JPH04502644A - ポリ塩化ビニル用ポリマー状可塑剤 - Google Patents

ポリ塩化ビニル用ポリマー状可塑剤

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JPH04502644A
JPH04502644A JP2507515A JP50751590A JPH04502644A JP H04502644 A JPH04502644 A JP H04502644A JP 2507515 A JP2507515 A JP 2507515A JP 50751590 A JP50751590 A JP 50751590A JP H04502644 A JPH04502644 A JP H04502644A
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ケイス,ロバート・バートン
スターツ,ロバート・ジヨセフ
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イー・アイ・デユポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー
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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】 ポリ塩化ビニル用ポリマー状可塑剤 発明の背景 本発明は、1種の限定されたターポリマーの1員である可塑剤とポリ塩化ビニル とのブレンド物から本質的になるところの、改良された特性および加工性を有す る特定のポリ塩化ビニル組成物に関する。
ポリ塩化ビニル(PVC)に可塑剤を添加して柔軟性を改良することは本分野で 公知である。上記用途で可塑剤が用いられてきたが、一般式E/X/Co (こ こで、Eはエチレンであり、モしてXは「軟化」モノマー、例えば酢酸ビニルま たはアクリル酸エステルなどである)を有する特定のエチレンターポリマー類が この目的に特に適切であることが見いだされた。上記ターポリマー類、並びにP VC用可塑剤としてのそれらの使用は、Hammarの米国特許番号3.780 .140中に記述されている。それらのポリマー状の性質のため、これらの材料 は、通常の芳香族エステルタイプの可塑剤が示すような、PvCからの経時的染 み出しもしくは蒸発(これらは、PVCを脆くし、種々の用途に不適切なものと している)を生じる傾向を示さない。これらのポリマー状可塑剤は、それらがか なり幅広い組成の範囲のPVCと完全に相溶すると言った追加的利点を有してい る。同様の一般的構造を有しているが、Co基がS02基で置き換えられている ターポリマー類は、Hammerの米国特許番号3.684.778中に記述さ れており、そしてこれらはこの目的に適切である。
しかしながら、上記2つの特許中に記述されているところの、アクリル酸エステ ル含有ターポリマーで可塑化したPVCから製造されたカレンダー加工シートは 、一般に、滑らかと言うよりはむしろ粗い。このことは、これらのブレンド物が 「高い腰の強さ」を有していることを意味している。
従って、可塑化したポリマーをカレンダー加工して滑らかなシートにし得るよう にPvCを可塑化できることが望まれている。
発明の要約 本発明に従って、驚くべきことに、PvCおよびE/X/Yターポリマー(ここ で、YはcoまたはS02である)から成るブレンド物をカレンダー加工したシ ート間の粗さと、ターポリマーの膨張比(これは、標準化された条件下のインデ ックス装置のオリフィスの直径に対する、この標準メルトインデックス装置から 押出されたターポリマーの最大直径の比率として定義される)と、の間に相関関 係があり、従って、その比率が小さくなればなる程、上記ブレンド物から得られ るカレンダー加工されたシートの「腰の強さ」が低くなることを、ここに見い出 した。
詳細には、一般式E/X/Y (ここで、Eはエチレンであり、XはCo Co oのn−アルキルのアクリル酸エステルであり、そしてYはCOまたはSO7で ある)で表されるターポリマーとPVCとのブレンド物を提供し、このターポリ マー中のエチレン以外のコモノマー類の個々の重量比は5〜60/3〜20%で あり、エチレンがその残り(100%−X−Y)を構成しており、上記ターポリ マーが最大で2.14の膨張比を有しており、そしてこのブレンド物中のターポ リマーの量はPVC100重量部当たり約20〜400重量部である。
更に、カレンダー加工された上記ブレンド物の滑らかなシートを提供する。
本発明の目的は、最大膨張比が2.14の限定されたE/X/Yターポリマーと PVCとのブレンド物を提供することにある。膨張比は、「ポリマー技術の発展 」 (^dvances in Polymer Technology) 、 第8巻、No。
