JP2025529106A - Blow-molding polyethylene compositions with improved swelling behavior - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ブロー成形中空品の製造に特に適したポリエチレン組成物であって、
1)密度が0.948~0.960g/cm3であること、
2)MIF/MIE比が125より大きいこと、
3)MIFが20~40g/10分であること、
4)ER値が5~10であること、の特徴を有する。
【選択図】図1
A polyethylene composition particularly suitable for the production of blow-molded hollow articles, comprising:
1) The density is 0.948 to 0.960 g/cm 3 ;
2) MIF/MIE ratio greater than 125;
3) MIF is 20 to 40 g/10 min;
4) The ER value is 5 to 10.
[Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、ブロー成形による小物品の製造に適したポリエチレン組成物に関する。 The present invention relates to a polyethylene composition suitable for producing small items by blow molding.
WO 2005/044866 A1において、ポリマー組成物のフロー指数および/または分子量の分離の制御方法が開示されている。一実施形態におけるポリマー組成物の製造方法は、重合性モノマー、二元金属触媒組成物、および少なくとも1種の制御剤の存在下で、高分子量ポリマーを低分子量ポリマーに組み込み、単一重合反応器内でポリマー組成物を形成することを含み、ここで、制御剤は、高分子量ポリマーの組み込みレベル、低分子量ポリマーのレベル、またはその両方を制御するのに十分な量で添加される。制御剤の例としては、アルコール、エーテル、アミン、および酸素が挙げられる。 WO 2005/044866 A1 discloses a method for controlling the flow index and/or molecular weight separation of a polymer composition. In one embodiment, the method for producing a polymer composition includes incorporating a high molecular weight polymer into a low molecular weight polymer in the presence of a polymerizable monomer, a bimetallic catalyst composition, and at least one control agent to form a polymer composition in a single polymerization reactor, wherein the control agent is added in an amount sufficient to control the incorporation level of the high molecular weight polymer, the level of the low molecular weight polymer, or both. Examples of control agents include alcohols, ethers, amines, and oxygen.
米国特許第2012/0220747 A1号には、二峰性ポリエチレン組成物およびその作製方法が提供される。少なくとも1つの特定の実施形態では、二峰性ポリエチレン組成物は、約400,000~約950,000の重量平均分子量(Mw)を有する高分子量成分を含むことができる。二峰性ポリエチレン組成物はまた、約3,000~約100,000の重量平均分子量(Mw)を有する低分子量成分を含むことができる。高分子量成分は、二峰性ポリエチレン組成物の約25重量%~約40重量%の範囲の量で存在することができる。二峰性ポリエチレン組成物は、約80%未満のダイスウェル割合(%)もまた有することができる。 US 2012/0220747 A1 provides a bimodal polyethylene composition and a method for making the same. In at least one specific embodiment, the bimodal polyethylene composition can include a high molecular weight component having a weight average molecular weight (Mw) of about 400,000 to about 950,000. The bimodal polyethylene composition can also include a low molecular weight component having a weight average molecular weight (Mw) of about 3,000 to about 100,000. The high molecular weight component can be present in an amount ranging from about 25% to about 40% by weight of the bimodal polyethylene composition. The bimodal polyethylene composition can also have a die swell percentage (%) of less than about 80%.
国際公開第2008/088464 A1号には、ポリエチレンの変性方法が記載されている。本方法では、エチレン、または、エチレンとC3-C10 αオレフィンとの混合物が、チーグラーまたはシングルサイト触媒により、有機溶媒内で重合され、最初のポリエチレン溶液を形成する。最初のポリエチレン溶液は次に、フリーラジカル反応開始剤と反応し、変性ポリエチレンを作製する。変性ポリマーは、向上した溶融弾性、および増加した長鎖分岐指数を有し、ゲルを実質的に含まない。 WO 2008/088464 A1 describes a method for modifying polyethylene. In this method, ethylene or a mixture of ethylene and a C3-C10 alpha-olefin is polymerized in an organic solvent with a Ziegler or single-site catalyst to form an initial polyethylene solution. The initial polyethylene solution is then reacted with a free-radical initiator to produce the modified polyethylene. The modified polymer has improved melt elasticity, an increased long-chain branching index, and is substantially free of gel.
前記使用に適した組成物の例は、国際公開第2018095700号、第2018095701号、および第2018095702号に開示されている。 Examples of compositions suitable for such use are disclosed in International Publication Nos. 2018095700, 2018095701, and 2018095702.
前記組成物は、その分子構造およびレオロジー的挙動を適切に選択することで、広い密度範囲にわたり、ゲル含有量を減らしながら、最終物品の極めて滑らかな表面と組み合わせて、特に高い耐環境応力亀裂性(ESCR)を達成する。 By appropriately selecting its molecular structure and rheological behavior, the composition achieves particularly high environmental stress crack resistance (ESCR) across a wide density range, while reducing gel content, in combination with an extremely smooth surface in the final article.
高密度レベルにおいて、ESCRは低くなるが、それでも満足できる。 At high density levels, the ESCR is lower but still satisfactory.
しかし、ブロー成形において最適化が必要となる重要な側面は、ポリマー組成物の膨潤挙動である。 However, an important aspect of blow molding that needs to be optimized is the swelling behavior of the polymer composition.
実際、ブロー成形品の全体の品質水準および品質の一貫性は、膨潤に非常に依存する。 In fact, the overall quality level and consistency of a blow-molded product is highly dependent on swelling.
例えば、押出ブロー成形では、パリソンスウェルが非常に重要である。 For example, parison swell is very important in extrusion blow molding.
パリソンスウェルは、重量膨潤と直径膨潤の2つの構成要素を有する。 Parison swell has two components: weight swelling and diameter swelling.
重量膨潤は、金型が開いてパリソンが落ちている短い間に生じる可能性がある。パリソンは実際のところ、長さが収縮し、同時に壁が厚くなり、重くなる場合がある。 Gravimetric swelling can occur during the short time that the mold is open and the parison is dropping. The parison may actually shrink in length while simultaneously thickening its walls and becoming heavier.
大きすぎる重量膨潤は、特に、薄くて一定の壁厚を有し、軽量なブロー物品を製造するためには、避けられなければならない。ダイの調節が重要であり得る。 Excessive weight swell must be avoided, especially for producing lightweight blown articles with thin, consistent wall thickness. Die adjustments can be important.
用いる樹脂の重量膨潤が大きすぎる場合、ダイギャップを減らすことで重量を減らす試みが、多くの場合なされている。 If the weight swelling of the resin used is too great, attempts are often made to reduce the weight by reducing the die gap.
しかし、ダイギャップを減らすと、パリソンが非常に薄くなり、すぐに潰れたり折れたりする可能性がある。 However, reducing the die gap can result in a very thin parison that can easily collapse or break.
さらに、狭いダイギャップは、不純物に対して極めて高感度である。狭いダイギャップは高せん断もまたもたらし、これは、パリソンで大きい直径膨潤に繋がり得る。最終ボトルは完全であり得るが、重いバリにより囲まれ得る。ひだ付けもまた、問題となり得る。 Furthermore, narrow die gaps are extremely sensitive to impurities. Narrow die gaps also result in high shear, which can lead to large diameter swells in the parison. The final bottle may be intact but may be surrounded by heavy flash. Crimping can also be a problem.
したがって、重量膨潤は、一般に用いられる工業規格に対して、実践的な制限の中で維持されなければならない。 Grain swell must therefore be kept within practical limits relative to commonly used industry standards.
直径膨潤により、パリソンは、ダイから外側に膨らみ、換言すれば、パリソンの直径が、ダイの直径よりもかなり大きくなる。 Diameter swelling causes the parison to bulge outward from the die, in other words, the diameter of the parison becomes significantly larger than the diameter of the die.
直径膨潤は特に、ハンドル部分を含むブロー成形品(特に、ボトル)にとって重要であるため、一般に「ハンドルウェア」と呼ばれる。 Diameter swell is particularly important for blow-molded articles (especially bottles) that include handle portions, and is therefore commonly referred to as "handlewear."
この場合、直径膨潤は、距離(長さ)、例えばセンチメートル単位で表すことができ、バリはハンドルウェアアイテムの首部(突出バリを含む)からハンドル領域まで、そして場合によってハンドル領域を超えて広がることがある伸びる。 In this case, the diameter swell may be expressed as the distance (length), e.g., in centimeters, that the burr extends from the neck of the handlewear item (including any protruding burrs) to the handle area and, in some cases, beyond the handle area.
実際、あまりにも直径膨潤が小さい樹脂は、より小さなハンドルウェビングを引き起こし得、深刻な場合には、ブローアウトすら引き起こし得る。 In fact, resins with too little diameter swelling can cause smaller handle webbing and, in severe cases, even blowouts.
この場合、パリソンは、内側ハンドルピンチオフにより、二箇所で捕らえられる。 In this case, the parison is captured in two places by the inner handle pinch-off.
ブロー時に、これらの領域は合わさり、ウェブとして知られる重い領域を形成する。 When blown, these areas come together to form heavy areas known as webs.
前述したとおり、直径膨潤が大きすぎる樹脂は、望ましくない量のバリを生み出し、結果的に、バリ取り問題もまた引き起こす。 As mentioned above, resins with too much diameter swell can produce an undesirable amount of flash, which can also result in deburring problems.
結論として、本来的に良好かつ一貫した膨潤挙動を有するポリエチレン組成物を提供することが非常に重要である。 In conclusion, it is very important to provide polyethylene compositions that inherently have good and consistent swelling behavior.
ポリエチレン組成物の膨潤挙動は、ラジカル反応開始剤、特に、例えば米国特許第4603173号および第5486575号に開示されている過酸化物による処理により、変性することができることが知られている。 It is known that the swelling behavior of polyethylene compositions can be modified by treatment with radical initiators, particularly peroxides, as disclosed, for example, in U.S. Pat. Nos. 4,603,173 and 5,486,575.
さらに、性質が改善された高密度・高多分散度ポリエチレン、およびその製造プロセスは、例えば国際公開第2018/147968 A1号において当該技術分野で周知である。 Furthermore, high density, high polydispersity polyethylene with improved properties and processes for its manufacture are known in the art, for example, in WO 2018/147968 A1.
ポリエチレン組成物の分子構造、および選択された流動学的性質を適切に設定することで、例えば、ラジカル反応開始剤による重合化後処理によって、ゲル含有量を減らしながら、パリソンスウェルと機械的特性の特に好ましいバランスが達成されることが、今では判明している。 It has now been found that by appropriately configuring the molecular structure of the polyethylene composition and selecting rheological properties, for example by post-polymerization treatment with a radical initiator, a particularly favorable balance of parison swell and mechanical properties can be achieved while reducing gel content.
したがって、本開示は、
1)MIF/MIE比が125より大きく、好ましくは130以上であり、より好ましくは132以上であり、特に、125より大きく180以下、または、130より大きく180以下、または、132より大きく180以下であり、ここで、MIFは、荷重21.60kg、190℃でのメルトフロー指数であり、MIEは、荷重2.16kg、190℃でのメルトフロー指数であり、共に、ISO 1133-1 2012-03に従って決定されること、
2)MIFが20~40g/10分、好ましくは25~35g/10分、より好ましくは25~34g/10分であること、
3)密度が0.948~0.960g/cm3、特に、0.950~0.958g/cm3であり、ISO 1183-1:2012に従い、23℃で測定されること、
4)ER値が5~10、好ましくは5.2~9であること、
ここで、ERは次のように計算され、
ER=(1.781*10-3)*G’
ここで、G’’=5,000dyn/cm2の値、
ここで、
G’=貯蔵弾性率、
G’’=損失弾性率であり、
G’とG’’は共に、190℃の温度において、プレート-プレート回転レオメーターにて、動的振動せん断により測定されること、の特徴を有する、ポリエチレン組成物を提供する。
Thus, the present disclosure:
1) the MIF/MIE ratio is greater than 125, preferably 130 or greater, more preferably 132 or greater, and in particular greater than 125 and 180 or less, or greater than 130 and 180 or less, or greater than 132 and 180 or less, where MIF is the melt flow index at 190°C under a load of 21.60 kg, and MIE is the melt flow index at 190°C under a load of 2.16 kg, both determined in accordance with ISO 1133-1 2012-03;
2) MIF is 20 to 40 g/10 min, preferably 25 to 35 g/10 min, more preferably 25 to 34 g/10 min;
3) a density of 0.948 to 0.960 g/cm 3 , in particular 0.950 to 0.958 g/cm 3 , measured at 23°C according to ISO 1183-1:2012;
4) The ER value is 5 to 10, preferably 5.2 to 9;
where ER is calculated as follows:
ER=(1.781* 10-3 )*G'
where G'' = 5,000 dyn/ cm2 ,
where:
G' = storage modulus,
G'' = loss modulus;
A polyethylene composition is provided having the characteristics that G' and G'' are both measured by dynamic oscillatory shear in a plate-plate rotational rheometer at a temperature of 190°C.
前記ポリエチレン組成物は、重量膨潤および直径膨潤の観点での工業的要件を満たすことから、従来のブロー成形装置で容易に加工可能である。 The polyethylene composition meets industrial requirements in terms of weight swell and diameter swell and can be easily processed using conventional blow molding equipment.
本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲、ならびに図面を参照することにより、よりよく理解される。 These and other features, aspects, and advantages of the present disclosure will become better understood with reference to the following description and appended claims, as well as the drawings.
様々な実施形態は、図面に示される構成および手段に限定されないことを理解されたい。 It should be understood that the various embodiments are not limited to the arrangements and instrumentality shown in the drawings.
「ポリエチレン組成物」という表現は、代替として、単一のエチレンポリマーおよびエチレンポリマー組成物、特に、好ましくは異なる分子量を有する2種以上のエチレンポリマー成分の組成物を含むことを意図しており、このような組成物は、関連分野において「二峰性」または「多峰性」ポリマーとも呼ばれている。 The expression "polyethylene composition" is intended to alternatively include single ethylene polymers and ethylene polymer compositions, particularly compositions of two or more ethylene polymer components, preferably having different molecular weights; such compositions are also referred to in the art as "bimodal" or "multimodal" polymers.
典型的には、本発明のポリエチレン組成物は、1種以上のエチレンコポリマーで構成されるか、またはそれを含む。 Typically, the polyethylene composition of the present invention consists of or comprises one or more ethylene copolymers.
先に定義された特徴1)~4)を含む、本明細書に定義されるすべての特性は、前記エチレンポリマーまたはエチレンポリマー組成物を指す。当技術分野で通常使用される添加剤のような他の成分の添加により、前記特徴の1つ以上を改変することができる。 All properties defined herein, including characteristics 1) through 4) defined above, refer to the ethylene polymer or ethylene polymer composition. The addition of other components, such as additives commonly used in the art, can modify one or more of the above characteristics.
MIF/MIE比は、分子量分布のレオロジー的尺度を提供する。 The MIF/MIE ratio provides a rheological measure of molecular weight distribution.
分子量分布の別の尺度は、実施例で説明するように、比Mw/Mnによって提供され、ここでMwは重量平均分子量、Mnは数平均分子量であり、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)によって測定される。 Another measure of molecular weight distribution is provided by the ratio Mw / Mn , where Mw is the weight average molecular weight and Mn is the number average molecular weight, as determined by GPC (gel permeation chromatography), as explained in the examples.
本ポリエチレン組成物の好ましいMw/Mn値は、15~35、特に20~35の範囲である。 The preferred M w /M n value of the polyethylene composition is in the range of 15-35, particularly 20-35.
Mw値は、好ましくは150,000g/mol~450,000g/mol、特に、150,000g/mol~350,000g/molである。 The M w value is preferably between 150,000 g/mol and 450,000 g/mol, in particular between 150,000 g/mol and 350,000 g/mol.
