JPS6036203B2 - プロピレン−エチレンブロツク共重合体の製造方法 - Google Patents

プロピレン−エチレンブロツク共重合体の製造方法

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JPS6036203B2
JPS6036203B2 JP3053481A JP3053481A JPS6036203B2 JP S6036203 B2 JPS6036203 B2 JP S6036203B2 JP 3053481 A JP3053481 A JP 3053481A JP 3053481 A JP3053481 A JP 3053481A JP S6036203 B2 JPS6036203 B2 JP S6036203B2
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propylene
polymerization
ethylene
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block copolymer
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正 浅沼
一郎 藤隠
進隆 内川
哲之助 潮村
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐衝撃性、剛性等のすぐれた物性を有するプロ
ピレンーェチレンフロック共重合体の製造方法に関し、
さらに詳しくは、高活性、高立体規則性を有する触媒を
用いて実質的に不活性溶媒の存在しない塊状重合法です
ぐれた物性を有するプロピレン−エチレンフロツク共重
合体の製造方法に関する。
チーグラー及びナッタらによる立体規則性触媒の発明以
釆結晶性ポリオレフィンはすぐれた剛性、耐熱性を有し
、又その成形品が軽量であることなどすぐれた性質を有
する汎用樹脂として近来その生産量は世界的に増大して
いる。
しかしながら結晶性ポリプロピレンでは低温で脆いとい
う欠点を有するため低温で耐衝撃性を要求される用途に
は使用しにくい。この欠点を改良する方法についてはす
でに多くの研究、開発がなされ、種々の改良法が提案さ
れている。中でも工業的に有用な方法としてプロピレン
と他のオレフイン特にエチレンをブロック共重合する方
法が、例えば侍公昭38−14834、特公昭39−1
830特公昭39−15535などで提案されている。
しかしながらこれらの方法で製造されたブロックコポリ
マ一は結晶性ポリプロピレンと比較して成形加工品の剛
性、透明性が低く、衝撃或は折りまげにより変形させる
と変形部が白化するなどの欠点を有する。これらの問題
の解決のため3段階に分けてブロック共重合を行う方法
がたとえば特公昭44−20621、袴公昭49一24
593などで提案され、得られるブロックコポリマ−の
物性は非常に優れたものである。しかしながらこれらの
方法では比較的低活性の触媒を用い、また不活性溶媒例
えばnHへブタン等を用いているため触媒務澄の除去、
不活性溶媒の回収が必要であり従って後処理工程が非常
に複雑であり、又、不活性溶媒可溶のポリマーがかなり
多く製造コストを大幅に高めている。一方実質的に不活
性溶媒を使用しない塊状重合法、気相重合法によりブロ
ックコポリマーを得る方法は、たとえば特公昭42一1
74総、特関昭49一120980持関昭52−368
4等で提案されている。
これらの方法では実質的に不活性溶媒を使用しないため
溶媒の回収工程は省略され重合体の乾燥工程も大幅に簡
略化されているが触媒の活性が低いため触媒残澄の除去
を必要とする。また塊状重合法、気相重合法では、得ら
れるポリマーの物性に悪影響を与えまたそれ自身では殆
んど価値のない低分子量、低結晶性重合体の除去が困難
なため、得られた重合体の物性が低下したり、また粘着
性のため重合体の取り扱いが困難となる。本発明の目的
は耐衝撃性と高い剛性等のすぐれた物性を有するプロピ
