JP2023096826A - 塩素化ポリオレフィン組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、塩素化ポリオレフィン組成物に関し、詳しくは、切断時引張伸びおよび破断強度が大きく、テーバー摩耗が小さく、かつ耐酸性、耐アルカリ性、耐熱性などの耐久性に優れた塩素化ポリオレフィン組成物に関する。【解決手段】塩素化ポリオレフィンと、受酸剤を含む塩素化ポリオレフィン組成物であって、前記受酸剤は、エポキシ化ポリブタジエンおよびエポキシ化油を含むことを特徴とする、塩素化ポリオレフィン組成物。【選択図】なし
Description
本発明は、塩素化ポリオレフィン組成物に関する。
塩素化ポリオレフィンは主鎖に不飽和結合を持たない塩素含有高分子であり、耐熱老化性、耐油性、耐候性、耐薬品性、耐オゾン性、難燃性等に優れているため、ホース、電線被覆材、ローラー類、パッキンなどの各種用途に使用されている。
一方で、塩素化ポリオレフィンはポリマー中にクロロ基を有していることから、過剰な熱劣化によりクロロ基由来の酸成分が遊離してしまうことがある。このためポリマーからの酸成分の遊離を防ぐため、受酸剤などの配合剤を添加する必要があることが一般的に知られている。そして受酸剤としては一酸化鉛、酸化マグネシウム、合成ハイドロタルサイトなどの配合剤を添加することが知られている。
しかしながら、一般に受酸剤として一酸化鉛を用いる塩素化ポリオレフィン組成物は周知の如く環境面での使用負荷がある、酸化マグネシウムや合成ハイドロタルサイトを用いた塩素化ポリオレフィン組成物は、耐酸性、耐アルカリ性、耐水性が悪く、酸やアルカリの薬品や水に触れる用途では使用困難であった。そのため、耐酸性、耐アルカリ性、耐水性、および耐熱性が良好な塩素化ポリオレフィン組成物が望まれていた。
また、塩素化ポリオレフィンにはスルホン酸を含有するクロロスルホン化ポリオレフィンがある(例えば特許文献1)。
特許文献1には、クロロスルホン化ポリオレフィン100重量部に対し、脂肪族グリシジルエーテル、エポキシ化ポリブタジエン又はエポキシ化油3~50重量部を含有することを特徴とするクロロスルホン化ポリオレフィン組成物が開示されている。
特許文献1には、クロロスルホン化ポリオレフィン100重量部に対し、脂肪族グリシジルエーテル、エポキシ化ポリブタジエン又はエポキシ化油3~50重量部を含有することを特徴とするクロロスルホン化ポリオレフィン組成物が開示されている。
特許文献2には、エチレン単独重合体、またはエチレンとα-オレフィンの共重合体から選ばれ、その密度が0.90以上であるポリオレフィンを塩素化して得られる塩素化ポリオレフィンであって、且つ、塩素含有量が25~45質量%、メルトフローレートが0.1~300g/10分、DSC法による結晶融解熱量が20~60J/gである塩素化ポリオレフィン100質量部と;エポキシ化不飽和油脂類、エポキシ化不飽和脂肪酸エステル類、エピクロルヒドリン誘導体、エポキシシクロヘキサン誘導体から選ばれるエポキシ誘導体1~15質量部と;ハイドロタルサイト石群から選ばれる安定剤0.05~3質量部とを含有する塩素化ポリオレフィン組成物が開示されている。
しかしながら特許文献1に記載の組成物は、耐水性や耐酸性に優れると記載されているものの、一層の改善が求められていた。
特許文献2では、チューブなどの製品の透明性や機械的強度、永久伸び、耐白化性という観点に着目しているに過ぎない。
特許文献2では、チューブなどの製品の透明性や機械的強度、永久伸び、耐白化性という観点に着目しているに過ぎない。
ホース、電線被覆材、ローラー類、パッキンなどの各種用途では、酸性条件下、アルカリ条件下、高熱条件下などの条件に晒されることが多い。しかしながら従来の塩素化ポリオレフィン組成物からなる成型品では、このような要求を必ずしも満足させるものではなかった。またエポキシ化ポリブタジエン等の受酸剤は高価であり、コスト低減が課題となっていた。
そこで、本発明は、安価で、切断時引張伸びが大きく、かつ耐酸性や耐アルカリ性、耐熱性、耐水性などの耐久性に優れた塩素化ポリオレフィン組成物を提供することを目的とする。
そして、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、
塩素化ポリオレフィンと、特定の受酸剤を組み合わせることで上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
塩素化ポリオレフィンと、特定の受酸剤を組み合わせることで上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の[1]~[10]の塩素化ポリオレフィン組成物に関する。
[1]塩素化ポリオレフィンと、受酸剤を含む塩素化ポリオレフィン組成物であって、
前記受酸剤は、エポキシ化ポリブタジエンおよびエポキシ化油を含むことを特徴とする、塩素化ポリオレフィン組成物。
[2]前記塩素化ポリオレフィンが、塩素化ポリエチレンである、[1]に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
[3]前記受酸剤のエポキシ当量が100以上400以下である、[1]または[2]に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
[4]前記エポキシ化油の分子量が200以上2000以下である、[1]~[3]のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
[5]前記エポキシ化油が、アルキル基の炭素数が1~8のエポキシ化脂肪酸アルキルエステルである、[1]~[4]のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
[6]前記塩素化ポリオレフィン100質量部に対して、前記受酸剤が1質量部以上50質量部以下である、[1]~[5]のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
