JP2004346154A - Nonaromatic hydrocarbon resin and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定のモノマー組成を有し、特にホットメルト等の特性改良に優れた効果を有する、流動性と軟化点とのバランスに優れた非芳香族系炭化水素樹脂およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
芳香族系化合物を実質的に含まない非芳香族系炭化水素樹脂は、耐環境汚染性に優れた各種材料の調整剤として、例えばホットメルト、印刷インキ、制振材、ゴム組成物、トラクションドライブ用流体、樹脂製化粧シート等の調整剤として有用なものである。
【0003】
近年の高機能化ホットメルトは、例えば、高温液体を容器に充填し、さらにこれらをまとめて段ボール箱等に梱包するなどの包装作業においては、内容物の熱が包装箱に伝熱することに対応する必要がある。一般に固化により接着力が発現するホットメルト接着剤においては高温の環境下では、接着力が低下し易い。したがって、内容物が充分冷却され包装箱が充分低い温度になるまで放置せざるを得ないため、放置時間分だけ包装の生産速度が低下することになる。それ故、各種基材、特に段ボール紙等の紙基材における耐熱接着性の向上が望まれる。ホットメルト接着性の耐熱性の向上には一般には樹脂の分子量の増大が有効と考えられるが、分子量の増大は加工性、接着特性の低下を招きやすい。
【0004】
ホットメルトの耐熱性向上の目的からは、炭化水素樹脂の軟化点は高い方が良い。炭化水素樹脂の軟化点を向上させるには重合度を高くし分子量を増大させることが行われる。しかし、非芳香族系炭化水素樹脂の原料として広く使用されているジシクロペンタジエン、シクロペンタジエン等の環状ジエンおよび鎖状C5ジエン等の原料を用いて重合度を上げると、炭化水素樹脂の製造時にゲルが発生しやすくなり、このゲルはホットメルト等の製品中に異物として不利な作用をする。一方、ホットメルト等の製品の加熱流動性を向上させる目的では、重合度の低い、低分子量の炭化水素樹脂を選択することになるが、軟化点が低くなり、この炭化水素樹脂を配合した製品の耐熱性が低下する。このような相反関係にもかかわらず、近年のホットメルト高機能化における高流動性と高耐熱性の要求が強くなっている。
本発明者は、分子量増大によって高軟化点にしても、同時に質量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)(以下、「分子量分布」という。)を増大させれば炭化水素樹脂の流動性を向上させることが可能であると考えた。しかし、重合に際してゲルを発生させることなく高分子量化をすることおよび同時に分子量分布を広くすることがこれまで達成されていなかった。
【0005】
分解ナフサから得られた沸点20〜100℃留分は、主として炭素数5の炭化水素からなり、イソプレン,1,3−ペンタジエン,1,4−ペンタジエン等の鎖状ジオレフィン系化合物、シクロペンタジエン等の環状共役ジオレフィン系化合物およびそのディ−ルス・アルダ−付加物、メチルブテン、ペンテンの鎖状オレフィン系化合物、および、シクロペンテン等の環状オレフィン系化合物を含有している(以下、この留分を「C5留分」ということがある。)。このC5留分は、近年の非芳香族化材料の要請に合致するものとして注目されている。
【0006】
C5留分をフリーデル・クラフツ反応型触媒の存在下に重合して炭化水素樹脂を得ることは公知である。シクロペンタジエン系化合物が存在すると、高軟化点の炭化水素樹脂が得られるが、一方ではシクロペンタジエン系化合物の高重合反応性によるゲル(不溶化物)の生成等の欠点がある。このようなシクロペンタジエン類の悪影響を避けるためには、シクロペンタジエン系化合物を除去した後に重合反応を行うことに関する開示はあるが(特許文献1参照)、その具体的な技術内容と効果は不明である。
【0007】
また、特許文献1にはシクロペンタジエン(CPD)、ジシクロペンタジエン(DCPD)等を除去したC5留分の重合に際して、該留分の重合反応により炭化水素樹脂を得た後の未反応留分を使用する方法が提案されているものの、流動性と高軟化点とのバランスに優れた非芳香族系炭化水素樹脂は得られていない。
すなわち、質量平均分子量が4890のものであっても、その軟化点は106℃と低く、近年の高機能化ホットメルトの特性調整剤としての適応性に劣る。
【0008】
シクロペンタジエン系化合物を除去したC5留分に共重合可能な特定の化合物を添加してから反応を行い、得られる炭化水素樹脂の特性を調整する試みも行われている。しかし、非芳香族系原料の特性を保ったまま、高流動性と軟化点のバランスに優れた炭化水素樹脂の製造に関しては不十分である。
【0009】
特開昭49−30489号公報(特許文献2)には、沸点範囲−20〜+100℃の鎖状または環状のエチレン性不飽和炭素水素を含む留分に、当該留分中の共役ジエンに対して炭素6以上の不飽和脂環式炭化水素化合物を0.1〜5質量比の割合で添加する試みが開示されているが、その実施例においては、色相と接着力に改良が見られるものの、それらの軟化点は83〜90℃の範囲であり、ホットメルト等の調整剤として使用するには低すぎる。
【0010】
