JP2014040526A - 官能化α−オレフィン重合体、それを用いた硬化性組成物及び硬化物 - Google Patents
官能化α−オレフィン重合体、それを用いた硬化性組成物及び硬化物 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】常温で流動性を有し、かつ、常温で硬化反応を実施できるポリオレフィン系材料を提供する。
【解決手段】α−オレフィン重合体主鎖末端に(無水)カルボン酸残基を有し、かつ、下記(1)〜(6)を満たす官能化α−オレフィン重合体。
(1)重量平均分子量(Mw)が1,000〜500,000である。
(2)分子量分布(Mw/Mn)が4.5以下である。
(3)示差走査熱量計(DSC)で測定した融解吸熱量ΔH−Dが50J/g以下である。
(4)前記α−オレフィン重合体が、プロピレン単独重合体、1−ブテン単独重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、プロピレン−ジエン共重合体又は1−ブテン−ジエン共重合体である。
(5)1分子当りの(無水)カルボン酸残基の数が0.5〜2.5個である。
(6)1分子当りの末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造の数が0.5〜2.5個である。
【選択図】なし
【解決手段】α−オレフィン重合体主鎖末端に(無水)カルボン酸残基を有し、かつ、下記(1)〜(6)を満たす官能化α−オレフィン重合体。
(1)重量平均分子量(Mw)が1,000〜500,000である。
(2)分子量分布(Mw/Mn)が4.5以下である。
(3)示差走査熱量計(DSC)で測定した融解吸熱量ΔH−Dが50J/g以下である。
(4)前記α−オレフィン重合体が、プロピレン単独重合体、1−ブテン単独重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、プロピレン−ジエン共重合体又は1−ブテン−ジエン共重合体である。
(5)1分子当りの(無水)カルボン酸残基の数が0.5〜2.5個である。
(6)1分子当りの末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造の数が0.5〜2.5個である。
【選択図】なし
Description
本発明は、官能化α−オレフィン重合体、それを用いた硬化性組成物及び硬化物に関する。
近年、地球規模での環境問題、作業者の作業環境、安全・健康に対する意識が高まりを見せている。かかる状況の中、例えば、ホットメルト接着剤の分野では、従来のホットメルト接着剤は、150℃以上の融点であり、加熱が必要であるので、低温塗工が可能な物質が求められている。
接着剤などの用途においては、より反応性が高い材料が望まれており、反応型接着剤(エポキシ樹脂系、ポリウレタン系、ポリアミド系)、封止材、シーリング材、接着剤、可塑剤などの用途では、取扱い性が良く、反応性が高い材料、反応性を制御できる材料が望まれている。また、耐熱性向上、防水性向上などの観点からオレフィン系材料に対するニーズが高まっている。
接着剤などの用途においては、より反応性が高い材料が望まれており、反応型接着剤(エポキシ樹脂系、ポリウレタン系、ポリアミド系)、封止材、シーリング材、接着剤、可塑剤などの用途では、取扱い性が良く、反応性が高い材料、反応性を制御できる材料が望まれている。また、耐熱性向上、防水性向上などの観点からオレフィン系材料に対するニーズが高まっている。
このようなオレフィン系材料として、特許文献1には、高接着性、高強度及び軟質性の改質プロピレン系重合体を効率良く製造する目的で、プロピレン系重合体を、ラジカル開始剤とマレイン酸などの極性基含有オレフィン系化合物により、改質処理する方法が開示されている。
また、特許文献2には、ポリオレフィンの改質剤、異種材料間の分散性向上剤、相溶化剤などとして有用な材料として、マレイン酸などの単量体を、ラジカル開始剤の存在下、グラフト重合させて得られるグラフト共重合体が開示されている。
また、特許文献2には、ポリオレフィンの改質剤、異種材料間の分散性向上剤、相溶化剤などとして有用な材料として、マレイン酸などの単量体を、ラジカル開始剤の存在下、グラフト重合させて得られるグラフト共重合体が開示されている。
接着剤やシーリング材の分野では、常温で流動性がある(取扱い性が良好である)ことが求められている。高融点のポリプロピレンを用いた接着剤では、硬化反応に160℃以上の温度が必要であり、取扱い性が悪く、施工しにくい等の課題がある。
また、共重合やラジカル開始剤を用いた付加重合の場合、カルボン酸残基量の制御が困難であり、カルボン酸残基量が多い部分と少ない部分の差が大きくなる。その結果、極性の強い分子と極性の弱い分子が混在することになり、極性材料と非極性材料の相溶化剤としての機能が低下したり、1つの分子鎖に多くのカルボン酸残基が存在することにより、ポリアミンやポリオール等の化合物との反応による架橋反応の制御が困難となる場合がある。
本発明が解決しようとする課題は、比較的低温で流動性を有し、比較的低温で硬化反応を実施できるポリオレフィン系材料を提供することである。
本発明が解決しようとする課題は、比較的低温で流動性を有し、比較的低温で硬化反応を実施できるポリオレフィン系材料を提供することである。
本発明者らが上記課題を解決するために鋭意検討したところ、末端に不飽和基を有するα−オレフィン重合体に対し、(無水)カルボン酸残基を付加して得られる、末端に(無水)カルボン酸残基を有する官能化α−オレフィン重合体により上記課題を解決しうることを見出した。
すなわち本発明は、以下の官能化α−オレフィン重合体、それを用いた硬化性組成物及び硬化物を提供する。
[1]α−オレフィン重合体末端に(無水)カルボン酸残基を有し、かつ、下記(1)〜(6)を満たす官能化α−オレフィン重合体。
(1)重量平均分子量(Mw)が1,000〜500,000である。
(2)分子量分布(Mw/Mn)が4.5以下である。
(3)示差走査熱量計(DSC)で測定した融解吸熱量ΔH−Dが50J/g以下である。
(4)前記α−オレフィン重合体が、プロピレン単独重合体、1−ブテン単独重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、プロピレン−ジエン共重合体又は1−ブテン−ジエン共重合体である。
(5)1分子当りの(無水)カルボン酸残基の数が0.5〜2.5個である。
(6)1分子当りの末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造の数が0.5〜2.5個である。
[2]前記示差走査熱量計(DSC)で測定した融解吸熱量ΔH−Dが1J/g以下である[1]に記載の官能化α−オレフィン重合体。
[3][1]又は[2]に記載の官能化α−オレフィン重合体及び架橋剤を含む硬化性組成物。
[4][3]に記載の硬化性組成物を硬化させてなる硬化物。
[5]下記(1’)〜(5’)を満たすα−オレフィン重合体と、不飽和(無水)カルボン酸とを反応させることを特徴とする[1]又は[2]に記載の官能化α−オレフィン重合体の製造方法。
(1’)重量平均分子量(Mw)が1,000〜500,000である。
(2’)分子量分布(Mw/Mn)が4.5以下である。
(3’)示差走査熱量計(DSC)で測定した融解吸熱量ΔH−Dが50J/g以下である。
(4’)前記α−オレフィン重合体が、プロピレン単独重合体、1−ブテン単独重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、プロピレン−ジエン共重合体又は1−ブテン−ジエン共重合体である。
(5’)1分子当りの末端不飽和基の数が0.5〜2.5個である。
すなわち本発明は、以下の官能化α−オレフィン重合体、それを用いた硬化性組成物及び硬化物を提供する。
[1]α−オレフィン重合体末端に(無水)カルボン酸残基を有し、かつ、下記(1)〜(6)を満たす官能化α−オレフィン重合体。
(1)重量平均分子量(Mw)が1,000〜500,000である。
(2)分子量分布(Mw/Mn)が4.5以下である。
(3)示差走査熱量計(DSC)で測定した融解吸熱量ΔH−Dが50J/g以下である。
(4)前記α−オレフィン重合体が、プロピレン単独重合体、1−ブテン単独重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、プロピレン−ジエン共重合体又は1−ブテン−ジエン共重合体である。
(5)1分子当りの(無水)カルボン酸残基の数が0.5〜2.5個である。
(6)1分子当りの末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造の数が0.5〜2.5個である。
[2]前記示差走査熱量計(DSC)で測定した融解吸熱量ΔH−Dが1J/g以下である[1]に記載の官能化α−オレフィン重合体。
[3][1]又は[2]に記載の官能化α−オレフィン重合体及び架橋剤を含む硬化性組成物。
[4][3]に記載の硬化性組成物を硬化させてなる硬化物。
[5]下記(1’)〜(5’)を満たすα−オレフィン重合体と、不飽和(無水)カルボン酸とを反応させることを特徴とする[1]又は[2]に記載の官能化α−オレフィン重合体の製造方法。
(1’)重量平均分子量(Mw)が1,000〜500,000である。
(2’)分子量分布(Mw/Mn)が4.5以下である。
(3’)示差走査熱量計(DSC)で測定した融解吸熱量ΔH−Dが50J/g以下である。
(4’)前記α−オレフィン重合体が、プロピレン単独重合体、1−ブテン単独重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、プロピレン−ジエン共重合体又は1−ブテン−ジエン共重合体である。
(5’)1分子当りの末端不飽和基の数が0.5〜2.5個である。
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、比較的低温での流動性に優れたポリオレフィン材料であり、また、架橋剤と混合して硬化性組成物とすることで、比較的低温で硬化反応を実施できる。
[官能化α−オレフィン重合体]
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、α−オレフィン重合体末端に(無水)カルボン酸残基を有し、かつ、下記(1)〜(6)を満たす。
(1)重量平均分子量(Mw)が1,000〜500,000である。
(2)分子量分布(Mw/Mn)が4.5以下である。
(3)示差走査熱量計(DSC)で測定した融解吸熱量ΔH−Dが50J/g以下である。
(4)前記α−オレフィン重合体が、プロピレン単独重合体、1−ブテン単独重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、プロピレン−ジエン共重合体又は1−ブテン−ジエン共重合体である。
(5)1分子当りの(無水)カルボン酸残基の数が0.5〜2.5個である。
(6)1分子当りの末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造の数が0.5〜2.5個である。
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、α−オレフィン重合体末端に(無水)カルボン酸残基を有し、かつ、下記(1)〜(6)を満たす。
(1)重量平均分子量(Mw)が1,000〜500,000である。
(2)分子量分布(Mw/Mn)が4.5以下である。
(3)示差走査熱量計(DSC)で測定した融解吸熱量ΔH−Dが50J/g以下である。
(4)前記α−オレフィン重合体が、プロピレン単独重合体、1−ブテン単独重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、プロピレン−ジエン共重合体又は1−ブテン−ジエン共重合体である。
(5)1分子当りの(無水)カルボン酸残基の数が0.5〜2.5個である。
(6)1分子当りの末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造の数が0.5〜2.5個である。
(a)(無水)カルボン酸残基
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、上述のように、1分子当りの末端(無水)カルボン酸残基の数は0.5〜2.5個であり、相溶化剤として用いることを目的とした場合には、0.5〜1.5個であることが好ましく、0.8〜1.2個であることがより好ましく、また、粘接着剤やシーリング材に用いるときは、硬化性能が重要であり、架橋構造を得る観点から、1.2〜2.5個であることが好ましく、1.5〜2.1個であることがさらに好ましい。1分子当りの末端(無水)カルボン酸残基の数が0.5個未満であると、架橋剤との架橋硬化反応が起こらず、また、2.5個を超えると、架橋剤を用いて得られる硬化物の架橋間分子量が小さくなり、ゴム弾性を示す硬化物が得られない。
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、後述するように、主鎖末端に炭素−炭素間二重結合を有するα−オレフィン重合体と、不飽和(無水)カルボン酸とのエン反応により製造することができる。この反応により得られる本発明の官能化α−オレフィン重合体は、主鎖の片末端又は両末端に(無水)カルボン酸残基を有するものとなるため、(無水)カルボン酸残基の数の制御は、原料のα−オレフィン重合体の末端不飽和基数を制御することで容易に行うことができる。
上記末端(無水)カルボン酸残基は、カルボン酸又は無水カルボン酸より1つの水素原子を除いてなる置換基であれば特に限定されないが、炭素数1〜20の(無水)カルボン酸の残基が好ましく、炭素数1〜10のものがより好ましく、炭素数1〜5のものがさらに好ましく、具体的には、プロピオン酸残基、酪酸残基や(無水)コハク酸残基が挙げられる。
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、上述のように、1分子当りの末端(無水)カルボン酸残基の数は0.5〜2.5個であり、相溶化剤として用いることを目的とした場合には、0.5〜1.5個であることが好ましく、0.8〜1.2個であることがより好ましく、また、粘接着剤やシーリング材に用いるときは、硬化性能が重要であり、架橋構造を得る観点から、1.2〜2.5個であることが好ましく、1.5〜2.1個であることがさらに好ましい。1分子当りの末端(無水)カルボン酸残基の数が0.5個未満であると、架橋剤との架橋硬化反応が起こらず、また、2.5個を超えると、架橋剤を用いて得られる硬化物の架橋間分子量が小さくなり、ゴム弾性を示す硬化物が得られない。
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、後述するように、主鎖末端に炭素−炭素間二重結合を有するα−オレフィン重合体と、不飽和(無水)カルボン酸とのエン反応により製造することができる。この反応により得られる本発明の官能化α−オレフィン重合体は、主鎖の片末端又は両末端に(無水)カルボン酸残基を有するものとなるため、(無水)カルボン酸残基の数の制御は、原料のα−オレフィン重合体の末端不飽和基数を制御することで容易に行うことができる。
上記末端(無水)カルボン酸残基は、カルボン酸又は無水カルボン酸より1つの水素原子を除いてなる置換基であれば特に限定されないが、炭素数1〜20の(無水)カルボン酸の残基が好ましく、炭素数1〜10のものがより好ましく、炭素数1〜5のものがさらに好ましく、具体的には、プロピオン酸残基、酪酸残基や(無水)コハク酸残基が挙げられる。
上記1分子当りの(無水)カルボン酸残基の数は、以下に示す測定方法により求めることができる。
変性する前のαオレフィン重合体と不飽和(無水)カルボン酸とのブレンド物を0.1mmのスペーサーを用いてプレスして赤外分光測定(IR)を行い、特徴的なカルボルニル(1700〜1800cm−1)の吸収量と不飽和(無水)カルボン酸の仕込量とから検量線を作成し、次いで測定対象となる官能化α−オレフィン重合体のプレス板のIR測定を行い、下記式により、1分子当りの(無水)カルボン酸残基の数を決定した。
一分子あたりの(無水)カルボン酸残基の数=[(無水)カルボン酸残基濃度]/100×Mn/モノマーの分子量(個)
モノマー単位の平均分子量(Mm)=プロピレン単位比率×42.08+1−ブテン単位比率×56.11
数平均分子量(Mn):ゲルパーミエイションクロマトグラフ(GPC)より求めた数平均分子量
(無水)カルボン酸残基濃度:測定対象となる官能化α−オレフィン重合体のプレス板のIR測定を行い、検量線と1700〜1800cm−1の吸収量の関係から、(無水)カルボン酸残基の濃度を算出した。
上記IR測定に用いられる測定器としては、例えば、日本分光株式会社製「FT/IR−5300」を用いることができる。
変性する前のαオレフィン重合体と不飽和(無水)カルボン酸とのブレンド物を0.1mmのスペーサーを用いてプレスして赤外分光測定(IR)を行い、特徴的なカルボルニル(1700〜1800cm−1)の吸収量と不飽和(無水)カルボン酸の仕込量とから検量線を作成し、次いで測定対象となる官能化α−オレフィン重合体のプレス板のIR測定を行い、下記式により、1分子当りの(無水)カルボン酸残基の数を決定した。
一分子あたりの(無水)カルボン酸残基の数=[(無水)カルボン酸残基濃度]/100×Mn/モノマーの分子量(個)
モノマー単位の平均分子量(Mm)=プロピレン単位比率×42.08+1−ブテン単位比率×56.11
数平均分子量(Mn):ゲルパーミエイションクロマトグラフ(GPC)より求めた数平均分子量
(無水)カルボン酸残基濃度:測定対象となる官能化α−オレフィン重合体のプレス板のIR測定を行い、検量線と1700〜1800cm−1の吸収量の関係から、(無水)カルボン酸残基の濃度を算出した。
上記IR測定に用いられる測定器としては、例えば、日本分光株式会社製「FT/IR−5300」を用いることができる。
また、本明細書において「末端に(無水)カルボン酸残基を有する」とは、(無水)カルボン酸残基がポリマー主鎖末端(ポリマー主鎖の少なくとも一方の末端、好ましくはポリマー主鎖の両末端)にあること示すことである。具体的には、赤外吸収スペクトル(IR)により、1700〜1750cm−1のピークが観測され、1H−NMR測定において、末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造に由来する4.85〜5.50ppmのピークを有することを示す。
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、末端に(無水)カルボン酸残基を有することで、硬化反応における硬化効率が向上するなどの利点がある。ポリマーの末端以外のポリマーの内部(側鎖)に(無水)カルボン酸残基が存在すると、1分子当りの(無水)カルボン酸残基の数が2.5個を超えてしまい、この結果、架橋時に架橋間分子量(架橋点と架橋点との間の分子量)が小さくなり、もとの重合体本来の性能が維持されなくなり、架橋後の硬化物は脆性を有するものとなる。また、(無水)カルボン酸残基が末端に存在することで、架橋剤との架橋硬化反応の際に、容易に架橋剤と接触することができ、より硬化速度、硬化効率が向上するという利点がある。
