JP5779578B2 - 熱可塑性重合体組成物およびそれからなる成形体 - Google Patents

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Description

本発明は、柔軟性、力学特性、成形性および着色防止性に優れ、かつ極性樹脂、無機充填材(特にガラス繊維)を含有する樹脂への接着性や、セラミックス、ガラスまたは金属への接着性に優れた熱可塑性重合体組成物に関する。また、かかる熱可塑性重合体組成物からなる成形体に関する。
主として芳香族ビニル化合物単位からなる重合体ブロック(A)と主として共役ジエン化合物単位からなる重合体ブロック(B)とを備えた「A−(B−A)n」型または「(A−B)n」型(nは、いずれも1以上の整数を表す)のブロック共重合体、また重合体ブロックBを構成する共役ジエン化合物単位に由来した炭素−炭素二重結合を水素添加した水添ブロック共重合体が種々提案されている。該水添ブロック共重合体は、柔軟性、力学特性に優れることから、従来より加硫ゴムや軟質塩化ビニルの代替として各種の成形体の製造に使用されている。
一方、家電製品、電子部品、機械部品、自動車部品等の様々な用途で、耐久性、耐熱性および機械的強度に優れた極性樹脂、無機充填材(特にガラス繊維)を含有する樹脂、セラミックス、ガラスまたは金属が幅広く使用されている。これらの部材は、用途、部品構成、使用方法などにより、他の構造部材への固定や、衝撃吸収、破損防止またはシーリング等の目的のため、上記部材に柔軟性に優れたエラストマー部材を接着、もしくは複合化して使用する場合がある。
このようなエラストマー部材として、柔軟性と力学特性、さらに成形加工性に優れる、前記の水添ブロック共重合体からなる熱可塑性エラストマー組成物が好適に用いられる場合がある。しかしながら、前記した水添ブロック共重合体は極性が低い材料であるため、極性樹脂、無機充填材(特にガラス繊維)を含有する樹脂、セラミックス、ガラスまたは金属等への接着性が十分でなく、そのままでは溶融接着が困難であるという問題点を有する。そのため、極性樹脂、無機充填材(特にガラス繊維)を含有する樹脂、セラミックス、ガラスまたは金属と該水添ブロック共重合体を接着させるために、接着剤を塗布したり、あらかじめ極性樹脂、無機充填材(特にガラス繊維)を含有する樹脂、セラミックス、ガラスまたは金属の表面をプライマーなどで処理する方法が開示されている(特許文献1〜6参照)。
しかしながら、上記の接着剤やプライマーを使用する方法は、工程が煩雑になるばかりでなく、生産性も低くなり、製造コストが高くなる問題がある。このような問題に対し、特許文献7では極性樹脂、ガラス、金属およびセラミックスに優れた接着性を有する、該ブロック共重合体とポリビニルアセタールからなる熱可塑性重合体組成物が開示されている。このとき、該ブロック共重合体と極性官能基を含む該ブロック共重合体を併用することで、材料コストを抑制しながら、力学特性、接着性が向上できると開示されている。これら物性の向上は、かかる極性官能基を含む該ブロック共重合体が、該ブロック共重合体とポリビニルアセタールの相容性を向上させることで、ポリビニルアセタール相の分散性が高まるとともに、ブロック共重合体からなる相との界面接着力が強くなるためと考察されている。しかし、該ブロック共重合体と極性官能基を含む該ブロック共重合体を併用した熱可塑性重合体組成物は、柔軟性、力学特性、接着性に優れるものの、溶融粘度が高い傾向にあり、射出成形等に適用するためには、さらなる流動性の改良の余地がある。また該熱可塑性重合体組成物は、流動性が低いために、高温での成形が必要であったり、成形加工時に強いせん断や発熱を伴うことがあるため、劣化を引き起こしやすく、得られる成形体が着色しやすいことが判明した。さらに特許文献7に記載の熱可塑性重合体組成物では、柔軟性、力学特性、成形性および着色防止性にさらなる改良の余地があり、また、本発明者らの検討によると、必ずしも接着性に優れてはいない場合があることが判明した。
特開2006−291019号公報 特開2006−206715号公報 特開昭63−25005号公報 特開平9−156035号公報 特開2009−227844号公報 特開2010−1364号公報 国際公開第2009/081877号パンフレット
しかして、本発明の課題は、柔軟性、力学特性、成形性および着色防止性に優れ、かつ極性樹脂、無機充填材(特にガラス繊維)を含有する樹脂、セラミックス、ガラスまたは金属への接着性に優れた熱可塑性重合体組成物を提供すること、および該熱可塑性重合体組成物からなる成形体を提供することにある。
本発明者らは、鋭意検討した結果、特定の2種の水添ブロック共重合体、特定のポリビニルアセタールおよび極性官能基を含む重合体ブロックを有する熱可塑性エラストマーを特定配合比で含有する熱可塑性重合体組成物が上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は下記[1]〜[8]に関する。
[1]芳香族ビニル化合物単位を含有する重合体ブロック(A1)の少なくとも1個と、水素添加された、共役ジエン化合物単位を含有する重合体ブロック(B1)の少なくとも1個よりなり、重合体ブロック(A1)の含有量が5質量%以上40質量%未満である水添ブロック共重合体(a1)、および芳香族ビニル化合物単位を含有する重合体ブロック(A2)の少なくとも1個と、水素添加された、共役ジエン化合物単位を含有する重合体ブロック(B2)の少なくとも1個よりなり、重合体ブロック(A2)の含有量が40質量%以上70質量%以下である水添ブロック共重合体(a2)からなる水添ブロック共重合体混合物(a)100質量部に対して、
平均重合度100〜4,000のポリビニルアルコールをアセタール化して得られる、アセタール化度が55〜88モル%であるポリビニルアセタール(b)を0.1〜100質量部、および
芳香族ビニル化合物単位を含有する重合体ブロック(A3)の少なくとも1個と、水素添加された、共役ジエン化合物単位を含有する重合体ブロック(B3)の少なくとも1個と、極性官能基を有する重合体ブロック(C)の少なくとも1個よりなる熱可塑性エラストマー(c)を0.1〜20質量部含有する熱可塑性重合体組成物。
[2]ポリビニルアセタール(b)がポリビニルブチラールである、上記[1]に記載の熱可塑性重合体組成物。
[3]さらに軟化剤(d)を前記水添ブロック共重合体混合物(a)100質量部に対して0.1〜300質量部含有する、上記[1]または[2]に記載の熱可塑性重合体組成物。
[4]前記水添ブロック共重合体(a1)と前記水添ブロック共重合体(a2)の質量比[(a1)/(a2)]が99/1〜50/50である、上記[1]〜[3]のいずれかに記載の熱可塑性重合体組成物。
[5]上記[1]〜[4]のいずれかに記載の熱可塑性重合体組成物からなる成形体。
[6]前記熱可塑性重合体組成物が、極性樹脂、無機充填材を含有する樹脂、セラミックスまたは金属に接着されてなる、上記[5]に記載の成形体。
[7]前記無機充填材を含有する樹脂における無機充填材の含有量が、樹脂100質量部に対して0.1〜100質量部である、上記[6]に記載の成形体。
[8]無機充填材がガラス繊維である、上記[6]または[7]に記載の成形体。
本発明によれば、柔軟性、力学特性、成形性および着色防止性に優れ、かつ極性樹脂、無機充填材(特にガラス繊維)を含有する樹脂、セラミックス、ガラスまたは金属への接着性に優れた熱可塑性重合体組成物、および該熱可塑性重合体組成物からなる成形体を提供することができる。
[熱可塑性重合体組成物]
本発明の熱可塑性重合体組成物は、芳香族ビニル化合物単位を含有する重合体ブロック(A1)の少なくとも1個と、水素添加された、共役ジエン化合物単位を含有する重合体ブロック(B1)の少なくとも1個よりなり、重合体ブロック(A1)の含有量が5質量%以上40質量%未満である水添ブロック共重合体(a1)、および芳香族ビニル化合物単位を含有する重合体ブロック(A2)の少なくとも1個と、水素添加された、共役ジエン化合物単位を含有する重合体ブロック(B2)の少なくとも1個よりなり、重合体ブロック(A2)の含有量が40質量%以上70質量%以下である水添ブロック共重合体(a2)からなる水添ブロック共重合体混合物(a)100質量部に対して、
平均重合度100〜4,000のポリビニルアルコールをアセタール化して得られる、アセタール化度が55〜88モル%であるポリビニルアセタール(b)を0.1〜100質量部、および
芳香族ビニル化合物単位を含有する重合体ブロック(A3)の少なくとも1個と、水素添加された、共役ジエン化合物単位を含有する重合体ブロック(B3)の少なくとも1個と、極性官能基を有する重合体ブロック(C)の少なくとも1個よりなる熱可塑性エラストマー(c)を0.1〜20質量部含有するものである。
以下、各成分について順に説明する。
(水添ブロック共重合体混合物(a))
水添ブロック共重合体混合物(a)の1成分である水添ブロック共重合体(a1)は、芳香族ビニル化合物単位を含有する重合体ブロック(A1)の少なくとも1個と、水素添加された、共役ジエン化合物単位を含有する重合体ブロック(B1)の少なくとも1個よりなる。水添ブロック共重合体(a1)における前記重合体ブロック(A1)の含有量は、5質量%以上40質量%未満であり、10〜35質量%であることが好ましく、15〜35質量%であることがより好ましく、20〜35質量%であることがさらに好ましい。
また、水添ブロック共重合体混合物(a)のもう1つの成分である水添ブロック共重合体(a2)は、芳香族ビニル化合物単位を含有する重合体ブロック(A2)の少なくとも1個と、水素添加された、共役ジエン化合物単位を含有する重合体ブロック(B2)の少なくとも1個よりなる。水添ブロック共重合体(a2)における前記重合体ブロック(A2)の含有量は、40質量%以上70質量%以下であり、45〜70質量%であることが好ましく、50〜70質量%であることがより好ましく、55〜70質量%であることがさらに好ましい。
水添ブロック共重合体(a1)および該水添ブロック共重合体(a2)の2種からなる水添ブロック共重合体混合物(a)を用いることが、本発明の効果の観点、特に熱可塑性重合体組成物の成形性、着色防止性および接着性を改善する観点から重要である。
なお、本明細書において、水添ブロック共重合体(a1)中の重合体ブロック(A1)の含有量および水添ブロック共重合体(a2)中の重合体ブロック(A2)の含有量は、核磁気共鳴分光法(1H−NMR)で求めた値である。
前記重合体ブロック(A1)および前記重合体ブロック(A2)のそれぞれを構成する芳香族ビニル化合物としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、4−プロピルスチレン、4−シクロヘキシルスチレン、4−ドデシルスチレン、2−エチル−4−ベンジルスチレン、4−(フェニルブチル)スチレン、1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレンなどが挙げられる。これらの中でも、スチレン、α−メチルスチレン、4−メチルスチレンが好ましい。重合体ブロック(A1)および重合体ブロック(A2)はそれぞれ、これらの芳香族ビニル化合物のうちの1種に由来する構造単位のみから構成されていてもよいし、2種以上に由来する構造単位から構成されていてもよい。
また、上記重合体ブロック(A1)および重合体ブロック(A2)は、本発明の効果を著しく低下させない限り、それぞれ、他の重合性単量体単位を含有していてもよい。他の重合性単量体としては、例えば1,3−ブタジエン(以下、単に「ブタジエン」と称することがある。)、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン等の共役ジエン化合物が挙げられる。