さらに特公昭63−2966号公報(特許文献3)には、C5のオレフィン及びジオレフィン、C6のオレフィン及びジオレフィンまたはC5及びC6のオレフィン及びジオレフィンの混合物と、非芳香族環状化合物であるビニルノルボルネンまたはテトラヒドロインデンを添加する試み、さらには、後者にシクロペンタジエン(CDP)またはシクロペンタジエンとC5共役ジエンとのコトリマーをも含有させる試みが行われている。特許文献3の実施例中の最も高い軟化点は138℃(表3)であるが、その場合の添加物は高価なビニルノルボルネンであることが問題である。なお、その分子量は数平均分子量で2565であるから、分子量分布等に特段の特徴がない限り、流動性と軟化点のバランスは、従来の非芳香族系炭化水素樹脂と同程度と考えられる。
【0011】
また、同特許文献中の表7記載の軟化点は118℃程度であり、かつその場合の添加物はシクロペンタジエンとC5共役ジエンとのコポリマーであり、これは入手が容易ではない。なお、その分子量は数平均分子量で1915であるから、通常の炭化水素樹脂の「分子量分布」が3前後であることを考慮すると、その質量平均分子量は約6000と推測され、流動性と軟化点のバランスに劣るものである。
【0012】
特公平7−178008号公報(特許文献4)では、シクロペンタジエン類を含まない沸点−20〜+100℃のC5蒸留物(B)とスチレンおよび(または)炭素数が9のスチレン誘導体20質量%以上を含む沸点100〜200℃の石油蒸留物(A)のいずれかを完全に重合させた後に、(A)(B)のいずれか一方を添加して重合を継続させてホットメルト配合剤を得る方法が開示されているが、スチレン等の芳香族系化合物を必須かつ主要な重合成分として使用するものであり、非芳香族系炭化水素樹脂とは異なるものである。
【0013】
【特許文献1】
特開平5−140238号公報(段落0003および実施例の記載等)
【特許文献2】
特開昭49−30489号公報(実施例の記載等)
【特許文献3】
特公昭63−2966号公報
【特許文献4】
特公平7−178008号公報
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、芳香族系化合物を実質的に含まない非芳香族系炭化水素樹脂であってゲル分を含まず、広い分子量分布と高軟化点とを併せ持つ炭化水素樹脂および安価で入手容易な原料を使用する該炭化水素樹脂の製造法を提供することを目的とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1は、
(a)ビニルシクロヘキセンまたはテトラヒドロインデンの少なくとも1種;
(b)シクロペンタジエン、メチルシクロペンタジエンおよびこれらのディールス・アルダー反応による2量体から選ばれる少なくとも1種;および
(c)石油類の熱分解により得られる沸点20〜100℃の範囲にある分解油留分から(b)成分を除く工程を経た留分を、
(a)と(b)を3.0≦(a)の質量部/(b)の質量部≦8.0の比率で合わせて10〜40質量部および(c)90〜60質量部((a)、(b)、(c)あわせて100質量部)の割合で含有する混合物をフリーデル・クラフツ触媒の存在下に共重合させて得られる炭化水素樹脂に関するものである。
【0016】
本発明の第2は、本発明の第1の炭化水素樹脂の質量平均分子量/数平均分子量が4以上であることを特徴とする炭化水素樹脂に関するものである。
【0017】
本発明の第3は、
(a)ビニルシクロヘキセンまたはテトラヒドロインデンの少なくとも1種;
(b)シクロペンタジエン、メチルシクロペンタジエンおよびこれらのディールス・アルダー反応による2量体から選ばれる少なくとも1種;および
(c)石油類の熱分解により得られる沸点20〜100℃の範囲にある分解油留分から(b)成分を除く工程を経た留分を、
(a)と(b)を3.0≦(a)の質量部/(b)の質量部≦8.0の比率で合わせて10〜40質量部および(c)90〜60質量部((a)、(b)、(c)あわせて100質量部)の割合で含有する混合物をフリーデル・クラフツ触媒の存在下に共重合させることを特徴とする炭化水素樹脂の製造方法に関するものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに具体的に説明する。
(a)成分として使用するのは、炭素数8の脂環状ジオレフィンである4−ビニルシクロへキセン(以下「ビニルシクロへキセン」という。)および/または炭素数9の脂環状ジオレフィンであるテトラヒドロインデン(ビシクロ[4.3.0]3,7−ノナジエン、以下「テトラヒドインデン」という。)である。これらは、いずれもシクロペンタジエンおよびブタジエンからエチリデンノルボルネンを製造する際の副生成物として工業規模で得られるので安価な原料である。
【0019】
また、化学構造の観点からは、(a)成分のテトラヒドロインデンと同じ炭素数9の脂環状ジオレフィンであってもノルボルネン環構造(例えば、エチリデンノルボルネン)を有するものを使用した場合はゲルが生成することがある。これは、ノルボルネン構造を有する化合物が(a)成分に比べて反応性が高いためと思われる。また、脂環状ジオレフィンであっても炭素数が7より小さいとゲルが発生しやすくなる。これは立体障害の低下のため反応性が高くなるためと推測する。一方、炭素数が10より大きい脂環状ジオレフィンの場合は反対に反応性が低くなり高軟化点の炭化水素樹脂が得られない。
【0020】
(b)成分はシクロペンタジエンおよびメチルシクロペンタジエンならびにこれらのディールス・アルダー反応による2量体である。2量体としては、ジシクロペンタジエン、ジメチルジシクロペンタジエンのような同一物の2量体のほかに共2量体も含む。
【0021】