レンーェチレンブロック共重合体を提供することにある
。
本発明の他の目的は重合時又は生成ポリマーの乾燥時な
どにポリマーの装置への付着とかポリマーの団塊化など
の製造上の困難がなく、又触媒浅漬及び低分子量、低結
晶性重合体を実質的に除去することなくプロピレンーェ
チレンブロック共重合体を製造する方法を提供すること
にある。
本発明は立体規則性触媒を用いて多段階の重合によりプ
ロピレンーェチレンブロック共重合体を製造する方法に
おいて、m 該立体規則性触媒が{ィ}少なくともMg
,Ti及びCIを含有する固体触媒、(口}有機アルミ
ニウム化合物とげ少なくとも1個のC−○及び/又はC
−N結合を有する炭素数2〜2の固の電子供与性化合物
からなる触媒であって、該固体触媒の夕当り生成重合体
の夕で表わされる活性が4000以上であり、{2)第
1段階ではプロピレン単独か又はエチレンノプロピレン
の反応が6/94重量比以下の範囲で65qo〜85午
0で不活性溶媒が実質的に存在しないプロピレン自身を
溶媒とする塊状重合を行ない、上記重合量の割合は全重
合量の60〜95重量比であり、【3’後に続く工程の
中少なくとも一つの段階ではエチレンノプロピレンの反
応比が15/85〜95/5重量比の範囲で30oo〜
65q0で前記定義の塊状重合を行うことを特徴とする
、プロピレンーェチレンブロック共重合体の製造方法に
関する。
本発明に用いる高活性な高立体規則触媒の一成分は少な
くともMg,Ti及びCIを含有する固体触媒であり、
該固体触媒は種々の方法で得られるが、例えば本発明者
の一部がすでに特関昭54一103494、椿関昭54
−li6079袴開昭55−102606号公報等で提
案しているような触媒を用いることができる。具体的に
は無水のハロゲン化マグネシウム(たとえば塩化マグネ
シウム)と種々の有機アルミニウム化合物、例えば芳香
族オルソカルボン酸ェステル、少なくとも一つのアルコ
キシ基を有する有機ケイ素化合物とハロゲン化炭化水素
、オルソカルボン酸ェステルとハロゲン化炭化水素、カ
ルボン酸ェステルとNC13との鍔体等を共粉砕したも
のをハロゲン化チタンで熱処理することにより固体触媒
を得ることができる。或いは不活性溶媒に可溶な有機マ
グネシウム化合物(グリニャール試薬を含む)を種々の
ハロゲン化剤を反応させることにより不活性溶媒に不溶
なMg,CIを含有する固体担体を合成し、さらに電子
供与性化合物、ハロゲン化チタンで処理することによっ
ても得られる。次に触媒の一成分である有機アルミニウ
ム化合物としては、一般式AIRmX3‐m(式中:R
は炭素数1〜12の炭化水素残基、Xはハロゲン原子、
かつ1<m<3)で表わされる有機アルミニウム化合物
が好ましく用いられる。
たとえば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−n−へキシルアルミニウム、ジエチル
アルミニウムモノグロライド、エチルアルミニウムジク
ロラィドなどが単独で、又は2種以上混合して用いられ
る。さらに触媒の一成分である少なくとも1個のC−○
及び/又はC−N結合を有する炭素数2〜20個の化合
物としては、ェステル、エーテル、オルソヱステル、ア
ルコキシケィ素、アミン、アミド、リン酸ェステル等が
用いられより具体的には、安息香酸エチル、トルィル酸
エチル、オルソ安息香酸エチル、テトラェトキシシラン
、フェニルトリエトキシシラン、ジブチルエーテル、ト
リェチルアミン、ジメチルアニリン、リン酸トリェチル
等が好ましく用いられる。
本発明で用いる触媒を構成する3成分の使用割合は任意
であり、又その適当な範囲は、用いる化合物によって異
なるが、一般には固体触媒中のTilモルに対して有機
アルミニウム化合物は1〜500モルの範囲であり、C
−○又はC−N結合含有化合物は1〜250モルの範囲
である。
固体触媒の夕当り生成ポリマーの夕数で表わされる触媒
活性は4000以上である。400氏未満の場合は得ら
