JP2008247970A - 熱可塑性エラストマー組成物及びその製造方法 - Google Patents

熱可塑性エラストマー組成物及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】成型品表面のべたつきが防止でき、圧縮永久歪みが良好な熱可塑性エラストマー組成物及びその製造方法を提供する。
【解決手段】配位重合触媒を用いて得られたポリオレフィンラテックス存在下、ビニルモノマーをラジカル重合して得られたポリオレフィン共重合体と、該共重合体とは異なるポリオレフィンを、溶融混練して得られる熱可塑性エラストマー組成物及びその製造方法。 ポリオレフィンはポリプロピレンであることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、配位重合触媒を用いてオレフィンモノマーを乳化重合またはミクロ懸濁重合させて製造されたポリオレフィンラテックスの存在下、ビニルモノマーをラジカル重合させて得られる、ポリオレフィン共重合体を汎用的なポリオレフィンに溶融混練することにより得られるポリオレフィン系の熱可塑性エラストマー組成物およびその製造方法に関するものである。
近年、加硫工程を必要とせずにゴム弾性を発現する軟質材料であって、熱可塑性樹脂と同様の各種成形加工に適用可能、及びリサイクル可能という特長を持つ熱可塑性エラストマーが、自動車部品、家電部品、電線被覆、医療用部品、履物、雑貨等の分野で多用されている。
熱可塑性エラストマーの中でも、オレフィン共重合体を代表するオレフィン系の熱可塑性エラストマーや芳香族ビニル化合物−共役ジエン化合物のブロック共重合体であるスチレン−ブタジエンブロック共重合体(SBS)やスチレン−イソプレンブロック共重合体(SIS) などのポリスチレン系熱可塑性エラストマーは、柔軟性に富み、常温で良好なゴム弾性を有し、かつ、これらより得られる熱可塑性エラストマー組成物は加工性に優れており、加硫ゴムの代替品として広く使用されている。
また、上記スチレン系熱可塑性エラストマー中のスチレンと共役ジエンのブロック共重合体の分子内二重結合を水素添加したエラストマー組成物は、耐熱老化性(熱安定性) および耐候性を向上させたエラストマーとして、さらに広く多用されている。
一方、ポリオレフィン系の熱可塑性エラストマーは、上記のポリスチレン系等の熱可塑性エラストマーのようにハードセグメントとソフトセグメントを重合して得られるものとは異なり、ハードセグメントとしてポリオレフィン樹脂(例えばポリプロピレン)とソフトセグメントとしてモノオレフィン共重合体とを溶融混練し、場合によっては、溶融混練時にソフトセグメントとハードセグメントを部分的に架橋させたもので、これまでエチレン・プロピレン系ゴム(EPR)、ポリプロピレン系ゴムを中心に検討がなされ、比較的安価で、柔軟性、耐熱変形性、対候性に優れるという特徴をいかして、自動車部品等で積極的に実用化されつつある。とりわけ部分的に架橋されたポリオレフィン系の熱可塑性エラストマーは、耐熱変形性、ゴム弾性等に優れている(例えば特許文献1参照)。
ポリオレフィン系の熱可塑性エラストマーを得るための製造法としては、通常、バンバリミキサー、ニーダー等を用い、モノオレフィン共重合体ゴム(例えばEPDM、EPM)とポリプロピレンとを機械的に溶融混練し、その際架橋剤(一般に有機過酸化物)を添加して部分的に架橋させる方法が一般的である。一般に架橋剤は、溶融しているポリプロピレンとモノオレフィン共重合体ゴムに直接添加されるが、架橋剤(有機過酸化物)とこれらの樹脂とは相溶性が悪く、架橋剤がブリードアウトしやすく、添加効率が悪いため品質の安定した製品を得るのは困難である。また、溶融混練時に過酸化物の分解温度の関係から180℃を超える温度にまで上げるため、過酸化物による樹脂、添加剤、及び充填剤の劣化も顕著に起こり、これが架橋の効果を打ち消して、耐油性、耐熱性の改良効果や、成形品の表面のべたつき、組成物の製造性や押出成形性、射出成形性、ブロー成形性等の加工性に問題のあるものになっている。
特開2006−36813
本発明の課題は、成型品表面のべたつきが防止でき、圧縮永久歪みが良好な熱可塑性エラストマー組成物及びその製造方法を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、 配位重合触媒を用いて得られたポリオレフィンラテックス存在下、ビニルモノマーをラジカル重合して得られたポリオレフィン共重合体と、該共重合体とは異なるポリオレフィンを、溶融混練して得られる熱可塑性エラストマー組成物(請求項1)。
ポリオレフィンがポリプロピレンであることを特徴とする請求項1記載の熱可塑性エラストマー組成物(請求項2)。
配位重合触媒が、下記一般式(1)〜(5)で示されるいずれか1種の後周期遷移金属錯体系の配位重合触媒である事を特徴とする請求項1または2記載の熱可塑性エラストマー組成物(請求項3)。
Figure 2008247970
(式中、Mはパラジウムまたはニッケルである。R1,R4は各々独立して、炭素数1〜4の炭化水素基である。R2,R3は各々独立して水素原子、またはメチル基である。R5はハロゲン原子、水素原子、または炭素数1〜20の有機基である。XはMに配位可能なヘテロ原子を持つ有機基であり、R5につながっていてもよい、またはXは存在しなくてもよい。L-は任意のアニオンである。)
Figure 2008247970
(式中、Mはパラジウムまたはニッケルである。R1,R4は各々独立して、炭素数1〜4の炭化水素基である。R5はハロゲン原子、水素原子、または炭素数1〜20の有機基である。XはMに配位可能なヘテロ原子を持つ有機基であり、R5につながっていてもよい、またはXは存在しなくてもよい。L-は任意のアニオンである。)
Figure 2008247970
(式中、Mはニッケル、パラジウムまたは白金である。Eは酸素または硫黄である。Xはリン、砒素またはアンチモンである。R6,R7,R8は各々独立して、水素または炭素数1〜20の炭化水素基である。Rf1はフッ素原子または炭素数1〜20のフッ素化炭化水素基である。Rは水素、炭素数1〜20の炭化水素基、ハロゲン原子、炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基、水酸基、炭素数1〜20の炭化水素基からなるエーテル基、炭素数1〜20の炭化水素基からなるエステル基、スルホン酸塩または炭素数1〜20の炭化水素基からなるスルホン酸エステル基である。)
Figure 2008247970
Figure 2008247970
(式中、Mはニッケル、パラジウムまたは白金である。Eは酸素または硫黄である。Xはリン、砒素またはアンチモンである。R6,R7,R8は各々独立して、水素または炭素数1〜20の炭化水素基である。Yはハロゲン原子である。mは1〜3である。)
ビニルモノマーが(メタ)アクリル系モノマーであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱可塑性エラストマー組成物(請求項4)。
ポリオレフィンとビニルポリマーがグラフトしている請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱可塑性エラストマー組成物(請求項5)。
