JP2018162408A - 4−メチル−1−ペンテン共重合体組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、透明性および剛性を有しながら高い耐衝撃性を備え、さらに高い耐熱性を有する4−メチル−1−ペンテン共重合体組成物を提供することを課題としている。
[1] 下記要件(A−a)〜(A−c )を満たす4−メチル−1−ペンテン(共)重合体(A)50.0〜95.0質量部と、下記要件(B−a)〜(B−e)を満たす4−メチル−1−ペンテン共重合体(B)5.0〜50.0質量部(ただし、(A)および(B)の合計を100質量部とする)とを含む、4−メチル−1−ペンテン共重合体組成物(X)。
(A−b)135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が0.5〜5.0dl/gである。
(A−c)DSCで測定した融点(Tm)が200〜260℃の範囲にある。
(B−b)135℃デカリン中で測定した極限粘度[η]が0.5〜5.0dl/gである。
(B−c)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定する重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比である分子量分布(Mw/Mn)が1.0〜3.5である。
(B−d)DSCで測定した融点(Tm)が200℃未満の範囲にあるか、またはDSC測定において融点を示すピークが出現しない。
(B−e) 周波数10rad/sでの−30〜240℃の温度範囲における動的粘弾性測定において、−30℃から50℃の温度範囲における、tanδが最大値となる温度(Tg)が14.0℃以下である。
(X−1)JIS K7113に準拠して測定した引張弾性率が400MPa以上である。
(X−2)ASTM D256に準拠して測定した23℃におけるIzod衝撃強度が50J/m以上である。
(X−3)ASTM D1525に準拠して測定したビカット軟化温度が100℃以上である。
[4−メチル−1−ペンテン共重合体組成物(X)]
本発明の4−メチル−1−ペンテン共重合体組成物(X)は、後述する要件(A−a)〜(A−c)を満たす4−メチル−1−ペンテン(共)重合体(A)50.0〜95.0質量部と、後述する要件(B−a)〜(B−e)を満たす4−メチル−1−ペンテン共重合体(B)5.0〜50.0質量部(ただし、(A)および(B)の合計を100質量部とする)とを含む。
JIS K7113に準拠して測定した引張弾性率が400MPa以上である。引張弾性率は好ましくは500MPa以上である。上記下限値以上にあることで剛性が優れる。なお上限については通常1800MPa以下、好ましくは1500MPa以下である。
ASTM D256に準拠して測定した23℃におけるIzod衝撃性(後ノッチ入り)が50J/m以上である。Izod衝撃強度は好ましくは100J/m以上、より好ましくは200J/m以上である。
ASTM D1525に準拠して測定したビカット軟化温度が100℃以上である。ビカット軟化温度が100℃以上であると、耐熱性に優れる成形体を得ることができる。ビカット軟化温度は好ましくは110℃以上、より好ましくは120℃以上である。
内部ヘイズが20%以下である。内部ヘイズが20%以下であると、共重合体組成物(X)の透明性が良好である。内部ヘイズは好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下である。
4−メチル−1−ペンテン(共)重合体(A)は、下記要件(A−a)〜(A−c)を満たす。以下、各要件について説明する。
要件(A−a)は、本発明の4−メチル−1−ペンテン(共)重合体(A)は、4−メチル−1−ペンテンから導かれる構成単位の含有量(U1)が100〜90.0モル%であり、エチレンおよび炭素原子数3〜20のα−オレフィン(4−メチル−1−ペンテンを除く)からなる群より選ばれるオレフィンから導かれる構成単位の含有量(U2)が0〜10.0モル%であることである。
要件(A−b)は、135℃のデカリン中で測定した4−メチル−1−ペンテン(共)重合体(A)の極限粘度[η]が0.5〜5.0dl/gの範囲にあることである。極限粘度[η]は、好ましくは0.7〜5.0dl/g、より好ましくは0.7〜4.5dl/g、さらに好ましくは1.0〜4.0dl/gである。極限粘度[η]が上記範囲内であると、4−メチル−1−ペンテン共重合体組成物の成形時の樹脂流動性の点で好ましい。
要件(A−c)は、4−メチル−1−ペンテン(共)重合体(A)のDSCで測定した融点(Tm)が200〜260℃の範囲にあることである。融点(Tm)は、示差走査型熱量測定(昇温速度:10℃/分)によって決定される。
4−メチル−1−ペンテン(共)重合体(A)の製造方法としては、例えば、国際公開第01/27124号、国際公開14/050817号等に記載の方法を採用することができる。4−メチル−1−ペンテン(共)重合体(A)の製造方法においては、従来公知の重合触媒を用いることができる。
