JP6559125B2 - ブロック共重合体含有樹脂組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、ビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとのブロック共重合体を含有する樹脂組成物に関する。更に詳しくは、優れた耐衝撃性及び透明性を有するシートやフィルムなどの成形体が得られる、ブロック共重合体含有樹脂組成物そのものとしても、各種熱可塑性樹脂との配合用としても有用であるブロック共重合体を含有する樹脂組成物に関する。
ビニル芳香族炭化水素と共役ジエンからなり、ビニル芳香族炭化水素の含有量が比較的高いブロック共重合体を含有する樹脂組成物、とりわけ、スチレンとブタジエンとのブロック共重合体、及び該ブロック共重合体をスチレン系重合体(GPPS)に配合した樹脂組成物は、その成形体が、大きい透明性や耐衝撃性等の特性を有することから、射出成形用途や、シート、フィルム等の押出成形用途等に幅広く使用されている。そして、これらのブロック共重合体を含有する樹脂組成物は、得られる成形体の剛性、表面硬度、耐折強度、引張弾性率、シートインパクト、透明性、耐衝撃性等における更なる特性の向上を目指して種々の提案がなされている。
例えば、スチレンを50重量%以上有するスチレンーブタジエン共重合体ブロックAと、ブタジエンを50重量%以上有するスチレンーブタジエン共重合体ブロックBからなる、(A−B)−Siの構造式を有するポリスチレン系重合体組成物が特許文献1に開示されている。また、共役ジエンとビニル置換芳香族炭化水素からなるブロック共重合体を、有機リチウム化合物を開始剤としてバッチ重合法で製造するに際し、(a)有機リチウム化合物と第1段目のブロックを構成するモノマーを同時に連続的に供給し、(b)有機リチウム化合物/第1段目のブロックを構成するモノマーの供給時間比が0.1〜1.0である、ブロック共重合体の製造方法が特許文献2に開示されている。
更に、ブロック共重合体を構成するビニル芳香族炭化水素の含有量、及びビニル芳香族炭化水素重合体のブロックが特定のブロック率を有する2種類のブロック重合体とスチレン系樹脂とを組み合わせたブロック共重合体組成物が特許文献3に開示されている。また、ビニル芳香族炭化水素と共役ジエンの重量比、末端重合体ブロックと末端重合体ブロックの間の重合体ブロック、重合体ブロックの分子量、ビニル芳香族炭化水素重合体ブロックの分子量を制御した線状ブロック共重合体を用いたスチレン系樹脂組成物が特許文献4に開示されている。また、ビニル芳香族炭化水素を主成分とする重合体ブロックと、重合体ブロックを主成分とする重合体ブロックからなり、特定線状ブロック共重合体のポリマー構造を有し、ブロック共重合体中の構成モノマー単位が特定の質量比率を持ち、かつブロック共重合体が特定の分子量分布を有するブロック共重合体が特許文献5に開示されている。
更に、特許文献6には、上記の特許文献1〜5には開示されていないビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとを含むブロック共重合体の動的粘弾性に着目し、動的粘弾性測定により、−20℃〜+20℃の温度範囲内における損失弾性に特定の極大値を有し、ブロック共重合体の全質量に対する共役ジエンの質量割合が特定の範囲にあるブロック共重合体が記載されている。
しかし、上記したこれら従来のブロック共重合体樹脂組成物、及びそれを用いた各種熱可塑性樹脂との樹脂組成物については、それから得られる成形体、とりわけ、シート、フィルム等が更に優れた特性、すなわち、さらに大きい耐衝撃性や透明性等を、シートインパクト、耐折強度、引張弾性率などの特性を低下させることなく達成すべく改善することが求められている。
日本特開平5−306313号公報 日本特開平7−228646号公報 日本特開平4−261458号公報 日本特開平11−255851号公報 日本特開2004−346259号公報 日本特開2010−24387号公報
本発明は、例えば、シート、フィルム等の得られる成形体が、耐折強度、引張弾性率、シートインパクトなどの他の特性を低下せずに、特に、高い耐衝撃性及び透明性をバランス良く達成できる、ビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとのブロック共重合体を含有する樹脂組成物(以下、単に、樹脂組成物ともいう)、及び該樹脂組成物と熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記の課題を達成するべく種々の研究を行った結果、(A)共役ジエンの含有比率、(B)ビニル芳香族炭化水素のブロック率、及び(C)示差屈折率法でのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で得られるMw/Mnが、それぞれ、特定の範囲を有し、かつ(D)動的粘弾性測定で得られる損失正接(tanδ)が−90〜−30℃の温度範囲に一つの極大値(tanδ(max)値)を有し、該極大値の温度(tanδピーク温度)より30℃高温のときのtanδ値(tanδ(max+30℃)値)が、前記極大値の温度におけるtanδ値(tanδ(max)値)に対して特定の範囲の比率を有する、すなわち、(tanδ(max+30℃)値/tanδ(max)値)が特定の比率を有する樹脂組成物により、上記の課題が達成し得ることを見出し、本発明に至った。
特に、本発明のブロック共重合体を含有する樹脂組成物における、上記の(D)の動的粘弾性の要件である、後記する0.6以上という範囲は、従来の同種の樹脂組成物が有しない値であり、これは、後記するように、本発明の課題の達成の大きい原因になっているものである。
かくして、本発明は、下記式(I)及び/又は式(II)で表される、下記(i)及び(ii)を満たすビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとのブロック共重合体(a)と、
下記式(I)及び/又は式(II)で表される、下記(iii)及び(iv)を満たすビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとのブロック共重合体(b)とを、
(a)/(b)=15〜60/40〜85(質量比)で含有し、かつ下記(A)〜(D)を満たすことを特徴とする樹脂組成物にある。
S−(R−S)n−R−S (I)
(S−(R−S)n−R−S)m−X (II)
(式中、Sはビニル芳香族炭化水素を単量体単位とする重合体ブロックであり、R はビニル芳香族炭化水素と共役ジエンを単量体単位とするランダム共重合体ブロックである。mはカップリング剤残基と結合した高分子鎖の個数を表す1以上の整数であり、nは繰り返し単位の個数を表す1以上の整数である。Xはカップリング剤の残基を表す。)
(i)ゲルパーミエーションクロマトグラムにおいて、ピークトップ分子量が105,000〜250,000である少なくとも1つのピークを有する。
(ii)共役ジエンの含有比率(質量)が10〜20%である。
(iii)ゲルパーミエーションクロマトグラムにおいて、ピークトップ分子量が45,000〜140,000である少なくとも1つのピークを有する。
(iv)共役ジエンの含有比率(質量)が27〜40%である。
(A)共役ジエンの含有比率(質量)が22〜32%である。
(B)ビニル芳香族炭化水素のブロック率が90〜98%である。
(C)示差屈折率法でのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で得られるMw/Mnが1.1〜1.6である(但し、Mw:重量平均分子量、Mn:数平均分子量)。
(D)動的粘弾性測定で得られる損失正接(tanδ)が−90〜−30℃の温度範囲に一つの極大値(tanδ(max)値)を有し、該極大値の温度(tanδピーク温度)より30℃高温のときのtanδ値(tanδ(max+30℃)値)が、前記極大値の温度におけるtanδ値(tanδ(max)値)に対して0.6以上である。

本発明のビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとのブロック共重合体樹脂組成物、又は該樹脂組成物と他の熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物を用いることにより、耐折強度、引張弾性率、シートインパクトなどの他の特性を低下させることなく、大きい耐衝撃性及び透明性のいずれもバランス良く有する、例えば、シート、フィルム等の押出成形や射出成形体を得ることができる。
本発明により上記のような効果が得られるかについては必ずしも明らかではない。しかし、後記する実施例と比較例との対比からわかるように、本発明の樹脂組成物が、上記(A)〜(D)の要件、特に、従来のビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとのブロック共重合体樹脂組成物の有さない、上記(D)の動的粘弾性に関する要件を満たすことにより達成されるものと思われる。
