JP5512973B2 - グラフト共重合体又は該共重合体を含有する熱可塑性樹脂組成物及びそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
なお、本明細書において反応性ポリオレフィンとは、ラジカル開始剤により効率よくグラフト重合体を生成させるポリオレフィンのことをいい、具体的には末端不飽和基を一分子あたり0.5個以上有するポリオレフィンのことを指す。
また、当該定義からわかるように、反応性ポリオレフィン中に含まれる全ての分子が末端不飽和基を有し、反応性を有するとは限らない。さらに、上記のように反応性ポリオレフィン以外のポリオレフィンを組み合わせて重合反応を行う場合がある。このような場合には、その後の精製方法によっては、グラフト共重合体を含む組成物が得られるため、上記の「グラフト共重合体又はグラフト共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物」で表現している。なお、この段階で得られる熱可塑性樹脂組成物を「熱可塑性樹脂組成物I」と略称することがある。
また、用途によっては、当該グラフト共重合体又は熱可塑性樹脂組成物Iにその他の熱可塑性樹脂等をさらに加えて組成物にする場合があり、これを上記の「該共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物に熱可塑性樹脂等を加えてなる組成物」で表現している。なお、この段階で得られる組成物を「熱可塑性樹脂組成物II」と略称することがある。
これらの改質剤は、グラフト変性量の向上、グラフト構造の制御性を高めることにより、接着、相溶化などの性能をより一層、向上できると期待されている。
一方、メタロセン系触媒を用いて得られる低規則性ポリオレフィンは、低規則性であるため、柔軟性やオレフィン系樹脂などへの混和性に優れているが、更に、極性基を付与することによって、接着性や異種樹脂との複合化などへの用途展開が期待されている。
この末端不飽和ポリプロピレンは、市販の低分子量の熱分解品であり、末端構造は一分子当たり1を越える不飽和基を有するものを含有している。
このことは、熱分解により生成した熱分解ポリプロピレンは、一分子当たりの不飽和基数が1.4であることからも明らかである(例えば、特許文献3参照)。
不飽和基を2個以上有するポリプロピレンは、アクリル系モノマーとの重合に際し、分子間架橋構造(H型)を形成しゲルを生成する場合がある。
また、グラフト共重合体が高分子量化した場合や、前駆体である不飽和ポリプロピレンの分子量が高い場合、一分子当たりの不飽和基が1を超えるに従って、ゲル生成の頻度は上昇する。
次に、グラフト重合温度は150〜300℃の範囲としているが、このことは、グラフト反応以外にポリプロピレンへのアクリル系モノマーのラジカル付加重合や、不安定なアクリル系モノマーの単独重合を助長するため、グラフト共重合体の構造制御性が低下すると同時に目的とするグラフト体の収率が低下する可能性がある。
末端不飽和基を有するエチレン共重合体と極性モノマーとのラジカル共重合によるグラフト共重合体が公知である(例えば、特許文献4参照)。
しかし、プロピレン系の共重合体に関しては、末端不飽和基の生成を制御するために重要な触媒系の選定や、重合方法に関する記載がない。
また、熱分解法によって得られる末端不飽和基含有ポリプロピレンとの差異に関する具体的記載もなく、末端不飽和エチレン共重合体の実施例以外に具体性がない。
メタロセン触媒により得られたアタクチックポリプロピレンの末端ビニリデン基に対して、無水マレイン酸を反応させ、主に付加変性体を製造することが知られている(例えば、特許文献5及び6参照)。
しかしながら、無水マレイン酸の付加量は、一分子当たり1〜2個程度と少ない。
無水マレイン酸とオレフィンを用い、末端不飽和ポリイソブチレンをアシル化する方法も公知である(例えば、特許文献7参照)。
この方法では、末端不飽和基が残存し、その変性量が小さく、また、ラジカル開始剤は用いられていない。
また、末端不飽和ポリイソブチレンに対して、スチレンと無水マレイン酸をラジカル開始剤の存在下、反応させる方法も公知である(例えば、特許文献8参照)。
この方法は、スチレンが存在すると、変性量が増加するとしているが、変性量は十分ではない。
アイソタクチックブロックと非晶性ブロックからなるステレオブロック構造を有するプロピレン連鎖を主鎖とし、側鎖に極性部位を有する極性基含有プロピレン系重合体とポリプロピレン重合体との組成物が知られている(例えば、特許文献9参照)。
特許文献9には、変性基材は末端不飽和であることが好ましく、これによりグラフト効率が向上することが記載されている。しかしながら、末端不飽和度の程度と構造、及び変性剤の選択に関する具体的な開示がなく、実施例において、末端ビニリデン基と末端ビニル基を少量(ビニリデン基19.4%,ビニル基6.4%)有するポリプロピレンを無水マレイン酸で変性した例を開示するのみである。
また、変性量2.1mol%(4.77wt%)、分子量Mw11000という記載があるが、当該変性量は通常の分子量依存性を有しており、高いとはいえない。
また、このような変性ポリプロピレンを含むポリプロピレン組成物は、プライマーレス塗装性能に優れるとしている。通常、良好な塗装性能を発揮させるためには組成物中の酸変性量を上げる必要があるため、変性量が高くない変性ポリプロピレンを使用する場合は多量の変性ポリプロピレンが必要になる。このため、低弾性率の変性ポリプロピレンを多量に添加することになり、高剛性ポリプロピレンの物性を低下させることになる。
低立体規則性(mmmm=20−60モル%)のポリオレフィンの有機酸変性物を含有する接着剤組成物が知られている(例えば、特許文献10参照)。
特許文献10に記載の接着剤組成物は接着性を発現するものの、当該ポリオレフィンの有機酸変性物中の変性量が低いため、十分な接着力を有する接着剤組成物を得るためには、接着剤組成物中のポリオレフィンの有機酸変性物の量を高くする必要がある。従って高剛性ポリプロピレンを用いる場合には、その弾性率等の物性低下をもたらすことになる。
従って、架橋構造などの不規則構造を含まず、広範な極性モノマー種などからなり、極性モノマー成分の含有量が高く、側鎖ポリオレフィン連鎖と極性モノマーから誘導される主鎖からなる高い構造制御性を有するグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物及びその製造方法は知られていない。
本発明はかかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、
1.以下の(1)〜(5)を満足する反応性ポリオレフィン20〜100質量%、反応性ポリオレフィン以外のポリオレフィン0〜80質量%との組合わせ100質量部と、下記[I]〜[IV]から選ばれる単量体一種以上0.2〜300質量部を、ラジカル開始剤0.001〜10質量部の存在下、40〜140℃でグラフト重合させることを特徴とするグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法
(1)炭素数3〜28のα−オレフィンから選ばれる一種の単独重合体又は二種以上の共重合体、あるいは炭素数3〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上の単量体90質量%以上とエチレン10質量%以下との共重合体であり
(2)メソペンタッド分率〔mmmm〕が30〜80モル%
(3)末端不飽和基を一分子当たり0.5〜1.0個有し
(4)分子量分布(Mw/Mn)が4以下
(5)デカリン中、135℃において測定した極限粘度〔η〕が0.01〜2.5dl/g
[I]アクリル酸及びその誘導体、[II]メタクリル酸類及びその誘導体、[III]ビニルエステル及びその誘導体、[IV]スチレン及びその誘導体
2.グラフト重合がルイス酸の存在下で行うものである、上記1に記載のグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法
3.末端不飽和基に占めるビニリデン基が50〜100モル%である反応性ポリオレフィンを使用してグラフト重合させるものである、上記1に記載のグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法
4.反応性ポリオレフィンが、プロピレン単独重合体、あるいはプロピレン90質量%以上とエチレン及び炭素数4〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上10質量%以下とのプロピレン系共重合体であり、かつ下記の(6)及び(7)を満足する、上記1に記載のグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法
(6)ラセミメソラセミメソ分率〔rmrm〕>2.5モル%
(7)示差走査型熱量計(DSC)で観測される融点(Tm、単位:℃)と〔mmmm〕とが下記の関係を満たす。
1.76〔mmmm〕−25.0≦Tm≦1.76〔mmmm〕+5.0
5.末端不飽和基を一分子当たり0.8〜1.0個有する反応性ポリオレフィンを使用してグラフト重合させるものである、上記1に記載のグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法
6.上記1に記載の製造方法によって得られるグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物
7.[I]アクリル酸及びその誘導体、[II]メタクリル酸類及びその誘導体、[III]ビニルエステル及びその誘導体、[IV]スチレン及びその誘導体から選ばれる一種以上から誘導される主鎖を有し、炭素数3〜28のα−オレフィンから選ばれる一種の単独重合体又は2種以上の共重合体、あるいは炭素数3〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上の単量体90質量%以上とエチレン10質量%以下との共重合体であって、下記(2)、(3)及び(8)を満足する反応性ポリオレフィンから誘導される側鎖を有する、以下の(a)〜(c)を満足するグラフト共重合体
(2)メソペンタッド分率〔mmmm〕が30〜80モル%
(3)末端不飽和基を一分子当たり0.5〜1.0個有し
(8)両末端不飽和基を含まない
(a)グラフト率が1〜150質量%
(b)デカリン中、135℃において測定した極限粘度〔η〕が0.01〜2.5dl/g
(c)分子量分布(Mw/Mn)が1.8〜6
8.側鎖が、プロピレン単独重合体、あるいはプロピレン90質量%以上とエチレン及び炭素数4〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上10質量%以下とのプロピレン系共重合体であり、そのラセミメソラセミメソ分率〔rmrm〕が2.5モル%以上である上記7に記載のグラフト共重合体
9.[I]アクリル酸及びその誘導体、[II]メタクリル酸類及びその誘導体、[III]ビニルエステル及びその誘導体、[IV]スチレン及びその誘導体から選ばれる一種以上から誘導される主鎖を有し、炭素数3〜28のα−オレフィンから選ばれる一種の単独重合体又は2種以上の共重合体、あるいは炭素数3〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上の単量体90質量%以上とエチレン10質量%以下との共重合体であって、下記(2)、(3)及び(8)を満足する反応性ポリオレフィンから誘導される側鎖を有する、以下の(a)〜(c)を満足するグラフト共重合体
(2)メソペンタッド分率〔mmmm〕が30〜80モル%
(3)末端不飽和基を一分子当たり0.5〜1.0個有し
(8)両末端不飽和基を含まない
(a)グラフト率が1〜150質量%
(b)デカリン中、135℃において測定した極限粘度〔η〕が0.01〜2.5dl/g
(c)分子量分布(Mw/Mn)が1.5〜4
10.連鎖末端及び/又は主鎖ペンダントに、不飽和基を有する反応性ポリオレフィン20〜100質量%と反応性ポリオレフィン以外のポリオレフィン0〜80質量%との組合わせ100質量部と、下記A群から選ばれる一種以上とB群から選ばれる一種以上の単量体の合計量0.2〜300質量部を、ラジカル重合開始剤0.001〜10質量部の存在下、グラフト重合させることを特徴とするグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法
A群;[V]無水マレイン酸及びその置換体、[VI]マレイン酸及びそのエステル、[VII]マレイミド及びその置換体
B群;[I]アクリル酸及びその誘導体、[II]メタクリル酸類及びその誘導体、[III]ビニルエステル及びその誘導体、[IV]スチレン及びその誘導体、[VIII]α−オレフィン
11.グラフト重合がルイス酸の存在下で行うものである、上記10に記載のグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法
12.末端不飽和基に占めるビニリデン基が50〜100モル%である反応性ポリオレフィンを使用し、20〜140℃でグラフト重合させるものである、上記10に記載のグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法
13.反応性ポリオレフィンが、プロピレン90〜100質量%とエチレン、炭素数4〜28のα−オレフィン、ポリエン及び環状オレフィンから選ばれる一種以上0〜10質量%とのプロピレン系重合体、又は、エチレン70〜100質量%と炭素数3〜28のα−オレフィン、ポリエン及び環状オレフィンから選ばれる一種以上0〜30質量%とのエチレン系重合体である、上記10に記載のグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法
14.反応性ポリオレフィンのメソペンタッド分率〔mmmm〕が、20〜99モル%の範囲にあるプロピレン系重合体である、上記10に記載のグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法
15.ポリエンが一種以上の炭素−炭素不飽和結合を2個以上有する化合物である、上記13に記載のグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法
16.A群の単量体が[V]無水マレイン酸及びその置換体である、上記10に記載のグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法
17.上記10に記載の製造方法によって得られるグラフト共重合体又は該グラフト共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物
18.炭素数2〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上を含有する反応性ポリオレフィンの連鎖末端及び/又は主鎖ペンダントの不飽和基が、下記A群から選ばれる一種以上とB群から選ばれる一種以上の単量体から誘導される共重合連鎖に組み込まれた構造を有する、以下の(a)〜(c)を満足するグラフト共重合体
A群;[V]無水マレイン酸及びその置換体、[VI]マレイン酸及びそのエステル、[VII]マレイミド及びその置換体
B群;[I]アクリル酸及びその誘導体、[II]メタクリル酸及びその誘導体、[III]ビニルエステル及びその誘導体、[IV]スチレン及びその誘導体、[VIII]α−オレフィン
(a)グラフト率が1〜150質量%
(b)デカリン中、135℃において測定した極限粘度〔η〕が0.01〜2.5dl/g
(c)分子量分布(Mw/Mn)が1.8〜6
