JP6817324B2 - ルーフィング組成物用のプロピレンに基いたエラストマーおよび同を調製する方法 - Google Patents

ルーフィング組成物用のプロピレンに基いたエラストマーおよび同を調製する方法 Download PDF

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Description

発明者名
リ、リアン;ザカリアス、フェリックス エム;ダーマラジャン、ナラヤナスワミ;カルファス、ジャン;ハガドーン、ジョン アール;およびジアン、ペイジュン
関連出願の相互参照
本出願は、2016年3月10日に出願された米国特許仮出願第62/306,253号および2016年6月1日に出願された欧州特許出願第16172423.2号の優先権およびその利益を主張し、これらの内容は参照によって本明細書に組み込まれる。
技術分野
本明細書に記載されているのは、ルーフィング用途、たとえば熱可塑性ルーフィング用途に有用なプロピレンに基いたエラストマーを含んでいる配合物である。
熱可塑性オレフィン(TPO)ポリマーを含んでいる組成物および膜は、商業建築物用のルーフィング産業において広範囲に使用されるようになった。TPO膜は多くの場合、反射膜(40〜60ミル厚さ)(1〜1.5mm厚さ)、強化ポリエステルスクリムファブリック(1〜2ミル厚さ)(0.03〜0.05mm厚さ)および顔料層(40〜60ミル厚さ)(1〜1.5mm厚さ)を含んでいる複合材構成物として成形される。この膜が屋根に施与される場合、反射白色層が日光に曝露され、他方、顔料層(これは反射層の下側にある。)が屋根断熱材に取り付けられる。
ルーフィングその他のシーティング用途の場合、製品は典型的には、10フィート(3メートル)以上の標準的な幅を有する膜シートとして製造される。もっとも、これより狭い幅も利用可能ではあり得る。シートは典型的には、ロールで販売され、輸送され、そして貯蔵される。ルーフィング膜用途の場合、数枚のシートが設置場所でロールから繰り出され、端を重ね合わせて互いに隣り合わせに置かれて屋根を覆い、そして設置の際に熱溶接方法によって一緒にシールされる。輸送および貯蔵中に、ロールは極端な熱条件、たとえば40℃〜100℃に曝露されることがあり、これは倉庫に貯蔵中にロールのブロッキングを引き起こすことがある。設置の後、使用されている間に膜の構造保全性を劣化させまたは破壊する可能性がある広い範囲の条件に膜は曝露されることがある。そのようなものとして、膜は、広範囲の使用温度、たとえば−40℃〜40℃に耐えることができることが望ましい。
国際出願公開第WO 2010/115079A1号はルーフィング膜に関するものであり、このルーフィング膜は、(a)30〜50重量%のプロピレンに基いたエラストマー、(b)9〜20重量%のプラストマー、(c)7〜20重量%のインパクトポリプロピレン−エチレンコポリマー、(d)20〜35重量%の水酸化マグネシウム、(e)5〜10重量%の二酸化チタンおよび(f)1〜2重量%の添加物を含んでいる配合処方Iの組成物;または(a)32〜48重量%のプロピレンに基いたエラストマー、(b)9〜18重量%のプラストマー、(c)7〜20重量%のインパクトポリプロピレン−エチレンコポリマー、(d)25〜35重量%の水酸化マグネシウム、(e)4〜6重量%の二酸化チタン、(f)0.75〜1.5重量%のUV抑制剤、(g)0.2〜0.45重量%の酸化防止剤/安定剤、(h)0.15〜0.4重量%の熱安定剤および(i)0.1〜0.2重量%の潤滑剤を含んでいる配合処方IIの組成物を含んでいる。国際出願公開第WO 2010/115079A1号で使用されたプロピレンに基いたエラストマーはVistamaxx(商標)6102であり、使用された潤滑剤はAsahi AX71であり、これはモノ−またはジ−ステアリル酸ホスフェートである。国際出願公開第WO 2010/115079A1号のルーフィング膜は、強化ポリエステル糸を有するスクリムのまわりに形成される。
国際出願公開第WO 2014/001224A1号は、40〜75重量%の少なくとも1種のポリプロピレンに基いたエラストマーおよび約25〜60重量%の少なくとも1種のポリプロピレンのランダムコポリマーを含んでいる組成物に関する。国際出願公開第WO 2014/001224A1号で使用されたポリプロピレンに基いたエラストマーは、Vistamaxx(商標)3980、6102および6202であった。
国際出願公開第WO 2014/040914A1号は少なくとも1種の耐衝撃性ポリプロピレンコポリマーおよび少なくとも1種のエチレン−1−オクテンコポリマーを含んでいる熱可塑性混合物に関するものであり、耐衝撃性ポリプロピレンコポリマーとエチレン−1−オクテンコポリマーとの重量比は35:65〜65:35の範囲にある。
国際出願公開第WO 2016/137558A1号は、10〜50重量%のプロピレンに基いたエラストマー、5〜40重量%の熱可塑性樹脂、少なくとも1種の難燃剤および少なくとも1種の紫外線安定剤のルーフィング膜組成物に関する。
2016年9月8日に出願された米国特許出願第15/259750号は、70〜95重量%のプロピレンに基いたエラストマーおよび5〜30重量%のエチレンコポリマーのルーフィング用途用のリアクターブレンド組成物に関する。
−40℃〜40℃の使用温度での柔軟性および高められた温度での耐ロールブロッキング性を実証するルーフィング膜、とりわけ柔らかい(すなわち、低弾性率の)膜の必要が依然として存在する。
サンプルC1、C2、1、2および3の貯蔵弾性率(E’)を示す図である。
サンプルC3、C4、4、5および6の貯蔵弾性率(E’)を示す図である。
サンプルC1、C2および7の貯蔵弾性率(E’)を示す図である。
サンプルC3、C4および8の貯蔵弾性率(E’)を示す図である。
本明細書で提供されるのはプロピレンに基いたエラストマーブレンド組成物であり、これは、約17重量%以上〜約20重量%以下のエチレン含有量を有する、プロピレンに基いたエラストマーブレンドの重量基準で約70重量%〜約95重量%の第1のプロピレンに基いたエラストマー成分;および約6重量%以上〜約20重量%以下のエチレン含有量を有する、プロピレンに基いたエラストマーブレンドの重量基準で約5重量%〜約30重量%の第2のプロピレンに基いたエラストマー成分を含んでいる。
本明細書で提供されるのは、プロピレンに基いたエラストマーブレンド組成物であり、これは、約10重量%以上〜約13重量%以下のエチレン含有量を有する、プロピレンに基いたエラストマーブレンドの重量基準で約70重量%〜約95重量%の第1のプロピレンに基いたエラストマー成分;および約6重量%以上〜約20重量%以下のエチレン含有量を有する、プロピレンに基いたエラストマーブレンドの重量基準で約5重量%〜約30重量%の第2のプロピレンに基いたエラストマー成分を含んでいる。
本明細書で提供されるのは、約20重量%〜約50重量%のプロピレンに基いたエラストマーブレンドを含んでいる膜組成物であり、この膜組成物は(i)約10重量%以上〜約20重量%以下のエチレン含有量を有する、プロピレンに基いたエラストマーブレンドの重量基準で約70重量%〜約95重量%の第1のプロピレンに基いたエラストマー成分、および(ii)約6重量%以上〜約20重量%以下のエチレン含有量を有する、プロピレンに基いたエラストマーブレンドの重量基準で約5重量%〜約30重量%の第2のプロピレンに基いたエラストマー成分;膜組成物の重量基準で約20重量%〜約40重量%の熱可塑性樹脂;少なくとも1種の水酸化マグネシウマスターバッチ;および少なくとも1種の紫外線安定剤を含んでいる。
本発明の様々な特定の実施形態およびバージョンが、好ましい実施形態および本明細書で採用される定義を含めて、これから説明される。以下の発明の詳細な説明は特定の好ましい実施形態を与えるけれども、当業者はこれらの実施形態は例示のためだけであり、本発明が他の方法でも実施されることができることを理解するであろう。「本発明」へのどのような言及も、特許請求の範囲によって定義された実施形態の1つ以上であるが必ずしも全てではないものを指していてもよい。標題の使用は便宜のみの目的のためにあり、本発明の範囲を限定しない。
本明細書に記載されているのは、ルーフィング用途、特にルーフィング膜に適しているプロピレンに基いたエラストマーを含んでいる組成物である。好ましい実施形態では、組成物は、本明細書に記載されたリアクターブレンドされたポリマーであるプロピレンに基いたエラストマーを含んでいる。好ましい実施形態では、組成物はポリアルファオレフィンをさらに含んでいる。組成物は、広範囲の温度にわたる特性のバランスを提供する。たとえば、組成物は−40℃〜40℃の温度での柔軟性および高められた温度での改善された特性を示す。
本明細書の発明の詳細な説明および特許請求の範囲内の全ての数値は、「約」または「おおよその」表示された値によって修飾されており、当業者によって予期されるであろう実験誤差および変動量を考慮に入れている。
