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JP5074013B2 - ブロック共重合体又は該共重合体を含有する熱可塑性樹脂組成物及びそれらの製造方法 - Google Patents

ブロック共重合体又は該共重合体を含有する熱可塑性樹脂組成物及びそれらの製造方法 Download PDF

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JP5074013B2 JP2006326122A JP2006326122A JP5074013B2 JP 5074013 B2 JP5074013 B2 JP 5074013B2 JP 2006326122 A JP2006326122 A JP 2006326122A JP 2006326122 A JP2006326122 A JP 2006326122A JP 5074013 B2 JP5074013 B2 JP 5074013B2
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Description

本発明は、末端不飽和ポリオレフインと末端飽和のポリオレフインとの組み合わせにおいて、末端不飽和ポリオレフインを金属化して得た金属化ポリオレフインと、アニオン重合性単量体とを反応させ、末端不飽和ポリオレフインにアニオン重合性単量体連鎖を形成するブロック共重合体又は該共重合体を含有する熱可塑性樹脂組成物の製造方法、該製造方法で得られた共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物に関する。
従来より、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンを、不飽和カルボン酸あるいはその酸無水物などによってグラフト変性したオレフィン系重合体は、各種樹脂の改質剤や接着性付与剤などとして利用されている。
これらの改質剤は、グラフト変性量の向上、グラフト構造の制御性を高めることにより、接着、相溶性などの性能をより一層、向上できると期待されている。
一方、メタロセン系触媒を用いて得られる低規則性ポリオレフインは、低規則性であるため、柔軟性やオレフイン系樹脂などへの混和性に優れるが、更に、極性基を付与することによって、接着性や異種樹脂との複合化などへの用途展開が期待されている。
アルキルリチウム単独又はエーテル類やアミン類の共存下で、炭化水素を金属化し、各種求核性試薬との反応に用いることは有機金属合成の分野で一般的に行われてきた。
この技術を、ポリマーの変性やグラフト重合に適用した例がある。
金属化する反応点を形成するために、α−オレフインと1−アルケニルモノマーを共重合し、1−アルケニルモノマー残基を金属化し、グラフト共重合体を製造する方法が知られているが(例えば、特許文献1参照)、共重合プロセスを含むため煩雑である。
また、アルキルスチレンポリマー中の第1ベンジル炭素原子にエチレン性不飽和官能基を導入する方法が知られており(例えば、特許文献2参照)、アルカリ金属アルコキシド及びアルキルリチウム化合物で金属化した後、アルケニルシランを添加して官能基を導入することができるが、グラフト反応点を共重合により確保するため、製造プロセスが煩雑である。
更に、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体(EPDM)のグラフト重合反応において、EPDMの主鎖に存在する炭素−炭素不飽和結合のアリル部位をリチウム化し、アニオン重合性モノマーをグラフト重合する方法が知られている(例えば、特許文献3〜5参照)。
上記のように、従来技術は、金属化する部位としては、ポリマー側鎖の炭素−珪素結合部位、共重合モノマーの炭素−炭素不飽和結合部位、パラメチルスチレン残基のメチル基などであり、主鎖はジオレフイン由来の炭素−炭素不飽和結合部位である。
従って、末端不飽和基を金属化し、ブロック共重合体を製造する方法は知られていない。
特表平10−512916号公報 特表2001−506311号公報 米国特許明細書第4761546号公報 米国特許明細書第4786689号公報 米国特許明細書第4794145号公報
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、ポリオレフィンの改質剤、異種材料間の分散性向上剤、相溶化剤などとして有用なポリオレフィン系ブロック共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物、及びそれらを効果的に製造する方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、末端不飽和ポリオレフインと末端飽和のポリオレフインとの組み合わせにおいて、末端不飽和ポリオレフインを金属化して得た金属化ポリオレフインと、アニオン重合性単量体とを反応させ、末端不飽和ポリオレフインにアニオン重合性単量体連鎖を形成することにより、その目的を達成し得ることを見出した。
本発明はかかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、
1.末端不飽和ポリオレフイン20〜100質量%と末端飽和のポリオレフイン0〜80質量%との組み合わせにおいて、末端不飽和ポリオレフインを金属化して得た金属化ポリオレフインと、少なくとも一種のアニオン重合性単量体とを反応させ、末端不飽和ポリオレフインにアニオン重合性単量体連鎖を形成することを特徴とするブロック共重合体又は該共重合体を含有する熱可塑性樹脂組成物の製造方法、
2.末端不飽和ポリオレフインが、下記の(1)〜(4)を満足する上記1に記載のブロック共重合体又は該共重合体を含有する熱可塑性樹脂組成物の製造方法
(1)炭素数2〜28のα−オレフインから選ばれる一種の単独重合体又は二種以上の共重合体であり
(2)末端不飽和基を一分子当たり0.5〜1.0個有し、
(3)分子量分布(Mw/Mn)が4以下
(4)デカリン中、135℃において測定した極限粘度〔η〕が0.01〜2.5dl/g
3.アニオン重合性単量体が、アクリル酸誘導体、メタクリル酸誘導体、スチレン誘導体、ジエン誘導体から選ばれる上記1又は2に記載のブロック共重合体又は該共重合体を含有する熱可塑性樹脂組成物の製造方法、
4.末端不飽和基が、ビニリデン基である上記1〜3のいずれかに記載のブロック共重合体又は該共重合体を含有する熱可塑性樹脂組成物の製造方法、
5.末端不飽和ポリオレフインが、プロピレン単独重合体、あるいはプロピレン90質量%以上とエチレン及び炭素数4〜28のα−オレフインから選ばれる一種以上10質量%以下とのプロピレン系共重合体であり、下記の(a)〜(c)を満足する上記1〜4のいずれかに記載のブロック共重合体又は該共重合体を含有する熱可塑性樹脂組成物の製造方法、
(a)メソペンタッド分率〔mmmm〕が30〜80モル%
(b)ラセミメソラセミメソ分率〔rmrm〕>2.5モル%
(c)示差走査型熱量計(DSC)で観測される融点(Tm、単位:℃)とメソペンタッド分率〔mmmm〕とが下記の関係を満たす。
1.76〔mmmm〕−25.0≦Tm≦1.76〔mmmm〕+5.0
6.末端不飽和ポリオレフインが、ブテン単独重合体、又は1−ブテン90質量%以上とエチレン、プロピレン及び炭素数5〜28のオレフインから選ばれる一種以上10質量%以下とのブテン系共重合体であり、メソペンタッド分率〔mmmm〕が20〜90モル%の範囲にある上記1〜4のいずれかに記載のブロック共重合体又は該共重合体を含有する熱可塑性樹脂組成物の製造方法、
7.プロピレン単独重合体、あるいはプロピレン90質量%以上とエチレン及び炭素数4〜28のα−オレフインから選ばれる一種以上10重量%以下とのプロピレン系共重合体を含有し、かつ下記の(a)及び(b)を満足するプロピレン重合部位が、アニオン重合性単量体としてアクリル酸誘導体、メタクリル酸誘導体、スチレン誘導体及びジエン誘導体から選ばれる一種以上からなる連鎖とブロック結合した、下記の(5)〜(7)を満足するブロック共重合体。
(a)メソペンタッド分率〔mmmm〕が30〜80モル%
(b)ラセミメソラセミメソ分率〔rmrm〕>2.5モル%
(5)ブロック率が2〜100質量%
(6)重量平均分子量が2,000〜500,000
(7)分子量分布(Mw/Mn)が1.5〜4
8.ブテン単独重合体、又は1−ブテン90質量%以上とエチレン、プロピレン及び炭素数5〜28のオレフインから選ばれる一種以上10質量%以下とのブテン系共重合体を含有し、メソペンタッド分率〔mmmm〕が20〜90モル%の範囲にあるブテン重合部位が、アニオン重合性単量体としてアクリル酸誘導体、メタアクリル酸誘導体、スチレン誘導体及びジエン誘導体から選ばれる一種以上からなる連鎖とブロック結合した、下記の(5)〜(7)を満足するブロック共重合体。
(5)ブロック率が2〜100質量%
(6)重量平均分子量が2,000〜500,000
(7)分子量分布(Mw/Mn)が1.5〜4
9.上記1〜6のいずれかに記載の製造方法によって得られたブロック共重合体又は該共重合体を含有する熱可塑性樹脂組成物
を提供するものである。
本発明によれば、末端不飽和ポリオレフインを用いることにより、架橋構造などの不規則構造を含まず、末端不飽和ポリオレフインにアニオン重合性単量体連鎖を形成したブロック共重合体又は該共重合体を含有する熱可塑性樹脂組成物を低温で製造することができる。
従って、該共重合体又は該共重合体を含有する熱可塑性樹脂組成物は、架橋構造などの不規則構造を含まず、広範なアニオン重合性単量体(例えば、極性モノマー種)成分を含み、該単量体の含有量が高いため、少量の使用で接着性や相溶性を発現し、一分子中にポリオレフイン連鎖とアニオン重合性単量体連鎖(例えば、極性モノマー連鎖)が存在するため、異種材料間の分散効果、相溶化効果に優れている。
本発明に用いる末端不飽和ポリオレフィンは、炭素数2〜28のα−オレフインから選ばれる一種の単独重合体又は二種以上の共重合体である。
炭素数2〜28のα−オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチルペンテン−1、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセン及び1−イコセンなどが挙げられる。
末端不飽和ポリオレフィンとしては、詳細には、エチレン、プロピレン、1−ブテン及び炭素数5〜28のα−オレフインから選ばれる一種の単独重合体又は二種以上の共重合体、エチレン90〜100質量%含有するエチレン系重合体、炭素数5〜28のα−オレフインから選ばれるα−オレフインを90〜100質量%含有するα−オレフイン系重合体、プロピレン単独重合体、あるいはプロピレン90質量%以上とエチレン及び炭素数4〜28のα−オレフインから選ばれる一種以上10質量%以下とのプロピレン系共重合体、ブテン単独重合体、又は1−ブテン90質量%以上とエチレン、プロピレン及び炭素数5〜28のオレフインから選ばれる一種以上10質量%以下とのブテン系共重合体などが挙げられる。
プロピレン系共重合体は、好ましくは、プロピレン95質量%以上とエチレン及び炭素数4〜28のα−オレフインから選ばれる一種以上5質量%以下とのプロピレン系共重合体である。
また、ブテン系共重合体としては、好ましくは、1−ブテン95質量%以上とエチレン、プロピレン及び炭素数5〜28のα−オレフインから選ばれる一種以上5質量%以下とのブテン系共重合体である。
上記末端不飽和ポリオレフィンは、末端不飽和基を一分子当たり、0.5〜1.0個、好ましくは0.6〜1.0個、より好ましくは0.65〜1.0個、更に好ましくは0.7〜1.0個有する。
末端不飽和基が0.5個以上では不飽和基の濃度が高く、ブロック共重合体の生成効率が上昇する。
末端不飽和基としては、ビニデン基が好ましく、末端不飽和基に占めるビニリデン基は、通常、0.5〜1.0個、好ましくは0.6〜1.0個、より好ましくは0.7〜1.0個、更に好ましくは0.8〜1.0個である。
上記末端不飽和基の測定は、一般的には、赤外線吸収スペクトル法、核磁気共鳴スペクトル法、臭素化法などが用いられ、何れの方法によっても測定することができる。
赤外線吸収スペクトル法は「新版 高分子分析ハンドブック 、日本分析化学会、高分子分析研究懇談会編」に記載された方法に準拠して行うことができる。