すなわち、本発明のビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとのブロック共重合体において、上記(D)の要件である、tanδ(max+30℃)値/tanδ(max)値を0.6以上にするためには、ソフトセグメントブロックとハードセグメントブロックを繰り返すことが必要であり、ポリマー設計上、各両者のブロックは明瞭に区別されるものの、ソフトセグメントブロックに挟まれたハードセグメントブロックは、ソフトセグメントブロックに取り込まれ、見かけ上ソフトセグメントとして機能すると考えられる。これにより、ブロック共重合体中のソフトセグメントブロックの割合を減らすことなく、共役ジエンの含有比率(質量)を減らすことができ、透明性が向上するものと考えられる。また、ソフトセグメントブロックのみの場合と比較して、低温側のTg(tanδピーク温度)がほとんど変化しないため、見かけ上取り込まれたハードセグメントブロックがソフトセグメントの機能を阻害せずに良好な耐衝撃性が得られるものと考えられる。かくして、本発明の上記(D)の要件を満たすことで、通常は相反する透明性と耐衝撃性を両立させることができたものと考えられる。
本発明のビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとのブロック共重合体を含有する樹脂組成物(以下、単に、本発明の樹脂組成物ともいう。)は、上記(A)〜(D)の要件を満たすことが必要である。
ここで使用されるビニル芳香族炭化水素としては、スチレン、o‐メチルスチレン、p‐メチルスチレン、p‐tert‐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、α‐メチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン等が挙げられる。なかでも、スチレンが好ましい。ビニル芳香族炭化水素は、1種のみならず2種以上用いてもよい。
また、共役ジエンとしては、1,3‐ブタジエン,2‐メチル‐1,3‐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‐ヘキサジエン等が挙げられる。なかでも、好ましくは1,3‐ブタジエン又はイソプレンが好ましい。共役ジエンは、1種のみならず2種以上用いてもよい。
本発明のブロック共重合体を含有する樹脂組成物は、ビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとのブロック共重合体からなり、ビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとのブロック共重合体は単独でも2種類以上の混合物でも良く、効果を妨げない範囲で、添加剤や他の樹脂を併用しても良い。
本発明のブロック共重合体はビニル芳香族炭化水素からなるブロックと、ビニル芳香族炭化水素と共役ジエンからなるランダムブロックを任意に組み合わせた構造が好ましい。
ランダムブロックは、ビニル芳香族炭化水素及び共役ジエンを一定流量で反応容器に添加し、ビニル芳香族炭化水素と共役ジエンをランダムに重合することで得られる構造である。ランダムブロック部分のランダム化状態は、ビニル芳香族炭化水素と共役ジエンの分添速度、温度及びランダム化剤の濃度で調整することができる。
次に、本発明のブロック共重合体の製造について説明する。ブロック共重合体は、有機溶媒中、有機リチウム化合物を重合開始剤としてビニル芳香族炭化水素及び共役ジエンのモノマーをアニオン重合することにより製造できる。有機溶媒は、ブタン、ペンタン、ヘキサン、イソペンタン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン等の脂肪族炭化水素、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素、エチルベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素などが使用できる。ブロック共重合体の溶解性の点で、シクロヘキサンが好ましい。
有機リチウム化合物は、分子中に1個以上のリチウム原子が結合した化合物であり、例えば、エチルリチウム、n−プロピルリチウム、イソプロピルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウムのような単官能有機リチウム化合物、ヘキサメチレンジリチウム、ブタジエニルジリチウム、イソプレニルジリチウムのような多官能有機リチウム化合物等が使用できる。
本発明に用いられるビニル芳香族炭化水素及び共役ジエンは、前記したものを使用することができ、それぞれ1種又は2種以上を選んで重合に用いることができる。そして、前記の有機リチウム化合物を重合開始剤とするリビングアニオン重合において、重合反応に供したビニル芳香族炭化水素及び共役ジエンは、ほぼ全量が重合体に転化する。
本発明におけるブロック共重合体の分子量は、モノマーの全添加量に対する重合開始剤の添加量により制御できる。
ビニル芳香族炭化水素のブロック率は、ビニル芳香族炭化水素と共役ジエンを重合し、ブロック共重合体を作製する際のビニル芳香族炭化水素と共役ジエンの供給速度やランダム化剤の添加量により制御できる。
ランダム化剤は、反応中でルイス塩基として作用する化合物であり、アミン類、エーテル類、チオエーテル類、ホスホルアミド、アルキルベンゼンスルホン酸塩、その他にカリウム又はナトリウムのアルコキシドなどが使用可能である。
アミン類としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、テトラメチルエチレンジアミンなどの第三級アミンや環状第三級アミンなどが挙げられる。
エーテル類としては、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジ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エチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)などが挙げられる。
その他にトリフェニルフォスフィン、ヘキサメチルホスホルアミド、アルキルベンゼンスルホン酸カリウム又はナトリウム、カリウム、ナトリウム等のブトキシドなどを挙げることができる。好ましくは、テトラヒドロフラン(THF)である。
ランダム化剤は1種又は複数の種類を使用することができる。その添加濃度としては、原料とするモノマー100質量部当たり、0.001〜10質量部とすることが好ましく、0.01〜0.1質量部がより好ましい。
添加時期は重合反応の開始前でも良いし、共重合鎖の重合前でも良い。また、必要に応じて、追加添加することもできる。
また、全モノマーを添加し、重合が完了した後、カップリング剤を添加しカップリングを実施してもよい。ここで、カップリングとは、ポリマー鎖の片末端に位置するリビング活性部位とカップリング剤分子中の反応部位との間に共有結合が生じ、それにより2本以上のポリマー鎖同士が1つのカップリング剤分子を介して結合することをいう。カップリング剤は、リビング活性部位が攻撃しうる反応部位を1分子当たり2個以上有する化合物である。
カップリング剤は限定されないが、ジメチルジクロロシラン、四塩化ケイ素、1,2−ビス(メチルジクロロシリル)エタン等のクロロシラン系化合物、ジメチルジメトキシシラン、テトラメトキシシランやテトラフェノキシシラン等のアルコキシシラン系化合物、四塩化スズ、ポリハロゲン化炭化水素、カルボン酸エステル、ポリビニル化合物、エポキシ化大豆油やエポキシ化亜麻仁油等のエポキシ化油脂などが挙げられる。好ましくはエポキシ化油脂、さらに好ましくはエポキシ化大豆油が挙げられる。
1分子当たり2個の反応部位を有する二官能性カップリング剤としては、ジメチルジクロロシラン、ジメチルジメトキシシラン等が、1分子当たり3個の反応部位を有する三官能性カップリング剤としては、メチルトリクロロシラン、メチルトリメトキシシラン等が挙げられる。1分子当たり4個の反応部位を有する四官能性カップリング剤としては、テトラクロロシラン、テトラメトキシシラン、テトラフェノキシシラン等があり、また、エポキシ化油脂には1分子当たり3個のエステル基を有する他、3個の長鎖アルキル基側には長鎖アルキル基1個あたり0〜3個のエポキシ基を有することから、多官能性のカップリング剤となる。
カップリング剤は1種単独で用いてもよいし、2種以上の多官能性カップリング剤を併用してもよい。また、1種以上の二官能性カップリング剤と1種以上の多官能性カップリング剤の併用も可能である。好ましくは多官能性カップリング剤を1種単独で用いるのがよい。
