JP3720428B2 - 安定剤組成物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定のホスファイト、モノホスホナイト及びジホスホナイト化合物からなる群から選択される少なくとも1種の加工安定剤と、特定のステアリン酸金属塩、アルカリ土類金属のハイドロタルク石、酸化物、及び水酸化物からなる群から選択される少なくとも1種の酸捕獲剤と、少なくとも1つの2,2,6,6−テトラアルキルピペリジニル基を含む化合物から選択される少なくとも1種のUV安定剤と、必要によっては少なくとも1種の立体障害フェノール系抗酸化剤とを含む安定剤組成物に係わる。本発明は更に、前記安定剤組成物を含む固体マスターバッチ組成物または液体濃厚物にも係わる。本発明は更に、特定のポリオレフィンからなる群から選択されるポリマー材料を安定化する方法であって、該ポリマー材料に安定化量の前記安定剤組成物を添加することからなる方法にも係わる。本発明は更に、前記安定化組成物と前記ポリマー材料とを含む安定化したポリマー材料にも係わる。
【0002】
【従来の技術】
ポリオレフィン製造のための重合触媒、特に担持型触媒及びメタロセンの開発の急激な進歩により、「初期の」プラスチックとは特性が著しく異なる種々のポリマーが入手可能となっている。プラスチック製品の加工中及び有効寿命が満了するまでかかる優れた特性を維持する問題は、重合反応終了後もポリマーから除去されない第II〜V世代触媒系によって生成されたポリオレフィンにおいては特に深刻である。このような触媒は水蒸気、脂肪族アルコール、エーテルまたはケトンといった触媒毒によって失活化し得るが、ある程度は残留活性が残り得る。これらは最終使用時にポリマーを攻撃して時期尚早の破損の原因となり得るし、更にこのような残留触媒は、プラスチック材料の保全性を保護すると期待されている添加剤に影響を及ぼし得る。
【0003】
2以上の正電荷を有する数種のカチオン、特に典型的なオレフィン重合用触媒である第3d、4d及び5d系列の遷移金属イオンが、ホスファイト及びホスホナイトの分解、特にかかる典型的な加工安定剤の加水分解を触媒し、最終的に酸性の特性を有し、所望されない遊離フェノールを含む生成物をもたらし得ることが良く知られている。かかる分解生成物はそのままで更に多くの不都合な二次作用を引き起こす可能性があり、例えば他の添加剤、特にヒンダードアミンUV安定剤またはフェノール系抗酸化剤との不利な相互作用を起こし、ついには含まれる添加剤系の全体的バランスを乱すことになり得る。その結果種々の問題が顕在化する可能性があり、早くもポリマーの溶融加工時に、例えばゲル粒子、種々の付着物または黒汚点等の形態で問題となったり、有効寿命の間には、ポリマーが日光などの気象作用に暴露されている間に機械的特性の低下、表面のひび割れまたは時期尚早の脆弱化などの問題が顕在化し得る。
【0004】
ポリマーマトリックスの上記所望されない作用の多くは、当初から存在したかまたはポリマーの耐用期間中にあとから形成されたある程度の酸性から生じることが判っている。従って、十分な量の酸捕獲剤、例えばステアリン酸金属塩または金属酸化物を添加すると上記問題は解消される。最も広範に使用されている酸捕獲剤はステアリン酸カルシウムであり、典型的には0.03〜0.15%の濃度で使用される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、酸捕獲剤の存在下であっても、酸性の形成とは直接に関連し得ない数種の他の所望されない作用もポリマーマトリックス中に認められている。このような反応または機構の詳細は完全には理解されていないが、その作用による結果は明らかに肉眼的に確認できる。例えばプラスチック添加剤のある種の組合せでは、個々の添加剤を同じポリマーに単独で適用した場合の個々の効果と比較して負の相互作用が見られ、その多くは添加剤としての全体的な性能の低下として現われる。
【0006】
このような負の相互作用の一例として、ある種の加工安定剤、例えばSandostab(登録商標)P−EPQまたはIrgafos(登録商標)12をヒンダードアミン(HALS)と同時にUV安定化ポリオレフィン中に使用することがある。両タイプの添加剤はそれぞれ技術的見地から工業的に重要な生成物であり、高性能プラスチックにおける使用は不可欠である。リン化合物が溶融加工時のポリマーの保全性を非常に保護することは公知であり、HALS化合物は、UV光の有害作用からポリオレフィンを保護する最新の安定剤である。しかしながら、これらの2種類の添加剤は拮抗的に相互作用することが公知であり、いかような組合せでも使用しないことがはっきりと勧告されている(“Plastics News”,1989年4月,pp36−45のDr.W.O.Drake,Ciba−Geigy,Baselの文献参照)。特にHALSのUV安定剤としての効能はこのようなケースでは激減すると言われており、かかる組合せでの工業的使用は著しく制限されている。
【0007】
本発明の目的は、上記問題を解消し、ポリオレフィン、特に重合反応後にポリマーから除去されない第II〜V世代(及びそれ以上の世代)の触媒系によって生成されるポリオレフィンを安定化するための高性能安定剤組成物を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、前記問題は下記の安定剤組成物によって解決される。
【0009】
a)式IまたはII:
【0010】
【化5】
【0011】
【化6】
【0012】
〔式中、mは0または1であり、
nは0または1であり、
各R10及び各R11は独立に、任意に(例えば直鎖または分枝鎖脂肪族基またはアルカリール置換基によって)更に置換されたC1-24炭素原子の脂肪族、脂環式または芳香族基であるか(以降はそれぞれ一価のR10またはR11と称する)、或いは、両方のR10及び/または両方のR11基は単一リン原子と一緒に環式基を形成しており(以降は二価のR10またはR11と称する)、
Yは−O−、−S−、−CH(R15)−または−C6H4−である(ここでR15は水素、C1-8アルキルまたはCOOR6であり、R6はC1-8アルキルである)〕のホスファイト、モノホスホナイト及びジホスホナイト化合物からなる群から選択される少なくとも1種の加工安定剤と、
