説明

エチレンのホモポリマーおよびコポリマー

【課題】広い分子量分布と優秀な強靱性と向上した処理性とを有するエチレンホモポリマーおよびコポリマーにつき開示する。
【課題を解決するための手段】
これらポリマーは、単一メタロセン触媒の使用により単一の反応器に気相で作成することができる。典型的には0.85〜0.95の密度を有するこれらポリマーは特にその溶融強度(MS)および長鎖分枝(LCB)特性により規定され、低密度フィルム用途に使用するのに特に適している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、新規なポリマー、特に広分子量分布と強靱性と向上した処理性とを有する新規なコポリマーに関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、メタロセン触媒の導入に基づきポリオレフィンコポリマーの製造にて多くの進歩がなされている。メタロセン触媒は、一般に従来のチーグラー触媒よりも高い活性を有するという利点を与え、単一部位の性質である触媒として通常説明されている。その単一部位性のため、メタロセン触媒により製造されるポリオレフィンコポリマーはしばしばその分子構造が極めて均一である。たとえば、従来のチーグラー製造物質と比較し、これらは比較的狭い分子量分布(MWD)および狭い単鎖分枝分布(SCBD)を有する。メタロセン生成物の或る種の性質は狭いMWDにより向上されるが、しばしばこれら物質を有用な物品およびフィルムまで処理する際にチーグラー製造物質と比べ困難に遭遇する。さらに、メタロセン製造物質のSCBDにおける均一性は或る種の構造体を容易には得ることを可能にしない。
【0003】
処理性を向上させる手法は長鎖分枝(LCB)を含ませることであり、これは有利な性質を損傷することなく処理性を向上させる観点から特に望ましい。特許文献1−5:米国特許第5,272,236号;第5,278,272号;第5,380,810号およびEP659,773号、EP676,421号)は長鎖分枝を有するポリオレフィンの製造に関するものである。
【0004】
他の手法は、フィルムもしくは物品まで加工する前にポリマーにポリマー処理助剤を添加することである。これは余計な処理を必要とし、高価となる。
【0005】
この問題に対する異なる手法は個々のポリマー物質の配合物もしくは混合物である組成物を作成することであり、その目的は処理問題を最小化しながら所定成分の有利な性質を最大化させることにある。これは生成される物質のコストを増大させる余計な処理を必要とする[特許文献6−13:米国特許第4,598,128号;第4,547,551号;第5,408,004号;第5,382,630号;第5,383,631号;および第5,326,602号;並びにWO94/22948号およびWO95/25141号(典型的な配合物に関する)]。
【0006】
処理問題の解決策を与えると共にSCBDを変化させる他の方法は、材料をたとえば一連の反応器におけるような異なる反応器条件下で一連の重合により製造する各種のカスケード過程の開発であった。実質的に、配合物に或る程度類似する物質が、たとえば分子量分布のような各種の物理的性質の1つより多い様相で製造される。優秀な処理特性を有するポリオレフィン組成物をこのように作成しうるが、これら方法は単一反応器の使用に比べ高価かつ複雑である。興味ある方法が特許文献14−17:米国特許第5,442,018号、WO95/26990号、WO95/07942号およびWO95/10548号に開示されている。
【0007】
処理性を改善すると共にSCBDを変化させる他の有力可能な手法は多成分触媒を使用することであった。或る種の場合、同一の支持体にメタロセン触媒と慣用のチーグラー・ナッタ触媒とを有する触媒がマルチモダル物質を製造すべく使用される。他の場合、2種のメタロセン触媒がポリオレフィン重合に使用されている。異なる分子量の各成分および組成物は、単一群の重合条件下で操作される単一反応器で製造される。この手法は、処理制御および触媒作成の観点から困難である。興味ある触媒性が特許文献18−19:WO95/11264号およびEP676,418号に開示されている。
【0008】
特許文献20:WO96/04290号は、エチレンコポリマーを作成する本発明の好適メタロセン錯体の使用を教示している。特に、その例44および45は気相技術を用いるポリマーの製造を教示している。その各例はバッチ方式における1時間もしくはそれ未満での操作のみを記載しており、初期ポリマー床組成の詳細については示していない。
【0009】
特許文献21−22:US5462999号およびUS5405922号は、シリカ支持メタロセン触媒を用いる気相でのエチレンコポリマーの製造を教示している。しかしながら、これら例に従って製造される生成物は長鎖分枝を含まず、特に本発明にて開示するパラメータδ(MS)/δ(P)およびδ(MS)/δ(logγ)よりも低い数値を有する。
【0010】
特許文献23:EP676421号も、支持メタロセン触媒を用いる気相でのコポリマーの製造を教示している。このEP特許の各例で製造される生成物も一般に本発明に開示するパラメータδ(MS)/δ(P)およびδ(MS)/δ(logγ)よりも低い数値を有する。
【0011】
特許文献24−25:EP452920号およびEP495099号は、メタロセン触媒を用いるエチレンコポリマーの製造につき教示している。この場合も、そこに含まれる各例は下記する所望特性の幾つかもしくは全部を含む生成物を生成しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】米国特許第5,272,236号
【特許文献2】米国特許第5,278,272号
【特許文献3】米国特許第5,380,810号
【特許文献4】EP659,773号
【特許文献5】EP676,421号
【特許文献6】米国特許第4,598,128号
【特許文献7】米国特許第4,547,551号
【特許文献8】米国特許第5,408,004号
【特許文献9】米国特許第5,382,630号
【特許文献10】米国特許第5,383,631号
【特許文献11】米国特許第5,326,602号
【特許文献12】WO94/22948号
【特許文献13】WO95/25141号
【特許文献14】米国特許第5,442,018号
【特許文献15】WO95/26990号
【特許文献16】WO95/07942号
【特許文献17】WO95/10548号
【特許文献18】WO95/11264号
【特許文献19】EP676,418号
【特許文献20】WO96/04290号
【特許文献21】米国特許第5462999号
【特許文献22】米国特許第5405922号
【特許文献23】EP676421号
【特許文献24】EP452920号
【特許文献25】EP495099号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
極めて処理容易であると共に好ましくは単一の反応器を用いる重合法で好ましくは支持された単一メタロセン触媒系を用い、好ましくは気相にて半連続的または好ましくは単一群の反応器条件下で連続的に操作して製造されるポリオレフィンコポリマー組成物を製造しうることが望ましい。
【0014】
さらに、高分枝低密度ポリエチレン(LDPE)と同様な処理性および衝撃強度を有するポリマーを製造することも望ましい。
【0015】
さらに低密度ポリエチレンフィルム用途にて使用するのに適する上記性質を持ったポリマーを製造することも極めて望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0016】
今回、向上した処理性を有すると共に特定の溶融強度特性を有するエチレンとα−オレフィンとのコポリマーを製造しうることが判明した。この種のコポリマーは有利には単一の気相流動床反応器を用い単一のメタロセン触媒系を使用して製造される。
【0017】
従って、本発明の第1面によれば、エチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーにおいて:(a) 0.9未満もしくはそれに等しい長鎖分枝g′値と、(b) 0.6より大の導関数δ(MS)/δ(P)の数値[ここでMSはcNにおけるコポリマーの溶融強度であり、PはMPaで表した(単位の)コポリマーの押出圧力である]とを有することを特徴とするコポリマーが提供される。
【0018】
本発明の第2面においては、エチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーにおいて:(a) 0.9未満もしくはそれに等しい長鎖分枝g′値と、(b) 7.5より大の導関数δ(MS)/δ(logγ)の数値[ここでMSはcNで表したコポリマーの溶融強度であり、γは秒-1で表したコポリマーの剪断速度である]とを有することを特徴とするコポリマーが提供される。
【0019】
