JP2015172210A - ポリエチレン系樹脂組成物およびその成形体 - Google Patents
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Abstract
【課題】成形加工性に優れ、かつ耐環境応力亀裂性と剛性のバランスおよび透明性、耐衝撃性に優れた成形体を製造できるポリエチレン系樹脂組成物、並びに該ポリエチレン系樹脂組成物を射出成形、圧縮射出成形、回転成形、押出成形または中空成形して得られる成形体の提供。
【解決手段】特定の条件(A−1)を満足するエチレン系重合体樹脂(A)41〜99重量%と、伸長粘度挙動で特徴付けられる特定の長鎖分岐構造を有する特定の条件(B−1)〜(B−6)を満足するエチレン系重合体(B)1〜59重量%とを含み、かつ、組成物全体のMFRが0.1〜1g/10分、密度が0.950〜0.965g/cm3であることを特徴とするポリエチレン系樹脂組成物等により提供。
【選択図】なし
【解決手段】特定の条件(A−1)を満足するエチレン系重合体樹脂(A)41〜99重量%と、伸長粘度挙動で特徴付けられる特定の長鎖分岐構造を有する特定の条件(B−1)〜(B−6)を満足するエチレン系重合体(B)1〜59重量%とを含み、かつ、組成物全体のMFRが0.1〜1g/10分、密度が0.950〜0.965g/cm3であることを特徴とするポリエチレン系樹脂組成物等により提供。
【選択図】なし
Description
本発明は、新規なポリエチレン系樹脂組成物およびその用途に関し、さらに詳しくは、成形加工性、特に中空成形性に優れ、かつ、耐環境応力亀裂性(以下、「ESCR」ともいう。)と剛性のバランスおよび透明性、衝撃強度に優れ、より薄く、軽量にて成形することが可能であるうえに、結晶化速度が早く、高速成形性に優れ、成形ハイサイクル化が可能であるポリエチレン系樹脂組成物及び該ポリエチレン系樹脂組成物を中空成形して得られる成形体に関する。
近年、各種産業分野において、プラスチック製のフィルム、シート、射出成形体、パイプ、押出成形体、中空成形体等が盛んに用いられるようになった。特に安価・軽量であり、成形加工性、剛性、衝撃強度、透明性、耐薬品性、リサイクル性に優れる等の理由からポリエチレン系樹脂(エチレン系重合体)が広範に用いられている。特に洗剤、シャンプーおよびリンス用容器、或いは食用油等の食品用容器等として一般的に使用されている中空ボトルには、成形加工性、物理的特性および化学的特性に優れたポリエチレン樹脂が広く用いられている。
さらに、近年ではコストダウンを図るため中空ボトルの軽量化、薄肉化、ハイサイクル化が求められており、これらの中空ボトル用途においては、特に優れた耐環境応力亀裂性、耐衝撃強度、結晶化速度等の特性が要求されている。しかし、単独のエチレン系重合体の場合、その溶融特性は、例えば、流動性の面で不十分であったり、伸長粘度が不十分であったりして、成形加工性を十分に確保することが困難であったり、耐環境応力亀裂性と剛性のバランスや耐衝撃性や透明性等の固体物性が不足したりする場合が多い。
さらに、近年ではコストダウンを図るため中空ボトルの軽量化、薄肉化、ハイサイクル化が求められており、これらの中空ボトル用途においては、特に優れた耐環境応力亀裂性、耐衝撃強度、結晶化速度等の特性が要求されている。しかし、単独のエチレン系重合体の場合、その溶融特性は、例えば、流動性の面で不十分であったり、伸長粘度が不十分であったりして、成形加工性を十分に確保することが困難であったり、耐環境応力亀裂性と剛性のバランスや耐衝撃性や透明性等の固体物性が不足したりする場合が多い。
クロム系触媒を用いて重合されたポリエチレンは、比較的分子量分布が広く、かつ長鎖の分岐構造を有する分子構造から、優れた伸長粘度挙動による中空成形し易い特性、具体的には溶融張力やスウェル比が大きいといった特徴を有しており、また、中空ボトルのピンチオフ部を均一に厚肉化し易いため、中空成形用材料として、一般的に広く利用されている。
また、チタン系触媒を用いて二段重合されたポリエチレンは、高分子量の成分に選択的にコモノマーを共重合させることにより、上記クロム系触媒を用いて重合したポリエチレンに較べて優れた耐環境応力亀裂性を付与することが可能であり、かつ低分子量成分の制御により分子量および分子量分布を調節することも可能なことから、中空成形に適した高環境応力亀裂性グレードとして、一般的に広く利用されている。
そして、チタン系触媒を用いて二段重合したポリエチレンと、クロム系触媒を用いて重合したポリエチレンとを混合し、相互の長所を生かしたポリエチレン重合体組成物が開示されている(例えば、特許文献1〜7参照。)。
また、チタン系触媒を用いて二段重合されたポリエチレンは、高分子量の成分に選択的にコモノマーを共重合させることにより、上記クロム系触媒を用いて重合したポリエチレンに較べて優れた耐環境応力亀裂性を付与することが可能であり、かつ低分子量成分の制御により分子量および分子量分布を調節することも可能なことから、中空成形に適した高環境応力亀裂性グレードとして、一般的に広く利用されている。
そして、チタン系触媒を用いて二段重合したポリエチレンと、クロム系触媒を用いて重合したポリエチレンとを混合し、相互の長所を生かしたポリエチレン重合体組成物が開示されている(例えば、特許文献1〜7参照。)。
しかしながら、容器の軽量化および意匠の多様化が益々進む中で、容器を薄肉化したまま容器の剛性を確保しようとすると、ポリエチレンの密度を高くする必要が生じ、すなわちコモノマー共重合量を抑制する必要が生じ、耐環境応力亀裂性の維持とは相反するため、依然として、剛性と耐環境応力亀裂性のバランスに優れ、薄肉化に対応できる材料が求められている。
そのため、メタロセン系触媒を用いたポリエチレンを含み、剛性と耐環境応力亀裂性バランスを向上させた、多成分から成るポリエチレン樹脂組成物が開示されている(例えば、特許文献8〜13参照。)。
そのため、メタロセン系触媒を用いたポリエチレンを含み、剛性と耐環境応力亀裂性バランスを向上させた、多成分から成るポリエチレン樹脂組成物が開示されている(例えば、特許文献8〜13参照。)。
しかしながら、メタロセン系触媒を用いたポリエチレンは、比較的分子量分布が狭く、かつ均一なコモノマー分布を有する分子構造から、耐環境応力亀裂性に関しては極めて優れるものの、中空成形性に乏しく、具体的には溶融張力やスウェル比が小さいといった特徴を有していることから、特定の内溶液や、特定形状の容器としての利用に留まっている。
さらには、特許文献8にも記載されるように、メタロセン系触媒を用いたポリエチレンは、同一密度見合いの融点や結晶化温度が低く、すなわち、剛性見合いで溶けやすく、結晶化しにくいため、結晶化速度が遅くなるという現象が認められており、高速成形化のために、更に結晶化速度を早くする必要性を有している。
このような事情に鑑み、従来の容器用ポリエチレン樹脂組成物に求められた中空成形性、高剛性、耐衝撃性等を有しながら、さらなる高速成形ハイサイクル化を達成できる結晶化速度の速いポリエチレン材料が求められている。
さらには、特許文献8にも記載されるように、メタロセン系触媒を用いたポリエチレンは、同一密度見合いの融点や結晶化温度が低く、すなわち、剛性見合いで溶けやすく、結晶化しにくいため、結晶化速度が遅くなるという現象が認められており、高速成形化のために、更に結晶化速度を早くする必要性を有している。
このような事情に鑑み、従来の容器用ポリエチレン樹脂組成物に求められた中空成形性、高剛性、耐衝撃性等を有しながら、さらなる高速成形ハイサイクル化を達成できる結晶化速度の速いポリエチレン材料が求められている。
これらを補うための対策としては、メタロセン系触媒を用いたポリエチレンに、成形性に優れる高圧法ポリエチレン(HPLD)やクロム系触媒を用いたポリエチレンをブレンドすることによる、溶融特性や固体物性の改良が行なわれてきた(特許文献14〜16参照)。
しかしながら、これらの材料は、ある程度まで性能バランスが改善されるものの、高速成形性をも併せ持つには至っておらず、さらなる改善が求められている。
また、中空成形においては、容器の軽量化および意匠の多様化が益々進む中で、容器を薄肉化したまま容器の剛性を確保しようとすると、ポリエチレンの密度を高くする必要が生じ、さらには容器を薄肉化することにより、ピンチオフ部を均一に肉厚化することも、益々難しくなってきている。そのため、耐環境応力亀裂性が大幅に低下し、目的の耐環境応力亀裂性を確保することができなくなっており、依然として、薄肉化に対応できる材料が求められている。
しかしながら、これらの材料は、ある程度まで性能バランスが改善されるものの、高速成形性をも併せ持つには至っておらず、さらなる改善が求められている。
また、中空成形においては、容器の軽量化および意匠の多様化が益々進む中で、容器を薄肉化したまま容器の剛性を確保しようとすると、ポリエチレンの密度を高くする必要が生じ、さらには容器を薄肉化することにより、ピンチオフ部を均一に肉厚化することも、益々難しくなってきている。そのため、耐環境応力亀裂性が大幅に低下し、目的の耐環境応力亀裂性を確保することができなくなっており、依然として、薄肉化に対応できる材料が求められている。
こうした状況下に、従来のエチレン系樹脂組成物のもつ問題点を解消し、成形加工性に優れ、かつ耐環境応力亀裂性と剛性のバランスおよび透明性、衝撃強度に優れた成形体を製造することが可能なポリエチレン系樹脂組成物の開発が望まれていた。特に、成形サイクルをアップさせて成形効率化を図ることができ、更なる高速成形性をも兼ね備えた材料が求められている。
本発明の課題は、上記した従来技術の問題点に鑑み、成形加工特性に優れ、同時に、耐環境応力亀裂性と剛性のバランスにも優れ、更には透明性、衝撃強度にも優れるポリエチレン系樹脂組成物を提供すること、更には、該ポリエチレン系樹脂組成物を中空成形して得られる、耐環境応力亀裂性と剛性のバランスおよび透明性、衝撃強度に優れた成形体および該成形体の用途を提供することにある。特に、成形サイクルをアップさせて成形効率化を図ることができ、更なる高速成形性をも兼ね備えた材料を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を達成するために鋭意検討を重ねた結果、伸長粘度挙動で特徴付けられる特定の長鎖分岐構造を有する特定のエチレン系重合体と、特定の物性バランスを満足するエチレン系組成物とを組み合わせ、両者を特定のMFRおよび密度となるようにブレンドしたところ、得られたポリエチレン系樹脂組成物が、上述の課題を解決可能な良好な特性を示すことを見出し、これらの知見に基づいて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、下記の条件(A−1)を満足するエチレン系重合体樹脂(A)41〜99重量%と、下記の条件(B−1)〜(B−6)を満足するエチレン系重合体(B)1〜59重量%とを含み、かつ、温度190℃、荷重2.16Kgにおけるメルトフローレート(MFR)が0.1〜1g/10分、密度が0.950〜0.965g/cm3であり、下記の特性(IV)を満足することを特徴とするポリエチレン系樹脂組成物が提供される。
特性(IV):溶融張力(MT、190℃)が、50mN以上である。
(A−1)エチレン系重合体樹脂(A)全体を基準として、エチレン系重合体(A1)50〜90重量%および下記の条件(A2−1)及び(A2−2)を満足するエチレン系重合体(A2)10〜50重量%からなる。
(A2−1)温度190℃、荷重21.6Kgにおけるメルトフローレート(HLMFRA2)が、0.1g/10分以上5g/10分未満である。
(A2−2)密度(密度A2)が、0.915〜0.945g/cm3である
(B−1)MFR(MFRB)が、0.01〜5.0g/10分である。
(B−2)密度(密度B)が、0.900〜0.960g/cm3である。
(B−3)ゲル・パーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定した重量平均分子量と数平均分子量との比([Mw/Mn]B)が、2.0〜6.0である。
(B−4)温度170℃、伸長歪速度2(単位1/秒)で測定される歪硬化度([λmax(2.0)]B)が、1.2〜10.0である。
(B−5)温度170℃、伸長歪速度2(単位1/秒)で測定される歪硬化度([λmax(2.0)]B)と、伸長歪速度を0.1(単位1/秒)とした場合の歪硬化度([λmax(0.1)]B)との比([λmax(2.0)]B/[λmax(0.1)]B)が、1.2〜10.0である。
(B−6)遷移金属を含む触媒を用いたエチレンの重合反応により製造された重合体である。
特性(IV):溶融張力(MT、190℃)が、50mN以上である。
(A−1)エチレン系重合体樹脂(A)全体を基準として、エチレン系重合体(A1)50〜90重量%および下記の条件(A2−1)及び(A2−2)を満足するエチレン系重合体(A2)10〜50重量%からなる。
(A2−1)温度190℃、荷重21.6Kgにおけるメルトフローレート(HLMFRA2)が、0.1g/10分以上5g/10分未満である。
(A2−2)密度(密度A2)が、0.915〜0.945g/cm3である
(B−1)MFR(MFRB)が、0.01〜5.0g/10分である。
(B−2)密度(密度B)が、0.900〜0.960g/cm3である。
(B−3)ゲル・パーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定した重量平均分子量と数平均分子量との比([Mw/Mn]B)が、2.0〜6.0である。
(B−4)温度170℃、伸長歪速度2(単位1/秒)で測定される歪硬化度([λmax(2.0)]B)が、1.2〜10.0である。
(B−5)温度170℃、伸長歪速度2(単位1/秒)で測定される歪硬化度([λmax(2.0)]B)と、伸長歪速度を0.1(単位1/秒)とした場合の歪硬化度([λmax(0.1)]B)との比([λmax(2.0)]B/[λmax(0.1)]B)が、1.2〜10.0である。
(B−6)遷移金属を含む触媒を用いたエチレンの重合反応により製造された重合体である。
また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、エチレン系重合体(B)が、さらに、下記の条件(B−7)を満たすことを特徴とするポリエチレン系樹脂組成物が提供される。
(B−7)示差屈折計、粘度検出器および光散乱検出器を組み合わせたGPC測定装置により測定される分子量100万以上の成分の含有量(WC)が0.01〜10%であり、かつ、該分子量100万における分岐指数(gC’)が0.30〜0.70である。
(B−7)示差屈折計、粘度検出器および光散乱検出器を組み合わせたGPC測定装置により測定される分子量100万以上の成分の含有量(WC)が0.01〜10%であり、かつ、該分子量100万における分岐指数(gC’)が0.30〜0.70である。
また、本発明の第3の発明によれば、第1または第2の発明の発明において、エチレン系重合体(B)が、メタロセン触媒によるエチレンとα−オレフィンとの共重合によって製造されたエチレン・α−オレフィン共重合体であることを特徴とするポリエチレン系樹脂組成物が提供される。
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、エチレン系重合体(B)が、エチレンとα−オレフィンとの気相またはスラリー共重合によって製造されたエチレン・α−オレフィン共重合体であることを特徴とするポリエチレン系樹脂組成物が提供される。
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、エチレン系重合体樹脂(A)が、さらに、下記の条件(A−2)及び(A−3)を満足することを特徴とするポリエチレン系樹脂組成物が提供される。
(A−2)MFR(MFRA)が、0.1〜1g/10分かつHLMFR(HLMFRA)が、10〜50g/10分である。
(A−3)密度(密度A)が、0.950〜0.965g/cm3である。
(A−2)MFR(MFRA)が、0.1〜1g/10分かつHLMFR(HLMFRA)が、10〜50g/10分である。
(A−3)密度(密度A)が、0.950〜0.965g/cm3である。
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、エチレン系重合体樹脂(A)が、さらに、下記の条件(A−4)を満足することを特徴とするポリエチレン系樹脂組成物が提供される。
(A−4)メルトフローレート比(HLMFRA/MFRA)が、60〜140である
(A−4)メルトフローレート比(HLMFRA/MFRA)が、60〜140である
また、本発明の第7の発明によれば、第1〜6のいずれかの発明において、エチレン系重合体樹脂(A)のうち、少なくともエチレン系重合体(A2)が、Ti、ZrまたはHfを含有するメタロセン系触媒によるエチレンとα−オレフィンとの共重合によって製造されたエチレン・α−オレフィン共重合体であることを特徴とするポリエチレン系樹脂組成物が提供される。
また、本発明の第8の発明によれば、第1〜7のいずれかの発明において、さらに、下記の特性(i)〜(iii)を満足することを特徴とするポリエチレン系樹脂組成物が提供される。
特性(i):ISO DIS 16770に準拠した全ノッチ付クリープ試験(FNCT)が100時間以上である。
特性(ii):示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が200秒以下である。
特性(iii):レオメータにて測定される150℃、100rad/secにおけるtanδが0.50〜0.80である。
特性(i):ISO DIS 16770に準拠した全ノッチ付クリープ試験(FNCT)が100時間以上である。
特性(ii):示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が200秒以下である。
特性(iii):レオメータにて測定される150℃、100rad/secにおけるtanδが0.50〜0.80である。
また、本発明の第9の発明によれば、第1〜8のいずれかの発明のポリエチレン系樹脂組成物を中空成形してなる成形体が提供される。
本発明のポリエチレン系樹脂組成物は、成形加工特性に優れ、同時に、耐環境応力亀裂性と剛性のバランスにも優れ、更には透明性、衝撃強度にも優れる効果を有し、また、該ポリエチレン系樹脂組成物を中空成形して得られる成形体も、耐環境応力亀裂性と剛性のバランスおよび透明性、衝撃強度に優れているので、薄肉化された成形製品を経済的に有利に提供することが可能である。
本発明は、特定の物性バランスを満足するエチレン系重合体樹脂(A)と、伸長粘度挙動で特徴付けられる特定の長鎖分岐構造を有する特定のエチレン系重合体(B)とを、特定のMFRおよび密度となるようにブレンドしてなるポリエチレン系樹脂組成物、ならびに該ポリエチレン系樹脂組成物を成形して得られる成形体および該成形体の用途に係るものである。以下、本発明を項目ごとに説明する。
[I]ポリエチレン系樹脂組成物
本発明のポリエチレン系樹脂組成物は、特定の条件(A−1)を満足するエチレン系重合体樹脂(A)(以下、単に「(A)成分」ともいう。)41〜99重量%と、特定の条件(B−1)〜(B−6)を満足するエチレン系重合体(B)(以下、単に「(B)成分」ともいう。)1〜59重量%とを含み、かつ、組成物全体のMFRが0.1〜1g/10分、密度が0.950〜0.965g/cm3であることを特徴とする。
また、本発明の組成物は、さらに、下記の特性(i)〜(iii)を満足することが好ましい。
特性(i):ISO DIS 16770に準拠した全ノッチ付クリープ試験(FNCT)が100時間以上である。
特性(ii):示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が200秒以下である。
特性(iii):レオメータにて測定される150℃、100rad/secにおけるtanδが0.50〜0.80以上である。
以下に、本発明のポリエチレン系樹脂組成物を構成する各成分、その特性等について説明する。
本発明のポリエチレン系樹脂組成物は、特定の条件(A−1)を満足するエチレン系重合体樹脂(A)(以下、単に「(A)成分」ともいう。)41〜99重量%と、特定の条件(B−1)〜(B−6)を満足するエチレン系重合体(B)(以下、単に「(B)成分」ともいう。)1〜59重量%とを含み、かつ、組成物全体のMFRが0.1〜1g/10分、密度が0.950〜0.965g/cm3であることを特徴とする。
また、本発明の組成物は、さらに、下記の特性(i)〜(iii)を満足することが好ましい。
特性(i):ISO DIS 16770に準拠した全ノッチ付クリープ試験(FNCT)が100時間以上である。
特性(ii):示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が200秒以下である。
特性(iii):レオメータにて測定される150℃、100rad/secにおけるtanδが0.50〜0.80以上である。
以下に、本発明のポリエチレン系樹脂組成物を構成する各成分、その特性等について説明する。
1.エチレン系重合体樹脂(A)
本発明のポリエチレン系樹脂組成物を構成する成分の1つである(A)成分は、下記の条件(A−1)を満足することが必要である。
(A−1)エチレン系重合体樹脂(A)全体を基準として、エチレン系重合体(A1)50〜90重量%および下記の条件(A2−1)及び(A2−2)を満足するエチレン系重合体(A2)10〜50重量%からなる。
(A2−1)温度190℃、荷重21.6Kgにおけるメルトフローレート(HLMFRA2)が、0.1g/10分以上5g/10分未満である。
(A2−2)密度(密度A2)が、0.915〜0.945g/cm3である。
本発明のポリエチレン系樹脂組成物を構成する成分の1つである(A)成分は、下記の条件(A−1)を満足することが必要である。
(A−1)エチレン系重合体樹脂(A)全体を基準として、エチレン系重合体(A1)50〜90重量%および下記の条件(A2−1)及び(A2−2)を満足するエチレン系重合体(A2)10〜50重量%からなる。
(A2−1)温度190℃、荷重21.6Kgにおけるメルトフローレート(HLMFRA2)が、0.1g/10分以上5g/10分未満である。
(A2−2)密度(密度A2)が、0.915〜0.945g/cm3である。
1−1.エチレン系重合体(A1)とエチレン系重合体(A2)の配合比
エチレン系重合体樹脂(A)におけるポリエチレン(A1)とエチレン系重合体(A2)の配合比は、エチレン系重合体樹脂(A)全体を基準として、ポリエチレン(A1)50〜90重量%に対し、エチレン系重合体(A2)50〜10重量%である。好ましくはポリエチレン(A1)55〜85重量%に対し、エチレン系重合体(A2)45〜15重量%、更に好ましくはポリエチレン(A1)60〜80重量%に対し、エチレン系重合体(A2)40〜20重量%である。
エチレン系重合体(A2)の上記配合量が10重量%未満であれば、本発明の樹脂組成物のDSCで測定できる121.5℃での等温結晶化時間が200秒を超え大きくなり、その結果、成形サイクルが低下するおそれがある。一方、エチレン系重合体(A2)の配合量が50重量%を超えれば、本発明の樹脂組成物のMFR、密度が低下し、流動性、剛性、耐環境応力亀裂性などのバランスが低下するおそれがある。
エチレン系重合体樹脂(A)におけるポリエチレン(A1)とエチレン系重合体(A2)の配合比は、エチレン系重合体樹脂(A)全体を基準として、ポリエチレン(A1)50〜90重量%に対し、エチレン系重合体(A2)50〜10重量%である。好ましくはポリエチレン(A1)55〜85重量%に対し、エチレン系重合体(A2)45〜15重量%、更に好ましくはポリエチレン(A1)60〜80重量%に対し、エチレン系重合体(A2)40〜20重量%である。
エチレン系重合体(A2)の上記配合量が10重量%未満であれば、本発明の樹脂組成物のDSCで測定できる121.5℃での等温結晶化時間が200秒を超え大きくなり、その結果、成形サイクルが低下するおそれがある。一方、エチレン系重合体(A2)の配合量が50重量%を超えれば、本発明の樹脂組成物のMFR、密度が低下し、流動性、剛性、耐環境応力亀裂性などのバランスが低下するおそれがある。
また、本発明のポリエチレン系樹脂組成物に含まれるエチレン系重合体樹脂(A)は、さらに、下記の特性(A−2)〜(A−4)を満足することが好ましい。
(A−2)MFR(MFRA)が、0.1〜1g/10分かつHLMFR(HLMFRA)が、10〜50g/10分である。
(A−3)密度(密度A)が、0.950〜0.965g/cm3である。
(A−4)メルトフローレート比(HLMFRA/MFRA)が、60〜140である。
1−2.条件(A−2)
本発明における(A)成分のメルトフローレート(MFRA)は、0.1〜1g/10分、かつ、ハイロードメルトフローレート(HLMFRA)は、10〜50g/10分である。MFRAは、好ましくは0.1〜0.7g/10分、更に好ましくは0.2〜0.5g/10分である。また、HLMFRは、好ましくは15〜45g/10分、更に好ましくは20〜40g/10分である。
MFRAが0.1g/10分未満ではポリエチレン系樹脂組成物の成形加工性、特に溶融流動性や延展性に劣り、MFRAが1g/10分より大きいとポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の衝撃強度、引裂強度や引張強度等の機械的強度が低下するおそれがあるので好ましくない。また、HLMFRAが10g/10分未満では、流動性および成形性が確保できなくなるおそれがあり、HLMFRAが50g/10分より大きいと、耐環境応力亀裂性が確保できなくなるおそれがある。
なお、本明細書で、エチレン系重合体、ポリエチレン系樹脂組成物のMFRは、JIS K7210の「プラスチック―熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイト(MFR)及びメルトボリュームフローレイト(MVR)の試験方法」に準拠して、190℃、2.16kg荷重の条件で測定したときの値をいう。また、同様に、HLMFRは、JIS K7210の「プラスチック―熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイト(MFR)及びメルトボリュームフローレイト(MVR)の試験方法」に準拠して、190℃、21.60kg荷重の条件で測定したときの値をいう。
(A−2)MFR(MFRA)が、0.1〜1g/10分かつHLMFR(HLMFRA)が、10〜50g/10分である。
(A−3)密度(密度A)が、0.950〜0.965g/cm3である。
(A−4)メルトフローレート比(HLMFRA/MFRA)が、60〜140である。
1−2.条件(A−2)
本発明における(A)成分のメルトフローレート(MFRA)は、0.1〜1g/10分、かつ、ハイロードメルトフローレート(HLMFRA)は、10〜50g/10分である。MFRAは、好ましくは0.1〜0.7g/10分、更に好ましくは0.2〜0.5g/10分である。また、HLMFRは、好ましくは15〜45g/10分、更に好ましくは20〜40g/10分である。
MFRAが0.1g/10分未満ではポリエチレン系樹脂組成物の成形加工性、特に溶融流動性や延展性に劣り、MFRAが1g/10分より大きいとポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の衝撃強度、引裂強度や引張強度等の機械的強度が低下するおそれがあるので好ましくない。また、HLMFRAが10g/10分未満では、流動性および成形性が確保できなくなるおそれがあり、HLMFRAが50g/10分より大きいと、耐環境応力亀裂性が確保できなくなるおそれがある。
なお、本明細書で、エチレン系重合体、ポリエチレン系樹脂組成物のMFRは、JIS K7210の「プラスチック―熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイト(MFR)及びメルトボリュームフローレイト(MVR)の試験方法」に準拠して、190℃、2.16kg荷重の条件で測定したときの値をいう。また、同様に、HLMFRは、JIS K7210の「プラスチック―熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイト(MFR)及びメルトボリュームフローレイト(MVR)の試験方法」に準拠して、190℃、21.60kg荷重の条件で測定したときの値をいう。
1−3.条件(A−3)
本発明におけるエチレン系重合体樹脂(A)の密度Aは、0.950〜0.965g/cm3、好ましくは0.955〜0.960g/cm3である。
密度Aがこの範囲にあると、ポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の耐環境応力亀裂性と剛性のバランスおよび耐衝撃性が優れる。一方、密度Aが0.950g/cm3未満では剛性が低下し、製品がパイプや各種容器等の肉厚成形体の場合、製品が柔らか過ぎて変形するため、必要以上に肉厚な設計を迫られるおそれがあるので好ましくない。また、密度Aが0.965g/cm3より大きいと耐環境応力亀裂性や衝撃強度が損なわれるおそれがあるので好ましくない。