また、カップリング剤におけるリビング活性部位が攻撃しうる反応部位は必ずしも完全に反応する必要はなく、一部は反応せずに残ってもよい。さらに、全てのリビング活性部位を片末端に持つポリマー鎖が、カップリング剤の反応部位と全て反応している必要はなく、反応せずに残ったポリマー鎖が最終的に生成したブロック共重合体に残ってもよい。そして、使用したカップリング剤の反応部位が完全に反応した際に見込まれる分岐数よりも、少ない分岐数を有するブロック共重合体が、最終的に生成したブロック共重合体に混在していても構わない。また、リビング活性部位にカップリング剤が置き換わっただけの、片末端にカップリング剤のみが結合したポリマー鎖が最終生成ブロック共重合体に混在していても構わない。むしろ、最終生成ブロック共重合体が、使用したカップリング剤の反応サイトが完全に反応した際に見込まれる分岐数に等しい分岐数を持つブロック共重合体、使用したカップリング剤の反応サイトが完全に反応した際に見込まれる分岐数よりも少ない分岐数を有するブロック共重合体、リビング活性部位にカップリング剤が置き換わって結合しただけのポリマー鎖、及びカップリング剤の反応サイトと反応せずに残ったポリマー鎖のいずれか2種以上が混在したものであるほうが、良好な成形加工性を得る点で好ましい。
カップリング剤の添加量は任意でよいが、好ましくはリビング活性末端に対してカップリング剤の反応部位が化学量論量以上で存在するように設定される。具体的には、カップリング工程前の重合液中に存在するリビング活性末端のモル数に対して1〜2当量の反応部位が存在するようにカップリング剤の添加量を設定するのが好ましい。
このようにして得られたブロック共重合体は、水、アルコール、二酸化炭素などの重合停止剤を活性末端が不活性化するのに充分な量を添加することで不活性化できる。得られたブロック共重合体の有機溶媒溶液より共重合体を回収する方法としては、メタノール等の貧溶媒により析出させる方法、加熱ロール等により溶媒を蒸発させて析出させる方法(ドラムドライヤー法)、濃縮器により溶液を濃縮した後にベント式押出機で溶媒を除去する方法、溶液を水に分散させ、水蒸気を吹き込んで溶媒を加熱除去して共重合体を回収する方法(スチームストリッピング法)等、任意の方法が採用できる。
本発明の樹脂組成物は、(A)共役ジエンの含有比率が22〜32質量%であることが必要である。共役ジエンの含有比率が22質量%未満では樹脂組成物の衝撃強度が低下するため好ましくない。一方、共役ジエンの含有比率が32質量%を超える場合には、剛性及び透明性が低下するため好ましくない。なかでも、共役ジエンの含有比率は、好ましくは23〜32質量%、さらに好ましくは24〜30質量%である。
本発明の樹脂組成物は、(B)樹脂組成物中のビニル芳香族炭化水素のブロック率が、90〜98%であることが必要である。ここにおける、ビニル芳香族炭化水素のブロック率(%)は次のようにして求めたものをいう。
ビニル芳香族炭化水素のブロック率(%)
=(共重合体中にブロック状ホモ重合セグメントとして存在しているビニル芳香族炭化水素の質量/共重合体中に含有されているビニル芳香族炭化水素の質量)×100
本発明において、樹脂組成物中のビニル芳香族炭化水素のブロック率が90%未満では、衝撃強度が低下するため好ましくない。一方、ビニル芳香族炭化水素のブロック率が98%を超える場合には、剛性や透明性が低下する。なかでも、ブロック率は、91〜97%であることが好ましく、92〜96%であることがさらに好ましい。
本発明の樹脂組成物は、(C)示差屈折率法でのGPC測定で得られる分子量分布、すなわち重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)が1.1〜1.6であることが必要である。Mw/Mnが1.1未満では衝撃強度が低下するため好ましくない。一方、Mw/Mnが1.6を超えると、衝撃強度や透明性が低下するため好ましくない。なかでも、Mw/Mnは、1.2〜1.6であることが好ましく、1.2〜1.5であることがさらに好ましい。
更に、本発明の樹脂組成物は、(D)動的粘弾性測定で得られる損失正接(tanδ)が−90〜−30℃の温度範囲に一つの極大値(tanδ(max)値)を有し、該極大値の温度(tanδピーク温度)より30℃高温のときのtanδ値(tanδ(max+30℃)値)が、上記極大値の温度におけるtanδ値(tanδ(max)値)に対して0.6以上の比率、すなわち、(tanδ(max+30℃)値/tanδ(max)値)が0.6以上であることが必要である。
従来のビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとのブロック共重合体を含有する樹脂組成物は、tanδが−90〜−30℃の温度範囲に一つの極大値を有していても、上記の(tanδ(max+30℃)値/tanδ(max)値)の比率は0.6未満である。特に、本発明では、上記の(tanδ(max+30℃)値/tanδ(max)値)の比率は、好ましくは0.65以上、さらに好ましくは0.70以上にせしめることにより、得られる成形体の耐衝撃性と透明性を、他の特性を損なうことなく、バランス良く増大せしめることができる。なお、本発明において、上記の(tanδ(max+30℃)値/tanδ(max)値)の比率について上限はなく、大きい方が好ましいが、通常は1未満である。
本発明の樹脂組成物は、上記(A)〜(D)の要件を満たす、ビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとのブロック共重合体であり、好ましくは分子量の異なる少なくとも2種以上のブロック共重合体を含有する。かかるブロック共重合体の化学構造は、好ましくは、下記一般式(I)及び/又は(II)で表され、分子量の異なる少なくとも2種のビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとのブロック共重合体を含有することが好ましい。
S−(R−S)n−R−S (I)
(S−(R−S)n−R−S)m−X (II)
上記一般式(I)及び(II)において、Sはビニル芳香族炭化水素を単量体単位とする重合体ブロックであり、Rはビニル芳香族炭化水素と共役ジエンを単量体単位とするランダム共重合体ブロックである。
mはカップリング剤残基と結合した高分子鎖の個数を表す。mは1以上の整数であり、好ましくは2〜10、より好ましくは2〜5である。nは繰り返し単位の個数を表し、1以上の整数である。重合操作の簡便性から、nは1〜5が好ましく、1〜3がより好ましい。Xはカップリング剤の残基を表す。
ブロック共重合体がこのような化学構造を有することにより、本発明の樹脂組成物で得られる耐衝撃性及び透明性等の物性バランスが優れるようになる。
上記一般式(I)及び/又は(II)で表されるビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとのブロック共重合体は、前記したようなアニオン重合で得ることができる。
上記一般式(I)及び(II)において、Rに挟まれたSの分子量に特に制限はないが、好ましくは600以上、より好ましくは600〜20,000である。分子量が600以下であると、ブロック率測定時にランダムブロックと区別することができなくなり、ブロック率測定結果に影響を及ぼす可能性が考えられる。つまり、RとSの境界は明瞭に区別されなければならず、Rに挟まれたSの重合度は6以上が好ましいと考えられる。また20,000を超えると、一般的なポリスチレンの絡み合い点間分子量(Me)を超えることから、ソフトセグメントブロックRに挟まれたハードセグメントブロックSがソフトセグメントブロックRに取り込まれず、Rに挟まれたSを見かけ上、ソフトセグメントブロックとみなすことができなくなり、衝撃強度などの物性が発現しなくなる可能性が挙げられる。
本発明の樹脂組成物は、なかでも、下記(i)及び(ii)を満たすビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとのブロック共重合体(a)と、下記(iii)及び(iv)を満たすビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとのブロック共重合体(b)とを含有することが好ましい。
(i)ゲルパーミエーションクロマトグラムにおいて、ピークトップ分子量(Mp)が105,000〜250,000である少なくとも1つのピークを有する。
(ii)共役ジエンの含有比率(質量)が10〜20%である。
(iii)ゲルパーミエーションクロマトグラムにおいて、ピークトップ分子量(Mp)が45,000〜140,000である少なくとも1つのピークを有する。
(iv)共役ジエンの含有比率(質量)が27〜40%である。
上記(i)及び(iii)において、ピークトップ分子量(Mp)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で得られる分子量分布のピークの頂点の位置から求められるものである。GPCにおいて、複数のピークを有する場合には、最も大きい面積比を有するピークに相当するピークについての分子量である。またカップリングを実施した場合、本発明ではカップリング前のピークトップ分子量を意味する。
