JP2975371B2 - Ionomer polymer - Google Patents
Ionomer polymerInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はフッ素化合物を含有したアイオノマー重合体
に関し、詳しくは、物理特性などが改良された熱可塑性
共重合体に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ionomer polymer containing a fluorine compound, and more particularly, to a thermoplastic copolymer having improved physical properties and the like.
〔従来技術〕 アイオノマー(有機及び無機の成分が共有結合とイオ
ン結合によって結合されているポリマー)は、一般的に
は、ポリオレフィンの分子鎖に極性基をもち、その一部
分が金属イオンなどによって分子間が架橋された構造を
有しているものである。[Prior Art] Ionomers (polymers in which organic and inorganic components are bonded by covalent and ionic bonds) generally have a polar group in the molecular chain of a polyolefin, and a part of the intermolecular structure is formed by a metal ion or the like. Has a crosslinked structure.
ところで、デュポン社の商品名「サーリン」に代表さ
れるアイオノマーは、従来のポリオレフィン系重合体等
にない幾つかの特徴を有している重合体であって、近年
注目されている材料である。即ち、この「サーリン」
は、エチレン−メタクリル酸共重合体に、ナトリウムや
亜鉛の金属イオンを反応させてイオン架橋することによ
って得られるものであるが、その特徴として、透明性、
適度の柔軟性、耐熱性、耐摩耗性、ヒートシール性、金
属等との接着性、溶融強度、耐油性、耐薬品性を有して
おり、かつ、通常のポリオレフィン系重合体と同等な成
形・加工が可能であることから、フイルム、シートなど
の包装材料、コーティング材料、ゴルフボール、玩具な
どの成形品、積層体の被覆層などの各種用途に使用され
ている。しかしながら、この「サーリン」のようなアイ
オノマーは、必らずしも、耐水性特に接着強度の耐水性
が良好であるとはいえず、多湿時や水に浸漬した時に接
着面が剥離を起こしやすいという欠陥を有している。By the way, an ionomer represented by Du Pont's trade name "Surlyn" is a polymer having some features not found in a conventional polyolefin-based polymer or the like, and is a material that has attracted attention in recent years. In other words, this "surlyn"
Is obtained by reacting a metal ion of sodium or zinc with an ethylene-methacrylic acid copolymer to perform ionic cross-linking.
It has moderate flexibility, heat resistance, abrasion resistance, heat sealability, adhesion to metals, melt strength, oil resistance, chemical resistance, and molding equivalent to ordinary polyolefin polymers. Since it can be processed, it is used for various applications such as packaging materials such as films and sheets, coating materials, molded articles such as golf balls and toys, and coating layers for laminates. However, ionomers such as this "Surlyn" are not necessarily said to have good water resistance, especially water resistance of adhesive strength, and the adhesive surface tends to peel when immersed in high humidity or water It has the defect of.
一方、スチレン含有量が比較的多いブロック共重合体
は透明な耐衝撃性樹脂であって、こうした樹脂は商品名
「Kレジン」(フイリップス・ペトロリューム社製)、
「クリアレン」(電気化学社製)などとして知られてお
り、シート、フイルム、中空品などの包装材料を中心と
した分野に使用されている。だが、これら樹脂において
耐水性、耐溶剤性、耐熱性などの点で欠陥を有してい
る。On the other hand, a block copolymer having a relatively high styrene content is a transparent impact-resistant resin, and such a resin is called "K Resin" (manufactured by Philips Petroleum),
Known as "Clearylene" (manufactured by Denki Kagaku Co., Ltd.) and the like, it is used in the field of packaging materials such as sheets, films, and hollow products. However, these resins have defects in water resistance, solvent resistance, heat resistance and the like.
本発明は、上記「サーリン」等のアイオノマーにみら
れるような耐水性、耐溶剤性、耐温度特性を改良しよう
とするものである。The present invention seeks to improve the water resistance, solvent resistance, and temperature resistance characteristics found in ionomers such as "Surlyn".
本発明のアイオノマー重合体は、その重合体が、オレ
フィンモノマー単位20〜90重量%、カルボキシル基を1
つ以上有するオレフィン系モノマー単位5〜50重量%及
びフルオロアルキルアクリレート又はフルオロアルキル
メタクリレートモノマー単位5〜50重量%からなる共重
合体であって、これらは、その共重合体が金属イオン又
は塩基によりイオン架橋されているものであることを特
徴としている。In the ionomer polymer of the present invention, the polymer is composed of 20 to 90% by weight of an olefin monomer unit and one carboxyl group.
A copolymer comprising 5 to 50% by weight of an olefin monomer unit and 5 to 50% by weight of a fluoroalkyl acrylate or fluoroalkyl methacrylate monomer unit having at least one olefin monomer unit. It is characterized by being crosslinked.
