JP2578473B2 - 高い強度と化学抵抗を有するビニル芳香族重合体を主成分とする配合物 - Google Patents

高い強度と化学抵抗を有するビニル芳香族重合体を主成分とする配合物

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高い強度（tenacity）と化学抵抗とを有す
るビニル芳香族重合体に基づく重合体配合物に関するも
のである。
さらに詳しくは、本発明は、すぐれた物理特性を有す
る成形物に変更する事のできる高い強度と化学抵抗とを
有するビニル芳香族重合体に基づく重合体配合物に関す
るものである。
（従来技術と問題点） 公知のように、ビニル芳香族重合体は、加熱して射出
成形または押し出し成形によって成形物に変形する事の
できる熱可塑性樹脂である。前記のビニル芳香族重合体
はすぐれた強度を有するが、高い化学抵抗と結びついた
高強度が必要とされる応用分野において使用するには不
適当である。
このような特性欠陥を改良する１つの方法は、所望の
特性結合を示す材料を生ずるに必要な特性を有する他種
の重合体との配合物を提供するにある。
しかしこのアプローチは限られた場合にしか有効でな
かった。実際上、一般に配合の結果、各成分の最悪特性
を結合する事になり、実際的価値または商業的価値を全
く有しない劣悪な特性の材料を生じた。
このような欠陥の理由は、すべての重合体が必ずしも
相互的に両立せず、従って相互に完全に接着せず、その
結果、配合物の成分間に界面が形成され、これが弱点お
よび破断点を成す事による。
特に、ポリスチレンまたは一般にビニル芳香族重合体
または共重合体とポリオレフィンとの配合物は、これら
の２種の重合体の非両立性の故に、不均質構造と機械的
弱さとを有する配合物を生じる。
出願人は、エラストマー成分としてそして分散相とし
て少量のビニル芳香族単量体−共役ジエン線形ブロック
重合体を含有するビニル芳香族重合体を使用し、ポリオ
レフィンとビニル芳香族重合体との間の融和剤としてビ
ニル芳香族単量体−共役ジエン星型ブロック共重合体を
使用する事によって、ポリオレフィンとビニル芳香族重
合体とを含有する均質重合体組成物が形成される事を発
見した。
〔発明の目的および効果〕
すなわち、本発明の目的は、 −分散相およびエラストマー成分として、0.5乃至５重
量％のビニル芳香族単量体−共役ジエン線形ブロック共
重合体を含有するビニル芳香族重合体40乃至98重量％
と、 −ポリオレフィン１乃至54重量％と、 −ビニル芳香族単量体−共役ジェン星形ブロック共重合
体１乃至20重量％とを含有し、これらの３成分の合計を
100重量％とする重合体配合物にある。
好ましくは、本発明の重合体配合物は、 −分散相およびエラストマー成分として、0.5乃至５重
量％のビニル芳香族単量体−共役ジエン線形ブロック共
重合体を含有するビニル芳香族重合体45乃至65重量％
と、 −ポリオレフィン45乃至30重量％と、 −ビニル芳香族単量体−共役ジエン星形ブロック共重合
体５乃至10重量％とを含有し、これらの３成分の合計を
100重量％とする事ができる。
ビニル芳香族重合体の中にエラストマー成分として使
用されるビニル芳香族単量体−共役ジエン線形ブロック
共重合体の量は好ましくは１乃至３重量％とする。この
共重合体は業界公知であって、市販されている。
これらの線形ブロックは、20乃至60重量％のビニル芳
香族重合体の繰返し単位と、80乃至40重量％の共役ジエ
ン繰返し単位とを含有し、下記の型のものである。
B/SおよびＳ−（B/S） ここに、Ｓはビニル芳香族単量体に基づく重合体ブロ
ックであり、B/Sはビニル芳香族単量体と共役ジエンと
の「ランダム」型または「テーパ」型共重合体ブロック
である。
これらの線形ブロック共重合体は米国特許第3,149,18
2号に記載の方法によって製造する事ができる。好まし
