JP5166811B2 - 軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物およびその用途 - Google Patents

軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物およびその用途 Download PDF

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Description

本発明は、軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物およびその用途に関する。より詳しくは、本発明は、メタロセン触媒存在下で重合されたプロピレン系ランダムブロック共重合体を含む軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物およびその用途に関する。
軟質発泡体としては、軟質ポリウレタン発泡体(特許文献1)が多く使用されているが、発泡体成形時に有機溶剤、架橋剤、触媒等を添加している為、環境への負荷が大きい。低環境負荷の材料として、ポリプロピレン系発泡体が考えられるが、ポリプロピレン自体の剛性が高く、緩衝材用途等の軟質発泡体への適用は難しかった(特許文献2)。また、軟質材料として低融点のメタロセン触媒系ポリプロピレンが知られているが、溶融張力が低く、発泡成形性に劣っていた。
特開2006-131754号公報 特開2007-146140号公報
そこで、本発明の目的は、柔軟性に優れたポリプロピレン系軟質発泡体が得られる軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物を提供することにある。
本発明者らは鋭意研究した結果、特定のプロピレン系ランダムブロック共重合体および特定の改質ポリプロピレンを用いることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明に係る軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物は、
メタロセン触媒の存在下で重合され、かつ、メルトフローレート(ASTM D1238、230℃、荷重2.16kg)が0.1〜10g/10min、融点が100〜155℃の範囲にあるプロピレン系ランダムブロック共重合体であって、室温n-デカンに不溶な部分(Dinsol)90〜30重量%と室温n-デカンに可溶な部分(Dsol)10〜70重量%とから構成され、前記Dinsolが要件(1)〜(3)を満たし、前記Dsolが要件(4)〜(6)を満たすプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)50〜90重量部と、メルトテンションが4〜30gの範囲にある改質ポリプロピレン(B)50〜10重量部とを含むことを特徴とする(ここで、プロピレン系ランダムブロック共重合体(A)と改質ポリプロピレン(B)との合計は100重量部である)。
(1) DinsolのGPCから求めた分子量分布(Mw/Mn)が1.0〜3.5
(2) Dinsol中のエチレンに由来する骨格の含有量が0.5〜13モル%
(3) Dinsol中のプロピレンの2,1-挿入結合量および1,3-挿入結合量の和が0.2モル%
以下
(4) DsolのGPCから求めた分子量分布(Mw/Mn)が1.0〜3.5
(5) Dsolの135℃デカリン中における極限粘度[η]が1.5〜4dL/g
(6) Dsol中のエチレンに由来する骨格の含有量が15〜35モル%
上記改質ポリプロピレン(B)は、下記(α)成分20〜70重量%および下記(β)成分80〜30重量%を含むプロピレン系多段重合体(B−1)であることが好ましい。(α)135℃、テトラリン溶媒中での極限粘度[η]が7.0dL/gを超える、プロピレン単独重合体成分又はプロピレンと炭素数2〜8のα−オレフィン(プロピレンを除く)との共重合体成分
(β)135℃、テトラリン溶媒中での極限粘度[η]が0.5〜3.0dL/gの範囲にある、プロピレン単独重合体成分又はプロピレンと炭素数2〜8のα−オレフィン(プロピレンを除く)との共重合体成分
また、上記改質ポリプロピレン(B)は、メルトフローレート(ASTM D1238、230℃、荷重2.16kg)が0.4〜15g/10分のポリプロピレン(C)98.5〜99.7重量%とペルオキシジカーボネート(D)0.3〜1.5重量%とを170〜250℃で溶融混練して得られる弱架橋ポリプロピレンであって、沸騰パラキシレン抽出によるゲル分率が0.01〜25重量%の範囲にある弱架橋ポリプロピレン(B−2)であることも好ましい。
また、上記改質ポリプロピレン(B)は、電子線架橋ポリプロピレン(B−3)であることも好ましい。
上記軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物は、軟化剤(E)を、プロピレン系ランダムブロック共重合体(A)および改質ポリプロピレン(B)の合計100重量部に対し0〜200重量部の量でさらに含むことが好ましい。
本発明に係る軟質プロピレン系発泡体は、上記軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物を成形して得られることを特徴とする。
本発明に係る緩衝材、断熱材、吸音材、電気絶縁層、配管、配線プロテクト、自動車内装材表皮、自動車ウェザーストリップ、隙間埋め材、建材サッシシール、管継ぎ手シール、掃除用具または化粧品は、上記軟質プロピレン系発泡体から得られることを特徴とする。
本発明の軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物によれば、柔軟性に優れたポリプロピレン系軟質発泡体を得ることができ、該発泡体は、緩衝材、断熱材、吸音材等の各種用途に好適に用いられる。
以下、本発明について具体的に説明する。
本発明の軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物は、プロピレン系ランダムブロック共重合体(A)と改質ポリプロピレン(B)とを含み、さらに、軟化剤(E)を含んでいてもよい。
<プロピレン系ランダムブロック共重合体(A)>
本発明に用いるプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)は、好適にはメタロセン触媒系の存在下で、第一重合工程にてプロピレンとエチレンとを共重合してプロピレン系ランダム共重合体であるプロピレン・エチレンランダム共重合体を製造し、引き続き第二重合工程でプロピレン−エチレンランダム共重合体ゴムを製造して得られる。
プロピレン系ランダムブロック共重合体(A)は、メルトフローレート(ASTM D1238、230℃、荷重2.16kg)が0.1〜10g/10min、融点が100
〜155℃の範囲にあり、第一重合工程で製造されるプロピレン−エチレンランダム共重合体を主成分とする室温n-デカンに不溶な部分(Dinsol)90〜30重量%と、第二重合工程で製造されるプロピレン−エチレンランダム共重合体ゴムを主成分とする室温n-デカンに可溶な部分(Dsol)10〜70重量%とから構成される。ここで、プロピレン系ランダムブロック共重合体(A)におけるメルトフローレート、融点、室温n-デカンに不溶な部分(Dinsol)の重量分率、室温n-デカンに可溶な部分(Dsol)の重量分率は、各種発泡体用途に応じて好適に変えることができる。
ここで、プロピレン系ランダムブロック共重合体は、メタロセン触媒系で重合して得られたもの(メタロセン触媒の存在下で重合して得られたもの)である。
そして、本発明に用いるプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)において、前記Dinsolは要件(1)〜(3)を満たし、さらに前記Dsolは要件(4)〜(6)を満たす。
(1) DinsolのGPCから求めた分子量分布(Mw/Mn)が1.0〜3.5
(2) Dinsol中のエチレンに由来する骨格の含有量が0.5〜13モル%
(3) Dinsol中のプロピレンの2,1-挿入結合量および1,3-挿入結合量の和が0.2モル%
以下
(4) DsolのGPCから求めた分子量分布(Mw/Mn)が1.0〜3.5
(5) Dsolの135℃デカリン中における極限粘度[η]が1.5〜4dL/g
(6) Dsol中のエチレンに由来する骨格の含有量が15〜35モル%。
以下、本発明に用いるプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)が備える上記要件(1)〜(6)について詳細に説明する。
要件(1)
本発明に用いるプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)はメタロセン触媒系を用いて製造しており、の室温n-デカンに不溶な部分(Dinsol)のGPCから求めた分子量
分布(Mw/Mn)は1.0〜3.5、好ましくは、1.5〜3.2、更に好ましくは2.0〜3.0である。このように本発明に用いるプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)に含有される室温n-デカンに不溶な部分(Dinsol)について、Mw/Mnが3.5よりも
大きいと、低分子量成分由来により成形体のベタツキが生じることがある。
要件(2)
本発明に用いるプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)の室温n-デカンに不溶
な部分(Dinsol)中のエチレンに由来する骨格の含有量は0.5〜13モル%、好ましくは0.7〜10モル%、更に好ましくは1.0〜8モル%である。Dinsol中のエチレンに由来する骨格の含有量が0.5モル%未満であると、プロピレン系ランダムブロック共重合体(A)の融点(Tm)が高くなり、発泡体の柔軟性が乏しくなることがある。また、Dinsol中のエチレンに由来する骨格の含有量が13モル%よりも多いと、プロピレン系ランダムブロック共重合体(A)の融点が低くなり、発泡体の耐熱性が低下し、緩衝材等の用途には適さないことがある。
要件(3)
本発明に用いるプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)の室温n-デカンに不溶
な部分(Dinsol)中のプロピレンの2,1-挿入結合量および1,3-挿入結合量の和は0.2モル%以下、好ましくは0.1モル%以下である。Dinsol中のプロピレンの2,1-挿入結合量および1,3-挿入結合量の和が0.2モル%よりも多い場合、プロピレンとエチレンとのランダム共重合性が低下し、その結果、室温n-デカンに可溶な部分(Dsol)中のプロピレ
ン−エチレン共重合体ゴムの組成分布が広くなる為、発泡成形体がベタツキやすくなることがある。
要件(4)
本発明に用いるプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)の室温n-デカンに可溶な部分(Dsol)のGPCから求めた分子量分布(Mw/Mn)は1.0〜3.5、好ましくは1
.2〜3.0、更に好ましくは1.5〜2.5である。このように本発明に用いるプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)の室温n-デカンに可溶な部分(Dsol)について
、GPCから求めた分子量分布(Mw/Mn)を上述のように狭くできるのは、触媒としてメタロセン触媒系を用いているからである。そして、Mw/Mnが3.5よりも大きいと、Dsol
に低分子量プロピレン−エチレンランダム共重合体ゴムが増える為、発泡体にベタツキが発生することがある。
要件(5)
本発明に用いるプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)の室温n-デカンに可溶な部分(Dsol)の135℃デカリン中における極限粘度[η]は1.5〜4dL/g、好ましくは1.5dL/gを超え3.5dL/g以下であり、さらに好ましくは1.8〜3.5dL/g、最も好ましくは2.0〜3.0dL/gである。こうしたランダムブロック共重合体の製造において、本発明で好適に使用されるメタロセン触媒系以外の触媒を用いたのでは、極限粘度[η]が1.5dL/gを超えるプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)を製造することは極めて困難であり、特に極限粘度[η]が1.8dL/g以上のプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)を製造することはほとんど不可能である。また、極限粘度Dsolの135℃デカリン中における極限粘度[η]が4dl/gよりも高いと、第二重合工程でプロピレン−エチレンランダム共重合体ゴムを製造する際に、超高分子量乃至高エチレン量プロピレン−エチレンランダム共重合体ゴムが微量に副生する。この微量に副生したプロピレン−エチレンランダム共重合体ゴムは、プロピレン系ランダムブロック共重合体(A)中に不均一に存在し、発泡体表面上にブツ形状の外観不良を形成することがある。
