JPH02272007A - 熱可塑性のエラストマー性ブロックポリマー - Google Patents

熱可塑性のエラストマー性ブロックポリマー

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JPH02272007A
JPH02272007A JP5480190A JP5480190A JPH02272007A JP H02272007 A JPH02272007 A JP H02272007A JP 5480190 A JP5480190 A JP 5480190A JP 5480190 A JP5480190 A JP 5480190A JP H02272007 A JPH02272007 A JP H02272007A
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    • C08F297/00Macromolecular compounds obtained by successively polymerising different monomer systems using a catalyst of the ionic or coordination type without deactivating the intermediate polymer
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Graft Or Block Polymers (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は熱可塑性のエラストマー性ブロックポリマー、
その製造方法およびその利用に関する。
さらに詳しくは本発明は半結晶性末端ブロックとエラス
トマー性中間ブロックを有する熱可塑性のエラストマー
性トリブロックコポリマーおよび星型またはラジアルブ
ロックコポリマーに関する。
(従来の技術) 熱可塑性のエラストマー性ブロックコポリマーは既知の
化合物であり熱可塑性とエラストマー性の両面の性能が
独特に組み合わされた点から、多くの用途例えばはき物
や接着剤に好都合に使用されている。
このようなブロックコポリマーの既に確立された種類に
は、スチレン−ブタジェン−スチレンおよびスチレン−
イソプレン−スチレンのトリブロックコポリマーならび
にそれらの水素化物があり、これらのブロックコポリマ
ーは2種類のポリマーブロックの不相溶性に基づく2相
系を特徴とするものである。これらの熱可塑性エラスト
マーの機械的性能特性は、前記不相溶性の程度を増大す
ると大きく向上するが、後者は同時にメルトフローが高
い結果となり前記ポリマーの加工性にとっては不都合と
なる。
熱可塑性エラストマー分野のごく最近の発達にはメルト
において異なるポリマーブロックが多少相溶するように
するブロックコポリマーが見られるが、この場合冷却す
るとその末端ブロックが結晶領域を形成できるものであ
る。この種類のブロックコポリマーの代表例はすべて共
役ジエンのトリブロックコポリマー、例えばブタジェン
−イソプレン−ブタジェントリブロックコポリマーであ
って、ここで末端ブロックは 1.4−結合金有率が高
く(290%)エラストマー性中間ブロックは3.4−
結合金有率が約12%のものである。このようなポリマ
ーは有機リチウム開始剤を用いた溶液重合法により都合
よく製造することができる。この方法はまた上述のスチ
レン−ブタジェン−スチレンブロックコポリマーの製造
にも適用できる。
全共役ジエン系ブロックコポリマーを完全に水素化する
と結晶性ポリエチレン型の末端ブロックとエラストマー
性中間ブロックを有するブロックコポリマーになる。こ
れらの完全に水素化1.たものの性能は対応する未水素
化ブロックコポリマーのそれより通常優れてはいるが、
末端ブロックに得ることができる結晶度はポリエチレン
のそれと比較するとかなり低いものであった。これらの
半結晶性末端ブロック含有ポリマーの性能特性はこれら
ポリマーの全体の分子量を大きくすることによりいくら
か改良できるが、この分子量が増加するとこれら製造物
の加工性に悪影響を与えた。“^dyanccs in
 Ela+lomez alId RobberEla
Nicit7” 、  Pしnua P+es3 NY
 19g6 、 197220頁に、11.14.  