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、末端に(無水)カルボン酸残基を有することで、硬化反応における硬化効率が向上するなどの利点がある。ポリマーの末端以外のポリマーの内部(側鎖)に(無水)カルボン酸残基が存在すると、1分子当りの(無水)カルボン酸残基の数が2.5個を超えてしまい、この結果、架橋時に架橋間分子量(架橋点と架橋点との間の分子量)が小さくなり、もとの重合体本来の性能が維持されなくなり、架橋後の硬化物は脆性を有するものとなる。また、(無水)カルボン酸残基が末端に存在することで、架橋剤との架橋硬化反応の際に、容易に架橋剤と接触することができ、より硬化速度、硬化効率が向上するという利点がある。
(b)融解吸熱量ΔH−D
本発明に用いられる官能化α−オレフィン重合体は、示差走査熱量計(DSC)で測定した融解吸熱量ΔH−Dが50J/g以下であり、30J/g以下であることが好ましく、10J/g以下であることがより好ましく、1J/g以下であることが特に好ましい。 融解吸熱量ΔH−Dが50J/gを超えると、結晶性成分が多くなり、比較的低温での流動性が悪化し、施工時の省エネ性や、安全環境面の観点で問題が生じる。
なお、ΔH−Dは、DSC測定により求める。すなわち、示差走査型熱量計(パーキン・エルマー社製、DSC−7)を用い、試料10mgを窒素雰囲気下−10℃で5分間保持した後、10℃/分で昇温させることにより得られた融解吸熱量をΔH−Dとする。
融解吸熱量を50J/g以下に制御するためには、立体規則性の指標であるメソペンタッド分率[mmmm]を80モル%以下に制御する必要があり、これは主触媒の構造や重合条件によって制御できる。例えば、触媒の構造によって制御する場合、触媒の中心金属にモノマーが配位する空間を適する大きさに設計する必要がある。配位空間の大きさによって、モノマーの挿入が起こりづらく活性が低下したり、ラセミ型の構造であれば規則性の高いポリマーが得られ、融解吸熱量が50J/gを超える。メソ型の構造であれば、規則性の低いポリマーが得られやすく、融解吸熱量が50J/g以下になる可能性があるが、結合割合と融解吸熱量のバランスを有する重合体の合成は難しい。例えば、後述する二重架橋の触媒を用いることで、モノマーの配位空間を制御し、結合割合と融解吸熱量のバランスを有する重合体を合成することが可能となる。
本発明に用いられる官能化α−オレフィン重合体は、示差走査熱量計(DSC)で測定した融解吸熱量ΔH−Dが50J/g以下であり、30J/g以下であることが好ましく、10J/g以下であることがより好ましく、1J/g以下であることが特に好ましい。 融解吸熱量ΔH−Dが50J/gを超えると、結晶性成分が多くなり、比較的低温での流動性が悪化し、施工時の省エネ性や、安全環境面の観点で問題が生じる。
なお、ΔH−Dは、DSC測定により求める。すなわち、示差走査型熱量計(パーキン・エルマー社製、DSC−7)を用い、試料10mgを窒素雰囲気下−10℃で5分間保持した後、10℃/分で昇温させることにより得られた融解吸熱量をΔH−Dとする。
融解吸熱量を50J/g以下に制御するためには、立体規則性の指標であるメソペンタッド分率[mmmm]を80モル%以下に制御する必要があり、これは主触媒の構造や重合条件によって制御できる。例えば、触媒の構造によって制御する場合、触媒の中心金属にモノマーが配位する空間を適する大きさに設計する必要がある。配位空間の大きさによって、モノマーの挿入が起こりづらく活性が低下したり、ラセミ型の構造であれば規則性の高いポリマーが得られ、融解吸熱量が50J/gを超える。メソ型の構造であれば、規則性の低いポリマーが得られやすく、融解吸熱量が50J/g以下になる可能性があるが、結合割合と融解吸熱量のバランスを有する重合体の合成は難しい。例えば、後述する二重架橋の触媒を用いることで、モノマーの配位空間を制御し、結合割合と融解吸熱量のバランスを有する重合体を合成することが可能となる。
(c)立体規則性
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、プロピレン単独重合体主鎖末端や1−ブテン単独重合体主鎖末端に(無水)カルボン酸残基を有する場合、そのメソペンタッド分率[mmmm]が80モル%未満であることが好ましく、60モル%未満であることがより好ましく、40モル%未満であることがさらに好ましく、20モル%未満であることが特に好ましい。
一方、プロピレン−1−ブテン共重合体の主鎖末端に(無水)カルボン酸残基を有する場合、メソダイアッド分率[m]が30〜95モル%であることが好ましく、30〜80モル%であることがより好ましく、40〜80モル%であることがさらに好ましい。
メソペンタッド分率[mmmm]を低く制御したり、メソダイアッド分率[m]を中程度に制御したりして、低規則性、完全非晶にすることで常温での取り扱いが可能となり、より低い温度での硬化が可能となる。それにより、従来用いることが困難であったシーリング、反応性接着の分野において特にポリオレフィン系基材との密着性が要求される分野で使用することが可能となる。
メソペンタッド分率[mmmm]及びメソダイアッド分率[m]の制御は、主触媒の構造や重合条件によって行われ、例えば、触媒の構造によって制御する場合、触媒の中心金属にモノマーが配位する空間を適する大きさに設計する必要がある。配位空間の大きさによって、モノマーの挿入が起こりづらく活性が低下したり、ラセミ型の構造であれば規則性の高いポリマーが得られ、メソ型の構造であれば、規則性の低いポリマーが得られやすくなる。
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、プロピレン単独重合体主鎖末端や1−ブテン単独重合体主鎖末端に(無水)カルボン酸残基を有する場合、そのメソペンタッド分率[mmmm]が80モル%未満であることが好ましく、60モル%未満であることがより好ましく、40モル%未満であることがさらに好ましく、20モル%未満であることが特に好ましい。
一方、プロピレン−1−ブテン共重合体の主鎖末端に(無水)カルボン酸残基を有する場合、メソダイアッド分率[m]が30〜95モル%であることが好ましく、30〜80モル%であることがより好ましく、40〜80モル%であることがさらに好ましい。
メソペンタッド分率[mmmm]を低く制御したり、メソダイアッド分率[m]を中程度に制御したりして、低規則性、完全非晶にすることで常温での取り扱いが可能となり、より低い温度での硬化が可能となる。それにより、従来用いることが困難であったシーリング、反応性接着の分野において特にポリオレフィン系基材との密着性が要求される分野で使用することが可能となる。
メソペンタッド分率[mmmm]及びメソダイアッド分率[m]の制御は、主触媒の構造や重合条件によって行われ、例えば、触媒の構造によって制御する場合、触媒の中心金属にモノマーが配位する空間を適する大きさに設計する必要がある。配位空間の大きさによって、モノマーの挿入が起こりづらく活性が低下したり、ラセミ型の構造であれば規則性の高いポリマーが得られ、メソ型の構造であれば、規則性の低いポリマーが得られやすくなる。
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、2,1−結合分率が好ましくは0.5モル%未満であり、より好ましくは0.4モル%未満であり、更に好ましくは0.2モル%未満である。
2,1−結合分率の制御は、原料として用いられるα−オレフィン重合体における2,1−結合分率を後述する方法で制御することで行われる。
2,1−結合分率の制御は、原料として用いられるα−オレフィン重合体における2,1−結合分率を後述する方法で制御することで行われる。
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、1,3−結合分率及び1,4−結合分率の合計が好ましくは0.5モル%未満であり、より好ましくは0.4モル%未満であり、更に好ましくは0.1モル%未満である。
上記「1,3−結合分率及び1,4−結合分率の合計」とは、本発明の官能化α−オレフィン重合体が、プロピレン単独重合体主鎖を有する場合には1,3−結合分率を意味し、ブテン単独重合体主鎖を有する場合には1,4−結合分率を意味し、プロピレン−1−ブテン共重合体主鎖を有する場合には1,3−結合分率及び1,4−結合分率の合計を意味する。
1,3−結合分率及び1,4−結合分率の制御は、原料として用いられるα−オレフィン重合体における1,3−結合分率及び1,4−結合分率を後述する方法で制御することで行われる。
上記「1,3−結合分率及び1,4−結合分率の合計」とは、本発明の官能化α−オレフィン重合体が、プロピレン単独重合体主鎖を有する場合には1,3−結合分率を意味し、ブテン単独重合体主鎖を有する場合には1,4−結合分率を意味し、プロピレン−1−ブテン共重合体主鎖を有する場合には1,3−結合分率及び1,4−結合分率の合計を意味する。
1,3−結合分率及び1,4−結合分率の制御は、原料として用いられるα−オレフィン重合体における1,3−結合分率及び1,4−結合分率を後述する方法で制御することで行われる。
本発明において、メソペンタッド分率[mmmm]及びメソダイアッド分率は、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、ポリマー連鎖中のメソペンタッド分率[mmmm]、ラセミペンタッド分率[rrrr]、メソダイアッド分率[m]、ラセミダイアッド分率[r]、1,3−結合分率、1,4−結合分率及び2,1−結合分率を求めた。
13C−NMRスペクトルの測定は、下記の装置及び条件にて行った。
装置:日本電子(株)製JNM−EX400型13C−NMR装置
方法:プロトン完全デカップリング法
濃度:230mg/ミリリットル
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
13C−NMRスペクトルの測定は、下記の装置及び条件にて行った。
装置:日本電子(株)製JNM−EX400型13C−NMR装置
方法:プロトン完全デカップリング法
濃度:230mg/ミリリットル
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
(d)重量平均分子量・分子量分布
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、流動性の観点から、重量平均分子量が1,000〜500,000であり、4,000〜50,000であることが好ましく、5,000〜40,000であることがより好ましく、5,000〜30,000であることが特に好ましい。硬化後の接着強度や、容易に剥がれないなどの耐久性の観点からは、分子量は大きい方が好ましい。
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、流動性の観点から、重量平均分子量が1,000〜500,000であり、4,000〜50,000であることが好ましく、5,000〜40,000であることがより好ましく、5,000〜30,000であることが特に好ましい。硬化後の接着強度や、容易に剥がれないなどの耐久性の観点からは、分子量は大きい方が好ましい。
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、反応性及び反応硬化性の観点から、分子量分布(Mw/Mn)が4.5未満であることが好ましく、1.4〜3.0であることがより好ましく、1.6〜2.5であることが更に好ましい。
なお、上記重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、下記の装置及び条件で測定したポリスチレン換算のものであり、上記分子量分布(Mw/Mn)は、これらの重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)より算出した値である。
<GPC測定装置>
カラム :TOSO GMHHR−H(S)HT
検出器 :液体クロマトグラム用RI検出器 WATERS 150C
<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 :1.0ミリリットル/分
試料濃度 :2.2mg/ミリリットル
注入量 :160マイクロリットル
検量線 :Universal Calibration
解析プログラム:HT−GPC(Ver.1.0)
<GPC測定装置>
カラム :TOSO GMHHR−H(S)HT
検出器 :液体クロマトグラム用RI検出器 WATERS 150C
<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 :1.0ミリリットル/分
試料濃度 :2.2mg/ミリリットル
注入量 :160マイクロリットル
検量線 :Universal Calibration
解析プログラム:HT−GPC(Ver.1.0)
(e)B粘度
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、反応性、室温での作業性等の観点から、30℃におけるB粘度(流動性)が5000mPa・s以下が好ましく、2000mPa・s以下がより好ましい。
ここで、上記B粘度とは、ASTM−D19860−91に従って測定されるものを示す。
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、反応性、室温での作業性等の観点から、30℃におけるB粘度(流動性)が5000mPa・s以下が好ましく、2000mPa・s以下がより好ましい。
ここで、上記B粘度とは、ASTM−D19860−91に従って測定されるものを示す。
(f)末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、後述するように、主鎖末端に炭素−炭素間二重結合を有するα−オレフィン重合体と、不飽和(無水)カルボン酸とのエン反応により製造される。この反応により得られる本発明の官能化α−オレフィン重合体は、末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造を有するものとなる。この内部二重結合の数は、1分子当り0.5〜2.5個であり、相溶化剤として用いることを目的とした場合には、0.5〜1.5個であることが好ましく、0.8〜1.2個であることがより好ましく、また、粘接着剤やシーリング材に用いるときは、1.2〜2.5個であることが好ましく、1.5〜2.1個であることがさらに好ましい。
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、後述するように、主鎖末端に炭素−炭素間二重結合を有するα−オレフィン重合体と、不飽和(無水)カルボン酸とのエン反応により製造される。この反応により得られる本発明の官能化α−オレフィン重合体は、末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造を有するものとなる。この内部二重結合の数は、1分子当り0.5〜2.5個であり、相溶化剤として用いることを目的とした場合には、0.5〜1.5個であることが好ましく、0.8〜1.2個であることがより好ましく、また、粘接着剤やシーリング材に用いるときは、1.2〜2.5個であることが好ましく、1.5〜2.1個であることがさらに好ましい。
上記1分子当りの内部二重結合の数は、以下に示す測定方法により求めることができる。
まず、1H−NMR測定より得られる4.85〜5.50ppmに出現する末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造における内部二重結合の水素原子、0.70〜1.80ppmに出現するα−オレフィン主鎖の水素原子に基づいて、末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造の数が算出できる。
末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造における内部二重結合のCH(i):4.85〜5.50ppmの積分値
α−オレフィン主鎖の水素原子(ii):0.70〜1.80ppmの積分値
モノマー単位の平均分子量(Mm)=プロピレン単位比率×42.08+1−ブテン単位比率×56.11
モノマー単位の平均水素数(Hnum)=プロピレン単位比率×6+1−ブテン単位比率×8
内部二重結合の濃度=[(i)/((ii)/(Hnum))
上記方法により算出した内部二重結合の濃度(モル%)と、ゲルパーミエイションクロマトグラフ(GPC)より求めた数平均分子量(Mn)及びモノマー単位の平均分子量(Mm)から、下記式により1分子当りの内部二重結合の数を算出することができる。
内部二重結合の数(個)=(Mn)/(Mm)×[内部二重結合の濃度]
まず、1H−NMR測定より得られる4.85〜5.50ppmに出現する末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造における内部二重結合の水素原子、0.70〜1.80ppmに出現するα−オレフィン主鎖の水素原子に基づいて、末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造の数が算出できる。
末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造における内部二重結合のCH(i):4.85〜5.50ppmの積分値
α−オレフィン主鎖の水素原子(ii):0.70〜1.80ppmの積分値
モノマー単位の平均分子量(Mm)=プロピレン単位比率×42.08+1−ブテン単位比率×56.11
モノマー単位の平均水素数(Hnum)=プロピレン単位比率×6+1−ブテン単位比率×8
内部二重結合の濃度=[(i)/((ii)/(Hnum))
上記方法により算出した内部二重結合の濃度(モル%)と、ゲルパーミエイションクロマトグラフ(GPC)より求めた数平均分子量(Mn)及びモノマー単位の平均分子量(Mm)から、下記式により1分子当りの内部二重結合の数を算出することができる。
内部二重結合の数(個)=(Mn)/(Mm)×[内部二重結合の濃度]
[官能化α−オレフィン重合体の製造方法]
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、主鎖末端に炭素−炭素間二重結合を有するα−オレフィン重合体と、不飽和(無水)カルボン酸とを反応させる製造方法により得られる。原料として用いられるα−オレフィン重合体は、プロピレン単独重合体、1−ブテン系重合体、及びジエン系共重合体から選択される。該1−ブテン系重合体は、1−ブテン単独重合体及びプロピレン−1−ブテン共重合体から選択され、該ジエン系共重合体は、プロピレン−ジエン共重合体及び1−ブテン−ジエン共重合体から選択される。