くは、まずモノビニル芳香族単量体を不活性溶媒中にお
いて有機金属リチウム触媒（開始剤）の存在においてア
ニオン重合によって重合し、つぎに共役ジエンを添加し
て、すでに形成されたビニル芳香族重合体分子鎖の中に
共役ジエン重合体鎖を形成する。
ブロック共重合体の製造は、イソブタン、ペンタン、
ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシ
レンなどの不活性炭化水素溶媒中において実施される。
またこの重合は空気、水分またはその他の不純物の不存
在において実施され、これらの不純物は公知のようにア
ニオン触媒系に対して有害に作用する。重合温度は０乃
至120℃の範囲、好ましくは40乃至80℃の範囲内とする
事ができる。
開始剤としては、一般に使用されているリチウムのア
ルキル化合物、シクロアルキル化合物またはアリール化
合物を単量体１モルあたり、0.2乃至20ミリモルの範囲
内で使用する事ができる。例えば、メチル リチウム、
ｎ−ブチル リチウム、第２−ブチル リチウム、シク
ロヘキシル リチウム、フェニル リチウム、ｐ−トリ
ル リチウム およびナフチル リチウムを使用する事
ができる。
重合は、アルコール、水または酸素などの分子鎖停止
剤の添加によって停止される。
ブロック共重合体の分子量は、100,000以下の分子量
が好ましくても、広い範囲内で変動する事ができる。
これらのブロック共重合体の特性、構造および特性は
ホルデンによって「ブロック共重合体およびグラフト共
重合体」、第６章、133〜191頁に報告されている。これ
を引例として加える。
この型のブロック共重合体は、例えばファイアストー
ン シンテティック ラバー アンド ラテックス社、
アクロン（オハイオ）から「ステレオン 84C」とし
て、あるいはSHELL化学社から商標「Kraton 2103」また
は「Kraton 2104」、「Kraton 2113」として市販されて
いるＳ−B/Sブロック共重合体である。
本発明の組成物において融和剤として使用されている
ビニル芳香族単量体−共役ジエン星形ブロック共重合体
も公知の型のものであって、市販されている。この星形
共重合体は下記の型を有する。
（Ｓ−S/B）ｎ−Ｘ−（B/S）ｍ ここに、ＳとS/Bは前記の意味を有し、またＸは多官
能性カップリング剤から来るラジカルであって、ｎとｍ
は合計が４乃至20の整数であって、ラジカルＸの官能数
に対応する。
これらの星型共重合体は一般に、まず前記の方法によ
って、分子鎖の一端に活性リチウム原子を有するB/Sお
よびＳ−B/S型の線形ブロック共重合体を製造し、つぎ
にこれらの各線形活性重合体分子鎖のＣ−Li結合と反応
する事のできる少なくとも２つの反応部位を有する多官
能化合物の添加によって、この化合物の官能基の上に前
記重合体分子鎖を結合させる。
多官能カップリング剤としては、リチウム−炭素結合
と反応して炭素原子鎖に連結する事のできる官能基を有
する任意の化合物を使用する事ができる。多官能カップ
リング剤の代表的例はエポキシド化ポリブタジエンなど
のポリエポキシド、エポキシド化ダイズ油、エポキシド
化アマニ油、ジエチル−アジピン酸塩などのポリエステ
ル、四塩化ケイ素などのポリハライド、1,2,4−ベンゼ
ン−トリイソシアナートなどのポリイソシアナート、ポ
リイミン、ポリアルデヒド、ポリケトン、二無水ピロメ
リト酸などのポリ無水物、塩化メリト酸などのポリ酸ハ
ロゲン化物などである。ジビニルベンゼンなどのポリビ
ニル芳香族化合物も多官能カップリング剤として使用す
る事ができる。ジビニルベンゼンは重合して、多官能カ
ップリング剤をインシチュ形成する事ができる。
カップリングに続いて、一般にメタノール、水または
二酸化炭素による停止が実施される。
多官能カップリング剤の型と量は、リチウム末端を含
