JP5177320B2 - ポリブタジエン及び変性ポリブタジエン並びにそれらの製造方法及びそれらを用いたゴム強化スチレン系樹脂組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、ミクロ構造、リニアリティ、分子量分布、ゲル含量、APHAカラーが制御されたポリブタジエン及び変性ポリブタジエン並びにそれらの製造方法及びそれらを用いたゴム強化スチレン系樹脂組成物に関するものである。
ポリブタジエンは、いわゆるミクロ構造として、1,4−位での重合で生成した結合部分(1,4−構造)と1,2−位での重合で生成した結合部分(1,2−構造)とが分子鎖中に共存する。1,4−構造は、更にシス構造とトランス構造の二種に分けられる。一方、1,2−構造は、ビニル基を側鎖とする構造をとる。
重合触媒によって、上記のミクロ構造が異なったポリブタジエンが製造されることが知られており、それらの特性によって種々の用途に使用されている。特に、分子のリニアリティ(線状性)の高いポリブタジエンは、耐摩耗性、耐発熱性、反発弾性において優れた特性を有する。リニアリティの指標としては、25℃で測定した5%トルエン溶液粘度(Tcp)と100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)との比であるTcp/ML1+4が用いられる。Tcpは、濃厚溶液中での分子の絡み合いの程度を示し、Tcp/ML1+4が大きい程、分岐度は小さく線状性は大きい。
特許文献1乃至3などで開示されているように、バナジウム金属化合物のメタロセン型錯体並びに非配位性アニオンとカチオンとのイオン性化合物及び/又はアルミノキサンからなる重合触媒により、ハイシス構造に適度に1,2−構造を含みトランス構造が少ないミクロ構造を有し且つ分子のリニアリティ(線状性)の高いポリブタジエンが製造されることが、見出されている。このポリブタジエンは優れた特性を有することから、耐衝撃性ポリスチレン樹脂やタイヤなどへの応用が検討されている。しかしながら、リニアリティが高いことは溶液粘度が高い事も意味しており、そのため重合停止剤が速やかにポリブタジエン溶液中に拡散していかず、重合触媒の失活を遅らせる為に、重合触媒と老化防止剤との副反応が進んでしまいポリブタジエンが発色し、溶液状態でのAPHAカラーも高くなってしまう。APHAカラーが高いと、このポリブタジエンを用いたゴム強化スチレン系樹脂組成物も黄変する事から好ましくない。
また、このポリブタジエンは、比較的高いコールドフローを示すため、貯蔵や輸送の際に改善を求められる場合がある。そこで、このようなハイシス構造に適度に1,2−構造を含みトランス構造が少ないミクロ構造を有し且つ分子のリニアリティ(線状性)の高いポリブタジエンの貯蔵や輸送の際の問題点を改善するために、ポリブタジエンを金属触媒の存在下で変性させることによって、コールドフローなどの特性を改善することが見出されている(特許文献4)。
一方、スチレン系単量体にポリブタジエンを添加してラジカル重合して得られるアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体(ABSポリマー)は、耐衝撃性ポリスチレン系樹脂として広く知られている。例えば、特許文献5には、ゴム変性剤として、シス−1,4−構造が65〜95%であり、1,2−構造が30〜4%であるメタロセン触媒で製造された高シス−高ビニルBRを用いた耐衝撃性ポリスチレン樹脂が報告されている。
また、スチレン系単量体にポリブタジエンを添加してラジカル重合して得られるブタジエン・スチレン共重合体(HIPSポリマー)は、耐衝撃性ポリスチレン系樹脂として広く知られている。例えば、特許文献10乃至13などには、ゴム変性剤として、シス−1,4−構造が65〜95%であり、1,2−構造が30〜4%であるメタロセン触媒で製造された高シス−高ビニルBRを用いた耐衝撃性ポリスチレン樹脂が報告されている。そして、これらの特許で使用されているゴムを変性させコールドフロー性を向上させたものもHIPSポリマーとして、報告されている(特許文献6)。
特開平9−291108号公報 特開平9−324009号公報 特開平9−302035号公報 特許第3982203号公報 特開平10−273509号公報 特開2004−250669号公報 特開平10−139835号公報 特開平10−152535号公報 特開平10−218949号公報 特開平10−273574号公報
しかしながら、特許文献1乃至3に記載されたポリブタジエンは、通常の重合停止条件で重合が停止されており、APHAカラーが高いという問題がある。さらに、特許文献4に記載されたポリブタジエンは、分子量分布が広く、ゲル含量が多く、APHAカラーが高いという問題がある。また、特許文献6乃至10に記載されたゴム強化スチレン系樹脂材料では、粒子径制御が難しく物性低下を招き、またフィッシュアイが多く、樹脂外観(色相)が優れない問題があり、それは、ABSポリマーにおいても同様である。
すなわち、ポリブタジエンの分子量分布が広いと、反応が不安定になりグラフト性が低下し、ABSポリマー又はHIPSポリマー中のゴム粒子径の均一性が乱され、平均粒子サイズも大きくなる。その結果、グロス(光沢性)、グラフト性も低下し耐衝撃強度、引張り特性の低下を引き起すという問題がある。特にABSポリマーは、HIPSポリマーに比べ、モノマーにアクリロニトリルを使用するので、溶液粘度が高くなる。また、ABSポリマーの方がHIPSポリマーに比べ、樹脂中のゴム量が多く使用される。そのため、分子量分布が広がったゴムをABSポリマーで使用した時の方が、より悪影響を受けやすい問題点がある。
また、ABSポリマー又はHIPSポリマーに用いられるポリブタジエンのゲル含量が多いと、ポリブタジエンをモノマーに溶解させた際、その溶液をフィルタにて未溶解分を除去させるが、そのフィルタ目詰まりが頻繁に生じるという問題がある。また、ゲル含量が多いゴムを使用したポリスチレン系フィルムは、フィッシュアイの問題がある。
さらにまた、ポリブタジエン及び変性ポリブタジエンのAPHAカラーが大きくなると、ABSポリマー又はHIPSポリマーが黄変してしまうという問題がある。
そこで、本発明は、ミクロ構造が制御され、分子量分布が狭く、ゲル含量が少なく、APHAカラーが低いポリブタジエン及び変性ポリブタジエン並びにそれらの製造方法及びそれらを用いたゴム強化スチレン系樹脂組成物を提供することを目的とする。
以上の目的を達成するため、本発明者らは鋭意検討した結果、特定の重合停止条件で重合を停止させることで、ミクロ構造が制御され、分子量分布が狭く、ゲル含量が少なく、APHAカラーが低いポリブタジエン、変性ポリブタジエン及びそれらの製造方法並びにそれらを用いたゴム強化スチレン系樹脂組成物ができることを見出し、本発明に至った。
すなわち本発明は、25℃で測定した5%トルエン溶液粘度(Tcp)と100℃におけるム−ニ−粘度(ML1+4)との比(Tcp/ML1+4)が2.0以上であって、分子量分布(Mw/Mn)が2.80以下、ゲル含量が0.06重量%以下、APHAカラーが20以下であることを特徴とするポリブタジエンに関する。
また、本発明は、(1)ポリブタジエンの1,2−構造含有率が4〜30%であり、(2)ポリブタジエンのシス−1,4−構造含有率が65〜95%であり、(3)ポリブタジエンのトランス−1,4−構造含有率が5%以下であって、分子量分布(Mw/Mn)が2.80以下、ゲル含量が0.06重量%以下、APHAカラーが20以下であることを特徴とするポリブタジエンに関する。
さらに、本発明は、25℃で測定した5%トルエン溶液粘度(Tcp)と100℃におけるム−ニ−粘度(ML1+4)との比(Tcp/ML1+4)が2.0以上であるポリブタジエンの重合過程において、重合停止剤をポリブタジエン溶液中に添加し、この重合停止剤の径が135mm以下の粒子状で分散されるような攪拌状態で重合停止させることを特徴とするポリブタジエンの製造方法に関する。
また、本発明は、(1)ポリブタジエンの1,2−構造含有率が4〜30%であり、(2)ポリブタジエンのシス−1,4−構造含有率が65〜95%であり、(3)ポリブタジエンのトランス−1,4−構造含有率が5%以下であるポリブタジエンの重合過程において、重合停止剤をポリブタジエン溶液中に添加し、この重合停止剤の径が135mm以下の粒子状で分散されるような攪拌状態で重合停止させることを特徴とするポリブタジエンの製造方法に関する。
さらに、本発明は、スチレン系単量体、不飽和ニトリル系単量体及びゴム状重合体からなるゴム強化スチレン系樹脂組成物において、当該ゴム状重合体が、上記記載のポリブタジエンであることを特徴とするゴム強化スチレン系樹脂組成物に関する。
また、本発明は、スチレン系単量体、不飽和ニトリル系単量体及びゴム状重合体からなるゴム強化スチレン系樹脂組成物において、当該ゴム状重合体が、上記記載のポリブタジエン(イ)および(イ)以外のジエン系ゴム(ロ)を用いることを特徴とするゴム強化スチレン系樹脂組成物に関する。
さらに、本発明は、スチレン系単量体及びゴム状重合体からなるゴム強化スチレン系樹脂組成物において、当該ゴム状重合体が、上記記載のポリブタジエンであることを特徴とするゴム強化スチレン系樹脂組成物に関する。
また、本発明は、スチレン系単量体及びゴム状重合体からなるゴム強化スチレン系樹脂組成物において、当該ゴム状重合体が、上記記載のポリブタジエン(イ)および(イ)以外のジエン系ゴム(ロ)を用いることを特徴とするゴム強化スチレン系樹脂組成物に関する。
さらに、本発明は、25℃で測定した5%トルエン溶液粘度(Tcp)と100℃におけるム−ニ−粘度(ML1+4)との比(Tcp/ML1+4)が2.0以上である原料ポリブタジエンを変性用遷移金属触媒の存在下で変性させて得られることを特徴とする変性ポリブタジエンであって、分子量分布(Mw/Mn)が2.80以下、ゲル含量が0.06重量%以下、APHAカラーが20以下であることを特徴とする変性ポリブタジエンに関する。
また、本発明は、(1)ポリブタジエンの1,2−構造含有率が4〜30%であり、(2)ポリブタジエンのシス−1,4−構造含有率が65〜95%であり、(3)ポリブタジエンのトランス−1,4−構造含有率が5%以下である原料ポリブタジエンを変性用遷移金属触媒の存在下で変性させて得られることを特徴とする変性ポリブタジエンであって、分子量分布(Mw/Mn)が2.80以下、ゲル含量が0.06重量%以下、APHAカラーが20以下であることを特徴とする変性ポリブタジエンに関する。
さらに、本発明は、25℃で測定した5%トルエン溶液粘度(Tcp)と100℃におけるム−ニ−粘度(ML1+4)との比(Tcp/ML1+4)が2.0以上である原料ポリブタジエンに変性用遷移金属触媒を添加して変性した後、重合停止剤をポリブタジエン溶液中に添加し、この重合停止剤の径が130mm以下の粒子状で分散されるような攪拌状態で重合停止させることを特徴とする変性ポリブタジエンの製造方法に関する。
また、本発明は、(1)ポリブタジエンの1,2−構造含有率が4〜30%であり、(2)ポリブタジエンのシス−1,4−構造含有率が65〜95%であり、(3)ポリブタジエンのトランス−1,4−構造含有率が5%以下である原料ポリブタジエンに変性用遷移金属触媒を添加して変性した後、重合停止剤をポリブタジエン溶液中に添加し、この重合停止剤の径が130mm以下の粒子状で分散されるような攪拌状態で重合停止させることを特徴とする変性ポリブタジエンの製造方法に関する。
さらに、本発明は、スチレン系単量、不飽和ニトリル系単量体及びゴム状重合体からなるゴム強化スチレン系樹脂組成物において、当該ゴム状重合体が、上記記載の変性ポリブタジエンであることを特徴とするゴム強化スチレン系樹脂組成物に関する。
また、本発明は、スチレン系単量体、不飽和ニトリル系単量体及びゴム状重合体からなるゴム強化スチレン系樹脂組成物において、当該ゴム状重合体が、上記記載の変性ポリブタジエン(イ)および(イ)以外のジエン系ゴム(ロ)を用いることを特徴とするゴム強化スチレン系樹脂組成物に関する。
また、本発明は、スチレン系単量体及びゴム状重合体からなるゴム強化スチレン系樹脂組成物において、当該ゴム状重合体が、上記記載の変性ポリブタジエンであることを特徴とするゴム強化スチレン系樹脂組成物に関する。
また、本発明は、スチレン系単量体及びゴム状重合体からなるゴム強化スチレン系樹脂組成物において、当該ゴム状重合体が、上記記載の変性ポリブタジエン(イ)および(イ)以外のジエン系ゴム(ロ)を用いることを特徴とするゴム強化スチレン系樹脂組成物に関する。
以上のように、本発明によれば、ミクロ構造が制御され、分子量分布が狭く、ゲル含量が少なく、APHAカラーが低いポリブタジエン及び変性ポリブタジエン並びにそれらの製造方法及びそれらを用いたゴム強化スチレン系樹脂組成物を提供することができる。
実施例32に係るゴム強化スチレン系樹脂組成物のTEM写真である。 実施例33に係るゴム強化スチレン系樹脂組成物のTEM写真である。 実施例34に係るゴム強化スチレン系樹脂組成物のTEM写真である。 比較例20に係るゴム強化スチレン系樹脂組成物のTEM写真である。 比較例21に係るゴム強化スチレン系樹脂組成物のTEM写真である。 比較例22に係るゴム強化スチレン系樹脂組成物のTEM写真である。 実施例35に係るゴム強化スチレン系樹脂組成物のTEM写真である。 実施例36に係るゴム強化スチレン系樹脂組成物のTEM写真である。 実施例37に係るゴム強化スチレン系樹脂組成物のTEM写真である。 比較例23に係るゴム強化スチレン系樹脂組成物のTEM写真である。 比較例25に係るゴム強化スチレン系樹脂組成物のTEM写真である。
((イ):ポリブタジエン)
本発明のポリブタジエンは、25℃で測定した5%トルエン溶液粘度(Tcp)が、好ましくは25〜300、特に好ましくは45〜200である。また、本発明のポリブタジエンは、100℃におけるム−ニ−粘度(ML1+4)が、好ましくは10〜200、特に好ましくは25〜100である。さらに、本発明のポリブタジエンにおいて、25℃で測定した5%トルエン溶液粘度(Tcp)と100℃におけるム−ニ−粘度(ML1+4)との比(Tcp/ML1+4)は、2.0以上であり、好ましくは2.2〜7.0である。
また、本発明のポリブタジエンにおいて、1,2−構造含有率は4〜30%、好ましくは5〜25%、より好ましくは7〜15%、シス−1,4−構造含有率は65〜95%、好ましくは70〜95%、より好ましくは70〜92%、トランス−1,4−構造含有率は5%以下、好ましくは4.5%以下、より好ましくは0.5〜4%である。ミクロ構造が上記の範囲外であると、ポリマーの反応性(グラフト反応や架橋反応性など)が適当でなく、添加剤などに用いたときのゴム的性質が低下し、物性のバランスや外観などに影響を与え好ましくない。本願発明においては、上記ミクロ構造を規定したポリブタジエンを原料に使用することは特に重要である。他のジエン系ゴムを使用したときと比較しても、物性改善への影響が顕著に現れる。
また、本発明のポリブタジエンの分子量は、ポリスチレン換算の分子量として下記の範囲のものが好ましい。数平均分子量(Mn)は、0.2×10〜10×10であることが好ましく、0.5×10〜5×10であることがより好ましい。重量平均分子量(Mw)は、0.5×10〜20×10であることが好ましく、1×10〜10×10であることがより好ましい。また、本発明のポリブタジエンの分子量分布(Mw/Mn)は、2.80以下、好ましくは1.50〜2.60、特に好ましくは1.80〜2.40である。分子量分布をこのような範囲に制御することにより、スチレン系樹脂の改質剤として用いた時の、ゴム粒子径コントロールを容易に行うことができ、かつ粒子径サイズを均一にすることができる。また、分子量分布をこのような範囲に制御することにより、グロス(光沢性)やグラフト性を向上させ、また耐衝撃強度も改善される。
また、本発明のポリブタジエンにおいて、ゲル含量は、0.060重量%以下であるが、0.020重量%以下であることが好ましく、0.0001〜0.010重量%であることがさらに好ましい。このようにゲル含量を少なく制御することによって、溶媒に溶解させた際の未溶解分であるゲルを取り除くフィルタの目詰まりが生じうるのを可及的に防止できる。また、ゲル含量を少なく抑制することによって、ゴムに使用した場合のフィッシュアイの問題が防ぐことができる。
本発明のポリブタジエンのAPHAカラーは、20以下であり、15以下が好ましい。特に、APHAカラーが20より大きくなると、ゴム強化スチレン系樹脂組成物に用いたときにゴム強化スチレン系樹脂組成物が黄変する事から好ましくない。
さらに、本発明のポリブタジエンにおいて、イエローインデックス(YI)は、23以下であることが好ましく、−5〜18であることがより好ましく、0〜8であることがさらに好ましい。このようにYIを小さく制御することによって、透明又は白色の用途に問題なく使用でき、さらに目的とする色を容易に着けることができる。なお、イエローインデックスは、経年変化とともに増加するので、本発明においてイエローインデックスは、製造時の値を示す。
本発明のポリブタジエンの分子量は、トルエン中30℃で測定した固有粘度[η]として、0.1〜10が好ましく、1〜3が特に好ましい。
