JPWO2010104174A1 - ポリプロピレン系樹脂組成物、その成型品及びそれを用いた自動車用内外装材料 - Google Patents
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Abstract
Description
〔1〕
組成物中に、ポリプロピレン系重合体(A)50〜90質量%と、
エチレン−α−オレフィン共重合体ゴム(B)5〜50質量%と、
ビニル芳香族単量体単位及びアルキレン単量体単位を主体とする共重合体であって、全アルキレン単量体中のα−オレフィン単量体単位の含有量が45mol%以上である共重合体(C)0.1〜5質量%と、
を含有する、ポリプロピレン系樹脂組成物。
〔2〕
前記(C)成分が、ビニル芳香族単量体単位及び共役ジエン単量体単位を主体とする水添共重合体であって、水素添加前に含まれる全共役ジエン単位中の平均ビニル結合量が62mol%以上である、〔1〕に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
〔3〕
前記(B)成分に対する前記(C)成分の質量比率((C)/(B))が、1/2以下である、〔1〕又は〔2〕に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
〔4〕
前記(C)成分が、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロックを少なくとも2つ以上含有し、かつ水素添加前に含まれる全共役ジエン単量体単位中の平均ビニル結合量が67mol%以上である、〔2〕又は〔3〕に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
〔5〕
前記(C)成分が、水素添加前の共役ジエン単量体単位に含まれる全不飽和基のうち、75mol%以上が水素添加されている、〔4〕に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
〔6〕
前記(B)成分の粘弾性測定から得られるtanδのピーク温度が、−60℃以上、−30℃以下の範囲にある、〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
〔7〕
組成物中に、ビニル芳香族単量体単位及びアルキレン単量体単位を主体とする共重合体であって、全アルキレン単量体中のα−オレフィン単量体単位の含有量が45mol%未満である共重合体(D)2〜30質量%を、更に含有する、〔1〕〜〔6〕のいずれか一項に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
〔8〕
前記(D)成分が、ビニル芳香族単量体単位及び共役ジエン単量体単位を主体とする水添共重合体であって、水素添加前に含まれる全共役ジエン単量体単位中の平均ビニル結合量が、62mol%未満である、〔7〕に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
〔9〕
前記(D)成分に対する前記(C)成分の質量比率((C)/(D))が、1/2以下である、〔7〕又は〔8〕に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
〔10〕
前記(D)成分が、ビニル芳香族単量体単位及びアルキレン単量体単位を主体とする共重合体であって、全アルキレン単量体中のα−オレフィン単量体単位の含有量が21mol%以上、45mol%未満である、〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
〔11〕
前記(D)成分が、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロックを少なくとも2つ有し、かつ、水素添加前に含まれる共役ジエン単量体単位中の平均ビニル結合量が、35〜60mol%である、〔10〕に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
〔12〕
組成物中に、無機充填材(E)5〜30質量%を更に含有する、〔1〕〜〔11〕のいずれか一項に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
〔13〕
前記(A)成分が連続相を形成し、前記連続相中に(B)成分が分散相(第一分散相)として存在し、前記(C)成分及び/又は(D)成分が、前記連続相と前記第一分散相の界面に分散している、〔1〕〜〔12〕のいずれかの一項に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
〔14〕
〔1〕〜〔13〕のいずれか一項に記載のポリプロピレン系樹脂組成物を含む成型品。
〔15〕
〔14〕に記載の成型品を含む自動車用内外装材料。
