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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】2023-09-25
(45)【発行日】2023-10-03
(54)【発明の名称】エチレン系重合体の製造方法
(51)【国際特許分類】
   C08F 10/02 20060101AFI20230926BHJP
   C08F 4/6592 20060101ALI20230926BHJP
【FI】
C08F10/02
C08F4/6592
【請求項の数】 8
(21)【出願番号】P 2019043882
(22)【出願日】2019-03-11
(65)【公開番号】P2020147629
(43)【公開日】2020-09-17
【審査請求日】2022-03-03
(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】清澤 邦臣
(72)【発明者】
【氏名】下田 学
(72)【発明者】
【氏名】金子 英之
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 れい子
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 康雄
【審査官】宮内 弘剛
(56)【参考文献】
【文献】特開2018-172489(JP,A)
【文献】特開2018-141099(JP,A)
【文献】特開平10-195260(JP,A)
【文献】特開2005-089583(JP,A)
【文献】特開平07-126316(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08F
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
エチレン系重合体(E)を連続的に製造する方法であり、
メタロセン触媒の存在下、スラリー重合法により、135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が0.5~1.5dl/gの範囲にあるエチレン系重合体(e1)を、最終的に得られるエチレン系重合体(E)の20~80質量%製造する工程(1)と、
工程(1)で得られたエチレン系重合体(e1)の存在下、スラリー重合法により、135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が3.0~10.0dl/gの範囲にあるエチレン系重合体(e2)を、最終的に得られるエチレン系重合体(E)の20~80質量%製造する工程(2)と
を有し、
工程(1)で得られたエチレン系重合体(e1)および前記メタロセン触媒を含むスラリーと、多価カルボン酸エステル、トリメチルアルミニウムおよびトリエチルアルミニウムから選ばれる少なくとも1種の添加剤とを工程(2)に連続的に供給する、
エチレン系重合体(E)の製造方法。
【請求項2】
前記メタロセン触媒が遷移金属化合物(A)を含み、
前記メタロセン触媒に含まれる遷移金属化合物(A)の供給量1モルに対して、前記多価カルボン酸エステルを1~10000モルの割合で、および/または、前記トリメチルアルミニウムおよび前記トリエチルアルミニウムの少なくとも一方を1~40000モルの割合で、前記工程(2)に連続的に供給する、請求項1に記載のエチレン系重合体(E)の製造方法。
【請求項3】
前記工程(1)で製造される前記エチレン系重合体(e1)が、エチレン由来の構成単位95.0~100モル%と、炭素数3~20のα-オレフィン由来の構成単位0~5.0モル%とを有し、前記工程(2)で製造される前記エチレン系重合体(e2)が、エチレン由来の構成単位90.0~100モル%と、炭素数3~20のα-オレフィン由来の構成単位0~10.0モル%とを有する、請求項1または2に記載のエチレン系重合体(E)の製造方法。
【請求項4】
前記メタロセン触媒が遷移金属化合物(A)を含み、前記遷移金属化合物(A)が、式(A1)または(A2)で表される、請求項1~3のいずれか1項に記載のエチレン系重合体(E)の製造方法。
【化1】
[式(A1)および(A2)中、
CpおよびCpは、互いに同一でも異なっていてもよく、Mと共にサンドイッチ構造を形成することができるシクロペンタジエニル基または置換シクロペンタジエニル基であり、
Yは、炭素数1~30の2価の炭化水素基、炭素数1~20の2価のハロゲン化炭化水素基、2価のケイ素含有基、2価のゲルマニウム含有基、2価のスズ含有基、-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SO-、-Ge-、-Sn(スズ)-、-NR-、-P(R)-、-P(O)(R)-、-BR-または-AlR-であり、Rは炭素数1~20の炭化水素基、炭素数1~20のハロゲン化炭化水素基、水素原子、ハロゲン原子、または窒素原子に炭素数1~20の炭化水素基が1個または2個結合した窒素化合物残基(-NRHまたは-NR;Rは炭素数1~20の炭化水素基)であり、
Mは、周期表第4族または第5族の原子であり、
jは、1~4の整数であり、
Qは、ハロゲン原子、またはヘテロ原子を含んでもよい炭化水素基であり、jが2以上の整数の場合、複数あるQは同一でも異なっていてもよい。]
【請求項5】
前記メタロセン触媒が遷移金属化合物(A)を含み、前記遷移金属化合物(A)が、式(A3)または(A4)で表される、請求項1~4のいずれか1項に記載のエチレン系重合体(E)の製造方法。
【化2】
[式(A3)および(A4)において、
、R、R、R、R、R、R、R、R、R10、R11、R12、R13およびR14は、それぞれ独立に水素原子、炭化水素基、ハロゲン化炭化水素基またはケイ素含有基であり、RからRまでの隣接した置換基は互いに結合して環を形成してもよく、RからR12までの隣接した置換基は互いに結合して環を形成してもよく、
Yは、炭素原子またはケイ素原子であり、
Aは、一部に不飽和結合および/または芳香環を含んでいてもよい炭素数2~20の2価の炭化水素基であり、Yとともに環構造を形成しており、Aは、Yとともに形成する環を含めて2つ以上の環構造を含んでいてもよく、
Mは、周期表第4族の原子であり、
jは、1~4の整数であり、
Qは、ハロゲン原子、炭化水素基、アニオン配位子または孤立電子対で配位可能な中性配位子であり、jが2以上の整数の場合、複数あるQは同一でも異なっていてもよい。]
【請求項6】
得られるエチレン系重合体(E)の135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が1.0~6.0dl/gである、請求項1~5のいずれか1項に記載のエチレン系重合体(E)の製造方法。
【請求項7】
得られるエチレン系重合体(E)の温度190℃、荷重2.16kg下でのメルトフローレート(MFR)が0.01~5.0g/10分である、請求項1~6のいずれか1項に記載のエチレン系重合体(E)の製造方法。
【請求項8】
得られるエチレン系重合体(E)の密度が935~975kg/mである、請求項1~7のいずれか1項に記載のエチレン系重合体(E)の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エチレン系重合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、組成分布を制御しやすいシングルサイト触媒またはシングルサイト触媒を担体に担持した触媒を用いて、分子量が相対的に小さいエチレン単独重合体またはエチレン・α-オレフィン共重合体と、分子量が相対的に大きいエチレン単独重合体またはエチレン・α-オレフィン共重合体とを含むエチレン系重合体を連続重合法によって製造する方法がいくつか開示されている(例えば、特許文献1~3参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第2004/083265号
【文献】国際公開第2006/019147号
【文献】国際公開第2008/087945号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明者らの検討によれば、エチレン系重合体を、例えば連続多段重合でスラリー重合法により製造した場合、得られるエチレン系重合体から形成された成形体は外観が不良である場合があることが判明した。
【0005】
本発明は、メタロセン触媒を用いて連続多段重合でスラリー重合法によりエチレン系重合体を製造する場合に、外観良好な成形体を与えることのできるエチレン系重合体の製造方法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】
【0006】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、特定の添加剤を連続重合法における高分子量成分の重合段階で供給することで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0007】
本発明は、例えば以下の[1]~[8]に関する。
[1]エチレン系重合体(E)を連続的に製造する方法であり、
メタロセン触媒の存在下、スラリー重合法により、135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が0.5~1.5dl/gの範囲にあるエチレン系重合体(e1)を、最終的に得られるエチレン系重合体(E)の20~80質量%製造する工程(1)と、
工程(1)で得られたエチレン系重合体(e1)の存在下、スラリー重合法により、135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が3.0~10.0dl/gの範囲にあるエチレン系重合体(e2)を、最終的に得られるエチレン系重合体(E)の20~80質量%製造する工程(2)と
を有し、
工程(1)で得られたエチレン系重合体(e1)および前記メタロセン触媒を含むスラリーと、多価カルボン酸エステルおよびアルキルアルミニウム化合物から選ばれる少なくとも1種の添加剤とを工程(2)に連続的に供給する、
エチレン系重合体(E)の製造方法。
【0008】
[2]前記メタロセン触媒が遷移金属化合物(A)を含み、前記メタロセン触媒に含まれる遷移金属化合物(A)の供給量1モルに対して、前記多価カルボン酸エステルを1~10000モルの割合で、および/または、前記アルキルアルミニウム化合物を1~40000モルの割合で、前記工程(2)に連続的に供給する、前記[1]に記載のエチレン系重合体(E)の製造方法。
