JP2019199550A - オレフィン系樹脂の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 下記化合物[A]および[B]を含む重合触媒の存在下、単一の反応器で、エチレンと、炭素原子数3〜12のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンとを共重合させ、以下の要件(I)〜(IV)を満たすオレフィン系樹脂を製造するオレフィン系樹脂の製造方法。
(I)主鎖および側鎖から構成されるグラフト型オレフィン系重合体[R1]を含む。
(II)エチレンから導かれる繰り返し単位の割合が全繰り返し単位に対し50〜90mol%の範囲にあり、炭素原子数3〜12のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンから導かれる繰り返し単位の割合が全繰り返し単位に対し10〜50mol%(ただしエチレンから導かれる繰り返し単位と、炭素原子数3〜12のα−オレフィンから導かれる繰り返し単位との合計を100mol%とする)の範囲にある。
(III)示差走査熱量分析(DSC)によって測定された融点(Tm)が0〜100℃の範囲にある。
(IV)135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が0.1〜10dl/gの範囲にある。
[A]:ジメチルシリルビスインデニル骨格を有する配位子を含む周期表第4族の遷移金属化合物
[B]:下記一般式[B]で表わされる架橋メタロセン化合物
R6およびR11は水素原子、炭化水素基、ケイ素含有基およびケイ素含有基以外のヘテロ原子含有基から選ばれる同一の原子または同一の基であり、R7およびR10は水素原子、炭化水素基、ケイ素含有基およびケイ素含有基以外のヘテロ原子含有基から選ばれる同一の原子または同一の基であり、R6およびR7は互いに結合して環を形成していてもよく、R10およびR11は互いに結合して環を形成していてもよく;ただし、R6、R7、R10およびR11が全て水素原子であることはない。
M1はジルコニウム原子またはハフニウム原子を示す。
Qはハロゲン原子、炭化水素基、ハロゲン化炭化水素基、炭素数4〜10の中性の共役もしくは非共役ジエン、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を示し、jは1〜4の整数を示し、jが2以上の整数の場合は複数あるQはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
[3] 前記グラフト型オレフィン系重合体[R1]が以下の要件(i)を満たす前記[1]または[2]に記載のオレフィン系樹脂の製造方法。
(i) 前記側鎖が、エチレンと、炭素原子数3〜12のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンとの共重合体からなり、前記側鎖に含まれるエチレンから導かれる繰り返し単位の割合が側鎖に含まれる全繰り返し単位に対し30〜65mol%の範囲にある。
[4] 前記グラフト型オレフィン系重合体[R1]が以下の要件(i i)を満たす前記[1]〜[3]のいずれかに記載のオレフィン系樹脂の製造方法。
(i i) 前記主鎖が、エチレンと、炭素原子数3〜12のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンとの共重合体からなり、前記主鎖に含まれるエチレンから導かれる繰り返し単位の割合が主鎖に含まれる全繰り返し単位に対し74〜92mol%の範囲にある。
本発明にかかる製造方法は、下記化合物[A]と[B]を含む重合触媒の存在下、単一の反応器で、エチレンと、炭素原子数3〜12のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンとを共重合させことを特徴とする。
[A]:ジメチルシリルビスインデニル骨格を有する配位子を含む周期表第4族の遷移金属化合物
[B]:下記一般式[B]で表わされる架橋メタロセン化合物
R6およびR11は水素原子、炭化水素基、ケイ素含有基およびケイ素含有基以外のヘテロ原子含有基から選ばれる同一の原子または同一の基であり、R7およびR10は水素原子、炭化水素基、ケイ素含有基およびケイ素含有基以外のヘテロ原子含有基から選ばれる同一の原子または同一の基であり、R6およびR7は互いに結合して環を形成していてもよく、R10およびR11は互いに結合して環を形成していてもよく;ただし、R6、R7、R10およびR11が全て水素原子であることはない。
M1はジルコニウム原子またはハフニウム原子を示す。