[7]前記塩素化ポリオレフィンのムーニー粘度が30以上140以下である、[1]~[6]のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
[8]前記塩素化ポリオレフィンの塩素含有量が25質量%以上50質量%以下である、[1]~[7]のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
[9]前記塩素化ポリオレフィン組成物がローラーゴム用である、[1]~[8]のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
[10][1]~[9]のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン組成物を成形してなる成形体。
[1]塩素化ポリオレフィンと、受酸剤を含む塩素化ポリオレフィン組成物であって、
前記受酸剤は、エポキシ化ポリブタジエンおよびエポキシ化油を含むことを特徴とする、塩素化ポリオレフィン組成物。
[2]前記塩素化ポリオレフィンが、塩素化ポリエチレンである、[1]に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
[3]前記受酸剤のエポキシ当量が100以上400以下である、[1]または[2]に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
[4]前記エポキシ化油の分子量が200以上2000以下である、[1]~[3]のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
[5]前記エポキシ化油が、アルキル基の炭素数が1~8のエポキシ化脂肪酸アルキルエステルである、[1]~[4]のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
[6]前記塩素化ポリオレフィン100質量部に対して、前記受酸剤が1質量部以上50質量部以下である、[1]~[5]のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
[7]前記塩素化ポリオレフィンのムーニー粘度が30以上140以下である、[1]~[6]のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
[8]前記塩素化ポリオレフィンの塩素含有量が25質量%以上50質量%以下である、[1]~[7]のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
[9]前記塩素化ポリオレフィン組成物がローラーゴム用である、[1]~[8]のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
[10][1]~[9]のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン組成物を成形してなる成形体。
本実施形態の塩素化ポリオレフィン組成物は、従来公知の塩素化ポリオレフィン組成物に比べて安価で、切断時引張伸びおよび破断強度が大きく、テーバー摩耗が小さく、かつ耐酸性、耐アルカリ性及び耐水性が良好であり、またクロロスルホン化ポリオレフィン組成物に比べて耐酸性が良好である。
そのため、本発明の塩素化ポリオレフィン組成物を用いた樹脂製品は酸化合物やアルカリ化合物、水が接触しやすい用途において従来に無い高耐久性を有する。
本実施形態の塩素化ポリオレフィン組成物は、(A)塩素化ポリオレフィン、(B)受酸剤を含む。また、(C)補強材、(D)可塑剤、(E)有機過酸化物を含んでもよい。
(A)塩素化ポリオレフィン
(A)塩素化ポリオレフィンは、ポリオレフィンを塩素化して得られるものである。ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン(以下、PPと略記することがある)等の炭素数2~10のα-オレフィンの単独重合体、あるいは2種以上のα-オレフィン同士の共重合体、例えば、ブロック共重合PP、ランダムPP等が挙げられる。これらの中では、塩素化する際の生産性、機械的強度、柔軟性、架橋性の点でスルホン化されていないポリオレフィンがより好ましく、ポリエチレンが特に好ましい。
(A)塩素化ポリオレフィンは、ポリオレフィンを塩素化して得られるものである。ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン(以下、PPと略記することがある)等の炭素数2~10のα-オレフィンの単独重合体、あるいは2種以上のα-オレフィン同士の共重合体、例えば、ブロック共重合PP、ランダムPP等が挙げられる。これらの中では、塩素化する際の生産性、機械的強度、柔軟性、架橋性の点でスルホン化されていないポリオレフィンがより好ましく、ポリエチレンが特に好ましい。
上記ポリオレフィンの塩素化は、例えばポリオレフィンの水性懸濁液中に塩素ガスを導入する方法等によって行うことができる。塩素化ポリオレフィンの塩素含有量の下限は25質量%以上が好ましく、より好ましくは30質量%以上であり、さらに好ましくは35質量%以上である。また、塩素含有量の上限は50質量%以下が好ましく、より好ましくは45質量%以下であり、さらに好ましくは43質量%以下である。塩素含有量が25質量%以上で柔軟性が得られ好ましい。塩素含有量が50質量%以下で良好な柔軟性及び耐薬品性、耐熱性が得られ好ましい。
塩素化ポリオレフィンは、121℃でのムーニー粘度ML(1+4)の下限が、好ましくは30以上であり、より好ましくは50以上であり、さらに好ましくは55以上である。ムーニー粘度ML(1+4)が30以上であれば、混練加工性が良く、機械的強度、耐薬品性、耐摩耗性が優れ好ましい。塩素化ポリオレフィンの121℃でのムーニー粘度ML(1+4)の上限は、好ましくは140以下であり、より好ましくは130以下であり、さらに好ましくは120以下である。ムーニー粘度ML(1+4)が140以下であれば、混練加工性に優れ、機械的強度に優れ好ましい。