またさらに、本発明のポリブタジエンは、コールドフロー速度(CF)が、50mg/min以下であることが好ましく、45mg/min以下であることがより好ましく、40mg/min以下であることが特に好ましい。
また、本発明に係るポリブタジエンの25℃で測定した5%スチレン溶液粘度(St−cp)は、20〜400が好ましく、40〜300が特に好ましく、スチレン溶液粘度(St−cp)と100℃におけるム−ニ−粘度(ML1+4)との比(St−cp/ML1+4)が、好ましくは9以下、より好ましくは1.0〜6.0、特に好ましくは2.0〜5.0である。
(ポリブタジエンの製造方法)
本発明に係るポリブタジエンは、例えば、(A)遷移金属化合物のメタロセン型錯体、及び(B)非配位性アニオンとカチオンとのイオン性化合物及び/又はアルモキサンからなる触媒を用いて、ブタジエンを重合させて製造できる。
あるいは、本発明に係るポリブタジエンは、(A)遷移金属化合物のメタロセン型錯体、(B)非配位性アニオンとカチオンとのイオン性化合物、(C)周期律表第1〜3族元素の有機金属化合物、及び(D)水からなる触媒を用いて、ブタジエンを重合させて製造できる。
上記(A)成分の遷移金属化合物のメタロセン型錯体としては、周期律表第4〜8族遷移金属化合物のメタロセン型錯体が挙げられる。
例えば、チタン、ジルコニウムなどの周期律表第4族遷移金属化合物のメタロセン型錯体(例えば、CpTiClなど)、バナジウム、ニオブ、タンタルなどの周期律表第5族遷移金属化合物のメタロセン型錯体、クロムなどの第6族遷移金属化合物のメタロセン型錯体、コバルト、ニッケルなどの第8族遷移金属化合物のメタロセン型錯体が挙げられる。
中でも、周期律表第5族遷移金属化合物のメタロセン型錯体が好適に用いられる。
上記の周期律表第5族遷移金属化合物のメタロセン型錯体としては、(1)RM・La、(2)RMX2−n・La、(3)RMX3−n・La、(4)RMX・La、(5)RM(O)X・La、(6)RMX3−n(NR’)などの一般式で表される化合物が挙げられる(式中、nは1又は2、aは0、1又は2である)。
中でも、RM・La、RMX・La、RM(O)X・Laなどが好ましく挙げられる。
Mは、周期律表第5族遷移金属化合物であり、具体的にはバナジウム(V)、ニオブ(Nb)、またはタンタル(Ta)であり、好ましい金属はバナジウムである。
Rは、シクロペンタジエニル基、置換シクロペンタジエニル基、インデニル基、置換インデニル基、フルオレニル基又は置換フルオレニル基を示す。
置換シクロペンタジエニル基、置換インデニル基又は置換フルオレニル基における置換基としては、メチル、エチル、プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、sec−ブチル、t−ブチル、ヘキシルなどの直鎖状脂肪族炭化水素基または分岐状脂肪族炭化水素基、フェニル、トリル、ナフチル、ベンジルなど芳香族炭化水素基、トリメチルシリルなどのケイ素原子を含有する炭化水素基などが挙げられる。さらに、シクロペンタジエニル環がXの一部と互いにジメチルシリル、ジメチルメチレン、メチルフェニルメチレン、ジフェニルメチレン、エチレン、置換エチレンなどの架橋基で結合されたものも含まれる。
Xは、水素、ハロゲン、炭素数1乃至20の炭化水素基、アルコキシ基、又はアミノ基を示す。Xはすべて同じであっても、互いに異なっていてもよい。
ハロゲンの具体例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
炭素数1乃至20の炭化水素基の具体例としては、メチル、エチル、プロピルなどの直鎖状脂肪族炭化水素基または分岐状脂肪族炭化水素基、フェニル、トリル、ナフチル、ベンジルなどの芳香族炭化水素基などが挙げられる。さらにトリメチルシリルなどのケイ素原子を含有する炭化水素基も含まれる。中でも、メチル、ベンジル、トリメチルシリルメチルなどが好ましい。
アルコキシ基の具体例としては、メトキシ、エトキシ、フェノキシ、プロポキシ、ブトキシなどが挙げられる。さらに、アミルオキシ、ヘキシルオキシ、オクチルオキシ、2−エチルヘキシルオキシ、メチルチオなどを用いてもよい。
アミノ基の具体例としては、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジイソプロピルアミノ、ビストリメチルシリルアミノなどが挙げられる。
以上の中でも、Xとしては、水素、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、メチル、エチル、ブチル、メトキシ、エトキシ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ビストリメチルシリルアミノなどが好ましい。
Lは、ルイス塩基であり、金属に配位できるルイス塩基性の一般的な無機、有機化合物である。その内、活性水素を有しない化合物が特に好ましい。具体例としては、エ−テル、エステル、ケトン、アミン、ホスフィン、シリルオキシ化合物、オレフィン、ジエン、芳香族化合物、アルキンなどが挙げられる。
NR’はイミド基であり、R’は、炭素数1乃至25の炭化水素置換基である。R’の具体例としては、メチル、エチル、プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、sec−ブチル、t−ブチル、ヘキシル、オクチル、ネオペンチルなどの直鎖状脂肪族炭化水素基または分岐状脂肪族炭化水素基、フェニル、トリル、ナフチル、ベンジル、1−フェニルエチル、2−フェニル−2−プロピル、2,6−ジメチルフェニル、3,4−ジメチルフェニルなどの芳香族炭化水素基などが挙げられる。さらにトリメチルシリルなどのケイ素原子を含有する炭化水素基も含まれる。
これらの周期律表第5族遷移金属化合物のメタロセン型錯体の中でも特に、Mがバナジウムであるバナジウム化合物が好ましい。例えば、RV・La、RVX・La、RV・La、RVX・La、RVX・La、RVX・La、RV(O)X・Laなどが好ましく挙げられる。特に、RV・La、RVX・La、RV(O)X・Laが好ましい。
上記のRMX・Laで示される具体的な化合物としては、以下の(i)〜(xvi)のものが挙げられる。
(i)シクロペンタジエニルバナジウムトリクロライドが挙げられる。モノ置換シクロペンタジエニルバナジウムトリクロライド、例えば、メチルシクロペンタジエニルバナジウムトリクロライド、エチルシクロペンタジエニルバナジウムトリクロライド、プロピルシクロペンタジエニルバナジウムトリクロライド、イソプロピルシクロペンタジエニルバナジウムトリクロライドなどが挙げられる。
(ii)1,2−ジ置換シクロペンタジエニルバナジウムトリクロライド、例えば、(1,2−ジメチルシクロペンタジエニル)バナジウムトリクロライドなどが挙げられる。
(iia)1,3−ジ置換シクロペンタジエニルバナジウムトリクロライド、例えば、(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)バナジウムトリクロライドなどが挙げられる。
(iii)1,2,3−トリ置換シクロペンタジエニルバナジウムトリクロライド、例えば、(1,2,3−トリメチルシクロペンタジエニル)バナジウムトリクロライドなどが挙げられる。
(iv)1,2,4−トリ置換シクロペンタジエニルバナジウムトリクロライド、例えば、(1,2,4−トリメチルシクロペンタジエニル)バナジウムトリクロライドなどが挙げられる。
(v)テトラ置換シクロペンタジエニルバナジウムトリクロライド、例えば、(1,2,3,4−テトラメチルシクロペンタジエニル)バナジウムトリクロライドなどが挙げられる。
(vi)ペンタ置換シクロペンタジエニルバナジウムトリクロライド、例えば、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)バナジウムトリクロライドなどが挙げられる。
(vii)インデニルバナジウムトリクロライドが挙げられる。
(viii)置換インデニルバナジウムトリクロライド、例えば、(2−メチルインデニル)バナジウムトリクロライドなどが挙げられる。
(ix)(i)〜(viii)の化合物の塩素原子をアルコキシ基で置換したモノアルコキシド、ジアルコキシド、トリアルコキシドなどが挙げられる。例えば、シクロペンタジエニルバナジウムトリt−ブトキサイド、シクロペンタジエニルバナジウムトリi−プロポキサイド、シクロペンタジエニルバナジウムジメトキシクロライドなどが挙げられる。
(x)(i)〜(ix)の塩素原子をメチル基で置換したメチル体が挙げられる。
(xi)RとXが炭化水素基、シリル基によって結合されたものが挙げられる。例えば、(t−ブチルアミド)ジメチル(η−シクロペンタジエニル)シランバナジウムジクロライドなどが挙げられる。
(xii)(xi)の塩素原子をメチル基で置換したメチル体が挙げられる。
(xiii)(xi)の塩素原子をアルコキシ基で置換したモノアルコキシ体、ジアルコキシ体が挙げられる。
(xiv)(xiii)のモノクロル体をメチル基で置換した化合物が挙げられる。
(xv)(i)〜(viii)の塩素原子をアミド基で置換したアミド体が挙げられる。
例えば、シクロペンタジエニルトリス(ジエチルアミド)バナジウム、シクロペンタジエニルトリス(i−プロピルアミド)バナジウムなどが挙げられる。
(xvi)(xv)の塩素原子を、メチル基で置換したメチル体が挙げられる。
上記のRM(O)Xで表される具体的な化合物としては、以下の(イ)〜(ニ)のものが挙げられる。
(イ)シクロペンタジエニルオキソバナジウムジクロライド、メチルシクロペンタジエニルオキソバナジウムジクロライド、ベンジルシクロペンタジエニルオキソバナジウムジクロライド、(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)オキソバナジウムジクロライドなどが挙げられる。上記の各化合物の塩素原子をメチル基で置換したメチル体も挙げられる。
(ロ)RとXが炭化水素基、シリル基によって結合されたものも含まれる。例えば、(t−ブチルアミド)ジメチル(η5−シクロペンタジエニル)シランオキソバナジウムクロライドなどのアミドクロライド体、あるいはこれらの化合物の塩素原子をメチル基で置換したメチル体などが挙げられる。
(ハ)シクロペンタジエニルオキソバナジウムジメトキサイド、シクロペンタジエニルオキソバナジウムジi−プロポキサイドなどが挙げられる。上記の各化合物の塩素原子をメチル基で置換したメチル体も挙げられる。
(ニ)(シクロペンタジエニル)ビス(ジエチルアミド)オキソバナジウム、などが挙げられる。
上記(B)成分の非配位性アニオンとカチオンとのイオン性化合物のうち、非配位性アニオンとしては、例えば、テトラ(フェニル)ボレート、テトラ(フルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ジフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(トリフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(テトラフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートなどが挙げられる。
一方、カチオンとしては、カルボニウムカチオン、オキソニウムカチオン、アンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、シクロヘプチルトリエニルカチオン、遷移金属を有するフェロセニウムカチオンなどを挙げることができる。
カルボニウムカチオンの具体例としては、トリフェニルカルボニウムカチオン、トリ置換フェニルカルボニウムカチオンなどの三置換カルボニウムカチオンを挙げることができる。トリ置換フェニルカルボニウムカチオンの具体例としては、トリ(メチルフェニル)カルボニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)カルボニウムカチオンを挙げることができる。
アンモニウムカチオンの具体例としては、トリメチルアンモニウムカチオン、トリエチルアンモニウムカチオン、トリプロピルアンモニウムカチオン、トリブチルアンモニウムカチオン、トリ(n−ブチル)アンモニウムカチオンなどのトリアルキルアンモニウムカチオン、N,N−ジメチルアニリニウムカチオン、N,N−ジエチルアニリニウムカチオンなどのN,N−ジアルキルアニリニウムカチオン、ジ(i−プロピル)アンモニウムカチオンなどのジアルキルアンモニウムカチオンを挙げることができる。
ホスホニウムカチオンの具体例としては、トリフェニルホスホニウムカチオンなどのトリアリ−ルホスホニウムカチオンを挙げることができる。
該イオン性化合物は、上記で例示した非配位性アニオン及びカチオンの中から、それぞれ任意に選択して組み合わせたものを好ましく用いることができる。
中でも、イオン性化合物としては、トリフェニルカルボニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルカルボニウムテトラキス(フルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、1,1'−ジメチルフェロセニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートなどが好ましい。イオン性化合物を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、(B)成分として、アルモキサンを用いてもよい。アルモキサンとしては、有機アルミニウム化合物と縮合剤とを接触させることによって得られるものであって、一般式(−Al(R’)O)nで示される鎖状アルミノキサン、あるいは環状アルミノキサンが挙げられる。(R'は炭素数1〜10の炭化水素基であり、一部ハロゲン原子及び/又はアルコキシ基で置換されたものも含む。nは重合度であり、5以上、好ましくは10以上である)。R'としては、メチル、エチル、プロピル、イソブチル基が挙げられるが、メチル基が好ましい。アルミノキサンの原料として用いられる有機アルミニウム化合物としては、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウム及びその混合物などが挙げられる。
トリメチルアルミニウムとトリブチルアルミニウムの混合物を原料として用いたアルモキサンを好適に用いることができる。
また、縮合剤としては、典型的なものとして水が挙げられるが、この他に該トリアルキルアルミニウムが縮合反応する任意のもの、例えば無機物などの吸着水やジオ−ルなどが挙げられる。
(A)成分及び(B)成分に、さらに(C)成分として周期律表第1〜3族元素の有機金属化合物を組合せて共役ジエンの重合を行ってもよい。(C)成分の添加により重合活性が増大する効果がある。周期律表第1〜3族元素の有機金属化合物としては、有機アルミニウム化合物、有機リチウム化合物、有機マグネシウム化合物、有機亜鉛化合物、有機ホウ素化合物などが挙げられる。
具体的な化合物としては、メチルリチウム、ブチルリチウム、フェニルリチウム、ビストリメチルシリルメチルリチウム、ジブチルマグネシウム、ジヘキシルマグネシウム、ジエチル亜鉛、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリフッ化ホウ素、トリフェニルホウ素などを挙げられる。
さらに、エチルマグネシウムクロライド、ジメチルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニウムクロライド、セスキエチルアルミニウムクロライド、エチルアルミニウムジクロライドのような有機金属ハロゲン化合物、ジエチルアルミニウムハイドライド、セスキエチルアルミニウムハイドライドのような水素化有機金属化合物も含まれる。また有機金属化合物は、二種類以上併用できる。
上記の触媒各成分の組合せとして、(A)成分としてシクロペンタジエニルバナジウムトリクロライド(CpVCl)などのRMX、あるいは、シクロペンタジエニルオキソバナジウムジクロライド(CpV(O)Cl)などのRM(O)X、(B)成分としてトリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、(C)成分としてトリエチルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウムの組合せが好ましく用いられる。
また、(B)成分としてイオン性化合物を用いる場合は、(C)成分として上記のアルモキサンを組み合わせて使用してもよい。
各触媒成分の配合割合は、各種条件及び組合せにより異なるが、(A)成分のメタロセン型錯体と(B)成分のアルモキサンのモル比(B)/(A)は、好ましくは1〜100000、より好ましくは10〜10000である。
(A)成分のメタロセン型錯体と(B)成分のイオン性化合物とのモル比(B)/(A)は、好ましくは0.1〜10、より好ましくは0.5〜5である。
(A)成分のメタロセン型錯体と(C)成分の有機金属化合物とのモル比(C)/(A)は、好ましくは0.1〜10000、より好ましくは10〜1000である。
また、本発明においては、触媒系として更に、(D)成分として水を添加することが好ましい。(C)成分の有機金属化合物と(D)成分の水とのモル比(C)/(D)は、好ましくは0.66〜5であり、より好ましくは0.7〜3.0である。
