JPS6132324B2 - - Google Patents
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Description
本発明は、マレイン酸化合物で変性されたブロ
ツク共重合体の新規製造方法に関する。更に詳し
くは、本発明は、共役ジエン化合物とビニル芳香
族化合物からなるブロツク共重合体をマレイン酸
化合物で変性することにより、溶融流動特性、引
張強度特性等に優れる熱可塑性ゴムの新規製造方
法に関する。
従来より、樹脂あるいはゴムを官能性に富むマ
レイン酸化合物で変性し、接着性、グリーン強度
などを改善する試みが数多くなされている。そし
て共役ジエン系合成ゴムに関してもそれをマレイ
ン酸化合物で変性する方法(マレイン化)が種々
提案されている。例えば、特開昭49−20294号に
はラジカル開始剤の存在下に不活性溶剤中でポリ
イソプレンをマレイン化する方法が記載されてい
る。この方法の欠点は溶剤除去などの後処理工程
が煩雑なことにある。また、特公昭45−32707号
にはラジカル開始剤の不存在下、スクリユー型押
出機内でポリイソプレンの素練りとマレイン化を
遂次行う方法が記載されている。この方法は前記
不活性溶剤中でのマレイン化に比して工程が簡略
でより優れた方法といえる。しかしながら、この
方法は本発明の如くのブロツク共重合体のマレイ
ン化には適用出来ない。何故なら、共役ジエン部
分がブタジエンより主に成るブロツク共重合体の
場合には、素練りによつてブタジエン部分の架橋
現象、即ちゲル化を来すからである。また、共役
ジエン部分がイソプレンより主に成るブロツク共
重合体の場合には、素練りによつてイソプレン部
分の分子鎖切断を来し、ブロツク共重合体として
の構造特性を減失させてしまう。更に、特開昭50
−56427号にはラジカル開始剤あるいは加熱によ
つてラジカルを発生させ、ゴム展開油の共存下に
ブタジエンとスチレンからなるブロツク共重合体
をマレイン化する方法が示唆されている。また、
特開昭52−123443号にはラジカル開始剤の存在
下、スクリユー型押出機内においてポリエチレン
と共にブタジエンとスチレンからなるブロツク共
重合体をマレイン化する方法も示唆されている。
しかしながら、これら何れの方法もラジカル発生
下でマレイン化するため、得られる変性ブロツク
共重合体のゲル化が避け難い。そして変性ブロツ
ク共重合体は、熱可塑性ゴムとしての性質、例え
ば溶融流動特性や外観特性を著しく低下させる結
果となる。
以上の如く、共役ジエン化合物と、
ビニル芳香族化合物よりなるブロツク共重合体
をマレイン酸化合物で変性する方法については工
業的に満足しうる方法が未だ見い出されていない
状況にあるといえる。
この様な状況下において、本発明者は上記問題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明に到
つたものである。
即ち本発明は、共役ジエン化合物を主体とする
重合体ブロツク少なくとも1個およびビニル芳香
族化合物を主体とする重合体ブロツク少なくとも
1個を含有し、かつ共役ジエン化合物とビニル芳
香族化合物の重量比が30/70〜95/5からなるブ
ロツク共重合体少なくとも1種およびマレイン酸
化合物少なくとも1種をスクリユー型押出機に供
給し、ラジカル開始剤の不存在下、ラジカルの発
生を実質的に抑止しうる反応温度、反応時間およ
び剪断速度条件の下に上記ブロツク共重合体と上
記マレイン酸化合物を反応させ、その際得られる
変性ブロツク共重合体と前記変性前のブロツク共
重合体の溶融粘度指数の比が0.025〜2.0なること
を特徴とする変性ブロツク共重合体の製造方法に
関する。
本発明の特徴は、ゲル化等の製品劣化をともな
わずに高マレイン化反応率の変性ブロツク共重合
体を得る工業的製造方法を提供するのみならず、
色調や表面肌などの外観特性、溶融流動特性、引
張強度などの機械的特性、金属、ガラス、樹指な
どとの接着特性が著しく改善され、熱可塑性ゴム
として優れた特性を示す新規な変性ブロツク共重
合体を提供するものである。
以下、本発明について更に詳しく述べる。
本発明において用いるブロツク共重合体は、共
役ジエン化合物を主体とする重合体ブロツクを少
なくとも1個、ビニル芳香族化合物を主体とする
重合体ブロツクを少なくとも1個、好ましくは2
個以上含有しなければならない。また本発明のブ
ロツク重合体において、共役ジエン化合物とビニ
ル芳香族化合物の重量比は、30/70〜95/5好ま
しくは50/50〜90/10の組成範囲内に限定され
る。
さらに、本発明のブロツク共重合体において、
共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロツク
は、共役ジエン化合物とビニル芳香族化合物との
重量比が100/0〜60/40の組成範囲内に限定さ
れる。この場合、ビニル芳香族化合物の分布は、
ランダムまたはテーパー(分子鎖に沿つてモノマ
ー成分が増加または減少するもの)、または一部
ブロツク状あるいはこれらの組合せのいずれであ
つてもよい。
また、本発明のブロツク共重合体において、ビ
ニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロツク
は、ビニル芳香族化合物と共役ジエン化合物の重
量比が100/0〜70/30の組成範囲内に限定され
る。この場合、共役ジエン化合物の分布はランダ
ム、テーパーあるいは一部がブロツク状またはこ
れらの組合せのいずれであつてもよい。
ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロツ
クが2個以上ある場合、または共役ジエン化合物
を主体とする重合体ブロツクが2個以上ある場合
は、各重合体ブロツクは同一の構造であつてもよ
いし、異なる構造をとることも可能である。
上記ブロツク共重合体において、ビニル芳香族
化合物を主体とする重合体ブロツクと、共役ジエ
ン化合物を主体とする重合体ブロツクの重量比
は、5/95〜95/5、好ましくは10/90〜90/10
の範囲である。
本発明のブロツク共重合体に関する上記の範囲
の限定は、本発明のブロツク共重合体、あるいは
マレイン化反応で得られる変性ブロツク共重合体
が熱可塑性ゴムとしての特性、例えば良好な溶融
流動特性、引張強度などの特性を発揮する上での
必須条件である。
本発明のブロツク共重合体を構成する共役ジエ
ン化合物としては、ブタジエン、イソプレン、ピ
ペリレン、1・3−ペンタジエン等の1種以上が
選ばれる。また、ビニル芳香族化合物としては、
スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン
等の1種以上が選ばれ、好ましくはスチレンがよ
い。
本発明のブロツク共重合体としてはスチレン−
ブタジエンブロツク共重合体が特に好ましい。
本発明において用いるブロツク共重合体は、数
平均分子量が10000〜1000000、好ましくは20000
〜300000更に好ましくは50000〜200000の範囲内
であり、分子量分布(重量平均分子量と数平均分
子量の比)は1.01〜10の範囲内であることが好ま
しい。
また本発明において用いるブロツク共重合体の
分子構造は、直鎖状、分岐状あるいは放射状のい
ずれであつてもよい。そして、熱可塑性ゴムの特
性を失なわない限りにおいて有機化合物あるいは
無機化合物によつて若干の変性が行なわれていて
もよい。
さらに、本発明において用いるブロツク共重合
体において、ブタジエンを共役ジエン化合物とし
て使用する場合は、ブタジエン部分のミクロ構造
はシス−1、4含有量が20〜50%、1.2含有量
が、5〜40%が好ましい。
上記、本発明において用いるブロツク共重合体
は、通常、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シク
ロヘキサン等の不活性炭化水素溶媒中で、ブチル
リチウム等の有機リチウム化合物を触媒として、
共役ジエン化合物とビニル芳香族化合物をブロツ
ク共重合することによつて得られる。また、リチ
ウム活性末端を有したブロツク共重合体を、多官
