JP6559125B2 - ブロック共重合体含有樹脂組成物 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
S−(R−S)n−R−S (I)
(S−(R−S)n−R−S)m−X (II)
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(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。
(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。
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。
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。
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。
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。
(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。
(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。
(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)2−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。
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。
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。
(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。
(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)2−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。
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)2−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。
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。
(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。
(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。
(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)2−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。
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。
(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。
(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。
(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。
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。
(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。
(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。
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。
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。
(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。
(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)1−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。
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。
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。
(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。
(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。
(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。
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。
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。
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。
核磁気共鳴(NMR)を用いて1H−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。
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:1H、共鳴周波数:300MHz(1H)、測定溶媒:CDCl3
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。
(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。
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/s2)×Z(m)
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。
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 請求項1〜3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3に記載の樹脂組成物。
- 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3又は4に記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の樹脂組成物を成形した成形体。
- シート、フィルムもしくは射出成形品である請求項6に記載の成形体。
- 請求項6又は7に記載の成形体を二次加工した成形体。
- 容器、延伸シートもしくは延伸フィルムである請求項8に記載の成形体。
- 請求項9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。
- 容器である請求項10に記載の成形体。
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