JPH06256604A - ガラス繊維強化シクロオレフィンポリマー材料およびその製造法 - Google Patents

ガラス繊維強化シクロオレフィンポリマー材料およびその製造法

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JPH06256604A
JPH06256604A JP5305359A JP30535993A JPH06256604A JP H06256604 A JPH06256604 A JP H06256604A JP 5305359 A JP5305359 A JP 5305359A JP 30535993 A JP30535993 A JP 30535993A JP H06256604 A JPH06256604 A JP H06256604A
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cycloolefin polymer
glass fiber
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glass
cycloolefin
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Ulrich Epple
ウルリヒ・エップレ
Michael-Joachim Brekner
ミヒャエル−ヨアヒム・ブレクナー
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Hoechst AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラス繊維強化シクロオレフィンポリマー材
料とその製造法を提供する。 【構成】 ガラス繊維強化シクロオレフィンポリマー材
料は、1〜99重量%の少なくとも1種のシクロオレフ
ィンポリマー(特にノルボルネン/エチレンコポリマ
ー)および99〜1重量%のガラス繊維を含む。屈折率
の絶対差(ガラス繊維のガラスの屈折率からシクロオレ
フィンポリマーの屈折率を引いた値)は各シクロオレフ
ィンポリマーに関して0.015以下であり、ガラス繊
維の屈折率の範囲は1.510〜1.560である。本
発明の材料は、優れた機械的性質と光に対する高い透明
性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス繊維強化シクロ
オレフィンポリマー材料、ガラス繊維とシクロオレフィ
ンポリマーから出発するその製造法、および前記材料で
造られる造形品に関する。
【0002】
【従来の技術】シクロオレフィンポリマーは、卓越した
レベルの特性を有するポリマーの1種である。シクロオ
レフィンポリマーは特に、加熱撓み温度が高いこと、透
明度が高いこと、加水分解安定性に優れること、吸水度
が低いこと、耐候性が良いこと、および剛性が高いこと
を特徴とする。
【0003】シクロオレフィンは種々の触媒によって重
合しうることが知られている。シクロオレフィンの重合
は、使用する触媒の種類により、開環を経て、あるいは
二重結合の開裂を伴って進行する。
【0004】シクロオレフィンポリマーブレンド物中に
繊維状または粒状の強化用材料を導入できることが知ら
れている。
【0005】特開平3−207739号は、シクロオレ
フィンとエチレンのランダムコポリマーと、ガラス繊維
とを含んだ熱可塑性組み合わせ物を開示している。該組
み合わせ物は、ガラス繊維100部当たり1〜100部
のコポリマーを含む。射出成形品は、高い加熱撓み温
度、高い剛性、高い耐引掻性、高い耐亀裂性、高い耐水
性、低い収縮率、および低い線熱膨張係数を有する。場
合によっては、無水マレイン酸で変性したコポリマーが
使用されている。
【0006】上記のシクロオレフィンポリマー複合物
は、種々の充填剤が組み込まれているので透明性をもた
ない。光学用途に適した透明なシクロオレフィンポリマ
ー複合物を製造するためには、光に対する高い透明度が
必要とされる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、良好な機械的性質と光に対するできるだけ高い透
明度とを併せもった、シクロオレフィンポリマーとガラ
ス繊維の複合物を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】1〜99重量%の少なく
とも1種のシクロオレフィンポリマーと99〜1重量%
のガラス繊維を含み、このとき屈折率の絶対差(前記ガ
ラス繊維のガラスの屈折率から前記シクロオレフィンポ
リマーの屈折率を引いた値)が各シクロオレフィンポリ
マーに対して0.015以下であり、前記ガラス繊維の
屈折率の範囲が1.510〜1.560である、ガラス
繊維強化シクロオレフィンポリマー材料が見いだされ
た。本材料は、10〜90重量%のシクロオレフィンポ
リマーと90〜10重量%のガラス繊維を含むのが好ま
しい。
【0009】本発明による材料で造られた塊状造形品
は、少なくとも40%の直接透過率(光に対するインラ
インの透明性)を有する。直接透過率(direct
transmission)は、特別に組み立てた装置
を使用して厚さ1mmのプレスドシートに関して測定す
る。ここでは光のビームの方向にシートを通って出てく
る光だけが考慮され、散乱光は考慮されない。
【0010】使用するシクロオレフィンポリマーは、
1.525〜1.545の範囲の屈折率を有するのが好
ましい。ポリノルボルネンは1.534の屈折率を有す
る(カーク−オスマー,エンサイクロペディア・オブ・
ケミカル・テクノロジー、第11巻、第303頁)。
【0011】本発明の材料を得るのに使用することので
きるシクロオレフィンポリマーは、式(I)〜(VI)
または(VII)の少なくとも1種のモノマーから誘導
される構造単位を含む。
【0012】
【化1】
