CN1322034C - 聚丙烯薄膜及制造的层合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明的聚丙烯薄膜是由具有特定性能的聚丙烯聚合物生产的,这些性能包括拉伸模量TM(MPa)、热封合温度HST(℃)、熔点Tm(℃)和熔融吸热H(J/g),它具有在拉伸模量与热封合温度二者之间良好的性能平衡、非粘性,而且在加工性、透明度和抗冲击性、耐剥离泛白性、柔软度方面非常优异。本发明还涉及一种具有至少一层由上述聚丙烯聚合物生产的多层聚烯烃树脂层合材料。该层合材料显示优异的低温热封合性和在不使用粘合剂等的情况下达到充分的层间强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用作软氯乙烯薄膜代用品的新的聚丙烯薄膜。更具体说,本发明涉及一种新的聚丙烯基薄膜,它的粘性较小,在拉伸模量与热封合温度二者之间具有好的性能平衡,而且在加工性、透明度和抗冲击性方面非常优异。本发明还涉及一种新的聚丙烯薄膜,它的粘性较小,在耐剥离泛白性、柔软度和抗冲击性方面非常优异。本发明还涉及多层聚烯烃树脂层合材料,更具体说,涉及一种显示优异的低温热封合性和在不使用粘合剂等的前提下达到充分的层间层合强度的多层聚烯烃树脂层合材料。
背景技术
氯乙烯树脂被广泛地用作软树脂。然而,人们知道,氯乙烯树脂在燃烧时产生有害的物质。因此,当今强烈地要求开发出取代树脂。近年来所使用的取代树脂是通过使用金属茂催化剂制造的烯烃聚合物。其例子包括乙烯和α-烯烃的共聚物。然而,这样的共聚物造成的问题是当它被软化时实在太粘稠。还有,由该共聚物制造的成型制品诸如薄膜具有由差的透明度、刚度和低温热封合性而造成的不良表面性质,因此使其不能令人满意。这样的共聚物在加工性能方面也是很差的。
结晶丙烯聚合物薄膜由于其优异的刚性、透明性和抗湿性而被广泛地用作包装薄膜。结晶丙烯聚合物薄膜可单独作为单层薄膜来使用,或者与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、线性聚乙烯等作为多层薄膜来使用。就其用途而言,包装薄膜通常被加工成袋,不管薄膜是单层还是多层。将薄膜成型为袋和在袋中放入内容物后闭合或打开袋的一系列加工过程通常是通过用热棒对薄膜边加压并将各边相互熔接(所谓的“热封合”)来进行的。近年来,为了增加产率而要求提高袋的成型和包装过程的速度,这导致对材料好的热封合性有更高的要求。还有,还不可避免地要求薄膜具有滑爽性和抗粘连性以便有效地进行上述的装配过程。
然而,丙烯均聚物薄膜的缺点在于,当热封合时薄膜必须在高温下被加压一段时间。为了克服这样的缺陷,通常使用的一种方法是使丙烯与乙烯、1-丁烯或任何其他的α-烯烃进行共聚合。然而,在惯用工艺中,必须使丙烯与大量包括乙烯、1-丁烯或任何其他的α-烯烃的共聚单体进行共聚合,以便得到具有令人满意的热封合性的共聚物。还有,这些共聚单体通常仍占优势地保留低分子量部份而形成粘稠的低结晶组分(这样的组分在下文中被称为“粘稠组分”),低结晶组分使共聚物成为粘稠的。因此,该共聚物薄膜不能显示聚丙烯薄膜所固有的好的刚性,并且容易引起薄膜之间的结块,由此而阻碍装配过程。此外,由于渗料而引起的薄膜泛白会使薄膜的外观受损。因此,共聚物不适用于实际应用。迄今为止,人们已尝试通过将其溶解于惰性溶剂中来除去粘稠组分。然而,难于有效地洗掉粘稠组分而同时无法防止对热封合有助的低温熔化组分被洗掉,这使得洗涤法不能令人满意地在工业中应用。
近年来通过使用大的薄膜成型机而使薄膜成型的方法达到提高增加产率的地步,这改变了成膜条件。但是,不管成膜条件如何变化必须保证薄膜的质量。另一方面,出现的问题是,当在其被生产时,如果不使用粘合剂等的话,多层的层合薄膜没有足够的层间强度。因此,为了赋予多层层合薄膜以优异的低温热封合性、刚性、透明性、抗湿性等性质的话,必须通过使用粘合剂来粘合各层薄膜。
于是,本发明的第一个目的是提供一种具有较少粘性的、在拉伸模量与热封合温度二者之间具有好的性能平衡、而且在加工性、透明度和抗冲击性方面非常优异的聚丙烯薄膜。本发明的第二个目的是提供一种具有较少粘性的、在耐剥离泛白性、柔软度和抗冲击性方面非常优异的聚丙烯薄膜。本发明的第二个目的是提供一种显示优异的低温热封合性和在不使用粘合剂等的情况下达到充分的层间强度的多层聚烯烃树脂层合材料。
发明的公开
经过深入研究,本发明人已发现,上述目的通过一种在拉伸模量TM(MPa)与热封合温度HST(℃)二者之间满足特定关系的聚丙烯薄膜,和具有限定的拉伸模量TM和限定的特性粘度[η](在135℃四氢化萘中测定)、且当用差示扫描量热法(DSC)测定时不显示熔点或显示满足与TM具有特定关系的熔点Tm(℃)的聚丙烯薄膜来实现。本发明人还发现,上述目的可通过一种多层的聚烯烃树脂层合材料来实现,而在所说的多层的聚烯烃树脂层合材料中至少一层的最外层是由特定的丙烯聚合物生产的。本发明是基于这些发现而完成的。
于是,根据本发明的第一方面,提供一种满足下式的聚丙烯薄膜:
TM≥12.5×HST-900
式中,TM为拉伸模量(MPa)和HST为热封合温度(℃)。
上述的聚丙烯薄膜可以由满足以下要求的丙烯聚合物(A)来生产:
(1)具有一种溶于25℃己烷的含量为0-80%重量(H25)的组分;
(2)当用差示扫描量热法(DSC)测定时,没有熔点或熔点Tm(℃)满足下式:
ΔH≥6×Tm-140)
式中ΔH为熔融吸热量(J/g);和
(3)具有特性粘度[η](在135℃四氢化萘中测定)为0.5-15dL/g。
聚丙烯薄膜优选可由具有以下参数的丙烯均聚物(A-1)来生产:
(1)内消旋五单元组部份[mmmm]为20-80mol%;和
(2)外消旋五单元组部份[rrrr]与1-[mmmm]一起满足下式:
[rrrr]/(1-[mmmm])≤0.1。
丙烯聚合物(A)和丙烯均聚物(A-1)是通过在聚合催化剂的存在下聚合丙烯,或聚合丙烯与乙烯和/或C4-C20α-烯烃而生产的,所说的聚合催化剂包括:
(A)由以下通式(I)所代表的过渡金属化合物:
式中A1、A2、E1、E2、M、X、Y、q和r的定义见下文中;和
(B)至少一种选自由能通过与过渡金属化合物(A)或其衍生物反应而形成离子络合物的化合物(B-1),和铝氧烷(B-2)组成的组中的组分。
根据本发明的第二方面,提供一种满足以下要求的聚丙烯薄膜:
(1)具有拉伸模量(TM)为5-500MPa;
(2)当用差示扫描量热法(DSC)测定时,没有熔点或熔点Tm(℃)满足下式:
TM≥5×Tm-450;和
(3)具有特性粘度[η](在135℃四氢化萘中测定)为1-3dL/g。
第二方面的聚丙烯基薄膜可由丙烯聚合物(A),优选由丙烯均聚物(A-1)来生产。
根据本发明的第三方面,提供一种多层的聚烯烃树脂层合材料,其中至少一层的最外层是由满足以下要求的丙烯聚合物(A)生产的:
(1)具有溶于25℃己烷的含量(H25)为0-80%重量的组分;
(2)当用差示扫描量热法(DSC)测定时,没有熔点或熔点Tm(℃)满足下式:
ΔH≥6×Tm-140)
式中ΔH为熔融吸热量(J/g)。
至少一层的最外层优选是由丙烯均聚物(A-1)或以下所述的丙烯共聚物(A-2)生产的。
实施本发明的最佳模式
以下将对本发明进行详细的描述。
(I)第一种聚丙烯薄膜
第一种聚丙烯薄膜满足下式:
TM≥12.5×HST-900,优选为
TM≥12.5×HST-800和HST≤130,更优选为
TM≥12.5×HST-750和HST≤130
式中,TM为拉伸模量(MPa)和HST为热封合温度(℃)。拉伸模量TM优选为5-1000MPa。TM和HST测定方法详见下面的实施例。
第一种聚丙烯薄膜,如上所述,是在拉伸模量与热封合温度二者之间具有好的性能平衡,即,显示高的刚性和优异的低温热封合性,以使薄膜适用作食品包装薄膜、农用薄膜(用于例如乙烯基塑料温室)和密封薄膜。不能满足上式的聚丙烯薄膜在拉伸模量与热封合性二者之间不能很好地平衡,因此是不能令人满意的。
还有,所详述的丙烯均聚物生产时,第一种聚丙烯薄膜防止了粘稠组分渗到表面并因此具有较少的粘性,所述的丙烯均聚物具有受限制的H25、窄的分子量分布(Mw/Mn),和少量能被沸腾二乙基醚提取的部份。第一种丙烯薄膜不仅显示优异的表面性质而且还显示优异的加工性(因为它的粘性较少)。
第一种聚丙烯薄膜具有内光雾度为5%或以下,优选为3%或以下(根据JIS K-7105测定的其光雾度值而确定的),因此,它显示优异的透明性。还有,第一种聚丙烯薄膜具有抗冲击性为10000J/m2或以上,优选为15000J/m2或以上,用从Toyo Seiki Seisaku-Sho,Co.,Ltd.购得的薄膜冲击试验机使用1/2英寸冲击头测定的,因此显示出优异的抗冲击性。
明确地说,作为本发明的第一种聚丙烯薄膜,可被例举的是由如下所述的丙烯聚合物(A)生产的薄膜。
(I-1)丙烯聚合物(A)
丙烯聚合物(A)满足下列的要求:
(1)具有溶于25℃己烷的含量(H25)为0-80%重量的组分;
(2)当用差示扫描量热法(DSC)测定时,没有熔点或熔点Tm(℃)满足下式:
ΔH≥6×(Tm-140)
式中ΔH为熔融吸热量(J/g);和
(3)具有特性粘度[η](在135℃四氢化萘中测定)为0.5-15dL/g。
使用满足上述要求(1)-(3)的丙烯聚合物(A)能生产出粘性较低,在拉伸模量与热封合温度二者之间具有好的性能平衡,而且在加工性、透明度和抗冲击性方面非常优异的聚丙烯薄膜。
被用于本发明中的丙烯聚合物(A)的在25℃己烷中可溶的含量(H25)为0-80%重量,优选为0-50%重量,更优选为0-25%重量,更优选为0-10%重量,而特别优选的为0-5%重量。H25是一个显示所谓粘稠组分含量的指数,它对粘性与透明性变坏起作用。H25越高意味着粘稠组分的含量越大。当H25含量超过80%重量时,薄膜的抗粘连性和透明性往往会变劣,因为粘稠组分的含量更大。H25是根据下式计算的重量减少率:
H25=[(W0-W1)/W0]×100(%)
其中W0为丙烯聚合物(A)的初始重量;W1为浸于25℃200mL己烷中三天或三天以上后干燥的丙烯聚合物(A)的重量。
还有,当用DSC测定时,本发明中所用的丙烯聚合物(A)显示无熔点或熔点Tm(℃)与熔融吸热量ΔH(J/g)满足以下的关系式:
ΔH≥6×(Tm-140),优选为
ΔH≥3×(Tm-120),更优选为
ΔH≥2×(Tm-100)
在DSC中显示无熔点Tm(℃)暗示热封合温度能被降低,即,意味着优异的低温热封合性。还有,在显示熔点Tm(℃)满足上述的Tm与ΔH(J/g)关系式的情况,意味着熔点的熔融吸热量是高的和成型物件诸如薄膜具有优异的刚性如拉伸模量和抗冲击性。Tm与ΔH是通过DSC测定的。即,通过使用差示扫描量热仪(从Perkin-Elmer Corp.购到的“DSC-7”),将10mg试样通过在230℃的氮气氛中加热3分钟,然后以10℃/分的速率冷却到0℃而测定的。将冷却试样在0℃静置3分钟,然后以速率为10℃/分钟加热而得到熔融吸热量。熔融吸热曲线的最大峰的峰顶是熔点Tm,而熔融过程中的熔融吸热为ΔH(J/g)。
本发明中所用的丙烯聚合物(A)还具有特性粘度[η]为0.5-15dL/g(在135℃四氢化萘中测定)。特别是,当丙烯聚合物(A)被用于生产第一种聚丙烯薄膜时,特性粘度[η]优选为1-3dL/g,更优选为1-2.5dL/g。当特性粘度[η]小于0.5dL/g时,聚合物就成为粘稠的。当特性粘度超过15dL/g时,由于变劣的熔体流动性之故聚合物具有不良的加工性。
还有,本发明中所用的丙烯聚合物(A)优选具有分子量分布(Mw/Mn)为1.5-4.0,更优选为1.5-3.5,最优选为1.5-3.0,根据凝胶渗透色谱法(GPC)测定。当分子量分布(Mw/Mn)小于1.5时,聚合物的加工性变差。当超过4.0时,聚合物易于变成粘稠。GPC所用的仪器与测定条件被介绍于下面的实施例中。
本发明中所用的丙烯聚合物(A)可包括丙烯均聚物和丙烯共聚物,而丙烯均聚物是优选的。丙烯共聚物可含有少量的乙烯和/或C4-C20α-烯烃诸如1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十八碳烯、1-二十碳烯。这些烯烃可以单独使用或二种或多种以混合物形式使用。
就丙烯均聚物而言,优选的是满足下面条件(1)和(2)的丙烯均聚物(A-1):
(1)内消旋五单元组部份[mmmm]为20-80mol%;和
(2)外消旋五单元组部份[rrrr]与1-[mmmm]一起满足下式:
[rrrr]/(1-[mmmm])≤0.1。
丙烯均聚物(A-1)的分子量分布(Mw/Mn)优选为1.5-4.0,更优选为1.5-3.5,最优选为1.5-3.0,根据凝胶渗透色谱法(GPC)测定。
此处所述的内消旋五单元组部份[mmmm]意指聚丙烯分子链五单元中的内消旋部份,它是按照A.Zambelli等人的“Macromolecules”,6,925(1973)所建议的方法使用13C-NMR光谱中的甲基信号测定的。内消旋五单元组部份的值越大意味着立构规整性越高。本发明中所用的丙烯均聚物(A-1)的内消旋五单元组部份[mmmm]优选为30-80mol%。当内消旋五单元部份[mmmm]小于20mol%时,由于较低的结晶度之故拉伸模量和抗冲击性变劣,并具有不良的加工性。当内消旋五单元组部份[mmmm]超过80mol%时,软化点降低且由于提高的高热封合温度之故低温热封合性变劣。外消旋五单元组部份[rrrr]意指聚丙烯分子链五单元组中的外消旋部份。[rrrr]/(1-[mmmm])值是由五单元组中的上述部份测定的,并且是指示丙烯均聚物(A-1)规整性分布的指数。当此值变大时,规整性分布变宽而获得包括高度有规立构的聚丙烯和无定形的聚丙烯,如在已知催化剂体系存在下所生产的常规聚丙烯情况那样,由此使薄膜具有增高的粘合性和降低的透明度。本发明中所使用的丙烯均聚物(A-1)的[rrrr]/(1-[mmmm])值优选为0.08或以下,更优选为0.06或以下,最优选为0.04或以下。当[rrrr]/(1-[mmmm])值超过0.1时,聚合物易于成为粘稠的。此13C-NMR光谱测定法被详细地介绍于下面的实施例中。
一般说,丙烯聚合通常是通过所谓的1,2-插入进行的,其中处于丙烯单体侧链的亚甲基上的碳原子被结合到催化剂的活性一侧,而丙烯单体继续以同样方式被配位而引起聚合。然而,2,1-插入或1,3-插入(反常插入)很少发生。在本发明所使用的丙烯均聚物(A-1)情况中,最好将2,1-插入或1,3-插入减至最少。还有,这些插入的比例优选能符合由下式(1)所代表的关系:
[(m-2,1)+(r-2,1)+(1,3)]≤5.0(%) (1)