む重合体分子鎖の数と、各星形分子の所望のアーム数と
に依存している。すなわち、例えば四塩化ケイ素などの
一定数の官能基を有する多官能カップリング剤の場合、
リチウム末端分子鎖の当量あたり当量の多官能カップリ
ング剤が４アーム星形共重合体を生じる。ジビニル−ベ
ンゼンのようにカップリング反応中に重合する２官能剤
の場合、カップリング剤の量は反応条件によって決定さ
れ、等価官能部位の数は可変である。
本発明の共重合体の製造に特に適したモノビニル芳香
族化合物は、スチレンである。同等の重合特性を示すア
ルキル置換スチレン、例えばメチルスチレン、エチルス
チレン、ｔ−ブチルスチレンなどを使用する事もでき
る。
本発明の共重合体の製造に使用される共役ジェンは分
子内に４〜８炭素原子を有するもの、例えば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、ピペリレン、およびその混合物である。
本発明において使用される用語「ビニル芳香族重合
体」とは、少なくとも50重量％の下記一般式の単数また
は複数のビニル芳香族化合物から成る（すなわち、化学
結合の形で含有する）任意の固体熱可塑性重合体および
対応の共重合体を含むものとする： ここに、Ｒは水素または１乃至４炭素原子を有するア
ルキル基、ｐはゼロまたは１乃至５の整数、またＹはハ
ロゲンまたは１乃至４炭素原子を有するアルキル基を示
す。
前記の一般式に対応するビニル芳香族化合物の例は、
スチレン、メチル−スチレン、モノ−、ジー、トリー、
テトラーおよびペンタ−クロロスチレンおよび対応のア
ルファメチル−スチレン；核においてアルキル化された
スチレンおよび対応のアルファメチル−スチレン、例え
ばオルトーおよびパラ−メチル−スチレン、オルトーお
よびパラ−エチル−スチレン、およびパラ−メチル−ア
ルファーメチル−スチレンなどである。これらの単量体
は、単独で、または相互に混合して、または無水マレイ
ン酸などの他の共重合性共単量体と混合して使用する事
ができる。
ビニル芳香族重合体を衝撃抵抗に成すために一般にゴ
ムが使用される。本発明によれば、スチレン重合体中の
ゴム含有量は15重量％を越えない。２乃至12重量％の量
が好ましい。
この目的のために使用されるゴムは、ポリブタジエ
ン、高粘度または中粘度シスおよび低粘度ポリブタジエ
ン、ポリイソプレン、ブタジエンおよび／またはイソプ
レンとスチレンまたはその他の単量体との共重合体であ
る。
本発明の本質的特色は、本発明の配合物の製造に使用
されるビニル芳香族重合体が重合体基質の内部に、0.5
乃至５重量％、好ましくは１乃至３重量％の前記の型S/
Bおよび／またはＳ−S/Bの単量体ビニル芳香族−共役ジ
エンブロック共重合体を含有するにある。
線形ブロック共重合体S/Bおよび／またはＳ−S/Bとオ
プションとして15重量％を越えないゴムとを含有する前
記のビニル芳香族重合体は、公知の懸濁法、塊状−懸濁
重合法または連続塊状重合法によって得られる。
好ましい製造法は、第１反応器の中において、挿入さ
れた単量体の50重量％以下の転化を生じるまで、通常の
ラジカル触媒によって、ゴムと前記のブロック共重合体
から成る単量体を予備重合するにある。
次に単量体の重合が停止するまで、単数または複数の
後続の反応器において重合を実施する。このようにして
得られた重合体の揮発分を除去し、粒状化する。
ポリオレフィンは好ましくは線形低密度ポリエチレン
（LLDPE）と、中密度および高密度ポリエチレンから選
ばれる。
また他のポリオレフィン、例えばポリプロピレン、ポ
リブテン、ポリメチルペンテン、および２種または２種
以上のアルファオレフィンの共重合体、例えばエチレン
−ポリプロピレン共重合体、アルファオレフィンとエチ
レン不飽和単量体の共重合体、例えばエチレン−酢酸ビ
ニール共重合体（EVA）を使用する事もできる。