Qはハロゲン原子、炭化水素基、ハロゲン化炭化水素基、炭素数4〜10の中性の共役もしくは非共役ジエン、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を示し、jは1〜4の整数を示し、jが2以上の整数の場合は複数あるQはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
遷移金属化合物[A]は、好ましくは後述する化合物[C]との組み合わせにより、末端不飽和非晶性共重合体(以下、マクロモノマーとも言う)を製造する重合触媒として機能する。後述する架橋メタロセン化合物[B]により、前述したマクロモノマーをさらに共重合させることにより後述するグラフト型オレフィン系重合体[R1]を製造する。
架橋メタロセン化合物[B]は、前述のマクロモノマーをさらに共重合させ、前述の遷移金属化合物[A]と組み合わせたときに主鎖が結晶性となる共重合体を生成する。
架橋メタロセン化合物[B]は、上記一般式[B]で表されるエチレン架橋型メタロセン化合物である。
架橋メタロセン化合物[B]は、構造上、次の特徴[m1]および[m2]を備える。
[m1]二つの配位子のうち、一つは置換基を有していてもよいシクロペンタジエニル基であり、他の一つは置換基を有するフルオレニル基(以下「置換フルオレニル基」ともいう。)である。
[m2]二つの配位子が、エチレン架橋部(以下「架橋部」ともいう。)によって結合されている。
式[B]中、R1、R2、R3およびR4はそれぞれ独立に水素原子、炭化水素基、ケイ素含有基またはケイ素含有基以外のヘテロ原子含有基を示すものであり、末端ビニルエチレン・α−オレフィン共重合体を良好に取り込む構造として、R1、R2、R3およびR4は全て水素原子であるか、またはR1、R2、R3およびR4のいずれか一つ以上がメチル基であり残りは水素原子である構造が特に好ましい。
式[B]中、R5、R8、R9およびR12はそれぞれ独立に水素原子、炭化水素基、ケイ素含有基またはケイ素含有基以外のヘテロ原子含有基を示し、水素原子、炭化水素基またはケイ素含有基が好ましい。R6およびR11は水素原子、炭化水素基、ケイ素含有基およびケイ素含有基以外のヘテロ原子含有基から選ばれる同一の原子または同一の基であり、水素原子、炭化水素基およびケイ素含有基が好ましく;R7およびR10は水素原子、炭化水素基、ケイ素含有基およびケイ素含有基以外のヘテロ原子含有基から選ばれる同一の原子または同一の基であり、水素原子、炭化水素基およびケイ素含有基が好ましく;R6およびR7は互いに結合して環を形成していてもよく、R10およびR11は互いに結合して環を形成していてもよく;ただし、R6、R7、R10およびR11が全て水素原子であることはない。
式[B]中、Qはハロゲン原子、炭化水素基、ハロゲン化炭化水素基、炭素原子数4〜10の中性の共役もしくは非共役ジエン、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を示し、jは1〜4の整数を示し、jが2以上の整数の場合は複数あるQはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
M1はジルコニウム原子またはハフニウム原子を示す。[A]との共重合性の観点より、ジルコニウム原子がより好ましい。
以下に架橋型メタロセン化合物[B]の具体例を示す。なお、例示化合物中、オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニルとは式[II]で示される構造の化合物に由来する基を指し、オクタメチルテトラヒドロジシクロペンタフルオレニルとは式[III]で示される構造の化合物に由来する基を指し、ジベンゾフルオレニルとは式[IV]で示される構造の化合物に由来する基を指し、1,1',3,6,8,8'−ヘキサメチル−2,7−ジヒドロジシクロペンタフルオレニルとは式[V]で示される構造の化合物に由来する基を指し、1,3,3',6,6',8−ヘキサメチル−2,7−ジヒドロジシクロペンタフルオレニルとは式[VI]で示される構造の化合物に由来する基を指す。
エチレン(シクロペンタジエニル)(2,7−ジtert−ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、エチレン(シクロペンタジエニル)(3,6−ジtert−ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、エチレン(シクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、エチレン(シクロペンタジエニル)(オクタメチルテトラヒドロジシクロペンタフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、エチレン(シクロペンタジエニル)(ジベンゾフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