JP2012211220A - エチレン重合体粒子、エチレン重合体粒子の製造方法および該エチレン重合体粒子から得られる成形物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(I)粒子真球度αが0.7以上、1以下であり、(II)粒子平滑度βが1以上、1.5以下であり、(III)極限粘度[η]が25dl/g〜50dl/g以下であり、(IV)平均粒径が100μm〜300μmである、エチレン重合体粒子。該エチレン重合体微粒子は、例えばマグネシウム、ハロゲン、チタンを含有する固体状チタン触媒成分と特定のエーテル結合を有する化合物を含むオレフィン重合用触媒を用いてエチレンを含むオレフィンの重合を行って得ることができる。
【選択図】なし
Description
[1](I)粒子真球度αが0.7以上、1以下であり、
(II)粒子平滑度βが1以上、1.5以下であり、
(III)極限粘度[η]が25dl/g〜50dl/g以下であり、
(IV)平均粒径が100μm〜300μmである、エチレン重合体粒子。
[2]粒径355μm以上の粒子の割合が全体の2質量%以下である、[1]に記載のエチレン重合体粒子。
[3](A)チタン元素、マグネシウム元素、ハロゲン元素、およびエステル化合物を含む固体状チタン触媒成分、
(B)周期表第1族、第2族および第13族から選択される金属元素を含む有機金属触媒成分、
(C)下記一般式(1)で表される複数の原子を介して存在する2個以上のエーテル結合を有する化合物、
を含むオレフィン重合用触媒の存在下に、エチレンを単独重合またはエチレンと炭素原子数が3以上のα−オレフィンとを共重合させる、[1]または[2]に記載のエチレン重合体粒子の製造方法。
[4]前記(C)複数の原子を介して存在する2個以上のエーテル結合を有する化合物が、下記一般式(2)で表される化合物である[3]に記載のエチレン重合体粒子の製造方法。
[5][1]または[2]に記載のエチレン重合体粒子を用いて得られる成形物。
[6][1]または[2]に記載のエチレン重合体粒子を用いて得られる焼結フィルター。
〔エチレン重合体粒子〕
本発明では、共重合のことを重合と言うことがあり、共重合体のことを重合体ということがある。また、極限粘度[η]が5dl/g以上のエチレン重合体を、超高分子量エチレン重合体ということがある。
(I)粒子真球度αが0.7以上、1以下であり、
(II)粒子平滑度βが1以上、1.5以下であり、
(III)極限粘度[η]が25dl/g〜50dl/g以下であり、
(IV)平均粒径が100μm〜300μmである。
本発明のエチレン重合体粒子は、特定の構成成分を有するオレフィン重合用触媒を用いて、エチレンを単独重合またはエチレンと他の炭素原子数が3以上のα−オレフィンとを共重合させることにより製造される。
本発明で用いられるオレフィン重合用触媒は、チタン元素、マグネシウム元素、ハロゲン元素、およびエステル化合物を含む固体状チタン触媒成分(A)、周期表第1族、第2族および第13族から選択される金属元素を含む有機金属触媒成分(B)、特定の構造を有するエーテル化合物(C)とから形成される。以下、前記成分をそれぞれ成分(A)〜(C)ともいう。なお、オレフィン重合用触媒には、本発明の目的を損なわない範囲で前記成分(A)〜(C)以外の添加剤が含まれていてもよい。
オレフィン重合用触媒を構成する固体状チタン触媒成分(A)は、通常、マグネシウム化合物およびチタン化合物と、エステル化合物を接触させることにより調製される。
(マグネシウム化合物)
固体状チタン触媒成分(A)の調製には、マグネシウム化合物を用いることができるが、このマグネシウム化合物としては、還元能を有するマグネシウム化合物および還元能を有しないマグネシウム化合物を挙げることができる。
(一般式(3)中、nは0<n≦2であり、Raは水素原子または炭素原子数1〜20のアルキル基、アリ−ル基またはシクロアルキル基であり、nが2である場合、Raは同一でも異なっていてもよく、Xはハロゲン原子である。)
固体状チタン触媒成分を(A)を調製する際に用いられるチタン化合物としては、液状状態のチタン化合物が望ましく、たとえば下記一般式(4)で示される4価のチタン化合物を挙げることができる。
(一般式(4)中、Rbは炭化水素基であり、Xはハロゲン原子であり、0≦g≦4である。)