要件(6)
本発明に用いるプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)の室温n-デカンに可溶な部分(Dsol)中のエチレンに由来する骨格の含有量は15〜35モル%、好ましくは18〜30モル%、更に好ましくは20〜25モル%である。Dsol中のエチレンに由来する骨格の含有量が15モル%よりも低いと、プロピレン系ランダムブロック共重合体(A)の柔軟性が乏しくなることがある。また、Dsol中におけるエチレンに由来する骨格の含有量が35モル%よりも高いと、プロピレン系ランダムブロック共重合体中のプロピレン−エチレンランダム共重合体ゴムのプロピレンランダム共重合体への分散性が悪化し、発泡成形体表面にブツ状の外観不具合を呈することがある。
本発明に用いるプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)は、好適にはメタロセン触媒の存在下に、第一重合工程([工程1])でプロピレンと少量のエチレンとからなるプロピレン系ランダム共重合体を製造後、第二重合工程([工程2])でプロピレンと第一工程よりも多量のエチレンとを共重合してプロピレン−エチレン共重合体ゴムを製造して得られるプロピレン系ランダムブロック共重合体である。
本発明において好適に使用されるメタロセン触媒としては、メタロセン化合物と、有機金属化合物、有機アルミニウムオキシ化合物およびメタロセン化合物と反応してイオン対を形成することのできる化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物と、さらに必要に応じて粒子状担体とからなるメタロセン触媒であり、好ましくはアイソタクチックまたはシンジオタクチック構造等の立体規則性重合をすることのできるメタロセン触媒を挙げることができる。前記メタロセン化合物の中では、本願出願人による国際出願(WO01/27124号パンフレット)に例示されている以下に示すような架橋性メタロセン化合物が好適に用いられる。
Figure 0005166811
上記一般式[I]において、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14は水素原子、炭化水素基、ケイ素含有基から選ばれ、それぞれ同一でも異なっていてもよい。このような炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、アリル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デカニル基などの直鎖状炭化水素基;イソプロピル基、tert-ブチル基、アミル基
、3-メチルペンチル基、1,1-ジエチルプロピル基、1,1-ジメチルブチル基、1-メチル-1-
プロピルブチル基、1,1-プロピルブチル基、1,1-ジメチル-2-メチルプロピル基、1-メチ
ル-1-イソプロピル-2-メチルプロピル基などの分岐状炭化水素基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などの環状飽和炭化水素基;フェニル基、トリル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、アントラセニル基などの環状不飽和炭化水素基;ベンジル基、クミル基、1,1-ジフェニルエチル基、トリフェニルメチル基などの環状不飽和炭化水素基の置換した飽和炭化水素基;メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、フリル基、N-メチルアミノ基、N,N-ジメチルアミノ基、N-フェニルアミノ基、ピリル基、チエニル基などのヘテロ原子含有炭化水素基等を挙げることができる。ケイ素含有基としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、トリフェニルシリル基などを挙げることができる。
また、一般式[I]において、置換基R5〜R12は隣接する置換基と相互に結合して環を形成してもよい。このような置換フルオレニル基としては、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、オクタヒドロジベンゾフルオレニル基、オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル基、オクタメチルテトラヒドロジシクロペンタフルオレニル基等を挙げることができる。
前記一般式[I]において、シクロペンタジエニル環に置換するR1、R2、R3、R4は水素
原子または炭素数1〜20の炭化水素基であることが好ましい。炭素数1〜20の炭化水素基としては、前述の炭化水素基を例示することができる。さらに好ましくはR3が炭素数1〜20の炭化水素基である。
前記一般式[I]において、フルオレン環に置換するR5〜R12は炭素数1〜20の炭化水素基であることが好ましい。炭素数1〜20の炭化水素基としては、前掲の炭化水素基を例示することができる。置換基R5〜R12は、隣接する置換基が相互に結合して環を形成し
てもよい。
前記一般式[I]において、シクロペンタジエニル環とフルオレニル環を架橋するYは
周期律表第14族元素であることが好ましく、より好ましくは炭素、ケイ素、ゲルマニウムであり、さらに好ましくは炭素原子である。このYに置換するR13、R14は炭素数1〜20の炭化水素基が好ましい。これらは相互に同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成してもよい。炭素数1〜20の炭化水素基としては、前掲の炭化水素基を例示することができる。さらに好ましくはR14は炭素数6〜20のアリール(aryl)基である。
アリール基としては、前述の環状不飽和炭化水素基、環状不飽和炭化水素基の置換した飽和炭化水素基、ヘテロ原子含有環状不飽和炭化水素基を挙げることができる。また、R13
、R14はそれぞれ同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成してもよい。こ
のような置換基としては、フルオレニリデン基、10-ヒドロアントラセニリデン基、ジベ
ンゾシクロヘプタジエニリデン基などが好ましい。
また、上記一般式[I]で表されるメタロセン化合物は、R1、R4、R5またはR12から選ばれる置換基と架橋部のR13またはR14が互いに結合して環を形成してもよい。
前記一般式[I]において、Mは好ましくは周期律表第4族遷移金属であり、さらに好
ましくはTi、Zr、Hfである。また、Qはハロゲン原子、炭化水素基、アニオン配位子または孤立電子対で配位可能な中性配位子から同一または異なる組合せで選ばれる。jは1〜4の整数であり、jが2以上のときは、Qは互いに同一でも異なっていてもよい。ハロゲン原子の具体例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子であり、炭化水素基の具体例としては前掲と同様のものなどが挙げられる。アニオン配位子の具体例としては、メトキシ、tert-ブトキシ、フェノキシなどのアルコキシ基、アセテート、ベンゾエー
トなどのカルボキシレート基、メシレート、トシレートなどのスルホネート基等が挙げられる。孤立電子対で配位可能な中性配位子の具体例としては、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルメチルホスフィンなどの有機リン化合物、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン、1,2-ジメトキシエタンなどのエーテル類等が挙げられる。Qは少なくとも1つがハロゲン原子またはアルキル
基であることが好ましい。
このような架橋メタロセン化合物としては、ジフェニルメチレン(3-tert-ブチル-5-メチル-シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメ
チレン(3-tert-ブチル-5-メチル-シクロペンタジエニル)(2,7-ジtert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(3-tert-ブチル-5-メチル-シクロ
ペンタジエニル)(3,6-ジtert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、(メチ
ル)(フェニル)メチレン(3-tert-ブチル-5-メチル-シクロペンタジエニル)(オクタ
メチルオクタヒドロベンゾフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、[3-(1',1',4',4',7',7',10',10'-オクタメチルオクタヒドロジベンゾ[b,h]フルオレニル)(1,1,3-トリ
メチル-5-tert-ブチル-1,2,3,3a-テトラヒドロペンタレン)]ジルコニウムジクロライド(下記式[II]参照)などが好ましく挙げられる。
Figure 0005166811
なお、本発明で使用されるメタロセン触媒において、前記一般式[I]で表わされる第4
族遷移金属化合物とともに用いられる、有機金属化合物、有機アルミニウムオキシ化合物、遷移金属化合物と反応してイオン対を形成する化合物、必要に応じて用いられる粒子状担体としては、本出願人による前記公報(WO01/27124号パンフレット)あるいは特開平11-315109号公報中に開示された化合物を制限無く使用することができる。
本発明に用いるプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)は、二つ以上の反応装置を直列に連結した重合装置を用い、次の二つの工程([工程1]および[工程2])を連続的に実施することによって得られる。
[工程1]は、重合温度0〜100℃、重合圧力常圧〜5MPaゲージ圧で、プロピレンとエチレンとを共重合させる。[工程1]では、プロピレンに対してエチレンのフィード量を少量とすることによって、[工程1]で製造されるプロピレン系ランダム共重合体がDinsolの主成分となるようにする。
[工程2]は、重合温度0〜100℃、重合圧力常圧〜5MPaゲージ圧で、プロピレンとエチレンとを共重合させる。[工程2]では、プロピレンに対するエチレンのフィード量を[工程1]のときよりも多くすることによって、[工程2]で製造されるプロピレン−エチレン共重合体ゴムがDsolの主成分となるようにする。
このようにすることにより、Dinsolに係る要件(1)〜(3)は、[工程1]における重合
条件の調整によって、Dsolに係る要件(4)〜(6)は、[工程2]における重合条件の調整
によって、満足させることが可能となる。
また、本発明に用いるプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)が満足すべき物性については、使用するメタロセン触媒の化学構造により決定されることが多い。具体的には、要件(1)DinsolのGPCから求めた分子量分布(Mw/Mn)、要件(3)Dinsol中のプロピレンの2,1-挿入結合量および1,3-挿入結合量の和、要件(4)DsolのGPCから求めた分子量分布(Mw/Mn)、およびプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)の融点については、主として、[工程1]および[工程2]において用いられるメタロセン触媒を適切に選択することによって、本発明の要件を満足するように調節することができる。本発明において好ましく用いられるメタロセン触媒については前述の通りである。
さらに、要件(2)Dinsol中のエチレンに由来する骨格の含有量については、[工程1]
におけるエチレンのフィード量などによって調整することが可能である。要件(5)Dsolの135℃デカリン中における極限粘度[η]については、[工程2]における水素などの分子量調節剤のフィード量などによって調節することが可能である。要件(6)Dsol中のエチレンに由来する骨格の含有量については、[工程2]におけるエチレンのフィード量などによって調節することが可能である。さらに、[工程1]と[工程2]とで製造する重合体の量比を調整することによって、DinsolとDsolとの組成比、およびプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)のメルトフローレートを適切に調節することが可能である。