塩素化ポリオレフィンの質量平均分子量Mwは、10万以上であることが好ましく、さらには、15万以上であることが好ましい。また、Mwの上限は30万以下であり、さらに25万万以下であることが好ましい。この範囲にあれば、前記したムーニー粘度に調整でき、所望の特性を十分に発揮できる。
本実施形態における塩素化ポリオレフィンは非晶性であることが好ましい。ここで、非晶性とは、示差走査熱量計を用い、測定サンプルを30℃から毎分10℃の昇温速度で昇温して測定される結晶融解熱量が2.0J/g以下であることを意味する。非晶性であれば、より柔軟性のものが得られる。
(B)受酸剤
(B)受酸剤は、エポキシ化ポリブタジエンおよびエポキシ化油を含む。これら2種を含む限り、それぞれ単独で用いても良いし、2種類以上を混合しても良い。このように2種の受酸剤を使用することで、切断時引張伸びの絶対値が大きく、また安価な組成物とすることができる。
(B)受酸剤は、エポキシ化ポリブタジエンおよびエポキシ化油を含む。これら2種を含む限り、それぞれ単独で用いても良いし、2種類以上を混合しても良い。このように2種の受酸剤を使用することで、切断時引張伸びの絶対値が大きく、また安価な組成物とすることができる。
エポキシ化ポリブタジエンとしては、特に限定されないが、ポリブタジエンのエポキシ変性体等があげられる。特にビニル基の酸化によりエポキシ基を導入した化合物がより好ましい。
例えば、市販品として、NISSO-PB(登録商標) JP-100、JP-200(いずれも日本曹達(株)製)、エポリード(登録商標) PB3600、4700(いずれも(株)ダイセル製)、アデカサイザー(登録商標)BF-1000((株)ADEKA製)、Ricon(登録商標)657(クレイバレー社製)などが挙げられ、これらの単独又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
エポキシ化ポリブタジエンの数平均分子量は1100以上であることが好ましく、より好ましくは1150以上であり、さらに好ましくは1200以上である。エポキシ化ポリブタジエンの数平均分子量は10000以下が好ましく、より好ましくは8000以下で、更に好ましくは6000以下である。このような数平均分子量を持つエポキシ化ポリブタジエンを使用することで、特にエポキシ化ポリブタジエンに優れ、耐アルカリ性及び耐水性に優れる塩素化ポリオレフィン組成物が得られる。
エポキシ化ポリブタジエンのエポキシ当量は400以下が好ましく、より好ましくは300以下で、下限は100以上であり、更に好ましくは140以上である。この範囲のエポキシ当量を有するエポキシ化ポリブタジエンを使用することで耐水性及び耐酸性が優れる塩素化ポリオレフィン組成物が得られる。
エポキシ化ポリブタジエンの配合量は、塩素化ポリオレフィン100質量部に対して1質量部以上が好ましく、より好ましくは3質量部以上であり、さらに好ましくは5質量部以上である。エポキシ化ポリブタジエンの配合量は、塩素化ポリオレフィン100質量部に対して50質量部以下が好ましく、より好ましくは30質量部以下であり、さらに好ましくは20質量部以下である。
エポキシ化油は、エポキシ化された脂肪酸エステルを表し、脂肪酸のアルキル鎖がエポキシ化されていても、エステルのアルキル鎖がエポキシ化されても特に限定されないが、通常はエポキシ化された脂肪酸のエステルでありエポキシ化脂肪酸アルキルエステル(炭素数1~30のアルキル)、エポキシ化亜麻仁油、エポキシ化脂肪族エステル等があげられ、エポキシ化脂肪酸アルキルエステル(炭素数1~8のアルキル)が好ましい。
エポキシ化油の分子量は200以上が好ましく、より好ましくは300以上であり、さらに好ましくは350以上である。分子量の上限は、2000以下が好ましく、より好ましくは1500以下であり、更に好ましくは1000以下である。このような分子量を持つ受酸剤を使用することで、耐酸剤に優れ、耐アルカリ性及び耐水性に優れる塩素化ポリオレフィン組成物が得られる。
エポキシ化油のエポキシ当量は400以下が好ましく、より好ましくは300以下で、下限は100以上であり、更に好ましくは140以上である。この範囲のエポキシ当量を有する受酸剤を使用することで、耐水性及び耐酸性が優れる塩素化ポリオレフィン組成物が得られる。
エポキシ化油の配合量は、(A)塩素化ポリオレフィン100質量部に対して1質量部以上が好ましく、より好ましくは3質量部以上であり、さらに好ましくは5質量部以上である。エポキシ化油の配合量は、(A)塩素化ポリオレフィン100質量部に対して50質量部以下が好ましく、より好ましくは30質量部以下であり、さらに好ましくは20質量部以下である。
なお、受酸剤としての配合量は、エポキシ化ポリブタジエンおよびエポキシ化油の和である。受酸剤としては、(A)塩素化ポリオレフィン100質量部に対して2質量部以上が好ましく、より好ましくは6質量部以上であり、さらに好ましくは10質量部以上である。受酸剤の配合量は、(A)塩素化ポリオレフィン100質量部に対して100質量部以下が好ましく、より好ましくは60質量部以下であり、さらに好ましくは40質量部以下である。
このように受酸剤を組み合わせることで、切断時引張伸びが大きく、かつ耐酸性や耐アルカリ性、耐熱性、耐水性などの耐久性に優れた塩素化ポリオレフィン組成物を提供することができる。
本実施形態の塩素化ポリオレフィン組成物には、目的に応じて以下の添加剤を含むものであってもよい。
本実施形態の塩素化ポリオレフィン組成物には、目的に応じて以下の添加剤を含むものであってもよい。
(C)補強材
本実施形態の塩素化ポリオレフィン組成物は、(C)補強材を含んでいてもよい。(C)補強材は、特に限定されないが、具体例として、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、タルク、クレー、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、マグネシア等が挙げられ、耐摩耗性に優れることからカーボンブラックやシリカがより好ましい。これらの(C)補強材は帯電防止等の目的で表面処理されたものであってもよい。