さらに本発明によれば:(a) 0.6より大の導関数δ(MS)/δ(P)の数値と、(b) コポリマーの場合は8未満およびホモポリマーの場合は6未満のMw/Mn値[ここでMSはcNで表したコポリマーもしくはホモポリマーの溶融強度であり、PはMPaで表したコポリマーもしくはホモポリマーの押出圧力であり、Mw/Mnはゲル透過クロマトグラフィーにより測定されるコポリマーもしくはホモポリマーの重量平均分子量と数平均分子量との比である]とを有することを特徴とするエチレンのホモポリマーまたはエチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーが提供される。
【0020】
導関数値δ(MS)/δ(P)は好ましくは≧0.75、より好ましくは≧0.8である。
【0021】
ここに記載した本発明の他面においては:(a) 7.5より大の導関数δ(MS)/δ(logγ)の数値と、(b) 6.5未満のMw/Mn値[MSはcNで表したコポリマーの溶融強度であり、γは秒-1で表したコポリマーの剪断速度であり、Mw/Mnはゲル透過クロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量と数平均分子量との比である]とを有することを特徴とするエチレンのホモポリマーまたはエチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーが提供される。
【0022】
他面において本発明は、エチレンのホモポリマーまたはエチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーであり、前記ホモポリマーもしくはコポリマーは約0.6〜約0.9の長鎖分枝g′値を有する。この面の本発明のホモポリマーおよびコポリマーは(a)0.6より大の導関数δ(MS)/δ(P)の数値、または(b)7.5より大の導関数値δ(MS)/δ(logγ)の数値のいずれかまたは両者を有することもでき、ここでMSはcNで表したコポリマーの溶融強度であり、PはMPaで表したコポリマーの押出圧力であり、γは秒-1で表したコポリマーの剪断速度である。
【発明の効果】
【0023】
上記した本発明のホモポリマーおよびコポリマーは、産業用途につき処理する場合相当な速度の利点を示す。すなわち、現在まで知られた生成物と比べ、本発明のホモポリマーおよびコポリマーは従来公知の同等なメルトインデックスを有するポリマーよりも低い溶融圧力および低い動力消費にて一層低い溶融温度で処理することができる。代案として、同じ外部条件につき一層高い処理量を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】190℃における押出し圧力に伴う溶融強度(MS)の変動を示す説明図である。
【図2】190℃における剪断速度に伴う溶融強度(MS)の変動を示す説明図である。
【図3】190℃におけるメルトフロー速度(2.16kg)に伴うδ(MS)/δ(P)の変動を示す説明図である。
【図4】190℃におけるメルトフロー速度(2.16kg)に伴うδ(MS)/δ(logγ)の変動を示す説明図である。
【図5】190℃におけるMw/Mnに伴うδ(MS)/δ(P)の変動を示す説明図である。
【図6】190℃におけるMw/Mnに伴うδ(MS)/δ(logγ)の変動を示す説明図である。
【図7】190℃における長鎖分枝パラメータg′に伴うδ(MS)/δ(P)の変動を示す説明図である。
【図8】190℃における長鎖分枝パラメータg′に伴うδ(MS)/δ(logγ)の変動を示す説明図である。
【図9】190℃における流れ活性化エネルギ(Ea)に伴うδ(MS)/δ(P)の変動を示す説明図である。
【図10】190℃における流れ活性化エネルギ(Ea)に伴うδ(MS)/δ(logγ)の変動を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
長鎖分枝パラメータg′は、オンライン粘度測定データにおけるゲル透過クロマトグラフィーデータ(GPC)から計算することができる。
【0026】
本発明は長鎖分枝を有するホモポリマーおよびコポリマーのみに全特徴を限定するものでないが、本発明のホモポリマーおよびコポリマーは全てこの特徴を有することが好ましい。この種の場合、本発明の全コポリマーにつき長鎖分枝パラメータg′の数値は0.9未満、好ましくは0.8未満、或いは好ましくは0.5より大とすべきである。好ましくはパラメータは約0.5〜約0.9の範囲、好ましくは0.55〜0.85の範囲、より好ましくは約0.6〜約0.8の範囲、特に好ましくは0.65〜0.8の範囲にある。ホモポリマーにつきg′パラメータは約0.6〜約0.9、より好ましくは0.6〜0.8、特に好ましくは0.65〜0.8の範囲とすべきである。
【0027】
溶融強度(MS)、押出圧力(P)および剪断速度(γ)パラメータに関する限り、ポリマーにつきこれらを測定する方法は当業者に周知されている。MSパラメータを測定することにより、たとえば2つの導関数δ(MS)/δ(P)およびδ(MS)/δ(logγ)を計算しうるグラフ上の関係を作成することができる。500/Sの剪断速度における溶融強度MSおよび押出圧力もこのようにして計算することができる。本発明はその全特徴にてこれら導関数のいずれか或いは両者が臨界パラメータであるホモポリマーおよびコポリマーのみに限定されるものでないが、本発明のホモポリマーおよびコポリマーは全て次の数字的制約の少なくとも1つ、好ましくは両者を満たすことが好ましい。導関数δ(MS)/δ(P)に関する限り、これは0.6より大、望ましくは0.65より大、より望ましくは0.7より大、特に望ましくは0.80より大とすべきである。好ましくは導関数δ(MS)/δ(P)の数値は0.6より大〜1.5未満の範囲、より好ましくは0.65〜1.4未満、一層好ましくは0.7〜1.3、特に好ましくは0.8〜1.2の範囲とすべきである。
【0028】
導関数δ(MS)/δ(logγ)は7.5より大、望ましくは7.75もしくはそれより大、より望ましくは8.0もしくはそれより大とすべきである。好ましくは、この導関数の数値は7.5より大〜15.0の範囲、より好ましくは7.75〜13.0、特に好ましくは8.0〜12.0の範囲にある。
【0029】
本発明によるコポリマーは、動的レオメトリーにより測定される活性化エネルギEaに関し規定することもできる。すなわち本発明の他面によれば、エチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーであって:
(a) 40kJモルより大もしくはそれに等しい数値の活性化エネルギEaと、
(b) 0.6より大の導関数δ(MS)/δ(P)の数値[ここでMSはcNで表したコポリマーの溶融強度であり、PはMPaで表したコポリマーの押出圧力である]と
を有するコポリマーが提供される。Eaは動的レオメトリーにより測定される。
【0030】
好ましくは導関数δ(MS)/δ(P)の数値は0.65より大、特に好ましくは0.75より大である。
【0031】
導関数は関係式
0.65≦δ(MS)/δ(P)≦1.4
好ましくは
0.7≦δ(MS)/δ(P)≦1.2
により示すこともできる。
【0032】
さらに本発明の他面においては:
(a) 40kJ/モルより大もしくはそれに等しい数値の活性化エネルギEaと、
(b) 7.5より大の導関数δ(MS)/δ(logγ)の数値[ここでMSはcNで表したコポリマーの溶融強度であり、γは秒-1で表したコポリマーの剪断速度である]と
を有するエチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーも提供される。Eaは動的レオメトリーにより測定される。
【0033】
好ましくは導関数δ(MS)/δ(logγ)の数値は7.5より大、特に好ましくは8.0より大である。
【0034】
導関数は関係式
8.0≦δ(MS)/δ(logγ)≦12により示すこともできる。
【0035】
たとえばフィルム処理における通常のポリマー押し出しにおいては、処理量割合は一般に高く、対応の剪断速度は500/sの領域またはそれより大であると予想される。毛細管レオメータおよびレオテンの両者を用い500/sの剪断速度にて測定される剪断粘度η(500/s)、押出圧力P(500/s)および溶融強度MS(500/s)が、ポリマーの処理性を特性化すべく使用されている(表2)。
本発明はその全特徴にこれらパラメータが臨界的であるホモポリマーおよびコポリマーのみに限定されないが、本発明のホモポリマーおよびコポリマーは全て13cNより大、望ましくは15cNより大、より望ましくは16cNもしくはそれより大のMS(500/s)を有し、P(500/s)値は19MPa未満もしくはそれに等しく、望ましくは18MPaもしくはそれ未満、より望ましくは17.5MPaもしくはそれ未満とすべきであり、η(500/s)は430Pa.s未満もしくはそれに等しく、望ましくは400Pa.sもしくはそれ未満、より望ましくは300Pa.sもしくはそれ未満とすべきである。
