TWI783419B - 熱塑性彈性體、組成物及成形體 - Google Patents
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Abstract
本發明之目的在於提供一種熱塑性彈性體,其係具有高的耐熱性、強度、柔軟性等機械物性,而且透明性等亦優異者。
本發明之熱塑性彈性體主要包含共聚物,其中,該共聚物包含:
源自包含聚苯醚且玻璃轉移溫度為120℃以上之高分子體(A)的嵌段構造單元;及源自主要包含二烯系橡膠且玻璃轉移溫度為20℃以下之高分子體(B)的嵌段構造單元。
Description
本發明係關於熱塑性彈性體、組成物及成形體。
以如結晶性芳香族聚酯單元和聚醯胺單元之顯示高的耐熱性和強度之結構單元作為硬鏈段(hard segment),並以如聚(氧伸烷)二醇之脂肪族聚醚單元及/或以如聚內酯之脂肪族聚酯單元作為軟鏈段(soft segment)之共聚物,因為強度、耐衝撃性、彈性恢復性、柔軟性等機械性質和低溫、高溫特性優異,且為熱塑性而容易成形加工,故被廣泛使用於汽車零件和產業用物料。
但是,一般而言,如上所述之共聚物的現狀係因為原料之溶解性、反應性等而在構成硬鏈段/軟鏈段之材料方面有所限制。具有高的耐熱性之硬鏈段與軟鏈段之共聚物一般係已知有聚酯彈性體(專利文獻1)和聚醯胺彈性體(專利文獻2)等結晶性高分子與聚醚之共聚物,但此等樹脂於阻燃性或透明性仍有問題。
又,雖亦有報告係聚苯醚與聚丁二烯之共聚物(專利文獻3),但為無規共聚物,除了透明性不充分之外,還有與原料相比玻璃轉移溫度過高,而熔融加工性受到影響之問題。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平03-229752號公報
[專利文獻2]日本專利5369683號公報
[專利文獻3]國際公開第2019-203112號
本發明係有鑑於上述問題點而成者,目的在於提供一種熱塑性彈性體,其係具有高的耐熱性、強度、延伸等機械物性,而且透明性為優異者。
亦即,本發明如以下所述。
[1]一種熱塑性彈性體,係主要包含共聚物,其中,該共聚物包含:
源自包含聚苯醚且玻璃轉移溫度為120℃以上之高分子體(A)的嵌段構造單元;及源自主要包含二烯系橡膠且玻璃轉移溫度為20℃以下之高分子體(B)的嵌段構造單元。
[2]如[1]所述之熱塑性彈性體,其中,前述共聚物為由如下之嵌段排列構造所構成之ABA共聚物:前述源自高分子體(A)之嵌段構造單元-前述源自高分子體(B)之嵌段構造單元-前述源自高分子體(A)之嵌段構造單元。
[3]如[1]或[2]所述之熱塑性彈性體,其中,前述共聚物包含如下之嵌段排列構造:由前述源自高分子體(A)之嵌段構造單元、及前述源自高分子體(B)之嵌段構造單元交互地排列而成的嵌段排列構造。
[4]如[1]至[3]中任一項所述之熱塑性彈性體,其中,前述高分子體(A)為在單末端具有酚性羥基之聚苯醚。
[5]如[1]至[3]中任一項所述之熱塑性彈性體,其中,前述高分子體(A)為在兩末端具有酚性羥基之聚苯醚。
[6]如[1]至[3]中任一項所述之熱塑性彈性體,其中,前述高分子體(A)為在兩末端具有異氰酸酯基之聚苯醚。
[7]如[1]至[6]中任一項所述之熱塑性彈性體,其中,前述高分子體(B)為在兩末端具有異氰酸酯基之二烯系橡膠。
[8]如[1]至[7]中任一項所述之熱塑性彈性體,其中,前述二烯系橡膠為氫化聚丁二烯橡膠。
[9]如[1]至[8]中任一項所述之熱塑性彈性體,其中,前述共聚物為前述源自高分子體(A)之嵌段構造單元與前述源自高分子體(B)之嵌段構造單元經由胺酯鍵而鍵結而成的共聚物。
[10]一種熱塑性彈性體樹脂組成物,係包含[1]至[9]中任一項所述之熱塑性彈性體。
[11]一種成形體,係包含[10]所述之熱塑性彈性體樹脂組成物。
若依據本發明,如以下所說明,係可獲得具有高的耐熱性、強度、延伸等機械物性,而且透明性優異之熱塑性彈性體。
以下,詳細說明用以實施本發明之形態(以下,稱為「本實施型態」)。本發明不僅限定於以下之實施型態,且能夠在本發明要旨之範圍做各種修改並實施。
以下之用語的定義係涵蓋本說明書及申請專利範圍而適用之。
所謂「熱塑性」係指藉由加熱至玻璃轉移溫度或熔點以上以進行軟化之性質,藉由進行軟化而能夠容易地加工成形。
所謂「共聚合」,係指由相異之2種以上的原料來合成聚合物。
所謂「交互地排列」,係指相異之構造(A)及(B)採取依(A)、(B)、(A)、(B)之順序重複的構造之排列。