れる共重合体中に物性に悪影響を与える触媒残澄が多量
に存在することになり好ましくない。
本発明の方法において、多段階の重合工程における第一
段階ではプロピレン単独或いはエチレン/プロピレンの
反応比が6/94重量比以下で6500〜8500の温
度で、不活性溶媒が実質的に存在しない塊状重合が行わ
れる。
第1段階でプロピレン単独はエチレン/プロピレンの反
応比が6/94重量比以下で重合を行なうことにより、
かさ比重の大きい、粘着性のないパウダーを与える、第
1段階の重合をエチレン/プロピレンの反応比が6/9
4重量比をこえる割合で行なうと、得られるパウダーの
かさ比重が小さく、又パウダーの粘着性が高いため、乾
燥時団塊化が起ったり、あるいはプロピレン可溶のポリ
マーが増加して配管類の閉塞生じたり、更に重合熱の除
去が著しく困難になる。必要に応じて第1段階をさらに
2段階に分け初めにプロピレンのみの重合を全軍合量の
5重量%以上行い、次にエチレン/プロピレンの反応比
が6/94重量比以下で重合を行なってもよい。又第一
段階或はその他の段階でプロピレン単独或はエチレン/
プロピレンの反応比を6/94重量比以下で重合を行う
場合、650 〜85ooで行うことにより高活性で高
立体規則性ポリマーを与えることができる。6500未
満の温度では立体規則性が低下するため、得られるポリ
マーの剛性が低下したり、プロピレン可溶性のポリマー
が増加し乾燥時団塊化が起ったりする。
又さらに触媒の活性も低下する。一方8−oをこえると
得られるポリマーのかご比重が低下するための単位容積
当りの生産性が低下するとともに、触媒の活性の低下が
早くなる。さらには重合圧力が大きくなり、反応機が高
価なものとなり経済的でない。次に第一段階に続く工程
の中少なくとも一つの段階ではエチレン/プロピレンの
反応比が15/85〜95′5重量比の範囲で30〜6
5qo、好ましくは45〜55ooで塊状重合が行われ
る。
これは耐衝撃性の優れたプロピレンーェチレンコポリマ
ーを得るためには必須の段階である。必要に応じて15
/85〜95/5重量比の範囲での重合工程はたとえは
エチレン/プロピレソの反応比15′85〜60/40
の重量比で重合する段階と50/50〜95/5重量比
の範囲で重合する段階の2段階に分けて重合すること、
或いは連続的に15/85〜95/5の範囲内でエチレ
ン/プロピレンの反応比を変えて重合することももちろ
ん可能である。上記の重合を65こ0とこえて行うとプ
ロピレンに多量のポリマーが溶出すので常法の炉過或し
、はプロピレン等により向流洗浄等の操作を行う精製工
程において、商品としてほとんど価値のない低分子量、
低結晶ポリマーを多量に副成し、製品のコストを高める
ことになり、またそのまま過剰の禾反応モノマーを蒸発
除去して製品をうる場合には、プロピレンに溶解したポ
リマーが折出してパウダーの表面に付着するため、パウ
ダーの粘着性が増し団塊化が起る。
またポリマーのかご比重も大きく低下するため、単位容
積当りの生産・性が大副に低下する。さらには、エチレ
ン/ブロヒレンの反応比の大きい重合を行う場合温度が
650以上になると重合圧力が非常に高くなり反応容器
その他の機器が高価なものとなる。一方3000禾満の
温度で重合を行なうには通常の冷却用水では、重合熱の
除去が困難であるので、特別の冷却用設備を必要としさ
らには重合活性が大幅に低下するため単位時間当りの生
産量を低下することになる。プロピレン単独かエチレン
/プロピレンの反応比が6/94重量比以下の範囲で6
5〜8500で重合する量が全軍合量の60〜95重量
%であることは得られるブロックコモポリマ−の耐衝撃
性と、剛性をバランスよく保っために必要であり60%
未満では剛性を著しく低下させ、95%をこえるときは
耐衝撃性が大きく低下する。
本発明の方法を用いることにより、耐衝撃性と剛性のす
ぐれたポリマーを、事実上触媒残澄及びほとんど価値の
ない低分子量、低結晶性ポリマーを除くことなく効率よ
く与えることができ工業的に非常に有意義である。以下