触媒成分の添加順序は、特に、制限はない。また重合時に、必要に応じて水素を共存させることができる。
水素の存在量は、ブタジエン1モルに対して、好ましくは500ミリモル以下、あるいは、20℃1気圧で12L以下であり、より好ましくは50ミリモル以下、あるいは、20℃1気圧で1.2L以下である。
ブタジエンモノマー以外にイソプレン、1,3−ペンタジエン、2−エチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチルブタジエン、2−メチルペンタジエン、4−メチルペンタジエン、2,4−ヘキサジエンなどの共役ジエン、エチレン、プロピレン、ブテン−1、ブテン−2、イソブテン、ペンテン−1、4−メチルペンテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1等の非環状モノオレフィン、シクロペンテン、シクロヘキセン、ノルボルネン等の環状モノオレフィン、及び/又はスチレンやα−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物、ジシクロペンタジエン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、1,5−ヘキサジエン等の非共役ジオレフィン等を少量含んでいてもよい。
重合方法は、特に制限はなく、溶液重合、又は、1,3−ブタジエンそのものを重合溶媒として用いる塊状重合などを適用できる。重合溶媒としては、トルエン、ベンゼン、キシレン等の芳香族系炭化水素、n−ヘキサン、ブタン、ヘプタン、ペンタン等の脂肪族炭化水素、シクロペンタン、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素、1−ブテン、2−ブテン等のオレフィン系炭化水素、ミネラルスピリット、ソルベントナフサ、ケロシン等の炭化水素系溶媒や、塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒等が挙げられる。
本発明においては、上記の触媒を用いて所定の温度で予備重合を行うことが好ましい。予備重合は、気相法、溶液法、スラリ−法、塊状法などで行うことができる。予備重合において得られた固体あるいは溶液は分離してから本重合に用いるか、あるいは、分離せずに本重合を続けて行うことができる。
重合温度は−100〜200℃の範囲が好ましく、−50〜120℃の範囲が特に好ましい。重合時間は2分〜12時間の範囲が好ましく、5分〜6時間の範囲が特に好ましい。
所定時間重合を行った後、重合停止剤を添加して重合を停止した後、重合槽内部を必要に応じて放圧し、洗浄、乾燥工程等の後処理を行う。
本発明のポリブタジエンを得るためには、添加される重合停止剤の分散性を向上させる必要がある。重合停止剤の分散性を向上させることにより、重合触媒と重合停止剤を効率良く反応させ、重合触媒を失活させることができる。
分散性が良い重合停止剤としては、水や炭素数1乃至5の低級アルコールなどがある。重合停止剤の分散性を向上させるためには、その添加量を調整する必要がある。例えば、水のトータルの原料混合溶液に対する割合が1.38×10−8〜13vol%であることが好ましく、2.76×10−8〜10vol%であることがより好ましく、4.14×10−8〜1vol%であることがさらにより好ましい。トータルの原料混合溶液とは、反応器へ仕込む原料であるブタジエン、溶媒のシクロへキサン、ブテンの混合溶液との総和量である。
また、重合停止剤の分散性を向上させるには、重合された溶液の粘度や攪拌機の回転速度、攪拌羽根形状、重合容器形状、重合停止剤の密度、添加ノズル形状なども可能である。攪拌レイノルズ数Re=d^2*n*ρ/μ(d:攪拌翼代表径(m),n:回転数(rps),ρ:密度(kg/m),μ:密度(Pa・s))で表されるように、溶液粘度を下げたり、回転数を上げたりすることでも重合停止剤の分散性を向上させる事ができる。例えば500rpmと700rpmとでは、攪拌レイノルズ数を1.4倍も上昇することになる。いずれ手法であれ、重合停止剤をゴム溶液中で連続相を形成させず、粒子状で分散させる事ができれば良い。
重合停止剤の分散性を示す指標として、例えば重合停止剤の分散状態の粒子径がある。本発明において、重合後に添加され、重合停止剤をゴム溶液中で連続相を形成させず、粒子状で分散させる事が重要である。また分散された重合停止剤の粒子径は、135mm以下であり、75mm以下であることが好ましく、20mm以下であることがより好ましい。
((イ):変性ポリブタジエン)
本発明に係る変性ポリブタジエンにおいて、数平均分子量(Mn)は、0.2×10〜10×10であることが好ましく、0.5×10〜5×10であることがより好ましく、重量平均分子量(Mw)は、0.5×10〜20×10であることが好ましく、1×10〜10×10であることがより好ましい。分子量分布(Mw/Mn)は、2.80以下であるが、1.50〜2.60であることが好ましく、1.80〜2.40であることがさらに好ましい。分子量分布をこのような範囲に制御することにより、粒子径コントロールを容易に行うことができ、かつ粒子径サイズを均一にすることができる。また、分子量分布をこのような範囲に制御することにより、グロス(光沢性)やグラフト性を向上させ、耐衝撃強度が改善される。
また、本発明に係る変性ポリブタジエンにおいて、ゲル含量は、0.060重量%以下であるが、0.020重量%以下であることが好ましく、0.0001〜0.010重量%であることがさらに好ましい。このようにゲル含量を少なく制御することによって、溶媒に溶解させた際の未溶解分であるゲルを取り除くフィルタの目詰まりが生じうるのを可及的に防止できる。また、ゲル含量を少なく抑制することによって、ゴムに使用した場合のフィッシュアイの問題が防ぐことができる。
本発明に係る変性ポリブタジエンのAPHAカラーは、20以下であり、好ましくは15以下である。特に、APHAカラーが20より大きくなると、ゴム強化スチレン系樹脂組成物が黄変する事から好ましくない。
さらに、本発明に係る変性ポリブタジエンにおいて、イエローインデックス(YI)は、23以下であることが好ましく、−5〜18であることがより好ましく、0〜8であることがさらに好ましい。このようにYIを小さく制御することによって、透明又は白色の用途に問題なく使用でき、さらに目的とする色を容易に着けることができる。なお、イエローインデックスは、経年変化とともに増加するので、本発明においてイエローインデックスは、製造時の値を示す。
本発明で得られる変性ポリブタジエンは、100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)が、好ましくは10〜200、より好ましくは25〜100であり、25℃で測定した5%トルエン溶液粘度(Tcp)が、好ましくは25〜300であり、より好ましくは45〜200であり、25℃で測定した5%トルエン溶液粘度(Tcp)と100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)との比(Tcp/ML1+4)が、好ましくは5以下、より好ましくは1.0〜4.5、特に好ましくは2.0〜4.0である。
また、本発明で得られる変性ポリブタジエンは、25℃で測定した5%スチレン溶液粘度(St−cp)が、好ましくは20〜400であり、より好ましくは40〜300であり、25℃で測定した5%スチレン溶液粘度(St−cp)と100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)との比(St−cp/ML1+4)が、好ましくは9以下、より好ましくは1.0〜6.0、特に好ましくは2.0〜5.0である。
またさらに、本発明で得られる変性ポリブタジエンは、コールドフロー速度(CF)が、35mg/min以下であることが好ましく、32mg/min以下であることがより好ましく、30mg/min以下であることが特に好ましい。
(変性ポリブタジエンの原料ポリブタジエン)
本発明に係る変性ポリブタジエンに用いられる原料ポリブタジエンは、1,2−構造含有率が4〜30%、好ましくは5〜25%、より好ましくは7〜15%、シス−1,4−構造含有率が65〜95%、好ましくは70〜95%、より好ましくは70〜92%、トランス−1,4−構造含有率が5%以下、好ましくは4.5%以下、より好ましくは0.5〜4%である。
ミクロ構造が上記の範囲外であると、ポリマーの反応性(グラフト反応や架橋反応性など)が適当でなく、添加剤などに用いたときのゴム的性質が低下し、物性のバランスや外観などに影響を与え好ましくない。
本願発明においては、上記ミクロ構造を規定したポリブタジエンを原料に使用することは特に重要である。他のジエン系ゴムを使用したときと比較しても、物性改善への影響が顕著に現れる。
また、本発明に係る変性ポリブタジエンに用いられる原料ポリブタジエンの100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)は、10〜200が好ましく、25〜100がより好ましく、トルエン溶液粘度(Tcp)は、25〜300が好ましく、45〜200が特に好ましく、トルエン溶液粘度(Tcp)と100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)との比(Tcp/ML1+4)は2.0以上であり、好ましくは2.2〜7.0である。
また、本発明の変性ポリブタジエンに用いられる原料ポリブタジエンのスチレン溶液粘度(St−cp)は、20〜300が好ましく、25〜250が特に好ましく、25℃で測定した5%スチレン溶液粘度(St−cp)と100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)との比(St−cp/ML1+4)が、好ましくは9以下、より好ましくは1.0〜6.0、特に好ましくは2.0〜5.0である。
本発明の変性ポリブタジエンに用いられる原料ポリブタジエンの分子量は、トルエン中30℃で測定した固有粘度[η]として、0.1〜10が好ましく、1〜3が特に好ましい。
また、本発明の変性ポリブタジエンに用いられる原料ポリブタジエンの分子量は、ポリスチレン換算の分子量として下記の範囲のものが好ましい。数平均分子量(Mn)は、0.2×10〜10×10であることが好ましく、0.5×10〜5×10であることがより好ましい。重量平均分子量(Mw)は、0.5×10〜20×10であることが好ましく、1×10〜10×10であることがより好ましい。また、本発明における原料ポリブタジエンの分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは2.80以下、より好ましくは1.50〜2.60、さらに好ましくは1.80〜2.40である。
本発明に用いられる原料ポリブタジエンは、上述した本発明に係るポリブタジエンの製造方法と同様の方法で製造することができるが、上述のように重合停止剤の分散性を向上させる必要はない。
(原料ポリブタジエンの変性方法)
重合反応が所定の重合率を達成した後、変性用遷移金属触媒を添加し、反応させることによってポリマー鎖を変性する。
本発明に用いられる変性用遷移金属触媒は、遷移金属化合物、有機アルミニウム、および水からなる系であることが好ましい。
変性用遷移金属触媒における遷移金属化合物としては、チタン化合物、ジルコニウム化合物、バナジウム化合物、クロム化合物、マンガン化合物、鉄化合物、ルテニウム化合物、コバルト化合物、ニッケル化合物、パラジウム化合物、銅化合物、銀化合物、亜鉛化合物などが挙げられる。中でも、コバルト化合物が特に好ましい。
コバルト化合物としては、コバルトの塩や錯体が好ましく用いられる。特に好ましいものは、塩化コバルト、臭化コバルト、硝酸コバルト、オクチル酸コバルト、ナフテン酸コバルト、バーサチック酸コバルト、酢酸コバルト、マロン酸コバルト等のコバルト塩や、コバルトのビスアセチルアセトネートやトリスアセチルアセトネート、アセト酢酸エチルエステルコバルト、ハロゲン化コバルトのトリアリールホスフィン錯体、トリアルキルホスフィン錯体、ピリジン錯体、ピコリン錯体等の有機塩基錯体、もしくはエチルアルコール錯体などが挙げられる。
中でも、オクチル酸コバルト、ナフテン酸コバルト、バーサチック酸コバルト、コバルトのビスアセチルアセトネート及びトリスアセチルアセトネートが好ましい。
遷移金属触媒における有機アルミニウムとしては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、トリデシルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウム、ジメチルアルミニウムクロライド、ジメチルアルミニウムブロマイド、ジエチルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニウムブロマイド、ジエチルアルミニウムアイオダイド、ジブチルアルミニウムクロライド、ジブチルアルミニウムブロマイド、ジブチルアルミニウムアイオダイドなどのジアルキルアルミニウムハロゲン化物、メチルアルミニウムセスキクロライド、メチルアルミニウムセスキブロマイド、エチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムセスキブロマイドなどのアルキルセスキハロゲン化アルミニウム、メチルアルミニウムジクロライド、メチルアルミニウムジブロマイド、エチルアルミニウムジクロライド、エチルアルミニウムジブロマイド、ブチルアルミニウムジクロライド、ブチルアルミニウムジブロマイドなどのモノアルキルアルミニウムハロゲン化物が挙げられる。これらは単独で用いても、複数を選択して混合して用いても良い。なかでも、ジエチルアルミニウムクロライドが好ましく用いられる。
本発明における遷移金属触媒において、コバルト化合物の添加量は、所望の分岐度によって、いかなる範囲の触媒量も使用できるが、好ましくは変性反応時に存在するブタジエン1モルあたり、遷移金属化合物1×10−7〜1×10−3モルであり、特に好ましくは5×10−7〜1×10−4モルである。
有機アルミニウムの添加量は、所望の分岐度によって、いかなる範囲の触媒量も使用できるが、好ましくは変性反応時に存在するブタジエン1モルあたり、有機アルミニウム1×10−5〜5×10−2モルであり、特に好ましくは5×10−5〜1×10−2モルである。
水の添加量は、所望の分岐度によって、いかなる範囲の量も使用できるが、好ましくは有機アルミニウム化合物1モルあたり、1.5モル以下であり、特に好ましくは1モル以下である。
所定時間重合を行った後、重合停止剤を添加して重合を停止した後、重合槽内部を必要に応じて放圧し、洗浄、乾燥工程等の後処理を行う。
本発明に係る変性ポリブタジエンを得るためには、添加される重合停止剤の分散性を向上させる必要がある。重合停止剤の分散性を向上させることにより、変性の遷移金属触媒と重合停止剤を効率良く反応させ、遷移金属触媒を失活させることができる。
分散性が良い重合停止剤としては、水や炭素数1乃至5の低級アルコールなどがある。重合停止剤の分散性を向上させるためには、その添加量を調整する必要がある。例えば、水のトータルの原料混合溶液に対する割合が1.38×10−8〜9.9vol%であることが好ましく、2.76×10−8〜5vol%であることがより好ましく、4.14×10−8〜3vol%であることがさらにより好ましい。トータルの原料混合溶液とは、反応器へ仕込む原料であるブタジエン、溶媒のシクロへキサン、ブテンの混合溶液と、変性前に添加する原料混合溶液との総和量である。ただし変性前に原料混合溶液は追加しなくてもよい。
また、重合停止剤の分散性を向上させるには、重合された溶液の粘度や攪拌機の回転速度、攪拌羽根形状、重合容器形状、重合停止剤の添加量、添加ノズル形状なども可能である。攪拌レイノルズ数Re=d^2*n*ρ/μ(d:攪拌翼代表径(m),n:回転数(rps),ρ:密度(kg/m),μ:密度(Pa・s))で表されるように、溶液粘度を下げたり、回転数を上げたりすることでも重合停止剤の分散性を向上させる事ができる。例えば500rpmと700rpmとでは、攪拌レイノルズ数を1.4倍も上昇することになる。いずれ手法であれ、重合停止剤をゴム溶液中で連続相を形成させず、粒子状で分散させる事ができれば良い。
重合停止剤の分散性を示す指標として、例えば重合停止剤の分散状態の粒子径がある。本発明において、変性反応後に添加され、重合停止剤をゴム溶液中で連続相を形成させず、粒子状で分散させる事が重要である。また分散された重合停止剤の粒子径は、130mm以下であることが好ましく、75mm以下であることが好ましく、20mm以下であることがより好ましい。
(ABSポリマー及びその製造方法)
本発明に係るスチレン系単量体、不飽和ニトリル系単量体及びゴム状重合体からなるゴム強化スチレン系樹脂組成物(以下、ABSポリマーと略記する。)は、上記の各成分を用いて常法に従ってグラフト共重合により製造することができる。本発明に係るABSポリマーにおいて、ゴム状重合体としては、(1)本発明に係るポリブタジエン、(2)本発明に係るポリブタジエン(イ)と(イ)以外のジエン系ゴム(ロ)、(3)本発明に係る変性ポリブタジエン、及び(4)本発明に係る変性ポリブタジエン(イ)と(イ)以外のジエン系ゴム(ロ)の4態様がある。
