JP2981273B2 - 架橋ポリオレフィンの製造方法 - Google Patents

架橋ポリオレフィンの製造方法

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JP2981273B2 JP28580990A JP28580990A JP2981273B2 JP 2981273 B2 JP2981273 B2 JP 2981273B2 JP 28580990 A JP28580990 A JP 28580990A JP 28580990 A JP28580990 A JP 28580990A JP 2981273 B2 JP2981273 B2 JP 2981273B2
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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、架橋ポリオレフィンの製造方法に関する。
詳しくは、アルケニルシランとオレィンの重合体と特定
の化合物を含有するものを加熱処理する架橋ポリオレフ
ィンの製造方法に関する。
〔従来の技術〕
ポリオレフィンの物性を改良する目的で架橋反応が行
われている。しかしながら、ポリプロピレンなどα−オ
レフィンは元来、架橋反応に比較して主鎖の解重合が優
先する為、パーオキサイドの分解とか、放射線の照射に
より単純にラジカルを発生させるだけでは架橋反応が起
こらず、むしろ分解が進行し分子量が低下するだけであ
る。この為、通常はアルコキシビニルシラン等の加水分
解によって架橋反応が生ずる単量体をポリオレフィンに
グラフトし、ついで架橋することが行われている(例え
ば、特開昭58−117244)。
〔発明が解決しようとする課題〕 ポリオレフィンにアルコキシビニルシランをグラフト
した重合体はポリオレフィンの架橋による物性改良に一
定の効果を有するが、グラフト重合体を合成する工程が
複雑であり、また反応の本質的な問題から主鎖の切断に
よる物性の低下は避けがたく、また主鎖に種々のコモノ
マーを導入することも困難である。これに対しては、主
鎖にビニルシランを導入し、ついで水で架橋することが
知られているが(例えば米国特許第3,223,686号)、水
による架橋反応は比較的進行しにくく時間がかかると
か、成型物を高温にさらすため成型物が変形するとかの
問題があった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは上記問題を解決して架橋ポリオレフィン
を製造する方法について鋭意探索し、本発明を完成し
た。
即ち、本発明は、一般式H2C=CH−(CH2−SiHpR
3-p(式中nは0〜12、pは1〜3、Rは炭素数1〜12
の炭化水素残基。)で表されるアルケニルシランとオレ
フィンの共重合体とヒドロシリル化触媒の混合物を加熱
処理することを特徴とする架橋ポリオレフィンの製造方
法である。
本発明はまた、一般式H2C=CH−(CH2−SiHpR3-p
(式中nは0〜12、pは1〜3、Rは炭素数1〜12の炭
化水素残基。)で表されるアルケニルシランとオレフィ
ンの共重合体とポリオレフィンおよびヒドロシリル化触
媒の混合物を加熱処理することを特徴とする架橋ポリオ
レフィンの製造方である。
本発明においてアルケニルシランとオレフィンの共重
合体は通常オレフィンとアルケニルシランを遷移金属触
媒と有機金属化合物からなるいわゆるチーグラー・ナッ
タ触媒を用いて重合することができ例えば、米国特許第
3,223,686号にその例が開示されている。さらにポリオ
レフィンをパーオキサイドなどのラジカル重合開始剤の
存在下にアルケニルシランと加熱処理することによって
グラフト重合して得たグラフト共重合体であっても良
い。アルケニルシランとしては少なくとも一つのSi−H
結合を有するものが好ましく用いられ、例えば、一般式
H2C=CH−(CH2−SiHPR3-P(式中nは0〜12、pは
1〜3、Rは炭素数1〜12の炭化水素残基。)で表され
る化合物が例示でき、具体的にはビニルシラン、アリル
シラン、ブテニルシラン、ペンテニルシラン、あるいは
これらのモノマーの1〜3個のSi−H結合のHがクロル
で置換された化合物などが例示できる。またオレフィン
としては一般式H2C=CH−R(式中Rは水素または炭素
数1〜12の炭化水素残基。)で示される化合物が例示で
き、具体的にはエチレン、プロピレン、ブテン−1、ペ
