JPH06287381A - Lcst−特性を有する、2種の異なるポリマー成分よりなるポリマー組成物 - Google Patents

Lcst−特性を有する、2種の異なるポリマー成分よりなるポリマー組成物

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JPH06287381A
JPH06287381A JP6014468A JP1446894A JPH06287381A JP H06287381 A JPH06287381 A JP H06287381A JP 6014468 A JP6014468 A JP 6014468A JP 1446894 A JP1446894 A JP 1446894A JP H06287381 A JPH06287381 A JP H06287381A
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polymer composition
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lcst
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JP6014468A
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Werner Siol
ジオル ヴェルナー
Ulrich Terbrack
テルブラック ウルリッヒ
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Roehm GmbH Darmstadt
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    • C08L25/16Homopolymers or copolymers of alkyl-substituted styrenes
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 LCST−特性を有する2種の異なるポリマ
ー成分よりなるポリマー組成物。 【構成】 ポリマー組成物Pは、ポリマー成分P1とし
てのポリ−α−メチルスチロール及びポリマー成分P2
としてのポリビニルメチルエーテルから、重量比98:
2〜2:98で成り立っている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一方はポリ−α−メチ
ルスチロール及び他方はポリビニルメチルエーテルから
構成されている、LCST−特性を有する、ポリマー組
成物に関する。
【0002】
【技術水準】ポリビニルメチルエーテル(PVMe)及
びポリスチロールよりなる組成物は、最良に研究された
ポリマーブレンド(Polymer Blend)−系
に属する。屡々それは、物理−化学的な説明モデル(L
CST−特性)の解明のために引用される(T.Nis
hi et al.Macromolecules
227(1975)、Kirk−Othmer、Enc
yclopediaof Chemical Tech
nology 3rd.、Vol.1、443〜44
7、J.Wiley、1982、Ullmann′s
Encyclopedia of Industria
l Chemistry 5thEd.、Vol 21
A、273〜304 VCH 1992、参照)。勿
論、現在まで、混合物可能な(適合性の)ポリマー系
は、例外として見なされている。すなわち、Ullma
nnis Encyclopedia of Indu
stnial Chemistry 5th Ed.V
ol.2A、S.653、VCH(1992)におい
て、次のことが確認される:“プラスチック・ブレンド
は、混合の組合せエントロピーはあまりに小さく(高い
分子質量)、かつ混合のエンタルピー・チャージは屡
々、陽性であるので不混和性である。混和性は、系の3
つの型に対して認められる: 1) LCST及びUCST両方を示す化学的に類似の
系、例えばポリスチレン−ポリ(o−クロロスチレン。
【0003】2) 異なる成分の間に特殊な相互作用を
有する系、例えばポリスチレン−ポリ(ビニルメチルエ
ーテル);これらの系はLCST′Sだけを有する。
【0004】3) ポリゴマーから成る系、例えばオリ
ゴ(エチレンオキシド)−オリゴ(プロピレンオキシ
ド);これらの系はUCST′Sだけを有する。”均一
な、相容性のポリマー組成物の存在は、特に、低臨界溶
解温度(Lower Critical Soluti
on Temperature;LCST)の現象の発
現によって証明される。これは、理論から推論すべき現
象も、2種の同一ではないポリマーの混合可能性は、温
度が上昇すると共に、低下することにあり、その際、L
CSTは実験的に測定可能である(O.Olabis
i、L.M.Robeson & M.T.Shaw、
Polymer−Polymer Miscibili
ty 、Academic Press参照)。
【0005】ポリマー成分としてポリメチルビニルエー
テルを有する相容性のポリマー系の調査に、中性子−及
び光の散乱実験も含まれた(E.W.Fischer
、Mater.Res.Soc.Symp.Pro
c.79、73〜86(1987)Chem.Abst
r.107(20)、176 911q.参照)。
【0006】80年代の半ばに、相容性ポリマー組成物
のLCST−特性の技術的使用が打ち出された。欧州特
許(EP−B)第0177063号明細書(米国特許
(US−A)第4722595号明細書参照)は、その
