JP2002540230A - 水素化ブッロクコポリマー - Google Patents

水素化ブッロクコポリマー

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 改善された物理的性質を有しさらに高温度でこれらの性質を維持するビニル芳香族モノマーと共役ジエンモノマーとから製造された水素化されたブロックコポリマーの提供。 【解決手段】 少なくとも1種のビニル芳香族モノマーと少なくとも1種の共役ジエンモノマーとから生成されるペンタブロックコポリマーを水素化することにより製造される構造ABABAを有する水素化ペンタブロックコポリマーであって、各水素化ビニル芳香族ポリマーブロック(A)が90%より高いように水素化され、さらに各水素化共役ジエンポリマーブロック(B)が95%より高いように水素化される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素化ブロックコポリマーに関する。特に、本発明は、ビニル芳香
族モノマーと共役ジエンモノマーとから製造される水素化ブロックコポリマーに
関する。最も普通なもののなかに、ビニル芳香族モノマー例えばスチレン及び共
役ジエン例えばブタジエンまたはイソプレンから製造されるものがある。組成及
び構造に依存して、ブロックコポリマーは、非常に伸張できるエラストマー、ま
たは剛いかつ強い熱可塑性物の形にできる。これらのブロックコポリマーは、ま
た水素化されて、物理的性質及び酸化的安定性の範囲がさらに異なる。重合され
た共役ジエンブロックの水素化は、単独で、または重合されたビニル芳香族モノ
マーの芳香環の水素化とともに達成できる。水素化の条件及び使用される触媒に
応じて、ビニル芳香族ポリマーブロックに実質的に影響することなくブロックコ
ポリマーの共役ジエンポリマー部分を水素化するか、または両者のブロックタイ
プを実質的に飽和することができる。
【0002】
【従来の技術】
両者のブロックが実質的に飽和されているビニル芳香族モノマーと共役ジエン
モノマーとから製造される完全に水素化されたコポリマーは、当業者に周知であ
る。米国特許A第3333024及び3431323号は、それらの非水素化対
応物に比較したとき、20−30%の水素化レベル及び改善された引張性を有す
るビニル芳香族及び共役ジエンポリマーの水素化トリブロック(ABA)コポリ
マーを開示している。しかし、非常に低い分子量の水素化ポリスチレンブロック
例えば4000を含むこれらのコポリマーは、低い熱抵抗性を有し、そして良好
な物理性を有する剛い組成物を与えない。米国特許A第3598886号は、3
%より少ない芳香族不飽和を有する水素化ビニル置換芳香族炭化水素共役ジエン
ブロックコポリマーを開示しているが、低分子量のポリマーが例示されており、
それらは良好な物理性をもたらさない。その上、「Thermoplastic
Elastomers」14章、N.R.Leggeら編、Hanser P
ublishers,New York,1987は、「完全に」水素化された
ブロックコポリマーは、一般に、ほんの僅かの高い温度ですら貧弱な物理性を有
することを開示している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
それゆえ、改善された物理的性質を有しさらに高温度でこれらの性質を維持す
るビニル芳香族モノマーと共役ジエンモノマーとから製造された水素化されたブ
ロックコポリマーを得ることを求める動きがある。
【0004】 1つの態様では、本発明は、少なくとも1種のビニル芳香族モノマーと少なく
とも1種の共役ジエンモノマーとから生成されるペンタブロックコポリマーを水
素化することにより製造される水素化ペンタブロックコポリマーであり、水素化
ペンタブロックコポリマーは、30000−200000の合計数平均分子量(
Mn)を有しそして構造ABABAを有し、さらに各水素化ビニル芳香族ポリ
マーブロック(A)が5000−100000のMnを有しそして90%より
高いように水素化され、さらに各水素化共役ジエンポリマーブロック(B)が2
000−50000のMnを有しそして95%より高いように水素化される。
【0005】 これらのMn及び水素化特性を有する本発明の水素化されたペンタブロックコ
ポリマーは、他のブロック及びペンタブロックコポリマーに比較したとき、優れ
た性質及び処理特性を有する。本発明の水素化コポリマーは、また、高い降伏抵
抗性及び改善された衝撃強さを示す。さらに、ペンタブロックは、同じ分子量で
従来の水素化ジブロック及びトリブロックコポリマーに比較してより低い溶融粘
度を示す。
【0006】 本発明の水素化ペンタブロックコポリマーは、構成物品、熱成形物品、射出成
形物品、押し出された物品、発泡体及びフィルムを含む種々の用途に使用できる
【0007】 本発明は、構造ABABAを有する、少なくとも1種のビニル芳香族モノマー
と少なくとも1種の共役ジエンモノマーとから生成されるペンタブロックコポリ
マーを水素化することにより製造される水素化ペンタブロックコポリマーに関し