【化2】 式(I)〜(VI)において、基R1,R2,R3,R4
5,R6,R7,およびR8は、水素とC1〜C8アルキル
基から選ばれる同一または異なった基である。
【0013】式(VII)のシクロオレフィンにおける
指数nは2〜10の整数である。
【0014】上記の各式において、基R1は異なった意
味を有してもよい。シクロオレフィンポリマーは、式
(I)〜(VII)の少なくとも1種のモノマーから誘
導される構造単位の他に、式(VIII)で示される少
なくとも1種の非環式1−オレフィンから誘導される構
造単位を含んでもよい。
【0015】
【化3】 式(VIII)において、基R9,R10,R11,および
12は、水素、C1〜C8アルキル基、およびC6〜C12
アリール基から選ばれる同一または異なった基である。
10,R11,およびR12は水素であるのが好ましい。
【0016】式(VIII)の好ましいコモノマーはエ
チレンまたはプロピレンである。式(I)または(II
I)の多環式オレフィンと式(VIII)の非環式オレ
フィンとのコポリマーが特に使用される。特に好ましい
シクロオレフィンはノルボルネンとテトラシクロドデセ
ンであり、これらはC1〜C6アルキルで置換されていて
もよい。特に重要なコポリマーはエチレン/ノルボルネ
ンコポリマーである。
【0017】25〜75モル%のノルボルネンと30〜
75モル%のエチレンを含んだエチレン/ノルボルネン
コポリマーを使用するのが特に好ましい。
【0018】式(VII)の単環式オレフィンのうちで
は、シクロペンテン(置換されていてもよい)が好まし
い。
【0019】特定タイプの2種以上のオレフィンの混合
物も、式(I)〜(VI)の多環式オレフィン、式(V
II)の環式オレフィン、および式(VIII)の開鎖
オレフィンとして使用することができる。したがって、
シクロオレフィンホモポリマーおよびシクロオレフィン
コポリマー(例えば、二元共重合体、三元共重合体、お
よび多元共重合体)の両方とも、本発明によるガラス繊
維強化材料を製造するのに使用することができる。
【0020】二重結合の開裂を伴って進行するシクロオ
レフィンの重合は、新規な触媒系によっても(EP−A
−0407870,EP−A−0203799)、さら
には従来のチーグラー触媒系によっても(DD−A−2
22317,DD−A−239409)触媒することが
できる。
【0021】式(I)〜(VI)または(VII)のモ
ノマーから誘導される構造単位を含んだシクロオレフィ
ンホモポリマーおよびシクロオレフィンコポリマーは、
メタロセン(その中央原子が、チタン、ジルコニウム、
ハフニウム、バナジウム、ニオブ、およばタンタルを含
む群からの金属であり、2つの単核または多核リガンド
とサンドイッチ構造を形成していて、リガンドは互いに
橋架けされている)およびアルミノキサンを含む均質触
媒を使用して製造するのが好ましい。橋架けされたメタ
ロセンは、公知の反応式にしたがって製造される〔J.
Organomet.Chem.288(1985)6
3〜67およびEP−a−320762を参照〕。助触
媒として機能するアルミノキサンは種々の方法によって
得ることができる〔S.Pasynkiewicz,P
olyfedron 9(1990)429を参照〕。
これらシクロオレフィンの構造と重合が、EP−A−0
407870,EP−A−0485893,EP−A−
0501370,およびEP−A−0503422に詳
細に説明されている。
【0022】20cm3/g以上の粘度数(デカリン中
0.1g/100mlの濃度にて135℃で測定)を有
するシクロオレフィンポリマーを処理するのが好まし
い。
【0023】ガラス繊維は通常、プラスチック工業にお
いて強化用材料として使用される。工業用のガラス繊維
は、ガラスフィラメントとして機械的応力に対する保護
を与えるための、そして紡糸されたガラスのスレッドを
互いに緩く結び付けるためのサイズ剤を含んでいる。
【0024】WO86/01811によれば、サイズ剤
の主要成分は、皮膜形成用ポリマーと滑剤であり、必要
に応じて接着促進剤や他の添加剤が組み込まれる。皮膜
形成用ポリマーは、プロセス助剤との反応生成物がそう
であるように、水性媒体に対して分散性、可溶性、また
は乳化性である。サイズ剤構成成分の水性化学組み合わ
せ物(aqueous−chemical combi
nation)における水含量は、これらがガラス繊維
に対して有効な固体含量を与えるよう設計されている。
【0025】現在、透明のガラス繊維強化シクロオレフ
ィンポリマー材料を製造するには、使用するガラス繊維
からあらかじめサイズ剤を除去するのが有利であること
が見いだされている。これはおそらく、サイズ剤の種々
の成分とガラス繊維とが通常は大きく異なった屈折率を
示し、このためガラス繊維強化造形品の透明性がかなり
低下するという事実によるものであろう。例えば、「I
nt.Encyclopedia of Compos
ites(Verlag Chemie,ニューヨー
ク),Vol.6, P.225」から、無機ガラスと
ポリマーの屈折率が一致すれば透明な複合材料が得られ
る、ということが知られている。
【0026】ガラス繊維を酸素含有雰囲気中で500℃
に加熱してサイズ剤を取り除くのが好ましい。この操作
によって、メーカーによりガラス繊維に施された有機物
質が全て除去される。
【0027】本発明はさらに、ガラス繊維とシクロオレ
フィンポリマーを、ガラス繊維/シクロオレフィンポリ
マーが1:99〜99:1の混合比にて混合する、とい
うガラス繊維強化シクロオレフィンポリマー材料の製造
法に関する。本製造法は、そのガラスが1.510〜
1.560の範囲の屈折率を有する市販のガラス繊維か
らサイズ剤を取り除く工程;および前記ガラス繊維をシ
クロオレフィンポリマーと混合する工程を含む。この混
合操作は、シクロオレフィンポリマーを有機溶媒中に溶
