentration in batch polymerization, the hydrogen concentration is changed over time so that hydrogen is introduced only at the initial stage of the polymerization so that the hydrogen concentration is high in the early stage, and the hydrogen is consumed in the latter stage to lower the hydrogen concentration.
- There is a method in which hydrogen is continuously introduced in batch polymerization to keep the hydrogen concentration constant and a method in continuous polymerization in which the ratio of the amount of propylene introduced per unit time and the amount of hydrogen introduced is kept constant to keep the hydrogen concentration constant.
- the amount of hydrogen is not too high or too low over time. is preferably homopolymerized or copolymerized with propylene and a comonomer.
- the ratio of the amount of propylene introduced per unit time and the amount of hydrogen introduced is kept constant, and the hydrogen concentration is kept constant, and propylene is homopolymerized or propylene and a comonomer are polymerized.
- a method of copolymerizing with is preferred. Whether or not the hydrogen concentration in the polymerization reactor is constant can be confirmed by, for example, measuring the hydrogen concentration in the gas phase at equal intervals in bulk polymerization.
- the average value of the hydrogen concentration in the gas phase is in the range of 200 volppm or more and 1000 volppm or less, and the coefficient of variation is 0.02 or less. It is preferably constant, more preferably constant so that the coefficient of variation is 0.02 or less within the range of 400 volppm to 600 volppm.
- Polymer slurry concentration When the branched propylene-based polymer of the present invention is produced, for example, by continuous bulk polymerization, the amount of propylene introduced into the polymerization reactor and the amount of recovered polymer produced and unreacted propylene should be adjusted. Thus, the amount of polymer held in the polymerization reactor can be kept constant (steady state). At this time, the ratio of the amount of polymer to the mass of propylene in the polymerization reactor (polymer slurry concentration) also becomes constant. However, even if the polymer slurry concentration is constant, if the polymer tends to settle, the polymer concentration will vary depending on the position in the propylene liquid.
- the polymer slurry concentration is preferably 55% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, and even more preferably 45% by mass or less. From the viewpoint of productivity, it is preferable to adjust the polymer slurry concentration.
- the polymer slurry concentration is preferably 30% by mass or more, more preferably 35% by mass or more. Yes, more preferably 40% by mass or more.
- branched propylene-based polymer The branched propylene-based polymer of the present invention can be used as a molding material in the form of powder, pellets cut into granules after heat melt-kneading, and the like. Antioxidants, ultraviolet absorbers, antistatic agents, nucleating agents, lubricants, flame retardants, antiblocking agents, colorants, inorganic fillers, organic fillers, and the like can be added to the branched propylene-based polymer of the present invention. Various resins such as additives, various synthetic resins, and natural resins can be blended.
- the branched propylene-based polymer of the present invention is molded by various polypropylene molding methods such as injection molding, extrusion molding, foam molding, blow molding, etc., and can be used for industrial injection molded parts, containers, and non-stretched films. , uniaxially oriented films, biaxially oriented films, sheets, pipes, fibers and other molded products.
- the branched propylene-based polymer of the present invention maintains the necessary melt tension and contains few components with an extremely long relaxation time. At that time, the neck-in phenomenon becomes small, so that it can be suitably used to increase productivity.
- the branched propylene-based polymer of the present invention can also be used by blending with other resins.
- Complex 1 of Synthesis Example 1 is composed of component [A-1]: propylene homopolymer a- having a terminal vinyl ratio (Rv) of 0.5 or more when propylene homopolymerization is performed at 70°C
- Complex 2 of Synthesis Example 2 has component [A-2]: when propylene homopolymerization is carried out at 70° C., the weight average molecular weight is higher than that of propylene homopolymer a-1. It was shown that it can be used as a metallocene compound that gives a propylene homopolymer a-2 having a large terminal vinyl ratio (Rv) of less than 0.5.
- the slurry solution containing this chemically treated montmorillonite was kept at 50° C., and 0.65 kg of triisobutylaluminum (4.257 kg, 3.28 mol of a hexane solution with a concentration of 15.3 mass %) was added thereto. After stirring the resulting slurry for 5 minutes, 0.657 kg (0.81 mol) of rac-dichloro[1,1′-dimethylsilylenebis ⁇ 2-methyl-4-(4-chlorophenyl)-4-hydroazulenyl ⁇ ]hafnium and 96 L of toluene were added and stirring was continued for 60 minutes.
- Example 1 Production of propylene-based polymer
- the powder was granulated under the following granulation conditions to obtain pellets of the propylene-based polymer. Melt tension, dynamic viscoelasticity, elongational viscosity and the like were measured using the granulated pellets. Table 1 shows the evaluation results.
- Tetrakis [methylene-3-(3',5'-di-t-butyl-4'-hydroxyphenyl)propionate], which is a phenolic antioxidant, is added to 100 parts by mass of the propylene-based polymer powder.
- Methane (trade name: IRGANOX1010, manufactured by BASF Japan Ltd.) 0.125 parts by mass, phosphite antioxidant tris (2,4-di-t-butylphenyl) phosphite (trade name: IRGAFOS 168, BASF Japan Co., Ltd.) 0.125 parts by mass, mixed for 3 minutes at room temperature using a high-speed stirring mixer (trade name: Henschel Mixer), and then melt-kneaded with a twin-screw extruder to obtain a propylene-based Polymer pellets were obtained.
- KZW-25 manufactured by Technovel Co., Ltd. is used for the twin-screw extruder, the screw rotation speed is 400 RPM, and the kneading temperature is 80 ° C., 160 ° C., 210 ° C., 230 ° C. ) was set.
- Example 2 Production of propylene-based polymer
- the amount of hydrogen introduced was changed from 0.180 kg/hr to 0.230 kg/hr, and the amount of catalyst was changed from 0.87 kg/hr to 0.73 kg/hr.
- the concentration of the polymer slurry in the reactor was kept at 40% by mass and the amount of the propylene-based polymer (powder) discharged was kept at 8.0 T/hr.
- the average value of the introduction amount ratio of continuously introduced hydrogen to continuously introduced propylene was 11.5 mass ppm, the standard deviation was 0.050 mass ppm or less, and the coefficient of variation was 0.005 or less.
- the hydrogen concentration in the internal gas phase was 600 ⁇ 5 ppm.
- measurements of MFR, GPC, 3D-GPC, NMR and TREF were carried out using the powder.
- a sample piece was prepared by pressing the powder, and the DSC was measured.
- the powder was granulated under the same granulation conditions as in Example 1 to obtain pellets of the propylene-based polymer. Melt tension, dynamic viscoelasticity, extensional viscosity and the like were measured using the granulated pellets. Table 1 shows the evaluation results.
- the temperature was kept as it was at 70° C., and 1 hour after the initiation of the polymerization, the reaction propylene was quickly purged to stop the polymerization. About 2039 g of propylene homopolymer was obtained.
- measurements of MFR, GPC, 3D-GPC, NMR and TREF were carried out using the powder.
- a sample piece was prepared by pressing the powder, and the DSC was measured.
- the powder was granulated under the same granulation conditions as in Example 1 to obtain pellets of the propylene-based polymer. Melt tension, dynamic viscoelasticity, elongational viscosity and the like were measured using the granulated pellets. Table 1 shows the evaluation results.
- Comparative Example 2 Production of propylene-based polymer
- Polymerization was carried out in the same manner as in Comparative Example 1, except that 0.099 g of hydrogen was introduced. As a result, about 2058 g of propylene homopolymer was obtained.
- measurements of MFR, GPC, 3D-GPC, NMR and TREF were carried out using the powder.
- a sample piece was prepared by pressing the powder, and the DSC was measured. The powder was granulated under the same granulation conditions as in Example 1 to obtain pellets of the propylene-based polymer. Melt tension, dynamic viscoelasticity, elongational viscosity and the like were measured using the granulated pellets. Table 1 shows the evaluation results.
- Comparative Example 3 Production of propylene-based polymer
- Polymerization was carried out in the same manner as in Comparative Example 1, except that 0.106 g of hydrogen was introduced. As a result, about 2278 g of propylene homopolymer was obtained.
- measurements of MFR, GPC, 3D-GPC, NMR and TREF were carried out using the powder.
- a sample piece was prepared by pressing the powder, and the DSC was measured. The powder was granulated under the same granulation conditions as in Example 1 to obtain pellets of the propylene-based polymer. Melt tension, dynamic viscoelasticity, extensional viscosity and the like were measured using the granulated pellets. Table 1 shows the evaluation results.
- Comparative Example 4 Production of propylene-based polymer
- Polymerization was carried out in the same manner as in Comparative Example 1, except that 0.084 g of hydrogen and 320 g of ethylene were introduced, and the prepolymerization catalyst 1 was changed to 70 mg by mass excluding the prepolymerized polymer. did As a result, about 2260 g of propylene homopolymer was obtained.
- measurements of MFR, GPC, 3D-GPC, NMR and TREF were carried out using the powder.
- a sample piece was prepared by pressing the powder, and the ethylene content was measured using IR based on a previously prepared calibration curve. DSC measurement was also performed using a similarly pressed sample piece.
- the powder was granulated under the same granulation conditions as in Example 1 to obtain pellets of the propylene-based polymer. Melt tension, dynamic viscoelasticity, elongational viscosity and the like were measured using the granulated pellets. Table 1 shows the evaluation results.
- Comparative Example 5 Production of propylene-based polymer
- polymerization was carried out in the same manner as in Comparative Example 1, except that 0.091 g of hydrogen and 107 g of ethylene were introduced, and the prepolymerization catalyst 1 was changed to 120 mg by mass excluding the prepolymerized polymer. did As a result, about 2413 g of propylene homopolymer was obtained.
- measurements of MFR, GPC, 3D-GPC, NMR and TREF were carried out using the powder. A sample piece was prepared by pressing the powder, and the ethylene content was measured using IR based on a previously prepared calibration curve.
- Example 2 DSC measurement was also performed using a similarly pressed sample piece.
- the powder was granulated under the same granulation conditions as in Example 1 to obtain pellets of the propylene-based polymer. Melt tension, dynamic viscoelasticity, elongational viscosity and the like were measured using the granulated pellets. Table 1 shows the evaluation results.
- FIG. 3 shows the relationship between the dependence of the complex viscosity ⁇ * ( ⁇ ) on the angular frequency ⁇ and the MFR.
- the branched propylene-based polymer of the present invention has a branched propylene structure, in particular, a molecular weight distribution and branching distribution different from conventional ones, and dynamic viscoelasticity measurement
- a specific formula for the angular frequency ⁇ dependence of the complex viscosity ⁇ * ( ⁇ ) and the MFR in the strain hardening in the high deformation speed region becomes smaller, and the difference between the strain hardening in the low deformation speed region and the strain hardening in the high deformation speed region becomes larger.