なお、本明細書で、エチレン系重合体、ポリエチレン系樹脂組成物の密度は、以下の方法で測定したときの値をいう。
本発明におけるエチレン系重合体樹脂(A)の密度Aは、0.950〜0.965g/cm3、好ましくは0.955〜0.960g/cm3である。
密度Aがこの範囲にあると、ポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の耐環境応力亀裂性と剛性のバランスおよび耐衝撃性が優れる。一方、密度Aが0.950g/cm3未満では剛性が低下し、製品がパイプや各種容器等の肉厚成形体の場合、製品が柔らか過ぎて変形するため、必要以上に肉厚な設計を迫られるおそれがあるので好ましくない。また、密度Aが0.965g/cm3より大きいと耐環境応力亀裂性や衝撃強度が損なわれるおそれがあるので好ましくない。
なお、本明細書で、エチレン系重合体、ポリエチレン系樹脂組成物の密度は、以下の方法で測定したときの値をいう。
ペレットを熱プレスして2mm厚のプレスシートを作成し、該シートを1000ml容量のビーカーに入れ蒸留水を満たし、時計皿で蓋をしてマントルヒーターで加熱した。蒸留水が沸騰してから60分間煮沸後、ビーカーを木製台の上に置き放冷する。この時60分煮沸後の沸騰蒸留水は500mlとし室温になるまでの時間は60分以下にならないように調整する。また、試験シートは、ビーカー及び水面に接しないように水中のほぼ中央部に浸漬する。シートを23℃、湿度50%の条件で、16時間以上24時間以内でアニーリングを行った後、縦横2mmになるように打ち抜き、試験温度23℃で、JIS K7112の「プラスチック−非発泡プラスチックの密度及び比重の測定方法」に準拠して、測定する。
1−4.条件(A−4)
本発明における(A)成分のメルトフローレート比(HLMFRA/MFRA)は、60〜140である。好ましくは65〜130、更に好ましくは70〜120である。
メルトフローレート比が60未満では、分子量分布が狭い影響により、高せん断速度下での粘度が高く、成形性が低下するおそれがある。一方、メルトフローレート比が140より大きいと、分子量分布が広すぎる影響により、耐衝撃性が低下するおそれがある。
そして、HLMFRA及びMFRAは、主に水素量により調整され、密度は、主としてα−オレフィンの量により調整され、本発明に係るエチレン系重合体樹脂(A)に適用することができる。
なお、HLMFRA及びMFRAの測定方法は、上記に示したとおりである。
また、HLMFRA/MFRAは、触媒の種類、助触媒の種類、重合温度、重合反応器内の滞留時間、重合反応器の数などで調整でき、また、押出機の温度、圧力、剪段速度などによる調整可能であり、好ましくは高分子量成分と低分子量成分の混合割合を調整することにより、増減することができ、各成分の平均分子量の差を大きくすると、増加させることができる。
本発明における(A)成分のメルトフローレート比(HLMFRA/MFRA)は、60〜140である。好ましくは65〜130、更に好ましくは70〜120である。
メルトフローレート比が60未満では、分子量分布が狭い影響により、高せん断速度下での粘度が高く、成形性が低下するおそれがある。一方、メルトフローレート比が140より大きいと、分子量分布が広すぎる影響により、耐衝撃性が低下するおそれがある。
そして、HLMFRA及びMFRAは、主に水素量により調整され、密度は、主としてα−オレフィンの量により調整され、本発明に係るエチレン系重合体樹脂(A)に適用することができる。
なお、HLMFRA及びMFRAの測定方法は、上記に示したとおりである。
また、HLMFRA/MFRAは、触媒の種類、助触媒の種類、重合温度、重合反応器内の滞留時間、重合反応器の数などで調整でき、また、押出機の温度、圧力、剪段速度などによる調整可能であり、好ましくは高分子量成分と低分子量成分の混合割合を調整することにより、増減することができ、各成分の平均分子量の差を大きくすると、増加させることができる。
また、本発明のポリエチレン系樹脂組成物に含まれるエチレン系重合体樹脂(A)は、さらに、下記の特性(A−5)を満足することが好ましい。
1−5.条件(A−5)
本発明における(A)成分は、好ましくは、温度170℃、伸長歪速度2(単位1/秒)で測定される伸長粘度η(t)(単位:Pa・秒)と伸長時間t(単位:秒)の両対数プロットにおいて、歪硬化に起因する伸長粘度の変曲点が観測され、歪硬化後の最大伸長粘度をηMax(t1)、硬化前の伸長粘度の近似直線をηLinear(t)としたとき、ηMax(t1)/ηLinear(t1)で定義される歪硬化度[λmax(2.0)]Aが1.2〜5.0、好ましくは1.3〜4.0、更に好ましくは1.4〜3.0であり、最も好ましくは、該変曲点が観測されない場合か、[λmax(2.0)]Aが1.5〜2.5の場合である。
[λmax(2.0)]Aが1.2未満では該エチレン系重合体、好ましくない。[λmax(2.0)]Aが5.0より大きいと、成形時の溶融張力と流動性には優れるものの、ポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の耐環境応力亀裂性や衝撃強度が低下したりするので好ましくない。
1−5.条件(A−5)
本発明における(A)成分は、好ましくは、温度170℃、伸長歪速度2(単位1/秒)で測定される伸長粘度η(t)(単位:Pa・秒)と伸長時間t(単位:秒)の両対数プロットにおいて、歪硬化に起因する伸長粘度の変曲点が観測され、歪硬化後の最大伸長粘度をηMax(t1)、硬化前の伸長粘度の近似直線をηLinear(t)としたとき、ηMax(t1)/ηLinear(t1)で定義される歪硬化度[λmax(2.0)]Aが1.2〜5.0、好ましくは1.3〜4.0、更に好ましくは1.4〜3.0であり、最も好ましくは、該変曲点が観測されない場合か、[λmax(2.0)]Aが1.5〜2.5の場合である。
[λmax(2.0)]Aが1.2未満では該エチレン系重合体、好ましくない。[λmax(2.0)]Aが5.0より大きいと、成形時の溶融張力と流動性には優れるものの、ポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の耐環境応力亀裂性や衝撃強度が低下したりするので好ましくない。
一般に、ポリエチレンは、フィルム成形、ブロー成形、発泡成形等の溶融状態を経由する附型方法により工業製品へと加工されるが、この際、上記伸長粘度や歪硬化度に代表される伸長流動特性が成形性のし易さに大きな影響を与えることはよく知られている。
すなわち、分子量分布が狭く、長鎖分岐を持たないポリエチレンは、溶融強度が低いので成形性が悪く、一方、超高分子量成分や長鎖分岐成分を有するポリエチレンは、溶融伸長時に歪硬化(ストレイン・ハードニング)、すなわち、高歪み側で伸長粘度が急激に上昇する特性を有し、この特性を顕著に示すポリエチレンは、成形性に優れると言われている。このような伸長流動特性を有するポリエチレン樹脂、例えば、フィルム成形やブロー成形における製品の偏肉や吹き破れを防止したり、高速成形が可能となったり、発泡成形時の独立気泡率を高くできる効果があり、成形品の強度向上、意匠性向上、軽量化、成形サイクルの向上、断熱性向上等のメリットが得られる訳であるが、一方で、該伸長流動特性が強過ぎると、成形時の分子配向が原因と推定される強度異方性によって成形体の衝撃強度の低下が生じたり、溶融弾性が強過ぎる特性が原因と推定される成形体表面平滑性の低下によって透明性が悪化する等の不都合が発生する。
このように、ポリエチレンの伸長流動特性がもたらす成形加工面での向上および成形体の機械的特性面での不都合の克服を、該伸長粘度特性の主な支配因子である長鎖分岐構造を工夫することで解決すべくポリエチレン系樹脂組成物について鋭意検討を行なった結果、上述のように、特定の物性バランスを満足するエチレン系重合体樹脂(A)及び特定の長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体(B)の組成物を使用すると、成型加工特性、特に耐ドローダウン性やピンチオフ性形成などの中空成形性優れ、更には耐環境応力亀裂性、耐衝撃性と剛性バランスの向上等、機械的特性にも優れることがわかった。
すなわち、分子量分布が狭く、長鎖分岐を持たないポリエチレンは、溶融強度が低いので成形性が悪く、一方、超高分子量成分や長鎖分岐成分を有するポリエチレンは、溶融伸長時に歪硬化(ストレイン・ハードニング)、すなわち、高歪み側で伸長粘度が急激に上昇する特性を有し、この特性を顕著に示すポリエチレンは、成形性に優れると言われている。このような伸長流動特性を有するポリエチレン樹脂、例えば、フィルム成形やブロー成形における製品の偏肉や吹き破れを防止したり、高速成形が可能となったり、発泡成形時の独立気泡率を高くできる効果があり、成形品の強度向上、意匠性向上、軽量化、成形サイクルの向上、断熱性向上等のメリットが得られる訳であるが、一方で、該伸長流動特性が強過ぎると、成形時の分子配向が原因と推定される強度異方性によって成形体の衝撃強度の低下が生じたり、溶融弾性が強過ぎる特性が原因と推定される成形体表面平滑性の低下によって透明性が悪化する等の不都合が発生する。
このように、ポリエチレンの伸長流動特性がもたらす成形加工面での向上および成形体の機械的特性面での不都合の克服を、該伸長粘度特性の主な支配因子である長鎖分岐構造を工夫することで解決すべくポリエチレン系樹脂組成物について鋭意検討を行なった結果、上述のように、特定の物性バランスを満足するエチレン系重合体樹脂(A)及び特定の長鎖分岐構造を有するエチレン系重合体(B)の組成物を使用すると、成型加工特性、特に耐ドローダウン性やピンチオフ性形成などの中空成形性優れ、更には耐環境応力亀裂性、耐衝撃性と剛性バランスの向上等、機械的特性にも優れることがわかった。
上記歪硬化度の測定方法に関しては、一軸伸長粘度を測定できれば、どのような方法でも原理的に同一の値が得られ、例えば、公知文献:Polymer 42(2001)8663に測定方法及び測定機器の詳細が記載されている。
本発明に係るエチレン系重合体の測定に当り、好ましい測定方法及び測定機器として、以下を挙げることができる。
本発明に係るエチレン系重合体の測定に当り、好ましい測定方法及び測定機器として、以下を挙げることができる。
測定方法:
・装置:Rheometorics社製 Ares
・冶具:ティーエーインスツルメント社製 Extentional Viscosity Fixture
・測定温度:170℃
・歪み速度:2/秒
・試験片の作成:プレス成形して18mm×10mm、厚さ0.7mm、のシートを作成する。
・装置:Rheometorics社製 Ares
・冶具:ティーエーインスツルメント社製 Extentional Viscosity Fixture
・測定温度:170℃
・歪み速度:2/秒
・試験片の作成:プレス成形して18mm×10mm、厚さ0.7mm、のシートを作成する。
算出方法:
170℃、歪み速度2/秒における伸長粘度を、横軸に時間t(秒)、縦軸に伸長粘度η(Pa・秒)を両対数グラフでプロットする。その両対数グラフ上で、歪硬化後、歪量が4.0となるまでの最大伸長粘度をηMax(t1)(t1は最大伸長粘度を示す時の時間)とし、歪硬化前の伸長粘度の近似直線をηLinear(t)としたとき、ηMax(t1)/ηLinear(t1)として算出される値を歪硬化度(λmax)と定義する。なお、歪硬化の有無は、時間の経過と共に伸長粘度が上に凸の曲線から下に凸の曲線へと変わる変曲点を有するか、否かによって、判断される。
図2、図3は典型的な伸長粘度のプロット図である。図2は伸長粘度の変曲点が観測される場合であり、図中にηMax(t1)、ηLinear(t)を示した。図3は伸長粘度の変曲点が観測されない場合である。
170℃、歪み速度2/秒における伸長粘度を、横軸に時間t(秒)、縦軸に伸長粘度η(Pa・秒)を両対数グラフでプロットする。その両対数グラフ上で、歪硬化後、歪量が4.0となるまでの最大伸長粘度をηMax(t1)(t1は最大伸長粘度を示す時の時間)とし、歪硬化前の伸長粘度の近似直線をηLinear(t)としたとき、ηMax(t1)/ηLinear(t1)として算出される値を歪硬化度(λmax)と定義する。なお、歪硬化の有無は、時間の経過と共に伸長粘度が上に凸の曲線から下に凸の曲線へと変わる変曲点を有するか、否かによって、判断される。
図2、図3は典型的な伸長粘度のプロット図である。図2は伸長粘度の変曲点が観測される場合であり、図中にηMax(t1)、ηLinear(t)を示した。図3は伸長粘度の変曲点が観測されない場合である。
1−6.エチレン系重合体樹脂(A)の組成
本発明における(A)成分は、下記に示すポリエチレン(A1)およびエチレン系重合体(A2)からなるものを使用することができる。
本発明における(A)成分は、下記に示すポリエチレン(A1)およびエチレン系重合体(A2)からなるものを使用することができる。
(1)ポリエチレン(A1)
本発明におけるポリエチレン(A1)は、エチレンの単独重合体及び/又はエチレンとα−オレフィンとの共重合体を使用することができる。ポリエチレン(A1)は、好ましくは、下記の特性(A1−1)〜(A1−4)を満足することが好ましい。
特性(A1−1):温度190℃、荷重2.16Kgにおけるメルトフローレート(MFRA1)が10〜500g/10分である。
特性(A1−2):温度190℃、荷重11.1Kgにおけるメルトフローレート(MLMFRA1)が50〜1000g/10分である。
特性(A1−3):メルトフローレート比(MLMFRA1/MFRA1)が2〜15である。
特性(A1−4):密度A1が0.960〜0.980g/cm3である。
本発明におけるポリエチレン(A1)は、エチレンの単独重合体及び/又はエチレンとα−オレフィンとの共重合体を使用することができる。ポリエチレン(A1)は、好ましくは、下記の特性(A1−1)〜(A1−4)を満足することが好ましい。
特性(A1−1):温度190℃、荷重2.16Kgにおけるメルトフローレート(MFRA1)が10〜500g/10分である。
特性(A1−2):温度190℃、荷重11.1Kgにおけるメルトフローレート(MLMFRA1)が50〜1000g/10分である。
特性(A1−3):メルトフローレート比(MLMFRA1/MFRA1)が2〜15である。
特性(A1−4):密度A1が0.960〜0.980g/cm3である。
ポリエチレン(A1)のMFRA1が10g/10分未満では、分子量が増大し、流動性および成形性が確保できなくなるおそれがある。一方、MFRA1が500g/10分を超えると、低分子量の成分量が増加する影響により、耐衝撃性が確保できなくなるおそれがある。
また、ポリエチレン(A1)のMLMFRA1が50g/10分未満では、分子量が増大し、流動性および成形性が確保できなくなるおそれがある。一方、MLMFRA1が1000g/10分を超えると、低分子量の成分量が増加する影響により、耐衝撃性が確保できなくなるおそれがある。
さらに、ポリエチレン(A1)のMLMFRA1/MFRA1が2未満では、分子量分布が狭い影響により、高せん断速度下での粘度が高く、成形性が問題となるおそれがある。一方、MLMFRA1/MFRA1が15を超える場合には、分子量分布が広すぎる影響により、耐衝撃性が低下するおそれがある。
ポリエチレン(A1)の密度A1が0.960g/cm3未満であれば、容器の剛性が劣り高温時に変形しやすくなり、容器内圧の影響により、容器が変形し漏れの原因となるおそれがある。一方、密度A1が0.980g/cm3を超えると、容器の耐環境応力亀裂性が劣るおそれがある。
また、ポリエチレン(A1)のMLMFRA1が50g/10分未満では、分子量が増大し、流動性および成形性が確保できなくなるおそれがある。一方、MLMFRA1が1000g/10分を超えると、低分子量の成分量が増加する影響により、耐衝撃性が確保できなくなるおそれがある。
さらに、ポリエチレン(A1)のMLMFRA1/MFRA1が2未満では、分子量分布が狭い影響により、高せん断速度下での粘度が高く、成形性が問題となるおそれがある。一方、MLMFRA1/MFRA1が15を超える場合には、分子量分布が広すぎる影響により、耐衝撃性が低下するおそれがある。
ポリエチレン(A1)の密度A1が0.960g/cm3未満であれば、容器の剛性が劣り高温時に変形しやすくなり、容器内圧の影響により、容器が変形し漏れの原因となるおそれがある。一方、密度A1が0.980g/cm3を超えると、容器の耐環境応力亀裂性が劣るおそれがある。
本発明に係るポリエチレン(A1)は、好ましくは、チーグラー系触媒、あるいはTi、Zr、またはHfを含有するメタロセン系触媒を用いて重合された、エチレン系重合体(A1)が好ましい。
エチレン系重合体(A1)の重合触媒は、チーグラー系触媒が用いられる。好ましい触媒の例としては、Ti及び/又はVの化合物と周期表第1族〜第3族元素の有機金属化合物からなる固体チーグラー触媒である。
固体チーグラー触媒として、チタン(Ti)及び/又はバナジウム(V)並びにマグネシウム(Mg)を含有する固体触媒が挙げられ、これらの成分と共に用いることのできる有機金属化合物として、有機アルミニウム化合物、中でも、トリアルキルアルミニウムが好ましいものとして挙げられる。重合反応中における有機アルミニウム化合物の使用量は、特に制限されないが、用いる場合には、通常遷移金属化合物1モルに対して、0.05〜1000モルの範囲が好ましい。
エチレン系重合体(A1)の重合触媒は、チーグラー系触媒が用いられる。好ましい触媒の例としては、Ti及び/又はVの化合物と周期表第1族〜第3族元素の有機金属化合物からなる固体チーグラー触媒である。
固体チーグラー触媒として、チタン(Ti)及び/又はバナジウム(V)並びにマグネシウム(Mg)を含有する固体触媒が挙げられ、これらの成分と共に用いることのできる有機金属化合物として、有機アルミニウム化合物、中でも、トリアルキルアルミニウムが好ましいものとして挙げられる。重合反応中における有機アルミニウム化合物の使用量は、特に制限されないが、用いる場合には、通常遷移金属化合物1モルに対して、0.05〜1000モルの範囲が好ましい。
チーグラー触媒の例として、例えば、公知刊行物である特開昭63−202602号公報の実施例1等に記載の「触媒」を使用し、重合方法として、公知刊行物である特開2004−123995号公報の実施例1等に記載の「原料の配合比や条件」を参酌することにより、好適なエチレン系重合体を製造することができる。
そして、HLMFR及びMFRは、主に水素量により調整され、密度は、主としてα−オレフィンの量により調整され、本発明に係るエチレン系重合体(A1)に適用することができる。
そして、HLMFR及びMFRは、主に水素量により調整され、密度は、主としてα−オレフィンの量により調整され、本発明に係るエチレン系重合体(A1)に適用することができる。
本発明に係るエチレン系重合体(A1)は、エチレンの単独重合体が望ましいが、エチレンと炭素数3〜12のα−オレフィン、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン等との共重合により得られる。また、改質を目的とする場合のジエンとの共重合も可能である。このとき使用されるジエン化合物の例としては、ブタジエン、1,4−ヘキサジエン、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン等を挙げることができる。
なお、重合の際のコモノマー含有率は、任意に選択することができるが、例えば、エチレンと炭素数3〜12のα−オレフィンとの共重合の場合には、エチレン・α−オレフィン共重合体中のα−オレフィン含有量は、0〜1モル%、好ましくは0〜0.1モル%、更に好ましくは0〜0.01モル%である。
なお、重合の際のコモノマー含有率は、任意に選択することができるが、例えば、エチレンと炭素数3〜12のα−オレフィンとの共重合の場合には、エチレン・α−オレフィン共重合体中のα−オレフィン含有量は、0〜1モル%、好ましくは0〜0.1モル%、更に好ましくは0〜0.01モル%である。
本発明に係るエチレン系重合体(A1)は、気相重合法、溶液重合法、スラリー重合法などの製造プロセスにより製造することができ、好ましくはスラリー重合法が望ましい。エチレン系重合体の重合条件のうち、重合温度としては、0〜300℃の範囲から選択することができる。スラリー重合においては、生成ポリマーの融点より低い温度で重合を行う。重合圧力は、大気圧〜約10MPaの範囲から選択することができる。実質的に酸素、水等を断った状態で、ヘキサン、ヘプタン、イソブタン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素等から選ばれる不活性炭化水素溶媒の存在下でエチレン及びα−オレフィンのスラリー重合を行うことにより製造することができる。
本発明に係るエチレン系重合体(A1)は、複数の成分により構成することが可能である。該エチレン系重合体(A1)は、1種類の触媒を用いて多段重合反応器にて順次連続的に重合された重合体でもよく、複数種類の触媒を用いて単段又は多段重合反応器にて製造された重合体でもよいし、1種類又は複数種類の触媒を用いて重合された重合体を混合したものでもよい。
直列に接続した複数の反応器で順次連続して重合するいわゆる多段重合方法は、本請求範囲を満たす限り、始めの重合域(第1段目の反応器)において高分子量成分を製造する製造条件を採用して重合し、得られた重合体を次の反応域(第2段目の反応器)に移送し、第2段目の反応器において低分子量成分を製造する順序でも、逆に、始めの重合域(第1段目の反応器)において低分子量成分を製造する製造条件を採用して重合し、得られた重合体を次の反応域(第2段目の反応器)に移送し、第2段目の反応器において高分子量成分を製造する順序のどちらでも良い。
エチレン系重合体(A1)に使用されるエチレンは、通常の化石原料由来の原油から製造されるエチレンであってもよいし、植物由来のエチレンであってもよい。植物由来のエチレン及びポリエチレンとしては、例えば、特表2010−511634号公報に記載のエチレンやそのポリマーが挙げられる。植物由来のエチレンやそのポリマーは、カーボンニュートラル(化石原料を使わず大気中の二酸化炭素の増加につながらない)の性質を持ち、環境に配慮した製品の提供が可能である。
(2)エチレン系重合体(A2)
本発明におけるエチレン系重合体(A2)は、Ti、Zr、またはHfを含有するメタロセン系触媒を用いて重合されたものであって、温度190℃、荷重21.6Kgにおけるメルトフローレート(HLMFRA2)が0.2g/10分以上、5g/10分未満、密度a2が0.915〜0.945g/cm3を満足するものを使用することができる。
本発明におけるエチレン系重合体(A2)は、Ti、Zr、またはHfを含有するメタロセン系触媒を用いて重合されたものであって、温度190℃、荷重21.6Kgにおけるメルトフローレート(HLMFRA2)が0.2g/10分以上、5g/10分未満、密度a2が0.915〜0.945g/cm3を満足するものを使用することができる。
エチレン系重合体(A2)のHLMFRa2は、0.1g/10分以上、5g/10分未満、好ましくは0.2〜1.0g/10分、更に好ましくは0.3〜0.7g/10分の範囲である。このMFRa2が0.1g/10分未満であれば、最終の樹脂組成物において、MFRa2が規定の範囲内を達成できず、流動性が低下するおそれがある。一方、このMFRa2が5g/10分以上であれば、最終樹脂組成物において、耐環境応力亀裂性が達成できず、かつ結晶化速度が低下し、DSCで測定できる121.5℃での等温結晶化時間が大きくなり、その結果、成形サイクルが低下するおそれがある。
エチレン系重合体(A2)の密度a2は、0.915〜0.945g/cm3であり、好ましくは0.920〜0.935g/cm3、更に好ましくは0.925〜0.930g/cm3である。密度a2が0.915g/cm3未満であれば、最終樹脂組成物における密度範囲を達成できず、剛性が不足するおそれがある。一方、密度a2が0.945g/cm3を超えた場合には、最終樹脂組成物において耐環境応力亀裂性が低下するおそれがある。
エチレン系重合体(A2)は、好ましくは、Ti、Zr、またはHfを含有するメタロセン系触媒で重合される。メタロセン系触媒としては、メタロセン触媒と呼ばれる、シクロペンタジエン骨格を有する配位子が遷移金属に配位してなる錯体と助触媒とを組み合わせたものが例示される。具体的なメタロセン触媒としては、Ti、Zr、Hfなどを含む遷移金属に、メチルシクロペンタジエン、ジメチルシクロペンタジエン、インデン等のシクロペンタジエン骨格を有する配位子が配位してなる錯体触媒と、助触媒として、アルミノキサン等の周期表第1族〜第3族元素の有機金属化合物とを、組み合わせたものや、これらの錯体触媒をシリカ等の担体に担持させた担持型のものが挙げられる。
本発明において、エチレン系重合体(A2)の重合に用いられるメタロセン触媒は、以下の成分(a)及び成分(b)を含むものであり、必要に応じて成分(c)と組み合わせてなる触媒である。
成分(a):メタロセン錯体
成分(b):成分(a)と反応して、カチオン性メタロセン化合物を形成する化合物
成分(c):微粒子担体
成分(a):メタロセン錯体
成分(b):成分(a)と反応して、カチオン性メタロセン化合物を形成する化合物
成分(c):微粒子担体
1)成分(a)
成分(a)は、第4族遷移金属のメタロセン化合物が用いられる。具体的には、下記一般式(I)〜(VII)で表される化合物が使用される。
(C5H5−aR1 a)(C5H5−bR2 b)MXY (I)
Q1(C5H4−cR1 c)(C5H4−dR2 d)MXY (II)
Q2(C5H4−eR3 e)ZMXY (III)
(C5H5−fR3 f)ZMXY (IV)
(C5H5−fR3 f)MXYW (V)
Q3(C5H5−gR4 g)(C5H5−hR5 h)MXY (VI)
Q4Q5(C5H3−iR6 i)(C5H3−jR7 j)MXY (VII)
成分(a)は、第4族遷移金属のメタロセン化合物が用いられる。具体的には、下記一般式(I)〜(VII)で表される化合物が使用される。
(C5H5−aR1 a)(C5H5−bR2 b)MXY (I)
Q1(C5H4−cR1 c)(C5H4−dR2 d)MXY (II)
Q2(C5H4−eR3 e)ZMXY (III)
(C5H5−fR3 f)ZMXY (IV)
(C5H5−fR3 f)MXYW (V)
Q3(C5H5−gR4 g)(C5H5−hR5 h)MXY (VI)
Q4Q5(C5H3−iR6 i)(C5H3−jR7 j)MXY (VII)
ここで、Q1、Q4、Q5は二つの共役五員環配位子を架橋する結合性基を、Q2は共役五員環配位子とZ基を架橋する結合性基を、Q3はR4とR5を架橋する結合性基を、Mは周期律表第3〜12族遷移金属を、X、Y及びWはそれぞれ独立して、水素、ハロゲン、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20の酸素含有炭化水素基、炭素数1〜20の窒素含有炭化水素基、炭素数1〜20のリン含有炭化水素基又は炭素数1〜20の珪素含有炭化水素基を、Zは酸素、イオウを含む配位子、炭素数1〜40の珪素含有炭化水素基、炭素数1〜40の窒素含有炭化水素基又は炭素数1〜40のリン含有炭化水素基を示す。MはTi、Zr、Hf等の第4族遷移金属である。
R1〜R7はそれぞれ独立して、炭素数1〜20の炭化水素基、ハロゲン基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、アルコキシ基、アリールオキシ基、酸素含有炭化水素基、珪素含有炭化水素基、リン含有炭化水素基、窒素含有炭化水素基又はホウ素含有炭化水素基を示す。これらの中で、R1〜R5の少なくとも1つが複素環式芳香族基であることが好ましい。複素環式芳香族基の中でも、フリル基、ベンゾフリル基、チエニル基、ベンゾチエニル基が好ましく、さらには、フリル基、ベンゾフリル基が好ましい。これらの複素環式芳香族基は、炭素数1〜20の炭化水素基、ハロゲン基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、酸素含有炭化水素基、珪素含有炭化水素基、リン含有炭化水素基、窒素含有炭化水素基又はホウ素含有炭化水素基を有していても良いが、その場合、炭素数1〜20の炭化水素基、珪素含有炭化水素基が好ましい。また、隣接する2個のR1、2個のR2、2個のR3、2個のR4、2個のR5、2個のR6、又は2個のR7が、それぞれ結合して炭素数4〜10個の環を形成していてもよい。a、b、c、d、e、f、g、h、i及びjは、それぞれ0≦a≦5、0≦b≦5、0≦c≦4、0≦d≦4、0≦e≦4、0≦f≦5、0≦g≦5、0≦h≦5、0≦i≦3、0≦j≦3を満足する整数である。
