JP2002540268A - スチレンブタジエンブロック共重合体を基礎とした透明耐衝撃性改良ポリスチレン - Google Patents
スチレンブタジエンブロック共重合体を基礎とした透明耐衝撃性改良ポリスチレンInfo
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
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Abstract
Description
クS1およびS2と、これらの間に、芳香族ビニルモノマーとジエンから製造さ
れた少なくとも1種のランダム軟質ブロックB/Sとを含み、硬質ブロックの比
率が、全ブロック共重合体に対して40質量%を上回る、ブロック共重合体に関
する。
る。
明なスチレン−ブタジエンブロック共重合体が記載されている。ルイス塩基の存
在下で、特にテトラヒドロフラン中(ランダマイザー)でスチレンおよびブタジ
エンの重合を行うと、ランダム共重合体ブロックB/Sが得られる。B/Sのセ
グメントの長さはルイス塩基の量に依存する。
合体が記載されている。ブロックB/Sは、スチレンの勾配(先細りブロック)
を含む。極性化合物、例えばテトラヒドロフランをランダマイザー(ランダム化
剤)として添加することによって、ブロックのランダム比率を上昇させることが
できる。
タジエンの重合を行うと、高い比率の単独重合ブタジエンブロックと、ポリスチ
レンブロックへ先細りの移行が得られる。テトラヒドロフランの量が多くなると
、ある程度のランダムの性質を持つブタジエン−スチレン共重合体が得られるが
、同時にポリジエン(1,2−ビニル含量)の1,2結合の相対的比率の鋭い上
昇が見られる。しかし高い1,2−ビニル含量は、対応するブロック共重合体の
熱安定性を減少させ、ガラス転移温度を上昇させる。
5容量%であり、硬質相の比率が1から40容量%であるエラストマーのスチレ
ン−ブタジエンブロック共重合体が記載されている。軟質相の重合は、可溶なカ
リウム塩の存在下で行われる。
使用が、US3767632、US3872177、US3944528、およ
びC.W.WolffordらのJ.Polym.Sci,Part.A-1,7巻(1969),461-469ページに記載され
ている。
ダム共重合が、S.D.Smithによる、A.Ashraf in Polymer Preprints 34(2), 672(
1993)と35(2),466(1994)に記載されている。記載されている可溶なカリウム塩は
、カリウム2,3−ジメチル−3−ペンタノラートおよびカリウム3−エチル−
3−ペンタノラートを含んでいる。
ない透明な耐衝撃性改良ポリスチレンを提供することにある。特に、耐衝撃性改
良ポリスチレンは、高い固有の熱安定性を有し、チキソトロピー性が減少してい
るべきである。またスチレン重合体との相溶性を持ちそのため透明な混合物が得
られる。スチレン重合体、特に標準的なポリスチレンの耐衝撃性改良効果は上昇
するべきである。
2種の硬質ブロックS1およびS2と、これらの間に、芳香族ビニルモノマーと
ジエンから製造された少なくとも1種のランダム軟質ブロックB/Sとを含み、
硬質ブロックの比率が、全ブロック共重合体に対して40質量%を上回る、ブロ
ック共重合体により達成されることを見出した。好ましいブロック共重合体では
、軟質ブロックB/S中の1,2−ビニル含量は20質量%未満である。
trans結合に対するジエン単位の1,2結合の相対的比率である。軟質ブロ
ックの1,2−ビニル含量は好ましくは10から20%、特に12から16%で
ある。
る芳香族ビニルモノマーはスチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン
、エチルスチレン、tert−ブチルスチレン、ビニルトルエンまたはこれらの混合
物、好ましくはスチレンである。
、2,3−ジメチルブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン
またはピペリレンあるいはこれらの混合物、とくに好ましくは1,3−ブタジエ
ンである。
ックB/Sからなり、いかなるホモポリジエンブロックBも含んでいないブロッ
ク共重合体が好ましい。好ましいブロック共重合体は、異なるブロック長を持っ
た外部の硬質ブロックS1およびS2を含む。S1のモル質量は好ましくは50
00から30000g/モル、特に10000から20000g/モルである。
S2のモル質量は好ましくは35000g/モルを上回る。S2の好ましいモル
質量は50000から150000g/モルである。
していてもよい。好ましくは、芳香族ビニルモノマーの異なった比率を持ち、そ
