JP2924188B2 - 塩素化ポリエチレンの製造方法 - Google Patents

塩素化ポリエチレンの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は熱安定性にすぐれた塩素
化ポリエチレンの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリエチレンを塩素化して得られる塩素
化ポリエチレンは、塩素を含むために耐油性、難燃性に
すぐれ、また主鎖に不飽和結合を含まないので、耐候
性、耐オゾン性にすぐれ、さらにすぐれた機械的性質を
有している。そのため、電線被覆、電気部品、ホース、
建材、自動車部品、パッキン、シートなどに成形された
り、塩化ビニル樹脂、ABS樹脂などに耐衝撃性を付与
する目的で添加されるなど、多くの産業分野で用いられ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、塩素化
ポリエチレンを高温下に放置すると、主鎖に結合してい
る塩素が塩化水素の形で脱離し易いため、熱安定性に劣
るという問題点がある。これは、甚しい場合には、成形
品の諸物性を著しく低下させるし、塩化ビニル樹脂、A
BS樹脂などに添加した場合は、成形品にヤケを生じ
る。
【0004】本発明は、かかる欠点を克服し、熱安定性
にすぐれた塩素化ポリエチレンを得ることを目的として
なされたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】発明者らは、鋭意研究を
重ねた結果、特定の原料ポリエチレンを用い、かつ特定
の条件下に塩素化する方法によって上記課題が解決され
ることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【0006】すなわち、本発明は分子量分布がMw/M
nで1.5〜8.0であり、灰分が0.015wt%以下
であるポリエチレンを原料に用い、かつ塩素化反応を窒
素雰囲気下で行うことを特徴とする塩素含有量が5〜5
0wt%である塩素化ポリエチレンの製造方法を提供する
ものである。以下本発明を詳しく説明する。
【0007】本発明で用いるポリエチレンは、エチレン
単独、またはエチレンとα−オレフィンとをいわゆるチ
ーグラー触媒またはフィリップス触媒を用いて共重合す
ることによって得られる。上記α−オレフィンは、一般
には炭素数が多くとも12個(好ましくは8個以下)の
α−オレフィンであり、代表例としてプロピレン、ブテ
ン−1、ヘキセン−1、4−メチルペンテン−1、およ
びオクテン−1があげられる。この共重合体におけるα
−オレフィンの共重合割合は、通常多くとも5重量%で
ある。
【0008】また、ポリエチレンのゲルパーミエーショ
ンクロマトグラフィー(GPC)で測定した分子量分布
がMw/Mnで1.5〜8.0であり、好ましくは1.
5〜6.0である。Mw/Mnが1.5未満では機械的
強度が発現しない。また8.0を超えると熱安定性が低
下し好ましくない。
【0009】さらに、ポリエチレンは主触媒として遷移
金属化合物(たとえば四塩化チタン)および助触媒とし
て有機金属化合物(たとえばアルキルアルミニウム化合
物)から得られるチーグラー触媒または担体に担持され
た酸化クロムなどを主触媒とするいわゆるフィリップス
触媒の存在下でエチレン単独あるいはエチレンとα−オ
レフィンとの共重合により得られる。この際ポリエチレ
ン中に残存する触媒は灰分として測定されるが、このポ
リエチレン中の灰分が0.015wt%以下、好ましくは
0.010wt%以下であることが必要である。灰分が
0.015wt%を超えると熱安定性が低下し好ましくな
い。
【0010】塩素化反応は水性懸濁状態で実施される。
この水性懸濁状で塩素化を実施するには粒子状または粉
末状のポリエチレンを水性媒体中に懸濁させる。この水
性懸濁状態を保持するために、少量の乳化剤、懸濁剤を
加えることが好ましい。この際必要に応じてベンゾイル
パーオキサイド、アゾビスイソブチロニトリルおよび過
酸化水素のごときラジカル発生剤、ライトシリコン油な
どの消泡剤ならびにその他の添加剤を加えてもさしつか
えない。塩素化反応に際しては、ポリエチレンを懸濁さ
せた水性媒体中の溶存酸素及び反応器の気相部を窒素に
