JPWO2015115346A1 - ガスバリア性に優れた熱可塑性重合体組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックと、イソプレンとブタジエンとからなる共役ジエンを主体とする重合体ブロックとからなるブロック共重合体を水素添加して得られ、重量平均分子量が150000〜500000である水添ブロック共重合体(b):10〜100質量部、
ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックと、イソプレンからなる共役ジエンを主体とする重合体ブロックからなるブロック共重合体を水素添加して得られ、重量平均分子量が200000〜500000である水添ブロック共重合体(c):10〜100質量部、ポリブテン(d):5〜100質量部、および
プロピレン系重合体(e):1〜100質量部、
を含有してなる熱可塑性重合体組成物である。
本発明の熱可塑性重合体組成物を構成するイソブチレン系架橋重合物(a)は、末端にアルケニル基を有するイソブチレン系重合体を架橋することにより得られる。ここで、末端にアルケニル基を有するイソブチレン系重合体とは、イソブチレンブロックからなり、末端にアルケニル基を有する重合体である。イソブチレン系重合体におけるイソブチレン単位の含有量は、70重量%以上が好ましく、90重量%以上がより好ましい。イソブチレン単位の含有量がこの範囲内であると、本発明の熱可塑性重合体組成物のガスバリア性がより向上する。イソブチレン系重合体には、イソブチレンの他に、本発明の効果を損なわない範囲において他のモノマーが共重合されていてもよい。該他のモノマーとしては、1−ブテン、ペンテン、ヘキセン、ブタジエン、イソプレン、メチルビニルエーテル等のカチオン重合性モノマーを例示することができる。アルケニル基とは、炭素―炭素二重結合を有する基であれば、なんら制限なく使用できる。具体的には、ビニル基、アリル基、メチルビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、などが挙げられる。
ポリブテンは、柔軟性、成形加工性を付与する目的で添加される。ポリオレフィン系重合体は、流動性を付与する目的で添加される。ポリオレフィン系重合体はプロピレン系重合体とエチレン系重合体があげられる。プロピレン系重合体としては、例えばホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、ブロックポリプロピレン、アタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン等を使用することができる。エチレン系重合体としては、例えば中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)等のエチレン単独重合体;エチレン・1−ブテン共重合体、エチレン・1−ヘキセン共重合体、エチレン・1−ヘプテン共重合体、エチレン・1−オクテン共重合体、エチレン・4−メチル−1−ペンテン共重合体、エチレン・1−ノネン共重合体、エチレン・1−デセン共重合体等のエチレン・α−オレフィン共重合体等を使用することができる。
水添ブロック共重合体(b)は、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロック(A)と、イソプレンとブタジエンからなる共役ジエン化合物からなる重合体ブロック(B)とを含有するブロック共重合体を水素添加して得られるものである。
前記重合体ブロック(A)を構成するビニル芳香族化合物としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、o,m若しくはp−メチルスチレン、1,3−ジメチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン等が挙げられる。これらの中でも、スチレンおよびα−メチルスチレンが好ましい。ビニル芳香族化合物は1種を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
GPC;LC Solution (SHIMADZU製)
検出器:示差屈折率計 RID−10A(SHIMADZU製)
カラム:TSKgelG4000Hxlを2本直列(TOSOH製)
ガードカラム:TSKguardcolumnHxl−L(TOSOH製)
溶媒:テトラヒドロフラン
温度:40℃
流速:1ml/min
濃度:2mg/ml
水添ブロック共重合体(c)は、ビニル芳香族化合物からなる重合体ブロック(C)と、イソプレンからなる共役ジエン化合物からなる重合体ブロック(D)とを含有するブロック共重合体を水素添加して得られるものである。
前記重合体ブロック(C)を構成するビニル芳香族化合物としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、o,m若しくはp−メチルスチレン、1,3−ジメチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン等が挙げられる。これらの中でも、スチレンおよびα−メチルスチレンが好ましい。ビニル芳香族化合物は1種を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。また重合体ブロック(A)を構成するビニル芳香族化合物と同一であってもよく、異なっていてもよい。
また、水添ブロック共重合体(b)と水添ブロック共重合体(c)との質量の比は90/10〜10/90の範囲であることが好ましい。