、その際、Aブロックは、本明細書で水素化ビニル芳香族ポリマーとよばれる水
素化されかつ重合されたビニル芳香族モノマーであり、そして本明細書で水素化
共役ジエンポリマーとよばれる水素化されかつ重合された共役ジエンモノマーで
ある。
【0008】 ビニル芳香族モノマーは、概して、式 R´ | Ar−C=CH (式中、R´は、水素またはアルキルであり、Arは、フェニル、ハロフェニル
、アルキルフェニル、アルキルハロフェニル、ナフチル、ピリジニルまたはアン
スラセニルであって、任意のアルキル基は、ハロゲン、ニトロ、アミノ、ヒドロ
キシ、シアノ、カルボニル及びカルボキシルのような官能基によりモノ置換また
はマルチ置換されてもよい1−6個の炭素原子を含む)のモノマーである。さら
に好ましくは、Arは、フェニルまたはアルキルフェニルであって、フェニルが
最も好ましい。代表的なビニル芳香族モノマーは、スチレン、α−メチルスチレ
ン、ビニルトルエンのすべての異性体特にパラビニルトルエン、エチルスチレン
のすべての異性体、プロピルスチレン、ブチルスチレン、ビニルビフェニル、ビ
ニルナフタレン、及びビニルアンスラセン及びこれらの混合物を含む。ペンタブ
ロックコポリマーは、1つより多い特定の重合したビニル芳香族モノマーを含む
ことができる。換言すれば、例えば、ペンタブロックコポリマーは、ポリスチレ
ンブロックとポリ−α−メチルスチレンブロックとを含むことができる。水素化
ビニル芳香族ポリマーブロックは、また、ビニル芳香族部分がコポリマーの少な
くとも50重量%であるビニル芳香族のコポリマーである。
【0009】 共役ジエンモノマーは、2つの共役二重結合を有する任意のモノマーである。
これらのモノマーは、例えば、1、3−ブタジエン、2−メチル−1、3−ブタ
ジエン、2−メチル−1、3−ペンタジエン、イソプレン及び同様な化合物、そ
してこれらの混合物を含む。ペンタブロックコポリマーは、1つより多い特定の
重合した共役ジエンモノマーを含むことができる。換言すれば、ペンタブロック
コポリマーは、ポリブタジエンブロックとポリイソプレンブロックとを含むこと
ができる。
【0010】 共役ジエンポリマーブロックは、水素化工程後無定形のままである材料、また
は水素化後結晶できる材料から製造できる。水素化ポリイソプレンブロックは、
無定形のままであり、一方水素化ポリブタジエンブロックは、それらの構造に応
じて無定形かまたは結晶可能かの何れかである。ポリブタジエンは、水素化して
1−ブテン繰り返し単位の相当物を生ずる1、2−構造か、または水素化してエ
チレン繰り返し単位の相当物を生ずる1、4−構造の何れかを含む。ポリブタジ
エンブロックの重量に基づいて、少なくとも約40重量%の1、2−ブタジエン
含量を有するポリブタジエンブロックは、水素化すると低いガラス転移温度を有
する実質的に無定形のブロックをもたらす。ポリブタジエンブロックの重量に基
づいて、約40重量%より少ない1、2−ブタジエン含量を有するポリブタジエ
ンブロックは、水素化すると結晶性ブロックをもたらす。ポリマーの最終の用途
に応じて、結晶性ブロック(溶媒抵抗性を改善するために)または無定形のより
複雑なブロックを配合することが望ましい。いくつかの用途では、ブロックコポ
リマーは、1つより多い共役ジエンポリマーブロック例えばポリブタジエンブロ
ック及びポリイソプレンブロックを含むことができる。共役ジエンポリマーブロ
ックは、また、コポリマーの共役ジエン部分がコポリマーの少なくとも50重量
%である共役ジエンのコポリマーである。
【0011】 ブロックは、本明細書では、コポリマーの構造的または組成的に異なるポリマ
ー性セグメントからのミクロ相の分離を示すコポリマーのポリマー性セグメント
として規定される。ミクロ相の分離は、ブロックコポリマー内のポリマー性セグ
メントが相容れないことにより生ずる。ミクロ相の分離及びブロックコポリマー
は、「Block Copolymers−Designer Soft Ma
terials」PHYSICS TODAY、1999年2月、32−38ペ
ージに広く論じられている。
【0012】 本発明の水素化ペンタブロックコポリマーは、概して、水素化ペンタブロック
コポリマーの全重量に基づいて、1−99重量%から、一般に10重量%から、
好ましくは15重量%から、さらに好ましくは20重量%から、より好ましくは
25重量%からそして最も好ましくは30重量%から90重量%まで、好ましく
は85重量%までそして最も好ましくは80重量%までの水素化ビニル芳香族ポ
リマー例えばポリビニルシクロヘキサンまたはPVCHブロックを含む。
【0013】 本発明の水素化ペンタブロックコポリマーは、概して、水素化ペンタブロック
コポリマーの全重量に基づいて、1−99重量%、好ましくは10重量%から、
さらに好ましくは15重量%からそして最も好ましくは20重量%から90重量
%まで、概して85重量%まで、好ましくは80重量%まで、さらに好ましくは
75重量%まで、より好ましくは80重量%までそして最も好ましくは65重量
