JP3286856B2 - 塩素化ポリオレフィンの製造法 - Google Patents

塩素化ポリオレフィンの製造法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は塩素化ポリオレフィンの
製造法に関するものである。さらに詳しくは、ポリオレ
フィンを1,1,2−トリクロロエタンに溶解又は懸濁
させて塩素化反応を行なうことを特徴とする、低温特性
及び明色性に優れた塩素化ポリオレフィンの製造法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】塩素化ポリオレフィンは、ポリオレフィ
ンを溶媒に溶解又は懸濁させ、塩素化することによって
製造され、分子中には塩素が10〜80重量%含まれ
る。この塩素化ポリオレフィンは、加硫物あるいは未加
硫物で使用され、難燃性、耐候性、耐オゾン性、耐薬品
性、電気特性等に優れた特性を有することから、塩化ビ
ニル等の樹脂改質剤、明色電線、明色スポンジとして利
用される。
【0003】しかしながら、塩素化ポリオレフィンの欠
点のひとつとして、耐寒性に乏しいことがあげられる。
【0004】一方、塩素化反応後の溶液中には、反応時
に副生した塩化水素ガスおよび/または亜硫酸ガスが含
まれる。この塩化水素ガスおよび亜硫酸ガスは腐食性物
質であり、これらの腐食性物質を含む溶液から塩素化ポ
リオレフィンを単離することは製造処方上好ましくな
い。よってこれらの腐食性物質を反応系外に除去した後
に塩素化ポリオレフィンは単離される。従来、反応時に
副生した塩化水素ガスおよび/または亜硫酸ガスを反応
系外に除去するために、用いる溶媒の沸点温度にて窒素
を吹込むことによる方法が行われていた。しかしなが
ら、沸点の高い溶媒(例えば沸点が100℃以上の溶
媒)を用いて塩素化ポリオレフィンを製造する場合に於
いて、溶媒の沸点温度にて副生した塩化水素および/ま
たは亜硫酸ガスを反応系外に除去した場合、得られる塩
素化ポリオレフィンが着色する問題が発生していた。
【0005】以上のような着色問題は塩素化ポリオレフ
ィンの特徴である明色性を著しく損うものであり、その
解決方法が望まれていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、1,1,2
−トリクロロエタンを溶剤に用い、低温特性及び明色性
に優れた、商業的に価値の有する塩素化ポリオレフィン
の製造法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】即ち本発明は、溶剤に溶
解又は懸濁させたポリオレフィンを、ラジカル発生剤を
触媒とし、塩素ガスあるいは塩化スルフリルを用いて塩
素化反応を行なうに際し、溶剤として1,1,2ートリ
クロロエタンを溶剤に用い、反応時に副生した塩化水素
ガスおよび/または亜硫酸ガスを反応系外に除去するに
工程において、工程中の温度を90℃以下に制御するこ
とによる低温特性及び明色性に優れた塩素化ポリオレフ
ィンの製造方法に関する。以下にその詳細について説明
する。
【0008】
【作用】本発明における溶剤は、1,1,2−トリクロ
ロエタンが用いられる。
【0009】塩素化を行なう反応はラジカル発生剤を触
媒として、塩素ガスあるいは塩化スルフリルを、1,
1,2−トリクロロエタンに溶解あるいは懸濁したポリ
オレフィンと反応させる。反応温度は40〜150℃、
好ましくは60〜130℃であり、反応圧力は0〜10
kg/cm2、好ましくは0〜7kg/cm2である。ラ
ジカル発生剤としては、アゾ系化合物あるいは有機過酸
化物等が用いられる。アゾ系化合物としてはα,α´−
アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシクロヘキサン
カルボニトリル、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチ
ルバレロニトリル)等が挙げられ、有機過酸化物として
は過酸化ベンゾイル、過酸化アセチル、過酸化t−ブチ
ル、過安息香酸t−ブチル等が挙げられる。好ましくは
アゾ化合物であり、特に好ましくはα,α´−アゾビス
イソブチロニトリルである。
【0010】原料となるポリオレフィンには、例えば高
密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン
(LDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDP
E)、超低密度ポリエチレン(VLDPE)、エチレン
酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン・プロピレン
共重合体(EPM)等のエチレンホモポリマー、コポリ
マーが挙げられる。
【0011】反応の終了後、反応溶液中に残存する塩化
水素ガスおよび/または亜硫酸ガスは窒素を導入するこ
とによって除かれる。また、減圧下において塩化水素ガ
スおよび/または亜硫酸ガスの除去を行っても何等問題
はない。その際、反応系中の温度が90℃以下であるこ
とが重要である。反応系中の温度が90℃を超える温度
