JP2003533570A - エラストマーエチレンまたは(メソ)アクリルエステルコポリマーを含有する組成物 - Google Patents
エラストマーエチレンまたは(メソ)アクリルエステルコポリマーを含有する組成物Info
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Abstract
Description
ストマーコポリマー、またはポリラクトンおよび特定のポリエーテルを備えた(
メソ)アクリルエステルエラストマーコポリマーの組成物である。これらの組成
物は、未硬化状態で改善された耐塊状化性(massing resistan
ce)および/または硬化もしくは未硬化状態で改善された低温特性を有してい
る。ポリラクトンまたはポリエーテルは、エラストマーコポリマーに少なくとも
部分的にグラフトされているのが好ましい。
酸のようなエチレンおよび(メソ)アクリルモノマーのコポリマーは、商業的に
周知の品目である。それらは、広くは、熱可塑材とエラストマーの2つのカテゴ
リに分類される。前者のものは比較的大量のエチレンを含有していることが多く
、ポリマー中のエチレン列から誘導された結晶度を与える。後者は、比較的大量
の(メソ)アクリルモノマーを有していてエチレン結晶度を壊す傾向があり、エ
ラストマーポリマーとなることが多い。よく知られているように、熱可塑材およ
びエラストマーの用途は異なり、それに関連した問題も異なることが多い。
に容易に形成されてその形状を保つ。しかしながら、未硬化(未加硫)のエラス
トマーは、徐々に流れて、(大きなことが多い)塊へと凝集して、所望の製品形
態であるエラストマーのペレットは、パッケージに保存するのが難しいという問
題があることが多い。エラストマーをペレットとして保存する一つの方法は、い
わゆる離型剤でペレット表面をコートするものである。容易にフローしないエラ
ストマーの中には、これが機能するものもあるが、その他については、過剰量の
離型剤が必要である、またはたいていどんな量で用いても離型剤は塊状化を防が
ない。
なる場合、特に低い温度で、エラストマーをできる限り広い温度範囲にわたって
可撓性のままとさせるのが望ましい。これは剛性となる熱可塑材については問題
ではない。このように、塊状化を防ぎ、および/またはエラストマーの低温特性
を改善する方法は商業的に価値のあるものである。
(エチレングリコール)、ポリ(プロピレングリコール)またはポリエステルと
反応(グラフト)させたり、および/またはブレンドされている。例えば、英国
特許第936,732号、米国特許第5,106,909号および第5,321
,088号および世界特許出願第91/02767号を参照のこと。これらの参
考文献のいずれも、エラストマーエチレンコ−ポリマーを用いることには特に触
れていない。
ンと共に「エチレン不飽和基」を含有する様々なエラストマーの混合が開示され
ている。エラストマーエチレン/(メソ)アクリルコポリマーから作成されるこ
とは言及されていない。
モルパーセントの
とから本質的になる第1のエラストマーポリマーと、 (b)ポリ(エチレンエーテル)と、ポリ(1,2−プロピレンエーテル)と
ポリラクトンとからなる群より選択された1種類以上の第2のポリマーとを含み
、 式中、各R1は独立にメチルまたは水素であり、各R2は独立に水素、ヒドロ
カルビルまたは置換ヒドロカルビルであり、 ただし第2のポリマーがポリラクトンであるときは、第1のポリマーからの分
離ポリマーとして存在し、および/または第1のポリマーにグラフトしており、
第2のポリマーがポリ(エチレンエーテル)またはポリ(プロピレンエーテル)
であるときは、第2のポリマーの少なくとも一部が第1のポリマーにグラフトさ
れている組成物に関する。
酸基含有オレフィン性モノマー、無水マレイン酸、マレイン酸のモノアルキルお
よびモノアリールアルキルエステル、フマル酸のモノアルキルおよびモノアリー
ルアルキルエステル、無水イタコン酸、イタコン酸のモノアルキルおよびモノア
リールアルキルエステルおよびアルキルが2〜8個の炭素原子を含有することの
できるシアノアルキルアクリレートからなる群より選択された約40モルパーセ
ントまでの1種類以上のコモノマーとから本質的になる第1のエラストマーポリ
マーと、 (b)ポリ(エチレンエーテル)と、ポリ(1,2−プロピレンエーテル)と
ポリラクトンとからなる群より選択された1種類以上の第2のポリマーである第
2の組成物であって、 式中、R1はメチルまたは水素であり、 R2はヒドロカルビルまたは置換ヒドロカルビルであり、 ただし第2のポリマーがポリラクトンであるときは、第1のポリマーからの分
離ポリマーとして存在し、および/または第1のポリマーにグラフトしており、
前記第2のポリマーがポリ(エチレンエーテル)またはポリ(プロピレンエーテ
ル)であるときは、第2のポリマーの少なくとも一部が第1のポリマーにグラフ
トされている組成物である。
意で1個以上のエーテル酸素により置換されているアルキルであるのが好ましい
。また、R2基の少なくとも50モル%がエチル、ブチルまたはこれらの組み合
わせであるという条件で、R1が水素であり、各R2がエチル、ブチル、メトキ
シエチル、エトキシエチルおよびこれらの混合物からなる群より独立に選択され
るのが好ましい。好ましいコモノマーはアクリロニトリルである。
に断りのない限り、1〜30個の炭素原子を含有するのが好ましい。
適宜)1個以上の置換基(官能基)を含有するヒドロカルビルを意味する。有用
な置換基としては、オキソ(ケト)、ハロ、エーテル[(置換)ヒドロカルビル
オキシ基と考えられる場合がある]およびチオエーテルが挙げられる。特に断り
のない限り、1〜30個の炭素原子を含有するのが好ましい。
および(I)と共重合可能なオレフィンのことを意味する。
味する。
リマーを意味する。
されていることを意味する。結合には、エステル、アミド、イミドまたは炭素−
炭素結合が含まれているのが好ましい。
るポリマー結晶子の融解熱が5J/g未満、より好ましくは約2J/g未満であ
り、好ましくはポリマー性結晶子が25℃で存在せず(ASTM D3451に
よる)、ポリマーのガラス転移温度(Tg)が約50℃未満、より好ましくは約
20℃未満、特に好ましくは約0℃未満であることを意味する。ポリマーのTm
および融解熱は、10℃/分の加熱速度でASTM法D3451により求められ
、Tmは溶融吸熱のピークとし、一方、ポリマーのTgはASTM法E1356
を用いて10℃/分の加熱速度で求められ、中点温度をTgとする。これらは両
方ともポリマーの第2の加熱で求められる。
存在してもよい]、またはエチレンと(I)とマレインまたはフマル酸のモノエ
チルエステルまたは無水マレイン酸のコポリマーであるのが好ましい。(I)に
おいて、R1は水素であり、および/またはR2はヒドロカルビルであるのが好
ましく、より好ましくは1〜6個の炭素原子を含有するアルキル、特に好ましく
はメチルである[R1が水素でR2がメチルのとき、(I)はメチルアクリレー
トである]。特に好ましい第1のポリマーは、約13〜約46モルパーセントの
メチルアクリレートを含有するエチレン/メチルアクリレートジポリマーである
。特に有用なモノマー(I)はメチル、エチル、プロピル、n−ブチル、メタク
リルまたはアクリル酸のI−ブチルエステル、より好ましいのはアクリル酸であ
る。
マレイン酸およびその半酸(half acid)エステルまたはジエステル、
特にそのメチルまたはエチル半酸エステル、フマル酸およびその半酸エステルま
たはジエステル、特にそのメチルまたはエチル半酸エステル、スチレン、α−メ
チルスチレンおよび置換スチレンが挙げられる。アミド化反応を用いたポリエー
テルグラフトの調製については、無水マレイン酸またはマレインまたはフマル酸
の半酸エステルがコモノマーとして好ましい。特に好ましいのはモノエチルエス
