JP5227162B2 - エチレン/α−オレフィンの共重合体由来のポリマーブレンドおよびそれから製造される可撓性成形品 - Google Patents

エチレン/α−オレフィンの共重合体由来のポリマーブレンドおよびそれから製造される可撓性成形品 Download PDF

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Description

本発明は、少なくとも1つのエチレン/α−オレフィン共重合体および少なくとも1つのポリオレフィンを含むポリマーブレンド、該ブレンドの作成方法、ならびに該ブレンドから製造された成形品に関する。
耐久財の製造は、米国においてだけでも毎年何百万トンのプラスチック消費を計上している。耐久財は、種々の業界、例えば、自動車、建築、医療、食品飲料、電気、電気製品、事務機器、および消費市場で見られる、長期間にわたり有用性のある工業製品である。これらの業界での用途の中には、可撓性ポリマーまたはポリマーブレンドの使用を必要とするものもある。これらの用途としては、限定されるものではないが、玩具、グリップ、軟質な触覚の握り部分、バンパーラブストリップ、床張り材、自動車のフロアマット、ハンドル、キャスター、家具および電気製品の足部、タグ、シール、ガスケット(静的ガスケットおよび動的ガスケットなど)、自動車扉、バンパフェイシア、グリル構成部品、ロッカーパネル、ホース、内張り、事務用消耗品、シール、ライナー、ダイヤフラム、チューブ、蓋、ストッパー、プランジャーチップ、運搬システム、台所用品、靴、靴用エアクッションおよび靴底が挙げられる。
耐久財用途で使用されるために、ポリマーまたはポリマーブレンドは、優れた加工性(例えば、成形性)、魅力的な外観(例えば、透明または着色可能である)、適した表面特性(例えば、支持体への優れた接着性、ゴムのような感触、非粘着性であることおよび優れた彩色適性)、ならびに機械的特性の優れた組み合わせ(例えば、可撓性、耐熱性、耐摩耗性および/またはスクラッチ耐性、靭性、引張強度、および圧縮永久ひずみ)を有することが望ましい。耐久財に適した特性を有するいくつかのポリマーには、可撓性ポリ塩化ビニル(f−PVC)、ポリ(スチレン−ブタジエン−スチレン)(SBS)、ポリ(スチレン−エチレン/ブタジエン−スチレン)(SEBS)、熱可塑性加硫物(TPV)、熱可塑性ポリ(ウレタン)(TPU)、およびポリオレフィン類、例えばポリオレフィンホモポリマーおよびポリオレフィン共重合体が含まれる。
いくつかのポリオレフィン類、例えばポリプロピレン(PP)および低密度ポリエチレン(LDPE)は、それらの成形のしやすさ、優れた耐熱性および機械的特性のために耐久財用途での使用に広く受け入れられることが見出されている。さらに、耐久財の部品の製造に求められる要望に適う、ポリオレフィンとその他のポリマーのブレンドに基づく多くの配合物が開発されている。例えば、ポリプロピレンとポリエチレンのブレンドを用いて人工芝用途のための繊維を製造することができる。
さらに、いくつかのポリオレフィンホモポリマーまたはポリオレフィン共重合体を含むいくつかの可撓性ポリマーは粘着性がある場合があり、それはいくつかのプロセスまたは用途には望ましくない特性である。一般的に、粘着性を低下させるために、添加剤、例えば脂肪酸アミド、ワックスまたはその他の非粘着性ポリマーをそのような可撓性ポリマーと混合してよい。しかし、そのような添加剤はある程度までしか効果的でなく、何らかの望ましくない特性をそれら自体が有していることが知られている。
種々のポリオレフィンおよびそれらのブレンドの有用性にもかかわらず、改良された特性および性能特性を有する新規なポリマーまたは新規なポリマーブレンドに対する必要性が引き続き存在する。
前述の必要性は、本発明の種々の態様により満たされる。一態様では、本発明は、少なくとも1つのエチレン/α−オレフィン共重合体および1つまたはそれ以上のさらなるポリマーを含むポリマーブレンドに関する。さらなるポリマーは、ポリオレフィン、スチレンブロックコポリマー、ポリ塩化ビニル、熱可塑性 ポリウレタン、などであってよい。一実施形態では、エチレン/α−オレフィン共重合体は約1.7〜約3.5のMw/Mn、少なくとも1つの融点Tm(℃)、および密度d(g/cm3)を有し、ここで、Tmおよびdの数値は関係:
m≧−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d)2
に相当する。
別の実施形態では、エチレン/α−オレフィン共重合体は、約1.7〜約3.5のMw/Mnを有し、融解熱ΔH(J/g)および最高のDSCピークと最高のCRYSTAFピークとの間の温度差として定義されるデルタ量ΔT(℃)により特徴付けられ、このΔTおよびΔHの数値は以下の関係、
ΔT>−0.1299(ΔH)+62.81(ΔHが0より大きく、130J/gまでの場合)、
ΔHが130J/gより大きい場合、ΔT≧48℃
を有し、
ここで、CRYSTAFピークは少なくとも5パーセントの累積ポリマーを用いて決定され、5パーセント未満のポリマーが特定可能なCRYSTAFピークを有する場合、CRYSTAF温度は30℃である。
別の実施形態では、エチレン/α−オレフィン共重合体は、エチレン/α−オレフィン共重合体の圧縮成形膜で測定された300パーセントのひずみかつ1サイクルにおける、弾性回復率Re(パーセント)および密度d(g/cm3)に特徴付けられ、このReおよびdの数値は、エチレン/α−オレフィン共重合体が実質的に架橋相を有さない場合、以下の関係、
Re>1481−1629(d)
を満たす。
別の実施形態では、エチレン/α−オレフィン共重合体は、TREFを用いて分画される場合、40℃と130℃との間で溶出する分子画分であって、この同じ温度の間で溶出する比較対象となるランダムエチレン共重合体画分のコモノマーモル含量よりも少なくとも5パーセント高いコモノマーモル含量を有するという点で特徴付けられる画分を有し、ここで、比較対象となるランダムエチレンインターコポリマーが同じコモノマー(単数または複数)を有し、かつメルトインデックス、密度、およびコモノマーモル含量(ポリマー全体に基づく)をこのエチレン/α−オレフィン共重合体のものの10パーセント以内で有する。
別の実施形態では、エチレン/α−オレフィン共重合体は、25℃での貯蔵弾性率G’(25℃)の100℃での貯蔵弾性率G’(100℃)に対する比が約1:1〜約10:1の範囲である、G’(25℃)、およびG’(100℃)に特徴付けられる。
別の実施形態では、エチレン/α−オレフィン共重合体は、TREFを用いて分画される場合40℃と130℃との間で溶出し、該画分のブロックインデックスが少なくとも0.5であり、最大約1までであることを特徴とする、分子画分、および約1.3より大きな分子量分布Mw/Mnを有する。別の実施形態では、エチレン/α−オレフィン共重合体は、0より大きく約1.0以下の平均ブロックインデックス、および約1.3より大きな分子量分布Mw/Mnを有する。
別の実施形態では、エチレン/α−オレフィン共重合体中のα−オレフィンが、スチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン、ノルボルネン、1−デセン、1,5−ヘキサジエン、またはそれらの組み合わせである。
別の実施形態では、エチレン/α−オレフィン共重合体は、組成物全体の約5重量%〜約95重量%の範囲で存在する。
別の実施形態では、ポリオレフィンは、オレフィンホモポリマー、オレフィンコポリマー、オレフィンターポリマーまたはそれらの組み合わせである。
別の実施形態では、さらなるポリマーとしては、限定されるものではないが、高溶融張力ポリプロピレン、高溶融張力高密度ポリエチレン、エチレン/プロピレンコポリマー、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー、エチレン/プロピレン/ジエンターポリマー、スチレン−エチレン−コ−(ブテン)−スチレンブロックコポリマーまたはそれらの組み合わせが挙げられる。
別の実施形態では、ポリマーブレンドは、少なくとも1種類の添加剤をさらに含み、その添加剤は、場合によっては、スリップ剤、ブロッキング防止剤、可塑剤、オイル、酸化防止剤、UV安定剤、着色剤または顔料、充填剤、滑沢剤、防曇剤、フローエイド、カップリング剤、架橋剤、核剤、界面活性剤、溶媒、難燃剤、帯電防止剤またはそれらの組み合わせであってよい。
別の態様では、本発明は、本明細書に開示されるポリマーブレンドを含む可撓性成形品に関する。ある実施形態では、可撓性成形品には、玩具、グリップ、軟質な触覚の握り部分、バンパーラブストリップ、床張り材、自動車のフロアマット、ハンドル、キャスター、家具および電気製品の足部、タグ、シール、ガスケット(静的ガスケットおよび動的ガスケットなど)、自動車扉、バンパフェイシア、グリル構成部品、ロッカーパネル、ホース、内張り、事務用消耗品、シール、ライナー、ダイヤフラム、チューブ、蓋、ストッパー、プランジャーチップ、運搬システム、台所用品、靴、靴用エアクッション、靴底およびそれらの組み合わせが含まれる。
一般的定義
「ポリマー」とは、同種または異種のモノマーを重合させることにより調製されたポリマー化合物を意味する。一般用語「ポリマー」は、用語「ホモポリマー」、「コポリマー」、「ターポリマー」ならびに「共重合体(interpolymer)」を包含する。
「共重合体」とは、少なくとも2つの異種のモノマーの重合により調製されたポリマーを意味する。一般用語「共重合体(interpolymer)」には、用語「コポリマー」(通常、2つの異なるモノマーから調製されたポリマーをさすために用いられる)ならびに用語「ターポリマー」(通常、3つの異なる種類のモノマーから調製されたポリマーをさすために用いられる)が含まれる。また、4つまたはそれ以上の種類のモノマーを重合することにより作成されたポリマーも包含される。
用語「エチレン/α−オレフィン共重合体」とは、一般的に、エチレンおよび3つまたはそれ以上の炭素原子を有するα−オレフィンを含むポリマーをいう。好ましくは、エチレンはポリマー全体の過半数のモル画分を含む、すなわち、エチレンはポリマー全体の少なくとも約50モルパーセントを占める。より好ましくは、エチレンは少なくとも約60モルパーセント、少なくとも約70モルパーセント、または少なくとも約80モルパーセントを占め、ポリマー全体の実質的な残余分は、3つまたはそれ以上の炭素原子を有するα−オレフィンであることが好ましい、少なくとも1つのその他のコモノマーを含む。多くのエチレン/オクテンコポリマーに関して、好ましい組成物は、ポリマー全体の約80モルパーセントを上回るエチレン含量と、ポリマー全体の約10〜約15、好ましくは約15〜約20モルパーセントのオクテン含量を含む。ある実施形態では、エチレン/α−オレフィン共重合体は、低収量もしくは少量で製造されたポリマー、または化学過程の副生成物を含まない。エチレン/α−オレフィン共重合体は1つまたはそれ以上のポリマーとブレンドできるが、そのように製造された(as-produced)エチレン/α−オレフィン共重合体は実質的に純粋であり、多くの場合、重合プロセスの反応生成物の主成分となる。
エチレン/α−オレフィン共重合体は、エチレンおよび1つまたはそれ以上の共重合可能なα−オレフィンコモノマーを重合型で含み、化学的特性および物理的特性の異なる2つまたはそれ以上の重合モノマー単位の複数のブロックまたはセグメントにより特徴付けられる。つまり、エチレン/α−オレフィン共重合体はブロック共重合体であり、好ましくは、マルチブロック共重合体またはコポリマーである。用語「共重合体」および「コポリマー」は本明細書において同義的に用いられる。ある実施形態では、マルチブロックコポリマーは、次式:
(AB)n
〔式中、nは少なくとも1であり、好ましくは、1以上の整数、例えば2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100、またはそれ以上であり、「A」はハードブロックもしくはハードセグメントを表し、「B」はソフトブロックもしくはソフトセグメントを表す〕で表すことができる。好ましくは、AとBが、実質的に分枝状または実質的に星型の方法と対照的に、実質的に直鎖状の方法で結合していることが好ましい。他の実施形態では、AブロックおよびBブロックはポリマー鎖に沿って無作為に分布している。言い換えれば、ブロックコポリマーは通常、下記のような構造は有さない。
AAA――AA−BBB――BB
さらに他の実施形態では、ブロックコポリマーは通常、異なるコモノマー(単数または複数)を含む第3の種類のブロックを有さない。さらに他の実施形態では、ブロックAおよびブロックBの各々が、ブロック内に実質的に無作為に分布したモノマーまたはコモノマーを有する。言い換えれば、ブロックAもブロックBも、ブロックの残りの部分と実質的に異なる組成を有する、別個の組成の2つまたはそれ以上のサブセグメント(またはサブブロック)、例えばチップセグメント(tip segment)を含まない。
マルチブロックポリマーは、一般的に、種々の量の「ハード」および「ソフト」セグメントを含む。「ハード」セグメントとは、エチレンがポリマーの重量ベースで約95重量パーセント、好ましくは、約98重量パーセントより多い量で存在する重合したユニットのブロックをいう。言い換えれば、ハードセグメント中のコモノマー含有量(エチレン以外のモノマーの含有量)は、ポリマーの重量ベースで約5重量パーセント未満であり、好ましくは、約2重量パーセント未満である。ある実施形態では、ハードセグメントは全てまたは実質的に全てのエチレンを含む。一方、「ソフト」セグメントとは、コモノマー含有量(エチレン以外のモノマーの含有量)がポリマーの重量ベースで約5重量パーセント超、好ましくは約8重量パーセントより多い、約10重量パーセントより多い、または約15重量パーセントより多い、重合したユニットのブロックをいう。ある実施形態では、ソフトセグメント中のコモノマー含有量は、約20重量パーセント超、約25重量パーセント超、約30重量パーセント超、約35重量パーセント超、約40重量パーセント超、約45重量パーセント超、約50重量パーセント超、または約60重量パーセント超であってよい。
ソフトセグメントは、ブロック共重合体中にブロック共重合体の総重量の約1重量パーセント〜約99重量パーセント、好ましくは、ブロック共重合体の総重量の約5重量パーセント〜約95重量パーセント、約10重量パーセント〜約90重量パーセント、約15重量パーセント〜約85重量パーセント、約20重量パーセント〜約80重量パーセント、約25重量パーセント〜約75重量パーセント、約30重量パーセント〜約70重量パーセント、約35重量パーセント〜約65重量パーセント、約40重量パーセント〜約60重量パーセント、または約45重量パーセント〜約55重量パーセント存在する場合が多い。逆に言えば、ハードセグメントも同様の範囲で存在し得る。ソフトセグメントの重量百分率およびハードセグメントの重量百分率は、DSCまたはNMRから得たデータに基づいて計算できる。そのような方法および計算は、Colin L.P. Shan、 Lonnie Hazlittらの名前でDow Global Technologies Inc.に帰属する2006年3月15日出願の、同時継続出願の米国特許出願第____号(判明次第挿入する)、代理人整理番号385063―999558、表題「Ethylene/α-Olefin Block Interpolymers」に開示されており、その開示は参照によりその全文が本明細書に援用される。
用語「結晶性」とは、用いられる場合、示差走査熱量測定(DSC)または同等技法で測定される一次転移点または結晶融点(Tm)を有するポリマーをいう。この用語は用語「半晶性」と同義的に用いられうる。用語「非結晶性」とは、示差走査熱量測定(DSC)または同等技法で測定される結晶融点を欠くポリマーをいう。
用語「マルチブロックコポリマー」または「セグメント化コポリマー」とは、好ましくは直鎖状に連結された、2つまたはそれ以上の化学的に別個の領域またはセグメント(「ブロック」と呼ばれる)を含むポリマー、つまり、垂れ下がったり接ぎ木されたりした形ではなく、重合したエチレン性官能基に対して端と端を連結された、化学的に分化したユニットを含むポリマーをいう。好ましい実施形態では、ブロックは、ブロックに組み込まれているコモノマーの量または種類、密度、結晶化度の量、そのような組成物のポリマーに起因する微結晶サイズ、立体規則性の種類または程度(アイソタクチックまたはシンジオタクチック)、位置規則性または位置不規則性、長鎖分枝または超分枝を含む分枝の量、均質性、あるいはその他の任意の化学的または物理的特性の点で異なる。マルチブロックコポリマーは、双方の多分散指数(PDIまたはMw/Mn)の一意な分布、ブロック長分布、および/またはコポリマーを作成する特有の方法に起因するブロック数分布により特徴付けられる。より具体的に言えば、連続法で製造される場合、ポリマーは、1.7〜2.9、好ましくは1.8〜2.5、より好ましくは1.8〜2.2、さらに最も好ましくは1.8〜2.1のPDIを有することが望ましい。回分法または半回分法で製造される場合、ポリマーは1.0〜2.9、好ましくは1.3〜2.5、より好ましくは1.4〜2.0、さらに最も好ましくは1.4〜1.8のPDIを有することが望ましい。
以下の説明において、本明細書に開示される数字は、それに関連して「約」または「およそ」という語が使われていようとなかろうと全て近似値である。それらは1パーセント、2パーセント、5パーセント、または、時には10〜20パーセント異なりうる。下限値RLおよび上限値Ruをもつ数値域が開示される場合はいつでも、その範囲にある任意の数が具体的に開示される。特に、範囲の以下の数、R=RL+k*(Ru−RL)が具体的に開示され、式中、kは増分1パーセントの1パーセントから100パーセントの範囲の変数、すなわちkは1パーセント、2パーセント、3パーセント、4パーセント、5パーセント、...、50パーセント、51パーセント、52パーセント、...、95パーセント、96パーセント、97パーセント、98パーセント、99パーセント、または100パーセントである。さらに、上記で定義される2つのRの数によって定義される任意の数値域も具体的に開示される。
本発明の実施形態は、少なくとも1つのエチレン/α−オレフィンブロック共重合体(下に記載)およびエチレン/α−オレフィンブロック共重合体とは異なる1つまたはそれ以上のポリマーを含む、ポリマーブレンドを提供する。さらなるポリマーとしては、限定されるものではないが、熱可塑性ポリマー、エラストマー、およびゴム、例えばポリオレフィン、スチレンブロックコポリマーなどが挙げられる。2つのポリマーに言及する場合の用語「異なる」とは、2つのポリマーが、組成(コモノマーの種類、コモノマー含量など)、構造、特性、または双方の組み合わせの点で異なることをいう。例えば、ブロックエチレン/オクテンコポリマーは、たとえそれらが同じ量のコモノマーを有していても、ランダムエチレン/オクテンコポリマーとは異なる。ブロックエチレン/オクテンコポリマーは、それがランダムまたはブロックコポリマーであるにかかわらず、またはそれが同じコモノマー含量を有しているかどうかにかかわらず、エチレン/ブタンコポリマーとは異なる。また、2つのポリオレフィンは、たとえそれらが同じ構造および組成を有しているとしても、異なる分子量を有するのであれば異なっていると考えられる。さらに、同種のランダムエチレン/オクテンコポリマーは、たとえその他のパラメーターが全て同じであったとしても、異種のランダムエチレン/オクテンコポリマーとは異なる。
ポリマーブレンドは、種々の用途のための成形品の製造に適した一意な物理的特性および機械的特性を有する。ブレンドは比較的低い弾性率を有するが、比較的高い耐熱性を維持している。このような特性のバランスがブレンドを可撓性成形品の製造に適したものにしている。成形品の上限使用温度は、少なくとも40℃、少なくとも50℃、少なくとも60℃、少なくとも80℃、または少なくとも90℃であるべきである。ブレンドの曲げ弾性率は、20,000psi未満、10,000psi未満、5000psi未満、1000psi未満、500psi未満であるべきである。
エチレン/α−オレフィン共重合体
本発明の実施形態において用いられるエチレン/α−オレフィン共重合体(「本発明の共重合体」、「本発明のポリマー」とも呼ばれる)は、エチレンおよび1以上の共重合可能なα−オレフィンコモノマーを重合化された形態で含み、化学的または物理的な特性が異なる2つ以上の重合化されたモノマー単位の複数のブロックまたはセグメント(ブロック共重合体)、好ましくはマルチブロックコポリマーによって特徴付けられる。このエチレン/α−オレフィン共重合体は、下に記載されるような1つまたはそれ以上の態様によって特徴付けられる。
一態様では、本発明の実施形態で用いられるエチレン/α−オレフィン共重合体は、約1.7〜約3.5のMw/Mn、少なくとも1つの融点Tm(℃)、および密度d(グラム/立方センチメートル)を有し、この変数の数値は:
Tm>−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d)2、そして好ましくは、
Tm≧−6288.1+13141(d)−6720.3(d)2、そして好ましくは、
Tm≧858.91−1825.3(d)+1112.8(d)2
の関係に相当する。
このような融点/密度の関係は、図1に図示される。融点が密度とともに低下するエチレン/α−オレフィンの従来のランダムコポリマーとは異なり、特に密度が約0.87g/cc〜約0.95g/ccである場合、本発明の共重合体(ひし形で示す)は、密度とは実質的に独立した融点を示す。例えば、このようなポリマーの融点は、密度が約0.875g/cc〜約0.945g/ccにわたる場合、約110℃〜約130℃の範囲である。ある実施形態では、このようなポリマーの融点は、密度が約0.875g/cc〜約0.945g/ccにわたる場合、約115℃〜約125℃の範囲である。
別の態様では、このエチレン/α−オレフィン共重合体は、重合化された形態で、エチレンおよび1以上のα−オレフィンを含み、そして最高の示差走査熱量測定(「DSC」)ピーク温度から最高の結晶分析分別(Crystallization Analysis Fractionation)(「CRYSTAF」)ピークの温度を減算した温度として規定されるΔT(℃)および融解熱ΔH(J/g)によって特徴付けられ、そしてΔTおよびΔHの数値が、ΔHが130J/g以下の場合、以下の関係:
ΔT>−0.1299(ΔH)+62.81、そして好ましくは、
ΔT≧−0.1299(ΔH)+64.38、そしてより好ましくは、
ΔT≧−0.1299(ΔH)+65.95
を満たす。さらに、ΔTは、ΔHが130J/gより大きい場合、48℃以上である。CRYSTAFピークは、累積ポリマーのうちの少なくとも5%を用いて決定され(すなわち、このピークは、累積ポリマーの少なくとも5%に相当するはずである)、そしてこのポリマーの5パーセント未満が同定可能なCRYSTAFピークを有するならば、CRYSTAF温度が30℃であり、そしてΔHは、J/gである融解熱の数値である。より好ましくは、最高のCRYSTAFピークは、累積ポリマーの少なくとも10パーセントを含む。図2は、本発明のポリマーのプロットされたデータ、および比較例を示す。積分されたピーク面積およびピーク温度は、機器製造業者によって供給されるコンピュータ図形作成プログラムによって算出される。ランダムエチレン・オクテン比較例について示される対角線は、方程式ΔT=−0.1299(ΔH)+62.81に相当する。
さらに別の態様では、このエチレン/α−オレフィン共重合体は、昇温溶離分別法(Temperature Rising Elution Fractionation)(「TREF」)を用いて分画される場合に40℃と130℃との間で溶離する分子画分を有し、この同じ温度の間で溶離する比較対象となるランダムエチレン共重合体画分のコモノマーモル含量よりも好ましくは少なくとも5パーセント高い、より好ましくは少なくとも10パーセント高いコモノマーモル含量を有するという点で特徴付けられ、ここで、この比較対象となるランダムエチレン共重合体は、同じコモノマー(単数または複数)を有し、かつメルトインデックス、密度、およびコモノマーモル含量(ポリマー全体に基づく)をそのブロック共重合体のものから10パーセント以内に有する。好ましくは、この比較対象となる共重合体のMw/Mnはまた、そのブロック共重合体のMw/Mnから10パーセント以内にあり、そして/またはこの比較対象となる共重合体は、そのブロック共重合体のMw/Mnから10パーセント以内にMw/Mnを有する。
さらに別の態様では、このエチレン/α−オレフィン共重合体は、エチレン/α−オレフィン共重合体の圧縮成形フィルムで測定された、300パーセントのひずみかつ1サイクルでの弾性回復Re(パーセント)によって特徴付けられ、かつ密度d(グラム/立方センチメートル)を有し、このReおよびdの数値は、エチレン/α−オレフィン共重合体が実質的に架橋相を有さない場合、以下の関係、
Re>1481−1629(d);そして好ましくは、
Re≧1491−1629(d);そしてさらに好ましくは、
Re≧1501−1629(d);そしてよれより好ましくは、
Re≧1511−1629(d)
を満たす。
図3は、特定の本発明の共重合体および従来のランダムコポリマーから作製された未延伸フィルムについての弾性回復率に対する密度の効果を示す。同じ密度について、本発明の共重合体は、実質的により高い弾性回復率を有する。
ある実施形態では、エチレン/α−オレフィン共重合体は、10MPaを超える引張強度、好ましくは11MPa以上の引張強度、より好ましくは13Mpa以上の引張強度、および/または、11cm/分のクロスヘッド分離速度で、少なくとも600パーセント、より好ましくは少なくとも700パーセント、特に好ましくは少なくとも800パーセント、そして最も高度に好ましくは少なくとも900パーセントの破断点伸度を有する。
他の実施形態では、このエチレン/α−オレフィン共重合体は、(1)1〜50、好ましくは1〜20、より好ましくは1〜10という貯蔵弾性率G’(25℃)/G’(100℃);および/または(2)80パーセント未満、好ましくは70パーセント未満、特に60パーセント未満、50パーセント未満、または40パーセント未満という70℃圧縮永久ひずみを、0パーセントの圧縮永久ひずみまで下がって、有する。
さらに他の実施形態では、このエチレン/α−オレフィン共重合体は、80パーセント未満、70パーセント未満、60パーセント未満、または50パーセント未満、という70℃圧縮永久ひずみを有する。好ましくは、共重合体の70℃圧縮永久ひずみは、40パーセント未満、30パーセント未満、20パーセント未満であり、そして約0パーセントまで下がってもよい。
ある実施形態では、このエチレン/α−オレフィン共重合体は、85J/g未満の融解熱、および/または100ポンド/フィート2(4800Pa)以下、好ましくは50ポンド/フィート2(2400Pa)以下、特に、5ポンド/フィート2(240Pa)以下、そして0ポンド/フィート2(0Pa)程度のペレットブロッキング強度を有する。
他の実施形態では、このエチレン/α−オレフィン共重合体は、重合型で、少なくとも50モルパーセントのエチレンを含み、そして80パーセント未満、好ましくは70パーセント未満、または60パーセント未満、最も好ましくは40〜50パーセント、そしてゼロパーセント近くまで下がるという70℃圧縮永久ひずみを有する。
ある実施形態では、このマルチブロックコポリマーは、ポアソン分布よりもシュルツ・フローリー分布にあてはまるPDIを保有する。このコポリマーはさらに、多分散性ブロック分布と多分散性ブロックサイズ分布との両方を有し、かつブロック長の最確分布を保有すると特徴付けられる。好ましいマルチブロックコポリマーは、末端ブロックを含めて、4以上のブロックまたはセグメントを含むものである。さらに好ましくは、このコポリマーは、末端ブロックを含めて、少なくとも5、10もしくは20のブロックまたはセグメントを含む。
コモノマー含量は、任意の適切な技術を用いて測定され得、好ましくは核磁気共鳴(「NMR」)分光法に基づく技術による。さらに、比較的広範なTREF曲線を有するポリマーまたはポリマーの混合物については、ポリマーは望ましくは、TREFを用いて、各々が10℃以下の溶離温度範囲を有する画分に最初に分画される。すなわち、各々の溶離画分は、10℃以下という収集温度領域(ウィンドウ)を有する。この技術を用いて、このようなブロック共重合体は、比較対象となる共重合体の対応する画分よりも高モルのコモノマー含量を有する画分を、少なくとも1つ有する。
別の態様では、本発明のポリマーはオレフィン共重合体であって、好ましくは、重合化された形態でエチレンおよび1以上の共重合性コモノマーを含み、化学的または物理的な特性が異なる2以上の重合化されたモノマー単位の複数のブロック(すなわち、少なくとも2つのブロック)またはセグメント(ブロック化された共重合体)によって特徴付けられ、、最も好ましくはマルチブロックコポリマーである。このブロック共重合体は、40℃〜130℃間に溶離するピーク(ただし単なる分子画分ではない)を有し(しかし、個々の画分を収集および/または単離しない)、このピークが、半値全幅(full width/half maximum)(FWHM)面積計算を用いて展開される場合に赤外線分光法によって評価されるコモノマー含量を有し、同じ溶離温度において半値全幅(FWHM)面積計算を用いて展開された比較対象となるランダムエチレン共重合体のピークのコモノマー含量よりも高いコモノマー平均モル含量、好ましくは少なくとも5パーセント高い、より好ましくは少なくとも10パーセント高いコモノマー平均モル含量を有する点で特徴づけられる。ここで、この比較対象となるランダムエチレン共重合体は、同じコモノマー(単数または複数)を有し、かつメルトインデックス、密度、およびコモノマーのモル含量(ポリマー全体に基づく)をそのブロック化共重合体のものから10パーセント以内に有する。好ましくは、この比較対象となる共重合体のMw/Mnはまた、ブロック化共重合体のMw/Mnから10パーセント以内にあるか、そして/またはこの比較対象となる共重合体は、ブロック化共重合体の総コモノマー含量から10重量パーセント以内に総コモノマー含量を有する。半値全幅(FWHM)計算は、ATREF赤外検出器由来のメチレンに対するメチルの応答面積の比[CH3/CH2]に基づき、ここで、最も高(最高)のピークがベースラインから特定され、次いでこのFWHM面積が決定される。ATREFピークを用いて測定された分布については、FWHM面積は、T1とT2との間の曲線下面積として規定され、このT1とT2は、ピーク高さを2で割ること、次にATREF曲線の左部分および右部分を横切る、ベースラインに対して水平な線を引くことによって、ATREFピークの左右に対してポイント決定される。コモノマー含量についての検量線は、ランダムエチレン/α−オレフィンコポリマーを用い、TREFのピークのNMR対FWHM面積の比からコモノマー含量をプロットして作成される。この赤外方法については、この検量線は、目的の同じコモノマータイプについて作成される。本発明のポリマーのTREFピークのコモノマー含量は、TREFピークのFWHMのメチル:メチレン面積比[CH3/CH2]を用いてこの検量線を参照することによって決定され得る。
コモノマー含量は、任意の適切な技術を用いて測定され得、好ましくは核磁気共鳴(「NMR」)分光法に基づく技術による。この技術を用いて、このブロック化共重合体は、対応する比較対象となる共重合体よりも高モルのコモノマー含量を有する。
好ましくは、エチレンおよび1−オクテンの共重合体について、このブロック共重合体は、40℃と130℃の間で溶離するTREF画分のコモノマー含量を量(−0.2013)T+20.07以上、より好ましくは量(−0.2013)T+21.07以上有し、このTとは、℃で測定した、比較されているTREF画分のピーク溶離温度の数値である。
図4はエチレンおよび1−オクテンのブロック共重合体の実施形態をグラフ表示しており、ここではいくつかの比較対象となるエチレン/1−オクテン共重合体(ランダムコポリマー)についてのコモノマー含量対TREF溶離温度のプロットが、(−0.2013)T+20.07(実線)に相当する線に適合する。この式(−0.2013)T+21.07についての線は、破線で示される。本発明のいくつかのブロックエチレン/1−オクテン共重合体(マルチブロックコポリマー)の画分のコモノマー含量も示される。ブロック共重合体画分の全てが、同等の溶離温度でいずれの線より有意に高い1−オクテン含量を有する。この結果は、本発明の共重合体の特徴であって、結晶性および非晶質の両方の性質を有する、ポリマー鎖内の分化型のブロックの存在に起因すると考えられる。
図5は、実施例5および下で考察される比較例F*についてのポリマー画分のTREF曲線およびコモノマー含量をグラフ表示する。両方のポリマーについて40〜130℃、好ましくは60℃〜95℃で溶離するピークを、各々の部分が10℃未満の温度範囲にわたって溶離する3つの部分に分画する。実施例5についての実際のデータは三角で示す。異なるコモノマーを含有する共重合体について適切な検量線を作成することができ、それが、同じモノマーの比較の共重合体、好ましくはメタロセンまたは他の均一系触媒組成物を用いて製造されるランダムコポリマーから得られたTREF値とフィッティングさせる比較として用いられる線であり得ることは、当業者には理解され得る。本発明の共重合体は、同じTREF溶離温度で検量線から決定された値より大きい、好ましくは、少なくとも5パーセント大きい、より好ましくは少なくとも10パーセント大きい、コモノマーのモル含量で特徴付けられる。
上記の態様および本明細書に記載される特性に加えて、本発明のポリマーは、1以上のさらなる特徴によって特徴付けられ得る。一態様では、本発明のポリマーは、オレフィン共重合体であり、好ましくは、エチレンおよび1以上の共重合性コモノマーを重合化された形態で含み、化学的または物理的な特性において異なる2またはそれ以上の重合モノマー単位の複数のブロックまたはセグメント(ブロック化された共重合体)によって特徴付けられ、最も好ましくはマルチブロックコポリマーである。、このブロック共重合体は、TREF増分を用いて分画した場合に40℃〜130℃で溶離する分子画分を有し、この画分が、同じ温度の間に溶離する比較対象となるランダムエチレン共重合体画分のコモノマーモル含量よりも高いコモノマーモル含量、好ましくは少なくとも5パーセント高い、より好ましくは少なくとも10、15または25パーセント高いコモノマーモル含量を有するという点で特徴づけられる。ここで、この比較対象となるランダムエチレン共重合体は、同じコモノマー(単数または複数)(好ましくは、これは同じコモノマー(単数または複数)である)およびメルトインデックス、密度、およびコモノマーモル含量(ポリマー全体に基づく)をそのブロック化された共重合体のものから10パーセント以内に含む。好ましくは、この比較対象となる共重合体のMw/Mnはまた、ブロック化された共重合体のMw/Mnから10パーセント以内であるか、そして/またはこの比較対象となる共重合体は、ブロック化された共重合体の総コモノマー含量から10パーセント以内の総コモノマー含量を有する。
好ましくは、上記の共重合体は、エチレンおよび少なくとも1つのα−オレフィンの共重合体であり、特に、それらの共重合体は、約0.855〜約0.935g/cm3の全体ポリマー密度を有し、そしてより詳細には、約1モルパーセントを超えるコモノマーを有するポリマーについては、このブロック化された共重合体は、40〜130℃間に溶離するTREF画分のコモノマー含量を、量(−0.1356)T+13.89以上、より好ましくは量(−0.1356)T+14.93以上、そして最も好ましくは、量(−0.2013)T+21.07以上有し、ここでTは、℃で測定した、比較されているTREF画分のピークATREF溶離温度の数値である。
好ましくは、エチレンおよび少なくとも1つのα−オレフィンの上記の共重合体、特に、0.855〜約0.935g/cm3というポリマー全体密度を有する共重合体について、そしてさらに詳細には、約1モルパーセントを超えるコモノマーを有するポリマーについて、ブロック化された共重合体は、40℃〜130℃間に溶離するTREF画分のコモノマー含量を、量(−0.2013)T+20.07以上、より好ましくは量(−0.2013)T+21.07以上有し、ここでTは、℃で測定した、比較されているTREF画分のピーク溶離温度の数値である。
さらに別の態様では、本発明のポリマーは、オレフィン共重合体であり、好ましくは重合化された形態でエチレンおよび1以上の共重合性コモノマーを含み、化学的または物理的な特性が異なる2以上の重合化されたモノマー単位の複数のブロックまたはセグメント(ブロック化された共重合体)によって特徴付けられ、最も好ましくはマルチブロックコポリマーである。このブロック共重合体は、TREF増分を用いて分画した場合に40℃〜130℃間に溶離する分子画分を有し、少なくとも約6モルパーセントのコモノマー含量を有するあらゆる画分が約100℃より大きい融点を有するという点で特徴付けられる。約3モルパーセント〜約6モルパーセントのコモノマー含量を有する画分については、あらゆる画分が約110℃以上というDSC融点を有する。より好ましくは、このポリマー画分は、少なくとも1モルパーセントのコモノマーを有し、式:
Tm≧(−5.5926)(画分中のコモノマーのモルパーセント)+135.90
に相当するDSC融点を有する。
さらに別の態様では、本発明のポリマーは、オレフィン共重合体であり、好ましくは、重合化された形態でエチレンおよび1以上の共重合性コモノマーを含み、化学的または物理的な特性が異なる2以上の重合化されたモノマー単位の複数のブロックまたはセグメント(ブロック化された共重合体)によって特徴付けられ、最も好ましくはマルチブロックコポリマーである。このブロック共重合体は、TREF増分を用いて分画した場合に40℃〜130℃間に溶離する分子画分を有し、約76℃以上のATREF溶離温度を有するあらゆる画分が、式:
融解熱(J/gm)≦(3.1718)(ATREF溶離温度(℃))−136.58
に相当する、DSCによって測定された融解エンタルピー(融解熱)を有するという点で、特徴付けられる。
本発明のブロック共重合体は、TREF増分を用いて分画された場合に40℃〜130℃間に溶離する分子画分を有し、40℃と約76℃未満との間のATREF溶離温度を有するあらゆる画分が、式:
融解熱(J/gm)≦(1.1312)(ATREF溶離温度(℃))+22.97
に相当する、DSCによって測定された融解エンタルピー(融解熱)を有するという点で特徴付けられる。
赤外線検出器によるATREFピークのコモノマー組成測定
TREFピークのコモノマー組成は、Polymer Char,Valencia,Spain(http://www.polymerchar.com/)から入手可能なIR4赤外検出器を用いて測定され得る。
検出器の「組成モード」は、測定センサー(CH2)および組成センサー(CH3)を装備しており、これは2800〜3000cm-1の領域における狭帯域固定型赤外線フィルタである。この測定センサーは、ポリマー上のメチレン(CH2)カーボン(これは、溶液中のポリマー濃度に直接関係する)を検出するが、組成センサーは、ポリマーのメチル(CH3)基を検出する。組成シグナル(CH3)を測定シグナル(CH2)によって除算した算術比は、溶液中の測定されるポリマーのコモノマー含量の影響を受けやすく、その応答は、公知のエチレンα−オレフィンコポリマー標準を用いて較正される。
ATREF装置を用いる場合、検出器によって、TREFプロセスの間に溶離されたポリマーの濃度(CH2)および組成(CH3)シグナルの応答の両方が得られる。ポリマー特異的な較正は、コモノマー含量が分かっている(好ましくはNMRによって測定される)を有するポリマーについてCH3対CH2の面積比を測定することによって作成され得る。ポリマーのATREFピークのコモノマー含量は、個々のCH3およびCH2応答に対して面積比の比較較正を適用すること(すなわち、面積比CH3/CH2 対 コモノマー含量)によって推定され得る。
ピーク面積は、適切なベースラインを適用してTREFクロマトグラムからの個々のシグナル応答を積分した後、半値全幅(FWHM)計算を用いて算出することができる。この半値全幅算出は、ATREF赤外検出器からのメチル対メチレンの応答面積比[CH3/CH2]の比に基づき、この最も高い(最高の)ピークはベースラインから特定され、次いでFWHM面積が決定される。ATREFピークを用いて測定される分布については、FWHM面積は、T1とT2との間の曲線下面積として規定され、ここでT1およびT2は、ピーク高さを2で割ること、次にATREF曲線の左部分および右部分を横切る、ベースラインに対して水平な線を引くことによって、ATREFピークの左右に対してポイント測定される。
このATREF赤外方法においてポリマーのコモノマー含量を測定するための赤外線分光法の適用は、原理的には、以下の引用文献:Markovich,Ronald P.;Hazlitt,Lonnie G.;Smith,Linley;「Development of gel-permeation chromatography-Fourier transform infrared spectroscopy for characterization of ethylene-based polyolefin copolymers」.Polymeric Materials Science and Engineering(1991),65,98-100;およびDeslauriers,P.J.;Rohlfing,D.C.;Shieh,E.T.;「Quantifying short chain branching microstructures in ethylene-1-olefin copolymers using size exclusion chromatography and Fourier transform infrared spectroscopy(SEC-FTIR)」,Polymer(2002),43,59-170、に記載されるようなGPC/FTIRシステムのものと同様であり、その両方の引用文献とも、その全体が本明細書において参照によって援用される。
他の実施形態では、本発明のエチレン/α−オレフィン共重合体は、ゼロより大きくかつ約1.0までである平均ブロックインデックス、および約1.3より大きい分子量分布Mw/Mnによって特徴付けられる。この平均ブロックインデックスABIは、5℃の増分で、20℃〜110℃の分取TREFで得られたポリマー画分の各々についてのブロックインデックス(「BI」)の重量平均であり:
ABI=Σ(wiBIi
ここでBIiは、分取TREFで得られた本発明のエチレン/α−オレフィン共重合体のi番目の画分についてのブロックインデックスであり、そしてwiは、i番目の画分の重量パーセンテージである。
各々のポリマー画分について、BIは、以下の2つの式(その両方とも同じBI値を与える)のうちの1つによって規定され:
BI=(1/TX−1/TXO)/(1/TA−1/TAB)またはBI=−(LnPX−LnPXO)/(LnPA−LnPAB
ここでTxはi番目の画分についての分取ATREF溶離温度(好ましくはケルビン温度で表される)であり、Pxは、i番目の画分のエチレンモル画分であって、上記のようなNMRまたはIRによって測定され得る。PABは、エチレン/α−オレフィン共重合体全体のエチレンモル分率(前の画分)であり、これもNMRまたはIRによって測定され得る。TAおよびPAは、純粋な「ハードセグメント(hard segments)」(これは共重合体の結晶セグメントをいう)についてのATREF溶離温度およびエチレンモル画分である。一次の近似として、このTAおよびPAの値は、この「ハードセグメント」についての実測値を得ることができない場合、高密度ポリエチレン・ホモポリマーについての値に設定される。本明細書において行われる計算については、TAは372°Kであって、PAは1である。
ABは、同じ組成であって、PABというエチレンモル画分を有するランダムコポリマーについてのATREF温度である。TABは、以下の式:
LnPAB=αTAB+β
から計算されてもよく、
ここでαおよびβは多数の公知のランダムエチレンコポリマーを用いる検量によって決定され得る2つの定数である。αおよびβは、装置間で変化し得ることに注意すべきである。さらに、目的のポリマー組成を用いて、そしてそれらの画分と同様の分子量範囲に関しても、それら自体の検量線を作成する必要がある。わずかな分子量効果がある。この検量線が、類似の分子量範囲から得られる場合、このような効果は、本質的に無視できる。ある実施形態では、ランダムエチレンコポリマーは、以下の関係:
LnP=−237.83/TATREF+0.639
を満たし、
xoは、同じ組成であって、PXというエチレンモル画分を有するランダムコポリマーについてのATREF温度である。TXOは、LnPX=α/TXO+βから算出されてもよい。逆に、PXOは、同じ組成であって、LnPXO=α/TX+βから算出され得る、TXというATREF温度を有するランダムコポリマーについてのエチレンモル画分である。
一旦、各々の分取TREF画分についてブロックインデックス(BI)が得られれば、ポリマー全体についての重量平均ブロックインデックスABIが算出され得る。ある実施形態では、ABIは、ゼロより大きいが、約0.3未満、または約0.1〜約0.3である。他の実施形態では、ABIは、約0.3より大きく約1.0までである。好ましくは、ABIは、約0.4〜約0.7、約0.5〜約0.7、約0.6〜約0.9の範囲であるべきである。ある実施形態では、ABIは、約0.3〜約0.9、約0.3〜約0.8、または約0.3〜約0.7、約0.3〜約0.6、約0.3〜約0.5、または約0.3〜約0.4の範囲である。他の実施形態では、ABIは、約0.4〜約1.0、約0.5〜約1.0、または約0.6〜約1.0、約0.7〜約1.0、約0.8〜約1.0、または約0.9〜約1.0の範囲である。
本発明のエチレン/α−オレフィン共重合体の別の特徴は、この本発明のエチレン/α−オレフィン共重合体が、分取TREFによって得られ得る少なくとも1つのポリマー画分を含み、この画分は約0.1より大きくかつ約1.0までのブロックインデックス、約1.3より大きい分子量分布MW/Mnを有する。ある実施形態では、このポリマー画分は、約0.6より大きくかつ約1.0まで、約0.7より大きくかつ約1.0まで、約0.8より大きくかつ約1.0まで、または約0.9より大きくかつ約1.0までのブロックインデックスを有する。他の実施形態では、このポリマー画分は、約0.1より大きくかつ約1.0まで、約0.2より大きくかつ約1.0まで、約0.3より大きくかつ約1.0まで、約0.4より大きくかつ約1.0まで、または約0.4より大きくかつ約1.0までのブロックインデックスを有する。さらに他の実施形態では、このポリマー画分は、約0.1より大きくかつ約0.5まで、約0.2より大きくかつ約0.5まで、約0.3より大きくかつ約0.5まで、または約0.4より大きくかつ約0.5までのブロックインデックスを有する。さらに他の実施形態では、このポリマー画分は、約0.2より大きくかつ約0.9まで、約0.3より大きくかつ約0.8まで、約0.4より大きくかつ約0.7まで、または約0.5より大きくかつ約0.6までのブロックインデックスを有する。
エチレンおよびα−オレフィンのコポリマーについては、本発明のポリマーは好ましくは、
(1)少なくとも1.3、より好ましくは少なくとも1.5、少なくとも1.7、または少なくとも2.0、そして最も好ましくは少なくとも2.6、5.0という最大値まで、より好ましくは3.5の最大値まで、そして特に2.7という最大値までのPDI;
(2)80J/g以下の融解熱;
(3)少なくとも50重量パーセントのエチレン含量;
(4)−25℃未満、より好ましくは−30℃未満というガラス転移温度Tg、および/または
(5)唯一のTm
を保有する。
さらに、本発明のポリマーは、log(G’)が100℃の温度で400kPa以上、好ましくは1.0MPa以上であるような貯蔵弾性率G’を単独で、または本明細書に開示される任意の他の特性と組み合わせて有することができる。さらに、本発明のポリマーは、0〜100℃の範囲で温度の関数として比較的平坦な貯蔵弾性率を保有し(図6に図示される)、これは、ブロックコポリマーの特徴であるが、オレフィンコポリマー、特に、エチレンおよび1またはそれ以上のC3-8脂肪族α−オレフィンのコポリマーについては今まで知られていない。((この文脈での「比較的平坦な」という用語は、50と100℃の間、好ましくは0℃と100℃の間でのlogG’(パスカル)の減少が、1ケタ未満であることを意味する)。)。
本発明の共重合体は、少なくとも90℃の温度で1mmという熱機械分析針入深度、および3kpsi(20MPa)〜13kpsi(90MPa)という曲げ弾性率によってさらに特徴付けられ得る。あるいは、本発明の共重合体は、少なくとも104℃の温度で1mmという熱機械分析針入深度、そして少なくとも3kpsi(20MPa)という曲げ弾性率を有し得る。それらは、90mm3未満という耐摩耗性(または容積減少)を有することで特徴づけられ得る。図7は、他の公知のポリマーと比較した場合の、本発明のポリマーについてのTMA(1mm)対屈曲弾性率を示す。本発明のポリマーは有意に、他のポリマーよりもずっとよい可撓性−耐熱性のバランスを有する。
さらに、エチレン/α−オレフィン共重合体は、0.01〜2000g/10分、好ましくは0.01〜1000g/10分、さらに好ましくは0.01〜500g/10分、そして特に0.01〜100g/10分というメルトインデックスI2を有し得る。特定の実施形態では、このエチレン/α−オレフィン共重合体は、0.01〜10g/10分、0.5〜50g/10分、1〜30g/10分、1〜6g/10分または0.3〜10g/10分というメルトインデックスI2を有する。特定の実施形態では、このエチレン/α−オレフィン・ポリマーのメルトインデックスは、1g/10分、3g/10分または5g/10分である。
このポリマーは、1,000g/モル〜5,000,000g/モル、好ましくは1,000g/モル〜1,000,000g/モル、より好ましくは10,000g/モル〜500,000g/モル、そして特に10,000g/モル〜300,000g/モルの分子量MWを有し得る。本発明のポリマーの密度は、0.80〜0.99g/cm3であり得、そして好ましくは、エチレン含有ポリマーについては0.85g/cm3〜0.97g/cm3であり得る。特定の実施形態では、このエチレン/α−オレフィンポリマーの密度は、0.860〜0.925g/cm3または0.867g/cm3〜0.910g/cm3におよぶ。
このポリマーを作製するプロセスは、以下の特許出願に開示されている:2004年3月17日出願の米国仮出願第60/553,906号;2005年3月17日出願の米国仮出願第60/662,937号;2005年3月17日出願の米国仮出願第60/662,939号;2005年3月17日出願の米国仮出願第60/5662938号;2005年3月17日出願のPCT出願第PCT/US2005/008916号;2005年3月17日出願のPCT出願第2005/008915号;および2005年3月17日出願のPCT出願第PCT/US2005/008917号;これらの全てはその全体が本明細書において参照によって援用される。例えば、1つのこうした方法は、エチレンおよび場合によっては1つまたはそれ以上のエチレン以外の付加重合可能なモノマーを付加重合条件下で触媒組成物と接触させることを含み:
この触媒組成物は、
(A)高いコモノマー組み込みインデックスを有する第一のオレフィン重合触媒、
(B)触媒(A)のコモノマー組み込みインデックスの90パーセント未満、好ましくは50パーセント未満、最も好ましくは5パーセント未満のコモノマー組み込みインデックスを有する第二のオレフィン重合触媒、および
(C)可逆的連鎖移動剤(chain shuttling agent)
を併せることによって得られる混合物または反応生成物を含有する。