で塩化水素ガスおよび/または亜硫酸ガスの除去を行っ
た場合は、得られる塩素化ポリオレフィンが着色する。
【0012】塩化水素ガスおよび/または亜硫酸ガスの
除去の後、必要に応じて安定剤を添加する。安定剤には
2,2´−ビス(4−グリシジルオキシフェニル)プロ
パンのようなエポキシ化合物が好ましい。
【0013】生成物ポリマーを溶剤と分離する方法に
は、水蒸気蒸留、ドラムドライヤー、ベント付き押出機
が知られており、これらの方法により両者が分離され
る。
【0014】本発明で言う塩素化ポリオレフィンには例
えば先に述べたような原料ポリオレフィンの種類に従い
塩素化ポリエチレン、塩素化エチレン・プロピレン共重
合体、塩素化エチレン・ブテン共重合体、塩素化エチレ
ン・ヘキセン共重合体、塩素化エチレン・酢酸ビニル共
重合体が挙げられる。
【0015】得られた生成物は従来のゴムあるいは樹脂
と同様に配合と混練を行ない、加硫物あるいは未加硫物
で使用される。配合剤としては、マグネシアや水酸化カ
ルシウム等の加硫剤、カーボンブラックやホワイトカー
ボン等の補強剤、炭酸カルシウムやタルク等の充填剤、
可塑剤、加工助剤、老化防止剤あるいは加硫促進剤等の
ゴムあるいは樹脂用配合剤が挙げられる。加硫方法には
蒸気加硫、UHF加硫、熱空気加硫、インジェクショ
ン、モールドあるいはロートキュアー等の一般的手法が
挙げられる。
【0016】最終用途には既存の塩素化ポリオレフィン
と同様、電線被覆材、塩ビ、PE、PP、PSおよびA
BS等の樹脂改質、ゴム磁石、弱電部品、自動車部品、
ゴム部品、防水シート、スポンジ等が挙げられる。
【0017】
【実施例】次に実施例にもとづき本発明をさらに詳しく
説明するが、これらは本発明を助けるための例であって
本発明はこれらの実施例より何等の制限を受けるもので
はない。
【0018】なおこれらの実施例で用いた値は以下の測
定方法に準拠して得られたものである。
【0019】塩素含量:燃焼フラスコ法 未加硫ゴム物性:JIS K 6300 加硫ゴム物性:JIS K 6301 低温特性(低温ねじり試験):JIS K 6301 生成物の色相:目視による。
【0020】促進劣化による生成物の色相の安定:7
0℃ギヤオーブン法、目視による。
【0021】実施例1 30リッターのグラスライニング製オートクレーブに
1,1,2−トリクロロエタンを28kgと、メルトイ
ンデックス3.8g/10分、密度0.963g/cc
の高密度ポリエチレンを1.96kg仕込んだ。
【0022】反応器のジャケットに蒸気を通し、120
℃で2時間保持することによってポリエチレンを均一に
溶解した。またこの間、反応器に15リッター/分の流
速で窒素ガスを導入し、反応器に混入した空気を排除し
た。
【0023】ラジカル開始剤として2.65gのα,α
´−アゾビスイソブチロニトリルを1,1,2−トリク
ロロエタン2.9kgに溶解した。この溶液を連続的に
反応器へと添加しつつ、塩素ガスを別の投入口より反応
器へ6リッター/分の流量で130分導入することから
反応を行なった。反応温度を115℃、反応器の圧力を
3.5kg/cm2に保った。
【0024】反応の終了後、圧力を常圧に戻し反応器の
温度を70℃まで低下させて、70℃に保ちながら窒素
を導入して反応液に残存する塩素ガスと塩化水素ガスを
除いた。
【0025】安定剤として43gの2,2´−ビス(4
−グリシジルオキシフェニル)プロパンを添加した後、
この溶液を155℃に加熱したドラムドライヤーにフィ
ードして、生成物としての塩素化ポリエチレンを溶剤か
ら分離した。
【0026】生成物は純白の色相を有しており、分析の
結果この塩素化ポリエチレンは35.7%の塩素含むこ
とが判った。生ゴムのムーニー粘度(ML1+4,100
℃)は63であった。
【0027】熱による促進試験より生成物の色相の安定
性を試験したが、70℃の10日を経過しても色相に変
化は見られなかった。
【0028】さらに生成物は表1に示す配合により混練
され、スコーチタイムに代表される未加硫物の物性と引
張り強さ等の加硫物性を測定した。
【0029】得られた値はこれをまとめて表2に示す。
【0030】実施例2 原料のポリオレフィンをメルトインデックス1.1g/
分、密度0.965g/ccの高密度ポリエチレンに変
え、塩素ガスを6リッター/分の流量で150分導入し
た以外は実施例1と同一の方法で反応を行ない、続いて
生成物を分離した。
【0031】生成物は純白の色相を有しており、分析の
結果この塩素化ポリエチレンは36.9%の塩素を含む
ことが判った。生ゴムのムーニー粘度(ML1+4,10
0℃)は103であった。
【0032】熱による促進試験より生成物の色相の安定
性を試験したが、70℃の10日を経過しても色相に変
化は見られなかった。
【0033】さらに生成物は表1に示す配合により混練
され、未加硫物の物性と加硫物性を測定した。
【0034】これをまとめて表2に示す。
【0035】実施例3 原料のポリオレフィンをメルトインデックス5.0g/
分、密度0.921g/ccの線状低密度ポリエチレン
(エチレン・ブテン1共重合体)に変え、塩素ガスを6