能性のカツプリング剤、例えば四塩化炭素、四塩
化ケイ素等と反応させることにより分岐状、放射
状のブロツク共重合体とすることも可能である。
本発明では、いかなる重合方法によつて得られた
ブロツク共重合体でも、上記限定の範囲であれば
使用することが可能である。
上記ブロツク共重合体は、1種だけでなく2種
類以上のものを組合わせたものでもよく、これら
の組合せの例としては、スチレン−ブタジエンブ
ロツク共重合体とスチレン−イソプレンブロツク
共重合体との組合せ、分子量の異なる2種のスチ
レン−ブタジエンブロツク共重合体の組合せ、ス
チレン含有量の異なる2種のスチレン−ブタジエ
ンブロツク共重合体の組合せ、スチレン−ブタジ
エン−スチレンの3つのブロツクからなるもの
と、ブタジエン−スチレン−ブタジエン−スチレ
ンの4つのブロツクからなるものの如く異なるブ
ロツク構造のスチレン−ブタジエンブロツク共重
合体の組合せなどがあげられる。
一方、本発明において用いるマレイン酸化合物
としては、マレイン酸、無水マレイン酸、マレイ
ン酸の半アルキルエステル、マレイン酸アミド、
マレイン酸イミド等から選ばれ、これらのうち無
水マレイン酸が好ましい。
また本発明におけるブロツク共重合体とマレイ
ン酸化合物のスクリユー型押出機への供給は、そ
れぞれ別々あるいは同時のいずれでも良いが、均
質な変性ブロツク共重合体を得るにはあらかじめ
両者を混合して供給するのが好ましい。この際、
ブロツク共重合体およびマレイン酸化合物と共に
無機あるいは有機化合物を必要に応じてスクリユ
ー型押出機に供給することもまた可能である。こ
れらは、例えば安定剤(酸化防止剤)、粘着付与
剤、可塑剤、充てん剤、滑剤、難燃剤、着色剤な
どのいわゆる添加剤と称する物の他、熱可塑性プ
ラスチツク、熱可塑性エラストマー、未加硫ゴム
などの高分子化合物またはこれらの低重合体等か
ら選ばれる。熱可塑性プラスチツクとしては、ポ
リスチレン、耐衝撃性ポリスチレン、AS樹脂、
ABS樹脂等のスチレン系重合体、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブテン、エチレン−酢
酸ビニル共重合体、エチレン−プロピレン共重合
体、エチレン−アクリル酸共重合体等のポリオレ
フイン系重合体、ポリ塩化ビニル系重合体、ポリ
酢酸ビニル系重合体、ポリアミド系重合体、熱可
塑性ポリエステル系重合体、ポリアクリレート系
重合体、ポリフエニレンエーテル系重合体、ポリ
フエニレンスルフイド系重合体、ポリアセタール
系重合体、ポリブタジエン系重合体、熱可塑性ポ
リウレタン系重合体等があげられる。また熱可塑
性エラストマーの例としては、スチレン−ブタジ
エンブロツク共重合体、ポリウレタン系熱可塑性
エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラスト
マー、ポリオレフイン系熱可塑性エラストマー等
があげられ、未加硫ゴムとしては、ポリブタジエ
ン、ポリイソプレン、スチレン−ブタジエン共重
合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、
エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロ
ピレン−ジエン共重合体、シリコンゴム、エピク
ロルヒドリンゴム、アクリルゴム、エチレン−酢
酸ビニル共重合体等があげられる。
その他押出機に供給し得るものとして、マレイ
ン酸化合物とイオン結合を形成し得る1〜3価の
金属化合物、更にゲル化を生起させない程度のビ
ニル系のモノマーなどを挙げることが出来る。
本発明におけるスクリユー型押出機の操作条件
としては、押出機のメルトゾーン以降の温度が
150〜280℃、好ましくは180〜250℃更に好ましく
は180〜220℃、押出機の平均滞留時間(反応時
間)が30〜500秒、好ましくは60〜300秒、押出機
内の剪断速度が180sec-1以下、好ましくは
120sec- 1以下、更に好ましくは60sec-1以下の範
囲から選ばれ、かつこれらの条件は押出機内での
ラジカル発生を実質的に抑止し得る条件でなけれ
ばならない。上記押出機温度が150℃以下、ある
いは滞留時間が30秒以下ではマレイン酸化合物の
付加率が低いこと、逆に押出機温度が280℃以
上、滞留時間が500秒以上あるいは剪断速度が
180sec-1以上ではブロツク共重合体のゲル化が生
起するため望ましくない。なお、上記剪断速度
は、S.P.E Journal June(1967)P53に示される
方法で計算した値である。
特に、本発明においては、ブロツク共重合体の
マレイン化反応中のゲル化を避けるために、過酸
化物あるいはアゾービス−イソ−ブチロニトリル
の如くのアゾ化合物等のラジカル開始剤を反応系
に添加することは好ましくなく避けるべきであ
る。
一方、本発明においては反応中、加熱あるいは
高剪断下で発生するラジカルを抑止するために、
フエノール系、リン系、アミン系その他のゲル化
抑止剤を添加することが好ましい。これらの添加
剤は、単独でも効果があるが、二成分を組合せる
ことが好ましく、更に三成分を組合せることが好
ましく、特にフエノール系のゲル化抑止剤、リン
系のゲル化抑止剤および他の一成分のゲル化抑止
剤からなる三成分を組合せることが特に好まし
い。上記フエノール系ゲル化抑止剤の例として
は、2・6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフエ
ノール、2・2′−メチレンビス−(4−メチル−
6−tert−ブチルフエノール)、4・4−ブチリ
デンビス−(3−メチル−6−tert−ブチルフエ
ノール)、4・4′−チオビス(3−メチル−6−
tert−ブチルフエノール)、n−オクタデシル−
β−(4′−ヒドロキシ−3′・5′−ジ−tert−ブチル
フエニル)プロピオネート等が挙げられる。リン
系ゲル化抑止剤としては、トリ(ノニルフエニ
ル)フオスフアイト、トリデシルフオスフアイ
ト、ジステアリルペンタエリスリチルジフオスフ
アイト等が挙げられる。また他のゲル化防止剤と
しては、1・2−ジヒドロキシナフタレン、1−
アミノ−2−ナフトール、1−ニトロ−2−ナフ
トール等のナフトール系ゲル化抑止剤、トリメチ
ルアミン、フエニル−β−ナフチルアミン、P−
フエニレンジアミン、メルカプトエチルアミン、
N−ニトロソ−ジメチルアミン、フエノチアジ
ン、1・2−ジヒドロ−2・2・4−トリメチル
キノリンなどのアミン系ゲル化抑止剤、ジラウリ
ルチオジプロピオネート、ジラウリルサルフアイ
ド、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メ
ルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジ
スルフイド、2−メルカプトベンゾチアゾールの
金属塩、ジエチルキサントゲンスルフイドなどの
イオウ系ゲル化抑止剤、ハイドロキノン等のキノ
ン系ゲル化抑止剤、尿素系ゲル化抑止剤などがあ
り、他の化合物でもこれらと同等の効果があれば
使用できる。
これらは、ブロツク共重合体に対して、0.001
〜5重量部好ましくは0.05〜2重量部添加され
る。但し、マレイン酸化合物と反応してゲル化を
おこす化合物を使用することは好ましくない。
本発明によつて得られるマレイン酸化合物で変
性されたブロツク共重合体は、マレイン酸化合物
が0.05〜20重量%、好ましくは0.1〜10重量%付
加されている。その変性ブロツク共重合体の溶融
粘度指数は変性前のブロツク共重合体に対して
0.025〜2.0なる比の範囲になければならない。
0.025以下では溶融流動特性が悪化し、2.0以上で
は熱可塑性ゴムとしての特性が損なわれる。そし
てこの溶融粘度指数比のより好ましい範囲は、共
役ジエンを構成するブタジエンとイソプレンの重
量比が70/30〜100/0の場合には0.025〜1.0、
ブタジエンとイソプレンの重量比が0/100〜
70/30の場合には1.0〜2.0である。
本発明で得られる変性ブロツク共重合体のトル
エン不溶分は1%以下、好ましくは0.5%以下で
ある。但し上記変性ブロツク共重合体が金属塩あ