ポリブテン(d)としては、得られる熱可塑性重合体組成物のガスバリア性及び表面性の観点から、100℃で測定した動粘度が100mm2/s以上であるものが好ましく、150mm2/s以上であるものがより好ましい。動粘度が100mm2/s以上であれば、本発明の熱可塑性重合体組成物を成形品に加工した際に、オイルのブリードが極めて少なくなり、特にガスバリア性に優れた熱可塑性重合体組成物が得られる。なお、本明細書でいう動粘度とは、ASTM D445に準じて測定した値である。
本発明の熱可塑性重合体組成物において、プロピレン系重合体(e)は、例えばホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、ブロックポリプロピレン、アタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン等を使用することができる。中でも、ホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、ブロックポリプロピレンを用いるのが好ましい。これらのプロピレン系重合体は、1種類を単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。
本発明の熱可塑性重合体組成物からなるパッキン材は、自動車、車両材料、建築材料、電気・電子製品、食品容器、日用品、その他のあらゆる分野において、水密性、気密性等ガスバリア性が必要な部位に使用されるパッキン材として好適に使用することができる。 例えば、自動車、電機・電子製品等のあらゆる機器に電気二重層コンデンサが使用されているが、本発明のパッキン材を電解液の封口と導電性材料の絶縁のためのパッキンに使用した電気二重層コンデンサは、ガスバリア性が良好であって、電解液のコンデンサ外への漏出や揮発を生じにくく、電気二重層コンデンサの寿命に優れる特徴を有する。
また本発明のパッキン材を食品容器に用いると、大気中の酸素ガスが食品容器内に透過したり、容器内の食品中の香味成分が容器外に抜けたりすることが少なくなるため、食品容器用のパッキンとしても優れている。
本発明の熱可塑性重合体組成物からなる医療用部材は、医療用分野において、水密性、気密性等ガスバリア性が必要な医療用部材として好適に使用することができる。
例えば、医療用輸液ゴム栓、真空採血管などの栓体及びゴム栓、医療用輸液バッグ、医療用シリンジガスケット、プレフィルド用シリンジガスケットに使用することができる。
本発明の医療用部材は、ガスバリア性に優れ、大気中の酸素ガスが部材内部に透過することやと部材内部に充填された内容物中の揮発性成分が部材外部に揮発することを低減させることが可能となり、内容物の長期保存性に優れる特徴を有する。
本発明の熱可塑性重合体組成物からなるホースやチューブは、自動車、車両材料、建築材料、電気・電子製品、食品容器、日用品、その他のあらゆる分野において、水密性、気密性等ガスバリア性が必要な部位に使用されるホース、チューブとして使用することができる。例えば、本発明の熱可塑性重合体組成物からなるチューブをインクジェットプリンター用のインク供給チューブに使用すると、ガスバリア性が良好であるために、チューブ内のインクがチューブ外に蒸発することによる粘度上昇、チューブ外から浸透したガス成分由来の気泡発生を引き起こしてインクの供給を妨げる等の不具合を防ぐことが可能となる。
実施例及び比較例で得られた熱可塑性重合体組成物を230℃で射出成形することによって厚さ2mmのシート形状とし、JIS K 6253に準拠してJIS−A硬度を測定した。
(2)MFR
実施例及び比較例で得られた熱可塑性重合体組成物を用いて、JIS K 7210に準拠して230℃、49N荷重条件でのMFR(g/10min)を測定し、流動性の指標とした。
(3)破断強度、破断伸度
実施例及び比較例で得られた熱可塑性重合体組成物を230℃で射出成形することによって厚さ2mmのシート形状とした。このシートよりJIS K 6251に準拠したダンベル3号型の試験片を打ち抜いて作製し、引張試験を23℃の温度条件および500mm/minの引張速度条件下で実施して破断強度、破断伸度を測定した。
(4)耐熱性
実施例および比較例で得られた熱可塑性重合体組成物を230℃で射出成形することによって厚さ2mmのシート形状とした。このシートより、直径29.0mm×厚さ12.5mmの圧縮永久歪み測定用の試験片を作製し、JIS K 6262に準じて、120℃の条件下で、圧縮変形量25%で24時間放置した後の圧縮永久歪みを測定し、耐熱性の指標とした。
(5)ガスバリア性
実施例および比較例で得られた熱可塑性重合体組成物を230℃で射出成形することによって厚さ1mmのシート形状とした。このシートよりJIS K 7126−1、差圧法に準じて、23℃、試験気体:酸素、条件下で、気体透過度を測定した。また、このシートよりJIS Z 0208、防湿包装材料の透湿度試験方法(カップ法)に準じて、40℃、相対湿度90%の条件下で、透湿度を測定し、ガスバリア性の指標とした。
(6)表面特性
実施例および比較例で得られた熱可塑性重合体組成物の射出成形シートを指先でなぞることにより、表面性の指標とした(べとつき無し:○、べとつき少し有り:△、べとつき
有り:×)。
二軸押出機(口径46mm、L/D=46)を使用して、下記の各構成成分を表2に示す配合に従って混合した後、200℃で溶融混練し、ペレット状の熱可塑性重合体組成物を得た。これらの熱可塑性重合体組成物を用いて、射出成形機(230℃)で、厚さ2mm×φ120の円盤状のシート形状とした。
・成分(a)
