JP3067281B2 - 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Info
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- JP3067281B2 JP3067281B2 JP3166384A JP16638491A JP3067281B2 JP 3067281 B2 JP3067281 B2 JP 3067281B2 JP 3166384 A JP3166384 A JP 3166384A JP 16638491 A JP16638491 A JP 16638491A JP 3067281 B2 JP3067281 B2 JP 3067281B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加工性および機械的特
性(例えば、引張強さ)にすぐれた塩素化ポリエチレン
の製造方法に関する。
性(例えば、引張強さ)にすぐれた塩素化ポリエチレン
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】塩素化ポリエチレンは、ポリエチレンを
塩素化することにより得られ、残存結晶量および塩素含
量を調整することにより硬い樹脂から柔軟なゴム状のも
のまで製造することができる。非晶性の塩素化ポリエチ
レンは、耐熱性、耐候性、耐燃焼性、耐油性、耐薬品
性、耐オゾン性および耐トラッキング性の良好なゴムと
して種々の用途に使用される。例えば、PVCの耐衝撃
性改質剤、ポリエチレン・ABS樹脂用難燃剤、電線被
覆材、建材用シート・窓枠、ゴム磁石、架橋ゴム成形品
などに使用されている。
塩素化することにより得られ、残存結晶量および塩素含
量を調整することにより硬い樹脂から柔軟なゴム状のも
のまで製造することができる。非晶性の塩素化ポリエチ
レンは、耐熱性、耐候性、耐燃焼性、耐油性、耐薬品
性、耐オゾン性および耐トラッキング性の良好なゴムと
して種々の用途に使用される。例えば、PVCの耐衝撃
性改質剤、ポリエチレン・ABS樹脂用難燃剤、電線被
覆材、建材用シート・窓枠、ゴム磁石、架橋ゴム成形品
などに使用されている。
【0003】上記いずれの用途においても機械的特性の
向上には原料となるポリエチレンの分子量が大きい方が
望ましい。一方、加工性の面からは、逆に分子量が小さ
い方が押出成形時のモーター負荷が小さくかつ、流動特
性も良好である。また、ゴムと充填剤と混練する際の混
練加工性すなわち、ロールへの巻き付き性、充填剤・添
加剤等の混練性が良好となる。すなわち製品の機械的特
性と加工特性は相反しており、一般に、加工性が良いゴ
ムは機械的特性は劣っている。両者の特性をバランスよ
く合わせもつようにする目的で広い分子量分布のポリエ
チレンを原料としたり(特開昭60−31503号公
報)、分子量および密度の異なる塩素化ポリエチレンを
ブレンドする(特開昭57−102936号公報)とい
う試みが行なわれている。
向上には原料となるポリエチレンの分子量が大きい方が
望ましい。一方、加工性の面からは、逆に分子量が小さ
い方が押出成形時のモーター負荷が小さくかつ、流動特
性も良好である。また、ゴムと充填剤と混練する際の混
練加工性すなわち、ロールへの巻き付き性、充填剤・添
加剤等の混練性が良好となる。すなわち製品の機械的特
性と加工特性は相反しており、一般に、加工性が良いゴ
ムは機械的特性は劣っている。両者の特性をバランスよ
く合わせもつようにする目的で広い分子量分布のポリエ
チレンを原料としたり(特開昭60−31503号公
報)、分子量および密度の異なる塩素化ポリエチレンを
ブレンドする(特開昭57−102936号公報)とい
う試みが行なわれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、広い分
子量分布のポリエチレンを原料とする方法は、低分子量
を多くすることにより加工性は良好となるが機械的特性
が低下し、逆に高分子量成分を多くすると機械的特性は