【0009】
[3]前記工程(1)で製造される前記エチレン系重合体(e1)が、エチレン由来の構成単位95.0~100モル%と、炭素数3~20のα-オレフィン由来の構成単位0~5.0モル%とを有し、前記工程(2)で製造される前記エチレン系重合体(e2)が、エチレン由来の構成単位90.0~100モル%と、炭素数3~20のα-オレフィン由来の構成単位0~10.0モル%とを有する、前記[1]または[2]に記載のエチレン系重合体(E)の製造方法。
【0010】
[4]前記メタロセン触媒が遷移金属化合物(A)を含み、前記遷移金属化合物(A)が、後述する式(A1)または(A2)で表される、前記[1]~[3]のいずれかに記載のエチレン系重合体(E)の製造方法。
【0011】
[5]前記メタロセン触媒が遷移金属化合物(A)を含み、前記遷移金属化合物(A)が、後述する式(A3)または(A4)で表される、前記[1]~[4]のいずれかに記載のエチレン系重合体(E)の製造方法。
【0012】
[6]得られるエチレン系重合体(E)の135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が1.0~6.0dl/gである、前記[1]~[5]のいずれかに記載のエチレン系重合体(E)の製造方法。
【0013】
[7]得られるエチレン系重合体(E)の温度190℃、荷重2.16kg下でのメルトフローレート(MFR)が0.01~5.0g/10分である、前記[1]~[6]のいずれかに記載のエチレン系重合体(E)の製造方法。
【0014】
[8]得られるエチレン系重合体(E)の密度が935~975kg/m3である、前記[1]~[7]のいずれかに記載のエチレン系重合体(E)の製造方法。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、メタロセン触媒を用いて連続多段重合でスラリー重合法によりエチレン系重合体を製造する場合に、外観良好な成形体を与えることのできるエチレン系重合体の製造方法を提供することができる。
【0016】
なお、特開昭63-75009号公報には、チーグラー触媒を用いたポリエチレン製造において、第2段階重合系にグリコールエーテル類を供給することで最終製品におけるフィッシュアイを抑制することの開示がある。
【0017】
また、特開2006-152111号公報や特開2005-220235号公報、特開2008-150465号公報には、ブロックポリプロピレンの重合における、プロピレンとエチレンとの共重合の段階において、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレン(特開2006-152111号公報)、n-ブチルビニルエーテル(特開2005-220235号公報)、またはエタノール(特開2008-150465号公報)を供給することで、最終的に得られるブロックポリプロピレンのフィッシュアイを低減することの開示がある。
【0018】
しかしながら、これらの文献には、メタロセン触媒を用いたエチレン系重合体の製造において、多価カルボン酸エステル等の前記特定の添加剤が選択的失活剤として有効であることの開示は認められない。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
本明細書において、「重合体」という語は単独重合体および共重合体を包含する意味で用いる。したがって、例えばエチレン系重合体(E)は、エチレン単独重合体であってもよく、エチレン共重合体であってもよい。同様に「重合」という語は単独重合および共重合を包含する意味で用いる。
【0020】
以下の説明における各物性の測定方法の詳細は、実施例欄に記載する。
[エチレン系重合体(E)の製造方法]
本発明の製造方法は、
エチレン系重合体(E)を連続的に製造する方法であり、
メタロセン触媒の存在下、スラリー重合法により、135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が0.5~1.5dl/gの範囲にあるエチレン系重合体(e1)を、最終的に得られるエチレン系重合体(E)の20~80質量%製造する工程(1)と、
工程(1)で得られたエチレン系重合体(e1)の存在下、スラリー重合法により、135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が3.0~10.0dl/gの範囲にあるエチレン系重合体(e2)を、最終的に得られるエチレン系重合体(E)の20~80質量%製造する工程(2)と
を有する。
【0021】
本発明の製造方法では、工程(1)で得られたエチレン系重合体(e1)および前記メタロセン触媒を含むスラリー、具体的には、前記エチレン系重合体(e1)および前記メタロセン触媒を含有する重合体粒子を含むスラリーを、工程(2)に連続的に供給する。このように本発明は、少なくとも1種のポリマー成分の存在下で、さらなるポリマー成分を製造するための重合を連続的に行う連続多段重合に該当する重合方法である。
【0022】
そして本発明の製造方法では、さらに、多価カルボン酸エステルおよびアルキルアルミニウム化合物から選ばれる少なくとも1種の添加剤(以下「添加剤A」ともいう)を、工程(2)に連続的に供給する。
【0023】
本発明の製造方法で得られたエチレン系重合体(E)を、単に「本発明のエチレン系重合体(E)」ともいう。
本発明の製造方法によれば、外観良好な成形体を与えることができるエチレン系重合体(E)を製造することができる。本発明者らは、この理由を以下のように推測している。
【0024】
オレフィン重合用触媒を用いていわゆる連続多段重合/スラリー重合法によりエチレン系重合体を製造する場合、バッチ式と異なり、各重合槽において様々な滞留時間の重合体粒子が存在する。このため、上流側の重合槽においてオレフィン重合用触媒周りで重合体が充分に合成されないうちに下流側の重合槽に移送される触媒成分、すなわち重合履歴が不充分な触媒を含む成分(以下「ショートパス成分」ともいう)が存在する。
【0025】
例えば上流側で製造される重合体の分子量を小さくし、下流側で製造される重合体の分子量を大きくするという設計の場合、下流側での重合条件は高分子量化が進行するよう設計されている。ショートパス成分中のオレフィン重合用触媒は、重合履歴が不充分であるため、下流側の重合槽において過大な重合活性を発現しやすく、したがって想定よりも高分子量成分を多く含む大粒径の重合体粒子が製造されると考えられる。このような重合体粒子は、成形体中での分散性が低く、したがって成形体の外観不良を引き起こす。
【0026】
本発明の製造方法では、下流側にこのようなショートパス成分が移送されても、前記ショートパス成分の高分子量化または大粒径化があまり進行せず、したがって外観良好な成形体が得られたと考えられる。これは、工程(2)に供給される添加剤Aにより、工程(2)においてショートパス成分の重合活性が選択的に抑制される(工程(1)において低分子量成分が表面に充分に形成された触媒粒子の場合は、添加剤Aによる重合活性の抑制は起きにくい)ためであると考えられる。
なお、以上の説明は推測であって、本発明を何ら限定するものではない。
【0027】
<工程(1)>
工程(1)で得られるエチレン系重合体(e1)は、135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が、0.5~1.5dl/gであり、好ましくは0.7~1.3dl/gである。例えば重合槽への水素分子、エチレン、α-オレフィンの供給量比を変更したり、重合温度を変更したりすることにより、前記[η]を調整することができる。
【0028】
エチレン系重合体(e1)において、エチレン由来の構成単位の含有割合は、通常は80.0モル%以上、好ましくは85.0モル%以上、さらに好ましくは90.0モル%以上、特に好ましくは95.0~100モル%、とりわけ好ましくは98.0~100モル%である。工程(1)でのエチレン供給量は、一実施態様では、好ましくは2~20kg/hr、より好ましくは4~15kg/hrである。
【0029】
エチレン系重合体(e1)は、炭素数3~20のα-オレフィン由来の構成単位を有することができる。炭素数3~20、好ましくは炭素数3~10のα-オレフィンとしては、例えば、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-デセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-ヘプタデセン、1-オクタデセン、1-エイコセンが挙げられる。
【0030】
エチレン系重合体(e1)において、炭素数3~20のα-オレフィン由来の構成単位の含有割合は、通常は20.0モル%以下、好ましくは15.0モル%以下、さらに好ましくは10.0モル%以下、特に好ましくは5.0モル%以下、とりわけ好ましくは2.0モル%以下である。
【0031】
エチレン系重合体(e1)は、炭素数3~20のα-オレフィン由来の構成単位を有する場合、当該構成単位を1種のみ有してもよく、2種以上有してもよい。
工程(1)では、エチレン系重合体(e1)を含むスラリーが得られる。スラリー濃度、すなわちエチレン系重合体(e1)粒子濃度は、通常は50~600g/L、好ましくは100~500g/Lである。スラリー濃度は、例えば、濾過時の温度:室温(25℃)、濾過方法:桐山ろ紙(目開き1μm)を用いてヘキサンで洗浄しながらスラリーの濾過を行うことで、算出することができる。
【0032】
工程(1)は、135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が0.5~1.5dl/gの範囲にあるエチレン系重合体(e1)が得られる限り、複数の工程に分けて実施してもよい。
【0033】
工程(1)での重合温度は、通常は25~100℃、好ましくは50~90℃、より好ましくは70~85℃である。反応圧力は、通常は常圧~10MPaG、好ましくは常圧~5MPaGである。
【0034】
本発明では、工程(1)は連続的に実施される。すなわち、一実施態様では、エチレンを含むモノマー成分、水素分子、メタロセン触媒および重合溶媒を連続的に重合槽に供給して工程(1)を実施し、工程(1)で得られたエチレン系重合体(e1)を含むスラリーを前記重合槽から連続的に抜き出す。工程(1)で使用される重合槽は1つであっても複数であってもよく、一実施態様では1つである。
【0035】
