KR101925767B1 - 프로필렌-에틸렌-1-부텐 터폴리머를 포함하는 조성물 - Google Patents
프로필렌-에틸렌-1-부텐 터폴리머를 포함하는 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
A) 1.5 중량% 내지 6.0 중량% 범위의 에틸렌 유도 단위 함량을 갖는 프로필렌 에틸렌 코폴리머 19 중량% 내지 50 중량%
B) 1.5 중량% 내지 6.0 중량% 범위의 에틸렌 유도 단위 함량 및 4.8 중량% 내지 12.4 중량%의 1-부텐 유도 단위 함량을 갖는 프로필렌 에틸렌 1-부텐 터폴리머 50 중량% 내지 81 중량%를 포함하는 폴리올레핀 조성물로서;
성분 A) 및 B)의 합계가 100이고;
상기 조성물이 하기 요건을 특징으로 하며:
- Mw/Mn로 표시되는, 분자량 분포(MWD)가 4.0 초과이고;
- 특징화 섹션에서 보고된 절차에 따라 측정한 200℃에서 폴리머 퓨즈에 대해 측정한 크리프 및 회복 곡선은 600 내지 1200 초의 최댓값 53x10-4 1/Pa 미만을 나타내는 것인, 폴리올레핀 조성물.
B) 1.5 중량% 내지 6.0 중량% 범위의 에틸렌 유도 단위 함량 및 4.8 중량% 내지 12.4 중량%의 1-부텐 유도 단위 함량을 갖는 프로필렌 에틸렌 1-부텐 터폴리머 50 중량% 내지 81 중량%를 포함하는 폴리올레핀 조성물로서;
성분 A) 및 B)의 합계가 100이고;
상기 조성물이 하기 요건을 특징으로 하며:
- Mw/Mn로 표시되는, 분자량 분포(MWD)가 4.0 초과이고;
- 특징화 섹션에서 보고된 절차에 따라 측정한 200℃에서 폴리머 퓨즈에 대해 측정한 크리프 및 회복 곡선은 600 내지 1200 초의 최댓값 53x10-4 1/Pa 미만을 나타내는 것인, 폴리올레핀 조성물.
Description
본 발명은, 저함량의 크실렌 가용물, 용융 온도 및 시일 개시 온도(SIT) 및 감각 수용 특성 면에서 우수한 특성을 가지는 필름, 특히 2축 배향 필름을 제공하기에 적합한, 프로필렌/에틸렌 코폴리머 및 프로필렌/에틸렌/1-부텐 터폴리머를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
프로필렌 코폴리머 또는 터폴리머로 제조된 필름은 당업계에 알려져 있다.
프로필렌 코폴리머 또는 터폴리머는, 프로필렌 호모폴리머에 대해서 더 양호한 충격성, 더 낮은 강성 및 더 양호한 투명성을 특징으로 하기 때문에 사용된다. 그러나 일부 경우에는, 특히 서로 대조적인 특성이 요구되는 경우, 이들 특성 사이의 허용 가능한 균형을 찾아내는 것이 어렵다. 예를 들어, 소정의 유연성이 요구되는 경우, 이것은 일반적으로 식품 접촉 적용예에 부적당한 다량의 크실렌 가용성 분획의 존재 하에 얻어진다.
미국 특허 제6,221,984호는 에틸렌 및 적어도 하나의 C4-C10 알파-올레핀과 프로필렌의 랜덤 코폴리머, 및 필름, 섬유 또는 몰딩에 사용될 수 있는 이와 같은 랜덤 코폴리머의 제조 방법을 개시하고 있다. 특히, 이와 같은 특허 명세서에 개시되어 있는 방법에 의해 얻어진 터폴리머는 크실렌-가용성 폴리머 입자(실시예 1 내지 3)의 낮은 비율 때문에 식품 포장 필름에 특히 적합하다. 한편, 크실렌 가용성 분획이 증가되면, 필름의 시일 개시 온도 및 그의 광학 특성이 만족스럽지 않게 된다
WO2009/019169호는 2 개의 상호 연결된 중합 영역을 포함하는 기상 반응기에서 제조된 프로필렌/에틸렌/1-부텐 터폴리머에 관한 것이다. 상기 터폴리머는 특히 0.1 내지 0.8 범위의 에틸렌 함량(중량%)와 1-부텐 함량(중량%)의 비율 및 25℃에서 9 중량%보다 높은 크실렌 가용성 분획을 갖는다..
WO2013/174778호는 0.5 중량% 내지 2.2 중량%의 에틸렌 유도 단위 및 6.0 중량% 내지 20.0 중량%의 1 부텐 유도 단위를 함유하는 프로필렌, 에틸렌, 1-부텐 터폴리머에 관한 것이다; 특히, 25℃에서 크실렌 가용성 분획은 15.0 중량% 미만이며 최솟값은 5.0이다. 또한, 이와 같은 경우에서 크실렌 가용성 분획과 SIT 사이의 균형이 보다 개선될 수 있다
놀랍게도, 특정한 요건을 갖는 특정한 불균일 촉매에 의해 얻어지는 프로필렌/에틸렌 코폴리머 및 프로필렌/에틸렌/1-부텐 터폴리머를 포함하는 조성물이, 낮은 밀봉 개시 온도, 더 양호한 투명성, 낮은 크실렌 가용물을 갖는 필름 특히 2축 연신 필름(BOPP)을 얻는 데 유리하게 사용될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
본 발명의 폴리올레핀 조성물은:
A) 1.5 중량% 내지 6.0 중량% 범위의 에틸렌 유도 단위 함량을 갖는 프로필렌 에틸렌 코폴리머의 19 중량% 내지 50 중량%
B) 1.5 중량% 내지 6.0 중량% 범위의 에틸렌 유도 단위 함량 및 4.8 중량% 내지 12.4 중량%의 1-부텐 유도 단위 함량을 갖는 프로필렌 에틸렌 1-부텐 터폴리머의 50 중량% 내지 81 중량%를 포함하며;
성분 A) 및 B)의 합계가 100이고;
상기 조성물이 하기 요건을 특징으로 하며:
- Mw/Mn에 관하여 표시되는, 분자량 분포(MWD)가 4.0 초과이고;
- 특징화 섹션에서 보고된 절차에 따라 측정된 200℃에서 폴리머 퓨즈에 대해 측정한 크리프 및 회복 곡선은 600 내지 1200 초의 최댓값 53x10-4 1/Pa 미만을 나타낸다.
