JP6454823B2 - エチレン重合体、延伸成形体及び微多孔膜 - Google Patents

エチレン重合体、延伸成形体及び微多孔膜 Download PDF

Info

Publication number
JP6454823B2
JP6454823B2 JP2018517663A JP2018517663A JP6454823B2 JP 6454823 B2 JP6454823 B2 JP 6454823B2 JP 2018517663 A JP2018517663 A JP 2018517663A JP 2018517663 A JP2018517663 A JP 2018517663A JP 6454823 B2 JP6454823 B2 JP 6454823B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ethylene polymer
less
component
ratio
polymerization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018517663A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2018088209A1 (ja
Inventor
望月 信介
信介 望月
竹山 英伸
英伸 竹山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Kasei Corp
Original Assignee
Asahi Kasei Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Kasei Corp filed Critical Asahi Kasei Corp
Publication of JPWO2018088209A1 publication Critical patent/JPWO2018088209A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6454823B2 publication Critical patent/JP6454823B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F10/02Ethene
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C55/00Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor
    • B29C55/005Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor characterised by the choice of materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C55/00Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor
    • B29C55/02Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets
    • B29C55/10Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets multiaxial
    • B29C55/12Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets multiaxial biaxial
    • B29C55/16Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets multiaxial biaxial simultaneously
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/42Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors
    • C08F4/44Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides
    • C08F4/60Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides together with refractory metals, iron group metals, platinum group metals, manganese, rhenium technetium or compounds thereof
    • C08F4/62Refractory metals or compounds thereof
    • C08F4/64Titanium, zirconium, hafnium or compounds thereof
    • C08F4/659Component covered by group C08F4/64 containing a transition metal-carbon bond
    • C08F4/65908Component covered by group C08F4/64 containing a transition metal-carbon bond in combination with an ionising compound other than alumoxane, e.g. (C6F5)4B-X+
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/42Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors
    • C08F4/44Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides
    • C08F4/60Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides together with refractory metals, iron group metals, platinum group metals, manganese, rhenium technetium or compounds thereof
    • C08F4/62Refractory metals or compounds thereof
    • C08F4/64Titanium, zirconium, hafnium or compounds thereof
    • C08F4/659Component covered by group C08F4/64 containing a transition metal-carbon bond
    • C08F4/65912Component covered by group C08F4/64 containing a transition metal-carbon bond in combination with an organoaluminium compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/42Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors
    • C08F4/44Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides
    • C08F4/60Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides together with refractory metals, iron group metals, platinum group metals, manganese, rhenium technetium or compounds thereof
    • C08F4/62Refractory metals or compounds thereof
    • C08F4/64Titanium, zirconium, hafnium or compounds thereof
    • C08F4/659Component covered by group C08F4/64 containing a transition metal-carbon bond
    • C08F4/65916Component covered by group C08F4/64 containing a transition metal-carbon bond supported on a carrier, e.g. silica, MgCl2, polymer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/12Powdering or granulating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18Manufacture of films or sheets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/28Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a liquid phase from a macromolecular composition or article, e.g. drying of coagulum
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N24/00Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects
    • G01N24/08Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects by using nuclear magnetic resonance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411Organic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411Organic material
    • H01M50/414Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/417Polyolefins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/443Particulate material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2023/00Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2023/04Polymers of ethylene
    • B29K2023/06PE, i.e. polyethylene
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0058Liquid or visquous
    • B29K2105/0061Gel or sol
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/755Membranes, diaphragms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2410/00Features related to the catalyst preparation, the catalyst use or to the deactivation of the catalyst
    • C08F2410/01Additive used together with the catalyst, excluding compounds containing Al or B
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2420/00Metallocene catalysts
    • C08F2420/02Cp or analog bridged to a non-Cp X anionic donor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2201/00Foams characterised by the foaming process
    • C08J2201/04Foams characterised by the foaming process characterised by the elimination of a liquid or solid component, e.g. precipitation, leaching out, evaporation
    • C08J2201/05Elimination by evaporation or heat degradation of a liquid phase
    • C08J2201/0502Elimination by evaporation or heat degradation of a liquid phase the liquid phase being organic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08J2323/06Polyethene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08J2323/08Copolymers of ethene
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