さらに、本発明のポリエチレン組成物は、好ましくは、
-コモノマーの含有量が、組成物の総重量に対して1.7重量%以下、特に0.1~1.7重量%(FTIR)であること、
-MIPが0.3g/10分以上、より好ましくは0.5g/10分以上、特に0.3~4g/10分、または0.5~4g/10分であり、ここで、MIPは、ISO 1133-1 2012-03に従い測定した、荷重5kg、190℃でのメルトフロー指数であること、
-MIF/MIEとERの間である、(MIF/MIE)ER比が、26以下、より好ましくは25.5以下、特に26~15、または25.5~15、または26~20、または25.5~20であること、
-長鎖分岐指数LCBIが、0.55以下、より好ましくは0.60以下であり、上限値はいずれの場合も好ましくは0.95であり、
ここで、LCBIは、GPC-MALLSによって測定した、回転Rgの測定平均2乗半径の、1,000,000g/molのモル重量において同じ分子量を有する直鎖PEに対する回転の平均2乗半径に対する比率であること、
-η0.02が、56,000Pa.s以上、特に56,000~80,000Pa.sであり、
ここで、η0.02は、0.02rad/秒の適用角周波数で、動的振動せん断モードの下で、平行プレート(または、いわゆるプレート-プレート)レオメーターで190℃の温度で測定した、溶融物の複素粘度であること、
-比(η0.02/1000)/LCBI、すなわちη0.02を1000で割った値とLCBIとの間の値が85~150、好ましくは90~130であること、
-HMWcopo指数が0.5~5、特に0.5~3.5であり、
ここで、前記HMWcopo指数は次の式に従って決定され、
HMWcopo = (η0.02 x tmaxDSC)/(10^5)
Furthermore, the polyethylene composition of the present invention preferably comprises
the comonomer content is less than or equal to 1.7% by weight, in particular between 0.1 and 1.7% by weight (FTIR), relative to the total weight of the composition;
- MIP is at least 0.3 g/10 min, more preferably at least 0.5 g/10 min, in particular between 0.3 and 4 g/10 min, or between 0.5 and 4 g/10 min, where MIP is the melt flow index measured according to ISO 1133-1 2012-03 at 190°C under a load of 5 kg;
a (MIF/MIE)ER ratio between MIF/MIE and ER of 26 or less, more preferably 25.5 or less, in particular 26-15, or 25.5-15, or 26-20, or 25.5-20;
a long chain branching index LCBI of not more than 0.55, more preferably not more than 0.60, the upper limit being preferably 0.95 in each case;
where LCBI is the ratio of the measured mean square radius of gyration Rg to the mean square radius of gyration for linear PE of the same molecular weight at a molar weight of 1,000,000 g/mol, as measured by GPC-MALLS;
-η 0.02 is 56,000 Pa s or more, particularly 56,000 to 80,000 Pa s;
where η 0.02 is the complex viscosity of the melt measured at a temperature of 190 ° C. in a parallel plate (or so-called plate-plate) rheometer under dynamic oscillatory shear mode with an applied angular frequency of 0.02 rad/s;
the ratio (η 0.02 /1000)/LCBI, i.e. the value between η 0.02 divided by 1000 and LCBI, is between 85 and 150, preferably between 90 and 130;
an HMWcopo index of 0.5 to 5, in particular 0.5 to 3.5,
wherein the HMWcopo index is determined according to the following formula:
HMWcopo = (η 0.02 x t maxDSC )/(10^5)
ここで、tmaxDSCは、静止条件下、124℃の温度、等温モードで示差走査熱量計DSCにより測定された結晶化の熱流最大値(mW単位)に到達するのに必要な時間(最大結晶化速度に到達するまでの時間、t1/2結晶半減期に相当)であり、分単位であること、の追加的な特徴の少なくとも1つを有する。
エチレンコポリマー中に存在する1種以上のコモノマーは、一般に、分子式CH2=CHRで表されるオレフィンから選択され、式中、Rは1~10個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖のアルキル基である。
where tmaxDSC is the time required to reach the maximum heat flow of crystallization (in mW) measured by differential scanning calorimetry (DSC) in isothermal mode at a temperature of 124°C under static conditions (time to reach the maximum crystallization rate, equivalent to the t1/2 crystallization half-life), and has at least one additional characteristic in minutes.
The one or more comonomers present in ethylene copolymers are generally selected from olefins having the molecular formula CH 2 ═CHR, where R is a straight or branched chain alkyl group having from 1 to 10 carbon atoms.
具体的な例としては、プロピレン、ブテン-1、ペンテン-1、4-メチルペンテン-1、ヘキセン-1、オクテン-1、デセン-1が挙げられる。特に好ましいコモノマーはヘキセン-1である。 Specific examples include propylene, butene-1, pentene-1, 4-methylpentene-1, hexene-1, octene-1, and decene-1. A particularly preferred comonomer is hexene-1.
好ましくは、本ポリエチレン組成物は、重合段階において、チーグラー・ナッタ重合触媒を用いることにより入手され、その詳細は、本明細書の以降で提供される。 Preferably, the polyethylene composition is obtained by using a Ziegler-Natta polymerization catalyst in the polymerization stage, details of which are provided hereinafter.
前述のとおり、本ポリエチレン組成物は、ブロー成形品、特に、貴重な性質を持つ、ハンドル部分を備えるボトル等のハンドルウェアを製造するために有利に用いることができる。 As mentioned above, the polyethylene composition can be advantageously used to produce blow-molded articles, particularly handleware such as bottles with handles that have valuable properties.
実際、FNCT 6MPa/50℃により測定すると、40時間以上、特に40~100時間の、耐環境応力亀裂性を特徴とするのが好ましい。 Indeed, it is preferably characterized by an environmental stress crack resistance of at least 40 hours, especially 40 to 100 hours, as measured by FNCT 6 MPa/50°C.
本ポリエチレン組成物のゲル含有量は、好ましくは10ゲル/m2未満、より好ましくは5ゲル/m2未満であり、450μmを超える直径を有する。 The polyethylene composition preferably has a gel content of less than 10 gels/ m2 , more preferably less than 5 gels/ m2 , and has a diameter of more than 450 μm.
ゲルの総含有量は、好ましくは500ゲル/m2未満、より好ましくは400ゲル/m2未満である。 The total gel content is preferably less than 500 gels/ m2 , more preferably less than 400 gels/ m2 .
本ポリエチレン組成物の膨潤割合は、好ましくは160%以上、特に160%~200%である。 The swelling ratio of this polyethylene composition is preferably 160% or more, particularly 160% to 200%.
試験方法の詳細は、実施例に示される。 Details of the test method are provided in the Examples.
ブロー成形プロセスは、一般に、ポリエチレン組成物を、最初に押出機内にて180℃から250℃の温度範囲で可塑化し、次いで、ダイを介してブロー成形金型内に押し出し、そこで冷却することによって行われる。 The blow molding process is generally carried out by first plasticizing the polyethylene composition in an extruder at a temperature ranging from 180°C to 250°C, then forcing it through a die into a blow mold, where it is cooled.
好ましい実施形態では、上で定義した特徴を有する本ポリエチレン組成物は、MIF/MIE 1)よりも小さく、好ましくは120以下、より好ましくは115以下、特に、90~120、または90~115の、MIF/MIE 1I)の比を有する前駆体ポリエチレン組成物(I)を、ラジカル反応開始剤と接触させることにより入手され、ここで、最終ポリエチレン組成物(前記ラジカル反応開始剤との接触後)のMIF/MIE 1)と、前記前駆体ポリエチレン組成物(I)のMIF/MIE 1I)との間である、比1)/1I)は、1.05以上、好ましくは1.1以上、特に、1.05もしくは1.1~1.8、または1.05もしくは1.1~1.6である。 In a preferred embodiment, the polyethylene composition having the above-defined characteristics is obtainable by contacting a precursor polyethylene composition (I) having a ratio of MIF/MIE 1 I ) that is smaller than MIF/MIE 1), preferably 120 or less, more preferably 115 or less, and in particular 90 to 120, or 90 to 115, with a radical initiator, wherein the ratio 1)/1 I ) between MIF/MIE 1) of the final polyethylene composition (after contact with said radical initiator) and MIF/MIE 1 I ) of said precursor polyethylene composition ( I ) is 1.05 or greater, preferably 1.1 or greater, and in particular 1.05 or 1.1 to 1.8, or 1.05 or 1.1 to 1.6.
好ましくは、最終ポリエチレン組成物(ラジカル反応開始剤との接触後)のER 4)と、前駆体ポリエチレン組成物(I)のER 4I)との間である、比4)/4I)は、1.1~2.5である。 Preferably, the ratio 4)/4 I ) between ER 4) of the final polyethylene composition (after contact with the radical initiator) and ER 4 I ) of the precursor polyethylene composition (I) is from 1.1 to 2.5.
特に好ましい実施形態では、前駆体ポリエチレン組成物(I)は、
2I)MIFが30~50g/10分、好ましくは35~45g/10分であること、
3I)密度が0.948~0.960g/cm3、特に0.950~0.958g/cm3であること、
4I)ER値が2~5、好ましくは2~4.5であること、の追加的な特徴を有する。
In a particularly preferred embodiment, the precursor polyethylene composition (I) comprises
2 I ) MIF is 30 to 50 g/10 min, preferably 35 to 45 g/10 min;
3 I ) density is 0.948 to 0.960 g/cm 3 , particularly 0.950 to 0.958 g/cm 3 ;
4 I ) The ER value is 2 to 5, preferably 2 to 4.5.
さらに、前駆体ポリエチレン組成物(I)は、好ましくは、
-コモノマーの含有量が、組成物の総重量に対して1.7重量%以下、特に0.1~1.7重量%(FTIR)であり、1つ以上のコモノマーは、最終ポリエチレン組成物に対して上で報告したものと同じであり、特に、1つ以上のコモノマーの種類および量は、最終ポリエチレン組成物(ラジカル反応開始剤との接触後)、およびその前駆体ポリエチレン組成物(I)とにおいて同じであること、
-MIPが0.3g/10分以上、より好ましくは0.5g/10分以上、特に0.3~6g/10分、または0.5~6g/10分であること、
-MIF/MIEとERの間である、(MIF/MIE)/ER比が26より大きい、より好ましくは27以上、特に26より大きく40以下、または27より大きく40以下、または26より大きく35以下、または27より大きく35以下であること、
-長鎖分岐指数LCBIが0.50以上、より好ましくは0.55以上、最も好ましくは0.60以上であり、上限値はいずれの場合も好ましくは0.90であること、
-η0.02が56,000Pa.s未満、特に、55,000~30,000Pa.sであること、
-比(η0.02/1000)/LCBI、すなわちη0.02を1000で割った値とLCBIとの間の値が55~75、好ましくは55~70であること、
-HMWcopo指数が0.5~5、特に0.5~3.5であること、の更なる特徴のうちの少なくとも1つを有してもよい。
Furthermore, the precursor polyethylene composition (I) preferably comprises:
a comonomer content of not more than 1.7 wt.%, in particular from 0.1 to 1.7 wt.% (FTIR) relative to the total weight of the composition, the comonomer(s) being the same as those reported above for the final polyethylene composition, in particular the type and amount of the comonomer(s) being the same in the final polyethylene composition (after contact with the radical initiator) and in its precursor polyethylene composition (I);
- MIP is 0.3 g/10 min or more, more preferably 0.5 g/10 min or more, in particular 0.3 to 6 g/10 min, or 0.5 to 6 g/10 min,
a (MIF/MIE)/ER ratio between MIF/MIE and ER greater than 26, more preferably greater than or equal to 27, in particular greater than 26 and less than or equal to 40, or greater than 27 and less than or equal to 40, or greater than 26 and less than or equal to 35, or greater than 27 and less than or equal to 35;
a long chain branching index LCBI of at least 0.50, more preferably at least 0.55, most preferably at least 0.60, the upper limit in each case preferably being 0.90;
-η 0.02 is less than 56,000 Pa s, in particular, 55,000 to 30,000 Pa s;
the ratio (η 0.02 /1000)/LCBI, i.e. the value between η 0.02 divided by 1000 and LCBI, is between 55 and 75, preferably between 55 and 70;
- an HMWcopo index of 0.5 to 5, in particular 0.5 to 3.5.
特に好ましい実施形態では、前駆体ポリエチレン組成物(I)は、
A)30~70重量%、好ましくは40~60重量%のエチレンホモポリマーまたはコポリマー(ホモポリマーが好ましい)であって、密度が0.960g/cm3以上であり、ISO 1333に従うと、荷重2.16kg、190℃でのメルトフロー指数MIEが40g/10分以上、好ましくは50g/10分以上であるものと、
B)30~70重量%、好ましくは40~60重量%のエチレンコポリマーであって、A)のMIE値より小さい、好ましくは0.5g/10分未満のMIE値を有するものと、を含む。
In a particularly preferred embodiment, the precursor polyethylene composition (I) comprises
A) 30 to 70% by weight, preferably 40 to 60% by weight, of an ethylene homopolymer or copolymer (homopolymer is preferred), having a density of at least 0.960 g/cm 3 and a melt flow index MIE according to ISO 1333 at 190°C under a load of 2.16 kg of at least 40 g/10 min, preferably at least 50 g/10 min;
B) 30 to 70 wt. %, preferably 40 to 60 wt. %, of an ethylene copolymer having an MIE value less than that of A), preferably less than 0.5 g/10 min.
前記割合(%)の量は、A)+B)の総重量に対して与えられる。 The above percentage amounts are given relative to the total weight of A) + B).
成分A)に対する具体的なMIE範囲は、以下のとおりである:
-40~150g/10分、または
-50~150g/10分、または
-40~100g/10分、または
-50~100g/10分。
Specific MIE ranges for component A) are as follows:
-40 to 150g/10min, or -50 to 150g/10min, or -40 to 100g/10min, or -50 to 100g/10min.
前駆体ポリエチレン組成物(I)は、チーグラー・ナッタ触媒の存在下で、気相重合プロセスにより調製することができることが発見されている。 It has been discovered that the precursor polyethylene composition (I) can be prepared by a gas phase polymerization process in the presence of a Ziegler-Natta catalyst.
チーグラー・ナッタ触媒は、元素周期表の1、2または13族の有機金属化合物と、元素周期表(新しい表記)の4~10族の遷移金属化合物との反応生成物から構成される。特に、遷移金属化合物は、Ti、V、Zr、Cr、Hfの化合物の中から選択することができ、MgCl2上に担持されることが好ましい。 Ziegler-Natta catalysts consist of the reaction product of an organometallic compound of Group 1, 2 or 13 of the Periodic Table of the Elements with a transition metal compound of Groups 4 to 10 of the Periodic Table of the Elements (new notation). In particular, the transition metal compound can be selected from compounds of Ti, V, Zr, Cr and Hf, and is preferably supported on MgCl2 .
好ましい有機金属化合物は、有機アルミニウム化合物である。 Preferred organometallic compounds are organoaluminum compounds.
したがって、好ましい実施形態では、前駆体ポリエチレン組成物(I)は、チーグラー・ナッタ重合触媒、好ましくは、以下の反応生成物を含むチーグラー・ナッタ触媒を用いて得ることができる。 Thus, in a preferred embodiment, the precursor polyethylene composition (I) can be obtained using a Ziegler-Natta polymerization catalyst, preferably a Ziegler-Natta catalyst comprising the following reaction product:
A)Ti、Mg、塩素、および1種以上の内部電子供与体化合物EDを含む固体触媒成分、
B)有機アルミニウム化合物、および任意選択で、
C)外部電子供与体化合物EDext。
A) a solid catalyst component comprising Ti, Mg, chlorine, and one or more internal electron donor compounds ED;
B) an organoaluminum compound, and optionally
C) External electron donor compound ED ext .
特に、固体触媒成分A)は、脂肪族モノカルボン酸のエステル(EAA)から選択される1つの内部電子供与体EDと、環状エーテル(CE)から選択される別の内部供与体EDIとを、EAA/CEモル比が0.02~20未満の範囲となるような量で含むことができる。 In particular, the solid catalyst component A) may comprise one internal electron donor ED selected from esters of aliphatic monocarboxylic acids (EAA) and another internal donor ED I selected from cyclic ethers (CE) in amounts such that the EAA/CE molar ratio ranges from 0.02 to less than 20.
好ましくは、EAA/CEモル比は、0.2~16、より好ましくは0.5~10の範囲である。 Preferably, the EAA/CE molar ratio is in the range of 0.2 to 16, more preferably 0.5 to 10.
内部電子供与体化合物(EAA)は、C1-C10、好ましくはC2-C10のC2-C5アルキルエステル、好ましくはC2-C6脂肪族モノカルボン酸から選択されるのが好ましい。これらの中でも、酢酸エチルが特に好ましい。 The internal electron donor compound (EAA) is preferably selected from C 1 -C 10 , preferably C 2 -C 10 , C 2 -C 5 alkyl esters, preferably C 2 -C 6 aliphatic monocarboxylic acids, of which ethyl acetate is particularly preferred.
(CE)内部供与体は、好ましくは、3~5個の炭素原子を有する環状エーテルから選択され、これらの中でも、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、およびジオキサンが最も好ましく、テトラヒドロフランが特に好ましい。 The (CE) internal donor is preferably selected from cyclic ethers having 3 to 5 carbon atoms, of which tetrahydrofuran, tetrahydropyran, and dioxane are most preferred, with tetrahydrofuran being particularly preferred.
(EAA+CE)/Tiモル比は、好ましくは1.5より大きく、より好ましくは、2.0~10、特に2.5~8の範囲である。 The (EAA + CE)/Ti molar ratio is preferably greater than 1.5, more preferably in the range of 2.0 to 10, particularly 2.5 to 8.
(EAA)の含有量は通常、固体触媒成分の総重量に対して1~30重量%、より好ましくは2~20重量%の範囲である。(CE)の含有量は通常、固体触媒成分の総重量に対して1~20重量%、より好ましくは2~10重量%の範囲である。 The content of (EAA) is typically in the range of 1 to 30 wt %, more preferably 2 to 20 wt %, based on the total weight of the solid catalyst component. The content of (CE) is typically in the range of 1 to 20 wt %, more preferably 2 to 10 wt %, based on the total weight of the solid catalyst component.
Mg/Tiモル比は、好ましくは5~50、より好ましくは10~40の範囲である。 The Mg/Ti molar ratio is preferably in the range of 5 to 50, more preferably 10 to 40.
上で議論したとおり、触媒成分は、電子供与体化合物に加えて、Ti、Mg、および塩素を含む。Ti原子は好ましくは、少なくともTi-ハロゲン結合を含有するTi化合物に由来し、Mg原子は好ましくは、二塩化マグネシウムに由来する。好ましいチタン化合物は、テトラハライド、または式TiXn(OR1)4-nの化合物であり、式中、0<n<3であり、Xはハロゲン、好ましくは塩素であり、R1はC1-C10炭化水素基である。四塩化チタンが、好ましいチタン化合物である。 As discussed above, the catalyst components include Ti, Mg, and chlorine in addition to the electron donor compound. The Ti atoms preferably come from a Ti compound containing at least a Ti-halogen bond, and the Mg atoms preferably come from magnesium dichloride. Preferred titanium compounds are tetrahalides or compounds of the formula TiX n (OR 1 ) 4-n , where 0<n<3, X is a halogen, preferably chlorine, and R 1 is a C 1 -C 10 hydrocarbon group. Titanium tetrachloride is a preferred titanium compound.
本開示の触媒成分は、様々な方法に従い調製することができる。 The catalyst components of the present disclosure can be prepared according to a variety of methods.
