JP7361680B2 - オレフィン類重合体の製造方法 - Google Patents
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Description
一方で、ポリプロピレン成形品が高剛性であるためには、キシレンへの可溶成分が少ない、高立体規則性ポリマーが好ましいことが広く知られている。
このような状況下、本発明は、軽量性に優れ、成形性に優れるとともに剛性が高く成形体の曲げ弾性が優れた新規なオレフィン類重合体を提供するとともに、オレフィン類重合体の製造方法を提供することを目的とするものである。
(1)チタン原子、マグネシウム原子、ハロゲン原子および内部電子供与性化合物を含むオレフィン類重合用固体触媒成分、
下記一般式(I);
R1 pAlQ3-p (I)
(式中、R1は炭素数1~6のアルキル基であり、Qは水素原子あるいはハロゲン原子であり、pは0<p≦3の実数であり、R1が複数存在する場合各R1は同一であっても異なっていてもよく、Qが複数存在する場合各Qは同一であっても異なっていてもよい)
から選択される少なくとも1種の有機アルミニウム化合物および第一の外部電子供与性化合物の接触反応物であるオレフィン類重合用触媒の存在下におけるプロピレン初期重合物と、
前記オレフィン類重合用触媒および前記第一の外部電子供与性化合物よりも前記オレフィン類重合用固体触媒成分表面への吸着性が高い第二の外部電子供与性化合物の存在下におけるプロピレンの重合物からなるポリプロピレン部とを有することを特徴とするオレフィン類重合体、
(2)前記オレフィン類重合体が、
(a)メルトフローレート10g/10分~100g/10分、
(b)キシレン可溶成分の含有割合が3.0質量%以下で、かつ、
(c)角周波数0.03ラジアン/秒での複素粘度η*に対する角周波数300ラジアン/秒での複素粘度η*の比8.5以上の
ポリプロピレンである上記(1)に記載のオレフィン類重合体、
(3)前記オレフィン類重合体が、
(a)メルトフローレート1g/10分~100g/10分、
(b)キシレン可溶成分の含有割合が50質量%以下で、かつ、
(c)角周波数0.03ラジアン/秒での複素粘度η*に対する角周波数300ラジアン/秒での複素粘度η*の比10以上の
プロピレン系ブロック共重合体である上記(1)に記載のオレフィン類重合体、
(4)前記オレフィン類重合体が数平均分子量Mnに対する重量平均分子量Mwの比が5.5以上のポリプロピレンである上記(1)または(2)に記載のオレフィン類重合体、
(5)前記オレフィン類重合体が数平均分子量Mnに対する重量平均分子量Mwの比が5.5以上のプロピレン系ブロック共重合体である上記(1)または(3)に記載のオレフィン類重合体、
(6)前記オレフィン類重合体が曲げ弾性率FMが1650MPa以上のポリプロピレンである上記(1)または(2)に記載のオレフィン類重合体、
(7)前記オレフィン類重合体が曲げ弾性率FMが1100MPa以上のプロピレン系ブロック共重合体である上記(1)または(3)に記載のオレフィン類重合体、
(8)チタン原子、マグネシウム原子、ハロゲン原子および内部電子供与性化合物を含むオレフィン類重合用固体触媒成分、
下記一般式(I);
R1 pAlQ3-p (I)
(式中、R1は炭素数1~6のアルキル基であり、Qは水素原子あるいはハロゲン原子であり、pは0<p≦3の実数であり、R1が複数存在する場合各R1は同一であっても異なっていてもよく、Qが複数存在する場合各Qは同一であっても異なっていてもよい)
から選択される少なくとも1種の有機アルミニウム化合物および第一の外部電子供与性化合物の接触反応物であるオレフィン類重合用触媒の存在下にプロピレン初期重合物を形成し、さらにプロピレンを重合させてポリプロピレン部を形成する際に、
前記第一の外部電子供与性化合物よりも前記オレフィン類重合用固体触媒成分表面への吸着性が高い第二の外部電子供与性化合物を反応系に添加する
ことを特徴とするオレフィン類重合体の製造方法、
(9)前記内部供与性化合物が、ジカルボン酸エステル類、ジエーテル類、ジカーボネート類、エーテルカルボン酸エステル類およびエーテルカーボネート類から選択される一種以上である上記(8)に記載のオレフィン類重合体の製造方法、
(10)前記第一の外部電子供与性化合物が、下記一般式(II);
R2Si(OR3)3 (II)
(式中、R2は、炭素数1~12のアルキル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基、炭素数3~12のシクロアルキル基、フェニル基、炭素数1~12のアルキルアミノ基または炭素数1~12のジアルキルアミノ基であり、R3は、炭素数1~4のアルキル基、炭素数3~6のシクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基またはアラルキル基を示し、複数のR3は同一であっても異なっていてもよい。)
で表されるSi-C結合を有する有機ケイ素化合物およびSi-N-C結合を有するアミノシラン化合物から選ばれる一種以上であるか、下記一般式(III);
R4 2Si(NR5R6)(NR7R8) (III)
(式中、R4は、炭素数1~12のアルキル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基、炭素数3~12のシクロアルキル基またはフェニル基であり、複数のR4は同一であっても異なっていてもよく、R5、R6、R7およびR8は、各々、水素、炭素数1~4のアルキル基、炭素数3~6のシクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基またはアラルキル基であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
で表されるSi-N-C結合を有するアミノシラン化合物
から選ばれる一種以上である上記(8)に記載のオレフィン類重合体の製造方法、
(11)前記第二の外部電子供与性化合物が、下記一般式(IV);
R9 2Si(OR10)2 (IV)
(式中、R9は炭素数1~12のアルキル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基、炭素数3~12のシクロアルキル基またはフェニル基であり、R10は炭素数1~4のアルキル基、炭素数3~6のシクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基またはアラルキル基を示し、複数のR9は同一であっても異なっていてもよく、複数のR10は同一であっても異なっていてもよい。)
で表されるシラン化合物から選択される一種以上である上記(8)~(10)のいずれかに記載のオレフィン類重合体の製造方法、
(12)前記第一の外部電子供与性化合物が、フェニルトリアルコキシシラン、アルキルトリアルコキシシラン、シクロアルキルトリアルコキシシラン、(アルキルアミノ)トリアルコキシシラン、(ジアルキルアミノ)トリアルコキシシランジ(アルキルアミノ)ジアルキルシランおよびジ(ジアルキルアミノ)ジアルキルシランから選択される一種以上である上記(8)~(10)のいずれかに記載のオレフィン類重合体の製造方法、
(13)前記第二の外部電子供与性化合物が、ジフェニルジアルコキシシラン、ジアルキルジアルコキシシラン、フェニルアルキルジアルコキシシラン、ジ(シクロアルキル)ジアルコキシシランおよび(シクロアルキル)アルキルジアルコキシシランから選択される一種以上である上記(8)~(11)のいずれかに記載のオレフィン類重合体の製造方法、
(14)前記第二の外部電子供与性化合物の添加量が、前記第一の外部電子供与性化合物の添加量1モルあたり0.1~10モルである上記(8)~(13)のいずれかに記載のオレフィン類重合体の製造方法、
(15)全重合時間に対する前記第二の外部電子供与性化合物の添加時間の割合が5~95%になるように、前記第二の外部電子供与性化合物を添加する上記(8)~(14)のいずれかに記載のオレフィン類重合体の製造方法、
(16)得られるオレフィン類重合体がポリプロピレンである上記(8)~(15)のいずれかに記載のオレフィン類重合体の製造方法、
(17)得られるオレフィン類重合体がプロピレン系ブロック共重合体である(8)~(15)のいずれかに記載のオレフィン類重合体の製造方法、
を提供するものである。
下記一般式(I);
R1 pAlQ3-p (I)
(式中、R1は炭素数1~6のアルキル基であり、Qは水素原子あるいはハロゲン原子であり、pは0<p≦3の実数であり、R1が複数存在する場合各R1は同一であっても異なっていてもよく、Qが複数存在する場合各Qは同一であっても異なっていてもよい)