19.炭素数2〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上を含有する反応性ポリオレフィンの連鎖末端及び/又は主鎖ペンダントの不飽和基が、下記A群から選ばれる一種以上とB群から選ばれる一種以上の単量体から誘導される共重合連鎖に組み込まれた構造を有する、以下の(a)〜(c)を満足するグラフト共重合体
A群;[V]無水マレイン酸及びその置換体、[VI]マレイン酸及びそのエステル、[VII]マレイミド及びその置換体
B群;[I]アクリル酸及びその誘導体、[II]メタクリル酸及びその誘導体、[III]ビニルエステル及びその誘導体、[IV]スチレン及びその誘導体、[VIII]α−オレフィン
(a)グラフト率が1〜150質量%
(b)デカリン中、135℃において測定した極限粘度〔η〕が0.01〜2.5dl/g
(c)分子量分布(Mw/Mn)が1.5〜4
20.反応性ポリオレフィン連鎖が、プロピレン90〜100質量%とエチレン、炭素数4〜28のα−オレフィン、ポリエン及び環状オレフィンから選ばれる一種以上0〜10質量%とのプロピレン系重合体、又は、エチレン70〜100質量%と炭素数3〜28のα−オレフィン、ポリエン及び環状オレフィンから選ばれる一種以上0〜30質量%とのエチレン系重合体である上記18に記載のグラフト共重合体
21.反応性ポリオレフィンのメソペンタッド分率〔mmmm〕が、20〜99モル%の範囲にあるプロピレン系重合体である上記18に記載のグラフト共重合体
22.A群の単量体が[V]無水マレイン酸及びその置換体である上記18に記載のグラフト共重合体
23.加熱溶融、冷却固化することにより製造した成形体中に、海島構造が存在し、粒子径が10〜100nmの島部分を含む上記7または18に記載のグラフト共重合体
24.上記7または18に記載のグラフト共重合体とポリオレフィンを含有する熱可塑性樹脂組成物
25.上記7若しくは18に記載のグラフト共重合体または上記7若しくは18に記載のグラフト共重合体とポリオレフィンを含有する熱可塑性樹脂組成物に、熱可塑性樹脂を加えてなる組成物
26.上記7若しくは18に記載のグラフト共重合体または上記7若しくは18に記載のグラフト共重合体とポリオレフィンを含有する熱可塑性樹脂組成物と、無機フィラー及び/又は顔料を含む組成物
27.上記7若しくは18に記載のグラフト共重合体または上記7若しくは18に記載のグラフト共重合体とポリオレフィンを含有する熱可塑性樹脂組成物、熱可塑性樹脂並びに無機フィラー及び/又は顔料を含む組成物
を提供するものである。
従って、該共重合体又は該共重合体を含有する熱可塑性樹脂組成物は、架橋構造などの不規則構造を含まず、広範な特定の単量体(例えば、極性モノマー種)からなり、該単量体の含有量が高いため、少量の使用で接着性や相溶性を発現し、一分子中に側鎖ポリオレフィン連鎖と特定の単量体連鎖(例えば、極性モノマー連鎖)が存在するため、異種材料間の分散効果、相溶化効果に優れている。
炭素数2〜28のα−オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチルペンテン−1、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセン及び1−イコセンなどが挙げられる。
さらに詳しくは、上記反応性ポリオレフィンIは、炭素数3〜28のα−オレフィンから選ばれる一種の単独重合体又は二種以上の共重合体、あるいは炭素数3〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上の単量体90質量%以上とエチレン10質量%以下との共重合体である。
上記α−オレフィン/エチレン共重合体は、より好ましくはα−オレフィン92質量%以上とエチレン8質量%以下との共重合体、更に好ましくはα−オレフィン95質量%以上とエチレン5質量%以下との共重合体である。
また、反応性ポリオレフィンIとしては、プロピレン単独重合体、プロピレン90質量%以上とエチレン及び炭素数4〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上10質量%以下とのプロピレン系共重合体、ブテン単独重合体、1−ブテン90質量%以上とエチレン、プロピレン、炭素数5〜28のαオレフィンから選ばれる一種以上10質量%以下とのブテン系共重合体、炭素数12〜28のαオレフィンの一種からなる単独重合体、炭素数12〜28のαオレフィンの2種以上からなる共重合体、炭素数12〜28のαオレフィンの一種90質量%以上とエチレン及び炭素数3〜10のαオレフィン10重量%以下との共重合体が好ましい。
更に、上記プロピレン系共重合体は、より好ましくはプロピレン92質量%以上とエチレン及び炭素数4〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上8質量%以下とのプロピレン系共重合体、更に好ましくはプロピレン95質量%以上とエチレン及び炭素数4〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上5質量%以下とのプロピレン系共重合体である。
この場合、反応性ポリオレフィンIは、炭素数3〜28のα−オレフィンから選ばれる一種の単独重合体又は二種以上の共重合体、あるいは炭素数3〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上の単量体90質量%以上とエチレン10質量%以下との共重合体である。
(2)メソペンタッド分率〔mmmm〕が30〜80モル%
(3)末端不飽和基を一分子当たり0.5〜1.0個有し
(4)分子量分布(Mw/Mn)が4以下
(5)デカリン中、135℃において測定した極限粘度〔η〕が0.01〜2.5dl/g
上記メソペンタッド分率〔mmmm〕は、好ましくは30〜75モル%、より好ましくは32〜70モル%である。
メソペンタッド分率が30モル%以上であると、反応性ポリオレフィンIが結晶性のものとなるので、耐熱性を示し、80モル%以下であると、反応性ポリオレフィンIが適度に軟質となるので、溶媒への溶解性が良好となり、溶液反応などへ広く適用することができる。
上記メソペンタッド分率〔mmmm〕、後述するラセミペンタッド分率〔rrrr〕及びラセミメソラセミメソ分率〔rmrm〕は、エイ・ザンベリ(A.Zambelli)などにより「Macromolecules,6,925(1973)」で提案された方法に準拠し、13C−NMRスペクトルのメチル基のシグナルにより測定されるポリプロピレン分子鎖中のペンタッド単位でのメソ分率、ラセミ分率及びラセミメソラセミメソ分率である。
メソペンタッド分率〔mmmm〕が大きくなると、立体規則性が高くなる。
なお、13C−NMRスペクトルの測定は、エイ・ザンベリ(A.Zambelli)などにより「Macromolecules,8,687(1975)」で提案されたピークの帰属に従い、下記の装置及び条件にて行うことができる。
また、後述するメソトリアッド分率〔mm〕、ラセミトリアッド分率〔rr〕及びメソラセミ分率[mr]も上記方法により算出した。
方法:プロトン完全デカップリング法
濃度:220mg/ml
溶媒:1,2,4−トリクロロベンゼンと重ベンゼンの90:10(容量比)混合溶媒
温度:130℃
パルス幅:45°
パルス繰り返し時間:4秒
積算:10000回
M=(m/S)×100
R=(γ/S)×100
S=Pββ+Pαβ+Pαγ
S:全プロピレン単位の側鎖メチル炭素原子のシグナル強度
Pββ:19.8〜22.5ppm
Pαβ:18.0〜17.5ppm
Pαγ:17.5〜17.1ppm
γ:ラセミペンタッド連鎖:20.7〜20.3ppm
m:メソペンタッド連鎖 :21.7〜22.5ppm
メソペンタッド分率(mmmm)及び異常挿入含有量(1,4挿入分率)は、朝倉らにより報告された「Polymer Journal,16,717(1984)」、J.Randallらにより報告された「Macromol.Chem.Phys.,C29,201(1989)」及びV.Busicoらにより報告された「Macromol.Chem.Phys.,198,1257(1997)」で提案された方法に準拠して求めた。
すなわち、13C核磁気共鳴スペクトルを用いてメチレン基、メチン基のシグナルを測定し、ポリ(1−ブテン)分子中のメソペンタッド分率及び異常挿入含有量を求めた。
13C核磁気共鳴スペクトルの測定は、前述の装置及び条件にて行った。
立体規則性指数{(mmmm)/(mmrr+rmmr)}は、上記方法により、(mmmm)、(mmrr)及び(rmmr)を測定した値から算出した。
また、ラセミトリアッド分率(rr)も上記方法により算出できる。
1−ブテン単独及び共重合体は、立体規則性指数{(mmmm)/(mmrr+rmmr)}が20以下であり、好ましくは18以下、より好ましくは15以下である。
立体規則性指数が20を超えると、柔軟性の低下が起こる。
この立体規則性指標値M2は、T.Asakura,M.Demura,Y.Nishiyamaにより報告された「Macromolecules,24,2334(1991)」で提案された方法に準拠して求めた。
すなわち、13CNMRスペクトルで、高級α−オレフィンに由来する、側鎖α位のCH2炭素が立体規則性の違いを反映して分裂して観測されることを利用してM2を求めることができる。
このM2は本願発明においては、上記メソペンタッド分率〔mmmm〕に置き換えることができる。
この値が大きいほど、アイソタクティシティーが高いことを示す。
尚、13C核磁気共鳴スペクトルの測定装置、条件は上記と同じであり、以下のようにして立体規則性指標値M2を求める。
混合溶媒に基づく大きな吸収ピークが、127〜135ppmに6本見られる。このピークのうち、低磁場側から4本目のピーク値を131.1ppmとし、化学シフトの基準とする。
このとき側鎖α位のCH2炭素に基づく吸収ピークが34〜37ppm付近に観測される。
このとき、以下の式を用いてM2(モル%)を求める。
M2=〔(36.2〜35.3ppmの積分強度)/(36.2〜34.5ppmの積分強度)〕×100
末端不飽和基が0.5個以上では不飽和基の濃度が高く、グラフト共重合体の生成効率が上昇する。
末端不飽和基としては、ビニリデン基が好ましく、末端不飽和基に占めるビニリデン基は、通常、50〜100モル%、好ましくは60〜100モル%、より好ましくは70〜100モル%、更に好ましくは80〜100モル%である。
本発明に用いる反応性ポリオレフィンIは、一分子当たり2個以上の不飽和基を有する成分、例えば両末端に不飽和基を含有するような成分を含有しないものである。
一分子当たり2個以上の不飽和基を有する成分は、所謂架橋剤として作用するため、グラフト重合時に架橋構造(H型)を形成し、ゲル成分が副生するため好ましくない。
従って、熱分解によって製造された不飽和ポリプロピレンなどは使用することができない。
なお、後述する反応性ポリオレフィンIIは、一分子当り2個以上の不飽和基を有する場合を含む。
赤外線吸収スペクトル法は、「新版 高分子分析ハンドブック 、日本分析化学会、高分子分析研究懇談会編」に記載された方法に準拠して行うことができる。
それによれば、赤外線吸収スペクトル法による末端不飽和基の定量方法においては、ビニル基、ビニリデン基、トランス(ビニレン)基などの不飽和基は、それぞれ、赤外線吸収スペクトルの910cm-1、888cm-1、963cm-1の吸収から定量することができる。
また、核磁気共鳴スペクトル法によるビニリデン不飽和基の定量は、次のようにして行う。
末端不飽和基がビニリデン基である場合の個数は、常法に従った1H−NMRの測定により求められる。
1H−NMR測定から得られたδ4.8〜4.6(2H)に出現するビニリデン基に基づいて、定法によりビニリデン基の含有量(C)(モル%)を算出する。
更に、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)より求めた数平均分子量(Mn)とモノマー分子量(M)から、次式によって一分子当たりのビニリデン基の個数を算出する。
一分子当たりの末端ビニリデン基(個)=(Mn/M)×(C/100)
また、核磁気共鳴スペクトル法による方法の例としては、末端基の定量に基づく方法がある。具体的には1H−NMRと13C−NMRで重合反応により、生じた末端基とその存在量を測定し、全末端基量に対する末端ビニリデン基の存在割合から一分子当たりの末端ビニリデン基数を算出する方法である。
プロピレン重合体の場合を例示する。
(1H−NMRによる不飽和末端量の分析)
プロピレン重合体には〔2〕ビニリデン基のメチレン基(4.8〜4.6ppm)、〔1〕ビニル基のメチレン基(5.10〜4.90ppm)が観測される。全プロピレン重合体に対する割合は次式で計算できる。また、〔3〕はプロピレン連鎖(0.6〜2.3ppm)のメチン、メチレン、メチル基に相当するピーク強度に対応する。
末端ビニリデン基量(A)=(〔2〕/2)/[(〔3〕+4×〔1〕/2+3×〔2〕/2)/6]×100 単位:mol%
末端ビニル基量(B)=(〔1〕/2)/[(〔3〕+4×〔1〕/2+3×〔2〕/2)/6]×100 単位:mol%
(13C−NMRによる末端分率の分析)
本願プロピレン重合体は〔5〕n−プロピル末端の末端メチル基(14.5ppm付近)、〔6〕n−ブチル末端の末端メチル基(14.0ppm付近)、〔4〕iso−ブチル末端のメチン基(25.9ppm付近)、〔7〕ビニリデン末端のメチレン基(111.7ppm付近)が観察される。13C−NMRでの末端ビニル基量のピーク強度は1H−NMRスペクトルで求めた(A)(B)を用いて以下のようにして算出した。
13C−NMRの末端ビニル基量ピーク強度=(B)/(A)×〔7〕
ここで末端基の全濃度(T)は以下のように表わされる。
T=(B)/(A)×〔7〕+〔4〕+〔5〕+〔6〕+〔7〕
従って、各末端の割合は
(C)末端ビニリデン基=〔7〕/T ×100 単位:mol%
(D)末端ビニル基=(B)/(A) ×〔7〕×100
(E)n−プロピル末端=〔5〕/T ×100
(F)n−ブチル末端=〔6〕/T ×100
(G)iso−ブチル末端=〔4〕/T ×100
となる。
一分子当たりの末端ビニリデン基の個数は2×(C) /100 単位: 個/分子
となる。
分子量分布は狭いほど好ましく、これは、本発明のグラフト共重合体又は該共重合体を含有する熱可塑性樹脂組成物において、反応性ポリオレフィンIが連鎖を形成するため、側鎖長(連鎖長)にばらつきが少なく、構造が制御されたグラフト共重合体が生成するからである。
GPC測定装置
検出器 :液体クロマトグラフィー用RI検出器 ウオーターズ 150C
カラム :TOSO GMHHR−H(S)HT
測定条件
溶媒 :1,2,4−トリクロロベンゼン
測定温度 :145℃
流速 :1.0ml/分
試料濃度 :0.3質量%
重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)はポリスチレン換算分子量を対応するポリマーの分子量に換算するため、Mark−Houwink−桜田の式の定数K及びαを用いてUniversal Calibration法により求めた。
具体的には、「サイズ排除クロマトグラフィー、森定雄著、P67〜69、1992年、共立出版」に記載の方法によって決定した。
なお、K及びαは、「Polymer Handbook、John Wiley&Sons,Inc.」に記載されている。
また、新たに算出する絶対分子量に対する極限粘度の関係から定法によって決定することができる。
極限粘度〔η〕が上記範囲内であると、グラフト共重合体のポリオレフィン側鎖長(連鎖長)が十分であり、相溶化などの機能を十分に発揮し、グラフト重合の際、末端不飽和基の濃度が高いためラジカル重合性が上昇する。
