JP3142980B2 - 架橋ポリオレフィン成形物の製造方法 - Google Patents

架橋ポリオレフィン成形物の製造方法

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JP3142980B2 JP7422693A JP7422693A JP3142980B2 JP 3142980 B2 JP3142980 B2 JP 3142980B2 JP 7422693 A JP7422693 A JP 7422693A JP 7422693 A JP7422693 A JP 7422693A JP 3142980 B2 JP3142980 B2 JP 3142980B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は架橋ポリオレフィン成形
物の製造方法に関し、詳しくは特定の共重合体と特定の
化合物を混合、加熱溶融して成形してなる架橋ポリオレ
フィン成形物を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】機械物性の改良、耐溶剤性の改良、耐熱
性の改良などの目的でポリオレフィンを架橋することは
広く行われている。架橋する方法としても既に種々の方
法が提案されており、2官能の単量体とラジカル発生剤
を混合して加熱溶融する方法、アルコキシシラン等の加
水分解性の基を有する単量体を共重合し成形ののち沸騰
水などで加水分解して架橋する方法(特開昭58-11724
4)、放射線を照射して架橋する方法などがよく知られて
いる。また本発明者らによって提案されたアルケニルシ
ランの共重合体を触媒で処理する方法などもある(特開
平3-106951)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のラジカル発生剤
や触媒を用いて架橋する方法は優れた方法であるが、通
常ラジカル発生剤や触媒は過剰に用いられるため副反応
が起こり、高分子主鎖を切断したり、酸化反応を引き起
こして色相を悪化させたりして機械物性が低下してしま
う。また触媒等は高価であり、できればこれらのラジカ
ル発生剤や触媒を用いないで、安価に効率良く架橋する
方法の開発が望まれている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題を
解決して簡便に架橋する方法について鋭意検討し本発明
を完成した。即ち本発明は、アルケニルシランとオレフ
ィンの共重合体を酸無水物と共に加熱溶融して成形する
ことを特徴とする架橋ポリオレフィン成形物の製造方法
である。
【0005】本発明において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、例えば下記一般式(化1)で表される化合物
(式中nは0〜12、pは1〜3、Rは炭素数1 〜12の炭
化水素残基。)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一部の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。
【0006】
【化1】H2C=CH-(CH2)n -SiHp R3-p
【0007】またオレフィンとしては下記一般式(化
2)で示される化合物(式中Rは炭素数1 〜12の炭化水
素残基。) 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。
【0008】
【化2】H2C=CH-R
【0009】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、不活性溶媒を使用する溶媒法の他に
塊状重合法、気相重合法で製造することができる。また
製造するに用いる触媒としては遷移金属化合物と有機金
属化合物からなる触媒を用いるのが一般的であり、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。
【0010】具体的には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 Ca
talysts and Polymerization by John Boor Jr(Academi
c Press),Journal of Macromorecular Science Reviews
in MacromolecularChemistry and Physics,C24(3) 355
-385(1984)、同C25(1) 578-597(1985)) 。
【0011】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。
【0012】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。
【0013】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、上記有機アルミニウムと水または
無機塩類等の結晶水とを反応することで得られるオリゴ
マー〜ポリマーであるアルミノキサンも利用できる。
【0014】ここでアルケニルシランとオレフィンの重
合割合としては架橋度を高くするという意味から、通常
アルケニルシランが 0.1〜30モル%程度、好ましくは
0.5〜10モル%である。また他のオレフィンの重合体と
混合して用いる場合には1〜20モル%である。
【0015】共重合体の分子量としては特に制限はない
が、成形物の物性を向上させる意味からは分子量はでき
るだけ高い方が、少ないアルケニルシラン含量でも架橋
度を高めることができる。また成形性という点では分子
量があまり高いと成形性が悪くなることから、好ましく
は135 ℃のテトラリン溶液で測定した極限粘度数(以
下、ηと記す。)が0.5 〜10dl/g程度、好ましくは
1.0〜 5.0dl/g程度である。
【0016】ポリオレフィン(例えば、下記のような混
合して用いるポリオレフィンが使用できる。)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
ニルシランをパーオキサイドなどのラジカル開始剤の存
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。
【0017】本発明においては必要に応じ上記共重合体
とポリオレフィンを混合して用いることができ、用いる
ポリオレフィンとしては上記一般式(化2)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−オレフィンあるいは、ス
チレンまたはその誘導体の単独重合体、相互のランダム
共重合体、或いは、始めにオレフィン単独、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。
【0018】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アル
ケニルシランとオレフィンの共重合体の製造法と同様に
行うことでも製造可能である。
【0019】本発明において用いる酸無水物としては、
無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水コハク酸、無水
フタル酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸二無水物などが例示できる。
【0020】この酸無水物のアルケニルシランとオレフ
