JP2023532636A - オレフィン/シランインターポリマーからの架橋組成物 - Google Patents
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Abstract
架橋組成物を形成するプロセスであって、以下の成分:a)オレフィン/シランインターポリマー、b)硬化触媒、及びc)マルチビニル化合物、を含む組成物を熱処理することを含む、プロセス。以下の成分:a)オレフィン/シランインターポリマー、b)硬化触媒、及びc)マルチビニル化合物、を含む組成物。
Description
(関連出願の相互参照)
本出願は、2020年6月24日に出願された米国仮出願第63/043,193号の優先権の利益を主張し、この仮出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、2020年6月24日に出願された米国仮出願第63/043,193号の優先権の利益を主張し、この仮出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
オレフィン系ポリマー及びポリマーブレンドは、ヒドロシリル化架橋剤及びPt触媒などの架橋触媒を使用して架橋されている(米国特許第5672660号、同第6476132号、同第8865800号、米国特許出願公開第2017/0145131号、及び日本特許第9137002(A)号を参照)。反応性ジメチルヒドロシリル基、例えば-Si(CH3)2Hを含有するオレフィン系ポリマーは、エチレン及び/又は他のα-オレフィンを、オクテニルシラン、ヘキセニルシラン、及びアリルシランなどのモノマーと共重合させることによって調製することができる(米国特許第6624254号及び同第6258902号を参照されたい)。このようなインターポリマーは、更に官能化及び/又は架橋されてもよい。
例えば、-Si(CH3)2H官能基を含有するオレフィン系インターポリマーは、マルチビニル化合物を使用し、「Pt含有」触媒などの触媒によるヒドロシリル化反応を介して架橋され得ることが見出されている。これらの架橋製剤は、ポリマー及び成分を共通の溶媒に共溶解させ、続いて、溶媒を除去することによって、又は、熱エネルギーを加えることを通して成分を溶融ブレンドし、続いて、混合して硬化成分を均質化し、均一に分散させることによって調製することができる。製剤化されたポリマーをその融点を超えて加熱すると、触媒の存在下でマルチビニル化合物がシラン基、例えば-Si(CH3)2Hと反応し、その結果、例えば隣接するインターポリマー鎖間の共有結合架橋が形成されることが見出されている。例えば、図1を参照されたい。
架橋組成物を形成するプロセスであって、以下の成分:
a)オレフィン/シランインターポリマー、
b)硬化触媒、及び
c)マルチビニル化合物、
を含む組成物を熱処理することを含む、プロセス。
a)オレフィン/シランインターポリマー、
b)硬化触媒、及び
c)マルチビニル化合物、
を含む組成物を熱処理することを含む、プロセス。
以下の成分:
a)オレフィン/シランインターポリマー、
b)硬化触媒、及び
c)マルチビニル化合物、
を含む、組成物。
a)オレフィン/シランインターポリマー、
b)硬化触媒、及び
c)マルチビニル化合物、
を含む、組成物。
上述したように、本発明の第1の態様では、架橋組成物を形成するためのプロセスであって、以下の成分:
a)オレフィン/シランインターポリマー、
b)硬化触媒、及び
c)マルチビニル化合物、
を含む組成物を熱処理することを含むプロセスが提供される。
a)オレフィン/シランインターポリマー、
b)硬化触媒、及び
c)マルチビニル化合物、
を含む組成物を熱処理することを含むプロセスが提供される。
上記のプロセスは、本明細書に記載の2つ以上の実施形態の組み合わせを含んでいてもよい。各成分a、b、及びcは、本明細書に記載の2つ以上の実施形態の組み合わせを含んでいてもよい。
また、本発明の第2の態様では、以下の成分:
a)オレフィン/シランインターポリマー、
b)硬化触媒、及び
c)マルチビニル化合物、
を含む組成物も提供される。
a)オレフィン/シランインターポリマー、
b)硬化触媒、及び
c)マルチビニル化合物、
を含む組成物も提供される。
上記組成物は、本明細書に記載されるように2つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。各成分a、b、及びcは、本明細書に記載の2つ以上の実施形態の組み合わせを含んでいてもよい。
特に指定しない限り、以下の実施形態は、本発明の第1の態様及び第2の態様の両方に適用される。
各々が本明細書に記載される、1つの実施形態又は2つ以上の実施形態の組み合わせでは、成分aのオレフィン/シランインターポリマーは、エチレン/α-オレフィン/シランインターポリマーであり、更にはエチレン/α-オレフィン/シランターポリマーである。
各々が本明細書に記載される、1つの実施形態又は2つ以上の実施形態の組み合わせでは、オレフィン/シランインターポリマーのシランは、以下から選択される化合物に由来する:H2C=CH-R1-Si(R)(R’)-H(式中、R1はアルキレンであり、R及びR’は、それぞれ独立して、アルキルであり、R及びR’は、同じであっても異なっていてもよい)。
各々が本明細書に記載される、1つの実施形態又は2つ以上の実施形態の組み合わせでは、オレフィン/シランインターポリマーのシランは、以下から選択される化合物に由来する:
(式中、R2はアルキレンである)。
各々が本明細書に記載される、1つの実施形態又は2つ以上の実施形態の組み合わせでは、オレフィン/シランインターポリマーのシランは、以下から選択される化合物に由来する:
各々が本明細書に記載される、1つの実施形態又は2つ以上の実施形態の組み合わせでは、成分bの硬化触媒は、白金(0)-1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンを含む。
各々が本明細書に記載される、1つの実施形態又は2つ以上の実施形態の組み合わせでは、成分cのマルチビニル化合物は、以下のi)~iv)から選択される:
i)
i)
(式中、R3は、アルキレン又はアリーレンから選択される)、
ii)以下の構造:-(CR1R2-CR3=CR4-CR5R6)n-(CR7R8-CR9(CR10=CR11R12))m-(式中、R1~R12のそれぞれは、独立して、水素(H)又はアルキルであり、n≧1及びm≧1であり、更にR1~R12のそれぞれは水素であり、更にnは1~50、又は1~40、又は1~30、又は1~20であり、mは、1~50、又は1~40、又は1~30、又は1~20である)のうちの少なくとも1つを含むポリジエン、
iii)H3C-CH2-C[R4-O-C(O)-CH=CH2]3(式中、R4は、アルキレン又はアリーレンである)、又は
iv)以下の構造-[Si(CH=CH2)(R5)-O]n-(式中、R5はアルキルであり、nは3~6である)環状シロキサン。
各々が本明細書に記載される、1つの実施形態又は2つ以上の実施形態の組み合わせでは、成分cのマルチビニル化合物は、以下から選択される:ドデカジエン、ジビニルベンゼン、テトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサン(ViD4)、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、又は総ビニル含有量に基づいて80mol%以上、85mol%以上、又は90mol%以上の1,2ビニル基を含み、45℃で30~500cP、又は30~400cP、又は30~300cP、又は30~200cP、又は30~150cP、又は30~100cPの溶融粘度を有するポリブタジエン。
各々が本明細書に記載される、1つの実施形態又は2つ以上の実施形態の組み合わせでは、組成物は、成分d:硬化阻害剤を更に含む。各々が本明細書に記載される、1つの実施形態又は2つ以上の実施形態の組み合わせでは、硬化阻害剤は、以下から選択される:
(ViD4が成分cとして使用されない場合)。
ViD4が硬化阻害剤(成分d)として使用される場合、典型的には、組成物の重量に基づいて0.01~0.10重量%の量で存在することに留意されたい。ViD4がマルチビニル化合物(成分c)として使用される場合、典型的には、組成物の重量に基づいて1.0~5.0重量%の量で存在する。
各々が本明細書に記載される、1つの実施形態又は2つ以上の実施形態の組み合わせでは、組成物は、以下から選択される成分eを更に含む:IRGANOX 1010、IRGANOX 1076、又はこれらの組み合わせ。
各々が本明細書に記載される、1つの実施形態又は2つ以上の実施形態の組み合わせでは、組成物は、40℃以上、又は45℃以上、又は50℃以上、又は55℃以上、又は60℃以上、又は65℃以上、又は70℃以上の温度で熱処理される。各々が本明細書に記載される、1つの実施形態又は2つ以上の実施形態の組み合わせでは、組成物は、200℃以下、又は180℃以下、又は160℃以下、又は140℃以下、又は120℃以下、又は100℃以下の温度で熱処理される。
各々が本明細書に記載される、1つの実施形態又は2つ以上の実施形態の組み合わせでは、プロセスは、成分a~cを含む組成物を熱処理する前に、成分bを成分aに添加する前又はそれと同時に、成分cを成分aに添加することを更に含む。
各々が本明細書に記載される、1つの実施形態又は2つ以上の実施形態の組み合わせでは、組成物は、充填剤を更に含み、更に充填剤は、1.0重量%、又は2.0重量%、又は5.0重量%から10重量%、又は15重量%、又は20重量%の量で存在し、各重量パーセントは、組成物の重量に基づく。
また、本明細書に記載する本発明のプロセスによって、又は本明細書に記載する本発明の組成物から形成される架橋組成物も提供される。
また、各々が本明細書に記載される、任意の1つの実施形態又は2つ以上の実施形態の組み合わせから形成される少なくとも1つの成分を含む物品も提供される。各々が本明細書に記載される、1つの実施形態又は2つ以上の実施形態の組み合わせでは、物品は、フィルムである。各々が本明細書に記載される、1つの実施形態又は2つ以上の実施形態の組み合わせでは、物品は、自動車部品、及び建築材料、又はコンピュータ部品である。
シランモノマー
シランモノマーは、本明細書で使用するとき、少なくとも1つの(種類の)Si-H基を含む。一実施形態では、シランモノマーは、式1から選択される:
A-(SiBC-O)x-Si-EFH (式1)、
(式中、Aはアルケニル基であり、
Bは、ヒドロカルビル基又は水素であり、Cは、ヒドロカルビル基又は水素であり、ここでB及びCは、同じであっても異なっていてもよく、
Hは、水素であり、x≧0であり、
Eは、ヒドロカルビル基又は水素であり、Fは、ヒドロカルビル基又は水素であり、E及びFは、同じであっても異なっていてもよい)。
シランモノマーは、本明細書で使用するとき、少なくとも1つの(種類の)Si-H基を含む。一実施形態では、シランモノマーは、式1から選択される:
A-(SiBC-O)x-Si-EFH (式1)、
(式中、Aはアルケニル基であり、
Bは、ヒドロカルビル基又は水素であり、Cは、ヒドロカルビル基又は水素であり、ここでB及びCは、同じであっても異なっていてもよく、
Hは、水素であり、x≧0であり、
Eは、ヒドロカルビル基又は水素であり、Fは、ヒドロカルビル基又は水素であり、E及びFは、同じであっても異なっていてもよい)。
シランモノマーのいくつかの例としては、ヘキセニルシラン、アリルシラン、ビニルシラン、オクテニルシラン、ヘキセニルジメチルシラン、オクテニルジメチルシラン、ビニルジメチルシラン、ビニルジエチルシラン、ビニルジ(n-ブチル)シラン、ビニルメチルオクタデシルシラン、ビニイジフェニルシラン(vinyidiphenylsilane)、ビニルジベンジルシラン、アリルジメチルシラン、アリルジエチルシラン、アリルジ(n-ブチル)シラン、アリルメチルオクタデシルシラン、アリルジフェニルシラン、ビスヘキセニルシラン、及びアリイジベンジルシラン(allyidibenzylsilane)が挙げられる。前述のアルケニルシランの混合物を使用してもよい。
シランモノマーのより具体的な例としては、以下が挙げられる:(5-ヘキセニル-ジメチルシラン(HDMS)、7-オクテニルジメチルシラン(ODMS)、アリルジメチルシラン(ADMS)、3-ブテニルジメチルシラン、1-(ブタ-3-エン-1-イル)-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン(BuMMH)、1-(ヘキサ-5-エン-1-イル)-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン(HexMMH)、(2-ビシクロ[2.2.1]ヘプタ-5-エン-2-イル)エチル)-ジメチルシラン(NorDMS)、及び1-(2-ビシクロ[2.2.1]ヘプタ-5-エン-2-イル)エチル)-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン(NorMMH)。
硬化触媒
硬化触媒は、本明細書で使用するとき、オレフィン/シランインターポリマー鎖上のペンダントシラン部分、例えば、-Si(CH3)2Hとマルチビニル化合物のビニル基との間の反応を加速させる化合物である。好適な触媒としては、白金、又はスズ若しくはニッケル、Ir、若しくはRhなどの他の金属に基づく触媒が挙げられる。各々が本明細書に記載される、1つの実施形態又は2つ以上の実施形態の組み合わせでは、触媒は、Pt、Sn、Ni、Ir、又はRh、更にはPt、Sn、又はNi、更にはPt又はSn、更にはPtを含む。これらの触媒の中で最もよく知られているのは、以下の構造によって示されるようなカールシュテット触媒(すなわち、白金(0)-1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体溶液)である。カールシュテット触媒は、2重量%のPtを含有するキシレン溶液として市販されている(Sigma Aldrich)。
硬化触媒は、本明細書で使用するとき、オレフィン/シランインターポリマー鎖上のペンダントシラン部分、例えば、-Si(CH3)2Hとマルチビニル化合物のビニル基との間の反応を加速させる化合物である。好適な触媒としては、白金、又はスズ若しくはニッケル、Ir、若しくはRhなどの他の金属に基づく触媒が挙げられる。各々が本明細書に記載される、1つの実施形態又は2つ以上の実施形態の組み合わせでは、触媒は、Pt、Sn、Ni、Ir、又はRh、更にはPt、Sn、又はNi、更にはPt又はSn、更にはPtを含む。これらの触媒の中で最もよく知られているのは、以下の構造によって示されるようなカールシュテット触媒(すなわち、白金(0)-1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体溶液)である。カールシュテット触媒は、2重量%のPtを含有するキシレン溶液として市販されている(Sigma Aldrich)。
マルチビニル化合物
マルチビニル化合物は、2つ以上のビニル(-CH=CH2)基を含む。好ましいマルチビニル剤は、オレフィン/シランインターポリマーとの十分な溶解性又は熱力学的混和性を示して、所望のレベルの架橋を達成するのに必要な組成物において、製剤中にこの成分を均質に分布させる、より低分子の化合物である傾向がある。好適な化合物としては、テトラビニルテトラメチルシクロテトラ-シロキサン(ViD4)、主に1,2-付加(約90モル%の1,2-ビニル)を有する低分子量ポリブタジェン、ドデカジエン、ジビニルベンゼン、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)などが挙げられる。