好ましい1つの方法は、(a)MgX2(R2OH)m付加物(式中、R2基は、C1-C20炭化水素基であり、Xはハロゲンである)を、少なくともTi-Cl結合を有するTi化合物を含む液体媒体と、Ti/Mgモル比が3を超えるような量で接触させ、これによって固体の中間体を形成するステップと
(b)以前に定義した内部供与体化合物(EEA)および(CE)を、(a)に由来する固体の中間体と接触させ、その後、得られた生成物を洗浄するステップと、を含む。
One preferred method comprises the steps of: (a) contacting an MgX 2 (R 2 OH) m adduct, wherein the R 2 groups are C 1 -C 20 hydrocarbon groups and X is a halogen, with a liquid medium containing at least a Ti compound having a Ti—Cl bond in an amount such that the Ti/Mg molar ratio is greater than 3, thereby forming a solid intermediate; and (b) contacting the internal donor compounds (EEA) and (CE) as previously defined with the solid intermediate derived from (a), followed by washing the resulting product.
好ましい出発MgX2(R2OH)m付加物は、R2基がC1-C10アルキル基であり、Xが塩素であり、mが0.5~4であり、より好ましくは0.5~2であるものである。このタイプの付加物は一般に、付加化合物と混合しない不活性炭化水素の存在下で、アルコールと塩化マグネシウムを混合し、付加化合物の溶融温度(100~130℃)の撹拌条件下で操作することにより入手することができる。その後、エマルジョンは急速に急冷され、それによって付加物が球状粒子の形で固化する。これらの球状付加物の代表的な製造方法は、例えば米国特許第4,469,648号、米国特許第4,399,054号、および国際公開第98/44009号に報告されている。球状化に使用可能な別の方法は、例えば米国特許第5,100,849号および第4,829,034号に記載されている噴霧冷却法である。 A preferred starting MgX 2 (R 2 OH) m adduct is one in which the R 2 group is a C 1 -C 10 alkyl group, X is chlorine, and m is 0.5 to 4, more preferably 0.5 to 2. This type of adduct can generally be obtained by mixing an alcohol with magnesium chloride in the presence of an inert hydrocarbon immiscible with the adduct, and operating under stirring at the melting temperature of the adduct (100-130°C). The emulsion is then rapidly quenched, thereby solidifying the adduct in the form of spherical particles. Representative methods for producing these spherical adducts are reported, for example, in U.S. Pat. Nos. 4,469,648, 4,399,054, and WO 98/44009. Another method that can be used for spheronization is the spray cooling method, described, for example, in U.S. Pat. Nos. 5,100,849 and 4,829,034.
特に興味深いのは、MgCl2(EtOH)m付加物であり、ここでmが0.15~1.5の範囲で、粒径が10~100μmの範囲であり、より高いアルコール含有量を有する付加物を、窒素流中、50~150℃の温度で、アルコール含有量が前記の値に減少するまで熱的脱アルコール処理を行うことによって得られる。このタイプのプロセスは欧州特許第395083号に記載されている。 Of particular interest are MgCl 2 (EtOH) m adducts, where m is in the range of 0.15 to 1.5 and particle sizes are in the range of 10 to 100 μm, which adducts with higher alcohol contents are obtained by thermal dealcoholization treatment in a nitrogen stream at temperatures of 50 to 150° C. until the alcohol content is reduced to the aforementioned values. A process of this type is described in EP 395083.
脱アルコール化は、付加物をアルコール基と反応できる化合物と接触させることによって化学的に行うこともできる。 Dealcoholization can also be accomplished chemically by contacting the adduct with a compound capable of reacting with the alcohol group.
一般に、これらの脱アルコール付加物は、水銀法で測定された孔隙率も特徴としており、半径1μmまでの細孔による孔隙率は、0.15~2.5cm3/g、好ましくは0.25~1.5cm3/gの範囲である。 Generally, these dealcoholized adducts are also characterized by a porosity, measured by the mercury method, in the range of 0.15 to 2.5 cm 3 /g, preferably 0.25 to 1.5 cm 3 /g, due to pores with a radius of up to 1 μm.
Ti化合物との反応は、付加物をTiCl4(一般に冷却している)に懸濁し、続いて、混合物を、80~130℃の温度範囲まで加熱し、この温度を0.5~2時間維持することにより行うことができる。チタン化合物を用いた処理は1回以上行ってもよい。好ましくは、処理は2回行われる。プロセスの最後に、従来の方法(液体の沈降と除去、濾過、遠心分離等)による懸濁液の分離によって中間体固体が回収され、溶媒で洗浄することができる。洗浄は通常、不活性炭化水素液体で行われるが、ハロゲン化炭化水素など、より極性の高い(例えば、より高い誘電率を有する)溶媒を使用することもできる。 The reaction with the Ti compound can be carried out by suspending the adduct in TiCl 4 (which is generally chilled) and subsequently heating the mixture to a temperature in the range of 80-130°C and maintaining this temperature for 0.5-2 hours. The treatment with the titanium compound can be carried out one or more times. Preferably, the treatment is carried out twice. At the end of the process, the intermediate solid is recovered by separating the suspension by conventional methods (settling and removing the liquid, filtration, centrifugation, etc.) and can be washed with a solvent. Washing is usually carried out with an inert hydrocarbon liquid, although more polar solvents (e.g., having a higher dielectric constant), such as halogenated hydrocarbons, can also be used.
上述のとおり、中間体固体は、ステップ(b)において、EAA/CEモル比が0.02~20未満の範囲を満たすような量で、固体上で固定される等の条件下で、内部供与体化合物と接触させる。 As described above, in step (b), the intermediate solid is contacted with an internal donor compound in an amount such that the EAA/CE molar ratio is in the range of 0.02 to less than 20, under conditions such that the internal donor compound is immobilized on the solid.
厳密に必要というわけではないが、接触は通常、液体炭化水素等の液体媒体中で行われる。接触が起こる温度は、試薬の性状によって異なる。一般に-10~150℃の範囲、好ましくは0~120℃の範囲に含まれる。特定の試薬の分解や劣化を引き起こす温度は、一般に適切な範囲内であっても避けるべきであることは明らかである。また、処理時間は、試薬の性状、温度、濃度等の他の条件に応じて変化させることができる。一般的な指示として、この接触ステップは、10分~10時間、より頻繁には0.5~5時間続くことができる。所望であれば、最終的な供与体含有量をさらに増加させるために、このステップを1回以上繰り返すことができる。 Although not strictly necessary, the contacting is usually carried out in a liquid medium such as a liquid hydrocarbon. The temperature at which the contacting occurs depends on the nature of the reagents. It generally lies in the range of -10 to 150°C, preferably 0 to 120°C. Obviously, temperatures that cause decomposition or degradation of a particular reagent should generally be avoided, even within appropriate ranges. The treatment time can also vary depending on other conditions such as the nature, temperature, and concentration of the reagents. As a general indication, this contacting step can last from 10 minutes to 10 hours, more often from 0.5 to 5 hours. If desired, this step can be repeated one or more times to further increase the final donor content.
このステップの最後に、従来の方法(液体の沈降と除去、濾過、遠心分離等)による懸濁液の分離によって固体が回収され、溶媒で洗浄することができる。洗浄は通常、不活性炭化水素液体で行われるが、ハロゲン化や酸素化炭化水素など、より極性の高い(例えば、より高い誘電率を有する)溶媒を使用することもできる。 At the end of this step, the solids are recovered by separating the suspension using conventional methods (settling and removal of the liquid, filtration, centrifugation, etc.) and can be washed with a solvent. Washing is typically done with an inert hydrocarbon liquid, although more polar solvents (e.g., with a higher dielectric constant), such as halogenated or oxygenated hydrocarbons, can also be used.
特定の実施形態に従うと、ステップ(b)の後に、(b)に由来する固体触媒成分を、70~150℃の温度で実施する熱処理に通すことにより、更なるステップ(c)を行うのが特に好ましい。 According to a particular embodiment, it is particularly preferred that after step (b), a further step (c) is carried out by subjecting the solid catalyst component derived from (b) to a heat treatment carried out at a temperature of 70 to 150°C.
方法のステップ(c)において、ステップ(b)から回収した固体生成物を、70~150℃、好ましくは80℃~130℃、より好ましくは85~100℃の温度範囲で実施する熱処理に通す。 In step (c) of the process, the solid product recovered from step (b) is subjected to a heat treatment carried out at a temperature ranging from 70 to 150°C, preferably from 80 to 130°C, more preferably from 85 to 100°C.
熱処理は、いくつかの方法で実施することができる。これらのうちの1つに従うと、ステップ(b)に由来する固体を、炭化水素等の不活性希釈剤に懸濁した後、撹拌下で系を維持しながら加熱に通す。 The heat treatment can be carried out in several ways. According to one of these, the solid from step (b) is suspended in an inert diluent, such as a hydrocarbon, and then subjected to heating while maintaining the system under stirring.
代替技術に従うと、固体は、ジャケット付き加熱壁を有する装置に挿入することで、乾燥状態で加熱することができる。撹拌は、前記装置に配置した機械的撹拌機により実施することができるが、回転装置を用いて撹拌を引き起こすのが好ましい。 According to an alternative technique, the solids can be heated in the dry state by inserting them into an apparatus with jacketed heated walls. Agitation can be achieved by a mechanical stirrer placed in the apparatus, but it is preferred to use a rotating device to induce agitation.
更に異なる実施形態に従うと、(b)に由来する固体は、好ましくは、固体を流動化条件下で維持することにより、窒素等の熱不活性ガスの流れに通すことで加熱することができる。 According to yet another embodiment, the solids derived from (b) can be heated by passing a stream of hot inert gas, such as nitrogen, through them, preferably by maintaining the solids under fluidized conditions.
加熱時間は固定されないが、達した最大温度等の他の条件に応じて変化する場合がある。一般に、加熱時間は0.1~10時間、より具体的には0.5~6時間の範囲である。通常、高温が高いほど加熱時間は短くなり、低いほど反応時間が長くなる。 The heating time is not fixed, but may vary depending on other conditions, such as the maximum temperature reached. Generally, heating times range from 0.1 to 10 hours, more specifically, from 0.5 to 6 hours. Generally, higher temperatures require shorter heating times, while lower temperatures require longer reaction times.
記載したプロセスにおいては、以前のステップに由来する固体生成物の単離を必要とせずに、以前のステップの直後に、ステップ(b)~(c)のそれぞれを実施することができる。しかし、所望する場合、あるステップに由来する固体生成物を単離し、洗浄した後で、後続ステップに通すことができる。 In the described process, each of steps (b)-(c) can be performed immediately after the previous step without requiring isolation of the solid product from the previous step. However, if desired, the solid product from a step can be isolated and washed before being passed to a subsequent step.
特定の実施形態に従うと、プロセスの好ましい変更は、ステップ(b)を実施する前に、ステップ(a)に由来する固体を、予備重合ステップ(a2)に供することを含む。 According to certain embodiments, a preferred modification of the process comprises subjecting the solids resulting from step (a) to a prepolymerization step (a2) before carrying out step (b).
予備重合は、オレフィンCH2=CHR(式中、RはH、またはC1-C10炭化水素基である)のいずれかで実施することができる。特に、エチレンもしくはプロピレンまたはこれらの混合物を、1種以上のα-オレフィンと予備重合することが特に好ましく、前記混合物は、最大20モル%のα-オレフィンを含有し、固体中間体1g当たり約0.1g~最大約1000g、好ましくは、固体中間体1g当たり約0.5~約500g、より好ましくは固体中間体1g当たり0.5~50g、特に、固体中間体1g当たり0.5~5gのポリマーの量を形成する。予備重合ステップは、0~80℃、好ましくは5~70℃の温度で、液相または気相で実施することができる。中間体をエチレンまたはプロピレンと予備重合させ、中間体1g当たり0.5~20gの量のポリマーを製造することが特に好ましい。予備重合は、有機アルミニウム化合物等の好適な共触媒を用いることで実施される。固体中間体がプロピレンと予備重合されるとき、予備重合が、好ましくは、一般式Ra 4Rb 5Si(OR6)cのケイ素化合物からなる群から選択される、1種以上の外部供与体の存在下で実施されることが特に好ましく、式中、aおよびbは0~2の整数であり、cは1~3の整数であり、合計(a+b+c)は4であり、R4、R5、およびR6は、ヘテロ原子を任意に含有する1~18個の炭素原子を有するアルキル、シクロアルキル、またはアリールラジカルである。aが1であり、bが1であり、cが2であり、R4およびR5のうちの少なくとも1つが、ヘテロ原子を任意に含有する3~10個の炭素原子を有する分岐鎖アルキル、シクロアルキル、またはアリール基から選択され、R6がC1-C10アルキル、特にメチルである、ケイ素化合物が特に好ましい。このような好ましいケイ素化合物の例は、メチルシクロヘキシルジメトキシシラン(C供与体)、ジフェニルジメトキシシラン、メチル-t-ブチルジメトキシシラン、ジシクロペンチルジメトキシシラン(D供与体)、およびジイソプロピルジメトキシシランである。 The prepolymerization can be carried out with any olefin CH 2 ═CHR, where R is H or a C 1 -C 10 hydrocarbon radical. It is particularly preferred to prepolymerize ethylene or propylene or a mixture thereof with one or more α-olefins, the mixture containing up to 20 mol % of α-olefin, to form an amount of polymer of from about 0.1 g to up to about 1000 g per gram of solid intermediate, preferably from about 0.5 to about 500 g per gram of solid intermediate, more preferably from 0.5 to 50 g per gram of solid intermediate, and especially from 0.5 to 5 g per gram of solid intermediate. The prepolymerization step can be carried out in the liquid or gas phase at a temperature of from 0 to 80° C., preferably from 5 to 70° C. It is particularly preferred to prepolymerize the intermediate with ethylene or propylene to produce an amount of polymer of from 0.5 to 20 g per gram of intermediate. The prepolymerization is carried out using a suitable cocatalyst, such as an organoaluminum compound. When the solid intermediate is prepolymerized with propylene, it is particularly preferred that the prepolymerization is carried out in the presence of one or more external donors, preferably selected from the group consisting of silicon compounds of the general formula R a 4 R b 5 Si(OR 6 ) c , where a and b are integers from 0 to 2, c is an integer from 1 to 3, the sum (a+b+c) is 4, and R 4 , R 5 , and R 6 are alkyl, cycloalkyl, or aryl radicals having 1 to 18 carbon atoms, optionally containing heteroatoms. Particularly preferred are silicon compounds in which a is 1, b is 1, and c is 2, and at least one of R 4 and R 5 is selected from branched alkyl, cycloalkyl, or aryl groups having 3 to 10 carbon atoms, optionally containing heteroatoms, and R 6 is C 1 -C 10 alkyl, in particular methyl. Examples of such preferred silicon compounds are methylcyclohexyldimethoxysilane (C donor), diphenyldimethoxysilane, methyl-t-butyldimethoxysilane, dicyclopentyldimethoxysilane (D donor), and diisopropyldimethoxysilane.
上述のプロセスは全て、実質的に球状の形態を有し、平均直径が5~150μm、好ましくは10~100μmである固体触媒成分の粒子の調製に適している。実質的に球状の形態を有する粒子としては、長径と短径との比が1.5以下、好ましくは1.3以下である粒子を意味する。 All of the above processes are suitable for preparing particles of a solid catalyst component having a substantially spherical morphology and an average diameter of 5 to 150 μm, preferably 10 to 100 μm. By particles having a substantially spherical morphology, we mean particles having a ratio of their major axis to their minor axis of 1.5 or less, preferably 1.3 or less.
一般に、上記方法に従い入手した固体触媒成分は、一般に10~200m2/g、好ましくは20~80m2/gの表面積(B.T.E法による)、かつ、0.15cm3/gより大きい、好ましくは0.2~0.6cm3/gの総孔隙率(B.T.E法による)を示す。半径10.000Åまでの細孔による、孔隙率(Hg法)は一般に、0.25~1cm3/g、好ましくは0.35~0.8cm3/gの範囲である。 Generally, the solid catalyst components obtained according to the above process exhibit a surface area (B.T.E. method) of generally 10 to 200 m 2 /g, preferably 20 to 80 m 2 /g, and a total porosity (B.T.E. method) of more than 0.15 cm 3 /g, preferably 0.2 to 0.6 cm 3 /g. The porosity (Hg method) due to pores with a radius of up to 10,000 Å generally ranges from 0.25 to 1 cm 3 /g, preferably 0.35 to 0.8 cm 3 /g.
以前に説明したように、本開示の触媒成分は、Al-アルキル化合物との反応により、重合触媒を形成する。特に、Al-トリアルキル化合物、例えば、Al-トリメチル、Al-トリエチル、Al-トリ-n-ブチル、Al-トリイソブチルが好ましい。Al/Ti比は1より大きく、一般に、5~800を占める。 As previously explained, the catalyst components of the present disclosure form polymerization catalysts by reaction with Al-alkyl compounds. In particular, Al-trialkyl compounds, such as Al-trimethyl, Al-triethyl, Al-tri-n-butyl, and Al-triisobutyl, are preferred. The Al/Ti ratio is greater than 1, typically between 5 and 800.
また、アルキルアルミニウムハライド、特に、塩化ジエチルアルミニウム(DEAC)、塩化ジイソブチルアルミニウム、Al-セスキクロリド、および塩化ジメチルアルミニウム(DMAC)等塩化アルキルアルミニウムを使用することができる。トリアルキルアルミニウム化合物の、アルキルアルミニウムハライドとの混合物を用いることも可能であり、ある特定の場合では好ましい。これらの中でも、TEAL/DEACおよびTIBA/DEACが特に好ましい。 Alkyl aluminum halides can also be used, particularly alkyl aluminum chlorides such as diethyl aluminum chloride (DEAC), diisobutyl aluminum chloride, aluminum sesquichloride, and dimethyl aluminum chloride (DMAC). Mixtures of trialkyl aluminum compounds with alkyl aluminum halides can also be used, and are preferred in certain cases. Among these, TEAL/DEAC and TIBA/DEAC are particularly preferred.