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Abstract
Description
近年、ポリプロピレンに分岐構造を導入することにより溶融張力を高め、シート成形、シート発泡成形、射出発泡成形、ブロー成形、押出ラミネート成形、熱成形などの成形性を改善する検討が多く行われている。
(1)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって得られる重量平均分子量(Mw)が20万~100万。
(2)GPCによって得られる重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が3.5~10.5。
(3)GPCによって得られる分子量分布曲線の、ピーク位置に相当する分子量の常用対数をTp、ピーク高さの50%高さとなる位置の分子量の常用対数をL50及びH50(L50はTpより低分子量側、H50はTpより高分子量側)とし、α及びβをそれぞれα=H50-Tp、β=Tp-L50と定義したとき、α/βが1.2以上。
(4)13C-NMR分析によって得られるプロピレン単位3連鎖のmm分率が90%以上。
(5)オルトジクロロベンゼンを溶媒として使用した昇温溶出分別(TREF)の測定において、90℃以下の温度で溶出する成分が6.0質量%以下。
(6)プロピレン重合体の13C-NMR分析において、44.0~44.1ppm、44.7~44.8ppm及び44.8~44.9ppmに3つのメチレン炭素(Ca、Cb、Cc)が観測され、31.6~31.7ppmにメチン炭素(Cbr)が観測され、かつ該メチン炭素が全骨格形成炭素1000個あたり0.1個以上である(但し、全骨格形成炭素とは、メチル炭素以外の全ての炭素原子を意味する)。
(i)メルトフローレート(MFR)(温度230℃、荷重2.16kg)が0.1g/10分以上100g/10分以下である。
(ii)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定する重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が3.5以上10.5以下である。
(iii)GPCによって得られる分子量分布曲線において、全量に対して、分子量(M)が200万以上の成分の比率が0.4質量%以上10質量%未満である。
(iv)オルトジクロロベンゼン(ODCB)による昇温溶出分別(TREF)において、40℃以下の温度で溶出する成分が3.0質量%以下である。
(v)13C-NMRで測定するアイソタクチックトライアッド分率(mm)が95%以上である。
(vi)伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が6.0以上である。
これとは別に、他樹脂とブレンドした時の分散性を良くし、溶断ヒートシール強度と外観を良くするために、特定の複数のメタロセン化合物を含む触媒を用い、(i)~(iv)に規定する要件を満たすプロピレン系共重合体が考案されている(特許文献7参照)。
(i)メルトフローレート(MFR)(温度230℃、荷重2.16kg)が0.1g/10分以上80g/10分以下である。
(ii)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定する重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Q値)が2.5~5.5である。
(iii)25℃のp-キシレンに可溶な成分の割合(CXS)が0.1重量%以上、5.0重量%未満である。
(iv)伸長粘度の測定における歪硬化度(λmax)が1.5以上、6.0未満である。
このような不具合は、重合体中に極端に緩和時間の長い成分が多いことに起因すると考えられる。重合体中に極端に緩和時間の長い成分が多いと、高変形速度域における歪硬化が大きいだけでなく、低変形速度域における歪硬化も大きくなってしまう。そのため、低変形速度域における歪硬化と高変形速度域における歪硬化の差が小さくなり、不具合を引き起こすと考えられる。
上記の特許文献6に開示されている分岐状プロピレン系重合体は、多分枝指数は大きいものの、高変形速度域における歪硬化度が十分ではなく、溶融張力は十分なものではない。
上記の特許文献7に開示されている分岐状プロピレン系重合体は、他樹脂とブレンドした時の分散性がよくなっているものの、溶融張力が犠牲になり、高変形速度域における歪硬化度も小さくなってしまい、低変形速度域における歪硬化との差が小さくなる。
特性(1):温度230℃、2.16kg荷重で測定するメルトフローレート(MFR)が10g/10分以上100g/10分以下である。
特性(2):ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって得られる、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が2.5以上3.5未満であり、z平均分子量(Mz)と重量平均分子量(Mw)との比(Mz/Mw)が3.0以上4.7以下であり、かつz平均分子量(Mz)が50.0万以上94.0万以下である。
特性(3):GPCによって得られる積分分子量分布曲線において、分子量が100万以上の成分の割合(W100万)が1.5質量%以上4.0質量%以下である。
特性(4):3D-GPCによって得られる分子量分布曲線において、絶対分子量Mabsが100万の分岐指数g’(100万)が0.70より大きく0.85以下である。
特性(5): 動的粘弾性測定における角周波数ω=0.01rad/sの複素粘性率η*(0.01)と角周波数ω=100rad/sの複素粘性率η*(100)との比[η*(0.01)/η*(100)]が4.0以上20以下であり、かつη*(0.01)/η*(100)とMFRとが下記の式(1)および式(2)を満たす。
η*(0.01)/η*(100)≦ -21×Log(MFR)+45 ・・・式(1)
η*(0.01)/η*(100)≧ -21×Log(MFR)+38 ・・・式(2)
特性(4’):3D-GPCによって得られる絶対分子量の重量平均分子量(Mwabs)が100万未満であり、3D-GPCによって得られる分子量分布曲線において、絶対分子量の重量平均分子量Mwabsでの分岐指数g’(Mwabs)と分岐指数g’(100万)とが下記の式(3)を満たす。
0≦g’(Mwabs)-g’(100万)≦0.10 ・・・式(3)
特性(6):13C-NMRで測定するメソトライアッド分率(mm)が95%以上99%未満、異種結合量(2,1結合)が0.05mol%以上0.50mol%以下、および異種結合量(1,3結合)が0.05mol%以上0.50mol%以下である。
特性(7):o-ジクロロベンゼン(ODCB)による昇温溶出分別(TREF)測定で得られる溶出曲線において、40℃以下の温度で溶出する成分が0.1質量%以上3.0質量%以下である。
特性(8):示差走査熱量測定(DSC)で測定する融点(Tm)が150.0℃より大きく160.0℃未満である。
特性(9):13C-NMRで測定する長鎖分岐数が0.1個/1000モノマー以上0.5個/1000モノマー以下である。
成分[A-1]:70℃でプロピレン単独重合を行った場合に、末端ビニル率(Rv)が0.5以上のプロピレン単独重合体a-1を与えるメタロセン化合物、
成分[A-2]:70℃でプロピレン単独重合を行った場合に、プロピレン単独重合体a-1よりも重量平均分子量が大きく、末端ビニル率(Rv)が0.5より小さいプロピレン単独重合体a-2を与えるメタロセン化合物
成分[B]:成分[A-1]及び成分[A-2]と反応してイオン対を形成する化合物または層状珪酸塩
成分[C]:有機アルミニウム化合物
また、本発明の分岐状プロピレン系重合体の製造方法は、極端に緩和時間の長い成分を多くしすぎない点から、水素とプロピレンとを重合反応器に連続的に導入し、水素とプロピレンの導入量比を一定に保って、水素濃度を一定にしてプロピレンを単独重合またはプロピレンとコモノマーとを共重合してよい。
特性(1):温度230℃、2.16kg荷重で測定するメルトフローレート(MFR)が10g/10分以上100g/10分以下である。
特性(2):ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって得られる、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が2.5以上3.5未満であり、z平均分子量(Mz)と重量平均分子量(Mw)との比(Mz/Mw)が3.0以上4.7以下であり、かつz平均分子量(Mz)が50.0万以上94.0万以下である。
特性(3):GPCによって得られる積分分子量分布曲線において、分子量が100万以上の成分の割合(W100万)が1.5質量%以上4.0質量%以下である。
特性(4):3D-GPCによって得られる分子量分布曲線において、絶対分子量Mabsが100万の分岐指数g’(100万)が0.70より大きく0.85以下である。
特性(5): 動的粘弾性測定における角周波数ω=0.01rad/sの複素粘性率η*(0.01)と角周波数ω=100rad/sの複素粘性率η*(100)との比[η*(0.01)/η*(100)]が4.0以上20以下であり、かつη*(0.01)/η*(100)とMFRとが下記の式(1)および式(2)を満たす。
η*(0.01)/η*(100)≦ -21×Log(MFR)+45 ・・・式(1)
η*(0.01)/η*(100)≧ -21×Log(MFR)+38 ・・・式(2)
本明細書において数値範囲を示す「~」とは、その前後に記載された数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
また、数値範囲における上限値と下限値は任意の組み合わせを採用できる。
特性(1):
本発明の分岐状プロピレン系重合体は、温度230℃、2.16kg荷重で測定するメルトフローレート(MFR)が10g/10分以上100g/10分以下である。
MFRは、溶融樹脂の流動性を示す指標であり、重合体の分子量が大きくなると、この値が小さくなる。一方、分子量が小さくなると、この値は大きくなる。
分岐状プロピレン系重合体において、MFRが小さすぎると、溶融樹脂の流動性が低くなって、加熱成形が困難になる。そこで、MFRは、10g/10分以上、好ましくは13g/10分より大きく、より好ましくは15g/10分以上、さらに好ましくは20g/10分以上である。MFRは30g/10分以上であってもよい。
一方、MFRが大きすぎると、溶融張力の低下を引き起こす。そこで、MFRは、100g/10分以下、好ましくは90g/10分以下、より好ましくは80g/10分以下、さらに好ましくは70g/10分以下である。MFRは60g/10分以下であってもよい。
本発明において、メルトフローレート(MFR)は、JIS K7210の「プラスチック-熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイト(MFR)およびメルトボリュームフローレイト(MVR)の試験方法」に準拠して、試験条件:230℃、荷重2.16kgfで測定する値である。
メルトフローレート(MFR)は、重合の温度を上げる、モノマー濃度を下げることにより、または、一般的な手法としては、水素を連鎖移動剤として重合時に添加する方法により大きくすることができる。温度やモノマー濃度が固定の場合には、MFRは水素の量を調整することで容易に調整することができる。
また、メルトフローレート(MFR)は、重合体を適宜減成することによって大きくすることもできる。
本発明の分岐状プロピレン系重合体は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって得られる重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が2.5以上3.5未満であり、z平均分子量(Mz)と重量平均分子量(Mw)との比(Mz/Mw)が3.0以上4.7以下であり、かつz平均分子量(Mz)が50.0万以上94.0万以下である。
Mz、Mw、Mnは、それぞれ重合体の平均分子量を表す指標であり、Mzは高分子量側の比重が高くなる平均分子量の指標であり、Mnは低分子量側の比重が高くなる平均分子量の指標であり、Mwはその中間の平均分子量の指標である。また、それぞれの比、Mw/Mn、Mz/Mwはその重合体の分子量分布の広がりの指標である。
一方、Mzが小さくなると、溶融張力が低下してしまう。そこで、本発明の分岐状プロピレン系重合体のMzは、50.0万以上であり、好ましくは54.0万以上、より好ましくは60.0万以上である。
一方、Mz/Mwが小さすぎると、溶融張力が低下してしまう。そこで、本発明の分岐状プロピレン系重合体のMz/Mwは、3.0以上であり、好ましくは3.3以上、より好ましくは3.5以上である。
一方、Mw/Mnが小さすぎると、高せん断時、高速成形時の溶融樹脂の流動性が低下してしまう。そこで、本発明の分岐状プロピレン系重合体のMw/Mnは、2.5以上であり、好ましくは2.8より大きく、より好ましくは3.0より大きい。
また、溶融樹脂の流動性の点から、本発明の分岐状プロピレン系重合体の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは14.0万以上、より好ましくは15.0万以上、更に好ましくは16.0万以上であり、好ましくは30.0万以下、より好ましくは25.0万以下、更に好ましくは23.0万以下である。前記Mwは20.0万以下であってもよい。
本発明の分岐状プロピレン系重合体の製造方法では、後述するように、マクロマーを生成する成分[A-1](メタロセン化合物)とプロピレンモノマーとマクロマーとを共重合する成分[A-2](メタロセン化合物)とを含む重合用触媒を用いることが好ましい。この場合、一般的に、成分[A-1]は、成分[A-1]と成分[A-2]との関係において、相対的に低分子量成分をつくる触媒成分として作用し、成分[A-2]は相対的に高分子量成分をつくる触媒成分として作用することが好ましい。このことより、水素の量の変化に対するMwの変化率よりもMzの変化率のほうが大きくなるので、Mw/Mnをあまり変化させることなくMz/Mwを変えることができる。
例えば水素量を多くすると、低分子量成分をつくる成分[A-1]から生成する重合体に対して、高分子量成分をつくる成分[A-2]から生成する重合体の分子量低下の変化率が大きい。また相対的に成分[A-1]の方が成分[A-2]より活性化され、成分[A-1]から生成する重合体の方が、成分[A-2]から生成する重合体より比率が多くなるように分子量分布が変化する。上記のように分子量分布が変化することにより、Mw、Mw/Mnをあまり変化させることなく、Mz、Mz/Mwをより小さくすることができる。
一方、水素量を少なくすると、低分子量成分をつくる成分[A-1]から生成する重合体に対して、高分子量成分をつくる成分[A-2]から生成する重合体の高分子量化の変化率が大きくなる。そのように分子量分布が変化することにより、Mw、Mw/Mnをあまり変化させることなく、Mz、Mz/Mwをより大きくすることができる。
また成分[A-1]と成分[A-2]とを用いて、重合方式としてバッチ重合を選択し、水素濃度を経時的に変化させることで、上記の水素に対する変化率の差から、例えばMwやMw/Mnをあまり変化させることなく、Mz/MwやMzを大きくすることができる。
また、重合方式として連続重合を選択し、水素濃度を一定にすることで、MwやMw/Mnをあまり変化させることなく、Mz/MwやMzを小さくすることができる。
装置:Waters社製GPC(ALC/GPC、150C)
検出器:FOXBORO社製MIRAN、1A、IR検出器(測定波長:3.42μm)
カラム:昭和電工社製AT-806MS(3本)
移動相溶媒;o-ジクロロベンゼン(ODCB)
測定温度;140℃
溶媒流速;1.0mL/分
試料濃度:1mg/mL
試料注入量:0.2mL
試料の調製は、試料とODCB(0.5mg/mLのジブチルヒドロキシトルエン(BHT)を含む)を用いて、1mg/mLの溶液を調製し、140℃で約1時間要して溶解させて行う。
なお、得られたクロマトグラムのベースラインと区間の決定は、図1のように行う。
また、GPC測定で得られた保持容量から分子量への換算は、予め作成しておいた標準ポリスチレンによる検量線を用いて行う。使用する標準ポリスチレンは、いずれも東ソー社製の以下の銘柄である。
銘柄:F380、F288、F128、F80、F40、F20、F10、F4、F1、A5000、A2500、A1000
各々が0.5mg/mLとなるように、ODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)に溶解した溶液を0.2mL注入して、較正曲線を作成する。較正曲線は、最小二乗法で近似して得られる三次式を用いる。
分子量への換算に使用する粘度式:[η]=K×Mαは、以下の数値を用いる。
PS:K=1.38×10-4、α=0.7
PP:K=1.03×10-4、α=0.78
本発明の分岐状プロピレン系重合体は、GPCによって得られる積分分子量分布曲線において、分子量が100万以上の成分の割合(W100万)が1.5質量%以上4.0質量%以下である。
特性(3’):
本発明の分岐状プロピレン系重合体は、GPCによって得られる積分分子量分布曲線において、分子量が200万以上の成分の割合(W200万)が0.2質量%以上1.5質量%以下であることが好ましい。
本発明の分岐状プロピレン系重合体は、高分子量領域の成分が存在することにより、溶融張力が増大する。そこで、本発明では分子量が100万以上の成分に着目し、本発明の分岐状プロピレン系重合体は、分子量が100万以上の成分の割合(W100万)が1.5質量%以上であり、好ましくは1.6質量%以上、より好ましくは1.7質量%以上である。W100万は1.9質量%以上であってよく、2.0質量%以上であってよい。
また、本発明の分岐状プロピレン系重合体は、極端な高分子量領域の成分が存在することにより、溶融張力がより増大する。そこで、本発明では分子量が200万以上の成分に着目し、本発明の分岐状プロピレン系重合体は、分子量が200万以上の成分の割合(W200万)としては、好ましくは0.2質量%以上、より好ましくは0.25質量%以上、さらに好ましくは0.3質量%以上である。
一方、高分子量領域の成分の量が多くなりすぎると、極端に緩和時間の長い成分が多くなりすぎてしまい、伸長粘度の測定において歪速度10/秒の歪硬化度(SHI@10)と歪速度1.0/秒の歪硬化度(SHI@1)との差が小さくなってしまう。そこで、本発明の分岐状プロピレン系重合体は、W100万が4.0質量%以下であり、好ましくは3.8質量%以下、より好ましくは3.5質量%以下、さらに好ましくは2.5質量%以下である。
また同様の理由で、W200万としては、好ましくは1.5質量%以下、より好ましくは1.2質量%以下、さらに好ましくは1.1質量%以下である。
本発明の分岐状プロピレン系重合体は、3D-GPCによって得られる分子量分布曲線において、絶対分子量Mabsが100万の分岐指数g’(100万)が0.70より大きく0.85以下である。
分岐指数g’は、長鎖分岐構造を有するポリマーの固有粘度[η]brと同じ分子量を有する線状ポリマーの固有粘度[η]linとの比([η]br/[η]lin)によって与えられる。ポリマー分子に長鎖分岐構造が存在すると、同じ分子量の線状ポリマー分子と比較して慣性半径が小さくなり、固有粘度が小さくなることから、分岐指数g’は1.0よりも小さな値をとる。線状ポリマーは、定義上、1.0となる。
分岐指数g’の定義は、例えば「Developments in Polymer Charactarization-4」(J.V. Dawkins ed. Applied Science Publishers、1984)に記載されており、当業者にとって公知の指標である。
分岐指数g’は、3D-GPCを使用することによって、絶対分子量Mabsの関数として得ることができる。
本明細書において、3D-GPCとは、3つの検出器が接続されたGPC装置をいう。
係る3つの検出器は、示差屈折計(RI)、粘度検出器(Viscometer)および多角度レーザー光散乱検出器(MALLS)である。
このように、本発明の分岐状プロピレン系重合体は、高分子量領域に相当する絶対分子量が100万(Mabs=100万)の部分に分岐をもつ成分の量が多いことにより、溶融強度が増大し、非線形性粘弾性特性として伸長粘度の測定において歪硬化度(SHI)が大きくなる。一方、重合体全体として分岐数が多くても、高分子量領域に相当する絶対分子量が100万(Mabs=100万)の部分に分岐を持つ成分の量が多くないと、歪硬化度(SHI)は大きくならない。
したがって、絶対分子量の重量平均分子量(Mwabs)での分岐指数g’(Mwabs)は、0.90以下であることが好ましく、より好ましくは0.85以下であり、更に好ましくは0.84以下である。一方、下限値に関しては、0.75以上が好ましく、より好ましくは0.76以上であり、更に好ましくは0.77以上である。下限値は、0.80以上であってもよい。
分岐成分の緩和時間は、分岐構造を持つことで線状分子とくらべて緩和時間は十分に長いが、分子量が高くなるほど緩和時間は更に長くなる。すなわち、更に分子量が大きくなりすぎると、極端に緩和時間の長い成分となる。
すなわち、本発明の分岐状プロピレン系重合体において、Mwabs<100万の関係がある場合、分子量がより大きいMabsが100万に存在する分岐成分は、Mwabsに存在する分岐成分より緩和時間が長くなり、極端に緩和時間の長い成分である。
そこで、下記特性(4’)を有することが、極端に緩和時間の長い成分を有しながら、更に極端に緩和時間を長くしすぎない点から好ましい。
本発明の分岐状プロピレン系重合体は、3D-GPCによって得られる絶対分子量の重量平均分子量(Mwabs)が100万未満であり、3D-GPCによって得られる分子量分布曲線において、絶対分子量の重量平均分子量Mwabsでの分岐指数g’(Mwabs)と分岐指数g’(100万)とが下記の式(3)を満たすことが好ましい。
0≦g’(Mwabs)-g’(100万)≦0.10 ・・・式(3)
前記式(3)を満たす場合、本発明の分岐状プロピレン系重合体は、分岐指数g’(Mwabs)と分岐指数g’(100万)の差が小さいことにより、極端に緩和時間の長い成分が相対的に少なくなるため、同じ溶融強度をもつ分岐状プロピレン系重合体とくらべて歪速度が遅いと緩和しやすく、SHI@10とSHI@1の差が大きくなるという効果をもつ点から好ましい。
本発明の分岐状プロピレン系重合体は、分岐分布が、上記範囲にあることにより、全体としての溶融強度、中でも伸長粘度と溶融樹脂の流動性のバランスを保つことができる点から好ましい。
示差屈折計(RI)および粘度検出器(Viscometer)を装備したGPC装置として、Waters社製のAlliance GPCV2000を用いる。また、多角度レーザー光散乱検出器(MALLS)として、Wyatt Technology社製のDAWN-Eを用いる。
検出器は、MALLS、RI、Viscometerの順で接続する。
移動相溶媒は、1,2,4-トリクロロベンゼン(BASFジャパン社製酸化防止剤IRGANOX1076を0.5mg/mLの濃度で添加)である。
流速は1mL/分で、カラムは東ソー社製GMHHR-H(S)HTを2本直列に連結して用いる。
カラム、試料注入部および各検出器の温度は140℃である。
試料濃度は1mg/mLとし、注入量(サンプルループ容量)は0.2175mLである。
MALLSから得られる絶対分子量(Mabs)、二乗平均慣性半径(Rg)およびViscometerから得られる固有粘度([η])を求めるにあたっては、MALLS付属のデータ処理ソフトASTRA(version4.73.04)を利用し、下記の文献を参考にして計算する。
参考文献:
1.Developments in Polymer Characterization, vol.4. Essex: Applied Science; 1984. Chapter1.
