JP2009167250A - セルロース繊維含有ポリオレフィン系樹脂組成物 - Google Patents
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
【解決手段】(A)セルロース繊維と、(B)官能基を有する変性オレフィン系重合体とを含む変性オレフィン系重合体組成物であって、組成物中の(B)成分の官能基量が、20〜1000μmol/gである変性オレフィン系重合体組成物。この変性オレフィン系重合体組成物と(C)オレフィン系重合体を含むオレフィン系重合体組成物。
【選択図】なし
Description
しかも、本発明で用いるセルロース繊維であれば、有機物であるため、燃焼時のアッシュの発生もなく、樹脂のサーマルリサイクルにも好適である。
本発明の第1の態様に係るセルロース繊維含有ポリオレフィン系樹脂組成物(以下、このセルロース繊維含有ポリオレフィン系樹脂組成物を「変性オレフィン系重合体組成物」と称す場合がある。)は、下記の(A),(B)成分を含み、組成物中の(B)成分の官能基量が、20〜1000μmol/gであることを特徴とする。
(A)セルロース繊維
(B)官能基を有する変性オレフィン系重合体
(A)成分であるセルロース繊維とは、主としてセルロースからなる繊維である。
セルロース繊維の繊維径は細いことが好ましい。具体的には1500nm以上の繊維径のものを含んでいないことが好ましく、さらに好ましくは1000nm以上の繊維径のものを含んでいないことが好ましく、特に好ましくは500nm以上の繊維径のものを含んでいないことが好ましい。1500nm以上の繊維径のものを含んでいないものであれば、樹脂と複合化した場合、線膨張係数が低いものが得られる点において好ましい。
なお、セルロース繊維の繊維径はSEM観察により確認することができる。
セルロース繊維の原料としては、針葉樹や広葉樹等の木質、バクテリアが産生するバクテリアセルロース、コットンリンターやコットンリント等のコットン、バロニアやシオグサ等の海草やホヤの被嚢等が挙げられる。これらの天然セルロースは、結晶性が高いので低線膨張率になり好ましい。バクテリアセルロースは微細な繊維径のものが得やすい点で好ましい。また、コットンも微細な繊維径のものが得やすい点で好ましく、さらに原料が得やすい点で好ましい。さらには針葉樹や広葉樹等の木質も微細な繊維径のものが得られ、かつ地球上で最大量の生物資源であり、年間約700億トン以上ともいわれる量が生産されている持続型資源あることから、地球温暖化に影響する二酸化炭素削減への寄与も大きく、経済的な点から優位である。
本発明で用いるセルロース繊維は、化学修飾されていてもよい。化学修飾とは、セルロース中の水酸基が化学修飾剤と反応して化学修飾されているものである。
化学修飾によってセルロースに導入させる官能基としては、アセチル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、プロピオニル基、プロピオロイル基、ブチリル基、2−ブチリル基、ペンタノイル基、ヘキサノイル基、ヘプタノイル基、オクタノイル基、ノナノイル基、デカノイル基、ウンデカノイル基、ドデカノイル基、ミリストイル基、パルミトイル基、ステアロイル基、ピバロイル基、ベンゾイル基、ナフトイル基、ニコチノイル基、イソニコチノイル基、フロイル基、シンナモイル基等のアシル基、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアノイル基等のイソシアネート基、メチル基、エチル基、プロピル基、2−プロピル基、ブチル基、2−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル基等のアルキル基、オキシラン基、オキセタン基、チイラン基、チエタン基等が挙げられる。これらの中では特にアセチル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、ベンゾイル基、ナフトイル基等の炭素数2〜12のアシル基、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1〜12のアルキル基が好ましい。
修飾方法としては、特に限定されるものではないが、セルロースと次に挙げるような化学修飾剤とを反応させる方法がある。この反応条件についても特に限定されるものではないが、必要に応じて溶媒、触媒等を用いたり、加熱、減圧等を行うこともできる。
これらの化学修飾剤は1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。
ここでいう化学修飾率とは、セルロース中の全水酸基のうちの化学修飾されたものの割合を示し、化学修飾率は下記の滴定法によって測定することができる。
