JP2012036300A - 変性水添ブロック共重合体組成物及び成形品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(I−1)ビニル芳香族炭化水素化合物を主体とする重合体ブロックAと共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックBとを有し、前記ビニル芳香族炭化水素化合物の含有量が5〜50質量%である水添ブロック共重合体に、官能基を有する原子団が結合している変性水添ブロック共重合体:100質量部と、
(II)ゴム用軟化剤:50〜200質量部と、
を、含有する変性水添ブロック共重合体組成物。
【選択図】なし
Description
詳しくは以下のとおりである。
(I−1)ビニル芳香族炭化水素化合物を主体とする重合体ブロックAと共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックBとを有し、前記ビニル芳香族炭化水素化合物の含有量が5〜50質量%である水添ブロック共重合体に、官能基を有する原子団が結合している変性水添ブロック共重合体:100質量部と、
(II)ゴム用軟化剤:50〜200質量部と、
を、含有する変性水添ブロック共重合体組成物。
(I−1)ビニル芳香族炭化水素化合物を主体とする重合体ブロックAと共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックBとを有し、前記ビニル芳香族炭化水素化合物の含有量が5〜50質量%である水添ブロック共重合体に、官能基を有する原子団が結合している変性水添ブロック共重合体と、
(I−2) 共役ジエン化合物とビニル芳香族化合物からなる水添ブロック共重合体であって、下記の(1)〜(6)を満たす水添ブロック共重合体に、官能基を有する原子団が結合している変性水添ブロック共重合体と
を、10/90〜90/10の比率で混合した変性水添ブロック共重合体(I−3):100質量部と、
(II)ゴム用軟化剤:50〜200質量部と、
を、含有する変性水添ブロック共重合体組成物。
(1)下記(a)、(b)、(c)の重合体ブロックをそれぞれ少なくとも1個有する。
(a)ビニル芳香族化合物重合体ブロック
(b)共役ジエン化合物とビニル芳香族化合物からなる水添共重合体ブロック
(c)ビニル結合量が40%以上の共役ジエン化合物重合体の水添重合体ブロック
(2)前記水添ブロック共重合体中の前記ビニル芳香族化合物の含有量が40質量%を超 え70質量%未満。
(3)重量平均分子量が5万〜50万。
(4)前記水添重合体ブロック(b)の水添前重合体を構成する共役ジエン化合物単量体 単位のビニル結合量が10%以上20%未満。
(5)前記(I−2)の水添前のブロック共重合体を構成する共役ジエン化合物単量体単 位の二重結合の水添率が50%以上。
(6)前記水添ブロック共重合体中の前記ビニル芳香族化合物重合体ブロック(a)の含 有量が5質量%以上30質量%以下、前記水添共重合体ブロック(b)の含有量が 30質量%以上50質量%以下、前記水添重合体ブロック(c)の含有量が35質 量%を超え50質量%以下。
JIS K6253による硬度が5〜35であり、BS903により、23℃で測定される反発弾性率が50%以上である、前記〔1〕又は〔2〕に記載の変性水添ブロック共重合体組成物。
前記〔1〕乃至〔3〕のいずれか一に記載の変性水添ブロック共重合体組成物が架橋されたものである変性水添ブロック共重合体組成物。
前記〔1〕乃至〔4〕のいずれか一に記載の変性水添ブロック共重合体組成物を成形した成形品。
前記成形品の表面に、ウレタン皮膜をさらに具備する前記〔5〕に記載の成形品。
上記のように、第1の実施形態の変性水添ブロック共重合体組成物は、
(I−1)ビニル芳香族炭化水素化合物を主体とする重合体ブロックAと共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックBとを有し、前記ビニル芳香族炭化水素化合物の含有量が5〜50質量%である水添ブロック共重合体に、官能基を有する原子団が結合している変性水添ブロック共重合体:100質量部と、
(II)ゴム用軟化剤:50〜200質量部と、
を、含有する変性水添ブロック共重合体組成物である。
(I−1)変性水添ブロック共重合体は、ビニル芳香族炭化水素化合物を主体とする重合体ブロックAと、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックBとを有している。
上記「ビニル芳香族炭化水素化合物を主体とする」とは、前記重合体ブロックA中のビニル芳香族炭化水素化合物の含有量が50質量%以上であることを意味し、上記「共役ジエン化合物を主体とする」とは、前記重合体ブロックB中の共役ジエンの含有量が50質量%以上であることを意味する。
この(I−1)変性水添ブロック共重合体の、変性前における水添ブロック共重合体のビニル芳香族炭化水素化合物含有量は、本実施形態の変性水添ブロック共重合体組成物の機械強度の観点から5質量%以上であるものとし、硬度の観点から50質量%以下であるものとし、好ましくは10〜40質量%、より好ましくは15〜35質量%の範囲とする。