テルである。
−プロピレンエーテル)および/またはポリラクトンである。第2のポリマーが
ポリラクトンのとき、その右に「フリーの」ポリマーとして存在させる、および
/または第1のポリマーにグラフトしてもよい。グラフトは業界に公知のいずれ
の方法で実施してもよい。例えば、少なくとも1個のヒドロキシル端を有するポ
リラクトンを第1のポリマー鎖(例えば、R2が水素のメタクリル酸のアクリル
酸から誘導された)でカルボキシル基と反応させてエステルを形成することによ
って、ポリラクトンを第1のポリマーにグラフトさせたり、R2がヒドロカルビ
ルまたは置換ヒドロカルビルのときは、そのエステルをポリラクトンとエステル
交換反応させてもポリラクトンがグラフトされる。ポリラクトンはまた、第1お
よび第2のポリマーを過酸化物のような遊離基源と混合し、この混合物を加熱す
ることにより遊離基を生成する遊離基プロセスによって第1のポリマーへグラフ
トさせてもよい。これによって、ポリラクトンが第1のポリマーにグラフトされ
る。少なくとも5モルパーセント、より好ましくは少なくとも10モルパーセン
ト、特に好ましくは少なくとも20モルパーセントのポリラクトンを第1のポリ
マーにグラフトさせるのが好ましい。
ラクトンの添加による改善であるときは、ポリラクトン(自身が、ブレンドおよ
び/またはグラフトの前)は室温で半結晶であるのが好ましい。すなわち、融解
熱が少なくとも5J/gで融点が>25℃、より好ましくは融解熱が少なくとも
25J/gで融点が>45℃である。
ラフトされる場合には、Mn(数平均分子量)は約1,000〜約20,000
、より好ましくは約2,000〜約15,000であるのが好ましい。ポリラク
トンが過酸化物を用いてグラフトされる、または全くグラフトされない場合には
、Mnは約10,000〜約100,000、より好ましくは約30,000〜
約50,000であるのが好ましい。所望のMnのポリラクトンが直接利用でき
ない場合には、異なるMnの適正量の2種類のポリラクトンを平衡させるか、ま
たは高Mnのポリラクトンをジオールで部分解重合することによりイン・サイチ
ュで作成することができる。この所望のMnのイン・サイチュの生成は、所望の
Mnを与える定義に含まれる。
の低温特性を改善してもよい。この目的で用いるときに限っては、ポリラクトン
のMnは重要でなく、ポリラクトンをグラフトするかどうかも重要ではない。し
かしながら、未グラフトの低Mnポリラクトンは組成物から容易に除去されるた
め(例えば、揮発または抽出により)、未グラフトの極低Mnポリラクトンは望
ましくない。ポリラクトンを用いるときは、その少なくとも一部が第1のポリマ
ーにグラフトされているのが好ましい。
くは約3〜約15パーセントのポリラクトンが組成物に存在するのが好ましい。
好ましいポリラクトンはポリ(ε−カプロラクトン)である。
エーテル)であってもよく、本明細書においては集合的にポリエーテルと呼ぶ。
ポリ(エチレンエーテル)とは、2個以上の繰り返し単位−(CH2CH2O)
−を含有する基または分子のことを意味し、ポリ(1,2−プロピレンエーテル
)とは、2個以上の繰り返し単位−(CH(CH3)CH2O)−を含有する基
または分子のことを意味する。ポリ(エチレンエーテル)およびポリ(1,2−
プロピレンエーテル)にはまた、繰り返し単位−(CH2CH2O)m−(CH
(CH3)CH2O)n−(式中、mおよびnは両方とも独立に少なくとも1の
整数である)を含有する基または分子も含まれる。ポリ(エチレンエーテル)が
好ましいポリエーテルである。nが≧2の場合、ポリエーテルはポリ(1,2−
プロピレンエーテル)と考えられ、mが≧2の場合、ポリエーテルはポリ(エチ
レンエーテル)と考えられる。このように、単一のポリマーはポリ(エチレンエ
ーテル)およびポリ(1,2−プロピレンエーテル)の両方であってもよい。少
なくとも5モルパーセント、より好ましくは少なくとも10モルパーセント、特
に好ましくは少なくとも20モルパーセント、さらに好ましくは少なくとも40
モルパーセントの存在するポリエーテルを第1のポリマーにグラフトさせるのが
好ましい。
たは組成物の耐塊状化性を改善する。Tgを下げることがポリエーテルを添加す
る唯一の目標である場合は、ポリエーテルは比較的低分子量、例えば、それぞれ
、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールまたはテトラエチレングリコ
ールのような化合物から誘導されたジエーテル、トリエーテルまたはテトラエー
テルであってよい。耐塊状化性が望ましい場合には、ポリエーテルは半結晶にす
べく十分に高分子量とすべきであるのが好ましい。この目的のポリ(エチレンエ
ーテル)については、約1500以上、より好ましくは約2000以上のMnが
好ましい。場合によっては、グラフトおよび耐塊状化性を最良とするために、グ
ラフトについてはMnが約300〜1000の低MWの成分、そして耐塊状化性
についてはMnが約1500以上の高いMW成分であるのが好ましい。エラスト
マーエチレンコポリマーのTgを下げるためのグラフトについては、ポリ(エチ
レンエーテル)のMnが約300〜2000、より好ましくは300〜1000
、最も好ましくは300〜750であることが好ましい。ポリエーテルのMnが
>300の場合には、組成物中の総ポリエーテル(1種類以上のポリエーテル成
分)の約15〜60重量%がグラフトされるのが好ましい。
テルの比較的高パーセンテージが揮発および/または抽出によるポリエーテルの
損失を防ぐためにグラフトされるのが好ましい。低分子量のポリエーテルについ
ては、グラフトされる添加ポリエーテルのフラクション(重量基準)が好ましく
は約30〜99%、より好ましくは30〜75%である。処理中、未グラフトポ
リエーテルの一部をミキサー(例えば、押出し機)からガス抜きすることができ
る。かかる処理後の未グラフトの低MWポリエーテルの量は、総ポリエーテルの
約10〜20%未満、より好ましくは5〜10%以下の量、生成物に残るのが好
ましい。未グラフトポリエーテル(およびポリラクトン)の量は、未グラフトポ
リエーテルの抽出、および組成物から抽出されていないポリエーテルの量の測定
(例えば、NMR分光分析)により求めることができる。
〜約20重量パーセント、より好ましくは約5〜約15パーセント、特に好まし
くは約5〜約10パーセントである。
第1のポリマーのTgを下げる。理論に拘束されることは望むところではないが
、第1のポリマーと少なくとも部分的に混和性であるため、第2のポリマーはT
gを下げるのに有効であると考えられる。ポリマーのかかる混和性、部分混和性
でさえも、通常のことではない。第2のポリマーは、それ自身が周囲温度で半結
晶性であり、好ましくは第1のポリマーといくらか混和性があるときは、塊状化
防止剤として特に良好に作用するものと考えられる。
ポリラクトンの両方について同様のやり方で実施することができる。第2のポリ
マーにヒドロキシル端がある場合、エステル化により第1のポリマーのカルボキ
シル基に、またはエステル交換反応により第1のポリマーのエステル基にグラフ
トさせてもよい。ポリラクトンを用いる場合には、これらの反応中に、ポリラク
トン自身にエステル化および/またはエステル交換反応を行って、その分子量お
よび/または分子量分布を変えてもよい。第2のポリマーの両端にヒドロキシル
基がある場合には、望ましくないが第1のポリマーを架橋させてもよいものと当
業者であれば考えるであろう。第2のポリマーが低分子量の場合には、これは特
に当てはまる。第2のポリマーは、特に低分子量の場合には、単官能性(グラフ
ト反応において)であるのが好ましい。これは、例えば、いわゆるキャップドポ
リエーテルを用いることにより、低分子量ポリエーテルにおいて容易に実施する