代表的な触媒および可逆的連鎖移動剤は以下のとおりである。
触媒(A1)は、WO03/40195、2003US0204017、USSN10/429,024(2003年5月2日出願)、およびWO04/24740の教示に従って調製した、[N−(2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル)アミド)(2−イソプロピルフェニル)(α−ナフタレン−2−ジイル(6−ピリジン−2−ジイル)メタン)]ハフニウムジメチルである。

触媒(A2)は、WO03/40195、2003US0204017、USSN10/429,024(2003年5月2日出願)、およびWO04/24740の教示に従って調製した、[N−2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル)アミド)(2−メチルフェニル)(1,2−フェニレン−(6−ピリジン−2−ジイル)メタン)]ハフニウムジメチルである。

触媒(A3)は、ビス[N,N’’’−(2,4,6−トリ(メチルフェニル)アミド)エチレンジアミン]ハフニウムジベンジルである。
触媒(A4)は、US-A-2004/0010103の教示に実質的に従って調製された、ビス((2−オキソイル−3−(ジベンゾ−1H−ピロール−1−イル)−5−(メチル)フェニル)−2−フェノキシメチル)シクロヘキサン−1,2−ジイルハフニウム(IV)ジベンジルである。

触媒(B1)は、1,2−ビス−(3,5−ジ−t−ブチルフェニレン)(1−(N−(1−メチルエチル)イミノ)メチル)(2−オキソイル)ジルコニウムジベンジル

である。
触媒(B2)は、1,2−ビス−(3,5−ジ−t−ブチルフェニレン)(1−(N−(2−メチルシクロヘキシル)イミノ)メチル)(2−オキソイル)ジルコニウムジベンジル

である。
触媒(C1)は、米国特許第6,268,444号の教示に実質的に従って調製された、(t−ブチルアミド)ジメチル(3−N−ピロリル−1,2,3,3a,7a−η−インデン−1−イル)シランチタニウムジメチル

である。
触媒(C2)は、US−A−2003/004286の教示に実質的に従って調製された、(t−ブチルアミド)ジ(4−メチルフェニル)(2−メチル−1,2,3,3a,7a−η−インデン−1−イル)シランチタニウムジメチル

である。
触媒(C3)は、US−A−2003/004286の教示に実質的に従って調製された、(t−ブチルアミド)ジ(4−メチルフェニル)(2−メチル−1,2,3,3a,8a−η−s−インダセン−1−イル)シランチタニウムジメチル

