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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-06-07
(45)【発行日】2023-06-15
(54)【発明の名称】成形体
(51)【国際特許分類】
   C08F 297/08 20060101AFI20230608BHJP
   C08L 53/00 20060101ALI20230608BHJP
【FI】
C08F297/08
C08L53/00
【請求項の数】 2
(21)【出願番号】P 2018245342
(22)【出願日】2018-12-27
(65)【公開番号】P2020105357
(43)【公開日】2020-07-09
【審査請求日】2021-12-03
(73)【特許権者】
【識別番号】505130112
【氏名又は名称】株式会社プライムポリマー
(73)【特許権者】
【識別番号】000005887
【氏名又は名称】三井化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001070
【氏名又は名称】弁理士法人エスエス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】木村 篤太郎
(72)【発明者】
【氏名】甲斐 康寛
(72)【発明者】
【氏名】谷鶴 輝
(72)【発明者】
【氏名】道上 憲司
【審査官】飛彈 浩一
(56)【参考文献】
【文献】特開2001-316438(JP,A)
【文献】特開2001-019825(JP,A)
【文献】特開平09-077954(JP,A)
【文献】特開2007-131863(JP,A)
【文献】特開2010-209086(JP,A)
【文献】欧州特許出願公開第564004(EP,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08F 297/08
C08L 53/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記要件(I)~(VII)を満たすブロックポリプロピレン共重合体(A)を含む成形体:
(I)プロピレン重合体部と、プロピレン・α-オレフィン共重合体部とからなる;
(II)n-デカン不溶成分の分率が60~88wt%である;
(III)n-デカン不溶成分のメソ平均連鎖長が800~10万である;
(IV)n-デカン可溶成分の分率が12~40wt%である;
(V)n-デカン可溶成分のエチレン量が20~60mol%である
(VI)230℃における荷重2.16kgでのMFRが0.1~20g/10分である;
(VII)n-デカン可溶成分の極限粘度[η]EPが2.0~5.0であり、かつ、n-デカン不溶成分の極限粘度[η]Hとの比率[η]EP/[η]Hが0.6~1.8である
【請求項2】
押出成形体である請求項1に記載の成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、従来にない極めて高い立体規則性を有するプロピレン重合体成分を含有するブロックポリプロピレン共重合体を含む成形体に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ポリオレフィン製造用触媒として、チタン触媒成分と有機アルミニウム化合物とからなるチーグラー・ナッタ触媒が広く用いられている。
特に、ポリプロピレンなどの高立体規則性ポリオレフィンを製造する際には、通常、内部ドナー(内部電子供与体)を含む固体状チタン触媒成分と、有機アルミニウム化合物と、外部ドナー(外部電子供与体)とからなる触媒が用いられている。例えば、内部ドナーとしてカルボン酸エステル類を含む塩化マグネシウム担持型固体状チタン触媒と、有機アルミニウム化合物とともに、外部ドナーとして有機ケイ素化合物とからなるオレフィン重合用触媒が知られている(例えば、特許文献1および2参照)。
【0003】
しかしながら、上記のような固体状チタン触媒成分を含む触媒を用いてオレフィンを重合させると、いわゆる「剰余チタン化合物」により、高立体規則性ポリオレフィンとともに立体規則性の低いポリオレフィンも生成されるという問題点があった(特許文献3参照)。
プロピレン系重合体は、優れた透明性、剛性、電気特性、耐薬品性、および耐熱性を有しており、包装用フィルム、シート、フィルムコンデンサ用キャパシタフィルム、二次電池セパレータフィルム、電気部品、日用品、自動車部品など、種々の分野で利用されている。
【0004】
一方でプロピレン系重合体は、エチレン系重合体と比較して低温での衝撃性に劣っており、これを改善するために、プロピレン重合体を重合し、次いでプロピレン/αオレフィン共重合体を重合して得られるブロックポリプロピレン共重合体を使用することが行われている。しかしながら、ブロックポリプロピレン共重合体の低温衝撃性には未だ不十分な面があり、これを改善する為にプロピレン/αオレフィン共重合体成分の分率をアップすると剛性が低下するという問題があった。
ブロックポリプロピレン共重合体を用いた各種成形品の低温衝撃性と剛性のバランス向上の期待は非常に大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開平08-003215号公報
【文献】特開平08-143620号公報
【文献】特開昭59-124909号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記のような従来技術に鑑み、本発明は、従来にない極めて高い立体規則性を有するプロピレン重合体成分を含有するブロックポリプロピレン共重合体を含む、低温衝撃性と剛性のバランスに極めて優れた成形体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、例えば、特定の固体状チタン触媒成分と特定の外部ドナーとを組み合わせてプロピレンを重合することで、極めて長いメソ連鎖(α-メチル炭素が同一方向に向いているプロピレン単位連鎖)を有する、これまでにないレベルの高立体規則性のプロピレン系重合体が得られることを見出した。さらに、例えば、特定の固体状チタン触媒成分と特定の外部ドナーとを組み合わせてプロピレンを重合することで、前記高立体規則性プロピレン系重合体を、低立体規則性ポリプロピレン成分が少なく、高活性で安定して得られること、さらにブロックポリプロピレン共重合体を安定して得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0008】
本発明の成形体は、下記要件(I)~(V)を満たすブロックポリプロピレン共重合体を含むことを特徴とし、該ブロックポリプロピレン共重合体は、さらに下記要件(VI)および(VII)を満たすことが好ましい。
(I)プロピレン共重合体部と、プロピレン・α-オレフィン共重合体部とからなる。
(II)n-デカン不溶成分の分率が60~88wt%である。
(III)n-デカン不溶成分のメソ平均連鎖長が800~10万である。
(IV)n-デカン可溶成分の分率が12~40wt%である。
(V)n-デカン可溶成分のエチレン量が20~60mol%である。
(VI)230℃における荷重2.16kgでのMFRが0.1~20g/10分である。
(VII)n-デカン可溶成分の極限粘度([η]EP)が2.0~5.0であり、かつ、n-デカン不溶成分の極限粘度([η]H)との比率[η]EP/[η]Hが0.6~1.8である。
本発明の成形体は、押出成形体であることが好ましい。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、特に極めて長いメソ連鎖と、多くのTREF高温溶出成分とを有することにより、プロピレン重合性成分が従来にない極めて高い立体規則性を示すこと、またブロックポリプロピレン共重合体とした場合に極めて低温衝撃性と剛性のバランスに優れることを特徴とした成形体が得られる。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明について説明する。
[ブロックポリプロピレン共重合体]
本発明の成形体を得るためのブロックポリプロピレン共重合体は下記要件(I)~(V)を満たすことを特徴とし、さらに下記要件(VI)および(VII)を満たすことが好ましい。