マルチビニル化合物は、2つ以上のビニル(-CH=CH2)基を含む。好ましいマルチビニル剤は、オレフィン/シランインターポリマーとの十分な溶解性又は熱力学的混和性を示して、所望のレベルの架橋を達成するのに必要な組成物において、製剤中にこの成分を均質に分布させる、より低分子の化合物である傾向がある。好適な化合物としては、テトラビニルテトラメチルシクロテトラ-シロキサン(ViD4)、主に1,2-付加(約90モル%の1,2-ビニル)を有する低分子量ポリブタジェン、ドデカジエン、ジビニルベンゼン、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)などが挙げられる。
若干の架橋活性を提供することはできるそれほど好ましくない剤は、低密度のビニル基を含有するか、又は著しい極性を有するか、又は配合されたオレフィン/シランインターポリマーに対して限定された溶解度しか示さない、より高分子量の化合物である傾向がある。これらのそれほど好適でない剤のいくつかの例としては、エチレン-コ-プロピレン-コ-エチリデンノルボルネン(EPDM)コポリマー及び高い割合の1,4付加を有するポリブタジエン(50モル%以上の内部シス又はトランスビニレン基を含有する)が挙げられる。
硬化阻害剤
硬化阻害剤は、本明細書で使用するとき、マルチビニル化合物とのヒドロシリル化反応を遅延させる。また、阻害剤は、ヒドロシリル化を通して架橋の開始を遅延させるために製剤に添加してもよい。これらの阻害剤は、例えばPt触媒錯体中のビニル基と一時的に錯体を形成して、触媒活性を妨げ得る。異なる種類の阻害剤及び阻害剤負荷は、温度の関数として、異なる架橋速度をもたらすことが見出された。この知見により、溶融ブレンドされた触媒含有製剤の架橋が早すぎることが懸念される場合に、ポリマー加工性ウィンドウの設計が高度に調整可能となる。
硬化阻害剤は、本明細書で使用するとき、マルチビニル化合物とのヒドロシリル化反応を遅延させる。また、阻害剤は、ヒドロシリル化を通して架橋の開始を遅延させるために製剤に添加してもよい。これらの阻害剤は、例えばPt触媒錯体中のビニル基と一時的に錯体を形成して、触媒活性を妨げ得る。異なる種類の阻害剤及び阻害剤負荷は、温度の関数として、異なる架橋速度をもたらすことが見出された。この知見により、溶融ブレンドされた触媒含有製剤の架橋が早すぎることが懸念される場合に、ポリマー加工性ウィンドウの設計が高度に調整可能となる。
例えば、-Si(CH3)2H官能化オレフィン/シランインターポリマー、マルチビニル化合物、及びPt触媒を含有する製剤にヒドロシリル化阻害剤を導入することによって、溶融加工可能な架橋性製剤を生成することができる。これらの阻害化合物は、Pt触媒と競合的に結合して、マルチビニル化合物とのヒドロシリル化反応を遅延させる。温度が上昇するにつれて、阻害剤は触媒から脱離し、ヒドロシリル化に基づく架橋反応が可能になる。好適なヒドロシリル化阻害剤としては、マレイン酸ジオクチル、surfynol-61、ETCH、ETCHA、IRGAFOS 168(又はIRGAFOS 1680)などの亜リン酸塩系酸化防止剤、及びテトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサン(ViD4)が挙げられる。
添加剤
本発明の組成物は、1つ以上の添加剤を含み得る。添加剤としては、UV安定剤、酸化防止剤、充填剤、スコーチ遅延剤及び難燃剤、粘着付与剤、ワックス、相溶化剤、接着促進剤、加工助剤、ブロッキング剤、ブロッキング防止剤、帯電防止剤、離型剤、粘着防止添加剤、着色剤、染料、顔料、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明の組成物は、1つ以上の添加剤を含み得る。添加剤としては、UV安定剤、酸化防止剤、充填剤、スコーチ遅延剤及び難燃剤、粘着付与剤、ワックス、相溶化剤、接着促進剤、加工助剤、ブロッキング剤、ブロッキング防止剤、帯電防止剤、離型剤、粘着防止添加剤、着色剤、染料、顔料、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
各々が本明細書に記載される、1つの実施形態又は2つ以上の実施形態の組み合わせでは、本発明の組成物は、例えば、モノマー(複数可)の種類及び/若しくは量、Mn、Mw、Mz、MWD、V0.1、V100、RR(V0.1/V100)、又はこれらの任意の組み合わせ、更にはモノマー(複数可)の種類及び/若しくは量、Mn、Mw、MWD、又はこれらの任意の組み合わせ等の1つ以上の特徴においてオレフィン/シランインターポリマー(成分a)とは異なる熱可塑性ポリマーを更に含む。ポリマーとしては、エチレン系ポリマー、プロピレン系ポリマー、及びオレフィンマルチブロックインターポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。好適なエチレン系ポリマーとしては、直鎖状低密度ポリエチレン(linear low density polyethylene、LLDPE)、極低密度ポリエチレン(very low density polyethylene、VLDPE)、超低密度ポリエチレン(ultra-low density polyethylene、ULDPE)、均質に分岐した直鎖状エチレン系ポリマー、及び均質に分岐した実質的に直鎖状のエチレン系ポリマー(すなわち、均質に分岐した長鎖分岐状エチレンポリマーである)が挙げられるが、これらに限定されない。プロピレン系ポリマーの例としては、ポリプロピレンホモポリマー及びプロピレン/エチレンコポリマーが挙げられる。
定義
相反する記載があったり、文脈から暗示的であったり、又は当該技術分野において慣習的であったりしない限り、全ての部及びパーセントは、重量に基づいており、全ての試験方法は、本開示の出願日の時点で現行のものである。
相反する記載があったり、文脈から暗示的であったり、又は当該技術分野において慣習的であったりしない限り、全ての部及びパーセントは、重量に基づいており、全ての試験方法は、本開示の出願日の時点で現行のものである。
本明細書で使用される場合、「組成物」という用語は、組成物、並びに組成物の材料から形成される反応生成物及び分解生成物を含む材料の混合物を含む。あらゆる反応生成物又は分解生成物が、典型的には、微量又は残留量で存在する。
本明細書で使用される場合、「ポリマー」という用語は、同じタイプ又は異なるタイプのモノマーを重合することにより調製されるポリマー化合物を指す。したがって、ポリマーという総称は、ホモポリマーという用語(微量の不純物がポリマー構造に組み込まれる場合もあるという理解の下、1種類のモノマーのみから調製されたポリマーを指すために用いられる)、及び本明細書において以下に定義されるインターポリマーという用語を含む。触媒残留物などの微量の不純物は、ポリマー中に及び/又はポリマー内に組み込まれ得る。典型的には、ポリマーは、非常に少量(「ppm」量)の1つ以上の安定剤で安定化される。
本明細書で使用される場合、「インターポリマー」という用語は、少なくとも2つの異なるタイプのモノマーの重合によって調製されるポリマーを指す。したがって、インターポリマーという用語は、コポリマーという用語(2つの異なるタイプのモノマーから調製されるポリマーを指すために用いられる)、及び2つを超える異なるタイプのモノマーから調製されるポリマーを含む。
本明細書で使用される場合、「オレフィン系ポリマー」という用語は、(ポリマーの重量に基づいて)50重量%又は過半重量パーセントの、エチレン又はプロピレンなどの、オレフィンを重合形態で含み、任意選択的に1つ以上のコモノマーを含み得るポリマーを指す。
本明細書で使用される場合、「プロピレン系ポリマー」という用語は、重合形態で(ポリマーの重量に基づいて)過半重量パーセントのプロピレンを含み、任意選択的に1つ以上のコモノマーを含み得るポリマーを指す。
本明細書で使用される場合、「エチレン系ポリマー」という用語は、重合形態で(ポリマーの重量に基づいて)50重量%又は過半重量パーセントのエチレンを含み、任意選択的に1つ以上のコモノマーを含み得るポリマーを指す。
本明細書で使用される場合、「エチレン/α-オレフィンインターポリマー」という用語は、重合形態で、(インターポリマーの重量に基づいて)50重量%又は過半重量パーセントのエチレン、及びα-オレフィンを含むランダムインターポリマーを指す。
本明細書で使用される場合、「エチレン/α-オレフィンコポリマー」という用語は、重合形態で、2つのみのモノマー種類として、(コポリマーの重量に基づいて)50重量%又は過半量のエチレンモノマー、及びα-オレフィンを含むランダムコポリマーを指す。
本明細書で使用するとき、「オレフィン/シランインターポリマー」という用語は、重合形態で、(インターポリマーの重量に基づいて)50重量%又は過半重量パーセントのオレフィンとシランモノマーとを含むランダムインターポリマーを指す。本明細書で使用するとき、インターポリマーは、少なくとも1つのSi-H基を含み、「少なくとも1つのSi-H基」という語句は、「Si-H」基の種類を指す。インターポリマーがこのSi-Hの種類を複数含有することは、当該技術分野において理解されている。オレフィン/シランインターポリマーは、少なくとも1つのオレフィンとシランモノマーとの共重合によって形成される。シランモノマーの例は、本明細書に記載される式1に示される。
本明細書で使用するとき、「エチレン/シランインターポリマー」という用語は、重合形態で、(インターポリマーの重量に基づいて)50重量%又は過半重量パーセントのエチレンとシランモノマーとを含むランダムインターポリマーを指す。本明細書で使用するとき、インターポリマーは、上述のように、少なくとも1つのSi-H基を含む。エチレン/シランインターポリマーは、少なくともエチレンとシランモノマーとの共重合によって形成される。
本明細書で使用するとき、「エチレン/α-オレフィン/シランインターポリマー」という用語は、重合形態で、(インターポリマーの重量に基づいて)50重量%又は過半重量パーセントのエチレンとα-オレフィンとシランモノマーとを含むランダムインターポリマーを指す。本明細書で使用するとき、インターポリマーは、上述のように、少なくとも1つのSi-H基を含む。エチレン/シランインターポリマーは、少なくともエチレンとα-オレフィンとシランモノマーとの共重合によって形成される。
本明細書で使用するとき、「エチレン/α-オレフィン/シランターポリマー」という用語は、重合形態で、3種のみのモノマーとして(ターポリマーの重量に基づいて)50重量%又は過半重量パーセントのエチレンとα-オレフィンとシランモノマーとを含むランダムターポリマーを指す。本明細書で使用するとき、ターポリマーは、上述のように、少なくとも1つのSi-H基を含む。エチレン/シランターポリマーは、エチレンとα-オレフィンとシランモノマーとの共重合によって形成される。
用語「炭化水素基」、「ヒドロカルビル基」、及び類似の用語は、本明細書で使用するとき、炭素原子及び水素原子のみを含有する化学基を指す。
本明細書で使用するとき、用語「架橋組成物」とは、ポリマー鎖間の化学結合の形成によるネットワーク構造を有する組成物を指す。このネットワーク構造の形成は、本明細書で論じられるように、複素粘度又は剪断貯蔵弾性率の増加によって示され得る。
本明細書で使用するとき、用語「架橋オレフィン/シランインターポリマー」とは、ポリマー鎖間の化学結合の形成によるネットワーク構造を有するオレフィン/シランインターポリマーを指す。このネットワーク構造の形成は、本明細書で論じられるように、複素粘度又は剪断貯蔵弾性率の増加によって示され得る。
オレフィン/シランインターポリマーを含む組成物に関して本明細書で使用するとき、用語「熱処理すること」、「熱処理」、及び類似の用語は、組成物への熱の適用を指す。熱は、伝導(例えば、加熱コイル)によって、対流(例えば、水又は空気等の流体を介した熱伝達)によって、及び/又は放射(例えば、電磁波を使用した熱伝達)によって適用され得る。好ましくは、熱は、伝導又は対流によって適用される。熱処理が行われる温度は、組成物の温度(例えば、組成物の溶融温度)を指すことに留意されたい。
用語「アルケニル基」とは、本明細書で使用するとき、少なくとも1つの炭素-炭素二重結合(C=C)を含有する有機化学基を指す。好ましい実施形態では、アルケニル基は、少なくとも1つの炭素-炭素二重結合を含有し、更に炭素-炭素二重結合を1つだけ含有する炭化水素基である。
本明細書で使用される場合、R1=R1、R2=R2、R3=R3といった具合である。結合(L1~L5)の各々において、本明細書に記載する通り、波線
は、それぞれの結合とオレフィン/シランインターポリマーの残部との間の付着(結合)を意味する。
「含む(comprising)」、「含む(including)」、「有する(having)」という用語、及びそれらの派生語は、それらが具体的に開示されているか否かにかかわらず、任意の追加の構成要素、ステップ、又は手順の存在を排除することを意図するものではない。疑義を回避するために、「含む(comprising)」という用語の使用を通じて特許請求される全ての組成物は、特に反対の記載がない限り、ポリマーであるかその他であるかによらず、任意の追加の添加剤、アジュバント、又は化合物を含み得る。対照的に、「から本質的になる」という用語は、操作性に必須ではないものを除外し、任意の後続の詳述の範囲から、任意の他の構成要素、ステップ、又は手順を排除する。「からなる」という用語は、具体的に規定又は列挙されていない任意の構成要素、ステップ、又は手順を排除する。
ポリマー(又はインターポリマー又はターポリマー又はコポリマー)に関して本明細書で使用するとき、「過半重量パーセント」という語句は、ポリマー中に最も多量に存在するモノマーの量を指す。
いくつかのプロセス及び組成物の特徴の列挙
A]架橋組成物を形成するプロセスであって、以下の成分:
a)オレフィン/シランインターポリマー、
b)硬化触媒、及び
c)マルチビニル化合物、
を含む組成物を熱処理することを含む、プロセス。
B]オレフィン/シランインターポリマー(成分a)が、エチレン/α-オレフィン/シランインターポリマー、更にはエチレン/α-オレフィン/シランターポリマーである、上記A]に記載のプロセス。
C]エチレン/α-オレフィン/シランインターポリマーのα-オレフィンが、C3~C20α-オレフィン、更にはC3~C10α-オレフィン、更にはプロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテン、及び1-デセン、更にはプロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、又は1-オクテン、更にはプロピレン、1-ブテン、又は1-オクテン、更には1-ブテン又は1-オクテン、更には1-オクテンである、上記B]に記載のプロセス。
D]オレフィン/シランインターポリマーのシランが、以下から選択される化合物に由来する、上記A]~C](A]からC])のいずれか1つに記載のプロセス:H2C=CH-R1-Si(R)(R’)-H(式中、R1はアルキレンであり、R及びR’は、それぞれ独立して、アルキルであり、R及びR’は、同じであっても異なっていてもよい)。
E]オレフィン/シランインターポリマーのシランが、以下から選択される化合物に由来する、上記A]~D]のいずれか1つに記載のプロセス:
A]架橋組成物を形成するプロセスであって、以下の成分:
a)オレフィン/シランインターポリマー、
