説明

微多孔膜形成用プロピレン重合体およびその用途

【課題】耐熱性及び強度に優れた微多孔膜形成用プロピレン重合体を得ること。
【解決手段】下記要件(1)〜(4)を満たす微多孔膜形成用ポリプロピレン重合体を用いることにより、耐熱性、強度に優れた微多孔膜が得られる。(1)ASTM D123
8E規格に準じ、230℃で測定されるメルトフローレートが1〜10g/10分である。(2)13C−NMR(核磁気共鳴法)で測定したメソペンタッド分率が94.0〜99.5%である。(3)示差走査熱量計(DSC)によって測定された融点が150〜167℃である。(4)TREFで測定したピークトップ温度が114〜125℃、110℃での溶出積分量が40wt%以下である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特定の分子量構成を有する微多孔膜形成用プロピレン重合体およびその用途に関する。詳しくは、TREFで測定した溶出ピーク温度ならびに、溶出積分量が特定範囲である微多孔膜形成用プロピレン重合体およびその用途に関する。
【背景技術】
【0002】
高分子材料から形成される微多孔膜は、医療用、工業用の濾過膜、分離膜や、電池用セパレータ、コンデンサー用セパレータ等のセパレータ等、様々な用途に使用されている。
【0003】
特に今般、携帯電話、モバイルパソコン、自動車用の一電源として、二次電池の需要量が増大してきており、電池用セパレータに対する需要も増大してきている。しかしながら、従来の高分子材料から形成される電池用セパレータは、全ての要求性能を満たす材料は無く、原料樹脂の種類によって長所短所があるのが実状である。現時点でセパレータの主要材料である超高分子量ポリエチレンは、融点が140℃程度であり、耐熱性に限界がある、一方、将来の自動車用電池への普及を鑑み、市場からはセパレータの耐熱性向上を要請する声が多い。
【0004】
電池用セパレータの耐熱性向上のため、超高分子量ポリエチレンに、融点が高い材料であるポリプロピレン(PP)をブレンドさせる手法が検討されている。例えば特開平5−331306号公報(特許文献1)では、ポリプロピレンが連続層を形成することを特徴とするポリプロピレンと超高分子量ポリエチレンとの組成物が開示されており、高い耐熱性を示す微多孔膜が報告されている。しかし、強度に関する評価結果は開示されていない。また、ポリプロピレンとポリエチレンは相溶性を示さ無いことが知られており、強度が低い可能性があると予想される。
【0005】
プロピレン重合体による微多孔膜としては、例えば特開2000−63551号公報(特許文献2)で、数平均分子量(Mn)が6万以上で、分子量分布の指標である重量平均分子量(Mw)と数平均分子量の商(Mw/Mn)が7以下のプロピレン重合体が開示されており、突き刺し強度にも優れたセパレータが報告されている。ただし、成形性を鑑みると分子量分布が広いことが好ましいのは周知に事実であり、前記のセパレータはこの点で不利な可能性があると予想される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平5−331306号公報
【特許文献2】特開2000−63551号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は以上のような事情からなされたものである。すなわち本発明は、微多孔形状を有し、高い強度を持ち、更には成形性にも優れることが期待され、耐熱性及び強度に優れた微多孔膜が得られる微多孔膜形成用プロピレン重合体およびその用途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】
【0008】
本発明に係る微多孔膜形成用プロピレン重合体は、下記要件(1)〜(4)を満たす。(1)ASTM D1238E規格に準じ、230℃で測定されるメルトフローレートが
1〜10g/10分である。
(2)13C−NMR(核磁気共鳴法)で測定したメソペンタッド分率が94.0〜99.5%である。
(3)示差走査熱量計(DSC)によって測定された融点が150℃〜167℃である。(4)TREFで測定したピークトップ温度が114〜125℃、110℃での溶出積分量が40wt%以下である。
【0009】
前記プロピレン重合体は下記(5)の要件を満たすことが好ましい。
(5)室温キシレン可溶成分含有率(CXS)が4%未満である。
【0010】
また前記プロピレン重合体は、
(I)チタン、マグネシウム、ハロゲンおよび下記式(1)で特定される環状エステル化合物(a)を含む固体状チタン触媒成分と、
(II)周期律表の1族、2族、13族に属する元素を含む有機金属化合物成分と
を用いて得られることが好ましい。
【0011】
【化1】

【0012】
(式(1)において、nは5〜10の整数である。
【0013】
2およびR3はそれぞれ独立にCOOR1またはRであり、R2およびR3のうち少なく
とも1つはCOOR1である。環状骨格中の単結合(Ca−Ca結合、およびR3がRである場合のCa−Cb結合を除く)は、二重結合に置き換えられていてもよい。
【0014】
1は、それぞれ独立に炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。
【0015】
複数個あるRは、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、ハロゲン原子、窒素含有基、酸素含有基、リン含有基、ハロゲン含有基およびケイ素含有基から選ばれる原子または基であり、互いに結合して環を形成していてもよいが、少なくとも1つのRは水素原子ではない。
【0016】
Rが互いに結合して形成される環の骨格中に二重結合が含まれていてもよく、該環の骨格中に、COOR1が結合したCaを2つ以上含む場合は、該環の骨格をなす炭素原子の数は5〜10である。)
また、本発明に係る微多孔膜形成用プロピレン重合体は、セパレータ、濾過膜、分離膜
に好適に用いることができる。
【0017】
前記セパレータが電池用セパレータまたはコンデンサー用セパレータがより好ましい態様である。前記電池用セパレータがリチウムイオン二次電池用セパレータであることが特に好ましい。また、前記分離膜が医療用分離膜であることがより好ましい。