b)ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛;任意で5〜50%のステアリン酸金属塩で被覆されたマグネシウムハイドロタルク石またはマグネシウム/亜鉛ハイドロタルク石;酸化亜鉛、水酸化亜鉛、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウムからなる群から選択される少なくとも1種の酸捕獲剤と、
c)少なくとも1つの2,2,6,6−テトラアルキルピペリジニル基を含む化合物から選択される少なくとも1種のUV安定剤と、
d)必要によっては、オクタデシル−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、テトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)ベンゼン、1,3,5−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)トリオン及びトリス[3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル]イソシアヌレートからなる群から選択される少なくとも1種の立体障害フェノール系抗酸化剤
とを含む安定剤組成物。
【0013】
本発明によれば、相乗添加剤パッケージ、即ち、含まれる添加剤の個々の効果を犠牲にすることなく、極めて有効な加工安定剤とヒンダードアミンUV安定剤とが併用されるポリオレフィン用安定剤組成物が提供される。特定の酸捕獲剤により、加工安定剤とHALS化合物の負の相互作用が補償され得る。場合によっては、かかる加工安定剤を含みながら負の相互作用を示さない類似の組成物と比較して、HALS化合物の効能が更に優れて発揮されることさえある。
【0014】
【発明の実施の形態】
好ましくは、成分a)において、一価のR10及びR11は独立に、好ましくはC1-12アルキルまたはアラルキル基で1〜5重に置換された、線状、分枝状または環状C1-24脂肪族基または芳香族基、例えばフェニルであり、例えばR10=R11=2,4−ジ−tert−フェニルである。
【0015】
本発明の安定剤組成物中の成分a)とb)の重量比は好ましくは3:1〜1:7、より好ましくは2:1〜1:2である。
【0016】
成分a)とd)の典型的な比は1:5〜5:1、好ましくは1:3〜3:1である。成分a)とb)とd)の和に対する成分c)の量は1:100〜100:1、好ましくは1:20〜20:1で変えることができる。
【0017】
成分a)、b)、c)及びd)を含む相乗添加剤パッケージは、好ましくは0.05〜2%、より好ましくは0.1〜1%の濃度でポリマーに使用される。
【0018】
成分a)は、下記式(a)、(b)及び(c)の化合物の和を100%として、
i)50〜80重量%の式(a):
【0019】
【化7】
【0020】
のジホスホナイト、
ii)5〜25重量%の式(b):
【0021】
【化8】
【0022】
のモノホスホナイト、
iii)5〜25重量%の式(c):
【0023】
【化9】
【0024】
のホスファイト
〔式中、各R10は2,4−ジ−tert−ブチルフェニルである〕
の混合物であるのが好ましい。
【0025】
より好ましくは成分a)は、
i)60〜65部の式(1a):
【0026】
【化10】
【0027】
(テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ビフェニレンジホスホナイト)
のジホスホナイト;
ii)10〜15部の式(1b):
【0028】
【化11】
【0029】
(ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ビフェニレンモノホスホナイト)
のモノホスホナイト;
iii)10〜15部の式(1c):
【0030】
【化12】
【0031】
(トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト)
のホスファイト;
iv)最高3.5部の2,4−ジ−tert−ブチルフェノール、
v)最高1%の無機塩化物;
vi)最高0.5%の揮発性物質;
vii)最高5%の式:
【0032】
【化13】
【0033】
の化合物
からなる生成物である。
【0034】
成分i〜viiの混合物はCLARIANT International,LTD,スイスから、Sandostab(登録商標)P−EPQとして市販されている。
【0035】
成分a)において、化学的には2,2’,2”−ニトリロ[トリエチル−トリス(3,3’,5,5’−テトラ−tert−ブチル−1,1’−ビフェニル−2,2’−ジイル)ホスファイト]と表わされる式IIの化合物は、それぞれ米国特許第4,318,845号明細書の実施例4及び米国特許第4,374,219号明細書の実施例4に与えられた方法によって得られる融解温度範囲121〜134℃の形態として、または米国特許第5,276,076号明細書に従う融解温度範囲105〜110℃の非晶質固体形態として、米国特許第5,326,802号明細書に従う融解温度範囲200〜207℃の三斜晶系β−変性体として、米国特許第5,331,031号明細書に従う融解温度範囲178〜185℃のγ−変性体として、米国特許5,334,739号明細書に従う融解温度範囲145〜165℃の単斜晶系α−変性体として、或いは、これらの混合物、融解物または溶液として適用し得る。
【0036】
二価のR10及びR11は例えば、
【0037】
【化14】
【0038】
〔式中、各R14はC1-22アルキルまたはC7-22アラルキルから独立に選択され、p=0〜4、好ましくは1〜3である〕
であるのが好ましい。
【0039】
成分c)の2,2,6,6−テトラアルキルピペリジニル基は式α):
【0040】
【化15】
【0041】
〔式中、Rは水素;酸素;−OH;C1-24アルキル;−O−C1-24アルキル;−O−CO−C1-24アルキル;−O−CO−フェニルまたは−COR5であるが、但しここで、R5は−C(R3)=CH2、C1-6アルキル、フェニル、CO−C1-24アルキル、−CO−フェニル、−NR7R8、−CH2−C6H5、−CO−OC1-12アルキルまたは−COOHであり;R3は水素またはC1-4アルキルであり;R7は水素、C1-12アルキル、C5-6シクロアルキル、フェニル、フェニル−C1-4アルキルまたはC1-12アルキルフェニルであり;R8はC1-12アルキルまたは水素であり;