から選択される少なくとも1種の有機アルミニウム化合物および第一の外部電子供与性化合物の接触反応物であるオレフィン類重合用触媒の存在下におけるプロピレン初期重合物と、
前記オレフィン類重合用触媒および前記第一の外部電子供与性化合物よりも前記オレフィン類重合用固体触媒成分表面への吸着性が高い第二の外部電子供与性化合物の存在下におけるプロピレンの重合物からなるポリプロピレン部とを有する
ことを特徴とするものである。
本発明に係るポリプロピレンにおいて、重合用触媒を構成するオレフィン類重合用固体触媒成分は、チタン原子、マグネシウム原子、ハロゲン原子および内部電子供与性化合物を含むものである。
上記マグネシウム化合物としては、ジハロゲン化マグネシウム、ジアルキルマグネシウム、ハロゲン化アルキルマグネシウム、ジアルコキシマグネシウム、ジアリールオキシマグネシウム、ハロゲン化アルコキシマグネシウムあるいは脂肪酸マグネシウム等から選ばれ得る一種以上が挙げられる。
これらのマグネシウム化合物の中でもジアルコキシマグネシウムが好ましく、具体的には、ジメトキシマグネシウム、ジエトキシマグネシウム、ジプロポキシマグネシウム、ジブトキシマグネシウム、エトキシメトキシマグネシウム、エトキシプロポキシマグネシウム、ブトキシエトキシマグネシウム等が挙げられ、ジエトキシマグネシウムが特に好ましい。
また、上記ジアルコキシマグネシウムは、金属マグネシウムを、ハロゲンあるいはハロゲン含有金属化合物等の存在下にアルコールと反応させて得たものでもよい。
また、上記マグネシウム化合物は、単独あるいは2種以上併用してもよい。
例えばマグネシウム化合物が球状のジアルコキシマグネシウムである場合、より良好な粒子形状を有し(より球状で)狭い粒度分布を有する重合体粉末を容易に得ることができ、重合操作時の生成重合体粉末の取扱い操作性が向上し、生成した重合体粉末に含まれる微粉に起因する配管の閉塞等を容易に抑制することができる。
なお、本出願書類において、ジアルコキシマグネシウムの円形度とは、ジアルコキシマグネシウム粒子を500個以上走査型電子顕微鏡により撮影し、撮影した粒子を画像解析処理ソフトにより処理することで各粒子の面積Sと周囲長Lを求め、各ジアルコキシマグネシウム粒子の円形度を下記式
各ジアルコキシマグネシウム粒子の円形度=L2÷(4π×S)
により算出したときの算術平均値を意味し、粒子の形状が真円に近づくほど、円形度は1に近い値を示す。
マグネシウム化合物が球状のジアルコキシマグネシウムである場合、その平均粒子径は、1~100μmであるものが好ましく、5~50μmであるものがより好ましく、10~40μmであるものがさらに好ましい。
具体的には、5μm以下の粒子が20%以下であるものが好ましく、10%以下であるものがより好ましい。
一方、100μm以上の粒子が10%以下であるものが好ましく、5%以下であるものがより好ましい。
さらにその粒度分布をln(D90/D10)(ここで、D90は体積積算粒度分布における積算粒度で90%の粒径、D10は体積積算粒度分布における積算粒度で10%の粒径である。)で表すと3以下であることが好ましく、2以下であることがより好ましい。
なお、マグネシウム化合物が液体状である場合には、そのまま溶液状のマグネシウム化合物として用いてもよいし、マグネシウム化合物の可溶化能を有する溶媒にさらに溶解して溶液状のマグネシウム化合物として用いてもよい。
具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、2-エチルヘキサノール、オクタノール、ドデカノール、オクタデシルアルコール、オレイルアルコール、ベンジルアルコール、フェニルエチルアルコール、クミルアルコール、iso-プロピルアルコール、iso-プロピルベンジルアルコール、エチレングリコールなどの炭素原子数が1~18のアルコール;トリクロロメタノール、トリクロロエタノール、トリクロロヘキサノールなどの炭素原子数が1~18のハロゲン含有アルコール;メチルエーテル、エチルエーテル、iso-プロピルエーテル、ブチルエーテル、アミルエーテル、テトラヒドロフラン、エチルベンジルエーテル、ジブチルエーテル、アニソール、ジフェニルエーテルなどの炭素原子数が2~20のエーテル;テトラエトキシチタン、テトラ-n-プロポキシチタン、テトラ-iso-プロポキシチタン、テトラブトキシチタン、テトラヘキソキシチタン、テトラブトキシジルコニウム、テトラエトキシジルコニウムなどの金属酸エステルなどが挙げられ、中でも、エタノール、プロパノール、ブタノール、2-エチルヘキサノールなどのアルコールが好ましく、2-エチルヘキサノールが特に好ましい。
チタンハロゲン化合物としては、特に制限されないが、下記一般式(V)
Ti(OR11)qX4-q (V)
(R11は、炭素数1~10の炭化水素基であり、OR11基が複数存在する場合、複数のOR11基は同一であっても異なっていてもよく、Xはハロゲン基であり、Xが複数存在する場合、各Xは同一であっても異なっていてもよく、qは0または1~4の整数である。)で表わされる4価のチタン化合物を挙げることができる。
具体的には、チタンテトラフルオライド、チタンテトラクロライド、チタンテトラブロマイド、チタンテトラアイオダイド等のチタンテトラハライド、アルコキシチタンハライドとしてメトキシチタントリクロライド、エトキシチタントリクロライド、プロポキシチタントリクロライド、n-ブトキシチタントリクロライド等のアルコキシチタントリハライド、ジメトキシチタンジクロライド、ジエトキシチタンジクロライド、ジプロポキシチタンジクロライド、ジ-n-ブトキシチタンジクロライド等のジアルコキシチタンジハライド、トリメトキシチタンクロライド、トリエトキシチタンクロライド、トリプロポキシチタンクロライド、トリ-n-ブトキシチタンクロライド等のトリアルコキシチタンハライドが挙げられる。
これらの中ではハロゲン含有チタン化合物が好ましく用いられ、チタンテトラクロライド、チタンテトラブロマイド、チタンテトラアイオダイド等のチタンテトラハライドが好ましく、特に好ましくはチタンテトラクロライドである。
これ等のチタン化合物は単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせてもよい。さらに、上記一般式(V)で表わされる4価のチタン化合物は、炭化水素化合物あるいはハロゲン化炭化水素化合物等で希釈して使用してもよい。
このようなハロゲン化合物としては、四価のハロゲン含有ケイ素化合物を挙げることができ、より具体的には、テトラクロロシラン(四塩化ケイ素)、テトラブロモシラン等のシランテトラハライド、メトキシトリクロロシラン、エトキシトリクロロシラン、プロポキシトリクロロシラン、n-ブトキシトリクロロシラン、ジメトキシジクロロシラン、ジエトキシジクロロシラン、ジプロポキシジクロロシラン、ジ-n-ブトキシジクロロシラン、トリメトキシクロロシラン、トリエトキシクロロシラン、トリプロポキシクロロシラン、トリ-n-ブトキシクロロシラン等のアルコキシ基含有ハロゲン化シランが挙げられる。
上記の中でも、エステル基、カーボネート基およびエーテル基から選ばれる一種以上の基を有する化合物であることが好ましく、1個のエーテル基を有するモノエーテル、2個のエーテル基またはフルオレン構造を有するジエーテル、エーテル基とエステル残基を其々1個ずつ有するエーテル-カルボン酸エステル、エーテル基とカーボネート基を其々1個ずつ有するエーテル-カーボネート、カーボネート基とエステル残基を其々1個ずつ有するカーボネート-エステル、カーボネート基を2個有するジカーボネート、エステル残基を1つ有するモノカルボン酸エステル、エステル残基を2つ有するジカルボン酸ジエステルおよびジオールエステルがより好ましく、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジアミルエーテル、ジフェニルエーテル等のモノエーテル、2,2-イソブチル-1,3-ジメトキシプロパン、9,9-ビス(メトキシメチル)フルオレン等のジエーテル、3-エトキシ-2-イソプロピルプロピオン酸エステル、3-エトキシ-2-イソブチルプロピオン酸エステル、3-エトキシ-2-tert-ブチルプロピオン酸エステル、3-エトキシ-2-tert-ペンチルプロピオン酸エステル、3-エトキシ-2-シクロヘキシルプロピオン酸エステル、3-エトキシ-2-シクロペンチルプロピオン酸エステル等のエーテル-カルボン酸エステル、2-アルコキシエチルメチルカーボネート、2-ベンジルオキシエチルフェニルカーボネート等のエーテル-カーボネート、ギ酸エステル、酢酸エステル、プロピオン酸エステル、酪酸エステル等の脂肪