るいは酸無水物により可逆的な架橋をしている場
合には、酸処理等により可逆架橋を分解した後、
上記溶融粘度指数あるいはトルエン不溶分を測定
するものとする。
本発明で得られた変性ブロツク共重合体は、必
要に応じて、他の熱可塑性樹脂、各種未加硫ゴ
ム、熱可塑性エラストマー等の高分子化合物ある
いはこれらの低分子量重合体と混合したり、ある
いは重合性モノマー類や熱硬化性樹脂の中間体等
を添加することが可能である。
上記熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン、耐
衝撃性ポリスチレン、AS樹脂、ABS樹脂等のス
チレン系重合体、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリブテン、エチレン−プロピレン共重合体
等のポリオレフイン系共重合体、ポリ塩化ビニル
系共重合体、ポリ酢酸ビニル系重合体、ポリアミ
ド系重合体、熱可塑性ポリエステル系重合体、ポ
リアクリレート系重合体、ポリフエニレンエーテ
ル系重合体、ポリフエニレンスルフイド系重合
体、ポリアセタール系重合体、ポリブタジエン系
重合体、熱可塑性ポリウレタン系重合体等があげ
られ熱可塑性エラストマーとしては、スチレン−
ブタジエンブロツク共重合体、ポリウレタン系熱
可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エ
ラストマー、ポリオレフイン系熱可塑性エラスト
マー等があげられ、未加硫ゴムとしては、ポリブ
タジエン、ポリイソプレン、スチレン−ブタジエ
ン共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重
合体エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−
プロピレン−ジエン共重合体、シリコンゴム、エ
ピクロルヒドリンゴム、アクリルゴム、エチレン
−酢酸ビニル共重合体、
等があげられる。
また、熱可塑性樹脂の中間体の例としては、フ
エノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂、熱硬化性ポリウレタン樹脂、
エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の中間体があげら
れる。
更に、重合性のモノマーの例としては、スチレ
ン等のビニル芳香族化合物、アクリロニトリル等
のシアノビニル化合物、メチルメタクリレート等
の不飽和カルボン酸エステル、アクリル酸等の不
飽和カルボン酸等があげられ、また変性ブロツク
共重合体の官能基と反応可能なアミノ基、水酸
基、イソシアネート基、エポキシ基等を有する化
合物、たとえばアンモニア、ジメチルアミン、メ
チルアルコールなどがあげられる。
また他の添加剤として、例えば安定剤、粘着付
与剤、可塑剤、充てん剤、滑剤、難燃剤、着色
剤、架橋剤等を配合することも可能である。
これらの添加物のうち、架橋剤としては、イオ
ウ、過酸化物、ジアミンなどの多官能性試薬や、
周期律表第〜族の金属化合物等が使用可能で
あるが、本発明の変性ブロツク共重合体が熱可塑
性ゴムとしての特性を保持する上では、金属化合
物による架橋が好ましい。
本発明で得られる変性ブロツク共重合体の用途
としては、各種成型物、靴底、アルミ・鉄・ガラ
ス・セロフアン等などの金属・プラスチツク・
紙・無機材料との接着剤、ポリオレフイン・ポリ
スチレン、ポリアミド・ポリ塩化ビニルなど前記
樹脂またはゴム等の積層物、エマルジヨンあるい
は粉状物として塗料、アスフアルトへのブレン
ド、各種表面処理剤などが挙げられる。
以下、若干の実施例を示すが、これらは本発明
更に詳細に説明するものであり、本発明の範囲を
限定するものではない。
実施例 1
窒素雰囲気下、シクロヘキサン溶媒中、ブテル
リチウムを重合触媒として、スチレン、ブタジエ
ン、スチレンの順にモノマーを逐次添加し、60〜
80℃の温度で重合させることにより、スチレン/
ブタジエン/スチレン15/70/15の構成比の
SBS3型ブロツク共重合体を得た。この重合体100
重量部あたり0.5重量部の2・6−ジ−tert−ブ
チル−4−メチルフエノールを酸化防止剤として
重合体溶液に添加した後、溶媒を留去した。この
ブロツク共重合体の溶融粘度指数(200℃、加重
5Kgで測定、単位はg/10分)は、11.8であつ
た。
このブロツク共重合体のペレツトに、ブロツク
共重合体100重量部あたり2重量部の無水マレイ
ン酸、0.3重量部のフエノチアジン系安定剤を添
加し、これらをヘンシエルミキサーを使用して均
一に混合した後、窒素雰囲気下でスクリユー型押
出機(単軸、スクリユー径20mmφ、L/D=22)
に供給し、マレイン化反応を行なつた。
マレイン化条件を以下に示す。
押出機のスクリユー回転数: 30 rpm
押出機の温度:
シリンダーC1: (スクリユー先端より12Dの
部分) 220 ℃
シリンダーC2: (スクリユー先端より5Dの
部分) 200 ℃
ダイ 200 ℃
ポリマーのシリンダー内滞留時間 180 秒
剪断速度 20sec-1
得られたマレイン化変性ブロツク共重合体の溶
融粘度指数は、6.7、トルエン不溶分は、0.1%以
下であり、またこのポリマーをナトリウムメチラ
ートによつて滴定して酸含量を測定したところ、
ポリマー中への無水マレイン酸の付加量は、1.06
重量%であり、これより無水マレイン酸の反応率
は53%となる。
押出機で押出されたブロツク共重合体は、120
℃で1時間減圧乾燥することにより、未反応の無
水マレイン酸を除去した。減圧乾燥後のブロツク
共重合体中に残留している未反応無水マレイン酸
は、アセトン抽出した結果ポリマーの0.05重量%
以下であつた。
実施例2〜5、比較例1〜6
実施例1と同様な方法により各種ブロツク共重
合体のマレイン化を行なつた。その反応条件およ
び結果を実施例2〜5として表1に示す。
また、実施例1で用いたスクリユー型押出機を
使用し、本願発明の範囲外の条件で、変性ブロツ
ク共重合体を得た。これらの反応条件および結果
を比較例1〜6として表2に示した。
表1および表2の結果から明らかな如く、本発
明で限定される反応条件で得られた実施例1〜5
の変性ブロツク共重合体は、トルエン不溶分が極
めて少なく、また良好な溶融粘度指数であるのに
対し、本発明の範囲外の条件で得られた比較例1
〜6の変性ブロツク共重合体は、いずれもトルエ
ン不溶分が多くかつ、流動特性が悪い。また、比
較例6のスチレン−イソプレン−スチレンブロツ
ク共重合体から得られた変性ブロツク共重合体
は、イソプレン鎖の切断により溶融粘度指数が増
加している。
表3には、実施例3および4で得られた変性ブ
ロツク共重合体、比較例2および6で得られた変
性ブロツク共重合体およびこれらの変性前のブロ
ツク共重合体の各種物性値を示した。
表3の結果より本発明の方法で得られる変性ブ
ロツク共重合体は、未変性のブロツク共重合体と
比較し、良好な溶融特性を保ちつつ、引張強度
300%モジユラスが改善されると共にアルミニウ
ムとの接着性がすぐれている。また、本発明の範
囲外の方法で得られた変性ブロツク共重合体は、
外観特性、溶融特性が劣り、また引張強度等の改
善が少ない。
また、スチレン−イソプレン−スチレンブロツ
ク共重合体から得られた実施例4の場合は、若干
の引張強度の低下が見られ、比較例6では分子鎖
の切断により引張強度が大巾に低下する。
