JP2663572B2 - スルホン化低分子量エチレン―α―オレフィン共重合体の製造方法 - Google Patents

スルホン化低分子量エチレン―α―オレフィン共重合体の製造方法

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JP2663572B2 JP63275233A JP27523388A JP2663572B2 JP 2663572 B2 JP2663572 B2 JP 2663572B2 JP 63275233 A JP63275233 A JP 63275233A JP 27523388 A JP27523388 A JP 27523388A JP 2663572 B2 JP2663572 B2 JP 2663572B2
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
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    • C08F8/36Sulfonation; Sulfation

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規なスルホン化低分子量エチレン−α−オ
レフィン共重合体に関し、さらに詳しくは樹脂、ゴム状
重合体等の改質剤、改質助剤、潤滑油添加剤、水性分散
剤の分散助剤などに好適なスルホン化低分子量エチレン
−α−オレフィン共重合体の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、エチレン−α−オレフィン−非共役ジエンポリ
マーをスルホン化した変性オレフィン系重合体は、樹
脂、ゴム状重合体などの改質剤等として用いられてい
る。しかし、樹脂またはゴム状重合体に配合する場合、
前記ポリマーが高分子量であり、少量のスルホン基の導
入によってポリマー硬度が上昇するため、分散性が悪
く、変性オレフィン系重合体の充分な性能が発揮されな
い欠点があった。
特に最近、種々の樹脂またはゴム状重合体の改質剤、
改質助剤等の高性能化が要求されている。
〔発明が解決しようとする課題〕 本発明の目的は、前記従来技術の欠点をなくし、各種
の樹脂またはゴム状重合体の改質剤、改質助剤として作
用する、分散性が良く、高吸水性で高強度を有するスル
ホン化低分子量エチレン−α−オレフィン共重合体の製
造方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の第1は、エチレン、炭素数3〜20のα−オレ
フィンおよび非共役ジエンからなる共重合体であって、 (a)ポリスチレン換算重量平均分子量が1,000〜30,00
0、 (b)エチレン成分含量が40〜70モル%および (c)非共役ジエン成分含量がヨウ素価で10〜40である
液状共重合体(以下、単に「液状共重合体」と称するこ
とがある)の二重結合の20〜100モル%をスルホン化す
るスルホン化低分子量エチレン−α−オレフィン共重合
体(以下、単に「スルホン化共重合体」と称することが
ある)の製造方法に関する。
本発明に用いられる液状共重合体は、エチレン、炭素
数3〜20のα−オレフィンおよび非共役ジエンからなる
液状エチレン系ランダム共重合体であり、該液状共重合
体中のエチレン成分含量は40〜70モル%、α−オレフィ
ン成分含量は30〜60モル%、非共役ジエン成分含量はヨ
ウ素価で10〜40である。また該液状共重合体のゲルパー
ミェイションクロマトグラフィー(GPC)によって測定
したポリスチレン換算重量平均分子量(▲▼)は、
1.000〜30,000である。さらに液状共重合体の分子量分
布(▲▼/▲▼)は、好ましくは4以下、さら
に好ましくは1.2〜3.5の範囲である。
該液状共重合体のエチレン成分含量、非共役ジエン成
分含量、ポリスチレン換算数平均分子量および分子量分
布が、前記範囲以外では、液状共重合体をスルホン化し
て得られるスルホン化共重合体を改質剤として用いた場
合、力学的物性改善の効果が低下する。
前記炭素数3〜20のα−オレフィンとしては、プロピ
レン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペ
ンテン、3−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1
−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキ
サデセン、1−オクタデセン、1−エイコセンなどが用
いられる。
前記非共役ジエンとしては、例えば1,4−ヘキサジエ
ン、ジシクロペンタジエン、5−エチリデン−2−ノル
ボルネン、2,5−ノルボルナジエンなどが用いられる。
該液状共重合体は、一般的な遷移金属化合物と有機金
属化合物とからなるチグラー・ナッタ型触媒、例えばバ
ナジウムと有機アルミニウム、チタンと有機アルミニウ
ム等を用いて通常の方法で合成することができる。
