JPS5933601B2 - 結晶性プロピレン−エテン−ブテン−1三元共重合体の製造方法 - Google Patents

結晶性プロピレン−エテン−ブテン−1三元共重合体の製造方法

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JPS5933601B2
JPS5933601B2 JP49121056A JP12105674A JPS5933601B2 JP S5933601 B2 JPS5933601 B2 JP S5933601B2 JP 49121056 A JP49121056 A JP 49121056A JP 12105674 A JP12105674 A JP 12105674A JP S5933601 B2 JPS5933601 B2 JP S5933601B2
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F210/00Copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F210/16Copolymers of ethene with alpha-alkenes, e.g. EP rubbers
    • 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
    • C08F210/00Copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、結晶TiCl3あるいは TiCl3・ nA1C13(n=0.2〜0.6)を
一方とし塩素含有アルミニウム有機化合物をもう一方と
する混合触媒によつて場合によつては水素の存在下に低
圧法によつて10重量%までのエテンと5重量%までの
ブテンー1とを含有する結晶性プ、ロピレンーエテンー
ブテンー1−三元共重合体の製造方法に関する。
アイソタクチック−ポリプロピレンあるいは10%まで
のブテンー1を含有するその結晶性共重合体は、従来技
術に属していない方法(ドイツ特許出願第P23384
78.3号)に従つてブテンー2中でまたは、5%まで
のブテンー1を含有するブテンー2含有C4−留分中で
プロピレンを重合することによつて得られる。
ブテンー2またはブテンー2含有C4留分中での重合は
、プロピレンを蒸発冷却を用いての平均的圧力のもとで
重合しそして得られたポリプロピレンを簡単な方法で処
理できるという長所を有している。この方法によつて得
られる重合体は高いアイソタクチック性およびこれに相
応した高い引張強度の値を匹敵する良好なノッチ付衝撃
強度値とともに有している。
この種の重合体のノッチ付衝撃強度値を更に高めること
が種々の用途分野の為に望まれている。プロピレンをエ
チレンと共重合させることによつて強度を改善すること
は公知である。
これは一般に段階的重合によつて行なわれる。この方法
によると最初に1種類の単量体、例えばプロピレンが重
合され、その単量体例えばプロピレンのその重合の後に
、未反応プロピレンを圧力解放除去し、場合によつては
次いで尚不活性気体ですすぎ、そしてそれに次いで初め
て第2番目の単量体、好ましくはエチレンを添加し重合
する。プロピレンとエチレンとの段階的重合はプロツク
共重合体を製造する為に場合によつては多数回繰返し行
なうことができる。多段階でのこの重合法によつて、後
処理を防害したり強度を低下させたりする非晶質のプロ
ピレン−エチレン一共重合体が重合の際に生じるのを避
けられる。しかしこの重合法は、予め重合された単量体
が各段階毎に除かれてしまい非常に不経済であるという
大きな欠点を有している。更にこの方法の場合、ノツチ
付衝撃強度を改善する為に多量のエチレン、即ちプロピ
レンに対して約30%までのエチレンが必要とされる。
従つて、改善された強度を有するポリプロピレンを簡単
に重合の際でも後処理の際でも製造できる方法に興昧が
もたれる。この課題は驚ろくべきことに、ブテン−2ま
たは、0.1〜2.5%のブテン−1を含有するブテン