ブロック共重合体(a)のピークトップ分子量(Mp)が105,000未満である場合には、耐衝撃性が低くなり、一方、250,000を超える場合には、透明性が低下する。なかでも、ピークトップ分子量(Mp)が105,000〜220,000が好ましく、特に、120,000〜220,000が好ましい。
また、ブロック共重合体(b)のピークトップ分子量(Mp)が45,000未満である場合には、剛性や透明性が低くなり、一方、140,000を超える場合には、衝撃強度が低下する。なかでも、ピークトップ分子量(Mp)が45,000〜120,000が好ましく、特に、60,000〜120,000が好ましい。
上記(ii)において、ブロック共重合体(a)の共役ジエンの含有比率(質量)が10%未満である場合には、耐衝撃性が低くなり、一方、20%を超える場合には、剛性が低下する。なかでも、共役ジエンの含有比率(質量)は、10〜18%が好ましく、11〜18%が特に好ましい。
また、上記、(iv)において、ブロック共重合体(b)の共役ジエンの含有比率(質量)が27%未満である場合には、耐衝撃性が低くなり、一方、40%を超える場合には、剛性が低下する。なかでも、共役ジエンの含有比率(質量)は、27〜38%が好ましく、29〜37%が特に好ましい。
本発明の樹脂組成物におけるブロック共重合体(a)とブロック共重合体(b)との含有量は、(a)/(b)=15〜60/40〜85(質量比)であるのが好ましい。かかる(a)/(b)において、(a)が15未満であり、(b)が85を超える場合には、剛性や透明性が低下するため好ましくない。一方、(a)が60を超え、(b)が40未満である場合には、耐衝撃性が低下するため好ましくない。
かかる(a)/(b)は、15〜50/50〜85が好ましく、25〜50/50〜75が特に好ましい。
本発明の樹脂組成物は、他の熱可塑性樹脂と配合した樹脂組成物の形態で使用することができる。かかる熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン系重合体、ポリフェニレンエーテル系重合体、ポリエチレン系重合体、ポリプロピレン系重合体、ポリブテン系重合体、ポリ塩化ビニル系重合体、ポリ酢酸ビニル系重合体、ポリアミド系重合体、熱可塑性ポリエステル系重合体、ポリアクリレート系重合体、ポリフェノキシ系重合体、ポリフェニレンスルフィド系重合体、ポリカーボネート系重合体、ポリアセタール系重合体、ポリブタジエン系重合体、熱可塑性ポリウレタン系重合体、ポリスルフィン系重合体等が挙げられる。好ましい熱可塑性樹脂はポリスチレン系重合体であり、汎用ポリスチレン(GPPS)、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体、メタクリル酸−スチレン共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体などが例示できるが、とりわけ、汎用ポリスチレン(GPPS)が好適である。
汎用ポリスチレン(GPPS)に規定はないが、好ましくは重量平均分子量Mwが180,000〜400,000であり、ホワイトオイルなどの流動パラフィン添加量が0〜4質量%である。
本発明の樹脂組成物と熱可塑性樹脂との配合質量比は、ブロック共重合体組成物/熱可塑性樹脂=20/80〜80/20が好ましく、さらに、30/70〜70/30が好ましく、40/60〜60/40が特に好ましい。上記ブロック共重合体組成物の配合質量比が20未満の場合には、樹脂組成物の衝撃強度が低下するため好ましくなく、80を超える場合には、樹脂組成物の剛性が低下するため好ましくない。
本発明の樹脂組成物、又は、該樹脂組成物と熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物には、必要に応じて、さらに各種の添加剤を配合できる。
すなわち、樹脂組成物が各種の加熱処理を受ける場合や、その成形品などが酸化性雰囲気や紫外線などの照射下にて使用され、物性が劣化することに対処するため、或いは、使用目的に適した物性をさらに付与するため、例えば、安定剤、滑剤、加工助剤、ブロッキング防止剤、帯電防止剤、防曇剤、耐候性向上剤、軟化剤、可塑剤、顔料、鉱油、フィラー、難燃剤などの添加剤を添加できる。
安定剤としては、例えば、2−[1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ペンチルフェニル)エチル]−4,6−ジ−tert−ペンチルフェニルアクリレート、2−tert−ブチル−6−(3−tert−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニルアクリレートや、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノールなどのフェノール系酸化防止剤、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルフォスファイト、トリスノニルフェニルフォスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−フォスファイトなどのリン系酸化防止剤などが挙げられる。
また、滑剤、加工助剤、ブロッキング防止剤、帯電防止剤、防曇剤などとしては、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸などの飽和脂肪酸、パルミチン酸オクチル、ステアリン酸オクチルなどの脂肪酸エステルやペンタエリスリトール脂肪酸エステル、さらに、エルカ酸アミド、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミドなどの脂肪酸アミドや、エチレンビスステアリン酸アミド、また、グリセリン−モノ−脂肪酸エステル、グリセリン−ジ−脂肪酸エステル、その他に、ソルビタン−モノ−パルミチン酸エステル、ソルビタン−モノ‐ステアリン酸エステルなどのソルビタン脂肪酸エステル、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコールなどに代表される高級アルコール、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)などが挙げられる。
さらに、耐候性向上剤としては、2−(2'−ヒドロキシ−3'−tert−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾールなどのベンゾトリアゾール系、2,4−ジ−tert−ブチルフェニル−3',5'−ジ−tert−ブチル−4'−ヒドロキシベンゾエートなどのサリシレート系、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系紫外線吸収剤、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレートなどのヒンダードアミン型耐候性向上剤等が例として挙げられる。さらに、ホワイトオイルやミネラルオイルなどの流動パラフィン、シリコーンオイル、マイクロクリスタリンワックスなども加えることができる。
これらの添加剤は、本発明の樹脂組成物中、好ましくは7質量%以下、より好ましくは5質量%以下、特に好ましくは、0〜3質量%の範囲で使用することが望ましい。
本発明の樹脂組成物を得る場合における各成分の混合方法は、特に制限はないが、例えば、ヘンシェルミキサー、リボンブレンダー、Vブレンダー等でドライブレンドしてもよく、更に、押出機で溶融してペレット化してもよい。あるいは、各重合体の製造時、重合開始前、重合反応途中、重合体の後処理等の段階で、添加してもよい。
本発明の樹脂組成物は、従来既知の任意の成形加工方法、例えば、押出成形、射出成形、中空成形などによってシート、フィルムを含む各種形状の押出し成形品、射出成形品、中空成形品、圧空成形品、真空成形品、2軸延伸成形品等、極めて多種多様にわたる実用上有用な製品に容易に成形加工できる。
以下に、実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、これらの実施例により本発明の解釈が限定されるものではない。
<重合例1>
以下の(1)〜(12)の操作により、スチレンと1,3−ブタジエンのブロック共重合体を製造した。
(1)反応容器中にシクロヘキサン500.0kg、及びテトラヒドロフラン(THF)75.0gを入れた。
(2)この中に、重合開始剤溶液として、n−ブチルリチウムの10質量%シクロヘキサン溶液1400mL(ミリリットル)を加え、30℃に保った。
(3)スチレン10.0kgを加え、内温を80℃まで上昇させ、スチレンをアニオン重合させた。