2.Polymer, 45, 6495-6505(2004)
3.Macromolecules, 33, 2424-2436(2000)
4.Macromolecules, 33, 6945-6952(2000)
分岐指数g’は、サンプルを上記Viscometerで測定して得られる固有粘度([η]br)と、別途、線状ポリマーを測定して得られる固有粘度([η]lin)との比([η]br/[η]lin)として算出する。
ここで、線状ポリマーとして市販のホモポリプロピレン(日本ポリプロ社製ノバテックPP(登録商標)グレード名:FY6)を用いて[η]linを得る。線状ポリマーの[η]linの対数は、分子量の対数と線形の関係があることは、Mark-Houwink-Sakurada式として公知であるから、[η]linは低分子量側や高分子量側に適宜外挿して数値を得ることができる。
動的粘弾性測定における角周波数ω=0.01rad/sの複素粘性率η*(0.01)と角周波数ω=100rad/sの複素粘性率η*(100)との比[η*(0.01)/η*(100)]が4.0以上20以下であり、かつη*(0.01)/η*(100)とMFRとが下記の式(1)および式(2)を満たす。
η*(0.01)/η*(100)≦ -21×Log(MFR)+45 ・・・式(1)
η*(0.01)/η*(100)≧ -21×Log(MFR)+38 ・・・式(2)
ここで、複素粘性率η*は、貯蔵弾性率G’と損失弾性率G”とから以下の式で表され、貯蔵弾性率と損失弾性率が大きくなると複素粘性率も大きくなる。
動的粘弾性測定におけるω=0.01rad/sの複素粘性率であるη*(0.01)は、低せん断下での粘度であり、遅い変形を伴う成形での溶融樹脂の流動性と相関する。低変形速度域における歪硬化を小さくする点から、本発明の分岐状プロピレン系重合体は、η*(0.01)が、好ましくは500Pa.s以上、より好ましくは1000Pa.s以上であり、好ましくは4000Pa.s以下、より好ましくは3000Pa.s以下である。η*(0.01)は、2500Pa.s以下であってもよい。
本発明の分岐状プロピレン系重合体は、低変形速度域における歪硬化と高変形速度域における歪硬化の差を小さくする点から、η*(0.01)/η*(100)が4.0以上20.0以下であり、好ましくは4.5以上、より好ましくは5.0以上であり、好ましくは15.0以下、より好ましくは9.0以下である。
本発明の分岐状プロピレン系重合体は、複素粘性率の比η*(0.01)/η*(100)が、従来のプロピレン系重合体とは異なるMFR見合いの範囲になり、すなわち式(1)および式(2)を満たすものである。
MFR見合いで複素粘性率の比η*(0.01)/η*(100)が大きすぎると、極端に緩和時間の長い成分が存在することになり、流動する溶融樹脂の不安定現象を引き起こしてしまう。具体的には、例えば押出ラミネート成形では、高速成形時にドローレゾナンスが大きくなる。そこで、本発明の分岐状プロピレン系重合体は、下記の式(1)を満たす。
η*(0.01)/η*(100)≦ -21×Log(MFR)+45 ・・・式(1)
より好ましくは、下記の式(1’)を満たす。
η*(0.01)/η*(100)≦ -21×Log(MFR)+43 ・・・式(1’)
一方、MFR見合いで複素粘性率の比η*(0.01)/η*(100)が小さすぎると、溶融張力が不足してしまう。具体的には、例えば押出ラミネート成形では高速成形時にネックイン現象が大きくなる。そこで、本発明の分岐状プロピレン系重合体は、下記の式(2)を満たす。
η*(0.01)/η*(100)≧ -21×Log(MFR)+38 ・・・式(2)
より好ましくは、下記の式(2’)を満たす。
η*(0.01)/η*(100)≧ -21×Log(MFR)+40 ・・・式(2’)
プロピレン系重合体を気泡が入らないように、180℃で5分間プレスして圧縮成形し、厚さ2.0mm、直径25mmの円盤状の測定用サンプルとする。サンプルの測定は、180℃で保温された直径25mmの平行円板を使用し、厚さ2.0mmの測定用サンプルを厚さ1.5mmまで圧縮後に行う。当該測定用サンプルを、1.5mmの間隙をおいて配置された直径25mmの平行円板を使用して、180℃で、0.1%~40%のいずれかの歪量で、かつ、周波数範囲が0.01rad/sec~100rad/secの範囲で、測定点は、ω一桁当たり5点として貯蔵弾性率(G’)と損失弾性率(G”)を測定する。
本発明の分岐状プロピレン系重合体は、13C-NMRで測定するメソトライアッド分率(mm)が95%以上99%未満、異種結合(2,1結合)量が0.05mol%以上、0.50mol%以下、および異種結合(1,3結合)量が0.05mol%以上、0.50mol%以下の範囲であることが好ましい。
分岐状プロピレン系重合体の結晶性は、メソトライアッド分率(mm)やメソペンタッド分率(mmmm)で示される立体規則性と、異種結合(2,1結合)、異種結合(1,3結合)で示される位置規則性の影響を受ける。つまり規則性欠損部分(立体不規則結合部分や異種結合部分)からラメラが折り返すことで結晶化が進行する。
本発明の分岐状プロピレン系重合体は、立体規則性および位置規則性が上記の範囲にあると、せん断や伸長変形場においてそれに起因する結晶化プロセスにより、成形時に徐々に冷却して固化していく間の樹脂の流動性と、固化していく間の溶融強度が向上すると考えられる。
そこで、本発明の分岐状プロピレン系重合体の13C-NMRで測定するメソトライアッド分率(mm)は、好ましくは95%以上、より好ましくは96%以上、さらに好ましくは97%以上であることが、固化していく間の溶融強度を向上する点から好ましい。
また、固化時の溶融強度向上の点から、本発明の分岐状プロピレン系重合体の異種結合量(2,1結合)は、好ましくは0.05mol%以上、0.50mol%以下、より好ましくは、0.10mol%以上、0.40mol%以下、さらに好ましくは0.20mol%以上、0.30mol%以下である。
また、固化時の溶融強度向上の点から、本発明の分岐状プロピレン系重合体の異種結合量(1,3結合)は、好ましくは0.05mol%以上、0.50mol%以下、より好ましくは、0.10mol%以上、0.40mol%以下、さらに好ましくは0.20mol%以上、0.30mol%以下である。
[試料調製と測定条件]
試料200mgを溶媒(o-ジクロロベンゼン/重水素化臭化ベンゼン(C6D5Br)=2/1(体積比))2.4mLおよび化学シフトの基準物質であるヘキサメチルジシロキサンと共に内径10mmφのNMR試料管に入れ、150℃のブロックヒーターで均一に溶解する。
(1H-NMR)
装置:ブルカー・バイオスピン(株)のAV400型NMR装置
プローブ:10mmφのクライオプローブ
試料温度:120℃
パルス角:4.5°
パルス間隔:2秒
積算回数:1024回
化学シフト:化学シフトはヘキサメチルジシロキサンのプロトンシグナルを0.09ppmに設定し、他のプロトンによるシグナルの化学シフトはこれを基準とする。
(13C-NMR)
装置:ブルカー・バイオスピン(株)のAV400型NMR装置
プローブ:10mmφのクライオプローブ
試料温度:120℃
パルス角:45°
パルス間隔:17.2秒
積算回数:3072回
デカップリング条件:ブロードバンドデカップリング法
化学シフト:化学シフトはヘキサメチルジシロキサンの13Cシグナルを1.98ppmに設定し、他の13Cによるシグナルの化学シフトはこれを基準とした。
プロピレン単位3連鎖のメソトライアッド分率(mm)およびプロピレン単位5連鎖のメソペンタッド分率(mmmm)は、13C-NMR測定により測定された13Cシグナルの積分強度を、下記式(4)および式(4’)に代入することにより求められる。
mm(%)=Imm×100/(Imm+3×Imrrm) ・・・(4)
mmmm(%)=(Imm-2×Imrrm)×100/(Imm+3×Imrrm) ・・・(4’)
ここでImmは、プロピレン単位3連鎖がmmの結合様式に帰属される13Cシグナルの積分強度を表し、化学シフトが23.6ppm~21.1ppmの範囲のシグナルの積分強度(以下「I23.6~21.1」のように記載する。)として算出する。
同様に、以下化学シフトがXppm~Yppmの範囲のシグナルの積分強度を「IX~Y」のように記載する。
Imrrmは、プロピレン単位5連鎖がmrrmの結合様式に帰属される13Cシグナルの積分強度を表し、I19.9~19.7で示される値である。
スペクトルの帰属は、Polymer Jounral,16巻,717頁(1984),朝倉書店や、Macromolecules,8巻,687頁(1975年)や、Polymer,30巻 1350頁(1989年)を参考に行うことができる。
化学シフト範囲は、重合体の分子量などで若干シフトするが、領域の識別は、容易である。
本発明の分岐状プロピレン系重合体には、プロピレンの規則的な1,2挿入に基づく構造(1,2結合)の他に、プロピレンの不規則な挿入(2,1挿入、1,3挿入)に基づく2,1結合、1,3結合をもちうる。
異種結合量(2,1結合)(mol%)=I2,1-P×100/(I1,2-P+I2,1-P+I1,3-P)
異種結合量(1,3結合)(mol%)=I1,3-P×100/(I1,2-P+I2,1-P+I1,3-P)
ここで、I1,2-P、I2,1-P、I1,3-Pはそれぞれプロピレン単位が1,2結合、2,1結合、1,3結合の結合様式に帰属される13Cシグナルの積分強度を表し、下記のように求める。
I1,2-P=I48.80~44.50
I2,1-P=(I34.68~34.63+I35.47~35.40+I35.94~35.70)/2
I1,3-P=I37.50~37.20/2
本発明の分岐状プロピレン系重合体は、o-ジクロロベンゼン(ODCB)による昇温溶出分別(TREF)測定で得られる溶出曲線において、40℃以下の温度で溶出する成分の量が0.1質量%以上3.0質量%以下であることが好ましい。
40℃以下で溶出する成分は、低結晶性成分であり、分岐状プロピレン系重合体において、この成分量が多いと結晶性が低下し、製品としての耐熱性や剛性が低下してしまう恐れがある。そこで、本発明の分岐状プロピレン系重合体の40℃以下の温度で溶出する成分の量は、好ましくは3.0質量%以下、より好ましくは2.0質量%以下、さらに好ましくは1.0質量%以下、特に好ましくは0.7質量%以下である。
一方、40℃以下で溶出する成分が少なすぎると、例えばラミネート成形した場合に剛性が高くなりすぎて手触りなど触感が悪くなる恐れがある。そこで、本発明の分岐状プロピレン系重合体の40℃以下の温度で溶出する成分の量は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、さらに好ましくは0.3質量%以上、特に好ましくは0.4質量%以上である。
分岐状プロピレン系重合体のo-ジクロロベンゼン(ODCB)による昇温溶出分別(TREF)における40℃以下可溶分は、一般的に、重合用触媒成分としてメタロセン化合物を用いることにより低く抑えることが可能である。さらに、メタロセン化合物の異性体混入含量を低く保つこと、触媒の製造時にメタロセン化合物と有機アルミニウム化合物との接触を穏やかにすること、重合時の反応条件を極端に高温にしないことが好ましい。
試料を140℃でODCBに溶解し溶液とする。これを140℃のTREFカラムに導入した後、カラムを8℃/分の降温速度で100℃まで冷却し、引き続き4℃/分の降温速度で40℃まで冷却後、40℃で10分間保持する。その後、カラムを40℃に維持して10分間、引き続き昇温速度100℃/60分にてカラムを40℃から140℃までリニアに昇温しながら60分間、溶媒であるODCBを1mL/分の流速でカラムに流して、試料を溶出させて溶出曲線を得る。
40℃で溶出する成分の溶出量の溶出量全量に対する割合を40℃以下の温度で溶出する成分の量(質量%)とする。
カラムサイズ:4.3mmφ×150mm
カラム充填剤:100μm表面不活性処理ガラスビーズ
溶媒:o-ジクロロベンゼン(ODCB)
試料濃度:5mg/mL
試料注入量:0.1mL
溶媒流速:1mL/分
検出器:FOXBORO社製MIRAN、1A、IR検出器(測定波長:3.42μm)
本発明の分岐状プロピレン系重合体は、示差走査熱量測定(DSC)で測定する融点(Tm)が150.0℃より大きく、160.0℃未満であることが好ましい。
本発明の分岐状プロピレン系重合体は、融点(Tm)が上記の範囲にあると、溶融張力を低下させないと考えられる。そこで、本発明の分岐状プロピレン系重合体のTmは、好ましくは150.0℃より大きく、より好ましくは152.0℃以上、さらに好ましくは154.0℃以上であり、好ましくは160.0℃未満、より好ましくは158.0℃以下、さらに好ましくは157.0℃以下である。
本発明の分岐状プロピレン系重合体のTmは、重合用触媒として位置規則性による欠陥が少なくなるメタロセン化合物を選定し、複数のメタロセン化合物の組み合わせを選定し、さらに重合温度や圧力条件、結晶の厚みを制御することにより制御できる。
本発明において、Tmは、セイコーインスツルメンツ社製DSC(DSC6200)を用い、シート状のサンプル片5mgをアルミパンに詰め、室温から200℃まで昇温速度100℃/分で昇温し、5分間保持した後、40℃まで降温速度10℃/分で降温し、結晶化させたときの結晶化最大ピーク温度(℃)を結晶化温度(Tc)として求め、その後、200℃まで昇温速度10℃/分で昇温し、融解させたときの融解最大ピーク温度(℃)を融点(Tm)として求めることができる。
なお、シート状のサンプルは、分岐状プロピレン系重合体のパウダーをプレス板で挟み、190℃で2分間予熱した後に5MPaで2分間プレスし、その後、0℃、10MPaで2分間冷却することにより、得ることができる。
本発明の分岐状プロピレン系重合体は、成形時に高い溶融張力を保たせる点から、長鎖分岐数が0.1個/1000モノマー以上、0.5/1000モノマー以下であることが好ましい。本発明の分岐状プロピレン系重合体は、極端に緩和時間の長い成分を多くしすぎない点から、長鎖分岐数が0.3/1000モノマー以下であってよい。
[長鎖分岐数(LCB数)の算出方法]
長鎖分岐数(LCB数)は、13C-NMRにより、49.00ppm~44.33ppmのプロピレン主鎖のメチレン炭素の強度を1000に規格化したときの、31.72ppm~31.66ppmの分岐点の炭素(メチン炭素)および44.09ppm~44.03ppm、44.78ppm~44.72ppmおよび44.90ppm~44.84ppmの分岐点の炭素(メチン炭素)に結合する3つのメチレン炭素のシグナル積分強度を用いて下式により算出し、1000プロピレンモノマーユニット当たりの数とする。
長鎖分岐数(LCB数)=[(I44.09~43.03+I44.78~44.72+I44.90~44.84+I31.72~31.66)/4]/I49.00~44.33
本発明の分岐状プロピレン系重合体は、伸長粘度の測定における高い歪速度(10/秒)における歪硬化度(SHI@10)の下限が、好ましくは1.00以上、より好ましくは1.10以上、さらに好ましくは1.20以上となる。一方、歪硬化度(SHI@10)の上限は、好ましくは1.70以下、より好ましくは1.60以下、さらに好ましくは1.50以下となる。歪硬化度(SHI@10)の上限は、1.40以下であってよく、1.30以下であってもよい。
本発明の分岐状プロピレン系重合体は、伸長粘度の測定における低い歪速度(1.0/秒)における歪硬化度(SHI@1)の上限が、好ましくは1.20以下、より好ましくは1.10以下、さらに好ましくは1.05以下となる。一方、歪硬化度(SHI@1)の下限が、好ましくは0.70以上、より好ましくは0.80以上、さらに好ましくは0.90以上となる。
さらに、本発明の分岐状プロピレン系重合体は、歪硬化度の歪速度による差を大きくできるものであり、SHI@10とSHI@1が、上記の範囲であることに加えて、それらの差(SHI@10-SHI@1)が、好ましくは0.10以上、0.25以下とすることができる。差(SHI@10-SHI@1)は、より好ましくは0.12以上であってよく、更に好ましくは0.15以上であってよく、0.20以下であってよい。