2個の共役五員環配位子の間を架橋する結合性基Q1、Q4、Q5、共役五員環配位子とZ基とを架橋する結合性基Q2、及び、R4とR5を架橋するQ3は、具体的には下記のようなものが挙げられる。メチレン基、エチレン基のようなアルキレン基、エチリデン基、プロピリデン基、イソプロピリデン基、フェニルメチリデン基、ジフェニルメチリデン基のようなアルキリデン基、ジメチルシリレン基、ジエチルシリレン基、ジプロピルシリレン基、ジフェニルシリレン基、メチルエチルシリレン基、メチルフェニルシリレン基、メチル−t−ブチルシリレン基、ジシリレン基、テトラメチルジシリレン基のような珪素含有架橋基、ゲルマニウム含有架橋基、アルキルフォスフィン、アミン等である。これらのうち、アルキレン基、アルキリデン基、珪素含有架橋基、及びゲルマニウム含有架橋基が特に好ましく用いられる。
上述の一般式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)、(VI)及び(VII)で表される具体的なZr錯体を下記に例示するが、ZrをHf又はTiに置き換えた化合物も同様に使用可能である。また、一般式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)、(VI)及び(VII)で示されるメタロセン錯体は、同一の一般式で示される化合物、又は異なる一般式で示される化合物の二種以上の混合物として用いることができる。
一般式(I)の化合物
ビスシクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド、ビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)ジルコニウムジクロリド、ビスフルオレニルジルコニウムジクロリド、ビス(4H−アズレニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4H−アズレニル)シクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチルビスシクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−フリルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−フリルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−フリル−4,5−ベンゾインデニル)ジルコニウムジクロリド。
ビスシクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド、ビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)ジルコニウムジクロリド、ビスフルオレニルジルコニウムジクロリド、ビス(4H−アズレニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4H−アズレニル)シクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチルビスシクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−フリルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−フリルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−フリル−4,5−ベンゾインデニル)ジルコニウムジクロリド。
一般式(II)の化合物
ジメチルシリレンビス(1,1’−シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチルインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチル−4−フェニル−インデニル)]ジルコニウムジクロリド、エチレンビス[1,1’−(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチル−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−エチル−4−フェニル−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、エチレンビス[1,1’−(2−メチル−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド。
ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−フリルシクロペンタジエニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−{2−[2−(5−トリメチルシリル)フリル]−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル}}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)インデニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)−4−フェニル−インデニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−(5−メチル)フリル)−4−フェニル−インデニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−(5−メチル)フリル)−4−(4−イソプロピル)フェニル−インデニル]}ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルシリレン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド。
ジメチルシリレンビス(1,1’−シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチルインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチル−4−フェニル−インデニル)]ジルコニウムジクロリド、エチレンビス[1,1’−(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチル−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−メチル−4−フェニル−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−エチル−4−フェニル−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド、エチレンビス[1,1’−(2−メチル−4H−アズレニル)]ジルコニウムジクロリド。
ジメチルシリレンビス[1,1’−(2−フリルシクロペンタジエニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−{2−[2−(5−トリメチルシリル)フリル]−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル}}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)インデニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−フリル)−4−フェニル−インデニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−(5−メチル)フリル)−4−フェニル−インデニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{1,1’−[2−(2−(5−メチル)フリル)−4−(4−イソプロピル)フェニル−インデニル]}ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(9−フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルシリレン(シクロペンタジエニル)[9−(2,7−t−ブチル)フルオレニル]ジルコニウムジクロリド。
一般式(III)の化合物
(t−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイルジルコニウムジクロライド、(メチルアミド)−(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイル−ジルコニウムジクロライド、(エチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−メチレンジルコニウムジクロライド、(t−ブチルアミド)ジメチル−(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジクロライド、(t−ブチルアミド)ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジベンジル、(ベンジルアミド)ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジクロライド、(フエニルホスフィド)ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジベンジル。
(t−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイルジルコニウムジクロライド、(メチルアミド)−(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイル−ジルコニウムジクロライド、(エチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)−メチレンジルコニウムジクロライド、(t−ブチルアミド)ジメチル−(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジクロライド、(t−ブチルアミド)ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジベンジル、(ベンジルアミド)ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジクロライド、(フエニルホスフィド)ジメチル(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)シランジルコニウムジベンジル。
一般式(IV)の化合物
(シクロペンタジエニル)(フェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)(フェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(フェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(シクロペンタジエニル)(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(2,6−ジ−i−プロピルフェノキシ)ジルコニウムジクロリド。
(シクロペンタジエニル)(フェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)(フェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(フェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(シクロペンタジエニル)(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)ジルコニウムジクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(2,6−ジ−i−プロピルフェノキシ)ジルコニウムジクロリド。
一般式(V)の化合物
(シクロペンタジエニル)ジルコニウムトリクロリド、(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムトリクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムトリクロリド、(シクロペンタジエニル)ジルコニウムトリイソプロポキシド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムトリイソプロポキシド。
(シクロペンタジエニル)ジルコニウムトリクロリド、(2,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムトリクロリド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムトリクロリド、(シクロペンタジエニル)ジルコニウムトリイソプロポキシド、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムトリイソプロポキシド。
一般式(VI)の化合物
エチレンビス(7,7’−インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{7,7’−(1−メチル−3−フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{7,7’−[1−メチル−4−(1−ナフチル)インデニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[7,7’−(1−エチル−3−フェニルインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{7,7’−[1−イソプロピル−3−(4−クロロフェニル)インデニル]}ジルコニウムジクロリド。
エチレンビス(7,7’−インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{7,7’−(1−メチル−3−フェニルインデニル)}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{7,7’−[1−メチル−4−(1−ナフチル)インデニル]}ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス[7,7’−(1−エチル−3−フェニルインデニル)]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレンビス{7,7’−[1−イソプロピル−3−(4−クロロフェニル)インデニル]}ジルコニウムジクロリド。
一般式(VII)の化合物
(i)2級炭素を含む錯体の例示:
(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(CHMe2)2}2ZrCl2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(CHMe2)2}2ZrMe2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(CHMe2)2}2Zr(n−C4H9)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(CHMe2)2}2Zr(CH2C6H5)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2ZrMe2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2ZrCl2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2ZrMe2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(2−アダマンチル)2}2ZrCl2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(2−アダマンチル)2}2ZrMe2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(2−アダマンチル)2}2Zr(n−C4H9)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(2−アダマンチル)2}2Zr(CH2C6H5)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(2−アダマンチル)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(2−アダマンチル)−5−Me}2ZrMe2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(2−アダマンチル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(2−アダマンチル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、
(i)2級炭素を含む錯体の例示:
(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(CHMe2)2}2ZrCl2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(CHMe2)2}2ZrMe2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(CHMe2)2}2Zr(n−C4H9)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(CHMe2)2}2Zr(CH2C6H5)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2ZrMe2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2ZrCl2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2ZrMe2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(2−アダマンチル)2}2ZrCl2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(2−アダマンチル)2}2ZrMe2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(2−アダマンチル)2}2Zr(n−C4H9)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(2−アダマンチル)2}2Zr(CH2C6H5)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(2−アダマンチル)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(2−アダマンチル)−5−Me}2ZrMe2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(2−アダマンチル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(2−アダマンチル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、
meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(2−アダマンチル)−5−Me}2ZrCl2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(2−アダマンチル)−5−Me}2ZrMe2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(2−アダマンチル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(2−アダマンチル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(シクロヘキシル)2}2ZrCl2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(シクロヘキシル)2}2ZrMe2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(シクロヘキシル)2}2Zr(n−C4H9)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(シクロヘキシル)2}2Zr(CH2C6H5)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(シクロヘキシル)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(シクロヘキシル)−5−Me}2ZrMe2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(シクロヘキシル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(シクロヘキシル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(シクロヘキシル)−5−Me}2ZrCl2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(シクロヘキシル)−5−Me}2ZrMe2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(シクロヘキシル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(シクロヘキシル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、である。
(ii)3級炭素を含む化合物の例示:
(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(CMe3)2}2ZrCl2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(CMe3)2}2ZrMe2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(CMe3)2}2Zr(n−C4H9)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(CMe3)2}2Zr(CH2C6H5)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CMe3)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CMe3)−5−Me}2ZrMe2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CMe3)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CMe3)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CMe3)−5−Me}2ZrCl2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CMe3)−5−Me}2ZrMe2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CMe3)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CMe3)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(1−アダマンチル)2}2ZrCl2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(1−アダマンチル)2}2ZrMe2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(1−アダマンチル)2}2Zr(n−C4H9)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(1−アダマンチル)2}2Zr(CH2C6H5)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1−アダマンチル)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1−アダマンチル)−5−Me}2ZrMe2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1−アダマンチル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1−アダマンチル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1−アダマンチル)−5−Me}2ZrCl2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1−アダマンチル)−5−Me}2ZrMe2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1−アダマンチル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1−アダマンチル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(1,1−ジメチルプロピル)2}2ZrCl2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(1,1−ジメチルプロピル)2}2ZrMe2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(1,1−ジメチルプロピル)2}2Zr(n−C4H9)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(1,1−ジメチルプロピル)2}2Zr(CH2C6H5)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}2ZrMe2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}2ZrCl2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}2ZrMe2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、である。