解して得た溶液をガラス繊維と混合し、次いで溶媒を蒸
発除去するか、あるいは前記混合物を、第1の溶媒とは
混和しうるが、シクロオレフィンポリマーが不溶の過剰
の第2の溶媒(したがって、シクロオレフィンポリマー
がガラス繊維上に沈殿する)中に注ぎ込むことによって
行うことができる。混合操作はさらに、シクロオレフィ
ンポリマーの溶融物をガラス繊維とミキシングすること
によって行うこともできる。
【0028】高温にて溶融・プレスすることによって
(例えば射出成形)、本発明のシクロオレフィンポリマ
ー材料から造形品を製造することができる。
【0029】従来技術に基づいたガラス繊維強化プラス
チック材料は、ポリマーに対する(特に非極性ポリマー
に対する)ガラス繊維の接着性が充分でなく、したがっ
て造形品の機械的抵抗性(mechanical re
sistance)が最適とはいえない、という問題点
を有する。このため、より良好なカップリングを得るた
めに既に接着促進剤が使用されている。これらの接着促
進剤は、サイズ剤を得るための水性化学処理によってガ
ラス繊維に施されるか、あるいは溶液を介した別個の工
程にて逐次的に施される。
【0030】さらに、ポリマーの溶融物中に接着促進剤
を組み込むことも可能である。この方法は、いかなる溶
液も処理する必要がないという利点を有する。接着促進
剤はさらに、希釈原理(dilution princ
iple)(他の添加剤に対しても適用可能である)を
使用したマスターバッチを調製することによって、複合
物中に導入することもできる。
【0031】こうした接着促進剤の付加は、ガラス繊維
強化プラスチックを製造するための本発明によるこれら
2つのプロセスにおいても有利である。したがって本発
明によれば、ポリマー溶融物の形の接着促進剤を加える
こともできるし、あるいはガラス繊維に接着促進剤を塗
被することもできる。
【0032】接着促進剤(本発明によるもの、あるいは
従来技術によるもの)は、ビニルシラン、メタクリロシ
ラン、アミノシラン、エポキシシラン、およびメタクリ
レート/塩化クロム錯体を含む群から選ぶことができ
る。
【0033】ポリマーをベースにした有機接着促進剤
〔特に、官能基付与されたシクロオレフィンポリマー
(functionalized cycloolef
in polymer)を含んだもの〕が好ましい。こ
こでは、複合材料の成分であるシクロオレフィンポリマ
ーに官能基付与するのが有利である。
【0034】官能基付与されたシクロオレフィンポリマ
ーは、シクロオレフィンポリマーに極性モノマーをグラ
フトすることによって製造するのが好ましい。α,β−
不飽和カルボン酸、α,β−不飽和カルボン酸誘導体、
オレフィン性不飽和で且つ加水分解可能な基を有する有
機ケイ素化合物、ヒドロキシル基を有するオレフィン性
不飽和化合物、およびオレフィン性不飽和エポキシモノ
マーを含む群から選ばれる極性モノマーをグラフト化反
応に使用するのが特に有利である。
【0035】このようなシクロオレフィンポリマー接着
促進剤を含んだシクロオレフィンポリマー複合物は、光
に対する高い透明度(前記の定義によれば40%以上)
の他に良好な機械的特性を示す。これらの接着促進剤
は、前述の方法によって塗被または導入することができ
る。ここでは、溶融物を介して導入を行うのが特に好ま
しい。
【0036】本発明はさらに、シクロオレフィンポリマ
ーに極性モノマーをグラフトすることによって製造さ
れ、そしてグラフトされた極性モノマーの含量が0.0
1〜50重量%であるような接着促進剤に関する。
【0037】使用されるガラス繊維は、1.510〜
1.560の屈折率を有するマグネシウムアルモ−シリ
ケート(magnesium alumo−silic
ate)、特に60〜68%重量%のSiO2、23〜
29重量%のAl23、および8〜12重量%のMgO
を含むのが好ましい。この範囲においては、ガラス繊維
/シクロオレフィンポリマーの屈折率のマッチングが特
に簡単である。こうして得られる生成物は極めて有用で
ある。
【0038】以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明する。
【0039】
【実施例1】以下に記載をポリマーを、標準的な方法に
よって調製した。シクロオレフィンコポリマーA1とA2〔COC・A
1,COC・A2〕 A) 二塩化rac−ジメチルシリル−ビス−(1−イ
ンデニル)−ジルコニウム(メタロセンA)の調製 以下に記載の操作はいずれも、無水溶媒(シュレンク
法)を使用して不活性ガス雰囲気下で行った。
【0040】酸化アルミニウム(工業用グレード品,9
1%)を介して濾過した30g(0.23モル)のイン
デンを200cm3のジエチルエーテル中に溶解して得
られた溶液に、氷で冷却しながらn−ブチルリチウムの
2.5モル濃度ヘキサン溶液80cm3(0.20モ
ル)を加えた。本混合物を室温でさらに15分撹拌し、
こうして得られたオレンジ色の溶液を、13.0g
(0.01モル)のジメチルジクロロシラン(純度99
%)を30cm3のジエチルエーテル中に溶解して得ら
れた溶液中に、カニューレを介して2時間で導入した。
このオレンジ色の懸濁液を一晩撹拌し、100〜150
cm3の水を使用して振とうすることによって3回抽出
した。黄色の有機相を硫酸ナトリウムで2回乾燥し、ロ
ータリーエバポレーターで溶媒を蒸発除去した。残留し
たオレンジ色の油状物を、オイルポンプで減圧にしなが
ら40℃で4〜5時間保持した。40cm3のメタノー
ルを加え、−35℃で結晶化させることによって、トー
タル20.4g(71%)の(CH32(Ind)2
白色〜ベージュ色の粉末として単離することができた。
融点79〜81℃(2種のジアステレオマー)。
【0041】16.8g(58.2ミリモル)の(CH
32Si(Ind)2を120cm3のテトラヒドロフラ
ン中に溶解して得られた溶液に、ブチルリチウムの2.