セルロース繊維0.5gを精秤しこれにメタノール6ml、蒸留水2mlを添加する。これを60〜70℃で30分攪拌した後、0.05N水酸化ナトリウム水溶液10mlを添加する。これを60〜70℃で15分攪拌しさらに室温で一日攪拌する。ここにフェノールフタレインを用いて0.02N塩酸水溶液で滴定する。
ここで、滴定に要した0.02N塩酸水溶液の量Z(ml)から、化学修飾により導入された置換基のモル数Qは、下記式で求められる。
Q(mol)=0.05(N)×10(ml)/1000
−0.02(N)×Z(ml)/1000
この置換基のモル数Qと、化学修飾率X(mol%)との関係は、以下の式で算出される(セルロース=(C6O5H10)n=(162.14)n,繰り返し単位1個当たりの水酸基数=3,OHの分子量=17)。なお、以下において、Tは置換基の分子量である。
本発明で用いるセルロース繊維は、前述の好適な繊維径を満たすものであればその製造方法は特に限定されるものではない。
バクテリアセルロースをセルロース原料とする場合には、セルロースを産生するバクテリアを培養することによりセルロース繊維を得ることができる。この産生物を培地から取り出し、それを水洗、またはアルカリ処理などしてバクテリアを除去することにより、バクテリアを含まない含水バクテリアセルロースを得ることができる。バクテリアは微細なセルロースを産生するので微細化処理を行うことなく、そのまま用いることができる。
針葉樹や広葉樹等の木質、コットンリンターやコットンリント等のコットンは精製した後、微細化処理を行い微細化したセルロースを得る。また、バロニアやシオグサ等の海草やホヤの被嚢等も微細化処理を行い微細化したセルロースを得る。
このようにして化学修飾を行った後は、反応を終結させるために水で十分に洗浄することが好ましい。未反応の化学修飾剤が残留していると、樹脂と複合化する際に問題になるおそれがあるので好ましくない。
(B)成分である官能基を有する変性オレフィン系重合体は、オレフィン系重合体の主鎖中に官能基を有するものであってもよいし、オレフィン系重合体の主鎖に側鎖として、直接に或いは2価基を介して結合した官能基を有するものであってもよい。中でも、オレフィン系重合体の主鎖に側鎖として2価基を介して官能基を有するものが特に好ましい。
前駆体としてのオレフィン系重合体としては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン等の炭素数2〜8程度のα−オレフィンの単独重合体;それらのα−オレフィンと、エチレン、プロピレン、1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、4,4−ジメチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−デセン、1−オクタデセン等の炭素数2〜18程度の他のα−オレフィン等との二元或いは三元の共重合体;等が挙げられる。
これらの中でも、エチレン系樹脂およびプロピレン系樹脂が好ましく、プロピレン系樹脂がより好ましく、エチレン−プロピレン共重合体およびプロピレン単独重合体が更に好ましく、プロピレン単独重合体が最も好ましい。
変性オレフィン系重合体の官能基としては、アニオンまたはカチオンを形成し得るか、分極性の基であることが好ましい。アニオンまたはカチオンを形成し得るか、分極性の基は、セルロース繊維の官能基との相互作用し、セルロース繊維とオレフィン系樹脂とを接着させる。アニオンを形成し得る基としては、酸素原子含有基、硫黄原子含有基、燐原子含有基、ハロゲン原子含有基等が挙げられる。カチオンを形成し得る基としては、窒素原子含有基等が挙げられる。
(B)官能基を有する変性オレフィン系重合体の製造方法としては、以下の(i)〜(v)の方法等、慣用のいずれの方法も採り得る。
(ii)α−オレフィンと、必要に応じて保護基で保護された官能基を有するエチレン性不飽和単量体とを共重合させた後、保護基を脱離させる方法
(iii)オレフィン系重合体に3官能以上の多官能単量体をラジカル重合等で反応させ、多官能単量体によりポリオレフィン鎖同士を結合させる方法等により、オレフィン系重合体の主鎖中に官能基を有せしめる方法
(iv)官能基含有化合物を反応させる方法等により、オレフィン系重合体の主鎖に側鎖として官能基を有せしめる方法
(v)オレフィン系重合体を分子状酸素の存在下、加熱して酸化させ、オレフィン系重合体の末端にカルボニルを生成させ、該カルボニルを不活性雰囲気下で還元剤により還元して水酸基にする方法
