JP6903007B2 - 配合組成物の動的加硫、その製造方法、及びそれを含む物品 - Google Patents
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Description
上記のように、組成物は、ポリプロピレンと呼ばれ得るプロピレン系ポリマーを含む。プロピレン系ポリマーは、ホモポリマーポリプロピレン、ランダムコポリマーポリプロピレン(rcPP)、インパクトコポリマーポリプロピレン(hPP+少なくとも1つのエラストマー耐衝撃性改良剤)(ICPP)もしくは高インパクト性ポリプロピレン(HIPP)、高溶融強度ポリプロピレン(HMS−PP)、アイソタクチックポリプロピレン(iPP)、シンジオタクチックポリプロピレン(sPP)、または上記のプロピレン系ポリマーのうちの少なくとも1つを含む組み合わせから選択され得る。
組成物は、ポリメリックアイオノマー、例えば、ポリメリックエチレンアイオノマーとも呼ばれるエチレン含有アイオノマーを含む。例えば、エチレンアイオノマーは、(例えば、カチオンを用いて)金属塩で中和されたアクリル酸エチレンコポリマーを含む。アイオノマーの存在は、組成物から製造された物品における引掻傷耐性の発展を促進し得る。
組成物はまた、ポリプロピレンをアイオノマーと相溶化させる相溶化剤を含む。好ましい実施形態では、相溶化剤は、結晶性ブロックコポリマー複合体(CBC)を含む。用語「結晶性ブロック複合体(CBC)」は、3つの成分を有するポリマーを指し:結晶性エチレン系ポリマー(CEP)(本明細書では軟質ポリマーとも呼ばれる)、結晶性α−オレフィン系ポリマー(CAOP)(本明細書では硬質ポリマーとも呼ばれる)、及び結晶性エチレンブロック(CEB)及び結晶性α−オレフィンブロック(CAOB)を含むブロックコポリマー、ここで、ブロックコポリマーのCEBは、ブロック複合体中のCEPと同じ組成物であり、ブロックコポリマーのCAOBは、ブロック複合体のCAOPと同じ組成物である。CAOP及びCAOBは、C3−10α−オレフィン、例えばC3−10α−オレフィンの群から選択される少なくとも1つから誘導される。同じα−オレフィンがCAOP及びCAOBの両方に存在する。さらに、CEP及びCAOPの量の間の組成分裂は、ブロックコポリマー中の対応するブロック間のそれと本質的に同じである。
組成物はさらに、組成物を架橋するために使用される加硫剤を含む。加硫剤は、カルボン酸含有樹脂と反応することができる任意の多官能性試薬である。例には、エチレングリコールなどの多官能性ヒドロキシル含有化合物、トリエチレンテトラミンなどの多官能性アミン、及びビスフェノールAエポキシ樹脂などの多官能性エポキシが含まれる。最も商業的に興味深いのは、多官能性アミン及びエポキシである。アミン加硫剤の例示的な例には、トリエチレンテトラミン、メチレンジアニリン、及びグアニジンとヘキサメチレンジアミンカルバメートとのブレンドが含まれる。グアニジンとヘキサメチレンジアミンカルバメートとのブレンドは、好ましいアミンの実施形態である。アミン系加硫化合物の市販の例は、E.I.du Pont de Nemours and Companyから入手可能なDiak(商標)#1である。エポキシ加硫剤の典型例としては、ビスフェノールAエポキシ樹脂、3,4エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、及びオキシラン基を含有するオレフィンコポリマーが挙げられる。オキシラン基を含むオレフィンコポリマーが好ましい。オレフィンと共重合可能な不飽和オキシラン含有モノマーの例は、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなど、またはそれらの組み合わせである。グリシジルアクリレートまたはグリシジルメタクリレートは、高圧フリーラジカル管状プロセス及び/またはオートクレーブプロセスでオレフィンと共重合されてもよく、またはオレフィン系コポリマーグラフト化化合物にグラフトされてもよい。1つ以上、好ましくは1つのグラフト化化合物がオレフィンポリマーにグラフトされる。コポリマーはターポリマーであってもよく、ポリオレフィンに加えて不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸の誘導体の両方を含んでもよい。