【発明の効果】
【0018】
本発明の微多孔膜形成用プロピレン重合体は、特定の要件を満たしているので、耐熱性及び強度に優れている。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明に係る微多孔膜形成用プロピレン重合体(以下「本発明のプロピレン重合体」ともいう。)について具体的に説明する。
【0020】
[微多孔膜形成用プロピレン重合体]
本発明のプロピレン重合体は、下記要件(1)〜(4)を満たしている。
(1)ASTM D1238E規格に準じ、230℃で測定されるメルトフローレートが
1〜10g/10分である。
(2)13C−NMR(核磁気共鳴法)で測定したメソペンタッド分率が94.0〜99.5%である。
(3)示差走査熱量計(DSC)によって測定された融点か150℃〜167℃である。(4)TREFで測定したピークトップ温度が114〜125℃、110℃での溶出積分量が40wt%以下である。
【0021】
本発明のプロピレン重合体は、更に下記(5)の要件を満たすことが好ましい。
【0022】
(5)室温キシレン可溶成分含有率(CXS)が4%未満である。
【0023】
《要件(1)》
本発明のプロピレン重合体は、ASTM D1238E規格に準じ、230℃で測定さ
れるメルトフローレートが1〜10g/10分である。より好ましい下限値は1g/10分、更
に好ましくは2g/10分である。一方好ましい上限値は8g/10分、更に好ましくは5
g/10分である。
【0024】
メルトフローレートが1g/10より低くなると成形性、例えば成形速度の低下、生産性低下に繋がることがある。一方、メルトフローレートが10g/10を越えると、得られる微多孔膜の強度の低下や成形中のドローダウン、延伸性の低下に繋がる場合がある。
【0025】
メルトフローレート(MFR)は重合体の分子量に依存しており、プロピレン重合体の分子量は、重合反応系内における水素とプロピレンとの組成比により決定されることが知られている。したがって、プロピレン重合体のMFRは、重合反応系内における水素/プロピレン比を調節することで増減させることが可能である。
【0026】
《要件(2)》
本発明のプロピレン重合体は、13C−NMR(核磁気共鳴法)で測定したメソペンタッド分率が94.0〜99.5%である。より好ましくは96.0〜99.5%、更に好ましくは97.0〜99.5%である。
【0027】
メソペンタッド分率(mmmm分率)は、分子鎖中の五連子アイソタクティック構造の存在割合を示しており、プロピレンモノマー単位が5個連続してメソ構造を有する連鎖の
中心にあるプロピレン構造単位の分率である。このような要件を満たすプロピレン重合体は、例えば後述する公知の固体状チタン触媒成分と有機金属化合物触媒成分および必要に応じて用いられる電子供与体を含むオレフィン重合用触媒によりプロピレンを重合させることによって得ることが出来る。
【0028】
プロピレン重合体のメソペンタッド分率が前記範囲にあると、得られる微多孔膜形成用プロピレン重合体は、耐熱性や強度に優れる。
【0029】
mmmm分率が上記のような範囲にあるプロピレン重合体は、後述する公知の触媒を適宜選択することにより製造することができる。
【0030】
《要件(3)》
本発明のプロピレン重合体は、DSCによって測定された融点が150〜167℃の範囲にある。好ましくは160〜167℃、さらに好ましくは162〜167℃である。
【0031】
プロピレン重合体のDSCによって測定された融点が150℃未満では耐熱性が不充分となる場合がある。一方、融点が167℃を超える場合には、結晶化度が高過ぎる等の理由で微多孔化が不充分となる場合がある。
【0032】
融点が上記のような範囲にあるプロピレン重合体は、後述する公知の触媒を適宜選択することにより製造することができる。
【0033】
《要件(4)》
本発明のプロピレン重合体は、TREFで測定したピークトップ温度が114〜125℃、110℃での溶出積分量が40wt%以下である。
【0034】
TREF(昇温溶離分別法:Temperature Rising Elution Fractionation)により、結晶化度、分岐度、共重合度等の異なるポリマー鎖を分別できるため、ポリマー試料の組成分布に関する情報が得られる。
【0035】
TREF測定によって求められるピークトップ温度は114〜125℃であり、好ましくは115〜123℃である。ピーク温度がこの範囲にあると、熱収縮率が小さい点で好ましい。
【0036】
TREF測定によって110℃までの溶出積分量は40wt%以下、好ましくは36wt%以下である。110℃未満で溶出する成分は結晶化度が比較的低いため、40wt%を超えると熱収縮率が増大し、微多孔膜の孔が望ましい形状を保てないことがある。
【0037】
TREFで測定したピークトップ温度および110℃での溶出積分量が上記のような範囲にあるプロピレン重合体は、後述する公知の触媒を適宜選択することにより製造することができる。
【0038】
《要件(5)》
本発明のプロピレン重合体は、下記の(5)の要件を満たすことが好ましい。
【0039】
(5)室温キシレン可溶成分含有率(CXS)が4%未満である。
【0040】
この室温キシレン可溶成分は、主として立体規則性が低く、更には低分子量である成分であり、ゴム状の粘着性のある成分を主とする。このような成分が4%未満であれば、得られる微多孔膜のブロッキングや、微孔の閉塞などが起こり難い。また、均質で強い結晶
構造を形成させるためにも好ましい。
【0041】
(微多孔膜)
微多孔膜とは、0.3〜1.5μm程度の微小孔が多数空いた高分子膜を指し、本発明では、JIS P8117に準じて測定されるガーレー通気度が200〜800の範囲にある膜を微多孔膜と定義する。
【0042】
(微多孔膜形成用プロピレン重合体の製造方法)
以下、微多孔膜形成用プロピレン重合体の製造方法を説明する。
【0043】
