WO2024080319A1 - 3-methyl-1-butene, and production method of 3-methyl-1-butene polymer - Google Patents

3-methyl-1-butene, and production method of 3-methyl-1-butene polymer Download PDF

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直行 片山
翼 稲田
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悠 佐藤
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株式会社クラレ
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Abstract

3-Methyl-1-butene that has a purity determined by gas chromatography of 99.5000-99.9940% and contains 0.0070-0.1700% of 2-methyl-1-butene as an impurity.

Description

3-メチル-1-ブテン、及び3-メチル-1-ブテン系重合体の製造方法Method for producing 3-methyl-1-butene and 3-methyl-1-butene polymer
 本発明は、3-メチル-1-ブテン、及び3-メチル-1-ブテン系重合体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing 3-methyl-1-butene and 3-methyl-1-butene polymers.
 3-メチル-1-ブテン系重合体は、高融点ポリオレフィンとして広く知られている。
 3-メチル-1-ブテンは分岐構造のため、プロピレンのような直鎖構造のα-オレフィンよりも重合活性が低いことは知られており、3-メチル-1-ブテン系重合体の製造に必要な触媒使用量が多くなる問題がある。当該問題に対し、重合の高活性化のために、例えば触媒が検討されている(例えば、特許文献1参照)。
3-Methyl-1-butene polymers are widely known as high melting point polyolefins.
It is known that 3-methyl-1-butene has a branched structure and therefore has a lower polymerization activity than α-olefins having a linear structure such as propylene, and there is a problem that a large amount of catalyst is required for the production of a 3-methyl-1-butene polymer. In order to address this problem, for example, catalysts for increasing the activity of polymerization have been studied (for example, see Patent Document 1).
 一方、3-メチル-1-ブテンは、3-メチル-1-ブタノール(イソアミルアルコール)の脱水反応により製造される。この際、通常、2-メチル-1-ブテン及び2-メチル-2-ブテンが副生する(例えば、特許文献2参照)。
 また、副生された2-メチル-1-ブテン及び2-メチル-2-ブテンは、蒸留により精製除去され得ることも知られている(例えば、特許文献3及び4参照)。
 さらに、特許文献3には、3-メチル-1-ブテンをコモノマーとして使用するには、高純度の3-メチル-1-ブテンが適しているとし、「その中の含水量が50ppmを超えると、重合に際して使用される触媒、例えばメタロセン触媒又はチーグラー・ナッタ触媒が、加水分解によって損傷を受ける。」、また「好ましくは3-メチル-1-ブテンを98%より高く、有利には99.0%より高く、とりわけ有利には99.5%より高く」との記載がある。また、特許文献4には、「3-メチルブト-1-エンの質量割合が少なくとも90質量%であり、2-メチルブト-1-エン、2,2-ジメチルプロパ-1-エン及び/又は3-メチルブト-2-エンの質量割合が10質量%未満である混合物」をモノマー又はコモノマーとして使用できる記載がある。
On the other hand, 3-methyl-1-butene is produced by the dehydration reaction of 3-methyl-1-butanol (isoamyl alcohol), usually producing 2-methyl-1-butene and 2-methyl-2-butene as by-products (see, for example, Patent Document 2).
It is also known that the by-produced 2-methyl-1-butene and 2-methyl-2-butene can be purified and removed by distillation (see, for example, Patent Documents 3 and 4).
Furthermore, Patent Document 3 describes that high purity 3-methyl-1-butene is suitable for using 3-methyl-1-butene as a comonomer, and that "if the water content therein exceeds 50 ppm, the catalyst used in the polymerization, for example a metallocene catalyst or a Ziegler-Natta catalyst, is damaged by hydrolysis," and that "preferably, 3-methyl-1-butene is more than 98%, more preferably more than 99.0%, and particularly preferably more than 99.5%. In addition, Patent Document 4 describes that "a mixture in which the mass proportion of 3-methylbut-1-ene is at least 90 mass% and the mass proportion of 2-methylbut-1-ene, 2,2-dimethylprop-1-ene and/or 3-methylbut-2-ene is less than 10 mass%" can be used as a monomer or comonomer.
特開平05-194650号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-194650 国際公開第2005/080302号International Publication No. 2005/080302 特表2012-528097号公報JP 2012-528097 A 米国特許出願公開第2009/0163687号明細書US Patent Application Publication No. 2009/0163687
 上記のとおり特許文献1では、重合活性を高めるために触媒の検討が行われているが、3-メチル-1-ブテンの純度について検討されていない。
 特許文献3及び4に記載されているように、重合活性の観点から、3-メチル-1-ブテンの純度は高い程有利である。一方で、3-メチル-1-ブテンの純度を高めるために、例えば、繰り返し蒸留精製を行うことや、過酷な精製条件の設定、もしくは特殊な精製装置を用いることは、経済性の観点から必ずしも有利とはいえない。特許文献3には、3-メチル-1-ブテンの高い重合活性や成形性を保持するために、許容される2-メチル-1-ブテンの混入量に関する記述はない。また、特許文献4には、上記混合物中、2-メチルブト-1-エン、2,2-ジメチルプロパ-1-エン及び/又は3-メチルブト-2-エンの質量割合は、好ましくは1質量%以下、より好ましくは0.001~1質量%である記載があるものの、3-メチル-1-ブテンの高い重合活性と成形性と経済性とのバランスに関する記述はない。
As described above, in Patent Document 1, catalysts are examined to increase the polymerization activity, but the purity of 3-methyl-1-butene is not examined.
As described in Patent Documents 3 and 4, from the viewpoint of polymerization activity, the higher the purity of 3-methyl-1-butene, the more advantageous it is. On the other hand, for example, repeated distillation purification, setting harsh purification conditions, or using a special purification device in order to increase the purity of 3-methyl-1-butene is not necessarily advantageous from the viewpoint of economy. Patent Document 3 does not describe the allowable amount of 2-methyl-1-butene to maintain the high polymerization activity and moldability of 3-methyl-1-butene. In addition, Patent Document 4 describes that the mass ratio of 2-methylbut-1-ene, 2,2-dimethylprop-1-ene, and/or 3-methylbut-2-ene in the mixture is preferably 1 mass% or less, more preferably 0.001 to 1 mass%, but does not describe the balance between the high polymerization activity of 3-methyl-1-butene, moldability, and economy.
 そこで本発明は、高い重合活性と成形性と経済性とを両立することができる3-メチル-1-ブテン、及びそれを用いた3-メチル-1-ブテン系重合体の製造方法を提供する。 The present invention provides 3-methyl-1-butene that can achieve both high polymerization activity, moldability, and economic efficiency, and a method for producing 3-methyl-1-butene polymers using the same.
 上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明者らは下記本発明を想到し、当該課題を解決できることを見出した。
 すなわち、本発明は下記のとおりである。
As a result of intensive research aimed at solving the above problems, the present inventors have conceived the following invention and found that the problems can be solved.
That is, the present invention is as follows.
[1] ガスクロマトグラフィーによって求めた純度が99.5000~99.9940%である3-メチル-1-ブテンであって、不純物として2-メチル-1-ブテンを0.0070~0.1700%含む、3-メチル-1-ブテン。
[2] 3-メチル-1-ブテンを重合に付す工程を有し、上記3-メチル-1-ブテンはガスクロマトグラフィーによって求めた純度が99.5000~99.9940%であり、上記3-メチル-1-ブテンは不純物として2-メチル-1-ブテンを0.0070~0.1700%含む、
3-メチル-1-ブテン系重合体の製造方法。
[3] 上記重合が、周期表第4族遷移金属原子を有する化合物を含む触媒の存在下で行われる、上記[2]に記載の3-メチル-1-ブテン系重合体の製造方法。
[4] 上記触媒が、担体に担持されている、上記[3]に記載の3-メチル-1-ブテン系重合体の製造方法。
[5] 上記[2]~[4]のいずれか1つに記載の3-メチル-1-ブテン系重合体の製造方法により製造される3-メチル-1-ブテン系重合体を含む樹脂組成物。
[1] 3-methyl-1-butene having a purity of 99.5000 to 99.9940% as determined by gas chromatography and containing 0.0070 to 0.1700% of 2-methyl-1-butene as an impurity.
[2] A process for polymerizing 3-methyl-1-butene, wherein the 3-methyl-1-butene has a purity of 99.5000 to 99.9940% as determined by gas chromatography, and the 3-methyl-1-butene contains 0.0070 to 0.1700% of 2-methyl-1-butene as an impurity.
A method for producing a 3-methyl-1-butene polymer.
[3] The method for producing a 3-methyl-1-butene polymer according to the above [2], wherein the polymerization is carried out in the presence of a catalyst containing a compound having a transition metal atom of Group 4 of the periodic table.
[4] The method for producing a 3-methyl-1-butene polymer according to the above [3], wherein the catalyst is supported on a carrier.
[5] A resin composition comprising a 3-methyl-1-butene polymer produced by the method for producing a 3-methyl-1-butene polymer according to any one of [2] to [4] above.
 本発明によれば、高い重合活性と成形性と経済性とを両立することができる3-メチル-1-ブテン、及びそれを用いた3-メチル-1-ブテン系重合体の製造方法を提供することができる。 The present invention provides 3-methyl-1-butene that can achieve both high polymerization activity, moldability, and economic efficiency, and a method for producing 3-methyl-1-butene polymers using the same.
 以下、本発明の実施形態の一例に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下の記載に限定されない。
 また本明細書において、実施形態の好ましい形態を示すが、個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、好ましい形態である。数値範囲で示した事項について、いくつかの数値範囲がある場合、それらの下限値と上限値とを選択的に組み合わせて好ましい形態とすることができる。
 なお、本明細書において、「XX~YY」との数値範囲の記載がある場合、「XX以上YY以下」を意味する。
 また、本明細書において、「重合活性」とは、3-メチル-1-ブテンの重合反応を直接又は間接的に促進し3-メチル-1-ブテン系重合体を生産する触媒の活性を意味する。重合活性は、使用した触媒の質量に対する重合反応により生産されたポリマーの質量で示され、具体的には実施例に記載の方法により算出される。
 なお、本明細書において、「液体状」とは、1気圧、25℃の環境において流動性を有している状態をいう。「固体状」とは、1気圧、25℃の環境において流動性がない状態をいう。
Hereinafter, the present invention will be described based on an example of an embodiment. However, the embodiment described below is an example for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the following description.
In addition, in this specification, preferred embodiments are shown, but a combination of two or more of the individual preferred embodiments is also a preferred embodiment. When there are several numerical ranges for matters shown as numerical ranges, the lower limit value and the upper limit value can be selectively combined to form a preferred embodiment.
In this specification, when a numerical range is stated as "XX to YY", it means "XX or more and YY or less".
In this specification, the term "polymerization activity" means the activity of a catalyst that directly or indirectly promotes the polymerization reaction of 3-methyl-1-butene to produce a 3-methyl-1-butene polymer. The polymerization activity is indicated by the mass of a polymer produced by a polymerization reaction relative to the mass of the catalyst used, and is specifically calculated by the method described in the Examples.
In this specification, the term "liquid" refers to a state in which the material has fluidity in an environment of 1 atmospheric pressure and 25° C. The term "solid" refers to a state in which the material does not have fluidity in an environment of 1 atmospheric pressure and 25° C.
 本実施形態の3-メチル-1-ブテンは、ガスクロマトグラフィーによって求めた純度が99.5000~99.9940%であり、不純物として2-メチル-1-ブテンを0.0070~0.1700%含むことを特徴とする。
 ここで、上記純度を示す「99.5000~99.9940%」は、不純物を含有する3-メチル-1-ブテンをガスクロマトグラフィーにより測定した際の、全化合物のピーク面積の総和100%に対する3-メチル-1-ブテンのピーク面積の割合である。同様に、「0.0070~0.1700%」は、不純物を含有する3-メチル-1-ブテンをガスクロマトグラフィーにより測定した際の、ピーク面積の総和100%に対する2-メチル-1-ブテンのピーク面積の割合である。より具体的には、実施例に記載の方法により求められる。なお、実施例において詳述するとおり、上記純度は、ガスクロマトグラフィーのピーク面積%であり、本明細書では単に「%」で表記するものとする。なお、3-メチル-1-ブテンが例えば0.0070%である場合、当然に、3-メチル-1-ブテンの純度は、99.9930%以下又はそれ未満である。
 ここで、ガスクロマトグラフィーによる測定において、後述する実施例で例証されたとおり、3-メチル-1-ブテンと2-メチル-1-ブテンの検出感度は同一である。なお、2-メチル-2-ブテンの検出感度も、3-メチル-1-ブテン及び2-メチル-1-ブテンの検出感度も同一である。よって、本実施形態では、ガスクロマトグラフィーによって求めた3-メチル-1-ブテン対2-メチル-1-ブテンのピーク面積の強度比は、99.9940:0.0070~99.5000~0.1700の範囲内にある。よって、斯かるピーク面積の強度比の範囲を満たす3-メチル-1-ブテンを含む組成物(例えば溶液)もまた、本実施形態の一態様である。
The 3-methyl-1-butene of this embodiment is characterized in that the purity determined by gas chromatography is 99.5000 to 99.9940% and that it contains 0.0070 to 0.1700% of 2-methyl-1-butene as an impurity.
Here, the purity "99.5000 to 99.9940%" is the ratio of the peak area of 3-methyl-1-butene to the sum of the peak areas of all compounds (100%) when 3-methyl-1-butene containing impurities is measured by gas chromatography. Similarly, "0.0070 to 0.1700%" is the ratio of the peak area of 2-methyl-1-butene to the sum of the peak areas (100%) when 3-methyl-1-butene containing impurities is measured by gas chromatography. More specifically, it is determined by the method described in the Examples. As described in detail in the Examples, the purity is the peak area % of gas chromatography, and is simply expressed as "%" in this specification. When 3-methyl-1-butene is, for example, 0.0070%, the purity of 3-methyl-1-butene is naturally 99.9930% or less.