これらゴム状重合体に用いられるポリブタジエン(イ)及び変性ポリブタジエン(イ)としては、上述のものを用いることができるが、耐環境応力亀裂性(ESCR)を向上させるためには、ポリブタジエン(イ)の100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)は、20〜60であることが好ましく、23〜57であることがより好ましく、25〜55であることが特に好ましく、変性ポリブタジエン(イ)の原料ポリブタジエンの100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)は、10〜60であることが好ましく、13〜57であることが好ましく、15〜55であることが特に好ましい。
ABSポリマーにおいて、ポリブタジエン(イ)のムーニー粘度が20より小さくなると、又は変性ポリブタジエン(イ)の原料ポリブタジエンのムーニー粘度が10より小さくなると、ポリブタジエンの分子量が小さくなり過ぎ、耐環境応力亀裂性(ESCR)の指標であるシクロペンタン塗布後の引張伸び保持率が低くなる。また、コールドフローの問題からベール化も困難である。一方、当該ムーニー粘度が60より大きくなると、ゴム粒子径制御が困難となり、対環境応力亀裂性(ESCR)の指標であるシクロペンタン塗布後の引張伸び保持率が低くなることに加え、耐衝撃強度の低下も大きくなる。
本発明に用いられる原料ポリブタジエンの100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)の規定は、耐環境応力亀裂性(ESCR)向上には極めて重要であり、上記特定のムーニー粘度範囲でなければ、良好な耐衝撃性を保持しつつ、所望の耐環境応力亀裂性(ESCR)を得る事は出来ない。
耐環境応力亀裂性(ESCR)を向上させる場合、ポリブタジエン(イ)及び変性ポリブタジエン(イ)の原料ポリブタジエンのスチレン溶液粘度(St−cp)は、20〜300が好ましく、25〜250が特に好ましい。またさらに、その場合、ポリブタジエン(イ)及び変性ポリブタジエン(イ)の原料ポリブタジエンの(St−cp/ML1+4)は、2.0以上であることが好ましく、2.5〜9.0であることが特に好ましい。
さらに、耐環境応力亀裂性(ESCR)を向上させる場合、ポリブタジエン(イ)及び変性ポリブタジエン(イ)のポリスチレンのゴムへのグラフト率が50〜200、特に80〜180が好ましい。グラフト率が高ければ一般に耐衝撃強度は向上する傾向を示すが、100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)も同様に高くなりすぎると、耐衝撃強度は低下する傾向を示すため、両者の適当な範囲規定が重要になってくる。
また、ゴム状重合体に用いられるジエン系ゴム(ロ)としては、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ポリイソプレン、クロロプレンゴム、ニトリルブタジエンゴムなどであるが、特にブタジエンゴムとスチレンブタジエンゴムがポリブタジエン又は変性ポリブタジエン(イ)との物性の相乗効果発現の観点から望ましい。
ブタジエンゴムとしては、市販のブタジエンゴムを使用することが出来る。また、ミクロ構造の規定無く、シス含量が90%以上のハイシスポリブタジエン、シス含量が50%以下のローシスポリブタジエンなどを用いることが出来る。
スチレンブタジエンゴムとしては、スチレン含量が50%以下の溶液重合スチレンブタジエンゴムなどを用いることが出来る。
ポリブタジエン又は変性ポリブタジエン(イ)と(イ)以外のジエン系ゴム(ロ)とのブレンドの重量割合の比率としては、90/10〜10/90が良く、80/20〜20/80が特に良い。10/90より値が小さいと、引張特性の低下が生ずるので好ましくない。一方、90/10より値が大きいと、ESCR特性が低下するので好ましくない。
ポリブタジエン又は変性ポリブタジエン(イ)と(イ)以外のジエン系ゴム(ロ)とのブレンドは、スチレンモノマーへの溶解など一般の混合方法が使用できる。
本発明のABSポリマー組成物100重量部中には、上記ゴム状重合体が0.5〜25重量部、好ましくは、1〜20重量部含まれる。上記の範囲より少ないと、この発明の効果は得られないし、ゴム状重合体の含有率が増大すると共に樹脂の耐衝撃性は向上するが、上記の範囲より多いと、スチレン溶液の高粘度化によりゴム粒子径の制御が困難となり、この発明の効果は発現できず工業的な利用価値を失う。ただし溶媒で希釈した場合は、これに当たらない。
本発明に係るABSポリマーの黄変の指標としては、ABSポリマーのイエローインデックス(YI)を測定し、外観(色相)を判断することで行われる。当該YIの値が15以下であればよく、YIが16以上になるとABSポリマーの外観(色相)に悪影響を及ぼすため、好ましくない。故に、ポリブタジエンのAPHAカラーの値が小さいほど、ABSポリマーへの外観(色相)に好都合である。
本発明のABSポリマーの製造方法は、特に限定されないが、塊状重合法が好ましく、特に連続式の塊状重合法が好ましい。この製造方法について例示すれば、ゴム状重合体をスチレン系単量体及びアクリロニトリル系単量体を含む混合液に投入して撹拌を施し、好ましくは温度20〜70℃に調整して完全に溶解し、かかる溶液を連続的に撹拌機付の1段以上、もしくは2段以上の反応器に供給して重合し、重合の最終段から、固形成分と未反応単量体、溶剤等の揮発成分を分離する脱揮発分工程を経て、共重合体が得られる。
かかる方法において、第1段目の重合器には単量体を含む溶液に溶解したポリブタジエン又は変性ポリブタジエンと他のジエン系ゴムとのゴム組成物が供給され、また、単量体および重合開始剤および連鎖移動剤は任意の段階で反応器へ供給される。
本発明に係るABSポリマーの製造方法としては、上記の変性ポリブタジエンの存在下にスチレン系単量体の重合を行う方法が採用され、塊状重合法や塊状懸濁重合法が経済的に有利な方法である。スチレン系単量体としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレンのようなアルキル置換スチレン、クロルスチレンのようなハロゲン置換スチレンなど、従来ゴム強化ポリスチレン系樹脂組成物製造用として知られているスチレン系単量体の1種又は2種以上の混合物が用いられる。これらの中で好ましいのはスチレンである。
製造時に必要に応じて上記ゴム状重合体の他に、エチレン−プロピレン、エチレン−酢酸ビニル、アクリル系ゴムなどを併用することができる。又、これらの方法によって製造された樹脂をブレンドしてよい。更に、これらの方法によって製造されたABSポリマーを含まないゴム強化スチレン系樹脂を混合して製造してもよい。上記の塊状重合法として1例を挙げて説明すると、スチレンモノマー(99〜75重量%)に変性ポリブタジエン(1〜25重量%)を溶解させ、場合によっては溶剤、分子量調節剤、重合開始剤などを添加して、10〜40%のスチレンモノマー転化率まで変性ポリブタジエンを分散したゴム粒子に転化させる。このゴム粒子が生成するまではゴム相が連続相を形成している。更に重合を継続してゴム粒子として分散相になる相の転換(粒子化工程)を経て50〜99%の転化率まで重合してABSポリマーが製造される。
この発明で得られるABSポリマーには、上記ゴム状重合体は分散粒子(ゴム粒子)として存在している。樹脂中に分散された粒子で、ゴム状重合体とゴム強化スチレン系樹脂からなり、ゴム強化スチレン系樹脂はゴム状重合体にグラフト結合している。この発明でいうゴム状重合体の分散粒子の径として0.3〜10μmの範囲、好ましくは0.5〜8.0μmの範囲のものが好適に製造でき、耐環境応力亀裂性(ESCR)を向上させる場合、0.1〜2.0μmの範囲、好ましくは0.3〜1.8μmの範囲のものが好適に製造できる。
本発明において、ABSポリマー中のゴム粒子のグラフト率が50〜300%の範囲、好ましくは、80〜250%の範囲にあり、耐環境応力亀裂性(ESCR)を向上させる場合、50〜200%の範囲、好ましくは、80〜180%の範囲に上記の範囲外であると、ABSポリマーの諸物性、特に耐衝撃性や光沢性能の低下が生じ、好ましくない。
バッチ式でも連続的製造方法でもよく特に限定されない。
本発明は上記ゴム状重合体をスチレン系単重体及び不飽和ニトリル系単量体さらに必要によりこれらの単量体と共重合可能な他の単量体からなる混合溶液に完全に溶解し、この単量体とゴム状重合体溶液を原料にして重合させるゴム強化スチレン・アクリロニトリル系共重合体に関するものである。ここで単量体と変性ポリブタジエンと他のジエン系ゴムとのゴム組成物からなる混合溶液にはベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、アセトン、イソプロピルペンゼン、メチルエチルケトンや塩化メチレンなどの溶剤が含まれていてもよい。すなわち重合方法としてはゴム状重合体をスチレン系単量体及び不飽和ニトリル系単量体さらに必要によりこれらの単量体と共重合可能な単量体の混合物に溶解した溶液を塊状重合又は塊状−懸濁二段重合法にて重合する等により得られるが、重合方法は特に塊状重合により製造される。
上記のように重合で得られる共重合体は単にブレンドした場合よりもゴムへのグラフト効果によって衝撃強度が向上している。本発明においては、ゴム状重合体にスチレン系単量体及び不飽和ニトリル系単量体をグラフトさせて、さらにゴム状重合体を粒子化して樹脂中に分散させるがこれらの反応は熱重合あるいは反応の際に重合開始剤を使用することも好ましい。例えば重合で用いることのできる重合開始剤としては、例えばベンゾイルパ−オキサイド、ラウロイルパーオキサイド、t−ブチルパ−オキシピバレート、t−ブチルパ−オキシペンゾエート、t−ブチルパ−オキシイソブチレート、t−ブチルパ−オキシオクトエート、クミルパ−オキシオクトエート、1,1−ビス(t−ブチルパ−オキシ)3,3,5−トリメチルシロキサン、2,2−ビス(t−ブチルパ−オキシ)オクタン、n−ブチル4,4−ビス(t−ブチルパ−オキシ)バレレート、2,2−ビス(t−ブチルパ−オキシ)ブタン、t−ブチルパ−オキシマレイン酸、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーポネート、ジクミルパ−オキサイド、t−ブチルハイドロパ−オキサイド、クメンハイドロパ−オキサイド等が挙げられる。これらは単独であるいは2種以上組み合わせて用いられる。これらの重合開始剤の使用量としては例えば有機過酸化物を使用する場合には有機過酸化物をポリブタジエン又は変性ポリブタジエンに溶解した溶液100重量部に対し、0.0005〜0.05重量部使用することが好ましい。0.0005重量部より少なければ10ミクロン以上の巨大ゴム粒子が生成し、成形品の表面状態が悪化し、機械的強度が低下することがあるので好ましくない。また0.05重量部以上使用すると重合速度とゴムへのグラフト率のバランスが崩れてしまい、成形品の表面状態が悪化し、機械的強度が低下することがあるので好ましくない。
本発明において、スチレン系共重合体の分子量調節のために連鎖移動剤を使用することができる。例えばα−メチルスチレンダイマー、t−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン等の使用が可能である。
重合工程では特定の反応槽に限定されず、例えば完全混合型反応槽、管型反応槽、塔型反応槽等が用いられ、それらの反応槽の種類や数は特に限定されない。
本発明において、バッチ式でも連続的製造方法でもよく特に限定されない。
この発明において上記のスチレン系単量体とポリブタジエン又は変性ポリブタジエンとを主体とする原料溶液は完全混合型反応器において重合されるが、完全混合型反応器としては、原料溶液が反応器において均一な混合状態を維持するものであればよく、好ましいものとしてはヘリカルリボン、ダブルヘリカルリボン、アンカーなどの型の攪拌翼が挙げられる。ヘリカルリボンタイプの攪拌翼にはドラフトチューブを取り付けて、反応器内の上下循環を一層強化することが好ましい。
本発明で用いられるスチレン系単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、α−エチルスチレンのような側鎖アルキル置換スチレン、モノクロルスチレン、ジクロルスチレン、ビニルトルエン、ビニルキシレン、o−t−ブチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、p−メチルスチレンのような核アルキル置換スチレン、トリブロムスチレン、テトラブロムスチレン等のハロゲン化スチレン及びp−ヒドロキシスチレン、o−メトキシスチレン、ビニルナフタレン等が挙げられるが、特に好ましくは、スチレンおよびα−メチルスチレンである。これらのスチレン系単量体の一種以上を用いることができる。
本発明における不飽和ニトリル系単量体としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、フマロニトリル、マレオニトリル、α−クロロアクリロニトリル等が挙げられ、特にアクリロニトリルが好ましい。これらの単量体の一種以上を用いることができる。
本発明で用いられる共重合体構成成分のスチレン系単量体及び不飽和ニトリル系単量体の一部を、スチレン系単量体及び不飽和ニトリル系単量体の総和に対して30重量%以下の割合において、メチルメタクリレート等のメタクリルエステル系単量体、メチルアクリレート等のアクリル酸エステル系単量体、マレイミド、N−フェニルマレイミド等のマレイミド系単量体の一種以上をもって置き換えてもよい。耐熱性を向上させるためには、1〜30重量%、より好ましくは5〜17重量%をマレイミド系単量体に置き換えることが好ましい。
本発明のABSポリマーの連続相を構成するスチレン系単量体と不飽和ニトリル系単量体との共重合体の組成については、好ましくはスチレン系単量体/不飽和ニトリル系単量体の重量比として95/5〜55/45であり、より好ましくは、85/15〜65/35である。
本発明のABSポリマーの連続相を構成するスチレン系単量体と不飽和ニトリル系単量体との共重合体の重量平均分子量は5万以上が好ましく、10万〜40万が特に好ましい。
本発明のABSポリマーには必要に応じてヒンダードフェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤等の酸化防止剤、ミネラル油等の流動性改良剤、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛、有機ポリシロキサン等の離型剤を原料溶液或いは重合の途中もしくは重合の終了した時点で添加してもよい。
本発明のABSポリマーは、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、スチレン−アクリロニトリル樹脂、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、ポリフェニレンオキシドおよびポリフェニレンスルフィド等の樹脂にブレンドして成形に供することもできる。
また目的に合わせて、ガラス繊維等の繊維補強剤、無機充填剤、着色剤、顔料を配合することもできる。またテトラブロモビスフェノールA、デカブロモビフェニルエーテル、臭素化ポリカーボネート等の一般ハロゲン化有機化合物系難燃剤を酸化アンチモンとともに混合することによって難燃化が可能である。本発明のゴム変性スチレン・アクリロニトリル系共重合体は射出成形や押出し成形等の通常の成形方法で成形して剛性と耐衝撃性のバランスの良好な成形物を製造することができる。
この発明のABSポリマーには、製造時や製造後に適宜必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤などの安定剤、離型剤、滑剤、着色剤、各種充填剤及び各種の可塑剤、高級脂肪酸、有機ポリシロキサン、シリコーンオイル、難燃剤、帯電防止剤や発泡剤などの公知添加剤を添加してもよい。この発明のABSポリマーは、公知の各種成形品に用いることはできるが、難燃性、耐衝撃強度、引張強度に優れるために電気・工業用途分野で使用される射出成形に好適である。
例えばテレビ、エアコン、冷蔵庫、ファクシミリ、電話器などのハウジングの家電・工業用及び包装材料・食品容器等に用いられるフィルム・シート用途などの広範な用途に用いることができる。又、高シス−高ビニルポリブタジエンは自動車タイヤ用途やゴルフボール・靴底などの非タイヤ用途にも使用できる。
(HIPSポリマー及びその製造方法)
本発明に係るスチレン系単量体及びゴム状重合体からなるゴム強化スチレン系樹脂組成物(以下、HIPSポリマーと略記する。)において、ゴム状重合体としては、(1)本発明に係るポリブタジエン、(2)本発明に係るポリブタジエン(イ)と(イ)以外のジエン系ゴム(ロ)、(3)本発明に係る変性ポリブタジエン、及び(4)本発明に係る変性ポリブタジエン(イ)と(イ)以外のジエン系ゴム(ロ)の4態様がある。
これらゴム状重合体に用いられるポリブタジエン(イ)及び変性ポリブタジエン(イ)としては、上述のものを用いることができるが、耐環境応力亀裂性(ESCR)を向上させるためには、ポリブタジエン(イ)及び変性ポリブタジエン(イ)の原料ポリブタジエンの100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)は、20〜70であることが好ましく、30〜60であることがより好ましい。