(I)プロピレン共重合体部と、プロピレン・α-オレフィン共重合体部とからなる。
(II)n-デカン不溶成分の分率が60~88wt%である。
(III)n-デカン不溶成分のメソ平均連鎖長が800~10万である。
(IV)n-デカン可溶成分の分率が12~40wt%である。
(V)n-デカン可溶成分のエチレン量が20~60mol%である。
(VI)230℃における荷重2.16kgでのMFRが0.1~20g/10分である。
(VII)n-デカン可溶成分の極限粘度([η]EP)が2.0~5.0であり、かつ、n-デカン不溶成分の極限粘度([η]H)との比率[η]EP/[η]Hが0.6~1.8である。
以下、各要件について説明する。
【0011】
<要件(I)~(V)>
本発明の成形体を得るためのブロックポリプロピレン共重合体は、プロピレン共重合体部と、プロピレン・α-オレフィン共重合体部とからなる。本発明の成形体を得るためのブロックポリプロピレン共重合体は、23℃におけるn-デカン不溶成分量が60~88wt%、好ましくは65~88wt%、さらに好ましくは70~85wt%である。n-デカン不溶成分量はプロピレン重合体成分量の指標であり、この範囲より小さいと剛性が不十分となる恐れがあり、大きいと低温衝撃性が不十分となる恐れがある。
【0012】
本発明の成形体を得るためのブロックポリプロピレン共重合体は、23℃でのn-デカン不溶成分のメソ平均連鎖長が800~10万、好ましくは900~5万、さらに好ましくは1000~1万である。メソ平均連鎖長が800以上であれば、立体規則性が充分に高くなるためプロピレン重合体成分の剛性が高く、共重合成分の含量を増やしても高い剛性を維持できる。メソ平均連鎖長は、後述する実施例に記載の方法で求めることが出来る。
【0013】
本発明の成形体を得るためのブロックポリプロピレン共重合体は、23℃でのn-デカン可溶成分量が12~40wt%、好ましくは12~35wt%、さらに好ましくは15~30wt%である。分率がこの範囲より大きいと剛性が不十分となる恐れがあり、小さいと低温衝撃性が不十分となる恐れがある。
【0014】
本発明の成形体を得るためのブロックポリプロピレン共重合体は、23℃でのn-デカン可溶成分のエチレン量が20~60mol%、好ましくは25~55mol%、さらに好ましくは30~50mol%である。分率がこの範囲より大きいと共重合体成分の分散が悪く、耐衝撃性低下、ゲル増大の懸念があり、小さいと共重合体成分自体の低温衝撃性が低下するため、プロピレン共重合体全体としての低温衝撃性が不十分となる恐れがある。
【0015】
<要件(VI)>
本発明の成形体を得るためのブロックポリプロピレン共重合体は、MFR(ASTM D1238、230℃、2.16kg荷重下)が0.1~20。好ましくは0.3~20、さらに好ましくは0.5~20である。MFRが目標範囲内であると、成型体の成形加工性を確保でき、且つ機械強度とのバランスが優れる。
【0016】
<要件(VII)>
本発明の成形体を得るためのブロックポリプロピレン共重合体は、23℃でのn-デカン可溶成分の極限粘度([η]EP)が2.0~5.0、好ましくは2.2~4.5、さらに好ましくは2.5~4.0であり、かつ、n-デカン不溶成分の極限粘度との比率([η]EP/[η]H)が0.6~1.8、好ましくは0.7~1.6、さらに好ましくは0.8~1.5である。無延伸フィルム等のフィッシュアイに厳しい用途に使用する場合、上記範囲内にあればフィッシュアイが少なく、フィルム外観が良好となる為好ましい。
【0017】
上述した要件(I)~(VII)を満たす本発明の成形体を得るためのブロックポリプロピレン共重合体は、後述す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、引き続きプロピレンとα-オレフィンを重合することにより得ることが出来る。
【0018】
[オレフィン重合用触媒]
オレフィン重合用触媒は、上述した本発明の成形体に用いたプロピレン系重合体を得ることができれば特に限定されないが、例えば、
(i)マグネシウム、チタン、ハロゲンおよび電子供与体を含み、かつ、下記要件(k1)~(k4)を満たす固体状チタン触媒成分と、
(ii)下記式(II)で表わされる有機ケイ素化合物成分と、
(iii)周期律表の1族、2族または13族に属する元素を含む有機金属化合物成分と
を含む触媒〔A〕、または、
前記触媒〔A〕にプロピレンが予備重合された予備重合触媒(p)と、前記有機ケイ素化合物成分(ii)と、前記有機金属化合物成分(iii)とを含む触媒〔B〕
が挙げられる。
(k1)チタン含有量が2.5重量%以下である。
(k2)電子供与体の含有量が8~30重量%である。
(k3)電子供与体/チタン(重量比)が7以上である。
(k4)室温でのヘキサン洗浄によってチタンが実質的に脱離されることがない。
1Si(OR22(NR34) ・・・(II)
式(II)中、R1は2級または3級の炭素数1~20の炭化水素基を示し、R2は炭素数1~4の炭化水素基を示し、R3は炭素数1~12の炭化水素基または水素原子を示し、R4は炭素数1~12の炭化水素基を示す。
以下、前記オレフィン重合用触媒を構成する各成分について説明する。
【0019】
<固体状チタン触媒成分(i)>
前記固体状チタン触媒成分(i)は、
(a)マグネシウム、チタン、ハロゲンおよび電子供与体を含み、かつ室温でのヘキサン洗浄によってチタンが脱離することがない固体状チタン、
(b)芳香族炭化水素、
(c)液状チタン、および
(d)電子供与体
を接触させる工程を含む方法により調製することができる。
【0020】
≪(a)固体状チタン≫
前記固体状チタン(a)は、マグネシウム化合物、チタン化合物および電子供与体(内部ドナー)などを種々の方法により接触させることにより、公知の固体状チタン触媒成分の調製法(例えば特開平4-096911号公報、特開昭58-83006号公報、特開平8-143580号公報等参照)により製造することができる。
【0021】
前記マグネシウム化合物は固体状態で用いられることが好ましい。この固体状態のマグネシウム化合物は、マグネシウム化合物自体が固体状態であるものであってもよく、または電子供与体との付加物であってもよい。前記マグネシウム化合物としては、特開2004-2742号公報に記載のマグネシウム化合物、具体的には、塩化マグネシウム、エトキシ塩化マグネシウム、ブトキシマグネシウムなどが挙げられる。また、前記電子供与体としては、特開2004-2742号公報に記載のマグネシム化合物可溶化能を有する化合物、具体的には、アルコール、アルデヒド、アミン、カルボン酸及びこれらの混合物などが挙げられる。マグネシウム化合物及び電子供与体の使用量は、その種類、その接触条件等によっても異なるが、マグネシウム化合物を該液状の電子供与体に対して0.1~20モル/リットル、好ましくは0.5~5モル/リットルとなる量で用いることができる。
【0022】
前記チタン化合物は液状状態で用いられることが好ましい。このようなチタン化合物としては、例えば、下記式(III)で示される4価のチタン化合物が挙げられる。
Ti(OR5)g4-g ・・・(III)
式(III)中、R5は炭化水素基であり、Xはハロゲン原子であり、0≦g≦4である。
【0023】
前記チタン化合物としては、特に四塩化チタンが好ましい。また、前記チタン化合物は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記電子供与体(内部ドナー)としては、例えば、下記式(IV)で表わされる化合物(以下「化合物(IV)」ともいう。)が挙げられる。
【0024】
【化1】
式(IV)中、Rは、炭素原子数1~10、好ましくは2~8、より好ましくは3~6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を示し、R'は炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を示し、nは0~4の整数を示す。本発明では、nが0の化合物が好ましい。
【0025】
RおよびR'のアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などが挙げられる。
【0026】