、エチレン(シクロペンタジエニル)(1,1',3,6,8,8'−ヘキサメチル−2,7−ジヒドロジシクロペンタフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、エチレン(シクロペンタジエニル)(1,3,3',6,6',8−ヘキサメチル−2,7−ジヒドロジシクロペンタフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、エチレン(シクロペンタジエニル)(2,7−ジフェニル−3,6−ジtert−ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、エチレン(シクロペンタジエニル)(2,7−ジメチル−3,6−ジtert−ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、エチレン(シクロペンタジエニル)(2,7−(トリメチルフェニル)−3,6−ジtert−ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、エチレン(シクロペンタジエニル)(2,7−(ジメチルフェニル)−3,6−ジtert−ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、が挙げられる。
遷移金属化合物[B]は、好ましくは後述する化合物[C]と組み合わせて、グラフト共重合体を製造する重合触媒として機能する。
本発明にかかる樹脂の製造方法では、オレフィン重合用触媒として用いられる遷移金属化合物[A]および架橋メタロセン化合物[B]と共に、化合物[C]を用いることが好ましい。
本発明で用いられる[C1]有機金属化合物として、具体的には下記の一般式(C1−a)で表わされる有機アルミニウム化合物、一般式(C1−b)で表わされる周期表第1族金属とアルミニウムとの錯アルキル化物、および一般式(C1−c)で表わされる周期表第2族または第12族金属のジアルキル化合物が挙げられる。なお、[C1]有機金属化合物には、後述する[C2]有機アルミニウムオキシ化合物は含まないものとする。
トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリsec−ブチルアルミニウム、トリtert−ブチルアルミニウム、トリ2−メチルブチルアルミニウム、トリ3−メチルブチルアルミニウム、トリ2−メチルペンチルアルミニウム、トリ3−メチルペンチルアルミニウム、トリ4−メチルペンチルアルミニウム、トリ2−メチルヘキシルアルミニウム、トリ3−メチルヘキシルアルミニウム、トリ2−エチルヘキシルアルミニウムなどのトリ分岐鎖アルキルアルミニウム;
トリシクロヘキシルアルミニウム、トリシクロオクチルアルミニウムなどのトリシクロアルキルアルミニウム;
トリフェニルアルミニウム、トリトリルアルミニウムなどのトリアリールアルミニウム;
ジイソブチルアルミニウムハイドライドなどのジアルキルアルミニウムハイドライド;
(i−C4H9)xAly(C5H10)z(式中、x、y、zは正の数であり、z≧2xである。)などで表されるトリイソプレニルアルミニウムなどのトリアルケニルアルミニウム;
イソブチルアルミニウムメトキシド、イソブチルアルミニウムエトキシド、イソブチルアルミニウムイソプロポキシドなどのアルキルアルミニウムアルコキシド;
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、ジブチルアルミニウムブトキシドなどのジアルキルアルミニウムアルコキシド;
エチルアルミニウムセスキエトキシド、ブチルアルミニウムセスキブトキシドなどのアルキルアルミニウムセスキアルコキシド;
Ra 2.5Al(ORb)0.5で表される平均組成を有する部分的にアルコキシ化されたアルキルアルミニウム(式中、RaおよびRbは、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素原子数が1〜15、好ましくは1〜4の炭化水素基を示す);
ジエチルアルミニウムフェノキシド、ジエチルアルミニウム(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシド)、エチルアルミニウムビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシド)、ジイソブチルアルミニウム(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシド)、イソブチルアルミニウムビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシド)などのジアルキルアルミニウムアリーロキシド;
ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、ジブチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムブロミド、ジイソブチルアルミニウムクロリドなどのジアルキルアルミニウムハライド;
エチルアルミニウムセスキクロリド、ブチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキブロミドなどのアルキルアルミニウムセスキハライド;
エチルアルミニウムジクロリド、プロピルアルミニウムジクロリド、ブチルアルミニウムジブロミドなどのアルキルアルミニウムジハライドなどの部分的にハロゲン化されたアルキルアルミニウム;
ジエチルアルミニウムヒドリド、ジブチルアルミニウムヒドリドなどのジアルキルアルミニウムヒドリド;
エチルアルミニウムジヒドリド、プロピルアルミニウムジヒドリドなどのアルキルアルミニウムジヒドリドなどその他の部分的に水素化されたアルキルアルミニウム;
エチルアルミニウムエトキシクロリド、ブチルアルミニウムブトキシクロリド、エチルアルミニウムエトキシブロミドなどの部分的にアルコキシ化およびハロゲン化されたアルキルアルミニウムなどを挙げることができる。
上記一般式(C1−c)に属する化合物としては、ジメチルマグネシウム、ジエチルマグネシウム、ジブチルマグネシウム、ブチルエチルマグネシウム、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、ジフェニル亜鉛、ジ−n−プロピル亜鉛、ジイソプロピル亜鉛、ジ−n−ブチル亜鉛、ジイソブチル亜鉛、ビス(ペンタフルオロフェニル)亜鉛、ジメチルカドミウム、ジエチルカドミウムなどを挙げることができる。
上記のような[C1]有機金属化合物は、1種類単独でまたは2種以上組み合わせて用いられる。
本発明で用いられる[C2]有機アルミニウムオキシ化合物は、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。[C2]有機アルミニウムオキシ化合物としては、具体的には、メチルアルミノキサン、エチルアルミノキサン、イソブチルアルミノキサン等が挙げられる。
従来公知のアルミノキサンは、例えば下記のような方法によって製造することができ、通常、炭化水素溶媒の溶液として得られる。
上記のような有機アルミニウム化合物は、1種単独でまたは2種以上組み合せて用いられる。
上記のような[C2]有機アルミニウムオキシ化合物は、1種単独でまたは2種以上組み合せて用いられる。
本発明で用いられる、遷移金属化合物[A]または架橋メタロセン化合物[B]と反応してイオン対を形成する化合物[C3](以下、「イオン化イオン性化合物」という。)としては、特開平1−501950号公報、特開平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、USP−5321106号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などを挙げることができる。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。
ビス〔トリ(n−ブチル)アンモニウム〕ノナボレート、ビス〔トリ(n−ブチル)アンモニウム〕デカボレート、ビス〔トリ(n−ブチル)アンモニウム〕ウンデカボレート、ビス〔トリ(n−ブチル)アンモニウム〕ドデカボレート、ビス〔トリ(n−ブチル)アンモニウム〕デカクロロデカボレート、ビス〔トリ(n−ブチル)アンモニウム〕ドデカクロロドデカボレートなどのアニオンの塩;
トリ(n−ブチル)アンモニウムビス(ドデカハイドライドドデカボレート)コバルト酸塩(III)、ビス〔トリ(n−ブチル)アンモニウム〕ビス(ドデカハイドライドドデカボレート)ニッケル酸塩(III)などの金属ボランアニオンの塩などが挙げられる。
トリ(n−ブチル)アンモニウムビス(ノナハイドライド−1,3−ジカルバノナボレート)コバルト酸塩(III)、トリ(n−ブチル)アンモニウムビス(ウンデカハイドライド−7,8−ジカルバウンデカボレート)鉄酸塩(III)、トリ(n−ブチル)アンモニウムビス(ウンデカハイドライド−7,8−ジカルバウンデカボレート)コバルト酸塩(III)、トリ(n−ブチル)アンモニウムビス(ウンデカハイドライド−7,8−ジカルバウンデカボレート)ニッケル酸塩(III)、トリ(n−ブチル)アンモニウムビス(ウンデカハイドライド−7,8−ジカルバウンデカボレート)銅酸塩(III)、トリ(n−ブチル)アンモニウムビス(ウンデカハイドライド−7,8−ジカルバウンデカボレート)金酸塩(III)、トリ(n−ブチル)アンモニウムビス(ノナハイドライド−7,8−ジメチル−7,8−ジカルバウンデカボレート)鉄酸塩