b)硬化触媒、及び
c)マルチビニル化合物、
を含む組成物を熱処理することを含む、プロセス。
B]オレフィン/シランインターポリマー(成分a)が、エチレン/α-オレフィン/シランインターポリマー、更にはエチレン/α-オレフィン/シランターポリマーである、上記A]に記載のプロセス。
C]エチレン/α-オレフィン/シランインターポリマーのα-オレフィンが、C3~C20α-オレフィン、更にはC3~C10α-オレフィン、更にはプロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテン、及び1-デセン、更にはプロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、又は1-オクテン、更にはプロピレン、1-ブテン、又は1-オクテン、更には1-ブテン又は1-オクテン、更には1-オクテンである、上記B]に記載のプロセス。
D]オレフィン/シランインターポリマーのシランが、以下から選択される化合物に由来する、上記A]~C](A]からC])のいずれか1つに記載のプロセス:H2C=CH-R1-Si(R)(R’)-H(式中、R1はアルキレンであり、R及びR’は、それぞれ独立して、アルキルであり、R及びR’は、同じであっても異なっていてもよい)。
E]オレフィン/シランインターポリマーのシランが、以下から選択される化合物に由来する、上記A]~D]のいずれか1つに記載のプロセス:
(式中、R2はアルキレンである)。
F]オレフィン/シランインターポリマーのシランが、以下から選択される化合物に由来する、上記A]~E]のいずれか1つに記載のプロセス:
G]硬化触媒(成分b)が、白金(Pt)、更には白金(0)-1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンを含む、上記A]~F]のいずれか1つに記載のプロセス。
H]成分cのマルチビニル化合物が、以下のi)~iv)から選択される、上記A]~G]のいずれか1つに記載のプロセス:
i)
(式中、R3は、アルキレン又はアリーレンから選択される)、
ii)以下の構造:-(CR1R2-CR3=CR4-CR5R6)n-(CR7R8-CR9(CR10=CR11R12))m-(式中、R1~R12のそれぞれは、独立して、水素(H)又はアルキルであり、n≧1及びm≧1であり、更にR1~R12のそれぞれは水素であり、更にnは1~50、又は1~40、又は1~30、又は1~20であり、mは、1~50、又は1~40、又は1~30、又は1~20である)のうちの少なくとも1つを含むポリジエン、
iii)H3C-CH2-C[R4-O-C(O)-CH=CH2]3(式中、R4は、アルキレン又はアリーレンである)、又は
iv)以下の構造-[Si(CH=CH2)(R5)-O]n-(式中、R5はアルキルであり、nは3~6である)環状シロキサン。
I]成分cのビニル化合物が、以下から選択される、上記A]~H]のいずれか1つに記載のプロセス:ドデカジエン、ジビニルベンゼン、テトラビニルテトラメチルシクロ-テトラシロキサン(ViD4)、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、又は総ビニル含有量に基づいて≧80mol%、≧85mol%、又は≧90mol%の1,2ビニル基を含み、45℃で30~500cP、又は30~400cP、又は30~300cP、又は30~200cP、又は30~150cP、又は30~100cPの溶融粘度を有するポリブタジエン。
J]組成物が、成分d:硬化阻害剤を更に含む、上記A]~I]のいずれか1つに記載のプロセス。
K]成分dの硬化阻害剤が、以下から選択される、上記J]に記載のプロセス:
(ViD4を成分cとして使用しない場合)。
L]成分dの硬化阻害剤が、
である、上記J]又はK]に記載のプロセス。
M]成分dの硬化阻害剤が、成分dを含有しない同じ組成物と比較して、DMA(以下の実験の章を参照)によって決定したときに架橋の開始が生じる温度を≧20℃、又は≧30℃、又は≧40℃、又は≧50℃上昇させるのに必要な量添加される、上記J]~L]のいずれか1つに記載のプロセス。本明細書で使用するとき、架橋の開始温度は、複素粘度値又は剪断貯蔵弾性率値が、「T-10℃」でのそれぞれの値に対して>10%増加する温度(T)であることに留意されたい。
N]組成物が、以下から選択される成分eを更に含む、上記A]~M]のいずれか1つに記載のプロセス:
又はそれらの組み合わせ。
O]成分eが、成分eを含有しない同じ組成物と比較して、DMA(以下を参照)によって決定したときに架橋の開始が生じる温度を≦10℃、又は≦15℃、又は≦20℃低下させるのに必要な量添加される、上記N]に記載のプロセス。
P]組成物が、充填剤を更に含み、更には充填剤が、1.0重量%、又は2.0重量%、又は5.0重量%から10重量%、又は15重量%、又は20重量%の量で存在し、各重量パーセントは組成物の重量に基づく、上記A]~O]のいずれか1つに記載のプロセス。
Q]組成物が、≧40℃、≧45℃、≧50℃、≧55℃、≧60℃、≧65℃、≧70℃の温度で熱処理される、上記A]~P]のいずれか1つに記載のプロセス。
R]組成物が、≦200℃、又は≦180℃、又は≦160℃、又は≦140℃、又は≦120℃、又は≦100℃の温度で熱処理される、上記A]~Q]のいずれか1つに記載のプロセス。
S]成分a~cを含む組成物を熱処理する前に、成分bを成分aに添加する前又はそれと同時に、成分cを成分aに添加することを更に含む、上記A]~R]のいずれか1つに記載のプロセス。
T]成分bを成分aに添加する前に、成分cを成分aに添加することを更に含む、上記S]に記載のプロセス。
U]成分bの成分aへの添加と同時に、成分cを成分aに添加することを更に含む、上記S]に記載のプロセス。
V]成分bが、組成物の重量に基づいて5~200ppm又は10~100ppmの量で存在する、上記A]~U]のいずれか1つに記載のプロセス。
W]硬化触媒(成分b)のマルチビニル化合物(成分c)に対する重量比が、≧0.0005、又は≧0.0050、又は≧0.0100である、上記A]~V]のいずれか1つに記載のプロセス。
X]硬化触媒(成分b)のマルチビニル化合物(成分c)に対する重量比が、≦10、又は≦8.0、又は≦6.0である、上記A]~W]のいずれか1つに記載のプロセス。
Y]組成物が、組成物の重量に基づいて、≧50.0重量%、又は≧55.0重量%、又は≧60.0重量%、又は≧65.0重量%、又は≧70.0重量%、又は≧75.0重量%、又は≧80.0重量%、又は≧85.0重量%、又は≧90.0重量%の成分aを含む、上記A]~X]のいずれか1つに記載のプロセス。
Z]組成物が、組成物の重量に基づいて、≦99.9重量%、又は≦99.5重量%、又は≦99.0重量%、又は≦98.5重量%、又は≦98.0重量%の成分aを含む、上記A]~Y]のいずれか1つに記載のプロセス。
A2]組成物が、≧2.00、又は≧2.50、又は≧3.00、又は≧3.50、又は≧4.00の、成分aの成分cに対する重量比を有する、上記A]~Z]のいずれか1つに記載のプロセス。
B2]組成物が、≦100、又は≦95、又は≦90、又は≦85、又は≦80の、成分aの成分cに対する重量比を有する、上記A]~A2]のいずれか1つに記載のプロセス。
C2]組成物が、組成物の重量に基づいて、≧0.20重量%、又は≧0.30重量%、又は≧0.40重量%、又は≧0.50重量%、又は≧0.60重量%、又は≧0.70重量%、又は≧0.80重量%、又は≧0.90重量%、又は≧1.00重量%の成分cを含む、上記A]~B2]のいずれか1つに記載のプロセス。
D2]組成物が、組成物の重量に基づいて、≦50.0重量%、又は≦40.0重量%、又は≦30.0重量%、又は≦20.0重量%、又は≦10.0重量%、又は≦5.0重量%の成分cを含む、上記A]~C2]のいずれか1つに記載のプロセス。
E2]組成物が、組成物の重量に基づいて、≧0重量%、又は≧0.005重量%、又は≧0.01重量%、又は≧0.02重量%、又は≧0.04重量%、又は≧0.06重量%、又は≧0.08重量%の成分dを含む、上記A]~D2]のいずれか1つに記載のプロセス。
F2]組成物が、組成物の重量に基づいて、≦20.0重量%、又は≦15.0重量%、又は≦10.0重量%、又は≦5.0重量%、又は≦2.0重量%、又は≦1.0重量%、又は≦0.80重量%、又は≦0.60重量%、又は≦0.40重量%、又は≦0.20重量%、又は≦0.10重量%の成分dを含む、上記A]~E2]のいずれか1つに記載のプロセス。
G2]組成物が、溶媒(少なくとも成分a~cを溶解する物質(典型的には周囲条件で液体))を更に含む、上記A]~F2]のいずれか1つに記載のプロセス。
H2]組成物が、組成物の重量に基づいて、≦1.0重量%、又は≦0.5重量%、又は≦0.05重量%、又は≦0.01重量%の溶媒を含む、上記A]~G2]のいずれか1つに記載のプロセス。
I2]組成物が、溶媒を含まない、上記A]~F2]のいずれか1つに記載のプロセス。
J2]成分aのインターポリマーが、インターポリマーの重量に基づいて、重合形態で、≧0.20重量%、又は≧0.40重量%、又は≧0.60重量%、又は≧0.80重量%、又は≧1.00重量%、又は≧1.20重量%のシラン(モノマー)を含む、上記A]~I2]のいずれか1つに記載のプロセス。
K2]成分aのインターポリマーが、インターポリマーの重量に基づいて、重合形態で、≦10重量%、又は≦5.0重量%、又は≦4.0重量%、又は≦3.8重量%、又は≦3.6重量%、又は≦3.4重量%、又は≦3.2重量%、又は≦3.0重量%のシラン(モノマー)を含む、上記A]~J2]のいずれか1つに記載のプロセス。
L2]成分aのインターポリマーが、インターポリマーの重量に基づいて、重合形態で、≧20重量%、又は≧22重量%、又は≧24重量%、又は≧26重量%、又は≧28重量%、又は≧30重量%のα-オレフィンを含む、上記A]~K2]のいずれか1つに記載のプロセス。
M2]成分aのインターポリマーが、インターポリマーの重量に基づいて、重合形態で、≦60重量%、又は≦58重量%、又は≦56重量%、又は≦54重量%、又は≦52重量%、又は≦50重量%のα-オレフィンを含む、上記A]~L2]のいずれか1つに記載のプロセス。
N2]成分aのインターポリマーが、≧1.6、又は≧1.8、又は≧1.9、又は≧2.0の分子量分布(MWD=Mw/Mn)を有する、上記A]~M2]のいずれか1つに記載のプロセス。
O2]成分aのインターポリマーが、≦3.0、又は≦2.9、又は≦2.8、又は≦2.7、又は≦2.6の分子量分布MWDを有する、上記A]~N2]のいずれか1つに記載のプロセス。
P2]成分aのインターポリマーが、≧10,000g/mol、又は≧12,000g/mol、又は≧14,000g/mol≧16,000g/molの数平均分子量(Mn)を有する、上記A]~O2]のいずれか1つに記載のプロセス。
Q2]成分aのインターポリマーが、≦100,000g/mol、又は≦95,000g/mol、又は≦90,000g/mol、又は≦85,000g/mol、又は≦80,000g/mol、又は≦75,000g/mol、又は≦70,000g/molの数平均分子量(Mn)を有する、上記A]~P2]のいずれか1つに記載のプロセス。
R2]成分aのインターポリマーが、≧30,000g/mol、又は≧35,000g/mol、又は≧40,000g/mol、又は≧45,000g/mol、又は≧50,000g/mol、又は≧55,000g/mol、又は≧60,000g/molの重量平均分子量(Mw)を有する、上記A]~Q2]のいずれか1つに記載のプロセス。
S2]成分aのインターポリマーが、≦200,000g/mol、又は≦190,000g/mol、又は≦180,000g/mol、又は≦170,000g/mol、又は≦160,000g/mol、又は≦155,000g/molの重量平均分子量(Mw)を有する、上記A]~R2]のいずれか1つに記載のプロセス。
T2]成分aのインターポリマーが、≧40℃、又は≧45℃、又は≧50℃、又は≧55℃、又は≧60℃の溶融温度Tmを有する、上記A]~S2]のいずれか1つに記載のプロセス。
U2]成分aのインターポリマーが、≦120℃、又は≦115℃、又は≦110℃、又は≦105℃、又は≦100℃の溶融温度Tmを有する、上記A]~T2]のいずれか1つに記載のプロセス。
V2]成分aのインターポリマーが、≧1.8%、又は≧2.0%、又は≧2.1%、又は≧2.2%、又は≧2.3%、又は≧2.4%の結晶化率%を有する、上記A]~U2]のいずれか1つに記載のプロセス。
W2]成分aのインターポリマーが、≦22%、≦20%、又は≦18%、≦16%、又は≦14%、又は≦13%、又は≦12%の結晶化率%を有する、上記A]~V2]のいずれか1つに記載のプロセス。
X2]上記A]~W2]のいずれか1つに記載のプロセスから形成された、架橋組成物。
Y2]インターポリマー分子間の架橋として、以下のL1~L5から選択される結合を含む架橋オレフィン/シランインターポリマーを含む、上記X2]に記載の架橋組成物:
D2]組成物が、組成物の重量に基づいて、≦50.0重量%、又は≦40.0重量%、又は≦30.0重量%、又は≦20.0重量%、又は≦10.0重量%、又は≦5.0重量%の成分cを含む、上記A]~C2]のいずれか1つに記載のプロセス。
E2]組成物が、組成物の重量に基づいて、≧0重量%、又は≧0.005重量%、又は≧0.01重量%、又は≧0.02重量%、又は≧0.04重量%、又は≧0.06重量%、又は≧0.08重量%の成分dを含む、上記A]~D2]のいずれか1つに記載のプロセス。
F2]組成物が、組成物の重量に基づいて、≦20.0重量%、又は≦15.0重量%、又は≦10.0重量%、又は≦5.0重量%、又は≦2.0重量%、又は≦1.0重量%、又は≦0.80重量%、又は≦0.60重量%、又は≦0.40重量%、又は≦0.20重量%、又は≦0.10重量%の成分dを含む、上記A]~E2]のいずれか1つに記載のプロセス。
G2]組成物が、溶媒(少なくとも成分a~cを溶解する物質(典型的には周囲条件で液体))を更に含む、上記A]~F2]のいずれか1つに記載のプロセス。
H2]組成物が、組成物の重量に基づいて、≦1.0重量%、又は≦0.5重量%、又は≦0.05重量%、又は≦0.01重量%の溶媒を含む、上記A]~G2]のいずれか1つに記載のプロセス。
I2]組成物が、溶媒を含まない、上記A]~F2]のいずれか1つに記載のプロセス。
J2]成分aのインターポリマーが、インターポリマーの重量に基づいて、重合形態で、≧0.20重量%、又は≧0.40重量%、又は≧0.60重量%、又は≧0.80重量%、又は≧1.00重量%、又は≧1.20重量%のシラン(モノマー)を含む、上記A]~I2]のいずれか1つに記載のプロセス。
K2]成分aのインターポリマーが、インターポリマーの重量に基づいて、重合形態で、≦10重量%、又は≦5.0重量%、又は≦4.0重量%、又は≦3.8重量%、又は≦3.6重量%、又は≦3.4重量%、又は≦3.2重量%、又は≦3.0重量%のシラン(モノマー)を含む、上記A]~J2]のいずれか1つに記載のプロセス。
L2]成分aのインターポリマーが、インターポリマーの重量に基づいて、重合形態で、≧20重量%、又は≧22重量%、又は≧24重量%、又は≧26重量%、又は≧28重量%、又は≧30重量%のα-オレフィンを含む、上記A]~K2]のいずれか1つに記載のプロセス。
M2]成分aのインターポリマーが、インターポリマーの重量に基づいて、重合形態で、≦60重量%、又は≦58重量%、又は≦56重量%、又は≦54重量%、又は≦52重量%、又は≦50重量%のα-オレフィンを含む、上記A]~L2]のいずれか1つに記載のプロセス。
