JP7410647B2 - ブテン系重合体組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、従来技術におけるこのような問題点に鑑み、引張クリープ特性および均一変形性にバランスよく優れたブテン系重合体組成物を提供することを目的とする。
〔1〕
1-ブテン由来の構成単位を90~100モル%、および炭素原子数2~10の1-ブテン以外のα-オレフィン由来の構成単位を0~10モル%を含み、メルトフローレート(ASTM D1238に準拠、190℃、2.16kg荷重)が0.01~50g/10分であるブテン系重合体(A)を90質量部以上、および
オレフィン系重合体(B)(ただし、前記ブテン系重合体(A)を除く。)を10質量部以下(ただし、ブテン系重合体(A)およびオレフィン系重合体(B)の合計量を100質量部とする。)含有し、
下記式(1)を満たす
ブテン系重合体組成物。
(E0-E)/L≧-2 …(1)
〔ただし、E0は前記ブテン系重合体(A)のJIS K7161に準拠して測定される弾性率(MPa)であり、
Eは前記オレフィン系重合体(B)のJIS K7161に準拠して測定される弾性率(MPa)であり、
Lは下記式(2)で定義される前記オレフィン系重合体(B)の粒子同士の平均表面間距離(nm)である。
L=R((1/(3πF)+5/6)1/2-1) …(2)
〔ただし、Rは前記オレフィン系重合体(B)の平均粒子径(nm)であり、
Fは前記ブテン系重合体組成物中の前記オレフィン系重合体(B)の体積分率である。〕〕
前記オレフィン系重合体(B)の、JIS K7215に準拠しタイプDデュロメータにより測定されるデュロメータ硬さが80以下である、前記〔1〕のブテン系重合体組成物。
前記オレフィン系重合体(B)のメルトフローレート(ASTM D1238に準拠、230℃、2.16kg荷重)が0.1~100g/10分である前記〔1〕または〔2〕のブテン系重合体組成物。
[ブテン系重合体組成物]
本発明に係るブテン系重合体組成物は、ブテン系重合体(A)、およびオレフィン系重合体(B)を含有し、後述する(E0-E)/L≧-2の関係式を満たすことを特徴としている。
前記ブテン系重合体(A)は、1-ブテン由来の構成単位を90~100モル%、および炭素原子数2~10の1-ブテン以外のα-オレフィン由来の構成単位を0~10モル%(ただし、ブテン系重合体(A)中の構成単位の全量を100モル%とする。)を含む、1-ブテンの単独重合体または1-ブテン・α-オレフィン共重合体である。
(i)分子量既知の標準ポリスチレン(単分散ポリスチレン、東ソー(株)製)を用い、異なる分子量のポリスチレンを下記の条件で、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)分析に供し、分子量MおよびEV値(Elution volume:溶媒体積)の較正曲線を作成する。
<測定条件>
装置:Water社製,ALC/GPC150-C型
カラム:東ソー(株)製、TSKgelGMHHR-H(S)HT×2+TSKgelGMH6-HTL×1
(それぞれ7.8mmφ×300mm、7.5mmφ×600mm)
温度:140℃
流速:1ml/分
測定対象であるポリマーと溶媒(o-ジクロロベンゼン)とをフラスコに入れ、ポリマー30mgに対して溶媒20mlの割合の溶液を調整する。
得られたポリマー溶液に、安定剤として2,6-ジ-t-ブチルクレゾールを0.1質量%の濃度になるように加える。この溶液を145℃で1時間攪拌して、ポリマー及び安定剤を完全に溶解させる。次に、145℃の温度で0.45μmのフィルターで溶液を濾過する。得られた濾過液を、上記の(i)と同じ測定条件でGPC分析に供し、得られたEV値から、前記(i)で作成しておいた較正曲線により、数平均分子量(Mn=ΣMi2Ni/ΣNi)及び重量平均分子量(Mw=ΣMi2Ni/ΣMiNi)を求め、Mw/Mnを計算する。
前記ブテン系重合体(a2)は、ブテン系重合体(a1)と同様に、1-ブテン単独重合体または1-ブテンと炭素原子数2~10の1-ブテン以外のα-オレフィンとの1-ブテン・α-オレフィン共重合体である。
また、前記ブテン系重合体(a2)は、GPC法により求められる分子量分布(Mw/Mn)が6以下であり、ブテン系重合体組成物の耐衝撃性に優れる点で、好ましくは5以下である。