に実施例により本発明をさらに詳しく設明する。
なお実施例及び比較例において、メトロフローインデッ
クス(以下MIと略記): AS
TMD1238曲げ剛性度: ASTMD
747一63アイゾツト(ノツチ付):ASTMD25
6−56 デュポン: JISK6718に
基づいて、MIは230℃、荷重2.16k9の条件で
、曲げ剛性度は20ooの条件で、またアィゾツト及び
デュポン衝撃強度は20午0及び−10午0の条件でそ
れぞれ測定した。
極限粘度数(以下りと略記)は13500、テトラリン
溶液で測定した。ァィソタクティックィンデックス(以
下11と略記)は沸騰n−へブタン抽出残(%)全ポリ
マー として算出された。
実施例 1 ‘i’固体触媒の合成: 直径12肋の鋼球9k9の入った内容積4その粉砕用ポ
ットを4個装備した振動ミルを用意する。
各ポットに窒素雰囲気中で塩化マグネシウム300夕、
テトラェトキシシラン30叫及び1,2ージクロロェタ
ン60の‘を加え4餌時間粉砕した。充分に乾燥し窒素
雰囲気とした50そのオートクレープに上記粉砕物3k
9、4塩化チタン20〆を加えて80ooで15分間網
拝ののちデカンテーションで上燈液を除く洗浄操作を7
回繰返した後、さらにnーヘプタン20そを追加して固
体触媒スラリーとした。固体触媒スラリーの一部をサン
プリングし、n−へブタンを蒸発させ分析したところ固
体触媒中に2.01重量%のTiを含有していた。{i
i} 充分に乾燥し窒素で置換し、さらにプロピレンで
置換したジャケット付きの100そのオートクレープに
プロビレンを25k9装入する。
一方1そのフラスコにnーヘプタン500奴、ジェチル
アルミニウムクロライド4.8の‘、p−トルイル酸メ
チル2.8の‘、上記固体触媒1夕入れ、室温で2分間
損拝した後、トリエチルアルミニウム1の‘を加えたも
を上記10そのオートクレープに圧入し、さらに水素を
20Nそ圧入した。ジャケットに岡水を通じて、内温を
75こ0に保ちながら、水素濃度が5.4vol%にな
るように水素を装入した。一方57叫のn−へブタンに
3の‘のトリエチルアルミニウムを溶解したものを、0
.5の‘/肋で上記オートクレープへ装入した。トルヱ
チルアルミニウムを連続で装入しながら2時間プロピレ
ン重合した後ジャケットに冷水を通じ内温を50oCに
すると同時に気相部をパージして、水素濃度を下げなが
ら、液状プロピレン5kgを装入した。水素濃度が0.
5vol%程度となったところでエチレン及び水素を装
入して重合圧力29.5k9/めで、エチレン、及び水
素の気相濃度をそれぞれ35.0モル%、0.49相濃
度をそれぞれ35.0モル%、0.45vol%に保ち
乍ら7.5分間重合を行ない、さらに重合圧力が3.2
5kg/のになるようエチレンを一括添加して気相濃度
をエチレン40.0モル%、水素0.4仇ol%に保っ
て5000で2分間重合した。その後直ちにィソプロパ
ノール50の‘を圧入して重合を停止し、未反応のエチ
レン、プロピレンをパージして、プロピレン−エチレン
ブロック共重合体12.5k9を得た。このパウダーを
60oo、15仇吻日夕で10間減圧乾燥した結果、1
2.1k9の白色のパウダーが団塊化するこなく得られ
た。パウダーの物性及び通常の添加剤を加えて造粒した
のち、常法によりその物性を測定した結果を第2に示す
。剛性及び衝撃のバランスが非常にすぐれたものである
ことが分る。図面はエチレンノプロピレン反応比(重量
比)とエチレン分圧(気圧)との関係を示す。
50ooにおいて実施例1の触媒を用いてモデル実験を
行なった結果をグラフで示す。
このグラフにより第1表における第2段階及び第3段の
エチレン濃度に対応するエチレン/プロピレン反応比が
推定される。実施例 2 実施例1の{iーで得た固体触媒を用いて、表1の条件
で重合を行ない、実施例1の(ii}と同様物性を測定
した結果を表2に示す。
剛性は若干低下するが耐衝撃性が大幅に改善される。比
較例 1 第1段目の重合温度を50o0とし、重合時間を延長し