重合体ブロック(A1)及び重合体ブロック(A2)は、いずれも、芳香族ビニル化合物単位の含有量が70モル%以上であることが好ましく、80モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることがより好ましく、95モル%以上であることがさらに好ましく、実質的に100モル%であることが特に好ましい。
また、水添ブロック共重合体(a1)の重合体ブロック(B1)、および水添ブロック共重合体(a2)の重合体ブロック(B2)を構成する共役ジエン化合物としては、例えばブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエンなどが挙げられる。重合体ブロック(B1)および重合体ブロック(B2)はそれぞれ、これらの共役ジエン化合物のうちの1種に由来する構造単位のみから構成されていてもよいし、2種以上に由来する構造単位から構成されてもよい。これらの中でも、重合体ブロック(B1)や重合体ブロック(B2)を構成する共役ジエン化合物としては、イソプレンおよびブタジエンの一方または両方であることが好ましい。
重合体ブロック(B1)および/または重合体ブロック(B2)が2種以上の共役ジエン化合物、例えばブタジエンおよびイソプレンから構成されている場合、その混合比や重合形態(ブロック、ランダムなど)に特に制限はない。重合体ブロック(B1)および/または重合体ブロック(B2)がブタジエンおよびイソプレンから構成されている場合、ブタジエンとイソプレンの混合モル比に特に制限はないが、機械物性と柔軟性とのバランスの観点から、ブタジエン/イソプレン=10/90〜90/10であることが好ましく、30/70〜70/30であることがより好ましく、40/60〜60/40であることがさらに好ましく、40/60〜50/50であることが特に好ましい。
水添ブロック共重合体(a1)の重合体ブロック(B1)および水添ブロック共重合体(a2)の重合体ブロック(B2)を構成する共役ジエン化合物の結合形態は特に制限されない。例えば、ブタジエンの場合には、1,2−結合および/または1,4−結合を、イソプレンの場合には1,2−結合、3,4−結合および1,4−結合のうちの1種以上をとることができる。それらの中でも、重合体ブロック(B1)および重合体ブロック(B2)が、主としてブタジエンから構成される場合、主としてイソプレンから構成される場合、または主としてイソプレンとブタジエンの両方から構成される場合は、該重合体ブロック(B1)および重合体ブロック(B2)における1,2−結合および3,4−結合の合計が1〜95モル%であることが好ましく、1〜70モル%であることがより好ましく、1〜45モル%であることがさらに好ましい。さらに、該重合体ブロック(B1)および重合体ブロック(B2)における1,2−結合および3,4−結合の合計の下限値は、3モル%であるとより好ましい。
なお、1,2−結合量および3,4−結合量は、1H−NMR測定によって算出できる。具体的には、1,2−結合単位および3,4−結合単位に由来する4.2〜5.0ppmに存在するピークの積分値および1,4−結合単位に由来する5.0〜5.45ppmに存在するピークの積分値との比から算出することができる。
重合体ブロック(B1)および重合体ブロック(B2)は、本発明の効果を著しく低下させない限り、それぞれ、他の重合性単量体を含有していてもよい。他の重合性単量体としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、4−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物が挙げられる。
重合体ブロック(B1)及び重合体ブロック(B2)は、いずれも、共役ジエン化合物単位の含有量が70モル%以上であることが好ましく、80モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることがより好ましく、95モル%以上であることがさらに好ましく、実質的に100モル%であることが特に好ましい。
水添ブロック共重合体(a1)の重合体ブロック(B1)および水添ブロック共重合体(a2)の重合体ブロック(B2)は、水素添加(水添)されている。これらの重合体ブロック(B1)および重合体ブロック(B2)に含有される共役ジエン化合物単位に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加率は80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。なお、本明細書における水素添加率は、水素添加反応前後のブロック共重合体のヨウ素価を測定して得られる値である。
水添ブロック共重合体(a1)における重合体ブロック(A1)と重合体ブロック(B1)および水添ブロック共重合体(a2)における重合体ブロック(A2)と重合体ブロック(B2)の結合形態は、直鎖状、分岐状、放射状、あるいはこれらの2つ以上が組み合わさった結合形態のいずれであってもよいが、直鎖状の結合形態であることが好ましい。重合体ブロック(A1)および重合体ブロック(A2)を「A」で、重合体ブロック(B1)および重合体ブロック(B2)を「B」でそれぞれ表したとき、例えば、「A−B」型のジブロック共重合体、「A−B−A」型または「B−A−B」型のトリブロック共重合体、「A−B−A−B」型のテトラブロック共重合体、「B−A−B−A−B」型、「A−B−A−B−A」型のペンタブロック共重合体、「(A−B)nX」型共重合体(Xはカップリング剤残基を表し、nは2以上の整数を表す)、およびこれらの混合物などが挙げられる。これらの中でも、トリブロック共重合体が好ましく、「A−B−A」型のトリブロック共重合体であることがより好ましい。
水添ブロック共重合体(a1)および水添ブロック共重合体(a2)の重量平均分子量は、それぞれ30,000〜300,000であることが、得られる成形体が良好な力学的強度を示す点で好ましい。より好ましくは、水添ブロック共重合体(a1)の重量平均分子量が、100,000〜300,000(より好ましくは100,000〜200,000)であり、かつ水添ブロック共重合体(a2)の重量平均分子量が、30,000〜100,000(より好ましくは50,000〜95,000)であると、得られる熱可塑性重合体組成物が良好な成形性を示す点で好ましい。なお、本明細書における重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定によって求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量である。
水添ブロック共重合体混合物(a)中の水添ブロック共重合体(a1)と水添ブロック共重合体(a2)の質量比[(a1)/(a2)]は、成形性、着色防止性および接着性の観点から、99/1〜50/50が好ましく、97/3〜60/40がより好ましく、95/5〜70/30がさらに好ましい。
(水添ブロック共重合体(a1)、(a2)の製造方法)
本発明に用いる水添ブロック共重合体(a1)および水添ブロック共重合体(a2)の製造方法としては、特に限定されないが、例えばアニオン重合法により製造することができる。具体的には、
(i)アルキルリチウム化合物を開始剤として用い、前記芳香族ビニル化合物、前記共役ジエン化合物、次いで前記芳香族ビニル化合物を逐次重合させる方法;
(ii)アルキルリチウム化合物を開始剤として用い、前記芳香族ビニル化合物、前記共役ジエン化合物を逐次重合させ、次いでカップリング剤を加えてカップリングする方法;
(iii)ジリチウム化合物を開始剤として用い、前記共役ジエン化合物、次いで前記芳香族ビニル化合物を逐次重合させる方法などが挙げられる。
上記方法(i)および(ii)中のアルキルリチウム化合物としては、例えばメチルリチウム、エチルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウム、ペンチルリチウムなどが挙げられる。カップリング剤としてはジクロロメタン、ジブロモメタン、ジクロロエタン、ジブロモエタン、ジブロモベンゼンなどが挙げられる。また、上記方法(iii)中のジリチウム化合物としてはナフタレンジリチウム、ジリチオヘキシルベンゼンなどが挙げられる。
これらのアルキルリチウム化合物、ジリチウム化合物等の開始剤およびカップリング剤の使用量は、本発明に用いる水添ブロック共重合体(a1)および水添ブロック共重合体(a2)の重量平均分子量により決定されるが、アニオン重合に用いる芳香族ビニル化合物および共役ジエン化合物の合計100質量部に対して、通常、アルキルリチウム化合物、ジリチウム化合物等の開始剤は、いずれも0.01〜0.2質量部用いられる。また、方法(ii)においては、アニオン重合に用いる芳香族ビニル化合物および共役ジエン化合物の合計100質量部に対して、通常、カップリング剤は0.001〜0.8質量部用いられる。
上記のアニオン重合は、溶媒の存在下で行なうのが好ましい。溶媒としては、開始剤に対して不活性で、重合に悪影響を及ぼさないものであれば特に制限はなく、例えばヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン等の飽和脂肪族炭化水素;トルエン、ベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素が挙げられる。また、重合は、上記したいずれの方法による場合も、通常、0〜80℃で0.5〜50時間行なうのが好ましい。
上記アニオン重合の際、有機ルイス塩基を添加することによって、水添ブロック共重合体(a1)、(a2)の1,2−結合量および3,4−結合量を増やすこともできる。
該有機ルイス塩基としては、例えば、酢酸エチル等のエステル;トリエチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)、N−メチルモルホリン等のアミン;ピリジン等の含窒素複素環式芳香族化合物;ジメチルアセトアミド等のアミド;ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン等のエーテル;エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド;アセトン、メチルエチルケトン等のケトンなどが挙げられる。
上記した方法により重合を行なった後、反応液に含まれるブロック共重合体を、メタノール等の該ブロック共重合体の貧溶媒に注いで凝固させるか、または反応液をスチームと共に熱水中に注いで溶媒を共沸によって除去(スチームストリッピング)した後、乾燥させることにより、未水添のブロック共重合体を単離することができる。
続いて、上記で得られたブロック共重合体を水素添加反応に付すことによって、水添ブロック共重合体(a1)および水添ブロック共重合体(a2)を製造することができる。
水素添加反応は、反応および水素添加触媒に対して不活性な溶媒に上記で得られた未水添のブロック共重合体を溶解させるか、または、未水添のブロック共重合体を前記の反応液から単離せずにそのまま用い、水素添加触媒の存在下、水素と反応させることにより行うことができる。
水素添加触媒としては、例えばラネーニッケル;Pt、Pd、Ru、Rh、Ni等の金属をカーボン、アルミナ、珪藻土等の単体に担持させた不均一系触媒;遷移金属化合物とアルキルアルミニウム化合物、アルキルリチウム化合物等との組み合わせからなるチーグラー系触媒;メタロセン系触媒などが挙げられる。水素添加反応は、通常、水素圧力0.1〜20MPa、反応温度20〜250℃、反応時間0.1〜100時間の条件で行なうことができる。この方法による場合、水素添加反応液をメタノール等の貧溶媒に注いで凝固させるか、または水素添加反応液をスチームと共に熱水中に注いで溶媒を共沸によって除去(スチームストリッピング)した後、乾燥することにより、水添ブロック共重合体(a1)および水添ブロック共重合体(a2)を単離することができる。
(ポリビニルアセタール(b))
本発明に用いるポリビニルアセタール(b)は、通常、下記式(I)に表される繰り返し単位を有する樹脂である。
