JP2009035725A - プロピレン系ブロック共重合体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高い共重合体成分(CP)の含有量を有し、且つべたつきやブリードアウトが抑制された優れたプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体を安定的かつ効率的に製造する方法を提供する。
【解決手段】担持メタロセン触媒を用いて、結晶性プロピレン重合体成分を製造する第1工程と、次いで、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンから選ばれる少なくとも一種のコモノマーとの共重合体成分(CP)を気相重合で製造する第2工程とからなる、逐次重合によってプロピレン系ブロック共重合体を製造する方法であって、
下記(i)〜(iii)の要件を満たすことを特徴とするプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の製造方法。
(i)第1工程終了後でかつ第2工程開始前のポリマー粒子の平均粒径が500〜1200μmであること、
(ii)プロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体全量に対する共重合体成分(CP)の割合が30〜95質量%であること、
(iii)共重合体成分(CP)のαオレフィン含量が1〜50質量%であること、
【選択図】なし
【解決手段】担持メタロセン触媒を用いて、結晶性プロピレン重合体成分を製造する第1工程と、次いで、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンから選ばれる少なくとも一種のコモノマーとの共重合体成分(CP)を気相重合で製造する第2工程とからなる、逐次重合によってプロピレン系ブロック共重合体を製造する方法であって、
下記(i)〜(iii)の要件を満たすことを特徴とするプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の製造方法。
(i)第1工程終了後でかつ第2工程開始前のポリマー粒子の平均粒径が500〜1200μmであること、
(ii)プロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体全量に対する共重合体成分(CP)の割合が30〜95質量%であること、
(iii)共重合体成分(CP)のαオレフィン含量が1〜50質量%であること、
【選択図】なし
Description
本発明は、プロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の製造方法に関し、より詳しくは、高い共重合体成分(CP)の含有量を有し、且つべたつきやブリードアウトが抑制された優れたプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体を安定的かつ効率的に製造する方法に関する。
結晶性ポリプロピレンは、機械的性質、耐薬品性等に優れることから、各種成形分野に広く用いられている。しかしながら、結晶性ポリプロピレンでは、剛性は高くなるが、耐衝撃性が不足する。
このポリプロピレンの耐衝撃性を向上させるために、従来からポリプロピレンに、エチレン−プロピレン共重合体ゴム(EPR)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム(EPDM)などの組成分布の狭いゴム状物質をブレンドすることが行われてきた。これらのゴム状物質は、近年、メタロセン触媒に代表される均一系触媒により製造され、これらのエチレン−高級α−オレフィン共重合体ゴム(α−オレフィンは炭素数4〜8のもの)をブレンドすることによる耐衝撃性の改良も開示されている(例えば、特許文献1、2参照。)。
しかしながら、このようなゴム状共重合体は、組成によっては一般に形状が扱いにくく、結晶性樹脂のようにペレット化して用いることができないなど、ブレンド操作の際に支障をきたす。また、ポリプロピレンに対してゴム状共重合体を添加する、所謂ポリマーブレンドの場合には、ゴム状共重合体の分散が十分でなく、物性面では、十分に高い剛性と耐衝撃性を両立することが困難であった。
このポリプロピレンの耐衝撃性を向上させるために、従来からポリプロピレンに、エチレン−プロピレン共重合体ゴム(EPR)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム(EPDM)などの組成分布の狭いゴム状物質をブレンドすることが行われてきた。これらのゴム状物質は、近年、メタロセン触媒に代表される均一系触媒により製造され、これらのエチレン−高級α−オレフィン共重合体ゴム(α−オレフィンは炭素数4〜8のもの)をブレンドすることによる耐衝撃性の改良も開示されている(例えば、特許文献1、2参照。)。
しかしながら、このようなゴム状共重合体は、組成によっては一般に形状が扱いにくく、結晶性樹脂のようにペレット化して用いることができないなど、ブレンド操作の際に支障をきたす。また、ポリプロピレンに対してゴム状共重合体を添加する、所謂ポリマーブレンドの場合には、ゴム状共重合体の分散が十分でなく、物性面では、十分に高い剛性と耐衝撃性を両立することが困難であった。
これに対して、プロピレンの重合後に引き続いてエチレンとプロピレンを共重合させ、CPとして、エチレン−プロピレン共重合体ゴム(EPR)を含むブロック共重合体を製造することは、既に知られている(例えば、特許文献3〜5参照。)。
このような所謂重合ブレンドでは、ゴム状共重合体の分散が改良されるため、物性が向上することが知られている。さらに、メタロセン触媒を用いた場合には、用いる遷移金属化合物の設計を最適化することで、より高い剛性と耐衝撃性を発揮させることができ、種々の特定構造を有する遷移金属化合物を用いたブロック共重合体の製造方法が開示されている。
このような所謂重合ブレンドでは、ゴム状共重合体の分散が改良されるため、物性が向上することが知られている。さらに、メタロセン触媒を用いた場合には、用いる遷移金属化合物の設計を最適化することで、より高い剛性と耐衝撃性を発揮させることができ、種々の特定構造を有する遷移金属化合物を用いたブロック共重合体の製造方法が開示されている。
さらに、ブロック共重合体の耐衝撃性をより向上させる目的で、EPRに替えて、エチレン−ブテン共重合体ゴム(EBR)、或いはエチレン−オクテン共重合体ゴム(EOR)などのエチレン−高級αオレフィン共重合体ゴムを多段重合で製造する方法も知られている。
例えば、メタロセン触媒を用いて多段重合を行うことで、高剛性かつ耐衝撃性に優れたプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体を製造する方法が開示されている(例えば、特許文献6〜8参照。)。
しかしながら、溶媒を用いる液相重合では、生成するCPが溶媒へ溶解し、ポリマーを単離するためには、溶媒を留去する必要があるなど、効率的に製造することは困難であるという問題があった。
例えば、メタロセン触媒を用いて多段重合を行うことで、高剛性かつ耐衝撃性に優れたプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体を製造する方法が開示されている(例えば、特許文献6〜8参照。)。
しかしながら、溶媒を用いる液相重合では、生成するCPが溶媒へ溶解し、ポリマーを単離するためには、溶媒を留去する必要があるなど、効率的に製造することは困難であるという問題があった。
また、ある特定の遷移金属化合物を用いて、CP部の製造を気相重合で行うことも開示されている(例えば、特許文献9〜12参照。)。
しかしながら、これらの遷移金属化合物を用いる場合には、工業的に実施可能な温度/圧力範囲で、高い共重合体成分(CP)の含有量を有するプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体を効率的に製造ができないという問題があった。
特に、共重合体成分(CP)の含有量を高くした場合には、CP部がゴム状の性質を有していることで、得られるポリマー粒子のべたつきなどの問題が発生し、特に気相重合で製造する場合には、製造上大きな問題となる。
具体的には、工業的な安定生産のためには、重合時におけるパウダーの凝集が大きな問題となっていた。また反応器内の壁や配管中での付着、パウダー移送時の凝集、閉塞、パウダー流動の不良による反応器内部の除熱不足、等も大きな問題である。これらの問題は、共重合体成分(CP)の含有量を高くしたブロック共重合体を製造する場合に顕著となる。
しかしながら、これらの遷移金属化合物を用いる場合には、工業的に実施可能な温度/圧力範囲で、高い共重合体成分(CP)の含有量を有するプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体を効率的に製造ができないという問題があった。
特に、共重合体成分(CP)の含有量を高くした場合には、CP部がゴム状の性質を有していることで、得られるポリマー粒子のべたつきなどの問題が発生し、特に気相重合で製造する場合には、製造上大きな問題となる。
具体的には、工業的な安定生産のためには、重合時におけるパウダーの凝集が大きな問題となっていた。また反応器内の壁や配管中での付着、パウダー移送時の凝集、閉塞、パウダー流動の不良による反応器内部の除熱不足、等も大きな問題である。これらの問題は、共重合体成分(CP)の含有量を高くしたブロック共重合体を製造する場合に顕著となる。
また、メタロセン触媒を用いて多段重合によりプロピレン系ブロック共重合体を製造するとき、パウダー凝集等を改良するにはパウダーの粒径を大きくすることが好ましいことは知られている(例えば特許文献13参照。)。
これは、パウダーの粒径を大きくすることで、粒子間の接触面積を減少させ、第2工程で製造する共重合体成分(CP)によるパウダー表面での粒子間融着を抑制させるという思想である。パウダー粒径を大きくするには、第1工程での活性を上げることが考えられる。
しかしながら、メタロセン触媒は、従来のチーグラーナッタ触媒とは異なり、第1工程に比べて第2工程での活性が低い特徴を有している。しかも、第2工程では、気相重合ではモノマー濃度が比較的低いため、単に第1工程で活性が上がる条件を選択するだけでは、相対的に第2工程の重合割合が低下し、共重合体成分(CP)の含有量を高くすることができない。また、CPの含有量を高くするために、第2工程での触媒の滞留時間を長くするということも考えられるが、この手法を適用するには、第2工程の反応器を大きくするなどの製造設備の変更が必要であり、従来のプラント設備をそのまま使用することはできないという欠点がある。
これは、パウダーの粒径を大きくすることで、粒子間の接触面積を減少させ、第2工程で製造する共重合体成分(CP)によるパウダー表面での粒子間融着を抑制させるという思想である。パウダー粒径を大きくするには、第1工程での活性を上げることが考えられる。
しかしながら、メタロセン触媒は、従来のチーグラーナッタ触媒とは異なり、第1工程に比べて第2工程での活性が低い特徴を有している。しかも、第2工程では、気相重合ではモノマー濃度が比較的低いため、単に第1工程で活性が上がる条件を選択するだけでは、相対的に第2工程の重合割合が低下し、共重合体成分(CP)の含有量を高くすることができない。また、CPの含有量を高くするために、第2工程での触媒の滞留時間を長くするということも考えられるが、この手法を適用するには、第2工程の反応器を大きくするなどの製造設備の変更が必要であり、従来のプラント設備をそのまま使用することはできないという欠点がある。
また、パウダー粒子を大きくする手法として、触媒担体の粒径を大きくすることも考えられる。しかしながら、従来の技術においては、単に粒径を大きくしようとした場合、粒子強度が弱く微粉発生が起こり、安定的に重合することが難しかった。
このように従来の技術では、高い共重合体成分(CP)の含有量を含むべたつきの少ないパウダーを安定的かつ効率的に製造することはできず、その早期達成が望まれていた。
このように従来の技術では、高い共重合体成分(CP)の含有量を含むべたつきの少ないパウダーを安定的かつ効率的に製造することはできず、その早期達成が望まれていた。
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、高い共重合体成分(CP)の含有量を有し、且つべたつきやブリードアウトが抑制された優れたプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体を安定的かつ効率的に製造する方法を提供することにある。
本発明者等は、上記課題を解決するため、鋭意研究を重ねた結果、担体に担持されたメタロセン触媒を用いた多段重合反応において、第1工程では、結晶性プロピレン重合体成分(PP)を、その平均粒子径が特定の値の範囲になるように製造し、次いで、第2工程では、気相重合により、エチレンと、炭素数4〜20のα−オレフィンから選ばれる少なくとも一種のコモノマーとの共重合体成分(CP)を、ブロック共重合体全量に対する共重合体成分(CP)の割合が特定の値の範囲に維持しながら共重合体成分(CP)のαオレフィン含量が特定の値の範囲になるように製造したところ、べたつきやブリードアウトが抑制された優れたプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体を、第1工程と第2工程の製造の重合量や滞留時間のバランスを取りながら安定かつ効率的に製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の第1の発明によれば、担持メタロセン触媒を用いて、結晶性プロピレン重合体成分を製造する第1工程と、次いで、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンから選ばれる少なくとも一種のコモノマーとの共重合体成分(CP)を気相重合で製造する第2工程とからなる、逐次重合によってプロピレン系ブロック共重合体を製造する方法であって、下記(i)〜(iii)の要件を満たすことを特徴とするプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の製造方法が提供される。
(i)第1工程終了後でかつ第2工程開始前のポリマー粒子の平均粒径が500〜1200μmであること、
(ii)プロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体全量に対する共重合体成分(CP)の割合が30〜95質量%であること、
(iii)共重合体成分(CP)のαオレフィン含量が1〜50質量%であること
(i)第1工程終了後でかつ第2工程開始前のポリマー粒子の平均粒径が500〜1200μmであること、
(ii)プロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体全量に対する共重合体成分(CP)の割合が30〜95質量%であること、
(iii)共重合体成分(CP)のαオレフィン含量が1〜50質量%であること
また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、プロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体全量に対する共重合体成分(CP)の割合が50〜95質量%であることを特徴とするプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の製造方法が提供される。
また、本発明の第3の発明によれば、第1又は第2の発明において、共重合体成分(CP)のαオレフィン含量が20〜50質量%であることを特徴とするプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の製造方法が提供される。
また、本発明の第4の発明によれば、第1〜3のいずれかの発明において、担持メタロセン触媒の担体がイオン交換性層状珪酸塩であることを特徴とするプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の製造方法が提供される。
また、本発明の第5の発明によれば、第1〜4のいずれかの発明において、担持メタロセン触媒の担体が40〜120μmの平均粒径を有することを特徴とするプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の製造方法が提供される。
また、本発明の第6の発明によれば、第1〜5のいずれかの発明において、第2工程で用いられるα−オレフィンが、1−ブテン、1−ヘキセン又は1−オクテンから選ばれることを特徴とするプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の製造方法が提供される。
本発明の製造方法によれば、組成面ではエチレンとα−オレフィンとの共重合体成分(CP)の含有量が特定の数値よりも高く、しかも該共重合体成分中のα−オレフィンの重合割合が特定の数値よりも高く、また物性面ではベタツキ感がなくブロッキング性が良好で、かつ重合パウダーの粉体性状がよいプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体を安定的かつ効率的に製造できる。以上から、本発明の製造方法は工業的な価値が大きい。
本発明のプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の製造方法は、担体に担持されたメタロセン触媒を用いた多段重合反応において、得られたポリマーに所望とする特性を賦与するために、第1工程では、結晶性プロピレン重合体成分(PP)を、その平均粒子径が特定の値の範囲になるように製造し、第2工程では、気相重合により、エチレンと、炭素数4〜20のα−オレフィンから選ばれる少なくとも一種のコモノマーとの共重合体成分(CP)を製造する方法である。
以下、ブロック共重合体の製法、その製法に使用する触媒、重合工程、ブロック共重合体の特徴等について、項目毎に詳細に説明する。
以下、ブロック共重合体の製法、その製法に使用する触媒、重合工程、ブロック共重合体の特徴等について、項目毎に詳細に説明する。
1.プロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の製造方法
(1)重合方法
本発明のプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の製造方法は、結晶性プロピレン重合体成分(PP)を製造する第1工程、引き続き、エチレンと、炭素数4〜20のα−オレフィンから選ばれる少なくとも一種のコモノマーとの共重合体成分(CP)を製造する第2工程から構成される。
また、第1工程は、バルク重合法または気相重合法のどちらの重合法でも採用可能である。第2工程は、製造するエチレン−αオレフィン共重合体成分がゴム成分であり、溶媒中に溶出しないことが望ましいため、気相重合法を採用する。
また、重合形式は、それぞれ第1工程、第2工程とも回分法、および連続法どちらの方式も採用できる。本発明においては、前段と後段からなる2段重合が行われるが、場合によっては、それぞれの段階を更に分割することができる。特に、第2工程を2段以上に分割して多種類のゴム成分を作る方法も物性改良法の一つである。
(1)重合方法
本発明のプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の製造方法は、結晶性プロピレン重合体成分(PP)を製造する第1工程、引き続き、エチレンと、炭素数4〜20のα−オレフィンから選ばれる少なくとも一種のコモノマーとの共重合体成分(CP)を製造する第2工程から構成される。
また、第1工程は、バルク重合法または気相重合法のどちらの重合法でも採用可能である。第2工程は、製造するエチレン−αオレフィン共重合体成分がゴム成分であり、溶媒中に溶出しないことが望ましいため、気相重合法を採用する。