また、本発明に用いるプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)は、前記方法の[工程1]で製造されるプロピレン−エチレンランダム共重合体と、前記方法の[工程2]で製造されるプロピレン−エチレンランダム共重合体ゴムとを、メタロセン化合物含有触媒の存在下で個別に製造した後に、これら物理的手段を用いてブレンドして製造しても良い。
<改質ポリプロピレン(B)>
本発明に用いる改質ポリプロピレン(B)は、メルトテンションが4〜30gの範囲、好ましくは5〜25gの範囲にある。
また、改質ポリプロピレン(B)は以下の割合で用いられる。すなわち、本発明の軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物は、プロピレン系ランダムブロック共重合体(A)50〜90重量部、好ましくは70〜90重量部と改質ポリプロピレン(B)50〜10重量部、好ましくは30〜10重量部とを含む(ここで、プロピレン系ランダムブロック共重合体(A)と改質ポリプロピレン(B)との合計は100重量部である)。本発明においては、プロピレン系ランダムブロック共重合体(A)とともに改質ポリプロピレン(B)を上記の割合で用いているため、好ましい溶融張力を有する組成物が調製できる。このような組成物によれば、柔軟性に優れた発泡体が得られる。
上記メルトテンションを有する改質ポリプロピレン(B)としては、具体的には、プロピレン系多段重合体(B−1)、弱架橋ポリプロピレン(B−2)、電子線架橋ポリプロピレン(B−3)が好適に用いられる。
〔プロピレン系多段重合体(B−1)〕
プロピレン系多段重合体(B−1)は、下記(α)成分20〜70重量%および下記(β)成分80〜30重量%を含む。
(α)135℃、テトラリン溶媒中での極限粘度[η]が7.0dL/gを超える、プロピレン単独重合体成分又はプロピレンと炭素数2〜8のα−オレフィン(プロピレンを除く)との共重合体成分
(β)135℃、テトラリン溶媒中での極限粘度[η]が0.5〜3.0dL/gの範囲にある、プロピレン単独重合体成分又はプロピレンと炭素数2〜8のα−オレフィン(プロピレンを除く)との共重合体成分
この多段重合体(B−1)は高立体規則性ポリプロピレン製造用触媒を用いることにより製造することができる。前記高立体規則性ポリプロピレン製造用触媒としては、公知の種々の触媒が使用できる。たとえば、(a)マグネシウム、チタン、ハロゲンおよび電子供与体を含有する固体状チタン触媒成分と、(b)有機金属化合物触媒成分と、(c)シクロペンチル基、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基およびこれらの誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する有機ケイ素化合物触媒成分とからなる触媒を用いることができる。
上記固体状チタン触媒成分(a)は、マグネシウム化合物(a−1)、チタン化合物(
a−2)および電子供与体(a−3)を接触させることにより調製することができる。マグネシウム化合物(a−1)としては、マグネシウム−炭素結合またはマグネシウム−水素結合を有するマグネシウム化合物のような還元能を有するマグネシウム化合物、およびハロゲン化マグネシウム、アルコキシマグネシウムハライド、アリロキシマグネシウムハライド、アルコキシマグネシウム、アリロキシマグネシウム、マグネシウムのカルボン酸塩等で代表される還元能を有さないマグネシウム化合物をあげることができる。
固体状チタン触媒成分(a)の調製の際には、チタン化合物(a−2)としてたとえば下記式(1)で示される4価のチタン化合物を用いるのが好ましい。
Ti(OR)g4-g …(1)
(式(1)中、Rは炭化水素基、Xはハロゲン原子、0≦g≦4である。)
具体的にはTiCl4、TiBr4、TiI4などのテトラハロゲン化チタン;Ti(OCH3)Cl3、Ti(OC25)Cl3、Ti(O−n−C49)Cl3、Ti(OC25)Br3、Ti(O−iso−C49)Br3などのトリハロゲン化アルコキシチタン;Ti(OCH3)2Cl2、Ti(OC25)2Cl2、Ti(O−n−C49)2Cl2、Ti(OC25)2Br2などのジハロゲン化ジアルコキシチタン;Ti(OCH3)3Cl、Ti(OC25)3Cl、T
i(O−n−C49)3Cl、Ti(OC25)3Brなどのモノハロゲン化トリアルコキシチタン;Ti(OCH3)4、Ti(OC25)4、Ti(O−n−C49)4、Ti(O−iso−
49)4、Ti(O−2−エチルヘキシル)4などのテトラアルコキシチタン等があげられ
る。
固体状チタン触媒成分(a)の調製の際に用いられる電子供与体(a−3)としては、たとえばアルコール、フェノール、ケトン、アルデヒド、有機酸または無機酸のエステル、有機酸ハライド、エーテル、酸アミド、酸無水物、アンモニア、アミン、ニトリル、イソシアネート、含窒素環状化合物、含酸素環状化合物などがあげられる。
上記のようなマグネシウム化合物(a−1)、チタン化合物(a−2)および電子供与体(a−3)を接触させる際には、ケイ素、リン、アルミニウムなどの他の反応試剤を共存させてもよく、また担体を用いて担体担持型の固体状チタン触媒成分(a)を調製することもできる。
固体状チタン触媒成分(a)は、公知の方法を含むあらゆる方法を採用して調製することができるが、下記に数例あげて簡単に述べる。
(1)電子供与体(液状化剤)(a−3)を含むマグネシウム化合物(a−1)の炭化水素溶液を、有機金属化合物と接触反応させて固体を析出させた後、または析出させながらチタン化合物(a−2)と接触反応させる方法。
(2)マグネシウム化合物(a−1)および電子供与体(a−3)からなる錯体を有機金属化合物と接触、反応させた後、チタン化合物(a−2)を接触反応させる方法。
(3)無機担体と有機マグネシウム化合物(a−1)との接触物に、チタン化合物(a−2)および電子供与体(a−3)を接触反応させる方法。この際予め接触物をハロゲン含有化合物および/または有機金属化合物と接触反応させてもよい。
(4)液状化剤および場合によっては炭化水素溶媒を含むマグネシウム化合物(a−1)溶液、電子供与体(a−3)および担体の混合物から、マグネシウム化合物(a−1)の担持された担体を得た後、次いでチタン化合物(a−2)を接触させる方法。
(5)マグネシウム化合物(a−1)、チタン化合物(a−2)、電子供与体(a−3)、場合によってはさらに炭化水素溶媒を含む溶液と、担体とを接触させる方法。
(6)液状の有機マグネシウム化合物(a−1)と、ハロゲン含有チタン化合物(a−2)とを接触させる方法。このとき電子供与体(a−3)を少なくとも1回は用いる。
(7)液状の有機マグネシウム化合物(a−1)とハロゲン含有化合物とを接触させた後、チタン化合物(a−2)を接触させる方法。この過程において電子供与体(a−3)を
少なくとも1回は用いる。
(8)アルコキシ基含有マグネシウム化合物(a−1)と、ハロゲン含有チタン化合物(a−2)とを接触させる方法。このとき電子供与体(a−3)を少なくとも1回は用いる。
(9)アルコキシ基含有マグネシウム化合物(a−1)および電子供与体(a−3)からなる錯体と、チタン化合物(a−2)とを接触させる方法。
(10)アルコキシ基含有マグネシウム化合物(a−1)および電子供与体(a−3)からなる錯体を、有機金属化合物と接触させた後、チタン化合物(a−2)と接触反応させる方法。
(11)マグネシウム化合物(a−1)と、電子供与体(a−3)と、チタン化合物(a−2)とを任意の順序で接触、反応させる方法。この反応に先立って、各成分を、電子供与体(a−3)、有機金属化合物、ハロゲン含有ケイ素化合物などの反応助剤で予備処理してもよい。
(12)還元能を有さない液状のマグネシウム化合物(a−1)と、液状チタン化合物(a−2)とを、電子供与体(a−3)の存在下で反応させて固体状のマグネシウム・チタン複合体を析出させる方法。
(13)上記(12)で得られた反応生成物に、チタン化合物(a−2)をさらに反応させる方法。
(14)上記(11)または(12)で得られる反応生成物に、電子供与体(a−3)およびチタン化合物(a−2)をさらに反応させる方法。
(15)マグネシウム化合物(a−1)と、チタン化合物(a−2)と、電子供与体(a−3)とを粉砕して得られた固体状物を、ハロゲン、ハロゲン化合物または芳香族炭化水素のいずれかで処理する方法。なおこの方法においては、マグネシウム化合物(a−1)のみを、あるいはマグネシウム化合物(a−1)と電子供与体(a−3)とからなる錯化合物を、あるいはマグネシウム化合物(a−1)とチタン化合物(a−2)とを粉砕する工程を含んでもよい。また粉砕後に反応助剤で予備処理し、次いでハロゲンなどで処理してもよい。反応助剤としては、有機金属化合物あるいはハロゲン含有ケイ素化合物などが用いられる。
(16)マグネシウム化合物(a−1)を粉砕した後、チタン化合物(a−2)を接触させる方法。マグネシウム化合物(a−1)の粉砕時および/または接触時には、電子供与体(a−3)を必要に応じて反応助剤とともに用いる。
(17)上記(11)〜(16)で得られる化合物をハロゲン、ハロゲン化合物または芳香族炭化水素で処理する方法。
(18)金属酸化物、有機マグネシウム(a−1)およびハロゲン含有化合物との接触反応物を、電子供与体(a−3)および好ましくはチタン化合物(a−2)と接触させる方法。
(19)有機酸のマグネシウム塩、アルコキシマグネシウム、アリーロキシマグネシウムなどのマグネシウム化合物(a−1)を、チタン化合物(a−2)、電子供与体(a−3)、必要に応じてハロゲン含有炭化水素と接触させる方法。
(20)マグネシウム化合物(a−1)とアルコキシチタンとを含む炭化水素溶液と、電子供与体(a−3)および必要に応じてチタン化合物(a−2)と接触させる方法。この際ハロゲン含有ケイ素化合物などのハロゲン含有化合物を共存させることが好ましい。
(21)還元能を有さない液状のマグネシウム化合物(a−1)と、有機金属化合物とを反応させて固体状のマグネシウム・金属(アルミニウム)複合体を析出させ、次いで電子供与体(a−3)およびチタン化合物(a−2)を反応させる方法。
前記有機金属化合物触媒成分(b)としては、周期律表第I族〜第III族から選ばれる
金属を含むものが好ましく、具体的には下記に示すような有機アルミニウム化合物、第I族金属とアルミニウムとの錯アルキル化合物、および第II族金属の有機金属化合物などをあげることができる。
式 R1 mAl(OR2)npq(式中、R1およびR2は炭素原子を通常1〜15個、好ましくは1〜4個含む炭化水素基であり、これらは互いに同一でも異なっていてもよい。Xはハロゲン原子を表し、0<m≦3、nは0≦n<3、pは0≦p<3、qは0≦q<3の数であり、かつm+n+p+q=3である。)で示される有機アルミニウム化合物(b−1)。
式 M1AlR1 4(式中、M1はLi、NaまたはKであり、R1は前記と同じである。)で示される第I族金属とアルミニウムとの錯アルキル化物(b−2)。
式 R122(式中、R1およびR2は上記と同様であり、M2はMg、ZnまたはCd
である。)で示される第II族または第III族のジアルキル化合物(b−3)。
前記有機アルミニウム化合物(b−1)としては、たとえばR1 mAl(OR2)3-m(R1
およびR2は前記と同様であり、mは好ましくは1.5≦m≦3の数である。)で示され
る化合物、R1 mAlX3-m(R1は前記と同様であり、Xはハロゲンであり、mは好ましくは0<m<3である。)で示される化合物、R1 mAlH3-m(R1は前記と同様であり、mは好ましくは2≦m<3である。)で示される化合物、R1 mAl(OR2)nq(R1およびR2は前記と同様であり、Xはハロゲン、0<m≦3、0≦n<3、0≦q<3であり、
かつm+n+q=3である。)で示される化合物などをあげることができる。
前記有機ケイ素化合物触媒成分(c)の具体的なものとしては、下記式(2)で表される有機ケイ素化合物などがあげられる。
SiR12 n(OR3)3-n …(2)
(式(2)中、nは0、1または2、R1はシクロペンチル基、シクロペンテニル基、シ
クロペンタジエニル基およびこれらの誘導体からなる群から選ばれる基、R2およびR3は炭化水素基を示す。)
式(2)において、R1の具体的なものとしては、シクロペンチル基、2−メチルシク