前記化合物(IV)の具体例としては、フタル酸ジメチル、フタル酸メチルエチル、フタル酸ジエチル、フタル酸n-プロピル、フタル酸ジイソプロピル、フタル酸ジn-ブチル、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジn-ペンチル、フタル酸ジネオペンチル、フタル酸ジn-ヘキシル、フタル酸ジn-ヘプチル、フタル酸ジ(メチルヘキシル)、フタル酸ジ(ジメチルペンチル)、フタル酸ジ(エチルペンチル)、フタル酸ジ(2,2,3-トリメチルブチル)、フタル酸ジn-オクチル、フタル酸ジ-2-エチルヘキシルなどが挙げられる。これらの中では、フタル酸ジイソブチルが特に好ましい。
【0027】
前記電子供与体(内部ドナー)として、前記化合物(IV)以外の別の電子供与体を用いてもよい。別の電子供与体としては、例えば、複数の原子を介して存在する2個以上のエーテル結合を有する化合物(以下「ポリエーテル化合物」ともいう。)が挙げられる。
【0028】
前記ポリエーテル化合物としては、エーテル結合間に存在する原子が、炭素、ケイ素、酸素、窒素、イオウ、リン、ホウ素、またはこれらから選択される2種以上の原子である化合物などを挙げることができる。これらのうちエーテル結合間の原子に比較的嵩高い置換基が結合しており、2個以上のエーテル結合間に存在する原子に複数の炭素原子が含まれる化合物が好ましい。例えば、下記式(3)で表されるポリエーテル化合物が好ましい。
【0029】
【化2】
前記式(3)において、mは1~10の整数、好ましくは3~10の整数、より好ましくは3~5の整数である。R11、R12、R31~R36は、それぞれ独立に、水素原子、または炭素、水素、酸素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、窒素、硫黄、リン、ホウ素およびケイ素から選択される少なくとも1種の元素を有する置換基である。R11およびR12は、それぞれ独立に、好ましくは炭素原子数1~10の炭化水素基であり、より好ましくは炭素原子数2~6の炭化水素基である。R31~R36は、それぞれ独立に、好ましくは水素原子または炭素原子数1~6の炭化水素基である。
【0030】
11およびR12の具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、2-エチルヘキシル基、デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が挙げられる。これらの中では、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基が好ましい。R31~R36の具体例としては、水素原子、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基が挙げられる。これらの中では、水素原子、メチル基が好ましい。任意のR11、R12、R31~R36(好ましくはR11、R12)は、共同してベンゼン環以外の環を形成していてもよく、主鎖中に炭素以外の原子が含まれていてもよい。
【0031】
前記ポリエーテル化合物の具体例としては、2,2-ジシクロヘキシル-1,3-ジメトキシプロパン、2,2-ジエチル-1,3-ジメトキシプロパン、2,2-ジプロピル-1,3-ジメトキシプロパン、2,2-ジブチル-1,3-ジメトキシプロパン、2-メチル-2-プロピル-1,3-ジメトキシプロパン、2-メチル-2-エチル-1,3-ジメトキシプロパン、2-メチル-2-イソプロピル-1,3-ジメトキシプロパン、2-メチル-2-シクロヘキシル-1,3-ジメトキシプロパン、2,2-ビス(2-シクロヘキシルエチル)-1,3-ジメトキシプロパン、2-メチル-2-イソブチル-1,3-ジメトキシプロパン、2-メチル-2-(2-エチルヘキシル)-1,3-ジメトキシプロパン、2,2-ジイソブチル-1,3-ジメトキシプロパン、2,2-ビス(シクロヘキシルメチル)-1,3-ジメトキシプロパン、2,2-ジイソブチル-1,3-ジエトキシプロパン、2,2-ジイソブチル-1,3-ジブトキシプロパン、2-イソブチル-2-イソプロピル-1,3-ジメトキシプロパン、2,2-ジ-s-ブチル-1,3-ジメトキシプロパン、2,2-ジ-t-ブチル-1,3-ジメトキシプロパン、2,2-ジネオペンチル-1,3-ジメトキシプロパン、2-イソプロピル-2-イソペンチル-1,3-ジメトキシプロパン、2-シクロヘキシル-2-シクロヘキシルメチル-1,3-ジメトキシプロパン、2,3-ジシクロヘキシル-1,4-ジエトキシブタン、2,3-ジイソプロピル-1,4-ジエトキシブタン、2,4-ジイソプロピル-1,5-ジメトキシペンタン、2,4-ジイソブチル-1,5-ジメトキシペンタン、2,4-ジイソアミル-1,5-ジメトキシペンタン、3-メトキシメチルテトラヒドロフラン、3-メトキシメチルジオキサン、1,2-ジイソブトキシプロパン、1,2-ジイソブトキシエタン、1,3-ジイソアミロキシエタン、1,3-ジイソアミロキシプロパン、1,3-ジイソネオペンチロキシエタン、1,3-ジネオペンチロキシプロパン、2,2-テトラメチレン-1,3-ジメトキシプロパン、2,2-ペンタメチレン-1,3-ジメトキシプロパン、2,2-ヘキサメチレン-1,3-ジメトキシプロパン、1,2-ビス(メトキシメチル)シクロヘキサン、2-シクロヘキシル-2-エトキシメチル-1,3-ジエトキシプロパン、2-シクロヘキシル-2-メトキシメチル-1,3-ジメトキシプロパン、2,2-ジイソブチル-1,3-ジメトキシシクロヘキサン、2-イソプロピル-2-イソアミル-1,3-ジメトキシシクロヘキサン、2-シクロヘキシル-2-メトキシメチル-1,3-ジメトキシシクロヘキサン、2-イソプロピル-2-メトキシメチル-1,3-ジメトキシシクロヘキサン、2-イソブチル-2-メトキシメチル-1,3-ジメトキシシクロヘキサン、2-シクロヘキシル-2-エトキシメチル-1,3-ジエトキシシクロヘキサン、2-シクロヘキシル-2-エトキシメチル-1,3-ジメトキシシクロヘキサン、2-イソプロピル-2-エトキシメチル-1,3-ジエトキシシクロヘキサン、2-イソプロピル-2-エトキシメチル-1,3-ジメトキシシクロヘキサン、2-イソブチル-2-エトキシメチル-1,3-ジエトキシシクロヘキサン、2-イソブチル-2-エトキシメチル-1,3-ジメトキシシクロヘキサン等を例示することができる。
【0032】
これらの中では、1,3-ジエーテル類が好ましく、2-イソプロピル-2-イソブチル-1,3-ジメトキシプロパン、2,2-ジイソブチル-1,3-ジメトキシプロパン、2-イソプロピル-2-イソペンチル-1,3-ジメトキシプロパン、2,2-ジシクロヘキシル-1,3-ジメトキシプロパン、2,2-ビス(シクロヘキシルメチル)1,3-ジメトキシプロパンがより好ましい。これらの化合物は一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
【0033】
≪固体状チタン(a)の調製≫
前記固体状チタン(a)は、前記マグネシウム化合物と、前記チタン化合物と、前記電子供与体との接触により調製することができる。この際、固体状態のマグネシウム化合物を炭化水素溶媒に懸濁して用いることが好ましい。また、これら各成分を接触させる際に、液状形態のチタン化合物を1回用いて固形物(1)を生成させてもよく、得られた固形物(1)にさらに液状形態のチタン化合物を接触させて固形物(2)を生成させてもよい。さらに、この固形物(1)または(2)を必要に応じて炭化水素溶媒で洗浄してから固体状チタン(a)を調製することが好ましい。
【0034】
上記のような各成分の接触は、通常-70℃~+200℃、好ましくは-50℃~+150℃、より好ましくは-30℃~+130℃の温度で行われる。固体状チタン(a)を調製する際に用いられる各成分の量は、調製方法によって異なり一概に規定できないが、例えばマグネシウム化合物1モル当り、電子供与体は0.01~10モル、好ましくは0.1~5モルの量で、チタン化合物は0.01~1000モル、好ましくは0.1~200モルの量で用いることができる。
【0035】
このようにして得られた固形物(1)または(2)をそのまま固体状チタン(i)として用いることができるが、この固形物を0~150℃の炭化水素溶媒で洗浄することが好ましい。
【0036】