また、重合形式は、それぞれ第1工程、第2工程とも回分法、および連続法どちらの方式も採用できる。本発明においては、前段と後段からなる2段重合が行われるが、場合によっては、それぞれの段階を更に分割することができる。特に、第2工程を2段以上に分割して多種類のゴム成分を作る方法も物性改良法の一つである。
(a)プロピレン重合体成分(PP)の製造
第1工程では、担持メタロセン触媒を使用して、結晶性プロピレン重合体成分(PP)を製造する。ここで、結晶性プロピレン重合体成分とは、プロピレンをモノマー単位として主に有し、かつ結晶性を有する成分を指し、具体的にはプロピレン単独重合体(プロピレンホモポリマー)またはプロピレンとα−オレフィンの共重合体(プロピレン−αオレフィン共重合体)などである。これらは、分析的には、例えば示差走査熱量測定(DSC)による測定で融解ピークが観測される重合体成分と定義できる。
すなわち、プロピレン単独重合体(プロピレンホモポリマー)またはプロピレンとα−オレフィンの共重合体(プロピレン−αオレフィン共重合体)を、一段もしくは多段に、全重合量(プロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の全体)の5〜70重量%、好ましくは5〜50重量%に相当するように形成させる工程である。ここでα−オレフィンとしては、エチレンを含みプロピレン以外の炭素数4〜20のα−オレフィンであり、例えば、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン等が挙げられる。これらの中では、エチレンが最も好ましい。α−オレフィンを使用する場合の使用量は、全モノマー(プロピレンとα−オレフィンの合計)に対して5重量%以下、好ましくは3重量%以下、さらに好ましくは1重量%以下である。
第1工程では、担持メタロセン触媒を使用して、結晶性プロピレン重合体成分(PP)を製造する。ここで、結晶性プロピレン重合体成分とは、プロピレンをモノマー単位として主に有し、かつ結晶性を有する成分を指し、具体的にはプロピレン単独重合体(プロピレンホモポリマー)またはプロピレンとα−オレフィンの共重合体(プロピレン−αオレフィン共重合体)などである。これらは、分析的には、例えば示差走査熱量測定(DSC)による測定で融解ピークが観測される重合体成分と定義できる。
すなわち、プロピレン単独重合体(プロピレンホモポリマー)またはプロピレンとα−オレフィンの共重合体(プロピレン−αオレフィン共重合体)を、一段もしくは多段に、全重合量(プロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の全体)の5〜70重量%、好ましくは5〜50重量%に相当するように形成させる工程である。ここでα−オレフィンとしては、エチレンを含みプロピレン以外の炭素数4〜20のα−オレフィンであり、例えば、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン等が挙げられる。これらの中では、エチレンが最も好ましい。α−オレフィンを使用する場合の使用量は、全モノマー(プロピレンとα−オレフィンの合計)に対して5重量%以下、好ましくは3重量%以下、さらに好ましくは1重量%以下である。
第1工程における重合温度は、30〜120℃、好ましくは50〜90℃程度である。重合圧力は0.1〜6MPa、好ましくは0.1〜4MPaである。また、重合体の流動性が適当なものとなるように分子量(MFR)調整剤を使用することが好ましく、調整剤としては水素が好ましい。MFR(試験条件:230℃、2.16Kg荷重)は、最終重合体の用途によるが、好ましい範囲としては0.1〜3000g/10分、好ましくは0.5〜2000g/10分、さらに好ましくは0.5〜1000g/10分である。
(b)エチレン−α−オレフィン共重合体成分(CP)の製造
本発明の第2工程は、この工程で製造するエチレン−αオレフィン共重合体成分がゴム成分であり、溶媒中に溶出しないことが望ましいことから、気相重合で行なう必要がある。気相重合プロセスとしては、公知の気相重合プロセスを用いることができるが、機械的に攪拌される縦型あるいは横型の気相重合プロセスが好ましい。
本発明の第2工程においては、共重合体成分(CP)のαオレフィン含量が1〜50質量%、好ましくは20〜50質量%であるエチレン−αオレフィン共重合体を生成させる。
ここでα−オレフィンとしては、炭素数4〜20のα−オレフィンであり、例えば、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン等が挙げられる。これらの中では、1−ブテン、1−ヘキセンが最も好ましい。この共重合体は、第三成分として、例えばプロピレンやジエン系モノマー等をさらに含有することができる。その場合、これらの第三成分の含有量は、20重量%以下が好ましい。
本発明の第2工程は、この工程で製造するエチレン−αオレフィン共重合体成分がゴム成分であり、溶媒中に溶出しないことが望ましいことから、気相重合で行なう必要がある。気相重合プロセスとしては、公知の気相重合プロセスを用いることができるが、機械的に攪拌される縦型あるいは横型の気相重合プロセスが好ましい。
本発明の第2工程においては、共重合体成分(CP)のαオレフィン含量が1〜50質量%、好ましくは20〜50質量%であるエチレン−αオレフィン共重合体を生成させる。
ここでα−オレフィンとしては、炭素数4〜20のα−オレフィンであり、例えば、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン等が挙げられる。これらの中では、1−ブテン、1−ヘキセンが最も好ましい。この共重合体は、第三成分として、例えばプロピレンやジエン系モノマー等をさらに含有することができる。その場合、これらの第三成分の含有量は、20重量%以下が好ましい。
また、第2工程では、全重合量(プロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の全体)の30〜95重量%、好ましくは50〜95重量%に相当する量を形成させる。
第2工程の重合における重合温度は、30〜120℃、好ましくは50〜80℃程度である。重合圧力は0.1〜5MPa、好ましくは0.5〜2.5MPaである。重合圧力があまり高くなると、超臨界状態となってしまうことが知られているが、本発明における気相重合は、このような超臨界状態を含まない。
第2工程の重合における重合温度は、30〜120℃、好ましくは50〜80℃程度である。重合圧力は0.1〜5MPa、好ましくは0.5〜2.5MPaである。重合圧力があまり高くなると、超臨界状態となってしまうことが知られているが、本発明における気相重合は、このような超臨界状態を含まない。
重合時には、得られる重合体の流動性が適当なものとなるように分子量調整剤を使用することが好ましく、分子量調整剤としては、水素が好ましい。
エチレン−αオレフィン共重合体の重量平均分子量の範囲は、1万〜500万、好ましくは5万〜300万、さらに好ましくは10万〜100万、最も好ましくは40万〜80万である。最終重合体の用途によるが、成型時のゲルの発生を抑え、線膨張率を低くするためには、エチレン−αオレフィン共重合体の重量平均分子量を、前段で重合した重合体の重量平均分子量に、なるべく近づけることが有効である。また、重合体の性状を考慮すると、べとつきの原因とされるゴムの低分子量成分の生成が極力少ない方が望ましい。具体的には、ゴム中の分子量5000以下の成分がゴム全体に対して0.8重量%以下であることが好ましい。そのためには、ゴムの平均分子量を低くしないような重合条件をとることや、重合終了後に速やかに残モノマーを放出するか触媒を失活させるなどして後段の重合工程と異なる条件下での重合反応が起きることを避けることが必要である。なお、ここでゴム中の低分子量成分量とは、後述するCFC分析装置による測定における、40℃以下の溶出成分中の分子量5000以下の成分量のことをいう。
エチレン−αオレフィン共重合体の重量平均分子量の範囲は、1万〜500万、好ましくは5万〜300万、さらに好ましくは10万〜100万、最も好ましくは40万〜80万である。最終重合体の用途によるが、成型時のゲルの発生を抑え、線膨張率を低くするためには、エチレン−αオレフィン共重合体の重量平均分子量を、前段で重合した重合体の重量平均分子量に、なるべく近づけることが有効である。また、重合体の性状を考慮すると、べとつきの原因とされるゴムの低分子量成分の生成が極力少ない方が望ましい。具体的には、ゴム中の分子量5000以下の成分がゴム全体に対して0.8重量%以下であることが好ましい。そのためには、ゴムの平均分子量を低くしないような重合条件をとることや、重合終了後に速やかに残モノマーを放出するか触媒を失活させるなどして後段の重合工程と異なる条件下での重合反応が起きることを避けることが必要である。なお、ここでゴム中の低分子量成分量とは、後述するCFC分析装置による測定における、40℃以下の溶出成分中の分子量5000以下の成分量のことをいう。
(c)第1工程終了後のポリマー粒子の粒径
本発明においては、第1工程終了後に第2工程を実施するが、αオレフィン含量が高く、べたつきやすい共重合体成分(CP)を、第2工程においていかに安定的に生産するかがポイントとなる。安定生産のためには、べたつきやすいポリマー粒子の付着を防止することが必要である。
そのためには、第1工程終了後のポリマー粒子粒径、すなわち第2工程開始前のポリマー粒子粒径を大きくすることが重要である。ポリマー粒子の粒径が大きいと、ポリマー粒子の比表面積が小さくなるため、単位重量あたりのポリマー粒子の接触面積が小さくなるとともに、べたつきやすい共重合体成分(CP)が表面にブリードアウトする(ポリマー粒子表面へ移動する)速度を遅くできる。この点が本発明の重要なポイントである。
一方で、第1工程終了後のポリマー粒子粒径をある一定の値以上にすると、以下の問題がある。第一に、ある一定以上の大きい粒径の触媒を用いるとそれに応じて、ポリマー粒子粒径を大きくすることはできるが、粒子強度が弱く微粉が発生する問題というが生じる。また、第二に、第1工程での重合量(ポリマー生成量)を相当程度上げるとポリマー粒子粒径を大きくすることはできるが、この場合、第2工程での活性低下や活性減衰が顕著になり、十分に高いCP含量を有する所望のプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体が得られないという問題がある。
以上のことから、第1工程である一定の範囲の粒径を有するポリマー粒子を製造することで、パウダーのべたつきを抑制して安定した重合が可能となり、同時に、高いCP含量を有するブロック共重合体を得るために、第1工程と第2工程の製造の重合量や滞留時間のバランスの取れた効率的な製造が達成できる。
本発明においては、第1工程終了後に第2工程を実施するが、αオレフィン含量が高く、べたつきやすい共重合体成分(CP)を、第2工程においていかに安定的に生産するかがポイントとなる。安定生産のためには、べたつきやすいポリマー粒子の付着を防止することが必要である。
そのためには、第1工程終了後のポリマー粒子粒径、すなわち第2工程開始前のポリマー粒子粒径を大きくすることが重要である。ポリマー粒子の粒径が大きいと、ポリマー粒子の比表面積が小さくなるため、単位重量あたりのポリマー粒子の接触面積が小さくなるとともに、べたつきやすい共重合体成分(CP)が表面にブリードアウトする(ポリマー粒子表面へ移動する)速度を遅くできる。この点が本発明の重要なポイントである。
一方で、第1工程終了後のポリマー粒子粒径をある一定の値以上にすると、以下の問題がある。第一に、ある一定以上の大きい粒径の触媒を用いるとそれに応じて、ポリマー粒子粒径を大きくすることはできるが、粒子強度が弱く微粉が発生する問題というが生じる。また、第二に、第1工程での重合量(ポリマー生成量)を相当程度上げるとポリマー粒子粒径を大きくすることはできるが、この場合、第2工程での活性低下や活性減衰が顕著になり、十分に高いCP含量を有する所望のプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体が得られないという問題がある。
以上のことから、第1工程である一定の範囲の粒径を有するポリマー粒子を製造することで、パウダーのべたつきを抑制して安定した重合が可能となり、同時に、高いCP含量を有するブロック共重合体を得るために、第1工程と第2工程の製造の重合量や滞留時間のバランスの取れた効率的な製造が達成できる。
第1工程において、ある一定の範囲の粒径を有するポリマー粒子を得るためには、例えば、以下の(1)、(2)の方法が適応できる。
(1)用いる担持メタロセン触媒の担体の粒径を大きくする。
一般に、オレフィン重合では、用いる触媒の形状と重合後に得られるポリマー形状は相似するという、所謂レプリカ効果に従うことが知られている。このため、用いる触媒の粒径(形状を球状であると仮定した場合には、その直径)を2倍にすると、得られるポリマー粒径(直径)も2倍となる。このことから、ある一定範囲ポリマー粒径を得るためには、それに応じた触媒粒径を選択することができる。
(2)重合量を増加させる。
このためには、触媒活性を増大させるかまたは重合時間を増大させる方法がある。
これらの方法では、重合量はポリマー粒子の体積に比例することから、例えばポリマー粒径(直径)を2倍とするには、体積を8倍にすることが必要となり、結果として重合量も8倍必要となる。本発明において製造を想定している高い共重合成分(CP)含量を有するブロック共重合を製造するためには、第1工程で製造する重合量は第2工程に対して相対的に低下させる必要があり、以下の問題が発生する。
第1工程での活性を上げると、第2工程では、気相重合ではモノマー濃度が比較的低いため、単に第1工程で活性が上がる条件を選択するだけでは、相対的に第2工程の重合割合が低下し、共重合体成分(CP)の含有量を高くすることができない。また、CPの含有量を高くするために、第2工程での触媒の滞留時間を長くするということも考えられるが、この手法を適用するには、第2工程の反応器を大きくするなどの製造設備の変更が必要であり、従来のプラント設備をそのまま使用することはできないという欠点がある。
以上の結果、ある一定の範囲の粒径を有するポリマー粒子を得るためには、以上二つの方法をバランスよく用いることで達成できることがわかる。特に、ある一定値以上(下限以上)のポリマー粒径にするためには、上記(1)の方法を用いることが好ましい。
(1)用いる担持メタロセン触媒の担体の粒径を大きくする。
一般に、オレフィン重合では、用いる触媒の形状と重合後に得られるポリマー形状は相似するという、所謂レプリカ効果に従うことが知られている。このため、用いる触媒の粒径(形状を球状であると仮定した場合には、その直径)を2倍にすると、得られるポリマー粒径(直径)も2倍となる。このことから、ある一定範囲ポリマー粒径を得るためには、それに応じた触媒粒径を選択することができる。
(2)重合量を増加させる。
このためには、触媒活性を増大させるかまたは重合時間を増大させる方法がある。
これらの方法では、重合量はポリマー粒子の体積に比例することから、例えばポリマー粒径(直径)を2倍とするには、体積を8倍にすることが必要となり、結果として重合量も8倍必要となる。本発明において製造を想定している高い共重合成分(CP)含量を有するブロック共重合を製造するためには、第1工程で製造する重合量は第2工程に対して相対的に低下させる必要があり、以下の問題が発生する。
第1工程での活性を上げると、第2工程では、気相重合ではモノマー濃度が比較的低いため、単に第1工程で活性が上がる条件を選択するだけでは、相対的に第2工程の重合割合が低下し、共重合体成分(CP)の含有量を高くすることができない。また、CPの含有量を高くするために、第2工程での触媒の滞留時間を長くするということも考えられるが、この手法を適用するには、第2工程の反応器を大きくするなどの製造設備の変更が必要であり、従来のプラント設備をそのまま使用することはできないという欠点がある。
以上の結果、ある一定の範囲の粒径を有するポリマー粒子を得るためには、以上二つの方法をバランスよく用いることで達成できることがわかる。特に、ある一定値以上(下限以上)のポリマー粒径にするためには、上記(1)の方法を用いることが好ましい。
本発明における第1工程終了後のポリマー粒子の平均粒径は、重量平均で500μm以上1200μm以下である。これの測定には、通常の篩分け法(例えば目開き100μm、150μm,212μm、350μm、500μm、710μm、850μm、1000μm、1180μm、1400μm、1700μm、2000μm、2800μm、3000μmの篩を振とう機で10分以上振動分級して測定し結果を対数正規確率紙上にプロットし、50%粒子径を平均粒径として求める方法)やこれらを自動で行うロボットシフターなどを用いても良い。また画像処理を用いるカムサイザーを利用することも好ましい。本発明の実施例のパウダーを種々の測定方法で測定して得られた平均粒径の結果、いずれも数値も同じであった。
バッチ気相重合の場合、分散媒として種ポリマーを存在させて重合する場合があり、この場合は種ポリマーを除去してから平均粒径を測定する必要がある。除去方法には比重で分ける方法や粒径差で分ける方法がある。粒径差で分ける方法とは重合ポリマーよりも著しく小さい粒径の粒子だけを選別した種ポリマーを分散媒に使用し、重合ポリマーとの混合物から著しく小さい種ポリマーだけを篩い分け分離する方法であり、簡便であり好ましい。この方法の場合は種ポリマーの粒径が、重合ポリマーの粒径測定に影響しない領域であることが必要である。つまり重合ポリマーの粒径分布を考慮して、実質上重合ポリマーが存在しない粒径領域(重合ポリマーの存在率が3wt%以下である粒径)の粒径を持つ種ポリマーを使用することが必要である。
第1工程終了時で、かつ第2工程開始時のポリマーの平均粒径の好ましい範囲は、重量平均で500μm以上1200μm以下であり、さらに好ましくは600μm以上1000μm以下である。
第1工程終了時で、かつ第2工程開始時のポリマーの平均粒径の好ましい範囲は、重量平均で500μm以上1200μm以下であり、さらに好ましくは600μm以上1000μm以下である。
(d)予備重合
本発明に用いられる触媒は、粒子性の改良のために、予めオレフィンを接触させて少量重合されることからなる予備重合処理に付すのが好ましい。
使用するオレフィンは、特に限定はないが、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、ビニルシクロアルカン、スチレンなどを使用することが可能であり、特にプロピレンを使用するのが好ましい。
オレフィンの供給方法は、オレフィンを反応槽に定速的に或いは定圧状態になるように維持する供給方法やその組み合わせ、段階的な変化をさせるなど、任意の方法が可能である。
予備重合時間は、特に限定されないが、5分〜24時間の範囲であるのが好ましい。また、予備重合量は、予備重合ポリマー量が成分(b)1質量部(成分(b)の助触媒が固体粒子で無い場合は、担体(d))に対し、好ましくは0.01〜100質量部、より好ましくは0.1〜50質量部である。予備重合を終了した後に、触媒の使用形態に応じ、そのまま使用することが可能であるが、必要ならば乾燥を行ってもよい。
本発明に用いられる触媒は、粒子性の改良のために、予めオレフィンを接触させて少量重合されることからなる予備重合処理に付すのが好ましい。
使用するオレフィンは、特に限定はないが、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、ビニルシクロアルカン、スチレンなどを使用することが可能であり、特にプロピレンを使用するのが好ましい。
オレフィンの供給方法は、オレフィンを反応槽に定速的に或いは定圧状態になるように維持する供給方法やその組み合わせ、段階的な変化をさせるなど、任意の方法が可能である。