5モル濃度ヘキサン溶液46.5cm3(116.1ミ
リモル)を室温にて徐々に加えた。1時間後に添加が完
了し、この暗赤色溶液を、21.9g(58.2ミリモ
ル)のZrCl4を180cm3のテトラヒドロフラン中
に混合して得られた懸濁液に4〜6時間にて滴下した。
本混合物を2時間撹拌した後、オレンジ色の沈殿物をガ
ラスロートにより吸引濾過し、CH2Cl2から再結晶し
た。3.1g(11%)のrac−(CH32Si(I
nd)2ZrCl2がオレンジ色の結晶として得られ、こ
れは200℃以上の温度で徐々に分解した。元素分析値
は矛盾しない。質量スペクトルはM+=448を示し
た。1H−NMRスペクトル(CDCl3): 7.04
〜7.60(m,8,芳香族H), 6.90(DD,
2,β−インデンH), 6.08(d,2,α−イン
デンH), 1.12(S,6,SiCH3)。
【0042】B) COC・A1の調製 撹拌機を装備した清浄・乾燥状態の10dm3重合反応
器を、窒素、次いでエチレンでフラッシングした。先ず
0.75リットルのExxsolと214gのノルボル
ネン溶融物を重合反応器に導入した。撹拌しながら反応
器の温度を70℃に上げ、3バールのエチレンを強制的
に導入した。
【0043】次いでメチルアルミノキサンのトルエン溶
液(凝固点降下法によれば、分子量1300g/モルの
メチルアルミノキサンが10.1重量%)20cm3
反応器中に計量・導入し、本混合物を70℃で15分撹
拌した。このときエチレンを引き続き計量・導入するこ
とによって、エチレンの圧力を3バールに保持した。こ
れと並行して、60mgの二塩化rac−ジメチルシリ
ル−ビス−(1−インデニル)−ジルコニウムをメチル
アルミノキサンのトルエン溶液(濃度と性質については
上記参照)20cm3中に溶解し、15分間静置するこ
とによって予備活性化させた。次いで触媒(メタロセン
およびメチルアルミノキサン)の溶液を反応器中に計量
・導入した。撹拌しながら引き続き70℃で90分間重
合を行い、このときエチレンを引き続き計量・導入する
ことによって、エチレンの圧力を3バールに保持した。
次いで反応器の内容物をガラスビーカーに抜き取り、2
0mlのイソプロパノールを加えることによって触媒を
分解させた。この透明溶液をアセトン中に混合して沈殿
物を生成させ、本混合物を10分間撹拌してから、固体
ポリマーを濾別した。
【0044】ポリマーから残留溶媒を除去するために、
ポリマーをアセトンで2回以上撹拌することによって抽
出し、そして濾別した。減圧下にて80℃で15時間乾
燥を行った。12gの生成物が得られた。
【0045】C) COC・A2の調製 撹拌機を装備した清浄・乾燥状態の75dm3重合反応
器を、窒素、次いでエチレンでフラッシングした。先ず
20550gのノルボルネン溶融物を重合反応器に導入
した。撹拌しながら反応器の温度を70℃に上げ、5バ
ールのエチレンを強制的に導入した。
【0046】次いでメチルアルミノキサンのトルエン溶
液(凝固点降下法によれば、分子量1300g/モルの
メチルアルミノキサンが10.1重量%)1000cm
3を反応器中に計量・導入し、本混合物を70℃で15
分間撹拌した。このときエチレンを引き続き計量・導入
することによって、エチレンの圧力を5バールに保持し
た。これと並行して、3000mgの二塩化rac−ジ
メチルシリル−ビス−(1−インデニル)−ジルコニウ
ムをメチルアルミノキサンのトルエン溶液(濃度と性質
については上記参照)1000cm3中に溶解し、15
分間静置することによって予備活性化させた。次いで触
媒(メタロセンおよびメチルアルミノキサン)の溶液を
反応器中に計量・導入した。撹拌しながら引き続き70
℃で130分間重合を行い、このときエチレンを引き続
き計量・導入することによって、エチレンの圧力を5バ
ールに保持した。次いで反応器の内容物を撹拌状態の容
器(40リットルRExxsol100、110gのR
ライトJ100、および200cm3の脱イオン水があ
らかじめ70℃にて導入されている)中に速やかに抜き
取った。濾過助剤(セライトJ100)が保持されるよ
うに混合物を濾過し、透明なポリマー溶液が濾液として
得られた。この透明溶液をアセトン中に混合して沈殿物
を生成させ、本混合物を10分間撹拌してから、固体ポ
リマーを濾別した。
【0047】ポリマーから残留溶媒を除去するために、
ポリマーをアセトンで2回以上撹拌することによって抽
出し、そして濾別した。減圧下にて80℃で15時間乾
燥を行った。6200gの生成物が得られた。
【0048】
【実施例2】シクロオレフィンコポリマーA3とA4の調製 A) 二塩化ジフェニルメチレン−(9−フルオレニ
ル)−シクロペンタジエニル−ジルコニウム(メタロセ
ンB)の調製 以下に記載の操作はいずれも、無水溶媒(シュレンク
法)を使用して不活性ガス雰囲気下で行った。
【0049】5.10g(30.7ミリモル)のフルオ
レンを60cm3のテトラヒドロフラン中に溶解して得
られた溶液に、n−ブチルリチウムの2.5モル濃度ヘ
キサン溶液12.3cm3(30.7ミリモル)を室温
にて徐々に加えた。40分後、オレンジ色の溶液に7.