ロペンチル基、3−メチルシクロペンチル基、2−エチルシクロペンチル基、3−プロピルシクロペンチル基、3−イソプロピルシクロペンチル基、3−ブチルシクロペンチル基、3−tert−ブチルシクロペンチル基、2,2−ジメチルシクロペンチル基、2,3−ジメチルシクロペンチル基、2,5−ジメチルシクロペンチル基、2,2,5−トリメチルシクロペンチル基、2,3,4,5−テトラメチルシクロペンチル基、2,2,5,5−テトラメチルシクロペンチル基、1−シクロペンチルプロピル基、1−メチル−1−シクロペンチルエチル基などのシクロペンチル基またはその誘導体;シクロペンテニル基、2−シクロペンテニル基、3−シクロペンテニル基、2−メチル−1−シクロペンテニル基、2−メチル−3−シクロペンテニル基、3−メチル−3−シクロペンテニル基、2−エチル−3−シクロペンテニル基、2,2−ジメチル−3−シクロペンテニル基、2,5−ジメチル−3−シクロペンテニル基、2,3,4,5−テトラメチル−3−シクロペンテニル基、2,2,5,5−テトラメチル−3−シクロペンテニル基などのシクロペンテニル基またはその誘導体;1,3−シクロペンタジエニル基、2,4−シクロペンタジエニル基、1,4−シクロペンタジエニル基、2−メチル−1,3−シクロペンタジエニル基、2−メチル−2,4−シクロペンタジエニル基、3−メチル−2,4−シクロペンタジエニル基、2−エチル−2,4−シクロペンタジエニル基、2,2−ジメチル−2,4−シクロペンタジエニル基、2,3−ジメチル−2,4−シクロペンタジエニル基、2,5−ジメチル−2,4−シクロペンタジエニル基、2,3,4,5−テトラメチル−2,4−シクロペンタジエニル基などのシクロペンタジエニル基またはその誘導体;さらにシクロペンチル基、シクロペンテニル基またはシクロペンタジエニル基の誘導体としてインデニル基、2−メチルインデニル基、2−エチルインデニル基、2−インデニル基、1−メチル−2−インデニル基、1,3−ジメチル−2−インデニル基、インダニル基、2−メチルインダニル基、2−インダニル基、1,3−ジメチル−2−インダニル基、4,
5,6,7−テトラヒドロインデニル基、4,5,6,7−テトラヒドロ−2−インデニル基、4,5,6,7−テトラヒドロ−1−メチル−2−インデニル基、4,5,6,7−テトラヒドロ−1,3−ジメチル−2−インデニル基、フルオレニル基等があげられる。
また式(2)において、R2およびR3の炭化水素基の具体的なものとしては、たとえばアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基などの炭化水素基をあげることができる。R2またはR3が2個以上存在する場合、R2同士またはR3同士は同一でも異なっていてもよく、またR2とR3とは同一でも異なっていてもよい。また式(2)において、R1とR2とはアルキレン基等で架橋されていてもよい。
式(2)で表される有機ケイ素化合物の中ではR1がシクロペンチル基であり、R2がアルキル基またはシクロペンチル基であり、R3がアルキル基、特にメチル基またはエチル
基である有機ケイ素化合物が好ましい。
式(2)で表される有機ケイ素化合物の具体的なものとしては、シクロペンチルトリメトキシシラン、2−メチルシクロペンチルトリメトキシシラン、2,3−ジメチルシクロペンチルトリメトキシシラン、2,5−ジメチルシクロペンチルトリメトキシシラン、シクロペンチルトリエトキシシラン、シクロペンテニルトリメトキシシラン、3−シクロペンテニルトリメトキシシラン、2,4−シクロペンタジエニルトリメトキシシラン、インデニルトリメトキシシラン、フルオレニルトリメトキシシランなどのトリアルコキシシラン類;ジシクロペンチルジメトキシシラン、ビス(2−メチルシクロペンチル)ジメトキシシラン、ビス(3−tert−ブチルシクロペンチル)ジメトキシシラン、ビス(2,3−ジメチルシクロペンチル)ジメトキシシラン、ビス(2,5−ジメチルシクロペンチル)ジメトキシシラン、ジシクロペンチルジエトキシシラン、ジシクロペンテニルジメトキシシラン、ジ(3−シクロペンテニル)ジメトキシシラン、ビス(2,5−ジメチル−3−シクロペンテニル)ジメトキシシラン、ジ−2,4−シクロペンタジエニルジメトキシシラン、ビス(2,5−ジメチル−2,4−シクロペンタジエニル)ジメトキシシラン、ビス(1−メチル−1−シクロペンチルエチル)ジメトキシシラン、シクロペンチルシクロペンテニルジメトキシシラン、シクロペンチルシクロペンタジエニルジメトキシシラン、ジインデニルジメトキシシラン、ビス(1,3−ジメチル−2−インデニル)ジメトキシシラン、シクロペンタジエニルインデニルジメトキシシラン、ジフルオレニルジメトキシシラン、シクロペンチルフルオレニルジメトキシシラン、インデニルフルオレニルジメトキシシランなどのジアルコキシシラン類;トリシクロペンチルメトキシシラン、トリシクロペンテニルメトキシシラン、トリシクロペンタジエニルメトキシシラン、トリシクロペンチルエトキシシラン、ジシクロペンチルメチルメトキシシラン、ジシクロペンチルエチルメトキシシラン、ジシクロペンチルメチルエトキシシラン、シクロペンチルジメチルメトキシシラン、シクロペンチルジエチルメトキシシラン、シクロペンチルジメチルエトキシシラン、ビス(2,5−ジメチルシクロペンチル)シクロペンチルメトキシシラン、ジシクロペンチルシクロペンテニルメトキシシラン、ジシクロペンチルシクロペンタジエニルメトキシシラン、ジインデニルシクロペンチルメトキシシランなどのモノアルコキシシラン類;その他、エチレンビスシクロペンチルジメトキシシラン等をあげることができる。
上記のような固体状チタン触媒成分(a)、有機金属化合物触媒成分(b)、および有機ケイ素化合物触媒成分(c)からなる触媒を用いてプロピレンの重合を行うに際して、予め予備重合を行うこともできる。予備重合は、固体状チタン触媒成分(a)、有機金属化合物触媒成分(b)、および必要に応じて有機ケイ素化合物触媒成分(c)の存在下に、オレフィンを重合させる。
予備重合オレフィンとしては、炭素数2〜8のα−オレフィン(プロピレンを除く。)を用いることができる。具体的には、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−オクテンなどの直鎖状のオレフィン;3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、3−エチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ペンテン、4−エチル−1−ヘキセン、3−エチル−1−ヘキセンなどの分岐構造を有するオレフィン等を用いることができる。これらは共重合させてもよい。
予備重合は、固体状チタン触媒成分(a)1g当り0.1〜1000g程度、好ましくは0.3〜500g程度の重合体が生成するように行うことが望ましい。予備重合量が多すぎると、本重合における(共)重合体の生成効率が低下することがある。予備重合では、本重合における系内の触媒濃度よりもかなり高濃度で触媒を用いることができる。
上記のような触媒を用いてプロピレンを連続多段重合させる際には、本発明の目的を損なわない範囲であれば、いずれかの段であるいは全ての段でプロピレンと前記他のモノマーとを共重合させてもよい。
連続多段重合する場合、各段においてはプロピレンをホモ重合させるか、あるいはプロピレンと他のモノマーとを共重合させてポリプロピレンを製造するが、各段においては、プロピレンから導かれる構造単位を90モル%を越える量、好ましくは95〜100モル%のポリプロピレンを製造することが望ましい。各段のポリプロピレンの分子量は、たとえば重合系に供給される水素量を変えることにより調節することができる。ただし、第1段目の重合において、高分子量ポリプロピレンを得る場合は、無水素状態で重合するのが好ましい。
本重合の際には、固体状チタン触媒成分(a)(または予備重合触媒)を重合容積1L当りチタン原子に換算して約0.0001〜50ミリモル、好ましくは約0.001〜10ミリモルの量で用いることが望ましい。有機金属化合物触媒成分(b)は、重合系中のチタン原子1モルに対する金属原子量で約1〜2000モル、好ましくは約2〜500モル程度の量で用いることが望ましい。有機ケイ素化合物触媒成分(c)は、有機金属化合物触媒成分(b)の金属原子1モル当り約0.001〜50モル、好ましくは約0.01〜20モル程度の量で用いることが望ましい。
重合は、気相重合法あるいは溶液重合法、懸濁重合法などの液相重合法いずれで行ってもよく、各段を別々の方法で行ってもよい。また連続式、半連続式のいずれの方式で行ってもよく、各段を複数の重合器たとえば2〜10器の重合器に分けて行ってもよい。工業的には連続式の方法で重合するのが最も好ましく、この場合2段目以降の重合を2器以上の重合器に分けて行うのが好ましく、これによりジェルの発生を抑制することができる。
重合媒体として、不活性炭化水素類を用いてもよく、また液状のプロピレンを重合媒体としてもよい。また各段の重合条件は、重合温度が約−50〜+200℃、好ましくは約20〜100℃の範囲で、また重合圧力が常圧〜10MPa(ゲージ圧)、好ましくは約0.2〜5MPa(ゲージ圧)の範囲内で適宜選択される。
尚、(α)成分は、プロピレン系多段重合体(B−1)100重量%中に25〜50重量%あることが好ましく、極限粘度[η]は、7〜20dL/gであることが好ましい。(α)成分を製造する場合、無水素状態でプロピレンを重合して、高分子量ポリプロピレンを得ることが好ましい。
また、(β)成分は、全重合体中に50〜80重量%あることが好ましく、極限粘度[
η]は、1.0〜2.0dL/gであることが好ましい。(β)成分の極限粘度[η]は、重合系に供給される水素量を変えることにより、所望の極限粘度[η]に調節することができる。
〔弱架橋ポリプロピレン(B−2)〕
本発明で用いられる弱架橋ポリプロピレン(B−2)は、メルトフローレート(ASTM D1238、230℃、荷重2.16kg)が0.4〜15g/10分のポリプロピレン(C)とペルオキシジカーボネート(D)とを170〜250℃で溶融混練して得られる弱架橋ポリプロピレンである。
非架橋のポリプロピレン(C)としては、例えば、プロピレン単独重合体、プロピレンとプロピレンを除く炭素原子数2〜20のα-オレフィンから選ばれる少なくとも1種の
α-オレフィンとの共重合体などが用いられる。ここでプロピレンを除く炭素原子数2〜
20のα-オレフィンとしては、エチレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチ
ル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン
、1-オクタデセン、1-エイコセンなどが挙げられ、エチレンまたは炭素原子数4〜10のα-オレフィンが好ましい。これらのα−オレフィンは、プロピレンとランダム共重合体
を形成してもよく、また、ブロック共重合体を形成してもよい。これらのα−オレフィンから導かれる構成単位は、全構成単位中に5重量%以下、好ましくは2重量%以下の割合で含まれていてもよい。非架橋のポリプロピレン(C)としては、上記ポリプロピレンを単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。
本発明で用いられるペルオキシジカーボネート(D)は、一般式R1-OC(O)OOC(O)O−R2で表される化合物である。ここで、R1およびR2は互いに同一でも異なっ
ていてもよく、CH3、2-i-C37O-C64、C25CH(CH3)、4-CH3-C64
Cl3CC(CH32、C715、c-C611CH2、3-t-C49-C65、Cl3Si(CH23、C65、CH3CH(OCH3)CH2CH2、C65OCH2CH2、C65CH2、z-C817CH=CH(CH28、2-CH3-C64、(CH32CHCH2CH(CH3)、3,4-ジ-CH3-C63、Cl3C、CHCH(Cl)、ClCH2、[C25OC(O)]2CH(CH3)、3,5-ジ-CH3-C63、C817、C25、C1837、2-オキソ-1,3-ジオキサン-4-CH2、C25CH(Cl)CH2、4-CH3O-C64、i-C49、CH3SO2
CH2CH2、C1225、C65CH(Cl)CH2、H2C=CHCH2、2-Clc-C610、H2C=C(CH3)CH2、c-CH611、ClCH2CH2、4-[C65−N=N]-C64CH2、ステアリル、1-ナフチル、4-t-C49-C610、2,4,5-トリ-Cl-C62、C1429、9-フルオレニル、4-NO2-C64CH2、2-i-C37-C64、CH3OCH2CH2、H2C=C(CH3)、3-CH3-C64、BrCH2CH2、3-CH3-5-i-C37-C63、Br3CCH2、C25OCH2CH2、HC2=CH、i-C37、2-C25CH(CH3)-C64、Cl3CCH2、C511、c-C1223、4-t-C49-C64、C613、C37、C613CH(CH3)、CH3OC(CH32CH2CH2、C37OCH2CH2、CH3OCH2CH(CH3)、2-i-C37-5-CH3-c-C69、C49OCH2CH2、t-C49
(CH33CCH2 などが挙げられる。なお、iはアイソを、tはターシャリーを、zはシスを、cはサイクリックを意味する。