本明細書で使用される用語「コポリマー」とは、2種以上のモノマーを有するポリマー、任意的に他のモノマーも有するポリマーを含むことが意図されており、インターポリマー、ターポリマー等のことを言うこともある。本明細書で使用される用語「ポリマー」としては、ホモポリマー、コポリマー、ターポリマー等、またこれらのアロイおよびブレンドが挙げられるが、これらに限定されない。本明細書で使用される用語「ポリマー」としてはまた、インパクト、ブロック、グラフト、ランダムおよび交互コポリマーも挙げられる。用語「ポリマー」はさらに、特に明記されない限り、全ての可能な幾何学的配置を包含するものとする。そのような配置としては、アイソタクチック、シンジオタクチックおよびアタクチックの対称性が挙げられる。本明細書で使用される用語「ブレンド」とは、2種以上のポリマーの混合物を指す。用語「エラストマー」とは、ある程度の弾性を示す任意のポリマーを意味するものとし、弾性とは力(たとえば、引き伸ばしによる力)によって変形されていた材料がその力が取り除かれるとその元の寸法に少なくとも部分的に戻る能力である。
本明細書で使用される用語「モノマー」または「コモノマー」とは、ポリマーを形成するために使用されたモノマー、すなわち重合の前の形状をしている未反応化学化合物を言うことができ、またそれがポリマー中に組み入れられた後のモノマーを言うこともでき、後者の場合には本明細書では「[モノマー]由来単位」とも呼ばれる。様々なモノマー、たとえばプロピレンモノマー、エチレンモノマーおよびジエンモノマーが本明細書で検討される。
本明細書で使用される「リアクターグレード」とは、ポリマーの平均分子量、分子量分布または粘度を変えようとして重合の後で化学的もしくは機械的に処理されていないまたはブレンドされていないポリマーを意味する。リアクターグレードと表現されるこのようなポリマーから特に除外されるのは、ビスブレーキングされたものや、過酸化物等のプロデグラダントで他様に処理されまたはコーティングされたものである。しかし、本開示発明の目的のためには、リアクターグレードポリマーは、リアクターブレンドであるポリマーを包含する。
本明細書で使用される「リアクターブレンド」とは、1種以上のモノマーが逐次的または並列の重合をして1つのポリマーが別のポリマーの存在下に形成される結果としてその場で(in situ)製造された、または並列のリアクター中で別々につくられたポリマーを溶液ブレンドすることによって製造された、2種以上のポリマーが高度に分散された機械的に分離できないブレンドを意味する。リアクターブレンドは単一リアクター、直列リアクターまたは並列リアクターの中で製造されてもよく、リアクターブレンドはリアクターグレードブレンドである。リアクターブレンドは、任意の重合方法、たとえばバッチ、半連続または連続の装置によって製造されてもよい。「リアクターブレンド」ポリマーから特に除外されるのは、ポリマーが外部で(ex situ)、たとえばミキサー、押出機または他の類似の装置の中で物理的にまたは機械的にブレンドされた2種以上のポリマーのブレンドである。
プロピレンに基いたエラストマー
本明細書に記載されるポリマーブレンドは、1種以上のプロピレンに基いたエラストマー(「PBE」)を含んでいる。PBEは、プロピレンと、エチレンおよび/またはC〜C12のα−オレフィンから選ばれた1種以上のコモノマー約5〜約30重量%と、任意的に1種以上のジエンとを含んでいる。たとえば、コモノマー単位は、エチレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、オクテンまたはデセンに由来してもよい。好ましい実施形態では、コモノマーはエチレンである。いくつかの実施形態では、プロピレンに基いたエラストマー組成物は、プロピレンおよびエチレン由来単位から本質的に成り、またはプロピレンおよびエチレン由来単位のみから成る。以下に記載されたいくつかの実施形態では、コモノマーとしてエチレンに関して検討されているが、これらの実施形態は、他の高級α−オレフィンコモノマーを有する他のコポリマーにも等しく適用可能である。この点では、コポリマーはエチレンをα−オレフィンとして参照して単にPBEと呼ばれることがある。
PBEは、PBEの全重量に基いて少なくとも約5重量%、少なくとも約7重量%、少なくとも約9重量%、少なくとも約10重量%、少なくとも約12重量%、少なくとも約13重量%、少なくとも約14重量%、少なくとも約15重量%または少なくとも約16重量%のα−オレフィン由来単位を含んでいてもよい。PBEは、PBEの全重量に基いて約30重量%まで、約25重量%まで、約22重量%まで、約20重量%まで、約19重量%まで、約18重量%まで、または約17重量%までのα−オレフィン由来単位を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、PBEは、PBEの全重量に基いて約5〜約30重量%、約6〜約25重量%、約7重量%〜約20重量、約10〜約19重量%、約12重量%〜約19重量%、または約15重量%〜約18重量%、または16重量%〜約18重量%のα−オレフィン由来単位を含んでいてもよい。
PBEは、PBEの全重量に基いて少なくとも約70重量%、少なくとも約75重量%、少なくとも約78重量%、少なくとも約80重量%、少なくとも約81重量%、少なくとも約82重量%または少なくとも83重量%のプロピレン由来単位を含んでいてもよい。PBEは、PBEの全重量に基いて約95重量%まで、約93重量%まで、約91重量%まで、約90重量%まで、約88重量%まで、または約87重量%まで、または約86重量%まで、または約85重量%まで、または約84重量%までのプロピレン由来単位を含んでいてもよい。
PBEは融点(Tm)によって特性付けられることができ、融点(Tm)は示差走査熱量測定(DSC)によって測定されることができる。本明細書に記載されたDSC試験方法を使用すると、融点は、サンプルがプログラムされた速度で連続的に加熱されたときに、サンプルの融解温度の範囲内の最大の熱吸収ピークに対応して記録された温度である。単一の融解ピークが観察される場合は、そのピークが「融点」であると見なされる。複数のピーク(たとえば主ピークおよび2次ピーク)が観察される場合は、融点はそれらのピークの中で最大のものであると見なされる。多くのPBEが低い結晶化度であるが故に、融点ピークは低い温度にあることがありかつ比較的平坦なことがあり、正確なピーク位置を決定することが困難であることが注記される。この文脈での「ピーク」とは、吸熱反応が正のピークで示されるようにDSC曲線(熱流量対温度の曲線)がプロットされる場合に、DSC曲線の全般的な傾きが、ベースラインの変化なしに正から負に変わり最大値を形成する変化点と定義される。
PBEのTm(DSCによって測定された第1の融解)は約120℃未満、約115℃未満、約110℃未満、約105℃未満、約100℃未満、約90℃未満、約80℃未満、約70℃未満、約65℃未満または約60℃未満であってもよい。いくつかの実施形態では、PBEは約20〜約110℃、約30〜約110℃、約40〜約110℃または約50〜約105℃のTmを有してもよく、望ましい範囲は任意の下限から任意の上限までの範囲を含んでもよい。いくつかの実施形態では、PBEは約40〜約70℃、または約45〜約65℃、または約50〜約60℃のTmを有してもよく、望ましい範囲は任意の下限から任意の上限までの範囲を含んでもよい。いくつかの実施形態では、PBEは約80〜約110℃、または約85〜約110℃、または約90〜約105℃のTmを有してもよく、望ましい範囲は任意の下限から任意の上限までの範囲を含んでもよい。
Tmを測定するための本明細書で使用されるDSCの手順は以下のとおりである。ポリマーが、加熱されたプレス中で約200℃〜約230℃の温度でプレス成形され、得られたポリマーシートが約23.5℃の周囲条件の下で大気中でアニールされて冷却される。約6〜10mgのポリマーシートがパンチダイを用いて切り出される。この6〜10mgのサンプルは、室温(約23.5℃)で約80〜100時間アニールされる。この期間の終了後、サンプルはDSC(Perkin Elmer社製Pyris One熱分析システム)に入れられ、約−30℃〜約−50℃に冷却され、−50℃で10分間保持される。サンプルはそれから10℃/分で加熱され、約200℃の最終温度に達する。サンプルは5分間200℃に保たれる。これが第1の融解である。次に(第2の融解を得るための)第2の冷却−加熱サイクルが行なわれ、ここではサンプルが約−30℃〜約−50℃に冷却され、−50℃で10分間保持され、その後10℃/分で約200℃の最終温度まで再加熱される。特に指定のない限り、本明細書で参照されるTmおよびHfは第1の融解を言う。