(4)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、総量2.3kgのスチレン、及び総量9.3kgの1,3−ブタジエンを、それぞれ25.0kg/h(時間)、100.0kg/hの一定添加速度で両者を同時に添加した。
(5)スチレンと1,3−ブタジエンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、2.4kgのスチレンを加え、スチレンをアニオン重合させた。
(6)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、総量2.3kgのスチレン、及び総量9.3kgの1,3−ブタジエンを、それぞれ25.0kg/h、100.0kg/hの一定添加速度で両者を同時に添加した。
(7)スチレンと1,3−ブタジエンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、2.4kgのスチレンを加え、スチレンをアニオン重合させた。
(8)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、総量2.3kgのスチレン、及び総量9.3kgの1,3−ブタジエンを、それぞれ25.0kg/h、100.0kg/hの一定添加速度で両者を同時に添加した。
(9)スチレンと1,3−ブタジエンが完全に消費された後、反応系の内温を55℃に下げ、75.2kgのスチレンを加え、スチレンをアニオン重合させた。内温は90℃まで上昇した。
(10)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を55℃に下げ、75.2kgのスチレンを一括添加し、重合を完結させた。
(11)最後に、全ての重合活性末端を水により失活させて、ポリスチレンブロック、スチレンとブタジエンのランダムブロックを持つS−(R−S)−R−S構造の重合体を含む重合液を得た。(上記一般式中、Sはポリスチレンブロックを表し、Rはスチレンとブタジエンのランダムブロックを表す。)
(12)この重合液を脱揮して、重合例1のブロック共重合体を得た。ピークトップ分子量(Mp)は166,000、Mw/Mnは1.01であった。
上記重合例1について、その要点を表1に示す。
<重合例2〜12>
上記重合例1において、上記(3)〜(10)で使用するモノマーの量を調整することでブロック共重合体の組成を決定することができ、上記(2)で使用するn−ブチルリチウムの量を調整することで分子量を決定することができる。従って、下記の表1に示した条件以外は、重合例1と同様に実施することにより、重合例2〜12のブロック共重合体を得た。
上記重合例2〜12について、その要点を表1にまとめて示す。
<重合例13>
以下の(1)〜(11)の操作により、スチレンと1,3−ブタジエンのブロック共重合体を製造した。
(1)反応容器中にシクロヘキサン500.0kg、及びTHF75.0gを入れた。
(2)この中に、重合開始剤溶液として、n−ブチルリチウムの10質量%シクロヘキサン溶液3600mLを加え、30℃に保った。
(3)スチレン26.0kgを加え、内温を80℃まで上昇させ、スチレンをアニオン重合させた。
(4)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、総量5.8kgのスチレン、及び総量23.4kgの1,3−ブタジエンを、それぞれ25.0kg/h、100.0kg/hの一定添加速度で両者を同時に添加した。
(5)スチレンと1,3−ブタジエンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、6.2kgのスチレンを加え、スチレンをアニオン重合させた。
(6)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、総量5.8kgのスチレン、及び総量23.4kgの1,3−ブタジエンを、それぞれ25.0kg/h、100.0kg/hの一定添加速度で両者を同時に添加した。
(7)スチレンと1,3−ブタジエンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、6.2kgのスチレンを加え、スチレンをアニオン重合させた。
(8)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、総量5.8kgのスチレン、及び総量23.4kgの1,3−ブタジエンを、それぞれ25.0kg/h、100.0kg/hの一定添加速度で両者を同時に添加した。
(9)スチレンと1,3−ブタジエンが完全に消費された後、反応系の内温を55℃に下げ、74.0kgのスチレンを一括添加し、重合を完結させた。
(10)最後に、全ての重合活性末端を水により失活させて、ポリスチレンブロック、スチレンとブタジエンのランダムブロックを持つS−(R−S)−R−S構造の重合体を含む重合液を得た。
(11)この重合液を脱揮して、重合例13のブロック共重合体を得た。ピークトップ分子量(Mp)は69,000、Mw/Mnは1.06であった。
上記重合例13について、その要点を表2に示す。
<重合例14〜29>
上記重合例13において、上記(3)〜(9)で使用するモノマーの量を調整することで、ブロック共重合体の組成を決定することができ、また、(2)で使用するn−ブチルリチウム量を調整することで、分子量を決定することができる。
従って、下記の表2に示した条件以外は、重合例13と同様に実施することにより、重合例14〜29のブロック共重合体を得た。なお、重合例28はポリスチレンブロックとポリブタジエンブロックを持つS−(B−S)−B−S構造のブロック共重合体であり、ランダム構造を有さない。上記式中、Sはポリスチレンブロックを表し、Bはポリブタジエンブロックを表す。
上記重合例14〜29について、その要点を表2にまとめて示す。
<重合例30>
以下の(1)〜(13)の操作により、スチレンと1,3−ブタジエンのブロック共重合体を製造した。
(1)反応容器中にシクロヘキサン500.0kg、及びTHF75.0gを入れた。
(2)この中に、重合開始剤溶液として、n−ブチルリチウムの10質量%シクロヘキサン溶液1910mLを加え、30℃に保った。
(3)スチレン75.2kgを加え、スチレンをアニオン重合させた。内温は63℃まで上昇した。
(4)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を50℃に下げ、75.2kgのスチレンを加え、スチレンをアニオン重合させた。内温は84℃まで上昇した。
(5)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、総量2.0kgのスチレン、及び総量8.0kgの1,3−ブタジエンを、それぞれ25.0kg/h、100.0kg/hの一定添加速度で両者を同時に添加した。
(6)スチレンと1,3−ブタジエンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、4.8kgのスチレンを加え、スチレンをアニオン重合させた。
(7)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、総量2.0kgのスチレン、及び総量8.0kgの1,3−ブタジエンを、それぞれ25.0kg/h、100.0kg/hの一定添加速度で両者を同時に添加した。
(8)スチレンと1,3−ブタジエンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、4.8kgのスチレンを加え、スチレンをアニオン重合させた。
(9)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、総量2.0kgのスチレン、及び総量8.0kgの1,3−ブタジエンを、それぞれ25.0kg/h、100.0kg/hの一定添加速度で両者を同時に添加した。
(10)スチレンと1,3−ブタジエンが完全に消費された後、反応系の内温を79℃に下げ、10.0kgのスチレンを加え、スチレンをアニオン重合させた。内温は84℃まで上昇した。
(11)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を75℃に下げ、カップリング剤として149gのエポキシ化大豆油を2.5kgのシクロヘキサンで希釈して添加し、重合を完結させた。
(12)最後に、全ての重合活性末端を水により失活させて、ポリスチレンブロック、スチレンとブタジエンのランダムブロックを持つ重合体をカップリングした(S−(R−S)−R−S)m−X構造の重合体を含む重合液を得た。式中、Sはポリスチレンブロックを表し、Rはスチレンとブタジエンのランダムブロックを表し、Xはカップリング剤の残基を表す。