Figure 0005779578
上記式(I)中、nは、アセタール化反応に用いたアルデヒドの種類の数を表す。R1、R2、・・・、Rnは、アセタール化反応に用いたアルデヒドのアルキル残基または水素原子を表し、k(1)、k(2)、・・・、k(n)は、それぞれ[ ]で表す構成単位の割合(モル比)を表す。また、lは、ビニルアルコール単位の割合(モル比)、mは、ビニルアセテート単位の割合(モル比)を表す。
ただし、k(1)+k(2)+・・・+k(n)+l+m=1であり、k(1)、k(2)、・・・、k(n)、l及びmは、いずれかがゼロであってもよい。
各繰返し単位は、特に上記配列順序によって制限されず、ランダムに配列されていてもよいし、ブロック状に配列されていてもよいし、テーパー状に配列されていてもよい。
(ポリビニルアセタール(b)の製造方法)
ポリビニルアセタール(b)は、例えば、ポリビニルアルコールとアルデヒドとを反応させることによって得ることができる。
ポリビニルアセタール(b)の製造に用いられるポリビニルアルコールは、平均重合度が、通常、好ましくは100〜4,000、より好ましくは100〜3,000、さらに好ましくは100〜2,000である。ポリビニルアルコールの平均重合度が100以上であれば、ポリビニルアセタール(b)の製造が容易となり、また取り扱い性が良好となる。一方、ポリビニルアルコールの平均重合度が4,000以下であれば、溶融混練する際の溶融粘度が高くなり過ぎることがなく、本発明の熱可塑性重合体組成物の製造が容易である。ここでポリビニルアルコールの平均重合度は、JIS K 6726に準じて測定することができる。具体的には、ポリビニルアルコールを再けん化し、精製した後、30℃の水中で測定した極限粘度から求めた値である。
ポリビニルアルコールの製法は特に限定されず、例えば、ポリ酢酸ビニル等をアルカリ、酸、アンモニア水などによりけん化することにより製造されたものを用いることができる。ポリビニルアルコールは、完全けん化されたものであってもよいが、部分的にけん化されたものであってもよい。ポリビニルアルコールのけん化度は、好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上、さらに好ましくは95モル%以上である。
また、上記ポリビニルアルコールとしては、エチレン−ビニルアルコール共重合体や部分けん化エチレン−ビニルアルコール共重合体等のビニルアルコールと、ビニルアルコールと共重合可能なモノマーとの共重合体を用いることができる。さらに、一部にカルボン酸などが導入された変性ポリビニルアルコールを用いることができる。これらポリビニルアルコールは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリビニルアセタール(b)の製造に用いられるアルデヒドは特に制限されない。例えばホルムアルデヒド(パラホルムアルデヒドを含む)、アセトアルデヒド(パラアセトアルデヒドを含む)、プロピオンアルデヒド、n−ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、ペンタナール、ヘキサナール、ヘプタナール、n−オクタナール、2−エチルヘキシルアルデヒド、シクロヘキサンカルバルデヒド、フルフラール、グリオキサール、グルタルアルデヒド、ベンズアルデヒド、2−メチルベンズアルデヒド、3−メチルベンズアルデヒド、4−メチルベンズアルデヒド、p−ヒドロキシベンズアルデヒド、m−ヒドロキシベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、β−フェニルプロピオンアルデヒドなどが挙げられる。これらのアルデヒドは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらアルデヒドのうち、製造の容易性の観点から、ブチルアルデヒドが好ましく、n−ブチルアルデヒドがより好ましい。
ブチルアルデヒドを用いたアセタール化によって得られるポリビニルアセタール(b)を、特に、ポリビニルブチラール(PVB)と称する。
本発明では、ポリビニルアセタール(b)中に存在するアセタール単位のうち、ブチラール単位の割合(下式参照)が0.9以上であることが好ましく、0.95以上であることがより好ましい。すなわち、前記式(I)に示されるポリビニルアセタール(b)の構造式において、R1のみがC37(ブチルアルデヒドの残基)であるとき、0.9≦k(1)/(k(1)+k(2)+・・・+k(n))であるものが好ましい。
本発明に用いられるポリビニルアセタール(b)のアセタール化度は、好ましくは55〜88モル%である。アセタール化度が55モル%以上のポリビニルアセタール(b)は、製造コストが低く、入手が容易であり、また溶融加工性が良好である。一方、アセタール化度が88モル%以下のポリビニルアセタール(b)は、製造が非常に容易であり、製造に際し、アセタール化反応に長い時間を要しないので経済的である。ポリビニルアセタール(b)のアセタール化度は、より好ましくは60〜88モル%であり、さらに好ましくは70〜87モル%であり、特に好ましくは75〜85モル%である。ポリビニルアセタール(b)のアセタール化度が低いほど、ポリビニルアセタール(b)が有する水酸基の割合が大きくなり、ガラスとの接着性には優位であるが、上記範囲のアセタール化度とすることで、水添ブロック共重合体(a1)および水添ブロック共重合体(a2)との親和性や相容性が高くなり、熱可塑性重合体組成物の力学特性が向上するとともに、極性樹脂、無機充填材(特にガラス繊維)を含有する樹脂、セラミックス、ガラスまたは金属への接着強度が高くなる。
ポリビニルアセタール(b)のアセタール化度(モル%)は、以下の式で定義される。
アセタール化度(モル%)={k(1)+k(2)+・・・+k(n)}×2/{{k(1)+k(2)+・・・+k(n)}×2+l+m}×100
(上記式中、n、k(1)、k(2)、・・・、k(n)、lおよびmは、前記定義の通りである。)
ポリビニルアセタール(b)のアセタール化度は、JIS K 6728(1977年)に記載の方法に則って求めることができる。すなわち、ビニルアルコールユニットの質量割合(l0)および酢酸ビニルユニットの質量割合(m0)を滴定によって求め、ビニルアセタールユニットの質量割合(k0)をk0=1−l0−m0によって求める。これからビニルアルコールユニットのモル割合l(l=(l0/44.1)/(l0/44.1+m0/86.1+2k0/Mw(アセタール))および酢酸ビニルユニットのモル割合m(m=(m0/86.1)/(l0/44.1+m0/86.1+k0/Mw(アセタール))を計算、k=1−l−mの計算式によりビニルアセタールユニットのモル割合(k=k(1)+k(2)+・・・+k(n))を得る。ここで、Mw(アセタール)は、ビニルアセタールユニットひとつあたりの分子量であり、例えば、ポリビニルブチラールのとき、Mw(アセタール)=Mw(ブチラール)=142.2である。そして、{k(1)+k(2)+・・・+k(n)}×2/{{k(1)+k(2)+・・・+k(n)}×2+l+m}×100の計算式によって、アセタール化度(モル%)を求めることができる。
また、ポリビニルアセタール(b)のアセタール化度は、ポリビニルアセタール(b)を重水素化ジメチルスルホキシドなどの適切な重水素化溶媒に溶解し、1H−NMRや13C−NMRを測定して算出してもよい。
また、ポリビニルアセタール(b)は、ビニルアルコールユニットを好ましくは17〜45モル%(0.17≦l≦0.45)含み、酢酸ビニルユニットを好ましくは0〜5モル%(0≦m≦0.05)、より好ましくは0〜3モル%(0≦m≦0.03)含む。
ポリビニルアルコールとアルデヒドとの反応(アセタール化反応)は、公知の方法で行うことができる。例えば、ポリビニルアルコールの水溶液とアルデヒドとを酸触媒の存在下でアセタール化反応させて、ポリビニルアセタール(b)の粒子を析出させる水媒法;ポリビニルアルコールを有機溶媒中に分散させ、酸触媒の存在下、アルデヒドとアセタール化反応させ、得られた反応混合液に、ポリビニルアセタール(b)に対して貧溶媒である水などを混合することにより、ポリビニルアセタール(b)を析出させる溶媒法などが挙げられる。
上記酸触媒は特に限定されず、例えば、酢酸、p−トルエンスルホン酸等の有機酸類;硝酸、硫酸、塩酸等の無機酸類;二酸化炭素等の水溶液にした際に酸性を示す気体;陽イオン交換樹脂や金属酸化物等の固体酸触媒などが挙げられる。
前記水媒法や溶媒法などにおいて生成したスラリーは、通常、酸触媒によって酸性を呈している。酸触媒を除去する方法として、スラリーの水洗を繰り返し、pHを好ましくは5〜9、より好ましくは6〜9、さらに好ましくは6〜8に調整する方法;前記スラリーに中和剤を添加して、pHを好ましくは5〜9、より好ましくは6〜9、さらに好ましくは6〜8に調整する方法;前記スラリーにアルキレンオキサイド類などを添加する方法などが挙げられる。
pHを調整するために用いられる化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物;酢酸ナトリウムなどのアルカリ金属の酢酸塩;炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属の炭酸塩;炭酸水素ナトリウム等のアルカリ金属の炭酸水素塩;アンモニア、アンモニア水溶液などが挙げられる。アルキレンオキサイド類としては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド;エチレングリコールジグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル類が挙げられる。
次に中和により生成した塩、アルデヒドの反応残渣などを除去する。
除去方法は特に制限されず、脱水と水洗を繰り返すなどの方法が通常用いられる。残渣等が除去された含水状態のポリビニルアセタール(b)は、必要に応じて乾燥され、必要に応じてパウダー状、顆粒状あるいはペレット状に加工される。本発明で用いるポリビニルアセタール(b)としては、パウダー状、顆粒状あるいはペレット状に加工される際に、減圧状態で脱気することにより、アルデヒドの反応残渣や水分などを低減したものが好ましい。
本発明の熱可塑性重合体組成物は、水添ブロック共重合体混合物(a)100質量部に対して、ポリビニルアセタール(b)を0.1〜100質量部含有する。ポリビニルアセタール(b)が0.1質量部より少ないと、極性樹脂、無機充填材(特にガラス繊維)を含有する樹脂、セラミックス、ガラスまたは金属との十分な接着性を得ることが難しい。ポリビニルアセタール(b)の含有量は、水添ブロック共重合体混合物(a)100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは5質量部以上、さらに好ましくは10質量部以上、特に好ましくは15質量部以上である。一方、ポリビニルアセタール(b)が100質量部より多くなると、熱可塑性重合体組成物が硬くなり、良好な柔軟性、力学特性が発現しにくくなる。ポリビニルアセタール(b)の含有量は、水添ブロック共重合体混合物(a)100質量部に対して、好ましくは70質量部以下、より好ましくは50質量部以下、さらに好ましくは40質量部以下である。以上より、ポリビニルアセタール(b)の含有量は、水添ブロック共重合体混合物(a)100質量部に対して、好ましくは5〜100質量部、より好ましくは5〜70質量部、より好ましくは10〜70質量部、より好ましくは10〜50質量部、さらに好ましくは15〜40質量部である。
(熱可塑性エラストマー(c))
