JP5346155B2 - スチレン系共重合体延伸成形品 - Google Patents
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Description
高度のシンジオタクチック構造を有するスチレン系重合体を延伸処理した場合、機械的強度、特に弾性率が向上した延伸成形品が得られるが、用途によってはさらに優れた透明性や靭性を有する延伸成形品(フィルム、シート等)が望まれている。
また、シンジオタクチックポリスチレン延伸フィルムは、機械的強度は優れるが、靭性が劣るという問題がある。この問題を改善することを目的として、スチレン誘導体と他の化合物とを共重合してなるスチレン系共重合体を用いることによって、靭性の改善が図られている。しかし、さらに靭性に優れたスチレン系共重合体からなる延伸フィルムが望まれている。
すなわち本発明は、以下のスチレン系共重合体延伸成形品を提供するものである。
1. スチレン誘導体単位5〜99モル%とオレフィン単位95〜1モル%とからなり、かつスチレン誘導体から構成される繰り返し単位連鎖の立体規則性[rrrr]が80%以上であるシンジオタクチック構造を有し、分子量分布が1.3以下であるスチレン系共重合体を延伸してなるスチレン系共重合体延伸成形品。
アルキルスチレンとしては、p−メチルスチレン、p−エチルスチレン、p−プロピルスチレン、p−イソプロピルスチレン、p−ブチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、o−メチルスチレン、o−エチルスチレン、o−プロピルスチレン、o−イソプロピルスチレン、m−メチルスチレン、m−エチルスチレン、m−イソプロピルスチレン、m−ブチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、2,5−ジメチルスチレンおよび3,5−ジメチルスチレンなどが挙げられる。上記ハロゲン化スチレンとしては、p−クロロスチレン、m−クロロスチレン、o−クロロスチレン、p−ブロモスチレン、m−ブロモスチレン、o−ブロモスチレン、p−フルオロスチレン、m−フルオロスチレン、o−フルオロスチレンおよびo−メチル−p−フルオロスチレンなどが挙げられる。アルコキシスチレンとしては、p−メトキシスチレン、o−メトキシスチレンおよびm−メトキシスチレンなどが挙げられる。ビニル安息香酸エステルとしては、p−ビニル安息香酸メチル、m−ビニル安息香酸メチルおよびo−ビニル安息香酸メチルなどが挙げられる。
上記スチレン系共重合体は、スチレン誘導体単位5〜99モル%とオレフィン単位95〜1モル%とからなるものであるが、オレフィン単位の含有割合は、好ましくは90〜10モル%、より好ましくは80〜20モル%である。オレフィン単位の含有割合が1モル%以上であると、上記スチレン系共重合体における靭性が充分となるため、延伸成形品(フィルム、シート等)とした場合の伸びが充分なものとなる。また、オレフィン単位の含有割合が95モル%以下であると、上記スチレン系共重合体の融点の低下が抑えられ、延伸成形品(フィルム、シート等)とした場合の耐熱性が充分なものとなる。
なお、上記分子量分布は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィ(GPC)法(ポリスチレンを標準物質、1,2一ジクロロベンゼンを溶出液として、145℃で測定)により測定される、重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)比を意味し、例えばGPC測定装置(TOSOH HLC 8121 GPC/HT)を用いて測定することができる。
1)第3族金属原子またはランタノイド金属原子である中心金属M、該中心金属に結合した置換もしくは無置換のシクロペンタジエニル誘導体を含む配位子Cゴ、モノアニオン配位子Q1およびQ2、ならびにW個の中性ルイス塩基Lを含む、一般式(I)で表されるメタロセン錯体、および
2)非配位性アニオンとカチオンからなるイオン性化合物
を含む重合触媒組成物である。
Cp*に含まれるシクロペンタジエニル誘導体とは、シクロペンタジエニル環のほか、シクロペンタジエニルを含む縮合環(インデニル環、フルオレニル環を含むがこれらに限定されない)などが挙げられる。最も好ましいシクロペンタジエニル誘導体は、シクロペンタジエニル環である。
また、Q1およびQ2は互いに結合するか、あるいは一緒になって、いわゆるジアニオン性の配位子となっていてもよい。ジアニオン性の配位子としては、アルキリデン、ジエン、シクロメタル化されたヒドロカルビル基、または二座のキレート配位子などが挙げられる。
これらの非配位性アニオンのうち、好ましくはテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートである。