て置換することが必要である。
【0011】塩素化反応は、ポリエチレンの融点近くま
で温度を上昇して実施される。この際、所定の塩素量を
反応させる時、ポリエチレンの融点より10〜30℃低
い温度にてまず第1段の塩素化を行い、次いで5〜15
℃低い温度にて第2段の塩素化を行ったほうが望まし
い。また、この第1段反応においては全塩素化量の20
〜80%の塩素化をする必要があり、特に30〜80%
塩素化することが望ましい。第1段における塩素化量が
全塩素化量の20%未満の場合、つづく第2段の塩素化
反応中において塩素化ポリエチレン粒子の団塊化を起し
易い。一方、80%以上塩素化すると不均一な反応が進
行し、得られる生成物は加工性が乏しい。
【0012】以上の第1段ないし、第2段の塩素化にお
いて、塩素はガス状で単独または適当な不活性ガスで稀
釈して使用することができる。この場合の塩素導入圧は
通常5kg/cm2 以下である。塩素化の進行状況は、供給
される塩素の重量減を測定することによって知ることが
できるが、生成する塩化水素の量を測定することによっ
て塩素化度を知ることができる。
【0013】このようにして得られた塩素化ポリエチレ
ンは、水洗して付着している塩酸、乳化剤などを除去し
た後、乾燥することによって本発明の塩素化ポリエチレ
ンを得ることができる。
【0014】得られた塩素化ポリエチレンの塩素含有量
は、15〜50wt%、好ましくは20〜45wt%、さら
に好適には20〜40wt%である。この塩素化ポリエチ
レンの塩素含有率が15wt%未満では得られる塩素化ポ
リエチレンを回収および精製するのに問題がある。その
上、耐焔性が乏しい。一方50wt%を超えるとゴム状弾
性において著しく低下するため好ましくない。
【0015】本発明の塩素化ポリエチレンの代表的な特
性を下記に示す。密度は1.10〜1.30g/cm3
ある。また、JIS K−6301にしたがって測定し
た引張試験において、引張破断強さは5〜100kg/cm
3 であり、引張破断伸びは800〜2500%である。
さらに硬さ(ショアーA)は30〜60であり、体積固
有抵抗(ASTM D−254によって測定)は1.0
×1013〜9.9×1014Ω・cmである。
【0016】本発明の塩素化ポリエチレンを加工、成形
するにあたり、一般に用いられている塩素化ポリエチレ
ンに添加される滑剤、着色剤、帯電防止剤、充填剤、な
らびに酸素、光および熱に対する安定剤のごとき添加剤
を配合してもよい。また、一般に用いられている塩素化
ポリエチレン、スチレン−ブタジエン系共重合ゴム、ア
クリロニトリル−ブタジエン系共重合ゴム、エチレンと
プロピレンとを主成分とする二元または三元共重合ゴ
ム、クロロプレン系ゴム、クロロスルフォ化ポリエチレ
ンゴム状物、ブタジエン単独重合ゴムおよび天然ゴムの
ごときゴム状物ならびにポリ塩化ビニル、エチレンおよ
び/またはプロピレンを主成分とするオレフィン系樹
脂、メチルメタアクリレートを主成分とするメチルメタ
アクリレート系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重
合樹脂および前記ゴム状物にスチレン、アクリロニトリ
ルおよびメチルメタアクリレートのごときビニル化合物
の少なくとも一種をグラフト重合することによって得ら
れるグラフト重合物のごとき樹脂状物を配合してもよ
い。
【0017】これらの組成物を製造する際、その配合
(混合)方法は、当該技術分野において一般に用いられ
ているオープンロール、ドライブレンダー、バンバリー
ミキサーおよびニーダーのごとき混合機を使用して混合
すればよい。これらの混合方法のうち、一層均一な組成
物を得るためにはこれらの混合方法を二種以上適用して
もよい(たとえば、あらかじめドライブレンダーで混合
した後、その混合物をオープンロールを用いて混合する
方法)。これら混合方法のうち、塩素化ポリエチレンと
ゴム状物とを混合するには、混合温度は30〜120℃
であり、通常50〜100℃である。特に、混合時にお
いて、ゴム状物は凝集力によって発熱するために混合温
度を150℃以下に制御することが望ましい。また、塩
素化ポリエチレンと樹脂状物とを混合するには、それら
が溶融する温度以上であるが、180℃以下で実施する
ことが好ましい。
