JP5383808B2 - 良好な耐白化性を示すポリオレフィン組成物 - Google Patents
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Description
本発明のポリオレフィン組成物は、自動車分野、特に、バンパーや内装品として、カバン・トランク類および家庭用品および包装用のような種々の分野に用途を見出す。
a) 高アイソタクチック性の結晶性プロピレンポリマー50〜77%;
b) 周囲温度でキシレンに部分的に可溶な、エチレンおよびプロピレンのエラストマーコポリマー13〜28%;ならびに
c) 1〜3dl/gの範囲の極限粘度値を示し、場合により、10%未満の量のプロピレンから誘導される繰り返し単位(HDPE)を含有するポリエチレン10〜22%を有する:
逐次的重合により得られるポリオレフィン組成物を開示する。
a1)アイソタクチック指数が80%を超える、プロピレンホモポリマーまたは最高15%のエチレンおよび/またはC4−C10α−オレフィン(1種または複数)を含有するコポリマー16〜78%;および
a2)エチレンと10〜40%、好ましくは15〜35%のC4−C10αオレフィン類を含有する1種またはそれ以上の当該C4−C10αオレフィンとのコポリマー6〜44%;
b)80wt%もしくはそれ以上のブテン−1誘導単位含量を有し、60MPaまたはそれ以下の曲げ弾性率(MEF)を示す、ブテン−1(コ)ポリマー3〜70%
を含むポリオレフィン組成物からなる。
a)30〜97%、好ましくは、70〜95%,より好ましくは,硬質用途について85〜93%の、ヘテロ相組成物であり、当該組成物が,下記の(a1)および(a2)の重量総計を基準に:
a1)55〜80%のプロピレンホモポリマーまたはコポリマーであり、当該プロピレンホモポリマーもしくはコポリマーは80%を超える、好ましくは、90%を超えるアイソタクチック指数を示す、15%までのエチレンおよび/またはC4−C10α−オレフィン(類)を含有する;および
a2)20〜45%の,エチレンと1種以上のC4−C10α−オレフィン(類)とのコポリマーであり、当該C4−C10α−オレフィン(類)を、10〜40%、好ましくは、15〜35%を含有する;
を含み、
b)3〜70%、好ましくは、5〜30%,より好ましくは、7〜15%のブテン−1(コ)ポリマーであり:
−ブテン−1誘導単位の含量が80wt%以上、好ましくは、84%wt以上
−曲げ弾性率(MFR)が60MPa以下、好ましくは、40MPa以下、より好ましくは30MPa以下
を示すポリオレフィン組成物である。
−MFR値が、20g/10分以上、典型的には、25〜60g/10分、
−エチレン総含量が、20重量%,好ましくは、22重量%以上、
−C4−C10α−オレフィン(類)の総含量が、4.5重量%以上、
−エチレン総含量対C4−C10α−オレフィン(類)の総含量の比が、2.3以上、好ましくは、2.5以上、
−室温におけるキシレン可溶総画分が20wt%未満であり、
−室温におけるキシレン可溶画分の極限粘度値が1.7dl/g以下、好ましくは、1.5dl/g以下であり、そして、
−曲げ弾性率が770〜1400MPaを示す。
成分(a1)および(a2)は、別々に製造でき、または好ましくは上述のように逐次的重合により製造できる。連続式または回分式であることができる、重合は下記の公知技術で、液相で、不活性稀釈剤の存在下もしくは不存在下で、または気相で、もしくは混合液−気技術により操作して行うことができる。好ましくは、成分(a1)および(a2)の双方は気相中で製造される。
分子量の調節は公知の調節剤、特に水素を使用することにより行う。このような重合は、好ましくは、立体特異性チグラー・ナッタ触媒の存在下で行い、特に、米国特許第4399054号明細書および欧州特許出願EP−A−0045977号公報に記載されている触媒である。
(b1)ブテン−1ホモポリマーまたはブテン−1と少なくとも別のα−オレフィンと、好ましくは、コモノマーとしてプロピレンとのコポリマーであり、
− アイソタクチックペンタド(mmmm%)の形態のブテン−1単位の含量が25〜55%;
− 135℃のテトラリン中で測定した極限粘度[η]が1〜3dL/g;
− 0℃のキシレン不溶性画分の含量が3〜60%;
(b2)アイソタクチックペンタド(mmmm%)の形態のブテン−1単位の含量が96%以上を示し、10〜25モル%の範囲のエチレン単位の総含量が約5〜15wt%に相当するブテン−1/エチレンコポリマーであり;
該ブテン−1/エチレンコポリマー(b2)は、
− コモノマーとしてのエチレンが10モル%未満、例えば、1〜9モル%のコポリマーであり、および