のため異なったガラス転移温度を持つ少なくとも2種のランダム軟質ブロック(
B/S)1および(B/S)2が存在することが好ましい。
芳香族ビニルモノマーのモル比は、好ましくは0.25を下回り、ブロック(B
/S)2中では好ましくは0.5から2である。
の配列S1−(B/S)を持ち、少なくとも1個の星の突起部がブロックの配列
S2−(B/S)を持っている構造か、または少なくとも1個の星の突起部がブ
ロックの配列S1−(B/S)−S3および少なくとも1個の星の突起部がブロ
ックの配列S2−(B/S)−S3を持っている構造であることが好ましい。S 3 はここでは、上述した芳香族ビニルモノマーから製造された別の硬質ブロック
である。
)2を持った少なくとも1個の分枝を持ち、ブロックの配列S2−(B/S)1 −(B/S)2を持った少なくとも1個の分枝を持つ構造を有しているか、星が
ブロックの配列S1−(B/S)1−(B/S)2−S3を持った少なくとも1
個の分枝を持ち、ブロックの配列S2−(B/S)1−(B/S)2−S3を持
った少なくとも1個の分枝を持つ構造を有している場合が特に好ましい。芳香族
ビニルモノマーのジエンS/Bに対するモル比は、外部のブロック(B/S)1 中で好ましくは0.5から2の範囲であり、内部のブロック(B/S)2中で好
ましくは0.5を下回る。外部のランダムブロック(B/S)1中の芳香族ビニ
ルモノマーの含量が大きくなるほど、ブロック共重合体は変化していない全ブタ
ジエンの含量のために延性を持ち、これは標準的なポリスチレンとのブレンドに
おいて特に有利である。
てより高い剛性を持つ。そのためブロックS3は、軟質相にたいする硬質相の比
率を変化させることなしに、軟質相の中の充填剤として働く。ブロックS3のモ
ル質量は一般に実質的にブロックS1およびS2と比較して小さい。S3のモル
質量は、好ましくは500から5000g/モルの範囲である。
ック(B/S)の重合が起こる逐次アニオン重合によって形成することができる
。ランダマイザーの存在により、軟質ブロック(B/S)中のジエンとビニル芳
香族単位のランダム分布が引き起こされる。適当なランダマイザーは、電子供与
溶媒、例えばテトラヒドロフランのようなエーテル、または3級アミン、または
可溶なカリウム塩である。テトラヒドロフランの場合、理想のランダム分布のた
めに使用される量は、一般に溶媒に対して、0.25容量%である。低い濃度で
は、先細りのブロックが、コモノマーの構成の勾配とともに得られる。
結合の比率は、約30から35%と、高くなる。
量は、わずかに多くなるのみである。その結果ブロック共重合体は架橋に敏感で
なくなり、同じブタジエン含量のものと比較してガラス転移温度がより低い。
ency)に使用される。 アニオン重合開始剤の、カリウム塩に対する選択されたモル比は、好ましくは1
0:1から100:1、特に好ましくは30:1から70:1である。使用され
るカリウム塩は一般に反応媒体中に可溶であるべきである。適当なカリウム塩の
例として、カリウムアルコラート、特に少なくとも炭素原子を5個有する3級ア
ルコールのカリウムアルコラートが挙げられる。特に好ましいものは、カリウム
2,2−ジメチル−1−プロパノラート、カリウム2−メチルブタノラート、(
カリウムtert−アミラート)、カリウム2,3−ジメチル−3−ペンタノラート
、カリウム2−メチルヘキサノラート、カリウム3,7−ジメチル−3−オクタ
ノラート、(カリウムテトラヒドロリナロラート)またはカリウム3−エチル−
3−ペンタノラートの使用である。カリウムアルコラートは、例えば、元素カリ
ウム、カリウムナトリウム合金またはカリウムアルキラートを、適当なアルコー
ルと不活性な溶媒中で反応させることによって得られる。
ことが有用である。この方法で、プロトン性不純物の痕跡によるカリウム塩の加
水分解を避けることができる。カリウム塩は、ランダム軟質ブロックB/Sの重
合の直前に加えることが特に好ましい。
のアルカリ金属アルキル化合物、アルカリ金属アリール化合物またはアルカリ金
属アラルキル化合物である。例えばエチルリチウム、プロピルリチウム、イソプ
ロピルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリ
チウム、フェニルリチウム、ジフェニルヘキシルリチウム、ヘキサメチルジリチ
ウム、ブタジエニルリチウム、イソプレニルリチウムまたはポリスチリルリチウ
ム、1,4−ジリチオブタン、1,4−ジリチオ−2−ブテンまたは1,4−ジ
リチオベンゼンなどの有機リチウム化合物の使用が有利である。必要とされる重
合開始剤の量は、所望の分子量に依存する。一般に、全モノマー量に対して0.