ことができる。例えば、第2のポリマーとしてトリエチレングリコールを用いる
代わりに、トリエチレングリコールのモノメチルまたはモノブチルエーテルのよ
うなトリエチレングリコールのモノアルキルエーテルを用いてもよい。
、Huntsman Corp.より「Jeffamine(登録商標)」とい
う商品名で入手可能な単一末端アミン基を有するポリエーテルである。ポリ(エ
チレンエーテル)およびポリ(1,2−プロピレンエーテル)の両方のブロック
を含有していることの多いこれらのポリエーテルは、アミドおよび/またはイミ
ド基により結合される無水物、カルボキシルおよび/またはエステル含有ポリマ
ーと反応させてもよい。エステル、カルボキシルまたはヒドロキシル端によりブ
ロックコポリマーにグラフトされている同様のブロックコポリマーを用いてもよ
い。第2のポリマーはまた、遊離基グラフトにより、例えば、第1および第2の
ポリマーを、過酸化物のような遊離基生成剤と混合して、加熱して遊離基を生成
することにより第1のポリマーにグラフトしてもよい。
トモノマー単位と、40モル−%までの非ヒドロカルビルアクリレートおよび非
エーテル置換ヒドロカルビルアクリレートモノマー単位とから本質的になる第2
の組成物も含む。(I)において、好ましくはR1は水素であり、R2はヒドロ
カルビル、より好ましくはは、1〜8個の炭素原子を含有し、任意でエーテル酸
素により置換されているアルキルである。当業者であれば、第1のポリマーのア
クリレート部分はアクリレートモノマーの混合物であってもよい、すなわち、ポ
リマー中のR2基の全てが同一である必要はないことが分かるであろう。好まし
い実施形態において、R2基はエチルまたはブチル、または二者の組み合わせで
ある。約50モル−%までの追加のアクリレートモノマーを、エチルまたはブチ
ルアクリレートと組み合わせて用いると、得られるポリマーの特性にある所望の
または他の所望の修正を行えることは業界に周知である。好ましい追加のアクリ
レートモノマーとしては、メトキシエチルアクリレート、エトキシエチルアクリ
レートおよびこれらの組み合わせが挙げられる。
クリロニトリル、無水マレイン酸、マレイン酸のモノアルキルおよびモノアリー
ルアルキルエステル、フマル酸のモノアルキルおよびモノアリールアルキルエス
テル、無水イタコン酸、イタコン酸のモノアルキルおよびモノアリールアルキル
エステルおよびアルキルが2〜8個の炭素原子を含有することのできるシアノア
ルキルアクリレート、および塩素、エポキシまたはカルボン酸基含有硬化部位モ
ノマーからなる群より選択された40モル−%までの非ヒドロカルビルアクリレ
ートおよび非エーテル置換ヒドロカルビルアクリレートモノマーとの1種類以上
のアクリレートモノマーのコポリマーであってもよい。アクリロニトリル、無水
マレイン酸、マレイン酸のモノアルキルエステル、フマル酸のモノアルキルエス
テル、無水イタコン酸、およびイタコン酸のモノアルキルエステルが、好ましい
非ヒドロカルビルアクリレートおよび非エーテル置換ヒドロカルビルアクリレー
トコモノマーである。
クロロエチルビニルエーテル、クロロ酢酸ビニル、p−ベンジル塩化ビニル、ア
クリル酸、メタクリル酸、アリルグリシジルエーテル、グリシジルアクリレート
およびグリシジルメタクリレートが挙げられる。有用な芳香族炭化水素オレフィ
ンとしては、スチレン、α−メチルスチレンおよび置換スチレンが挙げられる。
「フリーの」ポリマーとして存在させる、および/または第1のポリマーにグラ
フトしてもよい。単一末端アミン基のポリ(エチレンエーテル)およびポリ(1
,2−プロピレンエーテル)がこの第2の組成物の好ましい第2のポリマーであ
り、この組成物において、この組成物のポリアクリレート第1のポリマーに実質
的にグラフトされているのが好ましい。グラフトされている第1のポリマーは、
無水マレイン酸またはマレイン酸のモノアルキルおよびモノアリールアルキルエ
ステルまたはフマル酸のモノアルキルおよびモノアリールアルキルエステルまた
は無水イタコン酸またはイタコン酸のモノアルキルおよびモノアリールアルキル
エステルを含有するポリアクリレートであるのが好ましい。同じく含まれるのは
、単一末端アミン基を備えたポリ(エチレンエーテル)およびポリ(1,2−プ
ロピレンエーテル)の、エポキシ、塩素および/またはカルボン酸硬化部位(ア
ミンと反応可能な硬化部位)を含有するポリアクリレートへのグラフト、および
単一末端アルコール基を備えたポリ(エチレンエーテル)およびポリ(1,2−
プロピレンエーテル)の、ポリアクリレート、特に、アクリレートエステル基と
のエステル交換反応により生成されるカルボン酸基(グラフトを阻む恐れがある
)のないポリアクリレートへのグラフトを含む組成物である。その他のかかる組
成物は、単一末端アルコール基を備えたポリ(エチレンエーテル)およびポリ(
1,2−プロピレンエーテル)の、COOHでのエステル化またはエポキシへの
触媒付加または(最も困難であるが)塩素の置換によるエステル化によるカルボ
ン酸またはエポキシまたは塩素を含有するポリアクリレートへのグラフトを含ん
でいてもよい。
様の方法で実施してよい。例えば、エステル交換反応については、アルカリ金属
アルコキシド、テトラアルキルチタネート、ジブチル錫ジラウレートまたは第一
錫オクトエートのような錫化合物、または酢酸亜鉛のような金属塩といった、代
表的なエステル交換反応触媒を触媒として用いてよい。総ポリマーに基づいて0
.3〜3重量パーセントという一般的な量の触媒を用いてよい。グラフト反応は
、溶液中で実施してよいが、好ましくは純溶融ポリマー中で行う。例えば、グラ
フト反応は押出し機中で実施してもよい。第2のポリマーが低分子量の場合には
、未グラフトの第2のポリマーを、適正な真空ゾーンを用いて、押出し機から排
出する前に除去してよい。この反応にとって一般的な温度は約100〜350℃
、より好ましくは約180〜300℃、特に好ましくは約200〜290℃であ
る。エステル化またはエステル交換グラフト反応を行うときは、成分を予備乾燥
させるのが好ましい。例えば、押出し機を反応容器として用いる場合には、成分
(特に第1および第2のポリマー)を押出し機に加える前に予備乾燥させたり、
化学反応を開始する前に、真空ゾーンにおいて押出し機の第1のセクションにお
いて乾燥させてもよい。
硬化(架橋)剤、処理助剤、硬化剤および可塑剤のようなエラストマーに通常用
いられるその他の成分も含有していて構わない。オクタコサンのような追加の耐
塊状化剤もまた、好ましくは少量で(例えば、実施例5〜8を参照のこと)含め
てもよい。これらの組成物は、未硬化(非架橋)部分が改善された耐塊状化性お
よび/または硬化または未硬化部分が改善された低温特性を有するときはエラス
トマーとして有用である。これらの改善された低温特性は、組成物の低いガラス
転移温度(Tg)により示される。本発明の組成物はかかるエラストマーに通常
用いられる方法を用いて硬化(架橋)してもよい。例えば、米国特許第5,09
3,429号を参照のこと。場合によっては、比較的少量存在するコモノマーの
一部が架橋部位として作用することもある。第1のポリマーにグラフトされてい
てもよい第2のポリマーが、単一の末端アミン基を有するポリエーテルのときは
、化合段階中、すなわち、その他の成分をエラストマー組成物に加える時に、ポ
リエーテルを第1のポリマーに添加するもの望ましい。
るアミン末端ブロックコポリマー Tg−ガラス転移温度
エタン溶剤中Bruker AM−300(300MHz)計器で、またはCD
Cl3溶剤中300MHz GE分光計、バリアンアソシエーツユニティ400
またはバリアンアソシエーツ500MHzで、任意にテトラメチルシランを内標
準として測定した。固有粘度はキャノン−フェンスケ粘度計で25℃で測定した
(PCLで75番)。ポリマー濃度は、主にPCLについてトルエン中で、0.