其中(m-2,1)为根据13C-NMR测定的内消旋2,1-插入的含量%);(r-2,1)为根据13C-NMR测定的外消旋2,1-插入的含量(%),和(1,3)为根据13C-NMR测定的1,3-插入的含量(%),更优选能符合由下式(2)所代表的关系:
[(m-2,1)+(r-2,1)+(1,3)]≤1.0(%) (2),和
最优选能符合由下式(3)所代表的关系:
[(m-2,1)+(r-2,1)+(1,3)]≤0.1(%) (3)。
不满足式(1)的聚合物可以在某些情况下是结晶性变劣而不是预期那样地引起变粘。
插入含量[(m-2,1)、(r-2,1)和(1,3)是从13C-NMR相应峰的积分强度计算的,根据Grassi等人的“Macromolecules”,21,p,617(1988)和Busico等人的“Macromolecules”,27,p.7538(1994)所报导的方法将它们指定为分别插入。即,(m-2,1)为由在约17.2ppm处Pα,γ苏型峰的积分强度与整个甲基碳区的积分强度之比计算的内消旋2,1-插入含量(%)。含量(r-2,1)为由在约15.0ppm处Pα,γ苏型峰的积分强度与整个甲基碳区的积分强度之比计算的外消旋2,1-插入含量(%)。含量(1,3)为由在约31.0ppm处Tβ,γ+峰的积分强度与整个甲基碳区的积分强度之比计算的1,3-插入含量(%)。
还有,更优选的是,当通过13C-NMR测定时,本发明中所用的丙烯均聚物(A-1)显示基本上没有归因于由2,1-插入(正丁基)而衍生的分子链端部的峰。就由2,1-插入而衍生的分子链端部而言,分别插入的含量是由13C-NMR光谱峰的积分强度来计算的,根据Jungling等人“J.Polym.Sci.:Part A:Polym.Chem.”,33,p.1305(1995)所报导的方法它们被指定为分别插入。在全同立构聚丙烯的情况下,出现在靠近18.9ppm处的峰被指定为丁基的端甲基碳。确定反常插入和分子链端部的13C-NMR测定是与上述内消旋五单元组部份[mmmm]测定相同的方式进行的。
(I-2)丙烯聚合物(A)的生产
本发明中所用的丙烯聚合物(A)优选是通过在以下的聚合催化剂存在下聚合丙烯,或聚合丙烯与乙烯和/或C4-C20α-烯烃而生产的。(I-2a)聚合催化剂
该聚合催化剂包括:
式中,M为元素周期表的3-10族或镧系金属元素;
E1和E2为相同或不相同且每种独立地为选自取代的环戊二烯基、茚基、取代的茚基、杂环戊二烯基、取代的杂环戊二烯基、氨基、磷化物基、烃基和含硅基的配体;和E1与E2通过A1和A2而交联;
X为σ-键合的配体;和多个的X,若有的话,每一个可以相同或不同且每个X可以与另外的X、E1、E2或Y相交联;
Y为路易斯碱;和多个的Y,若有的话,每一个可以相同或不同且每个Y可以与另外的Y、E1、E2或X相交联;
A1和A2可以是相同或不相同的二价基,用于交联二个配体E1和E2且每一个独立地为C1-C20烃基、C1-C20含卤的烃基、含硅基、含锗基、含锡基、-O-、-CO-、-S-、-SO2-、-Se-、-NR-、-PR-、-P(O)R-、-BR-或-AIR-,其中R为氢、卤素、C1-C20烃基或C1-C20含卤的烃基;
q为由式[(金属的原子价)-2]所给出的1-5的整数;和
r为0-3的整数,和
(B)至少一种选自能通过与所说的过渡金属化合物(A)或其衍生物反应而形成离子络合物的化合物(B-1)、和铝氧烷(B-2)组成的组中的组分。
在以上的通式(I)中,M代表元素周期表的3-10族或镧系金属元素。金属元素的具体例子包括钛、锆、铪、钇、钒、铬、锰、镍、钴、钯和镧系金属。在这些金属元素中,从对烯烃聚合的活性考虑,优选的是钛、锆和铪。
E1和E2通过A1和A2形成交联结构并且每一个独立地为选自取代的环戊二烯基、茚基、取代的茚基、杂环戊二烯基、取代的杂环戊二烯基、氨基(-N<)、磷化物基(-P<)、π-键合的烃基(>CR12-,>C<)和含硅基(>SiR12-,>Si<)的配体,其中R12为氢、C1-C20烃基或含杂原子的基团。π-键合的烃基(>CR12-,>C<)之例子包括戊二烯基和硼苄基(boratabenzehyl)。含硅基(>SiR12-,>Si<)的例子包括-CH2-Si(CH3)<和-Si(CH3)<。配体E1和E2彼此可以相同或不相同。在这些配体中,被优选的是取代的异环戊二烯基、茚基和取代的茚基。
X代表σ-键合的配体。多个的X,若有的话,每一个可以相同或不同且X可以与另外的X、E1、E2或Y相交联。配体X的例子包括卤素、C1-C20烃基、C1-C20烷氧基、C6-C20芳氧基、C1-C20氨基、C1-C20含硅基、C1-C20磷化物基、C1-C20硫化物基、C1-C20亚砜基和C1-C20酰基。
卤素的例子包括氯、氟、溴和碘。C1-C20烃基的例子包括烷基诸如甲基、乙基、丙基、丁基、己基、环己基和辛基;链烯基诸如乙烯基、丙烯基和环己烯基;芳烷基诸如苄基、苯乙基和苯丙基;和芳基诸如苯基、甲苯基、二甲基苯基、三甲基苯基、蒽基和菲基。在上述的基团中,被优选的是烷基诸如甲基、乙基和丙基,和芳基诸如苯基。C1-C20烷氧基的例子包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、苯基甲氧基、苯基乙氧基。C6-C20芳氧基的例子包括苯氧基、甲基苯氧基和二甲基苯氧基。C1-C20氨基的例子包括烷基氨基诸如二甲基氨基、二乙基氨基、二丙基氨基、二环己基氨基和甲基乙基氨基;链烯基氨基例如二乙烯基氨基、二丙烯基氨基、和二环己烯基氨基;芳烷基氨基诸如二苄基氨基、苯基乙基氨基和苯基丙基氨基;芳基氨基诸如二苯基氨基和二萘基氨基。C1-C20含硅基的例子包括一烃基甲硅烷基诸如甲基甲硅烷基和苯基甲硅烷基;二烃基甲硅烷基诸如二甲基甲硅烷基和二苯基甲硅烷基;三烃基甲硅烷基诸如三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、三丙基甲硅烷基、三环己基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、二甲基苯基甲硅烷基、甲基二苯基甲硅烷基、三甲苯基甲硅烷基和三萘基甲硅烷基;烃基甲硅烷基醚诸如三甲基甲硅烷基醚;硅取代的烷基诸如三甲基甲硅烷基甲基;硅取代的芳基诸如三甲基甲硅烷基苯基。C1-C20磷化物基的例子包括烷基磷化物诸如甲基磷化物、乙基磷化物、丙基磷化物、丁基磷化物、环己基磷化物、己基磷化物和辛基磷化物;链烯基磷化物诸如乙烯基磷化物、苄基磷化物和丙烯基磷化物;芳基磷化物诸如苯基磷化物。C1-C20硫化物的例子包括烷基硫化物诸如甲基硫化物、乙基硫化物、丙基硫化物、丁基硫化物、己基硫化物、环己基硫化物和辛基硫化物;链烯基硫化物诸如乙烯基硫化物、丙烯基硫化物和环己烯基硫化物;芳烷基硫化物诸如苄基硫化物、苯基乙基硫化物和苯基丙基硫化物;芳基硫化物诸如苯基硫化物、甲苯基硫化物、二甲基苯基硫化物、三甲基苯基硫化物、乙基苯基硫化物、丙基苯基硫化物、联苯基硫化物、萘基硫化物、甲基萘基硫化物、蒽基硫化物和菲基硫化物。C1一C20亚砜的例子包括烷基亚砜诸如甲基亚砜、乙基亚砜、丙基亚砜、丁基亚砜、己基亚砜、环己基亚砜和辛基亚砜;链烯基亚砜诸如乙烯基亚砜、丙烯基亚砜、和环己烯基亚砜;芳烷基亚砜诸如苄基亚砜、苯基乙基亚砜和苯基丙基亚砜;和芳基亚砜诸如苯基亚砜、甲苯基亚砜、二甲基苯基亚砜、三甲基苯基亚砜、乙基苯基亚砜、丙基苯基亚砜、联苯基亚砜、萘基亚砜、甲基萘基亚砜、蒽基亚砜和菲基亚砜。C1-C20酰基的例子包括烷酰基诸如甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基、十六烷酰基、十八烷酰基和油酰基;芳酰基诸如苯甲酰基、甲苯甲酰基、水杨酰基、肉桂酰基、萘甲酰基和邻苯二甲酰基;和由二羧酸诸如草酸、丙二酸和丁二酸衍生的草酰基、丙二酰基和丁二酰基。
Y代表路易斯碱。多个的Y,若有的话,每一个可以相同或不同且每个Y可以与另外的Y、E1、E2或X相交联。路易斯碱可以是胺、醚、膦和硫醚。胺可以是C1-C20胺诸如烷基胺如甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、环己胺、甲乙胺、二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、二环己胺和甲乙胺;链烯胺诸如乙烯基胺、丙烯基胺、环己烯基胺、二乙烯基胺、二丙烯基胺和二环己烯基胺;芳烷基胺诸如苯基甲基胺、苯基乙基胺和苯基丙基胺;芳基胺诸如二苯胺和二萘胺。醚的例子包括脂族单醚诸如甲醚、乙醚、丙醚、异丙醚、丁醚、异丁醚、正戊醚和异戊醚;脂族混合醚诸如甲乙醚、甲丙醚、甲异丙醚、甲正戊醚、甲异戊醚、乙丙醚、乙异丙醚、乙丁醚、乙异丁醚、乙正戊醚、乙异戊醚;脂族不饱和醚诸如乙烯基醚、烯丙基醚、甲基乙烯基醚、甲基烯丙基醚、乙基乙烯基醚、和乙基烯丙基醚;芳族醚诸如茴香醚、苯乙醚、苯基醚、苄基醚、苯基苄基醚、α-萘基醚和β-萘基醚;环醚诸如环氧乙烷、环氧丙烷、氧杂环丁烷、四氢呋喃、和二噁烷。膦可以是C1-C20(环)烷基膦、链烯基膦、(芳烷基)膦、芳烷基膦和芳族膦。(环)烷基膦的例子包括单(环)烷基膦诸如甲基膦、乙基膦、丙基膦、丁基膦、己基膦、环己基膦和辛基膦;二(环)烷基膦诸如二甲基膦、二乙基膦、二丙基膦、二丁基膦、二己基膦、二环己基膦和二辛基膦;和三(环)烷基膦诸如三甲基膦、三乙基膦、三丙基膦、三丁基膦、三己基膦、三环己基膦和三辛基膦。链烯基膦的例子包括单链烯基膦诸如乙烯基膦、丙烯基膦和环己烯基膦;二链烯基膦,其中膦的二个氢原子被链烯基所取代;三链烯基膦,其中膦的三个氢原子被链烯基所取代;(芳烷基)膦的例子包括苄基膦、(苯基乙基)膦和(苯基丙基)膦。芳烷基膦的例子包括二芳基烷基膦和芳基二烷基膦,其中膦的三个氢原子被三个芳基和烷基所取代。芳族膦的例子包括芳基膦诸如苯基膦、甲苯基膦、二甲基苯基膦、三甲基苯基膦、乙基苯基膦、丙基苯基膦、联苯基膦、萘基膦、甲基萘基膦、蒽基膦和芳基膦;二(烷芳基)膦,其中膦的二个氢原子被烷芳基所取代;和三(烷芳基)膦,其中膦的三个氢原子被烷芳基所取代。作为硫醚,可以使用就X所提到的硫化物。
A1和A2为用于交联二个配体的二价基,而且彼此可以是相同或不相同的。A1和A2的每一个独立地为C1-C20烃基、C1-C20含卤烃基、含硅烃基、含锗基、含锡基、-O-、-CO-、-S-、-SO2-、-Se-、-NR-、-PR-、-P(O)R-、-BR-或-AlR-,其中R为氢、卤素、C1-C20烃基或C1-C20含卤的烃基。A1和A2的至少一个优选为含有一个或多个碳原子的烃基。交联基的例子包括1,2-亚环己基、二甲基亚甲硅基、二苯基亚甲硅基、甲基苯基亚甲硅基、二甲基甲锗亚烷基、二甲基甲锡亚烷基、四甲基二亚甲硅基、二苯基二亚甲硅基和由以下通式所代表的二价基:
其中,R13和R14可以是相同或不相同的,并且每一个独立地代表氢或C1-C20烃基;R13和R14可以相互结合而形成环;和e为1-4的整数。由上式所代表的交联剂的例子包括亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、环亚己基和亚乙烯基(CH2=C=)。在这些交联剂中,被优选的是亚乙基、亚异丙基和二甲基亚甲硅基。
由式[M的价数-2]给出的下标q为1-5的整数,和下标r为0-3的整数。
在由通式(I)代表的过渡金属化合物中,当E1和E2为环戊二烯基、茚基和取代的茚基时,交联剂A1和A2优选为式(1,2’)(2,1’)双桥。在具有这样结构的式(I)过渡金属元素化合物中,被优选的是作为配体的、由以下通式(1-a)代表的那些双桥连的双环戊二烯基衍生物:
在式(1-a)中,M、A1、A2、q和r是与以上的规定相同的。X是σ-键合的配体。多个的X,若有的话,每一个可以相同或不同且每个X可以与另外的X基或Y基相交联。X为相同的例子是如上通式(I)中所例举的X。Y为路易斯碱。多个的Y,若有的话,每一个可以相同或不同且每个Y可以与另外的Y或X相交联。Y为相同的例子是如上通式(I)中所例举的Y。R15至R20的每一个独立地代表氢、卤素、C1-C20烃基或C1-C20含卤的烃基、含硅的烃基或含杂原子的烃基,条件是R15至R20的至少一个不是氢。R15至R20可以是相同或不相同的,且毗邻的一对可彼此键合而形成环。更特别的是,R16和R17以及R19和R20优选彼此键合形成环。更优选的是每一对与和其相连的环戊二烯基一起形成茚基。R15和R18的每一个优选为具有杂原子诸如氧、卤素和硅的基,因为能增加聚合的活性。
过渡金属化合物的双桥连的环戊二烯基配体优选的是(1,2’)(2,1’)双桥。