001から5モル%である。
えられる。芳香族ビニルモノマーSaと開始剤I1を反応器に同時に加えること
が好ましく、重合が行われて完結したのち芳香族ビニルモノマーSbと開始剤I 2 を再び同時に加えることが好ましい。この方法は、互いに並んだ2つのリビン
グ重合体鎖Sa−Sb―I1とSb−I2を与え、これにブロック(B/S)1 が芳香族ビニルモノマーとジエンの結合付加の方法で加えられ、適当なら、ブロ
ック(B/S)2が、さらに芳香族ビニルモノマーとジエンの結合付加の方法で
加えられ、適当なら、ブロックS3が、芳香族ビニルモノマーScのさらなる付
加の方法によって重合される。開始剤I1の開始剤I2に対する比は、カップリ
ング工程の後、それぞれの星型ブロック共重合体の中にランダムに分布する星の
各々の分枝の相対的比率により決定される。ここでブロックS1は、芳香族ビニ
ルモノマーSaおよびSbの供給により形成され、ブロックS2およびS3は単
独で、SbとScの各々の供給の方法で形成される。開始剤のモル比I2/I1 は、好ましくは4/1から1/1の範囲、特に好ましくは3.5/1から1.5
/1の範囲である。
原子を有する脂肪族、環式脂肪族または芳香族炭化水素であり、例えばペンタン
へキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、イソオクタン、
ベンゼン、トルエン、キシレンまたはエチルベンゼンなどのアルキルベンゼン、
デカリンあるいは適当な混合物のように、アニオン重合に通常使用されるもので
ある。シクロヘキサンおよびメチルシクロヘキサンが好ましい。
ム化合物またはアルキル亜鉛化合物のような、重合速度を小さくする有機金属化
合物の存在下で行ってもよい。
よい。適当な連鎖停止剤として、プロトン化物質またはルイス酸、例えば水、ア
ルコール、脂肪族または芳香族カルボン酸、または無機酸、例えば炭酸またはホ
ウ酸が挙げられる。
多官能性のキャップ試薬、例えば多官能性アルデヒド、ケトン、エステル、無水
物またはエポキシドにより星型を与えるように結合してもよい。星の突起部が、
上述したブロック構造を持つことができる対称または非対称星型ブロック共重合
体は、ここでは同一かまたは異なったブロックのカップリングにより得ることが
できる。非対称の星型ブロック共重合体は、例えば、個々の星の突起部を別々に
製造することにより、および/または1回以上の開始、例えば、2/1から10
/1の比に分けた開始剤を用いて2回開始を行うことにより得ることができる。
衝撃性改良ポリスチレンとしてふるまう。ランダム軟質ブロックB/Sによって
、本発明のブロック共重合体は、変化しないジエン含量のために先細りB/Sブ
ロックを持つ、対応するブロック共重合体と比較して、さらに高い熱安定性と延
性を持つ。カリウム塩の存在下で製造され、低い1,2−ビニル含量を持つブロ
ック共重合体は、特に高い固有の熱安定性を持つ。
ため、加工されて透明な重合体混合物が得られる。新規ブロック重合体または重
合体混合物は、繊維、成形品の形態の製造に使用することができる。
り測定された。
成形した。弾性率、降伏応力、破壊応力、降伏点伸び、破断点伸びを、ISO3
167の引張り試験片を用いたISO527の引張り試験により測定した。
規格に従って測定した。
mer Labs混合Bタイプのポリスチレンゲルカラムを用い、単分散ポリス
チレンを標準として、室温でテトラヒドロフランを溶離液として使用して行い測
定した。
ロック共重合体は、溶媒としてシクロヘキサンを用い、温度60から90℃で、
スチレンおよびブタジエンの逐次アニオン重合により得られた。このために、5
98Lのシクロヘキサンおよび1235Lの1.5Mのsec−ブチルリチウム溶
液(n−ヘキサン/シクロヘキサン)を最初に1500L攪拌反応器に入れ、ブ
ロックS1を製造するために必要なスチレンの量を計量導入した。すべてのスチ
レンが消費された後に、カリウムテトラヒドロリナロアートをランダマイザーと