グラフト変性に用いられる極性モノマーとしては、例えば、水酸基含有エチレン性不飽和化合物、アミノ基含有エチレン性不飽和化合物、エポキシ基含有エチレン性不飽和化合物、芳香族ビニル化合物、不飽和カルボン酸またはその誘導体、ビニルエステル化合物、塩化ビニル、カルボジイミド化合物が挙げられる。特に、不飽和カルボン酸またはその誘導体が好ましい。不飽和カルボン酸またはその誘導体としては、カルボン酸基を1以上有する不飽和化合物、カルボン酸基を有する化合物とアルキルアルコールとのエステル、無水カルボン酸基を1以上有する不飽和化合物が挙げられる。不飽和基としては、例えば、ビニル基、ビニレン基、不飽和環状炭化水素基が挙げられる。
ラジカル開始剤は、被変性体および極性モノマーとそのまま混合して使用することもできるが、少量の有機溶媒に溶解してから使用することもできる。有機溶媒としては、ラジカル開始剤を溶解し得る有機溶媒であれば特に限定することなく用いることができる。
被変性体の極性モノマーによるグラフト変性は、従来公知の方法で行うことができ、例えば被変性体を有機溶媒に溶解し、次いで極性モノマーおよびラジカル開始剤などを溶液に加え、通常70〜200℃、好ましくは80〜190℃の温度で、通常0.5〜15時間、好ましくは1〜10時間反応させることにより行うことができる。
4−メチル−1−ペンテン共重合体(B)は、下記要件(B−a)〜(B−e)を満たす。4−メチル−1−ペンテン共重合体(B)がブレンドポリマーである場合、そのブレンドポリマーが下記要件(B−a)〜(B−e)を満たす。以下、各要件について説明する。
4−メチル−1−ペンテン共重合体(B)は、4−メチル−1−ペンテンから導かれる構成単位の含有量(U3)が20.0〜95.0モル%であり、エチレンおよび炭素原子数3〜20のα−オレフィン(4−メチル−1−ペンテンを除く)から導かれる構成単位の含有量(U4)が5.0〜80.0モル%である。
コモノマー組成は、IRまたは13C−NMRにより測定することができる。
コモノマーは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
要件(B−b)は、135℃のデカリン中で測定した4−メチル−1−ペンテン共重合体(B)の極限粘度[η]が0.5〜5.0dl/gの範囲にあることである。極限粘度[η]は、好ましくは0.7〜5.0dl/g、より好ましくは0.7〜4.5dl/g、さらに好ましくは1.0〜4.0dl/g、特に好ましくは1.0〜3.0dl/gである。極限粘度[η]が上記範囲内であると、4−メチル−1−ペンテン共重合体組成物の成形性、柔軟性に優れる。
要件(B−c)は、4−メチル−1−ペンテン共重合体(B)の、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量と数平均分子量との比(Mw/Mn)が、1.0〜3.5の範囲にあることである。Mw/Mnは、好ましくは1.2〜3.5、より好ましくは1.5〜3.0、さらに好ましくは1.5〜2.5である。Mw/Mnが大きいと、組成分布や低分子量成分量が増大し、共重合体組成物の機械特性、成形性、耐衝撃性を損なう可能性がある。Mw/Mnが上記範囲内であると、4−メチル−1−ペンテン共重合体組成物から良好な耐衝撃性を有する成形体が得られる。Mw/Mnは後述するオレフィン重合用触媒を適切に選択することで調整することができる。また、Mw/Mnが大きい重合体を得たい場合は、必要に応じて多段重合法や混合触媒重合法および分子量の異なる4−メチル−1−ペンテン系重合体を混合するなどの方法を用いて調整することができる。
要件(B−d)は、4−メチル−1−ペンテン共重合体(B)のDSCで測定した融点(Tm)が200℃未満の範囲にあるか、またはDSC測定において融点を示すピークが出現しないことである。融点(Tm)は、示差走査型熱量測定(昇温速度:10℃/分)によって決定される。
4−メチル−1−ペンテン共重合体(B)の周波数10rad/sでの−30〜240℃の温度範囲における動的粘弾性測定において、−30℃から50℃の温度範囲における、tanδが最大値となる温度(Tg)が14.0℃以下である。tanδが最大値となる温度(Tg)は4−メチル−1−ペンテン共重合体(B)のガラス転移温度に相当する。好ましくは12.0℃以下、より好ましくは10.0℃以下である。下限については特に制限がないが、通常−30℃以上、好ましくは−10℃以上である。
4−メチル−1−ペンテン共重合体(B)は、上記要件を満たす限り、共重合体が極性モノマーによりグラフト変性されて得られたグラフト変性共重合体であってもよい。4−メチル−1−ペンテン共重合体(B)がグラフト変性共重合体である場合、そのグラフト変性は、4−メチル−1−ペンテン(共)重合体(A)について示した上記《グラフト変性》に準じる。
4−メチル−1−ペンテン共重合体(B)は、後述するオレフィン重合用触媒の存在下、4−メチル−1−ペンテンとエチレンおよび炭素原子数3〜20のα−オレフィン(4−メチル−1−ペンテンを除く)から選ばれる少なくとも1種のオレフィンとを共重合することで得ることができる。
オレフィン重合用触媒としては、
(A)架橋メタロセン化合物と、
(B)(b-1) 有機アルミニウムオキシ化合物、
(b-2) 前記メタロセン化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物、および