予備重合時間は、特に限定されないが、5分〜24時間の範囲であるのが好ましい。また、予備重合量は、予備重合ポリマー量が成分(b)1質量部(成分(b)の助触媒が固体粒子で無い場合は、担体(d))に対し、好ましくは0.01〜100質量部、より好ましくは0.1〜50質量部である。予備重合を終了した後に、触媒の使用形態に応じ、そのまま使用することが可能であるが、必要ならば乾燥を行ってもよい。
予備重合温度は、特に制限されないが、通常0℃〜100℃、好ましくは10〜70℃、より好ましくは20〜60℃、特に好ましくは30〜50℃である。この範囲を下回ると反応速度が低下したり、活性化反応が進行しないという弊害が生じる可能性があり、上回ると予備重合ポリマーが溶解したり、予備重合速度が速すぎて粒子性状が悪化したり、副反応のため活性点が失活するという弊害が生じる可能性がある。
予備重合時には、有機溶媒等の液体中で実施することもでき、むしろそうするのが好ましい。予備重合時の固体触媒の濃度は、特に制限されないが、好ましくは50g/L以上、より好ましくは60g/L以上、特に好ましくは70g/L以上である。濃度が高い方がメタロセンの活性化が進行し、高活性触媒となる。
予備重合時には、有機溶媒等の液体中で実施することもでき、むしろそうするのが好ましい。予備重合時の固体触媒の濃度は、特に制限されないが、好ましくは50g/L以上、より好ましくは60g/L以上、特に好ましくは70g/L以上である。濃度が高い方がメタロセンの活性化が進行し、高活性触媒となる。
2.ブロック共重合体の製造に用いる成分
(1)重合触媒
本発明に係るブロック共重合体を製造するに当っては、担持型のメタロセン系触媒が用いられる。
メタロセン触媒などのシングルサイト触媒は、チーグラー系触媒に比して、触媒活性が高く、生成重合体の分子量分布が狭く、共重合体では組成分布が均一となるなど、プロピレン系ブロック共重合体を製造するには、優れた触媒である。シングルサイト触媒としてのメタロセン系触媒による重合方法を選択するのが好ましい。
また、メタロセン触媒を担持型とすることによって、得られるポリマーが粒子状となり、反応器への付着やポリマー同士での融着が無くなるとともに、重合後の気力移送が可能となるという効果が得られる。また気相重合が可能となる。
(1)重合触媒
本発明に係るブロック共重合体を製造するに当っては、担持型のメタロセン系触媒が用いられる。
メタロセン触媒などのシングルサイト触媒は、チーグラー系触媒に比して、触媒活性が高く、生成重合体の分子量分布が狭く、共重合体では組成分布が均一となるなど、プロピレン系ブロック共重合体を製造するには、優れた触媒である。シングルサイト触媒としてのメタロセン系触媒による重合方法を選択するのが好ましい。
また、メタロセン触媒を担持型とすることによって、得られるポリマーが粒子状となり、反応器への付着やポリマー同士での融着が無くなるとともに、重合後の気力移送が可能となるという効果が得られる。また気相重合が可能となる。
(a)メタロセン錯体
本発明において用いられるメタロセン錯体としては、代表的なものとして共役五員環配位子を有する周期律表第4族の遷移金属化合物の架橋メタロセン錯体が挙げられ、これらのうち、第1工程ではプロピレン重合において、ある程度以上の立体規則性重合が可能なものが必要とされる。また、第2工程では、エチレンに対して高い活性を示すことに加えて、炭素数4以上のα−オレフィンとの高い共重合性を示すものが好ましい。
以上の観点で、二つのシクロペンタジエニル誘導体部分を架橋した構造を有しているものが好ましく、さらに、好ましくは以下の(a−1)で表される架橋ビスインデニル錯体、以下の(a−2)で表される架橋シクロペンタジエニル−インデニル錯体、架橋シクロペンタジエニル−フルオレニル錯体、架橋シクロペンタジエニル−ヒドロアズレニル錯体、さらに、以下の(a−3)で表される架橋ビスヒドロアズレニル錯体、架橋ヒドロアズレニル−インデニル錯体等が挙げられる。
本発明において用いられるメタロセン錯体としては、代表的なものとして共役五員環配位子を有する周期律表第4族の遷移金属化合物の架橋メタロセン錯体が挙げられ、これらのうち、第1工程ではプロピレン重合において、ある程度以上の立体規則性重合が可能なものが必要とされる。また、第2工程では、エチレンに対して高い活性を示すことに加えて、炭素数4以上のα−オレフィンとの高い共重合性を示すものが好ましい。
以上の観点で、二つのシクロペンタジエニル誘導体部分を架橋した構造を有しているものが好ましく、さらに、好ましくは以下の(a−1)で表される架橋ビスインデニル錯体、以下の(a−2)で表される架橋シクロペンタジエニル−インデニル錯体、架橋シクロペンタジエニル−フルオレニル錯体、架橋シクロペンタジエニル−ヒドロアズレニル錯体、さらに、以下の(a−3)で表される架橋ビスヒドロアズレニル錯体、架橋ヒドロアズレニル−インデニル錯体等が挙げられる。
(式中、R11及びR12は同じでも異なってもよく、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のハロゲン含有アルキル基、炭素数1〜6の珪素含有アルキル基、炭素数6〜16のアリール基、炭素数6〜16のハロゲン含有アリール基、2−フリル基、置換された2−フリル基、2−チエニル基、置換された2−チエニル基、2−フルフリル基又は置換された2−フルフリル基を表す。但し、R11及びR12のうち少なくとも1つは、2−フリル基、置換された2−フリル基、2−チエニル基、置換された2−チエニル基、2−フルフリル基又は置換された2−フルフリル基である。R13及びR14は同じでも異なってもよく、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のハロゲン含有アリール基又は炭素数6〜20のケイ素含有アリール基を表す。Qは、二つのシクロペンタジエニル環を連結する架橋基を表す。X及びYはそれぞれ独立して、Mとσ結合を形成する配位子を表す。また、Mは周期律表第4族の遷移金属を表す。)
これらのメタロセン錯体の具体例としては、以下のものが例示される。
(1)ジクロロ ジメチルシリレンビス(2−(2−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム、
(2)ジクロロ ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム、
(3)ジクロロ ジフェニルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム、
(4)ジクロロ ジメチルゲルミレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム、
(5)ジクロロ ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(4−クロロフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライド、
(6)ジクロロ ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(4−フルオロフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライド、
(1)ジクロロ ジメチルシリレンビス(2−(2−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム、
(2)ジクロロ ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム、
(3)ジクロロ ジフェニルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム、
(4)ジクロロ ジメチルゲルミレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム、
(5)ジクロロ ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(4−クロロフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライド、
(6)ジクロロ ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(4−フルオロフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライド、
(7)ジクロロ ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(4−トリフルオロメチルフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライド、
(8)ジクロロ ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライド、
(9)ジクロロ ジメチルシリレン(2−メチル−4−フェニル−インデニル)(2−(2−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム
(10)ジクロロ ジメチルシリレン(2−メチル−4−フェニル−インデニル)(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム、
(11)ジクロロ ジフェニルシリレン(2−メチル−4−フェニル−インデニル)(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム
(12)ジクロロ ジメチルゲルミレン(2−メチル−4−フェニル−インデニル)(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム
(8)ジクロロ ジメチルシリレンビス(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデニル)ジルコニウムジクロライド、
(9)ジクロロ ジメチルシリレン(2−メチル−4−フェニル−インデニル)(2−(2−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム
(10)ジクロロ ジメチルシリレン(2−メチル−4−フェニル−インデニル)(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム、
(11)ジクロロ ジフェニルシリレン(2−メチル−4−フェニル−インデニル)(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム
(12)ジクロロ ジメチルゲルミレン(2−メチル−4−フェニル−インデニル)(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム
(式中、R21、R22、R23、R24、R25、R26及びR27は、それぞれ独立して、水素原子、炭化水素基、ケイ素含有炭化水素基又はハロゲン化炭化水素基を表す。ただし、R21、R22、R23及びR24のいずれか1つ以上は、水素原子以外の置換基であり、かつ、隣接するR21、R22、R23及びR24は、互いに環を形成しない構造であり、R25及びR26は、環を形成してもよい構造である。nは0〜3であり、R28は、炭素数3〜6の二価の炭化水素基を表す。Qは、二つのシクロペンタジエニル環を連結する架橋基を表す。X及びYは、それぞれ独立して、Mとσ結合を形成する配位子を表す。Mは、周期律表第4族の遷移金属を表す。)
これらのメタロセン錯体の具体例としては、以下のものが例示される。
(1)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−メチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(2)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−t−ブチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(3)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−フェニルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(4)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(3−フェニルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(5)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(6)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(3,4−ジメチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(7)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2,5−ジメチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(8)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(4−t−ブチル−2−メチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(9)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−メチル−4−フェニルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(1)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−メチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(2)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−t−ブチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(3)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−フェニルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(4)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(3−フェニルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(5)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(6)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(3,4−ジメチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(7)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2,5−ジメチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(8)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(4−t−ブチル−2−メチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(9)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−メチル−4−フェニルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(10)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2,3,4−トリメチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(11)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2,4,5−トリメチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(12)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−メチルシクロペンタジエニル)(4−(4−クロロフェニル)−2−メチル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(13)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−メチルシクロペンタジエニル)(4−(4−t−ブチルフェニル)−2−メチル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(14)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−メチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニルインデニル)}ハフニウム
(15)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニルインデニル)}ハフニウム
(16)ジクロロ{ジメチルシリレン(2−メチルシクロペンタジエニル)フルオレニル}ハフニウム
(17)ジクロロ{ジメチルシリレン(4−t−ブチル−2−メチルシクロペンタジエニル)フルオレニル}ハフニウム
(18)ジクロロ{ジメチルシリレン(3−t−ブチルシクロペンタジエニル)(2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)}ハフニウム
(11)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2,4,5−トリメチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(12)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−メチルシクロペンタジエニル)(4−(4−クロロフェニル)−2−メチル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(13)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−メチルシクロペンタジエニル)(4−(4−t−ブチルフェニル)−2−メチル−4H−アズレニル)}ハフニウム
(14)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−メチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニルインデニル)}ハフニウム
(15)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−フェニルインデニル)}ハフニウム
(16)ジクロロ{ジメチルシリレン(2−メチルシクロペンタジエニル)フルオレニル}ハフニウム
(17)ジクロロ{ジメチルシリレン(4−t−ブチル−2−メチルシクロペンタジエニル)フルオレニル}ハフニウム
(18)ジクロロ{ジメチルシリレン(3−t−ブチルシクロペンタジエニル)(2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)}ハフニウム