ηSP/c=[η]+K[η]2c
ηSP/c(dl/g):還元粘度
[η](dl/g):極限粘度
c(g/dl):ポリマー濃度
K=0.35(ハギンス定数)
この場合、反応性ポリオレフィンIは、プロピレン単独重合体、あるいはプロピレン90質量%以上とエチレン及び炭素数4〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上10質量%以下とのプロピレン系共重合体であることが好ましい。
(6)ラセミメソラセミメソ分率〔rmrm〕>2.5モル%
(7)示差走査型熱量計(DSC)で観測される融点(Tm、単位:℃)と〔mmmm〕とが下記の関係を満たす。
1.76〔mmmm〕−25.0≦Tm≦1.76〔mmmm〕+5.0
反応性ポリオレフィンIの立体規則性の均一性が高い場合、すなわち、立体規則性分布が狭い場合は、グラフト共重合体の側鎖の均一性が高いことを示し、ポリプロピレン系樹脂などとの相溶性が上昇する。メソペンタッド分率の高いものと低いものが混在した場合やブロック結合した場合、すなわち、立体規則性分布が広い場合は、ポリプロピレン系樹脂などへの相溶性が低下し、好ましくない。上記〔mmmm〕は、平均値として測定されるものであり、立体規則性分布が広い場合と狭い場合とでは明確に区別することはできないが、上記のように融点(Tm)との関係を特定範囲に限定することによって、好ましい均一性の高い反応性のプロピレン系共重合体を規定することができる。
融点(Tm)が(1.76〔mmmm〕+5.0)を超える場合は、部分的に高い立体規則性部位と、立体規則性を持たない部位が存在することを示す。
また、融点(Tm)が(1.76〔mmmm〕−25.0)に達しない場合、耐熱性が十分ではないおそれがある。
上記観点から、好ましくは
1.76〔mmmm〕−20.0≦Tm≦1.76〔mmmm〕+3.0
より好ましくは
1.76〔mmmm〕−15.0≦Tm≦1.76〔mmmm〕+2.0
である。
上記融点(Tm)は、DSC測定により求める。
試料10mgを窒素雰囲気下、320℃/分で25℃から220℃に昇温し、220℃で5分間保持した後、320℃/分で25℃まで降温し、25℃で50分間保持した。そして、10℃/分で25℃から220℃まで昇温した。この昇温過程で検出される融解熱吸収カーブの最も高温側に観測される吸熱ピークのピークトップを融点(Tm)とした。
(11)〔rrrr〕/(1−〔mmmm〕)≦0.1
上記関係を満足すると、べたつきが抑制される。
(12)〔mm〕×〔rr]/〔mr〕2≦2.0
上記〔mm〕×〔rr〕/〔mr〕2の値が2.0以下であると、透明性の低下が抑制され、柔軟性と弾性回復率のバランスが良好となる。
〔mm〕×〔rr]/〔mr〕2は、好ましくは1.8〜0.5、より好ましくは1.5〜0.5の範囲である。
(13)昇温クロマトグラフィーにおける25℃以下で溶出する成分量(W25)が20〜100質量%である。
上記昇温クロマトグラフィーにおける25℃以下で溶出する反応性ポリオレフィンIの成分量(W25)は、好ましくは30〜100質量%、より好ましくは50〜100質量%である。
W25は、反応性ポリオレフィンIが軟質であるか否かを表す指標であり、この値が小さくなると、弾性率の高い成分が多くなったり、メソペンタッド分率〔mmmm〕の不均一さが広がる。
上記反応性ポリオレフィンIにおいては、W25が20質量%以上であると、柔軟性が保たれる。
なお、W25とは、以下のような操作法、装置構成及び測定条件の昇温クロマトグラフィーにより測定して求めた溶出曲線におけるTREF(昇温溶出分別)のカラム温度25℃において充填剤に吸着されないで溶出する成分の量(質量%)である。
試料溶液を温度135℃に調節したTREFカラムに導入し、次いで降温速度5℃/時間にて徐々に0℃まで降温し、30分間ホールドし、試料を充填剤表面に結晶化させる。
その後、昇温速度40℃/時間にてカラムを135℃まで昇温し、溶出曲線を得る。
(2)装置構成
TREFカラム :GLサイエンス社製 シリカゲルカラム(4.6φ×150mm)
フローセル :GLサイエンス社製 光路長1mm KBrセル
送液ポンプ :センシュウ科学社製 SSC−3100ポンプ
バルブオーブン :GLサイエンス社製 MODEL554オーブン(高温型)
TREFオーブン:GLサイエンス社製
二系列温調器 :理学工業社製 REX−C100温調器
検出器 :液体クロマトグラフィー用赤外検出器 FOXBORO社製 MIRAN 1A CVF
10方バルブ :バルコ社製 電動バルブ
ループ :バルコ社製 500μlループ
(3)測定条件
溶媒 :o−ジクロロベンゼン
試料濃度 :7.5g/L
注入量 :500μl
ポンプ流量 :2.0ml/分
検出波数 :3.41μm
カラム充填剤 :クロモソルブP(30〜60メッシュ)
カラム温度分布 :±0.2℃以内
上記記載からわかるように、反応性ポリオレフィンIとして表される化合物は反応性ポリオレフィンIIの規定を満たすものである。したがって、反応性ポリオレフィンIに該当する化合物を反応性ポリオレフィンIIとして使用することが可能であり、使用する反応性ポリオレフィンは目的のグラフト共重合体の構造に合わせて適宜決定できる。
なお、反応性ポリオレフィンIIに関する規定により、無水マレイン酸等の単量体(すなわち、二重結合の電子密度が小さいため、同種の単量体同士が重合しにくい単量体)を効率よくグラフト共重合体中に取り込むことができる。また逆に、無水マレイン酸等の単量体を用いることで、反応性ポリオレフィンの反応性を高めるという効果も得られ、効率よくグラフト共重合体を製造することができ、これはゲルの低減化の点からも好ましい。このような効果は、主鎖となるポリオレフィンに対して無水マレイン酸で変性処理をする、従来の変性ポリオレフィンの製造方法では得られないものである。
上記プロピレン系重合体及びエチレン系重合体において、ポリエンの含有量は、重合体中に0〜10質量%、好ましくは0.01〜9質量%、より好ましくは0.05〜8質量%である。
ポリエンの含有量が10質量%以下であると、ゲル成分が生成せず好ましい。
なお、その他のオレフィンは、上記反応性ポリオレフィンIについて述べたとおりである。
(1)少なくとも炭素−炭素不飽和結合を2個以上有するポリエン
具体的には、1,4−ペンタジエン、1,5−ヘキサジエン、1,6−ヘプタジエン、1,7−オクタジエン、1,8−ノナジエン、1,9−デカジエン、1,10−ウンデカジエン、1,11−ドデカジエン、1,13−テトラデカジエン、1,15−ヘキサデカジエン、4−メチル−1,9−デカジエン、4,4−ジメチル−1,9−デカジエン、5−アリル−1,9−デカジエン、1,19−エイコジエンなどのαω−ジオレフィン;p−ジビニルベンゼン、m−ジビニルベンゼン、o−ジビニルベンゼン、ジ(p−ビニルフェニル)メタン、1,3−ビス(p−ビニルフェニル)プロパン、1,5−ビス(p−ビニルフェニル)ペンタンなどのスチレン骨格を分子中に有するポリエン;ジシクロペンタジエン、ジメチルジシクロペンタジエン、ジエチルジシクロペンタジエンや、ビシクロ〔2.2.1〕ヘプト−2,5−ジエン、テトラシクロ〔4.4.0.12,5.17,10〕−3,8−ドデカジエン、ヘキサシクロ〔6.6.1.13,6.110,13.02,709,14〕−4,11−ヘプタデカジエンなどの環状オレフィン骨格を分子中に有するポリエン;p−(2−プロペニル)スチレン、m−(2−プロペニル)スチレン、p−(3−ブテニル)スチレン、m−(3−ブテニル)スチレン、o−(3−ブテニル)スチレン、p−(4−ペンテニル)スチレン、m−(4−ペンテニル)スチレン、o−(4−ペンテニル)スチレン、p−(7−オクテニル)スチレン、p−(1−メチル−3−ブテニル)スチレン、p−(2−メチル−3−ブテニル)スチレン、m−(2−メチル−3−ブテニル)スチレン、o−(2−メチル−3−ブテニル)スチレン、p−(3−メチル−3−ブテニル)スチレン、p−(2−エチル−3−ブテニル)スチレン、p−(2−エチル−4−ペンテニル)スチレン、p−(3−ブテニル)−α−メチルスチレン、m−(3−ブテニル)−α−メチルスチレン、o−(3−ブテニル)−α−メチルスチレンなどのスチレン骨格/α−オレフィン骨格を分子中に有するポリエン;5−ビニル−2−ノルボルネン、5−(3−ブテニル)−2−ノルボルネン、5−(アリル)−2−ノルボルネン、5−(4−ペンテニル)−2−ノルボルネン、5−(5−ヘキセニル)−2−ノルボルネン、5−(7−オクテニル)−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−ビニルビシクロ〔2.2.1〕ヘプト−2−エン、5−アリルビシクロ〔2.2.1〕ヘプト−2−エン、5−(3−ブテニル)ビシクロ〔2.2.1〕ヘプト−2−エン、8−ビニルテトラシクロ〔4.4.0.12,5.17,10〕−3−ドデセン、11−ビニルヘキサシクロ〔6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14〕−4−ヘプタデセンなどの環状オレフィン骨格/オレフィン骨格を分子中に有するポリエン;4−エチリデン−8,12−ジメチル−1,7,11−トリデカトリエン、6,7−ジメチル−4−エチリデン−1,6−オクタジエン、6,7−ジメチル−4−エチリデン−1,6−ノナジエン、7−メチル−6−プロピル−4−エチリデン−1,6−オクタジエン、8−メチル−4−エチリデン−1,7−ノナジエン、7,8−ジメチル−4−エチリデン−1,7−ノナジエン、9−メチル−4−エチリデン−1,8−デカジエン、8,9−ジメチル−4−エチリデン−1,8−デカジエン、6,10−ジメチル−1,5,9−ウンデカトリエン、5,9−ジメチル−1,4,8−デカトリエンなどのα−オレフィン/炭素−炭素不飽和基を有するポリエン、3,7−ジメチル−1,6−オクタジエンなどのブタジエン多量体、イソプレン多量体
具体的には、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(ノルボルネン)、5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、1−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−n−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−イソブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、7−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンなどのビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン誘導体、トリシクロ[4.3.0.12,5]−3−デセン、2−メチルトリシクロ[4.3.0.12,5]−3−デセン、5−メチルトリシクロ[4.3.0.12,5]−3−デセンなどのトリシクロ[4.3.0.12,5]−3−デセン誘導体、トリシクロ[4.4.0.12,5]−3−ウンデセン、10−メチルトリシクロ[4.4.0.12,5]−3−ウンデセンなどのトリシクロ[4.4.0.12,5]−3−ウンデセン誘導体
また、本発明の反応性ポリオレフィンIIとしては、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体(EPDM)などのポリエンを含有するオレフィン系共重合体も含まれる。
不飽和基に占めるビニリデン基は、好ましくは40〜100モル%、より好ましくは50〜100モル%である。
反応性ポリオレフィンIIのメソペンタッド分率〔mmmm〕は、通常、20〜99モル%の範囲にある。
この場合、上記反応性ポリオレフィンIIは、プロピレン90〜100質量%とエチレン、炭素数4〜28のα−オレフィン、ポリエン及び環状オレフィンから選ばれる一種以上0〜10質量%とのプロピレン系重合体であることが好ましい。
メソペンタッド分率〔mmmm〕は、好ましくは30〜98モル%、より好ましくは40〜97モル%である。
メタロセン触媒としては、(A)シクロペンタジエニル基、置換シクロペンタジエニル基、インデニル基、置換インデニル基などを有する周期律表第3〜10の金属元素からなる遷移金属化合物と(B)遷移金属化合物と反応してイオン性の錯体を形成しうる化合物を含む触媒であって、末端不飽和基を生成することのできる触媒が挙げられる。
遷移金属化合物としては、ジルコノセンクロリド、ペンタメチルシクロペンタジエニルジルコニウムジクロリドなどのビスシクロペンタジエニル配位子からなる化合物、エチレンビスインデニルジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン−ビス−[2−メチル−4−フェニルインデニル]ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン−ビス−[2−メチル−4,5−ベンゾインデニル]ジルコニウムジクロリドなどの架橋インデニル配位子からなる化合物、ペンタメチルシクロペンタジエニルトリメトキシチタニウム、ペンタメチルシクロペンタジエニルトリクロルチタニウムなどのモノシクロペンタジエニル配位子からなる化合物、ジクロロ[ジメチルシリレン(シクロペンタジエニル)(2,4−ジメチル−4H−1−アズレニル)]ハフニウム、ジクロロ[ジメチルゲルミレン(シクロペンタジエニル)(2,4−ジメチル−4H−1−アズレニル)]ハフニウム、ジクロロ[ジメチルシリレン(2−メチル−1−インデニル)(2,4−ジメチル−4H−1−アズレニル)]ハフニウムなどのアズレニウム配位子からなる化合物が挙げられる。
特に、本発明の反応性ポリオレフィンIは、下記一般式(I)で表される二架橋錯体を含む触媒により製造された炭素数3〜28のα−オレフィンから選ばれる一種の単独重合体又は二種以上の共重合体、あるいは炭素数3〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上の単量体90質量%以上とエチレン10質量%以下との共重合体、プロピレン単独重合体、あるいはプロピレン90質量%以上とエチレン及び炭素数4〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上10質量%以下とのプロピレン系共重合体が好ましい。
本発明の反応性ポリオレフィンIIは、下記一般式(I)で表される二架橋錯体を含む触媒により製造されたプロピレン90〜100質量%とエチレン、炭素数4〜28のα−オレフィン、ポリエン及び環状オレフィンから選ばれる一種以上0〜10質量%とのプロピレン系重合体、又は、エチレン70〜100質量%と炭素数3〜28のα−オレフィン、ポリエン及び環状オレフィンから選ばれる一種以上0〜30質量%とのエチレン系重合体が好ましい。
これらの中ではオレフィン重合活性などの点からチタン,ジルコニウム及びハフニウムが好適であり、末端ビニリデン基の収率及び触媒活性の点から、ジルコニウムが最も好適である。
E1及びE2はそれぞれ、置換シクロペンタジエニル基,インデニル基,置換インデニル基,ヘテロシクロペンタジエニル基,置換ヘテロシクロペンタジエニル基,アミド基(−N<),ホスフィン基(−P<),炭化水素基〔>CR−,>C<〕及びケイ素含有基〔>SiR−,>Si<〕(但し、Rは水素又は炭素数1〜20の炭化水素基あるいはヘテロ原子含有基である)の中から選ばれた配位子を示し、A1及びA2を介して架橋構造を形成している。E1及びE2は互いに同一でも異なっていてもよい。
このE1及びE2としては、シクロペンタジエニル基、置換シクロペンタジエニル基,インデニル基及び置換インデニル基が好ましく、E1及びE2のうちの少なくとも一つは、シクロペンタジエニル基、置換シクロペンタジエニル基、インデニル基又は置換インデニル基である。