工程(1)において、得られたスラリーは連続的に重合槽から抜き出される。重合槽におけるスラリーの平均滞留時間は、通常は0.5~8.0時間、好ましくは1.5~6.0時間である。なお、工程(1)を複数の重合槽を用いて行う場合、各重合槽におけるスラリーの平均滞留時間が前記範囲にあることが好ましい。
【0036】
工程(1)での水素分子の供給量は、エチレンを含むモノマー成分1モルあたり、好ましくは0.10モル以下、より好ましくは0.05モル以下である。水素分子を用いることで、各工程で得られるエチレン系重合体の極限粘度[η]を調整することができる。
【0037】
重合溶媒としては、例えば、炭化水素系媒体が挙げられ、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、灯油等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン等の脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;エチレンクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素が挙げられる。重合溶媒は、1種用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
【0038】
本発明ではスラリー重合を採用するが、「スラリー重合」とは、重合により生じる重合体(エチレン系重合体)が、例えば微粒子として上記媒体中に分散した形で存在することを特徴とする重合をいう。
【0039】
工程(1)で使用される重合槽には、通常、原料成分であるエチレンを含むモノマー成分、水素分子、メタロセン触媒および重合溶媒が連続的に供給され、かつ前記重合槽内の液レベルが一定になるように重合槽内容物が前記重合槽から連続的に抜き出される。
【0040】
前記重合槽から連続的に抜き出された、エチレン系重合体(e1)を含むスラリー等の内容物から、工程(2)での反応条件を制御するため、未反応エチレンおよび水素分子を除去することが好ましい。前記除去には、例えば、フラッシュドラムを用いる。前記除去工程において、減圧条件は、内圧が通常は0.2MPaG以下、好ましくは0.1MPaG以下であり、温度が通常は20~80℃、好ましくは30~75℃である。
【0041】
工程(1)では、最終的に得られるエチレン系重合体(E)の20~80質量%の範囲で、好ましくは30~78質量%、より好ましくは40~75質量%の範囲で、エチレン系重合体(e1)を製造する。
【0042】
本発明のエチレン系重合体(E)に含まれるエチレン系重合体(e1)および(e2)の量比は、例えば、以下の様にして測定することができる。すなわち、エチレン系重合体(E)についてゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC法)により得られた分子量曲線から、エチレン系重合体(e1)および(e2)それぞれに由来するピーク曲線を分離し、それぞれのピーク曲線から量比を算出する。
【0043】
<工程(2)>
工程(1)で得られたエチレン系重合体(e1)およびメタロセン触媒を含むスラリーは、連続的に工程(2)に供給され、前記エチレン系重合体(e1)の存在下、スラリー重合法により、135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が3.0~10.0dl/gの範囲にあるエチレン系重合体(e2)を製造する。すなわち、工程(2)では、工程(1)から連続的に移送されてきた前記スラリーと、エチレンを含むモノマー成分と、必要に応じて水素分子および/または重合溶媒とを連続的に工程(2)の重合槽に供給し、重合反応を行う。
【0044】
本発明では、さらに、多価カルボン酸エステルおよびアルキルアルミニウム化合物から選ばれる少なくとも1種の添加剤Aを、工程(2)に連続的に供給する。
なお、アルキルアルミニウム化合物は、後述するように工程(1)で連続的に供給されるメタロセン触媒における共触媒、またはスカベンジャーとして用いられることがある。本発明では、工程(2)においてショートパス成分の重合活性を選択的に抑制するため、工程(1)に供給されるメタロセン触媒とは別に、工程(2)に添加剤Aを連続的に供給することに特徴がある。
【0045】
添加剤Aは、例えば、以下のようにして使用される。すなわち、工程(2)での重合槽に添加剤Aを直接供給してもよく、工程(1)から移送されるエチレン系重合体(e1)およびメタロセン触媒を含むスラリーに添加剤Aを添加して、得られた添加剤A含有スラリーを工程(2)での重合槽に供給してもよい。
【0046】
工程(1)から移送される前記スラリーは、メタロセン触媒を含み、このメタロセン触媒に含まれる遷移金属化合物(A)の供給量1モルに対して、前記多価カルボン酸エステルを好ましくは1~10000モルの割合で、より好ましくは5~8000モルの割合で、さらに好ましくは10~500モルの割合で、工程(2)に連続的に供給することができる。
【0047】
また、工程(1)から移送される前記スラリーは、メタロセン触媒を含み、このメタロセン触媒に含まれる遷移金属化合物(A)の供給量1モルに対して、前記アルキルアルミニウム化合物を好ましくは1~40000モルの割合で、より好ましくは5~30000モルの割合で、さらに好ましくは10~20000モルの割合で、工程(2)に連続的に供給することができる。
【0048】
遷移金属化合物(A)を含むメタロセン触媒は、工程(1)において連続的に供給される。遷移金属化合物(A)の前記供給量は、通常は、工程(1)から工程(2)に連続的に移送される前記スラリーに含まれる遷移金属化合物(A)の量である。
【0049】
遷移金属化合物(A)については後述する。
多価カルボン酸エステルおよびアルキルアルミニウム化合物は併用することができ、その場合は、それぞれの量が上記範囲内にあることが好ましい。
【0050】
〈多価カルボン酸エステル〉
多価カルボン酸エステルは、2個以上のカルボキシ基を有する多価カルボン酸のエステルであって、通常は2個以上のカルボン酸エステル基を有する化合物である。
【0051】
多価カルボン酸エステルの分子量は、通常は10000以下、好ましくは5000以下、より好ましくは2000以下である。前記分子量を有する多価カルボン酸エステルは、メタロセン触媒の活性点に配位することで有効に失活可能の観点から好ましい。
【0052】
多価カルボン酸は、好ましくは2~100個、より好ましくは2~50個、さらに好ましくは2~6個のカルボキシ基を有する。多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族多価カルボン酸、芳香族多価カルボン酸が挙げられる。脂肪族多価カルボン酸としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、鎖状ヒドロキシ多価カルボン酸(例:クエン酸、リンゴ酸、酒石酸)等の鎖状多価カルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸、テトラヒドロフタル酸、環状ヒドロキシ多価カルボン酸(例:ヒドロキシシクロヘキサンジカルボン酸)等の環状多価カルボン酸が挙げられる。芳香族多価カルボン酸としては、例えば、ベンゼンジカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、芳香族ヒドロキシ多価カルボン酸(例:ヒドロキシベンゼンジカルボン酸)が挙げられる。ここで、ヒドロキシ多価カルボン酸の場合(例:クエン酸)、そのヒドロキシ基は、エステル化(例えばアセチル化)されていてもよい(例:アセチルクエン酸)。
【0053】
多価カルボン酸エステルは、例えば、多価カルボン酸と水酸基含有化合物とのエステルである。水酸基含有化合物としては、例えば、炭素数1~100、好ましくは炭素数1~50、より好ましくは炭素数1~25、さらに好ましくは炭素数1~20、1~10または1~5の、脂肪族飽和アルコールまたは脂肪族不飽和アルコールが挙げられる。
【0054】
多価カルボン酸エステルは、好ましくは多価カルボン酸アルキルエステルであり、アルキルエステルにおけるアルキル基の炭素数は、通常は1~100、好ましくは1~50、より好ましくは1~25、さらに好ましくは1~20、1~10または1~5である。
【0055】
多価カルボン酸エステルの具体例としては、以下の化合物が挙げられる。脂肪族多価カルボン酸エステルとしては、例えば、コハク酸ジエステル、アジピン酸ジエステル、セバシン酸ジエステル、シクロヘキサンジカルボン酸ジエステル等の、脂肪族ジカルボン酸のジエステル;クエン酸トリエステル(例:トリエチルシトレート、トリブチルシトレート)、アセチルクエン酸トリエステル(例:アセチルトリエチルシトレート(ATEC)、アセチルトリブチルシトレート(ATBC))等の、ヒドロキシ脂肪族トリカルボン酸またはそのアセチル化物のトリエステルが挙げられる。
多価カルボン酸エステルは1種または2種以上用いることができる。
【0056】
〈アルキルアルミニウム化合物〉
アルキルアルミニウム化合物は、Al-アルキル基の結合を有する化合物であり、例えば、一般式Ra mAl(ORbnpq(式中、RaおよびRbは、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素数1~15、好ましくは1~4のアルキル基であり、Xはハロゲン原子であり、mは0<m≦3、nは0≦n<3、pは0≦p<3、qは0≦q<3の数であり、かつm+n+p+q=3である。)で表される化合物が挙げられる。具体的には、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルオクチルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウム、ジエチルアルミニウムエトキシド等のジアルキルアルミニウムアルコキシド、ジエチルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライド等のジアルキルアルミニウムハイドライドが挙げられる。これらの中でも、トリアルキルアルミニウムが好ましく、トリエチルアルミニウムがより好ましい。
【0057】
アルキルアルミニウム化合物は1種または2種以上用いることができる。
工程(2)で得られるエチレン系重合体(e2)は、135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が、3.0~10.0dl/gであり、好ましくは4.0~8.0dl/gである。
【0058】