族モノカルボン酸エステル、安息香酸エステル、p-トルイル酸エステル、アニス酸エステル等の芳香族モノカルボン酸エステル、マロン酸ジエステル、ジアルキルマロン酸ジエステル、コハク酸ジエステル、ジアルキルコハク酸ジエステル、マレイン酸ジエステル、グルタル酸ジエステル、ビニリデンマロン酸ジエステル等の脂肪族ジカルボン酸ジエステル、シクロアルカンジカルボン酸ジエステル、シクロアルケンジカルボン酸ジエステル等の脂環式ジカルボン酸ジエステル、フタル酸ジエステル、ベンジリデンマロン酸ジエステル等の芳香族ジカルボン酸エステル、2,4-ペンタンジオールジベンゾエート、3-メチル-2,4-ペンタンジオールジベンゾエート、3-メチル-5-tert-ブチル-1,2-フェニレンジベンゾアート等のジオールエステルがさらに好ましく、2-イソプロピル-2-イソペンチル-1,3-ジメトキシプロパン、2-イソプロピル-2-イソブチル-1,3-ジメトキシプロパン、9,9-ビス(メトキシメチル)フルオレン等の1,3-ジエーテル、3-エトキシ-2-tert-ブチルプロピオン酸エチル、3-エトキシ-2-tert-ペンチルプロピオン酸エチル等のエーテル-カルボン酸エステル、(2-エトキシエチル)メチルカーボネート、(2-エトキシエチル)エチルカーボネート、(2-プロポキシエチル)エチルカーボネート、(2-ブトキシエチル)エチルカーボネート、(2-エトキシエチル)フェニルカーボネート、(2-エトキシエチル)p-メチルフェニルカーボネート等のエーテルカーボネート、ジイソブチルマロン酸ジメチル、ジイソブチルマロン酸ジエチル、2,3-ジイソプロピルコハク酸ジエチル、マレイン酸ジエチル等の脂肪族ジカルボン酸ジエステル、シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジエチル、シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジ-n-プロピル、シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジ-n-ブチル、1-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸ジエチル、1-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸ジ-n-プロピル、1-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸ジ-n-ブチル、4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸ジエチル、4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸ジ-n-ブチル等の脂環式ジカルボン酸ジエステルおよび、フタル酸ジエチル、フタル酸ジ-n-プロピル、フタル酸ジ-n-ブチル、フタル酸ジイソブチル、ベンジリデンマロン酸ジエチル、ベンジリデンマロン酸ジ-n-ブチル等の芳香族ジカルボン酸エステルが特に好ましい。
ポリシロキサンは、主鎖にシロキサン結合(-Si-O-結合)を有する重合体であって、シリコーンオイルとも総称され、25℃における粘度が好ましくは0.02~100cm2/s(2~10000センチストークス)、より好ましくは0.03~5cm2/s(3~500センチストークス)である、常温で液状あるいは粘稠状の鎖状、部分水素化、環状あるいは変性ポリシロキサンを意味する。
固体触媒成分の平均粒子径が上記範囲内にあることにより、様々な重合プロセスにおいて容易に用いることができる。
以下の調製方法(1)~(16)は、例えば、ケイ素、リン、アルミニウム等の他の反応試剤や界面活性剤の共存下に実施してもよい。
(2)ハロゲン化マグネシウム及びアルコールを反応させて均一溶液とした後、該均一溶液にカルボン酸無水物を接触させ、次いでこの溶液に、ハロゲン化チタン及び内部電子供与性化合物を接触反応させて固体物を得、該固体物にさらにハロゲン化チタンを接触させてオレフィン類重合用固体触媒成分を調製する方法。
(3)金属マグネシウム、ブチルクロライド及びジアルキルエーテルを反応させることによって有機マグネシウム化合物を合成し、該有機マグネシウム化合物にアルコキシチタンを接触反応させて固体生成物を得、該固体生成物に内部電子供与性化合物及びハロゲン化チタンを接触反応させてオレフィン類重合用固体触媒成分を調製する方法。なおこの際、オレフィン類重合用固体触媒成分に対し、有機アルミニウム化合物、有機ケイ素化合物及びオレフィンを用いて予備的な重合処理を行ない、オレフィン類重合用固体触媒成分を調製することもできる。
(4)ジアルキルマグネシウム等の有機マグネシウム化合物と、有機アルミニウム化合物を、炭化水素溶媒の存在下、アルコールと接触反応させて均一溶液とし、この溶液に四塩化ケイ素等のケイ素化合物を接触させて固体生成物を得、次いで芳香族炭化水素溶媒の存在下で該固体生成物に、ハロゲン化チタン及び内部電子供与性化合物を接触反応させた後、さらに四塩化チタンを接触させてオレフィン類重合用固体触媒成分を調製する方法。
(5)塩化マグネシウム、テトラアルコキシチタン及び脂肪族アルコールを、炭化水素溶媒の存在下で接触反応させて均質溶液とし、その溶液とハロゲン化チタンを接触した後昇温して固体物を析出させ、該固体物に内部電子供与性化合物を接触させ、さらにハロゲン化チタンと反応させてオレフィン類重合用固体触媒成分を調製する方法。
(6)金属マグネシウム粉末、アルキルモノハロゲン化合物及びヨウ素を接触反応させ、その後テトラアルコキシチタン、酸ハロゲン化物、及び脂肪族アルコールを、炭化水素溶媒の存在下で接触反応させて均質溶液とし、その溶液に四塩化チタンを加えた後昇温して固体生成物を析出させ、該固体生成物に内部電子供与性化合物を接触させ、さらに四塩化チタンと反応させてオレフィン類重合用固体触媒成分を調製する方法。
(7)ジアルコキシマグネシウムを炭化水素溶媒に懸濁させた後、四塩化チタンと接触させた後に昇温し、内部電子供与性化合物と接触させて固体生成物を得、該固体生成物を炭化水素溶媒で洗浄した後、炭化水素溶媒の存在下、再度四塩化チタンと接触させてオレフィン類重合用固体触媒成分を調製する方法。なおこの際、オレフィン類重合用固体触媒成分を、炭化水素溶媒の存在下又は不存在下で加熱処理することもできる。
(8)ジアルコキシマグネシウムを炭化水素溶媒に懸濁させた後、ハロゲン化チタン及び内部電子供与性化合物と接触反応させて固体生成物を得、該固体生成物を不活性有機溶媒で洗浄した後、炭化水素溶媒の存在下、再度ハロゲン化チタンと接触・反応させてオレフィン類重合用固体触媒成分(A)を得る方法。なおこの際、上記固体生成物とハロゲン化チタンとを2回以上接触させることもできる。
(9)ジアルコキシマグネシウム、塩化カルシウム及びアルコキシ基含有ケイ素化合物を共粉砕し、得られた粉砕固体物を炭化水素溶媒に懸濁させた後、ハロゲン化チタン及び内部電子供与性化合物と接触反応させ、次いでさらにハロゲン化チタンを接触させることによりオレフィン類重合用固体触媒成分を調製する方法。
(10)ジアルコキシマグネシウム及び内部電子供与性化合物を炭化水素溶媒に懸濁させ、その懸濁液をハロゲン化チタンと接触、反応させて固体生成物を得、該固体生成物を炭化水素溶媒で洗浄後、さらに炭化水素溶媒の存在下、ハロゲン化チタンを接触させてオレフィン類重合用固体触媒成分を調製する方法。
(11)ステアリン酸マグネシウムのような脂肪族マグネシウムを、ハロゲン化チタン及び内部電子供与性化合物と接触反応させ、その後さらにハロゲン化チタンと接触させることによりオレフィン類重合用固体触媒成分を調製する方法。
(12)ジアルコキシマグネシウムを炭化水素溶媒に懸濁させ、ハロゲン化チタンと接触させた後昇温し、内部電子供与性化合物と接触反応させて固体生成物を得、該固体生成物を炭化水素溶媒で洗浄した後、炭化水素溶媒の存在下、再度ハロゲン化チタンと接触させてオレフィン類重合用固体触媒成分を調製する方法であって、上記懸濁・接触並びに接触反応のいずれかの段階において、塩化アルミニウムを接触させてオレフィン類重合用固体触媒成分を調製する方法。
(13)ジアルコキシマグネシウム、2-エチルヘキシルアルコール及び二酸化炭素を、炭化水素溶媒の存在下で接触反応させて均一溶液とし、この溶液にハロゲン化チタン及び内部電子供与性化合物を接触反応させて固体物を得、さらこの固体物をテトラヒドロフランに溶解させ、その後さらに固体生成物を析出させ、この固体生成物にハロゲン化チタンを接触反応させ、必要に応じハロゲン化チタンとの接触反応を繰り返し行い、オレフィン類重合用固体触媒成分を調製する方法。なおこの際、上記接触・接触反応・溶解のいずれかの段階において、例えばテトラブトキシシラン等のケイ素化合物を使用することもできる。