組成物は、離型剤、酸化防止剤、オゾン亀裂防止剤、着色剤、熱安定剤、紫外線安定剤、スリップ剤、強化充填剤、導電性充填剤、繊維、界面活性剤などの他の添加剤をさらに含んでもよい。
結晶性ブロック複合体(CBC)は、直列に接続された2つの連続攪拌タンク反応器(CSTR)を用いて調製される。第1の反応器は約12ガロンの量であり、第2の反応器は約26ガロンである。各反応器は液圧で満ちており、定常状態の条件で作動するように設定されている。モノマー、溶媒、触媒、共触媒−1、共触媒−2、及びCSA−1を、表1に概要を示すプロセス条件に従って第1の反応器に流す。次に、以下の表1に記載されているように、第1の反応器の内容物を直列の第2の反応器に流す。追加の触媒、共触媒−1及び共触媒−2を第2の反応器に加える。以下の表2は、CBCの分析特性を示す。
Mpolyethylene=a*(Mpolystyrene)b
洗浄工程:
1. 490分:フロー=0.01分;//0〜490分、0.01mL/分の一定フローレートを維持する。
2. 491分:フロー=0.20分;//フローレートを0.20mL/分に上げる。
3. 492分:%B=100;//移動相組成物を100%TCBに増加する。
4. 502分:%B=100;//2mLのTCBを用いてカラムを洗浄する。
平衡工程:
5. 503分:%B=0;//移動相組成物を100%の1−デカノールまたはデカンに変更する。
6. 513分:%B=0;//2mLの弱溶離液を用いてカラムを平衡化する。
7. 514分:フロー=0.2mL/分;//491〜514分、0.2mL/分の一定フローを維持する。
8. 515分:フロー=0.01mL/分;//フローレートを0.01mL/分に下げる。
wpp=ポリマー中のPP重量分率
wPE=ポリマー中のPE重量分率
wt%C3PP=PP成分またはブロック中のプロピレンの重量パーセント
wt%C3PE=PE成分またはブロック中のプロピレンの重量パーセント
wpp=ポリマー中のPP重量分率
wPE=ポリマー中のPE重量分率
wt%C3PP=PP成分またはブロック中のプロピレンの重量パーセント
wt%C3PE=PE成分またはブロック中のプロピレンの重量パーセント
結晶性ブロック複合体中のPP対PEの比を計算するために:
wpp=全ポリマー中に存在するPP重量分率
wt%C3PP=PP成分またはブロック中のプロピレンの重量パーセント
wt%C3PE=PE成分またはブロック中のプロピレンの重量パーセント
wPPisolated=HTLCから単離されたPPの重量分率
wPE−fraction=ジブロック及び非結合PEを含有するHTLCから分離されたPEの重量分率
wt%C3PP=PP中のプロピレンの重量パーセント、PPブロック及び非結合PP中に存在する同じ量のプロピレン
wt%C3PE−fraction=HTLCにより分離されたPE画分のポリプロピレンの重量パーセント
wt%C3Overall=ポリマー全体におけるプロピレンの全重量パーセント
wt%C3PE−fraction=HTLCにより分離されたPE画分のポリプロピレンの重量パーセント(式4)
wt%C3PP=PP成分またはブロック中のプロピレンの重量パーセント(先に定義される)
wt%C3PE=PE成分またはブロック中のプロピレンの重量パーセント(先に定義される)
wPP−diblock=HTLCによりPE画分で分離されたジブロック中のPPの重量分率
wPP−diblock=HTLCによりPE画分で分離されたジブロック中のPPの重量分率(式6)
wpp=ポリマー中のPP重量分率
wPE−fraction=ジブロック及び非結合PEを含有するHTLCから分離されたPEの重量分率(式5)
表4は、例示的な配合物において使用される材料の詳細を示す。
第1の工程:190℃、25000ポンド/平方インチ(psi)圧力下、5分間で、圧縮により個々のプラークを成形する。
第2の工程:第1の工程で成形したプラークの対を積み重ね、190℃、200psiの接触圧で10分間再成形する。