本発明は、エチレン重合体、並びにこれを含む延伸成形体及び微多孔膜に関する。
エチレン重合体は、フィルム、シート、微多孔膜、繊維、成型体等の様々な用途に使用されている。特に鉛蓄電池やリチウムイオン電池に代表される二次電池用微多孔膜の原料として分子量の高いエチレン重合体が用いられている。リチウムイオン電池用微多孔膜に求められる特性としては、絶縁性、イオン透過性、孔閉塞性等が挙げられる。また、電池組立時の膜の収縮や、高温時の膜の熱収縮による短絡を防止するために低熱収縮性であることが求められている。このため、熱収縮を抑制する方法として特許文献1〜3に記載の方法が提案されている。
特許第4098401号公報 特開2013−199597号公報 特許第5586152号公報
しかしながら、近年、二次電池用微多孔膜の分野では高い需要成長とともに、部材に対する低コスト化が強く求められており、膜性能だけではなく、生産性の向上が望まれている。一般に、微多孔膜等の製造工程においては、延伸応力の緩和による使用環境下での収縮、高温環境下での熱収縮を抑制するために、アニールが行われる。延伸応力の緩和は高温であるほど進行しやすい。そのため、生産性向上のためにアニール温度を上げて短時間で応力緩和させることが考えられるが、高温のアニールでは細孔が閉塞し、気孔率を低下させてしまう課題がある。引用文献1〜3に開示された技術は高速生産性に関する効果が言及されておらず、低熱収縮と気孔率の保持を両立させることが望まれている。また、微多孔膜等の製品には、ムラやスジ、未溶融物による白点等の外観不良がないことが求められる。
本発明が解決しようとする課題は、高速生産時でも、外観に優れ、気孔率の保持と低熱収縮の保持とのバランスに優れた微多孔膜等を得ることができるエチレン重合体、及びこれを含む延伸成形体を提供することである。
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を進めた結果、所定の重量平均分子量、パルスNMRのソリッドエコー法で測定された130℃における自由誘導減衰を3成分近似した場合に得られる最も運動性の低い成分(α130)の組成分率と、中間の運動成分(β)と最も運動性の高い成分(γ)の組成比β/γが所定の値を有するエチレン重合体が、上記の課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は以下のとおりである。
〔1〕
重量平均分子量(Mw)が200,000以上3,000,000以下であり、
パルスNMRのソリッドエコー法により測定された130℃における自由誘導減衰を3成分近似した場合において、最も運動性の低い成分(α130)の割合が40%以上60%以下であり、中間の運動成分(β)の割合と最も運動性の高い成分(γ)の割合の比(β/γ)が1.0以上4.0以下である、エチレン重合体(ただし、気相重合法により、エチレン、又はエチレンを含む単量体を(共)重合させる方法により製造されるエチレン重合体は除く)
〔2〕
前記パルスNMRのソリッドエコー法により、130℃において測定された最も運動性の低い成分(α130)の割合と、30℃において測定された最も運動性の低い成分(α30)の割合との比(α130/α30)が、0.4以上0.65以下である、〔1〕に記載のエチレン重合体。
〔3〕
重量平均分子量(Mw)が、250,000以上800,000以下である、〔1〕又は〔2〕に記載のエチレン重合体。
〔4〕
分子量分布(Mw/Mn)が、5以上15以下である、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のエチレン重合体。
〔5〕 Ti、Mg及びAlからなる群より選択される1種以上の含有量が、50ppm以下である、〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載のエチレン重合体。
〔6〕
形状が、パウダーである、〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載のエチレン重合体。
〔7〕
レーザー粒度計により測定した粒度のD90/D10の比が、1.30〜1.80である、〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載のエチレン重合体。
〔8〕
〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載のエチレン重合体を含む、延伸成形体。
〔9〕
〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載のエチレン重合体を含む、微多孔膜。
本発明によれば、高速生産時でも、外観に優れ、気孔率と低熱収縮のバランスに優れたエチレン重合体、及びこれを含む、延伸成形体を提供することができる。さらに、驚くべきことに、本発明のエチレン重合体を用いることにより、加工機のダイスへの堆積物の発生が抑制され、延伸成形体の製造機の長期運転、膜品質の向上が達成される。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」ともいう。)について詳細に説明する。なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
[エチレン重合体]
本実施形態のエチレン重合体は、重量平均分子量(Mw)が200,000以上3000,000以下であり、パルスNMRのソリッドエコー法で測定された130℃における自由誘導減衰を3成分近似した場合の最も運動性の低い成分(α130)の割合が40%以上60%以下であり、中間の運動成分(β)の割合と最も運動性の高い成分(γ)の割合の比β/γが1.0以上4.0以下である。
以下、上記要件について説明する。
〔重量平均分子量(Mw)〕
本実施形態のエチレン重合体の重量平均分子量(Mw)は、200,000以上3,000,000以下であり、好ましくは220,000以上1,500,000以下であり、より好ましくは250,000以上800,000以下であり、さらに好ましくは250,000以上750,000以下である。エチレン重合体のMwは、後述する触媒を用い、重合条件等を適宜調整することで調節することができる。重量平均分子量(Mw)は、具体的には、重合系に水素を存在させることや、重合温度を変化させること等によって調節することができる。
重量平均分子量(Mw)が200,000以上であることにより、130℃のパルスNMRで測定される、最も運動性の低い成分(α130)の割合を大きくするよう調整でき、所望の低熱収縮性が達成される。一方で、Mwが3,000,000以下であることにより、溶媒への溶解や延伸が容易となり、膜の外観が向上する。
本実施形態のエチレン重合体の重量平均分子量(Mw)は、エチレン重合体を溶解したオルトジクロロベンゼン溶液をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、「GPC」ともいう。)で測定し、市販の単分散ポリスチレンを用いて作成した検量線に基づいて求めることができる。より具体的には、実施例に記載の方法により測定することができる。
〔パルスNMRから得られる自由誘導減衰の3成分近似〕
本実施形態のエチレン重合体は、特定の温度で測定したパルスNMRにおいてソリッドエコー法で得られた、該エチレン重合体の自由誘導減衰(M(t))を、式1を用いて最小二乗法によりフィッティングさせることにより、最も運動性の低い成分(α)、中間の運動成分(β)及び最も運動性の高い成分(γ)の3成分に近似される。
M(t)=αexp(−(1/2)(t/Tα)sinbt/bt+βexp(−(1/Wa)(t/TβWa)+γexp(−t/Tγ) 式1
α:α成分の組成分率(%)
α:α成分の緩和時間(msec)
β:β成分の組成分率(%)
β:β成分の緩和時間(msec)
γ:γ成分の組成分率(%)
γ:γ成分の緩和時間(msec)
t:観測時間(msec)
Wa:形状係数(1<Wa<2)
b:形状係数(0.1<b<0.2)
パルスNMRは、より具体的には、実施例に記載の方法により測定することができる。
〔130℃パルスNMRにおける最も運動性の低い成分(α130)〕
130℃で測定したパルスNMRにおいてソリッドエコー法で得られた自由誘導減衰を3成分近似した場合の最も運動性の低い成分(α130)(以下、単に、成分(α130)や最も運動性の低い(α130)ともいう)の割合は、40%以上60%以下であり、好ましくは40%以上55%以下である。