Here, in the measurement by gas chromatography, as exemplified in the examples described later, the detection sensitivity of 3-methyl-1-butene and 2-methyl-1-butene is the same. The detection sensitivity of 2-methyl-2-butene, and the detection sensitivity of 3-methyl-1-butene and 2-methyl-1-butene are also the same. Thus, in this embodiment, the peak area intensity ratio of 3-methyl-1-butene to 2-methyl-1-butene determined by gas chromatography is in the range of 99.9940:0.0070 to 99.5000 to 0.1700. Thus, a composition (e.g., a solution) containing 3-methyl-1-butene that satisfies this range of peak area intensity ratio is also one aspect of this embodiment.
 本実施形態の3-メチル-1-ブテンは、不純物として2-メチル-1-ブテンを上記数値範囲で含むにもかかわらず、重合活性の保持率が90%以上であり、高い重合活性と経済性とを両立することができる。
 加えて、本実施形態の3-メチル-1-ブテンは、不純物として2-メチル-1-ブテンを上記数値範囲で含むことで、3-メチル-1-ブテン系重合体が、成形に好適な流動性を有しやすくなり、成形性特に射出成形性が得られやすくなる。成形性及び流動性は、例えば、後述する実施例の欄に記載の方法にしたがってメルトフローレートを測定することで評価できる。本実施形態の3-メチル-1-ブテンは、上記方法で測定したメルトフローレートの値が、好ましくは1.0g/10分以上であり、より好ましくは1.1g/10分以上であり、さらに好ましくは1.2g/10分以上であり、よりさらに好ましくは1.3g/10分以上である。斯かるメルトフローレートの上限値は特に限定されないが、例えば300g/10分以下であり、好ましくは100g/10分以下であり、より好ましくは50g/10分以下であり、更に好ましくは10g/10分以下である。
 また、2-メチル-1-ブテンが上記数値範囲内であれば、分子量の指標であるメルトフローレートの過剰な上昇を抑えることもできる。
 よって、上記3-メチル-1-ブテンを重合に付して得られる3-メチル-1-ブテン系重合体は、成形に適切な流動性を有しやすくなり、分子量保持による機械特性保持にも優れることが期待できる。
 なお、本実施形態の3-メチル-1-ブテンは、上述のとおり不純物として2-メチル-1-ブテンを含むが、別の表現をすれば、本実施形態は3-メチル-1-ブテンと2-メチル-1-ブテンとを含む混合物ともいえる。好ましくは、本実施形態の3-メチル-1-ブテンは、イソブテン、3-メチル-1-ブタノール、及び、ジ-(3-メチルブチル)エーテルを含まないか又は検出限界以下である。
Although the 3-methyl-1-butene of the present embodiment contains 2-methyl-1-butene as an impurity in the above-mentioned numerical range, the polymerization activity retention rate is 90% or more, and both high polymerization activity and economic efficiency can be achieved.
In addition, the 3-methyl-1-butene of the present embodiment contains 2-methyl-1-butene as an impurity in the above numerical range, so that the 3-methyl-1-butene polymer is more likely to have fluidity suitable for molding, and moldability, particularly injection moldability, is more likely to be obtained. Moldability and fluidity can be evaluated, for example, by measuring the melt flow rate according to the method described in the Examples section below. The 3-methyl-1-butene of the present embodiment has a melt flow rate measured by the above method of preferably 1.0 g/10 min or more, more preferably 1.1 g/10 min or more, even more preferably 1.2 g/10 min or more, and even more preferably 1.3 g/10 min or more. The upper limit of such melt flow rate is not particularly limited, but is, for example, 300 g/10 min or less, preferably 100 g/10 min or less, more preferably 50 g/10 min or less, and even more preferably 10 g/10 min or less.
In addition, if the amount of 2-methyl-1-butene is within the above range, an excessive increase in the melt flow rate, which is an index of molecular weight, can be suppressed.
Therefore, the 3-methyl-1-butene polymer obtained by polymerizing the above-mentioned 3-methyl-1-butene is likely to have a flowability suitable for molding, and is expected to have excellent retention of mechanical properties due to retention of molecular weight.
In addition, the 3-methyl-1-butene of the present embodiment contains 2-methyl-1-butene as an impurity as described above, but in other words, the present embodiment can be said to be a mixture containing 3-methyl-1-butene and 2-methyl-1-butene. Preferably, the 3-methyl-1-butene of the present embodiment does not contain isobutene, 3-methyl-1-butanol, and di-(3-methylbutyl)ether, or the amounts of these are below the detection limit.
<3-メチル-1-ブテン>
[3-メチル-1-ブテンの純度]
 本実施形態の3-メチル-1-ブテンの純度は、99.5000~99.9940%である。3-メチル-1-ブテンの純度が99.5000%未満であると、重合活性が低下するため、経済的に3-メチル1-ブテン系重合体を製造できない。3-メチル-1-ブテンの純度が99.9940を超えると粗3-メチル-1-ブテンの蒸留工程における還流比が過剰になるため、経済的に3-メチル-1-ブテンを製造できない。また、3-メチル-1-ブテンの純度が99.9940以下であると、3-メチル-1-ブテン系重合体の流動性(メルトフローレート)低下を抑制できることから、特に射出成形性を良好に保つことができる。
 3-メチル-1-ブテンの純度は、好ましくは99.6000~99.9940%、より好ましくは99.7000~99.9940%、さらに好ましくは99.7000~99.9500%、よりさらに好ましくは99.8000~99.9500%である。
<3-Methyl-1-butene>
[Purity of 3-methyl-1-butene]
The purity of 3-methyl-1-butene in this embodiment is 99.5000 to 99.9940%. If the purity of 3-methyl-1-butene is less than 99.5000%, the polymerization activity decreases, and therefore, it is not economical to produce a 3-methyl-1-butene polymer. If the purity of 3-methyl-1-butene exceeds 99.9940, the reflux ratio in the distillation step of crude 3-methyl-1-butene becomes excessive, and therefore, it is not economical to produce 3-methyl-1-butene. If the purity of 3-methyl-1-butene is 99.9940 or less, it is possible to suppress a decrease in the fluidity (melt flow rate) of the 3-methyl-1-butene polymer, and therefore, it is possible to maintain good injection moldability in particular.
The purity of 3-methyl-1-butene is preferably 99.6000 to 99.9940%, more preferably 99.7000 to 99.9940%, even more preferably 99.7000 to 99.9500%, and still more preferably 99.8000 to 99.9500%.
[不純物]
 本実施形態の3-メチル-1-ブテンには、不純物として2-メチル-1-ブテンが0.0070~0.1700%含まれる。2-メチル-1-ブテンの含有割合が0.0070%未満であると、粗3-メチル-1-ブテンの蒸留工程における還流比が過剰になるため、経済的に3-メチル-1-ブテンを製造できない。また、3-メチル-1-ブテン系重合体の流動性(メルトフローレート)が下がり過ぎて、成形性特に射出成形性が損なわれるおそれがある。2-メチル-1-ブテンの含有割合が0.1700%を超えると、重合反応が阻害されるため触媒使用量が多くなり、重合活性が低下し経済的ではない。また、重合体の分子量が小さくなるため機械物性も低下するおそれがある。
 3-メチル-1-ブテンに含まれる2-メチル-1-ブテンの含有割合(以下、「混入量」ということもある。)は、好ましくは0.0200~0.1600%、より好ましくは0.0400~0.1500%である。
[impurities]
The 3-methyl-1-butene of this embodiment contains 0.0070 to 0.1700% of 2-methyl-1-butene as an impurity. If the content of 2-methyl-1-butene is less than 0.0070%, the reflux ratio in the distillation step of crude 3-methyl-1-butene becomes excessive, so that 3-methyl-1-butene cannot be produced economically. In addition, the fluidity (melt flow rate) of the 3-methyl-1-butene polymer is too low, and moldability, particularly injection moldability, may be impaired. If the content of 2-methyl-1-butene exceeds 0.1700%, the polymerization reaction is inhibited, so that the amount of catalyst used is increased, and the polymerization activity is reduced, which is not economical. In addition, the molecular weight of the polymer is reduced, so that mechanical properties may also be reduced.
The content of 2-methyl-1-butene in 3-methyl-1-butene (hereinafter sometimes referred to as "contamination amount") is preferably 0.0200 to 0.1600%, more preferably 0.0400 to 0.1500%.
 また、3-メチル-1-ブテンには、不純物として2-メチル-2-ブテンが含まれ得る。3-メチル-1-ブテンに含まれる2-メチル-2-ブテンの含有割合は、好ましくは0.0000~0.2000%、より好ましくは0.0010~0.1500%である。2-メチル-2-ブテンの含有割合が0.0000~0.2000%であれば、重合反応が良好に進行し、触媒使用量が過剰になるのを回避でき、重合活性が低下することなく経済的である。また、2-メチル-2-ブテンの含有割合の下限値が0.0010%以上であると、粗3-メチル-1-ブテンの蒸留工程における還流比が過剰になるおそれがないのでより好ましい。 3-methyl-1-butene may contain 2-methyl-2-butene as an impurity. The content of 2-methyl-2-butene in 3-methyl-1-butene is preferably 0.0000 to 0.2000%, more preferably 0.0010 to 0.1500%. If the content of 2-methyl-2-butene is 0.0000 to 0.2000%, the polymerization reaction proceeds well, the amount of catalyst used can be avoided to be excessive, and the polymerization activity does not decrease, making it economical. In addition, if the lower limit of the content of 2-methyl-2-butene is 0.0010% or more, there is no risk of the reflux ratio in the distillation process of crude 3-methyl-1-butene becoming excessive, so this is more preferable.
 上記不純物の存在による3-メチル-1-ブテンの重合反応への影響は、次のように推測される。
 本実施形態の3-メチル-1-ブテンを用いる重合反応としては、配位重合を行うことができ、当該重合反応において主鎖伸長反応が進行する。しかし、不純物である2-メチル-1-ブテン及び2-メチル-2-ブテンは、上記重合反応への阻害作用を有する。1-ブテンのような直鎖状α-オレフィンに比べ、嵩高い分岐アルキル基を有する3-メチル-1-ブテンは主鎖伸長反応が遅いことから、上記阻害作用を無視できず、上記不純物のわずかな混入量でも重合活性低下につながり、また、分子量低下つまり粘度低下が引き起ると考えられる。
 一方で、重合活性低下よりも分子量低下(粘度低下)の影響が大きいことから、上記不純物の混入に起因する、触媒使用量の増大による経済的な悪影響よりも、適度な流動性といった好ましい樹脂物性を与える好影響及び蒸留負荷低下の抑制による経済的な好影響の方が大きいと考えられる。そのため、上記不純物は特定量混入する方が有利になる。
 したがって、上記不純物及びその混入量は、重合活性、成形性、経済性、及び樹脂物性のバランスを左右する要因の一つである。
The influence of the presence of the above impurities on the polymerization reaction of 3-methyl-1-butene is presumed to be as follows.
In the polymerization reaction using 3-methyl-1-butene in this embodiment, coordination polymerization can be carried out, and in this polymerization reaction, a main chain extension reaction proceeds. However, the impurities 2-methyl-1-butene and 2-methyl-2-butene have an inhibitory effect on the polymerization reaction. Compared to linear α-olefins such as 1-butene, 3-methyl-1-butene, which has a bulky branched alkyl group, has a slow main chain extension reaction, so the inhibitory effect cannot be ignored, and even a small amount of the impurities can lead to a decrease in polymerization activity and also cause a decrease in molecular weight, i.e., a decrease in viscosity.
On the other hand, since the effect of molecular weight reduction (viscosity reduction) is greater than the decrease in polymerization activity, the favorable effect of imparting favorable resin properties such as appropriate fluidity and the favorable economic effect of suppressing the decrease in distillation load are considered to be greater than the adverse economic effect of the increase in catalyst usage caused by the inclusion of the above impurities. Therefore, it is advantageous to mix the above impurities in a specific amount.
Therefore, the above impurities and their amounts are one of the factors that affect the balance between polymerization activity, moldability, economic efficiency, and resin physical properties.
[粗3-メチル-1-ブテンの製造方法]
 粗3-メチル-1-ブテンの製造方法は、例えば、3-メチル-1-ブタノールを脱水して得る方法が挙げられる。3-メチル-1-ブタノールの脱水反応は1級アルコールの脱水反応として知られている方法を適用でき、酸性物質を触媒として用いる方法が好ましい。
 3-メチル-1-ブタノールの脱水反応に触媒として用いる酸性物質は特に限定されず、例えば、塩酸、硫酸、リン酸、ポリリン酸、硫酸水素ナトリウム、硫酸水素カリウム、リン酸二水素カリウム、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム等の無機酸又はその塩;メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸等のスルホン酸;酢酸、プロピオン酸、安息香酸、テレフタル酸等のカルボン酸;リンタングステン酸、リンモリブデン酸、ケイタングステン酸、ケイモリブデン酸等のヘテロポリ酸;シリカ、γ-アルミナ、シリカ-アルミナ、Al-Cr、Al-ZrO、Al-TiO、チタニア、シリカ-チタニア、酸化ニオブ等の固体酸;スルホン酸系イオン交換樹脂、カルボン酸系イオン交換樹脂等の酸性イオン交換樹脂;等が挙げられる。これらの酸性物質は1種類を単独で使用してもよく、また2種類以上を混合して使用してもよい。
[Production method of crude 3-methyl-1-butene]
An example of a method for producing crude 3-methyl-1-butene is a method for obtaining the crude 3-methyl-1-butene by dehydrating 3-methyl-1-butanol. The dehydration reaction of 3-methyl-1-butanol can be carried out by a method known as a dehydration reaction of a primary alcohol, and a method using an acidic substance as a catalyst is preferred.