Xはσ結合性の配位子を示し、Xが複数ある場合、複数のXは同じでも異なっていてもよく、他のX,E1,E2又はYと架橋していてもよい。
このXの具体例としては、ハロゲン原子,炭素数1〜20の炭化水素基,炭素数1〜20のアルコキシ基,炭素数6〜20のアリールオキシ基,炭素数1〜20のアミド基,炭素数1〜20のケイ素含有基,炭素数1〜20のホスフィド基,炭素数1〜20のスルフィド基,炭素数1〜20のアシル基などが挙げられる。
ハロゲン原子としては、塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
炭素数1〜20の炭化水素基として具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基などのアルキル基;ビニル基、プロペニル基、シクロヘキセニル基などのアルケニル基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基などのアリールアルキル基;フェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントラセニル基、フェナントニル基などのアリール基などが挙げられる。
なかでもメチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基やフェニル基などのアリール基が好ましい。
炭素数6〜20のアリールオキシ基としては、フェノキシ基、メチルフェノキシ基、ジメチルフェノキシ基などが挙げられる。
炭素数1〜20のアミド基としては、ジメチルアミド基、ジエチルアミド基、ジプロピルアミド基、ジブチルアミド基、ジシクロヘキシルアミド基、メチルエチルアミド基などのアルキルアミド基や、ジビニルアミド基、ジプロペニルアミド基、ジシクロヘキセニルアミド基などのアルケニルアミド基;ジベンジルアミド基、フェニルエチルアミド基、フェニルプロピルアミド基などのアリールアルキルアミド基;ジフェニルアミド基、ジナフチルアミド基などのアリールアミド基が挙げられる。
炭素数1〜20のケイ素含有基としては、メチルシリル基、フェニルシリル基などのモノ炭化水素置換シリル基;ジメチルシリル基、ジフェニルシリル基などのジ炭化水素置換シリル基;トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基、トリシクロヘキシルシリル基、トリフェニルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、メチルジフェニルシリル基、トリトリルシリル基、トリナフチルシリル基などのトリ炭化水素置換シリル基;トリメチルシリルエーテル基などの炭化水素置換シリルエーテル基;トリメチルシリルメチル基などのケイ素置換アルキル基;トリメチルシリルフェニル基などのケイ素置換アリール基などが挙げられる。
なかでも、トリメチルシリルメチル基、フェニルジメチルシリルエチル基などが好ましい。
炭素数1〜20のアシル基としては、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、バレリル基、パルミトイル基、テアロイル基、オレオイル基などのアルキルアシル基、ベンゾイル基、トルオイル基、サリチロイル基、シンナモイル基、ナフトイル基、フタロイル基などのアリールアシル基、シュウ酸、マロン酸、コハク酸などのジカルボン酸からそれぞれ誘導されるオキサリル基、マロニル基、スクシニル基などが挙げられる。
このYのルイス塩基の具体例としては、アミン類,エーテル類,ホスフィン類,チオエーテル類などを挙げることができる。
アミン類としては、炭素数1〜20のアミンが挙げられ、具体的には、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、シクロヘキシルアミン、メチルエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、メチルエチルアミンなどのアルキルアミン;ビニルアミン、プロペニルアミン、シクロヘキセニルアミン、ジビニルアミン、ジプロペニルアミン、ジシクロヘキセニルアミンなどのアルケニルアミン;フェニルアミン、フェニルエチルアミン、フェニルプロピルアミンなどのアリールアルキルアミン;ジフェニルアミン、ジナフチルアミンなどのアリールアミンが挙げられる。
具体的には、メチルホスフィン、エチルホスフィン、プロピルホスフィン、ブチルホスフィン、ヘキシルホスフィン、シクロヘキシルホスフィン、オクチルホスフィンなどのモノ炭化水素置換ホスフィン;ジメチルホスフィン、ジエチルホスフィン、ジプロピルホスフィン、ジブチルホスフィン、ジヘキシルホスフィン、ジシクロヘキシルホスフィン、ジオクチルホスフィンなどのジ炭化水素置換ホスフィン;トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリヘキシルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリオクチルホスフィンなどのトリ炭化水素置換ホスフィンなどのアルキルホスフィンや、ビニルホスフィン、プロペニルホスフィン、シクロヘキセニルホスフィンなどのモノアルケニルホスフィンやホスフィンの水素原子をアルケニルが2個置換したジアルケニルホスフィン;ホスフィンの水素原子をアルケニルが3個置換したトリアルケニルホスフィン;ベンジルホスフィン、フェニルエチルホスフィン、フェニルプロピルホスフィンなどのアリールアルキルホスフィン;ホスフィンの水素原子をアリール又はアルケニルが3個置換したジアリールアルキルホスフィン又はアリールジアルキルホスフィン;フェニルホスフィン、トリルホスフィン、ジメチルフェニルホスフィン、トリメチルフェニルホスフィン、エチルフェニルホスフィン、プロピルフェニルホスフィン、ビフェニルホスフィン、ナフチルホスフィン、メチルナフチルホスフィン、アントラセニルホスフィン、フェナントニルホスフィン;ホスフィンの水素原子をアルキルアリールが2個置換したジ(アルキルアリール)ホスフィン;ホスフィンの水素原子をアルキルアリールが3個置換したトリ(アルキルアリール)ホスフィンなどのアリールホスフィンが挙げられる。チオエーテル類としては、上記のスルフィドが挙げられる。
このような架橋基のうち、少なくとも一つは炭素数1以上の炭化水素基からなる架橋基であることが好ましい。
このような架橋基としては、例えば一般式(a)
で表されるものが挙げられ、その具体例としては、メチレン基,エチレン基,エチリデン基,プロピリデン基,イソプロピリデン基,シクロヘキシリデン基,1,2−シクロヘキシレン基,ビニリデン基(CH2=C=),ジメチルシリレン基,ジフェニルシリレン基,メチルフェニルシリレン基,ジメチルゲルミレン基,ジメチルスタニレン基,テトラメチルジシリレン基,ジフェニルジシリレン基などを挙げることができる。これらの中で、エチレン基,イソプロピリデン基及びジメチルシリレン基が好適である。
また、他の族の金属元素の類似化合物であってもよい。
好ましくは周期律表第4族の遷移金属化合物であり、中でもジルコニウムの化合物が好ましい。
上記一般式(I)で表される遷移金属化合物の中では、一般式(II)で表される化合物が好ましい。
A1a及びA2aは、互いに同一でも異なっていてもよい。
R4〜R13はそれぞれ水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、ケイ素含有基又はヘテロ原子含有基を示す。
ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基及びケイ素含有基としては、上記一般式(I)において説明したものと同様のものが挙げられる。
炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基としては、p−フルオロフェニル基、3,5−ジフルオロフェニル基、3,4,5−トリフルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、3,5−ビス(トリフルオロ)フェニル基、フルオロブチル基などが挙げられる。
ヘテロ原子含有基としては、炭素数1〜20のヘテロ原子含有基が挙げられ、具体的には、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジフェニルアミノ基などの窒素含有基;フェニルスルフィド基、メチルスルフィド基などの硫黄含有基;ジメチルホスフィノ基、ジフェニルホスフィノ基などの燐含有基;メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基などの酸素含有基などが挙げられる。
なかでも、R4及びR5としてはハロゲン、酸素、ケイ素などのヘテロ原子を含有する基が、重合活性が高く好ましい。
R6〜R13としては、水素原子又は炭素数1〜20の炭化水素基が好ましい。
X及びYは一般式(I)と同じである。qは1〜5の整数で〔(Mの原子価)−2〕を示し、rは0〜3の整数を示す。
また、第4族以外の他の族の金属元素の類似化合物であってもよい。
好ましくは周期律表第4族の遷移金属化合物であり、中でもジルコニウムの化合物が好ましい。
また、第4族以外の他の族の金属元素の類似化合物であってもよい。
好ましくは周期律表第4族の遷移金属化合物であり、中でもジルコニウムの化合物が好ましい。
ボレート化合物としては、テトラフェニルホウ酸トリエチルアンモニウム,テトラフェニルホウ酸トリ−n−ブチルアンモニウム,テトラフェニルホウ酸トリメチルアンモニウム,テトラフェニルホウ酸テトラエチルアンモニウム,テトラフェニルホウ酸メチル(トリ−n−ブチル)アンモニウム,テトラフェニルホウ酸ベンジル(トリ−n−ブチル)アンモニウム,テトラフェニルホウ酸ジメチルジフェニルアンモニウム,テトラフェニルホウ酸トリフェニル(メチル)アンモニウム,テトラフェニルホウ酸トリメチルアニリニウム,テトラフェニルホウ酸メチルピリジニウム,テトラフェニルホウ酸ベンジルピリジニウム,テトラフェニルホウ酸メチル(2−シアノピリジニウム),テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸トリエチルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸トリ−n−ブチルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸トリフェニルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸テトラ−n−ブチルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸テトラエチルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸ベンジル(トリ−n−ブチル)アンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸メチルジフェニルアンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸トリフェニル(メチル)アンモニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸メチルアニリニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸ジメチルアニリニウム,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸トリメチルアニリニウム,
(C)成分の有機アルミニウム化合物としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルへキシルアルミニウム、トリノルマルオクチルアルミニウム、ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、ジメチルアルミニウムフルオリド、ジイソブチルアルミニウムヒドリド、ジエチルアルミニウムヒドリド及びエチルアルミニウムセスキクロリドなどが挙げられる。
これらの有機アルミニウム化合物は一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらのうち、本発明においては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルへキシルアルミニウム及びトリノルマルオクチルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウムが好ましく、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルへキシルアルミニウム及びトリノルマルオクチルアルミニウムがより好ましい。
(A)成分の使用量が0.1×10-6モル/L以上であると、触媒活性が十分に発現され、1.5×10-5モル/L以下であると、重合熱を容易に除去することができる。
(A)成分と(B)成分との使用割合(A)/(B)は、モル比で好ましくは10/1〜1/100、より好ましくは2/1〜1/10である。
(A)/(B)が10/1〜1/100の範囲にあると、触媒としての効果が得られると共に、単位質量ポリマー当たりの触媒コストを抑えることができる。
また、目的とする反応性ポリオレフィンI及び反応性ポリオレフィンII中にホウ素が多量に存在するおそれがない。
(A)成分と(C)成分との使用割合(A)/(C)は、モル比で好ましくは1/1〜1/10000、より好ましくは1/5〜1/2000、さらに好ましくは1/10〜1/1000である。
(C)成分を用いることにより、遷移金属当たりの重合活性を向上させることができる。(A)/(C)が1/1〜1/10000の範囲にあると、(C)成分の添加効果と経済性のバランスが良好であり、また、目的とする反応性ポリオレフィンI及び反応性ポリオレフィンII中にアルミニウムが多量に存在するおそれがない。
本発明の製造方法においては、上述した(A)成分及び(B)成分、あるいは(A)成分、(B)成分及び(C)成分を用いて予備接触を行うこともできる。
予備接触は、(A)成分に、例えば(B)成分を接触させることにより行うことができるが、その方法に特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。
このような予備接触により触媒活性の向上や、助触媒である(B)成分の使用割合の低減など、触媒コストの低減に効果的である。
特に、遷移金属の含有量が5質量ppm以下、アルミニウムの含有量が300質量ppm以下、ホウ素の含有量が5質量ppm以下のものである。
遷移金属としては、チタン、ジルコニウム及びハフニウムなどが挙げられ、これらの合計量が5質量ppm以下である。
アルミニウムの含有量は、好ましくは280質量ppm以下である。
これらの金属成分は、ICP(高周波誘導結合プラズマ分光分析)測定装置により測定することができる。
触媒残渣が少ない反応性ポリオレフィンI及び反応性ポリオレフィンIIを用いると、得られるグラフト共重合体又は該共重合体を含有する熱可塑性樹脂組成物が高純度であり、電気電子分野への応用も可能となり好ましい。
(1)高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度(LDPE)、L−LDPEなどのポリエチレン樹脂
(2)アイソ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、アタクチックポリプロピレン、プロピレンとエチレン、炭素数4〜12のα−オレフィンの一種以上からなる共重合体、ブロックポリプロピレンなどのポリプロピレン樹脂