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、主鎖末端に炭素−炭素間二重結合を有するα−オレフィン重合体と、不飽和(無水)カルボン酸とを反応させる製造方法により得られる。原料として用いられるα−オレフィン重合体は、プロピレン単独重合体、1−ブテン系重合体、及びジエン系共重合体から選択される。該1−ブテン系重合体は、1−ブテン単独重合体及びプロピレン−1−ブテン共重合体から選択され、該ジエン系共重合体は、プロピレン−ジエン共重合体及び1−ブテン−ジエン共重合体から選択される。
(α−オレフィン重合体)
本発明の官能化α−オレフィン重合体の製造方法において、原料として用いられるα−オレフィン重合体は、下記特性(1’)〜(5’)を有し、下記特性(6’)〜(8’)を有することが好ましい。
(1’)重量平均分子量(Mw)が1,000〜500,000である。
(2’)分子量分布(Mw/Mn)が4.5以下である。
(3’)示差走査熱量計(DSC)で測定した融解吸熱量ΔH−Dが50J/g以下である。
(4’)前記α−オレフィン重合体が、プロピレン単独重合体、1−ブテン単独重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、プロピレン−ジエン共重合体又は1−ブテン−ジエン共重合体である。
(5’)1分子当りの末端不飽和基の数が0.5〜2.5個である。
(6’)(6’−1)メソペンタッド分率[mmmm]が80モル%未満であるか、(6’−2)メソダイアッド分率[m]が30〜95モル%である。
(7’)2,1−結合分率が0.5モル%未満である。
(8’)1,3−結合分率及び1,4−結合分率の合計が0.5モル%未満である。
本発明の官能化α−オレフィン重合体の製造方法において、原料として用いられるα−オレフィン重合体は、下記特性(1’)〜(5’)を有し、下記特性(6’)〜(8’)を有することが好ましい。
(1’)重量平均分子量(Mw)が1,000〜500,000である。
(2’)分子量分布(Mw/Mn)が4.5以下である。
(3’)示差走査熱量計(DSC)で測定した融解吸熱量ΔH−Dが50J/g以下である。
(4’)前記α−オレフィン重合体が、プロピレン単独重合体、1−ブテン単独重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、プロピレン−ジエン共重合体又は1−ブテン−ジエン共重合体である。
(5’)1分子当りの末端不飽和基の数が0.5〜2.5個である。
(6’)(6’−1)メソペンタッド分率[mmmm]が80モル%未満であるか、(6’−2)メソダイアッド分率[m]が30〜95モル%である。
(7’)2,1−結合分率が0.5モル%未満である。
(8’)1,3−結合分率及び1,4−結合分率の合計が0.5モル%未満である。
(1’)重量平均分子量(Mw)
本発明に用いられるα−オレフィン重合体は、流動性の観点から、重量平均分子量が1,000〜500,000であることが好ましく、2,000〜50,000であることがより好ましく、3,000〜20,000であることがより好ましい。
α−オレフィン重合体の重量平均分子量(Mw)の詳細は、上述の官能化α−オレフィン重合体におけるものと同様である。
本発明に用いられるα−オレフィン重合体は、流動性の観点から、重量平均分子量が1,000〜500,000であることが好ましく、2,000〜50,000であることがより好ましく、3,000〜20,000であることがより好ましい。
α−オレフィン重合体の重量平均分子量(Mw)の詳細は、上述の官能化α−オレフィン重合体におけるものと同様である。
(2’)分子量分布(Mw/Mn)
本発明に用いられるα−オレフィン重合体は、反応性及び反応硬化性の観点から、分子量分布(Mw/Mn)が4.5未満であることが好ましく、1.4〜2.2であることがより好ましく、1.6〜2.1であることが更に好ましい。
α−オレフィン重合体の分子量分布(Mw/Mn)の詳細は、上述の官能化α−オレフィン重合体におけるものと同様である。
本発明に用いられるα−オレフィン重合体は、反応性及び反応硬化性の観点から、分子量分布(Mw/Mn)が4.5未満であることが好ましく、1.4〜2.2であることがより好ましく、1.6〜2.1であることが更に好ましい。
α−オレフィン重合体の分子量分布(Mw/Mn)の詳細は、上述の官能化α−オレフィン重合体におけるものと同様である。
(3’)融解吸熱量ΔH−D
本発明に用いられるα−オレフィン重合体は、示差走査熱量計(DSC)で測定した融解吸熱量ΔH−Dが50J/g以下であることを要し、30J/g以下であることが好ましく、10J/g以下であることがより好ましく、1J/g以下であることが特に好ましい。
α−オレフィン重合体の融解吸熱量ΔH−Dの詳細は、上述の官能化α−オレフィン重合体と同様である。
(4’)α−オレフィン重合体
本発明に用いられるα−オレフィン重合体は、プロピレン単独重合体、1−ブテン単独重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、プロピレン−ジエン共重合体又は1−ブテン−ジエン共重合体である。
プロピレン−1−ブテン共重合体の場合、プロピレンに由来する構造単位が10モル%以上であることが好ましく、20モル%以上であることが好ましい。
プロピレン−ジエン共重合体の場合、プロピレンに由来する構造単位が70モル%以上であることが好ましく、80モル%以上であることが好ましく、90モル%以上であることが好ましい。
1−ブテン−ジエン共重合体の場合、1−ブテンに由来する構造単位が70モル%以上であることが好ましく、80モル%以上であることが好ましく、90モル%以上であることが好ましい。
中でも、粘接着組成物として用いる場合の相溶性や、基材との接着強度の観点で、プロピレン単独重合体、1−ブテン単独重合体が好ましい。
本発明に用いられるα−オレフィン重合体は、示差走査熱量計(DSC)で測定した融解吸熱量ΔH−Dが50J/g以下であることを要し、30J/g以下であることが好ましく、10J/g以下であることがより好ましく、1J/g以下であることが特に好ましい。
α−オレフィン重合体の融解吸熱量ΔH−Dの詳細は、上述の官能化α−オレフィン重合体と同様である。
(4’)α−オレフィン重合体
本発明に用いられるα−オレフィン重合体は、プロピレン単独重合体、1−ブテン単独重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、プロピレン−ジエン共重合体又は1−ブテン−ジエン共重合体である。
プロピレン−1−ブテン共重合体の場合、プロピレンに由来する構造単位が10モル%以上であることが好ましく、20モル%以上であることが好ましい。
プロピレン−ジエン共重合体の場合、プロピレンに由来する構造単位が70モル%以上であることが好ましく、80モル%以上であることが好ましく、90モル%以上であることが好ましい。
1−ブテン−ジエン共重合体の場合、1−ブテンに由来する構造単位が70モル%以上であることが好ましく、80モル%以上であることが好ましく、90モル%以上であることが好ましい。
中でも、粘接着組成物として用いる場合の相溶性や、基材との接着強度の観点で、プロピレン単独重合体、1−ブテン単独重合体が好ましい。
(5’)1分子当りの末端不飽和基の数
本発明に用いられるα−オレフィン重合体は、ジエン系重合体の場合には、1分子当りの末端不飽和基の数が0.5〜2.5個である。また、α−オレフィン重合体は、プロピレン単独重合体、1−ブテン系重合体及びジエン系共重合体のいずれであっても、1分子当りの末端不飽和基の数が0.5〜2.0個であることが好ましく、相溶化剤として用いることを目的とした場合には、1分子当りの珪素含有基の数が0.5〜1.5個であることが好ましく、0.8〜1.2個であることがより好ましく、また、粘接着剤やシーリング材に用いるときは、1.2個以上であることが好ましく、1.5個以上であることがさらに好ましい。
1分子当りの末端不飽和基の個数は主鎖末端のみであれば最大2.0個であり、2.0個以上にする場合は、ジエン類等を共重合することにより、側鎖末端に不飽和基を導入することで1分子あたりの末端不飽和個数を制御することができる。
本発明に用いられるα−オレフィン重合体は、ジエン系重合体の場合には、1分子当りの末端不飽和基の数が0.5〜2.5個である。また、α−オレフィン重合体は、プロピレン単独重合体、1−ブテン系重合体及びジエン系共重合体のいずれであっても、1分子当りの末端不飽和基の数が0.5〜2.0個であることが好ましく、相溶化剤として用いることを目的とした場合には、1分子当りの珪素含有基の数が0.5〜1.5個であることが好ましく、0.8〜1.2個であることがより好ましく、また、粘接着剤やシーリング材に用いるときは、1.2個以上であることが好ましく、1.5個以上であることがさらに好ましい。
1分子当りの末端不飽和基の個数は主鎖末端のみであれば最大2.0個であり、2.0個以上にする場合は、ジエン類等を共重合することにより、側鎖末端に不飽和基を導入することで1分子あたりの末端不飽和個数を制御することができる。
1分子当りの末端不飽和基の数の制御は、主触媒の構造、モノマー種や重合条件(重合温度、水素濃度等)によって行われる。
触媒の存在下、水素と遷移金属化合物とのモル比(水素/遷移金属化合物)を選択することで、1分子当りの末端不飽和基の数の制御が可能である。
例えば、水素と遷移金属化合物とのモル比(水素/遷移金属化合物)が0〜5000の範囲において重合反応を行うことにより得ることができる。末端不飽和基選択性及び触媒活性を高めるためには、微量の水素の存在下で重合反応を行うことが好ましい。
通常、水素は連鎖移動剤として機能し、重合鎖末端は飽和構造となることが知られている。また、ドーマントの再活性化を行い、触媒活性を高めることができるという機能も有する。微量の水素の触媒性能に与える影響は不明であるが、ある特定の範囲で水素を用いることで、末端不飽和基選択性が高くかつ高活性を達成することができる。
水素と遷移金属化合物とのモル比(水素/遷移金属化合物)は、好ましくは200〜4500、より好ましくは300〜4000、最も好ましくは400〜3000である。このモル比が5000以下であると、末端不飽和基の数が極端に低いα−オレフィン重合体の生成が抑制され、目的とする末端不飽和基の数のα−オレフィン重合体を得ることができる。
触媒の存在下、水素と遷移金属化合物とのモル比(水素/遷移金属化合物)を選択することで、1分子当りの末端不飽和基の数の制御が可能である。
例えば、水素と遷移金属化合物とのモル比(水素/遷移金属化合物)が0〜5000の範囲において重合反応を行うことにより得ることができる。末端不飽和基選択性及び触媒活性を高めるためには、微量の水素の存在下で重合反応を行うことが好ましい。
通常、水素は連鎖移動剤として機能し、重合鎖末端は飽和構造となることが知られている。また、ドーマントの再活性化を行い、触媒活性を高めることができるという機能も有する。微量の水素の触媒性能に与える影響は不明であるが、ある特定の範囲で水素を用いることで、末端不飽和基選択性が高くかつ高活性を達成することができる。
水素と遷移金属化合物とのモル比(水素/遷移金属化合物)は、好ましくは200〜4500、より好ましくは300〜4000、最も好ましくは400〜3000である。このモル比が5000以下であると、末端不飽和基の数が極端に低いα−オレフィン重合体の生成が抑制され、目的とする末端不飽和基の数のα−オレフィン重合体を得ることができる。
なお、末端不飽和基としては、ビニル基、ビニリデン基、トランス(ビニレン)基等が挙げられるが、本明細書で定義する末端不飽和基とは、ビニル基及びビニリデン基を意味する。ビニル基及びビニリデン基はラジカル重合性、各種反応の適用範囲が広く、多様な要求に対応できる。
本発明に用いられるα−オレフィン重合体における末端不飽和基濃度及び末端不飽和基数は、ビニル基及びビニリデン基の総量の濃度及び数を意味する。ビニル基のみ存在する場合は、ビニル基のみの濃度及び数を意味し、ビニル基及びビニリデン基両方含む場合は、両方の和の濃度及び数を意味する。
本発明に用いられるα−オレフィン重合体における末端不飽和基濃度及び末端不飽和基数は、ビニル基及びビニリデン基の総量の濃度及び数を意味する。ビニル基のみ存在する場合は、ビニル基のみの濃度及び数を意味し、ビニル基及びビニリデン基両方含む場合は、両方の和の濃度及び数を意味する。
上述の末端不飽和基濃度や1分子当りの末端不飽和基の数は、1H−NMR測定により求めることができる。具体的には、1H−NMR測定より得られるδ4.8〜4.6(2H)に出現する末端ビニリデン基、δ5.9〜5.7(1H)に出現する末端ビニル基及びδ1.05〜0.60(3H)に出現するメチル基に基づいて、末端不飽和基濃度(C)(モル%)が算出できる。
ビニリデン基のCH2(4.8〜4.6ppm)・・・(i)
ビニル基のCH(5.9〜5.7ppm)・・・(ii)
側鎖末端のCH3(1.05〜0.60ppm)・・・(iii)
ビニリデン基量=[(i)/2]/[(iii)/3]×100 モル%
ビニル基量=(ii)/[(iii)/3]×100 モル%
末端不飽和基濃度=[ビニリデン基量]+[ビニル基量]
上記方法により算出した末端不飽和基濃度(C、モル%)と、ゲルパーミエイションクロマトグラフ(GPC)より求めた数平均分子量(Mn)及びモノマー分子量(M)から、下記式により1分子当りの末端不飽和基の数を算出することができる。
1分子当りの末端不飽和基の数(個)=(Mn/M)×(C/100)
ビニリデン基のCH2(4.8〜4.6ppm)・・・(i)
ビニル基のCH(5.9〜5.7ppm)・・・(ii)
側鎖末端のCH3(1.05〜0.60ppm)・・・(iii)
ビニリデン基量=[(i)/2]/[(iii)/3]×100 モル%
ビニル基量=(ii)/[(iii)/3]×100 モル%
末端不飽和基濃度=[ビニリデン基量]+[ビニル基量]
上記方法により算出した末端不飽和基濃度(C、モル%)と、ゲルパーミエイションクロマトグラフ(GPC)より求めた数平均分子量(Mn)及びモノマー分子量(M)から、下記式により1分子当りの末端不飽和基の数を算出することができる。
1分子当りの末端不飽和基の数(個)=(Mn/M)×(C/100)
(6’−1)メソペンタッド分率[mmmm]
本発明に用いられるα−オレフィン重合体がプロピレン単独重合体や1−ブテン単独重合体の場合、そのメソペンタッド分率[mmmm]が80モル%未満であることが好ましく、60モル%未満であることがより好ましく、40モル%未満であることがさらに更に好ましく、20モル%未満であることが特に好ましい。
本発明に用いられるα−オレフィン重合体がプロピレン単独重合体や1−ブテン単独重合体の場合、そのメソペンタッド分率[mmmm]が80モル%未満であることが好ましく、60モル%未満であることがより好ましく、40モル%未満であることがさらに更に好ましく、20モル%未満であることが特に好ましい。
(6’−2)メソダイアッド分率[m]
一方、本発明に用いられるα−オレフィン重合体がプロピレン−1−ブテン共重合体である場合、メソダイアッド分率[m]が30〜95モル%であることが好ましく、30〜80モル%であることがより好ましく、30〜60モル%であることが更に好ましい。
メソペンタッド分率[mmmm]及びメソダイアッド分率[m]は、主触媒の構造や重合条件によって制御できる。例えば、触媒の構造によって制御する場合、触媒の中心金属にモノマーが配位する空間を適する大きさに設計する必要がある。配位空間の大きさによって、モノマーの挿入が起こりづらく活性が低下したり、ラセミ型の構造であれば規則性の高いポリマーが得られ、メソ型の構造であれば、規則性の低いポリマーが得られやすくなる。
一方、本発明に用いられるα−オレフィン重合体がプロピレン−1−ブテン共重合体である場合、メソダイアッド分率[m]が30〜95モル%であることが好ましく、30〜80モル%であることがより好ましく、30〜60モル%であることが更に好ましい。
メソペンタッド分率[mmmm]及びメソダイアッド分率[m]は、主触媒の構造や重合条件によって制御できる。例えば、触媒の構造によって制御する場合、触媒の中心金属にモノマーが配位する空間を適する大きさに設計する必要がある。配位空間の大きさによって、モノマーの挿入が起こりづらく活性が低下したり、ラセミ型の構造であれば規則性の高いポリマーが得られ、メソ型の構造であれば、規則性の低いポリマーが得られやすくなる。
また、本発明に用いられるα−オレフィン重合体がプロピレン単独重合体や1−ブテン単独重合体の場合、ラセミペンタッド分率[rrrr]は、好ましくは20モル%未満であり、より好ましくは1モル%超かつ20モル%未満であり、更に好ましくは2モル%超かつ15モル%未満であり、特に好ましくは3モル%超かつ10モル%未満である。
一方、本発明に用いられるα−オレフィン重合体がプロピレン−1−ブテン共重合体である場合、ラセミダイアッド分率[r]が1〜50モル%であることが好ましく、2〜45モル%であることがより好ましく、2〜40モル%であることが更に好ましい。
一方、本発明に用いられるα−オレフィン重合体がプロピレン−1−ブテン共重合体である場合、ラセミダイアッド分率[r]が1〜50モル%であることが好ましく、2〜45モル%であることがより好ましく、2〜40モル%であることが更に好ましい。
(7’)2,1−結合分率
本発明に用いられるα−オレフィン重合体は、2,1−結合分率が好ましくは0.5モル%未満であり、より好ましくは0.4モル%未満であり、更に好ましくは0.2モル%未満である。α−オレフィン重合体の2,1−結合分率が上記範囲以内であると、後述する熱分解反応やラジカル分解反応における分解効率が向上する。
2,1−結合分率の制御は、主触媒の構造や重合条件によって行われる。具体的には、主触媒の構造が大きく影響し、主触媒の中心金属周辺のモノマーの挿入場を狭くすることで2,1−結合を制御することができ、逆に挿入場を広くすることで2,1−結合を増やすことができる。例えばハーフメタロセン型と呼ばれる触媒は中心金属周辺の挿入場が広いため、2,1−結合や長鎖分岐などの構造が生成しやすく、ラセミ型のメタロセン触媒であれば、2,1−結合を抑制することが期待できるが、ラセミ型の場合は立体規則性が高くなり、本発明で示しているような非晶のポリマーを得ることは困難である。例えば後述するようなラセミ型でも2重架橋したメタロセン触媒で3位に置換基を導入し、中心金属の挿入場を制御することで非晶かつ2,1−結合の非常に少ない重合体を得ることができる。
本発明に用いられるα−オレフィン重合体は、2,1−結合分率が好ましくは0.5モル%未満であり、より好ましくは0.4モル%未満であり、更に好ましくは0.2モル%未満である。α−オレフィン重合体の2,1−結合分率が上記範囲以内であると、後述する熱分解反応やラジカル分解反応における分解効率が向上する。
2,1−結合分率の制御は、主触媒の構造や重合条件によって行われる。具体的には、主触媒の構造が大きく影響し、主触媒の中心金属周辺のモノマーの挿入場を狭くすることで2,1−結合を制御することができ、逆に挿入場を広くすることで2,1−結合を増やすことができる。例えばハーフメタロセン型と呼ばれる触媒は中心金属周辺の挿入場が広いため、2,1−結合や長鎖分岐などの構造が生成しやすく、ラセミ型のメタロセン触媒であれば、2,1−結合を抑制することが期待できるが、ラセミ型の場合は立体規則性が高くなり、本発明で示しているような非晶のポリマーを得ることは困難である。例えば後述するようなラセミ型でも2重架橋したメタロセン触媒で3位に置換基を導入し、中心金属の挿入場を制御することで非晶かつ2,1−結合の非常に少ない重合体を得ることができる。