N2]成分aのインターポリマーが、≧1.6、又は≧1.8、又は≧1.9、又は≧2.0の分子量分布(MWD=Mw/Mn)を有する、上記A]~M2]のいずれか1つに記載のプロセス。
O2]成分aのインターポリマーが、≦3.0、又は≦2.9、又は≦2.8、又は≦2.7、又は≦2.6の分子量分布MWDを有する、上記A]~N2]のいずれか1つに記載のプロセス。
P2]成分aのインターポリマーが、≧10,000g/mol、又は≧12,000g/mol、又は≧14,000g/mol≧16,000g/molの数平均分子量(Mn)を有する、上記A]~O2]のいずれか1つに記載のプロセス。
Q2]成分aのインターポリマーが、≦100,000g/mol、又は≦95,000g/mol、又は≦90,000g/mol、又は≦85,000g/mol、又は≦80,000g/mol、又は≦75,000g/mol、又は≦70,000g/molの数平均分子量(Mn)を有する、上記A]~P2]のいずれか1つに記載のプロセス。
R2]成分aのインターポリマーが、≧30,000g/mol、又は≧35,000g/mol、又は≧40,000g/mol、又は≧45,000g/mol、又は≧50,000g/mol、又は≧55,000g/mol、又は≧60,000g/molの重量平均分子量(Mw)を有する、上記A]~Q2]のいずれか1つに記載のプロセス。
S2]成分aのインターポリマーが、≦200,000g/mol、又は≦190,000g/mol、又は≦180,000g/mol、又は≦170,000g/mol、又は≦160,000g/mol、又は≦155,000g/molの重量平均分子量(Mw)を有する、上記A]~R2]のいずれか1つに記載のプロセス。
T2]成分aのインターポリマーが、≧40℃、又は≧45℃、又は≧50℃、又は≧55℃、又は≧60℃の溶融温度Tmを有する、上記A]~S2]のいずれか1つに記載のプロセス。
U2]成分aのインターポリマーが、≦120℃、又は≦115℃、又は≦110℃、又は≦105℃、又は≦100℃の溶融温度Tmを有する、上記A]~T2]のいずれか1つに記載のプロセス。
V2]成分aのインターポリマーが、≧1.8%、又は≧2.0%、又は≧2.1%、又は≧2.2%、又は≧2.3%、又は≧2.4%の結晶化率%を有する、上記A]~U2]のいずれか1つに記載のプロセス。
W2]成分aのインターポリマーが、≦22%、≦20%、又は≦18%、≦16%、又は≦14%、又は≦13%、又は≦12%の結晶化率%を有する、上記A]~V2]のいずれか1つに記載のプロセス。
X2]上記A]~W2]のいずれか1つに記載のプロセスから形成された、架橋組成物。
Y2]インターポリマー分子間の架橋として、以下のL1~L5から選択される結合を含む架橋オレフィン/シランインターポリマーを含む、上記X2]に記載の架橋組成物:
L1)(式中、各R1は、アルキレンであり、R3は、アルキレン又はアリーレンであり、R及びR’は、それぞれ独立して、アルキルであり、R及びR’は、同じであっても異なっていてもよい)、
L2)(式中、各R1は、アルキレンであり、R及びR’は、それぞれ独立して、アルキルであり、R及びR’は、同じであっても異なっていてもよく、nは、0~20である)、
L3)(式中、各R1は、アルキレンであり、R4は、アルキレン又はアリーレンであり、R及びR’は、それぞれ独立して、アルキルであり、R及びR’は、同じであっても異なっていてもよい)、
L4)(式中、各R1は、アルキレンであり、R4は、アルキレン又はアリーレンであり、R及びR’は、それぞれ独立して、アルキルであり、R及びR’は、同じであっても異なっていてもよい)、
L5)(式中、各R1は、アルキレンであり、R及びR’は、それぞれ独立して、アルキルであり、R及びR’は、同じであっても異なっていてもよい)。
Z2]架橋オレフィン/シランインターポリマーが、インターポリマー分子間の架橋として、L1から選択される結合を含む、上記Y2]に記載の架橋組成物。
A3]「-CH2-CH2-R3-CH2-CH2-」部分が、ドデカジエン又はジビニルベンゼンに由来する、上記Z2]に記載の架橋組成物。
B3]架橋オレフィン/シランインターポリマーが、インターポリマー分子間の架橋として、L2から選択される結合を含む、上記Y2]に記載の架橋組成物。
C3]「-CH2-CH2-CH(CH3)-[CH2CH(CH=CH2)]n-CH2-CH2-」部分が、全ビニル含量に基づいて≧80mol%、≧85mol%、又は≧90mol%の1,2ビニル基を含み、45℃で30~500cP、又は30~400cP、又は30~300cP、又は30~200cP、又は30~150cP、又は30~100cPの溶融粘度を有するポリブタジエンに由来する、上記B3]に記載の架橋組成物。
D3]架橋オレフィン/シランインターポリマーが、インターポリマー分子間の架橋として、L3又はL4から選択される結合を含む、上記Y2]に記載の架橋組成物。
E3]結合L3について、「-CH2-CH2-C(O)-O-R4-C(CH2-CH3)[R4-O-C(O)-CH=CH2]-R4-O-C(O)-CH2-CH2-」部分が、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)に由来する、上記D3]に記載の架橋組成物。
F3]結合L4について、三価の「-R4-C(CH2-CH3)(R4-)(R4-)含有」部分が、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)に由来する、上記D3]に記載の架橋組成物。
G3]架橋オレフィン/シランインターポリマーが、インターポリマー分子間の架橋として、L5から選択される結合を含む、上記Y2]に記載の架橋組成物。
H3]以下の成分:
a)オレフィン/シランインターポリマー、
b)硬化触媒、及び
c)マルチビニル化合物、
を含む、組成物。
I3]オレフィン/シランインターポリマー(成分a)が、エチレン/α-オレフィン/シランインターポリマー、更にはエチレン/α-オレフィン/シランターポリマーである、上記H3]に記載の組成物。
J3]エチレン/α-オレフィン/シランインターポリマーのα-オレフィンが、C3~C20α-オレフィン、更にはC3~C10α-オレフィン、更にはプロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテン、及び1-デセン、更にはプロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、又は1-オクテン、更にはプロピレン、1-ブテン、又は1-オクテン、更には1-ブテン又は1-オクテン、更には1-オクテンである、上記I3]に記載の組成物。
K3]オレフィン/シランインターポリマーのシランが、以下から選択される化合物に由来する、上記H3]~J3]のいずれか1つに記載の組成物:H2C=CH-R1-Si(R)(R’)-H(式中、R1はアルキレンであり、R及びR’は、それぞれ独立して、アルキルであり、R及びR’は、同じであっても異なっていてもよい)。
L3]オレフィン/シランインターポリマーのシランが、以下から選択される化合物に由来する、上記H3]~K3]のいずれか1つに記載の組成物:
(式中、R2はアルキレンである)。
M3]オレフィン/シランインターポリマーのシランが、以下から選択される化合物に由来する、上記H3]~L3]のいずれか1つに記載の組成物:
N3]硬化触媒(成分b)が、白金(Pt)、更には白金(0)-1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチル-ジシロキサンを含む、上記H3]~M3]のいずれか1つに記載の組成物。
O3]成分cのマルチビニル化合物が、以下のi)~iv)から選択される、上記H3]~N3]のいずれか1つに記載の組成物:
i)
(式中、R3は、アルキレン又はアリーレンから選択される)、
ii)以下の構造:-(CR1R2-CR3=CR4-CR5R6)n-(CR7R8-CR9(CR10=CR11R12))m-(式中、R1~R12のそれぞれは、独立して、水素(H)又はアルキルであり、n≧1及びm≧1であり、更にR1~R12のそれぞれは水素であり、更にnは1~50、又は1~40、又は1~30、又は1~20であり、mは、1~50、又は1~40、又は1~30、又は1~20である)のうちの少なくとも1つを含むポリジエン、
iii)H3C-CH2-C[R4-O-C(O)-CH=CH3]3(式中、R4は、アルキレン又はアリーレンである)、又は
iv)以下の構造-[Si(CH=CH2)(R5)-O]n-(式中、R5はアルキルであり、nは3~6である)環状シロキサン。
P3]成分cのマルチビニル化合物が、以下から選択される、上記H3]~O3]のいずれか1つに記載の組成物:ドデカジエン、ジビニルベンゼン、テトラビニルテトラ-メチルシクロテトラシロキサン(ViD4)、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、又は総ビニル含有量に基づいて≧80mol%、≧85mol%、又は≧90mol%の1,2ビニル基を含み、45℃で30~500cP、又は30~400cP、又は30~300cP、又は30~200cP、又は30~150cP、又は30~100cPの溶融粘度を有するポリブタジエン。
Q3]成分d:硬化阻害剤を更に含む、上記H3]~P3]のいずれか1つに記載の組成物。
R3]成分dの硬化阻害剤が、以下から選択される、上記Q3]に記載の組成物:
(ViD4を成分cとして使用しない場合)。
S3]成分dの硬化阻害剤が、IRGAFOS 168である、上記Q3]又はR3]に記載の組成物。
T3]成分dの硬化阻害剤が、成分dを含有しない同じ組成物と比較して、DMA(以下の実験の章を参照)によって決定したときに架橋の開始が生じる温度を≧20℃、又は≧30℃、又は≧40℃、又は≧50℃上昇させるのに必要な量添加される、上記Q3]~S3]のいずれか1つに記載の組成物。
U3]以下から選択される成分eを更に含む、上記H3]~T3]のいずれか1つに記載の組成物:IRGANOX 1010、IRGANOX 1076、又はそれらの組み合わせ。
V3]成分eが、成分eを含有しない同じ組成物と比較して、DMA(以下を参照)によって決定したときに架橋の開始が生じる温度を≦10℃、又は≦15℃、又は≦20℃低下させるのに必要な量添加される、上記U3]に記載の組成物。
W3]充填剤を更に含み、更に充填剤が、1.0重量%、又は2.0重量%、又は5.0重量%から10重量%、又は15重量%、又は20重量%の量で存在し、各重量パーセントは組成物の重量に基づく、上記H3]~V3]のいずれか1つに記載の組成物。
X3]≧40℃、又は≧45℃、又は≧50℃、又は≧55℃、又は≧60℃、又は≧65℃、又は≧70℃の温度で熱処理される、上記H3]~W3]のいずれか1つに記載の組成物。
Y3]≦200℃、又は≦180℃、又は≦160℃、又は≦140℃、又は≦120℃、又は≦100℃の温度で熱処理される、上記H3]~X3]のいずれか1つに記載の組成物。
Z3]成分a~cを含む組成物を熱処理する前に、成分bを成分aに添加する前又はそれと同時に、成分cを成分aに添加することを更に含む、上記H3]~Y3]のいずれか1つに記載の組成物。
A4]成分bを成分aに添加する前に、成分cを成分aに添加することを更に含む、上記Z3]に記載の組成物。
B4]成分bの成分aへの添加と同時に、成分cを成分aに添加することを更に含む、上記Z3]に記載の組成物。
C4]成分bが、組成物の重量に基づいて5~200ppm又は10~100ppmの量で存在する、上記H3]~B4]のいずれか1つに記載の組成物。
D4]硬化触媒(成分b)のビニル化合物(成分c)に対する重量比が、≧0.0005、又は≧0.0050、又は≧0.0100である、上記H3]~C4]のいずれか1つに記載の組成物。
E4]硬化触媒(成分b)のビニル化合物(成分c)に対する重量比が、≦10、又は≦8.0、又は≦6.0である、上記H3]~D4]のいずれか1つに記載の組成物。
F4]組成物の重量に基づいて、≧50.0重量%、又は≧55.0重量%、又は≧60.0重量%、又は≧65.0重量%、又は≧70.0重量%、又は≧75.0重量%、又は≧80.0重量%、又は≧85.0重量%、又は≧90.0重量%の成分aを含む、上記H3]~E4]のいずれか1つに記載の組成物。
G4]組成物の重量に基づいて、≦99.9重量%、又は≦99.5重量%、又は≦99.0重量%、又は≦98.5重量%、又は≦98.0重量%の成分aを含む、上記H3]~F4]のいずれか1つに記載の組成物。
H4]≧2.00、又は≧2.50、又は≧3.00、又は≧3.50、又は≧4.00の成分aの成分cに対する重量比を有する、上記H3]~G4]のいずれか1つに記載の組成物。
I4]≦100、又は≦95、又は≦90、又は≦85、又は≦80の成分aの成分cに対する重量比を有する、上記H3]~H4]のいずれか1つに記載の組成物。
J4]組成物の重量に基づいて、≧0.20重量%、又は≧0.30重量%、又は≧0.40重量%、又は≧0.50重量%、又は≧0.60重量%、又は≧0.70重量%、又は≧0.80重量%、又は≧0.90重量%、又は≧1.00重量%の成分cを含む、上記H3]~I4]のいずれか1つに記載の組成物。
K4]組成物の重量に基づいて、≦50.0重量%、又は≦40.0重量%、又は≦30.0重量%、又は≦20.0重量%、又は≦10.0重量%、又は≦5.0重量%の成分cを含む、上記H3]~J4]のいずれか1つに記載の組成物。
L4]組成物の重量に基づいて、≧0重量%、又は≧0.005重量%、又は≧0.01重量%、又は≧0.02重量%、又は≧0.04重量%、又は≧0.06重量%、又は≧0.08重量%の成分dを含む、上記H3]~K4]のいずれか1つに記載の組成物。
M4]組成物の重量に基づいて、≦20.0重量%、又は≦15.0重量%、又は≦10.0重量%、又は≦5.0重量%、又は≦2.0重量%、又は≦1.0重量%、又は≦0.80重量%、又は≦0.60重量%、又は≦0.40重量%、又は≦0.20重量%、又は≦0.10重量%の成分dを含む、上記H3]~L4]のいずれか1つに記載の組成物。
N4]溶媒を更に含む、上記H3]~M4]のいずれか1つに記載の組成物。
O4]組成物の重量に基づいて、≦1.0重量%、又は≦0.5重量%、又は≦0.05重量%、又は≦0.01重量%の溶媒を含む、上記のH3]~N4]のいずれか1つに記載の組成物。
P4]溶媒を含まない、上記のH3]~M4]のいずれか1つに記載の組成物。
Q4]成分aのインターポリマーが、インターポリマーの重量に基づいて、重合形態で、≧0.20重量%、又は≧0.40重量%、又は≧0.60重量%、又は≧0.80重量%、又は≧1.00重量%、又は≧1.20重量%のシラン(モノマー)を含む、上記H3]~P4]のいずれか1つに記載の組成物。
R4]成分aのインターポリマーが、インターポリマーの重量に基づいて、重合形態で、≦10重量%、又は≦5.0重量%、又は≦4.0重量%、又は≦3.8重量%、又は≦3.6重量%、又は≦3.4重量%、又は≦3.2重量%、又は≦3.0重量%のシラン(モノマー)を含む、上記H3]~Q4]のいずれか1つに記載の組成物。
S4]成分aのインターポリマーが、インターポリマーの重量に基づいて、重合形態で、≧20重量%、又は≧22重量%、又は≧24重量%、又は≧26重量%、又は≧28重量%、又は≧30重量%のα-オレフィンを含む、上記H3]~R4]のいずれか1つに記載の組成物。