第3の工程:結合したプラークを、剥離試験前にASTM環境で48時間調整した。結合したプラークを、NAEF(登録商標)パンチプレスにより長さ約75mmの脚を有する25mm×250mmのストリップに切断した。
本願は以下の発明に関するものである。
(1) プロピレン系ポリマーと、
ポリメリックエチレンアイオノマーと、
架橋剤であり、前記重合性エチレンアイオノマーと反応する加硫剤と、
(1)結晶性エチレン系ポリマー、
(2)C 3−10 α−オレフィンから誘導された結晶性α−オレフィン系ポリマー、ならびに
(3)エチレンから誘導された少なくとも85重量%の単位を含む10〜90重量%の結晶性エチレンブロック及び前記C 3−10 α−オレフィンから誘導された少なくとも90重量%の単位を含む10〜90重量%の結晶性α−オレフィンブロックを含むブロックコポリマーを含む、結晶性ブロック複合体である相溶化剤と、を含む、組成物。
(2) 前記プロピレン系ポリマーは、ホモポリマーポリプロピレン、ランダムコポリマーポリプロピレン、インパクトコポリマーポリプロピレン、高インパクトポリプロピレン、高溶融強度ポリプロピレン、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン、または上述のポリプロピレンのうちの少なくとも1つを含む組み合わせから選択され、前記プロピレン系ポリマーは、前記組成物の総重量に基づき、20〜90重量%の量で存在する、上記(1)に記載の組成物。
(3) 前記ポリメリックエチレンアイオノマーは、金属塩で中和されたアクリル酸エチレンコポリマーを含み、前記ポリメリックエチレンアイオノマーは、前記組成物の総重量に基づき20〜90重量%の量で存在する、上記(1)に記載の組成物。
(4) 前記結晶性ブロックコポリマー複合体は、前記組成物の総重量に基づき、1〜20重量%の量で存在する、上記(1)に記載の組成物。
(5) 前記組成物は、エラストマーをさらに含み、前記エラストマーは、均一分岐エチレン−α−オレフィンコポリマー、プロピレン−α−オレフィンコポリマー、または上述のエラストマーのうちの少なくとも1つを含む組み合わせであり、前記エラストマーは、前記組成物の総重量に基づき、1〜50重量%の量で存在する、上記(1)に記載の組成物。
(6) 前記加硫剤は、a)オキシラン含有化合物、b)ビスフェノールAエポキシ樹脂または脂環式エポキシ樹脂、c)オキシラン単位を含有するモノマーとオレフィンモノマーとのコポリマー、d)グリシジルメタクリレート−オレフィンコポリマー、e)アミン化合物、f)グアニジンとヘキサメチレンジアミンカルバメートとのブレンド、g)トリエチレンテトラミン、h)メチレンジアニリン、及びg)それらの組み合わせからなる群から選択される、上記(1)に記載の組成物。
(7) 前記プロピレン系ポリマーは、前記ポリメリックエチレンアイオノマーよりも少ない量で存在する、上記(1)に記載の組成物。
(8) 前記組成物は、170℃を超える温度で素練り中に加硫され、前記加硫された組成物は、2〜15in*lbfの靭性、35,000〜55,000ポンド/平方インチの2%セカント係数、及び55〜63のショアD硬度を示す、上記(1)に記載の組成物。
(9) 上記(1)または(8)に記載の組成物から製造された物品。
(10) ポリプロピレン、ポリメリックエチレンアイオノマー、前記ポリプロピレンと前記アイオノマーとを相溶化する相溶化剤、及び加硫剤を含む組成物を素練りすることであって、前記相溶化剤は、
(1)結晶性エチレン系ポリマー、
(2)C 3−10 α−オレフィンから誘導された結晶性α−オレフィン系ポリマー、
ならびに
(3)エチレンから誘導された少なくとも85重量%の単位を含む10〜90重量%の結晶性エチレンブロック及び前記C 3−10 α−オレフィンから誘導された少なくとも90重量%の単位を含む10〜90重量%の結晶性α−オレフィンブロックを含むブロックコポリマーを含む、結晶性ブロック複合体である、素練りすることと、
素練り中に前記アイオノマーを加硫することと、
前記組成物を成形することと、を含む、方法。
Claims (9)
- プロピレン系ポリマーと、