(式中、R31、R32、R34及びR35は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、炭素数1〜18のケイ素含有炭化水素基又は炭素数1〜18のハロゲン化炭化水素基を示す。R33及びR36は、それぞれ独立して、それが結合する五員環に対して縮合環を形成する炭素数3〜10の飽和又は不飽和の2価の炭化水素基を示す。ただし、R33及びR36の少なくとも一方の炭素数は、5〜8であり、R33又はR36由来の7〜10員環から成る縮合環を形成する。R37及びR38は、それぞれ独立して、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基、炭素数1〜20のケイ素含有炭化水素基、炭素数1〜20の酸素含有炭化水素基、アミノ基、炭素数1〜20の窒素含有炭化水素基又は炭素数1〜20の硫黄含有炭化水素基を示す。m及びnは、それぞれ独立して0〜20の整数を示す。ただし、m及びnが同時に0となることはない。また、m又はnが2以上の場合、それぞれ、R37同士またはR38同士が連結して新たな環構造を形成していてもよい。Qは、二つのシクロペンタジエニル環を連結する架橋基を示し、X及びYは、助触媒と反応してオレフィン重合能を発現させるσ共有結合性補助配位子を示し、Mは、周期表4族の遷移金属を示す。)
これらのメタロセン錯体の具体例としては、以下のものが例示される。
(1)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレンビス(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウム
(2)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(2−メチルフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム
(3)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−トリフルオロメチルフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム
(4)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム
(5)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−t−ブチルフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム
(6)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(1−ナフチル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム
(7)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレンビス(2−エチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウム
(8)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(2−フルオロ−4−ビフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム
(9)ジクロロ{1,1’−シラフルオレンビス(2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジクロロフェニル)−4H−アズレニル)}ジルコニウム
(10)ジクロロ[ジメチルシリレン(2−メチル−4−フェニル−1−インデニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−1−アズレニル)]ハフニウム
(11)ジクロロ[ジメチルシリレン(2−エチル−4−フェニル−1−インデニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−1−アズレニル)]ハフニウム
(1)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレンビス(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウム
(2)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(2−メチルフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム
(3)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−トリフルオロメチルフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム
(4)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム
(5)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−t−ブチルフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム
(6)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(1−ナフチル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム
(7)ジクロロ{1,1’−ジメチルシリレンビス(2−エチル−4−フェニル−4H−アズレニル)}ジルコニウム
(8)ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−エチル−4−(2−フルオロ−4−ビフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム
(9)ジクロロ{1,1’−シラフルオレンビス(2−エチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジクロロフェニル)−4H−アズレニル)}ジルコニウム
(10)ジクロロ[ジメチルシリレン(2−メチル−4−フェニル−1−インデニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−1−アズレニル)]ハフニウム
(11)ジクロロ[ジメチルシリレン(2−エチル−4−フェニル−1−インデニル)(2−メチル−4−フェニル−4H−1−アズレニル)]ハフニウム
(b)助触媒(活性化剤成分)
助触媒は、メタロセン錯体を活性化する成分で、メタロセン錯体の補助配位子と反応して当該錯体を、オレフィン重合能を有する活性種に変換させ得る化合物であり、具体的には、下記(b−1)〜(b−4)のものが挙げられる。特に好ましいのは(b−4)のイオン交換性層状珪酸塩である。
(b−1)アルミニウムオキシ化合物
(b−2)成分(a)と反応して、成分(a)をカチオンに変換することが可能なイオン性化合物またはルイス酸
(b−3)固体酸
(b−4)イオン交換性層状珪酸塩
助触媒は、メタロセン錯体を活性化する成分で、メタロセン錯体の補助配位子と反応して当該錯体を、オレフィン重合能を有する活性種に変換させ得る化合物であり、具体的には、下記(b−1)〜(b−4)のものが挙げられる。特に好ましいのは(b−4)のイオン交換性層状珪酸塩である。
(b−1)アルミニウムオキシ化合物
(b−2)成分(a)と反応して、成分(a)をカチオンに変換することが可能なイオン性化合物またはルイス酸
(b−3)固体酸
(b−4)イオン交換性層状珪酸塩
(b−1)のアルミニウムオキシ化合物がメタロセン錯体を活性化できることは、周知であり、そのような化合物としては、具体的には次の各一般式で表される化合物が挙げられる。
上記の一般式中、Raは、水素原子または炭化水素基、好ましくは炭素数1〜10、中でも炭素数1〜6の炭化水素基を、Rbは、炭化水素基、好ましくは炭素数1〜10、中でも炭素数1〜6の炭化水素基を示す。また、複数のRaおよびRbはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。また、pは0〜40、好ましくは2〜30の整数を示す。
上記一般式のうち、一番目及び二番目の式(IV)(V)で表される化合物は、アルミノキサンとも称される化合物であって、これらの中では、メチルアルミノキサン又はメチルイソブチルアルミノキサンが好ましい。上記のアルミノキサンは、各群内および各群間で複数種併用することも可能である。そして、上記のアルミノキサンは、公知の様々な条件下に調製することができる。
上記一般式のうち、三番目の式(VI)で表される化合物は、一種類のトリアルキルアルミニウム又は二種類以上のトリアルキルアルミニウムと、一般式:RbB(OH)2で表されるアルキルボロン酸との10:1〜1:1(モル比)の反応により得ることができる。
上記一般式のうち、一番目及び二番目の式(IV)(V)で表される化合物は、アルミノキサンとも称される化合物であって、これらの中では、メチルアルミノキサン又はメチルイソブチルアルミノキサンが好ましい。上記のアルミノキサンは、各群内および各群間で複数種併用することも可能である。そして、上記のアルミノキサンは、公知の様々な条件下に調製することができる。
上記一般式のうち、三番目の式(VI)で表される化合物は、一種類のトリアルキルアルミニウム又は二種類以上のトリアルキルアルミニウムと、一般式:RbB(OH)2で表されるアルキルボロン酸との10:1〜1:1(モル比)の反応により得ることができる。
(b−2)の化合物は、成分(a)と反応して、成分(a)をカチオンに変換することが可能なイオン性化合物またはルイス酸であり、このようなイオン性化合物としては、カルボニウムカチオン、アンモニウムカチオンなどの陽イオンと、トリフェニルホウ素、トリス(3,5−ジフルオロフェニル)ホウ素、トリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素などの有機ホウ素化合物との錯化物などが挙げられる。また、上記のようなルイス酸としては、種々の有機ホウ素化合物、例えば、トリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素などが例示される。或いは、塩化アルミニウム、塩化マグネシウムなどの金属ハロゲン化物などが例示される。
なお、上記のルイス酸のある種のものは、成分(a)と反応して、成分(a)をカチオンに変換することが可能なイオン性化合物として把握することもできる。
ここで、成分(b−1)、成分(b−2)を担持する微粒子状担体としては、シリカ、アルミナ、マグネシア、シリカアルミナ、シリカマグネシアなどの無機酸化物、塩化マグネシウム、オキシ塩化マグネシウム、塩化アルミニウム、塩化ランタンなどの無機ハロゲン化物、さらには、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、スチレンジビニルベンゼン共重合体、アクリル酸系共重合体などの多孔質の有機担体を挙げることができる。
ここで、成分(b−1)、成分(b−2)を担持する微粒子状担体としては、シリカ、アルミナ、マグネシア、シリカアルミナ、シリカマグネシアなどの無機酸化物、塩化マグネシウム、オキシ塩化マグネシウム、塩化アルミニウム、塩化ランタンなどの無機ハロゲン化物、さらには、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、スチレンジビニルベンゼン共重合体、アクリル酸系共重合体などの多孔質の有機担体を挙げることができる。
(b−3)の固体酸としては、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ−マグネシアなどが挙げられる。
(b−4)のイオン交換性層状化合物は、粘土鉱物の大部分を占めるものであり、好ましくはイオン交換性層状珪酸塩である。
イオン交換性層状珪酸塩(以下、単に「珪酸塩」と略記する場合がある。)は、イオン結合などによって構成される面が互いに結合力で平行に積み重なった結晶構造を有し、かつ、含有されるイオンが交換可能である珪酸塩化合物をいう。大部分の珪酸塩は、天然には主に粘土鉱物の主成分として産出されるため、イオン交換性層状珪酸塩以外の夾雑物(石英、クリストバライトなど)が含まれることが多いが、それらを含んでいてもよい。
珪酸塩は、各種公知のものが使用できる。具体的には、白水春雄著「粘土鉱物学」朝倉書店(1995年)に記載されている次のような層状珪酸塩が挙げられる。
イオン交換性層状珪酸塩(以下、単に「珪酸塩」と略記する場合がある。)は、イオン結合などによって構成される面が互いに結合力で平行に積み重なった結晶構造を有し、かつ、含有されるイオンが交換可能である珪酸塩化合物をいう。大部分の珪酸塩は、天然には主に粘土鉱物の主成分として産出されるため、イオン交換性層状珪酸塩以外の夾雑物(石英、クリストバライトなど)が含まれることが多いが、それらを含んでいてもよい。
珪酸塩は、各種公知のものが使用できる。具体的には、白水春雄著「粘土鉱物学」朝倉書店(1995年)に記載されている次のような層状珪酸塩が挙げられる。
(I)2:1型鉱物類:
モンモリロナイト、ザウコナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイトなどのスメクタイト族;バーミキュライトなどのバーミキュライト族;雲母、イライト、セリサイト、海緑石などの雲母族;パイロフィライト、タルクなどのパイロフィライト−タルク族;Mg緑泥石などの緑泥石族
(II)2:1リボン型鉱物類:
セピオライト、パリゴルスカイトなど
モンモリロナイト、ザウコナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイトなどのスメクタイト族;バーミキュライトなどのバーミキュライト族;雲母、イライト、セリサイト、海緑石などの雲母族;パイロフィライト、タルクなどのパイロフィライト−タルク族;Mg緑泥石などの緑泥石族
(II)2:1リボン型鉱物類:
セピオライト、パリゴルスカイトなど
珪酸塩は、上記の混合層を形成した層状珪酸塩であってもよい。主成分の珪酸塩が2:1型構造を有する珪酸塩であるのが好ましく、スメクタイト族であることがより好ましく、モンモリロナイトが特に好ましい。珪酸塩については、天然品または工業原料として入手したものは、特に処理を行うことなくそのまま用いることができるが、化学処理を施すのが好ましい。具体的には、酸処理、アルカリ処理、塩類処理、有機物処理などが挙げられる。これらの処理を互いに組み合わせて用いてもよい。これらの処理条件には特に制限はなく、公知の条件が使用できる。
また、これらイオン交換性層状珪酸塩には、通常、吸着水および層間水が含まれるため、不活性ガス流通下で加熱脱水処理するなどして、水分を除去してから使用するのが好ましい。なおこれらの化学処理の程度によってはイオン交換性が小さくなっている場合があるが、化学処理前の原料がイオン交換性層状珪酸塩であれば、特に問題ない。
(c)有機アルミニウム化合物
メタロセン触媒系に、必要に応じて使用される有機アルミニウム化合物としては、ハロゲンを含有しないものが使用され、具体的には一般式:
AlR3−iXi
(式中、Rは、炭素数1〜20の炭化水素基、Xは、水素、アルコキシ基、iは、0≦i≦3の数を示す。但し、Xが水素の場合は、iは0≦i<3とする。)
で示される化合物が使用される。
メタロセン触媒系に、必要に応じて使用される有機アルミニウム化合物としては、ハロゲンを含有しないものが使用され、具体的には一般式:
AlR3−iXi
(式中、Rは、炭素数1〜20の炭化水素基、Xは、水素、アルコキシ基、iは、0≦i≦3の数を示す。但し、Xが水素の場合は、iは0≦i<3とする。)
で示される化合物が使用される。
具体的には、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などのトリアルキルアルミニウム、またはジメチルアルミニウムメトキシド、ジエチルアルミニウムメトキシド、ジイソブチルアルミニウムメトキシド、ジイソブチルアルミニウムエトキシドなどのアルコキシ含有アルキルアルミニウム、さらにはジエチルアルミニウムハライドなどのハライド含有アルキルアルミニウムが挙げられる。
これらのうち、特にトリアルキルアルミニウム、中でも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が好ましい。
これらのうち、特にトリアルキルアルミニウム、中でも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が好ましい。
(d)担体
メタロセン触媒系において、必要に応じ適宜用いられる担体としては、各種公知の無機或いは有機の微粒子状固体を挙げることができる。担体の平均粒径は、通常5〜300μm、好ましくは10〜200μm、より好ましくは40〜120μmである。
無機固体の例示としては、多孔質酸化物が挙げられ、必要に応じて100〜1,000℃、好ましくは150〜700℃で焼成して用いられる。
具体的には、SiO2、Al2O3、MgO、ZrO2、TiO2、B2O3、CaO、ZnO、BaO、ThO2など、またはこれらの混合物、たとえばSiO2−MgO、SiO2−Al2O3、SiO2−TiO2、SiO2−V2O5、SiO2−Cr2O3、SiO2−TiO2−MgOなどが挙げられる。これらのうち、SiO2またはAl2O3を主成分とするものが好ましい。
メタロセン触媒系において、必要に応じ適宜用いられる担体としては、各種公知の無機或いは有機の微粒子状固体を挙げることができる。担体の平均粒径は、通常5〜300μm、好ましくは10〜200μm、より好ましくは40〜120μmである。
無機固体の例示としては、多孔質酸化物が挙げられ、必要に応じて100〜1,000℃、好ましくは150〜700℃で焼成して用いられる。
具体的には、SiO2、Al2O3、MgO、ZrO2、TiO2、B2O3、CaO、ZnO、BaO、ThO2など、またはこれらの混合物、たとえばSiO2−MgO、SiO2−Al2O3、SiO2−TiO2、SiO2−V2O5、SiO2−Cr2O3、SiO2−TiO2−MgOなどが挙げられる。これらのうち、SiO2またはAl2O3を主成分とするものが好ましい。
また、上記(b)助触媒のうち固体のものであれば、担体兼助触媒として使用することが可能であり、かつ好ましい。具体例としては、(b−3)固体酸や(b−4)イオン交換性層状珪酸塩などが挙げられる。特に(b−4)イオン交換性層状珪酸塩を担体兼助触媒として使用するのが好ましい。ブロック共重合体の粒子性状を向上させるためには、各種公知の造粒を行うのが好ましい。
有機固体としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテンなどの炭素原子数が2〜14のα−オレフィンを主成分として生成される(共)重合体或いはビニルシクロヘキサン、スチレンを主成分として生成される重合体もしくは共重合体の固体を例示することができる。
[触媒成分の接触]
成分(a)と成分(b)、及び必要に応じて成分(c)を接触させて触媒とする。その接触方法は、特に限定されないが、以下のような順序で接触させることができる。また、この接触は、触媒調製時だけでなく、オレフィンによる予備重合時またはオレフィンの重合時に行ってもよい。
成分(a)と成分(b)、及び必要に応じて成分(c)を接触させて触媒とする。その接触方法は、特に限定されないが、以下のような順序で接触させることができる。また、この接触は、触媒調製時だけでなく、オレフィンによる予備重合時またはオレフィンの重合時に行ってもよい。
(I)成分(a)と成分(b)を接触させる。
(II)成分(a)と成分(b)を接触させた後に、成分(c)を添加する。
(III)成分(a)と成分(c)を接触させた後に、成分(b)を添加する。
(IV)成分(b)と成分(c)を接触させた後に、成分(a)を添加する。
(V)その他、三成分を同時に接触させてもよい。
(II)成分(a)と成分(b)を接触させた後に、成分(c)を添加する。
(III)成分(a)と成分(c)を接触させた後に、成分(b)を添加する。