(8’)1,3−結合分率及び1,4−結合分率
本発明に用いられるα−オレフィン重合体は、1,3−結合分率及び1,4−結合分率の合計が好ましくは0.5モル%未満であり、より好ましくは0.4モル%未満であり、更に好ましくは0.1モル%未満である。α−オレフィン重合体の1,3−結合分率及び1,4−結合分率の合計が上記範囲以内であると、後述する熱分解反応やラジカル分解反応における分解効率が向上する。
上記「1,3−結合分率及び1,4−結合分率の合計」とは、本発明に用いられるα−オレフィン重合体が、プロピレン単独重合体である場合には1,3−結合分率を意味し、ブテン単独重合体である場合には1,4−結合分率を意味し、プロピレン−1−ブテン共重合体である場合には1,3−結合分率及び1,4−結合分率の合計を意味する。
1,3−結合分率及び1,4−結合分率の制御は、上述の2,1−結合分率の制御と同様にして、主触媒の構造や重合条件によって行われる。
本発明に用いられるα−オレフィン重合体は、1,3−結合分率及び1,4−結合分率の合計が好ましくは0.5モル%未満であり、より好ましくは0.4モル%未満であり、更に好ましくは0.1モル%未満である。α−オレフィン重合体の1,3−結合分率及び1,4−結合分率の合計が上記範囲以内であると、後述する熱分解反応やラジカル分解反応における分解効率が向上する。
上記「1,3−結合分率及び1,4−結合分率の合計」とは、本発明に用いられるα−オレフィン重合体が、プロピレン単独重合体である場合には1,3−結合分率を意味し、ブテン単独重合体である場合には1,4−結合分率を意味し、プロピレン−1−ブテン共重合体である場合には1,3−結合分率及び1,4−結合分率の合計を意味する。
1,3−結合分率及び1,4−結合分率の制御は、上述の2,1−結合分率の制御と同様にして、主触媒の構造や重合条件によって行われる。
本発明において、メソペンタッド分率[mmmm]、ラセミペンタッド分率[rrrr]、メソダイアッド分率[m]、ラセミダイアッド分率[r]、1,3−結合分率、1,4−結合分率及び2,1−結合分率は、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)連鎖中のメソペンタッド分率[mmmm]、ラセミペンタッド分率[rrrr]、メソダイアッド分率[m]、ラセミダイアッド分率[r]、1,3−結合分率、1,4−結合分率及び2,1−結合分率を求めた。
13C−NMRスペクトルの測定は、下記の装置及び条件にて行った。
装置:日本電子(株)製JNM−EX400型13C−NMR装置
方法:プロトン完全デカップリング法
濃度:230mg/ミリリットル
溶媒:1,2,4−トリクロロベンゼン/重ベンゼン(容量比90/10)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
13C−NMRスペクトルの測定は、下記の装置及び条件にて行った。
装置:日本電子(株)製JNM−EX400型13C−NMR装置
方法:プロトン完全デカップリング法
濃度:230mg/ミリリットル
溶媒:1,2,4−トリクロロベンゼン/重ベンゼン(容量比90/10)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
<プロピレン単独重合体の場合>
上記1,3−結合分率、1,4−結合分率及び2,1−結合分率は、上述の13C−NMRスペクトルの測定結果より、下記式にて算出できる。
1,3−結合分率=(D/2)/(A+B+C+D)×100(モル%)
2,1−結合分率={(A+B)/2}/(A+B+C+D)×100(モル%)
A:15〜15.5ppmの積分値
B:17〜18ppmの積分値
C:19.5〜22.5ppmの積分値
D:27.6〜27.8ppmの積分値
上記1,3−結合分率、1,4−結合分率及び2,1−結合分率は、上述の13C−NMRスペクトルの測定結果より、下記式にて算出できる。
1,3−結合分率=(D/2)/(A+B+C+D)×100(モル%)
2,1−結合分率={(A+B)/2}/(A+B+C+D)×100(モル%)
A:15〜15.5ppmの積分値
B:17〜18ppmの積分値
C:19.5〜22.5ppmの積分値
D:27.6〜27.8ppmの積分値
<ブテン単独重合体の場合>
上記1,4−結合分率及び2,1−結合分率は、上述の13C−NMRスペクトルの測定結果より、下記式にて算出できる。
1,4−結合分率=E/(A+B+C+D+E)×100(モル%)
2,1−結合分率={(A+B+D)/3}/(A+B+C+D)×100(モル%)
A:29.0〜28.2ppmの積分値
B:35.4〜34.6ppmの積分値
C:38.3〜36.5ppmの積分値
D:43.6〜42.8ppmの積分値
E:31.1ppmの積分値
上記1,4−結合分率及び2,1−結合分率は、上述の13C−NMRスペクトルの測定結果より、下記式にて算出できる。
1,4−結合分率=E/(A+B+C+D+E)×100(モル%)
2,1−結合分率={(A+B+D)/3}/(A+B+C+D)×100(モル%)
A:29.0〜28.2ppmの積分値
B:35.4〜34.6ppmの積分値
C:38.3〜36.5ppmの積分値
D:43.6〜42.8ppmの積分値
E:31.1ppmの積分値
(α−オレフィン重合体の製造方法)
本発明に用いられるα−オレフィン重合体は、例えば下記成分(P−a)、(P−b)及び(P−c)の組合せからなるメタロセン触媒を用い、水素を分子量調節剤として用いることにより製造することができる。具体的には、WO2008/047860に開示の方法で製造できる。
(P−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、置換インデニル基を有する周期律表第3族〜10族の金属元素を含む遷移金属化合物
(P−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
(P−c)有機アルミニウム化合物
本発明に用いられるα−オレフィン重合体は、例えば下記成分(P−a)、(P−b)及び(P−c)の組合せからなるメタロセン触媒を用い、水素を分子量調節剤として用いることにより製造することができる。具体的には、WO2008/047860に開示の方法で製造できる。
(P−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、置換インデニル基を有する周期律表第3族〜10族の金属元素を含む遷移金属化合物
(P−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
(P−c)有機アルミニウム化合物
<(P−a)成分>
(P−a)成分の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を有する周期律表第3〜10族の金属元素を含む遷移金属化合物としては、下記一般式(I)で表される二架橋錯体が挙げられる。
(P−a)成分の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を有する周期律表第3〜10族の金属元素を含む遷移金属化合物としては、下記一般式(I)で表される二架橋錯体が挙げられる。
上記一般式(I)において、Mは周期律表第3〜10族の金属元素を示し、具体例としてはチタン,ジルコニウム,ハフニウム,イットリウム,バナジウム,クロム,マンガン,ニッケル,コバルト,パラジウム及びランタノイド系金属等が挙げられる。これらの中ではオレフィン重合活性等の点から周期律表第4族の金属元素が好ましく、特にチタン,ジルコニウム及びハフニウムが好適であり、α−オレフィン重合体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。
前記置換シクロペンタジエニル基、置換インデニル基、置換へテロシクロペンタジエニル基の置換基としては、炭素数1〜20(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜6)の炭化水素基、ケイ素含有基又はヘテロ原子含有基等の置換基を示す。
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のアシル基等が挙げられる。
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、オクチル基等のアルキル基;ビニル基、プロペニル基、シクロヘキセニル基等のアルケニル基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等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、フェナントニル基等のアリール基等が挙げられる。なかでもメチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基やフェニル基等のアリール基が好ましい。
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。
前記置換シクロペンタジエニル基、置換インデニル基、置換へテロシクロペンタジエニル基の置換基としては、炭素数1〜20(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜6)の炭化水素基、ケイ素含有基又はヘテロ原子含有基等の置換基を示す。
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のアシル基等が挙げられる。
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、オクチル基等のアルキル基;ビニル基、プロペニル基、シクロヘキセニル基等のアルケニル基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等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、フェナントニル基等のアリール基等が挙げられる。なかでもメチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基やフェニル基等のアリール基が好ましい。
炭素数1〜20のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等のアルコキシ基、フェニルメトキシ基、フェニルエトキシ基等が挙げられる。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等が挙げられる。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等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等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等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等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、フェニルシリル基等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等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等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等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等のケイ素置換アルキル基;トリメチルシリルフェニル基等のケイ素置換アリール基等が挙げられる。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等が好ましい。
炭素数1〜20のケイ素含有基としては、メチルシリル基、フェニルシリル基等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等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等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等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等のケイ素置換アルキル基;トリメチルシリルフェニル基等のケイ素置換アリール基等が挙げられる。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等が好ましい。
炭素数1〜20のホスフィド基としては、メチルスルフィド基、エチルスルフィド基、プロピルスルフィド基、ブチルスルフィド基、ヘキシルスルフィド基、シクロヘキシルスルフィド基、オクチルスルフィド基等のアルキルスルフィド基;ビニルスルフィド基、プロペニルスルフィド基、シクロヘキセニルスルフィド基等のアルケニルスルフィド基;ベンジルスルフィド基、フェニルエチルスルフィド基、フェニルプロピルスルフィド基等のアリールアルキルスルフィド基;フェニルスルフィド基、トリルスルフィド基、ジメチルフェニルスルフィド基、トリメチルフェニルスルフィド基、エチルフェニルスルフィド基、プロピルフェニルスルフィド基、ビフェニルスルフィド基、ナフチルスルフィド基、メチルナフチルスルフィド基、アントラセニルスルフィド基、フェナントニルスルフィド基等のアリールスルフィド基が挙げられる。
炭素数1〜20のスルフィド基としては、メチルスルフィド基、エチルスルフィド基、プロピルスルフィド基、ブチルスルフィド基、ヘキシルスルフィド基、シクロヘキシルスルフィド基、オクチルスルフィド基等のアルキルスルフィド基;ビニルスルフィド基、プロペニルスルフィド基、シクロヘキセニルスルフィド基等のアルケニルスルフィド基;ベンジルスルフィド基、フェニルエチルスルフィド基、フェニルプロピルスルフィド基等のアリールアルキルスルフィド基;フェニルスルフィド基、トリルスルフィド基、ジメチルフェニルスルフィド基、トリメチルフェニルスルフィド基、エチルフェニルスルフィド基、プロピルフェニルスルフィド基、ビフェニルスルフィド基、ナフチルスルフィド基、メチルナフチルスルフィド基、アントラセニルスルフィド基、フェナントニルスルフィド基等のアリールスルフィド基が挙げられる。
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、オレオイル基等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、フタロイル基等のアリールアシル基、シュウ酸、マロン酸、コハク酸等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、スクシニル基等が挙げられる。
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、オレオイル基等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、フタロイル基等のアリールアシル基、シュウ酸、マロン酸、コハク酸等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、スクシニル基等が挙げられる。
一方、Yはルイス塩基を示し、Yが複数ある場合、複数のYは同じでも異なっていてもよく、他のYやE1,E2又はXと架橋していてもよい。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,チオエーテル類等を挙げることができる。アミンとしては、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等のアルキルアミン;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等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等のアリールアルキルアミン;ジフェニルアミン、ジナフチルアミン等のアリールアミンが挙げられる。
エーテル類としては、メチルエーテル、エチルエーテル、プロピルエーテル、イソプロピルエーテル、ブチルエーテル、イソブチルエーテル、n−アミルエーテル、イソアミルエーテル等の脂肪族単一エーテル化合物;メチルエチルエーテル、メチルプロピルエーテル、メチルイソプロピルエーテル、メチル−n−アミルエーテル、メチルイソアミルエーテル、エチルプロピルエーテル、エチルイソプロピルエーテル、エチルブチルエーテル、エチルイソブチルエーテル、エチル−n−アミルエーテル、エチルイソアミルエーテル等の脂肪族混成エーテル化合物;ビニルエーテル、アリルエーテル、メチルビニルエーテル、メチルアリルエーテル、エチルビニルエーテル、エチルアリルエーテル等の脂肪族不飽和エーテル化合物;アニソール、フェネトール、フェニルエーテル、ベンジルエーテル、フェニルベンジルエーテル、α−ナフチルエーテル、β−ナフチルエーテル等の芳香族エーテル化合物、酸化エチレン、酸化プロピレン、酸化トリメチレン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサン等の環式エーテル化合物が挙げられる。
ホスフィン類としては、炭素数1〜20のホスフィンが挙げられる。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等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等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等のトリ炭化水素置換ホスフィン等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等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等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)ホスフィン等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、前記のスルフィドが挙げられる。