由通式(I)代表的过渡金属化合物的例子包括(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚乙基)-双(茚基)锆二氯化物、(1,2’-亚甲基)(2,1’-亚甲基)-双(茚基)锆二氯化物、(1,2’-亚异丙基)(2,1’-亚异丙基)-双(茚基)锆二氯化物、(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚乙基)-双(3-甲基茚基)锆二氯化物、(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚乙基)-双(4,5-苯并茚基)锆二氯化物、(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚乙基)-双(4-异丙基茚基)锆二氯化物、(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚乙基)-双(5,6-二甲基茚基)锆二氯化物、(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚乙基)-双(4,7-二异丙基茚基)锆二氯化物、(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚乙基)-双(4-苯基茚基)锆二氯化物、(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚乙基)-双(3-甲基4-异丙基茚基)锆二氯化物、(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚乙基)-双(5,6-苯并茚基)锆二氯化物、(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚异丙基)-双(茚基)锆二氯化物、(1,2’-亚甲基)(2,1’-亚乙基)-双(茚基)锆二氯化物、(1,2’-亚甲基)(2,1’-亚异丙基)-双(茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-二甲基亚甲硅基)-双(茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-二甲基亚甲硅基)-双(3-甲基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-二甲基亚甲硅基)-双(3-正丁基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-二甲基亚甲硅基)-双(3-异丙基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-二甲基亚甲硅基)-双(3-三甲基甲硅烷基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-二甲基亚甲硅基)-双(3-苯基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-二甲基亚甲硅基)-双(4,5-苯并茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-二甲基亚甲硅基)-双(4-异丙基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-二甲基亚甲硅基)-双(5,6-二甲基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-二甲基亚甲硅)-双(4,7-二异丙基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-二甲基亚甲硅基)-双(4-苯基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-二甲基亚甲硅基)-双(3-甲基-4-异丙基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-二甲基亚甲硅基)-双(5,6-苯并茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-亚异丙基)-双(茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-亚异丙基)-双(3-甲基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-亚异丙基)-双(3-异丙基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-亚异丙基)-双(3-正丁基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-亚异丙基)-双(3-三甲基甲硅烷基甲基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-亚异丙基)-双(3-三甲基甲硅烷基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-亚异丙基)-双(3-三苯基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-亚甲基)-双(茚基)锆二氯化物、 (1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-亚甲基)-双(3-甲基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-亚甲基)-双(3-异丙基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-亚甲基)-双(3-正丁基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-亚甲基)-双(3-三甲基甲硅烷基甲基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-亚甲基)-双(3-三甲基甲硅烷基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二苯基亚甲硅基)(2,1’-亚甲基)-双(茚基)锆二氯化物、(1,2’-二苯基亚甲硅基)(2,1’-亚甲基)-双(3-甲基茚基)锆二氯化物、1,2’-(二苯基亚甲硅基)(2,1’-亚甲基)-双(3-异丙基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二苯基亚甲硅基)(2,1’-亚甲基)-双(3-正丁基茚基)锆二氯化物、1,2’-(二苯基亚甲硅基)(2,1’-亚甲基)-双(3-三甲基甲硅烷基甲基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二苯基亚甲硅基)(2,1’-亚甲基)-双(3-三甲基甲硅烷基茚基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-二甲基亚甲硅基)(3-甲基环戊二烯基)(3’-甲基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-亚异丙基)(3-甲基环戊二烯基)(3’-甲基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-亚乙基)(3-甲基环戊二烯基)(3’-甲基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚甲基)(3-甲基环戊二烯基)(3’-甲基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚异丙基)(3-甲基环戊二烯基)(3’-甲基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-亚甲基)(2,1’-亚甲基)(3-甲基环戊二烯基)(3’-甲基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-亚甲基)(2,1’-亚异丙基)(3-甲基环戊二烯基)(3’-甲基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-亚异丙基)(2,1’-亚异丙基)(3-甲基环戊二烯基)(3’-甲基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅烷基)(2,1’-二甲基亚甲硅烷基)(3,4-二甲基环戊二烯基)(3’,4’-二甲基环戊二烯基)锆二氯化物、1,2’-(二甲基亚甲硅烷基)(2,1’-亚异丙基)(3,4-二甲基环戊二烯基)(3’,4’-二甲基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅烷基)(2,1’-亚乙基)(3,4-二甲基环戊二烯基)(3’,4’-二甲基环戊二烯基)锆二氯化物、1,2’-(亚乙基)(2,1’-亚甲基)(3,4-二甲基环戊二烯基)(3’,4’-二甲基环戊二烯基)锆二氯化物、 (1,2’-亚乙基)(2,1’-亚异丙基)(3,4-二甲基环戊二烯基)(3’,4’-二甲基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-亚甲基)(2,1’-亚甲基)(3,4-二甲基环戊二烯基)(3’,4’-二甲基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-亚甲基)(2,1’-亚异丙基)(3,4-二甲基环戊二烯基)(3’,4’-二甲基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-亚异丙基)(2,1’-亚异丙基)(3,4-二甲基环戊二烯基)(3’,4’-二甲基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅烷基)(2,1’-二甲基亚甲硅烷基)(3-甲基-5-乙基环戊二烯基)(3’-甲基-5’-乙基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅烷基)(2,1’-二甲基亚甲硅烷基)(3-甲基-5-异丙基环戊二烯基)(3’-甲基-5’-异丙基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅烷基)(2,1’-二甲基亚甲硅烷基)(3-甲基-5-正丁基环戊二烯基)(3’-甲基-5’-正丁基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅烷基)(2,1’-二甲基亚甲硅烷基)(3-甲基-5-苯基环戊二烯基)(3’-甲基-5’-苯基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅烷基)(2,1’-亚异丙基)(3-甲基-5-乙基环戊二烯基)(3’-甲基-5’-乙基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅烷基)(2,1’-亚异丙基)(3-甲基-5-异丙基环戊二烯基)(3’-甲基-5’-异丙基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅烷基)(2。1’-亚异丙基)(3-甲基-5-正丁基环戊二烯基)(3’-甲基-5’-正丁基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅烷基)(2,1’-亚异丙基)(3-甲基-5-苯基环戊二烯基)(3’-甲基-5’-苯基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅烷基)(2,1’-亚乙基)(3-甲基-5-乙基环戊二烯基)(3’-甲基-5’-乙基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅烷基)(2,1’-亚乙基)(3-甲基-5-异丙基环戊二烯基)(3’-甲基-5’-异丙基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅烷基)(2,1’-亚乙基)(3-甲基-5-正丁基环戊二烯基)(3’-甲基-5’-正丁基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅烷基)(2,1’-亚乙基)(3-甲基-5-苯基环戊二烯基)(3’-甲基-5’-苯基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅烷基)(2,1’-亚甲基)(3-甲基-5-乙基环戊二烯基)(3’-甲基-5’-乙基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅烷基)(2,1’-亚甲基)(3-甲基-5-异丙基环戊二烯基)(3’-甲基-5’-异丙基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅烷基)(2,1’-亚甲基)(3-甲基-5-正丁基环戊二烯基)(3’-甲基-5’-正丁基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-二甲基亚甲硅烷基)(2,1’-亚甲基)(3-甲基-5-苯基环戊二烯基)(3’-甲基-5’-苯基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚甲基)(3-甲基-5-异丙基环戊二烯基)(3’-甲基-5’-异丙基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚异丙基)(3-甲基-5-异丙基环戊二烯基)(3’-甲基-5’-异丙基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-亚甲基)(2,1’-亚甲基)(3-甲基-5-异丙基环戊二烯基)(3’-甲基-5’-异丙基环戊二烯基)锆二氯化物、(1,2’-亚甲基)(2,1’-亚异丙基)(3-甲基-5-异丙基环戊二烯基)(3’-甲基-5’-异丙基环戊二烯基)锆二氯化物、和通过用钛或铪取代上述化合物的锆而得到的化合物,但并不限于这些化合物。另外,含有其他族或镧系金属元素的类似化合物也可被用于本发明。
作为组分(B-1)可以使用任何通过与上述过渡金属化合物(A)反应而形成离子络合物的化合物。适用的化合物可由以下的通式(III)或(IV)来代表:
([L1-R21]k+)a([Z]-)b (III)
([L2]k+)a([Z]-)b (IV)
在式(III)和(IV)中,L1代表路易斯碱。
[Z]-代表非配位的阴离子[Z1]-或[Z2]-。[Z1]-为包括元素和键合到该元素的许多基团的阴离子,即,[M4G1G2…Gf]-,其中M4为属于周期表第5-15族元素,优选为第13-15族元素;G1到Gf的每一个为氢、卤素、C1-C20烷基、C2-C40二烷基氨基、C1-C20烷氧基、C6-C20芳基、C6-C20芳氧基、C7-C40烷芳基、C7-C40芳烷基、C1-C20卤素取代的烃基、C1-C20酰基烷氧基、非金属或含杂原子的C2-C20烃基,且G1到Gf的二个或多个可以相互结合而形成环;f是由式[(中心金属M4的价数)+1]给出的整数。[Z2]-是与具有酸离解常数(pKa)的倒数的对数值为-10或以下的路易斯酸的共轭碱,布朗斯台德酸和路易斯酸相结合的共轭碱,或者是通常被规定为超强酸的共轭碱,且所说的超强酸可以是与路易斯碱配位的超强酸。
R21为氢、C1-C20烷基、C6-C20芳基、C6-C20烷芳基或C6-C20芳烷基。
L2是M2、R22R23M3、R24 3C或R25M3,其中R22和R23的每一个为环戊二烯基、取代的环戊二烯基、茚基或芴基;R24为C1-C20烷基、芳基、烷芳基或芳烷基;R25是大环配体诸如四苯紫菜碱和酞菁;M2是属于元素周期表第1-3、11-13和17族的元素;和M3是属于元素周期表第7-12族的元素。
上标k代表[L1-R21]或[L2]的离子价,即,整数1-3。