先ず、変性前であって、かつ水素添加前のブロック共重合体の製造方法について説明する。このブロック共重合体の製造方法としては、例えば、特公昭36−19286号公報、特公昭43−17979号公報、特公昭46−32415号公報、特公昭49−36957号公報、特公昭48−2423号公報、特公昭48−4106号公報、特公昭51−49567号公報、特開昭59−166518号公報等に記載された方法が適用できる。
上記において記載されている製造方法は、後述する「共役ジエン化合物」と、「ビニル芳香族炭化水素化合物」とを、後述する「重合溶媒」、「重合触媒」を用いて、後述する「重合条件」により重合することにより、前記変性前であって水素添加前のブロック共重合体が得るものである。
これらの方法により得られるブロック共重合体のリビング末端に、後述する変性剤を用いて後述する変性反応に従って付加反応を行うことにより、官能基を含有する変性ブロック共重合体が得られる。
変性ブロック共重合体は、例えば下記一般式で表されるような構造を有する。
Z−(A−B)n−Z、 Z−A−(B−A)n−Z、Z−B−(A−B)n−Z、
[(B−A)n]m−Z、[(A−B)n]m−Z、 [(B−A)n−B]m−Z、
[(A−B)n−A]m−Z
Bは共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックである。
AブロックとBブロックとの境界は必ずしも明瞭に区別される必要はない。
nは1以上の整数、好ましくは1〜5の整数である。
mは2以上の整数、好ましくは2〜11の整数である。
Zは、後述する官能基を有する原子団が結合している変性剤の残基を示す。
Zを後述するメタレーション反応で付加させる場合は、Aブロック及び/又はBブロックの側鎖に結合している。
ブロック共重合体中にAブロック及びBブロックがそれぞれ複数存在する場合、それらの構造は同一でも、異なっていてもよい。
また、Zに結合しているポリマー鎖の構造は同一でも、異なっていてもよい。
また、上記において、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックBは、共役ジエン化合物を好ましくは50質量%を超える量で、より好ましくは60質量%以上含有する共役ジエン化合物とビニル芳香族炭化水素化合物との共重合体ブロック又は共役ジエン化合物単独重合体ブロックを示す。
また、共重合体ブロック部分には、ビニル芳香族炭化水素化合物が均一に分布している部分及び/又はテーパー状に分布している部分が、それぞれ複数個共存していてもよい。
さらに、該共重合体ブロック部分には、ビニル芳香族炭化水素化合物含有量が異なる部分が複数個共存してもよい。
本実施形態の変性水添ブロック共重合体組成物を形成するためのブロック共重合体は、上記一般式で表されるブロック共重合体の任意の混合物でもよい。
なお、本明細書においては、1,2−ビニル結合と3,4−ビニル結合との合計量(但し、共役ジエン化合物として1,3−ブタジエンを使用した場合には、1,2−ビニル結合量)を、以後ビニル結合量と称する。
本実施形態の変性水添ブロック共重合体組成物を形成するための、ブロック共重合体を構成する共役ジエン化合物とは、一対の共役二重結合を有するジオレフィンである。
例えば、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン(イソプレン)、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン等が挙げられるが、特に一般的なものとしては、1,3−ブタジエン、イソプレンが挙げられる。
これらは、一つのブロック共重合体を製造する際、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
特に、イソプレンと1,3−ブタジエンとを併用すると、高温での成形加工においても外観特性と機械的特性のバランス性能の良好な変性水添ブロック共重合体組成物が得られる。
本実施形態の変性水添ブロック共重合体組成物を形成するための、ブロック共重合体を構成するビニル芳香族炭化水素化合物としては、例えば、スチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、1,3−ジメチルスチレン、α−メチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン等が挙げられるが、特に一般的なものとしてはスチレンが挙げられる。
これらは、一つのブロック共重合体を製造する際、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、そのビニル芳香族炭化水素化合物中で、ブロックAで存在しているものの含有量は、下記の分析方法により求めることができる。
重合体ブロックAの含有量は、四酸化オスミウムを触媒として水素添加前のブロック共重合体を、ターシャリーブチルハイドロパーオキサイドにより酸化分解する方法(I.M.KOLTHOFF、etal.、J.Polym.Sci.1、429(1946)に記載の方法。以後、四酸化オスミウム酸法と呼ぶ。)で測定できる。