도 1은 실시예 1 및 2와 비교예 1의 특징화 섹션에서 보고된 절차에 따라 측정된 200℃에서 폴리머 퓨즈에 대해 측정된 크리프 및 회복 곡선을 나타낸다.
폴리올레핀 조성물은:
A) 1.5 중량% 내지 6.0 중량%; 바람직하게는 2.6 중량% 내지 5.2 중량% 보다 바람직하게는 3.1 중량% 내지 4.3 중량% 범위의 에틸렌 유도 단위 함량을 갖는 프로필렌 에틸렌 코폴리머의 19 중량% 내지 50 중량% 바람직하게는 25 중량% 내지 42 중량%; 보다 바람직하게는 31 중량% 내지 38 중량%;
B) 1.5 중량% 내지 6.0 중량%; 바람직하게는 1.9 중량% 내지 4.8 중량%; 보다 바람직하게는 2.1 중량% 내지 3.7 중량% 범위의 에틸렌 유도 단위 함량 및 4.8 중량% 내지 12.4 중량%; 바람직하게는 5.1 중량% 내지 10.3 중량%: 보다 바람직하게는 6.8 중량% 내지 9.5 중량%의 1-부텐 유도 단위 함량을 갖는 프로필렌 에틸렌 1-부텐 터폴리머의 50 중량% 내지 81 중량% 바람직하게는 58 중량% 내지 75 중량%; 보다 바람직하게는 62 중량% 내지 69 중량%를 포함하며;
성분 A) 및 B)의 합계는 100이고;
상기 조성물이 하기 요건을 특징으로 하며:
- Mw/Mn에 관하여 표시되는, 분자량 분포(MWD)가 4.0 초과; 바람직하게는 4.5 초과; 보다 바람직하게는 4.7 초과이고;
- 특징화 섹션에서 보고된 절차에 따라 측정된 200℃에서 폴리머 퓨즈에 대해 측정된 크리프 및 회복 곡선은 600 내지 1200 초의 최댓값 53x10-5 1/Pa 미만; 바람직하게는 51x10-5 1/Pa 미만, 보다 바람직하게는 45x10-5 1/Pa 미만을 나타낸다.
바람직하게는 폴리올레핀 조성물에서 에틸렌 유도 단위 함량은 1.5 중량% 내지 6.0 중량%의 범위이고; 바람직하게는 2.1 중량% 내지 5.2 중량%의 범위이고; 보다 바람직하게는 2.5 중량% 내지 4.3 중량%의 범위이고; 보다 더 바람직하게는 2.8 중량% 내지 3.9 중량%의 범위이다.
바람직하게는 폴리올레핀 조성물에서 1-부텐 유도 단위 함량은 3.2 중량% 내지 9.8 중량%의 범위이고; 바람직하게는 3.6 중량% 내지 8.2 중량%의 범위이고; 보다 바람직하게는 4.8 중량% 내지 7.9 중량%의 범위이고; 보다 더 바람직하게는 5.8 중량% 내지 7.4 중량%의 범위이다;
프로필렌 에틸렌 1-부텐 터폴리머는 프로필렌, 에틸렌 및 1-부텐 코모노머만을 함유하는 것으로 정의되고, 프로필렌 에틸렌 코폴리머는 코모노머로서 프로필렌 및 에틸렌만을 함유하는 것으로 정의된다.
바람직하게는 반응기 등급(즉, 화학적 또는 물리적 비스브레이킹을 실시하지 않은 코폴리머)으로서 폴리올레핀 조성물에 대하여 언급되는 용융 유량(MFR 230℃ 2,16 kg)은 0.9 내지 25 g/10 분 바람직하게는 3.0 내지 20.0 g/10 분; 보다 더 바람직하게는 4.0 내지 18.0 g/10 분의 범위이다;
폴리올레핀 조성물은 필름, 특히 2축 배향(BOPP) 필름의 제조에 특히 적합하다. 폴리올레핀 조성물로 얻어진 BOPP 필름은 0/25℃에서 측정된 낮은 크실렌 가용물과 함께 낮은 시일 개시 온도(SIT)를 갖는다.
특히, 폴리올레핀 조성물은 바람직하게는 하기를 갖는다:
- 1.2 중량% 내지 15.1 중량%를 포함하는 0/25℃에서 크실렌 가용성 분획의 함량(XS).