ポリオレフィン共重合体25〜400重量部に対し、該共重合対とは異なるポリオレフィン100重量部を溶融混練して得られる請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱可塑性エラストマー組成物(請求項6)。
ポリオレフィン共重合体80〜400重量部に対し、該共重合体とは異なるポリオレフィン100重量部を溶融混練させる事により得られる請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱可塑性エラストマー組成物(請求項7)。
配位重合触媒を用いて得られたポリオレフィンラテックス存在下、ビニルモノマーをラジカル重合して得られたポリオレフィン共重合体と、該共重合体と異なるポリオレフィンを溶融混練して得られることを特徴とする請求項1〜7いずれか1項に記載の熱可塑性エラストマー組成物の製造方法(請求項8)である。
本発明のポリプロピレン系の熱可塑性エラストマーにおいては、これまでのポリオレフィン系の動的架橋型の熱可塑性エラストマーの製造方法のように、架橋剤(有機過酸化物)を添加して溶融混練しなくても、ポリオレフィン系の熱可塑性エラストマー様の性質を発現させることができる。架橋剤(有機過酸化物)を添加しないために、架橋剤による樹脂の劣化や、ブリードアウトした架橋剤による表面特性の劣化の問題も改良することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、配位重合触媒の存在下、オレフィンモノマーを重合して得られたポリオレフィンラテックス存在下、ビニルモノマーをラジカル重合させて製造したポリオレフィン共重合体と該共重合体とは異なるポリオレフィン、好ましくはポリプロピレンを溶融混練して得られる熱可塑性エラストマー組成物に関する。
(配位重合触媒)
ポリオレフィンラテックスを製造するための配位重合触媒としては、水および極性化合物の共存下でオレフィン重合活性を有する配位重合触媒であれば特に制限はなく、好ましい例としてケミカル・レビュー(Chemical Review),2000年,100巻,1169−1203頁、ケミカル・レビュー(Chemical Review),2003年,103巻,283−315頁、有機合成化学協会誌,2000年,58巻,293頁、アンゲバンテ・ケミー国際版(Angewandte Chemie International Edition),2002年,41巻,544−561頁、アンゲバンテ・ケミー国際版(Angewandte Chemie International Edition),2005年,44巻,429−432頁に記載されているものを挙げる事ができる。但し、これに限定されるものではない。合成が簡便であり高活性が得られるという点から、一般式(1)〜(5)で示される後周期遷移金属錯体系の配位重合触媒が好ましい。
Figure 2008247970
(式中、Mはパラジウムまたはニッケルである。R1,R4は各々独立して、炭素数1〜4の炭化水素基である。R2,R3は各々独立して水素原子、またはメチル基である。R5はハロゲン原子、水素原子、または炭素数1〜20の有機基である。XはMに配位可能なヘテロ原子を持つ有機基であり、R5につながっていてもよい、またはXは存在しなくてもよい。L-は任意のアニオンである。)
Figure 2008247970
(式中、Mはパラジウムまたはニッケルである。R1,R4は各々独立して、炭素数1〜4の炭化水素基である。R5はハロゲン原子、水素原子、または炭素数1〜20の有機基である。XはMに配位可能なヘテロ原子を持つ有機基であり、R5につながっていてもよい、またはXは存在しなくてもよい。L-は任意のアニオンである。)
Figure 2008247970
(式中、Mはニッケル、パラジウムまたは白金である。Eは酸素または硫黄である。Xはリン、砒素またはアンチモンである。R6,R7,R8は各々独立して、水素または炭素数1〜20の炭化水素基である。Rf1はフッ素原子または炭素数1〜20のフッ素化炭化水素基である。Rは水素、炭素数1〜20の炭化水素基、ハロゲン原子、炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基、水酸基、炭素数1〜20の炭化水素基からなるエーテル基、炭素数1〜20の炭化水素基からなるエステル基、スルホン酸塩または炭素数1〜20の炭化水素基からなるスルホン酸エステル基である。)
Figure 2008247970
Figure 2008247970
(式中、Mはニッケル、パラジウムまたは白金である。Eは酸素または硫黄である。Xはリン、砒素またはアンチモンである。R6,R7,R8は各々独立して、水素または炭素数1〜20の炭化水素基である。Yはハロゲン原子である。mは1〜3である。)
一般式(1)または(2)で示される後周期遷移金属錯体系の配位重合触媒は、Brookhart触媒として知られている。
水中で安定であることから特にMはパラジウムが好ましい。R1,R4で表される炭素数1〜4の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、t−ブチル基、n−ブチル基などが好ましく、さらに好ましくはメチル基、イソプロピル基が好ましい。
Xで表されるMに配位可能な分子としては、ジエチルエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、アセトアルデヒド、酢酸、酢酸エチル、水、エタノール、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、炭酸プロピレンなどの極性化合物を例示することができるが、なくてもよい。またR5がヘテロ原子、特にエステル結合等のカルボニル酸素を有する場合には、このカルボニル酸素がXとして配位してもよい。また、オレフィンとの重合時には、該オレフィンが配位する形になることが知られている。
また、L-で表される対アニオンは、α−ジイミン型の配位子と遷移金属とからなる触媒と助触媒の反応により、カチオン(M+)と共に生成するが、溶媒中で非配位性のイオンペアを形成できるものならばいずれでもよい。
両方のイミン窒素に芳香族基を有するα−ジイミン型の配位子、具体的には、ArN=C(R2)−C(R3)=NArで表される化合物は、合成が簡便で、活性が高いことから好ましい。R2、R3は炭化水素基であることが好ましく、特に、水素原子、メチル基、および一般式(2)で示されるアセナフテン骨格としたものが、合成が簡便で活性が高いことから好ましい。さらに、両方のイミン窒素に置換芳香族基を有するα−ジイミン型の配位子を用いることが、立体因子的に有効で、ポリマーの分子量が高くなる傾向にあることから好ましい。従って、Arは置換基を持つ芳香族基であることが好ましく、例えば、2,6−ジメチルフェニル、2,6−ジイソプロピルフェニルなどが挙げられる。
本発明の後周期遷移金属錯体から得られる活性種中の補助配位子(R5)としては、炭化水素基あるいはハロゲン基あるいは水素基が好ましい。後述する助触媒のカチオン(Q+)が、触媒の金属−ハロゲン結合あるいは金属−水素結合あるいは水素−炭素結合から、ハロゲン等を引き抜き、塩が生成する一方、触媒からは、活性種である、金属−炭素結合あるいは金属−ハロゲン結合あるいは金属−水素結合を保有するカチオン(M+)が発生し、助触媒のアニオン(L-)と非配位性のイオンペアを形成する必要があるためである。