このようなチタン化合物としては、具体的には、TiCl4、TiBr4、TiI4などのテトラハロゲン化チタン;Ti(OCH3)Cl3、Ti(OC2H5)Cl3、Ti(O−n−C4H9)Cl3、Ti(OC2H5)Br3、Ti(O−iso−C4H9)Br3などのトリハロゲン化アルコキシチタン;Ti(OCH3)2Cl2、Ti(OC2H5)2Cl2、Ti(O−n−C4H9)2Cl2、Ti(OC2H5)2Br2などのジハロゲン化アルコキシチタン;Ti(OCH3)3Cl、Ti(OC2H5)3Cl、Ti(O−n−C4H9)3Cl、Ti(OC2H5)3Brなどのモノハロゲン化アルコキシチタン;Ti(OCH3)4、Ti(OC2H5)4、Ti(O−n−C4H9)4、Ti(O−iso−C4H9)4、Ti(O−2−エチルヘキシル)4、Ti(OCH3)4、Ti(OC2H5)4、Ti(O−n−C4H9)4、Ti(O−iso−C4H9)4、Ti(O−2−エチルヘキシル)4などのテトラアルコキシチタンを挙げることができる。
固体状チタン触媒成分(A)の調製では、上記化合物に加えてエステル化合物が用いられる。エステル化合物としては、無機酸エステル化合物および脂肪族カルボン酸エステル化合物、芳香族カルボン酸エステル化合物、環状エステル化合物、脂環式カルボン酸エステル化合物などの有機酸エステル化合物等を例示することができる。
の骨格中には二重結合が含まれていてもよく、該環の骨格中に、COOR21が結合したCaを2つ以上含む場合は、該環の骨格をなす炭素原子の数は5〜10である。
げられる。
また上記のエステル化合物は、2種以上併せて用いることができる。
上記固体状チタン触媒成分(A)は、本発明の目的を損なわない範囲で、上記の成分以外に、従来、固体状チタン触媒成分に用いられるような他の成分も用いて製造しても良い。そのような成分としては、例えば、担体化合物および反応助剤等として用いられる珪素、リン、アルミニウムなどを含む有機および無機化合物、後述の電子供与体(D)などが挙げられる。
なお、これらその他の成分に該当する化合物は2種以上併せて用いることができる。
本発明に係る方法で用いられる重合触媒に含まれた固体状チタン触媒成分(A)は、例えば上記したようなマグネシウム化合物、液体状態のチタン化合物、エステル化合物と、必要に応じて担体化合物、電子供与体(D)などとを接触させて調製される。これらの化合物を用いた固体状チタン触媒成分(A)の製造方法に特に制限はないが、以下にその方法を数例挙げる。
2)還元性を有しない液体状態のマグネシウム化合物と、液体状態のチタン化合物とを、エステル化合物の存在下で反応させて固体状のマグネシウム・チタン複合体を析出させる方法。
3)前記2)で得られた反応生成物に、チタン化合物をさらに反応させる方法。
4)前記1)または2)で得られる反応生成物に、エステル化合物をさらに反応させる方法。
5)マグネシウム化合物と、エステル化合物と、チタン化合物とを粉砕して得られた固体状物を、ハロゲン、ハロゲン含有化合物および芳香族炭化水素のいずれかで処理する方法。なお、この方法においては、マグネシウム化合物のみを、あるいはマグネシウム化合物と、エステル化合物とを、あるいはマグネシウム化合物とチタン化合物を粉砕する工程を含んでもよく、粉砕助剤などの存在下に粉砕してもよい。また、粉砕後に、反応助剤で予備処理し、次いで、ハロゲンなどで処理してもよい。なお、反応助剤としては、有機アルミニウム化合物あるいはハロゲン含有ケイ素化合物などが挙げられる。
6)前記1)〜4)で得られる化合物をハロゲンまたはハロゲン含有化合物または芳香族炭化水素で処理する方法。
7)金属酸化物などの担体化合物、有機マグネシウム化合物およびハロゲン含有化合物との接触反応物を、エステル化合物およびチタン化合物と接触させる方法。
8)有機酸のマグネシウム塩、アルコキシマグネシウム、アリロキシマグネシウムなどのマグネシウム化合物を、エステル化合物と、チタン化合物および必要に応じてハロゲン含有化合物と接触させる方法。
9)マグネシウム化合物とアルコキシチタンとを少なくとも含む溶液とチタン化合物、エステル化合物および必要に応じて、ハロゲン含有ケイ素化合物などのハロゲン含有化合物とを反応させる方法。
10)還元性を有しない液体状態のマグネシウム化合物と有機アルミニウム化合物とを反応させて固体状のマグネシウム・アルミニウム複合体を折出させ、次いで、エステル化合物およびチタン化合物を反応させる方法。