(III)、トリ(n−ブチル)アンモニウムビス(ノナハイドライド−7,8−ジメチル−7,8−ジカルバウンデカボレート)クロム酸塩(III)、トリ(n−ブチル)アンモニウムビス(トリブロモオクタハイドライド−7,8−ジカルバウンデカボレート)コバルト酸塩(III)、トリス〔トリ(n−ブチル)アンモニウム〕ビス(ウンデカハイドライド−7−カルバウンデカボレート)クロム酸塩(III)、ビス〔トリ(n−ブチル)アンモニウム〕ビス(ウンデカハイドライド−7−カルバウンデカボレート)マンガン酸塩(IV)、ビス〔トリ(n−ブチル)アンモニウム〕ビス(ウンデカハイドライド−7−カルバウンデカボレート)コバルト酸塩(III)、ビス〔トリ(n−ブチル)アンモニウム〕ビス(ウンデカハイドライド−7−カルバウンデカボレート)ニッケル酸塩(IV)などの金属カルボランアニオンの塩などが挙げられる。
有機金属化合物[C1]は、有機金属化合物[C1]と、遷移金属化合物[A]を触媒とする反応(以下、反応(A)ともいう)においては遷移金属化合物[A]中の遷移金属原子(M)とのモル比(C1/M)が、架橋メタロセン化合物[B]を触媒とする反応(以下、反応(B)ともいう)においては架橋メタロセン化合物[B]中の遷移金属原子(M)とのモル比(C1/M)が、通常0.01〜100000、好ましくは0.05〜50000となるような量で用いられる。
重合圧力は、通常常圧〜10MPaゲージ圧、好ましくは常圧〜5MPaゲージ圧の条件下であり、重合反応は、回分式、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。本発明ではこのうち、モノマーを連続して反応器に供給して共重合を行う方法を採用することが好ましい。
本発明の樹脂組成物の製造方法は、重合反応工程に加え、必要に応じて、生成する重合体を回収する工程を含んでも良い。本反応は、重合反応において用いられる有機溶剤を分離してポリマーを取り出し製品形態に変換する反応であり、溶媒濃縮、押し出し脱気、ペレタイズ等の既存のポリオレフィン樹脂を製造する過程であれば特段制限はない。
本発明により製造されるオレフィン系樹脂は以下の要件を満たす。
(I)主鎖および側鎖から構成されるグラフト型オレフィン系重合体[R1]を含む。
(II)エチレンから導かれる繰り返し単位の割合が全繰り返し単位に対し50〜90mol%、炭素原子数3〜12のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンから導かれる繰り返し単位の割合が全繰り返し単位に対し10〜50mol%(ただしエチレンから導かれる繰り返し単位と、炭素原子数3〜12のα−オレフィンから導かれる繰り返し単位との合計を100mol%とする)の範囲にある。
(III)示差走査熱量分析(DSC)によって測定された融点(Tm)が0〜100℃の範囲にある
(IV)135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が0.1〜10dl/gの範囲にある
以下、(I)〜(IV)の要件を具体的に説明する
主鎖および側鎖から構成されるグラフト型オレフィン系重合体[R1]を含む。
前記オレフィン系樹脂は、上記製造方法によれば、化合物[A]を用いた共重合反応と化合物[B]を用いた共重合反応とが同一反応系内で起きて生成されるエチレン・α−オレフィン共重合体である。化合物[A]のみの存在下、エチレンとα-オレフィンとの共重合を行った場合、末端不飽和共重合体が生成されるのは既知であり、化合物[A]と[B]の存在下、同一反応系内で反応させた場合も、化合物[A]の作用によりマクロモノマーが生成される。反応系内で生成されたマクロモノマーの一部が化合物[B]によって起こる共重合に寄与することから、前記オレフィン系樹脂はグラフト型オレフィン系重合体[R1]を含む。また、グラフト型重合体の生成に寄与しなかった末端不飽和エチレン・α−オレフィン共重合体およびマクロモノマーが、化合物[B]における共重合に寄与しなかった結晶性エチレン・α−オレフィン共重合体を含み得る。すなわちオレフィン系樹脂は、実質的にはグラフト型重合体と直鎖状重合体(化合物[A]の触媒作用で生成した重合体であって、グラフト型重合体の生成に寄与せず、側鎖を構成しなかった重合体および化合物[B]の触媒作用で生成した重合体であって、マクロモノマーが寄与しなかった重合体)の混合物である。オレフィン系樹脂におけるグラフト型オレフィン系重合体[R1]の含有量は好ましくは1〜60質量%、より好ましくは5〜40質量%である。
なお、本発明において「グラフト(共)重合体」あるいは「グラフト型重合体」という語は、主鎖に対し側鎖が1本以上結合したポリマーである。
なお、上記α−オレフィンは、一種を単独で用いることもできるし、複数種を組み合わせて用いることもできる。