所謂「玻璃轉移溫度」,係指以後述之實施例所記載之方法,藉由示差掃描熱量計(DSC)所測定之溫度。
[熱塑性彈性體]
本實施型態之熱塑性彈性體,係主要包含共聚物,其中,該共聚物係由包含聚苯醚且玻璃轉移溫度為120℃以上之高分子體(A)、與主要包含二烯系橡膠且玻璃轉移溫度為20℃以下之高分子體(B)所共聚合,且包含源自上述高分子體(A)之嵌段構造單元與源自上述高分子體(B)之嵌段構造單元。
上述熱塑性彈性體係可為僅由上述共聚物所構成的熱塑性彈性體,亦可更包含其它成分。
上述共聚物較佳係包含源自包含聚苯醚且玻璃轉移溫度為120℃以上之高分子體(A)之嵌段構造單元(在本說明書中,亦有僅稱為「嵌段構造單元
(A)」之情形)、及源自主要包含二烯系橡膠且玻璃轉移溫度為20℃以下之高分子體(B)之嵌段構造單元(在本說明書中,亦有僅稱為「嵌段構造單元(B)」之情形),且僅由嵌段構造單元(A)及嵌段構造單元(B)所構成。
上述共聚物亦可包含上述嵌段構造單元(A)、上述嵌段構造體單元(B)以外之其它的構造單元。
(高分子體(A))
上述高分子體(A)係包含源自聚苯醚之構造單元,較佳係僅包含源自聚苯醚之構造單元。上述高分子體(A)除了包含源自聚苯醚之構造單元以外,亦可包含其它構造單元。
上述高分子體(A)較佳係在兩末端具有酚性羥基,更佳係在兩末端具有酚性羥基之聚苯醚。
上述高分子體(A)較佳係在單末端具有酚性羥基,更佳係在單末端具有酚性羥基之聚苯醚。
上述高分子體(A)較佳係在兩末端具有異氰酸酯基,更佳係在兩末端具有異氰酸酯基之聚苯醚。
在末端具有異氰酸酯基之高分子係例如可藉由以甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯等二異氰酸酯使高分子體之末端之羥基進行改性等而得到。繼而,可與在末端具有羥基之高分子體(B)反應,並獲得共聚物。
末端之異氰酸酯改性可係在高分子體(A)之單末端進行,亦可在兩末端進行。其中,因為高分子體(A)之末端酚性羥基的反應性低,故能夠藉由在以二異氰酸酯使高分子量體(A)之兩末端改性之後,再與高分子體(B)反應而獲得分子量更高之共聚物。
上述二異氰酸酯係可使用甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯等任意的二異氰酸酯,但就二異氰酸酯與兩末端具有羥基之高分子體的反應而言,兩末端改性之高分子體會一部分單獨地聚合,並藉由高分子量化成為不溶化,而難以進行後續之共聚合反應。因此,若是有鑑於上述之點,較佳係二異氰酸酯化合物中之各別的異氰酸酯基之反應性為相異者,尤其以使用甲苯二異氰酸酯為較佳。
源自聚苯醚之構造單元
上述聚苯醚較佳係包含下述式(I)及/或(II)所示之重複單元的聚合物,更佳係由下述式(I)及/或(II)所示之重複單元重複而成之聚合物。聚苯醚可為均聚物(homoplymer)或共聚物(coplymer)。
就上述高分子體(A)所含有之源自聚苯醚之構造單元而言,係可為一種,亦可為複數種。
就聚苯醚之均聚物而言,係可列舉例如:聚(2,6-二甲基-1,4-伸苯基)醚、聚(2-甲基-6-乙基-1,4-伸苯基)醚、聚(2,6-二乙基-1,4-伸苯基)醚、聚(2-乙基
-6-正丙基-1,4-伸苯基)醚、聚(2,6-二-正丙基-1,4-伸苯基)醚、聚(2-甲基-6-正丁基-1,4-伸苯基)醚、聚(2-乙基-6-異丙基-1,4-伸苯基)醚、聚(2-甲基-6-氯乙基-1,4-伸苯基)醚、聚(2-甲基-6-羥基乙基-1,4-伸苯基)醚及聚(2-甲基-6-氯乙基-1,4-伸苯基)醚等。其中,從取得之容易性及價格之觀點來看,係以聚(2,6-二甲基-1,4-伸苯基)醚為較佳。
所謂聚苯醚之上述共聚物,係以上述式(I)及/或(II)所示之重複單元作為主要構造單元的共聚物,亦可為僅由上述式(I)及/或(II)所示之重複單元所構成的共聚物。在此,所謂的主要構造單元,係指相對於共聚物100質量%,該構造單元之質量比例超過70質量%。
上述共聚物之具體例係可列舉例如:2,6-二甲基酚與2,3,6-三甲基酚之共聚物、2,6-二甲基酚與鄰甲酚之共聚物、及2,6-二甲基酚與2,3,6-三甲基酚與鄰甲酚之(三元)共聚物等。
上述高分子體(A)之兩末端較佳係上述源自聚苯醚之構造單元之酚性羥基。
上述高分子體(A)中之源自聚苯醚的構造單元之質量比例,係以90質量%以上為較佳。
其它構造單元