The acidic substance used as a catalyst in the dehydration reaction of 3-methyl-1-butanol is not particularly limited, and examples thereof include inorganic acids or salts thereof, such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, polyphosphoric acid, sodium hydrogen sulfate, potassium hydrogen sulfate, potassium dihydrogen phosphate, sodium hydrogen sulfite, and potassium hydrogen sulfite; sulfonic acids, such as methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, and toluenesulfonic acid; carboxylic acids, such as acetic acid, propionic acid, benzoic acid, and terephthalic acid; heteropolyacids, such as phosphotungstic acid, phosphomolybdic acid, silicotungstic acid, and silicomolybdic acid; solid acids, such as silica, γ-alumina, silica-alumina, Al 2 O 3 —Cr 2 O 3 , Al 2 O 3 —ZrO 2 , Al 2 O 3 —TiO 2 , titania, silica-titania, and niobium oxide; and acidic ion exchange resins, such as sulfonic acid-based ion exchange resins and carboxylic acid-based ion exchange resins. These acidic substances may be used alone or in combination of two or more.
 上記無機酸又はその塩、スルホン酸、カルボン酸、ヘテロポリ酸等は、活性炭、アルミナ、シリカ等に吸着担持させて用いてもよい。固体酸は、反応性制御のため変性されていてもよい。
 中でも、γ-アルミナ、シリカ-アルミナ、Al-Cr、Al-ZrO、Al-TiO等のアルミナ系の酸性物質が好ましい。アルミナ系の酸性物質はリチウム、カリウム等のアルカリ金属、マグネシウム、バリウム等のアルカリ土類金属、ランタン等の希土類金属をさらに含有していても良い。
 酸性物質が固体状である場合、その形状及び大きさに特に制限はなく、粉体状、粒状、ペレット状、円筒状等の任意の形状及び任意の大きさのものを反応器の形状または大きさに応じて使用できる。
 γ-アルミナの具体的な例示としては、日揮触媒化成社製の製品名N611、N612、N613、E30等が挙げられ、水澤化学工業社製の製品名ネオビードGB等が挙げられる。
The above inorganic acids or salts thereof, sulfonic acids, carboxylic acids, heteropolyacids, etc. may be used by being adsorbed and supported on activated carbon, alumina, silica, etc. The solid acids may be modified in order to control the reactivity.
Among these, preferred are alumina-based acidic substances such as γ-alumina, silica-alumina, Al 2 O 3 —Cr 2 O 3 , Al 2 O 3 —ZrO 2 , and Al 2 O 3 —TiO 2. The alumina-based acidic substance may further contain an alkali metal such as lithium or potassium, an alkaline earth metal such as magnesium or barium, or a rare earth metal such as lanthanum.
When the acidic substance is in a solid state, there is no particular limitation on its shape and size, and any shape and size, such as powder, granules, pellets, or cylinders, can be used depending on the shape or size of the reactor.
Specific examples of γ-alumina include those manufactured by JGC Catalysts and Chemicals under the product names N611, N612, N613, and E30, and those manufactured by Mizusawa Industrial Chemicals under the product name Neobead GB.
 3-メチル-1-ブタノールの脱水反応の実施形態は特に限定されず、バッチ式でも連続式でも実施できる。操作の簡便性、生産性等の観点から、固体(好適にはアルミナ系)の酸性物質を用い、単管式、多管式等の通常の固定床反応装置を用いた連続式反応方法が好ましい。
 3-メチル-1-ブタノールの脱水反応の反応温度は特に限定されないが、固定床反応装置を用いた連続式反応の場合は、通常、気相条件での反応となるように、150~350℃の範囲が好ましく、200~320℃の範囲がより好ましい。反応圧力も特に限定されないが、通常、0.003~0.5MPaGの範囲が好ましく、0.03~0.3MPaGの範囲がより好ましい。
 固定床反応装置を用いた連続式反応の場合、3-メチル-1-ブタノールの供給速度は、固体(好適にはアルミナ系)の酸性物質の充填容積、反応温度、反応圧力等によって変化し得るが、通常、3-メチル-1-ブタノールが気化したガスの空間速度(Gas Hourly Space Velocity:GHSV)として0.1~10,000hr-1の範囲が好ましく、10~3,000hr-1の範囲がより好ましい。
 なお、3-メチル-1-ブタノールを希釈するために、反応に悪影響を与えない溶媒を共存させてもよい。上記溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、シクロヘキサン、シクロオクタン等の脂肪族炭化水素が挙げられる。また、気相反応で行う際は、窒素、アルゴン等の不活性ガスを3-メチル-1-ブタノールと共に固定床反応装置に供給して希釈してもよい。
The embodiment of the dehydration reaction of 3-methyl-1-butanol is not particularly limited, and the reaction can be carried out in a batch or continuous manner. From the viewpoints of ease of operation, productivity, etc., a continuous reaction method using a solid (preferably alumina-based) acidic substance and a normal fixed bed reaction apparatus such as a single-tube or multi-tube type is preferred.
The reaction temperature for the dehydration reaction of 3-methyl-1-butanol is not particularly limited, but in the case of a continuous reaction using a fixed bed reactor, the reaction temperature is preferably in the range of 150 to 350° C., more preferably in the range of 200 to 320° C., so that the reaction is usually carried out under gas phase conditions. The reaction pressure is also not particularly limited, but is usually preferably in the range of 0.003 to 0.5 MPaG, more preferably in the range of 0.03 to 0.3 MPaG.
In the case of a continuous reaction using a fixed-bed reactor, the supply rate of 3-methyl-1-butanol may vary depending on the packed volume of a solid (preferably alumina-based) acidic substance, the reaction temperature, the reaction pressure, etc., but is usually preferably in the range of 0.1 to 10,000 hr −1 , more preferably 10 to 3,000 hr −1 , in terms of the gas hourly space velocity (GHSV) of the vaporized gas of 3-methyl-1-butanol.
In order to dilute 3-methyl-1-butanol, a solvent that does not adversely affect the reaction may be used in the presence of the solvent. Examples of the solvent include aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, cyclohexane, and cyclooctane. When the reaction is carried out in a gas phase, an inert gas such as nitrogen or argon may be supplied to a fixed bed reactor together with 3-methyl-1-butanol to dilute the reaction.
[粗3-メチル-1-ブテンの精製方法]
 上述の3-メチル-1-ブタノールの脱水反応により得られる3-メチル-1-ブテンを含む反応混合液は、蒸留及び抽出等の、通常の有機化合物の精製に用いられる方法で精製することができる。
 3-メチル-1-ブタノールの脱水反応では、得られた生成物とほぼ等モル量の水が副生する。副生水の大部分は、粗3-メチル-1-ブテンから層分離するので、分液により除去することが好ましい。分液する際に、水層は3-メチル-1-ブテンを主体とした有機成分を微量に含有している可能性がある。そのため、水層に存在する有機成分を蒸留等により回収してもよい。
 3-メチル-1-ブテンを含む反応混合液から水層を除去することで得られた粗3-メチル-1-ブテンは、わずかに水を含有する。含水量が50質量ppmを超えると、後述の重合に際して使用される周期表第4族遷移金属原子を有する化合物を含む触媒が、加水分解によって損傷を受けるため、粗3-メチル-1-ブテンに微量に含まれる水を除去することが好ましい。上記微量に含まれる水の除去は、金属ナトリウムや水素化ナトリウム等の水と反応する化学物質と接触させる化学的除去方法、モレキュラーシーブス、アルミナ、ゼオライト等の水を選択的に吸着する多孔質物質と接触させる物理的除去方法、蒸留塔や浸透膜装置を用いた機械的除去方法、といった通常の有機化合物における水の除去方法を採用できる。操作の簡便性や経済性の観点から、物理的除去方法や機械的除去方法が好ましく、特にモレキュラーシーブスによる物理的除去方法が好ましい。
[Method for purifying crude 3-methyl-1-butene]
The reaction mixture containing 3-methyl-1-butene obtained by the above-mentioned dehydration reaction of 3-methyl-1-butanol can be purified by a method such as distillation or extraction that is usually used for purifying organic compounds.
In the dehydration reaction of 3-methyl-1-butanol, water is by-produced in an amount approximately equimolar to the obtained product. Most of the by-produced water is separated into layers from the crude 3-methyl-1-butene, and is therefore preferably removed by liquid separation. During liquid separation, the aqueous layer may contain a small amount of organic components, mainly 3-methyl-1-butene. Therefore, the organic components present in the aqueous layer may be recovered by distillation or the like.
The crude 3-methyl-1-butene obtained by removing the water layer from the reaction mixture containing 3-methyl-1-butene contains a small amount of water. If the water content exceeds 50 ppm by mass, the catalyst containing a compound having a transition metal atom of Group 4 of the periodic table used in the polymerization described below will be damaged by hydrolysis, so it is preferable to remove the water contained in the crude 3-methyl-1-butene in a small amount. The removal of the water contained in the small amount can be achieved by a typical method for removing water in organic compounds, such as a chemical removal method in which the crude 3-methyl-1-butene is brought into contact with a chemical substance that reacts with water, such as metallic sodium or sodium hydride, a physical removal method in which the crude 3-methyl-1-butene is brought into contact with a porous substance that selectively adsorbs water, such as molecular sieves, alumina, or zeolite, or a mechanical removal method using a distillation column or a permeation membrane device. From the viewpoint of ease of operation and economic efficiency, the physical removal method and the mechanical removal method are preferred, and the physical removal method using molecular sieves is particularly preferred.
 上記微量に含まれる水を除去した粗3-メチル-1-ブテンには、いわゆる低沸点物も含まれている可能性がある。ここで用いられる意味での「低沸点物」とは、液状物質混合物の一群の成分であって、当該成分のそれぞれの沸点は、3-メチル-1-ブテンの沸点と比較してより低い温度にあるか、あるいはその蒸気圧が3-メチル-1-ブテンの蒸気圧より高い。
 低沸点物は、例えば、イソブテンであり、たいてい3-メチル-1-ブタノールの製造からの残留物である。
The crude 3-methyl-1-butene from which the above-mentioned trace amounts of water have been removed may also contain so-called low boilers. As used herein, "low boilers" refers to a group of components of a liquid substance mixture, each of which has a boiling point at a lower temperature than the boiling point of 3-methyl-1-butene or a vapor pressure higher than the vapor pressure of 3-methyl-1-butene.
Low boilers are, for example, isobutene, mostly residues from the production of 3-methyl-1-butanol.
 上記微量に含まれる水を除去することで得られた粗3-メチル-1-ブテンには、いわゆる高沸点物も含まれている可能性がある。ここで用いられる意味での「高沸点物」とは、液状物質混合物の一群の成分であって、当該成分のそれぞれの沸点は、3-メチル-1-ブテンの沸点と比較してより高い温度にあるか、あるいはその蒸気圧が3-メチル-1-ブテンの蒸気圧より低い。
 高沸点物は、例えば、3-メチル-1-ブテンの異性化により生成する2-メチル-1-ブテン及び2-メチル-2-ブテン、3-メチル-1-ブタノールから3-メチル-1-ブテンへの脱水に際して反応しなかった3-メチル-1-ブタノール、並びに、脱水に際して発生するジ-(3-メチルブチル)エーテルである。
The crude 3-methyl-1-butene obtained by removing the above-mentioned trace amounts of water may also contain so-called high boilers. As used herein, "high boilers" refers to a group of components of a liquid substance mixture, each of which has a boiling point at a higher temperature than the boiling point of 3-methyl-1-butene or a vapor pressure lower than the vapor pressure of 3-methyl-1-butene.
Examples of high boiling points include 2-methyl-1-butene and 2-methyl-2-butene produced by isomerization of 3-methyl-1-butene, 3-methyl-1-butanol that did not react during dehydration of 3-methyl-1-butanol to 3-methyl-1-butene, and di-(3-methylbutyl) ether that is generated during dehydration.
 上記低沸点物及び上記高沸点物は、蒸留、抽出等、通常の有機化合物の精製に用いられる方法で除去することができる。操作の簡便性や経済性の観点から、蒸留による精製が好ましい。
 粗3-メチル-1-ブテンの精製のために使用される蒸留塔は、通常20~120段の理論段、好ましくは40~100段の理論段を有する。粗3-メチル-1-ブテンのフィードは、通常、塔の中間部で行われる。
 還流比は、実現される塔の段数、塔フィードの組成、及び要求される塔頂生成物と塔底生成物の純度に依存して、好ましくは0.5~4.0の間、さらに好ましくは1.2~3.0の間にある。還流比が0.5~4.0であれば、粗3-メチル-1-ブテンの精製を良好に行うことができる。特に、還流比が1.2以上であれば、重合工程で必要な純度の3-メチル-1-ブテンをより容易に得られる。還流比が3.0以下であれば、留出させた3-メチル-1-ブテンの凝集や再蒸発に要するエネルギーを抑えることができ、蒸留塔に還流させるためのポンプに負荷が掛かり過ぎることなく、より経済的である。また、還流比が4.0以下であることにより、3-メチル-1-ブテン系重合体の流動性(メルトフローレート)低下を抑制できることから、特に射出成形性を良好に保つことができる。
 塔の運転圧力は、好ましくは0.1~2.0MPa(絶対圧)、より好ましくは0.1~1.0MPa(絶対圧)、さらに好ましくは0.12~0.5MPa(絶対圧)である。塔の運転圧力が0.1~2.0MPaであれば、粗3-メチル-1-ブテンの精製を良好に行うことができる。特に、塔の運転圧力が0.12MPa以上であれば、留出物の沸点が低くなり過ぎるおそれがなく、3-メチル-1-ブテンを十分に凝集させることができる。0.5MPa以下であれば、高価な耐圧の高い蒸留塔を必要としないので、より経済的である。
The low boiling point and high boiling point substances can be removed by a method generally used for refining organic compounds, such as distillation, extraction, etc. From the viewpoints of operational simplicity and economic efficiency, purification by distillation is preferred.
The distillation column used for purifying crude 3-methyl-1-butene usually has 20 to 120 theoretical plates, preferably 40 to 100 theoretical plates. The crude 3-methyl-1-butene is usually fed to the middle part of the column.