07g(30.7ミリモル)のジフェニルフルベンを加
え、本混合物を一晩撹拌した。暗赤色の溶液に60cm
3の水を加えた。溶液は黄色となり、本溶液をエーテル
で抽出した。エーテル相をMgSO4で乾燥し、次いで
濃縮し、残留物を−35℃で静置して結晶を生成させ
た。5.1g(42%)の1,1−シクロペンタジエニ
ル−(9−フルオレニル)−ジフェニルメタンがベージ
ュ色の粉末として得られた。
【0050】2.0g(5.0ミリモル)の上記化合物
を20cm3のテトラヒドロフラン中に溶解し、ブチル
リチウムの1.6モル濃度ヘキサン溶液6.4cm
3(10ミリモル)を0℃にて加えた。
【0051】本混合物を室温で15分間撹拌した後、溶
媒をストリッピングし、オイルポンプにより赤色残留物
を減圧乾燥し、ヘキサンで数回洗浄した。オイルポンプ
による減圧乾燥の後、この赤色粉末を1.16g(5.
0ミリモル)のZrCl4の懸濁液に−78℃にて加え
た。本混合物を徐々に加温した後、室温でさらに2時間
撹拌した。こうして得られたピンク色の懸濁液をG3ガ
ラスロートで濾過した。ピンク−レッド色の残留物を2
0cm3のCH2Cl2で洗浄し、オイルポンプで減圧乾
燥し、そして120cm3のトルエンで抽出した。溶媒
をストリッピングし、残留物をオイルポンプで減圧乾燥
したところ、0.55gのジルコニウム錯体がピンク−
レッド色の結晶質粉末の形で得られた。
【0052】オレンジ−レッド色の濾液を濃縮し、残留
物を−35℃で静置して結晶を生成させた。さらに0.
45gの錯体をCH2Cl2から結晶化させた。
【0053】トータルの収量は1.0g(36%)であ
った。元素分析値は矛盾しない。質量スペクトルはM+
=5566を示した。1H−NMRスペクトル(100
MHz,CDCl3): 6.90〜8.25(m,1
6,Flu−H,Ph−H),6.40(m,2,Ph
−H), 6.37(t,2−Cp−H), 5.80
(t,2−Cp−H)。
【0054】B) COC・A3の調製 撹拌機を装備した清浄・乾燥状態の10dm3重合反応
器を、窒素、次いでエチレンでフラッシングした。先ず
560gのノルボルネン溶融物を重合反応器に導入し
た。撹拌しながら反応器の温度を70℃に上げ、6バー
ルのエチレンを強制的に導入した。
【0055】次いでメチルアルミノキサンのトルエン溶
液(凝固点降下法によれば、分子量1300g/モルの
メチルアルミノキサンが10.1重量%)20cm3
反応器中に計量・導入し、本混合物を70℃で15分間
撹拌した。このときエチレンを引き続き計量・導入する
ことによって、エチレンの圧力を6バールに保持した。
これと並行して、10mgの二塩化ジフェニルメチレン
−(9−フルオレニル)−シクロペンタジエニル−ジル
コニウムをメチルアルミノキサンのトルエン溶液(濃度
と性質については上記参照)20cm3中に溶解し、1
5分間静置することによって予備活性化させた。次いで
触媒(メタロセンおよびメチルアルミノキサン)の溶液
を反応器中に計量・導入した。撹拌しながら引き続き7
0℃で30分間重合を行い、このときエチレンを引き続
き計量・導入することによって、エチレンの圧力を6バ
ールに保持した。次いで反応器の内容物をガラスビーカ
ー中に抜き取り、20mlのイソプロパノールを加える
ことによって触媒を分解させた。この透明溶液をアセト
ン中に混合して沈殿物を生成させ、本混合物を10分間
撹拌してから、固体ポリマーを濾別した。
【0056】ポリマーから残留溶媒を除去するために、
ポリマーをアセトンで2回以上撹拌することによって抽
出し、そして濾別した。減圧下にて80℃で15時間乾
燥を行った。40gの生成物が得られた。
【0057】C) COC・A4の調製 撹拌機を装備した清浄・乾燥状態の75dm3重合反応
器を、窒素、次いでエチレンでフラッシングし、220
00gのノルボルネン溶融物(Nb)を仕込んだ。撹拌
しながら反応器の温度を70℃に上げ、6バールのエチ
レンを強制的に導入した。
【0058】次いでメチルアルミノキサンのトルエン溶
液(凝固点降下法によれば、分子量1300g/モルの
メチルアルミノキサンが10.1重量%)580cm3
を反応器中に計量・導入し、本混合物を70℃で15分
間撹拌した。このときエチレンを引き続き計量・導入す
ることによって、エチレンの圧力を6バールに保持し
た。これと並行して、500mgの二塩化ジフェニルメ
チレン−(9−フルオレニル)−シクロペンタジエニル
−ジルコニウムをメチルアルミノキサンのトルエン溶液
(濃度と性質については上記参照)500cm3中に溶
解し、15分間静置することによって予備活性化させ
た。次いで錯体の溶液(触媒溶液)を反応器中に計量・
導入した(分子量を下げるため、触媒を導入した直後に
スルースを介して反応容器中に1350mlの水素を供
給した)。撹拌しながら(750回転/分)70℃で1
40分間重合を行い、このときエチレンを引き続き計量
・導入することによって、エチレンの圧力を6バールに
保持した。次いで、200cm3のイソプロパノール
(ストッパーとして)をあらかじめ導入しておいた撹拌
状態の容器中に、反応器の内容物を速やかに抜き取っ
た。本混合物をアセトン中に混合して沈殿物を生成さ
せ、10分間撹拌してから、懸濁状態の固体ポリマーを
濾別した。2部の3規定濃度HClと1部のエタノール
との混合物を濾別したポリマーに加え、本混合物を2時
間撹拌した。再びポリマーを濾別し、水で洗浄して中性
