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
[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。
[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。
[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)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。
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。
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。
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)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。
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。
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。
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。
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。
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)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。
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C3H7(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。
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。)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
「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]。
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。
「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。
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)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
「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)
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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