Hs c e l+とIl、C,Yehは、水素化ブタ
ジェンホモポリマーならびに水素化ポリブタジェンブロ
ックを含有するブロックポリマー例えば水素化ブタジェ
ン−イソプレン−ブタジエンブロックコポリマーであっ
て、ここで水素化ポリブタジェンが線状ポリエチレンと
実質上同じ構造を有するものを3己載している。これら
のポリマーでは、ポリエチレン型ポリマーブロックが存
在するためにかなりの改善はみられたが、この改善は前
記ポリマーの加工性を犠牲にしてのみ鳴られたことは明
らかであり、つまりこれらのポリマーは分子量が高い特
徴を有するが、それのみならずまたとくに分子量分布が
非常に広い(すなわちMy/Mn=7.2〜9.1)も
のである。これが大きな欠点と考えられており、したが
ってこれらのポリマーは加工のさいに高温および/また
は高剪断応力を必要とするものである。これは経済的観
点から望ましくないのみならずさらにまたポリマー崩壊
が許容できる程度ではない結果とさえなる。
したがって、このような水素化ブロックコポリマーの製
造にさらに改善の要求があることは考え得ることである
(発明の開示) 本発明の基礎となる問題が開発を促す熱可塑性のエラス
トマー性ポリマーは、前述の悪い加工性の欠点がな(か
つ高性能特性を有するものが望ましい。
鋭意研究を拡大し実験を継続した結果、驚くべきことに
1、さきに述べた通りのポリエチレン型結晶性末端ブロ
ックを有しかつ同時に加工特性の良好である、すなわち
要求加工条件が厳しさの点で低くてよい、新規な熱可塑
性のエラストマー性ブロックコポリマーが製造できるこ
とを、選択したオレフィン性不飽和を有するブロックコ
ポリマーを製造し次にそれを実質上完全に水素化するこ
とにより、見出した。
すなわち、本発明は、−投銭BDB’  (I)または
−投銭(B ’ E )nX (II )を有する熱可
塑性のエラストマー性ブロックコポリマーを提供するも
のである。(式中、B、B’ およびB′はそれぞれ実
質上線状の、実質上純粋のポリエチレンブロックであり
、示差走査熱量測定法による融点≧110℃を有し;D
およびEは実質上線状のエラストマー性ブロックホモポ
リマーもしくはコポリマーであって実質上オレフィン性
不飽和を含まない;B+ BD、BDB’ 、B’およ
びB’ Eの分子量分布(My/Mn)は≦2であり;
Xは末端カップリング剤にもとづく基およびnは整数で
≧2である)。
本発明に関係する用語線状ポリマーブロックとは線状つ
まり分岐のないポリマー骨格を有するポリマーブロック
を示し、ただしこのポリマー骨格は比較的少ししかない
低分子量側鎖基例えばCH3、C2Hs  、C3H5
、C3H7CH,−およびC7H77を有することがで
きる。
一般式Iのブロックコポリマーは全逐次重合操作により
得られるブロックポリマーに由来すると考えることがで
きるが、その結果として、末端ブロックBおよびB′は
分子量および/または立体配置について同一でも異なっ
てもよい。−投銭■のブロックコポリマーはn=2の場
合線状のトリブロックコポリマーであり、n>2の場合
星型もしくはラジアルブロックコポリマーであり、ここ
で与えられたコポリマーに対し異なるジブロックB″E
の数平均分子量(M n)は等しくなる。
本発明のブロックコポリマーのポリマーブロックB、 
B’およびB′のMnは5.000〜250.000の
範囲に、ポリマーブロックDのMnは25,000〜7
50、 OHの範囲に、ブロックEの富nは10,00
0〜400.0.00の範囲にあり・ならびに末端ブロ
ックは対応するブロックコポリマーの10〜90モル(
m)%からなることを特徴とするものである。好ましく
は、ブロックB、B’ およびB″のMnは10.00
0〜IG0.000の範囲に、ブロックDのそれは40
.000〜500.000の範囲に、ブロックEの8口
は20、 ON〜250.000の範囲にあり、一方末
端ブロックは対応するブロックコポリマーの20〜80
モル(m)%からなることを特徴とするものである。
本発明はまた一般式Iと■の熱可塑性のエラストマー性
ブロックコポリマーの製造に関する。該製造法は一般式