また、重合体ブロックAの含有量は、水素添加前のブロック共重合体や水素添加後のブロック共重合体を検体として、核磁気共鳴装置(NMR)を用いて(Y.Tanaka、et al.、RUBBER CHEMISTRY and TECHNOLOGY 54、685(1981)に記載の方法。以後、NMR法と呼ぶ。)測定することもできる。
なお、この場合、四酸化オスミウム酸法により水素添加前のブロック共重合体を用いて測定した重合体ブロックAの含有量(Osとする)と、NMR法により水添後の共重合体を用いて測定した重合体ブロックAの含有量(Nsとする)には、下記式(F)に示される相関関係がある。
(Os)=−0.012(Ns)2+1.8(Ns)−13.0 ・・・式(F)
従って、NMR法で水添後のブロック共重合体における重合体ブロックAの含有量を求める場合、上式(F)で求められた(Os)の値を本実施の形態で規定する重合体ブロックAの含有量とする。
本実施形態の変性水添ブロック共重合体組成物を形成するための、ブロック共重合体の製造に用いられる溶媒としては、例えば、ブタン、ペンタン、ヘキサン、イソペンタン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン等の脂肪族炭化水素、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素等の炭化水素系溶媒が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
本実施形態の変性水添ブロック共重合体組成物を形成するための、ブロック共重合体の製造に用いられる重合触媒としては、有機リチウム化合物が用いられる。
有機リチウム化合物は、分子中に1個以上のリチウム原子を結合した化合物であり、例えばエチルリチウム、n−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、ヘキサメチレンジリチウム、ブタジエニルジリチウム、イソプレニルジリチウムなどが挙げられる。これらは一種のみならず二種以上を使用してもよい。又、有機リチウム化合物は、ブロック共重合体の製造において重合途中で1回以上分割添加してもよい。
極性化合物やランダム化剤としては、エーテル類、アミン類、チオエーテル類、ホスホルアミド、アルキルベンゼンスルホン酸のカリウム塩又はナトリウム塩、カリウム又はナトリウムのアルコキシド等が挙げられる。
エーテル類としては、例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジフェニルエーテル、テトラヒドロフラン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルが挙げられる。
アミン類としては、第三級アミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、その他環状第三級アミン等が挙げられる。
ホスホルアミドとしては、トリフェニルホスフィン、ヘキサメチルホスホルアミド等が挙げられる。
本実施形態の変性水添ブロック共重合体組成物を形成するための、ブロック共重合体の製造工程において、重合温度は、好ましくは−10〜150℃、より好ましくは30〜120℃である。
重合に要する時間は、条件によって異なるが、好ましくは48時間以内であり、特に好適には0.5〜10時間である。
重合系の雰囲気は、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。
重合圧力は、上記重合温度範囲でモノマー及び溶媒を液相に維持するに充分な圧力の範囲で行えばよく、特に限定されるものではない。
さらに、重合系内は、触媒及びリビングポリマーを不活性化させるような不純物、例えば水、酸素、炭酸ガス等が混入しないようにすることが好ましい。
なお、重合体ブロック共重合体に水素添加を行ってから、変性反応を行ってもよい。
上述のようにして得られたブロック共重合体に対し、下記のように変性反応を行う。
変性ブロック共重合体は、官能基を少なくとも1個有する原子団が少なくとも1個結合しているものとする。
上述のようにして得られたブロック共重合体のリビング末端との付加反応により、ブロック共重合体に、官能基を少なくとも1個有する原子団が結合されている変性ブロック共重合体を生成する、官能基を有する変性剤、あるいは該官能基を公知の方法で保護した原子団が結合している変性剤を付加反応させることにより得られる。
また、他の方法としては、ブロック共重合体に有機リチウム化合物等の有機アルカリ金属化合物を反応(メタレーション反応)させ、ブロック共重合体に有機アルカリ金属が付加した重合体に、所定の変性剤を付加反応させる方法が挙げられる。
後者の方法の場合、ブロック共重合体の水添物を得た後にメタレーション反応させ、上記の変性剤を反応させてもよい。
なお、ブロック共重合体のリビング末端に変性剤を反応させる際に、一部変性されていないブロック共重合体が、(I−1)の変性水添ブロック共重合体に混在してもよい。