ような相容性ポリマー組成物を、視覚的に読み取り可能
な情報の記録、蓄積及び表示に使用している。その際、
1つの相から他の相への視覚的に見える転換は、熱エネ
ルギー(又は直接熱エネルギーに変換可能なエネルギー
形)の影響下で利用される。
【0007】欧州特許(EP−B)第0181485号
明細書(米国特許(US−A)第4722506号明細
書)から、プラスチックの使用下での、温度調節された
その光の透過性を有するガラス化系が公知である。この
ガラス化系は、2種の異なるポリマー成分から生成され
た、もしくはそれらを含有するポリマー組成物から成
り、この際、ポリマーの組成物は、LCST<150℃
を有する。この際、このLCST以下では、単相の透明
な組成物が存在する;このLCST以上では、ポリマー
成分への混合分離(Entmischung)が認めら
れる。ポリマー成分の屈折率は互いに相違するはずであ
る。この欧州特許は、特に、選択規定、有利なポリマー
組合せ、適用のための技術的規定等について、詳しく記
載している。
【0008】相変らず、例えば前記の欧州特許から明ら
かである技術的可能性のそれ以上の発展には、個々の場
合における不適合性の原則的前提及び特性の非−予測可
能性が対立している。
【0009】ポリスチロールとは反対に、例えばポリマ
ーp−メチルスチロールは、ポリビニルメチルエーテル
と完全に非相容性であると実証された。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】確かに、前記の欧州特
許出願明細書においては、そこで方式化された技術的課
題を満たす相容性のポリマー系が具体的に挙げられてい
る。しかしながら、多重の適用可能性およびそれと結び
ついた、特に有利であるとみなされる様々の温度範囲
は、全ての適用範囲が唯一の実施態様によって、最適に
まかなわれ得るわけではないことを、最初から予想させ
た。更に、技術的利用のために、ポリマー系のLCST
−特性が可逆的過程として当然であるばかりでなく、ポ
リマー自体が多かれ少なかれ制限的な要求プロフィール
を満たさなければならないことが加わる。
【0011】
【課題を解決するための手段】熱互変(thermot
ropen)ガラス化(欧州特許(EP−B)第018
1485号明細書)の分野で、そこに挙げられた要求に
とどまらず、同様に、可視的に読み取り可能な情報の記
録、蓄積及び表示の分野でも、できるだけ短時間以内で
の急激な相転換が極めて望ましい(欧州特許(EP−
B)第0177063号明細書)。ところで、成分P1
としてのポリ−α−メチルスチロール及び成分P2とし
てのポリビニルメチルエーテルから生成されるポリマー
組成物Pが、多くの点で技術的要求を特に良好に満たす
LCST−特性を有する相容性のポリマー系であること
が判明した。
【0012】“ガラス様透明な、相容性”から“白色
の、混合分離した”への極めて急激な転換が、本発明に
よるポリマーPにおいて特に重要であり、それはこの系
においては、約60℃である。
【0013】殊にポリマー組成物P中の成分P1及びP
2は、98:2〜2:98重量部、殊に90:10〜1
0:90、特に80:20〜20:80重量部の割合で
ある。そのLCST以上のポリマーP1及びP2の屈折
率は、明らかに0.01の要求すべき値を越えて異なっ
ている。
【0014】ポリマー成分P1 ポリマー成分P1、ポリ−α−メチルスチロールは工業
的に製造されかつ種々の品質で市場で得られるが、これ
は従来あった技術によって、本発明の目的のために使用
可能である(Kirk−Othmer、Encyclo
pedia of Chemical Technol
ogy 3rd Ed.、Vol.21pq.795〜
797、J.Wiley参照)。α−メチルスチロール
は、スチロールよりもずっと反応が弱く、かつ重合する
のが著しく遅い。
【0015】通例、純粋なα−メチルスチロールはフェ
ノール製造の副産物として得られる(クモール−合
成)。本発明により使用すべきポリマーは、少なくとも
80及び100重量%までがα−メチルスチロールか
ら、構成されている;α−メチルスチロールと共重合可
能なコモノマー、例えばスチロールは、それがポリマー
系Pのために要求すべき特性を干渉しない限り、認めら
れる。
【0016】ポリマーP1の分子量Mwは、一般に、6
00〜200000ダルトンの範囲にある(ゲル透過ク
ロマトグラフィ−に依る分子量の測定、H.F.Mar
ket al.Encyclopedia of Po
lymer Science & Engineeri
ng、2nd Ed.Vol.10、1〜18、J.W
iley、1987参照)。本発明に関して、例えば6
00〜10000ダルトンの分子量範囲のα−メチルス
チロールの比較的低分子のポリマーが特に重要である。
殊に、600〜2000ダルトンの分子量範囲のポリ−
α−メチルスチロールが特に重要である。すなわち、分
子量(16℃で気相浸透圧法によって測定)790(A
moco Comp.のAMOCO Resin 18
〜240)及び960(AMOCO Resin18〜
290)を有する良好に使用可能な生成物が市場で得ら
れる。成分P2との混合特性において、成分P1の分子
量への絶対的な依存は目だたない。
【0017】ポリマー成分P2 モノマーのメチルビニルエーテルの製造のために、種々
の方法が使用される(Kink−Othmer,Enc
yclopedia of ChemicalTech
nology 3rd Ed.Vol.23、pq.9
37〜959.J.Wiley、1983、Hoube
n−Weyl、Methoden der Organ
ischen Chemie、4.Aufl.、Bd.