各R1は独立に−CH3もしくは−CH2(C1-4アルキル)であるか、または両R1基は基−(CH2)5−を形成しており;
各R2は独立に−CH3もしくは−CH2(C1-4アルキル)であるか、または両R2基は基−(CH2)5−を形成している〕
のものである。
【0042】
このような式α)の基は、多くのヒンダードアミン光安定剤(HALS)中の有効基として公知である。
【0043】
より好ましくは成分c)は、式α’:
【0044】
【化16】
【0045】
〔式中、R’は水素、酸素、OH、C1-12アルキル、O−C1-12アルキルまたは−CO−C1-8アルキルである〕
の基を含む化合物である。
【0046】
成分c)は、下記のHALS1〜HALS18から選択されるのが好ましい:
【0047】
【化17】
【0048】
【化18】
【0049】
【化19】
【0050】
【化20】
【0051】
【化21】
【0052】
〔式中、R21はC12-14アルキル(例えばC12H25及びC14H29の混合物)である〕
【0053】
【化22】
【0054】
【化23】
【0055】
〔式中、R21は上述の通りである〕
【0056】
【化24】
【0057】
【化25】
【0058】
HALS1〜HALS18の上記式において、
RはR’(ここでR’は水素、酸素、OH、C1-12アルキル、O−C1-12アルキルまたは−CO−C1-18アルキルである)であり;
n’は3〜20の数である。
【0059】
最も好ましくは、成分c)は、
ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート;
ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ブチルプロパンジオエート;
ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)セバケート;
8−アセチル−3−ドデシル−7,7,9,9−テトラメチル−1,3,8−トリアザスピロ(4,5)デカン−2,4−ジオン;
コハク酸,ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)エステル;
テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート;
(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)/β,β,β’,β’−テトラメチル−3,9−(2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5’,5)ウンデカン)ジエチル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート;
7−オキサ−3,20−ジアザジスピロ(5.1.11.2)ヘンエイコサン−20−プロパン酸,2,2,4,4−テトラメチル−21−オキソ,ドデシルエステル(“Hostavin”N 24);
オクタデセン−(N−(2,2,6,6−テトラメチルピペリジニル−4)−N−マレインイミド−シュウ酸ジアミドコポリマー;
N−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)−N’−アミノ−オキサミド;
OO−t−アミル−O−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)モノペルオキシカーボネート;
β−アラニン−N−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)−ドデシルエステル;
エタンジアミド,N−(1−アセチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジニル)−N’−ドデシル;
3−ドデシル−1−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)−ピロリジン−2,5−ジオン;
3−ドデシル−1−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)−ピロリジン−2,5−ジオン;
3−ドデシル−1−(1−アセチル−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)−ピロリジン−2,5−ジオン(“Sanduvor(登録商標)”3058);
4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン;
1−[2−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオニルオキシ)エチル]−4−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−フェニル−プロピオニルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン;
2−メチル−2−(2”,2”,6”,6”−テトラメチル−4”−ピペリジニルアミノ)−N−(2’,2’,6’,6’−テトラメチル−4’−ピペリジニル)プロピオニルアミド;
1,2−ビス(3,3,5,5−テトラメチル−2−オキソ−ピペラジニル)エタン−1−イソプロピル−3,3,5,5−テトラメチル−2−ピペラジノン;
テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート;
4−オレオイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン;
ポリ−[(6−モルホリノ−s−トリアジン−2,4−ジイル)[(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)イミノ]ヘキサメチレン−[(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)イミノ)];
ポリ−[6−[1,1,3,3−テトラメチル−ブチル)イミノ]−s−トリアジン−2,4−ジイル)[2−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)イミノ]ヘキサメチレン−[4−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)イミノ)];