本発明のプロピレン重合体の製造方法は、該プロピレン単独重合体が前記要件(1)〜(4)、好ましくは(1)〜(5)を満たす限りにおいて何ら限定されるものではないが、通常は公知の固体状チタン触媒成分を含むオレフィン重合用触媒の存在下でプロピレンを重合する方法が好ましくは用いられる。前記固体状チタン触媒成分としては、たとえば、(I)マグネシウム、チタン、ハロゲンおよび電子供与体を含有する固体状チタン触媒成分と、(II)有機金属化合物触媒成分と、(III)アルコキシシランに代表される有機
ケイ素化合物や特定のポリエーテル化合物に代表される電子供与体とを含む触媒が挙げられる。具体的には、特許2723137号公報、特開平4−218507号公報、特許2774160号公報、特許2776914号公報、国際公開第2006/77945号パンフレット、国際公開第2008/10459号パンフレット、国際公開第2004/16662号パンフレット等に開示された触媒が挙げられる。
【0044】
上記固体状チタン触媒成分(I)は、マグネシウム化合物(a−1)、チタン化合物(a−2)および電子供与体(a−3)を接触させることにより調製することができる。
【0045】
マグネシウム化合物(a−1)としては、マグネシウム−炭素結合またはマグネシウム−水素結合を有するマグネシウム化合物のような還元能を有するマグネシウム化合物、およびハロゲン化マグネシウム、アルコキシマグネシウムハライド、アリロキシマグネシウムハライド、アルコキシマグネシウム、アリロキシマグネシウム、マグネシウムのカルボン酸塩等で代表される還元能を有さないマグネシウム化合物をあげることができる。
【0046】
固体状チタン触媒成分(I)の調製の際には、チタン化合物(a−2)としては、たとえば下記式(3)で示される4価のチタン化合物を用いるのが好ましい。
【0047】
Ti(OR)g4-g …(3)
(式(3)中、Rは炭化水素基、Xはハロゲン原子、0≦g≦4である。)
具体的にはTiCl4、TiBr4、TiI4などのテトラハロゲン化チタン;Ti(OCH3)Cl3、Ti(OC25)Cl3、Ti(O−n−C49)Cl3、Ti(OC25)Br3、Ti(O−iso−C49)Br3などのトリハロゲン化アルコキシチタン;Ti(OCH3)2Cl2、Ti(OC25)2Cl2、Ti(O−n−C49)2Cl2、Ti(OC25)2Br2などのジハロゲン化ジアルコキシチタン;Ti(OCH3)3Cl、Ti(OC25)3Cl、T
i(O−n−C49)3Cl、Ti(OC25)3Brなどのモノハロゲン化トリアルコキシチタン;Ti(OCH3)4、Ti(OC25)4、Ti(O−n−C49)4、Ti(O−iso−
49)4、Ti(O−2−エチルヘキシル)4などのテトラアルコキシチタン等があげられ
る。
【0048】
固体状チタン触媒成分(I)の調製の際に用いられる電子供与体(a−3)としては、たとえばアルコール、フェノール、ケトン、アルデヒド、有機酸または無機酸のエステル、有機酸ハライド、前記ポリエーテルを好ましい例とするエーテル、酸アミド、酸無水物、アンモニア、アミン、ニトリル、イソシアネート、含窒素環状化合物、含酸素環状化合
物などがあげられる。これらの中でもフタル酸エステルを代表例とする芳香族ポリエステル化合物や置換基を有するコハク酸エステルを代表例とする脂肪族ポリエステル、および後述する脂環族ポリエステル、前記ポリエーテルを好ましい例として挙げることが出来る。これらの化合物は複数以上を組み合わせて用いても良い。
【0049】
本発明において、好ましく用いられる電子供与体(a−3)としては、下記式(1)で特定される環状エステル化合物が挙げられる。また下記式(2)で特定される環状エステル化合物を含んでいても良い。
【0050】
【化2】

【0051】
式(1)において、nは5〜10の整数である。
【0052】
2およびR3はそれぞれ独立にCOOR1またはRであり、R2およびR3のうち少なく
とも1つはCOOR1である。
【0053】
環状骨格中の単結合(Ca−Ca結合、およびR3がRである場合のCa−Cb結合を除く
)は、二重結合に置き換えられていてもよい。
【0054】
1は、それぞれ独立に炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。
【0055】
複数個あるRは、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、ハロゲン原子、窒素含有基、酸素含有基、リン含有基、ハロゲン含有基およびケイ素含有基から選ばれる原子または基であり、互いに結合して環を形成していてもよいが、少なくとも1つのRは水素原子ではない。
【0056】
Rが互いに結合して形成される環の骨格中に二重結合が含まれていてもよく、該環の骨格中に、COOR1が結合したCaを2つ以上含む場合は、該環の骨格をなす炭素原子の数は5〜10である。
【0057】
【化3】

【0058】
式(2)において、nは5〜10の整数である。
【0059】
4およびR5はそれぞれ独立にCOOR1または水素原子であり、R4およびR5のうち
少なくとも1つはCOOR1である。R1は、それぞれ独立に炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。環状骨格中の単結合(Ca−Ca結合、およびR5がRである場合のCa−Cb
結合を除く)は、二重結合に置き換えられていてもよい。
【0060】
前記式(1)において、前記環状骨格中の炭素原子間結合のすべては単結合であることが好ましい。
【0061】
式(1)で表される環状エステル化合物の中でも
3,6-ジメチルシクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジイソブチル、
3,6-ジメチルシクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジn-ヘキシル、
3,6-ジメチルシクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジn-オクチル、
3-メチル-6-エチルシクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジイソブチル、
3-メチル-6-エチルシクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジn-ヘキシル、