(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(CMe3)2}2ZrCl2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(CMe3)2}2ZrMe2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(CMe3)2}2Zr(n−C4H9)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(CMe3)2}2Zr(CH2C6H5)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CMe3)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CMe3)−5−Me}2ZrMe2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CMe3)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CMe3)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CMe3)−5−Me}2ZrCl2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CMe3)−5−Me}2ZrMe2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CMe3)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CMe3)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(1−アダマンチル)2}2ZrCl2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(1−アダマンチル)2}2ZrMe2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(1−アダマンチル)2}2Zr(n−C4H9)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(1−アダマンチル)2}2Zr(CH2C6H5)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1−アダマンチル)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1−アダマンチル)−5−Me}2ZrMe2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1−アダマンチル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1−アダマンチル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1−アダマンチル)−5−Me}2ZrCl2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1−アダマンチル)−5−Me}2ZrMe2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1−アダマンチル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1−アダマンチル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(1,1−ジメチルプロピル)2}2ZrCl2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(1,1−ジメチルプロピル)2}2ZrMe2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(1,1−ジメチルプロピル)2}2Zr(n−C4H9)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(1,1−ジメチルプロピル)2}2Zr(CH2C6H5)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}2ZrMe2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}2ZrCl2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}2ZrMe2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(1,1−ジメチルプロピル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、である。
(iii)アルキルシリル基を含む化合物の例示:
(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(ジメチルシリル)2}2ZrCl2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(ジメチルシリル)2}2ZrMe2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(ジメチルシリル)2}2Zr(n−C4H9)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(ジメチルシリル)2}2Zr(CH2C6H5)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジメチルシリル)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジメチルシリル)−5−Me}2ZrMe2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジメチルシリル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジメチルシリル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジメチルシリル)−5−Me}2ZrCl2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジメチルシリル)−5−Me}2ZrMe2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジメチルシリル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジメチルシリル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(トリメチルシリル)2}2ZrCl2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(トリメチルシリル)2}2ZrMe2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(トリメチルシリル)2}2Zr(n−C4H9)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(トリメチルシリル)2}2Zr(CH2C6H5)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(トリメチルシリル)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(トリメチルシリル)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(トリメチルシリル)−5−Me}2ZrMe2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(トリメチルシリル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(トリメチルシリル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(トリメチルシリル)−5−Me}2ZrCl2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(トリメチルシリル)−5−Me}2ZrMe2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(トリメチルシリル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(トリメチルシリル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(ジフェニルシリル)2}2ZrCl2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(ジフェニルシリル)2}2ZrMe2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(ジフェニルシリル)2}2Zr(n−C4H9)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(ジフェニルシリル)2}2Zr(CH2C6H5)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}2ZrMe2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}2ZrCl2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}2ZrMe2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(フェニルメチルシリル)2}2ZrCl2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(フェニルメチルシリル)2}2ZrMe2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(フェニルメチルシリル)2}2Zr(n−C4H9)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(フェニルメチルシリル)2}2Zr(CH2C6H5)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}2ZrMe2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}2ZrCl2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}2ZrMe2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、である。
(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(ジメチルシリル)2}2ZrCl2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(ジメチルシリル)2}2ZrMe2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(ジメチルシリル)2}2Zr(n−C4H9)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(ジメチルシリル)2}2Zr(CH2C6H5)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジメチルシリル)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジメチルシリル)−5−Me}2ZrMe2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジメチルシリル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジメチルシリル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジメチルシリル)−5−Me}2ZrCl2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジメチルシリル)−5−Me}2ZrMe2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジメチルシリル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジメチルシリル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(トリメチルシリル)2}2ZrCl2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(トリメチルシリル)2}2ZrMe2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(トリメチルシリル)2}2Zr(n−C4H9)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(トリメチルシリル)2}2Zr(CH2C6H5)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(トリメチルシリル)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(トリメチルシリル)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(トリメチルシリル)−5−Me}2ZrMe2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(トリメチルシリル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(トリメチルシリル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(トリメチルシリル)−5−Me}2ZrCl2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(トリメチルシリル)−5−Me}2ZrMe2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(トリメチルシリル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(トリメチルシリル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(ジフェニルシリル)2}2ZrCl2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(ジフェニルシリル)2}2ZrMe2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(ジフェニルシリル)2}2Zr(n−C4H9)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(ジフェニルシリル)2}2Zr(CH2C6H5)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}2ZrMe2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}2ZrCl2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}2ZrMe2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジフェニルシリル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(フェニルメチルシリル)2}2ZrCl2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(フェニルメチルシリル)2}2ZrMe2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(フェニルメチルシリル)2}2Zr(n−C4H9)2、(Me2Si)2{η5−C5H−3,5−(フェニルメチルシリル)2}2Zr(CH2C6H5)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}2ZrMe2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}2ZrCl2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}2ZrMe2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}2Zr(n−C4H9)2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(フェニルメチルシリル)−5−Me}2Zr(CH2C6H5)2、である。
これらの中で好ましいのは、2級炭素と1級炭素の組み合わせの化合物であり、さらに好ましいのは、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2ZrMe2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2ZrCl2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2ZrMe2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジメチルシリル)−5−Me}2ZrCl2、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジメチルシリル)−5−Me}2ZrMe2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジメチルシリル)−5−Me}2ZrCl2、meso−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(ジメチルシリル)−5−Me}2ZrMe2、である。
なお、これら具体例の化合物のシリレン基をゲルミレン基に置き換えた化合物も好適な化合物として例示される。
メタロセン錯体の特殊な例として、特開平7−188335号公報やJounal of American Chemical Society,1996、Vol.118,2291に開示されている5員環あるいは6員環に炭素以外の元素を一つ以上含む配位子を有する遷移金属化合物も使用可能である。
また、複素環式炭化水素基を置換基として有するメタロセン錯体の例としては、特許第3674509号公報に開示されている。
なお、これら具体例の化合物のシリレン基をゲルミレン基に置き換えた化合物も好適な化合物として例示される。
メタロセン錯体の特殊な例として、特開平7−188335号公報やJounal of American Chemical Society,1996、Vol.118,2291に開示されている5員環あるいは6員環に炭素以外の元素を一つ以上含む配位子を有する遷移金属化合物も使用可能である。
また、複素環式炭化水素基を置換基として有するメタロセン錯体の例としては、特許第3674509号公報に開示されている。
本発明において、メタロセン錯体の中でも複素環式芳香族基を置換基に有するメタロセン錯体であることが好ましい。当該化合物を用いると、本発明の効果を一層優れた形で発揮することができる。
また、複素環式芳香族基を置換基に有するメタロセン錯体の中でも、一般式(II)の化合物、一般式(III)の化合物、および一般式(VI)の化合物を用いると更に好ましく、中でも、一般式(II)の化合物が最も好ましい。また、フリル基、チエニル基を有するものがさらに好ましい。
また、複素環式芳香族基を置換基に有するメタロセン錯体の中でも、一般式(II)の化合物、一般式(III)の化合物、および一般式(VI)の化合物を用いると更に好ましく、中でも、一般式(II)の化合物が最も好ましい。また、フリル基、チエニル基を有するものがさらに好ましい。
さらに、これらのメタロセン錯体は、二種以上の混合物として用いることができる。また、先述したメタロセン錯体と組合せて複数種を併用することもできる。
2)成分(b)
本発明に係るエチレン系重合体(A2)の製造方法としては、オレフィン重合用触媒の必須成分として、上記成分(a)以外に、成分(a)のメタロセン化合物(成分(a)、以下、単にaと記すこともある。)と反応してカチオン性メタロセン化合物を形成する化合物(成分(b)、以下、単にbと記すこともある。)、必要に応じて微粒子担体(成分(c)、以下、単にcと記すこともある。)を含むことに、特徴がある。
本発明に係るエチレン系重合体(A2)の製造方法としては、オレフィン重合用触媒の必須成分として、上記成分(a)以外に、成分(a)のメタロセン化合物(成分(a)、以下、単にaと記すこともある。)と反応してカチオン性メタロセン化合物を形成する化合物(成分(b)、以下、単にbと記すこともある。)、必要に応じて微粒子担体(成分(c)、以下、単にcと記すこともある。)を含むことに、特徴がある。
メタロセン化合物(a)と反応してカチオン性メタロセン化合物を形成する化合物(b)の一つとして、有機アルミニウムオキシ化合物が挙げられる。
上記有機アルミニウムオキシ化合物は、分子中に、Al−O−Al結合を有し、その結合数は通常1〜100、好ましくは1〜50個の範囲にある。このような有機アルミニウムオキシ化合物は、通常、有機アルミニウム化合物と水とを反応させて得られる生成物である。
有機アルミニウムと水との反応は、通常、不活性炭化水素(溶媒)中で行われる。不活性炭化水素としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素及び芳香族炭化水素が使用できるが、脂肪族炭化水素または芳香族炭化水素を使用することが好ましい。
上記有機アルミニウムオキシ化合物は、分子中に、Al−O−Al結合を有し、その結合数は通常1〜100、好ましくは1〜50個の範囲にある。このような有機アルミニウムオキシ化合物は、通常、有機アルミニウム化合物と水とを反応させて得られる生成物である。
有機アルミニウムと水との反応は、通常、不活性炭化水素(溶媒)中で行われる。不活性炭化水素としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素及び芳香族炭化水素が使用できるが、脂肪族炭化水素または芳香族炭化水素を使用することが好ましい。
有機アルミニウムオキシ化合物の調製に用いる有機アルミニウム化合物は、下記一般式(4)で表される化合物がいずれも使用可能であるが、好ましくはトリアルキルアルミニウムが使用される。
R5 tAlX3 3−t 式(4)
(式(4)中、R5は、炭素数1〜18、好ましくは1〜12のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等の炭化水素基を示し、X3は、水素原子又はハロゲン原子を示し、tは、1≦t≦3の整数を示す。)
R5 tAlX3 3−t 式(4)
(式(4)中、R5は、炭素数1〜18、好ましくは1〜12のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等の炭化水素基を示し、X3は、水素原子又はハロゲン原子を示し、tは、1≦t≦3の整数を示す。)
また、メタロセン化合物(a)と反応してカチオン性メタロセン化合物を形成する化合物(b)の他の具体例として、ボラン化合物やボレート化合物が挙げられる。
3)成分(c)
成分(c)である微粒子担体としては、無機物担体、粒子状ポリマー担体またはこれらの混合物が挙げられる。無機物担体は、金属、金属酸化物、金属塩化物、金属炭酸塩、炭素質物、またはこれらの混合物が使用可能である。
無機物担体に用いることができる好適な金属としては、例えば、鉄、アルミニウム、ニッケルなどが挙げられる。
成分(c)である微粒子担体としては、無機物担体、粒子状ポリマー担体またはこれらの混合物が挙げられる。無機物担体は、金属、金属酸化物、金属塩化物、金属炭酸塩、炭素質物、またはこれらの混合物が使用可能である。
無機物担体に用いることができる好適な金属としては、例えば、鉄、アルミニウム、ニッケルなどが挙げられる。
(I)メタロセン化合物(a)と、メタロセン化合物(a)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(b)とを接触させた後、微粒子担体(c)を接触させる。
(II)メタロセン化合物(a)と、微粒子担体(c)とを接触させた後、メタロセン化合物(a)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(b)を接触させる。
(III)メタロセン化合物(a)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(b)と、微粒子担体(c)とを接触させた後、メタロセン化合物(a)を接触させる。
(II)メタロセン化合物(a)と、微粒子担体(c)とを接触させた後、メタロセン化合物(a)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(b)を接触させる。
(III)メタロセン化合物(a)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(b)と、微粒子担体(c)とを接触させた後、メタロセン化合物(a)を接触させる。
メタロセン化合物(a)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(b)として、有機アルミニウムオキシ化合物を用いる場合、メタロセン化合物(a)中の遷移金属(M)に対する有機アルミニウムオキシ化合物のアルミニウムの原子比(Al/M)は、通常、1〜100,000、好ましくは5〜1000、さらに好ましくは50〜200の範囲が望ましく、また、ボラン化合物やボレート化合物を用いる場合、メタロセン化合物中の遷移金属(M)に対する、ホウ素の原子比(B/M)は、通常、0.01〜100、好ましくは0.1〜50、さらに好ましくは0.2〜10の範囲で選択することが望ましい。
さらに、カチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(b)として、有機アルミニウムオキシ化合物と、ボラン化合物、ボレート化合物との混合物を用いる場合にあっては、混合物における各化合物について、遷移金属(M)に対して上記と同様な使用割合で選択することが望ましい。
さらに、カチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物(b)として、有機アルミニウムオキシ化合物と、ボラン化合物、ボレート化合物との混合物を用いる場合にあっては、混合物における各化合物について、遷移金属(M)に対して上記と同様な使用割合で選択することが望ましい。
微粒子担体(c)の使用量は、メタロセン化合物(a)中の遷移金属0.0001〜5ミリモル当たり、好ましくは0.001〜0.5ミリモル当たり、さらに好ましくは0.01〜0.1ミリモル当たり、1gである。
メタロセン系触媒の製造例として、例えば、公知刊行物である特表2002−535339号公報や特開2004−189869号公報に記載の「触媒」および「原料の配合比や条件」を参酌することにより、製造することができる。また、重合体のインデックスは、各種重合条件により制御することができ、例えば、特開平2−269705号公報や特開平3−21607号公報記載の方法により制御することができる。
エチレン系重合体(II)は、エチレンの単独重合、又はエチレンと炭素数3〜12のα−オレフィン、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン等との共重合により得られる。また、改質を目的とする場合のジエンとの共重合も可能である。このとき使用されるジエン化合物の例としては、ブタジエン、1,4−ヘキサジエン、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン等を挙げることができる。なお、重合の際のコモノマー含有率は、任意に選択することができるが、例えば、エチレンと炭素数3〜12のα−オレフィンとの共重合の場合には、エチレン・α−オレフィン共重合体中のα−オレフィン含有量は、0〜40モル%、好ましくは0〜30モル%(ただし、0%は除く。)である。
2.エチレン系重合体(B)
本発明のポリエチレン系樹脂組成物を構成する成分の1つである(B)成分は、下記に説明する条件(B−1)〜(B−6)を全て満たす。
本発明のポリエチレン系樹脂組成物を構成する成分の1つである(B)成分は、下記に説明する条件(B−1)〜(B−6)を全て満たす。
2−1.条件(B−1)
本発明における(B)成分のメルトフローレート(MFRB)は、0.01〜1.5g/10分、好ましくは0.05〜1.0g/10分、更に好ましくは0.1〜0.8g/10分である。
MFRBが0.01g/10分未満ではポリエチレン系樹脂組成物の成形加工性、特に溶融流動性や延展性に劣り、更にはエチレン系重合体樹脂(A)と均一に混ぜることが困難となるため、ゲル、ブツ、フィッシュアイといった外観不良が生じたり、衝撃強度が低下するので好ましくない。MFRBが1.5g/10分より大きいとポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の衝撃強度、引裂強度や引張強度等の機械的強度の向上効果が十分発現しないので好ましくない。
なお、MFRBは、上述の条件(A−2)と同様の条件で測定したときの値をいう。
本発明における(B)成分のメルトフローレート(MFRB)は、0.01〜1.5g/10分、好ましくは0.05〜1.0g/10分、更に好ましくは0.1〜0.8g/10分である。
MFRBが0.01g/10分未満ではポリエチレン系樹脂組成物の成形加工性、特に溶融流動性や延展性に劣り、更にはエチレン系重合体樹脂(A)と均一に混ぜることが困難となるため、ゲル、ブツ、フィッシュアイといった外観不良が生じたり、衝撃強度が低下するので好ましくない。MFRBが1.5g/10分より大きいとポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の衝撃強度、引裂強度や引張強度等の機械的強度の向上効果が十分発現しないので好ましくない。