である。
触媒(D1)は、Sigma−Aldrichから入手可能なビス(ジメチルジシロキサン)(インデン−1−イル)塩化ジルコニウム

である。
可逆的移動剤(shuttling agent)。使用される可逆的移動剤としては、ジエチル亜鉛、ジ(i−ブチル)亜鉛、ジ(n−ヘキシル)亜鉛、トリエチルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、トリエチルガリウム、i−ブチルアルミニウムビス(ジメチル(t−ブチル)シロキサン)、i−ブチルアルミニウムビス(ジ(トリメチルシリル)アミド)、n−オクチルアルミニウムジ(ピリジン−2−メトキシド)、ビス(n−オクタデシル)i−ブチルアルミニウム、i−ブチルアルミニウムビス(ジ(n−ペンチル)アミド)、n−オクチルアルミニウムビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシド、n−オクチルアルミニウムジ(エチル(1−ナフチル)アミド)、エチルアルミニウムビス(t−ブチルジメチルシロキシド)、エチルアルミニウム(ジ(ビス(トリメチルシリル)アミド)、エチルアルミニウムビス(2,3,6,7−ジベンゾ−1−アザシクロヘプタンアミド)、n−オクチルアルミニウムビス(2,3,6,7−ジベンゾ−1−アザシクロヘプタンアミド)、n−オクチルアルミニウムビス(ジメチル(t−ブチル)シロキシド、エチル亜鉛(2,6−ジフェニルフェノキシド)およびエチル亜鉛(t−ブトキシド)が挙げられる。
好ましくは、前述のプロセスは、相互に交換できない複数の触媒を用いる、ブロックコポリマー、特にマルチブロックコポリマー、好ましくは2以上のモノマーの線状マルチブロックコポリマー、さらに詳細にはエチレンおよびC3-20オレフィンまたはシクロオレフィンの線状マルチブロックコポリマー、そして最も詳細にはエチレンおよびC4-20α−オレフィンの線状マルチブロックコポリマーを形成するための連続溶液プロセスの形態をとる。すなわち、これらの触媒は化学的に別個である。連続的な溶液重合条件のもとで、このプロセスは理想的には、高いモノマー変換でのモノマーの混合物の重合に適している。これらの重合条件のもとで、可逆的連鎖移動剤から触媒への可逆的移動(shuttling)は、鎖成長に比較して有先され、そしてマルチブロックコポリマー、詳細には線状マルチブロックコポリマーが高い効率で形成される。
本発明の共重合体は、逐次的モノマー付加、流動触媒、アニオンリビング重合技術またはカチオンリビング重合技術により調製された、従来のランダムコポリマー、ポリマーの物理的混合物、およびブロックコポリマーとは区別することができる。詳細には、同等の結晶性または弾性率で同じモノマーおよびモノマー含量のランダムコポリマーと比較して、本発明の共重合体は、融点で測定した場合にはより優れた(より高い)耐熱性を、動的機械分析によって判定した場合にはより高いTMA針入温度、より高い高温引張強度、および/またはより高い高温ねじり貯蔵弾性率(torsion storage modulus)を有する。同じモノマーおよびモノマー含量を含有するランダムコポリマーと比較して、本発明の共重合体は、より低い圧縮永久ひずみ(特に、高温で)、より低い応力緩和、より高い耐クリープ性、より高い引裂強度、より高い耐ブロッキング性、より高い結晶化(固化)温度に起因する迅速な硬化、より高い回復(特に高温で)、より良好な耐摩耗性、より高い収縮力、ならびにより良好な油および充填剤の受け入れを有する。
本発明の共重合体はまた、固有の結晶化および分枝分布関係を示す。すなわち、本発明の共重合体は、特に、同じモノマーおよびモノマーレベルを含むランダムコポリマーまたは等価の総合密度でのポリマーの物理的ブレンド、例えば、高密度ポリマーと低密度コポリマーとのブレンドと比較して、CRYSTAFおよびDSCを用いて測定した融解熱の関数として最高のピーク温度の間に比較的大きな差を有する。本発明の共重合体のこの固有の特徴は、ポリマーの主鎖内のブロックにおけるコモノマーの独特の分布に起因すると考えられる。詳細には、本発明の共重合体は、異なるコモノマー含量(ホモポリマーブロックを含む)の交互のブロックを含んでもよい。本発明の共重合体はまた、異なる密度またはコモノマー含量のポリマーブロックの数および/またはブロックサイズの分布を含んでもよく、これは、シュルツ−フローリー(Schultz-Flory)型の分布である。さらに、本発明の共重合体はまた、固有のピーク融点および結晶化温度プロフィールを有し、これは実質的には、ポリマーの密度、弾性率(modulus)および形態とは独立している。好ましい実施形態では、ポリマーの微結晶性秩序は、特徴的な球晶およびラメラを示し、これは1.7未満、または1.5未満、1.3未満までのPDI値においてでさえ、ランダムコポリマーまたはブロックコポリマーとは区別できる。
さらに、本発明の共重合体は、ブロッキネス(blockiness)の程度またはレベルに影響する技術を用いて調製され得る。すなわち、コモノマーの量および各々のポリマーブロックまたはセグメントの長さは、触媒および可逆的移動剤の比およびタイプ、ならびに重合の温度および他の重合の変数を制御することによって変更され得る。この現象の驚くべき利点は、ブロッキネスの程度が増大されるほど、得られたポリマーの光学的特性、引裂強度および高温回復の特性が改善されるという発見である。詳細には、曇りは減少するが、透明度、引裂強度および高温回復の特性は、ポリマーにおけるブロックの平均数の増大につれて増大する。所望の連鎖移送能力(高い可逆的移動(shuttling)速度、低レベルの連鎖停止を伴う)を有する可逆的移動剤および触媒の組み合わせを選択することによって、他の形態のポリマー停止は効率的に抑制される。従って、β水素化物脱離が、本発明の実施形態によるエチレン/α−オレフィンコモノマー混合物の重合でほとんど観察されず、そして得られた結晶ブロックは高度に、または実質的に完全に、線状であり、長鎖分枝をほとんどまたはまったく保有しない。
高結晶性連鎖末端を有するポリマーは、本発明に実施形態によって選択的に調製され得る。弾性用途では、非結晶性のブロックで終わるポリマーの相対量を減少させることによって、結晶性領域に対する分子間希薄化効果が減少される。この結果は、水素または他の可逆的連鎖停止因子に対して適切な応答を有する可逆的連鎖移動剤および触媒を選択することによって得ることができる。詳細には、高結晶性ポリマーを生成する触媒が、(例えば、より高いコモノマー組み込み、レジオ−エラー(regio-error)、またはアタクチックポリマー形成によって)より少ない結晶性ポリマーセグメントを生成する原因となる触媒よりも、(例えば、水素の使用により)連鎖停止を受けやすい場合には、高結晶性ポリマーセグメントが、そのポリマーの末端部分を優先的に占める。得られる末端基が結晶性であるだけでなく、高結晶性のポリマー形成触媒部位は、停止の際にポリマー形成の再開始にもう一度利用可能である。従って、最初に形成されたポリマーは、別の高結晶性のポリマーセグメントである。従って、得られたマルチブロックコポリマーの両方の末端は優先的に高度に結晶性である。
本発明の実施形態で用いられるエチレンα−オレフィン共重合体は好ましくは、少なくとも1つのC3−C20α−オレフィンを有するエチレンの共重合体である。エチレンおよびC3−C20α−オレフィンのコポリマーが特に好ましい。この共重合体はさらに、C4−C18ジオレフィンおよび/またはアルケニルベンゼンを含んでもよい。エチレンとの重合のために有用な適切な不飽和コモノマーとしては、例えば、エチレン性不飽和モノマー、共役または非共役ジエン、ポリエン、アルケニルベンゼンなどが挙げられる。このようなコモノマーの例としては、C3−C20α−オレフィン、例えば、プロピレン、イソブチレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセンなどが挙げられる。1−ブテンおよび1−オクテンが特に好ましい。他の適切なモノマーとしては、スチレン、ハロ−またはアルキル−置換スチレン、ビニルベンゾシクロブタン、1,4−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン、およびナフテン類(naphthenics)(例えば、シクロペンテン、シクロヘキセンおよびシクロオクテン)が挙げられる。
エチレン/α−オレフィン共重合体が好ましいポリマーであるが、他のエチレン/オレフィンポリマーも用いられ得る。本明細書において用いられるオレフィンとは、少なくとも1つの炭素間二重結合を有する不飽和の炭化水素系化合物のファミリーをいう。触媒の選択に依存して、オレフィンは、本発明の実施形態で用いられ得る。好ましくは、適切なオレフィンは、ビニル不飽和を含むC3−C20脂肪族および芳香族化合物、ならびに環状化合物、例えば、シクロブテン、シクロペンテン、ジシクロペンタジエン、およびノルボルネンであって、これには、限定はしないが、C1−C20ヒドロカルビル基またはシクロヒドロカルビル基で5位および6位で置換されたノルボルネンが挙げられる。このようなオレフィンの混合物、およびこのようなオレフィンとC4−C40ジオレフィン化合物との混合物も挙げられる。
オレフィンモノマーの例としては、限定はしないが、プロピレン、イソブチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセンおよび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、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、4,6−ジメチル−1−ヘプテン、4−ビニルシクロヘキセン、ビニルシクロヘキセン、ノルボルナジエン、エチルイデンノルボルネン、シクロペンテン、シクロヘキセン、ジシクロペンタジエン、シクロオクテン、C4−C40ジエンが挙げられ、これには限定はしないが、1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン、1,9−デカジエン、他のC4−C40α−オレフィンなどが挙げられる。特定の実施形態では、α−オレフィンは、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテンまたはそれらの組み合わせである。ビニル基を含む任意の炭化水素が本発明の実施形態で用いられてもよいが、実際的な問題、例えば、モノマーの有効性、コスト、および得られたポリマーから未反応のモノマーを都合よく除去する能力は、このモノマーの分子量が大きくなり過ぎると、さらに問題となり得る。
本明細書に記載される重合プロセスは、スチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、t−ブチルスチレンなどのモノビニリデン芳香族モノマーを含むオレフィンポリマーの生成に十分適している。詳細には、エチレンおよびスチレンを含む共重合体は、本明細書の教示に従うことによって調製され得る。必要に応じて、エチレン、スチレンおよびC3−C20αオレフィンを含み、必要に応じてC4−C20ジエンを含み、改善された特性を有するコポリマーが調製され得る。
適切な非共役ジエンモノマーは、6〜15個の炭素原子を有する直鎖、分枝鎖または環状炭化水素ジエンであり得る。適切な非共役ジエンの例としては、限定はしないが、直鎖非環式ジエン、例えば、1,4−ヘキサジエン、1,6−オクタジエン、1,7−オクタジエン、1,9−デカジエン、分枝鎖非環式ジエン(例えば、5−メチル−1,4−ヘキサジエン;3,7−ジメチル−1,6−オクタジエン;3,7−ジメチル−1,7−オクタジエンならびにジヒドロミリセンおよびジヒドロオシネンの混合異性体)、単環脂環式ジエン(例えば、1,3−シクロペンタジエン;1,4−シクロヘキサジエン;1,5−シクロオクタジエンおよび1,5−シクロドデカジエン)、ならびに多環脂環式縮合および架橋環ジエン、例えば、テトラヒドロインデン、メチルテトラヒドロインデン、ジシクロペンタジエン、ビシクロ−(2,2,1)−ヘプタ−2,5−ジエン;アルケニルノルボルネン、アルキリデンノルボルネン、シクロアルケニルノルボルネンおよびシクロアルキリデンノルボルネン(例えば、5−メチレン−2−ノルボルネン(MNB);5−プロペニル−2−ノルボルネン、5−イソプロピリデン−2−ノルボルネン、5−(4−シクロペンテニル)−2−ノルボルネン、5−シクロヘキシリデン−2−ノルボルネン、5−ビニル−2−ノルボルネンおよびノルボルナジエン)が挙げられる。EPDMを調製するために代表的に用いられるジエンのうち、特に好ましいジエンは1,4−ヘキサジエン(HD)、5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)、5−ビニリデン−2−ノルボルネン(VNB)、5−メチレン−2−ノルボルネン(MNB)およびジシクロペンタジエン(DCPD)である。特に好ましいジエンは、5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)および1,4−ヘキサジエン(HD)である。
本発明の実施形態に従って作製され得る所望のポリマーの1クラスは、エチレン、C3−C20α−オレフィン(特にプロピレン)および必要に応じて1またはそれ以上のジエンモノマーのエラストマー系共重合体である。本発明の実施形態で用いるための好ましいα−オレフィンは、式CH2=CHR*で示され、R*は、1〜12個の炭素原子の直鎖状または分枝したアルキル基である。適切なα−オレフィンの例としては、限定はしないが、プロピレン、イソブチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテンおよび1−オクテンが挙げられる。特に好ましいα−オレフィンは、プロピレンである。プロピレン系ポリマーは一般に、当分野では、EPポリマーまたはEPDMポリマーと呼ばれる。このようなポリマーを調製する際に使用する適切なジエン、特にマルチブロックEPDM型のポリマーとしては、4〜20個の炭素を含む、共役または非共役の、直鎖または分枝鎖の、環状または多環式のジエンが挙げられる。好ましいジエンとしては、1,4−ペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、シクロヘキサジエンおよび5−ブチリデン−2−ノルボルネンが挙げられる。特に好ましいジエンは5−エチリデン−2−ノルボルネンである。
ジエン含有ポリマーは交互のセグメントまたはブロックであって、より大量もしくは少量のジエン(なしも含む)およびα−オレフィン(なしも含む)を含むセグメントまたはブロックを含むので、ジエンおよびα−オレフィンの総量は、その後にポリマーの特性を失うことなく軽減され得る。すなわち、ジエンおよびα−オレフィンのモノマーは、ポリマー全体にわたって均一でもまたはランダムに組み込まれるよりもむしろ、ポリマーのブロックの1タイプに優先的に組み込まれるので、それらは、より効率的に利用され、そして引き続きこのポリマーの架橋密度は、さらに良好に制御され得る。このような架橋可能な弾性および硬化した生成物は、より高い引張強度およびより良好な弾性回復率が挙げられる有利な特性を有する。
ある実施形態では、種々の量のコモノマーを組み込んでいる2つの触媒で作製された本発明の共重合体は、それによって形成されたブロックの重量比95:5〜5:95を有する。所望の弾性ポリマーは、ポリマーの総重量に基づいて、20〜90パーセントのエチレン含量、0.1〜10パーセントのジエン含量、そして10〜80パーセントのα−オレフィン含量を有する。さらに好ましくは、マルチブロック弾性ポリマーは、ポリマーの総重量に対して、60〜90パーセントのエチレン含量、0.1〜10パーセントのジエン含量、そして10〜40パーセントのα−オレフィン含量を有する。好ましいポリマーは、高分子量のポリマーであって、これは、10,000〜約2,500,000、好ましくは、20,000〜500,000、より好ましくは20,000〜350,000という平均分子量(Mw)、および3.5未満、より好ましくは3.0未満という多分散性、そして1〜250のムーニー粘度(ML(1+4)125℃)を有する高分子量ポリマーである。さらに好ましくは、このようなポリマーは、65〜75パーセントのエチレン含量、0〜6パーセントのジエン含量、および20〜35パーセントのα−オレフィン含量を有する。
エチレン/α−オレフィン共重合体は、そのポリマー構造中に少なくとも1つの官能基を組み込むことによって官能化され得る。例示的な官能基としては、例えば、エチレン不飽和単官能性および二官能性のカルボン酸、エチレン不飽和単官能性および二官能性のカルボン酸無水物、その塩およびそのエステルが挙げられ得る。このような官能基は、エチレン/α−オレフィン共重合体にグラフトされてもよいし、またはこれは、エチレンおよび任意のさらなるコモノマーと共重合されて、エチレンの共重合体、官能コモノマーおよび必要に応じて他のコモノマー(単数または複数)を形成してもよい。ポリエチレンに官能基をグラフトする手段は、例えば、それらの特許の開示がその全体が参照によって本明細書に援用される、米国特許第4,762,890号、同第4,927,888号および同第4,950,541号に記載される。特に有用な官能基の1つは、リンゴ酸無水物である。
官能性共重合体に存在する官能基の量は、変化し得る。官能基は代表的には、少なくとも約1.0重量パーセント、好ましくは少なくとも約5重量パーセント、そしてさらに好ましくは少なくとも約7重量パーセントの量でコポリマー型官能化共重合体に存在し得る。この官能基は代表的には、コポリマー型官能化共重合体中に、約40重量パーセント未満、好ましくは約30重量パーセント未満、そして最も好ましくは約25重量パーセント未満の量で存在する。
本明細書に開示されるポリマーブレンド中のエチレン/α−オレフィン共重合体の量は、ポリマーブレンドの総重量の約5〜約95重量%、約10〜約90重量%、約20%〜約80重量%、約30〜約70重量%、約10〜約50重量%、約50〜約90重量%、約60〜約90重量%、または約70〜約90重量%であってよい。
ポリオレフィン
本明細書に開示されるポリマーブレンドは、少なくとも1つのポリオレフィンを含み得る。好ましくは、適したポリオレフィンは、少なくとも約6cNの溶融強度(「MS」)を有するべきである。ある実施形態では、ポリオレフィンのMSは、少なくとも約7cN、少なくとも約8cN、少なくとも約9cN、少なくとも約10cN、少なくとも約13cN、少なくとも約15cN、少なくとも約17cN、または少なくとも約20cNである。通常、ポリオレフィンのMSは約200cN未満、好ましくは、約150cN未満、約100cN未満、または約50cN未満である。一般的に、そのようなポリオレフィンの70℃での圧縮永久ひずみは約50パーセントより大きい。ある実施形態では、70℃での圧縮永久ひずみは約60パーセントより大きい、約70パーセントより大きい、約80パーセントより大きい、または約90パーセントより大きい。
ポリオレフィンは、2つまたはそれ以上のオレフィン(すなわち、アルケン)に由来するポリマーである。オレフィン(すなわち、アルケン)は、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を含む炭化水素である。オレフィンは、モノエン(すなわち、単一の炭素−炭素二重結合を有するオレフィン)、ジエン(すなわち、2個の炭素−炭素二重結合を有するオレフィン)、トリエン(すなわち、3個の炭素−炭素二重結合を有するオレフィン)、テトラエン(すなわち、4個の炭素−炭素二重結合を有するオレフィン)、およびその他のポリエンであってよい。オレフィンまたはアルケン、例えば、モノエン、ジエン、トリエン、テトラエンおよびその他のポリエンは、3個またはそれ以上の炭素原子、4個またはそれ以上の炭素原子、6個またはそれ以上の炭素原子、8個またはそれ以上の炭素原子を有し得る。ある実施形態では、オレフィンは3個〜約100個の炭素原子、4個〜約100個の炭素原子、6個〜約100個の炭素原子、8個〜約100個の炭素原子、3個〜約50個の炭素原子、3個〜約25個の炭素原子、4個〜約25個の炭素原子、6個〜約25個の炭素原子、8個〜約25個の炭素原子、または3個〜約10個の炭素原子を有する。ある実施形態では、オレフィンは2個〜約20個の炭素原子を有する直鎖または分枝の環式または非環式のモノエンである。他の実施形態では、アルケンはジエン、例えばブタジエンおよび1,5−ヘキサジエンである。さらなる実施形態では、アルケンの少なくとも1個の水素原子はアルキルまたはアリールで置換されている。特定の実施形態では、アルケンは、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、4−メチル−1−ペンテン、ノルボルネン、1−デセン、ブタジエン、1,5−ヘキサジエン、スチレンまたはそれらの組み合わせである。
ポリマーブレンド中のポリオレフィンの量は、ポリマーブレンドの総重量の約0.5〜約99重量%、約1〜約95重量%、約10〜約90重量%、約20〜約80重量%、約30〜約70重量%、約5〜約50重量%、約50〜約95重量%、約10〜約50重量%、約10〜約30重量%、または約50〜約90重量%であってよい。ある実施形態では、ポリマーブレンド中のポリオレフィンの量は、ポリマーブレンドの総重量の約1〜約25重量%、約5〜約15重量%、約7.5〜約12.5重量%、または約10重量%であり得る。
当業者に公知のいずれのポリオレフィンを用いて本明細書に開示されるポリマーブレンドを調製してもよい。ポリオレフィンは、オレフィンホモポリマー、オレフィンコポリマー、オレフィンターポリマー、オレフィンクォーターポリマー等、ならびにそれらの組み合わせであってよい。
ある実施形態では、ポリオレフィンは、オレフィンホモポリマーである。オレフィンホモポリマーは、1種類のオレフィンに由来し得る。当業者に公知のいずれのオレフィンホモポリマーを用いてもよい。オレフィンホモポリマーの非限定的な例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリペンテン−1、ポリヘキセン−1、ポリオクテン−1、ポリデセン−1、ポリ−3−メチルブテン−1、ポリ−4−メチルペンテン−1、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリ−1,5−ヘキサジエンが挙げられる。
他の実施形態では、オレフィンホモポリマーは、ポリエチレンである。当業者に公知のいずれのポリエチレンを用いて、本明細書に開示されるポリマーブレンドを調製してもよい。ポリプロピレンの非限定的な例としては、超低密度ポリエチレン(ULDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状の高密度/低密度ポリエチレン(linear high density low density polyethylene:LLDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、高溶融張力高密度ポリエチレン(HMS−HDPE)、および超高密度ポリエチレン(UHDPE)等、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。ある実施形態では、オレフィンホモポリマーは、HMS−HDPE、例えばDow CONTINUUM(登録商標)HDPE2492(Dow Chemical,Midland,MIより入手可能)である。他の実施形態では、ポリマーブレンド中のHMS−HDPEの量は、ポリマーブレンドの総重量の約1〜約25重量%、約5〜約15重量%、約7.5〜約12.5重量%、または約10重量%であり得る。
他の実施形態では、オレフィンホモポリマーは、ポリプロピレンである。当業者に公知のいずれのポリプロピレンを用いて、本明細書に開示されるポリマーブレンドを調製してもよい。ポリプロピレンの非限定的な例としては、低密度ポリプロピレン(LDPP)、高密度ポリプロピレン(HDPP)、高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)、ハイインパクトポリプロピレン(HIPP)、アイソタクチックポリプロピレン(iPP)、シンジオタクチックポリプロピレン(sPP)等、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。ある実施形態では、オレフィンホモポリマーは、HMS−PP、例えばDow INSPIRE(登録商標)D114(Dow Chemical,Midland,MIより入手可能)、PROFAX(登録商標)PF814(Basell Polyolefins,Elkton,MDより入手可能)、DAPLOY(登録商標)WB130およびWB260(Borealis A/S,Lyngby,Denmarkより入手可能)である。他の実施形態では、ポリマーブレンド中のHMS−PPの量は、ポリマーブレンドの総重量の約1〜約25重量%、約5〜約15重量%、約7.5〜約12.5重量%、または約10重量%であり得る。
他の実施形態では、ポリオレフィンは、オレフィンコポリマーである。オレフィンコポリマーは、2種類の異なるオレフィンに由来し得る。当業者に公知のいずれのオレフィンコポリマーも、本明細書に開示されるポリマーブレンドに用いてもよい。オレフィンコポリマーの非限定的な例としては、エチレンおよび3個またはそれ以上の炭素原子を有するモノエンに由来するコポリマーが挙げられる。3個またはそれ以上の炭素原子を有するモノエンの非限定的な例としては、プロペン;ブテン(例えば、1−ブテン、2−ブテンおよびイソブテン)およびアルキル置換ブテン;ペンテン(例えば、1−ペンテンおよび2−ペンテン)およびアルキル置換ペンテン(例えば、4−メチル−1−ペンテン);ヘキセン(例えば、1−ヘキセン、2−ヘキセンおよび3−ヘキセン)およびアルキル置換ヘキセン;ヘプテン(例えば、1−ヘプテン、2−ヘプテンおよび3−ヘプテン)およびアルキル置換ヘプテン;オクテン(例えば、1−オクテン、2−オクテン、3−オクテンおよび4−オクテン)およびアルキル置換オクテン;ノネン(例えば、1−ノネン、2−ノネン、3−ノネンおよび4−ノネン)およびアルキル置換ノネン;デセン(例えば、1−デセン、2−デセン、3−デセン、4−デセンおよび5−デセン)およびアルキル置換デセン;ドデセンおよびアルキル置換ドデセン;ならびにブタジエンが挙げられる。ある実施形態では、オレフィンコポリマーは、エチレン/α−オレフィン(EAO)コポリマーまたはエチレン/プロピレンコポリマー(EPM)である。
他の実施形態では、ポリオレフィンは、オレフィンターポリマーである。オレフィンターポリマーは、3種類の異なるオレフィンに由来し得る。当業者に公知のいずれのオレフィンターポリマーも、本明細書に開示されるポリマーブレンドに用いてもよい。オレフィンターポリマーの非限定的な例としては、(i)エチレン、(ii)3個またはそれ以上の炭素原子を有するモノエン、および(iii)ジエンに由来するターポリマーが挙げられる。ある実施形態では、オレフィンターポリマーは、エチレン/α−オレフィン/ジエンターポリマー(EAODM)およびエチレン/プロピレン/ジエンターポリマー(EPDM)である。
適したポリオレフィンのいくつかの重要な特性としては、引張強度、引裂強度、弾性率、上限使用温度、スクラッチ耐性および耐傷性などが挙げられる。ポリプロピレンホモポリマー、プロピレン−α−オレフィンコポリマー、プロピレンインパクトコポリマー、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンおよびエチレン−α−オレフィンコポリマーの高い引張強度、耐熱性および加工性を組み合わせることにより、これらのポリマーは好ましいブレンド成分となる。さらに、スチレンブロックコポリマー(スチレン−エチレン−ブテン−スチレン)をブレンドして弾性回復率と耐熱性の特有とのバランスを得ることができる(下記参照)。
スチレンブロックコポリマー
上記の少なくとも1種類のポリオレフィンに加えて、またはその代わりに、ポリマーブレンドはまた、少なくとも1つのスチレンブロックコポリマーも含み得る。ポリマーブレンド中のスチレンブロックコポリマーの量は、ポリマーブレンドの総重量の約0.5〜約99重量%、約1〜約95重量%、約10〜約90重量%、約20〜約80重量%、約30〜約70重量%、約5〜約50重量%、約50〜約95重量%、約10〜約50重量%、約10〜約30重量%、または約50〜約90重量%であってよい。ある実施形態では、ポリマーブレンド中のスチレンブロックコポリマーの量は、ポリマーブレンドの総重量の約1〜約25重量%、約5〜約15重量%、約7.5〜約12.5重量%、または約10重量%であり得る。
一般的に言えば、スチレンブロックコポリマーには、飽和共役ジエンのブロック、好ましくは、飽和ポリブタジエンブロックにより分離された、少なくとも2種類のモノアルケニルアレーンブロック、好ましくは2種類のポリスチレンブロックが含まれる。好ましいスチレンブロックコポリマーは、直鎖構造を有するが、分枝状または放射状のポリマーまたは官能性を持たせたブロックコポリマーから有用な化合物が作製される。スチレンブロックコポリマーの総数平均分子量は、コポリマーが直鎖構造を有する場合、30,000〜約250,000であることが好ましい。そのようなブロックコポリマーの平均ポリスチレン含量は10重量%〜40重量%でありうる。
適した不飽和ブロックコポリマーとしては、限定されるものではないが、次式により表されるもの:
A−B−R(−B−A)n 式I
または
x−(BA−)y−BA 式II
式中、Aは各々、ビニル芳香族モノマー、好ましくはスチレンを含むポリマーブロックであり、Bは各々、共役ジエン、好ましくはイソプレンもしくはブタジエン、および場合によりビニル芳香族モノマー、好ましくはスチレンを含むポリマーブロックであり;Rは多官能性カップリング剤の残部であり(Rが存在する場合、該ブロックコポリマーは星状もしくは分枝状ブロックコポリマーであり得る);nは1から5の整数であり;xはゼロまたは1であり;さらに、yはゼロから4の実数である。
そのようなブロックコポリマーの調製方法は当技術分野で公知である。例えば、米国特許第5,418,290号参照されたい。不飽和ゴムのモノマー単位を含む有用なブロックコポリマーの調製に適した触媒としては、リチウム系触媒および特にリチウム−アルキルが挙げられる。米国特許第3,595,942号には、不飽和ゴムのモノマー単位を含むブロックコポリマーを水素化して飽和ゴムのモノマー単位を含むブロックコポリマーを形成するために適した方法が記載されている。ポリマーの構造は、それらの重合方法によって決定される。例えば、直鎖状ポリマーは、リチウム−アルキルまたはジリチオまたはジリチオスチルベン(dilithiostilbene)などのイニシエーターを用いる場合に所望のゴムモノマーを反応容器へ逐次導入することよるか、または二官能性カップリング剤を用いて2つのセグメントブロックコポリマーをカップリングすることにより生じる。他方、分枝構造は、3つまたはそれ以上の種類の不飽和ゴムのモノマー単位を含むブロックコポリマーについて官能性を有する適したカップリング剤の使用によって得ることができる。カップリングは、多官能性カップリング剤、例えばジハロアルカンまたはアルケンおよびジビニルベンゼンを用いて、ならびに特定の極性化合物、例えばハロゲン化ケイ素、シロキサンまたはカルボン酸を含む一価アルコールのエステルを用いて、達成されうる。ポリマー中の何らかのカップリング残基の存在は、ブロックコポリマーを適切に説明するために無視されうる。
不飽和ゴムのモノマー単位を有する適したブロックコポリマーとしては、限定されるものではないが、スチレン−ブタジエン(SB)、スチレン−エチレン/ブタジエン(SEB)、スチレン−イソプレン(SI)、スチレン−ブタジエン−スチレン(SBS)、スチレン−イソプレン−スチレン(SIS)、α−メチルスチレン−ブタジエン−α−メチルスチレンおよびα−メチルスチレン−イソプレン−α−メチルスチレンが挙げられる。
ブロックコポリマーのスチレン部分は、好ましくは、スチレンのポリマーまたは共重合体、ならびにその類似体および同族体であり、α−メチルスチレンおよび環置換スチレン、特に環メチル化スチレンが含まれる。好ましいスチレン系ポリマーはスチレンおよびα−メチルスチレンであり、スチレンが特に好ましい。