B o D o B’  o (m)または−投銭(B
’ oEo)nX (IV)(ここで式中、Be。
B’ oおよびB’ oはそれぞれ赤外分光法の測定に
より 1.2−結合金有率く5モル%である実質上線状
のポリ−1,3−ブタジエンブロックからなり、Doお
よびEoは実質上線状のエラストマー性ホモポリマーも
しくはコポリマーブロックであり、;ブロックBo、B
oDo、BoDoB’  o。
B″0およびB′oEoの(My/M口)は≦2であり
、ならびにXとnは上記と同じ意味を示す)であるエラ
ストマー性ブロックコポリマーの製造とひきつづくその
実質上完全な水素化を包含する。
−投銭Iおよび/または■のブロックコポリマーを製造
するためには、ポリ−1,3−ブタジェン末端ブロック
の1.2−結合金有率がく5モル%の特定値を越えない
こと、およびさらには水素化の程度ができるだけ高くす
なわち初めに含まれていたオレフィン性不飽和の少なく
とも96%が変換されなければならないことが第1の必
要条件として考えられる。
ブロックDoおよびEoの種類は、それらが実質上線状
のエラストマー性ポリマーブロックで水素化後そのエラ
ストマー特性が保持されるならば、重要なものではない
。これらの必要条件を満たすブロックには分子当り4〜
8個の炭素原子を有する共役ジエンに基づくポリ共役ジ
エンホモポリマーおよびコポリマーブロックがある。該
コポリマーブロックは、2種以上の共役ジエンのコポリ
マーならびに1種以上のそのようなジエンと芳香族ビニ
ルもしくは他の適当なモノマーの少量とのコポリマーで
よいが、ただしポリマーブロックに含まれるそれらの存
在がそのエラストマー特性に、水素化の前あるいは後に
おいて、許容できない影響を及ぼさない限りにおいてで
ある。好ましくは、ブロックDoおよびEoは 1.2
−結合金有率が30〜70モル%の範囲にあるエラスト
マー性ポリブタジェンブロックであるかまたは3.4−
結合金宵率カ20モル%未満であるポリイソプレンブロ
ックである。該ブロックDoおよびEoが共役ジエンの
混合物に基づく場合には、それらは好ましくはブタジエ
ン−イソプレンコポリマーブロックであり、ただしここ
でブタジェン部分の 1.2−結合金有率は30〜70
モル%の範囲にありおよび/またはイソプレン部分の3
.4−結合金有率は20モル%未満のものである。
一般銭■および■のブロックコポリマーは新規化合物で
あって本発明の別の様相を形成するものである。好まし
くはブロックDoおよびEoは分子当り4〜8個の炭素
原子を有する共役ジエンに基づくポリ共役ジエンホモポ
リマーまたはコポリマーブロックである。とくに好まし
くは共役ジエンホモおよびコポリマーブロックDoおよ
びEoは、30〜70モル%の範囲の 1.2−結合金
有率を有するポリブタジェンブロック、20モル%未満
の3.4−結合金有率を有するポリイソプレンブロック
、およびブタジェン部分の !、2−結合金有率が30
〜70モル%の範囲にありおよび/またはイソプレン部
分の3.4−結合金有率が20モル%未満であるブタジ
エン−イソプレンコポリマーブロックからなる群から選
択されるものである。
−投銭■および■の出発ブロックコポリマーは、例えば
米国特許第4.080.492号または欧州特許出願第
0234512号に記載されたような開始剤/共触媒系
を用いるアニオン溶液重合法により得ることができる。
一般銭■および/または■のブロックコポリマーの水素
化はオレフィン性不飽和炭化水素ポリマーを水素化する
方法の既知操作により容易に達成することができるが、
例えばシリカ上のニッケル。
ラネーニッケル、亜クロム酸銅、硫化モリブデン。
酸化白金、ニッケル2−エチルヘキサノエート/トリエ
チルアルミニウム、有機チタン/アルカリ金属ヒドロカ
ルビル化合物、コバルト 2−エチルヘキサノエート/
トリエチルアルミニウムおよびジイミドのような触媒の
存在下の接触水素化がその例である。水素化条件は臨界
的ではな(、広い範囲で変化しうるものであり、とりわ
け使用する触媒系の特異性ならびに水素化するポリマー
の種類により決められるものである。水素化を行う温度