本発明の配合物の製造においては、まず公知の型のミ
キサーの中において低温で各成分を配合する。次にこの
配合物を好ましくは約150℃乃至250℃の温度の一軸また
は二軸押し出し器で押し出す。
この組成物は少量の、一般に0.1乃至３重量％の安定
剤またはその他の添加剤を緊密に混合含有する事ができ
る。
可塑剤、潤滑剤、引火防止剤、フローイング剤、静電
防止剤、染料、顔料、発泡剤（軽い製品または軽い半製
品を得るため）を成分の混合段階中に0.1乃至10重量％
の量添加する事ができる。
本発明の配合物は容易に処理する事ができ、単独の成
分の場合より全体として優れた特性を示す。この理由か
ら、本発明の重合体配合物は、高い化学抵抗、例えば油
およびフレオンガスに対する抵抗と結び付いた高強度を
有する素材を得るために有効に使用する事ができる。
従って前記の配合物は電気器具、電子器具および一般
の素材分野において、フィルム、シート、テープ、バン
ド、ロッド、箱、カップ、容器などの形で使用される。
また本発明の配合物は業界公知の技術によって成形さ
れる製品の製造に使用する事ができる。
以下、本発明をその主旨の範囲内の好ましい実施例に
ついて説明する。特記なき限りすべての％は重量％であ
る。
実施例１−７ 回転式ドラムブレンダーの中で、常温中で下記の成分
を配合する。
1.重合体A:重合体基質中に、7.75重量％のポリブタジエ
ンゴムと３％のS/B線形ブロック共重合体とを分散した
形で含有し、25％のスチレンと75％のブタジエンを含有
し、75,000分子量を有する衝撃抵抗性スチレン重合体
と、 2. 重合体B:0.926g/cm3の密度と0.7g/10分のM.F.I.を
有する線形低密度ポリエチレン。
3.重合体C:70重量％のブタジエンと30重量％のスチレン
とから成り、カップリング基としてケイ素を含有し、各
重合体ユニットが40,000の分子量を有する星型ブロック
共重合体。
前記の配合組成物を添付の表１に示す。
このようにして得られた配合物を、直径28mmを有する
二軸WERNER PFL EIDERER 2DS K28押し出し器によっ
て押し出した。
ホッパーと押し出しヘッドとの間の押し出し器の熱プ
ロフィルは150℃、180℃、190℃および215℃であった。
特性の確認のため、NEGRI Ｖ−17−110FA射出成形プ
レス上で190℃の温度で粒子を噴射成形し、基準規格の
サイズを有するテスト片を得た。
これらのテスト片について測定された特性を付表Ｉに
示す。
本発明の配合物の特性を測定するため、下記の方法を
使用した。
A.熱特性:1kgおよび5kgにおける軟化温度VICATをISO 3
06に従って測定した。
B.レオロジー特性：融解−流れ指数（M.F.I.）をASTM
Ｄ 1238に従って、220℃−5kgで測定した。
C.機械特性:ASTM−D638に従って引っ張り強さと弾性モ
ジュラスを測定した。また6.4mmの厚さのテスト片につ
いて、ASTM D256によって、23℃におけるIZOD抵抗（切
り欠き付き）を測定した。
実施例 ８ 実施例１〜７の方法に従って、下記組成を有する配合
物を調製した。
−重合体A:60重量％ −重合体B:30重量％ −重合体C:10重量％ クラッキング抵抗を測定するため、厚さ2.1mmとAGK
（環境歪みクラッキング）による形状とサイズを有する
試料を作った。これらの試料は、180℃、160kg/cm2で６
分間の圧縮成形によって得られた。
冷却率は約10℃/1′であった。
前記の試料にオリーブ油／オレイン酸50/50重量％混
合物を塗布し、7.5MPAの一定荷重をもって曲げ作用を加
えた。
30分後（E30）と50分後（E50）の試料伸度と出発伸度
（Eo）との比として、クラッキング抵抗を測定表示し
た。
アルゴフレン11ガス（トリ−クロロ−フルオロ メタ
ン）中に浸漬された試料について、前記と同様のテスト