(b-3) 有機アルミニウム化合物
から選ばれる少なくとも1種以上の化合物と
を含む触媒が好ましい。
架橋メタロセン化合物(A)は、一般式[A1]で表される化合物が好ましく、一般式[A2]で表される化合物がより好ましい。
R1からR10およびR1bからR12bにおける炭化水素基としては、例えば、直鎖状炭化水素基、分岐状炭化水素基、環状飽和炭化水素基、環状不飽和炭化水素基、飽和炭化水素基が有する1または2以上の水素原子を環状不飽和炭化水素基に置換してなる基が挙げられる。炭化水素基の炭素数は、通常1〜20、好ましくは1〜15、より好ましくは1〜10である。
R2からR10およびR2bからR12bまでの置換基のうち、2つの置換基(例:R2bとR3b、R3bとR4b、R5bとR6b、R6bとR7b、R8bとR9b、R9bとR10b、R10bとR11b、R11bとR12b)が互いに結合して環を形成していてもよく、前記環形成は、分子中に2箇所以上存在してもよい。
R9bは炭化水素基であることがより好ましく、R9bは直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基等の炭素数2以上のアルキル基、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であることがさらに好ましく、R9bは炭素数2以上のアルキル基であることがとりわけ好ましい。また、合成上の観点からは、R10bおよびR11bは水素原子であることも好ましい。
R12bは、炭化水素基であることが好ましく、アルキル基であることが特に好ましい。
Mは第4族遷移金属であり、例えばTi、ZrまたはHfであり、好ましくはZrまたはHfであり、特に好ましくはZrである。
Qはハロゲン原子、炭化水素基、炭素数10以下の中性の共役もしくは非共役ジエン、アニオン配位子または孤立電子対で配位可能な中性配位子を示す。
Qでのハロゲン原子としては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
nは1〜3の整数であり、好ましくは1または2であり、より好ましくは1である。nが上記値であることが、生成する重合体を効率的に得る観点から好ましい。
以上、一般式[A2]または[A3]で表される架橋メタロセン化合物の構成、すなわちR1〜R10、R1b〜R12b、M、n、Qおよびjについて、好ましい態様を説明した。本発明では、それぞれの好適態様の任意の組合せも好ましい態様である。このような架橋メタロセン化合物は、上記物性を有する本発明の重合体を得るために好適に使用することができる。
《有機アルミニウムオキシ化合物(b−1)》
有機アルミニウムオキシ化合物(b−1)としては、一般式[B1]で表される化合物および一般式[B2]で表される化合物等の従来公知のアルミノキサン、一般式[B3]で表される構造を有する修飾メチルアルミノキサン、一般式[B4]で表されるボロン含有有機アルミニウムオキシ化合物が例示される。
具体的には一般式[B1]または[B2]で表される化合物等のようなベンゼンに対して不溶性または難溶性の化合物とは異なり、MMAOは脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素および芳香族炭化水素に溶解するものである。
上記例示の有機アルミニウムオキシ化合物(b−1)は、単独で用いてもよく2種以上を併用して用いてもよい。
架橋メタロセン化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物(b−2)(以下、「イオン性化合物(b−2)」ともいう。)としては、特開平1−501950号公報、特開平1−502036号公報、特開平3−179005号公報、特開平3−179006号公報、特開平3−207703号公報、特開平3−207704号公報、特開2004−51676号公報、米国特許第5321106号等に記載された、ルイス酸、イオン性化合物、ボラン化合物およびカルボラン化合物が例示される。さらに、ヘテロポリ化合物およびイソポリ化合物も例示される。これらの中では、イオン性化合物(b−2)としては、一般式[B5]で表される化合物が好ましい。
カルベニウム塩としては、トリフェニルカルベニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルカルベニウムテトラキス(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリス(4−メチルフェニル)カルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリス(3,5−ジメチルフェニル)カルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートが例示される。
アンモニウム塩としては、トリアルキルアンモニウム塩、N,N−ジアルキルアニリニウム塩、ジアルキルアンモニウム塩が例示される。
イオン性化合物(b−2)は、単独で用いてもよく2種以上を併用して用いてもよい。