この炭化水素溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、セタンなどの脂肪族炭化水素溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼンなどの非ハロゲン系芳香族炭化水素溶媒、または、ハロゲン含有芳香族炭化水素溶媒などが用いられる。これらのうち、脂肪族炭化水素溶媒またはハロゲンを含まない芳香族炭化水素溶媒が好ましく用いられる。
【0037】
固形物の洗浄に際しては、炭化水素溶媒は、固形物1gに対して通常10~500ml好ましくは20~100mlの量で用いられる。このようにして得られる固体状チタン(a)は、マグネシウム、チタン、ハロゲンおよび電子供与体を含有している。この固体状チタン(a)では、電子供与体/チタン(重量比)が6以下であることが好ましい。
このようにして得られた固体状チタン(a)は、室温でのヘキサン洗浄によってチタンが脱離することがない。
【0038】
≪(b)芳香族炭化水素≫
前記固体状チタン(a)との接触に用いられる芳香族炭化水素(b)としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、これらのハロゲン含有炭化水素などが挙げられる。これらの中では、キシレン(特にパラキシレン)が好ましい。前記固体状チタン(a)を、このような芳香族炭化水素(b)と接触させることにより、低立体規則性成分を副生する、いわゆる「剰余チタン化合物」を低減することができる。
【0039】
≪(c)液状チタン≫
前記固体状チタン(a)との接触に用いられる液状チタン(c)としては、該固体状チタン(a)を調製する際に用いたチタン化合物と同様のものを挙げることができる。それらの中でも、テトラハロゲン化チタンが好ましく、特に四塩化チタンが好ましい。
【0040】
≪(d)電子供与体≫
前記固体状チタン(a)との接触に用いられる電子供与体(d)の例としては、上述した電子供与体(内部ドナー)で例示したものと同じものを挙げることができる。それらの中でも、前記固体状チタン(a)の調製に使用した電子供与体と同じものを用いることが好ましい。
【0041】
≪固体状チタン触媒成分(i)の調製方法≫
固体状チタン(a)、芳香族炭化水素(b)、液状チタン(c)および電子供与体(d)の接触は、通常110~160℃、好ましくは115℃~150℃の温度で、1分間~10時間、好ましくは10分間~5時間行われる。
【0042】
この接触では、芳香族炭化水素(b)は、固体状チタン(a)1gに対して通常1~10000ml、好ましくは5~5000mlより好ましくは10~1000mlの量で用いられる。液状チタン(c)は、芳香族炭化水素(b)100mlに対して通常0.1~50ml、好ましくは0.2~20ml、特に好ましくは0.3~10mlの範囲で用いられる。電子供与体(d)は、芳香族炭化水素(b)100mlに対して通常0.01~10ml、好ましくは0.02~5ml、特に好ましくは0.03~3mlの量で用いられる。
【0043】
固体状チタン(a)、芳香族炭化水素(b)、液状チタン(c)および電子供与体(d)の接触順序は、特に限定されることなく、同時または逐次に接触させることができる。
固体状チタン(a)、芳香族炭化水素(b)、液状チタン(c)および電子供与体(d)は、不活性ガス雰囲気下、攪拌下に接触させることが好ましい。例えば、充分に窒素置換された攪拌機付きガラス製フラスコ中で、固体状チタン(a)、芳香族炭化水素(b)、液状チタン(c)および電子供与体(d)のスラリーを、上記温度で、攪拌機を100~1000rpm、好ましくは200~800rpmの回転数で、上記の時間、攪拌して、固体状チタン(a)、芳香族炭化水素(b)、液状チタン(c)および電子供与体(d)を接触させることが望ましい。
【0044】
接触後の固体状チタン(a)と芳香族炭化水素(b)とは、濾過により分離することができる。
このような固体状チタン(a)と芳香族炭化水素(b)との接触により、固体状チタン(a)よりもチタン含有量が減少された固体状チタン触媒成分(i)が得られる。具体的には、チタン含有量が固体状チタン(a)よりも25重量%以上、好ましくは30~95重量%より好ましくは40~90重量%少ない固体状チタン触媒成分(i)が得られる。
【0045】
上記のようにして得られる固体状チタン触媒成分(i)は、マグネシウム、チタン、ハロゲンおよび電子供与体を含み、かつ、下記要件(k1)~(k4)を満たし、好ましくは下記要件(k5)をさらに満たしている。
【0046】
(k1)固体状チタン触媒成分(i)のチタン含有量は2.5重量%以下、好ましくは2.2~0.1重量%、より好ましくは2.0~0.2重量%、特に好ましくは1.8~0.3重量%、最も好ましくは1.5~0.4重量%である。
(k2)電子供与体の含有量は8~30重量%、好ましくは9~25重量%、より好ましくは10~20重量%である。
(k3)電子供与体/チタン(重量比)は7以上、好ましくは7.5~35、より好ましくは8~30、特に好ましくは8.5~25である。
(k4)固体状チタン触媒成分(i)は、室温でのヘキサン洗浄によってチタンが実質的に脱離されることがない。なお、固体状チタン触媒成分(i)のヘキサン洗浄とは、固体状チタン触媒成分(i)1gに対して、通常10~500ml、好ましくは20~100mlの量のヘキサンで5分間洗浄することをいう。室温とは15~25℃である。また、チタンが実質的に脱離されることがないとは、ヘキサン洗浄液中のチタン濃度が0.1g/リットル以下であることを意味する。
(k5)固体状チタン触媒成分(i)は、平均粒径が5~70μmであり、好ましくは7~65μmであり、より好ましくは8~60μmであり、特に好ましくは10~55μmである。
【0047】
ここで、マグネシウム、ハロゲン、チタンおよび電子供与体の量は、それぞれ固体状チタン触媒成分(i)の単位重量あたりの重量%であり、マグネシウム、ハロゲンおよびチタンはプラズマ発光分光分析(ICP法)により、電子供与体はガスクロマトグラフィーにより定量される。また、触媒の平均粒径は、デカリン溶媒を用いた遠心沈降法により測定される。
【0048】
上記のような固体状チタン触媒成分(i)は、オレフィン重合用触媒成分として用いると、プロピレンを高活性で重合させることができるとともに、立体規則性の低いポリプロピレンの生成量が少なく、高立体規則性のポリプロピレンを安定に製造することができる。
【0049】
<有機ケイ素化合物成分(ii)>
本発明のオレフィン重合用触媒を構成する有機ケイ素化合物成分(ii)は、下記式(II)で表わされる。
1Si(OR22(NR34) ・・・(II)
式(II)中、R1は2級または3級の炭素数1~20の炭化水素基を示し、R2は炭素数1~4の炭化水素基を示し、R3は炭素数1~12の炭化水素基または水素原子を示し、R4は炭素数1~12の炭化水素基を示す。
【0050】
1としては、脂環式炭化水素基、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキシル基、シクロヘキシニル基、置換基を有するこれらの基などが挙げられる。
【0051】
また、R1として、Siに隣接する炭素が2級炭素である炭化水素基としては、i-プロピル基、s-ブチル基、s-アミル基、α-メチルベンジル基などが挙げられ、Siに隣接する炭素が3級炭素である炭化水素基としては、tert-ブチル基、tert-アミル基、α,α'-ジメチルベンジル基、アドマンチル基などが挙げられる。
【0052】
これらの中では、シクロペンチル基およびシクロブチル基が好ましく、特にシクロペンチル基が好ましい。
2としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、ter-ブチル基、sec-ブチル基、n-ペンチル基、iso-ペンチル基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。これらの中ではメチル基およびエチル基が特に好ましい。
【0053】
3としては、例えば、水素、メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、ter-ブチル基、sec-ブチル基、n-ペンチル基、iso-ペンチル基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基などが挙げられる。これらの中では、エチル基が特に好ましい。