最も運動性の低い(α130)の割合を制御する方法としては、特に限定されないが、例えば、重量平均分子量を200,000以上3,000,000以下に調整すること、エチレン重合体の製造時に遠心分離機によりエチレン重合体と溶媒とを分離するまでエチレン重合体スラリーの温度を65℃以上に保持すること、遠心分離した後のエチレン重合体に対して加湿した窒素を加えること等が挙げられる。
成分(α130)の割合が40%以上であれば、高温時の分子運動を抑制することができ、低熱収縮性が達成される。一方で、成分(α130)の割合が60%以下であれば、熱収縮及び膜の外観に優れる微多孔膜が得られる。
〔130℃パルスNMRにおける中間成分(β)と高運動性成分(γ)の比β/γ〕
130℃で測定したパルスNMRにおいてソリッドエコー法で得られた自由誘導減衰を3成分近似した場合の中間の運動成分(β)の割合と最も運動性の高い成分(γ)の割合の比β/γは1.0以上4.0以下であり、好ましくは1.0以上3.0以下、より好ましくは1.0以上2.5以下である。
中間の運動成分と最も運動性の高い成分の比β/γを制御する方法としては、例えば、重量平均分子量を200,000以上3,000,000以下に調整すること、重合器内のエチレンフィード口と触媒フィード口を可能な限り近づけること、重合器におけるスラリー濃度を30%以上50%以下にすること等が挙げられる。
β/γが1.0以上であれば、アニール時の気孔率の変化を所望の範囲に抑えることができ、ダイスへの堆積物も抑制することができる。一方で、β/γが4.0以下であれば、膜の外観に優れる微多孔膜が得られる。
〔130℃パルスNMRにおける低運動性成分(α130)と30℃パルスNMRにおける低運動成分(α30)の比α130/α30〕
130℃で測定したパルスNMRにおいてソリッドエコー法で得られた自由誘導減衰を3成分近似した場合の最も運動性の低い運動成分(α130)の割合と、30℃で測定したパルスNMRにおいてソリッドエコー法で得られた自由誘導減衰を3成分近似した場合の最も運動性の低い運動成分(α30)の割合との比(α130/α30)は、好ましくは0.1以上0.65以下であり、より好ましくは0.4以上0.65以下、さらに好ましくは0.55以上0.60以下である。
上記比(α130/α30)を制御する方法としては、例えば、重合後のスラリーを2時間以上滞留させてから遠心分離すること等の方法が挙げられる。
上記比(α130/α30)が0.1以上であることにより、125℃アニール時の気孔率を維持することができる傾向にある。一方、上記比(α130/α30)が0.65以下であることにより、気孔率のムラの少ない膜が得られる。
上記比(α130/α30)は、30℃及び130℃で測定したパルスNMRにおいてソリッドエコー法で得られた、該エチレン重合体の自由誘導減衰(M(t))を、前記式1を用いて最小二乗法によりフィッティングさせることにより、求めることができ、具体的には実施例に記載の方法により求めることができる。
本実施形態のエチレン重合体としては、特に限定されないが、エチレン単独重合体、及び/又はエチレンと、他のコモノマーとの共重合体が挙げられる。他のコモノマーとしては、特に限定されないが、例えば、α−オレフィン、ビニル化合物が挙げられる。上記α−オレフィンとしては、特に限定されないが、例えば、炭素数3〜20のα−オレフィンが挙げられ、具体的には、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン等が挙げられる。さらに、上記ビニル化合物としては、特に限定されないが、例えば、ビニルシクロヘキサン、スチレン及びその誘導体等が挙げられる。また、必要に応じて、他のコモノマーとして、1,5−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン等の非共役ポリエンを使用することもできる。上記共重合体は3元ランダム重合体であってもよい。他のコモノマーは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態のエチレン重合体が、コモノマーに由来する単位(以下、コモノマー単位ともいう)を含む場合、エチレン重合体中のコモノマー単位の含有量は、好ましくは0.01モル%以上5モル%以下であり、より好ましくは0.01モル%以上2モル%以下であり、さらに好ましくは0.01モル%以上1モル%以下である。
本実施形態のエチレン重合体の分子量分布(Mw/Mn)は、5.0以上15.0以下であることが好ましく、5.5以上14.0以下であることがより好ましく、6.0以上12.0以下であることがさらに好ましい。
エチレン重合体の分子量分布は、後述の触媒を使用するか、重合系内の条件(水素濃度、温度、エチレン圧力等)を一定に保つことで、小さくするよう調整できる。一方、エチレン重合体の分子量分布を大きくするよう調整する方法としては、回分式重合で重合中の条件を変化させる(例えば、連鎖移動剤である水素の濃度を重合中に変化させる、温度を変化させる等)、連続式重合で複数の反応器を用いて重合系内の条件を変化させる等の手法が挙げられる。
分子量分布が5.0以上であれば、本実施形態のエチレン重合体はより優れた成形加工性を有するものとなり、その結果、膜の外観は優れたものとなる。一方で、分子量分布が15.0以下であれば、分子量の組成が均一となり、その結果、膜の外観が優れたものとなる。
本実施形態のエチレン重合体の分子量分布(Mw/Mn)は、エチレン重合体を溶解したオルトジクロロベンゼン溶液をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、「GPC」ともいう。)で測定し、市販の単分散ポリスチレンを用いて作成した検量線に基づいて求めることができる。より具体的には、実施例に記載の方法により測定することができる。
本実施形態のエチレン重合体のTi、Mg、Alからなる群より選択される1種以上の含有量(以下、残留触媒灰分ともいう)は、50ppm以下であることが好ましく、40ppmであることがより好ましく、30ppm以下であることがさらに好ましい。また、エチレン重合体中の残留触媒灰分は、少ないほど好ましい。残留触媒灰分が上記範囲であることにより、低熱収縮性により優れる傾向にある。なお、Ti、Mg、Alの含有量は、実施例に記載の方法により測定することができる。残留触媒灰分を少なく制御するためには、圧力を調整すること、遠心分離法でエチレン重合体と溶媒を分離すること等が挙げられる。
Ti、Mg、Alからなる群より選択される1種以上の含有量は、Ti、Mg、Alの合計含有量であることが好ましい。
本実施形態のエチレン重合体は形状が球状のパウダーであることが好ましい。
本実施形態のエチレン重合体の粒度分布(D90/D10)は1.30以上1.80以下であることが好ましく、1.40〜1.70であることがより好ましい。粒度分布が上記範囲であることにより、膜の外観がより優れる傾向にある。
なお、粒度分布は、レーザー式粒度分布測定器を用いて得られる値であり、例えば、島津製作所(株)製のSALD−2100等を用いて測定することができる。
上記粒度分布(D90/D10)は、横軸に粒の直径のサイズ、縦軸に量(数)のパーセンテージを記した粒度分布表において、積算値が90%のときの粒径の値(D90)と積算値が10%のときの粒径の値(D10)との比を意味する。
上記粒度分布(D90/D10)は、具体的には、後述する触媒を使用することや、回分式重合を用いること等の手法によって、1.30以上1.80以下の範囲に調節することができる。
[触媒成分]
本実施形態のエチレン重合体の製造に使用される触媒成分は特に限定されず、例えば、特許5782558号公報や特許5829257号公報、特許4868853号公報、特開平10−218933号公報等に開示されているチーグラー・ナッタ触媒やメタロセン触媒等を使用して製造することができる。
[エチレン重合体の製造方法]
本実施形態のエチレン重合体の製造方法における重合法は、懸濁重合法或いは気相重合法により、エチレン、又はエチレンを含む単量体を(共)重合させる方法が挙げられる。
このなかでも、重合熱を効率的に除熱できる懸濁重合法が好ましい。懸濁重合法においては、媒体として不活性炭化水素媒体を用いることができ、さらにオレフィン自身を溶媒として用いることもできる。
上記不活性炭化水素媒体としては、特に限定されないが、具体的には、プロパン、ブタン、イソブタン、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、ドデカン、灯油等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン等の脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;エチルクロライド、クロルベンゼン、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素及びこれらの混合物等を挙げることができる。