次に、A1及びA2は二つの配位子を結合する二価の架橋基であって、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、ゲルマニウム含有基、スズ含有基、−O−、−CO−、−S−、−SO2−、−Se−、−NR1−、−PR1−、−P(O)R1−、−BR1−又は−AlR1−を示し、R1は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基又は炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基を示し、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。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。
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もしくは、ケイ素含有基であることが好ましい。このような架橋基としては、例えば下記一般式(a)で表されるものが挙げられる。
(Dは周期律表第14族元素であり、例えば炭素,ケイ素,ゲルマニウム及びスズが挙げられる。R2及びR3はそれぞれ水素原子又は炭素数1〜20の炭化水素基で、それらは互いに同一でも異なっていてもよく、また互いに結合して環構造を形成していてもよい。eは1〜4の整数を示す。)
上記一般式(a)で表される構造の具体例としては、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等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。
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もしくは、ケイ素含有基であることが好ましい。このような架橋基としては、例えば下記一般式(a)で表されるものが挙げられる。
(Dは周期律表第14族元素であり、例えば炭素,ケイ素,ゲルマニウム及びスズが挙げられる。R2及びR3はそれぞれ水素原子又は炭素数1〜20の炭化水素基で、それらは互いに同一でも異なっていてもよく、また互いに結合して環構造を形成していてもよい。eは1〜4の整数を示す。)
上記一般式(a)で表される構造の具体例としては、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等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。
一般式(I)で表される遷移金属化合物の具体例としては、WO2008/066168に記載の具体例が挙げられる。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、下記一般式(II)で表される化合物が好ましい。
上記一般式(II)において、Mは周期律表第3〜10族の金属元素を示し、A1a及びA2aは、それぞれ上記一般式(I)における一般式(a)で表される架橋基を示し、CH2,CH2CH2,(CH3)2C,(CH3)2C(CH3)2C,(CH3)2Si,(CH3)2Si(CH3)2Si及び(C6H5)2Si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、フルオロブチル基等が挙げられる。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等の窒素含有基;フェニルスルフィド基、メチルスルフィド基等の硫黄含有基;ジメチルホスフィノ基、ジフェニルホスフィノ基等のリン含有基;メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基等の酸素含有基等が挙げられる。なかでも、R4及びR5としては水素原子、ハロゲン原子、酸素、ケイ素等のヘテロ原子を含有する基、炭素数1〜20の炭化水素基が、重合活性が高く好ましい。また、モノマーの配位空間を制御し、結合割合と融解吸熱量のバランスを有する重合体を合成する観点から、R4及びR5としては水素原子、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、トリメチルシリルメチル基、フェニル基が好ましい。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。
上記一般式(I)で表される遷移金属化合物のうち、周期律表第4族の遷移金属化合物としては、WO2008/066168に記載の具体例が挙げられる。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。
一方、上記一般式(II)で表される遷移金属化合物のうち、R5が水素原子で、R4が水素原子でない場合、周期律表第4族の遷移金属化合物としては、WO2008/066168に記載の具体例が挙げられる。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。
<(P−b)成分>
上記(P−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としては、比較的低分子量の高純度末端不飽和オレフィン系重合体が得られる点、及び触媒高活性の点でボレート化合物が好ましい。ボレート化合物としては、WO2008/066168に記載の具体例が挙げられる。これらは一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。後述する水素と遷移金属化合物とのモル比(水素/遷移金属化合物)が0である場合、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)ホウ酸トリフェニルカルベニウム及びテトラキス(パーフルオロフェニル)ホウ酸メチルアニリニウム等が好ましい。
上記(P−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としては、比較的低分子量の高純度末端不飽和オレフィン系重合体が得られる点、及び触媒高活性の点でボレート化合物が好ましい。ボレート化合物としては、WO2008/066168に記載の具体例が挙げられる。これらは一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。後述する水素と遷移金属化合物とのモル比(水素/遷移金属化合物)が0である場合、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)ホウ酸トリフェニルカルベニウム及びテトラキス(パーフルオロフェニル)ホウ酸メチルアニリニウム等が好ましい。
<(P−c)成分>
本発明に用いられるα−オレフィン重合体の製造方法で用いる触媒は、上記(P−a)成分と(P−b)成分との組み合わせでもよく、上記(P−a)成分及び(P−b)成分に加えて(P−c)成分として有機アルミニウム化合物を用いてもよい。
(P−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等が挙げられる。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、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等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。
本発明に用いられるα−オレフィン重合体の製造方法で用いる触媒は、上記(P−a)成分と(P−b)成分との組み合わせでもよく、上記(P−a)成分及び(P−b)成分に加えて(P−c)成分として有機アルミニウム化合物を用いてもよい。
(P−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等が挙げられる。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、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等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。
(P−a)成分の使用量は、通常0.1×10-6〜1.5×10-5mol/L、好ましくは0.15×10-6〜1.3×10-5mol/L、より好ましくは0.2×10-6〜1.2×10-5mol/L、特に好ましくは0.3×10-6〜1.0×10-5mol/Lである。(P−a)成分の使用量が0.1×10-6mol/L以上であると、触媒活性が十分に発現され、1.5×10-5mol/L以下であると、重合熱を容易に除去することができる。
(P−a)成分と(P−b)成分との使用割合(P−a)/(P−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。(P−a)/(P−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α−オレフィン重合体中にホウ素が多量に存在するおそれがない。
(P−a)成分と(P−c)成分との使用割合(P−a)/(P−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、更に好ましくは1/10〜1/1000である。(P−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。(P−a)/(P−c)が1/1〜1/10000の範囲にあると、(P−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α−オレフィン重合体中にアルミニウムが多量に存在するおそれがない。
(P−a)成分と(P−b)成分との使用割合(P−a)/(P−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。(P−a)/(P−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α−オレフィン重合体中にホウ素が多量に存在するおそれがない。
(P−a)成分と(P−c)成分との使用割合(P−a)/(P−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、更に好ましくは1/10〜1/1000である。(P−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。(P−a)/(P−c)が1/1〜1/10000の範囲にあると、(P−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α−オレフィン重合体中にアルミニウムが多量に存在するおそれがない。
本発明に用いられるα−オレフィン重合体の製造方法においては、上述した(P−a)成分及び(P−b)成分、あるいは(P−a)成分、(P−b)成分及び(P−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、(P−a)成分に、例えば(P−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(P−b)成分の使用割合の低減等、触媒コストの低減に効果的である。
本発明に用いられるα−オレフィン重合体は、上記製造方法により得られるα−オレフィン重合体を原料とし、更に熱分解反応やラジカル分解反応を介して得られる末端不飽和α−オレフィン重合体であってもよい。熱分解反応やラジカル分解反応により、1分子当りの末端不飽和基の数を増加させることができる。
熱分解反応は、上記製造方法により得られた原料α−オレフィン重合体を加熱処理することで行なう。
加熱温度は、目標とする分子量を設定し、予め実施した実験結果を勘案して調整することができ、好ましくは300〜400℃であり、より好ましくは310〜390℃である。加熱温度が300℃未満の場合、熱分解反応が進まないおそれがある。一方、加熱温度が400℃超の場合、得られる末端不飽和α−オレフィン重合体が劣化するおそれがある。
また、熱分解時間(加熱処理時間)は、好ましくは30分〜10時間であり、より好ましくは60〜240分である。熱分解時間が30分未満の場合、得られる末端不飽和α−オレフィン重合体の生成量が少なくおそれがある。一方、熱分解時間が10時間超の場合、得られる末端不飽和α−オレフィン重合体が劣化するおそれがある。
加熱温度は、目標とする分子量を設定し、予め実施した実験結果を勘案して調整することができ、好ましくは300〜400℃であり、より好ましくは310〜390℃である。加熱温度が300℃未満の場合、熱分解反応が進まないおそれがある。一方、加熱温度が400℃超の場合、得られる末端不飽和α−オレフィン重合体が劣化するおそれがある。
また、熱分解時間(加熱処理時間)は、好ましくは30分〜10時間であり、より好ましくは60〜240分である。熱分解時間が30分未満の場合、得られる末端不飽和α−オレフィン重合体の生成量が少なくおそれがある。一方、熱分解時間が10時間超の場合、得られる末端不飽和α−オレフィン重合体が劣化するおそれがある。
上記熱分解反応は、例えば、熱分解装置として撹拌装置の付いたステンレス製等の反応容器を用い、この容器内に窒素、アルゴン等の不活性ガスを充填し、原料α−オレフィン重合体を入れて加熱溶融させ、溶融ポリマー相を不活性ガスでバブリングして、揮発性生成物を抜き出しながら、所定温度で所定時間加熱することで実施できる。
ラジカル分解反応は、温度160〜300℃で、有機過酸化物を原料α−オレフィン重合体に対して0.05〜2.0質量%添加することで実施できる。
上記分解温度は、好ましくは170〜290℃であり、より好ましくは180〜280℃である。分解温度が160℃未満の場合、分解反応が進まないおそれがある。一方、分解温度が300℃超の場合、分解が激しく進行し、撹拌により十分に有機過酸化物が溶融ポリマーに均一拡散する前に分解が終了してしまい、収率が低下するおそれがある。
上記分解温度は、好ましくは170〜290℃であり、より好ましくは180〜280℃である。分解温度が160℃未満の場合、分解反応が進まないおそれがある。一方、分解温度が300℃超の場合、分解が激しく進行し、撹拌により十分に有機過酸化物が溶融ポリマーに均一拡散する前に分解が終了してしまい、収率が低下するおそれがある。
添加する有機過酸化物は、好ましくは1分間半減期温度が140〜270℃の有機過酸化物であり、当該有機過酸化物の具体例としては以下の化合物が挙げられる:ジイソブチリルパーオキサイド、クミルパーオキシネオデカノエイト、ジ−n−プロピ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、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエイト、ジ(4−t−ブチルシクロへキシル)パーオキシジカーボネート、ジ(2−エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、t−ヘキシルパーオキシネオデカノエイト、t−ブチルパーオキシネオへプタノエイト、t−ヘキシルパーオキシピバレイト、t−ブチルパーオキシピバレイト、ジ(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド、ジラウリルパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエイト、2,5−ジメチル−2,5−ジ(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)へキサン、t−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエイト、ジ(4−メチルベンゾイル)パーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエイト、ジ(3−メチルベンゾイル)パーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−ヘキシルプロピルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘササン、2,2−ジ(4,4−ジ−(t−ブチルパーオキシ)シクロへキシル)プロパン、t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシマレイン酸、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサネート、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキシルモノカーボネート、t−ヘキシルパーオキシベンゾエート、3,5−ジ−メチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)へキサン、t−ブチルパーオキシアセテイト、2,2−ジ−(t−ブチルパーオキシ)ブタン、t−ブチルパーオキシベンゾエート、n−ブチル4,4−ジ−(t−ブチルパーオキシ)バレート、ジ(2−t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゾエート、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ヘキシルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)へキサン、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、p−Menthans ハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、キュメンハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド。
有機過酸化物の添加量は、好ましくは原料α−オレフィン重合体に対して0.05〜2.0質量%であり、より好ましくは0.1〜1.8質量%であり、さらに好ましくは0.2〜1.7質量%である。添加量が0.05質量%以上であると、分解反応速度が促進されて生産効率が向上する。一方、添加量が2.0質量%以下であると、有機過酸化物の分解に起因する臭気が発生しにくくなる。
分解反応の分解時間は、例えば30秒〜10時間であり、好ましくは1分〜1時間である。分解時間が30秒未満の場合、分解反応が十分に進行しないだけでなく、未分解の有機過酸化物が多量に残存するおそれがある。一方、分解時間が10時間超である場合、副反応である架橋反応の進行が懸念されることや、得られるα−オレフィン重合体が黄変するおそれがある。
ラジカル分解反応は、例えばバッチ法による分解及び溶融連続法による分解のいずれかの方法を用いることで実施できる。
ラジカル分解反応をバッチ法によって実施する場合、撹拌装置の付いたステンレス製等の反応容器に窒素、アルゴン等の不活性ガスを充填し、原料α−オレフィン重合体を入れて加熱溶融させ、溶融した原料α−オレフィン重合体に及び有機化酸化物を滴下して、所定温度で所定時間加熱することでラジカル熱分解反応を実施できる。
上記有機過酸化物の滴下は、上記分解時間の範囲内で滴下するとよく、当該滴下は連続的な滴下及び分割した滴下のいずれでもよい。また、滴下終了時間からの反応時間は、上記反応時間の範囲内とするとよい。