側鎖が、エチレンから導かれる繰り返し単位と、炭素原子数3〜12のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンから導かれる繰り返し単位とからなり、エチレンから導かれる単位が30〜65mol%のエチレン・α−オレフィン共重合体からなることが好ましい。いいかえると、上記側鎖が、エチレンと、炭素原子数3〜12のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンとの共重合体とからなり、上記エチレンから導かれる単位が30〜65mol%の範囲にあることが好ましい。本発明において、側鎖が非晶性共重合体であることが好ましく、側鎖における上記エチレンから導かれる単位が好ましくは40〜65mol%、より好ましくは45〜60mol%の範囲にある。
グラフト型オレフィン系重合体[R1]の主鎖中のエチレンから導かれる繰り返し単位の割合は、主鎖に含まれる全繰り返し単位に対し好ましくは74〜92mol%、より好ましくは76〜91mol%の範囲である。また、α−オレフィンから導かれる繰り返し単位の割合は、主鎖に含まれる全繰り返し単位に対し好ましくは8〜26mol%、より好ましくは9〜24mol%の範囲である。
用いるα−オレフィンの種類によって上記エチレンおよびα−オレフィンから導かれる繰り返し単位の割合と融点(Tm)の関係は異なるが、後述する要件(III)に記載の融点(Tm)の範囲を達成するうえで、グラフト型オレフィン系重合体[R1]の主鎖中のエチレンおよびα−オレフィンの繰り返し単位の割合は上記範囲にあることが好ましい。
主鎖中のエチレンおよびα−オレフィンから導かれる繰り返し単位のモル比は、主鎖を製造する反応で重合反応系中に存在させるエチレンの濃度とα−オレフィンの濃度との割合を制御することにより調整できる。
エチレンから導かれる繰り返し単位の割合が全繰り返し単位に対し50〜90mol%、炭素原子数3〜12のα−オレフィンから導かれる繰り返し単位の割合が全繰り返し単位に対し10〜50mol%(ただしエチレンから導かれる繰り返し単位と、炭素原子数3〜12のα−オレフィンから導かれる繰り返し単位との合計を100mol%とする)の範囲にある。エチレンから導かれる全繰り返し単位の割合はより好ましくは51〜95mol%、特に好ましくは52〜90mol%、炭素原子数3〜12のα−オレフィンから導かれる繰り返し単位の割合はより好ましくは10〜49mol%、特に好ましくは115〜48mol%である。
本発明の製造方法により得られる樹脂の融点(Tm)は通常0〜100℃、好ましくは5〜90℃の範囲にある。
融点(Tm)は種々の因子によって調整されるが、主にオレフィン系樹脂の繰り返し単位の構成により調整され、エチレンから導かれる繰り返し単位の含有割合が大きくなると融点(Tm)は高くなり、含有割合が小さくなると融点(Tm)は低くなる傾向となる。すなわち重合反応系中に存在させるエチレンの濃度とα−オレフィンの濃度との割合を制御することにより上記範囲に調整できる。
オレフィン系樹脂の示差走査型熱量測定(DSC)による融点(Tm)の測定方法は実施例の項で詳述する。
135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が0.1〜10dl/gの範囲にある。好ましくは0.5〜5dl/gであり、より好ましくは0.6〜2.5dl/gである。
該極限粘度[η]は、上記の分子量調節方法により制御することで上記範囲内とすることができる。
以下の実施例および比較例において、各物性は、以下の方法により測定あるいは評価した。
実施例または比較例で製造した樹脂を、インジウム標準にて較正したSII社製示差走査型熱量計(X−DSC7000)を用いて、DSC測定を行った。
アルミニウム製DSCパン上に上記測定サンプルを約10mg秤量した。蓋をパンにクリンプして密閉雰囲気下とし、サンプルパンを得た。
サンプルパンをDSCセルに配置し、リファレンスとして空のアルミニウムパンを配置した。DSCセルを窒素雰囲気下にて30℃(室温)から、150℃まで10℃/分で昇温した(第一昇温過程)。
主鎖のエチレンから導かれる繰り返し単位は融点を用いた公知の方法により求めた。
主鎖および側鎖に由来する樹脂の質量比は、結晶性成分のみからなる樹脂の融解熱量と主鎖(結晶性)および側鎖(非晶性)を含むオレフィン系樹脂の融解熱量との比より求めた。
極限粘度[η]は、デカリン溶媒を用いて、135℃で測定した。具体的には、重合パウダー、ペレットまたは樹脂塊約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(下式参照)。
[η]=lim(ηsp/C) (C→0)
実施例または比較例で製造または使用した共重合体の重量平均分子量および分子量分布は、以下の方法により測定した。