1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリアミン−N’,N”−[エタンジイル−ビス[[[4,6−ビス[ブチル(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)アミン]−1,3,5−トリアジン−2−イル]イミノ]プロパン−ジイル]]ビス[N’,N”−ジブチル−N’,N”−ビス−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)];
コハク酸,4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−エタノールとのポリマー;
2,2,4,4−テトラメチル−7−オキサ−3,20−ジアザ−ジスピロ[5.1.11.2]ヘンエイコサン−21−オン;
ビス(1−オクチルオキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)セバケート;
ポリ(メチルプロピル−3−オキシ−[2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル]−シロキサン);
1,3,5,7,9,11−ヘキサアザ−4,10−ジオン−トリシクロ[12.1.1.013,14]−テトラデカン−1,7−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)
から選択される。
【0060】
成分c)として特に有効なのは、
ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート;
ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)セバケート;
コハク酸,ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)エステル;
ポリ−[(6−モルホリノ−s−トリアジン−2,4−ジイル)[(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)イミノ]−ヘキサメチレン−[(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)イミノ)];
ポリ−[6−[1,1,3,3−テトラメチル−ブチル)イミノ]−s−トリアジン−2,4−ジイル)[2−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)イミノ]ヘキサメチレン−[4−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)イミノ];
1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリアミン−N’,N”−[エタンジイル−ビス[[[4,6−ビス[ブチル(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)アミン]−1,3,5−トリアジン−2−イル]イミノ]プロパン−ジイル]]ビス[N’,N”−ジブチル−N’,N”−ビス−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)];
コハク酸,4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−エタノールとのポリマー;
ビス(1−オクチルオキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)セバケート;
ポリ(メチルプロピル−3−オキシ−[2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル]−シロキサン)
である。
【0061】
更に、成分c)は必要によっては公知のUV吸収剤と併用してもよい。
【0062】
本発明の安定剤組成物の成分a)〜c)及び必要によってはd)は、安定化すべきポリマー材料に個々に添加してもよいし、ポリマー材料に添加する前に混合して添加剤パッケージを形成してもよい。添加剤パッケージは、成分a)〜c)及び必要によってはd)を適当なミキサー内で混合して粉末ブレンドを得、好ましくはこれを公知の方法によって非ダスチング顆粒に圧縮することにより製造し得る。かかる添加剤パッケージを製造し得る別の可能性として、成分a)〜c)及び必要によってはd)の均一溶融物を昇温下で作製し、次いでこれを冷却し、公知の方法によってペレット化することができる。
【0063】
本発明組成物に添加し得る追加添加剤としては、抗酸化剤並びにUV吸収剤(例えば2−(2’−ヒドロキシフェニル)ベンズトリアゾール、2−ヒドロキシ−ベンゾフェノン、1,3−ビス−(2’−ヒドロキシベンゾイル)ベンゼン、サリチレート、シンナメート及びシュウ酸ジアミド)、UV消光剤(例えばベンゾエート及び置換ベンゾエート)、帯電防止剤、防炎加工剤、潤滑剤、可塑剤、成核剤、金属失活剤、殺生剤、耐衝撃性改良剤、充填剤、顔料及び抗菌剤が挙げられる。
【0064】
更に本発明によれば、ポリマー材料に安定剤として使用するための固体マスターバッチ組成物または液体濃厚物が提供される。前記マスターバッチ組成物は10〜80重量%、好ましくは15〜40重量%の本発明の安定剤組成物と、90〜20重量%、好ましくは85〜60重量%の、安定化すべきポリマー材料と同一または相容性のポリマー材料とを含む。
【0065】
液体濃厚物は、10〜80重量%の本発明の安定剤組成物と、90〜20重量%の溶剤とを含む。
【0066】
更に本発明によれば、ポリマー材料に、安定化量の本発明の安定化組成物または固体マスターバッチまたは液体濃厚物を添加することからなる、ポリマー材料を安定化する方法が提供される。この安定化量とは、選択した添加方法に拘わらず、安定化すべきポリマー材料に対して上述の通りである。
【0067】
本発明の安定化組成物またはマスターバッチ組成物は、安定化すべきポリマー中に公知の方法で配合し得る。特に重要視されるのは、ポリマー材料とドライブレンドすること、または、成形ポリマー粒子、例えばポリマー小球を、液体、溶液、または懸濁/分散液の形態の本発明組成物で被覆することである。