ィンの共重合体に対する使用割合としては、通常アルケ
ニルシランとオレフィンの共重合体 100重量部に対し0.
1 〜10重量部、好ましくは 0.5〜5重量部である。酸無
水物の量が0.1 重量部より少ないと、加熱溶融後のゲル
分率(沸騰キシレン不溶分の割合)が低く、機械物性の
向上効果が小さい。また10重量部より多いとゲル化が進
行し過ぎて成形性が悪くなるだけでなく、未反応の酸無
水物が残存して好ましくない。
【0021】このゲル分率は、共重合体中のアルケニル
シランの含有率および酸無水物の添加量により大幅に変
化するが、通常、加熱溶融後のゲル分率は5〜90%程度
であり、好ましくは10〜80%である。
【0022】本発明においては必要に応じ、無機フィラ
ーを混合して用いることができ、そのような無機フィラ
ーとしては、ポリオレフィンの物性改良に用いられるフ
ィラーであればどのようなものでも利用できるが通常金
属の塩、酸化物、窒化物、炭化物などで針状のもの、鱗
片状のもの、繊維状のものなど補強効果の大きい形状を
したものが好ましく利用される。具体的には、タルク、
カオリン、マイカ、炭酸カルシウム、珪酸カルシウム、
硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、チタン酸バリウム
などが利用できる。使用量としては、全混合物中のフィ
ラーの含量が1〜60wt%となるようにするのが物性の点
で好ましい。
【0023】本発明において、上述の方法等で得られた
アルケニルシランとオレフィンの共重合体を酸無水物と
加熱溶融することで成形物として得られるが、これらア
ルケニルシランとオレフィンの共重合体を酸無水物とと
もに加熱溶融する前に予め予備混合しておくことも好ま
しい方法である。この予備混合する方法としては、通常
のドライブレンドに採用される方法で混合することがで
き、ヘンシェルミキサーなどで混合するのが一般的であ
る。ここで混合物中のアルケニルシラン濃度としては0.
01〜20モル%、好ましくは 0.1〜10モル%になるように
混合すると架橋濃度の高い架橋ポリオレフィンが得られ
る。
【0024】本発明においては、ついで上記予備混合物
は加熱溶融して成形される。ここで成形方法についても
特に制限はなく、射出成形機、押出成形機で成形するこ
とが可能であるが、加熱溶融することで架橋反応が進行
するため、成形機内での滞留時間が短く、また成形圧力
も大きい射出成形法が簡便に用いられる。成形温度とし
ては 150〜 350℃、通常 180〜 280℃である。
【0025】
【実施例】以下に実施例を示しさらに本発明を説明す
る。
【0026】実施例1 直径12mmの鋼球9kgの入った内容積4リットルの粉砕用
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45
mlを入れ、40時間粉砕した。こうして得た共粉砕物 300
gを5リットルのフラスコに入れ、四塩化チタン 1.5リ
ットルおよびトルエン 1.5リットルを加え、 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リットルおよびトルエン1.5 リットルを加え、
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 1.9wt%であった。
【0027】内容積5リットルのオートクレーブを用い
窒素雰囲気下にトルエン40ml、上記遷移金属触媒 100m
g、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0.20
mlを入れ、プロピレン 1.5kg、ビニルシラン80gを加
え、水素0.5Nリットル圧入した後、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、ポリマーを
取り出し、濾過乾燥して 180gのパウダーを得た。
【0028】この得られたパウダーを示差熱分析装置を
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、融点
156℃、結晶化温度 120℃である結晶性のプロピレン共
重合体であった。またηは2.35dl/gであり、沸騰n
−ヘプタンで6時間抽出した時の抽出残分の割合は97.0
%であった。尚、元素分析によればビニルシラン単位を
1.6mol%含有していた。
【0029】得られた共重合体 100重量部に対して安定
剤として、2,6-ジ-tere-ブチル-4-メチルフェノール 0.
1重量部、ステアリン酸カルシウム 0.1重量部、テトラ
キス〔2-(3,5-ジ-tere-ブチル-4- ヒドロキシフェニ
ル)エチルカルボニルオキシメチル〕メタン0.05重量部
を混合し、池貝鉄工(株)製の30mmφの押出機で 220℃
で造粒した。
【0030】この造粒した共重合体 100重量部に対して
無水マレイン酸1重量部を混合した後、小松製作所
(株)製FKS55-1 射出成形機で加熱溶融し厚さ2mmと1
mmの成形物を得た。この成形物を沸騰キシレンで12時間
抽出した抽出残分の割合は54%であった。
【0031】また成形物について以下の物性を測定し
た。 ・曲げ剛性率:kg/cm2 ASTM D747(23℃) ・引張降伏強さ:kg/cm2 ASTM D638(23℃) ・アイゾット( ノッチ付) 衝撃強度: kg・cm/cm ASTM D256(20℃、−10℃) 測定の結果、曲げ剛性率は21800kg/cm2 、引張降伏強さ
は400kg/cm2 、アイゾット衝撃強度はそれぞれ9.0 、3.
2 kg・cm/cm であった。
【0032】比較例1 無水マレイン酸を用いなかった他は実施例1と同様にし
たところ、沸騰キシレンで12時間抽出した抽出残分の割
合は 0.6%にすぎなかった。また成形物の物性は曲げ剛
性率が15700kg/cm2 、引張降伏強さは390kg/cm2 、アイ
ゾット衝撃強度はそれぞれ7.1 、3.1 kg・cm/cm であっ
た。
【0033】実施例2 ビニルシランに変えアリルシラン80gを用いた他は実施
例1と同様に重合してアリルシラン含量1.5mol%のプロ
ピレンの共重合体を製造した。共重合体のηは2.25dl
/gであり、融点 158℃、結晶化温度 115℃、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96.8%で
あった。このパウダーを用いた他は実施例1と同様にし
て成形物を作った。成形物の物性は以下の通りであっ
た。曲げ剛性率は20100kg/cm2 、引張降伏強さは395kg/
cm2 、アイゾット衝撃強度はそれぞれ9.4 、3.2 kg・cm
/cm であった。また沸騰キシレンで12時間抽出した抽出
残分の割合は45%であった。
【0034】
【発明の効果】本発明の方法を実施することにより簡単
に剛性と耐衝撃性を兼ね備えた耐熱性の架橋ポリオレフ
ィン成形物を得ることができ工業的に極めて価値があ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 3/00 - 3/28 C08J 5/00 - 5/24 C08L 1/00 - 101/16

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルケニルシランとオレフィンの共重合体
    を酸無水物と共に加熱溶融して成形することを特徴とす
    る架橋ポリオレフィン成形物の製造方法。
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