【0054】
4としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、ter-ブチル基、sec-ブチル基、n-ペンチル基、iso-ペンチル基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基などが挙げられる。これらの中では、エチル基が特に好ましい。
【0055】
前記式(II)で表わされる有機ケイ素化合物の具体例としては、シクロペンチルジエチルアミノジメトキシシラン、シクロペンテニルジエチルアミノジメトキシシラン、シクロペンタジエニルジエチルアミノジメトキシシラン、シクロヘキシルジエチルアミノジメトキシシラン、イソプロピルジエチルアミノジメトキシシラン、tert-ブチルジエチルアミノジメトキシシランなどが挙げられる。
【0056】
前記式(II)で表わされる有機ケイ素化合物の中では、高立体規則性、特に、長いメソ連鎖長及びTREF高温溶出量割合を高める観点から、シクロペンチルジエチルアミノジメトキシシランが好ましい。
【0057】
上述した有機ケイ素化合物成分(ii)は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
前記固体状チタン触媒成分(i)と前記有機ケイ素化合物成分(ii)とを組み合わせて用いることにより、これまでにないレベルの高立体規則性を有するプロピレン系重合体を得ることができる。
【0058】
<有機金属化合物成分(iii)>
本発明の押出成形体に用いたプロピレン系重合体用のオレフィン重合用触媒を構成する有機金属化合物成分(iii)は、周期律表の1族、2族または13族に属する金属を含む有機金属化合物であり、例えば、有機アルミニウム化合物、第1族金属とアルミニウムとの錯アルキル化合物、第2族金属の有機金属化合物などが挙げられる。なお、有機金属化合物成分(iii)は、2種以上を併用してもよい。
【0059】
≪有機アルミニウム化合物≫
前記有機アルミニウム化合物は、例えば下記式で示される。
a nAlX3-n
式中、Raは炭素原子数1~12の炭化水素基であり、Xはハロゲンまたは水素であり、nは1~3である。
【0060】
aは、炭素原子数1~12の炭化水素基、例えばアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基であるが、具体的には、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、イソブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、シクロペンチル基、シクロヘキシル、フェニル、トリルなどである。
【0061】
また、前記有機アルミニウム化合物として、下記式で示される化合物を挙げることもできる。
a nAlY3-n
式中、Raは上記と同様であり、Yは-ORb基、-OSiRc 3基、-OAlRd 2基、-NRe 2基、-SiRf 3基または-N(Rg)AlRh 2基であり、nは1~2であり、Rb、Rc、RdおよびRhはメチル基、エチル基、イソプロピル基、イソブチル基、シクロヘキシル基、フェニル基などであり、Reは水素、メチル基、エチル基、イソプロピル基、フェニル基、トリメチルシリル基などであり、RfおよびRgはメチル基、エチル基などである。
【0062】
このような有機アルミニウム化合物としては、具体的には、以下のような化合物が挙げられる。
・ Ra nAl(ORb)3-n で表される化合物、例えばジメチルアルミニウムメトキシド、ジエチルアルミニウムエトキシド、ジイソブチルアルミニウムメトキシドなど。
・Ra nAl(OSiRc)3-n で表される化合物、例えばEt2Al(OSiMe3)、(iso-Bu)2Al(OSiMe3)、(iso-Bu) 2Al(OSiEt3)など。
・Ra nAl(OAlRd 2)3-nEt2AlOAlEt2、(iso-Bu) 2AlOAl(iso-Bu) 2 など。
上記のような有機アルミニウム化合物のうちでも、Ra 3Alで表される有機アルミニウム化合物が好ましく用いられる。
【0063】
[オレフィン重合用触媒の製造方法]
前記オレフィン重合用触媒は、前記固体状チタン触媒成分(i)と、前記有機ケイ素化合物成分(ii)と、前記有機金属化合物成分(iii)とを接触させる工程を含む方法により製造することができる。
【0064】
これら各成分(i)、(ii)、(iii)からオレフィン重合用触媒を形成する際に、必要に応じて他の成分を用いることもできる。上記のような各成分から予備重合触媒(p)が形成されていてもよい。予備重合触媒(p)は、上述した各成分(i)、(ii)、(iii)および必要に応じて用いられる他の成分の存在下に、プロピレンを予備重合させることにより形成される。このような予備重合触媒(p)は、通常、有機ケイ素化合物(ii)および有機金属化合物(iii)とともにオレフィン重合用触媒を形成するが、予備重合触媒(p)のみをオレフィン重合用触媒として用いることができる場合もある。
【0065】
[ブロックポリプロピレン共重合体の製造方法]
本発明の成形体を得るためのブロックポリプロピレン共重合体の製造方法では、上述したオレフィン重合用触媒の存在下でプロピレンを重合させたのち、引き続きプロピレン-αオレフィン共重合体を重合させる。
【0066】
なお、プロピレンの重合を行う際に、プロピレンに加えて、少量のプロピレン以外の他のオレフィンまたは少量のジエン化合物を重合系内に共存させてランダム共重合体を製造することもできる。このようなプロピレン以外の他のオレフィンとしては、エチレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、3-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、3-メチル-1-ブテンなどの炭素数2~8のオレフィンが挙げられる。これらの中ではエチレンが好ましい。ランダム共重合体の場合、プロピレン以外の他のコモノマーの含有量は、好ましくは6モル%以下、より好ましくは3モル%以下である。
【0067】
前記重合は溶液重合、懸濁重合などの液相重合法または気相重合法いずれにおいても実施することができる。重合がスラリー重合の反応形態を採る場合、反応溶媒として、不活性有機溶媒を用いることもできるし、反応温度において液状のオレフィンを用いることもできる。
【0068】
不活性有機溶媒としては、具体的には、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油などの脂肪族炭化水素;脂環族炭化水素;芳香族炭化水素;ハロゲン化炭化水素、あるいはこれらの接触物などを挙げることができる。これらの中では、特に脂肪族炭化水素を用いることが好ましい。
【0069】
重合に際しては、固体状チタン触媒成分(i)または予備重合触媒(p)は、重合容積1リットル当りチタン原子に換算して、通常は約1×10-5~1ミリモル、好ましくは約1×10-4~0.1ミリモルの量で用いられる。
【0070】
有機ケイ素化合物(ii)は、有機金属化合物(iii)の金属原子1モルに対し、通常約0.001モル~10モル、好ましくは0.01モル~5モルの量で用いられる。
有機金属化合物(iii)は、該化合物(iii)中の金属原子が重合系中のチタン原子1モルに対し、通常約1~2000モル、好ましくは約2~500モルとなるような量で用いられる。
【0071】
なお、この重合時に予備重合触媒(p)を用いると、有機ケイ素化合物(ii)および/または有機金属化合物(iii)を添加しなくてもよい場合がある。予備重合触媒(p)、成分(ii)および成分(iii)からオレフィン重合用触媒が形成されるときには、これら各成分(ii)および(iii)は上記のような量で用いることができる。
【0072】
重合時に水素を用いれば、得られるプロピレン重合体の分子量を調節することができ、目的とするMFRの重合体が得られる。
前記重合は、通常、約20~150℃、好ましくは約50~100℃の温度で、また常圧~100kg/cm2、好ましくは約2~50kg/cm2の圧力下で行われる。
前記重合を、バッチ式、半連続式、連続式のいずれの方法においても行うことができる。
【0073】