向上するが、加工性は低下してしまうという欠点があ
る。また、低分子量成分による塩素化工程および製品パ
ウダーのブロッキングが問題となる。また、分子量およ
び密度の異なる塩素化ポリエチレンをブレンドする方法
は、ブレンドによる分子レベルでの均一性が劣り、組成
物が不均一となり易く、物性が不安定で再現性に劣ると
いう欠点を有している。
子量分布のポリエチレンを原料とする方法は、低分子量
を多くすることにより加工性は良好となるが機械的特性
が低下し、逆に高分子量成分を多くすると機械的特性は
向上するが、加工性は低下してしまうという欠点があ
る。また、低分子量成分による塩素化工程および製品パ
ウダーのブロッキングが問題となる。また、分子量およ
び密度の異なる塩素化ポリエチレンをブレンドする方法
は、ブレンドによる分子レベルでの均一性が劣り、組成
物が不均一となり易く、物性が不安定で再現性に劣ると
いう欠点を有している。
【0005】以上のことから、本発明は、これらの欠点
(問題点)がなく、すなわち、加工性が良好であり、か
つ機械的特性に優れる塩素化ポリエチレンを得ることを
目的とする。
(問題点)がなく、すなわち、加工性が良好であり、か
つ機械的特性に優れる塩素化ポリエチレンを得ることを
目的とする。
【0006】
【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、2段重合法によって製造される特定のメルト
フローレートを有するポリエチレンを原料とすることに
より、上記目的が達成されることを見い出し、本発明を
完成するに至った。すなわち、本発明はハイロードメル
トフローレートが0.01〜15g/10分である高分
子量成分(a)を第1段で重合し、続いてメルトフロー
レートが30〜500g/10分である低分子量成分
(b)を第2段で重合して得られ、かつ重合割合が重量
比で(a):(b)=40:60〜60:40であるポ
リエチレンを100〜140℃で水性懸濁法により塩素
化することを特徴とするDSC法による結晶融解熱が
0.5 cal/g以下であり、塩素含有量が20〜50重
量%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、本発明を具体的に説明する。
ねた結果、2段重合法によって製造される特定のメルト
フローレートを有するポリエチレンを原料とすることに
より、上記目的が達成されることを見い出し、本発明を
完成するに至った。すなわち、本発明はハイロードメル
トフローレートが0.01〜15g/10分である高分
子量成分(a)を第1段で重合し、続いてメルトフロー
レートが30〜500g/10分である低分子量成分
(b)を第2段で重合して得られ、かつ重合割合が重量
比で(a):(b)=40:60〜60:40であるポ
リエチレンを100〜140℃で水性懸濁法により塩素
化することを特徴とするDSC法による結晶融解熱が
0.5 cal/g以下であり、塩素含有量が20〜50重
量%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、本発明を具体的に説明する。
【0007】本発明において使用される原料ポリエチレ
ンは、中低圧法2段重合法により製造される。重合時の
条件は、一般に圧力0.5〜100kg/cm2 、温度50
℃〜100℃、重合時間20分〜10時間であり、触媒
としては、遷移金属を含む高活性のチーグラー型触媒が
使用され、マグネシウム化合物を処理して得られる担体
担持型触媒が好ましい。上記触媒系を用いて、炭化水素
溶媒中でエチレンを重合する。炭化水素溶媒としては、
プロパン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、イ
ソペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素
およびシクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂
環族炭化水素が挙げられるが、重合後の後処理から易揮
発性の炭化水素溶媒例えばプロパン、n−ブタン、イソ
ブタン、イソペンタン、n−ペンタンなどが好ましい。
ンは、中低圧法2段重合法により製造される。重合時の
条件は、一般に圧力0.5〜100kg/cm2 、温度50
℃〜100℃、重合時間20分〜10時間であり、触媒
としては、遷移金属を含む高活性のチーグラー型触媒が
使用され、マグネシウム化合物を処理して得られる担体
担持型触媒が好ましい。上記触媒系を用いて、炭化水素
溶媒中でエチレンを重合する。炭化水素溶媒としては、
プロパン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、イ
ソペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素
およびシクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂
環族炭化水素が挙げられるが、重合後の後処理から易揮
発性の炭化水素溶媒例えばプロパン、n−ブタン、イソ
ブタン、イソペンタン、n−ペンタンなどが好ましい。
【0008】エチレンを重合させる際にα−オレフィン
を共重合させてもよい。α−オレフィンとしては炭素数
3以上の鎖状または分岐のα−オレフィンから選ばれ
る。たとえばプロパン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘ
キセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1、ノネン−
1、デセン−1、ドデセン−1、4−メチルペンテン−
1及びそれらの混合物が用いられる。上記α−オレフィ
ンの共重合割合は多くとも20重量%である。
を共重合させてもよい。α−オレフィンとしては炭素数
3以上の鎖状または分岐のα−オレフィンから選ばれ
る。たとえばプロパン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘ
キセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1、ノネン−
1、デセン−1、ドデセン−1、4−メチルペンテン−
1及びそれらの混合物が用いられる。上記α−オレフィ
ンの共重合割合は多くとも20重量%である。
【0009】重合反応は2段階以上に分けて単一もしく
は複数の反応器にて実施し、複数の反応器を用いて行な
う場合は第1段の反応器で、重合して得られた反応混合
物を続いて、第2段の反応器に連続して供給する。この
際第1段で高分子量成分を重合し、第2段で低分子量成
分を重合する。第1段目を低分子量成分にすると、塩素
化の際ポリマー粉末の互着によるブロッキングを生じ好
ましくない。2段以上の多段で重合してもよいが、第1
段重合は、高分子量成分にする必要がある。
は複数の反応器にて実施し、複数の反応器を用いて行な
う場合は第1段の反応器で、重合して得られた反応混合
物を続いて、第2段の反応器に連続して供給する。この
際第1段で高分子量成分を重合し、第2段で低分子量成
分を重合する。第1段目を低分子量成分にすると、塩素
化の際ポリマー粉末の互着によるブロッキングを生じ好
ましくない。2段以上の多段で重合してもよいが、第1
段重合は、高分子量成分にする必要がある。
【0010】第1段目の高分子量成分としては、ハイロ
ードメルトフローレート(温度190℃,荷重21.6
kg)(以下、HLMFRという)が0.01〜15g/
10分である。HLMFRが0.01g/10分未満で
は、得られる塩素化ポリエチレンの流動性が悪く、加工
性に劣る。また、HLMFRが15g/10分を超える
と塩素化反応時に粒子間の互着が起こりやすく、得られ
る塩素化ポリエチレンの強度も低下する。
ードメルトフローレート(温度190℃,荷重21.6
kg)(以下、HLMFRという)が0.01〜15g/
10分である。HLMFRが0.01g/10分未満で