製品名:シブスターP1140B、製造会社名:(株)カネカ、種類:末端にアルケニル基を有するイソブチレンポリマーからなる化合物に、ポリプロピレンおよびポリブテンを動的架橋してなる、ペレット状の架橋重合物
<ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックとイソプレンとブタジエンからなる共役ジエンを主体とする重合体ブロックからなるブロック共重合体に水素添加して得られた水添ブロック共重合体(b)>
・成分(b−1)
製品名:セプトン4055、製造会社名:(株)クラレ、種類:スチレン−イソプレン・ブタジエン−スチレン型トリブロック共重合体の水添ブロック共重合体、スチレンの含有量:30質量%、重量平均分子量270000
・成分(b−2)
製品名:セプトン4044、製造会社名:(株)クラレ、種類:スチレン−イソプレン・ブタジエン−スチレン型トリブロック共重合体の水添ブロック共重合体、スチレンの含有量:32質量%、重量平均分子量170000
・成分(b−3)
製品名:セプトン4033、製造会社名:(株)クラレ、種類:スチレン−イソプレン・ブタジエン−スチレン型トリブロック共重合体の水添ブロック共重合体、スチレンの含有量:30質量%、重量平均分子量90000
<ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックとイソプレンからなる共役ジエンを主体とする重合体ブロックからなるブロック共重合体に水素添加して得られた水添ブロック共重合体(c)>
・成分(c−1)
製品名:ハイブラー7135、製造会社名:(株)クラレ、種類:スチレン−イソプレン−スチレン型トリブロック共重合体の水添ブロック共重合体、スチレンの含有量:32質量%、重量平均分子量280000
・成分(c−2)
製品名:ハイブラー7125、製造会社名:(株)クラレ、種類:スチレン−イソプレン−スチレン型トリブロック共重合体の水添ブロック共重合体、スチレンの含有量:20質量%、重量平均分子量120000
表1に、実施例1、2、及び比較例1〜4の熱可塑性重合体組成物を構成する水添ブロック共重合体の組成、および重量平均分子量を示す。
・成分(d−1)
製品名:日石ポリブテンHV−100、製造会社名:JX 日鉱日石エネルギー株式会社、種類:ポリブテン、100℃で測定した動粘度:200mm2/s
・成分(e−1)
製品名:プライムポリプロピレン J108M、製造会社名:プライムポリマー(株)、種類:ホモタイプのポリプロピレン、MFR(230℃、21N):45g/10min
これに対し、比較例1の熱可塑性重合体組成物は、水添ブロック共重合体(b)の重量平均分子量が低いため表面特性、耐熱性及び引張強度に劣る。
また、比較例2の熱可塑性重合体組成物は、水添ブロック共重合体(b)および水添ブロック共重合体(c)の重量平均分子量が低いため表面特性、耐熱性及び引張強度に劣る。
さらに、比較例3の熱可塑性重合体組成物は、水添ブロック共重合体(b)および水添ブロック共重合体(c)を含有していないため、表面特性、流動性及び引張強度に劣る。
さらに、比較例4の熱可塑性重合体組成物は、末端にアルケニル基を有するイソブチレン系重合体を動的架橋してなるイソブチレン系架橋熱可塑性重合体組成物(a)および水添ブロック共重合体(c)を含有していないために、ガスバリア性、耐熱性に劣る。
Claims (8)
- 末端にアルケニル基を有するイソブチレン系重合体を架橋してなるイソブチレン系架橋重合物(a):100質量部、
ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックと、イソプレンとブタジエンとからなる共役ジエンを主体とする重合体ブロックとからなるブロック共重合体を水素添加して得られ、重量平均分子量が150000〜500000である水添ブロック共重合体(b):10〜100質量部、
ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックと、イソプレンからなる共役ジエンを主体とする重合体ブロックからなるブロック共重合体を水素添加して得られ、重量平均分子量が200000〜500000である水添ブロック共重合体(c):10〜100質量部、ポリブテン(d):5〜100質量部、および
プロピレン系重合体(e):1〜100質量部
を含有してなる熱可塑性重合体組成物。 - イソブチレン系架橋重合物(a)100質量部に対して、水添ブロック共重合体(b)と水添ブロック共重合体(c)との質量の和が20〜160質量部である請求項1に記載の熱可塑性重合体組成物。
- 前記ポリブテン(d)を100℃で測定した動粘度が100mm2/s以上である請求項1または2に記載の熱可塑性重合体組成物。
- イソブチレン系架橋重合物(a)が動的架橋によって得られた重合物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱可塑性重合体組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱可塑性重合体組成物を用いたパッキン材。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱可塑性重合体組成物を用いた医療用部材。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱可塑性重合体組成物を用いたチューブ。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱可塑性重合体組成物を用いたホース。
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