在上述高分子體(A)所含有的其它構造單元係可列舉例如:源自下述式(III)所示之化合物等之具有二個酚性羥基之化合物的構造單元等。
上述式(III)所示之化合物係可列舉例如:雙酚A、四甲基雙酚A[亦即,2,2-雙(3,5-二甲基-4-羥基苯基)丙烷]、雙酚B、4,4’-聯酚等。
上述具有二個酚性羥基之化合物係例如可作為從各酚性羥基去除了氫原子之二價連結基而包含於上述高分子體(A)。例如,上述連結基係可與上述源自聚苯醚之構造單元連結。
上述高分子體(A)係可為上述其它構造單元被2個上述源自聚苯醚之構造單元夾住,且兩末端為各聚苯醚之酚性羥基的高分子。該高分子體係例如可為下述式(IV)所示之化合物。
有關上述高分子體(A)之分子量係可取得數量平均分子量為一千至數十萬者,但本實施型態之熱塑性彈性體之原料係以數量平均分子量為20,000以下者為較佳。上述高分子體(A)之重量平均分子量係以1,000至40,000為較佳。
又,在本說明書中,數量平均分子量、重量平均分子量係意指依據凝膠滲透色層分析之測定結果而以聚苯乙烯換算所算出之值。
從熱塑性彈性體顯示耐熱性之觀點來看,上述高分子體(A)之玻璃轉移溫度為120℃以上,較佳係130至230℃,更佳係140至220℃。
上述高分子體(A)係例如,可依據日本特開2019-189686號公報之方法進行合成。
(高分子體(B))
上述高分子體(B)可為主要係以丁二烯橡膠、氫化丁二烯橡膠等二烯系橡膠、丁基橡膠、乙烯/丙烯橡膠、聚矽氧橡膠、腈橡膠、氯丁二烯橡膠、丙烯酸橡膠、聚醚、聚烯烴所構成之高分子。此等之中,從不易因熱或氧而劣化,且柔軟性亦優異之觀點來看,係以二烯系橡膠為較佳,以丁二烯橡膠、氫化聚丁二烯等氫化丁二烯橡膠為更佳,再更佳係氫化丁二烯橡膠。
又,所謂的主要構成,係指相對於高分子體(B)100質量%,該構造之質量比例為60質量%以上,較佳係80質量%以上,更佳係90質量%以上,特佳係除了已導入於兩末端之官能基部以外,該主要構成佔高分子體(B)整體。
有關上述高分子體(B)之分子量,係可取得數量平均分子量為數百至數十萬者,但本實施型態之熱塑性彈性體之原料係以數量平均分子量為500至20,000者為較佳,尤其以1,000至10,000者為較佳。又,上述高分子體(B)之重量平均分子量係以700至30,000為較佳。
從熱塑性彈性體顯示延伸等橡膠系性質之觀點來看,上述高分子體(B)之玻璃轉移溫度係以20℃以下為較佳,更佳係-80至0℃,再更佳係-70至-10℃。
上述高分子體(B)較佳係以反應性高的官能基使兩末端之任一者改性。上述官能基係以異氰酸酯基、酸酐、縮水甘油基等為較佳。此等之中,就末端改性之容易性而言,以異氰酸酯基為特佳。
在末端具有異氰酸酯基之高分子係例如能夠藉由以甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯等二異氰酸酯使高分子體(B)之末端的羥基進行改性而獲得。繼而,可與在末端具有羥基之高分子體(A)反應,而獲得共聚物。
末端之異氰酸酯改性係可在高分子體(B)之單末端進行,亦可在兩末端進行。其中,因高分子量體(A)之酚性羥基之反應性低,故藉由在以二異氰酸酯使高分子量體(B)之兩末端改性之後,與高分子體(A)反應,能夠獲得分子量更高之聚合物。
上述二異氰酸酯可列舉:甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯等,二異氰酸酯與兩末端具有羥基之高分子體的反應,由於使兩末端改性之高
分子體係以一部分單獨進行聚合並進行高分子量化而不溶化,後續之共聚合反應係難以進行。因而,若有鑑於上述內容,則較佳係二異氰酸酯化合物中之各個異氰酸酯基之反應性為相異者,尤其是以使用甲苯二異氰酸酯為較佳。
上述高分子體(B)係可更包含其它構造單元。上述其它構造單元若為可與主要含有之構造單元共聚合的構造單元,即無特別限定。
在上述共聚物中之上述嵌段構造單元(A)、上述嵌段構造單元(B)以外的其它構造單元係可為嵌段構造單元,亦可為源自單體成分之構造單元。上述共聚物較佳係僅由嵌段構造單元所構成的嵌段共聚物。
上述其它構造單元並無特別限定,可列舉源自能夠使用於熱塑性彈性體之公知的單體成分的構造單元。
在上述共聚物中,上述源自其它成分的其它構造單元較佳係被包含於上述源自高分子體(A)之構造單元及上述源自高分子體(B)之構造單元以外的部分(較佳係由上述嵌段構造單元(A)與上述嵌段構造單元(B)所交互排列而成的構造以外之部分)。