The present invention relates to a novel method for producing block copolymers modified with maleic acid compounds. More specifically, the present invention relates to a new method for producing thermoplastic rubber having excellent melt flow properties, tensile strength properties, etc., by modifying a block copolymer consisting of a conjugated diene compound and a vinyl aromatic compound with a maleic acid compound. . Conventionally, many attempts have been made to modify resins or rubbers with highly functional maleic acid compounds to improve adhesion, green strength, and the like. Regarding conjugated diene synthetic rubber, various methods have been proposed for modifying it with maleic acid compounds (maleization). For example, JP-A-49-20294 describes a method for maleating polyisoprene in an inert solvent in the presence of a radical initiator. A drawback of this method is that post-processing steps such as solvent removal are complicated. Furthermore, Japanese Patent Publication No. 45-32707 describes a method in which mastication and maleation of polyisoprene are carried out sequentially in a screw type extruder in the absence of a radical initiator. This method has a simpler process and can be said to be a better method than the maleation in an inert solvent. However, this method cannot be applied to the maleation of block copolymers as in the present invention. This is because, in the case of a block copolymer in which the conjugated diene portion is mainly composed of butadiene, mastication causes a crosslinking phenomenon, that is, gelation, of the butadiene portion. Furthermore, in the case of a block copolymer in which the conjugated diene moiety is mainly composed of isoprene, mastication causes molecular chain scission in the isoprene moiety, resulting in loss of structural characteristics as a block copolymer. In addition, JP-A-1987
No. 56427 suggests a method of maleating a block copolymer of butadiene and styrene in the coexistence of a rubber developing oil by generating radicals using a radical initiator or heating. Also,
JP-A-52-123443 also suggests a method of maleating a block copolymer consisting of butadiene and styrene together with polyethylene in a screw type extruder in the presence of a radical initiator.
However, in both of these methods, maleation occurs under the generation of radicals, so it is difficult to avoid gelation of the resulting modified block copolymer. The modified block copolymer results in a significant deterioration in properties as a thermoplastic rubber, such as melt flow characteristics and appearance characteristics. As described above, it can be said that an industrially satisfactory method for modifying a block copolymer composed of a conjugated diene compound and a vinyl aromatic compound with a maleic acid compound has not yet been found. Under these circumstances, the present inventor has conducted extensive research to solve the above problems, and as a result has arrived at the present invention. That is, the present invention contains at least one polymer block mainly composed of a conjugated diene compound and at least one polymer block mainly composed of a vinyl aromatic compound, and the weight ratio of the conjugated diene compound and the vinyl aromatic compound is At least one block copolymer consisting of 30/70 to 95/5 and at least one maleic acid compound are supplied to a screw type extruder, and generation of radicals can be substantially suppressed in the absence of a radical initiator. The above block copolymer and the above maleic acid compound are reacted under the conditions of reaction temperature, reaction time and shear rate, and the ratio of the melt viscosity index of the modified block copolymer obtained at that time and the block copolymer before modification. The present invention relates to a method for producing a modified block copolymer, characterized in that the The feature of the present invention is that it not only provides an industrial production method for obtaining a modified block copolymer with a high maleation reaction rate without causing product deterioration such as gelation, but also