それによれば、赤外線吸収スペクトル法による末端不飽和基としては、ビニル基、ビニリデン基、トランス(ビニレン)基などがの不飽和基は、それぞれ赤外線吸収スペクトルの910cm-1、888cm-1、963cm-1の吸収から定量することができる。
また、核磁気共鳴スペクトル法によるビニリデン不飽和基の定量は、次のようにして行う。
末端不飽和基としてのビニリデン基の個数は、常法に従った1H−NMRの測定により求められる。
1H−NMR測定から得られたδ4.8〜4.6(2H)に出現するビニリデン基に基づいて、定法によりビニリデン基の含有量(C)(モル%)を算出する。
更に、ゲルパーミエイションクロマトグラフィ(GPC)より求めた数平均分子量(Mn)とモノマー分子量(M)から、次式によって一分子当たりのビニリデン基の個数を算出する。
一分子当たりの末端ビニリデン基(個)=(Mn/M)×(C/100)
上記末端不飽和ポリオレフィンは、分子量分布(Mw/Mn)が、4以下、好ましくは3.5以下、より好ましくは3以下、更に好ましくは2.5以下である。
分子量分布は狭いほど好ましく、これは、本発明のブロック共重合体又は該共重合体を含有する熱可塑性樹脂組成物において、末端不飽和ポリオレフインが連鎖を形成するため、連鎖長にばらつきが少なく、構造が制御されたブロック共重合体が生成するからである。
分子量分布(Mw/Mn)は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)法により、下記の装置及び条件で、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)測定することにより求めることができる。
GPC測定装置
検出器 :液体クロマトグラフィー用RI検出器 ウオーターズ 150C
カラム :TOSO GMHHR−H(S)HT
測定条件
溶媒 :1,2,4−トリクロロベンゼン
測定温度 :145℃
流速 :1.0ml/分
試料濃度 :0.3質量%
重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)はポリスチレン換算分子量を対応するポリマーの分子量に換算するため、Mark−Houwink−桜田の式の定数K及びaを用いてUniversal Calibration法により求めた。
具体的には、「サイズ排除クロマトグラフィー、森定雄著、P67〜69、1992年、共立出版」に記載の方法によって決定した。
なお、K及びαは、「Polymer Handbook、John Wiley&Sons,Inc.」に記載されている。
また、新たに算出する絶対分子量に対する極限粘度の関係から定法によって決定することができる。
上記末端不飽和ポリオレフィンは、デカリン中、135℃において測定した極限粘度〔η〕が0.01〜2.5dl/g程度、好ましくは0.05〜2.5、より好ましくは0.05〜2.0、更に好ましくは0.1〜2.0、最も好ましく0.15〜1.8dl/gである。
極限粘度〔η〕が上記範囲内であると、ブロック共重合体のポリオレフイン連鎖長が十分であり、相溶化などの機能を十分に発揮し、ブロック重合の際、末端不飽和基の濃度が高いためブロック共重合性が上昇する。
極限粘度[η]は、135℃のデカリン中、ウベローデ型粘度計で還元粘度(ηSP/c)を測定し、下記一般式(ハギンスの式)を用いて算出する。
ηSP/c=[η]+K[η]2
ηSP/c(dl/g):還元粘度
[η](dl/g):極限粘度
c(g/dl):ポリマー濃度
K=0.35(ハギンス定数)
末端不飽和ポリオレフインが、プロピレン単独重合体、あるいはプロピレン90質量%以上とエチレン及び炭素数4〜28のα−オレフインから選ばれる一種以上10質量%以下とのプロピレン系共重合体(以下、プロピレン系重合体と呼称することがある)の場合、下記の(a)〜(c)を満足することが好ましい。
(a)メソペンタッド分率〔mmmm〕が30〜80モル%
(b)ラセミメソラセミメソ分率〔rmrm〕>2.5モル%
(c)示差走査型熱量計(DSC)で観測される融点(Tm、単位:℃)とメソペンタッド分率〔mmmm〕とが下記の関係を満たす。
1.76〔mmmm〕−25.0≦Tm≦1.76〔mmmm〕+5.0
上記メソペンタッド分率〔mmmm〕は、好ましくは30〜75モル%、より好ましくは32〜70モル%である。
メソペンタッド分率が30モル%以上であると、プロピレン系重合体が結晶性のものとなるので、耐熱性を示し、80モル%以下であると、プロピレン系重合体が適度に軟質となるので、溶媒への溶解性が良好となり、溶液反応などへ広く適用することができる。
上記メソペンタッド分率〔mmmm〕、後述するラセミペンタッド分率〔rrrr〕及びラセミメソラセミメソ分率〔rmrm〕は、エイ・ザンベリ(A.Zambelli)などにより「Macromolecules,6,925(1973)」で提案された方法に準拠し、13C−NMRスペクトルのメチル基のシグナルにより測定されるポリプロピレン分子鎖中のペンタッド単位でのメソ分率、ラセミ分率及びラセミメソラセミメソ分率である。
メソペンタッド分率〔mmmm〕が大きくなると、立体規則性が高くなる。
なお、13C−NMRスペクトルの測定は、エイ・ザンベリ(A.Zambelli)などにより「Macromolecules,8,687(1975)」で提案されたピークの帰属に従い、下記の装置及び条件にて行うことができる。
また、後述するメソトリアッド分率〔mm〕、ラセミトリアッド分率〔rr〕及びメソラセミ分率〔mr〕も上記方法により算出した。
装置:日本電子(株)製JNM−EX400型13C−NMR装置
方法:プロトン完全デカップリング法
濃度:220mg/ml
溶媒:1,2,4−トリクロロベンゼンと重ベンゼンの90:10(容量比)混合溶媒
温度:130℃
パルス幅:45°
パルス繰り返し時間:4秒
積算:10000回
<計算式>
M=(m/S)×100
R=(γ/S)×100
S=Pββ+Pαβ+Pαγ
S:全プロピレン単位の側鎖メチル炭素原子のシグナル強度
Pββ:19.8〜22.5ppm
Pαβ:18.0〜17.5ppm
Pαγ:17.5〜17.1ppm
γ:ラセミペンタッド連鎖:20.7〜20.3ppm
m:メソペンタッド連鎖 :21.7〜22.5ppm
上記プロピレン系重合体のラセミメソラセミメソ分率〔rmrm〕が2.5モル%を超えると、ランダム性が増加し、透明性が更に向上する。
また、示差走査型熱量計(DSC)で観測される融点(Tm、単位:℃)とメソペンタッド分率〔mmmm〕との上記関係式は、好ましくは
1.76〔mmmm〕−20.0≦Tm≦1.76〔mmmm〕+3.0
より好ましくは
1.76〔mmmm〕−15.0≦Tm≦1.76〔mmmm〕+2.0
である。
融点(Tm)が(1.76〔mmmm〕+5.0)を超える場合は、部分的に高い立体規則性部位と、立体規則性を持たない部位が存在することを示す。
また、融点(Tm)が(1.76〔mmmm〕−25.0)に達しない場合、耐熱性が十分ではないおそれがある。
なお、上記メソペンタッド分率〔mmmm〕は、平均値として測定されるものであり、メソペンタッド分率分布が広い場合と狭い場合とでは明確に区別することはできないが、融点(Tm)との関係を特定範囲に限定することによって、好ましい均一性の高い反応性のプロピレン系重合体を規定することができる。
上記融点(Tm)は、DSC測定により求める。
すなわち、示差走査型熱量計(パーキン・エルマー社製、DSC−7)を用い、試料10mgを窒素雰囲気下220℃で3分間溶融した後、10℃/分で−40℃まで降温する。
更に、−40℃で3分間保持した後、10℃/分で昇温させることにより得られた融解吸熱カーブの最も高温側に観測されるピークのピークトップが融点(Tm)である。
上記プロピレン系重合体は、更に、下記の(d)〜(f)を満足することが好ましい。
(d)〔rrrr〕/(1−〔mmmm〕)≦0.1
上記関係を満足すると、べたつきが抑制される。
(e)〔mm〕×〔rr〕/〔mr〕2≦2.0
上記〔mm〕×〔rr〕/〔mr〕2の値が2.0以下であると、透明性の低下が抑制され、柔軟性と弾性回復率のバランスが良好となる。
〔mm〕×〔rr〕/〔mr〕2は、好ましくは1.8〜0.5、より好ましくは1.5〜0.5の範囲である。
(f)昇温クロマトグラフィーにおける25℃以下で溶出する成分量(W25)が20〜100質量%である。
上記昇温クロマトグラフィーにおける25℃以下で溶出するプロピレン系重合体の成分量(W25)は、好ましくは30〜100質量%、より好ましくは50〜100質量%である。
W25は、プロピレン系重合体が軟質であるか否かを表す指標であり、この値が小さくなると、弾性率の高い成分が多くなったり、メソペンタッド分率〔mmmm〕の不均一さが広がる。
上記プロピレン系重合体においては、W25が20質量%以上であると、柔軟性が保たれる。
なお、W25とは、以下のような操作法、装置構成及び測定条件の昇温クロマトグラフィにより測定して求めた溶出曲線におけるTREF(昇温溶出分別)のカラム温度25℃において充填剤に吸着されないで溶出する成分の量(質量%)である。
(1)操作法
試料溶液を温度135℃に調節したTREFカラムに導入し、次いで降温速度5℃/時間にて徐々に0℃まで降温し、30分間ホールドし、試料を充填剤表面に結晶化させる。
その後、昇温速度40℃/時間にてカラムを135℃まで昇温し、溶出曲線を得る。
(2)装置構成
TREFカラム :GLサイエンス社製 シリカゲルカラム(4.6φ×150mm)
フローセル :GLサイエンス社製 光路長1mm KBrセル
送液ポンプ :センシュウ科学社製 SSC−3100ポンプ
バルブオーブン :GLサイエンス社製 MODEL554オーブン(高温型)
TREFオーブン:GLサイエンス社製
二系列温調器 :理学工業社製 REX−C100温調器
検出器 :液体クロマトグラフィー用赤外検出器 FOXBORO社製 MIRAN 1A CVF
10方バルブ :バルコ社製 電動バルブ
ループ :バルコ社製 500μlループ
(3)測定条件
溶媒 :o−ジクロロベンゼン
試料濃度 :7.5g/L
注入量 :500μl
ポンプ流量 :2.0ml/分
検出波数 :3.41μm
カラム充填剤 :クロモソルブP(30〜60メッシュ)
カラム温度分布 :±0.2℃以内
末端不飽和ポリオレフインが、ブテン単独重合体、又は1−ブテン90質量%以上とエチレン、プロピレン及び炭素数5〜28のオレフインから選ばれる一種以上10質量%以下とのブテン系共重合体(以下、ブテン系重合体と呼称することがある)の場合、メソペンタッド分率〔mmmm〕は20〜90モル%の範囲にあることが好ましい。
このメソペンタッド分率〔mmmm〕は、より好ましくは30〜85モル%、更に好ましくは30〜80モル%である。
メソペンタッド分率が上記範囲内であると、透明性が良好で、柔軟性の低下、低温ヒートシール性の低下、ホットタック性の低下が抑制される。
上記ブテン系重合体のメソペンタッド分率〔mmmm〕は、朝倉らにより報告された「Polymer Journal,16,717(1984)」、J.Randallらにより報告された「Macromol.Chem.Phys.,C29,201(1989)」及びV.Busicoらにより報告された「Macromol.Chem.Phys.,198,1257(1997)」で提案された方法に準拠して求めた。
すなわち、13C核磁気共鳴スペクトルを用いてメチレン基、メチン基のシグナルを測定し、ポリ(1−ブテン)分子中のメソペンタッド分率を求めた。
後述する立体規則性指数{〔mmmm〕/〔mmrr〕+〔rmmr〕}は、上記方法により、メソペンタッド分率〔mmmm〕、メソメソラセミラセミ分率〔mmrr〕及びラセミメソメソラセミ分率〔rmmr〕を測定した値から算出した。
13C核磁気共鳴スペクトルの測定は、下記の装置及び条件にて行った。
装置:日本電子(株)製JNM−EX400型13C−NMR装置
方法:プロトン完全デカップリング法
濃度:230mg/ml
溶媒:1,2,4−トリクロロベンゼンと重ベンゼンの90:10(容量比)混合溶媒
温度:130℃
パルス幅:45°
パルス繰り返し時間:4秒
積算:10000回
上記ブテン系重合体は、更に下記(g)及び(h)を満足することが好ましい。
(g)示差走査型熱量計(DSC)による融点(Tm)が観測されないか又は融点(Tm)が0〜100℃の結晶性樹脂である。
ブテン系重合体において、融点(Tm)が観測される場合、この融点は0〜80℃であることが好ましい。