にし、そして80℃、0.2バールにて15時間乾燥し
た。4400gの生成物が得られた。シクロオレフィン
コポリマーCOC・A1,COC・A2,COC・A
3,およびCOC・A4の物理的パラメーターを表1に
示す。
【0059】
【表1】
【0060】
【実施例3】官能基付与されたシクロオレフィンコポリマーCOC・
A4材料の調製 1. 無水マレイン酸でグラフトしたCOC・A4接着
促進剤の調製 a) 無水マレイン酸COC・A4−P1 精密なガラス製撹拌機と凝縮器を取り付けた清浄・乾燥
状態の2リットル容量三つ口フラスコにアルゴンを充填
した。50g(89.3g/l)のCOC・A4と50
0mlのトルエン(無水)を導入し、アルゴンと向流の
形にして完全に溶解させた。次いで20.72g(37
7.5ミリモル/l)の無水マレイン酸(MA,純度9
9%)を加え、不活性ガスと向流の形にして溶解させて
から、4.94g(32.64ミリモル/l)の過酸化
ジクミルを60mlの無水トルエン中に溶解して得られ
た溶液を、同様にアルゴンと向流の形にして加えた。反
応溶液を110℃に予備加熱された油浴中に導入し、精
密ガラス製撹拌機で激しく撹拌した。
【0061】5時間の反応時間が経過した後、ポリマー
溶液を250mlのトルエンで希釈し、そして4リット
ルのアセトン中に沈殿させた。ポリマーを精製するため
にアセトン中へのポリマーの沈殿生成を3回行ったとこ
ろ、130℃での乾燥後(オイルポンプによる減圧下で
72時間)にMA−グラフトのシクロオレフィンコポリ
マーA4(A4−P1)が45.3g得られた。 FT−IR〔cm-1〕: 1865ss/1790ss
(C=O,無水物)
【0062】b) 無水マレイン酸COC・A4−P2 精密なガラス製撹拌機と凝縮器を取り付けた清浄・乾燥
状態の2リットル容量三つ口フラスコにアルゴンを充填
した。50g(108.4g/l)のCOC・A4と4
00mlのトルエン(無水)を導入し、アルゴンと向流
の形にして完全に溶解させた。次いで20.0g(42
2.1ミリモル/l)の無水マレイン酸(MA,純度9
9%)を加え、不活性ガスと向流の形にして溶解させて
から、7.0g(38.06ミリモル/l)の過酸化ジ
ラウロイルを65mlの無水トルエン中に溶解して得ら
れた溶液を、同様にアルゴンと向流の形にして加えた。
反応溶液を80℃に予備加熱された油浴中に導入し、精
密ガラス製撹拌機で激しく撹拌した。
【0063】5時間の反応時間が経過した後、ポリマー
溶液を250mlのトルエンで希釈し、そして4リット
ルのアセトン中に沈殿させた。次いでCOC・A4−P
1の場合と同様に処理した。収量48.7g。
【0064】c) 無水マレイン酸A4−P3 A4−P2の場合と同様にA4−P3を調製した。混合
組成を表2に示す。
【0065】
【表2】 官能基付与されたシクロオレフィンコポリマーCOC・
A4−P1,A4−P2,A4−P3,およびA4−P
4の物理的パラメーターを表3に示す。
【0066】
【表3】 2. メタクリル酸、トリエトキシビニルシラン、およ
びグリシジルメタクリレートでグラフトしたCOC・A
4接着促進剤の調製 a) メタクリル酸A4−P5 磁気撹拌機と凝縮器を取り付けた清浄・乾燥状態の50
0ml容量二つ口フラスコにアルゴンを充填した。20
g(108.4g/l)のCOC・A4と140mlの
トルエン(無水)を導入し、アルゴンと向流の形にして
完全に溶解させた。次いで7.02g(442.0ミリ
モル/l)のメタクリル酸(蒸留済みのもの)を加え、
不活性ガスと向流の形にして溶解させてから、2.8g
(38.06ミリモル/l)の過酸化ジラウロイルを4
4.5mlの無水トルエン中に溶解して得られた溶液
を、同様にアルゴンと向流の形にして加えた。
【0067】反応溶液を80℃に予備加熱された油浴中
に導入し、精密ガラス製撹拌機で激しく撹拌した。5時
間の反応時間が経過した後、ポリマー溶液を100ml
のトルエンで希釈し、そして2リットルのアセトン中に
沈殿させた。ポリマーを精製するためにアセトン中への
ポリマーの沈殿生成を3回行ったところ、130℃での
乾燥後(オイルポンプによる減圧下で72時間)にメタ
クリル酸グラフトのシクロオレフィンコポリマーA4
(A4−P5)が17.8g得られた。
【0068】FT−IR〔cm-1〕: 追加のバンド 1705ss/1805ss(COバンド) メタクリル酸含量: 滴定法,0.24重量%
【0069】b) トリエトキシビニルシランA4−P
6 A4−P5の場合と同様にA4−P6を調製した。混合
組成を表4に示す。 FT−IR〔cm-1〕: 追加のバンド 806s(Si−(CH)),1080s(Si−O
−) トリエトキシビニルシランの含量:酸素に関する元素分
析,6.98重量%
【0070】c) グリシジルメタクリレートA4−P
7 A4−P5の場合と同様にA4−P7を調製した。混合
組成を表4に示す。 FT−IR〔cm-1〕: 追加のバンド 1650s,1730ss(C=Oバンド) グリシジルメタクリレート: 酸素に関する元素分析,
>0.3重量%
【表4】 官能基付与されたシクロオレフィンコポリマーCOC・
A4−P5,A4−P6,およびA4−P7の物理的パ
ラメーターを表5に示す。
【0071】
【表5】 使用されるガラス繊維GF1は、マグネシウムアルモシ
リケートガラス(magnesium alumosi
licate glass)(アルカリ金属含量<0.