%までの水素化共役ジエンポリマーブロックを含む。
【0014】 高モジュラスのような性質が重要である用途では、水素化ペンタブロックコポ
リマーは、少なくとも65重量%の水素化ビニル芳香族ポリマーブロックを含む
だろう。エラストマーが好ましい用途では、水素化ペンタブロックコポリマーは
、少なくとも60重量%の水素化共役ジエンポリマーブロックを含むだろう。
【0015】 本発明の水素化ペンタブロックコポリマーの合計の数平均分子量(Mn)は、
概して、30000、好ましくは40000、さらに好ましくは45000そし
て最も好ましくは50000から120000まで、概して100000まで、
一般に95000まで、好ましくは90000まで、さらに好ましくは8500
0までそして最も好ましくは80000までである。数平均分子量(Mn)は、
本明細書全体では、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)を使用して測定される
。得られる水素化ペンタブロックコポリマーの分子量及び性質は、水素化ポリマ
ーブロックのそれぞれの分子量に依存する。水素化ポリマーブロックの分子量を
最適にすることにより、低分子量(30000−200000)の水素化ブロッ
クコポリマーは、高い熱歪み温度及び優れた靭性及び引張強さの性質を達成でき
る。驚くべきことに、本発明者は、良好な物理性が、優れた加工性をあたえる比
較的低い水素化ブロックコポリマーの分子量で達成できる。
【0016】 それぞれの水素化ビニル芳香族ポリマーブロックに関する代表的な数平均分子
量(Mn)は、5000から、好ましくは10000から、さらに好ましくは
13000からそして最も好ましくは15000から100000まで、好まし
くは90000まで、さらに好ましくは80000までそして最も好ましくは7
0000までである。良好な性質が、水素化ビニル芳香族ポリマーの絡み合った
分子量より低い水素化ビニル芳香族ポリマー分子量で得られることを注意すべき
である。ポリマーの数平均分子量が、許容できる性質を達成するために、絡み合
った分子量を遥かに越えなければならないことが、一般に認められている。ポリ
マーの絡み合った分子量は、鎖の絡み合いによる溶融粘度の劇的な増大を示すの
に所定のポリマーに要求される鎖の長さを伴う。多くの普通のポリマーに関する
絡み合った分子量は、測定されそして「Macromolecules」199
4、27巻、4639ページに報告されている。強さ及び靭性の最大の値が、絡
み合った分子量のほぼ10倍で達成されることが、ガラス性ポリマーについて普
通に観察される(例えば、「Styrene Polymers in the
Encyclopedia of Polymer Science and
Engineering」2版、16巻、62−71ページ、1989参照)
。絡み合った分子量は、ポリビニルシクロヘキサンについて約38000である
。本発明者は、性質と加工性との最適なバランスが、水素化ビニル芳香族ポリマ
ーの絡み合った分子量の0.5−1.5倍の水素化ビニル化ポリマーブロック分
子量(Mn)で得ることができることを確認した。一般に、本発明の水素化ブロ
ックコポリマーにおける水素化ポリスチレンブロックに関する最適のMnは、1
4000−60000である。
【0017】 それぞれの水素化共役ジエンポリマーブロックの分子量は、概して、高モジュ
ラスかつ剛いポリマーが望ましいとき、水素化ビニル芳香族ポリマーブロックの
それより低い。低モジュラスのエラストマー性ポリマーが望まれるとき、水素化
ジエンポリマーブロックは、水素化ビニル芳香族ポリマーブロックより高い。各
水素化ジエンポリマーブロックの分子量は、概して、2000から、好ましくは
3000から、さらに好ましくは4000からそして最も好ましくは5000か
ら50000まで、好ましくは40000まで、さらに好ましくは35000ま
でそして最も好ましくは30000までである。
【0018】 水素化ペンタブロックコポリマーのそれぞれの個々のブロックが、それ自体の
別個のMnを有することに注目することは重要である。換言すれば、例えば、本
発明の水素化ペンタブロックコポリマー内の2つの水素化ビニル芳香族ポリマー
ブロックは、それぞれ異なるMnを有することができる。
【0019】 ブロックコポリマーを製造する方法は、当業者に周知である。概して、ブロッ
クコポリマーは、アニオン性重合により製造され、その例は、「Anionic
Polymerization:Principles and Pract
ical Applications」H.L.Hsieh及びR.P.Qui
rk,Marcel Dekker,New York,1996に引用されて
いる。1つの態様では、ブロックコポリマーは、カルブアニオン性開始剤例えば
sec−ブチルリチウムまたはn−ブチルリチウムへの連続的なモノマーの添加
により製造される。他の態様では、ペンタブロックコポリマーは、トリブロック
原料に2価のカップリング剤例えば1、2−ジブロモエタン、ジクロロジメチル