下标a为满足b=kxa的整数1或以上。
L1的例子包括胺诸如氨、甲胺、苯胺、二甲胺、二乙胺、N-甲基苯胺、二苯胺、N,N-二甲基苯胺、三甲基胺、三乙基胺、三正丁基胺、甲基二苯胺、吡啶、对溴基-N,N-二甲基苯胺和对硝基-N,N-二甲基苯胺、膦诸如三乙基膦、三苯基膦和二苯基膦;硫醚诸如四氢噻吩;酯诸如苯甲酸乙酯;和腈诸如乙腈和苄腈。
R21的例子包括氢、甲基、乙基、苄基、三苯甲基。和R22和R23的例子包括环戊二烯基、甲基环戊二烯基、乙基环戊二烯基、和五甲基环戊二烯基。R24的例子包括苯基、对甲苯基、对甲氧基苯基。R25的例子包括四苯基紫菜碱、酞菁、烯丙基、甲基烯丙基。M2的例子是Li、Na、K、Ag、Cu、Br、I、I3。M3的例子是Mn、Fe、Co、Ni、Zn。
在[Z1]中,即,在[M4G1G2…Gf]-中,M4的例子包括B、Al、Si、P、As、Sb。而B和Al是优选的。G1到Gf的例子包括二烷基氨基诸如二甲基氨基和二乙基氨基;烷氧基和芳氧基诸如甲氧基、乙氧基、正丁氧基和苯氧基;烃基诸如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、正辛基、正二十烷基、苯基、对甲苯基、苄基、4-叔丁基苯基和3,5-二甲基苯基;卤素诸如氟、氯、溴和碘;含杂原子的烃基诸如对氟苯基、3,5-二氟苯基、五氯苯基、3,4,5-三氟苯基、五氟苯基、3,5-双(三氟甲基)苯基和双(三甲基甲硅烷基)甲基;和有机准金属诸如五甲基锑、三甲基甲硅烷基、三甲基甲锗烷基、二苯基胂、二环己基锑和二苯基硼。
非配位阴离子,即,具有pKa为-10或以下的布朗斯台德酸的共轭碱或布朗斯台德酸和路易斯酸相结合的共轭碱的例子包括三氟甲烷磺酸阴离子[(CF3SO3)-]、双(三氟甲烷磺酰基)甲基阴离子、双(三氟甲烷磺酰基)苄基阴离子、双(三氟甲烷磺酰基)酰胺、高氯酸阴离子[(ClO4)-]、三氟乙酸阴离子[(CF3CO2)-]、六氟化锑阴离子[(SbF6)-]、氟磺酸阴离子[(FSO3)-]、氯磺酸阴离子[(ClSO3)-]、氟磺酸阴离子/五氟化锑[(FSO3/SbF5)-]、氟磺酸阴离子/五氟化砷[(FSO3/AsF5)-]和三氟甲烷磺酸阴离子/五氟化锑[CF3SO3/SbF5]-]。
能通过与过渡金属化合物(A)反应而形成离子络合物的离子化合物(B-1)的例子包括四苯基硼酸三乙基铵、四苯基硼酸三正丁基铵、四苯基硼酸三甲基铵、四苯基硼酸四乙基铵、四苯基硼酸甲基三(正丁基铵)、四苯基硼酸苄基三(正丁基)铵、四苯基硼酸二甲基二苯基铵、四苯基硼酸甲基三苯基(甲基)铵、四苯基硼酸三甲基苯胺、四苯基硼酸甲基吡啶鎓、四苯基硼酸苄基吡啶鎓、四苯基硼酸甲基(2-氰基吡啶鎓)、四(五氟苯基)硼酸三乙基铵、四(五氟苯基)硼酸三正丁基铵、四(五氟苯基)硼酸三苯基铵、四(五氟苯基)硼酸四正丁基铵、四(五氟苯基)硼酸四乙基铵、四(五氟苯基)硼酸苄基(三正丁基)铵、四(五氟苯基)硼酸甲基二苯基铵、四(五氟苯基)硼酸三苯基(甲基)铵、四(五氟苯基)硼酸甲基苯胺、四(五氟苯基)硼酸二甲基苯胺、四(五氟苯基)硼酸三甲基苯胺、四(五氟苯基)硼酸甲基吡啶、四(五氟苯基)硼酸苄基吡啶、四(五氟苯基)硼酸甲基(2-氰基吡啶)、四(五氟苯基)硼酸苄基(2-氰基吡啶)、四(五氟苯基)硼酸甲基(4-氰基吡啶)、四(五氟苯基)硼酸三苯基、四[双(3,5-二(三氟甲基)苯基)]硼酸二甲基苯胺、四苯基硼酸二茂铁、四苯基硼酸银、四苯基硼酸三苯甲酯、四苯基硼酸四苯基卟啉锰、四(五氟苯基)硼酸二茂铁、四(五氟苯基)硼酸(1,1′-二甲基二茂铁)、四(五氟苯基)硼酸十甲基二茂铁、四(五氟苯基)硼酸银、四(五氟苯基)硼酸三苯甲酯、四(五氟苯基)硼酸锂、四(五氟苯基)硼酸钠、四(五氟苯基)硼酸四苯基卟啉锰、四氟硼酸银、六氟磷酸银、六氟砷酸银、高氯酸银、三氟乙酸银、三氟甲烷磺酸银。
这些能通过与过渡金属化合物(A)反应而形成离子络合物的离子化合物(B-1)可单独使用或以二种或多种相混合的形式使用。
铝氧烷(B-2)可以是由以下通式(V)代表的线形铝氧烷:
式中,R26为C1-C20烃基,优选为C1-C12烃基诸如烷基、链烯基、芳基和芳烷基或卤素;w为平均聚合度,即,通常为2-50的整数,优选为2-40;和R26可以为相同或不相同,或者是
由以下通式(VI)代表的环状铝氧烷:
式中,R26和w与以上的规定相同。
上述的铝氧烷可以通过使烷基铝与缩合剂例如水接触来生产。对此接触法并无特别的限制,且可以通过任何已知的方法来进行。例如,可以使用:
(1)一种将有机铝化合物溶于有机溶剂中,然后使溶液与水接触的方法;
(2)一种在聚合的初始阶段添加有机铝化合物,然后在聚合的末期添加水的方法;
(3)一种使含结晶水的金属盐或吸收水的无机或有机化合物与有机铝化合物相反应的方法;
(4)一种使四烷基二铝氧烷与三烷基铝反应,然后与水反应的方法。这些铝氧烷不能溶解于甲苯。这些铝氧烷可以单独使用或以二种或多种的混合物形式使用。
当使用化合物(B-1)作为催化剂组分(B)时,催化剂组分(A)与催化剂组分(B)的摩尔比优选为10∶1到1∶100,更优选为2∶1到1∶10。当不在此范围内时,催化剂每单位重量聚合物的性能价格比是低的并因此而不实用。当使用化合物(B-2)作为催化剂组分(B)时,催化剂组分(A)与催化剂组分(B)的摩尔比优选为1∶1到1∶1000000,更优选为1∶10到1∶10000。当不在此范围内时,催化剂每单位重量聚合物的性能价格比是低的并因此而不实用。化合物(B-1)和(B-2)可以单独使用或混合使用。
除了组分(A)和(B)外,本发明中所使用的聚合催化剂还可含有作为组分(C)的有机铝化合物。
能在本发明中使用的有机铝化合物(C)由以下通式(VII)表示:
R27 vAIJ3-v (VII)
其中,R27是C1-C10烷基;J是氢、C1-C20烷氧基、C6-C20芳基或氢;v为整数1-3。
由通式(VII)表示的化合物的例子包括三甲基铝、三乙基铝、三异丙基铝、三异丁基铝、二甲基氯化铝、二乙基氯化铝、甲基二氯化铝、乙基二氯化铝、二甲基氟化铝、二异丁基氢化铝、二乙基氢化铝、乙基倍半氯化铝。这些有机铝化合物可以单独使用或混合使用。
在本发明的生产方法中,组分(A)、(B)和(C)可以预先相互接触。这种相互接触例如可以通过使组分(B)与组分(A)接触来进行。对此接触法并未加特别的限制并且可以以任何已知的方法来进行。预先接触能有效地减少催化剂的成本,因为催化剂的活性被提高了和助催化剂组分(B)的用量被减少了。通过组分(A)与组分(B-2)的接触,除了上述的效果外,还有另一种效果,即,能获得增加了的分子量。预先接触通常是在-20到200℃、优选-10至150℃、更优选在0到80℃和任选地使用溶剂诸如惰性烃、脂族烃和芳烃的情况下进行的,而脂族烃是优选的。
催化剂组分(A)与(C)的摩尔比优选为1∶1到1∶10000,更优选为1∶5到1∶2000,还更优选为1∶10到1∶1000。组分(C)增加每单位过渡金属的聚合活性。然而,不能使用过大量而且大量的组分(C)会仍留在聚合物中。
在本发明中至少一种的催化剂组分可被载在合适的载体上。本发明中有用的催化剂载体包括,但并不限于,无机氧化物载体、其他无机载体和有机载体,而无机氧化物载体和其他无机载体是优选的。
作为催化剂载体的无机氧化物的例子包括SiO2、Al2O3、MgO、ZrO2、TiO2、Fe2O3、B2O3、CaO、ZnO、BaO、ThO2以及它们的混合物诸如二氧化硅、矾土、沸石、铁酸盐和玻璃纤维,而SiO2和Al2O3特别被优选。无机氧化物载体可以含少量的碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐等等。
作为其他载体,可以使用的是镁化合物或其络合物盐,诸如MgCl2和Mg(OC2H5)2,由下列通式所表示:
MgR28 xX1 y
其中,R28为C1-C20烷基、C1-C20烷氧基或C6-C20芳基;X1为卤原子或C1-C20烷基;x为0-2的整数,和y为0-2的整数,而x+y为2。R28基或X1基分别可以为相同或不相同。
有机载体的例子包括聚合物诸如聚苯乙烯、苯乙烯-二乙烯基苯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、取代的聚苯乙烯和多芳基化合物、淀粉、和碳。
在上述的催化剂载体中,优选的是MgCl2、MgCl(OC2H5)、Mg(OC2H5)2、SiO2和Al2O3。尽管取决于类型与生产方法,但是催化剂载体的平均粒径通常为1-300μm,优选为10-200μm,更优选为20-100μm。粒径过小的催化剂载体会导致聚合物中的细粉量增加,而粒径过大的催化剂载体会导致聚合物中的粗粉量增加,从而降低了聚合物的堆密度或堵塞集尘斗。
催化剂载体的比表面积通常为1-1000m2/g,优选为50-500m2/g而孔体积通常为0.1-5cm3/g,优选为0.3-3em3/g。
当比表面积或孔体积不在此范围内时,催化剂活性易于被降低。比表面积和孔体积是例如通过根据BET法被吸收的氮体积来确定的。
还有,无机氧化物载体优选是在通常为150-1000℃、特别为200-800℃下煅烧后使用。
当在催化剂载体上承载至少一种催化剂组分时,催化剂组分(A)和(B)的至少一种、优选为二种可被承载在其上。尽管对承载催化剂组分(A)和(B)的至少一种的方法并未有特别的限制,但是,承载可以,例如,通过以下的几种方法来进行:
(1)一种方法是将组分(A)和(B)的至少一种与催化剂载体混合;
(2)一种方法是用有机铝化合物或含卤的硅化合物处理过的催化剂载体与组分(A)和(B)的至少一种混合;
(3)一种方法是使催化剂载体和组分(A)和/或(B)与有机铝化合物或含卤的硅化合物反应;
(4)一种方法是使承载组分(A)和(B)中至少一种的载体与其他不被承载的组分混合;
(5)一种方法是将组分(A)和(B)的接触反应产物与催化剂载体混合;或
(6)一种方法是在催化剂载体的存在下使组分(A)与(B)相接触。
方法(4)、(5)和(6)可以在有机铝化合物(C)的存在下进行。
本发明的催化剂可在接触处理期间通过用弹性波辐照组分(A)、(B)和(C)来制备。弹性波可以是声波、优选为具有频度为1到1000kHz和优选为10-500kHz的超声波。
由此制得的催化剂可按其生产状态或在蒸去溶剂后的固体状态被用于聚合反应。
另外,当在本发明中,催化剂可直接在聚合体系中通过将组分(A)和(B)中的至少一种承载在催化剂的载体中来制备。例如,催化剂粒子能通过在反应器中将组分(A)和(B)中的至少一种放置在催化剂载体和任选的有机铝化合物(组分(C))上来成型,然后在温度为-20到200℃下聚合烯烃例如乙烯,时间为约一分钟到约二小时,压力为常压至2MPa(表压)。
组分(B-1)与催化剂载体的重量比优选为1∶5到1∶10000、更优选为1∶10到1∶500,而组分(B-2)与催化剂载体的重量比优选为1∶0.5到1∶1000、更优选为1∶1到1∶50。当使用两种或多种的组分(B)时,每种组分(B)与催化剂载体的重量比优选为处于上述的范围内。组分(A)与催化剂载体的重量比优选为1∶5到1∶10000、更优选为1∶10到1∶500。
当组分(B)(化合物(B-1)或(B-2))与催化剂载体的重量比或者组分(A)与催化剂载体的重量比在上述范围之外时,催化剂的活性常常会降低。由此制备的聚合催化剂平均粒径通常为2-200μm,优选为10-150μm,更优选为20-100μm。比表面积通常为20-1000m2/g,优选为50-500m2/g。当平均粒径小于2μm时,会导致聚合物中的细粉量增加。当平均粒径大于200μm时,会导致聚合物中的粗粉量增加。当比表面积少于20m2/g时,催化剂的活性常常会降低。当比表面积大于1000m2/g时,催化剂的堆积密度常常会降低。催化剂中的过渡金属的量通常为0.05-10g、优选为0.1-2g,均以100g的催化剂载体为基准计。当不在上述范围内时,催化剂活性常常会降低。
使用被承载的催化剂能生产出具有高堆积密度和理想粒径分布的工业有用的聚合物。
(I-2b)聚合
聚合物(A)可以通过任何的聚合方法来生产,但是并不特别限于,淤浆聚合、气相聚合、本体聚合、溶液聚合和悬浮聚合,而淤浆聚合和气相聚合是优选的。C4-C20α-烯烃的例子包括乙烯、1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十八碳烯、1-二十碳烯。这些α-烯烃可以被单独使用或以二种或多种混合在一起使用。
就聚合条件而言,聚合温度通常为-100到250℃、优选为-50到200℃、更优选为0到130℃。原料单体与组分(A)的摩尔比优选为1-108、更优选为100-105。聚合时间通常为5分钟-10小时,聚合反应的压力优选为从常压到20MPa(表压)、更优选为从常压到10MPa(表压)。
聚合物的分子量可通过合适地选择催化剂组分的种类和量和聚合温度来控制;或可通过在链转移剂诸如氢,硅烷化合物例如苯基硅烷和苯基二甲基硅烷,有机铝化合物例如三甲基铝的存在下的聚合来控制,而氢被优选。链转移剂的添加量,以催化剂中的每摩尔过渡金属计,为10摩尔或以上、优选为50摩尔或以上。
聚合可以使用溶剂进行,例如,芳烃诸如苯、甲苯、二甲苯和乙苯;脂环族烃诸如环戊烷、环己烷和甲基环己烷;脂族烃诸如戊烷、己烷、庚烷和辛烷;和卤代烃诸如氯仿和二氯甲烷。这些溶剂可以被单独使用或以二种或多种混合在一起使用。还有,单体诸如α-烯烃可被用作溶剂。在某些的聚合方法中,聚合是在没有溶剂的情况下进行的。
在主聚合之前可以使用聚合催化剂进行预聚合。预聚合可以通过,例如,使少量烯烃与固体催化剂组分的接触来进行。对接触法并没有特别的限制,且可以是任何已知的方法。对可被在预聚合中使用的烯烃并没有特别的限制,且可以使用与上所述的相同烯烃,例如,乙烯、C3-C20α-烯烃或它们的混合物。预聚合中所用的烯烃优选为与随后的主聚合中所用的烯烃相同的烯烃。
预聚合的温度通常为从-20到200℃、优选为-10到130℃、更优选为0到80℃。预聚合可以使用溶剂诸如惰性烃、脂族烃和芳烃与单体的情况下进行,而脂族烃被优选。另外,预聚合可以在无溶剂的情况下进行。
预聚合条件优选是这样来控制的,以致使所得到的预聚合产物具有特性粘度[η](在135℃四氢化萘中测定)为0.2dL/g或以上、优选为0.5dL/g或以上,和其产率以催化剂中的每摩尔过渡金属计为1到10000g、优选为10到1000g。
(I-3)聚丙烯薄膜的生产