上述共聚物較佳為係具有上述高分子體(A)與上述高分子體(B)共聚合,且由嵌段構造單元(A)與嵌段構造單元(B)所交互排列而成之構造(在本說明書中,亦有稱為「交互構造」之情形),亦即,係以具有所謂(A)-(B)-(A)-(B)‧‧‧之串聯的重複構造為較佳。藉由包含交互構造,透明性更為優異,且具有耐熱性、強度,而且延伸等柔軟性更為優異。
上述共聚物較佳係包由含上述嵌段構造單元(A)與上述嵌段構造單元(B)所交互排列而成之交互構造,更佳係至少包含(B)-(A)-(B)或(A)-(B)-(A)之重複構造,再更佳為僅由上述重複構造所構成。
上述交互構造以外之部分係可列舉例如:包含上述源自其它成分的其它構造單元的構造等。
上述嵌段構造單元(A)與上述嵌段構造單元(B)較佳係經由胺酯鍵而鍵結。藉此,可獲得高分子體間之鍵結部變牢固,且顯示優異之強度的熱塑性彈性體。
上述共聚物係以下述式(V)至(V‘)所示之化合物為較佳。
在式(V)、式(V‘)中,RA係表示高分子體(A),RB係表示高分子體(B)。
從耐熱性、延伸等特性為優異的觀點來看,上述共聚物中之上述源自高分子體(A)的嵌段構造單元、與上述源自高分子體(B)之嵌段構造單元的合計質量比例係以80質量%以上為較佳,更佳係90質量%以上,再更佳係95質量%以上,尤佳係100質量%。
又,從耐熱性、透明性之觀點來看,上述共聚物中之上述交互構造的質量比例係以80質量%以上為較佳,更佳係90質量%以上,再更佳係95質量%以上,尤佳係100質量%。
製造上述共聚物時,高分子體(A)與高分子體(B)之添加量的比例並無特別限定,可相對於高分子體(A)使用大的莫耳數之高分子體(B),或可相對
於高分子體(B)使用大的莫耳數之高分子體(A),亦可以相等的莫耳數使用高分子體(A)與高分子體(B)。其中,較佳係高分子體(A)與高分子體(B)為等莫耳。藉由使高分子體(A)與高分子體(B)滿足等莫耳,在反應後不會殘留高分子體(A)及高分子體(B),而能夠獲得耐熱性或強度更為優異之熱塑性彈性體。
上述熱塑性彈性體主要係包含上述共聚物。相對於上述熱塑性彈性體100質量%,上述共聚物之質量比例以80質量%以上為較佳,更佳係90質量%以上,再更佳係95質量%以上,尤其佳係100質量%。
就上述熱塑性彈性體所含有之上述共聚物以外之其它成分而言,係可列舉未經共聚合之高分子體(A)及/或高分子體(B)、使用於共聚合之溶媒或觸媒等。
本實施型態之熱塑性彈性體係以具有玻璃轉移溫度為較佳。從耐熱性優異之觀點來看,上述熱塑性彈性體之玻璃轉移溫度係以120℃以上為較佳。本實施型態之熱塑性彈性體之玻璃轉移溫度以接近上述高分子體(A)之玻璃轉移溫度為較佳,以上述高分子體(A)之玻璃轉移溫度±30℃以內為較佳,更佳係上述高分子體(A)之玻璃轉移溫度±20℃以內,再更佳係上述高分子體(A)之玻璃轉移溫度±10℃以內。
本實施型態之熱塑性彈性體在藉由凝膠滲透色層分析進行之分子量測定中,以聚苯乙烯換算所算出之數量平均分子量較佳係3,000至150,000,更佳係4,000至100,000,再更佳係5,000至80,000。藉由數量平均分子量為上述範圍,耐熱性和機械強度優異,黏度不會變得太高,成形加工性亦優異。
又,從耐熱性、機械強度、成形加工性之觀點來看,本實施型態之熱塑性彈性體之重量平均分子量以4,000至200,000為較佳,更佳係5,000至120,000。
本實施型態之熱塑性彈性體係例如可使高分子體(A)與高分子體(B)均勻地溶解於溶劑之後,在加熱下使其反應,以獲得共聚物。
可使用於共聚合之溶劑係可列舉:甲苯、二甲苯、乙基苯、N-甲基吡咯啶酮、二甲基甲醯胺等,亦可使用此等之混合溶劑。其中,較佳係沸點低且聚合後容易去除的甲苯。
反應溫度係30℃至120℃,較佳係40℃至110℃。
反應時間較佳係1小時至30小時。
為了促進高分子體(A)與高分子體(B)之共聚合,係可使用觸媒。觸媒係可列舉例如:三乙胺、乙基己酸錫、二月桂酸二丁基錫等。
[熱塑性彈性體樹脂組成物]
本實施型態之熱塑性彈性體樹脂組成物可包含上述之本實施型態之熱塑性彈性體,並且更包含其它添加劑。上述熱塑性彈性體樹脂組成物係可僅由上述熱塑性彈性體所構成。
相對於熱塑性彈性體樹脂組成物之質量(100質量%),上述熱塑性彈性體樹脂組成物中之上述熱塑性彈性體之質量比例係以80質量%以上為較佳,更佳係90質量%以上,再更佳係97質量%以上。相對於上述熱塑性彈性體樹脂組成物之質量(100質量%),上述共聚物之質量比例係以80質量%以上為較佳,更佳係90質量%以上,再更佳係97質量%以上。
