JP2900499B2 - 塩素化ポリオレフィンの製造法 - Google Patents

塩素化ポリオレフィンの製造法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は塩素化ポリオレフィンの製造法に関するもの
である。さらに詳しくは、ポリオレフィンをクロロホル
ムに溶解又は懸濁させて塩素化反応を行うことら塩素化
ポリオレフィンを製造する製造法に関するものである。
[従来の技術] ポリオレフィンを溶剤に溶解又は懸濁させて塩素化ポ
リオレフィンを製造することが知られている。又この溶
剤として、四塩化炭素、クロロホルム、塩化メチレンを
弗化ベンゼンなどのハロゲン化溶剤を用いることも知ら
れている。
この中で四塩化炭素は最も適切な溶剤であり工業的に
使用される例も多い。しかし、最近になり四塩化炭素が
地球の成層圏に存在するオゾンを破壊する物質として疑
いが提起されたことから、この使用は好ましいものとは
言えない。
一方、クロロホルムを溶剤に用いても塩素化ポリオレ
フィンを得ることが可能であるが、本生成物は黄色く着
色しており又配合物がスコーチを起こしやすいなど実用
上の問題を有していた。
例えば、塩素化ポリオレフィンは、難燃性、耐候性、
耐オゾン性、耐薬品性、電気特性、特に優れた特性を有
することから、塩化ビニル等の樹脂改質剤、明色電線、
明色スポンジに使用される。
これらは、その色彩の美しさを特徴の一つとするた
め、塩素化ポリオレフィン自身の着色は致命的欠陥とい
える。また配合物のスコーチタイムが短くスコーチを起
こしやすいことは、塩素化ポリオレフィンをホース、電
線等の最終商品へと加工する際に、加工安全性を損なう
ものとなり問題である。
即ち、従来のクロロホルム溶剤の反応で得られる塩素
化ポリオレフィンは商業的には価値の低いものであっ
た。
さらに塩素化ポリオレフィンの製造時に溶剤のクロロ
ホルム中に、有害なホスゲンや四塩化炭素を副生するこ
とも環境的要求さら問題であった。
[発明が解決しようとする課題] 本発明はクロロホルムを溶剤に用いた際に発生するか
かる問題点を解決し、かつ地球環境の保護の観点から副
生する四塩化炭素を除外する工業的塩素化ポリオレフィ
ンの製造法を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 即ち本発明は、ポリオレフィンを溶剤に溶解又は懸濁
させて塩素化反応を行うに際し、アルコール化合物を除
いたクロロホルムを溶剤に用いることを特徴とする塩素
化ポリオレフィンの製造法である。
以下その詳細について説明する。
[作用] 本発明においてクロロホルム溶剤よりアルコール化合
物を除去して反応を行うことは極めて重要である。
クロロホルムは一般的に、工業用であれば研究用試薬
であれ市販品には0・5〜1%のエチルアルコールが安
定剤として添加されている。これはクロロホルムが不安
定な物質で有害なホスゲンを発生しやすいために、これ
を押さえることを目的としている。(たとえば岩波理化
学辞典 第三版 岩波書店を参照。) 即ち、一般にクロロホルムと称するものは自動的にこ
のアルコール化合物を含んでいるものを意味するが、こ
こにおいてはアルコール化合物を含んでいるクロロホル
ムとこれを含まないクロロホルムを明確に区別する。ま
たここで言うアルコール化合物とは−OH基を有する化合
物であり、例えばエチルアルコールやメチルアルコール
が挙げられる。
本発明者らが鋭意検討を行った結果、アルコール化合
物が添加されたクロロホルムを溶剤として合成された塩
素化ポリオレフィンは褐色に着色しており、また配合物
がスコーチを起こしやすい。一方、安定剤のアルコール
化合物を除去したクロロホルムを溶剤として合成された
塩素化ポリオレフィンは純白で着色が見られず、またス
コーチの安定性にも優れた生成物となることが判った。
加硫後の強度や伸びあるいは硬さなどには両者の違い
が見当たらず、加硫物性の面からは両者を区別する特徴
は見当たらないことも判った。しかし加硫物性に違いが
見当たらないことが本発明の意義を失わせるものではな
い。
本発明においてクロロホルム溶剤よりアルコール化合
物を除去して反応を行うことは極めて重要である。この
方法には例えば水との接触により、アルコール化合物を
水に抽出して除去する方法がある。この抽出方法は簡便
で、工業的にも好ましい方法である。
反面かかる安定剤を含まないクロロホルムは不安定で
ホスゲンを発生しやすい状態にある。塩素化反応を行う
反応機、乾燥機およびその他の機器を窒素によりパージ
することでこれを防止することが可能である。
塩素化を行う反応は光或いはラジカル発生剤を触媒と
して、塩素ガスを、クロロホルムに溶解或いは懸濁した