HIPSポリマーにおいて、ポリブタジエン(イ)及び変性ポリブタジエン(イ)の原料ポリブタジエンのムーニー粘度が20より小さくなると、ポリブタジエンの分子量が小さくなり過ぎ、耐環境応力亀裂性(ESCR)の指標であるシクロペンタン塗布後の引張伸び保持率が低くなる。また、コールドフローの問題からベール化も困難である。一方、当該ムーニー粘度が70より大きくなると、ゴム粒子径制御が困難となり、対環境応力亀裂性(ESCR)の指標であるシクロペンタン塗布後の引張伸び保持率が低くなることに加え、耐衝撃強度の低下も大きくなる。
本発明に用いられる原料ポリブタジエンの100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)の規定は、耐環境応力亀裂性(ESCR)向上には極めて重要であり、上記特定のムーニー粘度範囲でなければ、良好な耐衝撃性を保持しつつ、所望の耐環境応力亀裂性(ESCR)を得る事は出来ない。
耐環境応力亀裂性(ESCR)を向上させる場合、ポリブタジエン(イ)及び変性ポリブタジエン(イ)の原料ポリブタジエンのスチレン溶液粘度(St−cp)は、20〜400が好ましく、40〜300が特に好ましい。またさらに、その場合、ポリブタジエン(イ)及び変性ポリブタジエン(イ)の原料ポリブタジエンの(St−cp/ML1+4)は、2.0以上であることが好ましく、2.5〜9.0であることが特に好ましい。
さらに、耐環境応力亀裂性(ESCR)を向上させる場合、ポリブタジエン(イ)及び変性ポリブタジエン(イ)のポリスチレンのゴムへのグラフト率が100〜350、特に150〜300が好ましい。グラフト率が高ければ一般に耐衝撃強度は向上する傾向を示すが、100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)も同様に高くなりすぎると、耐衝撃強度は低下する傾向を示すため、両者の適当な範囲規定が重要になってくる。
また、ジエン系ゴム(ロ)としては、ABSポリマーと同様のものを用いることができる。
本発明のHIPSポリマー100重量部中には、上記ゴム状重合体が0.5〜25重量部、好ましくは、1〜20重量部含まれる。上記の範囲より少ないと、この発明の効果は得られないし、ゴム状重合体の含有率が増大すると共に樹脂の耐衝撃性は向上するが、上記の範囲より多いと、スチレン溶液の高粘度化によりゴム粒子径の制御が困難となり、この発明の効果は発現できず工業的な利用価値を失う。ただし溶媒で希釈した場合は、これに当たらない。
本発明に係るHIPSポリマーの黄変の指標としては、HIPSポリマーのイエローインデックス(YI)を測定し、外観(色相)を判断することで行われる。当該YIの値が5以下であればよく、YIが6以上になるとHIPSポリマーの外観(色相)に悪影響を及ぼすため、好ましくない。故に、ポリブタジエンのHIPSポリマーの値が小さいほど、HIPSポリマーへの外観(色相)に好都合である。
本発明に係るHIPSポリマーの製造方法としては、上記ゴム状重合体の存在下にスチレン系単量体の重合を行う方法が採用され、塊状重合法や塊状懸濁重合法が経済的に有利な方法である。スチレン系単量体としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレンのようなアルキル置換スチレン、クロルスチレンのようなハロゲン置換スチレンなど、従来HIPSポリマー製造用として知られているスチレン系単量体の1種又は2種以上の混合物が用いられる。これらのなかで好ましいのはスチレンである。
製造時に必要に応じて上記ゴム状重合体の他に、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−プロピレン、エチレン−酢酸ビニル、アクリル系ゴムなどを併用することができる。又、これらの方法によって製造された樹脂をブレンドしてよい。更に、これらの方法によって製造されたHIPSポリマーを含まないポリスチレン系樹脂を混合して製造してもよい。上記の塊状重合法として1例を挙げて説明すると、スチレンモノマー(99〜75重量%)にポリブタジエン又は変性ポリブタジエンと他のジエン系ゴムとのゴム組成物(1〜25重量%)を溶解させ、場合によっては溶剤、分子量調節剤、重合開始剤などを添加して、10〜40%のスチレンモノマー転化率までゴム組成物を分散したゴム粒子に転化させる。このゴム粒子が生成するまではゴム相が連続相を形成している。更に重合を継続してゴム粒子として分散相になる相の転換(粒子化工程)を経て50〜99%の転化率まで重合してHIPSポリマーが製造される。
この発明で言うゴム状重合体の分散粒子(ゴム粒子)は、樹脂中に分散された粒子で、ゴム状重合体とポリスチレン系樹脂よりなり、ポリスチレン系樹脂はゴム状重合体にグラフト結合したり、或いはグラフト結合せずに吸蔵されている。この発明でいうゴム状重合体の分散粒子の径として0.3〜10μmの範囲、好ましくは0.5〜8μmの範囲のものが好適に製造でき、耐環境応力亀裂性(ESCR)を向上させる場合、0.3〜15μmの範囲、好ましくは0.5〜10μmの範囲のものが好適に製造できる。
本発明において、バッチ式でも連続的製造方法でもよく特に限定されない。
本発明のHIPSポリマーの連続相を構成するスチレン重合体の重量平均分子量は5万以上が好ましく、10万〜40万が特に好ましい。
この発明において上記ゴム状重合体を主体とする原料溶液は完全混合型反応器において重合されるが、完全混合型反応器としては、原料溶液が反応器において均一な混合状態を維持するものであればよく、好ましいものとしてはヘリカルリボン、ダブルヘリカルリボン、アンカーなどの型の攪拌翼が挙げられる。ヘリカルリボンタイプの攪拌翼にはドラフトチューブを取り付けて、反応器内の上下循環を一層強化することが好ましい。
本発明で用いられるスチレン系単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、α−エチルスチレンのような側鎖アルキル置換スチレン、モノクロルスチレン、ジクロルスチレン、ビニルトルエン、ビニルキシレン、o−t−ブチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、p−メチルスチレンのような核アルキル置換スチレン、トリブロムスチレン、テトラブロムスチレン等のハロゲン化スチレン及びp−ヒドロキシスチレン、o−メトキシスチレン、ビニルナフタレン等が挙げられるが、特に好ましくは、スチレンおよびα−メチルスチレンである。これらのスチレン系単量体の一種以上を用いることができる。
この発明のHIPSポリマーには、製造時や製造後に適宜必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤などの安定剤、離型剤、滑剤、着色剤、各種充填剤及び各種の可塑剤、高級脂肪酸、有機ポリシロキサン、シリコーンオイル、難燃剤、帯電防止剤や発泡剤などの公知添加剤を添加してもよい。この発明のゴム強化ポリスチレン系樹脂組成物は、公知の各種成形品に用いることはできるが、難燃性、耐衝撃強度、引張強度に優れるために電気・工業用途分野で使用される射出成形に好適である。
例えばテレビ、エアコン、冷蔵庫、ファクシミリ、電話器などのハウジングの家電・工業用及び包装材料・食品容器等に用いられるフィルム・シート用途などの広範な用途に用いることができる。又、高シス−高ビニルポリブタジエンは自動車タイヤ用途やゴルフボール・靴底などの非タイヤ用途にも使用できる。
以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
オートクレーブ中の重合停止剤の分散状態、ムーニー粘度(ML1+4、100℃)、トルエン溶液粘度(Tcp)、数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)、ゲル含量、イエローインデックス(YI)、APHAカラー、ミクロ構造及びコールドフロー速度(CF)、St−cp、ゴム粒子径、グラフト率、膨潤度、シャルピー衝撃強度、耐環境応力亀裂性(ESCR)、TEM、外観(フィッシュアイ)、外観(色相)、デュポン(Dupont)衝撃強度を以下に示すとおり測定した。
オートクレーブ中の重合停止剤の分散状態の測定は、オートクレーブ底面より写真撮影を行い、その写真を三谷商事株式会社製の画像解析ソフトであるWin ROOFを用い、重合停止剤の粒子の重心を通る最大長(切断長)、最小長(切断長)を求めた。
ムーニー粘度(ML1+4、100℃)は、JIS K6300に準拠して測定した。
トルエン溶液粘度(Tcp)は、ポリマー2.28gをトルエン50mlに溶解した後、標準液として粘度計校正用標準液(JIS Z8809)を用い、キャノンフェンスケ粘度計No.400を使用して、25℃で測定した。
数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)は、東ソー社製HLC−8220 GPCを用い、カラムを2本直列にて使用し、標準ポリスチレンの検量線により算出した。使用したカラムはShodex GPC KF−805 L columnsであり、THF中でのカラム温度40℃を測定することで行った。
ゲル含量(トルエン不溶解分)とは、試料ゴム10gと400mlのトルエンを三角フラスコに入れて室温(25℃)にて完全溶解させ、その後200メッシュの金網を設置したろ過器を用いてろ過し、ろ過後に金網に付着したゲル分をいい、ゲルが付着した金網を真空乾燥して付着量を測定し、試料ゴムに対する百分率で計測した値である。
ポリブタジエンのイエローインデックスは、日本電色工業(株)製NDJ−300Aにより測定を行った。
APHAカラーは、ASTM D1209に準拠し、ゴムをスチレンモノマーに5wt%溶液として溶解後、測定した。
ミクロ構造は、赤外吸収スペクトル分析によって行った。シス740cm-1、トランス967cm−1、ビニル910cm−1の吸収強度比からミクロ構造を算出した。
コールドフロー速度(CF)は、得られたポリマーを50℃に保ち、内径6.4mmのガラス管で180mmHgの差圧により10分間吸引し、吸い込まれたポリマー重量を測定することにより、1分間当たり吸引されたポリマー量として求めた。
St−cpは、5gのゴム状ポリマーを95gのスチレンモノマーに溶解した時の25℃における溶液粘度を測定し、センチポイズ(cp)で示した。
ゴム粒子径に関しては、ゴム強化スチレン・アクリロニトリル共重合体(ABSポリマー)又はゴム強化スチレン系樹脂(HIPSポリマー)組成物をジメチルフォルムアミドに溶解させ、樹脂中のマトリックスを形成するポリスチレン部分のみを溶解させ、その溶液の一部をベックマン・コールター社製のコールターカウンター装置、マルチサイダーIII型を使って溶媒ジメチルフォルムアミドと分散剤チオシアン酸アンモニウムからなる電解液に分散させることによって、ゴム粒子の体積平均粒子径、体積平均粒子径の標準偏差、数平均粒子径、数平均粒子径の標準偏差を求めた。
グラフト率(=[MEK/AC−insol.(g)−R(g)]×100/R(g))は、1gのABSポリマー又はHIPSポリマーをメチルエチルケトン/アセトン=1/1(重量比)の混合液50mlに加えて1時間、激しく攪拌し、溶解・膨潤させる。次に遠心分離機にて不溶解分を沈降させた後、デカンテーションで上澄液を捨てる。このようにして得られたメチルエチルケトン/アセトン不溶解分を50℃で減圧乾燥して、デシケーター中で冷却後、秤量してメチルエチルケトン/アセトン不溶解分(MEK/AC−insol.g)を求めて、ゴム状ポリマー含有率から算出したゴム状ポリマー量(Rg)から、算出した。
ABSポリマー組成物の場合、膨潤度は、1gのABSポリマーをメチルエチルケトン/トルエン=1/1(重量比)の混合液50mlに加えて、1時間激しく攪拌し、溶解・膨潤させる。次に遠心分離機にて不溶解分を沈降させた後、デカンテーションで上澄液を捨てる。沈降した部分の重量(膨潤した未乾燥重量)を測定した後、100℃で真空乾燥しデシケーター中で冷却後、秤量して、膨潤時/乾燥時の重量比で示した。
HIPSポリマー組成物の場合、膨潤度は、1gのHIPSポリマーをトルエン50mlに加えて、1時間激しく攪拌し、溶解・膨潤させる。次に遠心分離機にて不溶解分を沈降させた後、デカンテーションで上澄液を捨てる。沈降した部分の重量(膨潤した未乾燥重量)を測定した後、100℃で真空乾燥しデシケーター中で冷却後、秤量して、膨潤時/乾燥時の重量比で示した。
シャルピー衝撃強度は、JIS K7111(ノッチ付)に従って測定した。引張特性は、JIS K7113に従って降伏点強度、破断点強度を測定した。グロスは、JIS Z8742(入射角60℃)に準拠して光沢を測定した。
耐環境応力亀裂性(ESCR)は、引張試験片(1号形試験片)をシクロペンタン雰囲気中で23℃、72時間、静置した後、引張試験(JIS K7113)により破断伸び(EBcp)を測定した。本結果と通常の引張試験時の破断伸び(EB)を用い、伸び保持率(EBcp/EB)により評価した。伸び保持率が高い程、耐溶剤性に優れ、ESCR特性が優れると判断出来る。
TEMは、押し出し機でペレット化したABSポリマー又はHIPSポリマーをウルトラミクロトームで面出し、金属酸化物により蒸気染色を施し、超薄切片作成後、(株)日立製作所製H7100FA型TEMにて観察した。
外観(フィッシュアイ)は、押出成形によってシート(幅65mm、長さ600mm、厚さ0.5mm)を作成し、フィッシュアイの数を数え、下記のように判定した。
○:少ない(目安5個以下)、△:やや多い(目安6個以上)、×:多い(目安15個以上)
外観(色相)は押出によりペレット化したABSポリマー又はHIPSポリマー組成物のイエローインデックス(YI)を測定し、下記のように判定した。イエローインデックス測定は、日本電色工業(株)製NDJ−300Aにより測定を行った。
○:YI=5以下、△:YI=6以上
デュポン(Dupont)衝撃強度は、デュポン式落錘試験による50%破壊エネルギーで示した。
(ポリブタジエンの製造)
実施例1
内容量1.5Lの重合用オートクレーブの内部を窒素置換し、原料混合溶液(シクロヘキサン20wt%、ブタジエン40wt%、ブテン40wt%)を、1Lを仕込んで攪拌した。次いで、水19μlを添加して500rpmで30分間攪拌を続けた。20℃、1気圧換算で120mlの水素を積算マスフロメーターで計量して注入し、次いで、トリエチルアルミニウム(TEA)1.6mmolを添加して5分間攪拌後、バナジウムオキシ(シクロペンタジエニル)ジクロライド(CpV(O)Cl)6.8μmol、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(PhCB(C)10.2μmolをトルエン溶液にて順に加え、重合温度50℃、500rpmで30分間重合を行った。反応後、4,6−ビス(オクチルメチル)−O−クレゾール(cas−ナンバー110553−27−0)を0.2355mmol添加し、1分間攪拌した。次に反応停止剤として水を6ml添加し、ヘリカルタイプの攪拌翼にて700rpmで1分間攪拌した。その後、溶媒、水を蒸発させ乾燥させることによって、実施例1に係るポリブタジエン得た。表1にポリブタジエンの物性を示す。
実施例2
反応停止剤として水100ml添加し、700rpmで1分間攪拌させた以外は、実施例1と同様に重合を行うことによって、実施例2に係るポリブタジエンを得た。
実施例3
反応停止剤として水130ml添加し、700rpmで1分間攪拌させた以外は、実施例1と同様に重合を行うことによって、実施例3に係るポリブタジエンを得た。
実施例4
反応停止剤としてエタノール6ml添加し、700rpmで1分間攪拌させた以外は、実施例1と同様に重合を行うことによって、実施例4に係るポリブタジエンを得た。
比較例1
反応停止剤として水150ml添加し、700rpmで1分間攪拌させた以外は、実施例1と同様に重合を行うことによって、比較例1に係るポリブタジエンを得た。
比較例2
反応停止剤として水130ml添加し、500rpmで1分間攪拌させた以外は、実施例1と同様に重合を行うことによって、比較例2に係るポリブタジエンを得た。
これらの結果を表1に示す。また、これら実施例1〜4、比較例1、2に係るポリブタジエンの他に、市販のローシスゴム(ジエン55AE:旭化成社製)及びハイシスゴム(UBEPOL BR14H:宇部興産社製)を用意した。これら市販ゴムの素ゴム物性も同様に表中に示す。
表1に示すように、実施例1〜4のポリブタジエンは、比較例1、2に比して、分子量が狭く、ゲル含量が少なく、APHAカラーが低いことが分かる。
(ABSポリマー(未変性ポリブタジエン含有)の製造)
実施例5