(3)炭素数6〜28のオレフィン一種以上からなる重合体
この中で、使用される反応性ポリオレフィンI、IIと同一のα−オレフィン種で構成されるポリオレフィンが好ましい。
その混合比としては、反応性ポリオレフィンI、II20〜100質量%と反応性ポリオレフィン以外のポリオレフィン0〜80質量%、好ましくは反応性ポリオレフィンI、II30〜100質量%と反応性ポリオレフィン以外のポリオレフィン0〜70質量%、より好ましくは反応性ポリオレフィンI、II40〜100質量%と反応性ポリオレフィン以外のポリオレフィン0〜60質量%、更に好ましくは反応性ポリオレフィンI、II50〜100質量%と反応性ポリオレフィン以外のポリオレフィン0〜50質量%である。
反応性ポリオレフィンI、IIの含有量が、20質量%以上であると、グラフト重合反応後のグラフト共重合体の生成量が上昇し好ましい。
また、他の観点から、反応性ポリオレフィン以外のポリオレフィンと同種の熱可塑性樹脂に、本発明のグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物(熱可塑性樹脂組成物I)を添加して用いる場合、グラフト共重合体が反応性ポリオレフィン以外のポリオレフィン中に充分な量存在し、良好な分散状態であれば、得られる組成物(熱可塑性樹脂組成物II)全体へ容易にグラフト共重合体が分散するので好ましい。
従って、反応性ポリオレフィン以外のポリオレフィンが80質量%以下であると、当該ポリオレフィンが適正量となり分散性の観点から好ましい。
[I]アクリル酸及びその誘導体
(1)アクリル酸
(2)アクリル酸メチル,アクリル酸エチル,アクリル酸ブチル,アクリル酸ノルマルオクチル、アクリル酸2−エチルヘキシルなどのアクリル酸エステル類;ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールアクリレート、ポリ(エチレングリコール−n−テトラメチレングリコール)モノアクリレート、プロピレングリコールポリブチレングリコールモノアクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレートなどの分子量30000以下の長鎖ポリアルキレン型グリコール類
(3)アクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム、アクリル酸マグネシウム、アクリル酸カルシウムなどのアクリル酸と典型金属元素からなるアクリル酸金属塩
(4)エステル残基に酸素、窒素、硫黄、珪素原子を含むアクリル酸エステル類、例えば、アクリル酸グリシジル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、アクリロイルオキシエチルイソシアネート、メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリエトキシシランなどの官能基を有するアクリル酸エステル類;ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールアクリレート、ポリ(エチレングリコール−n−テトラメチレングリコール)モノアクリレート、プロピレングリコールポリブチレングリコールモノアクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレートなどの水酸基を有する分子量30000以下の長鎖ポリアルキレングリコール類
(5)アクリルアミド
(6)置換基に酸素、窒素、硫黄、珪素原子を含むN−置換アクリルアミド、例えば、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−シクロへキシルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N,N−ジブチルアクリルアミド、N,N−ジシクロへキシルアクリルアミド、N−(2−ヒドロキシエチル)−アクリルアミド、N−(2−ヒドロキシプロピル)−アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチルアクリアミド、N−メチロールアクリルアミドなどのN−置換アクリルアミド
(7)アクリロニトリル
[II]メタアクリル酸及びアクリル酸のα−アルキル置換体(以下、これらを合わせて「メタアクリル酸類」と省略する場合がある。)、並びにそれらの誘導体
上記[I]の単量体のα位にメチル基などのアルキル基(好ましくは、炭素数6以下のアルキル基)を有する単量体
[III]ビニルエステル及びその誘導体またはアルコキシビニルシラン、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、イソラク酸ビニル、ピバリン酸ビニル、ウンデカン酸ビニル、パルミチン酸ビニルなどのビニルエステル及びその誘導体;トリメトキシビニルシランやトリエトキシビニルシランなどのアルコキシビニルシラン
[IV]スチレン、更には、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−エチルスチレン、p−プロピルスチレン、p−イソプロピルスチレン、p−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−フェニルスチレン、o−メチルスチレン、o−エチルスチレン、o−プロピルスチレン、o−イソプロピルスチレン、m−メチルスチレン、m−エチルスチレン、m−イソプロピルスチレン、m−ブチルスチレン、メシチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、2,5−ジメチルスチレン、3,5−ジメチルスチレンなどのアルキルスチレン類;p−メトキシスチレン、o−メトキシスチレン、m−メトキシスチレンなどのアルコキシスチレン類;p−クロロスチレン、m−クロロスチレン、o−ブロモスチレン、p−フルオロスチレン、m−フルオロスチレン、o−フルオロスチレン、o−メチル−p−フルオロスチレンなどのハロゲン化スチレン類;トリメチルシリルスチレン、ビニル安息香酸などのスチレン及びその誘導体
単量体としては、上記[I]〜[IV]から選ばれる一種以上を用いることができる。
[I]アクリル酸及びその誘導体としては、上記の化合物が全て好ましく、特に、アクリル酸金属塩を除く全ての化合物が好ましい。
[II]メタアクリル酸類及びその誘導体のみでもグラフト重合は可能であるが、[I]アクリル酸及びその誘導体/[II]メタアクリル酸類及びその誘導体を組合せることにより、[II]メタアクリル酸類及びその誘導体のグラフト重合量が上昇し好ましい。
特に、アクリル酸、アクリル酸エステル類とメタアクリル酸、メタアクリル酸エステル類の組合せが好ましい。
[I]アクリル酸及びその誘導体/[II]メタアクリル酸類及びその誘導体の好ましいモル比は、[I]/[II](モル比)が0.1〜2、好ましくは0.2〜1.5、より好ましくは0.3〜1.2、更に好ましくは0.5〜1.0の範囲の範囲である。
[I]/[II](モル比)が0.1以上であると、[II]メタアクリル酸類及びその誘導体のグラフト重合量が上昇し、2以下であるとグラフト重合に関与しない[I]アクリル酸及びその誘導体/[II]メタアクリル酸類及びその誘導体からなる共重合体が副生しないため好ましい。
また、スチレン及びその誘導体のみでもグラフト重合は可能であるが、[I]アクリル酸及びその誘導体/[VI]スチレン及びその誘導体を組合わせることにより、スチレン及びその誘導体のグラフト重合量が上昇し好ましい。
特に、アクリル酸、アクリル酸エステル類とスチレン及びその誘導体の組合せが好ましい。
[I]アクリル酸及びその誘導体/[VI]スチレン及びその誘導体の好ましいモル比は、[I]/[VI](モル比)が0.1〜2、好ましくは0.2〜1.5、より好ましくは0.3〜1.2、更に好ましくは0.5〜1.0の範囲の範囲である。
[I]/[VI](モル比)が0.1以上であると[VI]スチレン及びその誘導体のグラフト重合量が上昇し、2以下であるとグラフト重合に関与しない[I]アクリル酸誘導体及びその/[VI]スチレン及びその誘導体からなる共重合体が副生しないため好ましい。
A群
[V]無水マレイン酸及びその置換体
[VI]マレイン酸及びそのエステル
[VII]マレイミド及びその置換体
B群
[I]アクリル酸及びその誘導体
[II]メタアクリル酸類及びその誘導体
[III]ビニルエステル及びその誘導体またはアルコキシビニルシラン
[IV]スチレン及びその誘導体
[VIII]α−オレフィン
なお、式[I]、[II]、[III]及び[IV]で示される化合物は上記のとおりである。
[V]無水マレイン酸、メチル無水マレイン酸、ジメチル無水マレイン酸、フェニル無水マレイン酸、ジフェニル無水マレイン酸などの無水マレイン酸及びその置換体
[VI]マレイン酸、メチルマレイン酸、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチル、マレイン酸モノメチル、などマレイン酸及びそのエステル
[VII]マレイミド、N−アルキル置換マレイミド、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−フェニルマレイミドなどのマレイミド及びその置換体
[VIII]エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−へキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセン、1−エイコセンなどの炭素数2〜28のα−オレフィン
単量体としては、上記A群の化合物及びB群の化合物から、それぞれ、選ばれる一種以上を用いることができる。
上記A群の単量体は二重結合の電子密度が小さいため、同種の単量体同士が重合しにくい単量体である。したがって、本発明においてはB群の単量体と併用して重合することで、A群の単量体の含有量を向上させる。また、本発明においては、A群の単量体を使用することで、反応性ポリオレフィンIIの反応性を高めることができるため、効率よくグラフト共重合体を製造できるという効果も得られる。
また、[VIII]炭素数2〜28のα−オレフィンは、グラフト重合温度とその沸点の関係を考慮して選択される。
溶融グラフト重合では、温度が高いほど高沸点のα−オレフィンを用いるほうが反応操作上、取り扱いが容易である。
また、溶媒を用いるグラフト重合では、ガス状から高沸点のα−オレフィンまで使用可能である。
モル比が0.1以上であると、A群の化合物のグラフト重合量が上昇し、2以下であるとグラフト重合に関与しないA群の化合物/B群の化合物からなる共重合体が副生せず、好ましい。
A群とB群の化合物の組合せは、A群の[V]無水マレイン酸及びその置換体とB群の化合物からなる組合せが好ましく、A群の[V]無水マレイン酸とB群の[I]アクリル酸及びその誘導体、[III]ビニルエステル及びその誘導体またはアルコキシビニルシラン、[VIII]α−オレフィンとの組合せがより好ましい。
有機過酸化物としては、例えば、ジベンゾイルパーオキシド,ジ−8,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキシド,ジラウロイルパーオキシド,ジデカノイルパーオキシド,ジ(2,4−ジクロロベンゾイル)パーオキシドなどのジアシルパーオキシド類、t−ブチルヒドロパーオキシド,キュメンヒドロパーオキシド,ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキシド,2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジヒドロパーオキシドなどのヒドロパーオキシド類、ジ−t−ブチルパーオキシド,ジクミルパーオキシド,2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン,2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、α,α’ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼンなどのジアルキルパーオキシド類、1,1−ビス−t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン,2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタンなどのパーオキシケタール類、t−ブチルパーオキシオクトエート,t−ブチルパーオキシピバレート,t−ブチルパーオキシネオデカノエート,t−ブチルパーオキシベンゾエートなどのアルキルパーエステル類、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート,ジイソプロピルパーオキシジカーボネート,ジ−sec−ブチルパーオキシジカーボネート,t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネートなどのパーオキシカーボネート類などが挙げられ、これらの中で、ジアルキルパーオキシド類が好ましい。
アゾ系化合物としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスイソバレロニトリルなどが挙げられる。
ラジカル開始剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
ラジカル開始剤は、反応性ポリオレフィンIと反応性ポリオレフィン以外のポリオレフィンの組合わせ、又は反応性ポリオレフィンIIと反応性ポリオレフィン以外のポリオレフィンの組合わせ100質量部に対し、0.001〜10質量部、好ましくは0.005〜5質量部の範囲で用いられる。
その使用量は、好ましくは1〜250質量部、より好ましくは5〜200質量部、更に好ましくは10〜180質量部の範囲である。
使用量が0.2質量部以上であると、グラフト重合体における共重合する単量体量が上昇し、相溶化などの機能を発現し易く、300質量以下であるとグラフト反応に関与しない重合体が副生せず好ましい。
また、ブタン、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエンなどの炭化水素系溶剤、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素系溶剤、液化α−オレフィンなどの適当な有機溶媒中、あるいは無溶媒の条件で、グラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物を製造することもできる。反応条件としては、反応性ポリオレフィンIを用いる場合は40〜140℃、好ましくは50〜140℃の温度で、0.1〜10時間が挙げられ、反応性ポリオレフィンIIを用いる場合やルイス酸共存下で行う場合は、20〜140℃の温度で、好ましくは40〜140℃の温度で0.1〜10時間が挙げられる。
通常用いられる高温条件でグラフト重合を行った場合、反応性ポリオレフィンI、IIの分解による分子量や粘度の低下や、架橋反応などによるゲルの発生が生じ易い。しかしながら、本発明条件では、比較的低温でグラフト重合を行うため、分子量や粘度の低下がなく、架橋反応などの副反応も進行しない。
(1)周期律表2族〜4族元素のハロゲン化物(塩素、臭素、フッ素、ヨウ素)、アルキル化物(炭素数1〜20の炭化水素基)、ハロゲン化アルキル物
(2)アルミニウム、硼素、亜鉛、スズ、マグネシウム、カルシウム原子からなるルイス酸