(14)塩化マグネシウム、有機エポキシ化合物及びリン酸化合物を炭化水素溶媒中に懸濁させた後、加熱して均一溶液とし、この溶液に、カルボン酸無水物及びハロゲン化チタンを接触反応させて固体生成物を得、該固体生成物に内部電子供与性化合物を接触させて反応させ、得られた反応生成物を炭化水素溶媒で洗浄した後、炭化水素溶媒の存在下、再度ハロゲン化チタンを接触させることによりオレフィン類重合用固体触媒成分を調製する方法。
(15)ジアルコキシマグネシウム、チタン化合物及び内部電子供与性化合物を炭化水素溶媒の存在下に接触反応させ、得られた反応生成物にポリシロキサン等のケイ素化合物を接触反応させ、さらにハロゲン化チタンを接触反応させ、次いで有機酸の金属塩を接触反応させた後、再度ハロゲン化チタンを接触させることによりオレフィン類重合用固体触媒成分を調製する方法。
(16)ジアルコキシマグネシウムと内部電子供与性化合物を炭化水素溶媒に懸濁させた後、昇温してハロゲン化ケイ素と接触させ、その後ハロゲン化チタンと接触させて固体生成物を得、該固体生成物を炭化水素溶媒で洗浄した後、炭化水素溶媒の存在下、再度ハロゲン化チタンと接触させてオレフィン類重合用固体触媒成分を調製する方法。なおこの際、上記固体生成物を炭化水素溶媒の存在下又は不存在下で加熱処理してもよい。
調製方法(10)のさらに具体的な態様としては、ジアルコキシマグネシウムおよび内部電子供与性化合物を、直鎖状炭化水素、分岐状脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素および芳香族炭化水素から選ばれる一種以上の炭化水素溶媒に懸濁させ、得られた懸濁液をハロゲン化チタンと接触させ、反応させて固体生成物を得、該固体生成物を炭化水素溶媒で洗浄後、さらに炭化水素溶媒の存在下、ハロゲン化チタンを接触させてオレフィン類重合用固体触媒成分を得る方法を挙げることができる。
上記いずれかの調製方法によりオレフィン類重合用固体触媒成分を調製することにより、オレフィン類重合体として、高立体規則性を有するポリプロピレンやプロピレン系ブロック共重合体等のプロピレン系重合体を容易に製造し得るオレフィン類重合用固体触媒成分を提供することができる。
R1 pAlQ3-p (I)
(式中、R1は炭素数1~6のアルキル基であり、Qは水素原子あるいはハロゲン原子であり、pは0<p≦3の実数であり、R1が複数存在する場合各R1は同一であっても異なっていてもよく、Qが複数存在する場合各Qは同一であっても異なっていてもよい)
から選択される少なくとも1種の有機アルミニウム化合物との接触反応物からなる。
R2Si(OR3)3 (II)
(式中、R2は炭素数1~12のアルキル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基、炭素数3~12のシクロアルキル基、フェニル基、炭素数1~12のアルキルアミノ基または炭素数1~12のジアルキルアミノ基であり、R3は炭素数1~4のアルキル基、炭素数3~6のシクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基またはアラルキル基を示し、複数のR3は同一であっても異なっていてもよい。)
で表されるSi-C結合を有する有機ケイ素化合物およびSi-N-C結合を有するアミノシラン化合物から選ばれる一種以上であるか、下記一般式(III);
R4 2Si(NR5R6)(NR7R8) (III)
(式中、R4は、炭素数1~12のアルキル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基、炭素数3~12のシクロアルキル基またはフェニル基であり、複数のR4は同一であっても異なっていてもよく、R5、R6、R7およびR8は、各々、水素、炭素数1~4のアルキル基、炭素数3~6のシクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基またはアラルキル基であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
で表されるSi-N-C結合を有するアミノシラン化合物
から選ばれる一種以上であることが好ましい。
一般式(II)で表される化合物において、第一の外部電子供与性化合物が上記Si-N-C結合を有するアミノシラン化合物である場合、具体的には、ジエチルアミノトリエトキシシラン等が好ましい。
第一の外部電子供与性化合物が一般式(III)で表される化合物である場合、具体的には、ジ(シクロペンチル)ジ(エチルアミノ)シラン、シクロヘキシルメチルジ(エチルアミノ)シラン等から選ばれる一種以上が好ましい。
オレフィン類重合用触媒は、一旦反応容器中で調製した上で、反応容器から取り出し、次いでプロピレンの重合に供してもよいし、一旦触媒を調製した後、反応容器から取り出すことなくそのまま同一の反応容器内でプロピレンを重合してもよい。
通常、一般式(I)で表される有機アルミニウム化合物量が、オレフィン類重合用固体触媒成分を構成するチタン原子1モル当たり、1~2000モルであることが好ましく、50~1000モルであることがより好ましい。また、第一の外部電子供与性化合物量が、一般式(I)で表される有機アルミニウム化合物1モル当たり、0.002~10モルであることが好ましく、0.01~2モルであることがより好ましく、0.01~0.5モルであることがさらに好ましい。
プロピレン初期重合物を得る方法の詳細については、後述するとおりである。
オレフィン類重合用触媒の詳細については、上述したとおりである。
(1)重合系内において同一の重合条件(同一アルキルアルミニウム濃度、同一Al/Ti比での触媒投入、同一Si/Ti比、同一重合温度等)下でプロピレンの重合を行ったときに、得られた重合体のJIS K 7210に準じて測定される溶融流れ性(MFR)が30g/10分に到達するために必要な水素量として、2種類の外部電子供与性化合物を等モルで混合したものを用いてプロピレン重合を行った場合の水素量(H1)と、2種類の外部電子供与性化合物のうち片方をそれぞれ単独で用いてプロピレン重合を行ったときの水素量(H2、H3)とを各々測定する。
(2)上記H1がH3よりもH2により近い値を示す場合には、H2に対応する外部電子供与性化合物がH3に対応する外部電子供与性化合物よりも固体触媒成分表面に優先的に吸着していると判断され、上記H1がH2よりもH3により近い値を示す場合には、H3に対応する外部電子供与性化合物がH2に対応する外部電子供与性化合物よりも固体触媒成分表面に優先的に吸着していると判断される。
このため、上記H1をH2およびH3と比較して、上記H1がH3よりもH2により近い値を示す場合には、H2に対応する外部電子供与性化合物がH3に対応する外部電子供与性化合物よりも固体触媒成分表面への吸着性が高く、上記H1がH2よりもH3により近い値を示す場合には、H3に対応する外部電子供与性化合物がH2に対応する外部電子供与性化合物よりも固体触媒成分表面への吸着性が高いことが特定される。
R9 2Si(OR10)2 (IV)
(式中、R9は炭素数1~12のアルキル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基、炭素数3~12のシクロアルキル基またはフェニル基であり、R10は炭素数1~4のアルキル基、炭素数3~6のシクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基またはアラルキル基を示し、複数のR9は同一であっても異なっていてもよく、複数のR10は同一であっても異なっていてもよい。)
で表されるシラン化合物から選択される一種以上を挙げることができる。
例えば、ポリプロピレン(ホモポリプロピレン)であってもよいし、ポリプロピレン部にさらにプロピレンを除くα-オレフィンを共重合させたプロピレン系ブロック共重合体であってもよい。
ポリプロピレン部と共重合させるプロピレンを除くα-オレフィンとしては、炭素数2~20のα-オレフィン(炭素数3のプロピレンを除く)から選ばれる少なくても1種のオレフィンであり、例えば、エチレン、1-ブテン、1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、ビニルシクロヘキサン等から選ばれる一種以上を挙げることができ、エチレンまたは1-ブテンが好ましく、エチレンがより好ましい。
また、予備重合時における重合時間は、0.1~60分間が好ましく、0.5~40分間がより好ましく、1~20分間がさらに好ましい。