本実施形態のエチレン重合体の製造方法における重合温度は、通常、30℃以上100℃以下が好ましく、35℃以上90℃以下がより好ましく、40℃以上80℃以下がさらに好ましい。重合温度が30℃以上であれば、工業的に効率的な製造が可能である。一方、重合温度が100℃以下であれば、連続的に安定運転が可能である。
本実施形態のエチレン重合体の製造方法における重合圧力は、通常、好ましくは常圧以上2MPa以下、より好ましくは0.1MPa以上1.5MPa以下、さらに好ましくは0.1MPa以上1.0MPa以下である。常圧以上であることにより残留触媒灰分が低いエチレン重合体が得られる傾向にあり、2MPa以下であることにより、塊状のスケールを発生させることがなく、エチレン重合体を安定的に生産できる傾向にある。また、β/γを制御する観点から、エチレンのフィード口は可能な限り触媒フィード口に近いことが好ましい。
本実施形態のエチレン重合体は、前述のとおりα130の割合が、40%以上60%以下であり、かつβ/γが1.0以上4.0以下である。すなわち、エチレン重合体を分子運動性の異なる3成分に分けた際に、それぞれの成分の量を適切に制御することが必要である。そのためには、結晶化を阻害することなく、かつ分子の絡み合いを発生させることが重要である。
結晶化を阻害しないという観点からは、重合後のスラリーを遠心分離機によりエチレン重合体と溶媒とを分離するまでエチレン重合体スラリーの温度を65℃以上に保持することが好ましい。エチレン重合体スラリーの温度を65℃以上に維持することにより遠心分離において不純物を効果的に除去することができ、固相状態におけるポリマーの秩序性を高めることができる。
また、分子の絡み合いを発生させる観点からは、重合系内のスラリー濃度を、好ましくは30質量%以上50質量%以下、より好ましくは40質量%以上50質量%以下とする。スラリー濃度を30質量%以上とすることにより、重合時において触媒上の反応点付近の温度を適度に高く保持し、分子の絡み合いを促進することにより分子間の拘束を高めることができる傾向にある。一方、スラリー濃度を50質量%以下とすることにより、塊状のスケールを発生させることがなく、エチレン重合体を安定的に生産できる傾向にある。
また、本実施形態のエチレン重合体は、α130/α30が0.1以上0.65以下であることが好ましい。このようなエチレン重合体を得るには、例えば、エチレン重合体のスラリーを遠心分離機によりエチレン重合体と溶媒とを分離するまでにバッファータンク等で2時間以上滞留させることが好ましい。重合体スラリーを2時間以上滞留させることにいより、30℃におけるエチレン重合体の最も運動性の低い運動成分(α30)の組成分率が増大し、α130/α30の比を0.1以上0.65以下とすることができる。
本実施形態のエチレン重合体の製造方法における溶媒分離方法は、デカンテーション法、遠心分離法、フィルター濾過法等によって行うことができ、エチレン重合体と溶媒との分離効率の観点から、遠心分離法が好ましい。溶媒分離後にエチレン重合体に含まれる溶媒の量は、特に限定されないが、エチレン重合体の重量に対して、好ましくは70質量%以下であり、より好ましくは60質量%以下であり、さらに好ましくは50質量%以下である。エチレン重合体に含まれる溶媒が少量の状態で溶媒を乾燥除去することにより、溶媒中に含まれる金属成分や低分子量成分等がエチレン重合体に残存しにくい傾向にある。
本実施形態のエチレン重合体を合成するために使用した触媒の失活は、特に限定されないが、α130の組成分率を制御する観点から、エチレン重合体と溶媒とを分離した後に実施することが好ましい。溶媒と分離した後に触媒を失活させるための薬剤を導入することにより、溶媒中に含まれる低分子量成分や触媒成分等の析出を低減することができる。
触媒系を失活させる薬剤としては、例えば、酸素、水、アルコール類、グリコール類、フェノール類、一酸化炭素、二酸化炭素、エーテル類、カルボニル化合物、アルキン類等を挙げることができる。
本実施形態のエチレン重合体の製造方法における乾燥温度は、通常、50℃以上150℃以下が好ましく、50℃以上130℃以下がより好ましく、50℃以上100℃以下がさらに好ましい。乾燥温度が50℃以上であれば、効率的な乾燥が可能である。一方、乾燥温度が150℃以下であれば、エチレン重合体の分解や架橋を抑制した状態で乾燥することが可能である。本実施形態では、上記のような各成分以外にもエチレン重合体の製造に有用な他の公知の成分を含むことができる。
本実施形態のエチレン重合体の製造方法において、重合平均分子量や分子量分布(Mw/Mn)を制御することや、最も運動性の低い成分(α30やα130)、中間の運動成分(β)及び最も運動性の高い成分(γ)の比を調整することのために、重合系に水素を存在させることが好ましい。
水素は重合反応器内にポンプで連続的に供給することができ、水素濃度は、気相のエチレンに対し、10〜20mol%であることが好ましく、12〜18mol%であることがより好ましい。
[添加剤]
さらに、本実施形態のエチレン重合体は、中和剤、酸化防止剤、及び耐光安定剤等の添加剤を含有してもよい。
中和剤はエチレン重合体中に含まれる塩素キャッチャー、又は成形加工助剤等として使用される。中和剤としては、特に限定されないが、具体的には、カルシウム、マグネシウム、バリウム等のアルカリ土類金属のステアリン酸塩が挙げられる。中和剤の含有量は、特に限定されないが、好ましくは5,000ppm以下であり、より好ましくは4,000ppm以下であり、さらに好ましくは3,000ppm以下である。
酸化防止剤としては、特に限定されないが、具体的には、ジブチルヒドロキシトルエン、ペンタエリスチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート等のフェノール系酸化防止剤が挙げられる。酸化防止剤の含有量は、特に限定されないが、好ましくは5,000ppm以下であり、より好ましくは4,000ppm以下であり、さらに好ましくは3,000ppm以下である。
耐光安定剤としては、特に限定されないが、具体的には、2−(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系耐光安定剤;ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジン)セバケート、ポリ[{6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}]等のヒンダードアミン系耐光安定剤が挙げられる。耐光安定剤の含有量は、特に限定されないが、好ましくは5,000ppm以下であり、より好ましくは4,000ppm以下であり、さらに好ましくは3,000ppm以下である。
本実施形態のエチレン重合体には、粘度平均分子量や分子量分布等が異なるエチレン重合体をブレンドすることもでき、低密度エチレン重合体、線状低密度エチレン重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン等の他の樹脂をブレンドすることもできる。また、本実施形態のエチレン重合体は、パウダー状、又はペレット状であっても好適に使用することができる。
[用途]
本実施形態のエチレン重合体を含む成形体は、延伸成形体、微多孔膜、又は電池用セパレータとして好適に用いることができる。このような成形体としては、例えば、二次電池用セパレータ、特にはリチウムイオン二次電池セパレータ、高強度繊維、微多孔膜やゲル紡糸が挙げられる。
以下、実施例及び比較例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。
[参考例]触媒合成例
〔固体触媒成分[A]の調製〕
充分に窒素置換された8Lステンレス製オートクレーブにヘキサン1,600mLを添加した。5℃で攪拌しながら1mol/Lの四塩化チタンヘキサン溶液800mLと1mol/Lの組成式AlMg(C11(OSi(C)H)で表される有機マグネシウム化合物のヘキサン溶液800mLとを4時間かけて同時に添加した。添加後、ゆっくりと昇温し、10℃で1時間反応を継続させた。反応終了後、上澄み液を1,600mL除去し、ヘキサン1,600mLで5回洗浄することにより、固体触媒成分[A]を調製した。
〔固体触媒成分[B]の調製〕
(1)(B−1)担体の合成