【0036】
他面において本発明によれば:
(a) 0.9未満もしくはそれに等しい長鎖分枝g′値と、
(b) 関係式:
MS(500/s)>もしくは=P(500/s)−4.5
MS(500/s)>もしくは=P(500/s)−4(望ましくは)
MS(500/s)>もしくは=P(500/s)−3.5(より望ましくは)
[ここでMSはcNにおけるコポリマーの溶融強度であり、PはMPaにおけるコポリマーの押出圧力であり、これらは全てローサンド毛細管レオメータおよびゲットフェルト・レオテンスを用い500/sの剪断速度で測定される]
を満足させる溶融強度MS(500/s)および押出圧力P(500/s)とを有するエチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーが提供される。
【0037】
さらに本発明によれば:
(a) 40kJ/モルより大もしくはそれに等しい数値の活性化エネルギEaと、
(b) 次の関係式:
MS(500/s)>もしくは=P(500/s)−4.5
MS(500/s)>もしくは=P(500/s)−4(望ましくは)
MS(500/s)>もしくは=P(500/s)−3.5(より望ましくは)
[ここでMSはcNで表したコポリマーの溶融強度であり、PはMPaで表したコポリマーの押出圧力であり、これらは全てローサンド毛細管レオメータおよびゲットフェルト・レオテンスを用い500/sの剪断速度で測定される]
を満足させる溶融強度MS(500/s)および押出圧力P(500/s)とを有するエチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーも提供される。Eaは動的レオメトリーにより測定される。
【0038】
他面において本発明によれば、次の関係式:
(a) MS(500/s)>もしくは=1.13(Mw/Mn)+9.5を満足させる溶融強度MS(500/s)およびMw/Mn値と、
(b) 次の関係式:
MS(500/s)>もしくは=P(500/s)−4.5
MS(500/s)>もしくは=P(500/s)−4(望ましくは)
MS(500/s)>もしくは=P(500/s)−3.5(より望ましくは)
[ここでMSはcNで表したコポリマーの溶融強度であり、PはMPaで表したコポリマーの押出圧力であり、これらは全てローサンド毛細管レオメータおよびゲットフェルト・レオテンスを用いて500/sの剪断速度で測定される]
を満足させる溶融強度MS(500/s)および押出圧力P(500/s)とを有するエチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーも提供される。Mw/Mnは、ゲルクロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量と数分子量との比である。
【0039】
他面において本発明によれば:
(a) 次の関係式:MS(500/s)>もしくは=1.13(Mw/Mn)+9.5を満足させる溶融強度MS(500/s)およびMw/Mn値と、
(b) 次の関係式:
MS(500/s)>もしくは=0.053η(500/s)−4.0
MS(500/s)>もしくは=0.053η(500/s)−3.5(望ましくは)
MS(500/s)>もしくは=0.053η(500/s)−3.0(より望ましくは)
[ここでMSはcNで表したコポリマーの溶融強度であり、ηはPa.s(パスカル)で表したコポリマーの剪断粘度であり、これらは全てローサンド毛細管レオメータおよびゲットフェルト・レオテンスを用いて500/sの剪断速度で測定される]
を満足させるよう溶融強度MS(500/s)および剪断粘度η(500/s)とを有するエチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーが提供される。Mw/Mnはゲルクロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量と数分子量との比である。
【0040】
パラメータMw/Mnは、重量平均分子量Mwと数平均分子量Mn(これらはゲル透過クロマトグラフィーにより得られる)に関する対応数値から計算される。本発明はこのパラメータが臨界的であるホモポリマーおよびコポリマーのみに限定されないが、本発明のホモポリマーおよびコポリマーは全て8未満、好ましくは7未満、より好ましくは6.5未満、特に好ましくは6未満のMw/Mn値を有することが好ましい。
【0041】
次に本発明のホモポリマーおよびコポリマーの他の特性に関し、これら物質の密度は0.8〜1.0、好ましくは0.85〜0.95、特に好ましくは0.91〜0.93の範囲とすべきである。標準技術により2.16kgの荷重で測定されるポリマーのメルトフロー比は0.01〜100dg.min-1の範囲、より好ましくは0.1〜10dg.min-1の範囲であることが好ましい。典型的には物質の重量平均分子量は25,000〜500,000、好ましくは50,000〜250,000、特に好ましくは80,000〜200,000の範囲である。本発明のコポリマーにつき、これらは先駆体コモノマーから誘導される2〜30重量%、特に好ましくは5〜20重量%の単位で構成するのが好ましい。
【0042】
本発明の特に好適なホモポリマーおよびコポリマーは、ユニモダリティーからの種々異なる程度の差を示す分子量分布(ゲル透過クロマトグラフィーにより測定)によって特性化されると思われる。或る種の場合、これら非ユニモダル特性は明瞭なバイモダリティーまたは一層高い程度のモダリティーを示す一層複雑な分布で現れる。この性質は、特に単一の反応環境にて操作される単一部位触媒に関し上記で見られたものである。
【0043】
本発明のホモポリマーおよびコポリマーは好適には、単一の反応器にて単一メタロセン触媒系の存在下に所要モノマーを連続重合させて作成される。連続重合という用語は、ホモポリマーおよびコポリマー生成物の連続的もしくは定期的抜き取りと並行して反応器へ各モノマーを連続供給しながら少なくとも顕著な時間にわたり操作される方法を意味する。好ましくは連続重合は気相にて高められた温度でポリマー粒子の流動床の存在下に行われ、流動床を内蔵する反応器の入口と出口とを連結するループの周囲に未反応モノマーを連続循環させる。2種の可能な手法の例がEP89961号、US53527947号およびUS5541270号(これらの内容を参考のためここに引用する)に記載されている。EP699213号も可能な手法を示し、ここでもこの公報を参考のため引用する。メタロセン触媒系はメタロセン錯体と活性化用助触媒とからなり、気相法の場合は好ましくは不活性キャリヤ(たとえばシリカ)に支持される。触媒系は必要に応じ予備重合させ、かつ/またはたとえばアルミニウムアルキルのような第IIIa族金属アルキル掃去剤の存在下で用いることができる。
【0044】
本発明のホモポリマーおよびコポリマーを作成すべく使用しうる適するメタロセン錯体は、1〜3個のη5結合シクロペンタジエニル、インデニルもしくはフルオレニルリガンドを有する第IVB族(すなわちチタン族)の有機金属錯体からなっている。これらリガンドは未置換またはその炭素原子の1個もしくはそれ以上にて限定はしないが1〜10個の炭素原子を有するアルキル基を包含する置換基で置換することができ、最も好適なメタロセン錯体はシクロペンタジエニル、インデニルおよびフルオレニルリガンドの少なくとも2個が二価の架橋基、たとえば1〜8個の炭素原子を有するアルキレン基または対応のシリレン、ゲルマニレン、誘導基により互いに接続されたものである。これらアルキレン、シリレンおよびゲルマニレン基は炭素および珪素骨格にて置換することができる。代案として架橋は二価のホスフィンもしくはアミノ基を用いて行うこともでき、それぞれの第3電子価は1〜8個の炭素原子を有するアルキル基またはフェニル(置換もしくは未置換)によって満たされる。
【0045】
この種の錯体におけるインデニルもしくはフルオレニルリガンドはその水素化誘導体の形態とすることもできる。
【0046】
最も好適なメタロセン錯体は次の一般式:
【化1】


[式中、Mはチタン、ジルコニウムもしくはハフニウムであり、
Dは必要に応じ1個もしくはそれ以上のヒドロカルビル基、シリル基、ヒドロカルビルシリル基、シリルヒドロカルビル基またはその混合物で置換された安定な共役ジエンであり或いはルイス塩基官能価を有することもでき、前記Dは4〜40個の非水素原子を有すると共にMと一緒にπ−錯体を形成し、
Zは1〜20個の炭素原子を有するアルキレン基またはジアルキルシリル−もしくはゲルマニル基またはアルキルホスフィンもしくはアミノ基からなる架橋基であり、
Rは水素または1〜10個の炭素原子を有するアルキルであり、
xは1〜6である]
を有するものである。
【0047】
この群における最も好適なメタロセン錯体は、X−線回折もしくはNMRにより証明されるように、Dリガンドがη3様式でM原子にπ−結合したものである。この種のメタロセン錯体は+2酸化状態にあるM原子により特性化される。