次に、実施例1に係るポリブタジエンを用いて実施例5に係るABSポリマー組成物を作製した。攪拌機付1.5Lのオートクレーブを窒素ガスで置換し、スチレン372gとアクリロニトリル90gに実施例1に係るポリブタジエン50g溶解した。次いでn−ドデシルメルカプタン0.1gとt−ブチルパーオキシピバレート0.12gを加えて、75℃で攪拌しながらモノマーの転化率が14%になるまで1時間半予備重合した。次に、この予備重合液に0.5wt%ポリビニルアルコール水溶液500mlを注入し、ベンゾイルパーオキサイド1.0g(0.2重量部)及びジクミルパーオキサイド1.0g(0.2重量部)を加えて100℃で2時間、125℃で2時間、攪拌下に連続的に重合した。室温に冷却して重合反応混合物からビーズ状のポリマーをろ過し、水洗・乾燥した。これを押出機でペレット化して耐衝撃性ABSポリマーを得た。得られたABSポリマー組成物をそれぞれ射出成形して物性測定用試験片を作成して物性を測定した。結果を表2に示す。
実施例6
実施例1に係るポリブタジエンの代わりに、実施例2のポリブタジエンを用いた以外は、実施例5と同様の方法により、ABSポリマー組成物を作製した。この物性の測定結果も表2に示す。
実施例7
実施例1に係るポリブタジエンの代わりに、実施例3のポリブタジエンを用いた以外は、実施例5と同様の方法により、ABSポリマー組成物を作製した。この物性の測定結果も表2に示す。
比較例3
実施例1に係るポリブタジエンの代わりに、比較例1のポリブタジエンを用いた以外は、実施例5と同様の方法により、ABSポリマー組成物を作製した。この物性の測定結果も表2に示す。
比較例4
実施例1に係るポリブタジエンの代わりに、比較例2のポリブタジエンを用いた以外は、実施例5と同様の方法により、ABSポリマー組成物を作製した。この物性の測定結果も表2に示す。
比較例5、6
また、実施例1に係るポリブタジエンの代わりに、市販のローシスゴム(ジエン55AE:旭化成社製)及びハイシスゴム(UBEPOL BR14H:宇部興産社製)を用いた以外は実施例5と同様の方法により、ABSポリマー組成物を作製した。この物性の測定結果も表2に示す。
以上より、同一攪拌条件で重合し、得られたABSポリマー組成物中の粒子径サイズを比較したところ、実施例に係るものの粒子径が小さく、かつ標準偏差が小さい、つまりゴム粒子径が均一なABSポリマー組成物を得る事ができた。これらコールターカウンターによる粒子径結果より判断できる。その結果、実施例に係るABSポリマー組成物は、反射光の乱れが少なくなり、グロスの結果も非常に良好であった。また、実施例では、粒子径に対するグラフト性も良好で(通常ゴム粒子径が小さいとグラフト率が低くでるのだが、その通常の傾き以上に高い反応性を示している)、かつ膨潤度も高い。その結果、衝撃強度も良好であった。さらに、ポリブタジエンのAPHAカラーが20以下に抑えることが出来ているため、ABSポリマー組成物での外観も良好な結果を示している。また、ゲルも0.06wt%以下の実施例に示すポリブタジエンを用いているため、ABSポリマー組成物でのフィッシュアイも低減することが出来ている。つまり、高光沢性、高耐衝撃性、外観(色相)良、低フィッシュアイを併せ持ったABSポリマー組成物である。
一方、粒子径に対する耐衝撃強度は、最適点がある事が一般的に知られている。実施例1に係るポリブタジエンを同一条件(攪拌速度)で用いた場合、比較例と比べてみると粒子径が小さくなるので、攪拌速度をコントロールする事で、目的の粒子サイズを作製できる幅が広がる上、均一な粒子サイズで耐衝撃強度の最適な粒子径に低速の回転で到達できる。モーター等の動力面から考えると非常に有利である。
また、実施例のABSポリマー組成物では、衝撃強度が上昇していたので、比較例で使用したゴムに対して同じ耐衝撃強度を得るためには必要なゴム量が少ないことになる。物性を維持し、使用ゴム量を削減出来ることは、価格的メリットを得ることが出来るだけでなく、ゴム量が少ないため、ゴム−スチレン溶液粘度が下がり、攪拌動力を削減できる。またゴム量が減ることにより、樹脂の流動性が向上し、生産性も上昇できる。ゴム量を削減出来ることは、ゴム溶解槽出のゲルフィルターの交換回数を減らす等の副次的メリットも享受出来る。
(HIPSポリマー(未変性ポリブタジエン含有)の製造)
実施例8
次に、実施例1に係るポリブタジエンを用いて実施例8に係るHIPSポリマー組成物を作製した。攪拌機付1.5Lのオートクレーブを窒素ガスで置換し、スチレン372gと実施例1に係るポリブタジエン28g溶解した。次いでn−ドデシルメルカプタン0.08gを加えて、135℃で攪拌しながらモノマーの転化率が30%になるまで80分予備重合した。次に、この予備重合液に0.5wt%ポリビニルアルコール水溶液400mlを注入し、ベンゾイルパーオキサイド0.8g及びジクミルパーオキサイド0.8gを加えて100℃で2時間、125℃で3時間、140℃で2時間攪拌下に連続的に重合した。室温に冷却して重合反応混合物からビーズ状のポリマーをろ過し、水洗・乾燥した。これを押出機でペレット化して耐衝撃性HIPSポリマーを得た。得られたHIPSポリマー組成物をそれぞれ射出成形して物性測定用試験片を作成して物性を測定した。結果を表3に示す。
実施例9
実施例1に係るポリブタジエンの代わりに、実施例2のポリブタジエンを用いた以外は、実施例8と同様の方法により、HIPSポリマー組成物を作製した。この物性の測定結果も表3に示す。
実施例10
実施例1に係るポリブタジエンの代わりに、実施例3のポリブタジエンを用いた以外は、実施例8と同様の方法により、HIPSポリマー組成物を作製した。この物性の測定結果も表3に示す。
比較例7
実施例1に係るポリブタジエンの代わりに、比較例1のポリブタジエンを用いた以外は、実施例8と同様の方法により、HIPSポリマー組成物を作製した。この物性の測定結果も表3に示す。
比較例8
実施例1に係るポリブタジエンの代わりに、比較例2のポリブタジエンを用いた以外は、実施例8と同様の方法により、HIPSポリマー組成物を作製した。この物性の測定結果も表3に示す。
比較例9、10
また、実施例1に係るポリブタジエンの代わりに、市販のローシスゴム(ジエン55AE:旭化成社製)及びハイシスゴム(UBEPOL BR14H:宇部興産社製)を用いた以外は実施例8と同様の方法により、HIPSポリマー組成物を作製した。この物性の測定結果も表3に示す。
以上より、同一攪拌条件で重合し、得られたHIPSポリマー組成物中の粒子径サイズを比較したところ、実施例に係るものの粒子径が小さく、かつ標準偏差が小さい、つまりゴム粒子径が均一なHIPSポリマー組成物を得る事ができた。これらコールターカウンターによる粒子径結果より判断できる。その結果、実施例に係るHIPSポリマー組成物は、反射光の乱れが少なくなり、グロスの結果も非常に良好であった。また、実施例では、粒子径に対するグラフト性も良好で(通常ゴム粒子径が小さいとグラフト率が低くでるのだが、その通常の傾き以上に高い反応性を示している)、かつ膨潤度も高い。その結果、衝撃強度も良好であった。さらに、ポリブタジエンのAPHAカラーが20以下に抑えることが出来ているため、HIPSポリマー組成物での外観も良好な結果を示している。また、ゲルも0.06wt%以下の実施例に示すポリブタジエンを用いているため、HIPSポリマー組成物でのフィッシュアイも低減することが出来ている。つまり、高光沢性、高耐衝撃性、外観(色相)良、低フィッシュアイを併せ持ったHIPSポリマー組成物である。
一方、粒子径に対する耐衝撃強度は、最適点がある事が一般的に知られている。実施例1に係るポリブタジエンを同一条件(攪拌速度)で用いた場合、比較例と比べてみると粒子径が小さくなるので、攪拌速度をコントロールする事で、目的の粒子サイズを作製できる幅が広がる上、均一な粒子サイズで耐衝撃強度の最適な粒子径に低速の回転で到達できる。モーター等の動力面から考えると非常に有利である。
また、実施例のHIPSポリマー組成物では、衝撃強度が上昇していたので、比較例で使用したゴムに対して同じ耐衝撃強度を得るためには必要なゴム量が少ないことになる。物性を維持し、使用ゴム量を削減出来ることは、価格的メリットを得ることが出来るだけでなく、ゴム量が少ないため、ゴム−スチレン溶液粘度が下がり、攪拌動力を削減できる。またゴム量が減ることにより、樹脂の流動性が向上し、生産性も上昇できる。ゴム量を削減出来ることは、ゴム溶解槽出のゲルフィルターの交換回数を減らす等の副次的メリットも享受出来る。
(ABSポリマー(未変性ポリブタジエン含有、ESCR特性)の製造)
合成例1(ポリブタジエンの製造)
内容量1.5Lの重合用オートクレーブの内部を窒素置換し、原料混合溶液(シクロヘキサン20wt%、ブタジエン40wt%、ブテン40wt%)を、1Lを仕込んで攪拌した。次いで、水19μlを添加して30分間攪拌を続けた。20℃、1気圧換算で110mlの水素を積算マスフロメーターで計量して注入し、次いで、トリエチルアルミニウム(TEA)1.6mmolを添加して5分間攪拌後、バナジウムオキシ(シクロペンタジエニル)ジクロライド(CpV(O)Cl)6.8μmol、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(PhCB(C)10.2μmolをトルエン溶液にて順に加え、重合温度50℃で30分間重合を行った。反応後、4,6−ビス(オクチルメチル)−O−クレゾールを添加し、1分間攪拌した。次に反応停止剤として水を8ml添加し、1分間攪拌させた。その後、溶媒、水を蒸発させ乾燥させることによって、合成例1に係るポリブタジエンを得た。
合成例2
水素を125ml添加した以外は、合成例1と同様に重合を行うことによって、合成例2に係るポリブタジエンを得た。
合成例3
水素を90ml添加した以外は、合成例1と同様に重合を行うことによって、合成例3に係るポリブタジエンを得た。
これら合成例1係るポリブタジエンおよび評価に用いた汎用のローシスポリブタジエン(ジエン55AE:旭化成社製)とハイシスポリブタジエン−1(UBEPOL BR14H:宇部興産社製)、ハイシスポリブタジエン−2(試作品:宇部興産社製)、のミクロ構造を含む物性を表4に示す。
実施例11
次に、合成例1に係るポリブタジエンを用いて実施例11に係るABSポリマー組成物を作製した。攪拌機付1.5Lのオートクレーブを窒素ガスで置換し、スチレン(360g)およびアクリロニトリル(90g)中に、合成例1で得られたポリブタジエン(50g)を加えて溶解した。次いでn−ドデシルメルカプタン0.1gおよびt−ブチルパーオキシピバレートを0.1g加えて、75℃で攪拌しながらスチレン・アクリロニトリル共重合体の転化率が13%になるまで90分間予備重合した。次に、この予備重合液に0.5wt%ポリビニルアルコール水溶液500mlを注入し、ベンゾイルパーオキサイド1.0g及びジクミルパーオキサイド1.0gを加えて100℃で2時間、125℃で2時間、攪拌下で連続的に重合した。その後、室温に冷却して重合反応混合物からビーズ状のポリマーをろ過し、水洗・乾燥した。これを押出機でペレット化してABSポリマー450gを得た。得られたABSポリマーをそれぞれ射出成形して物性測定用試験片を作成して物性を評価した。結果を表5に示す。なお、ESCR評価後の引張特性は実施例11を相対値100として表している。このESCR評価後の引張特性は、(引張伸び)と(シクロペンタン接触後の引張伸び保持率)の積から得られるものである。
実施例12
原料ポリブタジエンに合成例2を用いた以外は、実施例11と同様にして行った。
実施例13
原料ポリブタジエンに合成例3を用いた以外は、実施例11と同様にして行った。
比較例11
原料ポリブタジエンに表4に記載のローシスポリブタジエンを用いた以外は、実施例11と同様にして行った。
比較例12
原料ポリブタジエンに表4に記載のハイシスポリブタジエン−1を用いた以外は、実施例11と同様にして行った。
比較例13
原料ポリブタジエンに表4に記載のハイシスポリブタジエン−2を用いた以外は、実施例11と同様にして行った。
実施例14
次に、合成例1に係るポリブタジエンおよび汎用ローシスポリブタジエンゴムを用いて実施例14に係るABSポリマー組成物を作製した。攪拌機付1.5Lのオートクレーブを窒素ガスで置換し、スチレン(360g)およびアクリロニトリル(90g)中に、合成例1に係るポリブタジエン25g、汎用ローシスポリブタジエンゴム25gを加えて溶解した。次いでn−ドデシルメルカプタン0.1gおよびt−ブチルパーオキシピバレートを0.1g加えて、75℃で攪拌しながらスチレン・アクリロニトリル共重合体の転化率が13%になるまで90分間予備重合した。次に、この予備重合液に0.5wt%ポリビニルアルコール水溶液500mlを注入し、ベンゾイルパーオキサイド1.0g及びジクミルパーオキサイド1.0gを加えて100℃で2時間、125℃で2時間、攪拌下で連続的に重合した。その後、室温に冷却して重合反応混合物からビーズ状のポリマーをろ過し、水洗・乾燥した。これを押出機でペレット化してABSポリマー450gを得た。得られたABSポリマーを射出成形して物性測定用試験片を作成して物性を評価した。結果を表5に示す。
実施例15
合成例1に係るポリブタジエンの量を37.5g、ローシスブタジエンゴムの量を12.5gにした以外は、実施例14と同様にして行った。
実施例16
合成例1に係るポリブタジエンの量を12.5g、ローシスブタジエンゴムの量を37.5gにした以外は、実施例14と同様にして行った。
実施例17
合成例1に係るポリブタジエン以外のジエン系ゴムにハイシスポリブタジエンを用いた以外は、実施例14と同様にして行った。
(HIPSポリマー(未変性ポリブタジエン含有、ESCR特性)の製造)
合成例4(ポリブタジエンの製造)
内容量1.5Lの重合用オートクレーブの内部を窒素置換し、原料混合溶液(シクロヘキサン20wt%、ブタジエン40wt%、ブテン40wt%)を、1Lを仕込んで攪拌した。次いで、水19μlを添加して30分間攪拌を続けた。20℃、1気圧換算で125mlの水素を積算マスフロメーターで計量して注入し、次いで、トリエチルアルミニウム(TEA)1.6mmolを添加して5分間攪拌後、バナジウムオキシ(シクロペンタジエニル)ジクロライド(CpV(O)Cl)6.8μmol、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(PhCB(C)10.2μmolをトルエン溶液にて順に加え、重合温度50℃で30分間重合を行った。
反応後、4,6−ビス(オクチルメチル)−O−クレゾールを添加し、1分間攪拌した。次に反応停止剤として水を8ml添加し、1分間攪拌させた。その後、溶媒、水を蒸発させ乾燥させることによって、合成例4に係るポリブタジエンを得た。
合成例5
水素を110ml添加した以外は、合成例4と同様に重合を行うことによって、合成例5に係るポリブタジエンを得た。
合成例6
水素を90ml添加した以外は、合成例4と同様に重合を行うことによって、合成例6に係るポリブタジエンを得た。
合成例7
水素を80ml添加した以外は、合成例4と同様に重合を行うことによって、合成例7に係るポリブタジエンを得た。
これら合成例4乃至7に係るポリブタジエンおよび評価に用いた汎用のローシスポリブタジエン(ジエン55AE:旭化成社製)とハイシスポリブタジエン−1(UBEPOL BR14H:宇部興産社製)、ハイシスポリブタジエン−2(試作品:宇部興産社製)、のミクロ構造を含む物性を表6に示す。
実施例18
次に、合成例4に係るポリブタジエンを用いて実施例18に係るHIPSポリマー組成物を作製した。攪拌機付1.5Lのオートクレーブを窒素ガスで置換し、スチレン360gと合成例4に係るポリブタジエン40g溶解した。次いでn−ドデシルメルカプタン0.12gを加えて、135℃で攪拌しながらモノマーの転化率が30%になるまで80分予備重合した。次に、この予備重合液に0.5wt%ポリビニルアルコール水溶液400mlを注入し、ベンゾイルパーオキサイド0.8g及びジクミルパーオキサイド0.8gを加えて100℃で2時間、125℃で3時間、140℃で2時間攪拌下に連続的に重合した。室温に冷却して重合反応混合物からビーズ状のポリマーをろ過し、水洗・乾燥した。これを押出機でペレット化して耐衝撃性HIPSポリマーを得た。得られたHIPSポリマー組成物を射出成形して物性測定用試験片を作成して物性を測定した。結果を表7に示す。
実施例19
原料ポリブタジエンに合成例5を用いた以外は、実施例18と同様にして行った。
実施例20
原料ポリブタジエンに合成例6を用いた以外は、実施例18と同様にして行った。
実施例21
原料ポリブタジエンに合成例7を用いた以外は、実施例18と同様にして行った。
比較例14
原料ポリブタジエンに表6に記載のローシスポリブタジエンを用いた以外は、実施例18と同様にして行った。
比較例15
原料ポリブタジエンに表6に記載のハイシスポリブタジエン−1を用いた以外は、実施例18と同様にして行った。
比較例16
原料ポリブタジエンに表6に記載のハイシスポリブタジエン−2を用いた以外は、実施例18と同様にして行った。
実施例22
次に、合成例5に係るポリブタジエンおよび汎用ローシスポリブタジエンゴムを用いて実施例22に係るHIPSポリマー組成物を作製した。攪拌機付1.5Lのオートクレーブを窒素ガスで置換し、スチレン360gと合成例5に係るポリブタジエン20g、汎用ローシスポリブタジエンゴム20g溶解した。次いでn−ドデシルメルカプタン0.12gを加えて、135℃で攪拌しながらモノマーの転化率が30%になるまで80分予備重合した。次に、この予備重合液に0.5wt%ポリビニルアルコール水溶液400mlを注入し、ベンゾイルパーオキサイド0.8g及びジクミルパーオキサイド0.8gを加えて100℃で2時間、125℃で3時間、140℃で2時間攪拌下に連続的に重合した。室温に冷却して重合反応混合物からビーズ状のポリマーをろ過し、水洗・乾燥した。これを押出機でペレット化して耐衝撃性HIPSポリマーを得た。得られたHIPSポリマー組成物をそれぞれ射出成形して物性測定用試験片を作成して物性を測定した。結果を表7に示す。なお、ESCR評価後の引張特性は実施例19を相対値100として表している。このESCR評価後の引張特性は、(引張伸び)と(シクロペンタン接触後の引張伸び保持率)の積から得られるものである。
