JP4490092B2 - 熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
これら熱可塑性エラストマーのなかでも、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー(特許文献1参照)は加工性、コスト面より広く利用されているが、低硬度、耐油性、透明性等をすべて満足するものはなかった。
即ち本発明は、(a)イソブチレンを主成分とする重合体ブロックと、イソブチレンを主成分としない単量体成分からなる重合体ブロックとから構成されるイソブチレン系ブロック共重合体5〜95重量%、(b)熱可塑性ポリウレタン5〜95重量%からなる組成物の総量100重量部に対し、(c)エポキシ基、アミノ基、水酸基、酸無水物基、カルボキシル基及びその塩、並びに、カルボン酸エステルからなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を含有するオレフィン系重合体又はスチレン系重合体0.1〜50重量部、を含有することを特徴とする熱可塑性樹脂組成物に関する。
好ましい実施態様としては、芳香族ビニル系単量体がスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン及びインデンからなる群から選ばれる少なくとも1種以上である熱可塑性樹脂組成物に関する。
好ましい実施態様としては、(a)イソブチレン系ブロック共重合体が、芳香族ビニル系単量体を主成分とする重合体ブロック−イソブチレンを主成分とする重合体ブロック−芳香族ビニル系単量体を主成分とする重合体ブロックからなるトリブロック共重合体、芳香族ビニル系単量体を主成分とする重合体ブロック−イソブチレンを主成分とする重合体ブロックからなるジブロック共重合体、及び、芳香族ビニル系単量体を主成分とする重合体ブロックとイソブチレンを主成分とする重合体ブロックからなるアームを3つ以上有する星型ブロック共重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種以上であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物に関する。
好ましい実施態様としては、(c)成分のオレフィン系重合体又はスチレン系重合体が、酸無水物基を有するスチレン−エチレンブチレン−スチレン共重合体(MAH−SEBS)であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物に関する。
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明のイソブチレンを主成分としない単量体成分中の、イソブチレン以外の単量体は、カチオン重合可能な単量体成分であれば特に限定されないが、脂肪族オレフィン系、芳香族ビニル系、ジエン系、ビニルエーテル系、シラン化合物、ビニルカルバゾール、β−ピネン、アセナフチレン等の単量体が例示できる。これらは1種又は2種以上組み合わせて使用される。
芳香族ビニル系単量体としては、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、2,6−ジメチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、α−メチル−o−メチルスチレン、α−メチル−m−メチルスチレン、α−メチル−p−メチルスチレン、β−メチル−o−メチルスチレン、β−メチル−m−メチルスチレン、β−メチル−p−メチルスチレン、2,4,6−トリメチルスチレン、α−メチル−2,6−ジメチルスチレン、α−メチル−2,4−ジメチルスチレン、β−メチル−2,6−ジメチルスチレン、β−メチル−2,4−ジメチルスチレン、o−クロロスチレン、m−クロロスチレン、p−クロロスチレン、2,6−ジクロロスチレン、2,4−ジクロロスチレン、α−クロロ−o−クロロスチレン、α−クロロ−m−クロロスチレン、α−クロロ−p−クロロスチレン、β−クロロ−o−クロロスチレン、β−クロロ−m−クロロスチレン、β−クロロ−p−クロロスチレン、2,4,6−トリクロロスチレン、α−クロロ−2,6−ジクロロスチレン、α−クロロ−2,4−ジクロロスチレン、β−クロロ−2,6−ジクロロスチレン、β−クロロ−2,4−ジクロロスチレン、o−t−ブチルスチレン、m−t−ブチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、o−メトキシスチレン、m−メトキシスチレン、p−メトキシスチレン、o−クロロメチルスチレン、m−クロロメチルスチレン、p−クロロメチルスチレン、o−ブロモメチルスチレン、m−ブロモメチルスチレン、p−ブロモメチルスチレン、シリル基で置換されたスチレン誘導体、インデン、ビニルナフタレン等が挙げられる。