- 90℃ 내지 110℃를 포함하는 시일 개시 온도 (SIT);
바람직하게는 폴리올레핀 조성물에서, 25℃에서 크실렌 가용성 분획 및 시일 개시 온도(SIT)는 하기 관계식을 만족한다:
SIT<114-(XSx1.3)
상기 식에서:
XS = 특징화 섹션에 주어진 방법에 따라 측정된, 0/25℃에서 크실렌 가용성 분획의 중량%;
SIT = ℃는 특징화 섹션에 주어진 방법에 따라 측정된 시일 개시 온도(SIT)이다.
바람직하게 관계식은 다음과 같다:
SIT<113-(XSx1.3);
특히, 융점과 SIT의 차이는 25℃ 초과; 바람직하게는 26℃ 초과이다.
본 명세서에 개시된 폴리올레핀 조성물은, 하기의 반응 생성물을 포함하는 촉매의 존재 하에, 제1 단계에서 프로필렌을 에틸렌과 중합시킨 다음, 제2 단계에서 프로필렌을 에틸렌 및 1-부텐과 중합시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다:
(i) 상기 고체 촉매 성분의 총 중량에 대하여 0.1 내지 50 중량%의 Bi를 함유하는 것을 특징으로 하는 Ti, Mg, Cl 및 내부 전자 공여체 화합물을 포함하는 고체 촉매 성분;
(ii) 알킬알루미늄 화합물 및,
(iii) 전자-공여체 화합물(외부 공여체).
바람직하게, 촉매 성분에서 Bi의 함량은 0.5 내지 40% 보다 바람직하게는 1 내지 35, 특히 2 내지 25 중량% 및 매우 구체적인 실시형태에서는 2 내지 20 중량%의 범위이다.
고체 성분의 입자는 실질적으로 구형의 모폴로지를 가지며, 평균 직경은 5 내지 150 μm, 바람직하게는 20 내지 100 μm 보다 바람직하게는 30 내지 90 μm 범위이다. 실질적으로 구형의 모폴로지를 갖는 입자로서, 더 큰 축과 더 작은 축 간의 비율이 1.5보다 작거나 동일하고, 바람직하게는 1.3보다 작은 것을 의미한다.
일반적으로 Mg의 양은, 바람직하게는 8 내지 30% 보다 바람직하게는 10 내지 25 중량%의 범위이다.
일반적으로 Ti의 양은 0.5 내지 5%, 보다 바람직하게는 0.7 내지 3 중량%의 범위이다.
바람직한 내부 전자 공여체 화합물은 선택적으로 치환된 방향족 폴리카르복실산의 알킬 및 아릴 에스테르, 예컨대 벤조산 및 프탈산의 에스테르로부터 선택된다. 이와 같은 에스테르의 구체적인 예로는, n-부틸프탈레이트, 디-이소부틸프탈레이트, 디-n-옥틸프탈레이트, 에틸-벤조에이트 및 p-에톡시 에틸-벤조에이트가 있다.
Mg/Ti 몰비는 바람직하게는 13보다 크거나 같고, 바람직하게는 14 내지 40의 범위이고, 보다 바람직하게는 15 내지 40의 범위이다. 이에 상응하여, Mg/공여체 몰비는 바람직하게는 16 초과 보다 바람직하게는 17 초과이고, 통상적으로 18 내지 50의 범위이다.
Bi 원자는 바람직하게는 Bi-탄소 결합을 갖지 않는 1 종 이상의 Bi 화합물에서 유래한다. 특히 Bi 화합물은 Bi 할로겐화물, Bi 탄산염, Bi 초산염, Bi 질산염, Bi 산화물, Bi 황산염, Bi 황화물로부터 선택될 수 있다. Bi가, 원자가 3+를 갖는 화합물이 바람직하다. Bi 할로겐화물 중에서, Bi 3염화물 및 Bi 3브롬화물이 바람직하다. 가장 바람직한 Bi 화합물은 BiCl3이다.
고체 촉매 성분의 제조는 여러 방법에 따라 수행될 수 있다.
하나의 방법에 따르면, 고체 촉매 성분은 식 Ti(OR)q-yXy(여기서, q는 티타늄의 원자가이고, y는 1 내지 q의 수임)의 티타늄 화합물, 바람직하게는 TiCl4를 식 MgCl2·pROH(여기서 p는 0.1 내지 6, 바람직하게는 2 내지 3.5의 수이고, R은 1 내지 18 개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 라디칼이다)의 부가물로부터 유래하는 염화 마그네슘과 반응시킴으로써 제조할 수 있다. 부가물은 알코올과 염화 마그네슘을 혼합하고, 부가물의 용융 온도(100 내지 130℃)에서 교반 조건하에서 작동하여 구상 형태로 적절하게 제조할 수 있다. 그 후 부가물을 상기 부가물과 비혼화성의 불활성 탄화수소와 혼합하여 이에 의해 에멀젼을 생성시키고, 이것을 신속하게 켄칭하여 구상 입자의 형태로 부가물의 응고를 일으키도록 한다. 이와 같은 절차에 의해 제조된 구상 부가물의 예는 미국특허 제4,399,054호 및 미국특허 제4,469,648호에 기재되어 있다. 이렇게 얻어진 부가물은 Ti 화합물과 즉시 반응할 수 있거나, 또는 이는 미리 열 제어된 탈알코올화(dealcoholation)(80 내지 130℃)를 실시하고, 알코올의 몰수가 일반적으로 3 미만, 바람직하게는 0.1 내지 2.5인 부가물을 얻을 수 있다. Ti 화합물과의 반응은 부가물(탈알콜화된 또는 그와 같은)을 차가운 TiCl4(일반적으로 0℃)중에 현탁하여 수행할 수 있으며; 혼합물은 80 내지 130℃까지 가열하고 이와 같은 온도에서 0.5 내지 2 시간 동안 유지시킨다. TiCl4를 사용한 처리는 한 번 이상 수행할 수 있다. 전자 공여체 화합물은 TiCl4를 사용한 처리 중에 원하는 비율로 첨가할 수 있다.