分岐状プロピレン系重合体は、極端に緩和時間の長い成分が多いと、高い歪速度での歪硬化度SHI@10と低い歪速度での歪硬化度SHI@1の両方が大きくなることにより、SHI@10とSHI@1の差は小さくなる。一方、分岐状プロピレン系重合体は、極端に緩和時間の長い成分が少ないと、SHI@10は大きな値を示すが、SHI@1は大きくならず、SHI@10とSHI@1の差は大きくなる。本発明の分岐状プロピレン系重合体は、SHI@10で示されるように、高い歪速度(10/秒)では緩和せず歪硬化度(SHI@10)は大きいが、SHI@1で示されるように、低い歪速度(1.0/秒)では緩和するようになり、歪硬化度(SHI@1)が大きくなりすぎない。その結果、SHI@10とSHI@1.0との差は0.10以上と大きくなり得る。また差の上限に関しては0.25以下の範囲になり得る。
歪硬化度(SHI)は、例えば、Polymer,Vol.42,p.8663(2001)に記載されているような測定機器および測定方法による一軸伸長粘度の測定によって求めることができる。本発明において、各歪速度(dε/dt)における歪硬化度(SHI)は、以下の測定および方法により測定することができる。
装置:Rheometorics社製 Ares
治具:TA Instruments社製 Extentional Viscosity Fixture
測定温度:180℃
歪速度:10/秒、1.0/秒
試験片の作製:プレス成形して18mm×10mm、厚さ0.7mmのシートを作製する。
上記の測定方法により、予め定められた一定の歪速度(dε/dt)で伸長粘度(ηE)の時間変化データを取得し、測定データを、横軸にヘンキー歪(ε)の対数(Log(ε))、縦軸に伸長粘度(ηE)の対数(Log(ηE))をとったグラフ上にプロットし、グラフからヘンキー歪(ε)が1から3の間の区間における伸長粘度の傾きを特定し、その傾きを測定条件の歪速度(dε/dt)における歪硬化度(SHI)とする。
本発明の分岐状プロピレン系重合体の190℃の溶融張力(MT190)の下限は、おおむね0.5g以上、好ましくは0.6g以上となる。MT190の上限は、おおむね5.0g以下、好ましくは4.0g以下、より好ましくは3.0g以下となる。
190℃の溶融張力(MT190)の測定方法は、メルトテンションテスター(例えば、東洋精機社製キャピログラフ1B)を用い、樹脂温度190℃で、下記の条件で樹脂を紐状に押し出して、ローラーに巻き取っていった時にプーリーに検出される張力を溶融張力(MT190)とする。
キャピラリー:直径2.1mm
シリンダー径:9.6mm
シリンダー押出速度:10mm/分
巻き取り速度:4.0m/分
なお、巻き取り速度:4.0m/分で破断を引き起こす場合には、溶融張力は評価できず、とする。
本発明の分岐状プロピレン系重合体を製造する方法については、本発明の特徴である上記の特性を有する分岐状プロピレン系重合体が得られる方法であればよく、特に制限はないが、複数のメタロセン化合物を含む触媒を利用したマクロマー共重合法が適当である。
本発明者らは、複数のメタロセン化合物を含む触媒を利用したマクロマー共重合法における機構を以下のように推測している。
主にマクロマーを生成する触媒を形成するメタロセン化合物(化合物1とする)と主にマクロマーとプロピレンモノマーとを共重合し分岐鎖を有するポリマーを生成する触媒を形成するメタロセン化合物(化合物2とする)を含む触媒を用いて重合を行うと、次のような重合挙動をとる。
化合物1、化合物2を含むプロピレン重合用触媒を用いることにより、単純には、化合物1を含む触媒(触媒1とする)から生成するポリマーの分子量および分子量分布と化合物2を含む触媒(触媒2とする)から生成するポリマーの分子量および分子量分布とを重ね合わせたような分子量領域を含む広がりを持つポリマーが得られる。
また分岐構造が形成する過程では、触媒1から生成するポリマーが末端ビニル基を有する場合、かかる末端ビニル基含有のポリマーがマクロマー(マクロマー1とする)となり、さらに、触媒1からプロピレンとマクロマー1との共重合物、触媒2からプロピレンとマクロマー1との共重合物が生成する。
触媒2から生成するポリマーが末端ビニル基を有する場合、かかる末端ビニル基含有のポリマーがマクロマー(マクロマー2とする)となり、さらに、触媒1からプロピレンとマクロマー2との共重合物、触媒2からプロピレンとマクロマー2との共重合物が生成する。
また、触媒1から生成するポリマーがマクロマー1となり、触媒2から生成するポリマーがマクロマー2となる場合、さらにまた、触媒1からプロピレンとマクロマー1とマクロマー2との共重合物、触媒2からプロピレンとマクロマー1とマクロマー2との共重合物が生成する。
このように、触媒1から生成するポリマーの分子量、分子量分布、末端ビニル率や触媒1の共重合性、触媒2から生成するポリマーの分子量、分子量分布、末端ビニル率や触媒2の共重合性、触媒1と触媒2との量比や立体的位置関係などに応じて最終生成物たる分岐状プロピレン系重合体の平均分子量、高分子量、非常に高い分子量の他に、および分岐数および分岐分布が変化する。すなわち、Mn、Mw、Mz、W100万、W200万、g’(100万)、g’(Mwabs)が変化すると考えられる。
本発明の分岐状プロピレン系重合体を製造する好ましい方法は、かかる機構に制約されるものではなく、例えば以下が挙げられる。
本発明の分岐状プロピレン系重合体を製造するためのプロピレン重合用触媒は、好ましくは下記の成分[A-1]、成分[A-2]、成分[B]および成分[C]を含む。
成分[A-1]:70℃でプロピレン単独重合を行った場合に、末端ビニル率(Rv)が0.5以上のプロピレン単独重合体a-1を与えるメタロセン化合物、
成分[A-2]:70℃でプロピレン単独重合を行った場合に、プロピレン単独重合体a-1よりも重量平均分子量が大きく、末端ビニル率(Rv)が0.5より小さいプロピレン単独重合体a-2を与えるメタロセン化合物
成分[B]:成分[A-1]および成分[A-2]と反応してイオン対を形成する化合物または層状珪酸塩
成分[C]:有機アルミニウム化合物
成分[A-1]は、70℃でプロピレン単独重合を行った場合に、末端ビニル率(Rv)が0.5以上のプロピレン単独重合体a-1を与えるメタロセン化合物である。成分[A-1]は、好ましくは末端ビニル率(Rv)が0.65以上、より好ましくは0.75以上、理想的には1.0(すべての分子鎖の片方の末端がビニル構造)となるメタロセン化合物である。末端ビニル率がより高いプロピレン単独重合体を生成する重合用触媒を形成するメタロセン化合物を用いることで、より効率の高いマクロマー合成工程を行うことができる。
ここで、末端ビニル率(Rv)、末端ビニリデン率(Rvd)は、下式で定義する。
末端ビニル率(Rv)=[Vi]/{(総末端数-LCB数)÷2}
末端ビニリデン率(Rvd)=[Vd]/{(総末端数-LCB数)÷2}
(ただし、[Vi]、[Vd]は、1H-NMRにより算出される1000モノマーユニット当りの末端ビニル基の数、末端ビニリデン基の数である。総末端数は、1H-NMRと13C-NMRにより算出される1000モノマーユニット当りの末端の総数である。
LCB数は、13C-NMRにより算出される1000モノマーユニット当りのLCB数である。)
プロピレン単独重合の反応機構と末端構造の関係について以下に説明する。
プロピレンの重合においては、停止反応として、一般的にはβ-水素脱離と呼ばれる連鎖移動反応が起こり、構造式(1-b)に示すプロピル-ビニリデン構造(ビニリデン構造)を停止末端にもつポリマーが生成する。また、水素を用いた場合には、通常水素へ連鎖移動が優先的に起こり、構造式(1-c)に示すi-ブチル構造を停止末端にもつポリマーが生成する。また、特定の構造のメタロセン化合物を含む触媒を用いた場合には、β-メチル脱離と呼ばれる特殊な連鎖移動反応が起こり、構造式(1-a)に示す1-プロペニル構造(ビニル構造)を停止末端にもつポリマーが生成する(参照文献:Macromol.Rapid Commun.2000,21,1103-1107)。
また、停止末端としては極稀にプロピレンが不規則挿入をした後に、水素で連鎖移動すると構造式(1-e)に示すn-ブチル構造が生成する。さらに停止末端としてはプロピレンが不規則挿入をした後に、β-水素脱離が生じると構造式(1-f)に示す1-ブテニル構造や、構造式(1-g)に示す末端ビニレン構造(2-ブテニル構造)が極少量生成することが考えられる。
また、開始末端としては、停止反応として、水素で連鎖移動した後、またはβ-水素脱離した後に、中心金属へ最初のプロピレンが挿入することにより、構造式(1-h)に示すn-プロピル構造となる。または停止反応として、β-メチル脱離した後に中心金属へ最初のプロピレンが挿入すると、構造式(1-c)に示すi-ブチル構造となる。
また、開始末端としては、停止反応として、水素で連鎖移動した後、またはβ-水素脱離した後に、中心金属へ最初のプロピレンが極稀に不規則挿入することにより、構造式(1-i)に示す2,3ジメチルブチル構造となる。または停止反応として、β-メチル脱離した後に中心金属へ最初のプロピレンが極稀に不規則挿入するにより、構造式(1-j)に示す3,4ジメチルペンチル構造となる。
これら開始末端はすべて飽和末端となる。そのため、1つのポリマー鎖が同時に2つの不飽和末端を持つことはない。
さらに、構造式(1-d)に示すi-ブテニル構造を末端に持つポリマーが異性化により生成することもある。
また構造式(1-k)に示す内部ビニリデン構造は、不飽和末端が生成後、さらに水素が脱離することでできた中間体へさらにプロピレンが挿入することによりポリマー鎖内部に生成するオレフィン構造である。
以上から、上記の中で主反応による主要な飽和末端となるのは、構造式(1-c)、構造式(1-h)であり、主要な不飽和末端となるのは構造式(1-a)、構造式(1-b)であり、その他の末端構造は、上記の主要な末端構造の数に比べて微小となる。
しかしながら、1-プロペニル構造は、プロピレンの規則的挿入後にβメチル脱離した結果生成する末端であるのに対し、1-ブテニル構造はプロピレンが極稀に不規則挿入したあとにβ水素脱離するという副反応の結果生成する構造である。そのため、1-ブテニル構造は、1-プロペニル構造に対して極微量と推定できる。その1-プロペニル構造に対する1-ブテニル構造が生成する比率は、概略、異種結合の生成確率と同程度かそれ以下と考えられる。すなわち、上記で末端ビニル基の数[Vi]のほとんどがプロピレンの規則的挿入後にβメチル脱離した結果の1-プロペニル構造と推定できる。
ここで、触媒成分の末端ビニル率(Rv)、末端ビニリデン率(Rvd)を判定するときのプロピレンの重合条件について、詳細に記す。
3Lオートクレーブ槽内をプロピレンで置換した後、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(143.4mg/mL)2.86mLを投入し、水素240mLを導入し、液化プロピレン750gを導入して70℃まで昇温する。その後、触媒を重合槽に圧送して、70℃で1時間重合を行う。最後に、未反応のプロピレンをすばやくパージし、重合を停止して、プロピレン重合体を得る。
末端ビニル率(Rv)と末端ビニリデン率(Rvd)は、それぞれ総ポリマー鎖数に対する末端ビニル基と、末端ビニリデン基の数の割合を示す指標である。
その算出方法としては、1H-NMRと13C-NMRを用いて不飽和末端数と飽和末端数を1000モノマーあたりの数として求め、それらを合計したものを総末端数とし、同じく13C-NMRからLCB数を1000モノマーあたりの数として求め、その数を引いた数の半分(1/2)を総ポリマー数とし、それぞれ不飽和末端ある末端ビニル基の数[Vi]と末端ビニリデン基の数[Vd]を、総ポリマー数で除することで算出する。
以下に具体的な算出方法を示す。
下記の主要な飽和末端の数は、1000モノマーあたりの数として、13Cシグナルの積分強度を用い、以下の式から求める。
構造式(1-c): [i-ブチル]=Ii-butyl×1000/Itotal-C
構造式(1-e): [n-ブチル]=Inbu×1000/Itotal-C
構造式(1-h): [n-プロピル]=Inpr×1000/Itotal-C
構造式(1-i): [2,3-ジメチルブチル]=I2,3-dime×1000/Itotal-C
構造式(1-j): [3,4-ジメチルペンチル]=I3,4-dime×1000/Itotal-C
上記の主要な飽和末端以外にも他の飽和末端が検出される場合には、既知の文献値を利用して、同様に1000モノマーあたりの数として算出する。
ここで、Ii-butyl、Inbu、Inpr、I2,3-dime、I3,4-dimeはそれぞれ、構造式(1-c)、構造式(1-e)、構造式(1-h)、構造式(
1-i)、構造式(1-j)に基づくシグナルの特性値を表し、以下の式で示される量である。
Ii-butyl =I23.80~23.65
Inbu =I36.99~36.88
Inpr =I39.71~39.61
I2,3-dime =(I16.30~16.20+I43.05~43.00)/2
I3,4-dime =I12.0~11.60
また、Itotal-Cは、以下の式で示される量である。
Itotal-C=Ii-butyl+Inbu+Inpr+I2,3-dime+I3,4-dime+I1,2―P+I2,1―P+I1,3―P
また、上記の主要な飽和構造以外にも他の飽和構造が存在する場合には、検出されるすべての構造数を上式に加える。
I1,2―Pは、1,2挿入したプロピレンの結合に基づくシグナルの特性値、I2,1―Pは、2,1挿入したプロピレンの結合に基づくシグナルの特性値、I1,3―Pは、1,3挿入したプロピレンの結合に基づくシグナルの特性値、を表し、以下の式で示される量である。
I1,2-P=I48.80~44.50
I2,1-P=(I34.68~34.63+I35.47~35.40+I35.94~35.70)/2
I1,3-P=I37.50~37.20/2
不飽和末端の数は、1000モノマーあたりの数として、1Hシグナルの積分強度を用い、以下のように求める。
1H-NMRでは、構造式(1-a)に示す1-プロペニル構造と、構造式(1-f)に示す1-ブテニル構造の不飽和結合のプロトンシグナルは、1H-NMRスペクトルの5.08ppm~4.85ppmと5.86ppm~5.69ppmのシグナルに重なって検出される。そこで、末端ビニル基の数[Vi]は、1-プロペニル構造と1-ブテニル構造を合わせた数とする。
構造式(1-a)+構造式(1-f):[Vi]=Ivi×1000/Itotal
構造式(1-b):[Vd]=Ivd×1000/Itotal
同様にして、i-ブテニル基の数[i-ブテニル]、ビニレン末端の数[末端ビニレン]、内部ビニリデンの数[内部ビニリデン]は以下の式から求められる。
構造式(1-d): [i-ブテニル]=Iibu×1000/Itotal
構造式(1-g): [末端ビニレン]=Ivnl×1000/Itotal
構造式(1-k): [内部ビニリデン]=Iivd×1000/Itotal
ここで、Ivi、Ivd、Iibu、Ivnl、Iivdは、それぞれ、構造式(1-a)+構造式(1-f)、構造式(1-b)、構造式(1-d)、構造式(1-g)、構造式(1-k)に基づくシグナルの特性値を表し、以下の式で示される量である。
Ivi=(I5.08~4.85+I5.86~5.69)/3
Ivd=(I4.78~4.65)/2
Iibu=I5.26~5.08
Ivnl =(I5.58~5.26)/2
Iivd=(I4.85~4.78)/2
また、Itotalは、以下の式で示される量である。
Itotal=Imain/6+Ivi+Ivd+Iibu+Ivnl+Iivd
また、上記の主要な不飽和構造以外にも他の不飽和構造が存在する場合には、検出されるすべての末端数を上式に加える。
Imainとは1H-NMRスペクトルの4.00ppm~0.00ppmに検出される、末端を含むポリマー鎖の飽和炭素に結合するプロトンシグナルの積分強度の総和である。
LCB数は、特性(9)に記載の方法で1000モノマーあたりの数として求める。
<総末端数の算出方法>
総末端数は、1H-NMRと13C-NMRにより算出される1000モノマーユニット当りの末端の総数である。
<末端ビニル率の算出方法>
上記で得られた[Vi]、総末端数、LCB数を用いて下式を用いて算出する。
末端ビニル率(Rv)=[Vi]/{(総末端数-LCB数)÷2}