ここで、各モノマー単位とは、上記各モノマーがオレ
フィン性付加重合によって、直鎖状に結合された構成単
位を示すものである。Here, each monomer unit refers to a structural unit in which each of the above monomers is linearly bonded by olefinic addition polymerization.
ちなみに、本発明者らは、アイオノマー重合体は、そ
のモノマー成分の1つにフッ素含有モノマーを用い共重
合されたものであれば前記目的が達成しうることを確め
た。本発明はこれに基づいてなされたものである。Incidentally, the present inventors have confirmed that the above object can be achieved if the ionomer polymer is copolymerized using a fluorine-containing monomer as one of its monomer components. The present invention has been made based on this.
本発明に係るアイオノマー重合体は少なくとも三元共
重合体である。The ionomer polymer according to the present invention is at least a terpolymer.
これらにおける各モノマー成分としては次のごときの
ものが挙げられる。The following are mentioned as each monomer component in these.
(1) オレフィンモノマーとしてはエチレン、プロピ
レン、ブテンなど、 (2) カルボキシル基を1個以上有するオレフィン系
モノマーとしてはアクリル酸、メタクリル酸、マレイン
酸、イタコン酸等のα,β−不飽和モノカルボン酸又は
不飽和ジカルボン酸など、 (3) フルオロアルキルアクリレート又はフルオロア
ルキルメタクリレートモノマーとしては下記表−1に示
されたモノマーなどが挙げられる。(1) Olefin monomers such as ethylene, propylene and butene; (2) Olefin monomers having at least one carboxyl group include α, β-unsaturated monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid and itaconic acid (3) Examples of the fluoroalkyl acrylate or fluoroalkyl methacrylate monomer include acids and unsaturated dicarboxylic acids, and the monomers shown in Table 1 below.
これら以外にも、アイオノマー重合体として有用なあ
る種のモノマー成分は特公昭39−6810号公報に記載され
ており、そこに開示されたオレフィン系モノマー、カル
ボキシル基を少なくとも1つ有するオレフィン系モノマ
ーなどは本発明にも使用しうる。 In addition to these, certain monomer components useful as ionomer polymers are described in JP-B-39-6810, and include olefin monomers disclosed therein, olefin monomers having at least one carboxyl group, and the like. Can also be used in the present invention.
本発明における前記各共重合体を製造するには、例え
ばエチレンとアクリル酸との共重合体に1価、2価、3
価の金属化合物のいずれかを反応させればよい。この場
合、これらの金属化合物は共重合体中のカルボン酸基の
1〜100モル%が中和され、その結果、エチレン−アク
リル酸共重合体はイオン架橋されたものとして得られ
る。In order to produce each of the copolymers in the present invention, for example, a copolymer of ethylene and acrylic acid may be monovalent, divalent, trivalent,
Any of the valent metal compounds may be reacted. In this case, these metal compounds neutralize 1 to 100 mol% of the carboxylic acid groups in the copolymer, and as a result, the ethylene-acrylic acid copolymer is obtained as ion-crosslinked.
ここで、本発明での共重合体の具体例を幾つかあげれ
ば次のとおりである。なお、カッコ内の%は重量%であ
り、末尾のカッコ内は架橋金属又は架橋塩基を示してい
る。Here, some specific examples of the copolymer in the present invention are as follows. The percentage in parentheses is% by weight, and the parenthesis at the end indicates a crosslinked metal or a crosslinked base.
No.1 エチレン(30%)−プロピレン(30%)−メタク
リル酸(15%)−ヘプタフルオロブチルアクリレート
(25%)共重合体(Zn) No.2 プロピレン(50%)−ラウリルメタクリレート
(20%)−メタクリル酸(5%)−ヘプタデカフルオロ
オクチルエチルアクリレート(25%)ブロック共重合体
(Mg) これらアイオノマーの製造に用いられる金属イオン
は、記述のように、周期律表I,II,III,IV−AおよびVI
族の金属の1,2及び3価イオンであり、それらの具体例
としてはNa+,Li+,K+,Ag+などの1価イオン、Ca2+,Mg2+,
Ba2+,Zn2+,Sr2+,Hg2+などの2価イオン、Al3+,Fe3+など
の3価イオンが挙げられる。これらは水酸化物、アルコ
ラート、低級カルボン酸基などの化合物として共重合体
に反応させる。No.1 Ethylene (30%)-propylene (30%)-methacrylic acid (15%)-heptafluorobutyl acrylate (25%) copolymer (Zn) No.2 Propylene (50%)-lauryl methacrylate (20% ) -Methacrylic acid (5%)-Heptadecafluorooctylethyl acrylate (25%) block copolymer (Mg) The metal ions used in the production of these ionomers are as described in the Periodic Tables I, II and III. , IV-A and VI
And monovalent ions such as Na + , Li + , K + , and Ag + , Ca 2+ , Mg 2+ , and the like.