4.367−381頁(1988) 、John Wiley and 5on s、 Inc、中のM、 R,Kamal他著の表題が「転移および平衡押出し 物膨張に関する測定のhめのコンピューター化されたシステムJ (A Com puterized System for Measurement of  Transient and Equilibrium Extrudate  Swell)の論説の中で考察されている。ターポリマーの膨張比とターポリマ ーの分枝との間に相関関係があると考えられているが、この相関関係の正確な性 質は厳密には確立されていない。一般に、エチレンのホモ重合および共重合に関 する技術習得者は、ターポリマーに所望の膨張比を与えるようにするには工程条 件をどのように修飾しなければならないかをよく理解している。
例えば、仕込み温度を一定に保持したとき、反応槽の温度を低くすると、分校度 が低いか、長鎖分枝が少ないか、或は分枝の影響が少ないところの、ポリマーが 生じ、そしてこのような条件下では、膨張比が減少する傾向にある、と一般的に 推測されている。しかしながら、反応槽の温度を低下させるとその障害が生じる 、何故ならば、それによって、ポリマーの収量を減少させ、そして、特に高反応 性のコモノマーが存在していると、反応槽の汚れが増大するからである。この問 題は、反応槽温度を保持するか或は上昇させながら仕込み温度を上昇させ、その 結果として、その温度差△Tを小さくすることにより、克服できる。△Tが低け れば低い程、膨張比は小さくなる。この重合工程を約140〜195℃、特に1 60〜170℃の反応槽温度、および約80〜150℃、特に約100〜120 ℃の△Tで行うのが好適である。
更に、可塑剤として用いられるターポリマーは、与えられた種類のターポリマー に関して達成し得る最大変換率以下で、連続方法によって製造されるのが好適で ある。YがCOであるところのE/X/Yターポリマーに関して、到達可能な最 大変換率(与えられた時間間隔中に該反応槽に導入されたモノマー類の重量に対 する、製造されたターポリマーの重量を基準にして測定)は14〜15%と高い が、好適な最大変換率は約11.5±1である。この工程の基本的操作は、例え ば米国特許番号3、780.140 (これはここでは参照に入れられる)中に 記述されているのと同様である。これはフリーラジカルで開始され、好適には高 圧工程である。しかしながら、フリーラジカル重合に関する従来からの教示とは 逆に、本発明の方法は最大変換率になるまでは行わない。
通常、最大変換率で重合工程を行うのが有利であると考えられている、何故なら ば、このことにより、再利用する必要があるモノマー原料の段階数および量が減 少させられるからである。制限条件は、通常、該モノマーの再利用率であるか、 或は本発明で用いられるE/X/Yターポリマーの場合、COもしくはSon仕 込み率であるか、或は重合反応で生じる熱の量である。しかしながら、本発明に 従って、PvCとのブレンド物中に用いられる該ターポリマーは、最大到達可能 値の約80%を越えない変換率で製造される。
低い変換率は生産率を低下させ、従って生産コストを上昇させるが、しかし、こ れにより、これらのターポリマー類で可塑化されたPVCから製造されたカレン ダー加工シートの特性が有意に改良される。
このような条件下で製造されたターポリマー類が何故このような改良された特性 を該ブレンド物に与えるかは確立されていないが、完全変換および高温、または より高い△Tで行われた共重合に比較して、上記条件は、分枝、特に長鎖分枝を 減少させると考えられる。分枝それ自身の種類および量は直接には測定できない ため、異なる条件下で製造されたターポリマー類を比較するための、上で定義し た最大膨張比の測定の助けを得て、PVCとのブレンド物中で満足に働くものを 選択する必要がある。従って、最大膨張比値の2.14は経験的に確立されたも のである。
本分野の技術者は、2.14もしくはそれ以下の膨張比を有するターポリマーを 製造するように、変換率および反応温度もしくは△Tを調節することができるで あろう。許容され得る膨張比を有するターポリマーを満足できる変換率で与える ための最適重合条件を決定するため、非常に限定された数ではあるが試行実験を 行う必要がある。ポリマー特性と生産率との間に交換関係が存在しているため、 自然と、できるだけ高い変換率で操作を行うことの願望が存在している。同様に 、より低い温度および/またはより低い△Tでは反応槽の汚れが生じるため、で きるだけ高い反応温度で操作を行うことの願望が存在している。
該膨張比に影響を与えるもう1つの因子は、このターポリマー中のCOもしくは SO2の量である。このターポリマー中のCOの好適な量は15重量%以下、特 に約10%である。より高いCOもしくはS02レベルでは、該E/X/Yター ポリマーの熱安定性が、許容できない程まで悪くなる傾向がある。