PBEは、広角X線散乱(WAXS)としても知られているX線回折によって測定されたその結晶化度パーセントによって特性付けられる。PBEは、少なくとも約0.5、少なくとも約1.0または少なくとも約1.5である結晶化度パーセントを有してもよい。PBEは、約2.0未満、約2.5未満または約3.0未満の結晶化度パーセントによって特性付けられてもよい。ポリエチレンおよびポリエチレンコポリマーについては、WAXSはこれらの材料の半結晶性の性質を探査するために使用されることができる。ポリエチレンは、単位格子サイズ:a=7.41Å、a=4.94Å、a=2.55Åおよびα=β=γ=90°を有する性質が斜方晶系である結晶を形成する。ポリエチレン結晶の単位格子は次に一緒に積層して微結晶を形成し、これらの結晶の面は次に入射X線を回折する。X線を回折する結晶の面はそのミラー指数(hkl)によって特性付けられ、ポリエチレンの場合、WAXSパターン中のピークとして現れる3つの主回折面は(110)、(200)および(020)である。これらの材料の結晶化度の全体の範囲は、各(hkl)値の下の面積を全体のWAXSトレ−スの面積で割ったものから計算される。WAXS技術を使用して結晶を観察するのに必要な結晶化度の最小の範囲は約0.5体積%である。
好ましくは、PBEは、非結晶領域によって中断された結晶領域を有する。非結晶領域は、結晶化可能でないプロピレンセグメントの領域、コモノマー単位の取り込みまたはこれらの両方に由来する場合がある。1つ以上の実施形態では、PBEはプロピレンに由来する結晶化度を有し、これはアイソタクチック、シンジオタクチックまたはこれらの組み合わせである。好ましい実施形態では、PBEはアイソタクチック連鎖を有する。アイソタクチック連鎖の存在は、アイソタクチックに配置された2個以上のプロピレン由来単位を示すNMR測定結果によって決定されることができる。いくつかの場合には、このようなアイソタクチック連鎖は、アイソタクチックに配置されていないプロピレン単位によって、またはアイソタクチック連鎖に由来する結晶化度を他様に妨害する他のモノマーによって中断されることがある。立体規則性の差異の他に、PBEポリマーはまた位置特異的な欠陥構造も有することがある。
PBEは、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、92%以上、95%以上または97%以上の13C NMRによって測定された、3個のプロピレン単位のトリアド立体規則性(mmm立体規則性)を有することができる。1つ以上の実施形態では、トリアド立体規則性は約75〜約99%、約80〜約99%、約85〜約99%、約90〜約99%、約90〜約97%または約80〜約97%の範囲であってもよい。トリアド立体規則性は米国特許第7,232,871号に記載された方法によって測定される。
PBEは、4または6の下限から8または10または12の上限までの範囲にある立体規則性指数m/rを有してもよい。本明細書で「m/r」と表現される立体規則性指数は、13C核磁気共鳴(「NMR」)によって測定される。立体規則性指数m/rはMacromolecules、第17巻、1950〜1955頁(1984年)においてH.N.Chengによって定義されたように計算され、同文献は参照によって本明細書に組み込まれる。記号「m」または「r」は、連続するプロピレン基の一対の立体化学を記述し、「m」はメソを表し「r」はラセミを表す。1.0のm/r比は一般にシンジオタクチックポリマーを記述し、また2.0のm/r比はアタクチック材料を記述する。アイソタクチック材料は理論的には無限大に近づく比を有してもよく、また多くのアタクチックポリマー副生成物は50超の比をもたらすのに十分なアイソタクチック含有量を有する。
ポリマーのコモノマー含有量および連鎖分布は、当業者に周知の方法によって13C核磁気共鳴(NMR)を使用して測定されることができる。離散的な分子量範囲のコモノマー含有量は、当業者に周知の方法、たとえばWheelerおよびWillis、Applied Spectroscopy、1993年、第47巻、1128〜1130頁に記載されたようにGPCによるサンプルとともにフーリエ変換赤外線分光法(FTIR)を使用して測定されることができる。75重量%超のプロピレンを含有するプロピレンエチレンコポリマーの場合は、そのようなポリマーのコモノマー含有量(エチレン含有量)は以下のように測定されることができる:薄い均質のフィルムが約150℃以上の温度でプレスされ、Perkin Elmer社製PE 1760型赤外線分光光度計に搭載される。600cm−1〜4000cm−1のサンプルの全スペクトルが記録され、エチレンのモノマー重量パーセントが以下の式によって計算されることができる:エチレン重量%=82.585−111.987X+30.045X。この式でXは、1155cm−1のピーク高さと722cm−1あるいは732cm−1のいずれか、より高い方のピーク高さとの比である。75重量%以下のプロピレン含有量を有するプロピレンエチレンコポリマーの場合は、コモノマー(エチレン)含有量はWheelerおよびWillisの文献に記載された手順を使用して測定されることができる。米国特許第6,525,157号が参照され、これはGPCの測定、NMRおよびDSCの測定によるエチレン含有量の決定についてのより多くの詳細を含んでいる。
PBEは、ASTM D−1505試験方法によって測定された室温での約0.84g/cm〜約0.92g/cm、約0.85g/cm〜約0.90g/cmまたは約0.85g/cm〜約0.87g/cmの密度を有してもよく、望ましい範囲は任意の下限から任意の上限までの範囲を含んでもよい。
PBEは、約10g/10分以下、約8.0g/10分以下、約5.0g/10分以下または約3.0g/10分以下または約2.0g/10分以下のメルトインデックス(MI)(ASTM D−1238、2.16kg@190℃)を有することができる。いくつかの実施形態では、PBEは、約0.5〜約3.0g/10分または約0.75〜約2.0g/10分のMIを有してもよく、望ましい範囲は任意の下限から任意の上限までの範囲を含んでもよい。
PBEは、約0.5g/10分超、約1.0g/10分超、約1.5g/10分超、約2.0g/10分超または約2.5g/10分超のASTM D−1238(2.16kg荷重@230℃)によって測定されたメルトフローレート(MFR)を有してもよい。PBEは、約25g/10分未満、約15g/10分未満、約10g/10分未満、約7g/10分未満または約5g/10分未満のMFRを有してもよい。いくつかの実施形態では、PBEは、約0.5〜約10g/10分、約1.0〜約7g/10分または約1.5〜約5g/10分のMFRを有してもよく、望ましい範囲は任意の下限から任意の上限までの範囲を含んでもよい。
PBEは、0.95以上または少なくとも0.97または少なくとも0.99のg’指数を有してもよく、g’はベースラインとしてアイソタクチックポリプロピレンの固有粘度を使用してポリマーのMwで測定される。本明細書で使用される場合、g’指数は以下のように定義され、
Figure 0006817324
この式で、ηはポリマーの固有粘度であり、ηはそのポリマーと同じ粘度平均分子量(Mv)の直鎖状ポリマーの固有粘度である。η=KMvαであり、Kおよびαは直鎖状ポリマーについての測定値であり、g’指数測定に使用された測定器と同じ測定器を用いて得られなければならない。
PBEは、約50未満、約45未満、約40未満、約35未満または約20未満のショアD硬度(ASTM D2240)を有してもよい。
PBEは、約100未満、約95未満、約90未満、約85未満、約80未満、約75未満または70未満のショアA硬度(ASTM D2240)を有してもよい。いくつかの実施形態では、PBEは、約10〜約100、約15〜約90、約20〜約80または約30〜約70のショアA硬度を有してもよく、望ましい範囲は任意の下限から任意の上限までの範囲を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、PBEは、以下の特性のうちの少なくとも4種、または少なくとも5種、または少なくとも6種、または少なくとも7種、または少なくとも8種、または全ての9種を有するプロピレン−エチレンコポリマーである:
(i)PBEの重量に基いて約10〜約25重量%、または約12〜約20重量%、または約16重量%〜約17重量%のエチレン由来単位;
(ii)80〜約110℃、または約85〜約110℃、または約90〜約105℃のTm;
(iii)約75J/g未満、または50J/g未満、または30J/g未満、または約1.0〜約15J/g、または約3.0〜約10J/gのHf;
(iv)約0.5〜約3.0g/10分、または約0.75〜約2.0g/10分のMI;
(v)約0.5〜約10g/10分、または0.75〜約8g/10分、または約0.75〜約5g/10分のMFR;