末端ビニリデン率(Rvd)=[Vd]/{(総末端数-LCB数)÷2}
R11およびR12を窒素、酸素または硫黄を含有する炭素数4~16の複素環基から選ばれる基とすることにより、末端ビニル率(Rv)を高くすることができ、なかでも、複素環基上に適当な大きさの置換基を導入することにより、複素環と遷移金属上の配位場、成長ポリマー鎖との相対的な位置関係を適切にすることにより、末端ビニル率(Rv)をより高くすることができる。
また、置換された2-フリル基、置換された2-チエニル基、置換された2-フルフリル基の置換基としては、炭素数1~4の炭化水素基が好ましい。
さらに、R11およびR12として、特に好ましくは、5-メチル-2-フリル基である。また、R11およびR12は、互いに同一である場合が好ましい。
特に、R13とR14を、より嵩高くすることで、より立体規則性が高く、異種結合が少なく、末端ビニル率が高いプロピレン重合体を得ることができる。
そこで、R13およびR14は、炭素数6~16になる範囲で、アリール環状骨格上に、1つ以上の、炭素数1~6の炭化水素基、炭素数1~6の炭化水素基を有するシリル基、炭素数1~6のハロゲン含有炭化水素基、またはハロゲン原子を置換基として有してもよいアリール基が好ましく、そのようなR13およびR14の具体例としては、4-t-ブチルフェニル基、2,3-ジメチルフェニル基、3,5-ジt-ブチルフェニル基、4-クロロフェニル基、4-トリメチルシリルフェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基が挙げられる。
また、R13およびR14としては、さらに好ましくは、炭素数6~16になる範囲で、1つ以上の、炭素数1~6の炭化水素基、炭素数1~6の炭化水素基を有するシリル基、炭素数1~6のハロゲン含有炭化水素基、またはハロゲン原子を置換基として有するフェニル基である。また、その置換される位置は、フェニル基上の4位が好ましい。そのようなR13およびR14の具体例としては、4-t-ブチルフェニル基、4-ビフェニリル基、4-クロロフェニル基、4-トリメチルシリルフェニル基である。また、R13とR14が互いに同一である場合が好ましい。
上記Q11の具体例としては、メチレン、メチルメチレン、ジメチルメチレン、1,2-エチレン等のアルキレン基;ジフェニルメチレン等のアリールアルキレン基;シリレン基;メチルシリレン、ジメチルシリレン、ジエチルシリレン、ジ(n-プロピル)シリレン、ジ(i-プロピル)シリレン、ジ(シクロヘキシル)シリレン等のアルキルシリレン基、メチル(フェニル)シリレン等の(アルキル)(アリール)シリレン基;ジフェニルシリレン等のアリールシリレン基;テトラメチルジシリレン等のアルキルオリゴシリレン基;ゲルミレン基;上記の2価の炭素数1~20の炭化水素基を有するシリレン基のケイ素をゲルマニウムに置換したアルキルゲルミレン基;(アルキル)(アリール)ゲルミレン基;アリールゲルミレン基などを挙げることができる。これらの中では、炭素数1~20の炭化水素基を有するシリレン基、または、炭素数1~20の炭化水素基を有するゲルミレン基が好ましく、アルキルシリレン基、アルキルゲルミレン基が特に好ましい。
(1)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(2-フリル)-4-フェニルインデニル}]ハフニウム、
(2)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(2-チエニル)-4-フェニルインデニル}]ハフニウム、
(3)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-フェニルインデニル}]ハフニウム、
(4)ジクロロ[1,1’-ジフェニルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-フェニルインデニル}]ハフニウム、
(5)ジクロロ[1,1’-ジメチルゲルミレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-フェニルインデニル}]ハフニウム、
(6)ジクロロ[1,1’-ジメチルゲルミレンビス{2-(5-メチル-2-チエニル)-4-フェニルインデニル}]ハフニウム、
(7)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-t-ブチル-2-フリル)-4-フェニルインデニル}]ハフニウム、
(8)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-トリメチルシリル-2-フリル)-4-フェニルインデニル}]ハフニウム、
(9)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-フェニル-2-フリル)-4-フェニルインデニル}]ハフニウム、
(10)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(4,5-ジメチル-2-フリル)-4-フェニルインデニル}]ハフニウム、
(11)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(2-ベンゾフリル)-4-フェニルインデニル}]ハフニウム、
(12)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(2-フルフリル)-4-フェニルインデニル}]ハフニウム、
(13)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(4-クロロフェニル)インデニル}]ハフニウム、
(14)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-t-ブチル-2-フリル)-4-(4-クロロフェニル)インデニル}]ハフニウム、
(15)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(4-フルオロフェニル)インデニル}]ハフニウム、
(16)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(4-トリフルオロメチルフェニル)インデニル}]ハフニウム、
(17)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(4-i-プロピルフェニル)インデニル}]ハフニウム、
(18)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(4-t-ブチルフェニル)インデニル}]ハフニウム、
(19)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-t-ブチル-2-フリル)-4-(4-i-プロピルフェニル)インデニル}]ハフニウム、
(20)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-t-ブチル-2-フリル)-4-(4-t-ブチルフェニル)インデニル}]ハフニウム、
(21)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(4-トリメチルシリルフェニル)インデニル}]ハフニウム、
(22)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(2-フリル)-4-(1-ナフチル)インデニル}]ハフニウム、
(23)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス(2-(2-フリル)-4-(2-ナフチル)インデニル)]ハフニウム、
(24)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス(2-(2-フリル)-4-(2-フェナンスリル)インデニル)]ハフニウム、
(25)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス(2-(2-フリル)-4-(9-フェナンスリル)インデニル)]ハフニウム、
(26)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(4-ビフェニリル)インデニル}]ハフニウム、
(27)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(1-ナフチル)インデニル}]ハフニウム、
(28)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(2-ナフチル)インデニル}]ハフニウム、
(29)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-t-ブチル-2-フリル)-4-(1-ナフチル)インデニル}]ハフニウム、
(30)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-t-ブチル-2-フリル)-4-(2-ナフチル)インデニル}]ハフニウム、
などを挙げることができる。
(3)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-フェニルインデニル}]ハフニウム、
(7)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-t-ブチル-2-フリル)-4-フェニルインデニル}]ハフニウム、
(13)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(4-クロロフェニル)インデニル}]ハフニウム、
(14)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-t-ブチル-2-フリル)-4-(4-クロロフェニル)インデニル}]ハフニウム、
フリル)-4-(4-t-ブチルフェニル)インデニル}]ハフニウム、
(17)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(4-i-プロピルフェニル)インデニル}]ハフニウム、
(18)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(4-t-ブチルフェニル)インデニル}]ハフニウム、
(19)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-t-ブチル-2-フリル)-4-(4-i-プロピルフェニル)インデニル}]ハフニウム、
(20)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-t-ブチル-2-(21)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(4-トリメチルシリルフェニル)インデニル}]ハフニウム、
(26)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(4-ビフェニリル)インデニル}]ハフニウム、
(28)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(2-ナフチル)インデニル}]ハフニウム、
(30)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-t-ブチル-2-フリル)-4-(2-ナフチル)インデニル}]ハフニウム、
である。
また、より好ましいのは、
(13)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(4-クロロフェニル)インデニル}]ハフニウム、
(17)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(4-i-プロピルフェニル)インデニル}]ハフニウム、
(18)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(4-t-ブチルフェニル)インデニル}]ハフニウム、
(21)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(4-トリメチルシリルフェニル)インデニル}]ハフニウム、
である。
成分[A-2]は、70℃でプロピレン単独重合を行った場合に、前記プロピレン単独重合体a-1よりも重量平均分子量が大きく、末端ビニル率(Rv)が0.5より小さいプロピレン単独重合体a-2を与えるメタロセン化合物である。
成分[A-2]は、プロピレンモノマーとプロピレンマクロマーとの共重合が可能な重合用触媒を形成するメタロセン化合物である。
成分[A-2]は、好ましくは、末端ビニル率(Rv)が0.30以下、より好ましくは0.10以下、理想的には0(ビニル構造を発生させない)となるメタロセン化合物である。
また、成分[A-2]は、成分[A-1]より、70℃でプロピレン単独重合を同一水素量で重合した場合に、高分子量の重合体を生成する。
成分[A-2]として高分子量かつ末端ビニル率が低いプロピレン単独重合体を生成する重合用触媒を形成するメタロセン化合物を用いることで、長い分岐をもつ高分子量の分岐成分が生成するのを抑制することができ、また成分[A-1]で生成する短い分子量のマクロマーが、成分[A-2]で共重合する反応を優先的に生じさせることができる。
末端ビニル率(Rv)および末端ビニリデン率(Rvd)の評価方法は、前記成分[A-1]の評価方法と同様に行う。
本発明の分岐状プロピレン系重合体の特徴である、Mn、Mw、Mz、W100万、g’(100万)をもち、好ましくは、W200万、g’(Mwabs)、[g’(Mwabs)-g’(100万)]が式(3)を満たすような、平均分子量、分子量分布と分岐分布を得るためには、成分[A-2]は、成分[A-1]より、高分子量の重合体を生成することが必要である。
上記の特性については、末端ビニル率(Rv)および末端ビニリデン率(Rvd)の評価方法と同様に、70℃でバルク重合を行い、成分[A-2]と、成分[A-1]から生成する重合体をGPC測定して得られるそれぞれの重量平均分子量(Mw)を比較することで評価することができる。
但し、その置換基は、窒素、酸素または硫黄を含有する炭素数4~16の複素環基であることはない。
なかでも、置換シクロペンタジエニル基、置換インデニル基、置換アズレニル基が好ましい。
当該置換基としては、炭素数1~6の炭化水素基、ハロゲン、ケイ素、酸素、硫黄、窒素、ホウ素、リン若しくはこれらから選択される複数のヘテロ元素を含有してもよい炭素数6~30のアリール基、ハロゲン原子、アルコキシ基、トリアルキルシリル基、等が挙げられる。
炭素数1~6の炭化水素基としては、後述の一般式(a3)のR21およびR22における炭素数1~6の炭化水素基と同様であって良い。また、前記ハロゲン、ケイ素、酸素、硫黄、窒素、ホウ素、リン若しくはこれらから選択される複数のヘテロ元素を含有してもよい炭素数6~30のアリール基としては、後述の一般式(a3)のR23およびR24におけるハロゲン、ケイ素、酸素、硫黄、窒素、ホウ素、リン若しくはこれらから選択される複数のヘテロ元素を含有してもよい炭素数6~30のアリール基と同様であって良い。また、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子等が挙げられ、炭素数1~6のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基等が挙げられ、トリアルキルシリル基としては、トリメチルシリル基等が挙げられる。
上記のQ21の具体例としては、メチレン、メチルメチレン、ジメチルメチレン、1,2-エチレン、等のアルキレン基;ジフェニルメチレン等のアリールアルキレン基;シリレン基;メチルシリレン、ジメチルシリレン、ジエチルシリレン、ジ(n-プロピル)シリレン、ジ(i-プロピル)シリレン、ジ(シクロヘキシル)シリレン等のアルキルシリレン基、メチル(フェニル)シリレン等の(アルキル)(アリール)シリレン基;ジフェニルシリレン等のアリールシリレン基;テトラメチルジシリレン等のアルキルオリゴシリレン基;ゲルミレン基;上記の2価の炭素数1~20の炭化水素基を有するシリレン基のケイ素をゲルマニウムに置換したアルキルゲルミレン基;(アルキル)(アリール)ゲルミレン基;アリールゲルミレン基などを挙げることができる。