50g/dlであった(11ml溶剤中0.055gポリマーまたは0.075
g/15ml、ピペットにより測定)。溶液を0.5μのシリンジフィルタを通
してろ過した。以下のプロトコルに従って、デュポンインスツルメンツ示差走査
熱量測定で熱分析を行った。金属容器に入った各試料10〜18mgの部分を分
光計に入れ、窒素雰囲気下に保った。試料を20度/分で室温から60℃まで加
熱し、2分間60℃で保持した(「第1の加熱」)。試料を−100℃まで液体
窒素で冷やし、20度/分で60℃まで加熱し、2分間60℃で保持した(「第
2の加熱」)。試料を再び−100℃まで冷やし、20度/分で60℃まで加熱
した(「第3の加熱」)。第2および第3の加熱についての転移についてのみ記
録した。融点を溶融吸熱のピークとして取り、Tgを遷移の中点として取った。
ャビティ)の付いたタイプ6のミキサー/測定ヘッドを備えたブラベンダーPl
asticorder(登録商標)(C.W.ブラベンダーインスツルメンツ社
(米国、ニュージャージー州、サウスハッケンザック))でバッチにて実施した
。拡大運転もまた3−ピースのプレップミキサー(登録商標)およびローラ刃(
〜350mlキャビティ)を備えたブラベンダーPlasticorder(登
録商標)で実施した。タイプ6の代表的な総変化は50g、大きなミキサーにつ
いては250gであった。ミキサーは、Nordel(登録商標)ゴム(デュポ
ンダウエラストマー(米国、デラウェア州、ウィルミントン)より入手可能)/
Bon Ami(登録商標)クレンザー(またはポリエチレン/Ajax(登録
商標))の混合物で運転し、たまにワイヤブラシを用いながら手で洗浄すること
により洗浄した。連続溶融反応を二軸押出し機で行った。これについては実施例
の一つにより完全に説明してある。
Ti(O−n−bu)4]、1,2,3,4−テトラメチルベンゼン、ポリエチ
レングリコールメチルエーテルおよびオリゴエチレングリコールアルキルエーテ
ルは、アルドリッチケミカル社より入手した。o−ジクロロベンゼン(ODCB
)、キシレン、塩化メチレン (CH2Cl2)およびメタノールはEMサイエ
ンスより入手した。イソズレン(〜90%)はFlukaケミカル社より、トル
エンはフィッシャーサイエンティフィックより入手した。ポリ−ε−カプロラク
トンはポリサイエンスかユニオンカーバイドのいずれかから入手した。ポリ(エ
チレン−コ−メチルアクリレート)ジポリマーおよびポリ(エチレン−コ−メチ
ルアクリレート−コ−エチル水素マレエート)ターポリマーはデュポン社(米国
、デラウェア州、ウィルミントン)より入手した。62wt%のメチルアクリレ
ート(MA)を有し、メルトインデックス(190℃)が〜40g/10分のジ
ポリマーはE/62MAとし、59wt%のMAを有し、メルトインデックスが
〜8のものはE/59MAとし、72wt%のMAを有し、メルトインデックス
が〜40の第3のポリマーはE/72MAとした。
なプロトコルは試薬の2分の予備混合、触媒添加、そして触媒添加開始後13分
の反応時間であった。このように、総混合時間は15分であった。
および10.0gのポリ−ε−カプロラクトンジオール(「PCLジオール」)
(MW〜2000、ポリサイエンス、触媒番号9694)を入れた。ラムを下げ
て、ポリマーを75rpmで2分間混合した。キシレン中0.58mlの10%
(w/w)Ti(O−n−bu)4溶液を、ラムを上げて、窒素のブランケット
下で、中央開口部を通して溶融物へと、試薬をできる限り良好に分散させるのに
十分な程度徐々に注入した。ラムを再び閉めて窒素ブランケットを維持した。触
媒添加直後にトルクが即時に上昇し始め、添加後約4分で990m−gでピーク
に達し、材料がゲル化し、砕けた固体となるにつれて急激に下がった。混合を終
え、触媒添加開始後5分でポリマーを取り出した。
00−MWのポリ−ε−カプロラクトン(「PCL」)(ポリサイエンス、触媒
番号19561、トルエン中hinh=0.272)で行った。混合物の初期の
トルクは〜93m−gであった。触媒添加後6分で、トルクは〜70m−gから
徐々に、触媒添加後13分で〜185m−gのピークへと上がった。その時点で
混合を終え、生成物を取り出した。ポリマー溶融物は、混合中透明のままであっ
た。
例1と同様の実験を行ったが、トルク変化は観察されなかった。初期トルクは6
0〜80m−gであり、反応中60m−gで主としてフラットなままであった。
溶融物は最初は透明から半透明であったが、反応の最後には透明であった。
タネート触媒を添加せずに単一未反応ブレンドを調製して実施例1と同様の実験
を行った。ポリマーのミキサー添加後15分間試料を混合した。溶融物は非常に
流動性で、トルク変化は見られなかった。最終トルクは〜34m−gであった。
リマーおよび5.0gの表1に示すPCLまたはPCLのブレンドを入れた。ラ
ムを下げて、ポリマーを75rpmで2分間混合した。キシレン中の10%(w
/w)Ti(O−n−bu)4溶液(容積は表1に指定)の一部を、ラムを上げ
て、窒素のブランケット下で、中央開口部を通して溶融物へと、試薬をできる限
り良好に分散するのに十分な程度徐々に注入した。ラムを再び閉めて窒素ブラン
ケットを維持した。一つのケースにおいては(表1参照)、混合開始後11分で
PCLの半分を加えた。混合を終え、触媒添加開始後13分でポリマーを取り出
した。ポリマー溶融物は、混合中ずっと透明または半透明であった。
レットの倉庫保管を、箱に別個に詰めたバッグ(「バッグ・イン・ボックス」)
でシミュレートしたものである。ブラベンダーPlasticorder(登録
商標)からの生成物を5%のオクタコサンおよびCSI−MAX(登録商標)ミ
キサー押出し機(型番CS−194、カスタムサイエンティフィックインスツル
メンツ(ニュージャージー州、セダークノール))で押出された約20gとブレ
ンドした。小型押出し機のロータ温度は115〜120℃、ヘッド温度は180
〜190℃、ドライブモータ設定は「90」であった。得られたポリマーストラ
ンドを冷水中、ステアリン酸亜鉛の2%分散液で急冷した。ストランドを1〜1
.5の長さ:直径比のペレットに切断し、HiSil(登録商標)233でビニ
ール袋またはアルミニウムトレーで振とうすることにより塗した。過剰の粉を振
り落とし、ペレットをガラス瓶に入れた。2.54cm(1”)の厚さのペレッ
トの床に38gの荷重をかけ、瓶を40℃のオーブンに24時間そして7日間入
れた。特定の時間を経た後、ジャーから出して注ぐことにより、ペレットの塊状
化を試験した。塊状化していなかったものは瓶から容易に流れ出し(「容易に流
れる」)、塊状化したものは瓶から流れ出ず(「流れず」)、僅かに塊状化した
ものは適度に容易に流れた(「流れる」)。
した方法でE/59MAをPCLと混合した。一つのケースにおいて、エステル
交換反応−グラフト化を排除するためにTi(O−n−bu)4触媒を混合物に
添加しなかったため、単一ブレンドを調製した。生成物の耐塊状化性をE/59
MA出発材料(比較例A)と比較した。このポリマーはブラベンダーPlast
icorder(登録商標)で混合せずにそのまま用いた。耐塊状化試験につい
て、ポリマーはオクタコサンで処理せず、押出しは80℃のロータ温度および1
50℃のヘッド温度で実施した。塊状化は40℃で24時間後にのみ試験した。
表2の結果によれば、E/59MAは塊状化し、PCLは反応させずに添加した
とき塊状化に対する抵抗性が幾分あり、PCLのグラフト化をするとさらに耐塊
状化性が増したことが分かる。場合によっては、Ti(O−n−bu)4触媒が
生成物の特定の用途を阻害する恐れがある場合には、PCLのみを加え、耐塊状
化性の尺度を小さくするのが望ましい。
媒組成物および量を用いた以外は、実施例5〜8に記載した方法でE/62MA
をPCLと混合した。PCLは、エステル交換−グラフト化反応の最中に、ある
程度平衡させて、より均一なMW分布とした。押出しおよび造粒の前に生成物を
5%のオクタコサンで処理し、実施例5〜8に記載した通りにして耐塊状化性を
試験した。表3の結果によれば、ミキサートルク(溶融粘度の尺度)をPCLを
