JP2002332383A - ポリオレフィ系樹脂組成物 - Google Patents
ポリオレフィ系樹脂組成物Info
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Abstract
組成物を提供すること。 【解決手段】 (A) チーク゛ラー 系触媒を用いて製造されたホ
゜リオレフィン 樹脂、(B) 【化1】 (例えばR1はアルキリテ゛ン基、R2〜R5はアルキル基、M1 は1-3
価の金属原子、nはM1の価数)で表される環状リン酸エステル
化合物及び(C) (RCOO)m M2 (例えばR は炭素数が8〜23
で、C-C 不飽和結合の数が3以下の不飽和炭化水素残
基、M2は周期律表第2 族の金属元素、mはM2の価数)で
表される金属石鹸を配合してなる組成物であって、蛍光
X線法により検出される(A) 中の残留塩素濃度をXppm
(重量ppm 、以下同様) 、該組成物中の(B) の濃度をYp
pm、(C) の濃度をZppm、分子量をBとしたときに、XB/7
1 ≦Z <2Yを満たし、かつ(B) の含有量が、組成物中10
0 〜5000ppm であるホ゜リオレフィン 系樹脂組成物である。
Description
環状リン酸エステル化合物の造核作用によって優れた剛
性、硬度及び透明性が発現されるポリオレフィン系樹脂
組成物に関するものである。
る触媒として、高活性のものが開発され、このため製造
工程において脱灰や洗浄の工程を必要としなくなった。
これに伴い、ポリオレフィン樹脂中に触媒残渣である塩
素が残留するようになった。この残留塩素は、成形金型
を腐食させる要因となり、このような腐食を防止するた
めに、ステアリン酸カルシウム等の金属石鹸をポリオレ
フィン樹脂に添加するという処方がなされている。ま
た、ポリオレフィン樹脂の剛性や透明性を向上させるた
めには、環状リン酸エステル化合物等の造核剤を添加す
ることが有効であり、金属石鹸と環状リン酸エステル化
合物を混在させると、耐腐食性、剛性及び透明性に優れ
るポリオレフィン樹脂が得られることが期待される。し
かしながら、金属石鹸と環状リン酸エステル化合物が混
在する系では、金属石鹸がポリオレフィン樹脂中の塩素
が中和された後も多量に残存していると、金属石鹸と環
状リン酸エステル化合物と反応し、この反応により環状
リン酸エステル化合物の構造が変化する。この変化によ
り、環状リン酸エステル化合物を添加することにより得
られる効果が低減する。このような反応を防ぐために金
属石鹸の添加量を減少させると、金属石鹸の添加量が、
ポリオレフィン樹脂中の塩素を中和させるには不十分な
量である場合、環状リン酸エステル化合物がポリオレフ
ィン樹脂中の塩素と反応するため、環状リン酸エステル
化合物の添加による効果が低減することを回避すること
ができないという問題がある。
みなされたもので、物性と耐腐食性とのバランスに優れ
たポリオレフィン系樹脂組成物を提供するとを目的とす
るものである。
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、チーグラー系
触媒を用いて製造されたポリオレフィン樹脂、金属石鹸
及び環状リン酸エステル化合物からなるポリオレフィン
系樹脂組成物において、環状リン酸エステル化合物の含
有量が一定の範囲にあり、かつ金属石鹸のモル濃度が、
ポリオレフィン樹脂に含まれる残留塩素のモル濃度と環
状リン酸エステル化合物のモル濃度に対して一定の範囲
にあるように、環状リン酸エステル化合物及び金属石鹸
の配合量を規定することにより、物性と耐腐食性とのバ
ランスに優れたポリオレフィン系樹脂組成物得られるこ
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、(A)チーグラー
系触媒を用いて製造されたポリオレフィン樹脂、(B)
一般式(1)、(2)又は(3)
素数1〜9のアルキレン基若しくはアルキリデン基を示
し、R2 ,R3 ,R4 及びR5 は水素原子又は炭素数1
〜8のアルキル基を示し、M1 は1〜3価の金属原子を
示し、nはM1 の価数である。)で表される環状リン酸
エステル化合物及び(C)一般式(4) (RCOO)m M2 ・・・(4) (式中、Rは炭素数が8〜23で、炭素−炭素不飽和結
合の数が3以下の不飽和又は飽和炭化水素残基を示し、
M2 は周期律表第2,3,12又は13族の金属元素を
示し、mはM2 の価数である。)で表される金属石鹸を
配合してなるポリオレフィン系樹脂組成物であって、蛍