Examples include divalent ions such as Ba 2+ , Zn 2+ , Sr 2+ , and Hg 2+, and trivalent ions such as Al 3+ and Fe 3+ . These are reacted with the copolymer as compounds such as hydroxides, alcoholates and lower carboxylic acid groups.
また、上記アイオノマーの製造には、これも既述した
ように、塩基が用いられてもよく、この塩基としてはア
ンモニア、アミンなどが例示でき、これらを共重合体に
反応させればよい。In addition, in the production of the ionomer, a base may be used as described above, and examples of the base include ammonia and amine, which may be reacted with the copolymer.
本発明の重合体の各モノマー成分比(組成比)は、次
のような重量割合であるが、 共重合体:オレフィンモノマー/カルボキシル基を1つ
以上を有するオレフィン系モノマー/フッ素を含むオレ
フィン系モノマー=20〜90/5〜50/5〜50 カルボキシル基を1つ以上有するオレフィン系モノマ
ーが、5重量%以下ではイオン架橋がおこりにくく、逆
に、50重量%以上では柔軟性が悪くなったりイオン架橋
が強すぎて加工しにくくなる。等の不都合を生じること
がある。また、フッ素を含むオレフィン系モノマーが5
重量%以下では耐水性、耐熱性、耐油性などに劣り、逆
に、50重量%以上では接着性が悪くなる傾向を示すよう
になる。The ratio of each monomer component (composition ratio) of the polymer of the present invention is as follows: copolymer: olefin monomer / olefin monomer having at least one carboxyl group / olefin containing fluorine Monomer = 20 to 90/5 to 50/5 to 50 If the olefin monomer having one or more carboxyl groups is less than 5% by weight, ionic cross-linking does not easily occur, and if it is more than 50% by weight, the flexibility becomes poor. Ionic crosslinking is too strong to make processing difficult. Etc. may occur. Further, when the olefin monomer containing fluorine is 5
If it is less than 50% by weight, water resistance, heat resistance, oil resistance and the like are inferior.
また、本発明のアイオノマー重合体には、その性質を
損わない程度に、炭酸カルシウム、シリカ、カーボンブ
ラック、ガラス繊維、クレーなどの補強剤ないしは充填
剤、プロセスオイル、ポリエチレングリコール、フタル
酸エステルなどの可塑剤を添加することも可能である。
その他、添加剤として酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色
剤、発泡剤などを加えることもできる。In addition, the ionomer polymer of the present invention includes a reinforcing agent or a filler such as calcium carbonate, silica, carbon black, glass fiber, and clay, to the extent that its properties are not impaired, process oil, polyethylene glycol, and phthalic acid ester. It is also possible to add a plasticizer.
In addition, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a coloring agent, a foaming agent, and the like can be added as additives.
いま、ここで順序として、オレフィンモノマーとカル
ボキシル基を1つ以上有するオレフィン系モノマーとの
共重合体の製造例を示せば次の(1)及び(2)のとお
りである。Now, in this order, examples of the production of a copolymer of an olefin monomer and an olefin monomer having at least one carboxyl group are shown in the following (1) and (2).
(1) クロム触媒成分の調製 アルゴン置換した200mlのフラスコに、直径5〜10mm
のステンレス球10個を入れ、つぎにステアリン酸クロム
3.6g(4ミリモル)とトルエン100mlとを入れて、室温
で撹拌しながら10時間ボールミル粉砕した。次いで、こ
れにトルエンを加えて全量を200mlとした。この結果、
黒紫色のゲル状をなすクロム触媒含有成分を得た。(1) Preparation of chromium catalyst component A 5 to 10 mm diameter was placed in a 200 ml flask purged with argon.
Put 10 stainless steel balls and then chrome stearate
3.6 g (4 mmol) and 100 ml of toluene were added and ball-milled for 10 hours while stirring at room temperature. Next, toluene was added thereto to make the total amount 200 ml. As a result,
A black-purple gel-like chromium catalyst-containing component was obtained.