3-メチル-6-エチルシクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジn-オクチル、
3-メチル-6-n-プロピルシクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジイソブチル、
3-メチル-6-n-プロピルシクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジn-ヘキシル、
3-メチル-6-n-プロピルシクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジn-オクチル、
3,6-ジエチルシクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジイソブチル、
3,6-ジエチルシクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジn-ヘキシル、
3,6-ジエチルシクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジn-オクチル
が特に好ましい。
【0062】
また式(2)で表される化合物の中でも
シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジイソブチル、
シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジヘキシル、
シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジへプチル、
シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジオクチル、
シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジ2-エチルヘキシル、
が特に好ましい。
【0063】
上記のようなマグネシウム化合物(a−1)、チタン化合物(a−2)および電子供与体(a−3)を接触させる際には、ケイ素、リン、アルミニウムなどの他の反応試剤を共存させてもよく、また担体を用いて担体担持型の固体状チタン触媒成分(I)を調製することもできる。
【0064】
固体状チタン触媒成分(I)は、公知の方法を含むあらゆる方法を採用して調製することができるが、下記に数例あげて簡単に述べる。
(1)アルコールや金属酸エステルなどとマグネシウム化合物(a−1)との付加物の炭化水素溶液を、チタン化合物(a−2)や有機金属化合物と接触反応させて固体を析出させた後、または析出させながらチタン化合物(a−2)と接触反応させる方法。
(2)マグネシウム化合物(a−1)およびアルコールやエステルなどと固体状付加物をチタン化合物(a−2)や有機金属化合物と接触、反応させた後、チタン化合物(a−2)を接触反応させる方法。
(3)無機担体と有機マグネシウム化合物(a−1)との接触物に、チタン化合物(a−2)および電子供与体(a−3)を接触反応させる方法。この際予め接触物をハロゲン含有化合物および/または有機金属化合物と接触反応させてもよい。
(4)芳香族ハロゲン化炭化水素などの共存下に行う工程を含む上記いずれかの方法。
が好ましい例として挙げられる
前記有機金属化合物触媒成分(II)としては、周期表第1族、2族、13族から選ばれる金属を含むものが好ましく、具体的には下記に示すような有機アルミニウム化合物、第I族金属とアルミニウムとの錯アルキル化合物、および第II族金属の有機金属化合物などをあげることができる。
【0065】
式 R1mAl(OR2)npq
(式中、R1およびR2は炭素原子を通常1〜15個、好ましくは1〜4個含む炭化水素基であり、これらは互いに同一でも異なっていてもよい。Xはハロゲン原子を表し、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。)
で示される有機アルミニウム化合物(b−1)。
【0066】
式 M1AlR14
(式中、M1はLi、NaまたはKであり、R1は前記と同じである。)
で示される第1族金属とアルミニウムとの錯アルキル化物(b−2)。
【0067】
式 R122
(式中、R1およびR2は上記と同様であり、M2はMg、ZnまたはCdである。)
で示される第2族または第13族のジアルキル化合物(b−3)。
【0068】
前記有機アルミニウム化合物(b−1)としては、たとえば
1mAl(OR2)3-m
(R1およびR2は前記と同様であり、mは好ましくは1.5≦m≦3の数である。)で示される化合物、
1mAlX3-m
(R1は前記と同様であり、Xはハロゲンであり、mは好ましくは0<m<3である。)
で示される化合物、
1mAlH3-m
(R1は前記と同様であり、mは好ましくは2≦m<3である。)
で示される化合物、
1mAl(OR2)nq
(R1およびR2は前記と同様であり、Xはハロゲン、0<m≦3、0≦n<3、0≦q<
3であり、かつm+n+q=3である。)
で示される化合物などをあげることができる。
【0069】
前記有機ケイ素化合物触媒成分(III)の具体的なものとしては、下記式(4)で表さ
れる有機ケイ素化合物などがあげられる。
【0070】
SiR34a(OR5)3-a …(4)
(式(4)中、aは0、1または2、R3はシクロペンチル基、シクロペンテニル基、シ
クロペンタジエニル基、イソプロピル基、t−ブチル基、ジアルキルアミノ基およびこれらの誘導体からなる群から選ばれる基、R4およびR5は炭化水素基を示す。)
式(4)において、R3の好ましいものとしては、シクロペンチル基、2−メチルシク
ロペンチル基、3−メチルシクロペンチル基、2−エチルシクロペンチル基、3−プロピルシクロペンチル基、3−イソプロピルシクロペンチル基、3−ブチルシクロペンチル基、3−tert−ブチルシクロペンチル基、2,2−ジメチルシクロペンチル基、2,3−ジメチルシクロペンチル基、2,5−ジメチルシクロペンチル基、2,2,5−トリメチル