予備重合時における重合圧力は、0.1~4MPaが好ましく、0.3~3MPaがより好ましく、0.5~2MPaがさらに好ましい。
なお、重合熱を除去するために液状の易揮発性炭化水素、例えばブタンを供給し、重合帯域中で気化させてもよい。
上述したように、プロピレン初期重合物は、第二の外部電子供与性化合物を添加前にプロピレンの本重合段階で生成する重合物を意味する。
本発明に係るオレフィン類重合体は、プロピレン初期重合物を一旦製造し、反応器から取り出した後、さらにオレフィン類重合用触媒および第二の外部電子供与性化合物の存在下にプロピレンを重合してポリプロピレン部を形成してなるものであってもよいが、オレフィン類重合用触媒の存在下に反応器内でプロピレンを重合してプロピレン初期重合物を調製した後、反応器内にさらに第二の外部電子供与性化合物を添加して、連続的に重合処理してなるものであることが好ましい。
重合温度(本重合温度)は、200℃以下が好ましく、100℃以下がより好ましく、50~90℃がさらに好ましい。
重合圧力(本重合圧力)は、常圧~10MPaが好ましく、常圧~5MPaがより好ましく、1~4MPaがさらに好ましい。
また、重合時間(本重合時間)は、0.25~4時間が好ましく、0.25~3時間がより好ましく、0.5~2時間がさらに好ましい。
さらに、重合反応は1段で行なってもよいし、2段以上で行なってもよい。
全重合時間に対する第二の外部電子供与性化合物の添加時間の割合が上記範囲内にあることにより、第一の外部電子供与性化合物で形成された活性点で形成されたプロピレン初期重合物に第二の外部電子供与性化合物で形成された活性点からのポリマーを、必要量容易に導入することができる。
また、前段のポリプロピレン部の形成および後段の共重合反応処理は、連続重合法、バッチ式重合法のいずれで実施してもよい。
さらに、重合反応は、前段および後段の処理のいずれも1段階でも多段階でもよく、各工程を多段階に実施する場合は、各々同一条件、あるいは異なる条件で実施することができる。
また、共重合反応時の重合圧力は、10MPa以下が好ましく、5MPa以下がより好ましい。
さらに、共重合反応時における重合時間(反応原料の滞留時間)は、重合時間の合計が1分間~5時間であることが適当である。
本発明に係るオレフィン類重合体がプロピレン系ブロック共重合体である場合、溶融流れ性(MFR)が、1g/10分~100g/10分であることが好ましく、5g/10分~80g/10分であることが好ましく、10g/10分~50g/10分であることがより好ましい。
本発明に係るオレフィン類重合体がプロピレン系ブロック共重合体である場合、キシレン可溶成分(XS)の割合が、50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることがさらに好ましい。
本発明に係るオレフィン類重合体がプロピレン系ブロック共重合体である場合、分子量分布Mw/Mnが、5.5以上であることが好ましく、5.5~15であることがより好ましく、5.5~10であることがさらに好ましい。
本発明に係るオレフィン類重合体がプロピレン系ブロック共重合体である場合、角周波数0.03ラジアン/秒での複素粘度η*に対する角周波数300ラジアン/秒での複素粘度η*の比(角周波数300ラジアン/秒での複素粘度η*/角周波数0.03ラジアン/秒での複素粘度η*)が、10以上であることが好ましく、10~40であることがより好ましく、10~30であることがさらに好ましい。
本発明に係るオレフィン類重合体がプロピレン系ブロック共重合体である場合、曲げ弾性率FMが、1100MPa以上であることが好ましく、1100 ~2300MPaであることがより好ましく、1100 ~2000MPaであることがさらに好ましい。
本発明に係るオレフィン類重合体の製造方法は、チタン原子、マグネシウム原子、ハロゲン原子および内部電子供与性化合物を含むオレフィン類重合用固体触媒成分、
下記一般式(I);
R1 pAlQ3-p (I)
(式中、R1は炭素数1~6のアルキル基であり、Qは水素原子あるいはハロゲン原子であり、pは0<p≦3の実数であり、R1が複数存在する場合各R1は同一であっても異なっていてもよく、Qが複数存在する場合各Qは同一であっても異なっていてもよい)
から選択される少なくとも1種の有機アルミニウム化合物および第一の外部電子供与性化合物の接触反応物であるオレフィン類重合用触媒の存在下にプロピレン初期重合物を形成し、さらにプロピレンを重合させてポリプロピレン部を形成する際に、
前記第一の外部電子供与性化合物よりも前記オレフィン類重合用固体触媒成分表面への吸着性が高い第二の外部電子供与性化合物を反応系に添加する
ことを特徴とするものである。
次に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
(固体触媒成分の合成)
攪拌装置を備え、窒素ガスで充分に置換された内容積500mlのフラスコに、ジエトキシマグネシウム10g(87.4ミリモル)、トルエン55ml、四塩化チタン30ml、フタル酸ジブチル15.3ミリモル(3.8g)を加え、昇温して100℃とし、100℃の温度を保持した状態で90分反応させた後、得られた反応生成物を100℃のトルエン75mlで4回洗浄した。
次に、新たに四塩化チタンの含有割合が10容量%であるトルエン溶液100mlを加えて、100℃に昇温し、15分間攪拌して反応させた後、得られた生成物を100℃のトルエンで1回洗浄した。この操作をさらに2回行った後、40℃のn-ヘプタン75mlで6回洗浄して固体触媒成分を得た。
得られた固体触媒成分の固液を分離して固体分中のチタン含率を測定したところ1.8質量%であった。
窒素ガスで完全に置換された内容積2.0リットルの攪拌機付オートクレーブに、トリエチルアルミニウム1.32ミリモル、ジエチルアミノトリエトキシシラン(DEATES)0.13ミリモルおよび前記固体触媒成分をチタン原子として0.0026ミリモル装入し、重合用触媒を形成した。
次いで、上記オートクレーブ中にさらに水素ガス1.5リットル、液化プロピレン1.4リットルを装入し、20℃で5分間予備重合を行なった後、7分以内に70℃まで昇温した。昇温開始から15分後に0.2ミリモルのジシクロペンチルジメトキシラン(DCPDMS)を添加し、その後45分間重合反応を行ない、重合体(ポリプロピレン)を得た。
このときの固体触媒成分1g当たりの重合活性と、得られた重合体における、p-キシレン可溶分の割合(XS)、溶融流れ性(MFR)、分子量分布(Mw/Mn)、複素粘度η*および曲げ弾性率(FM)とを以下の方法で評価した。結果を表1に示す。
固体触媒成分1g当たりの重合活性(g-pp/g-触媒)は、下記式により求めた。
重合活性(g-pp/g-触媒)=得られた重合体の質量(g)/固体触媒成分の質量(g)
攪拌装置を具備したフラスコ内に、4.0gの重合体(ポリプロピレン)と、200mlのp-キシレンを装入し、外部温度をキシレンの沸点以上(約150℃)とすることにより、フラスコ内部のp-キシレンの温度を沸点下(137~138℃)に維持しつつ、2時間かけて重合体を溶解した。その後1時間かけて液温を23℃まで冷却し、不溶解成分と溶解成分とを濾過分別した。上記溶解成分の溶液を採取し、加熱減圧乾燥によりp-キシレンを留去し、得られた残留物をキシレン可溶分(XS)とし、その質量を重合体(ポリプロピレン)の質量に対する相対値(質量%)で求めた。
重合体の溶融流れ性を示す溶融流れ性(MFR)は、ASTM D 1238、JIS K 7210に準じて測定した。
重合体の分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(東ソー社製 HLC-8321(GPC/HT)にて以下の条件で測定して各々求めた数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量(Mw)の比(Mw/Mn)によって評価した。
溶媒:o-ジクロロベンゼン(ODCB)
温度:140℃
カラム:GMHHR-H(20)HT×1本,GMHHR-H(S)HT2×1本
サンプル濃度:0.5mg/mL(4mg/8mL-ODCB)
注入量:0.5mL
流量:1.0mL/min
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た。
重合体の分子量への換算に使用する粘度式:[η]=K×Mαは、以下の数値を用いた。
PS:K=1.38×10-4、α=0.7
PP:K=1.03×10-4、α=0.78
重合体の複素粘度η*は、レオメータ(アントンパール社製 MCR302)を用いて測定した。
