JP3176140B2 - 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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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
の製造方法に関する。詳しくは特定の共重合体と触媒
の混合物を成形した成形物を特定の条件で加熱処理する
ことからなる架橋ポリオレフィン成形物の製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】ポリオレフィンの機械物性の改良、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
3-106951) 。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】触媒で処理する方法は
優れた方法であるが、触媒の溶液に含浸する方法は、架
橋に時間がかかるという問題があり、加熱溶融混合する
方法は、操作性および再現性に問題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題を
解決して操作性、再現性に優れた架橋ポリオレフィン
形物の製造方法について鋭意検討し本発明を完成した。
【0005】即ち本発明は、アルケニルシランとオレフ
ィンの共重合体とロジウムの塩及び下記一般式(化5)
【化5】 (式中R 1 、R 2 は、同じか異なる炭素数1〜12の炭
化水素残基、nは0〜3の整数、Mはチタン、ジルコニ
ウム、ハフニウムから選ばれた金属。)で表される周期
律表IVB族金属のアルコキシ化合物から選ばれた触媒の
混合物を成形した成形物をアルコールの存在下に加熱処
理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。
【0006】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、
【0007】
【化1】H2C=CH-(CH2)n -SiHP R3-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。)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。
【0008】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、
【0009】
【化2】H2C=CH-R (式中Rは水素または炭素数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。
【0010】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、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。
【0011】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)) 。
【0012】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。
【0013】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。
【0014】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。
【0015】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。
【0016】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が0.5 〜
10程度、特に好ましくは 1.0〜5.0 程度である。
【0017】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。
【0018】本発明においては必要に応じ以下のポリオ
レフィンを混合して用いることもできる。必要に応じ上
記共重合体と混合して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。
【0019】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。
【0020】本発明において用いられる触媒は、塩化ロ
ジウムのトリフェニルフォスフィン錯体などのロジウム
の塩、あるいはチタン酸エステルなどの以下の一般式
(化3)で示す周期律表IVB 族金属のアルコキシ化合物
である
【0021】
【化3】R1 n M(O-R2)4-n (式中R1 、R2 は、同じか異なる炭素数1 〜12の炭化
水素残基、nは0〜3の整数、Mはチタン、ジルコニウ
ム、ハフニウムから選ばれた金属。) 。
【0022】上記アルケニルシランとオレフィンの共重
合体、触媒、さらに必要に応じ混合されるポリオレフィ
ンの混合方法としては特に制限はなく通常の方法でパウ
ダー状態で混合されそのまま利用されたり、さらに溶融
混練し造粒される。好ましくは、触媒と、アルケニルシ
ランとオレフィンの共重合体の混合は、成形と同時に行
うことであり、通常触媒のマスターペレットを成形に際
して混合することが行われる。即ち、触媒は、アルケニ
ルシランを含有しないポリオレフィンと混合して利用さ
れる。特にポリオレフィンと触媒を混合したペレットと
アルケニルシランとオレフィンの共重合体と必要に応じ
ポリオレフィンを混合したペレットを混合して加熱溶融
成形すると効果的である。
【0023】成形方法としては、射出成形、押出成形、
プレス成形などが例示される。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点濃度の高
い架橋ポリオレフィンが得られる。
【0024】本発明において、アルコールの存在下での
加熱は、アルケニルシランとオレフィンの共重合体と触
媒を混合したもの目的の形状に成形した成形物に対し
て行われる。触媒を含有する成形物を加熱するだけでも
架橋を進行させることは可能であるが、本発明において
はアルコールの存在下に加熱することで、アルコールの
存在しない状態で加熱する場合に比較して格段に早くし
かも再現性よく架橋成形物とすることが可能となる。
【0025】アルコールとしては、炭素数1〜20の脂肪
族、脂環族、芳香族のアルコールが例示でき、特に炭素
数1 〜6の比較的低沸点のアルコールを用いると、加熱
処理後のアルコールの除去が簡便である。
【0026】加熱温度としては100 〜200 ℃、特に120
〜180 ℃で数分〜数十時間加熱することであり、この場
合、沸点の低いアルコールを用いる場合には加圧下に加
熱するとより効果的である。
【0027】
【実施例】以下に実施例を示しさらに本発明を説明す
る。
【0028】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
分析したところチタン分は 1.9wt%であった。
【0029】内容積5リットル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、パウダーを取り出
し、濾過乾燥して 480gのパウダーを得た。
【0030】得られたパウダーは、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。)が2.35
であり、また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。尚、元素
分析によればビニルシラン単位を 1.3wt%含有してい
た。
【0031】得られた共重合体100gとビニルシランを用
いること無く同様の方法で合成したポリプロピレン(極
限粘度2.04、沸騰n−ヘプタン不溶分97.8%)100gを押
出機で造粒してペレットとし、同様にビニルシランを含
有しないポリプロピレンに n−ブチルチタネートが2wt
%となるように混合してペレットとした。この二種のペ
レットを n−ブチルチタネートが0.2wt %となる様に混
合して小松製作所(株)製の射出成形機(FKS55)
を用いて加熱溶融混合して成形物を製造した。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36
%であった。成形物を内容積が3リットルのオートクレ
ーブにメタノール10ミリリットルと共に入れ180 ℃で10
分間加熱処理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95%であり、抽出後の成形物の重量増
加は42%の成形物が得られた。
【0032】比較例1 メタノールを存在させることなく加熱した他は実施例1
と同様に成形して架橋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52%であった。
【0033】実施例2 ビニルシランに変えアリルシラン1g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0.25wt%のプロ
ピレンの共重合体を製造した。共重合体のηは1.85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 200g を用いポリプロピレンを用いること
なくペレット化して一方の成分とし、アルコールとして
n-ブタノールを用いた他は実施例1と同様にして成形物
を作り架橋の程度を測定したところ、加熱処理後の成形
物は、200 ℃でも全く変形せず、沸騰キシレンで12時間
抽出した抽出残分の割合は97%であり抽出後の成形物の
重量増加は72%であった。
【0034】比較例1 n-ブタノールを存在させることなく加熱した他は実施例
2と同様に成形して架橋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68%であった。
【0035】
【発明の効果】本発明の方法によって、架橋ポリオレフ
ィン成形物を容易に製造することができ工業的に極めて
価値がある。

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
    ロジウムの塩及び下記一般式(化4) 【化4】 (式中R 1 、R 2 は、同じか異なる炭素数1〜12の炭
    化水素残基、nは0〜3の整数、Mはチタン、ジルコニ
    ウム、ハフニウムから選ばれた金属。)で表される周期
    律表IVB族金属のアルコキシ化合物から選ばれた触媒の
    混合物を成形した成形物をアルコールの存在下に加熱処
    理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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