(c)成分における、石油類の熱分解により得られる沸点20〜100℃の範囲にある分解油留分とは、少なくとも一つの炭素・炭素二重結合を有する非芳香族炭化水素を必須成分として含むものであり、具体的成分としてイソプレン,1,3−ペンタジエン,1,4−ペンタジエン等の鎖状ジオレフィン系化合物、シクロペンタジエン等の環状共役ジオレフィン系化合物およびそのディ−ルス・アルダ−付加物、メチルブテン、ペンテンの鎖状オレフィン系化合物およびシクロペンテン等の環状オレフィン系化合物が含有されている。本発明において(c)成分として使用するのは、上記留分から上記(b)成分に該当する成分を実質的に、除去したものであるが、本発明の効果を損なわない範囲で、より具体的には3質量%以下まで含むこともかまわない。(b)成分を除去する方法としては、特に制限は無く、抽出法等の公知の方法ならばいずれの方法の使用することができる。
【0022】
(c)成分は、通常20〜30質量%のイソプレン、ピペリレン等の鎖状ジオレフィン類を含むが、当該化合物の質量%が当該範囲であれば、本発明の効果を損なうことはない。一方、芳香族炭化水素としてはベンゼンのみを含むことがあるものの、その含有量は2質量%以下であり、通常は1質量%以下である。
【0023】
本発明においては、(a)、(b)、(c)各成分間の配合比が重要である。
本発明は、シクロペンタジエン類を含有する分解油留分をそのまま重合すると、ゲル(不溶化物)を生成する可能性があるという従来の技術常識に反して、シクロペンタジエン系化合物である(b)成分を積極的に使用し、(a)成分および(c)成分と共存させることにより、高軟化点を有しながら、ゲル分を含まず、かつ、広い分子量分布を有する炭化水素樹脂が得られる。
【0024】
本発明者らは、(a)成分の化合物が、(b)成分の化合物との関係において、化学構造の類似性と親和性を有しながら反応性においてより温和である点がゲル生成抑制に有効に作用していると想定している。
まず、この両者間の関係を最も効果的に発揮するためには、3.0≦(a)の質量部/(b)の質量部≦8.0、とすることが必要である。3.0より小さいとゲルが生成し、8.0より大きいと(b)成分化合物の重合反応の特性が弱まり、高軟化点を有する炭化水素樹脂を得ることが困難となる。
同じ分子量や軟化点であっても、分子量分布(Mw/Mn)が広い方が流動性に優れている。本発明によって、特定の重合原料を特定の割合で使用することによって数平均分子量が大きくても、分子量部分布が4以上のものが得られるのである。
【0025】
また、(a)成分と(b)成分との合計質量部と、(c)成分の質量部の割合も重要であり、(a)と(b)とを合計10〜40質量部、(c)を60〜90質量部として、(a)、(b)、(c)あわせて100質量部とする。(a)と(b)との合計が10質量部に不足する場合には高軟化点が得られず、40質量部をこえる場合には、ゲルが生成することがある。
【0026】
重合は回分式、連続式いずれの方法・装置でも行うことが出来る。重合装置への原料(a)(b)(c)の供給順序について特に制限はないが、重合開始前に混合するのが好ましい。反応溶剤は適宜必要に応じて使用することができる。反応後、未反応成分および溶剤を蒸留または抽出等により除去・回収して製品炭化水素樹脂を得る。
【0027】
重合触媒として使用されるフリ−デルクラフト型触媒としては、ハロゲン化アルミニウム,ハロゲン化ホウ素等を挙げることができ、これらの1種又は2種以上を用いることもできるが、好ましくは塩化アルミニウム、3フッ化ホウ素、および、これらと、アルコール、エーテルをリガメントとして使用する錯体構造体である。これらは通常5〜200メッシュサイズの粒子として使用されるが、これに限定されることなく、より大きな粒子もしくは小さな粒子としても使用することができる。なお、本発明はこの方法に限定するものではなく、必要に応じてフッ化ホウ素の錯体(液体)、塩化アルミニウムとアルコール等との錯体(懸濁液)を選択してもよい。
【0028】
触媒の使用量については、(a)、(b)、(c)成分の合計100質量部に対して好ましくは0.1〜10.0質量部、さらに好ましくは0.5〜5.0質量部の割合で使用される。使用量が0.1質量部未満であると得られる炭化水素樹脂の収率が低いものとなったり、一方、10.0質量部を越えると生成する樹脂の色相が悪化したりする場合がある。
【0029】
反応温度は、好ましくは20〜150℃、さらに好ましくは40〜100℃である。反応時間は、反応溶剤や反応温度などにも依存するが、好ましくは5分〜10時間、さらに好ましくは30分〜5時間である。反応生成物は、蒸留、抽出などにより精製して回収する。
【0030】
なお、本発明においては、本発明の目的と効果を妨げない範囲において、(a)(b)(c)以外に他の非芳香族系オレフィン系化合物、3質量%以下の芳香族系オレフィン系化合物を加えてもよい。また、本発明で得られる炭化水素樹脂中に残存する炭素・炭素不飽和結合、あるいは、その他、微量で存在する、各種不飽和構造を有する化合物成分等の存在が好ましくない用途に用いる場合は、水素添加を行って使用することができる。
【0031】
【実施例】
次に本発明を実施例によって具体的に説明する。なお、実施例および比較例における試験方法は下記のとおりである。
【0032】
(試験方法)
(1)質量平均分子量および数平均分子量
GPCにより石油樹脂の質量平均分子量および数平均分子量を測定する。カラムおよび分析条件は下記のとおりである。
(2)軟化点 JIS K−2543により測定した。
【0033】
(実施例)
重合可能成分(a)(b)(c)として以下の物を用いた。
(a)成分:テトラヒドロインデン(実施例1、2、3および比較例1、2)およびビニルシクロヘキセン(実施例4、5)
(b)成分:ジシクロペンタジエン(純度95質量%以上)
(c)成分:
