JPH07216038A - 芳香族ビニルモノマーと共役ジエンとの星型ブロックコポリマーと、その製造方法と、この星型ブロックコポリマーと結晶性ポリスチレンとを含む組成物 - Google Patents
芳香族ビニルモノマーと共役ジエンとの星型ブロックコポリマーと、その製造方法と、この星型ブロックコポリマーと結晶性ポリスチレンとを含む組成物Info
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Abstract
ー: [S1-S2- (B1/S3)- B2]m - X-[B2- (B1/S3)-
S2]n (Xはカップリング剤に由来する多官能性ラジカルを表
し、mとnはゼロでない整数であり、m+nはラジカル
Xの官能価に等しく、3または4であり、S1 とS2 は
芳香族ビニルモノマーのポリマーのブロックを表し、B
2 は共役ジエンのポリマーのブロックを表し、B1/S3
は芳香族ビニルモノマーと共役ジエンとのランダムコポ
リマーのブロックを表し、B1/S3 の40〜75重量%は芳
香族ビニルモノマーに由来する単位で構成されている) 【構成】 ブロックB2 の合計重量が星型ブロックコポ
リマーに含まれる共役ジエンの全質量の40重量%以上か
つ90重量%以下を占める。 【効果】 このコポリマーと結晶性ポリスチレンとの組
成物は機械特性および透明性に優れている。
Description
共役ジエンとの新規な星型ブロックコポリマーとその製
造方法に関するものである。このコポリマーと結晶性ポ
リスチレンとを含む組成物は優れた機械特性と透明性と
を示す。
芳香族ビニル化合物と、5〜40%のジエンとからなる一
般式:S1-B1-B2/S2-S3 で表される直鎖コポリマー
が記載されている。ここで、S1 とS3 は芳香族ビニル
ポリマーブロックであり、B1はポリジエンブロックで
あり、B2/S2 は共役ジエンと芳香族ビニルとのランダ
ム重合体のブロックコポリマーである。このコポリマー
の機械特性は満足すべきものであるが、その光学的特性
は平均以下であり、このコポリマー 100%の樹脂の曇り
度(l'indice de Haze) は 6.7以下には下がらず、結晶
性ポリスチレンと混合した場合には13.5以下には下がら
ない。
に優れた2相(bimodaux)星型ブロックコポリマーは、一
般式:(S1-S2/B1-B2)m - X-(B2-S2/B1)n で表
される。ここでS1 は非エラストマーブロックであり、
S2/B1 が芳香族ビニル化合物と共役ジエンとのコポリ
マーブロックである。このコポリマーではB1 に対する
S2 の重量比は1以下である。B2 は星型ブロックコポ
リマーに含まれる共役ジエン全体の20〜40重量%を占め
る共役ポリジエンブロックである。このコポリマーの透
明度は平均以下で、結晶性ポリスチレンとの混合は困難
である。
の芳香族ビニルモノマーと40〜10重量%の共役ジエンと
を含む2相星型ブロックコポリマーが記載されている。
このコポリマーは下記一般式で示される: (S1-S2-B1/S3-B2)m - X-(B2-S3/B1-S2)n (ここで、S1 とS2 は芳香族ビニルポリマーブロック
であり、B2 はコポリマー全体のジエン単位の20%を占
める共役ポリジエンブロックであり、B1/S3 およびS
3/B1 は芳香族ビニルモノマーと共役ジエンとのコポリ
マーブロックであり、これらのコポリマーブロックはジ
エンB1 と芳香族ビニルモノマーS3 とで構成され(重
量比B1 :S3 は0.8 〜1.2)、芳香族ビニルモノマーに
由来する)しかし、このコポリマーのメルトインデック
スは極めて高いので、結晶性ポリスチレンと混合するの
は困難である。
星型ブロックコポリマーを提供することにある。
S2]n (ここで、Xはカップリング剤に由来する多官能性ラジ
カルを表し、mとnはゼロでない整数であり、m+nは