여러 방법들은 촉매 제조에서 1 종 이상의 Bi 화합물을 첨가하기 위해 사용할 수 있다. 바람직한 옵션에 따르면, Bi 화합물(들)은 제조 중에 MgCl2·pROH 부가물에 직접 혼입된다. 특히 Bi 화합물은 이를 MgCl2 및 알코올과 함께 혼합하여 부가물 제조의 초기 단계에서 첨가될 수 있다. 대안으로, 이것은 에멀젼화 단계 이전에 용융된 부가물에 첨가될 수 있다. Bi의 도입량은 부가물 중에 Mg의 몰 당 0.1 내지 1 몰의 범위이다. MgCl2·pROH 부가물에 직접 혼입되는 바람직한 Bi 화합물(들)은 Bi 할로겐화물, 특히 BiCl3이다. 알킬-Al 화합물 (ii)는 바람직하게는, 예를 들어 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리-n-부틸알루미늄, 트리-n-헥실알루미늄, 트리-n-옥틸알루미늄과 같은 트리알킬 알루미늄 화합물 중에서 선택된다. 또한 가능하게는 상기 인용된 트리알킬알루미늄과 혼합하여, 알킬알루미늄 할로겐화물, 알킬알루미늄 수소화물 또는 알킬알루미늄 세스퀴염화물, 예를 들어 AlEt2Cl 및 Al2Et3Cl3을 사용할 수 있다. Al/Ti 비율은 1이상이고, 일반적으로 50 내지 2000이 포함된다.
적절한 외부 전자-공여체 화합물은 실리콘 화합물, 에테르, 에스테르, 아민, 헤테로사이클릭 화합물 및 특히 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 및 케톤을 포함한다.
외부 공여체 화합물의 바람직한 부류는 식 (R6)a(R7)bSi(OR8)c(여기서 a 및 b는 0 내지 2의 정수이고, c는 1 내지 4의 정수이고, 합계 (a+b+c)는 4이고); R6, R7, 및 R8는 선택적으로 헤테로원자를 함유하는 1 내지 18 개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 시클로 알킬 또는 아릴 라디칼임)의 실리콘 화합물의 것이다. 특히 바람직한 것은 a가 1이고, b가 1이고, c가 2이고, R6 과 R7중 적어도 하나가 선택적으로 헤테로원자를 함유하는 3 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 분지형 알킬, 시클로알킬 또는 아릴 기이고, R8이 C1-C10 알킬 기, 특히 메틸인 실리콘 화합물이다. 상기 바람직한 실리콘 화합물의 예는 메틸시클로헥실디메톡시실란(C 공여체), 디페닐디메톡시실란, 메틸-t-부틸디메톡시실란, 디시클로펜틸디메톡시실란(D 공여체), 디이소프로필디메톡시실란, (2-에틸피페리디닐)t-부틸디메톡시실란, (2-에틸피페리딘)테실디메톡시실란, (3,3,3-트리플루오로-n-프로필)-(2-에틸피페리디닐)-디메톡시실란, 메틸(3,3,3-트리플루오로-n-프로필)디메톡시실란이다. 또한, 실리콘 화합물은 a가 0이고, c가 3이고, R7이 선택적으로 헤테로원자를 함유하는, 분지형 알킬 또는 시클로 알킬 기이고, R8이 메틸인 실리콘 화합물이 또한 바람직하다. 이와 같은 바람직한 실리콘 화합물의 예는 시클로헥실트리메톡시실란, t-부틸트리메톡시실란 및 테실트리메톡시실란이다.
전자 공여체 화합물 (iii)은 유기알루미늄 화합물과 상기 전자 공여체 화합물 (iii) 사이의 몰비가 0.1 내지 500, 바람직하게는 1 내지 300 및 보다 바람직하게는 3 내지 100이 되도록 하는 양으로 사용된다.
본 개시의 폴리올레핀 조성물은 성분 A) 및 B)를 블렌딩하여 얻어지며, 상기 성분은 당업계에 알려진 중합 공정, 예컨대 하나 이상의 유동상 또는 기계적 교반상 반응기에서 작동하는 기상, 희석제로서 불활성 탄화수소 용매를 사용하는 슬러리 중합 또는 반응 매체로서 액체 모노머(예를 들어, 프로필렌)를 사용하는 벌크 중합에 의해 얻어진다. 본 개시의 폴리올레핀 조성물은 또한, 성분 A)가 제1 단계에서 얻어진 후 성분 B)가 제2 단계에서 성분 A)의 존재 하에 얻어진 2 이상의 단계의 중합 공정으로 얻어질 수 있다. 각 단계는 하나 이상의 유동상 또는 기계적 교반상 반응기에서 조작하는 기상, 희석제로서 불활성 탄화수소 용매를 사용하는 슬러리 중합, 또는 반응 매체로서 액체 모노머(예를 들어, 프로필렌)를 사용하는 벌크 중합일 수 있다.