5を具体的に例示すると、メチル基、クロロ基、ブロモ基あるいは水素基が挙げられ、特に、メチル基あるいはクロロ基が、合成が簡便であることから好ましい。なお、M+−ハロゲン結合へのオレフィンの挿入よりM+−炭素結合(あるいは水素結合)へのオレフィンの挿入の方がおこりやすいため、触媒の補助配位子として特に好ましいR5はメチル基である。
さらに、R5としてはMに配位可能なカルボニル酸素を持つエステル結合を有する有機基であってもよく、例えば、酪酸メチルから得られる基が挙げられる。
助触媒としては、Q+-で表現できる。Qとしては、Ag、Li、Na、K、Hが挙げられ、Agがハロゲンの引き抜き反応が完結しやすいことから好ましく、Na、Kが安価であることから好ましい。Lとしては、BF4、B(C654、B(C63(CF324、PF6、AsF6、SbF6、(RfSO22CH、(RfSO23C、(RfSO22N、RfSO3が挙げられる。特に、PF6、AsF6、SbF6、(RfSO22CH、(RfSO23C、(RfSO22N、RfSO3が、極性化合物に安定な傾向を示すという点から好ましく、さらに、PF6、AsF6、SbF6が、合成が簡便で工業的に入手容易であるという点から特に好ましい。
活性の高さからは、BF4、B(C654、B(C63(CF324が、特にB(C654、B(C63(CF324が好ましい。Rは複数のフッ素基を含有する炭化水素基である。これらフッ素は、アニオンを非配位的にするために必要で、その数は多いほど好ましい。Rの例示としては、CF3、C25、C49、C817、C65があるが、これらに限定されない。またいくつかを組み合わせてもよい。
一般式(3)、(4)または(5)で示される後周期遷移金属錯体系の配位重合触媒は、SHOP(Shell Higher Olefin Process)触媒として知られている。(3)の中でも下記一般式(6):
Figure 2008247970
(式中、Mはニッケル、パラジウムまたは白金である。Eは酸素または硫黄である。Xはリン、砒素またはアンチモンである。R6,R7,R8は各々独立して、水素または炭素数1〜20の炭化水素基である。Rf1,Rf2は各々独立してフッ素原子または炭素数1〜20のフッ素化炭化水素基である。)で表されるオレフィン重合用触媒が好ましい。特に、Rf1がフッ素化炭化水素基である場合、乳化系でも高いエチレン重合活性を示すことが報告されている(Angew.Chem.Int.Ed.2002年,41巻,544頁)。
f2を電子吸引性のフッ素原子または炭素数1〜20のフッ素化炭化水素基にすることでより高活性およびまたはより高分子量のポリオレフィンを得ることができる。(3)は、以下の反応により調製するのが好ましい。
Figure 2008247970
(反応式中、Mはニッケル、パラジウムまたは白金である。Eは酸素または硫黄である。Xはリン、砒素またはアンチモンである。R6,R7,R8は各々独立して、水素または炭素数1〜20の炭化水素基である。Rf1はフッ素原子または炭素数1〜20のフッ素化炭化水素基である。Rは水素、炭素数1〜20の炭化水素基、ハロゲン原子、炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基、水酸基、炭素数1〜20の炭化水素基からなるエーテル基、炭素数1〜20の炭化水素基からなるエステル基、スルホン酸塩または炭素数1〜20の炭化水素基からなるスルホン酸エステル基である。MLnはゼロ価のニッケル、パラジウムまたは白金化合物である。LはMに対して配位し、Mの価数をゼロ価に保持するものであれば特に制限はない。nは自然数である)。
これらの反応が進行しやすいことから、Mはゼロ価のニッケルであることが好ましい。Eは酸素であることが好ましい。Xはリンであることが好ましい。
f1、Rf2は各々独立して炭素数1〜20のフッ素化炭化水素基が好ましい。具体例としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、ペンタフルオロフェニル基、トリフルオロメチル基で置換されたフェニル基等が挙げられる。特に、Rf1はトリフルオロメチル基が好ましく、Rf2はペンタフルオロフェニル基が好ましい。
また、R6,R7,R8は各々独立して、炭素数1〜20の炭化水素基が、特に置換芳香族基が好ましい。置換芳香族基として最も好ましいのはフェニル基である。一般式(4)あるいは一般式(5)は、以下の化合物によりその場で調製される配位子を用いてその場の反応で調製するのが好ましい。
Figure 2008247970
Figure 2008247970
(反応式中、Mはニッケル、パラジウムまたは白金である。Eは酸素または硫黄である。Xはリン、砒素またはアンチモンである。R6,R7,R8は各々独立して、水素または炭素数1〜20の炭化水素基である。Yはハロゲン原子である。mは1〜3である。MLnはゼロ価のニッケル、パラジウムまたは白金化合物である。LはMに対して配位し、Mの価数をゼロ価に保持するものであれば特に制限はない。nは自然数である。)これらの反応が進行しやすいことから、Mはゼロ価のニッケルであることが好ましい。Eは酸素であることが好ましい。Xはリンであることが好ましい。
ゼロ価のニッケル化合物としては、例えば、ビス(シクロオクタジエン)ニッケル、ビス(シクロオクタテトラエン)ニッケル等が好ましく、ビス(シクロオクタジエン)ニッケルが特に好ましい。
これらビス(シクロオクタジエン)ニッケルは公知の方法に従って合成することもできるし、固体を取り出すことなく溶液のまま用いてもよい(例えば、実験化学講座第4版、371頁に準じて2価のニッケル化合物とシクロオクタジエン等とトリアルキルアルミニウムとから合成できる)。
また、Yは塩素またはフッ素、特にフッ素であることが好ましい。また、R6,R7,R8は各々独立して、炭素数1〜20の炭化水素基が、特に置換芳香族基が好ましい。置換芳香族基として最も好ましいのはフェニル基である。反応の促進のために、ホスフィン、ホスフィン酸化物、ケトン、エステル、エーテル、アルコール、ニトリル、アミン、ピリジン、オレフィン等を共存させるのが好ましい。特にオレフィンを共存させるのが好ましい。オレフィンには以下に説明するオレフィンモノマーを含む。
反応温度は0〜100℃、さらには15〜90℃が好ましい。反応時間に特に制限はないが、10分間〜24時間が好ましい。反応は不活性雰囲気下で行うのが好ましく、アルゴン、窒素等が挙げられる。場合により微量の酸素、水分が存在していてもよい。反応は、通常溶媒を使用して実施するのが好ましく、溶媒としては脂肪族または芳香族溶媒が好ましく、これらはハロゲン化されていてもよい。
例としては、トルエン、クロロベンゼン、ヘキサン、メチルシクロヘキサン、塩化メチレン、クロロホルム等が挙げられる。一般に溶媒中のMの濃度は、1〜20000μmol/L、さらには10〜10000μmol/Lの範囲が好ましい。
反応において、MLn/配位子のモル比は、反応収率を高めるため少なくともMLnを等量以上使用するのがよく、5/1〜1/1が好ましく、3/1〜2/1がより好ましい。本発明のオレフィン重合用触媒一般式(3)、(4)、(5)の具体例としては、ニッケルが入手性の点から優れており、特に下記一般式で示される化合物を好適に例示することができるが、これに限定されるものではない。
Figure 2008247970
Figure 2008247970
Figure 2008247970