A new modified block that exhibits excellent properties as a thermoplastic rubber, with significantly improved appearance properties such as color tone and surface texture, mechanical properties such as melt flow properties and tensile strength, and adhesive properties with metals, glass, wood, etc. The present invention provides a copolymer. The present invention will be described in more detail below. The block copolymer used in the present invention has at least one polymer block mainly composed of a conjugated diene compound, at least one polymer block mainly composed of a vinyl aromatic compound, and preferably two polymer blocks mainly composed of a vinyl aromatic compound.
Must contain at least 100%. In the block polymer of the present invention, the weight ratio of the conjugated diene compound to the vinyl aromatic compound is limited to a composition range of 30/70 to 95/5, preferably 50/50 to 90/10. Furthermore, in the block copolymer of the present invention,
The polymer block mainly composed of a conjugated diene compound is limited to a composition in which the weight ratio of the conjugated diene compound to the vinyl aromatic compound is from 100/0 to 60/40. In this case, the distribution of vinyl aromatic compounds is
It may be random or tapered (monomer components increase or decrease along the molecular chain), partially block-like, or a combination thereof. Furthermore, in the block copolymer of the present invention, the polymer block mainly composed of a vinyl aromatic compound is limited to a composition in which the weight ratio of the vinyl aromatic compound to the conjugated diene compound is within a range of 100/0 to 70/30. Ru. In this case, the distribution of the conjugated diene compound may be random, tapered, partially block-like, or a combination thereof. When there are two or more polymer blocks mainly composed of vinyl aromatic compounds, or when there are two or more polymer blocks mainly composed of conjugated diene compounds, each polymer block may have the same structure. However, different structures are also possible. In the above block copolymer, the weight ratio of the polymer block mainly consisting of a vinyl aromatic compound to the polymer block mainly consisting of a conjugated diene compound is 5/95 to 95/5, preferably 10/90 to 90. /Ten
is within the range of The above range limitation regarding the block copolymer of the present invention is based on the fact that the block copolymer of the present invention or the modified block copolymer obtained by maleation reaction has properties as a thermoplastic rubber, such as good melt flow properties. This is an essential condition for exhibiting properties such as tensile strength. As the conjugated diene compound constituting the block copolymer of the present invention, one or more of butadiene, isoprene, piperylene, 1,3-pentadiene, etc. is selected. In addition, as vinyl aromatic compounds,
One or more types of styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, etc. are selected, and styrene is preferable. The block copolymer of the present invention includes styrene-
Particularly preferred are butadiene block copolymers. The block copolymer used in the present invention has a number average molecular weight of 10,000 to 1,000,000, preferably 20,000.
