JP5106917B2 - ポリプロピレン系樹脂組成物 - Google Patents
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Description
また、最近は、製品の軽量化のために、薄い成形品が要望されており、薄い成形品を得るためには、流動性に優れた材料が必要であった。
[1](A)プロピレン−エチレンブロック共重合体および(B)重量平均分子量100〜500のポリアルキレングリコールを含有し、成分(B)の量が成分(A)100質量部に対して0.1〜3質量部であることを特徴とするポリプロピレン系樹脂組成物。
[2](A)プロピレン−エチレンブロック共重合体、(B)重量平均分子量100〜500のポリアルキレングリコールおよび(C)密度が0.85〜0.91g/cm3であるエチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとの共重合体ゴムを含有し、成分(A)と成分(C)の質量比が(A):(C)=65〜97:3〜35(合計を100とする)であり、成分(B)の量が成分(A)と成分(C)との合計を100質量部としたとき0.1〜3質量部であることを特徴とするポリプロピレン系樹脂組成物。
[3](A)プロピレン−エチレンブロック共重合体、(B)重量平均分子量100〜500のポリアルキレングリコールおよび(D)無機充填剤を含有し、成分(A)と成分(D)の質量比が(A):(D)=65〜95:5〜35(合計を100とする)であり、成分(B)の量が成分(A)と成分(D)との合計を100質量部としたとき0.1〜3質量部であることを特徴とするポリプロピレン系樹脂組成物。
[4](A)プロピレン−エチレンブロック共重合体、(B)重量平均分子量100〜500のポリアルキレングリコール、(C)密度が0.85〜0.91g/cm3であるエチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとの共重合体ゴムおよび(D)無機充填剤を含有し、成分(A)と成分(C)と成分(D)の質量比が(A):(C):(D)=30〜92:3〜35:5〜35(合計を100とする)であり、成分(B)の量が成分(A)と成分(C)と成分(D)との合計を100質量部としたとき0.1〜3質量部であることを特徴とするポリプロピレン系樹脂組成物。
[5]成分(B)が、ポリエチレングリコールである前記1〜4のいずれかに記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
[6]前記1〜5のいずれかに記載のポリプロピレン系樹脂組成物を射出成形してなる射出成形体。
そして、公知の重合触媒を用いて、公知の重合方法によって製造する方法が挙げられる。公知の重合触媒としては、例えば、チーグラー触媒やメタロセン触媒が挙げられ、公知の重合方法としては、例えば、スラリー重合法や気相重合法が挙げられる。
ポリアルキレングリコール(B)の重量平均分子量は100〜500以下であるが、好ましくは、150〜500であり、さらに好ましくは、150〜400である。重量平均分子量が500を超えると、低温での耐衝撃性の改善が不十分となる。
ポリアルキレングリコール(B)の製造方法としては、特に制限されるものではなく、公知の重合触媒を用いて、公知の重合方法による製造方法が挙げられる。
共重合体ゴム(C)としては、剛性と耐衝撃性のバランスに優れるという点から、エチレン−1−オクテン共重合体ゴム(EOR)、エチレン−1−ブテン共重合体ゴム(EBR)、およびそれらの併用が好ましい。
公知の重合方法としては、例えば、炭化水素化合物のような不活性有機溶媒中でエチレンとα−オレフィンを共重合させる方法が挙げられる。
アスペクト比が10未満の場合、もしくは、平均繊維長が5μm未満の場合は、剛性改良効果が小さく、アスペクト比が30を超える場合、もしくは、平均繊維長が20μmを超える場合は、成形外観不良になる可能性がある。
成分(A)、成分(B)および成分(C)を含有する樹脂組成物の場合、成分(A)と成分(C)の質量比が(A):(C)=65〜97:3〜35(合計を100とする)、好ましくは75〜95:5〜25であり、成分(B)の量が成分(A)と成分(C)との合計を100質量部としたとき0.1〜3質量部であり、好ましくは0.3〜2質量部である。