本実施形態の塩素化ポリオレフィン組成物は、(C)補強材を含んでいてもよい。(C)補強材は、特に限定されないが、具体例として、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、タルク、クレー、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、マグネシア等が挙げられ、耐摩耗性に優れることからカーボンブラックやシリカがより好ましい。これらの(C)補強材は帯電防止等の目的で表面処理されたものであってもよい。
(D)可塑剤
本実施形態の塩素化ポリオレフィン組成物は、(D)可塑剤を含んでいてもよい。(D)可塑剤としては、ポリ塩化ビニルに通常使用される可塑剤が使用可能である。具体的には、アルキルスルホン酸フェニルエステル(商品名Mesamoll(登録商標));フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジ-n-オクチル、フタル酸-2-エチルヘキシル(以下、DOPと略記することがある)、フタル酸イソノニル、フタル酸オクチルデシル、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジシクロヘキシル、テトラヒドロフタル酸-n-オクチル、テトラヒドロフタル酸ジ-2-エチルヘキシル、テトラヒドロフラン酸ジイソデシル等のフタル酸エステル系可塑剤;オレイン酸ブチル、クリセリンモノオレイン酸エステル等の脂肪族一塩基酸エステル系可塑剤;アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジ-n-ヘキシル、アジピン酸ジ-2-エチルヘキシル、アジピン酸ジイソノニル、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジアルキル610、ジブチルジグリコールアジペート、アゼライン酸ジ-2-エチルヘキシル、アゼライン酸ジ-n-ヘキシル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジ-2-エチルヘキシル等の脂肪族二塩基エステル系可塑剤;トリメリット酸トリアルキル(C4~11)、シクロヘキセンカルボン酸エステル、トリメリット酸トリオクチル、トリメリット酸イソノニルエステル等のトリメリット酸エステル系可塑剤;アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸などの二塩基性酸とグリコール、グリセリン類及び一塩基酸などとのポリマーからなるアジピン酸プロピレングリコール、アジピン酸-1,3-ブチレングリコール等のポリエステル系可塑剤;リン酸トリエチル、リン酸トリブチル、リン酸トリ-2-エチルヘキシル、リン酸トリフェニル、リン酸トリクレジル、リン酸トリクロロエチル、トリスジクロロプロピルホスフェート、リン酸トリブトキシエチル、トリス(β-クロロプロピル)ホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、リン酸トリス(イソプロピルフェニル)、クレジルジフェニルホスフェート等のリン酸エステル系可塑剤;塩素化パラフィン可塑剤等が使用可能である。
本実施形態の塩素化ポリオレフィン組成物は、(D)可塑剤を含んでいてもよい。(D)可塑剤としては、ポリ塩化ビニルに通常使用される可塑剤が使用可能である。具体的には、アルキルスルホン酸フェニルエステル(商品名Mesamoll(登録商標));フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジ-n-オクチル、フタル酸-2-エチルヘキシル(以下、DOPと略記することがある)、フタル酸イソノニル、フタル酸オクチルデシル、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジシクロヘキシル、テトラヒドロフタル酸-n-オクチル、テトラヒドロフタル酸ジ-2-エチルヘキシル、テトラヒドロフラン酸ジイソデシル等のフタル酸エステル系可塑剤;オレイン酸ブチル、クリセリンモノオレイン酸エステル等の脂肪族一塩基酸エステル系可塑剤;アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジ-n-ヘキシル、アジピン酸ジ-2-エチルヘキシル、アジピン酸ジイソノニル、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジアルキル610、ジブチルジグリコールアジペート、アゼライン酸ジ-2-エチルヘキシル、アゼライン酸ジ-n-ヘキシル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジ-2-エチルヘキシル等の脂肪族二塩基エステル系可塑剤;トリメリット酸トリアルキル(C4~11)、シクロヘキセンカルボン酸エステル、トリメリット酸トリオクチル、トリメリット酸イソノニルエステル等のトリメリット酸エステル系可塑剤;アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸などの二塩基性酸とグリコール、グリセリン類及び一塩基酸などとのポリマーからなるアジピン酸プロピレングリコール、アジピン酸-1,3-ブチレングリコール等のポリエステル系可塑剤;リン酸トリエチル、リン酸トリブチル、リン酸トリ-2-エチルヘキシル、リン酸トリフェニル、リン酸トリクレジル、リン酸トリクロロエチル、トリスジクロロプロピルホスフェート、リン酸トリブトキシエチル、トリス(β-クロロプロピル)ホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、リン酸トリス(イソプロピルフェニル)、クレジルジフェニルホスフェート等のリン酸エステル系可塑剤;塩素化パラフィン可塑剤等が使用可能である。