尚、ブロックポリプロピレン共重合体は通常の方法で製造することが出来る。すなわち、本発明で用いる固体触媒成分と水素等の分子量調整剤と共に、原料プロピレンを前段の重合反応器に投入し、溶液重合法、懸濁重合法などの液相重合法、または気相重合法で反応を進め、さらに当該生成物に原料プロピレンとα-オレフィン、および水素等の分子量調整剤を後段の重合反応器に追加投入して製造することが出来る。前段と後段は連続でもバッチでもよく、また前段、後段共に、反応条件を変えて2段以上に分けて重合を行うこともできる。
プロピレン以外の他のオレフィンとしては、エチレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、3-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、3-メチル-1-ブテンなどの炭素数2~8のオレフィンが挙げられる。これらの中ではエチレンが好ましい。
【0074】
[ブロックポリプロピレン共重合体組成物]
上述したブロックポリプロピレン共重合体を必須構成成分とする。その他の成分については、特に限定されず用途に応じて公知の成分を配合することが出来る。このブロックポリプロピレン共重合体組成物を用いて、押出成形または射出成形によって本発明の成形体を得ることが出来る。
【0075】
[その他の成分]
本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて樹脂成分、酸化防止剤、耐熱・耐候安定剤、触媒残渣中和剤、帯電防止剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、結晶核剤、などの成分を添加することが出来る。
【0076】
樹脂成分としては、例えばプロピレンと、プロピレン以外の炭素数2~20のα-オレフィンとの共重合体、またはエチレンと、エチレン以外の炭素数3~20のα-オレフィンとの共重合体を使用できる。α-オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、3-メチル-1-ブテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、3-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン、1-エイコセンなどが挙げられる。これらは1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0077】
酸化防止剤としては、例えばヒンダードフェノール系、イオウ系、ラクトン系、有機フォスファイト系、有機フォスフォナイト系の酸化防止材を単独で、あるいは複数種組み合わせて使用できる。
配合量は、酸化防止性能と金型やフィルム表面へのブリード防止、また経済性の観点から0.01~1.0wt%が好ましい。
【0078】
耐熱・耐候安定剤としては、例えばベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、サリチル酸系紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系光安定剤(HALS)を単独で、あるいは複数種組み合わせて使用できる。配合量は、性能と金型やフィルム表面へのブリード防止、また経済性の観点から0.01~1.0wt%が好ましい。
【0079】
触媒残渣中和剤としては、例えば脂肪酸金属塩(ステアリン酸やビス(12-ヒドロキシ)ステアリン酸のカルシウム塩、亜鉛塩、マグネシウム塩)、無機化合物(ハイドロタルサイト等)を単独で、あるいは複数種組み合わせて使用できる。配合量は、触媒残渣中和に必要な数量と経済性の観点から0.01~1.0wt%が好ましい。
【0080】
帯電防止剤としては、例えばラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸、エルカ酸、ベヘン酸などの脂肪酸のモノグリセライド、同様の脂肪酸のジエタノールアミン化合物、同様の脂肪酸のジエタノールアミンと脂肪酸のエステル化合物、同様の脂肪酸のジエタノールアミド化合物、同様の脂肪酸のジエタノールアミドと脂肪酸のエステル化合物、同様の脂肪酸の高級アルコール類を単独で、あるいは複数種組み合わせて使用できる。配合量は、帯電防止性能と金型表面への付着、製品のブリード白化などの観点から、0.01~3.0wt%程度が好ましい。
【0081】
スリップ剤としては、例えばラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸、エルカ酸、ベヘン酸などの飽和、または不飽和脂肪酸のアミド、あるいはこれら飽和、または不飽和脂肪酸のビスアミド、置換アミドを単独で、あるいは複数種組み合わせて使用できる。
オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、エルカ酸アミド、ベヘン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミドはフィルム表面にブリードする温度が常温~50℃程度であり、且つブリードに要する時間も1時間~数日程度と適切であるため好ましく使用できる。
配合量は、スリップ性能とブリード白化、コロナ処理面の濡れ張力維持の観点から0.01~1.0wt%が好ましい。
【0082】
アンチブロッキング剤としては、例えば天然微粉末シリカ、合成微粉末シリカ、合成アルミノシリケート(ゼオライト)、非晶質アルミノシリケート、微粉末シリコン樹脂、ポリテトラフロロエチレン樹脂、架橋アクリル樹脂やメタクリル樹脂を単独で、あるいは複数種組み合わせて使用できる。
微粉末粒子の平均粒径は、ブロッキング防止性能と透明性、表面外観等の観点から0.1~10μmが好ましく、配合量はブロッキング防止性能、透明性、また経済性の観点から0.01~3.0wt%が好ましい。
【0083】
結晶核剤としては、例えばソルビトール系核剤、リン酸エステル系核剤(有機リン酸金属塩)、芳香族カルボン酸金属塩、脂肪族カルボン酸金属塩、ロジン系化合物、タルク等の無機化合物、3メチルブテン、4メチルペンテン等の有機化合物を単独で、あるいは複数種組み合わせて使用できる。
【0084】
[各成分の配合]
例えばバンバリーミキサー、単軸押出機、2軸押出機等の既存の混練装置を用いて各成分を同時、または逐次に混練・分散することが出来る。
【0085】
[成形体]
本発明の成形体は、上述したブロックポリプロピレン共重合体またはそれを含むブロックポリプロピレン共重合体組成物を用いて成形される。
成形方法は特に限定されず公知の方法を用いることが出来る。例えば、射出成形、Tダイフィルム成形、インフレーションフィルム成形、シート成形、異形押出成形、中空(ブロー)成形、押出ラミネート成形、回転成形等があげられる。またシート成形等の成形品を真空成形、圧空成形等で2次加工し、容器として使用することもできる。本発明において、剛性と衝撃のバランスに優れることは、特定の成形方法に限定されない。
【0086】
押出成形体の用途としては、例えば、自動車部品、家電部品、食品シート、食品容器、プラスチック段ボール、サニタリーボトル、食品包装フィルム(パン包装、生鮮食品包装、レトルト食品包装等)、工業用フィルム(プロテクトフィルム、リチウム電池シーラントフィルム、ダイシングフィルム等)に好適に使用できる。
【実施例
【0087】
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。なお、実施例に記載された各種物性の測定方法は以下のとおりである。
【0088】
<MFR(メルトフローレート)>
ASTM D1238Eに準拠し、測定温度は230℃とした。
【0089】
<デカン可溶分の分別>
ブロックポリプロピレン共重合体サンプル5gにn-デカン200mlを加え、145℃で30分間加熱溶解した。3時間かけて20℃まで冷却させ、30分間放置した。その後、析出物Aを濾別、乾燥した(n-デカン不溶成分)。濾液を3倍量のアセトンに加え、n-デカン中に溶解していた成分を析出させた。この析出物Bと濾液を濾別し、析出物Bを乾燥させた(n-デカン可溶成分)。尚、濾液を濃縮乾固しても残渣は認められなかった。
n-デカン可溶成分量は、以下の式によって求めた。
n-デカン可溶部量(質量%)=〔析出物(A)質量/サンプル質量〕×100
【0090】
<n-デカン不溶成分のメソペンタッド分率(mmmm)>