成分(A)、成分(B)および成分(D)を含有する樹脂組成物の場合、成分(A)と成分(D)の質量比が(A):(D)=65〜95:5〜35(合計を100とする)、好ましくは75〜95:5〜25であり、成分(B)の量が成分(A)と成分(D)との合計を100質量部としたとき0.1〜3質量部であり、好ましくは0.3〜2質量部である。
成分(A)、成分(B)、成分(C)および成分(D)を含有する組成物の場合、成分(A)と成分(C)と成分(D)の質量比が(A):(C):(D)=30〜92:3〜35:5〜35(合計を100とする)、好ましくは50〜90:5〜25:5〜25であり、成分(B)の量が成分(A)と成分(C)と成分(D)との合計を100質量部としたとき0.1〜3質量部であり、好ましくは0.3〜2質量部である。
成分(C)を配合することにより耐衝撃性が向上するが、その配合割合が多いと剛性が低下する。
成分(D)を配合することにより剛性が向上するが、その配合割合が多いと製品が重くなり、耐衝撃性が低下する。
(1)プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)とポリアルキレングリコール(B)を混練した後、エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとの共重合体ゴム(C)を添加する方法。
(2)プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)とポリアルキレングリコール(B)を混練した後、無機充填剤(D)を添加する方法。
(3)予め、プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)に無機充填剤(D)を高濃度に混練してマスターバッチとし、それを別途プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)やポリアルキレングリコール(B)、エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとの共重合体ゴム(C)で希釈しながら混練する方法。
(4)プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)とエチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとの共重合体ゴム(C)を混練した後、無機充填剤(D)、ポリアルキレングリコール(B)を添加し混練する方法。
(5)予め、プロピレン−エチレンブロック共重合体(A)にエチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとの共重合体ゴム(C)を高濃度に混練してマスターバッチとし、それにプロピレン−エチレンブロック共重合体(A)、無機充填剤(D)、ポリアルキレングリコール(B)を添加し混練する方法。
また、上記の(1)〜(5)の方法において、任意にプロピレン単独重合体(A−2)を混合しても良い。
本発明の射出成形体の用途としては、特に制限されるものではないが、例えば、自動車用部品、電気製品・電子製品用部品、建材部品等が挙げられ、好ましくは自動車用部品である。
(1)メルトフローレート(MFR、単位:g/10分)
JIS−K−6758に規定された方法に従い、測定した。特に断りのない限り、測定温度は230℃であり、荷重は2.16kgであった。
(2)曲げ弾性率1(単位:MPa)
JIS−K−7203に規定された方法に従い、測定した。射出成形により成形された試験片を用いた。試験片の厚みは6.4mmであり、スパン長さ100mm、荷重速度2mm/minの条件で曲げ弾性率を評価した。測定温度は23℃で行った。
(3)曲げ弾性率2(単位:MPa)
JIS−K−7203に規定された方法に従い、測定した。射出成形により成形された試験片を用いた。試験片の厚みは6.4mmであり、スパン長さ100mm、荷重速度30mm/minの条件で曲げ弾性率を評価した。測定温度は23℃で行った。
(4)曲げ弾性率3(単位:MPa)