(vi)約175,000〜約260,000g/モル、または約190,000〜約250,000g/モル、または約200,000〜約250,000g/モル、または約210,000〜約240,000g/モルのMw;
(vii)約90,000〜約130,000g/モル、または約95,000〜約125,000g/モル、または約100,000〜約120,000g/モルのMn;
(viii)約1.0〜約5、または約1.5〜約4、または約1.8〜約3のMWD;および/または
(ix)30未満、または25未満、または20未満のショアD硬度。
いくつかの実施形態では、このようなPBEは本明細書に記載されたリアクターブレンドされたPBEである。
任意的に、PBEはまた、1種以上のジエンを含んでいてもよい。用語「ジエン」とは、2個の不飽和部位を有する炭化水素化合物、すなわち炭素原子を結合する2個の2重結合を有する化合物と定義される。文脈によって、本明細書で使用される用語「ジエン」は、重合前のジエンモノマー、たとえば重合媒体の一部を形成するもの、あるいは重合が既に開始した後のジエンモノマー(ジエンモノマー単位またはジエン由来単位とも呼ばれる。) を広く指す。いくつかの実施形態では、ジエンは、5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB);1,4−ヘキサジエン;5−メチレン−2−ノルボルネン(MNB);1,6−オクタジエン;5−メチル−1,4−ヘキサジエン;3,7−ジメチル−1,6−オクタジエン;1,3−シクロペンタジエン;1,4−シクロヘキサジエン;ビニールノルボルネン(VNB);ジシクロペンタジエン(DCPD)およびこれらの組み合わせから選ばれてもよい。プロピレンに基いたポリマーがジエンを含んでいる実施形態では、ジエンは、PBEの全重量に基いて0.05重量%〜約6重量%、約0.1重量%〜約5.0重量%、約0.25重量%〜約3.0重量%または約0.5重量%〜約1.5重量%のジエン由来単位で存在してもよい。
任意的に、PBEは1種以上のグラフトモノマーを使用してグラフトされて(すなわち、「官能化されて」)いてもよい。本明細書で使用される用語「グラフトする」とは、プロピレンに基いたポリマーのポリマー鎖にグラフトモノマーが共有結合することを意味する。グラフトモノマーは、少なくとも1種のエチレン性不飽和カルボン酸または酸誘導体、たとえば酸無水物、エステル、塩、アミド、イミド、アクリレート等であることができまたはこれらを含んでいることができる。例示的なグラフトモノマーとしては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない:アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、無水マレイン酸、4−メチルシクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、ビシクロ(2.2.2)オクテン−2,3−ジカルボン酸無水物、1,2,3,4,5,8,9,10−オクタヒドロナフタレン−2,3−ジカルボン酸無水物、2−オキサ−1,3−ジケトスピロ(4.4)ノネン、ビシクロ(2.2.1)ヘプテン−2,3−ジカルボン酸無水物、マレオピマル酸、テトラヒドロフタル酸無水物、ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、ナジック酸無水物、メチルナジック酸無水物、ハイミック酸無水物、メチルハイミック酸無水物および5−メチルビシクロ(2.2.1)ヘプテン−2,3−ジカルボン酸無水物。他の適当なグラフトモノマーとしては、アクリル酸メチルおよびアクリル酸高級アルキル、メタクリル酸メチルおよびメタクリル酸高級アルキル、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸ヒドロキシメチル、メタクリル酸ヒドロキシエチルおよびメタクリル酸ヒドロキシ高級アルキルおよびメタクリル酸グリシジルが挙げられる。無水マレイン酸は好ましいグラフトモノマーである。グラフトモノマーが無水マレイン酸である実施形態では、グラフトされたポリマー中の無水マレイン酸濃度は、好ましくは約1重量%〜約6重量%の範囲、少なくとも約0.5重量%または少なくとも約1.5重量%である。
好ましい実施形態では、PBEは上で定義されたリアクターグレードまたはリアクターブレンドされたポリマーである。すなわち、好ましい実施形態では、PBEは、第1のポリマー成分と第2のポリマー成分とのリアクターブレンドである。したがって、PBEのコモノマー含有量は、第1のポリマー成分のコモノマー含有量を調節することによって、第2のポリマー成分のコモノマー含有量を調節することによって、および/またはPBE中に存在する第1のポリマー成分と第2のポリマー成分との比を調節することによって調節されることができる。
PBEがリアクターブレンドされたポリマーである実施形態では、第1のポリマー成分のα−オレフィン含有量(「R」)は、第1のポリマー成分の全重量に基いて5重量%超、7重量%超、10重量%超、12重量%超、15重量%超または17重量%超であってもよい。第1のポリマー成分のα−オレフィン含有量は、第1のポリマー成分の全重量に基いて30重量%未満、27重量%未満、25重量%未満、22重量%未満、20重量%未満または19重量%未満であってもよい。いくつかの実施形態では、第1のポリマー成分のα−オレフィン含有量は、5重量%〜30重量%、7重量%〜27重量%、10重量%〜25重量%、12重量%〜22重量%、15重量%〜20重量%または17重量%〜19重量%の範囲であってもよい。好ましくは、第1のポリマー成分はプロピレン由来単位およびエチレン由来単位を含んでおり、またはプロピレン由来単位およびエチレン由来単位から本質的に成る。
PBEがリアクターブレンドされたポリマーである実施形態では、第2のポリマー成分のα−オレフィン含有量(「R」)は、第2のポリマー成分の全重量に基いて1.0重量%超、1.5重量%超、2.0重量%超、2.5重量%超、2.75重量%超または3.0重量%超のα−オレフィンであってもよい。第2のポリマー成分のα−オレフィン含有量は、第2のポリマー成分の全重量に基いて10重量%未満、9重量%未満、8重量%未満、7重量%未満、6重量%未満または5重量%未満であってもよい。いくつかの実施形態では、第2のポリマー成分のα−オレフィン含有量は、1.0重量%〜10重量%、1.5重量%〜9重量%また2.0重量%〜8重量%または2.5重量%〜7重量%または2.75重量%〜6重量%たは3重量%〜5重量%の範囲であってもよい。好ましくは、第2のポリマー成分はプロピレン由来単位およびエチレン由来単位を含んでおり、またはプロピレン由来単位およびエチレン由来単位から本質的に成る。
PBEがリアクターブレンドされたポリマーである実施形態では、PBEは、PBEの重量に基いて1〜25重量%の第2のポリマー成分、3〜20重量%の第2のポリマー成分、5〜18重量%の第2のポリマー成分、7〜15重量%の第2のポリマー成分または8〜12重量%の第2のポリマー成分を含んでいてもよく、望ましい範囲は任意の下限から任意の上限までの範囲を含んでもよい。PBEは、PBEの重量に基いて75〜99重量%の第1のポリマー成分、80〜97重量%の第1のポリマー成分、85〜93重量%の第1のポリマー成分または82〜92重量%の第1のポリマー成分を含んでもよく、望ましい範囲は任意の下限から任意の上限までの範囲を含んでもよい。
PBEは、好ましくは均一の条件、たとえば連続溶液重合プロセスを使用して調製される。いくつかの実施形態では、PBEは並列の溶液重合リアクター中で次のように調製される。すなわち、第1のリアクター成分が第1のリアクター中で調製され、第2のリアクター成分が第2のリアクター中で調製され、第1および第2のリアクターからのリアクター流出物は一緒にされブレンドされて単一のリアクター流出物を形成し、それから最終のPBEが分離される。PBEを調製するための典型的な方法は、米国特許第6,881,800号、第7,803,876号、第8,013,069号および第8,026,323号および国際出願公開第WO 2011/087729号、第WO 2011/087730号および第WO 2011/087731号に見出されることができ、これらの内容は参照によって本明細書に組み込まれる。
好ましくは、PBEの第1のリアクター成分は、メタロセン触媒によって調製されまたはピリジルジアミド触媒によって調製され、およびPBEの第2のリアクター成分はメタロセン触媒によって調製される。第2のリアクター成分がメタロセン触媒で調製される場合には、そのメタロセン触媒は第1のリアクター成分を調製するのに使用された触媒と同じでも異なってもよい。好ましくは、それは同じ触媒である。第1のリアクター成分がピリジルジアミド触媒によって調製される場合には、それは以下の構造式を有する:
Figure 0006817324