シクロペンチル基、2,3,4,5−テトラメチルシクロペンチル基、2,2,5,5−テトラメチルシクロペンチル基、1−シクロペンチルプロピル基、1−メチル−1−シクロペンチルエチル基などのシクロペンチル基またはその誘導体;シクロペンテニル基、2−シクロペンテニル基、3−シクロペンテニル基、2−メチル−1−シクロペンテニル基、2−メチル−3−シクロペンテニル基、3−メチル−3−シクロペンテニル基、2−エチル−3−シクロペンテニル基、2,2−ジメチル−3−シクロペンテニル基、2,5−ジメチル−3−シクロペンテニル基、2,3,4,5−テトラメチル−3−シクロペンテニル基、2,2,5,5−テトラメチル−3−シクロペンテニル基などのシクロペンテニル基またはその誘導体;1,3−シクロペンタジエニル基、2,4−シクロペンタジエニル基、1,4−シ
クロペンタジエニル基、2−メチル−1,3−シクロペンタジエニル基、2−メチル−2,4−シクロペンタジエニル基、3−メチル−2,4−シクロペンタジエニル基、2−エチ
ル−2,4−シクロペンタジエニル基、2,2−ジメチル−2,4−シクロペンタジエニル
基、2,3−ジメチル−2,4−シクロペンタジエニル基、2,5−ジメチル−2,4−シクロペンタジエニル基、2,3,4,5−テトラメチル−2,4−シクロペンタジエニル基などのシクロペンタジエニル基またはその誘導体、イソプロピル基、t−ブチル基、s-ブチル基等の嵩高い置換基が挙げられる。より好ましくはシクロペンチル基、イソプロピル基であり、特に好ましくはシクロペンチル基である。
【0071】
また式(4)において、R4およびR5の炭化水素基の具体的なものとしては、上記の置換基以外にたとえばアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基などの炭化水素基をあげることができる。R4またはR5が2個以上存在する場合、R4同士または
5同士は同一でも異なっていてもよく、またR4とR5とは同一でも異なっていてもよい
。また式(4)において、R3とR4とはアルキレン基等で架橋されていてもよい。
【0072】
前記のポリエーテル化合物しては、複数の炭素原子を介して2個以上のエーテル結合を有する化合物であるポリエーテル化合物も好ましい例として挙げられる。
【0073】
これらのポリエーテル化合物の中でも、1,3-ジエーテル類が好ましく、特に、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
好ましい。
【0074】
これらの化合物は、単独で用いることも、2種以上を組み合わせて用いることもできる。
【0075】
上記のような固体状チタン触媒成分(I)、有機金属化合物触媒成分(II)、および有機ケイ素化合物触媒成分(III)からなる触媒を用いてプロピレンの重合を行うに際して
、予め予備重合を行うこともできる。予備重合は、固体状チタン触媒成分(I)、有機金属化合物触媒成分(II)、および必要に応じて有機ケイ素化合物触媒成分(III)の存在
下に、オレフィンを重合させる。
【0076】
予備重合オレフィンとしては、例えば炭素数2〜8のα−オレフィンを用いることができる。具体的には、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−オクテンなどの直鎖状のオレフィン;3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、3−エチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−
ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ペンテン、4−エチル−1−ヘキセン、3−エチル−
1−ヘキセンなどの分岐構造を有するオレフィン等を用いることができる。これらは共重合させてもよい。得られるプロピレン重合体の結晶化度を高める目的からは3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン等の嵩高いオレフィンを用いることが好ましい場合がある。
【0077】
予備重合は、固体状チタン触媒成分(I)1g当り0.1〜1000g程度、好ましくは0.3〜500g程度の重合体が生成するように行うことが望ましい。予備重合量が多すぎると、本重合における重合体の生成効率が低下することがある。予備重合では、本重合における系内の触媒濃度よりもかなり高濃度で触媒を用いることができる。
【0078】
本重合の際には、固体状チタン触媒成分(I)(または予備重合触媒)を重合容積1L当りチタン原子に換算して約0.0001〜50ミリモル、好ましくは約0.001〜10ミリモルの量で用いることが望ましい。有機金属化合物触媒成分(II)は、重合系中のチタン原子1モルに対する金属原子量で約1〜2000モル、好ましくは約2〜500モル程度の量で用いることが望ましい。有機ケイ素化合物触媒成分(III)は、有機金属化
合物触媒成分(II)の金属原子1モル当り約0.001〜50モル、好ましくは約0.01〜20モル程度の量で用いることが望ましい。
【0079】
重合は、気相重合法あるいは溶液重合法、懸濁重合法などの液相重合法いずれで行ってもよく、各段を別々の方法で行ってもよい。また連続式、半連続式のいずれの方式で行ってもよく、各段を複数の重合器たとえば2〜10器の重合器に分けて行ってもよい。
【0080】
重合媒体として、不活性炭化水素類を用いてもよく、また液状のプロピレンを重合媒体としてもよい。また各段の重合条件は、重合温度が約−50〜+200℃、好ましくは約20〜100℃の範囲で、また重合圧力が常圧〜10MPa(ゲージ圧)、好ましくは約0.2〜5MPa(ゲージ圧)の範囲内で適宜選択される。
【0081】
重合終了後、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により、プロピレン重合体がパウダーとして得られる。
【0082】
(他の成分)
本発明のプロピレン重合体から微多孔膜を製造する際には、可塑剤、ポリエチレンおよび無機粉体からなる群より選ばれる少なくとも1種以上の材料を配合してプロピレン重合体組成物とすることが好ましい。
【0083】
・ポリプロピレン以外のポリオレフィン
本発明のプロピレン重合体には、本発明の目的に反しない限り、例えばシャットダウン特性等の機能を付与する目的で、ポリエチレンを配合させてもよい。