実施例23
原料ポリブタジエンの量を30g、ローシスブタジエンゴムの量を10gにした以外は、実施例22と同様にして行った。
実施例24
原料ポリブタジエンの量を10g、ローシスブタジエンゴムの量を30gにした以外は、実施例22と同様にして行った。
実施例25
原料ポリブタジエン以外のジエン系ゴムにハイシスポリブタジエンを用いた以外は、実施例22と同様にして行った。
(変性ポリブタジエンの製造)
実施例26
内容量1.5Lの重合用オートクレーブの内部を窒素置換し、原料混合溶液(シクロヘキサン20wt%、ブタジエン40wt%、ブテン40wt%)を、1Lを仕込んで攪拌した。次いで、水19μlを添加して500rpmで30分間攪拌を続けた。20℃、1気圧換算で120mlの水素を積算マスフロメーターで計量して注入し、次いで、トリエチルアルミニウム(TEA)1.6mmolを添加して5分間攪拌後、バナジウムオキシ(シクロペンタジエニル)ジクロライド(CpV(O)Cl)6.8μmol、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(PhCB(C)10.2μmolをトルエン溶液にて順に加え、重合温度50℃で500rpmで30分間重合を行った。
上述の重合用オートクレーブとは別に、500ml熟成用オートクレーブにて、原料混合溶液(シクロヘキサン20wt%、ブタジエン40wt%、ブテン40wt%)300mlに水を16μl添加し、30分間攪拌した。次いで、ジエチルアルミニウムクロライド(DEAC)を2.24mmol添加し、3分間攪拌し、熟成させた。その熟成液を重合停止前の重合用オートクレーブへ、圧送した。移槽後、1分間混合させた後、オクチル酸コバルト(Co(Oct)2)1μmol添加し、50℃で500rpmで10分間反応させた。
反応後、4,6−ビス(オクチルメチル)−O−クレゾール(cas−ナンバー110553−27−0)を0.2355mmol添加し、1分間攪拌した。次に反応停止剤として水を8ml添加し、ヘリカルタイプの攪拌翼にて700rpmで1分間攪拌させた。その後、溶媒、水を蒸発させ乾燥させることによって、実施例26に係る変性ポリブタジエンを得た。
なお、実施例26においては、熟成用オートクレーブに追添原料に水、DEACを添加して熟成させた熟成液を重合用オートクレーブに添加しているが、熟成用オートクレーブを用いずに、重合用オートクレーブに直接、水、DEAC、Co(Oct)を添加しても良い。
実施例27
反応停止剤として水130ml添加し、700rpmで1分間攪拌させた以外は、実施例26と同様に重合及び変性を行うことによって、実施例27に係る変性ポリブタジエンを得た。
実施例28
反応停止剤として水162.5ml添加し、700rpmで1分間攪拌させた以外は、実施例26と同様に重合及び変性を行うことによって、実施例28に係る変性ポリブタジエンを得た。
実施例29
反応停止剤として水162.5ml添加し、1000rpmで1分間攪拌させた以外は、実施例26と同様に重合及び変性を行うことによって、実施例29に係る変性ポリブタジエンを得た。
比較例17
反応停止剤として水162.5ml添加し、500rpmで1分間攪拌させた以外は、実施例26と同様に重合及び変性を行うことによって、比較例17に係る変性ポリブタジエンを得た。
比較例18
反応停止剤として水195ml添加し、700rpmで1分間攪拌させた以外は、実施例26と同様に重合及び変性を行うことによって、比較例18に係る変性ポリブタジエンを得た。
実施例30
反応停止剤としてエタノール8ml添加し、700rpmで1分間攪拌させた以外は、実施例26と同様に重合及び変性を行うことによって、実施例30に係る変性ポリブタジエンを得た。
実施例31
反応停止剤添加直前に溶液粘度を低下させるためにシクロヘキサンを100ml添加し、700rpmで1分間攪拌させた後、反応停止剤として水195ml添加し、700rpmで1分間攪拌させた以外は、実施例26と同様に重合及び変性を行うことによって、実施例31に係る変性ポリブタジエンを得た。
比較例19
反応停止剤として水162.5ml添加し、プロペラタイプの攪拌翼にて700rpmで1分間攪拌させた以外は、実施例26と同様に重合及び変性を行うことによって、比較例19に係る変性ポリブタジエンを得た。
これらの結果を表8に示す。また、これら実施例26〜31、比較例17〜19に係るポリブタジエンの他に、市販のローシスゴム(ジエン55AE:旭化成社製)及びハイシスゴム(UBEPOL BR14H:宇部興産社製)を用意した。これら市販ゴムの素ゴム物性も同様に表中に示す。
表8に示すように、実施例26〜31に係る変性ポリブタジエンは、比較例17〜19に比して、分子量が狭く、ゲル含量が少なく、APHAカラーが低いことが分かる。
(ABSポリマー(変性ポリブタジエン含有)の製造)
実施例32
次に、実施例26に係る変性ポリブタジエンを用いて実施例32に係るABSポリマー組成物を作製した。攪拌機付1.5Lのオートクレーブを窒素ガスで置換し、スチレン372gとアクリロニトリル90gに実施例26に係る変性ポリブタジエン50g溶解した。次いでn−ドデシルメルカプタン0.1gとt−ブチルパーオキシピバレート0.12gを加えて、75℃で攪拌しながらモノマーの転化率が14%になるまで1時間半予備重合した。次に、この予備重合液に0.5wt%ポリビニルアルコール水溶液500mlを注入し、ベンゾイルパーオキサイド1.0g(0.2重量部)及びジクミルパーオキサイド1.0g(0.2重量部)を加えて100℃で2時間、125℃で2時間、攪拌下に連続的に重合した。室温に冷却して重合反応混合物からビーズ状のポリマーをろ過し、水洗・乾燥した。これを押出機でペレット化して耐衝撃性ABSポリマーを得た。得られたABSポリマー組成物をそれぞれ射出成形して物性測定用試験片を作成して物性を測定した。結果を表9に示す。
実施例33
実施例26に用いられる変性ポリブタジエンの代わりに、実施例27の変性ポリブタジエンを用いた以外は、実施例32と同様の方法により、ABSポリマー組成物を作製した。この物性の測定結果も表9に示す。
実施例34
実施例26に用いられる変性ポリブタジエンの代わりに、実施例28の変性ポリブタジエンを用いた以外は、実施例32と同様の方法により、ABSポリマー組成物を作製した。この物性の測定結果も表9に示す。
比較例20〜22
また、実施例26に用いられる変性ポリブタジエンの代わりに、比較例17の変性ポリブタジエン、並びに市販のローシスゴム及びハイシスゴムを用いた以外は実施例32と同様の方法により、ABSポリマー組成物を作製した。この物性の測定結果も表9に示す。
以上より、同一攪拌条件で重合し、得られたABSポリマー組成物中の粒子径サイズを比較したところ、実施例に係るものの粒子径が小さく、かつ標準偏差が小さい、つまりゴム粒子径が均一なABSポリマー組成物を得る事ができた。粒子の均一性については、これらコールターカウンターによる粒子径、分散性測定結果と、図1乃至6に示すTEM観察より判断できる。その結果、実施例に係るABSポリマー組成物は、反射光の乱れが少なくなり、グロスの結果も非常に良好であった。粒子径サイズの縮小に伴い、降伏点、破断点の強度も共に上昇した。また、実施例では、粒子径に対するグラフト性も良好で(通常ゴム粒子径が小さいとグラフト率が低くでるのだが、その通常の傾き以上に高い反応性を示している)、かつ膨潤度も高い。その結果、衝撃強度も良好であった。さらに、ポリブタジエンのAPHAカラーが20以下に抑えることが出来ているため、ABSポリマー組成物での外観も良好な結果を示している。また、ゲルも0.06wt%以下の実施例に示すポリブタジエンを用いているため、ABSポリマー組成物でのフィッシュアイも低減することが出来ている。つまり、高光沢性、高耐衝撃性、外観(色相)良、低フィッシュアイを併せ持ったABSポリマー組成物である。
一方、粒子径に対する耐衝撃強度は、最適点がある事が一般的に知られている。実施例に係る変性ポリブタジエンを同一条件(攪拌速度)で用いた場合、比較例と比べてみると粒子径が小さくなるので、攪拌速度をコントロールする事で、目的の粒子サイズを作製できる幅が広がる上、均一な粒子サイズで耐衝撃強度の最適な粒子径に低速の回転で到達できる。モーター等の動力面から考えると非常に有利である。
また、実施例のABSポリマー組成物では、衝撃強度が上昇していたので、比較例で使用したゴムに対して同じ耐衝撃強度を得るためには必要なゴム量が少ないことになる。物性を維持し、使用ゴム量を削減出来ることは、価格的メリットを得ることが出来るだけでなく、ゴム量が少ないため、ゴム−スチレン溶液粘度が下がり、攪拌動力を削減できる。またゴム量が減ることにより、樹脂の流動性が向上し、生産性も上昇できる。ゴム量を削減出来ることは、ゴム溶解槽出のゲルフィルターの交換回数を減らす等の副次的メリットも享受出来る。
(HIPSポリマー(変性ポリブタジエン含有)の製造)
実施例35
次に、実施例26に係る変性ポリブタジエンを用いて実施例35に係るHIPSポリマー組成物を作製した。攪拌機付1.5Lのオートクレーブを窒素ガスで置換し、スチレン372gと実施例26に係る変性ポリブタジエン28g溶解した。次いでn−ドデシルメルカプタン0.08gを加えて、135℃で攪拌しながらモノマーの転化率が30%になるまで80分予備重合した。次に、この予備重合液に0.5wt%ポリビニルアルコール水溶液400mlを注入し、ベンゾイルパーオキサイド0.8g及びジクミルパーオキサイド0.8gを加えて100℃で2時間、125℃で3時間、140℃で2時間攪拌下に連続的に重合した。室温に冷却して重合反応混合物からビーズ状のポリマーをろ過し、水洗・乾燥した。これを押出機でペレット化して耐衝撃性HIPSポリマーを得た。得られたHIPSポリマー組成物をそれぞれ射出成形して物性測定用試験片を作成して物性を測定した。結果を表10に示す。
実施例36
実施例26に係る変性ポリブタジエンの代わりに、実施例27の変性ポリブタジエンを用いた以外は、実施例35と同様の方法により、HIPSポリマー組成物を作製した。この物性の測定結果も表10に示す。
実施例37
実施例26に係る変性ポリブタジエンの代わりに、実施例28の変性ポリブタジエンを用いた以外は、実施例35と同様の方法により、HIPSポリマー組成物を作製した。この物性の測定結果も表10に示す。
比較例23〜25
また、実施例26に係る変性ポリブタジエンの代わりに、比較例17の変性ポリブタジエン、並びに市販のローシスゴム及びハイシスゴムを用いた以外は実施例35と同様の方法により、HIPSポリマー組成物を作製した。この物性の測定結果も表10に示す。
以上より、同一攪拌条件で重合し、得られたHIPSポリマー組成物中の粒子径サイズを比較したところ、実施例35に係るものの粒子径が最も小さく、かつ標準偏差が小さい、つまりゴム粒子径が均一なHIPSポリマー組成物を得る事ができた。粒子の均一性については、これらコールターカウンターによる粒子径、分散性測定結果と、図7乃至11に示すTEM観察結果より判断できる。その結果、実施例に係るHIPSポリマー組成物は、反射光の乱れが少なくなり、グロスの結果も非常に良好であった。また、実施例では、粒子径に対するグラフト性も良好で(通常ゴム粒子径が小さいとグラフト率が低くでるのだが、その通常の傾き以上に高い反応性を示している)、かつ膨潤度も高い。その結果、衝撃強度も良好であった。さらに、ポリブタジエンのAPHAカラーが20以下に抑えることが出来ているため、HIPSポリマー組成物での外観も良好な結果を示している。また、ゲルも0.06wt%以下の実施例に示すポリブタジエンを用いているため、HIPSポリマー組成物でのフィッシュアイも低減することが出来ている。つまり、高光沢性、高耐衝撃性、外観(色相)良、低フィッシュアイを併せ持ったHIPSポリマー組成物である。
一方、粒子径に対する耐衝撃強度は、最適点がある事が一般的に知られている。実施例26に係る変性ポリブタジエンを同一条件(攪拌速度)で用いた場合、比較例と比べてみると粒子径が小さくなるので、攪拌速度をコントロールする事で、目的の粒子サイズを作製できる幅が広がる上、均一な粒子サイズで耐衝撃強度の最適な粒子径に低速の回転で到達できる。モーター等の動力面から考えると非常に有利である。
また、実施例のHIPSポリマー組成物では、衝撃強度が上昇していたので、比較例で使用したゴムに対して同じ耐衝撃強度を得るためには必要なゴム量が少ないことになる。物性を維持し、使用ゴム量を削減出来ることは、価格的メリットを得ることが出来るだけでなく、ゴム量が少ないため、ゴム−スチレン溶液粘度が下がり、攪拌動力を削減できる。またゴム量が減ることにより、樹脂の流動性が向上し、生産性も上昇できる。ゴム量を削減出来ることは、ゴム溶解槽出のゲルフィルターの交換回数を減らす等の副次的メリットも享受出来る。
(ABSポリマー(変性ポリブタジエン、ESCR特性)の製造)
合成例8(変性ポリブタジエンの製造)
内容量1.5Lの重合用オートクレーブの内部を窒素置換し、原料混合溶液(シクロヘキサン20wt%、ブタジエン40wt%、ブテン40wt%)を、1Lを仕込んで攪拌した。次いで、水19μlを添加して30分間攪拌を続けた。20℃、1気圧換算で110mlの水素を積算マスフロメーターで計量して注入し、次いで、トリエチルアルミニウム(TEA)1.6mmolを添加して5分間攪拌後、バナジウムオキシ(シクロペンタジエニル)ジクロライド(CpV(O)Cl)6.8μmol、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(PhCB(C)10.2μmolをトルエン溶液にて順に加え、重合温度50℃で30分間重合を行った。
一方、上述の重合用オートクレーブとは別に、500ml熟成用オートクレーブにて、原料混合溶液(シクロヘキサン20wt%、ブタジエン40wt%、ブテン40wt%)300mlに水を16μl添加し、30分間攪拌させた。次いで、ジエチルアルミニウムクロライド(DEAC)を2.2mmol添加し、3分間攪拌し、熟成させた。その熟成液を重合停止前の重合用オートクレーブへ、圧送した。移槽後、1分間混合させた後、オクチル酸コバルト(Co(Oct))1μmol添加し、50℃で10分間反応させた。
反応後、4,6−ビス(オクチルメチル)−O−クレゾールを添加し、1分間攪拌した。次に反応停止剤として水を8ml添加し、1分間攪拌させた。その後、溶媒、水を蒸発させ乾燥させることによって、合成例8に係る変性ポリブタジエンを得た。
合成例9
水素を125ml添加した以外は、合成例8と同様に重合及び変性を行うことによって、合成例9に係る変性ポリブタジエンを得た。
合成例10
水素を130ml添加した以外は、合成例8と同様に重合及び変性を行うことによって、合成例10に係る変性ポリブタジエンを得た。
合成例11
水素を90ml添加した以外は、合成例8と同様に重合及び変性を行うことによって、合成例11に係る変性ポリブタジエンを得た。
合成例12
水素を85ml添加した以外は、合成例8と同様に重合及び変性を行うことによって、合成例12に係る変性ポリブタジエンを得た。
これら合成例8乃至12に係る変性ポリブタジエンおよび評価に用いた汎用のローシスポリブタジエン(ジエン55AE:旭化成社製)とハイシスポリブタジエン(試作品:宇部興産社製)のミクロ構造を含む物性を表11に示す。
実施例38
次に、合成例8に係る変性ポリブタジエンを用いて実施例38に係るABSポリマー組成物を作製した。攪拌機付1.5Lのオートクレーブを窒素ガスで置換し、スチレン(360g)およびアクリロニトリル(90g)中に、合成例8に係るポリブタジエン(50g)を加えて溶解した。次いでn−ドデシルメルカプタン0.1gおよびt−ブチルパーオキシピバレートを0.1g加えて、75℃で攪拌しながらスチレン・アクリロニトリル共重合体の転化率が13%になるまで90分間予備重合した。次に、この予備重合液に0.5wt%ポリビニルアルコール水溶液500mlを注入し、ベンゾイルパーオキサイド1.0g及びジクミルパーオキサイド1.0gを加えて100℃で2時間、125℃で2時間、攪拌下で連続的に重合した。その後、室温に冷却して重合反応混合物からビーズ状のポリマーをろ過し、水洗・乾燥した。これを押出機でペレット化してABSポリマー450gを得た。得られたABSポリマーをそれぞれ射出成形およびシート成形して物性測定用試験片を作成して物性を評価した。結果を表12に示す。なお、ESCR評価後の引張特性は実施例1を相対値100として表している。このESCR評価後の引張特性は、(引張伸び)と(シクロペンタン接触後の引張伸び保持率)の積から得られるものである。
実施例39
原料ポリブタジエンに合成例9を用いた以外は、実施例38と同様にして行った。
実施例40