(IV)成分(b)と成分(c)を接触させた後に、成分(a)を添加する。
(V)その他、三成分を同時に接触させてもよい。
好ましい接触方法は、成分(b)と成分(c)を接触させた後、未反応の成分(c)を洗浄等で除去し、その後、再度必要最小限の成分(c)を成分(b)に接触させ、その後成分(a)を接触させる方法である。この場合のAl/遷移金属のモル比は、0.1〜1,000、好ましくは2〜10、より好ましくは4〜6の範囲である。
成分(a)と成分(c)を接触させる(その場合成分(b)が存在していてもよい)温度は、好ましくは0〜100℃、より好ましくは20〜80℃、特に好ましくは30〜60℃である。この温度範囲より低い場合は、反応が遅くなるし、また、高い場合は、成分(a)の分解反応が進行する。
また、成分(a)と成分(c)を接触させる(その場合成分(b)が存在していてもよい)場合には、有機溶媒を溶媒として存在させるのが好ましい。この場合の成分(a)の有機溶媒中での濃度は、高い方が良く、好ましくは3mM以上,より好ましくは4mM以上、特に好ましくは6mM以上である。
成分(a)と成分(c)を接触させる(その場合成分(b)が存在していてもよい)温度は、好ましくは0〜100℃、より好ましくは20〜80℃、特に好ましくは30〜60℃である。この温度範囲より低い場合は、反応が遅くなるし、また、高い場合は、成分(a)の分解反応が進行する。
また、成分(a)と成分(c)を接触させる(その場合成分(b)が存在していてもよい)場合には、有機溶媒を溶媒として存在させるのが好ましい。この場合の成分(a)の有機溶媒中での濃度は、高い方が良く、好ましくは3mM以上,より好ましくは4mM以上、特に好ましくは6mM以上である。
上記の触媒成分のうち成分(a)と成分(b)の使用量は、それぞれの組み合わせの中で最適な量比で用いられる。
成分(b)がアルミニウムオキシ化合物の場合は、Al/遷移金属のモル比は、通常10以上100,000以下、さらに100以上20,000以下、特に100以上10,000以下の範囲が適する。一方、成分(b)としてイオン性化合物或いはルイス酸を用いた場合は、対遷移金属のモル比は、0.1〜1,000、好ましくは1〜100、より好ましくは2〜10の範囲である。
成分(b)として、固体酸或いはイオン交換性層状珪酸塩を用いる場合は、成分(b)1gにつき、遷移金属錯体0.001〜10ミリモル、好ましくは0.001〜1ミリモルの範囲である。また、その場合成分(b)は、酸点を持つのが好ましい。酸点の量の下限については、成分(b)1gにつきpKa<−8.2以下の強酸点において、好ましくは30μモル、より好ましくは50μモル、特に好ましくは100μモルである。酸点の量は、特開2000−158707号公報の記載に従い、測定される。
成分(b)がアルミニウムオキシ化合物の場合は、Al/遷移金属のモル比は、通常10以上100,000以下、さらに100以上20,000以下、特に100以上10,000以下の範囲が適する。一方、成分(b)としてイオン性化合物或いはルイス酸を用いた場合は、対遷移金属のモル比は、0.1〜1,000、好ましくは1〜100、より好ましくは2〜10の範囲である。
成分(b)として、固体酸或いはイオン交換性層状珪酸塩を用いる場合は、成分(b)1gにつき、遷移金属錯体0.001〜10ミリモル、好ましくは0.001〜1ミリモルの範囲である。また、その場合成分(b)は、酸点を持つのが好ましい。酸点の量の下限については、成分(b)1gにつきpKa<−8.2以下の強酸点において、好ましくは30μモル、より好ましくは50μモル、特に好ましくは100μモルである。酸点の量は、特開2000−158707号公報の記載に従い、測定される。
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
実施例で評価したポリマー物性の測定方法などを以下に示す。
実施例で評価したポリマー物性の測定方法などを以下に示す。
(1)MFRの測定:
ポリマー6gに熱安定剤(BHT)のアセトン溶液(0.6重量%)6gを添加した。次いで、上記のポリマーを乾燥した後、メルトインデクサー(230℃)に充填し、2.16Kg荷重の条件下に5分間放置した。その後、ポリマーの押し出し量を測定し、10分間当たりの量に換算し、MFRの値とした(単位はg/10分)。
ポリマー6gに熱安定剤(BHT)のアセトン溶液(0.6重量%)6gを添加した。次いで、上記のポリマーを乾燥した後、メルトインデクサー(230℃)に充填し、2.16Kg荷重の条件下に5分間放置した。その後、ポリマーの押し出し量を測定し、10分間当たりの量に換算し、MFRの値とした(単位はg/10分)。
(2)融点(Tm)の測定:
DSC(セイコー・インスツルメンツ社製・DSC6200型)を使用し、10℃/分で20〜200℃までの昇降温を1回行った後、10℃/分で2回目の昇温時の測定値により求めた。
DSC(セイコー・インスツルメンツ社製・DSC6200型)を使用し、10℃/分で20〜200℃までの昇降温を1回行った後、10℃/分で2回目の昇温時の測定値により求めた。
(3)クロス分別(以下、CFCと称する。)
本発明の触媒を用いて得られるプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体中の共重合体成分(ゴム状成分であり、以下、「CP」と称す。)の含有量、CP中のα−オレフィン重合割合は、以下の方法により求めた。
なお、以下の例は、CP中のα−オレフィンとして、プロピレンを用いた場合(つまりエチレン−プロピレン共重合体と仮定した場合)のものであるが、1−ブテンなどのα−オレフィンでも、以下の例に準じた方法を用いて求めるものとする。
本発明の触媒を用いて得られるプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体中の共重合体成分(ゴム状成分であり、以下、「CP」と称す。)の含有量、CP中のα−オレフィン重合割合は、以下の方法により求めた。
なお、以下の例は、CP中のα−オレフィンとして、プロピレンを用いた場合(つまりエチレン−プロピレン共重合体と仮定した場合)のものであるが、1−ブテンなどのα−オレフィンでも、以下の例に準じた方法を用いて求めるものとする。
(3−1)使用する分析装置
(i)クロス分別装置:
ダイヤインスツルメンツ社製CFC T−100
(ii)フーリエ変換型赤外線吸収スペクトル分析:
FT−IR・パーキンエルマー社製 1760X
CFCの検出器として取り付けられていた波長固定型の赤外分光光度計を取り外して、代わりにFT−IRを接続し、このFT−IRを検出器として使用する。CFCから溶出した溶液の出口からFT−IRまでの間のトランスファーラインは1mの長さとし、測定の間を通じて140℃に温度保持する。FT−IRに取り付けたフローセルは、光路長1mm・光路幅5mmφのものを用い、測定の間を通じて140℃に温度保持する。
(iii)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC):
CFCの後段に、GPCカラム(昭和電工社製AD806MS)を3本直列に接続して使用する。CFC後段部分のGPCカラムは昭和電工社製AD806MSを3本直列に接続して使用する。
(i)クロス分別装置:
ダイヤインスツルメンツ社製CFC T−100
(ii)フーリエ変換型赤外線吸収スペクトル分析:
FT−IR・パーキンエルマー社製 1760X
CFCの検出器として取り付けられていた波長固定型の赤外分光光度計を取り外して、代わりにFT−IRを接続し、このFT−IRを検出器として使用する。CFCから溶出した溶液の出口からFT−IRまでの間のトランスファーラインは1mの長さとし、測定の間を通じて140℃に温度保持する。FT−IRに取り付けたフローセルは、光路長1mm・光路幅5mmφのものを用い、測定の間を通じて140℃に温度保持する。
(iii)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC):
CFCの後段に、GPCカラム(昭和電工社製AD806MS)を3本直列に接続して使用する。CFC後段部分のGPCカラムは昭和電工社製AD806MSを3本直列に接続して使用する。
(3−2)CFCの測定条件
(i)溶媒:オルトジクロルベンゼン(ODCB)
(ii)サンプル濃度:4mg/mL
(iii)注入量:0.4mL
(iv)結晶化:140℃から40℃まで約40分かけて降温する。
(v)分別方法:昇温溶出分別時の分別温度は、40,100,140℃とし、全部で3つのフラクションに分別する。なお、40℃以下で溶出する成分(フラクション1)、40〜100℃で溶出する成分(フラクション2)、100〜140℃で溶出する成分(フラクション3)の溶出割合(単位:重量%)を各々W40、W100、W140と定義する。W40+W100+W140=100である。また、分別した各フラクションは、そのままFT−IR分析装置へ自動輸送される。
(vi)溶出時溶媒流速:1mL/分
(i)溶媒:オルトジクロルベンゼン(ODCB)
(ii)サンプル濃度:4mg/mL
(iii)注入量:0.4mL
(iv)結晶化:140℃から40℃まで約40分かけて降温する。
(v)分別方法:昇温溶出分別時の分別温度は、40,100,140℃とし、全部で3つのフラクションに分別する。なお、40℃以下で溶出する成分(フラクション1)、40〜100℃で溶出する成分(フラクション2)、100〜140℃で溶出する成分(フラクション3)の溶出割合(単位:重量%)を各々W40、W100、W140と定義する。W40+W100+W140=100である。また、分別した各フラクションは、そのままFT−IR分析装置へ自動輸送される。
(vi)溶出時溶媒流速:1mL/分
(3−3)FT−IRの測定条件
CFC後段のGPCから試料溶液の溶出が開始した後、以下の条件でFT−IR測定を行い、上述した各フラクション1〜3について、GPC−IRデータを採取する。
(i)検出器:MCT
(ii)分解能:8cm−1
(iii)測定間隔:0.2分(12秒)
(iv)一測定当たりの積算回数:15回
CFC後段のGPCから試料溶液の溶出が開始した後、以下の条件でFT−IR測定を行い、上述した各フラクション1〜3について、GPC−IRデータを採取する。
(i)検出器:MCT
(ii)分解能:8cm−1
(iii)測定間隔:0.2分(12秒)
(iv)一測定当たりの積算回数:15回
(3−4)測定結果の後処理と解析
各温度で溶出した成分の溶出量と分子量分布は、FT−IRによって得られる2945cm−1の吸光度をクロマトグラムとして使用して求める。溶出量は、各溶出成分の溶出量の合計が100%となるように規格化する。保持容量から分子量への換算は、予め作成しておいた標準ポリスチレンによる検量線を用いて行う。
使用する標準ポリスチレンは、何れも東ソー(株)製の以下の銘柄である。
F380、F288、F128、F80、F40、F20、F10、F4、F1、A5000、A2500、A1000。
各々が0.5mg/mLとなるようにODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)に溶解した溶液を0.4mL注入して較正曲線を作成する。較正曲線は、最小二乗法で近似して得られる三次式を用いる。分子量への換算は、森定雄著「サイズ排除クロマトグラフィー」(共立出版)を参考に汎用較正曲線を用いる。その際使用する粘度式([η]=K×Mα)には、以下の数値を用いる。
(i)標準ポリスチレンを使用する較正曲線作成時
K=0.000138、α=0.70
(ii)プロピレン系ブロック共重合体のサンプル測定時
K=0.000103、α=0.78
各溶出成分のエチレン含有量分布(分子量軸に沿ったエチレン含有量の分布)は、GPC−IRによって得られる2956cm−1の吸光度と2927cm−1の吸光度との比を用い、ポリエチレンやポリプロピレン及び13C−NMR測定などによりエチレン含有量が既知となっているエチレン−プロピレン共重合体(EPR)及びそれらの混合物を使用して予め作成しておいた検量線により、エチレン重合割合(モル%)に換算して求める。
各温度で溶出した成分の溶出量と分子量分布は、FT−IRによって得られる2945cm−1の吸光度をクロマトグラムとして使用して求める。溶出量は、各溶出成分の溶出量の合計が100%となるように規格化する。保持容量から分子量への換算は、予め作成しておいた標準ポリスチレンによる検量線を用いて行う。
使用する標準ポリスチレンは、何れも東ソー(株)製の以下の銘柄である。
F380、F288、F128、F80、F40、F20、F10、F4、F1、A5000、A2500、A1000。
各々が0.5mg/mLとなるようにODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)に溶解した溶液を0.4mL注入して較正曲線を作成する。較正曲線は、最小二乗法で近似して得られる三次式を用いる。分子量への換算は、森定雄著「サイズ排除クロマトグラフィー」(共立出版)を参考に汎用較正曲線を用いる。その際使用する粘度式([η]=K×Mα)には、以下の数値を用いる。
(i)標準ポリスチレンを使用する較正曲線作成時
K=0.000138、α=0.70
(ii)プロピレン系ブロック共重合体のサンプル測定時
K=0.000103、α=0.78
各溶出成分のエチレン含有量分布(分子量軸に沿ったエチレン含有量の分布)は、GPC−IRによって得られる2956cm−1の吸光度と2927cm−1の吸光度との比を用い、ポリエチレンやポリプロピレン及び13C−NMR測定などによりエチレン含有量が既知となっているエチレン−プロピレン共重合体(EPR)及びそれらの混合物を使用して予め作成しておいた検量線により、エチレン重合割合(モル%)に換算して求める。
(3−5)CP含有量
本発明におけるブロック共重合体のCP含有量は、下記式(I)で定義され、以下のような手順で求められる。
CP含有量(重量%)=W40×A40/B40+W100×A100/B100・・・(I)
本発明におけるブロック共重合体のCP含有量は、下記式(I)で定義され、以下のような手順で求められる。
CP含有量(重量%)=W40×A40/B40+W100×A100/B100・・・(I)
式(I)において、W40,W100は、上述した各フラクションでの溶出割合(単位:重量%)であり、A40,A100は、W40,W100に対応する各フラククションにおける実測定の平均エチレン含有量(単位:重量%)であり、B40,B100は、各フラクションに含まれるCPのエチレン含有量(単位:重量%)である。A40,A100,B40,B100の求め方は、後述する。
式(I)の意味は、以下の通りである。すなわち、式(I)右辺の第一項は、フラクション1(40℃に可溶な部分)に含まれるCPの量を算出する項である。フラクション1がCPのみを含み、PPを含まない場合には、W40がそのまま全体の中に占めるフラクション1由来のCP含有量に寄与するが、フラクション1にはCP由来の成分の他に少量のPP由来の成分(極端に分子量の低い成分及びアタクチックポリプロピレン)も含まれるため、その部分を補正する必要がある。そこでW40にA40/B40を乗ずることにより、フラクション1のうち、CP成分由来の量を算出する。例えば、フラクション1の平均エチレン含有量(A40)が30重量%であり、フラクション1に含まれるCPのエチレン含有量(B40)が40重量%である場合、フラクション1の30/40=3/4(即ち75重量%)はCP由来、1/4はPP由来ということになる。このように右辺第一項でA40/B40を乗ずる操作は、フラクション1の重量%(W40)からCPの寄与を算出することを意味する。
右辺第二項も同様であり、各々のフラクションについて、CPの寄与を算出して加え合わせたものがCP含有量となる。
右辺第二項も同様であり、各々のフラクションについて、CPの寄与を算出して加え合わせたものがCP含有量となる。
フラクション1〜3の平均エチレン含有量A40,A100,A140は、2945cm−1の吸光度のクロマトグラムにおける各データポイント毎の重量割合と各データポイント毎のエチレン含有量(2956cm−1の吸光度と2927cm−1の吸光度との比から得られる)の積の総和によって得られる。
フラクション1の微分分子量分布曲線におけるピーク位置に相当するエチレン含有量をB40とする(単位は重量%である)。フラクション2については、ゴム部分が40℃ですべて溶出してしまうと考えられ、同様の定義で規定することができないので、本発明では、B100=100と定義する。B40,B100は、各フラクションに含まれるCPのエチレン含有量であるが、この値を分析的に求めることは実質的には不可能である。その理由は、フラクションに混在するPPとCPを完全に分離・分取する手段がないからである。
種々のモデル試料を使用して検討を行った結果、B40は、フラクション1の微分分子量分布曲線のピーク位置に相当するエチレン含有量を使用すると、材料物性の改良効果をうまく説明することができることがわかった。また、B100は、エチレン連鎖由来の結晶性を持つこと、及びこれらのフラクションに含まれるCPの量がフラクション1に含まれるCPの量に比べて相対的に少ないことの2点の理由により、100と近似する方が実態にも近く、計算上も殆ど誤差を生じない。
そこで、B100=100として、解析を行うこととしている。従って、下記式(II)に従い、CP含有量を求めることができる。
CP含有量(重量%)=W40×A40/B40+W100×A100/100・・・(II)
種々のモデル試料を使用して検討を行った結果、B40は、フラクション1の微分分子量分布曲線のピーク位置に相当するエチレン含有量を使用すると、材料物性の改良効果をうまく説明することができることがわかった。また、B100は、エチレン連鎖由来の結晶性を持つこと、及びこれらのフラクションに含まれるCPの量がフラクション1に含まれるCPの量に比べて相対的に少ないことの2点の理由により、100と近似する方が実態にも近く、計算上も殆ど誤差を生じない。
そこで、B100=100として、解析を行うこととしている。従って、下記式(II)に従い、CP含有量を求めることができる。
CP含有量(重量%)=W40×A40/B40+W100×A100/100・・・(II)
つまり、式(II)右辺の第一項であるW40×A40/B40は、結晶性を持たないCP含有量(重量%)を示し、第二項であるW100×A100/100は、結晶性を持つCP含有量(重量%)を示す。
共重合体成分中のエチレン含量は、式(II)で求めた共重合体成分の含有量を用いて、下記の式(III)で求められる。
共重合体成分中のエチレン含量(重量%)=(W40×A40+W100×A100+W140×A140)/[共重合体成分含有量(重量%)]・・・(III)
共重合体成分中のエチレン含量(重量%)=(W40×A40+W100×A100+W140×A140)/[共重合体成分含有量(重量%)]・・・(III)
なお、上記3種類の分別温度を設定した意義は、次の通りである。本発明に係るCFC分析において、40℃とは、結晶性を持たないポリマー(例えば、CPの大部分、若しくはプロピレン重合体成分(PP)の中でも極端に分子量の低い成分及びアタクチックな成分)のみを分別するのに必要十分な温度条件である意義を有する。また、100℃とは、40℃では不溶であるが、100℃では可溶となる成分(例えばCP中、エチレン及び/又はプロピレンの連鎖に起因して結晶性を有する成分、及び結晶性の低いPP)のみを溶出させるのに必要十分な温度である。140℃とは、100℃では不溶であるが140℃では可溶となる成分(例えば、PP中特に結晶性の高い成分、及びCP中の極端に分子量が高くかつ極めて高いエチレン結晶性を有する成分)のみを溶出させ、かつ分析に使用するブロック共重合体の全量を回収するのに必要十分な温度である。なお、W140には、CP成分は全く含まれないか、存在しても極めて少量であり実質的には無視できることからCP含有量やエチレン含量の計算からは排除する。
(3−6)エチレン重合割合