不飽和ゴムのモノマー単位を含むブロックコポリマーは、ブタジエンまたはイソプレンのホモポリマーを含んでもよいし、れらは少量のスチレン系モノマーを含むこれらの2種類のジエンの一方または双方のコポリマーを含んでもよい。ある実施形態では、ブロックコポリマーは、(i)アルキルもしくはアリール基(例えば、4−メチル−1−ペンテンおよびスチレン)で置換されたC3-20オレフィンならびに(ii)ジエン(例えばブタジエン、1,5−ヘキサジエン、1,7−オクタジエンおよび1,9−デカジエン)に由来する。そのようなオレフィンコポリマーの非限定的な例としては、スチレン−ブタジエン−スチレン(SBS)ブロックコポリマーが挙げられる。
飽和ゴムモノマー単位を含む好ましいブロックコポリマーは、スチレン系ポリマー単位の少なくとも1つのセグメント、およびエチレン−ブテンまたはエチレン−プロピレンコポリマーのうちの少なくとも1つのセグメントを含む。そのような飽和ゴムモノマー単位を含むブロックコポリマーの好ましい例としては、スチレン/エチレン−ブテンコポリマー、スチレン/エチレン−プロピレンコポリマー、スチレン/エチレン−ブテン/スチレン(SEBS)コポリマー、スチレン/エチレン−プロピレン/スチレン(SEPS)コポリマーが挙げられる。
不飽和ゴムのモノマー単位を含むブロックコポリマーの水素化は、好ましくは、脂肪族二重結合の少なくとも80パーセントを実質上完全に水素化するが、スチレン系芳香族二重結合の25パーセントしか水素化しないような条件下で、アルミニウムアルキル化合物のカルボン酸ニッケルもしくはカルボン酸コバルトまたはアルコキシドとの反応生成物を含む触媒の使用によって達成することが好ましい。好ましいブロックコポリマーは、脂肪族二重結合の少なくとも99パーセントが水素化されているが、芳香族二重結合は5パーセント未満しか水素化されていない、ブロックコポリマーである。
スチレンブロックの割合は、一般的にブロックコポリマーの総重量の8〜65重量%の間である。好ましくは、ブロックコポリマーは、ブロックコポリマーの総重量に基づいて、10〜35重量パーセントのスチレンブロックセグメントおよび90〜65重量パーセントのゴムモノマーブロックセグメントを含む。
個々のブロックの平均分子量は、一定限度内で変動しうる。大抵の場合、スチレンブロックセグメントの数平均分子量は、5,000〜125,000、好ましくは7,000〜60,000の範囲であり、一方、ゴムモノマーブロックセグメントの平均分子量は、10,000〜300,000、好ましくは、30,000〜150,000の範囲である。ブロックコポリマーの総平均分子量は、一般的に25,000〜250,000、好ましくは、35,000〜200,000の範囲である。
さらに、本発明の実施形態での使用に適した種々のブロックコポリマーを、当技術分野で周知の任意の方法により、少量の官能基、例えば、無水マレイン酸のグラフト導入により修飾してよい。
適したブロックコポリマーとしては、限定されるものではないが、市販されているブロックコポリマー、例えば、Houston,TexasのKRATON Polymers LLCにより供給されるKRATON(商標)、およびHouston,TexasのDexco Polymers,L.P.により供給されるVECTOR(商標)が挙げられる。
添加剤
場合により、本明細書に開示されるポリマーブレンドは、ポリマーブレンドの加工性、外観、物理的、化学的、および/または機械的特性を改良および/または制御する目的で少なくとも1種類の添加剤を含んでよい。ある実施形態では、ポリマーブレンドは添加剤を含まない。当業者に公知のいずれのプラスチック添加剤も、本明細書に開示されるポリマーブレンドに用いてよい。適した添加剤の非限定的な例としては、スリップ剤、ブロッキング防止剤、可塑剤、オイル、酸化防止剤、UV安定剤、着色剤または顔料、充填剤、滑沢剤、防曇剤、フローエイド、カップリング剤、架橋剤、核剤、界面活性剤、溶媒、難燃剤、帯電防止剤、およびそれらの組み合わせが挙げられる。添加剤の総量は、ポリマーブレンドの総重量の約0より多く約80%まで、約0.001%〜約70%、約0.01%〜約60%、約0.1%〜約50%、約1%〜約40%、または約10%〜約50%の範囲であってよい。いくつかのポリマー添加剤が、参照によりその全文が本明細書に援用されるZweifel Hans et al., "Plastics Additives Handbook," Hanser Gardner Publications, Cincinnati, Ohio, 5th edition (2001)に記載されている。
ある実施形態では、本明細書に開示されるポリマーブレンドはスリップ剤を含む。他の実施形態では、本明細書に開示されるポリマーブレンドはスリップ剤を含まない。スリップとは、フィルム表面がお互いの上で、または何らかのその他の支持体の上で滑ることである。フィルムの滑り挙動は、参照により本明細書に援用されるASTM D 1894、Static and Kinetic Coefficients of Friction of Plastic Film and Sheeting、により測定することができる。一般的に、スリップ剤はフィルムの表面特性を修飾すること;ならびに、膜の層間の摩擦および膜と該膜と接触するその他の表面との間の摩擦を減少させることにより、スリップ性を伝えることができる。
当業者に公知のいずれのスリップ剤も、本明細書に開示されるポリマーブレンドに添加してよい。スリップ剤の非限定的な例としては、約12〜約40個の炭素原子を有する第一級アミド(例えば、エルカ酸アミド、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミドおよびベヘン酸アミド);約18〜約80個の炭素原子を有する第二級アミド(例えば、ステアリルエルカ酸アミド、ベヘニルエルカ酸アミド(behenyl erucamide)、メチルエルカ酸アミド(methyl erucamide)およびエチルエルカ酸アミド(ethyl erucamide));約18〜約80個の炭素原子を有する第二級−ビス−アミド(例えば、エチレン−ビス−ステアリン酸アミドおよびエチレン−ビス−オレイン酸アミド);ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。特定の実施形態では、本明細書に開示されるポリマーブレンドのためのスリップ剤は、下式(I):
(I)
〔式中、R1およびR2の各々は、独立に、H、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、シクロアルケニルまたはアリールであり;R3は、各々約11〜約39個の炭素原子、約13〜約37個の炭素原子、約15〜約35個の炭素原子、約17〜約33個の炭素原子または約19〜約33個の炭素原子を有するアルキルまたはアルケニルである〕により表されるアミドである。ある実施形態では、R3は、各々少なくとも19〜約39炭素原子を有するアルキルまたはアルケニルである。他の実施形態では、R3は、ペンタデシル、ヘプタデシル、ノナデシル、ヘンエイコサニル、トリコサニル、ペンタコサニル、ヘプタコサニル、ノナコサニル、ヘントリアコンタニル(hentriacontanyl)、トリトリアコンタニル(tritriacontanyl)、ノナトリアコンタニル(nonatriacontanyl)またはそれらの組み合わせである。さらなる実施形態では、R3は、ペンタデセニル、ヘプタデセニル、ノナデセニル、ヘンエイコサネニル(heneicosanenyl)、トリコサネニル(tricosanenyl)、ペンタコサネニル(pentacosanenyl)、ヘプタコサネニル(heptacosanenyl)、ノナコサネニル(nonacosanenyl)、ヘントリアコンタネニル(hentriacontanenyl)、トリトリアコンタネニル(tritriacontanenyl)、ノナトリアコンタネニル(nonatriacontanenyl)またはそれらの組み合わせである。
さらなる実施形態では、本明細書に開示されるポリマーブレンドのためのスリップ剤は、下式(II):
CH3−(CH2m−(CH=CH)p−(CH2n−C(=O)−NR12 (II)
〔式中、mおよびnの各々は独立に約1〜約37の間の整数であり;pは0〜3の間の整数であり;R1およびR2の各々は独立に、H、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、シクロアルケニルまたはアリールであり;R3は、各々約19個〜約39個の炭素原子を有するアルキルまたはアルケニルであり;かつm、nおよびpの合計は少なくとも8である〕により表されるアミドである。
ある実施形態では、式(I)および(II)のR1およびR2の各々は、1〜約40個の間の炭素原子を含有するアルキル基または2〜約40個の間の炭素原子を含有するアルケニル基である。さらなる実施形態では、式(I)および(II)のR1およびR2の各々は、Hである。特定の実施形態では、m、nおよびpの合計は少なくとも18である。
式(I)または(II)のアミドは、式H−NR12〔式中、R1およびR2の各々は独立に、H、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、シクロアルケニルまたはアリール(R3が各々約11個〜約39個の炭素原子を有するアルキルまたはアルケニルであり;mおよびnの各々が独立に約1〜約37の間の整数であり;pが0または1である、R3−CO2HまたはCH3−(CH2m−(CH=CH)p−(CH2n−CO2Hの式を有するカルボン酸を含む)である〕のアミンの反応により調製できる。式H−NR12のアミンは、アンモニア(すなわち、R1およびR2の各々がH)、第一級アミン(すなわち、R1がアルキル、シクロアルキル、アルケニル、シクロアルケニルまたはアリールであり、R2がH)あるいは第二級アミン(すなわち、R1およびR2の各々が独立に、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、シクロアルケニルまたはアリール)であってよい。第一級アミンのいくつかの非限定的な例としては、メチルアミン、エチルアミン、オクタデシルアミン、ベヘニルアミン、テトラコサニルアミン(tetracosanylamine)、ヘキサコサニルアミン(hexacosanylamine)、オクタコサニルアミン(octacosanylamine)、トリアコンチルアミン(triacontylamine)、ドトリアコンチルアミン(dotriacontylamine)、テトラトリアコンチルアミン(tetratriacontylamine)、テトラコンチルアミン(tetracontylamine)、シクロヘキシルアミンおよびそれらの組み合わせが挙げられる。第二級アミンのいくつかの非限定的な例としては、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジヘキサデシルアミン、ジオクタデシルアミン、ジエイコシルアミン、ジドコシルアミン、ジセチルアミン、ジステアリルアミン、ジアラキジルアミン、ジベヘニルアミン、二水素化タロウアミン(dihydrogenated tallow amine)、およびそれらの組み合わせが挙げられる。第一級アミンおよび第二級アミンは、当業者に公知の方法により調製するか、または市販品の販売元、例えばAldrich Chemicals,Milwaukee,WI; ICC Chemical Corporation,New York,NY; Chemos GmbH,Regenstauf,Germany; ABCR GmbH & Co. KG,Karlsruhe,Germany;およびAcros Organics,Geel,Belgiumから入手できる。
第一級アミンまたは第二級アミンは、還元的アミノ化反応により調製されうる。還元的アミノ化は、アンモニアまたは第一級アミンをアルデヒドまたはケトンを用いて縮合して対応するイミンを形成し、そのイミンがその後還元されてアミンとなるプロセスである。後のイミンのアミンへの還元は、イミンを水素および適した水素化触媒、例えば、ラネーニッケルおよび酸化白金、アルミニウム−水銀アマルガム、または水素化物、例えば水素化リチウムアルミニウム、水素化シアノホウ素ナトリウム、および水素化ホウ素ナトリウムと反応させることにより達成されうる。還元的アミノ化は、米国特許第3,187,047号;ならびに論文Haskelberg, "Aminative Reduction of Ketones, " J. Am. Chem. Soc, 70 (1948) 2811-2; Mastagli et al., "Study of the Amynolysis of Some Ketones and Aldehydes," Bull. soc. chim. France (1950) 1045-8; B. J.Hazzard、Practical Handbook of Organic Chemistry, Addison- Wesley Publishing Co., Inc., pp. 458-9 and 686 (1973); および Alexander et al., "A Low Pressure Reductive Alkylation Method for the Conversion of Ketones to Primary Amines," J. Am. Chem. Soc, 70, 1315-6 (1948)に記載されている。上記の米国特許および論文は参照により本明細書に援用される。
カルボン酸の非限定的な例としては、直鎖飽和脂肪酸、例えばテトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、ノナデカン酸、エイコサン酸、ヘンエイコサン酸(heneicosanic acid)、ドコサン酸、トリコサン酸、テトラコサン酸、ペンタコサン酸、ヘキサコサン酸、ヘプタコサン酸、オクタコサン酸、ノナコサン酸、トリアコンタン酸、ヘントリアコンタン酸、ドトリアコンタン酸、テトラトリアコンタン酸、ヘキサトリアコンタン酸、オクタトリアコンタン酸およびテトラコンタン酸(tetracontanoic acid);分枝鎖飽和脂肪酸、例えば16−メチルヘプタデカン酸、3−メチル−2−オクチルイノナン酸(octylynonanoic acid)、2,3−ジメチルオクタデカン酸、2−メチルテトラコサン酸、11−メチルテトラコサン酸、2−ペンタデシル−ヘプタデカン酸;不飽和脂肪酸、例えばトランス−3−オクタデカン酸、トランス−11−エイコセン酸、2−メチル−2−エイコセン酸、2−メチル−2−ヘキサコセン酸、β−エレオステアリン酸、α−パリナリン酸、9−ノナデセン酸(nonadecenoic acid)、および22−トリコセン酸、オレイン酸およびエルカ酸が挙げられる。カルボン酸は、当業者に公知の方法により調製するか、または市販品の販売元、例えばAldrich Chemicals,Milwaukee,WI; ICC Chemical Corporation,New York,NY; Chemos GmbH,Regenstauf,Germany; ABCR GmbH & Co. KG,Karlsruhe,Germany;およびAcros Organics,Geel,Belgiumから入手できる。カルボン酸の調製のためのいくつかの公知の方法には、酸化剤、例えばクロム酸金属塩、二クロム酸金属塩および過マンガン酸カリウムでの対応する第一級アルコールの酸化が含まれる。カルボン酸に対するアルコールの酸化は、参照により本明細書に援用されるCarey et al., "Advance Organic Chemistry, Part B: Reactions and Synthesis," Plenum Press, New York, 2nd Edition, pages 481-491 (1983)に記載されている。
アミド化反応は、カルボン酸に対して反応性でない溶媒中で起こり得る。適した溶媒の非限定的な例としては、エーテル類(すなわち、ジエチルエーテルおよびテトラヒドロフラン)、ケトン類(アセトンおよびメチルエチルケトンなど)、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドなどが挙げられる。アミド化反応は、塩基触媒によって促進され得る。塩基触媒の非限定的な例としては、無機塩基類、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、酢酸ナトリウム、酢酸アンモニウム等、金属アルコキシド類、例えばナトリウムメエトキシド、ナトリウムエトキシド等、アミン類、例えばトリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン等が挙げられる。ある実施形態では、触媒はアミンまたは金属アルコキシドである。
ある実施形態では、スリップ剤は、18個〜約40個の炭素原子を有する飽和脂肪族基をもつ第一級アミド(例えば、ステアリン酸アミドおよびベヘン酸アミド)である。他の実施形態では、スリップ剤は、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合および18個〜約40個の炭素原子を含有する不飽和脂肪族基をもつ第一級アミド(例えば、エルカ酸アミドおよびオレイン酸アミド)である。さらなる実施形態では、スリップ剤は、少なくとも20個の炭素原子を有する第一級アミドである。さらなる実施形態では、スリップ剤は、エルカ酸アミド、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、エチレン−ビス−ステアリン酸アミド、エチレン−ビス−オレイン酸アミド、ステアリルエルカ酸アミド、ベヘニルエルカ酸アミドまたはそれらの組み合わせである。特定の実施形態では、スリップ剤はエルカ酸アミドである。さらなる実施形態では、商標名、例えば、Uniqema,Everberg,BelgiumからATMER(商標);Akzo Nobel Polymer Chemicals,Chicago,ILからARMOSLIP(登録商標);Witco,Greenwich,CTからKEMAMIDE(登録商標);およびCroda,Edison,NJからCRODAMIDE(登録商標)など、を有するスリップ剤が市販されている。これを用いる場合、ポリマーブレンド中のスリップ剤の量は、ポリマーブレンドの総重量の約0重量%より多く約3重量%まで、約0.0001〜約2重量%、約0.001〜約1重量%、約0.001〜約0.5重量%、または約0.05〜約0.25重量%であってよい。いくつかのスリップ剤が、参照により本明細書に援用されるZweifel Hans et al., "Plastics Additives Handbook " Hanser Gardner Publications, Cincinnati, Ohio, 5th edition, Chapter 8, pages 601-608 (2001)に記載されている。
場合により、本明細書に開示されるポリマーブレンドは、ブロッキング防止剤を含み得る。ある実施形態では、本明細書に開示されるポリマーブレンドは、ブロッキング防止剤を含まない。ブロッキング防止剤は、ポリマーブレンドから作製された製品の、特に貯蔵、製造、または使用中の中圧下および熱の下での接触層間の望ましくない接着を防ぐために用いることができる。当業者に公知のいずれのブロッキング防止剤も、本明細書に開示されるポリマーブレンドに添加してよい。ブロッキング防止剤の非限定的な例としては、無機物(例えば、粘土、チョーク、および炭酸カルシウム)、合成シリカゲル(例えば、Grace Davison,Columbia,MD製のSYLOBLOC(登録商標))、天然シリカ(例えば、Celite Corporation,Santa Barbara,CA製のSUPERFLOSS(登録商標))、タルク(例えば、Luzenac,Centennial,CO製のOPTIBLOC(登録商標))、ゼオライト(例えば、Degussa,Parsippany,NJ製のSIPERNAT(登録商標))、アルミノシリケート(例えば、Mizusawa Industrial Chemicals,Tokyo,Japan製のSILTON(登録商標))、ライムストーン(例えば、Omya,Atlanta,GA製のCARBOREX(登録商標))、球形のポリマー粒子(例えば、Nippon Shokubai,Tokyo,Japan製のEPOSTAR(登録商標)、ポリ(メタクリル酸メチル)粒子およびGE Silicones,Wilton,CT製のTOSPEARL(登録商標)、シリコン粒子)、ワックス、アミド類(例えばエルカ酸アミド、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、エチレン−ビス−ステアリン酸アミド、エチレン−ビス−オレイン酸アミド、ステアリルエルカ酸アミドおよびその他のスリップ剤)、モレキュラーシーブス、およびそれらの組み合わせが挙げられる。無機粒子は製品間に物理的な隙間を作り出すことによりブロッキングを低減させることができ、一方、有機ブロッキング防止剤は表面を移動して表面接着を制限することができる。これを用いる場合、ポリマーブレンド中のブロッキング防止剤の量は、ポリマーブレンドの総重量の約0重量%より多く約3重量%まで、約0.0001〜約2重量%、約0.001〜約1重量%、約0.001〜約0.5重量%であってよい。いくつかのブロッキング防止剤が、参照により本明細書に援用されるZweifel Hans et al., "Plastics Additives Handbook " Hanser Gardner Publications, Cincinnati, Ohio, 5th edition, Chapter 7, pages 585-600 (2001)に記載されている。
所望により、本明細書に開示されるポリマーブレンドは可塑剤を含んでよい。一般的に、可塑剤は、ポリマーの可撓性を増大し、ガラス転移温度を下げることのできる化学物質である。当業者に公知のいずれの可塑剤も、本明細書に開示されるポリマーブレンドに添加してよい。可塑剤の非限定的な例としては、鉱油、アビエチン酸、アジピン酸、スルホン酸アルキル、アゼライン酸、安息香酸エステル、塩素化パラフィン、クエン酸、エポキシド、グリコールエーテルおよびそれらのエステル、グルタル酸、炭化水素油、イソ酪酸、オレイン酸、ペンタエリトリトール誘導体、リン酸、フタル酸、エステル、ポリブテン、リシノール酸、セバシン酸エステル、セバシン酸、スルホンアミド、トリメリット酸およびピロメリット酸、ビフェニル誘導体、ステアリン酸、ジフランジエステル(difuran diesters)、フッ素含有可塑剤、ヒドロキシ安息香酸エステル、イソシアネート付加物、多環芳香族化合物、天然物誘導体、ニトリル、シロキサン系可塑剤、タール系生成物、チオエーテルおよびそれらの組み合わせが挙げられる。これを用いる場合、ポリマーブレンド中の可塑剤の量は、ポリマーブレンドの総重量の0重量%より多く約15重量%まで、約0.5〜約10重量%、または約1〜約5重量%であってよい。いくつかの可塑剤が、参照により本明細書に援用されるGeorge Wypych, "Handbook of Plasticizers " ChemTec Publishing, Toronto-Scarborough, Ontario (2004)に記載されている。
ある実施形態では、本明細書に開示されるポリマーブレンドは、所望により、ポリマーブレンド中のポリマー成分および有機添加剤の酸化を防ぐことのできる酸化防止剤を含んでよい。当業者に公知のいずれの酸化防止剤も、本明細書に開示されるポリマーブレンドに添加してよい。適した酸化防止剤の非限定的な例としては、芳香族またはヒンダードアミン類、例えばアルキルジフェニルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、アルキルまたはアラルキル置換フェニル−α−ナフチルアミン、アルキル化p−フェニレンジアミン、テトラメチル−ジアミノジフェニルアミン等;フェノール類、例えば2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール;1,3,5−トリメチル−2,4,6−tris(3’,5'−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンジル)ベンゼン;テトラキス[(メチレン(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナメート)]メタン(例えば、Ciba Geigy,New York製のIRGANOX(商標)1010);アクリロイル変性フェノール類;オクタデシル−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシシンナメート(例えば、Ciba Geigyより市販されているIRGANOX(商標)1076);亜リン酸および亜ホスホン酸;ヒドロキシルアミン;ベンゾフラノン誘導体;およびそれらの組み合わせが挙げられる。これを用いる場合、ポリマーブレンド中の酸化防止剤の量は、ポリマーブレンドの総重量の約0重量%より多く約5重量%まで、約0.0001〜約2.5重量%、約0.001〜約1重量%、または約0.001〜約0.5重量%であってよい。いくつかの酸化防止剤が、参照により本明細書に援用されるZweifel Hans et al., "Plastics Additives Handbook," Hanser Gardner Publications, Cincinnati, Ohio, 5th edition, Chapter 1, pages 1-140 (2001)に記載されている。
他の実施形態では、本明細書に開示されるポリマーブレンドは、所望により、紫外線によるポリマーブレンドの分解を予防または低減しうるUV安定剤を含む。当業者に公知のいずれのUV安定剤も、本明細書に開示されるポリマーブレンドに添加してよい。適したUV安定剤の非限定的な例としては、ベンゾフェノン、ベンゾトリアゾール、アリールエステル、オキサニリド、アクリル酸エステル、ホルムアミジン、カーボンブラック、ヒンダードアミン、ニッケルクエンチャー、ヒンダードアミン、フェノール性酸化防止剤、金属塩、亜鉛化合物およびそれらの組み合わせが挙げられる。これを用いる場合、ポリマーブレンド中のUV安定剤の量は、ポリマーブレンドの総重量の約0重量%より多く約5重量%まで、約0.01〜約3重量%、または約0.1〜約2重量%、または約0.1〜約1重量%であってよい。いくつかのUV安定剤が、参照により本明細書に援用されるZweifel Hans et al., "Plasties Additives Handbook " Hanser Gardner Publications, Cincinnati, Ohio, 5th edition, Chapter 2, pages 141-426 (2001)に記載されている。
さらなる実施形態では、本明細書に開示されるポリマーブレンドは、所望により人の目に対するポリマーブレンドの外観を変えることのできる着色剤または顔料を含む。当業者に公知のいずれの着色剤または顔料も、本明細書に開示されるポリマーブレンドに添加してよい。適した着色剤または顔料の非限定的な例としては、無機顔料、例えば金属酸化物(酸化鉄、酸化亜鉛、および二酸化チタンなど)、混合金属酸化物、カーボンブラック、有機顔料、例えばアントラキノン、アントラロトン、アゾおよびモノアゾ化合物、アリールアミド、ベンズイミダゾロン、BONAレーキ、ジケトピロロ−ピロール、ジオキサジン、ジスアゾ化合物、ジアリリド化合物、フラバントロン、インダントロン、イソインドリノン、イソインドリン、金属錯体、モノアゾ塩、ナフトール、b−ナフトール、ナフトールAS、ナフトールレーキ、ペリレン、ペリノン、フタロシアニン、ピラントロン、キナクリドン、およびキノフタロン、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。これを用いる場合、ポリマーブレンド中の着色剤または顔料の量は、ポリマーブレンドの総重量の約0重量%より多く約10重量%まで、約0.1〜約5重量%、または約0.25〜約2重量%であってよい。いくつかの着色剤が、参照により本明細書に援用されるZweifel Hans et al., "Plastics Additives Handbook " Hanser Gardner Publications, Cincinnati, Ohio, 5th edition, Chapter 15, pages 813-882 (2001)に記載されている。
所望により、本明細書に開示されるポリマーブレンドは、とりわけ、体積、重量、コスト、および/または技術的性能を調節するために用いることのできる充填剤を含んでよい。当業者に公知のいずれの充填剤も、本明細書に開示されるポリマーブレンドに添加してよい。適した充填剤の非限定的な例としては、タルク、炭酸カルシウム、チョーク、硫酸カルシウム、粘土、カオリン、シリカ、ガラス、ヒュームドシリカ、マイカ、珪灰石、長石、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸カルシウム、アルミナ、アルミナ三水和物などのアルミナ水和物、ガラスミクロスフェア、セラミックミクロスフェア、熱可塑性ミクロスフェア、バライト、木床、グラスファイバーー、カーボンファイバーー、大理石粉末、セメント粉末、マグネシウムオキシド、水酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、二酸化チタン、チタン酸およびそれらの組み合わせが挙げられる。ある実施形態では、充填剤は、硫酸バリウム、タルク、炭酸カルシウム、シリカ、ガラス、グラスファイバーー、アルミナ、二酸化チタン、またはそれらの混合物である。他の実施形態では、充填剤は、タルク、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、グラスファイバーーまたはそれらの混合物である。これを用いる場合、ポリマーブレンド中の充填剤の量は、ポリマーブレンドの総重量の約0重量%より多く約80重量%まで、約0.1〜約60重量%、約0.5〜約40重量%、約1〜約30重量%、または約10〜約40重量%であってよい。いくつかの充填剤が、その双方が参照により本明細書に援用される米国特許第6,103,803号およびZweifel Hans et al., "Plastics Additives Handbook " Hanser Gardner Publications, Cincinnati, Ohio, 5th edition, Chapter 17, pages 901-948 (2001)に開示されている。
所望により、本明細書に開示されるポリマーブレンドは滑沢剤を含んでよい。一般的に、滑沢剤は、とりわけ、融解したポリマーブレンドのレオロジーを変更するため、成形品の表面仕上げを改良するため、かつ/または充填剤または顔料の分散を促進するために用いられ得る。当業者に公知のいずれの滑沢剤も、本明細書に開示されるポリマーブレンドに添加してよい。適した滑沢剤の非限定的な例としては、脂肪アルコールおよびそれらのジカルボン酸エステル、短鎖アルコールの脂肪酸エステル、脂肪酸、脂肪酸アミド、金属石鹸、オリゴマー脂肪酸エステル、長鎖アルコールの脂肪酸エステル、モンタンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、天然および合成パラフィンワックス、フルオロポリマーならびにそれらの組み合わせが挙げられる。これを用いる場合、ポリマーブレンド中の滑沢剤の量は、ポリマーブレンドの総重量の約0重量%より多く約5重量%まで、約0.1〜約4重量%、または約0.1〜約3重量%であってよい。いくつかの適した滑沢剤が、参照により本明細書に援用されるZweifel Hans et al., "Plastics Additives Handbook," Hanser Gardner Publications, Cincinnati, Ohio, 5th edition, Chapter 5, pages 511-552 (2001)に記載されている。