任意選択で、外部電子供与体(DEext)を、重合中に用いることができる。外部電子供与体化合物は、固体触媒成分で用いる内部供与体と同じでも異なってもよい。好ましくは、エーテル、エステル、アミン、ケトン、ニトリル、シランおよび前記の混合物からなる群から選択される。特に、C2-C20の脂肪族エーテルから、特に好ましくはテトラヒドロフラン、ジオキサン等の3~5個の炭素原子を有する環状エーテルから有利に選択することができる。 Optionally, an external electron donor (DE ext ) can be used during the polymerization. The external electron donor compound can be the same as or different from the internal donor used in the solid catalyst component. It is preferably selected from the group consisting of ethers, esters, amines, ketones, nitriles, silanes and mixtures thereof. In particular, it can be advantageously selected from C 2 -C 20 aliphatic ethers, particularly preferably cyclic ethers having 3 to 5 carbon atoms, such as tetrahydrofuran, dioxane, etc.
アルミニウムアルキル共触媒(B)、および成分(C)としての外部電子供与体(EDext)の使用可能性に加えて、ハロゲン化化合物(D)を活性エンハンサーとして用いることが可能である。前記化合物は、好ましくはモノハロゲン化またはジハロゲン化炭化水素である。好ましい一実施形態では、ハロゲンが二級炭素原子に結合した、モノハロゲン化炭化水素の中から、前記化合物が選択される。ハロゲンは、好ましくは塩化物および臭化物から選択される。 In addition to the aluminum alkyl cocatalyst (B) and the possibility of using an external electron donor (ED ext ) as component (C), a halogenated compound (D) can be used as an activity enhancer. The compound is preferably a monohalogenated or dihalogenated hydrocarbon. In a preferred embodiment, the compound is selected from monohalogenated hydrocarbons in which the halogen is bonded to a secondary carbon atom. The halogen is preferably selected from chloride and bromide.
(D)に対する非限定的な例示的化合物は、プロピルクロリド、i-プロピルクロリド、ブチルクロリド、s-ブチルクロリド、t-ブチルクロリド、2-クロロブタン、シクロペンチルクロリド、シクロヘキシルクロリド、1,2-ジクロロエタン、1,6-ジクロロヘキサン、プロピルブロミド、i-プロピルブロミド、ブチルブロミド、s-ブチルブロミド、t-ブチルブロミド、i-ブチルブロミド、i-ペンチルブロミド、およびt-ペンチルブロミドである。これらの中でも、i-プロピルクロリド、2-クロロブタン、シクロペンチルクロリド、シクロヘキシルクロリド、1,4-ジクロロブタン、および2-ブロモプロパンが特に好ましい。 Non-limiting exemplary compounds for (D) are propyl chloride, i-propyl chloride, butyl chloride, s-butyl chloride, t-butyl chloride, 2-chlorobutane, cyclopentyl chloride, cyclohexyl chloride, 1,2-dichloroethane, 1,6-dichlorohexane, propyl bromide, i-propyl bromide, butyl bromide, s-butyl bromide, t-butyl bromide, i-butyl bromide, i-pentyl bromide, and t-pentyl bromide. Among these, i-propyl chloride, 2-chlorobutane, cyclopentyl chloride, cyclohexyl chloride, 1,4-dichlorobutane, and 2-bromopropane are particularly preferred.
別の実施形態によれば、化合物は、ハロゲン化アルコール、エステル、またはエーテル、例えば、2,2,2-トリクロロエタノール、エチルトリクロロアセテート、ブチルパークロロクロトネート、2-クロロプロピオネート、および2-クロロ-テトラヒドロフランの中から選択することができる。 In another embodiment, the compound can be selected from halogenated alcohols, esters, or ethers, such as 2,2,2-trichloroethanol, ethyl trichloroacetate, butyl perchlorocrotonate, 2-chloropropionate, and 2-chloro-tetrahydrofuran.
活性エンハンサーは、(B)/(D)モル比が3より大きい、好ましくは5~50の範囲、より好ましくは10~40の範囲となるような量で使用することができる。 The activity enhancer can be used in an amount such that the (B)/(D) molar ratio is greater than 3, preferably in the range of 5 to 50, and more preferably in the range of 10 to 40.
上述の成分(A)~(D)は、重合条件下で、反応器に別個に供給し、それらの活性を利用することができる。しかし、特に有利な実施形態では、これは、任意選択で、少量のオレフィンの存在下で、1分~10時間の範囲、好ましくは、2~7時間の範囲の時間にわたり、前記成分の予備接触を構成する。予備接触は、液体希釈剤中で0~90℃の範囲、好ましくは20~70℃の温度範囲で実施することができる。 The above-mentioned components (A) to (D) can be fed separately to the reactor under polymerization conditions to utilize their activity. However, in a particularly advantageous embodiment, this constitutes pre-contacting the components, optionally in the presence of a small amount of olefin, for a time ranging from 1 minute to 10 hours, preferably from 2 to 7 hours. Pre-contacting can be carried out in a liquid diluent at a temperature ranging from 0 to 90°C, preferably from 20 to 70°C.
1種以上のアルキルアルミニウム化合物、またはそれらの混合物を、予備接触で使用することができる。2種以上のアルキルアルミニウム化合物を予備接触で用いる場合、これらは一緒に用いることができるか、または、予備接触槽に連続して添加することができる。予備接触を実施する場合、この段階で、アルミニウムアルキル化合物を全量添加する必要はない。その一部分を予備接触で添加することができ、一方で、残りのアリコートを、重合反応器に供給することができる。さらに、2種以上のアルミニウムアルキル化合物を用いる場合、予備接触プロセスにおいて1種以上を用い、他方(複数可)を反応器に供給することもまた可能である。 One or more alkylaluminum compounds, or mixtures thereof, can be used in the pre-contacting. When two or more alkylaluminum compounds are used in the pre-contacting, they can be used together or can be added sequentially to the pre-contacting vessel. When pre-contacting is performed, it is not necessary to add the entire amount of aluminum alkyl compound at this stage. A portion can be added in the pre-contacting, while the remaining aliquot can be fed to the polymerization reactor. Furthermore, when two or more aluminum alkyl compounds are used, it is also possible to use one or more in the pre-contacting process and feed the other(s) to the reactor.
好ましい実施形態の1つでは、予備接触は、まず、触媒成分を、アルミニウムトリアルキル、例えば、トリ-n-ヘキシルアルミニウム(THA)と接触させ、次に、別のアルミニウムアルキル化合物、好ましくは、塩化ジエチルアルミニウムを混合物に添加し、最後に、第3成分として、別のトリアルキルアルミニウム、好ましくは、トリエチルアルミニウムを予備接触混合物に添加することにより実施される。本方法の変形に従うと、最後のアルミニウムトリアルキルが、重合反応器に添加される。 In one preferred embodiment, pre-contacting is carried out by first contacting the catalyst components with an aluminum trialkyl, such as tri-n-hexylaluminum (THA), then adding another aluminum alkyl compound, preferably diethylaluminum chloride, to the mixture, and finally adding another trialkylaluminum, preferably triethylaluminum, as a third component to the pre-contacted mixture. According to a variation of this method, the final aluminum trialkyl is added to the polymerization reactor.
用いるアルミニウムアルキル化合物の総量は広範囲で変動し得るが、固体触媒成分中の内部供与体1モル当たり、2~10モルの範囲であるのが好ましい。 The total amount of aluminum alkyl compound used can vary over a wide range, but is preferably in the range of 2 to 10 moles per mole of internal donor in the solid catalyst component.
前記の重合触媒を使用することにより、前駆体ポリエチレン組成物(I)は、相互に任意の順序で以下のステップを含むプロセスで製造できることが見出された。 It has been found that by using the above-described polymerization catalyst, precursor polyethylene composition (I) can be produced by a process comprising the following steps, in any order relative to one another:
a)水素の存在下で、任意に1種以上のコモノマーと共に、気相反応器内でエチレンを重合させるステップ、
b)別の気相反応器内で、ステップa)よりも少ない量の水素の存在下、エチレンと1種以上のコモノマーとを共重合させるステップ。
a) polymerizing ethylene in a gas phase reactor in the presence of hydrogen, optionally with one or more comonomers;
b) copolymerizing ethylene with one or more comonomers in a separate gas phase reactor in the presence of less hydrogen than in step a).
ここで、前記気相反応器の少なくとも1つにおいて、成長したポリマー粒子は、急速流動または輸送条件下で、第1重合ゾーン(ライザー)を上向きに流れ、前記ライザーを出て、第2重合ゾーン(ダウンカマー)に入り、重力によって第2重合ゾーンを下向きに流れ、前記ダウンカマーを出て、ライザーに再導入されて、前記2つの重合ゾーン間のポリマー循環が確立される。 Here, in at least one of the gas-phase reactors, grown polymer particles flow upward through a first polymerization zone (riser) under fast flow or transport conditions, exit the riser and enter a second polymerization zone (downcomer), flow downward through the second polymerization zone by gravity, exit the downcomer and are reintroduced into the riser, establishing polymer circulation between the two polymerization zones.
第1重合ゾーン(ライザー)では、1種以上のα-オレフィン(エチレンおよびコモノマー)を含むガス混合物をポリマー粒子の輸送速度よりも速い速度で供給することにより、急速流動化条件が確立される。混合ガスの速度は、好ましくは0.5~15m/secの間であり、より好ましくは0.8~5m/secの間である。「輸送速度」および「高速流動化条件」という用語は当技術分野でよく知られている。 その定義については、例えば、「D.Geldart、Gas Fluidisation Technology、155ページ以降、J.Wiley & Sons Ltd.、1986」を参照されたい。 In the first polymerization zone (riser), rapid fluidization conditions are established by supplying a gas mixture containing one or more α-olefins (ethylene and comonomers) at a velocity faster than the transport velocity of the polymer particles. The velocity of the mixed gas is preferably between 0.5 and 15 m/sec, more preferably between 0.8 and 5 m/sec. The terms "transport velocity" and "rapid fluidization conditions" are well known in the art. For their definitions, see, for example, D. Geldart, Gas Fluidization Technology, p. 155 et seq., J. Wiley & Sons Ltd., 1986.
第2重合ゾーン(ダウンカマー)では、ポリマー粒子が重力により緻密に流動し、ポリマーの嵩密度に近い高い固体密度(反応器体積当たりのポリマー質量)が得られる。 In the second polymerization zone (downcomer), the polymer particles flow densely due to gravity, resulting in a high solid density (polymer mass per reactor volume) that approaches the bulk density of the polymer.
言い換えれば、ポリマーはプラグフロー(パックフローモード)でダウンカマーを通って垂直に下に流れるため、ポリマー粒子間には少量のガスのみが取り込まれる。 In other words, the polymer flows vertically downward through the downcomer in plug flow (pack flow mode), so only small amounts of gas are entrapped between the polymer particles.
このようなプロセスにより、ステップa)から、ステップb)から得られるエチレンコポリマーよりも低い分子量を有するエチレンポリマーを得ることが可能になる。 Such a process makes it possible to obtain from step a) an ethylene polymer having a lower molecular weight than the ethylene copolymer obtained from step b).
好ましくは、エチレンを共重合して相対的に高分子量のエチレンコポリマーを製造する(ステップb)よりも上流でエチレンを共重合して相対的に低分子量のエチレンコポリマーを製造する(ステップa)。このため、ステップa)では、エチレン、水素、コモノマーおよび不活性ガスを含む混合ガスを、第1気相反応器、好ましくは気相流動床反応器に供給する。重合は、前述のチーグラー・ナッタ触媒の存在下で行われる。 Preferably, ethylene is copolymerized to produce a relatively low molecular weight ethylene copolymer (step a) upstream of ethylene copolymerization to produce a relatively high molecular weight ethylene copolymer (step b). To this end, in step a), a mixed gas containing ethylene, hydrogen, a comonomer, and an inert gas is supplied to a first gas-phase reactor, preferably a gas-phase fluidized bed reactor. The polymerization is carried out in the presence of the aforementioned Ziegler-Natta catalyst.
水素は、使用する特定の触媒に応じた量で供給され、特に、ステップa)で40g/10分以上のメルトフロー指数MIEを有するエチレンポリマーを得るのに適した量で供給される。前記MIEの範囲を得るために、ステップa)において、水素/エチレンモル比が1~4であることを指示し、重合反応器内に存在するガスの全体積に対してエチレンモノマーの量が2~20体積%、好ましくは5~15体積%であることを特徴とする。供給混合物の残りの部分は、不活性ガスおよび1種以上のコモノマー(もしあれば)によって表される。重合反応で発生した熱を放散するのに必要な不活性ガスは、窒素または飽和炭化水素、最も好ましくはプロパンから選択することが容易である。 Hydrogen is supplied in an amount that depends on the specific catalyst used, in particular in an amount suitable for obtaining an ethylene polymer having a melt flow index (MIE) of 40 g/10 min or greater in step a). To achieve this MIE range, step a) specifies a hydrogen/ethylene molar ratio of 1 to 4, and is characterized in that the amount of ethylene monomer is 2 to 20% by volume, preferably 5 to 15% by volume, relative to the total volume of gas present in the polymerization reactor. The remainder of the feed mixture is represented by an inert gas and one or more comonomers (if any). The inert gas, necessary to dissipate the heat generated in the polymerization reaction, can easily be selected from nitrogen or saturated hydrocarbons, most preferably propane.
ステップa)の反応器内の動作温度を50~120℃、好ましくは65~100℃とし、動作圧力を0.5~10MPa、好ましくは2.0~3.5MPaとする。 The operating temperature in the reactor in step a) is 50 to 120°C, preferably 65 to 100°C, and the operating pressure is 0.5 to 10 MPa, preferably 2.0 to 3.5 MPa.
好ましい実施形態では、ステップa)で得られるエチレンポリマーは、例えば直列接続された第1反応器および第2反応器において、プロセスに亘って生成される全エチレンポリマー重量の30~70%であることが好ましい。 In a preferred embodiment, the ethylene polymer obtained in step a) preferably accounts for 30 to 70% by weight of the total ethylene polymer produced throughout the process, for example in the first and second reactors connected in series.
次に、ステップa)からのエチレンポリマーおよび同伴ガスは、固体/ガス分離工程を通過し、第1重合反応器からの混合ガスがステップb)の反応器(第2気相重合反応器)に流入するのを防止する。ガス混合物は、第1重合反応器に再循環することができ、分離されたエチレンポリマーは、ステップb)の反応器に供給される。ポリマーを第2反応器に供給するのに適した点は、固体濃度が特に低いダウンカマーとライザーとの間の接続部にあり、流動条件に悪影響を及ぼさない。 Next, the ethylene polymer and entrained gas from step a) are passed through a solid/gas separation process to prevent the mixed gas from the first polymerization reactor from entering the reactor of step b) (the second gas-phase polymerization reactor). The gas mixture can be recycled to the first polymerization reactor, and the separated ethylene polymer is fed to the reactor of step b). A suitable point for feeding the polymer to the second reactor is at the junction between the downcomer and the riser, where the solids concentration is particularly low and does not adversely affect the flow conditions.
ステップb)の動作温度は65~95℃の範囲であり、圧力は1.5~4.0MPaの範囲である。第2気相反応器は、エチレンを1種以上のコモノマーと共重合させることにより、比較的高分子量のエチレンコポリマーを製造することを意図している。また、最終的なエチレンポリマーの分子量分布を広げるために、ステップb)の反応器は、ライザー内とダウンカマー内でモノマーと水素の濃度条件を異ならせることで、容易に操作することができる。 The operating temperature of step b) is in the range of 65 to 95°C, and the pressure is in the range of 1.5 to 4.0 MPa. The second gas-phase reactor is intended to produce a relatively high molecular weight ethylene copolymer by copolymerizing ethylene with one or more comonomers. Furthermore, to broaden the molecular weight distribution of the final ethylene polymer, the reactor of step b) can be easily operated by varying the monomer and hydrogen concentration conditions in the riser and downcomer.
この目的のために、ステップb)において、ポリマー粒子を同伴してライザーから来るガス混合物がダウンカマーに入るのを部分的または完全に防止して、2つの異なるガス組成ゾーンを得ることができる。これは、ダウンカマーの適切な点、好ましくはその上部に配置されたラインを通してダウンカマーにガスおよび/または液体混合物を供給することによって達成できる。前記ガスおよび/または液体混合物は、ライザー内に存在するガス混合物とは異なる適切な組成を有していなければならない。ガスおよび/または液体混合物の流れは、ポリマー粒子の流れに逆流する上向きのガス流、特にその頂部が、ライザーからのポリマー粒子に同伴されたガス混合物の障壁となるように調整することができる。特に、低い水素含有量を有する混合物を供給して、ダウンカマー内でより高分子量のポリマー部分を生成することが有利である。1種以上のコモノマーは、必要に応じて、エチレン、プロパン、または他の不活性ガスと共に、ステップb)のダウンカマーに供給されてもよい。 To this end, in step b), the gas mixture coming from the riser entrained with polymer particles can be partially or completely prevented from entering the downcomer, thereby obtaining two zones with different gas compositions. This can be achieved by supplying a gas and/or liquid mixture to the downcomer through a line located at a suitable point in the downcomer, preferably at its upper portion. The gas and/or liquid mixture must have a suitable composition different from that of the gas mixture present in the riser. The flow of the gas and/or liquid mixture can be adjusted so that the upward gas flow countercurrent to the flow of polymer particles, particularly at its top, acts as a barrier to the gas mixture entrained with polymer particles from the riser. In particular, it is advantageous to supply a mixture with a low hydrogen content to produce a higher molecular weight polymer fraction in the downcomer. One or more comonomers may optionally be supplied to the downcomer in step b), together with ethylene, propane, or other inert gases.