【0084】
前記ポリエチレンとは、密度が925〜970kg/m3、好ましくは930〜965
kg/m3のポリエチレンである。
【0085】
ポリエチレンのデカリン溶液を用いて測定した極限粘度[η]は、好ましくは2〜40dl/gであり、より好ましくは3〜40dl/gである。
【0086】
プロピレン重合体とポリエチレンとを含むプロピレン重合体脂組成物に占めるポリエチレンの配合量は、付与される特性により異なるが、通常1〜99質量%、好ましくは10〜95質量%である。
【0087】
・可塑剤
本発明のプロピレン重合体は、孔の形状や量を調整する目的で、可塑剤を配合させてもよい。
【0088】
可塑剤としては室温で液体の溶剤として、ノナン、デカン、デカリン、パラキシレン、流動パラフィン等の脂肪族、環式脂肪族又は芳香族の炭化水素、及び沸点がこれらに対応する鉱油留分、室温で固体の溶剤としてステアリルアルコール、パラフィンワックスなどが挙げられる。これらの中では、室温で液体の溶剤が好ましく、特に流動パラフィンが好ましい。
【0089】
・無機粉体
本発明のプロピレン重合体は、孔の形状や量、耐熱性を調整する目的で、無機粉体を配合させてもよい。
【0090】
無機粉体としては、タルク、クレー、炭酸カルシウム、マイカ、ケイ酸塩類、炭酸塩類、ガラス繊維、炭素繊維や、ケイ素、アルミニウム、チタン等の金属の酸化物、窒化物などが挙げられる。これらの中では、金属の酸化物や窒化物が好ましく、特にシリカ粉体が好ましい。無機粉体の平均粒径は、0.001〜10μm、好ましくは0.01〜5μmの範囲内にあることが望ましい。無機粉体は、1種単独で使用することもできるし、2種以上を組み合せて使用することもできる。無機粉体の配合量は1〜80重量部、好ましくは10〜60重量部である。
【0091】
(微多孔膜形成用プロピレン重合体の調製方法)
プロピレン重合体組成物の調製方法としては、公知の各種の方法を用いることができる。例えば、ヘンシェルミキサー、リボンブレンダー、バンバリーミキサーなどの通常の混練装置を用いて、上述した各種成分を混練する方法が挙げられる。溶融混練およびペレタイズは、通常の単軸押出機あるいは2軸押出機、ブラベンダー又はロールを使用して、170〜280℃、好ましくは190〜250℃で溶融混練し、ペレタイズする。又はペレタイズなしに直接微多孔膜用のシート又はフィルムに従来公知の技術を用いて成形できる。
【0092】
(用途)
本発明のプロピレン重合体は、セパレータ、濾過膜、分離膜およびフィルターからなる群より選ばれる1種に用いられることが好ましい。
【0093】
前記セパレータが電池用セパレータまたはコンデンサー用セパレータであることがより好ましく、前記電池用セパレータがリチウムイオン二次電池用セパレータであることが特に好ましい。また、前記分離膜が医療用分離膜であることがより好ましい。
【0094】
(微多孔膜)
本発明のプロピレン重合体から、耐熱性や強度の優れた微多孔膜を好適に製造することができる。
【0095】
前記微多孔膜の製造方法は、
(1)上述のプロピレン重合体又は各成分を個別に溶融混練する工程、
(2)ダイリップより押出して冷却しシート又はフィルムを成形する工程、
(3)シート又はフィルムを少なくとも一軸方向に延伸する工程、
必要に応じて(4)可塑剤を抽出、除去する工程、
(5)得られた膜を乾燥する工程、を含む。何れも従来公知の技術を使用することができる。
【0096】
(1)では充分な溶融混練を行うため、二軸押出機が望ましい。
【0097】
(2)では長方形の口金形状をしたシート用ダイリップが望ましいが、円筒状のインフレーションダイリップ等も使用できる。
【0098】
(3)ではテンター法やロール法等で延伸温度20〜160℃の範囲で面倍率2〜100倍に延伸することが望ましい。また延伸は(4)や(5)の工程の前後で2度に分けて行うことも可能である。
【0099】
(4)では抽出溶剤として、ポリオレフィン樹脂及び無機粉体に対して貧溶媒であり、かつ可塑剤に対して良溶媒であり、沸点がポリオレフィン微多孔膜の融点より低い溶剤を用いることが望ましい。例えば、n−ヘキサンやシクロヘキサン等の炭化水素類、塩化メチレンや四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素類、エタノールやイソプロパノール等のアルコール類、ジエチルエーテル等のエーテル類、アセトン等のケトン類等が挙げられる。
【0100】
(5)では加熱乾燥法や風乾法等が使用されるが、微多孔膜の特性を損なわない程度の温度で行うことが望ましい。その他必要に応じて、従来公知の核剤(リン酸エステル金属塩やソルビトール系化合物等のα晶核剤やアミド系化合物等のβ晶核剤)等の添加剤の配合、膜の熱処理、架橋処理、表面処理、親水化処理等の工程が行われてもよい。またシャットダウン機能を付与する等の目的で例えば本発明のプロピレン重合体よりも低融点の(上述のポリエチレンを含む)樹脂とのブレンドや多層化、更なる耐熱性付与を目的に本発明のプロピレン重合体よりも高融点の樹脂とのブレンドや多層化が行われてもよい。
【実施例】
【0101】
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
(ポリプロピレン)
実施例1および2の樹脂(PP−1、PP−2)は、特開2009-57473公報の実施例1、比較例1に準じて調整した。
【0102】
比較例1に用いるポリプロピレン樹脂(PP−3)は、以下のように調製した。
【0103】
(1) 固体状チタン触媒成分の調製
無水塩化マグネシウム952g、デカン4420mlおよび2−エチルヘキシルアルコ
ール3906gを、130℃で2時間加熱して均一溶液とした。この溶液中に無水フタル酸213gを添加し、130℃にてさらに1時間攪拌混合を行って無水フタル酸を溶解させた。
【0104】
このようにして得られた均一溶液を23℃まで冷却した後、この均一溶液の750mlを、−20℃に保持された四塩化チタン2000ml中に1時間にわたって滴下した。滴下後、得られた混合液の温度を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)52.2gを添加し、これより2時間攪拌しながら同温度に保持した。次いで熱時濾過にて固体部を採取し、この固体部を2750ml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。