T4]成分aのインターポリマーが、インターポリマーの重量に基づいて、重合形態で、≦60重量%、又は≦58重量%、又は≦56重量%、又は≦54重量%、又は≦52重量%、又は≦50重量%のα-オレフィンを含む、上記H3]~S4]のいずれか1つに記載の組成物。
U4]成分aのインターポリマーが、≧1.6、又は≧1.8、又は≧1.9、又は≧2.0の分子量分布(MWD=Mw/Mn)を有する、上記H3]~T4]のいずれか1つに記載の組成物。
V4]成分aのインターポリマーが、≦3.0、又は≦2.9、又は≦2.8、又は≦2.7、又は≦2.6の分子量分布MWDを有する、上記H3]~U4]のいずれか1つに記載の組成物。
W4]成分aのインターポリマーが、≧10,000g/mol、又は≧12,000g/mol、又は≧14,000g/mol≧16,000g/molの数平均分子量(Mn)を有する、上記H3]~V4]のいずれか1つに記載の組成物。
X4]成分aのインターポリマーが、≦100,000g/mol、又は≦95,000g/mol、又は≦90,000g/mol、又は≦85,000g/mol、又は≦80,000g/mol、又は≦75,000g/mol、又は≦70,000g/molの数平均分子量(Mn)を有する、上記H3]~W4]のいずれか1つに記載の組成物。
Y4]成分aのインターポリマーが、≧30,000g/mol、又は≧35,000g/mol、又は≧40,000g/mol、又は≧45,000g/mol、又は≧50,000g/mol、又は≧55,000g/mol、又は≧60,000g/molの重量平均分子量(Mw)を有する、上記H3]~X4]のいずれか1つに記載の組成物。
Z4]成分aのインターポリマーが、≦200,000g/mol、又は≦190,000g/mol、又は≦180,000g/mol、又は≦170,000g/mol、又は≦160,000g/mol、又は≦155,000g/molの重量平均分子量(Mw)を有する、上記H3]~Y4]のいずれか1つに記載の組成物。
A5]成分aのインターポリマーが、≧40℃、又は≧45℃、又は≧50℃、又は≧55℃、又は≧60℃の溶融温度Tmを有する、上記H3]~Z4]のいずれか1つに記載の組成物。
B5]成分aのインターポリマーが、≦120℃、又は≦115℃、又は≦110℃、又は≦105℃、又は≦100℃の溶融温度Tmを有する、上記H3]~A5]のいずれか1つに記載の組成物。
C5]成分aのインターポリマーが、≧1.8%、又は≧2.0%、又は≧2.1%、又は≧2.2%、又は≧2.3%、又は≧2.4%の結晶化率%を有する、上記H3]~B5]のいずれか1つに記載の組成物。
D5]成分aのインターポリマーが、≦22%、≦20%、又は≦18%、≦16%、又は≦14%、又は≦13%、又は≦12%の結晶化率%を有する、上記H3]~C5]のいずれか1つに記載の組成物。
E5]上記H3]~D5]のいずれか1つの組成物から形成された、架橋組成物。
F5]インターポリマー分子間の架橋として、それぞれ上に記載した通りのL1~L5から選択される結合を含む架橋オレフィン/シランインターポリマーを含む、上記E5]に記載の架橋組成物。
G5]架橋オレフィン/シランインターポリマーが、インターポリマー分子間の架橋として、上に記載した通りのL1から選択される結合を含む、上記F5]に記載の架橋組成物。
H5]「-CH2-CH2-R3-CH2-CH2-」部分が、ドデカジエン又はジビニルベンゼンに由来する、上記G5]に記載の架橋組成物。
I5]架橋オレフィン/シランインターポリマーが、インターポリマー分子間の架橋として、上に記載した通りのL2から選択される結合を含む、上記F5]に記載の架橋組成物。
J5]「-CH2-CH2-CH(CH3)-[CH2CH(CH=CH2)]n-CH2-CH2-」部分が、全ビニル含量に基づいて≧80mol%、≧85mol%、又は≧90mol%の1,2ビニル基を含み、45℃で30~500cP、又は30~400cP、又は30~300cP、又は30~200cP、又は30~150cP、又は30~100cPの溶融粘度を有するポリブタジエンに由来する、上記I5]に記載の架橋組成物。
K5]硬化オレフィン/シランインターポリマーが、インターポリマー分子間の架橋として、それぞれ上に記載した通りのL3又はL4から選択される結合を含む、上記F5]に記載の架橋組成物。
L5]結合L3について、「-CH2-CH2-C(O)-O-R4-C(CH2-CH3)[R4-O-C(O)-CH=CH2]-R4-O-C(O)-CH2-CH2-」部分が、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)に由来する、上記K5]に記載の架橋組成物。
M5]結合L4について、三価の「-R4-C(CH2-CH3)(R4-)(R4-)含有」部分が、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)に由来する、上記K5]に記載の架橋組成物。
N5]硬化オレフィン/シランインターポリマーが、インターポリマー分子間の架橋として、上に記載した通りのL5から選択される結合を含む、上記F5]に記載の架橋組成物。
O5]上記X2]~N5]のいずれか1つに記載の組成物から形成された少なくとも1つの成分を含む、物品。
P5]自動車部品、及び建築材料、又はコンピュータ部品である、O5]に記載の物品。
試験方法
インターポリマーの1H NMR特性評価
1H NMR実験のために、各ポリマーサンプルを、8mmのNMRチューブにおいて、テトラクロロエタン-d2(0.001M Cr(acac)3有りで、又は無しで)に溶解させた。濃度は、約100mg/1.8mLであった。次いで、チューブを110℃に設定した加熱ブロック内で加熱した。サンプルチューブを繰り返しボルテックスし、加熱して、均質な流動流体を得た。10mm C/H DUALクライオプローブを備えたBRUKER AVANCE 600MHz分光計で、1H NMRスペクトルを取得した。標準的な単一パルス1H NMR実験を行った。以下の取得パラメータを使用した:70秒の緩和遅延、17.2μsの90度パルス、32回走査。スペクトルは「1.3ppm」に集中しており、スペクトル幅は20ppmであった。全ての測定は、110℃でサンプルを回転させずに行った。1H NMRスペクトルは、溶媒(残留プロトン化テトラクロロエタン)の共鳴ピークについて「5.99ppm」を基準とした。Crを含む各サンプルについて、16秒の緩和遅延及び128回走査でデータを取得した。1H NMRを使用して、オレフィン/シランインターポリマー中の重合シランモノマー含有量(重量%)、例えば、ODMS重量%を求めた。「シランモノマー重量%」は、エチレン単位に関連するCH2プロトン及びオクテン単位に関連するCH3プロトンの積分に対するSiMeプロトン共鳴の積分に基づいて計算した。「オクテン(又は他のα-オレフィン)重量%」は、オクテン単位(又は他のα-オレフィン)に関連するCH3プロトンを基準とすることによって同様に求めることができる。
インターポリマーの1H NMR特性評価
1H NMR実験のために、各ポリマーサンプルを、8mmのNMRチューブにおいて、テトラクロロエタン-d2(0.001M Cr(acac)3有りで、又は無しで)に溶解させた。濃度は、約100mg/1.8mLであった。次いで、チューブを110℃に設定した加熱ブロック内で加熱した。サンプルチューブを繰り返しボルテックスし、加熱して、均質な流動流体を得た。10mm C/H DUALクライオプローブを備えたBRUKER AVANCE 600MHz分光計で、1H NMRスペクトルを取得した。標準的な単一パルス1H NMR実験を行った。以下の取得パラメータを使用した:70秒の緩和遅延、17.2μsの90度パルス、32回走査。スペクトルは「1.3ppm」に集中しており、スペクトル幅は20ppmであった。全ての測定は、110℃でサンプルを回転させずに行った。1H NMRスペクトルは、溶媒(残留プロトン化テトラクロロエタン)の共鳴ピークについて「5.99ppm」を基準とした。Crを含む各サンプルについて、16秒の緩和遅延及び128回走査でデータを取得した。1H NMRを使用して、オレフィン/シランインターポリマー中の重合シランモノマー含有量(重量%)、例えば、ODMS重量%を求めた。「シランモノマー重量%」は、エチレン単位に関連するCH2プロトン及びオクテン単位に関連するCH3プロトンの積分に対するSiMeプロトン共鳴の積分に基づいて計算した。「オクテン(又は他のα-オレフィン)重量%」は、オクテン単位(又は他のα-オレフィン)に関連するCH3プロトンを基準とすることによって同様に求めることができる。
インターポリマーの13C NMR特性評価
13C NMR実験のために、各ポリマーサンプルを、10mmのNMRチューブにおいて、テトラクロロエタン-d2(0.025M Cr(acac)3有りで、又は無しで)に溶解させた。濃度は、約300mg/2.8mLであった。次いで、チューブを110℃に設定した加熱ブロック内で加熱した。サンプルチューブを繰り返しボルテックスし、加熱して、均質な流動流体を得た。10mm C/H DUALクライオプローブを備えたBRUKER AVANCE 600MHz分光計で、13C NMRスペクトルを取得した。以下の取得パラメータを使用した:60秒の緩和遅延、12.0μsの90度パルス、256回走査。スペクトルは「100ppm」に集中しており、スペクトル幅は250ppmであった。全ての測定は、110℃でサンプルを回転させずに行った。13C NMRスペクトルは、溶媒の共鳴ピークについて「74.5ppm」を基準とした。Crを含むサンプルについて、7秒の緩和遅延及び1024回走査でデータを取得した。「シランモノマー重量%」は、エチレン単位に関連するCH2炭素及びオクテン単位に関連するCH/CH3炭素の積分に対するSiMe炭素共鳴の積分に基づいて計算した。「オクテン(又は他のα-オレフィン)重量%」は、オクテン単位(又は他のα-オレフィン)に関連するCH/CH3炭素を基準とすることによって同様に求めることができる。
13C NMR実験のために、各ポリマーサンプルを、10mmのNMRチューブにおいて、テトラクロロエタン-d2(0.025M Cr(acac)3有りで、又は無しで)に溶解させた。濃度は、約300mg/2.8mLであった。次いで、チューブを110℃に設定した加熱ブロック内で加熱した。サンプルチューブを繰り返しボルテックスし、加熱して、均質な流動流体を得た。10mm C/H DUALクライオプローブを備えたBRUKER AVANCE 600MHz分光計で、13C NMRスペクトルを取得した。以下の取得パラメータを使用した:60秒の緩和遅延、12.0μsの90度パルス、256回走査。スペクトルは「100ppm」に集中しており、スペクトル幅は250ppmであった。全ての測定は、110℃でサンプルを回転させずに行った。13C NMRスペクトルは、溶媒の共鳴ピークについて「74.5ppm」を基準とした。Crを含むサンプルについて、7秒の緩和遅延及び1024回走査でデータを取得した。「シランモノマー重量%」は、エチレン単位に関連するCH2炭素及びオクテン単位に関連するCH/CH3炭素の積分に対するSiMe炭素共鳴の積分に基づいて計算した。「オクテン(又は他のα-オレフィン)重量%」は、オクテン単位(又は他のα-オレフィン)に関連するCH/CH3炭素を基準とすることによって同様に求めることができる。
ゲル浸透クロマトグラフィ
クロマトグラフィシステムは、内部IR5赤外線検出器(IR5)を装備したPolymerChar GPC-IR(Valencia,Spain)の高温GPCクロマトグラフからなっていた。オートサンプラーのオーブンコンパートメントを摂氏160度に設定し、カラムコンパートメントを摂氏150度に設定した。カラムは、4つのAGILENT「Mixed A」30cm、20ミクロンの直線状混床式カラムであった。クロマトグラフィ溶媒は、1,2,4-トリクロロベンゼンであり、「200ppm」のブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を含有していた。溶媒源を、窒素スパージした。使用された注入体積は、200マイクロリットルであり、流速は、1.0ミリリットル/分であった。
クロマトグラフィシステムは、内部IR5赤外線検出器(IR5)を装備したPolymerChar GPC-IR(Valencia,Spain)の高温GPCクロマトグラフからなっていた。オートサンプラーのオーブンコンパートメントを摂氏160度に設定し、カラムコンパートメントを摂氏150度に設定した。カラムは、4つのAGILENT「Mixed A」30cm、20ミクロンの直線状混床式カラムであった。クロマトグラフィ溶媒は、1,2,4-トリクロロベンゼンであり、「200ppm」のブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を含有していた。溶媒源を、窒素スパージした。使用された注入体積は、200マイクロリットルであり、流速は、1.0ミリリットル/分であった。
GPCカラムセットの較正を、580~8,400,000の範囲の分子量を有する21個の狭い分子量分布のポリスチレン標準物質を用いて実施し、個々の分子量の間に少なくとも10倍の間隔を有する6つの「カクテル」混合物中に配置した。標準物質はAgilent Technologiesから購入した。1,000,000以上の分子量については溶媒「50ミリリットル中0.025グラム」で、1,000,000未満の分子量については溶媒「50ミリリットル中0.05グラム」で、ポリスチレン標準物質を調製した。ポリスチレン標準を、摂氏80度で30分間、穏やかに撹拌しながら溶解させた。ポリスチレン標準物質のピーク分子量を、式1を使用してポリエチレン分子量に変換した(Williams and Ward,J.Polym.Sci.,Polym.Let.,6,621(1968)に記載の通り):
Mポリエチレン=A×(Mポリスチレン)B(式1)(式中、Mは分子量であり、Aは0.4315の値を有し、Bは1.0に等しい)。
Mポリエチレン=A×(Mポリスチレン)B(式1)(式中、Mは分子量であり、Aは0.4315の値を有し、Bは1.0に等しい)。
五次多項式を使用して、それぞれのポリエチレン等価較正点に当てはめた。Aに対してわずかな調整(約0.375から0.445)を行い、120,000Mwの線状ホモポリマーポリエチレン標準物質が得られるように、カラム分解能及びバンド拡張効果を補正した。
デカン(TCB「50ミリリットル中0.04g」で調製し、穏やかに撹拌しながら20分間溶解した)を用いて、GPCカラムセットの総プレート計数を行った。プレート計数(式2)及び対称性(式3)を、200マイクロリットル注入で以下の式に従って測定した。
(式中、RVはミリリットル単位の保持体積であり、ピーク幅はミリリットル単位であり、ピーク最大はピークの最大高さであり、1/2高さは、ピーク最大の1/2高さである)、及び
(式中、RVはミリリットル単位での保持体積であり、ピーク幅はミリリットル単位であり、ピーク最大はピークの最大位置であり、1/10高さはピーク最大の1/10高さであり、後ピークとはピーク最大よりも後の保持体積でのピークテールを指し、前ピークとはピーク最大よりも前の保持体積でのピークフロントを指す)。クロマトグラフィシステムのプレート計数は18,000超になるべきであり、対称性は0.98~1.22になるべきである。PolymerChar「Instrument Control」ソフトウェアを用いてサンプルを半自動で調製し、サンプルの標的重量を「2mg/mL」とし、PolymerChar高温オートサンプラーを介して、予め窒素をスパージし、セプタムでふたをしたバイアルに溶媒(200ppmのBHTを含有していた)を添加した。試料を、「低速」振盪下で、摂氏160度で2時間溶解した。