通过任何合适的模塑方法将丙烯聚合物(A)和丙烯均聚物(A-1)成型成通常厚度为1到10000μm的薄膜,这些方法包括压塑、挤出、吹塑、铸塑、等等。成膜条件对本领域的技术人员来说是容易确定的。通过铸塑生产的薄膜被优选。如果必要的话,可对薄膜表面进行处理以增加表面能并极化表面。处理方法包括,例如,电晕放电处理、铬酸处理、火焰处理、热空气处理、臭氧辐照、紫外线辐照。薄膜表面可被糙化,例如,通过砂喷处理、溶剂处理、等等。
如果需要的话,薄膜可以含有成核剂、抗氧剂、中和剂、滑爽剂、抗粘连剂、消雾剂、抗静电剂、等等。
对成核剂并未加特别的限制,只要它能促进成核过程都行。具有这样效果的物质之例子是那些通过吸附分子链而促进分子链取向的物质。成核剂可以是高熔点聚合物、羧酸或其金属盐、芳族磺酸或其金属盐、有机磷酸或其金属盐、二亚苄基山梨糖醇或其衍生物、松香酸的部份金属盐、无机细颗粒、酰亚胺、酰胺、喹吖啶酮、醌、或它们的混合物。
高熔点聚合物的例子包括聚烯烃诸如聚乙烯和聚丙烯;聚乙烯环链烯烃诸如聚乙烯环己烷和聚乙烯环戊烷;间同立构聚苯乙烯;聚(3-甲基戊烯-1);聚(3-甲基丁烯-1);和聚链烯基硅烷。金属盐的例子包括苯甲酸铝、对叔丁基苯甲酸铝、己二酸钠、噻吩羧酸钠、和吡咯羧酸钠。二亚苄基山梨糖醇或其衍生物的例子包括二亚苄基山梨糖醇、1,3:2,4-双(邻-3,4-二甲基亚苄基)山梨糖醇、1,3:2,4-双(邻-2,4-二甲基亚苄基)山梨糖醇、1,3:2,4-双(邻-4-乙基亚苄基)山梨糖醇、1,3:2,4-双(邻-4-氯代亚苄基)山梨糖醇、和1,3:2,4-二亚苄基山梨糖醇。二亚苄基山梨糖醇或其衍生物是商业上可从新日本化学有限公司购得的Gelol MD和Gelol MD-LM30(产品名)。松香酸的部份金属盐之例子包括从Arakawa Chemical Industries Ltd.购得的Pinecrystal KM1600、Pinecrystal KM1500和Pinecrystal KM1300(产品名)。无机颗粒的例子包括滑石、粘土、云母、石棉、玻璃纤维、玻璃小片、玻璃珠、硅酸钙、蒙脱石、膨润土、石墨、铝粉、矾土、硅石、硅藻土、氧化钛、氧化镁、浮石粉、浮石球、氢氧化铝、氢氧化镁、碱式碳酸镁、白云石、硫酸钙、钛酸钾、硫酸钡、亚硫酸钙、硫化钼。酰胺的例子包括己二酸dianilide和辛二酸dianilide。这些成核剂可以被单独使用或以二种或多种混合在一起使用。
在本发明中,被特别优选用作成核剂的是无机细颗粒滑石和由以下通式表示的有机磷酸的金属盐:
式中,R29是氢或C1-C4烷基;R30和R31的每一个独立地为氢、C1-C12烷基、环烷基、芳基或芳烷基;M5为碱金属、碱土金属、铝或锌;当M5为碱金属时,m为0和n为1,当M5为碱土金属或锌时,n为1和m为1,或m为0和n为2;当M5为铝时,m为1和n为2,因为这些成核剂产生极少的气味而使薄膜适于食品方面的应用。有机磷酸金属盐可从Asahi Denka Kogyo K.K.以商品名Adekastab NA-11和Adekastab NA-21购得。
包括作为成核剂的无机颗粒诸如滑石的薄膜由于其优异的滑爽性而改进制造诸如包的成型和印刷的加工性,且它们适用于高速生产机(诸如各种类型的自动装填和包装的层合机)来生产通用的包装薄膜。包括作为成核剂的二亚苄基山梨糖醇或其衍生物的薄膜适用于玩具、文具等等的包装,因为其透明性与展示性是优异的。包括作为成核剂的酰胺的薄膜适用于通过高速成包机生产任何形状的通用包装薄膜,因为它由于其优异的的刚性能够防止缺陷诸如缠绕皱褶。
成核剂和任选使用的各种添加剂可以在汉歇尔混合机等中与丙烯聚合物进行干混合,或可以在单-或双-螺杆挤出机、密炼机等中与丙烯聚合物进行熔融混合。高熔点的聚合物可在生产丙烯聚合物期间被一次或逐次添加到反应器中。
成核剂的添加量通常,以丙烯聚合物(A)或丙烯均聚物(A-1)计,为10ppm或更高、优选为10到10000ppm或更高、更优选为10到5000ppm或更高、还更优选为10到2500ppm或更高。当该量少于10ppm时,薄膜的加工性未被改善。使用超过10000ppm的量没有另外的效果。
除了成核剂外,丙烯聚合物(A)或丙烯均聚物(A-1)可含有上述的其他添加剂诸如抗氧剂、中和剂、滑爽剂、抗粘连剂、消雾剂、抗静电剂。
抗氧剂可以是磷系抗氧剂、酚系抗氧剂和硫系抗氧剂。
磷系抗氧剂的例子包括亚磷酸三(壬基苯基)酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、二亚磷酸二硬脂酰基季戊四醇酯、亚磷酸二(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇酯、亚磷酸二(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇酯、亚磷酸2,2-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)辛基酯、二亚磷酸四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4-双亚苯基酯、Adekastab1178(Asahi Denka Kogyo K.K.)、Sumiriser TNP(Sumitomo ChemicalComopany Ltd.)、JP-135(Johoku Kagaku Co.,Ltd.)、Adekastab2112(Asahi Denka Kogyo K.K.)、JPP-2000(Johoku KagakuCo.,Ltd.)、Weston 618(GE CO.,Ltd.)、Adekastab PEP-24G(AsahiDenka Kogyo K.K.)、Adekastab PEP-36(Asahi Denka Kogyo K.K.)、Adekastab HP-10(Asahi Denka Kogyo K.K.)、SandstabP-EPQ(Clarient Corp.)、和Phosphite 168(Ciba Specialty ChemicalCo.,Ltd.)。
酚系抗氧剂的例子包括2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、丙酸正十八烷基-3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟苯基)酯、四[亚甲基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]甲烷、异氰脲酸三(3,5-二叔丁基-4-羟苄基)酯、4,4’-亚丁基双-3-甲基-6-叔丁基苯酚)、三甘醇-双[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、3,9-双{2-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]1,1-二甲基乙基}-2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷、Sumiriser BHT(Sumitomo Chemical Comopany Ltd.)、YoshinoxBHT(Yoshitomi Seiyaku CO.,Ltd.)、Antage BHT(Kawaguchi KagakuCo.,Ltd)、Irganox 1076(Ciba Specialty Chemicals Corp.)、Irganox1010(Ciba Specialty Chemicals Corp.)、Adekastab AO-60(AsahiDenka Kogyo K.K.)、Sumiriser BP-101(Sumitomo Chemical ComopanyLtd.)、Tominox TT(Yoshitomi Seiyaku CO.,Ltd.)、TTHP(TorayIndustries)、Irganox 3114(Ciba Specialty Chemical Co.,Ltd.)、Adekastab AO-20(Asahi Denka Kogyo K.K.)、Adekatab AO-40(AsahiDenka Kogyo k.k.)、Sumiriser BBM-S(Sumitomo Chemical ComopanyLtd.)、Yoshinox BB(Yoshitomi Seiyaku CO.,Ltd.)、Antage W-300(Kawaguchi Kagaku Co.,Ltd)、Irganox 245(Ciba SpecialtyChemicals Corp.)、Adekastab AO-70(Asahi Denka Kogyo K.K.)、TOMINOX 917(Yoshitomi Seiyaku Co.Ltd.)、Adekastab AO-80(AsahiDenka Kogyo K.K.)、和 Sumiriser GA-80(Sumitomo ChemicalComopany Ltd.)。
硫系抗氧剂的例子包括二月桂基-3,3’-硫代二丙酸酯、二肉豆蒄基-3,3’-硫代二丙酸酯、二硬脂酰基-3,3’-硫代二丙酸酯、季戊四醇四(3-月桂基硫代二丙酸酯)、SUMIRISER TRL(Sumitomo ChemicalComopany Ltd.)、Yoshinox DLTP(Yoshitomi Seiyaku CO.,Ltd.)、Antiox L(NOF Corporation),Sumiriser TPM(Sumitomo ChemicalCompany Ltd.)、Yoshinox DMTP(Yoshitomi Seiyaku CO.Ltd.)、AntioxM(NOF Corporation)、Sumiriser TPS(Sumitomo Chemical ComopanyLtd.)、Yoshinox DSTP(Yoshitomi Seiyaku CO.,Ltd.)、Antiox S(NOFCorporation Ltd.)、Adekastab AO-412S(Asahi Denka Kogyo K.K.)、Seenox 412S(Sipro Kasei Co.Ltd.)和Sumiriser TDP(SumitomoChemical Comopany Ltd.)。
优选的酚系抗氧剂是:
得自Ciba Specialty Chemicals Corp.的Irganox 1010(季戊四醇基-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]);得自CibaSpecialty Chemicals Corp.的Irganox 1076(丙酸正十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)酯);得自Ciba Specialty ChemicalsCorp.的Irganox 1330(1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)苯);和得自Ciba Specialty Chemicals Corp.的Irganox3114(异氰脲酸三(3,5-二叔丁基-4-羟苄基)酯)。
优选的磷系抗氧剂是:
得自Ciba Specialty Chemicals Corp.的Irgaphos 168(亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯);和得自Clarient Corp.的P-EPQ(二亚磷酸四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4’-双亚苯基酯)。
当被使用时,抗氧剂的量为约0.001到约1重量份,以100重量份的丙烯聚合物(A)或丙烯均聚物(A-1)为基准计。添加抗氧剂的目的是为了防止聚合物的泛黄等。
就中和剂而言,特别被优选的是硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁、水滑石诸如得自Kyowa Kagaku Kogyo Co.,Ltd.的DHT-4A(组成为:Mg4.5Al2(OH)13CO3·3.5H2O)和锂-铝复合氢氧化物诸如得自MizusawaKagaku Kogyo Co.,Ltd.的Mizukalac([Li2Al4(OH)12]CO3·mH2O,其中m约为3)。
就抗粘连剂而言,特别优选的是得自Fuji Silysia Co.的合成硅石抗粘连剂“SAILCIA”和得自Mizusawa Kagaku Kogyo Co.,Ltd.的合成硅石抗粘连剂“MZUKASIL”。
特别优选的滑爽剂是芥酸酰胺、油酰胺、硬脂酰胺、山萮酸酰胺、亚乙基双硬脂酰胺、亚乙基双油酰胺、硬脂基芥酸酰胺、和油基棕榈酸酰胺。
每一种添加剂的添加量为约0.001到约1重量份,以100重量份的丙烯聚合物(A)或丙烯均聚物(A-1)为基准计。
添加剂配方的例子如下:
(1)抗氧剂
1000ppm的得自Ciba Specialty Chemicals Corp.的Irganox 1010,和
1000ppm的得自Ciba Specialty Chemicals Corp.的Irgaphos 168;
(2)中和剂
1000ppm的硬脂酸钙;
(3)抗粘连剂
2300ppm的得自Fuji Silysia Co.的硅石抗粘连剂;和
(4)滑爽剂
500ppm的芥酸酰胺。
(II)第二聚丙烯薄膜
第二聚丙烯薄膜满足以下的要求:根据本发明的第二方面,提供满足下列各要求的聚丙烯薄膜:
(1)具有拉伸模量(TM)为5-500Mpa;
(2)当根据差示扫描量热计(DSC)测定时,没有熔点或熔点Tm(℃)满足下式:
TM≥5×Tm-450;和
(3)具有特性粘度[η](在135℃四氢化萘中测定)为1-3dL/g。
从柔性考虑,第二聚丙烯薄膜的拉伸模量(TM)为从5-500MPa、优选为从5-250MPa。
当根据差示扫描量热计(DSC)测定时,显示没有熔点暗示第二聚丙烯薄膜的热封合温度能被降低,即,意味着具有优异的低温热封合性。还有,显示熔点Tm(℃)满足上述Tm和拉伸模量TM关系式,意味着热封合温度与热封合强度达到很好的平衡以及成型物件诸如薄膜在刚性方面如拉伸模量和抗冲击性是优异的。测定Tm的方法如上所述。
第二聚丙烯薄膜的熔点Tm,如果根据DSC测定,满足下列关系:
TM≥5×Tm-450
当TM不满足该关系式时,热封合温度与热封合强度变成不平衡。TM与Tm的关系优选为
TM≥5×Tm-400,更优选为
TM≥5×Tm-350。
在下面的实施例中将对测定TM(MPa)的方法进行更详细的介绍。