この式で、M、X、N、R51、R52、R54、R55、R61〜R66は、式(6)および(6a)として既に定義され;R70およびR71はそれぞれ、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、アルコキシ、アリールオキシ、ハロゲン、アミノおよびシリルから成る群から独立して選ばれ、任意の1種以上の隣接するR70〜R71は連結されて置換または非置換のヒドロカルビルまたは複素環状の環を形成してもよく、その環は5、6、7または8個の原子を有し、その環上の置換基は連結して追加の環を形成することができ;tは(シクロペンチルおよびシクロヘキシル環にそれぞれ対応して)2または3である。
本発明の実施形態では、R61〜R66は水素である。
本発明の実施形態では、R70およびR71はそれぞれ独立して水素であり、またtは2または3であり、好ましくは2である。
本発明の実施形態では、R54およびR55はそれぞれ独立して水素、アルキル基またはアリール基もしくは置換アリール基であり;好ましくは、1個または両方のR54またはR55は水素であり、またはR54もしくはR55の一方は水素であり、他方はアリール基または置換アリール基である。好ましいアリール基としてはフェニルおよび2−メチルフェニル、2−エチルフェニル、2−イソプロピルフェニルおよびナフチルが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明の実施形態では、R52およびR51は、独立してアリールまたは置換アリールであり;好ましくは、R51は置換フェニル基、たとえば2,6−ジイソプロピルフェニル、2,6−ジエチルフェニル、2,6−ジメチルフェニル、メシチル等であるが、これらに限定されず、また好ましくは、R52はフェニル基または置換フェニル基、たとえば2−トリル、2−エチルフェニル、2−プロピルフェニル、2−トリフルオロメチルフェニル、2−フルオロフェニル、メシチル、2,6−ジイソプロピルフェニル、2,6−ジエチルフェニル、2,6−ジメチルフェニル、3,5−ジ−第3ブチルフェニル等であるが、これらに限定されない。
本発明の実施形態では、R54、R55、R61〜R66、各R70およびR71は水素であり、R52はフェニルであり、R51は2,6−ジイソプロピルフェニルであり、tは2である。
キレート化された遷移金属錯体(タイプ3)であるピリジルジアミド触媒の非限定的な例は、以下に例示され、Xはメチル、ベンジルまたはクロロである:
Figure 0006817324
さらなる特に有用なキレート化遷移金属錯体(タイプ3)、たとえばピリジルジアミド遷移金属錯体は、米国特許出願公開第2014/0221587号、第2014/0316089号、国際出願公開第WO2012/134614号、第WO2012/134615号、第WO2012/134613号、米国特許出願公開第2012/0071616号、第2011/0301310号および第2010/0022726号に記載されており、これらの内容は参照によって本明細書に組み込まれる。
本発明に使用されるのに適したPBEは、ExxonMobil Chemical社から市販されているVistamaxx(商標)ポリマーである。本発明は、PBEとしてVistamaxx(商標)を使用することに限定されない。
熱可塑性樹脂
本明細書に記載された組成物は、1種以上のオレフィン性熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。「オレフィン性熱可塑性樹脂」は、本明細書に記載された「プロピレンに基いたエラストマー」または「エチレンに基いたポリマー」ではない任意の材料であってもよい。たとえば、この熱可塑性樹脂は、本来的に熱可塑性であると当業者によって見なされるポリマーまたはポリマーブレンド、たとえば熱に曝露されると軟化し、室温に冷却されるとその元の状態に戻るポリマーであってもよい。オレフィン性熱可塑性樹脂成分は、1種以上のポリオレフィン、たとえばポリオレフィンホモポリマーまたはポリオレフィンコポリマーを含んでいてもよい。別段に規定される場合を除き、用語「コポリマー」とは2種以上のモノマーに由来するポリマー(ターポリマー、テトラポリマー等を含む。)を意味し、用語「ポリマー」とは1種以上の異なるモノマーからの繰り返し単位を有する任意の炭素含有化合物を言う。
実例となるポリオレフィンは、モノオレフィンモノマー、たとえば2〜7個の炭素原子を有するモノマー、例としてエチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブチレン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、5−メチル−1−ヘキセン、これらの混合物およびこれらのコポリマーから調製されてもよいが、これらに限定されない。好ましくは、オレフィン性熱可塑性樹脂は加硫されておらずまたは架橋されていない。
好ましい実施形態では、オレフィン性熱可塑性樹脂はポリプロピレンを含んでおりまたはポリプロピレンから成る。本明細書で使用される用語「ポリプロピレン」とは、当業者によって「ポリプロピレン」と見なされる任意のポリマーを広く意味し、プロピレンのホモ、インパクトおよびランダムコポリマーを包含する。好ましくは、本明細書に記載される組成物に使用されるポリプロピレンは、110℃超の融点を有しており、かつ少なくとも90重量%のプロピレン由来単位を含んでいる。ポリプロピレンはまた、アイソタクチック、アタクチックまたはシンジオタクチック連鎖を含んでいてもよく、好ましくはアイソタクチック連鎖を含んでいる。ポリプロピレンは、プロピレンモノマーに専ら由来するもの(すなわち、プロピレン由来単位のみを有するもの)か、あるいは少なくとも90重量%または少なくとも93重量%または少なくとも95重量%または少なくとも97重量%または少なくとも98重量%または少なくとも99重量%のプロピレン由来単位を含んでおり、残余がオレフィン、たとえばエチレンおよび/またはC〜C10α−オレフィンに由来するものである。
オレフィン性熱可塑性樹脂は、DSCによって測定された少なくとも110℃、または少なくとも120℃、または少なくとも130℃の融解温度を有してもよく、また融解温度は110℃から170℃以上の範囲でもよい。
熱可塑性樹脂は、約0.1〜100g/10分の、230℃および2.16kg荷重でのASTM D1238によって測定されたメルトフローレート「MFR」を有してもよい。いくつかの実施形態では、熱可塑性樹脂は非常に小さい(fractional)MFRを有してもよく、そのようなポリプロピレンは約2g/10分未満または約1.5g/10分未満または約1g/10分未満の非常に小さい(fractional)MFRを有する。いくつかの実施形態では、熱可塑性樹脂は約25、26、27、28、29、30、31、32または33g/10分の下限から約37、38、39、40、41、42、43、44または45g/10分の上限までのMFRを有してもよく、望ましい範囲は任意の下限から任意の上限までの範囲を含んでもよい。いくつかの実施形態では、熱可塑性樹脂、たとえばポリプロピレンは、約5、10または15g/10分の下限から約20、25または30g/10分の上限までのMFRを有してもよく、望ましい範囲は任意の下限から任意の上限までの範囲を含んでもよい。
本発明に使用されるのに適した熱可塑性樹脂は、ExxonMobil Chemical社から市販されているプロピレンホモポリマーPP7032である。本発明は、熱可塑性樹脂としてPP7032を使用することに限定されない。
フィラーおよび添加物
本明細書に記載された組成物はまた、様々な添加物を取り込んでもよい。添加物としては、強化性および非強化性フィラー、酸化防止剤、安定剤、プロセス油、相溶化剤、潤滑剤(たとえば、オレアミド)、ブロッキング防止剤、帯電防止剤、ワックス、フィラーおよび/または顔料用のカップリング剤、顔料、難燃剤、酸化防止剤および当該技術分野で公知の他の加工助剤が挙げられる。いくつかの実施形態では、添加物は、ルーフィング組成物の約65重量%まで、または約60重量%まで、または約55重量%まで、または約50重量%までを構成してもよい。いくつかの実施形態では、添加物は、ルーフィング組成物の少なくとも5重量%、または少なくとも10重量%、または少なくとも15重量%、または少なくとも20重量%、または少なくとも25重量%、または少なくとも30重量%、または少なくとも35重量%、または少なくとも40重量%を構成してもよい。
いくつかの実施形態では、ルーフィング組成物はフィラーおよび着色剤を含んでいてもよい。典型的な材料としては、無機フィラー、たとえば炭酸カルシウム、クレー、シリカ、タルク、二酸化チタンまたはカーボンブラックが挙げられる。任意のタイプのカーボンブラック、たとえばチャンネルブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、ランプブラック等が使用されることができる。