オレフィン系重合体への官能基を有するエチレン性不飽和単量体のグラフト反応は、例えば、ラジカル発生剤の存在下に、オレフィン系重合体の溶融状態で行う溶融グラフト法、および、有機溶媒による溶液状態で行う溶液グラフト法等の慣用の方法で行うことができる。
オレフィン系重合体にグラフト反応させる官能基を有するエチレン性不飽和単量体としては、カルボキシル基、カルボン酸無水物基、カルボン酸エステル基、水酸基、エポキシ基、アミド基、ニトリル基、アミノ基、イミド基、イソシアネート基、アセチル基等を有するエチレン性不飽和単量体を用いることができる。
カルボン酸無水物基を有するエチレン性不飽和単量体としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸等が挙げられる。
カルボン酸エステル基を有するエチレン性不飽和単量体としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
水酸基を有するエチレン性不飽和単量体としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2,3−ジヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシメチル−3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2,2−ジヒドロキシメチル−3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
エポキシ基を有するエチレン性不飽和単量体としては、グリシジル(メタ)アクリレート、プロピルグリシジルマレエート、ブチルグリシジルマレエート、プロピルグリシジルフマレート、ブチルグリシジルフマレート等が挙げられる。
アミド基を有するエチレン性不飽和単量体としては、(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
ニトリル基を有するエチレン性不飽和単量体としては、(メタ)アクリロニトリル等が挙げられる。
アミノ基を有するエチレン性不飽和単量体としては、アミノエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
イミド基を有するエチレン性不飽和単量体としては、マレイン酸イミド等が挙げられる。
イソシアネート基を有するエチレン性不飽和単量体としては、2−イソシアネートエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルイソシアネート、ビニルイソシアネート、イソプロペニルイソシアネート等が挙げられる。
アセチル基を有するエチレン性不飽和単量体としては、酢酸ビニル等が、それぞれ挙げられる。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ラジカル発生剤としては、具体的には、例えば、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、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、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン等のジアルキルパーオキサイド類;t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキシン−3等のパーオキシエステル類;3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド類;t−ブチルヒドロパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ヒドロパーオキシ)ヘキサン等のヒドロパーオキサイド類;メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類等の有機過酸化物類;または、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(イソブチルアミド)ジハライド、2,2’−アゾビス〔2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド〕、アゾジ−t−ブタン等のアゾ化合物類等が挙げられる。
これらのラジカル発生剤は2種以上が併用されてもよい。
グラフト反応は、溶融法または溶液法により行うことができる。
この場合、前記オレフィン系重合体と、該オレフィン系重合体100重量部に対して、前記官能基を有するエチレン性不飽和単量体を通常0.005重量部以上、好ましくは0.1重量部以上、且つ、通常20重量部以下、好ましくは10重量部以下と、前記ラジカル発生剤を通常0.001重量部以上、好ましくは0.01重量部以上、且つ、通常10重量部以下、好ましくは5重量部以下とを反応させる。