は、得られる塩素化ポリエチレンの流動性が悪く、加工
性に劣る。また、HLMFRが15g/10分を超える
と塩素化反応時に粒子間の互着が起こりやすく、得られ
る塩素化ポリエチレンの強度も低下する。
【0011】また2段目の低分子量成分としては、メル
トフローレート(温度190℃,荷重2.16kg)(以
下、MFRという)が30〜500g/10分である。
MFRが30g/10分未満では、得られる塩素化ポリ
エチレンが流動性が悪く、加工性に劣る。また、MFR
が500g/10分を超えると塩素化反応時に粒子間の
互着が起こりやすく、得られる塩素化ポリエチレンの強
度も低く、ブロッキングも生じやすい。
トフローレート(温度190℃,荷重2.16kg)(以
下、MFRという)が30〜500g/10分である。
MFRが30g/10分未満では、得られる塩素化ポリ
エチレンが流動性が悪く、加工性に劣る。また、MFR
が500g/10分を超えると塩素化反応時に粒子間の
互着が起こりやすく、得られる塩素化ポリエチレンの強
度も低く、ブロッキングも生じやすい。
【0012】さらに、1段目と2段目の重合割合は重量
比で40:60〜60:40である。1段目の重合割合
が重量比で40未満では機械的強度が低下する。また6
0を超えると加工性が低下して好ましくない。得られる
ポリエチレンとしては、一般にハイロードメルトフロー
レートが0.1〜20g/10分の範囲である。
比で40:60〜60:40である。1段目の重合割合
が重量比で40未満では機械的強度が低下する。また6
0を超えると加工性が低下して好ましくない。得られる
ポリエチレンとしては、一般にハイロードメルトフロー
レートが0.1〜20g/10分の範囲である。
【0013】前記ポリエチレンを使用し、水性懸濁法に
より塩素をポリエチレン粉末の懸濁液に吹き込み塩素化
することができる。塩素化反応の温度は100〜140
℃であり、好ましくは100〜130℃である。反応温
度が100℃未満では柔軟なゴム状の塩素化ポリエチレ
ンが得られない。また140℃を超えると塩素化ポリエ
チレン粉末の互着が起こり安定的に塩素化することがで
きない。
より塩素をポリエチレン粉末の懸濁液に吹き込み塩素化
することができる。塩素化反応の温度は100〜140
℃であり、好ましくは100〜130℃である。反応温
度が100℃未満では柔軟なゴム状の塩素化ポリエチレ
ンが得られない。また140℃を超えると塩素化ポリエ
チレン粉末の互着が起こり安定的に塩素化することがで
きない。
【0014】また、塩素含有量は、20〜50重量%で
あり、好ましくは25〜45重量%、さらに好ましくは
30〜40重量%である。塩素含有量が20%未満で
は、ポリエチレンの結晶が残りゴム状物が得られない。
また、50%を超えると硬くなりゴム状物が得られな
い。
あり、好ましくは25〜45重量%、さらに好ましくは
30〜40重量%である。塩素含有量が20%未満で
は、ポリエチレンの結晶が残りゴム状物が得られない。
また、50%を超えると硬くなりゴム状物が得られな
い。
【0015】さらに、DSC(示差熱量計)法による結
晶融解熱は0.5 cal/g以下である。結晶融解熱が
0.5 cal/gを超えるとゴム状物とならず、架橋ゴム
とした時の弾性に劣り、また樹脂にブレンドした場合の
耐衝撃性の改良効果にも劣る。
晶融解熱は0.5 cal/g以下である。結晶融解熱が
0.5 cal/gを超えるとゴム状物とならず、架橋ゴム
とした時の弾性に劣り、また樹脂にブレンドした場合の
耐衝撃性の改良効果にも劣る。
【0016】
【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。なお、物性試験の方法は、次のとおりである。M
FRはJIS K7210に準拠し、温度190℃,荷
重2.16kgで、またHLMFRは温度190℃,荷重
21.6kgで測定した。結晶融解熱はDSC(示差熱量
計)を用い昇温速度10℃/min で行ない塩素化ポリエ
チレンパウダーを試料とした。ムーニー粘度はJIS