なお、融点は、上述した測定法により求める。
(h){〔mmmm〕/〔mmrr〕+〔rmmr〕}≦20
上記立体規則性指数{〔mmmm〕/〔mmrr〕+〔rmmr〕}が20以下であると、柔軟性、低温ヒートシール性及びホットタック性の低下が抑制される。
この立体規則性指数は、好ましくは18以下、より好ましくは15以下である。
本発明の末端不飽和ポリオレフインは、メタロセン触媒により製造されるものが好ましい。
メタロセン触媒としては、(A)シクロペンタジエニル基、置換シクロペンタジエニル基、インデニル基、置換インデニル基などを有する周期律表第3〜10の金属元素からなる遷移金属化合物と(B)遷移金属化合物と反応してイオン性の錯体を形成しうる化合物を含む触媒であって、末端不飽和基を生成することのできる触媒が挙げられる。
遷移金属化合物としては、ジルコノセンクロリド、ペンタメチルシクロペンタジエニルジルコニウムジクロリドなどのビスシクロペンタジエニル配位子からなる化合物、エチレンビスインデニルジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン−ビス−[2−メチル−4−フェニルインデニル]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン−ビス−[2−メチル−4,5−ベンゾインデニル]ジルコニウムジクロリドなどの架橋インデニル配位子からなる化合物、ペンタメチルシクロペンタジエニルトリメトキシチタニウム、ペンタメチルシクロペンタジエニルトリクロルチタニウムなどのモノシクロペンタジエニル配位子からなる化合物、ジクロロ[ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(2,4−ジメチル−4H−1−アズレニル)]ハフニウム、ジクロロ[ジメチルゲルミレン(シクロペンタジエニル)(2,4−ジメチル−4H−1−アズレニル)]ハフニウム、ジクロロ[ジメチルシリレン(2−メチル−1−インデニル)(2,4−ジメチル−4H−1−アズレニル)]ハフニウムなどのアズレニウム配位子からなる化合物が挙げられる。
更に、下記一般式(I)で表される二重架橋遷移金属化合物が挙げられる。
Figure 0005074013
上記一般式(I)において、Mは周期律表第3〜10族の金属元素を示し、具体例としてはチタン,ジルコニウム,ハフニウム,イットリウム,バナジウム,クロム,マンガン,ニッケル,コバルト,パラジウム及びランタノイド系金属などが挙げられる。
これらの中ではオレフィン重合活性などの点からチタン,ジルコニウム及びハフニウムが好適であり、末端ビニリデン基の収率及び触媒活性の点から、ジルコニウムが最も好適である。
1及びE2はそれぞれ、置換シクロペンタジエニル基,インデニル基,置換インデニル基,ヘテロシクロペンタジエニル基,置換ヘテロシクロペンタジエニル基,アミド基(−N<),ホスフィン基(−P<),炭化水素基〔>CR−,>C<〕及びケイ素含有基〔>SiR−,>Si<〕(但し、Rは水素又は炭素数1〜20の炭化水素基あるいはヘテロ原子含有基である)の中から選ばれた配位子を示し、A1及びA2を介して架橋構造を形成している。E1及びE2は互いに同一でも異なっていてもよい。
このE1及びE2としては、シクロペンタジエニル基、置換シクロペンタジエニル基,インデニル基及び置換インデニル基が好ましく、E1及びE2のうちの少なくとも一つは、シクロペンタジエニル基、置換シクロペンタジエニル基、インデニル基又は置換インデニル基である。
Xはσ結合性の配位子を示し、Xが複数ある場合、複数のXは同じでも異なっていてもよく、他のX,E1,E2又はYと架橋していてもよい。
このXの具体例としては、ハロゲン原子,炭素数1〜20の炭化水素基,炭素数1〜20のアルコキシ基,炭素数6〜20のアリールオキシ基,炭素数1〜20のアミド基,炭素数1〜20のケイ素含有基,炭素数1〜20のホスフィド基,炭素数1〜20のスルフィド基,炭素数1〜20のアシル基などが挙げられる。
ハロゲン原子としては、塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
炭素数1〜20の炭化水素基として具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基などのアルキル基;ビニル基、プロペニル基、シクロヘキセニル基などのアルケニル基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基などのアリールアルキル基;フェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントラセニル基、フェナントニル基などのアリール基などが挙げられる。
なかでも、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基やフェニル基などのアリール基が好ましい。
炭素数1〜20のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などのアルコキシ基、フェニルメトキシ基、フェニルエトキシ基などが挙げられる。
炭素数6〜20のアリールオキシ基としては、フェノキシ基、メチルフェノキシ基、ジメチルフェノキシ基などが挙げられる。
炭素数1〜20のアミド基としては、ジメチルアミド基、ジエチルアミド基、ジプロピルアミド基、ジブチルアミド基、ジシクロヘキシルアミド基、メチルエチルアミド基などのアルキルアミド基や、ジビニルアミド基、ジプロペニルアミド基、ジシクロヘキセニルアミド基などのアルケニルアミド基;ジベンジルアミド基、フェニルエチルアミド基、フェニルプロピルアミド基などのアリールアルキルアミド基;ジフェニルアミド基、ジナフチルアミド基などのアリールアミド基が挙げられる。
炭素数1〜20のケイ素含有基としては、メチルシリル基、フェニルシリル基などのモノ炭化水素置換シリル基;ジメチルシリル基、ジフェニルシリル基などのジ炭化水素置換シリル基;トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基、トリシクロヘキシルシリル基、トリフェニルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、メチルジフェニルシリル基、トリトリルシリル基、トリナフチルシリル基などのトリ炭化水素置換シリル基;トリメチルシリルエーテル基などの炭化水素置換シリルエーテル基;トリメチルシリルメチル基などのケイ素置換アルキル基;トリメチルシリルフェニル基などのケイ素置換アリール基などが挙げられる。
なかでも、トリメチルシリルメチル基、フェニルジメチルシリルエチル基などが好ましい。
炭素数1〜20のホスフィド基としては、メチルスルフィド基、エチルスルフィド基、プロピルスルフィド基、ブチルスルフィド基、ヘキシルスルフィド基、シクロヘキシルスルフィド基、オクチルスルフィド基などのアルキルスルフィド基;ビニルスルフィド基、プロペニルスルフィド基、シクロヘキセニルスルフィド基などのアルケニルスルフィド基;ベンジルスルフィド基、フェニルエチルスルフィド基、フェニルプロピルスルフィド基などのアリールアルキルスルフィド基;フェニルスルフィド基、トリルスルフィド基、ジメチルフェニルスルフィド基、トリメチルフェニルスルフィド基、エチルフェニルスルフィド基、プロピルフェニルスルフィド基、ビフェニルスルフィド基、ナフチルスルフィド基、メチルナフチルスルフィド基、アントラセニルスルフィド基、フェナントニルスルフィド基などのアリールスルフィド基が挙げられる。
炭素数1〜20のスルフィド基としては、メチルスルフィド基、エチルスルフィド基、プロピルスルフィド基、ブチルスルフィド基、ヘキシルスルフィド基、シクロヘキシルスルフィド基、オクチルスルフィド基などのアルキルスルフィド基;ビニルスルフィド基、プロペニルスルフィド基、シクロヘキセニルスルフィド基などのアルケニルスルフィド基;ベンジルスルフィド基、フェニルエチルスルフィド基、フェニルプロピルスルフィド基などのアリールアルキルスルフィド基;フェニルスルフィド基、トリルスルフィド基、ジメチルフェニルスルフィド基、トリメチルフェニルスルフィド基、エチルフェニルスルフィド基、プロピルフェニルスルフィド基、ビフェニルスルフィド基、ナフチルスルフィド基、メチルナフチルスルフィド基、アントラセニルスルフィド基、フェナントニルスルフィド基などのアリールスルフィド基が挙げられる。
炭素数1〜20のアシル基としては、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、バレリル基、パルミトイル基、テアロイル基、オレオイル基などのアルキルアシル基、ベンゾイル基、トルオイル基、サリチロイル基、シンナモイル基、ナフトイル基、フタロイル基などのアリールアシル基、シュウ酸、マロン酸、コハク酸などのジカルボン酸からそれぞれ誘導されるオキサリル基、マロニル基、スクシニル基などが挙げられる。
一方、Yはルイス塩基を示し、Yが複数ある場合、複数のYは同じでも異なっていてもよく、他のYやE1,E2又はXと架橋していてもよい。
このYのルイス塩基の具体例としては、アミン類,エーテル類,ホスフィン類,チオエーテル類などを挙げることができる。
アミンとしては、炭素数1〜20のアミンが挙げられ、具体的には、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、シクロヘキシルアミン、メチルエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、メチルエチルアミンなどのアルキルアミン;ビニルアミン、プロペニルアミン、シクロヘキセニルアミン、ジビニルアミン、ジプロペニルアミン、ジシクロヘキセニルアミンなどのアルケニルアミン;フェニルアミン、フェニルエチルアミン、フェニルプロピルアミンなどのアリールアルキルアミン;ジフェニルアミン、ジナフチルアミンなどのアリールアミンが挙げられる。
エーテル類としては、メチルエーテル、エチルエーテル、プロピルエーテル、イソプロピルエーテル、ブチルエーテル、イソブチルエーテル、n−アミルエーテル、イソアミルエーテルなどの脂肪族単一エーテル化合物;メチルエチルエーテル、メチルプロピルエーテル、メチルイソプロピルエーテル、メチル−n−アミルエーテル、メチルイソアミルエーテル、エチルプロピルエーテル、エチルイソプロピルエーテル、エチルブチルエーテル、エチルイソブチルエーテル、エチル−n−アミルエーテル、エチルイソアミルエーテルなどの脂肪族混成エーテル化合物;ビニルエーテル、アリルエーテル、メチルビニルエーテル、メチルアリルエーテル、エチルビニルエーテル、エチルアリルエーテルなどの脂肪族不飽和エーテル化合物;アニソール、フェネトール、フェニルエーテル、ベンジルエーテル、フェニルベンジルエーテル、α−ナフチルエーテル、β−ナフチルエーテルなどの芳香族エーテル化合物、酸化エチレン、酸化プロピレン、酸化トリメチレン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサンなどの環式エーテル化合物が挙げられる。
ホスフィン類としては、炭素数1〜20のホスフィンが挙げられる。具体的には、メチルホスフィン、エチルホスフィン、プロピルホスフィン、ブチルホスフィン、ヘキシルホスフィン、シクロヘキシルホスフィン、オクチルホスフィンなどのモノ炭化水素置換ホスフィン;ジメチルホスフィン、ジエチルホスフィン、ジプロピルホスフィン、ジブチルホスフィン、ジヘキシルホスフィン、ジシクロヘキシルホスフィン、ジオクチルホスフィンなどのジ炭化水素置換ホスフィン;トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリヘキシルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリオクチルホスフィンなどのトリ炭化水素置換ホスフィンなどのアルキルホスフィンや、ビニルホスフィン、プロペニルホスフィン、シクロヘキセニルホスフィンなどのモノアルケニルホスフィンやホスフィンの水素原子をアルケニルが2個置換したジアルケニルホスフィン;ホスフィンの水素原子をアルケニルが3個置換したトリアルケニルホスフィン;ベンジルホスフィン、フェニルエチルホスフィン、フェニルプロピルホスフィンなどのアリールアルキルホスフィン;ホスフィンの水素原子をアリール又はアルケニルが3個置換したジアリールアルキルホスフィン又はアリールジアルキルホスフィン;フェニルホスフィン、トリルホスフィン、ジメチルフェニルホスフィン、トリメチルフェニルホスフィン、エチルフェニルホスフィン、プロピルフェニルホスフィン、ビフェニルホスフィン、ナフチルホスフィン、メチルナフチルホスフィン、アントラセニルホスフィン、フェナントニルホスフィン;ホスフィンの水素原子をアルキルアリールが2個置換したジ(アルキルアリール)ホスフィン;ホスフィンの水素原子をアルキルアリールが3個置換したトリ(アルキルアリール)ホスフィンなどのアリールホスフィンが挙げられる。チオエーテル類としては、上記のスルフィドが挙げられる。