実施例または比較例で製造または使用した共重合体30mgをo−ジクロロベンゼン20mlに145℃で溶解した後、その溶液を孔径が1.0μmの焼結フィルターで濾過したものを分析試料とした。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)および分子量分布曲線を求めた。計算はポリスチレン換算で行った。求めた重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)から分子量分布Mw/Mnを算出した。
ゲル浸透クロマトグラフHLC−8321 GPC/HT型(東ソー社製)
(解析装置)
データ処理ソフトEmpower2(Waters社、登録商標)
(測定条件)
カラム:TSKgel GMH6−HT 2本、およびTSKgel GMH6−HTL 2本(いずれも直径7.5mm×長さ30cm、東ソー社)
カラム温度:140℃
移動相:o−ジクロロベンゼン(0.025%BHT含有)
検出器:示差屈折率計
流速:1mL/分
試料濃度:0.15%(w/v)
注入量:0.4mL
サンプリング時間間隔:1秒
カラム較正:単分散ポリスチレン(東ソー社)
分子量換算:PS換算/標品換算法
GPC測定結果から、オレフィン系樹脂におけるグラフト型オレフィン系重合体[R1]の含有量を以下の方法で算出した。
GPC測定により得られる、オレフィン系樹脂の分子量分布曲線は、実質的に2つのピークから構成された。この2つのピークのうち、1番目のピーク、すなわち低分子量側のピークは反応(B)に用いる末端不飽和エチレン・α−オレフィン共重合体由来ポリマーに起因するピークとみなし、2番目のピーク、すなわち高分子量側のピークはグラフト型オレフィン系重合体[R1]由来ポリマーに起因するピークとみなした。そして、グラフト型オレフィン系重合体[R1]由来ポリマーに起因するピーク面積(すなわち、高分子量側のピーク面積)とオレフィン系樹脂由来ポリマーに起因するピーク面積(すなわち、全体のピーク面積)の比率[グラフト型オレフィン系重合体[R1]由来ポリマーに起因するピーク/樹脂(α)由来ポリマーに起因するピーク]を、オレフィン系樹脂におけるグラフト型オレフィン系重合体[R1]の含有量とした。
W=S(G4)/S(G1)
ここで、S(G1)、S(G4)はそれぞれ分子量分布曲線(G1)、差分曲線(G4)の面積である。
実施例または比較例で製造または使用した共重合体のエチレン由来の構造単位およびα−オレフィン由来の構造単位の含有割合(モル%)については、13C−NMRスペクトルの解析により求めた。
ブルカーバイオスピン社製AVANCEIII500CryoProbe Prodigy型核磁気共鳴装置
(測定条件)
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°(5.00μ秒)、ポイント数:64k、測定範囲:250ppm(−55〜195ppm)、繰り返し時間:5.5秒、積算回数:512回、測定溶媒:オルトジクロロベンゼン/ベンゼン−d6(4/1 v/v)、試料濃度:ca.60mg/0.6mL、測定温度:120℃、ウインドウ関数:exponential(BF:1.0Hz)、ケミカルシフト基準:ベンゼン−d6(128.0ppm)。
側鎖のエチレンから導かれる繰り返し単位は上記で求められるオレフィン系樹脂全体のエチレン由来の構造単位から主鎖のエチレンより導かれる繰り返し単位を差し引くことにより求めた。
具体的には、以下より求められる。
主鎖のエチレンより導かれる繰り返し単位(質量%)×オレフィン系樹脂における主鎖結晶性成分の質量比 ・・・・(a)
オレフィン系樹脂中の側鎖のエチレンより導かれる繰り返し単位 (質量%) =
オレフィン系樹脂全体のエチレンから導かれる繰り返し単位(質量%)−(a) ・・・・(b)
式(b)で求められた重量換算組成をモル換算することによりモル換算組成を算出できる。
触媒[B]として使用した下記式で示される化合物(2)および化合物(3)は公知の方法に従って合成した。
圧力制御バルブを備えた内容積1Lのステンレス製オートクレーブに、ヘプタンを1457mL/hr、化合物(2)とトリイソブチルアルミニウム(iBu3Alとも記す)を混合したトルエン溶液(化合物(2):0.0625mmol/L、iBu3Al:6.25mmol/L)を58mL/hr、化合物(1)のトルエン溶液(0.035mmol/L)を91mL/hr、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(Ph3CB(C6F5)4とも記す)のトルエン溶液(0.4mmol/L)を68mL/hr、エチレンを240g/L、プロピレンを414g/Lでそれぞれ連続的に装入し、圧力制御バルブは0.74MPaに設定し、重合器内部の温度を110℃に保ちながら、重合器内の液量が950mLになるよう連続的に重合反応液を抜き出した。上記全ての溶媒、モノマーおよび触媒等の装入を開始してから2時間後、重合反応液を50分間採取した。得られた重合反応液を少量の塩酸を含む1.5リットルのメタノール(750mL)とアセトン(750mL)の混合液中に加え重合体を析出させた。メタノールで洗浄後、140℃にて10時間減圧乾燥し、オレフィン系樹脂186gを得た。得られたオレフィン系樹脂(α-1)の分析結果を表1に示す。