【0048】
好適錯体は、Mがジルコニウムであると共にZがエチレン(CH2CH2)であるものである。
【0049】
Dリガンドは特に好ましくは次の群から選択される:s−trans−η4,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン;s−trans−η4−3−メチル−1,3−ペンタジエン;s−trans−η4−1,4−ジベンジル−1,3−ブタジエン;s−trans−η4−2,4−ヘキサジエン;s−trans−η4−1,4−ジトリル−1,3−ブタジエン;s−trans−η4−1,4−ビス(トリメチルシリル)−1,3−ブタジエン;s−cis−η4−1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン;s−cis−η4−3−メチル−1,3−ペンタジエン;s−cis−η4−2,4−ヘキサジエン;s−cis−η4−1,3−ペンタジエン;s−cis−η4−1,4−ジトリル−1,3−ブタジエン;およびs−cis−η4−1,4−ビス(トリメチルシリル)−1,3−ブタジエン。
(前記s−cisジエン基は金属と共にここに規定したしたようにπ−錯体を形成する)。
【0050】
外部置換ジエンと特に1,4−ジフェニル置換ブタジエンが特に適している。
【0051】
これら錯体の作成についてはWO96/04290号に広範に記載されており、この公報も本発明で使用する適する代表例を挙げている。
【0052】
ジエン基Dがルイス塩基官能価を有する場合、これは次の群から選択することができる: −NR2、−PR2、−AsR2、−OR、−SR
【0053】
この種類の特に好適なジエンはジアルキルアミノフェニル置換ジエン、たとえば1−フェニル−4(N,N1−ジエチルアミノフェニル)1,3−ブタジエンである。
【0054】
最も好適な錯体はエチレンビス(インデニル)ジルコニウム(II)1,4−ジフェニルブタジエンであって、次式:
【化2】


を有する。
【0055】
さらに水素化同族体、すなわちエチレンビス(テトラヒドロインデニル)ジルコニウム(II)1,4−ジフェニルブタジエンも好適である。
【0056】
上記メタロセン錯体と共に使用するのに適する活性化用助触媒は好ましくはトリ(ヒドロカルビル)ボラン、特にトリアルキルボランもしくはトリアリールボランである。最も好適な助触媒は過弗素化トリ(アリール)硼素化合物、最も好ましくはトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランである。他の活性化剤は、プロトンをメタロセン錯体におけるリガンドの1種に供給しうるブレンステッド酸であるカチオンの硼酸塩を包含する。これら両種類の活性化剤の有力な範囲はWO96/04290号(参考のためここに引用する)に示されている。
【0057】
本発明のメタロセン錯体と共に使用するのに適する他の種類の活性化剤は、(A)カチオンとアニオン(ここでアニオンは活性水素を有する成分からなる少なくとも1個の置換基を有する)とからなるイオン性化合物と、(B)金属もしくはメタロイドが周期律表第1〜14族からのものである有機金属もしくはメタロイド化合物との反応生成物である。
【0058】
この種類の適する活性化剤はWO98/27119号(参考のためここに引用する)に記載されている。
【0059】
この種類の特に好適な活性化剤は、アルキルアンモニウムトリス(ペンタフルオロフェニル)4−(ヒドロキシフェニル)ボレートとトリアルキルアミンとから得られる反応生成物である。たとえば好適活性化剤は、ビス(水素化タロウアルキル)メチルアンモニウムトリス(ペンタフルオロフェニル)(4−ヒドロキシフェニル)ボレートとトリエチルアミンとの反応生成物である。
【0060】
本発明の方法にて使用されるメタロセン錯体と活性化剤とのモル比は1:10000〜100:1の範囲とすることができる。好適範囲は1:5000〜10:1、特に好ましくは1:10〜10:1である。
【0061】
本発明に使用するのに適するメタロセン触媒系は特に好適には支持される。典型的には、支持体は任意の有機もしくは無機不活性固体とすることができる。しかしながら、たとえばタルク、無機酸化物のような特に多孔質の支持体、並びに触媒反応にて周知の利点を有するたとえばポリオレフィンのような樹脂状支持材料が好適である。使用しうる適する無機酸化物材料はたとえばシリカ、アルミナ、シリカ−アルミナおよびその混合物のような第2、13、14もしくは15族金属の酸化物を包含する。単独で或いはシリカ、アルミナもしくはシリカ−アルミナと組み合わせて使用しうる他の無機酸化物はマグネシア、チタニアもしくはジルコニアである。他の適する支持体材料、たとえば微細なポリオレフィン(たとえばポリエチレン)を用いることもできる。
【0062】
本発明の方法により支持触媒と共に使用するのに最も適する支持物質はシリカである。適するシリカはクロスフィールドES70およびダビッドソン948シリカを包含する。
【0063】
シリカは使用前に乾燥させるのが好適であり、これは典型的にはたとえば200〜850℃の高められた温度で加熱して行われる。
【0064】
他面において本発明のエチレンのホモポリマーまたはエチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーは、メタロセン錯体と活性化用助触媒(この活性化用助触媒はアルキルアルミノキサン、たとえばメチルアルミノキサン(MAO)でない)とからなる単一のメタロセン触媒の存在下に作成することができる。
【0065】
この種の場合、
(a) 0.9未満もしくはそれに等しい長鎖分枝g′値と、
(b) 次の関係式:
log[δ(MS)/δ(logγ)]≧0.6log(Mw/Mn)+0.3
[式中、Mw/Mnはゲルクロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量と数分子量との比である]
を満足させる導関数δ(MS)/δ(logγ)およびMw/Mnの数値とを有するエチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーが提供される。
【0066】
この種のポリマーは:
(a) 0.9未満もしくはそれに等しい長鎖分枝g′値と、
(b) 次の関係式: δ(MS)/δ(P)≧0.12Mw/Mn
[式中、Mw/Mnはゲルクロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量と数分子量との比である]
を満足させる導関数δ(MS)/δ(P)およびMw/Mnの数値とにより規定することができる。
【0067】
さらに、これらポリマーは流れ活性化エネルギEaに関し次のように規定することもできる:(a) 40kJ/モルより大もしくはそれに等しい数値の流れ活性化エネルギEa、および(b) 次の関係式:
log[δ(MS)/δ(logγ)]≧0.6log(Mw/Mn)+0.3
[式中、Mw/Mnはゲルクロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量と数分子量との比である]
を満足させる導関数δ(MS)/δ(logγ)およびMw/Mnの数値。Eaは動的レオメトリーにより測定される。
代案として、これらポリマーは:
(a) 40kJ/モルより大もしくはそれに等しい数値の流れ活性化エネルギEa、および
(b) 次の関係式:
δ(MS)/δ(P)≧0.12Mw/Mn
[式中、Mw/Mnはゲルクロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量と数分子量との比である]
を満足させる導関数δ(MS)/δ(P)およびMw/Mnの数値により規定することもできる。
【0068】
ポリマーは:
(a) 0.9未満もしくはそれに等しい長鎖分枝g′値と、
(b) 次の関係式:
Log[δ(MS)/δ(P)]≧3.7〜2.4log(Ea)
[式中、Eaは動的レオメトリーにより測定される]
を満足させる導関数δ(MS)/δ(P)および流れ活性化エネルギEaの数値とにより規定することができる。
【0069】
この種のポリマーは:
(a) 0.9未満もしくはそれに等しい長鎖分枝g′値と、
(b) 関係式:
Log[δ(MS)/δ(logγ)]≧2.75〜1.25log(Ea)
[式中、Eaは動的レオメトリーにより測定される]
を満足させる導関数δ(MS)/δ(logγ)および流れ活性化エネルギEaの数値とにより規定することもできる。
【0070】
本発明のコポリマーはエチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーである。好ましくはα−オレフィンは3〜10個の炭素原子、特に好ましくは3〜8個の炭素原子を有する。最も好適なα−オレフィンの例は1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテンを包含する。エチレンと1−へキセンもしくは4−メチル−1−ペンテンとのコポリマーが特に適している。