− コモノマーとしてのエチレンの含量が10モル%を超える、例えば、15〜40モル%の範囲の別のコポリマー
からなる組成物であることが代替的で且つ有利であることができ、高度に改質した成分は、典型的には、弾性挙動を示し、成分(b)は、このためヘテロ相組成物であることができ;
(b3)ブテン−1/エチレンコポリマーまたはブテン−1/エチレン/プロピレンターポリマーであり、
− GPCにより測定した分子量分布(Mw/Mn)が3より低く;
− 本明細書中で以下に記載するDSC法にしたがって測定してDSCで検出できる融点(TmII)はない;成分(b3)はエージング後測定可能な溶融エンタルピーを示すことができる.特に、室温で10日間エージング後測定した(b3)の溶融エンタルピーは25J/g未満、好ましくは、4〜20J/gであることがある
からなる群から選択される。
特に、式:
トリス(2,3,3−トリメチル−ブチル)アルミニウム、トリス(2,3−ジメチル−ヘキシル)アルミニウム、トリス(2,3−ジメチル−ブチル)アルミニウム、トリス(2,3−ジメチル−ペンチル)アルミニウム、トリス(2,3−ジメチル−ヘプチル)アルミニウム、トリス(2−メチル−3−エチル−ペンチル)アルミニウム、トリス(2−メチル−3−エチル−ヘキシル)アルミニウム、トリス(2−メチル−3−エチル−ヘプチル)アルミニウム、トリス(2−メチル−3−プロピル−ヘキシル)アルミニウム、トリス(2−エチル−3−メチル−ブチル)アルミニウム、トリス(2−エチル−3−メチル−ペンチル)アルミニウム、トリス(2,3−ジエチル−ペンチル)アルミニウム、トリス(2−プロピル−3−メチル−ブチル)アルミニウム、トリス(2−イソプロピル−3−メチル−ブチル)アルミニウム、トリス(2−イソブチル−3−メチル−ペンチル)アルミニウム、トリス(2,3,3−トリメチル−ペンチル)アルミニウム、トリス(2,3,3−トリメチル−ヘキシル)アルミニウム、 トリス(2−エチル3,3−ジメチル−ブチル)アルミニウム、トリス(2−エチル−3,3−ジメチル−ペンチル)アルミニウム、トリス(2−イソプロピル−3,3−ジメチル−ブチル)アルミニウム、トリス(2−トリメチルシリル−プロピル)アルミニウム、トリス(2−メチル−3−フェニル−ブチル)アルミニウム、トリス(2−エチル−3−フェニル−ブチル)アルミニウム、トリス(2,3−ジメチル−3−フェニル−ブチル)アルミニウム、トリス(2−フェニル−プロピル)アルミニウム、トリス[2−(4−フルオロ−フェニル)−プロピル]アルミニウム、トリス[2−(4−クロロ−フェニル)−プロピル]アルミニウム、トリス[2−(3−イソプロピル−フェニル)−プロピル]アルミニウム、トリス(2−フェニル−ブチル)アルミニウム、トリス(3−メチル−2−フェニル−ブチル)アルミニウム、トリス(2−フェニル−ペンチル)アルミニウム、トリス[2−(ペンタフルオロフェニル)−プロピル]アルミニウム、トリス[2,2−ジフェニル−エチル]アルミニウムおよびトリス[2−フェニル−ペンチルフェニル−2−メチル−プロピル]アルミニウム、ならびにヒドロカルビル基のうちの一つもしくは二つが水素原子と置換された対応する化合物、およびヒドロカルビル基のうちの一つもしくは二つがイソブチル基と置換された化合物等である。
トリエチルアンモニウムテトラ(フェニル)ボレート、トリメチルアンモニウムテトラ(トリル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(トリル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリプロピルアンモニウムテトラ(ジメチルフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(トリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(4−フルオロフェニル)ボレート、N,N-ジメチルアニリニウムテトラ(フェニル)ボレート、N,N-ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジ(プロピル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジ(シクロヘキシル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルホスホニウムテトラキス(フェニル)ボレート、トリ(メチルフェニル)ホスホニウムテトラキス(フェニル)ボレート、トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウムテトラキス(フェニル)ボレート、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、トリフェニルカルベニウムテトラキス(フェニル)アルミネート、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、N,N-ジメチルアニリニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート等である。