充分に窒素置換された8Lステンレス製オートクレーブに2mol/Lのヒドロキシトリクロロシランのヘキサン溶液1,000mLを仕込み、65℃で攪拌しながら組成式AlMg(C11(OCで表される有機マグネシウム化合物のヘキサン溶液2,550mL(マグネシウム2.68mol相当)を4時間かけて滴下し、さらに65℃で1時間攪拌しながら反応を継続させた。反応終了後、上澄み液を除去し、1,800mLのヘキサンで4回洗浄し、(B−1)担体を得た。
(2)固体触媒成分[B]の調製
上記(B−1)担体110gを含有するヘキサンスラリー1,970mLに50℃で攪拌しながら1mol/Lの四塩化チタンヘキサン溶液110mLと1mol/Lのジエチルアルミニウムクロリドのヘキサン溶液110mLとを同時に1時間かけて添加した。添加後、50℃で1時間反応を継続させた。反応終了後、上澄み液を1,100mL除去し、ヘキサン1,100mLで2回洗浄することにより、固体触媒成分[B]を調製した。
〔固体触媒成分[C]の調製〕
上記(B−1)担体110gを含有するヘキサンスラリー1,970mLに10℃で攪拌しながら1mol/Lの四塩化チタンヘキサン溶液110mLと1mol/Lの組成式AlMg(C11(OSi(C)H)で表される有機マグネシウム化合物のヘキサン溶液110mLとを同時に1時間かけて添加した。添加後、10℃で1時間反応を継続させた。反応終了後、上澄み液を1,100mL除去し、ヘキサン1,100mLで2回洗浄することにより、固体触媒成分[C]を調製した。
〔固体触媒成分[D]の調製〕
(1)(D−1)担体の合成
担体(D−1)の前駆体として、平均粒径7μm、比表面積660m/g、細孔容積1.4mL/g、圧縮強度7MPaのシリカを用いた。
窒素置換した容量8Lオートクレーブに加熱処理後のシリカ(130g)をヘキサン2,500mL中に分散させ、スラリーを得た。得られたスラリーに、攪拌下20℃にて、ルイス酸性化合物であるトリエチルアルミニウムのヘキサン溶液(濃度1M)を195mL加えた。その後、2時間攪拌し、トリエチルアルミニウムとシリカの表面水酸基とを反応させて、トリエチルアルミニウムを吸着させた(D−1)担体のヘキサンスラリー2,695mLを調製した。
(遷移金属化合物成分[E]の調製)
遷移金属化合物(E−1)として、[(N−t−ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)ジメチルシラン]チタニウム−1,3−ペンタジエン(以下、「錯体1」と略称する)を使用した。また、有機マグネシウム化合物(E−2)として、組成式Mg(C)(C)(以下、「Mg1」と略称する)を使用した。
200mmolの錯体1をイソパラフィン炭化水素(エクソンモービル社製アイソパーE)1,000mLに溶解し、これにMg1のヘキサン溶液(濃度1M)を40mL加え、更にヘキサンを加えて錯体1の濃度を0.1Mに調整し、遷移金属化合物成分[E]を得た。
(活性化剤[F]の調製)
ボレート化合物(F−1)として、ビス(水素化タロウアルキル)メチルアンモニウム−テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(以下、「ボレート」と略称する)17.8gをトルエン156mLに添加して溶解し、ボレートの100mmol/Lトルエン溶液を得た。このボレートのトルエン溶液に(F−2)としてエトキシジエチルアルミニウムの1mol/Lヘキサン溶液15.6mLを室温で加え、さらにトルエンを加えて溶液中のボレート濃度が70mmol/Lとなるように調整した。その後、室温で1時間攪拌し、ボレートを含む活性化剤[F]を調製した。
(固体触媒[D]の調製)
上記操作により得られた担体(D−1)のスラリー2,695mLに、25℃にて400rpmで撹拌しながら、上記操作により得られた活性化剤[F]219mLと、遷移金属化合物成分[E]175mLと、を別のラインから定量ポンプを用い、同時に添加し、添加時間30分で、その後、3時間反応を継続することにより、固体触媒[D]を調製した。
(液体成分[G]の調製)
有機マグネシウム化合物(G−1)として、組成式AlMg(C(C12(以下、「Mg2」と略称する)を使用した。
200mLのフラスコに、ヘキサン40mLとMg2を、MgとAlの総量として38.0mmolを攪拌しながら添加し、20℃でメチルヒドロポリシロキサン(25℃における粘度20センチストークス;以下、「シロキサン化合物」と略称する)2.27g(37.8mmol)を含有するヘキサン40mLを攪拌しながら添加し、その後80℃に温度を上げて3時間、攪拌下で反応させることにより、液体成分[G]を調製した。
[実施例1]
ヘキサン、エチレン、水素、触媒を、攪拌装置が付いたベッセル型300L重合反応器に連続的に供給した。重合圧力は0.5MPaであった。重合温度はジャケット冷却により80℃に保った。固体触媒成分[A]と、助触媒としてトリイソブチルアルミニウムを使用した。トリイソブチルアルミニウムは10mmol/hrの速度で重合器に添加した。固体触媒成分[A]は、エチレン重合体の製造速度が10kg/hrとなり、重合器内のスラリー濃度が40質量%になるように供給した。ヘキサンは液面レベルが一定に保たれるように供給した。水素を、気相のエチレンに対する水素濃度が15mol%になるようにポンプで連続的に供給した。触媒活性は75,000g−PE/g−固体触媒成分[A]であった。重合スラリーは、連続的に圧力0.05Mpa、温度70℃のフラッシュドラムに抜き、未反応のエチレン及び水素を分離した。
次に、重合スラリーは、66℃以上に保温された状態で、バッファータンクで2時間滞留させた後に連続的に遠心分離機に送られ、ポリマーとそれ以外の溶媒等とを分離した。その時のポリマーに対する溶媒等の含有量は45%であった。
分離されたエチレン重合体パウダーは、85℃で窒素ブローしながら乾燥した。なお、この乾燥工程で、重合後のパウダーに対し、スチームを噴霧して、触媒及び助触媒の失活を実施した。得られたエチレン重合体パウダーに対し、ステアリン酸カルシウム(大日化学社製、C60)を1,000ppm添加し、ヘンシェルミキサーを用いて、均一混合した。得られたエチレン重合体パウダーを目開き425μmの篩を用いて、篩を通過しなかったものを除去することでエチレン重合体パウダーを得た。得られたエチレン重合体の特性を下記に示す方法で測定した。結果を表1に示す。
(微多孔膜の製造方法)
エチレン重合体パウダー100質量部に、酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を0.3質量部添加し、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、エチレン重合体混合物を得た。得られたエチレン重合体混合物は窒素で置換を行った後に、二軸押出機へ窒素雰囲気下でフィーダーを介して投入した。さらに流動パラフィン(松村石油(株)製P−350(登録商標))150質量部をサイドフィードで押出機に注入し、200℃条件で混練し、押出機先端に設置したTダイから押出した後、ただちに25℃に冷却したキャストロールで冷却固化させ、厚さ900μmのゲル状シートを成形した。
このゲル状シートを120℃で同時二軸延伸機を用いて7×7倍に延伸した後、この延伸フィルムをメチルエチルケトンに浸漬し、流動パラフィンを抽出除去後、乾燥した。さらに125℃、3分アニールし、微多孔膜を得た。得られた膜を下記に示す方法で物性を測定した。結果を表1に示す。
〔各種特性及び物性の測定方法〕
(1)分子量測定
エチレン重合体20mgにo−ジクロロベンゼン15mLを導入して、150℃で1時間撹拌することで調製したサンプル溶液について、下記の条件によりゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)の測定を行った。測定結果から、市販の単分散ポリスチレンを用いて作成した検量線に基づいて、数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、及び分子量分布(Mw/Mn)を求めた。
装置:Waters社製150−C ALC/GPC
検出器:RI検出器
移動相:o−ジクロロベンゼン(高速液体クロマトグラフ用)
流量:1.0mL/分
カラム:Shodex製AT−807Sを1本と東ソー製TSK−gelGMH−H6を2本連結したものを用いた。
カラム温度:140℃
(2)パルスNMR
パルスNMRのソリッドエコー法で測定された30℃及び130℃における3成分の組成分率は、下記条件で測定した。
測定装置:日本電子社製 JNM−Mu25
観測核:
測定:T
測定法:ソリッドエコー法
パルス幅:2.2〜2.3μs
パルス間隔:7.0μs〜9.2μs
積算回数:256回
測定温度:30℃、50℃、70℃、90℃、110℃、130℃(測定温度はサンプル内部の温度であり、装置温度が設定温度に達してから5分後にサンプル内部温度が測定温度になるように装置温度を調整し、測定を開始した)