2含有C4一留分中で、用いられるプロピレン量に関し
て10%までのエチレンの添加下にプロピレンを重合す
ることによつて解決される。
ブテン−2は、大抵の文献によるチグラ一・ナツタ触媒
の影響下ではプテン一1に異性化しそしてこの触媒の存
在下に重合してポリブテンになつてしまうので〔米国特
許第2956989号明細書、ドイツ特許出願公開第1
545042号明細書、フランス特許第1415239
号明細書、R.O.シムコツクス(SynlcOx)の
J.POlynlerScj.PartB2(1964
)、遥10、第947〜949頁、T.オツ一(0ts
u)等のJ.POlynlerSei.A4(1966
)黒6第1579〜1593頁、等〕、希釈剤としては
不適当であるに違いないこれらの記述とは反対に、プロ
ピレンがブテン−2中においてチグラ・ナツタ触媒によ
つて非常に良好に重合して結晶性重合体に成り得ること
は、予期されていなかつた。更に驚くべきことに、僅か
な量のブテン−1を含有するブテン−2中でエチレンの
添加後に結晶性のプロピレン−エチレン−ブテン−1−
三元共重合体を得ることさえ可能である。この三元共重
合体は、ブテン−2のブテン−1含有率に相当する程の
ブテンー1を含んでいる。この方法にはブテン−2ある
いは0.1〜2.5%殊に0.1〜1.5%のブテン−
1成分を有するブテン−2含有C4一留分が適している
イソ−ブテン成分は0.5%をできるだけ超過量含有す
るべきでない。特にブテン−2−ブタン−ブテン−1混
合物は、C4一留分の内の、従来尚お用途分野が与えら
れていなかつた、ブテン−1濃縮処理時の溜液生成物で
ある。驚くべきことにプロピレンのブテン−2中あるい
は、ブテン−2−ブタン混合物の如きブテン−2の豊富
なC4一留分中における反応速度は、実質的に純ブテン
申におけるよりも大きい。この重合は、約100℃まで
、殊に30〜80℃、特に40〜60℃の温度および約
25気圧ゲージまで殊に20気圧ゲージまで、特に4〜
15気圧ゲージのもとでチグラ一・ナツタ触媒によつて
行なう。
低い重合温度の場合、結晶質成分の多い重合体が得られ
る。低い重合温度は、特に多量のブテン−1およびエチ
レンを用いた場合に、例えばブテン−1〉1%、エチレ
ン〉2%の場合に興昧が有る。この重合は連続的にも不
連続的にも行なうことができる。適するチグラ一・ナツ
タ一触媒は、塩化チタン()とアルミニウムの塩素含有
金属有機化合物との混合触媒である。
適する三塩化チタンは殊にTiCl3・NAlCl3(
n−0.2〜0.6)の組成のチタン−アルミニウム塩
化物、特にチタン四塩化物を金属アルミニウムまたはア
ルミニウム有機化合物にて還元することによつておよび
場合によつては活性化手段例えば砕細することによつて
生じるγ一およびδ一変性状態が好ましい。アルミニウ
ム有機化合物で還元して得られるチタン−アルミニウム
一塩化物は、還元した後に70〜150℃の況度に加温
するのが好ましい。アルミニウム有機化合物で還元する
場合、得られる三塩化チタンはデカンテーシヨンまたは
ろ過によつて主要量のアルミニウム有機化合物から単離
することができる。しかし単離せずにアルミニウム有機
化合物主としてアルキルーアルミニウムーラ哩物■適す
る塩素含有アルミニウム有機化合物は、殊にジーアルキ
ルアルミニウム塩化物、特にジエチル−アルミニウム塩
化物である。
単離してない三塩化チタンをアルキルアルミニウム−ク
ロリドと一諸に用いた場合、三塩化チタンはアルミニウ
ムトリアルキル、特にアルミニウム−トリエチルとの反
応でジアルキル−アルミニウム−クロリド、特にジエチ
ル−アルミニウム−クロリドに転化する。他の適する塩
素含有アルミニウム有機化合物には、アルキル−アルミ
ニウム−セスキクロリド類およびアルキルーアルミニウ
ムージクロリド類があり、これらは電子供与体と組合せ
ても勿論好都合である。三塩化チタンあるいはチタン一
塩化アルミニウムは、0.1〜3ミリモル/lの量で用
いる。
Al:Tiのモル比は1.1:1〜3.0:1特に1.