【0068】
本発明の安定化組成物またはマスターバッチ組成物を、メルト状の安定化すべきポリマー材料と、例えばメルトブレンダーにおいてまたは押出、射出成形、吹込み成形、スピンニングもしくはワイヤ被覆によってフィルム、チューブ、ファイバー及びフォームを含む成型品の形成時に混合することは特に重要である。
【0069】
本発明の安定化すべきポリマー材料は、(重合処理後に触媒除去ステップが行われない)所謂第II世代またはそれ以上の世代の触媒の存在下で生成されたホモポリオレフィン及びコポリオレフィン、並びにこれらのまたは他のポリマーとの混合物またはブレンドからなる群から選択される。
【0070】
ポリオレフィンは、ホモポリプロピレン、コポリプロピレン、ホモポリエチレン、コポリエチレン、及びこれらのまたは他のポリマーとの混合物またはブレンドからなる群から選択されるのが好ましい。
【0071】
前記ポリオレフィン及びコポリオレフィンは特に、第II〜第V世代触媒として公知である、触媒除去ステップが行われない加工触媒を使用して製造される。本明細書において使用される「触媒除去ステップ」なる用語は、重合後のポリオレフィン中に含まれる触媒残留物を積極的に除去することを目的するステップ、即ち該ポリオレフィンを、触媒残留物と反応してそれを不活性化または可溶化し得る化合物、例えばアルコールまたは水と反応させてから、不活性化または可溶化した触媒残留物を例えば濾過、洗浄及び遠心といった物理的手段によって除去するステップを意味する。懸濁重合の場合、分散媒中に溶解している触媒は、得られたポリマーを分散媒、例えば溶剤または液化モノマーから分離するステップによって除去され得るが、この分離ステップは上述の「触媒残留物除去」ステップの定義には当てはまらない。
【0072】
得られたポリマーにエーテル、アルコール、ケトン、エステル及び水のごとき触媒毒を少量添加し、重合完了後も残留する触媒を不活性化させるステップや、得られたポリマー懸濁液を空気または窒素といった気体で処理して分散媒を除去するステップも、上述の「触媒残留物除去」ステップの定義には当てはまらない。
【0073】
本発明者らが第I世代触媒と称するものは、チタンハロゲン化物触媒及び有機アルミニウム化合物または有機アルミニウムハロゲン化物である。
【0074】
本発明者らが第II世代触媒と称するものは、有機マグネシウム化合物に担持された、または二酸化ケイ素に担持された有機クロム化合物をベースとする第I世代触媒である。
【0075】
本発明者らが第III世代触媒と称するものは、ハロゲン含有マグネシウム化合物に担持されたチーグラー型錯体触媒である。
【0076】
本発明者らが第IV世代触媒と称するものは、シラン供与体を含む第III世代触媒である。
【0077】
本発明者らが第V世代触媒と称するものは、アルモキサン(alumoxane)に担持されたビス−インデニル有機チタン化合物またはアルミニウムアルキル化合物によって活性化されたビスシクロペンタジエニルチタンハロゲン化物である。
【0078】
現在開発中の、高度に立体規則性のポリ−α−オレフィンを製造するのに特に有効な上位世代たる高度に特異的な触媒は、上記世代の担持型触媒系に属する。かかる高度立体規則性ポリオレフィンの微小構造の例としては、シンジオタクチックポリプロピレン、アイソタクチックステレオブロックポリマー、ポリマー鎖に沿ってランダムに配置された立体規則性欠陥(stearic defects)を含むアイソタクチックポリプロピレン(所謂アンイソタクチックポリプロピレン)または立体規則性ステレオブロックポリマーが挙げられる。メタロセンベースの触媒系の最近の開発についての文献としては、W.N.Riss及びH.Ledwinka:Kunststoffe 83(1993)8,pp577−583;R.Muelhaupt:Nachr.Chem.Tech.Labs 41(1993)12,pp1341−1351;R.Leaversuch:Modern Plastics,1991年10月,pp46−49及びW.Spaleck:Hoechst High Chem Magazine 14(1993),pp44−48がある。新世代の触媒系の開発が急激に進んでいることから、新規の極めて興味深い特性を有するかかるポリマーの工業的重要性は高まりつつある。
【0079】
更に、上記世代の触媒は、1990年5月21−23日にスイスのルツェルンで開催されたthe Twelfth Annual International Conference on Advances in the stabilization and Controlled Degradation of PolymersにおけるRolf Muelhauptによる論文“New Trends in Polyolefin Catalysts and Influence on Polymer Stability”のpp181〜196に記載されている。この論文の内容、特に触媒の世代を掲載している184頁の表Iは、参照により本明細書に包含されるものとする。
【0080】
【表1】
【0081】
本発明は更に、
a)本発明の安定化組成物、及び
b)好ましくは所謂第II世代またはそれ以上の世代の触媒の存在下で生成されるホモポリプロピレン、コポリプロピレン、ホモポリエチレン、コポリエチレン、及びこれらのまたは他のポリマーとの混合物またはブレンドから選択される、ホモポリオレフィン及びコポリオレフィンからなる群から選択されるポリマー材料
を含む安定化されたポリマー材料に係わる。
【0082】
本明細書において範囲が与えられているところでは、範囲を規定する数字もその範囲に含まれる。直鎖または分枝鎖であり得る任意の基は、特に記載のない限りは線状または分枝状である。
【0083】
念のため、本明細書においてはt−ブチルは第三級ブチル(−C(CH3)3)を意味する。
【0084】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を説明する。ここでは全ての部及び%は特に記載のない限りは重量によるものである。
【0085】
実施例
全ての実施例は、第II世代またはそれ以上の世代の触媒を用いて製造し、且つ触媒除去ステップを実施していないポリマー材料によって実施した。試料は以下の方法で製造した。
【0086】