K6300に準拠し、大ローターを用い121℃で測定
した。100%モジュラス、引張強さおよび伸びはJI
S K6301に準拠した。ブロッキング性は、塩素化
ポリエチレン50gを袋(7cm×7cm)に入れ、この袋
2袋を横に並べ、荷重10kgをかけ40℃で3日間放置
後、10メッシュのフルイにかけフルイ上に残る重量割
合(%)を3段階で示す。 ランク 重量割合(%) ○ 40未満 △ 40以上60未満 × 60以上 ロール加工性は、ロール間隙0.5mmに設定したロール
に温度50℃の塩素化ポリエチレン粉末500gを供給
したとき、ロールに巻きつくまでに供給を繰返した回数
を3段階で示す。
する。なお、物性試験の方法は、次のとおりである。M
FRはJIS K7210に準拠し、温度190℃,荷
重2.16kgで、またHLMFRは温度190℃,荷重
21.6kgで測定した。結晶融解熱はDSC(示差熱量
計)を用い昇温速度10℃/min で行ない塩素化ポリエ
チレンパウダーを試料とした。ムーニー粘度はJIS
K6300に準拠し、大ローターを用い121℃で測定
した。100%モジュラス、引張強さおよび伸びはJI
S K6301に準拠した。ブロッキング性は、塩素化
ポリエチレン50gを袋(7cm×7cm)に入れ、この袋
2袋を横に並べ、荷重10kgをかけ40℃で3日間放置
後、10メッシュのフルイにかけフルイ上に残る重量割
合(%)を3段階で示す。 ランク 重量割合(%) ○ 40未満 △ 40以上60未満 × 60以上 ロール加工性は、ロール間隙0.5mmに設定したロール
に温度50℃の塩素化ポリエチレン粉末500gを供給
したとき、ロールに巻きつくまでに供給を繰返した回数
を3段階で示す。
【0017】ランク ロール供給回数(回) ○ 10以下 △ 11〜14 × 15以上
【0018】実施例1 内容積200lの第1段重合器に、高活性のチーグラー
型触媒を5.09g/h、共触媒としてトリイソブチル
アルミニウムを175mmol/hおよび脱水精製したイソ
ブタンを117l/hの速度で連続的に供給し、重合器
内容物を所要速度で排出しながら80℃においてエチレ
ンを21.0kg/hの速度で供給し、液相中の水素濃度
0.35×10-3wt%、エチレン濃度1.0wt%、水素
の対エチレン濃度比0.35×10-3(w/w)を一定に保
ち全圧41kg/cm2 、平均滞留時間0.80hの条件下
で液充満の状態で連続的に第1段重合を行った。第1段
で重合した重合体を含むイソブタンのスラリー(重合体
濃度23重量%,重合体のHLMFR0.2,密度0.
96g/cm2 )をそのまま内容積400lの第2段重合
器に全量導入し、触媒を追加することなく、イソブタン
55l/hと水素を供給し、重合器内容物を所要速度で
排出しながら、90℃において、エチレンを23.7kg
/hの速度で供給し、エチレン濃度を1.20重量%水
素の対エチレン濃度比を30×10-3(w/w)に保ち、全
圧を41.0kg/cm2 、滞留時間を1.05hの条件下
に第2段重合を行った。第2段重合器からの排出物はエ
チレン重合体混合物31重量%を含み該重合体のHLM
FIは10g/10分、密度は0.96g/cm3 であっ
た。第1段と第2段の重合体の重量割合は50:50に
相当し、第2段重合器のみで生成しているエチレン重合
体のMFRは300g/10分に相当した。
型触媒を5.09g/h、共触媒としてトリイソブチル
アルミニウムを175mmol/hおよび脱水精製したイソ
ブタンを117l/hの速度で連続的に供給し、重合器
内容物を所要速度で排出しながら80℃においてエチレ
ンを21.0kg/hの速度で供給し、液相中の水素濃度
0.35×10-3wt%、エチレン濃度1.0wt%、水素
の対エチレン濃度比0.35×10-3(w/w)を一定に保
ち全圧41kg/cm2 、平均滞留時間0.80hの条件下
で液充満の状態で連続的に第1段重合を行った。第1段
で重合した重合体を含むイソブタンのスラリー(重合体
濃度23重量%,重合体のHLMFR0.2,密度0.