前記ブテン系重合体(a1)および前記ブテン系重合体(a2)からなる前記ブテン系重合体(A)を含有するブテン系重合体組成物は、溶融パリソンのメルトテンションが高くなるため成形加工性が良好である。また、耐衝撃性に優れる成形品が得られる点で、ブテン系重合体(a1)とブテン系重合体(a2)との配合割合は、質量比[(a1)/(a2)]で60/40~95/5、好ましくは90/10~70/30である。
A)の製造例は、特開平5-9352号公報に記載されている。
また、本発明で好ましく用いられる他のブテン系重合体(A)として、1-ブテン由来の構成単位を70~100モル%、および炭素原子数2~10のα-オレフィン(1-ブテンを除く。)由来の構成単位を0~30モル%含み、NMR法により測定されるアイソタクチック指数(mmmm)が90%以上であり、GPC法により求められる分子量分布(Mw/Mn)が3以上であり、かつ、チタンの質量に換算した触媒残存量が50ppm以下であるブテン系重合体が挙げられる。このようなブテン系重合体およびその製造方法は、欧州特許第0980396号明細書に記載されている。
前記オレフィン系重合体は、オレフィンの重合体または共重合体(ただし、前記ブテン系重合体(A)、および後述する任意成分であるプロピレン系重合体を除く。)である。
前記オレフィン系重合体(B)の、JIS Z2245に準拠して測定されるロックウェル硬さ(Rスケール)は、好ましくは130以下、より好ましくは120以下、さらに好ましくは90以下である。ロックウェル硬さが上記範囲にあると、耐熱性が優れる。
これらの共重合体の例としては、エチレン系共重合体(全構成単位のうちエチレン由来の構成単位の割合(モル%)が最も多い共重合体)、およびプロピレン系共重合体(全構成単位のうちプロピレン由来の構成単位の割合(モル%)が最も多い共重合体)が挙げられる。
本発明に係るブテン系重合体組成物は、必要に応じてプロピレン系重合体、核剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、帯電防止剤、防かび剤、発錆防止剤、滑剤、充填剤、顔料、アンチブロッキング剤、スリップ防止剤、防曇剤などの添加剤が、本発明の目的を損なわない範囲で含有していてもよい。
前記核剤としては、たとえば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン(ポリアミド)、ポリカプロラクトン、タルク、酸化チタン、1,8-ナフタルイミド、フタルイミド、アリザリン、キニザリン、1,5-ジヒドリキシ-9,10-アントラキノン、キナリザリン、2-アントラキノンスルホン酸ナトリウム、2-メチル-9,10-アントラキノン、アントロン、9-メチルアントラセン、アントラセン、9,10-ジヒドロアントラセン、1,4-ナフトキノン、1,1-ジナフチル、ステアリン酸、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、酸化亜鉛、ハイドロキノン、アントラニル酸、エチレンビスステアリルアミド、ソルビトール誘導体、特開平8-48838号公報に記載のポリカルボン酸系アミド化合物、ポリアミン系アミド化合物およびポリアミノ酸系アミド化合物、ならびに特公平5-58019号公報に記載のビニルシクロアルカン重合体が挙げられる。
これらの核剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明に係るブテン系重合体組成物は、前記ブテン系重合体(A)および前記オレフィン系重合体(B)を含有する。
前記ブテン系重合体組成物における前記ブテン系重合体(A)の含量は、90質量部以上、好ましくは90~99.9質量部、より好ましくは90~99.5質量部であり、さらに好ましくは95~99.5質量部であり、前記オレフィン系重合体(B)の含量は、10質量部以下、好ましくは0.1~10質量部、より好ましくは0.5~10質量部であり、さらに好ましくは0.5~5質量部である。(ただし、前記ブテン系重合体(A)および前記オレフィン系重合体(B)の合計量を100質量部とする。)
前記オレフィン系重合体(B)が上記下限値以上の割合で配合されていると、本発明のブテン系重合体組成物は均一変形性に優れる。
本発明の組成物が前記核剤を含む場合、核剤の量は、前記ブテン系重合体(A)および前記オレフィン系重合体(B)の合計100質量部に対して、通常0.01~2質量部、好ましくは0.05~0.5質量部である。