粉末ポリマーをミキサーにおいて個々の組成物に応じた全ての添加剤とドライブレンドした。ブレンドを実験用一軸スクリュー押出機において210〜220℃で溶融加工し、添加剤が均一に分布されたペレット状ポリマーを製造した。かかるペレットを使用し、圧縮または吹込み成形によってポリマーフィルムを製造し、また市販の加工装置においてファイバーを製造した。出来上がったプラスチック試験片のUV安定性をAtlas Weatherometer WOM 65 WRC(人工暴露試験機)によりブラックパネル温度63℃で、102分間乾燥/18分間湿潤のサイクルからなるCAM7暴露条件、または、人工雨なしにXeアークを連続照射する乾燥暴露条件のいずれかを適用して試験した。UVA暴露試験においては、UVCon装置を使用した。試験対象によって、試料の破損基準を、未暴露基準に対する機械的特性、例えば抗張力もしくは破断点伸びの50%低下、及び/またはカルボニル指数(Carbonyl Index)の値0.3の増加とした。
【0087】
実施例においては以下の商品を使用した。
【0088】
Irganox(登録商標)1010:Ciba−Geigy(スイス)から市販されている立体障害フェノールをベースとする抗酸化剤;
Sanduvor(登録商標)3944:CLARIANT International(スイス)から市販されている高分子量のオリゴマーHALS;
Sandostab(登録商標)P−EPQ:CLARIANT International(スイス)から市販されている前述のごとき成分(i)〜(vii)からなる混合物;
Irgafos(登録商標)12:2,2’,2”−ニトリロ[トリエチル−トリス(3,3’,5,5’−テトラ−tert−ブチル−1,1−ビフェニル−2,2’−ジイル)ホスファイト]であるCiba−Geigy市販の化合物;
Irgafos(登録商標)168:トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイトであるCiba−Geigy市販の化合物;
Irganox(登録商標)3114:トリス[3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル]イソシアヌレートであるCiba−Geigy市販の化合物;
L−55 R:Reheis Inc,Berkeley Heights,NJ,USAから市販されている、18%ステアリン酸ナトリウムで被覆されたハイドロタルク石,水酸化マグネシウムアルミニウム炭酸塩水和物;
Hysafe 510:J.M.Huber Corp.,Havre de Grace,MD,USAから市販されているマグネシウムハイドロタルク石;
Ultranox 626:G.E.Speciality Chemicalsの市販ホスファイト加工安定剤。
【0089】
実施例においては以下の記号を使用する。
【0090】
ZnSt2:ステアリン酸亜鉛;
CaSt2:ステアリン酸カルシウム;
NaSt:ステアリン酸ナトリウム;
I−168:Irgafos(登録商標)168;
I−12:Irgafos(登録商標)12;
P−EPQ:Sandostab(登録商標)P−EPQ;
WOM:耐候性試験機;
COI:カルボニル指数;
tf:(COIによる)破損時間;
U 626:Ultranox 626;
H−510:Hysafe 510;
ZnO:酸化亜鉛;
t50:元の抗張力が50%低下するまでの破損時間。
【0091】
実施例1
試験片:MFI(230℃,2.16kg)1.8g/10分間を有するポリプロピレンホモポリマーを圧縮成形することにより製造された厚さ100μmのフィルムを製造した;
UV暴露:Atlas WOM 65 WRCにおいてCAM7条件;
試験基準:COI=0.3までの破損時間(“tf”で示す);
組成物:全ての試料は、0.05%Irganox(登録商標)1010及び0.15%Sanduvor(登録商標)3944(HALS化合物)を用いて安定化されており、更に下記の追加添加剤を含んでいた。
【0092】
【表2】
【0093】
組成物A)とB)を比較すると、ポリプロピレンのUV安定化においてHALS化合物Sanduvor(登録商標)3944に対して認められる効能をIrgafos(登録商標)168よりもSandostab(登録商標)P−EPQのほうが低下させていることが判る。これによって、引用した科学文献の類似データが確証される。組成物A)及びB)に使用された酸捕獲剤ステアリン酸カルシウムをステアリン酸ナトリウムに置き換えた場合、新たな組成物D)は、HALSと併用したSandostab(登録商標)P−EPQの欠点を驚異的に解消することが判った。基準組成物A)と比較してHALSの有効性が14%優れてさえいることが判る。比較組成物C)の結果から更に、ステアリン酸ナトリウムを使用することの有益性は上述のごとくSandostab(登録商標)P−EPQとHALSを用いた場合にしか与えられず、Irgafos(登録商標)168加工安定剤とではそれがないことが判る。
【0094】
実施例2
試験片、組成物及び試験基準は実施例1で与えたものと同一とした。しかしながら、暴露試験はUVCon UVA暴露装置においてより苛酷な条件下で実施した。これを実施例1と比較した場合、選択した試験条件の種類に関係なく、同程度の安定化効果が示されるべきである。
【0095】
【表3】
【0096】
実験結果から、本発明による唯一の組成物D)が基準組成物A)より優れていることが確認され、実施例1のデータが証明された。ステアリン酸ナトリウムの適用により、Sandostab(登録商標)P−EPQとHALSの間に認められる負の相互作用が選択的に中和される。
【0097】
実施例3
試験片:MFI(230℃,2.16kg)1.8g/10分間を有し、厚さが、フィルム及びシート押出物に典型的な100μmであるポリプロピレンホモポリマーの圧縮成形フィルム;
UV暴露:Atlas WOM 65 WRCにおいてCAM7条件;
試験基準:COI=0.3までの破損時間(“tf”で示す);
組成物:全ての試料が、0.05%Irganox(登録商標)1010、0.10%Sanduvor(登録商標)3944及び0.07%Sandostab(登録商標)P−EPQを含むと共に、下記の追加添加剤を含んでいた。
【0098】
【表4】
【0099】