常法により、蒸留により石油分解油の20〜100℃留分からCPD系化合物を分離した。CPD系化合物除去後の組成は以下のとおりであった。
なお、蒸留により得られる石油分解油の20〜100℃留分の平均的な組成を( )内に示す。
本実施例においては、上記他の化合物を分離せずに溶剤として使用した。
【0034】
[重合反応]
1000mlのオートクレーブに、(a)(b)(c)成分合計300gおよびベンゼン50gを投入し、触媒として三塩化アルミニウムを加えて攪拌しつつ3時間重合した。表1に、実施例、参考例および比較例における、各成分の配合割合(質量部)、(a)(b)(c)成分合計100質量部に対する触媒の使用量(質量部)、重合温度を示す。
【0035】
得られた炭化水素樹脂の性状を表1に示す。表から、実施例1〜5の軟化点は比較例2および参考例1よりも高く、その一方で流動性については数および重量分子量データ、分子量分布(Mw/Mn)が4以上であることから、流動性が優れていることがわかる。また、比較例1および参考例2においてゲルの生成が認められた。これは、比較例1においては、ジエン系化合物の(a)成分と(b)成分との質量比の値が本発明の範囲外となったためで、参考例2においては、本発明に係る(a)成分に替えて、ジオレフィン成分として、エチリデンノルボルネンを使用したためである。
【0036】
【表1】
【0037】
【発明の効果】
本発明による炭化水素樹脂は、従来技術に比べ広い分子量分布(優れた流動性)および高軟化点を有し、これらのバランスに優れるものである。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-aromatic hydrocarbon resin having a specific monomer composition, particularly having an excellent effect of improving properties such as hot melt, and having an excellent balance between fluidity and softening point, and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
Non-aromatic hydrocarbon resins containing substantially no aromatic compounds are used as modifiers for various materials having excellent environmental pollution resistance, such as hot melts, printing inks, vibration damping materials, rubber compositions, and traction drives. It is useful as a regulator for fluids and resin decorative sheets.
[0003]
In recent years, highly functionalized hot melts, for example, in a packaging operation such as filling a container with a high-temperature liquid and further packing these in a cardboard box or the like, the heat of the contents is transferred to the packaging box. Need to respond. Generally, in a hot-melt adhesive which exhibits an adhesive force due to solidification, the adhesive force is likely to be reduced in a high-temperature environment. Therefore, since the contents must be left until the contents are sufficiently cooled and the temperature of the packaging box becomes sufficiently low, the production speed of the packaging is reduced by the amount of time for which the packaging is left. Therefore, it is desired to improve the heat resistance of various substrates, especially paper substrates such as corrugated paper. In general, an increase in the molecular weight of the resin is considered to be effective in improving the heat resistance of hot melt adhesiveness. However, an increase in the molecular weight tends to cause a decrease in processability and adhesive properties.