(其它添加劑)
上述其它添加劑係可列舉例如:滑劑、塑化劑、離型劑、抗菌劑、防霉劑、光穩定劑、阻燃劑、紫外線吸收劑、上藍劑(blueing agent)、染料、顏料、抗靜電劑、熱穩定劑、消泡劑、分散劑等。
相對於熱塑性彈性體之質量(100質量份),上述熱塑性彈性體樹脂組成物中之上述其它添加劑之質量比例係以3質量份以下為較佳,以1質量份以下為更佳。其它添加劑的質量比例少者,所得到之成形體係容易顯現良好的特性。
[成形體]
本實施型態之成形體係包含上述之實施型態之熱塑性彈性體樹脂組成物。
上述成形體係例如可將本實施型態之熱塑性彈性體樹脂組成物成形而製造。上述成形體之製造方法係可列舉例如:使經混練之上述熱塑性彈性體樹脂組成物流入模具並成形之方法等。又,本實施型態之熱塑性彈性體樹脂組成物亦可藉由塗佈於基盤上並進行乾燥而作成積層體。上述成形體係例如可使用於車輛內裝用零件、家電製品之殼體等。
[實施例]
以下,係舉出實施例而具體地說明本發明,但本發明係不受此等限定。
將後述之各例所使用之評估方法表示於以下。
<評估方法>
(拉伸試驗)
使用ISO37type2厚度2mm之啞鈴型試驗片,並依下列之條件實施拉伸試驗。
機種:INSTRON公司製5564
拉伸速度:50mm/分鐘
夾具間距離:25mm
讀取試驗片破裂時之變形與最大應力。
(玻璃轉移溫度)
高分子體(A)、高分子體(B)及熱塑性彈性體之玻璃轉移溫度係依如下之條件測定。
機種:NETZSCH公司製DSC3500
測定條件:於氮環境下,-20至240℃溫度變化20K/分鐘
讀取第二次掃描時之數據作為玻璃轉移溫度。
(重量平均分子量、數量平均分子量)
使用凝膠滲透色層分析(GPC),並依下列之條件測定。
GPC機種:TOSOH公司製HPLC-8320
管柱:Shodex公司製K-803L、K-806M
移動相:氯仿1.0ml/分鐘
試料濃度:0.2質量%
溫度:烘箱40℃、注入口35℃、檢測器35℃
檢出器:示差折射計
依據單分散聚苯乙烯之溶出曲線算出在各溶出時間之分子量,並算出聚苯乙烯換算之分子量。
<實施例1>
(高分子體(A1)之合成)
使用在反應器底部具備用以導入含氧氣體之噴氣器(sparger)、攪拌渦輪葉片及擋板(baffle),在反應器上部之通氣管線具備回流冷卻器的1.5升之附夾套(jacket)的反應器,在該反應器中加入0.2512g之二氯化銅二水合物、1.1062g之
35%鹽酸、9.5937g之N,N,N’,N’-四甲基丙烷二胺、213.0g之正丁醇及496.0g之甲醇、122.8g之2,6-二甲基酚、57.1g之2,2-雙(3,5-二甲基-4-羥基苯基)丙烷。所使用之溶劑的組成質量比為正丁醇:甲醇=30:70。然後,一邊激烈地攪拌一邊對反應器以180mL/分鐘之速度藉由噴氣器開始導入氧,同時在夾套通入熱媒,以將聚合溫度保持在45℃之方式進行調節。聚合液係逐漸呈現漿液之態樣。
從開始導入氧算起120分鐘後,停止含氧氣體之通氣,在該聚合混合物中添加已溶解有1.30g之乙二胺四乙酸三鉀鹽(同仁化學研究所製試藥)之50%水溶液,然後,逐次少量地添加1.62g之氫醌(和光純藥公司製試藥),直到漿液狀之聚苯醚變成白色為止,在45℃反應1小時。反應結束後,進行過濾,以甲醇洗淨液(b)與被洗淨之聚苯醚(a)的質量比(b/a)成為4之量的洗淨液(b)來進行洗淨3次,獲得濕潤聚苯醚。然後,在120℃下真空乾燥1小時,獲得乾燥聚苯醚(高分子體(A1))。
所得到之高分子體(A1)之重量平均分子量係3,940,數量平均分子量係2,190,玻璃轉移溫度係150℃。
(熱塑性彈性體1之合成)
於燒瓶中加入在兩末端具有羥基之氫化聚丁二烯樹脂(日本曹達股份有限公司GI-3000)18.2質量份、二苯基甲烷二異氰酸酯3.16質量份及甲苯31.6質量份並攪拌,使其溶解後,加入三乙基胺0.12質量份作為觸媒而升溫至70℃,使其反應1小時而獲得高分子體(B1)(兩末端異氰酸酯化氫化聚丁二烯)。所得到之高分子體(B1)之重量平均分子量係5,328,數量平均分子量係4,417,玻璃轉移溫度係-35℃。
其後,滴入使高分子體(A1)15.4質量份溶解於甲苯31.6質量份之溶液,再以70℃加熱2小時而使高分子體(A1)與高分子體(B1)共聚合,獲得熱塑性彈性體。又,共聚合時之莫耳比係高分子體(A1):高分子體(B1)=1:1。