有機アルミニウム化合物(b−3)としては、一般式[B6]で表される有機アルミニウム化合物、一般式[B7]で表される周期表第1族金属とアルミニウムとの錯アルキル化物が例示される。
式[B6]において、RaおよびRbはそれぞれ独立に炭素数1〜15、好ましくは1〜4の炭化水素基であり、Xはハロゲン原子であり、mは0<m≦3、nは0≦n<3、pは0≦p<3、qは0≦q<3の数であり、かつm+n+p+q=3である。
式[B7]において、M2はLi、NaまたはKであり、複数あるRaはそれぞれ独立に炭素数1〜15、好ましくは1〜4の炭化水素基である。
オレフィン重合用触媒の成分として、担体(C)を用いてもよい。担体(C)は、無機化合物または有機化合物であって、顆粒状または微粒子状の固体である。
無機化合物としては、多孔質酸化物、無機ハロゲン化物、粘土鉱物、粘土(通常は該粘土鉱物を主成分として構成される。)、イオン交換性層状化合物(大部分の粘土鉱物はイオン交換性層状化合物である。)が例示される。多孔質酸化物としては、SiO2、Al2O3、MgO、ZrO、TiO2、B2O3、CaO、ZnO、BaO、ThO2;これらの酸化物を含む複合物または混合物が例示される。複合物または混合物としては、天然または合成ゼオライト、SiO2−MgO、SiO2−Al2O3、SiO2−TiO2、SiO2−V2O5、SiO2−Cr2O3、SiO2−TiO2−MgOが例示される。これらの中では、SiO2およびAl2O3の何れか一方または双方の成分を主成分とする多孔質酸化物が好ましい。
無機化合物の中では、粘土鉱物および粘土が好ましく、モンモリロナイト群、バーミキュライト、ヘクトライト、テニオライトおよび合成雲母が特に好ましい。
有機化合物としては、粒径が10〜300μmの範囲にある顆粒状または微粒子状の固体が例示される。具体的には、エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンを主成分として合成される(共)重合体;ビニルシクロヘキサン、スチレンを主成分として合成される(共)重合体;これら(共)重合体の変成体が例示される。
オレフィン重合用触媒の成分として、有機化合物成分(D)を用いてもよい。有機化合物成分(D)は、必要に応じて、α−オレフィンの重合反応における重合性能およびオレフィン重合体の物性を向上させる目的で使用される。有機化合物成分(D)としては、アルコール類、フェノール性化合物、カルボン酸、リン化合物、スルホン酸塩が例示される。
オレフィン重合用触媒を用いてオレフィンの重合を行うに際して、オレフィン重合用触媒を構成しうる各成分の使用量は以下のとおりである。また、オレフィン重合用触媒において、各成分の含有量を以下のとおりに設定することができる。
4−メチル−1−ペンテン共重合体(B)の製造において、重合は、溶液重合、懸濁重合等の液相重合法または気相重合法のいずれにおいても実施できる。液相重合法において用いられる不活性炭化水素媒体としては、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン等の脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;エチレンクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素が挙げられる。不活性炭化水素媒体は1種単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。また、重合に供給されうる液化オレフィン自身を溶媒として用いる、いわゆるバルク重合法を用いることもできる。
当該製造方法で得られた重合体に対しては、上記方法で合成した後に、必要に応じて公知の触媒失活処理工程、触媒残渣除去工程、乾燥工程等の後処理工程を行ってよい。
4−メチル−1−ペンテン共重合体組成物(X)は、その用途に応じて、本発明の効果を阻害しない範囲で、4−メチル−1−ペンテン(共)重合体(A)および4−メチル−1−ペンテン共重合体(B)とは異なる他の重合体および樹脂用添加剤から選ばれる少なくとも1種を任意に含有することができる。以下、4−メチル−1−ペンテン(共)重合体(A)および4−メチル−1−ペンテン共重合体(B)とは異なる他の重合体を「他の重合体(D)」ともいい、樹脂用添加剤を「添加剤(C)」ともいう。
他の重合体(D)としては、本発明の4−メチル−1−ペンテン(共)重合体(A)および4−メチル−1−ペンテン共重合体(B)とは異なる熱可塑性樹脂を広く用いることができる。他の重合体(D)の含有量は、共重合体組成物(X)の総質量に対して、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましい。
熱可塑性ポリオレフィン系樹脂:例えば、低密度、中密度、高密度ポリエチレン、高圧法低密度ポリエチレン等のポリエチレン、アイソタクティックポリプロピレン、シンジオタクティックポリプロピレン等のポリプロピレン、ポリ1−ブテン、ポリ4−メチル−1−ペンテン、ポリ3−メチル−1−ペンテン、ポリ3−メチル−1−ブテン、エチレン・α−オレフィン共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体、1−ブテン・α−オレフィン共重合体、4−メチル−1−ペンテン・α−オレフィン共重合体、環状オレフィン共重合体、塩素化ポリオレフィン、およびこれらのオレフィン系樹脂を変性した変性ポリオレフィン樹脂;