所望により、本明細書に開示されるポリマーブレンドは、帯電防止剤を含んでよい。一般的に、帯電防止剤は静電荷の蓄積を防ぐためにポリマーブレンドの導電率を高めることができる。当業者に公知のいずれの帯電防止剤も、本明細書に開示されるポリマーブレンドに添加してよい。適した帯電防止剤の非限定的な例としては、導電性充填剤(例えば、カーボンブラック、金属粒子およびその他の導電性粒子)、脂肪酸エステル(例えば、モノステアリン酸グリセロール)、エトキシ化アルキルアミン、ジエタノールアミド、エトキシ化アルコール、アルキルスルホン酸、アルキルリン酸、第四級アンモニウム塩、アルキルベタインおよびそれらの組み合わせが挙げられる。これを用いる場合、ポリマーブレンド中の帯電防止剤の量は、ポリマーブレンドの総重量の約0重量%より多く約5重量%まで、約0.01〜約3重量%まで、または約0.1〜約2重量%であってよい。いくつかの適した帯電防止剤が、参照により本明細書に援用されるZweifel Hans et al., "Plastics Additives Handbook " Hanser Gardner Publications, Cincinnati, Ohio, 5th edition, Chapter 10, pages 627-646 (2001)に開示されている。
所望により、ポリマーブレンドは、一部分または完全に架橋されていてよい。架橋が望ましい場合、本明細書に開示されるポリマーブレンドは、ポリマーブレンドの架橋を達成するために用いることのできる架橋剤を含み、それによって、数ある中でもそれらの弾性率および剛性が高まる。当業者に公知のいずれの架橋剤も、本明細書に開示されるポリマーブレンドに添加してよい。適した架橋剤の非限定的な例としては、有機過酸化物(例えば、アルキルペルオキシド、アリールペルオキシド、ペルオキシエステル、ペルオキシ炭酸塩、ジアシルペルオキシド、ペルオキシケタル、および環状ペルオキシド)およびシラン(例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルメチルジトキシシラン、および3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン)が挙げられる。 これを用いる場合、ポリマーブレンド中の架橋剤の量は、ポリマーブレンドの総重量の約0重量%より多く約20重量%まで、約0.1〜約15重量%、または約1〜約10重量%であってよい。いくつかの適した架橋剤が、参照により本明細書に援用されるZweifel Hans et al., "Plastics Additives Handbook," Hanser Gardner Publications, Cincinnati, Ohio, 5th edition, Chapter 14, pages 725-812 (2001)に開示されている。
また、ポリマーブレンドの架橋は、当技術分野で公知の任意の放射線照射手段により開始させることができ、それには、限定されるものではないが、架橋触媒を含むまたは含まない電子線照射、β線照射、γ線照射、コロナ照射、および紫外線照射が含まれる。米国特許出願第10/086,057号(US2002/0132923 A1として公開)および米国特許第6,803,014号は、本発明の実施形態に用いることのできる電子線照射法を開示している。
照射は、高エネルギーの、イオン化用電子、紫外線、X線、γ線、β粒子等ならびにそれらの組み合わせを用いることにより達成してよい。電子は最大70メガラドの線量で用いることが好ましい。照射源は、所望の線量を供給することのできる出力を含む、約150キロボルト〜約6メガボルトの範囲で作動する任意の電子線発生装置であってよい。電圧は、例えば、100,000、300,000、1,000,000または2,000,000または3,000,000または6,000,000またはそれ以上もしくはそれ以下であってよい、適当なレベルに調節してよい。ポリマー材料を照射するための多くのその他の装置が当技術分野で公知である。照射は通常約3メガラド〜約35メガラドの間、好ましくは約8〜約20メガラドの間の線量で行われる。さらに、照射は、高温または低温、例えば0℃〜約60℃を用いてもよいが、室温にて便宜に行うことができる。好ましくは、照射は製品の成形または加工の後に行われる。また、好ましい実施形態では、プロラッド(pro-rad)添加剤が組み込まれているエチレン共重合体は、約8〜約20メガラドでの電子線放射で照射される。
架橋は架橋触媒を用いて促進することができ、この機能をもたらす任意の触媒を用いてよい。適した触媒としては、一般的に、有機塩基、カルボン酸、ならびに、有機チタネートおよび有機錯体または鉛、コバルト、鉄、ニッケル、亜鉛および錫のカルボン酸塩を含む有機金属化合物が挙げられる。ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫マレエート、ジブチル錫ジアセタート、ジブチル錫ジオクトエート、酢酸第一錫、第一錫オクトエート、ナフテン酸鉛、カプリル酸亜鉛、ナフテン酸コバルト;等が挙げられる。錫カルボキシレート、特にジブチル錫ジラウレートおよびジオクチル錫マレエートは、本発明に特に効果的である。触媒(または触媒の混合物)は、触媒量、一般的に約0.015〜約0.035phrで存在する。
代表的なプロラッド添加剤としては、限定されるものではないが、アゾ化合物、有機過酸化物および多官能性ビニルまたはアリル化合物、例えば、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、グルタルアルデヒド、エチレングリコールジメタクリレート、ジアリルマレエート、ジプロパルギルマレエート(dipropargyl maleate)、ジプロパルギルモノアリルシアヌレート(dipropargyl monoallyl cyanurate)、過酸化ジクミル、過酸化ジ−tert−ブチル、過安息香酸t−ブチル、過酸化ベンゾイル、クメンヒドロペルオキシド、t−ブチルペルオクトエート、メチルエチルケトンペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキサン、ラウリルペルオキシド、tert−ブチルペルアセテート、亜硝酸アゾビスイソブチル(azobisisobutyl nitrite)等ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。本発明での使用のために好ましいプロラッド添加剤は、多官能(すなわち、少なくとも2つの)部分、例えばC=C、C=NまたはC=Oを有する化合物である。
少なくとも1つのプロラッド添加剤は、当技術分野で公知の任意の方法によりエチレン共重合体に導入することができる。しかし、プロラッド添加剤(1つまたは複数種類)は、エチレン共重合体と同一または異なる基材樹脂を含むマスターバッチ濃縮物を介して導入されることが好ましい。マスターバッチのためのプロラッド添加剤濃度は比較的高い、例えば、約25重量パーセント(濃縮物の総重量に基づく)であることが好ましい。
少なくとも1種類のプロラッド添加剤は、任意の有効量でエチレンポリマーへ導入される。好ましくは、少なくとも1種類のプロラッド添加剤の導入量は、約0.001〜約5重量パーセント、より好ましくは約0.005〜約2.5重量パーセントおよび最も好ましくは約0.015〜約1重量パーセント(エチレン共重合体の総重量に基づく)である。
電子線照射に加えて、架橋は紫外線照射によっても達成することができる。米国特許第6,709,742号は、本発明の実施形態に用いることのできる紫外線照射による架橋法を開示している。その方法は、繊維の形成前、形成中、または形成後に、光開始剤を、光架橋剤(含んでも含まなくてもよい)とポリマーと混合する段階、および次に光開始剤を含む繊維を十分に紫外線照射してポリマーを所望のレベルまで架橋する段階を含む。本発明の実践に用いられる光開始剤は芳香族ケトン、例えば、ベンゾフェノンまたは1,2−ジケトンのモノアセタールである。モノアセタールの1次の光化学反応は、アシルおよびジアルコキシアルキルラジカルを生じるα−結合の均等開裂である。この種類のα−開裂は、ノリッシュI型反応として知られており、W. Horspool and D. Armesto, Organic Photochemistry: A Comprehensive Treatment, Ellis Horwood Limited, Chichester, England, 1992; J. Kopecky, Organic Photochemistry: A Visual Approach, VCH Publishers, Inc., New York, NY 1992; NJ. Turro, et al., Ace. Chem. Res., 1972, 5, 92;およびJ.T. Banks, et al., J. Am. Chem. Soc., 1993, 115, 2473に詳細に記載されている。芳香族1,2ジケトンのモノアセタール、Ar−CO−C(OR)2−Ar’の合成は米国特許第4,190,602号およびGer. Offen. 2,337,813号に記載されている。このクラス由来の好ましい化合物は、Ciba−GeigyからIrgacure 651として市販されている、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、C65−CO−C(OCH32−C65である。本発明の実施に際して光開始剤として有用なその他の芳香族ケトンの例は、Irgacure 184、369、819、907および2959であり、全てCiba−Geigyから入手できる。
本発明の一実施形態では、光開始剤は光架橋剤と組み合わせて用いられる。本発明において、フリーラジカルの生成の際に、主鎖と共有結合を形成することによって2つまたはそれ以上のポリオレフィン主鎖をともに結合するどのような光架橋剤も用いてよい。好ましくは、これらの光架橋剤は多官能性である、すなわちそれらは活性化の際にコポリマーの主鎖上の1つの位置と共有結合を形成する2つまたはそれ以上の位置を含む。代表的な光架橋剤としては、限定されるものではないが多官能性ビニルまたはアリル化合物、例えば、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジアリルマレエート、ジプロパルギルマレエート(dipropargyl maleate)、ジプロパルギルモノアリルシアヌレート(dipropargyl monoallyl cyanurate)等などが挙げられる。本発明における使用のための好ましい光架橋剤は、多官能性(すなわち少なくとも2つの)部分を有する化合物である。特に好ましい光架橋剤は、トリアリルシアヌレート(TAC)およびトリアリルイソシアヌレート(TAIC)である。
ある種の化合物は、本発明の実施に際して光開始剤としても光架橋剤としても作用する。これらの化合物は、紫外線への曝露時に2つまたはそれ以上の反応種(例えば、フリーラジカル、カルベン、ナイトレンなど)を生成し、その後に2つのポリマー鎖と共有結合する能力を特徴とする。これらの2つの働きを行うことのできるいずれの化合物も本発明の実施に用いることができ、代表的な化合物としては、米国特許第6,211,302号および同第6,284,842号に記載されているスルホニルアジドが挙げられる。
本発明の別の実施形態では、コポリマーを2次架橋、すなわち、光架橋に加えて、光架橋以外の架橋に付す。この実施形態では、光開始剤を非光架橋剤、例えばシランと組み合わせるか、またはコポリマーを二次架橋手順、例えば、電子線照射に付す。シラン架橋剤の代表的な例は、米国特許第5,824,718号に記載されており、電子線照射による架橋は、米国特許第5,525,257号および同第5,324,576号に記載されている。本実施形態において光架橋剤の使用は任意選択である。
少なくとも1種類の光添加剤(photoadditive)、すなわち光開始剤および任意選択の光架橋剤は、当技術分野で公知の任意の方法によりコポリマーへ導入することができる。しかし、光添加剤(1つまたは複数種類)はコポリマーと同一または異なる基材樹脂を含むマスターバッチ濃縮物を介して導入されることが好ましい。マスターバッチのための光添加剤濃度は比較的高く、例えば、約25重量パーセント(濃縮物の総重量に基づく)であることが好ましい。
少なくとも1種類の光添加剤は、任意の有効量でコポリマーへ導入される。好ましくは、少なくとも1種類の光添加剤の導入量は、約0.001〜約5重量%、より好ましくは約0.005〜約2.5重量%および最も好ましくは約0.015〜約1重量%(コポリマーの総重量に基づく)である。
光開始剤(1つまたは複数種類)および任意選択の光架橋剤(1つまたは複数種類)は、繊維またはフィルム製造プロセスの異なる段階中に添加することができる。光添加剤が押出温度に耐えることができるならば、ポリオレフィン樹脂は押出機に供給されてゆく前に、例えばマスターバッチ添加によって、添加剤と混合してよい。あるいは、添加剤をスロットダイの直前に押出機へ導入してもよいが、この場合、押出前に成分を効率的に混合することが重要である。別のアプローチでは、ポリオレフィン繊維は光添加剤を含まずに引き、キスロール、スプレー、添加剤を含む溶液への浸漬によるか、またはその他の処置後の工業的方法を用いることにより、光開始剤および/または光架橋剤を押出された繊維に適用することができる。次に、得られた光添加剤(1つまたは複数種類)を含む繊維を連続法または回分法で電磁放射により硬化させる。光添加剤は、単軸および双軸スクリュー押出機を含む従来の配合装置を用いてポリオレフィンとブレンドしてよい。
電磁放射の能力および照射時間は、ポリマー分解および/または寸法上の欠陥を伴わない、効果的な架橋が可能となるよう選択する。好ましいプロセスがEP 0 490 854 B1に記載されている。十分な熱安定性をもつ光添加剤(1つまたは複数種類)をポリオレフィン樹脂と事前混合し、繊維に押出し、1つのエネルギー源または一続きにつながった数個のユニットを用いて連続法で照射する。スプールに回収されている繊維または1枚のメリヤス生地を硬化するためには、回分法と比較して連続法を用いることにいくつかの利点がある。
照射は、紫外線照射を用いることにより達成されうる。好ましくは、紫外線照射は強度100J/cm2まで用いられる。照射源は、所望の線量を供給することのできる出力をもち約50ワット〜約25000ワットの範囲で作動するいずれの発生装置であってよい。ワット数は適切なレベルに調節してよく、例えば、1000ワットまたは4800ワットまたは6000ワットあるいはそれより高くても低くてもよい。ポリマー材料を紫外線照射するためのその他の多くの装置が当技術分野で公知である。照射は通常約3J/cm2〜約500J/scm2、好ましくは約5J/cm2〜約100J/cm2の間の線量で行われる。さらに、照射は、高温または低温、例えば0℃〜約60℃を用いてもよいが、室温にて便宜に行うことができる。光架橋プロセスは高い温度のほうが速い。好ましくは、照射は製品の成形または加工の後に行われる。好ましい実施形態では、光添加剤が組み込まれているコポリマーは約10J/cm2〜約50J/cm2で紫外線照射される。
ポリマーブレンドの調製
ポリマーブレンドの含有物、すなわち、エチレン/α−オレフィン共重合体、ポリオレフィンおよび任意選択の添加剤は、当業者に公知の方法、好ましくは、エチレン/α−オレフィン共重合体中にポリオレフィンおよび/または添加剤の実質的に均質な分布をもたらし得る方法を用いて混合またはブレンドできる。適したブレンド方法の非限定的な例としては、溶融ブレンド、溶媒ブレンド、押出、およびその他同種類の方法が挙げられる。
ある実施形態では、ポリマーブレンドの含有物は、Guerinらにより米国特許第4,152,189号に記載されるような方法により溶融ブレンドされる。最初に、全ての溶媒を(もしあれば)、約5トル(667Pa)〜約10トル(1333Pa)の圧力で約100℃〜約200℃または約150℃〜約175℃の適切な高い温度まで加熱して含有物から除去する。次に、含有物を容器に所望の割合で秤量し、容器の内容物を攪拌しながら溶融状態になるまで加熱することによりポリマーブレンドを形成する。
他の実施形態では、ポリマーブレンドの含有物は、溶媒ブレンドを用いて加工される。最初に、所望のポリマーブレンドの含有物を適した溶媒に溶かした後、混合物を混合またはブレンドする。次に、溶媒を除去してポリマーブレンドを得る。
さらなる実施形態では、分散混合、分配混合、または分散および分布混合の組み合わせをもたらす物理的なブレンド装置が均質なブレンドの調製に有用であり得る。回分法および連続法の物理的ブレンドが用いられ得る。回分法の非限定的な例としては、BRABENDER(登録商標)混合機(例えば、C. W. Brabender Instruments,Inc.,South Hackensack,NJ.から入手可能なBRABENDER PREP CENTER(登録商標))またはBANBURY(登録商標)内部混合およびロールミル機(Farrel Company,Ansonia,Conn.から入手可能)を用いる方法が挙げられる。連続法の非限定的な例としては、単軸スクリュー押出、双軸スクリュー押出、ディスク押出、往復単軸スクリュー押出、およびピンバレル単軸スクリュー押出が挙げられる。ある実施形態では、添加剤は、エチレン/α−オレフィン共重合体、ポリオレフィンまたはポリマーブレンドの押出中に、フィードホッパーまたはフィードスロートを介して押出機の中に添加してよい。ポリマーの押出による混合またはブレンドは、参照により本明細書に援用されるC. Rauwendaal, "Polymer Extrusion", Hanser Publishers, New York, NY, pages 322-334 (1986)に記載されている。
1つまたはそれ以上の添加剤がポリマーブレンドに必要である場合、所望の量の添加剤を、1回の充填または複数回の充填でエチレン/α−オレフィン共重合体、ポリオレフィンまたはポリマーブレンドに添加してよい。さらに、添加はどのような順序で行ってもよい。ある実施形態では、添加剤を最初に添加し、エチレン/α−オレフィン共重合体と混合またはブレンドした後、添加剤を含有する共重合体をポリオレフィンとブレンドする。他の実施形態では、添加剤を最初に添加し、ポリオレフィンと混合またはブレンドした後、添加剤を含有するポリオレフィンをエチレン/α−オレフィン共重合体とブレンドする。さらなる実施形態では、エチレン/α−オレフィン共重合体をポリオレフィンと最初にブレンドした後、添加剤をポリマーブレンドとブレンドする。ポリマーブレンドは、ドライブレンド(事前配合を必要としない)のような加工装置でも行ってよい。
あるいは、高濃度の添加剤を含有するマスターバッチを使用してよい。一般的に、マスターバッチは、エチレン/α−オレフィン共重合体、ポリオレフィンまたはポリマーブレンドのいずれかと高濃度の添加剤をブレンドすることにより調製することができる。マスターバッチの添加剤濃度は、ポリマーブレンドの総重量の約1〜約50重量%、約1〜約40重量%、約1〜約30重量%、または約1〜約20重量%であってよい。次に、マスターバッチを所定量のポリマーブレンドに添加して最終生成物中に所望の添加剤濃度を得てもよい。ある実施形態では、マスターバッチには、スリップ剤、ブロッキング防止剤、可塑剤、酸化防止剤、UV安定剤、着色剤または顔料、充填剤、滑沢剤、防曇剤、フローエイド、カップリング剤、架橋剤、核剤、界面活性剤、溶媒、難燃剤、帯電防止剤、またはそれらの組み合わせが含まれる。他の実施形態では、マスターバッチには、スリップ剤、ブロッキング防止剤またはそれらの組み合わせが含まれる。他の実施形態では、マスターバッチにはスリップ剤が含まれる。
ポリマーブレンドの用途
本明細書に開示されるポリマーブレンドは、自動車、建築、医療、食品飲料、電気、電気製品、事務機器、および消費市場のための耐久品の製造に用いることができる。ある実施形態では、ポリマーブレンドを用いて、玩具、グリップ、軟質な触覚の握り部分、バンパーラブストリップ、床張り材、自動車のフロアマット、ハンドル、キャスター、家具および電気製品の足部、タグ、シール、ガスケット(静的ガスケットおよび動的ガスケットなど)、自動車扉、バンパフェイシア、グリル構成部品、ロッカーパネル、ホース、内張り、事務用消耗品、シール、ライナー、ダイヤフラム、チューブ、蓋、ストッパー、プランジャーチップ、運搬システム、台所用品、靴、靴用エアクッション、靴底から選択される可撓性の耐久性のある部品または製品が製造される。他の実施形態では、ポリマーブレンドを用いて、高い引張強度と低い圧縮永久ひずみを必要とする耐久性のある部品または製品が製造され得る。さらなる実施形態では、ポリマーブレンドを用いて、高い上限使用温度と低い弾性率を必要とする耐久性のある部品または製品が製造され得る。
ポリマーブレンドを用いて、既知のポリマープロセス、例えば押出(例えば、シート押出および異形押出);成形(例えば、射出成形、回転成形、およびブロー成形);紡糸;ならびにインフレートフィルムおよびキャストフィルムプロセスでこれらの耐久性のある部品または製品を製造することができる。一般的に、押出は、ポリマーが、スクリューに沿って連続的に押し出されてゆき、高い温度および圧力の領域の中を通ってそこで融解および圧縮され、最終的にダイへ押し出されるプロセスである。押出機は、単軸スクリュー押出機、多軸スクリュー押出機、ディスク押出機またはラム押出機であってよい。ダイは、フィルム押出ダイ、インフレートフィルム押出ダイ、シート押出ダイ、パイプ押出ダイ、チューブ押出ダイまたは異形押出ダイであってよい。ポリマーの押出は、その双方がその全文を参照により本明細書に援用されるC. Rauwendaal, "Polymer Extrusion", Hanser Publishers, New York, NY (1986);およびMJ. Stevens, "Extruder Principals and Operation," Ellsevier Applied Science Publishers, New York, NY (1985)に記載されている。
射出成形も種々の用途のための種々のプラスチック成形品の製造に広く用いられている。一般的に、射出成形は、ポリマーが融解されて高圧で鋳型(所望の形状の逆になっている)へ射出されて所望の形状および大きさの部品を形成するプロセスである。鋳型は金属、例えば鋼およびアルミニウム製であってよい。ポリマーの射出成形は、その全文が参照により本明細書に援用されるBeaumont et al., "Successful Injection Molding: Process, Design, and Simulation," Hanser Gardner Publications, Cincinnati, Ohio (2002)に記載されている。
成形は一般的に、ポリマーが融解されて鋳型(所望の形状の逆になっている)に入れられて、所望の形状および大きさの部品を形成するプロセスである。成形は、圧力不要であるかまたは圧力の補助を要するものであり得る。ポリマーの成形は、参照により本明細書に援用されるHans-Georg Elias "An Introduction to Plastics " Wiley- VCH, Weinhei, Germany, pp. 161- 165 (2003)に記載されている。
回転成形は、一般的に、中空のプラスチック製品の製造に用いられるプロセスである。追加の成形後操作を用いることにより、他の成形および押出技術と同じくらい効果的に複雑な部品を製造することができる。回転成形は、全てポリマーが鋳型の中に置かれた後に起こる加熱、融解、成形、および冷却段階の点で他の処理法と異なり、従って成形中に外から圧力が加わらない。ポリマーの回転成形は、参照によりその全文が本明細書に援用されるGlenn Beall, "Rotational Molding : Design, Materials & Processing," Hanser Gardner Publications, Cincinnati, Ohio (1998)に記載されている。
ブロー成形は、中空のプラスチック容器を作るために用いられ得る。このプロセスには、軟化したポリマーを鋳型の中心に置く段階、ブローピンで鋳型の壁に沿ってポリマーを膨らませる段階、および生成物を冷却により固める段階が含まれる。ブロー成形には3つの一般的な種類があり、それは押出ブロー成形、射出ブロー成形、および延伸ブロー成形である。射出ブロー成形は、押出できないポリマーの処理に用いられ得る。延伸ブロー成形は、ブローするのが困難な結晶構造のポリマーおよび結晶化可能なポリマー、例えばポリプロピレンに用いられ得る。ポリマーのブロー成形は、参照によりその全文が本明細書に援用されるNorman C. Lee, "Understanding Blow Molding " Hanser Gardner Publications, Cincinnati, Ohio (2000)に記載されている。
以下の実施例は本発明の実施形態を例示するために示される。全ての数値は近似値である。数値域が示される場合、記載された範囲以外の実施形態もなお本発明の範囲にあることが当然理解される。各実施例に記載される具体的な詳細は本発明の必要な特徴であると考えられるべきではない。
試験方法
以下の実施例では、以下の分析技術が使用される:
サンプル1〜4およびA〜CについてGPC法
160℃に設定された加熱針を装備した自動化液体処理ロボットを用いて、各々の乾燥ポリマーサンプルに対して300ppmのIonolで安定化した十分な1,2,4−トリクロロベンゼンを添加して、30mg/mLという最終濃度を得る。小さいガラス撹拌ロッドを各々のチューブに入れて、そのサンプルを、250rpmで回転する加熱式オービタルシェーカーを用いて160℃で2時間加熱する。次いで濃縮されたポリマー溶液を、自動化液体処理ロボットおよび160℃に設定された加熱針を用いて1mg/mlに希釈する。
Symyx Rapid GPCシステムを用いて各々のサンプルについての分子量データを決定する。2.0ml/分の流量に設定したGilson 350ポンプを用いて、直列に配置され、160℃に加熱された3つのPlgel10マイクロメーター(μm)MixedB300mm×7.5mmカラムを通して300ppmのIonolで安定化させヘリウム−でパージした1,2−ジクロロベンゼンを移動相としてポンプで送る。エバポレーターを250℃に設定し、ネブライザーを165℃に設定し、および窒素流量を60〜80psi(400〜600kPa)N2の圧で1.8SLMに設定したPolymer Labs ELS 1000 Detectorを用いる。ポリマーサンプルを160℃に加熱して、各々のサンプルを、液体処理ロボットおよび加熱ニードルを用いて250μlのループに注入した。2つの切り替えループおよび重複注入を用いるポリマーサンプルの連続的分析を用いる。このサンプルデータを収集して、Symyx Epoch(商標)ソフトウェアを用いて分析する。ピークを手技的に積分するが、報告された分子量情報は、ポリスチレン標準検量線に対して未補正である。
標準的なCRYSTAF方法
分枝分布は、PolymerChar,Valencia,Spainから市販されているCRYSTAF 200ユニットを用いて結晶分析分別(crystallization analysis fractionation)(CRYSTAF)によって決定する。このサンプルは、160℃で1,2,4トリクロロベンゼン(0.66mg/mL)に1時間溶解させ、そして95℃で45分間安定化させる。サンプリング温度は、0.2℃/分の冷却速度で95〜30℃におよぶ。赤外線検出器を用いて、ポリマー溶液の濃度を測定する。累積溶解濃度は、温度の低下と同時にポリマーが結晶化する間に測定する。累積プロフィールの分析導関数は、そのポリマーの短鎖分枝分布を反映する。
CRYSTAFのピーク温度および面積は、CRYSTAFソフトウェア(Version 2001.b,PolymerChar,Valencia,Spain)に含まれるピーク分析モジュールによって特定される。CRYSTAFピーク検出法(finding routine)は、ピーク温度をdW/dT曲線の最大値として特定し、そしてその微分曲線におけるその特定されたピークの両側の正の最大変曲間の面積を特定する。CRYSTAF曲線を算出するために、好ましい処理パラメーターは、70℃の温度限界を有し、ならびにその温度限界より上では0.1の、およびその温度限界より下では0.3の平滑化パラメーターを有するものである。
DSC標準法(サンプル1〜4およびA〜Cを除く)
示差走査熱量測定(Differential Scanning Calorimetry)の結果は、RCS冷却アクセサリおよびオートサンプラーを装備したTAIモデルQ1000 DSCを用いて決定する。50ml/分という窒素パージガス流を用いる。このサンプルを、薄膜にプレスして、約175℃でプレス内で溶融し、次いで室温(25℃)まで空冷する。次いで3〜10mgの物質を6mmの直径のディスクに切断し、正確に秤量し、軽量アルミのパン(約50mg)に入れ、次いで圧着する。サンプルの熱挙動は、以下の温度プロフィールで検討する。このサンプルを180℃まで急速に加熱して、3分間恒温に保持して、以前の熱履歴を除く。次いで、このサンプルを10℃/分の冷却速度で−40℃まで冷却し、−40℃で3分間保持する。次いで、このサンプルを10℃/分の加熱速度で150℃まで加熱する。その冷却および第二の加熱曲線を記録する。
DSC融解ピークは、−30℃と融解終点との間にひいた直線のベースラインに関する熱流量(W/g)における最大として測定される。融解熱は直線のベースラインを用いて−30℃と融解終点との間の融解曲線の下の面積として測定される。
GPC法(サンプル1〜4およびA〜Cを除く)
このゲル浸透クロマトグラフィーシステムは、Polymer Laboratories Model PL−210またはPolymer Laboratories Model PL−220のいずれかの装置から構成される。このカラムおよびカルーセルの区画は、140℃で操作される。3つのPolymer Laboratories 10ミクロン Mixed−Bカラムを用いる。この溶媒は、1,2,4トリクロロベンゼンである。サンプルは、200ppmのブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を含有する50ミリリットルの溶媒中に0.1グラムというポリマー濃度で調製する。サンプルは、160℃で2時間、軽く撹拌することによって調製する。用いられる注入容積は、100μlであり、そして流量は1.0ml/分である。
GPCカラムセットの較正は、個々の分子量の間の少なくとも10の隔たりがある6つの「カクテル(cocktail)」混合物で準備した、580〜8,400,000におよぶ分子量を有する、21個の狭い分子量分布のポリスチレン標準物質で行われる。この標準物質は、Polymer Laboratories(Shropshire,UK)から購入する。ポリスチレン標準物質は、分子量1,000,000以上については、50ミリリットルの溶媒中に0.025グラムで、そして分子量1,000,000未満については50ミリリットル中に0.05グラムで調製する。このポリスチレン標準物質は、穏やかに撹拌しながら80℃で30分間溶解する。狭い標準物質混合物を最初にランし、そして分解を最小にするために最も高い分子量の成分から低いものへと順番にランする。ポリスチレン標準物質ピーク分子量を、以下の式を用いてポリスチレン分子量に変換する(Williams and Ward,J.Polym.Sci.,Polym.Let.,6,621(1968)に記載のように:Mホ゜リエチレン=0.431(Mホ゜リスチレン)。
ポリエチレン等量分子量の計算は、Viscotek TriSECソフトウェアのVersion3.0を用いて行う。
圧縮永久ひずみ
圧縮永久ひずみは、ASTMD395に従って測定する。このサンプルは、総厚みが12.7mmに達するまで、3.2mm、2.0mmおよび0.25mmという厚みの25.4mmの直径の丸いディスクを重ねることによって調製する。このディスクは、以下の条件下においてホットプレスで成形した12.7cm×12.7cmの圧縮成形プラックから切り出す:190℃で3分間ゼロ圧、続いて190℃で2分間86MPa、続いてプレス内部で冷水を流しながら86MPaで冷却。
密度
密度測定のためのサンプルは、ASTMD1928に従って調製する。測定は、ASTMD792、方法Bを用いて1時間内のサンプルプレスで行う。
屈曲/割線弾性率/貯蔵弾性率
サンプルは、ASTMD1928を用いて圧縮成形する。曲げ弾性率および2%の割線弾性率を、ASTM D−790に従って測定する。貯蔵弾性率はASTM D5026−01つまたは等価な技術に従って測定する。
光学的特性
0.4mmの厚みのフィルムを、ホットプレス(Carver Model#4095−4PR1001R)を用いて圧縮成形する。このペレットは、ポリテトラフルオロエチレンシートの間に置いて、190℃で55psi(380kPa)で3分間、続いて1.3MPaで3分間、次いで2.6MPaで3分間加熱する。次いで、このフィルムを、1.3Mpaで1分間、冷水を流しながらプレス中で冷却する。この圧縮成形フィルムを、光学測定、引張挙動、回復および応力緩和のために用いる。