次に、A1及びA2は二つの配位子を結合する二価の架橋基であって、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基、スズ含有基、−O−、−CO−、−S−、−SO2−、−Se−、−NR1−、−PR1−、−P(O)R1−、−BR1−又は−AlR1−を示し、R1は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基又は炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基を示し、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。qは1〜5の整数で〔(Mの原子価)−2〕を示し、rは0〜3の整数を示す。
このような架橋基のうち、少なくとも一つは炭素数1以上の炭化水素基からなる架橋基であることが好ましい。
このような架橋基としては、例えば一般式(a)
Figure 0005074013
(Dは周期律表第14族元素であり、例えば炭素,ケイ素,ゲルマニウム及びスズが挙げられる。R2及びR3はそれぞれ水素原子又は炭素数1〜20の炭化水素基で、それらは互いに同一でも異なっていてもよく、また互いに結合して環構造を形成していてもよい。eは1〜4の整数を示す。)
で表されるものが挙げられ、その具体例としては、メチレン基,エチレン基,エチリデン基,プロピリデン基,イソプロピリデン基,シクロヘキシリデン基,1,2−シクロヘキシレン基,ビニリデン基(CH2=C=),ジメチルシリレン基,ジフェニルシリレン基,メチルフェニルシリレン基,ジメチルゲルミレン基,ジメチルスタニレン基,テトラメチルジシリレン基,ジフェニルジシリレン基などを挙げることができる。これらの中で、エチレン基,イソプロピリデン基及びジメチルシリレン基が好適である。
一般式(I)で表される二重架橋遷移金属化合物の具体例としては、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−メチルシクロペンタジエニル)(3’−メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−イソプロピリデン)(3−メチルシクロペンタジエニル)(3’−メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−エチレン)(3−メチルシクロペンタジエニル)(3’−メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−エチレン)(2,1’−メチレン)(3−メチルシクロペンタジエニル)(3’−メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−エチレン)(2,1’−イソプロピリデン)(3−メチルシクロペンタジエニル)(3’−メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−メチレン)(2,1’−メチレン)(3−メチルシクロペンタジエニル)(3’−メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−メチレン)(2,1’−イソプロピリデン)(3−メチルシクロペンタジエニル)(3’−メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−イソプロピリデン)(2,1’−イソプロピリデン)(3−メチルシクロペンタジエニル)(3’−メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3,4−ジメチルシクロペンタジエニル)(3’,4’−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−イソプロピリデン)(3,4−ジメチルシクロペンタジエニル)(3’,4’−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−エチレン)(3,4−ジメチルシクロペンタジエニル)(3’,4’−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,
(1,2’−エチレン)(2,1’−メチレン)(3,4−ジメチルシクロペンタジエニル)(3’,4’−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−エチレン)(2,1’−イソプロピリデン)(3,4−ジメチルシクロペンタジエニル)(3’,4’−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−メチレン)(2,1’−メチレン)(3,4−ジメチルシクロペンタジエニル)(3’,4’−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−メチレン)(2,1’−イソプロピリデン)(3,4−ジメチルシクロペンタジエニル)(3’,4’−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−イソプロピリデン)(2,1’−イソプロピリデン)(3,4−ジメチルシクロペンタジエニル)(3’,4’−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−メチル−5−エチルシクロペンタジエニル)(3’−メチル−5’−エチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−メチル−5−エチルシクロペンタジエニル)(3’−メチル−5’−エチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−メチル−5−イソプロピルシクロペンタジエニル)(3’−メチル−5’−イソプロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−メチル−5−n−ブチルシクロペンタジエニル)(3’−メチル−5’−n−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(3−メチル−5−フェニルシクロペンジエニル)(3’−メチル−5’−フェニルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,
(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−イソプロピリデン)(3−メチル−5−エチルシクロペンタジエニル)(3’−メチル−5’−エチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−イソプロピリデン)(3−メチル−5−イソプロピルシクロペンタジエニル)(3’−メチル−5’−イソプロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−イソプロピリデン)(3−メチル−5−n−ブチルシクロペンタジエニル)(3’−メチル−5’−n−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−イソプロピリデン)(3−メチル−5−フェニルシクロペンタジエニル)(3’−メチル−5’−フェニルシクロペンジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−エチレン)(3−メチル−5−エチルシクロペンタジエニル)(3’−メチル−5’−エチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−エチレン)(3−メチル−5−イソプロピルシクロペンタジエニル)(3’−メチル−5’−イソプロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−エチレン)(3−メチル−5−n−ブチルシクロペンタジエニル)(3’−メチル−5’−n−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−エチレン)(3−メチル−5−フェニルシクロペンタジエニル)(3’−メチル−5’−フェニルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−メチレン)(3−メチル−5−エチルシクロペンタジエニル)(3’−メチル−5’−エチルシクロペンジエニル)ジルコニウムジクロリド,
(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−メチレン)(3−メチル−5−イソプロピルシクロペンタジエニル)(3’−メチル−5’−イソプロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−メチレン)(3−メチル−5−n−ブチルシクロペンタジエニル)(3’−メチル−5’−n−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−メチレン)(3−メチル−5−フェニルシクロペンタジエニル)(3’−メチル−5’−フェニルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−エチレン)(2,1’−メチレン)(3−メチル−5−イソプロピルシクロペンタジエニル)(3’−メチル−5’−イソプロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−エチレン)(2,1’−イソプロピリデン)(3−メチル−5−イソプロピルシクロペンタジエニル)(3’−メチル−5’−イソプロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−メチレン)(2,1’−メチレン)(3−メチル−5−イソプロピルシクロペンタジエニル)(3’−メチル−5’−イソプロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド,(1,2’−メチレン)(2,1’−イソプロピリデン)(3−メチル−5−イソプロピルシクロペンタジエニル)(3’−メチル−5’−イソプロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドなど及びこれらの化合物におけるジルコニウムをチタン又はハフニウムに置換したもの、及び後述する一般式(II)で表される化合物を挙げることができる。
また、他の族の金属元素の類似化合物であってもよい。好ましくは周期律表第4族の遷移金属化合物であり、中でもジルコニウムの化合物が好ましい。
上記一般式(I)で表される遷移金属化合物の中では、一般式(II)で表される化合物が好ましい。
Figure 0005074013
上記一般式(II)において、Mは周期律表第3〜10族の金属元素を示し、A1a及びA2aは、それぞれ上記一般式(I)における一般式(a)で表される架橋基を示し、CH2,CH2CH2,(CH32C,(CH32C(CH32C,(CH32Si及び(C65)2Siが好ましい。
1a及びA2aは、互いに同一でも異なっていてもよい。
4〜R13はそれぞれ水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、ケイ素含有基又はヘテロ原子含有基を示す。
ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基及びケイ素含有基としては、上記一般式(I)において説明したものと同様のものが挙げられる。
炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基としては、p−フルオロフェニル基、3,5−ジフルオロフェニル基、3,4,5−トリフルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、3,5−ビス(トリフルオロ)フェニル基、フルオロブチル基などが挙げられる。
ヘテロ原子含有基としては、炭素数1〜20のヘテロ原子含有基が挙げられ、具体的には、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジフェニルアミノ基などの窒素含有基;フェニルスルフィド基、メチルスルフィド基などの硫黄含有基;ジメチルホスフィノ基、ジフェニルホスフィノ基などの燐含有基;メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基などの酸素含有基などが挙げられる。
なかでも、R4及びR5としてはハロゲン、酸素、ケイ素などのヘテロ原子を含有する基が、重合活性が高く好ましい。
6〜R13としては、水素原子又は炭素数1〜20の炭化水素基が好ましい。
X及びYは一般式(I)と同じである。qは1〜5の整数で〔(Mの原子価)−2〕を示し、rは0〜3の整数を示す。
上記一般式(II)で表される二重架橋遷移金属化合物のうち、両方のインデニル基が同一である場合、周期律表第4族の遷移金属化合物としては、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)ビス(3−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)ビス(3−エチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)ビス(3−イソプロピルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)ビス(3−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)ビス(4−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)ビス(4,7−ジメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)ビス(5,6−ジメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)ビス(3−エトキシメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)ビス(3−エトキシエチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、
(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)ビス(3−メトキシメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)ビス(3−メトキシエチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−フェニルメチルシリレン)(2,1’−フェニルメチルシリレン)ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−フェニルメチルシリレン)(2,1’−フェニルメチルシリレン)ビス(3−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−イソプロピリデン)ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−イソプロピリデン)ビス(3−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−イソプロピリデン)ビス(3−イソプロピルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−イソプロピリデン)ビス(3−n−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−イソプロピリデン)ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−イソプロピリデン)ビス(3−トリメチルシリルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−イソプロピリデン)ビス(3−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−メチレン)ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、
(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−メチレン)ビス(3−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−メチレン)ビス(3−イソプロピルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−メチレン)ビス(3−n−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−メチレン)ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−メチレン)ビス(3−トリメチルシリルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジフェニルシリレン)(2,1’−メチレン)ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジフェニルシリレン)(2,1’−メチレン)ビス(3−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジフェニルシリレン)(2,1’−メチレン)ビス(3−n−ブチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジフェニルシリレン)(2,1’−メチレン)ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジフェニルシリレン)(2,1’−メチレン)ビス(3−トリメチルシリルインデニル)ジルコニウムジクロリドなど、及びこれらの化合物におけるジルコニウムをチタン又はハフニウムに置換したものを挙げることができるがこれらに限定されるものではない。
また、第4族以外の他の族の金属元素の類似化合物であってもよい。
好ましくは周期律表第4族の遷移金属化合物であり、中でもジルコニウムの化合物が好ましい。
一方、上記一般式(II)で表される二重架橋遷移金属化合物のうち、R5が水素原子で、R4が水素原子でない場合、周期律表第4族の遷移金属化合物としては、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(インデニル)(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(インデニル)(3−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(インデニル)(3−トリメチルシリルインデニル)ジルコニウムジクロリド(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(インデニル)(3−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(インデニル)(3−ベンジルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(インデニル)(3−ネオペンチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)(インデニル)(3−フェネチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−エチレン)(2,1’−エチレン)(インデニル)(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−エチレン)(2,1’−エチレン)(インデニル)(3−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−エチレン)(2,1’−エチレン)(インデニル)(3−トリメチルシリルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−エチレン)(2,1’−エチレン)(インデニル)(3−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−エチレン)(2,1’−エチレン)(インデニル)(3−ベンジルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−エチレン)(2,1’−エチレン)(インデニル)(3−ネオペンチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、(1,2’−エチレン)(2,1’−エチレン)(インデニル)(3−フェネチルインデニル)ジルコニウムジクロリドなど、及びこれらの化合物におけるジルコニウムをチタン又はハフニウムに置換したものを挙げることができるがこれらに限定されるものではない。
また、第4族以外の他の族の金属元素の類似化合物であってもよい。
好ましくは周期律表第4族の遷移金属化合物であり、中でもジルコニウムの化合物が好ましい。
本発明で用いる触媒を構成する(B)遷移金属化合物と反応してイオン性の錯体を形成しうる化合物としては、比較的低分子量の高純度末端不飽和オレフィン系重合体が得られる点、及び触媒高活性の点でボレート化合物が好ましい。
ボレート化合物としては、テトラフェニルホウ酸トリエチルアンモニウム,テトラフェニルホウ酸トリ−n−ブチルアンモニウム,テトラフェニルホウ酸トリメチルアンモニウム,テトラフェニルホウ酸テトラエチルアンモニウム,テトラフェニルホウ酸メチル(トリ−n−ブチル)アンモニウム,テトラフェニルホウ酸ベンジル(トリ−n−ブチル)アンモニウム,テトラフェニルホウ酸ジメチルジフェニルアンモニウム,テトラフェニルホウ酸トリフェニル(メチル)アンモニウム,テトラフェニルホウ酸トリメチルアニリニウム,テトラフェニルホウ酸メチルピリジニウム,テトラフェニルホウ酸ベンジルピリジニウム,テトラフェニルホウ酸メチル(2−シアノピリジニウム),テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸トリエチルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸トリ−n−ブチルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸トリフェニルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸テトラ−n−ブチルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸テトラエチルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸ベンジル(トリ−n−ブチル)アンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸メチルジフェニルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸トリフェニル(メチル)アンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸メチルアニリニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸ジメチルアニリニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸トリメチルアニリニウム,
テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸メチルピリジニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸ベンジルピリジニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸メチル(2−シアノピリジニウム),テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸ベンジル(2−シアノピリジニウム),テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸メチル(4−シアノピリジニウム),テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸トリフェニルホスホニウム,テトラキス[ビス(3,5−ジトリフルオロメチル)フェニル]ホウ酸ジメチルアニリニウム,テトラフェニルホウ酸フェロセニウム,テトラフェニルホウ酸銀,テトラフェニルホウ酸トリチル,テトラフェニルホウ酸テトラフェニルポルフィリンマンガン,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸トリフェニルカルベニウム,テトラキス(パーフルオロフェニル)ホウ酸メチルアニリニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸フェロセニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸(1,1’−ジメチルフェロセニウム),テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸デカメチルフェロセニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸銀、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸トリチル,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸リチウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸ナトリウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸テトラフェニルポルフィリンマンガン,テトラフルオロホウ酸銀などを挙げることができる。これらは一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。後述する水素と遷移金属化合物とのモル比(水素/遷移金属化合物)が0である場合、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸ジメチルアニリニウム、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸トリフェニルカルベニウム及びテトラキス(パーフルオロフェニル)ホウ酸メチルアニリニウムなどが好ましい。
本発明の製造方法で用いる触媒は、上記(A)成分と(B)成分との組み合わせでもよく、上記(A)成分及び(B)成分に加えて(C)成分として有機アルミニウム化合物を用いてもよい。
(C)成分の有機アルミニウム化合物としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルへキシルアルミニウム、トリノルマルオクチルアルミニウム、ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、ジメチルアルミニウムフルオリド、ジイソブチルアルミニウムヒドリド、ジエチルアルミニウムヒドリド及びエチルアルミニウムセスキクロリドなどが挙げられる。
これらの有機アルミニウム化合物は一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらのうち、本発明においては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルへキシルアルミニウム及びトリノルマルオクチルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウムが好ましく、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルへキシルアルミニウム及びトリノルマルオクチルアルミニウムがより好ましい。
(A)成分の使用量は、通常0.1×10-6〜1.5×10-5モル/L、好ましくは0.15×10-6〜1.3×10-5モル/L、より好ましくは0.2×10-6〜1.2×10-5モル/L、特に好ましくは0.3×10-6〜1.0×10-5モル/Lである。
(A)成分の使用量が0.1×10-6モル/L以上であると、触媒活性が十分に発現され、1.5×10-5モル/L以下であると、重合熱を容易に除去することができる。
(A)成分と(B)成分との使用割合(A)/(B)は、モル比で好ましくは10/1〜1/100、より好ましくは2/1〜1/10である。
(A)/(B)が10/1〜1/100の範囲にあると、触媒としての効果が得られると共に、単位質量ポリマー当たりの触媒コストを抑えることができる。
また、目的とする末端不飽和オレフィン系重合体中にホウ素が多量に存在するおそれがない。
(A)成分と(C)成分との使用割合(A)/(C)は、モル比で好ましくは1/1〜1/10000、より好ましくは1/5〜1/2000、さらに好ましくは1/10〜1/1000である。
(C)成分を用いることにより、遷移金属当たりの重合活性を向上させることができる。(A)/(C)が1/1〜1/10000の範囲にあると、(C)成分の添加効果と経済性のバランスが良好であり、また、目的とする末端不飽和オレフィン系重合体中にアルミニウムが多量に存在するおそれがない。
本発明の製造方法においては、上述した(A)成分及び(B)成分、あるいは(A)成分、(B)成分及び(C)成分を用いて予備接触を行うこともできる。
予備接触は、(A)成分に、例えば(B)成分を接触させることにより行うことができるが、その方法に特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。
このような予備接触により触媒活性の向上や、助触媒である(B)成分の使用割合の低減など、触媒コストの低減に効果的である。
本発明の末端不飽和ポリオレフインは、上記一般式(I)で表される二架橋錯体を含む触媒により製造されたプロピレン単独重合体、あるいはプロピレン90質量%以上とエチレン及び炭素数4〜28のα−オレフインから選ばれる一種以上10質量%以下とのプロピレン系共重合体、ブテン単独重合体、又は1−ブテン90質量%以上とエチレン、プロピレン及び炭素数5〜28のオレフインから選ばれる一種以上10質量%以下とのブテン系共重合体、炭素数5〜28のα−オレフィンから選ばれる一種の単独重合体又は二種以上の共重合体が好ましい。
本発明の末端不飽和オレフィンは、上記触媒残渣が少ないものが好ましい。
特に、遷移金属の含有量が5質量ppm以下、アルミニウムの含有量が300質量ppm以下、ホウ素の含有量が5質量ppm以下のものである。
遷移金属としては、チタン、ジルコニウム及びハフニウムなどが挙げられ、これらの合計量が5質量ppm以下である。
アルミニウムの含有量は、好ましくは280質量ppm以下である。
これらの金属成分は、ICP(高周波誘導結合プラズマ分光分析)測定装置により測定することができる。
触媒残渣が少ない末端不飽和オレフィンを用いると、得られるブロック共重合体又は該共重合体を含有する熱可塑性樹脂組成物が高純度であり好ましい。
本発明の末端飽和のポリオレフインとしては、チーグラー触媒、メタロセン触媒などを用いて得られた、実質的に末端不飽和基を含まないポリオレフインが挙げられ、例えば、不飽和基を含有する反応性ポリオレフインを水添処理した不飽和基を含まないポリオレフイン、ポリエン成分を用いないで製造した不飽和基を含まないポリオレフインであり、より具体的には、以下の(1)〜(3)のポリオレフィンが挙げられる。
(1)高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度(LDPE)、L−LDPEなどのポリエチレン樹脂
(2)アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン、アタクチックポリプロピレン、プロピレンとエチレン、炭素数4〜12のα−オレフインの一種以上からなる共重合体、ブロックポリプロピレンなどのポリプロピレン樹脂
(3)炭素数6〜28のオレフィン一種以上からなる重合体
本発明の末端不飽和ポリオレフインと末端飽和のポリオレフインとの組み合わせにおいて、その形態としては、末端不飽和ポリオレフインとの溶融混合物、パウダー状混合物、ペレットなどのドライブレンド混合物、炭化水素溶媒で溶解した溶液又は溶解後、冷却又は再沈殿によって生じた懸濁状態での混合物などである。
その混合比としては、末端不飽和ポリオレフイン20〜100質量%と末端飽和のポリオレフイン0〜80質量%、好ましくは末端不飽和ポリオレフイン30〜100質量%と末端飽和のポリオレフイン0〜70質量%、より好ましくは末端不飽和ポリオレフイン40〜100質量%と末端飽和のポリオレフイン0〜60質量%、更に好ましくは末端不飽和ポリオレフイン50〜100質量%と末端飽和のポリオレフイン0〜50質量%である。
末端不飽和ポリオレフイン20質量%以上であると、重合反応後のブロック共重合体の生成量が上昇し好ましい。
また、他の観点から、末端飽和のポリオレフインと同種の樹脂に、グラフト共重合体又はグラフト重合体を含む熱可塑性樹脂組成物を添加して用いる場合、ブロック共重合体が末端飽和のポリオレフイン中に充分な量存在し、良好な分散状態であれば、得られる組成物全体へ容易にブロック共重合体が分散するので好ましい。
従って、末端飽和のポリオレフインが80質量%以下であると、末端飽和のポリオレフインが適正量となり分散性の観点から好ましい。
本発明のアニオン重合性単量体としては、下記の化合物が挙げられる。
[I]アクリル酸誘導体
(1)アクリル酸メチル,メタクリル酸メチル,アクリル酸エチル,アクリル酸ブチル,アクリル酸ノルマルオクチル、アクリル酸2−エチルヘキシルなどのアクリル酸エステル類
(2)アクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム、アクリル酸マグネシウム、アクリル酸カルシウムなどのアクリル酸と典型金属元素からなるアクリル酸金属塩
(3)エステル残基に酸素、窒素、硫黄、珪素原子を含むアクリル酸エステル類、例えば、アクリル酸グリシジル、アクリロイルオキシエチルイソシアネート、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートなどの官能基を有するアクリル酸エステル類
(4)アクリルアミド
(5)置換基に酸素、窒素、硫黄、珪素原子を含む、例えば、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−シクロへキシルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N,N−ジブチルアクリルアミド、N,N−ジシクロへキシルアクリルアミド、N−(2−ヒドロキシエチル)−アクリルアミド、N−(2−ヒドロキシプロピル)−アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチルアクリアミド、N−メチロールアクリルアミドなどのN−置換アクリルアミド、
(6)アクリロニトリル
[II]メタアクリル酸誘導体
上記[I]の単量体のα位にメチル基などのアルキル基を有する単量体
[III]スチレン、更には、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン,p−エチルスチレン,p−プロピルスチレン,p−イソプロピルスチレン,p−ブチルスチレン,p−tert−ブチルスチレン,p−フェニルスチレン,o−メチルスチレン,o−エチルスチレン,o−プロピルスチレン,o−イソプロピルスチレン,m−メチルスチレン,m−エチルスチレン,m−イソプロピルスチレン,m−ブチルスチレン,メシチルスチレン,2.4−ジメチルスチレン、2.5−ジメチルスチレン、3.5−ジメチルスチレンなどのアルキルスチレン類;p−メトキシスチレン、o−メトキシスチレン、m−メトキシスチレンなどのアルコキシスチレン類;p−クロロスチレン、m−クロロスチレン、o−ブロモスチレン、p−フルオロスチレン、m−フルオロスチレン、o−フルオロスチレン、o−メチル−p−フルオロスチレンなどのハロゲン化スチレン類;トリメチルシリルスチレンなどのスチレン誘導体