(式中、Phはフェニル基、R’は炭素数1〜6の炭化水素基、nは1〜3を示す)。
(オレフィンモノマー)
本発明に用いるオレフィンモノマーは、配位重合可能な炭素−炭素二重結合を有するオレフィン化合物が用いられる。オレフィンモノマーの好ましい例としては炭素数2〜20のオレフィン、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ヘキサデセン、1−エイコセン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、ビニルシクロヘキサン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロオクテン、ノルボルネン、5−フェニル−2−ノルボルネン等が挙げられる。
炭素数10以下のα−オレフィンが重合活性の高さから好ましく、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテンなどが挙げられる。特にエチレンが高活性のため好ましい。これらのオレフィン系モノマーは、単独で使用してもよく、また2種以上使用してもよい。
また、1,3−ブタジエン、イソプレン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン、1,9−デカジエン、ノルボルナジエン等のジエンを少量併用してもよい。ジエンの使用量はオレフィンモノマー100重量部に対して好ましくは0〜20重量部である。ジエンの使用によりポリオレフィンの分子量、分岐度、架橋度などを調節することができる。
一般的にビニルモノマーの共存は重合活性を低下させることから好ましくない。オレフィンモノマーの使用量としては、制限はないが、分子量の大きい重合体を収率良く得られるという点から、オレフィンモノマー/触媒活性種がモル比で10〜109、さらには100〜107、とくには1000〜105とするのが好ましい。

(オレフィンモノマー重合)
本発明の、配位重合触媒を用いた、オレフィンモノマーの重合方法は、得られる重合体がラテックス(エマルジョン)で得られれば特に限定はないが、乳化重合法(ミニエマルジョン重合法を含む)あるいはミクロ懸濁重合法あるいはそれに近い系で行うことができる。例えば水中に配位重合触媒およびオレフィンモノマーを均一に分散させて反応させることが出来る。用いるオレフィンモノマーが反応温度において気体である場合は、低温で凝縮あるいは凝固させて液体もしくは固体として仕込んだ後に系を反応温度まで加熱しても良いし、圧力をかけて液体または気体として仕込んでも良い。
オレフィンモノマーおよび配位重合触媒は、反応容器内に一括して全量を仕込んでも一部を仕込んだ後に残りを連続的にまたは間欠的に追加しても良い。また、水および乳化剤と混合して、例えばホモジナイザーなどをかけて乳化液とした状態で仕込んでも良い。
乳化重合またはミクロ懸濁重合に用いる乳化剤は公知のものを使うことができ、アニオン性、カチオン性、ノニオン性のいずれの乳化剤も特に限定なく使うことができる。乳化能が良好であるという点から、アルキルベンゼンスルホン酸のアルカリ金属塩、アルキル硫酸のアルカリ金属塩、アルキルスルホコハク酸のアルカリ金属塩などのアニオン性乳化剤が好ましく、さらに好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキル硫酸ナトリウム、アルキルスルホコハク酸ナトリウムなどが好ましい。該乳化剤の使用量には特に限定がなく、適宜調整すればよいが、好ましくは使用する水に対して、1g/L〜50g/L、さらに好ましくは2g/L〜20g/Lである。
ミクロ懸濁重合に用いる分散剤は、公知のものを使うことができる。具体例としてはリン酸カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、澱粉末シリカ等の水難溶性無機化合物;ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、アルキルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース等のノニオン系高分子化合物;ポリアクリル酸およびその塩、ポリメタクリル酸およびその塩、メタクリル酸エステルとメタクリル酸およびその塩との共重合体等のアニオン系高分子化合物などがあげられる。
重合の際、オレフィンモノマーおよび配位重合触媒の溶解度を高め反応を促進するために有機溶媒を少量添加してもよい。その溶媒としては特に制限はないが、脂肪族または芳香族溶媒が好ましく、これらはハロゲン化されていてもよい。例としては、トルエン、クロロベンゼン、ヘキサン、メチルシクロヘキサン、塩化メチレン、クロロホルム等が挙げられる。
また、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチルエーテル、アセトン、エタノール、メタノール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル等の極性溶媒であってもよい。水溶性が比較的低く、かつ触媒が溶解しやすい溶媒であることが特に好ましく、このような特に好ましい例としてはトルエン、塩化メチレン、クロロホルムおよびブチルクロリド、クロロベンゼン等が挙げられる。
あらかじめ系全体を乳化させておくミニエマルジョン重合の場合にはエマルジョン(ラテックス)の安定化のためにペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカンなどの水溶性の低い脂肪族溶媒をコスタビライザーとして用いることが好ましい。ポリブテンなどの水溶性の低いオリゴマーを用いてもよい。これらの溶媒は単独で用いても良いし、複数を組み合わせて用いても良い。溶媒の合計使用量は、反応液全体の体積に対して好ましくは30容量%以下、さらに好ましくは15容量%以下である。これらの溶媒は、そのまま添加してもよいし、乳化させて添加しても良い。
本発明のポリオレフィンラテックスの製造は、通常−30〜200℃、好ましくは0〜100℃、特に好ましくは15〜90℃で行われる。重合時間は特に制限はないが、通常10分〜24時間、反応圧力は特に制限はないが、常圧〜10MPaである。温度および圧力は、反応開始から終了まで常時一定に保っても良いし、反応途中で連続的もしくは段階的に変化させても良い。
用いるオレフィンモノマーとしては、エチレン、プロピレンが好ましく、中でもエチレンが好ましい。
用いるオレフィンモノマーがエチレン、プロピレンなどの気体である場合は、重合反応によるモノマー消費に伴って徐々に圧力が低下しうるが、そのまま圧力を変化させて反応を行っても良く、モノマーを供給したり、加熱するなどにより常時一定の圧力を保って反応を行っても良い。本発明により得られるポリオレフィンラテックスは通常ラテックスとして得られる。ラテックスの粒径は使用した乳化剤、有機溶媒、水の量、乳化条件によって調整することができる。ラテックスの安定性等の点から好ましくは粒子径が20nm〜5000nm、さらに好ましくは50〜2000nmのものが得られる条件を選ぶのが好ましく、とくに好ましくは、100〜1500nmである。