ステップb)のダウンカマー内の水素/エチレンモル比は、0.005~0.2の範囲を占め、ダウンカマー内に存在するガスの全体積を基準として、エチレン濃度は、0.5~15体積%、好ましくは0.5~10体積%を占め、コモノマー濃度は、0.05~1.5体積%を占める。残りはプロパンまたは同様の不活性ガスである。非常に低いモル濃度の水素がダウンカマー中に存在するので、本発明のプロセスを実施することによって、比較的多量のコモノマーを高分子量ポリエチレン画分に結合させることが可能である。 The hydrogen/ethylene molar ratio in the downcomer in step b) ranges from 0.005 to 0.2, the ethylene concentration is 0.5 to 15 volume %, preferably 0.5 to 10 volume %, and the comonomer concentration is 0.05 to 1.5 volume %, based on the total volume of gas present in the downcomer. The remainder is propane or a similar inert gas. Because a very low molar concentration of hydrogen is present in the downcomer, by carrying out the process of the present invention, it is possible to combine a relatively large amount of comonomer into the high molecular weight polyethylene fraction.
ダウンカマーから来るポリマー粒子は、ステップb)のライザーに再導入される。 The polymer particles coming from the downcomer are reintroduced into the riser in step b).
ポリマー粒子は反応し続け、それ以上コモノマーはライザーに供給されないため、前記コモノマーの濃度は、前記ライザー内に存在するガスの総体積に基づいて、0.05~1.2体積%の範囲に低下する。実際には、最終ポリエチレンの所望の密度を得るために、コモノマー含有量が制御される。ステップb)のライザーにおいて、水素/エチレンのモル比は0.01~0.5の範囲であり、エチレン濃度は、前記ライザー内に存在するガスの総体積に基づいて5~20体積%に含まれる。残りはプロパンまたはその他の不活性ガスである。 As the polymer particles continue to react and no more comonomer is fed to the riser, the comonomer concentration drops to a range of 0.05 to 1.2 volume percent, based on the total volume of gas present in the riser. In practice, the comonomer content is controlled to obtain the desired density of the final polyethylene. In the riser of step b), the hydrogen/ethylene molar ratio is in the range of 0.01 to 0.5, and the ethylene concentration is comprised between 5 and 20 volume percent, based on the total volume of gas present in the riser. The remainder is propane or other inert gas.
上述の重合プロセスに関する更なる詳細は、国際公開第2005019280号に記載されている。 Further details regarding the above polymerization process are described in WO2005019280.
このように入手した前駆体ポリエチレン組成物(I)を次に、ラジカル反応開始剤と接触させる。 The precursor polyethylene composition (I) thus obtained is then contacted with a radical reaction initiator.
「接触した」とは、前駆体ポリエチレン組成物(I)とラジカル反応開始剤が一緒に混合され、互いに反応することを意味する。 "Contacted" means that the precursor polyethylene composition (I) and the radical initiator are mixed together and react with each other.
前記ラジカル反応開始剤は、有機過酸化物から選択されるのが好ましい。 The radical reaction initiator is preferably selected from organic peroxides.
特に有用な有機過酸化物は、有機モノ過酸化物および/または有機ジ過酸化物である。これらの有機モノ過酸化物およびジ過酸化物は、約125℃~約145℃の範囲、あるいは、約130℃~約140℃の範囲、あるいは、約132℃~約136℃の温度範囲で、1時間の半減期を有することができる。更なる代替物としては、約145℃~約165℃の範囲、または約150℃~約160℃の範囲、または、約154℃~約158℃の温度範囲で、0.1時間の半減期を有する有機過酸化物が挙げられる。有機過酸化物は、約175g/mol~約375g/molの範囲、あるいは、約200g/mol~約350g/molの範囲の分子量を有し得る。所望する場合、2種以上の過酸化物の混合物を用いることができる。 Particularly useful organic peroxides are organic monoperoxides and/or organic diperoxides. These organic monoperoxides and diperoxides can have a half-life of 1 hour at temperatures ranging from about 125°C to about 145°C, alternatively from about 130°C to about 140°C, or alternatively from about 132°C to about 136°C. Further alternatives include organic peroxides having a half-life of 0.1 hours at temperatures ranging from about 145°C to about 165°C, or from about 150°C to about 160°C, or alternatively from about 154°C to about 158°C. The organic peroxides can have a molecular weight ranging from about 175 g/mol to about 375 g/mol, or alternatively from about 200 g/mol to about 350 g/mol. Mixtures of two or more peroxides can be used if desired.
適切な有機過酸化物には、ジクミルパーオキサイド、ジ-tert-ブチルパーオキサイド、tert-ブチルパーオキシベンゾエート、2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルパーオキシ)ヘキサン、3,6,9-トリエチル-3,6,9-トリメチル-1,2,4,5,7,8-ヘキソキソナン、アルキル基がプロピルまたはエチルである3,6,9-トリメチル-3,6,9-トリス(アルキル)-1,2,4,5,7,8-ヘキソキソナンの代表例、tert-ブチルパーオキシネオデカノエート、tert-アミルパーオキシピバレート、1,3-ビス(tert-ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン等が含まれるが、これらに限定されない。 Suitable organic peroxides include, but are not limited to, dicumyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, tert-butyl peroxybenzoate, 2,5-dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexane, 3,6,9-triethyl-3,6,9-trimethyl-1,2,4,5,7,8-hexoxonane, representative examples of 3,6,9-trimethyl-3,6,9-tris(alkyl)-1,2,4,5,7,8-hexoxonane in which the alkyl group is propyl or ethyl, tert-butyl peroxyneodecanoate, tert-amyl peroxypivalate, 1,3-bis(tert-butylperoxyisopropyl)benzene, etc.
好ましくは、有機過酸化物は、2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルペルオキシ)ヘキサン、3,6,9-トリエチル-3,6,9-トリメチル-1,2,4,5,7,8-ヘキサン、または代表的には、3,6,9-トリメチル-3,6,9-トリス(アルキル)-1,2,4,5,7,8-ヘキサン(ここでアルキルはプロピルまたはエチルである)である。 Preferably, the organic peroxide is 2,5-dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexane, 3,6,9-triethyl-3,6,9-trimethyl-1,2,4,5,7,8-hexane, or, typically, 3,6,9-trimethyl-3,6,9-tris(alkyl)-1,2,4,5,7,8-hexane (where alkyl is propyl or ethyl).
本開示の好ましい実施形態では、有機過酸化物はポリオレフィン混合物の形で使用され、これは好ましくは、純粋な形の有機過酸化物または炭化水素のような希釈剤の溶液としてポリオレフィン粉末に添加することによって製造される。好ましいポリオレフィン混合物は、ポリオレフィン混合物中の有機過酸化物の含有量が0.5~25重量%、好ましくは1~20重量%、より好ましくは2~10重量%の範囲である。 In a preferred embodiment of the present disclosure, the organic peroxide is used in the form of a polyolefin mixture, which is preferably prepared by adding the organic peroxide to a polyolefin powder either in pure form or as a solution in a diluent such as a hydrocarbon. Preferred polyolefin mixtures have an organic peroxide content in the polyolefin mixture ranging from 0.5 to 25% by weight, preferably from 1 to 20% by weight, and more preferably from 2 to 10% by weight.
好ましくは、添加した有機過酸化物の量は、10~100ppmw、より好ましくは25~90ppmw、特に25~80ppmwの前駆体ポリエチレン組成物(I)中の反応開始剤の含有量に対応する。 Preferably, the amount of organic peroxide added corresponds to a content of the initiator in the precursor polyethylene composition (I) of 10 to 100 ppmw, more preferably 25 to 90 ppmw, and particularly 25 to 80 ppmw.
ラジカル反応開始剤との接触は、任意の手段により、および、オレフィンポリマーでの、ラジカルにより開始される反応に対して効果的である、当該技術分野において周知の条件下で実施することができる。 Contact with the radical initiator can be carried out by any means and under conditions known in the art to be effective for radical-initiated reactions in olefin polymers.
このような条件は、溶融状態のポリマーを加工するために一般に用いられる、従来の装置で実行することができることが知られている。 It is known that such conditions can be achieved in conventional equipment commonly used to process polymers in the molten state.
特に、本開示のポリエチレン組成物は、前駆体ポリエチレン組成物(I)とラジカル反応開始剤を、押出装置内で接触させることにより調製することができる。好適な押出装置は、押出機または連続ミキサーである。これらの押出機またはミキサーは、ポリエチレン組成物を溶融して均質化する単段または二段の機械である。押出機の例としては、ピン型押出機、遊星押出機、共回転ディスクプロセッサ等がある。その他の可能性としては、ミキサーと排出スクリューおよび/またはギアポンプの組み合わせがある。好ましい押出機はスクリュー押出機であり、特に二軸スクリュー機械として構成された押出機である。特に好ましいのは、排出要素を備えた二軸スクリュー押出機および連続ミキサーであり、特に、逆回転する二軸ローターを備えた連続ミキサー、または押出機装置が少なくとも1つの共回転二軸スクリュー押出機を含むものである。このタイプの機械はプラスチック業界では一般的であり、例えば、ドイツのシュトゥットガルト市のCoperion GmbH社、ドイツのハノーバー市のKraussMaffei Berstorff GmbH社、日本の東京の日本製鋼所、米国のアンソニアのFarrel社、または日本の神戸製鋼所によって製造されている。適切な押出機装置には、通常、水中ペレタイザー等の溶融物をペレット化するためのユニットがさらに装備されている。 In particular, the polyethylene composition of the present disclosure can be prepared by contacting the precursor polyethylene composition (I) with a radical initiator in an extrusion apparatus. Suitable extrusion apparatuses are extruders or continuous mixers. These extruders or mixers are single- or two-stage machines that melt and homogenize the polyethylene composition. Examples of extruders include pin-type extruders, planetary extruders, and co-rotating disk processors. Other possibilities include the combination of a mixer with a discharge screw and/or a gear pump. Preferred extruders are screw extruders, especially those configured as twin-screw machines. Particularly preferred are twin-screw extruders and continuous mixers equipped with a discharge element, especially continuous mixers equipped with two counter-rotating rotors, or extrusion apparatuses comprising at least one co-rotating twin-screw extruder. Machines of this type are common in the plastics industry and are manufactured, for example, by Coperion GmbH, Stuttgart, Germany; KraussMaffei Berstorff GmbH, Hanover, Germany; The Japan Steel Works, Tokyo, Japan; Farrel, Ansonia, USA; or Kobe Steel, Ltd., Japan. Suitable extruder equipment is usually further equipped with a unit for pelletizing the melt, such as an underwater pelletizer.
接触および反応温度は、好ましくは180~350℃、特に180~300℃の範囲であり、通常、ラジカル反応開始剤の分解温度以上である。 The contact and reaction temperature is preferably in the range of 180 to 350°C, particularly 180 to 300°C, and is usually above the decomposition temperature of the radical reaction initiator.
大部分の操作、特に大規模操作では、接触および反応時間は、反応開始剤の半減期の数倍であるのが好ましい。これにより、実質的に完璧な反応がもたらされ、ポリエチレン組成物中に望ましくない反応開始剤が残留する可能性が最小限に抑えられる。少量の未分解反応開始剤は有害ではないが、相当量の未反応反応開始剤が存在すると、その後のポリエチレン組成物加工中にゲルの形成や他の望ましくない影響が生じる可能性がある。 In most operations, particularly large-scale operations, contact and reaction times of several initiator half-lives are preferred. This results in a substantially complete reaction and minimizes the possibility of undesirable initiator residue in the polyethylene composition. While small amounts of undecomposed initiator are not harmful, the presence of significant amounts of unreacted initiator can lead to gel formation and other undesirable effects during subsequent processing of the polyethylene composition.
加えて、1種以上の添加剤をポリエチレン組成物に供給することができる。 In addition, one or more additives may be provided in the polyethylene composition.
これら添加剤の供給は、前駆体ポリエチレン組成物(I)をラジカル反応開始剤と接触させる前、接触させる間、または接触させた後に行うことができる。 These additives can be added before, during, or after contacting the precursor polyethylene composition (I) with the radical reaction initiator.
このような添加剤は、当該技術分野において一般的である。ポリエチレン組成物を調製するための好適なタイプの添加剤は、例えば、酸化防止剤、溶融安定剤、光安定剤、酸捕捉剤、潤滑剤、加工助剤、ブロッキング防止剤、スリップ剤、帯電防止剤、防曇剤、顔料または染料、造核剤、難燃剤または充填剤である。複数の添加剤が添加されるのが一般的である。複数の添加剤は、異なるタイプの添加剤であってもよい。しかしながら、ポリエチレン組成物に1種類の添加剤の代表的なものをいくつか添加することも可能である。これらすべてのタイプの添加剤は一般に市販されており、例えば、Hans Zweifel著「プラスチック添加剤ハンドブック、第5版、ミュンヘン、2001」に記載されている。
実施例
Such additives are common in the art. Suitable types of additives for preparing polyethylene compositions are, for example, antioxidants, melt stabilizers, light stabilizers, acid scavengers, lubricants, processing aids, antiblocking agents, slip agents, antistatic agents, antifogging agents, pigments or dyes, nucleating agents, flame retardants or fillers. It is common for several additives to be added. The additives may be of different types. However, it is also possible to add several representatives of one type of additive to the polyethylene composition. Additives of all these types are generally commercially available and are described, for example, in "Handbook of Plastic Additives," by Hans Zweifel, 5th edition, Munich, 2001.
Example
本明細書で提供される様々な実施形態、組成物および方法の実施例および利点は、以下の実施例で開示される。これらの例は単に例示的なものであり、いかなる方法であっても、添付の特許請求の範囲を限定することを意図しているものではない。 Examples and advantages of the various embodiments, compositions, and methods provided herein are disclosed in the following examples. These examples are merely illustrative and are not intended to limit the scope of the appended claims in any way.
以下の分析方法を用いてポリマー組成物を特徴付けた。
メルトフロー指数
The following analytical methods were used to characterize the polymer compositions.
Melt Flow Index
ISO 1133-1 2012-03に従って、190℃、所定の荷重で測定した。
密度
Measurement was carried out at 190°C and a specified load in accordance with ISO 1133-1 2012-03.
density
ISO 1183-1:2012に従って23℃で測定された。
分子量分布測定
Measured at 23°C according to ISO 1183-1:2012.
Molecular weight distribution measurement
MwとMnの平均値、およびそこから得られるMw/Mnの測定は、ISO 16014-1、-2、-4、2003年発行に記載された方法を使用して、高温ゲル浸透クロマトグラフィーによって実行された。前記のISO規格に基づく具体的な条件は、次のとおりである。溶媒:1,2,4-トリクロロベンゼン(TCB)、装置および溶液の温度:135℃、濃度検出器:TCB で使用可能な PolymerChar (Valencia, Paterna 46980, Spain)IR-4赤外線検出器。以下に直列に接続したプレカラムSHODEX UT-Gと分離カラムSHODEX UT 806M(3x)とSHODEX UT 807(昭和電工ヨーロッパ GmbH、Konrad-Zuse-Platz 4、81829 ミュンヘン、ドイツ)を装着したWATERS Alliance 2000を用いた。 Measurement of the average Mw and Mn values, and the resulting Mw/Mn ratio, was performed by high-temperature gel permeation chromatography using the method described in ISO 16014-1, -2, -4, published in 2003. Specific conditions based on the ISO standard were as follows: Solvent: 1,2,4-trichlorobenzene (TCB); Apparatus and solution temperature: 135°C; Concentration detector: PolymerChar (Valencia, Paterna 46980, Spain) IR-4 infrared detector compatible with TCB. A WATERS Alliance 2000 was used, equipped with the following serially connected precolumn: SHODEX UT-G, and separation columns: SHODEX UT 806M (3x) and SHODEX UT 807 (Showa Denko Europe GmbH, Konrad-Zuse-Platz 4, 81829 Munich, Germany).
溶媒を窒素下で真空蒸留し、0.025重量%の2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノールで安定化した。使用する流速は1ml/min、注射液は500L、ポリマー濃度は0.01%<濃度<0.05%w/w未満の範囲である。分子量の校正は、Polymer Laboratories(現在はAgilent Technologies、Herrenberger Str.130、71034 Boeblingen、Germany)の単分散ポリスチレン(PS)標準を580 g/molから最大11,600,000 g/molの範囲で使用し、さらにヘキサデカンを使用することによって確立された。 The solvent was vacuum distilled under nitrogen and stabilized with 0.025 wt% 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol. The flow rate used was 1 ml/min, the injection volume was 500 L, and the polymer concentration ranged from 0.01% to less than 0.05% w/w. Molecular weight calibration was established using monodisperse polystyrene (PS) standards from Polymer Laboratories (now Agilent Technologies, Herrenberger Str. 130, 71034 Böblingen, Germany) ranging from 580 g/mol up to 11,600,000 g/mol, as well as hexadecane.