(I−1)の変性水添ブロック共重合体に混在する未変性の水添ブロック共重合体の割合は、70質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることが好ましく、50質量%以下であることがさらに好ましい。
変性剤としては、下記のものが挙げられる。
例えば、テトラグリシジルメタキシレンジアミン、テトラグリシジル−1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、テトラグリシジル−p−フェニレンジアミン、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、ジグリシジルアニリン、ジグリシジルオルソトルイジン、4,4’−ジグリシジルージフェニルメチルアミン、4,4’−ジグリシジルージベンジルメチルアミン、ジグリシジルアミノメチルシクロヘキサン等のポリエポキシ化合物が挙げられる。
変性水添ブロック共重合体(I−1)は、窒素原子、酸素原子、カルボニル基等を有しているため、これらと極性樹脂の極性基間での水素結合等の物理的な親和力により相互作用が効果的に発現され、極性樹脂との接着性の向上効果が発揮される。
なお、本発明において、ブロック共重合体のリビング末端の量は、重合に使用した重合触媒の有機リチウム化合物の量から算出できる。
変性水添ブロック共重合体(I−1)は、上述のようにして得られる変性ブロック共重合体を水素添加することにより得られる。
(水添触媒)
水添触媒としては、特に制限されず、従来から公知である(1)Ni、Pt、Pd、Ru等の金属をカーボン、シリカ、アルミナ、ケイソウ土等に担持させた担持型不均一系水添触媒、(2)Ni、Co、Fe、Cr等の有機酸塩又はアセチルアセトン塩等の遷移金属塩と有機アルミニウム等の還元剤とを用いる、いわゆるチーグラー型水添触媒、(3)Ti、Ru、Rh、Zr等の有機金属化合物等のいわゆる有機金属錯体等の均一系水添触媒が用いられる。
具体的には、特公昭42−8704号公報、特公昭43−6636号公報、特公昭63−4841号公報、特公平1−37970号公報、特公平1−53851号公報、特公平2−9041号公報に記載された水添触媒を使用できる。
チタノセン化合物としては、特開平8−109219号公報に記載された化合物が使用できる。具体例としては、ビスシクロペンタジエニルチタンジクロライド、モノペンタメチルシクロペンタジエニルチタントリクロライド等の(置換)シクロペンタジエニル骨格、インデニル骨格あるいはフルオレニル骨格を有する配位子を少なくとも1つ以上有する化合物が挙げられる。
また、還元性有機金属化合物としては、有機リチウム等の有機アルカリ金属化合物、有機マグネシウム化合物、有機アルミニウム化合物、有機ホウ素化合物あるいは有機亜鉛化合物等が挙げられる。
水添反応は、好ましくは0〜200℃、より好ましくは30〜150℃の温度範囲で実施する。
水添反応に使用される水素の圧力は、好ましくは0.1〜15MPa、より好ましくは0.2〜10MPa、さらに好ましくは0.3〜5MPaとする。
また、水添反応時間は、好ましくは3分〜10時間、より好ましくは10分〜5時間である。
水添反応は、バッチプロセス、連続プロセス、或いはそれらの組み合わせのいずれでも適用できる。
上記変性水添ブロック共重合体(I−1)の変性前であって水添前のブロック共重合体中の共役ジエン化合物に基づく不飽和二重結合の70%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上が水添されていてもよく、一部のみが水添されていてもよい。
一部のみを水添する場合には、水添率が10%以上70%未満、或いは15%以上65%未満、所望によっては20%以上60%未満にすることが推奨される。
熱安定性が高度に要求される場合70%以上であることが好ましく、高度な熱安定性を要求されない場合は、上記のように、一部のみが水添されているものであってもよい。
ここで、ビニル結合の水素添加率とは、ブロック共重合体中に組み込まれている水素添加前の共役ジエン化合物に基づくビニル結合のうち、水素添加されたビニル結合の割合をいう。
変性水添ブロック共重合体中の共役ジエン化合物に基づくビニル結合量は、核磁気共鳴装置(NMR)を用いて知ることができる。
また水添率も、同装置を用いて知ることができる。
なお、変性水添ブロック共重合体中のビニル芳香族炭化水素化合物に基づくビニル芳香族二重結合の水添率については特に制限はないが、好ましくは50%以下、より好ましくは30%以下、さらに好ましくは20%以下である。
水添率は、核磁気共鳴装置(NMR)により測定できる。
変性水添ブロック共重合体(I−1)の重量平均分子量は、組成物の機械的強度の点から3万以上、加工性の点から100万以下であることが好ましく、より好ましくは4万〜50万、さらに好ましくは5〜30万である。
変性水添ブロック共重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(GPC)による測定を行い、市販の標準ポリスチレンの測定から求めた検量線(標準ポリスチレンのピーク分子量を使用して作成)を使用して求めた重量平均分子量である。