使所得到之熱塑性彈性體在乙醇中再沉澱後,進行真空乾燥而回收熱塑性彈性體1。熱塑性彈性體1之重量平均分子量係36,700,數量平均分子量係17,900。
使用該熱塑性彈性體1,進行玻璃轉移溫度之測定。所得到之熱塑性彈性體1係包含95質量份以上的由上述源自高分子體(A1)之嵌段構造單元與源自高分子體(B1)之嵌段構造單元所交互排列而成之A1-B1-A1共聚物,主要係包含A1-B1-A1共聚物。
(成形體之製作)
將上述熱塑性彈性體以混練機(Xplore MC15 RHEOLABO股份有限公司製)在210℃、氮環境下,使螺桿以100rpm旋轉3分鐘而進行混練。混練後,流入於將熔融樹脂保持於50℃之ISO37 type2的模具中,並保持40秒鐘,以製作小型試驗片。使用該試驗片來實施拉伸試驗。將結果表示於表1中。
<實施例2>
除了將在熱塑性彈性體合成時使用之高分子體(A1)之使用量設為12.2質量份,並使用除了將在兩末端具有羥基的氫化聚丁二烯之使用量設為21.4質量份、二苯基甲烷二異氰酸酯之使用量設為3.65質量份以外,其餘係與實施例1同樣方式所得到之高分子體(B2)(兩末端異氰酸酯化氫化聚丁二烯、重量平均分子量5328、數量平均分子量4417、玻璃轉移溫度-35℃)來作為高分子體B,除此以外,
係與實施例1相同方式而製作熱塑性彈性體2及成形體,並進行拉伸試驗。熱塑性彈性體2之重量平均分子量為33900,數量平均分子量為15800。
所得到之熱塑性彈性體2係包含由上述源自高分子體A1之嵌段構造單元與源自高分子體B2之嵌段構造單元所交互排列而成之A1-B2-A1共聚物90質量份以上,且主要係包含A1-B2-A1共聚物。
又,共聚合時之莫耳比係高分子體(A1):高分子體(B2)=1:2。
<實施例3>
除了將在熱塑性彈性體合成時使用之高分子體(A1)之使用量設為17.4質量份,並使用除了將在兩末端具有羥基之氫化聚丁二烯之使用量設為16.2質量份、二苯基甲烷二異氰酸酯之使用量設為2.81質量份以外,其餘係與實施例1同樣方式所得到之高分子體(B3)(兩末端異氰酸酯化氫化聚丁二烯、重量平均分子量5328、數量平均分子量4417、玻璃轉移溫度-35℃)來作為高分子體B,除此以外,係與實施例1相同方式而製作熱塑性彈性體3及成形體,進行拉伸試驗。熱塑性彈性體3之重量平均分子量為34200,數量平均分子量為14900。
所得到之熱塑性彈性體3係包含由上述源自高分子體A1之嵌段構造單元、及源自高分子體B3之嵌段構造單元所交互排列而成之A1-B3-A1共聚物80質量份以上,且主要係包含A1-B3-A1共聚物。
又,共聚合時之莫耳比係高分子體(A1):高分子體(B3)=2:1。
<實施例4>
(熱塑性彈性體之合成)
在燒瓶中加入高分子體(A1)11.8質量份、甲苯二異氰酸酯1.73質量份及甲苯26.7質量份並攪拌,使其溶解後,加入二月桂酸二丁基錫6.00質量份作為觸
媒,在室溫下反應10分鐘,獲得高分子體(A2)(兩末端異氰酸酯化高分子體)。所得到之高分子體(A2)之重量平均分子量係5,940,數量平均分子量係3,190,玻璃轉移溫度係149℃。
其後,滴入使高分子體(B4)(在兩末端具有羥基之氫化聚丁二烯樹脂B4、日本曹達股份有限公司GI-3000、重量平均分子量5085、數量平均分子量4123、玻璃轉移溫度-35℃)17.8質量份溶解於甲苯35.9質量份而成之溶液,進一步在50℃下加熱6小時,以使高分子體(A2)與高分子體(B4)共聚合,獲得熱塑性彈性體4。又,共聚合時之莫耳比係高分子體(A2):高分子體(B4)=1:1。
使所得到之熱塑性彈性體在乙醇中再沉澱之後,進行真空乾燥而回收熱塑性彈性體4。熱塑性彈性體4之重量平均分子量係48,800,數量平均分子量係18,700。
所得到之熱塑性彈性體4係包含由上述源自高分子體(A2)之嵌段構造單元、及源自高分子體(B4)之嵌段構造單元所交互排列而成之A2-B4-A2共聚物95質量份以上,且主要係包含A2-B4-A2共聚物。
使用所得到之熱塑性彈性體4,以與實施例1同樣方式而製作成形體。
<實施例5>
(高分子體(A3)之合成)
於在反應器底部具備用以導入含氧氣體之噴氣器、攪拌渦輪葉片及擋板、在反應器上部之通氣管線上具備回流冷卻器的1.5升之附夾套的反應器中,加入0.2512g之二氯化銅二水合物、1.1062g之35%鹽酸、9.5937g之N,N,N’,N’-四甲基丙烷二胺、71.0g之正丁醇及638.0g之甲醇、180.0g之2,6-二甲基酚。所使用之溶劑的組成質量比係正丁醇:甲醇=10:90。然後,一邊激烈地攪拌一邊對反