ポリプロピレン系重合体(A)の組成や物性等は、特に限定されず、公知のものを用いることができる。例えば、アイソタクチック形態の高結晶性ポリプロピレン樹脂、シンジオタクチック又はアタクチックポリプロピレン樹脂;ポリプロピレン樹脂として、ポリプロピレンのホモポリマー又はプロピレンと他の単量体との共重合体等が挙げられる。
エチレン−α−オレフィン共重合体ゴム(B)は、エチレンとα−オレフィンとの共重合体である。(B)成分の組成や物性等は、特に限定されず、公知のものを用いてもよい。
(B)成分としては、例えば、エチレンと、1種又はそれ以上のC3〜C20のα−オレフィンとの共重合体等が挙げられる。エチレンと、1種又はそれ以上のC3〜C10のα−オレフィンコモノマーとの共重合体が好ましい。エチレンと、1種又はそれ以上のC4〜C8のα−オレフィンコモノマーとの共重合体であることがより好ましい。エチレンと、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンタン、及び1−オクテンからなる群から選択される1種又はそれ以上のコモノマーとの共重合体であることが更に好ましい。エチレンとオクテンとの共重合体であることがより更に好ましい。かかる共重合体とすることで、より高い耐衝撃性とより高い引張り破断伸びが得られるため好ましい。
(C)成分は、ビニル芳香族単量体単位及びアルキレン単量体単位を主体とする共重合体であって、全アルキレン単量体中のα−オレフィン単量体単位の含有量が45mol%以上である共重合体である。
(a−b)n ・・・(1)
b−(a−b)n ・・・(2)
a−(b−a)n ・・・(3)
a−(b−a)n−X ・・・(4)
[(a−b)k]m−X ・・・(5)
[(a−b)k−a]m−X ・・・(6)
ビニル芳香族単量体単位を主体とする化合物重合体ブロックの含有量(質量%)=(水素添加前の共重合体中のビニル芳香族化合物重合体ブロックの質量/水素添加前の共重合体の質量)×100
(1)Ni、Pt、Pd、Ru等の金属をカーボン、シリカ、アルミナ、ケイソウ土等に担持させた担持型不均一系水添触媒、
(2)Ni、Co、Fe、Cr等の有機酸塩又はアセチルアセトン塩等の遷移金属塩と有機アルミニウム等の還元剤とを用いる、いわゆるチーグラー型水添触媒、
(3)Ti、Ru、Rh、Zr等の有機金属化合物等のいわゆる有機金属錯体等の均一系水添触媒。
本実施形態のポリプロピレン系樹脂組成物は、耐衝撃性や剛性の向上、及びウェルドラインの抑制の観点から、ビニル芳香族単量体単位及びアルキレン単量体単位を主体とする共重合体であって、全アルキレン単量体中のα−オレフィン単量体単位の含有量が45mol%未満である共重合体(D)2〜30質量%を更に含有することが好ましい。
本実施形態のポリプロピレン系樹脂組成物は、剛性、耐衝撃性、及び経済性の観点から、無機充填材(E)を更に含有することが好ましい。
本実施形態において、(C)成分の含有量が少量でありながら、優れた効果が得られる理由としては、定かではないが、組成物中に(B)成分が適度に微分散化され、かつ、(A)成分中に(C)成分由来の微小なミセルが適度な数形成され得るためではないかと推定される。さらに、(D)成分を併用することで、これらの効果がさらに助長されるものと推定される(ただし、作用はこれに限定されない)。
プロピレン系樹脂組成物の比重は、特に限定されないが、軽量性や曲げ弾性の観点から、0.90g/cm3〜1.10g/cm3が好ましく、1.00g/cm3〜1.07g/cm3がより好ましく、1.02g/cm3〜1.05g/cm3が更に好ましい。
本実施形態のポリプロピレン系樹脂組成物を含む成型品とすることができる。本実施形態のポリプロピレン系樹脂組成物の調製は、公知のブレンド又は混合手段により行うことができ、適宜好適な手法を選択することができる。混合する成分は、一段階のプロセス、又は多段階プロセスによって互いにブレンドすることが好ましい。さらに、ポリプロピレン系樹脂組成物は、個々の成分の乾式ブレンドと、引き続いての溶融混合よって調製してもよく、成型品(例えば、自動車部品等の完成製品)を製造する押出し成型機中で直接行ってもよいし、別個の押出し成型機(例えば、バンバリーミキサ)中で予備混合してもよい。本実施形態のポリプロピレン系樹脂組成物の乾式ブレンド物は、予備溶融混合せずに直接射出成型してもよい。
ビニル芳香族単量体単位及び共役ジエン単量体単位を主体とする共重合体における、スチレン含有量、共役ジエン単量体単位の平均ビニル結合量、共役ジエン単量体単位に基づく二重結合の平均水素添加率は、核磁気共鳴スペクトル解析(NMR)により下記の条件で測定した。
測定機器:JNM−LA400(JEOL製)
溶媒:重水素化クロロホルム
測定サンプル:ポリマーを水素添加する前後の抜き取り品
サンプル濃度:50mg/mL
観測周波数:400MHz
化学シフト基準:TMS(テトラメチルシラン)
パルスディレイ:2.904秒
スキャン回数:64回
パルス幅:45°
測定温度:26℃