第二聚丙烯薄膜的特性粘度[η](在135℃四氢化萘中测定)为1-3dL/g,优选为1-2.5dL/g、更优选为1.5-2.0dL/g。当此特性粘度小于1dL/g时,薄膜成为粘稠的。当超过3dL/g时,薄膜具有不良的加工性,因为熔体流动性变劣。在下面的实施例中将对测定特性粘度[η]的方法进行更详细的介绍。
如上所述,第二聚丙烯薄膜具有高的刚性和优异的低温热封合性,且因此适用作食品包装薄膜、农用薄膜(用于,例如,乙烯基塑料温室)和封合膜等等。
与第一聚丙烯薄膜一样,第二聚丙烯薄膜能防止粘稠组分渗到表面,因为该薄膜是由具有受限定的H25和窄的分子量分布(Mw/Mn)。因此,除了表面特性外,该薄膜较少粘性和具有优异的制造能力。第二聚丙烯薄膜具有内光雾度为5%或以下,优选为3%或以下(根据JISK-7105测定的其光雾度值而确定的),因此,它显示优异的透明性。还有,第二聚丙烯薄膜具有为10000J/m2或以上,优选为15000J/m2或以上,用从Toyo Seiki Seisaku-Sho,Co.,Ltd.购得的薄膜冲击试验机使用1/2英寸冲击头测定的,因此显示出优异的抗冲击性。
明确地说,作为第二聚丙烯薄膜,可被例举的是由上述丙烯聚合物(A)或丙烯均聚物(A-1)制造的薄膜。
(II-1)丙烯聚合物(A)
丙烯聚合物(A)和丙烯均聚物(A-1)的特征、所用的聚合催化剂和聚合条件是与上面所述相同的。生产第二聚丙烯薄膜的丙烯均聚物(A-1)的内消旋五单元组部份[mmmm]优选为20-60mol%、更优选为30-60mol%。
(II-3)聚丙烯薄膜的生产
第二聚丙烯薄膜是以与生产第一聚丙烯薄膜相同方式生产的。与第一聚丙烯薄膜一样,如果必要的话,第二聚丙烯薄膜可以混合成核剂、抗氧剂、中和剂、滑爽剂、抗粘连剂、消雾剂、抗静电剂、等等。
(III)多层的层合材料
在本发明的多层的聚烯烃树脂层合材料中,至少一个最外层是由丙烯聚合物(A)生产的。
本发明的多层的聚烯烃树脂层合材料具有优异的低温热封合性,并且在不使用粘合剂等等的前提下达到充分的层间强度,因为至少一个的最外层是由粘性较少和透明性优异的丙烯聚合物(A)生产的。
由于至少一个的最外层是由丙烯聚合物(A)生产的,因此多层的聚烯烃树脂层合材料在粘稠组分量、低弹性模量与透明性之间具有好的平衡。即,多层的聚烯烃树脂层合材料的弹性模量有利地低、软度(柔性)与透明度优异,且会导致优异的表面性质的粘稠组分量少(从而使粘稠组分的渗移少、粘稠组分迁移到其他制品的量也极少)。
除了上述的要求外,生产多层的聚烯烃树脂层合材料用的丙烯聚合物(A)中在25℃或以下被洗脱的部分(W25)优选为20-100%重量、更优选为30-100%重量、最优选为50-100%重量,根据程序升温色谱法测定。W25是显示丙烯聚合物是否为软质的指数。高的W25意味较大量的高弹性模量组分和较宽的立构规整性分布。当W25少于20%重量时,丙烯聚合物的柔软度被不希望的减少。同时,W25被规定为在柱温25℃被洗脱而未被吸附到TREF柱的填料中的部分之量,按照程序升温色谱法的洗脱曲线来确定,下面将对所使用的方法、装置和条件进行介绍。
对多层层合材料用的丙烯聚合物(A)并无特别的限制,只要它符合上述的要求即可。例如,丙烯聚合物(A)可以是下文中将介绍的上述丙烯均聚物(A-1)和丙烯共聚物(A-2)。
(III-1)丙烯均聚物(A-1)
上述的丙烯均聚物(A-1)可被用于生产多层的层合材料。其内消旋五单元组部份[mmmm]优选为20-60mol%、更优选为30-50mol%。
由于使用了这样的丙烯均聚物(A-1),粘稠组分的量、低弹性模量与透明性之间达到好的平衡。
即,多层的聚烯烃树脂层合材料的弹性模量有利地低、软度(柔性)与透明度优异,且粘稠组分量少,导致优异的表面性质(从而使粘稠组分的渗移少、粘稠组分迁移到其他制品的量也少)。其结果,是多层的聚烯烃树脂层合材料具有优异的低温热封合性和在不使用粘合剂等的前提下达到充分的层间层合强度。
除了上述的要求外,就优异的柔性而言,当用DSC测定时,最好,丙烯均聚物(A-1)的熔融吸热量ΔH为20J/g或以下。ΔH为显示聚合物是否软的指数。ΔH越大意味着弹性模量越高和柔软度越低。ΔH是通过上述的方法测定的。
丙烯均聚物(A-1)可以具有或不具有熔点(Tm)和结晶温度(Tc)。从柔软度考虑,优选的是丙烯均聚物(A-1)没有Tm和Tc或具有低的Tm和Tc。具体说,Tm优选为100℃或以下。Tc是通过DSC法测定的。即,通过使用差示扫描量热计(得自从Perkin-Elmer Corp.购到的“DSC-7”),将10mg试样在230℃的氮氛围中加热3分钟而熔化,然后以10℃/分钟的速率冷却到0℃。结晶吸热曲线最大峰的峰顶是结晶温度Tc。
除了上述的要求外,丙烯均聚物(A-1)优选含有能被沸腾的二乙基醚提取的部分(它为弹性模量的指数),其量为5%重量或更多。测定能被沸腾的二乙基醚提取的部分含量的方法将在下面讨论。
除了上述的要求外,丙烯均聚物(A-1)的拉伸模量优选为100MPa或以下、更优选为70MPa或以下。
(III-2)丙烯共聚物(A-2)
丙烯共聚物(A-2)具有立构规整度指数(P)为55-90mol%(根据13C-NMR测定)。
使用满足上述要求的丙烯共聚物(A-2)能生产出在粘稠组分量、低弹性模量与透明性之间具有好的平衡的多层层合材料。即,该多层的聚烯烃树脂层合材料的弹性模量有利地低、软度(柔性)与透明度优异,且粘稠组分量少,导致优异的表面性质(从而使粘稠组分的渗移少、粘稠组分迁移到其他制品的量也少)。
立构规整度指数(P)是基于通过使用13C-NMR光谱计“JNM-EX400型”(由JEOL Ltd.制造)在与如下所述的测定五单元组部份等的条件下测定的聚乙烯链的内消旋三单元组部份[mm]而确定的。P的值越大意味着共聚物的立构规整度越高。丙烯共聚物(A-2)的立构规整度指数(P)更优选为65-80mol%。当立构规整度指数(P)小于55mol%时,加工性能变差,因为弹性模量被过分地降低。当立构规整度指数(P)超过90mol%时,共聚物易于丧失柔性而变硬。
除了上述的要求外,就优异的柔性而言,最好,当用DSC测定时,丙烯共聚物(A-2)的熔融吸热量ΔH为20J/g或以下。从柔软度考虑,优选的是丙烯共聚物(A-2)可以具有或不具有熔点(Tm)和结晶温度(Tc)。从柔软度考虑,优选的是丙烯共聚物(A-2)没有Tm和Tc或具有低的Tm和Tc。具体说,Tm优选为100℃或以下。
此外,除了上述的要求外,丙烯共聚物(A-2)优选含有能被沸腾的二乙基醚提取的部分(它为弹性模量的指数),其量为5%重量或更多,并具有拉伸模量优选为100MPa或以下、更优选为70MPa或以下。
就丙烯共聚物(A-2)而言,可被例举的共聚物是通过丙烯与乙烯和/或C4-C20α-烯烃共聚得到的共聚物。C4-C20α-烯烃的例子包括1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十八碳烯、1-二十碳烯。这些α-烯烃可以单独使用或二种或多种以混合物形式使用。
还有,丙烯共聚物(A-2)优选为含有由丙烯衍生的结构单元的无规共聚物,其量优选为90mol%或以上、更优选为95mol%或以上。
除了上述的要求外,丙烯聚合物(A)、丙烯均聚物(A-1)和丙烯共聚物(A-2)优选具有分子量分布(Mw/Mn)为4或以下(根据凝胶渗透色谱法(GPC)测定)和/或特性粘度[η](在1 35℃四氢化萘中测定)为0.5-15.0dL/g,而更优选具有Mw/Mn为3.5或以下和/或[η]为1.0-5.0dL/g,和最优选具有Mw/Mn为3或以下和/或[η]为1.0-3.0dL/g。当分子量分布(Mw/Mn)超过4或特性粘度[η]小于0.5dL/g时,聚合物往往会变粘稠。当特性粘度[η]超过15.0dL/g时,流动性变劣而使加工性不良。测定分子量分布(Mw/Mn)的凝胶渗透色谱法(GPC)之测定条件将在下文中介绍。
丙烯聚合物(A)、丙烯均聚物(A-1)和丙烯共聚物(A-2)优选是通过在上述聚合催化剂的存在下和聚合条件下聚合丙烯、或聚合丙烯与乙烯和/或C4-C20α-烯烃来生产的。
如果必要的话,各种添加剂可被添加到丙烯聚合物(A)、丙烯均聚物(A-1)和丙烯共聚物(A-2)中。可选用的添加剂包括,如上面所提到的,成核剂、抗氧剂、中和剂、滑爽剂、抗粘连剂、消雾剂、抗静电剂。这些添加剂可按上述的各自的量单独使用或二种或多种以混合物形式使用。
(III-3)多层层合材料的结构和生产
本发明的多层的聚烯烃树脂层合材料是一种其中至少一个的最外层(在下文中被称为“热封合层”)是由任何的丙烯聚合物(A)、丙烯均聚物(A-1)和丙烯共聚物(A-2)生产的,而对任何的其他层(在下文中被称为“中间层”或“层合层”)则没有特别的限制。其他层可以由不是丙烯聚合物(A)、丙烯均聚物(A-1)和丙烯共聚物(A-2)的各种聚合物来生产。在这样的各种聚合物中,被优选的是丙烯聚合物。就丙烯聚合物而言,任何具有结晶度的丙烯聚合物(在下文中被称为“结晶丙烯聚合物”)均可被使用而没有特别的限制。结晶丙烯聚合物的例子包括丙烯均聚物、丙烯-乙烯无规共聚物、丙烯-乙烯-1-丁烯无规共聚物、丙烯-乙烯嵌段共聚物。结晶丙烯聚合物的分子量是根据期望的加工性来确定的。例如,就T-模头流延成膜法而言,熔融指数(230℃,2160gf)优选为约2-20g/10分钟、且优选为约1-10g/10分钟。根据薄膜和片材的预期用途,合适的聚合物可从那些具有各种熔融指数的聚合物中选择。例如,高熔点和高结晶度的丙烯均聚物是适合于耐热性和热封合性是重要的场合应用的。这样的聚合物被公开在日本专利申请待审公开No8-85711号中。所建议的聚合物满足:
(1)全同立构五单元组部份P,一种立构规整性的指数,为从85.0-92.5mol%,和正庚烷可溶的H为从93.5-97.0%重量,和P和H满足下式:
0.750P+27.125<H;和
(2)熔融指数MI(230℃,2160gf:与上文中的相同应用)为从1-20g/10分钟,和满足下式:
τ≤0.65-0.025MI
式中,τ为在频率ω0=10°弧度/秒时的松弛时间,它是通过在175℃时的频率散布测量来测定的。
优选的聚合物满足:
(1’)全同立构五单元部份P为从85.0-92.0mol%,和正庚烷可溶的H为从86.0-97.0%重量,和P和H满足下式:
0.750P+26.000<H;和
(2’)熔融指数MI为从1-25/10分钟,和满足下式:
τ≤0.63-0.025MI
式中,τ的定义如上。
P、H、MI、ω0、和τ的定义和丙烯聚合物的测定方法被介绍于日本专利申请待审公开No8-85711号中。
还有,为了改善薄膜或片的低温热封合性,优选使用低温热封合性优异的丙烯-乙烯无规共聚物、丙烯-乙烯-1-丁烯无规共聚物(在下文中被称为“丙烯无规共聚物”),它们被公开在日本专利申请待审公开№9-208629、9-272718和10-130336号中。在日本专利申请待审公开№9-208629中所建议的丙烯无规共聚物是丙烯-乙烯无规共聚物并满足下列的要求(1)-(5):
(1)乙烯单元含量x为3-10%重量;
(2)熔融指数MI为从4-12g/10分钟;
(3)能被沸腾的二乙基醚提取的部分E(%重量)和x满足下式(I)或(II):
E≤0.25x+1.1(x=3-6%重量) (I)
E≤2.6(x=6-10%重量) (II)
(4)差示扫描量热计测定的熔点Tm(℃)和x满足下式(III)或(IV):
Tm≤140(x=3-5%重量) (III)
Tm≤165-5x(x=5-10%重量) (IV);和
(5)PPP链的全同立构三单元组部份[mm]为98.0mol%或以上(根据13C-NMR测定)。
在日本专利申请待审公开№9-272718中所建议的丙烯无规聚合物是丙烯-乙烯无规共聚物并满足下列的要求(1)-(5):
(1)乙烯单元含量x为0.2-4%重量;
(2)熔融指数MI为从4-12g/10分钟;
(3)能被沸腾的二乙基醚提取的部分E(%重量)和x满足下式(1):
E≤0.25x+1.1 (1)
(4)差示扫描量热计测定的熔点Tm(℃)和x满足下式(2):
Tm165-5x (2);和
(5)PPP链的全同立构三单元组部份[mm]为98.0mol%或以上(根据13C-NMR测定)。
在日本专利申请待审公开№11-60639中所建议的丙烯无规聚合物是丙烯-乙烯-1-丁烯无规共聚物并满足下列的要求(1)-(6):
(1)乙烯单元含量α(mol%)和1-丁烯单元含量β(mol%)满足下式(1):
4≤α+β≤15 (1)
(2)熔融指数MI为从1-12g/10分钟;
(3)能被沸腾的二乙基醚提取的部分E和当(α+β)≤12时(α+β)满足下式(2),和当α+β>12时(α+β)满足下式(3):
E≤0.2(α+β)+0.6 (2)
E≤3.0 (3)
(4)差示扫描量热计测定的熔点Tm(℃)和(α+β)满足下式(4):
Tm≤164-3.6(α+β) (4);
(5)全同立构度指数P为98mol%或以上(根据13C-NMR测定);和
(6)Mw/Mn为6或以下,此处Mw为重均分子量和Mn为数均分子量,均根据凝胶渗透色谱法(GPC)测定。
各参数的定义与测定方法以及聚合物的生产方法均如相应的专利资料中所述。由丙烯聚合物(结晶丙烯聚合物和丙烯无规共聚物)生产的无结晶度的薄膜与片材在刚性与耐热性方面往往会变差。
在特别被优选的实施方案中,本发明的多层的聚烯烃树脂层合材料具有至少一层的由结晶丙烯聚合物而不是丙烯聚合物(A)、(A-1)和(A-2)生产的中间层或层合层。
中间层或层合层可由结晶丙烯聚合物和丙烯无规共聚物使用汉歇尔混合机进行干混合来生产,或可以由单-或双-螺杆挤出机、密炼机等中制备的熔融混合物来生产。丙烯无规共聚物的混合比通常为1-99%重量、优选为10-90%重量、最优选为20-80%重量。当丙烯无规共聚物的混合比少于1%重量时,中间层或层合层在透明度与抗冲击性方面往往会变差。
本发明的多层的聚烯烃树脂层合材料可以通过任何合适的生产方法来生产,而无特别的限制,例如,通过熔融共挤出法来生产。具体说,T-模头流延成膜法特别被优选,因为可以使用大成型机进行高速成型。高速成膜可以在引出速度为约50米/分或更高的条件下来进行。对多层层合材料的厚度并无特别的限制,但通常为约10-5000μm。
对本发明的多层的聚烯烃树脂层合材料并无特别的限制,只要它是按上述方法生产的都可。优选的是,多层的聚烯烃树脂层合材料优选满足以下的拉伸模量TM(MPa)与热封合温度HST(℃)之间的关系:
TM≥12.5×HST-700。
测定拉伸模量TM和热封合温度HST的方法在下面的实施例有更详细的介绍。
参照下面的实施例将对本发明作更详细的介绍。然而,应该指出,以下各实施例仅仅是为了说明而并不构成对本发明的限制。
