(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024119753
(43)【公開日】2024-09-03
(54)【発明の名称】酸化防止剤混合液の保管方法
(51)【国際特許分類】
C09K 15/08 20060101AFI20240827BHJP
C08L 23/00 20060101ALI20240827BHJP
C08K 5/13 20060101ALI20240827BHJP
C08F 10/00 20060101ALI20240827BHJP
C08F 4/654 20060101ALI20240827BHJP
【FI】
C09K15/08
C08L23/00
C08K5/13
C08F10/00 510
C08F4/654
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024016425
(22)【出願日】2024-02-06
(31)【優先権主張番号】P 2023026593
(32)【優先日】2023-02-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000002093
【氏名又は名称】住友化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 昌輝
(72)【発明者】
【氏名】榊原 勝己
【テーマコード(参考)】
4H025
4J002
4J128
【Fターム(参考)】
4H025AA15
4J002BB001
4J002BP021
4J002EJ006
4J002EW066
4J002FD076
4J002GL00
4J002GN00
4J002GQ00
4J128AA03
4J128AB03
4J128AC04
4J128AC05
4J128BA00A
4J128BA02B
4J128BB00A
4J128BB01B
4J128BC14B
4J128BC15B
4J128BC25B
4J128BC27B
4J128BC34B
4J128CA15A
4J128CA18C
4J128CB25A
4J128CB35A
4J128CB43A
4J128CB45A
4J128CB88A
4J128EA02
4J128EB04
4J128EC01
4J128ED01
4J128ED02
4J128ED09
4J128EF01
4J128EF03
4J128EF04
4J128EF06
4J128EF10
4J128FA01
4J128FA02
4J128FA04
4J128FA09
4J128GA04
4J128GA06
(57)【要約】
【課題】より熱安定性の高いポリマーを得るための酸化防止剤混合物の保管方法を提供する。
【解決手段】
酸化防止剤とアルミニウム化合物とを含む酸化防止剤混合物を、ゲージ圧が0.21MPa以上の条件で保管する、酸化防止剤混合物の保管方法。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
酸化防止剤とアルミニウム化合物とを含む酸化防止剤混合物を、ゲージ圧が0.21MPa以上の条件で保管する、酸化防止剤混合物の保管方法。
【請求項2】
前記ゲージ圧が0.30MPa以上の条件で保管する、請求項1に記載の酸化防止剤混合物の保管方法。
【請求項3】
保管時間が24時間以上である、請求項1または2に記載の酸化防止剤混合物の保管方法。
【請求項4】
前記ゲージ圧が6.0MPa以下である、請求項1または2に記載の酸化防止剤混合物の保管方法。
【請求項5】
前記酸化防止剤がフェノール系酸化防止剤である、請求項1または2に記載の酸化防止剤混合物の保管方法。
【請求項6】
前記フェノール系酸化防止剤が下記式(1)もしくは式(2)で表される酸化防止剤である、請求項1または2に記載の酸化防止剤混合物の保管方法。
【化1】
(式中、
nは1~4の整数を表す。
R
1およびR
2は、それぞれ独立に、炭素原子数1~20のヒドロカルビル基または水素原子を示す。
RおよびR’は、炭素原子数1~20のヒドロカルビレン基を示す。
Aは、炭素原子数1~30のn価の炭化水素基を示す。)
【化2】
(式中、
R
3、R
4、R
6およびR
7は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数5~8のシクロアルキル基、炭素原子数6~12のアルキルシクロアルキル基、炭素原子数7~12のアラルキル基またはフェニル基を表し、R
5は水素原子または炭素原子数1~8のアルキル基を表す。
Xは単結合、硫黄原子もしくは-CHR
8-基(R
8は水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基または炭素原子数5~8のシクロアルキル基を示す)を表す。
A’は、炭素原子数2~8のヒドロカルビレン基を表す。
Y、Zは、いずれか一方がヒドロキシル基を表し、もう一方が水素原子又は炭素原子数1~8のアルキル基を表す。)
【請求項7】
請求項1または2に記載の保管方法で保管された酸化防止剤混合物と、
チタン原子、マグネシウム原子、ハロゲン原子および内部電子供与体を含むオレフィン重合用固体触媒成分とを接触させて得られるオレフィン重合用触媒との存在下で、
オレフィンを重合する工程を含む、オレフィン系重合体の製造方法。
【請求項8】
オレフィン系重合体と酸化防止剤とを含む組成物であって、
下記<混練評価条件>による組成物のトルク値測定において、混練開始5分後の時点のトルク値からトルク値が15%低下するまでに要した時間が20分間以上であって、
混練評価前の組成物のテトラヒドロフラン抽出液を高速液体クロマトグラフィーにより分析した際に検出されるエステル基を含有する酸化防止剤量が、オレフィン重合体総重量に対して100wtppm以下である組成物。
<混練評価条件>
・装置:スクリュー長さが1725mmであるコニカルスクリューを備える卓上同方向二軸混練機
・温度:200℃
・スクリュー回転速度:100rpm
・大気下
【請求項9】
前記酸化防止剤がフェノール系酸化防止剤であり、式(1)で表される酸化防止剤である、請求項8に記載の組成物。
【請求項10】
「請求項8に記載の組成物」と、「請求項8に記載の組成物に含まれる重合体とは別の重合体」とを含む組成物。
【請求項11】
更に充填材を含む、請求項8に記載の組成物。
【請求項12】
前記<混練評価条件>による組成物のトルク値測定において、混練開始5分後の時点のトルク値からトルク値が15%低下するまでに要した時間が26分間以上である、請求項8に記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、酸化防止剤混合液の保管方法に関するものであり、オレフィン重合系への酸化防止剤添加技術に応用できるものである。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、触媒を用いてエチレン性不飽和結合を有するモノマーを重合する際に、トリエチルアルミニウムによりマスキングされたフェノール系酸化防止剤を、重合前または重合中に触媒系又は重合系に添加することを特徴とする安定化ポリマーの製造方法が記載されている。具体的には、特許文献1では、トリエチルアルミニウムとフェノール系酸化防止剤を23℃で5分間攪拌することにより、マスキングされたフェノール系酸化防止剤を得、その後ただちに、マスキングされたフェノール系酸化防止剤と触媒とを混合してプロピレンの重合を行っている([0033]、実施例1-1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
大規模工場における連続的なポリマー製造に、従来技術を適用する場合、所定量の「マスキングされたフェノール系酸化防止剤」を、容器や配管内に長期間(所定期間)保管、もしくは滞留させる必要がある。保管後の「マスキングされたフェノール系酸化防止剤」を使用して、より熱安定性の高いポリマーを得ることが求められている。
かかる状況の下、本発明が解決しようとする課題は、より熱安定性の高いポリマーを得るための、「マスキングされたフェノール系酸化防止剤」の保管方法を提供する点に存するものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者は、このような背景に鑑みて鋭意検討をしたところ、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、下記のものである。
[1]
酸化防止剤とアルミニウム化合物とを含む酸化防止剤混合物を、ゲージ圧が0.21MPa以上の条件で保管する、酸化防止剤混合物の保管方法。
【0006】
以下、[2]から[11]は、それぞれ本発明の好ましい態様又は実施形態である。
[2]
前記ゲージ圧が0.30MPa以上の条件で保管する、[1]に記載の酸化防止剤混合物の保管方法。
[3]
保管時間が24時間以上である、[1]または[2]に記載の酸化防止剤混合物の保管方法。
[4]
前記ゲージ圧が6.0MPa以下である、[1]~[3]のいずれかに記載の酸化防止剤混合物の保管方法。
[5]
前記酸化防止剤がフェノール系酸化防止剤である、[1]~[4]のいずれかに記載の酸化防止剤混合物の保管方法。
[6]
前記フェノール系酸化防止剤が下記式(1)もしくは式(2)で表される酸化防止剤である、[1]~[5]のいずれかに記載の酸化防止剤混合物の保管方法。
【化1】
(式中、
nは1~4の整数を表す。
R
1およびR
2は、それぞれ独立に、炭素原子数1~20のヒドロカルビル基または水素原子を示す。
RおよびR’は、炭素原子数1~20のヒドロカルビレン基を示す。
Aは、炭素原子数1~30のn価の炭化水素基を示す。)
【化2】
(式中、
R
3、R
4、R
6およびR
7は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数5~8のシクロアルキル基、炭素原子数6~12のアルキルシクロアルキル基、炭素原子数7~12のアラルキル基またはフェニル基を表し、R
5は水素原子または炭素原子数1~8のアルキル基を表す。
Xは単結合、硫黄原子もしくは-CHR
8-基(R
8は水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基または炭素原子数5~8のシクロアルキル基を示す)を表す。
A’は、炭素原子数2~8のヒドロカルビレン基を表す。
Y、Zは、いずれか一方がヒドロキシル基を表し、もう一方が水素原子又は炭素原子数1~8のアルキル基を表す。)
[7]
[1]~[6]のいずれかに記載の保管方法で保管された酸化防止剤混合物と、
チタン原子、マグネシウム原子、ハロゲン原子および内部電子供与体を含むオレフィン重合用固体触媒成分と、任意にアルミニウム化合物とを接触させて得られるオレフィン重合用触媒との存在下で、
オレフィンを重合する工程を含む、オレフィン系重合体の製造方法。
[8]
オレフィン系重合体と酸化防止剤とを含む組成物であって、
下記<混練評価条件>による組成物のトルク値測定において、混練開始5分後の時点のトルク値からトルク値が15%低下するまでに要した時間が20分間以上であって、
混練評価前の組成物のテトラヒドロフラン抽出液を高速液体クロマトグラフィーにより分析した際に検出されるエステル基を含有する酸化防止剤量が、オレフィン重合体総重量に対して100wtppm以下である組成物。
<混練評価条件>
・装置:スクリュー長さが1725mmであるコニカルスクリューを備える卓上同方向二軸混練機
・温度:200℃
・スクリュー回転速度:100rpm
・大気下
[9]
前記酸化防止剤がフェノール系酸化防止剤であり、式(1)で表される酸化防止剤である、[8]に記載の組成物。
[10]
「[8]に記載の組成物」と、「[8]に記載の組成物に含まれる重合体とは別の重合体」とを含む組成物。
[11]
更に充填材を含む、[8]~[10]のいずれかに記載の組成物。
[12]
前記<混練評価条件>による組成物のトルク値測定において、混練開始5分後の時点のトルク値からトルク値が15%低下するまでに要した時間が26分間以上である、[8]~[11]のいずれかに記載の組成物。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、所定量の「マスキングされたフェノール系酸化防止剤」を、長期間(所定期間)保管後においても、より熱安定性の高いポリマーを得ることができ、大規模工場における連続的なポリマー製造に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】
図1は、実施例1~2及び比較例1、2及び4で得られた混練劣化試験の結果を示す。
【
図2】
図2は、実施例及び比較例における混練劣化試験で使用された混練機のバレル内部およびスクリューを撮影した写真を示す。当該写真は、中央の縦軸部を中心に混練機のバレルを左右に開き、横から撮影したものである。ポリマー(組成物)を混練する際は、左右に開いた混練機のバレルを閉じ、内温を200℃に昇温した後、inlet部分からポリマー(組成物)を装填して、スクリュー部分によってポリマー(組成物)を混練し、同時に、ポリマー(組成物)のトルク値を測定する。
図2中の数値の単位は、mmである。
【
図3】
図3は、実施例X1、X5~X6及び比較例C6で得られた混練劣化試験の結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【0009】
酸化防止剤混合液の保管方法
本発明の酸化防止剤混合液の保管方法は、下記のものである。
酸化防止剤とアルミニウム化合物とを含む酸化防止剤混合物を、ゲージ圧が0.21MPa以上の条件で保管する、酸化防止剤混合物の保管方法。
【0010】
好ましくは、前記ゲージ圧が0.30MPa以上の条件で保管することができ、より好ましくは、前記ゲージ圧が0.40MPa以上の条件で保管することができる。
【0011】
好ましくは、保管時間が24時間以上であることができ、より好ましくは、保管時間が30時間以上であることができる。
【0012】
好ましくは、前記ゲージ圧が6.0MPa以下であることができ、より好ましくは、前記ゲージ圧が5.0MPa以下であることができる。
【0013】
好ましくは、前記酸化防止剤がフェノール系酸化防止剤であることができ、より好ましくは、前記フェノール系酸化防止剤が下記式(1)もしくは式(2)で表される酸化防止剤であることができる。
【化1】
(式中、
nは1~4の整数を表す。
R
1およびR
2は、それぞれ独立に、炭素原子数1~20のヒドロカルビル基または水素原子を示す。
RおよびR’は、炭素原子数1~20のヒドロカルビレン基を示す。
Aは、炭素原子数1~30のn価の炭化水素基を示す。)
【化2】
(式中、
R
3、R
4、R
6およびR
7は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数5~8のシクロアルキル基、炭素原子数6~12のアルキルシクロアルキル基、炭素原子数7~12のアラルキル基またはフェニル基を表し、R
5は水素原子または炭素原子数1~8のアルキル基を表す。
Xは単結合、硫黄原子もしくは-CHR
8-基(R
8は水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基または炭素原子数5~8のシクロアルキル基を示す)を表す。
A’は、炭素原子数2~8のヒドロカルビレン基を表す。
Y、Zは、いずれか一方がヒドロキシル基を表し、もう一方が水素原子又は炭素原子数1~8のアルキル基を表す。)
【0014】
酸化防止剤混合液は炭化水素溶媒をさらに含むことができる。
炭化水素溶媒としては、本発明を利用した下記に示すヘテロファジックプロピレン重合材料又はオレフィン重合体などの製造において使用する溶媒と同じものを使用することができ、例えば、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、シクロヘキサン、ベンゼンおよびトルエンのような不活性炭化水素溶媒を使用することができる。
【0015】
オレフィン系重合体の製造方法
本発明のオレフィン系重合体の製造方法は、下記のものである。
前記の保管方法で保管された酸化防止剤混合物と、
チタン原子、マグネシウム原子、ハロゲン原子および内部電子供与体を含むオレフィン重合用固体触媒成分と、任意にアルミニウム化合物とを接触させて得られるオレフィン重合用触媒との存在下で、
オレフィンを重合する工程を含む、オレフィン系重合体の製造方法。
【0016】
オレフィン系重合体と酸化防止剤とを含む組成物
本発明のオレフィン系重合体と酸化防止剤とを含む組成物は、下記のものである。
オレフィン系重合体と酸化防止剤とを含む組成物であって、
下記<混練評価条件>による組成物のトルク値測定において、混練開始5分後の時点のトルク値からトルク値が15%低下するまでに要した時間が20分間以上であって、
混練評価前の組成物のテトラヒドロフラン抽出液を高速液体クロマトグラフィーにより分析した際に検出されるエステル基を含有する酸化防止剤量が、オレフィン重合体総重量に対して100wtppm以下である組成物。
<混練評価条件>
・装置:スクリュー長さが1725mmであるコニカルスクリューを備える卓上同方向二軸混練機(Xplore社製卓上混練機(DSM Xplore))
・温度:200℃
・スクリュー回転速度:100rpm(同方向2軸混練)
・大気下
【0017】
好ましくは、前記フェノール系酸化防止剤が式(1)で表される酸化防止剤である。
【0018】
本発明は、「[8]に記載の組成物」と、「[8]に記載の組成物に含まれる重合体とは別の重合体」とを含む組成物を、提供することができる。
【0019】
好ましくは、前記組成物は、更に充填材を含むことができる。
好ましくは、前記<混練評価条件>による組成物のトルク値測定において、混練開始5分後の時点のトルク値からトルク値が15%低下するまでに要した時間が26分間以上であることができる。
【0020】
本発明の利用例
本発明の酸化防止剤混合液の保管方法は、下記[1]~[6]又は[7]~[12]のヘテロファジックプロピレン重合材料の製造方法又はオレフィン重合体の製造方法における「接触生成物」の製造の際に、利用することができる。
[1]
チタン原子、マグネシウム原子、ハロゲン原子および内部電子供与体を含むオレフィン重合用固体触媒成分と、アルミニウム化合物とを接触させて得られるオレフィン重合用触媒、及び、下記接触生成物の存在下で、プロピレンを重合して重合体(I)を形成する第1の重合工程と、
前記重合体(I)の存在下で、プロピレンと、エチレンおよび炭素原子数4~12のα-オレフィンからなる群から選ばれる少なくとも1種とを共重合して重合体(II)を形成する第2の重合工程と
を含む、ヘテロファジックプロピレン重合材料の製造方法。
接触生成物:アルミニウム化合物と、下記式(1)もしくは式(2)で表される酸化防止剤とを接触させて得られる接触生成物。
【化1】
(式中、
nは1~4の整数を表す。
R
1およびR
2は、それぞれ独立に、炭素原子数1~20のヒドロカルビル基または水素原子を示す。
RおよびR’は、炭素原子数1~20のヒドロカルビレン基を示す。
Aは、炭素原子数1~30のn価の炭化水素基を示す。)
【化2】
(式中、
R
3、R
4、R
6およびR