ポリメリックエチレンアイオノマーとを含み、
ここで、前記プロピレン系ポリマーは、前記ポリメリックエチレンアイオノマーよりも少ない量で存在し、
架橋剤であり、前記ポリメリックエチレンアイオノマーと反応する加硫剤と、
(1)結晶性エチレン系ポリマー、
(2)C3−10α−オレフィンから誘導された結晶性α−オレフィン系ポリマー、ならびに
(3)エチレンから誘導された少なくとも85重量%の単位を含む10〜90重量%の結晶性エチレンブロック及び前記C3−10α−オレフィンから誘導された少なくとも90重量%の単位を含む10〜90重量%の結晶性α−オレフィンブロックを含むブロックコポリマーを含む、結晶性ブロック複合体である相溶化剤と、を含む、組成物。 - 前記プロピレン系ポリマーは、ホモポリマーポリプロピレン、ランダムコポリマーポリプロピレン、インパクトコポリマーポリプロピレン、高インパクトポリプロピレン、高溶融強度ポリプロピレン、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン、または上述のポリプロピレンのうちの少なくとも1つを含む組み合わせから選択され、前記プロピレン系ポリマーは、前記組成物の総重量に基づき、20重量%以上の量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- 前記ポリメリックエチレンアイオノマーは、金属塩で中和されたアクリル酸エチレンコポリマーを含み、前記ポリメリックエチレンアイオノマーは、前記組成物の総重量に基づき20〜90重量%の量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- 前記結晶性ブロックコポリマー複合体は、前記組成物の総重量に基づき、1〜20重量%の量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物は、エラストマー(請求項1に記載のプロピレン系ポリマーを除く)をさらに含み、前記エラストマーは、均一分岐エチレン−α−オレフィンコポリマー、プロピレン−α−オレフィンコポリマー、または上述のエラストマーのうちの少なくとも1つを含む組み合わせであり、前記エラストマーは、前記組成物の総重量に基づき、1〜50重量%の量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- 前記加硫剤は、a)オキシラン含有化合物、b)ビスフェノールAエポキシ樹脂または脂環式エポキシ樹脂、c)オキシラン単位を含有するモノマーとオレフィンモノマーとのコポリマー、d)グリシジルメタクリレート−オレフィンコポリマー、e)アミン化合物、f)グアニジンとヘキサメチレンジアミンカルバメートとのブレンド、g)トリエチレンテトラミン、h)メチレンジアニリン、及びg)それらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物は、170℃を超える温度で素練り中に加硫され、前記加硫された組成物は、55〜63のショアD硬度を示す、請求項1に記載の組成物。
- 請求項1または7に記載の組成物から製造された物品。
- ポリプロピレン、ポリメリックエチレンアイオノマー、前記ポリプロピレンと前記アイオノマーとを相溶化する相溶化剤、及び加硫剤を含む組成物を素練りすることであって、前記相溶化剤は、
(1)結晶性エチレン系ポリマー、
(2)C3−10α−オレフィンから誘導された結晶性α−オレフィン系ポリマー、
ならびに
(3)エチレンから誘導された少なくとも85重量%の単位を含む10〜90重量%の結晶性エチレンブロック及び前記C3−10α−オレフィンから誘導された少なくとも90重量%の単位を含む10〜90重量%の結晶性α−オレフィンブロックを含むブロックコポリマーを含む、結晶性ブロック複合体であり、ここで、前記プロピレン系ポリマーは、前記ポリメリックエチレンアイオノマーよりも少ない量で存在する、
素練りすることと、
素練り中に前記アイオノマーを加硫することと、
前記組成物を成形することと、を含む、方法。
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