繰り返し時間:3s
解析方法:式1を用いて、解析ソフト(IGOR Pro6.3)によりフィッティングを行い、3成分に近似した。
M(t)=αexp(−(1/2)(t/Tα)sinbt/bt+βexp(−(1/Wa)(t/TβWa)+γexp(−t/Tγ) 式1
α:α成分の組成分率(%)
α:α成分の緩和時間(msec)
β:β成分の組成分率(%)
β:β成分の緩和時間(msec)
γ:γ成分の組成分率(%)
γ:γ成分の緩和時間(msec)
t:観測時間(msec)
Wa:形状係数
b:形状係数
(3)残留触媒灰分(Ti、Mg、Alの合計含有量)
試料0.2gをテフロン(登録商標)製分解容器に秤取り、高純度硝酸を加えてマイルストーンゼネラル社製マイクロウェーブ分解装置ETHOS−TCにて加圧分解後、日本ミリポア社製超純水製造装置で精製した純水で全量を50mLとしたものを検液として使用した。上記検液に対し、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP−MS)Xシリーズ2を使用して、内標準法でTi、Mg、Alの定量を行った。
(4)粒度分布(D90/D10)
レーザー式粒度分布測定器(島津製作所社製 SALD−2100)により、D90とD10を測定し、D90/D10を粒度分布とした。
(5)膜厚
微多孔膜の膜厚は、東洋精機製の微小測厚器(タイプKBM(登録商標))を用いて室温23℃で測定した。
(6)熱収縮率
微多孔膜をMD方向に10mm幅で100mmの長さにカットした。カットしたものを130℃熱風オーブンに入れて1時間加熱した。元の長さ(100mm)に対する収縮した長さの割合で熱収縮率(%)を求めた。
(7)気孔率
気孔率は10cm×10cm角の試料を微多孔膜から切り取り、その体積(cm)と質量(g)を求め、それらと膜密度(g/cm)により、次式を用いて計算した。
気孔率=(体積−質量/膜密度)/体積×100
膜密度は、0.95g/cmとした。
(8)熱収縮率、気孔率の変化
アニールの条件を温度133℃、アニール時間60秒に変えて得られた微多孔膜についての温度125℃、アニール時間3分における熱収縮率、気孔率からの変化を測定した。なお、熱収縮率は(6)の方法、気孔率は(7)の方法で測定した。
熱収縮率の変化=熱収縮率125−熱収縮率133
熱収縮率125:125℃、3分アニールした際の熱収縮率
熱収縮率133:133℃、1分アニールした際の熱収縮率
表1中、熱収縮率の変化が1%以下のものを◎、1%より大きく3%未満のものを○、3%以上のものを×とした。
気孔率の変化=気孔率125−気孔率133
気孔率125:125℃、3分アニールした際の気孔率
気孔率133:133℃、1分アニールした際の気孔率
表1中、気孔率の変化が5%未満のものを◎、5%以上10%未満のものを○、10%以上のものを×とした。
(9)膜の外観
微多孔膜100mあたりに、ムラやスジ、未溶融物による白点等の外観不良を目視で観察した。表1中、外観不良が全く見えないものは◎、3ヶ所以下を○、4か所以上を×とした。
(10)気孔率のムラ
気孔率のムラは、10cm×10cm角の試料を微多孔膜のTD方向に対して中央に位置する部分と端に位置する部分からそれぞれ切り取り、(7)と同様の方法で求めた気孔率の差を測定した。気孔率の差が1%未満のものを◎、1%以上2%未満のものを○、2%以上のものを×とした。
(11)ダイスの堆積物
5時間製膜を実施した際に、押出機のダイスへの付着物を観察した。表1中、堆積物がないものを○、堆積物が発生したものを×とした。
[実施例2]
重合工程において、固体触媒成分[A]を用いずに、固体触媒成分[B]を用い、水素濃度を14mol%にしたこと以外は実施例1と同様の操作により、実施例2のエチレン重合体パウダーを得た。実施例2の微多孔膜は実施例1と同様の操作によって得た。
[実施例3]
重合工程において、水素濃度を10mol%としたこと以外は実施例1と同様の操作により、実施例3のエチレン重合体パウダーを得た。実施例3の微多孔膜は実施例1と同様の操作によって得た。
[実施例4]
重合工程において、固体触媒成分[A]を用いずに、固体触媒成分[C]を用い、水素濃度を10mol%としたこと以外は実施例1と同様の操作により、実施例4のエチレン重合体パウダーを得た。実施例4の微多孔膜は実施例1と同様の操作によって得た。
[実施例5]
実施例1と同様の重合反応器を使用し、重合圧力は0.8MPa、重合温度はジャケット冷却により75℃に保った。ヘキサンは60L/hrで重合器に供給した。液体成分[G]を5mol/hrで供給した。固体触媒成分[D]を用い、あらかじめ2L/hrの水素と接触させて、製造速度が10kg/hr、重合系内のスラリー濃度が40質量%になるように重合器に供給した。重合器以降の工程は実施例1と同様の操作により、実施例5のエチレン重合体パウダーを得た。実施例5の微多孔膜は実施例1と同様の操作によって得た。
[実施例6]
第一の重合で、実施例1と同様の重合反応器を用いた。重合圧力は0.5MPaであった。重合温度はジャケット冷却により80℃に保った。ヘキサンは20リットル/時間の速度で供給した。固体触媒成分[A]と、助触媒としてトリイソブチルアルミニウムを使用した。トリイソブチルアルミニウムは10mmol/hrの速度で重合器に添加した。固体触媒成分[A]は、重合器内のスラリー濃度が40質量%になるように供給した。重合スラリーは液面レベルが一定に保たれるように抜き出した。水素を、気相のエチレンに対する水素濃度が6mol%になるようにポンプで連続的に供給した。重合スラリーは、連続的に圧力0.05Mpa、温度70℃のフラッシュドラムに抜き、未反応のエチレン及び水素を分離した。続いて第二の重合で、攪拌装置が付いたベッセル型300L重合反応器に重合スラリーをスラリーポンプにより連続的に導入した。スラリーポンプには重合器内のスラリー濃度が40質量%になるようにヘキサンを供給した。重合圧力は0.5MPa、重合温度はジャケット冷却により80℃に保った。水素を、気相のエチレンに対する水素濃度が25mol%になるようにポンプで連続的に供給した。重合スラリーは、連続的に圧力0.05Mpa、温度70℃のフラッシュドラムに抜き、未反応のエチレン及び水素を分離した。重合器以降の工程は実施例1と同様の操作により、実施例6のエチレン重合体パウダーを得た。実施例6の微多孔膜は実施例1と同様の操作によって得た。
[実施例7]
重合工程において、水素濃度を7.5mol%とし、さらにプロピレンを0.2mol%になるように供給したこと以外は実施例4と同様の操作により、実施例7のエチレン重合体パウダーを得た。実施例7の微多孔膜は実施例1と同様の操作によって得た。
[実施例8]
重合工程において、重合スラリーのバッファータンクにおける滞留時間を1時間にしたこと以外は実施例3と同様の操作により、実施例8のエチレン重合体パウダーを得た。実施例8の微多孔膜は実施例1と同様の操作によって得た。
[比較例1]
重合工程において、水素濃度を23mol%としたこと以外は実施例1と同様の操作により、比較例1のエチレン重合体パウダーを得た。比較例1の微多孔膜は実施例1と同様の操作によって得た。
[比較例2]
重合工程において、水素濃度を1.5mol%としたこと以外は実施例1と同様の操作により、比較例2のエチレン重合体パウダーを得た。比較例2の微多孔膜は実施例1と同様の操作によって得た。
[比較例3]
重合工程において、重合器内のスラリー濃度を25質量%になるように調整したこと以外は実施例3と同様の操作により、比較例3のエチレン重合体パウダーを得た。比較例3の微多孔膜は実施例1と同様の操作によって得た。
[比較例4]
重合工程において、重合スラリーを保温することなく遠心分離機に送ったこと以外は実施例3と同様の操作により、比較例4のエチレン重合体パウダーを得た。この時遠心分離機に供給される重合スラリーの温度は55℃であった。比較例4の微多孔膜は実施例1と同様の操作によって得た。
実施例1〜8及び比較例1〜4のエチレン重合体パウダーの物性、並びに微多孔膜の評価結果を表1に示す。
Figure 0006454823
本出願は、2016年11月8日出願の日本特許出願(特願2016−218190号)に基づくものであり、それらの内容はここに参照として取り込まれる。
本発明のエチレン重合体は、耐熱性に優れるため、エチレン重合体を含むフィルムや微多孔膜等は耐熱収縮性に優れたものとなる。特に、微多孔膜を形成する際に、気孔率を保持しながら高温短時間でアニールすることが可能で、高生産性が求められる微多孔膜に好適に使用できるので高い産業上の利用可能性を有する。