3:1〜2.0:1であるのが好ましい。用いるエチレ
ン量は、用いるプロピレンに対して10%まで、殊に1
〜4%、特に1〜3%である。
用いるエチレン一量は用いるブテン−2あるいはブテン
−2含有C4一留分のブテン−1含有量に依存している
。約0.3%の希釈剤のブテン1含有量の場合には2〜
4%が好ましく約0.6%のブテン−1含有量の場合2
〜3%がそして約1.0%のブテン−1含有量の場合に
は1〜2%が好ましい。前記のエチレン量は、エチレン
の添加を全体量の60〜70%の転化率の際に初めて行
なう場合に、特に有利である。エチレンの添加が遅過ぎ
た場合、用いるプロピレンに対して10%までの多量の
エチレンも好都合になる。エチレンの添加が早過ぎた場
合または全重合時間に渡つて連続的にエチレンを添加す
る場合には、僅かな工チレン量が有利である。一定の時
間的間隔で例えば1時間毎にエチレンを加える場合には
、全重合時間に渡つて連続的にエチレンを加えた場合よ
りも多量のエチレンを添加するのが好ましい。僅かな量
のブテン−1を含有するブテン−2の中で僅かな量のエ
チレンの添加下にプロピレンをこのように重合する場合
、プロピレンは例えば90〜100%、エチレンは約2
0〜100%、ブテン−1は約30〜90%重合しそし
てブテン−2は全く重合しない。本方法に従つて得られ
るプロピレン−エチレンブテン−1−三元共重合体は驚
くべきことに、公知のプロピレン−エチレン共重合体よ
りも本質的に優れた不撓性を有し、且つ同時に高い引裂
強度および引裂伸び率を示す。
本方法の他の長所は、非常に少ないコ一またはターモノ
マ一添加量で非常に好都合な性質を得ることができるこ
とである。エチレンの添加は、不連続的にまたは全重合
時間に渡つてまたは重合の一定の時間的区間の間に連続
的に行なうことができる。更に=定の時点にあるいは=
定の時間的間隔で行なうこともできる。前後に連結され
た各容器中においてプロピレンを連続的に重合する際に
エチレンを第2番目の重合容器中にまたは初めて第3番
目の重合容器中に添加する場合、高い強度および僅かな
ヘプタン溶解成分量であつて且つ改善された不撓性を有
する重合体が得られる。これは、不連続的重合の場合の
エチレンの添加にも同様に有効である。エチレンの添加
は、全転化量の50%より多く転化した時に特に75%
より多く転化した時に行なうのが好ましい。段階的重合
の公知の重合方法と異なり本方法の場合、次の単量体の
添加前に前に加えた単量体を除く必要がない。本方法に
従つて製造される重合体は引張強度が高く且つヘプタン
溶解性成分が少ない故に、後処理で溶剤に溶解する成分
を分離する必要が無い。
希釈剤としてブテン−2を用いることは、得られるプロ
ピレン−エチレン−ブテン−1−三元共重合体分散物を
スプレー乾燥するのに特に好都合である。本方法の場合
非晶質の溶解性成分を分離することを省けたことが、後
処理を特に簡単となし且つ経済的にしている。分子量調
整は場合によつては水素を好ましくは用いるプロピレン
に関して0.0005〜0.05重量%、特に0.00
1〜0.01重量%あるいは液体プロピレン11当り約
0.02〜2N1の水素を添加することによつて行なう
実施例中に挙げた特性値は、ポリオレフイン粉から製造
した圧縮板で確認した。
粒状物から製造した圧縮板から確認される値は平均10
%程高い。実施例 1組成TiCl3・0.33A1C
13(主としてδ−変性体で市販のアルミニウム還元さ
れた三塩化チタン)のTiCl3触媒0.014重量部
とジエチル−アルミニウムクロリド0.020重量部と
の混合触媒を用いて20重量部のプロピレン(99%)
を、39.2%のトランス−ブテン−2、19.8%の
シスーブテン一2、39.8%のn−ブタン、1.0%
のブテン−1および0.2%のイソ−ブテンとより成る
50重量部のブテン−2 ブテン1 ブタン混合物
中において0.0002重量部の水素を添加した後に9
〜5気圧ゲージのもとで50℃で重合する。
5時間の重合時間の後に0.4重量部のエチレンを圧入
する。
更に5時間の重合時間の後に0.1重量部の水蒸気を加
えることによつて重合を中止する。その懸濁物をスプレ
ー乾燥することによつて以下の性質を有したプロピレン
−エチレン−ブテン−1−三元共重合体の流動性粉末が
得られる。IR一分析によると三元共重合体は1.7%
のブチレン−1と0.8%のエチレンとを含有している
実施例 20.0002重量部の水素の代りに0.00
015重量部の水素を添加して実施例1の記載に従つて
行なつた場合、次の性質を有した重合体が得られる。
IR一分析によればこの三元共重合体は1。
6%のブチレン−1と0.7%のエチレンを含有してい
る。
実施例 3 0.2重量部のエチレンを用いて実施例1の記載に従つ
て行なうと、次の性質を有した重合体が得られる。
比較例 4 実施例1の記載に従つて処理する、但しエチレンを用い
ない。
以下の性質を有した重合体が得られる。高い分子量であ
るにもかXわらずこの比較試験5のノツチ付衝撃強度は
悪かつた。
実施例 5 39.4%のトランス−ブチレン−2、19.9%のシ
スーブチレン一2、40.0%のブタン、0.6%のブ
チレン−1および0.1%のシスーブチレンOとより成
るC4一留分中において、実施例1に従つて重合を行な
う。
下記の如きエチレン量の添加後に以下の如き特性値を有
したプロピレン重合体が得られる。実施例 6 実施例1で用いたTiCl3・0.33A1C130.