[IV]4〜12の炭素原子を含有する共役ジオレフィン類が含まれ、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン、ピペリレン、メチルペンタジエン、フェニルブタジエン、3,4−ジメチル−1,3−ヘキサジエン、4,5−ジエチル−1,3−オクタジエンなどのジエン誘導体、好ましくは1,3−ブタジエン、イソプレンである。
アニオン重合性単量体としては、上記[I]〜[IV]から選ばれる一種以上を用いることができる。
末端不飽和ポリオレフインの金属化剤は、アルキルリチウム化合物(AkLi)/アルカリ金属アルコキシド(AkOM)(Mは、ナトリウム、カリウム、ルビジウム又はセシウム金属を示す。)又はアミン類から構成される。
アルキルリチウム化合物としては、ノルマルブチルリチウム、sec−ブチルリチウムなどの炭素数1〜10の炭化水素基からなるアルキルリチウムが挙げられる。
アルカリ金属アルコキシドにおいて、金属は上記のとおりであり、アルコキシドに対応するアルコールとしては、イソプロパノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、tert−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、2−メチル−2−ヘキサノール、2−ヘプタノール、3−ヘプタノール、1(−)−メントール、ヘプタノール、3−メチル−3−ヘキサノール、2−エチル−2−ヘキサノール、3−エチル−3−ヘキサノール、2−プロピル−2−ペンタノール、2−イソプロピル−2−ペンタノール、3−プロピル−3−ペンタノール、3−イソプロピル−3−ペンタノール、メタノールが挙げられる。
特に、非極性炭化水素溶媒に可溶性のアルカリ金属アルコキシド及びそのアルコール前駆体を用いることが好ましい。
最も好ましいアルカリ金属アルコキシドとしては、tert−ブタノール、2−エチル−2−ヘキサノール(2−EtHexOH)、メントール(MenOH)及び第3ペンタノール(tert−PeOH)から得られるアルカリ金属アルコキシドであり、好ましい金属はとしては、カリウム、セシウムである。
また、アミン類としては、トリアルキルアミン、ジアミンなどから選ぶことができるが、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンが好ましい。
末端不飽和ポリオレフインの末端不飽和量(i)に対するアルキルリチウム化合物(ii)のモル比は、(i)/(ii)=1〜2程度、好ましくは1〜1.5、より好ましくは1〜1.3である。
また、アルカリ金属アルコキシド化合物(iii)に対するアルキルリチウム化合物(ii)のモル比は、(iii)/(ii)=1〜4程度、好ましくは、目的とするメタル化以外の副反応、例えば、芳香環金属化抑制のために(iii)/(ii)=1.2〜3である。
アミン類(iv)に対するアルキルリチウム化合物(ii)のモル比は、(ii)/(iv)=1〜2程度、好ましくは1〜1.5である。
非極性炭化水素溶媒としては、0〜200℃の沸点を有する炭化水素溶媒が挙げられ、好ましい溶媒としては、ペンタン、n−ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどである。
溶媒の使用量としては、末端不飽和ポリオレフイン1gに対して、溶媒1〜50mlの範囲で使用される。
本発明の末端不飽和ポリオレフインを金属化する反応において、反応温度は、通常、室温(約20〜25℃)〜40℃の範囲で、反応時間は、通常、60分以内である。
また、ブロック重合条件において、アルキルリチウム化合物(ii)とアニオン重合性単量体(v)のモル比は、(v)/(ii)=10〜100000程度、好ましくは50〜80000、より好ましくは80〜60000、更に好ましくは100〜50000である。
モル比が10以上であると、ブロック重合量が十分であり、100000以下であると、未反応のアニオン重合性単量体が残存せず、ブロック重合に関与しない単独重合体が減少し好ましい。
ブロック重合温度としては、−80〜100℃程度、好ましくは20〜90℃、より好ましくは30〜80℃であり、反応時間としては、通常、0.1〜30時間程度、好ましくは0.2〜20時間である。
本発明のブロック共重合体について、以下に述べる。
その一次構造において、ポリオレフイン連鎖は、上記のように、炭素数2〜28のα−オレフインから選ばれる一種の単独重合体又は二種以上の共重合体である。
また、アニオン重合性単量体連鎖側鎖としては、アクリル酸誘導体、メタアクリル酸誘導体、スチレン誘導体、ジエン誘導体から選ばれる一種以上からなる重合連鎖である。
ブロック共重合体の分子量は、GPCより求めた重量平均分子量(Mw)が、通常、2,000〜500000、好ましくは2,500〜400,000、より好ましくは4,000〜350,000である。
また、その分子量分布(Mw/Mn)は、通常、1.5〜4、好ましくは1.6〜3.8、より好ましくは1.7〜3.0である。
更に、本発明のブロック共重合体は、ゲル成分を含まないことが好ましい。
(ゲル成分の測定方法)
ブロック共重合体のポリオレフイン成分、アニオン重合性単量体からなる連鎖成分の両者を溶解する溶媒を用い、攪拌装置付きガラス製セパラブルフラスコのステンレス製400メッシュ(目開き0.034mm)の網でできた籠に、ブロック共重合体50mgを入れ、攪拌翼に固定する。
酸化防止剤(BHT)0.1質量%を含む溶媒を投入し、沸点下で4時間攪拌しながら溶解する。
溶解後、回収した籠を十分真空乾燥し、秤量により不溶部を求める。
不溶部として定義するゲル成分は以下の式で算出する。
[メッシュ内残量(g)/仕込試料量(g)]×100(単位:%)
溶媒としては、パラキシレン、トルエンなどが挙げられる。
通常、上記式において、0〜1.5質量%の範囲を持ってゲル成分を含まないと規定する。
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
製造例1
(1)遷移金属化合物の合成
以下のようにして(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロライドを合成した。
シュレンク瓶に(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(インデン)のリチウム塩3.0g(6.97mmol)をTHF(テトラヒドロフラン)50mlに溶解し−78℃に冷却した。
ヨードメチルトリメチルシラン2.1ml(14.2mmol)をゆっくりと滴下し室温で12時間撹拌した。
溶媒を留去し、エーテル50mlを加えて飽和塩化アンモニウム溶液で洗浄した。
分液後、有機相を乾燥し溶媒を除去して(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデン)3.04g(5.88mmol)を得た(収率84%)。
次に、窒素気流下においてシュレンク瓶に上記で得られた(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデン)3.04g(5.88mmol)とエーテル50mlを入れた。
−78℃に冷却し、n−BuLiのヘキサン溶液(1.54M、7.6ml(1.7mmol))を滴下した。室温に上げ12時間撹拌後、エーテルを留去した。
得られた固体をヘキサン40mlで洗浄することによりリチウム塩をエーテル付加体として3.06g(5.07mmol)を得た(収率73%)。
1H−NMR(90MHz、THF−d8)による測定の結果は、以下のとおりである。
δ:0.04(s,18H,トリメチルシリル),0.48(s,12H,ジメチルシリレン).1.10(t,6H,メチル),2.59(s,4H,メチレン),3.38(q,4H,メチレン),6.2−7.7(m,8H,Ar−H)
窒素気流下で、上記で得られたリチウム塩をトルエン50mlに溶解した。
−78℃に冷却し、ここへ予め−78℃に冷却した四塩化ジルコニウム1.2g(5.1mmol)のトルエン(20ml)懸濁液を滴下した。
滴下後、室温で6時間撹拌した。その反応溶液の溶媒を留去した。
得られた残渣をジクロロメタンにより再結晶化することにより、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル) ジルコニウムジクロライド0.9g(1.33mmol)を得た(収率26%)。
1H−NMR(90MHz、CDCl3)による測定の結果は、以下のとおりである。
δ:0.0(s,18H,トリメチルシリル),1.02,1.12(s,12H,ジメチルシリレン),2.51(dd,4H,メチレン),7.1−7.6(m,8H,Ar−H)
製造例2
(1,2’−SiMe2)(2,1’−SiMe2)(インデニル)(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロライドの合成
窒素気流下、200mlのシュレンク瓶にエーテル50mlと(1,2’−SiMe2)(2,1’−SiMe2)ビスインデン3.5g(10.2mmol)を加え、ここに−78℃でn−ブチルリチウム(n−BuLi)のヘキサン溶液(1.60mol/L、12.8ml)を滴下した。
室温で8時間攪拌した後溶媒を留去し、得られた固体を減圧乾燥することにより白色固体5.0gを得た。
この固体をテトラヒドロフラン(THF)50mlに溶解させ、ここへヨードメチルトリメチルシラン1.4mlを室温で滴下した。
水10mlで加水分解し、有機相をエーテル50mlで抽出したのち、有機相を乾燥し溶媒を留去した。
ここへエーテル50mlを加え−78℃でn−BuLiのヘキサン溶液(1.60mol/L、12.4ml)を滴下したのち、室温に上げ3時間攪拌後、エーテルを留去した。
得られた固体をヘキサン30mlで洗浄した後減圧乾燥した。
この白色固体5.11gをトルエン50mlに懸濁させ、別のシュレンク中でトルエン10mlに懸濁した四塩化ジルコニウム2.0g(8.60mmol)を添加した。
室温で12時間攪拌後溶媒を留去し、残渣をヘキサン50mlで洗浄したのち、残渣をジクロロメタン30mlから再結晶化させることにより黄色微結晶1.2gを得た。(収率25%)
1H−NMR(90MHz、CDCl3)による測定の結果は、以下のとおりである。
δ:0.09(s、−SiMe3、9H);0.89、0.86、1.03、1.06(s、−Me2Si−、12H);2.20、2.65(d、−CH2−、2H);6.99(s、CH、1H);7.0−7.8(m、ArH、8H)
製造例3〔末端不飽和ポリプロピレンの製造(1)〕
加熱乾燥した内容積1.4Lのステンレス鋼製オートクレーブに、乾燥ヘプタン0.4L、メチルアルミノキサン20mmolのトルエン溶液10ml、上記製造例1で合成した(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロライド20μmolのヘプタン溶液1mlを加え、攪拌しながら90℃まで昇温した。
これに0.1Mpaの分圧となるようプロピレンガスを導入した。
重合反応中、圧力が一定になるように調圧器によりプロピレンガスを供給して120分間重合し、その後冷却し未反応プロピレンを脱圧により除去し内容物を取り出した。
内容物は、大量のメタノールに投入し、洗浄した後、ポリプロピレンを回収して乾燥して75.3gを得た。
結果を表1に示した。
製造例4〔末端不飽和ポリプロピレンの製造(2)〕
製造例1で合成した遷移金属化合物に変えて、製造例2で合成した遷移金属化合物を用いること以外は、製造例3と同様にして末端不飽和ポリプロピレンを得た。
結果を表1に示した。
製造例5
加熱乾燥した内容積1.4Lのステンレス鋼製オートクレーブに、乾燥ヘプタン0.4L、トリイソブチルアルミニウム0.5mmolのヘプタン溶液1ml、メチルアニリニウムテトラキス(パーフルオロフェニル)ボレート1.5μmolのヘプタンスラリー2mlを加え、50℃に制御しながら10分間、攪拌した。