7は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数5~8のシクロアルキル基、炭素原子数6~12のアルキルシクロアルキル基、炭素原子数7~12のアラルキル基またはフェニル基を表し、R
5は水素原子または炭素原子数1~8のアルキル基を表す。
Xは単結合、硫黄原子もしくは-CHR
8-基(R
8は水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基または炭素原子数5~8のシクロアルキル基を示す)を表す。
A’は、炭素原子数2~8のヒドロカルビレン基を表す。
Y、Zは、いずれか一方がヒドロキシル基を表し、もう一方が水素原子又は炭素原子数1~8のアルキル基を表す。)
[2]
前記第1の重合工程の中の気相重合工程において、前記接触生成物を存在させる、[1]に記載のヘテロファジックプロピレン重合材料の製造方法。
[3]
下記オレフィン重合体(α)の存在下で、
エチレン、プロピレンおよび炭素原子数4~12のα-オレフィンからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合を継続してオレフィン重合体を形成する工程を含む、オレフィン重合体の製造方法。
オレフィン重合体(α):オレフィン重合用固体触媒成分と、アルミニウム化合物とを接触させて得られるオレフィン重合用触媒、及び、下記接触生成物の存在下で、オレフィンを重合して形成される、オレフィン重合用固体触媒成分1gあたり、オレフィンが10kg以上60kg以下重合されたオレフィン重合体。
接触生成物:アルミニウム化合物と、下記式(1)もしくは式(2)で表される酸化防止剤とを接触させて得られる接触生成物。
【化1】
(式中、
nは1~4の整数を表す。
R
1およびR
2は、それぞれ独立に、炭素原子数1~20のヒドロカルビル基または水素原子を示す。
RおよびR’は、炭素原子数1~20のヒドロカルビレン基を示す。
Aは、炭素原子数1~30のn価の炭化水素基を示す。)
【化2】
(式中、
R
3、R
4、R
6およびR
7は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数5~8のシクロアルキル基、炭素原子数6~12のアルキルシクロアルキル基、炭素原子数7~12のアラルキル基またはフェニル基を表し、R
5は水素原子または炭素原子数1~8のアルキル基を表す。
Xは単結合、硫黄原子もしくは-CHR
8-基(R
8は水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基または炭素原子数5~8のシクロアルキル基を示す)を表す。
A’は、炭素原子数2~8のヒドロカルビレン基を表す。
Y、Zは、いずれか一方がヒドロキシル基を表し、もう一方が水素原子又は炭素原子数1~8のアルキル基を表す。)
[4]
前記接触生成物中の式(1)もしくは式(2)で表される酸化防止剤の量が、前記オレフィン重合体(α)100重量部当たり、0.0001~1重量部である、[3]に記載のオレフィン重合体の製造方法。
[5]
前記ヘテロファジックプロピレン重合材料が、
プロピレンに由来する構造単位を80質量%以上含有し、かつ、極限粘度が2.0dL/g以下である重合体(I)と、
エチレンおよび炭素原子数4~12のα-オレフィンからなる群より選択される少なくとも一種類に由来する構造単位と、プロピレンに由来する構造単位とを含有し、かつ、極限粘度が1.5~8.0dL/gである重合体(II)とを含む、[1]または[2]に記載のヘテロファジックプロピレン重合材料の製造方法。
[6]
前記重合体(I)の重量比率が40~90質量%であり、前記重合体(II)の重量比率が10~60質量%である、[1]、[2]または[5]に記載のヘテロファジックプロピレン重合材料の製造方法。
[7]
チタン原子、マグネシウム原子、ハロゲン原子および内部電子供与体を含むオレフィン重合用固体触媒成分と、アルミニウム化合物とを接触させて得られるオレフィン重合用触媒の存在下で、プロピレンを重合して重合体(I)を形成する第1の重合工程と、
前記重合体(I)、及び、下記接触生成物の存在下で、プロピレンと、エチレンおよび炭素原子数4~12のα-オレフィンからなる群から選ばれる少なくとも1種とを共重合して重合体(II)を形成する第2の重合工程と
を含む、ヘテロファジックプロピレン重合材料の製造方法。
接触生成物:アルミニウム化合物と、下記式(1)もしくは式(2)で表される酸化防止剤とを接触させて得られる接触生成物。
【化1】
(式中、
nは1~4の整数を表す。
R
1およびR
2は、それぞれ独立に、炭素原子数1~20のヒドロカルビル基または水素原子を示す。
RおよびR’は、炭素原子数1~20のヒドロカルビレン基を示す。
Aは、炭素原子数1~30のn価の炭化水素基を示す。)
【化2】
(式中、
R
3、R
4、R
6およびR
7は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数5~8のシクロアルキル基、炭素原子数6~12のアルキルシクロアルキル基、炭素原子数7~12のアラルキル基またはフェニル基を表し、R
5は水素原子または炭素原子数1~8のアルキル基を表す。
Xは単結合、硫黄原子もしくは-CHR
8-基(R
8は水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基または炭素原子数5~8のシクロアルキル基を示す)を表す。
A’は、炭素原子数2~8のヒドロカルビレン基を表す。
Y、Zは、いずれか一方がヒドロキシル基を表し、もう一方が水素原子又は炭素原子数1~8のアルキル基を表す。)
[8]
前記第2の重合工程において、前記接触生成物と前記重合体(I)とを接触させた後に、前記共重合を実施する、[7]に記載のヘテロファジックプロピレン重合材料の製造方法。
[9]
下記オレフィン重合体(α)、及び、下記接触生成物の存在下で、
エチレン、プロピレンおよび炭素原子数4~12のα-オレフィンからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合を継続してオレフィン重合体を形成する工程を含む、オレフィン重合体の製造方法。
オレフィン重合体(α):オレフィン重合用固体触媒成分1gあたり、オレフィンが10kg以上60kg以下重合されたオレフィン重合体。
接触生成物:アルミニウム化合物と、下記式(1)もしくは式(2)で表される酸化防止剤とを接触させて得られる接触生成物。
【化1】
(式中、
nは1~4の整数を表す。
R
1およびR
2は、それぞれ独立に、炭素原子数1~20のヒドロカルビル基または水素原子を示す。
RおよびR’は、炭素原子数1~20のヒドロカルビレン基を示す。
Aは、炭素原子数1~30のn価の炭化水素基を示す。)
【化2】
(式中、
R
3、R
4、R
6およびR
7は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数5~8のシクロアルキル基、炭素原子数6~12のアルキルシクロアルキル基、炭素原子数7~12のアラルキル基またはフェニル基を表し、R
5は水素原子または炭素原子数1~8のアルキル基を表す。
Xは単結合、硫黄原子もしくは-CHR
8-基(R
8は水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基または炭素原子数5~8のシクロアルキル基を示す)を表す。
A’は、炭素原子数2~8のヒドロカルビレン基を表す。
Y、Zは、いずれか一方がヒドロキシル基を表し、もう一方が水素原子又は炭素原子数1~8のアルキル基を表す。)
[10]
前記接触生成物中の式(1)もしくは式(2)で表される酸化防止剤の量が、前記オレフィン重合体(α)100重量部当たり、0.0001~1重量部である、[9]に記載のオレフィン重合体の製造方法。
[11]
前記ヘテロファジックプロピレン重合材料が、
プロピレンに由来する構造単位を80質量%以上含有し、かつ、極限粘度が2.0dL/g以下である重合体(I)と、
エチレンおよび炭素原子数4~12のα-オレフィンからなる群より選択される少なくとも一種類に由来する構造単位と、プロピレンに由来する構造単位とを含有し、かつ、極限粘度が1.5~8.0dL/gである重合体(II)とを含む、[7]または[8]に記載のヘテロファジックプロピレン重合材料の製造方法。
[12]
前記重合体(I)の含有量が40~90質量%であり、前記重合体(II)の含有量が10~60質量%である、[7]、[8]または[11]に記載のヘテロファジックプロピレン重合材料の製造方法。
【0021】
ヘテロファジックプロピレン重合材料
本発明の利用例においてヘテロファジックプロピレン重合材料の製造方法により得られるヘテロファジックプロピレン重合材料は、重合体(I)を形成する第1の重合工程と、重合体(II)を形成する第2の重合工程を実施することにより製造することができる。これらの重合工程において採用される、重合触媒、重合方法及び重合方式の例示は、下記に説明する。
好ましくは、前記ヘテロファジックプロピレン重合材料が、
プロピレンに由来する構造単位を80質量%以上含有し、かつ、極限粘度が2.0dL/g以下である重合体(I)と、
エチレンおよび炭素原子数4~12のα-オレフィンからなる群より選択される少なくとも一種類に由来する構造単位と、プロピレンに由来する構造単位とを含有し、かつ、極限粘度が1.5~8.0dL/gである重合体(II)とを含む。
更に好ましくは、前記重合体(I)の含有量が40~90質量%であり、前記重合体(II)の含有量が10~60質量%である。
【0022】
重合体(I)は、例えば、プロピレン単独重合体であってもよく、プロピレン以外の単量体に由来する構造単位を含んでいてもよい。重合体(I)が、プロピレン以外の単量体に由来する構造単位を含む場合、この含有量は、重合体(I)の全質量を基準として、例えば、0.01質量%以上20質量%未満であってもよい。
【0023】
プロピレン以外の単量体としては、例えば、エチレン及び炭素数4以上のα-オレフィンが挙げられる。中でも、エチレン及び炭素数4~10のα-オレフィンからなる群より選択される少なくとも一種が好ましく、エチレン、1-ブテン、1-ヘキセン及び1-オクテンからなる群より選択される少なくとも一種がより好ましく、エチレン及び1-ブテンからなる群より選択される少なくとも一種が更に好ましい。
【0024】
プロピレン以外の単量体に由来する構造単位を含む重合体としては、例えば、プロピレン-エチレン共重合体、プロピレン-1-ブテン共重合体、プロピレン-1-ヘキセン共重合体、プロピレン-1-オクテン共重合体、プロピレン-エチレン-1-ブテン共重合体、プロピレン-エチレン-1-ヘキセン共重合体及びプロピレン-エチレン-1-オクテン共重合体が挙げられる。
【0025】
重合体(I)は、成形体の寸法安定性の観点から、プロピレン単独重合体、プロピレン-エチレン共重合体、プロピレン-1-ブテン共重合体、プロピレン-エチレン-1-ブテン共重合体が好ましく、プロピレン単独重合体がより好ましい。
【0026】
重合体(I)の含有量は、ヘテロファジックプロピレン重合材料の全質量を基準として、40~90質量%であることが好ましく、45~90質量%であることがより好ましい。
【0027】
重合体(II)は、エチレン及び炭素数4以上12以下のα-オレフィンからなる群より選択される少なくとも一種のα-オレフィンに由来する構造単位を20質量%以上含有し、かつ、プロピレンに由来する構造単位を含有することが好ましい。
【0028】
重合体(II)において、エチレン及び炭素数4以上12以下のα-オレフィンからなる群より選択される少なくとも一種のα-オレフィンに由来する構造単位の含有量は、25~60質量%であってよく、30~60質量%であってもよい。
【0029】
重合体(II)において、エチレン及び炭素数4以上12以下のα-オレフィンからなる群より選択される少なくとも一種のα-オレフィンとしては、エチレン及び炭素数4~10のα-オレフィンからなる群より選択される少なくとも一種が好ましく、エチレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテン及び1-デセンからなる群より選択される少なくとも一種がより好ましく、エチレン及び1-ブテンからなる群より選択される少なくとも一種が更に好ましい。
【0030】
重合体(II)としては、例えば、プロピレン-エチレン共重合体、プロピレン-エチレン-1-ブテン共重合体、プロピレン-エチレン-1-ヘキセン共重合体、プロピレン-エチレン-1-オクテン共重合体、プロピレン-エチレン-1-デセン共重合体、プロピレン-1-ブテン共重合体、プロピレン-1-ヘキセン共重合体、プロピレン-1-オクテン共重合体及びプロピレン-1-デセン共重合体が挙げられる。中でも、プロピレン-エチレン共重合体、プロピレン-1-ブテン共重合体及びプロピレン-エチレン-1-ブテン共重合体が好ましく、プロピレン-エチレン共重合体がより好ましい。
【0031】
重合体(II)の含有量は、ヘテロファジックプロピレン重合材料の全質量を基準として、10~60質量%であることが好ましく、10~55質量%であることがより好ましい。
【0032】
ヘテロファジックプロピレン重合材料中の冷キシレン不溶(CXIS)成分の含有量は、ヘテロファジックプロピレン重合材料の全質量を基準として、40~99質量%であることが好ましく、45~90質量%であることがより好ましい。
ヘテロファジックプロピレン重合材料中の冷キシレン可溶(CXS成分)の含有量は、ヘテロファジックプロピレン重合材料の全質量を基準として、1~60質量%であることが好ましく、10~55質量%であることがより好ましい。
【0033】
本実施形態においては、ヘテロファジックプロピレン重合材料中のCXIS成分は、主として重合体(I)から構成され、ヘテロファジックプロピレン重合材料中のCXS成分は、主として重合体(II)から構成されると考えられる。
【0034】
ヘテロファジックプロピレン重合材料としては、例えば、(プロピレン)-(プロピレン-エチレン)重合材料、(プロピレン)-(プロピレン-エチレン-1-ブテン)重合材料、(プロピレン)-(プロピレン-エチレン-1-ヘキセン)重合材料、(プロピレン)-(プロピレン-エチレン-1-オクテン)重合材料、(プロピレン)-(プロピレン-1-ブテン)重合材料、(プロピレン)-(プロピレン-1-ヘキセン)重合材料、(プロピレン)-(プロピレン-1-オクテン)重合材料、(プロピレン)-(プロピレン-1-デセン)重合材料、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-エチレン)重合材料、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-エチレン-1-ブテン)重合材料、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-エチレン-1-ヘキセン)重合材料、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-エチレン-1-オクテン)重合材料、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-エチレン-1-デセン)重合材料、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-1-ブテン)重合材料、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-1-ヘキセン)重合材料、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-1-オクテン)重合材料、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-1-デセン)重合材料、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-エチレン)重合材料、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-エチレン-1-ブテン)重合材料、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-エチレン-1-ヘキセン)重合材料、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-エチレン-1-オクテン)重合材料、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-エチレン-1-デセン)重合材料、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-1-ブテン)重合材料、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-1-ヘキセン)重合材料、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-1-オクテン)重合材料、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-1-デセン)重合材料、(プロピレン-1-ヘキセン)-(プロピレン-1-ヘキセン)重合材料、(プロピレン-1-ヘキセン)-(プロピレン-1-オクテン)重合材料、(プロピレン-1-ヘキセン)-(プロピレン-1-デセン)重合材料、(プロピレン-1-オクテン)-(プロピレン-1-オクテン)重合材料、及び(プロピレン-1-オクテン)-(プロピレン-1-デセン)重合材料が挙げられる。
【0035】
ここで、「(プロピレン)-(プロピレン-エチレン)重合材料」との記載は、「重合体(I)がプロピレン単独重合体であり、重合体(II)がプロピレン-エチレン共重合体であるヘテロファジックプロピレン重合材料」を意味する。他の類似の表現においても同様である。
【0036】
ヘテロファジックプロピレン重合材料としては、(プロピレン)-(プロピレン-エチレン)重合材料、(プロピレン)-(プロピレン-エチレン-1-ブテン)重合材料、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-エチレン)重合材料、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-エチレン-1-ブテン)重合材料、又は(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-1-ブテン)重合材料が好ましく、(プロピレン)-(プロピレン-エチレン)重合材料がより好ましい。
【0037】
重合体(I)の極限粘度([η]I)は、0.10~2.00dL/gであることが好ましく、0.50~1.50dL/gであることがより好ましく、0.70~1.40dL/gであることがより好ましい。
【0038】
重合体(II)の極限粘度([η]II)は、1.50~8.00dL/gであることが好ましく、2.00~8.00dL/gであることがより好ましい。
【0039】