本発明に用いる熱可塑性エラストマー(c)は、芳香族ビニル化合物単位を含有する重合体ブロック(A3)の少なくとも1個と、水素添加された、共役ジエン化合物単位を含有する重合体ブロック(B3)の少なくとも1個と、極性官能基を有する重合体ブロック(C)の少なくとも1個よりなる。熱可塑性エラストマー(c)における前記重合体ブロック(A3)の含有量は、好ましくは5〜50質量、より好ましくは10〜40質量%、さらに好ましくは15〜35質量%、特に好ましくは20〜35質量%である。
なお、本明細書において、熱可塑性エラストマー(c)中の重合体ブロック(A3)の含有量は、核磁気共鳴分光法(1H−NMR)で求めた値である。
上記熱可塑性エラストマー(c)の重合体ブロック(A3)を構成する芳香族ビニル化合物としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、4−プロピルスチレン、4−シクロヘキシルスチレン、4−ドデシルスチレン、2−エチル−4−ベンジルスチレン、4−(フェニルブチル)スチレン、1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレンなどが挙げられる。これらの中でもスチレン、α−メチルスチレン、4−メチルスチレンが好ましい。重合体ブロック(A3)はそれぞれ、これらの芳香族ビニル化合物に由来する構造単位の1種のみを含んでいてもよいし、2種以上に由来する構造単位を含んでいてもよい。
また、上記重合体ブロック(A3)は、本発明の効果を著しく低下させない限り、他の重合性単量体単位を含有していてもよい。他の重合性単量体としては、例えばブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエンなどの共役ジエン化合物が挙げられる。重合体ブロック(A3)は、芳香族ビニル化合物単位の含有量が70モル%以上であることが好ましく、80モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることがより好ましく、95モル%以上であることがさらに好ましく、実質的に100モル%であることが特に好ましい。
また、熱可塑性エラストマー(c)の水素添加された、共役ジエン化合物単位を含有する重合体ブロック(B3)を構成する共役ジエン化合物としては、例えばブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエンなどが挙げられる。重合体ブロック(B3)は、これらの共役ジエン化合物のうちの1種に由来する構造単位のみから構成されていてもよいし、2種以上に由来する構造単位から構成されていてもよい。これらの中でも、重合体ブロック(B3)を構成する共役ジエン化合物としては、イソプレンおよびブタジエンの一方または両方であることが好ましい。
重合体ブロック(B3)が2種以上の共役ジエン化合物、例えばブタジエンおよびイソプレンから構成されている場合、その混合比や重合形態(ブロック、ランダムなど)に特に制限はない。重合体ブロック(B3)がブタジエンおよびイソプレンから構成されている場合、ブタジエンとイソプレンの混合モル比に特に制限はないが、機械物性と柔軟性とのバランスなどの観点から、ブタジエン/イソプレン=10/90〜90/10であることが好ましく、30/70〜70/30であることがより好ましく、40/60〜60/40であることがさらに好ましく、40/60〜50/50であることが特に好ましい。
熱可塑性エラストマー(c)の水素添加された、共役ジエン化合物単位を含有する重合体ブロック(B3)を構成する共役ジエン化合物の結合形態は特に制限されない。例えば、ブタジエンの場合には、1,2−結合および/または1,4−結合を、イソプレンの場合には1,2−結合、3,4−結合および1,4−結合のうちの1種以上をとることができる。それらの中でも、重合体ブロック(B3)が、主としてブタジエンから構成される場合、主としてイソプレンから構成される場合、または主としてイソプレンとブタジエンの両方から構成される場合は、該重合体ブロック(B3)における1,2−結合および3,4−結合の合計が1〜95モル%であることが好ましく、1〜70モル%であることがより好ましく、1〜45モル%であることがさらに好ましい。
重合体ブロック(B3)は、本発明の効果を著しく低下させない限り、他の重合性単量体を含有していてもよい。他の重合性単量体としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、4−メチルスチレン等が挙げられる。重合体ブロック(B3)は、いずれも、共役ジエン化合物単位の含有量が70モル%以上であることが好ましく、80モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることがより好ましく、95モル%以上であることがさらに好ましく、実質的に100モル%であることが特に好ましい。
熱可塑性エラストマー(c)の共役ジエン化合物単位を含有する重合体ブロック(B3)は水素添加(水添)されている。重合体ブロック(B3)に含有される共役ジエン化合物単位に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加率は80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。
熱可塑性エラストマー(c)における重合体ブロック(A3)と重合体ブロック(B3)の結合形態は、直鎖状、分岐状、放射状、あるいはこれらの2つ以上が組み合わさった結合形態のいずれであってもよいが、直鎖状の結合形態であることが好ましい。重合体ブロック(A3)を「A」で、重合体ブロック(B3)を「B」でそれぞれ表したとき、例えば、「A−B」型のジブロック共重合体、「A−B−A」型または「B−A−B」型のトリブロック共重合体、「A−B−A−B」型のテトラブロック共重合体、「B−A−B−A−B」型、「A−B−A−B−A」型のペンタブロック共重合体、「(A−B)nX」型共重合体(Xはカップリング剤残基を表し、nは2以上の整数を表す)、およびこれらの混合物などが挙げられる。これらの中でも、トリブロック共重合体が好ましく、「A−B−A」型のトリブロック共重合体であることがより好ましい。
重合体ブロック(C)は、極性官能基を有する重合体ブロックであり、例えば、ポリエステル系ブロック、ポリアミド系ブロック、ポリウレタン系ブロック、ポリカーボネート系ブロック、ポリウレア系ブロック、ポリアセタール系ブロックなどの縮合系ポリマーブロック;ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、プロピレン−ビニルアルコール共重合体、ポリヒドロキシスチレン、スルホン化ポリスチレン、ポリビニルピリジンなどのビニル系ポリマーブロック;ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリエチル(メタ)アクリレート、ポリプロピル(メタ)アクリレート、ポリイソプロピル(メタ)アクリレート、ポリ−n−ブチル(メタ)アクリレート、ポリ−sec−ブチル(メタ)アクリレート、ポリ−tert−ブチル(メタ)アクリレート、ポリペンチル(メタ)アクリレート、ポリヘキシル(メタ)アクリレート、ポリオクチル(メタ)アクリレート、ポリ−2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ポリドデシル(メタ)アクリレート、ポリミリスチル(メタ)アクリレート、ポリパルミチル(メタ)アクリレート、ポリステアリル(メタ)アクリレート、ポリベヘニル(メタ)アクリレート、ポリシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ポリフェニル(メタ)アクリレート、ポリヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、ポリヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリヒドロキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、ポリ(メタ)アクリル酸などのアクリル系ポリマーブロックおよび2種以上のアクリル系モノマーの共重合体;さらに上記アクリル系ポリマーを構成するモノマーとエチレン系モノマーを共重合したエチレン系共重合アクリル系ポリマーブロック;またポリケトンやポリエチレンオキシドなど付加重合系ポリマーブロックが挙げられる。
これらの中でも、ポリビニルアセタール(b)との相容性などの観点から、重合体ブロック(C)は、ポリウレタン系ブロックであることが好ましい。
(熱可塑性エラストマー(c)の製造方法)
熱可塑性エラストマー(c)の製造方法に特に制限は無いが、例えば、重合体ブロック(C)としてのポリウレタン系ブロックとなる熱可塑性ポリウレタンエラストマーと、前記重合体ブロック(A3)の少なくとも1個と前記重合体ブロック(B3)の少なくとも1個を有し、かつ末端に官能基(好ましくは水酸基)を有する末端変性水添ブロック共重合体(x)とを、溶融条件下に混練して反応させる方法が好ましく挙げられる。こうして得られる反応生成物から、目的とする熱可塑性エラストマー(c)を公知の方法で単離することができる。
熱可塑性ポリウレタンエラストマーと末端変性水添ブロック共重合体(x)との溶融混練は、単軸押出機、2軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサーなどの公知の溶融混練装置を用いて行うことができる。溶融混練条件は、使用する熱可塑性ポリウレタンエラストマーや末端変性水添ブロック共重合体(x)の種類、装置の種類などに応じて選択することができるが、一般的に180〜250℃の温度で、1〜15分間程度行うとよい。
ここで、得られる熱可塑性重合体組成物の力学特性や接着性がより良好なものとなる点から、熱可塑性エラストマー(c)の溶融粘度は1〜30kPa・sであることが好ましく、3〜20kPa・sであることがより好ましい。そして、得られる熱可塑性重合体組成物の成形性、着色防止性がより良好なものとなる点から、熱可塑性エラストマー(c)を構成する末端変性水添ブロック共重合体(x)の重量平均分子量は、それぞれ30,000〜300,000であることが好ましい。より好ましくは、50,000〜250,000である。
また、上記の熱可塑性エラストマー(c)は、例えば、熱可塑性ポリウレタンエラストマーを製造する際の反応の最初にまたは反応の途中に、その反応系に末端変性水添ブロック共重合体(x)を添加して反応させ、次いで公知の方法で単離することにより得ることもできる。
すなわち、得られた熱可塑性エラストマー(c)中の未反応の熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、得られた反応混合物をジメチルホルムアミドなどを用いて抽出することで、除去できる。続いて、未反応の末端変性水添ブロック共重合体(x)を反応混合物からシクロヘキサンなどを用いて抽出することで除去することができ、目的物である熱可塑性エラストマー(c)を単離できる。なお、上記の熱可塑性エラストマー(c)には、上記した製造方法に由来して未反応の熱可塑性ポリウレタンエラストマーおよび未反応の末端変性水添ブロック共重合体(x)が含まれていてもよい。
上記の熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、例えば、押出機中などで高分子ジオール、有機ジイソシアネートおよび鎖伸長剤を混練して反応させることにより得ることができる。