(D)可塑剤の配合量は、(A)塩素化ポリオレフィン100質量部に対して、好ましくは30質量部以下であり、より好ましくは20質量部以下であり、さらに好ましくは15質量部以下である。可塑剤の配合量は、(A)塩素化ポリオレフィン100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは1.0質量部以上、更に好ましくは5.0質量部以上である。(A)塩素化ポリオレフィン100質量部に対する(D)可塑剤の配合割合が30質量部以下であれば、適正な硬度の成形体を得ることができる。
(E)有機過酸化物
本実施形態における塩素化ポリオレフィン組成物に配合される(E)有機過酸化物の種類は、塩素化ポリオレフィンを架橋反応させることができるものであれば特に限定されない。例えば、ステアロイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、4-メチルベンゾイルパーオキサイド、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)2-メチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、t-ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルパーオキシマレイン酸、t-ブチルパーオキシラウレート、t-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルモノカーボネート、t-ヘキシルパーオキシベンゾエート、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルパーオキシベンゾエート、n-ブチル-4,4-ビス(t-ブチルパーオキシ)バレレート、ジ-t-ブチルパーオキシイソフタレート、α,α'-ビス(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン(商品名:パーブチル(登録商標)P)、ジクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシル)ヘキシン-3(商品名:パーヘキシン(登録商標)25B-40)、2,5-ジ(t-ブチルペルオキシ)-2,5-ジメチル-ヘキサン(商品名:パーヘキサ(登録商標)25B)などが挙げられる。これらの(E)有機過酸化物は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態における塩素化ポリオレフィン組成物に配合される(E)有機過酸化物の種類は、塩素化ポリオレフィンを架橋反応させることができるものであれば特に限定されない。例えば、ステアロイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、4-メチルベンゾイルパーオキサイド、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)2-メチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、t-ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルパーオキシマレイン酸、t-ブチルパーオキシラウレート、t-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルモノカーボネート、t-ヘキシルパーオキシベンゾエート、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルパーオキシベンゾエート、n-ブチル-4,4-ビス(t-ブチルパーオキシ)バレレート、ジ-t-ブチルパーオキシイソフタレート、α,α'-ビス(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン(商品名:パーブチル(登録商標)P)、ジクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシル)ヘキシン-3(商品名:パーヘキシン(登録商標)25B-40)、2,5-ジ(t-ブチルペルオキシ)-2,5-ジメチル-ヘキサン(商品名:パーヘキサ(登録商標)25B)などが挙げられる。これらの(E)有機過酸化物は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの(E)有機過酸化物の中では、1分間半減期温度が130℃以上のものが好ましい。1分間半減期温度が130℃以上であれば、架橋成形体を容易に得ることができる。
ここで、(E)有機過酸化物の1分間半減期温度とは、(E)有機過酸化物が分解して1分間で初期の活性酸素量が半分になる温度である。その測定方法は特に限定されないが、例えばラジカルに対して比較的不活な溶媒(ベンゼンなど)中で、複数の温度で過酸化物濃度0.10mol/Lにおける有機過酸化物の半減期を求め、それらのデータをプロットする方法によって求めることができる。
(E)有機過酸化物の配合量は純度100%換算、塩素化ポリオレフィン100質量部を基準として、下限が好ましくは0.4質量部以上であり、より好ましくは0.8質量部以上であり、さらに好ましくは1.0質量部以上であり、上限が好ましくは8.0質量部以下であり、より好ましくは5.0質量部以下であり、さらに好ましくは4.0質量部以下である。(E)有機過酸化物の純度100%換算の配合量が0.4質量部以上であれば、組成物の架橋反応が速く進行し、機械的強度及び耐摩耗性に優れる成形体が得られやすく好ましい。一方、(E)有機過酸化物の純度100%換算の配合量が8.0質量部以下であれば、組成物から成形体を容易に得ることができる。
本実施形態の塩素化ポリオレフィン組成物には、当該技術分野における各種添加剤、例えば架橋助剤、安定剤、老化防止剤、加工助剤、粘性付与剤、難燃剤、顔料等を本発明の特性を損なわない範囲で添加することができる。
本実施形態の塩素化ポリオレフィン組成物は、各種成形法、例えば圧縮成形、射出成形、トランスファー成形、押出し成形等により成形することで成形体を得ることができる。有機過酸化物を含む場合、架橋をおこなってもよく、架橋方法としては、熱空気架橋、マイクロ波架橋、電子線架橋等各種の方法を用いることができる。