して加え、ブロック(B/S)1および(B/S)2を表1に示されたスチレン
とブタジエンからなる混合物を添加することによって付加した。最後に、スチレ
ンブロックS2を重合させ、イソプロパノールを用いて停止した。ブロック共重
合体は、120000g/モルのモル質量Mnを持つ。開始剤/ランダマイザー
(Li/K)のモル比と、全体の重合体に対しての各々のブロック中のスチレン
とブタジエンの比率は表1に示されている。実施例1から4では、全部で156
kgのスチレンと44kgのブタジエンを使用し、実施例5では、152kgの
スチレンと48kgのブタジエンを使用した。
比率)とランダマイザーの比率(Li/Kのモル比)
定データ(試験片は圧縮シートから打ち抜かれたもの)
℃で、溶媒としてシクロヘキサンを用いてスチレンとブタジエンの逐次アニオン
重合を行い、ついでエポキシ化亜麻仁油(Edenol B 316 ヘンケル
製)をカップリングさせて得た。
ら形成され、S3はScに対応する。
ec−ブチルリチウムとシクロヘキサンを最初に入れ、ブロックSaを製造するた
めに必要な量のスチレン(スチレンI)を計量導入することで行われた。次に、
sec−ブチルリチウム(sec−BuLi II)を用いて他の開始反応を行い、ブ
ロックSbのために適当な量のスチレン(スチレンII)を計量導入した。すべ
てのスチレンが消費された後、カリウムテトラヒドロリノロラート(Li:K=
20:1)をランダマイザーとして添加し、ブロック(B/S)をスチレン(ス
チレンIII)およびブタジエンの混合物の添加により付加した。構造IIの場
合、他のスチレンブロックSc(スチレンIV)をこれに重合させた。それから
得られたブロック共重合体を、EdenolB316を用いてカップリングした
。使用された出発材料の量を表3に示し、ブロックの構成と、ブロック共重合体
の物理的および機械的特性を表4に示す。
構造の線状スチレン−ブタジエンブロック共重合体を、スチレンとブタジエンの
逐次アニオン重合より製造した。カリウムテトラヒドロリナロラートの替わりに
カリウムtert−アミラート(PTA)をランダマイザーとして使用した。リチウ
ム/カリウムのモル比は38:1であった。
る混合物を、1.4Mのsec−ブチルリチウムを用いて、50℃で、赤色が現れ
る終点まで滴定し、それから最初の充填物として使用した。次いで出発材料が4
工程で加えられた。それぞれの添加の後、65℃で転化が完了するまで重合を行
った。最後に、反応を1.70mlのイソプロパノールで停止させ、混合物は、
7.3mlのギ酸で酸性とし、次に64gのIrganox3052と102g
のトリスノニルフェニルホスファイト(TNPP)を安定化のために加えた。
。
90/10溶液) カリウムtert−アミラート(PTA)1.07ml(0.338Mシクロヘキサ
ン溶液)
の同時の添加
の同時の添加
された他は、実施例9が繰り返された。
液がランダマイザーとして使用された他は、実施例9が繰り返された。
スチレン−ブタジエンブロック共重合体を、表6の量と供給の配列を用いて、ス
チレンとブタジエンの逐次アニオン重合によって製造した。それから得られたブ
ロック共重合体をEdenol B316(4官能性)および炭酸ジエチル(3
官能性)を各々用いてカップリングした。物理的および機械的特性を表7に示す
。
(PS 158K、BASF製)と、重量比30/70(ブロック共重合体/P
S)で混合した。
的および機械的特性
理的および機械的特性
Claims (16)
- 【請求項1】芳香族ビニルモノマーから製造された少なくとも2種の硬質ブ
ロックS1およびS2と、これらの間に、芳香族ビニルモノマーとジエンから製
造された少なくとも1種のランダム軟質ブロックB/Sとを含み、硬質ブロック
の比率が、全ブロック共重合体に対して40質量%を上回る、ブロック共重合体