重合体を気泡が入らないように210℃、5分間プレスで圧縮成形し、厚さ2mm、直径25mmの円盤状の測定用サンプルとした。
測定は、アントンパール社製のレオメーター(MCR302)を使用して行なった。
1mmの間隙をおいて配置された直径25mmの平行円板を使用し、間隙に測定用サンプルを充満させた状態で、測定温度210℃かつ周波数範囲が0.03rad/secから300rad/secにて複素粘度η*を測定した。
複素粘度比は、上記210℃の温度条件下での角周波数0.03ラジアン/秒での複素粘度η*に対する210℃の温度条件下での角周波数300ラジアン/秒での複素粘度η*(210℃の温度条件下での角周波数300ラジアン/秒での複素粘度η*/210℃の温度条件下での角周波数0.03ラジアン/秒での複素粘度η*)で表される比として算出した。
重合体のFMは、厚さ4.0mm、幅10.0mm、長さ80mmの射出成形試験片を用い、JIS K7171に準拠し、測定雰囲気温度23℃にて測定した(単位はMPa)。
試験片の成形は、日精樹脂工業(株)製NEX30III3EGを用い、成形温度200℃、金型温度40℃の条件で行った。
予備重合後、昇温を開始した時点から30分後に0.2ミリモルのジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDMS)を添加し、その後30分間の重合反応を行った以外は、実施例1と同様に重合触媒を形成し重合を行なった。重合結果を表1に示す。
重合触媒の形成時に0.13ミリモルのジエチルアミノトリエトキシシラン(DEATES)および0.2ミリモルのジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDMS)を同時に添加し、液化プロピレンの重合時にジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDMS)を添加しなかった以外は、実施例1と同様に重合触媒を形成し重合を行った。結果を表1に示す。
重合触媒の形成時に0.13ミリモルのジエチルアミノトリエトキシシラン(DEATES)の代わりに0.13ミリモルのノルマルプロピルトリエトキシシラン(nPTES)を添加した以外は、実施例1と同様に重合触媒を形成し重合を行った。結果を表1に示す。
予備重合後、昇温を開始した時点から15分後に0.2ミリモルのジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDMS)を添加することに代えて、予備重合後、昇温を開始した時点から45分後に0.2ミリモルのジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDMS)を添加し、その後、45分間の重合反応に代えて15分間の重合反応を行った以外は、実施例3と同様に重合触媒を形成し重合を行った。結果を表1に示す。
重合触媒の形成時に0.13ミリモルのジエチルアミノトリエトキシシラン(DEATES)の代わりに同モルのノルマルプロピルトリエトキシシラン(nPTES)を添加した以外は、比較例1と同様に重合触媒を形成し重合を行った。結果を表1に示す。
液化プロピレンの重合時にジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDMS)を添加しなかった以外は、実施例1と同様に重合触媒を形成し重合を行った。結果を表1に示す。
重合触媒の形成時に0.13ミリモルのジエチルアミノトリエトキシシラン(DEATES)の代わりに同モルのジシクロペンチルジメトキシラン(DCPDMS)を添加した以外は、比較例3と同様に重合触媒を形成し重合を行った。結果を表1に示す。
重合触媒の形成時に0.13ミリモルのジエチルアミノトリエトキシシラン(DEATES)の代わりに同モルのノルマルプロピルトリエトキシシラン(nPTES)を添加した以外は、比較例3と同様に重合触媒を形成し重合を行った。結果を表1に示す。
重合触媒の形成時に0.13ミリモルのジシクロペンチルジメトキシラン(DCPDMS)を添加し、予備重合後に昇温を開始した時点から15分後に0.2ミリモルのジエチルアミノトリエトキシシラン(DEATES)を添加し、その後、45分間の重合反応を行った以外は、実施例1と同様に重合触媒を形成し重合を行った。結果を表1に示す。
重合触媒の形成時に0.13ミリモルのジシクロペンチルジメトキシラン(DCPDMS)を添加し、予備重合後に昇温を開始した時点から15分後に0.2ミリモルのノルマルプロピルトリエトキシシラン(nPTES)を添加し、その後、45分間の重合反応を行った以外は、実施例1と同様に重合触媒を形成し重合を行った。結果を表1に示す。
重合触媒の形成時に0.13ミリモルのジエチルアミノトリエトキシシラン(DEATES)の代わりに0.13ミリモルのジシクロペンチルジ(エチルアミノ)シラン(DCPDEAS)を添加し、予備重合後に昇温を開始した時点から30分後に0.2ミリモルのジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDMS)を添加し、その後、30分間の重合反応を行った以外は、実施例1と同様に重合触媒を形成し重合を行った。結果を表1に示す。
重合触媒の形成時に0.13ミリモルのジエチルアミノトリエトキシシラン(DEATES)の代わりに0.13ミリモルのシクロヘキシルメチルジ(エチルアミノ)シラン(CHMDEAS)を添加し、予備重合後に昇温を開始した時点から30分後に0.2ミリモルのジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDMS)を添加し、その後、30分間の重合反応を行った以外は、実施例1と同様に重合触媒を形成し重合を行った。結果を表1に示す。
重合触媒の形成時に0.13ミリモルのジエチルアミノトリエトキシシラン(DEATES)の代わりに同モルのジシクロペンチルジ(エチルアミノ)シラン(DCPDEAS)を添加した以外は、比較例3と同様に重合触媒を形成し重合を行った。結果を表1に示す。
重合触媒の形成時に0.13ミリモルのジエチルアミノトリエトキシシラン(DEATES)の代わりに同モルのシクロヘキシルメチルジ(エチルアミノ)シラン(CHMDEAS)を添加した以外は、比較例3と同様に重合触媒を形成し重合を行った。結果を表1に示す。
重合触媒の形成時に0.13ミリモルのジエチルアミノトリエトキシシラン(DEATES)の代わりに同モルのジシクロペンチルジ(エチルアミノ)シラン(DCPDEAS)を添加した以外は、比較例1と同様に重合触媒を形成し重合を行った。結果を表1に示す。
重合触媒の形成時に0.13ミリモルのジエチルアミノトリエトキシシラン(DEATES)の代わりに同モルのシクロヘキシルメチルジ(エチルアミノ)シラン(CHMDEAS)を添加した以外は、比較例1と同様に重合触媒を形成し重合を行った。結果を表1に示す。
(1)重合触媒の形成およびホモ段重合
窒素ガスで完全に置換された内容積2.0リットルの攪拌機付オートクレーブに、トリエチルアルミニウム2.4ミリモル、ジエチルアミノトリエトキシシラン(DEATES)0.24ミリモルおよび実施例1で得られた固体触媒成分をチタン原子として0.0026ミリモル装入し、重合用触媒を形成した。
次いで、上記オートクレーブ中にさらに水素ガス3.2リットル、液化プロピレン1.4リットルを装入し、20℃で5分間予備重合を行なった後、7分以内に70℃まで昇温した。昇温開始から20分後に0.36ミリモルのジシクロペンチルジメトキシラン(DCPDMS)を添加し、その後20分間重合反応(ホモ段重合反応)を行い、重合体(ホモポリプロピレン)を得た。
ホモ段重合反応終了後、反応機の温度を室温に下げつつモノマーをパージし、その後オートクレーブ全体の質量を計量することで、重合開始前にあらかじめ秤量した質量との差から前段(ホモ段)の重合量を求めた。
実施例1と同様にして、固体触媒成分1g当たりの重合活性を求めるとともに、得られた重合体の溶融流れ性(MFR)を求めた。結果を表2に示す。
次いで、上記オートクレーブに対し、モノマー供給ラインから、水素/プロピレン/エチレンを、それぞれモル比が4/107/71となるように装入した後、70℃まで昇温し、水素/プロピレン/エチレンを、それぞれリットル/分が0.09/2.4/1.6の割合となるように導入しつつ、1.2MPa、70℃の条件で反応させ、ブロック率20質量%で反応を停止することにより、プロピレン系ブロック共重合体を得た。