本実施形態の成形体の架橋温度は用いる有機過酸化物の熱分解温度に依存するが、その下限は、好ましくは130℃以上であり、より好ましくは140℃以上である。本実施形態の成形体の架橋温度の上限は、好ましくは200℃以下であり、より好ましくは190℃以下、さらに好ましくは180℃以下である。温度が140℃以上であれば、適切に架橋することができる。また温度が190℃以下であれば、酸の発生を受酸剤にてトラップすることができ、適切に架橋することができる。
本実施形態の成形体の架橋時間条件は用いる有機過酸化物の熱分解温度に依存するが、その下限は、好ましくは10分以上であり、より好ましくは15分以上であり、さらに好ましくは20分以上である。本実施形態の成形体の架橋時間条件の上限は、好ましくは300分以下であり、より好ましくは200分以下であり、さらに好ましくは150分以下である。架橋時間が10分以上であれば、適切に架橋することができる。また、架橋時間が300分以下であれば、適切に架橋することができる。
このような方法で製造された成形体は耐酸性、耐アルカリ性、耐水性、耐熱性などの耐久性に優れており、例えば電線被覆材、モーノポンプステーター材、産業用ゴムローラー、自動車用ダストブーツ、自動車用ホースなどの各種用途に使用可能である。
特に本実施形態の成形体は、ゴムローラー用に好ましく使用される。ゴムローラーとしては、特開2006-207660号公報にあるように、円筒状の基材から成り、前記基材は本実施形態に係る塩素化ポリオレフィン組成物からなる。基材はシャフトの外周面に設けられ、シャフトは、金属製で、円筒状に形成されている。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例になんら限定されるものではない。
実施例及び比較例で用いた試験法は以下の通りである。
実施例及び比較例で用いた試験法は以下の通りである。
・受酸剤(B)の分子量
分子量はAgilent Technologies社製7200B型を用い、イオン化法EI(電子衝撃法)により、質量分離管は前段を四重極型、後段を飛行時間型、を用いた質量分析法によって測定される値である。
分子量はAgilent Technologies社製7200B型を用い、イオン化法EI(電子衝撃法)により、質量分離管は前段を四重極型、後段を飛行時間型、を用いた質量分析法によって測定される値である。
・受酸剤のエポキシ当量
本願において、エポキシ当量は、JIS K7236(2001)に従って測定される値である。
本願において、エポキシ当量は、JIS K7236(2001)に従って測定される値である。
・塩素化ポリオレフィン、塩素化ポリオレフィン組成物のムーニー粘度
測定装置としてムーニー粘度計(株式会社島津製作所製SMV-300RT)を用い、JIS K6300-2:2001に規定された方法にて、Lローターを使用し、121℃における(予熱1分、4分回転後の)ムーニー粘度ML1+4(121℃)を測定した。
測定装置としてムーニー粘度計(株式会社島津製作所製SMV-300RT)を用い、JIS K6300-2:2001に規定された方法にて、Lローターを使用し、121℃における(予熱1分、4分回転後の)ムーニー粘度ML1+4(121℃)を測定した。
・塩素化ポリオレフィンの塩素含有量
塩素含有量は、試料をガラス管内にてガスバーナーの炎で加熱、燃焼させ脱塩酸分解し発生した塩酸ガスを蒸留水に吸収させ、0.1mol/1苛性ソーダ規定液で中和滴定し、定量した。
塩素含有量は、試料をガラス管内にてガスバーナーの炎で加熱、燃焼させ脱塩酸分解し発生した塩酸ガスを蒸留水に吸収させ、0.1mol/1苛性ソーダ規定液で中和滴定し、定量した。
[実施例1~2、比較例1~41]
組成物の作製
以下の材料を実施例および比較例で使用した。
(A)塩素化ポリオレフィンなど
・塩素化ポリエチレン(1);昭和電工(株)製 エラスレン 402NA-X5 塩素含有量40質量%、ムーニー粘度 121℃ML(1+4) 70
・塩素化ポリエチレン(2);昭和電工(株)製 エラスレン 401A 塩素含有量40質量%、ムーニー粘度121℃ML(1+4) 115
・塩素化ポリエチレン(3);昭和電工(株)製 エラスレン 301A 塩素含有量30質量%、ムーニー粘度121℃ML(1+4) 85
・クロロスルホン化ポリエチレン;東ソー(株)製 TOSO-CSM TS-530 塩素含有量35質量%、硫黄含有量1.0質量%、ムーニー粘度 100℃ML(1+4) 56
組成物の作製
以下の材料を実施例および比較例で使用した。
(A)塩素化ポリオレフィンなど
・塩素化ポリエチレン(1);昭和電工(株)製 エラスレン 402NA-X5 塩素含有量40質量%、ムーニー粘度 121℃ML(1+4) 70
・塩素化ポリエチレン(2);昭和電工(株)製 エラスレン 401A 塩素含有量40質量%、ムーニー粘度121℃ML(1+4) 115
・塩素化ポリエチレン(3);昭和電工(株)製 エラスレン 301A 塩素含有量30質量%、ムーニー粘度121℃ML(1+4) 85
・クロロスルホン化ポリエチレン;東ソー(株)製 TOSO-CSM TS-530 塩素含有量35質量%、硫黄含有量1.0質量%、ムーニー粘度 100℃ML(1+4) 56
(B)受酸剤
・エポキシ化脂肪酸オクチルエステル;(株)ADEKA製 アデカサイザー D-32 分子量 409 エポキシ当量 372
・エポキシ化脂肪酸アルキルエステル;(株)ADEKA製 アデカサイザー D-55 分子量 356、エポキシ当量 333
・グリセリン-エピクロロヒドリン-0~1モル付加物の-ポリグリシジルエーテル;日油(株)製 エピオール(登録商標) G-100 分子量 204-352 エポキシ当量 160
・エチレングリコール-エピクロルヒドリン-0~2モル付加物の―ポリグリシジルエーテル;日油(株)製 エピオール E-100LC 分子量 174-350 エポキシ当量 145