Claims (9)

  1. 重量平均分子量(Mw)が200,000以上3,000,000以下であり、
    パルスNMRのソリッドエコー法により測定された130℃における自由誘導減衰を3成分近似した場合において、最も運動性の低い成分(α130)の割合が40%以上60%以下であり、中間の運動成分(β)の割合と最も運動性の高い成分(γ)の割合との比(β/γ)が1.0以上4.0以下である、エチレン重合体(ただし、気相重合法により、エチレン、又はエチレンを含む単量体を(共)重合させる方法により製造されるエチレン重合体は除く)
  2. 前記パルスNMRのソリッドエコー法により、130℃において測定された最も運動性の低い成分(α130)の割合と、30℃において測定された最も運動性の低い成分(α30)の割合との比(α130/α30)が、0.4以上0.65以下である、請求項1に記載のエチレン重合体。
  3. 重量平均分子量(Mw)が、250,000以上800,000以下である、請求項1又は2に記載のエチレン重合体。
  4. 分子量分布(Mw/Mn)が、5以上15以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のエチレン重合体。
  5. Ti、Mg及びAlからなる群より選択される1種以上の含有量が、50ppm以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のエチレン重合体。
  6. 形状が、パウダーである、請求項1〜5のいずれか一項に記載のエチレン重合体。
  7. レーザー粒度計により測定した粒度のD90/D10の比が、1.30〜1.80である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のエチレン重合体。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載のエチレン重合体を含む、延伸成形体。
  9. 請求項1〜7のいずれか一項に記載のエチレン重合体を含む、微多孔膜。
JP2018517663A 2016-11-08 2017-10-25 エチレン重合体、延伸成形体及び微多孔膜 Active JP6454823B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016218190 2016-11-08
JP2016218190 2016-11-08
PCT/JP2017/038466 WO2018088209A1 (ja) 2016-11-08 2017-10-25 エチレン重合体、延伸成形体及び微多孔膜