透明度は、ASTMD1746で特定されたようにBYK Gardner Haze−gardを用いて測定する。
45°光沢(gloss)は、ASTM D−2457に特定されたように、BYK Gardner Glossmeter Microgloss45°を用いて測定する。
内部の曇り(internal haze)は、ASTMD1003手順Aに基づいてBYK Gardner Haze−gardを用いて測定する。鉱油をこのフィルムの表面に塗布して、表面のスクラッチを除去する。
機械的特性−引張、ヒステリシス(履歴現象)および引裂
短軸引張における応力−ひずみ挙動を、ASTMD1708微小引張試験片(microtensile specimens)を用いて測定する。サンプルは、21℃で1分あたり500%でInstronを用いて延伸する。引張強度および破断点伸度は、5つの試験片の平均から報告される。
100%および300%のヒステリシスは、Instron(商標)装置でASTMD1708微小引張試験片を用いて100%および300%までの循環荷重から決定される。サンプルに、21℃で3サイクル、1分あたり267%で荷重を負荷し、除荷する。300%および80℃でのサイクル実験は、環境チャンバを用いて行う。80℃の実験では、サンプルは、試験の前に試験温度で45分間、平衡化させる。21℃、300%ひずみのサイクル実験では、第一の除荷のサイクルからの150%のひずみでの収縮性応力を記録する。全ての実験についての回復パーセントは、荷重がベースラインに戻るひずみを用いて第一の除荷サイクルから算出する。回復パーセントは以下に規定される:
回復%=(εf−εs)/εf×100
ここでεfは、循環荷重についてとったひずみであり、εsは、1回目の除荷サイクルの間に荷重がベースラインに戻るひずみである。
応力緩和は、環境チャンバを装備したInstron(商標)装置を用いて、50%のひずみおよび37℃で12時間、測定する。ゲージの形状は76mm×25mm×0.4mmであった。環境チャンバ中で37℃で45分間の平衡させた後、サンプルを1分あたり333%で50%ひずみまで延伸した。応力は、時間の関数として12時間記録した。12時間後の応力緩和パーセントは式:
応力緩和%=(L0−L12)/L0×100
を用いて算出した。
ここでL0は、0時点での50%ひずみの荷重であり、そしてL12は、12時間後時点の50%ひずみの荷重である。
引張ノッチ付引裂実験(tensile notched tear experiments)は、Instron(商標)装置を用いて0.88g/cc以下の密度を有するサンプルで行う。この形状は、76mm×13mm×0.4mmのゲージ部分から成り、このサンプルにはその試験片の長さの半分の位置に2mmの切込みが入っている。そのサンプルが壊れるまで、21℃で1分あたり508mmで延伸させる。この引裂エネルギーは、最大荷重でのひずみまでの応力−伸長曲線下面積として算出する。少なくとも3つの試験片の平均が報告される。
TMA
熱機械的分析(Thermal Mechanical Analysis)(侵入温度)は、180℃および10MPa成形圧で5分間形成され、次いで風で急速冷却された、30mm直径×3.3mm厚みの圧縮成形ディスクで行う。用いた装置は、Perkin−Elmerから入手可能なブランド、TMA7である。この試験では、1.5mmの半径の先端を有するプローブ(P/N N519−0416)を、1Nの力を用いてサンプルディスクの表面に適用する。その温度を25℃から1分あたり5℃上昇させる。このプローブ侵入距離は、温度の関数として測定される。このプローブがサンプルに1mm侵入した時、実験が終わる。
DMA
動的機械分析(Dynamic Mechanical Analysis)(DMA)は、180℃で10MPaの圧力で5分間、ホットプレス中において成形され、次いで1分あたり90℃でこのプレス中で水冷された圧縮成形ディスクで測定する。試験は、ねじり試験のための二重カンチレバー固定具を装備したARES制御ひずみレオメーター(TA instrument)を用いて行う。
1.5mmのプラックをプレスして、32×12mmの寸法のバーに切断する。そのサンプルを10mm(グリップ間隔ΔL)ずつ隔てた固定具の間において両端でクランプして、−100℃〜200℃の逐次的温度段階(1段階あたり5℃)に供する。各々の温度でねじり剛性率G’を、10rad/sの角周波数で測定し、このひずみ振幅は、トルクが十分であること、そして測定値が直線状態のままあることを保証するために0.1パーセント〜4パーセントの間で維持させる。
10gという最初の静止力を維持して(自動引っ張り方式)、熱膨張が生じる時のサンプル中のゆるみを防ぐ。結果として、グリップ間隔ΔLは、温度とともに、特に、ポリマーサンプルの融点または軟化点より上で、増大する。試験は、最大温度か、または固定具の間の隙間が65mmに達した時に終わる。
メルトインデックス
メルトインデックスI2は、ASTM D1238,条件190℃/2.16kgに従って測定する。メルトインデックスI10はまた、ASTM D1238,条件190℃/10kgに従って測定する。
ATREF
分析的昇温溶離分別(analytical temperature rising elution fractionation)(ATREF)分析は、その全体が参照によって本明細書に援用される、米国特許第4,798,081号およびWilde,L.;Ryle,T.R.;Knobeloch,D.C.;Peat,I.R.;Determination of Branching Distributions in Polyethylene and Ethylene Copolymer,J.Polym.Sci.,20,441〜455(1982)に記載された方法に従って行う。分析されるべき組成物は、トリクロロベンゼンに溶解して、1分あたり0.1℃の冷却速度で20℃までゆっくり温度を下げることによって、不活性支持体(ステンレス鋼ショット)を含むカラム中で結晶させる。このカラムには、赤外線検出器が装備されている。次いで、1分あたり1.5℃の速度で20から120℃へ溶出溶媒(トリクロロベンゼン)の温度をゆっくり上昇させることによりカラムから結晶化ポリマーサンプルを溶出することによって、ATREFのクロマトグラフィー曲線を作成する。
13C NMR分析
サンプルは、10mmのNMRチューブ中で0.4gのサンプルに対してテトラクロロエタン−d2/オルトジクロロベンゼンの50/50の混合物の約3gを添加することによって調製する。そのサンプルは、このチューブおよびその内容物を150℃に加熱することによって溶解して、均質化する。100.5MHzという13Cの共振周波数に相当する、JEOL Eclipse(商標)400MHz分光計、またはVarian Unity Plus(商標)400MHz分光計を用いてデータを収集する。そのデータは、6秒のパルス繰り返し時間遅延により1データファイルについて4000の減衰シグナルを用いて得る。定量的分析のための最小のシグナル対ノイズ比を達成するために、複数のデータファイルを一緒に加える。スペクトルの幅は25,000Hzであり、最小のファイルサイズは32Kのデータポイントである。このサンプルは、10mmの広帯域プローブ中で130℃で分析する。コモノマーの取り込みは、その全体が参照によって本明細書に援用される、Randallのトライアッド法(Randall,J.C.;JMS-Rev.Macromol.Chem.Phys.,C29,201-317(1989)を用いて決定される。
TREFによるポリマー分画
大規模なTREF分画は、160℃で4時間撹拌することによって2リットルの1,2,4−トリクロロベンゼン(TCB)中に15〜20gのポリマーを溶解することによって行う。このポリマー溶液は、30−40メッシュ(600〜425μm)球状の、技術的品質のガラスビーズ(Potters Industries,HC30 Box20,Brownwood,TX,76801から入手可能)およびステンレス鋼、0.028”(0.7mm)の直径のカットワイアショット(Pellets,Inc.63 Industrial Drive,North Tonawanda,NY,14120から入手可能)の60:40(v:v)混合物をパックした3インチ×4フィート(7.6cm×12cm)のスチールカラム上に15psig(100kPa)窒素によって圧入する。このカラムを、160℃に最初に設定した、熱制御されたオイルジャケットに浸す。このカラムは125℃に弾道的に最初に冷却し、次いで1分あたり0.04℃で20℃までゆっくり冷却して、1時間保持する。新鮮なTCBは、温度を1分あたり0.167℃で上昇させながら、1分あたり約65mlで導入する。
分取TREFカラムからの約2000mL分の溶離液を、16のステーションの加熱されたフラクションコレクターに収集する。このポリマーを、約50〜100mlのポリマー溶液が残るまで、ロータリーエバポレーターを用いて各々の画分中で濃縮させる。この濃縮溶液を、一晩静置させて、その後に、過剰のメタノールを添加し、濾過して、洗浄する(最終の洗浄を含む約300〜500mlのメタノール)。濾過工程は、5.0μmのポリテトラフルオロエチレンコーティング濾紙(Osmonics Inc.から入手可能、カタログ番号Z50WP04750)を用いて、3位置の真空利用濾過ステーションで行う。濾過された画分は、60℃で真空オーブン中において一晩乾燥させて、さらなる試験の前に化学天秤で秤量する。
溶融強度
溶融強度(MS)は、2.1mmの直径、約45度の入口角を有する20:1のダイと適合されたキャピラリーレオメータを用いることによって測定する。190℃で10分間サンプルを平衡化した後、このピストンを1分あたり1インチ(2.54cm/分)の速度で動かす。標準試験温度は190℃である。サンプルを2.4mm/秒2の加速を有するダイの100mm下に配置される1セットの加速ニップに単軸に延伸する。必要な張力は、ニップロールの巻き取り速度の関数として記録する。試験の間に到達する最大張力が、溶融強度として規定される。ドローレゾナンスを示すポリマー溶融の場合、ドローレゾナンスの発生の前の張力が、溶融強度とされた。溶融強度は、センチニュートン(centiNewtons)(「cN」)で記録される。
触媒
「一晩(overnight)」という用語を用いる場合、約16〜18時間の時間をいい、「室温(room temperature)」とは、20〜25℃の温度をいい、そして「混合アルカン(mixed alkanes)」という用語は、ExxonMobil Chemical Companyから、IsoparE(登録商標)という商品名で利用可能なC6-9脂肪族炭化水素の商業的に得られる混合物をいう。この事象では、本明細書において化合物の名称が、その構造図に従わない場合には、構造図が優先するものとする。全ての金属錯体の合成および全てのスクリーニング実験の準備は、ドライボックス技術を用いて乾燥窒素雰囲気で行った。用いた全ての溶媒は、HPLC等級であって、その使用前に乾燥させた。
MMAOとは、Akzo−Nobla Corporationから市販されている、修飾メチルアルモキサン、トリイソブチルアルミニウム変性メチルアルモキサンをいう。
触媒(B1)の調製は、以下のとおり行う。
a)(1−メチルエチル)(2−ヒドロキシ−3,5−ジ(t−ブチル)フェニル)メチルイミンの調製
3,5−ジ−t−ブチルサリチルアルデヒド(3.00g)を10mLのイソプロピルアミンに添加する。この溶液は急速に鮮黄色に変わる。周囲温度での3時間の撹拌後、揮発性物質を減圧下で取り出して、鮮黄色の結晶性固体を得る(97パーセント収率)。
b)1,2−ビス−(3,5−ジ−t−ブチルフェニレン)(1−(N−(1−メチルエチル)イミノ)メチル)(2−オキソイル)ジルコニウムジベンジルの調製
(1−メチルエチル)(2−ヒドロキシ−3,5−ジ(t−ブチル)フェニル)イミン(605mg、2.2ミリモル)を5mLのトルエンに含有する溶液を、50mLのトルエンにZr(CH2Ph)4(500mg、1.1mmol)を含む溶液にゆっくり添加する。得られた濃黄色の溶液を30分間撹拌する。溶媒を減圧下で除去して、所望の生成物を赤褐色固体として得る。
触媒(B2)の調製は以下のとおり行う。
a)(1−(2−メチルシクロヘキシル)エチル)(2−オキソイル−3,5−ジ(t−ブチル)フェニル)イミンの調製
2−メチルシクロヘキシルアミン(8.44mL、64.0mmol)をメタノール(90mL)に溶解して、ジ−t−ブチルサリチルアルデヒド(10.00g、42.67mmol)を添加する。その反応混合物を3時間撹拌し、ついで−25℃で12時間冷却する。得られた黄色固体沈殿物を濾過によって収集して、冷メタノール(2×15mL)で洗浄し、次いで、減圧下で乾燥させる。収量は、11.17gの黄色固体である。1H NMRは、異性体の混合物として所望の生成物と一致する。
b)ビス−(1−(2−メチルシクロヘキシル)エチル)(2−オキソイル−3,5−ジ(t−ブチル)フェニル)イミノ)ジルコニウムジベンジルの調製
(1−(2−メチルシクロヘキシル)エチル)2−オキソイル−3,5−ジ(t−ブチル)フェニル)イミン(7.63g、23.2mmol)を含有する200mLのトルエンの溶液を、600mLのトルエンに含有されるZr(CH2Ph)4(5.28g、11.6mmol)の溶液にゆっくり添加する。得られた濃黄色の溶液を25℃で1時間撹拌する。その溶液を680mLのトルエンでさらに希釈して、0.00783Mの濃度を有する溶液を得る。
共触媒1.実質的に米国特許第5,919,9883号、実施例2に開示されるように、長鎖トリアルキルアミン(Armeen(商標)M2HT、Akzo−Nobel,Incから入手可能)、HClおよびLi[B(C654]の反応によって調製される、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート(本明細書において以降ではホウ酸アルミニウム)のメチルジ(C14-18アルキル)アンモニウム塩の混合物。
共触媒2.米国特許第6,395,671号、実施例16に従って調製された、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)−アルマネ)−2−ウンデシルイミダゾリドの混合C14-18アルキルジメチルアンモニウム塩。
可逆的移動剤。使用される可逆的移動剤としては、ジエチル亜鉛(DEZ、SA1)、ジ(i−ブチル)亜鉛(SA2)、ジ(n−ヘキシル)亜鉛(SA3)、トリエチルアルミニウム(TEA,SA4)、トリオクチルアルミニウム(SA5)、トリエチルガリウム(SA6)、i−ブチルアルミニウム ビス(ジメチル(t−ブチル)シロキサン)(SA7)、i−ブチルアルミニウム ビス(ジ(トリメチルシリル)アミド)(SA8)、n−オクチルアルミニウム ジ(ピリジン−2−メトキシド)(SA9)、ビス(n−オクタデシル)i−ブチルアルミニウム(SA10)、i−ブチルアルミニウム ビス(ジ(n−ペンチル)アミド)(SA11)、n−オクチルアルミニウム ビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシド)(SA12)、n−オクチルアルミニウム ジ(エチル(1−ナフチル)アミド)(SA13)、エチルアルミニウム ビス(t−ブチルジメチルシロキシド)(SA14)、エチルアルミニウム ジ(ビス(トリメチルシリル)アミド)(SA15)、エチルアルミニウム ビス(2,3,6,7−ジベンゾ−1−アザシクロヘプタンアミド)(SA16)、n−オクチルアルミニウム ビス(2,3,6,7−ジベンゾ−1−アザシクロヘプタンアミド)(SA17)、n−オクチルアルミニウム ビス(ジメチル(t−ブチル)シロキシド(SA18)、エチル亜鉛(2,6−ジフェニルフェノキシド)(SA19)およびエチル亜鉛(t−ブトキシド)(SA20)が挙げられる。
実施例1−4、比較A−C
一般的なハイスループットパラレル重合条件
重合は、Symyx technologies,Inc.から入手可能なハイスループットの並列式重合反応装置(parallel polymerization reactor)(PPR)を用いて行い、そして米国特許の6,248,540号、同第6,030,917号、同第6,362,309号、同第6,306,658号および同第6,316,663号に実質的に従って操作する。エチレン共重合は、用いた総触媒に基づいて共触媒1の1.2当量(MMAOが存在する場合1.1当量)を用いて、必要時にエチレンを用いて130℃でかつ200psi(1.4MPa)で行う。一連の重合は、予め秤量したガラスチューブが取り付けられている48の個々の反応セルを6x8配列で備えている並列式耐圧反応装置(PPR)で行う。各々の反応装置セル中の作業容積は6000μLである。各々のセルは、個々の撹拌パドルによって与えられる撹拌で制御される温度および圧力が制御される。モノマーのガスおよびクエンチガスをPPRユニットに直接配管して、自動バルブで制御する。液体試薬を、シリンジによって各々の反応装置セルにロボット制御により添加して、そのリザーバー溶媒は混合アルカンである。添加の順序は、混合アルカン溶媒(4ml)、エチレン、1−オクテンコモノマー(1ml)、共触媒1つまたは共触媒1/MMAO混合物、可逆的移動剤、および触媒または触媒混合物である。共触媒1およびMMAOの混合物、または2つの触媒の混合物を用いる場合、その試薬は、反応装置への添加の直前に小さいバイアル中で事前に混合する。実験で試薬が省略される場合、その他は上記の順序の添加が維持される。重合は、所定のエチレン消費に到達するまで、約1〜2分間行う。COでのクエンチング後、その反応装置を冷却して、ガラスチューブを取り外す。そのチューブを遠心分離/真空乾燥ユニットに移して、60℃で12時間乾燥する。乾燥されたポリマーを含むチューブを秤量して、その重量と風袋重量との間の相違で、ポリマーの正味の収量が得られる。結果は表1に含まれる。表1で、そして本出願のどこかでは、比較化合物は、星印(*)によって示される。
実施例1〜4は、極めて狭いMWDの形成によって証明されるような本発明による線状ブロックコポリマー、特にDEZが存在する場合は単頂性のコポリマー、そしてDEZの非存在下における二頂性の広い分子量分布の生成物(別々に生成されたポリマーの混合物)の合成を実証する。触媒(A1)が触媒(B1)よりもオクテンを組み込むことが公知であるという事実に起因して、本発明の得られたコポリマーの種々のブロックまたはセグメントは、分枝または密度に基づいて識別可能である。
本発明に従って生成されるポリマーは、可逆的移動剤の非存在下で調製したポリマーよりも比較的狭い多分散性(Mw/Mn)および比較的大きいブロック−コポリマー含量(三量体、四量体またはそれ以上)を有することが示され得る。
さらなる特性付けのために、図を参照して、表1のポリマーについてのデータを判定する。さらに詳細にはDSCおよびATREFの結果によって、以下が示される:
実施例1のポリマーについてのDSC曲線は、158.1J/gという融解熱で115.7℃の融点(Tm)を示す。対応するCRYSTAF曲線は、34.5℃で最高のピークを示し、52.9パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間の相違は81.2℃である。
実施例2のポリマーのDSC曲線は、214.0J/gの融解熱で109.7℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、46.2℃で最高のピークを示し、57.0パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間の相違は63.5℃である。
実施例3のポリマーのDSC曲線は、160.1J/gの融解熱で120.7℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、66.1℃で最高のピークを示し、71.8パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間の相違は54.6℃である。
実施例4のポリマーのDSC曲線は、170.7J/gの融解熱で104.5℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、30℃で最高のピークを示し、18.2パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間の相違は74.5℃である。
比較AのDSC曲線は、86.7J/gの融解熱で90.0℃の融点(Tm)を示す。対応するCRYSTAF曲線は、48.5℃で最高のピークを示し、29.4パーセントのピーク面積である。これらの値の両方とも、密度が低い樹脂と一致する。DSC TmとTcrystafとの間の相違は41.8℃である。
比較BのDSC曲線は、237.0J/gの融解熱で129.8℃の融点(Tm)を示す。対応するCRYSTAF曲線は、82.4℃で最高のピークを示し、83.7パーセントのピーク面積である。これらの値の両方とも、密度が高い樹脂と一致する。DSC TmとTcrystafとの間の相違は47.4℃である。
比較CのDSC曲線は、143.0J/gの融解熱で125.3℃の融点(Tm)を示す。対応するCRYSTAF曲線は、34.7パーセントのピーク面積で81.8℃で最高のピークを、そして52.4℃でより低い結晶ピークを示す。この2つのピークの間の分離は、高結晶性および低結晶性のポリマーの存在と一致する。DSC TmとTcrystafとの間の相違は43.5℃である。
実施例5−19、比較D * −F * 、連続的溶液重合、結晶A1/B2+DEZ
連続溶液重合は、内部スターラーを装備したコンピューター制御のオートクレーブ反応装置で行う。精製混合アルカン溶媒(ExxonMobil Chemical Companyから入手可能なIsopar(商標)E)、エチレン2.70lbs/時間(1.22kg/時間)、1−オクテンおよび水素(用いる場合)を、温度制御のためのジャケットおよび内部熱電対を装備した3.8Lの反応装置に供給する。この反応装置へ供給された溶媒は、マスフローコントローラーによって測定する。変速ダイヤフラムポンプが、溶媒流量および反応装置に対する圧を制御する。ポンプの排出の際に、側流をとって触媒および共触媒1注入ラインおよび反応装置撹拌のためのフラッシュフローを設ける。これらのフローは、Micro−Motionマスフローメーターによって測定して、制御バルブによって、またはニードルバルブの手動調節によって制御する。残りの溶媒を、1−オクテン、エチレンおよび水素(用いる場合)と合わせて、反応装置に供給する。マスフローコントローラーを用いて、必要に応じて反応装置に水素を供給する。溶媒/モノマー溶液の温度は、反応装置に入れる前、熱交換器の使用によって制御する。この流れを反応装置の底に入れる。触媒成分溶液を、ポンプおよびマスフローメーターを用いて測定して、触媒フラッシュ溶媒とあわせ、そして反応装置の底に入れる。その反応装置を激しく撹拌しながら500psig(3.45MPa)で液体を満たして反応させる。生成物を反応装置の頂部の出口ラインから取り出す。反応装置からの全ての出口ラインは蒸気トレースおよび絶縁が施されている。重合は、任意の安定化剤または他の添加剤とともに出口ラインに少量の水を添加すること、および静的ミキサーを通じた混合物の通過によって停止させる。次いで、この生成物の流れを、脱揮の前に熱交換器を通過させることによって加熱する。ポリマー生成物は、脱揮押出機および水冷ペレタイザーを用いる押出によって回収する。プロセスの詳細および結果は表2に含まれる。選択されたポリマーの特性を表3に提供する。
*比較例(本発明の試験例ではない)
得られたポリマーは、前の実施例と同様に、DSCおよびATREFによって試験される。
結果は以下のとおりである:
実施例5のポリマーのDSC曲線は、60.0J/gの融解熱で119.6℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、47.6℃で最高のピークを示し、59.5パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは72.0℃である。
実施例6のポリマーのDSC曲線は、60.4J/gの融解熱で115.2℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、44.2℃で最高のピークを示し、62.7パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは71.0℃である。
実施例7のポリマーのDSC曲線は、69.1J/gの融解熱で121.3℃の融点を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、49.2℃で最高のピークを示し、29.4パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは72.1℃である。
実施例8のポリマーのDSC曲線は、67.9J/gの融解熱で123.5℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、80.1℃で最高のピークを示し、12.7パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは43.4℃である。
実施例9のポリマーのDSC曲線は、73.5J/gの融解熱で124.6℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、80.8℃で最高のピークを示し、16.0パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは43.8℃である。
実施例10のポリマーのDSC曲線は、60.7J/gの融解熱で115.6℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、40.9℃で最高のピークを示し、52.4パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは74.7℃である。
実施例11のポリマーについてのDSC曲線は、70.4J/gの融解熱で113.6℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、25.2パーセントのピーク面積で39.6℃で最高のピークを示す。DSC TmとTcrystafとの間のΔは74.1℃である。
実施例12のポリマーについてのDSC曲線は、48.9J/gという融解熱で113.2℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、30℃以上のピークを示さない。(従って、さらなる計算の目的のためのTcystafは30℃に設定する)。DSC TmとTcrystafとの間のΔは83.2℃である。
実施例13のポリマーのDSC曲線は、49.4J/gの融解熱で114.4℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、33.8℃で最高のピークを示し、7.7パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは84.4℃である。
実施例14のポリマーのDSC曲線は、127.9J/gの融解熱で120.8℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、72.9℃で最高のピークを示し、92.2パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは47.9℃である。
実施例15のポリマーのDSC曲線は、36.2J/gの融解熱で114.3℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、32.3℃で最高のピークを示し、9.8パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは82.0℃である。
実施例16のポリマーのDSC曲線は、44.9J/gの融解熱で116.6℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、48.0℃で最高のピークを示し、65.0パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは68.6℃である。
実施例17のポリマーについてのDSC曲線は、47.0J/gの融解熱で116.0℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、56.8パーセントのピーク面積で43.1℃で最高のピークを示す。DSC TmとTcrystafとの間のΔは72.9℃である。
実施例18のポリマーについてのDSC曲線は、141.8J/gという融解熱で120.5℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、70.0℃で最高のピークを示し、94.0パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは50.5℃である。
実施例19のポリマーのDSC曲線は、174.8J/gの融解熱で124.8℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、79.9℃で最高のピークを示し、87.9パーセントのピーク面積である。DSC TmとTcrystafとの間のΔは45.0℃である。
比較D * のポリマーについてのDSC曲線は、31.6J/gの融解熱で37.3℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、30℃以上のピークを示さない。これらの値の両方とも、低密度である樹脂と一致する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは7.3℃である。
比較E * のポリマーについてのDSC曲線は、179.3J/gの融解熱で124.0℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、79.3℃で最高のピークを示し、94.6パーセントのピーク面積である。これらの値の両方とも、高密度である樹脂と一致する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは44.6℃である。
比較FのポリマーについてのDSC曲線は、90.4J/gの融解熱で124.8℃の融点(Tm)を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、77.6℃で最高のピークを示し、19.5パーセントのピーク面積である。2つのピークの間の隔たりは、高結晶性ポリマーと低結晶性ポリマーの両方の存在と一致する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは47.2℃である。
物理的特性試験
ポリマーサンプルは、物理的特性、例えば、TMA温度試験によって証明されるような高温耐性の特性、ペレットブロックキング強度、高温回復、高温圧縮永久ひずみ、および貯蔵弾性率G’(25℃)/G’(100℃)について評価される。いくつかの市販のポリマーが、試験に含まれる:比較G*は実質的に線状のエチレン/1−オクテンコポリマー(AFFINITY(登録商標)、The Dow Chemical Companyから入手可能)であり、比較H*は、エラストマーで、実質的には線状のエチレン/1−オクテンコポリマー(AFFINITY(登録商標)EG8100、Dow Chemical Companyから入手可能)であり、比較Iは、実質的には線状のエチレン/1−オクテンコポリマー(AFFINITY(登録商標)PL1840、The Dow Chemical Companyから入手可能)であり、比較Jは、水素化スチレン/ブタジエン/スチレントリブロックコポリマー(KRATON(商標)G1652,KRATON Polymersから入手可能)であり、比較Kは、熱可塑性加硫物(TPV,架橋されたエラストマーをその中に分散して含むポリオレフィン混合物)である。結果は表4に示す。