ビニルエーテル系単量体としては、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、sec−ブチルビニルエーテル、tert−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、メチルプロペニルエーテル、エチルプロペニルエーテル等が挙げられる。
(CR1R2X)nR3 (1)
[式中Xはハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基又は炭素数1〜6のアシロキシ基を示す。R1、R2はそれぞれ水素原子または炭素数1〜6の1価の炭化水素基を示し、R1、R2は同一であっても異なっていても良い。R3は多価芳香族炭化水素基または多価脂肪族炭化水素基であり、nは1〜6の自然数を示す。]
(1−クロル−1−メチルエチル)ベンゼン〔C6H5C(CH3)2Cl〕、1,4−ビス(1−クロル−1−メチルエチル)ベンゼン〔1,4−Cl(CH3)2CC6H4C(CH3)2Cl〕、1,3−ビス(1−クロル−1−メチルエチル)ベンゼン〔1,3−Cl(CH3)2CC6H4C(CH3)2Cl〕、1,3,5−トリス(1−クロル−1−メチルエチル)ベンゼン〔1,3,5−(ClC(CH3)2)3C6H3〕、1,3−ビス(1−クロル−1−メチルエチル)−5−(tert−ブチル)ベンゼン〔1,3−(C(CH3)2Cl)2-5−(C(CH3)3)C6H3〕
これらの溶媒は、ブロック共重合体を構成する単量体の重合特性及び生成する重合体の溶解性等のバランスを考慮して単独又は2種以上を組み合わせて使用される。
実際の重合を行うに当たっては、各成分を冷却下例えば−100℃以上0℃未満の温度で混合することが好ましい。エネルギーコストと重合の安定性を釣り合わせるために、特に好ましい温度範囲は−80℃〜−30℃である。
熱可塑性ポリウレタン系樹脂(b)としては、例えば、(イ)有機ジイソシアネート、(ロ)鎖伸張剤、(ハ)高分子ポリオールからなる熱可塑性ポリウレタン系樹脂が挙げられる。その製造方法はいかなる方法でも良く、例えば(イ)成分と、予め均一に混合した(ロ)成分および(ハ)成分とを高速攪拌混合して離型処理したバット上に流延して必要に応じて200℃以下の温度で反応して製造するか、或いは、(イ)成分と(ロ)成分を加えて末端イソシアネート基のプレポリマーとした後、(ハ)成分を加えて高速攪拌混合し離型処理したバット上に流延して、必要に応じて200℃以下の温度で反応して製造するなど従来より公知の技術を利用できる。
ポリエステルジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、シクロヘキサンジメタノール、或いはその他の低分子ジオール成分の1種叉は2種以上とグルタル酸、スベリン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等の低分子ジカルボン酸の1種叉は2種以上との縮合重合物やラクトンの開環重合で得たポリラクトンジオール、例えばポリプロピオラクトンジオール、ポリカプロラクトンジオール、ポリバレロラクトンジオール等が挙げられる。
ポリエーテルジオールとしては、ポリプロピレンエーテルグリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリヘキサメチレンエーテルグリコール、その他の共重合ポリエーテルグリコール等が挙げられる。
ポリカーボネートジオールとしては、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリヘキサメチレンカーボネートジオールにラクトンを開環付加重合して得られるジオール、ポリヘキサメチレンカーボネートジオールと他のポリエステルジオール、ポリエーテルジオール、ポリエーテル・エステルジオールとの共縮合物等が挙げられる。
上記熱可塑性ポリウレタン系樹脂は、1種又は2種以上を用いることができる。
成分(b)熱可塑性ポリウレタン系樹脂の配合量は、成分(a)イソブチレン系ブロック共重合体5〜95重量%に対して、5〜95重量%、好ましくは(a)イソブチレン系ブロック共重合体25〜75重量%に対して、25〜75重量%である。5重量%未満の場合は、得られる熱可塑性樹脂組成物の耐油性が低下し、95重量%を超えると得られる熱可塑性樹脂組成物の硬度が上昇し、柔軟な感触が低下してしまう。
オレフィン系重合体、及びスチレン系重合体の例としては、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−オクテン共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体などのエチレン・α−オレフィン系共重合体;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリブテン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SBS)、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体(SIS)、ポリブタジエン、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリイソプレン、ブテン−イソプレン共重合体、スチレン−エチレンブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレン−エチレンプロピレン−スチレンブロック共重合体(SEPS)などが例示できる。