なお、MFRBは、上述の条件(A−2)と同様の条件で測定したときの値をいう。
2−2.条件(B−2)
本発明における(B)成分の密度Bは、0.900〜0.960g/cm3、好ましくは0.920〜0.960g/cm3、更に好ましくは0.940〜0.960g/cm3である。
密度Bがこの範囲にあると、ポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の衝撃強度と剛性のバランスが優れる。一方、密度Bが0.900g/cm3未満では剛性が低下し、製品がパイプや各種容器等の肉厚成形体の場合、製品が柔らか過ぎて変形するため、必要以上に肉厚な設計を迫られるおそれがあるので好ましくない。また、エチレン系重合体樹脂(A)とのブレンド処理工程に供する際に室温においてさえベトツキがひどくて取り扱いが困難となったり、ポリエチレン系樹脂組成物の製品ベトツキの原因となるおそれがあるため好ましくなく、更には、エチレン系重合体樹脂(A)との相容性が低下し、相分離による衝撃強度が悪化する可能性がある。また、密度Bが0.960g/cm3より大きいと衝撃強度が損なわれるおそれがあるので好ましくない。
なお、密度Bは、上述の条件(A−3)と同様の条件で測定したときの値をいう。
本発明における(B)成分の密度Bは、0.900〜0.960g/cm3、好ましくは0.920〜0.960g/cm3、更に好ましくは0.940〜0.960g/cm3である。
密度Bがこの範囲にあると、ポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の衝撃強度と剛性のバランスが優れる。一方、密度Bが0.900g/cm3未満では剛性が低下し、製品がパイプや各種容器等の肉厚成形体の場合、製品が柔らか過ぎて変形するため、必要以上に肉厚な設計を迫られるおそれがあるので好ましくない。また、エチレン系重合体樹脂(A)とのブレンド処理工程に供する際に室温においてさえベトツキがひどくて取り扱いが困難となったり、ポリエチレン系樹脂組成物の製品ベトツキの原因となるおそれがあるため好ましくなく、更には、エチレン系重合体樹脂(A)との相容性が低下し、相分離による衝撃強度が悪化する可能性がある。また、密度Bが0.960g/cm3より大きいと衝撃強度が損なわれるおそれがあるので好ましくない。
なお、密度Bは、上述の条件(A−3)と同様の条件で測定したときの値をいう。
なお、HLMFRB及びMFRBは、主に水素量により調整され、密度Bは、主としてα−オレフィンの量により調整され、本発明に係るエチレン系重合体(B)に適用することができる。
2−3.条件(B−3)
本発明における(B)成分の重量平均分子量(MwB)と数平均分子量(MnB)の比([Mw/Mn]B)は、2.0〜6.0、好ましくは2.5〜5.5、より好ましくは2.9〜4.5、更に好ましくは3.2〜4.0である。
[Mw/Mn]Bが2.0未満ではエチレン系重合体樹脂(A)と混ざり難かったりする可能性があるので避けるべきである。[Mw/Mn]Bが6.0より大きいとポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の衝撃強度改良の効果が不十分となったり、ベトツキやすくなるおそれがあるため好ましくない。
また、[Mw/Mn]Bは、触媒の種類、助触媒の種類、重合温度、重合反応器内の滞留時間、重合反応器の数などで調整でき、また、押出機の温度、圧力、剪段速度などによる調整可能であり、好ましくは高分子量成分と低分子量成分の混合割合を調整することにより、増減することができ、各成分の平均分子量の差を大きくすると、増加させることができる。
本発明における(B)成分の重量平均分子量(MwB)と数平均分子量(MnB)の比([Mw/Mn]B)は、2.0〜6.0、好ましくは2.5〜5.5、より好ましくは2.9〜4.5、更に好ましくは3.2〜4.0である。
[Mw/Mn]Bが2.0未満ではエチレン系重合体樹脂(A)と混ざり難かったりする可能性があるので避けるべきである。[Mw/Mn]Bが6.0より大きいとポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の衝撃強度改良の効果が不十分となったり、ベトツキやすくなるおそれがあるため好ましくない。
また、[Mw/Mn]Bは、触媒の種類、助触媒の種類、重合温度、重合反応器内の滞留時間、重合反応器の数などで調整でき、また、押出機の温度、圧力、剪段速度などによる調整可能であり、好ましくは高分子量成分と低分子量成分の混合割合を調整することにより、増減することができ、各成分の平均分子量の差を大きくすると、増加させることができる。
なお、[Mw/Mn]Bも含め、本明細書で、エチレン系重合体、ポリエチレン系樹脂組成物のMwやMnは、ゲル・パーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法で以下のように測定したものをいう。
すなわち、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、何れも東ソー社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0.2mL注入して較正曲線を作成する。較正曲線は、最小二乗法で近似して得られる三次式を用いる。分子量への換算に使用する粘度式[η]=K×Mαは、以下の数値を用いる。
PS:K=1.38×10−4、α=0.7
PE:K=3.92×10−4、α=0.733
PP:K=1.03×10−4、α=0.78
すなわち、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、何れも東ソー社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0.2mL注入して較正曲線を作成する。較正曲線は、最小二乗法で近似して得られる三次式を用いる。分子量への換算に使用する粘度式[η]=K×Mαは、以下の数値を用いる。
PS:K=1.38×10−4、α=0.7
PE:K=3.92×10−4、α=0.733
PP:K=1.03×10−4、α=0.78
なお、GPCの測定条件は、以下の通りである。
装置:Waters社製GPC(ALC/GPC 150C)
検出器:FOXBORO社製MIRAN 1A IR検出器(測定波長:3.42μm)
カラム:昭和電工社製AD806M/S(3本)
移動相溶媒:o−ジクロロベンゼン
測定温度:140℃
流速:1.0ml/分
注入量:0.2ml
試料の調製:試料は、ODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)を用いて、1mg/mLの溶液を調製し、140℃で約1時間を要して溶解させる。
なお、得られたクロマトグラムのベースラインと区間は、図1に例示されるように行う。
装置:Waters社製GPC(ALC/GPC 150C)
検出器:FOXBORO社製MIRAN 1A IR検出器(測定波長:3.42μm)
カラム:昭和電工社製AD806M/S(3本)
移動相溶媒:o−ジクロロベンゼン
測定温度:140℃
流速:1.0ml/分
注入量:0.2ml
試料の調製:試料は、ODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)を用いて、1mg/mLの溶液を調製し、140℃で約1時間を要して溶解させる。
なお、得られたクロマトグラムのベースラインと区間は、図1に例示されるように行う。
2−4.条件(B−4)
本発明における(B)成分は、歪硬化度[λmax(2.0)]Bが1.2〜10.0、好ましくは1.7〜8.0、より好ましくは2.4〜6.0であり、更に好ましくは3.0〜5.0である。
[λmax(2.0)]Bが1.2未満では該エチレン系重合体、ポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の流動性や溶融張力が不十分となり、成形加工特性が悪くなる。[λmax(2.0)]Bが10.0より大きいと、流動性や溶融張力には優れるものの、ポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の衝撃強度が低下するおそれがあるため好ましくない。なお、[λmax(2.0)]Bは上述の条件(A−5)と同様の条件で測定したときの値をいう。
ポリエチレンの伸長流動特性がその成形加工性や成形体の機械的特性面に与える影響に関しては、既に上述の条件(A−5)の項で一般論として述べた通りであるが、このようにポリエチレンの伸長流動特性がもたらす成形加工面での向上および成形体の機械的特性面での不都合の克服を、該伸長粘度特性の主な支配因子である長鎖分岐構造を工夫することで解決すべくポリエチレン系樹脂組成物について鋭意検討を行なった結果、長鎖分岐構造の少ないエチレン系重合体樹脂(A)を該樹脂組成物の高MFR主成分すなわち低分子量側主成分として使用するとともに、上記(B−4)で定義された伸長歪硬化度[λmax(2.0)]Bで代表される長鎖分岐構造の多いエチレン系重合体(B)を該樹脂組成物の低MFR主成分すなわち高分子量側主成分として使用すると、成形加工特性の向上はもちろんのこと、機械的特性、特に剛性や衝撃強度に優れることがわかり、更に、該エチレン系重合体(B)の長鎖分岐構造が、伸長歪硬化度の歪速度依存性が従来使用されていたものとは異なる下記条件(B−5)で表わされる特性を有する時、上記ポリエチレン系樹脂組成物の成形加工特性、機械的特性のいずれにおいても向上効果に極めて優れることがわかった。
本発明における(B)成分は、歪硬化度[λmax(2.0)]Bが1.2〜10.0、好ましくは1.7〜8.0、より好ましくは2.4〜6.0であり、更に好ましくは3.0〜5.0である。
[λmax(2.0)]Bが1.2未満では該エチレン系重合体、ポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の流動性や溶融張力が不十分となり、成形加工特性が悪くなる。[λmax(2.0)]Bが10.0より大きいと、流動性や溶融張力には優れるものの、ポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の衝撃強度が低下するおそれがあるため好ましくない。なお、[λmax(2.0)]Bは上述の条件(A−5)と同様の条件で測定したときの値をいう。
ポリエチレンの伸長流動特性がその成形加工性や成形体の機械的特性面に与える影響に関しては、既に上述の条件(A−5)の項で一般論として述べた通りであるが、このようにポリエチレンの伸長流動特性がもたらす成形加工面での向上および成形体の機械的特性面での不都合の克服を、該伸長粘度特性の主な支配因子である長鎖分岐構造を工夫することで解決すべくポリエチレン系樹脂組成物について鋭意検討を行なった結果、長鎖分岐構造の少ないエチレン系重合体樹脂(A)を該樹脂組成物の高MFR主成分すなわち低分子量側主成分として使用するとともに、上記(B−4)で定義された伸長歪硬化度[λmax(2.0)]Bで代表される長鎖分岐構造の多いエチレン系重合体(B)を該樹脂組成物の低MFR主成分すなわち高分子量側主成分として使用すると、成形加工特性の向上はもちろんのこと、機械的特性、特に剛性や衝撃強度に優れることがわかり、更に、該エチレン系重合体(B)の長鎖分岐構造が、伸長歪硬化度の歪速度依存性が従来使用されていたものとは異なる下記条件(B−5)で表わされる特性を有する時、上記ポリエチレン系樹脂組成物の成形加工特性、機械的特性のいずれにおいても向上効果に極めて優れることがわかった。
2−5.条件(B−5)
本発明における(B)成分は、上記(B−4)で定義された[λmax(2.0)]Bと、伸長歪速度を0.1(単位1/秒)として同様に測定された[λmax(0.1)]Bとの比[λmax(2.0)/λmax(0.1)]Bが1.2〜10.0、好ましくは1.3〜5.0、より好ましくは1.4〜4.0であり、更に好ましくは1.5〜3.0である。
[λmax(2.0)/λmax(0.1)]Bが1.2未満では該エチレン系重合体、ポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の溶融状態が均一でなかったり、熱的に不安定な構造である可能性があったり、非常に長い長鎖分岐構造の存在に起因する成形体の強度異方性による衝撃強度の低下が生じるおそれがあるため好ましくない。[λmax(2.0)/λmax(0.1)]Bが10.0より大きいと、成形時の溶融張力と流動性には優れるものの、ポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の衝撃強度が低下するおそれがあるため好ましくない。
本発明における(B)成分は、上記(B−4)で定義された[λmax(2.0)]Bと、伸長歪速度を0.1(単位1/秒)として同様に測定された[λmax(0.1)]Bとの比[λmax(2.0)/λmax(0.1)]Bが1.2〜10.0、好ましくは1.3〜5.0、より好ましくは1.4〜4.0であり、更に好ましくは1.5〜3.0である。
[λmax(2.0)/λmax(0.1)]Bが1.2未満では該エチレン系重合体、ポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の溶融状態が均一でなかったり、熱的に不安定な構造である可能性があったり、非常に長い長鎖分岐構造の存在に起因する成形体の強度異方性による衝撃強度の低下が生じるおそれがあるため好ましくない。[λmax(2.0)/λmax(0.1)]Bが10.0より大きいと、成形時の溶融張力と流動性には優れるものの、ポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の衝撃強度が低下するおそれがあるため好ましくない。
2−6.条件(B−6)
本発明における(B)成分は、遷移金属を含む触媒を用いたエチレンの重合反応により製造された重合体であり、好ましくは、後述の2−9.エチレン系重合体(B)の製法の項で詳細に説明された遷移金属を含む触媒を用いたエチレンの重合反応により製造された重合体であり、より好ましくは、遷移金属を含む触媒を用いたエチレンの配位アニオン重合反応により製造された重合体である。
今日、遷移金属を含まないエチレン重合用触媒としては、各種ラジカル重合開始剤がよく知られており、具体的にはジアルキルペルオキシド化合物、アルキルヒドロペルオキシド化合物、過酸化ベンゾイル、過酸化水素等の過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル等のアゾ化合物、等が挙げられるが、これらラジカル重合開始剤を使用したラジカル重合反応で生成するエチレン系重合体は、長鎖分岐構造を多く含み、ポリエチレン系樹脂組成物の成分と使用した場合、成形加工特性に効果を有するものの、長鎖分岐構造が多くなり過ぎて該組成物や成形体の強度を低下させるので好ましくなく、また、エチレン系重合体(B)のMFRを十分低くしたり、密度を十分低下させたり、好ましいα−オレフィンとの共重合が実現不可能であったりするので、該組成物や成形体の強度を十分向上させることが出来ないので、好ましくない。なお、例え、遷移金属を含む触媒であっても、過酸化水素/塩化第一鉄やセリウム塩/アルコールのようないわゆるレドックス系のように重合反応が実質的にラジカル重合で進行する場合は、本発明でいう遷移金属を含む触媒とは見なさない。
本発明における(B)成分は、遷移金属を含む触媒を用いたエチレンの重合反応により製造された重合体であり、好ましくは、後述の2−9.エチレン系重合体(B)の製法の項で詳細に説明された遷移金属を含む触媒を用いたエチレンの重合反応により製造された重合体であり、より好ましくは、遷移金属を含む触媒を用いたエチレンの配位アニオン重合反応により製造された重合体である。
今日、遷移金属を含まないエチレン重合用触媒としては、各種ラジカル重合開始剤がよく知られており、具体的にはジアルキルペルオキシド化合物、アルキルヒドロペルオキシド化合物、過酸化ベンゾイル、過酸化水素等の過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル等のアゾ化合物、等が挙げられるが、これらラジカル重合開始剤を使用したラジカル重合反応で生成するエチレン系重合体は、長鎖分岐構造を多く含み、ポリエチレン系樹脂組成物の成分と使用した場合、成形加工特性に効果を有するものの、長鎖分岐構造が多くなり過ぎて該組成物や成形体の強度を低下させるので好ましくなく、また、エチレン系重合体(B)のMFRを十分低くしたり、密度を十分低下させたり、好ましいα−オレフィンとの共重合が実現不可能であったりするので、該組成物や成形体の強度を十分向上させることが出来ないので、好ましくない。なお、例え、遷移金属を含む触媒であっても、過酸化水素/塩化第一鉄やセリウム塩/アルコールのようないわゆるレドックス系のように重合反応が実質的にラジカル重合で進行する場合は、本発明でいう遷移金属を含む触媒とは見なさない。
2−7.条件(B−7)
本発明における(B)成分は、上記条件(B−1)〜(B−6)に加えて更に、示差屈折計、粘度検出器、および、光散乱検出器を組み合わせたGPC測定装置により測定される分子量100万以上の成分の含有量(WC)が0.01〜10%であり、かつ、該分子量100万における分岐指数(gC’)が0.30〜0.70であることが好ましい。WC値は、より好ましくは0.02〜8.0%であり、更に好ましくは0.05〜6.0%であり、特に好ましくは0.09〜4.0%であり、gC’値は、より好ましくは0.30〜0.59であり、更に好ましくは0.35〜0.55であり、特に好ましくは0.35〜0.50である。
WC値が0.01%より小さいと該ポリエチレン系樹脂組成物の成形加工性が不十分であるおそれがあるため好ましくない。WC値が10%より大きいと、該ポリエチレン系樹脂組成物の成形加工性は向上するが、成形体の衝撃強度が低下するおそれがあるため好ましくない。
また、gC’値が0.70より大きいと該ポリエチレン系樹脂組成物の成形加工性が不十分であるおそれがあるため好ましくない。gC’値が0.30より小さいと、該ポリエチレン系樹脂組成物の成形加工性は向上するが、成形体の衝撃強度が低下するおそれがあるため好ましくない。gC’値が好ましい範囲内であっても、WC値が10%より大きい場合、溶融流動性が低くなり過ぎて、該樹脂組成物の製造や成形加工に支障を来たすおそれがあるので非常に好ましくない。なお、本発明で、エチレン系重合体のWC値やgC’値は、下記のGPC−VIS測定から算出する分子量分布曲線や分岐指数(g’)を用いた長鎖分岐量の評価手法である。
本発明における(B)成分は、上記条件(B−1)〜(B−6)に加えて更に、示差屈折計、粘度検出器、および、光散乱検出器を組み合わせたGPC測定装置により測定される分子量100万以上の成分の含有量(WC)が0.01〜10%であり、かつ、該分子量100万における分岐指数(gC’)が0.30〜0.70であることが好ましい。WC値は、より好ましくは0.02〜8.0%であり、更に好ましくは0.05〜6.0%であり、特に好ましくは0.09〜4.0%であり、gC’値は、より好ましくは0.30〜0.59であり、更に好ましくは0.35〜0.55であり、特に好ましくは0.35〜0.50である。
WC値が0.01%より小さいと該ポリエチレン系樹脂組成物の成形加工性が不十分であるおそれがあるため好ましくない。WC値が10%より大きいと、該ポリエチレン系樹脂組成物の成形加工性は向上するが、成形体の衝撃強度が低下するおそれがあるため好ましくない。
また、gC’値が0.70より大きいと該ポリエチレン系樹脂組成物の成形加工性が不十分であるおそれがあるため好ましくない。gC’値が0.30より小さいと、該ポリエチレン系樹脂組成物の成形加工性は向上するが、成形体の衝撃強度が低下するおそれがあるため好ましくない。gC’値が好ましい範囲内であっても、WC値が10%より大きい場合、溶融流動性が低くなり過ぎて、該樹脂組成物の製造や成形加工に支障を来たすおそれがあるので非常に好ましくない。なお、本発明で、エチレン系重合体のWC値やgC’値は、下記のGPC−VIS測定から算出する分子量分布曲線や分岐指数(g’)を用いた長鎖分岐量の評価手法である。
[GPC−VISによる分岐構造解析]
示差屈折計(RI)および粘度検出器(Viscometer)を装備したGPC装置として、Waters社のAlliance GPCV2000を用いた。また、光散乱検出器として、多角度レーザー光散乱検出器(MALLS)Wyatt Technology社のDAWN−Eを用いた。検出器は、MALLS、RIViscometerの順で接続した。移動相溶媒は、1,2,4−trichlorobenzene(酸化防止剤Irganox1076を0.5mg/mLの濃度で添加)である。流量は1mL/分である。カラムは、東ソー社 GMHHR−H(S) HTを2本連結して用いた。カラム、試料注入部および各検出器の温度は、140℃である。試料濃度は1mg/mLとした。注入量(サンプルループ容量)は0.2175mLである。MALLSから得られる絶対分子量(M)、慣性二乗半径(Rg)およびViscometerから得られる極限粘度([η])を求めるにあたっては、MALLS付属のデータ処理ソフトASTRA(version4.73.04)を利用し、以下の文献を参考にして計算を行った。
示差屈折計(RI)および粘度検出器(Viscometer)を装備したGPC装置として、Waters社のAlliance GPCV2000を用いた。また、光散乱検出器として、多角度レーザー光散乱検出器(MALLS)Wyatt Technology社のDAWN−Eを用いた。検出器は、MALLS、RIViscometerの順で接続した。移動相溶媒は、1,2,4−trichlorobenzene(酸化防止剤Irganox1076を0.5mg/mLの濃度で添加)である。流量は1mL/分である。カラムは、東ソー社 GMHHR−H(S) HTを2本連結して用いた。カラム、試料注入部および各検出器の温度は、140℃である。試料濃度は1mg/mLとした。注入量(サンプルループ容量)は0.2175mLである。MALLSから得られる絶対分子量(M)、慣性二乗半径(Rg)およびViscometerから得られる極限粘度([η])を求めるにあたっては、MALLS付属のデータ処理ソフトASTRA(version4.73.04)を利用し、以下の文献を参考にして計算を行った。
参考文献:
1.Developments in polymer characterization, vol.4. Essex: Applied Science; 1984. Chapter1.
2.Polymer, 45, 6495−6505(2004)
3.Macromolecules, 33, 2424−2436(2000)
4.Macromolecules, 33, 6945−6952(2000)
1.Developments in polymer characterization, vol.4. Essex: Applied Science; 1984. Chapter1.
2.Polymer, 45, 6495−6505(2004)
3.Macromolecules, 33, 2424−2436(2000)
4.Macromolecules, 33, 6945−6952(2000)
[分岐指数(gC’)等の算出]
分岐指数(g’)は、サンプルを上記Viscometerで測定して得られる極限粘度(ηbranch)と、別途、線形ポリマーを測定して得られる極限粘度(ηlin)との比(ηbranch/ηlin)として算出する。
ポリマー分子に長鎖分岐が導入されると、同じ分子量の線形のポリマー分子と比較して慣性半径が小さくなる。慣性半径が小さくなると極限粘度が小さくなることから、長鎖分岐が導入されるに従い同じ分子量の線形ポリマーの極限粘度(ηlin)に対する分岐ポリマーの極限粘度(ηbranch)の比(ηbranch/ηlin)は小さくなっていく。したがって分岐指数(g’=ηbranch/ηlin)が1より小さい値になる場合には分岐が導入されていることを意味し、その値が小さくなるに従い導入されている長鎖分岐が増大していくことを意味する。特に本発明では、MALLSから得られる絶対分子量として、分子量100万以上の成分の、RIで測定される全成分量に対する含有比率(%)を、分子量100万以上の成分の含有量(WC)として算出し、MALLSから得られる絶対分子量として、分子量100万における上記g’を、gC’として算出する。
図4に上記GPC−VISによる解析結果の一例を示した。図4の左は、MALLSから得られる分子量(M)とRIから得られる濃度を元に測定された分子量分布曲線を、図4の右は、分子量(M)における分岐指数(g’)を表す。ここで、線形ポリマーとしては、直鎖ポリエチレンStandard Reference Material 1475a(National Institute of Standards & Technology)を用いた。
分岐指数(g’)は、サンプルを上記Viscometerで測定して得られる極限粘度(ηbranch)と、別途、線形ポリマーを測定して得られる極限粘度(ηlin)との比(ηbranch/ηlin)として算出する。
ポリマー分子に長鎖分岐が導入されると、同じ分子量の線形のポリマー分子と比較して慣性半径が小さくなる。慣性半径が小さくなると極限粘度が小さくなることから、長鎖分岐が導入されるに従い同じ分子量の線形ポリマーの極限粘度(ηlin)に対する分岐ポリマーの極限粘度(ηbranch)の比(ηbranch/ηlin)は小さくなっていく。したがって分岐指数(g’=ηbranch/ηlin)が1より小さい値になる場合には分岐が導入されていることを意味し、その値が小さくなるに従い導入されている長鎖分岐が増大していくことを意味する。特に本発明では、MALLSから得られる絶対分子量として、分子量100万以上の成分の、RIで測定される全成分量に対する含有比率(%)を、分子量100万以上の成分の含有量(WC)として算出し、MALLSから得られる絶対分子量として、分子量100万における上記g’を、gC’として算出する。
図4に上記GPC−VISによる解析結果の一例を示した。図4の左は、MALLSから得られる分子量(M)とRIから得られる濃度を元に測定された分子量分布曲線を、図4の右は、分子量(M)における分岐指数(g’)を表す。ここで、線形ポリマーとしては、直鎖ポリエチレンStandard Reference Material 1475a(National Institute of Standards & Technology)を用いた。
2−8.エチレン系重合体(B)の組成
本発明における(B)成分は、エチレンの単独重合体またはエチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとの共重合体である。ここで用いられる共重合成分であるα−オレフィンとしては、プロピレン、ブテン−1、3−メチルブテン−1、3−メチルペンテン−1、4−メチルペンテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1、デセン−1、テトラデセン−1、ヘキサデセン−1、オクタデセン−1、エイコセン−1等が挙げられる。また、これらα−オレフィンは1種のみでもよく、また2種以上が併用されていてもよい。これらのうち、より好ましいα−オレフィンは炭素数3〜10のものであり、具体的にはプロピレン、ブテン−1、3−メチルブテン−1、4−メチルペンテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1、デセン−1等が挙げられる。更に好ましいα−オレフィンは炭素数4〜8のものであり、具体的にはブテン−1、3−メチルブテン−1、4−メチルペンテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1等が挙げられる。特に好ましいα−オレフィンは、ブテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1である。なお、後述するオレフィン重合用触媒の中には、エチレン単独重合時においても、エチレンオリゴメリゼーション反応による1−ブテンや1−ヘキセン等のα−オレフィンを重合系内で副生したり、「Chain−walking反応」と呼ばれる、オレフィン重合生長末端において活性中心金属−末端炭素間結合の異性化反応からオレフィン重合体主鎖にメチル基やエチル基といった短鎖分岐が生じる反応が今日よく知られており、これらの反応から生じるエチレン単独重合体中の短鎖分岐構造は、α―オレフィンの共重号によって生じる短鎖分岐構造と区別がつかない場合がある。