The reflux ratio is preferably between 0.5 and 4.0, more preferably between 1.2 and 3.0, depending on the number of columns to be realized, the composition of the column feed, and the required purity of the top product and bottom product. If the reflux ratio is 0.5 to 4.0, the crude 3-methyl-1-butene can be purified well. In particular, if the reflux ratio is 1.2 or more, 3-methyl-1-butene with the required purity in the polymerization step can be more easily obtained. If the reflux ratio is 3.0 or less, the energy required for coagulation and re-evaporation of the distilled 3-methyl-1-butene can be suppressed, and the pump for refluxing the distillation column is not overloaded, which is more economical. In addition, since the reflux ratio is 4.0 or less, the decrease in the fluidity (melt flow rate) of the 3-methyl-1-butene polymer can be suppressed, and therefore, the injection moldability can be particularly maintained good.
The operating pressure of the column is preferably 0.1 to 2.0 MPa (absolute pressure), more preferably 0.1 to 1.0 MPa (absolute pressure), and further preferably 0.12 to 0.5 MPa (absolute pressure). When the operating pressure of the column is 0.1 to 2.0 MPa, the crude 3-methyl-1-butene can be purified well. In particular, when the operating pressure of the column is 0.12 MPa or more, there is no risk of the boiling point of the distillate becoming too low, and 3-methyl-1-butene can be sufficiently coagulated. When the operating pressure is 0.5 MPa or less, an expensive distillation column with high pressure resistance is not required, which is more economical.
 粗3-メチル-1-ブテンの精製に使用される蒸留塔には、例えば、トレイ、回転内部構造物、不規則充填物及び/又は規則充填物から成る内部構造物が備え付けられていてもよい。
 トレイは、例えば、トレイ板にオリフィス又はスリットを有するトレイ;バブルキャップ、フード又はシュラウドで覆われている、ネック部又はチムニー部を有するトレイ;可動式バルブで覆われている、トレイ板にオリフィスを有するトレイ;特別な構造を有するトレイ;等が挙げられる。
 回転内部構造物を有する塔において、還流は、例えば回転漏斗によって噴霧されることができるか、又はローターを用いフィルムとして加熱された管壁に広げられることができる。
 不規則充填物から成る内部構造物は、例えば、種々の充填物を有する不規則な積重ね物を有する塔である。充填物の素材は特に限定されず、例えば、鋼、ステンレス鋼、銅、炭素、陶器、磁器、ガラス、プラスチック等が挙げられる。また、充填物の形態は特に限定されず、例えば、球、平滑な又は造形された表面を有するリング、内部ウェブ又は壁切欠き部を有するリング、金網リング、サドル、及びらせん体等が挙げられる。
 規則的又は秩序的なジオメトリーを有する充填物は、例えば、薄板又は織物から成っていてもよい。規則充填物から成る内部構造物は、例えば、金属又はプラスチックから成るSulzer織物充填物BX、金属薄板からのSulzer層状充填物、Mellapak、Mella-pakPlusのようなSulzerの高性能充填物、Sulzer(Optiflow)、Montz(BSH)及びKuehni(Rombopak)の構造充填物である。
Distillation columns used in the purification of crude 3-methyl-1-butene may be equipped with internals consisting of, for example, trays, rotating internals, random packing and/or structured packing.
Examples of trays include trays having orifices or slits in the tray plate; trays having a neck or chimney that are covered with a bubble cap, hood or shroud; trays having orifices in the tray plate that are covered with a movable valve; trays with special structures; and the like.
In columns with rotating internals, the reflux can be sprayed, for example, by means of a rotating funnel or spread as a film on the heated tube walls by means of a rotor.
An example of an internal structure made of random packing is a column having a random stack of various packings. The material of the packing is not particularly limited, and examples thereof include steel, stainless steel, copper, carbon, ceramic, porcelain, glass, plastic, etc. The shape of the packing is also not particularly limited, and examples thereof include spheres, rings with smooth or shaped surfaces, rings with internal webs or wall cutouts, wire mesh rings, saddles, and spirals.
Packings with regular or ordered geometry may consist, for example, of thin plates or woven fabrics. Internal structures consisting of ordered packings are, for example, Sulzer woven packings BX made of metal or plastic, Sulzer layered packings from metal sheets, Sulzer's high-performance packings such as Mellapak, Mella-pakPlus, structured packings from Sulzer (Optiflow), Montz (BSH) and Kuehni (Rombopak).
<3-メチル-1-ブテン系重合体の製造方法>
 本実施形態の3-メチル-1-ブテン系重合体の製造方法は、3-メチル-1-ブテンを重合に付す工程を有し、上記3-メチル-1-ブテンはガスクロマトグラフィーによって求めた純度が99.5000~99.9940%であり、上記3-メチル-1-ブテンは不純物として2-メチル-1-ブテンを0.0070~0.1700%含むことを特徴とする。
 3-メチル-1-ブテン系重合体の製造方法に用いられる3-メチル-1-ブテンとしては、例えば、上述した本実施形態の3-メチル-1-ブテンが挙げられる。
 ここで、重合に付されるべき3-メチル-1-ブテンについて、ガスクロマトグラフィーによって求めた3-メチル-1-ブテン対2-メチル-1-ブテンのピーク面積の強度比は、99.9940:0.0070~99.5000~0.1700の範囲内にある。好ましくは、重合に付されるべき3-メチル-1-ブテンは、イソブテン、3-メチル-1-ブタノール、及び、ジ-(3-メチルブチル)エーテルを含まないか又は検出限界以下である。
<Method of producing 3-methyl-1-butene polymer>
The method for producing a 3-methyl-1-butene polymer of the present embodiment includes a step of polymerizing 3-methyl-1-butene, and is characterized in that the 3-methyl-1-butene has a purity of 99.5000 to 99.9940% as determined by gas chromatography and contains 0.0070 to 0.1700% of 2-methyl-1-butene as an impurity.
Examples of the 3-methyl-1-butene used in the method for producing a 3-methyl-1-butene polymer include the 3-methyl-1-butene of the present embodiment described above.
Here, the 3-methyl-1-butene to be polymerized has a peak area intensity ratio of 3-methyl-1-butene to 2-methyl-1-butene determined by gas chromatography in the range of 99.9940:0.0070 to 99.5000 to 0.1700. Preferably, the 3-methyl-1-butene to be polymerized does not contain isobutene, 3-methyl-1-butanol, and di-(3-methylbutyl)ether or the contents of these components are below the detection limit.
[コモノマー]
 また、上記3-メチル-1-ブテンを重合に付す工程において、3-メチル-1-ブテン以外のオレフィンをコモノマーとしてさらに用いることもできる。
 上記オレフィンを用いる場合、製造される3-メチル-1-ブテン系重合体は、3-メチル-1-ブテンとオレフィンとの共重合体である。上記オレフィンとしては、例えば、炭素数2~20のα-オレフィンであってもよい。
 炭素数2~20のα-オレフィンは、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、3-メチル-1-ペンテン、3-エチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ヘキセン、4,4-ジメチル-1-へキセン、4,4-ジメチル-1-ペンテン、4-エチル-1-ヘキセン、3-エチル-1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン、1-エイコセン、ビニルシクロヘキセン、ビニルノルボルナン等が挙げられる。
 炭素数2~20のα-オレフィンは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
[Comonomer]
In the step of polymerizing 3-methyl-1-butene, an olefin other than 3-methyl-1-butene can also be used as a comonomer.
When the above olefin is used, the 3-methyl-1-butene polymer produced is a copolymer of 3-methyl-1-butene and an olefin. The olefin may be, for example, an α-olefin having 2 to 20 carbon atoms.
Examples of α-olefins having 2 to 20 carbon atoms include ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 3-methyl-1-pentene, 3-ethyl-1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 4-methyl-1-hexene, 4,4-dimethyl-1-hexene, 4,4-dimethyl-1-pentene, 4-ethyl-1-hexene, 3-ethyl-1-hexene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1-tetradecene, 1-hexadecene, 1-octadecene, 1-eicosene, vinylcyclohexene, and vinylnorbornane.
The α-olefins having 2 to 20 carbon atoms may be used alone or in combination of two or more kinds.
 耐熱性に優れ、高融点の3-メチル-1-ブテン系重合体の特性を好適に発揮できる観点から、3-メチル-1-ブテン系重合体における、3-メチル-1-ブテンに由来する構造単位の含有割合は、好ましくは90~100モル%、より好ましくは95~100モル%である。
 なお、共重合体における、α-オレフィンに由来する構造単位の含有割合は、フーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)によって求めることができる。具体的には、実施例に記載の方法で測定することができる。
From the viewpoint of favorably exhibiting the properties of a 3-methyl-1-butene polymer, such as excellent heat resistance and a high melting point, the content of structural units derived from 3-methyl-1-butene in the 3-methyl-1-butene polymer is preferably 90 to 100 mol %, more preferably 95 to 100 mol %.
The content of the structural unit derived from the α-olefin in the copolymer can be determined by a Fourier transform infrared spectrophotometer (FT-IR). Specifically, it can be measured by the method described in the examples.
[触媒]
 (重合触媒)
 3-メチル-1-ブテンを重合に付す工程において、重合反応は特に限定されるものではなく、周期表第4族遷移金属原子を有する化合物を含む触媒を用いて製造することができる。中でも、3-メチル-1-ブテンの重合は、メタロセン系触媒、及びチーグラー・ナッタ触媒等の周知の触媒の存在下で行われることが好ましい。
 上記触媒に用いられる周期表第4族遷移金属原子の具体例としては、チタン、ジルコニウム、及びハフニウム等が挙げられ、好ましくはチタンである。
[catalyst]
(Polymerization catalyst)
In the step of subjecting 3-methyl-1-butene to polymerization, the polymerization reaction is not particularly limited, and the product can be produced using a catalyst containing a compound having a transition metal atom of Group 4 of the periodic table. Among them, the polymerization of 3-methyl-1-butene is preferably carried out in the presence of a well-known catalyst such as a metallocene catalyst or a Ziegler-Natta catalyst.
Specific examples of the transition metal atom of Group 4 of the periodic table used in the catalyst include titanium, zirconium, and hafnium, with titanium being preferred.
 周期表第4族遷移金属原子を有する化合物を含む触媒は、固体として重合反応系に供給してもよく、不活性有機溶媒(好ましくは、飽和脂肪族炭化水素)に懸濁あるいは溶解させて、重合反応系に供給してもよい。 The catalyst containing a compound having a Group 4 transition metal atom of the periodic table may be supplied to the polymerization reaction system as a solid, or may be suspended or dissolved in an inert organic solvent (preferably a saturated aliphatic hydrocarbon) and then supplied to the polymerization reaction system.
 上記触媒は、担体に担持されている担持型触媒が好ましい。
 上記担持型触媒の好ましい一例は、周期表第4族遷移金属原子を有する化合物が塩化チタンであり、担体が塩化マグネシウムである、マグネシウム担持型チタン触媒であり、いわゆるチーグラー・ナッタ触媒である。
 具体的には、不活性炭化水素溶媒に懸濁させたマグネシウム化合物と、液体状のチタン化合物と、必要に応じてエステル結合あるいはエーテル結合を有する電子供与体化合物を接触させて得られる、固体状のマグネシウム担持型チタン触媒である。当該マグネシウム担持型チタン触媒は、チタン原子、マグネシウム原子、ハロゲン原子、複数のエステル結合あるいはエーテル結合を有する。
The catalyst is preferably a supported catalyst supported on a carrier.
A preferred example of the supported catalyst is a magnesium-supported titanium catalyst in which the compound having a Group 4 transition metal atom of the periodic table is titanium chloride and the support is magnesium chloride, which is a so-called Ziegler-Natta catalyst.
Specifically, the solid magnesium-supported titanium catalyst is obtained by contacting a magnesium compound suspended in an inert hydrocarbon solvent with a liquid titanium compound and, if necessary, an electron donor compound having an ester bond or an ether bond. The magnesium-supported titanium catalyst has a titanium atom, a magnesium atom, a halogen atom, and a plurality of ester bonds or ether bonds.
 上記マグネシウム担持型チタン触媒の製造に用いられる不活性炭化水素溶媒としては、ヘキサン、デカン及びドデカン等が挙げられる。また、マグネシウム化合物としては、無水塩化マグネシウム、ジエトキシマグネシウム及びメトキシ塩化マグネシウム等が挙げられる。また、電子供与体としての複数の原子を間に介してエステル結合を有する化合物としては、安息香酸アルキル(アルキル基は炭素数1~8であることが好ましい。)、p-トルイル酸アルキル(アルキル基は炭素数1~8であることが好ましい。)、ピバル酸アルキル(アルキル基は炭素数1~8であることが好ましい。)、フタル酸ジアルキル(アルキル基は炭素数1~8であることが好ましい。)、マロン酸ジアルキル(アルキル基は炭素数1~8であることが好ましい。)及びコハク酸ジアルキル(アルキル基は炭素数1~8であることが好ましい。)等が挙げられる。また、電子供与体としての複数の原子を間に介してエーテル結合を有する化合物としては、2-イソブチル-2-イソプロピル-1,3-ジメトキシプロパン及び2-イソペンチル-2-イソプロピル-1,3-ジメトキシプロパン等が挙げられる。 Examples of the inert hydrocarbon solvent used in the production of the magnesium-supported titanium catalyst include hexane, decane, and dodecane. Examples of the magnesium compound include anhydrous magnesium chloride, diethoxy magnesium, and methoxy magnesium chloride. Examples of the electron donor compound having an ester bond with multiple atoms in between include alkyl benzoate (the alkyl group preferably has 1 to 8 carbon atoms), alkyl p-toluate (the alkyl group preferably has 1 to 8 carbon atoms), alkyl pivalate (the alkyl group preferably has 1 to 8 carbon atoms), dialkyl phthalate (the alkyl group preferably has 1 to 8 carbon atoms), dialkyl malonate (the alkyl group preferably has 1 to 8 carbon atoms), and dialkyl succinate (the alkyl group preferably has 1 to 8 carbon atoms). Examples of the electron donor compound having an ether bond with multiple atoms in between include 2-isobutyl-2-isopropyl-1,3-dimethoxypropane and 2-isopentyl-2-isopropyl-1,3-dimethoxypropane.