また、得られたプロピレン系ブロック共重合体において、以下の方法により、エチレン・プロピレンブロック共重合(ICP)活性(g-ICP/(g-触媒))、得られたプロピレン系ブロック共重合体のブロック率(共重合部の重合割合、質量%)、キシレン可溶分(XS、得られたプロピレン系ブロック共重合体を構成するエチレン・プロピレン共重合体(EPR)含有量割合に相当)、得られたプロピレン系ブロック共重合体を構成するエチレン・プロピレン共重合体(EPR)の極限粘度、得られたプロピレン系ブロック共重合体を構成するエチレン・プロピレン共重合体(EPR)中のエチレン含有量割合(質量%)、得られたプロピレン系ブロック共重合体のキシレン不溶解成分中のエチレン含有割合(質量%)、得られたプロピレン系ブロック共重合体のIZOD衝撃強度(23℃および-30℃)を、各々以下の方法により測定した。
プロピレン系ブロック共重合体形成時における、固体触媒成分1gあたり1時間(1h)あたりの共重合活性(ICP活性)を、以下の式により算出し、共重合段重合活性(g-ICP/(g-触媒・h))とした。
エチレン・プロピレンブロック共重合(ICP)活性(g-ICP/(g-触媒・h))=((I(g)-G(g))/(オレフィン類重合用触媒に含まれる固体触媒成分の質量(g)・h))
ここで、Iは共重合反応終了後のオートクレーブ質量(g)、Gはホモポリプロピレン重合終了後、未反応モノマーを除去した後のオートクレーブ質量(g)である。
得られたプロピレン系ブロック共重合体のブロック率は、以下の式により算出した。
ブロック率(質量%)={(I(g)-G(g))/(I(g)-F(g))}×100
ここで、Iは共重合反応終了後のオートクレーブ質量(g)、Gはホモポリプロピレン重合終了後、未反応モノマーを除去した後のオートクレーブ質量(g)、Fはオートクレーブ質量(g)である。
攪拌装置を具備したフラスコ内に、5.0gのプロピレン系ブロック共重合体(ICPプロピレン重合体)と、250mlのp-キシレンを装入し、外部温度をキシレンの沸点以上(約150℃)とすることにより、フラスコ内部のp-キシレンの温度を沸点下(137~138℃)に維持しつつ、2時間かけてブロック重合体を溶解した。その後1時間かけて液温を23℃まで冷却し、不溶解成分と溶解成分とを濾過分別した。上記溶解成分の溶液を採取し、加熱減圧乾燥によりp-キシレンを留去し、得られた残留物の質量を求め、生成した重合体(プロピレン系ブロック共重合体)に対する相対割合(質量%)を算出して、ICP重合体中のXS(キシレン可溶分量)とした。
極限粘度(η)は、ウベローデ型粘度計を用いて、135℃のデカリン中にプロピレン系ブロック共重合体を溶解し、濃度0.1、0.2、および0.5g/dlの3点の溶解試料について還元粘度を測定し、次に、還元粘度を濃度に対しプロットし、濃度をゼロに外挿する外挿法によって極限粘度を求めた。
攪拌装置を具備したフラスコ内に、5.0gのプロピレン系ブロック共重合体と、250mlのp-キシレンを装入し、外部温度をキシレンの沸点以上(約150℃)とすることにより、フラスコ内部のp-キシレンの温度を沸点下(137~138℃)に維持しつつ、2時間かけてブロック重合体を溶解した。その後1時間かけて液温を23℃まで冷却し、不溶解成分と溶解成分とを濾過分別した。
上記溶解成分(キシレン抽出して得たEPR部)を少量サンプリングし、ホットプレスにてフィルム状に成形した後、IR測定装置により下記の装置を用い、吸光度とフィルムの厚みから、エチレン・プロピレン共重合体(EPR)中のエチレン含有量割合(EPR中のエチレン含量(C2inEPR)、質量%)を算出した。
測定機種 :Thermonicolet製Avatar
測定波長 :720cm-1、1150cm-1
フィルム厚み :0.15(mm)
EPR中のエチレン含量(質量%)=-36.437×log(D1150/D720)+31.919
(ただし、D720は測定波長720cm-1における吸光度、D1150は測定波長1150cm-1における吸光度である。)
上記キシレン不溶解成分を少量サンプリングし、ホットプレスにてフィルム状に成形した後、上記EPR中のエチレン含量の測定方法と同様の方法により、キシレン不溶解成分中のエチレン含量(C2inXI)を算出した。
得られたプロピレン系共重合体に対し、IRGANOX 1010(BASF社製)0.10重量%、IRGAFOS 168(BASF社製)0.10重量%、およびステアリン酸カルシウム0.08重量%を配合し、単軸押出機にて混練造粒してペレット状のプロピレン系共重合体を得た。
次いで、上記ペレット状の共重合体を、金型温度60℃、シリンダー温度230℃に保持した射出成形機に導入し、射出成形により物性測定用の試験片を射出成形した。
成型後の試験片について、23℃に調節された恒温室内で、状態調節を144時間以上行った後、IZOD試験機((株)東洋精機製作所製、アイゾット衝撃試験機 型番A-121804405)を用い、JISK7110 「アイゾット衝撃強さの試験方法」に従い、23℃と-30℃における試験片のアイゾット衝撃強度を測定した。
試験片形状:ISO 180/4A、厚さ3.2mm、幅12.7mm、長さ63.5mm
ノッチ形状:タイプAノッチ(ノッチ半径0.25mm)、ノッチ付き金型にて形成
温度条件:23℃および-30℃
衝撃速度:3.5m/s
公称振り子エネルギー:23℃測定時 5.5J、-30℃測定時 2.75J
実施例7の(1)重合触媒の形成およびホモ段重合において、予備重合後に70℃まで昇温する際に昇温を開始してから20分後に0.36ミリモルのジシクロペンチルジメトキシラン(DCPDMS)を添加することに代えて、予備重合後に70℃まで昇温する際に昇温を開始してから30分後に0.36ミリモルのジシクロペンチルジメトキシラン(DCPDMS)を添加した以外は、実施例7と同様に処理してプロピレン系ブロック共重合体を得た。
上記反応時における各種物性を実施例7と同様に測定した。結果を表2に示す。
(1)重合触媒の形成およびホモ段重合
窒素ガスで完全に置換された内容積2.0リットルの攪拌機付オートクレーブに、トリエチルアルミニウム2.4ミリモル、ノルマルプロピルトリエトキシラン(nPTES)0.24ミリモルおよび実施例1で得られた固体触媒成分をチタン原子として0.0026ミリモル装入し、重合用触媒を形成した。
次いで、上記オートクレーブ中にさらに水素ガス2.8リットル、液化プロピレン1.4リットルを装入し、20℃で5分間予備重合を行なった後、7分以内に70℃まで昇温した。昇温開始から30分後に0.36ミリモルのジシクロペンチルジメトキシラン(DCPDMS)を添加し、その後10分間重合反応(ホモ段重合反応)を行い、重合体(ホモポリプロピレン)を得た。
ホモ段重合反応終了後、反応機の温度を室温に下げつつモノマーをパージし、その後オートクレーブ全体の質量を計量することで、重合開始前にあらかじめ秤量した質量との差から前段(ホモ段)の重合量を求めた。
実施例1と同様にして、固体触媒成分1g当たりの重合活性を求めるとともに、得られた重合体の溶融流れ性(MFR)を求めた。結果を表2に示す。
(2)プロピレン系ブロック共重合体の製造
次いで、上記オートクレーブに対し、モノマー供給ラインから、水素/プロピレン/エチレンを、それぞれモル比が4/107/71となるように装入した後、70℃まで昇温し、水素/プロピレン/エチレンを、それぞれリットル/分が0.09/2.4/1.6の割合となるように導入しつつ、1.2MPa、70℃の条件で反応させ、ブロック率が約20質量%で反応を停止することにより、プロピレン系ブロック共重合体を得た。
上記反応時における各種物性を実施例7と同様に測定した。結果を表2に示す。
実施例7において、ホモ段重合における水素ガス3.2リットルに代えて2.8リットルを加え、重合中にジシクロペンチルジメトキシラン(DCPDMS)を添加せず、昇温開始から40分間重合反応(ホモ段重合反応)行ったことを除けば、実施例7と同様に処理してプロピレン系ブロック共重合体を得た。
上記反応時における各種物性を実施例7と同様に測定した。結果を表2に示す。
実施例7において、ホモ段重合における水素ガス3.2リットルに代えて9.0リットルを加え、ジエチルアミノトリエトキシシラン(DEATES)0.24ミリモルに代えてジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDMS)0.24ミリモルを添加し、重合中にジシクロペンチルジメトキシラン(DCPDMS)を添加せず、昇温開始から40分間重合反応(ホモ段重合反応)行ったことを除けば、実施例7と同様に処理してプロピレン系ブロック共重合体を得た。
上記反応時における各種物性を実施例7と同様に測定した。結果を表2に示す。