また、重合体(I)の極限粘度([η]I)に対する重合体(II)の極限粘度([η]II)の比([η]II/[η]I)は、1~20であることが好ましく、1~10であることがより好ましく、1~9であることが更に好ましい。
【0040】
重合体(I)の極限粘度([η]I)の測定方法としては、例えば、重合体(I)を形成した後に、当該重合体の極限粘度を測定する方法が挙げられる。
【0041】
重合体(II)の極限粘度([η]II)は、例えば、ヘテロファジックプロピレン重合材料の極限粘度([η]whole)、重合体(I)の極限粘度([η]I)並びに重合体(II)及び重合体(I)の含有量を用いて、下記式(6)により算出できる。
【0042】
[η]II=([η]whole-[η]I×XI)/XII ・・・(6)
[η]whole:ヘテロファジックプロピレン重合材料の極限粘度(dL/g)
[η]I:重合体(I)の極限粘度(dL/g)
XI:ヘテロファジックプロピレン重合材料の全質量に対する重合体(I)の質量の比(重合体(I)の質量/ヘテロファジックプロピレン重合材料の質量)
XII:ヘテロファジックプロピレン重合材料の全質量に対する重合体(II)の質量の比(重合体(II)の質量/ヘテロファジックプロピレン重合材料の質量)
【0043】
ここで、XIIは、ヘテロファジックプロピレン重合材料の融解熱量を測定し、下記式を用いて算出した。ヘテロファジックプロピレン重合材料の試料(約5mg)をアルミパンに詰め、示差走査型熱量計DSC8500型装置(パーキンエルマー社製)内に設置し、230℃まで昇温し、230℃で5分間保持し、5℃/分で0℃まで降温し、0℃で5分間保持した後、5℃/分で200℃まで昇温して融解曲線を測定した。温度はインジウムの融点を156.6℃として補正した。融解曲線における融解ピーク面積から融解熱量(単位:J/g)を算出した後、下記式を用いてXIIを求めた。
XII=(1-(ヘテロファジックプロピレン重合材料の融解熱量)/105)×100
【0044】
なお、XI、XIIは、重合時の物質収支から算出しても良い。
【0045】
CXIS成分の極限粘度([η]CXIS)は、0.10~2.00dL/gであることが好ましく、0.50~1.50dL/gであることがより好ましく、0.70~1.40dL/gであることがより好ましい。
【0046】
CXS成分の極限粘度([η]CXS)は、1.50~8.00dL/gであることが好ましく、2.00~8.00dL/gであることがより好ましい。
【0047】
CXIS成分の極限粘度([η]CXIS)に対するCXS成分の極限粘度([η]CXS)の比([η]CXS/[η]CXIS)は、1~20であることが好ましく、1~10であることがより好ましく、1~9であることが更に好ましい。
【0048】
重合体(I)のアイソタクチックペンタッド分率([mmmm]分率ともいう)は、樹脂組成物からなる成形体の剛性及び寸法安定性の観点から、0.950以上であることが好ましく、0.970以上であることがより好ましい。重合体(I)のアイソタクチックペンタッド分率は、例えば、1.000以下であってもよい。
【0049】
アイソタクチックペンタッド分率は、ペンタッド単位での、アイソタクチック分率を意味する。すなわち、アイソタクチックペンタッド分率は、ペンタッド単位でみたときに、プロピレンに由来する構造単位が5個連続してメソ結合した構造の含有割合を示す。なお、対象の成分が共重合体である場合には、プロピレンに由来する構造単位の連鎖について測定される値をいう。
【0050】
本明細書において、アイソタクチックペンタッド分率は、13C-NMRスペクトルで測定される値をいう。具体的には、13C-NMRスペクトルによって得られるメチル炭素領域の全吸収ピークの面積に対するmmmmピークの面積の比を、アイソタクチックペンタッド分率とする。なお、13C-NMRスペクトルによるアイソタクチックペンタッド分率の測定方法は、例えば、A.ZambelliらによるMacromolecules,6,925(1973)に記載されている。ただし、13C-スペクトルによって得られる吸収ピークの帰属は、Macromolecules,8,687(1975)の記載に基づくものとする。
【0051】
本明細書において、重合体(I)の温度230℃、荷重2.16kgfでのメルトフローレートは、JIS K6758に準拠して230℃、2.16kgf荷重下で測定した値をいう。また、メルトフローレートを、以下、MFRと記すことがある。重合体(I)のメルトフローレートは、樹脂組成物の成形加工性の観点から、3g/10分以上であることが好ましく、10g/10分~500g/10分であることがより好ましい。
【0052】
重合体(II)の温度230℃、荷重2.16kgfでのメルトフローレートは、JIS K6758に準拠して230℃、2.16kgf荷重下で測定した値をいう。重合体(II)のメルトフローレートは、樹脂組成物の成形加工性の観点から、0.01g/10分以上であることが好ましく、0.02g/10分~20g/10分であることがより好ましい。
【0053】
重合体(I)および重合体(II)の製造においては、化石資源由来モノマー(エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン等)、植物由来モノマー(エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン等)、ケミカルリサイクルモノマー(エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン等)等を用いることができ、これらは2種以上組み合わせて用いられてもよい。具体的なモノマーの組み合せとしては、例えば、化石資源由来エチレン/植物由来エチレン/ケミカルリサイクルエチレン、化石資源由来エチレン/植物由来エチレン/ケミカルリサイクルエチレン/化石資源由来1-ブテン/植物由来1-ブテン/ケミカルリサイクル1-ブテン、化石資源由来エチレン/植物由来エチレン/ケミカルリサイクルエチレン/化石資源由来1-ヘキセン/植物由来1-ヘキセン/ケミカルリサイクル1-ヘキセン、化石資源由来プロピレン/植物由来プロピレン/ケミカルリサイクルプロピレン、化石資源由来プロピレン/植物由来プロピレン/ケミカルリサイクルプロピレン/化石資源由来エチレン/植物由来エチレン/ケミカルリサイクルエチレン、化石資源由来プロピレン/植物由来プロピレン/ケミカルリサイクルプロピレン/化石資源由来1-ブテン/植物由来1-ブテン/ケミカルリサイクル1-ブテン、があげられる。
【0054】
化石資源由来モノマーは、石油、石炭、天然ガスといった地下資源としての炭素を由来としており、一般的には炭素14(14C)が殆ど含まれていない。化石資源由来モノマーの製造方法としては、公知の方法、例えば、石油由来ナフサ・エタン等のクラッキング、エタン・プロパン等の脱水素等でオレフィンを製造する方法があげられる。
【0055】
植物由来モノマーは、動植物として地表面を循環する炭素を由来としており、一般的に一定割合の炭素14(14C)を含む。植物由来モノマーの製造方法としては、公知の方法、例えば、バイオナフサ・植物油・動物油等のクラッキング、バイオプロパン等の脱水素、サトウキビやトウモロコシ等の植物原料から抽出した糖等の発酵物からアルコールを分離し、それを脱水反応する方法(特表2010-511634、特表2011-506628、特表2013-503647等)、植物由来エタノールから得られるエチレンとn-ブテンをメタセシス反応させる方法(WO2007/055361等)があげられる。
【0056】
ケミカルリサイクルモノマーは、廃棄物の分解や燃焼により発生する炭素を由来としており、その炭素14(14C)含有量は、廃棄物によって種々の値となる。ケミカルリサイクルモノマーの製造方法としては、公知の方法、例えば、廃プラスチックを熱分解する方法(特表2017-512246等)、廃植物油・廃動物油等をクラッキングする方法(特表2018-522087等)、生ゴミ・バイオマス廃棄物・食品廃棄物・廃油・廃木材・紙ごみ・廃プラスチック等の廃棄物をガス化・アルコール変換・脱水反応する方法(特開2019-167424、WO2021/006245等)があげられる。
【0057】
化石資源由来オレフィン、植物由来オレフィンおよびケミカルリサイクルオレフィンを2種以上用いる場合、それぞれ個別に製造されたオレフィンを、化石資源由来オレフィン/植物由来オレフィン、化石資源由来オレフィン/ケミカルリサイクルオレフィン、植物由来オレフィン/ケミカルリサイクルオレフィン、化石資源由来オレフィン/植物由来オレフィン/ケミカルリサイクルオレフィンのような組み合わせで混合して用いてもよい。また、オレフィンの製造工程の原料・製造中間体に、化石資源由来化合物/植物由来化合物、化石資源由来化合物/ケミカルリサイクル化合物、植物由来化合物/ケミカルリサイクル化合物、化石資源由来化合物/植物由来化合物/ケミカルリサイクル化合物のような組み合わせの混合物を用いることによって、上記オレフィンの組み合わせの混合物として製造されたものを用いてもよい。
【0058】
重合体(I)および重合体(II)の炭素14(14C)濃度は、環境負荷低減の観点から、好ましくは0.2pMC(%)以上であり、より好ましくは0.5pMC(%)以上であり、更に好ましくは1pMC(%)以上であり、より更に好ましくは5pMC(%)以上であり、特に好ましくは10pMC(%)以上である。コストの観点から、好ましくは99pMC(%)以下であり、より好ましくは95pMC(%)以下であり、更に好ましくは90pMC(%)以下であり、より更に好ましくは70pMC(%)以下であり、特に好ましくは50pMC(%)以下である。
【0059】
重合体(I)および重合体(II)の炭素14(14C)濃度については、ポリオレフィン樹脂の製造に用いる化石資源由来オレフィン、植物由来オレフィンおよびケミカルリサイクルオレフィンの比率を変更することによって調整することができる。
【0060】
オレフィン重合用固体触媒成分
本発明の利用例において、ヘテロファジックプロピレン重合材料およびオレフィン重合体は、好ましくは、下記の製造方法によって製造することができる:
成分(A)と成分(B)と成分(C)とを接触させてオレフィン重合用触媒を得る工程と、
オレフィン重合用触媒の存在下で、オレフィンを重合して、ヘテロファジックプロピレン重合材料またはオレフィン重合体を得る工程を含む、製造方法。
成分(A):チタン原子、マグネシウム原子、ハロゲン原子および内部電子供与体を含むオレフィン重合用固体触媒成分
成分(B):アルミニウム化合物
成分(C):下記式(i)または(ii)で表されるケイ素化合物
R8’hSi(OR9)4-h (i)
(R8’:炭素原子数1~20のヒドロカルビル基または水素原子、R9:炭素原子数1~20のヒドロカルビル基、h:0≦h<4を満たす整数、R8’およびR9の一方または両方が複数存在する場合、複数のR8’およびR9は互いに同じであっても異なってもよい。)
R10
2Si(NR11R12)2 (ii)
(R10:炭素原子数1~20のヒドロカルビル基または水素原子、R11およびR12:炭素原子数1~12のヒドロカルビル基または水素原子)
【0061】
本明細書において、“オレフィン重合用固体触媒成分”とは、好ましくは、少なくともトルエン中で固形分として存在し、アルミニウム化合物等のオレフィン重合用助触媒と組み合されることにより、オレフィン重合用触媒となるものを意味する。
【0062】
オレフィン重合用固体触媒成分におけるチタン原子の一部または全部が、ハロゲン化チタン化合物に由来する。オレフィン重合用固体触媒成分におけるハロゲン原子の一部または全部が、ハロゲン化チタン化合物に由来する。
【0063】
オレフィン重合用固体触媒成分におけるマグネシウム原子の一部または全部が、マグネシウム化合物に由来する。マグネシウム化合物は、マグネシウム原子を含有する化合物であればよく、具体例としては、下式(iii)~(v)で表される化合物が挙げられる。
MgR13
kX2-k・・・(iii)
Mg(OR13)mX2-m・・・(iv)
MgX2・nR13OH・・・(v)
(式中、kは0≦k≦2を満足する数であり;mは0<m≦2を満足する数であり;nは0≦n≦3を満足する数であり;R13は炭素原子数1~20のヒドロカルビル基であり;Xはハロゲン原子である。)
【0064】
上記の式(iii)~(v)におけるXとしては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、およびフッ素原子を挙げることができ、好ましくは塩素原子である。複数のXは同一でも異なっていてもよい。
【0065】
式(iii)~(v)のマグネシウム化合物の具体例としては、マグネシウムジアルコキシドおよびハロゲン化マグネシウムが挙げられる。
【0066】
ハロゲン化マグネシウムは、市販のものをそのまま用いてもよいし、市販のものをアルコールに溶解した溶液を炭化水素液体中に滴下することによって生じる沈殿物を、液体と分離して用いてもよいし、米国特許第6,825,146号公報、国際公開第1998/044009号パンフレット、国際公開第2003/000754号パンフレット、国際公開第2003/000757号パンフレット、または国際公開第2003/085006号パンフレットに記載の方法等に基づいて製造したものを用いてもよい。
【0067】
マグネシウムジアルコキシドの製造方法としては、例えば、金属マグネシウムとアルコールとを触媒の存在下接触させる方法(例えば特開平4-368391号公報、特開平3-74341号公報、特開8-73388号公報、および国際公開第2013/058193号パンフレット)が挙げられる。アルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、およびオクタノールが挙げられる。触媒としては、ヨウ素、塩素、および臭素のようなハロゲン;ヨウ化マグネシウム、および塩化マグネシウムのようなハロゲン化マグネシウムが挙げられ、好ましくはヨウ素である。
【0068】
マグネシウム化合物は、担体物質に担持されていてもよい。担体物質としては、例えば、SiO2、Al2O3、MgO、TiO2、およびZrO2のような多孔質無機酸化物;ポリスチレン、スチレン-ジビニルベンゼン共重合体、スチレン-エチレングリコールジメタクリル酸共重合体、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、アクリル酸メチル-ジビニルベンゼン共重合体、ポリメタクリル酸メチル、メタクリル酸メチル-ジビニルベンゼン共重合体、ポリアクリロニトリル、アクリロニトリル-ジビニルベンゼン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、およびポリプロピレンのような有機多孔質ポリマーが挙げられる。これらのうち好ましくは、多孔質無機酸化物であり、より好ましくは、SiO2である。
【0069】
担体物質として好ましくは、マグネシウム化合物を該担体物質に有効に固定化する観点から、多孔質であり、規格ISO15901-1:2005に従い水銀圧入法で求めた細孔半径10~780nmである細孔の合計容積が、0.2cm3/g以上である多孔質の担体物質がより好ましく、0.3cm3/g以上である多孔質の担体物質がさらに好ましい。また、細孔半径10~780nmである細孔の合計容積が、細孔半径2~100μmである細孔の合計容積に対して15%以上である多孔質の担体物質が好ましく、20%以上である多孔質の担体物質がより好ましい。
【0070】
マグネシウム化合物は、それぞれ単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。マグネシウム化合物は、本発明の利用例において効果が得られる範囲においてマグネシウム化合物および溶媒を含むマグネシウム化合物スラリーの形態でハロゲン化チタン化合物溶液と接触させてもよく、溶媒を含まない形態で接触させてもよい。
【0071】
オレフィン重合用固体触媒成分におけるマグネシウム原子の一部または全部が、マグネシウム化合物に由来する。また、オレフィン重合用固体触媒成分におけるハロゲン原子の一部が、マグネシウム化合物に由来し得る。
【0072】
内部電子供与体は、オレフィン重合用固体触媒成分に含まれる1つまたは複数の金属原子に対して電子対を供与可能な有機化合物を意味し、具体的には、モノエステル化合物、ジカルボン酸エステル化合物、ジオールジエステル化合物、β-アルコキシエステル化合物、およびジエーテル化合物等が挙げられる。
【0073】
また、特開2011-246699号公報に記載された内部電子供与体も例示することができる。
【0074】
中でも、好ましくは、ジカルボン酸エステル化合物、β-アルコキシエステル化合物およびジエーテル化合物である。内部電子供与体は、それぞれ単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0075】
オレフィン重合用固体触媒成分は、下記の製造方法によって製造することができる:
ハロゲン化チタン化合物と、マグネシウム化合物とを接触させ、固体生成物を含むスラリーを得る工程(I)を有する、オレフィン重合用固体触媒成分の製造方法。
【0076】
好ましくは、上記のオレフィン重合用固体触媒成分の製造方法においては、工程(I)において、ハロゲン化チタン化合物溶液へマグネシウム化合物を添加し、内部電子供与体が、モノエステル化合物、ジカルボン酸エステル化合物、ジオールジエステル化合物、β-アルコキシエステル化合物およびジエーテル化合物からなる群から選択される少なくとも一種の化合物であり、マグネシウム化合物がマグネシウムジアルコキシドであり、固体生成物を含むスラリーへ内部電子供与体を添加する工程(II)をさらに有する。
【0077】
オレフィン重合用触媒
一実施形態において、上記のオレフィン重合用固体触媒成分と、アルミニウム化合物とを例えば公知の方法によって接触させることによって、オレフィン重合用触媒を製造することができる。また、別の実施形態において、上記のオレフィン重合用固体触媒成分と、アルミニウム化合物と、外部電子供与体とを接触させることによって、オレフィン重合用触媒を製造することができる。
【0078】
そのため、オレフィン重合用触媒は、一実施形態において、上記のオレフィン重合用固体触媒成分およびアルミニウム化合物を含む。また、オレフィン重合用触媒は、別の実施形態において、上記のオレフィン重合用固体触媒成分、アルミニウム化合物および外部電子供与体を含む。
【0079】
アルミニウム化合物は、炭素-アルミニウム結合もしくはハロゲン-アルミニウム結合を1つ以上有する化合物であり、具体的には、特開平10-212319号公報に記載された化合物やトリハロゲン化アルミニウム(AlX3:Xはハロゲン)を例示することができる。中でも、好ましくは、トリアルキルアルミニウム、ジアルキルアルミニウムハライド、アルキルアルミニウムジハライド、アルミニウムトリハライド、トリアルキルアルミニウムとジアルキルアルミニウムハライドとの混合物、または、アルキルアルモキサンであり、さらに好ましくはトリエチルアルミニウムである。
【0080】