いくつかの実施形態では、ルーフィング組成物は、難燃剤、たとえば炭酸カルシウム、水和水を含有する無機クレー、例として三水和アルミナ(「ATH」)または水酸化マグネシウムを含んでいてもよい。たとえば、炭酸カルシウムまたは水酸化マグネシウムは、熱可塑性樹脂、たとえばポリプロピレンまたはポリエチレン、例として直鎖状低密度ポリエチレンとともにマスターバッチ中に予めブレンドされてもよい。たとえば、難燃剤は、ポリプロピレン、インパクトポリプロピレン−エチレンコポリマーまたはポリエチレンと予めブレンドされてもよく、その場合にマスターバッチは、マスターバッチの重量に基いて少なくとも40重量%、または少なくとも45重量%、または少なくとも50重量%、または少なくとも55重量%、または少なくとも60重量%、または少なくとも65重量%、または少なくとも70重量%、または少なくとも75重量%の難燃剤を含んでいる。難燃剤マスターバッチは次に、ルーフィング組成物の少なくとも5重量%、または少なくとも10重量%、または少なくとも15重量%、または少なくとも20重量%、または少なくとも25重量%を構成してもよい。いくつかの実施形態では、ルーフィング組成物は、5重量%〜40重量%、または10重量%〜35重量%、または15重量%〜30重量%の難燃剤マスターバッチを含んでおり、望ましい範囲は任意の下限から任意の上限までの範囲を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、ルーフィング組成物はUV安定剤、たとえば二酸化チタンまたはTinuvin(商標)XT−850を含んでいてもよい。UV安定剤は、マスターバッチの一部としてルーフィング組成物中に導入されてもよい。たとえば、UV安定剤は、熱可塑性樹脂、たとえばポリプロピレンまたはポリエチレン、例として直鎖状低密度ポリエチレンとともにマスターバッチ中に予めブレンドされてもよい。たとえば、UV安定剤は、ポリプロピレン、インパクトポリプロピレン−エチレンコポリマーまたはポリエチレンと予めブレンドされてもよく、その場合にマスターバッチは、マスターバッチの重量に基いて少なくとも5重量%、または少なくとも7重量%、または少なくとも10重量%、または少なくとも12重量%、または少なくとも15重量%のUV安定剤を含んでいる。UV安定剤マスターバッチは次に、ルーフィング組成物の少なくとも5重量%、または少なくとも7重量%、または少なくとも10重量%、または少なくとも15重量%を構成してもよい。いくつかの実施形態では、ルーフィング組成物は5重量%〜30重量%、または7重量%〜25重量%、または10重量%〜20重量%のUV安定剤マスターバッチを含んでおり、望ましい範囲は任意の下限から任意の上限までの範囲を含んでもよい。
さらに他の添加物として、酸化防止剤および/または熱安定剤が挙げられてもよい。典型的な実施形態では、加工時および/または使用時熱安定剤として、BASF社から市販のIRGANOX(商標)B−225および/またはIRGANOX(商標)1010が挙げられてもよい。
ルーフィング組成物
本明細書に記載されたルーフィング組成物は、ルーフィング用途、たとえば熱可塑性ポリオレフィンルーフィング膜用途に特に有用である。ルーフィング組成物から製造された膜は、特性の有益な組み合わせを示すことができ、特に、−40℃〜40℃の温度での柔軟性と、高い温度、たとえば40℃〜100℃の温度での安定性との改善されたバランスを示すことができる。
本明細書に記載されたルーフィング組成物は、ポリマー製造プロセス、たとえばバンバリーミキサーまたは2軸スクリュー押出機を使用して、予めコンパウンドにすることによって、あるいはその場で(in−situ)コンパウンドにすることによってつくられてもよい。組成物はその後、ルーフィング膜へと形成されてもよい。ルーフィング膜は、商用のルーフィング用途、たとえば平らな、傾斜の緩いまたは傾斜の急な基板上のルーフィング用途に特に有用であることができる。
ルーフィング膜は、ルーフィング基板の上に当該技術分野で知られた任意の手段によって、たとえば接着剤、バラスト材料、スポットボンディングまたは機械的なスポット留め具によって固定されてもよい。たとえば、ルーフィング膜は、端部シートに沿って置かれた機械的な留め具およびプレートを使用して取り付けられ、そして膜を通して固定されてルーフデッキとされてもよい。隣接する柔軟な膜のシートは、留め具およびプレートを覆って重ね合わされ、たとえば好ましくは熱風溶接を用いて接合されてもよい。膜はまた、接着剤を使用して絶縁材料またはデッキ材料に完全に接着されまたは自己接着されてもよい。絶縁材料は典型的には機械的な留め具でデッキに固定され、柔軟な膜がその絶縁材料に接着される。
ルーフィング膜は任意のタイプのスクリムで強化されてもよく、スクリムとしては、ポリエステル、繊維ガラス、繊維ガラス強化ポリエステル、ポリプロピレン、織布もしくは不織布の織物(たとえば、ナイロン(登録商標))またはこれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。好ましいスクリムは繊維ガラスおよび/またはポリエステルである。
いくつかの実施形態では、膜の上面および/または底面の表面層は、様々なパターンで粗い質感を与えられてもよい。粗い質感は、膜の表面積を増加させ、ぎらつきを低減し、膜表面を滑りにくくする。質感の様式の例としては、多角形の基盤および共通の頂点で接する三角形の面を備えた多面体、たとえばピラミッド形の基盤;円形または楕円形配置を有する円錐形配置;およびランダムパターン配置が挙げられるが、これらに限定されない。
有用なルーフィング膜は、0.1〜5mmまたは0.5〜4mmの厚さを有してもよい。
本明細書に記載されたルーフィング膜組成物は、プロピレンに基いたエラストマーと、熱可塑性樹脂と、少なくとも1種の難燃剤と、少なくとも1種の紫外線安定剤とのブレンド組成物を含んでいる。いくつかの実施形態では、ブレンド組成物はポリアルファオレフィンをさらに含んでいる。
[実施例]
これまでの検討のよりよい理解に供するために、以下の非限定的な実施例が提供される。これらの実施例は特定の実施形態を対象にしていることがあるけれども、いかなる特定の点においてもそれらは本発明を限定していると見なされてはならない。特に指示がない限り、全ての部、割合およびパーセントは重量による。
実施例で使用された試験方法は、下の表1に示される。
Figure 0006817324
実施例でつくられたサンプルについて動的機械熱分析(「DMTA」)試験が行われ、温度の関数としてサンプルの小歪み機械応答についての情報が提供された。サンプル試料は、デュアルカンチレバー試験装置を備えた市販のDMA測定器(たとえば、TA Instruments社製DMA 2980またはRheometrics社製RSA)を使用して試験された。試料は−70℃に冷却され、次に2℃/分の速度で100℃にまで加熱され、その間0.1%の歪みおよび6.3ラジアン/秒の周波数で振動変形に付された。DMTA試験の出力は、貯蔵弾性率(E’)および損失弾性率(E”)である。貯蔵弾性率は弾性応答、すなわち材料がエネルギーを貯蔵する能力を示し、損失弾性率は粘性応答、すなわち材料がエネルギーを逸散する能力を示す。
「PP7032」とは、ExxonMobil(商標)PP7032E2、すなわちExxonMobil Chemical社から入手可能なポリプロピレンである。PP7032は、0.9g/ccの密度および4.0g/10分(ASTM D1238)のメルトマスフローレート(MFR)(230℃、2.16kg)を有するポリプロピレンインパクトコポリマーである。
比較例のポリマーAは、16重量%のエチレン由来単位および3g/10分(ASTM D1238)のメルトマスフローレート(MFR)(230℃、2.16kg)を含んでいるプロピレンに基いたエラストマーである。
比較例のポリマーBは、17重量%のエチレン由来単位および3g/10分(ASTM D1238)のメルトマスフローレート(MFR)(230℃、2.16kg)を含んでいるプロピレンに基いたエラストマーである。
「EXACT(商標)9061」はExxonMobil Chemical社から入手可能なプラストマーである。EXACT(商標)9061は、0.55g/10分のメルトインデックス(190℃、2.16kg)および0.863g/ccの密度を有するエチレン−ブテンプラストマーである。比較例の配合物はEXACT9061を含んでいる。
実施例で使用された水酸化マグネシウムマスターバッチは、J.M.Huber社からのVertex(商標)60HSTであった。これは、70重量%の水酸化マグネシウムおよび30重量%のLyondell Basell社からのポリプロピレンインパクトコポリマーAdflex(商標)KS 311Pを含んでいる。