混練には、たとえば、一軸押出機、二軸押出機、二軸混練機、バンバリーミキサーなどの混練装置を用いることができる。
(E0-E)/L≧-2 …(1)
〔式(1)において、
E0は前記ブテン系重合体(A)のJIS K7161に準拠して測定される弾性率(MPa)であり、
Eは前記オレフィン系重合体(B)のJIS K7161に準拠して測定される弾性率(MPa)であり、
Lは下記式(2)で定義される前記オレフィン系重合体(B)の粒子同士の平均表面間距離(nm)である。
L=R((1/(3πF)+5/6)1/2-1) …(2) 〕
式(2)において、Rは、以下の方法またはこれと同等の方法で測定される前記オレフィン系重合体(B)の平均粒子径(nm)である。
以下の条件でTEM写真を撮影し、10nm以上の大きさ(最大キャリパー長)を持つ分散粒子をすべて抽出して各分散粒子の最大キャリパー長を測定し、その算術平均値を平均粒子径とする。
測定機器:透過型電子顕微鏡H-7650(日立製作所製)
前処理:ブテン系重合体組成物にトリミングによる面出しを施し試料とし、次いで試料をRuO4で染色し、凍結させた試料から超薄切片を作成し、カーボン補強を行い、測定試料とする。
写真倍率:10000倍
上記式(2)はWoodcockの式として知られている。
これを抑制するには、ポリブテン樹脂中に他の樹脂を分散させ、分散粒子の収縮作用により、分散粒子間のポリブテン樹脂のひずみ拘束を打ち消すことが有効と考えられる。よって、分散させる他の樹脂は柔軟であるほど好ましく、かつ分散粒子間の距離は短いほど好ましい。
一方、(E0-E)/Lの値が-2よりも過小であると、前記ブテン系重合体(A)のひずみ拘束を充分に打ち消すことができず、ブテン系重合体組成物は均一変形性に劣ると考えられる。
(E0-E)/L≧-2 …(1)
(E0-E)/L≧-0.2 …(1')
〔ただし、式(1')において、E0、EおよびLは、それぞれ式(1)におけるE0、EおよびLと同義である。〕
前記(E0-E)/Lの上限値は、特に制限は無いが、たとえば500であってもよい。
引張試験において試験片としては、通常、固定具への取り付け部での破断を防ぐため、中央部よりも取り付け部の断面積を大きくした形状、すなわちダンベル形状のものが使用される。本発明者らは、前記ブテン系重合体(A)のみから形成した試験片を引張試験に供した際に、ひずみが1.0以下の範囲において、試験片形状が、一軸方向へ応力を受け易い通常のダンベル形状であると降伏点が生じないが、二軸方向に応力を受け易い短冊形状であると降伏点が生じることを確認している。
このため、上記範囲に降伏点が存在しない前記ブテン系重合体組成物は、均一変形性に優れている。
本発明に係る成形体は、上述した本発明に係るブテン系重合体組成物からなり、前記ブテン系重合体組成物を常法により成形することにより製造することができる。
本発明に係る成形体は、引張クリープ特性および均一変形性に優れている。
本発明に係る成形体は、ブテン系重合体組成物からなる成形体における従来の用途に適用することができる。
<評価方法>
(原料樹脂の評価)
[弾性率]
JIS K7161に準拠して、下記条件で弾性率を測定した。
試験片:ASTM IV、引張速度:50mm/分、温度:23℃
[ロックウェル硬さ]
JIS Z2245に準拠してロックウェル硬さ(Rスケール)を測定した。
[ショアD硬度]
JIS K7215に準拠してタイプDデュロメータによりデュロメータ硬さ(ショアD硬度)を測定した。
[ショアA硬度]
JIS K7215に準拠してタイプAデュロメータによりデュロメータ硬さ(ショアA硬度)を測定した。
[メルトフローレート]
ASTM D1238に準拠して、190℃または230℃、2.16kg荷重の条件下でメルトフローレート(MFR)を測定した。
[TEM観察]
以下の条件でTEM観察を行い、組成物中の海島構造の有無を確認した。
測定機器:透過型電子顕微鏡H-7650(日立製作所製)
前処理:実施例等で製造されたブテン系重合体組成物にトリミングによる面出しを施し試料とし、次いで試料をRuO4で染色し、凍結させた試料から超薄切片を作成し、カーボン補強を行い、測定試料とした。
写真倍率:10000倍