外部電子供与体としては、特許第2950168号公報、特開2006-96936号公報、特開2009-173870号公報、および特開2010-168545号公報に記載された化合物を例示することができる。中でも、好ましくは酸素含有化合物または窒素含有化合物である。酸素含有化合物として、アルコキシケイ素化合物、エーテル、エステル、およびケトンを例示することができる。中でも、好ましくはアルコキシケイ素化合物またはエーテルである。窒素含有化合物として、アミノケイ素、アミン、イミン、アミド、イミド、シアンを例示することができる。中でも、好ましくはアミノケイ素化合物である。
【0081】
外部電子供与体としてのアルコキシケイ素化合物またはアミノケイ素化合物は、下式のケイ素化合物が好ましい。
成分(C):下記式(i)または(ii)で表されるケイ素化合物
R8’hSi(OR9)4-h (i)
(R8’:炭素原子数1~20のヒドロカルビル基または水素原子、R9:炭素原子数1~20のヒドロカルビル基、h:0≦h<4を満たす整数、R8’およびR9の一方または両方が複数存在する場合、複数のR8’およびR9は互いに同じであっても異なってもよい。)
R10
2Si(NR11R12)2 (ii)
(R10:炭素原子数1~20のヒドロカルビル基または水素原子、R11およびR12:炭素原子数1~12のヒドロカルビル基または水素原子)
【0082】
上式(i)におけるR8’およびR9のヒドロカルビル基としては、アルキル基、アラルキル基、アリール基、アルケニル基等が挙げられ、R8’およびR9のアルキル基としては、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、ノルマルブチル基、ノルマルペンチル基、ノルマルヘキシル基、ノルマルヘプチル基、およびノルマルオクチル基のような直鎖状アルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、ターシャリーブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、および2-エチルヘキシル基のような分岐状アルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロへプチル基、およびシクロオクチル基のような環状アルキル基が挙げられ、好ましくは炭素原子数1~20の直鎖状、分岐状もしくは環状アルキル基である。R8’およびR9のアラルキル基としては、ベンジル基、およびフェネチル基が挙げられ、好ましくは炭素原子数7~20のアラルキル基である。R8’およびR9のアリール基としては、フェニル基、トリル基、およびキシリル基が挙げられ、好ましくは炭素原子数6~20のアリール基である。R8’およびR9のアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、3-ブテニル基、および5-ヘキセニル基のような直鎖状アルケニル基;イソブテニル基、および5-メチル-3-ペンテニル基のような分岐状アルケニル基;2-シクロヘキセニル基、および3-シクロヘキセニル基のような環状アルケニル基が挙げられ、好ましくは炭素原子数2~10のアルケニル基である。
【0083】
上式(i)で表されるアルコキシケイ素化合物の具体例としては、シクロヘキシルメチルジ、メトキシシラン、シクロヘキシルエチルジメトキシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、ターシャリーブチルエチルジメトキシシラン、ターシャリーブチルノルマルプロピルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、トリエトキシフェニルシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジシクロブチルジメトキシシラン、ジシクロペンチルジメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、セカンダリーブチルトリエトキシシラン、シクロヘキシルトリエトキシシラン、シクロペンチルトリエトキシシランが挙げられる。好ましくは、ターシャリーブチルノルマルプロピルジメトキシシランが挙げられる。
【0084】
上式(ii)におけるR10のヒドロカルビル基としては、上式R8’およびR9と同じもの等が挙げられる。
【0085】
上式(ii)におけるR11およびR12のヒドロカルビル基としては、アルキル基、アルケニル基等が挙げられ、R11およびR12のアルキル基としては、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、ノルマルブチル基、ノルマルペンチル基、およびノルマルヘキシル基のような直鎖状アルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、ターシャリーブチル基、イソペンチル基、およびネオペンチル基のような分岐状アルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、およびシクロヘキシル基のような環状アルキル基が挙げられ、好ましくは炭素原子数1~6の直鎖状アルキル基である。R4およびR5のアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、3-ブテニル基、および5-ヘキセニル基のような直鎖状アルケニル基;イソブテニル基、および5-メチル-3-ペンテニル基のような分岐状アルケニル基;2-シクロヘキセニル基、および3-シクロヘキセニル基のような環状アルケニル基が挙げられ、好ましくは炭素原子数2~6の直鎖状アルケニル基であり、特に好ましくはメチル基およびエチル基である。
【0086】
上式(ii)で表されるアミノケイ素化合物の具体例としては、ビス(エチルアミノ)ジシクロペンチルシラン、ビス(エチルアミノ)ジイソプロピルシラン、ビス(メチルアミノ)ジターシャリーブチルシランが挙げられる。好ましくは、ビス(エチルアミノ)ジシクロペンチルシランが挙げられる。
また、WO2006/129773に記載されたアミノケイ素化合物も例示することができる。
【0087】
外部電子供与体のエーテルとして、好ましくは環状エーテル化合物である。環状エーテル化合物とは、環構造内に少なくとも一つの-C-O-C-結合を有する複素環式化合物であり、さらに好ましくは環構造内に少なくとも一つの-C-O-C-O-C-結合を有する環状エーテル化合物であり、特に好ましくは1,3-ジオキソラン、または1,3-ジオキサンである。
【0088】
外部電子供与体は、それぞれ単独で用いてもよく、また二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0089】
オレフィン重合用固体触媒成分と、アルミニウム化合物と、外部電子供与体とを接触させる方法は、オレフィン重合用触媒が生成される限り、特に限定されない。接触は溶媒の存在下または非存在下で行われる。これらの接触混合物を重合槽に供給してもよいし、各成分を別々に重合槽に供給して重合槽中で接触させてもよいし、任意の二成分の接触混合物と残りの成分とを別々に重合槽に供給してこれらを重合槽中で接触させてもよい。
【0090】
アルミニウム化合物の使用量は、オレフィン重合用固体触媒成分1mgに対して、通常0.01~1000μmolであり、好ましくは0.1~700μmolである。
【0091】
外部電子供与体の使用量は、オレフィン重合用固体触媒成分1mgに対して、通常0.0001~1000μmolであり、好ましくは0.001~500μmolであり、より好ましくは0.01~150μmolである。
【0092】
オレフィン重合用触媒を形成する方法
本発明の利用例において上記製造方法は、上記のオレフィン重合用触媒の存在下でオレフィンを重合する。
【0093】
オレフィン重合用触媒を形成する方法は、一実施形態において、以下の工程からなる方法が好ましい場合がある:
(i)オレフィン重合用固体触媒成分およびアルミニウム化合物の存在下、少量のオレフィン(主要な重合工程(通常、本重合と言われる)で使用されるオレフィンと同一または異なる)を重合させ(生成されるオレフィン重合体の分子量を調節するために水素のような連鎖移動剤を用いてもよいし、外部電子供与体を用いてもよい)、該オレフィンの重合体で表面が覆われた触媒成分を生成させる工程(該重合は通常、予備重合と言われ、したがって該触媒成分は通常、予備重合触媒成分と言われる)
(ii)予備重合触媒成分と、アルミニウム化合物および外部電子供与体とを接触させる工程。
【0094】
予備重合は好ましくは、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、シクロヘキサン、ベンゼンおよびトルエンのような不活性炭化水素を溶媒とするスラリー重合である。
【0095】
上記工程(i)で用いられるアルミニウム化合物の量は、工程(i)で用いられる固体触媒成分中のチタン原子1mol当たり、通常0.5mol~700mol、好ましくは0.8mol~500mol、特に好ましくは1mol~200molである。
【0096】
予備重合されるオレフィンの量は、工程(i)で用いられるオレフィン重合用固体触媒成分1g当たり通常0.01g~1000g、好ましくは0.05g~500g、特に好ましくは0.1g~200gである。
【0097】
上記工程(i)のスラリー重合におけるオレフィン重合用固体触媒成分のスラリー濃度は、好ましくは1~500g-オレフィン重合用固体触媒成分/リットル-溶媒、特に好ましくは3~300g-オレフィン重合用固体触媒成分/リットル-溶媒である。
【0098】
予備重合の温度は、好ましくは-20℃~100℃、特に好ましくは0℃~80℃である。予備重合における気相部のオレフィンの分圧は、好ましくは0.01MPa~2MPa、特に好ましくは0.1MPa~1MPaであるが、予備重合の圧力や温度において液状であるオレフィンについては、この限りではない。予備重合の時間は、好ましくは2分間~15時間である。
【0099】
予備重合における、オレフィン重合用固体触媒成分、アルミニウム化合物およびオレフィンを重合槽へ供給する方法として、以下の方法(1)および(2)を例示することができる:
(1)オレフィン重合用固体触媒成分とアルミニウム化合物とを供給した後、オレフィンを供給する方法
(2)オレフィン重合用固体触媒成分とオレフィンとを供給した後、アルミニウム化合物を供給する方法。
【0100】
予備重合における、オレフィンを重合槽へ供給する方法として、以下の方法(1)および(2)を例示することができる:
(1)重合槽内の圧力を所定の圧力に維持するようにオレフィンを重合槽へ順次供給する方法
(2)オレフィンの所定量の全量を一括して重合槽へ供給する方法。
【0101】
予備重合で用いられる外部電子供与体の量は、オレフィン重合用固体触媒成分中に含まれるチタン原子1molに対して、通常0.01mol~400mol、好ましくは0.02mol~200mol、特に好ましくは、0.03mol~100molであり、アルミニウム化合物1molに対して、通常0.003mol~50mol、好ましくは0.005mol~30mol、特に好ましくは0.01mol~10molである。
【0102】
予備重合における、外部電子供与体を重合槽へ供給する方法として、以下の方法(1)および(2)を例示することができる:
(1)外部電子供与体を単独で重合槽へ供給する方法
(2)外部電子供与体とアルミニウム化合物との接触物を重合槽へ供給する方法。
【0103】
本重合時のアルミニウム化合物の使用量は、オレフィン重合用固体触媒成分中のチタン原子1molあたり、通常1mol~1000mol、特に好ましくは5mol~600molである。
【0104】
本重合で外部電子供与体を使用する場合の外部電子供与体の使用量は、オレフィン重合用固体触媒成分中に含まれるチタン原子1molあたり、通常0.1mol~2000mol、好ましくは0.3mol~1000mol、特に好ましくは0.5mol~800molであり、アルミニウム化合物1molあたり、通常0.001mol~5mol、好ましくは0.005mol~3mol、特に好ましくは0.01mol~1molである。
【0105】
本重合の温度は、通常-30℃~300℃、好ましくは20℃~180℃である。重合圧力は特に制限されず、工業的かつ経済的であるという点で、一般に常圧~10MPa、好ましくは200kPa~5MPa程度である。重合はバッチ式または連続式であり、重合方法としてプロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンおよびオクタンのような不活性炭化水素を溶媒とするスラリー重合法または溶液重合法や、重合温度において液状であるオレフィンを媒体とするバルク重合法や、気相重合法を例示することができる。
【0106】
本重合で得られる重合体の分子量を調節するために、連鎖移動剤(例えば、水素や、ジメチル亜鉛およびジエチル亜鉛のようなアルキル亜鉛)を用いてもよい。
【0107】
ヘテロファジックプロピレン重合材料の製造方法
本発明の利用例においてヘテロファジックプロピレン重合材料の製造方法は、下記のものである:
チタン原子、マグネシウム原子、ハロゲン原子および内部電子供与体を含むオレフィン重合用固体触媒成分と、アルミニウム化合物とを接触させて得られるオレフィン重合用触媒、及び、下記接触生成物の存在下で、プロピレンを重合して重合体(I)を形成する第1の重合工程と、
前記重合体(I)の存在下で、プロピレンと、エチレンおよび炭素原子数4~12のα-オレフィンからなる群から選ばれる少なくとも1種とを共重合して重合体(II)を形成する第2の重合工程と
を含む、ヘテロファジックプロピレン重合材料の製造方法。
接触生成物:アルミニウム化合物と、下記式(1)もしくは式(2)で表される酸化防止剤とを接触させて得られる接触生成物。
【化1】
(式中、
nは1~4の整数を表す。
R
1およびR
2は、それぞれ独立に、炭素原子数1~20のヒドロカルビル基または水素原子を示す。
RおよびR’は、炭素原子数1~20のヒドロカルビレン基を示す。
Aは、炭素原子数1~30のn価の炭化水素基を示す。)
【化2】
(式中、
R
3、R
4、R
6およびR
7は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数5~8のシクロアルキル基、炭素原子数6~12のアルキルシクロアルキル基、炭素原子数7~12のアラルキル基またはフェニル基を表し、R
5は水素原子または炭素原子数1~8のアルキル基を表す。
Xは単結合、硫黄原子もしくは-CHR
8-基(R
8は水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基または炭素原子数5~8のシクロアルキル基を示す)を表す。
A’は、炭素原子数2~8のヒドロカルビレン基を表す。
Y、Zは、いずれか一方がヒドロキシル基を表し、もう一方が水素原子又は炭素原子数1~8のアルキル基を表す。)
好ましくは、前記第1の重合工程の中の気相重合工程において、前記接触生成物を存在させる。
本発明の利用例においてヘテロファジックプロピレン重合材料の製造方法は、下記のものでもよい:
チタン原子、マグネシウム原子、ハロゲン原子および内部電子供与体を含むオレフィン重合用固体触媒成分と、アルミニウム化合物とを接触させて得られるオレフィン重合用触媒の存在下で、プロピレンを重合して重合体(I)を形成する第1の重合工程と、
前記重合体(I)、及び、下記接触生成物の存在下で、プロピレンと、エチレンおよび炭素原子数4~12のα-オレフィンからなる群から選ばれる少なくとも1種とを共重合して重合体(II)を形成する第2の重合工程と
を含む、ヘテロファジックプロピレン重合材料の製造方法。
接触生成物:アルミニウム化合物と、下記式(1)もしくは式(2)で表される酸化防止剤とを接触させて得られる接触生成物。
【化1】
(式中、
nは1~4の整数を表す。
R
1およびR
2は、それぞれ独立に、炭素原子数1~20のヒドロカルビル基または水素原子を示す。
RおよびR’は、炭素原子数1~20のヒドロカルビレン基を示す。
Aは、炭素原子数1~30のn価の炭化水素基を示す。)
【化2】
(式中、
R
3、R
4、R
6およびR
7は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数5~8のシクロアルキル基、炭素原子数6~12のアルキルシクロアルキル基、炭素原子数7~12のアラルキル基またはフェニル基を表し、R
5は水素原子または炭素原子数1~8のアルキル基を表す。
Xは単結合、硫黄原子もしくは-CHR
8-基(R
8は水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基または炭素原子数5~8のシクロアルキル基を示す)を表す。
A’は、炭素原子数2~8のヒドロカルビレン基を表す。
Y、Zは、いずれか一方がヒドロキシル基を表し、もう一方が水素原子又は炭素原子数1~8のアルキル基を表す。)
好ましくは、前記第2の重合工程において、前記接触生成物と前記重合体(I)とを接触させた後に、前記共重合を実施できる。
【0108】
本発明の利用例においてヘテロファジックプロピレン重合材料の製造方法は、上記のオレフィン重合用触媒の存在下でプロピレン等を重合する。
【0109】
上記ヘテロファジックプロピレン重合材料の製造方法の一例を説明する。この製造方法は、第1の重合工程および第2の重合工程を含む。
【0110】
第1の重合工程:水素/プロピレン比が適切な条件で、液相で、プロピレンを含む単量体を重合し、少なくとも一部のプロピレン系重合体(a)を得る工程1-a;および、
水素/プロピレン比が適切な条件で、気相で、プロピレンを含む単量体を重合し、少なくとも一部のプロピレン系重合体(a)を得る工程1-b
からなる群より選ばれる少なくとも一種の工程
および第2の重合工程:水素/プロピレン比が適切な条件で、エチレンおよび炭素数4以上12以下のα-オレフィンからなる群より選択される少なくとも一種のα-オレフィンとプロピレンとを含む単量体を重合し、プロピレン系共重合体(b)を得る工程
【0111】
ただし、本明細書において、水素/プロピレン比は、下記のように定義される。
液相で重合する場合、水素/プロピレン比は、反応器供給部における気体である水素と液体であるプロピレンとの物質量の比をいう。
気相で重合する場合、水素/プロピレン比は、反応装置出口における気体である水素と気体であるプロピレンとの物質量の比をいう。
本明細書において、例えば「水素/プロピレン比が1molppmである」との記載は、「水素/プロピレン比が1×10-6mol/molである」と同義であり、1molのプロピレンに対し、水素が1×10-6molであることを意味する。
水素/プロピレン比は、通常、0.00001~10mol/molであり、好ましくは、0.0001~1mol/molであり、より好ましくは、0.001~0.5mol/molである。
【0112】
[工程1-a]
工程1-aでは、例えば、液相重合反応器を用いて、重合触媒および水素の存在下で、プロピレンを含む単量体を重合する。重合に用いる単量体の構成は、プロピレン系重合体(a)を構成する構造単位の種類および含有量に基づき適宜調整できる。単量体中のプロピレンの含有量は、単量体の全質量に対して、例えば、80質量%以上であってもよく、90質量%以上であってもよく、100質量%であってもよい。
【0113】