は通常30〜200℃の範囲であり、また一方水素圧は
通常大気圧から 100バールの範囲である。水素化は
不活性溶媒もしくは混合溶媒、好ましくは炭化水素溶媒
例えばn−ヘキサン、シクロヘキサン、トルエンおよび
キシレン中で行なうのが便利である。
本発明のポリマーのブロックB、B’ およびB′の融
点は2120℃であるのが好ましい。
本発明のポリマーは、融点が高くオレフィン性不飽和度
が低いことを特徴とするものであって、使用温度の高い
ことが必要とされる用途での使用が好適である。本ポリ
マーが好都合に利用されつる他の用途にははき物、接着
剤、シーラント、塗料、電線ケーブル、ならびにポリマ
ーブレンド例え、ばポリオレフィン例えばポリエチレン
もしくはポリプロピレンとのブレンドがある。
次の実施例でさらに本発明を説明するが、実施例のため
の資料を次に提供する。
実施例工〜XIに用いたポリマーはブタジエンーイソブ
レンブロックコボリマーであって、これら、は、バリウ
ム−アルミニウムーリチウム触媒の存在下、以下に述べ
る操作にしたがって、溶媒としてシクロヘキサンを用い
、モノマーとして 1.3ブタジエンとイソプレンを用
い、および適切な場合にはジエチルアジペートをカップ
リング剤として用い調製した;実施例I〜■および■〜
XIはブタジェン−イソプレン(B’−1)ジブロック
とジエチルアジペートとのカップリング経由であり、実
施例■〜■のポリマー−(B−1−B)  トリブロッ
クコポリマー−は全逐次重合法により調製した。
比較実験AおよびBに使用したポリマーは実施例■−■
に使用したポリマーと同じ種類であるが有機リチウム開
始剤系を用いて調製した。
B−1−B トリブロックコポリマーの調製機械的撹拌
機、加熱と冷却器、ガス入口、モノマー導入器およびサ
ンプリング管を備えた10!のステンレススチール反応
器を窒素パージし、乾燥シクロヘキサン7!と 1.3
−ブタジェン 100gを仕込んだ。温度を65℃に上
げ、強力撹拌下、バリウムエトキシド、トリエチルアル
ミニウムおよび1−ブチルリチウムを1+2.2+2.
5のモル比で所定量(表1参照)加えた。次に、ブタジ
ェンの残量を表1に示す添加速度で反応器に加えた。
ブタジェンの変換が実質上完了した後イソプレン100
gを反応器に仕込み、つづいてイソプレンの残量を表に
示す速度で徐々に加えた、イソプレンの変換が実質上完
了した後次にブタジェン 100gを反応器に仕込みひ
きつづいてブタジェンの残量を表1に示す速度で徐々に
加えた。合計重合時間は表に示す。重合はメタノール4
dの添加により停止した。
各重合段階を終了すると直ちにポリマーキャラクタリゼ
ーション用にサンプルを反応器から取り出したコポリマ
ーはメタノール沈殿を経由して分離し次に10ミリバー
ルおよび50℃で乾燥した。ポリマーキャラクタリゼー
ションデータもまた表1に示した。
カップルさせた(B−1)nXブロックコポリマーの調
製 イソプレン重合段階の終了時にジエチルアジペート 3
ミリモルを反応器に加え、次に1時間後メタノール4−
を添加したこと以外、B−1−B)リブロックコポリマ
ーの調製と同じ操作を反復した。
重合の詳細とボリマーキャラクタリゼーションデータは
表1に示した。
比較実験AおよびBに使用したポリマーの調製バリウム
−アルミニウムーリチウム触媒系を5ec−ブチルリチ
ウム開始剤系に代えたこと以外B−1−Bトリブロック
コポリマーの調製に使用した同じ操作を反復した。
重合の詳細とポリマーキャラクタリゼーシランデータは
表1に示した。
適切な場合には、ポリマーのカップリング効率はゲル透
過クロマトグラフィー(GPC)により測定しカップル
したジブロック体を質量百分率で示した。さらにGPC
により、ポリマーは線状トリブロックポリマー 3−星
型と 4−星型ブロックコポリマーならびにジブロック
体の混合物からなることを確かめた。
ポリブタジェンブロックの1.2−結合金有率およびポ
リイソプレンブロックの3.4−結合金有率は赤外分光
法と13C−NMRにより測定した。
分子量データ、すなわちM 11(数平均分子量)、g