高分子ジオールとしては、例えばポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールなどが挙げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、環状エーテル(例えばエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、トリメチレンオキサイド、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフランなど)の開環重合により得られるポリエーテルジオール、グリコール(例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールなど)の重縮合により得られるポリエーテルポリオールが挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、ポリカルボン酸、ポリオールおよび必要に応じて他の成分を用い、エステル化法またはエステル交換法による公知の重縮合法により得られるポリエステルポリオールが挙げられる。ポリオールとしては、ポリエステルの製造において一般的に使用されているものを用いることができ、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、2,7−ジメチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、2−メチル−1,9−ノナンジオール、2,8−ジメチル−1,9−ノナンジオールなどの炭素数2〜15の脂肪族ジオール;1,4−シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、シクロオクタンジメタノールなどの脂環式ジオール;1,4−ビス(β−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン等の芳香族二価アルコールなどの1分子当たり水酸基を2個有するジオールおよびトリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、ジグリセリンなどの1分子当たり水酸基を3個以上有するポリオールなどを挙げることができる。また、ポリカルボン酸としては、ポリエステルの製造において一般的に使用されているポリカルボン酸を使用することができ、例えばコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、メチルコハク酸、2−メチルグルタル酸、トリメチルアジピン酸などの炭素数4〜12の脂肪族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸、ダイマー酸、水添ダイマー酸などの脂環式ジカルボン酸;テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸;トリメリット酸、ピロメリット酸などの3官能以上のポリカルボン酸などが挙げられる。
有機ジイソシアネートとしては、例えばテトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI)、リジンジイソシアネート(LDI)などの脂肪族ジイソシアネート;シクロヘキサン1,4−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、水添キシリレンジイソシアネート、水添ビス(イソシアナトフェニル)メタンなどの脂環族ジイソシアネート;フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート(TDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、ナフタレンジイソシアネート(NDI)、ビス(イソシアナトフェニル)メタン(MDI)、トルイジンジイソシアネート(TODI)、1,3−ビス(イソシアナトフェニル)プロパンなどの芳香族ジイソシアネートなどが挙げられる。
鎖伸長剤としては、例えば通常の熱可塑性ポリウレタンの製造に使用されている鎖伸長剤のいずれを使用してもよく、イソシアナート基と反応し得る活性水素原子を分子中に2個以上有する分子量300以下の低分子化合物を用いるのが好ましい。該低分子化合物としては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−ビス(β−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、1,4−シクロヘキサンジオール、ビス(β−ヒドロキシエチル)テレフタレート、キシリレングリコール等の脂肪族又は脂環式ジオール;エチレンジアミン、プロピレンジアミン、キシリレンジアミン、イソホロンジアミン、ピペラジンおよびその誘導体、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン等のジアミン;アミノエチルアルコール、アミノプロピルアルコール等のアミノアルコールなどが挙げられる。
また、上記の末端変性水添ブロック共重合体(x)は、従来公知の方法で作製できる。例えば、アニオン重合やカチオン重合などのイオン重合法、シングルサイト重合法、リビングラジカル法などによりブロック共重合体の分子鎖を形成させた後、該分子鎖の末端に水酸基を付加させ、公知の方法で水添させることにより製造することができる。
例えば、アニオン重合法による場合は、アルキルリチウム化合物などを重合開始剤として用いて、n−ヘキサンやシクロヘキサンなどの不活性有機溶媒中で芳香族ビニル化合物、共役ジエン化合物を逐次重合させ、所望の分子構造および分子量に達した時点で、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、スチレンオキサイドなどのオキシラン骨格を有する化合物、またはε−カプロラクトン、β−プロピオラクトン、ジメチルプロピオラクトン(ピバロラクトン)などのラクトン系化合物などを付加させ、次いでアルコール類、カルボン酸類、水などの活性水素化合物を添加して重合を停止させることにより、片末端に水酸基を有するブロック共重合体を製造することができる。ブロック共重合体1分子あたりの水酸基数の目安として、平均水酸基価を用いる。平均水酸基価は、0.5以上であることが好ましく、0.7以上であることがさらに好ましい。
なお、本明細書における平均水酸基価とは、末端変性水添ブロック共重合体(x)の1H−NMR測定から得られる、末端の水酸基に隣接する炭素に結合した水素原子の積分値から算出された末端水酸基のモル数の、開始剤末端由来の水素原子の積分値から算出された開始剤末端のモル数に対する比を意味する。
次いで、上記で得られた、片末端に水酸基を有するブロック共重合体を水素添加反応に付すことによって、末端変性水添ブロック共重合体(x)を得ることができる。水素添加反応は、反応および水素添加触媒に対して不活性な溶媒に、上記で得られた片末端に水酸基を有するブロック共重合体を溶解させるか、または上記で得られた片末端に水酸基を有するブロック共重合体を含む重合反応液から、該ブロック共重合体を単離せず、該重合反応液をそのまま用い、前記同様の水素添加触媒の存在下、水素と反応させることにより行うことができる。水素添加反応は、通常、水素圧力0.1〜20MPa、反応温度20〜250℃、反応時間0.1〜100時間の条件で行なう。該水素添加反応によって得られた反応混合液をメタノールなどの貧溶媒に注いで凝固させるか、または水素添加反応液をスチームと共に熱水中に注いで溶媒を共沸によって除去(スチームストリッピング)した後、乾燥することにより、末端変性水添ブロック共重合体(x)を得ることができる。なお上記の末端変性水添ブロック共重合体(x)には、上記した製造方法に由来して末端に官能基を有していない水添ブロック共重合体が含まれることがあり、その場合も熱可塑性エラストマー(c)を製造する原料として用いることができる。かかる末端に官能基を有していない水添ブロック共重合体は、熱可塑性エラストマー(c)の製造反応に関与せず、前記したように、熱可塑性エラストマー(c)を単離する過程で分離される。
本発明の熱可塑性重合体組成物は、水添ブロック共重合体混合物(a)100質量部に対して、熱可塑性エラストマー(c)を0.1〜20質量部含有する。熱可塑性エラストマー(c)が0.1質量部より少ないと、熱可塑性重合体組成物の接着性が得られ難い。詳細な理由は明らかではないが、水添ブロック共重合体混合物(a)中の水添ブロック共重合体(a1)および水添ブロック共重合体(a2)と、ポリビニルアセタール(b)との相容性が低いために、熱可塑性エラストマー(c)が少な過ぎると、熱可塑性重合体組成物からなる成形体の表面近傍にスキン層を形成したり、成形体がデラミネーションを起こすなどの問題が生じると推定している。このため、熱可塑性エラストマー(c)の含有量は、水添ブロック共重合体混合物(a)100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上である。一方、熱可塑性エラストマー(c)が20質量部より多くなると、力学特性、着色防止性、成形性が劣る。このため、熱可塑性エラストマー(c)の含有量は、水添ブロック共重合体混合物(a)100質量部に対して、好ましくは17質量部以下、より好ましくは15質量部以下である。以上より、熱可塑性エラストマー(c)の含有量は、水添ブロック共重合体混合物(a)100質量部に対して、好ましくは0.5〜20質量部、より好ましくは1〜20質量部、さらに好ましくは1〜17質量部、特に好ましくは1〜15質量部である。
(軟化剤(d))
本発明の熱可塑性重合体組成物は、成形性および柔軟性を付与するなどの目的で、軟化剤(d)を含有していてもよい。熱可塑性重合体組成物が軟化剤(d)を含有する場合、その含有量は、水添ブロック共重合体混合物(a)100質量部に対して、好ましくは0.1〜300質量部、より好ましくは5〜200質量部、さらに好ましくは50〜150質量部である。
かかる軟化剤(d)としては、例えば、ゴムやプラスチックに一般的に用いられる軟化剤を特に制限無く使用できる。軟化剤(d)としては、例えばパラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイルなどのプロセスオイル;ジオクチルフタレート、ジブチルフタレートなどのフタル酸誘導体;ホワイトオイル、ミネラルオイル、エチレンとα−オレフィンのオリゴマー、パラフィンワックス、流動パラフィン、ポリブテン、低分子量ポリブタジエン、低分子量ポリイソプレンなどが挙げられる。これらの中でも、プロセスオイルが好ましく、パラフィン系プロセスオイルがより好ましい。
また、一般的にポリビニルアセタールに使用される公知の軟化剤も使用でき、例えば一塩基性有機酸エステル、多塩基性有機酸エステル等の有機酸エステル系可塑剤;有機リン酸系可塑剤、有機亜リン酸系可塑剤等のリン酸系可塑剤などが挙げられる。一塩基性有機酸エステル系可塑剤としては、例えばトリエチレングリコール−ジカプロン酸エステル、トリエチレングリコール−ジ−2−エチル酪酸エステル、トリエチレングリコール−ジ−n−オクチル酸エステル、トリエチレングリコール−ジ−2−エチルヘキシル酸エステルなどに代表されるトリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリプロピレングリコール等のグリコールと、酪酸、イソ酪酸、カプロン酸、2−エチル酪酸、ヘプチル酸、n−オクチル酸、2−エチルヘキシル酸、ペラルゴン酸(n−ノニル酸)、デシル酸等の一塩基性有機酸との反応によって得られたグリコール系エステルが挙げられる。多塩基酸有機エステル系可塑剤としては、例えばジブチルセバシン酸エステル、ジオクチルアゼライン酸エステル、ジブチルカルビトールアジピン酸エステルなどに代表されるアジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等の多塩基性有機酸の、直鎖状または分岐状アルコールによるエステル化物などが挙げられる。有機リン酸系可塑剤としては、例えばトリブトキシエチルホスフェート、イソデシルフェニルホスフェート、トリイソプロピルホスフェートなどが挙げられる。軟化剤(d)は、1種類を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(その他の成分)