液相重合反応器としては、例えば、ループ型液相反応器およびベッセル型液相反応器が挙げられる。
【0114】
重合触媒としては、例えば、チーグラー・ナッタ型触媒やメタロセン系触媒等が挙げられ、好ましくは、チーグラー・ナッタ型触媒である。チーグラー・ナッタ型触媒としては、例えば、上記のオレフィン重合用固体触媒成分とアルミニウム化合物と電子供与性化合物とを含有する触媒である。少量のオレフィンを接触させ、予備活性化させた触媒を重合触媒として用いることもできる。
【0115】
重合触媒として、上記のオレフィン重合用固体触媒成分、ノルマルヘキサン、トリエチルアルミニウム、ターシャリーブチルノルマルプロピルジメトキシシラン等の存在下で、オレフィンを予備重合させて得られる予備重合触媒成分を用いることもできる。予備重合に用いるオレフィンは、ヘテロファジックプロピレン重合材料を構成するオレフィンのうちのいずれかであることが好ましい。
【0116】
重合温度は、例えば0~120℃とすることができる。重合圧力は、例えば常圧~10MPaGとすることができる。
【0117】
工程1-aは、複数の反応器を用いて直列に多段で連続的に実施してもよい。
【0118】
[工程1-b]
工程1-bでは、例えば、気相重合反応器を用いて、重合触媒および水素の存在下で、プロピレンを含む単量体を重合する。重合に用いる単量体の構成は、プロピレン系重合体(a)を構成する構造単位の種類および含有量に基づき適宜調整できる。単量体中のプロピレンの含有量は、単量体の全質量に対して、例えば、80質量%以上であってもよく、90質量%以上であってもよく、100質量%であってもよい。
【0119】
気相重合反応器としては、例えば、ベッセル型反応器、流動層型反応器および噴流層型反応器が挙げられる。
【0120】
気相重合反応器は、直列に接続された複数の反応領域を有する多段気相重合反応装置であってもよい。多段気相重合反応装置は、直列に接続された複数の重合槽を有する多段気相重合反応装置であってもよい。このような装置によれば、プロピレン系重合体(a)の極限粘度を上記範囲に調整し易いと考えられる。
【0121】
多段気相重合反応装置は、例えば、鉛直方向に延びる円筒部と、円筒部に形成され、下方に行くほど内径が小さくなると共に下端にガス導入用開口を有する縮径部とを備え、縮径部の内面と縮径部よりも上方の円筒部の内面とによって囲まれ、その内部に噴流層が形成される噴流層型オレフィン重合反応領域と、流動層型オレフィン重合反応領域とを備えることができる。
【0122】
多段気相重合反応装置は、鉛直方向に複数の反応領域を有することが好ましい。多段気相重合反応装置は、プロピレン系重合体(a)の極限粘度の観点から、例えば、鉛直方向に複数の反応領域を有し、そのうち最上段が流動層型オレフィン重合反応領域であり、残りが複数の噴流層型オレフィン重合反応領域であることが好ましい。このような装置においては、例えば、装置の上部から固体成分を供給し、装置の下部から気体成分を供給することにより、反応領域に流動層又は噴流層を形成する。気体成分は、プロピレンを含む単量体および水素の他に、窒素等の不活性ガスを含んでいてもよい。当該装置において、噴流層型オレフィン重合反応領域の数は、3以上が好ましい。
【0123】
複数の反応領域を鉛直方向に設ける場合、下段の反応領域は、上段の反応領域の斜め下方向に配置されていてもよい。このような装置においては、例えば、上段の反応領域で得られた固体成分を斜め下方向に排出し、排出された固体成分は、下段の反応領域に、斜め上方向から供給される。この場合、気体成分は、例えば、下段の反応領域の上部から排出した気体成分を、上段の反応領域の下部から供給する。
【0124】
重合触媒の具体例は、上記同様である。
【0125】
重合温度は、例えば0~120℃であってもよく、20~100℃であってもよく、40~100℃であってもよい。重合圧力は、例えば常圧~10MPaGであってもよく、1~5MPaGであってもよい。
【0126】
[第2の重合工程]
第2の重合工程は、液相でも気相でもよいが、例えば、気相で実施される。液相で実施される場合、例えば、ループ型、ベッセル型等の液相反応器を用いることができる。気相で実施される場合、例えば、ベッセル型反応器、流動層型反応器、噴流層型反応器等の気相反応器を用いることができる。
【0127】
第2の重合工程では、例えば、重合触媒および水素の存在下で、エチレンおよび炭素数4以上12以下のα-オレフィンからなる群より選択される少なくとも一種のα-オレフィンとプロピレンとを含む単量体を重合する。重合に用いる単量体の構成は、プロピレン系共重合体(b)を構成する構造単位の種類および含有量に基づき適宜調整できる。重合に用いる単量体中のエチレンおよび炭素数4以上12以下のα-オレフィンからなる群より選択される少なくとも一種のα-オレフィンの含有量は、単量体の全質量に対して、例えば、30~55質量%であってもよく、35~50質量%であってもよい。
【0128】
重合触媒の具体例は、上記同様である。
【0129】
液相で重合する場合、重合温度は、例えば40~100℃であり、重合圧力は、例えば常圧~5MPaGである。気相で重合する場合、重合温度は、例えば40~100℃であり、重合圧力は、例えば0.5~5MPaGである。
【0130】
プロピレン系重合体(a)およびプロピレン系共重合体(b)を、それぞれの工程で作製し、重合触媒を失活させてから、これらを溶液状態、溶融状態等で混合してもよいが、触媒を失活させることなく、得られた重合体を次の工程に供給することにより、連続的に重合体を作製してもよい。触媒を失活させることなく連続的に重合する場合、前工程の重合触媒は、後工程の重合触媒としても作用する。
【0131】
第1の重合工程および第2の重合工程の順序に特に制限はない。第1の重合工程は、工程1-aおよび工程1-bを含むことができる。
【0132】
本実施形態に係る製造方法は、例えば、工程1-aと工程1-bと第2の重合工程とをこの順に含んでいてもよく、工程1-bを含まなくても良い。
【0133】
オレフィン重合体の製造方法
本発明の利用例においてオレフィン重合体の製造方法は、下記のものである:
下記オレフィン重合体(α)の存在下で、
エチレン、プロピレンおよび炭素原子数4~12のα-オレフィンからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合を継続してオレフィン重合体を形成する工程を含む、オレフィン重合体の製造方法。
オレフィン重合体(α):オレフィン重合用固体触媒成分と、アルミニウム化合物とを接触させて得られるオレフィン重合用触媒、及び、下記接触生成物の存在下で、オレフィンを重合して形成される、オレフィン重合用固体触媒成分1gあたり、オレフィンが10kg以上60kg以下重合されたオレフィン重合体。
接触生成物:アルミニウム化合物と、下記式(1)もしくは式(2)で表される酸化防止剤とを接触させて得られる接触生成物。
【化1】
(式中、
nは1~4の整数を表す。
R
1およびR
2は、それぞれ独立に、炭素原子数1~20のヒドロカルビル基または水素原子を示す。
RおよびR’は、炭素原子数1~20のヒドロカルビレン基を示す。
Aは、炭素原子数1~30のn価の炭化水素基を示す。)
【化2】
(式中、
R
3、R
4、R
6およびR
7は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数5~8のシクロアルキル基、炭素原子数6~12のアルキルシクロアルキル基、炭素原子数7~12のアラルキル基またはフェニル基を表し、R
5は水素原子または炭素原子数1~8のアルキル基を表す。
Xは単結合、硫黄原子もしくは-CHR
8-基(R
8は水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基または炭素原子数5~8のシクロアルキル基を示す)を表す。
A’は、炭素原子数2~8のヒドロカルビレン基を表す。
Y、Zは、いずれか一方がヒドロキシル基を表し、もう一方が水素原子又は炭素原子数1~8のアルキル基を表す。)
エチレン、プロピレンおよび炭素原子数4~12のα-オレフィンからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合を継続してオレフィン重合体を形成する工程は、好ましくは、エチレン、プロピレンおよび炭素原子数4~12のα-オレフィンからなる群から選ばれる少なくとも2種の重合を継続してオレフィン重合体を形成する工程である。
本発明の利用例においてオレフィン重合体の製造方法は、下記のものでもよい:
下記オレフィン重合体(α)、及び、下記接触生成物の存在下で、
エチレン、プロピレンおよび炭素原子数4~12のα-オレフィンからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合を継続してオレフィン重合体を形成する工程を含む、オレフィン重合体の製造方法。
オレフィン重合体(α):オレフィン重合用固体触媒成分1gあたり、オレフィンが10kg以上60kg以下重合されたオレフィン重合体。
接触生成物:アルミニウム化合物と、下記式(1)もしくは式(2)で表される酸化防止剤とを接触させて得られる接触生成物。
【化1】
(式中、
nは1~4の整数を表す。
R
1およびR
2は、それぞれ独立に、炭素原子数1~20のヒドロカルビル基または水素原子を示す。
RおよびR’は、炭素原子数1~20のヒドロカルビレン基を示す。
Aは、炭素原子数1~30のn価の炭化水素基を示す。)
【化2】
(式中、
R
3、R
4、R
6およびR
7は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数5~8のシクロアルキル基、炭素原子数6~12のアルキルシクロアルキル基、炭素原子数7~12のアラルキル基またはフェニル基を表し、R
5は水素原子または炭素原子数1~8のアルキル基を表す。
Xは単結合、硫黄原子もしくは-CHR
8-基(R
8は水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基または炭素原子数5~8のシクロアルキル基を示す)を表す。
A’は、炭素原子数2~8のヒドロカルビレン基を表す。
Y、Zは、いずれか一方がヒドロキシル基を表し、もう一方が水素原子又は炭素原子数1~8のアルキル基を表す。)
エチレン、プロピレンおよび炭素原子数4~12のα-オレフィンからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合を継続してオレフィン重合体を形成する工程は、好ましくは、エチレン、プロピレンおよび炭素原子数4~12のα-オレフィンからなる群から選ばれる少なくとも2種の重合を継続してオレフィン重合体を形成する工程である。
【0134】
本発明の利用例におけるオレフィン重合体の製造方法において、前記接触生成物中の酸化防止剤の量が、前記オレフィン重合体(α)100重量部当たり、好ましくは0.0001~1重量部、より好ましくは0.001~0.5重量部、更により好ましくは0.002~0.3重量部であることができる。
本発明の利用例におけるオレフィン重合体の製造方法において、「重合を継続してオレフィン重合体を形成する工程」は、本発明の利用例においてヘテロファジックプロピレン重合材料の製造方法における「第2の重合工程」と同等の工程であることができる。
オレフィン重合体(α)は、好ましくは「プロピレン重合体」であり、より好ましくは前記重合体(I)である。オレフィン重合体(α)は、本発明の利用例においてヘテロファジックプロピレン重合材料の製造方法における「第1の重合工程」と同等の工程によって製造されたものであることができる。
本発明の利用例においてオレフィン重合体の製造方法は、好ましくは、前記ヘテロファジックプロピレン重合材料の製造方法である。
【0135】
オレフィン重合体
本発明の利用例においてオレフィン重合体の製造方法により得られるオレフィン重合体は、好ましくは、前記ヘテロファジックプロピレン重合材料である。
【0136】
酸化防止剤
本発明の利用例における製造方法において使用する酸化防止剤は、下記式(1)もしくは式(2)で表される酸化防止剤である:
【化1】
(式中、
nは1~4の整数を表す。
R
1およびR
2は、それぞれ独立に、炭素原子数1~20のヒドロカルビル基または水素原子を示す。
RおよびR’は、炭素原子数1~20のヒドロカルビレン基を示す。
Aは、炭素原子数1~30のn価の炭化水素基を示す。)
【化2】
(式中、
R
3、R
4、R
6およびR
7は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数5~8のシクロアルキル基、炭素原子数6~12のアルキルシクロアルキル基、炭素原子数7~12のアラルキル基またはフェニル基を表し、R
5は水素原子または炭素原子数1~8のアルキル基を表す。
Xは単結合、硫黄原子もしくは-CHR
8-基(R
8は水素原子、炭素原子数1~8のアルキル基または炭素原子数5~8のシクロアルキル基を示す)を表す。
A’は、炭素原子数2~8のヒドロカルビレン基を表す。
Y、Zは、いずれか一方がヒドロキシル基を表し、もう一方が水素原子又は炭素原子数1~8のアルキル基を表す。)
【0137】
上記の式中、好ましくは、n=1または4である。
【0138】
式(1)で表される酸化防止剤、及び、式(1)で表されないが本発明で使用可能な酸化防止剤としては、例えば次のようなものが挙げられる。
2,6-ジ-タシャリーブチル-4-エチルフェノール、2-ターシャリーブチル-4,6-ジメチルフェノール、スチレン化フェノール、2,2’-メチレンビス(4-エチル-6-ターシャリーブチルフェノール)、2,2’-チオビス-(6-ターシャリーブチル-4-メチルフェノール)、2,2’-チオジエチレンビス[3-(3,5-ジ-ターシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオナート]、2-メチル-4,6-ビス(オクチルスルファニルメチル)フェノール、2,2’-イソブチリデンビス(4,6-ジメチルフェノール)、イソオクチル 3-(3,5-ジ-タシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオナート、N,N’-(ヘキサン-1,6-ジイル)ビス[3-(3,5-ジ-タシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオンアミド、2,2’-オキサミド-ビス[エチル-3-(3,5-ジ-タシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオナート]、2-エチルヘキシル-3-(3’,5’-ジ-タシャリーブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオナート、2,2’-エチレンビス(4,6-ジ-ターシャリーブチルフェノール)、3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ-ベンゼンプロパン酸のC13~15アルキルエステル、2,5-ジ-タシャリーアミルヒドロキノン、ヒンダードフェノールの重合物(パルマロマール社製、商品名AO.OH.998)、2,2’-メチレンビス[6-(1-メチルシクロヘキシル)-p-クレゾール]、2-ターシャリーブチル-6-(3-ターシャリーブチル-2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-メチルフェニルアクリレート、2-[1-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-タシャリーペンチルフェニル)エチル]-4,6-ジ-タシャリーペンチルフェニルアクリレート、ヘキサメチレンビス[3-(3,5-ジ-タシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、ビス[モノエチル(3,5-ジ-タシャリーブチル-4-ヒドロキシベンジル)ホスホネートカルシウム塩、5,7-ビス(1,1-ジメチルエチル)-3-ヒドロキシ-2(3H)-ベンゾフラノンとo-キシレンとの反応生成物、2,6-ジ-タシャリーブチル-4-(4,6-ビス(オクチルチオ)-1,3,5-トリアジン-2-イルアミノ)フェノール、DL-α-トコフェロール(ビタミンE)、2,6-ビス(α-メチルベンジル)-4-メチルフェノール、ビス[3,3-ビス-(4’-ヒドロキシ-3’-ターシャリーブチル-フェニル)ブチレート]グリコールエステル、2,6-ジ-タシャリーブチル-p-クレゾール、2,6-ジフェニル-4-オクタデシロキシフェノール、ステアリル(3,5-ジ-タシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、ジステアリル(3,5-ジ-タシャリーブチル-4-ヒドロキシベンジル)ホスホネート、トリデシル-3,5-ジ-タシャリーブチル-4-ヒドロキシベンジルチオアセテート、チオジエチレンビス[(3,5-ジ-タシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、4,4’-チオビス(6-ターシャリーブチル-m-クレゾール)、2-オクチルチオ-4,6-ジ(3,5-ジ-タシャリーブチル-4-ヒドロキシフェノキシ)-s-トリアジン、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6ターシャリーブチルフェノール)、ビス[3,3-ビス(4-ヒドロキシ-3-ターシャリーブチルフェニル)ブチレート]グリコールエステル、4,4’-ブチリデンビス(2,6-ジ-タシャリーブチルフェノール)、4,4’-ブチリデンビス(6-ターシャリーブチル-3-メチルフェノール)、2,2’-エチリデンビス(4,6-ジ-タシャリーブチルフェノール)、1,1,3-トリス(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-ターシャリーブチルフェニル)ブタン、ビス[2-ターシャリーブチル6-(2-ヒドロキシ-3-ターシャリーブチル-5-メチルベンジル)-4-メチル-フェニル]テレフタレート、1,3,5-トリス(2,6-ジメチル-3-ヒドロキシ-4-ターシャリーブチルベンジル)イソシアヌレート、1,3,5-トリス(3,5-ジ-タシャリーブチル-4-ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、1,3,5-トリス(3,5-ジ-タシャリーブチル-4-ヒドロキシベンジル)-2,4,6-トリメチルベンゼン、1,3,5-トリス[(3,5-ジ-タシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシエチル]イソシアヌレート、ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3’,5’-ジ-タシャリーブチル-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-タシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2-ターシャリーブチル-4-メチル-6-(2-アクロイルオキシ-3-ターシャリーブチル-5-メチルベンジル)フェノール、3,9-ビス[2-(3-ターシャリーブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルヒドロシンナモイルオキシ)-1,1-ジメチルエチル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、トリエチレングリコールビス[β-(3-ターシャリーブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオネート]、ステアリル-3-(3,5-ジ-タシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸アミド、パルミチル-3-(3,5-ジ-タシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸アミド、ミリスチル-3-(3,5-ジ-タシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸アミド、ラウリル-3-(3,5-ジ-タシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸アミドおよびそれらの混合物など。