1.測定条件
装置:ブルカー・バイオスピン製AVANCE III cryo-500型核磁気共鳴装置
測定核:13C(125MHz)
測定モード:シングルパルスプロトンブロードバンドデカップリング
パルス幅:45°(5.00マイクロ秒)
繰り返し時間:5.5秒
積算回数:256回
測定溶媒:o-ジクロロベンゼン/重ベンゼン(80/20体積%)混合溶媒
試料濃度:50mg/0.6mL
測定温度:120℃
ケミカルシフト基準:21.59ppm(メソpentad methyl peak shifts)
【0091】
2.算出法
重合体の立体規則性の指標の1つであり、そのミクロタクティシティーを調べたメソペンタッド分率(mmmm, %)は、上記1の測定条件により得られた13C-NMRスペクトルのピーク強度比より算出した。
ここで、本発明における測定対象のような、これまでにないレベルの高い立体規則性を有するポリプロピレンの場合、rmmr、mmrm、rmrr、rmrm、mrrr領域を積分値に含めると、「ノイズ」の積分値への影響度が大きくなり、一般的な算出方法におけるS2を過大評価、即ちmmmm(%)を過少評価してしまうという問題があると考える。Prog. Polym. Sci. 26(2001), 443-533においても、95%以上の立体規則性を有するポリプロピレンの場合、一定要件を満たせば、rmmr、mmrm、rmrr、rmrm、mrrr領域の積分値は、理論上、合計0.1%以下となることが報告されており、一般的な算出方法におけるS2の過大評価に繋がることを示唆している。
【0092】
そこで、本発明では、下記(式1)に従い算出した。rmmr, mmrm, rmrr, rmrm, mrrr領域については、Prog. Polym. Sci. 26(2001), 443-533の示唆に従い計算から除いた。以下、本明細書での算出法を「ノイズ除去法」と称する。
mmmm(ノイズ除去法)(%)= S1/S2 * 100 ・・・(式1)
S1 = (mmmm, mmmrを含むピーク)-(n-プロピル末端)-(n-ブチル末端)- mrrm * 2
S2 = S1 + mmmr + mmrr + mrrm + rrrr
= S1 + 5 * mrrm + rrrr
【0093】
上記(式1)で算出するにあたり、例として、下記の如く帰属した。なお、mmmmのピークには、mmmrと(n-プロピル末端)及び(n-ブチル末端)の各ピークが重複している。
mmmm, mmmrを含むピーク:21.2~22.0ppmのピーク面積
mmmr = mrrm * 2
mmrr = mrrm * 2
mrrm:19.5~19.7ppmのピーク面積
rrrr:20.0~20.2ppmのピーク面積
n-プロピル末端:(A1 + A3)/2
A1:14.2ppmのピーク面積
A3:39.4ppmのピーク面積
n-ブチル末端:36.7ppmのピーク面積
【0094】
<n-デカン不溶成分のメソ平均連鎖長>
メソ平均連鎖長Ln(m)は下記式に基づいて算出した。
Ln(m)=3+5X/(1-X)
X=mmmm(%)/100
【0095】
<n-デカン可溶成分のエチレン含有量>
ブロックポリエチレン共重合体のn-デカン可溶成分中のエチレンに由来する構造の含有量は、サンプル20~30mgを1,2,4-トリクロロベンゼン/重ベンゼン(2:1)溶液0.6mlに溶解後、炭素核磁気共鳴分析(13C-NMR)を行い、ダイアッド連鎖分布によりプロピレン、エチレン、α-オレフィンを定量することにより求めた。
【0096】
例えば、プロピレン-エチレン共重合体の場合、
PP=Sαα、EP=Sαγ+Sαβ、EE=1/2(Sβδ+Sδδ)+1/4Sγδ
を用い、以下の計算式(Eq-1)および(Eq-2)により求めた。
プロピレン(mol%)=(PP+1/2EP)×100/[(PP+1/2EP)+(1/2EP+EE)] …(Eq-1)
エチレン(mol%)=(1/2EP+EE)×100/[(PP+1/2EP)+(1/2EP+EE)]…(Eq-2)
【0097】
<極限粘度([η])>
デカリン溶媒を用いて、135℃で測定した。サンプル約20mgをデカリン15mlに溶解し、135℃のオイルバス中で比粘度ηspを測定した。このデカリン溶液にデカリン溶媒を5ml追加して希釈後、同様にして比粘度ηspを測定した。この希釈操作をさらに2回繰り返し、濃度(C)を0に外挿した時のηsp/Cの値を極限粘度として求めた。
[η]= lim(ηsp/C) (C→0)
【0098】
<ヘイズ>
JIS K7136に準拠してヘイズを測定した。測定は2mm厚みの射出試験片(角板)にて実施した。
【0099】
<シャルピー衝撃強度>
JIS K7139に規定された短冊形試験片(10mm幅×80mm長さ×厚み4mm)にて実施した。測定はJISK7111に準拠して行った。測定温度は0℃と-20℃とした。ノッチは機械加工である。
【0100】
<曲げ試験>
JIS K7139に規定された短冊形試験片(10mm幅×80mm長さ×厚み4mm)にて実施した。
測定はJISK7171に準拠して行った。測定温度は23℃とした。
【0101】
[ブロックポリプロピレン共重合体の製造]
(実施例1)
<固体状チタン(a-1)の調製>
内容積2リットルの高速撹拌装置(特殊機化工業製)を充分窒素置換した後、該装置に精製灯油700ml、塩化マグネシウム10g、エタノール24.2gおよびソルビタンジステアレート(花王アトラス(株)製「エマゾール320」)3gを装入した。この系を撹拌下で昇温し、120℃および800rpmの条件で30分間撹拌した。高速撹拌下、内径5mmのテフロン(登録商標)製チューブを用いて、予め-10℃に冷却された精製灯油1リットルを張り込んである2リットルのガラスフラスコ(攪拌機付)に移液した。得られた固体を濾過し、精製n-ヘキサンで充分洗浄することにより、塩化マグネシウム1モルに対してエタノールが2.8モル配位した固体状付加物を得た。
【0102】
次いで、前記固体状付加物(マグネシウム原子に換算して45ミリモル)をデカン20mlに懸濁させた後、-20℃に保持した四塩化チタン195ml中に、攪拌下で全量導入した。この混合液を5時間かけて80℃に昇温し、ジイソブチルフタレート1.8ml(6.2ミリモル)を添加した。引き続き110℃まで昇温して1.5時間攪拌した。
【0103】
1.5時間の反応終了後、熱濾過にて固体部を採取し、100℃のデカンおよび室温のヘキサンによって、ろ液中にチタンが検出されなくなるまで洗浄した。このようにして、チタン3.8重量%、マグネシウム16重量%、ジイソブチルフタレ-ト18.2重量%、エタノ-ル残基1.1重量%を含有する固体状チタン(a-1)を得た。
【0104】
<固体状チタン触媒成分(i-1)の調製>
充分に窒素置換された200mlのガラス製反応器に、得られた固体状チタン(a-1)6.8g、パラキシレン113ml、デカン11ml、四塩化チタン2.5ml(23ミリモル)及びジイソブチルフタレ-ト0.34ml(1.2ミリモル)を入れた。反応器内の温度を130℃に昇温し、その温度で1時間攪拌して接触処理した後、熱ろ過により固体部を採取した。この固体部を101mlのパラキシレンに再懸濁させ、さらに四塩化チタン1.7ml(15ミリモル)及びジイソブチルフタレート0.22ml(0.8ミリモル)を添加した。
【0105】
次いで、130℃に昇温し、該温度を保持しながら1時間攪拌して反応させた。反応終了後、再び熱ろ過にて固液分離を行い、得られた固体部を100℃のデカン及び室温のヘキサンによって触媒中のパラキシレンが1重量%以下となるまで洗浄した。このようにして、チタン1.3重量%、マグネシウム20重量%、ジイソブチルフタレート13.8重量%を含有する固体状チタン触媒成分(i-1)を得た。
【0106】
<予備重合触媒(p-1)の調製>
窒素置換された200mlのガラス製反応器に、ヘキサン50ml、トリエチルアルミニウム2.5ミリモル、シクロペンチルジエチルアミノジメトキシシラン0.5ミリモル、および固体状チタン触媒成分(i-1)をチタン原子換算で0.25ミリモル装入した後、系内の温度を20℃に保ちながら、1.47リットル/時間の量でプロピレンを1時間供給した。この操作により、固体状チタン触媒成分(i-1)1g当り3gのプロピレンが予備重合された予備重合触媒(p-1)を得た。
【0107】
<本重合>