実施例で使用される白色濃縮物マスターバッチは、50重量%超の二酸化チタンを含んでおり、残余はポリプロピレンホモポリマーである。
実施例で使用されるUV安定剤マスターバッチは、UV安定化添加物、白色顔料としての二酸化チタンおよびキャリアー樹脂を含んでいるマスターバッチであり、このマスターバッチは1.04g/ccの密度を有していた。
実施例において、比較例のポリマーAおよびBは、2基のリアクター中でメタロセン触媒によって調製された比較例のプロピレン−エチレンコポリマーである。全ての比較例のポリマーを調製するのに使用された触媒は1,1’−ビス(4-トリエチルシリルフェニル)メチレン−(シクロペンタジエニル)(2,7−ジ−第3ブチル−9−フルオレニル)ハフニウムジメチルであり、活性剤はジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートである。比較例のポリマーAおよびBは本明細書に記載されたプロセスによって重合された。共重合は、単相で液充満の撹拌槽型リアクター中で実施され、供給原料は装置に連続流れで供給され、製品は平衡条件の下で連続的に抜き出された。全ての重合は、可溶性のメタロセン触媒および共触媒として個別性の非配位性ボレートアニオンを使用して、主としてCアルカンを含んでいる溶媒中で行われた。トリ−n−オクチルアルミニウムが、反応を維持するのに適当な濃度で捕捉剤として使用された。水素が、分子量を調節するために必要により加えられた。ヘキサン溶媒は、3Aモレキュラーシーブおよび塩基性アルミナの床上で精製された。エチレン以外の全ての供給原料は、定量ポンプによってリアクター中に送り込まれ、エチレンは質量流量計/調節器を通してガスとして流入させられた。リアクター温度は、供給原料の調節された冷却によっておよびリアクターを加熱する重合熱を使用して断熱的に調節された。リアクターは、反応物混合物の蒸気圧を超える圧力に維持されて、反応物を液相に維持した。このようにして、リアクターは均一の単一相で液充満にて操作された。エチレンおよびプロピレン供給原料は1つの流れへと一緒にされ、それから予め冷却された溶媒流れと混合された。溶媒中の触媒成分の混合物は、リアクターに別個に送られ、別個のポートを通して入れられた。反応混合物は激しく撹拌されて、溶液粘度の広い範囲にわたって完全な混合が達成された。流量は、リアクター中の平均滞留時間が約10分間に維持されるように設定された。リアクターを出た後、コポリマー混合物は、クエンチ工程、一連の濃縮工程、加熱および真空ストリッピングおよびペレット化に付された。これらの一般的な条件は国際特許出願公開第WO 99/45041号に記載されており、その内容は参照によってその全体が本明細書に組み入れられる。
実施例において、P1〜P4は、単一のリアクター中で調製されたプロピレンとエチレンとのメタロセンに触媒されたコポリマーであった。P1〜P4の調製のために使用された触媒はジメチルシリルビス(インデニル)ハフニウムジメチルであり、また活性剤はジメチルアルミニウムテトラキス(ヘプタフルオロナフチル)ボレートであった。P5は、単一のリアクター中で調製された、ピリジルジアミドに触媒されたプロピレンとエチレンとのコポリマーである。P5を調製するために使用された触媒は、米国特許出願公開第2015/0141601号に化合物1として既に開示されており、この内容は参照によって本明細書に組み込まれ、また活性剤はジメチルアルミニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートであった。P1〜P5は本明細書に記載されたプロセスによって重合された。
重合は、連続撹拌槽反応器装置で実施された。1リットルのオートクレーブリアクターは、撹拌機、圧力調節器および温度調節器を備えた水冷/スチーム加熱要素を装備していた。リアクターは、反応物混合物の泡立ち点圧力を超えるリアクター圧力で液体充満状態で操作されて、反応物を液相に維持した。全ての供給原料(溶媒およびモノマー)はPulsa供給ポンプによってリアクターに送り込まれ、流量は、エチレン以外はCoriolis質量流量調節器(Brooks社からのQuantimシリーズ)を使用して調節された。エチレンはBrooks社流量調節器を通してそれ自身の圧力の下でガスとして流された。同様に、H供給原料はBrooks社流量調節器を使用して調節された。エチレン、Hおよびプロピレン供給原料は1つの流れへと一緒にされ、それから既に少なくとも0℃に冷却されていた予め冷却されたイソヘキサン流れと混合された。この混合物は次に単一のラインを通してリアクターに供給された。捕捉剤溶液が、溶剤とモノマーとの一緒にされた流れがリアクターに入る直前でその流れに加えられて、あり得る触媒毒をさらに低減させた。同様に、活性化された触媒溶液は、ISCOシリンジポンプを使用して分離されたラインを通してリアクターに供給された。
リアクターで製造されたポリマーは、圧力を大気圧に下げる背圧調整弁を通して抜き出された。これは、溶液中の未転化モノマーを気相へとフラッシュさせ、これは気液セパレーターの頂部からベントされた。主としてポリマーおよび溶媒を含んでいる液相は、ポリマー回収のために収集された。収集されたサンプルは、まずフードの中で空気乾燥されてほとんどの溶媒を蒸発させ、次に真空オーブン中で約90℃の温度で約12時間乾燥された。真空オーブンで乾燥されたサンプルは収率を得るために秤量された。
イソヘキサン(溶媒)およびモノマー(エチレンおよびプロピレン)は、アルミナおよびモレキュラーシーブの床上で精製された。触媒溶液を調製するためのトルエンは同じ手法によって精製された。トリn−オクチルアルミニウム(TNOA)(ヘキサン中25重量%、Sigma Aldrich社製)のイソヘキサン溶液が、捕捉剤溶液として使用された。ピリジルジアミド触媒は、トルエン900ml中の約1:1モル比のN,N−ジメチルアニリウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートで活性化された。rac−ジメチルシリルビス(インデニル)ハフニウムジメチル(M1)は、トルエン900ml中の約1:1モル比のN,N−ジメチルアニリウムテトラキス(ヘプタフルオロ−2−ナフチル)ボレートで活性化された。
詳細な重合プロセス条件およびいくつかの特徴的な特性が表2に示される。捕捉剤供給量は触媒効率を最適化するように調節され、供給量は0(捕捉剤なし)から15μモル/分まで変えられた。触媒供給量はまた、表に示された目標とされる転化率に達するように系の不純物のレベルに応じて調節されてもよい。全ての反応は、特に指定のない限り約2.4MPaゲージの圧力で実施された。P1〜P4の重合プロセスのための追加のプロセス条件およびPBEの特性が、下の表2に収録されている。
Figure 0006817324
TPOルーフィング配合物がブラベンダー(商標)バッチミキサー中でコンパウンドされた。バッチサイズはバッチミキサー中でコンパウンドする場合、260gであった。
ブラベンダー(商標)バッチミキサー中でのコンパウンド化は、最初にPBEポリマーサンプルを小さい細片にカットし、それを予熱された混合室中に導入することによって行われた。他のコンパウンド成分とともにポリマーを流動化させた。ポリマーが流動化し均質化した後、バッチミキサーのスクリュー速度が50rpmに増加された。混合は3分間続けられ、その後そのバッチは混合室から放出された。ミキサーからのコンパウンドはより小さい片へと手で分離され、環境温度の下で放置冷却させられた。押出機またはバッチミキサーのいずれかで調製された配合物は試験片に圧縮成型され、表1に示された適切な試験および方法を使用して評価された。
実施例1では、表3の配合物のサンプルが調製された。配合物中の各成分の量は、配合物の全重量に基いて重量パーセントで表3に示される。C1〜C4は比較例のサンプルであり、サンプル1〜6は本発明の実施例である。得られたサンプルは様々な特性について試験され、結果が表4に示されている。
Figure 0006817324
表3は、市販のPBE樹脂および本発明に関するポリマーを含んでいるTPO配合物を示す。配合物C1およびC2は、それぞれ比較例のポリマーAおよび比較例のポリマーBを用いて配合物にされた対照物である。実施例1および2は、第1の成分(リアクター1)が17.6重量%および18.6重量%のエチレン含有量をそれぞれ有し、第2の成分(リアクター2)が8.5重量%のエチレン含有量を有するように、PBE樹脂の混合物を含んでいる。これらの実施例は、2基リアクターポリマーの特性を模倣するための物理的ブレンドとして示されており、これらの実施例ではリアクター1の成分がポリマーの90重量%であり、リアクター2の成分がポリマーの10重量%である(すなわち、90%のポリマー分割比)。8.5重量%のリアクター2のエチレン分率を有する本発明の配合物とは対照的に、対照物C1およびC2はエチレン5重量%のリアクター2の成分を有する。表4は、比較例および本発明の実施例の特性を示す。本発明の実施例1および2は、それぞれ対照配合物C1およびC2と比較して、より低い曲げ弾性率を有する。実施例1および2の破断時引張応力および破断時引張歪みの両方とも、対照配合物C1およびC2と比較して、それぞれより高い。