本発明に用いられる乳化重合またはミクロ懸濁重合により製造されたポリオレフィンラテックスは、そのままビニルモノマーとの反応に用いても良いし、必要に応じて希釈、濃縮、熱処理、熟成処理などの操作を加えた後用いても良いし、乳化剤、凍結防止剤、安定剤、pH調整剤などの添加物を加えて成分を調整した後用いても良い。該ポリオレフィンラテックスは、固形分含量が1〜50重量%のラテックスとして用いることが好ましく、さらに好ましくは固形分含量が3〜30重量%のラテックスとして用いることが好ましい。固形分含量が多すぎるとラテックス粒子の凝集が起って反応が不均一になりやすく、固形分含量が少なすぎると反応液全体の量が増えるので釜効率が悪くなる。
(ビニルモノマー)
本発明で言うビニルモノマーとは、特に限定されないが、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸メチル等の、アクリル酸もしくはメタクリル酸のアルキルエステル、スチレン、α−メチルスチレンのようなビニル芳香族化合物、塩化ビニル、塩化ビニリデンのようなハロゲン化ビニル、アクリル酸アミドのような不飽和カルボン酸アミド、N−メチルアクリルアミドのような不飽和カルボン酸アミドのN−アルキル及び/又はN−アルキロール誘導体、酢酸ビニルのような飽和カルボン酸ビニルエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、シアン化ビニリデン、α−シアノエチルアクリレート、フマロニトリル、シアノスチレン等のビニルニトリルが挙げられる。
中でも(メタ)アクリル系モノマーが好ましい。さらにはアクリル酸ブチル、アクリル酸エチル、アクリル酸メトキシエチルは、低Tgのため低温特性、軟質性、ゴム弾性が向上するために好ましい。また、ニトリル基を有するモノマー(ビニルニトリル)やメタアクリルモノマー類は、その重合体が高いTgのために、共重合体のTgを調整するためのものとして使用でき、低Tgのアクリルモノマーと併用することによりアクリルモノマーの重合物特有のタック感を低減することができる。その使用量はビニルモノマー中、0.001〜40重量%、さらには0.01〜35重量%が好ましい。
また、ビニルモノマーを重合して得られる組成物にさらなるゴム弾性を持たせるために、任意の二官能性のビニルモノマーを使用できる。例えば、アリルメタクリレート、ジビニルベンゼン等を用いると、ビニルモノマーの重合時に架橋され、ゴム弾性が発現される。その使用量は、ビニルモノマー100重量部に対し、二官能性ビニルモノマーが好ましくは0.001〜10重量部、より好ましくは0.01〜5重量部、特に好ましくは0.05〜1重量部である。
ビニルモノマーは配位重合触媒を用いて得られたポリオレフィンラテックスが存在する反応系に添加して重合することが好ましい。この場合、反応触媒として水溶性の触媒を用いることが好ましく、予め反応系に加えておくあるいは、ビニルモノマーとは異なる経路で反応系に適宜追加する方法のいずれかにより用いることが好ましい。また、ビニルモノマーは場合によっては有機溶媒、反応触媒と混合した系で好ましくは乳濁化していない状態で配位重合触媒を用いて得られたポリオレフィンラテックスが存在する反応系に添加することが好ましい。添加する方法は連続あるいは間欠的に反応系に加えることができる。添加する方法は反応系に連続的あるいは間欠的に滴下することが好ましい。
官能基含有ビニルモノマーも用いることができる。具体的には、メタクリル酸アリル、エチレングリコールジシクロペンテニルエーテルメタクリレート等の分子内に複数の不飽和炭素結合を含有するモノマー、グリシジルメタクリレートのようなエポキシ基含有ビニルモノマー、2−ヒドロキシエチルメタクリレートのようなヒドロキシル基含有ビニルモノマー等も挙げられる。
ジエンモノマーも用いることができ、本願では簡単のためにジエンモノマーもビニルモノマーに含めるものである。ジエンモノマーは具体的には、ブタジエン、イソプレン、1,4−ペンタジエン、シクロオクタジエン等が挙げられる。これらジエンモノマーの中でもブタジエンやイソプレンは、低温特性や軟質性が向上するためにより好ましい。
ジエンモノマーの使用量は、オレフィン共重合体の発現させたい特徴に応じて適宜使用することができる。その使用量はビニルモノマー中、5〜100重量%、さらには10〜100重量%、特には20〜100重量%が好ましい。これら範囲を外れると低温特性や軟質性の改良効果が低減する。ビニルモノマーを使用すると、ゴム弾性だけでなく、高周波シール性、耐油性、耐オレイン酸性、低接触角、高表面張力、ぬれ性、接着性、塗装性、染色性等の極性に関わる物性が発現しうる。また、分子内に不飽和炭素結合を含有するモノマーを使用すると、オレフィン共重合体に架橋結合を導入し、ゴム弾性、剛性を発現させたり、耐溶剤性を付与したりすることができる。
オレフィン共重合体の発現させたい特徴に応じて、これらのビニルモノマーは単独で使用されても良いし、2種類以上併用されても良い。ポリオレフィンラテックスとビニルモノマーの使用割合は任意に設定しうるが、ビニルモノマー100重量部に対して、ポリオレフィンラテックスの固形分が好ましくは1〜100重量部、さらに好ましくは2〜50重量部になるように用いることが好ましい。
(ビニルモノマー共重合)
本発明のポリオレフィン共重合体は、ポリオレフィンラテックス存在下、ビニルモノマーを通常の乳化重合法(ミニエマルジョン重合法を含む)またはミクロ懸濁重合法によりラジカル共重合させて得られるラテックスから得ることができる。
乳化重合またはミクロ懸濁重合に際し、その重合方法は特に限定されないが、ポリオレフィンラテックスとビニルモノマーを混合した後、反応を開始する方法が好ましい。ビニルモノマーはそのまま混合しても良いし、ホモジナイザーなどにより乳化したものを混合しても良いが、オレフィンラテックスにビニルモノマーを吸収させやすいという点から、乳化したものを混合する方が好ましい。ビニルモノマーを乳化して混合すると、ポリエチレン粒子に均一にビニルモノマーが吸収されやすく、均一な粒子ができやすい。
また、オレフィンラテックスにビニルモノマーが十分に吸収されないと、ビニルモノマー由来の単独の粒子が生成しやすい。一方で、アクリロニトリル等のニトリル基含有モノマーを用いてポリオレフィンラテックス存在下で共重合させる場合、ビニルモノマーを乳化させずに、ビニルモノマーをそのままあるいは溶媒と混合して反応系に滴下等の方法により添加して穏やかに重合させる方が好ましい。
乳化重合またはミクロ懸濁重合に用いる水の量についてはとくに制限は無く、使用するビニルモノマーを乳化させるために必要な量であれば良く、通常ビニルモノマーに対して1〜20倍の重量を用いれば良い。使用する水の量が少なすぎると、疎水性であるビニルモノマーの割合が多すぎてエマルジョンがW/OからO/Wへ転相せず、水が連続層となりにくい。使用する水の量が多すぎると安定性に乏しくなる上、釜効率が低くなる。
乳化重合またはミクロ懸濁重合に用いる乳化剤は公知のものを使うことができ、アニオン性、カチオン性、ノニオン性のいずれの乳化剤も特に限定なく使うことができる。乳化能が良好であるという点から、アルキルベンゼンスルホン酸のアルカリ金属塩、アルキル硫酸のアルカリ金属塩、アルキルスルホコハク酸のアルカリ金属塩などのアニオン性乳化剤が好ましく、さらに好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキル硫酸ナトリウム、アルキルスルホコハク酸ナトリウムなどが好ましい。該乳化剤の使用量には特に限定がなく、適宜調整すればよいが、好ましくはビニルモノマー100重量部に対し10重量部以下である。多すぎると、得られるポリオレフィン共重合体を熱可塑性樹脂と配合した組成物に着色が生じることがある。