反応は、通常100℃以上、且つ通常300℃以下、好ましくは200℃以下の温度下で前記オレフィン系重合体を溶融させて、通常0.5〜10分間程度行う。
反応は、通常80〜140℃程度の温度で前記オレフィン系重合体を溶解させて、通常0.1〜8時間程度行う。
なお、反応系の濃度(溶液中のオレフィン系重合体、エチレン性不飽和単量体及びラジカル発生剤の合計濃度)は、反応効率及び取り扱い性の面から5〜60重量%程度とすることが好ましい。
オレフィン系重合体と必要に応じて保護基で保護された官能基を有するエチレン性不飽和単量体との共重合は、触媒系の存在下に、溶液重合、スラリー重合またはバルク重合で行うことができる。
共重合に供するα−オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、1−ブテン等の炭素数2〜8程度のα−オレフィンが好ましく挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
官能基を有するエチレン性不飽和単量体としては、カルボキシル基、カルボン酸無水物基、カルボン酸エステル基、水酸基、エポキシ基、アミド基、ニトリル基、アミノ基、イミド基、イソシアネート基、アセチル基等を有するエチレン性不飽和単量体を用いることができる。
これらの官能基が後述の触媒系を失活させることを防ぐため、官能基は必要に応じてトリアルキルシリル基、ジアルキルアルミニウム基等を用いて保護し、官能基と触媒との反応を防止する。
α−オレフィンと前記官能基を有するエチレン性不飽和単量体の共重合は、例えば以下の(x),(y)の触媒系を用いて行うことができる。
重合用触媒。
成分(a):メタロセン化合物
成分(b):有機アルミニウムオキシ化合物、成分(a)と反応して成分(a)を
カチオンに変換することが可能なイオン性化合物またはルイス酸から
なる群より選ばれる化合物
成分(c):連鎖移動剤
成分(d):微粒子担体
α−オレフィン重合用触媒。
成分(a):メタロセン化合物
成分(c):連鎖移動剤
成分(e):珪酸塩を除くイオン交換性層状化合物または無機珪酸塩からなる群よ
り選ばれる化合物
成分(f):有機アルミニウム化合物
(c)連鎖移動剤としては、特に限定されないが、水素が好適に使用される。
(d)微粒子担体としては、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナなどの公知のものが使用できる。
α−オレフィンと官能基を有するエチレン性不飽和単量体との共重合反応の方式は特に限定されないが、溶液、スラリーおよびバルク重合が好ましい。
すなわち、重合温度は通常−20℃以上、好ましくは0℃以上であって、通常150℃以下、好ましくは100℃以下である。
また、重合圧力は、通常0.01MPa以上、好ましくは0.05MPa以上、最も好ましくは0.1MPa以上であって、通常100MPa以下、好ましくは20MPa以下、最も好ましくは5MPa以下である。
重合時間は、通常0.1時間以上、好ましくは0.2時間以上、最も好ましくは0.3時間以上であって、通常30時間以下、好ましくは25時間以下、より好ましくは20時間以下、最も好ましくは15時間以下である。
本発明の変性オレフィン系重合体組成物中における(B)官能基を有する変性オレフィン系重合体の官能基量は2μmol/g以上であり、10μmol/g以上が好ましく、50μmol/g以上がより好ましい。また、1000μmol/g以下であり、500μmol/g以下が好ましく、300μmol/g以下がより好ましい。組成物中の官能基量が上記下限値未満であると、セルロース繊維と官能基を有する変性オレフィン系重合体との接着が不十分となり、組成物物性の向上が大きくない。また、組成物中の官能基量が上記上限値を超えると、該変性オレフィン系重合体組成物をマスターバッチとして用いる際、通常のポリオレフィンとの接着性が悪くなり、好ましくない。
本発明の変性オレフィン系重合体組成物における(A)セルロース繊維と(B)官能基を有するエチレン性不飽和単量体の含有割合は、両者の合計量に対して、前記セルロース繊維が1重量%以上であることが好ましく、5重量%以上あることがより好ましく、10重量%以上であることが特に好ましい。また、95重量%以下であることが好ましく、85重量%以下であることがより好ましく、75重量%以下であることが特に好ましい。前記変性オレフィン系重合体は99重量%以下であることが好ましく、95重量%以下であることがより好ましく、90重量%以下であることが特に好ましい。また、5重量%以上であることが好ましく、15重量%以上であることがより好ましく、25重量%以上であることが特に好ましい。