光X線法により検出される(A)成分中の残留塩素濃度
をX(重量ppm)、該組成物中の(B)成分の濃度を
Y(重量ppm)、(C)成分の濃度をZ(重量pp
m)及び(C)成分の分子量をBとしたときに、下記式 (X×B)/71≦Z<2Y を満たし、かつ(B)成分の含有量が、ポリオレフィン
系樹脂組成物中100〜5000重量ppmであること
を特徴とするポリオレフィン系樹脂組成物を提供するも
のである。
オレフィン樹脂は、チーグラー系触媒を用いて製造され
たものを用いる。チーグラー触媒は、例えば遷移金属ハ
ライドとアルミニウム,アルカリ土類金属もしくはアル
カリ金属などのアルキル化物とを組合せた触媒であり、
(A)成分のポリオレフィン樹脂としては、このような
触媒を用いて公知の方法により製造ものを用いることが
できる。ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン,
ポリプロピレン,プロピレン−エチレン共重合体,プロ
ピレン−エチレン−ジエン共重合体,エチレン/α−オ
レフィン共重合体等が挙げられる。これらは、一種単独
で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよ
い。ポリオレフィン樹脂中の残留塩素濃度は、蛍光X線
法により測定する。測定には、通常の蛍光X線分析装置
を使用することができる。本発明で用いる(B)成分の
環状リン酸エステル化合物は、一般式(1)、(2)又
は(3)
素数1〜9のアルキレン基若しくはアルキリデン基を示
し、R2 ,R3 ,R4 及びR5 は水素原子又は炭素数1
〜8のアルキル基を示し、M1 は1〜3価の金属原子を
示し、nはM1 の価数である。)で表されるものであ
る。R1 としてはメチレン基が好ましく、R2 ,R3 ,
R4及びR5 としてはt−ブチル基が好ましく、M1 と
してはナトリウム,リチウム,カリウム,マグネシウム
及びアルミニウムが好ましい。一般式(1)で表される
環状リン酸エステル化合物としては、ナトリウム−2,
2’−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニ
ル)フォスフェート、ナトリウム−2,2’−エチリデ
ンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェ
ート、リチウム−2,2’−メチレンビス(4,6−ジ
−t−ブチルフェニル)フォスフェート、リチウム−
2,2’−エチリデンビス(4,6−ジ−t−ブチルフ
ェニル)フォスフェート、ナトリウム−2,2’−エチ
リデンビス(4−i−プロピル−6−t−ブチルフェニ
ル)フォスフェート、リチウム−2,2’−メチレンビ
ス(4−メチル−6−t−ブチルフェニル)フォスフェ
ート、リチウム−2,2’−メチレンビス(4−エチル
−6−t−ブチルフェニル)フォスフェート、カルシウ
ムビス〔2,2’−チオビス(4−メチル−6−t−ブ
チルフェニル)フォスフェート〕、カルシウムビス
〔2,2’−チオビス(4−エチル−6−t−ブチルフ
ェニル)フォスフェート〕、カルシウムビス〔2,2’
−チオビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォス
フェート〕、マグネシウムビス〔2,2’−チオビス
(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェー
ト〕、マグネシウムビス〔2,2’−チオビス(4−t
−オクチルフェニル)フォスフェート〕、ナトリウム−
2,2’−ブチリデンビス(4,6−ジメチルフェニ
ル)フォスフェート、ナトリウム−2,2’−ブチリデ
ンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェ
ート、ナトリウム−2,2’−t−オクチルメチレンビ
ス(4,6−ジメチルフェニル)フォスフェート、ナト
リウム−2,2’−t−オクチルメチレンビス(4,6
−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェート、カルシウ
ムビス〔2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブ
チルフェニル)フォスフェート〕、マグネシウムビス
〔2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフ
ェニル)フォスフェート〕、バリウムビス〔2,2’−
メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォ
スフェート〕、ナトリウム−2,2’−メチレンビス
(4−メチル−6−t−ブチルフェニル)フォスフェー
ト、ナトリウム−2,2’−メチレンビス(4−エチル
−6−t−ブチルフェニル)フォスフェート、ナトリウ
ム(4,4’−ジメチル−6,6’−ジ−t−ブチル−
2,2’−ビフェニル)フォスフェート、カルシウムビ
ス〔(4,4’−ジメチル−6,6’−ジ−t−ブチル
−2,2’−ビフェニル)フォスフェート〕、ナトリウ
ム−2,2’−エチリデンビス(4−s−ブチル−6−
t−ブチルフェニル)フォスフェート、ナトリウム−
2,2’−メチレンビス(4,6−ジメチルフェニル)
フォスフェート、ナトリウム−2,2’−メチレンビス
(4,6−ジエチルフェニル)フォスフェート、カリウ
ム−2,2’−エチリデンビス(4,6−ジ−t−ブチ
ルフェニル)フォスフェート、カルシウムビス〔2,
2’−エチリデンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニ
ル)フォスフェート〕、マグネシウムビス〔2,2’−
エチリデンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フ
ォスフェート〕、バリウムビス〔2,2’−エチリデン
ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェー
ト〕、アルミニウムトリス〔2,2’−メチレンビス
(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェー
ト〕、アルミニウムトリス〔2,2’−エチリデンビス
(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフェート〕
及び下記式で示されるもの等が挙げられる。
ル化合物としては、下記式で示されるもの等が挙げられ
る。
ル化合物としては、下記式で示されるもの等が挙げられ
る。環状リン酸エステル化合物は、一種単独で用いても
よいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
いて、環状リン酸エステル化合物の含有量は100〜5
000ppmであるが、200〜2000ppmが好ま
しい。環状リン酸エステル化合物が100ppm未満で
あると、十分な造核効果を得ることができず、また、5
000ppmを超えても、添加量に見合う効果が得られ
るものではなく、コスト高となってしまう。本発明で用
いる(C)成分の金属石鹸は、一般式(4) (RCOO)m M2 ・・・(4) (式中、Rは炭素数が8〜23で、炭素−炭素不飽和結
合の数が3以下の不飽和又は飽和炭化水素残基を示し、
M2 は周期律表第2,3,12又は13族の金属元素を
示し、mはM2 の価数である。)で表されるものであ
る。一般式(4)において、Rの炭素数が8未満である
と、ポリオレフィン樹脂との相溶性が不良であって、そ
の滲出によりポリオレフィン製品の表面がべたつくとい
う問題が生じる。Rの炭素数が23を超えると、炭素数
の増大と共に効果が急激に低下する。また、炭素−炭素
不飽和結合の数が3を超えると、熱劣化防止効果が低下
する。M2 が周期律表第1,11族の金属元素である
と、金属石鹸の水溶性が大きくなり、好ましくない。M
2 が周期律表第4〜10族又は第14族以上の金属元
素、例えば鉄、コバルト又はニッケル等であると、金属
石鹸をポリオレフィン樹脂に配合したときにポリオレフ
ィン樹脂の劣化を促進して、その機械的強度を低下させ
たり、劣化により退色を引き起こすので不適当である。
なお、一つの金属石鹸においてm個の脂肪酸部分は同一
であっても異なっていてもよい。好ましい脂肪酸として
は、ラウリル酸(n−C11H23;Rを示す、以下同
様)、ミリスチン酸(n−C13H27),パルミチン酸
(n−C15H31),ステアリン酸(n−C17H35),オ
レイン酸(n−C17H32),リノール酸(n−C
17H30),リノレイン酸(n−C17H28)が挙げられ
る。また、M2 としては、ベリリウム,マグネシウム,
カルシウム,亜鉛,アルミニウムなどが挙げられ、本発
明においてはカルシウムが好ましい。金属石鹸は、一種
単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いて
もよい。
は、蛍光X線法により検出される(A)成分中の残留塩