Lw (重量平均分子量)およびMy/Mn(分子量分
布)はGPCによりまた測定した。
Tg(ガラス転移温度)およびTa+(融点)はパーキ
ンエル? −(1’etkin Elee+) D S
 C−7を用いる示差走査熱量測定法により加熱速度2
0℃/分で測定した。
機械的性能特性はASTMD−412およびASTMD
−2240に従って測定した。
実施例I−XI ブタジェン−イソプレンブロックコポリマーの水素化 ポリマー10モル(m)%のシクロヘキサン溶液1.3
1を21オートクレーブにポンプで仕込む。
次にオートクレーブを水素で約10バールに加圧し70
℃に加熱した。この温度で水素化触媒を付属シリンダか
ら加え直ちに次に水素で圧力を38バールに調節した。
触媒はシクロヘキサン11当たり 199ミリモルのト
リエチルアルミニウムを含有する溶液IT、 1mとシ
クロヘキサン11当たり77.6ミリモルの無水ニッケ
ルー 2−二チルーヘキサノエートを含有する溶液24
.9dとを窒素雰囲気で40’015分間反応させて得
たものである。水素化度はオゾン滴定により測定した。
オレフィン性不飽和の98%以上が反応した後オートク
レーブを除圧しポリマーセメントを取り出す間に空気と
接触させ触媒−を失活させた。ポリマーセメントはクエ
ン酸1%水溶液約65dを用いて約70℃で2回抽出し
、つづいて水約65mで2回抽出した。最後にポリマー
をスチームストリッピングにより分離した。
表2にこのようにして調製したポリマーのいくつかの特
性を示しさらにこれらのポリマーに基づく試料のいくつ
かの性能特性もまた表に示;、た。
比較実験AおよびB 比較用ポリマーAおよびBを使用したこと以外、実施例
1−XIに述べたとおりの操作を反復した。
適切なポリマー特性ならびにいくつかの性能データもま
た表2に示した。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式BDB′( I )または一般式 (B″E)_nX(II)(ただし式中、B、B′および
    B″はそれぞれ実質上線状の、実質上純粋のポリエチレ
    ンブロックであり、示差走査熱量測定法による融点≧1
    10℃を有し;DおよびEは実質上線状のエラストマー
    性状ポリマーブロックであり、実質上オレフィン性不飽
    和を含まない;B、BD、BDB′、B″およびB″E
    の分子量分布(@M@_w/@M@_n)は≦2であり
    ;Xは末端カップリング剤に由来する残基およびnは整
    数で≧2である)を有する熱可塑性のエラストマー性ブ
    ロックコポリマー。
  2. (2)ポリマーブロックB、B′およびB″は5,00
    0〜250,000の範囲の数平均分子量(@M@_n
    )をを有し;ポリマーブロックDの@M@_nは25,
    000〜750,000の範囲にあり;ポリマーブロッ
    クEの@M@_nは10,000〜400,000の範
    囲にあり;および末端ブロックはその対応するブロック
    コポリマーの10〜90モル(m)%からなることを特
    徴とする請求項1に記載のブロックコポリマー。
  3. (3)ポリマーブロックB、B′およびB″の@M@_
    nは10,000〜100,000の範囲にあり;ブロ
    ックDの@M@_nは40,000〜500,000の
    範囲にあり;ブロックEの@M@_nは20,000〜
    250,000の範囲にあり;および末端ブロックはそ
    の対応するブロックコポリマーの20〜80モル(m)
    %からなることを特徴とする請求項2に記載のブロック
    コポリマー。
  4. (4)ブロックB、B′、B″は融点≧120℃を有す
    ることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記
    載のブロックコポリマー。
  5. (5)一般式BoDoB′o(III)または一般式(B
    ″oEo)_nX(IV)(ただし式中、ブロックBo、
    B′oおよびB″oはそれぞれ1,2−結合含有率<5