 マグネシウム担持型チタン触媒におけるハロゲン原子のチタン原子に対するモル比率(ハロゲン原子/チタン原子)は、通常2~100であり、好ましくは4~90である。マグネシウム担持型チタン触媒におけるエステル結合あるいはエーテル結合を有する電子供与体化合物のチタン原子に対するモル比率(電子供与体化合物/チタン原子)は、通常0.01~100、好ましくは0.2~10である。マグネシウム担持型チタン触媒におけるマグネシウム原子のチタン原子に対する原子比率(マグネシウム原子/チタン原子)は、通常2~100、好ましくは4~50である。 The molar ratio of halogen atoms to titanium atoms in the magnesium-supported titanium catalyst (halogen atoms/titanium atoms) is usually 2 to 100, and preferably 4 to 90. The molar ratio of electron donor compounds having ester bonds or ether bonds to titanium atoms in the magnesium-supported titanium catalyst (electron donor compounds/titanium atoms) is usually 0.01 to 100, and preferably 0.2 to 10. The atomic ratio of magnesium atoms to titanium atoms in the magnesium-supported titanium catalyst (magnesium atoms/titanium atoms) is usually 2 to 100, and preferably 4 to 50.
 上記重合反応を液相重合法で行う場合には、固体状チタン触媒を、全液体容積1L当りチタン原子に換算して、通常0.001~2ミリモル、好ましくは0.005~1ミリモルの量で用いることが好ましい。 When the above polymerization reaction is carried out by a liquid phase polymerization method, it is preferable to use a solid titanium catalyst in an amount of usually 0.001 to 2 millimoles, preferably 0.005 to 1 millimoles, calculated as titanium atoms per 1 L of total liquid volume.
 周期表第4族遷移金属原子を有する化合物を含む触媒としては、例えば、特開昭54-107989号等に記載されている固体状三塩化チタン触媒;特開昭57-063310号、特開昭58-83006号、特開平03-000706号、特許第3476793号、特開平04-218508号、特開2003-105022号等に記載されているマグネシウム担持型チタン触媒;国際公開第2014/050817号、国際公開第01/53369号、国際公開第01/27124号、特開平03-193796号、又は特開平02-041303号等に記載されているメタロセン触媒;特開2009-144148号、又は特開2022-037931公報に記載されている担体担持型メタロセン系触媒;非特許文献Polyolefins Journal, Vol.4, No.1, p.123-136 (2017)、又は非特許文献Macromolecules, Vol.40, p.4130-4137 (2007)等に記載されているチタン原子やハフニウム原子を有するいわゆるポストメタロセン触媒;等が好適に用いられる。 Catalysts containing compounds having a transition metal atom of Group 4 of the periodic table include, for example, the solid titanium trichloride catalysts described in JP-A-54-107989, etc.; the magnesium-supported titanium catalysts described in JP-A-57-063310, JP-A-58-83006, JP-A-03-000706, Japanese Patent No. 3476793, JP-A-04-218508, JP-A-2003-105022, etc.; Metallocene catalysts described in Publication No. 2014/050817, International Publication No. 01/53369, International Publication No. 01/27124, JP-A-03-193796, or JP-A-02-041303, etc.; carrier-supported metallocene catalysts described in JP-A-2009-144148 or JP-A-2022-037931; so-called postmetallocene catalysts having titanium atoms or hafnium atoms described in non-patent literature Polyolefins Journal, Vol. 4, No. 1, pp. 123-136 (2017), or non-patent literature Macromolecules, Vol. 40, pp. 4130-4137 (2007), etc.; and the like are preferably used.
 上記触媒は、上記公知文献を参照して製造したものであってもよく、市販品であってもよい。
 固体状三塩化チタン触媒の市販品としては、例えば、東ソー・ファインケム社製「Solvay触媒 CATA-1」等が挙げられる。マグネシウム担持型チタン触媒の市販品としては、例えば、東邦チタニウム社製「THCシリーズ」やクラリアント社製「PolyMaxシリーズ」等が挙げられる。メタロセン触媒の市販品としては、例えば、ストレム社製「rac-Dimethylsilylbis (1-indenyl)zirconium dichloride」等が挙げられる。
The catalyst may be one produced by referring to the above-mentioned known literature, or may be a commercially available product.
Commercially available solid titanium trichloride catalysts include, for example, "Solvay Catalyst CATA-1" manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd. Commercially available magnesium-supported titanium catalysts include, for example, "THC Series" manufactured by Toho Titanium Co., Ltd. and "PolyMax Series" manufactured by Clariant Co., Ltd. Commercially available metallocene catalysts include, for example, "rac-Dimethylsilylbis (1-indenyl) zirconium dichloride" manufactured by Strem.
 (共触媒成分)
 上記重合反応には、共触媒を用いることが好ましい。
 共触媒成分は、有機金属化合物触媒成分であることが好ましく、具体的には有機アルミニウム化合物あるいはその加水重合体が挙げられる。有機アルミニウム化合物は、例えば、R AlX3-nで示される。
(Co-catalyst component)
In the above polymerization reaction, it is preferable to use a cocatalyst.
The cocatalyst component is preferably an organometallic compound catalyst component, specifically, an organoaluminum compound or a hydrolyzed polymer thereof. The organoaluminum compound is represented by, for example, R a n AlX 3-n .
 R AlX3-nにおけるRは、好ましくは炭素原子数1~12の炭化水素基であり、例えば、アルキル基、シクロアルキル基及びアリール基である。
 炭素原子数1~12の炭化水素基は、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、及びトリル基等である。
 R AlX3-nにおけるXは、好ましくはハロゲン原子又は水素原子であり、nは好ましくは1~3の整数である。
R a in R a n AlX 3-n is preferably a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, such as an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
Specific examples of the hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an isobutyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a phenyl group, and a tolyl group.
In R a n AlX 3-n , X is preferably a halogen atom or a hydrogen atom, and n is preferably an integer of 1 to 3.
 R AlX3-nで示され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、トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、及びトリ2-エチルヘキシルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウム;イソプレニルアルミニウム等のアルケニルアルミニウム;ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、ジイソプロピルアルミニウムクロリド、ジイソブチルアルミニウムクロリド、及びジメチルアルミニウムブロミド等のジアルキルアルミニウムハライド;メチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、イソプロピルアルミニウムセスキクロリド、ブチルアルミニウムセスキクロリド、及びエチルアルミニウムセスキブロミド等のアルキルアルミニウムセスキハライド;メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、イソプロピルアルミニウムジクロリド、及びエチルアルミニウムジブロミド等のアルキルアルミニウムジハライド;ジエチルアルミニウムハイドライド、及びジイソブチルアルミニウムハイドライド等のアルキルアルミニウムハイドライド等が挙げられる。
 上記具体例のうち、トリエチルアルミニウム及びトリイソブチルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウムが好ましい。
Specific examples of the organoaluminum compound represented by R a n AlX 3-n include trialkylaluminums such as trimethylaluminum, triethylaluminum, triisopropylaluminum, triisobutylaluminum, trioctylaluminum, and tri-2-ethylhexylaluminum; alkenylaluminums such as isoprenylaluminum; dialkylaluminum halides such as dimethylaluminum chloride, diethylaluminum chloride, diisopropylaluminum chloride, diisobutylaluminum chloride, and dimethylaluminum bromide; alkylaluminum sesquihalides such as methylaluminum sesquichloride, ethylaluminum sesquichloride, isopropylaluminum sesquichloride, butylaluminum sesquichloride, and ethylaluminum sesquibromide; alkylaluminum dihalides such as methylaluminum dichloride, ethylaluminum dichloride, isopropylaluminum dichloride, and ethylaluminum dibromide; and alkylaluminum hydrides such as diethylaluminum hydride and diisobutylaluminum hydride.
Of the above specific examples, trialkylaluminum such as triethylaluminum and triisobutylaluminum are preferred.
 例えば、周期表第4族遷移金属原子を有する化合物を含む触媒がマグネシウム担持型チタン触媒成分である場合、共触媒成分の添加量は、マグネシウム担持型チタン触媒成分1g当たり、通常0.1~10,000g、好ましくは1~5,000gの重合体が生成するような量であればよく、マグネシウム担持型チタン触媒成分中のチタン原子1モル当たり、通常0.1~1000モル、好ましくは0.5~500モル、より好ましくは1~200モルの量である。 For example, when the catalyst containing a compound having a Group 4 transition metal atom of the periodic table is a magnesium-supported titanium catalyst component, the amount of the cocatalyst component added may be an amount that produces typically 0.1 to 10,000 g, preferably 1 to 5,000 g, of polymer per gram of magnesium-supported titanium catalyst component, and is typically 0.1 to 1000 mol, preferably 0.5 to 500 mol, more preferably 1 to 200 mol per mole of titanium atom in the magnesium-supported titanium catalyst component.
[重合反応]
 上記重合反応は、溶液重合、懸濁重合(スラリー重合)、バルク重合法等の液相重合法や、気相重合法や、その他公知の重合方法で行うことができる。上記重合反応は、好ましくは懸濁重合法である。
[Polymerization reaction]
The polymerization reaction can be carried out by a liquid phase polymerization method such as solution polymerization, suspension polymerization (slurry polymerization), bulk polymerization, or a gas phase polymerization method, or by other known polymerization methods. The polymerization reaction is preferably a suspension polymerization method.
[溶媒]
 上記重合反応を液相重合法で行う場合、溶媒は不使用であってもよく、溶媒として不活性炭化水素を使用してもよい。
 不活性炭化水素である溶媒としては、例えば、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、イソヘプタン、イソオクタン等の飽和炭化水素;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素;等が挙げられる。
 溶媒は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
[solvent]
When the polymerization reaction is carried out by a liquid phase polymerization method, a solvent may not be used, or an inert hydrocarbon may be used as the solvent.
Examples of the inert hydrocarbon solvent include saturated hydrocarbons such as pentane, cyclopentane, hexane, cyclohexane, heptane, isoheptane, and isooctane; and aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene.
The solvent may be used alone or in combination of two or more kinds.
[重合条件]
 (重合方法)
 上記重合反応は、回分式、半連続式、連続式の何れの方法においても行うことができる。また、上記重合反応は、反応条件を変えて2段以上に分けて行うこともできる。
 (重合温度)
 上記重合反応における重合温度は、通常10~150℃、好ましくは30~120℃である。重合温度が上記範囲であれば、触媒活性を良好に維持しつつ、重合反応の進行を促進でき、生産性が良好になる。
 (重合圧力)
 上記重合反応における重合圧力は、通常、常圧~5MPaG、好ましくは0.05~4MPaGである。重合圧力が上記範囲であれば、高い耐圧の反応器や排気ポンプ等の装置が不要となり経済的に有利である。
 (重合時間)
 上記重合反応における重合時間は、通常0.1~10時間、好ましくは0.5~5時間である。重合時間が上記範囲であれば、熱劣化に起因する重合体の物性低下が抑制され、物性が良好な重合体を製造しやすい。
 (重合の停止)
 上記重合反応は、モノマーを蒸留や濾過により除去することで停止してもよいし、必要に応じて任意の重合停止剤を添加して停止してもよい。重合停止剤としては、周期表第4族遷移金属原子を有する化合物を含む触媒と反応する化合物が好ましい。重合停止剤は、例えば、水、アルコール、第1級アミン、第2級アミン、チオール、及びブレステット酸等の活性プロトンを有する化合物や、エーテル、ホスフィン、第3級アミン、チオエーテル、二酸化炭素、及び酸素分子等が挙げられる。
 重合停止剤は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
[Polymerization conditions]
(Polymerization method)
The polymerization reaction can be carried out in any of a batch system, a semi-continuous system, and a continuous system. The polymerization reaction can also be carried out in two or more stages by changing the reaction conditions.
(Polymerization temperature)
The polymerization temperature in the above polymerization reaction is usually 10 to 150° C., and preferably 30 to 120° C. If the polymerization temperature is within the above range, the progress of the polymerization reaction can be promoted while maintaining good catalytic activity, and the productivity can be improved.
(Polymerization Pressure)
The polymerization pressure in the above polymerization reaction is usually from normal pressure to 5 MPaG, and preferably from 0.05 to 4 MPaG. If the polymerization pressure is within the above range, devices such as a high pressure-resistant reactor and an exhaust pump are not required, which is economically advantageous.
(Polymerization time)
The polymerization time in the above polymerization reaction is usually 0.1 to 10 hours, preferably 0.5 to 5 hours. If the polymerization time is within the above range, the deterioration of the physical properties of the polymer caused by thermal degradation is suppressed, and it is easy to produce a polymer with good physical properties.
(Termination of Polymerization)
The polymerization reaction may be terminated by removing the monomer by distillation or filtration, or may be terminated by adding any polymerization terminator as necessary.The polymerization terminator is preferably a compound that reacts with a catalyst containing a compound having a transition metal atom of Group 4 of the periodic table.The polymerization terminator may be, for example, a compound having an active proton such as water, alcohol, primary amine, secondary amine, thiol, and Brestedt acid, or an ether, phosphine, tertiary amine, thioether, carbon dioxide, and oxygen molecule.
The polymerization terminator may be used alone or in combination of two or more kinds.
[添加剤]
 必要に応じて、重合反応系に添加剤を添加してもよい。上記添加剤としては、例えば、水素;メチル(シクロヘキシル)ジメトキシシラン等のシラン化合物;安息香酸エチル等のエステル化合物;2,2-アルキル置換-1,3-ジメトキシプロパン等のエーテル化合物;2,2,6,6-テトラメチルピペリジン等のアミン化合物;等が挙げられる。
 添加剤は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
[Additive]
If necessary, additives may be added to the polymerization reaction system. Examples of the additives include hydrogen, silane compounds such as methyl(cyclohexyl)dimethoxysilane, ester compounds such as ethyl benzoate, ether compounds such as 2,2-alkyl-substituted-1,3-dimethoxypropane, and amine compounds such as 2,2,6,6-tetramethylpiperidine.
The additives may be used alone or in combination of two or more kinds.