化合物(2)の代わりに化合物(3)を用いた以外は実施例1と同様に行った。得られたオレフィン系樹脂(α'-1)の分析結果を表1に示す。
よって、エチレン架橋部を有する適切な触媒を組み合わせることにより、単段反応で主鎖と側鎖とで組成の異なるグラフト共重合体の合成が可能であった。
Claims (4)
- 下記化合物[A]および[B]を含む重合触媒の存在下、単一の反応器で、エチレンと、炭素原子数3〜12のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンとを共重合させ、以下の要件(I)〜(IV)を満たすオレフィン系樹脂を製造するオレフィン系樹脂の製造方法。
(I)主鎖および側鎖から構成されるグラフト型オレフィン系重合体[R1]を含む。
(II)エチレンから導かれる繰り返し単位の割合が全繰り返し単位に対し50〜90mol%の範囲にあり、炭素原子数3〜12のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンから導かれる繰り返し単位の割合が全繰り返し単位に対し10〜50mol%(ただしエチレンから導かれる繰り返し単位と、炭素原子数3〜12のα−オレフィンから導かれる繰り返し単位との合計を100mol%とする)の範囲にある。
(III)示差走査熱量分析(DSC)によって測定された融点(Tm)が0〜100℃の範囲にある。
(IV)135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が0.1〜10dl/gの範囲にある。
[A]:ジメチルシリルビスインデニル骨格を有する配位子を含む周期表第4族の遷移金属化合物
[B]:下記一般式[B]で表わされる架橋メタロセン化合物
(式[B]中、R1、R2、R3、R4、R5、R8、R9およびR12はそれぞれ独立に水素原子、炭化水素基、ケイ素含有基またはケイ素含有基以外のヘテロ原子含有基を示し、R1〜R4のうち相互に隣り合う二つの基同士は互いに結合して環を形成していてもよい。
R6およびR11は水素原子、炭化水素基、ケイ素含有基およびケイ素含有基以外のヘテロ原子含有基から選ばれる同一の原子または同一の基であり、R7およびR10は水素原子、炭化水素基、ケイ素含有基およびケイ素含有基以外のヘテロ原子含有基から選ばれる同一の原子または同一の基であり、R6およびR7は互いに結合して環を形成していてもよく、R10およびR11は互いに結合して環を形成していてもよく;ただし、R6、R7、R10およびR11が全て水素原子であることはない。
M1はジルコニウム原子またはハフニウム原子を示す。
Qはハロゲン原子、炭化水素基、ハロゲン化炭化水素基、炭素数4〜10の中性の共役もしくは非共役ジエン、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を示し、jは1〜4の整数を示し、jが2以上の整数の場合は複数あるQはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。) - 炭素原子数3〜12のα−オレフィンがプロピレンである請求項1に記載のオレフィン系樹脂の製造方法。
- 前記グラフト型オレフィン系重合体[R1]が以下の要件(i)を満たす請求項1または2に記載のオレフィン系樹脂の製造方法。
(i) 前記側鎖が、エチレンと、炭素原子数3〜12のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンとの共重合体からなり、前記側鎖に含まれるエチレンから導かれる繰り返し単位の割合が側鎖に含まれる全繰り返し単位に対し30〜65mol%の範囲にある。 - 前記グラフト型オレフィン系重合体[R1]が以下の要件(i i)を満たす請求項1〜3のいずれかに記載のオレフィン系樹脂の製造方法。
(i i) 前記主鎖が、エチレンと、炭素原子数3〜12のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンとの共重合体からなり、前記主鎖に含まれるエチレンから導かれる繰り返し単位の割合が主鎖に含まれる全繰り返し単位に対し74〜92mol%の範囲にある。
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