ラジカルXの官能価に等しく、3または4であり、S1
とS2 はそれぞれ少なくとも1種の芳香族ビニルモノマ
ーのポリマーのブロックを表し、B2 は少なくとも1種
の共役ジエンのポリマーのブロックを表し、B1/S3 は
少なくとも1種の芳香族ビニルモノマーと少なくとも1
種の共役ジエンとのランダムコポリマーのブロックを表
し、B1/S3 の40〜75重量%は芳香族ビニルモノマーに
由来する単位で構成されている)で表される星型ブロッ
クコポリマーにおいて、ブロックB2 の合計重量が星型
ブロックコポリマーに含まれる共役ジエンの全質量の40
重量%以上かつ90重量%以下を占めることを特徴とする
星型ブロックコポリマーを提供する。
〜70重量%、好ましくは50重量%以上かつ70重量以下が
芳香族ビニルモノマーに由来する単位で構成されている
のが好ましい。この星型ブロックコポリマーは共役ジエ
ンに由来する単位(B1 +B2 )を20〜30重量%含むの
が好ましい。ブロックB2 の合計重量は本発明の星型ブ
ロックコポリマーに含まれる共役ジエンの合計重量の40
重量%以上且つ90重量%以下である。本発明のコポリマ
ーは顕著な透明性を示す。
リマーと結晶性ポリスチレンとを含む組成物にある。こ
の組成物も顕著な透明性を示し、しかも、優れた機械特
性を示す。すなわち、この組成物は高い衝撃強度、高い
破断点伸びおよび高い曲げ弾性率を同時に合わせ持って
いる。破断点伸びと曲げ弾性率とは通常は対立するもの
であるので、これらを合わせ持つことは驚くべきことで
ある。この組成物は60〜90重量%の星型ブロックコポリ
マーを含むのが好ましい。
クコポリマーの製造方法にある。以下で「ほぼ完全に重
合または共重合する」という表現は、導入したモノマー
の99重量%以上が重合することを示す。本発明方法は以
下の連続した一連の操作段階よりなる。第1段階ではブ
ロックS1 を形成するために、芳香族ビニルモノマーの
第1の量を触媒の存在下、一般にはn−ブチルリチウム
等の有機リチウム化合物の存在下でアニオン重合する。
第2段階では、上記の重合がほぼ完全に終わった後に、
さらに触媒と芳香族ビニルモノマーとを添加してブロッ
クS1 に部分的に結合したブロックS2 を形成する。ほ
ぼ完全に重合した後の重合媒体中にはS1-S2 ブロック
とS2 ブロックとが存在する。
ルモノマーと共役ジエンとの混合物を添加し、それらを
共重合させて一部がS2 ブロックに結合し、一部がS1-
S2ブロックに結合したブロック(B1/S3 )を形成す
る。ほぼ完全に共重合させた後の重合媒体中にはS1-S
2-(B1/S3 )ブロックと(B1/S3 )- S2 ブロック
とが含まれる。次の第4段階ではB2 ブロックを形成す
る一定量の共役ジエンを添加する。このB2 ブロックの
一部はブロック(B1/S3)- S2 と結合してB2-(B1/
S3)-S2 ブロックを形成し、他の部分はブロックS1-
S2-(B1/S3)に結合してS1-S2-(B1/S3)- B2 ブ
ロックを形成する。第5段階では、上記の重合がほぼ完
全に終わった後に、重合媒体中にカップリング剤を添加
して本発明の星型ブロックコポリマーを得る。
種を求電子試薬を用いて不活化しておくのが好ましい。
そのためには、先ず最初に、約3バールに加圧した炭酸
ガスと重合媒体とを反応させ、次いで、大気圧に戻した
後に媒体に導入した触媒1モル当たり約1モルの割合の
水を添加する。その後、任意の適当な方法、例えば減圧
高温蒸発器を用いて溶媒を除去する。各段階での操作自
体は当業者に公知の技術である。本発明の星型ブロック
コポリマーの製造法はこれらの新規な組み合わせにあ
る。各段階で投入する芳香族ビニルモノマーおよび共役
ジエンの量は所望の星型ブロックコポリマーの合成に必
要な組成に応じて選択する。この際、各重合段階で導入
したモノマーはほぼ完全に重合でき且つ重合しなければ