これらの重合は常に連鎖移動剤(テロゲン)(これは、上記反応中で通常用いら れる数多くの公知化合物のいずれか1つ、例えばプロパン、メタノールまたはア セトンであってもよい)の存在下行われる。極性テロゲン、特にアセトンが好適 である、何故ならば、これはまた該ターポリマーのための溶媒として働き、従っ て反応槽の汚れを減少させるからである。有意な量のテロゲン、例えば反応内容 物の12〜20重量%が使用できる。
一般に、共重合条件は、多くの点で、低密度ポリエチレン製造に用いられている 条件と類似しており、モしてポリマーの化学者もしくは化学工学者によって良く 理解されており、彼らは、特別な必要に合致させるための要求に従って条件を修 飾することができるであろう。
−約2.14を越えない膨張比を有するターポリマー類で可塑化されたPVCは 滑らかなシートにカレンダー加工することができ、これは、例えば計器盤の外板 、池の裏打ち、および屋根部材などの如き用途で用いることができる。
本発明が意図する種類のターポリマー類、並びにしばしば他の共重合体も同様、 それがより低い変換率およびより低い反応温度、或はより低い△Tで製造された とき、より低い膨張比を有する傾向を示す、と一般に予想されていたにも拘らず 、本発明者は、驚くべきことに、これらのターポリマー類とPVCとのブレンド 物の「腰の強さ」に対する分枝の効果を見い出した。
本発明のブレンド物の少な(ともいくつかが有する追加的利点は、特に特定のE /VA/Coターポリマー類(ここで、VAは酢酸ビニルを表す)とPVCとか ら成るブレンド物と比較したとき、本発明のブレンド物はまた、非常に良好な低 温特性を有しているにも拘らず、それらの全てが改良された熱安定性を有するこ とである。E/VA/Co、!:PVCとのブレンド物は、今日、一般的用途に 良く用いられている可塑化PVC組成物として商業的に充分に確立されている。
PVCとE/nBA/Coターポリマー(ここで、nBAはアクリル酸n−ブチ ルを表す)から成るブレンド物によって、特に良好な低温特性が示される。アク リル酸エステルがアクリル酸メチルであるところの、最も低級なこの種類のター ポリマー類は、改良された低温特性をPVCブレンド物に与えない、しかしこれ は、改良された熱安定性を与え、そしてこのブレンド物が滑らかなシートにカレ ンダー加工され得るような能力を与える。本発明で適切な典型的アクリル酸n− アルキルには、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピ ル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ペンチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸 へブチルおよびアクリル酸オクチルが含まれる。
分枝したアルキルのアクリル酸エステルは、高い腰の強さを有するところの、P VCとのブレンド物を生じるターポリマーを与え、これを滑らかなシートにカレ ンダー加工することはできない。
PvCとのブレンド物中のターポリマー可塑剤の量は幅広い範囲に渡って変化さ せ得るが、好適な範囲は、PVC100部当たり約20〜150部のターポリマ ーである。
本発明のPVCブレンド物から製造された製品の特性はまた、該ターポリマー可 塑剤の個々のモノマー比にある程度依存している。例えば、軟質組成物に関して 、該E/X/Yターポリマー中のエチレン以外の個々のモノマーの重量比は約1 0〜60/10〜20であるが、硬質もしくは半硬質製品に関しては、約5〜2 5/3〜7である。
特定の好適な具体例に間する下記の実施例により本発明をここに説明するが、特 に示されていない限り、全ての部、比率、およびパーセントは重量である。
一般的方法に従い、そして米国特許番号3.780.140および3.684. 778中に記述されている装置中でターポリマー類を製造した。撹拌している加 圧容器に連続して、市販のエチレン、−酸化炭素および純粋なアクリル酸り−ア ルキルを仕込んだ。別のラインを用いてフリーラジカル開始剤を仕込んだ。一定 したモル比を与えるように、モノマー類の流れを調節し、そしてこの仕込み速度 は、反応槽からのポリマーの排出速度および未変化モノマーの排出速度と同じに した。種々のコモノマー類のいずれも消失しないように、これらのコモノマーの 重合に関する異なる速度に対して許容誤差を設けた。重合開始剤は市販のパーオ キサイドであった。
分子量を調節するため、仕込みモノマー類の入っている反応槽に少量のテロゲン (連鎖移動剤)もまた導入した。成分および実験条件を下記の表1に示し、ここ で実施例1〜11は本発明の範囲内のものであり、一方Cl−C19は比較実施 例(これらは高変換率に重合させるところの通常の技術を基にしているか、分枝 したアクリル酸エステルの使用を基にしているか、或は酢酸ビニルの使用を基に している)である。