実施例等で製造されたブテン系重合体組成物またはブテン系重合体を、190℃×5分の条件でプレス成形することで作製した幅15mm、厚さ0.5mmの短冊状試験片を作製した。この試験片について、引張試験機(インストロン社製、万能試験機55R1122型)を用いて、チャック間距離30mm、引張速度50mm/分の条件で引張試験を行った。 得られた応力-ひずみ曲線のひずみが1.0以下の範囲において、応力の一次微分値(d(応力(MPa))/d(ひずみ))が常に正の値であれば、この範囲に降伏点が存在せず、前記一次微分値が0以下になる場合があれば、この範囲に降伏点が存在するものとした。
JIS K7115に準拠して、下記の条件で引張クリープひずみを測定した。
試験片形状:ASTM IV
初期応力:6.0MPa
温度:95℃
時間:100時間
以下の方法でオレフィン重合体(B)等の平均粒子径(R)を測定した。
以下の条件でTEM写真を撮影し、10nm以上の大きさ(最大キャリパー長)を持つ分散粒子をすべて抽出して各分散粒子の最大キャリパー長を測定し、その算術平均値を平均粒子径とした。
測定機器:透過型電子顕微鏡H-7650(日立製作所製)
前処理:ブテン系重合体組成物にトリミングによる面出しを施し試料とし、次いで試料をRuO4で染色をし、凍結させた試料から超薄切片を作成し、カーボン補強を行い、測定試料とした。
写真倍率:10000倍
オレフィン重合体(B)等の体積分率(F)は、ブテン系重合体組成物中の各成分の密度および質量分率より算出した。
実施例等で使用された樹脂の詳細は、以下のとおりである。
・ブテン系重合体(A1):
1-ブテン単独重合体(MFR(190℃):0.5g/10分、密度:920kg/m3、[η]:2.4dl/g、Mw/Mn:5.8、mmmm:93.0%、融点:128℃、弾性率:480MPa)
・オレフィン系重合体(B)等:
表1に示す樹脂を使用した。
97.5質量部のブテン系重合体(A1)と2.5質量部のプロピレン系ランダム共重合体1を40mmφ一軸押出機により溶融混練し、ブテン系重合体組成物を得た。ブテン系重合体組成物の評価結果を表2に示す。
各成分の割合を表2に記載のとおり変更したこと以外は実施例1と同様の操作を行い、ブテン系重合体組成物を得た。ブテン系重合体組成物の評価結果を表2に示す。
ブテン系重合体(A1)の評価結果を表2に示す。
Claims (4)
- 1-ブテン由来の構成単位を90~100モル%、および炭素原子数2~10の1-ブテン以外のα-オレフィン由来の構成単位を0~10モル%を含み、メルトフローレート(ASTM D1238に準拠、190℃、2.16kg荷重)が0.01~50g/10分であるブテン系重合体(A)を90~99.5質量部、および
オレフィン系重合体(B)(ただし、前記ブテン系重合体(A)を除く。)を0.5~10質量部(ただし、ブテン系重合体(A)およびオレフィン系重合体(B)の合計量を100質量部とする。)含有し、
下記式(1)を満たす
ブテン系重合体組成物。
-2≦(E0-E)/L≦500 …(1)
〔ただし、E0は前記ブテン系重合体(A)のJIS K7161に準拠して測定される弾性率(MPa)であり、
Eは前記オレフィン系重合体(B)のJIS K7161に準拠して測定される弾性率(MPa)であり、
Lは下記式(2)で定義される前記オレフィン系重合体(B)の粒子同士の平均表面間距離(nm)である。
L=R((1/(3πF)+5/6)1/2-1) …(2)
〔ただし、Rは前記オレフィン系重合体(B)の平均粒子径(nm)であり、
Fは前記ブテン系重合体組成物中の前記オレフィン系重合体(B)の体積分率である。〕〕 - 前記オレフィン系重合体(B)の、JIS K7215に準拠しタイプDデュロメータにより測定されるデュロメータ硬さが80以下である、請求項1に記載のブテン系重合体組成物。
- 前記オレフィン系重合体(B)のメルトフローレート(ASTM D1238に準拠、230℃、2.16kg荷重)が0.1~100g/10分である請求項1または2に記載のブテン系重合体組成物。
- 前記ブテン系重合体組成物から190℃×5分の条件でプレス成形することで作製した幅15mm、厚さ0.5mmの短冊状試験片について、チャック間距離30mm、引張速度50mm/分の条件で引張試験を行った際に、ひずみが1.0以下の範囲において、降伏点が存在しない、請求項1~3のいずれか1項に記載のブテン系重合体組成物。
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