本発明の変性オレフィン系重合体組成物には、必要に応じて、上記(A),(B)成分以外の他の成分が含まれていてもよい。
本発明の変性オレフィン系重合体組成物に含まれていてもよい他の成分としては、ポリポリオレフィン系樹脂組成物に通常用いられる各種の添加剤、例えば、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、造核剤、中和剤、滑剤、ブロッキング防止剤、分散剤、流動性改良剤、離型剤、難燃剤、発泡剤、着色剤、充填材等の添加剤が挙げられ、これらの成分の含有割合は、通常、前記(A),(B)成分の合計に対して60重量%以下である。
なお、燃焼時のアッシュの発生をなくすという目的から、無機充填材や無機繊維については可能な限り含有量を少なくすることが望ましい。
本発明の変性オレフィン系重合体組成物は、線膨張係数が130ppm/K以下の低線膨張係数の組成物であることが好ましい。この線膨張係数はより好ましくは125ppm/K以下である。ただし、線膨張係数は通常10ppm/K以上である。
本発明の変性オレフィン系重合体組成物は、(A)セルロース繊維と(B)官能基を有する変性オレフィン系重合体と、必要に応じて添加される前述の添加剤とを混合することにより製造される。
セルロース繊維が十分に分散するためには、官能基を有する変性オレフィン系重合体とセルロース繊維とが接触した状態で、官能基を有する変性オレフィン系重合体が溶融または溶解状態を経るのが好ましい。
具体的には、セルロース繊維と官能基を有する変性オレフィン系重合体とを、(I)ドライブレンドした後に溶融する方法、(II)溶融混練する方法、等が好ましく挙げられる。他にも、溶液中で混合した後、溶媒を除去する方法などが考えられる。
両者を、タンブラーブレンダー、リボンブレンダー、V型ブレンダー、ヘンシェルミキサー等により均一に混合する。その後、該混合物に必要に応じて用いられる酸化防止剤などの添加剤を添加し、溶融状態を経て組成物とする。具体的には、例えば、該混合物を単に溶融するか、または、一軸または二軸押出機、ロール、バンバリーミキサー、ニーダー、ブラベンダー等により溶融混練する。その際の条件は、好ましくは100℃以上、より好ましくは150℃以上、且つ好ましくは300℃以下、より好ましくは250℃以下の温度で、好ましくは0.5〜30分程度の時間が採られる。
両者を、必要に応じて用いられる酸化防止剤などの添加剤等と共に溶融混合する。例えば、一軸または二軸押出機、ロール、バンバリーミキサー、ニーダー、ブラベンダー等により溶融混練する。溶融混練の条件は、好ましくは100℃以上、より好ましくは150℃以上、且つ好ましくは300℃以下、より好ましくは250℃以下の温度で、好ましくは0.5〜30分程度の時間が採られる。
本発明の第2の態様に係るセルロース繊維含有ポリオレフィン系樹脂組成物(以下、このセルロース繊維含有ポリオレフィン系樹脂組成物を「オレフィン系重合体組成物」と称す場合がある。)は、上述の本発明の変性オレフィン系重合体組成物に(C)オレフィン系重合体を配合してなるものである。
本発明のオレフィン系重合体組成物に用いる(C)オレフィン系重合体としては、前記(B)変性オレフィン系重合体の前駆体として挙げたオレフィン系重合体と同様のものが挙げられる。
このオレフィン系重合体としては、分子量が重量平均分子量Mwで2,000以上であることが好ましく、5,000以上であることがより好ましく、10,000以上であることが特に好ましい。また、1,000,000以下であることが好ましく、800,000以下であることがより好ましく、600,000以下であることが特に好ましい。Mwが上記下限よりも小さいと脆くなる傾向にあり、上記上限よりも大きいと成型が困難になる傾向がある。また、分子量分布Mw/Mnは、特に限定されないが、通常1以上、好ましくは2以上であって、通常10以下、好ましくは7以下、より好ましくは5以下である。
本発明のオレフィン系重合体組成物中の(B)官能基を有する変性オレフィン系重合体の官能基量は、好ましくは0.2μmol/g以上であり、より好ましくは1μmol/g以上であり、特に好ましくは10μmol/g以上である。また、好ましくは600μmol/g以下であり、より好ましくは550μmol/g以下であり、特に好ましくは500μmol/gである。
官能基量が上記下限値未満であっても上記上限値超過であっても、セルロース繊維の均一分散性が損なわれる傾向にある。