熱可塑性ポリアミド系樹脂:例えば、脂肪族ポリアミド(ナイロン6、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン612);
熱可塑性ポリエステル系樹脂:例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエステル系エラストマー;
熱可塑性ビニル芳香族系樹脂:例えば、ポリスチレン、ABS樹脂、AS樹脂、スチレン系エラストマー(スチレン・ブタジエン・スチレンブロックポリマー、スチレン・イソプレン・スチレンブロックポリマー、スチレン・イソブチレン・スチレンブロックポリマー、これらの水素添加物);
熱可塑性ポリウレタン;塩化ビニル樹脂;塩化ビニリデン樹脂;アクリル樹脂;エチレン・酢酸ビニル共重合体等の酢酸ビニル共重合体;エチレン・メタクリル酸アクリレート共重合体;アイオノマー;エチレン・ビニルアルコール共重合体;ポリビニルアルコール;フッ素系樹脂;ポリカーボネート;ポリアセタール;ポリフェニレンオキシド;ポリフェニレンサルファイドポリイミド;ポリアリレート;ポリスルホン;ポリエーテルスルホン;ロジン系樹脂;テルペン系樹脂および石油樹脂;
共重合体ゴム:例えば、エチレン・α−オレフィン・ジエン共重合体、プロピレン・α−オレフィン・ジエン共重合体、1−ブテン・α−オレフィン・ジエン共重合体、ポリブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、ネオプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、ポリイソブチレンゴム、天然ゴム、シリコーンゴム;
等が例示される。上述した熱可塑性ポリオレフィン系樹脂のうち、例えばポリエチレン、ポリプロピレンは結晶核剤として用いることもでき、その場合の好ましい含有量は共重合体組成物(X)の総質量に対して、0.001〜5質量%である。
他の重合体(D)は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
添加剤(C)としては、例えば、核剤、アンチブロッキング剤、顔料、染料、充填剤、滑剤、可塑剤、離型剤、酸化防止剤、難燃剤、紫外線吸収剤、抗菌剤、界面活性剤、帯電防止剤、耐候安定剤、耐熱安定剤、スリップ防止剤、発泡剤、結晶化助剤、防曇剤、老化防止剤、塩酸吸収剤、衝撃改良剤、架橋剤、共架橋剤、架橋助剤、粘着剤、軟化剤、加工助剤が挙げられる。
添加剤(C)の含有量は、本発明の目的を損なわない範囲内で用途に応じて、特に限定されないが、共重合体組成物(X)の総質量に対して、配合される添加剤それぞれについて0.001〜30質量%であることが好ましい。
抗菌剤としては、例えば、4級アンモニウム塩、ピリジン系化合物、有機酸、有機酸エステル、ハロゲン化フェノール、有機ヨウ素が挙げられる。
有機ペルオキシドとしては、例えば、ジクミル有機ペルオキシド、ジ−tert−ブチル有機ペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(tert−ブチルペルオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(tert−ブチルペルオキシ)ヘキシン−3、1,3−ビス(tert−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、1,1−ビス(tert−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、n−ブチル−4,4−ビス(tert−ブチルペルオキシ)バレレート、ベンゾイル有機ペルオキシド、p−クロロベンゾイルペルオキシド、2,4−ジクロロベンゾイル有機ペルオキシド、tert−ブチルペルオキシベンゾエート、tert−ブチルペルベンゾエート、tert−ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、ジアセチル有機ペルオキシド、ラウロイル有機ペルオキシド、tert−ブチルクミル有機ペルオキシドが挙げられる。
4−メチル−1−ペンテン共重合体組成物(X)の製造方法は特に限定されないが、例えば、4−メチル−1−ペンテン(共)重合体(A)、4−メチル−1−ペンテン共重合体(B)と、必要に応じて他の任意成分とを上述の添加割合で混合したのち、溶融混練して得られる。
例えば、混練機にて混練を行う部分のシリンダ温度は、通常220〜320℃、好ましくは250〜300℃である。温度が220℃よりも低いと溶融不足により混練が不十分となり、共重合体組成物の物性の向上が見られにくい。一方、温度が320℃よりも高いと、4−メチル−1−ペンテン(共)重合体(A)および4−メチル−1−ペンテン共重合体(B)等の成分の熱分解が起こる場合がある。混練時間は、通常0.1〜30分間、特に好ましくは0.5〜5分間である。混練時間が0.1分に満たないと十分に溶融混練が行われず、また、混練時間が30分を超えると4−メチル−1−ペンテン(共)重合体(A)および4−メチル−1−ペンテン共重合体(B)等の成分の熱分解が起こる場合がある。