素濃度をX(重量ppm)、該組成物中の(B)成分の
濃度をY(重量ppm)、(C)成分の濃度をZ(重量
ppm)及び(C)成分の分子量をBとしたときに、下
記式 (X×B)/71≦Z<2Y を満たす量を配合する。Zが(X×B)/71未満であ
ると、ポリオレフィン樹脂中の残留塩素と(B)成分の
環状リン酸エステル化合物が反応してしまう。また、Z
が2Y以上であると、金属石鹸と環状リン酸エステル化
合物が反応してしまい、環状リン酸エステルの添加効果
が低下してまう。本発明のポリオレフィン系樹脂組成物
には、上記必須成分に加え、必要に応じて各種の添加
剤、例えば酸化防止剤、無機系充填剤、紫外線吸収剤、
耐候剤などを添加してもよい。また、本発明のポリオレ
フィン系樹脂組成物は、上記必須成分及びその他の添加
成分を、公知の方法で混合することにより製造すること
ができる。本発明のポリオレフィン系樹脂組成物は、各
種射出成形品やシートの成形に用いることができる。
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。 実施例1〜6,比較例1〜10 (1)ポリプロピレンの製造 (固体触媒成分の調製)窒素で置換した内容積5リット
ルの攪拌機付きの三つ口フラスコに、脱水処理したヘプ
タン600ミリリットル、ジエトキシマグネシウム16
0gを加えた。40℃に加熱し、四塩化ケイ素24ミリ
リットルを加えて20分間攪拌した後、フタル酸ジエチ
ル23ミリリットルを添加した。この溶液を80℃まで
昇温し、引き続き四塩化チタンを770ミリリットル滴
下し、内温110℃で、2時間攪拌した。その後、攪拌
を停止して固体を沈降させ、上澄みを抜き出した。90
℃の脱水ヘプタンを用いて7回洗浄を行なった。次に、
四塩化チタンを1220ミリリットル加え、内温110
℃で、2時間攪拌した。その後、攪拌を停止して固体を
沈降させ、上澄みを抜き出した。60℃の脱水ヘプタン
による洗浄を7回繰り返し、固体触媒成分を得た。 (予備重合触媒の調製)窒素で置換した内容積1リット
ルの攪拌機付きの三つ口フラスコに、上記固体触媒成分
48gと脱水ヘプタン400ミリリットルを添加した。
40℃に昇温し、トリエチルアルミニウム2.0ミリリッ
トルとジシクロペンチルジメトキシシラン6.3ミリリッ
トルを加えた。その後、プロピレンガスを流通させ、2
時間反応させた。その後、脱水ヘプタンを用いて十分に
洗浄を行い、予備重合触媒を得た。 (ポリプロピレンの製造)十分に乾燥させた内容積5リ
ットルの、投入管付きステンレス鋼製オートクレーブに
脱水ヘプタン1800ミリリットル、トリエチルアルミ
ニウム10ミリモル、ジシクロペンチルジメトキシシラ
ン1.25ミリモルを加え、80℃に昇温し、分圧が0.2
MPa・Gとなるように水素を導入し、その後、プロピ
レンを導入して全圧を0.8MPa・Gとした。投入管に
脱水ヘプタン100ミリリットル、チタン換算で0.1ミ
リモルの予備重合触媒を入れ、圧バランスによりオート
クレーブ内に導入した。全圧が0.8MPa・Gとなるよ
うにプロピレンを導入しながら、1時間重合を行なっ
た。その後、降温し、脱圧し、内容物をろ過し、真空乾
燥させて無脱灰のポリプロピレン(PP)を得た。後述
する方法によりPP中の塩素濃度を測定したところ、8
0ppmであった。 (塩素濃度の調整)上記と同様にしてプロピレンを1時
間重合した後、降温し、脱圧し、内容物をメタノール中
に投入し、ろ過し、真空乾燥させて塩素濃度を調整した
PPを得た。
ルの攪拌機付き反応槽に、金属マグネシウム80g、エ
タノール1210g及びヨウ素1gを投入し、攪拌しな
がら、還流条件下で系内から水素ガスの発生がなくなる
まで反応させ、固体生成物を得た。この固体生成物を減
圧乾燥させた後、ステンレス鋼製ボールミルに入れて1
0時間粉砕した。窒素で置換した内容積5リットルの攪
拌機付きの三つ口フラスコに、上記粉砕した固体生成物
150g及び脱水処理したヘキサン3500ミリリット
ルを加え、攪拌下で四塩化ケイ素38ミリリットル及び
エタノール38ミリリットルを加えて70℃で2時間反
応を行なった。次に、四塩化チタンを200ミリリット
ル加えて、70℃で6時間攪拌した後、ヘキサンを用い
て洗浄し、固体触媒成分を得た。 (高密度ポリエチレンの製造)内容積200リットルの
攪拌機付き重合装置に、エチレン6kg/hr、ヘキサ
ン16.7リットル/hr、水素55リットル/hrの割
合で連続的に供給するとともに、上記固体触媒成分をチ
タン原子換算で0.9ミリモル/hr及びトリイソブチル