JIS−K−7203に規定された方法に従い、測定した。射出成形により成形された試験片を用いた。試験片の厚みは3.2mmであり、スパン長さ50mm、荷重速度2mm/minの条件で曲げ弾性率を評価した。測定温度は23℃で行った。
JIS−K−7110に規定された方法に従い、測定した。射出成形により成形された試験片を用いた。試験片の厚みは6.4mmであり、成形の後にノッチ加工されたノッチ付きの衝撃強度を評価した。測定温度は23℃および−30℃で行った。
(6)アイゾット衝撃強度2(単位:KJ/m2)
JIS−K−7110に規定された方法に従い、測定した。射出成形により成形された試験片を用いた。試験片の厚みは3.2mmであり、ノッチ付きの金型を用いて作成したノッチ付き試験片を用いて衝撃強度を評価した。測定温度は23℃および−30℃で行った。
(7)アイゾット衝撃強度3(単位:KJ/m2)
JIS−K−7110に規定された方法に従い、測定した。射出成形により成形された試験片を用いた。試験片の厚みは3.2mmであり、成形の後にノッチ加工されたノッチ付きの衝撃強度を評価した。測定温度は23℃および−30℃で行った。
エチレン含量は、プレスシートを作製し、赤外吸収スペクトルを測定して得られるメチル基(−CH3)およびメチレン基(−CH2−)の特性吸収の吸光度を用いて検量線法により求めた。
ウベローデ型粘度計を用いて濃度0.1、0.2および0.5g/dlの3点について還元粘度を測定した。極限粘度は、「高分子溶液、高分子実験学11」(1982年共立出版株式会社刊)第491頁に記載の計算方法、すなわち、還元粘度を濃度に対しプロットし、濃度をゼロに外挿する外挿法によって求めた。ポリプロピレンについては、溶媒としてテトラリンを用い、温度135℃で評価した。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、以下に示した条件で測定した。
GPC:Waters社製 150C型
カラム:昭和電工株式会社製 Shodex 80 MA 2本
サンプル量:300μl(ポリマー濃度0.2wt%)
流量:1ml/min
温度:135℃
溶媒:o−ジクロルベンゼン
東ソー株式会社製の標準ポリスチレンを用いて溶出体積と分子量の検量線を作成した。検量線を用いて検体のポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)を求め、分子量分布の尺度としてQ値=重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)を求めた。
アイソタクチック・ペンタッド分率は、A.Zambelliらによって、Macromolecules,6,925(1973)に発表、記載されている方法に従って測定した。すなわち、13C−NMRを使用して測定されるポリプロピレン分子鎖中のペンタッド単位でのアイソタクチック連鎖、換言すれば、プロピレンモノマー単位が5個連続してメソ結合した連鎖の中心にあるプロピレンモノマー単位の分率を求めた。ただし、NMRの吸収ピークの帰属に関しては、その後発刊されたMacromolecules,8,687(1975)に基づいて行った。
具体的には、13C−NMRスペクトルのメチル炭素領域の全吸収ピーク中のmmmmピークの面積分率としてアイソタクチック・ペンタッド分率を測定した。この方法により英国NATIONAL PHYSICAL LABORATORYのNPL標準物質 CRM No.M19−14 PolypropylenePP/MWD/2のアイソタクチックペンタッド分率を測定したところ、0.944であった。
プロピレン−エチレンブロック共重合体において、プロピレン−エチレンランダム共重合体部分(第2セグメント)の全ブロック共重合体に対する質量比率Xは、プロピレン単独重合体部分(第1セグメント)と全ブロック共重合体の各々の結晶融解熱量を測定することにより、次式から計算で求めた。
X=1−(ΔHf)T/(ΔHf)P
(ΔHf)T:ブロック共重合体全体の融解熱量(cal/g)
(ΔHf)P:プロピレン単独重合体部分(第1セグメント)の融解熱量(cal/g)
プロピレン−エチレンブロック共重合体におけるプロピレン−エチレンランダム共重合体部分(第2セグメント)のエチレン含量(C2’)EPは、赤外線吸収スペクトル法により全ブロック共重合体におけるエチレン含量(質量%)を測定し、次式から計算で求めた。