本発明の変性オレフィン系重合体組成物に更に(C)オレフィン系重合体を含む本発明のオレフィン系重合体組成物における各成分の含有割合としては、(A)〜(C)成分の合計に対するセルロース繊維の含有割合が1重量%以上となるようにすることが好ましく、5重量%以上となるようにすることがより好ましく、10重量%以上となるようにすることが特に好ましい。また、80重量%以下となるようにすることが好ましく、70重量%以下となるようにすることがより好ましく、60重量%以下となるようにすることが特に好ましい。セルロースの含有割合が上記下限値未満では、オレフィン系重合体組成物としてセルロース繊維配合による諸物性の改善という所期の目的を十分に発現し得ない傾向となり、一方、上記上限値超過では、オレフィン系重合体組成物としての成形加工性が悪化する傾向となる。
本発明のオレフィン系重合体組成物には、必要に応じて、上記(A)〜(C)成分以外の他の成分が含まれていてもよい。
本発明のオレフィン系重合体組成物に含まれていてもよい他の成分としては、ポリオレフィン系樹脂組成物に通常用いられる各種の添加剤、例えば、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、造核剤、中和剤、滑剤、ブロッキング防止剤、分散剤、流動性改良剤、離型剤、難燃剤、発泡剤、着色剤、充填材等の添加剤が挙げられ、これらの成分の含有割合は、通常、前記(A)〜(C)成分の合計に対して60重量%以下である。
なお、燃焼時のアッシュの発生をなくすという目的から、無機充填材や無機繊維については可能な限り含量を少なくすることが望ましい。
本発明のオレフィン系重合体組成物は、線膨張係数が130ppm/K以下の低線膨張係数の組成物であることが好ましい。この線膨張係数はより好ましくは125ppm/K以下である。ただし、線膨張係数は通常10ppm/K以上である。
本発明のオレフィン系重合体組成物は、(A)〜(C)成分と、必要に応じて添加される前述の添加剤を混合することにより製造することもできるが、好ましくは、予め調製された本発明のオレフィン系重合体組成物(即ち、(A)成分と(B)成分と必要に応じて添加される前述の添加剤との混合物)に、(C)オレフィン系重合体と、必要に応じて添加される前述の添加剤とを混合して製造することが、セルロース繊維の均一分散性及び分散安定性の確保の上で望ましい。
その際の混練条件としては、好ましくは100℃程度以上、より好ましくは150℃程度以上、かつ300℃程度以下、より好ましくは250℃程度以下の温度で、好ましくは0.5〜30分程度の時間が採られる。
本発明の変性オレフィン系重合体組成物及びオレフィン系重合体組成物の成形方法には、通常の熱可塑性樹脂組成物の成形方法と同様の方法をいずれも適用することができる。具体的には、射出成形、押出成形、中空成形、発泡成形等を採ることができる。
本発明の変性オレフィン系重合体組成物及びオレフィン系重合体組成物は、その低線膨張係数、高弾性、高強度等の特性を生かして構造材料として用いることができる。特に、自動車内装材、外板、バンパー等の自動車材料や家庭電気製品の筐体、家電部品、包装用資材、建築資材、土木資材、水産資材、その他工業用資材等として好適に用いられる。
(1)グラフト率
重合体200mgとクロロホルム4800mgを10mlのサンプル瓶に入れて50℃で30分加熱し完全に溶解させた。材質NaCl、光路長0.5mmの液体セルにクロロホルムを入れ、バックグラウンドとした。次に、溶解した重合体溶液を液体セルにいれて、日本分光(株)製FT−IR460plusを用い、積算回数32回にて赤外線吸収スペクトルを測定した。無水マレイン酸のグラフト率は、無水マレイン酸をクロロホルムに溶解した溶液を測定し検量線を作成したものを用いて計算した。そしてカルボニル基の吸収ピーク(1780cm−1付近の極大ピーク、1750〜1813cm−1)の面積から、別途作成した検量線に基づき、重合体中の酸成分含有量を算出し、これをグラフト率(重量%)とした。
組成物中の(B)官能基を有する変性オレフィン系重合体の官能基量は、(B)成分中の官能基濃度をIR法にて求め、これと、組成物中の(B)成分含量の積により算出した。
組成物を180℃で10mm×4mm×4mmに射出成形した成形品を、100℃の熱風オーブンで1時間アニールした。これを、島津製作所製TMA−60を用いて圧縮モードで、3mmφの検出棒を用いて、荷重0.1Nで、室温から87℃まで2℃/minで昇温した際の25℃から80℃の測定値から線膨張係数を求めた。
木粉((株)宮下木材、米松100)を炭酸ナトリウム2重量%水溶液で80℃にて6時間脱脂した。脱塩水で洗浄した後、亜塩素酸ナトリウムを用いて酢酸酸性下80℃にて5.5時間脱リグニンした。脱塩水洗浄した後にさらに水酸化カリウム5重量%水溶液に16時間浸漬して脱ヘミセルロースした。これを脱塩水洗浄して得られた精製木粉5gに無水酢酸200mlを添加し、120℃にて7時間攪拌した。これを脱塩水で洗浄し、約1重量%の水分散液とし、東湘電機UCD−250を用いて20KHz300Wでトータル75分超音波処理した。