The molecular weight distribution (ratio of weight average molecular weight to number average molecular weight) is preferably within the range of 1.01 to 10. Further, the molecular structure of the block copolymer used in the present invention may be linear, branched or radial. The rubber may be slightly modified with an organic compound or an inorganic compound as long as the properties of the thermoplastic rubber are not lost. Furthermore, in the block copolymer used in the present invention, when butadiene is used as the conjugated diene compound, the microstructure of the butadiene moiety has a cis-1,4 content of 20 to 50% and a 1.2 content of 5 to 40%. % is preferred. The above-mentioned block copolymer used in the present invention is usually prepared by using an organic lithium compound such as butyllithium as a catalyst in an inert hydrocarbon solvent such as benzene, toluene, hexane, or cyclohexane.
It is obtained by block copolymerizing a conjugated diene compound and a vinyl aromatic compound. It is also possible to make branched or radial block copolymers by reacting a block copolymer with a lithium active end with a polyfunctional coupling agent such as carbon tetrachloride or silicon tetrachloride. be.
In the present invention, block copolymers obtained by any polymerization method can be used within the range of the above limitations. The above-mentioned block copolymers may be not only one type but also a combination of two or more types. Examples of these combinations include a styrene-butadiene block copolymer and a styrene-isoprene block copolymer. combination, a combination of two types of styrene-butadiene block copolymers with different molecular weights, a combination of two types of styrene-butadiene block copolymers with different styrene contents, a combination of three blocks of styrene-butadiene-styrene; Examples include combinations of styrene-butadiene block copolymers with different block structures, such as one consisting of four blocks: butadiene-styrene-butadiene-styrene. On the other hand, the maleic acid compound used in the present invention includes maleic acid, maleic anhydride, half-alkyl ester of maleic acid, maleic acid amide,
It is selected from maleic acid imide and the like, and among these, maleic anhydride is preferred. Furthermore, in the present invention, the block copolymer and the maleic acid compound may be fed to the screw extruder either separately or simultaneously, but in order to obtain a homogeneous modified block copolymer, they must be mixed in advance and fed. It is preferable to do so. On this occasion,
It is also possible to feed inorganic or organic compounds to the screw extruder as required along with the block copolymer and maleic acid compound. These include so-called additives such as stabilizers (antioxidants), tackifiers, plasticizers, fillers, lubricants, flame retardants, and colorants, as well as thermoplastics, thermoplastic elastomers, and unmodified additives. It is selected from high molecular compounds such as sulfur rubber or low polymers thereof. Thermoplastics include polystyrene, high-impact polystyrene, AS resin,
Styrene polymers such as ABS resin, polyolefin polymers such as polyethylene, polypropylene, polybutene, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-propylene copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, polyvinyl chloride polymer , polyvinyl acetate polymer, polyamide polymer, thermoplastic polyester polymer, polyacrylate polymer, polyphenylene ether polymer, polyphenylene sulfide polymer, polyacetal polymer, polybutadiene polymer Examples include polymers, thermoplastic polyurethane polymers, and the like. Examples of thermoplastic elastomers include styrene-butadiene block copolymers, polyurethane thermoplastic elastomers, polyester thermoplastic elastomers, polyolefin thermoplastic elastomers, and unvulcanized rubbers include polybutadiene, polyisoprene, etc. , styrene-butadiene copolymer, butadiene-acrylonitrile copolymer,
Examples include ethylene-propylene copolymer, ethylene-propylene-diene copolymer, silicone rubber, epichlorohydrin rubber, acrylic rubber, and ethylene-vinyl acetate copolymer. Other materials that can be supplied to the extruder include mono- to trivalent metal compounds that can form ionic bonds with maleic acid compounds, and vinyl monomers that do not cause gelation. The operating conditions for the screw type extruder in the present invention include the temperature below the melt zone of the extruder.