5%)である。
【0072】ガラス組成のガイドライン値は以下の通り
である。
【0073】使用されるガラス繊維GF2は、アルモ−
ボロシリケートガラス(alumo−borosili
cate glass)(アルカリ金属含量<1%)で
ある。
【0074】ガラス組成のガイドライン値は以下の通り
である。
【0075】使用されるガラス繊維GF1とGF2の特
性:使用されるガラス繊維GF1は、Rオーウェンズ−
コーニングS−2ガラス繊維〔Owens−Corni
ng Fiberglass Deutschland
GmbH(Wiesbaden)〕であり、本品はサ
イズ剤が除去され、カットされている(GF1a,GF
1b)。
【0076】フィラメントの特性は以下の通りである。 値 単位 繊維の直径 9 μm スレッドの長さ GF1a 6.5 mm スレッドの長さ GF1b 180 μm 強熱減量 0.23±0.08 % 吸湿量 最大0.05 %
【0077】使用されるガラス繊維GF2はRヴィトロ
フィルCP756(Vitrofil S.p.A.,
Milan)であり、本品はサイズ剤が除去されてい
る。
【0078】フィラメントの特性は以下の通りである。 値 単位 繊維の直径 13 μm スレッドの長さ 4.5 mm 強熱減量 0.80±0.10 % 吸湿量 最大0.08 %
【0079】ガラス繊維を550℃で3時間熱処理する
ことによって、ガラス繊維からすべての有機物質を取り
除いた(脱サイズ剤処理)。
【0080】このようにして脱サイズ剤処理したガラス
繊維を光透過性実験に使用した。
【0081】使用したガラス繊維の屈折率を表6に示
す。
【0082】
【表6】 追加の接着促進剤(官能基付与されたシクロオレフィン
ポリマー)を含んだシクロオレフィンポリマー複合材料
の機械的性質を調べるため、比較用として無水マレイン
酸でグラフトしたポリプロピレン〔Rホスタプライム
(Hostaprime)HC5(製品番号HOAA
155),無水マレイン酸の含量は4重量%以上,ヘキ
ストAG社から市販されている〕を使用した。
【0083】
【実施例A】ヘリウム−ネオンレーザー(Spectr
a−Physics モデル155−SL; 波長63
2.8nm; 0.5mV)と光検出器を備えたすりガ
ラスディスクを、光学台に据え付けた。この光検出器は
5.3×5.0mmの感光性エリアを有する。すりガラ
スディスクは厚さ1.7mmのガラスで造られていて、
厚さ0.6mmの乳白ガラスコーティングを有する。実
験のためのデザインを図1に示す。
【0084】シクロオレフィンコポリマー複合材料の調
製:12.5gのCOC・A1(A2,A3)を450
mlのトルエン中に溶解し、そして4.17gのガラス
繊維GF1aを、分散ができるだけ均一に起こるように
加えた。次いでこの複合物を4リットルのアセトン中に
て沈殿させ、減圧乾燥用キャビネット中で80℃で乾燥
した。
【0085】別の手順にて、12.5gのCOC・A1
(A2,A3)を4.17gのガラス繊維GR2で、G
F1a複合物の場合と同様に処理し、プレスドシート
(60×60×1mm)の光に対する透明性について調
べた。
【0086】光検出器の横方向位置の関数として測定し
た光に対する透明度を、図2,3,および4に示す。光
に対する透明度は、サンプルがあるときの最大強度をサ
ンプルがないときの最大強度で割った商から算出され
る。
【0087】光に対する透明度(直接透過)が40%以
上であるときは、ガラス繊維に対するシクロオレフィン
コポリマーの屈折率差が0.015以下であることが判
明した。
【0088】
【実施例B】シクロオレフィンコポリマーA4、いくつ
かの場合においては官能基付与されたシクロオレフィン
コポリマー接着促進剤、およびガラス繊維GF1bを乾
燥し(130℃,24時間,オイルポンプによる減圧乾
燥)、測定用ニーダー〔Haake(Karlsruh
e),RRheocord System40/Rhe
omix600〕中にて、不活性ガス雰囲気下、240
℃で15分間、40回転/分で混練した。こうして得ら
れたシクロオレフィンポリマー複合物をプレスしてシー
ト(60×60×1mm)を調製し、図1に示した装置
を使用して光に対する透明度を測定した。
【0089】サイズ剤を除去していないガラス繊維を含
んだ複合物はいずれも40%未満の光に対する透明度を
有し、サイズ剤を除去したガラス繊維を含んだ複合物、
そしてさらに官能基付与されたシクロオレフィンコポリ
マー接着促進剤を含んだ複合物は、40%以上の光に対
する透明度を有する。
【0090】接着促進剤ホスタプライムHC5(無水マ
レイン酸でグラフトしたポリプロピレン)を含んだ複合
物は、屈折率の差が大きいので、光に対する透明度が最
も低かった(10%未満)。
【0091】官能基付与されたシクロオレフィンコポリ
マー中の極性モノマーの屈折率と含量を表7に示す。
【0092】
【表7】 官能基付与されていないシクロオレフィンコポリマー出
発原料の屈折率(1.5370)を比較のために括弧内
に示す。
【0093】プレスドシートに対し引張応力−伸び実験
を行った〔インストロン社製の引張応力−伸び試験機
(タイプ:Rインストロン4302)を使用〕。以下に
記載の機械的データは、シクロオレフィンコポリマーに
関するものである(10回測定の平均値)(表8)。
【0094】
【表8】
【図面の簡単な説明】
【図1】光に対する透明性を調べるための装置をあわら
す図である。
【図2】光に対する透明性を表す図である。
【図3】光に対する透明性を表す図である。
【図4】光に対する透明性を表す図である。