按照以下的方法对聚合物的性质、薄膜和多层层合材料进行评估。树脂性质
(1)[η]
聚合物的特性粘度是在135℃的四氢化萘中使用RigoshaCo.Ltd.R VMR-053型”自动粘度计测定的。
(2)五单元组部份、三单元组部份和非正常插入
根据由A.Zambelli等人在
大分子,8,687(1975)中所建议的方法规定在以下条件下得到的13C-NMR光谱的各峰。
装置:“JSM-EX400型”13C-NMR光谱仪是由JEOL Ltd.制造的。
方法:完全质子去偶法
浓度:220mg/mL
溶剂:1,2,4-三氯化苯/重苯混合溶剂(体积比为90/10)
温度:130℃
脉冲宽度:45°
脉冲间隔:4秒
积分:10000次
(3)分子量分布(Mw/Mn)
Mw/Mn是由重均分子量Mw和数均分子量Mn计算的,而Mw和Mn是在以下的条件下通过GPC测定的,并基于聚乙烯标准样品进行校准。
GPC装置:
柱:Toso GMHHR-H(S)HT
检测器:液相色谱图用RI检测器WATERS 150C”
测定条件:
溶剂:1,2,4-三氯代苯
测定温度:145℃
流速:1.0毫升/分
试样浓度:2.2mg/mL
注射量:160μL
校正曲线:普适校正(Universal Calibration)
分析程序:HT-GPC(Ver.10)
(4)DSC测定法
使用示差扫描量热计(得自Perkin Elmer Co.,Ltd.的“DSC-7”)。通过在230℃的氮氛围下加热3分钟熔融10mg试样,将试样以10℃/分速率冷却到0℃。冷却的试样在0℃保温3分钟,然后以10℃/分速率被加热以得到熔融吸热曲线。熔融吸热以ΔH表示。熔融吸热曲线的最大峰的峰顶被取作熔点Tm(℃)。
(5)通过温度程序色谱测定W25
(a)测定方法
将试样溶液引入到TREF柱(135℃),然后以5℃/分速率逐渐冷却到0℃。然后在0℃保持30分钟以将试样吸附在填充吸附剂上。然后以40℃/小时的速率将温度升高到135℃以得到洗提曲线。测定在温度范围Tp±5℃内被洗脱部份的量,其中Tp为洗提曲线的峰温。
(b)装置
TREF柱:硅胶柱(4.6φ×150mm)由GL Science Co.,Ltd.供给;
流通池:得自GL Science Co.,Ltd.的KBr池(具有光程为1mm);
进料泵:得自Senshu Kagaku Co.,Ltd.的SSC-3100;
阀炉:得自GL Science Co.,Ltd.的MODEL554(高温型);
TREF炉:得自GL Science Co.,Ltd.;
并列温度控制器:得自Rigaku Kogyo Co.,Ltd.的REX-C100;
检测器:得自Foxboro Co.,Ltd.的IR检测器“MIRAN 1A CVF”;
10通阀:得自Balco Co.,Ltd.的电气阀;和
环:得自Balco Co.,Lt d.的500μL环。
(c)测定条件
溶剂:邻二氯代苯;
试样浓度:7.5g/L;
注射量:500μL;
泵流率:2.0mL/分钟;
检测波数:3.41μm;
吸附剂:Chromosorb P(30-60目);和
柱温度分布:±0.2℃。
(6)被沸腾二乙醚洗脱部份
测定是在以下条件下使用Soxhlet提取器进行的:
试样量:1-2g;
试样形式:粉末(如果使用粒料的话,先被粉化成粉末);
提取剂:二乙醚;
提取时间:10小时;
提取频率:180次或以上;和
含量:按以下的方程式计算:
[被提取量(g)/装入量(g)]×100。
(7)25℃己烷可溶物含量(H25)
H25是在以下条件测定的:
试样量:0.1-5g;
试样形式:粉末(如果使用粒料的话,先被粉化成粉末);
溶剂:己烷;
洗脱条件:25℃,3或3天以上;和
含量:按以下的方程式计算:
H25=[(W0-W1)/W0]×100(%)
薄膜评估
在成膜后,将薄膜在40℃陈化24小时,然后在23±2℃和湿度为50±10%进行调节。在同样的温度和湿度条件下进行测定。
(1)拉伸模量与断裂强度
测定是按照JISK-7127在下述的条件下进行的:
十字头速度:500mm/分
载荷室:15公斤
测定方向:纵向(MD方向)
(2)抗冲击性
抗冲击性是使用冲击试验机测定冲击强度来评估的,冲击试验机的1/2英寸冲击头得自Tokyo Seiki Seisaku-Sho,Co.,Ltd.。
(3)内光雾度
其表面涂油的试样的雾度是根据JIS K-7105测定的。测得的值被取作内光雾度。
(4)热封合温度
热封合温度是根据JIS Z-1707测定的。热封合条件如下。热封合杆的温度通过表面温度计来校准。热封合膜在室温下被放置隔夜,然后通过在室温下以200mm/分的剥离速度的T型剥离试验来测定剥离强度(热封合强度)。热封合温度是以剥离强度为2.94N/15mm时的温度来表示的,而该剥离强度是由封合温度-剥离强度曲线来计算得到的。
封合时间:2秒;
封合区:15×10mm;
封合压力:0.52MPa;和
封合温度由内推法测定若干次。
(5)抗粘连性
在以下条件下:一层薄膜的表面与金属辊相接触而另一层薄膜表面在相对侧,使两薄膜彼此进行压力接触。将此两薄膜固定地安装在10cm×10cm的夹具上,在以下条件下测定10cm×10cm区域的剥离强度。剥离强度越小,抗粘连性越好。
接触条件:
温度:60℃
时间:七天
负荷:15g/cm2
接触区:10cm×10cm
剥离条件:
剥离速度:20mm/分
负荷室:2公斤
多层层合材料的评估
在生产后,在40℃对层合材料淬火24小时,然后在23±2℃和湿度为50±10%调节16小时或更长。在同样的温度和湿度条件进行测定。
(1)层间强度
当热封合层通过镊子的剥离而彼此相分离时,层间强度被评为“差”当热封合层通过镊子的剥离而不彼此相分离时,层间强度被评为好”。
(2)拉伸模量
按如(1)评估薄膜的相同方式来测定。
(3)热封合强度与热封合温度
按如(4)评估薄膜的相同方式来测定。
合成实施例1
催化剂的制备
(1)(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚乙基)-双(3-次甲基)的制备
在氮气流下在50mL的脱水醚中溶解1.12g(3.94mmol)的(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚乙基)-双(茚)。在将溶液冷却到-78℃后,在30分钟内滴加5.01mL的正丁基锂在己烷中的1.57mol/L溶液(正丁基锂:7.87mmol),然后将温度提高到室温并搅拌8小时。通过减压蒸馏除去醚溶剂,用己烷洗涤残余物而获得1.12g(3.02mmol)作为醚加合物的二锂盐。将二锂盐溶于50mL脱水的四氢呋喃中,并冷却到-78℃。在20分钟内滴加10mL的含0.42mL(6.74mmol)甲基碘的四氢呋喃溶液到溶液后,将温度升高到室温并继续搅拌八小时。通过减压蒸馏除去溶剂并用乙酸乙酯洗涤残余物。用水洗涤提取物并用无水硫酸镁干燥有机相,并过滤。滤出物被干燥并蒸发至干,获得0.87g(2.78mmol)的作为位于五元环上双键异构体混合物的标题物(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚乙基)-双(3-次甲基)(产率:70.5%)。
(2)(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚乙基)-双(3-次甲基)二锂盐的制备
在氮气流下在35mL醚中溶解0.78g(2.78mmol)的(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚乙基)-双(3-次甲基)。在将溶液冷却到-78℃后,在30分钟内滴加3.7mL的正丁基锂在己烷中的1.57mol/L溶液(正丁基锂:5.81mmol),然后将温度提高到室温并搅拌8小时。通过减压蒸馏除去醚溶剂,用己烷洗涤残余物而获得1.03g(2.58mmol)作为醚加合物的二锂盐(产率:92.8%)。
1H-NMR(THF-d8):
(δ,ppm):2.20(6H,S),3.25(8H,S),6.0-7.4(8H,m)
(3)(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚乙基)-双(3-次甲基)二氯化锆的制备
在25mL的甲苯中,分散1.03g(2.58mmol)的(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚乙基)-双(3-次甲基)二锂盐的醚加合物。将悬浮体冷却到-78℃。在20分钟内添加0.60g(2.58mmol)的四氯化锆在20mL甲苯中的分散体后,然后将温度提高到室温并搅拌8小时。通过过滤除去甲苯上层清液并用二份50mL二氯甲烷提取残余物。通过减压蒸馏除去溶剂并从二氯甲烷/己烷中再结晶残余物,得到0.21g的(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚乙基)-双(3-次甲基)二氯化锆(产率:17.3%)。
1H-NMR(CDCl3):
(δ,ppm):2.48(6H,S),3.33-3.85(8H,m),6.9-7(8H,m)
实施例1
将5L庚烷、5mmol的三异丁基铝、和通过预接触30分钟得自Albemarle Co.,Ltd.的19mmol(以铝计)甲基铝氧烷与19μmol的(1,2’-亚乙基)(2,1’-亚乙基)-双(3-次甲基)二氯化锆(得自合成实施例1)在甲苯中的溶液而制备的催化剂组分装入到10L不锈钢反应釜中。将温度提高到40℃,然后引入丙烯气体直到压力达到0.8MPa(表压)。丙烯通过保持聚合压力不变的压力控制器被连续地供入到反应釜中。在一小时后,取出釜的内容物并在减压下干燥以得到聚丙烯。
通过上述评估方法确定聚丙烯的树脂性质。在混合以下的添加剂后,通过单螺杆挤出机(得自Tsukada Juki Seisakusho Co.,Ltd.的“TLC 35-20型单螺杆挤出机”)挤出丙烯均聚物使之成为粒料。
添加剂配方
抗氧剂:
Irganox 1010(Ciba Specialty Chemicals Corp.):1000ppm
Irgaphos 168(Ciba Specialty ChemicalCo.,Lt d.):1000ppm
成核剂:
硬脂酸钙:1000ppm
抗粘连剂:
二氧化硅基抗粘连剂:2300ppm
滑爽剂:
芥酸酰胺:2500ppm
在下列条件下将粒料通过使用得自Tsukada Juki SeisakushoCo.,Ltd.的“TLC35-20型”成膜机(20mmφ)成型为厚度50μm的薄膜:
T-型模头出口温度:190℃
引出速度:6.0米/分钟
骤冷辊温度:30℃
骤冷辊:镜面
通过上述的评估薄膜方法对薄膜进行测定。结果被列于表1中。
比较例1
除了使用聚丙烯F744NP(得自Idemitsu PetrochemicalCo.,Ltd.)外,重复实施例1的方法,所说的聚丙烯是通过使用非金属茂催化剂(Ti/Mg催化剂)生产的。其结果被列于表1中。
表1
| 实施例 | 比较例 | |
| 树脂性质[η](dL/g)[mmmm](mol%)[rrrr](mol%)[rrrr]/(1-[mmmm])2,1-插入(mol%)1,3-插入(mol%)Mw/MnTm(℃)ΔH(J/g)6×(Tm-140)沸腾醚提取物(wt%)H25(wt%) | 1.063.50.70.019001.810248-2285.01 | 1.7-----4.313481-362.00 |
| 单层薄膜的性质拉伸模量TM(MPa)抗冲击性(1/2英寸)(J/m2)内雾度(%)热封合温度HST(℃)12.5×HST-900抗粘连性(N/m2) | 580200001.5105412.5- | 655160001.813072563 |
实施例2
(1)催化剂的生产
(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-二甲基亚甲硅基)-双(3-正丁基茚基)二氯化锆的合成
向Schlenk管中装入0.83g(2.8mmol)的(1,2’-亚乙基亚甲硅基)(2,1’-二甲基亚甲硅基)-双(茚)和50mL的醚。在混合物被冷却到-78℃后,然后添加3.1mL(5.0mmol)的正丁基铝(作为1.6M己烷溶液),混合物在室温下被搅拌12小时。然后蒸去溶剂以获得固体,该固体用20mL己烷洗涤以获得1.1g(2.3mmol)的作为醚加合物的锂盐。所说的锂盐被溶于50mL的THF中并冷却到-78℃。然后,在室温下搅拌溶液12小时,同时慢慢地滴入0.57mL(5.3mmol)的正丁基溴。接着,通过蒸馏除去溶剂,用50mL己烷提取,并通过蒸馏除去溶剂,得到0.81g(1.77mmol)的(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-二甲基亚甲硅基)-双(3-正丁基茚)(产率:74%)。
接着,在氮气流下在Schlenk管中装入0.8lg(1.77mmol)的(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-二甲基亚甲硅基)-双(3-正丁基茚)和100mL的醚。在混合物被冷却到-78℃后并添加2.7mL(4.15mmol)的正丁基铝(作为1.54M己烷溶液),混合物在室温下被搅拌12小时。通过蒸馏除去溶剂,用己烷洗涤而得到固体物,由此得到0.28g(1.43mmol)的作为醚加合物的锂盐。
在氮气流下将锂盐溶于50mL的甲苯中。在将溶液冷却到-78℃后,将预先被冷却到-78℃的0.33g(1.42mmol)四氯化锆在50mL甲苯中的悬浮体滴加到溶液中。在滴加后,在室温下对混合物搅拌6小时然后进行过滤。滤液被蒸馏以除去溶剂,从二氯甲烷中再结晶残余物以获得0.2g(0.32mmol)的(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-二甲基亚甲硅基)-双(3-正丁基茚基)二氯化锆(产率:22%)。
1H-NMR(90MHz,CDCl3):
(δ,ppm):0.88,0.99(12H,二甲基亚甲硅基),0.7-1.0,1.1-1.5(18H,正丁基),7.0-7.6(8H,苯环质子)
(2)丙烯聚合物的生产