シランまたはフェニルベンゾエートをカップリングすることにより製造される。
この態様では、共役ジエンポリマーの小さい鎖(10モノマーより少ない繰り返
し単位)がビニル芳香族ポリマーカップリングの末端と反応してカップリング反
応を助ける。ビニル芳香族ポリマーブロックは、概して、カップリングするのが
困難であり、それゆえ、この技術は、ビニル芳香族ポリマーの末端のカップリン
グを達成するのに通常使用される。ジエンポリマーの小さい鎖は、ミクロ相の分
離が達成されないため、別個のブロックを構成しない。この方法により達成され
るカップリングされた構造は、ABABAペンタブロックコポリマー構造の官能
的な相応物であると考えられる。種々のアニオン性重合について実際に使用され
るカップリング試薬及びやり方は、Hsieh及びQuirk、12章、307
−331ページに論じられている。他の態様では、2官能性アニオン性開始剤は
、ブロック系の中心から重合を開始するのに使用され、以後のモノマー付加は、
成長するポリマー鎖の両端に等しく加えられる。このような2官能性開始剤の例
は、米国特許A第4200718及び4196154号に記載されているような
、有機リチウム化合物により処理される1、3−ビス(1−フェニルエテニル)
ベンゼンである。
【0020】 ペンタブロックコポリマーの製造後、コポリマーは、水素化されてコポリマー
の共役ジエンポリマーブロックとビニル芳香族ポリマーブロックセグメントの両
者の不飽和の部位を除く。水素化の任意の方法が使用でき、そしてこれらの方法
は、概して無機材料上に支持された金属触媒例えばBaSO上のPd(米国特
許A第5352744号)及びけいそう土上のNi(米国特許A第333302
4号)の使用を含む。さらに、可溶性の均質な触媒例えば2−エチルヘキサン酸
の遷移金属塩とアルキルリチウムとの組み合わせから製造されたものが、「Di
e Makromolekulare Chemie」160巻、291ページ
、1972に記述されたように、完全に飽和したブロックコポリマーに使用でき
る。コポリマーの水素化は、また、水素及び不均質触媒例えば米国特許A第53
52744、5612422及び5645253号に記載されたものを使用して
達成できる。それらに記載された触媒は、多孔性のシリカ基質上に支持された金
属結晶物からなる不均質な触媒である。ポリマーの水素化に特に有用なシリカに
支持された触媒は、少なくとも10m/gの表面積を有しさらに3000−6
000オングストロームに及ぶ直径を有する孔を含むように合成されるシリカで
ある。このシリカは、次にポリマーの水素化を接触化できる金属例えばニッケル
、コバルト、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、白金、他のVIII族金属、
これらの組み合わせまたは合金により含浸される。500−3000オングスト
ロームの範囲の直径を有する他の不均質触媒が、また、使用できる。
【0021】 別のやり方として、水素化は、それが少なくとも2種の成分の混合物からなる
ことを特徴とする混合された水素化触媒の存在下行うことができる。第一の成分
は、水素化の速度を増大させそしてニッケル、コバルト、ロジウム、ルテニウム
、パラジウム、白金、他のVIII族の金属またはこれらの組み合わせを含む任
意の金属からなる。好ましくは、ロジウム及び/または白金が使用される。しか
し、白金はニトリルについては弱い水素化触媒であることが知られているので、
白金は、ニトリルのコポリマーの水素化に好ましくはないだろう。混合した水素
化触媒で使用される第二の成分は、極性物質に曝されるとVIII族の1種以上
の金属の不活性化を阻止しそして本明細書で不活性化抵抗性成分とよばれる促進
剤からなる。これらの成分は、好ましくは、レニウム、モリブデン、タングステ
ン、タンタルまたはニオビウムまたはこれらの混合物からなる。
【0022】 混合した触媒中の不活性化抵抗性成分の量は、ポリマー組成物内の極性の不純
物に曝されるとき、VIII族金属成分の不活性化を顕著に阻止する少なくとも
量であり、本明細書で不活性化阻止量とよばれる。VIII族金属の不活性化は
、水素化反応速度の顕著な低下により立証される。これは、極性不純物の存在下
同様な条件下でVIII族金属成分のみを含む触媒と混合した水素化触媒との比
較で例示され、VIII族金属成分のみを含む触媒は、混合した水素化触媒によ
り達成される速度の75%より遅い水素化反応速度を示す。
【0023】 好ましくは、不活性化抵抗性成分の量は、VIII族金属成分対不活性化抵抗
性成分の比が、0.5:1−10:1、さらに好ましくは1:1−7:1そして
最も好ましくは1:1−5:1であるようなものである。
【0024】 混合した触媒は、成分単独からなるが、好ましくは、触媒は、さらに、その上
に成分がデポジットされる支持体からなる。1つの態様では、金属は、支持体例
えばシリカ、アルミナまたは炭素上にデポジットされる。さらに特定の態様では
、狭い孔サイズの分布及び10m/gより大きい表面積を有するシリカ支持体
が使用される。