これらの化合物のうち好ましい化合物としては、ビス(4-t-ブチルシクロヘキシル)ペルオキシジカーボネート、ジセチルペルオキシジカーボネート、ジミリスチルペルオキシジカーボネート、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート、ジ-n-ブチルペルオキシジ
カーボネート、ビス(2-エチルヘキシル)ペルオキシジカーボネートなどが挙げられる。
これらのうちではビス(4-t-ブチルシクロヘキシル)ペルオキシジカーボネートは架橋効果が優れているため特に好ましい。
本発明で用いられる弱架橋ポリプロピレン(B−2)は、上記ポリプロピレン(C)とペルオキシジカーボネート(D)とを溶融混練することにより得られるが、このとき必要に応じてビニル単量体を共存させてもよい。
本発明で必要に応じて用いられるビニル単量体としては、例えば塩化ビニル、塩化ビニリデン、スチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸金属塩、メタクリル酸金属塩;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸-2-エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸グリシルな
どのアクリル酸エステル;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸-2-エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸グリシル
などのメタクリル酸エステルなどが挙げられる。
本発明で用いられる弱架橋ポリプロピレン(B−2)を製造するには、まず上記ポリプロピレン(C)、ペルオキシジカーボネート(D)および必要に応じて用いられる添加剤をリボンブレンダー、タンブラーブレンダー、ヘンシェルブレンダーなどで混合する。次いで得られた混合物を溶融混練することにより、弱架橋されたポリプロピレンが得られる。
溶融混練の装置としては、コニーダー、バンバリーミキサー、ブラベンダー、単軸押出機、2軸押出機等の混練機、2軸表面更新機、2軸多円板装置等の横型かく攪拌機、ダブルヘリカルリボン攪拌機等の縦型攪拌機などを採用することができる。これらのうち、特に2軸押出機が十分な混練が可能でかつ生産性に優れる点から好ましい。また、各々の材料を充分に均一に混合するために、前記溶融混練を複数回繰返してもよい。
溶融混練時の加熱温度は、170〜250℃、好ましくは180〜220℃である。この温度範囲で溶融混練すると、ポリプロピレン(C)が充分に溶融し、かつペルオキシジカーボネート(D)が完全に分解して、得られる弱架橋ポリプロピレン(B−2)が成形時に性状を変化させることがないため好ましい。また溶融混練の時間は、一般に10秒間〜5分間、好ましくは30秒〜60秒間である。
本発明に用いる弱架橋ポリプロピレン(B−2)は、メルトフローレートが0.4〜15g/10分の範囲にある非架橋ポリプロピレン(C)98.5〜99.7重量%とペルオキシジカーボネート(D)0.3〜1.5重量%とを170〜250℃で溶融混練して得られる(ここでポリプロピレン(C)とペルオキシジカーボネート(D)との合計は100重量%である。)。ペルオキシジカーボネート(D)の添加量が、上記範囲内にあると、改質効果が充分に得られ、ゲル成分が過剰に生成しにくく、良好な発泡性が得られる場合が多い。
このようにして得られた弱架橋ポリプロピレン(B−2)は、沸騰パラキシレン抽出によるゲル分率が0.01〜25重量%、好ましくは0.1〜10重量%、特に好ましくは0.2〜1.0重量%の範囲にある。
また、弱架橋ポリプロピレン(B−2)は、メルトフローレート(ASTM D 1238、230℃、荷重2.16kg)は通常0.1〜10g/10分、好ましくは0.2〜5g/10分の範囲にあり、メルトテンションは4〜30g、好ましくは5〜25gの範囲にあり、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより求めたMw/Mnは通常5〜10、好ましくは2.5〜5の範囲にある。
〔電子線架橋ポリプロピレン(B−3)〕
本発明に用いる電子線架橋ポリプロピレン(B−3)は、ポリプロピレンに対して電離性放射線を照射して架橋することにより得られる。
電離性放射線の照射は、窒素雰囲気、不活性ガスまたは空気雰囲気下で行うことができるが、コストおよび作業性の面からは空気雰囲気下で行うことが望ましい。電離性放射線としては、X線、電子線、γ線、α線等が挙げられるが、透過能力の観点からγ線が好ましい。照射線量は、一般に、1〜80kGyであるのが好ましく、さらに好ましくは2〜70kGyであり、とりわけ5〜50kGyが好適である。この照射量が1kGy未満では、充分にメルトテンション(溶融張力)を向上させることができない場合がある。また、80kGyを超えると、組成によってゲル化が見られ、再溶融しても成形性が悪く、例えば、ポリプロピレン系樹脂組成物をストランド状に成形すると綺麗なストランドが得られないことがある。
電子線架橋ポリプロピレン(B−3)の具体的な商品として、Basell社製HMS−PP(PF−814、PF−633、PF−611、SD−632)等が挙げられる。
<軟化剤(E)>
本発明の軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物には、プロピレン系ランダムブロック共重合体(A)および改質ポリプロピレン(B)の合計100重量部に対し、さらに軟化剤(E)が0〜200重量部、好ましくは20〜180重量部の量で含まれていてもよい。成形性および得られた発泡体の柔軟性の観点から軟化剤(E)を含有することが好ましい。
軟化剤(E)としては、たとえば、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン、流動パラフィン、石油アスファルト、ワセリン等の石油系軟化剤、コールタール、コールタールピッチ等のコールタール系軟化剤、ヒマシ油、ナタネ油、大豆油、ヤシ油等の脂肪油系軟化剤、トール油、密ロウ、カルナウバロウ、ラノリン等のロウ類、リシノール酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸またはその金属塩、ナフテン酸またはその金属石鹸、パイン油、ロジンまたはその誘導体、テルペン樹脂、石油樹脂、クマロンインデン樹脂、アタクチックポリプロピレン等の合成高分子物質、ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート、ジオクチルセバケート等のエステル系可塑剤、ジイソドデシルカーボネート等の炭酸エステル系可塑剤、その他マイクロクリスタリンワックス、サブ(ファクチス)、液状ポリブタジエン、変性液状ポリブタジエン、液状チオコール、炭化水素系合成潤滑油などが挙げられる。中でも石油系軟化剤と炭化水素系合成潤滑油が好ましい。
<その他>
本発明の軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて、公知の充填剤、耐熱安定剤、老化防止剤、耐候安定剤、帯電防止剤、金属セッケン、ワックス等の滑剤、顔料、染料、結晶核剤、難燃剤、ブロッキング防止剤などの添加剤を含んでいてもよい。
上記充填剤としては、通常ゴムに使用される充填剤が適当であり、具体的には、カーボンブラック、炭酸カルシウム、珪酸カルシウム、クレー、カオリン、タルク、シリカ、けいそう土、雲母粉、アスベスト、硫酸バリウム、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、炭酸マグネシウム、二硫化モリブデン、ガラス繊維、ガラス球、シラスバルーン、グラファイト、アルミナなどが挙げられる。
これらの充填剤は、プロピレン系ランダムブロック共重合体(A)および改質ポリプロピレン(B)の合計100重量部に対し、0〜120重量部、好ましくは2〜100重量部の割合で用いられる。
また、本発明において必要に応じて用いられる公知の耐熱安定剤、老化防止剤、耐候安定剤としては、フェノール系、サルファイト系、フェニルアルカン系、フォスファイト系、アミン系安定剤などが挙げられる。
また、本発明において必要に応じて用いられる公知の結晶核剤としては、ポリオレフィン樹脂に一般的に使用されているタルク、マイカ、シリカ、アルミナム、ブロム化ビフェニルエーテル、アルミニウムヒドロキシジp-tert-ブチルベンゾエート(TBBA)、ジベン
ジリデンソルビトール(DBS)、置換DBS、低級アルキルジベンジリデンソルビトール(PDTS)、有機リン酸塩、置換トリエチレングリコールテレフタレート、Terylene&Nylon繊維などが挙げられ、特に2,2'-メチレンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェニル)リン酸ナトリ
ウム、PDTSが望ましい。
結晶核剤は、結晶化時間や結晶化度を最適範囲内に調整できる場合がある。結晶核剤は軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物中のプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)100重量部に対して0.01〜10重量部、好ましくは0.05〜5重量部であることが望ましい。
<軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物>
本発明に係る軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物は、プロピレン系ランダムブロック共重合体(A)および改質ポリプロピレン(B)とともに、必要に応じて軟化剤(E)および上記添加剤を混合して製造される。具体的には、例えばリボンブレンダー、タンブラーブレンダー、ヘンシェルブレンダーなどで混合することにより製造できる。また、本発明に係る軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物は、上記成分を、例えばコニーダー、バンバリーミキサー、ブラベンダー、単軸押出機、2軸押出機等の混練機、2軸表面更新機、2軸多円板装置等の横型攪拌機、ダブルヘリカルリボン攪拌機等の縦型攪拌機などの溶融混練装置を用いて溶融混練することによっても製造できる。
なお、軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物の製造の際に用いられるプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)および改質ポリプロピレン(B)は、ペレット状であってもよく、得られた軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物をペレット状にしてもよい。
<発泡体>
本発明の発泡体は上述した軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物を成形して得られる。この発泡体を製造する方法としては、例えば次の2つの方法が挙げられる。
(1)上記軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物と、分解型発泡剤と、必要に応じて他の添加剤とを溶融加熱し、発泡成形することにより発泡体を得る方法。
(2)溶融させた状態の軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物に揮発型発泡剤を圧入した後、押出機により押出すことにより発泡体を得る方法。
前記方法(1)で用いられる分解型発泡剤は、発泡剤が分解して炭酸ガス、窒素ガスなどの気体を発生する化合物であって、無機系の発泡剤であっても有機系の発泡剤であってもよく、また気体の発生を促す有機酸などを併用添加してもよい。分解型発泡剤の具体例として、次の化合物が挙げられる。
(a)無機系発泡剤:重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、クエン酸、クエン酸ナトリウム。
(b)有機系発泡剤:N,N'-ジニトロソテレフタルアミド、N,N'-ジニトロソペンタメチレンテトラミンなどのN-ニトロソ化合物;アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニ
トリル、アゾシクロヘキシルニトリル、アゾジアミノベンゼン、バリウムアゾジカルボキシレートなどのアゾ化合物;ベンゼンスルフォニルヒドラジド、トルエンスルフォニルヒドラジド、p,p'-オキシビス(ベンゼンスルフェニルヒドラジド)、ジフェニルスルフォ