本発明の熱可塑性重合体組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて、オレフィン系重合体、スチレン系重合体、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリエチレングリコールなどの熱可塑性重合体を含有していてもよい。特に、オレフィン系重合体を含有させると、加工性および力学特性をさらに向上させることができる。このようなオレフィン系重合体としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、プロピレンにエチレンや1−ブテンなどの他のα−オレフィンを組み合わせたブロック共重合体またはランダム共重合体が挙げられ、これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
熱可塑性重合体組成物が上記熱可塑性重合体を含有する場合、その含有量は、水添ブロック共重合体混合物(a)100質量部に対して、好ましくは100質量部以下、より好ましくは50質量部以下、さらに好ましくは30質量部以下である。
本発明の熱可塑性重合体組成物は、必要に応じて、無機充填材を含有していてもよい。無機充填材は、本発明の熱可塑性重合体組成物の耐熱性、耐候性などの物性の改良、硬度調整、増量剤としての経済性の改善などに有用である。無機充填材としては、特に制限は無いが、例えば炭酸カルシウム、タルク、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、マイカ、クレー、天然ケイ酸、合成ケイ酸、酸化チタン、カーボンブラック、硫酸バリウム、ガラスバルーンおよびガラス繊維などが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。熱可塑性重合体組成物が無機充填材を含有する場合、その含有量は、熱可塑性重合体組成物の柔軟性が損なわれない範囲であることが好ましく、一般的に、水添ブロック共重合体混合物(a)100質量部に対して、好ましくは100質量部以下、より好ましくは70質量部以下、さらに好ましくは50質量部以下である。
また、本発明の熱可塑性重合体組成物は、本発明の効果を著しく低下させない限り、粘着付与樹脂を含有していてもよい。粘着付与樹脂としては、例えばロジン系樹脂、テルペンフェノール樹脂、テルペン樹脂、芳香族炭化水素変性テルペン樹脂、脂肪族系石油樹脂、脂環式系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、クマロン・インデン樹脂、フェノール系樹脂、キシレン樹脂などが挙げられる。熱可塑性重合体組成物が粘着付与樹脂を含有する場合、その含有量は、熱可塑性重合体組成物の力学特性が損なわれない範囲であることが好ましく、一般的に水添ブロック共重合体混合物(a)100質量部に対して、100質量部以下であることが好ましく、70質量部以下であることがより好ましい。
本発明の熱可塑性重合体組成物は、本発明の効果を著しく低下させない限り、必要に応じて、酸化防止剤、滑剤、光安定剤、加工助剤、顔料や色素などの着色剤、難燃剤、帯電防止剤、艶消し剤、シリコンオイル、ブロッキング防止剤、紫外線吸収剤、離型剤、発泡剤、抗菌剤、防カビ剤、香料などの他の添加剤を含有していてもよい。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。酸化防止剤としては、例えばヒンダードフェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、ラクトン系酸化防止剤、ヒドロキシル系酸化防止剤などが挙げられる。これらの中でも、ヒンダードフェノール系酸化防止剤が好ましい。熱可塑性重合体組成物が酸化剤を含有する場合、その含有量は、熱可塑性重合体組成物の着色防止性の観点から、水添ブロック共重合体混合物(a)100質量部に対して、好ましくは0.1〜5質量部である。
本発明の熱可塑性重合体組成物の製造方法に特に制限はない。本発明の熱可塑性重合体組成物において用いる各成分を均一に混合し得る方法であればいずれの方法で製造してもよく、通常は溶融混練法が用いられる。溶融混練は、例えば単軸押出機、2軸押出機、ニーダー、バッチミキサー、ローラー、バンバリーミキサーなどの溶融混練装置を用いて行うことができ、通常、170〜270℃の温度で溶融混練することにより、本発明の熱可塑性重合体組成物を得ることができる。
こうして得られた本発明の熱可塑性重合体組成物のショアA硬度が93以下であることが好ましい。より好ましくは85以下であり、さらに好ましくは75以下である。ショアA硬度が93以下であれば、良好な柔軟性、弾性および力学特性を得やすく、極性樹脂、無機充填材(特にガラス繊維)を含有する樹脂、セラミックス、ガラスまたは金属と優れた接着性を有する熱可塑性重合体組成物として、好適に使用できる。ここで、熱可塑性重合体組成物のショアA硬度とは、本発明の熱可塑性重合体組成物を成形したシートを重ねるなどして厚さ6mmとし、JIS K 6253に基づくタイプAデュロメータにより測定した値である。
本発明の熱可塑性重合体組成物は成形加工性に優れるため、種々の成形体、シート、フィルムを製造することができる。その際の成形方法としては、熱可塑性重合体組成物に対して一般的に用いられている各種の成形方法、例えば射出成形、押出成形、プレス成形、ブロー成形、カレンダー成形、流延成形などを採用できる。また、フィルム、シートの成形に一般的な、Tダイ法、カレンダー法、インフレーション法、ベルト法なども採用できる。
本発明の熱可塑性重合体組成物は、柔軟性、力学特性、成形性および着色防止性に優れ、かつ極性樹脂、無機充填材(特にガラス繊維)を含有する樹脂、セラミックス、ガラス、または金属への接着性に優れている。そのため、本発明の熱可塑性重合体組成物からなる成形体の好ましい態様は、当該熱可塑性重合体組成物が、(a)極性樹脂、(b)無機充填材を含有する樹脂、(c)セラミックス、(d)ガラスまたは(e)金属に接着されてなる成形体である。
(a)極性樹脂としては、例えばポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、(メタ)アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、(メタ)アクリロニトリル−スチレン樹脂、(メタ)アクリル酸エステル−ブタジエン−スチレン樹脂、(メタ)アクリル酸エステル−スチレン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、エチレン−ビニルアルコール樹脂、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリ(メタ)アクリレート樹脂、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の極性樹脂が挙げられる。
(b)無機充填材を含有する樹脂に用いられる樹脂としては、例えばポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、(メタ)アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、(メタ)アクリロニトリル−スチレン樹脂、(メタ)アクリル酸エステル−ブタジエン−スチレン樹脂、(メタ)アクリル酸エステル−スチレン樹脂、ブタジエン−スチレン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリスチレン樹脂、シンジオタクティックポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は、1種類を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また無機充填材としては、例えば炭酸カルシウム、タルク、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、マイカ、クレー、天然ケイ酸、合成ケイ酸、酸化チタン、カーボンブラック、硫酸バリウム、ガラス繊維およびガラスバルーンなどが挙げられる。これらの中でもガラス繊維が特に好ましい。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
無機充填材の含有量は、無機充填材を含有する樹脂の加工性と機械的強度が損なわれない範囲であることが好ましく、一般的に、樹脂100質量部に対して好ましくは0.1〜100質量部、より好ましくは1〜50質量部、さらに好ましくは3〜40質量部である。
本発明の熱可塑性重合体組成物と、前記した極性樹脂または無機充填材(好ましくはガラス繊維)を含有する樹脂とが接着された成形体の製造方法に特に制限はない。両者を同時に溶融させて共押出成形したり、共射出成形することができる。また、予め成形された一方の成形体の上に溶融コーティングしたり、溶液コーティングしてもよい。他に、二色成形やインサート成形なども採用することができる。
(c)セラミックスは、非金属系の無機材料を意味し、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物などが挙げられる。例えばガラス、セメント類、アルミナ、ジルコニア、酸化亜鉛系セラミックス、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、炭化ケイ素、窒化ケイ素、フェライト類などが挙げられる。
(e)金属は、例えば鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、クロム、亜鉛、及びそれらを成分とする合金が挙げられる。また、銅メッキ、ニッケルメッキ、クロムメッキ、錫メッキ、亜鉛メッキ、白金メッキ、金メッキ、銀メッキなどメッキによって形成された金属の表面を持つ成形体であってもよい。
熱可塑性重合体組成物がセラミックス、ガラスまたは金属に接着されてなる成形体の製造方法は特に制限されない。溶融接着により接着成形体を製造する方法であればいずれの方法を採用して行ってもよく、例えば射出成形法、射出圧縮法、押出成形法、プレス成形法、溶融注型法などの成形法を採用できる。例えば、射出成形により製造する場合には、あらかじめ所定の形状および寸法に形成しておいたガラス板を金型内に配置し、そこに本発明の熱可塑性重合体組成物を射出成形して接着成形体を製造する方法が採用される。また、押出成形により接着成形体を製造する場合には、あらかじめ所定の形状および寸法に形成しておいたガラス板の表面、またはその縁に対して、押出機に取り付けられた所定の形状を有するダイスから押出した溶融状態の熱可塑性重合体組成物を直接押出して接着成形体を製造することもできる。さらに、射出成形法や押出成形法により、予め本発明の熱可塑性重合体組成物からなる成形体を成形しておき、その成形体を、あらかじめ所定の形状および寸法に形成しておいたガラス板に、プレス成形機などを用いて、加熱・加圧して製造することもできる。このとき、ガラスと接着しない面には、必要に応じて、保護や加飾のため、最外層にオレフィン系樹脂や環状オレフィン系樹脂などの非極性樹脂の層を設けてもよい。