エチレン系重合体(e2)において、エチレン由来の構成単位の含有割合は、通常は80.0モル%以上、好ましくは85.0モル%以上、さらに好ましくは90.0モル%以上である。工程(2)でのエチレン供給量は、一実施態様において、好ましくは1~10kg/hr、より好ましくは2~8kg/hrである。
【0059】
エチレン系重合体(e2)は、炭素数3~20のα-オレフィン由来の構成単位を有することができる。炭素数3~20、好ましくは炭素数3~10のα-オレフィンとしては、例えば、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-デセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-ヘプタデセン、1-オクタデセン、1-エイコセンが挙げられる。
【0060】
エチレン系重合体(e2)において、炭素数3~20のα-オレフィン由来の構成単位の含有割合は、通常は20.0モル%以下、好ましくは15.0モル%以下、さらに好ましくは10.0モル%以下である。
【0061】
エチレン系重合体(e2)は、炭素数3~20のα-オレフィン由来の構成単位を有する場合、当該構成単位を1種のみ有してもよく、2種以上有してもよい。
工程(2)では、エチレン系重合体(e1)および(e2)を含有するエチレン系重合体(E)を含むスラリーが得られる。スラリー濃度、すなわちエチレン系重合体(E)粒子濃度は、通常は50~600g/L、好ましくは100~500g/Lである。
【0062】
工程(2)は、135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が3.0~10.0dl/gの範囲にあるエチレン系重合体(e2)が得られる限り、複数の工程に分けて実施してもよい。
【0063】
工程(2)での重合温度は、通常は25~100℃、好ましくは50~90℃、より好ましくは65~85℃である。反応圧力は、通常は常圧~10MPaG、好ましくは常圧~5MPaGである。
【0064】
本発明では、工程(2)は連続的に実施される。すなわち、一実施態様では、工程(1)から移送されたエチレン系重合体(e1)およびメタロセン触媒を含むスラリー、エチレンを含むモノマー成分、添加剤A、必要に応じて水素分子および/または重合溶媒を連続的に重合槽に供給して工程(2)を実施し、工程(2)で得られたエチレン系重合体(E)を含むスラリーを前記重合槽から連続的に抜き出す。工程(2)で使用される重合槽は1つであっても複数であってもよく、一実施態様では1つである。
【0065】
工程(2)において、得られたスラリーは連続的に重合槽から抜き出される。重合槽におけるスラリーの平均滞留時間は、通常は0.3~5.0時間、好ましくは0.9~3.7時間である。なお、工程(2)を複数の重合槽を用いて行う場合、各重合槽におけるスラリーの平均滞留時間が前記範囲にあることが好ましい。
【0066】
工程(2)での水素分子の供給量は、エチレンを含むモノマー成分1モルあたり、好ましくは0.01モル以下、より好ましくは0.005モル以下である。
重合溶媒としては、例えば、工程(1)で例示した炭化水素系媒体が挙げられる。工程(2)の重合溶媒は、工程(1)の重合溶媒と同一であっても異なっていてもよい。重合溶媒は、1種用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
【0067】
工程(2)で使用される重合槽には、通常、工程(1)の重合槽から連続的に抜き出されたスラリーと、原料成分であるエチレンを含むモノマー成分と、添加剤Aと、必要に応じて水素分子および/または重合溶媒とが連続的に供給され、かつ前記重合槽内の液レベルが一定になるように重合槽内容物が連続的に抜き出される。
【0068】
工程(2)では、最終的に得られるエチレン系重合体(E)の20~80質量%の範囲で、好ましくは22~70質量%、より好ましくは25~60質量%の範囲で、エチレン系重合体(e2)を製造する。一実施態様では、エチレン系重合体(e1)とエチレン系重合体(e2)との合計をエチレン系重合体(E)100質量%とする。
【0069】
一実施態様において、本発明のエチレン系重合体(E)は、GPC法におけるその分子量曲線が多峰性であることが好ましく、二峰性であることがより好ましい。エチレン系重合体(E)を例えば2段階で製造する場合、第1重合槽で前記[η]が0.5~1.5dl/gのエチレン系重合体(e1)を全体量の20~80質量%製造し、第2重合槽で前記[η]が3.0~10.0dl/gのエチレン系重合体(e2)を全体量の20~80質量%製造する。
【0070】
<後処理工程>
本発明の製造方法で得られたエチレン系重合体(E)に対しては、必要に応じて、公知の触媒失活処理工程、触媒残渣除去工程、乾燥工程等の後処理工程を行うことができる。
例えば、重合槽内容物を重合槽から抜き出すと同時にあるいは可及的速やかに、溶媒分離装置を用いて重合体と重合溶媒、未反応モノマー成分とを分離する方法;前記内容物に窒素などの不活性ガスを加えて、重合溶媒、未反応モノマー成分を強制的に系外へ排出する方法;前記内容物にかかる圧力を制御して、重合溶媒、未反応モノマー成分を強制的に系外へ排出する方法;前記内容物に多量の重合溶媒を添加して実質的に重合が起こらないと考えられる濃度まで未反応モノマー成分を希釈する方法;重合用触媒を失活させる、メタノール等の物質を添加する方法;実質的に重合が起こらないと考えられる温度まで前記内容物を冷却する方法が挙げられる。これらの方法は単独で実施してもよいし、いくつかを組み合わせて実施してもよい。
【0071】
<エチレン系重合体(E)>
本発明のエチレン系重合体(E)において、エチレン由来の構成単位の含有割合は、通常は80.0モル%以上、好ましくは85.0モル%以上、さらに好ましくは90.0モル%以上である。本発明のエチレン系重合体(E)において、炭素数3~20のα-オレフィン由来の構成単位の含有割合は、通常は20.0モル%以下、好ましくは15.0モル%以下、さらに好ましくは10.0モル%以下である。
【0072】
本発明のエチレン系重合体(E)は、135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が、通常は1.0~6.0dl/gであり、好ましくは1.3~5.0dl/g、より好ましくは1.5~4.0dl/gである。
【0073】
本発明のエチレン系重合体(E)は、温度190℃、荷重2.16kg下でのメルトフローレート(MFR)が、通常は0.01~5.0g/10分、好ましくは0.1~4.0g/10分、より好ましくは0.2~3.0g/10分である。MFRが上記範囲にあることで成形時の流動性において好ましい。用途に応じて好ましいMFR範囲に調整することが望ましい。
【0074】
本発明のエチレン系重合体(E)は、密度が、通常は935~975kg/m3、好ましくは950~973kg/m3、より好ましくは955~970kg/m3である。密度が上記範囲にあることで剛性において好ましい。通常、密度が高いほど剛性が高いので、用途に応じて適切な密度に調整することが望ましい。
【0075】
本発明のエチレン系重合体(E)には、本発明の目的を損なわない範囲で、添加剤および/または顔料等の他の成分を配合することができる。添加剤としては、例えば、耐候性安定剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、スリップ防止剤、アンチブロッキング剤、防曇剤、滑剤、染料、核剤、可塑剤、老化防止剤、塩酸吸収剤、酸化防止剤が挙げられる。顔料としては、例えば、カーボンブラック、酸化チタン、チタンイエロー、フタロシアニン、イソインドリノン、キナクリドン化合物、縮合アゾ化合物、群青、コバルトブルーが挙げられる。
【0076】
本発明のエチレン系重合体(E)を用いることにより、外観良好で、剛性および強度のバランスに優れた成形体を得ることができる。
本発明の製造方法で得られたエチレン系重合体(E)は、ペレット化してもよい。ペレット化の方法としては、例えば、以下の方法(1)および(2)が挙げられる。
(1)エチレン系重合体(E)および所望により添加される前記他の成分を、押出機、ニーダー等を用いてブレンドして、所定の大きさにカットする方法。
(2)エチレン系重合体(E)および所望により添加される前記他の成分を適当な良溶媒(例えば、ヘキサン、ヘプタン、デカン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエンおよびキシレン等の炭化水素溶媒)に溶解し、次いで溶媒を除去、その後に押出機、ニーダー等を用いてブレンドして、所定の大きさにカットする方法。
【0077】
本発明のエチレン系重合体(E)または当該(E)を含む組成物は、ブロー成形体、インフレーション成形体、キャスト成形体、押出ラミ成形体、パイプや異形などの押出成形体、発泡成形体、射出成形体、プレス成形体などに成形することができ、また、繊維、モノフィラメント、不織布などに使用することができる。これらの成形体には、エチレン系重合体(E)または当該(E)を含む組成物から形成された部分と、他の樹脂から形成された部分とを有する成形体(例:積層体)が含まれる。エチレン系重合体(E)は、成形過程で架橋されていてもよい。
【0078】
[メタロセン触媒]
本発明の製造方法で用いるメタロセン触媒について説明する。
メタロセン触媒は、メタロセン化合物としての遷移金属化合物(A)を含む。メタロセン触媒は、共触媒(B)をさらに含むことが好ましい。メタロセン触媒は、スラリー重合を行うという観点から、遷移金属化合物(A)を担持する担体(C)をさらに含むことが好ましい。
【0079】
<遷移金属化合物(A)>
遷移金属化合物(A)としては、式(A1)または(A2)で表されるメタロセン化合物が好ましい。
【0080】
【化1】
式(A1)および(A2)中の各記号の意味は以下のとおりである。
Cp1およびCp2は、互いに同一でも異なっていてもよく、Mと共にサンドイッチ構造を形成することができるシクロペンタジエニル基または置換シクロペンタジエニル基である。
【0081】
置換シクロペンタジエニル基とは、シクロペンタジエニル基が有する少なくとも1つの水素原子が置換基で置換された基である。置換シクロペンタジエニル基における置換基としては、例えば、炭化水素基;ケイ素含有基、酸素含有基、窒素含有基、ハロゲン化炭化水素基などのヘテロ原子含有基が挙げられる。
【0082】
炭化水素基は、好ましくは炭素数1~20の炭化水素基であり、例えば、直鎖状または分岐状の炭化水素基(例:アルキル基、アルケニル基、アルキニル基)、環状飽和炭化水素基(例:シクロアルキル基)、環状不飽和炭化水素基(例:アリール基、アラルキル基)が挙げられる。置換シクロペンタジエニル基は、シクロペンタジエニル基中の互いに隣接する炭素原子に結合した任意の2つの水素原子が同時に置換されて脂環または芳香環を形成している態様を含む。