ならない点に注意する必要がある。
リマー合成に必要な芳香族ビニルモノマー全体のそれぞ
れ45〜55重量%、30〜40重量%および5〜15重量%をそ
れぞれ導入する。また、通常は第3段階と第4段階でコ
ポリマー合成に必要な共役ジエン全体の10〜60重量%お
よび90〜40重量%をそれぞれ導入する。触媒としては、
リチウムの有機誘導体、例えばエチルリチウム、プロピ
ルリチウム、ブチルリチウム、アミルリチウム、ヘキシ
ルリチウム、シクロヘキシルリチウム、フェニルリチウ
ム、トリルリチウム、ナフチルリチウムおよびこれらの
異性体、特にn−ブチルリチウムおよびsec-ブチルリチ
ウムを用いることができる。
香族ビニルモノマー1モル当たり1〜20ミリモルの割合
にする。カップリング剤としてはリチウムカルバニオン
結合と反応可能な官能基を有しかつ炭素鎖に官能基を結
合できる化合物を用いることができる。3官能性となり
得るカップリング剤すなわち上記一般式でm+n=3と
なる3つの枝を有する星型ブロックコッポリマーを生成
することができるものか、4官能性となり得るカップリ
ング剤すなわち上記一般式でm+n=4となる4つの枝
を有する星型ブロックコポリマーを生成することができ
るものを使用する。一般に、4官能性となり得るカップ
リング剤は、以下で説明する重合媒体中に導入される触
媒の合計量を考慮して適当な量を導入するならば、3官
能性にもなる。
ないカップリング剤の例としては3つのエポキシ基を有
するポリブタジエン、エポキシ化大豆油または金属トリ
ハライド、例えばメチルトリクロロシランを挙げること
ができる。4官能性または3官能性となり得るカップリ
ング剤の例としては4つのエポキシ基を有するポリブタ
ジエン、SiCl4 のような金属テトラハライド、酸ジハラ
イドまたは一般式:R1 OOC-(CH2)n - COOR2
で表されるジエステル(ここで、R1 とR2 は炭素数1
〜30のアルキル基を表し、nは1〜10までの整数を表
し、互いに同一でも異なっていてもよい) を挙げること
ができる。好ましいカップリング剤は上記一般式を有す
るジエステルでR1 とR2 が炭素数8〜30のアルキル基
のものである。
の、すなわち、上記一般式でm+n=3であるものを得
たい場合には、重合媒体中に導入した全触媒の3モル当
たり3官能性または4官能性になり得るカップリング剤
を1モル添加する。本発明のコポリマーで4つの枝を有
するもの、すなわち、上記一般式でm+n=4であるも
のを得たい場合には、重合媒体中に導入した全触媒の4
モル当たり4官能性になり得るカップリング剤を1モル
導入するのが好ましい。重合の各段階は有機溶媒の存在
下で行うのが好ましい。重合媒体中での溶媒濃度は10〜
40重量%である。溶媒はベンゼン、トルエン、キシレン
またはエチルベンゼン等の芳香族炭化水素の中から選択
するのが好ましく、エチルベンゼンが特に好ましい。触
媒効果を維持するために重合媒体から空気または水分を
完全に取り除く必要がある。
は30〜95℃で行うことができる。使用可能な共役ジエン
は4〜8個の炭素原子を有するもの、例えば1,3-ブタジ
エン、イソプレン、2,3-ジメチル-1,3- ブタジエン、ピ
ペリレンおよびこれらの混合物である。好ましい共役ジ
エンは1,3-ブタジエンである。芳香族ビニルモノマーと
は、スチレン並びにスチレンに類似した共重合挙動を示
すスチレン誘導体を意味し、例えばベンゼン環上にアル
キル置換基を有するスチレン、メチルスチレン、エチル
スチレンまたは tert-ブチルスチレン等を挙げることが
できる。好ましい芳香族ビニルモノマーはスチレンであ
る。
ジエン」または「乾燥エチルベンゼン」という表現は、
スチレン、ブタジエンまたはエチルベンゼンを窒素流で
脱気した後、0.3 nm (3Å)のモレキュラーシーブで乾
燥させた、含水率が10 ppm以下のものを意味する。