(13)この重合液を脱揮して、重合例30のブロック共重合体を得た。カップリング前のピークトップ分子量(Mp)は111,000、カップリング後のMw/Mnは1.53であった。
上記重合例30について、その要点を表3にて示す。
<重合例31>
上記重合例30において、上記(3)〜(10)で使用するモノマーの量を調整することで、ブロック共重合体の組成を決定することができ、また、(2)で使用するn−ブチルリチウム量を調整することで、分子量を決定することができ、上記(11)で使用するエポキシ化大豆油の量を調整することで、カップリング後のMw/Mnを決定することができる。
従って、下記の表3に示した条件以外は、重合例30と同様に実施することにより、重合例31のブロック共重合体を得た。
上記重合例31について、その要点を表3にまとめて示す。
<重合例32>
(1)反応容器中にシクロヘキサン500.0kg、及びTHF75.0gを入れた。
(2)この中に、重合開始剤溶液として、n−ブチルリチウムの10質量%シクロヘキサン溶液1280mLを加え、30℃に保った。
(3)スチレン10.0kgを加え、内温を80℃まで上昇させ、スチレンをアニオン重合させた。
(4)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、総量15.6kgのスチレン、及び総量24.0kgの1,3−ブタジエンを、それぞれ60.0kg/h、90.0kg/hの一定添加速度で両者を同時に添加した。
(5)スチレンと1,3−ブタジエンが完全に消費された後、反応系の内温を55℃に下げ、75.2kgのスチレンを加え、スチレンをアニオン重合させた。内温は91℃まで上昇した。
(6)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を55℃に下げ、75.2kgのスチレンを一括添加し、重合を完結させた。
(7)最後に、全ての重合活性末端を水により失活させて、ポリスチレンブロック、スチレンとブタジエンのランダムブロックを持つS−R−S構造の重合体を含む重合液を得た。
(8)この重合液を脱揮して、重合例32のブロック共重合体を得た。ピークトップ分子量(Mp)は184,000、Mw/Mnは1.02であった。
上記重合例32について、その要点を表4に示す。
<重合例33及び34>
重合例32の上記(3)〜(6)で使用するモノマーの量を調整することで、ブロック共重合体の組成を決定することができ、また、(2)で使用するn−ブチルリチウム量を調整することで、分子量を決定することができる。
従って、下記の表4に示した条件以外は、重合例32と同様に実施することにより、重合例33及び34のブロック共重合体を得た。
上記重合例33及び34について、その要点を表4にまとめて示す。
<重合例35>
以下の(1)〜(10)の操作により、スチレンと1,3−ブタジエンのブロック共重合体を製造した。
(1)反応容器中にシクロヘキサン500.0kg、及びTHF75.0gを入れた。
(2)この中に、重合開始剤溶液として、n−ブチルリチウムの10質量%シクロヘキサン溶液1290mLを加え、30℃に保った。
(3)スチレン10.0kgを加え、スチレンをアニオン重合させた。内温は38℃まで上昇した。
(4)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を50℃に上げ、1,3−ブタジエン8.0kgとスチレン5.2kgを同時に添加し、1,3−ブタジエンとスチレンをアニオン重合させた。内温は75℃まで上昇した。
(5)1,3−ブタジエンとスチレンが完全に消費された後、反応系の内温を50℃に下げ、1,3−ブタジエン8.0kgとスチレン5.2kgを同時に添加し、1,3−ブタジエンとスチレンをアニオン重合させた。内温は74℃まで上昇した。
(6)1,3−ブタジエンとスチレンが完全に消費された後、反応系の内温を50℃に下げ、1,3−ブタジエン8.0kgとスチレン5.2kgを同時に添加し、1,3−ブタジエンとスチレンをアニオン重合させた。内温は76℃まで上昇した。
(7)1,3−ブタジエンとスチレンが完全に消費された後、反応系の内温を55℃に下げ、75.2kgのスチレンを加え、スチレンをアニオン重合させた。内温は90℃まで上昇した。
(8)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を55℃に下げ、75.2kgのスチレンを一括添加し、重合を完結させた。
(9)最後に、全ての重合活性末端を水により失活させて、ポリスチレンブロック、スチレンとブタジエンのテーパードブロックを有する、S−T−T−T−S構造(式中、Sはポリスチレンブロックを表し、Tはスチレンとブタジエンのテーパードブロック(Tapered Block)を表す)の重合体を含む重合液を得た。
(10)この重合液を脱揮して、重合例35のブロック共重合体を得た。ピークトップ分子量(Mp)は189,000、Mw/Mnは1.04であった。
上記重合例35について、その要点を表5にまとめて示す。
<重合例36>
上記重合例35において、上記(3)〜(8)で使用するモノマーの量を調整することで、ブロック共重合体の組成を決定することができ、上記(2)で使用するn−ブチルリチウムの量を調整することで、分子量を決定することができる。従って、下記の表5に示した条件以外は、重合例35と同様に実施することにより、重合例36のブロック共重合体を得た。
上記重合例36について、その要点を表5にまとめて示す。
<重合例37>
以下の(1)〜(10)の操作により、スチレンと1,3−ブタジエンのブロック共重合体を製造した。
(1)反応容器中にシクロヘキサン500.0kg、及びテトラヒドロフラン(THF)75.0gを入れた。
(2)この中に、重合開始剤溶液として、n−ブチルリチウムの10質量%シクロヘキサン溶液1230mLを加え、30℃に保った。
(3)スチレン10.0kgを加え、内温を80℃まで上昇させ、スチレンをアニオン重合させた。
(4)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、総量3.0kgのスチレン、及び総量12.0kgの1,3−ブタジエンを、それぞれ25.0kg/h、100.0kg/hの一定添加速度で両者を同時に添加した。
(5)スチレンと1,3−ブタジエンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、9.6kgのスチレンを加え、スチレンをアニオン重合させた。
(6)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、総量3.0kgのスチレン、及び総量12.0kgの1,3−ブタジエンを、それぞれ25.0kg/h、100.0kg/hの一定添加速度で両者を同時に添加した。
(7)スチレンと1,3−ブタジエンが完全に消費された後、反応系の内温を55℃に下げ、75.2kgのスチレンを加え、スチレンをアニオン重合させた。内温は90℃まで上昇した。
(8)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を55℃に下げ、75.2kgのスチレンを一括添加し、重合を完結させた。
(9)最後に、全ての重合活性末端を水により失活させて、ポリスチレンブロック、スチレンとブタジエンのランダムブロックを持つS−(R−S)−R−S構造の重合体を含む重合液を得た。
(10)この重合液を脱揮して、重合例37のブロック共重合体を得た。ピークトップ分子量(Mp)は187,000、Mw/Mnは1.03であった。
上記重合例37について、その要点を表6にまとめて示す。
<重合例38>
上記重合例37において、上記(3)〜(8)で使用するモノマーの量を調整することで、ブロック共重合体の組成を決定することができ、上記(2)で使用するn−ブチルリチウムの量を調整することで、分子量を決定することができる。従って、下記の表6に示した条件以外は、重合例37と同様に実施することにより、重合例38のブロック共重合体を得た。
上記重合例38について、その要点を表6にまとめて示す。
<重合例39>
以下の(1)〜(14)の操作により、スチレンと1,3−ブタジエンのブロック共重合体を製造した。
(1)反応容器中にシクロヘキサン500.0kg、及びTHF75.0gを入れた。
(2)この中に、重合開始剤溶液として、n−ブチルリチウムの10質量%シクロヘキサン溶液1210mLを加え、30℃に保った。
(3)スチレン10.0kgを加え、内温を80℃まで上昇させ、スチレンをアニオン重合させた。
(4)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、総量1.5kgのスチレン、及び総量6.0kgの1,3−ブタジエンを、それぞれ25.0kg/h、100.0kg/hの一定添加速度で両者を同時に添加した。
(5)スチレンと1,3−ブタジエンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、3.2kgのスチレンを加え、スチレンをアニオン重合させた。