【0083】
ケイ素含有基は、好ましくは炭素数1~20のケイ素含有基であり、例えば、シクロペンタジエニルの環炭素にケイ素原子が直接共有結合している基が挙げられる。具体的には、アルキルシリル基(例:トリメチルシリル基)、アリールシリル基(例:トリフェニルシリル基)が挙げられる。
【0084】
ケイ素含有基以外のヘテロ原子含有基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、N-メチルアミノ基、トリフルオロメチル基、トリブロモメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基が挙げられる。
【0085】
式(A2)中、Yは、炭素数1~30の2価の炭化水素基、炭素数1~20の2価のハロゲン化炭化水素基、2価のケイ素含有基、2価のゲルマニウム含有基、2価のスズ含有基、-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SO2-、-Ge-、-Sn(スズ)-、-NRa-、-P(Ra)-、-P(O)(Ra)-、-BRa-または-AlRa-である。ただし、Raは、炭素数1~20の炭化水素基、炭素数1~20のハロゲン化炭化水素基、水素原子、ハロゲン原子、または窒素原子に炭素数1~20の炭化水素基が1個または2個結合した窒素化合物残基(-NRHまたは-NR2;Rは炭素数1~20の炭化水素基)である。
【0086】
Mは、周期表第4族または第5族の原子である。Mとしては、例えば、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタルが挙げられ、好ましくはチタン、ジルコニウム、ハフニウムである。
【0087】
jは、1~4の整数、好ましくは2~4の整数、更に好ましくは2または3である。
Qは、ハロゲン原子、またはヘテロ原子を含んでもよい炭化水素基である。ヘテロ原子を含んでもよい炭化水素基としては、例えば、炭化水素基、アニオン配位子または孤立電子対で配位可能な中性配位子が挙げられる。
【0088】
Qにおけるハロゲン原子としては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられ、炭化水素基としては、置換シクロペンタジエニル基における置換基として例示した炭化水素基と同様のものが挙げられ、アニオン配位子としては、例えば、メトキシ、tert-ブトキシ等のアルコキシ基、フェノキシ等のアリーロキシ基、アセテート、ベンゾエート等のカルボキシレート基、メシレート、トシレート等のスルホネート基が挙げられ、孤立電子対で配位可能な中性配位子としては、例えば、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルメチルホスフィン等の有機リン化合物、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン、1,2-ジメトキシエタン等のエーテル化合物が挙げられる。Qは、少なくとも1つがハロゲン原子またはアルキル基であることが好ましい。
【0089】
jが2以上の整数の場合、複数あるQは同一でも異なっていてもよい。
遷移金属化合物(A)としては、式(A3)または(A4)で表されるメタロセン化合物がより好ましい。
【0090】
【化2】
式(A3)および(A4)中の各記号の意味は以下のとおりである。
【0091】
1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13およびR14は、それぞれ独立に水素原子、炭化水素基、ハロゲン化炭化水素基またはケイ素含有基である。R1からR4までの隣接した置換基は互いに結合して環を形成してもよい。R5からR12までの隣接した置換基は互いに結合して環を形成してもよい。
【0092】
Yは、炭素原子またはケイ素原子である。
Aは、一部に不飽和結合および/または芳香環を含んでいてもよい炭素数2~20の2価の炭化水素基であり、Yとともに環構造を形成している。Aは、Yとともに形成する環を含めて2つ以上の環構造を含んでいてもよい。
【0093】
Mは、周期表第4族の原子であり、好ましくはチタン、ジルコニウム、ハフニウムである。
jは、1~4の整数、好ましくは2~4の整数、更に好ましくは2または3である。
【0094】
Qは、ハロゲン原子、炭化水素基、アニオン配位子または孤立電子対で配位可能な中性配位子であり、jが2以上の整数の場合、複数あるQは同一でも異なっていてもよい。Qにおける各原子および基の具体例は、式(A1)および(A2)中のQと同様である。
【0095】
1~R14における炭化水素基としては、例えば、式(A1)および(A2)中の置換シクロペンタジエニル基における置換基として例示した炭化水素基が挙げられ、好ましくは炭素数1~20のアルキル基、炭素数3~20のシクロアルキル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~20のアラルキル基が挙げられる。
【0096】
1~R14におけるハロゲン化炭化水素基としては、前記炭化水素基に含まれる少なくとも1つの水素原子をハロゲン原子に置換してなる基が挙げられる。
1~R14におけるケイ素含有基としては、好ましくはケイ素数1~4かつ炭素数3~20のアルキルシリル基またはアリールシリル基であり、その具体例としては、トリメチルシリル基、tert-ブチルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基が挙げられる。
【0097】
フルオレン環上のR5からR12までの隣接した置換基は、互いに結合して環を形成してもよい。そのような置換フルオレニル基としては、例えば、ベンゾフルオレニル、ジベンゾフルオレニル、オクタヒドロジベンゾフルオレニル、オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニルが挙げられる。フルオレン環上のR5からR12は、合成上の容易さから左右対称、すなわちR5=R12、R6=R11、R7=R10、R8=R9であることが好ましく、フルオレン環が、無置換フルオレン、3,6-二置換フルオレン、2,7-二置換フルオレンまたは2,3,6,7-四置換フルオレンであることがより好ましい。ここでフルオレン環上の3位、6位、2位、7位はそれぞれR7、R10、R6、R11に対応する。
【0098】
13およびR14は、それぞれ独立に好ましくは水素原子、炭化水素基またはハロゲン化炭化水素基であり、それぞれ独立により好ましくは炭素数1~20のアルキル基、炭素数3~20のシクロアルキル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~20のアラルキル基である。
【0099】
式(A4)において、Yは炭化水素基Aと結合し、シクロアルキリデン基またはシクロメチレンシリレン基等を構成する。好ましい具体例としては、例えば、シクロプロピリデン、シクロブチリデン、シクロペンチリデン、シクロヘキシリデン、シクロヘプチリデン、ビシクロ[3.3.1]ノニリデン、ノルボルニリデン、アダマンチリデン、テトラヒドロナフチリデン、ジヒドロインダニリデン、シクロジメチレンシリレン、シクロトリメチレンシリレン、シクロテトラメチレンシリレン、シクロペンタメチレンシリレン、シクロヘキサメチレンシリレン、シクロヘプタメチレンシリレンが挙げられる。
メタロセン触媒は、1種または2種以上の遷移金属化合物(A)を含むことができる。
【0100】
<共触媒(B)>
メタロセン触媒は、有機金属化合物(B-1)、有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)、および遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物(B-3)から選ばれる少なくとも1種の化合物(共触媒(B))をさらに含むことが好ましい。
【0101】
有機金属化合物(B-1)(ただし、有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)を除く)としては、例えば、有機アルミニウム化合物が挙げられ、具体的には、一般式Ra mAl(ORbnpq(式中、RaおよびRbは、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素数1~15、好ましくは1~4の炭化水素基であり、Xはハロゲン原子であり、mは0<m≦3、nは0≦n<3、pは0≦p<3、qは0≦q<3の数であり、かつm+n+p+q=3である。)で表される有機アルミニウム化合物が挙げられる。具体的には、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルオクチルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウム、ジイソブチルアルミニウムハイドライド等のジアルキルアルミニウムハイドライド、トリシクロヘキシルアルミニウム等のトリシクロアルキルアルミニウムが挙げられる。
【0102】
有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)は、従来公知のアルミノキサンであってもよく、また、特開平2-78687号公報に例示されているようなベンゼン不溶性の有機アルミニウムオキシ化合物であってもよい。具体的には、メチルアルミノキサンが挙げられる。
【0103】
アルミノキサンとしては、固体状アルミノキサンも好適に用いられ、例えば、国際公開第2010/055652号、国際公開第2013/146337号、あるいは、国際公開第2014/123212号で開示される固体状アルミノキサンが特に好適に用いられる。
【0104】
「固体状」とは、固体状アルミノキサンが用いられる反応環境下において、当該アルミノキサンが実質的に固体状態を維持することを意味する。より具体的には、例えばメタロセン触媒を構成する各成分を接触させて固体触媒成分を調製する際、反応に用いられるヘキサンやトルエン等の不活性炭化水素媒体中、特定の温度・圧力環境下において前記アルミノキサンが固体状態であることを表す。
【0105】
固体状アルミノキサンは、好ましくは式(1)で表される構成単位および式(2)で表される構成単位から選ばれる少なくとも1種の構成単位を有するアルミノキサンを含有し、より好ましくは式(1)で表される構成単位を有するアルミノキサンを含有し、さらに好ましくは式(1)で表される構成単位のみからなるポリメチルアルミノキサンを含有する。