중합은 20 내지 120℃, 바람직하게는 40 내지 80℃의 온도에서 수행된다. 중합을 기상에서 수행하는 경우, 작동 압력은 일반적으로 0.5 내지 5 MPa, 바람직하게는 1 내지 4 MPa이다. 벌크 중합에서 작동 압력은 일반적으로 1 내지 8 MPa, 바람직하게는 1.5 내지 5 MPa이다. 수소는 통상적으로 분자량 조절제로서 사용된다.
이하의 실시예는 본 발명을 보다 잘 예시하기 위해 제공되며, 어떠한 방식으로도 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
실시예
특징화
Mg,
Ti의
측정
고체 촉매 성분 중의 Mg 및 Ti 함량의 측정은 "I.C.P 분광계 ARL Accuris"에서 유도 결합형 플라즈마 방출 분광기를 통해 수행하였다.
샘플은 "Fluxy" 백금 도가니"에 0.1÷0.3 그램의 촉매 및 2 그램의 리튬 메타보 레이트/테트라보레이트 1/1 혼합물을 분석 칭량하여 제조하였다. KI 용액 몇 방울을 첨가한 후, 도가니를 완벽한 연소를 위한 특별한 장치 "Claisse Fluxy"에 삽입한다. 잔류물을 5% v/v HNO3 용액을 사용하여 수집하고 그 후
Bi의
측정
고체 촉매 성분 중의 Bi 함량의 측정은 "I.C.P 분광계 ARL Accuris"에서 유도 결합형 플라즈마 방출 분광기를 통해 수행하였다.
샘플은 200 cm3 용량 플라스크에 0.1÷0.3 그램의 촉매를 분석 칭량하여 제작하였다. 약 10 밀리리터의 65% v/v HNO3 용액 및 약 50 cm3의 증류수 둘 모두를 천천히 첨가한 후, 샘플을 4÷6 시간 소화시킨다. 이어서, 상기 용량 플라스크를 탈이온수로 표시까지 희석시킨다. 얻어진 용액을 직접 다음의 파장: 비스무트 223.06 nm에서 ICP를 통해 분석한다.
내부 공여체 함량의 측정
고체 촉매 화합물 중 내부 공여체의 함량 측정은 가스 크로마토그래피를 통해 수행하였다. 고체 성분을 아세톤에 용해시키고, 내부 표준 물질을 첨가한 후, 유기상의 샘플을 가스 크로마토그래프로 분석하여 출발 촉매 화합물에 존재하는 공여체의 양을 측정하였다.Bv
크실렌 가용성 분획(0/25℃)의 측정
2.5 g의 폴리머 및 250 mL의 o-크실렌을 냉장고 및 자기 교반기를 구비한 유리 플라스크에 도입한다. 온도를 용매의 30 분 내에 비등점까지 상승시킨다. 이어서, 이렇게 하여 얻어진 용액을 환류 하에 유지시키고, 추가로 30 분 동안 교반한다. 이어서 밀폐된 플라스크를 얼음과 물의 배쓰에 30 분 동안 유지시키고, 이어서 25℃의 항온 수조에 30 분간 또한 유지시킨다. 이렇게 하여 얻어진 고체를 급속 여과지로 여과하고, 100 ml의 여과액을 미리 칭량한 알루미늄 용기에 붓고, 이것을 질소 기류 하에서 가열판에서 가열하여 증발에 의해 용매를 제거한다. 이어서 일정한 중량이 얻어질 때까지 용기를 80℃의 오븐에서 진공 하에 유지시킨다. 상기 크실렌-가용성 분획의 함량은 본래의 2.5 그램의 백분율로 표시한 다음, 그 차이(100에 상보적)는 X.I.%로 표시한다.
분자량 분포(Mw/Mn)
분자량 및 분자량 분포는 13 μm의 입자 크기를 갖는 4 개의 혼합-층 컬럼 PLgel Olexis가 구비된 Waters Alliance GPCV/2000 장비를 사용하여 150℃에서 측정하였다. 컬럼의 치수는 300 × 7.8 mm이었다. 사용된 이동상은 진공 증류된 1,2,4-트리클로로벤젠(TCB)이며, 유량은 1.0 ml/분으로 유지했다. 샘플 용액을 1 내지 2 시간 TCB에서 150℃에서 교반하면서 샘플을 가열하여 제조하였다. 농도는 1 mg/ml이었다. 분해를 방지하기 위해, 0.1 g/l의 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸을 첨가하였다. 300 μl(공칭 값)의 용액을 컬럼 세트에 주입하였다. 580 내지 7 500 000 범위의 분자량을 갖는 10 개의 폴리스티렌 표준 샘플(애질런트 사의 EasiCal 키트)를 사용하여 교정 곡선을 얻었다. Mark-Houwink 관계식의 K 값은 다음과 같은 것으로 가정했다:
K = 1.21 × 10-4 dl/g 및 α = 0.706 폴리스티렌 표준 물질의 경우,
K = 1.90 × 10-4 dl/g 및 α = 0.725 실험 샘플의 경우.
삼차 다항식 피트를, 실험 데이터를 보간하고 교정 곡선을 얻기 위해 사용했다. 데이터 취득 및 처리는 GPC 옵션을 사용하여 Waters Empowers 3 크로마토그래피 데이터 소프트웨어를 사용하여 수행하였다.
용융 유량(MIL)
폴리머의 용융 유량 MIL은 ISO 1133(230℃, 2.16 Kg)에 따라 측정하였다.