4−メチル−1−ペンテン共重合体組成物(X)を成形することにより成形体が得られる。
(1)成形方法
4−メチル−1−ペンテン共重合体組成物(X)の成形方法としては、公知の各種の成形方法が適用でき、例えば射出成形や押出成形、射出延伸ブロー成形法、ブロー成形法、キャスト成形法、カレンダ一成形法、プレス成形、スタンピング成形、インフレーション成形、ロール成形等の各種成形法を挙げることができる。これらの成形方法により、目的とする成形体、例えばフィルム、シート、中空成形体、射出成形体、繊維等に加工することができる。成形条件は従来公知の4−メチル−1−ペンテン系重合体の成形条件と同様である。成形体の形状には特に制約はない。例えば、チューブ状、フィルム状、シート状、膜(メンブレン)状、テープ状、板状、棒状、繊維状、不織布状、などである。
本発明の成形体は、従来の4−メチル−1−ペンテン系重合体が用いられうる用途に制約なく用いることができるが、耐衝撃性、耐熱性および透明性を要求される用途にはさらに適している。より具体的な用途には、医療用器具、医療用包装材、実験用器材、化粧品容器、乳幼児用品、食品容器、電子レンジスチーム滅菌用容器および器材がある。
[遷移金属錯体の合成]
国際公開第2014/050817号の合成例4に従い、(8‐オクタメチルフルオレン-12'-イル-(2-(アダマンタン-1-イル)-8-メチル-3,3b,4,5,6,7,7a,8-オクタヒドロシクロペンタ[a]インデン))ジルコニウムジクロライドを合成した。この化合物を「メタロセン化合物(a)」とも記載する。
充分に乾燥し窒素置換したシュレンク管に磁気攪拌子を入れ、メタロセン化合物(a)5.0μmolを入れ、修飾メチルアルミノキサンの懸濁液300eq/cat.(n−ヘキサン溶媒、アルミニウム原子換算で1.50mmol)を攪拌しながら室温で加え、メタロセン化合物(a)の濃度が1μmol/mLとなる量のヘプタンを加えて触媒液を調製した。
充分に乾燥し窒素置換したシュレンク管に磁気攪拌子を入れ、メタロセン化合物(a)5.0μmolを入れ、修飾メチルアルミノキサンの懸濁液300eq/cat.(n−ヘキサン溶媒、アルミニウム原子換算で1.50mmol)を攪拌しながら室温で加え、メタロセン化合物(a)の濃度が1μmol/mLとなる量のヘプタンを加えて触媒液を調製した。
充分に乾燥し窒素置換したシュレンク管に磁気攪拌子を入れ、メタロセン化合物(a)5.0μmolを入れ、修飾メチルアルミノキサンの懸濁液300eq/cat.(n−ヘキサン溶媒、アルミニウム原子換算で1.50mmol)を攪拌しながら室温で加え、メタロセン化合物(a)の濃度が1μmol/mLとなる量のヘプタンを加えて触媒液を調製した。
充分に乾燥し窒素置換した内容積4LのSUS製オートクレーブに、4−メチル−1−ペンテン1950mLとトリイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液(Al濃度:0.5M)をAl換算で1.95mmolを装入し、水素91mLを加えた後、450回転/分で撹拌しながら重合温度70℃に昇温した。その温度でオートクレーブ内圧が0.25MPaGになるまで窒素を加えた後に、全圧が0.6MPaGになるまでエチレンで加圧した。
その後回収したポリマーを80℃で12時間減圧乾燥して、4−メチル−1−ペンテン/エチレン共重合体(B’2)81.1gを得た。
充分に乾燥し窒素置換した内容積1,500mlのSUS製オートクレーブに、4−メチル−1−ペンテン750mLとトリイソブチルアルミニウムのトルエン溶液(Al濃度:0.5M)0.5mmolを装入し、水素35.5mLを加えた後、850回転/分で撹拌しながら重合温度60℃に昇温した。
充分に乾燥し窒素置換した内容積4LのSUS製オートクレーブに、4−メチル−1−ペンテン740mLとシクロヘキサン1210mLとトリイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液(Al濃度:0.5M)をAl換算で1.95mmolを装入し、水素61mLを加えた後、450回転/分で撹拌しながら1−ブテン400gを加えた後に重合温度60℃に昇温した。
冷却/脱圧したオートクレーブから取り出した重合液を、メタノール中に投入し、ポリマーを析出させて、濾過回収した。その後回収したポリマーを80℃で12時間減圧乾燥して、4−メチル−1−ペンテン/1−ブテン共重合体(B’4)178.0gを得た。
特開2008-144155号公報の実施例5の通りに重合を行い、50.2gの4−メチル−1−ペンテン/1−ヘキセン共重合体(B’5)を得た。
国際公開第2006/054613号の比較例7において、4−メチル−1−ペンテンと1−デセンとの割合を変更することによって、4−メチル−1−ペンテン/1−デセン共重合体(A1)(以下、重合体(A1)ともいう)を得た。
[固体触媒成分の調製]