リッター/分の流量で85分間導入した以外は実施例1
と同一の方法で反応を行ない、続いて生成物を分離し
た。
【0036】生成物は純白の色相を有しており、分析の
結果この塩素化エチレン・ブテン1共重合体は27.4
%の塩素を含むことが判った。生ゴムのムーニー粘度
(ML1+4,100℃)は40であった。
【0037】熱による促進試験より生成物の色相の安定
性を試験したが、70℃の10日を経過しても色相に変
化は見られなかった。
【0038】さらに生成物は表1に示す配合により混練
され、未加硫物の物性と加硫物性を測定した。
【0039】これをまとめて表2に示す。
【0040】比較例1 反応時に副生した塩化水素ガスを反応系外に除去する工
程に際し、工程中の温度を溶媒である1,1,2−トリ
クロロエタンの沸点である113℃にて行った以外は実
施例1と同一の方法で反応を行ない、続いて生成物を分
離した。
【0041】生成物は淡黄色に着色しており、分析の結
果この塩素化ポリエチレンは35.5%の塩素を含むこ
とが判った。生ゴムのムーニー粘度(ML1+4,100
℃)は62であった。
【0042】熱による促進試験より生成物の色相の安定
性を試験したが、70℃の10日を経過しても色相に変
化は見られなかった。
【0043】さらに生成物は表1に示す配合により混練
され、未加硫物の物性と加硫物性を測定した。
【0044】これをまとめて表2に示す。
【0045】明色性に劣ることを示している。
【0046】比較例2 溶剤に四塩化炭素を用い、反応時に副生した塩化水素ガ
スを反応系外に除去する工程に際し、工程中の温度を溶
媒である四塩化炭素の沸点である76.8℃にて行った
以外は実施例1と同一の方法で反応を行ない、続いて生
成物を分離した。
【0047】生成物は純白の色相を有しており、分析の
結果この塩素化ポリエチレンは35.4%の塩素を含む
ことが判った。生ゴムのムーニー粘度(ML1+4,10
0℃)は62であった。
【0048】熱による促進試験より生成物の色相の安定
性を試験したが、70℃の10日を経過しても色相に変
化は見られなかった。
【0049】さらに生成物は表1に示す配合により混練
され、未加硫物の物性と加硫物性を測定した。
【0050】これをまとめて表2に示す。
【0051】低温特性が劣っていることを示している。
【0052】比較例3 溶剤にモノクロロベンゼンを用いた以外は実施例1と同
一の方法で反応を行ない、続いて生成物を分離した。
【0053】生成物は純白の色相を有しており、分析の
結果この塩素化ポリエチレンは35.5%の塩素を含む
ことが判った。生ゴムのムーニー粘度(ML1+4,10
0℃)は61であった。
【0054】熱による促進試験より生成物の色相の安定
性を試験したが、70℃の5日を経過すると褐色に変色
した。
【0055】さらに生成物は表1に示す配合により混練
され、未加硫物の物性と加硫物性を測定した。
【0056】これをまとめて表2に示す。
【0057】明色性に劣ることを示している。
【0058】比較例4 溶剤に四塩化炭素を用い、反応時に副生した塩化水素ガ
スを反応系外に除去する工程に際し、工程中の温度を溶
媒である四塩化炭素の沸点である76.8℃にて行った
以外は実施例3と同一の方法で反応を行ない、続いて生
成物を分離した。
【0059】生成物はは純白の色相を有しており、分析
の結果この塩素化エチレン・ブテン1共重合体は27.
2%の塩素を含むことが判った。生ゴムのムーニー粘度
(ML1+4,100℃)は40であった。
【0060】熱による促進試験より生成物の色相の安定
性を試験したが、70℃の10日を経過しても色相に変
化は見られなかった。
【0061】さらに生成物は表1に示す配合により混練
され、未加硫物の物性と加硫物性を測定した。
【0062】これをまとめて表2に示す。
【0063】低温特性が劣っていることを示している。
【0064】以上の実施例と比較例を参照すれば明らか
なように、本発明で得られる塩素化ポリオレフィンは、
低温特性に優れ、かつ純白の色相を有する商業的価値の
高いものである事が判る。
【0065】
【表1】
【0066】
【表2】
【0067】
【発明の効果】本発明は溶媒に1,1,2−トリクロロ
エタンを用いることによる塩素化ポリオレフィンの製造
法を確立するものであり、かつ本発明により得られる塩
素化ポリオレフィンは低温特性及び明色性に優れたもの
であり、その商業的価値を高めることが可能となる。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】溶剤に溶解又は懸濁させたポリオレフィン
    を、ラジカル発生剤を触媒とし、塩素ガスあるいは塩化
    スルフリルを用いて塩素化反応を行うに際し、溶剤とし
    て1,1,2−トリクロロエタンを用い、反応時に副生
    した塩化水素および/または亜硫酸ガスを反応系外に除
    去する工程において、工程中の温度を90℃以下に制御
    することを特徴とする、低温特性及び明色性に優れた塩
    素化ポリオレフィンの製造法。
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