96g/cm2 )をそのまま内容積400lの第2段重合
器に全量導入し、触媒を追加することなく、イソブタン
55l/hと水素を供給し、重合器内容物を所要速度で
排出しながら、90℃において、エチレンを23.7kg
/hの速度で供給し、エチレン濃度を1.20重量%水
素の対エチレン濃度比を30×10-3(w/w)に保ち、全
圧を41.0kg/cm2 、滞留時間を1.05hの条件下
に第2段重合を行った。第2段重合器からの排出物はエ
チレン重合体混合物31重量%を含み該重合体のHLM
FIは10g/10分、密度は0.96g/cm3 であっ
た。第1段と第2段の重合体の重量割合は50:50に
相当し、第2段重合器のみで生成しているエチレン重合
体のMFRは300g/10分に相当した。
【0019】上記のポリエチレン粉末5kgをイオン交換
水50lに懸濁し、分散剤をイオン交換水に対し1重量
%添加して昇温し温度120℃において塩素含量40重
量%になるまで塩素化した。得られた塩素化ポリエチレ
ン粉末の特性を表1に示す。また、塩素化ポリエチレン
100重量部に対し、酸化マグネシウム10重量部、有
機過酸化物(パーヘキサ2.5B)3重量部およびトリ
アリルイソシアヌレート3重量部をオープンロールを使
って充分混練した。次いで通常の方法で165℃×20
分加熱して架橋し、架橋物を得た。得られた架橋物の特
性を表2に示す。
水50lに懸濁し、分散剤をイオン交換水に対し1重量
%添加して昇温し温度120℃において塩素含量40重
量%になるまで塩素化した。得られた塩素化ポリエチレ
ン粉末の特性を表1に示す。また、塩素化ポリエチレン
100重量部に対し、酸化マグネシウム10重量部、有
機過酸化物(パーヘキサ2.5B)3重量部およびトリ
アリルイソシアヌレート3重量部をオープンロールを使
って充分混練した。次いで通常の方法で165℃×20
分加熱して架橋し、架橋物を得た。得られた架橋物の特
性を表2に示す。
【0020】実施例2〜6、比較例1〜5 表1に第1段目と第2段目の、HLMFRおよびMFR
が示されているポリエチレンを重合した。得られたそれ
ぞれのポリエチレン粉末を実施例1と同様にして塩素化
し、得られた塩素化ポリエチレンおよび架橋物の特性を
表2に示す。
が示されているポリエチレンを重合した。得られたそれ
ぞれのポリエチレン粉末を実施例1と同様にして塩素化
し、得られた塩素化ポリエチレンおよび架橋物の特性を
表2に示す。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】表1に示すように本発明の塩素化ポリエチ
レンは、加工性が良好であり、引張強度に優れ、かつ粉
末同志の互着(ブロッキング)がないという特性を有す
ることは明白である。
レンは、加工性が良好であり、引張強度に優れ、かつ粉
末同志の互着(ブロッキング)がないという特性を有す
ることは明白である。
【0024】
【発明の効果】本発明の塩素化ポリエチレンは下記のご
とき特徴を有している。 (1)柔軟なゴムである。 (2)加工性が良好である。 (3)機械的特性が良好である。 (4)塩素化ポリエチレン粉末相互の粘着性(ブロッキ
ング)がなく、取り扱い易い。
とき特徴を有している。 (1)柔軟なゴムである。 (2)加工性が良好である。 (3)機械的特性が良好である。 (4)塩素化ポリエチレン粉末相互の粘着性(ブロッキ
ング)がなく、取り扱い易い。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−98510(JP,A) 特開 昭60−31503(JP,A) 特開 昭56−34713(JP,A) 特公 昭43−14713(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 8/20
Claims (1)
- 【請求項1】 ハイロードメルトフローレートが0.0
1〜15g/10分である高分子量成分(a)を第1段
で重合し、続いてメルトフローレートが30〜500g
/10分である低分子量成分(b)を第2段で重合して
得られ、かつ重合割合が重量比で(a):(b)=4
0:60〜60:40であるポリエチレンを100〜1
40℃で水性懸濁法により塩素化することを特徴とする
DSC法による結晶融解熱が0.5 cal/g以下であ
り、塩素含有量が20〜50重量%である塩素化ポリエ
チレンの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3166384A JP3067281B2 (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | 塩素化ポリエチレンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3166384A JP3067281B2 (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | 塩素化ポリエチレンの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04363307A JPH04363307A (ja) | 1992-12-16 |
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