本発明にしたがうブテン−1および結局はエチレンおよび/またはプロピレンの重合方法は、不活性炭化水素溶媒の共存下または不共存下で、スラリーのような液相中で、または気相中で行うことができる。炭化水素溶媒は、トルエンのような芳香族、またはプロパン、ヘキサン、ヘプタン、イソブタンもしくはシクロヘキサンのような脂肪族のいずれかであることができる。好ましくは、本発明のコポリマー(b3)は、溶液法、すなわち、ポリマーが反応媒体中で完全にもしくは部分的に可溶性である液相中で行われる方法、により得られる。
詳細を下記の例で例証のために示すが、本発明を制限するものではない。
−コモノマー含量:IR分光またはNMR(特定した場合)により決定。
次の関係を使用して13C−NMRスペクトルからジアド分布を算出する。すなわち、
PP=100 I1/Σ
PB=100 I2/Σ
BB=100(I3−I19)/Σ
PE=100(I5+I6)/Σ
BE=100(I9+I10)/Σ
EE=100(0.5(I15+I6+I10)+0.25(I14))/Σ
ここで、Σ=I1+I2+I3−I19+I5+I6+I9+I10+0.5(I15+I6+I10)+0.25(I14)
モル含量を次の関係を使用してジアドから得る。
P(モル%)=PP+0.5(PE+PB)
B(モル%)=BB+0.5(BE+PB)
E(モル%)=EE+0.5(PE+BE)
I1、I2、I3、I5、I6、I10、I14、I15、I19は13CNMRスペクトルのピークの積分である(参照として29.9ppmにおけるEEEシーケンスのピーク)。これらのピークの割り当てを、J.C. Randal, Macromol. Chem Phys., C29, 201 (1989), M. Kakugo, Y. Naito, K. Mizunuma and T. Miyatake, Macromolecules, 15, 1150, (1982), and H.N. Cheng, Journal of Polymer Science, Polymer Physics Edition, 21, 57 (1983)にしたがって行った。表Aに割り当てを示す(C.J. Carman, R.A. Harrington and C.E. Wilkes, Macromolecules, 10, 536 (1977)にしたがって命名した)。
− 0℃におけるキシレン中の可溶性画分および不溶性画分(XS 0℃):撹拌下、135℃のキシレン250mL中に2.5gのブテン−1(コ)ポリマー(成分(b))を溶解する。撹拌を継続しながら、30分後、溶液を100℃に冷却し、次いで、水中および氷浴中に入れ、0℃に冷却する。次いで、水中および氷浴中で1時間得られた溶液を沈静させる。得られた沈殿を濾紙で濾過する。濾過中、フラスコを水中および氷浴中に置き、フラスコ内部の温度をできるだけ0℃近くに保持するようにする。濾過を終えたら、約30分間流水浴中に容量フラスコを浸けて、濾液温度を25℃に平衡させ、次いで、2つの50mlアリコットに分ける。窒素流中で得られた溶液アリコットを蒸発させ、恒量に達するまで、残留物を減圧下80℃で乾燥させる。2つの残留物間の重量差は3%以下でなければならず、そうでなければ、この試験を繰り返さなければならない。こうして、両残留物の平均重量からポリマー可溶分の重量%を算出する(0℃におけるキシレン可溶分=XS 0℃)。0℃におけるo−キシレン中の不溶画分(0℃におけるキシレン不溶分=XI 0℃)は:XI%0℃=100−XS%0℃である。
−極限粘度[η]:135℃のテトラヒドロナフタレン(テトラリン)中で測定。
−DMTA分析によるTg決定
76mm×13mm×1mmの成形試験標本を引張応力のためDMTA機に固定する。試料の伸張と収縮(relies)の振動数を1Hzに固定する。DMTAは、−100℃から始まって130℃までの試験標本の弾性応答を転換(translate)する。このようにして、弾性応答対温度をプロットすることが可能である。粘弾性材料の弾性率をE=E’+iE”と定義する。DMTAは、それらの共鳴およびプロットE’対温度およびE’/E”=tan(δ)対温度により2成分に分けることができる。