ポリオレフィン共重合体の平均粒子径は、使用した原料ポリオレフィンラテックスの粒径および反応させたビニルモノマーの量に応じた物が得られる。共重合後に得られるポリオレフィン共重合体をポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂と配合した時に良好な分散状態を示すという点から、平均粒子径は好ましくは20〜5000nm、さらに好ましくは50〜2000nm、特に好ましくは100〜1500nmの範囲内であることが望ましい。
ミクロ懸濁重合に用いる分散剤は、公知のものを使うことができる。具体例としてはリン酸カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、澱粉末シリカ等の水難溶性無機化合物;ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、アルキルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース等のノニオン系高分子化合物;ポリアクリル酸およびその塩、ポリメタクリル酸およびその塩、メタクリル酸エステルとメタクリル酸およびその塩との共重合体等のアニオン系高分子化合物などがあげられる。
乳化重合、ミクロ懸濁重合に用いる重合開始剤は特に限定なく公知のものを使うことができる。例えば過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩;各種有機過酸化物(例えば、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイドなどのアルキルハイドロパーオキサイド;ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイドなどの過酸化ジアシル;ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシラウレイトなどの過酸化ジアルキル);2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリルなどのアゾ化合物、などが挙げられる。これらのうち、有機化酸化物が水素引抜能を有し、ポリオレフィンとビニルポリマーのグラフト効率を高めるために好ましい。
懸濁重合に用いる重合開始剤は特に限定なく公知のものを使うことができる。例えばアゾビスイソブチロニトリル、アゾビスイソバレロニトリルなどのアゾ化合物および、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキサイド等の有機過酸化物があげられる。
また、これら開始剤は、熱分解的な方法の他に、重合開始剤並びに賦活剤(金属塩または金属錯体)、キレート剤、還元剤とからなるレドックス触媒として用いることもできる。重合開始剤は熱分解的な方法でもレドックス系触媒を用いる方法でも良い。熱分解的な方法は、還元剤や賦活剤などの添加物を加える必要がないので、金属イオン含量の少ない重合体を得るのに適している。レドックス系触媒を用いる方法は、低い反応温度でも高い反応率が得られ反応の制御が容易となる利点がある。
レドックス触媒を構成する還元剤としては例えばグルコース、デキストロース、スルホキシル酸ナトリウムホルムアルデヒド、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、アスコルビン酸、イソアスコルビン酸などが好ましく使用できる。安価で活性が高いという点から、このうちスルホキシル酸ナトリウムホルムアルデヒドが特に好ましい。
レドックス触媒を構成するキレート剤としてはエチレンジアミン四酢酸塩などのポリアミノカルボン酸塩、クエン酸などのオキシカルボン酸類、縮合リン酸塩など水溶性キレート化合物を形成するもの、およびジメチルグリオキシム、オキシン、ジチゾンなど
油溶性キレート化合物を形成するものが挙げられる。これらの中でエチレンジアミン四酢酸塩などのポリアミノカルボン酸塩およびクエン酸などのオキシカルボン酸類が好ましい。
レドックス触媒を構成する賦活剤としては例えば鉄、銅、マンガン、銀、白金、バナジウム、ニッケル、クロム、パラジウム、コバルトなどの金属塩または金属キレートを挙げる事ができ、好ましい例としては例えば硫酸第一鉄、硫酸銅、ヘキサシアノ鉄(III)カリウムなどが挙げられる。賦活剤とキレート剤は、別々の成分として用いても良く、予め反応させて金属錯体として用いても良い。
開始剤、賦活剤、キレート剤、還元剤の組み合わせに特に限定は無く、それぞれ任意に選べば良い。賦活剤/還元剤/キレート剤の組み合わせの好ましい例としては例えば硫酸第一鉄/グルコース/ピロリン酸ナトリウム、硫酸第一鉄/デキストロース/ピロリン酸ナトリウム、硫酸第一鉄/スルホキシル酸ナトリウムホルムアルデヒド/エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム、硫酸第一鉄/スルホキシル酸ナトリウムホルムアルデヒド/クエン酸、硫酸銅/スルホキシル酸ナトリウムホルムアルデヒド/クエン酸の組み合わせである。
とくに好ましい組み合わせとしては硫酸第一鉄/スルホキシル酸ナトリウムホルムアルデヒド/エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム、硫酸第一鉄/スルホキシル酸ナトリウムホルムアルデヒド/クエン酸などを挙げることができるが、これに限定されるものではない。開始剤の好ましい使用量はビニルモノマー100重量部に対して0.005〜20重量部、さらに好ましくは0.01〜10重量部である。少なすぎると重合速度が遅すぎて生産効率が低くなり、多すぎると重合熱の発生が多くなり反応の制御が困難になることがある。
乳化重合には必要に応じて連鎖移動剤を用いても良い。該連鎖移動剤は特に限定なく公知のものを使うことができる。具体例としてはt−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−ヘキシルメルカプタンなどが挙げられる。乳化重合時の反応温度に特に制限はないが、0〜120℃、好ましくは30〜95℃であるのが好ましい。
本発明で製造されるポリオレフィン共重合体は、ポリオレフィンとビニルポリマーからなる均一な粒子であっても良く、コアシェル2層構造などの多層構造粒子であっても良い。マトリクス樹脂相の中に他の樹脂相が分散したサラミ状の多相構造であっても良い。また、本発明で製造されるポリオレフィン共重合体は、ポリオレフィンとビニルポリマーがグラフトしていても良いし、していなくても良い。グラフトとしていると、ポリオレフィン共重合体と熱可塑性樹脂からなる組成物の耐衝撃性が向上する場合がある。
なお、前記のごとく得られるポリオレフィン共重合体あるいはそれを含むラテックスは、たとえば該ラテックスを噴霧乾燥したり、あるいは塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、ギ酸カルシウムなどの電解質により凝集させたり、このような析出のプロセスを経たのち洗浄・脱水(脱溶媒)・乾燥などの処理を経て、ポリオレフィン共重合体からなる粉末、樹脂塊あるいはゴム塊として回収することができる。