(c)成分としては、透明性の観点から、酸無水物基を有するスチレン−エチレンブチレン−スチレン共重合体(MAH−SEBS)が好ましい。
(c)成分は、(a)成分と(b)成分の溶融混練時に添加してもよいし、あらかじめ(a)成分または(b)成分に添加しておいてもよい。あらかじめ(a)成分または(b)成分に添加しておく方が、相溶性の改良効果が発現しやすく、好ましい。
ポリオレフィン系樹脂の配合量は、(a)成分と(b)成分の総量100重量部に対して、0〜100重量部、好ましくは0〜50重量部、さらに好ましくは0〜30重量部である。100重量部を超えると硬度が高くなるために好ましくない。
軟化剤の配合量は、(a)成分と(b)成分の総量100重量部に対して、0〜100重量部、好ましくは0〜50重量部、さらに好ましくは0〜30重量部である。100重量部を超えると軟化剤のブリードアウトが発生するため好ましくない。
充填材の配合量は、(a)成分と(b)成分の総量100重量部に対して、0〜100重量部であり、好ましくは0〜50重量部であり、さらに好ましくは0〜30重量部である。100重量部を超えると、得られる熱可塑性樹脂組成物の機械強度の低下が起こり、柔軟性も損なわれるので好ましくない。
さらに他の添加剤として難燃剤、抗菌剤、光安定剤、着色剤、流動性改良剤、滑剤、ブロッキング防止剤、帯電防止剤、架橋剤、架橋助剤等を添加することができ、これらは1種又は2種以上を組み合わせて使用可能である。
脂肪酸アミド系滑剤としては、エチレンビスステアリン酸アミド、エルカ酸アミド、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘニン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスエルカ酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、m−キシリレンビスステアリン酸アミド、p−フェニレンビスステアリン酸アミドなどが挙げられる。
脂肪酸エステル系滑剤としては、ラウリン酸メチル、ミリスチン酸メチル、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル、オレイン酸メチル、エルカ酸メチル、ベヘニン酸メチル、ラウリン酸ブチル、ステアリン酸ブチル、ミリスチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソプロピル、パルミチン酸オクチル、ヤシ脂肪酸オクチル、ステアリン酸オクチル、特殊牛脂脂肪酸オクチル、ラウリン酸ラウリル、ステアリン酸ステアリル、ベヘニン酸ベヘニル、ミリスチン酸セチル、牛脂硬化油、ヒマシ硬化油、モンタン酸エステルなどが挙げられる。
脂肪族アルコールとしては、ステアリルアルコール、セチルアルコール、ミリスチルアルコール、ラウリルアルコールなどが挙げられる。
脂肪酸と多価アルコールの部分エステルとしては、ステアリン酸モノグリセライド、ステアリン酸ジグリセライド、オレイン系モノグリセライド、モンタン酸部分ケン化エステルなどが挙げられる。
パラフィン系滑剤としては、パラフィンワックス、流動パラフィン、ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどが挙げられる。
これらの中でも、成形性の改良効果とコストのバランスから、脂肪酸アミドや脂肪酸エステル、パラフィン系滑剤が好ましい。
滑剤は、(a)成分と(b)成分の溶融混練時に添加してもよいし、あらかじめ(a)成分または(b)成分に添加しておいてもよい。(a)成分に対しては、比較的極性の低いパラフィン系滑剤が好ましく、(b)成分に対しては、比較的極性の高い脂肪酸アミド系滑剤や脂肪酸エステル系滑剤が好ましいため、成形性の改良効果を効率よく得るためには、あらかじめ(a)成分に対してパラフィン系滑剤を、(b)成分に対して脂肪酸アミド系滑剤や脂肪酸エステル系滑剤を添加しておくことが好ましい。
本実施例に示すブロック共重合体の分子量及び組成物の物性は以下に示す方法で測定した。
(1)硬度
JIS K 6352に準拠し、2mm厚のプレスシートを3枚重ねて測定した。
(2)耐油性
2mm厚プレスシートを作製し、パラフィン系オイル、及び、IRM#3オイルに室温で72時間浸漬後、取り出して表面性の変化を観察し、オイル吸収量を測定した。
○:変化なし
×:変化有り(変形又は膨潤)
(3)機械強度
組成物を170℃で圧縮成形し、JIS3号ダンベル試験片を作成した。JIS K6251に従い、引張速度500mm/secで引張強度・伸びを測定した。
(4)透明性