ン-3,3'-ジスルフォニルヒドラジドなどのスルフォニルヒドラジド化合物;カルシウムアジド、4,4'-ジフェニルジスルフォニルアジド、p-トルエンスルフォニルアジドなどのア
ジド化合物など。
これらの発泡剤は、1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いることができる。これらの中では、重炭酸水素ナトリウム等の炭酸塩または炭酸水素塩が好ましい。前記の発泡剤の添加量(混練量)は発泡剤の種類および目標発泡倍率により選択すればよいが、軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物100重量部に対して、0.5〜100重量部の範囲内にあることが好ましい。
前記方法(2)の場合、発泡剤として揮発型発泡剤を用いることができる。好ましい揮発型発泡剤としては、例えばプロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素類;シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素類;クロロジフルオロメタン、ジフルオロメタン、トリフルオロメタン、トリクロロフルオロメタン、ジクロロメタン、ジクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、トリクロロフルオロメタン、クロロメタン、クロロエタン、ジクロロトリフルオロエタン、ジクロロフルオロエタン、クロロジフルオロエタン、ジクロロペンタフルオロエタン、テトラフルオロエタン、ジフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、トリフルオロエタン、ジクロロテトラフルオロエタン、トリクロロトリフルオロエタン、テトラクロロジフルオロエタン、クロロペンタフルオロエタン、パーフルオロシクロブタンなどのハロゲン化炭化水素類;二酸化炭素、窒素、空気などの無機ガス;水などが挙げられる。これらの揮発型発泡剤は、1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いることができる。前記方法(2)における発泡剤の添加量(混練量)は、発泡剤の種類および目標発泡倍率により異なるが、軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物100重量部に対して、0.5〜100重量部の範囲内にあることが好ましい。
また、均一微細な気泡構造を有する発泡体を得るには、発泡形成核剤の使用が望ましい。その添加量は、前記軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物100重量部に対して0.01〜10重量部であることが好ましく、0.02〜5重量部であることがより好ましい。
発泡形成核剤としては、亜鉛、カルシウム、鉛、鉄、バリウム等の金属化合物、ステアリン酸等の高級脂肪酸、及びその金属塩、タルク、硫酸バリウム、シリカ、ゼオライト、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等の微粒無機粒子、四フッ化エチレン系樹脂微粉末、シリコーンゴム粉末、
クエン酸、シュウ酸、フマル酸、フタル酸、リンゴ酸、酒石酸、乳酸、シクロヘキサン1、2ジカルボン酸、ショウノウ酸、エチレンジアミン四酢酸、トリエチレンテトラミン六酢酸、ニトリロ酸等の多価カルボン酸と、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素ナトリウムアルミニウム、炭酸水素カリウム等の無機炭酸化合物の混合物や、これらの反応により生じる中間体、例えばクエン酸ニ水素ナトリウム、シュウ酸カリウム等のポリカルボン酸の塩、
N,N'-ジメチル-N,N'-ジニトロソテレフタルアミド、N,N'-ジニトロソペンタメチレンテトラミン等のニトロソ化合物;
アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル、アゾシクロヘキシルニトリル、アゾジアミノベンゼン、バリウムアゾジカルボキシレ-ト等のアゾ化合物;
ベンゼンスルホニルヒドラジド、トルエンスルホニルヒドラジド、p,p'-オキシビス(
ベンゼンスルホニルヒドラジド)、ジフェニルスルホン-3,3'-ジスルホニルヒドラジド等のスルホニルヒドラジド化合物;
カルシウムアジド、4,4'-ジフェニルジスルホニルアジド、p-トルエンスルホニルアジ
ド等のアジド化合物などが挙げられる。
これらの中では、四フッ化エチレン系樹脂微粉末が特に好ましい。
多価カルボン酸と炭酸水素塩の混合物(好ましくはクエン酸と炭酸水素ナトリウムの混合物、またはその反応中間体であるクエン酸二ナトリウム)、アゾジカルボンアミドを用いて、本発明の軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物を発泡させると、低密度、低圧縮歪みで、かつ、微細気泡構造を有する発泡体が得られるので特に好ましい。
これらの分解型化合物は、発泡押出時に分解する場合の他、予め、ペレット化等の工程で一部または全部が分解したものでも使用できる。発泡形成核剤は、発泡剤の分解温度の低下、分解促進、発泡核の形成、気泡の均一化などの働きをし、一般に使用することが望ましい。特に、軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物の押出温度付近で分解しガス化する化合物は、発泡セル径を細かく、且つ、均一に生成させる効果がある。
本発明に係る発泡体を調製するに際しては、分解型発泡剤を使用する場合は、上記のようにして得られた例えばペレット状の軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物とともに、粉末または樹脂をバインダーとしペレット状にした発泡剤、必要に応じ発泡形成核剤や湿潤剤を一旦タンブラー型ブラベンダー、V型ブラベンダー、リボンブレンダー、ヘンシェルミキサー等で混合するか、必要であれば開放型のミキシングロールや非開放型のバンバリーミキサー、押出機、ニーダー、連続ミキサー等で、発泡剤の分解温度以下で混練して、発泡性の組成物とする。
発泡剤として二酸化炭素や窒素等の揮発型発泡剤を使用する場合は、軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物とともに、発泡形成核剤や湿潤剤を一旦タンブラー型ブラベンダー、V型ブラベンダー、リボンブレンダー、ヘンシェルミキサー等で混練した後、樹脂可塑化シリンダー内で、130〜300℃で溶融し、軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物と二酸化炭素や窒素とが、相溶状態にある溶融組成物を形成する。なお、樹脂可塑化シリンダー内で軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物に、二酸化炭素や窒素を溶解する際は、二酸化炭素や窒素は超臨界状態にあることが、相容性と発泡体のセルの均一性の点から好ましい。
次に、上記のようにして得られた溶融した発泡性の組成物から発泡体を調製する方法としては、特に制限はなく、押出成形、射出成形、ブロー成形、押出ブロー成形、射出ブロー成形、インフレーション成形、スタンピングモールド成形、圧縮成形、ビーズ成形等、公知の樹脂加工方法に使用される成形機を適用することができる。
例えば、分解型発泡剤を用いて押出成形方法により発泡体を調製する方法としては、上述した発泡性の組成物を押出機に供給し、バレル内で組成物の融点と発泡剤の分解温度以上に加熱し、加圧しながら組成物中に発泡剤分解生成ガスを均一に分散させる。
次いで、発泡剤分解生成ガスが均一に分散された溶融した発泡性の組成物を、最適発泡温度に設定した押出機先端部に接続したダイへと移送し、ダイから大気中または水中に押出し急激に圧力を低下させて発泡させ、後続の冷却装置で冷却固化し、目的の発泡体を製造する。なお、押出時の組成物の温度は140〜250℃の範囲が好ましい。
例えば、超臨界状態の二酸化炭素を発泡剤とし、押出成形方法により発泡体を調製する方法としては、上述した発泡形成核剤を添加した軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物を押出機で溶融し、二酸化炭素を臨界圧力(7.4MPa〜40MPa)の範囲内で、臨界温度(31℃)以上に昇温して、超臨界二酸化炭素としてから、押出機中の溶融した軟質
発泡体用プロピレン系樹脂組成物に混合する。
次いで、超臨界二酸化炭素が混合され、かつ溶融した軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物を、最適発泡温度に設定した押出機先端部に接続したダイへと移送し、ダイから大気中に押出し急激に圧力を低下させて、二酸化炭素をガス化し発泡させ、後続の冷却装置で冷却固化し、目的の発泡体を得る。なお、押出時の組成物の温度は130〜250℃の範囲が好ましい。
また、プレス成形方法により発泡体を調製する方法としては、たとえば上述した分解型発泡剤を混練した発泡性の組成物のペレットをプレス成形機の加熱した金型内に挿入し、型圧をかけながら、もしくは型圧をかけることなく、組成物を溶融させた後、発泡せしめて発泡体を成形する方法がある。金型の温度は140〜250℃の範囲が好ましい。
射出成形方法により発泡体を調製する方法としては、たとえば上述した発泡性の組成物を射出成形機で加熱溶融した後、ノズル先端部で発泡せしめるようして金型内に射出し、発泡体を成形する方法がある。射出時の樹脂温度は140〜250℃の範囲が好ましい。
本発明に係る軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物から得られた発泡体は、軽量性、断熱性、外部からの応力の緩衝性、圧縮強度、柔軟性の観点から、その密度が好ましくは0.09〜0.6g/cm3、より好ましくは0.15〜0.3g/cm3の範囲にある。従って、軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物の発泡倍率は、好ましくは1.3〜10倍、特に1.6〜6倍の範囲である。
本発明に係る発泡体の用途としては、緩衝材、断熱材、吸音材、電気絶縁層、配管、配線プロテクト、自動車内装材表皮、自動車ウェザーストリップ、隙間埋め材、建材サッシシール、管継ぎ手シール、掃除用具、化粧品などが挙げられる。
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<評価方法>
〔プロピレン系ランダムブロック共重合体(A)について〕
<(m1)MFR(メルトフローレート)>
MFRは、ASTM D1238(230℃、荷重2.16kg)に従って測定した。
<(m2)融点(Tm)>
示差走査熱量計(DSC、パーキンエルマー社製)を用いて測定を行った。ここで測定し
た第3stepにおける吸熱ピークを融点(Tm)と定義した。
(測定条件)
第1step : 10℃/minで240℃まで昇温し、10min間保持する。
第2step : 10℃/minで60℃まで降温する。
第3step : 10℃/minで240℃まで昇温する。
<(m3)室温n-デカン可溶部量(Dsol)>
最終生成物(すなわち、本発明に用いるプロピレン系ランダムブロック共重合体(A))のサンプル5gにn-デカン200mlを加え、145℃で30分間加熱溶解した。約3時間かけて、20℃まで冷却させ、30分間放置した。その後、析出物(以下、n-デカン不溶部:Dinsol
を濾別した。濾液を約3倍量のアセトン中入れ、n-デカン中に溶解していた成分を析出さ
せた(析出物(A))。析出物(A)とアセトンを濾別し、析出物を乾燥した。なお、濾液側を濃縮乾固しても残渣は認められなかった。
N-デカン可溶部量は、以下の式によって求めた。
n-デカン可溶部量(wt%)=〔析出物(A)重量/サンプル重量〕×100。
<(m4)Mw/Mn測定〔重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)〕>
ウォーターズ社製GPC-150C Plusを用い以下の様にして測定した。分離カラムは、TSKgel GMH6−HT及びTSKgel GMH6−HTLであり、カラムサイズはそれぞ
れ内径7.5mm、長さ600mmであり、カラム温度は140℃とし、移動相にはo-ジクロロベンゼ
ン(和光純薬工業(株))および酸化防止剤としてBHT(和光純薬工業(株))0.025重量%を用い、1.0ml/分で移動させ、試料濃度は0.1重量%とし、試料注入量は500マイクロリットルとし、検出器として示差屈折計を用いた。標準ポリスチレンは、分子量がMw<1000およびMw>4×106については東ソー(株)製を用い、1000≦Mw