内容積2リットルのオートクレーブに、プロピレン500gと水素3.5リットルとを装入し、系内の温度を60℃に昇温した。その後、トリエチルアルミニウムを0.7ミリモル、シクロペンチルジエチルアミノジメトキシシランを0.8ミリモルおよび上記で得られた予備重合触媒(p-1)をチタン原子換算で0.0032ミリモル添加することにより重合を開始した。系内の温度を70℃に保ちながら20分重合を行った。次いで、未反応のプロピレンをパージした後に、水素0.04リットルを装入し、プロピレン/エチレンの混合ガス(エチレン濃度43.6モル%)を0.4MPaGの圧力で連続的に装入しながら、系内の温度を70℃に保ち、65分重合を行った。次いで、エタノールを添加することにより重合を停止し、未反応の混合ガスをパージした後に、ブロックポリプロピレン共重合体251gを得た。
【0108】
(実施例2)
<本重合>
実施例1においてプロピレン単独重合の際に装入する水素の量を3.5リットルから10リットルに変更した以外は、実施例1と同様に行った。
【0109】
(比較例1)
<固体状チタン触媒成分の調製>
無水塩化マグネシウム95.2g、デカン442mlおよび2-エチルヘキシルアルコール390.6gを130℃で2時間加熱反応を行って均一溶液とした後、この溶液中に無水フタル酸21.3gを添加し、さらに130℃にて1時間攪拌混合を行い、無水フタル酸を溶解させた。
【0110】
このようにして得られた均一溶液を室温に冷却した後、-20℃に保持した四塩化チタン200ml中に、この均一溶液の75mlを1時間にわたって滴下装入した。装入終了後、この混合液の温度を4時間かけて110℃に昇温し、110℃に達したところでフタル酸ジイソブチル(DIBP)5.22gを添加し、これより2時間同温度にて攪拌保持した。
【0111】
2時間の反応終了後、熱濾過にて固体部を採取し、この固体部を275mlの四塩化チタンに再懸濁させた後、再び110℃で2時間、加熱した。反応終了後、再び熱濾過にて固体部を採取し、110℃のデカンおよびヘキサンにて溶液中に遊離のチタン化合物が検出されなくなるまで充分洗浄した。
【0112】
上記の様に調製された固体状チタン触媒成分はヘキサンスラリーとして保存されるが、このうち一部を乾燥して触媒組成を調べた。固体状チタン触媒成分は、チタンを2.3質量%、塩素を61質量%、マグネシウムを19質量%およびDIBPを12.5質量%の量で含有していた。
【0113】
<触媒スラリー>
調製した固体状チタン触媒成分87.5g、トリエチルアルミニウム19.5mL、ヘプタン10Lを内容量20Lの攪拌機付きオートクレーブに装入し、内温15~20℃に保ちプロピレンを263g装入し、100分間攪拌しながら反応させた。重合終了後、固体成分を沈降させ、上澄み液の除去およびヘプタンによる洗浄を2回行った。得られた前重合触媒を精製ヘプタンに再懸濁して、固体触媒成分濃度で0.7g/Lとなるよう、ヘプタンにより調整を行って触媒スラリーを得た。
【0114】
<本重合>
内容量58Lの管状重合器に、プロピレンを30kg/時間、水素を40NL/時間、前記(2)で製造した触媒スラリーを遷移金属触媒成分として0.44g/時間、トリエチルアルミニウム4.9mL/時間、ジシクロペンチルジメトキシシラン1.6mL/時間を連続的に供給し、気相の存在しない満液の状態にて重合した。管状重合器の温度は70℃であり、圧力は3.3MPa/G(G=ゲージ圧力)であった。
【0115】
得られたスラリーは内容量70Lの攪拌機付きベッセル重合器へ送り、更に重合を行った。重合器へは、プロピレンを15kg/時間、水素を気相部の水素濃度が1.5mol%になるように供給した。重合温度70℃、圧力3.0MPa/Gで重合を行った。
得られたスラリーを内容量2.4Lの移液管に移送し、当該スラリーをガス化させ、気固分離を行った後、内容量480Lの気相重合器にポリプロピレンホモポリマーパウダーを送り、エチレン/プロピレンブロック共重合を行った。気相重合器内のガス組成が、エチレン/(エチレン+プロピレン)=0.20(モル比)、水素/エチレン=0.078(モル比)になるようにプロピレン、エチレン、水素を連続的に供給した。重合温度70℃、圧力1.0MPa/Gで重合を行った。
得られたスラリーは気固分離を行い、80℃で真空乾燥を行った。これにより、ブロックポリプロピレン共重合体を得た。
【0116】
(比較例2)
<マグネシウム化合物の調製>
内容積500リットルの攪拌機付き反応槽を窒素ガスで充分に置換し、エタノール97.2kg,ヨウ素640g及び金属マグネシウム6.4kgを投入したのち、攪拌しながら、還流条件下で系内から水素ガスの発生がなくなるまで反応させ、体状反応生成物を得た。この固体状反応生成物を含む反応液を減圧乾燥させることにより目的のマグネシウム化合物(固体生成物)を得た。
【0117】
<固体触媒成分の調製>
窒素ガスで充分に置換した内容積500リットルの攪拌機付き反応槽に、上記(1)で得られたマグネシウム化合物(粉砕していないもの)30kg,精製ヘプタン150リットル,四塩化ケイ素4.5リットル及びフタル酸ジエチル4.3リットルを仕込んだ。系内を90℃に保ち、攪拌しながら四塩化チタン144リットルを加えて110℃で2時間反応させたのち、固体成分を分離して80℃の精製ヘプタンで洗浄した。さらに、四塩化チタン228リットルを加え、110℃で2時間反応させたのち、精製ヘプタンで充分に洗浄し、固体触媒成分を得た。
【0118】
<重合前処理>
内容積500リットルの攪拌機付き反応槽に精製ヘプタン230リットルを投入し、さらに、前記で得られた固体触媒成分25kgを加え、次いで、この固体触媒成分中のTi原子1モルに対し、トリエチルアルミニウムを0.6モル及びシクロヘキシルメチルジメトキシシランを0.4モルの割合で加えたのち、プロピレンをプロピレン分圧で0.3kg/cm2 Gになるまで導入し、25℃で4時間反応させた。反応終了後、固体触媒成分を精製ヘプタンで数回洗浄し、二酸化炭素を供給し24時間攪拌した。
【0119】
<本重合>
前段として、内容積200リットルの攪拌機付き重合装置(R-1)に、上記(3)の処理済の固体触媒成分をTi原子換算で3ミリモル/hrで、トリエチルアルミニウムを413ミリモル/hr(7.5ミリモル/kg-PP)で、シクロヘキシルメチルジメトキシシランを105ミリモル/hr(1.9ミリモル/kg-PP)でそれぞれ供給し、重合温度75℃、全圧30kg/cm2 Gでプロピレンを重合させた。この際、プロピレン及び水素の供給量を、表2に示すガス組成になるように調整した。次いで、R-1から連続的にパウダーを抜き出し、内容積200リットルの攪拌機付き重合装置(R-2)へ移送した。R-2では重合温度50℃、全圧11kg/cm2 Gでプロピレンとエチレンを共重合させた。この際、プロピレン,エチレン及び水素の供給量を、表2に示すガス組成になるように調整し、ブロックポリプロピレン共重合体を得た。
【0120】
実施例1~2および比較例1~2で得られたブロックポリプロピレン共重合体の特性を表1に示す。
【0121】
【表1】
【0122】
[ブロックポリプロピレン共重合体を用いた成形体]
<ブロックポリプロピレン共重合体組成物の製造>
実施例1~2および比較例1~2で得られた共重合体に添加剤として下記を配合した。
チバスペシャリティケミカル社製酸化防止剤「イルガノックス1010」:0.057重量部
チバスペシャリティケミカル社製酸化防止剤「イルガフォス168」:0.057重合部
淡南化学製触媒残渣中和剤(ステアリン酸カルシウム):0.045重量部
協和化学性触媒残渣中和剤「DHT-4A」:0.018重量部
【0123】
上記混合物を、東洋精機製ラボプラストミル試験機10M100に東洋精機製20mmφ単軸押出機を接続したものを用いて、下記条件でブロックポリプロピレン共重合体組成物を製造した。
混練温度:230℃
スクリュー回転数:80回転
押出量:1.3kg/時間
【0124】
<射出試験片の製造>
上記で得られたブロックポリプロピレン共重合体組成物を用いて、東芝機械製射出成型機EC40にて、下記条件で射出試験片を製造した。
シリンダー温度:190℃
金型温度:40℃
射出時間:13秒
冷却時間:15秒
【0125】
実施例1~2および比較例1~2で得られたブロックポリプロピレン共重合体組成物を用いた射出試験片の物性を評価した結果を表2に示す。
【0126】
【表2】