組成物を170℃で圧縮成形し、JIS3号ダンベル試験片を作成した。得られたプレスシートの透明性を目視で判断した。
○:透明感がある
△:若干透明感がある
×:透明感がない
また、透明性を定量化することを目的に濁度計(モデル:NDH−300A、日本電色工業製)を使用し、プレスシートにて得られたシートの濁度を測定した。
(5)分子量
Waters社製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)システム(カラム:昭和電工株式会社製Shodex K−804(ポリスチレンゲル)、移動相:クロロホルム)を用いた。数平均分子量はポリスチレン換算で表記した。
攪拌機付き2L反応容器に、1−クロロブタン(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)452mL、ヘキサン(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)319mL、1,4−ビス(1−クロル−1−メチルエチル)ベンゼン0.55gを加えた。反応容器を−75℃に冷却した後、ジメチルアセトアミド0.42g、イソブチレン182mLを添加した。さらに四塩化チタン6.53mLを加えて重合を開始し、−75℃で溶液を攪拌しながら1.5時間反応させた。次いで反応溶液にスチレン51gを添加し、さらに60分間反応を続けた後、反応溶液を大量の水中へあけて反応を停止させた。
有機層と水層の分離状況を目視で確認したところ、分離性は良好であり分液ロートで容易に分別できた。水洗を2回行った後、水層が中性になっているのを確認してから有機層を大量のメタノール中に注いで重合体を沈殿させ、得られた重合体を60℃で24時間真空乾燥することによりイソブチレン系ブロック共重合体(SIBS)を得た。該イソブチレン系ブロック共重合体(SIBS)のGPC分析を行ったところ、数平均分子量は72000であり、1H−NMRにより求めたスチレンの含有量は29重量%であった。
下記の成分(a)、(b)、(c)を表1に示した割合で、190℃に設定したラボプラストミル(東洋精機社製)を用いて溶融混練した。得られた組成物を圧縮成形して試験片を作成し、各種物性を評価した。評価結果を表1に示した。
成分(a)
スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体(SIBS):製造例1で得られたもの。
成分(b)
熱可塑性ポリウレタン1(TPU):エステルタイプ、ディックバイエルポリマー社製(商品名:パンデックス T−1375) 、硬度75。
成分(c)
酸無水物基を有するスチレン−エチレンブチレン−スチレン共重合体(MAH−SEBS):Shell社製(商品名:クレイトン FG1901X)、硬度65。
Claims (4)
- (a)イソブチレンを主成分とする重合体ブロックと、芳香族ビニル系単量体を主成分とする単量体成分からなる重合体ブロックとから構成されるイソブチレン系ブロック共重合体5〜95重量%、
(b)熱可塑性ポリウレタン5〜95重量%
からなる組成物の総量100重量部に対し、
(c)酸無水物基を有するスチレン−エチレンブチレン−スチレン共重合体0.1〜50重量部、
を含有することを特徴とする熱可塑性樹脂組成物であって、
イソブチレン系ブロック共重合体(a)が、芳香族ビニル系単量体を主成分とする重合体ブロック−イソブチレンを主成分とする重合体ブロック−芳香族ビニル系単量体を主成分とする重合体ブロックからなるトリブロック共重合体、芳香族ビニル系単量体を主成分とする重合体ブロック−イソブチレンを主成分とする重合体ブロックからなるジブロック共重合体、及び、芳香族ビニル系単量体を主成分とする重合体ブロックとイソブチレンを主成分とする重合体ブロックからなるアームを3つ以上有する星型ブロック共重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種以上である熱可塑性樹脂組成物。 - 芳香族ビニル系単量体がスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン及びインデンからなる群から選ばれる少なくとも1種以上であることを特徴とする請求項1記載の熱可塑性樹脂組成物。
- イソブチレン系ブロック共重合体(a)が、芳香族ビニル系単量体を主成分とする重合体ブロック−イソブチレンを主成分とする重合体ブロック−芳香族ビニル系単量体を主成分とする重合体ブロックからなるトリブロック共重合体であることを特徴とする請求項1または2に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- スチレン−エチレンブチレン−スチレン共重合体(c)の酸無水物基が、無水マレイン酸基であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
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