上記実施例からも、HALS化合物と一緒にSandostab(登録商標)P−EPQを含む組成物においてステアリン酸カルシウムよりステアリン酸ナトリウムが有効であることが判る(フェノール系抗酸化剤Irganox(登録商標)1010の存在は任意であり、UV安定性に対してそれほど重要ではない)。スレアリン酸塩を全く使用しない場合、組成物D)の効能はこのシリーズの基準組成物A)にさえも劣るようになる。実施例1及び3のデータから、最もうまく平均してポリマーを安定化するのに好ましいステアリン酸ナトリウム中和剤の濃度は、3/1〜1/7、最も好ましくは2/1〜1/2のSandostab(登録商標)P−EPQ/NaStの特定の比によって規定されることが判る。
【0100】
実施例4
試験片:MFI(230℃,2.16kg)12g/10分間を有する典型的な反応炉用ポリプロピレンを使用して160/14dtexマルチフィラメントを製造した;
UV暴露:Atlas WOM 65 WRCにおいて乾燥条件;
試験基準:抗張力が50%低下するまでの破損時間;
組成物:全ての試料が、0.05%Irganox(登録商標)3114及び0.20%Sanduvor(登録商標)3944で安定化されており、更に下記の追加添加剤を含んでいた。
【0101】
【表5】
【0102】
上記実施例から、本発明はUV安定化PPファイバーに使用される添加剤組成物に同等に適用され得ることが判る。ステアリン酸カルシウムの存在は、(代わりにIrganox(登録商標)168を含む類似組成物には決して見られない(比較例4A参照))Sandostab(登録商標)P−EPQとHALS化合物との負の相互作用を中和するのには適していないが、ある種の他の酸捕獲剤も、本実験に適用してみてこの拮抗作用を解消し得ることが判った。この態様においては、HALS化合物を使用することにより得られるポリマーの効果的なUV安定化を減損することなく、Sandostab(登録商標)P−EPQ及び必要によってはフェノール系抗酸化剤を使用することにより得られるポリマーの優れた融解安定性及び色安定性をも得ることができる。上記組成物のなかではSandostab(登録商標)P−EPQ及びL−55Rを含むNo.C)が明らかに最も好ましい組合せである。また組成物D)及びE)も比較組成物A)及びB)より有意である。更に、被覆態様のハイドロタルク石L−55Rの使用が未被覆のH−510より好ましいことは認識されるべきであろう。両生成物は、ステアリン酸マグネシウムとSandostab(登録商標)P−EPQの組合せより優れており、これらの組成物の好ましさを順位付けすると、いずれも明らかに比較組成物A)及びB)より優れてはいるものの、E)<D)<C)と順位付けし得る。唯一、一般的に使用されるステアリン酸カルシウム(組成物B)は適当でない(これもまた引用文献参照)。ステアリン酸カルシウムは通常の酸捕獲剤としては作用するが、Sandostab(登録商標)P−EPQとHALSの拮抗作用に対する中和剤の意味での酸捕獲剤としては作用しない。
【0103】
実施例5
試験片:密度0.920g/cm3及びMFI(190℃,2.16kg)=1.0g/10分間を有する典型的なLLDPEフィルム等級のエチレンとオクテンのコポリマー;
UV暴露:Atlas WOM 65 WRCおいてCAM7条件;
試験基準:破断点伸び、即ちフィルムの最大弾性が50%低下するまでの破損時間;
組成物:全ての試料が、0.07%Irganox(登録商標)1076及び0.15%Sanduvor(登録商標)3944を試験用ベース安定剤として含むと共に、下記の追加添加剤も含んだ。
【0104】
【表6】
【0105】
この一連の試験から、本発明はポリエチレンにも同等に有効であることが判る。実施例3に記載した結果が確証され、UV安定化プラスチック製品の完全な添加剤パッケージに使用する場合、Sandostab(登録商標)P−EPQ対ステアリン酸ナトリウムの比は好ましくは3/1〜1/7、最も好ましくは2/1〜1/2であることが強調される。Sandostab(登録商標)P−EPQに対する比較としてUltranox626を含む組成物E)は別の基準組成物として記載した。この生成物は、上述のIrgafos(登録商標)168のように、HALS UV安定化プラスチックの有効性を低下させないことが判る(欧州特許出願公開第0 553 498 A2号明細書及びW.O.Drake,K.D.Cooper“Recent Advances in Processing Stabilization of Polyolefin”,特に図21参照)。No.B)及びC)のように組成物を本発明のごとく、特別に設計した場合には、かかる有利な結果を更に上回ることができる。
【0106】
実施例6
試験片:MFI(230℃,5.0kg)=1.3g/10分間、及びMFI(230℃,2.16kg)=0.4g/10分間を有する高分子量ポリプロピレンを圧縮成形することにより製造した厚さ100μmのフィルム;
UV暴露:UVCon UVA耐候性試験装置;
試験基準:COI=0.3までの破損時間(“tf”で示す);
組成物:全ての試料は、0.05%Irganox(登録商標)1010及び0.15%Sanduvor(登録商標)3944で安定化されており、更に下記の追加添加剤を含んでいた。
【0107】
【表7】
【0108】
この一連の試験から、本発明はUV安定化プラスチックのための添加剤組成物にIrgafos(登録商標)12を使用することにも拡張し得ることが判る。Irgafos(登録商用)12は、Irgafos(登録商用)168にも勝る優れた加水分解耐性を示す(W.O.Drake及びK.D.Cooper,いずれもCiba−Geigy:“Recent Advances in Processing Stabilization of Polyolefins”,1993年2月21−24日,p419及び図23参照)が、HALSに対してSandostab(登録商標)P−EPQと同様の負の相互作用を示す。しかしながら、Irgafos(登録商標)12も前記拮抗作用の中和剤と特異的に組合わせ、プラスチック添加剤として本発明に従って処方すれば、UV安定化プラスチックに使用することができる。Sandostab(登録商標)P−EPQ及びIrgafos(登録商標)12をそれぞれ他の添加剤と一緒に含む本発明の組成物により、ポリマー製造者、配合業者または最終的なプラスチック製品の製造業者は、広範囲の種々のUV保護ポリマーに使用するために、高性能加工安定剤の優れた効果と他の添加剤等により制限されることのない最新式のHALS化合物の効果との両方の利点を享受し得る。