【0071】
本発明の新規なポリマーから作成される加工物品は、慣用のポリオレフィン処理技術を用いて作成することができる。この種類の適する物品はフィルム(たとえば流延、吹込みなど)、繊維および成形物品(たとえば射出成形、吹込み成形もしくは回転成形法を用いて作成される)を包含する。
【0072】
他の有用な組成物も可能であって、本発明の新規なポリマーと少なくとも1種の他の天然もしくは合成ポリマーとで構成される。この種の組成物は慣用方法、たとえば乾式配合により形成させることができる。他の適する処理技術を用いて本発明の新規なポリマーからなるこの種の組成物を作成することもできる。
【0073】
本発明の新規なポリマーは好適にはフィルムの製造につき使用することができ、フィルム特性の詳細については以下の例に示す。
【0074】
特に、本発明の新規なポリマーはASTM D1709(方法A)により測定して100より大〜約2000までの落槍衝撃値を有するフィルムを作成すべく使用することができる。この種のフィルムは、0.910〜0.930の密度と≧35のI21/I2値と0.9未満もしくはそれに等しい長鎖分枝g′値とを有する本発明のコポリマーで構成される。さらにコポリマーは上記に詳細に規定した溶融強度特性をも示す。
【0075】
特に、これらは>0.6の導関数δ(MS)/δ(P)の数値を示す。或いは、これらは式log[δ(MS)/δ(P)]≧3.7〜2.4logEaの導関数δ(MS)/δ(P)および流れ活性化エネルギEaの数値をも示すこともできる。この種のポリマーはさらに≧40の流れ活性化Eaをも示す。
【0076】
以下、本発明によるコポリマーの作成および市販入手しうる従来技術の物質との比較を示す実施例および図面を参照して本発明をさらに説明する。
【0077】
表2は、本発明による7種の実施例の該当する物理的情報の範囲、並びに11種の市販入手しうる或いは代表的な従来技術の物質の例を示す。
【0078】
「エクシード」、「アフィニティー」および「ダウレックス」と言う各用語は登録商標であり、ここではそのまま記載する。アフィニティーFM1570、エクシードML27MAX、エクシード350D60、ダウレックス2045、NTA 101、LL7206AF、LL7209AA、LD5320AA、LD5310AAおよびボレアリスLE6592は全て市販製品であって、その供給源は当業者に公知である。EBI/Zr(IV)/MAOはEP676421号により製造された実験材料である。
【0079】
本発明の新規なポリマーを特性化すると共に前記ポリマーを従来技術の市販物質と比較すべく次の分析手順を用いた。
【0080】
1. 流動学的特性化
1.1 毛細管レオメトリー
ポリマーの剪断毛細管粘度を、2個の1.0mm直径のダイを備えたローサンドRH7ツインボア毛細管レオメータを用いて190℃にて測定した:一方のダイは16mmのダイ長さを有するのに対し、他方は0.25mmの(ゼロ)ダイ長さを有する。両ダイへのダイ入口角度は190°である。全データはダイ入口および出口圧力の作用につき修正(バグレー修正)および非ニュートン流動の作用につき修正(ラビノウィッチ修正)する。500/Sの剪断速度における剪断粘度η(500/S)を次いで、修正された流動曲線から抽出する。
【0081】
1.2 レオテンス・エクステンショナル・レオメトリー
ポリマーの溶融強度は、ローサンドRH7毛細管レオメータと組み合わせてゲットフェルト・レオテンス・エクステンショナル・レオメータを用い、190℃にて測定する。これは、ポリマーを直径1.5mmおよび長さ30mmのダイを介し90°の入口角度にて一定圧力(P)で押し出して得られる。
【0082】
所定の押出圧力を選択した後、毛細管レオメータのピストンを、レオメータの一定圧力システムを用いて圧力を一定に維持するのに充分な速度にて15mm直径のバレルに移動させる。次いで所定押出圧力につき名目壁部剪断速度(γ)を選択圧力におけるポリマーにつき算出することができる。押出物を1対の歯車で加速速度(V)にて抜き取る。加速は試験下のポリマーの流れ特性に応じ0.12〜1.2cm/s2の範囲である。押出物が受ける延伸力(F)をトランスジューサで測定すると共に、延伸速度と一緒にチャートレコーダに記録する。破断点の最大力を一定押出圧力(P)における或いはその対応押出速度(γ)における溶融強度(MS)として規定する。3種もしくは4種の押出圧力(6、8、12、16MPa)を典型的には、その流れ特性に応じ各ポリマーにつき選択する。各押出圧力につき、少なくとも3回のMS測定を行い、次いで平均MS値を得る。
【0083】
各ポリマーにつき押出圧力および剪断速度依存の溶融強度δ(MS)/δ(P)およびδ(MS)/δ(logγ)を、それぞれ圧力および剪断速度に対する平均MSのプロットの傾斜(最小二乗法ライン適合による)から演算する。それぞれ500/sの剪断速度における溶融強度および押出圧力、(MS)(500/s)、(P)(500/s)をもこれらプロットから演算する(図1〜2参照)。
【0084】
1.3 メルトフロー速度(2.16kg)
各ポリマーのメルトフロー速度(MFR)をISO 1133(1991)およびBS2782:PART720A(1979)の各手順に一致する条件下で測定した。直径2.095mmのダイを介し190℃の温度にて600秒間にわたり2.16kgの標準荷重の下で押し出されたポリマーの重量を記録する。
【0085】
2. 分子構造の特性化
各種の技術(たとえば13C NMR、GPC/LALLS、GPC/固有粘度数、GPC/オンライン粘度測定および流動学的流れ活性化エネルギなど)を、ポリマーにおける長鎖分枝の存在を示すべく開発した。
【0086】
2.1 分子量分布(Mw/Mn)および長鎖分枝(LCB)測定(GPC/オンライン粘度測定による)
分子量分布を、ウォータース150CVを用いるゲル透過クロマトグラフィー/オンライン粘度測定(GPC/OLV)により測定した。行った方法はJ.レセック等により記載された刊行物、ジャーナル・オブ・リキッド・クロマトグラフィー、第17巻、第1029頁(1994)に基づいた。当業者には周知されているように、この技術は分子量の関数としての長鎖分枝(LCB)含有量の推定を与えうる。炭素原子1000個当たりの長鎖分枝の個数としてデータを翻訳しうるが、代案手法はデータを測定固有粘度数と同じ分子量を有する線状ポリマーの固有粘度数との比であるパラメータg′として翻訳することである。線状分子は1のg′を示す一方、1未満の数値はLCBの存在を示す。常にLCB測定の信頼性は、単独の方法に依存せずに数種の技術からの結果を組み合わせて著しく強化することができる。
【0087】
g′の平均値を方程式<g′>LCB=[η]/[η]lin
[ここで[η]=Σ(wi[η]iおよび[η]lin=Σ(wi[η]i,linであり、wiは重量フラクションであり、[η]iは長鎖分枝ポリマーフラクションの測定固有粘度数であり、[η]i,linは各スライスにつき同じ分子量を有する均等線状ポリマーの固有粘度数であり、これらは全てGPC/OLV実験のスライスデータから計算される]
から計算した。信頼しうる[η]iの測定を行いうる分子量の範囲にわたり平均化を行った。データは、単鎖分枝に基づきg′への寄与につき修正しなかった。LCBにつき修正した分子量分布およびLCBにつき修正した分子量平均値は通常の方法で計算した。LCBを含まないことが知られたポリマーの幾つかの分析につき、オンライン粘度計は使用せず、未修正のデータを記録し、これらについての<g1>LCB値は報告がない。
【0088】
流れ活性化エネルギ(Ea)測定
動的モードにおける直径25mm平行プレートを備えたレオメトリックスRDS−2にて流動学的測定を行った。2回の歪みスイープ(SS)実験を最初に行って、全頻度(たとえば0.01〜100ラド/s)および温度(たとえば170〜210℃)の範囲にわたるトランスジューサの全尺度(2000g−cm)の10%より大であるトルクシグナルを発生する線状粘弾性歪みを測定した。最初のSS実験は、0.1ラド/sの低印加頻度で最高試験温度(たとえば210℃)にて行った。この試験を用いて、低頻度におけるトルクの感度を決定する。第2の実験は、100ラド/sの高印加頻度で最低試験温度(たとえば170℃)にて行った。これは、選択的に加えた歪みがポリマーの線状粘弾性領域に充分入って振動流動学測定が試験に際しポリマーに構造的変化を誘発させないよう確保することである。この手順を全試料につき行った。
【0089】
次いで全ポリマーのバルク動的レオロジー特性(たとえばG′、G″およびη)を170℃、190℃および210℃にて測定した。各温度につき、上記手順により充分決定される一定剪断歪みにおける角度剪断頻度(100〜0.01ラド/s)の関数として走査を行った。
【0090】