また特に好ましいフェノール系酸化防止剤としては、ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3’,5’-ジ-タシャリーブチル-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-タシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネートが挙げられる。
【0139】
式(2)で表される酸化防止剤としては、例えば、特許第4193223号に記載されたものが挙げられる。また、特に好ましいフェノールホスファイト系酸化防止剤としては、6-[3-[3-(3-ターシャリーブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロポキシ]-2,4,8,10-テトラ-ターシャリーブチルジベンジ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピンが挙げられる。
【0140】
また、式(1)もしくは式(2)と、リン系酸化防止剤を併用しても良い。リン系酸化防止剤としては、例えば次のようなものが挙げられる。
トリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4-ジ-タシャリーブチルフェニル)ホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリオクタデシルホスファイト、トリイソデシルホスファイト、トリイソオクチルホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ジイソデシルペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4-ジ-タシャリーブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4-ジ-タシャリーブチル-6-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6-ジ-タシャリーブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4,6-トリターシャリーブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、トリステアリルソルビトールトリホスファイト、テトラキス(2,4-ジ-タシャリーブチルフェニル)-4,4’-ジフェニレンジホスホナイト、2,2’-メチレンビス(4,6-ジ-タシャリーブチルフェニル)2-エチルヘキシルホスファイト、2,2’-エチリデンビス(4,6-ジ-タシャリーブチルフェニル)フルオロホスファイト、ビス(2,4-ジ-タシャリーブチル-6-メチルフェニル)エチルホスファイト、ビス(2,4-ジ-タシャリーブチル-6-メチルフェニル)メチルホスファイト、2-(2,4,6-トリターシャリーブチルフェニル)-5-エチル-5-ブチル-1,3,2-オキサホスホリナン、2,2’,2’’-ニトリロ[トリエチル-トリス(3,3’,5,5’-テトラ-ターシャリーブチル-1,1’-ビフェニル-2,2’-ジイル)ホスファイトおよびそれらの混合物など。
また特に好ましいリン系酸化防止剤としては、トリス(2,4-ジ-タシャリーブチルフェニル)ホスファイトが挙げられる。
【0141】
酸化防止剤とアルミニウム化合物とを含む酸化防止剤混合液
本発明において、アルミニウム化合物は、好ましくは、上記オレフィン重合用触媒における上記アルミニウム化合物と同じものであることができ、より好ましくは、トリエチルアルミニウム又はトリイソブチルアルミニウムである。
当該
酸化防止剤混合液は、アルミニウム化合物と酸化防止剤とを、酸化防止剤1g当たりアルミニウム化合物0.1~20mmol、好ましくは1~15mmolの比率で接触させることにより、得ることができる。
当該
酸化防止剤混合液は、単なる混合液して考えることが可能であるだけでなく、反応による接触生成物として考えることも可能である。当該接触生成物の化学構造式は、必ずしも明らかではないが、例えば、下記の反応式(式(1)で表される酸化防止剤とアルミニウム化合物(AlEt
3:トリエチルアルミニウム)との反応式)のように、酸化防止剤中の-OH基がアルミニウム化合物と反応して酸化防止剤がマスキングされた接触生成物を、一例として考えることが可能である。
【化A】
【実施例0142】
以下、実施例、および、比較例を用いて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【0143】
<極限粘度[η]の測定、単位:dL/g>
プロピレン系重合体またはヘテロファジックプロピレン重合材料のテトラリン溶液(濃度:0.1g/dL、0.2g/dL、0.5g/dLの3種類)を調製した後、ウベローデ型粘度計を用いて、135℃で、テトラリン溶液の還元粘度を測定した。そして、これらの極限粘度は、「高分子溶液、高分子実験学11」(1982年共立出版株式会社刊)第491頁に記載の計算方法、すなわち、還元粘度を濃度に対しプロットし、濃度をゼロに外挿する外挿法によって求めた。
【0144】
<ヘテロファジックプロピレン重合材料中のエチレン構造単位の含有量(単位:質量%)>
高分子分析ハンドブック(1995年、紀伊国屋書店刊)の第619頁に記載のIRスペクトル測定に準拠し、IRスペクトル法によって得られたヘテロファジックプロピレン重合材料中のエチレン構造単位の含有量を求めた。ヘテロファジックプロピレン重合材料中のエチレン構造単位の含有量を、ヘテロファジックプロピレン重合材料中の重合体(II)の含有量で除して、重合体(II)中のエチレン構造単位の含有量を求めた。なお、ヘテロファジックプロピレン重合材料中の重合体(II)の割合は、後述の方法により求めた。なお、ここでいう「エチレン構造単位」とはエチレン由来の構造単位を意味する。
【0145】
<ヘテロファジックプロピレン重合材料中の重合体(II)の含有量(単位:質量%)>
ヘテロファジックプロピレン重合材料の融解熱量(単位:J/g)を、示差走査型熱量計(DSC)を用いて測定した。ヘテロファジックプロピレン重合材料の試料(約5mg)をアルミパンに詰め、示差走査型熱量計DSC8500型装置(パーキンエルマー社製)内に設置し、230℃まで昇温し、230℃で5分間保持し、5℃/分で0℃まで降温し、0℃で5分間保持した後、5℃/分で200℃まで昇温して融解曲線を測定した。温度はインジウムの融点を156.6℃として補正した。融解曲線における融解ピーク面積から融解熱量を算出した後、下記式(1)を用いて重合体(II)の含有量を求めた。
重合体(II)の含有量=(1-(融解熱量)/105)×100 (1)
【0146】
<ヘテロファジックプロピレン重合材料の混練劣化試験>
ヘテロファジックプロピレン重合材料の混練劣化試験には、Xplore社製卓上混練機(DSM Xplore)を用いて、200℃、回転速度100rpmの条件で同方向2軸混練を行った。ヘテロファジックプロピレン重合体の試料の導入量は12gとした。混練開始5分経過後のトルク値を基準として、トルク値が15%低下するまでに要した時間を、重合体の安定性指標とした。
図2は、当該混練機を撮影した写真を示す。
【0147】
<冷キシレン可溶部量CXSの測定、単位:質量%>
試料(プロピレン系重合体またはヘテロファジックプロピレン重合材料)を沸騰キシレンに溶解させた後、得られたキシレン溶液を冷却し、冷キシレン不溶分を析出させた。得られた混合物をろ過し、得られたろ液に溶解しているプロピレン系重合体またはヘテロファジックプロピレン重合材料(冷キシレン可溶部)を液体クロマトグラフィー(LC)を用いて定量した。
(前処理条件)
・試料量:プロピレン系重合体は1g、ヘテロファジックプロピレン重合材料は0.1g
・溶媒:ジブチルヒドロキシトルエン(BHT)を2mg/100mLの濃度で添加したキシレン100mL(富士フィルム和光純薬株式会社性、特級グレード)
・溶解条件:沸騰後30分間還流
・温度条件:氷水で20分間冷却した後、20℃に昇温して1時間撹拌
・ろ過条件:ろ紙(No.50)でろ過してLCを用いて測定
【0148】
(LC測定条件)
・送液ポンプ:LC-20AD(島津製作所社製)
・デガッサー:DGU-20A3(島津製作所社製)
・オートサンプラー:SIL-20A HT(島津製作所社製)
・カラムオーブン:CTO-20A(島津製作所社製)
・示差屈折率検出器:RID-10A(島津製作所社製)
・システムコントローラー:CBM-20A(島津製作所社製)
・測定・解析ソフト:LC solution ver. 1.24 SP1
・カラム:SHODEX GPC KF-801(上限排除限界分子量1500)
・溶離液:テトラヒドロフラン(関東化学社製、特級、安定剤不含)
・カラムオーブン温度:40℃
・試料注入量:130μL
・流量:1mL/min
・検出器:示差屈折計
【0149】
<アイソタクチックペンタッド分率[mmmm]の測定>
プロピレン系重合体またはヘテロファジックプロピレン重合材料中の重合体(I)のアイソタクチックペンタッド分率は、A.ZambelliらによってMacromolecules,6,925(1973)に記載されている13C-NMRスペクトルを使用する方法に従って測定した。13C-NMRスペクトルによって得られる吸収ピークの帰属は、Macromolecules,8,687(1975)に基づいて行った。具体的には、13C-NMRスペクトルによって得られるメチル炭素領域の全吸収ピークの面積に対するmmmmピークの面積の比を、アイソタクチックペンタッド分率として求めた。なお、この方法によって求められる英国 NATIONAL PHYSICAL LABORATORYのNPL標準物質 CRM No.M19-14 Polypropylene PP/MWD/2のアイソタクチックペンタッド分率は、94.4であった。13C-NMR測定は下記の条件下で行った。
(測定条件)
・機種:Bruker AVANCE600
・プローブ:10mmクライオプローブ
・測定温度:135℃
・パルス繰り返し時間:4秒
・パルス幅:45°
・積算回数:256回
・磁場強度:600MHz
【0150】
<合成例1:オレフィン重合用固体触媒成分(1)の合成>
攪拌機付きの200LSUS製反応容器内の気体を窒素ガスで置換した後、トルエン(52.8L)を加えて撹拌し、次いで、マグネシウムジエトキシド(10.8kg)を加えてスラリーを得た。得られたスラリーの温度を0℃以下とした後、撹拌しながら、四塩化チタン(33.0L)を3回に分けて加えた。得られた混合物の温度が3℃を超えないようにして30分間保持した。得られた混合物へ2-エトキシメチル-3,3-ジメチルブタン酸エチル(0.76kg)を加えた後、10℃に昇温し、120分間保持した。得られた混合物へトルエン(14.3L)を加えた後、60℃に昇温し、同温度で2-エトキシメチル-3,3-ジメチルブタン酸エチル(4.0kg)を加えた後、得られた混合物を110℃に昇温し、同温度で180分間攪拌した。得られた混合物を110℃で固液分離した後、得られた固体を95℃にてトルエン(83L)で3回洗浄した。得られた混合物へトルエン(34L)を加えた後、60℃にて四塩化チタン(22L)および2-エトキシメチル-3,3-ジメチルブタン酸エチル(0.95kg)を加えた。得られた混合物を110℃に昇温した後、同温度で30分間攪拌した。得られた混合物を110℃で固液分離した後、得られた固体を95℃にてトルエン(83L)で3回洗浄した。得られた混合物をヘキサン(83L)で3回洗浄した後、乾燥して、オレフィン重合用固体触媒成分(1)(10.6kg)を得た。
【0151】
<実施例1:ヘテロファジックプロピレン重合材料(1)の合成>
内容積が5Lであり、撹拌機を備えるステンレス製オートクレーブ(以下、「オートクレーブ1」という)内を減圧乾燥させた後、オートクレーブ1内の気体をアルゴンガスで置換し、冷却した。その後、オートクレーブ1内を真空とした。
ガラスチャージャー内で、ヘプタン、トリエチルアルミニウム(0.5mmol)、ターシャリーブチルノルマルプロピルジメトキシシラン(0.15mmol)およびオレフィン重合用固体触媒成分(1)(16.3mg)を接触させた。得られた接触物をオートクレーブ1内に投入した。その後、オートクレーブ1内へ、液化プロピレン(1300g)を供給し、次いで、水素ガス(分圧:0.30MPa)を供給した。その後、オートクレーブ1内の温度を50℃に昇温し、重合を開始した。重合を開始してから20分後に、未反応ガスを重合系外へパージした。サンプリングしたプロピレン系重合体の極限粘度[η]PPは1.11dL/gであった。
ヘキサン(9mL)、トリイソブチルアルミニウム(3.0mmol)、ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3’,5’-ジ-タシャリーブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート](0.3g)およびトリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイト(0.6g)をステンレス容器で接触させ、ステンレス容器内をゲージ圧が0.8MPaになるようにアルゴンで加圧して4日間保管した。得られた保管物を内部温度が40℃のオートクレーブ1内に投入し、次いで、水素ガス(分圧:0.07MPa)を供給した。
オートクレーブ1と、内容積が3Lであるオートクレーブ(以下、「オートクレーブ2」という)とを連結した後、オートクレーブ2内を真空とした。その後、オートクレーブ2内へ、プロピレン(370g)およびエチレン(180g)を供給した。オートクレーブ2の内部温度を90℃に昇温し、得られた混合ガスをオートクレーブ1へ連続的にフィードし、重合圧力1.5MPa、内部温度70℃で23分間重合を行った。その後、オートクレーブ1内のガスをパージして重合を終了させた。生成したヘテロファジックプロピレン重合材料を70℃、1時間減圧乾燥して、ヘテロファジックプロピレン重合材料(1)(711g)を得た。
【0152】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(1)の極限粘度[η]whоleは1.45dl/gであった。得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(1)中の重合体(II)の含有量は24質量%であった。また、ヘテロファジックプロピレン重合材料(1)中のエチレン構造単位の含有量は12質量%であった。
【0153】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(1)の混練劣化試験を行った。結果を表1および
図1に示す。
【0154】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(1)を凍結粉砕し、テトラヒドロフランに浸して超音波抽出を行った。得られた抽出液を、高速液体クロマトグラフ-紫外吸光度検出器 (HPLC-UVD) で測定した結果、ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3’,5’-ジ-タシャリーブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]が91wtppm検出された。
【0155】
<実施例2:ヘテロファジックプロピレン重合材料(2)の合成>
内容積が5Lであり、撹拌機を備えるステンレス製オートクレーブ(以下、「オートクレーブ1」という)内を減圧乾燥させた後、オートクレーブ1内の気体をアルゴンガスで置換し、冷却した。その後、オートクレーブ1内を真空とした。
ガラスチャージャー内で、ヘプタン、トリエチルアルミニウム(0.5mmol)、ターシャリーブチルノルマルプロピルジメトキシシラン(0.15mmol)およびオレフィン重合用固体触媒成分(1)(15.5mg)を接触させた。得られた接触物をオートクレーブ1内に投入した。その後、オートクレーブ1内へ、液化プロピレン(1300g)を供給し、次いで、水素ガス(分圧:0.30MPa)を供給した。その後、オートクレーブ1内の温度を50℃に昇温し、重合を開始した。重合を開始してから20分後に、未反応ガスを重合系外へパージした。サンプリングしたプロピレン系重合体の極限粘度[η]PPは1.11dL/gであった。
ヘキサン(9mL)、トリイソブチルアルミニウム(3.0mmol)、ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3’,5’-ジ-タシャリーブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート](0.3g)およびトリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイト(0.6g)をステンレス容器で接触させ、ステンレス容器内をゲージ圧が0.4MPaになるようにアルゴンで加圧して4日間保管した。得られた保管物を内部温度が40℃のオートクレーブ1内に投入し、次いで、水素ガス(分圧:0.07MPa)を供給した。
オートクレーブ1と、内容積が3Lであるオートクレーブ(以下、「オートクレーブ2」という)とを連結した後、オートクレーブ2内を真空とした。その後、オートクレーブ2内へ、プロピレン(370g)およびエチレン(180g)を供給した。オートクレーブ2の内部温度を90℃に昇温し、得られた混合ガスをオートクレーブ1へ連続的にフィードし、重合圧力1.5MPa、内部温度70℃で18分間重合を行った。その後、オートクレーブ1内のガスをパージして重合を終了させた。生成したヘテロファジックプロピレン重合材料を70℃、1時間減圧乾燥して、ヘテロファジックプロピレン重合材料(2)(768g)を得た。