追加して存在させたときより高くしても、E/62MAは、Ti(O−n−bu
)4触媒のみで処理する(比較例B)と塊状化することが分かる。PCLブレン
ドは耐塊状化性を与えるため、中間MWの単一PCL成分の代わりとして用いる
ことができる。
7E(ロット番号2799、Mn〜43,000)を、窒素を徐抽気しながら真
空下、45℃の真空オーブン中で一晩乾燥させた。乾燥したPCLの150−g
の部分を、アルドリッチアダプタ、ストッパおよびメカニカルスターラを備え、
ヒートガンで加熱することにより予め乾燥させておいた樹脂ケトルに詰めた。紙
秤量する(weighing paper)ことにより分散させた1.134g
の1,6−ヘキサンジオール(アルドリッチ、99%)を加え、フラスコおよび
内容物を窒素でパージした。ケトルをやや正圧の窒素に保持しつつ、触媒(キシ
レン中、0.72mlの10%[w/w]Ti[O−n−bu]4)をアルドリ
ッチアダプタを通して注射した。ケトルを〜240℃の油浴に入れ、〜210〜
215℃まで冷やした。油浴を新たな設定点の225℃まで戻しつつ、成分を攪
拌した。浴が225℃に達する、または攪拌速度が45rpm(20%のVar
iac(登録商標)設定で、全電圧のモータ)まで上がるか、いずれか先に生じ
たときに、「ゼロ時」を記録した。rpmが安定した値(MWの低下が終わる)
まで上がる、または「ゼロ点」後200分のいずれか先に生じたときに反応を停
止した。反応を、約1時間以内に195rpmの攪拌速度で横ばい状態とした。
生成物の固有粘度は0.273dl/gであった。
7E(ロット番号2799、Mn〜43,000)を、窒素を徐抽気しながら真
空下、45℃の真空オーブン中で一晩乾燥させた。乾燥したPCLの150−g
の部分を、アルドリッチアダプタ、ストッパおよびメカニカルスターラを備え、
ヒートガンで加熱することにより予め乾燥させておいた樹脂ケトルに詰めた。紙
秤量することにより分散させた1.349gの1,6−ヘキサンジオール(アル
ドリッチ、99%)を加え、フラスコおよび内容物を窒素でパージした。ケトル
をやや正圧の窒素に保持しつつ、触媒(キシレン中、1.72mlの10%[w
/w]Ti[O−n−bu]4)をアルドリッチアダプタを通して注射した。ケ
トルを240℃の油浴に入れ、220℃まで冷やした。成分を主に223〜7℃
に保持された油浴で攪拌した。浴が〜225℃に達する、または攪拌速度が45
rpm(20%のVariac(登録商標)設定で、全電圧のモータ)まで上が
るか、いずれか先に生じたときに、「ゼロ時」を記録した。rpmが安定した値
(MWの低下が終わる)まで上がる、または「ゼロ点」後〜200分のいずれか
先に生じたときに反応を停止した。約190分後、〜160rpmの攪拌速度で
反応を横ばい状態とし、さらに23分間、合計で213分間続けた。生成物の固
有粘度は0.278dl/gであった。このプロセスを異なるロットの同じPC
Lで4回繰り返したところ、ポリマーの固有粘度は0.274、0.278、0
.264および0.276dl/gとなった。
ンドし、金属攪拌ロッドおよび刃により240℃の油浴中で攪拌した。混合はは
じめはゆっくりであったが、ポリマーが溶融されるにつれてスピードアップし、
15分間激しくなり、油浴を〜200℃まで冷却した。ブレンドポリマーをテフ
ロン(登録商標)コートのホイルを並べたトレイに入れ、アルミニウムホイルで
カバーして、窒素で覆った。混合物の固有粘度は0.272dl/グラムであっ
た。
プミキサー(登録商標)に、225gのE/62MA(ブラベンダーへの供給を
容易にするため予めシートにミルされたもの)および25gの実施例2の粉砕P
CLブレンドを入れた。8分後に229℃までしか徐々に回復されないためミキ
サーの温度は下がり、設定温度を260℃まで上げ加熱を促進させた。温度が1
3分のマークで244℃に達したら、設定点を245℃まで戻し、触媒(1,2
,3,4−テトラメチルベンゼン中0.90mlの25%[w/w]Ti[O−
n−bu]4)をシリンジから徐々に添加した。この13分の予備触媒混合時間
に対し、2分の予備混合触媒時間が通常は好ましい。十分な触媒を添加して、出
発トルク(溶融粘度)の約3倍が得られた。トルクは480m−g〜〜1300
m−gのピークまで即時に上がり、温度は〜245℃で安定して保持された。運
転を26分で終えた。触媒添加開始後13分であった。後の運転において、ポリ
マー添加時に設定点を245℃から260℃に上げ、混合物がこの温度に近づい
たら245℃に戻した。生成物の100℃ムーニー粘度(ML−1+4)は8で
あった。CH2Cl2に溶解すると、実施例12において、目視されるスペック
のゲルがガラス容器の壁に残った。表4に示す高−および低−MWの市販のPC
Lのブレンドを粉砕PCLの代わりとした以外は、実施例14のポリマーを同様
の方法で調製した。実施例13において(過酸化物修正)、2.6gのVanf
re(登録商標)VAMおよび5.7gのLuperco(登録商標)230X
Lをブラベンダーに充填する前に234gのE/62MAへミリングした。16
0℃まで予熱したブラベンダーにE/62MAプリミックスを充填し、26gの
粉砕PCLを9分間混合し放出した。トルクは〜5500のピークに達し、PC
Lエステル交換運転よりもかなり高かった。生成物の100℃ムーニー粘度(M
L−1+4)は17であった。実施例13の生成物はCH2Cl2に完全に溶解
したが、恐らく、Luperco(登録商標)過酸化物の無機キャリアのために
、溶液は濁って見えた。
%のオクタコサンで処理しなかった以外は実施例5〜8に記載した通りにして、
評価した。表4に示す通り、全て耐塊状化性があった。生成物を化合し加硫した
。加硫ゴムの物理特性を、Vamac(登録商標)D(E.I.du Pont
de Nemours and Company,Wilmington,D
elaware,U.S.A.)、未反応のE/62MAから誘導された市販の
ポリマーから同様に調製したもの(比較例C)と比べた。PCL処理生成物は、
未処理のポリマーに匹敵する物理特性と優れた耐塊状化性とを組み合わせ持って
いる。
た測定した(比較例G)ところ、E/MAよりも低かった。表5に示すその他の
試料のTgもまた測定した。試料の低いTgは、低温特性が改善されたことを示
すものである。すなわち、生成物は低温で使用できる。PCL添加によりE/M
AジポリマーのTgが下がったということは、おそらく(少なくとも)部分的に
混和性であることを示してる。
よび表6に示すPEGを入れた。ラムを下げて、ポリマーを75rpmで2分間
混合した。ODCB中50%(w/w)のTi(O−n−bu)4溶液(容積は
表6に指定)を、ラムを上げて、窒素のブランケット下で、中央開口部を通して
溶融物へと、試薬をできる限り良好に分散させるのに十分な程度徐々に注入した
。ラムを再び閉めて窒素ブランケットを維持した。混合を終え、触媒添加開始後
13分でポリマーを取り出した。ポリマー溶融物は、混合中ずっと透明であった
。これは、溶融混和性であることを示している。RTまで冷やした後、MW〜5
50〜750のPEGを含有する生成物は透明またはほぼ透明であり、MW〜2
000〜5000のPEGを含有するものは恐らくPEGの一部の結晶化のため
に不透明であった。これは改善された耐塊状化性を得られる可能性を示している
。
を求めた。後述の手順により、これらの生成物の一部を溶解させ、溶液から沈殿
させた。未グラフトのPEGは沈殿剤に可溶であるため溶液に残った。「グラフ
ト」は、反応中にチタネート触媒で処理した生成物であり、「ブレンド」はチタ
ネートで処理していないものであった。これらのグラフト生成物について試験し
た表6に示す抽出結果によれば、少なくとも一部のPEGが不溶性のE/62M
Aに付加しているため、実質的に多くの生成物が沈殿している。
それぞれ、80mlのアセトンに溶解し、400mlのよく攪拌した脱イオン水
に徐々に滴下させることにより溶液を沈殿させた。液体をゴム状ポリマーからデ
カンテーションし、これを絞って付加された液体を放出した。固体を100−m