原料ポリブタジエンに合成例10を用いた以外は、実施例38と同様にして行った。
実施例41
原料ポリブタジエンに合成例11を用いた以外は、実施例38と同様にして行った。
実施例42
原料ポリブタジエンに合成例12を用いた以外は、実施例38と同様にして行った。
比較例26
原料ポリブタジエンに表11に記載のローシスポリブタジエンを用いた以外は、実施例38と同様にして行った。
比較例27
原料ポリブタジエンに表11に記載のハイシスポリブタジエンを用いた以外は、実施例38と同様にして行った。
実施例43
次に、合成例8に係る変性ポリブタジエンを用いて実施例43に係るABSポリマー組成物を作製した。攪拌機付1.5Lのオートクレーブを窒素ガスで置換し、スチレン(360g)およびアクリロニトリル(90g)中に、合成例8で得られたポリブタジエン25g、汎用ローシスポリブタジエンゴム25gを加えて溶解した。次いでn−ドデシルメルカプタン0.1gおよびt−ブチルパーオキシピバレートを0.1g加えて、75℃で攪拌しながらスチレン・アクリロニトリル共重合体の転化率が13%になるまで90分間予備重合した。次に、この予備重合液に0.5wt%ポリビニルアルコール水溶液500mlを注入し、ベンゾイルパーオキサイド1.0g及びジクミルパーオキサイド1.0gを加えて100℃で2時間、125℃で2時間、攪拌下で連続的に重合した。その後、室温に冷却して重合反応混合物からビーズ状のポリマーをろ過し、水洗・乾燥した。これを押出機でペレット化してABSポリマー450gを得た。得られたABSポリマーをそれぞれ射出成形およびシート成形して物性測定用試験片を作成して物性を評価した。結果を表12に示す。
実施例44
合成例8に係る変性ポリブタジエンの量を37.5g、ローシスブタジエンゴムの量を12.5gにした以外は、実施例43と同様にして行った。
実施例45
合成例8に係る変性ポリブタジエンの量を12.5g、ローシスブタジエンゴムの量を37.5gにした以外は、実施例43と同様にして行った。
実施例46
合成例8に係る変性ポリブタジエン以外のジエン系ゴムにハイシスポリブタジエンを用いた以外は、実施例43と同様にして行った。
(HIPSポリマー(変性ポリブタジエン、ESCR特性)の製造)
合成例13(変性ポリブタジエンの製造)
内容量1.5Lの重合用オートクレーブの内部を窒素置換し、原料混合溶液(シクロヘキサン20wt%、ブタジエン40wt%、ブテン40wt%)を、1Lを仕込んで攪拌した。次いで、水19μlを添加して30分間攪拌を続けた。20℃、1気圧換算で120mlの水素を積算マスフロメーターで計量して注入し、次いで、トリエチルアルミニウム(TEA)1.6mmolを添加して5分間攪拌後、バナジウムオキシ(シクロペンタジエニル)ジクロライド(CpV(O)Cl)6.8μmol、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(PhCB(C)10.2μmolをトルエン溶液にて順に加え、重合温度50℃で30分間重合を行った。
一方、上述の重合用オートクレーブとは別に、500ml熟成用オートクレーブにて、原料混合溶液(シクロヘキサン20wt%、ブタジエン40wt%、ブテン40wt%)300mlに水を16μl添加し、30分間攪拌させた。次いで、ジエチルアルミニウムクロライド(DEAC)を2.2mmol添加し、3分間攪拌し、熟成させた。その熟成液を重合停止前の重合用オートクレーブへ、圧送した。移槽後、1分間混合させた後、オクチル酸コバルト(Co(Oct))1μmol添加し、50℃で10分間反応させた。
反応後、4,6−ビス(オクチルメチル)−O−クレゾールを添加し、1分間攪拌した。次に反応停止剤として水を8ml添加し、1分間攪拌させた。その後、溶媒、水を蒸発させ乾燥させることによって、合成例13に係る変性ポリブタジエンを得た。
合成例14
水素を110ml添加した以外は、合成例13と同様に重合及び変性を行うことによって、合成例14に係る変性ポリブタジエンを得た。
合成例15
水素を90ml添加した以外は、合成例13と同様に重合及び変性を行うことによって、合成例15に係る変性ポリブタジエンを得た。
合成例16
水素を125ml添加した以外は、合成例13と同様に重合及び変性を行うことによって、合成例16に係る変性ポリブタジエンを得た。
合成例17
水素を85ml添加した以外は、合成例13と同様に重合及び変性を行うことによって、合成例17に係る変性ポリブタジエンを得た。
合成例18
水素を130ml添加した以外は、合成例13と同様に重合及び変性を行うことによって、合成例18に係る変性ポリブタジエンを得た。
合成例19
水素を80ml添加した以外は、合成例13と同様に重合及び変性を行うことによって、合成例19に係る変性ポリブタジエンを得た。
これら合成例13乃至19に係る変性ポリブタジエンおよび評価に用いた汎用のローシスポリブタジエン(ジエン55AE:旭化成社製)とハイシスポリブタジエン(試作品:宇部興産社製)のミクロ構造を含む物性を表13に示す。
実施例47
次に、合成例13に係る変性ポリブタジエンを用いて実施例47に係るHIPSポリマー組成物を作製した。攪拌機付1.5Lのオートクレーブを窒素ガスで置換し、スチレン360gと合成例13に係る変性ポリブタジエン40g溶解した。次いでn−ドデシルメルカプタン0.12gを加えて、135℃で攪拌しながらモノマーの転化率が30%になるまで80分予備重合した。次に、この予備重合液に0.5wt%ポリビニルアルコール水溶液400mlを注入し、ベンゾイルパーオキサイド0.8g及びジクミルパーオキサイド0.8gを加えて100℃で2時間、125℃で3時間、140℃で2時間攪拌下に連続的に重合した。室温に冷却して重合反応混合物からビーズ状のポリマーをろ過し、水洗・乾燥した。これを押出機でペレット化して耐衝撃性HIPSポリマーを得た。得られたHIPSポリマー組成物をそれぞれ射出成形して物性測定用試験片を作成して物性を測定した。結果を表14に示す。なお、ESCR評価後の引張特性は実施例1を相対値100として表している。このESCR評価後の引張特性は、(引張伸び)と(シクロペンタン接触後の引張伸び保持率)の積から得られるものである。
実施例48
原料ポリブタジエンに合成例14を用いた以外は、実施例47と同様にして行った。
実施例49
原料ポリブタジエンに合成例15を用いた以外は、実施例47と同様にして行った。
実施例50
原料ポリブタジエンに合成例16を用いた以外は、実施例47と同様にして行った。
実施例51
原料ポリブタジエンに合成例17を用いた以外は、実施例47と同様にして行った。
実施例52
原料ポリブタジエンに合成例18を用いた以外は、実施例47と同様にして行った。
比較例28
原料ポリブタジエンに合成例19を用いた以外は、実施例47と同様にして行った。
比較例29
原料ポリブタジエンに表13に記載のローシスポリブタジエンを用いた以外は、実施例47と同様にして行った。
比較例30
原料ポリブタジエンに表13に記載のハイシスポリブタジエンを用いた以外は、実施例47と同様にして行った。
実施例53
次に、合成例13に係る変性ポリブタジエンおよび汎用ローシスポリブタジエンゴムを用いて実施例53に係るHIPSポリマー組成物を作製した。攪拌機付1.5Lのオートクレーブを窒素ガスで置換し、スチレン360gと合成例1に係る変性ポリブタジエン20g、汎用ローシスポリブタジエンゴム20g溶解した。次いでn−ドデシルメルカプタン0.12gを加えて、135℃で攪拌しながらモノマーの転化率が30%になるまで80分予備重合した。次に、この予備重合液に0.5wt%ポリビニルアルコール水溶液400mlを注入し、ベンゾイルパーオキサイド0.8g及びジクミルパーオキサイド0.8gを加えて100℃で2時間、125℃で3時間、140℃で2時間攪拌下に連続的に重合した。室温に冷却して重合反応混合物からビーズ状のポリマーをろ過し、水洗・乾燥した。これを押出機でペレット化して耐衝撃性HIPSポリマーを得た。得られたHIPSポリマー組成物をそれぞれ射出成形して物性測定用試験片を作成して物性を測定した。結果を表14に示す。
実施例54
合成例13に係る変性ポリブタジエンの量を30g、ローシスブタジエンゴムの量を10gにした以外は、実施例53と同様にして行った。
実施例55
合成例13に係る変性ポリブタジエンの量を10g、ローシスブタジエンゴムの量を30gにした以外は、実施例53と同様にして行った。
実施例56
合成例13に係る変性ポリブタジエン以外のジエン系ゴムにハイシスポリブタジエンを用いた以外は、実施例53と同様にして行った。

Claims (26)

  1. (1)ポリブタジエンの1,2−構造含有率が4〜30%であり、(2)ポリブタジエンのシス−1,4−構造含有率が65〜95%であり、(3)ポリブタジエンのトランス−1,4−構造含有率が5%以下であって、25℃で測定した5%トルエン溶液粘度(Tcp)と100℃におけるム−ニ−粘度(ML1+4)との比(Tcp/ML1+4)が2.0以上、分子量分布(Mw/Mn)が2.80以下、ゲル含量が0.06重量%以下、APHAカラーが20以下であるポリブタジエンであって、
    重合過程において、重合停止剤がポリブタジエン溶液中に添加され、この重合停止剤の径が135mm以下の粒子状で分散されるような攪拌状態で重合停止されることを特徴とするポリブタジエン。
  2. ポリブタジエンが、(A)遷移金属化合物のメタロセン型錯体、及び(B)非配位性アニオンとカチオンとのイオン性化合物及び/又はアルモキサンからなる触媒を用いて製造されたものであることを特徴とする請求項1記載のポリブタジエン。
  3. ポリブタジエンが、(A)遷移金属化合物のメタロセン型錯体、(B)非配位性アニオンとカチオンとのイオン性化合物、(C)周期律表第1〜3族元素の有機金属化合物、及び(D)水からなる触媒を用いて製造されたものであることを特徴とする請求項1記載のポリブタジエン。
  4. (1)ポリブタジエンの1,2−構造含有率が4〜30%であり、(2)ポリブタジエンのシス−1,4−構造含有率が65〜95%であり、(3)ポリブタジエンのトランス−1,4−構造含有率が5%以下であり、25℃で測定した5%トルエン溶液粘度(Tcp)と100℃におけるム−ニ−粘度(ML1+4)との比(Tcp/ML1+4)が2.0以上であるポリブタジエンの重合過程において、重合停止剤をポリブタジエン溶液中に添加し、この重合停止剤の径が135mm以下の粒子状で分散されるような攪拌状態で重合停止させることを特徴とするポリブタジエンの製造方法。
  5. (A)遷移金属化合物のメタロセン型錯体、及び(B)非配位性アニオンとカチオンとのイオン性化合物及び/又はアルモキサンからなる触媒を用いて製造することを特徴とする請求項4記載のポリブタジエンの製造方法。
  6. (A)遷移金属化合物のメタロセン型錯体、(B)非配位性アニオンとカチオンとのイオン性化合物、(C)周期律表第1〜3族元素の有機金属化合物、及び(D)水からなる触媒を用いて製造することを特徴とする請求項4記載のポリブタジエンの製造方法。
  7. スチレン系単量体、不飽和ニトリル系単量体及びゴム状重合体からなるゴム強化スチレン系樹脂組成物において、
    当該ゴム状重合体が、請求項1乃至3いずれか記載のポリブタジエンであることを特徴とするゴム強化スチレン系樹脂組成物。
  8. スチレン系単量体、不飽和ニトリル系単量体及びゴム状重合体からなるゴム強化スチレン系樹脂組成物において、
    当該ゴム状重合体が、請求項1乃至3いずれか記載のポリブタジエン(イ)および(イ)以外のジエン系ゴム(ロ)を用いることを特徴とするゴム強化スチレン系樹脂組成物。
  9. 前記ポリブタジエンのム−ニ−粘度(ML1+4)が20〜60であることを特徴とする請求項7又は8記載のゴム強化スチレン系樹脂組成物。
  10. スチレン系単量体及びゴム状重合体からなるゴム強化スチレン系樹脂組成物において、
    当該ゴム状重合体が、請求項1乃至3いずれか記載のポリブタジエンであることを特徴とするゴム強化スチレン系樹脂組成物。
  11. スチレン系単量体及びゴム状重合体からなるゴム強化スチレン系樹脂組成物において、
    当該ゴム状重合体が、請求項1乃至3いずれか記載のポリブタジエン(イ)および(イ)以外のジエン系ゴム(ロ)を用いることを特徴とするゴム強化スチレン系樹脂組成物。
  12. 前記ポリブタジエンのム−ニ−粘度(ML1+4)が20〜70であることを特徴とする請求項10又は11記載のゴム強化スチレン系樹脂組成物。
  13. (1)ポリブタジエンの1,2−構造含有率が4〜30%であり、(2)ポリブタジエンのシス−1,4−構造含有率が65〜95%であり、(3)ポリブタジエンのトランス−1,4−構造含有率が5%以下であり、25℃で測定した5%トルエン溶液粘度(Tcp)と100℃におけるム−ニ−粘度(ML1+4)との比(Tcp/ML1+4)が2.0以上である原料ポリブタジエンを変性用遷移金属触媒の存在下で変性させて得られる変性ポリブタジエンであって、
    分子量分布(Mw/Mn)が2.80以下、ゲル含量が0.06重量%以下、APHAカラーが20以下であり、
    重合過程において、原料ポリブタジエンに変性用遷移金属触媒が添加されて変性された後、重合停止剤がポリブタジエン溶液中に添加され、この重合停止剤の径が135mm以下の粒子状で分散されるような攪拌状態で重合停止されることを特徴とする変性ポリブタジエン。
  14. 原料ポリブタジエンが、(A)遷移金属化合物のメタロセン型錯体、及び(B)非配位性アニオンとカチオンとのイオン性化合物及び/又はアルモキサンからなる触媒を用いて製造されたものであることを特徴とする請求項13記載の変性ポリブタジエン。
  15. 原料ポリブタジエンが、(A)遷移金属化合物のメタロセン型錯体、(B)非配位性アニオンとカチオンとのイオン性化合物、(C)周期律表第1〜3族元素の有機金属化合物、及び(D)水からなる触媒を用いて製造されたものであることを特徴とする請求項13記載の変性ポリブタジエン。
  16. 変性用遷移金属触媒が、(1)コバルト化合物、(2)有機アルミニウム、及び(3)水からなるものであることを特徴とする請求項13乃至15いずれか記載の変性ポリブタジエン。
  17. (1)ポリブタジエンの1,2−構造含有率が4〜30%であり、(2)ポリブタジエンのシス−1,4−構造含有率が65〜95%であり、(3)ポリブタジエンのトランス−1,4−構造含有率が5%以下であって、25℃で測定した5%トルエン溶液粘度(Tcp)と100℃におけるム−ニ−粘度(ML1+4)との比(Tcp/ML1+4)が2.0以上である原料ポリブタジエンに変性用遷移金属触媒を添加して変性した後、重合停止剤をポリブタジエン溶液中に添加し、この重合停止剤の径が130mm以下の粒子状で分散されるような攪拌状態で重合停止させることを特徴とする変性ポリブタジエンの製造方法。
  18. (A)遷移金属化合物のメタロセン型錯体、及び(B)非配位性アニオンとカチオンとのイオン性化合物及び/又はアルモキサンからなる触媒を用いて、原料ポリブタジエンを製造することを特徴とする請求項17記載の変性ポリブタジエンの製造方法。
  19. 遷移金属化合物のメタロセン型錯体、(B)非配位性アニオンとカチオンとのイオン性化合物、(C)周期律表第1〜3族元素の有機金属化合物、及び(D)水からなる触媒を用いて、原料ポリブタジエンを製造することを特徴とする請求項17記載の変性ポリブタジエンの製造方法。
  20. 変性用遷移金属触媒が、(1)コバルト化合物、(2)有機アルミニウム、及び(3)水からなるものであることを特徴とする請求項17乃至19いずれか記載の変性ポリブタジエンの製造方法。
  21. スチレン系単量体、不飽和ニトリル系単量体及びゴム状重合体からなるゴム強化スチレン系樹脂組成物において、
    当該ゴム状重合体が、請求項13乃至16いずれか記載の変性ポリブタジエンであることを特徴とするゴム強化スチレン系樹脂組成物。
  22. スチレン系単量体、不飽和ニトリル系単量体及びゴム状重合体からなるゴム強化スチレン系樹脂組成物において、
    当該ゴム状重合体が、請求項13乃至16いずれか記載の変性ポリブタジエン(イ)および(イ)以外のジエン系ゴム(ロ)を用いることを特徴とするゴム強化スチレン系樹脂組成物。
  23. 前記変性ポリブタジエンの原料ポリブタジエンのム−ニ−粘度(ML1+4)が10〜60であることを特徴とする請求項21又は22記載のゴム強化スチレン系樹脂組成物。
  24. スチレン系単量体及びゴム状重合体からなるゴム強化スチレン系樹脂組成物において、
    当該ゴム状重合体が、請求項13乃至16いずれか記載の変性ポリブタジエンであることを特徴とするゴム強化スチレン系樹脂組成物。
  25. スチレン系単量体及びゴム状重合体からなるゴム強化スチレン系樹脂組成物において、
    当該ゴム状重合体が、請求項13乃至16いずれか記載の変性ポリブタジエン(イ)および(イ)以外のジエン系ゴム(ロ)を用いることを特徴とするゴム強化スチレン系樹脂組成物。
  26. 前記変性ポリブタジエンの原料ポリブタジエンのム−ニ−粘度(ML1+4)が20〜70であることを特徴とする請求項24又は25記載のゴム強化スチレン系樹脂組成物。
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