本発明の熱可塑性重合体組成物が接着されてなる上記の成形体において、形状、構造、用途などは特に制限されず、本発明の熱可塑性重合体組成物が、極性樹脂、無機充填材(特にガラス繊維)を含有する樹脂、セラミックス、ガラスまたは金属に接着された構造体であれば、そのいずれもが本発明の範囲に包含される。例えば電子・電気機器、OA機器、家電機器、自動車用部材などのハウジング材に、極性樹脂、ガラス繊維を含有する樹脂、アルミニウム、マグネシウムといった軽金属が用いられるが、これらのハウジング材に本発明の熱可塑性重合体組成物が接着された成形体が挙げられる。より具体的には、大型ディスプレイ、ノート型パソコン、携帯用電話機、PHS、PDA(電子手帳などの携帯情報端末)、電子辞書、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯用ラジオカセット再生機、インバーターなどのハウジングに接着され、衝撃緩和材、滑り止め防止機能を持った被覆材、防水材、意匠材等の用途に好適である。また、自動車や建築物のウィンドウモールやガスケット、ガラスのシーリング材、防腐蝕材など、ガラスと接着された成形体や構造体として広い範囲の用途に有用である。また、自動車や建築物の窓におけるガラスとアルミニウムサッシや金属開口部などとの接合部、太陽電池モジュールなどにおけるガラスと金属製枠体との接続部などにも好適に使用できる。さらには、ノートパソコン、携帯電話、ビデオカメラなどの各種情報端末機器や、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などに用いられる二次電池のセパレーターなどにも好適に使用できる。
また、本発明の熱可塑性重合体組成物は、接着剤として好適に用いられる。本願実施例に示すように、本発明の熱可塑性重合体組成物は極性樹脂、無機充填材(特にガラス繊維)を含有する樹脂、セラミックス、ガラスまたは金属に対する接着性が良好であるので、異種材料同士を接着する接着剤として好適に用いられる。しかも、柔軟性も有しているので、異種材料同士の熱膨張係数の相違などに対する緩衝作用も有している。
以下、実施例によって、本発明について具体的に説明するが、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。なお、参考例および実施例中の各種測定値は以下の方法により求めた。
(1)水添ブロック共重合体(a1)、水添ブロック共重合体(a2)および末端変性水添ブロック共重合体(x)のスチレン含有量(重合体ブロックAの含有量)
NMRスペクトル測定装置「AVANCE III 400N」(ブルカー社製)を用い、水素添加反応された後のブロック共重合体を重クロロホルムに溶解させ、1H−NMRスペクトル測定により算出した。
(2)水添ブロック共重合体(a1)、水添ブロック共重合体(a2)および末端変性水添ブロック共重合体(x)の水素添加率
水素添加反応前後のブロック共重合体のヨウ素価を測定し、下記の計算式により算出した。
水素添加率(%)={1−(水素添加後のブロック共重合体のヨウ素価/水素添加前のブロック共重合体のヨウ素価)}×100
(3)水添ブロック共重合体(a1)、水添ブロック共重合体(a2)および末端変性水添ブロック共重合体(x)の重量平均分子量および分子量分布
「GPC8020」(東ソー株式会社製)を用い、以下のGPC測定条件で水素添加反応された後のブロック共重合体の重量平均分子量および分子量分布を算出した[測定条件;カラム「TSKgel4000HXL」(東ソー株式会社製)、カラム温度:40℃、溶離液:テトラヒドロフラン、流量1ml/分]。
(4)1,2−結合量および3,4−結合量の測定
NMRスペクトル測定装置「AVANCE III 400N」(ブルカー社製)を用い、水素添加反応される前の末端変性ブロック共重合体を重クロロホルムに溶解させ、1H−NMRスペクトル測定し、1,2−結合単位および3,4−結合単位に由来する4.2〜5.0ppmに存在するピークの積分値と、1,4−結合単位に由来する5.0〜5.45ppmに存在するピークの積分値との比から算出した。
(5)熱可塑性エラストマー(c)の溶融粘度
「フローテスターCFT500」(株式会社島津製作所製)を用い、温度200℃、50Kgf荷重で測定した。
(6)末端変性水添ブロック共重合体(x)の平均水酸基価
NMRスペクトル測定装置「AVANCE III 400N」(ブルカー社製)を用い、水素添加反応される前の末端変性ブロック共重合体を重クロロホルムに溶解させ、1H−NMRスペクトル測定して下記の計算式により算出した。
平均水酸基価=(末端変性水添ブロック共重合体(x)の1H−NMR測定から得られる、末端の水酸基に隣接する炭素に結合した水素原子の積分値から算出された末端水酸基のモル数)/(開始剤末端由来の水素原子の積分値から算出された開始剤末端のモル数)
(7)成形性
実施例、比較例で作製した熱可塑性重合体組成物のペレットを用いて、JIS K 7210に準じた方法で、230℃、2.16kg荷重の条件でMFRを測定し、成形性の指標とした。一般的に、MFR値が高い方が、成形性が良好となり、0.5g/10分以上であると好ましい。
(8)硬度
実施例、比較例で作製した熱可塑性重合体組成物より成形した厚さ2mmのシートを用いて、JIS K 6253に準じた方法で、ショアA硬度を測定し、柔軟性の指標とした。
(9)引張破断強度および引張破断伸度
実施例、比較例で作製した熱可塑性重合体組成物より成形した厚さ2mmのシートを用いて、引張速度500mm/分で、JIS K 6251に準じた方法により、MD方向の引張破断強度および引張破断伸度を測定し、力学特性の指標とした。なお、引張破断強度は4MPa以上であることが好ましく、引張破断伸度は600%以上であることが好ましい。
(10)接着性
実施例、比較例で作成した積層体について、JIS K 6854−2に準じて、剥離角度180°、引張速度50mm/minの条件で接着強さを測定し、接着性の指標とした。
(11)着色防止性
実施例、比較例で作製した熱可塑性重合体組成物より成型した厚さ1mmのシートを用いて、日本電色工業製色相測定装置「ND−300A」により、JIS K 7105に準じた方法で、b値を測定し、着色防止性の指標とした。一般的に、b値が低いほど、着色が小さく、着色防止製に優れている。該b値が6.6以下であると好ましい。
参考例1(水添ブロック共重合体(a1−i)の製造)
窒素置換し、乾燥させた耐圧容器に、溶媒としてシクロヘキサン80L、開始剤としてsec−ブチルリチウム(10質量%シクロヘキサン溶液)0.17Lを仕込み、50℃に昇温した後、スチレン3.9Lを加えて3時間重合させ、引き続いてイソプレン12.1Lおよびブタジエン10.9Lの混合液を加えて4時間重合を行い、さらにスチレン3.9Lを加えて3時間重合を行った。得られた重合反応液をメタノール80L中に注ぎ、析出した固体を濾別して50℃で20時間乾燥することにより、ポリスチレン−ポリ(イソプレン/ブタジエン)−ポリスチレントリブロック共重合体を得た。続いて、得られたポリスチレン−ポリ(イソプレン/ブタジエン)−ポリスチレントリブロック共重合体20kgをシクロヘキサン200Lに溶解し、水素添加触媒としてパラジウムカーボン(パラジウム担持量:5質量%)を該共重合体に対して5質量%添加し、水素圧力2MPa、150℃の条件で10時間反応を行った。放冷、放圧後、濾過によりパラジウムカーボンを除去し、濾液を濃縮し、さらに真空乾燥することにより、ポリスチレン−ポリ(イソプレン/ブタジエン)−ポリスチレントリブロック共重合体の水素添加物(以下、これを水添ブロック共重合体(a1−i)と略称する)を得た。得られた水添ブロック共重合体(a1−i)のスチレン含有量は32質量%、水素添加率は97%、重量平均分子量は170,000、分子量分布は1.04、1,2−結合量および3,4−結合量の合計量は5モル%であった。
参考例2(水添ブロック共重合体(a1−ii)の製造)
参考例1において、開始剤としてsec−ブチルリチウム(10質量%シクロヘキサン溶液)0.30Lを仕込み、ルイス塩基としてテトラヒドロフラン0.13L、重合させるモノマーとしてスチレン3.6L、ブタジエン26.1L、スチレン3.6Lを逐次添加して重合させた以外は参考例1と同様の方法で重合反応および水添反応を行い、ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリスチレントリブロック共重合体の水素添加物20kg(以下、これを水添ブロック共重合体(a1−ii)と略称する)を得た。得られた水添ブロック共重合体(a1−ii)のスチレン含有量は29質量%、水素添加率は95%、重量平均分子量は110,000、分子量分布は1.03、1,2−結合量および3,4−結合量の合計量は40モル%であった。
参考例3(水添ブロック共重合体(a2−i)の製造)
参考例1において、開始剤としてsec−ブチルリチウム(10質量%シクロヘキサン溶液)0.26Lを仕込み、重合させるモノマーとしてスチレン7.5L、イソプレン10.7L、スチレン7.5Lを逐次添加して重合させた以外は参考例1と同様の方法で重合反応および水添反応を行い、ポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体の水素添加物20kg(以下、これを水添ブロック共重合体(a2−i)と略称する)を得た。得られた水添ブロック共重合体(a2−i)のスチレン含有量は65質量%、水素添加率は95%、重量平均分子量は80,000、分子量分布は1.02、1,2−結合量および3,4−結合量の合計量は5モル%であった。
参考例4(水添ブロック共重合体(a1−iii)の製造)
参考例1において、開始剤としてsec−ブチルリチウム(10質量%シクロヘキサン溶液)0.55Lを仕込み、重合させるモノマーとしてスチレン3.8L、イソプレン23.7L、スチレン3.8Lを逐次添加して重合させた以外は参考例1と同様の方法で重合反応および水添反応を行い、ポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体の水素添加物20kg(以下、これを水添ブロック共重合体(a1−iii)と略称する)を得た。得られた水添ブロック共重合体(a1−iii)のスチレン含有量は30質量%、水素添加率は95%、重量平均分子量は54,000、分子量分布は1.02、1,2−結合量および3,4−結合量の合計量は5モル%であった。
参考例5(水添ブロック共重合体(a1−iv)の製造)
参考例1において、開始剤としてsec−ブチルリチウム(10質量%シクロヘキサン溶液)0.32Lを仕込み、重合させるモノマーとしてスチレン3.7L、イソプレン13.2Lおよびブタジエン10.8Lの混合液、スチレン3.7Lを逐次添加して重合させた以外は参考例1と同様の方法で重合反応および水添反応を行い、ポリスチレン−ポリ(イソプレン/ブタジエン)−ポリスチレントリブロック共重合体の水素添加物(以下、これを水添ブロック共重合体(a1−iv)と略称する)20kgを得た。得られた水添ブロック共重合体(a1−iv)のスチレン含有量は30質量%、水素添加率は95%、重量平均分子量は92,000、分子量分布は1.03、1,2−結合量および3,4−結合量の合計量は5モル%であった。
参考例1〜5で得た水添ブロック共重合体の物性について下記表1に示す。
Figure 0005779578
参考例6(ポリビニルアセタール(b1)の製造)
平均重合度が1000、けん化度が99モル%のポリビニルアルコールを溶解した水溶液に、n−ブチルアルデヒドおよび酸触媒(塩酸)を添加し、攪拌してアセタール化し、樹脂を析出させた。公知の方法に従ってpH=6になるまで洗浄し、次いでアルカリ性にした水性媒体中に懸濁させて攪拌しながら後処理をし、再びpH=7になるまで洗浄し、揮発分が0.3%になるまで乾燥することにより、アセタール化度が80%のポリビニルアセタール(b1)(ポリビニルブチラール)を得た。
参考例7(熱可塑性エラストマー(c1)の製造)