本発明のスルホン化共重合体は、前記液状共重合体の
二重結合の20〜100モル%を、無水硫酸とジオキサンと
の錯体を用いてスルホン化することによって得られる。
二重結合のスルホン化率が上記範囲外では吸水性、改良
性または物性改良に劣る。
該無水硫酸/ジオキサン錯体は、塩化メチレン等の塩
素化炭化水素溶媒またはジオキサン溶媒中で調整するこ
ができる。塩化メチレン溶媒中で調製する場合は、塩化
メチレン中に所定量のジオキサンを加え、0〜5℃に冷
却後、無水硫酸/ジオキサンのモル比が1以下となる量
の無水硫酸をドライ窒素下でゆっくりと添加して得られ
る。またジオキサン溶媒中で調製する場合は、12〜15℃
のジオキサンに所定量の無水硫酸をドライ窒素下でゆっ
くりと加えて得られる。
前記液状共重合体と前記錯体とのスルホン化反応は、
例えば、ドライ窒素下で液状共重合体の塩化メチレン溶
液を錯体中に加えるか、または液状共重合体の塩化メチ
レン溶液中に錯体を加えて撹拌して行われ、その生成物
は、濃厚水酸化ナトリウム液の添加によってスルホン酸
ナトリウム塩として得られる。
本発明のスルホン化共重合体を用いた水膨潤ゴム組成
物は、スルホン化共重合体5〜60重量部、好ましくは10
〜50重量部および高分子量ゴム状重合体を40〜95重量
部、好ましくは50〜90重量部からなる総重合体100重量
部と、四級アンモニウム塩含有カチオン性水溶液ポリマ
ーおよび/または吸水ゲル20〜100重量部、好ましくは3
0〜80重量部とを含んでなる。スルホン化共重合体の総
重合体中の使用量が5重量部未満では、組成物の吸水性
および物性改良効果が劣り、60重量部を超えると組成物
の物性が劣る。またカチオン性水溶性ポリマーおよび/
または吸水ゲルの配合量が20重量部未満では組成物の吸
水性が劣り、100重量部を超えると組成物の物性が劣
る。
前記高分子量ゴム状重合体としては特に限定されず、
例えばエチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−
α−オレフィン−非共役ジエン共重合体、ポリブタジエ
ン、スチレン−ブタジエン共重合体、クロロプレン、ア
クリルゴム、天然ゴム等が用いられる。
前記四級アンモニウム塩含有カチオン性水溶性ポリマ
ーとしては特に限定されず、例えば東亜合成社製アロン
フロック、四級アンモニウム塩含有ポリスチレンなどが
用いられる。
前記吸水ゲルとしては特に限定されず、例えば荒川化
学社製アラソーブ、住友化学社製スミカゲル、花王石鹸
社製ワンダーゲルなどが用いられる。
前記水膨潤ゴム組成物は、必要に応じて老化防止剤、
安定剤、可塑剤、軟化剤、無機および有機の各種充填
剤、補強剤、架橋剤等を配合することができる。
本発明のスルホン化共重合体は、前記水膨潤ゴム組成
物等以外の各種樹脂やゴム状重合体の改質剤、改質助剤
等としても使用することができる。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例により詳しく説明する。
実施例1 窒素置換した2フラスコ中に塩化メチレン200mlお
よびジオキサン50mlを加え、0〜5℃に冷却し、撹拌し
ながらゆっくりと無水硫酸(SO3)を33g添加し、その後
室温で30分間撹拌を続け、SO3/ジオキサン錯体がスラリ
状に分散した反応混合物を得た。この反応混合物に、▲
▼=8,400、C3含量=51重量%、I2 No.=17および
分子量分布3.0の液状EPDM(エチリデンノルボルネン)
の30重量%塩化メチレン溶液1700Gをドライ窒素気流下
でゆっくりと添加した。添加は、反応温度が10℃を越え
ないようにゆっくりと行った。添加終了後、温度10℃付
近でさらに一時間撹拌を続け、0〜5℃に冷却し、SO3
に対して1.1倍当量のNaOH18g/水18gを添加した。次いで
反応物を30℃まで加温し、ドライ窒素下で四時間撹拌し
た。さらにNaOH/水によってpHを7〜8に調整した後、
溶媒を除去し、スルホン化EPDMを回収した。得られたス
ルホン化EPDMは、その赤外吸収スペクトルからスルホン
化反応が定量的に行われ、二重結合の100モル%がスル
ホン化されたことが確認された。
実施例2 乾燥ジオキサン350gを12〜15℃に冷却し、これにドラ
イ窒素下でSO317gをゆっくりと添加した。次に実施例1
で用いた液状EPDM(エチリデンノルボルネン)300gを塩
化メチレン2に溶解し、窒素パブリンブによって乾燥
させた。この液状EPDM/塩化メチレン溶液に、実施例1
で用いたSO3/ジオキサン錯体スラリを10℃でゆっくりと
添加した後、5〜15℃で一時間撹拌を続けた。その後、
実施例1と同様にしてスルホン化EPDMを得た。得られた
スルホン化EPDMは、その赤外吸収スペクトルからスルホ
ン化反応が定量的に行われ、二重結合の100モル%がス
ルホン化されたことが確認された。
実施例3 実施例2において、▲▼=11,000、C3含量=45重
量%、I2 No.=29.8および分子量分布2.0の液状EPDM