、トルェチルアルミニウムを第1段目の重合時間で全量
の希釈液が装入されるように0.28の【/hで装入し
た他は実施例1と同様に重合した。
パウダーの乾燥時団塊化したので小さく〈だいてさらに
1餌時間乾燥した。重合条件及び物性は表1,2に示す
。剛性の低下が大きい。比較例 2 第1段目の重合温度は実施例1と同様にし、第2段目を
表1に示す条件で7000で重合を行なった。
未反応のモノマーをパージしたのち、パウダーが団塊化
したため、物性測定用に一部取り出し、残りはへブタン
を追加しスラリーに取り出して乾燥秤量した。かさ比重
が非常に低い(実施例1の0.36に対し0.18夕/
机上)ため造粒時の操作が困難であった。物性について
は表2に示す。比較例 3触媒としてTIC13・1/
泌IC13粉砕物〔邦チタン社製AA触媒(TAC)〕
2夕とジェチルアルミニウムクロラィド4の‘を用いて
、7000で表1に示す条件で第一段の重合を行ない、
さらに5000で第2段の重合を行なった。
重合終了後未反応のモノマ−をパージした。パウダーが
団塊化したため物性測定用に一部取り出し残りはへブタ
ンを追加しスラリーにして取り出し乾燥秤量した。実施
例1と同様に通常の添加剤を加えて造粒したが黄色に着
色していた。実施例 3 実施例1の(i}の固体触媒を用い、‘ii’と同様の
触媒の菱入方法で、初めの10分間は、プロピレンのみ
を袋入し、その後エチレンを2夕/側で袋入しながら、
110分間重合した他は、実施例1のtii’と同様の
操作で表1に示す条件で重合した。
結果は表2に示す。剛性及び耐衝撃性が若干低下してい
るが透明性の極めてすぐれたものであった。1肌の厚み
のプレスシートの光線透過率を測定すると実施例1の共
重合体では70%以下であったのに比較して83%であ
った。
辻 縦 イロ 柵 船 班 桑 船
【図面の簡単な説明】
エチレンノプロピレン反応比(重量比)とェチレン分圧
(気圧)との間の関係を示すグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 立体規則性触媒を用いて多段階の重合によるプロピ
    レン−エチレンブロツク共重合体を製造する方法におい
    て、(1)該立体規則性触媒が(イ)ハロゲン化マグネ
    シウムと電子供与性化合物からなる担体をハロゲン化チ
    タンで処理して得た固体触媒と(ロ)有機アルミニウム
    化合物と(ハ)エステル、エーテル、オルソエステル、
    アルコキシケイ素、アミン、アミド、リン酸エステルか
    ら選ばれる化合物からなる触媒であつて、該固体触媒の
    g当り生成重合体のg数で表わされる活生が4000以
    上であり、(2)第1段階ではプロピレン単独か又はエ
    チレン/プロピレンの反応が6/94重量比以下の範囲
    で65℃〜85℃で不活性溶媒が実質的に存在しないプ
    ロピレン自身を溶媒とする塊状重合を行ない、上記重合
    量の割合は全重合量の60〜95重量比であり、(3)
    後に続く工程の中少なくとも一つの段階ではエチレン/
    プロピレンの反応比が15/85〜95/5重量比の範
    囲で30℃〜65℃で前記定義の塊状重合を行うことを
    特徴とする、プロピレン−エチレンブロツク共重合体の
    製造方法。
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JP4568980B2 (ja) * 1999-11-02 2010-10-27 チッソ株式会社 プロピレン系ブロック共重合体組成物
EP2101973B1 (en) 2007-08-27 2016-01-06 Borealis Technology OY Equipment and process for producing polymer pellets
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