≦4×106についてはプレッシャーケミカル社製を用いた。
<(m5)エチレンに由来する骨格の含有量(C2量)>
Dinsol、Dsol中のエチレンに由来する骨格濃度を測定するために、サンプル20〜30mgを1,2,4−トリクロロベンゼン/重ベンゼン(2:1)溶液0.6mlに溶解後、炭素核磁気共鳴分析(13C-NMR)を行った。プロピレン、エチレン、α-オレフィンの定量はダイアッド連鎖分布より求めた。例えば、プロピレン−エチレン共重合体の場合、
Figure 0005166811
を用い、以下の計算式(Eq-1)および(Eq-2)により求めた。
Figure 0005166811
<(m6)極限粘度[η]>
デカリン溶媒を用いて、135℃で測定した。サンプル約20mgをデカリン15mlに溶解し、135℃のオイルバス中で比粘度ηspを測定した。このデカリン溶液にデカリン溶媒を5ml追
加して希釈後、同様にして比粘度ηspを測定した。この希釈操作をさらに2回繰り返し、
濃度(C)を0に外挿した時のηsp/Cの値を極限粘度として求めた。
[η]= lim(ηsp/C) (C→0)。
<(m7)2,1-挿入結合量、1,3-挿入結合量の測定>
13C−NMRを用いて、特開平7-145212号公報に記載された方法に従って、プロピレンの2,1-挿入結合量、1,3-挿入結合量を測定した。
<(m8)メルトテンション>
メルトテンションは、メルトテンション測定装置(東洋精機製作所(株)製)を用いて、オリフィス(L=8.00mm、D=2.095mm)、設定温度230℃、ピストン降下速度15mm/分、巻取り速度15m/分の条件で、ロードセル検出付きプーリーの巻取り荷重を測定した値である。
<(m9)フィルムのヤング率>
軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物の柔軟性評価の指標として、プロピレン系ランダムブロック共重合体(A)を用いて、JIS K 6781に準じてキャストフィルムのヤング率の測定を行った(MD方向)。なお、引張速度は200mm/min、チャック間距離は80mmである
。なお、この評価結果に優れていると、柔軟性に優れた発泡体が得られる。
<(m10)フィルムのヘイズ(HAZE)>
軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物のベタツキ性評価の指標として、プロピレン系ランダムブロック共重合体(A)を用いて、JIS K7105に準拠してキャストフィルムのヘイ
ズを測定した。80℃、4日間加熱処理した後のフィルムについても同様にヘイズ測定をした。ここで、ベタツキ性に劣る材料であるほど加熱処理前後でのヘイズの変化が大きい。なお、この評価結果に優れていると、ベタツキが抑えられた発泡体が得られる。
〔改質ポリプロピレン(B)について〕
<(n1)(α)成分および(β)成分の量>
重合時に連続的に供給するプロピレンの流量計積算値を用いた物質収支から求めた。
<(n2)極限粘度[η]>
135℃、テトラリン中で行った。
尚、(b)成分の極限粘度[η]2は、下記式よりより計算した値である。
[η]2=([η]total×100−[η]1×W1)/W2
[η]total:プロピレン系多段重合体(B−1)全体の極限粘度
[η]1:(a)成分の極限粘度
1:(a)成分の重量分率(重量%)
2:(b)成分の重量分率(重量%)
<(n3)ゲル分率>
ゲル分率は、#400メッシュの金網中に試料を約2g装入し、沸騰パラキシレン還流で6時間抽出を行い、金網内に残存した物の重量から下記の式で算出した。
ゲル分率(%)=(残存物量[g]/仕込み量[g])×100
〔軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物から得られる成形体について〕
<(p11)射出成形体の曲げ弾性率(FM)>
曲げ弾性率(FM)は、JIS K7171に従って、下記の条件で測定した。
<測定条件>
試験片: 10mm(幅)×4mm(厚さ)×80mm(長さ)
曲げ速度: 2mm/分
曲げスパン: 64mm
[製造例1] プロピレン系ランダムブロック共重合体(A−1)の製造
(1) 固体触媒担体の製造
1L枝付フラスコにSiO2300gをサンプリングし、トルエン800mLを入れ、
スラリー化した。次に5L4つ口フラスコへ移液をし、トルエン260mLを加えた。メチルアルミノキサン(以下、MAO)−トルエン溶液(アルベマール社製10wt%溶液)を2830mL導入した。室温のままで、30分間攪拌した。1時間で110℃に昇温し、4時間反応を行った。反応終了後、室温まで冷却した。冷却後、上澄みトルエンを抜き出し、フレッシュなトルエンで、置換率が95%になるまで、置換を行った。
(2) 固体触媒の製造(担体への金属触媒成分の担持)
グローブボックス内にて、5L4つ口フラスコにWO2004/087775に従って合成されたジ
フェニルメチレン(3−t−ブチル−5−メチルシクロペンタジエニル)(2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド(M1)を2.0g秤取った。フラスコを外へ出し、トルエン0.46リットルと(1)で調製したMAO/SiO2/トルエンスラリー1.4リットルを窒素下で加え、30分間攪拌し担持を行った。得られたジフェニルメ
チレン(3−t−ブチル−5−メチルシクロペンタジエニル)(2,7−t−ブチルフルオレニ
ル)ジルコニウムジクロリド(M1)/MAO/SiO2/トルエンスラリーはn-ヘプタンにて99%置換を行い、最終的なスラリー量を4.5リットルとした。この操作は、室温で行った。
(3) 前重合触媒の製造
前記の(2)で調製した固体触媒成分202g、トリエチルアルミニウム109mL、ヘ
プタン100Lを内容量200Lの攪拌機付きオートクレーブに挿入し、内温15〜20℃に保ちエチレンを2020g挿入し、180分間攪拌しながら反応させた。重合終了後、固体成分を沈降させ、上澄み液の除去およびヘプタンによる洗浄を2回行った。得られた予備重合触媒を精製ヘプタンに再懸濁して、固体触媒成分濃度で2g/Lとなるよう、ヘプタンにより調整を行った。この予備重合触媒は固体触媒成分1g当りポリエチレンを10g含んでいた。
(4) 本重合
内容量58Lの管状重合器にプロピレンを40kg/時間、水素を5NL/時間、製造例(3)で製造した触媒スラリーを固体触媒成分として2.6g/時間、トリエチルアルミニウム1.6g/時間を連続的に供給し、気相の存在しない満液の状態にて重合した。管状反応器の温度は30℃であり、圧力は3.2MPa/Gであった。
得られたスラリーは内容量1000Lの攪拌機付きベッセル重合器へ送り、更に重合を行った。重合器へは、プロピレンを45kg/時間、エチレンを気相部のエチレン濃度が3.7mol%、水素を気相部の水素濃度が0.3mol%になるように供給した。重合温度72℃、圧力3.1MPa/Gで重合を行った。
得られたスラリーは内容量500Lの攪拌機付きベッセル重合器へ送り、更に重合を行った。重合器へは、プロピレンを10kg/時間、エチレンを気相部のエチレン濃度が3.7mol%、水素を気相部の水素濃度が0.3mol%になるように供給した。重合温度71℃、圧力3.0MPa/Gで重合を行った。
得られたスラリーは内容量500Lの攪拌機付きベッセル重合器へ送り、更に重合を行った。重合器へは、プロピレンを10kg/時間、エチレンを気相部のエチレン濃度が3.7mol%、水素を気相部の水素濃度が0.3mol%になるように供給した。重合温度70℃、圧力3.0MPa/Gで重合を行った。
得られたスラリーは内容量500Lの攪拌機付きベッセル重合器へ送り、共重合を行った。重合器へは、プロピレンを10kg/時間、水素を気相部の水素濃度が0.11mol%になるように供給した。重合温度61℃、圧力2.9MPa/Gを保つようにエチレンを供給し重合を行った。
得られたスラリーを気化後、気固分離を行い、プロピレン系ランダムブロック共重合体を得た。得られたプロピレン系ランダムブロック共重合体(A−1)は、80℃で真空乾燥を行った。
プロピレン系ランダムブロック共重合体(A−1)100重量部に対して、熱安定剤IRGANOX1010(チバガイギー(株)商標)0.1重量部、熱安定剤IRGAFOS168(チバガイギ
ー(株)商標)0.1重量部、ステアリン酸カルシウム0.1重量部をタンブラーにて混合後、二軸押出機にて溶融混練してペレット状のポリプロピレン樹脂組成物を調製し、Tダイ押出機[品番、(株)プラスチック工学研究所 製]にてキャストフィルムを製膜し
た。成形品の物性を表1に示す。
<溶融混練条件>
同方向二軸混練機 : 品番 NR2−36、ナカタニ機械(株)製
混練温度 : 180℃
スクリュー回転数 : 200rpm
フィーダー回転数 : 400rpm
<フィルム成形>
25mmΦTダイ押出機 : 品番 GT−25A、(株)プラスチック工学研究所

押出温度 : 230℃
チルロール温度 : 30℃
引取速度 : 8.5m/min
フィルム厚さ : 30μm
[製造例2] プロピレン系ランダムブロック共重合体(A−2)の製造
(1) 固体状チタン触媒成分の調製
無水塩化マグネシウム952g、デカン4420mlおよび2−エチルヘキシルアルコ
ール3906gを、130℃で2時間加熱して均一溶液とした。この溶液中に無水フタル酸213gを添加し、130℃にてさらに1時間攪拌混合を行って無水フタル酸を溶解させた。
このようにして得られた均一溶液を23℃まで冷却した後、この均一溶液の750mlを、−20℃に保持された四塩化チタン2000ml中に1時間にわたって滴下した。滴下後、得られた混合液の温度を4時間かけて110℃に昇温し、110℃に達したところでフタル酸ジイソブチル(DIBP)52.2gを添加し、これより2時間攪拌しながら同温度に保持した。次いで熱時濾過にて固体部を採取し、この固体部を2750mlの四塩化チタンに再懸濁させた後、再び110℃で2時間加熱した。
加熱終了後、再び熱濾過にて固体部を採取し、110℃のデカンおよびヘキサンを用いて、洗浄液中にチタン化合物が検出されなくなるまで洗浄した。
上記の様に調製された固体状チタン触媒成分はヘキサンスラリーとして保存されるが、このうち一部を乾燥して触媒組成を調べた。固体状チタン触媒成分は、チタンを2重量%、塩素を57重量%、マグネシウムを21重量%およびDIBPを20重量%の量で含有していた。
(2) 前重合触媒の製造
遷移金属触媒成分56g、トリエチルアルミニウム8.0g、ヘプタン80Lを内容量200Lの攪拌機付きオートクレーブに挿入し、内温5℃に保ちプロピレンを560g挿入し、60分間攪拌しながら反応させた。重合終了後、固体成分を沈降させ、上澄み液の除去およびヘプタンによる洗浄を2回行った。得られた前重合触媒を精製ヘプタンに再懸濁して、遷移金属触媒成分濃度で0.7g/Lとなるよう、ヘプタンにより調整を行った。この重合触媒は遷移金属触媒成分1g当りポリプロピレンを10g含んでいた。
(3) 本重合
内容量58Lの管状重合器にプロピレンを30kg/時間、エチレン0.4kg/時間、水素を300NL/時間、触媒スラリーを固体触媒成分として0.4g/時間、トリエチルアルミニウム2.7g/時間、ジシクロペンチルジメトキシシラン1.8g/時間を連続的に供給し、気相の存在しない満液の状態にて重合した。管状反応器の温度は65℃であり、圧力は3.6MPa/Gであった。
得られたスラリーは内容量100Lの攪拌器付きベッセル重合器へ送り、更に重合を行
った。重合器へは、プロピレンを15kg/時間、エチレン0.3kg/時間、水素を気相部の水素濃度が15.0mol%になるように供給した。重合温度63℃、圧力3.4MPa/Gで重合を行った。
得られたスラリーを内容量2.4Lの挟み込み管に移送し、当該スラリーをガス化させ
、気固分離を行った後、480Lの気相重合器にポリプロピレンホモポリマーパウダーを送り、エチレン/プロピレンブロック共重合を行った。気相重合器内のガス組成が、エチレン/(エチレン+プロピレン)=0.30(モル比)、水素/(エチレン+プロピレン)=0.066(モル比)になるようにプロピレン、エチレン、水素を連続的に供給した。重合温度70℃、圧力1.2MPa/Gで重合を行った。
得られたプロピレン系ランダムブロック共重合体(A−2)は、80℃で真空乾燥を行った。
プロピレン系ランダムブロック共重合体(A−2)100重量部に対して、熱安定剤IRGANOX1010(チバガイギー(株)商標)0.1重量部、熱安定剤IRGAFOS168(チバガイギ
ー(株)商標)0.1重量部、ステアリン酸カルシウム0.1重量部をタンブラーにて混合後、二軸押出機にて溶融混練してペレット状のポリプロピレン樹脂組成物を調製し、Tダイ押出機[品番、(株)プラスチック工学研究所 製]にてキャストフィルムを製膜し
た。成形品の物性を表1に示す。
<溶融混練条件>