ガラス転移温度Tgは曲線E’/E”=tan(δ)対温度の最大点の温度であると推測される。
− X線結晶性の決定
X線結晶性を、固定スリットを用いるCu−Kαl照射を使用し、毎6秒に0.1°ステップで回折角度2Θ=5°および2Θ=35°間のスペクトルを集めるX線回折粉末回折計を用いて測定した。
−ポリマーの溶融点(TmII)を、下記の方法にしたがって、Perkin Elmer DSC−7を用いて示差走査熱量(D.S.C.)により測定した。
−10日後の溶融エンタルピーを、Perkin Elmer DSC−7装置を用いて示差走査熱量(D.S.C.)を使用することにより次のようにして測定した。
−アイソタクチックペンタド含量の決定:成分(b)の各成分50mgを0.5mLのC2D2Cl4に溶解させた。Bruker DPX−400により13CNMRスペクトルを測定した(100.61MHz、90°パルス、パルス間の遅延12秒)。各スペクトルで約3000トランジットを貯え、mmmmペンタドピーク(27.73ppm)を参照として使用した。文献(Macromolecule 1991、24、2334−2340、Asakura等、およびPolymer、1994、35、339、Chujo R等)に記載されている通りにしてミクロ構造分析を行った。
−アイゾッド耐衝撃性:ISO法180/1Aに準じて決定した。
−密度:ISO1183に準拠。このISO法は、密度勾配を示す液体カラム中に試験標本を沈めるレベルを観察することに基づく。標準標本を、グレーダーから押し出したストランドから切断した(MFR測定)。ポリブテン−1標本を、室温で10分間2000バールのオートクレーブ中に入れ、ポリブテンの変態相を促進させた。この後、該標本を勾配カラム中に挿入し、ここで密度をISO1183に準じて測定した。
−引張特性(破断点引張応力、破断点伸び、降伏応力、降伏点伸び):ISO527−1、2に準拠。
プラーク標本の製造
−D/Bおよび応力白化測定用プラーク:
127×127×1.5mmの寸法のD/B測定用プラークを射出成型機Negri BossiTM型(NB90)を用い、クランプ力90トンで製造した。モールドは長方形プラーク(127×127×1.5mm)である。
−背圧(バール): 20
−射出時間(秒): 3
−最大射出圧(MPa): 14
−水圧射出圧(Hydraulic injection pressure)(MPa): 6−3
−第1保持水圧(MPa): 4±2
−第1保持時間(秒): 3
−第2保持水圧(MPa): 3±2
−第2保持時間(秒): 7
−冷却時間(秒): 20
−モールド温度(℃): 60
−溶融温度は220〜280℃だった。
− プラーク曇り度測定
曇り度測定のためのプラーク(厚さ1mm)を、射出時間1秒、温度230℃、モールド温度40℃で射出成形することにより製造した。射出成型機はBattenfeldTM型BA500CDであり、クランプ力は50トンであった。インサートモールドにより、成形して2個のプラーク(各々55×60×1mm)にした。
− 延性/脆性転移温度(D/B):
以下の特定した方法に準拠して決定した。二軸耐衝撃性を、自動コンピュータ化打撃ハンマーを用いた衝撃により決定した。円形試験標本を、円形ハンドパンチ(直径38mm)を用いて切断することにより、上述したようにして製造した、プラークから得た。該試験標本を少なくとも12時間、23℃、50RHで条件下し、次いで、試験温度に設定した温度設定装置付き浴中に1時間入れた。力−時間曲線を、環状支持体に設置した円形標本に打撃ハンマー(5.3kg、直径1.27cmの半球パンチ)の衝撃の間検出した。使用した機械は、CEAST 6758/000型モデルNo.2だった。D/B転移温度は、試料の50%が、当該衝撃試験に付したとき脆弱破壊を受ける温度である。
− プラークの曇り度
以下の特定した方法に準拠して決定した。相対湿度50±5%、温度23±℃で12〜48時間プラークを条件化した。試験に使用した装置は、G.E.1209ランプおよびフィルターCを具備したヘーズメーターUX−10設置Gardner光度計だった。装置較正を、試料無しの測定(0%曇り度)および光線を遮断して測定(100%曇り度)により行った。測定および計算原理は、標準ASTN−D1003に示されている。曇り度測定を5個のプラークを用いて行った。
− プラークの光沢
試験しようとする各ポリマーについて10個の長方形試験標本(55×60×1mm)を、下記の条件下で操作するBattenfeld BA500CDを使用して射出成形を行う。
−背圧: 10バール