ンテン−1、ヘキセン−1、2−メチルペンテン、ヘプ
テン−1、オクテン−1などのα−オレフィンの他にス
チレンまたはその誘導体も例示される。
本発明においてオレフィンとアルケニルシランの共重
合体は、上記米国特許に記載された、TiCl3とトリエチ
ルアルミニウムからなる触媒も使用できるがより好まし
くはその後、開発された種々の高活性でポリオレフィン
を与える触媒が利用される。
重合法としても不活性溶媒を使用する溶媒法の他に塊
状重合法、気相重合法も採用できる。ここで遷移金属化
合物と有機金属化合物からなる触媒としては、遷移金属
化合物としてはハロゲン化チタンが、有機金属化合物と
しては有機アルミニウム化合物が好ましく用いられる。
例えば四塩化チタンを金属アルミニウム、水素或いは有
機アルミニウムで還元して得た三塩化チタンを電子供与
性化合物で変性処理したものと有機アルミニウム化合
物、さらに必要に応じ含酸素有機化合物などの電子供与
性化合物からなる触媒系、或いはハロゲン化マグネシウ
ム等の担体或いはそれらを電子供与性化合物で処理した
ものにハロゲン化チタンを担持して得た遷移金属化合物
触媒と有機アルミニウム化合物、必要に応じ含酸素有機
化合物などの電子供与性化合物からなる触媒系、あるい
は塩化マグネシウムとアルコールの反応物を炭化水素溶
媒中に溶解し、ついで四塩化チタンなどの沈澱剤で処理
することで炭化水素溶媒に不溶化し、必要に応じエステ
ル、エーテルなどの電子供与性の化合物で処理し、つい
でハロゲン化チタンで処理する方法などによって得られ
る遷移金属化合物触媒と有機アルミニウム化合物、必要
に応じ含酸素有機化合物などの電子供与性化合物からな
る触媒系等が例示される(例えば、以下の文献に種々の
例が記載されている。Ziegler−Natta Catalysts and P
olymerization by John Boor Jr(Academic Press),Jo
urnal of Macromorecular Sience Reviews in Macromol
ecular Chemistry and Physics,C24(3)355−385(19
84)、同C25(1)578−597(1985))。あるいは炭化
水素溶剤に可溶な遷移金属触媒とアルミノキサンからな
る触媒を用いて重合することもできる。
ここで電子供与性化合物としては通常エーテル、エス
テル、オルソエステル、アルコキシ硅素化合物などの含
酸素化合物が好ましく例示でき、さらにアルコール、ア
ルデヒド、水なども使用可能である。
有機アルミニウム化合物としては、トリアルキルアル
ミニウム、ジアルキルアルミニウムハライド、アルキル
アルミニウムセスキハライド、アルキルアルミニウムジ
ハライドが使用でき、アルキル基としてはメチル基、エ
チル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基などが例示
され、ハライドとしては塩素、臭素、沃素が例示され
る。またアルミノキサンとしては上記有機アルミニウム
と水または結晶水とを反応することで得られるオリゴマ
ー〜ポリマーである。
ここでアルケニルシランとオレフィンの重合割合とし
ては特に制限は無いが、ポリオレフィンと混合して用い
る場合には、通常アルケニルシランが0.001〜30モル%
程度、好ましくは0.1〜10モル%である。また単独で用
いる場合には0.0001〜1モル%程度である。
重合体の分子量としては特に制限はないが、混合して
物性の向上を計ろうとする場合にはポリオレフィンの分
子量と同程度あるいはそれ以下とするのが好ましい。場
合によっては、アルケニルシランを含有する他はポリオ
レフィンと同様の重合(組成、分子量等)を行って用い
ても良く、例えば、ブロック共重合を行って、前段のみ
あるいは後段のみにアルケニルシランを共重合してもよ
い。
ポリオレフィンにアルケニルシランをグラフト重合し
て得たグラフト共重合体も本発明の目的に使用可能であ
り、その場合、ポリオレフィンにアルケニルシランをグ
ラフトする方法としては特に制限はなく、通常のグラフ
ト共重合に用いる方法及び条件が利用でき、通常は用い
るポリオレフィンとアルケニルシランの存在下にラジカ
ル開始剤の分解温度以上に加熱することで簡単にグラフ
ト共重合することができる。
本発明において用いるポリオレフィンとしては上記一
般式H2C=CH−R(式中Rは水素または炭素数1〜12の
炭化水素残基。)で示されるオレフィン、具体的にはエ