よって、本発明でいうエチレン単独重合体とは、外部からコモノマーとしてのα−オレフィンを供給することなく実施される重合の結果生じる重合体をいい、エチレン・α−オレフィン共重合体とは、外部から該α−オレフィンを供給して実施される重合の結果生じる重合体をいい、エチレン系重合体という語をエチレン単独重合体およびエチレン・α−オレフィン共重合体(後述のα−オレフィン以外をコモノマーとして使用する場合も含む。)を総称して使用することとした。
本発明における(B)成分は、エチレンの単独重合体またはエチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとの共重合体である。ここで用いられる共重合成分であるα−オレフィンとしては、プロピレン、ブテン−1、3−メチルブテン−1、3−メチルペンテン−1、4−メチルペンテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1、デセン−1、テトラデセン−1、ヘキサデセン−1、オクタデセン−1、エイコセン−1等が挙げられる。また、これらα−オレフィンは1種のみでもよく、また2種以上が併用されていてもよい。これらのうち、より好ましいα−オレフィンは炭素数3〜10のものであり、具体的にはプロピレン、ブテン−1、3−メチルブテン−1、4−メチルペンテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1、デセン−1等が挙げられる。更に好ましいα−オレフィンは炭素数4〜8のものであり、具体的にはブテン−1、3−メチルブテン−1、4−メチルペンテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1等が挙げられる。特に好ましいα−オレフィンは、ブテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1である。なお、後述するオレフィン重合用触媒の中には、エチレン単独重合時においても、エチレンオリゴメリゼーション反応による1−ブテンや1−ヘキセン等のα−オレフィンを重合系内で副生したり、「Chain−walking反応」と呼ばれる、オレフィン重合生長末端において活性中心金属−末端炭素間結合の異性化反応からオレフィン重合体主鎖にメチル基やエチル基といった短鎖分岐が生じる反応が今日よく知られており、これらの反応から生じるエチレン単独重合体中の短鎖分岐構造は、α―オレフィンの共重号によって生じる短鎖分岐構造と区別がつかない場合がある。
よって、本発明でいうエチレン単独重合体とは、外部からコモノマーとしてのα−オレフィンを供給することなく実施される重合の結果生じる重合体をいい、エチレン・α−オレフィン共重合体とは、外部から該α−オレフィンを供給して実施される重合の結果生じる重合体をいい、エチレン系重合体という語をエチレン単独重合体およびエチレン・α−オレフィン共重合体(後述のα−オレフィン以外をコモノマーとして使用する場合も含む。)を総称して使用することとした。
本発明のエチレン系重合体(B)中におけるエチレンと該α−オレフィンの割合は、エチレン約75〜99.5重量%、α−オレフィン約0.5〜25重量%であり、好ましくはエチレン約78〜97重量%、α−オレフィン約3〜22重量%であり、より好ましくはエチレン約80〜96重量%、α−オレフィン約4〜20重量%であり、更に好ましくはエチレン約82〜95重量%、α−オレフィン約5〜18重量%である。エチレン含量がこの範囲内であれば、ポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の剛性と衝撃強度のバランスがよい。
共重合は、交互共重合、ランダム共重合、ブロック共重合のいずれであっても差し支えない。もちろん、エチレンやα―オレフィン以外のコモノマーを少量使用することも可能であり、この場合、スチレン、4−メチルスチレン、4−ジメチルアミノスチレン等のスチレン類、1,4−ブタジエン、1,5−ヘキサジエン、1,4−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン等のジエン類、ノルボルネン、シクロペンテン等の環状化合物、ヘキセノール、ヘキセン酸、オクテン酸メチル等の含酸素化合物類、等の重合性二重結合を有する化合物を挙げることができる。ただしジエン類を使用する場合は長鎖分岐構造が発達しない範囲内において、すなわち上記条件(B−4)および(B−5を満たす範囲内において使用しなくてはいけないことは言うまでもない。
2−9.エチレン系重合体(B)の製法
本発明における(B)成分は、上記条件(B−1)〜(B−6)を、または、好ましくはこれらに加えて(B−7)を、全て満たすような上記組成のエチレン系重合体を製造して使用する。その製造は、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上述のα−オレフィンと共重合する方法によって実施される。
オレフィン重合用触媒としては、今日様々な種類のものが知られており、該触媒成分の構成および重合条件や後処理条件の工夫の範囲内において上記エチレン系重合体(B)が準備可能であれば何ら制限されるものではないが、エチレン系重合体(B)の製造に好適な、工業レベルにおける経済性を満足する技術例として、(ii)メタロセン触媒、(IV)ポストメタロセン触媒が挙げられ、中でも(ii)メタロセン触媒が好ましい。
本発明における(B)成分は、上記条件(B−1)〜(B−6)を、または、好ましくはこれらに加えて(B−7)を、全て満たすような上記組成のエチレン系重合体を製造して使用する。その製造は、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上述のα−オレフィンと共重合する方法によって実施される。
オレフィン重合用触媒としては、今日様々な種類のものが知られており、該触媒成分の構成および重合条件や後処理条件の工夫の範囲内において上記エチレン系重合体(B)が準備可能であれば何ら制限されるものではないが、エチレン系重合体(B)の製造に好適な、工業レベルにおける経済性を満足する技術例として、(ii)メタロセン触媒、(IV)ポストメタロセン触媒が挙げられ、中でも(ii)メタロセン触媒が好ましい。
(ii)メタロセン触媒
エチレン系重合体(B)の製造に好適な重合触媒の例として、メタロセン系遷移金属化合物と助触媒成分からなるオレフィン重合触媒であるメタロセン触媒(例えば、「メタロセン触媒による次世代ポリマー工業化技術(上・下巻);1994年インターリサーチ(株)発行」等を参照されたい)は比較的安価で高活性かつ重合プロセス適性に優れ、更には分子量分布および共重合組成分布が狭いエチレン系重合体が得られることから使用される。
エチレン系重合体(B)の製造に好適に使用されるもの等の詳細は、後述する。
エチレン系重合体(B)の製造に好適な重合触媒の例として、メタロセン系遷移金属化合物と助触媒成分からなるオレフィン重合触媒であるメタロセン触媒(例えば、「メタロセン触媒による次世代ポリマー工業化技術(上・下巻);1994年インターリサーチ(株)発行」等を参照されたい)は比較的安価で高活性かつ重合プロセス適性に優れ、更には分子量分布および共重合組成分布が狭いエチレン系重合体が得られることから使用される。
エチレン系重合体(B)の製造に好適に使用されるもの等の詳細は、後述する。
(IV)ポストメタロセン触媒
エチレン系重合体(B)の製造に好適な重合触媒の例として、先述のメタロセン系遷移金属化合物以外の均一系金属錯体(非メタロセン錯体)を使用するオレフィン重合触媒であるポストメタロセン触媒(例えば、「ポリエチレン技術読本;2001年工業調査会(株)発行」、「均一系遷移金属触媒によるリビング重合;1999年アイピーシー(株)発行」、「触媒活用大辞典;2004年工業調査会発行」等を参照されたい)が、比較的安価で活性に優れ、更には分子量分布および共重合組成分布が狭いエチレン系重合体が得られることから使用される。
中でも、特表平10−513489号公報、特表2002−521538号公報、特表2000−516295号公報、特表2000−514132号公報、Macromolecules,1996,p5241、JACS,1997,119,p3830、JACS,1999,121,p5798、Organometallics,1998,p3155等に開示されている少なくとも2個のN原子を有する配位子が該2個のN原子を通じて周期律表第3〜11族の遷移金属と結合することにより形成される該遷移金属を含む四〜八員環キレート構造を有する遷移金属のビスイミド化合物、イミノアミド化合物、ビスアミド化合物や、特開平6−136048号公報等に開示されている少なくとも2個のO原子またはS原子を有する配位子が該2個のO原子またはS原子を通じて周期律表第3〜11族の遷移金属と結合することにより形成される該遷移金属を含む四〜八員環キレート構造を有する遷移金属のビスヒドロカルビルオキシ化合物、ビスヒドロカルビルチオ化合物や、特表2000−514132号公報、特表2003−535107号公報、特開2007−77395号公報等に開示されている少なくとも1個のN原子、S原子あるいはP原子とカルボキシル基(COO)を有する配位子が該N原子、S原子あるいはP原子とカルボキシル基を通じて周期律表第3〜11族の遷移金属と結合することにより形成される該遷移金属を含む四〜八員環キレート構造を有する遷移金属のイミノカルボキシレート化合物、チオカルボキシレート化合物、ホスフィンカルボキシレート化合物や、特表2004−517933号公報等に開示されている少なくとも1個のP原子あるいはN原子とカルボニル基(CO)を有する配位子が該P原子あるいはN原子とカルボニル基を通じて周期律表第3〜11族の遷移金属と結合することにより形成される該遷移金属を含む四〜八員環キレート構造を有する遷移金属のβ−ケト−ホスフィン化合物、β−ケト−イミド化合物、β−ケト−アミド化合物や、特開昭64−14217号公報、特表2004−517933号公報等に開示されている少なくとも1個のP原子あるいはN原子とO原子を有する配位子が該P原子あるいはN原子とO原子を通じて周期律表第3〜11族の遷移金属と結合することにより形成される該遷移金属を含む四〜八員環キレート構造を有する遷移金属のγ−オキシ−ホスフィン化合物、γ−オキシ−イミド化合物、γ−オキシ−アミド化合物や、特開平6−184214号公報、特開平10−195090号公報、特表2002−521534号公報、特開2007−46032号公報、特開2007−77395号公報等に開示されている少なくとも1個のP原子とスルホン酸残基(SO3)を有する配位子が該P原子とスルホン酸残基を通じて周期律表第3〜11族の遷移金属と結合することにより形成される該遷移金属を含む四〜八員環キレート構造を有する遷移金属のγ−スルホナト−ホスフィン化合物や、特開平11−315109号、Chemical Communications(2003),(18),2272−2273等に開示されている少なくともN原子とフェノキシ基を有する配位子が該N原子とフェノキシ基のO原子を通じて周期律表第3〜11族の遷移金属と結合することにより形成される該遷移金属を含む四〜八員環キレート構造を有する遷移金属のフェノキシイミン化合物、フェノキシアミン化合物が好適に使用される。
これらの非メタロセン錯体触媒としては、中心金属が周期律表4B族であるTi、Zr、HfやV、Cr、Fe、Co、Ni、Pdのものが高活性を示すのでより好適に使用され、中心金属がTi、Zr、Hf、Fe、Ni、Pdのものが更に好適に使用される。ただし、これらのポストメタロセン触媒の中には、生成エチレン系重合体中に長鎖分岐構造が含まれたり、メチル分岐を中心とする短鎖分岐構造が含まれたり、分子量分布が広がったりする傾向を有する場合があるので、本発明のエチレン系重合体(B)として使用する際は上記条件(B−2)〜(B−5)を満たすことに特に注意が必要である。
エチレン系重合体(B)の製造に好適な重合触媒の例として、先述のメタロセン系遷移金属化合物以外の均一系金属錯体(非メタロセン錯体)を使用するオレフィン重合触媒であるポストメタロセン触媒(例えば、「ポリエチレン技術読本;2001年工業調査会(株)発行」、「均一系遷移金属触媒によるリビング重合;1999年アイピーシー(株)発行」、「触媒活用大辞典;2004年工業調査会発行」等を参照されたい)が、比較的安価で活性に優れ、更には分子量分布および共重合組成分布が狭いエチレン系重合体が得られることから使用される。
中でも、特表平10−513489号公報、特表2002−521538号公報、特表2000−516295号公報、特表2000−514132号公報、Macromolecules,1996,p5241、JACS,1997,119,p3830、JACS,1999,121,p5798、Organometallics,1998,p3155等に開示されている少なくとも2個のN原子を有する配位子が該2個のN原子を通じて周期律表第3〜11族の遷移金属と結合することにより形成される該遷移金属を含む四〜八員環キレート構造を有する遷移金属のビスイミド化合物、イミノアミド化合物、ビスアミド化合物や、特開平6−136048号公報等に開示されている少なくとも2個のO原子またはS原子を有する配位子が該2個のO原子またはS原子を通じて周期律表第3〜11族の遷移金属と結合することにより形成される該遷移金属を含む四〜八員環キレート構造を有する遷移金属のビスヒドロカルビルオキシ化合物、ビスヒドロカルビルチオ化合物や、特表2000−514132号公報、特表2003−535107号公報、特開2007−77395号公報等に開示されている少なくとも1個のN原子、S原子あるいはP原子とカルボキシル基(COO)を有する配位子が該N原子、S原子あるいはP原子とカルボキシル基を通じて周期律表第3〜11族の遷移金属と結合することにより形成される該遷移金属を含む四〜八員環キレート構造を有する遷移金属のイミノカルボキシレート化合物、チオカルボキシレート化合物、ホスフィンカルボキシレート化合物や、特表2004−517933号公報等に開示されている少なくとも1個のP原子あるいはN原子とカルボニル基(CO)を有する配位子が該P原子あるいはN原子とカルボニル基を通じて周期律表第3〜11族の遷移金属と結合することにより形成される該遷移金属を含む四〜八員環キレート構造を有する遷移金属のβ−ケト−ホスフィン化合物、β−ケト−イミド化合物、β−ケト−アミド化合物や、特開昭64−14217号公報、特表2004−517933号公報等に開示されている少なくとも1個のP原子あるいはN原子とO原子を有する配位子が該P原子あるいはN原子とO原子を通じて周期律表第3〜11族の遷移金属と結合することにより形成される該遷移金属を含む四〜八員環キレート構造を有する遷移金属のγ−オキシ−ホスフィン化合物、γ−オキシ−イミド化合物、γ−オキシ−アミド化合物や、特開平6−184214号公報、特開平10−195090号公報、特表2002−521534号公報、特開2007−46032号公報、特開2007−77395号公報等に開示されている少なくとも1個のP原子とスルホン酸残基(SO3)を有する配位子が該P原子とスルホン酸残基を通じて周期律表第3〜11族の遷移金属と結合することにより形成される該遷移金属を含む四〜八員環キレート構造を有する遷移金属のγ−スルホナト−ホスフィン化合物や、特開平11−315109号、Chemical Communications(2003),(18),2272−2273等に開示されている少なくともN原子とフェノキシ基を有する配位子が該N原子とフェノキシ基のO原子を通じて周期律表第3〜11族の遷移金属と結合することにより形成される該遷移金属を含む四〜八員環キレート構造を有する遷移金属のフェノキシイミン化合物、フェノキシアミン化合物が好適に使用される。
これらの非メタロセン錯体触媒としては、中心金属が周期律表4B族であるTi、Zr、HfやV、Cr、Fe、Co、Ni、Pdのものが高活性を示すのでより好適に使用され、中心金属がTi、Zr、Hf、Fe、Ni、Pdのものが更に好適に使用される。ただし、これらのポストメタロセン触媒の中には、生成エチレン系重合体中に長鎖分岐構造が含まれたり、メチル分岐を中心とする短鎖分岐構造が含まれたり、分子量分布が広がったりする傾向を有する場合があるので、本発明のエチレン系重合体(B)として使用する際は上記条件(B−2)〜(B−5)を満たすことに特に注意が必要である。
本発明のエチレン系重合体(B)の製造について、エチレンの重合または共重合を行うに際しては、スラリー重合、溶液重合、液状モノマー中でのバルク重合、懸濁重合のような液相重合法あるいは気相重合法など、いずれの方法も採用することができる。スラリー重合法の場合、パイプループ型反応器を用いるスラリー重合法、オートクレーブ型反応器を用いるスラリー重合法、いずれも用いることができる。工業的な重合プロセスに関しては、松浦一雄・三上尚孝編著、「ポリエチレン技術読本」、148頁、2001年、工業調査会に詳細に記載されている。重合方法としてはスラリー重合法または気相重合法が好ましく、気相重合法が更に好ましい。
液相重合法は、通常炭化水素溶媒中で行う。炭化水素溶媒としては、プロパン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、イソペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの不活性炭化水素の単独または混合物あるいは液状モノマーが用いられる。気相重合法は、不活性ガス共存下にて、流動床、攪拌床等の通常知られる重合法を採用でき、場合により重合熱除去の媒体を共存させる、いわゆるコンデンシングモードを採用することもできる。
重合温度は、一般的には0〜300℃であり、実用的には50〜270℃であり、更に好ましくは、採用する重合プロセスによって異なるが、スラリー重合や懸濁重合では60〜110℃であり、溶液重合や液状エチレン中でのバルク重合では100〜250℃であり、気相重合法では60〜100℃である。反応器中の触媒濃度およびオレフィン濃度は重合を進行させるのに十分な任意の濃度でよい。エチレン濃度は、スラリー重合、懸濁重合、溶液重合の場合、反応器内容物の重量を基準にして約1%〜約10%の範囲とすることができ、気相重合の場合、全圧として0.1〜10MPaの範囲とすることができる。また、水素を共存させて重合を行うことも可能であり、エチレン系重合体樹脂(A)のMFRを調整する手段として一般的である。水素は、一般的には分子量を調節するためのいわゆる連鎖移動剤としての働きを有する。MFRは、重合温度、触媒のモル比等の重合条件を変えることによってもある程度調節可能である。エチレン系重合体樹脂(A)の長鎖分岐量を少なくするためには、エチレン濃度や水素濃度は高い方が好ましい。
重合方法としては、反応器を一つ用いてオレフィン系重合体を製造する単段重合だけでなく、生産量を向上させるため、または分子量分布やコモノマー組成分布をより精密に制御するために少なくとも二つ以上の反応器を直列あるいは/および並列に連結させて多段重合を行うこともできる。多段重合の場合、複数の反応器を連結させ、第一段の反応器で重合して得られた反応混合物を続いて第二段以降の反応器に連続して供給する直列多段重合が好ましい。直列多段重合法では、前段の反応器での重合反応混合物が後段以降の反応器に連結管を通して連続的排出により移送される。また、重合系中に、水分除去を目的とした成分、いわゆるスカベンジャーを加えても何ら支障なく実施することができる。かかるスカベンジャーとしては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム等の有機アルミニウム化合物、前記有機アルミニウムオキシ化合物、有機亜鉛化合物、有機マグネシウム化合物が使用されるが、有機アルミニウム化合物が最も一般的である。
本発明におけるエチレン系重合体(B)の製造に好適な、工業レベルにおける経済性を満足する遷移金属を含むオレフィン重合用触媒は、(ii)メタロセン触媒が、他の触媒に比べて、分子量分布や共重合組成分布が狭いエチレン系重合体を生成するので、該ポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の機械的特性、透明性の向上の観点で、特に好適である。
すなわち、発明者らが本発明の目的を達成するために鋭意検討を行なった結果、本発明のエチレン系重合体(B)として好適な長鎖分岐構造を生成するオレフィン重合用触媒としては、一例として、最近発見されたような架橋(シクロペンタジエニル)(インデニル)配位子等を有する錯体を必須触媒成分として使用する方法(特願2010−268037号の発明等)に至り、また、別の一例として、ベンゾインデニル配位子等を有する錯体を触媒成分として使用する方法(特開2006−2098号公報等)に至り、更に別の一例として、メタロセン錯体として架橋ビス(インデニル)配位子または架橋ビス(アズレニル)配位子または架橋ビス(シクロペンタジエニル)配位子を有する錯体と、有機アルミニウムオキシ化合物とカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物であるボラン化合物あるいはボレート化合物との混合物を用いた触媒を用いる方法に至ったのである。
上記本発明のエチレン系重合体(B)として好適な長鎖分岐構造を生成する架橋(シクロペンタジエニル)(インデニル)配位子等を有する錯体を必須成分とするオレフィン重合用触媒の一例は、次の必須成分(a−1)、成分(b)および好ましい成分(c)からなるオレフィン重合用触媒として具体的に例示される。
成分(a−1):一般式(1)で示されるメタロセン化合物
成分(b):成分(a−1)のメタロセン化合物と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物
成分(c):微粒子担体
上記本発明のエチレン系重合体(B)として好適な長鎖分岐構造を生成する架橋(シクロペンタジエニル)(インデニル)配位子等を有する錯体を必須成分とするオレフィン重合用触媒の一例は、次の必須成分(a−1)、成分(b)および好ましい成分(c)からなるオレフィン重合用触媒として具体的に例示される。
成分(a−1):一般式(1)で示されるメタロセン化合物
成分(b):成分(a−1)のメタロセン化合物と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物
成分(c):微粒子担体
i)成分(a−1)
必須成分(a−1)は、下記一般式(a−1−1)で示されるメタロセン化合物であるものが好ましい。
必須成分(a−1)は、下記一般式(a−1−1)で示されるメタロセン化合物であるものが好ましい。
[式(a−1−1)中、Mは、Ti、ZrまたはHfのいずれかの遷移金属を示す。X1およびX2は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン、炭素数1〜20の炭化水素基、酸素若しくは窒素を含む炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20の炭化水素基置換アミノ基または炭素数1〜20のアルコキシ基を示す。Q1とQ2は、炭素原子、ケイ素原子またはゲルマニウム原子を示す。R1は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基を示し、4つのR1は、結合しているQ1およびQ2と一緒に環を形成していてもよい。mは、0または1であり、mが0の場合、Q1は、R2およびR3を含む共役5員環と直接結合している。R2は、水素原子、ハロゲン、炭素数1〜20の炭化水素基、ケイ素数1〜6を含む炭素数1〜18のケイ素含有炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、酸素を含む炭素数1〜20の炭化水素基または炭素数1〜20の炭化水素基置換シリル基を示すが、複数のR2が炭化水素基等であっても下記R4のように結合している炭素原子と一緒に環を形成することはない。R3は、結合する5員環に対して縮合環を形成する炭素数4または5の飽和または不飽和の2価の炭化水素基を示す。R4は、R3の炭素原子と結合する原子または基であり、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン、炭素数1〜20の炭化水素基、ケイ素数1〜6を含む炭素数1〜18のケイ素含有炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基または炭素数1〜20の炭化水素基置換シリル基を示す。nは、0〜10の整数を示し、nが2以上の場合、R4は、結合している炭素原子と一緒に環を形成していてもよい。R5は、水素原子、ハロゲン、炭素数1〜20の炭化水素基、ケイ素数1〜6を含む炭素数1〜18のケイ素含有炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、酸素を含む炭素数1〜20の炭化水素基または炭素数1〜20の炭化水素基置換シリル基を示すが、複数のR5が炭化水素基等であってもR4のように結合している炭素原子と一緒に環を形成することはない。
必須成分(a−1)のメタロセン化合物は、下記一般式(a−1−2)で示されるもの
が好ましい。
が好ましい。
必須成分(a−1)のメタロセン化合物は、下記一般式(a−1−3)で示されるものがより好ましい。
成分(a−1)であるメタロセン化合物として、特に好ましいものを以下に示す。
ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(4−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(ベンゾ[e]インデニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(3−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−t−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(3−t−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルゲルミレン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、シクロブチリデン(シクロペンタジエニル)(3−t−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−メチルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−t−ブチルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシリレン(4−t−ブチルシクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(4−t−ブチルシクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(4−t−ブチルシクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジメチル等が挙げられる。
ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(4−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(ベンゾ[e]インデニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(3−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−t−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(3−t−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルゲルミレン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、シクロブチリデン(シクロペンタジエニル)(3−t−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−メチルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(3−t−ブチルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシリレン(4−t−ブチルシクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(4−t−ブチルシクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン(4−t−ブチルシクロペンタジエニル)(インデニル)ジルコニウムジメチル等が挙げられる。
ii)成分(b)