【0156】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(2)の極限粘度[η]whоleは1.32dl/gであった。得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(2)中の重合体(II)の含有量は16質量%であった。また、ヘテロファジックプロピレン重合材料体(2)中のエチレン構造単位の含有量は10質量%であった。
【0157】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(2)の混練劣化試験を行った。結果を表1および
図1に示す。
【0158】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(2)を凍結粉砕し、テトラヒドロフランに浸して超音波抽出を行った。得られた抽出液を、高速液体クロマトグラフ-紫外吸光度検出器 (HPLC-UVD) で測定した結果、ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3’,5’-ジ-タシャリーブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]が23wtppm検出された。
【0159】
<比較例1:ヘテロファジックプロピレン重合材料(C1)の合成>
内容積が5Lであり、撹拌機を備えるステンレス製オートクレーブ(以下、「オートクレーブ1」という)内を減圧乾燥させた後、オートクレーブ1内の気体をアルゴンガスで置換し、冷却した。その後、オートクレーブ1内を真空とした。
ガラスチャージャー内で、ヘプタン、トリエチルアルミニウム(0.5mmol)、ターシャリーブチルノルマルプロピルジメトキシシラン(0.15mmol)およびオレフィン重合用固体触媒成分(1)(17.6mg)を接触させた。得られた接触物をオートクレーブ1内に投入した。その後、オートクレーブ1内へ、液化プロピレン(1300g)を供給し、次いで、水素ガス(分圧:0.30MPa)を供給した。その後、オートクレーブ1内の温度を50℃に昇温し、重合を開始した。重合を開始してから20分後に、未反応ガスを重合系外へパージした。サンプリングしたプロピレン系重合体の極限粘度[η]PPは1.16dL/gであった。
ヘキサン(9mL)、トリイソブチルアルミニウム(3.0mmol)、ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3’,5’-ジ-タシャリーブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート](0.3g)およびトリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイト(0.6g)をステンレス容器で接触させ、ステンレス容器内をゲージ圧が0.2MPaになるようにアルゴンで加圧して4日間保管した。得られた保管物を内部温度が40℃のオートクレーブ1内に投入し、次いで、水素ガス(分圧:0.07MPa)を供給した。
オートクレーブ1と、内容積が3Lであるオートクレーブ(以下、「オートクレーブ2」という)とを連結した後、オートクレーブ2内を真空とした。その後、オートクレーブ2内へ、プロピレン(370g)およびエチレン(180g)を供給した。オートクレーブ2の内部温度を90℃に昇温し、得られた混合ガスをオートクレーブ1へ連続的にフィードし、重合圧力1.5MPa、内部温度70℃で18分間重合を行った。その後、オートクレーブ1内のガスをパージして重合を終了させた。生成したヘテロファジックプロピレン重合材料を70℃、1時間減圧乾燥して、ヘテロファジックプロピレン重合材料(C1)(894g)を得た。
【0160】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(C1)の極限粘度[η]whоleは1.35dl/gであった。得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(C1)中の重合体(II)の含有量は14質量%であった。また、ヘテロファジックプロピレン重合材料(C1)中のエチレン構造単位の含有量は10質量%であった。
【0161】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(C1)の混練劣化試験を行った。結果を表1および
図1に示す。
【0162】
<比較例2:ヘテロファジックプロピレン重合材料(C2)の合成>
内容積が5Lであり、撹拌機を備えるステンレス製オートクレーブ(以下、「オートクレーブ1」という)内を減圧乾燥させた後、オートクレーブ1内の気体をアルゴンガスで置換し、冷却した。その後、オートクレーブ1内を真空とした。
ガラスチャージャー内で、ヘプタン、トリエチルアルミニウム(0.5mmol)、ターシャリーブチルノルマルプロピルジメトキシシラン(0.15mmol)およびオレフィン重合用固体触媒成分(1)(14.8mg)を接触させた。得られた接触物をオートクレーブ1内に投入した。その後、オートクレーブ1内へ、液化プロピレン(1300g)を供給し、次いで、水素ガス(分圧:0.30MPa)を供給した。その後、オートクレーブ1内の温度を50℃に昇温し、重合を開始した。重合を開始してから20分後に、未反応ガスを重合系外へパージした。サンプリングしたプロピレン系重合体の極限粘度[η]PPは1.12dL/gであった。
ヘキサン(9mL)、トリイソブチルアルミニウム(3.0mmol)、ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3’,5’-ジ-タシャリーブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート](0.3g)およびトリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイト(0.6g)をステンレス容器で接触させ、ステンレス容器内を常圧(0.1MPa以下)として7日間保管した。得られた保管物を内部温度が40℃のオートクレーブ1内に投入し、次いで、水素ガス(分圧:0.07MPa)を供給した。
オートクレーブ1と、内容積が3Lであるオートクレーブ(以下、「オートクレーブ2」という)とを連結した後、オートクレーブ2内を真空とした。その後、オートクレーブ2内へ、プロピレン(370g)およびエチレン(180g)を供給した。オートクレーブ2の内部温度を90℃に昇温し、得られた混合ガスをオートクレーブ1へ連続的にフィードし、重合圧力1.5MPa、内部温度70℃で31分間重合を行った。その後、オートクレーブ1内のガスをパージして重合を終了させた。生成したヘテロファジックプロピレン重合材料を70℃、1時間減圧乾燥して、ヘテロファジックプロピレン重合材料(C2)(696g)を得た。
【0163】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(C2)の極限粘度[η]whоleは1.47dl/gであった。得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(C2)中の重合体(II)の含有量は20質量%であった。また、ヘテロファジックプロピレン重合材料(C2)中のエチレン構造単位の含有量10質量%であった。
【0164】
得られたヘテロファジックプロピレン重材料体(C2)の混練劣化試験を行った。結果を表1および
図1に示す。
【0165】
<比較例4:ヘテロファジックプロピレン重合材料(C4)の合成>
内容積が5Lであり、撹拌機を備えるステンレス製オートクレーブ(以下、「オートクレーブ1」という)内を減圧乾燥させた後、オートクレーブ1内の気体をアルゴンガスで置換し、冷却した。その後、オートクレーブ1内を真空とした。
ガラスチャージャー内で、ヘプタン、トリエチルアルミニウム(0.5mmol)、ターシャリーブチルノルマルプロピルジメトキシシラン(0.15mmol)およびオレフィン重合用固体触媒成分(1)(16.1mg)を接触させた。得られた接触物をオートクレーブ1内に投入した。その後、オートクレーブ1内へ、液化プロピレン(1300g)を供給し、次いで、水素ガス(分圧:0.28MPa)を供給した。その後、オートクレーブ1内の温度を50℃に昇温し、重合を開始した。重合を開始してから20分後に、未反応ガスを重合系外へパージした。サンプリングしたプロピレン系重合体の極限粘度[η]PPは1.06dL/gであった。
ガラスチャージャー内で、ヘプタンおよびトリエチルアルミニウム(0.5mmol)を接触させた。得られた接触物を内部温度が40℃のオートクレーブ1内に投入し、次いで、水素ガス(分圧:0.07MPa)を供給した。
オートクレーブ1と、内容積が3Lであるオートクレーブ(以下、「オートクレーブ2」という)とを連結した後、オートクレーブ2内を真空とした。その後、オートクレーブ2内へ、プロピレン(370g)およびエチレン(180g)を供給した。オートクレーブ2の内部温度を90℃に昇温し、得られた混合ガスをオートクレーブ1へ連続的にフィードし、重合圧力1.5MPa、内部温度70℃で30分間重合を行った。その後、オートクレーブ1内のガスをパージして重合を終了させた。生成したヘテロファジックプロピレン重合材料を70℃、1時間減圧乾燥して、ヘテロファジックプロピレン重合材料(C4)(703g)を得た。
【0166】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(C4)の極限粘度[η]whоleは1.47dl/gであった。得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(C4)中の重合体(II)の含有量は18質量%であった。また、ヘテロファジックプロピレン重合材料(C4)中のエチレン構造単位の含有量は12質量%であった。
【0167】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(C4)の混練劣化試験を行った。結果を表1および
図1に示す。
【0168】
【0169】
<実施例X1>
【0170】
酸化防止剤接触生成物Aの調製
ヘキサン(11.6L)、トリイソブチルアルミニウム(0.825mol)、ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3’,5’-ジ-タシャリーブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート](330g)およびトリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイト(660g)をステンレス容器内で接触させ、ステンレス容器内をゲージ圧が0.8MPaになるようにアルゴンで加圧し2日間保管し、酸化防止剤接触生成物Aを得た。
【0171】
ヘテロファジックプロピレン重合材料(X1)の合成
[予備重合]
内容積2Lの撹拌機付きステンレス鋼(SUS)製オートクレーブに、充分に脱水および脱気処理したn-ヘキサン1.7L、トリエチルアルミニウム(有機アルミニウム化合物)42mmol、tert-ブチル-n-プロピル-ジメトキシシラン4.2mmolを収容した。オートクレーブ内に、オレフィン重合用固体触媒成分(1)を13g添加した後、オートクレーブ内の温度を約10℃に保ちながらプロピレン13gを約30分間かけて連続的に供給することで予備重合を行った。その後、得られたスラリーを、内容積160Lの攪拌機付きSUS316L製オートクレーブに移送し、さらに液状のブタン130Lを加えたスラリーとした。
【0172】
[本重合]
<重合工程1-a1>(スラリー重合反応器を用いたプロピレンの単独重合)
攪拌機付きSUS304製ベッセル型スラリー重合反応器を用いて、プロピレンの単独重合を行った。具体的には、予備重合工程で得られたプロピレン、水素、トリエチルアルミニウム(有機アルミニウム化合物)、tert-ブチル-n-プロピル-ジメトキシシランおよび上述した予備重合触媒成分のスラリーを、スラリー重合反応器に連続的に供給して、重合反応を行った。反応条件は下記のとおりとした。
・重合温度:70℃
・攪拌速度:150rpm
・スラリー重合反応器の液レベル:18L
・プロピレンの供給量:40kg/時間
・水素の供給量:199NL/時間
・予備重合スラリーの供給量(固体触媒成分換算):0.42g/時間
・トリエチルアルミニウム(有機アルミニウム化合物)の供給量:27.8mmol/時間
・tert-ブチル-n-プロピル-ジメトキシシランの供給量:8.1mmol/時間
・重合圧力:3.97MPa(ゲージ圧)
【0173】
[重合工程1-a2](スラリー重合反応器を用いたプロピレンの単独重合)
攪拌機付きSUS304製ベッセル型スラリー重合反応器を用いて、プロピレンの単独重合を行った。具体的には、重合工程1-a1で得られたスラリーを、スラリー重合反応器に連続的に供給して、重合反応を行った。反応条件は下記のとおりとした。
・重合温度:70℃
・攪拌速度:150rpm
・スラリー重合反応器の液レベル:44L
・プロピレンの供給量:40kg/時間
・水素の供給量:177NL/時間
・重合圧力:3.54MPa(ゲージ圧)
【0174】
[重合工程1-b](気相重合反応器によるプロピレンの単独重合(気相重合))
重合工程1-a2で得られたスラリーをさらに後段の気相重合反応器に連続的に供給した。重合工程1-bにおいて用いた気相重合反応器は、ガス分散板を備えた反応器である。気相重合反応器の最下部側からプロピレンおよび水素を連続的に供給した。これにより、多段の各反応領域に流動層を形成させ、ガス組成および圧力を一定に保つようプロピレンと水素の供給量をコントロールして、過剰ガスをパージしながらプロピレンの単独重合をさらに行った。この際、ヘテロファジックプロピレン重合材料(X1)に含まれるペンタエリトリトールテトラキス[3-(3’,5’-ジ-タシャリーブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]が0.050phr、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイトが0.100phrになるように、酸化防止剤接触生成物Aを連続供給した。反応条件は下記のとおりとした。
・重合温度:80℃
・重合圧力:1.95MPa(ゲージ圧)
・ガスの濃度比(水素/(水素+プロピレン)):9.3モル%
気相重合反応器の出口からサンプリングした生成物(重合体(I))の極限粘度[η]PPは0.85dL/gであった。
【0175】
[重合工程2](気相重合反応器によるプロピレン-エチレン共重合(気相重合))
重合工程1-bで用いられた気相重合反応器から排出された重合体(I)をさらに後段の気相重合反応器に連続的に供給した。重合工程2において用いられた気相重合反応器は、ガス分散板を備えた反応器である。上記構成の気相重合反応器にプロピレン、エチレンおよび水素を連続的に供給し、ガス組成および圧力を一定に保つようにガス供給量を調整して、かつ、過剰ガスをパージしながら、重合体(I)(粒子)の存在下、プロピレンとエチレンとの共重合を行って、重合体(II)重合体(II)であるエチレン-プロピレン共重合体を生成させ、重合体(I)と重合体(II)との混合物であるヘテロファジックプロピレン重合材料を得た。反応条件は下記のとおりとした。
・重合温度:70℃
・重合圧力:1.10MPa(ゲージ圧)
・ガスの濃度比(エチレン/(プロピレン+エチレン)):25.2モル%
(水素/(水素+プロピレン+エチレン)):0.38モル%
気相重合反応器の出口からサンプリングした生成物(ヘテロファジックプロピレン重合材料)の極限粘度[η]wholeは1.47dL/gであった。
【0176】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(X1)の冷キシレン可溶部量CXSは8.4質量%であった。ヘテロファジックプロピレン重合材料(X1)のエチレン構造体単位の含有量3.9質量%であり、プロピレン構造体単位の含有量は96.1質量%であった。また、重合体(II)の含有量は、12.4質量%であった。重合体(II)中のエチレン構造体単位の含有量は31.6質量%であり、重合体(II)の極限粘度[η]EPは5.87dL/gであった。重合体(I)のアイソタクチックペンタッド分率は、0.985であった。
【0177】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(X1)の混練劣化試験を行い、混練開始5分経過後のトルク値を基準にトルク値が15%低下するまでに要した時間は67分間であった。
【0178】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(X1)を凍結粉砕し、テトラヒドロフランに浸して超音波抽出を行った。得られた抽出液を、高速液体クロマトグラフ-紫外吸光度検出器 (HPLC-UVD) で測定した結果、ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3’,5’-ジ-タシャリーブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]は検出されなかった。
【0179】
<実施例X5>
【0180】
ヘテロファジックプロピレン重合材料(X5)の合成
[予備重合]
内容積2Lの撹拌機付きステンレス鋼(SUS)製オートクレーブに、充分に脱水および脱気処理したn-ヘキサン1.7L、トリエチルアルミニウム(有機アルミニウム化合物)42mmol、tert-ブチル-n-プロピル-ジメトキシシラン4.2mmolを収容した。オートクレーブ内に、オレフィン重合用固体触媒成分(1)を13g添加した後、オートクレーブ内の温度を約10℃に保ちながらプロピレン13gを約30分間かけて連続的に供給することで予備重合を行った。その後、得られたスラリーを、内容積160Lの攪拌機付きSUS316L製オートクレーブに移送し、さらに液状のブタン130Lを加えたスラリーとした。
【0181】
[本重合]
<重合工程1-a1>(スラリー重合反応器を用いたプロピレンの単独重合)
攪拌機付きSUS304製ベッセル型スラリー重合反応器を用いて、プロピレンの単独重合を行った。具体的には、予備重合工程で得られたプロピレン、水素、トリエチルアルミニウム(有機アルミニウム化合物)、tert-ブチル-n-プロピル-ジメトキシシランおよび上述した予備重合触媒成分のスラリーを、スラリー重合反応器に連続的に供給して、重合反応を行った。反応条件は下記のとおりとした。
・重合温度:70℃
・攪拌速度:150rpm
・スラリー重合反応器の液レベル:18L
・プロピレンの供給量:40kg/時間
・水素の供給量:199NL/時間
・予備重合スラリーの供給量(固体触媒成分換算):0.52g/時間
・トリエチルアルミニウム(有機アルミニウム化合物)の供給量:29.0mmol/時間
・tert-ブチル-n-プロピル-ジメトキシシランの供給量:8.3mmol/時間
・重合圧力:3.94MPa(ゲージ圧)
【0182】
[重合工程1-a2](スラリー重合反応器を用いたプロピレンの単独重合)