[触媒成分の除去]
 本実施形態の3-メチル-1-ブテン系重合体の製造方法は、上述の重合反応後、当該重合体中に含まれる触媒成分を除去する工程を行うことが好ましい。触媒成分の除去の方法に関しては、特に限定されず公知の方法をとり得る。例えば、上述の重合反応により得られた粗3-メチル-1-ブテン系重合体にイソブタノールや2-プロパノール等のアルコールを加え、10~100℃程度の温度で攪拌した後、当該重合体を分離する方法、及び、上述の重合反応により得られた粗3-メチル-1-ブテン系重合体にイソブタノールや2-プロパノール等のアルコールと塩酸や硝酸等の鉱酸とを加え、10~100℃程度の温度で処理した後、当該重合体を分離する方法等が挙げられる。
 上記触媒成分の除去操作は、重合反応直後の重合体スラリーのまま実施してもよいし、重合体スラリーから未反応モノマーや反応溶媒を蒸留や濾過で除去した後に実施してもよいし、後述する可溶成分の除去操作を行った後に実施してもよい。
[Removal of catalyst components]
In the method for producing a 3-methyl-1-butene polymer according to the present embodiment, it is preferable to carry out a step of removing catalyst components contained in the polymer after the above-mentioned polymerization reaction. The method for removing the catalyst components is not particularly limited and may be a known method. For example, there may be mentioned a method in which an alcohol such as isobutanol or 2-propanol is added to the crude 3-methyl-1-butene polymer obtained by the above-mentioned polymerization reaction, the mixture is stirred at a temperature of about 10 to 100° C., and the polymer is separated, and a method in which an alcohol such as isobutanol or 2-propanol and a mineral acid such as hydrochloric acid or nitric acid are added to the crude 3-methyl-1-butene polymer obtained by the above-mentioned polymerization reaction, the mixture is treated at a temperature of about 10 to 100° C., and the polymer is separated.
The above-mentioned catalyst component removal operation may be carried out on the polymer slurry immediately after the polymerization reaction, or may be carried out after removing unreacted monomers and the reaction solvent from the polymer slurry by distillation or filtration, or may be carried out after carrying out the operation of removing soluble components described below.
[可溶成分の除去]
 上述の重合反応後の粗3-メチル-1-ブテン系重合体には、加熱した炭化水素系溶剤(炭素数4~20の分岐や環状構造を有してもよい炭化水素化合物)に可溶な重合成分(以下、「可溶成分」と称す。)が含まれることがある。可溶成分の詳細は明らかではないが、可溶成分としては、3-メチル-1-ブテン系重合体のオリゴマー成分、立体規則性が低い重合体成分、3-メチル-1-ブテンに由来する構造単位の含有割合が低い重合体成分等が考えられる。よって、可溶成分が粗3-メチル-1-ブテン系重合体に含まれる場合、本実施形態の3-メチル-1-ブテン系重合体の製造方法は、当該可溶成分を除去する工程を行ってもよいし、除去せずそのまま各種用途に用いてもよい。
 上記可溶成分の除去する方法に関しては、特に限定されず公知の方法をとり得る。可溶成分の除去操作は、例えば、得られた粗3-メチル-1-ブテン系重合体にヘプタンなどの炭化水素溶剤を加え、50~100℃程度の温度で攪拌した後、溶液を濾過する方法等が挙げられる。また、可溶成分は未反応モノマーにも上記炭化水素系溶剤と同様に溶解することから、上述の重合反応で得られた重合体スラリーを50~100℃程度の温度で攪拌した後、溶液を濾過する方法でも除去することができる。これら除去操作は繰り返し行ってもよい。
 上記可溶成分の除去操作は、重合反応直後の重合体スラリーのまま実施してもよいし、重合体スラリーから未反応モノマーや反応溶媒を蒸留や濾過で除去した後に実施してもよい。
[Removal of soluble components]
The crude 3-methyl-1-butene polymer after the above-mentioned polymerization reaction may contain a polymerization component (hereinafter referred to as a "soluble component") that is soluble in a heated hydrocarbon solvent (a hydrocarbon compound having 4 to 20 carbon atoms that may have a branched or cyclic structure). Although details of the soluble component are not clear, the soluble component may be an oligomer component of the 3-methyl-1-butene polymer, a polymer component with low stereoregularity, a polymer component with a low content of structural units derived from 3-methyl-1-butene, or the like. Therefore, when the soluble component is contained in the crude 3-methyl-1-butene polymer, the production method of the 3-methyl-1-butene polymer of the present embodiment may include a step of removing the soluble component, or the 3-methyl-1-butene polymer may be used for various applications without removing the soluble component.
The method for removing the soluble components is not particularly limited and may be a known method. Examples of the soluble component removal procedure include a method in which a hydrocarbon solvent such as heptane is added to the obtained crude 3-methyl-1-butene polymer, the mixture is stirred at a temperature of about 50 to 100° C., and the solution is then filtered. In addition, since the soluble components dissolve in the unreacted monomers in the same manner as in the hydrocarbon solvent, the soluble components can also be removed by a method in which the polymer slurry obtained by the above-mentioned polymerization reaction is stirred at a temperature of about 50 to 100° C., and the solution is then filtered. These removal procedures may be repeated.
The soluble components may be removed from the polymer slurry immediately after the polymerization reaction, or may be removed from the polymer slurry by distillation or filtration to remove unreacted monomers and reaction solvent.
[3-メチル-1-ブテン系重合体の乾燥]
 本実施形態の3-メチル-1-ブテン系重合体の製造方法は、上述の3-メチル-1-ブテンを重合に付す工程及び必要に応じて行われる各種工程を経た後、得られた3-メチル-1-ブテン系重合体を乾燥する工程を行ってもよい。
 上記乾燥は、特に限定されず公知の方法をとり得る。乾燥は、例えば、常圧~1mmHg、及び20~200℃での条件で揮発分を除去することによって行ってもよい。また、乾燥を行っている間、3-メチル-1-ブテン系重合体は、静置していてもよく、空気あるいは不活性ガス等を当てることで流動していてもよく、撹拌回転翼型乾燥装置、ロータリー型乾燥装置、連続棚段型乾燥装置、及び流動型乾燥装置等の機械的な手法により流動していてもよい。
[Drying of 3-methyl-1-butene polymer]
In the method for producing a 3-methyl-1-butene polymer of the present embodiment, after the above-mentioned step of subjecting 3-methyl-1-butene to polymerization and various steps which are performed as necessary, a step of drying the obtained 3-methyl-1-butene polymer may be performed.
The drying is not particularly limited and may be performed by a known method. For example, the drying may be performed by removing volatile components under conditions of normal pressure to 1 mmHg and 20 to 200° C. During drying, the 3-methyl-1-butene polymer may be left stationary, may be fluidized by blowing air or an inert gas, or may be fluidized by a mechanical method such as using an agitating rotary blade type dryer, a rotary type dryer, a continuous tray type dryer, or a fluidized type dryer.
[3-メチル-1-ブテン系重合体の融点]
 本実施形態の3-メチル-1-ブテン系重合体の製造方法により製造される3-メチル-1-ブテン系重合体の融点は、好ましくは270~310℃、より好ましくは280~305℃である。3-メチル-1-ブテン系重合体の融点が上記範囲内であれば、耐熱性に優れ、高融点の3-メチル-1-ブテン系重合体の特性を好適に発揮することができる。
 融点は、実施例に記載の方法で測定することができる。
[Melting point of 3-methyl-1-butene polymer]
The melting point of the 3-methyl-1-butene polymer produced by the production method for a 3-methyl-1-butene polymer of the present embodiment is preferably 270 to 310° C., more preferably 280 to 305° C. When the melting point of the 3-methyl-1-butene polymer is within the above range, the 3-methyl-1-butene polymer has excellent heat resistance and can suitably exhibit the properties of a high melting point 3-methyl-1-butene polymer.
The melting point can be measured by the method described in the Examples.
<3-メチル-1-ブテン系重合体を含む樹脂組成物>
 本実施形態は、上述の3-メチル-1-ブテン系重合体の製造方法により製造される3-メチル-1-ブテン系重合体を含む樹脂組成物を提供することができる。
 樹脂組成物に含まれる3-メチル-1-ブテン系重合体は、不純物である2-メチル-1-ブテンの混入量が制限された3-メチル-1-ブテンをモノマーとして用いる。3-メチル-1-ブテン系重合体は、3-メチル-1-ブテン系重合体が有する高融点を活かした優れた耐熱性を示しつつ、成形に適切な流動性を有しやすくなることで、分子量保持による機械特性保持にも優れることが期待できる。そのため、当該3-メチル-1-ブテン系重合体を含む樹脂組成物についても同様の利点が期待できる。
<Resin composition containing 3-methyl-1-butene polymer>
The present embodiment can provide a resin composition containing a 3-methyl-1-butene polymer produced by the above-mentioned method for producing a 3-methyl-1-butene polymer.
The 3-methyl-1-butene polymer contained in the resin composition uses 3-methyl-1-butene as a monomer, in which the amount of the impurity 2-methyl-1-butene is limited. The 3-methyl-1-butene polymer exhibits excellent heat resistance by taking advantage of the high melting point of the 3-methyl-1-butene polymer, and is expected to have excellent mechanical property retention due to molecular weight retention by being more likely to have suitable fluidity for molding. Therefore, the same advantages can be expected for a resin composition containing the 3-methyl-1-butene polymer.
 樹脂組成物は、3-メチル-1-ブテン系重合体の他に、本実施形態の効果が損なわれない限りにおいて、酸化防止剤、アルキルラジカル捕捉剤、制酸剤、充填剤、光安定剤、帯電防止剤、難燃剤、顔料、重合禁止剤、重金属不活性化剤、紫外線吸収剤、核剤、透明化剤、滑剤、蛍光増白剤、及び発錆防止剤等の添加剤を含んでもよい。
 添加剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
In addition to the 3-methyl-1-butene polymer, the resin composition may contain additives such as an antioxidant, an alkyl radical scavenger, an antacid, a filler, a light stabilizer, an antistatic agent, a flame retardant, a pigment, a polymerization inhibitor, a heavy metal deactivator, an ultraviolet absorber, a nucleating agent, a clarifying agent, a lubricant, a fluorescent brightening agent, and a rust inhibitor, as long as the effects of the present embodiment are not impaired.
The additives may be used alone or in combination of two or more kinds.
 樹脂組成物は、3-メチル-1-ブテン系重合体、及び必要に応じて添加することができる添加剤を、公知の混合機を用いて溶融混錬することによって製造することができる。混合機は、例えば、一軸押出機、二軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサー、ロール等が挙げられる。 The resin composition can be produced by melt-kneading the 3-methyl-1-butene polymer and additives that can be added as needed using a known mixer. Examples of the mixer include a single-screw extruder, a twin-screw extruder, a kneader, a Banbury mixer, and a roll.
 以下、本発明を実施例及び比較例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention will be explained in detail below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these.
〈1〉3-メチル-1-ブテン
 実施例及び比較例において得られた3-メチル-1-ブテンについて、以下の方法により物性を測定又は評価した。
<1> 3-Methyl-1-butene With respect to the 3-methyl-1-butene obtained in the examples and comparative examples, the physical properties were measured or evaluated by the following methods.
〔組成比(ガスクロマトグラフィー(GC)分析)〕
 粗3-メチル-1-ブテンの分析及び精製後の3-メチル-1-ブテンの分析は、ガスクロマトグラフ GC2014(島津製作所社製:FID検出器)、キャピラリーカラム(アジレントテクノロジー社製:DB-1、長さ30m、内径0.32mm、膜厚5.0μm)を用いて、JIS K0114:2012に準拠して、下記条件にて行った。
 カラム温度 :40℃(10分)→5℃/分→150℃(0分)→10℃/分→280℃(5分)
 FID温度 :250℃
 注入口温度 :250℃
 キャリアガス :窒素
 メイクアップガス :窒素
 注入量 :0.2μL
 カラムのガス流速 :1.08mL/分
 スプリット比 :50
 粗3-メチル-1-ブテンにおける各成分の純度は、「GCピーク面積%」つまり「全化合物のピーク面積の総和に対する、それぞれの化合物のピーク面積の百分率」から求めた。それぞれの分析は3回行い、その平均の値を採用した。
 また、3-メチル-1-ブテン、2-メチル-1-ブテン及び2-メチル-2-ブテンは同質量、同体積及び同モル数あたりのピーク検出感度は同一であった。したがって、精製後の3-メチル-1-ブテンにおける各成分(3-メチル-1-ブテン、2-メチル-1-ブテン及び2-メチル-2-ブテン)の純度を表すGCピーク面積%は、本明細書では単に「%」で表す。
[Composition ratio (Gas Chromatography (GC) analysis)]
The analysis of crude 3-methyl-1-butene and the analysis of purified 3-methyl-1-butene were carried out using a gas chromatograph GC2014 (Shimadzu Corporation: FID detector) and a capillary column (Agilent Technologies: DB-1, length 30 m, inner diameter 0.32 mm, film thickness 5.0 μm) in accordance with JIS K0114:2012 under the following conditions.
Column temperature: 40°C (10 min) → 5°C/min → 150°C (0 min) → 10°C/min → 280°C (5 min)
FID temperature: 250°C
Injection port temperature: 250°C
Carrier gas: Nitrogen Make-up gas: Nitrogen Injection amount: 0.2 μL
Column gas flow rate: 1.08 mL/min Split ratio: 50
The purity of each component in the crude 3-methyl-1-butene was determined from "GC peak area %," that is, "the percentage of the peak area of each compound to the sum of the peak areas of all compounds." Each analysis was performed three times, and the average value was used.
In addition, 3-methyl-1-butene, 2-methyl-1-butene, and 2-methyl-2-butene had the same peak detection sensitivity per the same mass, volume, and mole number. Therefore, the GC peak area % that represents the purity of each component (3-methyl-1-butene, 2-methyl-1-butene, and 2-methyl-2-butene) in the purified 3-methyl-1-butene is simply represented as "%" in this specification.