次に、ユニバーサル校正法(Benoit H., Rempp P. and Grubisic Z., & in J. Polymer Sci., Phys.Ed., 5, 753(1967))により、ポリエチレン(PE)に校正曲線を適用した。ここで用いるMark-Houwingパラメータは、PS:kPS=0.000121dl/g、αPS=0.706、PE:kPE=0.000406dl/g、αPE=0.725に適用され、135℃のTCBで有効である。NTGPC_Control_V6.02.03とNTGPC_V6.4.24(hsGmbH,Hauptstra 36,D-55437 Ober-Hilbersheim,Germany)をそれぞれ使用してデータ記録、校正、計算を行った。
長鎖分岐指数(LCBI)
A calibration curve was then applied to polyethylene (PE) using the universal calibration method (Benoit H., Rempp P. and Grubisic Z., & in J. Polymer Sci., Phys. Ed., 5, 753 (1967)). The Mark-Houwing parameters used here are: PS: k PS =0.000121 dl/g, α PS =0.706; PE: k PE =0.000406 dl/g, α PE =0.725, valid at a TCB of 135°C. Data recording, calibration, and calculations were performed using NTGPC_Control_V6.02.03 and NTGPC_V6.4.24 (hsGmbH, Hauptstra 36, D-55437 Ober-Hilbersheim, Germany), respectively.
Long Chain Branching Index (LCBI)
LCB指数は、分子量が106g/molのときに測定された分岐因子g’に対応する。多角度レーザー散乱(MALLS)と組み合わせたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、高分子量での長鎖分岐の決定を可能にする分岐因子g’を測定した。MALLS(検出器Wyatt Dawn EOS,Wyatt Technology,Santa Barbara,CA)を用いて様々な角度の光散乱を分析することにより、GPCから溶出した各画分の回転半径を測定した(前述の通り流速は0.6ml/min、カラムには30M粒子が充填されている)。波長658nmの120mWレーザー源を用いた。比屈折率は0.104ml/gであった。データ評価には、Wyatt ASTRA 4.7.3およびCORONA 1.4ソフトウェアを用いた。LCB指数は以下のように決定された。 The LCB index corresponds to the branching factor g' measured at a molecular weight of 10 6 g/mol. The branching factor g', which allows for the determination of long-chain branching at high molecular weights, was measured by gel permeation chromatography (GPC) combined with multi-angle laser scattering (MALLS). The radius of gyration of each fraction eluted from GPC was measured by analyzing light scattering at various angles using MALLS (detector: Wyatt Dawn EOS, Wyatt Technology, Santa Barbara, CA) (flow rate: 0.6 ml/min, column packed with 30M particles, as described above). A 120 mW laser source with a wavelength of 658 nm was used. The relative refractive index was 0.104 ml/g. Data evaluation was performed using Wyatt ASTRA 4.7.3 and CORONA 1.4 software. The LCB index was determined as follows:
パラメータg’は、測定平均二乗回転半径と、同じ分子量を有する線状ポリマーの平均二乗回転半径との比である。線状分子はg’が1であることを示し、1未満の値はLCBの存在を示す。g’の値は、モルの関数である。重量Mは、次の式に従って計算される。
g’(M) = <Rg2>サンプル,M/<Rg2>線状参照,M
The parameter g' is the ratio of the measured mean square radius of gyration to that of a linear polymer with the same molecular weight. Linear molecules exhibit a g' of 1, while values less than 1 indicate the presence of LCB. The value of g' is a function of moles. The weight M is calculated according to the following formula:
g'(M) = <Rg 2 > sample, M / <Rg 2 > linear reference, M
<Rg2>では、Mはモル重量Mによる回転半径の二乗平均平方根である。 In <Rg 2 >, M is the root mean square of the radius of gyration due to the molar weight M.
異なる角度での光散乱を分析することにより、GPCから溶出した各画分の回転半径を測定する(前述したが、流量は0.6ml/min、カラムには30mの粒子が充填されている)。そのため、このMALLSセットアップからモル重量Mおよび<Rg2>サンプル,Mを測定し、測定されたM = 106 g/molでg’を定義することができる。<Rg2>線形参照,M は、溶液中の線状ポリマーの回転半径と分子量との関係を確立して計算し(ジムおよびストークマイヤーWH1949)、前記と同じ装置および方法で線状PE基準を測定することにより確認した。 The radius of gyration of each fraction eluted from the GPC was measured by analyzing light scattering at different angles (as previously described, the flow rate was 0.6 ml/min and the column was packed with 30 m particles). Therefore, the molecular weight M and <Rg2> sample, M were measured from this MALLS setup, allowing g' to be defined with the measured M = 106 g/mol. <Rg2> linear reference, M was calculated by establishing the relationship between the radius of gyration and molecular weight of linear polymers in solution (Zimm and Stokemeyer WH 1949) and confirmed by measuring a linear PE standard using the same equipment and method as previously described.
同じプロトコルについては、次のドキュメントを参照する。 For the same protocol, see the following document:
Zimm BH、Stockmayer WH (1949) 分岐と環を含む鎖分子の寸法J 化学物理学 17
Rubinstein M., Colby RH.(2003)、ポリマー物理学、オックスフォード大学出版社
複素せん断粘度η0.02 (eta(0.02))およびER
0.02rad/sec、190℃の角度周波数で測定すると、以下のようになる。
Zimm BH, Stockmayer WH (1949) Dimensions of chain molecules including branches and rings. J Chem Phys 17
Rubinstein M., Colby RH. (2003), Polymer Physics, Oxford University Press. Complex shear viscosity η 0.02 (eta(0.02)) and ER
When measured at an angular frequency of 0.02 rad/sec and 190°, the results are as follows:
サンプルを200℃、200バールで4分間溶融プレスし、厚さ1mmのプレートを作製した。直径25mmのディスク試料を打ち抜いてレオメータに挿入し、レオメータを190℃で予熱した。測定は、市販されている任意の回転レオメーターを使用して行うことができる。ここでは、プレート-プレート形状のアントンパール社 MCR300を使用した。T=190℃で、一定の歪振幅5%の条件で、いわゆる周波数走査(測定温度でサンプルを4分間アニールした後)を行い、628~0.02rad/sの励起周波数ωの範囲で材料の応力応答を測定し、解析した。レオロジー特性、すなわち貯蔵弾性率G’、損失弾性率G’’、位相遅れδ(=arctan(G’’/G’))および複素粘度η*を、印加周波数の関数として、η*(ω)=[G’(ω)2+G’’(ω)2]1/2/ωとして、標準化されたベーシックソフトウェアを用いて計算する。後者は0.02rad/sの印加周波数ωでη0.02となる。 The samples were melt-pressed at 200 °C and 200 bar for 4 min to produce plates with a thickness of 1 mm. Disks with a diameter of 25 mm were punched and inserted into the rheometer, which was preheated to 190 °C. Measurements can be performed using any commercially available rotational rheometer. In this case, an Anton Paar MCR300 in plate-plate configuration was used. A so-called frequency scan (after annealing the sample at the measurement temperature for 4 min) was performed at T = 190 °C under a constant strain amplitude of 5% to measure and analyze the stress response of the material over the excitation frequency range ω from 628 to 0.02 rad/s. The rheological properties, i.e., storage modulus G', loss modulus G'', phase lag δ (= arctan(G''/G')), and complex viscosity η*, were calculated as a function of applied frequency using standardized basic software, as follows: η*(ω) = [G'(ω) 2 + G''(ω) 2 ] 1/2 /ω. The latter results in η 0.02 at an applied frequency ω of 0.02 rad/s.
ERは、R.ShroffおよびH.Mavridisの方法「ポリマー溶融物のレオロジーデータからの多分散性の新たな測定」、J.Applied Polymer Science 57(1995)1605(米国特許第5,534,472号の第10欄、20~30行目も参照)により決定される。計算方法は次のとおりである。 ER is determined by the method of R. Shroff and H. Mavridis, "A New Measurement of Polydispersity from Rheological Data of Polymer Melts," J. Applied Polymer Science 57 (1995) 1605 (see also U.S. Pat. No. 5,534,472, column 10, lines 20-30). The calculation method is as follows:
ER=(1.781*10-3)*G’
ここで、G’’=5,000dyn/cm2の値であり、G’は、貯蔵弾性率として定義され、G’’は損失弾性率として定義される。
ER=(1.781* 10-3 )*G'
Here, G''=5,000 dyn/ cm2 , where G' is defined as the storage modulus and G'' is defined as the loss modulus.
ER値を、ハイエンドにおける多分散度として定義する一方で、レオロジー的データから多分散度指標を抽出するための文献で提示されているアプローチを確認した。効果的な多分散度測定のための要件を識別した。ER値は、低MWエンドからの寄与要因を含まないため、ER測定は、高MW(または、長期間)の多分散度を定量するために、特に設計されている。 While defining the ER value as the polydispersity at the high end, we reviewed approaches presented in the literature for extracting polydispersity indices from rheological data. We identified the requirements for an effective polydispersity measurement. Because the ER value does not include contributions from the low MW end, the ER measurement is specifically designed to quantify high MW (or long-term) polydispersity.
当業者が認識するように、最低G’’値が5,000 dyn/cm2より大きい場合、ERの決定は外挿を伴う。次に計算されるER値は、対数G’対数G’プロットにおける非線形性の度合いに依存する。温度、プレート直径および周波数範囲は、レオメータの分解能内で、最低G’’値が5000dyne/cm2に近いかまたはそれ未満となるように選択される。
HMWcopo指数
As one skilled in the art will recognize, when the minimum G" value is greater than 5,000 dyne/ cm2 , determining ER involves extrapolation. The ER value calculated then depends on the degree of nonlinearity in the log G' log G' plot. The temperature, plate diameter, and frequency range are selected to result in a minimum G" value close to or less than 5000 dyne/ cm2 , within the resolution of the rheometer.
HMWcopo index
ポリマーの結晶化および加工性の可能性を定量化するために、HMWcopo(高分子量コポリマー)指数が使用される。これは次の式で定義される。
HMWcopo=(η0.02 x tmaxDSC)/(10^5)
To quantify the crystallization and processability potential of a polymer, the HMWcopo (High Molecular Weight Copolymer) index is used, which is defined as:
HMWcopo=(η 0.02 x t maxDSC )/(10^5)
加工が容易(溶融粘度が低い)およびポリマーの結晶化が速い可能性が高まるにつれて、この値は減少している。また、前記したように測定された0.02rad/sの周波数における溶融複合体せん断粘度η0.02に関連する高分子量部分の量、および定常結晶化の熱流最大時間tmaxDSCによって定量化されたように、結晶化を遅らせた混合コモノマーの量を記述し定量化することもできる。 This value decreases with increasing ease of processing (low melt viscosity) and the likelihood of rapid crystallization of the polymer. It is also possible to describe and quantify the amount of high molecular weight fraction associated with the melt complex shear viscosity η 0.02 at a frequency of 0.02 rad/s measured as described above, and the amount of mixed comonomer that retards crystallization as quantified by DSC, the heat flow maximum time of steady-state crystallization, t max .
tmaxDSCは、示差走査熱量計TAInstrumentsQ2000を用いて、124℃の恒温等温条件下で測定する。サンプルを5~6mg秤量し、アルミ製DSCディスクに入れる。サンプルを200℃まで20K/minで加熱し、試験温度まで20K/minで冷却して熱履歴を除去した。その後、すぐに等温試験を開始し、結晶化が発生するまでの時間を記録した。ベンダーソフトウェア(TA Instruments)を使用して、結晶化の熱流最大値(ピーク値)までの時間間隔tmaxDSCを決定した。測定を3回繰り返し、平均値を分単位で計算した。これらの条件で120分を超えて結晶化が観察されない場合には、tmaxDSC = 120分という値を用いてHMWcopo指数をさらに計算した。 tmaxDSC was measured under isothermal conditions at 124°C using a TA Instruments Q2000 differential scanning calorimeter. 5-6 mg of sample was weighed and placed on an aluminum DSC disc. The sample was heated to 200°C at 20 K/min and cooled to the test temperature at 20 K/min to remove thermal history. The isothermal test was then immediately initiated, and the time until crystallization occurred was recorded. The vendor software (TA Instruments) was used to determine the time interval to the maximum heat flow (peak value) of crystallization, tmaxDSC . Measurements were repeated three times, and the average value was calculated in minutes. If no crystallization was observed beyond 120 minutes under these conditions, the HMWcopo index was further calculated using tmaxDSC = 120 minutes.
溶融粘度η0.02値にtmaxDSC 値を乗算し、その積をファクタ100000(10^5)に正規化した。
スウェル比
The melt viscosity η 0.02 value was multiplied by the t max DSC value and the product was normalized to a factor of 100000 (10^5).
Swell Ratio
市販の30/2/2/20ダイ(全長30mm、有効長さ=2 mm、直径=2 mm、L/D=2/2、および20°進入角)と、押出ストランドの厚さを測定する光学装置(GOTTFERT社のレーザーダイオード)を備えたキャピラリレオメータGOTTFERT Rheotester2000およびRheograph25を用いて、T=190℃で対象ポリマーのスウェル比を測定した。サンプルは、キャピラリバレル内にて190℃で6分間溶融され、1440 s-1のダイせん断速度に相当するピストン速度で押し出される。 The swell ratio of the polymers of interest was measured at T = 190 °C using a commercially available 30/2/2/20 die (total length 30 mm, effective length = 2 mm, diameter = 2 mm, L/D = 2/2, and 20° approach angle) and a capillary rheometer GOTTFERT Rheotester 2000 and Rheograph 25 equipped with an optical device (GOTTFERT laser diode) to measure the thickness of the extruded strand. The samples were melted in the capillary barrel at 190 °C for 6 min and extruded at a piston speed corresponding to a die shear rate of 1440 s .
ピストンがダイ入口から96mmの位置に達したとき、ダイ出口から150mmの距離で押出物を切断する(GOTTFERT社の自動切断装置により)。時間の関数として、ダイ出口から78mmの距離でレーザーダイオードを用いて押出物径を測定した。最大値はD押出物に対応する。スウェル比は、次の計算式に従って決定された。
SR=(D押出-Dダイ)100%/ Dダイ
When the piston reaches a position 96 mm from the die entrance, the extrudate is cut at a distance of 150 mm from the die exit (using an automatic cutting device from GOTTFERT). The extrudate diameter is measured as a function of time using a laser diode at a distance of 78 mm from the die exit. The maximum value corresponds to the D extrudate . The swell ratio is determined according to the following formula:
SR = (D extrusion - D die ) 100% / D die
ここで、Dダイは、レーザダイオードで測定されたダイ出口の対応する直径である。
フルノッチクリープ試験(FNCT)による耐環境応力亀裂性
where D die is the corresponding diameter of the die exit as measured by the laser diode.
Environmental stress crack resistance by full notch creep test (FNCT)
ポリマーサンプルの耐環境応力亀裂性は、国際規格ISO 16770(FNCT)に従って界面活性剤水溶液中で測定された。ポリマーサンプルから、圧縮成形された厚さ10mmのシートを作製した。正方形の断面を有するバー(10x10x100 mm)に、応力方向に対して垂直にカミソリの刃を使用して4つの側面に切り込みを入れる。深さ1.6mmの鋭いノッチには、M.Fleissner著、Kunststoffe 77(1987)、pp.45に記載されているノッチング装置が使用される。 The environmental stress crack resistance of polymer samples was measured in aqueous surfactant solutions according to international standard ISO 16770 (FNCT). Polymer samples were compression-molded into 10 mm thick sheets. Square-section bars (10 x 10 x 100 mm) were notched on all four sides perpendicular to the stress direction using a razor blade. Sharp notches 1.6 mm deep were produced using the notching device described by M. Fleissner, Kunststoffe 77 (1987), pp. 45.
適用される荷重は、張力を最初の靭帯面積で割って計算された。靭帯面積は、残りの面積=試料の総断面積からノッチ面積を差し引いたものである。FNCT試験片の場合:10x10 mm2 - 台形ノッチ面積の4倍 = 46.24 mm2 (破壊プロセス/亀裂伝播のための残りの断面)。試験片は、非イオン性界面活性剤 ARKOPAL N100の2%(重量)水溶液中で、ISO 16770によって提案されている標準条件で、50℃で6MPaの定荷重で負荷される。試験片が破壊されるまでの時間を検出した。
重量膨潤および直径膨潤(Uniloy試験)
The applied load was calculated by dividing the tension by the initial ligament area. The ligament area is the remaining area = total cross-sectional area of the specimen minus the notch area. For FNCT specimens: 10x10 mm² - 4 times the trapezoidal notch area = 46.24 mm² (remaining cross-section for the fracture process/crack propagation). The specimens were loaded with a constant load of 6 MPa at 50°C in a 2% (by weight) aqueous solution of the non-ionic surfactant ARKOPAL N100, under the standard conditions suggested by ISO 16770. The time to fracture of the specimen was determined.
Weight Swell and Diameter Swell (Uniloy Test)
1.1秒の適切なパリソン落下時間で、1ガロンの中央重点ボトル金型を用い、Uniloy回帰型ブロー成形機モデル5630により、工業プロセス条件をシミュレーションすることにより、重量膨潤と直径膨潤の測定を実施した。 Weight swell and diameter swell measurements were performed using a Uniloy regression blow molding machine model 5630, simulating industrial process conditions, using a 1-gallon center-weighted bottle mold with an approximate parison drop time of 1.1 seconds.
参照樹脂Petrothene LR732002で、所望の量90gにボトル重量を調整し、その後、同じ機械パラメータの下で製造した、調査している樹脂のボトルの重量を比較することにより、重量膨潤を測定した。 Gravimetric swelling was measured by adjusting the bottle weight to the desired amount of 90 g with the reference resin Petrothene LR732002 and then comparing the weight of a bottle of the resin under investigation produced under the same machine parameters.
試験ボトルを図2に示す。 The test bottle is shown in Figure 2.
したがって、重量膨潤は以下により求められる:
WB -90
式中、WBは、試験したボトルの重量(グラム)である。
Thus, weight swelling is given by:
WB -90
where W B is the weight of the bottle tested in grams.