【0025】 支持体の孔サイズの分布、孔の体積、及び平均の孔の直径は、ASTM D−
4284−83のやり方に従って水銀多孔度測定法により得ることができる。
【0026】 孔サイズの分布は、概して、水銀多孔度測定法を使用して測定される。しかし
、この方法は、60オングストロームより大きい孔を測定するのに有効であるに
過ぎない。それゆえ、追加の方法を60オングストロームより小さい孔を測定す
るのに使用しなければならない。1つのこの方法は、約600オングストローム
より小さい孔直径に関するASTM D−4641−87による窒素脱着である
。そのため、狭い孔サイズの分布は、孔の体積の少なくとも98%が300オン
グストロームより大きい孔の直径を有する孔により規定され、そして300オン
グストロームより小さい孔に関する窒素の脱着により測定される孔の体積が、水
銀多孔度測定により測定される合計の孔の体積の2%より少ないという要件とし
て規定される。
【0027】 表面積は、ASTM D−3663−84に従って測定できる。表面積は、概
して、10−100m/g、好ましくは15−90m/gそして最も好まし
くは50−85m/gである。
【0028】 混合した触媒のための触媒の望ましい平均の孔の直径は、水素化されるべきポ
リマーとその分子量(Mn)とに依存する。望ましい量の水素化を得るには、高
い分子量を有するポリマーの水素化のためにより大きい平均の孔の直径を有する
支持体を使用するのが好ましい。高分子量のポリマー(例えばMn>20000
0)では、代表的な望ましい表面積は、15−25m/gに変化し、そして望
ましい平均の孔の直径は、3000−4000オングストロームである。低い分
子量のポリマー(例えばMn<100000)では、代表的な望ましい表面積は
、45−85m/gに変化し、そして望ましい平均の孔の直径は、300−7
00オングストロームである。
【0029】 シリカ支持体が好ましく、そして米国特許A第4112032号に例示されて
いるように、水中の珪酸カリウムとゲル化剤例えばホルムアミドとを混合し、重
合しそして溶脱することにより製造できる。シリカは、次にIler、R.K.
「The Chemistry of Silica」John Wiley
and Sons、1979、539−544ページにおけるように、水熱的に
か焼され、それは、一般に、600−850℃の温度で約2時間以上シリカ上に
水により飽和した気体を通しつつ、シリカを加熱することからなる。水熱的なか
焼は、孔の直径の分布を狭くししかも平均の孔の直径を増大させることになる。
別の方法として、支持体は、Iler、R.K.「The Chemistry
of Silica」John Wiley and Sons、1979、
510−581ページに開示された方法により製造できる。
【0030】 シリカに支持された触媒は、米国特許A第5110779号(本明細書で参考
として引用される)に記載された方法を使用して製造できる。適切な金属、金属
成分、金属含有化合物またはこれらの混合物は、蒸気相デポジション、水性また
は非水性の含浸次にか焼、昇華または任意に他の従来の方法、例えばStudi
es in Surface Science and Catalysis,
「Successful Design of Catalysts」44巻、
146−158ページ、1989、並びにApplied Heterogen
eous Catalysis 75−123ページ、Institute F
ranais du Ptrole Publications、1987に例
示されているものにより、支持体上にデポジットできる。含浸の方法では、適切
な金属含有化合物は、前述のように、金属を含む任意の化合物であり、それは、
不活性化に抵抗する有用な水素化触媒を生成する。これらの化合物は、塩、配位
錯体、有機金属化合物または共有結合錯体である。
【0031】 概して、支持された混合触媒の全金属含量は、シリカに支持された触媒の全重
量に基づいて0.1−10重量%である。好ましい量は、全触媒重量に基づいて
2−8重量%、さらに好ましくは0.5−5重量%である。
【0032】 促進剤、例えばアルカリ、アルカリ土類またはランタニド含有化合物は、また
、反応中の安定化またはシリカ支持体上への金属成分の分散を助けるのに使用で
きるが、これらの使用は好ましいものではない。
【0033】 水素化工程に使用される混合かつ支持された触媒の量は、水素化触媒の高い反
応性のために、従来の不飽和ポリマー水素化反応に必要な量よりはるかに少ない
。不飽和ポリマーの1gあたり1gよりすくない支持された触媒の量が使用され
、0.1gより少ない量が好ましく、そして0.05gより少ない量がさらに好
ましい。使用される支持された触媒の量は、工程のタイプに依存し、そしてそれ
が連続か、半連続かまたはバッチかに依存し、さらに工程の条件、例えば温度、
圧力及び反応時間(代表的な反応時間が5分から5時間まで変化する)に依存す
る。連続操作は、概して、支持された触媒が連続操作の間何回も再使用されるた