上記有機過酸化物の滴下は、上記分解時間の範囲内で滴下するとよく、当該滴下は連続的な滴下及び分割した滴下のいずれでもよい。また、滴下終了時間からの反応時間は、上記反応時間の範囲内とするとよい。
有機過酸化物は、溶媒に溶解して溶液として滴下してもよい。
上記溶媒は、好ましくは炭化水素系溶媒であり、具体例としてはヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン、ヘキサデカン、ナノデカン等の脂肪族炭化水素;メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロへキサン、シクロオクタン、シクロドデカン等の脂環式炭化水素;及びベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン等の芳香族炭化水素が挙げられる。これら溶媒のなかでも、沸点が100℃以上の溶媒が好ましい。
上記溶媒は、好ましくは炭化水素系溶媒であり、具体例としてはヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン、ヘキサデカン、ナノデカン等の脂肪族炭化水素;メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロへキサン、シクロオクタン、シクロドデカン等の脂環式炭化水素;及びベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン等の芳香族炭化水素が挙げられる。これら溶媒のなかでも、沸点が100℃以上の溶媒が好ましい。
また、分解の際、原料α−オレフィン重合体を溶媒に溶解させてもよい。原料α−オレフィン重合体を溶媒に溶解して分解する場合の分解温度は、通常100〜250℃の範囲、好ましくは120〜200℃の範囲である。
ラジカル分解反応を溶融連続法によって実施する場合、平均滞留時間でみた反応時間は、例えば20秒〜10分である。溶融連続法はバッチ法と比較して混合状態を良好にでき、反応時間を短くすることができる。
装置は、単軸又は二軸の溶融押出機を用いることができ、好ましくはバレル途中に注入口を有し、減圧脱気が可能な押出機であって、L/D=10以上である押出機である。
装置は、単軸又は二軸の溶融押出機を用いることができ、好ましくはバレル途中に注入口を有し、減圧脱気が可能な押出機であって、L/D=10以上である押出機である。
溶融連続法によるラジカル分解反応は、上記装置を用いて、有機過酸化物を原料α−オレフィン重合体に含浸させる方法、又は原料α−オレフィン重合体及び有機過酸化物を個別に供給して混合する方法が適用できる。
有機過酸化物の原料α−オレフィン重合体への含浸は、具体的には所定量の有機過酸化物を窒素等の不活性ガス存在下で原料α−オレフィン重合体に添加し、室温〜40℃の範囲で撹拌することで、原料ペレットに均一に吸収含浸させることができる。得られた有機過酸化物を含浸させた原料α−オレフィン重合体(含浸ペレット)を溶融押出によって分解する又は、含浸ペレットをマスターバッチとして原料α−オレフィン重合体に添加して分解することで末端不飽和α−オレフィン重合体が得られる。
尚、有機過酸化物が固体である、又は有機過酸化物が原料α−オレフィン重合体に対して溶解性が低い場合は、有機過酸化物を予め炭化水素溶媒に溶解させた溶液として、原料α−オレフィン重合体に吸収含浸させるとよい。
尚、有機過酸化物が固体である、又は有機過酸化物が原料α−オレフィン重合体に対して溶解性が低い場合は、有機過酸化物を予め炭化水素溶媒に溶解させた溶液として、原料α−オレフィン重合体に吸収含浸させるとよい。
原料α−オレフィン重合体及び有機過酸化物を個別に供給しての混合は、押出機ホッパー部に一定流量で原料α−オレフィン重合体と有機過酸化物を供給する、又は有機過酸化物をバレル途中に一定流量で供給することで実施できる。
[官能化α−オレフィン重合体の製造方法]
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、上述のα−オレフィン重合体と、不飽和(無水)カルボン酸とを反応させることで製造することができる。
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、上述のα−オレフィン重合体と、不飽和(無水)カルボン酸とを反応させることで製造することができる。
(不飽和(無水)カルボン酸)
不飽和(無水)カルボン酸としては、炭素数1〜20のものが好ましく、炭素数1〜10のものがより好ましく、具体的にはマレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等が挙げられる。
不飽和(無水)カルボン酸としては、炭素数1〜20のものが好ましく、炭素数1〜10のものがより好ましく、具体的にはマレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等が挙げられる。
α−オレフィン重合体と、不飽和(無水)カルボン酸との反応においては、反応温度を50〜230℃にすることが重要である。反応温度を50℃以上とすることで、重合体の粘度を適切な領域まで下げることが可能になると同時に反応時間の短縮が可能となり好適である。一方、反応温度の高い方が成分重合体の粘度を低くでき好ましいが、あまり反応温度を高くすると成分重合体の主鎖が切断されることがある。上記反応温度は、70〜210℃が好ましく、特に80〜200℃が好適である。
上記反応における反応時間は、0.5〜12時間程度が好ましく、2〜8時間がより好ましい。
また、α−オレフィン重合体と、不飽和(無水)カルボン酸との反応においては、炭化水素溶剤等で希釈しても良い。希釈することで常温での粘度をより低下させることができ、反応の効率化および反応時間の短縮が可能となる。溶剤で希釈する場合は、VOC対策等の観点から、上記α−オレフィン重合体と不飽和(無水)カルボン酸との合計量に対する溶剤量は50質量%以下が好ましく、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下である。
上記反応における反応時間は、0.5〜12時間程度が好ましく、2〜8時間がより好ましい。
また、α−オレフィン重合体と、不飽和(無水)カルボン酸との反応においては、炭化水素溶剤等で希釈しても良い。希釈することで常温での粘度をより低下させることができ、反応の効率化および反応時間の短縮が可能となる。溶剤で希釈する場合は、VOC対策等の観点から、上記α−オレフィン重合体と不飽和(無水)カルボン酸との合計量に対する溶剤量は50質量%以下が好ましく、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下である。
[硬化性組成物]
本発明の硬化性組成物は、(A)上記官能化α−オレフィン重合体と、(B)架橋剤とを含有し、さらに(C)重合促進剤、(D)粘着性付与剤及び(E)希釈剤をも含有していてもよい。
本発明の硬化性組成物は、(A)上記官能化α−オレフィン重合体と、(B)架橋剤とを含有し、さらに(C)重合促進剤、(D)粘着性付与剤及び(E)希釈剤をも含有していてもよい。
(B)架橋剤
架橋剤としては、官能化α−オレフィン重合体の(無水)カルボン酸残基と反応して架橋硬化し得るものであればよく、例えば、ポリアミン、ポリオール等が挙げられる。
ポリアミンとしては、メチレンジアミン、エチレンジアミン、ジアミノプロパン、ジアミノブタン、トリメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ポリオキシプロピレンジアミンおよびポリオキシプロピレントリアミンなどの脂肪族ポリアミン、フェニレンジアミン、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−メチレンビス(フェニルアミン)、4,4’−ジアミノジフェニルエーテルおよび4,4’−ジアミノジフェニルスルホンなどの芳香族ポリアミン、シクロペンタンジアミン、シクロヘキシルジアミン、4,4−ジアミノジシクロヘキシルメタン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、ビス−アミノプロピルピペラジン、チオ尿素、メチルイミノビスプロピルアミン、ノルボルナンジアミンおよびイソホロンジアミンなどの脂環式ジアミンなどが挙げられる。また、ヒドラジン、カルボヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジドおよびフタル酸ジヒドラジドなどのヒドラジンや、メラミン、スペルミン、スペルミジン、プトレシン等が挙げられる。
ポリオールの具体例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチルペンタンジオール、ジエチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールあるいは水添ビスフェノールA及びビスフェノールAのエチレンオキサイド、又はプロピレンオキサイド付加物、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、エリトリトール、ペンタエリスリトール、グルコース、ポリテトラヒドロフラン等がある。
本発明の硬化性組成物における(B)架橋剤の含有量は、本発明の硬化性組成物100質量%に対して、通常1〜50質量%であり、好ましくは10〜30質量%である。
架橋剤としては、官能化α−オレフィン重合体の(無水)カルボン酸残基と反応して架橋硬化し得るものであればよく、例えば、ポリアミン、ポリオール等が挙げられる。
ポリアミンとしては、メチレンジアミン、エチレンジアミン、ジアミノプロパン、ジアミノブタン、トリメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ポリオキシプロピレンジアミンおよびポリオキシプロピレントリアミンなどの脂肪族ポリアミン、フェニレンジアミン、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−メチレンビス(フェニルアミン)、4,4’−ジアミノジフェニルエーテルおよび4,4’−ジアミノジフェニルスルホンなどの芳香族ポリアミン、シクロペンタンジアミン、シクロヘキシルジアミン、4,4−ジアミノジシクロヘキシルメタン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、ビス−アミノプロピルピペラジン、チオ尿素、メチルイミノビスプロピルアミン、ノルボルナンジアミンおよびイソホロンジアミンなどの脂環式ジアミンなどが挙げられる。また、ヒドラジン、カルボヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジドおよびフタル酸ジヒドラジドなどのヒドラジンや、メラミン、スペルミン、スペルミジン、プトレシン等が挙げられる。
ポリオールの具体例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチルペンタンジオール、ジエチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールあるいは水添ビスフェノールA及びビスフェノールAのエチレンオキサイド、又はプロピレンオキサイド付加物、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、エリトリトール、ペンタエリスリトール、グルコース、ポリテトラヒドロフラン等がある。
本発明の硬化性組成物における(B)架橋剤の含有量は、本発明の硬化性組成物100質量%に対して、通常1〜50質量%であり、好ましくは10〜30質量%である。
(C)重合促進剤
重合促進剤としては、ヘテロポリ酸、ヘテロポリ酸塩、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクテートなどが用いられる。
本発明の硬化性組成物における(C)重合促進剤の含有量は、本発明の硬化性組成物100質量%に対して、通常0.1〜5質量%であり、好ましくは0.5〜3質量%である。
重合促進剤としては、ヘテロポリ酸、ヘテロポリ酸塩、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクテートなどが用いられる。
本発明の硬化性組成物における(C)重合促進剤の含有量は、本発明の硬化性組成物100質量%に対して、通常0.1〜5質量%であり、好ましくは0.5〜3質量%である。
(D)粘着性付与剤
粘着性付与剤(粘着性付与樹脂)としては、ロジン及びその誘導体、テルペン系樹脂及びその水素添加型樹脂、スチレン系樹脂、クマロン−インデン樹脂、ジシクロペンタジエン(DCPD)系樹脂及びその水素添加型樹脂、脂肪族系(C5系)石油樹脂及びその水素添加型樹脂、芳香族系(C9系)石油樹脂及びその水素添加型樹脂、並びにC5系−C9系の共重合石油樹脂及びその水素添加型樹脂等、通常使用される多くの粘着性付与剤の中から、官能化α−オレフィン重合体との相溶性が良好なものが選択される。これらの粘着性付与剤の中から1種を単独で用いてもよいし、2種以上を混合物として用いてもよい。
好ましい粘着性付与剤としては、再剥離性と、曲面及び凹凸面への接着性とのバランスの観点から、テルペン系樹脂及びその水素添加型樹脂、スチレン系樹脂、ジシクロペンタジエン(DCPD)系樹脂及びその水素添加型樹脂、脂肪族系(C5系)石油樹脂及びその水素添加型樹脂、芳香族系(C9系)石油樹脂及びその水素添加型樹脂、並びにC5系−C9系の共重合石油樹脂及びその水素添加型樹脂の群から選ばれる1種の樹脂又は2種以上の混合物を用いることが好ましい。
本発明の硬化性組成物における(D)粘着性付与剤の含有量は、本発明の硬化性組成物100質量%に対して、通常0〜20質量%であり、好ましくは0〜10質量%である。
粘着性付与剤(粘着性付与樹脂)としては、ロジン及びその誘導体、テルペン系樹脂及びその水素添加型樹脂、スチレン系樹脂、クマロン−インデン樹脂、ジシクロペンタジエン(DCPD)系樹脂及びその水素添加型樹脂、脂肪族系(C5系)石油樹脂及びその水素添加型樹脂、芳香族系(C9系)石油樹脂及びその水素添加型樹脂、並びにC5系−C9系の共重合石油樹脂及びその水素添加型樹脂等、通常使用される多くの粘着性付与剤の中から、官能化α−オレフィン重合体との相溶性が良好なものが選択される。これらの粘着性付与剤の中から1種を単独で用いてもよいし、2種以上を混合物として用いてもよい。
好ましい粘着性付与剤としては、再剥離性と、曲面及び凹凸面への接着性とのバランスの観点から、テルペン系樹脂及びその水素添加型樹脂、スチレン系樹脂、ジシクロペンタジエン(DCPD)系樹脂及びその水素添加型樹脂、脂肪族系(C5系)石油樹脂及びその水素添加型樹脂、芳香族系(C9系)石油樹脂及びその水素添加型樹脂、並びにC5系−C9系の共重合石油樹脂及びその水素添加型樹脂の群から選ばれる1種の樹脂又は2種以上の混合物を用いることが好ましい。
本発明の硬化性組成物における(D)粘着性付与剤の含有量は、本発明の硬化性組成物100質量%に対して、通常0〜20質量%であり、好ましくは0〜10質量%である。
(E)希釈剤
希釈剤としては、ナフテン系オイル、パラフィン系オイル、アロマ系オイル等のオイル及びこれらを混合したオイル、並びに液状ポリブテン、液状イソポリブチレン等の液状ゴムが挙げられる。これらは1種単独で又は2種以上を混合して用いてもよい。
本発明の硬化性組成物における(E)希釈剤の含有量は、本発明の硬化性組成物100質量%に対して、通常1〜30質量%であり、好ましくは1〜20質量%である。
希釈剤としては、ナフテン系オイル、パラフィン系オイル、アロマ系オイル等のオイル及びこれらを混合したオイル、並びに液状ポリブテン、液状イソポリブチレン等の液状ゴムが挙げられる。これらは1種単独で又は2種以上を混合して用いてもよい。
本発明の硬化性組成物における(E)希釈剤の含有量は、本発明の硬化性組成物100質量%に対して、通常1〜30質量%であり、好ましくは1〜20質量%である。
(その他の成分)
本発明の硬化性組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲で、フィラー、顔料や酸化防止剤等の添加剤を含有してもよい。
本発明の硬化性組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲で、フィラー、顔料や酸化防止剤等の添加剤を含有してもよい。
上記フィラーには、無機フィラー及び有機フィラーがある。
無機フィラーとしては、タルク、ホワイトカーボン、シリカ、マイカ、ベントナイト、アルミニウム化合物、マグネシウム化合物、バリウム化合物、珪藻土、ガラスビーズ又はガラス繊維、金属粉又は金属繊維等が挙げられる。
有機フィラーとしては、でんぷん(例えば粉末状でんぷん)、繊維状皮革(例えば綿、麻等のセルロースからなる天然有機繊維)、及びナイロン、ポリエステル、ポリオレフィン等の合成高分子からなる繊維等が挙げられる。
無機フィラーとしては、タルク、ホワイトカーボン、シリカ、マイカ、ベントナイト、アルミニウム化合物、マグネシウム化合物、バリウム化合物、珪藻土、ガラスビーズ又はガラス繊維、金属粉又は金属繊維等が挙げられる。
有機フィラーとしては、でんぷん(例えば粉末状でんぷん)、繊維状皮革(例えば綿、麻等のセルロースからなる天然有機繊維)、及びナイロン、ポリエステル、ポリオレフィン等の合成高分子からなる繊維等が挙げられる。
上記顔料には、無機顔料、有機顔料(例えばアゾ系顔料及び多環式系顔料)がある。
無機顔料としては、酸化物(二酸化チタン、亜鉛華(酸化亜鉛)、酸化鉄、酸化クロム、鉄黒、コバルトブルー等、水酸化物として:アルミナ白、酸化鉄黄、ビリジアン等)、硫化物(硫化亜鉛、リトポン、カドミウムエロー、朱、カドミウムレッド等)、クロム酸塩(黄鉛、モリブデートオレンジ、ジンククロメート、ストロンチウムクロメート等)、珪酸塩(ホワイトカーボン、クレー、タルク、群青等)、硫酸塩(沈降性硫酸バリウム、バライト粉等、炭酸塩として:炭酸カルシウム、鉛白等)が挙げられ、これらのほかフェロシアン化物(紺青)、燐酸塩(マンガンバイオレット)、炭素(カーボンブラック)等も用いることができる。
有機顔料であるアゾ系顔料としては、溶性アゾ(カーミン6B、レーキレットC等)、不溶性アゾ(ジスアゾエロー、レーキレット4R等)、縮合アゾ(クロモフタルエロー3G、クロモフタルスカーレットRN等)、アゾ錯塩(ニッケルアゾエロー等)、ペンズイダゾロンアゾ(パーマネントオレンジHL等)が挙げられる。有機顔料である多環式系顔料としては、イソインドリノン、イソインドリン、キノフタロン、ピラゾロン、フラバトロン、アントラキノン、ジケト−ピロロ−ピロール、ピロール、ピラゾロン、ピランスロン、ペリノン、ペリレン、キナクリドン、インジゴイド、オキサジン、イミダゾロン、キサンテン、カルボニウム、ビオランスロン、フタロシアニン、ニトロソ等が挙げられる。