lの水で3回洗い、各回とも混練して、不純物の抽出を促し、液体をデカンテー
ションして、ポリマーを絞って付加された液体を放出した。固体をヒュームフー
ドで一晩乾燥させ、僅かに窒素をブリードさせながら真空下で、60℃の真空オ
ーブンにて一定重量とした(少なくとも24時間)。抽出物の量を8.0gと回
収された乾燥重量との差として求めた。ブレンドについて、計算された抽出物は
、PEGの理論量を0.13〜0.14g超えており、これは、E/MAの水抽
出可能なフラクションに起因するものであった。反応生成物のグラフト化レベル
の計算において、このフラクションは抽出物の一部を構成しており、0.13〜
0.14gの重量と仮定された。結果を下記の表6に示す。
液の前に加え、高MWのPEG成分を触媒の後11分加え、混合を2分遅く、触
媒添加後13分で終わらせた以外は、ポリエチレングリコールメチルエーテルの
混合物を実施例16〜19に記載した通りにしてE/62MAにグラフト化した
。MW〜550のPEGを用いてグラフト化を最適化し、MW〜2000または
〜5000のPEGで、室温での生成物中の結晶化を改善して、改善された耐塊
状化性を与えた。押出しおよび造粒の前に生成物を5%のオクタコサンで処理し
、実施例5〜8に記載した通りにして耐塊状化性を測定した。耐塊状化性はまた
、オクタコサンを添加せずに試験した。成分および塊状化結果を表7に示す。オ
クタコサンで処理した生成物は全て、高温で負荷をかけた状態で1日後にある程
度の耐塊状化性を示し、いくつかは1週間の塊状化に対する抵抗性を示した。
w/w)Ti(O−n−bu)4を0.30ml用い、反応を250℃で実施し
た以外は実施例16〜19に記載した方法でポリエチレングリコールメチルエー
テル(MW〜550)をE/62MAにグラフトした。PEG抽出を実施例16
〜19に記載した通りにして実施し、グラフトした量を沈殿生成物とろ液を乾燥
させて得られた固体の重量から計算した。%グラフトPEGもまたNMRスペク
トルから計算した。
ロエタンに溶融し、少量の無水トリフルオロ酢酸で処理し、約100℃で約30
分間加熱して、無水物が未反応PEGのOH末端基を消費できるようにした。未
グラフト化PEGのOH末端基を有するトリフルオロ無水酢酸の反応から得られ
たプロトンはd4.5ppm(CH2OC[O]CF3)で現れた。PEGのE
/MAへのグラフト化から得られたプロトンはd4.2ppmで現れた(ポリマ
ー骨格へ結合されたCH2OCO部分)。反応開始時のメチルアクリレート(M
A)含量を表すプロトンはd2.3ppm(CHCOO部分)で現れた。グラフ
ト/総(グラフト+未反応)PEGは、d4.2ppmピーク下の面積を、d4.
2およびd4.5ppmのピーク下の面積の合計で割ることにより求める。PE
Gに置換され、E/MA骨格にグラフトされたMAのモル%は、d4.2ppm
のピーク下の面積を、d2.3ppmのピーク下の面積で割り、各ピークが表す
プロトンの数について調整することにより求める。
一連のE/MA−PEGグラフトを作成した。追加のPEGは、試験したE/M
Aの全種のTgを下げ、変化の程度は図10に示すように生成物中のPEGの量
に比例していた。親のE/MAコポリマーのTgもまた比較例H(E/62MA
)およびI(E/72MA)として表10に示してある。
w/w)Ti(O−n−bu)4を0.20ml各バッチに用い、反応を250
℃で実施した以外は実施例16〜19に記載した方法でポリエチレングリコール
メチルエーテル(MW〜550)をE/72MAのいくつかのバッチにグラフト
した。ゴムミルでのコンパウンディング、加硫および加硫ゴム特性の評価のため
の十分量とするためにバッチを組み合わせた。グラフトしたPEGのフラクショ
ンを、実施例16〜19に記載した溶解および沈殿手順により混合物の抽出によ
り求めた。混合物の一部分のTgをDSCにより測定し、その他の部分をコンパ
ウンディングし、表11に示すようにして硬化した。
)Ti(O−n−bu)40.55mlから調製したいくつかのバッチで実施例
35のプロセスを繰り返した。結果を表11に示す。
およびKで上述したようにしてポリマーをコンパウンディングし、加硫した。表
11に示すように、DSCおよび加硫結果をグラフト試料と比較した。
されている。過酸化物硬化材料の物理特性は、比較例の未修正ポリマーと同様で
ある。表の「Clash Berg」により求められた低温での可撓性は、グラ
フト化により改善されており、優れた低温性能を示している。PEG入りの生成
物は油膨潤性が減じた。油膨潤性と低温特性のバランスが改善されている。例え
ば、E/72MA−PEG生成物(実施例34)から誘導された加硫ゴムの油膨
潤性は、未修正E/62MAベースのもの(比較例K)よりはるかに低いが、C
lash−Berg温度は比較的低い。意外なことに、PEGの水溶性に関わら
ず、熱水膨潤は増大せず、意外にもやや減じた。
ト単軸押出し機 (b) Berstorff(登録商標)(Florence,Kentuc
ky,USA)ZE−25二軸押出し機、直径25mm、L/D=38、共回転
、インターメッシュ。硬質作動軸設計を用いた。ブリスタリング、混練、混合お
よび逆エレメントを含む。これらのエレメントは、軸に沿っていくつかの場所で
ホールドアップ(溶融シール)の領域を作成した。 (c) 2つのISCO(登録商標)(ISCO Inc.,Lincoln
, Nebraska,USA)デジタルシリンジポンプ、型番500D、PE
Gおよび触媒溶液を供給 (d) 真空ポンプ(絶対真空3.2kPa) (e) −60℃で作動する冷蔵コールドトラップ
約100℃の温度で注入点でポリマーをBerstorffのゾーン1へ供給し
た。Berstorff押出し機は、8ゾーンからなり、ゾーン2〜8は表12
に示した同じ温度まで加熱され、9番目のゾーン(ダイ)は200℃に設定され
た。ポリエチレングリコールメチルエーテル(PEG)を、7.0ml/分の速
度でBerstorff押出し機のゾーン2(入力端)へ供給した。各日、新た
なバッチの触媒溶液(トルエン中25%のw/wテトラブチルチタネート)を調
製し、Berstorffのゾーン3かゾーン5のいずれかへ供給するためにI
SCOシリンジポンプへ入れた。真空通気ポートはゾーン7に位置していた。定
常状態のスループットが得られ、アルコールおよび触媒を注入する前に、ポリマ
ーの出力を2分の間隔で秤量することにより、E/62MAポリマー流量をチェ
ックした。ポリマーの供給速度は約63g/分であった。異なるグラフト化剤で
同様の条件下での以前の運転中に求めた押出し機の滞留時間は約1.2〜1.5
分であった。ダイから排出されるポリマーを、秤量済みのポリテトラフルオロエ
チレンを並べたフライパンに測定時間の間隔にわたって(通常、2分)集め、冷
却水のトラフで冷却し、秤量して生成物の出力速度を求めた。実験を通して時折
、ポリマーのスループットを、液体流をターンオフして重量により求めた。副生
成物のメタノールおよび未反応のPEGの一部を、真空ポンプおよび上述のコー
ルドトラップに接続された押出し機の真空ポートで、Berstorffの出力
端付近で除去した。
びBerstorffバレル温度は表12に示したやり方で変えた。ダイ付近の
内部溶融温度は約205℃であった。表12に見られるように、1H NMR分
析により求められるように、押出し機の短い滞留時間でPEGの少なくとも一部
をグラフトすることが可能であった。
ロエタンに溶融し、少量の無水トリフルオロ酢酸で処理し、約100℃で約30
分間加熱して、無水物が未反応PEGのOH末端基を消費できるようにした。未
グラフト化PEGのOH末端基を有するトリフルオロ無水酢酸の反応から得られ
たプロトンはd4.5ppm(CH2OC[O]CF3)で現れた。PEGのE
/MAへのグラフト化から得られたプロトンはd4.2ppmで現れた(ポリマ
ー骨格へ結合されたCH2OCO部分)。反応開始時のメチルアクリレート(M
A)含量を表すプロトンはd2.3ppm(CHCOO部分)で現れた。グラフ
ト/総(グラフト+未反応)PEGは、d4.2ppmピーク下の面積を、d4.