同方向二軸混練機 : 品番 NR2−36、ナカタニ機械(株)製
混練温度 : 180℃
スクリュー回転数 : 200rpm
フィーダー回転数 : 400rpm
<フィルム成形>
25mmΦTダイ押出機 : 品番 GT−25A、(株)プラスチック工学研究所

押出温度 : 230℃
チルロール温度 : 30℃
引取速度 : 8.5m/min
フィルム厚さ : 30μm
Figure 0005166811
[製造例3] プロピレン系多段重合体(B−1−1)の製造
《固体状チタン触媒成分の製造》
(製造例3−1)
直径12mmの鋼球9kgの入った内容積4Lの粉砕用ポットを4個装備した振動ミルを用意した。各ポットに、窒素雰囲気中で無水塩化マグネシウム300g、フタル酸ジイソブチル115ml、および四塩化チタン60mlを加え、40時間粉砕した。この共粉砕物5gを200mlのフラスコに入れ、トルエン100mlを加えた後、114℃で30分間攪拌処理した。次いで、静置した後、上澄み液を除去した。次いでn−ヘプタン100mlで、20℃で固形分を洗浄した。洗浄は3回行った。次いで、固形分を100mlのn−ヘプタンに分散し、固体状チタン触媒成分−1のスラリーを得た。得られた固体状チタン触媒成分−1はチタンを2.0重量%含有し、フタル酸ジイソブチルを18重量%含有していた。
(製造例3−2)
内容積200Lのオートクレーブに、製造例3−1で得られた固体状チタン触媒成分−1を250g、トリエチルアルミニウム(以下、TEAと略記する場合がある)を32.1g、およびヘプタンを125L装入した。次いで内温を10℃に保ちながらプロピレンを1250g装入し、30分間撹拌した後、四塩化チタン18gを装入して予備重合触媒成分−2のスラリーを得た。
(製造例3−3)
内容積500Lの重合器−1にヘプタンを87L/時間、触媒として製造例3−2で得
られた予備重合触媒成分−2を9.6g/時間、トリエチルアルミニウムを18.2g/時間、およびジシクロペンチルジメトキシシラン(以下、DCPMSと略記する場合がある)を37.2g/時間の割合で連続的に供給し、温度60℃で実質的に水素の存在しない条件下で、重合器−1の内圧を0.69MPa(ゲージ圧)に保つようにプロピレンを連続的に装入した(第1段目の重合)。重合器−1のスラリーをサンプリングし、ポリプロピレンの極限粘度〔η〕を測定したところ9.1dl/gであった。
得られたスラリーを内容積500Lの重合器−2へ連続的に送り、さらに重合した。重合器−2にはヘプタンを32L/時間の割合で装入し、温度70℃で重合器−2の内圧を0.69MPa(ゲージ圧)、気相部の水素濃度を6vol%に保つようにプロピレンおよび水素を連続的に供給した(第2段目の重合)。
重合器−2を出たスラリーから未反応のモノマーを除去した後、通常の方法でヘプタンを遠心分離し、その後80℃、9300Pa(ゲージ圧)で10時間乾燥し、パウダー状のポリプロピレン樹脂組成物を得た。このパウダー状のポリプロピレン樹脂組成物は80kg/時間の割合で得られた。このパウダー状のポリプロピレン樹脂組成物のメルトフローレート(MFR1)は0.56g/10minであり、極限粘度〔η〕を測定したところ4.07dl/gであった。また物質収支から算出した最終的に得られたパウダー状のポリプロピレン樹脂組成物に占める第1段目の重合で生成したポリプロピレンの割合は30重量%であった。
また第2段目の重合で生成したポリプロピレンの極限粘度〔η〕は次のようにして求めた。すなわち、最終的に得られたパウダー状のポリプロピレン樹脂組成物の極限粘度〔η〕が、第1段目および第2段目の重合で生成したポリプロピレンの極限粘度〔η〕と割合に線形であると仮定して、第2段目の重合で生成したポリプロピレンの極限粘度〔η〕を次式より求めた。その結果、1.91dl/gであった。
第2段目の極限粘度〔η〕=(最終的に得られたポリプロピレン樹脂組成物の極限粘度〔η〕−第1段目のポリプロピレンの極限粘度〔η〕×第1段目のポリプロピレンの割合)/第2段目のポリプロピレンの割合
上記パウダー状のポリプロピレン樹脂組成物100重量部にリン系酸化防止剤0.2重量部、フェノール系酸化防止剤0.4重量部、中和剤としてステアリン酸カルシウム0.1重量部を20Lのヘンシェルミキサーで2分間混合した。その後、この混合物をL/D=28である単軸押出機を用いて、ダイス温度250℃、シリンダー温度220〜240℃(C1:220℃、C2:230℃、C3:240℃、C4:240℃)、スクリュー回転数700rpm、スクリーンメッシュ60#、押出量25kg/hr、窒素雰囲気の条件で溶融混練した後、押し出して造粒し、ペレット化した。このペレットのメルトフローレート(MFR2)は0.42g/10minであった。また、このペレットのメルトテンションは12gであった。反応条件を表2、結果を表3に示す。
Figure 0005166811
Figure 0005166811
[製造例4] 弱架橋ポリプロピレン(B−2−1)の製造
プロピレンランダム重合体C1〔 (株)プライムポリマー製 B241P、MFR:0.4 g/10分(ASTM D1238(230℃、荷重2.16kg))〕60重量部とプロピレンランダム重合体C2((株)プライムポリマー製 J244P、MFR:12.5 g/10分)4
0重量部とをブレンドしたポリプロピレンに、ラジカル重合開始剤としてジセチルペルオ
キシジカーボネート〔化薬アクゾ(株)製、パーカドックス24〕0.5重量部を添加して同方向完全噛合型2軸押出機〔(株)テクノベル製、KZW25−30MG,スクリュー径31mmφ、L/D=30〕を用いて樹脂温度240℃、スクリュー回転速度250rpm(平均滞留時間30秒)で溶融混練し、溶融押出しにより部分架橋ポリプロピレン(1) (MFR:0.4 g/10分、メルトテンション:12g、ゲル分率:1wt%)のペ
レットを得た。
[実施例1]
製造例1で製造されたプロピレン系ランダムブロック共重合体(A−1)70重量部と製造例3で製造されたプロピレン系多段重合体(B−1−1)30重量部に対して、熱安定剤IRGANOX1010(チバガイギー(株)商標)0.1重量部、熱安定剤IRGAFOS168(チバ
ガイギー(株)商標)0.1重量部、ステアリン酸カルシウム0.1重量部をタンブラーにて混合後、二軸押出機にて溶融混練してペレット状のポリプロピレン樹脂組成物を調製した。ペレット状のポリプロピレン樹脂組成物を調製し、射出成形機にてASTM試験片を成形した。成形品の機械物性およびメルトテンションを表4に示す。
<溶融混練条件>
同方向二軸混練機 : 品番 NR2−36、ナカタニ機械(株)製
混練温度 : 230℃
スクリュー回転数 : 200rpm
フィーダー回転数 : 400rpm
<JIS小型試験片射出成形条件>
射出成形機 : 品番 EC−40、東芝機械(株)製
シリンダー温度 : 230℃
金型温度 : 40℃
[実施例2]
実施例1において製造例3で製造されたプロピレン系多段重合体(B−1−1)30重量部の変わりに、製造例4で製造された弱架橋ポリプロピレン(B−2−1)30重量部を使用して同様に行った。成形品の機械物性およびメルトテンションを表4に示す。
[実施例3]
実施例1において製造例3で製造されたプロピレン系多段重合体(B−1−1)30重量部の変わりに、電子線架橋ポリプロピレン(Basell社製 : PF814(MFR=3g/10min、メルトテンション=23g))(B−3−1)30重量部を使用して同様に行った。成形品の機械物性およびメルトテンションを表4に示す。
[比較例1]
製造例1で製造されたプロピレン系ランダムブロック共重合体(A−1)100重量部に対して、熱安定剤IRGANOX1010(チバガイギー(株)商標)0.1重量部、熱安定剤IRGAFOS168(チバガイギー(株)商標)0.1重量部、ステアリン酸カルシウム0.1重量
部をタンブラーにて混合後、二軸押出機にて溶融混練してペレット状のポリプロピレン樹脂組成物を調製した。ペレット状のポリプロピレン樹脂組成物を調製し、射出成形機にてASTM試験片を成形した。成形品の機械物性およびメルトテンションを表4に示す。
<溶融混練条件>
同方向二軸混練機 : 品番 NR2−36、ナカタニ機械(株)製
混練温度 : 230℃
スクリュー回転数 : 200rpm
フィーダー回転数 : 400rpm
<JIS小型試験片射出成形条件>
射出成形機 : 品番 EC−40、東芝機械(株)製
シリンダー温度 : 230℃
金型温度 : 40℃
[比較例2]
実施例1において製造例1で製造されたプロピレン系ランダムブロック共重合体(A−1)70重量部の変わりに、製造例2で製造されたプロピレン系ランダムブロック共重合体70重量部を使用して同様に行った。成形品の機械物性およびメルトテンションを表4に示す。
Figure 0005166811

Claims (7)

  1. メタロセン触媒の存在下で重合され、かつ、メルトフローレート(ASTM D1238、230℃、荷重2.16kg)が0.1〜10g/10min、融点が100〜155℃の範囲にあるプロピレン系ランダムブロック共重合体であって、室温n-デカンに不溶な部分(Dinsol)90〜30重量%と室温n-デカンに可溶な部分(Dsol)10〜70重量%とから構成され、前記Dinsolが要件(1)〜(3)を満たし、前記Dsolが要件(4)〜(6)を満たすプロピレン系ランダムブロック共重合体(A)50〜90重量部と、
    メルトテンションが4〜30gの範囲にある改質ポリプロピレン(B)50〜10重量部とを含むことを特徴とする軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物(ここで、プロピレン系ランダムブロック共重合体(A)と改質ポリプロピレン(B)との合計は100重量部である)。
    (1) DinsolのGPCから求めた分子量分布(Mw/Mn)が1.0〜3.5
    (2) Dinsol中のエチレンに由来する骨格の含有量が0.5〜13モル%
    (3) Dinsol中のプロピレンの2,1-挿入結合量および1,3-挿入結合量の和が0.2モル%
    以下
    (4) DsolのGPCから求めた分子量分布(Mw/Mn)が1.0〜3.5
    (5) Dsolの135℃デカリン中における極限粘度[η]が1.5〜4dL/g
    (6) Dsol中のエチレンに由来する骨格の含有量が15〜35モル%
  2. 改質ポリプロピレン(B)が、下記(α)成分20〜70重量%および下記(β)成分80〜30重量%を含むプロピレン系多段重合体(B−1)であることを特徴とする請求項1に記載の軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物。
    (α)135℃、テトラリン溶媒中での極限粘度[η]が7.0dL/gを超える、プロピレン単独重合体成分又はプロピレンと炭素数2〜8のα−オレフィン(プロピレンを除く)との共重合体成分
    (β)135℃、テトラリン溶媒中での極限粘度[η]が0.5〜3.0dL/gの範囲にある、プロピレン単独重合体成分又はプロピレンと炭素数2〜8のα−オレフィン(プロピレンを除く)との共重合体成分
  3. 改質ポリプロピレン(B)が、メルトフローレート(ASTM D1238、230℃、荷重2.16kg)が0.4〜15g/10分のポリプロピレン(C)98.5〜99.7重量%とペルオキシジカーボネート(D)0.3〜1.5重量%とを170〜250℃で溶融混練して得られる弱架橋ポリプロピレンであって、沸騰パラキシレン抽出によるゲル分率が0.01〜25重量%の範囲にある弱架橋ポリプロピレン(B−2)であることを特徴とする請求項1に記載の軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物。
  4. 改質ポリプロピレン(B)が、電子線架橋ポリプロピレン(B−3)であることを特徴とする請求項1に記載の軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物。
  5. 軟化剤(E)を、プロピレン系ランダムブロック共重合体(A)および改質ポリプロピレン(B)の合計100重量部に対し0〜200重量部の量でさらに含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載の軟質発泡体用プロピレン系樹脂組成物を成形して得られる軟質プロピレン系発泡体。
  7. 請求項6に記載の軟質プロピレン系発泡体から得られる、緩衝材、断熱材、吸音材、電気絶縁層、配管、配線プロテクト、自動車内装材表皮、自動車ウェザーストリップ、隙間埋め材、建材サッシシール、管継ぎ手シール、掃除用具または化粧品。
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