無機顔料としては、酸化物(二酸化チタン、亜鉛華(酸化亜鉛)、酸化鉄、酸化クロム、鉄黒、コバルトブルー等、水酸化物として:アルミナ白、酸化鉄黄、ビリジアン等)、硫化物(硫化亜鉛、リトポン、カドミウムエロー、朱、カドミウムレッド等)、クロム酸塩(黄鉛、モリブデートオレンジ、ジンククロメート、ストロンチウムクロメート等)、珪酸塩(ホワイトカーボン、クレー、タルク、群青等)、硫酸塩(沈降性硫酸バリウム、バライト粉等、炭酸塩として:炭酸カルシウム、鉛白等)が挙げられ、これらのほかフェロシアン化物(紺青)、燐酸塩(マンガンバイオレット)、炭素(カーボンブラック)等も用いることができる。
有機顔料であるアゾ系顔料としては、溶性アゾ(カーミン6B、レーキレットC等)、不溶性アゾ(ジスアゾエロー、レーキレット4R等)、縮合アゾ(クロモフタルエロー3G、クロモフタルスカーレットRN等)、アゾ錯塩(ニッケルアゾエロー等)、ペンズイダゾロンアゾ(パーマネントオレンジHL等)が挙げられる。有機顔料である多環式系顔料としては、イソインドリノン、イソインドリン、キノフタロン、ピラゾロン、フラバトロン、アントラキノン、ジケト−ピロロ−ピロール、ピロール、ピラゾロン、ピランスロン、ペリノン、ペリレン、キナクリドン、インジゴイド、オキサジン、イミダゾロン、キサンテン、カルボニウム、ビオランスロン、フタロシアニン、ニトロソ等が挙げられる。
フィラー及び/又は顔料の含有量は、フィラー及び/又は顔料の含有量を(a)とし、本発明の官能化α−オレフィン重合体の含有量を(b)とした場合、例えば(a)/(b)=0.005〜20であり、好ましくは0.01〜10である。
(a)/(b)が0.005未満ではフィラー又は顔料表面の濡れ性、接着性の改良が不十分で、硬化性組成物において、フィラー又は顔料の分散性及び、界面接着性が不足するおそれがある。一方、(a)/(b)が20を超えると、表面処理に関与しない(b)成分が存在し、製造コストが上昇して好ましくない。
(a)/(b)が0.005未満ではフィラー又は顔料表面の濡れ性、接着性の改良が不十分で、硬化性組成物において、フィラー又は顔料の分散性及び、界面接着性が不足するおそれがある。一方、(a)/(b)が20を超えると、表面処理に関与しない(b)成分が存在し、製造コストが上昇して好ましくない。
本発明の硬化性組成物は、接着剤、樹脂相溶化剤、分散体又はコーティング剤として好適に用いることができる。
本発明の硬化性組成物は、ホットメルト接着剤基材として使用できる。ホットメルト接着剤の他成分としては、オイル、粘着付与材、酸化防止剤等の添加剤等を通常の範囲で使用する。
本発明の硬化性組成物は、溶媒に溶解して溶媒型接着剤として用いることができ、塗布、噴霧して接着基材表面に皮膜を形成し被着体と接着することができる。また、本発明の硬化性組成物を、水等の極性溶媒に分散させる又はエマルジョンとすることでも接着剤として用いることができる。そのほか、本発明の硬化性組成物をシート状又はフイルム状に成形し、接着基材間に挟み込み、接着剤が流動する温度以上に加熱して接着し、冷却固化により接着することができる。
本発明の硬化性組成物は、溶媒に溶解して溶媒型接着剤として用いることができ、塗布、噴霧して接着基材表面に皮膜を形成し被着体と接着することができる。また、本発明の硬化性組成物を、水等の極性溶媒に分散させる又はエマルジョンとすることでも接着剤として用いることができる。そのほか、本発明の硬化性組成物をシート状又はフイルム状に成形し、接着基材間に挟み込み、接着剤が流動する温度以上に加熱して接着し、冷却固化により接着することができる。
本発明の硬化性組成物は、ポリオレフィンを必須成分とする樹脂組成物に対して例えば0.005〜15質量%添加することで、樹脂相溶化剤として使用できる。
本発明の硬化性組成物は、溶媒に室温又は加熱して溶解させることで、官能化α−オレフィン重合体が微分散した分散体とすることができる。官能化α−オレフィン重合体の濃度は5〜30質量%の範囲である。
上記溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、デカン等の脂肪族炭化水素系化合物;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素化合物;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素化合物;クロルベンゼン等のハロゲン化炭化水素;テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル化合物等が挙げられる。
溶媒に極性溶媒を用いることでエマルジョンとすることができる。極性溶媒としては水;メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコール類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のカルボン酸エステル類等が挙げられる。
上記溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、デカン等の脂肪族炭化水素系化合物;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素化合物;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素化合物;クロルベンゼン等のハロゲン化炭化水素;テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル化合物等が挙げられる。
溶媒に極性溶媒を用いることでエマルジョンとすることができる。極性溶媒としては水;メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコール類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のカルボン酸エステル類等が挙げられる。
分散体の製造方法としては、硬化性組成物を溶媒に溶解した溶液を上記極性溶媒に攪拌しながら添加して固体微粒子成分を生成した後、溶媒を留去し、極性溶媒の分散体を製造する例等を例示することができる。
具体的には、テトラヒドロフランの20〜30質量%の溶液を20〜50℃の水に少量ずつ添加した後、減圧状態でテトラヒドロフランを除去し、水の量を所望の濃度に調整して製造する方法等を例示できる。他の方法としては、高速攪拌又は高せん断場で極性溶媒に直接分散する方法等、公知の方法を挙げることができる。必要に応じて、アニオン、カチオン、ノニオンタイプの界面活性剤や水溶性高分子化合物を添加剤として用いてもよい。
具体的には、テトラヒドロフランの20〜30質量%の溶液を20〜50℃の水に少量ずつ添加した後、減圧状態でテトラヒドロフランを除去し、水の量を所望の濃度に調整して製造する方法等を例示できる。他の方法としては、高速攪拌又は高せん断場で極性溶媒に直接分散する方法等、公知の方法を挙げることができる。必要に応じて、アニオン、カチオン、ノニオンタイプの界面活性剤や水溶性高分子化合物を添加剤として用いてもよい。
上記分散体を基材上に塗布又は噴霧し、溶媒を除去することによりコートすることができる。また、フィルム又はシートを基材上に置き、加熱冷却によりコートすることができる。これらのほか、溶融した官能化α−オレフィン重合体を基材上に均一に塗布し冷却固化工程によりコートすることができる。
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、上記と同様に接着剤、樹脂相溶化剤、分散体、コーティング材として用いることができるほか、反応性ホットメルト接着剤、シール材及びポッティング材としても用いることができる。
反応性ホットメルト接着剤は、アルコキシ珪素を含む官能化α−オレフィン重合体、本発明のα−オレフィン重合体を主成分とし、必要に応じてオイル及び粘着付与剤、無機フィラー、シラノール縮合触媒を含む。
上記オイルとしては、ナフテン系オイル、パラフィン系オイル、アロマ系オイル等のオイル及びこれらを混合したオイル、及び、液状ポリブテン、液状イソポリブチレン等の液状ゴムが挙げられる。これらは1種単独で又は2種以上を混合して用いてもよい。
粘着付与剤(粘着性付与樹脂)としては、ロジン及びその誘導体、テルペン系樹脂及びその水素添加型樹脂、スチレン系樹脂、クマロン−インデン樹脂、ジシクロペンタジエン(DCPD)系樹脂及びその水素添加型樹脂、脂肪族系(C5系)石油樹脂及びその水素添加型樹脂、芳香族系(C9系)石油樹脂及びその水素添加型樹脂、並びにC5系−C9系の共重合石油樹脂及びその水素添加型樹脂等、通常使用される多くの粘着付与剤の中から、官能化α−オレフィン重合体との相溶性が良好なものが選択される。これらの粘着性付与樹脂の中から1種を単独で用いてもよいし、2種以上を混合物として用いてもよい。
好ましい粘着性付与樹脂としては、再剥離性と、曲面及び凹凸面への接着性とのバランスの観点から、テルペン系樹脂及びその水素添加型樹脂、スチレン系樹脂、ジシクロペンタジエン(DCPD)系樹脂及びその水素添加型樹脂、脂肪族系(C5系)石油樹脂及びその水素添加型樹脂、芳香族系(C9系)石油樹脂及びその水素添加型樹脂、並びにC5系−C9系の共重合石油樹脂及びその水素添加型樹脂の群から選ばれる1種の樹脂又は2種以上の混合物を用いることが好ましい。
好ましい粘着性付与樹脂としては、再剥離性と、曲面及び凹凸面への接着性とのバランスの観点から、テルペン系樹脂及びその水素添加型樹脂、スチレン系樹脂、ジシクロペンタジエン(DCPD)系樹脂及びその水素添加型樹脂、脂肪族系(C5系)石油樹脂及びその水素添加型樹脂、芳香族系(C9系)石油樹脂及びその水素添加型樹脂、並びにC5系−C9系の共重合石油樹脂及びその水素添加型樹脂の群から選ばれる1種の樹脂又は2種以上の混合物を用いることが好ましい。
無機フィラーとしては、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化スズ、酸化アンチモン、フェライト類、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸亜鉛、炭酸バリウム、ドーソナイト、ハイドロタルサイト、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ケイ酸カルシウム、タルク、クレー、マイカ、モンモリロナイト、ベントナイト、セピオライト、イモゴライト、セリサリト、ガラス繊維、ガラスビーズ、シリカ系バルン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、炭素バルン、ホウ酸亜鉛、各種磁性粉等が挙げられる。
無機フィラーの代わりに無機充填剤を用いてもよく、シラン系やチタネート系等の各種カップリング剤で表面処理を施してもよい。この処理方法としては、乾式法、スラリー法又はスプレー法等の各種カップリング剤で無機質充填剤を直接処理する方法、又は直接法やマスターバッチ法等のインテグラルブレンド法、或いはドライコンセントレート法等の方法が挙げられる。
シラノール縮合触媒は、混和して使用するのがよい。添加方法は予めシラノール縮合触媒の高濃度に入った触媒マスターバッチを調製しておき、触媒マスターバッチと他の反応性ホットメルト成分とをブレンドし、混練もしくは溶融することが好ましい。
シラノール縮合触媒としては、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクテート等の有機錫金属化合物;有機塩基、エチルアミン酸等の有機酸、脂肪酸等であり、特に好ましいのはジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクテートである。これらの添加量はα−オレフィン重合体変性物に対して、0.005〜2.0質量%であり、好ましくは0.01〜0.5質量%である。
シラノール縮合触媒としては、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクテート等の有機錫金属化合物;有機塩基、エチルアミン酸等の有機酸、脂肪酸等であり、特に好ましいのはジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクテートである。これらの添加量はα−オレフィン重合体変性物に対して、0.005〜2.0質量%であり、好ましくは0.01〜0.5質量%である。
反応性ホットメルト接着剤の硬化方法としては、シラノール縮合触媒の存在下、あるいは不存在下で、水分又は湿気と接触させて加熱処理又は室温下で養生することにより、硬化を行うことができる。
水分又は湿気を接触させるには、例えば反応性ホットメルト接着剤を空気中に放置してもよいし、水槽に浸漬、スチームを導入してもよい。また温度は常温でもよいが、高温にすると短時間で架橋させるので好ましい。
水分又は湿気を接触させるには、例えば反応性ホットメルト接着剤を空気中に放置してもよいし、水槽に浸漬、スチームを導入してもよい。また温度は常温でもよいが、高温にすると短時間で架橋させるので好ましい。
官能化α−オレフィン重合体は、シール材、ポッティング材に用いることができ、架橋性能を要求する場合は上記反応性ホットメルト接着剤と同様に調製することができる。
架橋性能を必要としない場合は官能化α−オレフィン重合体、本発明のα−オレフィン重合体を主成分とした溶融物をシール又はポッティングに用い冷却固化により固定化する。
架橋性能を必要としない場合は官能化α−オレフィン重合体、本発明のα−オレフィン重合体を主成分とした溶融物をシール又はポッティングに用い冷却固化により固定化する。
[硬化物]
本発明はまた、上記硬化性組成物を硬化させてなる硬化物をも提供する。
本発明の硬化性組成物は、比較的低温で硬化反応を実施できる。具体的には、本発明の硬化性組成物を100℃以下の比較的低温で硬化反応させることで、硬化物を得ることができる。硬化反応は、架橋剤と混合して上述の硬化性組成物とし、加熱処理又は室温下で養生することにより、硬化を行うことができる。
本発明はまた、上記硬化性組成物を硬化させてなる硬化物をも提供する。
本発明の硬化性組成物は、比較的低温で硬化反応を実施できる。具体的には、本発明の硬化性組成物を100℃以下の比較的低温で硬化反応させることで、硬化物を得ることができる。硬化反応は、架橋剤と混合して上述の硬化性組成物とし、加熱処理又は室温下で養生することにより、硬化を行うことができる。
[変性体]
本発明はさらに、上記官能化α−オレフィン重合体の末端(無水)カルボン酸基を変性してなる変性体をも提供する。
変性体の具体例としては、ハロゲン化してなる酸ハロゲン化物、アルコールと反応させてなるエステル、アミンと反応させてなるアミド等が挙げられる。
本発明はさらに、上記官能化α−オレフィン重合体の末端(無水)カルボン酸基を変性してなる変性体をも提供する。
変性体の具体例としては、ハロゲン化してなる酸ハロゲン化物、アルコールと反応させてなるエステル、アミンと反応させてなるアミド等が挙げられる。
本発明の硬化性組成物は、樹脂の相溶化剤、ポリオレフィンのエマルジョン、反応型接着剤、反応型ホットメルト接着剤、その他接着剤、粘着剤、封止材、シーリング材、ポッティング材、反応性可塑剤、改質剤等の用途に用いることができる。
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。
[13C−NMR測定]
下記の装置及び条件にて13C−NMRスペクトルの測定を行い、メソペンタッド分率[mmmm]、ラセミペンタッド分率[rrrr]、メソダイアッド分率[m]、ラセミダイアッド分率[r]、1,3−結合分率、1,4−結合分率及び2,1−結合分率を求めた。
装置:日本電子(株)製JNM−EX400型13C−NMR装置
方法:プロトン完全デカップリング法
濃度:230mg/ミリリットル
溶媒:1,2,4−トリクロロベンゼン/重ベンゼン(容量比90/10)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
下記の装置及び条件にて13C−NMRスペクトルの測定を行い、メソペンタッド分率[mmmm]、ラセミペンタッド分率[rrrr]、メソダイアッド分率[m]、ラセミダイアッド分率[r]、1,3−結合分率、1,4−結合分率及び2,1−結合分率を求めた。
装置:日本電子(株)製JNM−EX400型13C−NMR装置
方法:プロトン完全デカップリング法
濃度:230mg/ミリリットル
溶媒:1,2,4−トリクロロベンゼン/重ベンゼン(容量比90/10)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
[DSC測定]
示差走査型熱量計(パーキン・エルマー社製、DSC−7)を用い、試料10mgを窒素雰囲気下−10℃で5分間保持した後、10℃/分で昇温させることにより得られた融解吸熱量をΔH−D、ガラス転移温度Tgや融点Tm−Dを求めた。融点Tm−Dは、融解吸熱カーブの最も高温側に観測されるピークのピークトップを融点Tm−Dとした。
示差走査型熱量計(パーキン・エルマー社製、DSC−7)を用い、試料10mgを窒素雰囲気下−10℃で5分間保持した後、10℃/分で昇温させることにより得られた融解吸熱量をΔH−D、ガラス転移温度Tgや融点Tm−Dを求めた。融点Tm−Dは、融解吸熱カーブの最も高温側に観測されるピークのピークトップを融点Tm−Dとした。
[GPC測定]
ゲルパーミエイションクロマトグラフィ(GPC)法により、重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)を求めた。測定には、下記の装置及び条件を使用し、ポリスチレン換算の重量平均分子量を得た。
<GPC測定装置>
カラム :TOSO GMHHR−H(S)HT
検出器 :液体クロマトグラム用RI検出器 WATERS 150C
<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 :2.2mg/ml
注入量 :160μl
検量線 :Universal Calibration
解析プログラム:HT−GPC(Ver.1.0)
ゲルパーミエイションクロマトグラフィ(GPC)法により、重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)を求めた。測定には、下記の装置及び条件を使用し、ポリスチレン換算の重量平均分子量を得た。
<GPC測定装置>
カラム :TOSO GMHHR−H(S)HT
検出器 :液体クロマトグラム用RI検出器 WATERS 150C
<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 :2.2mg/ml
注入量 :160μl
検量線 :Universal Calibration
解析プログラム:HT−GPC(Ver.1.0)
[末端不飽和基濃度]
1H−NMR測定より得られるδ4.8〜4.6(2H)に出現する末端ビニリデン基、δ5.9〜5.7(1H)に出現する末端ビニル基及びδ1.05〜0.60(3H)に出現するメチル基に基づいて、末端不飽和基濃度(C)(モル%)を算出した。
ビニリデン基のCH2(4.8〜4.6ppm)・・・(i)
ビニル基のCH(5.9〜5.7ppm)・・・(ii)
側鎖末端のCH3(1.05〜0.60ppm)・・・(iii)
ビニリデン基量=[(i)/2]/[(iii)/3]×100 モル%
ビニル基量=(ii)/[(iii)/3]×100 モル%