を実施した。
テスト結果は次の通りである。
Eo ＝60％ オリーブ油／オレフィン酸中の Ｅ30/Eo＝80％ クラッキング抵抗 Ｅ50/Eo＝80％ アルゴフレン11中の Eo ＝60％ クラッキング抵抗 Ｅ30/Eo＞100％ Ｅ50/Eo＞100％ 実施例 ９ 実施例８の方法によって、下記の組成の配合物を調製
した。
−重合体A:75重量％ −重合体B:15重量％ −重合体C:10重量％ この配合物は、オリーブ油／オレイン酸混合物（50/5
0）およびアルゴフレン11の中において、下記のクラッ
キング抵抗を示した。
Eo ＝40％ オリーブ油／オレフィン酸中の Ｅ30/Eo＝60％ クラッキング抵抗 Ｅ50/Eo＝36％ アルゴフレン11中の Eo ＝40％ クラッキング抵抗 Ｅ30/Eo＞100％ Ｅ50/Eo＞100％ 実施例 10〜13 線形低密度ポリエチレン（LLDPE）の代わりに、5g/10
分のM.F.I.および酢酸ビニル含有量14重量％を有するエ
チレン−酢酸ビニル共重合体（EVA）（実施例10）、12.
5の融解指数（M.F.I.）と残留物／ヘプタン抽出物比97.
6％を有する主としてイソタクチックマクロ分子から成
る結晶ポリプロピレン（実施例11）、2.4g/10分のM.F.
I.と0.923（g/cm3）の密度を有する低密度ポリエチレン
（LDPE）（実施例12）、0.3g/10分のM.F.I.と0.955（g/
cm3）の密度を有する高密度ポリエチレン（HDPE）（実
施例13）をそれぞれ同等量使用して、実施例２を繰り返
えした。
配合物の特性は添付の表IIの通りである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−120658（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−200151（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−59659（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−28144（ＪＰ，Ａ) 特公 平６−60274（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）エラストマー成分として、そして分
    散相として少量のビニル芳香族単量体−共役ジエン線形
    ブロック共重合体を含有するビニル芳香族重合体と、 （ｂ）ポリオレフィンと、 （ｃ）前記ビニル芳香族重合体とポリオレフィンとの間
    の融和剤としてのビニル芳香族単量体−共役ジエン星形
    ブロック共重合体とを含有する高い強度と化学抵抗を有
    するビニル芳香族重合体を主成分とする配合物。
  2. 【請求項２】−エラストマー成分として、そして分散相
    として0.5乃至５重量％のビニル芳香族単量体−共役ジ
    エン線形ブロック共重合体を含有するビニル芳香族重合
    体40乃至98重量％と、 −ポリオレフィン１乃至54重量％と、 −ビニル芳香族単量体−共役ジエン星形ブロック共重合
    体１乃至20重量％とを有し、これらの３成分の合計を10
    0重量％とすることを特徴とする請求項１に記載のビニ
    ル芳香族重合体を主成分とする配合物。
  3. 【請求項３】−エラストマー成分として、そして分散相
    として0.5乃至５重量％のビニル芳香族単量体−共役ジ
    エン線形ブロック共重合体を含有するビニル芳香族重合
    体45乃至65重量％と、 −ポリオレフィン45乃至30重量％と、 −ビニル芳香族単量体−共役ジエン星形ブロック共重合
    体５乃至10重量％とを含有し、これらの３成分の合計を
    100重量％とすることを特徴とする請求項１または２に