表1中下記の省略形を用いる: E =エチレン nBA=アクリル酸n−ブチル EA =アクリル酸エチル VAc=酢酸ビニル MA =アクリル酸メチル IBA=アクリル酸イソブチル 全てのアクリル酸エステル並びに酢酸ビニルは重合禁止剤を含有しており、そし て精製しないで供給されたまま使用した。
実験中で用いた市販の貢合開始剤は下記のように表される:A=第三ブチルアル コール/メタノールの80/20混合物中のジ(第ニブチル)パーオキシジカー ボネート溶液。
B=第第三フルルアルコール/メタノール80/20混合物中の過カプリル酸第 三ブチル溶液。
表IIには、得られるターポリマー類の組成、メルトインデックスおよび膨張比 が示されており、一方、表IIIには、100部のPVCと80部のターポリマ ーとのブレンド物から製造されたカレンダー加工シートの外観、並びに温度5点 のねじりモジュラス値(はとんどのターポリマー類に関して)が示されている。
これらの表金てにおいて、最初にSl以外の単位で得られていた結果は、SI単 位に変換した。
膨張比は、本発明の譲渡人の研究室中で開発された方法に従って測定した。AS TM D−1238の要求に従って作られた標準メルトインデックスを用いそし てそれに従う操作を行う。このメルトインデックス装置のオリフィスの直径は0 .0825インチ(2,096mm)である。温度を115℃に調節した後、± 2℃以内に保持する。ポリマーブレンド物のサンプル6.5〜7gを60秒未満 で該インデックス装置に入れる。外部圧力を与えないで6分間サンプルを予備加 熱する。この期間中に押出されたサンプルは切除する。約2.5〜3.8cmの 押出し物が得られるまで、該オリフィスを通して材料を押出す。この押出し物を 切り取った後、少なくとも10分間冷却する。前方の端の平均直径(約9〜10 mm)をミクロメーターで測定する。この平均直径と該オリフィスの直径との比 率として、膨張比を計算する。
表!−続き C18E/IB^/Co シクロヘキサン −C19E/nBA/COアセトン /メタノール ^9421 172.3 2400 34 2 172.3 2400 60 3 172.3 2400 59 4 172.3 2400 60 5 172.3 2400 60 6 172.3 2400 32 7 186.2 2330 30 8 186.2 2420 30 9 186.2 2430 50 10 186.2 2345 50 11 186.2 2320 30 CI 172.3 2400 13 C2172,3240025 C3186,2−50 C4165,5−55 特表平4−502644 (5) 仕込み速度(kg/時)または相対的速度(r)モノマー類 テロゲン 初期溶 液 4.54 0.50 0.15 0.19 0.025.68 0.19 0. 19 0.30 0.09反応槽温度(T:) A工 反換率(!ゝ161 1 27 11.1 192 132 9.1 162 103 6.2 160 100 6.9 190 130 8.0 189 157 11.7 160 130 7.7 160 130 6.5 160 110 5.7 160 110 5.8 160 130 7.4 159 146 13.2 190 165 10.5 190 135 −一 表■ 54、8/32.3/13 19.1 1.9860、4/30.1/9.5  21.1 2.053 54、8/31.5/10.1 6.3 1.884  42、2/39.6/18.2 19.7 1.88ラ 55.8/33.2/ 11 13.6 2.133 47、8/37.5/ 14.7 21.2 2 .1257、3/32.2/10.5 4.6 2.0155、1/33.1/ 11.8 6.3 1.91] 53.5/35.0/11.5 5.3 1. 860 56、9/32.1/11.0 1?、 8 1.84−1 58.6 /32.8/8.6 8.3 1.89ニ1 53.8/29.6/16.6  19.8 2.18:2 48/39.8/12.2 26.1 2.38:3  60/30.6/9.6 8.3 2.38二4 62.5/28.5/9. 0 37.2 1.97二5 59.5/29.1/11.4 24.2 2. 37二6 61.2/27.2/11.6 19.3 2.29ニア 56.3 /32.1/11.6 27.4 2.34二8 58.2/30.1/11. 7 40.4 2.24″:9 60.2/28.9/10.9 17.5 1 .92二10 60.8/29.6/9.6 23.3 1.94二11 58 .5/30.9/10.6 20.5 2.0に12 60.5/29.6/9 .9 22.6 2.07コ13 60.5/29.6/9.9 3.5 2. 