Mn(GPC)、Mw(GPC)、及びMz(GPC)は、PolymerChar GPCOne(商標)ソフトウェアと、各等間隔の各データ収集点(i)においてベースラインを差し引いたIRクロマトグラフと、式1からの点(i)における狭い標準較正曲線から得られたポリエチレン等価分子量とを使用し、式4~6に従ってPolymerChar GPC-IRクロマトグラフの内部IR5検出器(測定チャネル)を使用して、GPC結果に基づいて計算した。式4~6は、以下の通りである:
経時的な偏差を監視するために、PolymerChar GPC-IRシステムで制御されたマイクロポンプを介して、各試料に流量マーカー(デカン)を導入した。この流量マーカー(flowrate marker、FM)を、試料内のそれぞれのデカンピーク(RV(FM試料))を狭い標準較正(RV(FM較正済み))内のデカンピークのものとRV整合させることによって、各試料のポンプ流量(流量(見かけ))を直線的に補正するために使用した。次いで、デカンマーカーピークのなんらかの時間変化は、実行全体の流量(流量(実効))の線形シフトに関連していると推定した。流量マーカーピークのRV測定の最高精度を促進させるために、最小二乗当てはめルーチンを使用して、流量マーカー濃度クロマトグラムのピークを二次方程式に当てはめた。次いで、二次方程式の一次導関数を使用して、真のピーク位置を求めた。流量マーカーピークに基づいてシステムを較正した後、(狭い標準較正に関する)有効流量を式7から計算した:流量(実効)=流量(見かけ)×(RV(FM較正済み)/RV(FMサンプル))(式7)。流量マーカーピークの処理を、PolymerChar GPCOne(商標)ソフトウェアを介して行った。許容可能な流量補正は、有効流量が見かけの流量の+/-0.7%以内になるようにするものである。
メルトインデックス
エチレン系ポリマーのメルトインデックスI2は、ASTM D-1238、条件190℃/2.16kgに従って測定される。プロピレン系ポリマーのメルトフローレートMFRは、ASTM D-1238、条件230℃/2.16kgに従って測定される。
エチレン系ポリマーのメルトインデックスI2は、ASTM D-1238、条件190℃/2.16kgに従って測定される。プロピレン系ポリマーのメルトフローレートMFRは、ASTM D-1238、条件230℃/2.16kgに従って測定される。
密度
ASTM D4703を使用して、密度分析用のポリマープラークを作製する。ASTM D792、方法Bを使用して、各ポリマーの密度を測定する。
ASTM D4703を使用して、密度分析用のポリマープラークを作製する。ASTM D792、方法Bを使用して、各ポリマーの密度を測定する。
示差走査熱量測定(DSC)-ポリマー
示差走査熱量測定(DSC)を使用して、エチレン系ポリマーサンプルのTm、Tc、Tg、及び結晶化度を測定する。約5~8mgのサンプルを秤量し、DSCパンに入れた。蓋をパンに圧着して、閉鎖雰囲気を確保した。特に明記しない限り、サンプルパンをDSCセルに入れ、次いで、約10℃/分の速度で200℃の温度に加熱した。サンプルをこの温度で3分間保った。次いで、サンプルを10℃/分の速度で-90℃に冷却し、その温度において3分間等温で維持した。次に、サンプルを、完全に溶融するまで10℃/分の速度で加熱した(第2の加熱)。特に明記しない限り、各ポリマーの融点(Tm)及びガラス転移温度(Tg)は、第2の加熱曲線から求めた。Tmのピーク熱流温度を記録した。
示差走査熱量測定(DSC)を使用して、エチレン系ポリマーサンプルのTm、Tc、Tg、及び結晶化度を測定する。約5~8mgのサンプルを秤量し、DSCパンに入れた。蓋をパンに圧着して、閉鎖雰囲気を確保した。特に明記しない限り、サンプルパンをDSCセルに入れ、次いで、約10℃/分の速度で200℃の温度に加熱した。サンプルをこの温度で3分間保った。次いで、サンプルを10℃/分の速度で-90℃に冷却し、その温度において3分間等温で維持した。次に、サンプルを、完全に溶融するまで10℃/分の速度で加熱した(第2の加熱)。特に明記しない限り、各ポリマーの融点(Tm)及びガラス転移温度(Tg)は、第2の加熱曲線から求めた。Tmのピーク熱流温度を記録した。
動的機械分光法(Dynamic Mechanical Spectroscopy、DMA)
25mmの平行板(使い捨てアルミニウム)を取り付けた、1rad/秒の周波数及び0.1%未満のひずみ振幅で振動剪断モードにおいて動作するARESレオメーターを用いて、温度又は時間の関数として、成形ディスクの機械的特性を、動的機械分析(DMA)によって特性評価した。サンプルディスクを装填した後、プレートとの良好な接触を確保するために100gの力の予荷重を使用した。実験の開始時に、環境を冷却し、25℃で安定させた。特に断りのない限り、温度勾配を開始し、複素粘度又は剪断貯蔵弾性率を測定しながら、加熱したN2ガスを用いて、サンプルを25℃から200℃まで2℃/分で加熱した。
25mmの平行板(使い捨てアルミニウム)を取り付けた、1rad/秒の周波数及び0.1%未満のひずみ振幅で振動剪断モードにおいて動作するARESレオメーターを用いて、温度又は時間の関数として、成形ディスクの機械的特性を、動的機械分析(DMA)によって特性評価した。サンプルディスクを装填した後、プレートとの良好な接触を確保するために100gの力の予荷重を使用した。実験の開始時に、環境を冷却し、25℃で安定させた。特に断りのない限り、温度勾配を開始し、複素粘度又は剪断貯蔵弾性率を測定しながら、加熱したN2ガスを用いて、サンプルを25℃から200℃まで2℃/分で加熱した。
ソックスレー抽出
各ソックスレー抽出は、ASTM D2765-16に従って行った。方法A。
各ソックスレー抽出は、ASTM D2765-16に従って行った。方法A。
溶融粘度
低粘度ポリブタジエン及び他の低粘度ポリジエンの溶融粘度は、ブルックフィールド粘度計を使用して、45℃及びスピンドルLV-1で測定することができる。
低粘度ポリブタジエン及び他の低粘度ポリジエンの溶融粘度は、ブルックフィールド粘度計を使用して、45℃及びスピンドルLV-1で測定することができる。
実験
市販ポリマー及び添加剤
キシレン中2重量%のPtを含有するカールシュテット触媒(白金(0)-1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体溶液)(Sigma Aldrich)。以下、カールシュテット触媒と称する。
市販ポリマー及び添加剤
キシレン中2重量%のPtを含有するカールシュテット触媒(白金(0)-1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体溶液)(Sigma Aldrich)。以下、カールシュテット触媒と称する。
ポリブタジエン中の総ビニル含有量に基づいて90モル%の1,2ビニル含有量を含有する、超低分子量ポリブタジエン(Sigma Aldrich;溶融粘度:45℃で30~100cP)。以下、「ポリブタジエン」と称する。
ビス(2-エチル,ヘキシル)マレアート、Sigma Aldrichから入手可能。
1-エチニル-1-シクロヘキサノール、「ETCH」、99%、Sigma Aldrichから入手可能。
Surfynol-61、Sigma-Aldrichから入手可能。
テトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサン(ViD4)、Sigma Aldrichから入手可能。
重合
エチレンホモ重合及び共重合用に設計されたオートクレーブバッチ反応器において、エチレン/オクテン/シラン共重合を行った。反応器は、電気加熱帯及び冷却グリコールを含有する内部冷却コイルを備えていた。反応器及び加熱/冷却システムはいずれも、プロセスコンピューターによって制御されモニタリングされた。反応器の底部にダンプバルブを取り付け、これによって反応器の内容物をダンプポットに移して空にし、雰囲気中に放出した。
エチレンホモ重合及び共重合用に設計されたオートクレーブバッチ反応器において、エチレン/オクテン/シラン共重合を行った。反応器は、電気加熱帯及び冷却グリコールを含有する内部冷却コイルを備えていた。反応器及び加熱/冷却システムはいずれも、プロセスコンピューターによって制御されモニタリングされた。反応器の底部にダンプバルブを取り付け、これによって反応器の内容物をダンプポットに移して空にし、雰囲気中に放出した。
重合に使用した全ての化学物質及び触媒溶液は、使用前に精製カラムに通した。ISOPAR-E、1-オクテン、エチレン、及びシランモノマーもカラムに通した。超高純度グレードの窒素(Airgas)及び水素(Airgas)を使用した。不活性グローブボックス内で、スカベンジャー(MMAO)、活性化剤(ビス(水素化タローアルキル)メチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(1⇔)アミン)、及び触媒を適切な量のトルエンと混合して、所望のモル濃度溶液を得ることによって、触媒カクテルを調製した。次いで、溶液をISOPAR-E又はトルエンで希釈して、重合のための所望の量を得、触媒ショットタンクに移すためにシリンジに引き込んだ。
典型的な重合では、反応器に、独立した流量計を介してISOPAR-E及び1-オクテンをロードした。次いで、シランモノマーをショットタンクを介して添加し、隣接するグローブボックスを通して注入した。溶媒/コモノマーを添加した後、反応器を120℃の重合設定点まで加熱しながら、水素(必要に応じて)を添加した。次いで、所望の反応温度で流量計を介して反応器にエチレンを添加して、所定の反応圧力設定点を維持した。触媒溶液をシリンジを介してショットタンクに移し、次いで、反応器圧力設定点に達した後、高圧窒素流を介して反応器に添加した。触媒注入時に運転タイマーをスタートさせ、その後、発熱並びに反応器圧力の低下が観察され、運転の成功を示した。
次いで、圧力コントローラーを用いてエチレンを添加して、反応器内の反応圧力設定点を維持した。設定時間又はエチレン取り込みの間重合を行い、その後、撹拌機を停止し、底部のダンプバルブを開いて反応器の内容物をダンプポットに移して空にした。ポットの内容物をトレイに注ぎ、それをドラフト内に置き、溶媒を一晩蒸発させた。次いで、残りのポリマーの入ったトレイを真空オーブンに移し、減圧下で100℃に加熱して、あらゆる残りの溶媒を除去した。周囲温度に冷却した後、収率/効率のためにポリマーを秤量し、保管のために容器に移し、分析試験に供した。表1A、1B、及び1Cを参照されたい。
試験1:溶液調製したPt加硫性製剤のDSC
ターポリマー1(3.0重量%のオクテニルジメチルシラン(ODMS、1H NMR)、31.6重量%のオクテン(1H NMR)(残りはエチレンである)を、「0.80gターポリマー/15gトルエン」の負荷で50℃のトルエンに溶解させた。ターポリマー1は、Mn=17,000g/mol及びMw=41,000g/mol、95.4℃のピーク溶融温度、及び33.4J/gの積分融解エンタルピー(10℃/分の加熱速度で示差走査熱量測定(DSC)を介して測定された、純粋な結晶融解エンタルピーが293J/gであると仮定して、11.4%の結晶化度と等価を有していた。この溶液を溶液Aとする。
ターポリマー1(3.0重量%のオクテニルジメチルシラン(ODMS、1H NMR)、31.6重量%のオクテン(1H NMR)(残りはエチレンである)を、「0.80gターポリマー/15gトルエン」の負荷で50℃のトルエンに溶解させた。ターポリマー1は、Mn=17,000g/mol及びMw=41,000g/mol、95.4℃のピーク溶融温度、及び33.4J/gの積分融解エンタルピー(10℃/分の加熱速度で示差走査熱量測定(DSC)を介して測定された、純粋な結晶融解エンタルピーが293J/gであると仮定して、11.4%の結晶化度と等価を有していた。この溶液を溶液Aとする。
0.20gのポリブタジエンと共に10.0gのトルエンを含有する別の溶液Bを調製した。溶液を振盪しながら50℃に加熱して、粘性液体ポリマーを溶媒に溶解させた。トルエンの添加により、カールシュテット触媒を0.01重量%Pt(触媒及びトルエンの合計重量に基づく)に希釈した。少量(0.20g)のこの希釈した触媒溶液(0.01重量%のPtを含有する)を溶液Bに添加した。
溶液A及びBの密封ガラスバイアルを両方とも、熱水浴中で別々に60℃に加熱して、透明で均質な流体を得た。溶液A及びBを合わせ、振盪することによって混合して、20ppmのPt(ターポリマー及びポリブタジエンの質量に基づく)を含有する透明な流体を得た。混合溶液をPTFE成形型(10cm×10cm×0.5cm)に注ぎ、充填された成形型を実験室フード内で一晩乾燥させて、トルエンを蒸発させた。製剤化されたターポリマーの軟質のゼラチン状の小片を成形型から剥がして掻き取り、実験室フード内で更に24時間以上更に乾燥させた。
48時間乾燥させた後、およそ7mgの製剤化されたターポリマーを気密密閉されたDSCパンにロードし、TA Instruments Q1000 DSCユニットで走査した。結果を表2に示す。複数の連続走査を実行し、そこでは、サンプルを-50℃で平衡化し、約50℃から250℃に10℃/分で加熱し、次いで、250℃から-50℃に-10℃/分で冷却した。第1の走査では、サンプルは、38℃から99℃にまで及ぶ広い多峰性融解吸熱を示し、最高ピーク溶融温度は92.6℃であった。積分融解エンタルピーは、26.9J/gであった(9.0%結晶化率;純粋なターポリマーについて測定された値の80%)。
第2の走査中、サンプルは、38℃から101℃にまで及ぶ広い融解吸熱を示したが、溶融温度82.0℃に1つのピークしか示さなかった。積分融解エンタルピーは16.55J/gに低下し、これはわずか5.65%の結晶化率に相当する。第1の走査後のピーク溶融温度及び積分エンタルピーの顕著な減少は、第1の走査中の融点を超える加熱によってターポリマー中のヒドロシリル化に基づく架橋が誘導されたことを示す。これらの架橋は、第1の走査と第2の走査との間の冷却中にポリマー鎖の可動性を阻害し、鎖が結晶化する能力を著しく制限し、観察された結晶化率及びピーク溶融温度の低下を引き起こした。
試験2:阻害剤を含む溶液調製されたPt加硫性製剤の剪断レオロジー
ターポリマー1を、「1.0gターポリマー/15gトルエン」の負荷で50℃のトルエンに溶解させた。ターポリマーの溶解が完了した後、トルエン中ビス(2-エチル,ヘキシル)マレアートの0.1重量%溶液0.10gを、トルエン中ターポリマー溶液に添加した。この溶液を溶液Aとする。
ターポリマー1を、「1.0gターポリマー/15gトルエン」の負荷で50℃のトルエンに溶解させた。ターポリマーの溶解が完了した後、トルエン中ビス(2-エチル,ヘキシル)マレアートの0.1重量%溶液0.10gを、トルエン中ターポリマー溶液に添加した。この溶液を溶液Aとする。
0.020gのポリブタジエンと共に5.0gのトルエンを含有する別の溶液Bを調製した。溶液を振盪しながら50℃に加熱して、ポリブタジエンを溶媒に溶解させた。トルエンの添加により、カールシュテット触媒を0.01重量%Pt(触媒及びトルエンの合計重量に基づく)に希釈した。少量(0.10g)のこの希釈した触媒溶液(0.01重量%のPtを含有する)を溶液Bに添加した。