上記本発明のエチレン系重合体(B)として好適な長鎖分岐構造を生成する架橋(シクロペンタジエニル)(インデニル)配位子等を有する錯体を必須成分とするオレフィン重合用触媒として例示したオレフィン重合用触媒は、上記必須成分(a−1)以外に、成分(a−1)のメタロセン化合物(成分(a−1)、以下、単にaと記すこともある。)と反応してカチオン性メタロセン化合物を形成する化合物(成分(b)、以下、単にbと記すこともある。)を含む。メタロセン化合物(a−1)と反応してカチオン性メタロセン化合物を形成する化合物(b)は、前述の成分(a)と反応して、カチオン性メタロセン化合物を形成する化合物と同様の化合物が好ましい。
上記本発明のエチレン系重合体(B)として好適な長鎖分岐構造を生成する架橋(シクロペンタジエニル)(インデニル)配位子等を有する錯体を必須成分とするオレフィン重合用触媒として例示したオレフィン重合用触媒は、上記必須成分(a−1)以外に、成分(a−1)のメタロセン化合物(成分(a−1)、以下、単にaと記すこともある。)と反応してカチオン性メタロセン化合物を形成する化合物(成分(b)、以下、単にbと記すこともある。)を含む。メタロセン化合物(a−1)と反応してカチオン性メタロセン化合物を形成する化合物(b)は、前述の成分(a)と反応して、カチオン性メタロセン化合物を形成する化合物と同様の化合物が好ましい。
iii)成分(c)
上記本発明のエチレン系重合体(B)として好適な長鎖分岐構造を生成する架橋(シクロペンタジエニル)(インデニル)配位子等を有する錯体を必須成分とするオレフィン重合用触媒として例示したオレフィン重合用触媒は、上記必須成分(a−1)以外に、上記成分(b)を含み、好ましくは微粒子担体(成分(c)、以下、単にcと記すこともある。)を含む。
上記本発明のエチレン系重合体(B)として好適な長鎖分岐構造を生成する架橋(シクロペンタジエニル)(インデニル)配位子等を有する錯体を必須成分とするオレフィン重合用触媒として例示したオレフィン重合用触媒は、上記必須成分(a−1)以外に、上記成分(b)を含み、好ましくは微粒子担体(成分(c)、以下、単にcと記すこともある。)を含む。
成分(c)である微粒子担体としては、無機物担体、粒子状ポリマー担体またはこれらの混合物が挙げられる。無機物担体は、金属、金属酸化物、金属塩化物、金属炭酸塩、炭素質物、またはこれらの混合物が使用可能である。
無機物担体に用いることができる好適な金属としては、例えば、鉄、アルミニウム、ニッケルなどが挙げられる。
無機物担体に用いることができる好適な金属としては、例えば、鉄、アルミニウム、ニッケルなどが挙げられる。
(4)本発明のポリエチレン系樹脂組成物を構成する各成分の混合
上記の容器用ポリエチレン樹脂組成物は、常法に従い、ペレタイザーやホモジナイザー等による機械的な溶融混合によりペレット化した後、各種成形機により成形を行って所望の成形品とすることができる。
また、上記の方法により得られる容器用ポリエチレン樹脂組成物には、常法に従い、他のオレフィン系重合体やゴム等のほか、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤、帯電防止剤、防曇剤、ブロッキング防止剤、加工助剤、着色顔料、架橋剤、発泡剤、無機又は有機充填剤、難燃剤等の公知の添加剤を配合することができる。
添加剤として、例えば、酸化防止剤(フェノール系、リン系、イオウ系)、滑剤、帯電防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤等を1種又は2種以上、適宜併用することができる。充填材としては、炭酸カルシウム、タルク、金属粉(アルミニウム、銅、鉄、鉛など)、珪石、珪藻土、アルミナ、石膏、マイカ、クレー、アスベスト、グラファイト、カーボンブラック、酸化チタン等が使用可能であり、なかでも炭酸カルシウム、タルク及びマイカ等を用いるのが好ましい。いずれの場合でも、上記ポリエチレン樹脂組成物に、必要に応じ各種添加剤を配合し、混練押出機、バンバリーミキサー等にて混練し、成形用材料とすることができる。
上記の容器用ポリエチレン樹脂組成物は、常法に従い、ペレタイザーやホモジナイザー等による機械的な溶融混合によりペレット化した後、各種成形機により成形を行って所望の成形品とすることができる。
また、上記の方法により得られる容器用ポリエチレン樹脂組成物には、常法に従い、他のオレフィン系重合体やゴム等のほか、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤、帯電防止剤、防曇剤、ブロッキング防止剤、加工助剤、着色顔料、架橋剤、発泡剤、無機又は有機充填剤、難燃剤等の公知の添加剤を配合することができる。
添加剤として、例えば、酸化防止剤(フェノール系、リン系、イオウ系)、滑剤、帯電防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤等を1種又は2種以上、適宜併用することができる。充填材としては、炭酸カルシウム、タルク、金属粉(アルミニウム、銅、鉄、鉛など)、珪石、珪藻土、アルミナ、石膏、マイカ、クレー、アスベスト、グラファイト、カーボンブラック、酸化チタン等が使用可能であり、なかでも炭酸カルシウム、タルク及びマイカ等を用いるのが好ましい。いずれの場合でも、上記ポリエチレン樹脂組成物に、必要に応じ各種添加剤を配合し、混練押出機、バンバリーミキサー等にて混練し、成形用材料とすることができる。
3.本発明のポリエチレン系樹脂組成物の物性
本発明のポリエチレン系樹脂組成物は、組成物全体で下記に説明するMFR、密度の範囲を満たす必要がある。
本発明のポリエチレン系樹脂組成物は、組成物全体で下記に説明するMFR、密度の範囲を満たす必要がある。
5−1.MFR
本発明のポリエチレン系樹脂組成物のメルトフローレート(MFR)は、0.1〜1g/10分、好ましくは0.2〜0.5g/10分である。MFRが0.1g/10分未満ではポリエチレン系樹脂組成物の流動性が悪く、押出機のモーター負荷が高くなりすぎたり、延展性に劣るおそれがあるので好ましくない。MFRが1g/10分より大きいとポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の衝撃強度、引裂強度や引張強度等の機械的強度や成形加工性が悪くなるおそれがあるので好ましくない。
なお、MFRは、上述の条件(A−2)と同様の条件で測定したときの値をいう。
本発明のポリエチレン系樹脂組成物のメルトフローレート(MFR)は、0.1〜1g/10分、好ましくは0.2〜0.5g/10分である。MFRが0.1g/10分未満ではポリエチレン系樹脂組成物の流動性が悪く、押出機のモーター負荷が高くなりすぎたり、延展性に劣るおそれがあるので好ましくない。MFRが1g/10分より大きいとポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の衝撃強度、引裂強度や引張強度等の機械的強度や成形加工性が悪くなるおそれがあるので好ましくない。
なお、MFRは、上述の条件(A−2)と同様の条件で測定したときの値をいう。
5−2.密度
本発明のポリエチレン樹脂組成物の密度は、0.950〜0.965g/cm3、好ましくは0.950〜0.960g/cm3である。
ポリエチレン樹脂組成物の密度が0.950g/cm3より低いと、ポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の剛性が低くなったり、ベトツキやすくなったり、製品がフィルムやシート等の厚さの薄い成形体の場合、製品使用における各種不都合はもちろんのこと、製品巻取工程、表面印刷・貼合等の後加工工程において不都合が生じるおそれがあるので自動製袋機適性に劣ったりして好ましくなく、製品がパイプや各種容器等の肉厚成形体の場合、製品が柔らか過ぎて変形するおそれがあるため、必要以上に肉厚な設計を迫られるので好ましくない。また、ポリエチレン樹脂組成物の密度が0.965g/cm3より高いと、ポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の衝撃強度が低下し、透明性も悪化する。
なお、密度は、上述の条件(A−3)と同様の条件で測定したときの値をいう。
本発明のポリエチレン樹脂組成物の密度は、0.950〜0.965g/cm3、好ましくは0.950〜0.960g/cm3である。
ポリエチレン樹脂組成物の密度が0.950g/cm3より低いと、ポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の剛性が低くなったり、ベトツキやすくなったり、製品がフィルムやシート等の厚さの薄い成形体の場合、製品使用における各種不都合はもちろんのこと、製品巻取工程、表面印刷・貼合等の後加工工程において不都合が生じるおそれがあるので自動製袋機適性に劣ったりして好ましくなく、製品がパイプや各種容器等の肉厚成形体の場合、製品が柔らか過ぎて変形するおそれがあるため、必要以上に肉厚な設計を迫られるので好ましくない。また、ポリエチレン樹脂組成物の密度が0.965g/cm3より高いと、ポリエチレン系樹脂組成物や該成形体の衝撃強度が低下し、透明性も悪化する。
なお、密度は、上述の条件(A−3)と同様の条件で測定したときの値をいう。
また、本発明の組成物は、さらに、下記の特性(i)〜(iii)を満足することが好ましい。
特性(i):ISO DIS 16770に準拠した全ノッチ付クリープ試験(FNCT)が100時間以上であることが好ましい。FNCTが100時間未満では、耐環境応力亀裂性に劣り、ストレスクラックによる容器の破壊、内溶液が漏洩するおそれがある。
ここで、ISO DIS 16770に準拠した全ノッチ付クリープ試験(FNCT)は、長期機械的物性の評価であって、試料としては、6mm×6mm×11mmの大きさの角柱の、全周囲にカミソリ刃にて1mmのノッチが付けられ、4mm×4mmの大きさの断面を有した試験片を用意し、80℃の純水中で、3.7MPaに相当する引張応力を検体に与え、検体が破断するまでの時間を計測した値である。
FNCTは、特に、エチレン系重合体樹脂(A)のエチレン系重合体(A2)の、分子量、密度、および配合量により調整することができ、具体的には、分子量の高分子量化、密度の低密度化、および配合量の増量により、上記FNCTの時間を向上させることができる。
特性(i):ISO DIS 16770に準拠した全ノッチ付クリープ試験(FNCT)が100時間以上であることが好ましい。FNCTが100時間未満では、耐環境応力亀裂性に劣り、ストレスクラックによる容器の破壊、内溶液が漏洩するおそれがある。
ここで、ISO DIS 16770に準拠した全ノッチ付クリープ試験(FNCT)は、長期機械的物性の評価であって、試料としては、6mm×6mm×11mmの大きさの角柱の、全周囲にカミソリ刃にて1mmのノッチが付けられ、4mm×4mmの大きさの断面を有した試験片を用意し、80℃の純水中で、3.7MPaに相当する引張応力を検体に与え、検体が破断するまでの時間を計測した値である。
FNCTは、特に、エチレン系重合体樹脂(A)のエチレン系重合体(A2)の、分子量、密度、および配合量により調整することができ、具体的には、分子量の高分子量化、密度の低密度化、および配合量の増量により、上記FNCTの時間を向上させることができる。
特性(ii):示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が200秒以下であることが好ましい。より好ましくは150秒以下、さらに好ましくは120秒以下である。本値が200秒を超えると、成形速度が遅延となり、成形サイクルが長くなるおそれがある。上記範囲内であると、容器製造の際に、結晶化速度が早く、高速成形性に優れ、成形ハイサイクル化が可能となる。
本値は、特に、エチレン系重合体樹脂(A)のエチレン系重合体(A2)の、密度、分子量及び配合量にて調節が可能である。本発明の範囲外にて、エチレン系重合体のMFRが高い、密度が低い、配合量が少ない場合には、ポリエチレン樹脂組成物の示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が大きくなる。
本値は、特に、エチレン系重合体樹脂(A)のエチレン系重合体(A2)の、密度、分子量及び配合量にて調節が可能である。本発明の範囲外にて、エチレン系重合体のMFRが高い、密度が低い、配合量が少ない場合には、ポリエチレン樹脂組成物の示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が大きくなる。
特性(iii):レオメータにて測定される150℃、100rad/secにおけるtanδが0.50〜0.80である。
本発明のポリエチレン樹脂組成物の特性(iii)である、レオメータにて測定される150℃、100rad/secにおけるtanδは、0.50以上であることが好ましい。本値が0.50より小さいと、成形加工時において弾性的挙動が強く現れるようになり、ピンチオフ部の形状が悪化したり、ピンチオフ部融着界面の強度の低下により、容器としての耐衝撃性が低下するおそれがある。
本値は、特に、エチレン系重合体樹脂(A)のエチレン系重合体(A2)の、分子量および配合量にて調節が可能である。
ここで、レオメータにて測定されるtanδとは、動的粘弾性物性計測の試験装置(Reometrics社製ARES)を用い、熱プレスにより調整されたプレスシートを用い、150℃、角速度100rad/secおいて貯蔵弾性率G’と損失弾性率G”の測定を行い、算出される値である(tanδ=G”/G’)。
本発明のポリエチレン樹脂組成物の特性(iii)である、レオメータにて測定される150℃、100rad/secにおけるtanδは、0.50以上であることが好ましい。本値が0.50より小さいと、成形加工時において弾性的挙動が強く現れるようになり、ピンチオフ部の形状が悪化したり、ピンチオフ部融着界面の強度の低下により、容器としての耐衝撃性が低下するおそれがある。
本値は、特に、エチレン系重合体樹脂(A)のエチレン系重合体(A2)の、分子量および配合量にて調節が可能である。
ここで、レオメータにて測定されるtanδとは、動的粘弾性物性計測の試験装置(Reometrics社製ARES)を用い、熱プレスにより調整されたプレスシートを用い、150℃、角速度100rad/secおいて貯蔵弾性率G’と損失弾性率G”の測定を行い、算出される値である(tanδ=G”/G’)。
特性(IV):溶融張力(MT、190℃)が、50mN以上が好ましい。溶融張力が50mNよりも小さければ、中空成形時にパリソンが垂れてしまう、いわゆるドローダウン現象が起こりやすくなり、特に、比較的大型の中空成形が困難になるおそれがあるため好ましくない。
本発明のポリエチレン樹脂組成物によれば、好ましくは上記特性(i)〜(iii)を兼ねそなえたポリエチレン材料であるため、耐環境応力亀裂性、耐衝撃性に優れ、より薄く、軽量にて成形することが可能であるうえに、結晶化速度が早く、高速成形性に優れ、成形ハイサイクル化が可能となる。
本発明のポリエチレン樹脂組成物によれば、好ましくは上記特性(i)〜(iii)を兼ねそなえたポリエチレン材料であるため、耐環境応力亀裂性、耐衝撃性に優れ、より薄く、軽量にて成形することが可能であるうえに、結晶化速度が早く、高速成形性に優れ、成形ハイサイクル化が可能となる。
本発明のポリエチレン樹脂組成物には、各種樹脂を混合することができる。また、本発明のポリエチレン樹脂組成物には、各種の添加剤を1種又は2種以上適宜併用することができる。具体的には、酸化防止剤(フェノール系、リン系、イオウ系、等)、紫外線吸収剤・紫外線防止剤、光安定剤・耐候剤、滑剤、帯電防止剤、防曇剤、ブロッキング防止剤、分散剤等の加工助剤、着色顔料(有機あるいは無機系顔料)、パール顔料、偏光パール顔料、架橋剤、発泡剤、中和剤、熱安定剤、結晶核剤、無機又は有機充填剤・フィラー[炭酸カルシウム、タルク、金属粉(アルミニウム、銅、鉄、鉛など)、珪石、珪藻土、アルミナ、石膏、マイカ、クレー、アスベスト、グラファイト、カーボンブラック、酸化チタン、等]、難燃剤、等が使用可能である。
[II]本発明のポリエチレン系樹脂組成物の成形体および用途
本発明のポリエチレン系樹脂組成物の成形体は、上記[I]に記載された本発明のポリエチレン系樹脂組成物を成形することによって製造され、その成形の方法は、従来知られている射出成形、圧縮射出成形、回転成形、押出成形、中空成形、ブロー成形、等といったポリオレフィン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂組成物の全ての成形方法のいずれをも参照することが可能である。
本発明のポリエチレン系樹脂組成物の成形体は、上記[I]に記載された本発明のポリエチレン系樹脂組成物を成形することによって製造され、その成形の方法は、従来知られている射出成形、圧縮射出成形、回転成形、押出成形、中空成形、ブロー成形、等といったポリオレフィン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂組成物の全ての成形方法のいずれをも参照することが可能である。
本発明のポリエチレン系樹脂組成物の成形体は、上記したなかでも、中空成形(ブロー成形)により成形した場合は、成形加工性に優れ、かつ耐環境応力亀裂性と剛性のバランスおよび透明性、衝撃強度に優れた成形体を製造できるといった本発明の効果をより発揮し、特に、成形加工性に優れ、成形速度が速いという効果があるため、好ましい。
例えば、本発明のポリエチレン系樹脂組成物のブロー成形品は、例えば、洗剤、シャンプー及びリンス用容器、あるいは食用油等の食品用容器等の用途に特に好適である。
例えば、本発明のポリエチレン系樹脂組成物のブロー成形品は、例えば、洗剤、シャンプー及びリンス用容器、あるいは食用油等の食品用容器等の用途に特に好適である。
以下においては、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明し、本発明の卓越性と本発明の構成における優位性を実証するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
1.測定方法
実施例及び比較例において使用した測定方法は、以下の通りである。また、以下の触媒合成工程および重合工程は、すべて精製窒素雰囲気下で行い、かつ、使用した溶媒は、モレキュラーシーブ4Aで脱水精製したものを用いた。
実施例及び比較例において使用した測定方法は、以下の通りである。また、以下の触媒合成工程および重合工程は、すべて精製窒素雰囲気下で行い、かつ、使用した溶媒は、モレキュラーシーブ4Aで脱水精製したものを用いた。
実施例で用いた測定方法は以下の通りである。
(1)温度190℃、荷重2.16kgにおけるメルトフローレート(MFR):
JIS K6922−2:1997に準拠して測定した。
(2)温度190℃、荷重11.1kgにおけるメルトフローレート(MLMFR):
JIS K6922−2:1997に準拠して測定した。
(3)温度190℃、荷重21.6kgにおけるメルトフローレート(HLMFR):
JIS K6922−2:1997に準拠して測定した。
(1)温度190℃、荷重2.16kgにおけるメルトフローレート(MFR):
JIS K6922−2:1997に準拠して測定した。
(2)温度190℃、荷重11.1kgにおけるメルトフローレート(MLMFR):
JIS K6922−2:1997に準拠して測定した。
(3)温度190℃、荷重21.6kgにおけるメルトフローレート(HLMFR):
JIS K6922−2:1997に準拠して測定した。
(4)密度:
JIS K6922−1,2:1997に準拠して測定した。
(5)溶融張力
溶融張力(メルトテンション:MT)は、溶融させたエチレン系重合体を一定速度で延伸したときの応力を測定することにより決定される値であり、下記条件において測定した。
[測定条件]
・使用機種:東洋精機製作所製、キャピログラフ1B
・ノズル径:2.095mm
・ノズル長さ:8.0mm
・流入角度:180°(flat)
・押出速度:15mm/min
・引き取り速度:6.5m/min
・測定温度:190℃
JIS K6922−1,2:1997に準拠して測定した。
(5)溶融張力
溶融張力(メルトテンション:MT)は、溶融させたエチレン系重合体を一定速度で延伸したときの応力を測定することにより決定される値であり、下記条件において測定した。
[測定条件]
・使用機種:東洋精機製作所製、キャピログラフ1B
・ノズル径:2.095mm
・ノズル長さ:8.0mm
・流入角度:180°(flat)
・押出速度:15mm/min
・引き取り速度:6.5m/min
・測定温度:190℃
(6)耐環境応力亀裂性(FNCT)
全ノッチ付クリープ試験(FNCT)を、ISO DIS 16770に準拠して行った。試料は、6mm×6mm×11mmの大きさの角柱の全周囲にカミソリ刃にて1mmのノッチが付けられ、4mm×4mmの大きさの断面を有した試験片を用意し、80℃の純水中で、3.7MPaに相当する引張応力を検体に与え、検体が破断するまでの時間を計測した。
(7)結晶化時間:
示差走査熱量計(パーキンエルマー社製DSC−7)にて、試料を190℃にて5分放置後、120℃/分の速度にて121.5℃まで冷却し、保持とした。121.5℃の等温下にて結晶化が終了した時点にてピークトップを検出し、測定した。
全ノッチ付クリープ試験(FNCT)を、ISO DIS 16770に準拠して行った。試料は、6mm×6mm×11mmの大きさの角柱の全周囲にカミソリ刃にて1mmのノッチが付けられ、4mm×4mmの大きさの断面を有した試験片を用意し、80℃の純水中で、3.7MPaに相当する引張応力を検体に与え、検体が破断するまでの時間を計測した。
(7)結晶化時間:
示差走査熱量計(パーキンエルマー社製DSC−7)にて、試料を190℃にて5分放置後、120℃/分の速度にて121.5℃まで冷却し、保持とした。121.5℃の等温下にて結晶化が終了した時点にてピークトップを検出し、測定した。
(8)ピンチオフ成形性
ピンチオフ成形性の指標となるtanδの測定は、熱プレスにより調整した試料を用い、レオメータ(Reometrics社製ARES)を用い、150℃、角速度100rad/secおける線形粘弾性測定(貯蔵弾性率G’および損失弾性率G”)を行い、tanδ(=G”/G’)を算出した。測定時の条件は下記に記す。
[測定条件]
・装置:Rheometorics社製 Ares
・冶具:直径25mmパラレルプレート、プレート間隔約1.7mm
・測定温度:150℃
・歪み:10%
ピンチオフ成形性の指標となるtanδの測定は、熱プレスにより調整した試料を用い、レオメータ(Reometrics社製ARES)を用い、150℃、角速度100rad/secおける線形粘弾性測定(貯蔵弾性率G’および損失弾性率G”)を行い、tanδ(=G”/G’)を算出した。測定時の条件は下記に記す。
[測定条件]
・装置:Rheometorics社製 Ares
・冶具:直径25mmパラレルプレート、プレート間隔約1.7mm
・測定温度:150℃
・歪み:10%
[エチレン系重合体の歪硬化度測定方法]
伸長粘度の歪硬化度(λmax)は、レオメータを用いて、上記本明細書記載の方法で測定した。なお、試験片の作成に先立ち、以下の手順で重合体の溶解・再沈殿処理を実施した。
冷却管を付けた500mlの二口フラスコにキシレン300mlを導入し、室温で窒素バブリングを30分間行った。重合体6.0グラムと2,6−ジ−t−ブチルヒドロキシトルエン(BTH)1.0グラムを導入した。窒素雰囲気下、125℃で30分間撹拌し、重合体をキシレンに完全に溶解させた。重合体が溶解したキシレン溶液をエタノール2.5Lに注ぎ、重合体を析出させた。ろ過により回収した重合体を80℃の真空乾燥機で乾燥した。
伸長粘度の歪硬化度(λmax)は、レオメータを用いて、上記本明細書記載の方法で測定した。なお、試験片の作成に先立ち、以下の手順で重合体の溶解・再沈殿処理を実施した。
冷却管を付けた500mlの二口フラスコにキシレン300mlを導入し、室温で窒素バブリングを30分間行った。重合体6.0グラムと2,6−ジ−t−ブチルヒドロキシトルエン(BTH)1.0グラムを導入した。窒素雰囲気下、125℃で30分間撹拌し、重合体をキシレンに完全に溶解させた。重合体が溶解したキシレン溶液をエタノール2.5Lに注ぎ、重合体を析出させた。ろ過により回収した重合体を80℃の真空乾燥機で乾燥した。
2.実施例、比較例及び評価
〔実施例1〕
(1)エチレン系重合体(A1)の製造
<チーグラー触媒の製造>
固体触媒成分として、溶解析出法によるTi系触媒を使用した。その製造方法は、以下の通りである。
攪拌機および冷却器を取り付けた容量1リットルの三つ口フラスコの内部を十分に窒素置換した後、乾燥ヘキサン250ml、あらかじめ3リットル振動ミルで1時間粉砕処理を行った無水塩化マグネシウム11.4gおよびn−ブタノール110mlを入れ、68℃で2時間加熱し均一な溶液(1a)とした。
この溶液(1a)を室温まで冷却した後、25℃の運動粘度が25cStであるメチルポリシロキサン8gを添加し、1時間攪拌して均一な溶液(1b)を得た。
次に、溶液(1b)を水で冷却した後、この中へ四塩化チタン50mlおよび乾燥ヘキサン50mlを、滴下漏斗を用い1時間を費やして滴下し、溶液(1c)を得た。溶液(1c)は均一であり、反応生成物の錯体は析出していなかった。
溶液(1c)を還流しながら、68℃で2時間加熱処理を行った。加熱を開始して約30分後に反応生成物錯体(1d)の析出が見られた。これを採取して、乾燥ヘキサン250mlで6回洗浄し、さらに窒素ガスで乾燥して、反応生成物錯体(1d)19gを回収した。
反応生成物錯体(1d)を分析したところ、Mg14.5質量%、n−ブタノール44.9質量%およびTi0.3質量%を含有しており、その比表面積は、17m2/gであった。
〔実施例1〕
(1)エチレン系重合体(A1)の製造
<チーグラー触媒の製造>
固体触媒成分として、溶解析出法によるTi系触媒を使用した。その製造方法は、以下の通りである。
攪拌機および冷却器を取り付けた容量1リットルの三つ口フラスコの内部を十分に窒素置換した後、乾燥ヘキサン250ml、あらかじめ3リットル振動ミルで1時間粉砕処理を行った無水塩化マグネシウム11.4gおよびn−ブタノール110mlを入れ、68℃で2時間加熱し均一な溶液(1a)とした。
この溶液(1a)を室温まで冷却した後、25℃の運動粘度が25cStであるメチルポリシロキサン8gを添加し、1時間攪拌して均一な溶液(1b)を得た。
次に、溶液(1b)を水で冷却した後、この中へ四塩化チタン50mlおよび乾燥ヘキサン50mlを、滴下漏斗を用い1時間を費やして滴下し、溶液(1c)を得た。溶液(1c)は均一であり、反応生成物の錯体は析出していなかった。
溶液(1c)を還流しながら、68℃で2時間加熱処理を行った。加熱を開始して約30分後に反応生成物錯体(1d)の析出が見られた。これを採取して、乾燥ヘキサン250mlで6回洗浄し、さらに窒素ガスで乾燥して、反応生成物錯体(1d)19gを回収した。
反応生成物錯体(1d)を分析したところ、Mg14.5質量%、n−ブタノール44.9質量%およびTi0.3質量%を含有しており、その比表面積は、17m2/gであった。
次に、反応生成物錯体(1d)4.5gを窒素雰囲気下で攪拌機および冷却器を取り付けた容量1リットルの三つ口フラスコに採取し、これに乾燥ヘキサン250mlおよび四塩化チタン25mlを加えて還流下に68℃で2時間加熱処理を行い、室温まで冷却した後、乾燥ヘキサン250mlで6回洗浄し、窒素ガスで乾燥して固体触媒成分(1e)4.6gを回収した。
この固体触媒成分(1e)を分析したところ、Mg12.5質量%、n−ブタノール17.0質量%およびTi9.0質量%を含有しており、その比表面積は、29m2/gであった。この固体触媒成分(1e)をSEMで観察したところ、粒径は均一であり、球に近い形状であった。
この固体触媒成分(1e)を分析したところ、Mg12.5質量%、n−ブタノール17.0質量%およびTi9.0質量%を含有しており、その比表面積は、29m2/gであった。この固体触媒成分(1e)をSEMで観察したところ、粒径は均一であり、球に近い形状であった。
<重合体の製造>
内容積145リットルの液体充填ループ型第1段反応器に、触媒供給ラインから上記触媒の製造で得られた固体触媒成分(1e)0.79g/hrを、またトリイソブチルアルミニウム(TIBAL)を有機金属化合物供給ラインから0.2mmol/hrの速度にて、連続的に供給して、重合内容物を所要速度で排出しながら、95℃において、脱水精製したイソブタン160(l/hr)、水素32(g/hr)、エチレン10(kg/hr)の速度で供給し、全圧4.2MPa、平均滞留時間0.8Hrの条件下で連続的に第1段重合を行った。
第1段反応器の重合生成物を一部採取し、重合物を回収して物性を測定した結果、MFRは106g/10min、密度(D)は0.9710kg/m3であった。
内容積145リットルの液体充填ループ型第1段反応器に、触媒供給ラインから上記触媒の製造で得られた固体触媒成分(1e)0.79g/hrを、またトリイソブチルアルミニウム(TIBAL)を有機金属化合物供給ラインから0.2mmol/hrの速度にて、連続的に供給して、重合内容物を所要速度で排出しながら、95℃において、脱水精製したイソブタン160(l/hr)、水素32(g/hr)、エチレン10(kg/hr)の速度で供給し、全圧4.2MPa、平均滞留時間0.8Hrの条件下で連続的に第1段重合を行った。