ルイス酸の具体例としては、塩化マグネシウム、塩化カルシゥム、塩化亜鉛、三塩化硼素、三塩化アルミニウム、三塩化ガリウム、四塩化珪素、四塩化珪素、及び塩素原子を臭素原子、フッ素原子に変換した化合物、ブチルエチルマグネシウム、ジエチル亜鉛、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルへキシルアルミニウム、トリメチル硼素、トリエチル硼素、トリエチルガリウム、トリメチルガリウム、ジエチルアルミニウムモノクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリドが挙げられ、中でも亜鉛化合物、アルミニウム化合物、硼素化合物が好ましい。
ここで、単量体とは、[I]アクリル酸及びその誘導体、[II]メタクリル酸類及びその誘導体、[III]ビニルエステル及びその誘導体またはアルコキシビニルシラン、[IV]スチレン及びその誘導体から選ばれる単量体、又はA群;[V]無水マレイン酸及びその置換体、[VI]マレイン酸及びそのエステル、[VII]マレイミド及びその置換体、B群;[I]アクリル酸及びその誘導体、[II]メタクリル酸類及びその誘導体、[III]ビニルエステル及びその誘導体またはアルコキシビニルシラン、[IV]スチレン及びその誘導体、[VIII]α−オレフィンから選ばれる単量体を意味している。
ルイス酸/単量体(モル/モル)が0.01以上であると、グラフト率が高く、1以下であると脱灰によるルイス酸残渣の除去が不必要なため、着色がないなど好ましい。
ルイス酸は、ラジカル開始剤を添加する前に添加し、グラフト重合反応を行うか、予め単量体[I]〜[VIII]とルイス酸を接触させたものを用いることによりグラフト重合反応を行う。
グラフト共重合体のグラフト率は、通常、1〜150質量%、好ましくは2〜130質量%、より好ましくは5〜100質量%である。
グラフト率が1質量%以上であると、側鎖数が適正で、相溶化、接着などの機能を十分に発揮でき、150質量%以下であると、反応性ポリオレフィン成分が適正で、機能を充分発揮できる。
グラフト率は、以下のようにして測定することができる。
溶媒によりグラフト反応に関与しなかった単量体および可溶性の重合体成分を溶解除去し、不溶のグラフト共重合体成分の質量(W2)と原料として用いた反応性ポリオレフィンの質量(W1)から以下のようにして算出する。
グラフト率(質量%)=(W2−W1)/W1×100
また、別法としては、不溶のグラフト共重合体成分のNMR測定から定法により決定できる。
グラフト共重合体は、デカリン中、135℃において測定した極限粘度〔η〕が0.01〜2.5dl/g、好ましくは0.02〜2.2、より好ましくは0.05〜2.0である。
極限粘度〔η〕が0.01dl/g以上であると、樹脂相溶化などの機能が上昇し、2.5dl/g以下であると樹脂への分散性が向上し好ましい。
グラフト共重合体は、重量平均分子量が通常500〜400000、好ましくは700〜350000、より好ましくは1000〜300000、最も好ましくは1500〜250000である。
グラフト共重合体の分子量分布(Mw/Mn)は、通常、1.8〜6、好ましくは1.8〜5、より好ましくは1.8〜4である。また、適切な反応条件の使用、不飽和基の反応性の制御、反応性ポリオレフィンIの一分子あたりの末端不飽和基数の制御、反応性ポリオレフィンIIのポリエン量の制御等により、グラフト重合以外の副反応を抑制し、さらに分子量分布を下げることが可能であり、好ましい分子量分布は1.5〜4である。
なお、グラフト共重合体の重量平均分子量および分子量分布を求める場合においては、反応性ポリオレフィンIに関して説明した上述のGPC法を用いることができる。
更に、本発明のグラフト共重合体は、ゲル成分を含まないことが好ましい。
(ゲル成分の測定方法)
グラフト共重合体の主鎖成分、側鎖成分の両者を溶解する溶媒を用い、攪拌装置付きガラス製セパラブルフラスコのステンレス製400メッシュ(目開き0.034mm)の網でできた籠に、グラフト共重合体50mgを入れ、攪拌翼に固定する。
酸化防止剤(BHT)0.1質量%を含む溶媒を投入し、沸点下で4時間攪拌しながら溶解する。
溶解後、回収した籠を十分真空乾燥し、秤量により不溶部を求める。
不溶部として定義するゲル成分は以下の式で算出する。
[メッシュ内残量(g)/仕込試料量(g)]×100(単位:%)
溶媒としては、パラキシレン、トルエンなどが挙げられる。
通常、上記式において、0〜1.5質量%の範囲を持ってゲル成分を含まないと規定する。
また、本発明のグラフト共重合体を加熱溶融、冷却固化により作成した成形体には、海島構造が存在し、少なくとも、粒子径が10〜100nmの島部分を含んでいる。
粒子径は、好ましくは10〜90nm、より好ましくは10〜80nmである。
(海島構造の評価方法)
グラフト共重合体の融点又はガラス転位温度以上で、熱プレス又は溶媒キャスト法によりフイルムを作成し、定法によりルテニウム染色した試料の透過型電子顕微鏡(TEM)観察を行い、画像解析又は写真の目視により粒子径を確認する。
なお、炭素数2〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上を含有する反応性ポリオレフィンIIの連鎖末端及び/又は主鎖ペンダントの不飽和基が、上記A群から選ばれる一種以上と上記B群から選ばれる一種以上の単量体から誘導される共重合連鎖に組み込まれた構造を有するグラフト共重合体において、グラフト共重合体のプロピレン連鎖のメソペンタッド分率〔mmmm〕は、20〜99モル%が好ましく、より好ましくは30〜98モル%、さらに好ましくは40〜97モル%の範囲である。
上記その他の樹脂等とは、熱可塑性樹脂、無機フィラー及び/又は無機顔料、有機顔料等が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、以下の樹脂が挙げられる。
(1)ポリエチレン:高密度ポリエチレン(HDPE)、高圧法低密度ポリエチレン(LDPE)などポリエチレン:高密度ポリエチレン(HDPE)、高圧法低密度ポリエチレン(LDPE)など
(2)エチレン/α−オレフィン共重合体:エチレン/プロピレン共重合体、エチレン/プロピレン/ジエン共重合体などのポリオレフィン系ゴム;エチレン/ブテン共重合体、エチレン/へキセン共重合体、エチレン/オクテン共重合体などの直鎖状低密度ポリエチレン(L−LDPE)
(3)エチレン/極性モノマー共重合体:エチレン/酢酸ビニル共重合体及びそのケン化物、エチレン/アクリル酸共重合体、エチレン/メチルメタアクリレート共重合体、エチレン/グリシジルメタクリレート共重合体など
(4)ポリプロピレン:アイソ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、アタクチックポリプロピレン、メソペンタッド分率〔mmmm〕が30〜85モル%の低〜中アイソタクチックポリプロピレンなど
(5)プロピレン共重合体:エチレン、ブテン、へキセン、オクテンなどを共重合成分とした共重合ポリプロピレン
(6)ポリブテン:アイソタクチックポリブテン、メソペンタッド分率〔mmmm〕が30〜90モル%の低〜中アイソタクチックポリブテンなど
(7)炭素数16〜28のα−オレフィンから得られる高級ポリα−オレフィン
(8)ポリシロキサン
(9)石油樹脂
(10)ポリスチレン
(11)ポリアミド、ポリエステルなどの縮合系ポリマー
なかでも、ポリプロピレン、ポリブテンが好ましい。
有機顔料としては、ジオキサジン、ベンズイミダゾロン、アントラキノン、キナクドリン、フタロシアニン、イソインドリノンなどが挙げられる。
更に、酸化防止剤、紫外線吸収剤、防曇剤などの各種樹脂添加剤、プロセスオイルなどを配合してもよい。
グラフト共重合体が0.1質量部以上であると、改質効果が大きく、50以下であると樹脂成分が持つ物性を向上させる。
また、無機フィラー・顔料又は有機顔料/グラフト共重合体(質量部/質量部)は、通常、100/0.01〜100/5000程度、好ましくは100/0.05〜100/4000、より好ましくは100/0.08〜100/3000である。
グラフト共重合体の質量部が0.01以上であると、改質効果が大きく、5000を超えると無機フィラーの表面処理に関与しないグラフト共重合体量が増加し、物性が低下するため好ましくない。
上記組成範囲をより具体的な使用方法において説明すると、以下のようになる。
無機フィラーの表面処理を行う場合は、無機フィラー/グラフト共重合体(質量部/質量部)が、通常、100/0.05〜100/20程度、好ましくは100/0.1〜100/15、より好ましくは100/0.5〜100/10である。
更に、マスターバッチを作製する場合は、通常、100/5〜100/500程度、好ましくは100/10〜100/450、より好ましくは100/20〜100/400である。
これら無機フィラー表面処理物やマスターバッチは、定法により熱可塑性樹脂等に希釈混練し、各種成形体の製造に用いることができる。
熱可塑性樹脂組成物IIの製造において、熱可塑性組成物Iを使用する場合は、正味のグラフト共重合体の量を基準とし、上記に示した場合と同様にして使用することができる。
上記組成物は、単軸、二軸の溶融混練機、溶融押出機、バッチ式の溶融混練など通常の溶融混練によって製造することができる。
製造例1〔遷移金属化合物の合成〕
以下のようにして(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロライドを合成した。
シュレンク瓶に(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(インデン)のリチウム塩3.0g(6.97mmol)をTHF(テトラヒドロフラン)50mlに溶解し−78℃に冷却した。
ヨードメチルトリメチルシラン2.1ml(14.2mmol)をゆっくりと滴下し室温で12時間撹拌した。
溶媒を留去し、エーテル50mlを加えて飽和塩化アンモニウム溶液で洗浄した。
分液後、有機相を乾燥し溶媒を除去して(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデン)3.04g(5.88mmol)を得た(収率84%)。
次に、窒素気流下においてシュレンク瓶に上記で得られた(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデン)3.04g(5.88mmol)とエーテル50mlを入れた。
−78℃に冷却し、n−BuLiのヘキサン溶液(1.54M、7.6ml(1.7mmol))を滴下した。室温に上げ12時間撹拌後、エーテルを留去した。
得られた固体をヘキサン40mlで洗浄することによりリチウム塩をエーテル付加体として3.06g(5.07mmol)を得た(収率73%)。
1H−NMR(90MHz、THF−d8)による測定の結果は、以下のとおりである。
δ:0.04(s,18H,トリメチルシリル),0.48(s,12H,ジメチルシリレン),1.10(t,6H,メチル),2.59(s,4H,メチレン),3.38(q,4H,メチレン),6.2−7.7(m,8H,Ar−H)
−78℃に冷却し、ここへ予め−78℃に冷却した四塩化ジルコニウム1.2g(5.1mmol)のトルエン(20ml)懸濁液を滴下した。
滴下後、室温で6時間撹拌した。その反応溶液の溶媒を留去した。
得られた残渣をジクロロメタンにより再結晶化することにより、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル) ジルコニウムジクロライド0.9g(1.33mmol)を得た(収率26%)。
1H−NMR(90MHz、CDCl3)による測定の結果は、以下のとおりである。
δ:0.0(s,18H,トリメチルシリル),1.02,1.12(s,12H,ジメチルシリレン),2.51(dd,4H,メチレン),7.1−7.6(m,8H,Ar−H)
加熱乾燥した内容積1.4Lのステンレス鋼製オートクレーブに、乾燥ヘプタン0.4L、トリイソブチルアルミニウム0.5mmolのヘプタン溶液1ml、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート1.5μmolのヘプタンスラリー2mlを加え、50℃に制御しながら10分間攪拌した。
更に、製造例1で調製した遷移金属化合物錯体の(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロライドの0.5μmolのヘプタンスラリー2mlを投入した
次に、攪拌しながら温度を70℃に昇温し、全圧で0.8MPaまでプロピレンガスを導入した。
重合反応中、圧力が一定になるように調圧器によりプロピレンガスを供給して120分間重合し、その後冷却し、未反応プロピレンを脱圧により除去し内容物を取り出した。
内容物を風乾後、更に80℃で減圧乾燥を8時間行なうことによって反応性ポリプロピレン123gを得た。
結果を表1に示した。
加熱乾燥した内容積1.4Lのステンレス鋼製オートクレーブに、乾燥ヘプタン0.4L、トリイソブチルアルミニウム1.0mmolのヘプタン溶液1ml、メチルアルミノキサン2mmolを加え、50℃に制御しながら10分間攪拌した。
更に、製造例1で調製した遷移金属化合物錯体の(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロライドの2.0μmolのヘプタンスラリー4mlを投入した。
次に、攪拌しながら温度を60℃に昇温し、水素を0.1Mpa加圧し、0.5MPaまでプロピレンガスを導入した。
重合反応中、圧力が一定になるように調圧器によりプロピレンガスを供給して60分間重合し、その後冷却し、未反応プロピレンを脱圧により除去し内容物を取り出した。
内容物を風乾後、更に80℃で減圧乾燥を8時間行ない、ポリプロピレン72gを得た。
結果を表1に示した。
以下のようにして(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−(インデニル)(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロライドを合成した。
窒素気流下、200ミリリットルのシュレンク瓶にエーテル50ミリリットルと(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)ビスインデン3.5g(10.2mmol)を加え、ここに−78℃でn−ブチルリチウム(n−BuLi)のヘキサン溶液(1.60モル/リットル、12.8ミリリットル)を滴下した。室温で8時間攪拌した後溶媒を留去し、得られた固体を減圧乾燥することにより白色固体5.0gを得た。この固体をテトラヒドロフラン(THF)50ミリリットルに溶解させ、ここへヨードメチルトリメチルシラン1.4ミリリットルを室温で滴下した。水10ミリリットルで加水分解し、有機相をエーテル50ミリリットルで抽出したのち、有機相を乾燥し溶媒を留去した。ここへエーテル50ミリリットルを加え、−78℃でn−BuLiのヘキサン溶液(1.60モル/リットル、12.4ミリリットル)を滴下したのち、室温に上げ3時間攪拌後、エーテルを留去した。得られた固体をヘキサン30ミリリットルで洗浄した後減圧乾燥した。この白色固体5.11gをトルエン50ミリリットルに懸濁させ、別のシュレンク瓶中でトルエン10ミリリットルに懸濁した四塩化ジルコニウム2.0g(8.60mmol)を添加した。室温で12時間攪拌後溶媒を留去し、残渣をヘキサン50ミリリットルで洗浄した後、残渣をジクロロメタン30ミリリットルから再結晶化させることにより黄色微結晶1.2gを得た(収率25%)。
加熱乾燥した内容積5Lのステンレス鋼製オートクレーブに、乾燥ヘプタン2.5L、トリイソブチルアルミニウム1.4mmolのヘプタン溶液1.4ml、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート15.4μmolのヘプタンスラリー2mlを加え、50℃に制御しながら10分間攪拌した。