直径膨潤は、参照樹脂と同じボトル重量、即ち90gで、上部(突出する上部バリを含む)から下部に向かって、および、ボトルハンドルに沿って、目盛り線により、ボトルのバリの長さを測定することにより測定した。パリソンに対して金型を、参照樹脂の上部バリ縁が、ハンドルの9cm標識に収まるように調整した。 Diameter swelling was measured using a bottle with the same weight as the reference resin, i.e., 90 g, by measuring the length of the bottle's burr from the top (including the protruding top burr) to the bottom and along the bottle handle using the graduated lines. The mold relative to the parison was adjusted so that the top burr edge of the reference resin was within the 9 cm mark on the handle.
機械パラメーターは、以下のとおりであった:
原動機荷重/AMP.-約40amps;
スクリュー速度-約370rpm(パリソンの尾長さを調整するように調整);
作動油温度-27~32℃(80~90°F);
金型冷却温度-入口4℃(39°F)、出口8℃(47°F);
ショット圧-7MPa(1050psi);
ヘッド圧-14MPa(2000psi);
パリソン落下時間-約1.1秒;
全サイクルタイム-約15.30秒;
加熱ゾーン:
フィード-330°F;
移行-177℃(350°F);
計測1-190℃(375°F);
計測2-190℃(375°F);
アダプター-190℃(375°F);
ダイ-190℃(375°F);
タイマー:
ブロー前の遅延-0.0秒;
クランプの一時停止-0.0秒;
チャージの遅延-0.0秒;
ブローの遅延-0.45秒;
ブロー時間-10.0秒;
排気時間-2.0秒;
ショットの遅延-0.0秒。
The machine parameters were as follows:
Prime Mover Load/AMP. - Approximately 40 amps;
Screw speed - approximately 370 rpm (adjusted to adjust parison tail length);
Hydraulic oil temperature -27~32°C (80~90°F);
Mold cooling temperature - inlet 4°C (39°F), outlet 8°C (47°F);
Shot pressure - 7 MPa (1050 psi);
Head pressure - 14 MPa (2000 psi);
Parison fall time - about 1.1 seconds;
Total cycle time - approximately 15.30 seconds;
Heating Zone:
Feed - 330°F;
Transition - 177°C (350°F);
Measurement 1 - 190°C (375°F);
Measurement 2 - 190°C (375°F);
Adapter - 190°C (375°F);
Die - 190°C (375°F);
timer:
Delay before blowing -0.0 seconds;
Clamp pause - 0.0 seconds;
Charge delay -0.0 seconds;
Blow delay -0.45 seconds;
Blow time - 10.0 seconds;
Exhaust time - 2.0 seconds;
Shot delay -0.0 seconds.
前記参照樹脂であるPetrothene LR732002は、上述のとおり測定した、約0.4秒のFNCT 6MPa/50℃を有する、Cr触媒により製造したエチレンポリマーあである。 The reference resin, Petrothene LR732002, is a Cr-catalyzed ethylene polymer with a FNCT of approximately 0.4 seconds at 6 MPa/50°C, measured as described above.
Petrothene LR732002の他の特徴は、以下のとおりである:
密度:0.953g/cm3;
MIF:36g/10分;
MIF/MIE:100;
ER:5.4。
Other features of Petrothene LR732002 are as follows:
Density: 0.953g/cm 3 ;
MIF: 36g/10min;
MIF/MIE: 100;
ER: 5.4.
これらの実施例では、直径膨潤は、8~10cmの範囲に収まるときに、満足とみなされた。
流延フィルム測定
In these examples, diameter swelling was considered satisfactory when it fell within the range of 8-10 cm.
Cast Film Measurement
ゲルのフィルム測定は、スクリュー直径20mm、スクリュー長さ25D、スリットダイ幅150mmのOCS押出機タイプME 202008-V3で実施した。キャストラインにはチルロールとワインダー(モデルOCS CR-9)が装備されている。光学機器には、OSCフィルムサーフェスアナライザカメラ、モデルFTA-100(フラッシュカメラシステム)、解像度26m×26mを搭載している。まず樹脂を1時間パージして押出条件を安定させた後、30分間検査と数値記録を行う。樹脂を約2.7m/minの引取速度で、220℃で押し出し、厚さが50μmのフィルムを生成した。冷間圧延温度は70℃であった。 Gel film measurements were performed on an OCS extruder, type ME 202008-V3, with a screw diameter of 20 mm, screw length of 25D, and slit die width of 150 mm. The casting line was equipped with a chill roll and winder (model OCS CR-9). The optical equipment included an OSC film surface analyzer camera, model FTA-100 (flash camera system), with a resolution of 26 m x 26 m. The resin was first purged for 1 hour to stabilize the extrusion conditions, followed by inspection and recording for 30 minutes. The resin was extruded at 220°C with a take-up speed of approximately 2.7 m/min, producing a 50 μm thick film. The cold rolling temperature was 70°C.
表1に示すように、表面分析カメラを用いて前記の検査を行った結果、合計ゲルの含有量と直径450μmを超えるゲルの含有量が得られた。
コモノマー含有量
As shown in Table 1, the above inspection using a surface analysis camera resulted in the total gel content and the content of gels with a diameter of more than 450 μm.
Comonomer Content
コモノマーの含有量は、PE中のヘキセンのブチル側鎖を測定するために化学量論モデルで校正されたBrukerのFT-IR分光器Tensor 27を用いて、ASTMD624898に従ってIRにより測定された。この結果は、重合プロセスの質量バランスから得られたコモノマーの推定含有量と比較した結果、一致していることがわかった。
-プロセス設定
The comonomer content was measured by IR according to ASTM D624898 using a Bruker FT-IR spectrometer Tensor 27 calibrated with a stoichiometric model to measure butyl side chains of hexene in PE. The results were compared with the estimated comonomer content obtained from the mass balance of the polymerization process and were found to be in agreement.
- Process Settings
重合プロセスは、図面に示すように、2つの直列に接続された気相反応器からなるプラントで連続条件下で実行された。 The polymerization process was carried out under continuous conditions in a plant consisting of two gas-phase reactors connected in series, as shown in the drawing.
重合触媒は以下のように調製された。
球状触媒担体の調製
The polymerization catalyst was prepared as follows.
Preparation of spherical catalyst supports
約3モルのアルコールを含む塩化マグネシウムとアルコール付加物を、米国特許第4,399,054号の実施例2に記載された方法に従って調製したが、10000RPMではなく2000RPMの速度で作業した。 A magnesium chloride and alcohol adduct containing approximately 3 moles of alcohol was prepared according to the method described in Example 2 of U.S. Pat. No. 4,399,054, but operated at a speed of 2,000 RPM instead of 10,000 RPM.
このようにして得た付加物を、窒素流の下、50~150℃の温度範囲にわたり、熱処理によって、最大25重量%のアルコール量まで脱アルコール化した。
固体触媒成分の調製
The adduct thus obtained was dealcoholized by heat treatment under a nitrogen flow over a temperature range of 50-150° C. up to an alcohol content of 25 wt. %.
Preparation of solid catalyst component
窒素でパージした2Lの四つ口丸底フラスコに、1LのTiCl4を0℃で導入した。次に、このようにして調製された、25重量%のエタノールを含有する球状MgCl2/EtOH付加物70gを、同温度で撹拌しながら添加した。3時間以内に130℃まで温度を上げ、60分間保持した。その後、撹拌を停止し、固形物を沈殿させ、上澄み液をサイフォンで吸引した。新たなTiCl4を最大1Lの全体積で添加し、60分間、130℃での処理を繰り返した。沈殿させて吸引した後、固体残留物を、ヘキサンで50℃にて5回、そして、ヘキサンで25℃にて2回洗浄し、30℃で真空乾燥した。 1 L of TiCl4 was introduced into a 2 L four-necked round-bottom flask purged with nitrogen at 0 °C. Then, 70 g of the spherical MgCl2 /EtOH adduct thus prepared, containing 25 wt. % ethanol, was added with stirring at the same temperature. The temperature was increased to 130 °C within 3 hours and maintained at that temperature for 60 minutes. The stirring was then stopped, the solid was allowed to settle, and the supernatant was siphoned off. Fresh TiCl4 was added up to a total volume of 1 L, and the treatment at 130 °C was repeated for 60 minutes. After settling and suction, the solid residue was washed five times with hexane at 50 °C and twice with hexane at 25 °C, and then dried under vacuum at 30 °C.
撹拌機を備えた2Lの四つ口ガラス反応器に、10℃のヘキサン812ccを加え、撹拌しながら、前記のように調製した触媒成分50gを10℃で導入した。内部温度を一定に保ち、ヘキサン(約80g/l)中のトリnオクチルアルミニウム(TNOA)15gと一定量のシクロヘキシルメチル-ジメトキシシラン(CMMS)を、TNOA/CMMSのモル比が50となるように)反応器にゆっくりと導入し、温度を10℃で維持した。10分間撹拌した後、総量65gのプロピレンを反応器に、同じ温度で6.5時間、一定速度で導入した。その後、全内容物を濾過し、30℃でヘキサンで3回洗浄した(100g/l)。乾燥後、得られた予備重合触媒(A)を分析すると、55重量%のポリプロピレン、2.0重量%のTi、9.85重量%のMg、および0.31重量%のAlを含有することが判明した。 812 cc of hexane at 10°C was added to a 2 L four-neck glass reactor equipped with a stirrer. While stirring, 50 g of the catalyst component prepared above was introduced at 10°C. While maintaining a constant internal temperature, 15 g of tri-n-octylaluminum (TNOA) in hexane (approximately 80 g/L) and a certain amount of cyclohexylmethyl-dimethoxysilane (CMMS) (so that the TNOA/CMMS molar ratio was 50) were slowly introduced into the reactor, maintaining the temperature at 10°C. After stirring for 10 minutes, a total of 65 g of propylene was introduced into the reactor at a constant rate for 6.5 hours at the same temperature. The entire contents were then filtered and washed three times with hexane (100 g/L) at 30°C. After drying, the resulting prepolymerized catalyst (A) was analyzed and found to contain 55 wt% polypropylene, 2.0 wt% Ti, 9.85 wt% Mg, and 0.31 wt% Al.
このようにして調製した約100gの固体予備重合触媒を窒素ガスでパージしたガラス反応器に入れ、50℃で1.0Lのヘプタンでスラリー化した。 Approximately 100 g of the solid prepolymerized catalyst thus prepared was placed in a nitrogen gas purged glass reactor and slurried with 1.0 L of heptane at 50°C.
次に、酢酸エチル(EAA)とテトラヒドロフラン(CE)を、Mg/EAAのモル比が4、MgとCEのモル比が4となるような量で、注意深く滴下した(60分)。 Next, ethyl acetate (EAA) and tetrahydrofuran (CE) were carefully added dropwise (over 60 minutes) in amounts such that the molar ratio of Mg/EAA was 4 and the molar ratio of Mg to CE was 4.
内部温度を50℃に保ちながら、スラリーを1.5時間撹拌し続けた。その後、撹拌を停止し、固形物を沈殿させ、上澄み液をサイフォンで吸引した。固体を、撹拌下で、無水ヘプタンを50℃で添加して最大1Lの体積にし、1回で洗浄した後、撹拌を停止し、固形物を沈殿させ、上澄み液をサイフォンで吸引した。次に、無水ヘプタンで体積を1Lまで戻し、温度を85℃まで上げ、2時間撹拌しながら維持した。その後、撹拌を停止し、固形物を沈殿させ、上澄み液をサイフォンで吸引した。 The slurry was stirred for 1.5 hours while maintaining the internal temperature at 50°C. Then, stirring was stopped, the solids were allowed to settle, and the supernatant liquid was siphoned off. The solids were washed in one portion with anhydrous heptane at 50°C, with stirring, to a volume of up to 1 L. Then, stirring was stopped, the solids were allowed to settle, and the supernatant liquid was siphoned off. The volume was then adjusted back to 1 L with anhydrous heptane, and the temperature was raised to 85°C and maintained with stirring for 2 hours. Then, stirring was stopped, the solids were allowed to settle, and the supernatant liquid was siphoned off.
固体を無水ヘキサン(3×1000mL)で、25℃にて3回洗浄し、回収して真空乾燥し、分析すると、得られたEAA/CEモル比は、0.93であることが判明した。
実施例1-参照
The solid was washed three times with anhydrous hexane (3 x 1000 mL) at 25°C, collected, dried under vacuum, and analyzed, revealing that the resulting EAA/CE molar ratio was 0.93.
Example 1 - Reference
図面に示すように、一連の流動床反応器と、相互接続された2つの反応ゾーンを持つマルチゾーン循環反応器でポリエチレンを製造した。 As shown in the drawing, polyethylene was produced in a series of fluidized bed reactors and a multi-zone circulating reactor with two interconnected reaction zones.
重合を実施するために、第1撹拌予備接触容器に、前記した固体触媒9.8g/hを液体プロパン0.75kg/hを用いて添加し、さらにトリイソブチルアルミニウム(TIBA)とジエチルアルミニウム塩化物(DEAC)の混合物を添加した。トリブチルアルミニウムと塩化ジエチルアルミニウムとの重量比は7:1であった。アルキルと固体触媒の比率は5:1であった。最初の予備接触容器は50℃に保持され、平均滞在時間は35分であった。第1予備接触容器の触媒懸濁液は、平均滞留時間35分で運転され、50℃に保持された第2撹拌予備接触容器に連続的に移送された。その後、触媒懸濁液は、ライン(2)を介して流動床反応器(FBR)(1)に連続的に移送された。 To carry out the polymerization, 9.8 g/h of the above-described solid catalyst was added to the first stirred pre-contact vessel using 0.75 kg/h of liquid propane, and a mixture of triisobutylaluminum (TIBA) and diethylaluminum chloride (DEAC) was also added. The weight ratio of tributylaluminum to diethylaluminum chloride was 7:1. The alkyl to solid catalyst ratio was 5:1. The first pre-contact vessel was maintained at 50°C with an average residence time of 35 minutes. The catalyst suspension in the first pre-contact vessel was continuously transferred to the second stirred pre-contact vessel, which was operated with an average residence time of 35 minutes and maintained at 50°C. The catalyst suspension was then continuously transferred to the fluidized bed reactor (FBR) (1) via line (2).
流動床反応器(1)では、分子量調節剤として水素を使用し、不活性希釈剤としてプロパンの存在下でエチレンを重合した。47.5kg/hのエチレン、175g/hの水素、および11kg/hのプロパンがライン3を介して流動床反応器(1)に供給された。コモノマーは添加しなかった。重合は80℃の温度と3.0MPaの圧力で行われた。選択した供給速度によって、反応器内でのエチレン濃度は10.9体積%となり、反応器内での水素/エチレンのモル比は2.6となった。 In the fluidized-bed reactor (1), ethylene was polymerized in the presence of propane as an inert diluent using hydrogen as a molecular weight regulator. 47.5 kg/h of ethylene, 175 g/h of hydrogen, and 11 kg/h of propane were fed to the fluidized-bed reactor (1) via line 3. No comonomer was added. The polymerization was carried out at a temperature of 80°C and a pressure of 3.0 MPa. The selected feed rates resulted in an ethylene concentration of 10.9% by volume in the reactor and a hydrogen/ethylene molar ratio of 2.6 in the reactor.
流動床反応器(1)で得られたポリエチレンは、MIEが76g/10分、密度が0.967g/cm3であった。 The polyethylene obtained in the fluidized bed reactor (1) had an MIE of 76 g/10 min and a density of 0.967 g/cm 3 .
流動床反応器(1)で得られたポリエチレンを、反応器の気体出口で測定された圧力2.6MPa、温度85℃で運転されたマルチゾーン循環反応器(MZCR)に連続的に移送した。ライザー(4)の内径は200mm、長さは19mであった。ダウンカマー(5)の全長は18mで、上半分は5mに分割され内径は300mm、下半分は13mに分割され内径は150mmとなっている。最終的なエチレンポリマーの分子量分布を広げるために、ライザー(4)とライザー(5)内で異なるモノマーおよび水素濃度条件を設定して第2反応器を運転した。これは、ライン(7)を介して、330kg/hの液体流(液体バリア)をダウンカマー(5)の上部に供給することによって達成される。ライン19の液体流は、56℃、2.6MPaでの作動条件での、凝縮器6での凝結ステップから供給され、ここで、リサイクル流の一部が冷却され、部分的に凝縮される。図に示すように、ポンプを、凝縮器6の下流に配置する。 The polyethylene obtained in the fluidized-bed reactor (1) was continuously transferred to a multi-zone circulation reactor (MZCR) operated at a pressure of 2.6 MPa measured at the reactor gas outlet and a temperature of 85°C. The riser (4) had an inner diameter of 200 mm and a length of 19 m. The downcomer (5) had a total length of 18 m, with the upper half divided into 5 m sections with an inner diameter of 300 mm and the lower half divided into 13 m sections with an inner diameter of 150 mm. To broaden the molecular weight distribution of the final ethylene polymer, the second reactor was operated under different monomer and hydrogen concentration conditions in the riser (4) and the riser (5). This was achieved by feeding a liquid flow (liquid barrier) of 330 kg/h to the top of the downcomer (5) via line (7). The liquid stream in line 19 is sourced from a condensation step in condenser 6, which operates at 56°C and 2.6 MPa, where a portion of the recycle stream is cooled and partially condensed. A pump is positioned downstream of condenser 6 as shown.