(C2’)EP=(C2’)T/X
(C2’)T:全ブロック共重合体におけるエチレン含量(質量%)
X:前記(12)で求めたプロピレン−エチレンランダム共重合体部分の全ブロック共重合体に対する質量比率
プロピレン−エチレンブロック共重合体におけるプロピレン−エチレンランダム共重合体部分(第2セグメント)の極限粘度[η]EPは、プロピレン単独重合体部分(第1セグメント)と全ブロック共重合体の各々の極限粘度を測定することにより、次式から計算で求めた。
[η]EP=[η]T/X−(1/X−1)[η]P
[η]P:プロピレン単独重合体部分(第1セグメント)の極限粘度(dl/g)
[η]T:ブロック共重合体全体の極限粘度(dl/g)
X:前記(12)で求めたプロピレン−エチレンランダム共重合体部分の全ブロック共重合体に対する質量比率
なお、プロピレン−エチレンブロック共重合体の第1セグメントであるプロピレン単独重合体部分の極限粘度[η]Pは、その製造時に、第一工程であるプロピレン単独重合体部分の製造後に重合槽内より取り出し、取り出されたプロピレン単独重合体から求めた。
(A)プロピレン−エチレンブロック共重合体
(1)プロピレン−エチレンブロック共重合体(BC−1)
住友化学株式会社製 AZ564を用いた。
MFR(230℃)は30g/10分であり、
プロピレン単独重合体部分(第1セグメント)の分子量分布(Q値)は4.0であり、
プロピレン単独重合体部分(第1セグメント)の極限粘度([η]P)は1.05dl/gであり、
アイソタクチックペンタッド分率は0.97であり、
プロピレン−エチレンランダム共重合体部分(第2セグメント)の極限粘度([η]EP)は4.0dl/gであり、
全ブロック共重合体に対するプロピレン−エチレンランダム共重合体部分の質量比率(X)は16質量%であり、
プロピレン−エチレンランダム共重合体部分のエチレン含量((C2’)EP)は45質量%であった。
住友化学株式会社製 AZ864を用いた。
MFR(230℃)は30g/10分であり、
プロピレン単独重合体部分(第1セグメント)の分子量分布(Q値)は4.2であり、
プロピレン単独重合体部分(第1セグメント)の極限粘度([η]P)は1.05dl/gであり、
アイソタクチックペンタッド分率は0.97であり、
プロピレン−エチレンランダム共重合体部分(第2セグメント)の極限粘度([η]EP)は2.5dl/gであり、
全ブロック共重合体に対するプロピレン−エチレンランダム共重合体部分の質量比率(X)は20質量%であり、
プロピレン−エチレンランダム共重合体部分のエチレン含量((C2’)EP)は40質量%であった。
下記の方法で調製した固体触媒成分(I)を用い、第一段階でプロピレン単独重合体部分を重合した後、第二段階でプロピレン−エチレンランダム共重合体部分を、連続的に二段階の気相重合プロセスにより重合した。第一段階では系内の水素濃度と重合温度を制御し、第二段階においては反応温度と反応圧力を一定に保つようにプロピレンを連続的に供給し、かつ、気相部の水素濃度、気相部のエチレン濃度を一定保つように水素とエチレンを供給しながらプロピレン−エチレンランダム共重合体部分の気相重合を継続した。第一段階で重合したプロピレン単独重合体をサンプリングし分析した結果、極限粘度([η]P)は0.93dl/gであり、アイソタクチックペンタッド分率は0.987であった。最終的に得られたプロピレン−エチレンブロック共重合体全体の極限粘度([η]T)は1.64dl/gであった。分析の結果、全ブロック共重合体に対するプロピレン−エチレンランダム共重合体部分の質量比率(X)は19.2質量%であったので、生成したプロピレン−エチレンランダム共重合体成分(第2セグメント)の極限粘度([η]EP)は4.6dl/gであった。また、分析の結果、プロピレン−エチレンランダム共重合体部分のエチレン含量((C2’)EP)は42質量%であった。またMFRは30g/10分であった。