코모노머
함량의 측정:
코모노머 함량은 푸리에 변환 적외선 분광기(FTIR)를 사용하여 샘플 대 공기 배경의 IR 스펙트럼을 수집함으로써 적외선 분광법에 의해 측정하였다. 장비 데이터 취득 파라미터는 다음과 같다:
퍼지 시간 : 최소 30 초
수집 시간 : 최소 3 분
아포디제이션: Happ-Genzel
해상도: 2 cm-1.
샘플 제조:
유압 프레스를 사용하여 2 장의 알루미늄 호일 사이에 약 1 g의 샘플을 프레싱하여 두꺼운 시트가 얻어진다. 균질성이 문제가 되는 경우, 최소 2 회 프레싱 작동이 권장된다. 이와 같은 시트에서 작은 부분을 절단하여 필름을 성형한다. 권장 두께는 0.02-:0.05 cm(8 내지 20 밀) 범위이다.
프레싱 온도는 약 1 분 동안 180±10℃(356℉) 및 약 10 kg/cm2(142.2 PSI)의 압력이다. 압력을 해제하고 프레스로부터 제거하여 샘플을 실온까지 냉각한다.
폴리머의 압축 필름의 스펙트럼을 흡광도 대 파수(cm-1)로 기록한다. 다음의 측정 값을 사용하여 에틸렌 및 1-부텐 함량을 계산한다:
막 두께의 분광 표준화에 사용되는 4482 내지 3950 cm-1의 조합 흡수대의 면적(At).
이소택틱 비첨가적(isotactic non-additive) 폴리프로필렌 스펙트럼의 두 개의 적절한 연속적 분광학적 감산 이후 750 내지 700 cm-1 사이의 흡수대의 면적(AC2) 및 이어서 800 내지 690 cm-1 범위의 1-부텐-프로필렌 랜덤 코폴리머의 기준 스펙트럼의 면적.
이소택틱 비첨가적 폴리프로필렌 스펙트럼의 두 개의 적절한 연속적인 분광학적 감산 이후에 769 cm-1(최댓값)에서의 흡수대의 높이(DC4) 및 이어서 800 내지 690 cm-1 범위의 에틸렌-프로필렌 랜덤 코폴리머의 기준 스펙트럼의 높이.
에틸렌 및 1-부텐 함량 교정 직선을 계산하기 위해, 기지 량의 에틸렌 및 1-부텐의 샘플을 사용하여 얻어진 에틸렌 및 1-부텐에 대한 교정 직선이 필요하다:
에틸렌의 교정:
AC2/At 대 에틸렌 몰 퍼센트(%C2m)를 플로팅함으로써 교정 직선을 얻는다. 기울기(GC2)는 선형 회귀로부터 계산한다.
1-부텐의 교정
DC4/At 대 부텐 몰 퍼센트(%C4m)를 플로팅함으로써 교정 직선을 얻는다. 기울기(GC4)는 선형 회귀로부터 계산한다.
알려지지 않은 샘플의 스펙트럼을 기록한 후, 알려지지 않은 샘플의 (At), (AC2) 및 (DC4)를 계산한다. 샘플의 에틸렌 함량(% 몰 분율 C2m)은 다음과 같이 계산한다:
샘플의 1,부텐 함량(% 몰 분율 C4m)은 다음과 같이 계산한다:
프로필렌 함량(몰 분율 C3m)은 다음과 같이 계산한다:
중량을 기준으로 에틸렌, 1-부텐 함량은 다음과 같이 계산한다:
성분 A) 및 B)의 코모노머 함량은 이하의 식을 이용하여 측정하였다:
C2tot=XAC2A+XBC2B 및 C4tot=XBC4B
상기 식에서,
C2는 성분 A, B 또는 전체 에틸렌 함량의 에틸렌 유도 단위 중량%이고;
C4는 성분 B 또는 전체 1-부텐 함량의 1-부텐 유도 단위 중량%이고
XA는 성분 A 중량%/100의 양이고
XB는 성분 B 중량%/100의 양이다
시차 주사
열량법(DSC)을
통한 용융 온도
폴리머의 용융점(Tm)은 인듐 용융점에 대해 미리 교정한 퍼킨 엘머 사제 DSC-1 열량계 상에서 시차 주사 열량법(D.S.C.)으로, 20℃/분에서 ISO 11357-1, 2009 및 11357-3, 2011에 따라 측정하였다. 모든 DSC 도가니 내의 샘플의 중량은 6.0±0.5 mg으로 유지하였다.
용융점을 얻기 위해 칭량된 샘플을 알루미늄 팬에 밀봉하고 20℃/분으로 200℃까지 가열하였다. 샘플을 200℃에서 2 분 동안 유지하고, 모든 미소결정을 완전히 용해시킨 후, 20℃/분에서 5℃까지 냉각하였다. 5℃에서 2 분 방치한 후, 샘플을 20℃/분에서 200℃까지 두번째 실행 시간 동안 가열하였다. 이와 같은 두 번째 가열 작업에서, 피크 온도(Tp, m)을 용융 온도로 취하였다.
헤이즈의
측정
각 시험 조성물을 단축 스크류 콜린 압출기(스크류 1:25의 길이/직경 비)에서 7 m/분의 필름 연신 속도 및 210 내지 250℃의 용융 온도에서 압출하여 제조된 약 5x5 cm 50 ㎛ 두께의 필름 시편을 사용하였다. 헤이즈 값은 헤이즈미터(Hazemeter) 타입 UX-10 또는 필터 "C"와 함께 G.E. 1209 광원을 갖는 동등한 장비에 연결된 가드너(Gardner) 측광 단위를 사용하여 측정하였다. 기지의 헤이즈의 기준 샘플은 장비를 교정하는 데 사용하였다.