[0004]
For the purpose of improving the heat resistance of the hot melt, the higher the softening point of the hydrocarbon resin, the better. In order to improve the softening point of the hydrocarbon resin, the degree of polymerization is increased to increase the molecular weight. However, when the degree of polymerization is increased by using a cyclic diene such as dicyclopentadiene and cyclopentadiene and a chain C5 diene and the like which are widely used as a raw material of the non-aromatic hydrocarbon resin, the production of the hydrocarbon resin becomes difficult. A gel is likely to be generated, and this gel has an adverse effect as a foreign substance in products such as hot melt. On the other hand, for the purpose of improving the heat fluidity of products such as hot melts, a low polymerization degree, low molecular weight hydrocarbon resin will be selected, but the softening point will be low, and products containing this hydrocarbon resin will be selected. Has a reduced heat resistance. Despite such a reciprocal relationship, demands for high fluidity and high heat resistance in recent hot-melt functionalization have increased.
The inventor of the present invention, even if the softening point is increased by increasing the molecular weight, simultaneously increases the mass average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn) (hereinafter, referred to as “molecular weight distribution”), and thereby the fluidity of the hydrocarbon resin. Thought that it is possible to improve. However, it has not been achieved to increase the molecular weight without generating a gel during polymerization and to broaden the molecular weight distribution at the same time.
[0005]
The fraction having a boiling point of 20 to 100 ° C. obtained from the cracked naphtha mainly consists of hydrocarbons having 5 carbon atoms, such as chain diolefin compounds such as isoprene, 1,3-pentadiene and 1,4-pentadiene, and cyclopentadiene. Cyclic conjugated diolefinic compounds and their Diels-Alder adducts, methylbutene, pentene chain olefinic compounds, and cyclic olefinic compounds such as cyclopentene (hereinafter, this fraction is referred to as " C5 fraction "). This C5 cut has attracted attention as meeting the recent demand for non-aromatized materials.
[0006]
It is known to polymerize a C5 cut in the presence of a Friedel-Crafts reaction type catalyst to obtain a hydrocarbon resin. The presence of the cyclopentadiene-based compound provides a hydrocarbon resin having a high softening point, but has the disadvantage of producing a gel (insoluble material) due to the high polymerization reactivity of the cyclopentadiene-based compound. In order to avoid such adverse effects of cyclopentadiene, there is a disclosure of performing a polymerization reaction after removing a cyclopentadiene-based compound (see Patent Document 1), but the specific technical contents and effects are unknown. is there.
[0007]
In addition, Patent Document 1 discloses that in polymerization of a C5 fraction from which cyclopentadiene (CPD), dicyclopentadiene (DCPD) and the like have been removed, an unreacted fraction obtained after a hydrocarbon resin is obtained by a polymerization reaction of the fraction. Although a method to be used has been proposed, a non-aromatic hydrocarbon resin having an excellent balance between fluidity and high softening point has not been obtained.
That is, even if the weight average molecular weight is 4890, its softening point is as low as 106 ° C., and it is inferior in adaptability as a property modifier of a highly functionalized hot melt in recent years.
[0008]
Attempts have also been made to adjust the properties of the hydrocarbon resin obtained by adding a specific copolymerizable compound to the C5 fraction from which the cyclopentadiene-based compound has been removed and then conducting the reaction. However, it is insufficient to produce a hydrocarbon resin excellent in balance between high fluidity and softening point while maintaining the characteristics of the non-aromatic raw material.
[0009]
JP-A-49-30489 (Patent Document 2) discloses that a fraction containing a chain or cyclic ethylenically unsaturated hydrocarbon having a boiling point range of -20 to + 100 ° C is added to a conjugated diene in the fraction. Attempts have been made to add unsaturated alicyclic hydrocarbon compounds having 6 or more carbon atoms at a ratio of 0.1 to 5 mass ratio, but in the examples, although the hue and the adhesion are improved, And their softening points are in the range of 83 to 90 ° C., which are too low to be used as modifiers for hot melts and the like.
[0010]
Further, Japanese Patent Publication No. 63-2966 (Patent Document 3) discloses a C5 olefin and a diolefin, a C6 olefin and a diolefin or a mixture of a C5 and C6 olefin and a diolefin, and a vinyl which is a non-aromatic cyclic compound. Attempts have been made to add norbornene or tetrahydroindene, and also to include the latter with cyclopentadiene (CDP) or a cotrimer of cyclopentadiene and a C5 conjugated diene. The highest softening point in the examples of Patent Document 3 is 138 ° C. (Table 3), but the problem is that the additive in that case is expensive vinyl norbornene. Since the molecular weight is 2565 in number average molecular weight, the balance between fluidity and softening point is considered to be about the same as that of a conventional non-aromatic hydrocarbon resin unless there is a special feature in the molecular weight distribution or the like.