溶媒の分離方法としては、例えば重合後又は水添後の溶液に、アセトン又はアルコール等の重合体に対する貧溶媒となる極性溶媒を加えて重合体を沈澱させて回収する方法、重合体の溶液を撹拌下熱湯中に投入し、スチームストリッピングにより溶媒を除去して回収する方法、又は直接重合体溶液を加熱して溶媒を留去する方法等が挙げられる。
なお、変性水添ブロック共重合体(I−1)には、各種フェノール系安定剤、リン系安定剤、イオウ系安定剤、アミン系安定剤等の安定剤を添加してもよい。
第2の実施形態の変性水添ブロック共重合体組成物は、上述した(I−1)変性水添ブロック共重合体と、後述する(I−2)変性水添ブロック共重合体とを、10/90〜90/10の比率で混合し(当該混合物を(I−3)とする。)、当該混合物(I−3):100質量部に、さらに後述する(II)ゴム用軟化剤を50〜200質量部含有したものである。
(1)下記(a)、(b)、(c)の重合体ブロックをそれぞれ少なくとも1個有する。
(a)ビニル芳香族化合物重合体ブロック
(b)共役ジエン化合物とビニル芳香族化合物からなる水添共重合体ブロック
(c)ビニル結合量が40%以上の共役ジエン化合物重合体の水添重合体ブロック
(2)前記水添ブロック共重合体中の前記ビニル芳香族化合物の含有量が40質量%を超 え70質量%未満。
(3)重量平均分子量が5万〜50万。
(4)前記水添重合体ブロック(b)の水添前重合体を構成する共役ジエン化合物単量体 単位のビニル結合量が10%以上20%未満。
(5)前記(I−2)の水添前のブロック共重合体を構成する共役ジエン化合物単量体単 位の二重結合の水添率が50%以上。
(6)前記水添ブロック共重合体中の前記ビニル芳香族化合物重合体ブロック(a)の含 有量が5質量%以上30質量%以下、前記水添共重合体ブロック(b)の含有量が 30質量%以上50質量%以下、前記水添重合体ブロック(c)の含有量が35質 量%を超え50質量%以下。
第1の実施形態においては、上述した(I−1)の変性水添ブロック共重合体を用い、 第2の実施形態においては、上述した(I−1)及び(I−2)の変性水添ブロック共重合体を所定の比率で混合した変性水添ブロック共重合体を用い、(II)ゴム用軟化剤と組み合わせて組成物を得ることにより、効果的な柔軟化が図られ、さらに良好な加工性を付与できる。
ゴム用軟化剤(II)としては、鉱物油系のゴム用軟化剤や、液状もしくは低分子量の合成軟化剤が挙げられ、特に、ナフテン系及び/又はパラフィン系のプロセスオイル又はエクステンダーオイルが好ましい。
ゴム用軟化剤(II)の量が変性水添ブロック共重合体((I−1)単独又は(I−1)と(I−2)との混合物)100質量部に対して、200質量部を超えるとゴム用軟化剤のブリードアウトを生じやすく、表面感触を悪化させる。
また、ゴム用軟化剤が50質量部未満であると、本実施形態の変性水添ブロック重合体組成物の硬度が高くなりすぎ、実用上十分な柔軟性が得られにくくなるため、好ましくない。
本実施形態の変性水添ブロック共重合体組成物には、必要に応じて、任意の添加剤を配合することができる。
添加剤としては、熱可塑性樹脂やゴム状重合体の配合に一般的に用いられるものであれば特に制限されない。
これらは単独で用いてもよく、任意に組み合わせて用いてもよい。
充填材及び難燃剤としては、熱可塑性樹脂やゴム状重合体の配合に一般的に用いられる物であれば特に制限されない。
充填剤の形状としては、特に限定されず、鱗片状、球状、粒状、粉体、不定形状等のものを用いることができる。
これらの充填剤は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
無機難燃剤としては、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム等の金属水酸化物、硼酸亜鉛、硼酸バリウム等の金属酸化物、その他炭酸カルシウム、クレー、塩基性炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の主に含水金属化合物等が挙げられる。
なお、上記難燃剤の中でも、難燃性向上の観点から、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物が好ましい。
また、上記難燃剤の中には、それ自身の難燃性発現効果は低いが、他の難燃剤と併用することで相乗的により優れた効果を発揮する、いわゆる難燃助剤も含まれる。
本実施形態の変性水添ブロック共重合体組成物は、必要に応じて架橋処理を施すことができる。
架橋方法としては、過酸化物、イオウ等の架橋剤及び必要に応じて共架橋剤等の添加による化学的方法、放射線架橋等を用いることができる。
架橋プロセスとしては、静的な方法、動的加硫法等を用いることができる。
これらは、ステアリン酸、オレイン酸、ステアリン酸亜鉛、酸化亜鉛等の架橋助剤、共架橋剤、加硫促進剤等と併用できる。
また、電子線、放射線等による物理的架橋法も使用可能である。
本実施形態の変性水添ブロック共重合体組成物の製造方法は、特に制限されるものではなく、公知の方法が適用できる。
例えば、バンバリーミキサー、単軸スクリュー押出機、2軸スクリュー押出機、コニーダ、多軸スクリュー押出機等の一般的な混和機を用いた溶融混練方法、各成分を溶解又は分散混合後、溶剤を加熱除去する方法等を用いることができる。