カルボニウムカチオンの具体例としては、トリフェニルカルボニウムカチオン、トリ置換フェニルカルボニウムカチオンなどの三置換カルボニウムカチオンが挙げられる。トリ置換フェニルカルボニウムカチオンとしては、トリ(メチルフェニル)カルボニウムカチオンおよびトリ(ジメチルフェニル)カルボニウムカチオンなどが挙げられる。
アンモニウムカチオンの具体例としては、トリメチルアンモニウムカチオン、トリエチルアンモニウムカチオン、トリプロピルアンモニウムカチオン、トリブチルアンモニウムカチオン、トリ(n一ブチル)アンモニウムカチオンなどのトリアルキルアンモニウムカチオン、N,N一ジメチルアニリニウムカチオン、N,N一ジエチルアニリニウムカチオン、N,N−2,4,6一ペンタメチルアニリニウムカチオンなどのN,N一ジアルキルアニリニウムカチオン、ジ(イソプロピル)アンモニウムカチオン、ジシクロヘキシルアンモニウムカチオンなどのジアルキルアンモニウムカチオンが挙げられる。
ホスホニウムカチオンの具体例としては、トリフェニルホスホニウムカチオン、トリ(メチルフェニル)ホスホニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウムカチオンなどのトリアリールホスホニウムカチオンが挙げられる。
好ましくは、トリフェニルカルボニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルカルボニウムテトラキス(テトラフルオロフェニル)ボレート、N,N一ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、1,1’一ジメチルフェロセニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートなどが例示される。これらのイオン性化合物は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
さらに、アルキルアルミニウム化合物(アルミノキサン、好ましくはメチルアルミノキサン(MAO)またはイソブチル修飾メチルアルミノキサン(MMAO))、またはアルキルアルミニウム化合物とボレート化合物の組み合わせも、イオン性化合物として用いることができ、また他のイオン性化合物と組み合わせて用いてもよい。特に、上記した本発明で用いる錯体(一般式(1))のモノアニオン配位子Qが、アルキルまたはヒドリド以外である場合(例えばハロゲンである場合)は、アルキルアルミニウム化合物、またはアルキルアルミニウム化合物とボレート化合物の組み合わせを用いることが好ましいと考えられる。
触媒組成物中のイオン性化合物としては、[Ph3C][B(C6F5)4]などの4価のホウ素アニオンとカルボニウムカチオンからなる化合物が好ましい。錯体とイオン性化合物は、モル比で1:1程度とすることが好ましい。
スチレンの使用量は、錯体(またはイオン性化合物)に対して、モル比で1,000〜70,000倍程度にすればよい。スチレンの量を増やせば、得られる共重合体の分子量を上げることができ、またスチレン単位含有率を高めることができる。
供給されるエチレンガスの圧力は任意に調整することができるが、通常0.01〜0.2MPa程度である。この圧力を調整することで、共重合体の分子量を調整したり、エチレン単位含有率を調整することができる。
触媒組成物は、予め溶媒(好ましくはトルエン)中で錯体とイオン性化合物を反応させて得られた溶液(好ましくは活性種を含む溶液)として加えられることが好ましい。反応時間は数秒〜1時間程度とすることが好ましく、特にSc錯体を用いた場合には1〜20分程度とすることが好ましい。
このようにして得られるスチレンーエチレン共重合体は、スチレンブロック鎖が高いシンジオタクチシティーを有し、かっシャープな分子量分布を有し得る。
本発明の延伸成形品を得るためには、まず、上記スチレン系共重合体を含む成形用材料を調製する。この成形用材料には、本発明の目的が損なわれない範囲で、所望により、各種添加成分、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、相溶化剤、核剤、滑剤、無機充填剤、難燃剤、帯電防止剤、可塑剤および着色剤などを適宜含有させることができる。
当該性形容材料の調製方法に特に制限はなく、従来公知の方法を用いることができる。例えば、上記スチレン系共重合体、および所望により用いられる各種成分を、リボンブレンダー、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、ドラムタンブラー、単軸スクリュー押出機、二軸スクリュー押出機、コニーダ、多軸スクリュー押出機等を用いて、好ましくは使用するスチレン系共重合体の融点以上の温度で、かつ樹脂成分が分解を起こさない温度で溶融混練することにより、所望の成形用材料を得ることができる。
本発明のスチレン系共重合体延伸成形品の形態については特に制限はないが、シートまたはフィルム状のものが好ましい。このシートまたはフィルム上の延伸成形品を製造するには、上記ようにして得られた成形用材料を製膜し、まず、延伸用原反を作製する。製膜方法に特に制限はなく、従来公知の方法、例えば、溶融押出法(エキストルージョン法)、インフレーション法、カレンダー法および溶液流延法(キャスティング法)などを採用することができる。