[0011]
Further, the softening point described in Table 7 in this patent document is about 118 ° C., and the additive in that case is a copolymer of cyclopentadiene and C5 conjugated diene, which is not easily available. Since its molecular weight is 1915 in number average molecular weight, considering that the “molecular weight distribution” of a normal hydrocarbon resin is around 3, its mass average molecular weight is estimated to be about 6000, and its fluidity and softening point Is inferior in balance.
[0012]
In Japanese Patent Publication No. 7-178008 (Patent Document 4), C5 distillate (B) having a boiling point of −20 to + 100 ° C., which does not contain cyclopentadiene, and styrene and / or a styrene derivative having 9 carbon atoms of 20% by mass or more. After completely polymerizing any of the petroleum distillates (A) having a boiling point of 100 to 200 ° C. containing any of (A) and (B), the polymerization is continued by adding one of (A) and (B) to obtain a hot melt compounding agent. Although a method is disclosed, an aromatic compound such as styrene is used as an essential and main polymerization component, which is different from a non-aromatic hydrocarbon resin.
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-5-140238 (paragraph 0003 and description of examples)
[Patent Document 2]
JP-A-49-30489 (Description of Examples, etc.)
[Patent Document 3]
JP-B-63-2966 [Patent Document 4]
Japanese Patent Publication No. 7-178008
[Problems to be solved by the invention]
The present invention relates to a non-aromatic hydrocarbon resin containing substantially no aromatic compound, containing no gel component, and having a wide molecular weight distribution and a high softening point. It is an object of the present invention to provide a method for producing the hydrocarbon resin using
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The first of the present invention is
(A) at least one of vinylcyclohexene or tetrahydroindene;
(B) at least one selected from cyclopentadiene, methylcyclopentadiene, and a dimer obtained by a Diels-Alder reaction thereof; and (c) a cracked oil having a boiling point in the range of 20 to 100 ° C obtained by pyrolysis of petroleum. The fraction passing through the step of removing the component (b) from the fraction is
(A) and (b) in a ratio of 3.0 parts by mass of (a) / parts by mass of (b) ≦ 8.0 and 10 to 40 parts by mass and (c) 90 to 60 parts by mass (( The present invention relates to a hydrocarbon resin obtained by copolymerizing a mixture containing (a), (b) and (c) in a proportion of 100 parts by mass in the presence of a Friedel-Crafts catalyst.
[0016]
A second aspect of the present invention relates to a hydrocarbon resin, wherein the first hydrocarbon resin of the present invention has a mass average molecular weight / number average molecular weight of 4 or more.
[0017]
A third aspect of the present invention is
(A) at least one of vinylcyclohexene or tetrahydroindene;
(B) at least one selected from cyclopentadiene, methylcyclopentadiene, and a dimer obtained by a Diels-Alder reaction thereof; and (c) a cracked oil having a boiling point in the range of 20 to 100 ° C obtained by pyrolysis of petroleum. The fraction passing through the step of removing the component (b) from the fraction is
(A) and (b) in a ratio of 3.0 parts by mass of (a) / parts by mass of (b) ≦ 8.0 and 10 to 40 parts by mass and (c) 90 to 60 parts by mass (( a) a mixture containing (a), (b), and (c) in a proportion of 100 parts by mass) in the presence of a Friedel-Crafts catalyst. .
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described more specifically.
As the component (a), 4-vinylcyclohexene (hereinafter referred to as "vinylcyclohexene"), which is an alicyclic diolefin having 8 carbon atoms, and / or tetrahydroindene, which is an alicyclic diolefin having 9 carbon atoms. (Bicyclo [4.3.0] 3,7-nonadiene, hereinafter referred to as "tetrahydroindene"). All of these are inexpensive raw materials because they can be obtained on an industrial scale as by-products when producing ethylidene norbornene from cyclopentadiene and butadiene.
[0019]
Further, from the viewpoint of the chemical structure, even if an alicyclic diolefin having 9 carbon atoms, which is the same as the component (a) tetrahydroindene, has a norbornene ring structure (for example, ethylidene norbornene), a gel is formed. Sometimes. This is presumably because the compound having a norbornene structure has higher reactivity than the component (a). Further, even in the case of an alicyclic diolefin, if the number of carbon atoms is smaller than 7, a gel is easily generated. This is presumed to be due to a high reactivity due to a reduction in steric hindrance. On the other hand, in the case of an alicyclic diolefin having more than 10 carbon atoms, on the other hand, the reactivity becomes low and a hydrocarbon resin having a high softening point cannot be obtained.
[0020]
The component (b) is cyclopentadiene, methylcyclopentadiene and a dimer obtained by a Diels-Alder reaction thereof. The dimer includes the same dimer such as dicyclopentadiene and dimethyldicyclopentadiene, as well as a co-dimer.