−モールド温度: 40℃
−溶融温度: 260℃
−射出時間: 3秒
−第1保持時間: 5秒
−第2保持時間: 5秒
−冷却時間(第2保持後): 10秒。
光沢計により、試験される標本表面により反射する光線のフラクションを、入射角60°で測定する。表2で報告する値は、各試験ポリマーについて、10標本を超える光沢値の平均に相当する。
− 応力−耐白化性:
周囲温度(約23℃)における白化に対する抵抗を、試験しようとするポリマーの小ディスク(上述した通りに製造したプラークから得られ、直径38mm、厚さ1.5mm)を異なる高さからダートを降下する衝撃に付すことにより決定する。このダートは直径1.27mmで重量は263gである。応力−白化抵抗は、白化した領域の直径として表す(各降下高さについて、試験した10標本を超えるものの平均値である)。0値は打撃によりもたらされる表面の変形が観察できても白化は検出できないことを意味する。白化無しの変形は、通常、少なくとも最も高い降下高さ76cmで観察される。白化領域の高さおよび幅(直径)の双方を記録し、表2に報告する。
実施例中のデータは、本発明の組成物が卓越した耐白化性(ブラッシュ無し)、良好な耐アイゾッド衝撃性および相対的に低い剛性とさらに良好な光特性(低曇り度)を示す。
温度(℃):75℃
エチレン/ブテン供給比=約5%
水素/ブテン供給比=約1200容積ppm
重合2時間後、第1反応器の内容を第2反応器に移し、そこで同一条件で重合を継続したが、エチレン供給を停止したことが唯一の相異である。70分後重合を停止し、最終コポリマーを特性化した。重合活性を基準に、総コポリマーの約70%を第1重合工程で製造し、エチレン含量が約10wt%を示した。残りの30%を第2反応器中で製造し、エチレン含量が約0.6wt%と算出された。最終生成物のエチレン含量は約7.1wt%だった。PB4は上述のプロセスにしたがって製造したメタロセンブテン−1(コ)ポリマー(b3)である。
表2および表3では、成分(a)および成分(b)のブレンドの組成および特性を報告する。
表2に示したように成分(a)および成分(b)は押出機中でブレンドする。ポリマー粒子を窒素雰囲気下2軸スクリュー押出機で回転速度250rpmおよび溶融温度200〜250℃で押し出す。
実施例1〜4で使用したと同じ成分(a)を、市販HDPEとブレンドする、当該HDPEのMFR(190℃、2.16kg)が8g/10分、極限粘度が1.2dl/gであり、密度が0.963g/cm3である。
表3に示した成分(a)および成分(b)を押出機中でブレンドする。ポリマー粒子を窒素雰囲気下2軸スクリュー押出機で回転速度250rpmおよび溶融温度200〜250℃で押し出す。
Claims (4)
- ポリオレフィン組成物であって、下記成分(a1)、(a2)および(b)の総重量を基準に重量%で:
a1)アイソタクチック指数が80%を超える、プロピレンホモポリマーまたは最高15%のエチレンおよび/またはC4−C10α−オレフィン(1種または複数)を含有するコポリマー16〜78%;および
a2)エチレンと10〜40%のC4−C10αオレフィン類を含有する1種またはそれ以上の当該C4−C10αオレフィンとのコポリマー6〜44%;
b)80wt%もしくはそれ以上のブテン−1誘導単位含量を有し、60MPaまたはそれ以下の曲げ弾性率(MEF)を示す、ブテン−1(コ)ポリマー3〜70%、ここで、成分(b)は:
(b1)ブテン−1コポリマーであり、
− アイソタクチックペンタド(mmmm%)の形態のブテン−1単位の含量が25〜55%;
− 135℃のテトラリン中で測定した極限粘度[η]が1〜3dL/g;
− 0℃のキシレン不溶性画分の含量が3〜60%;
(b2)ブテン−1/エチレンコポリマーもしくはブテン−1/エチレンコポリマーからなる組成物であり、アイソタクチックペンタド(mmmm%)の形態のブテン−1単位の含量が96%以上を示し、10〜25モル%の範囲のエチレン単位の総含量である;
(b3)ブテン−1/エチレンコポリマーまたはブテン−1/エチレン/プロピレンターポリマーであり、
− GPCにより測定した分子量分布(Mw/Mn)が3より低く;
− DSCで検出できる溶融点(TmII)はない;
− エージング後測定可能な溶融エンタルピーを示す
からなる群から選択される;
を含むポリオレフィン組成物。 - 少なくとも650MPaの曲げ弾性率を示す、請求項1に記載の組成物。
- 請求項1または2に記載の組成物を含む成形物品。
- 請求項1または2に記載の組成物を含むフィルム。
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