め、200000部以上の不飽和ポリマーに対して1重量部の支持された触媒を
含む。代表的なバッチ方法は、5000部の不飽和ポリマーに対して1重量部の
支持された触媒を使用できる。より高い温度及び圧力も、より少ない量の支持さ
れた触媒を使用して可能である。
【0034】 水素化反応は、溶媒なしで行うことができるが、好ましくは、ポリマーが可溶
でありそして水素化反応を阻まない炭化水素溶媒中で行われる。好ましくは、溶
媒は、飽和溶媒、例えばシクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロ
ヘキサン、シクロオクタン、シクロヘプタン、ドデカン、ジオキサン、ジエチレ
ングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、イソペンタン、デカヒド
ロナフタレンまたはこれらの混合物であり、シクロヘキサンが最も好ましい。
【0035】 代表的な水素化温度は、40℃から、好ましくは100℃から、さらに好まし
くは110℃からそして最も好ましくは120℃から250℃まで、好ましくは
200℃まで、さらに好ましくは180℃までそして最も好ましくは170℃ま
でである。
【0036】 水素化反応の圧力は、厳密を要しないが、水素化速度は圧力の低下とともに増
大する。代表的な圧力は、大気圧から70Mpaにおよび、0.7−10.3M
paが好ましい。
【0037】 反応器は、不活性気体によりパージして反応域から酸素を除く。不活性気体は
、窒素、ヘリウム及びアルゴンを含むがこれらに限定されず、窒素が好ましい。
【0038】 水素化剤は、不飽和ポリマーを有効に水素化する任意の水素を生成する化合物
である。水素化剤は、水素ガス、ヒドラジン及び水素化硼素ナトリウムを含むが
、これらに限定されない。好ましい態様では、水素化剤は水素ガスである。
【0039】 本発明のペンタブロックコポリマーの水素化のレベルは、好ましくは、95%
より多い共役ジエンポリマーブロック及び90%より多いビニル芳香族ポリマー
ブロックのセグメント、さらに好ましくは99%より多い共役ジエンポリマーブ
ロック及び95%より多いビニル芳香族ポリマーブロックのセグメント、より好
ましくは99.5%より多い共役ジエンポリマーブロック及び98%より多いビ
ニル芳香族ポリマーブロックのセグメント、そして最も好ましくは99.9%よ
り多い共役ジエンポリマーブロック及び99.5%のビニル芳香族ポリマーブロ
ックのセグメントである。用語「水素化のレベル」は、水素化により飽和するよ
うになった最初の不飽和結合の%をいう。水素化されたビニル芳香族ポリマーの
水素化のレベルは、UV−VISスペクトル分析を使用して測定され、一方水素
化されたジエンポリマーの水素化のレベルは、プロトンNMRを使用して測定さ
れる。
【0040】 本発明の水素化ペンタブロックコポリマーは、水素化共役ジエンポリマー及び
水素化ビニル芳香族ポリマーブロック成分の相対的体積に応じて、剛いか、たわ
むかまたはエラストマー状かである。水素化ペンタブロックコポリマーは、概し
て、水素化共役ジエン対水素化ビニル芳香族の比が約0.50以下の範囲にある
とき、剛い。エラストマー状ペンタブロックコポリマーは、水素化共役ジエン対
水素化ビニル芳香族の比が約1.5以上の範囲にあるとき、生ずる。たわむペン
タブロックコポリマーは、一般に、剛い値とエラストマーの値との間の何れかの
比を有する。
【0041】 アニオン性重合したペンタブロックコポリマーは、概して、輪郭のはっきりし
た形態にミクロ相的に分離し、形態の大きさは概してサイズで5−50ナノメー
トルに及ぶ。代表的な形態は、マトリックス内に分散した少ない相の水素化ポリ
マーの輪郭のはっきりした球、円筒またはらせんを有する1つの水素化ポリマー
の連続マトリックス相並びにラメラ連続相を含み、両者の水素化ポリマーは、互
いに散在した連続相にある。これらの異なる形態は、異なる物理的性質を生ずる
。水素化共役ジエンポリマーブロックが連続している水素化ペンタブロックコポ
リマーは、概してエラストマー状の非常に弾性のある物質である。逆に、水素化
ビニル芳香族ポリマーブロックセグメントが連続相である物質は、概して、硬い
プラスチックである。両者の水素化ポリマーが連続している水素化ペンタブロッ
クコポリマーは、中間の性質を有し勝ちである。
【0042】 驚くべきことに、本発明の水素化ペンタブロックコポリマーが、同様な分子量
の水素化トリブロックコポリマーと比較したとき、顕著な改善された性質を有す
ることが分かった。
【0043】 以下の実施例は、本発明を説明するために提供される。実施例は、本発明の範
囲を制限するためのものではなく、それらは、そのように解釈されてはならない
。他に指示されていない限り、量は、重量部または重量%である。
【0044】
【実施例】 実施例 1 Ia)連続する重合により生成されるブロックコポリマー 約8−15重量%のイソペンタンを含むシクロヘキサン386kgの混合物を
、窒素雰囲気下1136L容の撹拌している反応器に添加する。反応器は、0.