れとポリスチレンとの混合物の諸特性は以下の方法で測
定した: 1) メルトインデックス: ASTM標準D1238 2) 星型ブロックコポリマー(ホモポリマーブロックま
たはコポリマーブロックの形)中のポリブタジエンの比
率: プロトンNMR 3) ブタジエン/スチレンコポリマーブロック(B1/S
3)中のスチレン比率:プロトンNMR 4) 1kgビカー軟化点: ASTM標準D125 5) 衝撃強度 : AFNOR標準NST 51-118/85 破断点伸び: ASTM標準D638 曲げ弾性率: ASTM標準D790 黄変度指数: ASTM標準D1925 6) 透明度:ハンターラボ(Hunterlab) 社から市販のコ
ロクエスト(Colorquest)を用いて曇り度(Indices de Ha
ze) を測定。〔表1〕のS3/(S3 +B1)はコポリマー
ブロック(B1 +S3)中に含まれるスチレン由来の単位
の重量%を表す。以下の実施例はほぼ同一のポリブタジ
エン含有率で行ったが、(B1/S3)ブロックおよびB2
ブロック中のブタジエンの相対量は変えた。
ケット式の25リットル容のステンレス製反応器を、窒素
気流下に、n−ブチルリチウムのエチルベンゼン溶液
(10-2モル/リットル)8kgを用いて不動体化(パシペ
ーション)した。反応器を空にした後、室温で攪拌下
に、乾燥エチルベンゼン 3,000gを導入し、続いてn−
ブチルリチウムのヘキサン溶液(1.6 モル/リットル)
24.4ミリリットル(n−ブチルリチウムにして2.5 g)
を導入した(常に窒素気流下)。
させた後、約5分間かけて反応器に250 gの乾燥スチレ
ンを導入する。この操作段階で反応器内の温度が約 35
℃まで上昇するのが観察される。混合物を約15分間攪拌
し、その後、約50分間かけて2,480 gの乾燥スチレンを
一定流量で導入した。温度は 70 ℃まで上昇した。この
温度を維持した。この段階で第1のポリスチレンブロッ
クS1 が生成する。その後、70℃で攪拌を続けながら、
上記のn−ブチルリチウムのヘキサン溶液97.6ミリリッ
トル(n−ブチルリチウムにして10g)を添加し、その
後、35分間かけて 1,890gの乾燥スチレンを一定流量で
添加した。この段階で第1のブロックS1 に部分的に結
合した第2のポリスチレンブロックS2 が生成する。
630gの乾燥スチレンと、55gの乾燥 1,3- ブタジエン
との混合物を一定流量で添加した。温度を 70 ℃から 9
0 ℃まで昇温させた。この段階で、一部がS2 に結合し
て一部がS1-S2 に結合したスチレンと1,3-ブタジエン
とのランダムコポリマー(B1/S3)が生成する。その
後、約30分間かけて 1,695gの乾燥ブタジエンを一定流
量で添加した。温度は常に90℃に保った。この段階でB
2-(B1/S3)- S2 単位とB2-(B1/S3)- S2-S1 単
位とが生成する。
(Great Lakes chemicals)社からガルベキソール (GARB
EXOL) A10 として市販のカップリング剤:デシルアジペ
ート28gを添加し、温度を90℃に保ちながら約30分間攪
拌を続ける。その後、30分間炭酸ガスで3バールに加圧
する。圧力を常圧に戻し、水 3.5gを導入し、次いで、
約15分後にイルガノックス (IRGANOX) 1076 として市販
のオクタデシル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4- ヒドロキシ
フェニル) プロピオネート17.5gと、イルガノックス
(IRGANOX) 3052 として市販の2-プロペノン酸の2-(1,1-
ジメチルエチル)-6-[ 〔3-(1,1- ジメチルエチル)-2-
ヒドロキシ-5- メチルフェニル〕メチル]-4- メチルフ
ェニルエステル10.5gと、スタビノール(STAVINOR TNP