〔経済性〕
 3-メチル-1-ブテンの製造において、還流比を経済性の指標とし、評価した。還流比が4.0以下を経済性が「良」と評価し、還流比が4.0超を経済性が「不良」と評価した。
[Economics]
In the production of 3-methyl-1-butene, the reflux ratio was used as an index of economic efficiency and was evaluated. A reflux ratio of 4.0 or less was evaluated as "good" economic efficiency, and a reflux ratio of more than 4.0 was evaluated as "poor" economic efficiency.
<3-メチル-1-ブタノールの脱水反応による粗3-メチル-1-ブテンの製造>
[製造例1]
 蒸発器を備えた内径22mm、長さ1500mmのステンレス製反応管に、γ-アルミナ触媒を228g(約340mL)充填し、反応管中のγ-アルミナ付近が275℃になるように加熱した。3-メチル-1-ブタノール(株式会社クラレ製、GC純度99%)を、7.6mL/分(GHSV420h-1)で反応管に導入した。反応圧力は0.02MPaGであった。反応器から出てきたガスを、3℃に冷却した配管で一旦冷却したのち、約-79℃で冷却したトラップで液体として捕集した。得られた液体のうち有機層を、モレキュラーシーブス4Aを入れたタンクに移し(有機層1kgに対しモレキュラーシーブス4Aを100g使用)、水を0.0001質量%以下まで除去した。こうして得た有機層を、上記方法によってガスクロマトグラフィー分析したところ、表1に示す組成であった。
<Production of crude 3-methyl-1-butene by dehydration reaction of 3-methyl-1-butanol>
[Production Example 1]
A stainless steel reaction tube with an inner diameter of 22 mm and a length of 1500 mm equipped with an evaporator was filled with 228 g (about 340 mL) of γ-alumina catalyst, and heated to 275° C. near the γ-alumina in the reaction tube. 3-Methyl-1-butanol (manufactured by Kuraray Co., Ltd., GC purity 99%) was introduced into the reaction tube at 7.6 mL/min (GHSV420 h −1 ). The reaction pressure was 0.02 MPaG. The gas coming out of the reactor was once cooled in a pipe cooled to 3° C., and then collected as a liquid in a trap cooled to about −79° C. The organic layer of the obtained liquid was transferred to a tank containing molecular sieves 4A (100 g of molecular sieves 4A was used per kg of organic layer), and water was removed to 0.0001 mass% or less. The organic layer thus obtained was analyzed by gas chromatography using the above method, and the composition was shown in Table 1.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
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<粗3-メチル-1-ブテンの精製>
[実施例1]
 塔長3000mm、塔径50A、理論段数50の加圧蒸留塔に対し、上から数えて25段の位置より、製造例1で得られた粗3-メチル-1-ブテンを連続で供給した。フィード流量に対する留出流量の重量比を約0.75、絶対圧0.17MPa、還流比(重量比)2.3の条件で運転した。登頂温度は36℃、塔底温度は48℃であり、留出物として精製3-メチル-1-ブテンを得た(以下、「E-1」で表す。)。得られた精製3-メチル-1-ブテンを、上記方法によってガスクロマトグラフィー分析した。結果を表2に示す。
<Purification of crude 3-methyl-1-butene>
[Example 1]
The crude 3-methyl-1-butene obtained in Production Example 1 was continuously fed to a pressure distillation tower having a tower length of 3000 mm, a tower diameter of 50A, and a theoretical number of 50 plates, from the 25th plate position counting from the top. The operation was performed under the conditions of a weight ratio of the distillate flow rate to the feed flow rate of about 0.75, an absolute pressure of 0.17 MPa, and a reflux ratio (weight ratio) of 2.3. The top temperature was 36°C, the tower bottom temperature was 48°C, and purified 3-methyl-1-butene was obtained as a distillate (hereinafter referred to as "E-1"). The obtained purified 3-methyl-1-butene was analyzed by gas chromatography using the above method. The results are shown in Table 2.
[実施例2]
 実施例1に記載の条件のうち、還流比を2.8に変更した以外は実施例1と同様に蒸留を実施し、留出物として精製3-メチル-1-ブテンを得た(以下、「E-2」で表す。)。ガスクロマトグラフィー分析の結果を表2に示す。
[Example 2]
Distillation was carried out in the same manner as in Example 1, except that the reflux ratio was changed to 2.8 among the conditions described in Example 1, and purified 3-methyl-1-butene was obtained as a distillate (hereinafter referred to as "E-2"). The results of the gas chromatography analysis are shown in Table 2.
[実施例3]
 実施例1に記載の条件のうち、還流比を2.0に変更した以外は実施例1と同様に蒸留を実施し、留出物として精製3-メチル-1-ブテンを得た(以下、「E-3」で表す。)。ガスクロマトグラフィー分析の結果を表2に示す。
[Example 3]
Distillation was carried out in the same manner as in Example 1, except that the reflux ratio was changed to 2.0 among the conditions described in Example 1, and purified 3-methyl-1-butene was obtained as a distillate (hereinafter referred to as "E-3"). The results of gas chromatography analysis are shown in Table 2.
[比較例1]
 実施例1に記載の条件のうち、還流比を4.7に変更した以外は実施例1と同様に蒸留を実施し、留出物として精製3-メチル-1-ブテンを得た(以下、「C-1」で表す。)。ガスクロマトグラフィー分析の結果を表2に示す。
[Comparative Example 1]
Distillation was carried out in the same manner as in Example 1, except that the reflux ratio was changed to 4.7 among the conditions described in Example 1, and purified 3-methyl-1-butene was obtained as a distillate (hereinafter referred to as "C-1"). The results of gas chromatography analysis are shown in Table 2.
[比較例2]
 実施例1に記載の条件のうち、還流比を1.7に変更した以外は実施例1と同様に蒸留を実施し、留出物として精製3-メチル-1-ブテンを得た(以下、「C-2」で表す。)。ガスクロマトグラフィー分析の結果を表2に示す。
[Comparative Example 2]
Distillation was carried out in the same manner as in Example 1, except that the reflux ratio was changed to 1.7, and purified 3-methyl-1-butene was obtained as a distillate (hereinafter referred to as "C-2"). The results of gas chromatography analysis are shown in Table 2.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
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[実施例4]
 実施例1に記載の条件のうち、還流比を3.0に変更した以外は実施例1と同様に蒸留を実施し、留出物として精製3-メチル-1-ブテンを得た(以下、「E-4」で表す。)。ガスクロマトグラフィー分析の結果を表3に示す。
[Example 4]
Distillation was carried out in the same manner as in Example 1, except that the reflux ratio was changed to 3.0, and purified 3-methyl-1-butene was obtained as a distillate (hereinafter referred to as "E-4"). The results of gas chromatography analysis are shown in Table 3.
[実施例5]
 実施例1に記載の条件のうち、還流比を4.0に変更した以外は実施例1と同様に蒸留を実施し、留出物として精製3-メチル-1-ブテンを得た(以下、「E-5」で表す。)。ガスクロマトグラフィー分析の結果を表3に示す。
[Example 5]
Distillation was carried out in the same manner as in Example 1, except that the reflux ratio was changed to 4.0, and purified 3-methyl-1-butene was obtained as a distillate (hereinafter referred to as "E-5"). The results of gas chromatography analysis are shown in Table 3.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表2から、実施例1~3では、還流比2.0,2.3,2.8で、純度99.5000%以上の3-メチル-1-ブテンを経済性良く得られたことがわかる。表3から、実施例4及び5では、還流比3.0,4.0で、純度99.5000%以上の3-メチル-1-ブテンを経済性良く得られたことがわかる。
 比較例1では、高純度の3-メチル-1-ブテンを取得可能であったが、還流比は4.7も必要であり経済的に非常に不利である。
 比較例2では、小さい還流比で3-メチル-1-ブテンを精製することができたが、不純物である2-メチル-1-ブテンが0.2297%含まれた。比較例2は、3-メチル-1-ブテンにおける経済性の評価は「良」であったが、比較例2で得られた3-メチル-1-ブテン(C-2)を重合に付すと、後述の比較例4で示すとおり重合活性を落とすため、経済的ではない。
From Table 2, it can be seen that in Examples 1 to 3, 3-methyl-1-butene with a purity of 99.5000% or more was economically obtained at reflux ratios of 2.0, 2.3, and 2.8. From Table 3, it can be seen that in Examples 4 and 5, 3-methyl-1-butene with a purity of 99.5000% or more was economically obtained at reflux ratios of 3.0 and 4.0.
In Comparative Example 1, high-purity 3-methyl-1-butene could be obtained, but the reflux ratio needed was as high as 4.7, which is economically very disadvantageous.
In Comparative Example 2, 3-methyl-1-butene could be purified at a small reflux ratio, but the impurity 2-methyl-1-butene was contained at 0.2297%. In Comparative Example 2, the economic efficiency of 3-methyl-1-butene was evaluated as "good", but when the 3-methyl-1-butene (C-2) obtained in Comparative Example 2 was subjected to polymerization, the polymerization activity was reduced as shown in Comparative Example 4 described later, so that it was not economical.
〈2〉3-メチル-1-ブテン系重合体
 実施例及び比較例において得られた3-メチル-1-ブテン系重合体について、以下の方法により各種物性を測定又は評価した。
<2> 3-Methyl-1-butene Polymers With respect to the 3-methyl-1-butene polymers obtained in the examples and comparative examples, various physical properties were measured or evaluated by the following methods.
〔コモノマーに由来する構造単位の含有割合〕
 実施例及び比較例で得られた3-メチル-1-ブテン系共重合体中の3-メチル-1-ブテン以外のα-オレフィン(コモノマー)に由来する構造単位の含有割合を、分析装置としてFT-IR(Ailent Techonolies社製、装置名「cary 600 series FTIR spectrometer」)を用い、ATR法にてIR測定を行い、次のとおり求めた。
 3-メチル-1-ブテン単独重合体の主鎖メチレン基由来の変角振動1,461cm-1のピーク面積と、α-オレフィンの単独重合体の側鎖メチレン基由来の変角振動727cm-1のピーク面積との比、及びそれぞれの樹脂の添加割合から検量線を作成した。実施例及び比較例で得られた3-メチル-1-ブテン系共重合体について上記IR測定を行い、得られた測定値を上記検量線に挿入し、3-メチル-1-ブテン以外のα-オレフィンに由来する構造単位の含有割合を求めた。
[Content of structural units derived from comonomers]
The content ratio of structural units derived from α-olefins (comonomers) other than 3-methyl-1-butene in the 3-methyl-1-butene copolymers obtained in the examples and comparative examples was determined as follows by IR measurement using an FT-IR (manufactured by Ailent Technologies, device name "cary 600 series FTIR spectrometer") as an analytical device by the ATR method.
A calibration curve was prepared from the ratio of the peak area of 1,461 cm -1 bending vibration derived from the main chain methylene group of the 3-methyl-1-butene homopolymer to the peak area of 727 cm -1 bending vibration derived from the side chain methylene group of the α-olefin homopolymer, and the addition ratio of each resin. The IR measurement was carried out on the 3-methyl-1-butene copolymers obtained in the examples and comparative examples, and the obtained measured values were inserted into the calibration curve to determine the content ratio of structural units derived from α-olefins other than 3-methyl-1-butene.
〔融点〕
 実施例及び比較例で得られた3-メチル-1-ブテン系共重合体を、示差走査熱量測定器(TA Instrument社製「DSC25」)を用い、窒素流量下(100mL/分)で30℃から320℃まで10℃/分で昇温させ、320℃で5分保持後、-70℃まで10℃/分で降温させた。-70℃で5分保持後320℃まで10℃/分で昇温させた際の融点を測定した。
[Melting Point]
The 3-methyl-1-butene copolymers obtained in the examples and comparative examples were heated from 30° C. to 320° C. at a rate of 10° C./min under a nitrogen flow rate (100 mL/min) using a differential scanning calorimeter (TA Instruments, “DSC25”), held at 320° C. for 5 minutes, and then cooled to −70° C. at a rate of 10° C./min. The melting points were measured when the copolymers were held at −70° C. for 5 minutes and then heated to 320° C. at a rate of 10° C./min.
〔重合活性〕
 以下の計算式により、重合活性を算出した。
  重合活性=重合反応により得られた3-メチル-1-ブテン系共重合体の質量(g)÷重合反応系に添加した触媒の質量(g)
 重合活性の数値が大きいほど少ない触媒量で重合体を製造できることから、経済的に有利となる。
[Polymerization Activity]
The polymerization activity was calculated by the following formula.
Polymerization activity=mass (g) of 3-methyl-1-butene copolymer obtained by polymerization reaction ÷ mass (g) of catalyst added to polymerization reaction system
The higher the polymerization activity value, the smaller the amount of catalyst required to produce a polymer, which is economically advantageous.
〔活性保持率〕
 表2に記載の3-メチル-1-ブテン中の2-メチル-1-ブテンの割合(%)を横軸x、その組成で重合した際の重合活性を縦軸yにプロットし、1次関数の近似計算を行い、切片を算出した。縦軸のy切片は、2-メチル-1-ブテンの割合が0.000%のときの理想的な活性の値を意味する。活性保持率は以下の計算式で算出した
  活性保持率(%)=[特定の濃度の2-メチル-1-ブテンが含まれる3-メチル-1-ブテンを重合したときの重合活性÷y切片]×100
 活性保持率が低いと、同種のポリマー生産量が必要な場合には触媒使用量を増やす必要があるため、経済的ではなくなる。活性保持率は、90%以上が好ましい。
[Activity retention rate]
The ratio (%) of 2-methyl-1-butene in 3-methyl-1-butene shown in Table 2 was plotted on the horizontal axis x, and the polymerization activity when polymerized at that composition was plotted on the vertical axis y, and an approximation of a linear function was performed to calculate the intercept. The y intercept on the vertical axis means the ideal activity value when the ratio of 2-methyl-1-butene is 0.000%. The activity retention was calculated using the following formula: Activity retention (%) = [Polymerization activity when 3-methyl-1-butene containing a specific concentration of 2-methyl-1-butene is polymerized ÷ y intercept] × 100
If the activity retention rate is low, it is necessary to increase the amount of catalyst used when the same amount of polymer is required to be produced, which is not economical.The activity retention rate is preferably 90% or more.