アルミニウムを20ミリモル/hrの速度で導入し、重
合温度80℃、重合圧力0.4MPa・G、滞留時間2.4
時間の条件で重合を行なった。得られた高密度ポリエチ
レン(HDPE)をメタノール処理することにより、H
DPEの塩素濃度を50ppmに調整した。
リン酸エステル化合物としてアデカスタブ NA−11
(旭電化社製,一般式(1)においてR1 がメチレン
基、R 2 及びR3 がt−ブチル基、M1 がナトリウムの
もの)又はアデカスタブ NA−21(旭電化社製,一
般式(3)においてR1 がメチレン基、R2 及びR3 が
t−ブチル基、M1 がアルミニウムのもの)を、金属石
鹸としてステアリン酸カルシウム(分子量:607)を
用いた。上記ポリプロピレン又はポリエチレン100重
量部に、アデカスタブ NA−11又はアデカスタブ
NA−21及びステアリン酸カルシウムを表1〜表5
(ppmは重量ppmを示す。)に示す割合で加え、更
に酸化防止剤として、イルガノックス1010(チバ・
スペシャルティ・ケミカルズ社製)を0.1重量部及びイ
ルガフォス168(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ
社製)を0.1重量部加え、十分に混合した後、40mm
単軸押出機にて溶融混練及び造粒してペレットを作製し
た。このペレットを用いて下記の方法により、腐食性、
結晶化温度及び曲げ弾性率を測定した。また、ポリプロ
ピレン及びポリエチレン中の塩素濃度を下記の方法によ
り測定した。
し、円盤状のシートを作製した後、理学電気社製の全蛍
光X線分析装置システム3270を用いて測定した。 (2)腐食試験 十分に磨いた軟鋼板に厚さ5mmのスペーサーを介して
ペレットを載せ、実際の成形温度に近い温度(約250
℃)に加熱したプレス成形機を用い、0.1〜0.3MPa
の圧力で一定時間保持した。その後、冷却プレスし、軟
鋼板から樹脂を剥ぎ取り、軟鋼板を、25℃、相対湿度
100%に保った容器中に1週間放置した。軟鋼板表面
の発錆状態を標準板(発錆度0〜4)と比較し、評価し
た。発錆度0は錆無し、発錆度4は全面に顕著に錆が発
生した状態を示す。 (3)結晶化温度 ペレット約10gをアルミニウム製パンに入れてクリン
プし、パーキンエルマー社製のDSC7を用いて測定し
た。40℃から220℃まで、10℃/分で昇温し、2
20℃で3分間保持した後、40℃まで10℃/分で降
温し、40℃で3分間保持した。さらに、10℃/分で
220℃まで昇温し、降温時の発熱ピークのピークトッ
プを結晶化温度した。 (4)曲げ弾性率 上記ペレットを用い、下記の条件で射出成形して試験片
を製造し、JIS K7203に準拠して曲げ弾性率を
測定した。 成形機 東芝機械製,ISO100FIII 成形条件 温度:220℃,射出時間:10秒,保圧時
間:3秒,冷却時間:20秒,金型温度:45℃
は、物性と耐腐食性とのバランスに優れるものである。
Claims (2)
- 【請求項1】 (A)チーグラー系触媒を用いて製造さ
れたポリオレフィン樹脂、(B)一般式(1)、(2)
又は(3) 【化1】 (式中、R1 は直接結合、硫黄原子又は炭素数1〜9の
アルキレン基若しくはアルキリデン基を示し、R2 ,R
3 ,R4 及びR5 は水素原子又は炭素数1〜8のアルキ
ル基を示し、M1 は1〜3価の金属原子を示し、nはM
1 の価数である。)で表される環状リン酸エステル化合
物及び(C)一般式(4) (RCOO)m M2 ・・・(4) (式中、Rは炭素数が8〜23で、炭素−炭素不飽和結
合の数が3以下の不飽和又は飽和炭化水素残基を示し、
M2 は周期律表第2,3,12又は13族の金属元素を
示し、mはM2 の価数である。)で表される金属石鹸を
配合してなるポリオレフィン系樹脂組成物であって、蛍
光X線法により検出される(A)成分中の残留塩素濃度
をX(重量ppm)、該組成物中の(B)成分の濃度を
Y(重量ppm)、(C)成分の濃度をZ(重量pp
m)及び(C)成分の分子量をBとしたときに、下記式 (X×B)/71≦Z<2Y を満たし、かつ(B)成分の含有量が、ポリオレフィン
系樹脂組成物中100〜5000重量ppmであること
を特徴とするポリオレフィン系樹脂組成物。 - 【請求項2】 (B)成分の含有量が、ポリオレフィン
系樹脂組成物中200〜2000ppmである請求項1
に記載のポリオレフィン系樹脂組成物。
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