攪拌機付きSUS304製ベッセル型スラリー重合反応器を用いて、プロピレンの単独重合を行った。具体的には、重合工程1-a1で得られたスラリーを、スラリー重合反応器に連続的に供給して、重合反応を行った。反応条件は下記のとおりとした。
・重合温度:70℃
・攪拌速度:150rpm
・スラリー重合反応器の液レベル:44L
・プロピレンの供給量:40kg/時間
・水素の供給量:177NL/時間
・重合圧力:3.45MPa(ゲージ圧)
【0183】
[重合工程1-b](気相重合反応器によるプロピレンの単独重合(気相重合))
重合工程1-a2で得られたスラリーをさらに後段の気相重合反応器に連続的に供給した。重合工程1-bにおいて用いた気相重合反応器は、ガス分散板を備えた反応器である。気相重合反応器の最下部側からプロピレンおよび水素を連続的に供給した。これにより、多段の各反応領域に流動層を形成させ、ガス組成および圧力を一定に保つようプロピレンと水素の供給量をコントロールして、過剰ガスをパージしながらプロピレンの単独重合をさらに行った。反応条件は下記のとおりとした。
・重合温度:80℃
・重合圧力:1.94MPa(ゲージ圧)
・ガスの濃度比(水素/(水素+プロピレン)):9.3モル%
気相重合反応器の出口からサンプリングした生成物(重合体(I))の極限粘度[η]PPは0.87dL/gであった。
【0184】
[重合工程2](気相重合反応器によるプロピレン-エチレン共重合(気相重合))
重合工程1-bで用いられた気相重合反応器から排出された重合体(I)をさらに後段の気相重合反応器に連続的に供給した。重合工程2において用いられた気相重合反応器は、ガス分散板を備えた反応器である。上記構成の気相重合反応器にプロピレン、エチレンおよび水素を連続的に供給し、ガス組成および圧力を一定に保つようにガス供給量を調整して、かつ、過剰ガスをパージしながら、重合体(I)(粒子)の存在下、プロピレンとエチレンとの共重合を行って、重合体(II)であるエチレン-プロピレン共重合体を生成させ、重合体(I)と重合体(II)との混合物であるヘテロファジックプロピレン重合材料を得た。この際、ヘテロファジックプロピレン重合材料(X5)に含まれるペンタエリトリトールテトラキス[3-(3’,5’-ジ-タシャリーブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]が0.05phr、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイトが0.10phrになるように、酸化防止剤接触生成物Aを連続供給した。反応条件は下記のとおりとした。
・重合温度:70℃
・重合圧力:1.10MPa(ゲージ圧)
・ガスの濃度比(エチレン/(プロピレン+エチレン)):25.3モル%
(水素/(水素+プロピレン+エチレン)):0.38モル%
気相重合反応器の出口からサンプリングした生成物(ヘテロファジックプロピレン重合材料)の極限粘度[η]wholeは1.48dL/gであった。
【0185】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(X5)の冷キシレン可溶部量CXSは9.3質量%であった。ヘテロファジックプロピレン重合材料(X5)のエチレン構造体単位の含有量3.9質量%であり、プロピレン構造体単位の含有量は96.1質量%であった。また、重合体(II)の含有量は、14.4質量%であった。重合体(II)中のエチレン構造体単位の含有量は27.0質量%であり、重合体(II)の極限粘度[η]EPは5.09dL/gであった。重合体(I)のアイソタクチックペンタッド分率は、0.984であった。
【0186】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(X5)の混練劣化試験を行い、混練開始5分経過後のトルク値を基準にトルク値が15%低下するまでに要した時間は51分間であった。
【0187】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(X5)を凍結粉砕し、テトラヒドロフランに浸して超音波抽出を行った。得られた抽出液を、高速液体クロマトグラフ-紫外吸光度検出器 (HPLC-UVD) で測定した結果、ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3’,5’-ジ-タシャリーブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]が1wtppm検出された
【0188】
<実施例X6>
【0189】
ヘテロファジックプロピレン重合材料(X6)の合成
[予備重合]
内容積2Lの撹拌機付きステンレス鋼(SUS)製オートクレーブに、充分に脱水および脱気処理したn-ヘキサン1.7L、トリエチルアルミニウム(有機アルミニウム化合物)42mmol、tert-ブチル-n-プロピル-ジメトキシシラン4.2mmolを収容した。オートクレーブ内に、オレフィン重合用固体触媒成分(2)を13g添加した後、オートクレーブ内の温度を約10℃に保ちながらプロピレン13gを約30分間かけて連続的に供給することで予備重合を行った。その後、得られたスラリーを、内容積160Lの攪拌機付きSUS316L製オートクレーブに移送し、さらに液状のブタン130Lを加えたスラリーとした。
【0190】
[本重合]
<重合工程1-a1>(スラリー重合反応器を用いたプロピレンの単独重合)
攪拌機付きSUS304製ベッセル型スラリー重合反応器を用いて、プロピレンの単独重合を行った。具体的には、予備重合工程で得られたプロピレン、水素、トリエチルアルミニウム(有機アルミニウム化合物)、tert-ブチル-n-プロピル-ジメトキシシランおよび上述した予備重合触媒成分のスラリーを、スラリー重合反応器に連続的に供給して、重合反応を行った。反応条件は下記のとおりとした。
・重合温度:70℃
・攪拌速度:150rpm
・スラリー重合反応器の液レベル:18L
・プロピレンの供給量:40kg/時間
・水素の供給量:202NL/時間
・予備重合スラリーの供給量(固体触媒成分換算):0.52g/時間
・トリエチルアルミニウム(有機アルミニウム化合物)の供給量:29.1mmol/時間
・tert-ブチル-n-プロピル-ジメトキシシランの供給量:8.0mmol/時間
・重合圧力:3.95MPa(ゲージ圧)
【0191】
[重合工程1-a2](スラリー重合反応器を用いたプロピレンの単独重合)
攪拌機付きSUS304製ベッセル型スラリー重合反応器を用いて、プロピレンの単独重合を行った。具体的には、重合工程1-a1で得られたスラリーを、スラリー重合反応器に連続的に供給して、重合反応を行った。反応条件は下記のとおりとした。
・重合温度:70℃
・攪拌速度:150rpm
・スラリー重合反応器の液レベル:44L
・プロピレンの供給量:40kg/時間
・水素の供給量:176NL/時間
・重合圧力:3.44MPa(ゲージ圧)
【0192】
[重合工程1-b](気相重合反応器によるプロピレンの単独重合(気相重合))
重合工程1-a2で得られたスラリーをさらに後段の気相重合反応器に連続的に供給した。重合工程1-bにおいて用いた気相重合反応器は、ガス分散板を備えた反応器である。気相重合反応器の最下部側からプロピレンおよび水素を連続的に供給した。これにより、多段の各反応領域に流動層を形成させ、ガス組成および圧力を一定に保つようプロピレンと水素の供給量をコントロールして、過剰ガスをパージしながらプロピレンの単独重合をさらに行った。反応条件は下記のとおりとした。
・重合温度:80℃
・重合圧力:1.95MPa(ゲージ圧)
・ガスの濃度比(水素/(水素+プロピレン)):9.3モル%
気相重合反応器の出口からサンプリングした生成物(重合体(I))の極限粘度[η]PPは0.87dL/gであった。
【0193】
[重合工程2](気相重合反応器によるプロピレン-エチレン共重合(気相重合))
重合工程1-bで用いられた気相重合反応器から排出された重合体(I)をさらに後段の気相重合反応器に連続的に供給した。重合工程2において用いられた気相重合反応器は、ガス分散板を備えた反応器である。上記構成の気相重合反応器にプロピレン、エチレンおよび水素を連続的に供給し、ガス組成および圧力を一定に保つようにガス供給量を調整して、かつ、過剰ガスをパージしながら、重合体(I)(粒子)の存在下、プロピレンとエチレンとの共重合を行って、重合体(II)であるエチレン-プロピレン共重合体を生成させ、重合体(I)と重合体(II)との混合物であるヘテロファジックプロピレン重合材料を得た。この際、ヘテロファジックプロピレン重合材料(X6)に含まれるペンタエリトリトールテトラキス[3-(3’,5’-ジ-タシャリーブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]が0.035phr、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイトが0.07phrになるように、酸化防止剤接触生成物Aを連続供給した。反応条件は下記のとおりとした。
・重合温度:70℃
・重合圧力:1.10MPa(ゲージ圧)
・ガスの濃度比(エチレン/(プロピレン+エチレン)):25.0モル%
(水素/(水素+プロピレン+エチレン)):0.37モル%
気相重合反応器の出口からサンプリングした生成物(ヘテロファジックプロピレン重合材料)の極限粘度[η]wholeは1.50dL/gであった。
【0194】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(X6)の冷キシレン可溶部量CXSは10.0質量%であった。ヘテロファジックプロピレン重合材料(X6)のエチレン構造体単位の含有量3.7質量%であり、プロピレン構造体単位の含有量は96.3質量%であった。また、重合体(II)の含有量は、10.8質量%であった。重合体(II)中のエチレン構造体単位の含有量は34.2質量%であり、重合体(II)の極限粘度[η]EPは6.69dL/gであった。重合体(I)のアイソタクチックペンタッド分率は、0.984であった。
【0195】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(X6)の混練劣化試験を行い、混練開始5分経過後のトルク値を基準にトルク値が15%低下するまでに要した時間は26分間であった。
【0196】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(X6)を凍結粉砕し、テトラヒドロフランに浸して超音波抽出を行った。得られた抽出液を、高速液体クロマトグラフ-紫外吸光度検出器 (HPLC-UVD) で測定した結果、ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3’,5’-ジ-タシャリーブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]が1wtppm検出された
【0197】
<比較例C6>
【0198】
ヘテロファジックプロピレン重合材料(C6)の合成
[予備重合]
内容積2Lの撹拌機付きステンレス鋼(SUS)製オートクレーブに、充分に脱水および脱気処理したn-ヘキサン1.7L、トリエチルアルミニウム(有機アルミニウム化合物)42mmol、tert-ブチル-n-プロピル-ジメトキシシラン4.2mmolを収容した。オートクレーブ内に、オレフィン重合用固体触媒成分(1)を13g添加した後、オートクレーブ内の温度を約10℃に保ちながらプロピレン13gを約30分間かけて連続的に供給することで予備重合を行った。その後、得られたスラリーを、内容積160Lの攪拌機付きSUS316L製オートクレーブに移送し、さらに液状のブタン130Lを加えたスラリーとした。
【0199】
[本重合]
<重合工程1-a1>(スラリー重合反応器を用いたプロピレンの単独重合)
攪拌機付きSUS304製ベッセル型スラリー重合反応器を用いて、プロピレンの単独重合を行った。具体的には、予備重合工程で得られたプロピレン、水素、トリエチルアルミニウム(有機アルミニウム化合物)、tert-ブチル-n-プロピル-ジメトキシシランおよび上述した予備重合触媒成分のスラリーを、スラリー重合反応器に連続的に供給して、重合反応を行った。反応条件は下記のとおりとした。
・重合温度:70℃
・攪拌速度:150rpm
・スラリー重合反応器の液レベル:18L
・プロピレンの供給量:40kg/時間
・水素の供給量:199NL/時間
・予備重合スラリーの供給量(固体触媒成分換算):0.51g/時間
・トリエチルアルミニウム(有機アルミニウム化合物)の供給量:28.3mmol/時間
・tert-ブチル-n-プロピル-ジメトキシシランの供給量:8.3mmol/時間
・重合圧力:3.95MPa(ゲージ圧)
【0200】
[重合工程1-a2](スラリー重合反応器を用いたプロピレンの単独重合)
攪拌機付きSUS304製ベッセル型スラリー重合反応器を用いて、プロピレンの単独重合を行った。具体的には、重合工程1-a1で得られたスラリーを、スラリー重合反応器に連続的に供給して、重合反応を行った。反応条件は下記のとおりとした。
・重合温度:70℃
・攪拌速度:150rpm
・スラリー重合反応器の液レベル:44L
・プロピレンの供給量:40kg/時間
・水素の供給量:177NL/時間
・重合圧力:3.46MPa(ゲージ圧)
【0201】
[重合工程1-b](気相重合反応器によるプロピレンの単独重合(気相重合))
重合工程1-a2で得られたスラリーをさらに後段の気相重合反応器に連続的に供給した。重合工程1-bにおいて用いた気相重合反応器は、ガス分散板を備えた反応器である。気相重合反応器の最下部側からプロピレンおよび水素を連続的に供給した。これにより、多段の各反応領域に流動層を形成させ、ガス組成および圧力を一定に保つようプロピレンと水素の供給量をコントロールして、過剰ガスをパージしながらプロピレンの単独重合をさらに行った。反応条件は下記のとおりとした。
・重合温度:80℃
・重合圧力:1.94MPa(ゲージ圧)
・ガスの濃度比(水素/(水素+プロピレン)):9.2モル%
気相重合反応器の出口からサンプリングした生成物(重合体(I))の極限粘度[η]PPは0.87dL/gであった。
【0202】
[重合工程2](気相重合反応器によるプロピレン-エチレン共重合(気相重合))
重合工程1-bで用いられた気相重合反応器から排出された重合体(I)をさらに後段の気相重合反応器に連続的に供給した。重合工程2において用いられた気相重合反応器は、ガス分散板を備えた反応器である。上記構成の気相重合反応器にプロピレン、エチレンおよび水素を連続的に供給し、ガス組成および圧力を一定に保つようにガス供給量を調整して、かつ、過剰ガスをパージしながら、重合体(I)(粒子)の存在下、プロピレンとエチレンとの共重合を行って、重合体(II)重合体(II)であるエチレン-プロピレン共重合体を生成させ、重合体(I)と重合体(II)との混合物であるヘテロファジックプロピレン重合材料を得た。反応条件は下記のとおりとした。
・重合温度:70℃
・重合圧力:1.10MPa(ゲージ圧)
・ガスの濃度比(エチレン/(プロピレン+エチレン)):24.9モル%
(水素/(水素+プロピレン+エチレン)):0.38モル%
気相重合反応器の出口からサンプリングした生成物(ヘテロファジックプロピレン重合材料)の極限粘度[η]wholeは1.44dL/gであった。
【0203】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(C6)の冷キシレン可溶部量CXSは9.4質量%であった。ヘテロファジックプロピレン重合材料(C6)のエチレン構造体単位の含有量3.8質量%であり、プロピレン構造体単位の含有量は96.2質量%であった。また、重合体(II)の含有量は、13.0質量%であった。重合体(II)中のエチレン構造体単位の含有量は29.3質量%であり、重合体(II)の極限粘度[η]EPは5.27dL/gであった。重合体(I)のアイソタクチックペンタッド分率は、0.984であった。
【0204】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(C6)の混練劣化試験を行い、混練開始5分経過後のトルク値を基準にトルク値が15%低下するまでに要した時間は7分間であった。
【0205】
実施例X1、X5、X6、表1および
図1、
図2の結果から、酸化防止剤混合物保管時のゲージ圧が0.21MPa以上の条件で実施した実施例X1、X5、X6、及び実施例1~2では、混練開始5分経過後のトルク値が15%低下するまでに要した時間が67分、51分、26分、又は35分と有利に長かったのに対し、ゲージ圧が0.21MPa未満の条件(比較例1~2)または酸化防止剤の添加無しの条件(比較例4およびC6)で実施した比較例では、18分以下と不利に短かったことが確認される。
【0206】
<比較例5: ヘテロファジックプロピレン重合材料(C5)の調製>
比較例4で得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(C4)12gとテトラキスペンタエリトリトールテトラキス[3-(3’,5’-ジ-タシャリーブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート](4.7mg)およびトリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト(9.4mg)をXplore社製卓上混練機を用いて、窒素気流下、200℃、回転速度100rpmの条件で同方向2軸混練を行い、ヘテロファジックプロピレン重合材料(C5)を得た。
【0207】
得られたヘテロファジックプロピレン重合材料(C5)を凍結粉砕し、テトラヒドロフランに浸して超音波抽出を行った。得られた抽出液を、高速液体クロマトグラフ-紫外吸光度検出器 (HPLC-UVD) で測定した結果、ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3’,5’-ジ-タシャリーブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]が190wtppm検出された。
【表2】
【0208】
表2の結果から、実施例1~2では、HPLC検出量及び検出率が有利に少なかったのに対し、比較例5では、不利に多かったことが確認される。
本発明によれば、所定量の「マスキングされたフェノール系酸化防止剤」を、長期間(所定期間)保管後においても、より熱安定性の高いポリマーを得ることができ、大規模工場における連続的なポリマー製造に利用することができる。本発明を利用することによって得られたオレフィン系重合体又はヘテロファジックプロピレン重合材料などは、射出成型用材料を含むインストルメントパネル、グローブボックス、トリム類、ハウジング類、ピラー、バンパー、フェンダー、バックドアーなどの各種自動車内外装部品をはじめ、家電機器の各種部品、各種住宅設備機器部品、各種工業部品、各種建材部品などの用途に好適に用いられ、輸送機械産業、電気電子産業、建築建設産業等の産業の各分野において高い利用可能性を有する。