実施例7において、ホモ段重合における水素ガス3.2リットルに代えて2.4リットルを加え、ジエチルアミノトリエトキシシラン(DEATES)0.24ミリモルに代えてノルマルプロピルトリエトキシラン(nPTES)0.24ミリモルを添加し、重合中にジシクロペンチルジメトキシラン(DCPDMS)を添加せず、昇温開始から40分間重合反応(ホモ段重合反応)行ったことを除けば、実施例7と同様に処理してプロピレン系ブロック共重合体を得た。
上記反応時における各種物性を実施例7と同様に測定した。結果を表2に示す。
(1)重合触媒の形成およびホモ段重合
窒素ガスで完全に置換された内容積2.0リットルの攪拌機付オートクレーブに、トリエチルアルミニウム2.4ミリモル、ジシクロペンチルジ(エチルアミノ)シラン(DCPDEAS)0.24ミリモルおよび実施例1で得られた固体触媒成分をチタン原子として0.0026ミリモル装入し、重合用触媒を形成した。
次いで、上記オートクレーブ中にさらに水素ガス5.3リットル、液化プロピレン1.4リットルを装入し、20℃で5分間予備重合を行なった後、7分以内に70℃まで昇温した。昇温開始から30分後に0.36ミリモルのジシクロペンチルジメトキシラン(DCPDMS)を添加し、その後10分間重合反応(ホモ段重合反応)を行い、重合体(ホモポリプロピレン)を得た。
ホモ段重合反応終了後、反応機の温度を室温に下げつつモノマーをパージし、その後オートクレーブ全体の質量を計量することで、重合開始前にあらかじめ秤量した質量との差から前段(ホモ段)の重合量を求めた。
実施例1と同様にして、固体触媒成分1g当たりの重合活性を求めるとともに、得られた重合体の溶融流れ性(MFR)を求めた。結果を表2に示す。
(2)プロピレン系ブロック共重合体の製造
次いで、上記オートクレーブに対し、モノマー供給ラインから、水素/プロピレン/エチレンを、それぞれモル比が4/107/71となるように装入した後、70℃まで昇温し、水素/プロピレン/エチレンを、それぞれリットル/分が0.09/2.4/1.6の割合となるように導入しつつ、1.2MPa、70℃の条件で反応させ、ブロック率が約20質量%で反応を停止することにより、プロピレン系ブロック共重合体を得た。
上記反応時における各種物性を実施例7と同様に測定した。結果を表2に示す。
実施例10において、ホモ段重合における水素ガス5.3リットルに代えて4.2リットルを加え、ジシクロペンチルジ(エチルアミノ)シラン(DCPDEAS)0.24ミリモルに代えてシクロヘキシルメチルジ(エチルアミノ)シラン(CHMDEAS)0.24ミリモルを添加したことを除けば、実施例7と同様に処理してプロピレン系ブロック共重合体を得た。
上記反応時における各種物性を実施例7と同様に測定した。結果を表2に示す。
実施例10において、ホモ段重合における水素ガス5.3リットルに代えて1.9リットルを加え、重合中にジシクロペンチルジメトキシラン(DCPDMS)を添加せず、昇温開始から40分間重合反応(ホモ段重合反応)行ったことを除けば、実施例10と同様に処理してプロピレン系ブロック共重合体を得た。
上記反応時における各種物性を実施例7と同様に測定した。結果を表2に示す。
実施例10において、ホモ段重合における水素ガス5.3リットルに代えて1.6リットルを加え、ジシクロペンチルジ(エチルアミノ)シラン(DCPDEAS)0.24ミリモルに代えてシクロヘキシルメチルジ(エチルアミノ)シラン(CHMDEAS)0.24ミリモルを添加し、重合中にジシクロペンチルジメトキシラン(DCPDMS)を添加せず、昇温開始から40分間重合反応(ホモ段重合反応)行ったことを除けば、実施例10と同様に処理してプロピレン系ブロック共重合体を得た。
上記反応時における各種物性を実施例7と同様に測定した。結果を表2に示す。
また、表2より、比較例12~比較例16においては、表1で示すように曲げ弾性率FMが低いことから、プロピレン系ブロック共重合体においても実施例8~実施例11と比較して低いことが分かる。
Claims (7)
- チタン原子、マグネシウム原子、ハロゲン原子および内部電子供与性化合物を含むオレフィン類重合用固体触媒成分、
下記一般式(I);
R1 pAlQ3-p (I)
(式中、R1は炭素数1~6のアルキル基であり、Qは水素原子あるいはハロゲン原子であり、pは0<p≦3の実数であり、R1が複数存在する場合各R1は同一であっても異なっていてもよく、Qが複数存在する場合各Qは同一であっても異なっていてもよい)
から選択される少なくとも1種の有機アルミニウム化合物および第一の外部電子供与性化合物の接触反応物であるオレフィン類重合用触媒の存在下にプロピレン初期重合物を形成し、さらにプロピレンを重合させてポリプロピレン部を形成する際に、
前記第一の外部電子供与性化合物よりも前記オレフィン類重合用固体触媒成分表面への吸着性が高い第二の外部電子供与性化合物を反応系に添加し、
前記第一の外部電子供与性化合物が、下記一般式(II);
R2Si(OR3)3 (II)
(式中、R2は、アリル基、アラルキル基、炭素数3~12のシクロアルキル基、フェニル基、炭素数1~12のアルキルアミノ基または炭素数1~12のジアルキルアミノ基であり、R3は、炭素数1~4のアルキル基、炭素数3~6のシクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基またはアラルキル基を示し、複数のR3は同一であっても異なっていてもよい。)
で表されるSi-C結合を有する有機ケイ素化合物およびSi-N-C結合を有するアミノシラン化合物から選ばれる一種以上であるか、下記一般式(III);
R4 2Si(NR5R6)(NR7R8) (III)
(式中、R4は、炭素数1~12のアルキル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基、炭素数3~12のシクロアルキル基またはフェニル基であり、複数のR4は同一であっても異なっていてもよく、R5、R6、R7およびR8は、各々、水素、炭素数1~4のアルキル基、炭素数3~6のシクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基またはアラルキル基であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
で表されるSi-N-C結合を有するアミノシラン化合物
から選ばれる一種以上であり、
前記ポリプロピレン部を形成した後、さらに共重合反応を行うことよりプロピレン系ブロック共重合体を得る
ことを特徴とするオレフィン類重合体の製造方法。 - 前記内部電子供与性化合物が、ジカルボン酸エステル類、ジエーテル類、ジカーボネート類、エーテルカルボン酸エステル類およびエーテルカーボネート類から選択される一種以上である請求項1に記載のオレフィン類重合体の製造方法。
- 前記第二の外部電子供与性化合物が、下記一般式(IV);
R9 2Si(OR10)2 (IV)
(式中、R9は、炭素数1~12のアルキル基、ビニル基、アリル基、アラルキル基、炭素数3~12のシクロアルキル基またはフェニル基であり、R10は、炭素数1~4のアルキル基、炭素数3~6のシクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基またはアラルキル基を示し、複数のR9は同一であっても異なっていてもよく、複数のR10は同一であっても異なっていてもよい。)
で表されるシラン化合物から選択される一種以上である請求項1に記載のオレフィン類重合体の製造方法。 - 前記第一の外部電子供与性化合物が、フェニルトリアルコキシシラン、シクロアルキルトリアルコキシシラン、(アルキルアミノ)トリアルコキシシラン、(ジアルキルアミノ)トリアルコキシシラン、ジ(アルキルアミノ)ジアルキルシランおよびジ(ジアルキルアミノ)ジアルキルシランから選択される一種以上である請求項1に記載のオレフィン類重合体の製造方法。
- 前記第二の外部電子供与性化合物が、ジフェニルジアルコキシシラン、ジアルキルジアルコキシシラン、フェニルアルキルジアルコキシシラン、ジ(シクロアルキル)ジアルコキシシランおよび(シクロアルキル)アルキルジアルコキシシランから選択される一種以上である請求項1に記載のオレフィン類重合体の製造方法。
- 前記第二の外部電子供与性化合物の添加量が、前記第一の外部電子供与性化合物の添加量1モルあたり0.1~10モルである請求項1に記載のオレフィン類重合体の製造方法。
- 全重合時間に対する前記第二の外部電子供与性化合物の添加時間の割合が5~95%になるように、前記第二の外部電子供与性化合物を添加する請求項1に記載のオレフィン類重合体の製造方法。
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