更に、製造例4で調製した遷移金属化合物錯体の(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−(インデニル)(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロライドの3.8μmolのヘプタンスラリー6mlを投入した。
更に水素を投入後、攪拌しながら温度を60℃に昇温し、分圧で0.49MPaまでプロピレンガスを導入した。
重合反応中、圧力が一定になるように調圧器によりプロピレンガスを供給して100分
間重合し、その後冷却し、未反応プロピレンを脱圧により除去し内容物を取り出した。
内容物を風乾後、更に80℃で減圧乾燥を8時間行なうことによって反応性ポリプロピレン525gを得た。結果を表1に示した。
100mLガラス製フラスコに製造例2の反応性ポリプロピレン2.0g、脱水トルエン40mlを入れ、室温で攪拌しながら溶解した。
これに、アクリル酸メチル1.72gを投入し、アゾビスイソブチロニトリル10mgを溶解したトルエン1mlを加え、70℃で4時間反応させた。
反応終了後、大量のメタノールに投入し、ポリマーを洗浄回収し、乾燥して2.88gのグラフト共重合体混合物を得た。
これをアセトンに微分散し、室温で洗浄ろ過を3回繰り返し、不溶部を乾燥して2.55gのグラフト共重合体を得た。
結果を表2に示した。
アクリル酸メチルを、アクリル酸1.50g(実施例2)、アクリル酸n−ブチル1.28g(実施例3)、アクリル酸2−エチルへキシル1.84g(実施例4)に代えた他は、実施例1と同様にして、グラフト共重合体を得た。
結果を表2に示した。
100mLガラス製フラスコに製造例2の反応性ポリプロピレン2.0g、脱水トルエン40mlを入れ、室温で攪拌しながら溶解した。これに、酢酸ビニル0.283g、無水マレイン酸0.317gを入れ、アゾビスイソブチロニトリル20mgを溶解したトルエン1mlを加え、これを70℃で4時間反応した。
反応終了後、液部をエバポレータで除去した後、アセトンにより洗浄ろ過を3回行い、不溶部を乾燥して2.21gのグラフト共重合体を得た。
結果を表2に示した。
また、このグラフト共重合体を230℃で熱プレスした後、冷却プレス(温度25℃)で5分間冷却して厚み100μのシートを作成した。
得られた成形体について、ルテニウム染色し、透過型電子顕微鏡写真を撮影したところ、図1を得た。
図1から、成形体中には、海島構造が存在し、粒子径が50nm以下の島部分があることが分かった。
酢酸ビニル(0.283g)と無水マレイン酸(0.317g)の組合わせを、無水マレイン酸(0.49g)と1−デセン(1.50g)〔実施例6〕、アクリル酸メチル(0.86g)とグリシジルメタクリレート(1.28g)〔実施例7〕の組合わせに代えた他は、実施例5と同様にして、グラフト共重合体を得た。
結果を表2に示した。
実施例6において、無水マレイン酸及び1−デセンを加えた後、トリイソブチルアルミニウム2mmolのトルエン溶液2mlを加えた他は、実施例6と同様にしてグラフト重合を行った。
生成したグラフト共重合体は、アセトン抽出を3回行った後、メタノール/希塩酸混合溶液での洗浄、メタノールでの洗浄を行い、乾燥して精製グラフト共重合体を得た。
結果を表2に示した。
実施例1において、製造例2の反応性ポリプロピレン2.0gの他、製造例3のポリプロピレン2.0gを加えた他は、実施例1と同様にしてグラフト反応を行い、グラフト共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物を得た。
その結果を表2に示した。
無水マレイン酸を用いない他は、実施例5と同様に反応及び操作を行った。
結果を表2に示した。
実施例11
アクリル酸メチルを用いない他は、実施例7と同様に反応及び操作を行った。
結果を表2に示した。
攪拌装置付き500mLセパラブルフラスコに製造例5の反応性ポリオレフィン100g、脱水トルエン67mlを入れ、70℃で攪拌しながら溶解した。これに無水マレイン酸15.7g、アクリル酸11.9gを投入した。アゾビスイソブチロニトリル0.4gを溶解したトルエン20mlを2時間にわたり添加した。添加後70℃で4時間反応させた。反応終了後、85℃、減圧下で未反応の無水マレイン酸、アクリル酸を除去した。その結果、グラフト共重合体組成物として128gを得た。
グラフト共重合体組成物の1H−NMR解析の結果、末端ビニリデン基の94.4%が消失しており、グラフト共重合体組成物はその殆どがグラフト共重合体であった。グラフト共重合体組成物をメタノールに微分散し、室温で攪拌しながら洗浄ろ過を3回繰り返し、不溶物を乾燥した。その結果、グラフト共重合体として126gを得た。(グラフト率:20.6%、重量平均分子量:49800、分子量分布:1.80)
攪拌装置付き500mLセパラブルフラスコに製造例5の反応性ポリオレフィン100g、脱水トルエン67mlを入れ、70℃で攪拌しながら溶解した。これにアクリル酸ブチル20g、3−メタアクリロキシプロピルトリエトキシシラン5gを投入した。アゾビスイソブチロニトリル0.4gを溶解したトルエン20mlを2時間にわたり添加した。添加後70℃で4時間反応させた。反応終了後、85℃、減圧下で未反応モノマーを除去した。その結果、グラフト共重合体組成物として124.5gを得た。
グラフト共重合体組成物の1H−NMR解析の結果、末端ビニリデン基の64.5%が消失しており、グラフト共重合が進行したことを確認した。グラフト共重合体組成物をアセトンに微分散し、室温で攪拌しながら洗浄ろ過を3回繰り返し、不溶物を乾燥した。その結果、グラフト共重合体として123gを得た。(グラフト率:18.7%、重量平均分子量:49900、分子量分布:1.76)
酢酸ビニルを用いない他は、実施例5と同様に反応及び操作を行った。
結果を表2に示した。
比較例2
1−デセンを用いない他は、実施例6と同様に反応及び操作を行った。
結果を表2に示した。
比較例3
製造例3のポリプロピレンを用いた他は、実施例1と同様に反応及び操作を行った。
結果を表2に示した。
加熱乾燥した内容積1.0リットルオートクレーブに、1−オクタデセン(C18)400ミリリットル、トリイソブチルアルミニウム1ミリモル、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート8μmolを添加し、更に水素0.01MPa導入した。攪拌しながら温度を150℃にした後、製造例1で得られた(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロライドを2μmol加え180分間重合した。重合反応終了後、反応物を加熱、減圧下、乾燥することにより、高級αオレフィン重合体を215g得た。
1H-NMR解析の結果、不飽和末端はビニリデンでありその濃度は4.6モル%であった。13C-NMR解析の結果、飽和末端に対するビニリデン末端の強度比から一分子当たりのビニリデン数は0.9個であった。GPC測定から求めたポリプロピレン換算の重量平均分子量(Mw)は5000、分子量分布(Mw/Mn)は1.5であった。DSCから求めた融点(Tm)は40.7℃であった。また、立体規則性指標(M2)は55.8モル%であった。
加熱乾燥した内容積1.4リットルオートクレーブに、1−オクタデセン(C18)400ミリリットル、トリイソブチルアルミニウム1ミリモル、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート8μmolを添加し、更に水素0.2MPa導入した。攪拌しながら温度を90℃にした後、製造例1で得られた(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロライドを2μmol加え180分間重合した。重合反応終了後、反応物を加熱、減圧下、乾燥することにより、高級αオレフィン重合体を220g得た。
1H−NMR解析の結果、不飽和末端はビニリデンでありその濃度は0.2モル%であった。13C−NMR解析の結果、飽和末端に対するビニリデン末端の強度比から一分子当たりのビニリデン数は0.1個であった。GPC測定から求めたポリプロピレン換算の重量平均分子量(Mw)は35000、分子量分布(Mw/Mn)は1.7であった。DSCから求めた融点(Tm)は42.1℃であった。また、立体規則性指標(M2)は59.8モル%であった。
攪拌装置付き500ミリリットルのセパラブルフラスコに窒素雰囲気下、上記製造例6で製造した、末端ビニリデンポリオクタデセン120g、トルエン250ml、無水マレイン酸5g、更にアクリル酸5gを投入し、70℃で溶解した。これにラジカル開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを0.6g添加して4時間グラフト共重合反応を実施した。反応終了後、大量のアセトンに再沈し、アセトン不溶部を回収しグラフト共重合体として126gを得た。
グラフト率はアセトン不溶部をW2として算出したところ、5.0%であった。アセトン不溶部の無水マレイン酸とアクリル酸の含有量は4.7質量%であった。また、末端ビニリデンの濃度を1H−NMRで測定したところ、原料として用いた末端ビニリデンポリオクタデセンと比較してその濃度が低下していることから、グラフト反応が進行していることを確認した。またこのものの重量平均分子量(Mw)は5300、分子量分布(Mw/Mn)は1.55であった。
攪拌装置付き500ミリリットルのセパラブルフラスコに窒素雰囲気下、上記製造例7で製造した、ポリオクタデセン120g、トルエン250ml、無水マレイン酸5gを投入し、70℃で溶解した。これにラジカル開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを0.6g添加して4時間グラフト変性反応を実施した。反応終了後、実施例14と同様にして、グラフト変性体として117gを得た。アセトン不溶部の無水マレイン酸含有量は0.1重量%であった。
実施例15
無水マレイン酸/デセン−1/製造例5反応性ポリプロピレン共重合体の製造
500mL攪拌装置付きガラス製セパラブルフラスコに製造例5の反応性ポリプロピレン100g、脱水トルエン67mlを入れ、70℃で攪拌しながら溶解した。
これに、デセン−1を23.0g、無水マレイン酸を15.7g投入し溶解させた。アゾビスイソブチロニトリル1gを溶解したトルエン30mlを三時間で添加した。添加後、同温度で4時間反応させた。
反応終了後、テフロンコート製バットに反応混合物を全量移し、風乾後、85℃の減圧オーブンで10時間、未反応モノマー及びトルエンを除去した。その結果、124gのグラフト共重合体を得た。
無水マレイン酸/デセン−1共重合体を溶解するエタノールを用いて抽出した結果、グラフト率は18.0%であった。また、末端ビニリデン基の消失率は55.6%であり、グラフト共重合反応は進行していることが示された。このものの重量平均分子量(Mw)は52300であり、分子量分子量分布(Mw/Mn)は1.84であった。
無水マレイン酸/酢酸ビニル/製造例5反応性ポリプロピレン共重合体の製造
実施例15のデセン−1を酢酸ビニル14.2gに変えること以外は同様にしてグラフト共重合体を製造した。その結果、129gのグラフト共重合体を得た。
また、末端ビニリデン基の消失率は59.7%であり、グラフト共重合反応は進行していることが示された。このものの重量平均分子量(Mw)は49900であり、分子量分子量分布(Mw/Mn)は1.80であった。
無水マレイン酸/アクリル酸/製造例5反応性ポリプロピレン共重合体の製造
実施例15のデセン−1をアクリル酸11.9gに変えること以外は同様にしてグラフト共重合体を製造した。その結果、127gのグラフト共重合体を得た。
また、末端ビニリデン基の消失率は94.4%であり、グラフト共重合反応は進行していることが示された。このものの重量平均分子量(Mw)は46200であり、分子量分子量分布(Mw/Mn)は1.85であった。
無水マレイン酸/アクリル酸/製造例2反応性ポリプロピレン共重合体の製造
実施例17の反応性ポリプロピレンを製造例2と同様にして製造した反応性ポリプロピレン[mmmm=43モル%、末端ビニリデン=98モル%、重量平均分子量(Mw)=117000]に変えること以外は実施例17と同様に実施した。その結果、126gのグラフト共重合体を得た。
また、末端ビニリデン基の消失率は92.0%であり、グラフト共重合反応は進行していることが示された。このものの重量平均分子量(Mw)は122000であり、分子量分子量分布(Mw/Mn)は2.10であった。
アクリル酸/製造例5反応性ポリプロピレン共重合体の製造
500mL攪拌装置付きガラス製セパラブルフラスコに製造例5と同様にして製造した反応性ポリプロピレン[mmmm=55モル%、末端ビニリデン=96モル%、重量平均分子量(Mw)=43600]100g、脱水トルエン67mlを入れ、80℃で攪拌しながら溶解した。
その後アゾビスイソブチロニトリル0.25グラムを投入した。これにアクリル酸16.7グラムを45分間にわたり滴下した。滴下終了後、1時間反応した。更に、アゾビスイソブチロニトリル0.25グラムを投入し、これにアクリル酸16.7グラムを45分間にわたり再度滴下し、4時間反応を実施した。反応終了後、テフロンコート製バットに反応混合物を全量移し、風乾後、90℃の減圧オーブンで10時間、未反応モノマー及びトルエンを除去した。その結果、133gのグラフト共重合体を得た。
グラフト率を決定するためエタノールによる溶解分離を実施したところ、乳濁状物となり、完全に固液分離を実施することは困難であった。そこで、遠心分離(21000rpm,30分)を実施した後、乳濁状物を除去し、固体部分を回収してグラフト率を算出した。その結果、グラフト率は18.1%であった。また、末端ビニリデン基の消失率は56.4%であり、グラフト共重合反応は進行していることが示された。なお、除去した乳濁状物はNMR解析の結果、アクリル酸と製造例2由来のポリプロピレンが存在していることから、グラフト共重合成分を含有していた。また、このものの重量平均分子量(Mw)は47800であり、分子量分子量分布(Mw/Mn)は1.94であった。
アクリル酸/製造例2反応性ポリプロピレン共重合体の製造
100mL三口フラスコにマグネチックスターラーを入れ、製造例2の反応性ポリプロピレン2g、脱水トルエン10mlを入れ、70℃で攪拌しながら溶解した。
これにアクリル酸2.0グラム投入し、更にアゾビスイソブチロニトリル20mgを添加して、同温度で4時間反応した。反応終了後、実施例19と同様にして3.98グラムのグラフト共重合体を得た。グラフト率の算出は実施例19同様、エタノール溶液の分離が困難であり、乳濁状物が多量に存在したが同様にして決定したところ8.5%であった。また、このものの重量平均分子量(Mw)は123000であり、分子量分子量分布(Mw/Mn)は2.10であった。
比較例用変性体として市販の無水マレイン酸変性ポリプロピレン(無水マレイン酸含有量4.2質量%、重量平均分子量20600)を使用した。
以下の製造法により、末端ビニリデン濃度の低いポリプロピレンを製造し、そのグラフト共重合体を製造した。