このようにして延伸処理されたものは、配向むらを少なくするために、必要に応じて熱処理をほどこしてもよい。熱処理は、緊張状態あるいは制限収縮状態で、ガラス転移温度以上、融点以下、好ましくは「融点−100℃」以上、「融点−5℃」以下の範囲の温度において、0.5〜120秒間程度保持することにより行うのが有利である。
また、その他の延伸方法として溶融延伸、湿潤延伸およびゲル延伸などを採用することができる。
製造例1(触媒の合成)
(1)LiCH2C6H4N(CH3)2−oの合成
N,N−ジメチル−o−トルイジン18ml(0.12mmol)のヘキサン(50ml)−ジエチルエーテル(16ml)溶液に、n−BuLi 2.6mol/Lのヘキサン溶液50mlを25分かけて滴下した。45時間撹拌した後、沈殿をろ別した。得られた固体を、ヘキサン40mlで3回洗浄した後に減圧乾燥し、LiCH2C6H4N(CH3)2−oを13g得た(収率77%)。
(2)Sc(CH2C6H4N(CH3)2−o)3の合成
無水ScCl3(1.0g)6.6mmolのTHF(テトラヒドロフラン)懸濁液(10ml)を室温で1時間撹拌し、ここへ上記(1)で得られたLiCH2C6H4N(CH3)2−o 2.8g(20mmol)のTHF溶液を滴下し、12時間撹拌した。溶媒を留去した後に目的物をトルエンにより抽出した。この目的物を再結晶により精製し、淡黄色の結晶を得た。収率は45%であった。
(3)Cp´Sc(CH2C6H4N(CH3)2−o)4の合成
上記(2)で得られたSc(CH2C6H4N(CH3)2−o)3 2.0g(4.5mmol)のTHF溶液(10ml)に、市販Cp´H=(C5(CH3)4H(Si(CH3)3))1.1g(5.4mmol)のTHF溶液を加えた。70℃において12時間撹拌し、反応させた。反応終了後、溶媒を留去し、トルエンで目的物[(1,2,3,4‐テトラメチル−5−トリメチルシリルシクロペンタジエニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウム]を抽出した。目的物は再結晶により精製し、淡黄色の結晶を1.7g得た。収率は67%であった。
加熱乾燥した1Lのオートクレーブに、窒素雰囲気下、室温で脱水トルエン350mlおよびスチレン47mlを加えた。攪拌しながら温度を30℃に調整した後、上記製造例1で得られた(1,2,3,4‐テトラメチル−5−トリメチルシリルシクロペンタジエニル)ビス(N,N−ジメチルアミノベンジル)スカンジウム0.021mmolとトリフェニルカルベニウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート0.021mmolとを予め混合した溶液15mlを加えた。続いてエチレンを導入し、圧力を0.03MPa(0.3kg/cm2)に保ちながら5分間重合した。重合反応終了後、反応生成物をメタノールと塩酸の混合溶液中に投入し、充分に攪拌した後にろ別し、さらにメタノールで充分に洗浄した後、乾燥させ、0スチレン−エチレン共重合体35.6gを得た。得られた共重合体は、エチレン単位含有量9モル%およびスチレン単位含有量91モル%、融点265℃、重量平均分子量(Mw)188,000、分子量分布(Mw/Mn)1.3であり、ペンタッドラセミ分率[rrrr]99.0%を超えていた。
製造例2で得られたスチレン−エチレン共重合体を二軸押出機(260℃設定)を用いてペレット化した。このペレットから、25Φ単軸押出機(300℃設定)を用いて厚さ250μmの延伸用原反を作製した。二軸延伸として、テーブルテンターによる逐次二軸延伸を行った。延伸倍率(MD×TD)は3×3.4とした。通風オーブンにて200℃、30秒間の条件で熱処理を行って延伸成形品を得た。得られた延伸成形品の物性を以下の方法により評価した。結果を表1に示す。
JIS K 7113に準拠して測定した。
(2)エレメンドルフ引裂強度
JIS K 7128−2に準拠して測定した。
(3)フィルムインパクト
(株)東洋精機製作所の「フィルムインパクトテスター」を用いて測定した。
(4)全へイズ、外部へイズおよび内部へイズ
JIS K 7105に準拠して測定した。
延伸フィルム用シンジオタクチックポリスチレン(出光興産社製、商品名 ザレック F2907)を用いて、実施例1と同様にして延伸用原反を作製した後、二軸延伸を行って延伸成形品を製造し、同様の方法で物性を評価した。結果を表1に示す。
Claims (1)
- スチレン誘導体単位5〜99モル%とオレフィン単位95〜1モル%とからなり、かつスチレン誘導体から構成される繰り返し単位連鎖の立体規則性[rrrr]が80%以上であるシンジオタクチック構造を有し、分子量分布が1.3以下であるスチレン系共重合体を延伸してなるスチレン系共重合体延伸成形品。
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