I. M. Kolthoff, et al., J. Polym. Sci., 1946, Vol.1, p.429に記載の四酸化オスミウム酸法で測定した。
測定サンプル:ポリマーを水素添加する前の抜き取り品
ポリマー分解用溶液:オスミウム酸0.1gを第3級ブタノ−ル125mLに溶解した溶液
ビニル芳香族単量体単位及び共役ジエン単量体単位を主体とする共重合体の重量平均分子量、数平均分子量及び分子量分布(Mw/Mn)は、下記の条件のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。分子量分布は、得られた重量平均分子量と数平均分子量の比を取って求めた。
測定装置:LC−10(島津製作所製)
カラム:TSKgelGMHXL(4.6mmID×30cm)、2本
溶媒:テトラヒドロフラン
検量線用サンプル:市販の標準ポリスチレン(東ソー社製)、10点測定
(A)ポリプロピレン系重合体:ブロックPP(J709QG、プライムポリマー製、MI:55g/10分)
(B)エチレン−α−オレフィン共重合体ゴム(ENGAGE8200、ダウ社製、MFR(190℃、2.16kg):5g/10分)
エチレン−α−オレフィン共重合体ゴム(ENGAGE8842、ダウ社製、MFR(190℃、2.16kg):1g/10分)
(B)成分のMFRは、ASTM D1238に準拠して測定した。
(C)成分及び(D)成分の水添反応に用いた水添触媒は下記の方法で調製した。
窒素置換した反応容器に乾燥、精製したシクロヘキサン1Lを仕込み、ビス(シクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド100mmolを添加し、十分に攪拌しながらトリメチルアルミニウム200mmolを含むn−ヘキサン溶液を添加して、室温にて約3日間反応させた。
まず、ビニル芳香族単量体単位及び共役ジエン単量体単位を主体とする水添共重合体を調製した。
内容積が10Lの攪拌装置及びジャケット付き槽型反応器を用いて、ブロック共重合体を以下の方法で調製した。
所定量のシクロヘキサンを反応器に仕込んで、温度60℃に調整した後、n−ブチルリチウムの量を全モノマー(反応器に投入したブタジエンモノマー及びスチレンモノマーの総量)の100質量部に対して、0.08質量部となるようなに反応器の底部からそれぞれ添加した。さらに、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンの量がn−ブチルリチウム1molに対して1.8molとなるようにN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンのシクロヘキサン溶液を添加し、その後、モノマーとして、1ステップ目のスチレン7質量部を含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度20質量%)を約10分間で供給し、反応器内温度を60℃に調整した。供給停止後、15分間反応器内温度を70℃に調整しながら反応させた。次に、2ステップ目のブタジエン86質量部を含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度20質量%)を60分間かけて一定速度で連続的に反応器に供給し、その間の反応器内温度を50℃になるように調整し、供給停止後、10分間反応器内温度を50℃に調整しながら反応させた。次に、3ステップ目のスチレン7質量部を含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度20質量%)を20分間かけて一定速度で連続的に反応器に供給し、その間の反応器内温度を70〜80℃になるように調整し、供給停止後、10分間反応器内温度を70℃に調整しながら反応させた。
ポリマー1の水添率は98mol%、全アルキレン単量体中のα−オレフィン単量体単位の含有量が60mol%であった。
N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンの量がn−ブチルリチウム1molに対して1.6molとなるようにN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンのシクロヘキサン溶液を添加した以外は、ポリマー1と同様の方法で製造した。
スチレン含有量は14質量%、ポリスチレンブロック含有量が14質量%、ブタジエン部の平均ビニル結合量(全共役ジエン単量体単位中の平均ビニル結合量に相当)は68mol%、質量平均分子量は14.5万、分子量分布は1.05であった。
ポリマー2の水添率は98mol%、全アルキレン単量体中のα−オレフィン単量体単位の含有量が52mol%であった。
まず、ビニル芳香族単量体単位及び共役ジエン単量体単位を主体とする水添共重合体を調製した。
内容積が10Lの攪拌装置及びジャケット付き槽型反応器を用いて、以下の方法でブロック共重合体を調製した。