(2) 共重合体の製造 アルゴン置換した内容積500mlの耐圧ガラス容器に、
トルエン300mlとアクリル酸3.4ml及びルイス酸としてエ
チルアルミニウムジクロリド10ミリモルを加え、20℃に
おいて5分間撹拌し反応させた。次いで、これに上記
(1)で調製したクロム触媒成分0.01ミリモルとジエチ
ルアルミニウムモノクロリド1ミリモルとを加え、エチ
レンを連続的に導入し、内圧を2kg/cm2Gに保持して20℃
において3時間共重合反応を行なった。反応終了後、エ
チレンを脱圧して生成物をメタノールに投入して沈澱さ
せた。得られた固体を濾別回収し、塩酸・メタノール混
合液で脱灰洗浄して可溶分を除去した後、アセトン抽出
を5時間行ない、非晶質重合体を除去した。さらに抽出
残物を80℃で2時間減圧乾燥することにより、白色の共
重合体6.6gを得た。触媒活性(重合活性)は12.7kg/g・
クロムであった。(2) Production of copolymer In a pressure-resistant glass container with an inner volume of 500 ml
300 ml of toluene, 3.4 ml of acrylic acid and 10 mmol of ethyl aluminum dichloride as a Lewis acid were added, and the mixture was stirred and reacted at 20 ° C. for 5 minutes. Next, 0.01 mmol of the chromium catalyst component prepared in the above (1) and 1 mmol of diethylaluminum monochloride were added thereto, ethylene was continuously introduced, and the internal pressure was maintained at 2 kg / cm 2 G at 20 ° C.
For 3 hours. After completion of the reaction, ethylene was depressurized and the product was poured into methanol to precipitate. The obtained solid was collected by filtration, deashed and washed with a mixed solution of hydrochloric acid and methanol to remove soluble components, and then subjected to acetone extraction for 5 hours to remove an amorphous polymer. Further, the extraction residue was dried under reduced pressure at 80 ° C. for 2 hours to obtain 6.6 g of a white copolymer. The catalytic activity (polymerization activity) is 12.7 kg / g
It was chrome.
同様に、フッ素を含むオレフィン系モノマーとカルボ
キシル基を1つ以上有する重合性モノマーとの共重合体
を製造するには、上記製造例でエチレンを連続的に導入
する代りにフッ素含有モノマーを導入すればよい。ま
た、本発明のランダム共重合体を製造するには、前記製
造例でエチレンの連続導入とともにフッ素含有モノマー
を連続導入すればよい。Similarly, in order to produce a copolymer of a fluorine-containing olefin monomer and a polymerizable monomer having at least one carboxyl group, a fluorine-containing monomer is introduced instead of continuously introducing ethylene in the above-mentioned production example. I just need. In addition, in order to produce the random copolymer of the present invention, the fluorine-containing monomer may be continuously introduced together with the continuous introduction of ethylene in the above production example.
実施例1及び2 先に製造した共重合体そのもの又は共重合体組成物の
物性を測定した。結果は表−2のとおりであった。Examples 1 and 2 The physical properties of the previously produced copolymer itself or the copolymer composition were measured. The results were as shown in Table-2.
〔効果〕 本発明のアイオノマー重合体は金属、紙等への接着性
がよく、また、良好な耐水性、耐油性及び撥油性を有し
ている。 [Effects] The ionomer polymer of the present invention has good adhesion to metals, paper, etc., and also has good water resistance, oil resistance and oil repellency.
さらに、本発明のアイオノマー重合体は、従来からの
各種の成型法例えば押出成型、射出成型、カレンダー成
型等により成型が可能であり、各種成形品例えば機械部
品、自動車部品、電器部品、玩具、工業用部品、ベル
ト、ホース、はきもの、医療用品、防振ゴム、日用品、
雑貨、建材、シート、フイルム、中空成形品や、溶液型
・ホットメルト型の接着剤、粘着剤などの各種分野に利
用できる有用なものである。Further, the ionomer polymer of the present invention can be molded by various conventional molding methods such as extrusion molding, injection molding, calendar molding, etc., and various molded products such as mechanical parts, automobile parts, electric parts, toys, and industrial products Parts, belts, hoses, footwear, medical supplies, anti-vibration rubber, daily necessities,
It is useful for various fields such as miscellaneous goods, building materials, sheets, films, hollow molded articles, solution type / hot melt type adhesives and pressure-sensitive adhesives.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−74700(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08F 210/00 C08F 8/42 C08F 220/22 C08F 297/06 Continuation of the front page (56) References JP-A-50-74700 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C08F 210/00 C08F 8/42 C08F 220/22 C08F 297 / 06
Claims (1)
オン架橋されているアイオノマー重合体において、前記
重合体が、オレフィンモノマー単位20〜90重量%、カル
ボキシル基を1つ以上有するオレフィン系モノマー単位
5〜50重量%及びフルオロアルキルアクリレート又はフ
ルオロアルキルメタクリレートモノマー単位5〜50重量
%からなる共重合体であることを特徴とするアイオノマ
ー重合体。1. An ionomer polymer in which a polymer component is ion-crosslinked by a metal ion or a base, wherein the polymer has an olefin monomer unit content of 20 to 90% by weight and an olefin monomer unit having at least one carboxyl group. An ionomer polymer, which is a copolymer comprising 50 to 50% by weight and 5 to 50% by weight of a fluoroalkyl acrylate or fluoroalkyl methacrylate monomer unit.
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- 1988-04-25 JP JP63100397A patent/JP2975371B2/en not_active Expired - Lifetime
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