CP中のエチレン含有量は、次式によって求める。
CP中のエチレン含有量(重量%)=(W40×A40+W100×A100)/[CP]
但し、[CP]は、先に求めたCP含有量(重量%)である。
CP中のエチレン含有量は、次式によって求める。
CP中のエチレン含有量(重量%)=(W40×A40+W100×A100)/[CP]
但し、[CP]は、先に求めたCP含有量(重量%)である。
(4)ポリマー粒子の平均粒径の測定
レッチェテクノロジー社製、粒度分布測定装置カムサイザーを使用してサンプルポリマー粒子約15−20gの粒子径を求めた。DIN66141のQ3(0.5)(質量基準による累積分布Q3(x)のX=0.5の値)の粒子径を平均粒径とした。
レッチェテクノロジー社製、粒度分布測定装置カムサイザーを使用してサンプルポリマー粒子約15−20gの粒子径を求めた。DIN66141のQ3(0.5)(質量基準による累積分布Q3(x)のX=0.5の値)の粒子径を平均粒径とした。
[実施例1]
(1)メタロセン錯体
ジクロロ{1,1´−ジメチルシリレンビス(4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)−インデニル)}ジルコニウム[以下、錯体A:Me2Si[2−(5−Me−2−furyl)−4−(4−tBuPh)Ind]2ZrCl2と略記することもある。]の合成
a)4−(4−t−ブチルフェニル)−インデンの合成
1000mlのガラス製反応容器に、1−ブロモ−4−t−ブチル−ベンゼン(40g、0.19mol)、ジメトキシエタン(400ml)を加え、−70℃まで冷却した。ここにt−ブチルリチウム−ペンタン溶液(260ml、0.38mol、1.46mol/L)を滴下した。滴下後、徐々に室温まで戻しながら5時間攪拌した。再び−70℃まで冷却し、そこにトリイソプロピルボレート(46ml、0.20mol)のジメトキシエタン溶液(100ml)を滴下した。滴下後、徐々に室温に戻しながら一夜攪拌した。
反応液に蒸留水(100ml)を加え、30分間攪拌した後、炭酸ナトリウム50gの水溶液(150ml)、4−ブロモインデン(30g、0.15mol)、テトラキス(トリフェニルフォスフィノ)パラジウム(5g、4.3mmol)を順に加え、その後、低沸成分を除去し80℃で5時間加熱した。
反応液を氷水(1L)中に注ぎ、そこから3回エーテル抽出を行い、エーテル層を飽和食塩水で中性になるまで洗浄した。ここに硫酸ナトリウムを加え一晩放置し反応液を乾燥させた。無水硫酸ナトリウムをろ過し、溶媒を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、4−(4−t−ブチルフェニル)−インデン(37g、収率98%)を淡黄色液体として得た。
(1)メタロセン錯体
ジクロロ{1,1´−ジメチルシリレンビス(4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)−インデニル)}ジルコニウム[以下、錯体A:Me2Si[2−(5−Me−2−furyl)−4−(4−tBuPh)Ind]2ZrCl2と略記することもある。]の合成
a)4−(4−t−ブチルフェニル)−インデンの合成
1000mlのガラス製反応容器に、1−ブロモ−4−t−ブチル−ベンゼン(40g、0.19mol)、ジメトキシエタン(400ml)を加え、−70℃まで冷却した。ここにt−ブチルリチウム−ペンタン溶液(260ml、0.38mol、1.46mol/L)を滴下した。滴下後、徐々に室温まで戻しながら5時間攪拌した。再び−70℃まで冷却し、そこにトリイソプロピルボレート(46ml、0.20mol)のジメトキシエタン溶液(100ml)を滴下した。滴下後、徐々に室温に戻しながら一夜攪拌した。
反応液に蒸留水(100ml)を加え、30分間攪拌した後、炭酸ナトリウム50gの水溶液(150ml)、4−ブロモインデン(30g、0.15mol)、テトラキス(トリフェニルフォスフィノ)パラジウム(5g、4.3mmol)を順に加え、その後、低沸成分を除去し80℃で5時間加熱した。
反応液を氷水(1L)中に注ぎ、そこから3回エーテル抽出を行い、エーテル層を飽和食塩水で中性になるまで洗浄した。ここに硫酸ナトリウムを加え一晩放置し反応液を乾燥させた。無水硫酸ナトリウムをろ過し、溶媒を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、4−(4−t−ブチルフェニル)−インデン(37g、収率98%)を淡黄色液体として得た。
b)2−ブロモ−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデンの合成
1000mlのガラス製反応容器に、4−(4−t−ブチルフェニル)−インデン(37g、0.15mol)、ジメチルスルホキシド(400ml)、蒸留水(11ml)を加え、そこにN−ブロモスクシンイミド(35g、0.20mol)を徐々に加え、そのまま室温で1時間攪拌した。
反応液を氷水(1L)中に注ぎ、そこから3回トルエンで抽出を行った。トルエン層を飽和食塩水で洗浄し、p−トルエンスルホン酸(4.3g、22mmol)を加え、水分を除去しながら2時間加熱還流させた。
反応液を分液ロートに移し食塩水で中性になるまで洗浄した。ここに硫酸ナトリウムを加え一晩放置し反応液を乾燥させた。無水硫酸ナトリウムをろ過し、溶媒を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、2−ブロモ−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデン(46g、収率95%)を淡黄色固体として得た。
1000mlのガラス製反応容器に、4−(4−t−ブチルフェニル)−インデン(37g、0.15mol)、ジメチルスルホキシド(400ml)、蒸留水(11ml)を加え、そこにN−ブロモスクシンイミド(35g、0.20mol)を徐々に加え、そのまま室温で1時間攪拌した。
反応液を氷水(1L)中に注ぎ、そこから3回トルエンで抽出を行った。トルエン層を飽和食塩水で洗浄し、p−トルエンスルホン酸(4.3g、22mmol)を加え、水分を除去しながら2時間加熱還流させた。
反応液を分液ロートに移し食塩水で中性になるまで洗浄した。ここに硫酸ナトリウムを加え一晩放置し反応液を乾燥させた。無水硫酸ナトリウムをろ過し、溶媒を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、2−ブロモ−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデン(46g、収率95%)を淡黄色固体として得た。
c)4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)−インデンの合成
1000mlのガラス製反応容器に、メチルフラン(13.8g、0.17mol)、ジメトキシエタン(400ml)を加え、−70℃まで冷却した。ここにn−ブチルリチウム−ヘキサン溶液(111ml、0.17mol、1.52mol/L)を滴下した。滴下後、徐々に室温まで戻しながら3時間攪拌した。再び70℃まで冷却し、そこにトリイソプロピルボレート(41ml、0.18mol)を含むジメトキシエタン溶液(100ml)を滴下した。滴下後、徐々に室温に戻しながら一夜攪拌した。
反応液に蒸留水(50ml)を加え、30分間攪拌した後、炭酸ナトリウム54gの水溶液(100ml)、2−ブロモ−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデン(46g、0.14mol)、テトラキス(トリフェニルフォスフィノ)パラジウム(5g、4.3mmol)を順に加え、その後、低沸成分を除去しながら加熱し80℃で3時間加熱した。
反応液を氷水(1L)中に注ぎ、そこから3回エーテル抽出を行い、エーテル層を飽和食塩水で中性になるまで洗浄した。ここに硫酸ナトリウムを加え一晩放置し反応液を乾燥させた。無水硫酸ナトリウムをろ過し、溶媒を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、ヘキサンで再結晶を行い4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)−インデン(30.7g、収率66%)を無色結晶として得た。
1000mlのガラス製反応容器に、メチルフラン(13.8g、0.17mol)、ジメトキシエタン(400ml)を加え、−70℃まで冷却した。ここにn−ブチルリチウム−ヘキサン溶液(111ml、0.17mol、1.52mol/L)を滴下した。滴下後、徐々に室温まで戻しながら3時間攪拌した。再び70℃まで冷却し、そこにトリイソプロピルボレート(41ml、0.18mol)を含むジメトキシエタン溶液(100ml)を滴下した。滴下後、徐々に室温に戻しながら一夜攪拌した。
反応液に蒸留水(50ml)を加え、30分間攪拌した後、炭酸ナトリウム54gの水溶液(100ml)、2−ブロモ−4−(4−t−ブチルフェニル)−インデン(46g、0.14mol)、テトラキス(トリフェニルフォスフィノ)パラジウム(5g、4.3mmol)を順に加え、その後、低沸成分を除去しながら加熱し80℃で3時間加熱した。
反応液を氷水(1L)中に注ぎ、そこから3回エーテル抽出を行い、エーテル層を飽和食塩水で中性になるまで洗浄した。ここに硫酸ナトリウムを加え一晩放置し反応液を乾燥させた。無水硫酸ナトリウムをろ過し、溶媒を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、ヘキサンで再結晶を行い4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)−インデン(30.7g、収率66%)を無色結晶として得た。
d)ジメチルビス(4−(4−t−ブチルフェニル)2−(5−メチル−2−フリル)−インデニル)シランの合成
1000mlのガラス製反応容器に、4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)インデン(22g、66mmol)、THF(200ml)を加え、−70℃まで冷却した。ここにn−ブチルリチウム−ヘキサン溶液(42ml、67mmol、1.60mol/L)を滴下した。滴下後、徐々に室温まで戻しながら3時間攪拌した。再び−70℃まで冷却し、1−メチルイミダゾール(0.3ml、3.8mmol)を加え、ジメチルジクロロシラン(4.3g、33mmol)を含むTHF溶液(100ml)を滴下した。滴下後、徐々に室温に戻しながら一夜攪拌した。
反応液に蒸留水を加え、分液ロートに移し食塩水で中性になるまで洗浄した。ここに硫酸ナトリウムを加え一晩放置し反応液を乾燥させた。無水硫酸ナトリウムをろ過し、溶媒を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、ジメチルビス(4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)インデニル)シランの淡黄色固体(22g、収率92%)を得た。
1000mlのガラス製反応容器に、4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)インデン(22g、66mmol)、THF(200ml)を加え、−70℃まで冷却した。ここにn−ブチルリチウム−ヘキサン溶液(42ml、67mmol、1.60mol/L)を滴下した。滴下後、徐々に室温まで戻しながら3時間攪拌した。再び−70℃まで冷却し、1−メチルイミダゾール(0.3ml、3.8mmol)を加え、ジメチルジクロロシラン(4.3g、33mmol)を含むTHF溶液(100ml)を滴下した。滴下後、徐々に室温に戻しながら一夜攪拌した。
反応液に蒸留水を加え、分液ロートに移し食塩水で中性になるまで洗浄した。ここに硫酸ナトリウムを加え一晩放置し反応液を乾燥させた。無水硫酸ナトリウムをろ過し、溶媒を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、ジメチルビス(4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)インデニル)シランの淡黄色固体(22g、収率92%)を得た。
e)ジクロロ{1,1´−ジメチルシリレンビス(4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)−インデニル)}ジルコニウムの合成
100mlのガラス製反応容器に、ジメチルビス(4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)インデニル)シラン(11g、16mmol)、ジエチルエーテル(200ml)を加え、−70℃まで冷却した。ここにn−ブチルリチウム−ヘキサン溶液(20ml、32mmol、1.60mol/L)を滴下した。滴下後、室温に戻し3時間攪拌した。反応液の溶媒を減圧で留去し、トルエン(200ml),ジエチルエーテル(10ml)を加え、−70℃まで冷却した。そこに、四塩化ジルコニウム(3.7g、16mmol)を加えた。その後、徐々に室温に戻しながら一夜攪拌した。
溶媒を減圧留去し、ジクロロメタン/ヘキサンで再結晶を行い、ジクロロ{1,1´−ジメチルシリレンビス(4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)−インデニル)}ジルコニウムのラセミ体を黄橙色結晶(1.3g、収率9%)として得た。
100mlのガラス製反応容器に、ジメチルビス(4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)インデニル)シラン(11g、16mmol)、ジエチルエーテル(200ml)を加え、−70℃まで冷却した。ここにn−ブチルリチウム−ヘキサン溶液(20ml、32mmol、1.60mol/L)を滴下した。滴下後、室温に戻し3時間攪拌した。反応液の溶媒を減圧で留去し、トルエン(200ml),ジエチルエーテル(10ml)を加え、−70℃まで冷却した。そこに、四塩化ジルコニウム(3.7g、16mmol)を加えた。その後、徐々に室温に戻しながら一夜攪拌した。
溶媒を減圧留去し、ジクロロメタン/ヘキサンで再結晶を行い、ジクロロ{1,1´−ジメチルシリレンビス(4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)−インデニル)}ジルコニウムのラセミ体を黄橙色結晶(1.3g、収率9%)として得た。
(2)触媒調製
(a)イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
撹拌翼と還流装置を取り付けた3Lセパラブルフラスコに、純水2250gを投入し、98%硫酸665gを滴下し、内部温度を90℃にした。そこへ、さらに市販の造粒モンモリロナイト(水澤化学社製、ベンクレイSL、平均粒径:47.1μm)を400g添加後撹拌した。その後90℃で3時間反応させた。このスラリーをヌッチェと吸引瓶にアスピレータを接続した装置にて濾過し、2Lの純水で5回洗浄した。
このようにして回収されたケーキを、5Lビーカー内において硫酸亜鉛7水和物423gを純水1523mlに溶解させた水溶液に加えて室温で2時間反応させた。このスラリーをヌッチェと吸引瓶にアスピレータを接続した装置にて濾過し、2Lの純水で5回洗浄してケーキを回収し、これを120℃で終夜乾燥して296gの化学処理モンモリロナイトを得た。これを目開き74μmの篩にて篩い分けし篩上分を除去した。
(a)イオン交換性層状珪酸塩の化学処理
撹拌翼と還流装置を取り付けた3Lセパラブルフラスコに、純水2250gを投入し、98%硫酸665gを滴下し、内部温度を90℃にした。そこへ、さらに市販の造粒モンモリロナイト(水澤化学社製、ベンクレイSL、平均粒径:47.1μm)を400g添加後撹拌した。その後90℃で3時間反応させた。このスラリーをヌッチェと吸引瓶にアスピレータを接続した装置にて濾過し、2Lの純水で5回洗浄した。
このようにして回収されたケーキを、5Lビーカー内において硫酸亜鉛7水和物423gを純水1523mlに溶解させた水溶液に加えて室温で2時間反応させた。このスラリーをヌッチェと吸引瓶にアスピレータを接続した装置にて濾過し、2Lの純水で5回洗浄してケーキを回収し、これを120℃で終夜乾燥して296gの化学処理モンモリロナイトを得た。これを目開き74μmの篩にて篩い分けし篩上分を除去した。
(b)乾燥工程
上記(a)で得た化学処理モンモリロナイトを容積1Lのフラスコに入れ、200℃で3時間減圧乾燥させたところガスの発生が収まった。その後さらに2時間減圧乾燥して被処理モンモリロナイトを得た。
上記(a)で得た化学処理モンモリロナイトを容積1Lのフラスコに入れ、200℃で3時間減圧乾燥させたところガスの発生が収まった。その後さらに2時間減圧乾燥して被処理モンモリロナイトを得た。
(c)被処理モンモリロナイトの有機アルミニウム処理
内容積1Lのフラスコに上記b.で得た被処理モンモリロナイト10.0gを秤量し、ヘプタン65ml、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液35ml(25mmol)を加え、室温で1時間撹拌した。その後、ヘプタンで残液率1/100まで洗浄したのち、溶媒量が100ml量に調整されたスラリーを得た。
内容積1Lのフラスコに上記b.で得た被処理モンモリロナイト10.0gを秤量し、ヘプタン65ml、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液35ml(25mmol)を加え、室温で1時間撹拌した。その後、ヘプタンで残液率1/100まで洗浄したのち、溶媒量が100ml量に調整されたスラリーを得た。
(3)プロピレンによる予備重合
上記で調製し、トリイソブチルアルミニウム処理したモンモリロナイトのヘプタンスラリーにトリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液1.7mLを加えて10分間、室温で撹拌した。
また、(1)で合成したジクロロ{1,1´−ジメチルシリレンビス(4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)−インデニル)}ジルコニウムのトルエン(60mL)溶液を、上記の1Lフラスコに加えて室温で60分間撹拌した。
次に、上記モンモリロナイトのヘプタンスラリーに、さらにヘプタン340mLを追加して内容積1Lの撹拌式オートクレーブに導入し、40℃でプロピレンを238.1mmol/hr(10g/hr)の一定速度で120分間にて供給した。プロピレン供給終了後、50℃に昇温して2時間そのまま維持し、その後残存ガスをパージして予備重合触媒スラリーをオートクレーブより回収した。
回収した予備重合触媒スラリーを静置し、上澄み液を抜き出した。残った固体にトリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液8.5mL(6.0mmol)を室温にて加え、室温で10分間撹拌した後、減圧乾燥して固体触媒を回収した。
予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)は、1.89であった。
上記で調製し、トリイソブチルアルミニウム処理したモンモリロナイトのヘプタンスラリーにトリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液1.7mLを加えて10分間、室温で撹拌した。
また、(1)で合成したジクロロ{1,1´−ジメチルシリレンビス(4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)−インデニル)}ジルコニウムのトルエン(60mL)溶液を、上記の1Lフラスコに加えて室温で60分間撹拌した。