所定量のシクロヘキサンを反応器に仕込んで、温度70℃に調整した後、n−ブチルリチウムの量を全モノマー(反応器に投入したブタジエンモノマー及びスチレンモノマーの総量)の100質量部に対して、0.09質量部となるようなに反応器の底部からそれぞれ添加した。さらに、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンの量がn−ブチルリチウム1molに対して0.5molとなるようにN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンのシクロヘキサン溶液を添加した。その後、モノマーとして、1ステップ目のスチレン9質量部を含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度20質量%)を約10分間で供給し、反応器内温度を70℃に調整した。供給停止後、15分間反応器内温度を70℃に調整しながら反応させた。次に、2ステップ目のブタジエン82質量部を含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度20質量%)を60分間かけて一定速度で連続的に反応器に供給し、その間の反応器内温度を70℃になるように調整し、供給停止後、10分間反応器内温度を70℃に調整しながら反応させた。次に、3ステップ目のスチレン9質量部を含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度20質量%)を20分間かけて一定速度で連続的に反応器に供給し、その間の反応器内温度を70〜80℃になるように調整し、供給停止後、10分間反応器内温度を70〜80℃に調整しながら反応させた。
ポリマー3の水添率は98mol%、全アルキレン単量体中のα−オレフィン単量体単位の含有量が34mol%であった。
N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンの量がn−ブチルリチウム1molに対して0.4molとなるようにN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンのシクロヘキサン溶液を添加した以外は、ポリマー3と同様の方法で製造した。
スチレン含有量は18質量%、ポリスチレンブロック含有量が18質量%、ブタジエン部の平均ビニル結合量(全共役ジエン単量体単位中の平均ビニル結合量に相当)は40mol%、質量平均分子量は8.1万、分子量分布は1.05であった。
ポリマー4の水添率は98mol%、全アルキレン単量体中のα−オレフィン単量体単位の含有量が25mol%であった。
タルク:JM209(浅田製粉製、平均粒径3.5μm)
安定剤:Irgnox1010(チバ・スペシャリティケミカルズ社製)
安定剤:Irgfos168(チバ・スペシャリティケミカルズ社製)
表1に示す割合で各成分を二軸押出機(L/D=42、30mmΦ)で、180℃、350rpm、押出量5kg/hで混練し、射出成型温度220℃、金型温度40℃で成型し、ポリプロピレン系樹脂組成物の成型体とした。
各実施例及び各比較例のポリプロピレン系樹脂組成物の特性について、下記の測定と評価を行った。その結果を表1、表2に示す。
(1)メルトフローレート(MFR)
ISO 1133:1997に準拠して評価した。
(単位:g/10分、230℃、2.16kgf)
(2)引張り伸び
ASTM D638−03に準拠して評価した。
(3)曲げ弾性率
ASTM D790−03に準拠して評価した。
(4)耐衝撃性(Charpy衝撃強さ)
ISO 179に準拠して評価した。
(5)ウェルドマークの発生長さ
長さ350mm、幅135mm、厚み3mmの平板を成型する際、長さ方向の側面に幅面から70mmの位置にゲートを設けた金型を用い、その金型にはゲートより流動方向直下(ゲートより50mmの位置)に長さ20mm、幅20mm、厚み3mmの樹脂の流動を妨げる堰を設けた。ウェルドマークの発生長さは、前記金型を用いて射出成型した時に、堰以降に発生するウェルドマークを目視によってそれが判別できなくなるまでの長さを測定して求めた。その長さが長い場合を「×」(不良)と判定し、長さが短い場合を「○」(良好)と判定した。
(6)相成分の観察
得られた成型体をスライスして、ルテニウム染色後、透過型電子顕微鏡(JEOL社製)にて観察した。その結果、実施例1〜6の成型体では、(A)成分が連続相として、(B)成分が分散相として存在し、(C)成分及び(D)成分が、(A)成分と(B)成分の界面に分散していることが確認された。そして、(B)成分の分散粒子の外層表面の70%以上が、(C)成分あるいは(D)成分により被覆されていることが確認された。
(C)成分量を変化した組成物を評価した結果、実施例1は、少なくとも、引張り伸び(チャック間)、曲げ弾性率、及びCharpy衝撃強さのいずれも優れていることが確認された。一方、比較例1,2は引張り伸び(チャック間)、曲げ弾性率、Charpy衝撃強さの少なくともいずれかは劣っていることが確認された。