시일 개시 온도(SIT)
필름 시편의 제조
50 μm의 두께를 갖는 몇몇 필름은 각각의 시험 조성물을 단일 스크류 콜린 압출기(스크류의 길이/직경의 비율 1:25)에서 7 m/분의 필름 연신 속도 및 210 내지 250℃의 용융 온도에서 압출시켜 제조하였다. 각각의 얻어진 필름을 97 중량%의 크실렌 불용성 분획 및 2 g/10 분의 MFR L을 갖는 프로필렌 호모폴리머의 1000 μm 두께의 필름 상에 중첩시켰다. 중첩된 필름을 200℃에서 9000 kg 하중 하에서, Carver 프레스에서 서로 결합하여 이를 5 분 동안 유지하였다. 얻어진 라미네이트를 150℃에서 T.M. Long 필름 연신기를 이용하여 6 배 종횡으로, 즉 2축 연신하여 20 μm 두께 필름(18 μm 호모폴리머 + 2 μm 시험)를 얻었다. 2×5 cm 시편을 상기 필름으로부터 절단하였다.
SIT의 측정.
각각의 시험을 위해 두 개의 상기 시편을, 인접한 층이 특정한 시험 조성물의 층이 되도록 정렬하여 중첩시켰다. 중첩된 시편을 Brugger Feinmechanik Sealer, 모델 HSG-ETK 745을 이용하여 2 cm 측면의 한쪽에 따라 밀봉하였다. 밀봉 시간은 0.1 N/mm2의 압력에서 5 초이다. 밀봉 온도는 각 시일에 대해 1℃를 증가시켜, 시험 조성물의 용융 온도보다 약 30℃ 미만의 온도에서 시작하였다. 밀봉된 샘플을 냉각한 후, 이 밀봉되지 않은 단부를 인스트론 기계에 부착시키고, 이들을 50 mm/분의 견인 속도(traction speed)에서 시험하였다.
SIT.는 적어도 2 뉴턴의 하중이 상기 시험 조건에 적용되는 경우, 시일이 파손되지 않는 최소한의 밀봉 온도이다.
크리프 및 회복 시험
크리프 및 회복 곡선은 25 mm 반경의 원추판 형상 및 상부에 원추판을 갖는 1.992° 등급의 측정 원추 각도를 갖는 Physica MCR301 레오미터를 사용하여 측정하였다. 시험의 온도는 200℃이다.
크리프 시간의 측정.
복소 점도는 5%의 일정 변형에서 100 rad/s 내지 0.01 rad/s의 주파수 스위프 시험에서 측정하였고 0.01 rad/s의 주파수에서의 값은 크리프 시간을 계산하기 위해 선택하였다(프로필에서 시간 설정 없음). 이어서 크리프 시간은 다음 식을 사용하여 계산하였다:
크리프 시간 = 복소 점도 @0.01 rad/s / 100; [1]
상기 식 중, 100은 인가된 응력 파스칼이다
회복 시간의 측정
회복 시간은 다음 식에 따라 계산하였다:
회복 시간 = 크리프*7 [2]
크리프 및 회복 시험
a) 크리프
크리프는 [1]에서 계산된 크리프 시간에 따라 최대 초 동안 1 초에 한 번 측정하였다. 인가된 전단 응력은 100 Pa이다;
b) 회복
회복은 [2]에서 계산된 회복 시간에 따라 최대 초 동안 1 초에 한 번 측정하였다. 인가된 전단 응력은 0 Pa이다;
시험이 끝나면 소프트웨어는 곡선 초(들) 대 Pa을 계산한다.
중합
실시예
1 및 2
구상 부가물의 제조를 위한 절차
마이크로 구상 MgCl2·pC2H5OH 부가물은, 분말 형태의 BiCl3를 마그네슘에 대하여 3 몰%의 양으로 오일의 공급 전에 첨가하는 것을 제외하고는 WO98/44009호의 비교예 5에 기술된 방법에 따라 제조하였다. 부가물은 11.2 중량%의 Mg를 함유한다.
고체 촉매 성분의 제조를 위한 절차
기계적 교반기, 응축기 및 열전쌍을 구비한 300 L 자켓형 반응기에, 200 L의 TiCl4를 질소 대기 하에 실온에서 도입하였다. 0℃까지 냉각한 후, 교반하면서, 디이소부틸프탈레이트 및 8 kg의 구상 부가물(상기 기술된 바와 같이 제조됨)을 연속적으로 첨가하였다. 내부 공여체의 충전량은 8의 Mg/공여체 몰비를 충족시키는 정도였다. 온도를 100℃까지 승온시켜 1 시간 동안 유지하였다. 그 후, 교반을 중지하고, 고체 생성물을 침강시킨 후 상청액을 100℃에서 흡상하였다(siphoned off). 상청액을 제거한 후 추가적인 새로운 TiCl4를 초기 액체 용적에 다시 도달되도록 첨가했다. 그 후, 혼합물을 120℃에서 가열하고, 이와 같은 온도에서 1/2 시간 동안 유지하였다. 교반을 다시 중지하고, 고체를 침강시킨 후 상청액을 120℃에서 흡상하였다. 그 다음에 처리 시간을 15 분까지 감소시키기 전에 전술한 것과 동일한 절차에 따라 120℃에서 TiCl4에 의한 처리를 다시 반복하였다. 고체를 무수 헥산으로 60℃ 이하의 온도 구배로 6 회 및 실온에서 1 회 세척하였다. 이어서, 얻어진 고체를 진공 하에 건조시켰다.