(6)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、総量1.5kgのスチレン、及び総量6.0kgの1,3−ブタジエンを、それぞれ25.0kg/h、100.0kg/hの一定添加速度で両者を同時に添加した。
(7)スチレンと1,3−ブタジエンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、3.2kgのスチレンを加え、スチレンをアニオン重合させた。
(8)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、総量1.5kgのスチレン、及び総量6.0kgの1,3−ブタジエンを、それぞれ25.0kg/h、100.0kg/hの一定添加速度で両者を同時に添加した。
(9)スチレンと1,3−ブタジエンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、3.2kgのスチレンを加え、スチレンをアニオン重合させた。
(10)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を80℃に保ちながら、総量1.5kgのスチレン、及び総量6.0kgの1,3−ブタジエンを、それぞれ25.0kg/h、100.0kg/hの一定添加速度で両者を同時に添加した。
(11)スチレンと1,3−ブタジエンが完全に消費された後、反応系の内温を55℃に下げ、75.2kgのスチレンを加え、スチレンをアニオン重合させた。内温は92℃まで上昇した。
(12)スチレンが完全に消費された後、反応系の内温を55℃に下げ、75.2kgのスチレンを一括添加し、重合を完結させた。
(13)最後に、全ての重合活性末端を水により失活させて、ポリスチレンブロック、スチレンとブタジエンのランダムブロックを持つS−(R−S)−R−S構造の重合体を含む重合液を得た。
(14)この重合液を脱揮して、重合例39のブロック共重合体を得た。ピークトップ分子量(Mp)は185,000、Mw/Mnは1.04であった。
上記重合例39について、その要点を表7にまとめて示す。
<重合例40>
上記重合例39において、上記(3)〜(12)で使用するモノマーの量を調整することで、ブロック共重合体の組成を決定することができ、上記(2)で使用するn−ブチルリチウムの量を調整することで、分子量を決定することができる。従って、下記の表7に示した条件以外は、重合例39と同様に実施することにより、重合例40のブロック共重合体を得た。
上記重合例40について、その要点を表7にまとめて示す。
<配合例>
<配合例1〜37>
重合例1〜40で得られたブロック共重合体を、表8に示した配合比率(質量比)でヘンシェルミキサーで混合しブロック共重合体樹脂組成物を製造した。かかるブロック共重合体樹脂組成物を、単軸押出機(田端機械工業社製、HV−40−30、φ40mm)を用い、押出温度200℃、スクリュー回転数100rpmで溶融混練し、ストランド状に押し出し、冷却した後、ペレタイザーにてペレット化した。
配合例1〜37におけるブロック共重合体樹脂組成物の配合組成、共役ジエン含有質量比、スチレンのビニル芳香族炭化水素ブロック率、Mw/Mn、tanδピーク温度及びtanδ(max+30℃)値/tanδ(max)値を表8にまとめて示した。
<分子量、及び分散度Mw/Mnの測定>
ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)を用いた。本発明では、特に断りが無い場合、分子量はピークトップ分子量Mpであり、カップリングを実施した場合は、カップリング前のMpである。また、分散度は重量平均分子量Mw/数平均分子量Mnであり、カップリングを実施した場合は、カップリング後のMw/Mnである。
GPC装置名:東ソー社製「HLC−8220GPC」
使用カラム:昭和電工社製「ShodexGPCKF−404」を直列に4本接続、
カラム温度:40℃、検出方法:示差屈折率法、移動相:テトラヒドロフラン、
サンプル濃度:2質量%
検量線:VARIAN社製標準ポリスチレン(ピークトップ分子量Mp=2,560,000、841,700、280,500、143,400、63,350、31,420、9,920、及び2,930)を用いて作成した。
<樹脂組成物のブタジエン含有比率(質量)>
上記重合例で使用した全モノマー量に対する1,3−ブタジエン量の使用割合及び配合比から、ブロック共重合体樹脂組成物の共役ジエン含有比率をそれぞれ算出した。
<樹脂組成物におけるスチレンのブロック率>
核磁気共鳴(NMR)を用いてH−NMRを測定し、算出した。ポリスチレンの芳香族環に付加したプロトン5つの内、オルト位に付加した2つのプロトンとして帰属される6.2〜6.8ppmのピーク強度積分値から、プロトン5つに換算した値をブロック状スチレン量Wとした。
また、パラ位とメタ位に付加した3つのプロトンとして帰属される6.8〜7.6ppmのピーク強度の積分値を含む、6.2〜7.6ppmのピーク強度の積分値から重クロロホルムのピーク強度の積分値を差し引いた値を全スチレン量(全ビニル芳香族炭化水素量)W0とした。
かかるW、及びW0を下記の定義式に代入することにより、ブロック率を算出した。なお、ブロック状スチレン量(ブロック状ビニル芳香族炭化水素量)Wは、装置の感度上の理由から、5個以上のモノマー単位からなる連鎖である。
スチレンのブロック率(%)=(W/W0)×100
核磁気共鳴装置名:ブルカー・バイオスピン社製AVANCE−300
測定核種:H、共鳴周波数:300MHz(H)、測定溶媒:CDCl
<tanδピーク温度及び(tanδ(max+30℃)値/tanδ(max)値)> 動的粘弾性測定(チャート)から求めた。測定から損失正接(tanδ)を求め、−90〜−30℃の温度範囲におけるtanδ極大値の内、最大値を「tanδ(max)値」とし、その温度を「tanδピーク温度」とした。次にtanδピーク温度から30℃高い温度でのtanδ値を「tanδ(max+30℃)値」とし、(tanδ(max+30℃)値/tanδ(max)値)を算出した。
<動的粘弾性測定>
下記の装置を用い、被検サンプルに周波数1Hzの引っ張り方向の応力、及び歪みを加え、4℃/分の割合で温度を上げながら、貯蔵弾性率(E’)、損失弾性率(E”)、及び損失正接(tanδ)を測定した(なおtanδ=E”/E’である)。動的粘弾性測定用の樹脂組成物のサンプルは、加熱プレスにより、200〜220℃の条件下で、2分間加圧保持して配向を緩和させた後、急冷することにより、無配向状態の0.6mm厚シートとした。その後、温度23℃、相対湿度50%RHに調整された室内にて24時間以上保管して使用した。
動的粘弾性測定装置:ティー・エイ・インスツルメント社製RSA3、
設定温度範囲:−120〜130℃、設定昇温速度:4℃/分、
測定周波数:1Hz
配合例22及び23より、ランダムブロックとポリスチレンブロックを繰り返すことにより、ブロック率、及びtanδピーク温度を変化させることなく、共役ジエン質量比を4%減量することができた。この際、tanδ(max+30℃)値/tanδ(max)値は0.6以上となることがわかった。
配合例7及び25より、各々のブロック共重合体樹脂組成物の共役ジエン質量比を固定し、ランダムブロックとポリスチレンブロックを繰り返す場合と、繰り返しを行わず、ランダムブロックのスチレン/1,3−ブタジエン比を変更した場合では、ブロック率、tanδピーク温度、及びtanδ(max+30℃)値/tanδ(max)値が変化することがわかった。
配合例7及び35より、各々のブロック共重合体樹脂組成物の共役ジエン質量比を固定し、ランダムブロックとポリスチレンブロックを繰り返す場合と、テーパードブロックを繰り返す場合では、ブロック率、及びtanδ(max+30℃)値/tanδ(max)値が変化することがわかった。
<実施例1〜29、比較例1〜10、及び参考例1>
(GPPSブレンドシートの作製)
ブロック共重合体樹脂組成物とGPPSを表9〜11に示した配合比率で混ぜ、以下の手順でシート成形した。先端に幅40cmのTダイを取り付けた田辺プラスチックス社製のφ40mm単軸押出機(VS40−26)を用い、押出温度200℃、Tダイ温度200℃、スクリュー回転数60rpmにて、配合例の樹脂を用いてシート押出を実施し、田辺プラスチックス社製の480型シーティング装置を用い、冷却ロール温度50℃でシート厚0.6mmの単層シートを作製した。シートの厚みはダイのリップ開度で調整し、シートの引き取り速度は一定とした。使用した樹脂について表9〜11に示す。
GPPSは、汎用ポリスチレン樹脂(東洋スチレン社製、トーヨースチロールGP G200C、ピークトップ分子量(Mp)286,000、Mw/Mn2.53)を使用した。
<シートインパクト>