次いで動的レオロジーデータを、レオメトリックスRHIOS V4.4ソフトウェアーを用いて解析した。時間−温度(t−T)重なりおよびアレニュース方程式aT=exp(Ea/kT)[これはシフトファクター(aT)をEaに関連づける]による流れ活性化エネルギ(Ea)の決定につき次の条件を選択した:
流動学的パラメータ:G′(ω)、G″(ω)およびη(ω)
基準温度: 190℃
シフトモード: 2D(すなわち水平および垂直シフト)
シフト精度: 高い
内挿モード: スプライン
【0091】
本発明のコポリマーは、I21/I2[ここでI21はASTM−D−1238条件Eに従い190℃にて測定]の比であるメルトフロー比を参照して説明することもできる。
【0092】
本発明によるコポリマーはf≧35、好ましくは≧40のI21/I2値を有する。
【0093】
実施例1(Zr(II)重合触媒の作成および使用
(i) シリカの処理
110リットルのヘキサンにおけるクロスフィールドES70シリカ(20kg、予め500℃にて5時間にわたり焼成)の懸濁物を窒素下で240リットル容器にて作成し、3.0gのスタジス425(1リットルのヘキサンで希釈)を添加した。ヘキサンにおけるTEAの溶液(30.0モル、0.940M溶液)をゆっくり撹拌懸濁物に30分間かけて添加すると共に、懸濁物の温度を30℃に維持した。懸濁物をさらに2時間にわたり撹拌した。ヘキサンをデカントし、シリカをヘキサンで洗浄して最終洗液におけるアルミニウム含有量を1ミリモルAl/リットル未満にした。最終的に懸濁物を60℃で減圧乾燥させて、自由流動性の処理シリカ粉末を得た。
【0094】
(ii) 触媒の製造
モレキュラシーブ(350ml)で乾燥させたトルエンを、乾燥窒素グローブボックス内の大シュレンク管における100gの処理シリカ粉末に添加した。チューブを充分振とうして懸濁物を形成させると共に1時間にわたり静置させた。懸濁物にトルエンにおけるトリス(ペンタフルオロフェニル)硼素の溶液(11.3ml、7.85重量%、d=0.88g/ml)を注射器により添加した。次いでracエチレンビスインデニルジルコノセン1−4ジフェニルブタジエン(0.845g)を添加した。混合物を充分5分間にわたり振とうし、次いで室温で減圧乾燥させて自由流動性の桃色/赤色粉末を得た。
【0095】
(iii) エチレン/ヘキセン−1コポリマーの気相流動床製造
エチレンとヘキセン−1と水素と窒素とを、直径15cmの連続流動床反応器システムを用いて重合させた。ポリマー生成物を反応器から定期的間隔にて取り出した。操作条件を表1に示す。生成物は白色の自由流動性粉末であった。
【0096】
実施例2および3(Zr(II)触媒の作成および使用)
(i) シリカ支持体の処理
110リットルのヘキサンを窒素下で240リットルの容器に入れ、1.7gのスタジス425(1重量%にてヘキサンで希釈)を添加した。次いで11kgのES70クロスフィールドシリカ(予め500℃にて5時間にわたり乾燥)を添加した。次いで16.5モルのTEA(ヘキサン中0.87モル)を30分間かけて30℃にて添加した。2時間の保持時間の後、ヘキサンをデカントし、シリカを130リットルのヘキサンで6回洗浄した。
【0097】
(ii) 触媒の製造
上記のように処理したシリカを乾燥させ、次いで38リットルのトルエンを添加した。トルエンにおける11.7kgのracエチレンビスインデニルジルコノセン1−4ジフェニルブタジエン溶液(1.32重量%)を15分間かけて室温にて添加した。0.7gのスタジス425(トルエン中に1重量%で希釈)を添加した。次いで触媒を40℃で減圧(4mmHg)乾燥して自由流動性粉末を得た。
【0098】
次いで2.33kgのトリスペンタフルオロフェニル硼素溶液(トルエン中6.12重量%)を2時間かけて室温にて添加すると共に連続撹拌を維持した。撹拌を維持しながら再び1時間の保持時間の後、残留溶剤を有する桃色/赤色触媒が得られた。
【0099】
(iii) エチレン/ヘキセン−1コポリマーの気相流動床製造
エチレンとヘキセン−1と水素と窒素とを直径45cmの連続流動床反応器に供給した。ポリマー生成物を反応器から連続的に抜き取った。操作条件を表1に示す。
【0100】
実施例4
(i) シリカの処理
110リットルのヘキサンにおけるES70シリカ(16kg、予め500℃にて5時間にわたり焼成)を窒素下で240リットルの容器にて作成した。1リットルのヘキサンで希釈された1.7gのスタジス425を添加した。ヘキサンにおけるTEAの溶液(24.0モル、1.0M溶液)をゆっくり撹拌懸濁物に30分かけて添加すると共に、懸濁物の温度を30℃に維持した。懸濁物をさらに2時間撹拌した。ヘキサンを濾過し、シリカをヘキサンで洗浄して最終洗液におけるアルミニウム含有量が1ミリモルAl/リットル未満となるようにした。最終的に、懸濁物を60℃で減圧乾燥させて自由流動性の処理シリカ粉末を得た。
【0101】
(ii) 触媒加工
41.6リットルのトルエンを上記処理シリカ粉末に添加した。次いでトルエンにおける12.67kgのracエチレンビスインデニルジルコノセン1−4ジフェニルブタジエン溶液(1.16重量%)を15分間かけて室温で添加し、次いで25℃に15分間保った。1リットルのトルエンで希釈された50ppmのスタジス425を添加した。次いで触媒を40℃で減圧乾燥させて自由流動性粉末を得た。
【0102】
次いでトルエンにおける2.22kgのトリス(ペンタフルオロフェニル)硼素溶液(6.12重量%)を2時間かけて室温にて添加すると共に連続撹拌を維持した。再び撹拌を維持する1時間の保持時間の後、残留溶剤を有する触媒が得られた。
【0103】
(iii) エチレン−ヘキセン−1コポリマーの気相流動床製造
重合を、表1に要約した条件下で実施例1と同様に行った。
【0104】
実施例5
(i) シリカの処理
26.24kgのTEA処理ES70シリカを、実質的に実施例4に記載したように窒素下でドライヤーにて作成した。
【0105】
(ii) 触媒加工
ビス(水素化タロウアルキル)メチルアンモニウムトリス(ペンタフルオロフェニル)(4−ヒドロキシフェニル)ボレートのトルエンにおける10リットルの0.0809M溶液を、トルエンにおける0.9リットルのTEA(1.01M)と混合した。この混合物を撹拌しながら処理シリカに添加すると共に、45分間にわたり混合した。溶剤を31℃の温度にて1時間にわたり減圧除去した。トルエンにおける25リットルの0.021M racエチレンビスインデニルジルコノセン1−4ジフェニルブタジエンを添加し、45分間にわたり混合した。溶剤を105分間かけて減圧下で34℃にて除去した。仕上触媒はスチール灰色であり、0.25%未満の残留溶剤を含有した。
【0106】
(iii) エチレン−ヘキセン−1−コポリマーの気相流動床製造
重合を、表1に要約した条件下で実施例2および3と同様に行った。
【0107】
実施例6
(i) シリカ支持体の処理
110リットルのヘキサンにおけるES70シリカの懸濁物(16kg、予め500℃にて5時間にわたり焼成)を窒素下に240リットル容器で作成した。1.7gのスタジス425の溶液(ヘキサン1リットル中)を添加した。ヘキサンにおけるTEAの溶液(24.0モル、0.838M溶液)をゆっくり撹拌懸濁物に30分間かけて添加すると共に、懸濁物の温度を30℃に維持した。この懸濁物をさらに2時間撹拌した。ヘキサンを濾過し、シリカをヘキサンで洗浄して最終洗液におけるアルミニウム含有量が0.5ミリモルAl/リットル未満となるようにした。最終的に、懸濁物を60℃で減圧乾燥させて自由流動性の処理シリカ粉末を得た。
【0108】
(ii) 触媒の製造
全操作は乾燥ボックス内で不活性窒素雰囲気下に行った。ビス(水素化タロウアルキル)メチルアンモニウムトリス(ペンタフルオロフェニル)(4−ヒドロキシフェニル)ボレートのトルエンにおける64.5mlの0.073M溶液に、トルエンにおける20.8mlの0.25M Et3Alを添加した。84.7mlのこの混合物を定量的に3リットル丸底フラスコにおける150gの処理シリカに添加し、得られた混合物を室温にて30分間撹拌した。溶剤を30℃にて減圧除去して、もはや揮発物の蒸発が観察されなくなる点まで除去した。その直後に、トルエンにおける138.3mlの0.017M racエチレンビステトラヒドロインデニルジルコノセン1−4ジフェニルブタジエンを添加すると共に、粉末を再び室温にて30分間撹拌した。溶剤を室温にて減圧下に、もはや揮発物の蒸発が観察されなくなる点まで除去した。
【0109】
(iii) エチレン/ヘキセン−1コポリマーの気相流動床製造
重合を、表1に要約した条件下で実施例1と同様に行った。
【0110】
実施例7
全操作を乾燥ボックス内で不活性窒素雰囲気下に行った。
【0111】
(i) シリカの処理
500℃にて空気中で焼成された20gのクロスフィールドES−70シリカを250mlのシュレンクフラスコに正確に秤量した。125mlのヘキサンを添加してスラリーを作成した。ヘキサンにおける30.8mlの1.0M TEAを添加すると共にフラスコを手で回動させ、フラスコを1時間にわたり静置させた。処理シリカをフリットで濾過すると共にヘキサンで数回洗浄した。シリカを減圧下に室温にて一定重量まで乾燥させた。21.7gの処理シリカが回収された。