    記載のビニル芳香族共重合体を主成分とする配合物。
  4. 【請求項４】前記ビニル芳香族重合体は、分散相とし
    て、１乃至３重量％のビニル芳香族単量体−共役ジエン
    線形ブロック共重合体を含有することを特徴とする請求
    項２または３に記載のビニル芳香族重合体を主成分とす
    る配合物。
  5. 【請求項５】前記のビニル芳香族単量体−共役ジエン線
    形ブロックは、20乃至60重量％のビニル芳香族単量体の
    繰返し単位と、対応の80乃至40重量％の共役ジエン繰返
    し単位とを含有することを特徴とする請求項１乃至４の
    いずれかに記載のビニル芳香族重合体を主成分とする配
    合物。
  6. 【請求項６】前記の線形ブロック共重合体は下記の型の
    ものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
    に記載のビニル芳香族重合体を主成分とする配合物： B/SおよびＳ−（B/S） ここに、Ｓはビニル芳香族単量体に基づく重合体ブロッ
    クであり、B/Sはビニル芳香族単量体と共役ジエンとの
    「ランダム」型または「テーパ」型共重合体ブロック。
  7. 【請求項７】前記の融和剤として使用されるビニル芳香
    族単量体−共役ジエン星形ブロック共重合体は下記の型
    を有し、 （Ｓ−S/B）ｎ−Ｘ−（B/S）ｍ ここに、Ｓはビニル芳香族単量体に基づく重合体ブロッ
    クであり、B/Sはビニル芳香族単量体と共役ジエンとの
    「ランダム」型または「テーパ」型共重合体ブロックで
    あり、またＸは多官能性カップリング剤から来るラジカ
    ルであって、ｎとｍは合計が４乃至20の整数であってラ
    ジカルＸの官能数に対応することを特徴とする請求項１
    乃至６のいずれかに記載のビニル芳香族重合体を主成分
    とする配合物。
  8. 【請求項８】前記のビニル芳香族重合体は15重量％を超
    えない量のゴムを含有することを特徴とする請求項１乃
    至７のいずれかに記載のビニル芳香族重合体を主成分と
    する配合物。
  9. 【請求項９】ポリオレフィンは線形低密度、高密度また
    は中密度型のポリエチレンであることを特徴とする請求
    項１乃至８のいずれかに記載のビニル芳香族重合体を主
    成分とする配合物。
  10. 【請求項１０】ポリオレフィンはポリプロピレン、また
    は２種または２種以上のアルファーオレフィンの共重合
    体、またはアルファーオレフィンとこれと相違するエチ
    レン不飽和単量体との共重合体であることを特徴とする
    請求項１乃至８のいずれかに記載のビニル芳香族重合体
    を主成分とする配合物。
  11. 【請求項１１】前記のビニル芳香族重合体は少なくとも
    50重量％の下記一般式を有する単数または複数のビニル
    芳香族単量体を化学的に結合された形で含有することを
    特徴とする請求項１乃至10のいずれかに記載のビニル芳
    香族重合体を主成分とする配合物。 ここに、Ｒは水素または１乃至４炭素原子を有するアル
    キル基、ｐはゼロまたは１乃至５の整数、またＹはハロ
    ゲンまたは１乃至４炭素原子を有するアルキル基。
  12. 【請求項１２】前記のビニル芳香族単量体はスチレンで
    あり、また共役ジエンは分子中に４乃至８炭素原子を含
    むことを特徴とする請求項１乃至11のいずれかに記載の
    ビニル芳香族重合体を主成分とする配合物。
  13. 【請求項１３】共役ジエンは1,3−ブタジエンであるこ
    とを特徴とする請求項12に記載のビニル芳香族重合体を
    主成分とする配合物。
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