A)として市販のトリノニルフェニルホスファイト70gと
から成る抗酸化剤混合物を導入する。最初の2つの抗酸
化剤はチバ(CIBA)社から、また、3番目はセカ(CECA)社
から市販されている。
器を備えた従来装置で1段のフラッシュ蒸留で蒸発させ
た。この操作は 215℃、 700ミリバールで行われ、滞留
時間は約20分にした。得られる星型ブロックコポリマー
は下記一般式で表される: [S1-S2-(B1/S3)- B2]m - X-[B2-(B1/S3)-
S2]n この星型ブロックコポリマーの重量平均分子量は 165,0
00であり、数平均分子量は82,000であり、多分子性(pol
ymolecularite)は2である。
し、射出成形して試験片を作成して機械的試験および光
学的試験を行った。また、このコポリマーとエルフ ア
トケム社(ELF ATOCHEM S.A.)から商品名ラクレン (LACQ
RENE) 1340として市販の結晶性ポリスチレンとの混合物
を調製した。この結晶性ポリスチレンのメルトインデッ
クスは4であり、1kgでのビカー軟化点は 97 ℃であ
る。結晶性ポリスチレンおよびコポリマーのペレットを
それぞれ30%と70%の重量比で均質化し、約 220℃のポ
リスチレンの通常の成形条件で試験片を作製した。結果
は〔表1〕にまとめて示してある。
であったスチレンとブタジエンとの混合物を 630gの乾
燥スチレンと 210gの乾燥ブタジエンとに代えるととも
に、実施例1では 1,695gであったカップリング剤を導
入する直前の乾燥ブタジエンを 1,540gの乾燥ブタジエ
ンに代えた。結果は〔表1〕にまとめて示してある。本
実施例の星型ブロックコポリマーは実施例1で得られた
ものと類似の重量平均分子量、数平均分子量および多分
子性を示す。
であったスチレンとブタジエンとの混合物を 630gの乾
燥スチレンと 324gの乾燥ブタジエンに代え、実施例1
では 1,695gであったカップリング剤を導入する直前の
乾燥ブタジエンを 1,426gの乾燥ブタジエンに代えた。
結果は〔表1〕にまとめて示してある。本実施例の星型
ブロックコポリマーも実施例1で得られたものと類似の
重量平均分子量、数平均分子量および多分子性を示す。
であったスチレンとブタジエンとの混合物を 630gの乾
燥スチレンと 625gの乾燥ブタジエンに代え、実施例1
では 1,695gであったカップリング剤を導入する直前の
乾燥ブタジエンを 1,120gの乾燥ブタジエンに代えた。
結果は〔表1〕にまとめて示してある。本実施例の星型
ブロックコポリマーも実施例1で得られたものと類似の
重量平均分子量、数平均分子量および多分子性を示す。
であったスチレンとブタジエンとの混合物を 630gの乾
燥スチレンと 945gの乾燥ブタジエンに代え、実施例1
では 1,695gであったカップリング剤を導入する直前の
乾燥ブタジエンを 805gの乾燥ブタジエンに代えた。結
果は〔表1〕にまとめて示してある。本実施例の星型ブ
ロックコポリマーも実施例1で得られたものと類似の重
量平均分子量、数平均分子量および多分子性を示す。
であったスチレンとブタジエンとの混合物を 630gの乾
燥スチレンと 1,620gの乾燥ブタジエンに代えるととも
に、実施例1では 1,695gであったカップリング剤を導
入する直前の乾燥ブタジエンを 130gの乾燥ブタジエン
に代えた。結果は〔表1〕にまとめて示してある。本実
施例の星型ブロックコポリマーも実施例1で得られたも
のと類似の重量平均分子量、数平均分子量および多分子
性を示す。
Claims (15)
- 【請求項1】 下記一般式: [S1-S2- (B1/S3)- B2]m - X-[B2- (B1/S3)-
S2]n (ここで、 Xはカップリング剤に由来する多官能性ラジカルを表
し、 mとnはゼロでない整数であり、m+nはラジカルXの