200リットルの円筒型反応器(直径0.35mの撹拌羽根を3対持つ撹拌機および幅0.05mの邪魔板4枚を備えた直径0.5mのもの)を窒素置換し、ヘキサン54リットル、ジイソブチルフタレート100g、テトラエトキシシラン20.6kg及びテトラブトキシチタン2.23kgを投入、撹拌した。次に、前記撹拌混合物に、ブチルマグネシウムクロリドのジブチルエーテル溶液(濃度2.1モル/リットル)51リットルを反応器内の温度を7℃に保ちながら4時間かけて滴下した。この時の撹拌回転数は150rpmであった。滴下終了後、20℃で1時間撹拌したあと濾過し、得られた固体について室温下トルエン70リットルでの洗浄を3回実施し、トルエンを加え、固体触媒成分前駆体スラリーを得た。該固体触媒成分前駆体は、Ti:1.9質量%、OEt(エトキシ基):35.6質量%、OBu(ブトキシ基):3.5質量%を含有していた。その平均粒径は39μmであり、16μm以下の微粉成分量は0.5質量%であった。次いでスラリーの体積が49.7リットルとなるようにトルエンを抜き出し、80℃で1時間撹拌し、その後、スラリーを40℃以下となるように冷却し、撹拌下、テトラクロロチタン30リットルと、ジブチルエーテル1.16kgとの混合液を投入、さらにオルトフタル酸クロライド4.23kgを投入した。反応器内の温度を110℃として3時間撹拌した後、濾過し、得られた固体について95℃にてトルエン90リットルでの洗浄を3回実施した。トルエンを加え、スラリーとし、静置後、スラリーの体積が49.7リットルとなるようにトルエンを抜き出し、撹拌下、テトラクロロチタン15リットルと、ジブチルエーテル1.16kgと、ジイソブチルフタレート0.87kgとの混合液を投入した。反応器内の温度を105℃として1時間撹拌した後、濾過し、得られた固体について95℃にてトルエン90リットルでの洗浄を2回実施した。トルエンを加え、スラリーとし、静置後、スラリーの体積が49.7リットルとなるようにトルエンを抜き出し、撹拌下、テトラクロロチタン15リットルと、ジブチルエーテル1.16kgとの混合液を投入した。反応器内の温度を105℃として1時間撹拌した後、濾過し、得られた固体について95℃にてトルエン90リットルでの洗浄を2回実施した。トルエンを加え、スラリーとし、静置後、スラリーの体積が49.7リットルとなるようにトルエンを抜き出し、撹拌下、テトラクロロチタン15リットルと、ジブチルエーテル1.16kgとの混合液を投入した。反応器内の温度を105℃として1時間撹拌した後、濾過し、得られた固体について95℃にてトルエン90リットルでの洗浄を3回、ヘキサン90リットルでの洗浄を2回実施した。得られた固体成分を乾燥し、固体触媒成分を得た。該固体触媒成分は、Ti:2.1質量%、フタル酸エステル成分:10.8質量%を含有していた。
(1)プロピレン単独重合体(PP−1)
住友化学株式会社製 U501E1を用いた。極限粘度([η]P)が0.9dl/gであり、アイソタクチックペンタッド分率が0.97であり、MFR(230℃)が120g/10分であるプロピレン単独重合体である。
住友化学株式会社製 D101を用いた。極限粘度([η]P)が3dl/gであり、MFR(230℃)が0.5g/10分であるプロピレン単独重合体である。
ポリアルキレングリコールとしては、以下のポリエチレングリコール(PEG)を用いた。
(1)PEG−1
東京化成工業株式会社製 ポリエチレングリコール300(分子量=300)
(2)PEG−2
東京化成工業株式会社製 ポリエチレングリコール600(分子量=600)
(3)PEG−3
東京化成工業株式会社製 ポリエチレングリコール6000(分子量=6000)
共重合体ゴムとしては、次のエチレン−1−オクテン共重合体ゴム、エチレン−1−ブテン共重合体ゴムを用いた。
(1)EOR−1(エチレン−1−オクテン共重合体ゴム)
デュポンダウエラストマー社製 ENGAGE8200(密度:0.870g/cm3、MFR(190℃):5g/10分)
(2)EOR−2(エチレン−1−オクテン共重合体ゴム)
デュポンダウエラストマー社製製 ENGAGE8842(密度:0.858g/cm3、MFR(190℃):1g/10分)
(3)EBR−1(エチレン−1−ブテン共重合体ゴム)
住友化学株式会社製 CX5505(密度:0.870g/cm3、MFR(190℃):15g/10分)
(4)EBR−2(エチレン−1−ブテン共重合体ゴム)
三井化学株式会社製 タフマー A0550S(密度:0.861g/cm3、MFR(190℃):0.5g/10分)
無機充填剤としては、タルク(林化成株式会社製 MWHST)を用いた(Talcと称する。)。Talcの平均粒子径は、2.7μmであった。