ポリオレフィンと反応させる。
反応温度は40〜150℃、、好ましくは60〜110℃であ
り、反応圧力は0〜10kg/cm2、好ましくは2〜7kg/cm2
である。
反応系内は反応中のホスゲンの発生を防ぐべく窒素に
より置換され、空気或いは酸素の混入を防止する事が重
要である。
ラジカル発生剤にはたとえばα,α′−アゾビスイソ
ブチロニトリル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリ
ル、過酸化ベンゾイルまたは過酸化アセチルがある。中
でもアゾ化合物が好ましい。
原料となるポリオレフィンには、たとえば高密度ポリ
エチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、線状
低密度ポリエチレン(LLDPE)、超低密度ポリエチレン
(VLDPE)、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)、エ
チレン・プロピレン共重合体(EPM)などのエチレン系
ホモポリマー、コポリマーがあげられる。
反応の終了後、生成物ポリマーを溶剤と分離する方法
には、水蒸気蒸留、ドラムドライヤー、ベント付き押出
機が知られており、これらの方法により両者が分離され
る。
しかしながら回収されたクロロホルムは一部反応中に
塩素化されて四塩化炭素を副生しているのでこれを再び
反応に使用することは好ましくない。このためクロロホ
ルムより四塩化炭素を除去することおよび四塩化炭素の
副生を押さえることが重要である。
クロロホルムより四塩化炭素を除去する方法は蒸留に
よるのが簡便で良い。このように精製されたクロロホル
ムは再び反応器へとリサイクルされる。
一方反応中に四塩化炭素の生成を押さえる方法として
は、反応温度を60〜110℃の比較的低温で行うことが効
果的である。
本発明で言う塩素化ポリオレフィンには例えば先に述
べたような原料に従い塩素化ポリエチレン、塩素化エチ
レン・プロピレン共重合体、塩素化エチレン・ブテン共
重合体、塩素化エチレン・ヘキセン共重合体、塩素化エ
チレン・酢酸ビニル共重合体が挙げられる。
得られた生成物は従来のゴムあるいは樹脂と同様に配
合と混練を行い、加硫物或いは未加硫物で使用される。
配合剤としては、マグネシアや水酸化カルシウムなどの
加硫剤、カーボンブラックやホワイトカーボンなどの補
強剤、炭酸カルシウムやタルクなどの充填剤、可塑剤、
加工助剤、老化防止剤あるいは加硫促進剤などのゴムあ
るいは樹脂用配合剤が挙げられる。加硫は蒸気加硫、UH
F加硫、熱空気加硫、インジェクション、モールドある
いはロートキュアーなどが挙げられる。
最終用途には既存の塩素化ポリオレフィンと同様、電
線被覆材、塩ビ、PE、PP、PSおよびABSなどの樹脂改
質、ゴム磁石、弱電部品、自動車部品、ゴム部品、防水
シート、スポンジが挙げられる。
[発明の効果] 本発明により得られる塩素化ポリオレフィは従来クロ
ロホルム溶剤を用いた際に問題となる生成物の着色とス
コーチの安定性を改良したものであり、その商業的価値
を高めるとともに、かつホスゲンの発生と四塩化炭素の
大気への放散を防ぐ工業的製造プロセスを確立する。
[実施例] 次に実施例にもとづき本発明をさらに詳しく説明する
が、これらは本発明の助けるための例であって本発明は
これらの実施例より何等の制限を受けるものではない。
なおこれらの実施例で用いた値は以下の測定法に準拠
して得られたものである。
塩素含量:燃焼フラスコ法 未加硫ゴム物性:JIS K 6300 加硫ゴム物性:JIS K 6301 生成物の色相:目視 促進試験よる生成物の色相の安定性:70℃ギヤオーブン
法、目視 クオロホルム中への四塩化炭素の含有量:ガスクロマト
グラフィー 実施例1 反応に先立ち以下の方法でクロロホルム中に含まれる
エチルアルコールを除いた。
旭硝子社製のクロロホルムと蒸留水とを1:1の割合
(容量比)で大型の分液ロートに入れ、激しく振動させ
る。この操作を3度繰り返し安定剤のエチルアルコール
を水に抽出した。さらに窒素気流下での蒸留により混入
した水を脱水した。
30リッターのグラスライニング製オートクレーウにエ
タノールを除いたクロロホルムを28kgとメルトインデッ
クス3.8g/10分、密度0.963g/ccの高密度ポリエチレンを
1.96kg仕込んだ。
反応器のジャケットに蒸気を通し、110℃で60分保持
することでポリエチレンを均一に溶解した。又この間、
反応器に15リッター/分の流速で窒素ガスを導入し、混
入した空気を排除した。
ラジカル開始剤として2.65gのα,α′−アゾビスイ
ソウチロニトリルをエタノールを除いたクロロホルム2.