表4では、比較F * (触媒A1およびB1を用いる同時の重合から生じる2つのポリマーの物理的な混合物である)は、約70℃という1mm侵入温度であるが、実施例5〜9は、100℃以上の1mm侵入温度を有する。さらに実施例10〜19は全てが、85℃より大きい1mm侵入温度を有し、ほとんどが、90℃を超えるかまたはさらには100℃より大きい1mmのTMA温度を有する。これによって、新規なポリマーは、物理的な混合物に比較して、より高い温度でより良好な寸法安定性を有することが示される。比較J * (市販のSEBS)は、約107℃という良好な1mmのTMA温度を有し、ただし、これは約100パーセントという極めて乏しい(高温70℃)圧縮永久ひずみを有し、そしてまた高温(80℃)300パーセントひずみ回復の間に回復できない(サンプルが壊れた)。従って、例示されたポリマーは、いくつかの市販の高性能の熱可塑性エラストマーにおいてでさえ得ることができない特性の固有の組み合わせを有する。
同様に、表4は、本発明のポリマーについて、6以下という低い(良好な)貯蔵弾性率比G’(25℃)/G’(100℃)を示すが、物理的混合物(比較F * )は、9という貯蔵弾性率比を有し、そして同様の密度のランダムなエチレン/オクテンコポリマー(比較G)は、1桁大きい貯蔵弾性率比を有する(89)。ポリマーの貯蔵弾性率比はできるだけ1に近いことが所望される。このようなポリマーは比較的温度によって影響されないし、このようなポリマーから作成される二次加工品は、広範な温度範囲にわたって有用に使用され得る。低い貯蔵弾性率比および温度独立性のこの特徴は、エラストマーの用途において、例えば、感圧粘着剤配合物において、特に有用である。
表4のデータによってまた、本発明のポリマーが改善されたペレットブロッキング強度を保有することが実証される。詳細には、実施例5は、0MPaというペレットブロッキング強度を有し、このことは、このポリマーが、かなりのブロッキングを示す比較F * および比較G * に比較して、試験された条件下で自由流動することを意味する。ブロッキング強度は、重要である。なぜなら、大きいブロッキング強度を有するポリマーの貨物輸送は、貯蔵または出荷(shipping)の際に生成物同士のくっつきまたは粘着を生じ、取り扱いの特性が劣る。
本発明のポリマーの高温(70℃)圧縮永久ひずみは一般的に良好であって、このことは一般的に約80パーセント未満、好ましくは約70%未満、そして特に約60パーセント未満を意味する。対照的に、比較F * 、G * 、H * およびJ * は全てが、100パーセントという70℃圧縮永久ひずみを有する(最大可能値、回復がないことを示す)。ガスケット(gaskets)、窓枠、O−リングなどのような用途には、良好な高温圧縮永久ひずみ(低い数値)が特に必要である。
表5は、新規なポリマーについての機械的特性について、そして周囲温度での種々の比較ポリマーについての結果を示す。本発明のポリマーは、ISO4649に従って試験した場合、極めて良好な耐磨耗性を有することが示され得、これは一般的に、約90mm3未満、好ましくは約80mm3未満、そして特に、約50mm3未満という容積減少を示す。この試験では、数が大きいほど、大きい容積減少を示し、そして結果として低い耐磨耗性を示す。
本発明のポリマーの引張ノッチ付引裂強度によって測定した引裂強度は一般的に、表5に示されるように、1000mJ以上である。本発明のポリマーの引裂強度は、3000mJ程度の高さ、または5000mJ程度の高さであってさえよい。比較ポリマーは一般的に、750mJ以下の引裂強度を有する。
表5によってまた、本発明のポリマーが、いくつかの比較サンプルよりも150パーセントひずみでより良好な収縮応力を有する(より高い収縮応力値によって実証される)ことが示される。比較の実施例F、GおよびHは、400kPa以下という150パーセントひずみでの収縮応力値を有するが、本発明のポリマーは、500kPa(実施例11)から約1100kPa(実施例17)程度の高さという150パーセントひずみでの収縮応力値を有する。150パーセント収縮応力値よりも高い値を有するポリマーは、弾性を有する用途、例えば、弾性の繊維および織布、特に不織布にかなり有用である。他の用途としては、オムツ、衛生および医療用衣類ウエストバンドの用途、例えば、タブおよび弾性バンドが挙げられる。
表5によってまた、応力緩和(50パーセントひずみ)がまた、例えば、比較Gに対して比較した場合、本発明のポリマーについて改善される(少ない)ことが示される。応力緩和が低いとは、ポリマーがその力を、長期間にわたって体温の弾性特性の保持が所望される、オムツおよび他の衣類のような用途において、より良好に保持しているということを意味する。
光学的試験
表6に報告される光学的特性は、実質的に配向性を欠く圧縮成形フィルムに基づく。ポリマーの光学的な特性は、重合において使用される可逆的連鎖移動剤の量の変動から生じる、結晶化サイズにおけるバリエーションに起因して広範な範囲で変化し得る。
マルチブロックコポリマーの抽出
実施例5、7のポリマーおよび比較Eのポリマーの抽出研究を行う。この実験では、ポリマーサンプルは、ガラス円筒濾紙(glass fritted extraction thimble)に秤量して、Kumagawa型の抽出機(extractor)に取り付ける。サンプルを含む抽出機を窒素でパージして、500mLの丸底フラスコに350mLのジエチルエーテルを充填する。次いでフラスコをこの抽出機に適合させる。エーテルを撹拌しながら加熱する。エーテルが円筒濾紙に凝縮し始める時点を書き留めて、抽出は窒素下で24時間進行させる。この時点では、加熱を停止して、溶液を冷却させる。抽出機中に残っている全てのエーテルをフラスコに戻す。フラスコ中のエーテルを周囲温度で減圧下でエバポレートして、得られた固体を窒素でパージ乾燥(purged dry)させる。残渣をヘキサンの連続的な洗浄を用いて秤量ボトルに移す。次いで、合わせたヘキサン洗浄液を別の窒素パージでエバポレートさせて、残渣を40℃において一晩減圧下で乾燥させる。抽出機中に残留するエーテルを窒素でパージ乾燥させる。
次いで350mLのヘキサンを充填した第二の清浄な丸底フラスコを、この抽出機に接続する。円筒濾紙中でヘキサンの凝縮に最初に気付いた後、ヘキサンを撹拌しながら加熱還流して、還流下で24時間維持する。次いで加熱を停止して、フラスコを冷却させる。抽出機中に残っているヘキサンをフラスコに戻す。そのヘキサンを周囲温度で減圧下でのエバポレーションによって除去して、フラスコ中に残っている残渣を連続的なヘキサン洗浄を用いて秤量ボトルに移す。フラスコ中のヘキサンを窒素パージによってエバポレートして、その残渣を40℃で一晩減圧下で乾燥させる。
抽出後に円筒濾紙中に残っているポリマーサンプルを、円筒濾紙から秤量ボトルに移して、40℃で一晩減圧乾燥する。結果は表7に含まれる。
さらなるポリマー実施例19A〜F、連続溶液重合、触媒A1/B2+DEZ
連続溶液重合はコンピューター制御の十分に混合された反応装置中で行われる。精製混合アルカン溶媒(ExxonMobil Chemical Companyから入手可能なISOPAR(商標)E)、エチレン、1−オクテン、および水素(用いる場合)を合し、27ガロンの反応装置へ供給した。反応装置への供給量はマスフローコントローラーで測定する。供給流の温度は、反応装置に入れる前にグリコール冷却熱交換器を用いて制御される。触媒成分溶液はポンプおよびマスフローメーターを用いて測定される。反応装置は液体の充満した状態で圧力約550psigで運転される。反応装置を出る際に、水および添加剤がポリマー溶液に注入される。水は触媒を加水分解し、重合反応を終了させる。次に、反応装置後の溶液を二段階液化に備えて加熱する。溶媒および未反応モノマーは、液化プロセス中に除去される。溶解したポリマーは、ペレットの水中切断のためのダイへ送られる。
プロセスの詳細および結果を表8に記載する。選択されたポリマー特性は表9に示される。
比較例L〜P
比較例Lは、f−PVC、すなわち可撓性ポリ(塩化ビニル)であった(Wofoo Plastics,Hong Kong,Chinaより入手)。比較例Mは、SBSコポリマーである、VECTOR(商標)7400であった(Dexco Polymers,Houston,TXより入手)。比較例Nは部分的に架橋したTPVである、VYRAM(商標)TPV 9271−65であった(Advanced Elastomer Systems,Akron,Ohioより入手)。比較例Oは、SEBSコポリマーである、KRATON(登録商標)G2705であった(Kraton Polymers,Houston,TXより入手)。比較例Pは、SBSコポリマーである、KRATON(登録商標)G3202であった(Kraton Polymers,Houston,TXより入手)。
実施例20〜26
実施例20は100%が実施例19fであった。実施例21は、実施例19fの30%が高密度ポリエチレン(HDPE)、DMDA−8007(The Dow Chemical Company,Midland,MI製)で置換されている以外は、実施例20に類似していた。実施例22は、実施例19fの20%がDMDA−8007で置換されている以外は、実施例20に類似していた。実施例23は、実施例19fの10%がDMDA−8007で置換されている以外は、実施例20に類似していた。実施例24は、実施例19fの30%がホモポリマーポリプロピレン、H700−12(The Dow Chemical Company,Midland,MI製)で置換されている以外は、実施例20に類似していた。実施例25は、実施例19fの20%がH700−12で置換されている以外は、実施例20に類似していた。実施例26は、実施例19fの10%がH700−12で置換されている以外は、実施例20に類似していた。
比較例Q〜X
比較例Qは、実施例19fがポリオレフィンエラストマー、ENGAGE(登録商標)ENR7380(DuPont Dow Elastomers,Wilmington,DE製)で置換されている以外は、実施例21に類似していた。比較例Rは、実施例19fがENGAGE(登録商標)ENR7380で置換されている以外は、実施例24に類似していた。比較例Sは、実施例19fがポリオレフィンエラストマー、ENGAGE(登録商標)8407(DuPont Dow Elastomers,Wilmington,DE製)で置換されている以外は、実施例20に類似し、サンプルは30mil(0.762mm)厚である。比較例Tは、実施例19fがポリオレフィンエラストマー、ENGAGE(登録商標)8967(DuPont Dow Elastomers,Wilmington,DE製)で置換されている以外は、実施例20に類似していた。比較例Uは、実施例19fがプロピレン−エチレンコポリマー、VERSIFY(登録商標)DE3300(The Dow Chemical Company,Midland,MI製)で置換されている以外は、実施例24に類似していた。比較例Vは、実施例19fがプロピレン−エチレンコポリマー、VERSIFY(登録商標)DE3400(The Dow Chemical Company,Midland,MI製)で置換されている以外は、実施例24に類似していた。比較例Wは、実施例19fがVERSIFY(登録商標)DE3300で置換されている以外は、実施例22に類似していた。比較例Xは、実施例19fがVERSIFY(登録商標)DE3400で置換されている以外は、実施例322に類似していた。
実施例27〜33
実施例27は、56%が実施例19f、16%がH700−12、そして28%がRENOIL(登録商標)625(Renkert Oil Elversony,PA製のオイル)の混合物であった。実施例28は、混合物の33%が実施例19f、17%がH700−12、そして50%がRENOIL(登録商標)625であること以外は、実施例27に類似していた。実施例29は、混合物の56%が実施例19f、16%がDMDA−8007、そして28%がRENOIL(登録商標)625であること以外は、実施例27に類似していた。実施例30は、混合物の33%が実施例19f、17%がDMDA−8007、そして50%がRENOIL(登録商標)625であること以外は、実施例27に類似していた。実施例31は、混合物の17%が実施例19f、16%がH700−12、16%がKRATON(登録商標)G2705、そして50%がRENOIL(登録商標)625であること以外は、実施例27に類似していた。実施例32は、1%のAMPACET(登録商標)10090(Ampacet Corporation,Tarrytown,NY製のエルカ酸アミド濃縮物)がスリップ剤/ブロッキング防止剤として添加されている以外は、実施例20に類似していた。実施例33は、5%のAMPACET(登録商標)10090がスリップ剤/ブロッキング防止剤として添加されている以外は、実施例32に類似していた。
機械的および物理的特性の測定
比較例L〜Xおよび実施例20〜33の熱機械的(TMA)特性、硬度、圧縮永久ひずみ特性、曲げ弾性率、ガルウイング(gull wing)引裂強度、ビカー軟化点、ブロッキング特性、スクラッチ耐性、極限伸び、100%弾性率、300%弾性率、極限引張強度、および降伏強度を測定した。結果を下の表10および表11に示す。
熱機械的分析(TMA)法による侵入温度は、180℃および10MPa成形圧で5分間形成された後、風で急速冷却された、直径30mm×厚さ3.3mmの圧縮成形ディスクで行われた。用いた装置は、Perkin−Elmer TMA7であった。このTMA試験では、半径1.5mmの先端を有するプローブ(P/N N519−0416)を、1Nの力でサンプルディスクの表面に適用した。温度を25℃から1分あたり5℃上昇させた。プローブ侵入距離を、温度の関数として測定した。実験は、プローブがサンプルにそれぞれ0.1mmおよび1mm侵入した時点で終わった。各サンプルの0.1mmおよび1mm侵入温度を下の表10に記載する。
各サンプルのショアD硬度は、参照により本明細書に援用されるASTM D2240に従って測定した。
各サンプルの23℃および70℃での圧縮永久ひずみ特性は、参照により本明細書に援用されるASTM D4703に従って測定した。
各サンプルの曲げ弾性率は、参照により本明細書に援用されるASTM D790に従って測定した。
各サンプルのガルウイング(gull wing)引裂強度は、参照により本明細書に援用されるASTM D1004に従って測定した。
各サンプルのビカー軟化点は、参照により本明細書に援用されるASTM D1525に従って測定した。
各サンプルのブロッキングは、各4”X4’X0.125”の射出成形されたプラックを6個積み重ね、プラックを周囲条件(73F)で24時間放置した後、プラックを積み上げた山から取り出して測定した。ブロッキング評価は、5の優秀(全てのプラックが造作なく取り出せた)から1の不適格(6個のプラックが相互に付着してプラックを1つも手で分けることができなかった場合)までの、1〜5の間である。
各サンプルのスクラッチ耐性は、4x4x0.125インチのプラックの上に丸いプラスチック製の尖筆を使って手で角から角へXを刻み付けることにより測定した。スクラッチ耐性評価は、5の優秀(Xの痕跡が見えない場合)から1の不適格(Xが非常に明白で、擦り取ることができない場合)までの、1〜5の間である。
各サンプルの100%弾性率、300%弾性率、極限引張強度、極限伸び、および降伏強度は、参照により本明細書に援用されるASTM D412に従って測定した。
比較例L、M、N、OおよびPは、市販されている、オレフィン系でない可撓性の優れた成形樹脂である。実施例20〜26は、低い弾性率と高い上限使用温度の改良されたバランスを実証する、(ベース樹脂としての、あるいはPPおよび/またはHDPEを含むベース樹脂のブレンドとしての)本発明の種々の実施形態である。比較例Q〜Xは、市販されている、オレフィン系でない可撓性の優れた成形樹脂である。実施例20〜26は、比較例Q〜Xよりも改良された低い弾性率と高い上限使用温度とのバランスを実証する。
SEBS/本発明の共重合体ブレンド
エチレン/α−オレフィンブロックコポリマーと水素化スチレン系ブロックコポリマー(OBC/SEBS)のブレンドを、Haake Rheomix 300レオメーターを用いて調製した。サンプルボウルの温度を190℃に設定し、ローター速度は40rpmであった。全ての成分を添加した後、混合を約5分間、または安定したトルクが確立されるまで継続した。さらなる試験および評価のためのサンプルを、190℃にて44.45kNの力で3分間Garver自動プレスで圧縮成形した。融解した材料を、その後電子冷却浴を用いて室温にて平衡させたプレス機でクエンチした。
比較例Y1〜Y5
比較例Y1は、100%が、Shell Chemical Company,Houston,TXから入手可能なスチレン−エチレン/ブチレン−スチレンブロックコポリマーである、KRATON(登録商標)G1652であった。比較例Y1は比較例J*と同一であった。比較例Y2は、75%のKRATON(登録商標)G1652と25%のAFFINITY(登録商標)EG8100のブレンドであった。比較例Y3は、50%のKRATON(登録商標)G1652と50%のAFFINITY(登録商標)EG8100のブレンドであった。比較例Y4は、25%のKRATON(登録商標)G1652と75%のAFFINITY(登録商標)EG8100のブレンドであった。比較例Y5は100%がAFFINITY(登録商標)EG8100であった。比較例Y5は比較例H*と同一であった。
実施例34〜45
実施例34は、75%のKRATON(登録商標)G1652と25%の実施例もしくはポリマー19aのブレンドであった。実施例35は、50%のKRATON(登録商標)G1652と50%の実施例19aのブレンドであった。実施例36は、25%のKRATON(登録商標)G1652と75%の実施例19aのブレンドであった。実施例37は実施例19aと同一であった。実施例38は、75%のKRATON(登録商標)G1652と25%の実施例19bのブレンドであった。実施例39は、50%のKRATON(登録商標)G1652と50%の実施例19bのブレンドであった。実施例40は、25%のKRATON(登録商標)G1652と75%の実施例19bのブレンドであった。実施例41は実施例19bと同一であった。実施例42は、75%のKRATON(登録商標)G1652と25%のポリマー19iのブレンドであった。ポリマー19iは、実施例1〜19および実施例19a〜19hと実質的に同様に調製された共重合体であった。当業者は、本願に既に詳述されているプロセス条件を用いて目的ポリマーを作成するために、プロセス条件、例えば、可逆的移動剤(shuttling agent)比、水素流量、モノマー濃度などをどのように操作すればよいか知っている。実施例43は、50%のKRATON(登録商標)G1652と50%のポリマー19iのブレンドであった。実施例44は、25%のKRATON(登録商標)G1652と75%のポリマー19iのブレンドであった。実施例45は100%がポリマー19iであった。
機械的および物理的特性測定
比較例Y1〜Y5および実施例34〜45の熱機械的(TMA)特性、300%ひずみでの弾性回復率、破断点伸度、引張強度およびエルメンドルフ引裂強度を、本明細書に記載される、当業者に公知の方法で測定した。結果を下の表12に示す。
ブレンド中、種々の量のSEBS(すなわち、KRATON(登録商標)G1652)での例示的なブレンド(すなわち実施例34〜45)および比較例Y1〜Y5の、弾性回復特性を図8に示す。ブレンド中、種々の量のSEBSでの例示的なブレンドおよび比較例1〜5のTMA温度を図9に示す。表12および図8〜9から分かるように、例示的なブレンド(すなわち実施例34〜45)は、対応する比較例Y1〜Y5よりも改良された耐熱性および弾性回復率特性を示す。
HMS−HDPE/本発明の共重合体またはHMS−PP/本発明の共重合体ブレンド
比較例Z1〜Z4
比較例Z1は100%がポリマー19jであった。ポリマー19jは、Znレベル517ppm、密度0.877g/ccおよびメルトインデックス(I2)5を有する本発明
のエチレン/オクテンコポリマーであった。比較例Z2は100%がポリマー19kであった。ポリマー19kは、Znレベル693ppm、密度0.877g/ccおよびメルトインデックス(I2)5を有する本発明のエチレン/オクテンコポリマーであった。比
較例Z3は100%がポリマー19lであった。ポリマー19lは、密度0.877g/ccおよびメルトインデックス(I2)30を有する本発明のエチレン/オクテンコポリ
マーであった。比較例Z4は100%がポリマー19mであった。ポリマー19mは、Znレベル255ppm、密度0.866g/ccおよびメルトインデックス(I2)5を
有する本発明のエチレン/オクテンコポリマーであった。ポリマー19j、19k、19lおよび19mは、実施例1〜19および実施例19a〜19hと実質的に同様に調製された。当業者は、本願に既に詳述されているプロセス条件を用いて目的ポリマーを作成するために、プロセス条件、例えば、可逆的移動剤(shuttling agent)比、水素流量、モノマー濃度などをどのように操作すればよいか知っている。
実施例46〜57
実施例46は、90%のポリマー19mと10%のPROFAX(登録商標)PF814(Basell Polyolefins,Elkton,MD製のHMS−PP)のブレンドであった。実施例47は、85%のポリマー19mと15%のPROFAX(登録商標)PF814のブレンドであった。実施例48は、95%のポリマー19mと5%のPROFAX(登録商標)PF814のブレンドであった。実施例49は、95%のポリマー19jと5%のPROFAX(登録商標)PF814のブレンドであった。実施例50は、90%のポリマー19jと10%のPROFAX(登録商標)PF814のブレンドであった。実施例51は、85%のポリマー19jと15%のPROFAX(登録商標)PF814のブレンドであった。実施例52は、85%のポリマー19kと15%のPROFAX(登録商標)PF814のブレンドであった。実施例53は、90%のポリマー19kと10%のPROFAX(登録商標)PF814のブレンドであった。実施例54は、95%のポリマー19kと5%のPROFAX(登録商標)PF814のブレンドであった。実施例55は、95%のポリマー19lと5%のPROFAX(登録商標)PF814のブレンドであった。実施例56は、90%のポリマー19lと10%のPROFAX(登録商標)PF814のブレンドであった。実施例57は、85%のポリマー19lと15%のPROFAX(登録商標)PF814のブレンドであった。
比較例Z1〜Z4および実施例46〜57を(ブレンドの場合)ドライブレンドし、次に80トンのArburg 370C射出成形機(ARBURG GmbH + Co KG,Lossburg,Germanyより入手可能)を用いて4インチ×6インチ×0.125インチの試験プラックへと射出成形した。鋳型は磨き上げられた滑らかな表面を有し、ファンゲートを通る冷ランナーとして用いられた。成形条件を23秒の合計サイクル時間で一定に保った(樹脂が迅速に凝固する能力を試験するため)。
比較例Z1〜Z4および実施例46〜57を、上記のようにプラックまたは部品へ射出成形し、続いてそれらを「部品の鋳型付着(Parts Stick in Mold)」試験、「部品同士の初期付着(Parts Initially Stick Together)」試験、ショアA硬度、「部品の品質(Part Quality)」試験および「エージング後の部品の粘着性(Aged Part Tackiness)」試験に付した。
「部品の鋳型付着」試験には、成形した部品が鋳型表面に付着して鋳型から取り出せなくなっていないかどうか観察することが含まれる。「有」の評価は好ましくなく、成形した部品が鋳型の中に貼り付いて手で抜き取る必要があることを意味する。「無」が好ましく、成形した部品が鋳型の中に張り付かずに手で抜き取らなくてもコンベヤーシステムに落ちることを意味する。「部品同士の初期付着」試験では、各サンプルの射出成形直後の2個の成形部品を互いに重ねて置き;手で圧力を加え;次に成形した部品を互いに引き離した。2つの部品を互いから外すために必要な力の量を測定した。各ペアについて3(最良、付着せず、2個のサンプルを外すための力は不要)から1(最悪、過度の粘着、2個のサンプルを外すために相当な手の力を要した)までの評価を与えた。次に、成形した部品を傍らに置き24時間平らにして置いた。24時間後、各成形部品のショアA硬度を、参照により本明細書に援用されるASTM D2240に従って測定した。各サンプルについて、2つのショアA硬度測定値の平均を記録した。さらに、各成形部品を「部品の品質」および「エージング後の部品の粘着性」について等級付けした。「部品の品質」を5(最良、ボイド、反り、収縮がなく完璧な部品)から1(最悪、過度のボイド、歪曲した部品、過度の収縮)まで評価した。「エージング後の部品の粘着性」を、2個の成形部品を互いに重ねて置き;手で圧力を加え、部品を互いに引き離して試験した。2つの部品を互いから外すために必要な力の量を測定した。各ペアの評価を5(最良、付着せず、2個のサンプルを外すための力は不要)から1(最悪、過度の粘着、2個のサンプルを外すために相当な手の力を要した)で行った。比較例Z1〜Z4および実施例46〜57の試験結果を下の表13に示す。
表13の試験データは、本発明のエチレン/α−オレフィン共重合体(例えば、ポリマー19j、19k、19l、および19m)の粘着性および硬度が、それらの各々をHMS−PP、例えばPROFAX(登録商標)PF814とブレンドすることにより改良され得ることを示す。
本明細書に開示される一部のポリマーブレンドは、ポリマーブレンドの任意の成分単独よりも、成形性、魅力的な外観、非粘着性および機械的特性のより優れた組み合わせを提供することができる。例えば、ポリマー19fと少なくとも1種類のその他のポリマーのポリマーブレンドである、実施例21〜26は、ポリマー19f単独(すなわち、実施例20)またはポリマーブレンドでない比較例M〜Pよりも、曲げ弾性率、引裂強度、およびTMAによる0.1mm侵入温度のより良いバランスを実証する。同様に、ポリマー19a、19bまたは19iを含むポリマーブレンド(すなわち、実施例34〜36、38〜40および42〜44)は、KRATON(登録商標)G1652、AFFINITY(登録商標)EG8100または対応するポリマー19a、19bまたは19i単独よりも、TMAによる1mm侵入温度および弾性回復率のより良いバランスを有する。同様に、ポリマー19j、19k、19lまたは19mを含むポリマーブレンド(すなわち、実施例46〜57)は、対応するポリマー19j、19k、19lまたは19m単独よりも、粘着性(すなわち低粘着性)および硬度(すなわち、高い硬度)のより良いバランスを有する。
上に実証されるように、本発明の実施形態は、種々の用途のための成形品の製造に適した一意な物理的および機械的特性を有する、種々のポリマーブレンドを提供する。ブレンドは比較的弾性率が低いが、比較的高い耐熱性を維持している。そのような特性のバランスにより、ブレンドを可撓性成形品に適したものにしている。さらに、一部のブレンドは表面粘着がほとんど無いか全く無い。
本発明を限定された数の実施例に関して記載してきたが、1つの実施形態の具体的な特徴が本発明の別の実施形態に起因するべきではない。どのような1つの実施形態も本発明のあらゆる態様を代表しない。ある実施形態では、組成物または方法には、本明細書において言及されない多数の化合物または段階が含まれうる。他の実施形態では、組成物または方法には、本明細書において列挙されないいずれの化合物または段階もが含まれなか、または実質的に含まない。記載される実施形態の変形または改変形態が存在する。最後に、本明細書に開示されるいずれの数も、その数の説明に「約」または「およそ」という語が用いられていてもいなくとも近似値を意味するものと解釈されるべきである。付属の請求項は、全ての改変または変形を本発明の範囲にあるものとして網羅することを意図する。
従来型のランダムコポリマー(円で示す)およびチーグラーナッタコポリマー(三角形で示す)と比較した、本発明のポリマー(ひし形で示す)の融点/密度の関係を示す。 種々のポリマーについてのDSC融解エンタルピーの関数としてのΔDSC−CRYSTAFのプロットを示す。ひし形はランダムエチレン/オクテンコポリマーを表し;四角形はポリマー実施例1〜4を表し;三角形はポリマー実施例5〜9を表し;さらに、円はポリマー実施例10〜19を表す。記号「X」はポリマー実施例A*〜F*を表す。 本発明の共重合体(四角形および円で示す)および従来型のコポリマー(種々のDow AFFINITY(登録商標)ポリマーである、三角形で示す)から作成された非指向性膜についての弾性回復率に対する密度の効果を示す。四角形は本発明のエチレン/ブテンコポリマーを表し、円は本発明のエチレン/オクテンコポリマーを表す。 実施例5(円で示す)ならびに比較ポリマーである比較例E*およびF*(記号「X」で示す)のポリマー画分のTREF溶出温度に対する、TREF分画されたエチレン/1−オクテンコポリマー画分のオクテン含量のプロットである。ひし形は従来型のランダムエチレン/オクテンコポリマーを表す。 実施例5(曲線1)およびポリマー比較例F*(曲線2)のポリマー画分のTREF溶出温度に対する、TREF分画されたエチレン/1−オクテンコポリマー画分のオクテン含量のプロットである。ひし形は伝統的なランダムエチレン/オクテンコポリマーを表す。四角形はポリマー比較例F*を表し;三角形は実施例5を表す。 比較エチレン/1−オクテンコポリマー(曲線2)およびプロピレン/エチレン−コポリマー(曲線3)、ならびに異なる量の可逆的連鎖移染剤(chain shuttling agent)で作成した本発明の2つのエチレン/1−オクテンブロックコポリマー(曲線1)についての温度の関数としての、貯蔵弾性率の対数のグラフである。 他の公知のポリマーと比較した場合の、本発明のポリマー(ひし形で示す)についての曲げ弾性率に対するTMA(1mm)のプロットを示す。三角形は種々のDow VERSIFY(登録商標)ポリマーを表し;円は種々のランダムエチレン/スチレンコポリマーを表し;さらに、四角形は種々のDow AFFINITY(登録商標)ポリマーを表す。 成分A(すなわち、KRATON(登録商標)G1652、SEBS)および成分B(すなわち、Dow AFFINITY(登録商標)EG8100または本発明のポリマー19a、19bまたは19i)を含有する2成分ブレンドの引張回復率を示す。円は、KRATON(登録商標)G1652およびDow AFFINITY(登録商標)EG8100を含有するブレンド(すなわち、それぞれ0%、25%、50%、75%および100%のDow AFFINITY(登録商標)EG8100を有する比較例Y1〜Y5)を表す。ひし形は、KRATON(登録商標)G1652および本発明のポリマー19aを含有するブレンド(すなわち、それぞれ25%、50%、75%および100%のポリマー19aを有する実施例34〜37)を表す。三角形は、KRATON(登録商標)G1652および本発明のポリマー19bを含有するブレンド(すなわち、それぞれ25%、50%、75%および100%のポリマー19bを有する実施例38〜41)を表す。四角形は、KRATON(登録商標)G1652および本発明のポリマー19iを含有するブレンド(すなわち、それぞれ25%、50%、75%および100%のポリマー19iを有する実施例42〜45)を表す。 成分A(すなわち、KRATON(登録商標)G1652、SEBS)および成分B(すなわち、Dow AFFINITY(登録商標)EG8100または本発明のポリマー19a、19bまたは19i)を含有する2成分ブレンドの耐熱性(すなわち、TMA温度)を示す。円は、KRATON(登録商標)G1652およびDow AFFINITY(登録商標)EG8100を含有するブレンド(すなわち、それぞれ0%、25%、50%、75%および100%のDow AFFINITY(登録商標)EG8100を有する比較例Y1〜Y5)を表す。ひし形は、KRATON(登録商標)G1652および本発明のポリマー19aを含有するブレンド(すなわち、それぞれ25%、50%、75%および100%のポリマー19aを有する実施例34〜37)を表す。三角形は、KRATON(登録商標)G1652および本発明のポリマー19bを含有するブレンド(すなわち、それぞれ25%、50%、75%および100%のポリマー19bを有する実施例38〜41)を表す。四角形は、KRATON(登録商標)G1652および本発明のポリマー19iを含有するブレンド(すなわち、それぞれ25%、50%、75%および100%のポリマー19iを有する実施例42〜45)を表す。