150-280℃, preferably 180-250℃, more preferably 180-220℃, average residence time (reaction time) in the extruder 30-500 seconds, preferably 60-300 seconds, shear rate in the extruder 180 seconds - 1 or less, preferably
It is selected from the range of 120 sec -1 or less , more preferably 60 sec -1 or less, and these conditions must be such that the generation of radicals in the extruder can be substantially suppressed. If the extruder temperature is 150℃ or lower or the residence time is 30 seconds or less, the addition rate of the maleic acid compound is low; conversely, if the extruder temperature is 280℃ or higher, the residence time is 500 seconds or more, or the shear rate is
A temperature of 180 sec -1 or more is undesirable because gelation of the block copolymer occurs. In addition, the said shear rate is the value calculated by the method shown in SPE Journal June (1967) P53. In particular, in the present invention, in order to avoid gelation during the maleation reaction of the block copolymer, a radical initiator such as peroxide or an azo compound such as azobis-iso-butyronitrile is added to the reaction system. is undesirable and should be avoided. On the other hand, in the present invention, in order to suppress radicals generated during the reaction under heating or high shear,
It is preferable to add a phenol-based, phosphorus-based, amine-based, or other gelation inhibitor. These additives are effective even when used alone, but it is preferable to combine two components, and more preferably to combine three components, especially phenol-based gelation inhibitors, phosphorus-based gelation inhibitors, and others. It is particularly preferred to combine three components consisting of one component of the gelation inhibitor. Examples of the above phenolic gelation inhibitor include 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, 2,2'-methylenebis-(4-methyl-
6-tert-butylphenol), 4,4-butylidenebis-(3-methyl-6-tert-butylphenol), 4,4'-thiobis(3-methyl-6-
tert-butylphenol), n-octadecyl-
Examples include β-(4′-hydroxy-3′·5′-di-tert-butylphenyl)propionate. Examples of the phosphorus-based gelation inhibitor include tri(nonylphenyl) phosphite, tridecyl phosphite, distearyl pentaerythrityl diphosphite, and the like. Other anti-gelling agents include 1,2-dihydroxynaphthalene, 1-
Naphthol gelation inhibitors such as amino-2-naphthol and 1-nitro-2-naphthol, trimethylamine, phenyl-β-naphthylamine, P-
phenylenediamine, mercaptoethylamine,
Amine gelation inhibitors such as N-nitroso-dimethylamine, phenothiazine, 1,2-dihydro-2,2,4-trimethylquinoline, dilaurylthiodipropionate, dilaurylsulfide, 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercaptobenzothiazole, dibenzothiazyl disulfide, metal salts of 2-mercaptobenzothiazole, sulfur-based gelation inhibitors such as diethylxanthogen sulfide, quinone-based gelation inhibitors such as hydroquinone, urea-based gelation inhibitors There are inhibitors, and other compounds can also be used if they have the same effect. These are 0.001 for block copolymers.
~5 parts by weight, preferably 0.05 to 2 parts by weight. However, it is not preferable to use a compound that reacts with the maleic acid compound to cause gelation. The block copolymer modified with a maleic acid compound obtained according to the present invention has a maleic acid compound added in an amount of 0.05 to 20% by weight, preferably 0.1 to 10% by weight. The melt viscosity index of the modified block copolymer is
The ratio must be between 0.025 and 2.0.
If it is less than 0.025, the melt flow characteristics will deteriorate, and if it is more than 2.0, the properties as a thermoplastic rubber will be impaired. A more preferable range of this melt viscosity index ratio is 0.025 to 1.0 when the weight ratio of butadiene and isoprene constituting the conjugated diene is 70/30 to 100/0;
The weight ratio of butadiene and isoprene is 0/100 ~
In the case of 70/30, it is 1.0 to 2.0. The toluene insoluble content of the modified block copolymer obtained in the present invention is 1% or less, preferably 0.5% or less. However, if the above-mentioned modified block copolymer is reversibly crosslinked with a metal salt or acid anhydride, after decomposing the reversible crosslinking by acid treatment, etc.
The above-mentioned melt viscosity index or toluene insoluble content shall be measured. The modified block copolymer obtained in the present invention may be mixed with other thermoplastic resins, various unvulcanized rubbers, high molecular compounds such as thermoplastic elastomers, or low molecular weight polymers thereof, as necessary. Alternatively, it is possible to add polymerizable monomers, thermosetting resin intermediates, and the like. Examples of the thermoplastic resin include styrene polymers such as polystyrene, impact-resistant polystyrene, AS resin, and ABS resin, polyolefin copolymers such as polyethylene, polypropylene, polybutene, and ethylene-propylene copolymers, and polyvinyl chloride polymers. Copolymers, polyvinyl acetate polymers, polyamide polymers, thermoplastic polyester polymers, polyacrylate polymers, polyphenylene ether polymers, polyphenylene sulfide polymers, polyacetal polymers , polybutadiene polymers, thermoplastic polyurethane polymers, etc. As thermoplastic elastomers, styrene-based polymers, etc.
Examples include butadiene block copolymer, polyurethane thermoplastic elastomer, polyester thermoplastic elastomer, polyolefin thermoplastic elastomer, etc. Unvulcanized rubber includes polybutadiene, polyisoprene, styrene-butadiene copolymer, butadiene-acrylonitrile. Copolymer ethylene-propylene copolymer, ethylene-
Examples include propylene-diene copolymer, silicone rubber, epichlorohydrin rubber, acrylic rubber, ethylene-vinyl acetate copolymer, and the like. Examples of thermoplastic resin intermediates include phenolic resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, thermosetting polyurethane resin,
Examples include intermediates such as epoxy resin and silicone resin. Furthermore, examples of polymerizable monomers include vinyl aromatic compounds such as styrene, cyanovinyl compounds such as acrylonitrile, unsaturated carboxylic acid esters such as methyl methacrylate, unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, etc. Examples include compounds having amino groups, hydroxyl groups, isocyanate groups, epoxy groups, etc. that can react with the functional groups of the block copolymer, such as ammonia, dimethylamine, and methyl alcohol. Further, other additives such as stabilizers, tackifiers, plasticizers, fillers, lubricants, flame retardants, colorants, crosslinking agents, etc. can also be added. Among these additives, crosslinking agents include polyfunctional reagents such as sulfur, peroxides, and diamines;
Although metal compounds of groups 1 to 10 of the periodic table can be used, crosslinking with a metal compound is preferable in order for the modified block copolymer of the present invention to maintain its properties as a thermoplastic rubber. The modified block copolymer obtained by the present invention can be used in various molded products, shoe soles, metals such as aluminum, iron, glass, cellophane, etc., plastics, etc.
Examples include adhesives for paper and inorganic materials, laminates of the above resins or rubbers such as polyolefin, polystyrene, polyamide and polyvinyl chloride, paints as emulsions or powders, blends with asphalt, and various surface treatment agents. Hereinafter, some Examples will be shown, but these are intended to explain the present invention in more detail, and are not intended to limit the scope of the present invention. Example 1 Under a nitrogen atmosphere, in a cyclohexane solvent, using buterithium as a polymerization catalyst, monomers were sequentially added in the order of styrene, butadiene, and styrene.