【0106】
【化3】
式(1)中、Meはメチル基である。
【0107】
式(2)中、R1は炭素数2~20の炭化水素基、好ましくは炭素数2~15の炭化水素基、より好ましくは炭素数2~10の炭化水素基である。炭化水素基としては、例えば、エチル、プロピル、n-ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、デシル、イソプロピル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、2-メチルブチル、3-メチルブチル、2-メチルペンチル、3-メチルペンチル、4-メチルペンチル、2-メチルヘキシル、3-メチルヘキシル、2-エチルヘキシル等のアルキル基;シクロヘキシル、シクロオクチル等のシクロアルキル基;フェニル、トリル等のアリール基が挙げられる。
【0108】
固体状アルミノキサンの構造は必ずしも明らかにされておらず、通常は、式(1)および/または式(2)で表される構成単位が2~50程度繰り返されている構成を有すると推定されるが、当該構成に限定されない。また、その構成単位の結合態様は、例えば、線状、環状またはクラスター状と種々であり、アルミノキサンは、通常、これらのうちの1種からなるか、または、これらの混合物であると推定される。また、アルミノキサンは、式(1)または式(2)で表される構成単位のみからなってもよい。
【0109】
固体状アルミノキサンとしては、固体状ポリメチルアルミノキサンが好ましく、式(1)で表される構成単位のみからなる固体状ポリメチルアルミノキサンがより好ましい。
固体状アルミノキサンは、通常は粒子状であり、体積統計値でのD50が好ましくは1~500μm、より好ましくは2~200μm、さらに好ましくは5~50μmである。体積統計値でのD50は、例えば、Microtrac社製のMT3300EX IIを利用し、レーザー回折・散乱法により求めることができる。
【0110】
固体状アルミノキサンは、比表面積が好ましくは100~1000m2/g、より好ましくは300~800m2/gである。比表面積は、BET吸着等温式を用い、固体表面におけるガスの吸着および脱着現象を利用して求めることができる。
【0111】
固体状アルミノキサンは、担体(C)としても機能する。このため、固体状アルミノキサンを用いる場合、例えば、シリカ、アルミナ、シリカ・アルミナ、塩化マグネシウム等の固体状無機担体、またはポリスチレンビーズ等の固体状有機担体を用いなくともよい。
【0112】
固体状アルミノキサンは、例えば、国際公開第2010/055652号および国際公開第2014/123212号に記載された方法により調製することができる。
遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物(B-3)としては、例えば、特表平1-501950号公報、特表平1-502036号公報、特開平3-179005号公報、特開平3-179006号公報、特開平3-207703号公報、特開平3-207704号公報、US5321106号公報などに記載された、ルイス酸、イオン性化合物、ボラン化合物およびカルボラン化合物が挙げられる。さらに、ヘテロポリ化合物およびイソポリ化合物も挙げることができる。
【0113】
<担体(C)>
担体(C)は、好ましくは粒子状であり、その表面および/または内部に遷移金属化合物(A)を固定化させることで、前記メタロセン触媒が形成される。
【0114】
担体(C)は、通常、無機または有機の化合物からなる。固体状無機担体としては、例えば、多孔質酸化物、無機ハロゲン化物、粘土、粘土鉱物、イオン交換性層状化合物等の無機化合物からなる担体が挙げられる。固体状有機担体としては、例えば、ポリスチレンビーズ等の担体が挙げられる。また、担体(C)としては、前述した固体状アルミノキサンも挙げられる。
【0115】
多孔質酸化物としては、例えば、SiO2、Al23、MgO、ZrO2、TiO2、B23、CaO、ZnO、BaO、ThO2等の酸化物、またはこれらを含む複合物もしくは混合物が挙げられる。例えば、天然または合成ゼオライト、SiO2-MgO、SiO2-Al23、SiO2-TiO2、SiO2-V25、SiO2-Cr23、SiO2-TiO2-MgOが挙げられる。
【0116】
無機ハロゲン化物としては、例えば、MgCl2、MgBr2、MnCl2、MnBr2が挙げられる。無機ハロゲン化物は、そのまま用いてもよいし、ボールミル、振動ミルにより粉砕した後に用いてもよい。また、アルコール等の溶媒に無機ハロゲン化物を溶解させた後、析出剤によって微粒子状に析出させたものを用いることもできる。
【0117】
粘土は、通常は粘土鉱物を主成分として構成される。イオン交換性層状化合物は、イオン結合等によって構成される面が互いに弱い結合力で平行に積み重なった結晶構造を有する化合物であり、含有されるイオンが交換可能である。大部分の粘土鉱物はイオン交換性層状化合物である。粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物としては、例えば、粘土、粘土鉱物、または六方最密パッキング型、アンチモン型、CdCl2型、CdI2型等の層状の結晶構造を有するイオン結晶性化合物が挙げられる。
【0118】
粘土、粘土鉱物には、化学処理を施すことも好ましい。化学処理としては、表面に付着している不純物を除去する表面処理、粘土の結晶構造に影響を与える処理等、何れも使用できる。化学処理としては、具体的には、酸処理、アルカリ処理、塩類処理、有機物処理等が挙げられる。
【0119】
担体(C)の体積統計値でのD50は、好ましくは1~500μm、より好ましくは2~200μm、さらに好ましくは5~50μmである。体積統計値でのD50は、例えば、Microtrac社製のMT3300EX IIを利用し、レーザー回折・散乱法により求めることができる。
【0120】
<有機化合物成分(D)>
メタロセン触媒は、さらに必要に応じて、有機化合物成分(D)を含有することもできる。有機化合物成分(D)は、必要に応じて、重合性能および生成ポリマーの物性を向上させる目的で使用される。有機化合物成分(D)としては、例えば、アルコール類、フェノール性化合物、カルボン酸、リン化合物、アミド、ポリエーテルおよびスルホン酸塩が挙げられる。
【0121】
<各成分の使用法および添加順序>
オレフィン重合の際には、各成分の使用法、添加順序は任意に選ばれるが、以下のような方法が例示される。以下では、遷移金属化合物(A)、共触媒(B)、担体(C)および有機化合物成分(D)を、それぞれ「成分(A)~(D)」ともいう。
(i)成分(A)~(C)を任意の順序で重合槽に添加する方法。
(ii)成分(A)~(B)を成分(C)に担持した触媒成分を重合槽に添加する方法。
【0122】
上記(i)~(ii)の各方法においては、任意の段階でさらに成分(D)が添加されてもよい。また、各触媒成分の少なくとも2つは予め接触されていてもよい。
本発明ではスラリー重合を実施することから、少なくとも成分(A)および成分(C)を不活性炭化水素媒体中で接触させることにより固体触媒成分を得て、前記固体触媒成分を重合槽に供給することが好ましい。
【0123】
また、重合を円滑に進行させる目的で、帯電防止剤やアンチファウリング剤などを使用することができる。
工程(1)および(2)において、メタロセン触媒を用いてオレフィンの重合を行うに際して、前記触媒を構成しうる各成分の使用量は以下のとおりである。以下、遷移金属化合物(A)、共触媒(B)欄で例示した(B-1)~(B-3)を、それぞれ成分(A)、成分(B-1)~(B-3)ともいう。
【0124】
成分(A)は、成分(A)中の遷移金属原子(M、すなわち周期表第4族または第5族の原子、好ましくは周期表第4族の原子)に換算して、通常は0.001~1.00mmol/hr、好ましくは0.005~0.50mmol/hr、より好ましくは0.010~0.30mmol/hrとなる量で、工程(1)に供給することができる。
【0125】
成分(B-1)は、成分(B-1)と、成分(A)中の遷移金属原子(M)とのモル比[(B-1)/M]が、通常は10~10000、好ましくは30~2000、より好ましくは50~1000となるような量で用いることができる。
【0126】
成分(B-2)は、成分(B-2)中のアルミニウム原子(Al)と、成分(A)中の遷移金属原子(M)とのモル比[Al/M]が、通常は10~10000、好ましくは30~2000、より好ましくは50~1000となるような量で用いることができる。
【0127】
成分(B-3)は、成分(B-3)と、成分(A)中の遷移金属原子(M)とのモル比[(B-3)/M]が、通常は1~10000、好ましくは2~2000、より好ましくは10~500となるような量で用いることができる。
【実施例
【0128】
以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。以下の実施例において、各物性などについて下記のように測定、評価した。
【0129】
・物性評価方法
<組成分析>
第1重合槽からの抜出物として得られたエチレン系重合体および最終的に得られたエチレン系重合体について、組成分析を行い、エチレン由来の構成単位の含有割合(エチレン含量)と、α-オレフィン由来の構成単位の含有割合(α-オレフィン含量)とを測定した。具体的には、13C-NMRによりエチレン系重合体の分子鎖中におけるエチレン含量およびα-オレフィン含量を測定した。
【0130】
測定は、日本電子(株)製Lambda500型核磁気共鳴装置(13C:500MHz)を用いた。積算回数1万~3万回にて測定した。直径10mmの市販のNMR測定石英ガラス管中に、サンプル250~400mgと和光純薬工業(株)製特級ヘキサクロロブタジエン2mlとを入れ、120℃にて加熱、均一分散させた溶液についてNMR測定を行った。NMRスペクトルにおける各吸収の帰属は、化学の領域増刊141号NMR-総説と実験ガイド[I]、132頁~133頁に準じて行った。なお、測定温度120℃、測定周波数125.7MHz、スペクトル幅250,000Hz、パルス繰返し時間4.5秒、45°パルスの測定条件下で測定を行った。
【0131】
<極限粘度[η]>
極限粘度[η]は、デカリン溶媒を用いて135℃で測定した値である。すなわち、第1重合槽からの抜出物として得られたエチレン系重合体および最終的に得られたエチレン系重合体について、ヘキサンおよび未反応モノマーを溶媒分離装置で除去して乾燥した。得られたパウダー約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に外挿したときのηsp/Cの値を極限粘度[η]として求めた(下記式参照)。