ポリプロピレン系樹脂組成物の製造:
プロピレン−エチレンブロック共重合体(BC−1、BC−2、BC−3)、プロピレン重合体(PP−1、PP−2)、エチレン系共重合体ゴム(EOR−1、EOR−2、EBR−1、EBR−2)、タルク(Talc)、ポリアルキレングリコール(PEG−1、PEG−2、PEG−3)を、表1〜4に示した組成でヘンシェルミキサーおよびタンブラーで均一に予備混合した後、二軸混練押出機(株式会社日本製鋼所製TEX44SS−31.5BW−2V型)を用いて、押出量30kg/hr、スクリュー回転数320rpm、ベント吸引下で、ポリプロピレン系樹脂組成物を製造した。
表1、2、4に示した実施例および比較例の物性評価用試験片は、上記で得られたポリプロピレン系樹脂組成物を熱風乾燥器で120℃で2時間乾燥後、東芝機械株式会社製IS150E−V型射出成形機を用いて、成形温度220℃、金型冷却温度50℃、射出時間15秒、冷却時間30秒で射出成形を行うことにより作製した。表3に示した実施例および比較例の物性評価用試験片は、上記で得られたポリプロピレン系樹脂組成物を熱風乾燥器で120℃で2時間乾燥後、東芝機械株式会社製IS150E−V型射出成形機を用いて、成形温度180℃、金型冷却温度50℃、射出時間15秒、冷却時間30秒で射出成形を行うことにより作製した。
得られた試験片について、曲げ弾性率、アイゾット衝撃強度を測定した。その結果を表1〜4に併せて示した。
これに対して、本発明の要件であるポリアルキレングリコールを使用しない比較例1、3、6、7は、低温での耐衝撃性が不十分であり、流動性も不十分であることが分かる。
また、本発明の要件である、重量平均分子量が500以下であることを満たしていないポリエチレングリコールを使用した、比較例2、4、5、8では、流動性は改良されているが、低温での耐衝撃性が不十分であることが分かる。
Claims (6)
- (A)プロピレン−エチレンブロック共重合体および(B)重量平均分子量100〜500のポリアルキレングリコールを含有し、成分(B)の量が成分(A)100質量部に対して0.1〜3質量部であることを特徴とするポリプロピレン系樹脂組成物。
- (A)プロピレン−エチレンブロック共重合体、(B)重量平均分子量100〜500のポリアルキレングリコールおよび(C)密度が0.85〜0.91g/cm3であるエチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとの共重合体ゴムを含有し、成分(A)と成分(C)の質量比が(A):(C)=65〜97:3〜35(合計を100とする)であり、成分(B)の量が成分(A)と成分(C)との合計を100質量部としたとき0.1〜3質量部であることを特徴とするポリプロピレン系樹脂組成物。
- (A)プロピレン−エチレンブロック共重合体、(B)重量平均分子量100〜500のポリアルキレングリコールおよび(D)無機充填剤を含有し、成分(A)と成分(D)の質量比が(A):(D)=65〜95:5〜35(合計を100とする)であり、成分(B)の量が成分(A)と成分(D)との合計を100質量部としたとき0.1〜3質量部であることを特徴とするポリプロピレン系樹脂組成物。
- (A)プロピレン−エチレンブロック共重合体、(B)重量平均分子量100〜500のポリアルキレングリコール、(C)密度が0.85〜0.91g/cm3であるエチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとの共重合体ゴムおよび(D)無機充填剤を含有し、成分(A)と成分(C)と成分(D)の質量比が(A):(C):(D)=30〜92:3〜35:5〜35(合計を100とする)であり、成分(B)の量が成分(A)と成分(C)と成分(D)との合計を100質量部としたとき0.1〜3質量部であることを特徴とするポリプロピレン系樹脂組成物。
- 成分(B)が、ポリエチレングリコールである請求項1〜4のいずれかに記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のポリプロピレン系樹脂組成物を射出成形してなる射出成形体。
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