應器以180mL/分鐘之速度藉由噴氣器開始導入氧,同時在夾套通入熱媒,以將聚合溫度保持在45℃之方式進行調節。聚合液係逐漸呈現漿液之態樣。
從開始導入氧算起120分鐘後,停止含氧氣體之通氣,在該聚合混合物中添加已溶解有1.30g之乙二胺四乙酸三鉀鹽(同仁化學研究所製試藥)之50%水溶液,然後,逐次少量地添加1.62g之氫醌(和光純藥公司製試藥),直到漿液狀之聚苯醚變成白色為止,在45℃反應1小時。反應結束後,進行過濾,以甲醇洗淨液(b)與被洗淨之聚苯醚(a)的質量比(b/a)成為4之量的洗淨液(b)進行洗淨3次,獲得濕潤聚苯醚。然後,在120℃下真空乾燥1小時,獲得乾燥聚苯醚(高分子體(A3))。
所得到之高分子體(A3)聚苯醚之重量平均分子量係2,890,數量平均分子量係1,510,玻璃轉移溫度係149℃。
(熱塑性彈性體之合成)
在燒瓶中加入高分子體(B4)(在兩末端具有羥基之氫化聚丁二烯樹脂、日本曹達股份有限公司GI-3000)12.8質量份、二苯基甲烷二異氰酸酯2.13質量份及甲苯35.5質量份並攪拌,使其溶解後,加入三乙基胺0.12質量份作為觸媒並升溫至70℃,反應1小時,獲得高分子體(B5)(兩末端異氰酸酯化氫化聚丁二烯)。所得到之高分子體(B5)之重量平均分子量係5,328,數量平均分子量係4,417,玻璃轉移溫度係-35℃。
其後,滴入使高分子體(A3)13.4質量份溶解於甲苯35.03質量份而成之溶液,進一步在70℃下加熱2小時,使高分子體(A3)與高分子體(B5)共聚合,獲得熱塑性彈性體。又,共聚合時之莫耳比係高分子體(A3):高分子體(B5)=2:1。
使所得到之熱塑性彈性體5在乙醇中再沉澱後,進行真空乾燥而回收熱塑性彈性體。熱塑性彈性體5之重量平均分子量係13,870,數量平均分子量係6,470。所得到之熱塑性彈性體係包含A3-B5-A3共聚物95質量份以上,且主要包含A3-B5-A3共聚物。
使用該熱塑性彈性體,進行玻璃轉移溫度之測定。
(成形體之製作)
將上述熱塑性彈性體以混練機(Xplore MC15 RHEOLABO股份有限公司製)在210℃、氮環境下,使螺桿以100rpm旋轉5分鐘進行混練。混練後,流入於將熔融樹脂保持於50℃之ISO37 type2的模具中,並保持40秒鐘,以製作小型試驗片。使用該試驗片來實施拉伸試驗的評估。將結果表示於表1中。
<實施例6>
除了將在熱塑性彈性體合成時使用之高分子體(A3)之使用量設為14.1質量份,並使用以除了將在兩末端具有羥基之氫化聚丁二烯樹脂之使用量設為19.7質量份、二苯基甲烷二異氰酸酯之使用量設為2.52質量份以外,其餘係與實施例1同樣方式獲得之高分子體(B6)(兩末端異氰酸酯化氫化聚丁二烯、重量平均分子量5328、數量平均分子量4417、玻璃轉移溫度-35℃)來作為高分子體B,除此以外,其餘係與實施例1同樣方式而製作熱塑性彈性體6及成形體,並進行拉伸試驗之評估。
又,共聚合時之莫耳比係高分子體A3:高分子體B6=3:2。
所得到之熱塑性彈性體6係包含A3-B6-A3共聚物80質量份以上,且主要包含A3-B6-A3共聚物。熱塑性彈性體6之重量平均分子量係12330,數量平均分子量係6250。
<實施例7>
除了將在熱塑性彈性體合成時使用之高分子體(A3)之使用量設為11.3質量份,並使用除了將在兩末端具有異氰酸酯基之氫化聚丁二烯B3之使用量設為19.0質量份,將二苯基甲烷二異氰酸酯之使用量設為1.88質量份以外,其餘係與實施例1同樣方式獲得之高分子體(B7)(兩末端異氰酸酯化氫化聚丁二烯、重量平均分子量5328、數量平均分子量4417、玻璃轉移溫度-35℃)來作為高分子體B,除此以外,係與實施例1同樣方式而製作熱塑性彈性體及成形體,並進行拉伸試驗之評估。
又,共聚合時之莫耳比係高分子體(A3):高分子體(B7)=5:4。
所得到之熱塑性彈性體7係包含A3-B7-A3共聚物70質量份以上,且主要係包含A3-B7-A3共聚物。
熱塑性彈性體7之重量平均分子量係11500,數量平均分子量係6060。
<實施例8>
(熱塑性彈性體之合成)