表3の対照配合物C3およびC4は、プラストマー成分(EXACT(商標)9061)を含んでおり低温特性が高められている。実施例4および5は、本発明のポリマーを有する対照実施例として同じような配合物である。実施例4および5では、曲げ弾性率は、それぞれ対照配合物C3およびC4と比較してより低い。実施例4では、表4に示されるように、破断時引張応力および破断時引張歪みの両方とも、それぞれ対照配合物C3およびC4と比較してより高い。
Figure 0006817324
図1および2は、弾性率E’と温度とのプロットを示す。図1では、実施例1および2の両方は、−40℃〜40℃の温度範囲で対照コンパウンドC1の弾性率と比較して同じようなまたはそれよりも低い弾性率を示す。実施例3はPBE樹脂を含んでいる配合物であり、この配合物ではPBEのリアクター1の画分が18.6重量%のエチレンであり、リアクター2の画分が8.5重量%のエチレンである。実施例3の配合物は、より高いポリプロピレンインパクトコポリマー含有量を含んでおり、インパクトコポリマーPP7032(ICP)の画分を全てのポリマー成分の重量基準で50重量%有している。より高いICP分率は、より低いコンパウンドコストをもたらす。対照的に、対照配合物C1および本発明の実施例1および2は、全てのポリマー成分の重量基準で40%のICPを含んでいる。より高いICP成分を有する実施例3は、その温度範囲にわたって対照比較例C1と比較して等価かまたはより低い弾性率を有する。図2は、プラストマー成分を含んでいる配合物についての弾性率のプロットを示す。より高いICP分率を有する実施例6は、弾性率において対照配合物C4と比較して等価かまたはより低い。
実施例2では、表5の配合物のサンプルが調製された。配合物中の各成分の量は、配合物の全重量に基いて重量パーセントで表5に示される。C1〜C4は比較例のサンプルであり、またサンプル7および8は本発明のサンプルである。得られたサンプルは様々な特性について試験され、結果が表6に示されている。
Figure 0006817324

Figure 0006817324
表5は、市販のPBE樹脂および本発明に関するポリマーを含んでいるTPO配合物を示す。配合物C1およびC2は、それぞれ比較例のポリマーAおよび比較例のポリマーBを用いて配合物化された対照物である。実施例7は、一方の成分(リアクター1)がピリジルジアミド触媒を用いて合成され11.9重量%のエチレン含有量を有し、他方、第2の成分(リアクター2)がジメチルシリルビス(インデニル)ハフニウムジメチル触媒を用いて合成され8.5重量%のエチレン含有量を有するように、PBEの混合物を含んでいる。両方の場合とも、ジメチルアルミニウムテトラキス(ヘプタフルオロナフチル)ボレートが活性剤として使用されている。これらの実施例は、2基リアクターポリマーの特性を模倣するための物理的ブレンドとして示されており、これらの実施例ではリアクター1の成分がポリマーの90重量%であり、リアクター2の成分がポリマーの10重量%である。本発明の配合物とは対照的に、対照コンパウンドC1およびC2はエチレン5重量%のリアクター2の成分を有する。表6に示されたように、本発明の実施例7は、対照配合物C1およびC2のそれぞれと比較して、より低い曲げ弾性率を有する。実施例7の破断時引張応力および破断時伸びは、対照配合物C1およびC2よりもそれぞれ高い。
表5の対照配合物C3およびC4は、プラストマー成分(EXACT(商標)9061)を含んでおり低温特性が高められている。実施例8は、本発明のポリマーを有する対照実施例と同じような配合物である。表6に示されたように、実施例8において、曲げ弾性率は対照配合物C3およびC4のそれぞれと比較してより低い。実施例8において、破断時引張応力および破断時引張歪みの両方とも、それぞれ対照配合物C3およびC4と比較してより高い。
図3および4は、弾性率E’と温度とのプロットを示す。図3では、実施例7は、−10℃〜40℃の温度範囲で対照コンパウンドC1の弾性率と比較して同じようなまたはそれよりも低い弾性率を示す。図4は、プラストマー成分を含んでいる配合物についての弾性率のプロットを示す。実施例8は、−10℃〜40℃の温度範囲で対照配合物C4と比較して等価かまたはより低い弾性率を示す。
特定の実施形態および特徴が、1組の数値上の上限および1組の数値上の下限を使用して記載されてきた。特に指定のない限り、任意の下限から任意の上限までの範囲が目論まれていることが理解されなければならない。全ての数値は「約」または「おおよそ」表示された値であり、また当業者によって予測される実験誤差および変動を考慮に入れている。
本明細書で使用される句「実質的に・・・ない」および「実質的に含んでいない」とは、対象の項目がいかなる量においても意図的には使用されないまたは加えられないが、環境上またはプロセス条件に起因する不純物として存在する非常に少量が含まれることがあることを意味するように意図されている。
特許請求の範囲で使用される用語が上で定義されていない限度において、それは当業者がその用語に与えた、少なくとも一つの印刷された刊行物または発行された特許に反映されているような最も広い定義が与えられなければならない。その上、本出願で引用された全ての特許、試験方法等の文書は参照によって本明細書に組み込まれるが、そのような開示内容が本出願と矛盾せず、その組み込みが許される全ての法管轄区域での目的のためを限度とする。
これまでの記載は本発明の実施形態に関するものであるけれども、本発明のそれ以外のおよびさらなる実施形態が、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく考案されることができ、またその範囲は、以下に続く特許請求の範囲によって決定される。

Claims (5)

  1. プロピレンに基いたエラストマーブレンド組成物を製造する方法であって、前記プロピレンに基いたエラストマーブレンド組成物が
    (a)前記プロピレンに基いたエラストマーブレンドの重量に基いて70重量%〜95重量%の第1のプロピレンに基いたエラストマー成分であって、10重量%以上〜13重量%以下のエチレン含有量を有する、第1のプロピレンに基いたエラストマー成分、および
    (b)前記プロピレンに基いたエラストマーブレンドの重量に基いて5重量%〜30重量%の第2のプロピレンに基いたエラストマー成分であって、6重量%以上〜20重量%以下のエチレン含有量を有する、第2のプロピレンに基いたエラストマー成分
    を含んでおり、
    前記第1のプロピレンに基いたエラストマー成分がピリジルジアミド触媒を使用して調製され、かつ前記第2のプロピレンに基いたエラストマー成分がメタロセン触媒を使用して調製される、
    プロピレンに基いたエラストマーブレンド組成物を製造する方法。
  2. 膜組成物を製造する方法であって、前記膜組成物が
    (a)20重量%〜50重量%のプロピレンに基いたエラストマーブレンドであって、
    (i)前記プロピレンに基いたエラストマーブレンドの重量に基いて70重量%〜95重量%の第1のプロピレンに基いたエラストマー成分であって、10重量%以上〜20重量%以下のエチレン含有量を有する、第1のプロピレンに基いたエラストマー成分、および
    (ii)前記プロピレンに基いたエラストマーブレンドの重量に基いて5重量%〜30重量%の第2のプロピレンに基いたエラストマー成分であって、6重量%以上〜20重量%以下のエチレン含有量を有する、第2のプロピレンに基いたエラストマー成分
    を含んでいるプロピレンに基いたエラストマーブレンド;
    (b)前記膜組成物に基いて20重量%〜40重量%の熱可塑性樹脂;
    (c)少なくとも1種の水酸化マグネシウムマスターバッチ;および
    (d)少なくとも1種の紫外線安定剤
    を含んでおり、
    前記第1のプロピレンに基いたエラストマー成分がピリジルジアミド触媒を使用して調製され、かつ前記第2のプロピレンに基いたエラストマー成分がメタロセン触媒を使用して調製される、
    膜組成物を製造する方法。
  3. 前記熱可塑性樹脂が2〜15g/10分のメルトフローレート(230℃;2.16kg)を有する、請求項2に記載の膜組成物を製造する方法。
  4. 前記膜組成物が、前記膜組成物の重量に基いて10〜30重量%の水酸化マグネシウムマスターバッチを含んでいる、請求項2または3に記載の膜組成物を製造する方法。
  5. 請求項2〜4のいずれか1項に記載の膜組成物を含んでいるルーフィング組成物を製造する方法。
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