官能価に等しく、3または4であり、 S1 とS2 はそれぞれ少なくとも1種の芳香族ビニルモ
ノマーのポリマーのブロックを表し、 B2 は少なくとも1種の共役ジエンのポリマーのブロッ
クを表し、 B1/S3 は少なくとも1種の芳香族ビニルモノマーと少
なくとも1種の共役ジエンとのランダムコポリマーのブ
ロックを表し、B1/S3 の40〜75重量%は芳香族ビニル
モノマーに由来する単位で構成されている)で表される
星型ブロックコポリマーにおいて、 ブロックB2 の合計重量が星型ブロックコポリマーに含
まれる共役ジエンの全質量の40重量%以上かつ90重量%
以下を占めることを特徴とする星型ブロックコポリマ
ー。 - 【請求項2】 (B1/S3)の45〜70重量%が芳香族ビニ
ルモノマーに由来する単位で構成されている請求項1に
記載の星型ブロックコポリマー。 - 【請求項3】 (B1/S3)の50重量%以上かつ70重量%
以下が芳香族ビニルモノマーに由来する単位で構成され
ている請求項2に記載の星型ブロックコポリマー。 - 【請求項4】 カップリング剤が一般式:R1 OOC-
(CH2)n - COOR2(ここで、R1 とR2 はそれぞれ
炭素数8〜30のアルキル基を示し、nは1〜10までの整
数を表す)で表されるジエステルの中から選択される請
求項1〜3のいずれか一項に記載の星型ブロックコポリ
マー。 - 【請求項5】 共役ジエンに由来する単位を20〜30重量
%含む請求項1〜4のいずれか一項に記載の星型ブロッ
クコポリマー。 - 【請求項6】 芳香族ビニルモノマーがスチレンのみで
ある請求項1〜5のいずれか一項に記載の星型ブロック
コポリマー。 - 【請求項7】 共役ジエンが 1,3- ブタジエンのみであ
る請求項1〜6のいずれか一項に記載の星型ブロックコ
ポリマー。 - 【請求項8】 請求項1〜7のいずれか一項に記載の星
型ブロックコポリマーと結晶性ポリスチレンとの組成
物。 - 【請求項9】 星型ブロックコポリマーを60〜90重量%
含む請求項8に記載の組成物。 - 【請求項10】 下記 (a)〜(e) 段階で構成されること
を特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の星型
ブロックコポリマーの製造方法: (a) 触媒の存在下で少なくとも1種の芳香族ビニルモノ
マーの第1の量をほぼ完全にアニオン重合し、(b) 触媒
の存在下で少なくとも1種の芳香族ビニルモノマーの第
2の量をほぼ完全にアニオン重合し、(c) 少なくとも1
種の芳香族ビニルモノマーと少なくとも1種の共役ジエ
ンとの混合物をほぼ完全にアニオン共重合し、(d) 少な
くとも1種の共役ジエンをアニオン重合し、次いで、
(e) カップリング剤を添加する。 - 【請求項11】 (a) 段階、(b) 段階および (c)段階で
星型ブロックコポリマーの合成に必要な芳香族ビニルモ
ノマー全体のそれぞれ45〜55重量%、30〜40重量%およ
び5〜15重量%を添加し、(c) 段階および (d)段階で星
型ブロックコポリマー合成に必要な共役ジエン全体のそ
れぞれ10〜60重量%および90〜40重量%を導入する請求
項10に記載の方法。 - 【請求項12】 (a)〜(e) の段階を濃度が10〜40重量
%の有機溶媒の存在下で行う請求項10または11に記載の
方法。 - 【請求項13】 有機溶媒がエチルベンゼンである請求
項12に記載の方法。 - 【請求項14】 (a)〜(e) の段階を0〜120 ℃で行う
請求項10〜13のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項15】 (a)〜(e) の段階を30〜95℃で行う請
求項10〜14のいずれか一項に記載の方法。
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