・エチレングリコールジグリシジルエーテル;共栄社化学製 エポライト 40E 分子量 174 エポキシ当量 125-140
・エポキシ化ポリブタジエン(1);日本曹達(株)製 NISSO-PB-JP-100 分子量1300 エポキシ当量 190-210
・エポキシ化ポリブタジエン(2);日本曹達(株)製 NISSO-PB-JP-200 分子量2200 エポキシ当量 210-240
・エポキシ化ポリブタジエン(3);ダイセル(株)製 エポリード PB3600、分子量5900 エポキシ当量 185-210
・エポキシ化ポリブタジエン(4);ダイセル(株)製 エポリード PB4700、分子量2000-3500 エポキシ当量 152-178
・酸化鉛;ラインケミー製 レノグランPbO-80
・酸化マグネシウム;協和化学工業(株)製 キョーワマグ 150
・合成ハイドロタルサイト;協和化学工業(株)製 DHT-4A
・合成ハイドロカルマイト;勝田化工(株)製 E-1300
・エポキシ樹脂;三菱化学(株)製 JER828 分子量 370 エポキシ当量 184-194
・珪酸カルシウム;白石工業(株)製 シルモスC
・水酸化マグネシウム;協和化学工業(株)製 キスマ 5J
・水酸化カルシウム;勝田化工(株)製 CA-100T
・カルシウム置換ゼオライト;勝田化工(株)製 CS100K
・過塩素酸処理ハイドロタルサイト;勝田化工(株)製 KA-100
・ナトリウムA型ゼオライト;勝田化工(株)製 NA-100
・エポキシ化大豆油:(株)ADEKA製 アデカサイザー O-130P 分子量 1000 エポキシ当量 239
・エポキシ化亜麻仁油:(株)ADEKA製 アデカサイザー O-180A 分子量 1000 エポキシ当量 145
・エポキシ化脂肪酸オクチルエステル;(株)ADEKA製 アデカサイザー D-32 分子量 409 エポキシ当量 372
・エポキシ化脂肪酸アルキルエステル;(株)ADEKA製 アデカサイザー D-55 分子量 356、エポキシ当量 333
・グリセリン-エピクロロヒドリン-0~1モル付加物の-ポリグリシジルエーテル;日油(株)製 エピオール(登録商標) G-100 分子量 204-352 エポキシ当量 160
・エチレングリコール-エピクロルヒドリン-0~2モル付加物の―ポリグリシジルエーテル;日油(株)製 エピオール E-100LC 分子量 174-350 エポキシ当量 145
・エチレングリコールジグリシジルエーテル;共栄社化学製 エポライト 40E 分子量 174 エポキシ当量 125-140
・エポキシ化ポリブタジエン(1);日本曹達(株)製 NISSO-PB-JP-100 分子量1300 エポキシ当量 190-210
・エポキシ化ポリブタジエン(2);日本曹達(株)製 NISSO-PB-JP-200 分子量2200 エポキシ当量 210-240
・エポキシ化ポリブタジエン(3);ダイセル(株)製 エポリード PB3600、分子量5900 エポキシ当量 185-210
・エポキシ化ポリブタジエン(4);ダイセル(株)製 エポリード PB4700、分子量2000-3500 エポキシ当量 152-178
・酸化鉛;ラインケミー製 レノグランPbO-80
・酸化マグネシウム;協和化学工業(株)製 キョーワマグ 150
・合成ハイドロタルサイト;協和化学工業(株)製 DHT-4A
・合成ハイドロカルマイト;勝田化工(株)製 E-1300
・エポキシ樹脂;三菱化学(株)製 JER828 分子量 370 エポキシ当量 184-194
・珪酸カルシウム;白石工業(株)製 シルモスC
・水酸化マグネシウム;協和化学工業(株)製 キスマ 5J
・水酸化カルシウム;勝田化工(株)製 CA-100T
・カルシウム置換ゼオライト;勝田化工(株)製 CS100K
・過塩素酸処理ハイドロタルサイト;勝田化工(株)製 KA-100
・ナトリウムA型ゼオライト;勝田化工(株)製 NA-100
・エポキシ化大豆油:(株)ADEKA製 アデカサイザー O-130P 分子量 1000 エポキシ当量 239
・エポキシ化亜麻仁油:(株)ADEKA製 アデカサイザー O-180A 分子量 1000 エポキシ当量 145
(C)補強材
・カーボンブラック;ファーネス法カーボンブラック キャボットジャパン製 ショブラックN550G
・カーボンブラック;ファーネス法カーボンブラック キャボットジャパン製 ショブラックN550G
(D)可塑剤
・トリメリット酸イソノニルエステル (株)ADEKA製 アデカサイザー C-9N
・トリメリット酸イソノニルエステル (株)ADEKA製 アデカサイザー C-9N
(E)有機過酸化物
・α,α'-ジ(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン 日油(株)製 パーブチル P
上記有機過酸化物の代わりに、比較例13および35では、以下のトリアジン化合物および含硫黄加硫促進剤を使用した。
・トリアジン化合物
2,4,6-トリメルカプト-s-トリアジン:三協化成(株)ジスネットF 分子量:177、
・含硫黄加硫促進剤
2-メルカプトベンゾチアゾールージシクロヘキシルアミンの塩:三新化学工業(株)サンセラーMA 分子量:352
・α,α'-ジ(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン 日油(株)製 パーブチル P
上記有機過酸化物の代わりに、比較例13および35では、以下のトリアジン化合物および含硫黄加硫促進剤を使用した。
・トリアジン化合物
2,4,6-トリメルカプト-s-トリアジン:三協化成(株)ジスネットF 分子量:177、
・含硫黄加硫促進剤
2-メルカプトベンゾチアゾールージシクロヘキシルアミンの塩:三新化学工業(株)サンセラーMA 分子量:352
(その他)架橋助剤
トリアリルイソシアヌレート 日本化成(株)製 タイク
トリアリルイソシアヌレート 日本化成(株)製 タイク
表1に示す組成となるように配合量で秤量し、水冷下、1.8Lバンバリー(登録商標)ミキサーを用いて、60rpmで3分間混練し、A練り組成物として排出後、10インチ(25.4cm)ロールでシート状に取り出した。