溶液A及びBの密封ガラスバイアルを両方とも、熱水浴中で別々に60℃に加熱して、透明で均質な流体を得た。溶液A及びBを合わせ、振盪により混合して、10ppmのPt(ターポリマー及びブタジエンの合計重量に基づく)及び100ppmビス(2-エチル,ヘキシル)マレアート(ターポリマーの重量に基づく)を含有する透明な流体を得た。混合溶液をPTFE成形型(10cm×10cm×0.5cm)に注ぎ、充填された成形型を実験室フード内で一晩乾燥させて、トルエンを蒸発させた。濁ったエラストマーフィルムを成形型から剥がし、成形型内で裏返し、実験室フード内で更に24時間乾燥させた。
得られたフィルムを小片に切断し、0.70gを平坦なディスク状成形型(直径25mm×深さ2mm)に入れ、PTFEフィルムライナーを有する鋼板の間に挟んだ。このアセンブリを、120℃でサーモスタット制御されたCarver Pressのプラテン間に配置した。アセンブリを最初に圧力なしで2分間予熱した。次いで、それを13800kPa(2000psig)に加圧し、加圧下で30秒間保持した。圧力を解放し、アセンブリを水冷プラテン間で2分間冷却した。平坦で滑らかな上面及び底面を有する不透明な白色ディスクを回収し、外側の周りの小さなバリ(flashing)をハサミで切り取った。
成形したディスクの機械的特性を、温度の関数として、動的機械分析(DMA)によって特性評価した。図3は、温度(℃)に対する複素粘度の大きさ|η*|(Pa×s)としてプロットされた応答を示す。図3のプロファイルは、4つの別個の領域を示す。低温(0~70℃)では、サンプルは固体様挙動を示し、そこでは、複素粘度の大きさは、大きく、温度の上昇とともにゆっくりと低下する。わずかに高温(70~95℃)では、粘度は、ターポリマーの微結晶が溶融するにつれて、温度の上昇とともに急速に低下する。95~約140℃の範囲の温度では、粘度は、低く(液体様)、温度に対してほぼ一定である。最後に、更に高温(140~200℃)では、粘度は、温度の上昇とともに顕著に増加し、再び固体様挙動と一致する値に達し、架橋を示す。
比較試験1:Ptもマルチビニル化合物も含まない溶液調製された製剤の剪断レオロジー
1.3重量%のオクテニルジメチルシラン(ODMS、1H NMR、13C NMR)、41.9重量%のオクテン(1H NMR、13C NMR)を含有し、残りがエチレンであるターポリマー2から、試験2に記載の通り、DMAディスク(直径25mm×厚さ2mm)を圧縮成形した。ターポリマー2は、Mn=43,000g/mol及びMw=91,000g/mol、ピーク融点60.2℃、及び10℃/分の加熱速度での示差走査熱量測定(DSC)による2.6%の結晶化率を有していた。
1.3重量%のオクテニルジメチルシラン(ODMS、1H NMR、13C NMR)、41.9重量%のオクテン(1H NMR、13C NMR)を含有し、残りがエチレンであるターポリマー2から、試験2に記載の通り、DMAディスク(直径25mm×厚さ2mm)を圧縮成形した。ターポリマー2は、Mn=43,000g/mol及びMw=91,000g/mol、ピーク融点60.2℃、及び10℃/分の加熱速度での示差走査熱量測定(DSC)による2.6%の結晶化率を有していた。
成形したディスクの機械的特性を、温度の関数として、動的機械分析(DMA)によって特性評価した。図4は、温度(℃)に対する複素粘度の大きさ|η*|(Pa×s)としてプロットされた応答を示す。図4のプロファイルは、温度が上昇するにつれて粘度が徐々に低下することを示す。粘度がかなり一定である又は粘度が増加する領域は存在しないことが、熱掃引データにおいて明らかである。これは、ポリオレフィンの架橋に関与するヒドロシリル化が、マルチビニル化合物及び触媒の非存在下では生じないことを示す。
試験3:溶液調製されたPt加硫性製剤の剪断レオロジー
ターポリマー2を、「2.0gターポリマー/20gトルエン」の負荷で50℃のトルエンに溶解させた。この溶液を溶液Aとする。ポリブタジエンを、0.023gターポリマー/10gトルエンの負荷で50℃のトルエンに溶解させた。少量(0.22g)の希釈したカールシュタット触媒(0.01重量%のPtを含有する)を「ポリブタジエン溶液」に添加した-溶液B。
ターポリマー2を、「2.0gターポリマー/20gトルエン」の負荷で50℃のトルエンに溶解させた。この溶液を溶液Aとする。ポリブタジエンを、0.023gターポリマー/10gトルエンの負荷で50℃のトルエンに溶解させた。少量(0.22g)の希釈したカールシュタット触媒(0.01重量%のPtを含有する)を「ポリブタジエン溶液」に添加した-溶液B。
溶液A及びBを合わせて、10ppmのPt(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づく)と共にターポリマー2/ポリブタジエンを99/1の重量比で含有する透明な流体を得た。混合溶液をPTFE成形型(10cm×10cm×0.5cm)に注ぎ、充填された成形型を実験室フード内で一晩乾燥させた。濁ったエラストマーフィルムを成形型から剥がし、成形型内で裏返し、実験室フード内で更に24時間乾燥させた。
得られたフィルムを小片に切断し、圧縮成形して(試験2で論じた通り)、「直径25mm×厚さ2mm」のDMAディスクを得た。図5は、温度(℃)に対する複素粘度の大きさ|η*|(Pa×s)としてプロットされた応答を示す。図5のプロファイルは、3つの別個の領域を示す。低温(0~70℃)では、サンプルは、温度の上昇とともに複素粘度の大きさの安定した単調減少を示す。より高温では、粘度低下の速度は著しく遅くなり、その値は70~150℃の温度範囲にわたってほぼ一定である。更に高温(150~200℃)では、粘度は温度が上昇するにつれて著しく増加し、これは、ヒドロシリル化に基づく架橋反応が進行していることを示す。
試験4:溶融調製されたPt加硫性製剤の剪断レオロジー
2.1重量%のオクテニルジメチルシラン(ODMS、1H NMR)、47.9重量%のオクテン(1H NMR)、及び残部のエチレンを含有するターポリマー3(15g)を、90℃に設定した、羽速度60rpmのHAAKE溶融ブレンダーを使用して溶融させた。ターポリマー3は、Mn=53,000g/mol及びMw=136,000g/molを有していた。次いで、ポリブタジエン(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づいて2重量%)を、マルチビニル化合物として溶融ブレンダーに添加した。3分間溶融(fluxing)させた後、カールシュテット触媒からの100ppmのPt(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づく)をミキサーに添加し、均質化するまで1分間溶融させた。DMAディスク(直径25mm×厚さ2mm)を、Carver Press(20,000lbsの力、80℃、1分)を使用して圧縮成形し、次いで、2分間水冷プラテン間で直ちに冷却した。次いで、得られたサンプルを、ARESレオメーター(25mm使い捨てアルミニウム平行板、1.0%ひずみ振幅、1rad/秒の周波数、N2ガス下で試験)を用いて、一連の等温時間掃引(T=120℃、180℃、200℃)を使用して試験した。これらの試験からのデータを図6に示す。これらのデータは、シランターポリマー、マルチビニル化合物、及びPt触媒を無溶媒プロセスで溶融ブレンドして加硫性製剤を形成する能力を実証する。データはまた、加硫プロセスがアレニウス様速度論に従うことを示すが、これは温度の上昇が、架橋密度に直接相関する剪断貯蔵弾性率の増加をより速くするためである。120℃で試験したサンプルは、試験中に最小限の架橋しか示さなかった。より高温の等温線は、より短い期間で実質的により高い架橋度を示す。成分の添加順序(ターポリマー、次いでマルチビニル化合物、次いでPt触媒)が、ポリマー溶融物中の触媒の安定性を維持するのに重要であることも見出された。マルチビニル化合物の前に触媒を添加した場合、DMAディスク内の様々なサイズの不規則なスポットから分かるように、ターポリマー製剤中のPt錯体が目視できるほど不安定化していた。
2.1重量%のオクテニルジメチルシラン(ODMS、1H NMR)、47.9重量%のオクテン(1H NMR)、及び残部のエチレンを含有するターポリマー3(15g)を、90℃に設定した、羽速度60rpmのHAAKE溶融ブレンダーを使用して溶融させた。ターポリマー3は、Mn=53,000g/mol及びMw=136,000g/molを有していた。次いで、ポリブタジエン(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づいて2重量%)を、マルチビニル化合物として溶融ブレンダーに添加した。3分間溶融(fluxing)させた後、カールシュテット触媒からの100ppmのPt(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づく)をミキサーに添加し、均質化するまで1分間溶融させた。DMAディスク(直径25mm×厚さ2mm)を、Carver Press(20,000lbsの力、80℃、1分)を使用して圧縮成形し、次いで、2分間水冷プラテン間で直ちに冷却した。次いで、得られたサンプルを、ARESレオメーター(25mm使い捨てアルミニウム平行板、1.0%ひずみ振幅、1rad/秒の周波数、N2ガス下で試験)を用いて、一連の等温時間掃引(T=120℃、180℃、200℃)を使用して試験した。これらの試験からのデータを図6に示す。これらのデータは、シランターポリマー、マルチビニル化合物、及びPt触媒を無溶媒プロセスで溶融ブレンドして加硫性製剤を形成する能力を実証する。データはまた、加硫プロセスがアレニウス様速度論に従うことを示すが、これは温度の上昇が、架橋密度に直接相関する剪断貯蔵弾性率の増加をより速くするためである。120℃で試験したサンプルは、試験中に最小限の架橋しか示さなかった。より高温の等温線は、より短い期間で実質的により高い架橋度を示す。成分の添加順序(ターポリマー、次いでマルチビニル化合物、次いでPt触媒)が、ポリマー溶融物中の触媒の安定性を維持するのに重要であることも見出された。マルチビニル化合物の前に触媒を添加した場合、DMAディスク内の様々なサイズの不規則なスポットから分かるように、ターポリマー製剤中のPt錯体が目視できるほど不安定化していた。
試験5:触媒添加によって調整可能な溶融調製されたPt加硫性製剤の剪断レオロジー
ターポリマー3(15g)を、90℃に設定した羽根速度60rpmのHAAKE溶融ブレンダーを使用して溶融させた。次いで、ポリブタジエン(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づいて2重量%)を、マルチビニル化合物として溶融ブレンダーに添加した。3分間溶融させた後、カールシュテット触媒(キシレン中2重量%)からの10ppm又は100ppmのいずれかのPt(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づく)をミキサーに添加し、得られた組成物を均質化するまで1分間溶融させた。DMAディスク(直径25mm×厚さ2mm)を、Carver Press(20,000lbsの力、80℃、1分)を使用して圧縮成形し、次いで、2分間水冷プラテン間で直ちに冷却した。次いで、得られたサンプルを、ARESレオメーター(25mm使い捨てアルミニウム平行板、1.0%ひずみ振幅、1rad/秒の周波数、N2ガス下で試験)を用いて、一連の等温時間掃引(T=180℃、200℃)を使用して試験した。これらの試験からのデータを図7に示す。これらのデータは、無溶媒プロセスにおいて加硫性製剤に様々な量のPt触媒を添加することによって架橋速度を制御する能力を実証する。架橋密度の上昇速度は、触媒負荷及び加硫温度の両方によって支配されることが見出された。データは、触媒負荷がより感受性の高いハンドルであり、それを用いて弾性率の増加が調整されることを示す。
ターポリマー3(15g)を、90℃に設定した羽根速度60rpmのHAAKE溶融ブレンダーを使用して溶融させた。次いで、ポリブタジエン(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づいて2重量%)を、マルチビニル化合物として溶融ブレンダーに添加した。3分間溶融させた後、カールシュテット触媒(キシレン中2重量%)からの10ppm又は100ppmのいずれかのPt(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づく)をミキサーに添加し、得られた組成物を均質化するまで1分間溶融させた。DMAディスク(直径25mm×厚さ2mm)を、Carver Press(20,000lbsの力、80℃、1分)を使用して圧縮成形し、次いで、2分間水冷プラテン間で直ちに冷却した。次いで、得られたサンプルを、ARESレオメーター(25mm使い捨てアルミニウム平行板、1.0%ひずみ振幅、1rad/秒の周波数、N2ガス下で試験)を用いて、一連の等温時間掃引(T=180℃、200℃)を使用して試験した。これらの試験からのデータを図7に示す。これらのデータは、無溶媒プロセスにおいて加硫性製剤に様々な量のPt触媒を添加することによって架橋速度を制御する能力を実証する。架橋密度の上昇速度は、触媒負荷及び加硫温度の両方によって支配されることが見出された。データは、触媒負荷がより感受性の高いハンドルであり、それを用いて弾性率の増加が調整されることを示す。
試験6:阻害剤を用いて調整可能な溶融調製されたPt加硫性製剤の剪断レオロジー
1.6重量%のオクテニルジメチルシラン(ODMS、1H NMR、13C NMR)、44.4重量%のオクテン(1H NMR、13C NMR)、及び残部のエチレンを含有するターポリマー4(15g)を、90℃に設定した、羽速度60rpmのHAAKE溶融ブレンダーを使用して溶融させた。ターポリマー4は、Mn=66,000g/mol及びMw=142,000g/molを有していた。次いで、ポリブタジエン(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づいて2重量%)を、マルチビニル化合物として溶融ブレンダーに添加した。3分間溶融させた後、カールシュテット触媒からの0ppm又は10ppmのいずれかのPt(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づく)をミキサーに添加し、得られた組成物を均質化するまで1分間溶融させた。サンプルのうちの1つでは、Pt触媒を添加する前に、1000ppm(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づく)の阻害剤(1-エチニル-1-シクロヘキサノール、「ETCH」、99%、Sigma)を添加した。
1.6重量%のオクテニルジメチルシラン(ODMS、1H NMR、13C NMR)、44.4重量%のオクテン(1H NMR、13C NMR)、及び残部のエチレンを含有するターポリマー4(15g)を、90℃に設定した、羽速度60rpmのHAAKE溶融ブレンダーを使用して溶融させた。ターポリマー4は、Mn=66,000g/mol及びMw=142,000g/molを有していた。次いで、ポリブタジエン(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づいて2重量%)を、マルチビニル化合物として溶融ブレンダーに添加した。3分間溶融させた後、カールシュテット触媒からの0ppm又は10ppmのいずれかのPt(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づく)をミキサーに添加し、得られた組成物を均質化するまで1分間溶融させた。サンプルのうちの1つでは、Pt触媒を添加する前に、1000ppm(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づく)の阻害剤(1-エチニル-1-シクロヘキサノール、「ETCH」、99%、Sigma)を添加した。