    モル%を有する実質上線状のポリブタジエンブロックか
    らなり;DoおよびEoは実質上線状のエラストマー性
    ホモもしくはコポリマーブロックであり;Bo、BoD
    o、BoDoB′o、B″oおよびB″oEoの@M@
    _w/@M@_nは≦2であり;およびXとnは上記と
    同じ意味を示す)を有するエラストマー性ブロックコポ
    リマーの製造と、ひきつづくその実質上完全な水素化を
    含むことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に
    記載の熱可塑性のエラストマー性ブロックコポリマーの
    製造方法。
  6. (6)ブロックDoおよびEoは分子当り4〜8個の炭
    素原子を有する共役ジエンに基づく共役ジエンホモもし
    くはコポリマーブロックであることを特徴とする請求項
    5に記載の方法。
  7. (7)ブロックDoおよびEoは、1,2−結合含有率
    が30〜70モル%の範囲にあるポリブタジエンブロッ
    ク、20モル%未満の3,4−結合金有率を有するポリ
    イソプレンブロック、およびブタジエン部分の、1,2
    −結合含有率が30〜70モル%の範囲にありおよび/
    またはイソプレン部分の3,4−結合含有率が20モル
    %未満であるブタジエン−イソプレンコポリマーブロッ
    クからなる群から選択されることを特徴とする請求項6
    に記載の方法。
  8. (8)30〜200℃の温度範囲および大気圧〜100
    バールの圧力範囲において水素化を行なうことを特徴と
    する請求項5から7のいずれか1項に記載の方法。
  9. (9)不活性溶媒中で水素化を行なうことを特徴とする
    請求項5から8のいずれか1項に記載の方法。
  10. (10)溶媒が炭化水素溶媒であることを特徴とする請
    求項9に記載の方法。
  11. (11)水素化がニッケルオクトエート/トリエチルア
    ルミニウム系に基づく水素化プロセスであることを特徴
    とする請求項5から10のいずれか1項に記載の方法。
  12. (12)初めに含まれていたオレフィン性不飽和の少な
    くとも、96%が変換されることを特徴とする請求項5
    から11のいずれか1項に記載の方法。
  13. (13)一般式BoDoB′o(III)または一般式(
    B″oEo)_nX(IV)(式中、Bo、B′oおよび
    B″oはそれぞれ赤外分光法の測定により1,2−結合
    含有率<5モル%である実質上線状のポリ−1,3−ブ
    タジエンブロックからなり、DoおよびEoは実質上線
    状のエラストマー性ホモもしくはコポリマーブロックで
    あり;ブロックBo、BoDo、BoDoB′o、B″
    oおよびB″oEoの@M@_w/@M@_nは≦2で
    あり、ならびにXは末端カップリング剤に由来する残基
    およびnは整数で≧2である)を有するエラストマー性
    ブロックコポリマー。
  14. (14)ブロックDoおよびEoは分子当り4〜8個の
    炭素原子を有する共役ジエンに基づく共役ジエンホモも
    しくはコポリマーブロックであることを特徴とする請求
    項13に記載のブロックコポリマー。
  15. (15)ブロックDoおよびEoは、1,2−結合含有
    率が30〜70モル%の範囲にあるポリブタジエンブロ
    ック、20モル%未満の3,4−結合金有率を有するポ
    リイソプレンブロックおよびブタジエン部分の1,2−
    結合含有率が30〜70モル%の範囲にありおよび/ま
    たはイソプレン部分の3,4−結合含有率が20モル%
    未満であるブタジエン−イソプレンコポリマーブロック
    からなる群から選択されることを特徴とする請求項14
    に記載のブロックコポリマー。
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