9kgに溶解した。この溶液を反応器へと添加しつつ、塩
素ガスを別の投入口より反応器へ6リッター/分の流量
で130分間導入することから反応を行った。反応温度を1
10℃、反応器の圧力を3.5kg/cm2に保った。
反応の終了後、圧力を常圧に戻し反応器内の温度を65
℃に保ちながら、窒素を導入して反応液に残存する塩素
ガスと塩化水素ガスを除いた。
安定剤として43gのビス(4−グリシジルオキシフェ
ニル)プロパンを添加した後、この溶液を140℃に加熱
したドラムドライヤーにフィードして、生成物としての
塩素化ポリエチレンを溶剤から分離した。
生成物は純白の色相を有しており、分析の結果この塩
素化ポリエチレンは35.6wt%の塩素を含むことが判っ
た。生ゴムのムーニー粘度(ML1+4,100℃)は62であっ
た。
熱による促進試験より生成物の色相の安定性を試験し
たが、70℃の10日を経過しても色相に変化はみられなか
った。
さらに生成物は表−1に示す配合により混練され、ス
コーチタイムに代表される未加硫物の物性と引っ張り強
さなどの加硫物性を測定した。
得られた値はこれをまとめて表−2に示す。
一方ドラムドライヤーにて分離されたクロロホルムは
分析の結果その2wt%が塩素化を受けていた。このクロ
ロホルムは蒸留により四塩化炭素を除き次の反応に用い
た。
実施例2 原料のポリオレフィンをメルトインデックス1.1g/10
分、密度0.965g/ccの高密度ポリエチレンに変え、塩素
ガスを6リッター/分の流量で150分導入した以外は実
施例1と同一の方法で反応を行い、続いて生成物を分離
した。生成物は純白の色相を有しており、分析の結果こ
の塩素化ポリエチレンは37.4wt%の塩素を含むことが判
った。生ゴムのムーニー粘度(ML1+4,100℃)は105で
あった。熱による促進試験より生成物の色相の安定性を
試験したが、70℃の10日を経過しても色相に変化はみら
れなかった。
さらに生成物は表−1に示す配合により混練され、未
加硫物の物性と加硫物性を測定した。
これをまとめて表−2に示す。
一方ドラムドライヤーにて分離されたクロロホルムは
その2wt%が塩素化を受けていた。
実施例3 原料のポリオレフィンをメルトインデックス5.5g/10
分、密度0.963g/ccの高密度ポリエチレンに変えた以外
は実施例2と同一の方法で反応を行い、続いて生成物を
分離した。
生成物は純白の色相を有しており、分析の結果この塩
素化ポリエチレンは37.2wt%の塩素を含むことが判っ
た。生ゴムのムーニー粘度(ML1+4,100℃)は45であっ
た。
熱による促進試験より生成物の色相の安定性を試験し
たが、70℃の10日を経過しても色相に変化はみられなか
った。
さらに生成物は表−1に示す配合により混練され、未
加硫物の物性と加硫物性を測定した。
これをまとめて表−2に示す。
一方ドラムドライヤーにて分離されたクロロホルムは
その2wt%が塩素化を受けていた。
実施例4 原料のポリオレフィンをメルトインデックス5.0g/10
分、密度0.921g/ccの線状低密度ポリエチレン(エチレ
ン・ブテン1共重合体)に変え、塩素ガスを6リッター
/分の流量で85分間導入した以外は実施例1と同一の方
法で反応を行い、続いて生成物を分離した。
生成物は純白の色相を有しており、分析の結果この塩
素化エチレン・ブテン1共重合体は27.0wt%のの塩素を
含むことが判った。生ゴムのムーニー粘度(ML1+4,100
℃)は39であった。熱による促進試験より生成物の色相
の安定性を試験したが、70℃の10日を経過しても色相に
変化はみられなかった。
さらに生成物は表−1に示す配合により混練され、未
加硫物の物性と加硫物性を測定した。
これをまとめて表−2に示す。
一方ドラムドライヤーにて分離されたクロロホルムは
その1wt%が塩素化を受けていた。
実施例5 原料のポリオレフィンをメルトインデックス6.0g/10
分、密度0.900g/ccの超低密度ポリエチレン(エチレン
・α−オレフィン共重合体)に変え、塩素ガスを6リッ