チレン、プロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキ
セン−1、2−メチルペンテン、ヘプテン−1、オクテ
ン−1などのα−オレフィンの他にスチレンまたはその
誘導体の単独重合体のみならず相互のランダム共重合
体、あるいは、始めに或るオレフィン単独、或いは少量
の他のオレフィンと共重合し、ついで2種以上のオレフ
ィンを共重合することによって製造される所謂ブロック
共重合体などが例示される。特に単独では架橋しにくい
プロピレンなどのα−オレフィンまたはその共重合体に
本発明の方法を適用すると効果的である。これらのポリ
オレフィンの製造法については既に公知であり種々の銘
柄のものが市場で入手可能である。またアルケニルシラ
ンを用いない他は上記オレフィンとアルケニルシランの
重合体の製造法と同様に行うことが製造可能である。
本発明においては上記アルケニルシランとオレフィン
の共重合体は通常、アルケニルシランを含有しないポリ
オレフィンと混合するか、あるいはアルケニルシランを
含有しないポリオレフィンを混合せずに後述のヒドロシ
リル化触媒と混合される。混合して用いる際のアルケニ
ルシランとオレフィンの共重合体の使用割合としては共
重合体中のアルケニルシラン含量にもよるが、通常混合
物中の共重合体の割合は0.1wt%以上であるのが好まし
く、混合物中のアルケニルシランが0.0001wt%以上存在
するようにするのが好ましい。また成形性、あるいは高
価なアルケニルシランの使用量を削減するという点から
は、1.0%以下で充分である。好ましくは混合物中のア
ルケニルシランとしては0.0001〜0.1程度である。混合
に際し、公知の種々の添加剤を用いることは可能であり
特に制限はない。混合に際しヒドロシリル化触媒のマス
ターバッチを用いたり、ヒドロシリル化触媒を溶媒に溶
解して混合するなどして触媒の分散を良くすることが好
ましい。また混合に際しては比較的低温で行うことで混
合の際の架橋反応を避けるのも好ましい。通常混合はヘ
ンシェルなどの低温で良く混合できる装置を用いて行わ
れる。
本発明においてヒドロシリル化触媒としては特に制限
はなく、公知のヒドロシリル化触媒が利用でき、例えば
ロジウムのトリフェニルホスフィン錯体、塩化白金酸ま
たはその塩などの周期率表VIII族の金属触媒(有機ケイ
素化合物の化学、熊田誠ら、化学同人発行165ペー
ジ)、アゾ化合物などのラジカル開始剤、トリエチルア
ミンなどのアミン類が例示される。特に遷移金属触媒が
少量で効果的である。触媒の使用量としては、反応が充
分に起きれば良く特に制限はないが、分散が充分であれ
ばポリオレフィンに対して0.00001wt%程度でも充分に
反応は進行し、好ましい使用量としては0.00001〜0.01w
t%程度である。
上述の方法で得られた混合物は次いで加熱することで
架橋されるが、加熱温度としては混合物の溶融する温度
以上、通常100℃以上、好ましくは200℃以上として加熱
処理と溶融混合を同時に進行させることが一般的であ
る。この際、同時に最終成形物の形状とすることも出来
るが架橋度が比較的低いペレット状物とし、ついで目的
の成形物に成形することもできる。
加熱処理は不活性ガス雰囲気であれ、酸素の存在下で
あれ可能であるが不要の分解を進行させないために不活
性ガス雰囲気で行うのが一般的である。
〔実施例〕
以下に実施例を示しさらに本発明を説明する。
実施例1 直径12mmの鋼球9kgの入った内容積4の粉砕用ポッ
トを4個装備した振動ミルを用意する。各ポットに窒素
雰囲気下で塩化マグネシウム300g、テトラエトキシシラ
ン60mlおよびα,α,α−トリクロロトルエン45mlを入
れ、40時間粉砕した。こうして得た共粉砕物300gを5
のフラスコに入れ、四塩化チタン1.5およびトルエン
1.5を加え、100℃で30分間撹拌処理し、次いで上澄液
を除いた。再び四塩化チタン1.5およびトルエン1.5
を加え、100℃で30分間撹拌処理し、次いで上澄液を除
いた。その後固形分をn−ヘキサンで繰り返し洗浄して
遷移金属触媒スラリーを得た。一部をサンプリングして
チタン分を分析したところチタン分は1.9wt%であっ
た。
内容積5のオートクレーブに窒素雰囲気下トルエン
40ml、上記遷移金属触媒100mg、ジエチルアルミニウム
クロライド0.128ml、p−トルイル酸メチル0.06mlおよ
びトリエチルアルミニウム0.20mlを入れ、プロピレン1.