第1段反応器の重合生成物を一部採取し、重合物を回収して物性を測定した結果、MFRは106g/10min、密度(D)は0.9710kg/m3であった。
第1段反応器で生成したスラリー状重合生成物を、そのまま内容積290リットルの第2段反応器へ全量導入し、触媒を追加することなく、重合器内容物を所要速度にて排出しながら、95℃にて、脱水精製したイソブタン160(l/hr)、水素21(g/hr)、エチレン9.5(kg/hr)の速度で供給し、全圧4.2MPa、平均滞留時間0.8Hrの条件下で、連続的に第2段重合を行った。
第2段反応器から排出される重合生成物をフラッシング槽へ導入し、重合生成物を連続的に抜き出し、脱気ラインから未反応ガスを除去した。
得られた重合体の物性評価の結果、MFRは99.0、密度(D)は0.9708kg/m3であり、この重合体をエチレン系重合体(A1)とし、結果を表1に記載した。
第2段反応器から排出される重合生成物をフラッシング槽へ導入し、重合生成物を連続的に抜き出し、脱気ラインから未反応ガスを除去した。
得られた重合体の物性評価の結果、MFRは99.0、密度(D)は0.9708kg/m3であり、この重合体をエチレン系重合体(A1)とし、結果を表1に記載した。
(2)エチレン系重合体(A2)の製造
<メタロセン系触媒による重合体の製造>
特表2002−535339号公報の実施例10に記載のメタロセン系触媒、ジメチルシリレンビス{1,1’−{2−[2−(5−トリメチルシリル)フリル]−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル}}ジルコニウムジクロリドを用いて、以下の方法により、エチレン系重合体(A2)を製造した。
<メタロセン系触媒による重合体の製造>
特表2002−535339号公報の実施例10に記載のメタロセン系触媒、ジメチルシリレンビス{1,1’−{2−[2−(5−トリメチルシリル)フリル]−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル}}ジルコニウムジクロリドを用いて、以下の方法により、エチレン系重合体(A2)を製造した。
<担持触媒の調製>
トルエン17mlにメチルアルモキサンのトルエン溶液(Albemarle社製、Al濃度 2.93mol/L)8.5ml(25mmol)とジメチルシリレンビス{1,1’−{2−[2−(5−トリメチルシリル)フリル]−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル}}ジルコニウムジクロリド85mgを添加し、遮光下、室温で30分間撹拌して触媒成分溶液を得た。
次いで、600℃、8時間焼成したSiO2(GRACE社製、2212、平均粒径12μ)5.0gに窒素雰囲気下で上記触媒成分溶液を添加し、40℃、1時間撹拌した。その後、40℃を維持して真空乾燥を行い、固体触媒を得た。
トルエン17mlにメチルアルモキサンのトルエン溶液(Albemarle社製、Al濃度 2.93mol/L)8.5ml(25mmol)とジメチルシリレンビス{1,1’−{2−[2−(5−トリメチルシリル)フリル]−4,5−ジメチル−シクロペンタジエニル}}ジルコニウムジクロリド85mgを添加し、遮光下、室温で30分間撹拌して触媒成分溶液を得た。
次いで、600℃、8時間焼成したSiO2(GRACE社製、2212、平均粒径12μ)5.0gに窒素雰囲気下で上記触媒成分溶液を添加し、40℃、1時間撹拌した。その後、40℃を維持して真空乾燥を行い、固体触媒を得た。
<エチレンの重合>
窒素置換した内容積1.5Lのオートクレーブにトリイソブチルアルミニウム1mmol、STADIS450の2%ヘキサン溶液を2ml、1−ヘキセン1mlを添加し、イソブタン800mlを導入した。オートクレーブの内温を80℃に昇温し、水素を16ml添加、エチレン分圧が1.4MPaとなるようにエチレンを導入した。次に、触媒30mgをオートクレーブに導入し重合を開始した。重合中は、80℃、エチレン分圧1.4MPaを維持するようにエチレンを追加した。また、重合中の水素濃度を一定に保つために、オートクレーブ気相部の水素濃度を測定し、適宜、水素を追添しながら重合を継続した。さらに、追加されたエチレンの1wt%の比率で1−ヘキセンを連続的に供給した。3時間後、オートクレーブの内圧とイソブタンをパージすることにより反応を停止した。
その結果、ポリマー176gを回収した。また、重合中の気相部分の平均水素/エチレンモル比は、0.08%であった。得られたポリマーの物性値は、表1に記載した。
窒素置換した内容積1.5Lのオートクレーブにトリイソブチルアルミニウム1mmol、STADIS450の2%ヘキサン溶液を2ml、1−ヘキセン1mlを添加し、イソブタン800mlを導入した。オートクレーブの内温を80℃に昇温し、水素を16ml添加、エチレン分圧が1.4MPaとなるようにエチレンを導入した。次に、触媒30mgをオートクレーブに導入し重合を開始した。重合中は、80℃、エチレン分圧1.4MPaを維持するようにエチレンを追加した。また、重合中の水素濃度を一定に保つために、オートクレーブ気相部の水素濃度を測定し、適宜、水素を追添しながら重合を継続した。さらに、追加されたエチレンの1wt%の比率で1−ヘキセンを連続的に供給した。3時間後、オートクレーブの内圧とイソブタンをパージすることにより反応を停止した。
その結果、ポリマー176gを回収した。また、重合中の気相部分の平均水素/エチレンモル比は、0.08%であった。得られたポリマーの物性値は、表1に記載した。
(3)エチレン系重合体(A)の製造
<ポリエチレン樹脂組成物(A)の製造>
上記ポリエチレン(A1)及びエチレン系重合体(A2)を表1に示す割合で溶融混合し、ポリエチレン樹脂組成物(A)を製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表1に示した。得られた組成物は、密度とFNCTのバランスが高く、剛性と耐環境応力亀裂性のバランスに優れ、適切な流動性と高い溶融張力により、中空成形性にも優れ、なおかつ結晶化時間が短く、成形ハイサイクル性に優れていた。
<ポリエチレン樹脂組成物(A)の製造>
上記ポリエチレン(A1)及びエチレン系重合体(A2)を表1に示す割合で溶融混合し、ポリエチレン樹脂組成物(A)を製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表1に示した。得られた組成物は、密度とFNCTのバランスが高く、剛性と耐環境応力亀裂性のバランスに優れ、適切な流動性と高い溶融張力により、中空成形性にも優れ、なおかつ結晶化時間が短く、成形ハイサイクル性に優れていた。
(4)エチレン系重合体(B)の製造
[メタロセン触媒Bの調製]
窒素雰囲気下、200ml二口フラスコに600℃で5時間焼成したシリカ5グラムを入れ、150℃のオイルバスで加熱しながら真空ポンプで1時間減圧乾燥した。別途用意した100ml二口フラスコに窒素雰囲気下で、メタロセン錯体として、rac−エチレンビスインデニルジルコニウムジクロリド(Strem Chemicals, Inc.製)52.5ミリグラムを入れ、脱水トルエン13.4mlで溶解した後、更に室温でアルベマール社製の20%メチルアルミノキサン/トルエン溶液8.6mlを加え30分間撹拌した。真空乾燥済みシリカの入った200ml二口フラスコを40℃のオイルバスで加熱および撹拌しながら、上記錯体とメチルアルミノキサンの反応物のトルエン溶液を全量加えた。40℃で1時間撹拌した後、別途用意したN,N−ジメチルアニリニウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート201ミリグラムの10ml脱水トルエン溶解液を追加して更に30分反応させて、40℃に加熱したままトルエン溶媒を減圧留去することで固体触媒Bを得た。
[エチレン・1−ヘキセン共重合体の製造]
上記固体触媒Bを使用してエチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。すなわち、誘導撹拌装置付き2Lオートクレーブにイソブタン800mL、1−ヘキセン22mL、トリエチルアルミニウム0.20mmolを加え、75℃に昇温し、H2を130mL添加し、更にエチレンを導入してエチレン分圧を1.4MPaに保った。次いで、上記固体触媒B54mgを窒素で圧入し、エチレン分圧1.4MPa、温度75℃を保って120分間重合を継続した後、エタノールを加えて重合を停止させた。なお、重合反応中、エチレン消費速度に比例した供給速度にてH2および1−ヘキセンの追加供給を実施した。その結果、重合開始10分後と重合終了時のオートクレーブ気相部のH2/C2(水素/エチレン)モル比はそれぞれ0.21%、0.35%であり、追加供給した1−ヘキセン量は28mLであった。こうして得られたエチレン系重合体(B)は205gであり、そのMFRと密度は各々0.3g/10分、0.923g/cm3であった。エチレン系重合体(B)について表1にまとめた。
[メタロセン触媒Bの調製]
窒素雰囲気下、200ml二口フラスコに600℃で5時間焼成したシリカ5グラムを入れ、150℃のオイルバスで加熱しながら真空ポンプで1時間減圧乾燥した。別途用意した100ml二口フラスコに窒素雰囲気下で、メタロセン錯体として、rac−エチレンビスインデニルジルコニウムジクロリド(Strem Chemicals, Inc.製)52.5ミリグラムを入れ、脱水トルエン13.4mlで溶解した後、更に室温でアルベマール社製の20%メチルアルミノキサン/トルエン溶液8.6mlを加え30分間撹拌した。真空乾燥済みシリカの入った200ml二口フラスコを40℃のオイルバスで加熱および撹拌しながら、上記錯体とメチルアルミノキサンの反応物のトルエン溶液を全量加えた。40℃で1時間撹拌した後、別途用意したN,N−ジメチルアニリニウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート201ミリグラムの10ml脱水トルエン溶解液を追加して更に30分反応させて、40℃に加熱したままトルエン溶媒を減圧留去することで固体触媒Bを得た。
[エチレン・1−ヘキセン共重合体の製造]
上記固体触媒Bを使用してエチレン・1−ヘキセン共重合体を製造した。すなわち、誘導撹拌装置付き2Lオートクレーブにイソブタン800mL、1−ヘキセン22mL、トリエチルアルミニウム0.20mmolを加え、75℃に昇温し、H2を130mL添加し、更にエチレンを導入してエチレン分圧を1.4MPaに保った。次いで、上記固体触媒B54mgを窒素で圧入し、エチレン分圧1.4MPa、温度75℃を保って120分間重合を継続した後、エタノールを加えて重合を停止させた。なお、重合反応中、エチレン消費速度に比例した供給速度にてH2および1−ヘキセンの追加供給を実施した。その結果、重合開始10分後と重合終了時のオートクレーブ気相部のH2/C2(水素/エチレン)モル比はそれぞれ0.21%、0.35%であり、追加供給した1−ヘキセン量は28mLであった。こうして得られたエチレン系重合体(B)は205gであり、そのMFRと密度は各々0.3g/10分、0.923g/cm3であった。エチレン系重合体(B)について表1にまとめた。
(5)ポリエチレン系樹脂組成物の製造
混合比が、ポリエチレン樹脂組成物(A)と、エチレン系重合体(B)とを表1に示す割合で溶融混合し、ポリエチレン樹脂組成物を製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表1に示した。得られた組成物は、剛性と耐環境応力亀裂性のバランスに優れ、適切な流動性と高い溶融張力により、中空成形性にも優れ、なおかつ密度見合いの結晶化時間が短く、成形ハイサイクル性に優れていた。
混合比が、ポリエチレン樹脂組成物(A)と、エチレン系重合体(B)とを表1に示す割合で溶融混合し、ポリエチレン樹脂組成物を製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表1に示した。得られた組成物は、剛性と耐環境応力亀裂性のバランスに優れ、適切な流動性と高い溶融張力により、中空成形性にも優れ、なおかつ密度見合いの結晶化時間が短く、成形ハイサイクル性に優れていた。
〔比較例1〕
実施例1で、エチレン系重合体(B)の代わりに、高圧ラジカル法低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン社製LF240;MFR0.7g/10分、密度0.924g/cm3)を使用した以外は実施例1と同様にしてポリエチレン樹脂組成物を製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表1に示した。得られた組成物は、剛性と耐環境応力亀裂性のバランスに劣る結果となった。
実施例1で、エチレン系重合体(B)の代わりに、高圧ラジカル法低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン社製LF240;MFR0.7g/10分、密度0.924g/cm3)を使用した以外は実施例1と同様にしてポリエチレン樹脂組成物を製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表1に示した。得られた組成物は、剛性と耐環境応力亀裂性のバランスに劣る結果となった。
〔実施例2〕
(1)エチレン系重合体(A1)は、実施例1(1)で得られたものを用いた。
(2)エチレン系重合体(A2)の製造
<メタロセン系触媒による重合体の製造>
特開2011−132409号公報の合成例1に記載のメタロセン錯体、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2ZrMe2(rac−DMP−Meと略す)を用いて、以下の方法により、エチレン系重合体(A2)を製造した。
(1)エチレン系重合体(A1)は、実施例1(1)で得られたものを用いた。
(2)エチレン系重合体(A2)の製造
<メタロセン系触媒による重合体の製造>
特開2011−132409号公報の合成例1に記載のメタロセン錯体、rac−(Me2Si)2{η5−C5H−3−(CHMe2)−5−Me}2ZrMe2(rac−DMP−Meと略す)を用いて、以下の方法により、エチレン系重合体(A2)を製造した。
<担持触媒の調製>
特開2011−132409号公報の実施例1に従い、固体触媒を得た。
特開2011−132409号公報の実施例1に従い、固体触媒を得た。
<エチレンの重合>
実施例1のエチレンの重合において、実施例1で得られた固体触媒を用いる代わりに、上記固体触媒を用い、以下の方法でポリマーを得た。
窒素置換した内容積2Lのオートクレーブにトリエチルアルミニウム0.4mmol、1−ヘキセン11mlを添加し、ヘキサン1000mlを導入した。オートクレーブの内温を80℃に昇温し、水素を18ml添加、エチレン分圧が1.5MPaとなるようにエチレンを導入した。次に、固体触媒120mgをオートクレーブに導入し重合を開始した。重合中は、80℃、エチレン分圧1.5MPa、気相部の水素濃度を平均値として0.17%を維持するようにエチレンと水素を追加し、2時間の重合を行なった。
その結果、エチレン系重合体(A2)としてポリマー218gを回収した。得られたポリマーの物性値は、表1に記載した。
実施例1のエチレンの重合において、実施例1で得られた固体触媒を用いる代わりに、上記固体触媒を用い、以下の方法でポリマーを得た。
窒素置換した内容積2Lのオートクレーブにトリエチルアルミニウム0.4mmol、1−ヘキセン11mlを添加し、ヘキサン1000mlを導入した。オートクレーブの内温を80℃に昇温し、水素を18ml添加、エチレン分圧が1.5MPaとなるようにエチレンを導入した。次に、固体触媒120mgをオートクレーブに導入し重合を開始した。重合中は、80℃、エチレン分圧1.5MPa、気相部の水素濃度を平均値として0.17%を維持するようにエチレンと水素を追加し、2時間の重合を行なった。
その結果、エチレン系重合体(A2)としてポリマー218gを回収した。得られたポリマーの物性値は、表1に記載した。
(3)エチレン系重合体樹脂(A)の製造
上記エチレン系重合体(A1)と(A2)とを表1に示す割合で溶融混合し、ポリエチレン樹脂組成物(A)を製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表1に示した。得られた組成物は、溶融張力には劣るものの、密度と耐環境応力亀裂性のバランスに優れていた。
上記エチレン系重合体(A1)と(A2)とを表1に示す割合で溶融混合し、ポリエチレン樹脂組成物(A)を製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表1に示した。得られた組成物は、溶融張力には劣るものの、密度と耐環境応力亀裂性のバランスに優れていた。
(4)エチレン系重合体(B)は実施例1(4)で得られたものを用いた。
(5)ポリエチレン樹脂組成物の製造
上記ポリエチレン樹脂組成物(A)及びエチレン系重合体(B)を表1に示す割合で溶融混合し、ポリエチレン樹脂組成物を製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表1に示した。得られた組成物は、密度とFNCTのバランスが高く、剛性と耐環境応力亀裂性のバランスに優れ、適切な流動性と高い溶融張力により、中空成形性にも優れ、なおかつ密度見合いの結晶化時間が短く、成形ハイサイクル性に優れていた。
(5)ポリエチレン樹脂組成物の製造
上記ポリエチレン樹脂組成物(A)及びエチレン系重合体(B)を表1に示す割合で溶融混合し、ポリエチレン樹脂組成物を製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表1に示した。得られた組成物は、密度とFNCTのバランスが高く、剛性と耐環境応力亀裂性のバランスに優れ、適切な流動性と高い溶融張力により、中空成形性にも優れ、なおかつ密度見合いの結晶化時間が短く、成形ハイサイクル性に優れていた。
〔比較例2〕
実施例2で、エチレン系重合体(B)の代わりに、高圧ラジカル法低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン社製LF240;MFR0.7g/10分、密度0.924g/cm3)を使用した以外は実施例2と同様にしてポリエチレン樹脂組成物を製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表1に示した。得られた組成物は、剛性と耐環境応力亀裂性のバランスに劣る結果となった。
実施例2で、エチレン系重合体(B)の代わりに、高圧ラジカル法低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン社製LF240;MFR0.7g/10分、密度0.924g/cm3)を使用した以外は実施例2と同様にしてポリエチレン樹脂組成物を製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表1に示した。得られた組成物は、剛性と耐環境応力亀裂性のバランスに劣る結果となった。
〔実施例3〕
<エチレン系重合体(A1)の製造>
実施例2(2)において使用した固体触媒を用いて、エチレン単独重合とし、表1に示す組成物となるよう重合中の水素濃度を設定した以外は、実施例2(2)の重合と同様に行った。得られた重合体組成物の評価結果を表1に示した。
<エチレン系重合体(A2)の製造>
表1に示す組成物となるよう1−ヘキセンおよび水素濃度条件を設定した以外は、実施例2(2)と同様に行った。得られた重合体組成物の評価結果を表1に示した。
<エチレン系重合体(A1)の製造>
実施例2(2)において使用した固体触媒を用いて、エチレン単独重合とし、表1に示す組成物となるよう重合中の水素濃度を設定した以外は、実施例2(2)の重合と同様に行った。得られた重合体組成物の評価結果を表1に示した。
<エチレン系重合体(A2)の製造>
表1に示す組成物となるよう1−ヘキセンおよび水素濃度条件を設定した以外は、実施例2(2)と同様に行った。得られた重合体組成物の評価結果を表1に示した。
<ポリエチレン樹脂組成物(A)の製造>
上記エチレン系重合体(A1)及びエチレン系重合体(A2)を表1に示す割合で溶融混合し、ポリエチレン樹脂組成物(A)を製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表1に示した。得られた組成物は、溶融張力には劣るものの、密度と耐環境応力亀裂性のバランスに優れていた。
上記エチレン系重合体(A1)及びエチレン系重合体(A2)を表1に示す割合で溶融混合し、ポリエチレン樹脂組成物(A)を製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表1に示した。得られた組成物は、溶融張力には劣るものの、密度と耐環境応力亀裂性のバランスに優れていた。
<エチレン系重合体(B)の製造>
エチレン系重合体(B)は実施例1(4)で得られたものを用いた。
<ポリエチレン樹脂組成物の製造>
上記ポリエチレン樹脂組成物(A)及びエチレン系重合体(B)を表1に示す割合で溶融混合し、ポリエチレン樹脂組成物を製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表1に示した。得られた組成物は、密度とFNCTのバランスが高く、剛性と耐環境応力亀裂性のバランスに優れ、適切な流動性と高い溶融張力により、中空成形性にも優れ、なおかつ密度見合いの結晶化時間が短く、成形ハイサイクル性に優れていた。
エチレン系重合体(B)は実施例1(4)で得られたものを用いた。
<ポリエチレン樹脂組成物の製造>
上記ポリエチレン樹脂組成物(A)及びエチレン系重合体(B)を表1に示す割合で溶融混合し、ポリエチレン樹脂組成物を製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表1に示した。得られた組成物は、密度とFNCTのバランスが高く、剛性と耐環境応力亀裂性のバランスに優れ、適切な流動性と高い溶融張力により、中空成形性にも優れ、なおかつ密度見合いの結晶化時間が短く、成形ハイサイクル性に優れていた。
〔比較例3〕
実施例3で、エチレン系重合体(B)の代わりに、高圧ラジカル法低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン社製LF240;MFR0.7g/10分、密度0.924g/cm3)を使用した以外は実施例1と同様にしてポリエチレン樹脂組成物を製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表1に示した。得られた組成物は、剛性と耐環境応力亀裂性のバランスに劣る結果となった。
実施例3で、エチレン系重合体(B)の代わりに、高圧ラジカル法低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン社製LF240;MFR0.7g/10分、密度0.924g/cm3)を使用した以外は実施例1と同様にしてポリエチレン樹脂組成物を製造した。
当該樹脂組成物の物性及び評価結果を表1に示した。得られた組成物は、剛性と耐環境応力亀裂性のバランスに劣る結果となった。
以上から明らかなように、本発明のポリエチレン系樹脂組成物は、成形加工特性に優れ、同時に、耐環境応力亀裂性と剛性のバランスにも優れ、更には透明性、耐衝撃性にも優れる効果を有し、また、該ポリエチレン系樹脂組成物を射出成形、圧縮射出成形、回転成形、押出成形または中空成形して得られる成形体も、耐環境応力亀裂性と剛性のバランスおよび透明性、耐衝撃性に優れているので、薄肉化された成形製品を経済的に有利に提供することが可能である。
したがって、このような望ましい特性を有する成形製品を経済的に有利に提供することのできる本発明のポリエチレン系樹脂組成物の工業的価値は極めて大きい。
したがって、このような望ましい特性を有する成形製品を経済的に有利に提供することのできる本発明のポリエチレン系樹脂組成物の工業的価値は極めて大きい。
Claims (9)
- 下記の条件(A−1)を満足するエチレン系重合体樹脂(A)41〜99重量%と、下記の条件(B−1)〜(B−6)を満足するエチレン系重合体(B)1〜59重量%とを含み、かつ、温度190℃、荷重2.16Kgにおけるメルトフローレート(MFR)が0.1〜1g/10分、密度が0.950〜0.965g/cm3であり、下記の特性(IV)を満足することを特徴とするポリエチレン系樹脂組成物。
特性(IV):溶融張力(MT、190℃)が、50mN以上である。
(A−1)エチレン系重合体樹脂(A)全体を基準として、エチレン系重合体(A1)50〜90重量%および下記の条件(A2−1)及び(A2−2)を満足するエチレン系重合体(A2)10〜50重量%からなる。
(A2−1)温度190℃、荷重21.6Kgにおけるメルトフローレート(HLMFRA2)が、0.1g/10分以上5g/10分未満である。
(A2−2)密度(密度A2)が、0.915〜0.945g/cm3である
(B−1)MFR(MFRB)が、0.01〜5.0g/10分である。
(B−2)密度(密度B)が、0.900〜0.960g/cm3である。
(B−3)ゲル・パーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定した重量平均分子量と数平均分子量との比([Mw/Mn]B)が、2.0〜6.0である。
(B−4)温度170℃、伸長歪速度2(単位1/秒)で測定される歪硬化度([λmax(2.0)]B)が、1.2〜10.0である。
(B−5)温度170℃、伸長歪速度2(単位1/秒)で測定される歪硬化度([λmax(2.0)]B)と、伸長歪速度を0.1(単位1/秒)とした場合の歪硬化度([λmax(0.1)]B)との比([λmax(2.0)]B/[λmax(0.1)]B)が、1.2〜10.0である。
(B−6)遷移金属を含む触媒を用いたエチレンの重合反応により製造された重合体である。 - エチレン系重合体(B)が、さらに、下記の条件(B−7)を満たすことを特徴とする請求項1に記載のポリエチレン系樹脂組成物。
(B−7)示差屈折計、粘度検出器および光散乱検出器を組み合わせたGPC測定装置により測定される分子量100万以上の成分の含有量(WC)が0.01〜10%であり、かつ、該分子量100万における分岐指数(gC’)が0.30〜0.70である。 - エチレン系重合体(B)が、メタロセン触媒によるエチレンとα−オレフィンとの共重合によって製造されたエチレン・α−オレフィン共重合体であることを特徴とする請求項1または2に記載のポリエチレン系樹脂組成物。
- エチレン系重合体(B)が、エチレンとα−オレフィンとの気相またはスラリー共重合によって製造されたエチレン・α−オレフィン共重合体であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリエチレン系樹脂組成物。
- エチレン系重合体樹脂(A)が、さらに、下記の条件(A−2)及び(A−3)を満足することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリエチレン系樹脂組成物。
(A−2)MFR(MFRA)が、0.1〜1g/10分かつHLMFR(HLMFRA)が、10〜50g/10分である。
(A−3)密度(密度A)が、0.950〜0.965g/cm3である。 - エチレン系重合体樹脂(A)が、さらに、下記の条件(A−4)を満足することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリエチレン系樹脂組成物。
(A−4)メルトフローレート比(HLMFRA/MFRA)が、60〜140である。 - エチレン系重合体樹脂(A)のうち、少なくともエチレン系重合体(A2)が、Ti、ZrまたはHfを含有するメタロセン触媒によるエチレンとα−オレフィンとの共重合によって製造されたエチレン・α−オレフィン共重合体であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のポリエチレン系樹脂組成物。
- さらに、下記の特性(i)〜(iii)を満足することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のポリエチレン系樹脂組成物。
特性(i):ISO DIS 16770に準拠した全ノッチ付クリープ試験(FNCT)が100時間以上である。
特性(ii):示差走査熱量計(DSC)にて測定される121.5℃での等温結晶化におけるピークトップ時間が200秒以下である。
特性(iii):レオメータにて測定される150℃、100rad/secにおけるtanδが0.50〜0.80以上である。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載のポリエチレン系樹脂組成物を中空成形してなることを特徴とする成形体。
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