30℃下、充分に窒素置換した100mLの攪拌機を付けた三つ口フラスコ中に、窒素気流下で精製デカン32mL及び固体状ポリメチルアルミノキサン(東ソーファインケム社製)をアルミニウム原子換算で14.65mmol装入し、懸濁液とした。その懸濁液に、先に合成した触媒(A)50mg(ジルコニウム原子換算で0.059mmol)を4.6mmol/Lのトルエン溶液とし、この溶液12.75mLを撹拌しながら加えた。1.5時間後攪拌を止め、得られた触媒成分をデカンテーション法によりデカン50mLで3回洗浄し、デカンに懸濁させてスラリー液(B)50mLを得た。この触媒成分においてZr担持率は100%であった。
上記で調製したスラリー液(B)に、窒素気流下、ジイソブチルアルミニウムハイドライドのデカン溶液(アルミニウム原子換算で2.0mmol/mL)を2.0mL、さらに3−メチル−1−ペンテンを7.5mL(5.0g)装入した。1.5時間後攪拌を止め、得られた予備重合触媒成分をデカンテーション法によりデカン50mLで3回洗浄した。この予備重合触媒成分をデカンに懸濁させて、デカンスラリー(C)50mLを得た。デカンスラリー(C)における予備重合触媒成分の濃度は20g/L、1.05mmol−Zr/Lであり、Zr回収率は90%であった。
室温、窒素気流下で、内容積1Lの攪拌機を付けたSUS製重合器に、精製デカンを425mL、ジイソブチルアルミニウムハイドライドのデカン溶液(アルミニウム原子換算で2.0mmol/mL)を0.5mL(1mol)装入した。次いで、先に調製した予備重合触媒成分のデカンスラリー(C)をジルコニウム原子換算で0.0005mmol加え、水素を50NmL装入した(1回目の水素装入)。次いで、4−メチル−1−ペンテン250mLと1−デセン3.3mLとの混合溶液を2時間かけて重合器内へ連続的に一定の速度で装入した。この装入開始時点を重合開始とし、重合開始から30分かけて45℃へ昇温した後、45℃で4時間保持した。重合開始から150分後に水素を90NmL装入した(2回目の水素装入)。重合開始から4.5時間経過後、室温まで降温し、脱圧した後、ただちに白色固体を含む重合液を濾過して固体状物質を得た。この固体状物質を減圧下、80℃で8時間乾燥し、4−メチル−1−ペンテン/1−デセン共重合体(A2)を得た。
1−デセンの装入量を3.2mLとした以外は製造例9の通りに重合を行い、4−メチル−1−ペンテン/1−デセン共重合体(A3)を得た。
実施例1〜6、比較例2〜10については表2に従った比率で各種重合体を混合して、下記の方法で組成物を得て、続いてプレスシートを作製した。実施例1〜6で作製された組成物が本発明の4−メチル−1−ペンテン共重合体組成物(X)である。
比較例1については重合体A1を単独で用いて、下記の方法で溶融混練しプレスシートを作製した。
また、比較例10については、他の重合体D2として、Kraton社製クレイトン(商標)G1645Mを表2に従った比率で混合して用い、下記の方法でプレスシートを作製した。
製造例1〜10で得た各重合体あるいはその混合物100質量部に対して、二次抗酸化剤としてのBASF製イルガフォス(商標)168を0.2質量部、耐熱安定剤としてのBASF製イルガノックス(商標)1010を0.2質量部配合した。次いで、東洋精機社製ラボプラストミル(2軸バッチ式溶融混練装置)を用い、設定温度260℃で、仕込み量40g(装置バッチ容積:60cm3)、50rpm、5分間の条件で溶融混練して、組成物を作製した。
製造例1〜10で得られた重合体ならびに実施例1〜6および比較例1〜10で得られたプレスシートの各種物性は下記方法により測定した。各重合体の測定結果を表1に、各プレスシートの測定結果を表2に示す。なお、各重合体のコモノマー組成、極限粘度[η]、分子量分布(Mw/Mn)については、溶融混練する前の各重合体をそのまま測定に用いた。DSC測定および固体粘弾性測定については溶融混練後のプレスシートを測定に用いた。表中、「−」は測定していないことを示す。図1に、実施例および比較例において得られた組成物の引張弾性率とIZOD衝撃強度との関係を示す。
コモノマーである4−メチル−1−ペンテン、エチレンおよび炭素原子数3〜20のα−オレフィン(4−メチル−1−ペンテンを除く)から導かれる構成単位の含量は、以下の装置および条件により、13C−NMRスペクトルより算出した。
ここでPはコモノマー主鎖メチンシグナルの全ピーク面積を示し、Mは4−メチル−1−ペンテン主鎖メチンシグナルの全ピーク面積を示す。
極限粘度[η]は、デカリン溶媒を用いて、135℃で測定した。具体的には、サンプル約20mgをデカリン15mlに溶解し、135℃のオイルバス中で比粘度ηspを測定した。このデカリン溶液にデカリン溶媒を5ml追加して希釈後、同様にして比粘度ηspを測定した。この希釈操作をさらに2回繰り返し、濃度(C)を0に外挿した時のηsp/Cの値を極限粘度として求めた(下式参照)。
[η]=lim(ηsp/C) (C→0)
分子量分布は、GPCにより測定した。
装置:ゲル浸透クロマトグラフ HLC-8321 GPC/HT型 (東ソー社製)
有機溶媒:o−ジクロロベンゼン
カラム:TSKgel GMH6−HT 2本、TSKgel GMH6−HTLカラム 2本(何れも東ソー社製)
流速:1.0 ml/分
試料:0.15mg/mL o−ジクロロベンゼン溶液v
温度:140℃
分子量換算 :PS換算/汎用較正法