オレフィン重合用触媒を構成する有機金属触媒成分(B)は、周期表第1族、第2族および第13族から選択される金属を元素として含む有機金属化合物である。有機金属化合物触媒成分(B)としては具体的には、前述の公知文献に詳細な記載があるが、たとえば下記一般式(6)で示される有機アルミニウム化合物を例示することができる。
(一般式(6)中、Rqは炭素原子数1〜12の炭化水素基であり、Xはハロゲンまたは水素であり、nは1≦n≦3である)
オレフィン重合用触媒を構成する特定のエーテル化合物(C)は、下記一般式(1)で表される、複数の原子を介して存在する2個以上のエーテル結合を有する化合物である。
前記オレフィン重合用触媒は、α−オレフィンを予備重合させて得られる予備重合触媒であってもよい。この予備重合は、オレフィン重合用触媒に含まれる固体状触媒成分1g当り0.1〜1000g好ましくは0.3〜500g、特に好ましくは1〜200gの量でα−オレフィンを予備重合させることにより行われる。
本発明に係るオレフィン系重合体の製造方法は、上記オレフィン重合用触媒の存在下、必要に応じて予備重合した後に、エチレンの単独重合またはエチレンと炭素原子数が3以上のα−オレフィンとを共重合させることを特徴とする。
本発明のエチレン重合体粒子からなる成形物としては、本発明のエチレン系重合体粒子が、分子量が極めて高く、真球度が高く、粒子表面が平滑であり、さらに粒径が揃っている、などの特性を失うことなく、これを所望形状に成形することにより、そのような優れた特性を示す成形品を提供することができる。その成形法は特に制限されず、従来より知られる各種の成形法を適用することができ、たとえば、射出成形、押出成形、あるいはプレス成形法により所望形状の成形体を得ることができる。また、成形品の要求性能に応じて、他の樹脂を併用したり、さらに各種添加剤を混合して成形することもできる。
なお、焼結フィルターの孔径および溶液ろ過後のフィルターの観察は、走査型電子顕微鏡などを用いて行うことができる。
極限粘度[η]は、エチレン重合体粒子をデカリンに溶解させ、温度135℃のデカリン中で測定した。
目開き径45μm〜850μmの7種の篩を用い、帯電防止剤として極少量のカーボンブラックを混合したエチレン重合体粒子5gを分級した。
その結果を基に常法によりメディアン径を求めることにより、平均粒径(d50)とした。
一方、粒径355μm以上の粒子の割合については、目開き径355μmの篩を用いた以外は上記と同様の分級を行い、当該篩上の粒子質量の前記分級前の粒子全体の質量に対する割合として算出される。前記の平均粒径算出法の分級の際に目開き径355μm篩を用いれば、平均粒径と粒径355μm以上の粒子の割合とを一度に測定することが出来る。
粒子真球度の測定はキーエンス製のデジタルマイクロスコープVHX−1000を用いて室温にて試料を観察し、200倍に拡大した画像を解析することで実施した。得られた写真に記録された粒子1個において、その面積をS1とした。さらに当該粒子が内接する真円を描き、その円の面積をS2としたとき、その粒子の真球度αnを以下の式(5)で表すこととした。
上記に記載した方法にて384個の粒子について測定を行い(n=1〜384)、その算術平均値を重合体粒子の真球度αとした。
なお、粒子真球度αは0<α≦1であり、αが1に近づくほど粒子が真球に近いことを意味する。
粒子平滑度の測定は、上記真球度の測定と同様にして得られた画像を解析することで実施した。得られた写真に記録された粒子1個において、その周囲長をLとした。さらに当該粒子が内接する真円を描き、その円の面積をS2としたとき、以下の式(7)で表されるβnを粒子の平滑度とした。
上記に記載した方法にて384個の粒子について測定を行い(n=1〜384)、その算術平均値を重合体粒子の平滑度βとした。
なお、粒子平滑度βはβ≧1であり、βが1に近づくほど粒子が平滑であることを意味する。
[焼結フィルター]
本発明の焼結フィルターは、フィルターの設計寸法に対応した金型に、本発明のエチレン重合体粒子を充填し、所定時間加熱することで得られる。加熱温度は140〜280℃、好ましくは150〜250℃、加熱時間は1分〜4時間、好ましくは2分〜2時間である。
(固体状チタン触媒成分[A1]の調製)