0979モルの低分子量ポリスチリルリチウムを含むシクロヘキサン溶液0.5
kgを添加することにより覆う。この混合物に、シクロヘキサン中sec−ブチ
ルリチウムの1.4M溶液517gを加える。溶液は、約65℃に加熱し、そし
て21.1kgのスチレンモノマーを添加し、次にスチレンラインの34kgの
炭化水素溶媒のパージを行う。20分間の重合後、13.6kgのブタジエンモ
ノマーを約70℃の温度で添加し、次に34kgの炭化水素溶媒を加え、その直
後21.1kgの追加のスチレンを添加する。次の20分後、13.6kgのブ
タジエンの第二の添加を約70℃で行い、次に溶媒による34kgのラインフラ
ッシュを行う。次の20分後、21.1kgのスチレンの第三の添加を行い、重
合を最後の20分間続ける。そこで、70gの2−プロパノールを添加して反応
を停止する。サイズ排除クロマトグラフィーによる分析は、ポリスチレン較正に
基づいて132000の数平均分子量を有する主なピークを示す。
【0045】 Ib)鎖カップリングにより生成するブロックコポリマー 10.8gの精製したスチレンモノマーを、アルゴン雰囲気下40℃で500
mLのシクロヘキサン中で、sec−ブチルリチウムの0.00166M溶液に
より開始しそして重合する。4時間後、20gの精製した1、3−ブタジエンモ
ノマーが、反応器に直接添加され、そして重合を40℃で約12時間続ける。反
応混合物を次に8℃に冷却し、それをすべての以下の工程に維持する。テトラヒ
ドロフランを約50:1(THF:活性アニオン)の比で加える。10.8gの
精製したスチレンモノマーを次に反応混合物に滴下し、そして色が直ぐにオレン
ジ色に変わる。ポリスチレニルリチウムアニオンをキャッピングする目的で、T
HFに予め溶解したブタジエンモノマーの溶液を、色が淡い緑色になるまで、滴
下する。添加されたブタジエン/THF溶液の量に基づいて、ポリブタジエンの
キャッピングの配列は、長さ4−6繰り返し単位である。カップリング剤である
α、α´−ジクロロ−p−キシレン/THF溶液を滴下する。終点は、ポリ(1
、2−ブタジエニル)リチウムアニオンの淡い緑色の特徴の消失により示される
。得られるSBSBSペンタブロックコポリマーのプレカーサは、メタノール中
の沈澱により回収する。
【0046】 これらのブロックコポリマーの組成は、表1に示される。2つのトリブロック
(SBS)は、比較のために連続する重合により製造され、そして3つのペンタ
ブロック(SBSBS)は、カップリング合成法を使用して製造される。これら
のブロックコポリマーは、次に、すべてのポリブタジエンブロック及びポリスチ
レンブロックが完全に飽和するように水素化される。
【0047】 II)水素化 約20gの乾燥したブロックコポリマーを700mLのシクロヘキサンに溶解
する。このポリマーを、米国特許A第5612422号に記述されたように、S
iO上のPt水素化触媒を使用して水素化される。ポリマー対触媒の比は、1
0:1である。水素化反応は、3447Mpaの水素の下177℃で12時間P
PI(Precision Pressure Industry)反応器で行
われる。
【0048】 表2は、上記の水素化ブロックコポリマーに関する水素化ブロックコポリマー
の一連の物理的性質を示す。機械的な性質は、圧縮成形したサンプルを使用して
得られた。引張の性質は、0.127cm/分のクロスヘッド速度及び101.