E20/2、S.1071〜1088、Georg T
hieme Verlag、1987参照)。重合は、
陽イオン重合開始剤、特にルイス酸の作用下で、又は同
様に遊離ラジカル的に、UV−作用によって、又は熱的
に行なわれ得る。最後に挙げた場合には、主に低分子量
のホモポリマーが粘性油状物の形で生成される。例え
ば、トルオール中で重合開始剤としてFe23を用いて
製造された立体規則ホモポリマーも記載されている
(M.Hino et al.Chem.Lett.
、963[1980])。低い重合温度、低いモノマ
ー濃度(例えば<10重量%)及び非極性溶剤は、ポリ
マー生成物の高いアイソタクチシティーを促進する。
【0018】例えば、被覆剤のための軟化剤として、及
び水性粘着付与剤として、比粘度(ηspez)0.68の
範囲(例えばBASFの製品LUTONAL M:登録
商標)及び0.3〜0.5の範囲(例えばFa.GAF
の製品GANTREZ:登録商標)で、使用されるポリ
メチルビニルエーテルが市販で得られる。ポリビニルエ
ーテルは、周知のように、空気酸素及び放射線に対して
感能性である。従って、抗酸化剤少なくとも1重量%ま
での添加が推められる(Ullmann′sEncyc
lopedia of Industrial Che
mistry5th Hd.、Vol.A20、pq.
459〜507VCH、1992参照)。
【0019】ポリマー組成物Pの製造 ポリマー組成物Pの製造は、自体公知の方法で行なわれ
得て(Ullmann′s Encyclopedia
of Industrial Chemistry
loc.cit.Vol.A21、pq 277〜28
1、VCH 1992参照)、この際次の使用方式を考
慮すべきである。すなわち、ポリマー組成物Pは、例え
ば、押出機等中で、溶融物で、成分P1およびP2の強
力な機械的混合によって、生成され得るか、又はそれ
を、いわゆる“ソリューション・キャスト・ポリブレン
ズ(solution cast polyblend
s)”として、共通の溶剤から製造することもできる
(Kirk−Othmer“Encyclopedia
of Chemical Technolgy”3
Ed.Vol.18、pq.443〜478、J.