無水塩化マグネシウム95.2g、デカン398.1gおよび2−エチルヘキシルアルコール306gを140℃で6時間加熱反応させて均一溶液とした後、50℃まで溶液を冷却し、この溶液中に安息香酸エチル17.6gを添加し、更に130℃にて1時間攪拌混合を行なった。
充分に窒素置換した内容積1リットルの重合器に、室温で500mlの精製ヘプタンを装入し、エチレン雰囲気下、温度78℃で、トリイソブチルアルミニウム0.5ミリモル、固体状チタン触媒成分[A1]をチタン原子換算で0.0058ミリモル、およびエーテル化合物[C]として2−イソブチル−2−イソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン0.0058ミリモルを加えた。次いでエチレンを0.6MPaGまでフィードし、温度80℃で3時間エチレン重合を行った。重合終了後、生成した固体を含むスラリーを濾過し、温度80℃で一晩減圧乾燥した。更に得られたパウダーを目開き355μmの篩にかけ、355μm以上の粒子を除去した。
得られたエチレン重合体粒子の極限粘度[η]は34.7dl/g、重合活性は11,800g/mmol−Tiであった。
(粒子真球度の測定)
得られたエチレン重合体粒子の真球度はα=0.75であった。
(粒子平滑度の測定)
得られたエチレン重合体粒子の平滑度はβ=1.12であった。
(平均粒径、及び粒径355μm以上の粒子の割合の測定)
得られたエチレン重合体粒子の平均粒径は135μmであり、粒径355μm以上の粒子の含有は、認められなかった。
(焼結体の成形)
実施例1で得られたエチレン重合体粒子を密閉できる容器に充填し、温度170℃で1時間加熱することにより焼結フィルターを成形した。
(固体状チタン触媒成分[A1]の調製)
実施例1と同様にして得た。
(重合)
エーテル化合物として2−イソブチル−2−イソプロピル−1,3−ジメトキシプロパンの代わりに2−n−プロピル−2−メチル−1,3−ジエトキシプロパンを用いたこと、及び重合時間を1.5時間としたこと以外は実施例1と同様にして重合を行った。更に得られたパウダーを目開き355μmの篩にかけ、355μm以上の粒子を除去した。
得られたエチレン重合体粒子の極限粘度[η]は41.6dl/g、重合活性は12,300g/mmol−Tiであった。
(粒子真球度の測定)
得られたエチレン重合体粒子の真球度はα=0.71であった。
(粒子平滑度の測定)
得られたエチレン重合体粒子の平滑度はβ=1.48であった。
(平均粒径、及び粒径355μm以上の粒子の割合の測定)
得られたエチレン重合体粒子の平均粒径は135μmであり、粒径355μm以上の粒子の含有は、認められなかった。
(焼結体の成形)
実施例2で得られたエチレン重合体粒子を密閉できる容器に充填し、温度170℃で1時間加熱することにより焼結フィルターを成形した。
(固体状チタン触媒成分[A2]の調製)
無水塩化マグネシウム75g、デカン280.3gおよび2−エチルヘキシルアルコール308.3gを130℃で3時間加熱反応させて均一溶液とした後、この溶液中に2−イソブチル−2−イソプロピル−1,3−ジメトキシプロパン19.9gを添加し、更に100℃にて1時間攪拌混合を行なった。
固体状チタン触媒成分として[A1]の代わりに[A2]を用いたこと、エーテル化合物である2−イソブチル−2−イソプロピル−1,3−ジメトキシプロパンを用いなかったこと、及び重合時間を1.5時間としたこと以外は実施例1と同様にして重合を行った。更に得られたパウダーを目開き355μmの篩にかけ、355μm以上の粒子を除去した。
得られたエチレン重合体粒子の極限粘度[η]は37.1dl/g、重合活性は5,900g/mmol−Tiであった。
(粒子真球度の測定)
得られたエチレン重合体粒子の真球度はα=0.58であった。
(粒子平滑度の測定)
得られたエチレン重合体粒子の平滑度はβ=2.06であった。
(平均粒径、及び粒径355μm以上の粒子の割合の測定)
得られたエチレン重合体粒子の平均粒径は205μmであり、粒径355μm以上の粒子の含有は、認められなかった。
(焼結体の成形)
比較例1で得られたエチレン重合体粒子を密閉できる容器に充填し、温度170℃で1時間加熱することにより焼結フィルターを成形した。