本発明のポリオレフィン共重合体の乾燥物を押出機またはバンバリーミキサーなどを用いてペレット状に加工する、または析出から脱水(脱溶媒)を経て得られた含水(含溶媒)状態の樹脂を、圧搾脱水機を経由させることによりペレット状に加工し回収することもできる。加水分解によりカルボン酸基にする加水分解の方法としては、塩基又は酸を用いて実施することができる。
塩基は、アルカリ又はアルカリ土類金属水酸化物、例えば水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム、アルカリ金属アルコラート、例えばナトリウムメチラート、アンモニア並びにアミン、例えばトリエチルアミンから選択することができる。酸は、硫酸、塩酸及びp−トルエンスルホン酸から選択することができる。また、カチオン又はアニオンタイプのイオン交換樹脂やイオン交換膜を用いることもできる。加水分解は、5〜100℃の範囲の温度において実施するのが一般的であり、15〜90℃の範囲の温度において実施するのが好ましい。
(樹脂組成物)
本発明の熱可塑性エラストマーは、ポリオレフィン共重合体を該共重合体とは異なるポリオレフィンに配合することにより得ることができる。ポリオレフィンとしては、一般に用いられているホモ、ランダム、アタクチック等、任意のポリオレフィンが使用できるが、中でもポリプロピレンが好ましい。
本発明の熱可塑性エラストマーにおいて、ポリオレフィン共重合体とポリオレフィンの配合割合は、成形品の物性がバランス良く得られるように適宜決定すればよいが、充分な物性を得るためにはポリオレフィン共重合体の量が20〜200重量部に対しポリオレフィンを計100重量部とする、好ましくはポリオレフィン共重合体30〜150重量部に対しポリオレフィンを計100重量部とするのが良い。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、架橋剤(有機過酸化物)を添加せずに、ポリオレフィン共重合体とポリオレフィンを溶融混練させるだけで良好な圧縮永久歪みを有する成形体として用いることが可能である。また、ポリオレフィン共重合体にはオレフィンモノマーを重合した成分を含むため、ポリオレフィンに対しても良好な分散性を有する。中でもポリオレフィンがポリプロピレンでも低極性のポリプロピレンに対しても良好な分散性を示し、かつビニル成分を含むために圧縮永久歪みに加えて様々な機能を付与することもできる。
圧縮永久歪み以外の機能には、例えば耐油性、低接触角、高表面張力、表面ぬれ性、接着性、塗装性等、の面で良好な物性を示すことができる。
さらに、本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、プラスチック、ゴム工業において知られている通常の添加剤、たとえば可塑剤、安定剤、滑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、難燃剤、難燃助剤、顔料、ガラス繊維、充填剤、高分子加工助剤などの配合剤を含有することができる。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物を得る方法としては、通常の熱可塑性樹脂の配合に用いられる方法を用いることができ、たとえば、熱可塑性樹脂と本発明のオレフィン共重合体および所望により添加剤成分とを、加熱混練機、例えば、一軸押出機、二軸押出機、ロール、バンバリーミキサー、ブラベンダー、ニーダー、高剪断型ミキサー等を用いて溶融混練することで製造することができる。また各成分の混練順序は特に限定されず、使用する装置、作業性あるいは得られる熱可塑性樹脂組成物の物性に応じて決定することができる。
かくして得られるポリオレフィン共重合体組成物の成形法としては、通常の熱可塑性樹脂組成物の成形に用いられる、たとえば射出成形法、押出成形法、ブロー成形法、カレンダー成形法などの成形法があげられる。
以下に、実施例に基づき本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら制限を受けるものではない。
[重合転化率]
乳化重合において、仕込んだモノマー、ポリオレフィン(ポリエチレン)、乳化剤および開始剤の重量の合計を反応液全体の総重量で除して、モノマーが100%重合した場合の最大固形分濃度を求めた。反応後に得られたラテックスを軟膏缶に0.5〜2g程度採取し、100℃のオーブンで熱乾燥して残留する固形分の割合を求め、これをラテックス中の固形分濃度とみなした。熱乾燥する時間は、さらに30分以上加熱しても重量変化が1%以下となるまで(通常30分〜2時間)である。
重合転化率(重量%)={(ラテックス中の固形分濃度)/(最大固形分濃度)}×100
上記の式に基づいて重合転化率を算出した。
[圧縮永久歪み]
本発明のポリプロピレン系の熱可塑性エラストマー組成物を、JIS K6301(70℃、22h)に準拠して測定した。
(合成例1)配位子の合成
窒素雰囲気下、Helvetica Chimica Acta.1928頁,76巻,1993年を参考にして合成したペンタフルオロベンジルトリフェニルホスホニウムブロミド2.61g、乾燥THF(和光純薬(株)製)11mlを仕込み、氷浴を用いて0℃に冷却した。モレキュラーシーブで乾燥したトリエチルアミン(和光純薬(株)製)1.5mlを加え、15分攪拌した。さらにトリフルオロ酢酸無水物(東京化成製)0.78mlを滴下し、0℃で1時間、室温(15℃)で1時間反応させた。
濾液を濃縮し、蒸留水(和光純薬(株)製)15mlで洗浄、乾燥した。得られた生成物を60℃のメタノールに溶解させ0℃まで徐々に冷却し、再結晶を行った。乾燥後の収量は、1.5gであった。1H−NMR(CDCl3)により、ベンジルプロトンが消失していることから、下記化学式で示される化合物が生成していることを確認した。
Figure 2008247970
(式中、Phはフェニル基を示す)。
(実施例1)PE40←P(BA70/AN30)共重合体の合成
アルゴン雰囲気下、(合成例1)で得られた化合物20.3mg(37.5μmol)、ビス(シクロオクタジエン)ニッケル(関東化学(株)製)41.3mg(150μmol)を脱水トルエン(関東化学(株)製)0.9mLにそれぞれ溶かし15分間攪拌した。その後、それぞれのトルエン溶液を混合し、さらに1−ヘキセン(和光純薬(株)製)0.54mLを加えた。この触媒溶液を、ドデシル硫酸ナトリウム(和光純薬(株)製)75mg、純水2.7mLと共に超音波ホモジナイザー(SMT company社製、超音波分散機 UH−600)によって乳化した。なお、乳化の際の超音波作用時間は10秒間程度である。
アルゴン置換した1Lオートクレーブ(TAIATSU TECHNO社製、TAS−1型オートクレーブ、材質SUS 316)に、ドデシル硫酸ナトリウム3g、純水750mL、脱水トルエン75mL、ヘキサデカン(和光純薬(株)製)7.7g、1,9−デカジエン7.7gの混合物を脱気し超音波ホモジナイザー(SMT company社製、超音波分散機 UH−600)で約2分間乳化させた溶液を仕込んだ。そこに、上記触媒の乳化溶液をシリンジで注入した。その後、エチレンガス(住友精化(株)社製)を導入して、オートクレーブ内を3MPaとし、750rpm、70℃で2時間反応させた。
反応後、未反応のエチレンガスを除去し、ポリエチレンラテックスを得た。なお、得られたポリエチレンラテックスの固形分濃度(SC)は6.8%であった。また、この反応では、TON=54,400[mol Ethylene/mol cat.]であった。