Wiley、1982参照)。
【0020】ポリマー組成物Pは、沈殿剤との共沈によ
って同様に生成され得る。混合方法は制限が無い。例え
ば混合は、溶融物での均一な混合によて、加熱可能な混
合ユニットの使用下で、それに適した温度で、捏和機又
は殊に押出機、例えば単一−又は多スクリュー押出機中
で又は場合により振動スクリュー及び剪断ピンを有する
押出機中で(例えばBUSSCO−捏和機中で)行なわ
れる。
【0021】両ポリマーのガラス温度における極めて大
きな相違は、正に、共通の溶剤からの組成物の製造を、
特に重要にする。
【0022】共通の溶剤、例えばトルオールからの注出
によって、乾燥後もなお完全に澄明であるが、加熱の際
に雪白になるガラス様透明な薄膜を製造することができ
る。この転換は、通例、非常に急激である。従って本発
明によるポリマー組成物Pは、特に熱的に表示可能なラ
ッカーとして、例えばバーコード(Bar−Code)
として、又は失効期日の表示のために好適である。
【0023】本発明によるポリマー組成物Pの混合分離
温度は、組成に依り、60〜100℃の範囲にある。こ
れは、場合により、3番目の、通例、低分子の、又はオ
リゴマーの成分Wの添加によって、更に降下される。成
分Wとして、特に低分子物質、例えば軟化剤及び/又は
溶剤(Loesemittel)が用いられる。
【0024】更に、共重合によるポリマーP1及びP2
の変化による混合分離温度の変化も可能である。しかし
ながらホモポリマーの使用が、特に有利である。
【0025】軟化剤としては、例えばフタル酸のエステ
ル、例えばジオクチルフタレートが挙げられる(H.G
namm、O.Fuchs、Loesungsmitt
elund Weichmachungsmittel
、8.Auflage、Bd.I&II、Wisse
nschaflliche Verlagsgesll
schaft Schuttgart、1980参
照)。Wの含量は、一般に、ポリマーP1プラスP2の
重量に対して、0.1〜1000重量部、殊に5〜30
0重量部の範囲にある。前記のように、本発明によるポ
リマー組成物Pは、更に、自体公知の安定剤、UV−吸
収剤、染料及び加工助剤を、そのために所定の量で、す
なわち、通例は、5重量%以下で、含有することができ
る(Ullmann′s Encyclopeadie
der Techn.Chemie、4.Auf
l.、Bd.15、S.275〜280、Verlag
Chemie1978;Ullmann′s Enc
yclopedia of Industrial C
hemistry、5th Ed.Vol.A20
oc.cit.参照)。ポリマー組成物Pの取り扱い−
及び使用可能性は、米国特許(US−A)第47225
95号明細書もしくは米国特許(US−A)第4722
506号明細書に示されたそれに広汎に相応する。白色
化の良好な長時間安定性が特に重要である、それという
のも、ポリ−α−メチルスチロールP2の高いガラス温
度に基づき、他の系で認められる、他の散乱特性を有す
るより大きな領域への変化(Reifung)が起らな
いからである。従って、本発明によるポリマー組成物P
は、熱的に表示可能なラッカーとして直接使用され得
る。
【0026】
【作用】ポリ−α−メチルスチロールの高含量(例えば
P2の含量>70重量%)を有する本発明によるポリマ
ー組成物が熱可逆的に混合分離するという事情は、特に
重要と思われる。この種のブレンドは、混合分離温度を
越えた温度上昇で、急激な転換(照明、無色から白色
に)を示し、冷却の際に、数分以内で、場合により数時
間以内で、混合分離試料が溶解して、ガラス様透明な、
相容性の組成物になる。特に、軟化剤の少含量(例えば
10重量%)を有するポリマー組成物Pは、可逆的に混
合分離する。
【0027】混合分離過程の良好な可逆性が、混合比の
厳しく、かつ不動の側面で、同様に、かつ正に、見い出
されることは、特に驚異的であると見なされなければな
らない。
【0028】本発明によるポリマー組成物Pの外部使用
の際には、有利に、十分な安定化に配慮すべきである。
それに対して内部使用は、何の制限も受けない。例えば
熱的に活性化された指示、特に、例えば工業的範囲で、
かつ家庭内で、前設定された温度が越えた際の警告指示
を、例えば設備及び装置の熱発生と結びついた運転開始
への指示として、言及すべきである。これに関連して、
例えば天火扉、加温箱、サウナ等上の文字が挙げられ
る。
【0029】次の実施例につき、本発明を説明する。
【0030】
【実施例】
例1 ポリビニルメチルエーテル(Mw約50000)を、ト
ルオール中に溶かし、20%の溶液にする。ポリ−α−
メチルスチロール(Mw約80000)を、トルオール
中に溶かし、20%の溶液にする。
【0031】ポリマー溶液を、様々の重量比で、混合し
(第1表による)、かつ先ず室温で常圧下で、かつ引続