5kg、ビニルシラン40gを加え、水素1Nl圧入した後、75
℃で2時間重合した。重合後未反応のプロピレンをパー
ジし、パウダーを取り出し、濾過乾燥して180gのパウダ
ーを得た。135℃のテトラリン溶液で測定した極限粘度
(以下ηと略記する)、示差熱分析装置を用い10℃/min
で昇温或いは降温することで融点及び結晶化温度を最大
ピーク温度として測定したところ、得られたパウダー
は、ηが1.72dl/gであり、融点153℃、結晶化温度118℃
である結晶性のポリプロピレンであった。尚、元素分析
によればビニルシラン単位を1.2wt%含有していた。
得られた共重合体100gに、プロピレンの単独重合体
(上記方法でビニルシランを加えること無く重合して製
造、ηが2.25dl/g、6時間沸騰n−ヘキサンで抽出した
時の抽出残分の割合が97.3%であるもの。)1000g、フ
ェノール系の酸化防止剤を1.0g、トルエン100mlに1mgの
塩化ロジュウムのトリフェニルホスフィン錯体を溶解し
た溶液を加え良く混合したものを20mmの押出機で250℃
で造粒した。こうして得たペレットを沸騰キシレンで12
時間抽出したところ不溶分は60wt%であった。なお造粒
前の混合物をそのまま沸騰キシレンで12時間抽出したと
ころ不溶分は1.5wt%であった。
比較例1 ビニルシランの共重合体を用いることなく実施例1と
同様にした。得られたペレットを沸騰キシレンで12時間
抽出したところ不溶分は0.2wt%であった。
比較例2 塩化ロジュウムのトリフェニルホスフィン錯体を用い
ることなく実施例1と同様にした。得られたペレットを
沸騰キシレンで12時間抽出したところ不溶分は1.5wt%
であった。
実施例2 ロジウム触媒に変え塩化白金酸(IV)を用いた他は実
施例1と同様にしたところ沸騰キシレンで12時間抽出し
た不溶分は72wt%であった。
実施例3 ビニルシランに変えアリルシラン1gを用いて重合して
アリルシラン含量0.04wt%のポリプロピレンの共重合体
を製造した。共重合体のηは2.10dl/gであり、融点158
℃、結晶化温度114℃、沸騰n−ヘプタンで6時間抽出
した時の抽出残分の割合が96.2%であった。このパウダ
ー1000gにフェノール系の酸化防止剤を1.0g、トルエン1
00mlに1mgの塩化ロジュウムのトリフェニルホスフィン
錯体を溶解した溶液30mlを用いた他は実施例1と同様に
したところ、沸騰キシレンで12時間抽出した時の不溶分
は45wt%であった。
〔発明の効果〕
本発明の方法を実施することによりポリオレフィンの
架橋反応を極めて簡便に進行させることが可能であり、
工業的に極めて意義がある。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式H2C=CH−(CH2−SiHpR3-p(式
    中nは0〜12、pは1〜3、Rは炭素数1〜12の炭化水
    素残基。)で表されるアルケニルシランとオレフィンの
    共重合体とヒドロシリル化触媒の混合物を加熱処理する
    ことを特徴とする架橋ポリオレフィンの製造方法。
  2. 【請求項2】一般式H2C=CH−(CH2−SiHpR3-p(式
    中nは0〜12、pは1〜3、Rは炭素数1〜12の炭化水
    素残基。)で表されるアルケニルシランとオレフィンの
    共重合体とポリオレフィンおよびヒドロシリル化触媒の
    混合物を加熱処理することを特徴とする架橋ポリオレフ
    ィンの製造方法。
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