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2018088209A1 JPWO2018088209A1 (ja) 2018-11-08
JP6454823B2 true JP6454823B2 (ja) 2019-01-16

Family

ID=62109684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018517663A Active JP6454823B2 (ja) 2016-11-08 2017-10-25 エチレン重合体、延伸成形体及び微多孔膜

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10947361B2 (ja)
EP (1) EP3366708B1 (ja)
JP (1) JP6454823B2 (ja)
KR (1) KR101981906B1 (ja)
CN (1) CN108290976A (ja)
WO (1) WO2018088209A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110714231A (zh) * 2018-07-13 2020-01-21 旭化成株式会社 乙烯聚合物纤维
US20230407064A1 (en) * 2020-11-26 2023-12-21 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Polyethylene Powder and Molded Article

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5586152A (en) 1978-12-23 1980-06-28 Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai Manufacture of semiconductor device
US4283515A (en) * 1979-03-27 1981-08-11 The Dow Chemical Company Support, catalyst and process for polymerizing olefins
DE69328612T2 (de) * 1992-12-25 2000-08-31 Idemitsu Petrochemical Co Polyolefinharz und dieses Harz enthaltende Zusammensetzung
JP4098401B2 (ja) 1998-05-19 2008-06-11 旭化成ケミカルズ株式会社 ポリオレフィン製の電池セパレーター用微多孔膜
JP4986199B2 (ja) 2001-05-18 2012-07-25 旭化成イーマテリアルズ株式会社 ポリエチレン製微多孔膜及びそれを用いた電池
JP2006307069A (ja) 2005-04-28 2006-11-09 Nhk Spring Co Ltd 発泡体用樹脂組成物、発泡体、および発泡体の製造方法
KR100943235B1 (ko) * 2005-05-16 2010-02-18 에스케이에너지 주식회사 압출혼련성과 물성이 우수한 고밀도폴리에틸렌 미세다공막및 그 제조방법
JP5191113B2 (ja) * 2005-09-27 2013-04-24 旭化成ケミカルズ株式会社 エチレン系重合体組成物パウダー
JP2008012699A (ja) 2006-07-03 2008-01-24 Nitto Denko Corp 樹脂成形物の製造方法
CN101568575B (zh) 2006-12-04 2013-06-05 旭化成电子材料株式会社 聚烯烃制微多孔膜
US20110236764A1 (en) * 2008-11-17 2011-09-29 Toray Tonen Specialty Separator Godo Kaisha Microporous membranes and methods for producing and using such membranes
US8828529B2 (en) * 2010-09-24 2014-09-09 Chevron Phillips Chemical Company Lp Catalyst systems and polymer resins having improved barrier properties
WO2012133717A1 (ja) * 2011-03-30 2012-10-04 日本ポリエチレン株式会社 エチレン系重合体、ポリエチレン系樹脂組成物とその用途、オレフィン重合用触媒成分、該成分を含むオレフィン重合用触媒および該触媒を用いたエチレン系重合体の製造方法
US10301409B2 (en) * 2011-03-30 2019-05-28 Japan Polyethylene Corporation Ethylene-based polymer, manufacturing method of ethylene-based polymer and manufacturing method of catalyst for polymerization, and molded article of hollow plastics containing ethylene-based polymer and use thereof
CN104105720A (zh) * 2011-12-19 2014-10-15 提克纳有限公司 制备高分子量聚乙烯的方法
JP2013199597A (ja) 2012-03-26 2013-10-03 Toray Battery Separator Film Co Ltd ポリエチレン微多孔膜
JP5830064B2 (ja) * 2012-08-10 2015-12-09 旭化成ケミカルズ株式会社 高分子量ポリエチレンパウダー、微多孔膜、及び高強度繊維
JP5767202B2 (ja) 2012-12-18 2015-08-19 旭化成ケミカルズ株式会社 エチレン重合体並びに延伸成形体、微多孔膜、及び電池用セパレータ
JP5767203B2 (ja) * 2012-12-19 2015-08-19 旭化成ケミカルズ株式会社 エチレン重合体並びに延伸成形体、微多孔膜、及び電池用セパレーター
JP5774084B2 (ja) * 2013-12-20 2015-09-02 旭化成ケミカルズ株式会社 ポリエチレンパウダー
JP5830187B2 (ja) * 2014-03-03 2015-12-09 旭化成ケミカルズ株式会社 ポリエチレンパウダー、微多孔膜、及び繊維

Also Published As

Publication number Publication date
EP3366708A4 (en) 2019-03-06
US10947361B2 (en) 2021-03-16
CN108290976A (zh) 2018-07-17
EP3366708A1 (en) 2018-08-29
WO2018088209A1 (ja) 2018-05-17
JPWO2018088209A1 (ja) 2018-11-08
US20190248979A1 (en) 2019-08-15
KR101981906B1 (ko) 2019-05-23
KR20180070594A (ko) 2018-06-26
EP3366708B1 (en) 2024-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5767202B2 (ja) エチレン重合体並びに延伸成形体、微多孔膜、及び電池用セパレータ
JP5767203B2 (ja) エチレン重合体並びに延伸成形体、微多孔膜、及び電池用セパレーター
WO2020189443A1 (ja) ポリエチレンパウダー、及びその成形体
KR102212011B1 (ko) 폴리에틸렌 파우더, 성형체 및 미다공막
US10544240B2 (en) Ethylene polymer, stretched molded article, microporous membrane and fiber
CN114051503B (zh) 聚乙烯粉末、成型体
JP6454823B2 (ja) エチレン重合体、延伸成形体及び微多孔膜
KR101886993B1 (ko) 에틸렌계 중합체 및 성형체
KR102298246B1 (ko) 에틸렌 중합체 입자 및 성형체
JP7330304B2 (ja) ポリエチレンパウダー及びその成形体
JP6867187B2 (ja) ポリエチレン粒子及び成形体
JP6366888B1 (ja) エチレン重合体、延伸成形体、微多孔膜、及び繊維
JP6896397B2 (ja) エチレン系重合体、延伸成形体及び微多孔膜
WO2022270571A1 (ja) ポリエチレンパウダー、及びその成形体
CN116391296A (zh) 聚乙烯粉末和成型体

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180710

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180927

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181120

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181217

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6454823

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150