예비 중합 처리
이것을 중합 반응기 내에 도입하기 전에, 전술한 고체 촉매 성분을 트리에틸알루미늄(TEAL) 및 디시클로펜틸디메톡시실란(DCPMS, D 공여체)과 표 1에 보고된 비율로 접촉시켰다. 그 후, 얻어진 혼합물을 중합 반응기 내에 이를 도입하기 전에 20℃에서 약 5 분 동안 액체 프로필렌 중에서 현탁액으로 유지시켜 예비 중합을 실시하였다.
중합
제1 기상 중합 반응기에 예비 중합된 촉매 시스템, 수소(분자량 조절제로 사용한 경우) 프로필렌 및 에틸렌을 기체 상태로 연속적이고 일정한 흐름으로 공급함으로써, 프로필렌 에틸렌 코폴리머를 생성한다.
제1 반응기에서 생성된 폴리머는 연속적인 흐름으로 배출하고, 미반응 모노머를 제거한 후, 수소(사용한 경우) 1-부텐, 에틸렌 및 프로필렌을 기체 상태로 정량적으로 일정한 흐름과 함께, 제2 기상 반응기에 연속 흐름으로 도입한다.
제2 반응기를 나가는 폴리머 입자는 반응성 모노머 및 휘발성 물질을 제거하기 위해 증기 처리를 실시한 다음, 건조시킨다.
주요한 중합 조건을 표 1에 보고한다. 폴리머의 특징은 표 2에 보고되어 있다.
비교예 1은 표 2에서 보고된 특징을 갖는 Lyondellbasell에서 판매되는 시판 제품으로서, 비스무트를 함유하지 않지만 비교예 1 및 2의 것과 동일한 촉매를 사용하여 생성된다.
표 2의 결과로부터, 본 발명의 터폴리머는 매우 낮은 크리프 및 회복 곡선 값을 가지면서 크실렌 가용물과 SIT 사이에 더 양호한 균형을 명확히 나타낸다.
Claims (11)
- A) 1.5 중량% 내지 6.0 중량% 범위의 에틸렌 유도 단위 함량을 갖는 프로필렌 에틸렌 코폴리머의 19 중량% 내지 50 중량%
B) 1.5 중량% 내지 6.0 중량% 범위의 에틸렌 유도 단위 함량 및 4.8 중량% 내지 12.4 중량%의 1-부텐 유도 단위 함량을 갖는 프로필렌 에틸렌 1-부텐 터폴리머의 50 중량% 내지 81 중량%를 포함하는 폴리올레핀 조성물로서;
성분 A) 및 B)의 합계가 100이고;
상기 조성물이 하기 요건을 특징으로 하며:
- Mw/Mn에 관하여 표시되는, 분자량 분포(MWD)가 4.0 초과이고;
- 발명의 설명의 특징화 섹션의 크리프 및 회복 시험에 기재된 절차에 따라 측정된 200℃에서 폴리머 퓨즈에 대해 측정된 크리프 및 회복 곡선은 600 내지 1200 초의 최댓값 53x10-5 1/Pa 미만을 나타내는 것인, 폴리올레핀 조성물. - 제1항에 있어서, 성분 A)가 25 중량% 내지 42 중량%의 범위이고, 성분 B) 가 58 중량% 내지 75 중량%의 범위인, 폴리올레핀 조성물
- 제1항에 있어서, 성분 A)중의 에틸렌 유도 단위 함량이 2.6 중량% 내지 5.2 중량%의 범위인, 폴리올레핀 조성물.
- 제1항에 있어서, 성분 B)중의 에틸렌 유도 단위 함량이 1.9 중량% 내지 4.8 중량%의 범위이고; 1-부텐 유도 단위 함량이 5.1 중량% 내지 10.3 중량%의 범위인, 폴리올레핀 조성물.
- 제1항에 있어서, 200℃에서 폴리머 퓨즈에 대해 측정된 크리프 및 회복 곡선은 600 내지 1200 초의 최댓값 51x10-5 1/Pa 미만을 나타내는, 폴리올레핀 조성물.
- 제1항에 있어서, 용융 유량(MFR 230℃ 2,16 kg)이 0.9 내지 25 g/10 분의 범위인, 폴리올레핀 조성물.
- 제1항에 있어서, 성분 A) 및 성분 B)중의 에틸렌 유도 단위 함량이 각각 1.5 중량% 내지 6.0 중량%의 범위인, 폴리올레핀 조성물.
- 제1항에 있어서, 1-부텐 유도 단위 함량이 4.8 중량% 내지 9.8 중량%의 범위인, 폴리올레핀 조성물.
- 제1항에 있어서, 25℃에서 크실렌 가용성 분획 및 시일 개시 온도(SIT)는 하기 관계식을 만족하는, 폴리올레핀 조성물:
SIT<114-(XSx1.3)
상기 식에서:
XS = 25℃에서 크실렌 중의 가용성 분획의 중량%; SIT = ℃는 시일 개시 온도(SIT)이다. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 폴리올레핀 조성물을 포함하는, 필름
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 폴리올레핀 조성물을 포함하는, 2축 배향(BOPP) 필름
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