向200升聚合反应器加入得自步骤(1)的催化剂组分(加入速率为46.7μmol/小时)、三异丁基铝(TIBA)(加入速率为117mmol/小时)、甲基铝氧烷(MAO)(加入速率为46.7mmol/小时)、庚烷(加入速率为46.7升/小时)、丙烯(加入速率为3.4公斤/小时)、和氢(加入速率为H2/C3为0.20)。在60℃和0.8MPa(表压)下进行聚合。将聚合物溶液输送到脱气塔,然后,通过导入甲醇(导入速率为10mL/小时)而除去丙烯和氢。在混合下列的添加剂后,通过单螺杆挤出机(得自Tsukada Juki Seisakusho Co.,Ltd.的“TLC 35-20型单螺杆挤出机”)挤出丙烯聚合物使之成为粒料。
添加剂配方
抗氧剂:
Irganox 1010(Ciba Specialty Chemicals Corp.):500ppm
Irgaphos 168(Ciba Specialty ChemicalCo.,Ltd.):1000ppm
成核剂:
硬脂酸钙:1000ppm
抗粘连剂:
二氧化硅基抗粘连剂:4000ppm
滑爽剂:
芥酸酰胺:1000ppm
(3)成膜
在下列条件下将粒料通过使用得自Tsukada Juki SeisakushoCo.,Ltd.的“TLC35-20型”成膜机(20mmφ)成型为厚度70μm的薄膜:
T-型模头出口温度:220℃
引出速度:3.0米/分钟
骤冷辊温度:30℃
骤冷辊:镜面
通过上述的评估薄膜方法对薄膜进行测定。结果被列于表2中。
实施例3
除了使用按如下配制的添加剂外通过与实施例2中相同的方法生产具有厚度为70μm的薄膜。根据上述评估薄膜方法对薄膜进行评估。其结果被列于表2中。
添加剂配方
抗氧剂:
Irganox 1010(Ciba Specialty Chemicals Corp.):1000ppm
Irgaphos 168(Ciba Specialty ChemicalCo.,Ltd.):1000ppm
成核剂:
硬脂酸钙:1000ppm
抗粘连剂:
二氧化硅基抗粘连剂:4000ppm
滑爽剂:
芥酸酰胺:1000ppm
中和剂:
得自New Japan Chemical Co.,Ltd.的Gelol MD(二甲基亚苄基山梨糖醇):2000ppm
比较例2
用氮气对装有搅拌器的6升玻璃反应器进行净化,然后装入约2430g的乙醇、16g的碘和160g的金属镁。在搅拌下加热混合物并在回流条件下进行反应直到不再产生明显的氢气时为止,由此获得固体产物。将含固体产物的反应液体在减压下干燥以得到镁化合物。
向已用氮气充分清洗的5升玻璃反应器装入以上制备的160g镁化合物(未磨碎)、80mL纯庚烷、24mL四氯化硅、和23mL邻苯二甲酸二乙酯。然后,在搅拌下向混合物添加770mL四氯化钛同时保持混合物温度为80℃,在110℃下使反应进行2小时。将获得的固体组分分离并用90℃的纯庚烷洗涤。该反应还能够通过添加1220mL四氯化钛在110℃下进行2小时。用纯庚烷充分洗涤产物以获得固体催化剂组分(A)。
聚合是在2.7MPa(表压)下通过将上述固体催化剂组分(加入速率为6.0g/小时)、三异丁基铝(TIBA)(加入速率为0.2mol/小时)、1-烯丙基-3,4-二甲氧基苯(ADMB)(加入速率为0.012mol/小时)、环己基甲基二甲氧基硅烷(CHMDMS)(加入速率为0.012mol/小时)、和丙烯(加入速率为37公斤/小时)加入到200升聚合反应器来进行的。由此制得的聚丙烯的树脂性质按与实施例2中的相同方法进行评估。还有,按与实施例2中的相同方法生产与评估薄膜。结果被示于表2中。
比较例3
除了使用得自Dow Chemicals Japan Limited商品名为“AffinityPLl880”的聚丙烯粒料外,按与实施例2的相同方法生产与检验薄膜。其结果被示于表2中。
表2
| 实施例 | 比较例 | |||
| 2 | 3 | 2 | 3 | |
| 树脂性质[η](dL/g)H25(wt%)Tm(℃)ΔH(J/G)6×(Tm-140)[mmmm](mol%)[rrrr]/(1-[mmmm])2,1-插入(mol%)1,3-插入(mol%)Mw/Mn | 1.7820未显示未显示-39.50.045001.99 | 1.7820646.9-45639.50.045001.99 | 1.90301591911472.20.23002.70 | --------- |
| 单层薄膜的性质拉伸模量TM(MPa)断裂伸长率(MD)(%)内雾度(%)抗粘连性(N/m2)抗冲击性(1/2英寸)(J/m2) | 326803.041*1未断裂 | 406802.040*1未断裂 | 51245015.8*29800 | 345601.957*3未断裂 |
*1:由于剥离而未泛白
*2:由粘连而未剥离
*3:由于剥离而引起泛白
实施例4
将5L庚烷、5mmol的三异丁基铝、和通过预接触30分钟得自Albemarle Co.,Ltd.的19mmol(以铝计)甲基铝氧烷与19μmol的(1,2’-二甲基亚甲硅基)(2,1’-二甲基亚甲硅基)-双(3-正丁基茚基)二氯化锆(得自合成实施例2的步骤(1))在甲苯中的溶液而制备的催化剂组分装入到10L不锈钢反应釜中。将混合物加热到40℃,然后引入丙烯气到反应釜直到总压力达到0.8MPa(表压)为止。在聚合期间,丙烯通过保持聚合压力不变的压力控制器被连续地供入到反应釜中。在一小时后,取出釜的内容物并在减压下干燥以得到聚丙烯。通过上述评估方法确定聚丙烯的树脂性质。其结果被示于表3中。在添加以下的添加剂到聚丙烯后,通过挤出机(得自Toshiba KikaiCo.,Ltd.的“135-B型”)挤出混合物使之成为粒料。
添加剂配方
(1)抗氧剂:
Irganox 1010(Ciba Specialty Chemicals Corp.):1000ppm
Irgaphos 168(Ciba Specialty ChemicalCo.,Ltd.):1000ppm
(2)成核剂:
硬脂酸钙:1000ppm
(3)抗粘连剂:
二氧化硅基抗粘连剂(Fuji Silysia Co.,Ltd.):2300ppm
(4)滑爽剂:
芥酸酰胺:500ppm
层合材料性质
使用装有供料型T-模头的多层层合材料成型机将树脂成型为层合材料。供料型T-模头装有从Koshin Engineering Co.,Ltd.得到的T-模头和从Tawaraya Tekkosho Co.,Ltd.得到的供料头,1号挤出机为得自Placo.Co.,Ltd.的“EX40型”挤出机,2号挤出机为得自TanabePlastic Machinery Co.,Ltd.的“VS30-26型”挤出机,3号挤出机为得自Rikua Co.,Ltd.的“RT-3-30型”挤出机。从2号挤出机挤出的树脂被分成二层以便生产出具有按顺序从第一骤冷辊表面起为1号/2号/3号/2号的3种树脂、4层的结构的层合材料。
通过由1号挤出机挤出上述的聚丙烯、由2号和3号挤出机挤出E-105-GM(得自Idemitsu Petrochemical Co.,Ltd.),得到具有总厚度为30μm、聚丙烯层/E-105-GM层的厚度比为1/2的层合材料。供料头的树脂温度和T-模头出口的树脂温度为230℃;骤冷辊温度为30℃;和引出速度为25米/分。通过上述评估层合材料的方法对层合材料进行测定。结果被示于表4中。
比较例4
除了使用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(得自Du-Pont-MitsuiPolychemicals Co.,Ltd的P250JC)取代聚丙烯和使用E-304GP(得自Idemitsu Petrochemical Co.,Ltd.的聚丙烯)取代E-105-GM外,重复实施例4。结果被示于表4中。
表3
| 实施例4 | |
| 树脂性质H25(wt%)Tm(℃)6×(Tm-140)ΔH(J/g)[η](dL/g)[mmmm](mol%)[rrrr]/(1-[mmmm])2,1-插入(mol%)1,3-插入(mol%)Mw/Mn | 17未显示-未显示2.5410.049002.4 |
表4
| 实施例4 | 比较例4 | |
| 层合材料性质层间强度拉伸模量TM(MPa)热封合温度(HST)(℃)热封合强度(1)(N/15m)热封合强度(2)(N/15m)热封合强度(3)(N/15m)热封合强度(4)(N/15m)热封合强度(5)(N/15m) | 好550801.171.852.422.927.08 | 差540760.711.062.683.91- |
注:热封合强度是对在以下条件下制备的试样层合材料测定的:
(1)在65℃被热封合的;
(2)在70℃被热封合的;
(3)在75℃被热封合的;
(4)在80℃被热封合的;和
(5)在85℃被热封合的。
工业实用性
本发明的第一种聚丙烯薄膜在拉伸模量与热封合温度二者之间具有好的性能平衡,它粘性较少而且在加工性、透明度和抗冲击性方面非常优异,因此适用于食品包装领域和医药领域。本发明的第二种聚丙烯薄膜粘性较少,在耐剥离泛白性、柔软度和抗冲击性方面非常优异,因此适用于食品包装领域和医药领域。还有,本发明的多层聚烯烃树脂层合材料显示优异的低温热封合性和在不使用粘合剂等的情况下达到充分的层合强度,因此它适用于包装薄膜和片材等方面。
Claims (12)
1.一种满足下面要求的聚丙烯薄膜:
(1)TM≥12.5x HST-900
式中,TM为拉伸模量(MPa)和HST为热封合温度(℃);
(2)拉伸模量(TM)为5-500MPa;
(3)当用差示扫描量热法(DSC)测定时,没有熔点或熔点Tm(℃)满足下式:
TM≥5x Tm-450;和
(4)在135℃四氢化萘中测定特性粘度[η]为1-3dL/g,
所述聚丙烯薄膜由满足以下要求的丙烯均聚物(A-1)来生产:
(a)具有溶于25℃己烷的含量(H25)为0-80%重量的组分;
(b)当用差示扫描量热法(DSC)测定时,没有熔点或熔点Tm(℃)满足下式:
ΔH≥6x(Tm-140)
式中ΔH为熔融吸热量(J/g);
(c)在135℃四氢化萘中测定特性粘度[η]为0.5-15dL/g;
(d)内消旋五单元组部份[mmmm]为20-80mol%;和
(e)外消旋五单元组部份[rrrr]与1-[mmmm]一起满足下式:
[rrrr]/(1-[mmmm])≤0.1。
2.根据权利要求1的聚丙烯薄膜,其中丙烯均聚物(A-1)是通过在聚合催化剂的存在下聚合丙烯而生产的,所说的聚合催化剂包括:
(A)由以下通式(I)所代表的过渡金属化合物:
式中,M为元素周期表的3-10族或镧系金属元素;
E1和E2为相同或不相同且每种独立地为选自取代的环戊二烯基、茚基、取代的茚基、杂环戊二烯基、取代的杂环戊二烯基、酰氨基、磷化物基、烃基和含硅基的配体;和E1与E2通过A1和A2而交联;
X为σ-键合的配体;和多个的X,若有的话,每一个可以相同或不同且每个X可以与另外的X、E1、E2或Y相交联;
Y为路易斯碱;和多个的Y,若有的话,每一个可以相同或不同且每个Y可以与另外的Y、E1、E2或X相交联;
A1和A2可以是相同或不相同的二价基,用于交联二个配体E1和E2且每一个独立地为C1-C20烃基、C1-C20含卤的烃基、含硅基、含锗基、含锡基、-O-、-CO-、-S-、-SO2-、-Se-、-NR-、-PR-、-P(O)R-、-BR-或-AlR-,其中R为氢、卤素、C1-C20烃基或C1-C20含卤的烃基;
q为由式[(M的原子价)-2]所给出的1-5的整数;和
r为0-3的整数,和
(B)至少一种选自能通过与所说的过渡金属化合物(A)或其衍生物反应而形成离子络合物的化合物(B-1)、和铝氧烷(B-2)组成的组中的组分。
3.根据权利要求1或2的聚丙烯薄膜,具有内雾度为50%或以下。
4.根据权利要求1或2的聚丙烯薄膜,其中薄膜是流延薄膜。
5.根据权利要求3的聚丙烯薄膜,其中薄膜是流延薄膜。
6.一种多层的聚烯烃树脂层合材料,其中至少一层的最外层是由满足以下要求的丙烯均聚物(A-1)生产的:
(a)具有溶于25℃己烷的含量(H25)为0-80%重量的组分;
(b)当用差示扫描量热法(DSC)测定时,没有熔点或熔点Tm(℃)满足下式:
ΔH≥6x(Tm-140)
式中ΔH为熔融吸热量(J/g);
(c)内消旋五单元组部份[mmmm]为20-80mol%;和
(d)外消旋五单元组部份[rrrr]与1-[mmmm]一起满足下式:
[rrrr]/(1-[mmmm])≤0.1。
7.根据权利要求6的多层的聚烯烃树脂层合材料,其中丙烯均聚物(A-1)含有在25℃或25℃以下被洗脱的部分(W25)为20-100%重量,根据程序升温色谱法测定。
8.根据权利要求6或7的多层的聚烯烃树脂层合材料,其中丙烯均聚物(A-1)具有根据凝胶渗透色谱法(GPC)测定的分子量分布(Mw/Mn)为4或以下,和/或在135℃四氢化萘中测定特性粘度[η]为0.5-15.0dL/g。
9.根据权利要求6-8任何一项的多层的聚烯烃树脂层合材料,其中丙烯均聚物(A-1)是通过在以下的聚合催化剂存在下聚合丙烯而生产的,该聚合催化剂包括:
(A)由下面通式(I)表示的过渡金属化合物:
式中,M为元素周期表的3-10族或镧系金属元素;
E1和E2为相同或不相同且每种独立地为选自取代的环戊二烯基、茚基、取代的茚基、杂环戊二烯基、取代的杂环戊二烯基、酰氨基、磷化物基、烃基和含硅基的配体;和E1与E2通过A1和A2而交联;
X为σ-键合的配体;和多个的X,若有的话,每一个可以相同或不同且每个X可以与另外的X、E1、E2或Y相交联;
Y为路易斯碱;和多个的Y,若有的话,每一个可以相同或不同且每个Y可以与另外的Y、E1、E2或X相交联;
A1和A2可以是相同或不相同的二价基,用于交联二个配体E1和E2且每一个独立地为C1-C20烃基、C1-C20含卤的烃基、含硅基、含锗基、含锡基、-O-、-CO-、-S-、-SO2-、-Se-、-NR-、-PR-、-P(O)R-、-BR-或-AlR-,其中R为氢、卤素、C1-C20烃基或C1-C20含卤的烃基;
q为由式[(M的原子价)-2]所给出的1-5的整数;和
r为0-3的整数,和
(B)至少一种选自能通过与所说的过渡金属化合物(A)或其衍生物反应而形成离子络合物的化合物(B-1)、和铝氧烷(B-2)组成的组中的组分。
10.根据权利要求6-9任何一项的多层的聚烯烃树脂层合材料,具有至少一层由结晶丙烯聚合物而不是由丙烯均聚物(A-1)制成的层。
11.根据权利要求6-10任何一项的多层的聚烯烃树脂层合材料,它是通过T-型模头流延法而生产的。
12.根据权利要求6-11任何一项的多层的聚烯烃树脂层合材料,满足下式:
TM≥12.5x HST-700
式中,TM为拉伸模量(MPa)和HST为热封合温度(℃)。
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