ター/分の流量で100分間導入した以外は実施例1と同
一の方法で反応を行い、続いて生成物を分離した。
生成物は純白の色相を有しており、分析の結果この塩
素化エチレン・α−オレフィン共重合体は29.8wt%のの
塩素を含むことが判った。生ゴムのムーニー粘度(ML1
+4,100℃)は42であった。熱による促進試験より生成
物の色相の安定性を試験したが、70℃の10日を経過して
も色相に変化はみられなかった。
さらに生成物は表−1に示す配合により混練され、未
加硫物の物性と加硫物性を測定した。
これをまとめて表−2に示す。
一方ドラムドライヤーにて分離されたクロロホルムは
その1wt%が塩素化を受けていた。
比較例1 溶剤のクロロホルムに安定剤のエタノールが添加され
ている市販品を用いた以外は実施例1の同一の方法で反
応を行い、続いて生成物を分離した。
生成物は黄色く着色しており、分析の結果この塩素化
ポリエチレンは32.9wt%の塩素を含むことが判った。生
ゴムのムーニー粘度(ML1+4,100℃)は58であった。
熱による促進試験より生成物の色相の安定性を試験し
たが、70℃の5日を経過するとさらに茶色く変色した。
さらに生成物は表−1に示す配合により混練され、未
加硫物の物性と加硫物性を測定した。
これをまとめて表−3に示す。
スコーチタイムが短く、スコーチしやすいことを示し
ている。
比較例2 溶剤のクロロホルムに安定剤のエタノールが添加され
ている市販品を用いた以外は実施例4の同一の方法で反
応を行い、続いて生成物を分離した。
生成物は黄色く着色しており、分析の結果この塩素化
エチレン・ブテン1共重合体は24.9wt%の塩素を含むこ
とが判った。生ゴムのムーニー粘度(ML1+4,100℃)は
36であった。
熱による促進試験より生成物の色相の安定性を試験し
たが、70℃の5日を経過するとさらに茶色く変色した。
さらに生成物は表−1に示す配合により混練され、未
加硫物の物性を加硫物性を測定した。
これをまとめて表−3に示す。
スコーチタイムが短く、スコーチしやすいことを示し
ている。
比較例3 溶剤のクロロホルムに安定剤のエタノールが添加され
ている市販品を用いた以外は実施例5と同一の方法で反
応を行い、続いて生成物を分離した。
生成物は純白の色相を有しており、分析の結果この塩
素化エチレン・α−オレフィン共重合体は27.6wt%の塩
素を含むことが判った。生ゴムのムーニー粘度(ML1+
4,100℃)は40であった。
熱による促進試験より生成物の色相の安定性を試験し
たが、70℃の5日を経過するとさらに茶色く変色した。
さらに生成物は表−1に示す配合により混練され、未
加硫物の物性と加硫物性を測定した。
これをまとめて表−3に示す。
スコーチタイムが短く、スコーチしやすいことを示し
ている。
以上の実施例と比較例を参照すれば明らかなように本
発明で得られる塩素化ポリエチレンは、純白の色相を有
し、またスコーチの安定性にも優れた効果を有する。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリオレフィンを溶剤に溶解又は懸濁させ
    て塩素化反応を行うに際し、アルコール化合物を含まな
    いクロロホルムを溶剤に用いることを特徴とする塩素化
    ポリオレフィンの製造法。
  2. 【請求項2】塩素化反応を行う反応機、乾燥機およびそ
    の他の機器を窒素によりパージして行うことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1)項に記載の製造法。
  3. 【請求項3】反応で生成した塩素化ポリオレフィンを溶
    剤と分離した後、該溶剤中に副生する四塩化炭素を系外
    に除去し、得られたクロロホルムを再び反応に使用する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1)項あるいは第
    2)項に記載の製造法。
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