03重量部とジエチル−アルミニウム−モノクロライド
0.04重量部とより成る触媒を用いて18重量部のプ
ロピレン(99%)を、38%のトランス−ブテン−2
、31%のシスーブテン一2、30.5%のブタンおよ
び0.5%のブテン−1とより成る40重量部のブテン
−2の豊富なC4一留分中において(a)0.0003
重量部および(b)0.0006重量部の水素の添加後
に50℃で5気圧ゲージまでの圧力で重合する。
5時間の全重合時間の間に0.36重量部のエチレンを
同時的に配量添加する。
次いで0.2重量部の水を加えることによつて重合を中
止する。圧力解放に以下の特性値を有するプロピレン−
エチレン−ブテン−1−三元共重合体が得られる。実施
例 7 1.5%のブテン−1を含有するブテン−2の豊富なC
4一留分中において実施例6の記載に従つて重合した場
合、以下の特性値を有したポリプロピレンが得られる。
口ピレンを、50重量部のヘキサン中で50℃のもとで
0.0003重量部の水素の添加後に8〜3気圧ゲージ
のもとで重合する。
5時間の重合時間の後に未反応のプロピレンを圧力解散
し除く。
次いで4.5重量部のエチレンと0.0003重量部の
水素とを圧入する。そして50℃のもとで1時間重合す
る。0.2重量部の水を加えて重合を中止し、重合体を
分離装置で分離し、乾燥する。
得られる生成物は以下の特性を有している。IR一分析
によれば得られるプロツク一共重合体は18%のエチレ
ン成分を有している。
非常に費用の掛る重合および後処理であるにも力八わず
、ノツチ付衝撃強度並びに引裂強度および引裂伸び率の
値が、著しく低い分子量を有する実施例6(b)に従う
重合体と比較してさえもより望ましくない。実施例 9
実施例1で用いたTiCl3・0.33A1C130.
014重量部とジエチル−アルミニウムクロリド0.0
22重量部とより成る触媒によつて20重量部のプロピ
レン(99%)を、0.4%のブテンー1を含有するブ
テン−2の豊富なC4一留分60重量部中において70
℃のもとで0.00015重量部の水素の添加後に14
〜9気圧ゲージの圧力で重合する。
6時間の重合時間の後に1.0重量部のエチレンを圧入
し、尚4時間更に重合する。
0.1重量部の水蒸気の存在下にスプレー乾燥した後に
、以下の特性値を有するプロピレン−エチレン−ブテン
−1−三元共重合体が得られる。
実施例 101.0%のブテン−1を含有するブテン−
2の豊富なC4一留分中において70℃の代りに50℃
のもとで実施例9の記載に従つて重合を行ない、6時間
の重合時間の後に1重量部のエチレンの代りに0.5重
量部のエチレンを添加する。
以下の特比較例 11実施例9にて用いられる触媒にて
20重量部の(99%の)プロピレンを、60重量部の
ヘキサン中において70℃のもとで0.00015重量
部の水素の添加後に10〜4気圧ゲージのもとで重合す
る。
10時間の重合時間の後に未反応プロピレンを圧力解放
して除く。
次いで5重量部のエチレンと0.00015重量部の水
素とを圧入し、70℃で2時間重合する。
比較例3に相当する後処理の後に以下の特性値を有する
ポリプロピレンが得られる。IR分析によれば得られた
プロピレンーエチレンープロツク共重合体は19%のポ
リエチレン成分を有している。
このプロピレンーエチレンープロツク共重合体も、本発
明に従うプロピレン−エチレン−ブテン1−三元共重合
体よりも根本的に悪いノツチ付衝撃強度並びに低い引裂
強度を有している。
実施例 12(a) TiCl3・0.5A1C13一
触媒の製造1モルの四塩化チタンを撹拌下に8時間の間
に、1.4モルのエチル−アルミニウム−セスキクロリ
ド(分子量123.7)をヘキサンに溶解した−5℃に
冷却されている溶液に滴下する。
−50℃〜+10℃のもとで12時間の後反応時間の後
に触媒懸濁液を130℃で6時間加熱する。次いで触媒
沈殿物をデカンテーシヨンし、そしてブタンで2度洗浄
する。組成TiCl3・0.51A1C13の三塩化チ
タン触媒1モルが実際に定量的収率で得られる。
(b)重合 0.015重量部の上記TiCl3一触媒と0.024
重量部のジエチル−アルミニウム−モノクロリドとの混
合触媒を用いて20重量部のプロピレン(99%)を、
1.0%のブテン−1を含有するブテン−2の豊富なC
4一留分50重量部中において、0.0003重量部の
水素を添加した後50℃のもとで10〜5気圧ゲージで
重合する。
4時間の重合時間の後に0.6重量部のエチレンを圧力
し、更に2時間重合する。
次いで得られた重合体懸濁液を0.2重量部の水蒸気の
添加後に他の容器中に噴射する。得られるプロピレン−
エチレン−ブテン−1−三元共重合体は以下の特性値を
有する。この比較試験は、得られたプロピレンーエチレ
ンープロツク共重合体が実際に非常に良好な引張強度と
共に、根本的にポリエチレン割合が多いのにもかXわら
ず例えば分子量の匹敵するよう調整された実施例5.3
の三元共重合体よりも著しく悪いノツチ付衝撃強度、引
裂強度および引裂伸び率を有していることを示している
実施例 14 実施例12aにおいて製造された三塩化チタン0.02
3重量部とジエチル−アルミニウム−モノクロリド0.