[0021]
In the component (c), the cracked oil fraction having a boiling point in the range of 20 to 100 ° C. obtained by the thermal cracking of petroleum refers to a non-aromatic hydrocarbon having at least one carbon-carbon double bond as an essential component. As specific components, chain diolefin compounds such as isoprene, 1,3-pentadiene, and 1,4-pentadiene; cyclic conjugated diolefin compounds such as cyclopentadiene; and Diels-Alder addition thereof. Olefinic compounds such as olefinic compounds, chain olefinic compounds such as methylbutene and pentene, and cyclopentenes. The component (c) used in the present invention is obtained by substantially removing the component corresponding to the component (b) from the above-mentioned fraction, but it is more specific as long as the effects of the present invention are not impaired. May contain up to 3% by mass or less. The method for removing the component (b) is not particularly limited, and any known method such as an extraction method can be used.
[0022]
The component (c) usually contains 20 to 30% by mass of a chain diolefin such as isoprene and piperylene, but the effect of the present invention is not impaired as long as the mass% of the compound falls within the above range. On the other hand, although the aromatic hydrocarbon may contain only benzene, its content is 2% by mass or less, usually 1% by mass or less.
[0023]
In the present invention, the mixing ratio among the components (a), (b) and (c) is important.
The present invention is a cyclopentadiene-based compound (b), which is contrary to the conventional technical knowledge that when a cracked oil fraction containing a cyclopentadiene is directly polymerized, a gel (insolubilized product) may be formed. By positively using and coexisting with the components (a) and (c), a hydrocarbon resin having a high softening point, containing no gel component, and having a wide molecular weight distribution can be obtained.
[0024]
The present inventors have pointed out that the fact that the compound of the component (a) has a milder reactivity in relation to the compound of the component (b) while having similarity and affinity in chemical structure is a factor in suppressing gel formation. It is assumed that it is working effectively.
First, in order to exhibit the relationship between the two most effectively, it is necessary that 3.0 ≦ (a) parts by mass / (b) parts by mass ≦ 8.0. If it is less than 3.0, a gel is formed, and if it is more than 8.0, the characteristics of the polymerization reaction of the component (b) compound are weakened, and it is difficult to obtain a hydrocarbon resin having a high softening point.
Even with the same molecular weight and softening point, the wider the molecular weight distribution (Mw / Mn), the better the fluidity. According to the present invention, by using a specific polymerization raw material at a specific ratio, even if the number average molecular weight is large, one having a molecular weight distribution of 4 or more can be obtained.
[0025]
Further, the ratio of the total parts by mass of the components (a) and (b) to the parts by mass of the component (c) is also important, and the total of (a) and (b) is 10 to 40 parts by mass, ) Is 60 to 90 parts by mass, and the total of (a), (b) and (c) is 100 parts by mass. If the total of (a) and (b) is less than 10 parts by mass, a high softening point cannot be obtained, and if it exceeds 40 parts by mass, a gel may be formed.
[0026]
The polymerization can be carried out by any of a batch system and a continuous system. The order of supplying the raw materials (a), (b) and (c) to the polymerization apparatus is not particularly limited, but it is preferable to mix them before the polymerization is started. The reaction solvent can be appropriately used as needed. After the reaction, unreacted components and solvent are removed and recovered by distillation or extraction to obtain a product hydrocarbon resin.
[0027]
Examples of the Friedel-Crafts catalyst used as the polymerization catalyst include aluminum halide, boron halide, and the like. One or more of these can be used. This is a complex structure using boron fluoride and an alcohol or ether as a ligament. These are usually used as particles having a mesh size of 5 to 200, but are not limited thereto, and may be used as larger particles or smaller particles. The present invention is not limited to this method, and a complex of boron fluoride (liquid) or a complex of aluminum chloride and alcohol (suspension) may be selected as necessary.
[0028]
The amount of the catalyst used is preferably 0.1 to 10.0 parts by mass, more preferably 0.5 to 5.0 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total of the components (a), (b) and (c). Used in parts proportions. If the amount used is less than 0.1 part by mass, the yield of the obtained hydrocarbon resin may be low, while if it exceeds 10.0 parts by mass, the hue of the resulting resin may be deteriorated. .
[0029]
The reaction temperature is preferably from 20 to 150C, more preferably from 40 to 100C. The reaction time depends on the reaction solvent and reaction temperature, but is preferably 5 minutes to 10 hours, more preferably 30 minutes to 5 hours. The reaction product is purified and recovered by distillation, extraction and the like.
[0030]
In the present invention, other non-aromatic olefin compounds besides (a), (b), and (c), and 3% by mass or less of aromatic olefin compounds, in addition to (a), (b), and (c) as long as the objects and effects of the present invention are not impaired. Compounds may be added. Further, carbon-carbon unsaturated bonds remaining in the hydrocarbon resin obtained in the present invention, or, in addition, when present in trace amounts, when used in applications where the presence of compound components having various unsaturated structures is not preferred, It can be used after hydrogenation.
[0031]
【Example】
Next, the present invention will be described specifically with reference to examples. In addition, the test method in an Example and a comparative example is as follows.