本実施形態においては、押出機による溶融混合法が、生産性、良混練性の観点から好ましい。
得られる変性水添ブロック共重合体組成物の形状については、特に限定されるものではなく、ペレット状、シート状、ストランド状、チップ状等が挙げられる。
上述した変性水添ブロック共重合体組成物を成形加工することにより成形品体を得ることができる。上記組成物の溶融混練後に、直接成形品としてもよい。
成形方法としては、押出成形、射出成形、中空成形、圧空成形、真空成形、発泡成形、複層押出成形、複層射出成形、高周波融着成形、スラッシュ成形及びカレンダー成形等を適用できる。
発泡成形品を得る場合に適用可能な方法としては、化学的方法、物理的方法等が挙げられ、各々、無機系発泡剤、有機系発泡剤等の化学的発泡剤、物理発泡剤等の発泡剤の添加等により材料内部に気泡を分布させることができる。
変性水添ブロック共重合体組成物を発泡材料とすることにより、軽量化、柔軟性向上、意匠性向上等の効果が得られる。
印刷性、塗装性、コーティング性等を向上させる目的で表面処理を行う場合、表面処理の方法としては、特に制限されず、物理的方法、化学的方法等を用いることができ、例えば、コロナ放電処理、オゾン処理、プラズマ処理、火炎処理、酸・アルカリ処理等が挙げられる。
これらの中でも、コロナ放電処理が、実施の容易さ、コスト、連続処理が可能である等の観点から好ましい。
成形品は、シート、フィルム、チューブや、不織布や繊維状の成形品、合成皮革等として利用できる。
実施例及び比較例に適用した、物性の測定方法、評価方法について下記に示す。
(1−1)水添ブロック共重合体中のビニル芳香族炭化水素化合物(スチレン)の含有量
水添前のブロック共重合体を用い、紫外分光光度計(島津製作所製、UV−2450)を用いて測定した。
水添前のブロック共重合体を用い、I.M.Kolthoff、etal.、J.Polym.Sci.1、429(1946)に記載の四酸化オスミウム酸法で測定した。
ブロック共重合体の分解には、オスミウム酸0.1g/125ml第3級ブタノール溶液を用いた。
水添前のブロック共重合体を使用し、赤外分光光度計(日本分光社製、FT/IR−230)を用いて測定した。共重合体のビニル結合量はハンプトン法により算出した。
GPC〔装置は東ソー株式会社製、製、HLC−8120GPC〕により測定した。
溶媒にはテトラヒドロフランを用い、測定条件は温度35℃で行った。
重量平均分子量と数平均分子量とを、既知の市販の標準ポリスチレンを用いて作成した検量線を使用し求めた。
また、分子量分布は、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比から算出した。
水添後の水添ブロック共重合体を用い、核磁気共鳴装置(装置名:DPX−400;ドイツ国、BRUKER社製)で測定した。
変性した変性水添ブロック共重合体は、シリカ系ゲルカラムには吸着するが、ポリスチレン系ゲルカラムには吸着しないという特性を利用して変性率の測定を行った。
測定用試料及び低分子量内部標準ポリスチレンを含む試料溶液に関して、上記(1―5)と同様に行った標準ポリスチレン系ゲルカラムのGPCと、シリカ系ゲルカラム(米国、デュポン社製Zorbax)のGPCの両クロマトグラムを測定し、それらの差分よりシリカ系ゲルカラムへの変性水添ブロック共重合体の吸着量を測定し、変性率を求めた。
(2−1)加工性:流動性(メルトフローレート(MFR))
JIS K6758に従い、130℃、荷重2.16kgのMFRを測定した。
(2−2)柔軟性:硬度
JIS K6253に従い、デュロメータタイプAで10秒後の値を測定した。
(2−3)機械強度:破断強度、破断伸び
JIS K6251に従い、3号ダンベル、クロスヘッドスピード500mm/分で測定した。
破断強度が10kg/cm2未満であると、強度が実用上の観点から不足しているものと判断した。
2mm厚のプレスシートを作製し、5枚重ねて新聞の上に置き、目視にて活字の読み取れる程度を判定し、下記の基準で評価した。
○:鮮明に活字が読み取れる。
△:不鮮明であるが、活字が読み取れる。
×:活字が読み取れない。
ダンロップ反撥弾性試験機により、BS903に従い、23℃で測定した。
50%以上であると、実用上良好であると判断した。
2mm厚のプレスシートを作製し、下記の方法により評価した。
(粘着感):シート表面を指で触り、ベタツキの有無を確認した。
(オイルブリード):シート間に紙を挟み、24時間後、紙へのオイルの移行の有無を 確認した。評価用紙としては、カラーモノクロ兼紙C2 A4版 (富士ゼロックス社製)を用いた。
ベタツキ、オイルブリードのいずれかがある場合は、実用上の特 性が不良であると判断した。
T型剥離試験による接着強さの測定から接着性を評価した。
接着強さが大きいほど、接着性が優れているものとして判断した。
接着条件と剥離試験の条件を下記に示す。
〔接着条件〕
変性水添ブロック共重合体組成物を、2mm厚のシートに200℃でプレス成形した。
その後、前記シート表面を、次亜塩素酸を含むトリアリルイソシアヌレートの酢酸エチル3%溶液で表面処理し、更に湿気硬化型のポリウレタンの酢酸ブチル溶液に浸漬して、表面をウレタンコーティングしたサンプルシートを作製した。