表2に示すように、各実施例は、引張り伸び(チャック間)、曲げ弾性率、Charpy衝撃強さ、及びウェルドラインの抑制のいずれについても優れていることが確認された。一方、各比較例は、引張り伸び(チャック間)、曲げ弾性率、Charpy衝撃強さ、及びウェルドラインの抑制の少なくともいずれかは劣っていることが確認された。
Claims (15)
- 組成物中に、ポリプロピレン系重合体(A)50〜90質量%と、
エチレン−α−オレフィン共重合体ゴム(B)5〜50質量%と、
ビニル芳香族単量体単位及びアルキレン単量体単位を主体とする共重合体であって、全アルキレン単量体中のα−オレフィン単量体単位の含有量が45mol%以上である共重合体(C)0.1〜5質量%と、
を含有する、ポリプロピレン系樹脂組成物。 - 前記(C)成分が、ビニル芳香族単量体単位及び共役ジエン単量体単位を主体とする水添共重合体であって、水素添加前に含まれる全共役ジエン単位中の平均ビニル結合量が62mol%以上である、請求項1に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
- 前記(B)成分に対する前記(C)成分の質量比率((C)/(B))が、1/2以下である、請求項1又は2に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
- 前記(C)成分が、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロックを少なくとも2つ以上含有し、かつ水素添加前に含まれる全共役ジエン単量体単位中の平均ビニル結合量が67mol%以上である、請求項2又は3に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
- 前記(C)成分が、水素添加前の共役ジエン単量体単位に含まれる全不飽和基のうち、75mol%以上が水素添加されている、請求項4に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
- 前記(B)成分の粘弾性測定から得られるtanδのピーク温度が、−60℃以上、−30℃以下の範囲にある、請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
- 組成物中に、ビニル芳香族単量体単位及びアルキレン単量体単位を主体とする共重合体であって、全アルキレン単量体中のα−オレフィン単量体単位の含有量が45mol%未満である共重合体(D)2〜30質量%を、更に含有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
- 前記(D)成分が、ビニル芳香族単量体単位及び共役ジエン単量体単位を主体とする水添共重合体であって、水素添加前に含まれる全共役ジエン単量体単位中の平均ビニル結合量が、62mol%未満である、請求項7に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
- 前記(D)成分に対する前記(C)成分の質量比率((C)/(D))が、1/2以下である、請求項7又は8に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
- 前記(D)成分が、ビニル芳香族単量体単位及びアルキレン単量体単位を主体とする共重合体であって、全アルキレン単量体中のα−オレフィン単量体単位の含有量が21mol%以上、45mol%未満である、請求項1〜9のいずれか一項に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
- 前記(D)成分が、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロックを少なくとも2つ有し、かつ、水素添加前に含まれる共役ジエン単量体単位中の平均ビニル結合量が、35〜60mol%である、請求項10に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
- 組成物中に、無機充填材(E)5〜30質量%を更に含有する、請求項1〜11のいずれか一項に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
- 前記(A)成分が連続相を形成し、前記連続相中に(B)成分が分散相(第一分散相)として存在し、前記(C)成分及び/又は(D)成分が、前記連続相と前記第一分散相の界面に分散している、請求項1〜12のいずれかの一項に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載のポリプロピレン系樹脂組成物を含む成型品。
- 請求項14に記載の成型品を含む自動車用内外装材料。
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