成形した焼結フィルターは外観上、成形ムラが認められた。さらに、当該焼結フィルターを、走査型電子顕微鏡にて30倍に拡大して形態観察を行った。平均孔径は35μmで、平均孔径の3倍(105μm)以上の孔は、130mm×100mmの視野で観察したなかで10箇所存在した。
(重合)
エーテル化合物である2−イソブチル−2−イソプロピル−1,3−ジメトキシプロパンを用いなかったこと、及び重合時間を1.5時間としたこと以外は実施例1と同様にして重合を行った。更に得られたパウダーを目開き355μmの篩にかけ、355μm以上の粒子を除去した。
得られたエチレン重合体粒子の極限粘度[η]は20.1dl/g、重合活性は13,700g/mmol−Tiであった。
(粒子真球度の測定)
得られたエチレン重合体粒子の真球度はα=0.77であった。
(粒子平滑度の測定)
得られたエチレン重合体粒子の平滑度はβ=1.10であった。
(平均粒径、及び粒径355μm以上の粒子の割合の測定)
得られたエチレン重合体粒子の平均粒径は140μmであり、粒径355μm以上の粒子の含有は、認められなかった。
(重合)
エーテル化合物である2−イソブチル−2−イソプロピル−1,3−ジメトキシプロパンの代わりにジシクロペンチルジメトキシシランを用いたこと以外は実施例1と同様にして重合を行った。更に得られたパウダーを目開き355μmの篩にかけ、355μm以上の粒子を除去した。
得られたエチレン重合体粒子の極限粘度[η]は20.7dl/g、重合活性は11,000g/mmol−Tiであった。
(粒子真球度の測定)
得られたエチレン重合体粒子の真球度はα=0.72であった。
(粒子平滑度の測定)
得られたエチレン重合体粒子の平滑度はβ=1.37であった。
(平均粒径、及び粒径355μm以上の粒子の割合の測定)
得られたエチレン重合体粒子の平均粒径は135μmであり、粒径355μm以上の粒子の含有は、認められなかった。
(重合)
エーテル化合物である2−イソブチル−2−イソプロピル−1,3−ジメトキシプロパンの代わりにシクロヘキシルメチルジメトキシシランを用いたこと以外は実施例1と同様にして重合を行った。更に得られたパウダーを目開き355μmの篩にかけ、355μm以上の粒子を除去した。
得られたエチレン重合体粒子の極限粘度[η]は18.5dl/g、重合活性は16,500g/mmol−Tiであった。
(粒子真球度の測定)
得られたエチレン重合体粒子の真球度はα=0.73であった。
(粒子平滑度の測定)
得られたエチレン重合体粒子の平滑度はβ=1.32であった。
(平均粒径、及び粒径355μm以上の粒子の割合の測定)
得られたエチレン重合体粒子の平均粒径は145μmであり、粒径355μm以上の粒子の含有は、認められなかった。
Claims (6)
- (I)粒子真球度αが0.7以上、1以下であり、
(II)粒子平滑度βが1以上、1.5以下であり、
(III)極限粘度[η]が25dl/g〜50dl/g以下であり
(IV)平均粒径が100μm〜300μmである、エチレン重合体粒子。 - 粒径355μm以上の粒子の割合が全体の2質量%以下である、請求項1に記載のエチレン重合体粒子。
- (A)チタン元素、マグネシウム元素、ハロゲン元素、およびエステル化合物を含む固体状チタン触媒成分、
(B)周期表第1族、第2族および第13族から選択される金属元素を含む有機金属触媒成分、
(C)下記一般式(1)で表される複数の原子を介して存在する2個以上のエーテル結合を有する化合物、
を含むオレフィン重合用触媒の存在下に、エチレンを単独重合またはエチレンと炭素原子数が3以上のα−オレフィンとを共重合させる、請求項1または2に記載のエチレン重合体粒子の製造方法。
(式(1)中、mは1〜10の整数であり、R11、R12、R31〜R36はそれぞれ独立に、水素原子、あるいは炭素、水素、酸素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、窒素、硫黄、リン、ホウ素およびケイ素から選ばれる少なくとも1種の元素を有する置換基であり、任意のR11、R12、R31〜R36は共同してベンゼン環以外の環を形成していてもよく、主鎖中に炭素以外の原子が含まれていてもよい。) - 請求項1または2に記載のエチレン重合体粒子を用いて得られる成形物。
- 請求項1または2に記載のエチレン重合体粒子を用いて得られる焼結フィルター。
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