前記ウレタンコーティングしたサンプルシートと、ウレタンエラストマーからなる2mm厚のシートとを、2液硬化型ウレタン接着剤で接着した。
その後、2cm幅の短冊状にシートを切断し、後述する剥離試験の測定を行った。
〔剥離試験〕
剥離速度を200mm/分とした。
剥離強度は、kg/2cmの単位で測定した。
剥離強度は強いほど望ましいものとして判断した。
接着性が十分でない場合の剥離は、ウレタンコーティング層と組成物の接着面で起こった。
接着性に優れている場合は、組成物からなるシート内部の破断が起こり、剥離強度が強かったことが確認された。
(水添触媒の調製)
後述する実施例及び比較例において作製する変性水添ブロック共重合体組成物を構成している水添ブロック共重合体を得るための、ブロック共重合体の水添反応に用いる水添触媒は、下記の方法により調製した。
窒素置換した反応容器に、乾燥、精製したシクロヘキサン1Lを仕込み、ビス(η5−シクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド100ミリモルを添加し、十分に攪拌しながらトリメチルアルミニウム200ミリモルを含むn−ヘキサン溶液を添加して、室温にて約3日間反応を行った。
<ブロック共重合体のリビングポリマー(I−1)−1:Pa−1>
攪拌機及びジャケットを具備するオートクレーブを洗浄、乾燥、窒素置換し、予め精製したスチレン10質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入した。
次に、n−ブチルリチウムとテトラメチルエチレンジアミンを添加し、70℃で1時間重合した。
その後、予め精製したブタジエン80質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で1時間重合し、さらにスチレン10質量部を含むシクロヘキサン溶液を加えて70℃で1時間重合して、ブロック共重合体のリビングポリマーを得た。 得られたブロック共重合体の特性を下記表1に示した。
上述したブロック共重合体のリビングポリマー(I−1)−1:Pa−1と同様の方法により、下記表1に示す特性を有するブロック共重合体のリビングポリマーを得た。
これらにおいては、スチレン、ブタジエンの仕込み比率を調製し、スチレンの含有量を変化させ、さらにはテトラメチルエチレンジアミン量を変量させて、ビニル結合量を調製した。
ブロック共重合体のリビングポリマー(I−1)−1:Pa−1〜(I−1)−4:Pa−4の溶液中に、下記表2に示す所定量の変性剤を添加し、70℃で20分間反応させて変性ブロック共重合体を得た。
次に、上記の変性ブロック共重合体の溶液に水添触媒をTiとして100ppm添加し、水素圧0.7MPa、温度65℃で水添反応を1時間行い、変性水添ブロック共重合体の溶液を得た。
次に、この溶液に、メタノールを重合に使用したn−ブチルリチウムに対して10倍モル添加し、その後、炭酸水を添加してpHを8以下に調整した。
このようにして得られた変性ブロック共重合体及びその水添物(Pa−1:HPa−1)〜(Pa−4:HPa−5)の特性を下記表2に示す。
M1:1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン
M2:テトラグリシジル−1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン
M3:γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
(ブロック共重合体のリビングポリマー(I−2)−1〜(I−2)−2)
内容積が10Lの攪拌装置及びジャケットを具備する槽型の反応器を使用してバッチ重合を行った。
先ず、スチレン10質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入した。
次に、n−ブチルリチウムを全モノマー100質量部に対して0.06質量部とTMEDA(テトラメチルエチレンジアミン)を、n−ブチルリチウム1モルに対して0.85モル添加し、70℃で1時間重合した。
その後、ブタジエン40質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で1時間重合した。この時点でサンプリングしたポリマーのポリブタジエン部のビニル結合量を測定したところ、60%であった。
次に、ブタジエン14質量部とスチレン28質量部とを含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で1時間重合した。この時点でサンプリングしたポリマーのビニル結合量を測定したところ、48%であった。
次に、スチレン8質量部を含むシクロヘキサン溶液を投入して、70℃で1時間重合した。
一方、変性剤を添加しないポリマーを、ブロック共重合体のリビングポリマー(I−2)−2とした。
このようにして得られた、変性されたブロック共重合体のリビングポリマー(I−2)−1、未変性のブロック共重合体のリビングポリマー(I−2)−2は、スチレン含有量46質量%、ポリスチレンブロック含有量18質量%、ポリブタジエンブロック部のビニル結合量48質量%、分子量12.1万、分子量分布1.1であった。