【0109】
更に実施例6の一連の試験において、組成物D及びE)の結果から、UV安定化ポリエチレンにおいて、Sandostab(登録商標)P−EPQ及びIrgafos(登録商標)12を、それぞれ、好ましくはZnO(例えばSaint Joe Company,Monica,PA,USA,Seido Chem.Ind.Co.,Osaka,Japanなどによって提供されるフレンチプロセス型の酸化亜鉛)と組合わせることによる利点は明らかである。上記表に挙げた、本発明に従って処方された組成物F)及びG)の様に、ZnO及びZnSt2(ポリオレフィン用の市販ステアリン酸亜鉛)とSandostab(登録商標)P−EPQまたはIrgafos(登録商標)12とを組合せた組成物は、UV安定化ポリエチレンにおいて、それぞれの対応基準組成物であるA)及びB)に比較して著しい改善が認められる。
Claims (11)
- 安定剤組成物であって、
a)式IまたはII:
nは0または1であり、
各R10及び各R11は独立に、任意に(例えば直鎖または分枝鎖脂肪族基またはアルカリール置換基によって)更に置換されたC1−24炭素原子の脂肪族、脂環式または芳香族基であるか(以降はそれぞれ一価のR10またはR11と称する)、
或いは、両方のR10及び/または両方のR11基は単一リン原子を含む環式基を形成しており(以降は二価のR10またはR11と称する)、
Yは−O−、−S−、−CH(R15)−または−C6H4−である(ここでR15は水素、C1−8アルキルまたはCOOR6であり、R6はC1−8アルキルである)〕
のホスファイト、モノホスホナイト及びジホスホナイト化合物からなる群から選択される少なくとも1種の加工安定剤と、
b)ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛;任意で5〜50%のステアリン酸金属塩で被覆されたマグネシウムハイドロタルク石またはマグネシウム/亜鉛ハイドロタルク石;酸化亜鉛、水酸化亜鉛、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウムからなる群から選択される少なくとも1種の酸捕獲剤と、
c)少なくとも1つの2,2,6,6−テトラアルキルピペリジニル基を含む化合物から選択される少なくとも1種のUV安定剤と、
d)必要によっては、オクタデシル−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、テトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)ベンゼン、1,3,5−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)トリオン及びトリス[3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル]イソシアヌレートからなる群から選択される少なくとも1種の立体障害フェノール系抗酸化剤
とを含み、成分a)とb)の重量比が3:1〜1:7、成分a)とd)の比が1:5〜5:1、成分a)とb)とd)の和に対する成分c)の量が1:100〜100:1である安定剤組成物。 - 前記成分a)とb)の重量比が2:1〜1:2である請求項1に記載の組成物。
- 10〜80重量%の請求項1から3のいずれか一項に記載の安定剤組成物と、90〜20重量%の、安定化すべきポリマー材料と同一または相容性のポリマー材料とを含む固体マスターバッチ組成物。
- 10〜80重量%の請求項1から3のいずれか一項に記載の安定剤組成物と、90〜20重量%の溶剤とを含む液体濃厚物。
- (重合処理後に触媒除去ステップの行われない)所謂第II世代またはそれ以上の世代の触媒の存在下で生成されたホモポリオレフィン及びコポリオレフィン、並びにこれらのポリマー同士の混合物もしくはブレンドまたはこれらのポリマーと他のポリマーとの混合物もしくはブレンドからなる群から選択されるポリマー材料における安定剤としての、請求項1に記載の安定剤組成物、請求項4に記載の固体マスターバッチ組成物または請求項5に記載の液体濃厚物の使用。
- 前記ポリオレフィンが、ホモポリプロピレン、コポリプロピレン、ホモポリエチレン、コポリエチレン、及びこれらのポリマー同士の混合物もしくはブレンドまたはこれらのポリマーと他のポリマーとの混合物もしくはブレンドからなる群から選択される請求項6に記載の使用。
- (重合処理後に触媒除去ステップが行われない)所謂第II世代またはそれ以上の世代の触媒の存在下で生成されたホモポリオレフィン及びコポリオレフィン、並びにこれらのポリマー同士の混合物もしくはブレンドまたはこれらのポリマーと他のポリマーとの混合物もしくはブレンドからなる群から選択されるポリマー材料を安定化する方法であって、前記ポリマー材料に、安定化量の請求項1から3のいずれか一項に記載の安定化組成物を添加することからなる方法。
- 前記ポリオレフィンが、ホモポリプロピレン、コポリプロピレン、ホモポリエチレン、コポリエチレン、及びこれらのポリマー同士の混合物もしくはブレンドまたはこれらのポリマーと他のポリマーとの混合物もしくはブレンドからなる群から選択される請求項8に記載の方法。
- a)請求項1から3のいずれか一項に記載の安定化組成物、及び
b)(重合処理後に触媒除去ステップが行われない)所謂第II世代またはそれ以上の世代の触媒の存在下で生成されたホモポリオレフィン及びコポリオレフィン、並びにこれらのポリマー同士の混合物もしくはブレンドまたはこれらのポリマーと他のポリマーとの混合物もしくはブレンドからなる群から選択されるポリマー材料
を含み、ポリマー材料中の安定化組成物の濃度が0.05〜2%である安定化されたポリマー材料。 - 前記ポリオレフィンが、ホモポリプロピレン、コポリプロピレン、ホモポリエチレン、コポリエチレン、及びこれらのポリマー同士の混合物もしくはブレンドまたはこれらのポリマーと他のポリマーとの混合物もしくはブレンドからなる群から選択される請求項10に記載の安定化されたポリマー材料。
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