動的機械分析(DMA)ディスク(直径25mm×厚さ2mm)を、Carver Press(20,000lbsの力、80℃、1分)を使用して圧縮成形し、次いで、2分間水冷プラテン間で直ちに冷却した。次いで、得られたサンプルを、ARESレオメーター(25mm使い捨てアルミニウム平行板、1.0%ひずみ振幅、1rad/秒の周波数、N2ガス下で試験)を用い、DMA手順(2℃/分のランプ速度、25℃~200℃の温度範囲)を使用して試験した。データを図8に示す。このデータは、Pt触媒(0ppm)を製剤に添加しない場合、サンプルの剪断貯蔵弾性率は、DMA中に上昇する温度の関数として単調減少することを示す。このサンプルでは架橋は観察されない。10ppmのPtをサンプル(阻害剤を添加していない)に添加すると、架橋が観察される。DMAトレースは、加温領域(25℃~60℃)、溶融領域(60℃~90℃)、及び架橋領域(90℃~200℃)にセグメント化することができる。加温領域は、サンプルの膨張を通して若干の応力緩和を示し、これは、温度の関数として貯蔵弾性率をわずかに増加させ得る。溶融領域は、貯蔵弾性率の減少を特徴とするが、これは、加えられた熱エネルギーが個々のポリマー鎖をより可動性にするためである。
架橋領域は、剪断貯蔵弾性率の増加を特徴とする。これは、ヒドロシリル化反応の進行によるものであり、Ptによって触媒されると、シランとマルチビニル化合物との間に共有結合性架橋が形成される。10ppmのPt及び1000ppmのETCH阻害剤を含むサンプルを調べると、温度範囲がシフトする。このサンプルでは、25℃から60℃まで加温領域が観察され続けるが、溶融領域の温度範囲は、ここでは60℃から150℃に拡張される。これは、ETCH阻害剤がPt触媒中のビニル基と一時的に錯体を形成し、ヒドロシリル化反応が生じるのを阻害するためである。システムの温度が上昇すると、最終的に、加えられた熱エネルギーは、ETCH阻害剤とPt錯体とを解離させるのに十分になる。ここでPtは活性であると考えられ、架橋領域が始まる(150℃~200℃)。これは、マルチビニル化合物、阻害剤、及び貴金属触媒錯体を溶融ブレンドして、速度制御された加硫可能な製剤を形成する能力を実証する。この触媒作用の阻害により、これらの製剤の制御された加工性をより良好に可能にすることができる。
試験7:追加の分類の阻害剤で調整可能な溶融調製されたPt加硫性製剤の剪断レオロジー。
2.4重量%のヘキセニルジメチルシラン(HDMS、1H NMR)、48.3重量%のオクテン(1H NMR)、及び残部のエチレンを含有するターポリマー5(15g)を、90℃に設定した、羽速度60rpmのHAAKE溶融ブレンダーを使用して溶融させた。ターポリマー4は、Mn=54,000g/mol及びMw=141,000g/molを有していた。次いで、ポリブタジエン(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づいて2重量%)を、マルチビニル化合物として溶融ブレンダーに添加した。3分間溶融させた後、1000ppm(ターポリマー及びブタジエンの合計重量に基づく)の阻害剤(ETCHA、Surfynol-61、又はViD4のいずれか)を添加し、製剤を更に3分間溶融させた。均質化させた後、カールシュテット触媒からの100ppmのPt(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づく)をミキサーに添加し、得られた組成物を均質化するまで1分間溶融させた。
2.4重量%のヘキセニルジメチルシラン(HDMS、1H NMR)、48.3重量%のオクテン(1H NMR)、及び残部のエチレンを含有するターポリマー5(15g)を、90℃に設定した、羽速度60rpmのHAAKE溶融ブレンダーを使用して溶融させた。ターポリマー4は、Mn=54,000g/mol及びMw=141,000g/molを有していた。次いで、ポリブタジエン(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づいて2重量%)を、マルチビニル化合物として溶融ブレンダーに添加した。3分間溶融させた後、1000ppm(ターポリマー及びブタジエンの合計重量に基づく)の阻害剤(ETCHA、Surfynol-61、又はViD4のいずれか)を添加し、製剤を更に3分間溶融させた。均質化させた後、カールシュテット触媒からの100ppmのPt(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づく)をミキサーに添加し、得られた組成物を均質化するまで1分間溶融させた。
動的機械分析(DMA)ディスク(直径25mm×厚さ2mm)を、Carver Press(20,000lbsの力、80℃、1分)を使用して圧縮成形し、次いで、2分間水冷プラテン間で直ちに冷却した。次いで、得られたサンプルを、ARESレオメーター(25mm使い捨てアルミニウム平行板、1.0%ひずみ振幅、1rad/秒の周波数、N2ガス下で試験)を用いて、等温時間掃引(T=180℃)を使用して試験した。これらの試験からのデータを図9に示す。このデータは、ポリマー系に同じ重量パーセント負荷の各種阻害剤を添加すると、異なる剪断貯蔵弾性率プラトーが生じることを示す。貯蔵弾性率のプラトーに達する速度は、使用される阻害剤の種類に基づいて変化する。これらのデータは、「ViD4が添加された」系が最も強く阻害され、最小限の架橋しか観察されないことを示唆している。ETCHA及びSurfynol-61を使用する系は、Pt錯体にあまり強く結合しない可能性があり、高温で、より短い時間で、より高い反応性が可能になる。これらのデータは、予測される加工条件に基づいて、異なる種類の阻害剤を使用して反応性を調整することができることを示唆している。対照サンプルには10重量%のタルク(ターポリマー、ポリブタジエン、及びタルクの重量に基づく)が充填されていたことにも留意すべきであり、これは、これらの系が硬化特性に大きく影響を与えることなく無機非反応性充填剤を保持できることを実証している。さらなる試験(1000ppmNのETCHA及びSurfynol-61を用いる)では、さらなる区別を探索するために、図10に示すように、2つの異なる等温時間掃引(T=120℃、180℃)を使用した。より低温の等温線(120℃)は、阻害の程度においてほとんど差を示さず、より高温の等温線(180℃)は、ETCHAがSurfynol-61と比較してPt錯体にあまり強く結合しない可能性があることを示し始める。
試験8:一般的な酸化防止剤を用いた溶融調製されたPt加硫性製剤の剪断レオロジー。
1.7重量%のオクテニルジメチルシラン(ODMS、1H NMR)、42.1重量%のオクテン(1H NMR)、及び残部のエチレンを含有するターポリマー6(15g)を、90℃に設定した、羽速度60rpmのHAAKE溶融ブレンダーを使用して溶融させた。ターポリマー6は、Mn=59,000g/mol及びMw=153,000g/molを有していた。次いで、ポリブタジエン(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づいて2重量%)を、マルチビニル化合物として溶融ブレンダーに添加した。3分間溶融させた後、異なる量のIRGANOX 1010(750ppm又は1500ppm)、IRGANOX 1076(200ppm又は1500ppm)、又はIRGAFOS 1680(750ppm又は1500ppm;IRGAFOS 168と同様)を、100μLのトルエンに溶解した10重量%溶液として添加した。各「ppm」量は、ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づく。製剤を更に3分間溶融させた後、カールシュテット触媒の100ppmのPt(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づく)をミキサーに添加し、均質化するまで1分間溶融させた。
1.7重量%のオクテニルジメチルシラン(ODMS、1H NMR)、42.1重量%のオクテン(1H NMR)、及び残部のエチレンを含有するターポリマー6(15g)を、90℃に設定した、羽速度60rpmのHAAKE溶融ブレンダーを使用して溶融させた。ターポリマー6は、Mn=59,000g/mol及びMw=153,000g/molを有していた。次いで、ポリブタジエン(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づいて2重量%)を、マルチビニル化合物として溶融ブレンダーに添加した。3分間溶融させた後、異なる量のIRGANOX 1010(750ppm又は1500ppm)、IRGANOX 1076(200ppm又は1500ppm)、又はIRGAFOS 1680(750ppm又は1500ppm;IRGAFOS 168と同様)を、100μLのトルエンに溶解した10重量%溶液として添加した。各「ppm」量は、ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づく。製剤を更に3分間溶融させた後、カールシュテット触媒の100ppmのPt(ターポリマー及びポリブタジエンの合計重量に基づく)をミキサーに添加し、均質化するまで1分間溶融させた。
動的機械分析(DMA)ディスク(直径25mm×厚さ2mm)を、Carver Press(20,000lbsの力、80℃、1分)を使用して圧縮成形し、次いで、2分間水冷プラテン間で直ちに冷却した。次いで、得られたサンプルを、ARESレオメーター(25mm使い捨てアルミニウム平行板、1.0%ひずみ振幅、1rad/秒の周波数、N2ガス下で試験)を用い、DMA手順(2℃/分のランプ速度、25℃~200℃の温度範囲)を使用して試験した。データを図11に示す。このデータは、亜リン酸塩系酸化防止剤であるIRGAFOS 1680を用いてPtヒドロシリル化反応を阻害することができることを示す。「IRGAFOS 168を添加した」いずれの場合も、阻害されていない対照ケース(このサンプルについては約120℃)と比較して、DMAトレースの架橋領域の著しく高い開始温度(約180℃)を示す。IRGANOX 1010及びIRGANOX 1076製剤は、これらのヒンダードフェノール系酸化防止剤の添加により、架橋速度が加速され得ることを示す。各製剤について観察された架橋開始は、100℃に近く、酸化防止剤の負荷に関係なく、剪断貯蔵弾性率の上昇が一貫して加速される。これは、これらのIRGANOX酸化防止剤中のカルボニル基又はアルコール基とターポリマー中のシランとの間の反応に起因し、その反応はPtによって触媒される。このデータは、酸化防止剤負荷が、Pt阻害にとって酸化防止剤の種類及び酸化防止剤解離が生じる温度よりも重要ではないことを示唆している。
Claims (15)
- 架橋組成物を形成するプロセスであって、以下の成分:
a)オレフィン/シランインターポリマー、
b)硬化触媒、及び
c)マルチビニル化合物、
を含む組成物を熱処理することを含む、プロセス。 - 成分aの前記オレフィン/シランインターポリマーが、エチレン/α-オレフィン/シランインターポリマーである、請求項1に記載のプロセス。
- 前記オレフィン/シランインターポリマーのシランが、以下:H2C=CH-R1-Si(R)(R’)-H(式中、R1はアルキレンであり、R及びR’は、それぞれ独立して、アルキルであり、R及びR’は、同じであっても異なっていてもよい)
から選択される化合物に由来する、請求項1又は請求項2に記載のプロセス。 - 前記オレフィン/シランインターポリマーのシランが、以下:
(式中、R2はアルキレンである)から選択される化合物に由来する、請求項1~3のいずれか一項に記載のプロセス。 - 成分bの前記硬化触媒が、白金(0)-1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載のプロセス。
- 成分cの前記マルチビニル化合物が、以下のi)~iv):
i)
(式中、R3は、アルキレン又はアリーレンから選択される)、
ii)以下の構造:-(CR1R2-CR3=CR4-CR5R6)n-(CR7R8-CR9(CR10=CR11R12))m-(式中、R1~R12のそれぞれは、独立して、水素(H)又はアルキルであり、n≧1及びm≧1である)のうちの少なくとも1つを含むポリジエン、
iii)H3C-CH2-C[R4-O-C(O)-CH=CH2]3(式中、R4は、アルキレン又はアリーレンである)、又は
iv)以下の構造-[Si(CH=CH2)(R5)-O]n-(式中、R5はアルキルであり、nは3~6である)環状シロキサン
から選択される、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。 - 成分cの前記マルチビニル化合物が、以下:ドデカジエン、ジビニルベンゼン、テトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサン(ViD4)、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、又は80モル%以上の1,2ビニル基を含み、30~500cPの溶融粘度(45℃)を有するポリブタジエン
から選択される、請求項1~6のいずれか一項に記載のプロセス。 - 前記組成物が、成分d:硬化阻害剤を更に含む、請求項1~7のいずれか一項に記載のプロセス。
- 以下の成分:
a)オレフィン/シランインターポリマー、
b)硬化触媒、及び
c)マルチビニル化合物、
を含む、組成物。 - 成分aの前記オレフィン/シランインターポリマーが、エチレン/α-オレフィン/シランインターポリマーである、請求項9に記載の組成物。
- 前記オレフィン/シランインターポリマーのシランが、以下:H2C=CH-R1-Si(R)(R’)-H(式中、R1はアルキレンであり、R及びR’は、それぞれ独立して、アルキルであり、R及びR’は、同じであっても異なっていてもよい)
から選択される化合物に由来する、請求項9又は請求項10に記載の組成物。 - 成分cの前記ビニル化合物が、以下のi)~iv):
i)
(式中、R3は、アルキレン又はアリーレンから選択される)、
ii)以下:-(CR1R2-CR3=CR4-CR5R6)n-(CR7R8-CR9(CR10=CR11R12))m-(式中、R1~R12のそれぞれは、独立して、水素(H)又はアルキルであり、n≧1及びm≧1である)の構造のうちの少なくとも1つを含むポリジエン、
iii)H3C-CH2-C[R4-O-C(O)-CH=CH2]3(式中、R4は、アルキレン又はアリーレンである)、又は
iv)以下の構造-[Si(CH=CH2)(R5)-O]n-(式中、R5はアルキルであり、nは3~6である)環状シロキサン
から選択される、請求項9~11のいずれか一項に記載の組成物。 - 成分d:硬化阻害剤を更に含む、請求項9~12のいずれか一項に記載の組成物。
- 請求項9~13のいずれか一項に記載の組成物から形成される、架橋組成物。
- 請求項9~14のいずれか一項に記載の組成物から形成される少なくとも1つの成分を含む、物品。
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