公知の方法によって、標準ポリスチレンサンプルを使用した検量線を用いて解析することで、Mw/Mnを算出した。
セイコーインスツルメンツ社製DSC測定装置(DSC220C)により、発熱・吸熱曲線を求め、昇温時の最大融解ピーク位置の温度を融点Tmとした。
測定は、以下のようにして行った。0.5mm厚のプレスシートから試料約5mgを切り出し、測定用アルミパンにつめ、10℃/分の加熱速度で20℃から280℃に昇温し、280℃で5分間保持した後、10℃/分の冷却速度で20℃まで降温し、20℃で5分間保持した後、再度10℃/分の加熱速度で20℃から280℃に昇温し、再度50℃/分の冷却速度で50℃まで降温した。2回目の昇温時に発現した融解ピークを、融点(Tm)とした。
2mm厚のプレスシートを使用して、さらに動的粘弾性測定に必要な30mm×10mm×2mmの短冊片を切り出した。ANTONPaar社製MCR301を用いて、10rad/sの周波数で−30〜240℃の範囲の動的粘弾性の温度依存性を測定し、損失正接(tanδ)が最大値となる温度およびtanδの最大値を測定した。
なお通常、tanδの最大値となる温度は、ガラス転移が生ずる温度である。
2mm厚のプレスシートを使用して、JIS K7113に準拠して2号1/2サイズダンベル形試験片を作製し、インストロン社製の万能引張試験機3380にて、引張速度30mm/min、測定温度23℃の条件で引張試験を実施し、引張弾性率(YM)を測定した。
3mm厚のプレスシートを使用して、ASTM D256に準拠して株式会社東洋精機製作所のデジタル衝撃試験機 DG−IB型にて23℃でIzod衝撃試験を実施し、Izod衝撃強度を測定した。
3mm厚のプレスシートを使用して、ASTM D1525に準拠して、安田精機株式会社製の試験機を用い、シリコーン油中、昇温速度50℃毎時間、試験荷重10Nにてビカット軟化温度試験を実施し、ビカット軟化温度を測定した。
ヘイズ(HAZE)測定は、1mm厚プレスシートを使用して、株式会社村上色彩研究所製 ヘイズ・透過率計 HM−150を用いて測定した。
表2および図1より、比較例に対して実施例は衝撃強度が大幅に優れることがわかる。また、比較例の組成物では、共重合体の含有量を増やして引張弾性率を低下させてもIZOD衝撃強度の向上は認められなかったが、実施例においては引張弾性率の低い組成物はより高いIZOD衝撃強度が得られたことが分かる。また、実施例は、耐熱性の指標であるビカット軟化点においても、透明性の指標である内部ヘイズにおいても、好ましい範囲にあることがわかる。
Claims (3)
- 下記要件(A−a)〜(A−c )を満たす4−メチル−1−ペンテン(共)重合体(A)50.0〜95.0質量部と、下記要件(B−a)〜(B−e)を満たす4−メチル−1−ペンテン共重合体(B)5.0〜50.0質量部(ただし、(A)および(B)の合計を100質量部とする)とを含む、4−メチル−1−ペンテン共重合体組成物(X)。
(A−a)4−メチル−1−ペンテンから導かれる構成単位の含有量(U1)が100〜90.0モル%であり、エチレンおよび炭素原子数3〜20のα−オレフィン(4−メチル−1−ペンテンを除く)からなる群より選ばれるオレフィンから導かれる構成単位の含有量(U2)が0〜10.0モル%である。
(A−b)135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が0.5〜5.0dl/gである。
(A−c)DSCで測定した融点(Tm)が200〜260℃の範囲にある。
(B−a)4−メチル−1−ペンテンから導かれる構成単位の含有量(U3)が20.0〜95.0モル%であり、エチレンおよび炭素原子数3〜20のα−オレフィン(4−メチル−1−ペンテンを除く)から導かれる構成単位の含有量(U4)が5.0〜80.0モル%である。
(B−b)135℃デカリン中で測定した極限粘度[η]が0.5〜5.0dl/gである。
(B−c)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定する重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比である分子量分布(Mw/Mn)が1.0〜3.5である。
(B−d)DSCで測定した融点(Tm)が200℃未満の範囲にあるか、またはDSC測定において融点を示すピークが出現しない。
(B−e) 周波数10rad/sでの−30〜240℃の温度範囲における動的粘弾性測定において、−30℃から50℃の温度範囲における、tanδが最大値となる温度(Tg)が14.0℃以下である。 - 下記要件(X−1)〜(X−3)を満たす請求項1に記載の4−メチル−1−ペンテン共重合体組成物(X)。
(X−1)JIS K7113に準拠して測定した引張弾性率が400MPa以上である。
(X−2)ASTM D256に準拠して測定した23℃におけるIzod衝撃強度が50J/m以上である。
(X−3)ASTM D1525に準拠して測定したビカット軟化温度が100℃以上である。 - 請求項1または2に記載の4−メチル−1−ペンテン共重合体組成物(X)を含む成形体。
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