いて30℃で真空中で(24時間)乾燥させる。その際
得られる薄膜はガラス透明である。
【0032】薄膜の加熱の際に、混合比に依り、約70
℃から、混合分離が起こり、従って試料の白呈色が起こ
る。ポリマー組成物Pの組成の関数としての混合分離温
度を第1表に挙げる。
【0033】 第1表 ポリ−α−メチルスチロール/ポリビニルメチルエーテル−組成物Pの混合分 離温度 ポリマー組成物の組成(重量%) 混合分離 ポリビニルメチルエーテルP2 ポリ−α−メチルスチロールP1 温度(℃) 99 1 120 95 5 100 85 15 81 75 25 75 65 35 74 55 45 73 45 55 72 35 65 72 25 75 76 15 85 77 5 95 85 1 99 105 例2 ポリビニルメチルエーテル(Mw50000)及びポリ
−α−メチルスチロール(Amoco−Resin18
−240、製造者表示によるMn 790/モル)を、
トルオール中に溶かし、20%の溶液にする。
【0034】ポリマー溶液を、種々の重量比で混合し、
例1に記載したように乾燥させて、ポリマーブレンド−
薄膜にする。
【0035】全ての混合比で、ガラス様透明な薄膜が得
られ、これは加熱の際に混合分離して、白色のポリマー
組成物になる。
【0036】図1に、PVWe/Amoco−Resi
n−18−240−混合物の混合分離曲線が描かれてい
る。徐々の加熱及び冷却の際に、Amoco−Resi
n18−240含量780%を有する組成物は、可逆的
に混合分離し、すなわちこの組成物は冷却の際に再び透
明になる。
【0037】例3 例2におけるように方法を行なうが、他のポリ−α−メ
チルスチロール(Amoco−Resin 18−29
0、製造者表示によるMn 960g/モル)を使用す
る。この場合も、乾燥後に、ガラス様透明なポリマー薄
膜を得る。このポリマー薄膜も、加熱の際に、混合分離
を示す。相応する混合分離曲線が図2に描かれている。
【0038】例4 PVMe30(50、70)部及びポリ−α−メチルス
チロール(Amoco−Resin 18−240)7
0(50、30)部よりなるポリマー組成物に、各々、
乾燥前に、ジオクチルフタレート10、30もしくは5
0重量%(PVMe及びAmoco−Resin18−2
40の合計に対して)を加える。引き続いて、例2に記
載したように、乾燥させる。ガラス様透明なポリマー薄
膜が得られ、これは加熱の際に混合分離する。混合分離
温度は、図3に示されている。図3から推察されるよう
に、軟化剤の添加により、混合分離温度は降下される。
特に、ポリ−α−メチルスチロール(Amoco−Re
sin 18−240)70%の含量を有する組成物
は、軟化剤添加の際に、混合物離の良好な可逆性を示
す;従ってこのポリマー組成物は、視覚的スイッチとし
て好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】PVMe/Amoco−Resin 18−2
40ブレンドの混合分離温度を示す曲線。
【図2】PVMe/Amoco−Resin 18−2
90ブレンドの混合分離温度を示す曲線。
【図3】PVMe/Amoco−Resin 18−2
40ブレンドに軟化剤を加えた際の、混合分離温度を示
す曲線。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 温度制御された光透過性を前提とする、
    技術的方法で使用するための、LCST−特性を有する
    2種の異なるポリマー成分よりなるポリマー組成物にお
    いて、ポリマー組成物Pは、ポリマー成分P1としての
    ポリ−α−メチルスチロール、及びポリマー成分P2と
    してのポリビニルメチルエーテルから、重量比98:2
    〜2:98で、成り立っていることを特徴とするポリマ
    ー組成物。
  2. 【請求項2】 ポリマー成分P1及びP2は、重量比9
    0:10〜10:90である、請求項1に記載のポリマ
    ー組成物P。
  3. 【請求項3】 ポリマー成分P1の分子量は、600〜
    10000ダルトンの範囲にある、請求項1又は2に記
    載のポリマー組成物P。
  4. 【請求項4】 ポリマー成分P1の分子量は、600〜
    2000ダルトンの範囲にある、請求項3に記載のポリ
    マー組成物P。
  5. 【請求項5】 ポリマー組成物Pは、更に、低分子成分
    Wを、0.1〜1000重量部の割合で含有する、請求
    項1から4までのいずれか1項に記載のポリマー組成物
    P。
  6. 【請求項6】 その混合分離温度は、60〜100℃の
    範囲にある、請求項1から5までのいずれか1項に記載
    のポリマー組成物P。
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