Claims (12)

  1. (i)少なくとも1つのエチレン/α−オレフィン共重合体(ここで、エチレン/α−オレフィン共重合体はマルチブロック共重合体(ここで、該マルチブロック共重合体は、ハードセグメント及びソフトセグメントを有し、該ハードセグメントはマルチブロック共重合体の重量を基準にして95重量パーセントより多い量でエチレンが存在する重合単位のブロックであり、該ソフトセグメントはマルチブロック共重合体の重量を基準にして5重量パーセントより多い量でα−オレフィンが存在する重合単位のブロックであり、
    該マルチブロック共重合体は、(A)高いコモノマー組み込みインデックスを有する第1のオレフィン重合触媒と、(B)触媒(A)のコモノマー組み込みインデックスの90パーセント未満のコモノマー組み込みインデックスを有する第2のオレフィン重合触媒と、(C)ジエチル亜鉛およびトリエチルアルミニウムからなる群から選択される可逆的連鎖移動剤とを用いる重合方法によって製造されたものであり、
    該マルチブロック共重合体は、1.7〜3.5のM/M、110℃〜130℃の少なくとも1つの融点T(℃)、および0.8649g/cm〜0.9344g/cmの密度d(g/cm3)を有し、ここで、Tとdの数値は以下の関係、
    Tm≧−6288.1+13141(d)−6720.3(d)2
    に相当する)及び
    (ii)少なくとも1つのポリオレフィン、または少なくとも1つのスチレンブロックコポリマー、またはそれらの組み合わせ
    を含む、ポリマーブレンド。
  2. エチレン/α−オレフィン共重合体が、[N−(2,6−ジ(1−メ チルエチル)フェニル)アミド](2−イソプロピルフェニル)(α−ナフタレン−2−ジイル(6−ピリジン−2−ジイル)メタン)]ハフニウムジメチル、[N−(2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル)アミド](2−メチルフェニル)(1,2−フェニレン−(6−ピリジン−2−ジイル)メタン)]ハフニウムジメチル、ビス[N,N’’’−(2,4,6−トリ(メチルフェニル)アミド)エチレンジアミン]ハフニウムジベンジル、ビス((2−オキソイル−3−(ジベンゾ−1H−ピロール−1−イル)−5−(メチル)フェニル)−2−フェノキシメチル)シクロヘキサン−1,2−ジイルハフニウム(IV)ジベンジル、1,2−ビス−(3,5−ジ−t−ブチルフェニレン)(1−(N−(1−メチルエチル)イミノ)メチル)(2−オキソイル)ジルコニウムジベンジル、1,2−ビス−(3,5−ジ−t−ブチルフェニレン)(1−(N−(2−メチルシクロヘキシル)イミノ)メチル)(2−オキソイル)ジルコニウムジベンジル、(t−ブチルアミド)ジメチル(3−N−ピロリル−1,2,3,3a,7a−η−インデン−1−イル)シランチタニウムジメチル、(t−ブチルアミド)ジ(4−メチルフェニル)(2−メチル−1,2,3,3a,7a−η−インデン−1−イル)シランチタニウムジメチル、(t−ブチルアミド)ジ(4−メチルフェニル)(2−メチル−1,2,3,3a,8a−η−s−インダセン−1−イル)シランチタニウムジメチル、及びビス(ジメチルジシロキサン)(インデン−1−イル)ジルコニウムジクロリドからなる群より選択される前記第1のオレフィン重合触媒(A)及び第2のオレフィン重合触媒(B)、並びに、
    ジエチル亜鉛およびトリエチルアルミニウムからなる群より選択される前記可逆的連鎖移動剤(C)、
    を用いる重合方法によって製造されたものである、請求項1に記載のポリマーブレンド。
  3. エチレン/α−オレフィン共重合体中のα−オレフィンが、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン、1−デセン、またはそれらの組合せである、請求項1に記載のポリマーブレンド。
  4. エチレン/α−オレフィン共重合体が、組成物全体の5重量%〜95重量%の範囲で存
    在する、請求項1に記載のポリマーブレンド。
  5. ポリオレフィンが、オレフィンホモポリマー、オレフィンコポリマー、オレフィンターポリマーまたはそれらの組み合わせである、請求項1に記載のポリマーブレンド。
  6. ポリオレフィンが、高溶融張力ポリプロピレン、高溶融張力高密度ポリエチレン、エチレン/プロピレンコポリマー、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー、エチレン/プロピレン/ジエンターポリマー、スチレン−エチレン−コ−(ブテン)−スチレンブロックコポリマーまたはそれらの組み合わせである、請求項5に記載のポリマーブレンド。
  7. 少なくとも1種類の添加剤をさらに含む、請求項1に記載のポリマーブレンド。
  8. 添加剤が、スリップ剤、ブロッキング防止剤、可塑剤、オイル、酸化防止剤、UV安定剤、着色剤または顔料、充填剤、滑沢剤、防曇剤、フローエイド、カップリング剤、架橋剤、核剤、界面活性剤、溶媒、難燃剤、帯電防止剤またはそれらの組み合わせである、請求項7に記載のポリマーブレンド。
  9. 請求項1に記載のポリマーブレンドを含む、可撓性成形品。
  10. 可撓性成形品が、玩具、グリップ、軟質な触覚の握り部分、バンパーラブストリップ、床張り材、自動車のフロアマット、ハンドル、キャスター、家具および電気製品の足部、タグ、シール、ガスケット、自動車扉、バンパフェイシア、グリル構成部品、ロッカーパネル、ホース、内張り、事務用消耗品、シール、ライナー、ダイヤフラム、チューブ、蓋、ストッパー、プランジャーチップ、運搬システム、台所用品、靴、靴用エアクッション、靴底およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項9に記載の可撓性成形品。
  11. スチレンブロックコポリマーが、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマーである、請求項1に記載のポリマーブレンド。
  12. スチレンブロックコポリマーが、スチレン−エチレン/ブチレン−スチレンブロックコポリマーである、請求項1に記載のポリマーブレンド。
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