(ジシクロペンタジエン)を使用した以外は実施例2と
同様にしてスルホン化EPDMを得た。得られたスルホン化
EPDMは、その赤外吸収スペクトルからスルホン化反応が
定量的に行われ、二重結合の100モル%がスルホン化さ
れたことが確認された。
実施例4 EP−11(日本合成ゴム社製、EPM)60重量部および実
施例1で得たスルホン化EPDM40重量部をオープンロール
で混合し、これに吸水ゲル(荒川化学社製アラソーブ80
0F)を50重量部配合した。その後、ステアリン酸3重量
部、亜鉛華(ZnO)5重量部、パークミルD(架橋剤)
2.7重量部、イオウ(架橋助剤)0.3重量部を配合して組
成物を作製し、この組成物を160℃で所定時間架橋を行
った。得られた架橋物の吸水率は298%と高く、物理的
物性はTB(引張強さ)=7kg/cm2、EB(伸び)=570%で
あった。その結果をまとめて第1表に示した。
なお、前記吸水率、TBおよびEBは次のようにして測定
した。
TB,EBはJISK6301に従って測定した。
比較例1 実施例4において、スルホン化EPDMの代わりに液状EP
DMを用いた以外は実施例4と同様にして組成物を作製し
て架橋を行った。得られた架橋物の吸水率は89%、TB
10kg/cm2、EB=960%であった。実施例4に較べ、吸水
率が非常に低い。
実施例5 実施例4において、吸水ゲルを配合する代わりに、少
量の水でペースト状にした四級アンモニウム塩含有水溶
性ポリマ(東亜合成社製アロンフックC−325)用いて
これを徐々に加えて分散させた後、120℃に加熱して水
分を除去し、70℃まで冷却した以外は実施例4と同様に
して組成物を作製して架橋を行った。得られた架橋物の
吸水率は24時間後、13.9%であった。またTB=20kg/c
m2、EB=880%であった。その結果をまとめて第1表に
示した。
実施例6 実施例5において、四級アンモニウム塩含有水溶性ポ
リマー(アロンフックC−325)を粉末状のまま練り込
み、水を添加して均一に分散させた後、水分を除去して
用いた以外は実施例5と同様にして組成物を作製して架
橋を行った。得られた架橋物の吸水率は9.8%、TB=12k
g/cm2、EB=800%であった。その結果をまとめて第1表
に示した。
実施例7 実施例5において、アロンフックC−325の代わり
に、アロンフックC−303(東亜合成社製)を用いた以
外は実施例5と同様にして組成物を作製して架橋を行っ
た。得られた架橋物の吸水率は167%、TB=20kg/cm2、E
B=990%であった。その結果をまとめて第1表に示し
た。
比較例2 実施例5において、スルホン化EPDMの代わりに液状EP
DMを用いた以外は実施例5と同様にして組成物を作製し
て架橋を行った。得られた架橋物の吸水率は2.3%、TB
=4kg/cm2、EB=670%であった。実施例5、6、7に較
べ、吸水率、強度(TB)共に低い。
比較例3 実施例4において、スルホン化EPDMの代わりに液状EP
DMを用い、また吸水ゲルを使用しなかった以外は実施例
4と同様にして組成物を作製して架橋を行った。得られ
た架橋物の吸水率は0%、TB=14kg/cm2、EB=950%で
あった。
比較例4 比較例3において、液状EPDMの代わりにスルホン化EP
DMを用いた以外は比較例3と同様にして組成物を作製し
て架橋を行った。得られた架橋物の吸水率は0.9%、TB
=18kg/cm2、EB=740%であった。
比較例5 実施例4において、EP−11を96重量部、スルホン化EP
DMを4重量部、アラソーブ800Fを20重量部とした以外は
実施例4と同様にして組成物を作製したが、組成物のま
とまりが悪く、均一に配合できなかった。
比較例6 重量平均分子量60,000でI2 No.=9.5の高分子量スル
ホン化EPDMとEP−11との配合を試みたが、分子量が高す
ぎて120℃以下のロールでは配合できなかった。
〔発明の効果〕 本発明のスルホン化低分子量エチレン−α−オレフィ
ン共重合体は分散性に優れ、その組成物の架橋物は高吸
水性で高強度であるため、樹脂、ゴム状重合体等の改質
剤、改質助剤、潤滑油添加剤、水性分散剤の分散助剤と
して優れた性能を発揮することができる。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エチレン、炭素数3〜20のα−オレフィン
    および非共役ジエンからなる共重合体であって、 (a)ポリスチレン換算重量平均分子量が1,000〜30,00
    0 (b)エチレン成分含量が40〜70モル%および (c)非共役ジエン成分含量がヨウ素価で10〜40である
    液状共重合体の二重結合の20〜100モル%を無水硫酸と
    ジオキサンとの錯体を用いてスルホン化することを特徴
    とするスルホン化低分子量エチレン−α−オレフィン共
    重合体の製造方法。
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