次に、上記モンモリロナイトのヘプタンスラリーに、さらにヘプタン340mLを追加して内容積1Lの撹拌式オートクレーブに導入し、40℃でプロピレンを238.1mmol/hr(10g/hr)の一定速度で120分間にて供給した。プロピレン供給終了後、50℃に昇温して2時間そのまま維持し、その後残存ガスをパージして予備重合触媒スラリーをオートクレーブより回収した。
回収した予備重合触媒スラリーを静置し、上澄み液を抜き出した。残った固体にトリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液8.5mL(6.0mmol)を室温にて加え、室温で10分間撹拌した後、減圧乾燥して固体触媒を回収した。
予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)は、1.89であった。
(4)ブロック重合
内容積3Lの撹拌式オートクレーブ内をプロピレンで充分置換した後に、トリイソブチルアルミニウム・n−ヘプタン溶液2.76ml(2.02mmol)を加え、水素(150mL)、続いて液体プロピレン750gを導入し、65℃に昇温し、その温度を維持した。上記(3)で調製した予備重合触媒をノルマルヘプタンにスラリー化し、触媒として(予備重合ポリマーの重量は除く)60mgを圧入し、重合を開始した。槽内温度を65℃に維持し、触媒投入30分間経過後に、残モノマーのパージを行い、アルゴンにて槽内を5回置換した。撹拌を停止させ、アルゴンをフローさせながら、テフロン(登録商標)管を槽内に差し込み、ポリプロピレンを少量抜き出した。90℃窒素気流下で30分間乾燥後に測定した結果、抜き出し量は4gであった。
一方、内容積14Lの撹拌式オートクレーブを、内温を90℃に調整し、1−ブテン(150mL)と水素(50mL)を導入した。さらにエチレンを圧入して3.5MPaとして、1−ブテンとエチレンの混合ガスを調製した。
上記プロピレン重合を行った3Lのオートクレーブを80℃に昇温し、予め調製しておいた1−ブテンとエチレンの混合ガスを導入した。内圧が2.0MPaで重合中に圧力が変化しないように、混合ガスを供給しながら、1時間重合反応を制御した。
その結果、粒子性状の良い246gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られ、塊状ポリマーの生成は見られなかった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が72重量%、MFRが0.24(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は90重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのTmは155℃、MFRは40(dg/分)、平均粒径は650μmであった。
内容積3Lの撹拌式オートクレーブ内をプロピレンで充分置換した後に、トリイソブチルアルミニウム・n−ヘプタン溶液2.76ml(2.02mmol)を加え、水素(150mL)、続いて液体プロピレン750gを導入し、65℃に昇温し、その温度を維持した。上記(3)で調製した予備重合触媒をノルマルヘプタンにスラリー化し、触媒として(予備重合ポリマーの重量は除く)60mgを圧入し、重合を開始した。槽内温度を65℃に維持し、触媒投入30分間経過後に、残モノマーのパージを行い、アルゴンにて槽内を5回置換した。撹拌を停止させ、アルゴンをフローさせながら、テフロン(登録商標)管を槽内に差し込み、ポリプロピレンを少量抜き出した。90℃窒素気流下で30分間乾燥後に測定した結果、抜き出し量は4gであった。
一方、内容積14Lの撹拌式オートクレーブを、内温を90℃に調整し、1−ブテン(150mL)と水素(50mL)を導入した。さらにエチレンを圧入して3.5MPaとして、1−ブテンとエチレンの混合ガスを調製した。
上記プロピレン重合を行った3Lのオートクレーブを80℃に昇温し、予め調製しておいた1−ブテンとエチレンの混合ガスを導入した。内圧が2.0MPaで重合中に圧力が変化しないように、混合ガスを供給しながら、1時間重合反応を制御した。
その結果、粒子性状の良い246gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られ、塊状ポリマーの生成は見られなかった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が72重量%、MFRが0.24(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は90重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのTmは155℃、MFRは40(dg/分)、平均粒径は650μmであった。
[実施例2]
(1)ブロック重合
上記実施例1の(3)で調製した予備重合触媒を用い、混合ガスを調製する際に導入する1−ブテンを300mL、水素を100mL用いて、重合を80分間行う以外は、上記実施例1の(4)と同様に操作した。
その結果、粒子性状の良い328gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られ、塊状ポリマーの生成は見られなかった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が77重量%、MFRが4.22(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は82重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのMFRは69(dg/分)、平均粒径は700μmであった。
(1)ブロック重合
上記実施例1の(3)で調製した予備重合触媒を用い、混合ガスを調製する際に導入する1−ブテンを300mL、水素を100mL用いて、重合を80分間行う以外は、上記実施例1の(4)と同様に操作した。
その結果、粒子性状の良い328gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られ、塊状ポリマーの生成は見られなかった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が77重量%、MFRが4.22(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は82重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのMFRは69(dg/分)、平均粒径は700μmであった。
[実施例3]
(1)ブロック重合
上記実施例1の(3)で調製した予備重合触媒を用い、混合ガスを調製する際に導入する1−ブテンを450mL、水素を100mL用いて、重合を4.5時間行う以外は、上記実施例1の(4)と同様に操作した。
その結果、粒子性状の良い326gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られ、塊状ポリマーの生成は見られなかった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が74重量%、MFRが5.5(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は67重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのMFRは155(dg/分)、平均粒径は670μmであった。
(1)ブロック重合
上記実施例1の(3)で調製した予備重合触媒を用い、混合ガスを調製する際に導入する1−ブテンを450mL、水素を100mL用いて、重合を4.5時間行う以外は、上記実施例1の(4)と同様に操作した。
その結果、粒子性状の良い326gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られ、塊状ポリマーの生成は見られなかった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が74重量%、MFRが5.5(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は67重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのMFRは155(dg/分)、平均粒径は670μmであった。
[実施例4]
(1)メタロセン錯体:ジクロロ{1,1´−ジメチルシリレン(2−メチル−4−フェニルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジメチルフェニル)−4H−アズレニル)}ハフニウム[以下、錯体B:Me2Si(2−Me−4−PhCp)[2−Me−4−(4−TMS−3,5−Me2Ph)4HAzu]HfCl2と略記することもある。]の合成
3,5−ジメチル−4−トリメチルシリル−ブロモベンゼン(4.63g、18.0mmol)のヘキサン(50mL)−ジイソプロピルエーテル(10mL)の混合溶液に−70℃でt−ブチルリチウムのペンタン溶液(25.4mL、36.0mmol、1.42M)を滴下し、−10℃で1時間攪拌した。これに2−メチルアズレン(2.49g,17.5mmol、0.97eq.)を加え、室温まで昇温して約1時間攪拌した。ここにテトラヒドロフラン(10mL)を加え褐色均一溶液とした。ここにN−メチルイミダゾール(0.08mL)を加え0℃まで冷却し、続いてクロロジメチル(2−メチル−4−フェニル−2,4−シクロペンタジエニル)シラン(4.36g,17.5mmol)を滴下した。室温まで昇温して1時間攪拌した後、反応液に蒸留水を加え、ジエチルエーテルで抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下溶媒を留去し、ジメチル(2−メチル−4−フェニル−2,4−シクロペンタジエニル)(2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジメチルフェニル)−1,4−ジヒドロアズレニル)シランの粗生成物(9.32g)を得た。
(1)メタロセン錯体:ジクロロ{1,1´−ジメチルシリレン(2−メチル−4−フェニルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジメチルフェニル)−4H−アズレニル)}ハフニウム[以下、錯体B:Me2Si(2−Me−4−PhCp)[2−Me−4−(4−TMS−3,5−Me2Ph)4HAzu]HfCl2と略記することもある。]の合成
3,5−ジメチル−4−トリメチルシリル−ブロモベンゼン(4.63g、18.0mmol)のヘキサン(50mL)−ジイソプロピルエーテル(10mL)の混合溶液に−70℃でt−ブチルリチウムのペンタン溶液(25.4mL、36.0mmol、1.42M)を滴下し、−10℃で1時間攪拌した。これに2−メチルアズレン(2.49g,17.5mmol、0.97eq.)を加え、室温まで昇温して約1時間攪拌した。ここにテトラヒドロフラン(10mL)を加え褐色均一溶液とした。ここにN−メチルイミダゾール(0.08mL)を加え0℃まで冷却し、続いてクロロジメチル(2−メチル−4−フェニル−2,4−シクロペンタジエニル)シラン(4.36g,17.5mmol)を滴下した。室温まで昇温して1時間攪拌した後、反応液に蒸留水を加え、ジエチルエーテルで抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下溶媒を留去し、ジメチル(2−メチル−4−フェニル−2,4−シクロペンタジエニル)(2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジメチルフェニル)−1,4−ジヒドロアズレニル)シランの粗生成物(9.32g)を得た。
得られた配位子(9.32g)をジエチルエーテル(50ml)に溶解し、n−ブチルリチウムのヘキサン溶液(22mL、35.0mmol、1.59M)を0℃で滴下した。室温で2時間攪拌した後、トルエン(400ml)を加えた。−60℃に冷却し、四塩化ハフニウム(5.60g、17.5mmol)を添加し、ゆっくり昇温し、室温で2時間攪拌した。得られた反応溶液を一度濃縮し、トルエン(80mL)で抽出して、再び濃縮した。これをジイソプロピルエーテル(100mL)で抽出乾固し、さらにシクロヘキサン(20mL)−ペンタン(100mL)混合溶媒で抽出乾固した後、ジイソプロピルエーテル(30mL)−ヘキサン(30mL)、ジイソプロピルエーテル(5mL)−ヘキサン(10mL)、ジイソプロピルエーテル(10mL、5mL)、ヘキサン(10mL、20mL)で洗浄し、目的のジクロロ{1,1’−ジメチルシリレン(2−メチル−4−フェニルシクロペンタジエニル)(2−メチル−4−(4−トリメチルシリル−3,5−ジメチルフェニル)−4H−アズレニル)}ハフニウム(anti 95%)を0.78g得た。
(2)プロピレンによる予備重合
上記錯体を用いる以外は、実施例1の(3)と同様の操作で、予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)が1.64である予備重合触媒を調製した。
上記錯体を用いる以外は、実施例1の(3)と同様の操作で、予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)が1.64である予備重合触媒を調製した。
(3)ブロック重合
上記(2)で調製した予備重合触媒を用い、2段目重合時間を5時間にする以外は、上記実施例1の(4)と同様に操作した。
その結果、粒子性状の良い188gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られ、塊状ポリマーの生成は見られなかった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が42重量%、MFRが2.97(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は86重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのMFRは23(dg/分)、平均粒径は720μmであった。
上記(2)で調製した予備重合触媒を用い、2段目重合時間を5時間にする以外は、上記実施例1の(4)と同様に操作した。
その結果、粒子性状の良い188gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られ、塊状ポリマーの生成は見られなかった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が42重量%、MFRが2.97(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は86重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのMFRは23(dg/分)、平均粒径は720μmであった。
[実施例5]
(1)ブロック重合
上記実施例1の(3)で調製した予備重合触媒を用い、第1工程の重合を2時間行う以外は、上記実施例2と同様に操作した。
その結果、粒子性状の良い142gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られ、塊状ポリマーの生成は見られなかった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が38重量%、MFRが12.0(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は82重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのMFRは3.9(dg/分)、平均粒径は860μmであった。
(1)ブロック重合
上記実施例1の(3)で調製した予備重合触媒を用い、第1工程の重合を2時間行う以外は、上記実施例2と同様に操作した。
その結果、粒子性状の良い142gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られ、塊状ポリマーの生成は見られなかった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が38重量%、MFRが12.0(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は82重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのMFRは3.9(dg/分)、平均粒径は860μmであった。
[実施例6]
(1)メタロセン錯体
ジクロロ ジメチルシリレン(2−メチル−4−フェニル−インデニル)(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム[以下、錯体C:Me2Si[2−(5−Me−2−furyl)−4−PhInd][2−Me−4−PhInd]ZrCl2と略記することもある。]を、特開2004−238493号公報記載の方法に従って合成した。
(2)プロピレンによる予備重合
上記錯体を用いる以外は、実施例1の(3)と同様の操作で、予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)が1.96である予備重合触媒を調製した。
(3)ブロック重合
上記(2)で調製した予備重合触媒を用い、2段目重合時間を0.8時間にする以外は上記実施例2と同様に操作した。
その結果、粒子性状の良い320gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られ、塊状ポリマーの生成は見られなかった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が70重量%、MFRが6.6(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は80重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのMFRは61(dg/分)、平均粒径は925μmであった。
(1)メタロセン錯体
ジクロロ ジメチルシリレン(2−メチル−4−フェニル−インデニル)(2−(2−(5−メチル)−フリル)−4−フェニル−インデニル)ジルコニウム[以下、錯体C:Me2Si[2−(5−Me−2−furyl)−4−PhInd][2−Me−4−PhInd]ZrCl2と略記することもある。]を、特開2004−238493号公報記載の方法に従って合成した。
(2)プロピレンによる予備重合
上記錯体を用いる以外は、実施例1の(3)と同様の操作で、予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)が1.96である予備重合触媒を調製した。
(3)ブロック重合
上記(2)で調製した予備重合触媒を用い、2段目重合時間を0.8時間にする以外は上記実施例2と同様に操作した。
その結果、粒子性状の良い320gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られ、塊状ポリマーの生成は見られなかった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が70重量%、MFRが6.6(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は80重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのMFRは61(dg/分)、平均粒径は925μmであった。
[実施例7]
(1)ブロック重合
上記実施例6の(2)で調製した予備重合触媒を用い、混合ガスを調製する際に導入する水素を50mL用いて、2段目重合を0.87時間行う以外は、上記実施例3の(4)と同様に操作した。