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1〜99重量%の少なくとも1種のシク
    ロオレフィンポリマーと99〜1重量%のガラス繊維と
    を含み、このとき屈折率の絶対差、すなわち前記ガラス
    繊維のガラスの屈折率から前記シクロオレフィンポリマ
    ーの屈折率を引いた値、が各シクロオレフィンポリマー
    に対して0.015以下であり、前記ガラス繊維の屈折
    率の範囲が1.510〜1.560である、ガラス繊維
    強化シクロオレフィンポリマー材料。
  2. 【請求項2】 前記シクロオレフィンポリマーがノルボ
    ルネン/エチレンコポリマーである、請求項1記載の材
    料。
  3. 【請求項3】 前記ノルボルネン/エチレンコポリマー
    が30〜75モル%のエチレンと25〜70モル%のノ
    ルボルネンを含む、請求項2記載の材料。
  4. 【請求項4】 10〜90重量%の少なくとも1種のシ
    クロオレフィンポリマーと90〜10重量%のガラス繊
    維を含む、請求項1、2、または3に記載の材料。
  5. 【請求項5】 請求項1または2に記載の材料で造られ
    た造形品。
  6. 【請求項6】 ガラス繊維とシクロオレフィンポリマー
    を、ガラス繊維/シクロオレフィンポリマーが1:99
    〜99:1の混合比にて混合するというガラス繊維強化
    シクロオレフィンポリマー材料の製造法であって、 (a) そのガラスが1.510〜1.560の範囲の
    屈折率を有する市販のガラス繊維から、サイズ剤を取り
    除く工程;および (b) 前記ガラス繊維をシクロオレフィンポリマーと
    混合する工程;を含む、前記製造法。
  7. 【請求項7】 シクロオレフィンポリマーを有機溶媒中
    に溶解して得られる溶液をガラス繊維と混合し、そして
    蒸発によって溶媒を除去するか、あるいは前記混合物
    を、第1の溶媒とは混和しうるがシクロオレフィンポリ
    マーが不溶であるような過剰の第2の溶媒中に注ぎ込
    み、これによってシクロオレフィンポリマーをガラス繊
    維上に沈殿させる、請求項6記載の製造法。
  8. 【請求項8】 シクロオレフィンポリマーの溶融物をガ
    ラス繊維と混合する、請求項6記載の製造法。
  9. 【請求項9】 ガラス繊維を酸素含有雰囲気中で500
    ℃に加熱してサイズ剤を取り除く、請求項6記載の製造
    法。
  10. 【請求項10】 サイズ剤を取り除いたガラス繊維に有
    機接着促進剤を塗被する、請求項6記載の製造法。
  11. 【請求項11】 有機接着促進剤の溶融物または有機接
    着促進剤の溶液でガラス繊維を処理する、請求項10記
    載の製造法。
  12. 【請求項12】 有機接着促進剤が官能基付与されたシ
    クロオレフィンポリマーである、請求項10記載の製造
    法。
  13. 【請求項13】 前記官能基化シクロオレフィンポリマ
    ーが、シクロオレフィンポリマーに極性モノマーをグラ
    フトすることによって製造される、請求項12記載の製
    造法。
  14. 【請求項14】 グラフト反応に使用される前記極性モ
    ノマーが、α,β−不飽和カルボン酸、α,β−不飽和
    カルボン酸誘導体、オレフィン性不飽和で且つ加水分解
    可能な基を有する有機ケイ素化合物、ヒドロキシル基を
    有するオレフィン性不飽和化合物、およびオレフィン性
    不飽和エポキシモノマーを含む群から選ばれる、請求項
    13記載の製造法。
  15. 【請求項15】 前記接着促進剤が、ビニルシラン、メ
    タクリロシラン、アミノシラン、エポキシシラン、およ
    びメタクリレート/塩化クロム錯体を含む群から選ばれ
    る、請求項10記載の製造法。
  16. 【請求項16】 使用されるガラス繊維が、1.510
    〜1.560の屈折率を有するマグネシウムアルモ−シ
    リケートを含む、請求項1記載の材料。
  17. 【請求項17】 ガラス繊維が、60〜68重量%のS
    iO2、23〜29重量%のAl23、および8〜12
    重量%のMgOを含む、請求項16記載の材料。
  18. 【請求項18】 使用されるガラス繊維が、64重量%
    のSiO2、26重量%のAl23、および10重量%
    のMgOを含み、1.5234の屈折率を有する、請求
    項17記載の材料。
  19. 【請求項19】 シクロオレフィンポリマーがシクロオ
    レフィン/α−オレフィンコポリマーである、請求項1
    6記載の材料。
  20. 【請求項20】 シクロオレフィンポリマーがノルボル
    ネン/エチレンコポリマーである、請求項19記載の材
    料。
  21. 【請求項21】 シクロオレフィンポリマーに極性モノ
    マーをグラフトすることによって製造され、このとき官
    能基付与されたシクロオレフィンポリマーが、グラフト
    された極性モノマーを0.01〜50重量%含有する接
    着促進剤。
  22. 【請求項22】 グラフト化生成物がグラフトされた極
    性モノマーを0.01〜50重量%含むように極性モノ
    マーでグラフトされたシクロオレフィンポリマーを、ガ
    ラス繊維/シクロオレフィンポリマー材料に対する接着
    促進剤として使用すること。
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