つぎに、得られたA練り組成物とトリアジン化合物、含硫黄加硫促進剤、有機過酸化物の架橋剤を表2に示す配合量で配合し、水冷下、10インチ(25.4cm)ロールを用いて、A練り組成物に架橋剤を添加、5分間混練し、B練り組成物としてシートに取り出した。
つぎに、表3に示す各受酸剤を、B練り組成物と表3に示す配合量で配合し、塩素化ポリオレフィン組成物とした。塩素化ポリオレフィン組成物を水冷下、10インチ(25.4cm)ロールを用いて、B練り組成物に各受酸剤を添加、5分間混練し、塩素化ポリオレフィン組成物として2.3mm厚シートに取り出し、成形体を得た。
試験片作製
金型温度150℃のプレス成形機にて、120分間架橋し、厚さ2mmの架橋シートを得た。JIS-K6251-2017に準じ、3号ダンベルにて打ち抜き引張試験の試験片を得た。また各薬品への浸漬試験での体積変化率測定には、20mm角に打ち抜き試験片とした。
金型温度150℃のプレス成形機にて、120分間架橋し、厚さ2mmの架橋シートを得た。JIS-K6251-2017に準じ、3号ダンベルにて打ち抜き引張試験の試験片を得た。また各薬品への浸漬試験での体積変化率測定には、20mm角に打ち抜き試験片とした。
試験方法
上記の試験片の作製方法に沿って作製したシートを用いて測定を行った。JIS-K6253-3:2012のタイプAに準じデュロメータ硬さ(HS)、JIS-K6251-2017に準じ500mm/minで23℃における100%伸張時モデュラス(M100)、破断強度(TB)、及び切断時引張伸び(EB)を測定した。得られた結果を表3に示す。
上記の試験片の作製方法に沿って作製したシートを用いて測定を行った。JIS-K6253-3:2012のタイプAに準じデュロメータ硬さ(HS)、JIS-K6251-2017に準じ500mm/minで23℃における100%伸張時モデュラス(M100)、破断強度(TB)、及び切断時引張伸び(EB)を測定した。得られた結果を表3に示す。
さらに、架橋処理後作製した試験片を以下の各薬品に浸漬、80℃に保って168時間経過させた後取り出し、体積変化率(ΔV)、デュロメータ硬さ(ΔHS)、破断強度(ΔTB)、及び切断時引張伸び(ΔEB)を測定した結果も併せて表3に示す。
・浸漬する各薬品
10%塩酸;関東化学(株) 塩酸 特級 濃度35質量%を純水で10質量%に希釈
10%硫酸;関東化学(株) 硫酸 特級 濃度96質量%を純水で10質量%に希釈
10%硝酸;関東化学(株) 硝酸 特級 濃度70質量%を純水で10質量%に希釈
20%硝酸;関東化学(株) 硝酸 特級 濃度70質量%を純水で20質量%に希釈
10%水酸化ナトリウム;関東化学(株)水酸化ナトリウム 特級 濃度97質量%を純水で10質量%に希釈
純水;工場純水
10%塩酸;関東化学(株) 塩酸 特級 濃度35質量%を純水で10質量%に希釈
10%硫酸;関東化学(株) 硫酸 特級 濃度96質量%を純水で10質量%に希釈
10%硝酸;関東化学(株) 硝酸 特級 濃度70質量%を純水で10質量%に希釈
20%硝酸;関東化学(株) 硝酸 特級 濃度70質量%を純水で20質量%に希釈
10%水酸化ナトリウム;関東化学(株)水酸化ナトリウム 特級 濃度97質量%を純水で10質量%に希釈
純水;工場純水
実施例の塩素化ポリオレフィン組成物は、エポキシ化ポリブタジエン単体ではなく、エポキシ化ポリブタジエンよりも安価なエポキシ化脂肪酸アルキルエステルなどのエポキシ化油を併用しても、切断時引張伸びの絶対値が290MPa以上、破断強度17.5MPa以上、テーパー摩耗0.038cc/1000回以下と一定の値を保ち、いずれの薬品浸漬後にも体積、硬度等の変化が一定の範囲に収まり、またブリードが見られず、薬品に浸漬されることのあるホース、電線被覆材、ローラー類、パッキン等に好適に使用することができる。
Claims (10)
- 塩素化ポリオレフィンと、受酸剤を含む塩素化ポリオレフィン組成物であって、
前記受酸剤は、エポキシ化ポリブタジエンおよびエポキシ化油を含むことを特徴とする、塩素化ポリオレフィン組成物。 - 前記塩素化ポリオレフィンが、塩素化ポリエチレンである、請求項1に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
- 前記受酸剤のエポキシ当量が100以上400以下である、請求項1または2に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
- 前記エポキシ化油の分子量が200以上2000以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
- 前記エポキシ化油が、アルキル基の炭素数が1~8のエポキシ化脂肪酸アルキルエステルである、請求項1~4のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
- 前記塩素化ポリオレフィン100質量部に対して、前記受酸剤が1質量部以上50質量部以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
- 前記塩素化ポリオレフィンのムーニー粘度が30以上140以下である、請求項1~6のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
- 前記塩素化ポリオレフィンの塩素含有量が25質量%以上50質量%以下である、請求項1~7のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
- 前記塩素化ポリオレフィン組成物がローラーゴム用である、請求項1~8のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン組成物。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン組成物を成形してなる成形体。
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