これらの中では、炭素数1~20の炭化水素基を有するシリレン基、または、炭素数1~20の炭化水素基を有するゲルミレン基が好ましく、炭素数1~20のアルキルシリレン基、または、炭素数1~20のアルキルゲルミレン基が特に好ましい。
さらに、上記M21は、ジルコニウムまたはハフニウムであり、好ましくはハフニウムである。
一般式(a3)中、Q21、M21、X21およびY21は、それぞれ一般式(a2)におけるQ21、M21、X21およびY21と同様であって良い。
但し、煩雑な多数の例示を避けて代表的例示化合物のみ記載した。また、中心金属がハフニウムの化合物を記載したが、同様のジルコニウム化合物も使用可能であり、種々の配位子や架橋結合基あるいは補助配位子を任意に使用しうることは自明である。
(1)ジクロロ{1,1’-ジメチルシリレンビス(2-メチル-4-フェニル-4-ヒドロアズレニル)}ハフニウム、
(2)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(4-クロロフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(3)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(4-t-ブチルフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(4)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(4-トリメチルシリルフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(5)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(3-クロロ-4-t-ブチルフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(6)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(3-メチル-4-t-ブチルフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(7)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(3-クロロ-4-トリメチルシリルフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(8)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(3-メチル-4-トリメチルシリルフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(9)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(1-ナフチル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(10)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(2-ナフチル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(11)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(4-クロロ-2-ナフチル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(12)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(2-フルオロ-4-ビフェニリル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(13)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(2-クロロ-4-ビフェニリル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(14)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(9-フェナントリル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(15)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-エチル-4-(4-クロロフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(16)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-n-プロピル-4-(3-クロロ-4-トリメチルシリルフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(17)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-エチル-4-(3-クロロ-4-t-ブチルフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(18)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-エチル-4-(3-メチル-4-トリメチルシリルフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(19)ジクロロ[1,1’-ジメチルゲルミレンビス{2-メチル-4-(2-フルオロ-4-ビフェニリル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(20)ジクロロ[1,1’-ジメチルゲルミレンビス{2-メチル-4-(4-t-ブチルフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(21)ジクロロ[1,1’-(9-シラフルオレン-9,9-ジイル)ビス{2-エチル-4-(4-クロロフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(22)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-エチル-4-(4-クロロ-2-ナフチル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(23)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-エチル-4-(2-フルオロ-4-ビフェニリル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(24)ジクロロ[1,1’-(9-シラフルオレン-9,9-ジイル)ビス{2-エチル-4-(3,5-ジクロロ-4-トリメチルシリルフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、などである。
(2)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(4-クロロフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(7)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(3-クロロ-4-トリメチルシリルフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(23)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-エチル-4-(2-フルオロ-4-ビフェニリル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(22)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-エチル-4-(4-クロロ-2-ナフチル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(18)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-エチル-4-(3-メチル-4-トリメチルシリルフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(24)ジクロロ[1,1’-(9-シラフルオレン-9,9-ジイル)ビス{2-エチル-4-(3,5-ジクロロ-4-トリメチルシリルフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、である。
(2)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(4-クロロフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(23)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-エチル-4-(2-フルオロ-4-ビフェニリル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(18)ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-エチル-4-(3-メチル-4-トリメチルシリルフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、
(24)ジクロロ[1,1’-(9-シラフルオレン-9,9-ジイル)ビス{2-エチル-4-(3,5-ジクロロ-4-トリメチルシリルフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム、である。
成分[B]は、成分[A-1]および成分[A-2]と反応してイオン対を形成する化合物または層状珪酸塩である。
成分[B]は単独でもよいし、二種以上を用いてもよい。成分[B]は、好ましく層状珪酸塩である。
成分[A-1]および成分[A-2]と反応してイオン対を形成する化合物としては、アルミニウムオキシ化合物、ホウ素化合物などを挙げることができ、アルミニウムオキシ化合物としては、具体的には次の一般式(I)~(III)で表される化合物が挙げられる。
一般式(I)及び(II)で表される化合物は、アルミノキサンとも称される化合物である。アルミノキサンの中では、メチルアルミノキサンまたはメチルイソブチルアルミノキサンが好ましい。上記のアルミノキサンは、各群内および各群間で複数種併用することも可能である。
一般式(III)中、R112は、炭素数1~10、好ましくは炭素数1~6の炭化水素基を示す。
ホウ素化合物としては、カルボニウムカチオン、アンモニウムカチオンなどの陽イオンと、トリフェニルホウ素、トリス(3,5-ジフルオロフェニル)ホウ素、トリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素などの有機ホウ素化合物との錯化物、または種々の有機ホウ素化合物、例えばトリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素などを挙げることができる。
層状珪酸塩(以下、単に珪酸塩と略記することもある)とは、イオン結合などによって平行に積み重なったシート状の結晶構造を有する珪酸塩化合物である。当該ケイ酸塩化合物において、シート状の結晶は複数で一つの層を形成し、その層間には層間イオンを有してもよい。
層状珪酸塩の具体例としては、例えば、白水春雄著「粘土鉱物学」朝倉書店(1988年)等に記載される1層の四面体シートと1層の八面体シートが組み合わさった積み重なりを基本とする1:1型構造や2層の四面体シートが1層の八面体シートを挟み込んだ積み重なりを基本とする2:1型構造をもつ層状珪酸塩が挙げられる。
1:1型構造を持つ層状珪酸塩の具体例としては、ディッカイト、ナクライト、カオリナイト、メタハロイサイト、ハロイサイト等のカオリン族珪酸塩、クリソタイル、リザルダイト、アンチゴライト等の蛇紋石族珪酸塩等が挙げられる。
2:1型構造を持つ層状珪酸塩の具体例としては、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト等のスメクタイト族珪酸塩、バーミキュライト等のバーミキュライト族珪酸塩、雲母、イライト、セリサイト、海緑石等の雲母族珪酸塩、アタパルジャイト、セピオライト、パリゴルスカイト、ベントナイト、パイロフィライト、タルク、緑泥石群等が挙げられる。これらは混合層を形成していてもよい。
層状珪酸塩は、層間に交換可能なイオン(層間イオン)を含有することができ、そのような層間イオンが交換可能な層状珪酸塩はイオン交換性層状珪酸塩である。
層間イオンとしてはイオンがカチオンである層間カチオンである場合が好ましく、層間カチオンの種類としては、特に限定されないが、主成分として、リチウム、ナトリウム等の周期表第1族のアルカリ金属、カルシウム、マグネシウム等の周期表第2族のアルカリ土類金属、あるいは鉄、コバルト、銅、ニッケル、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、イリジウム、白金、金等の遷移金属などが挙げられる。
層状珪酸塩の形状は、特に制限はなく、天然に産出したままの形状や、人工的に合成してできた球形の形状でもよい。
また、天然に産出した層状珪酸塩を粉砕、造粒などの操作により形状を加工することが可能であり、中でも造粒によって形状を球形にすることが好ましい。さらに球形の形状に加工された層状珪酸塩は、分級などの操作によって粒子径分布を狭くすることが、良好なポリマー粒子性状を与えるため特に好ましい。
層状珪酸塩の化学処理方法は、例えば、特開2018-162391の段落0048~0066の記載を参照することができる。
層状珪酸塩中のアルミニウムおよびケイ素は、特開2018-162391の段落0089の記載を参照して、JIS法による化学分析による方法で検量線を作成し、蛍光X線で定量するという方法で測定される。
本発明に用いられる成分[C]は、有機アルミニウム化合物であり、好ましくは、下記一般式(4)で表される有機アルミニウム化合物が使用される。
(AlRnX3-n)m ・・・一般式(IV)
[上記一般式(IV)中、Rは、炭素数1~20のアルキル基を表し、Xは、ハロゲン、水素、アルコキシ基またはアミノ基を表し、nは1~3の、mは1~2の整数を各々表す。]
有機アルミニウム化合物は、単独であるいは複数種を組み合わせて使用することができる。
有機アルミニウム化合物の具体例としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリノルマルプロピルアルミニウム、トリノルマルブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルヘキシルアルミニウム、トリノルマルオクチルアルミニウム、トリノルマルデシルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニウムセスキクロライド、ジエチルアルミニウムヒドリド、ジエチルアルミニウムエトキシド、ジエチルアルミニウムジメチルアミド、ジイソブチルアルミニウムヒドリド、ジイソブチルアルミニウムクロライド等が挙げられる。これらのうち、好ましくは、m=1、n=3のトリアルキルアルミニウムおよびm=2、n=1、Xが水素のジアルキルアルミニウムヒドリドである。より好ましくは、Rが炭素数1~8であるトリアルキルアルミニウムである。
本発明に好ましく用いられるオレフィン重合用触媒は、上記成分[A-1]、成分[A-2]、成分[B]および成分[C]を含む。これらは、重合槽内または重合槽外で接触させて得ることができる。オレフィン重合用触媒はオレフィンの存在下で予備重合を行ってもよい。