【0105】
加熱終了後、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を用いて、洗浄液中にチタン化合物が検出されなくなるまで洗浄した。
【0106】
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重量%、塩素を57重量%、マグネシウムを21重量%およびDIBPを20重量%の量で含有していた。
【0107】
(2) 前重合触媒の製造
遷移金属触媒成分120g、トリエチルアルミニウム20.5mL、ヘプタン120Lを内容量200Lの攪拌機付きオートクレーブに挿入し、内温5℃に保ちプロピレンを720g挿入し、60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、遷移金属触媒成分濃度で1g/Lとなるよう、ヘプタンにより調整を行った。この前重合触媒は遷移金属触媒成分1g当りポリプロピレンを6g含んでいた。
【0108】
(3) 本重合
内容量100Lの攪拌器付きベッセル重合器に、プロピレンを110kg/時間、(2)で製造した触媒スラリーを遷移金属触媒成分として1.1g/時間、トリエチルアルミニウム5.8mL/時間、ジシクロペンチルジメトキシシラン2.1mL/時間、エチレンを0.3kg/時間を連続的に供給し、水素を気相部の水素濃度が0.8mol%になるように供給した。重合温度73℃、圧力3.2MPa/Gで重合を行った。
【0109】
得られたスラリーは内容量1000L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30kg/時間、エチレンを0.4kg/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71℃、圧力3.1MPa/Gで重合を行った。
【0110】
得られたスラリーは内容量500L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46kg/時間、エチレンを0.3kg/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69℃、圧力3.0MPa/Gで重合を行った。
【0111】
得られたスラリーは失活後、液体プロピレンによる洗浄槽に送液し、プロピレン重合体パウダーを洗浄した。
【0112】
得られたスラリーを気化後、気固分離を行い、プロピレン重合体を得た。得られたプロピレン重合体は、コニカル乾燥機に導入して、80℃で真空乾燥を行った。次いで生成物100キログラムに対し、純水35.9グラムとプロピレンオキサイド0.63リットルを添加して、90℃で2時間脱塩素処理を行った後に80℃、真空乾燥を行い、プロピレン重合体パウダーを得た。得られた重合パウダーは実施例1と同様の方法でペレット化した。
【0113】
実施例および比較例における物性の測定方法は次の通りである。
【0114】
(メルトフローレート)
前述の通り、ASTM D1238E規格に準じ、230℃の温度条件で測定した。
【0115】
(メソペンタッド分率)
メソペンタッド分率[mmmm]は、A.zambelliらのMacromolecules,8,687(1975)に示された帰属により定められた値であり、13C−NMRにより、下記条件で測定し、メソペンタッド分率=(21.7ppmでのピーク面積)/(19〜23ppmでのピーク面積)とした。
【0116】
種類 JNM−Lambada400(日本電子(株)社製)
分解能 400MHz
測定温度 125℃
溶媒 1,2,4−トリクロロベンゼン/重水素化ベンゼン=7/4
パルス幅 7.8μsec(45°パルス)
パルス間隔 5sec
積算回数 2000回
シフト基準 TMS=0ppm
モード シングルパルスブロードバンドデカップリング
(融点(Tm))
示差走査熱量計(DSC、パーキンエルマー社製)を用いて下記のとおり測定を行った。ここで、第3stepにおける吸熱ピークを融点(Tm)と定義した。
【0117】
<サンプルシート作成>
サンプルをアルミホイルで挟み、金型(厚さ:0.2mm)を用いて下記条件でプレス成形した。
【0118】
成形温度:240℃(加熱温度240℃、予熱時間:7分)
プレス圧力:300kg/cm2
プレス時間:1分
プレス成形後、金型を氷水で室温付近まで冷却後、サンプルシートを得た。
【0119】
<測定>
得られたサンプルシートを下記測定容器に約0.4g封入し、下記測定条件でDSC測定を行った。
【0120】
(測定容器)
アルミ製PAN(DSC PANS 10μl BO−14−3015)
アルミ製COVER(DSC COVER BO14−3003)
(測定条件)
第1step:30℃/分で240℃まで昇温し、10分間保持する。
【0121】
第2step:10℃/分で30℃まで降温する。
【0122】
第3step:10℃/分で240℃まで昇温する。
【0123】
(TREF測定条件および使用装置)
TREF(昇温溶離分別法)測定は、以下の条件で行った。
【0124】
プロピレン単独重合体について、昇温溶離分別(TREF)による溶出温度−溶出量曲線を以下のように測定し、最大ピークのピークトップ温度および溶出積分量を求めた。
【0125】
まず、充填剤を含有したTREFカラム(カラム温度95℃)内に、試料(プロピレン単独重合体)をo−ジクロロベンゼンに溶解させた試料溶液を導入した。次に、カラムの温度を、降温速度0.5℃/分で0℃まで降温した後、10分間保持し、試料を充填剤表面に結晶化させた。
【0126】
その後、カラムの温度を、昇温速度1.0℃/分で140℃まで昇温し、各温度で溶出した試料(プロピレン単独重合体)の濃度を検出した。そして、試料(プロピレン単独重合体)の溶出量(質量%)とその時のカラム内温度(℃)との値より、溶出温度−溶出量曲線を測定し、最大ピークのピークトップ温度および溶出積分量を求めた。
【0127】
(測定条件)