By polymerizing at a temperature of 80℃, styrene/
Composition ratio of butadiene/styrene 15/70/15
An SBS3 type block copolymer was obtained. This polymer 100
After adding 0.5 parts by weight of 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol as an antioxidant to the polymer solution, the solvent was distilled off. The melt viscosity index of this block copolymer (measured at 200° C. under a load of 5 kg, unit: g/10 min) was 11.8. To the pellets of this block copolymer were added 2 parts by weight of maleic anhydride and 0.3 parts by weight of a phenothiazine stabilizer per 100 parts by weight of the block copolymer, and these were mixed uniformly using a Henschel mixer. After that, use a screw type extruder (single screw, screw diameter 20 mmφ, L/D = 22) under a nitrogen atmosphere.
was supplied to perform the maleation reaction. The maleation conditions are shown below. Extruder screw rotation speed: 30 rpm Extruder temperature: Cylinder C 1 : (12D from the screw tip) 220 ℃ Cylinder C 2 : (5D from the screw tip) 200 ℃ Die 200 ℃ Polymer retention in the cylinder Time 180 sec Shear rate 20 sec -1 The obtained maleated modified block copolymer had a melt viscosity index of 6.7 and a toluene insoluble content of 0.1% or less, and the polymer was titrated with sodium methylate. When the acid content was measured,
The amount of maleic anhydride added to the polymer is 1.06
% by weight, and from this the reaction rate of maleic anhydride is 53%. The block copolymer extruded with an extruder has a 120
Unreacted maleic anhydride was removed by drying under reduced pressure at °C for 1 hour. Unreacted maleic anhydride remaining in the block copolymer after drying under reduced pressure was extracted with acetone and reduced to 0.05% by weight of the polymer.
It was below. Examples 2 to 5, Comparative Examples 1 to 6 Various block copolymers were maleated in the same manner as in Example 1. The reaction conditions and results are shown in Table 1 as Examples 2 to 5. Furthermore, a modified block copolymer was obtained using the screw type extruder used in Example 1 under conditions outside the scope of the present invention. These reaction conditions and results are shown in Table 2 as Comparative Examples 1 to 6. As is clear from the results in Tables 1 and 2, Examples 1 to 5 were obtained under the reaction conditions limited by the present invention.
The modified block copolymer of Comparative Example 1, which was obtained under conditions outside the scope of the present invention, had extremely low toluene insoluble content and a good melt viscosity index.
The modified block copolymers No. 6 to 6 all contained a large amount of toluene insoluble matter and had poor flow characteristics. Furthermore, the modified block copolymer obtained from the styrene-isoprene-styrene block copolymer of Comparative Example 6 has an increased melt viscosity index due to isoprene chain scission. Table 3 shows various physical property values of the modified block copolymers obtained in Examples 3 and 4, the modified block copolymers obtained in Comparative Examples 2 and 6, and these block copolymers before modification. Ta. From the results in Table 3, it is clear that the modified block copolymer obtained by the method of the present invention has good melting properties and tensile strength compared to the unmodified block copolymer.
It has improved modulus by 300% and has excellent adhesion to aluminum. In addition, modified block copolymers obtained by methods outside the scope of the present invention are
The appearance characteristics and melting characteristics are poor, and there is little improvement in tensile strength, etc. Further, in the case of Example 4 obtained from a styrene-isoprene-styrene block copolymer, a slight decrease in tensile strength was observed, and in Comparative Example 6, the tensile strength decreased significantly due to molecular chain scission.
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
Claims (1)
ク少なくとも1個およびビニル芳香族化合物を主
体とする重合体ブロツク少なくとも1個を含有
し、共役ジエン化合物とビニル芳香族化合物の重
量比が30/70〜95/5なるブロツク共重合体の少
なくとも1種とマレイン酸化合物の少なくとも1
種をスクリユー型押出機に供給し、ラジカル開始
剤の不存在下、かつ押出機のメルトゾーン以降の
温度が150〜280℃、押出機の平均滞留時間が30〜
500秒で、ブロツク共重合体100重量部に対して
0.001〜5重量部の安定剤の存在下に前記ブロツ
ク共重合体と前記マレイン酸化合物を反応させ、
その際得られる変性ブロツク共重合体と前記変性
前のブロツク共重合体の溶融粘度指数の比が
0.025〜2.0なることを特徴とする変性ブロツク共
重合体の製造方法。 2 変性ブロツク共重合体中のトルエン不溶分が
1重量%以下であることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の方法。[Scope of Claims] 1. Contains at least one polymer block mainly composed of a conjugated diene compound and at least one polymer block mainly composed of a vinyl aromatic compound, and the weight ratio of the conjugated diene compound and the vinyl aromatic compound is at least one block copolymer having a ratio of 30/70 to 95/5 and at least one maleic acid compound
The seeds are fed into a screw type extruder, in the absence of a radical initiator, the temperature after the melt zone of the extruder is 150-280℃, and the average residence time of the extruder is 30-280℃.
for 100 parts by weight of block copolymer in 500 seconds.
Reacting the block copolymer and the maleic acid compound in the presence of 0.001 to 5 parts by weight of a stabilizer,
The ratio of the melt viscosity index of the modified block copolymer obtained at that time and the block copolymer before modification is
A method for producing a modified block copolymer, characterized in that the copolymer has a block copolymer of 0.025 to 2.0. 2. The method according to claim 1, wherein the toluene insoluble content in the modified block copolymer is 1% by weight or less.
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JP9910278A JPS5538803A (en) | 1978-08-16 | 1978-08-16 | Preparation of modified block copolymer |
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Family Applications (1)
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