[η]=lim(ηsp/C) (C→0)
【0132】
<エチレン系重合体(e1)とエチレン系重合体(e2)の量比>
実施例において、第1重合槽で重合されたエチレン系重合体(e1)と、第2重合槽で重合されたエチレン系重合体(e2)との量比(質量比)を以下の様にして算出した。すなわち、最終的に得られたエチレン系重合体(E)の分子量曲線から、エチレン系重合体(e1)および(e2)それぞれに由来するピーク曲線を分離し、それぞれのピーク曲線から量比を算出した。比較例においても、同様の手法により、第1重合槽で重合されたエチレン系重合体と、第2重合槽で重合されたエチレン系重合体との量比を算出した。
【0133】
具体的には、以下の様にして行った。
ウォーターズ社製GPC-150Cを用いて、最終的に得られたエチレン系重合体(E)の分子量曲線を以下の様にして測定した。分離カラムは、TSKgel GMH6-HTおよびTSKgel GMH6-HTLであり、カラムサイズはそれぞれ内径7.5mm、長さ600mmであり、カラム温度は140℃とし、移動相にはo-ジクロロベンゼン(和光純薬工業)および酸化防止剤としてBHT(武田薬品)0.025質量%を用い、1.0ml/minで移動させ、試料濃度は0.1質量%とし、試料注入量は500μlとし、検出器として示差屈折計を用いた。標準ポリスチレンは、分子量がMw<1,000およびMw>4×106については東ソ一社製を用い、1,000≦Mw≦4×106についてはプレッシャーケミカル社製を用いた。分子量計算は、ユニバーサル校正して、ポリエチレンに換算して求めた値である。
【0134】
最終的に得られたエチレン系重合体(E)の分子量曲線から、エチレン系重合体(e1)および(e2)それぞれに由来するピーク曲線を分離した。ピーク曲線分離は、マイクロソフト社製エクセル(登録商標)のビジュアルベーシックを用いて作成したプログラムに基づき行った。分離する2つのピーク曲線は対数正規分布として、収束計算により分子量分布曲線を分子量が異なる2つのピーク曲線に分離した。分離した2つのピーク曲線を再合成した曲線とGPC法で実測した分子量曲線とを比較して、両者がほぼ一致するように初期値を変更しながら計算を実行した。計算はLog(分子量)を0.02間隔に分割し、実測した分子量曲線の面積と分離した2つのピーク曲線を再合成した曲線の面積とが1になるように強度を規格化して行った。
【0135】
<エチレン系重合体(e2)の組成、極限粘度[η]>
実施例において、エチレン系重合体(e1)および最終的に得られたエチレン系重合体(E)の組成および極限粘度[η]の値と、上記のようにして求めたエチレン系重合体(e1)とエチレン系重合体(e2)との量比(質量比)とから、エチレン系重合体(e2)の組成および極限粘度[η]を算出した。比較例においても同様に算出した。
【0136】
例えば[η]については、エチレン系重合体(e1)および(e2)、エチレン系重合体(E)の[η]をそれぞれ[η]1、[η]2および[η]tとし、エチレン系重合体(e1)および(e2)の質量割合をそれぞれw1およびw2とすると、[η]2=([η]t-w1・[η]1)/w2である。ここで、w1+w2=1である。
【0137】
<MFR>
後述する方法で作製した評価用試料について、ASTM D-1238-89に準拠し、190℃、2.16kgでMFRを測定した。
【0138】
<密度>
MFR測定後の評価用試料を、120℃で1時間熱処理し、1時間かけて直線的に室温まで徐冷した後、JIS K7112に準拠し、密度勾配管で密度を測定した。
【0139】
・プレスシート物性評価方法
<プレスシートの作製>
後述する方法で作製した評価用試料から、190℃に設定した神藤金属工業社製油圧式熱プレス機を用い、100kg/cm2の圧力で4mm厚のシートを成形し、20℃に設定した別の神藤金属工業社製油圧式熱プレス機を用い、100kg/cm2の圧力で圧縮することで冷却してプレスシートを作成した。
【0140】
<プレスシートの曲げ弾性率試験>
JIS K6922-2 表3 一般的性質及びその試験条件 の曲げ弾性率の項の記載に従い、前記プレスシートを用いて、JIS K7171に記載の曲げ特性の試験方法に準じて評価を行った。
【0141】
<プレスシートの引張衝撃試験>
JIS K6922-2 表3 一般的性質及びその試験条件 の引張衝撃強さノッチ付きの項の記載に従い、前記プレスシートを用いて、ISO 8256の試験方法に準じて評価を行った。
【0142】
・ボトル評価方法
後述する方法で作製した評価用試料を用い、下記成形条件でブロー成形を行い、内容量1.0L、質量50gの円筒ボトルを得た。
成形機:MSE-50(タハラ社製)
シリンダー設定温度:180℃
ダイ設定温度:180℃
金型温度:25℃
押出速度:9kg/h
ダイ径/コア径:27mm/25mm
【0143】
ボトル製品肌(ボトルの内面肌)を目視および手触りで確認し、下記の評価基準にて評価した。各実施例および比較例について、ブツ(ゲル状物)量および手触りの総合評価を10段階に分けて、1点および10点を以下のように設定し、1点から10点の10段階で評価をした。
10点:参考例1で評価した製品肌を10点とする。
目視でブツが確認されず手触りはなめらかである。
1点: 比較例1で評価した製品肌を1点とする。
目視では全面にブツが多く手触りはザラザラとして粗いことが確認される。
【0144】
[調製例]
<固体触媒成分(γ1)の調製>
特開2017-25160号公報の[合成例1][固体状担体(X-1)の調製]に従って、固体状担体含有スラリーを得た。充分に窒素置換した室温下(20~25℃)の反応器中に、トルエン53.0Lを投入し、前記固体状担体含有スラリーをアルミニウム原子換算で4.94mol(5.5L)入れ、その懸濁液を10分攪拌した。次に、式(A-1)で示される化合物29.0mmolをトルエン溶液2.00Lに溶解させ、反応器に加えた後、60分間撹拌し、固体触媒成分(γ1)含有スラリーを得た。
【0145】
【化4】
【0146】
[実施例1]
<重合>
(工程(1))
第1重合槽に、ヘキサンを54.0L/hr、前記固体触媒成分(γ1)含有スラリーをジルコニウム原子に換算して0.040mmol/hr、トリイソブチルアルミニウムを11.8mmol/hr、エチレンを8.00kg/hr、水素分子を75.6NL/hr、アデカプロニックL-71(商品名、(株)ADEKA製、以下「L-71」という)を0.600g/hr連続的に供給し、かつ重合槽内の液レベルが一定になるように重合槽内容物を連続的に抜出しながら、重合温度80.5℃、反応圧力0.75MPaG、平均滞留時間2.60hrの条件で重合を行い、エチレン系重合体を得た。第1重合槽から連続的に抜出された内容物は、内圧0.030MPaG、40.0℃に保たれたフラッシュドラムにおいて、未反応エチレンおよび水素分子が実質的に除去された。
【0147】
(工程(2))
その後、前記内容物71.8L/hrを、ヘキサン32.0L/hr、エチレン4.50kg/hr、水素分子1.40NL/hr、1-ヘキセン170g/hr、アセチルトリブチルシトレート(ATBC、分子量:402.5)3.50g/hr(8.70mmol/hr)とともに第2重合槽へ連続的に供給し、重合温度75.0℃、反応圧力0.68MPaG、平均滞留時間1.6hrの条件で引き続き重合を行った。第2重合槽においても重合槽内の液レベルが一定になるように重合槽内容物を連続的に抜出した。1-ヘキセンを多量に含む重合体の生成など、意図しない重合を防止するために、第2重合槽から抜き出した内容物へメタノールを2.50L/hrで供給し、重合用触媒を失活させた。その後、前記内容物中のヘキサンおよび未反応モノマーを溶媒分離装置で除去し、乾燥し、エチレン系重合体(E-1)を得た。
【0148】
<評価用試料の調製>
得られたエチレン系重合体(E-1)100質量部に対して、耐熱安定剤としてIrgafos168(BASFジャパン株式会社製、化合物名:亜りん酸トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)を1500ppm、Irganox3114(BASFジャパン株式会社製、化合物名:イソシアヌル酸トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)を1000ppm、帯電防止剤としてエレクトロストリッパー(花王株式会社製、化合物名:ラウリルジエタノールアミン)を1300ppm、ステアリン酸カルシウム(日東化成工業株式会社製)を500ppm配合した。その後にプラコー社製単軸押出機(スクリュー径65mm、L/D=28、スクリーンメッシュ40/60/500×3/60/40)を用い、設定温度200℃、樹脂押出量30kg/hrの条件で溶融混練した後、ストランド状に押し出しカットしてペレットを得て、これを評価用試料とした。
【0149】
[実施例2]
(工程(1))
第1重合槽に、ヘキサンを54.0L/hr、前記固体触媒成分(γ1)含有スラリーをジルコニウム原子に換算して0.034mmol/hr、トリイソブチルアルミニウムを11.7mmol/hr、エチレンを7.50kg/hr、水素分子を53.0NL/hr、L-71を0.600g/hr連続的に供給し、かつ重合槽内の液レベルが一定になるように重合槽内容物を連続的に抜出しながら、重合温度80.1℃、反応圧力0.72MPaG、平均滞留時間2.60hrの条件で重合を行い、エチレン系重合体を得た。第1重合槽から連続的に抜出された内容物は、内圧0.030MPaG、40.0℃に保たれたフラッシュドラムにおいて、未反応エチレンおよび水素分子が実質的に除去された。
【0150】
(工程(2))
その後、前記内容物70.7L/hrを、ヘキサン32.0L/hr、エチレン4.50kg/hr、水素分子1.90NL/hr、1-ヘキセン170g/hr、ATBC(分子量:402.5)3.50g/hr(8.70mmol/hr)とともに第2重合槽へ連続的に供給し、重合温度75.0℃、反応圧力0.74MPaG、平均滞留時間1.6hrの条件で引き続き重合を行った。第2重合槽においても重合槽内の液レベルが一定になるように重合槽内容物を連続的に抜出した。1-ヘキセンを多量に含む重合体の生成など、意図しない重合を防止するために、第2重合槽から抜き出した内容物へメタノールを2.50L/hrで供給し、重合用触媒を失活させた。その後、前記内容物中のヘキサンおよび未反応モノマーを溶媒分離装置で除去し、乾燥し、エチレン系重合体(E-2)を得た。得られたエチレン系重合体(E-2)について、実施例1と同様にして評価用試料を得た。