ダウンカマーへのモノマーは3つの位置で供給された。投入点1(8)において、25kg/hの液体凝縮物(10)、9kg/hのエチレン(9)、および1025g/hの1-ヘキセン(9)を導入した。投入点2(11)において、15kg/hの液体凝縮物(13)、および4.5kg/hのエチレン(12)を導入した。投入点3(14)において、15kg/hの液体凝縮物(16)、および4.5kg/hのエチレン(15)を導入した。5kg/hのプロパン、27.8kg/hのエチレン、および34g/hの水素を、ライン19を通して、リサイクル系に供給した。 Monomers were fed to the downcomer at three points. At input point 1 (8), 25 kg/h of liquid condensate (10), 9 kg/h of ethylene (9), and 1025 g/h of 1-hexene (9) were introduced. At input point 2 (11), 15 kg/h of liquid condensate (13) and 4.5 kg/h of ethylene (12) were introduced. At input point 3 (14), 15 kg/h of liquid condensate (16) and 4.5 kg/h of ethylene (15) were introduced. 5 kg/h of propane, 27.8 kg/h of ethylene, and 34 g/h of hydrogen were fed to the recycle system via line 19.
最終ポリマーはライン18を介して不連続的に排出された。 The final polymer was discharged discontinuously via line 18.
第1反応器は、第1および第2反応器によって製造された最終ポリエチレン樹脂の総量の約50重量%(分割重量%)を製造した。 The first reactor produced approximately 50% by weight (split weight %) of the total amount of final polyethylene resin produced by the first and second reactors.
得られた前駆体ポリエチレン組成物(I)の最終MIFは、39.6/10分であった。得られた密度は、0.954g/cm3であった。 The final MIF of the resulting precursor polyethylene composition (I) was 39.6/10 min. The resulting density was 0.954 g/cm3.
コモノマー(ヘキセン-1)の量は約1.05重量%であった。 The amount of comonomer (hexene-1) was approximately 1.05% by weight.
得られたポリマー粉末(重合した、即ち、添加剤無し)の一部を最終的に、KobeミキサーLCM80で押し出し、以下の添加剤を加えた:
-1000ppmのステアリン酸カルシウム;
-800ppmのIrganox 1010;および
-1600ppmのIrgafos 168(全てppmw)。
A portion of the resulting polymer powder (polymerized, i.e. without additives) was finally extruded in a Kobe mixer LCM80, adding the following additives:
- 1000 ppm calcium stearate;
-800 ppm Irganox 1010; and -1600 ppm Irgafos 168 (all ppmw).
Irganox1010(登録商標)は、BASF SE, Ludwigshafen, Germanyにより供給される、2,2-ビス[3-[,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフェニル)-1-オキソプロポキシ]メチル]-1,3-プロパンジイル-3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシベンゼンプロピオネートである。 Irganox 1010® is 2,2-bis[3-[,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxyphenyl)-1-oxopropoxy]methyl]-1,3-propanediyl-3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxybenzenepropionate, supplied by BASF SE, Ludwigshafen, Germany.
Irgafos 168(登録商標)は、Ciba Geigyから販売されているトリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイトである。 Irgafos 168® is tris(2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite sold by Ciba Geigy.
ポリマー粉末および前記添加剤を、170kg/hの速度、および800rpmのスクリュー速度で、ミキサーの入口に導入した。2つの混合ゾーンの間に、絞りゲートが位置し、これを、ゲートの前方が220℃の温度となる位置に調整した。第2混合ゾーンを越える所にギアポンプを配置し、これを、0.1MPあ(1.0bar)の吸引圧に設定した。 The polymer powder and the additives were introduced into the mixer inlet at a rate of 170 kg/h and a screw speed of 800 rpm. A throttle gate was located between the two mixing zones and adjusted to a temperature of 220°C in front of the gate. A gear pump was located beyond the second mixing zone and set to a suction pressure of 0.1 MPa (1.0 bar).
重合条件およびポリマーデータ(押出後)を、表1に報告する。
実施例2-比較
The polymerization conditions and polymer data (after extrusion) are reported in Table 1.
Example 2 - Comparative
1000ppmのステアリン酸カルシウム、800ppmのIrganox 1010、1600ppmのIrgafos 168、および133ppmのPergaprop 7.5PP(全てppmw)と共に、実施例1(重合した)ポリマー粉末の一部を押し出した。 A portion of the polymer powder from Example 1 (polymerized) was extruded with 1000 ppm calcium stearate, 800 ppm Irganox 1010, 1600 ppm Irgafos 168, and 133 ppm Pergaprop 7.5PP (all ppmw).
Pergaprop 7.5 PP(登録商標)は、PERGAN GmbH, Bocholt, Germanyから供給される、2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルペルオキシ)ヘキサンとポリプロピレンの、7.5重量%の混合物である。 Pergaprop 7.5 PP® is a 7.5% by weight mixture of 2,5-dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexane and polypropylene, supplied by PERGAN GmbH, Bocholt, Germany.
実施例1と同じ同じ押出装置および条件を用いた。 The same extrusion equipment and conditions were used as in Example 1.
ポリマーデータを表1に報告する。
実施例3-比較
The polymer data is reported in Table 1.
Example 3 - Comparison
1000ppmのステアリン酸カルシウム、800ppmのIrganox 1010、1600ppmのIrgafos 168、および267ppmのPergaprop 7.5PP(全てppmw)と共に、実施例1(重合した)ポリマー粉末の一部を押し出した。 A portion of the polymer powder from Example 1 (polymerized) was extruded with 1000 ppm calcium stearate, 800 ppm Irganox 1010, 1600 ppm Irgafos 168, and 267 ppm Pergaprop 7.5PP (all ppmw).
実施例1と同じ押出装置および条件を用いた。
実施例4
The same extrusion equipment and conditions as in Example 1 were used.
Example 4
1000ppmのステアリン酸カルシウム、800ppmのIrganox 1010、1600ppmのIrgafos 168、および400ppmのPergaprop 7.5PP(全てppmw)と共に、実施例1(重合した)ポリマー粉末の一部を押し出した。 A portion of the polymer powder from Example 1 (polymerized) was extruded with 1000 ppm calcium stearate, 800 ppm Irganox 1010, 1600 ppm Irgafos 168, and 400 ppm Pergaprop 7.5PP (all ppmw).
実施例1と同じ押出装置および条件を用いた。 The same extrusion equipment and conditions were used as in Example 1.
ポリマーデータを表1に報告する。
実施例5
The polymer data is reported in Table 1.
Example 5
1000ppmのステアリン酸カルシウム、800ppmのIrganox 1010、1600ppmのIrgafos 168、および533ppmのPergaprop 7.5PP(全てppmw)と共に、実施例1(重合した)ポリマー粉末の一部を押し出した。 A portion of the polymer powder from Example 1 (polymerized) was extruded with 1000 ppm calcium stearate, 800 ppm Irganox 1010, 1600 ppm Irgafos 168, and 533 ppm Pergaprop 7.5PP (all ppmw).
実施例1と同じ押出装置および条件を用いた。 The same extrusion equipment and conditions were used as in Example 1.
ポリマーデータを表1に報告する。
実施例6
The polymer data is reported in Table 1.
Example 6
1000ppmのステアリン酸カルシウム、800ppmのIrganox 1010、1600ppmのIrgafos 168、および800ppmのPergaprop 7.5PP(全てppmw)と共に、実施例1(重合した)ポリマー粉末の一部を押し出した。 A portion of the polymer powder from Example 1 (polymerized) was extruded with 1000 ppm calcium stearate, 800 ppm Irganox 1010, 1600 ppm Irgafos 168, and 800 ppm Pergaprop 7.5PP (all ppmw).
実施例1と同じ押出装置および条件を用いた。 The same extrusion equipment and conditions were used as in Example 1.
ポリマーデータを表1に報告する。
表1
Table 1
注:C2H4 =エチレン;C6H12 =ヘキセン;*2% Arkopal N100 水溶液
Note: C2H4 = ethylene ; C6H12 = hexene ; *2% Arkopal N100 aqueous solution
Claims (16)
1)MIF/MIE比が125より大きく、好ましくは130以上であり、より好ましくは132以上であり、特に、125より大きく180以下、または、130より大きく180以下、または、132より大きく180以下であり、ここで、MIFは、荷重21.60kg、190℃でのメルトフロー指数であり、MIEは、荷重2.16kg、190℃でのメルトフロー指数であり、共に、ISO 1133-1 2012-03に従って決定されること、
2)MIFが20~40g/10分、好ましくは25~35g/10分、より好ましくは25~34g/10分であること、
3)密度が0.948~0.960g/cm3、特に、0.950~0.958g/cm3であり、ISO 1183-1:2012に従い、23℃で測定されること、
4)ER値が5~10、好ましくは5.2~9であること、
ここで、ERは次のように計算され、
ER=(1.781*10-3)*G’
ここで、G’’=5,000dyn/cm2の値,
ここで、
G’=貯蔵弾性率、
G’’=損失弾性率であり、
G’とG’’は共に、190℃の温度において、プレート-プレート回転レオメーターにて、動的振動せん断により測定されること、の特徴を有する、前記ポリエチレン組成物。 1. A polyethylene composition comprising:
1) the MIF/MIE ratio is greater than 125, preferably 130 or greater, more preferably 132 or greater, and in particular greater than 125 and 180 or less, or greater than 130 and 180 or less, or greater than 132 and 180 or less, where MIF is the melt flow index at 190°C under a load of 21.60 kg, and MIE is the melt flow index at 190°C under a load of 2.16 kg, both determined in accordance with ISO 1133-1 2012-03;
2) MIF is 20 to 40 g/10 min, preferably 25 to 35 g/10 min, more preferably 25 to 34 g/10 min;
3) a density of 0.948 to 0.960 g/cm 3 , in particular 0.950 to 0.958 g/cm 3 , measured at 23°C according to ISO 1183-1:2012;
4) The ER value is 5 to 10, preferably 5.2 to 9;
where ER is calculated as follows:
ER=(1.781* 10-3 )*G'
where G'' = 5,000 dyn/ cm2 ,
where:
G' = storage modulus,
G'' = loss modulus;
The polyethylene composition, wherein G' and G'' are both measured by dynamic oscillatory shear in a plate-plate rotational rheometer at a temperature of 190°C.
2I)MIFが30~50g/10分、好ましくは35~45g/10分であること、
3I)密度が0.948~0.960g/cm3、特に0.950~0.958g/cm3であること、
4I)ER値が2~5、好ましくは2~4.5であること、の追加的な特徴を有する、請求項2に記載のポリエチレン組成物。 The precursor polyethylene composition (I) is
2 I ) MIF is 30 to 50 g/10 min, preferably 35 to 45 g/10 min;
3 I ) density is 0.948 to 0.960 g/cm 3 , particularly 0.950 to 0.958 g/cm 3 ;
4 I ) ER value of 2 to 5, preferably 2 to 4.5.
A)30~70重量%、好ましくは40~60重量%のエチレンホモポリマーまたはコポリマー(ホモポリマーが好ましい)であって、密度が0.960g/cm3以上であり、ISO 1333に従うと、荷重2.16kg、190℃でのメルトフロー指数MIEが40g/10分以上、好ましくは50g/10分以上であるものと、
B)30~70重量%、好ましくは40~60重量%のエチレンコポリマーであって、A)のMIE値より小さい、好ましくは0.5g/10分未満のMIE値を有するものと、を含む、請求項2に記載のポリエチレン組成物。 The precursor polyethylene composition (I) is
A) 30 to 70% by weight, preferably 40 to 60% by weight, of an ethylene homopolymer or copolymer (homopolymer is preferred), having a density of at least 0.960 g/cm 3 and a melt flow index MIE according to ISO 1333 at 190°C under a load of 2.16 kg of at least 40 g/10 min, preferably at least 50 g/10 min;
3. The polyethylene composition according to claim 2, comprising: B) 30 to 70 wt. %, preferably 40 to 60 wt. % of an ethylene copolymer having an MIE value less than that of A), preferably less than 0.5 g/10 min.
A)Ti、Mg、塩素、ならびに、脂肪族モノカルボン酸のエステル(EAA)から選択される1つの内部電子供与体EDと、環状エーテル(CE)から選択される別の内部供与体EDIとを、EAA/CEモル比が、0.02~20未満となるような量で含む、固体触媒成分、
B)有機アルミニウム化合物、および任意選択で、
C)外部電子供与体化合物、による反応の生成物を含む、請求項5に記載のポリエチレン組成物。 The Ziegler-Natta polymerization catalyst
A) a solid catalyst component comprising Ti, Mg, chlorine, and one internal electron donor ED selected from esters of aliphatic monocarboxylic acids (EAA) and another internal donor ED I selected from cyclic ethers (CE), in amounts such that the EAA/CE molar ratio is from 0.02 to less than 20;
B) an organoaluminum compound, and optionally
C) an external electron donor compound.
-スウェル比が160%以上、特に160%~200%であること、
-FNCT 6 MPa/50℃が40時間以上、特に40~100時間であること、
-コモノマーの含有量が、前記組成物の総重量に対して1.7重量%以下、特に0.1~1.7重量%であること、
-MIPが0.3g/10分以上、より好ましくは0.5g/10分以上、特に0.3~4g/10分、または0.5~4g/10分であり、ここで、MIPは、ISO 1133-1 2012-03に従い測定した、荷重5kg、190℃でのメルトフロー指数であること、
-MIF/MIEとERの間である、(MIF/MIE)ER比が、26以下、より好ましくは25.5以下、特に26~15、または25.5~15、または26~20、または25.5~20であること、
-長鎖分岐指数LCBIが、0.55以下、より好ましくは0.60以下であり、上限値はいずれの場合も好ましくは0.95であり、
ここで、LCBIは、GPC-MALLSによって測定した、回転Rgの測定平均2乗半径の、1,000,000g/molのモル重量において同じ分子量を有する直鎖PEに対する回転の平均2乗半径に対する比率であること、
-η0.02が、56,000Pa.s以上、特に56,000~80,000Pa.sであり、
ここで、η0.02は、0.02rad/秒の適用角周波数で、動的振動せん断モードの下で、平行プレート(または、いわゆるプレート-プレート)レオメーターで190℃の温度で測定した、溶融物の複素粘度であること、
-比(η0.02/1000)/LCBI、すなわちη0.02を1000で割った値とLCBIとの間の値が85~150、好ましくは90~130であること、
-HMWcopo指数が0.5~5、特に0.5~3.5であり、
ここで、前記HMWcopo指数は次の式に従って決定され、
HMWcopo = (η0.02 x tmaxDSC)/(10^5)
ここで、tmaxDSCは、静止条件下、124℃の温度、等温モードで示差走査熱量計DSCにより測定された結晶化の熱流最大値(mW単位)に到達するのに必要な時間(最大結晶化速度に到達するまでの時間、t1/2結晶半減期に相当)であり、分単位であること、の追加的な特徴の少なくとも1つを有する、請求項1に記載のポリエチレン組成物。 The polyethylene composition is
a swell ratio of 160% or more, in particular 160% to 200%;
- FNCT 6 MPa/50°C for 40 hours or more, in particular 40 to 100 hours;
the comonomer content is less than or equal to 1.7% by weight, in particular between 0.1 and 1.7% by weight, relative to the total weight of the composition;
- MIP is at least 0.3 g/10 min, more preferably at least 0.5 g/10 min, in particular between 0.3 and 4 g/10 min, or between 0.5 and 4 g/10 min, where MIP is the melt flow index measured according to ISO 1133-1 2012-03 at 190°C under a load of 5 kg;
a (MIF/MIE)ER ratio between MIF/MIE and ER of 26 or less, more preferably 25.5 or less, in particular 26-15, or 25.5-15, or 26-20, or 25.5-20;
a long chain branching index LCBI of not more than 0.55, more preferably not more than 0.60, the upper limit being preferably 0.95 in each case;
where LCBI is the ratio of the measured mean square radius of gyration Rg to the mean square radius of gyration for linear PE of the same molecular weight at a molar weight of 1,000,000 g/mol, as measured by GPC-MALLS;
-η 0.02 is 56,000 Pa s or more, particularly 56,000 to 80,000 Pa s;
where η 0.02 is the complex viscosity of the melt measured at a temperature of 190 ° C. in a parallel plate (or so-called plate-plate) rheometer under dynamic oscillatory shear mode with an applied angular frequency of 0.02 rad/s;
the ratio (η 0.02 /1000)/LCBI, i.e. the value between η 0.02 divided by 1000 and LCBI, is between 85 and 150, preferably between 90 and 130;
an HMWcopo index of 0.5 to 5, in particular 0.5 to 3.5,
wherein the HMWcopo index is determined according to the following formula:
HMWcopo = (η 0.02 x t maxDSC )/(10^5)
2. The polyethylene composition according to claim 1, having at least one of the following additional characteristics: tmaxDSC is the time required to reach the maximum heat flow of crystallization (in mW) measured by differential scanning calorimetry (DSC) in isothermal mode at a temperature of 124°C under quiescent conditions (time to reach the maximum crystallization rate, equivalent to t½ crystalline half-life), expressed in minutes.
2I)MIFが30~50g/10分、好ましくは35~45g/10分であること、
3I)密度が0.948~0.960g/cm3、特に0.950~0.958g/cm3であること、
4I)ER値が2~5、好ましくは2~4.5であること、の追加的な特徴を有する、請求項9に記載のプロセス。 The precursor polyethylene composition (I) is
2 I ) MIF is 30 to 50 g/10 min, preferably 35 to 45 g/10 min;
3 I ) density is 0.948 to 0.960 g/cm 3 , particularly 0.950 to 0.958 g/cm 3 ;
4 I ) A process according to claim 9, with the additional feature that the ER value is between 2 and 5, preferably between 2 and 4.5.
16. An article of manufacture according to claim 15 in the form of a blow-molded article, in particular handleware.
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