インパクトテスター(テスター産業社製)を用い、先端の直径が12.7mmの撃芯を使用して測定した。その他の測定条件は、ASTM D3420に準拠した。打ち抜けない場合は、「>5.0」と記載した。
<デュポン衝撃強度>
デュポン衝撃試験機(東洋精機製作所社製)を用い、シートから切り出した60mm四方の試験片20枚を、受け台の上に置き、先端の直径が6.35mmの撃芯を試験片上に乗せ、撃芯上端に100gの錘を落下させ、目視により、シートに生じた割れの有無を調べ、エネルギー値に換算して求めた。なお、本測定の前に、別の予備試験片2〜3枚を用いて、シートが破壊するおおよその落錘高さを求め、1枚目は予備測定の結果から定めた落錘高さで測定し、2枚目以降は直前の測定結果を基に、シートが割れなかった場合は落錘高さを5cm上げ、割れた場合は落錘高さを5cm下げ、同様に測定した。この操作を連続して20回行い、各回での落錘高さと割れの有無の記録から、以下に示した式によりデュポン衝撃強度を求めた。
X=(高さ×Aの枚数)の合計/Aの枚数(m) A:割れが生じないシート
Y=(高さ×Bの枚数)の合計/Bの枚数(m) B:割れが生じたシート
Z=(X+Y)/2(m)
デュポン衝撃強度(J)=0.1(kg)×9.8(m/s)×Z(m)
<耐折強度>
MIT耐折疲労試験機(東洋精機製作所社製、MIT−DA)を用い、MD方向×TD方向=100mm×10mm及び10mm×100mmに切削したサンプルを、それぞれ6回ずつ測定し、その平均値を使用した。測定は折り曲げ角度左右45°、折り曲げ回数175回/分、加重1kgで実施した。測定平均が5,000回を超えた場合、「>5000」と記載した。
<引張弾性率>
テンシロン万能試験機(エー・アンド・デイ社製、RTC−1210A)を用い、シートからJIS K6732に準拠したダンベル型試験片を、MD方向が長手となるように切削し、初期チャック間隔50mm、引張速度10mm/min、23℃環境下でMD方向へ引っ張ることで測定を行い、試験回数7回の平均を測定値とした。
<透明性>
濁度計(日本電色工業社製、NDH2000)を用い、JIS K7136に準じて測定し、そのHAZE値を記載した。
実施例1〜3、比較例1、2及び9より、樹脂組成物中の共役ジエン含有比率が22%未満では衝撃強度が低く、32%を超えると剛性が低く、透明性も低下した。
実施例4、5、比較例3及び4より、樹脂組成物中のビニル芳香族炭化水素のブロック率が90%未満では衝撃強度が低く、98%を超えると剛性が低く、透明性も低下した。
実施例6〜11、比較例5及び6より、樹脂組成物中のMw/Mnが1.1未満では衝撃強度が低く、また1.6を超えると一部の衝撃強度が低く、透明性も低下した。
実施例7、比較例7及び8より、樹脂組成物の「tanδ(max+30℃)値/tanδ(max)値」が0.6未満では衝撃強度が低下した。
実施例6〜11、比較例5及び6より、樹脂組成物中のブロック共重合体はカップリングの有無で物性に影響は与えず、樹脂組成物中のブロック共重合体の一部だけカップリングしても良いことがわかった。
実施例3、13、23及び比較例2より、ブロック共重合体の質量比は(a)/(b)は、(a)が15未満、(b)が85を超えると、剛性が低く、透明性も大幅に低下した。一方、(a)が60を超え、(b)が40未満となると、衝撃強度がやや低下した。
実施例14、15、24及び25より、ブロック共重合体のピークトップ分子量(Mp)が、105,000未満では衝撃強度がやや低く、250,000を超えると透明性が低下した。
実施例16、17、26及び27より、ブロック共重合体のピークトップ分子量(Mp)が45,000未満では透明性が低下した。
比較例5及び参考例1より、ランダムブロックとポリスチレンブロックを繰り返すことで、剛性と透明性が改善され、衝撃強度を維持したまま、1,3−ブタジエン使用量を4%削減することが可能であった。
実施例7及び比較例7より、ランダムブロックとポリスチレンブロックを繰り返すことで、透明性と衝撃強度が改善することがわかった。ランダムブロックに挟まれたポリスチレンブロックが見かけ上ランダムブロックに取り込まれ、ソフトセグメントとして機能し、かつ低温側のTg(tanδピーク温度)が変化しないため、ソフトセグメントとしての機能が阻害されない結果、耐衝撃性が向上したものと思われる。
実施例7及び比較例10より、テーパードブロックを繰り返しても、ランダムブロックとポリスチレンブロックを繰り返した場合に比べて、耐衝撃性は劣ることがわかった。つまり、ランダムブロックとポリスチレンブロックは明確に区別されなければならないと考えられる。
Figure 0006559125
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本発明の樹脂組成物、及び該樹脂組成物を各種熱可塑性樹脂と配合した組成物は、シート、フィルム用の材料として有効であり、優れた耐衝撃性、透明性,及び機械的特性を生かして食品包装容器等の他、日用雑貨包装用,ラミネートシート・フィルム等として広く利用できる。
なお、2014年6月6日に出願された日本特許出願2014−118120号の明細書、特許請求の範囲、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (11)

  1. 下記式(I)及び/又は式(II)で表される、下記(i)及び(ii)を満たすビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとのブロック共重合体(a)と、
    下記式(I)及び/又は式(II)で表される、下記(iii)及び(iv)を満たすビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとのブロック共重合体(b)とを、
    (a)/(b)=15〜60/40〜85(質量比)で含有し、かつ下記(A)〜(D)を満たすことを特徴とする樹脂組成物。
    S−(R−S)n−R−S (I)
    (S−(R−S)n−R−S)m−X (II)
    (式中、Sはビニル芳香族炭化水素を単量体単位とする重合体ブロックであり、R はビニル芳香族炭化水素と共役ジエンを単量体単位とするランダム共重合体ブロックである。mはカップリング剤残基と結合した高分子鎖の個数を表す1以上の整数であり、nは繰り返し単位の個数を表す1以上の整数である。Xはカップリング剤の残基を表す。)
    (i)ゲルパーミエーションクロマトグラムにおいて、ピークトップ分子量が105,000〜250,000である少なくとも1つのピークを有する。
    (ii)共役ジエンの含有比率(質量)が10〜20%である。
    (iii)ゲルパーミエーションクロマトグラムにおいて、ピークトップ分子量が45,000〜140,000である少なくとも1つのピークを有する。
    (iv)共役ジエンの含有比率(質量)が27〜40%である。
    (A)共役ジエンの含有比率(質量)が22〜32%である。
    (B)ビニル芳香族炭化水素のブロック率が90〜98%である。
    (C)示差屈折率法でのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で得られるMw/Mnが1.1〜1.6である(但し、Mw:重量平均分子量、Mn:数平均分子量)。
    (D)動的粘弾性測定で得られる損失正接(tanδ)が−90〜−30℃の温度範囲に一つの極大値(tanδ(max)値)を有し、該極大値の温度(tanδピーク温度)より30℃高温のときのtanδ値(tanδ(max+30℃)値)が、前記極大値の温度におけるtanδ値(tanδ(max)値)に対して0.6以上である。
  2. 前記ビニル芳香族炭化水素がスチレンであり、共役ジエンが1,3−ブタジエンである請求項1に記載の樹脂組成物。
  3. 請求項1又は2に記載の樹脂組成物と、それ以外の熱可塑性樹脂とを含有する樹脂組成物。
  4. 請求項1〜のいずれかに記載の樹脂組成物とそれ以外の熱可塑性樹脂との含有比率(質量)が20/80〜80/20である請求項に記載の樹脂組成物。
  5. 前記それ以外の熱可塑性樹脂がポリスチレン系重合体である請求項又はに記載の樹脂組成物。
  6. 請求項1〜のいずれかに記載の樹脂組成物を成形した成形体。
  7. シート、フィルムもしくは射出成形品である請求項に記載の成形体。
  8. 請求項又はに記載の成形体を二次加工した成形体。
  9. 容器、延伸シートもしくは延伸フィルムである請求項に記載の成形体。
  10. 請求項に記載の延伸シートもしくは延伸フィルムを三次加工した成形体。
  11. 容器である請求項10に記載の成形体。
JP2016525217A 2014-06-06 2015-06-03 ブロック共重合体含有樹脂組成物 Active JP6559125B2 (ja)

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