成分[A-1]、成分[A-2]、成分[B]および成分[C]の使用量は任意である。
例えば、成分[A-1]および成分[A-2]の合計使用量は、成分[B]1gに対し、好ましくは0.1μmol~1000μmol、より好ましくは0.5μmol~500μmolの範囲である。
また、成分[A-1]と成分[A-2]の比率に関しては、成分[A-1]と成分[A-2]の合計モル量に対する[A-1]のモル量の割合が、好ましくは0.30以上、0.99以下である。この割合を適宜変化させることで、平均分子量や、高分子量、非常に高い分子量の他に、および分岐数および分岐分布が変化し、必要な分岐構造を保ちつつ極端に緩和時間の長い成分が少ない本発明の分岐状プロピレン系重合体を得ることができる。
また、成分[C]の使用量は、成分[A-1]および成分[A-2]の合計の遷移金属に対する成分[C]のアルミニウムのモル比で、好ましくは0.01~5×106、より好ましくは0.1~1×104の範囲である。
成分[A-1]または成分[A-2]の両方を別々または同時に成分[B]を接触させた後に、それらを成分[C]と接触させてもよいし、
成分[C]と成分[B]を接触させた後に、成分[A-1]と成分[A-2]を順次または同時に接触させてもよい。
これらの中で特に、成分[B]が存在する状況下で、成分[A-1]および成分[A-2]が、成分[C]と接触することが好ましい。
オレフィン重合用触媒は、オレフィンを接触させて少量重合されることからなる予備重合に付されることが好ましい。予備重合により触媒活性を向上させることができ、プロピレン系重合体の製造コストを抑えることができる。
使用するオレフィンは、特に限定はないが、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテン、4-メチル-1-ペンテン、3-メチル-1-ブテン、ビニルシクロアルカン、スチレン等を例示することができ、好ましくはプロピレンである。
予備重合槽へのオレフィンのフィード方法は、オレフィンを定速的にあるいは定圧状態になるように維持する導入方法やその組み合わせ、段階的な変化をさせる等、任意の方法が可能である。
予備重合温度、予備重合時間は、特に限定されないが、各々-20℃~100℃、5分~24時間の範囲であることが好ましい。
また、予備重合倍率は、成分[B]に対する予備重合ポリマーの質量比が好ましくは0.01~100、より好ましくは0.1~50である。
また、予備重合時に成分[C]を追加することもできる。
上記予備重合の際もしくは予備重合の後に、ポリエチレン、ポリプロピレン等の重合体、シリカ、チタニア等の無機酸化物の固体を共存させる等の方法も可能である。
本発明の分岐状プロピレン系重合体の重合方法としては、成分[A-1]、成分[A-2]、成分[B]および成分[C]を含むプロピレン重合用触媒の存在下にプロピレンを単独重合またはプロピレンとコモノマーとを共重合する方法が挙げられる。
重合様式は、溶液重合法、気相重合法、不活性溶媒を実質的に用いずプロピレンを溶媒として用いるバルク重合法等、あらゆる様式を採用しうる。中でも、バルク重合法が好ましい。
重合方式については、連続重合、バッチ重合を行う方法を採用することができる。
また、重合段数については、単段重合、二段以上の多段重合をすることができる。
本発明の分岐状プロピレン系重合体を得るためには、上記の触媒の存在下、水素の使用を制御することにより得ることが好ましい。
水素の使用については、例えば水素量が少ない場合には、成分[A-2]から生成するプロピレン系重合体が高分子量化して高分子量側へ分子量分布が広がることから、MzやMz/Mw、W100万、W200万が大きくなる。更に相乗的にプロピレン重合活性において、成分[A-1]は、成分[A-2]より相対的に水素による活性化が大きいことから、水素が少なくなると成分[A-1]の活性化は充分でなくなり相対的に成分[A-2]から生成するプロピレン系重合体の割合が大きくなり、W100万、W200万の値が更に大きくなる。
ここで、分岐構造をもった、MzやW100万、W200万で示される高分子量領域の成分が増えすぎてしまうと、極端に緩和時間の長い成分が多くなりすぎてしまう。そうするとSHI@1が大きくなって、歪硬化度の歪速度による差[SHI@10-SHI@1]が小さくなってしまい、溶融樹脂が流動するときの安定性が損なわれてしまう。
一方、水素量が多い場合には、成分[A-2]の方が成分[A-1]より水素による分子量低下の影響を受けやすく、成分[A-2]から生成するプロピレン系重合体の平均分子量が低下し、成分[A-1]から生成するプロピレン系重合体の平均分子量と近くなり、分子量分布が狭くなって、Mz/Mw、Mw/Mn、Mzの値が小さくなる。また、成分[A-1]は、成分[A-2]より相対的に水素による活性化が大きいことから、水素が多いと成分[A-2]由来の重合体が少なくなり、W100万、W200万の値が小さくなる。
ここで、分岐構造をもった、MzやW100万、W200万で示される高分子量領域の成分が減りすぎてしまうと、極端に緩和時間の長い成分が少なくなりすぎてしまう。そうするとSHI@1だけでなくSHI@10も小さくなってしまい、必要な溶融張力が得られなくなってしまう。
ここで水素量とは、導入するプロピレンに対する導入する水素量の比により増減できる量であり、ガスクロマトグラフを用いて測定できる水素濃度として測定できる量である。
重合反応器内の水素濃度が一定であるかどうかは、例えばバルク重合においては気相部の水素濃度を等間隔で測ることにより確認できる。
また、例えば本発明の分岐状プロピレン系重合体をバルク重合で得るためには、気相部の水素濃度の平均値が、200volppm以上1000volppm以下の範囲で変動係数が0.02以下になるように一定にすることが好ましく、より好ましくは、400volppmから600volppmの範囲で変動係数が0.02以下になるように一定にすることがよい。
本発明の分岐状プロピレン系重合体を連続重合する場合には、少なくとも水素とプロピレンとを重合反応器に連続的に導入する際に、触媒も連続的に導入することが好ましい。
本発明の分岐状プロピレン系重合体を、例えばバルク連続重合で製造する場合には、重合反応器内に導入するプロピレン導入量と、生成したポリマーと未反応のプロピレンを回収する量を調整することにより、重合反応器内に保有するポリマー量を一定(定常状態)に保つことができる。
この時、重合反応器内のプロピレン質量に対するポリマー量の割合(ポリマースラリー濃度)も一定となる。
ただし、ポリマースラリー濃度が一定であっても、ポリマーが沈降気味であると、プロピレン液中では位置の高低によってポリマー濃度が異なってしまう。この場合に、水素の消費速度が位置によって異なってしまい、結果的に分子量や分岐分布が広がってしまう。
そこで、本発明の分岐状プロピレン系重合体の製造方法では、ポリマースラリー濃度は55質量%以下が好ましく、より好ましくは50質量%以下であり、さらに好ましくは45質量%以下である。
また生産性の観点から、ポリマースラリー濃度を調整することが好ましく、本発明の分岐状プロピレン系重合体の製造方法では、ポリマースラリー濃度は30質量%以上が好ましく、より好ましくは35質量%以上であり、さらに好ましくは40質量%以上である。
本発明の分岐状プロピレン系重合体は、粉体、加熱溶融混練後粒状に切断されたペレットなどとして、成形材料に供することが可能である。
本発明の分岐状プロピレン系重合体には、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、造核剤、滑剤、難燃剤、アンチブロッキング剤、着色剤、無機充填剤、有機充填剤などの各種添加剤、種々の合成樹脂、天然樹脂などの各種樹脂を配合することができる。
本発明の分岐状プロピレン系重合体は、各種のポリプロピレンの成形法、例えば、射出成形、押出成形、発泡成形、中空成形などの成形法によって成形され、工業用射出成形部品、容器、無延伸フィルム、一軸延伸フィルム、二軸延伸フィルム、シート、パイプ、繊維などの各種成形品を製造することができる。
また、本発明の分岐状プロピレン系重合体は、必要な溶融張力を保ちつつ、極端に緩和時間の長い成分が少ないので、押出ラミネート成形においては、ドローレゾナンスを発生することなく高速で成形でき、そのときにネックイン現象が小さくなるので生産性をあげるのに好適にもちいることができる。
また本発明の分岐状プロピレン系重合体は、他の樹脂にブレンドして用いることもできる。
(1)温度230℃、2.16kg荷重で測定するメルトフローレート(MFR)
(2)GPCによって得られるMn、Mw、Mz、Mw/Mn、およびMz/Mw
(3)GPCによって得られる積分分子量分布曲線におけるW100万、およびW200万
(4)3D-GPCによって得られる絶対分子量Mabsの重量平均分子量(Mwabs)、分岐指数g’(100万)、分岐指数g’(Mwabs)、および[g’(Mwabs)-g’(100万)]
(5)動的粘弾性測定におけるη*(0.01)、η*(100)、および[η*(0.01)/η*(100)]
(6)13C-NMRで測定するメソトライアッド分率(mm)、異種結合量(2,1結合)、および異種結合量(1,3結合)
(7)o-ジクロロベンゼンによる昇温溶出分別(TREF)測定で得られる溶出曲線における40℃以下の温度で溶出する成分の量(TREF 40℃)
(8)示差走査熱量測定(DSC)で測定する融点(Tm)
(9)13C-NMRで測定する長鎖分岐数(LCB数)
(10)伸長粘度測定から得られる、SHI@10/s、SHI@1.0/s、[SHI@10/s-SHI@1.0/s]
(11)190℃の溶融張力(MT190)
(1)錯体1の合成
成分[A-1](錯体1)として、rac-ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(4-i-プロピルフェニル)インデニル}]ハフニウムを、特開2012-149160号公報の合成例1に記載の方法にしたがって合成した。
(2-1)触媒の調製
(2-a)層状珪酸塩の化学処理
撹拌翼と還流装置を取り付けた1Lの3つ口フラスコに、蒸留水645.1gと98%硫酸82.6gを加え、95℃まで昇温した。
そこへ市販のモンモリロナイト(水澤化学工業社製ベンクレイKK、Al=9.78質量%、Si=31.79質量%、Mg=3.18質量%、Al/Si(原子比)=0.320、平均粒径14μm)100gを添加し、95℃で320分反応させた。320分後、蒸留水0.5Lを加えて反応を停止し、濾過することでケーキ状固体物255gを得た。
このケーキ状固体物に蒸留水1545gを加えスラリー化し、40℃まで昇温した。スラリーに、水酸化リチウム・水和物5.734gを固体のまま加え、40℃で1時間反応させた。1時間後、反応スラリーを濾過し、1Lの蒸留水で3回洗浄し、再びケーキ状固体物を得た。
回収したケーキ状固体物を乾燥したところ、化学処理モンモリロナイト80gを得た。この化学処理モンモリロナイトの化学組成は、Al=7.68質量%、Si=36.05質量%、Mg=2.13質量%、Al/Si(原子比)=0.222、Li=0.53質量%であった。
(2-b)予備重合
1Lの3つ口フラスコに、得られた化学処理モンモリロナイト20gを入れ、ヘプタン131mLを加えてスラリーとし、これにトリイソブチルアルミニウム50mmol(濃度143.4mg/mLのヘプタン溶液を69mL)を加えて室温で1時間撹拌した。1時間後、ヘプタンで1/100まで洗浄し、全容量を100mLとした。
この化学処理モンモリロナイトが入ったスラリー溶液を50℃まで昇温した。そこへトリノルマルオクチルアルミニウム4.2mmol(濃度145.0mg/mLのヘプタン溶液を10.6mL)を加えて50℃で20分間撹拌した。
そこへ、rac-ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(4-i-プロピルフェニル)インデニル}]ハフニウム(錯体1)0.3mmol(トルエン50mLでスラリーとしたもの)を加えて、50℃に保ちながら20分間撹拌した。
その後、全容量が500mLになるようにヘプタンを追加し、このスラリーを1Lオートクレーブに導入した。
オートクレーブの内部温度を40℃にしたのち、プロピレンを10g/時の速度で導入し、4時間40℃を保ちつつ予備重合を行った。その後、プロピレン導入を止めて、40℃のまま1時間残重合を行った。
得られた触媒スラリーの上澄みをデカンテーションで除去した後、再びヘプタンを加えてデカンテーションすることにより予備重合触媒の洗浄をおこなった。上記デカンテーションにより残った部分に、トリイソブチルアルミニウム12mmol(濃度143.4mg/mLのヘプタン溶液を16.6mL)を加えて10分間撹拌した。この触媒スラリーを40℃で2時間減圧乾燥することにより、予備重合触媒54.0gを得た。予備重合倍率(予備重合ポリマー量を化学処理モンモリロナイト量で除した値(質量比))は1.70であった。
3Lオートクレーブを加熱下、窒素を流通させることにより予めよく乾燥させた後、プロピレンで槽内を置換して室温まで冷却した。トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(143.4mg/mL)2.86mL、水素を240mL、液化プロピレン750gを導入した後、70℃まで昇温した。その後、上記予備重合触媒を、予備重合ポリマーを除いた質量で100mgを高圧アルゴンで重合槽に圧送し、重合を開始した。70℃で1時間保持した後、未反応のプロピレンをすばやくパージし重合を停止した。そうしたところ、MFR=38のプロピレン単独重合体が約128g得られた。
得られたプロピレン単独重合体について、末端ビニル率、末端ビニリデン率、重量平均分子量の評価をおこなった。その結果、末端ビニル率(Rv)=0.79、末端ビニリデン率(Rvd)=0.13、重量平均分子量(Mw)=184209であった。
また、異種結合量はそれぞれ、2,1結合量=0.05mol%、1,3結合量=0.13mol%であった。
(1)錯体2の合成
成分[A-2](錯体2)として、rac-ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(4-クロロフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウムを、特開平11―240909号公報の実施例7に記載の方法にしたがって合成した。
(2-1)触媒の調製
(2-b)予備重合
1Lの3つ口フラスコに、前記成分[A-1](錯体1)の末端ビニル率(Rv)の評価(2-a)層状珪酸塩の化学処理で得られた化学処理モンモリロナイト20gを入れ、ヘプタン131mLを加えてスラリーとし、これにトリイソブチルアルミニウム50mmol(濃度143.4mg/mLのヘプタン溶液を69mL)を加えて室温で1時間撹拌した。1時間後、ヘプタンで1/100まで洗浄し、全容量を100mLとした。
この化学処理モンモリロナイトが入ったスラリー溶液を50℃まで昇温した。そこへトリノルマルオクチルアルミニウム4.2mmol(濃度145.0mg/mLのヘプタン溶液を10.6mL)を加えて50℃で20分間撹拌した。
そこへ、rac-ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(4-クロロフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム(錯体2)0.3mmol(トルエン50mLでスラリーとしたもの)を加えて、50℃に保ちながら20分間撹拌した。
その後、全容量が500mLになるようにヘプタンを追加し、このスラリーを1Lオートクレーブに導入した。
オートクレーブの内部温度を40℃にしたのち、プロピレンを10g/時の速度で導入し、4時間40℃を保ちつつ予備重合を行った。その後、プロピレン導入を止めて、40℃のまま1時間残重合を行った。
得られた触媒スラリーの上澄みをデカンテーションで除去した後、再びヘプタンを加えてデカンテーションすることにより予備重合触媒の洗浄をおこなった。上記デカンテーションにより残った部分に、トリイソブチルアルミニウム12mmol(濃度143.4mg/mLのヘプタン溶液を16.6mL)を加えて10分間撹拌した。この触媒スラリーを40℃で2時間減圧乾燥することにより、予備重合触媒62.2gを得た。予備重合倍率(予備重合ポリマー量を化学処理モンモリロナイト量で除した値)は2.11であった。