冷却管、攪拌装置、温度計を備えた3Lセパラブルフラスコに、純水531.5g、n−ブチルアクリレート((株)日本触媒製)186g、アクリロニトリル(和光純薬社性)80g、パーロイルL(日本油脂(株)製)2.66g、ドデシル硫酸ナトリウム(和光純薬(株)製)2.66gを乳化させたものと、上記手法で得られたポリエチレンラテックス1700g(使用時固形分量6.2%、ポリエチレンラテックス中のポリエチレン固形分量は103g)を仕込み、窒素置換した。攪拌をしながら70℃に加熱し5時間反応させた。重合転化率90%でオレフィン共重合体ラテックスを得た。
得られたオレフィン共重合体ラテックスに、10%塩化カルシウム水溶液を加え塩析させた。得られた固形物を純水で3回洗浄した後、真空乾燥させてポリオレフィン共重合体を得た。
(実施例2)樹脂組成物の調製
実施例1で得られたポリオレフィン共重合体20gと、ランダムPP(F232DC、三井住友ポリプロ社製、MI=2)20gを、ロール成型機(安田精機社製、6インチロール)を用いて167℃で5分間溶融混練することにより熱可塑性エラストマー組成物からなるシートを得た。
圧縮永久歪みは78%であった。
(実施例3)PE20←P(BA100/AlMA0.1)共重合体の合成
冷却管、攪拌装置、温度計を備えた300mL4口フラスコに、(実施例1)で得られたポリエチレンラテックス133g(使用時固形分量4.5%、ポリエチレンラテックス中のポリエチレン固形分量は6g)、ドデシル硫酸ナトリウム0.6gを入れて、窒素フロー下で加熱撹拌して系内を70℃とした。ここへ重合開始剤として、過硫酸カリウム0.09gを純水1mLに溶解させたものを添加した。続いて、ビニルモノマー(n−ブチルアクリレート30gとメタクリル酸アリル0.03gの混合液)を系内に添加した。ビニルモノマーの添加終了から2時間後、系内の反応液の固形分量を測定したところ、重合転化率は96%であった。さらにビニルモノマーの架橋を促進させるために、反応液を100℃まで昇温させて2時間撹拌した。
得られたオレフィン共重合体ラテックスに、10%塩化カルシウム水溶液を加え塩析させた。得られた固形物を純水で3回洗浄した後、真空乾燥させてポリオレフィン共重合体を得た。
(実施例4)樹脂組成物の調製
実施例3で得られたポリオレフィン共重合体25gと、ランダムPP(住友化学社製、ノーブレンS131、MI=1.5)25gを実施例2で用いたのと同じロール成型機で170℃、5分間、溶融混練することにより熱可塑性エラストマー組成物からなるシートを得た。
圧縮永久歪みは65%であった。
(参考例1)樹脂組成物(Santoprene(エーイーエス・ジャパン株式会社製、低摺動グレード)25gを実施例2で用いたのと同じロール成型機で170℃、5分間、溶融混練することにより熱可塑性エラストマー組成物からなるシートを得た。
圧縮永久歪み:71%
Figure 2008247970
本願発明の熱可塑性エラストマー組成物からなる成型体の圧縮永久歪みは、参考例と比べて実用上の範囲にあることが判る。また、溶融混練時には架橋剤(有機過酸化物)を用いていないので、本願発明の熱可塑性エラストマー組成物は架橋剤による樹脂の劣化や、長時間経過しても成型体表面へのブリードアウト物の析出による問題がない。

Claims (8)


  1. 配位重合触媒を用いて得られたポリオレフィンラテックス存在下、ビニルモノマーをラジカル重合して得られたポリオレフィン共重合体と、該共重合体とは異なるポリオレフィンを、溶融混練して得られる熱可塑性エラストマー組成物。
  2. ポリオレフィンがポリプロピレンであることを特徴とする請求項1記載の熱可塑性エラストマー組成物。
  3. 配位重合触媒が、下記一般式(1)〜(5)で示されるいずれか1種の後周期遷移金属錯体系の配位重合触媒である事を特徴とする請求項1または2記載の熱可塑性エラストマー組成物。
    Figure 2008247970
    (式中、Mはパラジウムまたはニッケルである。R1,R4は各々独立して、炭素数1〜4の炭化水素基である。R2,R3は各々独立して水素原子、またはメチル基である。R5はハロゲン原子、水素原子、または炭素数1〜20の有機基である。XはMに配位可能なヘテロ原子を持つ有機基であり、R5につながっていてもよい、またはXは存在しなくてもよい。L-は任意のアニオンである。)
    Figure 2008247970
    (式中、Mはパラジウムまたはニッケルである。R1,R4は各々独立して、炭素数1〜4の炭化水素基である。R5はハロゲン原子、水素原子、または炭素数1〜20の有機基である。XはMに配位可能なヘテロ原子を持つ有機基であり、R5につながっていてもよい、またはXは存在しなくてもよい。L-は任意のアニオンである。)
    Figure 2008247970
    (式中、Mはニッケル、パラジウムまたは白金である。Eは酸素または硫黄である。Xはリン、砒素またはアンチモンである。R6,R7,R8は各々独立して、水素または炭素数1〜20の炭化水素基である。Rf1はフッ素原子または炭素数1〜20のフッ素化炭化水素基である。Rは水素、炭素数1〜20の炭化水素基、ハロゲン原子、炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基、水酸基、炭素数1〜20の炭化水素基からなるエーテル基、炭素数1〜20の炭化水素基からなるエステル基、スルホン酸塩または炭素数1〜20の炭化水素基からなるスルホン酸エステル基である。)
    Figure 2008247970
    Figure 2008247970
    (式中、Mはニッケル、パラジウムまたは白金である。Eは酸素または硫黄である。Xはリン、砒素またはアンチモンである。R6,R7,R8は各々独立して、水素または炭素数1〜20の炭化水素基である。Yはハロゲン原子である。mは1〜3である。)
  4. ビニルモノマーが(メタ)アクリル系モノマーであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
  5. ポリオレフィンとビニルポリマーがグラフトしていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
  6. ポリオレフィン共重合体25〜400重量部に対し、該共重合体とは異なるポリオレフィン100重量部を溶融混練して得られる請求項1〜5いずれか1項に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
  7. ポリオレフィン共重合体80〜400重量部に対し、該共重合体とは異なるポリオレフィン100重量部を溶融混練させる事により得られる請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
  8. 配位重合触媒を用いて得られたポリオレフィンラテックス存在下、ビニルモノマーをラジカル重合して得られたポリオレフィン共重合体と、該共重合体とは異なるポリオレフィンと溶融混練して得られることを特徴とする請求項1〜7いずれか1項に記載の熱可塑性エラストマー組成物の製造方法。
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