参考例1において、開始剤としてsec−ブチルリチウム(10質量%シクロヘキサン溶液)0.51Lを仕込み、重合させるモノマーとしてスチレン3.5L、イソプレン13.1Lおよびブタジエン11.8Lの混合溶液、スチレン3.5Lを逐次添加して重合させ、エチレンオキサイドを0.05L添加した以外は参考例1と同様の方法で重合反応および水添反応を行い、分子主鎖の末端に水酸基を有するポリスチレン−ポリ(イソプレン/ブタジエン)−ポリスチレントリブロック共重合体の水素添加物20kg(以下、末端変性水添ブロック共重合体(x1)と称する)を得た。該末端変性水添ブロック共重体(x1)のスチレン含有量は30質量%、水添率は95%、重量平均分子量は200,000、平均水酸基価0.9、1,2−結合量および3,4−結合量の合計量は5モル%であった。次いで、得られた末端変性水添ブロック共重合体(x1)100質量部と、熱可塑性ポリウレタン(株式会社クラレ製「クラミロンU 2000」:脂肪族ポリエステルをソフトセグメントとするポリエステル系ポリウレタンエラストマー)100質量部をドライブレンドし、二軸押出機を用いて、シリンダー温度220℃およびスクリュー回転数150rpmの条件下に溶融混練した後、押し出し、切断してペレットを作製した。得られたペレットからジメチルホルムアミドを用いて未反応のポリウレタンを抽出除去し、次いでシクロヘキサンを用いて未反応の末端変性水添ブロック共重合体(x1)を抽出除去した。残留した固形分を乾燥することにより末端変性水添ブロック共重合体(x1)と熱可塑性ポリウレタンブロックが結合した、溶融粘度10kPa・sの熱可塑性エラストマー(c1)を得た。
実施例1〜6、比較例1〜5
(12)参考例1〜5で得られた各水添ブロック共重合体、参考例6で得られたポリビニルアセタール(b1)および参考例7で得られた熱可塑性エラストマー(c1)を表2に記載の質量比で混合し、二軸押出機を用いて230℃、スクリュー回転200rpmの条件で溶融混練した後、ストランド状に押し出し、切断して熱可塑性重合体組成物のペレットを得た。
得られた熱可塑性重合体組成物のペレットを用いて、前記方法によって成形性の評価を行なった。また、得られた熱可塑性重合体組成物のペレットを用いて射出成形機(シリンダー温度230℃、射出サイクル30秒)で成形し、厚さ1mmおよび2mmのシートを得、前記着色防止性の評価、硬度の測定、引張破断強度の測定、引張破断伸度の測定、及び以下の(13)〜(16)における接着性の測定に用いた。
(13)極性樹脂およびガラス繊維を含有する極性樹脂との積層体の作製
縦100mm×横35mm×厚さ1mmの極性樹脂(ポリブチレンテレフタレート(PBT))またはガラス繊維30質量%を含有するポリブチレンテレフタレート(PBT−GF)のシート、(12)で作製した熱可塑性重合体組成物の縦100mm×横35mm×厚さ1mmシート、および縦100mm×横35mm×厚さ50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)製シートをこの順で重ね、外寸が縦200mm×横200mm、内寸が縦150mm×横150mm、厚さ2mmのロの字型金属製スペーサ−の中央部に配置した。上記3種のシートを上記ロの字型金属製スペーサ−に配置したものを縦200mm×横200mm×厚さ250μmのポリテトラフルオロエチレンシート(以下、PTFEシートと称する)ではさみ、さらに外側から金属板で挟み、圧縮成形機で2MPa、3分間、210℃で熱処理することで、積層体を得た。得られた積層体について、(10)に記載した方法に従って接着性を評価した。いずれも場合も、10N/25mm以上であると好ましい。結果を表2に示す。
(14)ガラス板との積層体の作製
あらかじめ中性洗剤が添加された水、メタノール、アセトン、蒸留水の順で表面を洗浄・乾燥させた縦75mm×横25mm×厚さ1mmのガラス板、上記(12)で作製した縦100mm×横35mm×厚み1mmのシート、および縦100mm×横35mm×厚さ50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)製シートをこの順で重ね、外寸が縦200mm×横200mm、内寸が縦150mm×横150mm、厚さ2mmのロの字型金属製スペーサ−の中央部に配置した。上記3種のシートを上記ロの字型金属製スペーサ−に配置したものをPTFEシートではさみ、さらに外側から金属板で挟み、圧縮成形機で240℃、2MPa、3分間熱処理することで、熱可塑性重合体組成物のシートをガラス板に貼り合わせた積層体を得た。得られた積層体について、前記方法に従って接着性を評価した。80N/25mm以上であると好ましい。結果を表2に示す。
(15)アルミニウム板との積層体の作製
あらかじめ中性洗剤が添加された水で洗浄して脱脂した縦75mm×横25mm×厚さ1mmのアルミニウム板、上記(12)で作製した縦100mm×横35mm×厚さ1mmのシート、および縦100mm×横35mm×厚さ50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)製シートをこの順で重ね、外寸が縦200mm×横200mm、内寸が縦150mm×横150mm、厚さ2mmのロの字型金属製スペーサ−の中央部に配置した。上記アルミニウム板および2種のシートを上記ロの字型金属製スペーサ−に配置したものをPTFEシートではさみ、さらに外側から金属板で挟み、圧縮成形機で240℃、2MPa、3分間熱処理することで、熱可塑性重合体組成物のシートをアルミニウム板に貼り合わせた積層体を得た。得られた積層体について、前記方法に従って接着性を評価した。80N/25mm以上であると好ましい。結果を表2に示す。
(16)マグネシウム合金板との積層体の作製
あらかじめ中性洗剤が添加された水で洗浄して脱脂した縦75mm×横25mm×厚さ2mmのマグネシウム合金板、上記(12)で作製した縦100mm×横35mm×厚さ1mmのシート、および縦100mm×横35mm×厚さ50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)製シートを重ね、外寸が縦200mm×横200mm、内寸が縦150mm×横150mm、厚さ3mmのロの字型金属製スペーサ−の中央部に配置した。上記マグネシウム合金板および2種のシートを上記ロの字型金属製スペーサ−に配置したものをPTFEシートではさみ、さらに外側から金属板で挟み、圧縮成形機で240℃、2MPa、3分間熱処理することで、熱可塑性重合体組成物のシートをマグネシウム板に貼り合わせた積層体を得た。得られた積層体について、前記方法に従って接着性を評価した。50N/25mm以上であると好ましい。結果を表2に示す。
[PBT]
「トレコン1041」(商品名、東レ株式会社製、ポリブチレンテレフタレート(シート厚さ1mm))
[PBT−GF]
「トレコン1101G−30」(商品名、東レ株式会社製、ポリブチレンテレフタレート、ガラス繊維含有量30質量%(シート厚さ1mm))
[PET]
ポリエチレンテレフタレート「ボトルTR−8550」(商品名、帝人株式会社製)
[PTFEシート]
「バルフロン バルカーNO7920」(商品名、株式外社バルカーエスイーエス製)
[ガラス]
「S1226」(商品名、MATSUNAMIガラス、厚さ1mm)
[アルミニウム]
「A1050P」(商品名、株式会社神戸製鋼製、厚さ1mm)
[マグネシウム合金]
「AZ91D」(商品名、日本金属株式会社製、アルミニウム、亜鉛等との合金(厚さ2mm))
[中性洗剤]
「コンタミノンN」(商品名、和光純薬工業株式会社製)
Figure 0005779578
*1:「ダイアナプロセスPW−90」(商品名、出光興産株式会社製、パラフィン系プロセスオイル)
表2より、実施例1〜6で得られた本発明の熱可塑性重合体組成物は、柔軟性、力学特性、成形性、着色防止性および接着性のいずれにも優れることが分かる。
比較例1〜3より、水添ブロック共重合体(a1)と共に水添ブロック共重合体(a2)を用いなかった場合、力学特性、成形性、着色防止性を両立させられず、特に比較例1のように熱可塑性エラストマー(c)を用いなかった場合には、さらに接着性まで低下した。比較例1と比較例2より、熱可塑性エラストマー(c)を用いないと力学特性がさらに低下することが分かる。
さらに、比較例4および5のように、水添ブロック共重合体(a1)を2種用いて水添ブロック共重合体(a2)を用いなかった場合、成形性、着色防止性は比較例2に比べて改善するものの、ガラスや金属との接着性が大幅に低下した。
電子・電気機器、OA機器、家電機器、自動車用部材などのハウジング材には、極性樹脂、ガラス繊維を含有する樹脂、アルミニウム、マグネシウムといった軽金属が用いられるが、これらのハウジング材に本発明の熱可塑性重合体組成物が接着されて用いられる。より具体的には、大型ディスプレイ、ノート型パソコン、携帯用電話機、PHS、PDA(電子手帳などの携帯情報端末)、電子辞書、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯用ラジオカセット再生機、インバーターなどのハウジングに本発明の熱可塑性重合体組成物が接着され、衝撃緩和材、滑り止め防止機能を持った被覆材、防水材、意匠材等の用途に好適である。また、自動車や建築物のウィンドウモールやガスケット、ガラスのシーリング材、防腐蝕材など、ガラスと接着された成形体や構造体として広い範囲の用途に有用である。また、自動車や建築物の窓におけるガラスとアルミニウムサッシや金属開口部などとの接合部、太陽電池モジュールなどにおけるガラスと金属製枠体との接続部などにも好適に使用できる。さらには、ノートパソコン、携帯電話、ビデオカメラなどの各種情報端末機器や、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などに用いられる二次電池のセパレーターなどにも好ましく使用できる。
また、本発明の熱可塑性重合体組成物は、極性樹脂、無機充填材(特にガラス繊維)を含有する樹脂、セラミックス、ガラス、または金属に対する接着性が良好であるため、異種材料同士を接着する接着剤として好ましく用いられる。

Claims (8)

  1. 芳香族ビニル化合物単位を含有する重合体ブロック(A1)の少なくとも1個と、水素添加された、共役ジエン化合物単位を含有する重合体ブロック(B1)の少なくとも1個よりなり、重合体ブロック(A1)の含有量が5質量%以上40質量%未満である水添ブロック共重合体(a1)、および芳香族ビニル化合物単位を含有する重合体ブロック(A2)の少なくとも1個と、水素添加された、共役ジエン化合物単位を含有する重合体ブロック(B2)の少なくとも1個よりなり、重合体ブロック(A2)の含有量が40質量%以上70質量%以下である水添ブロック共重合体(a2)からなる水添ブロック共重合体混合物(a)100質量部に対して、
    平均重合度100〜4,000のポリビニルアルコールをアセタール化して得られる、アセタール化度が55〜88モル%であるポリビニルアセタール(b)を0.1〜100質量部、および
    芳香族ビニル化合物単位を含有する重合体ブロック(A3)の少なくとも1個と、水素添加された、共役ジエン化合物単位を含有する重合体ブロック(B3)の少なくとも1個と、ポリウレタン系ブロック(C)の少なくとも1個よりなる熱可塑性エラストマー(c)を0.1〜20質量部含有する熱可塑性重合体組成物。
  2. ポリビニルアセタール(b)がポリビニルブチラールである、請求項1に記載の熱可塑性重合体組成物。
  3. さらに軟化剤(d)を前記水添ブロック共重合体混合物(a)100質量部に対して0.1〜300質量部含有する、請求項1または2に記載の熱可塑性重合体組成物。
  4. 前記水添ブロック共重合体(a1)と前記水添ブロック共重合体(a2)の質量比[(a1)/(a2)]が99/1〜50/50である、請求項1〜3のいずれかに記載の熱可塑性重合体組成物。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の熱可塑性重合体組成物からなる成形体。
  6. 前記熱可塑性重合体組成物が、極性樹脂、無機充填材を含有する樹脂、セラミックスまたは金属に接着されてなる、請求項5に記載の成形体。
  7. 前記無機充填材を含有する樹脂における無機充填材の含有量が、樹脂100質量部に対して0.1〜100質量部である、請求項6に記載の成形体。
  8. 無機充填材がガラス繊維である、請求項6または7に記載の成形体。
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