9kgの負荷セルでタイプ5ミクロテンシル試料を用いてASTM D638に
従って測定された。ノッチ付アイゾッド衝撃強さは、ASTM D−256に従
って測定され、そして未ノット付アイゾッド衝撃強さは、ASTM方法D 48
12に従って測定された。
【0049】
【表1】
【0050】 PS=ポリスチレン Mn=数平均分子量 Mw=重量平均分子量 S=ポリスチレンブロック B=ポリブタジエンブロック
【0051】
【表2】
【0052】 a)240℃で成形された圧縮 b)163℃で成形された圧縮 c)220℃で成形された圧縮 V=水素化ポリスチレンブロック E=水素化ポリブタジエンブロック 比較例
【0053】 水素化ペンタブロックコポリマーは、同じ組成及び分子量を有するトリブロッ
ク物質より、実質的により良好な実際の靭性、より高い引張降伏値そしてより高
い破壊時伸びを有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 ベーツ,フランク エス アメリカ合衆国ミネソタ州 55416 セン ト ルイス パーク セダー レーク ア ベニュー 4025 (72)発明者 チュ,チン アメリカ合衆国ニュージャージー州 07076 スコッチ プレインズ カントリ ー クラブ レーン 252 (72)発明者 フレデリクソン,グレン エイチ アメリカ合衆国カリフォルニア州 93108 サンタ バーバラ オルストン ロード 311 (72)発明者 ハーン,ステフェン エフ アメリカ合衆国ミシガン州 48642 ミド ランド ジェームス ドライブ 4302 Fターム(参考) 4J026 HA05 HA06 HA26 HA32 HA39 HB14 HB15 HB16 HB26 HB39 HB45 HB48 HC05 HC06 HC26 HC39 HC45 HC47 HC50 HE03 HE06 4J100 CA31 DA01 HA03 HB02 HD22 HG03

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構造ABABAを有する水素化ペンタブロックコポリマーで
    あって、ブロック(A)が90%より高い水素化レベルを有する水素化ビニル芳
    香族ポリマーブロックであり、そしてブロック(B)が95%より高い水素化レ
    ベルを有する水素化共役ジエンポリマーブロックであり、さらに30000−2
    00000の合計数平均分子量(Mn)を有するとともに、各水素化ビニル芳
    香族ポリマーブロック(A)が5000−100000のMnを有しそして各
    水素化共役ジエンポリマーブロック(B)が2000−50000のMnを有
    することを特徴とする水素化ペンタブロックコポリマー。
  2. 【請求項2】 水素化ビニル芳香族ポリマーが水素化ポリスチレンである請
    求項1の水素化ペンタブロックコポリマー。
  3. 【請求項3】 水素化共役ジエンポリマーが水素化ポリブタジエンである請
    求項1の水素化ペンタブロックコポリマー。
  4. 【請求項4】 水素化ポリブタジエンが、ポリブタジエンブロックの重量に
    基づいて、少なくとも40重量%の1、2−ブタジエン含量を有するポリブタジ
    エンの水素化から得られる請求項3の水素化ペンタブロックコポリマー。
  5. 【請求項5】 水素化ポリブタジエンが、ポリブタジエンブロックの重量に
    基づいて、40重量%より少ない1、2−ブタジエン含量を有するポリブタジエ
    ンの水素化から得られる請求項3の水素化ペンタブロックコポリマー。
  6. 【請求項6】 水素化共役ジエンポリマーが水素化ポリイソプレンである請
    求項1の水素化ペンタブロックコポリマー。
  7. 【請求項7】 水素化ペンタブロックコポリマーの全重量に基づいて、10
    −90重量%の水素化ビニル芳香族ポリマーを含む請求項1の水素化ペンタブロ
    ックコポリマー。
  8. 【請求項8】 水素化ペンタブロックコポリマーの全重量に基づいて、15
    −85重量%の水素化ビニル芳香族ポリマーを含む請求項1の水素化ペンタブロ
    ックコポリマー。
  9. 【請求項9】 水素化ペンタブロックコポリマーの全重量に基づいて、少な
    くとも65重量%の水素化ビニル芳香族ポリマーを含む請求項1の水素化ペンタ
    ブロックコポリマー。
  10. 【請求項10】 水素化ペンタブロックコポリマーの全重量に基づいて、1
    0−90重量%の水素化共役ジエンポリマーを含む請求項1の水素化ペンタブロ
    ックコポリマー。
  11. 【請求項11】 水素化ペンタブロックコポリマーの全重量に基づいて、1
    5−85重量%の水素化共役ジエンポリマーを含む請求項1の水素化ペンタブロ
    ックコポリマー。
  12. 【請求項12】 水素化ペンタブロックコポリマーの全重量に基づいて、少
    なくとも60重量%の水素化共役ジエンポリマーを含む請求項1の水素化ペンタ
    ブロックコポリマー。
  13. 【請求項13】 水素化ビニル芳香族ポリマーが、98%より高い水素化レ
    ベルを有する請求項1の水素化ペンタブロックコポリマー。
  14. 【請求項14】 水素化ビニル芳香族ポリマーが、99.5%より高い水素
    化レベルを有する請求項1の水素化ペンタブロックコポリマー。
  15. 【請求項15】 各水素化ビニル芳香族ポリマーブロックが、10000−
    65000のMnを有する請求項1の水素化ペンタブロックコポリマー。
  16. 【請求項16】 各水素化共役ジエンポリマーブロックが、2000−50
    000のMnを有する請求項1の水素化ペンタブロックコポリマー。
  17. 【請求項17】 40000−100000の合計Mnを有する請求項1
    の水素化ブロックコポリマー。
  18. 【請求項18】 50000−90000の合計Mnを有する請求項1の
    水素化ブロックコポリマー。
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