JP3878673B2 - エチレン共重合体材料の処理および強靭化 - Google Patents
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Description
本発明は、ポリオレフィンおよびポリオレフィン共重合体組成物に関する。より詳細には、本発明は、単一サイト型触媒(single-sight catalyst)を用いて調製されたポリオレフィン重合体および共重合体の強靱性(toughness)と加工性を向上させることに関する。
発明の背景
近年、新しい種類のポリオレフィンおよびポリオレフィン共重合体が、いわゆる単一サイト型触媒の使用に基づいて開発された。これらの触媒は、元素周期律表(The Handbook of Chemistry and Physics,第56版CRC Press(1975年))のIVB族金属のシクロペンタジエニル誘導体の有機金属配位化合物であり、従来のチーグラー−ナッタ型触媒を用いて達成することのできる分子量分布よりも狭い分子量分布を持つポリオレフィンを生成する。この狭い分子量分布により、通常のチーグラー−ナッタ型触媒で達成される物理的特性よりも良好な物理的特性を持つ重合体材料が得られる。
しかし、改善されたこれらの物理的特性にもかかわらず、単一サイトの触媒から調製される重合体を更に強靱化する必要が依然として残っている。加えて、これらの材料の分子量分布は狭いので、処理が、更に難しくなる傾向にある。従って、単一サイトの触媒を用いて調製されるポリオレフィンとポリオレフィン共重合体の加工性を向上する方法を提供する必要もある。
発明の要約
本発明は、単一サイト型触媒を用いて調製されるエチレンα−オレフィン共重合体は、効果的な量の低分子量イオノマー共重合体を含有することによって、向上された強靱性と加工性を持つようになる、という発見に基づく。
従って、本発明の一実施態様では、過半量のエチレンα−オレフィン共重合体と、半量未満の低分子量イオノマー重合体とを含む組成物が提供される。
本発明のこれらの実施例および他の実施例は、以下に続く「発明の詳細な説明」を熟読することで明白となるであろう。
発明の詳細な説明
本発明における有用な重合体は、単一サイト型触媒を用いて調製されたエチレンα−オレフィン共重合体を含み、特にそれらの触媒は、本明細書に組み込んで引用する米国特許第5,391,629号に記載されている。普通、本発明で有用な共重合体の重量平均分子量は、約10,000から約200万までの間、好ましくは約50,000から約300,000までの間である。また、これらのエチレンα−オレフィン重合体は一般に、エチレンを30%から90%含み、残部は、約3個から12個の炭素原子でできたα−オレフィンである。α−オレフィンは、3個または4個の炭素原子を有するのが好ましい。
本発明の組成物も、少量の低分子量イオノマー重合体または共重合体、すなわち、重量平均分子量が約1,000から20,000の間、最も好ましくは2,000から10,000の間であるものを含む。
一般に、イオノマー重合体は、重合体100gにつき、ペンダントイオノマー基(pendant ionomeric group)を、約0.1から約200ミリ当量、好ましくは約1.0から100ミリ当量有する。有用なイオノマー基の例として、カルボン酸塩、リン酸塩、およびスルホン酸塩がある。また、イオノマー基は、IA、IIA、IB、またはIIB族金属(先に引用した元素表を参照)、アミンあるいはアンモニアで、約50%中和されたものが好ましい。
イオノマー重合体または共重合体の量は、組成物の全重量の約20重量%未満の範囲、通常は約0.5から約10.0重量%の範囲で使用する。
本発明を実施する際に特に適切なイオノマー重合体および共重合体には、スルホン化ポリスチレン、スルホン化t−ブチルポリスチレン、スルホン化エチレン共重合体、スルホン化プロピレン共重合体、スルホン化スチレン−アクリロニトリル共重合体、スルホン化スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スルホン化ポリイソブチレン、スルホン化エチレン−プロピレンターポリマー、スルホン化ポリイソプレン、そしてスルホン化エラストマーおよびそれらの共重合体が含まれる。好適なカルボン酸塩イオノマーは、エチレン−アクリル酸共重合体である。
本発明の組成物は、都合のよい任意の方法で調製することができる。例えば、本構成は、ブラベンダー(Brabender)・ミキサー等の適当なブレンダーで混合することにより調製することができる。
以下本発明の実施例を説明する。
例1〜5
単一サイト型触媒を用いて調製された、メルトインデックス4.5、密度0.873g/cc、多分散性約2.2のエチレン−ブテン共重合体を、重量平均分子量2000g/molであって、ナトリウム又は亜鉛で中和され、量を変化させたエチレン−アクリル酸共重合体とともに溶融混合した。この溶融処理は、193℃で加熱したブラベンダー・ミキサー内で行った。これら材料を、100RPMで5分間混合させた。材料を室温まで冷却して、小片に切断し、次いで圧縮成形(193℃)して引張試験片とした。
この混合物を、以下の条件で、圧縮成形により最終的な形である約2”×2”×0.02”のパッドにした。つまり、193℃で2分間予熱し、次いで29トン(193℃)で3分間の加圧サイクルを行い、最後に、室温まで(再度29トンの圧力で)4分間冷却する。これらのパッドから、引張試験測定に適するサイズのサンプルを切り取る。
機械的特性は、インストロン(Instron▲R▼)型引張試験機から、0.2cm/分のクランプ速度で得られた。
下記の表1には、量を様々に変えた低分子量イオノマー(ナトリウム又は亜鉛の塩)を溶融混合させた共重合体の、代表的な機械的特性値を記載する。同じく表には、比較のために、混合されてない重合体の機械的特性も記載する。
エチレン共重合体生成物への低分子量イオノマーの添加により、トルクが著しく減少することがデータから確認され、よって加工性の向上が認められる。加えて、固体特性は、機械的特性、すなわち強靱性の向上を示す。
Claims (5)
- 強靭性と加工性とが向上した重合体組成物であって:
IVB族金属のシクロペンタジエニル誘導体の単一サイト型触媒を用いて調製された80〜99.5重量%のエチレンα−オレフィン共重合体と;
重量平均分子量が2,000〜10,000であって、そして、金属、アミンまたはアンモニアで実質的50%中和された、カルボン酸塩、リン酸塩、およびスルホン酸塩から選択されるペンダントイオン基を0.1〜200ミリ当量まで有する、20〜0.5重量%の第2の重合体または共重合体と;を混合してなり、
かつ、該組成物が、前記エチレンα−オレフィン共重合体の強靭性を超える向上した強靭性を有する;
ことを特徴とする重合体組成物。 - 前記イオン基がカルボン酸塩基であることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の組成物。
- 前記イオン基が金属で中和されることを特徴とする請求の範囲第2項に記載の組成物。
- 前記エチレンα−オレフィン重合体の前記α−オレフィンは、3個から12個の炭素原子を有することを特徴とする請求の範囲第3項に記載の組成物。
- 前記第2の重合体がエチレン−アクリル酸共重合体であることを特徴とする請求の範囲第4項に記載の組成物。
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