〔メルトフローレート(MFR)〕
 酸化防止剤として、アデカスタブ(登録商標)AO-80(ADEKA社製)、アデカスタブ(登録商標)PEP-36(ADEKA社製)、及びステアリン酸亜鉛を用い、樹脂組成物100質量%におけるAO-80の含有量が0.65質量%、PEP-36の含有量が1.33質量%、ステアリン酸亜鉛の含有量が0.25質量%となるように、これらの酸化防止剤を実施例及び比較例で得られた3-メチル-1-ブテン系重合体に加え、混錬機により320℃で溶融混錬し、3-メチル-1-ブテン系重合体を含む樹脂組成物とした。
 得られた樹脂組成物を、JIS K 7210:2014(320℃、2.16kg荷重)に準拠し、メルトフローレート(MFR)を測定した。
〔成形性〕
 一般的にMFRが高いほど分子量が小さく流動性が高い傾向にあり、また機械強度が低くなる傾向にある。流動性は成形加工条件によって変動するが、射出成形やフィルム成形及び紡糸、とくに射出成形の場合、低すぎると成形性を損なう。上記MFRを成形性の指標とし、評価した。MFRが1.0g/10分より小さい場合には「不良」、1.0g/10分より大きい場合には「良」とした。
[Melt flow rate (MFR)]
As antioxidants, ADK STAB (registered trademark) AO-80 (manufactured by ADEKA Corporation), ADK STAB (registered trademark) PEP-36 (manufactured by ADEKA Corporation), and zinc stearate were used, and these antioxidants were added to the 3-methyl-1-butene polymers obtained in the Examples and Comparative Examples so that the AO-80 content was 0.65% by mass, the PEP-36 content was 1.33% by mass, and the zinc stearate content was 0.25% by mass, based on 100% by mass of the resin composition, and the mixture was melt-kneaded at 320° C. in a kneader to obtain a resin composition containing a 3-methyl-1-butene polymer.
The melt flow rate (MFR) of the obtained resin composition was measured in accordance with JIS K 7210:2014 (320°C, 2.16 kg load).
[Moldability]
Generally, the higher the MFR, the smaller the molecular weight and the higher the fluidity, and the lower the mechanical strength. Fluidity varies depending on the molding conditions, but in the case of injection molding, film molding, and spinning, especially injection molding, if the fluidity is too low, moldability is impaired. The above MFR was used as an index of moldability and was evaluated. When the MFR was less than 1.0 g/10 min, it was rated as "poor," and when it was more than 1.0 g/10 min, it was rated as "good."
〔経済性〕
 3-メチル-1-ブテン系共重合体の製造において、上記重合活性及び活性保持率を経済性の指標とし、評価した。活性保持率が90%以上を経済性が「良」と評価し、活性保持率が90%未満を経済性が「不良」と評価した。
[Economics]
In the production of 3-methyl-1-butene copolymers, the polymerization activity and activity retention were used as indicators of economic efficiency and were evaluated. An activity retention of 90% or more was evaluated as "good" economic efficiency, and an activity retention of less than 90% was evaluated as "poor" economic efficiency.
<3-メチル-1-ブテン系共重合体の製造>
[実施例6]
 1Lのステンレス製オートクレーブに、実施例1で得られた3-メチル-1-ブテン(E-1)640g、1-デセン48g、1モル/Lの濃度になるようにヘキサンで希釈されたトリエチルアルミニウム溶液5g、マグネシウム担持型チタン触媒(THC A、東邦チタニウム社製)0.550gを添加し、70℃で2時間重合反応を実施した。2時間後にイソアミルアルコール10gを圧入して反応を停止し、余剰の未反応モノマーを追い出した。ついでノルマルヘプタン200gを導入し、60℃で30分間攪拌させた後に、加圧ろ過器で固形分を濾別した。この操作を2回繰り返したあと、溶媒をノルマルヘプタン200gから2-プロパノール150gに変えて同じ操作を2回繰り返した。
 得られた粗3-メチル-1-ブテン系共重合体71gを、攪拌機を備えた1Lの容器に入れ、その後、1モル/Lの塩酸100g及び2-プロパノール200gを加え、1時間攪拌した。この懸濁液を減圧濾過で濾別し、2-プロパノール200gで洗い流した。この粗3-メチル-1-ブテン系共重合体を、攪拌機を備えた1Lの容器に入れ、その後、2-プロパノール200gを加え、1時間攪拌した。この懸濁液を減圧濾過で濾別し、2-プロパノール200gで洗い流した。得られた洗浄後の3-メチル-1-ブテン系共重合体を80℃で1日間減圧乾燥させることで、3-メチル-1-ブテン系共重合体を61.05g得た。
 得られた3-メチル-1-ブテン系共重合体について、上述の測定を行ったところ、融点は295℃であった。また、上記3-メチル-1-ブテン系共重合体における、コモノマーである1-デセンに由来する構造単位の含有割合は1.2モル%であった。1-デセンに由来する構造単位の含有割合から算出される3-メチル-1-ブテンに由来する構造単位の含有割合は98.8モル%である。
 また、得られた3-メチル-1-ブテン系共重合体について、上記方法により各種物性の測定及び評価を行い、結果を表4に示す。
<Production of 3-methyl-1-butene copolymer>
[Example 6]
In a 1L stainless steel autoclave, 640g of 3-methyl-1-butene (E-1) obtained in Example 1, 48g of 1-decene, 5g of triethylaluminum solution diluted with hexane to a concentration of 1 mol/L, and 0.550g of magnesium-supported titanium catalyst (THC A, manufactured by Toho Titanium Co., Ltd.) were added, and a polymerization reaction was carried out at 70°C for 2 hours. After 2 hours, 10g of isoamyl alcohol was injected to stop the reaction, and excess unreacted monomer was expelled. Then, 200g of normal heptane was introduced, and the mixture was stirred at 60°C for 30 minutes, after which the solid content was filtered off with a pressure filter. This operation was repeated twice, and then the solvent was changed from 200g of normal heptane to 150g of 2-propanol, and the same operation was repeated twice.
The obtained crude 3-methyl-1-butene copolymer (71 g) was placed in a 1 L container equipped with a stirrer, and then 1 mol/L hydrochloric acid (100 g) and 2-propanol (200 g) were added and stirred for 1 hour. The suspension was filtered by vacuum filtration and washed with 200 g of 2-propanol. The crude 3-methyl-1-butene copolymer was placed in a 1 L container equipped with a stirrer, and then 200 g of 2-propanol was added and stirred for 1 hour. The suspension was filtered by vacuum filtration and washed with 200 g of 2-propanol. The obtained washed 3-methyl-1-butene copolymer was dried under reduced pressure at 80 ° C. for 1 day to obtain 61.05 g of 3-methyl-1-butene copolymer.
The obtained 3-methyl-1-butene copolymer was subjected to the above-mentioned measurements, and the melting point was found to be 295° C. The content of structural units derived from the comonomer 1-decene in the 3-methyl-1-butene copolymer was 1.2 mol %. The content of structural units derived from 3-methyl-1-butene calculated from the content of structural units derived from 1-decene was 98.8 mol %.
Moreover, the various physical properties of the resulting 3-methyl-1-butene copolymer were measured and evaluated by the above-mentioned methods. The results are shown in Table 4.
[実施例7,8及び比較例3,4]
 表4に従い、使用するモノマー(3-メチル-1-ブテン)を変更した以外は、実施例6と同様の手法で、3-メチル-1-ブテン系共重合体を製造した。得られた3-メチル-1-ブテン系共重合体について、上記方法により各種物性の測定及び評価を行った。結果を表4に示す。
[Examples 7 and 8 and Comparative Examples 3 and 4]
A 3-methyl-1-butene copolymer was produced in the same manner as in Example 6, except that the monomer (3-methyl-1-butene) used was changed according to Table 4. The various physical properties of the obtained 3-methyl-1-butene copolymer were measured and evaluated by the above-mentioned methods. The results are shown in Table 4.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
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[実施例9及び10]
 表5に従い、使用するモノマー(3-メチル-1-ブテン)を変更した以外は、実施例6と同様の手法で、3-メチル-1-ブテン系共重合体を製造した。得られた3-メチル-1-ブテン系共重合体について、上記方法により各種物性の測定及び評価を行った。結果を表5に示す。
[Examples 9 and 10]
A 3-methyl-1-butene copolymer was produced in the same manner as in Example 6, except that the monomer (3-methyl-1-butene) used was changed according to Table 5. The various physical properties of the obtained 3-methyl-1-butene copolymer were measured and evaluated by the above-mentioned methods. The results are shown in Table 5.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 表4において、実施例6~8と比較例4との対比から、モノマー中の2-メチル-1-ブテンの混入量が少ない程、重合活性及び活性保持率ともに高くなることがわかる。表5において、実施例9,10と比較例4との対比から、モノマー中の2-メチル-1-ブテンの混入量が少ない程、重合活性及び活性保持率ともに高くなることがわかる。
 実施例7は、モノマーE-2中の2-メチル-1-ブテンの混入量が0.0438%であり、MFRが1.4g/10分であった。一方、比較例3は、モノマーC-1中の2-メチル-1-ブテンの混入量が0.0049%と非常に少ないため、重合活性は高いがMFRが0.9g/10分であり、1.0g/10分を下回ることから、流動性が乏しく成形性に劣る3-メチル-1-ブテン系共重合体であることがわかる。
 実施例8~10は、モノマーE-3中の2-メチル-1-ブテンの混入量がそれぞれ0.1512%、0.0330%、0.0097%、であり、活性保持率はそれぞれ92%、>99%、>99%である。一方で、比較例4は、モノマーC-2中の2-メチル-1-ブテンの混入量が0.2297%であり、活性保持率が88%まで低下し、経済的にも好ましくないことがわかる。
In Table 4, a comparison between Examples 6 to 8 and Comparative Example 4 shows that the smaller the amount of 2-methyl-1-butene mixed in the monomer, the higher the polymerization activity and activity retention. In Table 5, a comparison between Examples 9 and 10 and Comparative Example 4 shows that the smaller the amount of 2-methyl-1-butene mixed in the monomer, the higher the polymerization activity and activity retention.
In Example 7, the amount of 2-methyl-1-butene mixed in the monomer E-2 was 0.0438%, and the MFR was 1.4 g/10 min. In contrast, in Comparative Example 3, the amount of 2-methyl-1-butene mixed in the monomer C-1 was as very small as 0.0049%, so that the polymerization activity was high but the MFR was 0.9 g/10 min, which was less than 1.0 g/10 min., and therefore it is understood that the 3-methyl-1-butene copolymer has poor fluidity and poor moldability.
In Examples 8 to 10, the amount of 2-methyl-1-butene in the monomer E-3 was 0.1512%, 0.0330%, and 0.0097%, respectively, and the activity retention was 92%, >99%, and >99%, respectively. On the other hand, in Comparative Example 4, the amount of 2-methyl-1-butene in the monomer C-2 was 0.2297%, and the activity retention was reduced to 88%, which is economically unfavorable.
 表4及び5から、特定の数値範囲の純度及び特定の数値範囲の2-メチル-1-ブテンの混入量を有する3-メチル-1-ブテンは、高い重合活性と経済性とを両立することができ、さらに当該3-メチル-1-ブテンを用いた3-メチル-1-ブテン系重合体及びその樹脂組成物は、成形に好適な流動性(成形性)を有しやすくなることがわかる。 Tables 4 and 5 show that 3-methyl-1-butene having a purity within a specific numerical range and a mixed amount of 2-methyl-1-butene within a specific numerical range can achieve both high polymerization activity and economic efficiency, and furthermore, 3-methyl-1-butene-based polymers and resin compositions thereof using this 3-methyl-1-butene tend to have fluidity (moldability) suitable for molding.

Claims (5)

  1.  ガスクロマトグラフィーによって求めた純度が99.5000~99.9940%である3-メチル-1-ブテンであって、不純物として2-メチル-1-ブテンを0.0070~0.1700%含む、3-メチル-1-ブテン。 3-Methyl-1-butene having a purity of 99.5000-99.9940% as determined by gas chromatography and containing 0.0070-0.1700% of 2-methyl-1-butene as an impurity.
  2.  3-メチル-1-ブテンを重合に付す工程を有し、
     前記3-メチル-1-ブテンはガスクロマトグラフィーによって求めた純度が99.5000~99.9940%であり、
     前記3-メチル-1-ブテンは不純物として2-メチル-1-ブテンを0.0070~0.1700%含む、
    3-メチル-1-ブテン系重合体の製造方法。
    The process includes a step of polymerizing 3-methyl-1-butene,
    The 3-methyl-1-butene has a purity of 99.5000 to 99.9940% as determined by gas chromatography;
    The 3-methyl-1-butene contains 0.0070 to 0.1700% of 2-methyl-1-butene as an impurity.
    A method for producing a 3-methyl-1-butene polymer.
  3.  前記重合が、周期表第4族遷移金属原子を有する化合物を含む触媒の存在下で行われる、請求項2に記載の3-メチル-1-ブテン系重合体の製造方法。 The method for producing a 3-methyl-1-butene polymer according to claim 2, wherein the polymerization is carried out in the presence of a catalyst containing a compound having a Group 4 transition metal atom of the periodic table.
  4.  前記触媒が、担体に担持されている、請求項3に記載の3-メチル-1-ブテン系重合体の製造方法。 The method for producing a 3-methyl-1-butene polymer according to claim 3, wherein the catalyst is supported on a carrier.
  5.  請求項2~4のいずれか1項に記載の3-メチル-1-ブテン系重合体の製造方法により製造される3-メチル-1-ブテン系重合体を含む樹脂組成物。

     
    A resin composition comprising a 3-methyl-1-butene polymer produced by the method for producing a 3-methyl-1-butene polymer according to any one of claims 2 to 4.

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