[0032]
(Test method)
(1) Mass average molecular weight and number average molecular weight The mass average molecular weight and the number average molecular weight of a petroleum resin are measured by GPC. The columns and analysis conditions are as follows.
(2) Softening point Measured according to JIS K-2543.
[0033]
(Example)
The following were used as the polymerizable components (a), (b) and (c).
Component (a): tetrahydroindene (Examples 1, 2, and 3 and Comparative Examples 1 and 2) and vinylcyclohexene (Examples 4 and 5)
Component (b): dicyclopentadiene (purity 95% by mass or more)
Component (c):
According to a conventional method, a CPD-based compound was separated from a petroleum cracked oil fraction at 20 to 100 ° C. by distillation. The composition after removing the CPD-based compound was as follows.
The average composition of the petroleum cracked oil obtained by distillation at a fraction of 20 to 100 ° C. is shown in parentheses.
In this example, the other compound was used as a solvent without separation.
[0034]
[Polymerization reaction]
A total of 300 g of the components (a), (b) and (c) and 50 g of benzene were put into a 1000 ml autoclave, aluminum trichloride was added as a catalyst, and polymerization was carried out for 3 hours with stirring. Table 1 shows the mixing ratio (parts by mass) of each component, the amount of the catalyst used (parts by mass) based on 100 parts by mass of the total of components (a), (b) and (c), and the polymerization temperature in Examples, Reference Examples and Comparative Examples Is shown.
[0035]
Table 1 shows the properties of the obtained hydrocarbon resin. From the table, the softening points of Examples 1 to 5 are higher than those of Comparative Example 2 and Reference Example 1, while the number and weight molecular weight data and the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the fluidity are 4 or more. It can be seen that the fluidity is excellent. In Comparative Example 1 and Reference Example 2, formation of a gel was observed. This is because the value of the mass ratio between the component (a) and the component (b) of the diene compound was out of the range of the present invention in Comparative Example 1, and in Reference Example 2 according to the present invention ( This is because ethylidene norbornene was used as the diolefin component instead of component a).
[0036]
[Table 1]
[0037]
【The invention's effect】
The hydrocarbon resin according to the present invention has a broad molecular weight distribution (excellent flowability) and a high softening point as compared with the prior art, and is excellent in balance between these.
Claims (3)
(b)シクロペンタジエン、メチルシクロペンタジエンおよびこれらのディールス・アルダー反応による2量体から選ばれる少なくとも1種;および
(c)石油類の熱分解により得られる沸点20〜100℃の範囲にある分解油留分から(b)成分を除く工程を経た留分を、
(a)と(b)を3.0≦(a)の質量部/(b)の質量部≦8.0の比率で合わせて10〜40質量部および(c)90〜60質量部((a)、(b)、(c)あわせて100質量部)の割合で含有する混合物をフリーデル・クラフツ触媒の存在下に共重合させて得られる炭化水素樹脂。(A) at least one of vinylcyclohexene or tetrahydroindene;
(B) at least one selected from cyclopentadiene, methylcyclopentadiene, and a dimer obtained by a Diels-Alder reaction thereof; and (c) a cracked oil having a boiling point in the range of 20 to 100 ° C obtained by pyrolysis of petroleum. The fraction passing through the step of removing the component (b) from the fraction is
(A) and (b) in a ratio of 3.0 parts by mass of (a) / parts by mass of (b) ≦ 8.0 and 10 to 40 parts by mass and (c) 90 to 60 parts by mass (( (a) A hydrocarbon resin obtained by copolymerizing a mixture containing (b) and (c) in a proportion of 100 parts by mass in the presence of a Friedel-Crafts catalyst.
(b)シクロペンタジエン、メチルシクロペンタジエンおよびこれらのディールス・アルダー反応による2量体から選ばれる少なくとも1種;および
(c)石油類の熱分解により得られる沸点20〜100℃の範囲にある分解油留分から(b)成分を除く工程を経た留分を、
(a)と(b)を3.0≦(a)の質量部/(b)の質量部≦8.0の比率で合わせて10〜40質量部および(c)90〜60質量部((a)、(b)、(c)あわせて100質量部)の割合で含有する混合物をフリーデル・クラフツ触媒の存在下に共重合させることを特徴とする炭化水素樹脂の製造方法。(A) at least one of vinylcyclohexene or tetrahydroindene;
(B) at least one selected from cyclopentadiene, methylcyclopentadiene, and a dimer obtained by a Diels-Alder reaction thereof; and (c) a cracked oil having a boiling point in the range of 20 to 100 ° C obtained by pyrolysis of petroleum. The fraction passing through the step of removing the component (b) from the fraction is
(A) and (b) in a ratio of 3.0 parts by mass of (a) / parts by mass of (b) ≦ 8.0 and 10 to 40 parts by mass and (c) 90 to 60 parts by mass (( a) a mixture containing (a), (b) and (c) in a proportion of 100 parts by mass) in the presence of a Friedel-Crafts catalyst.
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