【0112】
(ii) 触媒の製造
2gの上記処理シリカを100mlのシュレンクフラスコに正確に秤量し、次いで8mlのトルエンを添加してスラリーを作成した。トルエンにおける2.4mlの0.017M racエチレンビステトラヒドロインデニルジルコノセン1−4ジフェニルブタジエンと、0.5mlの0.127Mトリス(ペンタフルオロフェニル)硼素とをその順序で添加すると共にフラスコを手動で回動させた。溶剤を室温にて減圧下に一定重量まで除去した。1.9gの触媒粉末が回収された。
【0113】
(iii) エチレン−ヘキセン−1コポリマーの気相製造
重合を2.5リットルの撹拌固定床オートクレーブで行った。これには300gの乾燥NaClを充填すると共に、撹拌を300rpmにて開始させた。反応器を500ppm容量の水素を含有する8.39バールのエチレンまで加圧すると共に71℃まで加熱した。1−ヘキセンを、質量スペクトロメータで測定して6000ppm容量のレベルまで導入した。0.5gのTEAを反応器に導入した。別の容器にて0.1gの触媒を追加0.5gのTEA処理シリカと混合した。合した触媒およびTEA処理シリカを次いで反応器に注入した。エチレン圧力を要求に応じ供給物にて維持し、ヘキセンを液体として反応器に供給することによりppm濃度を維持した。二重加熱および冷却浴により温度を調整した。180分間の後、反応器を圧力解除させ、次いで塩およびポリマーを放出弁を介して除去した。ポリマーを著量の蒸留水で洗浄して塩を除去し、次いで50℃にて乾燥させた。282gの白色ポリマー粉末が回収された。
【0114】
【表1】

【0115】
【表2】

【0116】
【表3】

【0117】
フィルム試験
実施例2の生成物とLD5310AAとから、LDPEスクリューが装着されたコリン単一スクリューフィルム押出器(45mm、25L/D)を用いると共にLDPEの押し出しにつき使用される典型的な温度プロフィルを用いてフィルムを製造した。その結果を、実施例2と同様な触媒および重合条件下で製造された実施例8〜10の結果と一緒に表3に要約する。
【0118】
全実施例につき、低い押出ヘッド圧と低いモータ負荷と低い比エネルギとにより判定される比較LDPE生成物と比較して押出し挙動が改善されたことが見られる。さらに、これは慣用のLDPE(すなわち、より困難な押出し挙動を示すと予想される生成物)よりも低いメルトインデックスを有する生成物につき得られた。同時に、LDPEと同様もしくは改善された機械的性質も得られた。
【0119】
同様なフィルム押し出しを実施例5および6につき行い、これらを表4に示す。これら生成物につき、処理はヘッド圧とモータ負荷と特定エネルギとの数値により証明されるようにLDPEと比較して大して有利でないが、機械的性質はLDPEよりも相当良好であり、光学的性質は匹敵するものである。
【0120】
フィルム試験法
フィルム落槍衝撃はASTM D1709(方法A)に従い測定すると共に、引裂強度はASTM D1922により、および引張特性はASTM D822により測定した。曇りはASTM D1003により、および光沢についてはD2457により測定した。
【0121】
【表4】

【0122】
【表5】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
エチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーにおいて:
(a) 0.9未満もしくはそれに等しい長鎖分枝g′値と、
(b) 0.6より大の導関数δ(MS)/δ(P)の数値
[ここでMSはcNで表したコポリマーの溶融強度であり、PはMPaで表したコポリマーの押出圧力である]と
を有することを特徴とするコポリマー。
【請求項2】
g′が0.8未満もしくはそれに等しい請求項1に記載のコポリマー。
【請求項3】
g′が0.5〜0.9の範囲である請求項1に記載のコポリマー。
【請求項4】
g′が0.55〜0.85の範囲である請求項3に記載のコポリマー。
【請求項5】
g′が0.65〜0.8の範囲である請求項4に記載のコポリマー。
【請求項6】
δ(MS)/δ(P)が0.65より大である請求項1に記載のコポリマー。
【請求項7】
δ(MS)/δ(P)が0.80より大である請求項6に記載のコポリマー。
【請求項8】
δ(MS)/δ(P)が0.65より大〜1.4未満の範囲である請求項6に記載のコポリマー。
【請求項9】
δ(MS)/δ(P)が0.8〜1.2の範囲である請求項6に記載のコポリマー。
【請求項10】
エチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーにおいて:
(a) 0.9未満もしくはそれに等しい長鎖分枝g′値と、
(b) 7.5より大の導関数δ(MS)/δ(logγ)の数値
[ここでMSはcNで表したコポリマーの溶融強度であり、γは秒-1で表したコポリマーの剪断速度である]と
を有することを特徴とするコポリマー。
【請求項11】
g′が0.8未満もしくはそれに等しい請求項10に記載のコポリマー。
【請求項12】
g′が0.5〜0.9の範囲である請求項10に記載のコポリマー。
【請求項13】
g′が0.55〜0.85の範囲である請求項12に記載のコポリマー。
【請求項14】
g′が0.65〜0.8の範囲である請求項13に記載のコポリマー。
【請求項15】
δ(MS)/δ(logγ)が8.0より大である請求項10に記載のコポリマー。
【請求項16】
δ(MS)/δ(logγ)が8.0〜12.0である請求項10に記載のコポリマー。
【請求項17】
(a) 0.6より大の導関数δ(MS)/δ(P)の数値と、
(b) コポリマーの場合は8未満およびホモポリマーの場合は6未満のMw/Mn
[ここでMSはcNで表したコポリマーもしくはホモポリマーの溶融強度であり、PはMPaで表したコポリマーもしくはホモポリマーの押出圧力であり、Mw/Mnはゲル透過クロマトグラフィーにより測定されるコポリマーもしくはホモポリマーの重量平均分子量と数平均分子量との比である]と
を有することを特徴とするエチレンのホモポリマーまたはエチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマー。
【請求項18】
δ(MS)/δ(P)が0.8より大である請求項17に記載のホモポリマーもしくはコポリマー。
【請求項19】
δ(MS)/δ(P)が0.75より大である請求項18に記載のホモポリマーもしくはコポリマー。
【請求項20】
δ(MS)/δ(P)が0.8より大〜1.2の範囲である請求項17に記載のホモポリマーもしくはコポリマー。
【請求項21】
w/Mn値が6未満である請求項17に記載のホモポリマーもしくはコポリマー。
【請求項22】
(a) 7.5より大の導関数δ(MS)/δ(logγ)の数値と、
(b) 6.5未満のMw/Mn
[ここでMSはcNで表したコポリマーの溶融強度であり、γは秒-1で表したコポリマーの剪断速度であり、Mw/Mnはゲル透過クロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量と数平均分子量との比である]と
を有することを特徴とするエチレンのホモポリマーまたはエチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマー。
【請求項23】
δ(MS)/δ(logγ)が8.0より大である請求項22に記載のホモポリマーもしくはコポリマー。
【請求項24】
δ(MS)/δ(logγ)が8.0〜12.0である請求項22に記載のホモポリマーもしくはコポリマー。
【請求項25】
エチレンのホモポリマーまたはエチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーにおいて、約0.6〜約0.9の長鎖分枝g′値を有することを特徴とするホモポリマーもしくはコポリマー。
【請求項26】
g′が0.65〜0.8である請求項25に記載のホモポリマーもしくはコポリマー。
【請求項27】
エチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーにおいて:
(a) 0.9未満もしくはそれに等しい長鎖分枝g′値と、
(b) 次の関係式:
log[δ(MS)/δ(logγ)]≧0.6log(Mw/Mn)+0.3
を満足させる導関数δ(MS)/δ(logγ)の数値およびMw/Mn[式中、Mw/Mnはゲルクロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量と数平均分子量との比である]と
を有することを特徴とするコポリマー。
【請求項28】
エチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーにおいて:
