JP3320561B2 - 架橋ポリオレフィンの製造方法 - Google Patents

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の製
造方法に関する。詳しくは特定の共重合体と特定の触媒
と接触処理して架橋ポリオレフィン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( 特願
平1-241911) 。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】アルケニルシランの共
重合体を触媒と接触する方法は効率が良く優れた方法で
あるが触媒が高価であるという問題があり、安価な触媒
が開発されることが望まれている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題を
解決して安価な触媒で架橋する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
ィンの共重合体を触媒と接触して架橋ポリオレフィンを
製造する方法において、触媒として２，３−ジメチル−
２，３−ジフェニルブタンまたはその核置換体を用いる
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。

【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 -SiH_p R_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。）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。

【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、通常アルケニルシランが 0.001〜30モ
ル％程度、好ましくは0.005 〜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0.01〜
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0.2 〜
10程度、特に好ましくは 0.5〜5.0 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。

【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。

【００２０】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。

【００２１】上記アルケニルシランとオレフィンの共重
合体、必要に応じ混合されるフィラー、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。こうして得られた混合物を触媒と加熱
接触して、架橋体とすることができる。ここで混合物中
のアルケニルシラン濃度としては0.001 〜20モル％、好
ましくは0.01〜10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。また触媒との
接触と同時に成形物とすることも可能であり、その場合
には、アルケニルシランの共重合体を含有する成分と触
媒を含有する成分を作り、両者を混合加熱溶融成形する
ことで成形と架橋を同時に達成することができる。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。

【００２２】本発明において、２，３−ジメチル−２，
３−ジフェニルブタンとしては１，２−ジフェニルエタ
ンのエタンの４つの水素がメチルに置換された該２，３
−ジメチル−２，３−ジフェニルブタンの他にベンゼン
環の水素がアルキル基、ハロゲン原子などの基で置換し
た構造のものが例示できる。

【００２３】２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブ
タンのアルケニルシランとオレフィンの共重合体との接
触は溶融混合時に高温で行うのが一般的であり、通常 1
50℃以上、好ましくは 200℃〜 300℃で接触される。使
用量としてはアルケニルシランとオレフィンの共重合体
100に対して0.0001〜１、好ましくは 0.001〜 0.1程度
である。

【００２４】

【実施例】以下に実施例を示しさらに本発明を説明す
る。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】135 ℃のテトラリン溶液で極限粘度 (以下
ηと略記する) を測定し、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2.35であり、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。

【００２８】得られた共重合体30g と２，３−ジメチル
−２，３−ジフェニルブタン0.01gを東洋精機製作所
（株）製のラボプラストミルＲ型で 240℃で５分間加熱
溶融混合した後、 240℃でプレス成形して厚さ１ｍｍの
シートとした。このシートを沸騰キシレンで６時間抽出
した抽出残分の割合は55％であった。このシートの物性
は曲げ弾性率（kg/cm² ASTM D760（23℃））は 18500 k
g/cm² 、アイゾット衝撃強度( ノッチ付) （Kg・cm/cm
ASTM D256（20℃、−10℃））は 9.0、2.8 であった。

【００２９】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。

【００３０】このパウダー 30gを用い加熱溶融混合及び
プレス成形を 230℃で行った他は実施例１と同様にして
成形物を作った。沸騰キシレンで12時間抽出した抽出残
分の割合は28％であった。

【００３１】

【発明の効果】本発明の方法を実施することにより簡単
に架橋ポリオレフィンを得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
   を触媒と接触して架橋ポリオレフィンを製造する方法に
   おいて、触媒として２，３−ジメチル−２，３−ジフェ
   ニルブタンまたはその核置換体を用いることを特徴とす
   る架橋ポリオレフィンの製造方法。