38二14 60.5/29.6/9.9 3.5 2.34二15 60.5 /29.6/9.9 0.4 2.43二16 48.8/39.3/11.9  3.2 2.42117 49、7/38.2/12.1 3.3 2.4に 18 54.2/35.8/10.0 9.5 2.20:19 52.1/3 2.3/15.6 15.7 2.18寒貴男 混練りシートの外観 1 滑らか 2 滑らか 3 滑らか 4 滑らか 5 若干粗い 6 若干粗い 7 滑らか 8 滑らか 9 滑らか 10 非常に粗い 11 滑らか C1若干粗い C4滑らか 表■ 2.63 6.50 34.7 162.5 327.55.92 19.94  63.9 188.7 354.63.93 16.71 124.3 35 4.6 491.43.91 12.63 100.6 269.5 449. 33.14 6.97 30.7 132.9 323.43.91 10.9 0 56.3 232.8 430.25.01 1g、76 75.2 23 9.1 371.32.82 8.28 42.1 171.4 330.53 .18 8.62 40.0 170.4 345.57.26 26.66  11,5.2 291.5国際調査報告

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.一般式E/X/Y(ここで、Eはエチレンであり、YはCOまたはSO2で あり、そしてXはC1−C10のn−アルキルのアクリル酸エステルである)を 有するターポリマー(このターポリマーは、重合条件下、与えられたXコモノマ ーに関して到達し得る最大変換率以下で、そのE、XおよびYコモノマーの、フ リーラジカルで開始させた連続共重合により製造されたものであり、そして最大 ダイス膨張比が約2.14であり、エチレン以外の該コモノマー類の個々の重量 比は5〜60/3〜20%であり、そしてエチレンがその残り、即ち100%− X−Y、を構成している)とポリ塩化ビニルとの、低い腰の強さを有するブレン ド物(このブレンド物は、ポリ塩化ビニル100重量部当たり約20〜400重 量部のE/X/Yターポリマーで構成されている)から本質的に成る組成物。
  2. 2.該ターポリマーE/X/Yが、約80〜150℃、好適には100〜120 ℃から成る、仕込み温度とターポリマー排出温度との温度差で、製造された請求 の範囲1の組成物。
  3. 3.該ターポリマーE/X/Yが、この特別なターポリマー組成物に関して達成 し得る最大変換率の約80%を越えない変換率で製造された請求の範囲2の組成 物。
  4. 4.YがCOであり、そして該ターポリマーが約11.5±1%の変換率で製造 された請求の範囲3の組成物。
  5. 5.反応槽温度が約140〜195℃、好適には160〜170℃である請求の 範囲2の組成物。
  6. 6.Xがアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、或はアクリル酸ブチルであり、 そしてYがCOである請求の範囲1の組成物。
  7. 7.一般式E/X/Y(ここで、Eはエチレンであり、YはCOまたはSO2で あり、そしてXはC1−C10のn−アルキルのアクリル酸エステルである)を 有するターポリマー(このターポリマーは、重合条件下、与えられたXコモノマ ーに関して到達し得る最大変換率以下で、そのE、XおよびYコモノマーの、フ リーラジカルで開始させた連続共重合により製造されたものであり、そして最大 ダイス膨張比が約2.14であり、エチレン以外の該コモノマー類の個々の重量 比は5〜60/3〜20%であり、そしてエチレンがその残り、即ち100%− X−Y、を構成している)とポリ塩化ビニルとの、低い腰の強さを有するブレン ド物(このブレンド物は、ポリ塩化ビニル100重量部当たり約20〜400重 量部のE/X/Yターポリマーで構成されている)から製造されたカレンダー成 型シート。
  8. 8.該E/X/Yターポリマーが、最大で約80〜150℃、好適には100〜 120℃から成る、仕込み導入口温度とターポリマー排出温度との温度差で、製 造された請求の範囲7のカレンダー成型シート。
  9. 9.該E/X/Yターポリマー中のYがCOであり、そして該ターポリマーが、 与えられた時間間隔中に反応槽に導入されたモノマー類の重量に対する生産され たターポリマーの重量から測定して、約11.5±1%以下の変換率で製造され た請求の範囲8のカレンダー成型シート。
  10. 10.該E/X/Yターポリマーが約140〜195℃、好適には160〜17 0℃の反応槽温度で製造された請求の範囲7のカレンダー成型シート。
  11. 11.該E/X/Yターポリマー中の該コモノマーXがアクリル酸メチル、アク リル酸エチル、或はアクリル酸n−ブチルであり、そしてYがCOである請求の 範囲7のカレンダー成型シート。
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