【0151】
[比較例1]
(工程(1))
第1重合槽に、ヘキサンを54.0L/hr、前記固体触媒成分(γ1)含有スラリーをジルコニウム原子に換算して0.052mmol/hr、トリイソブチルアルミニウムを11.9mmol/hr、エチレンを8.00kg/hr、水素分子を62.1NL/hr、L-71を0.600g/hr連続的に供給し、かつ重合槽内の液レベルが一定になるように重合槽内容物を連続的に抜出しながら、重合温度80.1℃、反応圧力0.73MPaG、平均滞留時間2.60hrの条件で重合を行い、エチレン系重合体を得た。第1重合槽から連続的に抜出された内容物は、内圧0.030MPaG、40.0℃に保たれたフラッシュドラムにおいて、未反応エチレンおよび水素分子が実質的に除去された。
【0152】
(工程(2))
その後、前記内容物71.8L/hrを、ヘキサン31.0L/hr、エチレン3.40kg/hr、水素分子2.30NL/hr、L-71(ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、分子量2268)0.30g/hr(0.13mmol/hr)、1-ヘキセン105g/hrとともに第2重合槽へ連続的に供給し、重合温度74.4℃、反応圧力0.26MPaG、平均滞留時間1.6hrの条件で引き続き重合を行った。第2重合槽においても重合槽内の液レベルが一定になるように重合槽内容物を連続的に抜出した。1-ヘキセンを多量に含む重合体の生成など、意図しない重合を防止するために、第2重合槽から抜き出した内容物へメタノールを2.50L/hrで供給し、重合用触媒を失活させた。その後、前記内容物中のヘキサンおよび未反応モノマーを溶媒分離装置で除去し、乾燥し、エチレン系重合体(cE-1)を得た。得られたエチレン系重合体(cE-1)について、実施例1と同様にして評価用試料を得た。
【0153】
[参考例1]
株式会社プライムポリマー製 ハイゼックス(商標)6008Bを評価用試料として用いた。
【0154】
[実施例と比較例の対比]
実施例1および2で得られたエチレン系重合体は、優れた機械物性を示すとともに、製品肌が比較例1に対して大幅に優れていた。参考例1はチーグラー触媒系のポリエチレンの例である。製品肌に優れるが、機械物性については実施例のほうが優れている。
【0155】
【表1】
【0156】
[参照実験]
以下、本発明の効果を説明するために、参照実験を示す。本発明で解決すべき課題としている外観不良は、メタロセン触媒のショートパス成分によって引き起こされると考えられる。すなわち、第1重合槽において所望されるだけの重合体を形成しないままに第2重合槽に移送された触媒成分が、第2重合槽において過大な重合活性を発現することにより、粒子表面に低分子量成分を充分にもたない、主に高分子量成分で形成された比較的大きい重合体粒子を形成し、それが、通常の重合体と混じりあいにくいブツ成分となると考えられる。そして本発明の効果は、ショートパス成分に対して選択的に、第2重合槽における重合活性を抑制することによって得られると考えている。
【0157】
以下の参照実験から、本発明の要件を満たす化合物(添加剤A)を工程(2)に添加することによって、工程(1)の重合履歴をもたない触媒成分(ショートパス成分に対応)に対して重合活性が抑制されていることがわかる。具体的には、ショートパス成分が生じやすい連続式の2段重合ではなく、ショートパス成分が生じにくいバッチ式の2段重合における工程(2)に相当する重合の活性と、工程(1)を行わずに工程(2)に相当する重合のみを行った場合の活性のデータを採取し、各種化合物を用いた場合と用いなかった場合とを比較した。
【0158】
<重合活性の求め方>
工程(1)で消費されたエチレンの質量(w1)と、工程(2)で消費されたエチレンおよび1-ヘキセンの合計質量(w2)との比を、工程(1)で重合されたエチレン系重合体(e1)と、工程(2)で重合されたエチレン系重合体(e2)との質量比とした。そして、得られたエチレン系重合体の質量から、エチレン系重合体(e1)とエチレン系重合体(e2)との質量を算出し、触媒量と重合時間とから、各工程における重合活性を算出した。各重合例における重合活性を表2に示す。
【0159】
[重合例1a]添加剤無し、バッチ式2段重合
(工程(1))
充分に窒素置換した内容積1リットルのSUS製オートクレーブに精製ヘプタン500mLを入れ、エチレン/水素分子混合ガス(水素分子濃度:1.25mol%)を流通し、液相および気相をエチレン/水素分子で飽和させた。ここに、前記固体触媒成分(γ1)含有スラリーを固体成分換算で6.0mg装入した後、80℃に昇温して、0.65MPaGとなるようにエチレン/水素分子混合ガス(水素分子濃度:1.25mol%)を連続的に供給し、156分間重合を行った。重合後、脱圧し、窒素置換を行い、用いたエチレン/水素分子混合ガスを除去した。
【0160】
(工程(2))
このSUS製オートクレーブにエチレン/水素分子混合ガス(水素分子濃度:0.10mol%)を流通し、75℃に昇温して、0.50MPaGとなるようにエチレン/水素分子混合ガス(水素分子濃度:0.10mol%)を連続的に供給したと同時に1-ヘキセン3.0mlを挿入し、96分間重合を行った。
【0161】
オートクレーブを冷却および残留ガスをパージして重合を停止した。得られたエチレン系重合体のスラリーを桐山ロート(φ95mm、ろ紙No.4)でろ過した。ろ紙のつまりはなかった。エチレン系重合体を80℃で10時間、減圧乾燥を行った。得られたエチレン系重合体は181.3gであった。
【0162】
[重合例1b]添加剤無し、工程(2)のみの重合
充分に窒素置換した内容積1リットルのSUS製オートクレーブに精製ヘプタン500mLを入れ、エチレン/水素分子混合ガス(水素分子濃度:0.10mol%)を流通し、液相および気相をエチレン/水素分子で飽和させた。ここに、前記固体触媒成分(γ1)含有スラリーを固体成分換算で1.0mg装入した後、75℃に昇温して、0.50MPaGとなるようにエチレン/水素分子混合ガス(水素分子濃度:0.10mol%)を連続的に供給したと同時に1-ヘキセン3.0mlを挿入し、96分間重合を行った。
【0163】
オートクレーブを冷却および残留ガスをパージして重合を停止した。得られたエチレン系重合体のスラリーを桐山ロート(φ95mm、ろ紙No.4)でろ過した。ろ紙のつまりはなかった。エチレン系重合体を80℃で10時間、減圧乾燥を行った。得られたエチレン系重合体は58.10gであった。
【0164】
工程(1)を経た後の工程(2)の活性9300g-PE/g-cat.・hrに対して、工程(1)を経ない工程(2)のみの活性は36300g-PE/g-cat.・hrであり、特定の化合物を添加しない場合、ショートパス成分は工程(2)において過大な活性を発現することがわかる。
【0165】
[重合例2a]ATBC添加、バッチ式2段重合
(工程(1))
重合例1aの工程(1)と同様の操作を行った。
(工程(2))
1-ヘキセン3.0mlと同時にATBC20mgを挿入したこと以外は、重合例1aの工程(2)と同様の操作を行った。得られたエチレン系重合体は115.3gであった。
【0166】
[重合例2b]ATBC添加、工程(2)のみの重合
前記固体触媒成分(γ1)含有スラリーを固体成分換算で6.0mg装入したことと、1-ヘキセン3.0mlと同時にATBC20mgを挿入したこと以外は、重合例1bと同様の操作を行った。得られたエチレン系重合体は10.7gであった。
工程(1)を経た後の工程(2)の活性2100g-PE/g-cat.・hrに対して、工程(1)を経ない工程(2)のみの活性は1100g-PE/g-cat.・hrであり、ATBCを添加した場合、工程(2)において効果的にショートパス成分の活性を抑制できることがわかる。
【0167】
[重合例3a]TEA添加、バッチ式2段重合
工程(2)においてATBCの代わりにトリエチルアルミニウム(TEA)(東ソー・ファインケム(株)製)のn-デカン溶液(Al=1.0mol/L)1.25ml(143mg)を加えること以外は重合例2aと同様に重合を実施した。得られたエチレン系重合体は123.7gであった。
【0168】
[重合例3b]TEA添加、工程(2)のみの重合
ATBCの代わりにトリエチルアルミニウム(TEA)(東ソー・ファインケム(株)製)のn-デカン溶液(Al=1.0mol/L)1.25ml(143mg)を加えること以外は重合例2bと同様に重合を実施した。得られたエチレン系重合体は41.3gであった。
工程(1)を経た後の工程(2)の活性3300g-PE/g-cat.・hrに対して、工程(1)を経ない工程(2)のみの活性は4300g-PE/g-cat.・hrであり、TEAを添加した場合、工程(2)において非ショートパス成分と同等程度までショートパス成分の活性を抑制できることがわかる。
【0169】
[重合例4a]L-71添加、バッチ式2段重合
工程(2)においてATBCの代わりにL-71を200mg加えること以外は重合例2aと同様に重合を実施した。得られたエチレン系重合体は117.1gであった。
【0170】
[重合例4b]L-71添加、工程(2)のみの重合
ATBCの代わりにL-71を200mg加えること以外は重合例2bと同様に重合を実施した。得られたエチレン系重合体は141.1gであった。
工程(1)を経た後の工程(2)の活性1800g-PE/g-cat.・hrに対して、工程(1)を経ない工程(2)のみの活性は14700g-PE/g-cat.・hrであり、L-71を添加した場合、工程(2)においてショートパス成分の過大な活性を充分に抑制できないことがわかる。
【0171】
[重合例5a]エタノール添加、バッチ式2段重合
工程(2)においてATBCの代わりにエタノールを35mg加えること以外は重合例2aと同様に重合を実施した。得られたエチレン系重合体は118.3gであった。
【0172】
[重合例5b]エタノール添加、工程(2)のみの重合
ATBCの代わりにエタノールを35mg加えること以外は重合例2bと同様に重合を実施した。得られたエチレン系重合体は196.8gであった。
工程(1)を経た後の工程(2)の活性1600g-PE/g-cat.・hrに対して、工程(1)を経ない工程(2)のみの活性20500g-PE/g-cat.・hrであり、エタノールを添加した場合、工程(2)においてショートパス成分の過大な活性を充分に抑制できないことがわかる。
【0173】
【表2】