更に、上記製造例1で調製した遷移金属化合物錯体の(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロライドの0.5μmolのヘプタンスラリー2mlを投入した。
次に、攪拌しながら温度を70℃に昇温し、全圧で0.8MPaまでプロピレンガスを導入した。
重合反応中、圧力が一定になるように調圧器によりプロピレンガスを供給して120分間重合し、その後冷却し未反応プロピレンを脱圧により除去し内容物を取り出した。
内容物を風乾後、更に80℃で減圧乾燥を8時間行なうことによって、ポリプロピレン123gを得た。
結果を表1に示した。
Figure 0005074013
実施例1(ポリプロピレン/メチルメタクリレートブロック共重合体の製造)
乾燥した攪拌装置付き200ml三口フラスコに、製造例3で合成したポリプロピレン7.5g、シクロヘキサン31mlを投入し室温で攪拌しながら溶解させた。
更に、この溶液に10分間窒素バブリングし、脱水処理を行った。
この処理により減少したシクロヘキサンは、新たに脱水シクロヘキサンを加えて補った。
tert−ブトキシドカリウム2mmolのシクロヘキサンスラリーを4mmol、sec−ブチルリチウム1mmolを含むシクロヘキサン溶液0.95mlを投入し、70℃で60分間攪拌し金属化を行った。
その後、室温まで冷却し、脱水、蒸留精製したメチルメタクリレート7.1gを5分間かけて添加し、40℃に昇温して2時間反応した。
反応終了後、12モル/L塩酸を1体積%含有する1Lのメタノールに、反応混合物を投入し、ポリマーを析出させ、洗浄を行った。
更に、メタノール洗浄を行い、ろ過、乾燥により13.9gのポリマーを得た。
このもののGPC測定を行ったところ重量平均分子量(Mw)は10500、分子量分布(Mw/Mn)は1.85であり、前駆体の末端不飽和ポリプロピレンの分子量と比較して増大しており、更に分子量分布の拡大が認められず、更に、分子量分布プロファイルが全体的に高分子量側に移行したことからブロック共重合体が生成していることを確認した。
実施例2(ポリプロピレン/メチルメタクリレートブロック共重合体の製造)
乾燥した攪拌装置付き200ml三口フラスコに、製造例4で合成したポリプロピレン5.0g、シクロヘキサン39mlを投入し、室温で攪拌しながら溶解させた。
更に、この溶液に10分間窒素バブリングし、脱水処理を行った。
この処理により減少したシクロヘキサンは、新たに脱水シクロヘキサンを加えて補った。
N,N,N’,N’,−テトラメチルエチレンジアミン1.0mmol、sec−ブチルリチウム1mmolを含むシクロヘキサン溶液0.95mlを投入し、20℃で120分間攪拌し、金属化を行った。
その後、脱水、蒸留精製したメチルメタクリレート7.1gを5分間かけて添加し、25℃で2時間反応した。
反応終了後、12モル/L塩酸を1体積%含有する1Lのメタノールに、反応混合物を投入しポリマーを洗浄し、回収した。
更にメタノール洗浄を行い、ろ過、乾燥により11.4gのポリマーを得た。
このもののGPC測定を行ったところ、重量平均分子量(Mw)は5700、分子量分布(Mw/Mn)は1.58であり、前駆体分子量と比較して増大しており、更に分子量分布の拡大が認められず、更には分子量分布プロファイルが全体的に高分子量側に移行したことからブロック共重合体が生成していることを確認した。
実施例3(ポリプロピレン/メチルメタクリレートブロック共重合体の製造)
乾燥した攪拌装置付き200ml三口フラスコに、製造例3で合成したポリプロピレン5.0g、シクロヘキサン50mlを投入し室温で攪拌しながら溶解させた。
更に、この溶液に10分間窒素バブリングし、脱水処理を行った。
この処理により減少したシクロヘキサンは、新たに脱水シクロヘキサンを加えて補った。
tert−ブトキシドカリウム2mmolのシクロヘキサンスラリーを4mmol、sec−ブチルリチウム1mmolを含むシクロヘキサン溶液0.95mlを投入し、20℃で15分間攪拌し金属化を行った。
その後、脱水、蒸留精製したメチルメタクリレート7.1gを5分間かけて添加し、25℃で2時間反応を行なった。
反応混合物の処理は実施例1と同様に行い、11.5gのポリマーを得た。
このものの構造を明らかにするため、溶媒分別と組成解析を行った。
先ず、得られたポリマーをヘプタンに溶解し、ろ過により可溶部と不溶部に分離した。
その結果、可溶部(C7S)36.8質量%、不溶部(C7IS)63.2質量%であった。
更に、不溶部(C7IS)を同様にして、アセトンで抽出し、遠心分離機により分離した結果、可溶部(C7IS/AS)の不溶部(C7IS)に占める割合は58.8質量%、不溶部(C7IS/AIS)の不溶部(C7IS)に占める割合は41.2質量%であった。
また、各成分の組成解析を1H−NMRにより求めた結果を表2に示した。
Figure 0005074013
また、製造例の末端不飽和ポリプロピレンは、ヘプタンに可溶で、アセトンに不溶であり、ポリメチルメタクリレートは、逆にヘプタンに不溶で、アセトンに可溶である。
各成分全てにポリプロピレン成分とポリメチルメタクリレート成分が共存することから、全ての分別物にブロック共重合体が生成していることを確認した。
また、フリーのポリプロピレン成分、ポリメチルメタクリレート成分が存在しないことが確認されている不溶部(C7IS/AIS)を評価したところ、重量平均分子量(Mw)7600、分子量分布(Mw/Mn)1.70、ブロック率66.9%であった。
実施例4
内容積1Lの攪拌装置付きセパラブルフラスコに製造例5の末端不飽和ポリプロピレン50g、脱水ヘプタン400mlを投入し、室温で攪拌しながら溶解させた。
溶解後、この溶液に30分間窒素バブリングし、脱水処理を行った。
この処理により減少したヘプタンは、新たに脱水ヘプタンを加えて補った。
tert−ブトキシドカリウム1.82mmolのシクロヘキサンスラリーを3.6ml、sec−ブチルリチウム0.91mmolを含むシクロヘキサン溶液0.87mlを投入し、20℃で15分間攪拌し金属化を行った。
その後、脱水、蒸留精製したグリシジルメタクリレート9.0gを5分間かけて添加し、70℃で2時間反応を行なった。
反応混合物の処理を実施例1と同様に行い、アセトン抽出、洗浄、ろ過乾燥により、53.2gのブロック共重合体を得た。
グラフト率は6.0%、重量平均分子量は120000、分子量分布(Mw/Mn)は2.10であった。
本発明のブロック共重合体又は該共重合体を含有する熱可塑性樹脂組成物は、プラスチック材料、紙、木材などと高接着性を有するシーラントとして、ポリオレフィンの改質剤、例えば、無機フィラー、染料、極性ポリマー、極性ワックス、木粉、金属などとの相溶特性、機械物性、流動性を改良させたポリオレフィンを得るための改質剤として、或いはポリオレフィンの表面処理剤、プライマー処理、コーティング剤成分などとして有用である。

Claims (9)

  1. 端不飽和ポリオレフインを金属化して得た金属化ポリオレフインと、少なくとも一種のアニオン重合性単量体とを反応させ、末端不飽和ポリオレフインにアニオン重合性単量体連鎖を形成するブロック共重合体の製造方法であって、末端不飽和ポリオレフインが、プロピレン単独重合体、プロピレン90質量%以上とエチレン及び炭素数4〜28のα−オレフインから選ばれる一種以上10質量%以下とのプロピレン系共重合体、ブテン単独重合体、又は1−ブテン90質量%以上とエチレン、プロピレン及び炭素数5〜28のオレフインから選ばれる一種以上10質量%以下とのブテン系共重合体であり、下記の(a)を満足するものである、ブロック共重合体の製造方法。
    (a)メソペンタッド分率〔mmmm〕が30〜80モル%
  2. 末端不飽和ポリオレフインが、さらに、下記の(2)〜(4)を満足する請求項1に記載のブロック共重合体の製造方法。
    2)末端不飽和基を一分子当たり0.5〜1.0個有し、
    (3)分子量分布(Mw/Mn)が4以下
    (4)デカリン中、135℃において測定した極限粘度〔η〕が0.01〜2.5dl/g
  3. アニオン重合性単量体が、(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリル酸金属塩、エステル残基に酸素、窒素、硫黄、珪素原子を含む(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリルアミド、N−置換(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル、スチレン、アルキルスチレン類、アルコキシスチレン類、ハロゲン化スチレン類、トリメチルシリルスチレン、4〜12の炭素原子を含有する共役ジオレフィン類から選ばれる請求項1又は2に記載のブロック共重合体の製造方法。
  4. 末端不飽和基が、ビニリデン基である請求項1〜3のいずれかに記載のブロック共重合体の製造方法。
  5. 末端不飽和ポリオレフインが、プロピレン単独重合体、あるいはプロピレン90質量%以上とエチレン及び炭素数4〜28のα−オレフインから選ばれる一種以上10質量%以下とのプロピレン系共重合体であり、下記の(a)及び(b)を満足する請求項1〜4のいずれかに記載のブロック共重合体の製造方法。
    (a)メソペンタッド分率〔mmmm〕が30〜80モル%
    (b)ラセミメソラセミメソ分率〔rmrm〕>2.5モル%
  6. 末端不飽和ポリオレフインが、ブテン単独重合体、又は1−ブテン90質量%以上とエチレン、プロピレン及び炭素数5〜28のオレフインから選ばれる一種以上10質量%以下とのブテン系共重合体である請求項〜4のいずれかに記載のブロック共重合体の製造方法。
  7. プロピレン単独重合体、あるいはプロピレン90質量%以上とエチレン及び炭素数4〜28のα−オレフインから選ばれる一種以上10重量%以下とのプロピレン系共重合体を含有し、かつ下記の(a)及び(b)を満足するプロピレン重合部位が、アニオン重合性単量体として(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリル酸金属塩、エステル残基に酸素、窒素、硫黄、珪素原子を含む(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリルアミド、N−置換(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル、スチレン、アルキルスチレン類、アルコキシスチレン類、ハロゲン化スチレン類、トリメチルシリルスチレン、4〜12の炭素原子を含有する共役ジオレフィン類から選ばれる一種以上からなる連鎖とブロック結合した、下記の(6)〜(7)を満足するブロック共重合体。
    (a)メソペンタッド分率〔mmmm〕が30〜80モル%
    (b)ラセミメソラセミメソ分率〔rmrm〕>2.5モル%
    6)重量平均分子量が2,000〜500,000
    (7)分子量分布(Mw/Mn)が1.5〜4
  8. ブテン単独重合体、又は1−ブテン90質量%以上とエチレン、プロピレン及び炭素数5〜28のオレフインから選ばれる一種以上10質量%以下とのブテン系共重合体を含有し、メソペンタッド分率〔mmmm〕が30〜80モル%の範囲にあるブテン重合部位が、アニオン重合性単量体として(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリル酸金属塩、エステル残基に酸素、窒素、硫黄、珪素原子を含む(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリルアミド、N−置換(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル、スチレン、アルキルスチレン類、アルコキシスチレン類、ハロゲン化スチレン類、トリメチルシリルスチレン、4〜12の炭素原子を含有する共役ジオレフィン類から選ばれる一種以上からなる連鎖とブロック結合した、下記の(6)〜(7)を満足するブロック共重合体。
    6)重量平均分子量が2,000〜500,000
    (7)分子量分布(Mw/Mn)が1.5〜4
  9. 請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法によって得られたブロック共重合体。
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