その結果、粒子性状の良い355gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られ、塊状ポリマーの生成は見られなかった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が71重量%、MFRが45(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は68重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのMFRは169(dg/分)、平均粒径は942μmであった。
(1)ブロック重合
上記実施例6の(2)で調製した予備重合触媒を用い、混合ガスを調製する際に導入する水素を50mL用いて、2段目重合を0.87時間行う以外は、上記実施例3の(4)と同様に操作した。
その結果、粒子性状の良い355gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られ、塊状ポリマーの生成は見られなかった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が71重量%、MFRが45(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は68重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのMFRは169(dg/分)、平均粒径は942μmであった。
[実施例8]
(1)プロピレンによる予備重合
造粒モンモリロナイト(水澤化学社製、ベンクレイSL、平均粒径:61μm)を用いる以外は実施例1(2)と同様に操作して、被処理モンモリロナイトを得た。これを用い、メタロセン錯体として実施例1(1)で合成したジクロロ{1,1´−ジメチルシリレンビス(4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)−インデニル)}ジルコニウム錯体を用い、実施例1(3)と同様に操作して、予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)が1.90である予備重合触媒を調製した。
(2)ブロック重合
上記(1)で調製した予備重合触媒を用い、2段目重合を1時間行う以外は、上記実施例2の(1)と同様に操作した。
その結果、粒子性状の良い324gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られ、塊状ポリマーの生成は見られなかった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が62重量%、MFRが8.5(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は79重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのMFRは117(dg/分)、平均粒径は1162μmであった。
(1)プロピレンによる予備重合
造粒モンモリロナイト(水澤化学社製、ベンクレイSL、平均粒径:61μm)を用いる以外は実施例1(2)と同様に操作して、被処理モンモリロナイトを得た。これを用い、メタロセン錯体として実施例1(1)で合成したジクロロ{1,1´−ジメチルシリレンビス(4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(5−メチル−2−フリル)−インデニル)}ジルコニウム錯体を用い、実施例1(3)と同様に操作して、予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)が1.90である予備重合触媒を調製した。
(2)ブロック重合
上記(1)で調製した予備重合触媒を用い、2段目重合を1時間行う以外は、上記実施例2の(1)と同様に操作した。
その結果、粒子性状の良い324gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られ、塊状ポリマーの生成は見られなかった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が62重量%、MFRが8.5(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は79重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのMFRは117(dg/分)、平均粒径は1162μmであった。
[実施例9]
(1)ブロック重合
上記実施例8(1)で調製した予備重合触媒を用い、2段目重合を1.93時間行う以外は、上記実施例3の(1)と同様に操作した。
その結果、粒子性状の良い360gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られ、塊状ポリマーの生成は見られなかった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が64重量%、MFRが16.9(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は70重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのMFRは145(dg/分)、平均粒径は1145μmであった。
(1)ブロック重合
上記実施例8(1)で調製した予備重合触媒を用い、2段目重合を1.93時間行う以外は、上記実施例3の(1)と同様に操作した。
その結果、粒子性状の良い360gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られ、塊状ポリマーの生成は見られなかった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が64重量%、MFRが16.9(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は70重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのMFRは145(dg/分)、平均粒径は1145μmであった。
[実施例10]
(1)ブロック重合
上記実施例8(1)で調製した予備重合触媒を用い、混合ガスを調製する際に1−ブテン(450mL)と水素(100mL)を導入し、さらにエチレンを圧入して3.0MPaとして、1−ブテンとエチレンの混合ガスを調製し、2段目重合を、内圧が1.5MPaで3.58時間行う以外は、上記実施例1の(4)と同様に操作した。
その結果、粒子性状の良い365gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られ、塊状ポリマーの生成は見られなかった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が76重量%、MFRが7.2(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は66重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのMFRは76(dg/分)、平均粒径は1073μmであった。
(1)ブロック重合
上記実施例8(1)で調製した予備重合触媒を用い、混合ガスを調製する際に1−ブテン(450mL)と水素(100mL)を導入し、さらにエチレンを圧入して3.0MPaとして、1−ブテンとエチレンの混合ガスを調製し、2段目重合を、内圧が1.5MPaで3.58時間行う以外は、上記実施例1の(4)と同様に操作した。
その結果、粒子性状の良い365gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られ、塊状ポリマーの生成は見られなかった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が76重量%、MFRが7.2(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は66重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのMFRは76(dg/分)、平均粒径は1073μmであった。
[比較例1]
(1)触媒調製
撹拌翼と還流装置を取り付けた5Lセパラブルフラスコに、純水1,698gを投入し、98%硫酸501gを滴下した。そこへ、さらに市販の造粒モンモリロナイト(水澤化学社製、ベンクレイSL、平均粒径:19.5μm)を300g添加後撹拌した。その後90℃で2時間反応させた。このスラリーをヌッチェと吸引瓶にアスピレータを接続した装置にて、洗浄した。回収したケーキに硫酸リチウム1水和物324gの水900mL水溶液を加え90℃で2時間反応させた。このスラリーをヌッチェと吸引瓶にアスピレータを接続した装置にて、pH>4まで洗浄した。回収したケーキを120℃で終夜乾燥した。その結果、275gの化学処理体を得た。
内容積1Lのフラスコに上記で得た化学処理モンモリロナイト10.0gを秤量し、ヘプタン65mL、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液35.4mL(25mmol)を加え、室温で1時間撹拌した。その後、ヘプタンで残液率1/100まで洗浄し、最後にスラリー量を100mLに調製した。
(1)触媒調製
撹拌翼と還流装置を取り付けた5Lセパラブルフラスコに、純水1,698gを投入し、98%硫酸501gを滴下した。そこへ、さらに市販の造粒モンモリロナイト(水澤化学社製、ベンクレイSL、平均粒径:19.5μm)を300g添加後撹拌した。その後90℃で2時間反応させた。このスラリーをヌッチェと吸引瓶にアスピレータを接続した装置にて、洗浄した。回収したケーキに硫酸リチウム1水和物324gの水900mL水溶液を加え90℃で2時間反応させた。このスラリーをヌッチェと吸引瓶にアスピレータを接続した装置にて、pH>4まで洗浄した。回収したケーキを120℃で終夜乾燥した。その結果、275gの化学処理体を得た。
内容積1Lのフラスコに上記で得た化学処理モンモリロナイト10.0gを秤量し、ヘプタン65mL、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液35.4mL(25mmol)を加え、室温で1時間撹拌した。その後、ヘプタンで残液率1/100まで洗浄し、最後にスラリー量を100mLに調製した。
(2)プロピレンによる予備重合
実施例1(3)と同様に予備重合を行った。
予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)は、1.85であった。
(3)ブロック重合
上記(2)で調製した予備重合触媒40mgを用い、第1工程の重合を1時間行い、第2工程の重合を20分間行う以外は、上記実施例1の(4)と同様に操作した。
その結果、402gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られたが、そのうち塊状ポリマーが285gであった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が43重量%、MFRが3.26(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は92重量%であった。また、別途採取したプロピレンホモポリマーのMFRは19.2(dg/分)、平均粒径は450μmであった。
実施例1(3)と同様に予備重合を行った。
予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)は、1.85であった。
(3)ブロック重合
上記(2)で調製した予備重合触媒40mgを用い、第1工程の重合を1時間行い、第2工程の重合を20分間行う以外は、上記実施例1の(4)と同様に操作した。
その結果、402gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られたが、そのうち塊状ポリマーが285gであった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が43重量%、MFRが3.26(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は92重量%であった。また、別途採取したプロピレンホモポリマーのMFRは19.2(dg/分)、平均粒径は450μmであった。
[比較例2]
(1)錯体合成
ジクロロ{1,1´−ジメチルシリレンビス(2−メチル−4−フェニルインデニル)}ジルコニウム[以下、錯体D:Me2Si(2−Me−4−PhInd)2ZrCl2と略記することもある。]を、Organometallics 1994年 13巻 954頁記載の方法に従って合成した。
(1)錯体合成
ジクロロ{1,1´−ジメチルシリレンビス(2−メチル−4−フェニルインデニル)}ジルコニウム[以下、錯体D:Me2Si(2−Me−4−PhInd)2ZrCl2と略記することもある。]を、Organometallics 1994年 13巻 954頁記載の方法に従って合成した。
(2)プロピレンによる予備重合
比較例1で用いた化学処理した担体を用い、上記のジクロロ{1,1´−ジメチルシリレンビス(2−メチル−4−フェニルインデニル)}ジルコニウムを用いる以外は実施例1(3)と同様に予備重合を行った。
予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)は、2.07であった。
比較例1で用いた化学処理した担体を用い、上記のジクロロ{1,1´−ジメチルシリレンビス(2−メチル−4−フェニルインデニル)}ジルコニウムを用いる以外は実施例1(3)と同様に予備重合を行った。
予備重合倍率(予備重合ポリマー量を固体触媒量で除した値)は、2.07であった。
(3)ブロック重合
上記(2)で調製した予備重合触媒30mgを用い、第1工程の重合を1時間行い、第2工程の重合を30分間行う以外は、上記比較例1の(3)と同様に操作した。
その結果、203gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られたが、そのうち塊状ポリマーが69gであった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が29重量%、MFRが0.38(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は90重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのMFRは0.18(dg/分)、平均粒径は500μmであった。
上記(2)で調製した予備重合触媒30mgを用い、第1工程の重合を1時間行い、第2工程の重合を30分間行う以外は、上記比較例1の(3)と同様に操作した。
その結果、203gのプロピレン/エチレン−ブテンブロック共重合体が得られたが、そのうち塊状ポリマーが69gであった。
上記で得られたブロック共重合体は、CFC−IRの結果から、ゴム含有量(CP含有量)が29重量%、MFRが0.38(dg/分)、ゴム(CP)中のエチレン含有量は90重量%であった。また、別途、第1工程終了後に採取したプロピレンホモポリマーのMFRは0.18(dg/分)、平均粒径は500μmであった。
表1に示すように、実施例と比較例を比較すると、実施例では、所望とする高ゴムポリマーが塊状ポリマーを生成せずに凝集なしに得られるのに対して、比較例では、塊状ポリマーが生成し、攪拌停止、温度制御不能等で重合自体が一定時間以上継続することができなくなるという結果となっている。このことから、本発明の方法によれば、高い共重合体成分(CP)の含有量を有し、且つべたつきやブリードアウトが抑制された優れたプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体が安定的かつ効率的に製造できることがわかる。
錯体A:Me2Si[2−(5−Me−2−furyl)−4−(4−tBuPh)Ind]2ZrCl2
錯体B:Me2Si(2−Me−4−PhCp)[2−Me−4−(4−TMS−3,5−Me2Ph)4HAzu]HfCl2
錯体C:Me2Si[2−(5−Me−2−furyl)−4−PhInd][2−Me−4−PhInd]ZrCl2
錯体D:Me2Si(2−Me−4−PhInd)2ZrCl2
錯体B:Me2Si(2−Me−4−PhCp)[2−Me−4−(4−TMS−3,5−Me2Ph)4HAzu]HfCl2
錯体C:Me2Si[2−(5−Me−2−furyl)−4−PhInd][2−Me−4−PhInd]ZrCl2
錯体D:Me2Si(2−Me−4−PhInd)2ZrCl2
Claims (6)
- 担持メタロセン触媒を用いて、結晶性プロピレン重合体成分を製造する第1工程と、次いで、エチレンと炭素数4〜20のα−オレフィンから選ばれる少なくとも一種のコモノマーとの共重合体成分(CP)を気相重合で製造する第2工程とからなる、逐次重合によってプロピレン系ブロック共重合体を製造する方法であって、
下記(i)〜(iii)の要件を満たすことを特徴とするプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の製造方法。
(i)第1工程終了後でかつ第2工程開始前のポリマー粒子の平均粒径が500〜1200μmであること、
(ii)プロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体全量に対する共重合体成分(CP)の割合が30〜95質量%であること、
(iii)共重合体成分(CP)のαオレフィン含量が1〜50質量%であること、 - プロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体全量に対する共重合体成分(CP)の割合が50〜95質量%であることを特徴とする請求項1に記載のプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の製造方法。
- 共重合体成分(CP)のαオレフィン含量が20〜50質量%であることを特徴とする請求項1または2に記載のプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の製造方法。
- 担持メタロセン触媒の担体がイオン交換性層状珪酸塩であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の製造方法。
- 担持メタロセン触媒の担体が40〜120μmの平均粒径を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の製造方法。
- 第2工程で用いられるα−オレフィンが、1−ブテン、1−ヘキセン又は1−オクテンから選ばれることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のプロピレン/エチレン−αオレフィン系ブロック共重合体の製造方法。
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JP2011038027A (ja) * | 2009-08-17 | 2011-02-24 | Japan Polypropylene Corp | 遷移金属化合物を含む重合触媒及びそれを用いるプロピレン系重合体の製造方法 |
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-
2008
- 2008-07-02 JP JP2008173277A patent/JP2009035725A/ja active Pending
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