測定装置:昇温溶出分別装置 TREF200+型(Polymer ChAR社製)
TREFカラム:ステンレススチールマイクロボールカラム(3/8” o.d.×150mm)
溶離液:o−ジクロロベンゼン(300ppm BHT含有)(=ODCB)
試料濃度:0.2%(w/v)
注入量:0.3mL
ポンプ流量:0.5mL/分
検出器:赤外分光光度計 IR4(Polymer ChAR社製)
検出波数:3.42μm
試料溶解条件:150℃×90min溶解 → 95℃×45min静置
(ガーレー透気度)
JIS P8117により測定した。測定装置はB型ガーレー式デンソメーター(東洋製機製作所製)を使用した。試験温度23℃、湿度50%RH。試料面積は645mm2
。円筒重量567gにより、筒内の空気を試験円孔部から、筒外へ通過させる。空気100ccが通過する時間を測定し、透気度とした。
【0128】
(突刺し強度)
直径1mm、0.5mmRの針を用いて2mm/秒で突刺した時の最大荷重を測定し、25mm厚さに換算した。測定条件を下記に記す:
試験機:(株)東洋精機製作所 ストログラフV10−D
試験速度:120mm/min
先端:1.0mmΦ、0.5mmR
受け:30.0mmΦ(グロス試験治具)
(熱収縮率)
二軸延伸フィルムをMD方向に10mm幅で100mmの長さにカットした。カットしたものを120℃熱風オーブンに入れて15分間加熱した。元の長さに対する収縮した長さの割合で熱収縮率(%)を求めた。
【0129】
[微多孔膜の製造方法]
ガーレー透気度および突刺し強度の測定に用いる微多孔膜は以下のように製造した。
【0130】
幅300mm、リップ開度4mmのTダイにて230℃で溶融押出した後に80℃の冷却ロールにて8m/分で引き取った。このときのドラフト比は86、得られた未延伸ポリプロピレンフィルムの膜厚は40μmであった。その後35℃に保持されたニップロール間で20%低温延伸し、引き続き126℃に加熱されたロールで総延伸量180%になる
まで高温延伸した後、126℃に加熱されたロールで36%緩和させ、微多孔膜を得た。
【0131】
[二軸延伸フィルムの製造方法]
熱収縮率の測定に用いる二軸延伸フィルムは以下のように製造した。
【0132】
ペレットを、30mmφ押出機((株)GMエンジニアリング社製押出シート成形機)を用いて、成形温度210℃にて溶融し、Tダイから押出し、冷却温度30℃にて保持された冷却ロールにより、引取速度1.0m/分の条件で除冷し、厚さ0.5mmのシートを得た。
【0133】
このシートを85mm×85mmにカットし、二軸延伸機(ブルックナー社製KARO
IV)を用いて、予熱温度152℃、予熱時間60秒、延伸温度152℃、延伸倍率5×7倍(MD方向:5倍、TD方向:7倍)、延伸速度6m/分の条件で、逐次二軸延伸し、厚さ15μmの二軸延伸フィルムを得た。
【0134】
実施例ならびに比較例の評価結果を表1に示す
【0135】
【表1】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記要件(1)〜(4)を満たす微多孔膜形成用ポリプロピレン重合体;
(1)ASTM D1238E規格に準じ、230℃で測定されるメルトフローレートが
1〜10g/10分である。
(2)13C−NMR(核磁気共鳴法)で測定したメソペンタッド分率が94.0〜99.5%である。
(3)示差走査熱量計(DSC)によって測定された融点が150〜167℃である。
(4)TREFで測定したピークトップ温度が114〜125℃、110℃での溶出積分量が40wt%以下である。
【請求項2】
プロピレン重合体が下記の(5)の要件を満たすことを特徴とする請求項1に記載の微多孔膜形成用プロピレン重合体
(5)室温キシレン可溶成分含有率(CXS)が4%未満である。
【請求項3】
(I)チタン、マグネシウム、ハロゲンおよび下記式(1)で特定される環状エステル化合物(a)を含む固体状チタン触媒成分と、
(II)周期律表の1族、2族、13族に属する元素を含む有機金属化合物成分と
を含むオレフィン重合用触媒を用いて得られることを特徴とする請求項1に記載の微多孔膜形成用プロピレン重合体;
【化1】

(式(1)において、nは5〜10の整数である。
2およびR3はそれぞれ独立にCOOR1またはRであり、R2およびR3のうち少なく
とも1つはCOOR1である。環状骨格中の単結合(Ca−Ca結合、およびR3がRである場合のCa−Cb結合を除く)は、二重結合に置き換えられていてもよい。
1は、それぞれ独立に炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。
複数個あるRは、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、ハロゲン原子、窒素含有基、酸素含有基、リン含有基、ハロゲン含有基およびケイ素含有基から選ばれる原子または基であり、互いに結合して環を形成していてもよいが、少なくとも1つのRは水素原子ではない。
Rが互いに結合して形成される環の骨格中に二重結合が含まれていてもよく、該環の骨格中に、COOR1が結合したCaを2つ以上含む場合は、該環の骨格をなす炭素原子の数は5〜10である。)。
【請求項4】
請求項1の微多孔膜形成用プロピレン重合体を含むセパレータ。
【請求項5】
請求項1の微多孔膜形成用プロピレン樹重合体を含む濾過膜。
【請求項6】
請求項1の微多孔膜形成用プロピレン重合体を含む分離膜。
【請求項7】
電池用もしくはコンデンサーに用いられることを特徴とする請求項4に記載のセパレータ。
【請求項8】
リチウムイオン二次電池に用いられることを特徴とする請求項7に記載のセパレータ。
【請求項9】
医療用途に用いられることを特徴とする請求項6に記載の分離膜。

【公開番号】特開2011−256278(P2011−256278A)
【公開日】平成23年12月22日(2011.12.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−132149(P2010−132149)
【出願日】平成22年6月9日(2010.6.9)
【出願人】(505130112)株式会社プライムポリマー (180)
【Fターム(参考)】