033重量部との混合触媒によつて15重量部のプロピ
レン(99%)を、0.5%のブテン−1を含有するブ
テン−2の豊富なC4留分60重量部申において0.0
004重量部の水素の添加後50℃のもとで9〜5気圧
ゲージで重合する。
1時間毎に0.09重量部のエチレンを圧入する。
その全回数は5回である。6時間後に1重量部のメタノ
ールの添加によつて重合を中止する。
得られる重合体懸濁液を他の容器中に噴射する。得られ
る重合体は以下の特性値を有している。実施例 15(
a) TiCl3・0.5A1C13一触媒懸濁液の製
造1モルの四塩化チタンを、撹拌下に8時間の間に、1
.4モルのエチルアルミニウム−セスキクロリド(分子
量123.7)をブタンに溶解した−5℃に冷却されて
いる20%溶液に滴加する。
後反応の為に懸濁物を−5℃〜+10℃のもとで15時
間撹拌し、次いでこの触媒を130℃のもとで加温する
(b)重合 加圧攪拌容器中に6『Cのもとで連続的に1時間当り、
0.5%のプテン一1を含有するブテン−2の豊富なC
4一留分600重量部、本実施例に従つて製造された触
媒懸濁物、即ち1モル(1.14重量部)のトリエチル
アルミニウム、0.003重量部の水素および250重
量部のプロピレンを添加する。
重合は3個の前後連結された容器中において加圧状態、
即ち最初の容器においては約11気圧ゲージ、第2番目
の容器においては約8気圧ゲージそして第3番目の容器
においては約7気圧ゲージで行なう。第3番目の容器中
に連続して1時間当り10重量部のエチレンを添加する
。平均滞留時間はそれぞれの容器で約5時間である。得
られる重合体懸濁物は、1時間当り5重量部の水蒸気の
添加下にその位置で制御される閉鎖機構を介して第4番
目の容器に噴射する。得られるプロピレン−エチレン−
ブテン−1共重合体は次の特性を有する。本発明は特許
請求の範囲に記載の方法に関するものであるが、実施の
態様として以下も包含する。
(1)特許請求の範囲に記載の方法において、エチレン
を重合時間全体に渡つて連続的に加える上記方法。(2
)特許請求の範囲に記載の方法において、エチレンの添
加を一定の時間的間隔で行なう上記方法。
(3)特許請求の範囲に記載の方法において、エチレン
の添加を重合の一定の時点、殊に50%以上の転化量、
特に75%より多い転化量の際に行なう上記方法。
(4)上記第(3)項に記載の方法において、溶解した
重合体成分を後処理の際に分離させない上記方法。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 10重量%までのエチレンおよび5重量%までのブ
    テン−1を含有する結晶性プロピレン−エテン−ブテン
    −1−三元共重合体を、TiCl_3あるいはTiCl
    _3・nAlCl_3(n=0.2〜0.6)を一方と
    し塩素含有アルミニウム有機化合物を他方とする混合触
    媒を用いて場合によつては水素の存在下に低圧法で製造
    するに当り、重合を、ブテン−2中でまたは0.1〜2
    .5%のブテン−1を含有するブテン−2の豊富なC_
    4−留分中で、用いるプロピレン量に対して10%まで
    のエチレンの添加下に行なうことを特徴とする、上記結
    晶性プロピレン−エテン−ブテン−1−三元共重合体の
    製造方法。
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