3Lオートクレーブを加熱下、窒素を流通させることにより予めよく乾燥させた後、プロピレンで槽内を置換して室温まで冷却した。トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(143.4mg/mL)2.86mL、水素を240ml、液化プロピレン750gを導入した後、70℃まで昇温した。その後、上記予備重合触媒を、予備重合ポリマーを除いた質量で30mgを高圧アルゴンで重合槽に圧送し、重合を開始した。70℃で1時間保持した後、未反応のプロピレンをすばやくパージし重合を停止した。そうしたところ、MFR=1.0のプロピレン単独重合体が約157g得られた。
(2-3)末端ビニル率、末端ビニリデン率、重量平均分子量
得られたプロピレン単独重合体について、末端ビニル率、末端ビニリデン率、重量平均分子量の評価をおこなった。その結果、末端ビニル率(Rv)=0、末端ビニリデン率(Rvd)=0.60、重量平均分子量(Mw)=511559であった。
また、異種結合量はそれぞれ、2,1結合量=0.55mol%、1,3結合量=0.37molであった。
内容積1m3の反応器に、合成例1の(2-a)のようにして得られた化学処理モンモリロナイト150kgを入れ、ヘキサン2832Lを加えてスラリーとし、これにトリイソブチルアルミニウム74.4kg(375mol)を85分かけて投入し60分間撹拌した。その後得られたスラリーをヘキサンで1/32まで洗浄し、全容量を900Lとした。
この化学処理モンモリロナイトが入ったスラリー溶液を50℃に保ち、そこへトリイソブチルアルミニウム0.65kg(濃度15.3質量%のヘキサン溶液を4.257kg 3.28mol)加えた。
得られたスラリーを5分間撹拌した後に、rac-ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-メチル-4-(4-クロロフェニル)-4-ヒドロアズレニル}]ハフニウム0.657kg(0.81mol)とトルエン96Lを加え、60分間撹拌を続けた。
その後、得られたスラリーにトリノルマルオクチルアルミニウム9.758kg(26.61mol)を加えて6分間撹拌した。その後、別の撹拌装置付き容器に、トルエン240Lにトリイソブチルアルミニウム0.064kg(濃度0.648質量%のトルエン溶液を9.88kg、0.32mol)を加えたところへrac-ジクロロ[1,1’-ジメチルシリレンビス{2-(5-メチル-2-フリル)-4-(4-i-プロピルフェニル)インデニル}]ハフニウム1.768kg(1.89mol)を加えて調製しておいた溶液を、前記スラリーに投入し、トルエン100Lを加え、さらに20分間撹拌を続けた。
その後ヘキサン2387Lを追加し、反応器の内部温度を40℃にしたのち、プロピレン328.1kgを240分間かけてフィードし40℃を保ちながら予備重合を行った。
その後、プロピレンフィードを止めて、40℃のまま80分間残重合を行った。
残重合終了後、撹拌を停止し内容物を沈降させて静定した。その上澄みを溶液量が1500Lになるように除去した。その後、トリイソブチルアルミニウム12.7kgを加えて再びヘキサンを3974L加え撹拌した後に沈降させて静定した。その上澄みを溶液量が1500Lになるまで除去した。
ここにトリイソブチルアルミニウム8.9kg(濃度20.8質量%のヘキサン溶液を42.9kg)とヘキサン205Lを加えた。
その後、反応液を乾燥機へ移送し、40℃で9時間乾燥させることにより、予備重合触媒(予備重合触媒1)465kgを得た。予備重合倍率(予備重合ポリマー量を化学処理モンモリロナイト量で除した値(質量比))は2.10であった。
内容積100m3の撹拌式高圧反応容器(長さL/内径D=1.2)に、液化プロピレンを20T/hr、トリイソブチルアルミニウムを80kg/hr、水素を0.180kg/hr、予備重合触媒1を0.87kg/hr(予備重合ポリマーを除いた質量で)の流量で連続的に導入し、温度を70±0.1℃に保ち、重合反応器内のポリマースラリー濃度が40質量%に保たれるように連続重合を行った。プロピレン系重合体(パウダー)の生産量は8.0T/hrであった。この時、プロピレンに対する水素の導入量比の平均値は9.0質量ppm、標準偏差0.050質量ppm以下、変動係数が0.010以下、重合槽内気相部の水素濃度は450±5ppmであった。
得られたプロピレン系重合体(パウダー)をよく乾燥した後に、パウダーを用いてMFR、GPC、3D-GPC、NMR、TREFの測定を行った。またパウダーをプレスしたサンプル片を作成しDSCの測定を行った。
またパウダーを下記造粒条件で造粒してプロピレン系重合体のペレットを得た。造粒したペレットを用いて、溶融張力、動的粘弾性、伸長粘度等の測定を行った。評価結果を表1に示す。
プロピレン系重合体のパウダー100質量部に対し、フェノ-ル系酸化防止剤であるテトラキス[メチレン-3-(3’,5’-ジ-t-ブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネ-ト]メタン(商品名:IRGANOX1010、BASFジャパン株式会社製)0.125質量部、フォスファイト系酸化防止剤であるトリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)フォスファイト(商品名:IRGAFOS 168、BASFジャパン株式会社製)0.125質量部を配合し、高速撹拌式混合機(商品名:ヘンシェルミキサー)を用い室温下で3分間混合した後、二軸押出機にて溶融混練して、プロピレン系重合体のペレットを得た。なお、二軸押出機には、テクノベル社製KZW-25を用い、スクリュー回転数は400RPM、混練温度は、ホッパー下から80℃、160℃、210℃、230℃(以降、ダイス出口まで同温度)の設定とした。
実施例1のプロピレン系重合体の重合において、水素導入量を0.180kg/hrから0.230kg/hrに変更し、触媒量を0.87kg/hrから0.73kg/hrに変更し、重合反応器内のポリマースラリー濃度が40質量%とプロピレン系重合体(パウダー)の抜出量を8.0T/hrに保つようにした。この時、連続的に導入するプロピレンに対する連続的に導入する水素の導入量比の平均値は11.5質量ppm、標準偏差0.050質量ppm以下、変動係数が0.005以下となり、重合槽内気相部の水素濃度は600±5ppmであった。
得られたプロピレン系重合体(パウダー)をよく乾燥した後に、パウダーを用いてMFR、GPC、3D-GPC、NMR、TREFの測定を行った。またパウダーをプレスしたサンプル片を作成しDSCの測定を行った。
またパウダーを実施例1と同様の造粒条件で造粒してプロピレン系重合体のペレットを得た。造粒したペレットを用いて、溶融張力、動的粘弾性、伸長粘度等の測定を行った。
評価結果を表1に示す。
20Lオートクレーブを加熱下、窒素を流通させることにより予めよく乾燥させた後、プロピレンで槽内を置換して室温まで冷却した。トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(140mg/mL)18.7mL、水素を0.083g導入した後に液化プロピレン5000gを導入し63℃まで昇温した。その後、上記予備重合触媒1を、予備重合ポリマーを除いた質量で200mgを高圧アルゴンで重合槽に圧送して重合を開始し、速やかに70℃まで昇温した。そのまま70℃で保持し、重合開始から1時間後、反応のプロピレンをすばやくパージし重合を停止した。そうしたところ約2039gのプロピレン単独重合体が得られた。
得られたプロピレン系重合体(パウダー)をよく乾燥した後に、パウダーを用いてMFR、GPC、3D-GPC、NMR、TREFの測定を行った。またパウダーをプレスしたサンプル片を作成しDSCの測定を行った。
またパウダーを実施例1と同様の造粒条件で造粒してプロピレン系重合体のペレットを得た。造粒したペレットを用いて、溶融張力、動的粘弾性、伸長粘度等の測定を行った。
評価結果を表1に示す。
比較例1において、水素を0.099g導入するように変更した以外は、比較例1と同様の方法で重合を行った。その結果、約2058gのプロピレン単独重合体が得られた。
得られたプロピレン系重合体(パウダー)をよく乾燥した後に、パウダーを用いてMFR、GPC、3D-GPC、NMR、TREFの測定を行った。またパウダーをプレスしたサンプル片を作成しDSCの測定を行った。
またパウダーを実施例1と同様の造粒条件で造粒してプロピレン系重合体のペレットを得た。造粒したペレットを用いて、溶融張力、動的粘弾性、伸長粘度等の測定を行った。
評価結果を表1に示す。
比較例1において、水素を0.106g導入するように変更した以外は、比較例1と同様の方法で重合を行った。その結果、約2278gのプロピレン単独重合体が得られた。
得られたプロピレン系重合体(パウダー)をよく乾燥した後に、パウダーを用いてMFR、GPC、3D-GPC、NMR、TREFの測定を行った。またパウダーをプレスしたサンプル片を作成しDSCの測定を行った。
またパウダーを実施例1と同様の造粒条件で造粒してプロピレン系重合体のペレットを得た。造粒したペレットを用いて、溶融張力、動的粘弾性、伸長粘度等の測定を行った。
評価結果を表1に示す。
比較例1において、水素を0.084g、エチレンを320g導入し、上記予備重合触媒1を、予備重合ポリマーを除いた質量で70mgするように変更した以外は、比較例1と同様の方法で重合を行った。その結果、約2260gのプロピレン単独重合体が得られた。
得られたプロピレン系重合体(パウダー)をよく乾燥した後に、パウダーを用いてMFR、GPC、3D-GPC、NMR、TREFの測定を行った。またパウダーをプレスしたサンプル片を作成し,予め作成した検量線に基づいてIRを用いてエチレン含量の測定を行ったところ、3.6wt%であった。また同じくプレスしたサンプル片を用いてDSCの測定を行った。
またパウダーを実施例1と同様の造粒条件で造粒してプロピレン系重合体のペレットを得た。造粒したペレットを用いて、溶融張力、動的粘弾性、伸長粘度等の測定を行った。
評価結果を表1に示す。
比較例1において、水素を0.091g、エチレンを107g導入し、上記予備重合触媒1を、予備重合ポリマーを除いた質量で120mgするように変更した以外は、比較例1と同様の方法で重合を行った。その結果、約2413gのプロピレン単独重合体が得られた。
得られたプロピレン系重合体(パウダー)をよく乾燥した後に、パウダーを用いてMFR、GPC、3D-GPC、NMR、TREFの測定を行った。またパウダーをプレスしたサンプル片を作成し、予め作成した検量線に基づいてIRを用いてエチレン含量の測定を行ったところ、1.0wt%であった。また同じくプレスしたサンプル片を用いてDSCの測定を行った。
またパウダーを実施例1と同様の造粒条件で造粒してプロピレン系重合体のペレットを得た。造粒したペレットを用いて、溶融張力、動的粘弾性、伸長粘度等の測定を行った。
評価結果を表1に示す。
実施例1~2および比較例1~5から、本発明の分岐状プロピレン系重合体は、従来とは異なる分岐状プロピレンの構造、特に分子量分布と分岐分布を有し、および動的粘弾性測定における複素粘性率η*(ω)の角周波数ω依存性とMFRとが特定の式を満たすことで、極端に緩和時間の長い成分が少なくなり、成形に必要な溶融張力を保ちつつ、低変形速度域における歪硬化が小さくなり、低変形速度域における歪硬化と高変形速度域における歪硬化の差が大きくなることが示された。
Claims (9)
- 下記特性(1)~(5)を有する分岐状プロピレン系重合体。
特性(1):温度230℃、2.16kg荷重で測定するメルトフローレート(MFR)が10g/10分以上100g/10分以下である。
特性(2):ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって得られる、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が2.5以上3.5未満であり、z平均分子量(Mz)と重量平均分子量(Mw)との比(Mz/Mw)が3.0以上4.7以下であり、かつz平均分子量(Mz)が50.0万以上94.0万以下である。
特性(3):GPCによって得られる積分分子量分布曲線において、分子量が100万以上の成分の割合(W100万)が1.5質量%以上4.0質量%以下である。
特性(4):3D-GPCによって得られる分子量分布曲線において、絶対分子量Mabsが100万の分岐指数g’(100万)が0.70より大きく0.85以下である。
特性(5): 動的粘弾性測定における角周波数ω=0.01rad/sの複素粘性率η*(0.01)と角周波数ω=100rad/sの複素粘性率η*(100)との比[η*(0.01)/η*(100)]が4.0以上20以下であり、かつη*(0.01)/η*(100)とMFRとが下記の式(1)および式(2)を満たす。
η*(0.01)/η*(100)≦ -21×Log(MFR)+45 ・・・式(1)
η*(0.01)/η*(100)≧ -21×Log(MFR)+38 ・・・式(2) - さらに下記特性(4’)を有する請求項1に記載の分岐状プロピレン系重合体。
特性(4’):3D-GPCによって得られる絶対分子量の重量平均分子量(Mwabs)が100万未満であり、3D-GPCによって得られる分子量分布曲線において、絶対分子量の重量平均分子量Mwabsでの分岐指数g’(Mwabs)と分岐指数g’(100万)とが下記の式(3)を満たす。
0≦g’(Mwabs)-g’(100万)≦0.10 ・・・式(3) - さらに下記特性(6)を有する請求項1又は2に記載の分岐状プロピレン系重合体。
特性(6):13C-NMRで測定するメソトライアッド分率(mm)が95%以上99%未満、異種結合量(2,1結合)が0.05mol%以上0.50mol%以下、および異種結合量(1,3結合)が0.05mol%以上0.50mol%以下である。 - さらに下記特性(7)を有する請求項1~3のいずれか一項に記載の分岐状プロピレン系重合体。
特性(7):o-ジクロロベンゼン(ODCB)による昇温溶出分別(TREF)測定で得られる溶出曲線において、40℃以下の温度で溶出する成分が0.1質量%以上3.0質量%以下である。 - さらに下記特性(8)を有する請求項1~4のいずれか一項に記載の分岐状プロピレン系重合体。
特性(8):示差走査熱量測定(DSC)で測定する融点(Tm)が150.0℃より大きく160.0℃未満である。 - さらに下記特性(9)を有する請求項1~5のいずれか一項に記載の分岐状プロピレン系重合体。
特性(9):13C-NMRで測定する長鎖分岐数が0.1個/1000モノマー以上0.5個/1000モノマー以下である。 - 請求項1~6のいずれか一項に記載の分岐状プロピレン系重合体の製造方法であって、下記の成分[A-1]、成分[A-2]、成分[B]および成分[C]を含むプロピレン重合用触媒の存在下にプロピレンを単独重合またはプロピレンとコモノマーとを共重合する分岐状プロピレン系重合体の製造方法。
成分[A-1]:70℃でプロピレン単独重合を行った場合に、末端ビニル率(Rv)が0.5以上のプロピレン単独重合体a-1を与えるメタロセン化合物、
成分[A-2]:70℃でプロピレン単独重合を行った場合に、プロピレン単独重合体a-1よりも重量平均分子量が大きく、末端ビニル率(Rv)が0.5より小さいプロピレン単独重合体a-2を与えるメタロセン化合物
成分[B]:成分[A-1]および成分[A-2]と反応してイオン対を形成する化合物または層状珪酸塩
成分[C]:有機アルミニウム化合物 - 水素濃度を一定にしてプロピレンを単独重合またはプロピレンとコモノマーとを共重合する請求項7に記載の分岐状プロピレン系重合体の製造方法。
- 水素とプロピレンとを重合反応器に連続的に導入し、水素とプロピレンの導入量比を一定に保って、水素濃度を一定にしてプロピレンを単独重合またはプロピレンとコモノマーとを共重合する、請求項7または8に記載の分岐状プロピレン系重合体の製造方法。
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