2およびd4.5ppmのピーク下の面積の合計で割ることにより求める。PE
GによりグラフトされたMAのモル%(PEGにより置換されたCH3O)は、
d4.2ppmのピーク下の面積を、d2.3ppmのピーク下の面積で割り、各
ピークが表すプロトンの数について調整することにより求める。
物タイプの硬化配合でゴムミル上でコンパウンディングし加硫した。未修正E/
62MAを同様にコンパウンディングし、加硫した(比較例L)。表13の加硫
ゴムの物理特性によれば、PEG修正が、E/62MAの特性に悪影響を及ぼさ
ず、意外にも、PEGは水に親和性があることが知られているが、温水膨潤を増
大させていない。
リールまたはアルキルアリールエーテルをグラフトすることが可能であり、これ
もまたE/MAのTgを減少させ望ましい。これらのオリゴマーは、未グラフト
の部分を生成物、例えば、グラフト化反応を行う押出し機の真空通気ポートから
の蒸発により除去するのに十分揮発性であってもよい。
%(w/w)Ti(O−n−bu)4を0.34mlそれぞれ用い、反応を20
0℃で実施した以外は実施例16〜19に記載した方法で様々なオリゴエーテル
から一連のE/62MAグラフトを調製した。結果を表14に示す。オリゴエー
テルは全て溶融物中で混和性を示し、いくつかはポリマーのTgを減じた。ジエ
チレングリコールヘキシルエーテルおよび「ポリ」エチレングリコールブチルエ
ーテル(平均でほぼトリマー)は65〜72%のグラフト化を与え、Tgを実質
的に減少させた。
ト単軸押出し機 (b) Berstorff(登録商標)(Florence,Kentuc
ky,USA)ZE−25二軸押出し機、直径25mm、L/D=38、共回転
、インターメッシュ。主にコンベヤエレメントからなる一般的な混合軸。通気ゾ
ーンの前方に溶融シールエレメントと、シールと通気開口部の間に短い混合エレ
メントを備えたギア混合エレメントの3つの長いバンク(約2L/D)を有する
。 (c) ISCO(登録商標)(ISCO INC.,Lincoln,Ne
braska,USA)デジタルシリンジポンプ、型番500D、ポリエーテル
アミンを供給 (d) Nash MHC25真空ポンプ(絶対真空3.2kPa)
軸押出し機のゾーン1へ供給した。Berstorff押出し機は、8ゾーンか
らなり、ゾーン2〜8は表15に示した同じ温度まで加熱され、9番目のゾーン
(ダイ)は150℃に設定された。ポリ(酸化エチレン−コ−酸化プロピレン)
アミン(PEPO)を二軸押出し機のゾーン2へ表15に示した速度で供給した
。軸の3つの長い混合エレメントをゾーン3の最初、ゾーン4の中間およびゾー
ン5の最後に配置した。溶融シールをゾーン6の最後に配置した。押出し機の軸
速度は128rpmであった。ポリマーの定常状態のスループットレートが得ら
れたら、PEPOの注入を開始した。PEPOはポリマー中に生成された無水物
と反応して、PEPOグラフトE/MA/MAMEポリマーを生成した。ダイか
ら排出されるグラフトポリマー生成物を、秤量済みのポリテトラフルオロエチレ
ンを並べたパンに測定時間の間隔にわたって(通常、2分)集め、冷却水のトラ
フで冷却し、秤量して生成物の出力速度を求めた。副生成物の水およびエタノー
ルを、二軸押出し機の出力端近くのゾーン7の真空ポートで除去した。
Oを含んでいた。ポリエーテルアミンは、グラフト反応中に消費される無水物の
量のFTIR分析により求めたところ、完全に反応していた。PEPOグラフト
ポリマーの低温の利点は、未グラフトベースのポリマーが−25.2℃であるの
に対し、−28.3および−32.4℃とグラフトの低いガラス転移温度(Tg
)により示される。
ク処方を用いてゴムミル上でコンパウンディングした。化合物をジアミン/グラ
ニジン硬化系で加硫し、特性を求めた。未グラフトE/63MA/5MAMEを
同様にコンパウンディングし、加硫した(比較例M)。表16の加硫ゴムのデー
タによれば、PEPO修正により、熱水膨潤を著しく増大させることなく、非常
に良好な物理特性を有するグラフトポリマーが得られることが分かる。これらの
PEPO修正組成物は、未コンパウンディングのグラフトポリマーで見られたT
gの差異がカーボンブラック加硫ゴムに持ち越されるため、低温特性が改善され
る。
3および54と同様の方法でポリエーテルアミン(PEPO)でグラフトした。
PEPOをゾーン2および3に等しく注入し、アセトン中Santonox(登
録商標)TBMC安定剤の50/50の溶液もゾーン3に注入した。グラフト生
成物中のSantonox(登録商標)TBMCの量は約2500ppmであっ
た。
%のPEPOを含んでいた。DSCにより分析されたグラフトのガラス転移温度
(Tg)は、−34.1、−35.7およびー37.8℃、同じやり方で分析さ
れた未グラフトポリマーのTgは−28.9℃であった。グラフト化はTgを下
げ、低温特性を改善した。グラフトポリエーテルアミンの量が増大するにつれて
、Tgはさらに減じた。
トを、カーボンブラック処方を用いてゴムミル上でコンパウンディングした。化
合物をジアミン/グラニジン硬化系で加硫し、特性を求めた。未グラフトE/M
A/MAMEを同様にコンパウンディングし、加硫した(比較例N)。表18の
加硫ゴムのデータによれば、PEPO修正により、良好な物理特性を有するグラ
フトポリマーが得られることが分かる。Tgの差異により示されるように、グラ
フトの低温特性は未グラフトのポリマーよりも改善されている。
のコポリマーを、表19に示す押出し機条件の範囲で、実施例53および54と
同様の方法で、Jeffamine(登録商標)M−2070ポリエーテルアミ
ン(PEPO)でグラフトする。PEPO注入を始める前の、押出し機からのポ
リマー出力は90g/分である。PEPOを二軸押出し機のゾーン2へ7ml/
分で注入する。PEPOの少なくとも一部がグラフトされる。
分析された未グラフトポリマーのTgより低くなる。このように、PEPOでの
グラフト化によって、Tgが下がり、低温特性が改善される。
コン酸モノブチルエステルコポリマーグラフトは、カーボンブラック処方を用い
たゴムミル上でコンパウンディングして硬化させることができる。加硫ゴムは、
良好な物理特性と、未グラフトのエチルアクリレート−イタコン酸モノブチルエ
ステルコポリマーから調製された加硫ゴムよりも低いTgを有している。
Claims (34)
- 【請求項1】 (a)約10〜約80モルパーセントのエチレンと、約10
以上のモルパーセントの 【化1】 と、合計で約20モルパーセントまでの1種類以上のその他の重合性オレフィン
とから本質的になる第1のエラストマーポリマーと、 (b)ポリ(エチレンエーテル)と、ポリ(1,2−プロピレンエーテル)と
ポリラクトンとからなる群より選択された1種類以上の第2のポリマーとを含み
、 式中、各R1は独立にメチルまたは水素であり、各R2は独立に水素、ヒドロ
カルビルまたは置換ヒドロカルビルであり、 ただし前記第2のポリマーがポリラクトンであるときは、前記第1のポリマー
からの分離ポリマーとして存在し、および/または前記第1のポリマーにグラフ
トしており、前記第2のポリマーが前記ポリ(エチレンエーテル)または前記ポ
リ(プロピレンエーテル)であるときは、前記第2のポリマーの少なくとも一部
が前記第1のポリマーにグラフトされていることを特徴とする組成物。 - 【請求項2】 (I)はメチルアクリレートであるか、または(I)はメチ
ルアクリレートであり、前記その他の重合性モノマーはマレイン酸のモノエチル
エステルであることを特徴とする請求項1に記載の組成物。 - 【請求項3】 前記第2のポリマーがポリエーテルであることを特徴とする