在燒瓶中加入高分子體(A3)15.9質量份、甲烷二異氰酸酯1.84質量份及甲苯31.9質量份並攪拌,使其溶解後,加入二月桂酸二丁基錫6.66質量份作為觸媒,並在室溫下反應10分鐘,獲得高分子體(A4)(兩末端異氰酸酯高分子體)。所得到之高分子體(A4)之重量平均分子量係3,890,數量平均分子量係2,510,玻璃轉移溫度係149℃。
其後,滴入使高分子體(B4)(在兩末端具有羥基之氫化聚丁二烯樹脂、日本曹達股份有限公司GI-3000)15.8質量份溶解於甲苯27.9質量份而成之溶液,進
一步在50℃下加熱6小時,使高分子體(A4)與高分子體(B4)共聚合,獲得熱塑性彈性體8。又,共聚合時之莫耳比係高分子體(A4):高分子體(B4)=2:1。
所得到之熱塑性彈性體8係包含A4-B4-A4共聚物95質量份以上,且主要包含A4-B4-A4共聚物。熱塑性彈性體8之重量平均分子量係14270,數量平均分子量係6530。
<比較例1>
僅以上述高分子體(A1)進行評估/試驗。在拉伸試驗中,脆到成為無法測定的程度,為測定極限以下。
<比較例2>
在上述高分子體(A1)50質量份中加入氫化苯乙烯系熱塑性彈性體(H1041旭化成股份有限公司製)50質量份來取代高分子體B,並與實施例1同樣地製作出成形體。
<比較例3>
在燒瓶中加入在兩末端具有羥基之氫化聚丁二烯樹脂B4(日本曹達股份有限公司GI-3000)16.6質量份、二苯基甲烷二異氰酸酯2.80質量份及甲苯33.2質量份並攪拌,使其溶解後,加入三乙基胺0.07質量份作為觸媒,並加入使高分子體(A1)33.2質量份溶解於甲苯而成之溶液,進一步在70℃下加熱6小時,使高分子體(A1)與高分子體(B4)無規地共聚合,獲得熱塑性彈性體。又,共聚合時之莫耳比係高分子體(A1):高分子體(B4)=1:1。
使所得到之熱塑性彈性體在乙醇中再沉澱後,進行真空乾燥而回收熱塑性彈性體。所得到之熱塑性彈性體的重量平均分子量係12,081,數量平均分子量係6,291,玻璃轉移溫度係149℃。結果表示於表1中。
將在實施例1至4、6至8及比較例1至3所使用之高分子體(A)、高分子體(B)的量、拉伸試驗、玻璃轉移溫度、透明性之結果表示於表1中。對於透明性,係使用以實施例1或5記載之方法所製作出的上述ISO37 type2成形片而實施目視評估。透明性評估係將從厚度方向觀察成形片時可穿透成形片而辨識文字等時評估為「○」,無法辨識者則評估為「×」。
從實施例1至8,可確認到由上述高分子體(A)與上述高分子體(B)所得到之熱塑性彈性體係顯示充分高的強度,而且保持延伸度。而且,在任一試樣皆確認到係保持高的玻璃轉移溫度、透明性。
[產業上之可利用性]
本發明之成形體係耐熱性或橡膠系性質、透明性等為優異者,可適宜利用於車輛內裝用零件或家電製品之殼體等廣泛的領域。
Claims (11)
- 一種熱塑性彈性體,係主要包含共聚物,其中,該共聚物包含:源自包含聚苯醚且玻璃轉移溫度為120℃以上之高分子體(A)的嵌段構造單元;及源自主要包含二烯系橡膠且玻璃轉移溫度為20℃以下之高分子體(B)的嵌段構造單元。
- 如請求項1所述之熱塑性彈性體,其中,前述共聚物為由如下之嵌段排列構造所構成之ABA共聚物:前述源自高分子體(A)之嵌段構造單元-前述源自高分子體(B)之嵌段構造單元-前述源自高分子體(A)之嵌段構造單元。
- 如請求項1所述之熱塑性彈性體,其中,前述共聚物包含如下之嵌段排列構造:由前述源自高分子體(A)之嵌段構造單元、及前述源自高分子體(B)之嵌段構造單元交互地排列而成的嵌段排列構造。
- 如請求項1或2所述之熱塑性彈性體,其中,前述高分子體(A)為在單末端具有酚性羥基之聚苯醚。
- 如請求項1或3所述之熱塑性彈性體,其中,前述高分子體(A)為在兩末端具有酚性羥基之聚苯醚。
- 如請求項1或3所述之熱塑性彈性體,其中,前述高分子體(A)為在兩末端具有異氰酸酯基之聚苯醚。
- 如請求項2或3所述之熱塑性彈性體,其中,前述高分子體(B)為在兩末端具有異氰酸酯基之二烯系橡膠。
- 如請求項7所述之熱塑性彈性體,其中,前述二烯系橡膠為氫化聚丁二烯橡膠。
- 如請求項2或3所述之熱塑性彈性體,其中,前述共聚物為前述源自高分子體(A)之嵌段構造單元與前述源自高分子體(B)之嵌段構造單元經由胺酯鍵而鍵結而成的共聚物。
- 一種熱塑性彈性體樹脂組成物,其係包含請求項1至9中任一項所述之熱塑性彈性體。
- 一種成形體,係包含請求項10所述之熱塑性彈性體樹脂組成物。
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