。 - 【請求項2】軟質ブロックB/S中の1,2−ビニル含量が20質量%未満
である請求項1に記載のブロック共重合体。 - 【請求項3】ジエンから製造された単独重合体ブロックBが存在しない、請
求項1または2に記載のブロック共重合体。 - 【請求項4】S1のモル質量が5000から30000g/モルであり、S 2 のモル質量が35000g/モルを上回る、請求項1から3のいずれかに記載
のブロック共重合体。 - 【請求項5】硬質ブロックS1およびS2の間に芳香族ビニルモノマーの相
対的比率が異なる少なくとも2種のランダム軟質ブロック(B/S)1と(B/
S)2が存在する、請求項1から4のいずれかに記載のブロック共重合体。 - 【請求項6】星型構造を有し、少なくとも1個の星の突起部が、ブロックの
配列S1−(B/S)を持ち、少なくとも1個の星の突起部がブロックの配列S 2 −(B/S)を持つ請求項1から4のいずれかに記載のブロック共重合体。 - 【請求項7】星型構造を有し、少なくとも1個の星の突起部がブロックの配
列S1−(B/S)−S3を持ち、少なくとも1個の星の突起部がブロックの配
列S2−(B/S)−S3を持ち、上記S3が芳香族ビニルモノマーから製造さ
れた他の硬質ブロックである、請求項1から4のいずれかに記載のブロック共重
合体。 - 【請求項8】星型構造を有し、少なくとも1個の星の突起部が、ブロックの
配列S1−(B/S)1−(B/S)2を持ち、少なくとも1個の星の突起部が
、ブロックの配列S2−(B/S)1−(B/S)2を持ち、芳香族ビニルモノ
マーのジエンS/Bに対するモル比が、ブロック(B/S)1中で0.5から2
であり、ブロック(B/S)2中で0.5を下回る、請求項1から5のいずれか
に記載のブロック共重合体。 - 【請求項9】星型構造を有し、少なくとも1個の星の突起部が、ブロックの
配列S1−(B/S)1−(B/S)2−S3を持ち、少なくとも1個の星の突
起部が、ブロックの配列S2−(B/S)1−(B/S)2−S3を持ち、芳香
族ビニルモノマーのジエンS/Bに対するモル比が、ブロック(B/S)1中で
0.5から2であり、ブロック(B/S)2中で0.5を下回る、請求項1から
5のいずれかに記載のブロック共重合体。 - 【請求項10】直線構造S1−(B/S)1−(B/S)2−S2を有し、
芳香族ビニルモノマーのジエンS/Bに対するモル比がブロック(B/S)1中
で0.25を下回り、ブロック(B/S)2中で0.5から2である、請求項1
から5のいずれかに記載のブロック共重合体。 - 【請求項11】請求項1から10のいずれかに記載されたブロック共重合体
と、他のスチレン重合体から製造された重合体混合物。 - 【請求項12】逐次アニオン重合により、ブロック共重合体を形成させ、且
つ少なくとも軟質ブロック(B/S)の重合を、カリウム塩の存在下で行うこと
を特徴とする請求項1から10のいずれかに記載のブロック共重合体の製造方法
。 - 【請求項13】アニオン重合開始剤のカリウム塩に対するモル比が、10:
1から100:1である、請求項12に記載のブロック共重合体の製造方法。 - 【請求項14】使用するカリウム塩が少なくとも5個の炭素原子を有する3
級アルコールのカリウムアルコラートを含む、請求項12または13に記載のブ
ロック共重合体の製造方法。 - 【請求項15】使用するカリウム塩が、カリウム2−メチルブタノラート、
カリウム2,2−ジメチル−1−プロパノラート、カリウム2,3−ジメチル−
3−ペンタノラート、カリウム3,7−ジメチル−3−オクタノラートまたはカ
リウム3−エチル−3−ペンタノラートを含む、請求項12から14のいずれか
に記載のブロック共重合体の製造方法。 - 【請求項16】繊維、フィルムまたは成形品を製造するための、請求項1か
ら11のいずれかに記載のブロック共重合体または重合体混合物の使用方法。
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