その後、メタノールを添加し、次に安定剤としてオクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートを水添重合体100質量部に対して0.3質量部添加した。
変性されたブロック共重合体のリビングポリマー(I−2)−1を水添した水添ブロック共重合体をHPb−1と呼び、未変性のブロック共重合体のリビングポリマー(I−2)−2を水添した水添ブロック共重合体をHPb−2と呼ぶ。
得られた水添ブロック共重合体の水素添加率は71%であった。
また、得られた水添共重合体のDSCを測定したところ、結晶化ピークは存在しなかった。
次に、上述のようにして作製した表2に示す水添ブロック共重合体及び変性水添ブロック共重合体(HPa−1〜HPa−5)、表3に示す水添ブロック共重合体及び変性水添ブロック共重合体(HPb−1、HPb−2)をペレットにし、下記表4、表5に示す組成に従い、ゴム用軟化剤(オイル)を添加して二軸押出機(PCM30)で混練し、ペレット化することにより変性水添ブロック共重合体組成物を得た。
押出条件は、シリンダー温度130℃、スクリュー回転数300rpmであった。
得られた組成物を、160℃で圧縮成形して2mm厚のシートを作製し、物性測定片とした。
なお、ゴム用軟化剤は、パラフィンオイル(PW−90:出光興産社製)を使用した。
比較例2においては、逆にゴム用軟化剤が過少であり、硬度が高く、実用面において不適当であった。
比較例3では、水添ブロック共重合体(HPa−3)が変性されておらず、接着性が不良であった。さらに比較例4においても水添ブロック共重合体(HPa−3)が変性されておらず、接着性が不良であった。
比較例5では、水添ブロック共重合体が未変性(HPb−2)であり、接着性が不良であった。
Claims (6)
- (I−1)ビニル芳香族炭化水素化合物を主体とする重合体ブロックAと共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックBとを有し、前記ビニル芳香族炭化水素化合物の含有量が5〜50質量%である水添ブロック共重合体に、官能基を有する原子団が結合している変性水添ブロック共重合体:100質量部と、
(II)ゴム用軟化剤:50〜200質量部と、
を、含有する変性水添ブロック共重合体組成物。 - (I−1)ビニル芳香族炭化水素化合物を主体とする重合体ブロックAと共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックBとを有し、前記ビニル芳香族炭化水素化合物の含有量が5〜50質量%である水添ブロック共重合体に、官能基を有する原子団が結合している変性水添ブロック共重合体と、
(I−2) 共役ジエン化合物とビニル芳香族化合物からなる水添ブロック共重合体であって、下記の(1)〜(6)を満たす水添ブロック共重合体に、官能基を有する原子団が結合している変性水添ブロック共重合体と
を、10/90〜90/10の比率で混合した変性水添ブロック共重合体(I−3):100質量部と、
(II)ゴム用軟化剤:50〜200質量部と、
を、含有する変性水添ブロック共重合体組成物。
(1)下記(a)、(b)、(c)の重合体ブロックをそれぞれ少なくとも1個有する。
(a)ビニル芳香族化合物重合体ブロック
(b)共役ジエン化合物とビニル芳香族化合物からなる水添共重合体ブロック
(c)ビニル結合量が40%以上の共役ジエン化合物重合体の水添重合体ブロック
(2)前記水添ブロック共重合体中の前記ビニル芳香族化合物の含有量が40質量%を超 え70質量%未満。
(3)重量平均分子量が5万〜50万。
(4)前記水添重合体ブロック(b)の水添前重合体を構成する共役ジエン化合物単量体 単位のビニル結合量が10%以上20%未満。
(5)前記(I−2)の水添前のブロック共重合体を構成する共役ジエン化合物単量体単 位の二重結合の水添率が50%以上。
(6)前記水添ブロック共重合体中の前記ビニル芳香族化合物重合体ブロック(a)の含 有量が5質量%以上30質量%以下、前記水添共重合体ブロック(b)の含有量が 30質量%以上50質量%以下、前記水添重合体ブロック(c)の含有量が35質 量%を超え50質量%以下。 - JIS K6253による硬度が5〜35であり、
BS903により、23℃で測定される反発弾性率が50%以上である、
請求項1又は2に記載の変性水添ブロック共重合体組成物。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の変性水添ブロック共重合体組成物が架橋されたものである、変性水添ブロック共重合体組成物。
- 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の変性水添ブロック共重合体組成物を成形した成形品。
- 前記成形品の表面に、ウレタン皮膜をさらに具備する請求項5に記載の成形品。
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