製造例1と同様にして精製木粉の無水酢酸による処理及び脱塩水洗浄を行い、その後、約1重量%の水分散液とする代りに、約0.5重量%のトルエン分散液とし、このトルエン分散液に超音波処理を行うこと以外は同様にしてセルロース繊維のトルエン分散液を得た。
メルトフローレート(MFR)が10g/10分(230℃/21.18Nで測定)であるアイソタクチックポリプロピレンホモポリマー100重量部、無水マレイン酸19重量部、および有機溶媒としてモノクロロベンゼン720重量部を、攪拌装置、温度計、還流冷却管および滴下ロートを備えたガラス製フラスコ中に仕込み、窒素雰囲気下で130℃にて溶解させた。ここに有機過酸化物であるジクミルパーオキサイド10重量部を、滴下ロートから同温度で添加し、4時間同温度で攪拌を続けて反応させた。反応終了後、反応系を室温付近まで冷却した後、予め用意した10℃のアセトン中に加えることでポリマーを析出させた。析出したポリマーを濾別し、更に、同様にアセトンで沈殿・濾別を繰り返してポリマーを洗浄した。洗浄後のポリマーを減圧乾燥して白色粉末状のポリマーを得た。このようにして得た無水マレイン酸変性ポリプロピレンのグラフト量は3.3重量%、メルトフローレート(MFR)は950g/10分であった。
製造例3で得られた無水マレイン酸変性ポリプロピレン3.6gと製造例1で得られたセルロース繊維0.4gをイルガノックス1010(チバスペシャルティーケミカルズ社製)18mg、イルガフォス168(チバスペシャルティーケミカルズ社製)18mgとともに、東洋精機製作所製ラボプラストミルμを用いて、190℃で4分間混練した。その後、得られた変性オレフィン系重合体組成物を180℃で射出成形し、試験片を得た。得られた試験片の線膨張係数を測定した。結果を表1に示した。
製造例2で得られたセルロース繊維のトルエン分散液を加熱しながらセルロース/無水マレイン酸変性ポリプロピレン=10/90(重量比)になるように、製造例3で得られた無水マレイン酸変性ポリプロピレンを添加して無水マレイン酸変性ポリプロピレンを溶解させ、エバポレーターを用いてトルエンを除き、その後105℃で5時間真空乾燥することによりセルロース/無水マレイン酸変性ポリプロピレンの混合体を得た。その後、実施例1と同様にして試験片を作製し、線膨張係数を測定した。結果を表1に示した。
製造例2と同様にして得た無水マレイン酸変性ポリプロピレン1gをイルガノックス1010 5mg、イルガフォス168 5mgとともに、ラボプラストミルμを用いて190℃で4分間混練し、その後射出成形にて試験片を作成した。得られた試験片の線膨張係数を測定した。結果を表1に示した。
Claims (7)
- (A)セルロース繊維と、(B)官能基を有する変性オレフィン系重合体とを含むセルロース繊維含有ポリオレフィン系樹脂組成物であって、組成物中の(B)成分の官能基量が、20〜1000μmol/gであることを特徴とするセルロース繊維含有ポリオレフィン系樹脂組成物。
- (A)セルロース繊維の含有量が95〜5重量%であり、(B)官能基を有する変性オレフィン系重合体の含有量が5〜95重量%である(ただし(A)成分と(B)成分との合計で100重量%とする。)請求項1に記載のセルロース繊維含有ポリオレフィン系樹脂組成物。
- (B)官能基を有する変性オレフィン系重合体が、無水マレイン酸変性ポリオレフィンおよび/またはカチオン性基を含むポリオレフィンである請求項1または2に記載のセルロース繊維含有ポリオレフィン系樹脂組成物。
- 請求項1ないし3のいずれか1項に記載のセルロース繊維含有ポリオレフィン系樹脂組成物と(C)オレフィン系重合体を含むセルロース繊維含有ポリオレフィン系樹脂組成物。
- 組成物中の(B)官能基を有する変性オレフィン系重合体の官能基量が0.2〜600μmol/gである請求項4に記載のセルロース繊維含有ポリオレフィン系樹脂組成物。
- (A)セルロース繊維の含有量が5〜95重量%であり、(B)官能基を有する変性オレフィン系重合体の含有量が1〜60重量%である(ただし(A)〜(C)成分の合計で100重量%とする。)請求項4または5に記載のセルロース繊維含有ポリオレフィン系樹脂組成物。
- 線膨張係数が130ppm/K以下である請求項1ないし6のいずれか1項に記載のセルロース繊維含有ポリオレフィン系樹脂組成物。
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