請求項1に記載の組成物。 - 【請求項4】 前記第2のポリマーがポリ(エチレンエーテル)であること
を特徴とする請求項1に記載の組成物。 - 【請求項5】 前記第2のポリマーがポリ(エチレンエーテル)であること
を特徴とする請求項2に記載の組成物。 - 【請求項6】 少なくとも10モルパーセントの前記ポリ(エチレンエーテ
ル)が前記第1のポリマーにグラフトされていることを特徴とする請求項5に記
載の組成物。 - 【請求項7】 前記ポリ(エチレンエーテル)の数平均分子量が約300〜
約2000であるか、またはひとつのポリ(エチレンエーテル)成分の数平均分
子量が約300〜約2000であり、第2のポリ(エチレンエーテル)成分の数
平均分子量が約2000以上であることを特徴とする請求項5に記載の組成物。 - 【請求項8】 前記ポリ(エチレンエーテル)の数平均分子量が約300ま
でであり、約35〜75重量パーセントの前記ポリ(エチレンエーテル)が前記
第1のポリマーにグラフトされていることを特徴とする請求項5に記載の組成物
。 - 【請求項9】 前記ポリ(エチレンエーテル)が前記第1のポリマーの約2
〜約20重量パーセントであることを特徴とする請求項2、4、5、7または8
に記載の組成物。 - 【請求項10】 前記第2のポリマーがポリラクトンであることを特徴とす
る請求項1に記載の組成物。 - 【請求項11】 前記第2のポリマーがポリ(ε−カプロラクトン)である
ことを特徴とする請求項1に記載の組成物。 - 【請求項12】 前記第2のポリマーがポリ(ε−カプロラクトン)である
ことを特徴とする請求項2に記載の組成物。 - 【請求項13】 少なくとも10モルパーセントの前記ポリ(ε−カプロラ
クトン)が前記第1のポリマーにグラフトされていることを特徴とする請求項1
2に記載の組成物。 - 【請求項14】 前記ポリ(ε−カプロラクトン)の数平均分子量が約1,
000〜約20,000であることを特徴とする請求項12に記載の組成物。 - 【請求項15】 前記ポリ(ε−カプロラクトン)の数平均分子量が約10
,000〜約100,000であり、前記第1のポリマーにグラフトされていな
いか、または遊離基プロセスにより前記第1のポリマーにグラフトされているこ
とを特徴とする請求項13に記載の組成物。 - 【請求項16】 前記ポリ(ε−カプロラクトン)が約2〜約20重量パー
セントの前記第1のポリマーであることを特徴とする請求項12、13、14ま
たは15に記載の組成物。 - 【請求項17】 前記第2のポリマーが約2〜約20重量パーセントの前記
第1のポリマーであることを特徴とする請求項1に記載の組成物。 - 【請求項18】 前記第2のポリマーが1個以上のポリ(エチレンエーテル
)ブロックと1個以上のポリ(1,2−プロピレンエーテル)ブロックとを含有
するブロックコポリマーであることを特徴とする請求項1に記載の組成物。 - 【請求項19】 前記ブロックコポリマーがアミン末端であることを特徴と
する請求項18に記載の組成物。 - 【請求項20】 架橋されていることを特徴とする請求項1、2、3、4、
10、11、18または19に記載の組成物。 - 【請求項21】 約60以上のモルパーセントの(I)と、 【化2】 芳香族炭化水素オレフィン、アクリロニトリル、塩素、エポキシまたはカルボ
ン酸基含有オレフィン性モノマー、無水マレイン酸、マレイン酸のモノアルキル
およびモノアリールアルキルエステル、フマル酸のモノアルキルおよびモノアリ
ールアルキルエステル、無水イタコン酸、イタコン酸のモノアルキルおよびモノ
アリールアルキルエステルおよびアルキルが2〜8個の炭素原子を含有すること
のできるシアノアルキルアクリレートからなる群より選択された約40モルパー
セントまでの1種類以上のコモノマーとから本質的になる第1のエラストマーポ
リマーと、 (b)ポリ(エチレンエーテル)、ポリ(1,2−プロピレンエーテル)およ
びポリラクトンからなる群より選択された1種類以上の第2のポリマーである第
2の組成物であって、 式中、R1はメチルまたは水素であり、 R2はヒドロカルビルおよび/または置換ヒドロカルビルであり、 ただし、前記第2のポリマーがポリラクトンであるときは、前記第1のポリマ
ーからの分離ポリマーとして存在し、および/または前記第1のポリマーにグラ
フトしており、前記第2のポリマーが前記ポリ(エチレンエーテル)または前記
ポリ(プロピレンエーテル)であるときは、前記第2のポリマーの少なくとも一
部が前記第1のポリマーにグラフトされていることを特徴とする組成物。 - 【請求項22】 R2が独立に、1〜8個の炭素原子を含有し、任意で1個
以上のエーテル酸素により置換されているアルキルであることを特徴とする請求
項21に記載の組成物。 - 【請求項23】 R2基の少なくとも50モル%がエチル、ブチルまたはこ
れらの組み合わせであるという条件で、R1が水素であり、各R2がエチル、ブ
チル、メトキシエチル、エトキシエチルおよびこれらの混合物からなる群より独
立に選択されていることを特徴とする請求項21記載の組成物。 - 【請求項24】 前記コモノマーがアクリロニトリルであることを特徴とす
る請求項23に記載の組成物。 - 【請求項25】 前記コモノマーの少なくとも一つが、無水マレイン酸、マ
レイン酸のモノアルキルエステル、フマル酸のモノアルキルエステル、無水イタ
コン酸、およびアルキルが2〜8個の炭素原子を含有することのできるイタコン
酸のモノアルキルエステルからなる群より選択されることを特徴とする請求項2
1に記載の組成物。 - 【請求項26】 前記第2のポリマーがポリエーテルであることを特徴とす
る請求項21に記載の組成物。 - 【請求項27】 前記第2のポリマーがポリ(1,2−プロピレンエーテル
)および/またはポリ(エチレンエーテル)であることを特徴とする請求項21
に記載の組成物。 - 【請求項28】 前記第2のポリマーが単一末端アミン基を有するポリ(1
,2−プロピレンエーテル)および/またはポリ(エチレンエーテル)であるこ
とを特徴とする請求項25に記載の組成物。 - 【請求項29】 少なくとも10モルパーセントの前記ポリ(1,2−プロ
ピレンエーテル)および/またはポリ(エチレンエーテル)が前記第1のポリマ
ーにグラフトされていることを特徴とする請求項28に記載の組成物。 - 【請求項30】 前記ポリ(1,2−プロピレンエーテル)および/または
ポリ(エチレンエーテル)の数平均分子量が約300〜約2000であることを
特徴とする請求項28に記載の組成物。 - 【請求項31】 前記ポリ(1,2−プロピレンエーテル)および/または
ポリ(エチレンエーテル)の数平均分子量が約500までであり、約35〜75
重量パーセントの前記ポリ(エチレンエーテル)が前記第1のポリマーにグラフ
トされていることを特徴とする請求項28に記載の組成物。 - 【請求項32】 前記ポリ(1,2−プロピレンエーテル)および/または
ポリ(エチレンエーテル)が前記第1のポリマーの約2〜約20重量パーセント
であることを特徴とする請求項23、25、27、28、30または31に記載
の組成物。 - 【請求項33】 前記第2のポリマーが1個以上のポリ(エチレンエーテル
)ブロックと1個以上のポリ(1,2−プロピレンエーテル)ブロックとを含有
するブロックコポリマーであることを特徴とする請求項21に記載の組成物。 - 【請求項34】 前記ブロックコポリマーがアミン末端であることを特徴と
する請求項33に記載の組成物。
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