【0018】本発明の塩素化ポリエチレンおよびこれら
の組成物は一般のゴム業界および樹脂業界において通常
使用されている押出成形機、射出成形機、圧縮成形機、
圧縮成形機およびカレンダー成形機のごとき成形機を用
いて所望の形状物に成形されて使用される。なお、塩素
化ポリエチレンのみを成形する場合、その成形温度は7
0〜130℃であり、一般には90〜120℃である。
【0019】
【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに詳しく
説明する。なお、熱安定性の評価は塩素化ポリエチレン
をロールにてシート化し、1mm厚にプレスしたシートを
220℃のギヤオーブン中に放置して3分,5分,10
分,15分後の色の変化をJIS K−7103にした
がい、イエローインデックスを測定して初期値との値の
差を求めることにより行った。
【0020】実施例1 100 lのガラス内張りしたオートクレーブに80
lの水、80gのラウリル酸ナトリウムおよびエチレン
とブテン−1とをチーグラー触媒を用いることによって
得られるエチレン−ブテン1共重合体(灰分0.005
wt%、密度0.953g/cm3 、分子量分布Mw/Mn
=2.5、MI1.2g/10分、融点135℃)10
kgを仕込み、ガス導入管より純度99.99%の窒素を
20分間バブリングした。撹拌しながら50〜115℃
の温度範囲において該共重合体の塩素含有量が18.0
wt%になるまで塩素化した(第1段塩素化)ついで、反
応系を昇温し、120〜130℃の温度範囲において塩
素含有量が36.0wt%になるまで塩素化して、(第2
段塩素化)塩素化ポリエチレンを製造した。
【0021】実施例2 実施例1において使用したエチレン−ブテン−1共重合
体のかわりに、エチレンをチーグラー触媒を用いること
によって得られるポリエチレン(灰分0.009wt%、
密度0.958g/cm3 、分子量分布Mw/Mn=5.
1、MI7.5g/10分、融点132℃)を用いたほ
かは実施例1と同じ条件で50〜115℃の温度範囲に
おいてポリエチレンの塩素含有量が12.0wt%になる
まで塩素化した(第1段塩素化)、さらに、反応系を昇
温し、120〜130℃の温度範囲において塩素含有量
が30.0重量%になるまで塩素化して(第2段塩素
化)塩素化ポリエチレンを製造した。
【0022】比較例1 実施例1において使用したエチレン−ブテン−1共重合
体のかわりに、エチレンとブテン−1をチーグラー触媒
を用いることによって得られるエチレン−ブテン−1共
重合体(灰分0.025wt%、密度0.955g/c
m3 、分子量分布Mw/Mn=4.9、MI10g/1
0分、融点132℃)を用いたほかは、実施例1と同じ
条件で塩素化ポリエチレンを製造した。
【0023】比較例2 実施例1において使用したエチレン−ブテン−1共重合
体のかわりにエチレンとブテン−1をチーグラー触媒を
用いることによって得られるエチレン−ブテン−1共重
合体(灰分0.008wt%、密度0.950、分子量分
布Mw/Mn=15.0、MI1.0g/10分、融点
130℃)を用いたほかは、実施例1と同じ条件で塩素
化ポリエチレンを製造した。
【0024】比較例3 窒素によるバブリングを行なわない他は実施例1と同じ
条件で塩素化ポリエチレンを製造した。
【0025】実施例1,2ならびに比較例1〜3によっ
て得られたそれぞれの塩素化ポリエチレンの熱安定性の
評価を行なった。それらの結果を表1に示す。
【0026】
【表1】
【0027】
【発明の効果】本発明の製造方法により得られる塩素化
ポリエチレンは、熱安定性にすぐれるため、自動車部
品、電気部品など特に耐熱性が要求される分野に好適に
用いられる。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分子量分布がMw/Mnで1.5〜8.
    0であり、灰分が0.015wt%以下であるポリエチ
    レンを原料に用い、かつ塩素化反応を窒素雰囲気下の水
    性懸濁状態で行うことを特徴とする塩素含有量が15〜
    50wt%である塩素化ポリエチレンの製造方法。
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