(a) 0.9未満もしくはそれに等しい長鎖分枝g′値と、
(b) 次の関係式:
δ(MS)/δ(P)≧0.12Mw/Mn
を満足させる導関数δ(MS)/δ(P)およびMw/Mn
[式中、Mw/Mnはゲルクロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量と数平均分子量との比である]の数値と
を有することを特徴とするコポリマー。
【請求項29】
エチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーにおいて:
(a) 40kJ/モルより大もしくはそれに等しい数値の流れ活性化エネルギEaと、
(b) 次の関係式:
log[δ(MS)/δ(logγ)]≧0.6log(Mw/Mn)+0.3
を満たす導関数δ(MS)/δ(logγ)およびMw/Mnの数値
[式中、Mw/Mnはゲルクロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量と数平均分子量との比である]と
を有することを特徴とするコポリマー。
【請求項30】
エチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーにおいて:
(a) 40kJ/モルより大もしくはそれに等しい数値の流れ活性化エネルギEaと、
(b) 次の関係式:
δ(MS)/δ(P)≧0.12Mw/Mn
を満足させる導関数δ(MS)/δ(P)およびMw/Mn
[式中、Mw/Mnはゲルクロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量と数平均分子量との比である]の数値と
を有することを特徴とするコポリマー。
【請求項31】
エチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーにおいて:
(a) 0.9未満もしくはそれに等しい長鎖分枝g′値と、
(b) 次の関係式:
Log[δ(MS)/δ(P)]≧3.7〜2.4log(Ea)
[式中、Eaは動的レオメトリーにより測定される]
を満足させる導関数δ(MS)/δ(P)および流れ活性化エネルギEaの数値と
を有することを特徴とするコポリマー。
【請求項32】
エチレンと3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンとのコポリマーにおいて:
(a) 0.9未満もしくはそれに等しい長鎖分枝g′値と、
(b) 次の関係式:
Log[δ(MS)/δ(logγ)]≧2.75〜1.25log(Ea)
[式中、Eaは動的レオメトリーにより測定される]
を満足させる導関数δ(MS)/δ(logγ)および流れ活性化エネルギEaの数値と
を有することを特徴とするコポリマー。
【請求項33】
エチレンを単独でまたは3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンと気相でポリマー粒子の流動床を内蔵する単一の反応器にて連続重合させることにより得られ、前記重合が単一のメタロセン触媒の存在下に行なわれる請求項1、10、17、22、25、27〜32のいずれか一項に記載のホモポリマーもしくはコポリマー。
【請求項34】
エチレンを単独でまたは3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンと気相で、ポリマー粒子の流動床を内蔵する単一の反応器と、反応器の入口および出口を接続する循環ループと、ホモポリマーもしくはコポリマーを連続的または定期的に反応器から重合が生じている際に抜き取る手段とからなる反応システムにて連続重合させることにより得られ、前記重合が単一のメタロセン触媒の存在下に行なわれる請求項33に記載のホモポリマーもしくはコポリマー。
【請求項35】
エチレンを単独でまたは3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンと気相でポリマー粒子の流動床を内蔵する単一の反応器にて連続重合させることにより得られ、前記重合は次の一般式:
【化1】


[式中、
Mはチタン、ジルコニウムもしくはハフニウムであり、
Dは必要に応じ1個もしくはそれ以上のヒドロカルビル基、シリル基、ヒドロカルビルシリル基、シリルヒドロカルビル基もしくはその混合物で置換された安定な共役ジエンであり、前記Dは4〜40個の非水素原子を有すると共にMとのπ−錯体を形成し、
Zは1〜20個の炭素原子を有するアルキレン基またはジアルキルシリル−もしくはゲルマニル基またはアルキルホスフィンもしくはアミノ基を含む架橋基であり、
Rは水素または1〜10個の炭素原子を有するアルキルであり、
xは1〜6である]
を有する単一のメタロセン触媒の存在下に行なわれる請求項33または34に記載のホモポリマーもしくはコポリマー。
【請求項36】
エチレンを単独でまたは3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンと気相でポリマー粒子の流動床を内蔵する単一の反応器にて連続重合させることにより得られ、前記重合は次の一般式:
【化2】


[式中、
Mは+2酸化状態にあるチタン、ジルコニウムもしくはハフニウムであり、
Dはs−トランス−η4,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン;s−トランス−η4−3−メチル−1,3−ペンタジエン;s−トランス−η4−1,4−ジベンジル−1,3−ブタジエン;s−トランス−η4−2,4−ヘキサジエン;s−トランス−η4−1,4−ジトリル−1,3−ブタジエン;s−トランス−η4−1,4−ビス(トリメチルシリル)−1,3−ブタジエン;s−シス−η4−1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン;s−シス−η4−3−メチル−1,3−ペンタジエン;s−シス−η4−2,4−ヘキサジエン;s−シス−η4−1,3−ペンタジエン;s−シス−η4−1,4−ジトリル−1,3−ブタジエン;およびs−シス−η4−1,4−ビス(トリメチルシリル)−1,3−ブタジエンよりなる群から選択される安定な共役ジエンであり、前記s−シスジエン基はここに規定したπ−錯体を金属と共に形成し、
Zは1〜20個の炭素原子を有するアルキレン基またはジアルキルシリル−もしくはゲルマニル基またはアルキルホスフィンもしくはアミノ基を含む架橋基であり、
Rは水素または1〜10個の炭素原子を有するアルキルであり、
xは1〜6である]
を有する単一のメタロセン触媒の存在下に行なわれる請求項33または34に記載のホモポリマーもしくはコポリマー。
【請求項37】
エチレンを、そして共重合の場合はエチレンを3〜20個の炭素原子を有する1種もしくはそれ以上のα−オレフィンと、気相でポリマー粒子の流動床を内蔵する単一の反応器で連続的に重合または共重合させることにより得られ、前記重合は次式:
【化3】


を有する単一のメタロセン触媒の存在下に行われる請求項33または34に記載のホモポリマーもしくはコポリマー。
【請求項38】
ASTM D−1709(方法A)により測定される約100より大〜約2000までの範囲の落槍衝撃値を示す請求項1、10、17、22、25、27〜32のいずれか一項に記載のコポリマーを含むフィルム。
【請求項39】
ASTM D−1709(方法A)により測定される約100より大〜約2000までの範囲の落槍衝撃値を示し、エチレンと3〜10個の炭素原子を有するα−オレフィンとの0.910〜0.930の密度、≧35のI21/I2値、0.9未満もしくはそれに等しい長鎖分枝g′値および0.6より大の導関数δ(MS)/δ(P)の数値を有するコポリマーを含むフィルム。
【請求項40】
ASTM D−1709(方法A)により測定される約100より大〜約2000までの範囲の落槍衝撃値を示し、エチレンと3〜10個の炭素原子を有するα−オレフィンとの0.910〜0.930の密度、≧35のI21/I2値、0.9未満もしくはそれに等しい長鎖分枝g′値、並びに次の関係式
log[δ(MS)/δ(P)]≧3.7〜2.4log(Ea)
を満足させる導関数δ(MS)/δ(P)および流れ活性化エネルギEaの数値を有するコポリマーを含むフィルム。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2010−47776(P2010−47776A)
【公開日】平成22年3月4日(2010.3.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−275833(P2009−275833)
【出願日】平成21年12月3日(2009.12.3)
【分割の表示】特願2000−527569(P2000−527569)の分割
【原出願日】平成11年1月5日(1999.1.5)
【出願人】(507391775)イネオス ユーロープ リミテッド (19)
【Fターム(参考)】