加熱乾燥した内容積1.4Lのステンレス鋼製オートクレーブに、乾燥ヘプタン0.4L、トリイソブチルアルミニウム1.5mmolのヘプタン溶液2ml、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート6μmolのヘプタンスラリー6mlを加え、室温で10分間、攪拌した。ここに、製造例1で調製した(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロライド1.5μmolのヘプタンスラリー2mlを投入した。次に水素を、攪拌を停止した状態で0.3Mpa圧まで導入した。攪拌を開始し、80℃に制御しながらプロピレンを分圧0.5MPaで導入し、圧力が一定になるように調圧器によりプロピレンガスを供給して40分間重合した。その後冷却し、未反応プロピレンを脱圧により除去し、内容物を取り出した。内容物を風乾した後、更に80℃で減圧乾燥を8時間行うことによってポリプロピレン(末端ビニリデン量は0.35個/分子、重量平均分子量(Mw)は24000、分子量分布(Mw/Mn)は1.90、極限粘度[η]は0.24dl/g)187gを得た。
実施例17の製造例5反応性ポリプロピレンを上記ポリプロピレンに変更した以外は、実施例17と同様に実施した。その結果、121gの変性重合体を得た。アセトン溶媒を用いて抽出した結果、グラフト率は1.7%であった。また、末端ビニリデンの消失率は32%であった。また、このものの重量平均分子量(Mw)は24000であり、分子量分子量分布(Mw/Mn)は1.91であった。
加熱乾燥した内容積1.4Lのステンレス鋼製オートクレーブに、乾燥ヘプタン0.4L、トリイソブチルアルミニウム1.5mmolのヘプタン溶液1ml、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート6μmolのヘプタンスラリー2mlを加え、50℃に制御しながら10分間、攪拌した。ここに、上記製造例1で調製した(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロライド1.5μmolのヘプタンスラリー2mlを投入した。
次に、攪拌しながら温度を70℃に昇温し、全圧で0.8MPaまでプロピレンガスを導入した。重合反応中、圧力が一定になるように調圧器によりプロピレンガスを供給して47分間重合し、その後冷却し、未反応プロピレンを脱圧により除去し、内容物を取り出した。内容物を風乾した後、更に80℃で減圧乾燥を8時間行うことによってポリプロピレン95gを得た。このものの重量平均分子量は103000であり、立体規則性[mmmm]は42.5モル%であった。
実施例15〜20又は比較例5、6の重合体、および製造例5または製造例8のポリオレフィンを全量で5グラム用い、トルエン50mlに必要に応じて加熱溶解し、その後溶媒を除去してフイルム厚100μmのキャストフイルム(A〜P)を作成した。配合比率を表3に示す。
(接着基材)
ポリプロピレン(PP):出光ユニテック(株)製ポリプロピレン(製品名スーパーピュアレイ、SG−140TC、厚み0.3mm)を使用した。
ポリビニルアルコール(PVA):広島和光(株)製部分けん化型ポリビニルアルコール(PVA)[平均重合度=約3100〜3900、けん化度=86〜90モル%]を用い、10%水溶液にしたものをテフロンコートしたバットに流し込み、水平を保ったまま風乾して厚さ200μmのシートを作成した。更に窒素気流下、80℃で48時間乾燥した。
ガラス:アズワン(株)社製スライドガラス1201(長さ7.6cm、幅2.6cm、厚み0.14〜0.15cm)を使用した。
(試験片の作成)
接着基材を幅25mm長さ100mmに切り出し、当該接着基材で、上記キャストフィルムを25mm×25mmに切り出して作成した接着層を挟み込み、熱プレスを用い130℃、で20秒間予熱した後、0.5Mpaの圧力で40秒間融着した。これを25℃の冷却プレスで軽く挟み、室温まで冷却した。作成した試験片は一週間、室温に放置したのち接着強度の測定を実施した。
(接着強度の測定)
引張速度50mm/分でT剥離試験を実施した。測定には株式会社島津製作所製オートグラフ(DSC−200)を用い、最大応力から剥離接着強度を求めた。また測定値は3試験片の測定値の平均を用いた。
結果を表3に示した。
Claims (27)
- 以下の(1)〜(5)を満足する反応性ポリオレフィン20〜100質量%、反応性ポリオレフィン以外のポリオレフィン0〜80質量%との組合わせ100質量部と、下記[I]〜[IV]から選ばれる単量体一種以上0.2〜300質量部を、ラジカル開始剤0.001〜10質量部の存在下、40〜140℃でグラフト重合させることを特徴とするグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
(1)炭素数3〜28のα−オレフィンから選ばれる一種の単独重合体又は二種以上の共重合体、あるいは炭素数3〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上の単量体90質量%以上とエチレン10質量%以下との共重合体であり
(2)メソペンタッド分率〔mmmm〕が30〜80モル%
(3)末端不飽和基を一分子当たり0.5〜1.0個有し
(4)分子量分布(Mw/Mn)が4以下
(5)デカリン中、135℃において測定した極限粘度〔η〕が0.01〜2.5dl/g
[I]アクリル酸及びその誘導体、[II]メタクリル酸類及びその誘導体、[III]ビニルエステル及びその誘導体、[IV]スチレン及びその誘導体 - グラフト重合がルイス酸の存在下で行うものである、請求項1に記載のグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
- 末端不飽和基に占めるビニリデン基が50〜100モル%である反応性ポリオレフィンを使用してグラフト重合させるものである、請求項1に記載のグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
- 反応性ポリオレフィンが、プロピレン単独重合体、あるいはプロピレン90質量%以上とエチレン及び炭素数4〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上10質量%以下とのプロピレン系共重合体であり、かつ下記の(6)及び(7)を満足する、請求項1に記載のグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
(6)ラセミメソラセミメソ分率〔rmrm〕>2.5モル%
(7)示差走査型熱量計(DSC)で観測される融点(Tm、単位:℃)と〔mmmm〕とが下記の関係を満たす。
1.76〔mmmm〕−25.0≦Tm≦1.76〔mmmm〕+5.0 - 末端不飽和基を一分子当たり0.8〜1.0個有する反応性ポリオレフィンを使用してグラフト重合させるものである、請求項1に記載のグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
- 請求項1に記載の製造方法によって得られるグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物。
- [I]アクリル酸及びその誘導体、[II]メタクリル酸類及びその誘導体、[III]ビニルエステル及びその誘導体、[IV]スチレン及びその誘導体から選ばれる一種以上から誘導される主鎖を有し、炭素数3〜28のα−オレフィンから選ばれる一種の単独重合体又は2種以上の共重合体、あるいは炭素数3〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上の単量体90質量%以上とエチレン10質量%以下との共重合体であって、下記(2)、(3)及び(8)を満足する反応性ポリオレフィンから誘導される側鎖を有する、以下の(a)〜(c)を満足するグラフト共重合体。
(2)メソペンタッド分率〔mmmm〕が30〜80モル%
(3)末端不飽和基を一分子当たり0.5〜1.0個有し
(8)両末端不飽和基を含まない
(a)グラフト率が1〜150質量%
(b)デカリン中、135℃において測定した極限粘度〔η〕が0.01〜2.5dl/g
(c)分子量分布(Mw/Mn)が1.8〜6 - 側鎖が、プロピレン単独重合体、あるいはプロピレン90質量%以上とエチレン及び炭素数4〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上10質量%以下とのプロピレン系共重合体であり、そのラセミメソラセミメソ分率〔rmrm〕が2.5モル%以上である請求項7に記載のグラフト共重合体。
- [I]アクリル酸及びその誘導体、[II]メタクリル酸類及びその誘導体、[III]ビニルエステル及びその誘導体、[IV]スチレン及びその誘導体から選ばれる一種以上から誘導される主鎖を有し、炭素数3〜28のα−オレフィンから選ばれる一種の単独重合体又は2種以上の共重合体、あるいは炭素数3〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上の単量体90質量%以上とエチレン10質量%以下との共重合体であって、下記(2)、(3)及び(8)を満足する反応性ポリオレフィンから誘導される側鎖を有する、以下の(a)〜(c)を満足するグラフト共重合体。
(2)メソペンタッド分率〔mmmm〕が30〜80モル%
(3)末端不飽和基を一分子当たり0.5〜1.0個有し
(8)両末端不飽和基を含まない
(a)グラフト率が1〜150質量%
(b)デカリン中、135℃において測定した極限粘度〔η〕が0.01〜2.5dl/g
(c)分子量分布(Mw/Mn)が1.5〜4 - 連鎖末端及び/又は主鎖ペンダントに、不飽和基を有する反応性ポリオレフィン20〜100質量%と反応性ポリオレフィン以外のポリオレフィン0〜80質量%との組合わせ100質量部と、下記A群から選ばれる一種以上とB群から選ばれる一種以上の単量体の合計量0.2〜300質量部を、ラジカル重合開始剤0.001〜10質量部の存在下、グラフト重合させることを特徴とするグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
A群;[V]無水マレイン酸及びその置換体、[VI]マレイン酸及びそのエステル、[VII]マレイミド及びその置換体
B群;[I]アクリル酸及びその誘導体、[II]メタクリル酸類及びその誘導体、[III]ビニルエステル及びその誘導体、[IV]スチレン及びその誘導体、[VIII]α−オレフィン - グラフト重合がルイス酸の存在下で行うものである、請求項10に記載のグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
- 末端不飽和基に占めるビニリデン基が50〜100モル%である反応性ポリオレフィンを使用し、20〜140℃でグラフト重合させるものである、請求項10に記載のグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
- 反応性ポリオレフィンが、プロピレン90〜100質量%とエチレン、炭素数4〜28のα−オレフィン、ポリエン及び環状オレフィンから選ばれる一種以上0〜10質量%とのプロピレン系重合体、又は、エチレン70〜100質量%と炭素数3〜28のα−オレフィン、ポリエン及び環状オレフィンから選ばれる一種以上0〜30質量%とのエチレン系重合体である、請求項10に記載のグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
- 反応性ポリオレフィンのメソペンタッド分率〔mmmm〕が、20〜99モル%の範囲にあるプロピレン系重合体である、請求項10に記載のグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
- ポリエンが一種以上の炭素−炭素不飽和結合を2個以上有する化合物である、請求項13に記載のグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
- A群の単量体が[V]無水マレイン酸及びその置換体である、請求項10に記載のグラフト共重合体又は該共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
- 請求項10に記載の製造方法によって得られるグラフト共重合体又は該グラフト共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物。
- 炭素数2〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上を含有する反応性ポリオレフィンの連鎖末端及び/又は主鎖ペンダントの該不飽和基が、下記A群から選ばれる一種以上とB群から選ばれる一種以上の単量体から誘導される共重合連鎖に組み込まれた構造を有する、以下の(a)〜(c)を満足するグラフト共重合体。
A群;[V]無水マレイン酸及びその置換体、[VI]マレイン酸及びそのエステル、[VII]マレイミド及びその置換体
B群;[I]アクリル酸及びその誘導体、[II]メタクリル酸及びその誘導体、[III]ビニルエステル及びその誘導体、[IV]スチレン及びその誘導体、[VIII]α−オレフィン
(a)グラフト率が1〜150質量%
(b)デカリン中、135℃において測定した極限粘度〔η〕が0.01〜2.5dl/g
(c)分子量分布(Mw/Mn)が1.8〜6 - 炭素数2〜28のα−オレフィンから選ばれる一種以上を含有する反応性ポリオレフィンの連鎖末端及び/又は主鎖ペンダントの不飽和基が、下記A群から選ばれる一種以上とB群から選ばれる一種以上の単量体から誘導される共重合連鎖に組み込まれた構造を有する、以下の(a)〜(c)を満足するグラフト共重合体。
A群;[V]無水マレイン酸及びその置換体、[VI]マレイン酸及びそのエステル、[VII]マレイミド及びその置換体
B群;[I]アクリル酸及びその誘導体、[II]メタクリル酸及びその誘導体、[III]ビニルエステル及びその誘導体、[IV]スチレン及びその誘導体、[VIII]α−オレフィン
(a)グラフト率が1〜150質量%
(b)デカリン中、135℃において測定した極限粘度〔η〕が0.01〜2.5dl/g
(c)分子量分布(Mw/Mn)が1.5〜4 - 反応性ポリオレフィン連鎖が、プロピレン90〜100質量%とエチレン、炭素数4〜28のα−オレフィン、ポリエン及び環状オレフィンから選ばれる一種以上0〜10質量%とのプロピレン系重合体、又は、エチレン70〜100質量%と炭素数3〜28のα−オレフィン、ポリエン及び環状オレフィンから選ばれる一種以上0〜30質量%とのエチレン系重合体である請求項18に記載のグラフト共重合体。
- 反応性ポリオレフィンのメソペンタッド分率〔mmmm〕が、20〜99モル%の範囲にあるプロピレン系重合体である請求項18に記載のグラフト共重合体。
- A群の単量体が[V]無水マレイン酸及びその置換体である請求項18に記載のグラフト共重合体。
- 加熱溶融、冷却固化することにより製造した成形体中に、海島構造が存在し、粒子径が10〜100nmの島部分を含む請求項7または18に記載のグラフト共重合体。
- 請求項7または18に記載のグラフト共重合体とポリオレフィンを含有する熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項7若しくは18に記載のグラフト共重合体または請求項7若しくは18に記載のグラフト共重合体とポリオレフィンを含有する熱可塑性樹脂組成物に、該グラフト共重合体及び該ポリオレフィン以外の熱可塑性樹脂を加えてなる組成物。
- 請求項7若しくは18に記載のグラフト共重合体または請求項7若しくは18に記載のグラフト共重合体とポリオレフィンを含有する熱可塑性樹脂組成物と、無機フィラー及び/又は顔料を含む組成物。
- 請求項7若しくは18に記載のグラフト共重合体または請求項7若しくは18に記載のグラフト共重合体とポリオレフィンを含有する熱可塑性樹脂組成物、該グラフト共重合体及び該ポリオレフィン以外の熱可塑性樹脂並びに無機フィラー及び/又は顔料を含む組成物。
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