末端不飽和基濃度(C)=[ビニリデン基量]+[ビニル基量]
1H−NMR測定より得られるδ4.8〜4.6(2H)に出現する末端ビニリデン基、δ5.9〜5.7(1H)に出現する末端ビニル基及びδ1.05〜0.60(3H)に出現するメチル基に基づいて、末端不飽和基濃度(C)(モル%)を算出した。
ビニリデン基のCH2(4.8〜4.6ppm)・・・(i)
ビニル基のCH(5.9〜5.7ppm)・・・(ii)
側鎖末端のCH3(1.05〜0.60ppm)・・・(iii)
ビニリデン基量=[(i)/2]/[(iii)/3]×100 モル%
ビニル基量=(ii)/[(iii)/3]×100 モル%
末端不飽和基濃度(C)=[ビニリデン基量]+[ビニル基量]
[1分子当りの末端不飽和基の数]
上記方法により算出した末端不飽和基濃度(C、モル%)と、ゲルパーミエイションクロマトグラフ(GPC)より求めた数平均分子量(Mn)及びモノマー分子量(M)から、下記式により1分子当りの末端不飽和基の数を算出した。
1分子当りの末端不飽和基の数(個)=(Mn/M)×(C/100)
上記方法により算出した末端不飽和基濃度(C、モル%)と、ゲルパーミエイションクロマトグラフ(GPC)より求めた数平均分子量(Mn)及びモノマー分子量(M)から、下記式により1分子当りの末端不飽和基の数を算出した。
1分子当りの末端不飽和基の数(個)=(Mn/M)×(C/100)
[1分子当りの(無水)カルボン酸残基の数]
<変性量定量法>
変性する前のαオレフィン重合体と不飽和(無水)カルボン酸とのブレンド物を0.1mmのスペーサーを用いてプレスして赤外分光測定(IR)を行い、特徴的なカルボルニル(1700〜1800cm−1)の吸収量と不飽和(無水)カルボン酸の仕込量とから検量線を作成し、次いで測定対象となる官能化α−オレフィン重合体のプレス板のIR測定を行い、下記式により、1分子当りの(無水)カルボン酸残基の数を決定した。
一分子あたりの(無水)カルボン酸残基の数=[(無水)カルボン酸残基濃度]/100×Mn/モノマーの分子量(個)
モノマー単位の平均分子量(Mm)=プロピレン単位比率×42.08+1−ブテン単位比率×56.11
数平均分子量(Mn):ゲルパーミエイションクロマトグラフ(GPC)より求めた数平均分子量
(無水)カルボン酸残基濃度:測定対象となる官能化α−オレフィン重合体のプレス板のIR測定を行い、検量線と1700〜1800cm−1の吸収量の関係から、(無水)カルボン酸残基の濃度を算出した。
測定器は、IR測定機器:日本分光株式会社製「FT/IR−5300」を用いた。
<変性量定量法>
変性する前のαオレフィン重合体と不飽和(無水)カルボン酸とのブレンド物を0.1mmのスペーサーを用いてプレスして赤外分光測定(IR)を行い、特徴的なカルボルニル(1700〜1800cm−1)の吸収量と不飽和(無水)カルボン酸の仕込量とから検量線を作成し、次いで測定対象となる官能化α−オレフィン重合体のプレス板のIR測定を行い、下記式により、1分子当りの(無水)カルボン酸残基の数を決定した。
一分子あたりの(無水)カルボン酸残基の数=[(無水)カルボン酸残基濃度]/100×Mn/モノマーの分子量(個)
モノマー単位の平均分子量(Mm)=プロピレン単位比率×42.08+1−ブテン単位比率×56.11
数平均分子量(Mn):ゲルパーミエイションクロマトグラフ(GPC)より求めた数平均分子量
(無水)カルボン酸残基濃度:測定対象となる官能化α−オレフィン重合体のプレス板のIR測定を行い、検量線と1700〜1800cm−1の吸収量の関係から、(無水)カルボン酸残基の濃度を算出した。
測定器は、IR測定機器:日本分光株式会社製「FT/IR−5300」を用いた。
[1分子当りの内部二重結合の数]
1H−NMR測定より得られる4.85〜5.50ppmに出現する末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造における内部二重結合の水素原子、0.70〜1.80ppmに出現するα−オレフィン主鎖の水素原子に基づいて、末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合の数を以下のようにして算出した。
末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造のCH(i):4.85〜5.50ppmの積分値
α−オレフィン主鎖の水素原子(ii):0.70〜1.80ppmの積分値
モノマー単位の平均分子量(Mm)=プロピレン単位比率×42.08+1−ブテン単位比率×56.11
モノマー単位の平均水素数(Hnum)=プロピレン単位比率×6+1−ブテン単位比率×8
末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造濃度=[(i)/((ii)/(Hnum))
上記方法により算出した末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造濃度(C、モル%)と、ゲルパーミエイションクロマトグラフ(GPC)より求めた数平均分子量(Mn)及びモノマー単位の平均分子量(Mm)から、下記式により1分子当りの末端(無水)カルボン酸−内部二重結合構造の数を算出した。
1分子当りの末端(無水)カルボン酸−内部二重結合構造の数(個)=(Mn)/(Mm)×[末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造濃度]
1H−NMR測定より得られる4.85〜5.50ppmに出現する末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造における内部二重結合の水素原子、0.70〜1.80ppmに出現するα−オレフィン主鎖の水素原子に基づいて、末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合の数を以下のようにして算出した。
末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造のCH(i):4.85〜5.50ppmの積分値
α−オレフィン主鎖の水素原子(ii):0.70〜1.80ppmの積分値
モノマー単位の平均分子量(Mm)=プロピレン単位比率×42.08+1−ブテン単位比率×56.11
モノマー単位の平均水素数(Hnum)=プロピレン単位比率×6+1−ブテン単位比率×8
末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造濃度=[(i)/((ii)/(Hnum))
上記方法により算出した末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造濃度(C、モル%)と、ゲルパーミエイションクロマトグラフ(GPC)より求めた数平均分子量(Mn)及びモノマー単位の平均分子量(Mm)から、下記式により1分子当りの末端(無水)カルボン酸−内部二重結合構造の数を算出した。
1分子当りの末端(無水)カルボン酸−内部二重結合構造の数(個)=(Mn)/(Mm)×[末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造濃度]
[流動性]
官能化α−オレフィン重合体の流動性を目視で確認し、以下の基準で評価した。
5gのサンプルを30mLのサンプル瓶に採取し、蓋を閉めた後、80℃の恒温槽に縦向きに設置した。10分後に目視で確認した際に、サンプルが底部まで移動(流動)し、その表面が水平になっている場合に流動性ありと評価した。
官能化α−オレフィン重合体の流動性を目視で確認し、以下の基準で評価した。
5gのサンプルを30mLのサンプル瓶に採取し、蓋を閉めた後、80℃の恒温槽に縦向きに設置した。10分後に目視で確認した際に、サンプルが底部まで移動(流動)し、その表面が水平になっている場合に流動性ありと評価した。
製造例1
[(1,1’−エチレン)(2,2’−テトラメチルジシリレン)ビスインデニルジルコニウムジクロライド(錯体A)の製造]
500ミリリットル2口フラスコにマグネシウム(12グラム,500ミリモル)及びテトラヒドロフラン(30ミリリットル)を投入し、1,2−ジブロモエタン(0.2ミリリットル)を滴下することでマグネシウムを活性化した。ここへテトラヒドロフラン(150ミリリットル)に溶解させた2−ブロモインデン(20グラム,103ミリモル)を滴下し、室温で1時間撹拌した。その後、1,2−ジクロロテトラメチルジシラン(9.4ミリリットル,5.1ミリモル)を0℃で滴下した。反応混合物を室温で1時間撹拌した後、溶媒を留去し、残渣をヘキサン(150ミリリットル×2)で抽出し、1,2−ジ(1H−インデン−2−イル)−1,1,2,2−テトラメチルジシランを白色固体として得た(15.4グラム,44.4ミリモル,収率86%)。
これをジエチルエーテル(100ミリリットル)に溶解し、0℃でn−ブチルリチウム(2.6モル/リットル,38ミリリットル,98ミリモル)を滴下し、室温で1時間撹拌したところ白色粉末が沈殿した。上澄みを除去し、固体をヘキサン(80ミリリットル)で洗浄して、リチウム塩を白色粉末状固体として得た(14.6グラム,33.8ミリモル,76%)。
これをテトラヒドロフラン(120ミリリットル)に溶解させ、−30℃で1,2−ジブロモエタン(2.88ミリリットル,33.8ミリモル)を滴下した。反応混合物を室温で1時間撹拌した後、乾固し、残渣をヘキサン(150ミリリットル)で抽出することにより2架橋配位子を無色オイル状液体として得た(14.2グラム,37.9ミリモル)。
これをジエチルエーテル(120ミリリットル)に溶解させ、0℃でn−ブチルリチウム(2.6モル/リットル,32ミリリットル,84ミリモル)を滴下し、室温で1時間撹拌したところ白色粉末が沈殿した。上澄みを除去し、固体をヘキサン(70ミリリットル)で洗浄することにより2架橋配位子のリチウム塩を白色粉末として得た(14.0グラム,31ミリモル,収率81%)。
得られた2架橋配位子のリチウム塩(3.00グラム,6.54ミリモル)のトルエン(30ミリリットル)懸濁液に、−78℃で四塩化ジルコニウム(1.52グラム,6.54ミリモル)のトルエン(30ミリリットル)懸濁液をキャヌラーにより滴下した。反応混合物を室温で2時間撹拌した後、上澄み液を分離し、更に残渣をトルエンで抽出した。
減圧下、上澄み液及び抽出液の溶媒を留去して乾固することにより黄色固体として下記式(1)に示す(1,1’−エチレン)(2,2’−テトラメチルジシリレン)ビスインデニルジルコニウムジクロライド(錯体A)を得た(2.5グラム,4.7ミリモル,収率72%)。
[(1,1’−エチレン)(2,2’−テトラメチルジシリレン)ビスインデニルジルコニウムジクロライド(錯体A)の製造]
500ミリリットル2口フラスコにマグネシウム(12グラム,500ミリモル)及びテトラヒドロフラン(30ミリリットル)を投入し、1,2−ジブロモエタン(0.2ミリリットル)を滴下することでマグネシウムを活性化した。ここへテトラヒドロフラン(150ミリリットル)に溶解させた2−ブロモインデン(20グラム,103ミリモル)を滴下し、室温で1時間撹拌した。その後、1,2−ジクロロテトラメチルジシラン(9.4ミリリットル,5.1ミリモル)を0℃で滴下した。反応混合物を室温で1時間撹拌した後、溶媒を留去し、残渣をヘキサン(150ミリリットル×2)で抽出し、1,2−ジ(1H−インデン−2−イル)−1,1,2,2−テトラメチルジシランを白色固体として得た(15.4グラム,44.4ミリモル,収率86%)。
これをジエチルエーテル(100ミリリットル)に溶解し、0℃でn−ブチルリチウム(2.6モル/リットル,38ミリリットル,98ミリモル)を滴下し、室温で1時間撹拌したところ白色粉末が沈殿した。上澄みを除去し、固体をヘキサン(80ミリリットル)で洗浄して、リチウム塩を白色粉末状固体として得た(14.6グラム,33.8ミリモル,76%)。
これをテトラヒドロフラン(120ミリリットル)に溶解させ、−30℃で1,2−ジブロモエタン(2.88ミリリットル,33.8ミリモル)を滴下した。反応混合物を室温で1時間撹拌した後、乾固し、残渣をヘキサン(150ミリリットル)で抽出することにより2架橋配位子を無色オイル状液体として得た(14.2グラム,37.9ミリモル)。
これをジエチルエーテル(120ミリリットル)に溶解させ、0℃でn−ブチルリチウム(2.6モル/リットル,32ミリリットル,84ミリモル)を滴下し、室温で1時間撹拌したところ白色粉末が沈殿した。上澄みを除去し、固体をヘキサン(70ミリリットル)で洗浄することにより2架橋配位子のリチウム塩を白色粉末として得た(14.0グラム,31ミリモル,収率81%)。
得られた2架橋配位子のリチウム塩(3.00グラム,6.54ミリモル)のトルエン(30ミリリットル)懸濁液に、−78℃で四塩化ジルコニウム(1.52グラム,6.54ミリモル)のトルエン(30ミリリットル)懸濁液をキャヌラーにより滴下した。反応混合物を室温で2時間撹拌した後、上澄み液を分離し、更に残渣をトルエンで抽出した。
減圧下、上澄み液及び抽出液の溶媒を留去して乾固することにより黄色固体として下記式(1)に示す(1,1’−エチレン)(2,2’−テトラメチルジシリレン)ビスインデニルジルコニウムジクロライド(錯体A)を得た(2.5グラム,4.7ミリモル,収率72%)。
1H−NMRの測定結果を以下に示す。
1H−NMR(CDCl3):δ0.617(s,6H,−SiMe2−),0.623(s,6H,−SiMe2−),3.65−3.74,4.05−4.15(m,4H,CH2CH2),6.79(s,2H,CpH),7.0−7.5(m,8H,Aromatic−H)
1H−NMR(CDCl3):δ0.617(s,6H,−SiMe2−),0.623(s,6H,−SiMe2−),3.65−3.74,4.05−4.15(m,4H,CH2CH2),6.79(s,2H,CpH),7.0−7.5(m,8H,Aromatic−H)
製造例2
[(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(錯体B)の製造]
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)をテトラヒドロフラン(THF)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−ブチルチリウム(n−BuLi)のヘキサン溶液(1.54mol/L、7.6ml(11.7mmol))を滴下した。室温に上げ12時間撹拌した後、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)
[(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(錯体B)の製造]
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)をテトラヒドロフラン(THF)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−ブチルチリウム(n−BuLi)のヘキサン溶液(1.54mol/L、7.6ml(11.7mmol))を滴下した。室温に上げ12時間撹拌した後、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)
窒素気流下で、上記で得られたリチウム塩をトルエン50mlに溶解した。−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)
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)
製造例3(1−ブテン単独重合体の製造)
加熱乾燥した2リットルオートクレーブに、ヘプタン(600mL)、トリイソブチルアルミニウム(2M、0.3mL、0.6mmol)、錯体Aのヘプタンスラリー(10μmol/mL、0.6mL、0.4μmol)、アルベマール社製メチルアルミノキサンのトルエン溶液(2mL、3M、6.0mmol)を加え、さらに水素を0.05MPaで導入した。撹絆しながら温度を70℃にすると同時に1−ブテンを導入することにより、0.20MPaまで昇圧した。その後、全圧が0.25MPaを維持するように連続的に1−ブテンを供給し、2時間重合を行った。重合反応終了後、5mLのエタノールで重合を停止し、脱圧後、反応物を取り出し、減圧下、乾燥することにより、1−ブテン単独重合体を210g得た(重合体A)。
加熱乾燥した2リットルオートクレーブに、ヘプタン(600mL)、トリイソブチルアルミニウム(2M、0.3mL、0.6mmol)、錯体Aのヘプタンスラリー(10μmol/mL、0.6mL、0.4μmol)、アルベマール社製メチルアルミノキサンのトルエン溶液(2mL、3M、6.0mmol)を加え、さらに水素を0.05MPaで導入した。撹絆しながら温度を70℃にすると同時に1−ブテンを導入することにより、0.20MPaまで昇圧した。その後、全圧が0.25MPaを維持するように連続的に1−ブテンを供給し、2時間重合を行った。重合反応終了後、5mLのエタノールで重合を停止し、脱圧後、反応物を取り出し、減圧下、乾燥することにより、1−ブテン単独重合体を210g得た(重合体A)。
製造例4(プロピレン単独重合体の製造)
加熱乾燥した2リットルオートクレーブに、ヘプタン(600mL)、トリイソブチルアルミニウム(2M、0.3mL、0.6mmol)、錯体Aのヘプタンスラリー(10μmol/mL、0.1mL、1.0μmol)、アルベマール社製メチルアルミノキサンのトルエン溶液(0.33mL、3M、1.0mmol)を加え、さらに水素0.04MPa導入した。撹絆しながら温度を70℃にすると同時にプロピレンを導入することにより、0.70MPaまで昇圧した。その後、全圧が0.70MPaを維持するように連続的にプロピレンを供給し、1時間重合を行った。重合反応終了後、5mLのエタノールで重合を停止し、脱圧後、反応物を取り出し、減圧下、乾燥することにより、プロピレン単独重合体を170g得た(重合体B)。
加熱乾燥した2リットルオートクレーブに、ヘプタン(600mL)、トリイソブチルアルミニウム(2M、0.3mL、0.6mmol)、錯体Aのヘプタンスラリー(10μmol/mL、0.1mL、1.0μmol)、アルベマール社製メチルアルミノキサンのトルエン溶液(0.33mL、3M、1.0mmol)を加え、さらに水素0.04MPa導入した。撹絆しながら温度を70℃にすると同時にプロピレンを導入することにより、0.70MPaまで昇圧した。その後、全圧が0.70MPaを維持するように連続的にプロピレンを供給し、1時間重合を行った。重合反応終了後、5mLのエタノールで重合を停止し、脱圧後、反応物を取り出し、減圧下、乾燥することにより、プロピレン単独重合体を170g得た(重合体B)。
製造例5(1−ブテン−プロピレン共重合体の製造)
加熱乾燥した2リットルオートクレーブに、ヘプタン(180mL)、トリイソブチルアルミニム(2M、0.2mL、0.4mmol)、ブテン−1(180mL)、錯体Bのヘプタンスラリー(10μmol/mL、0.02mL、0.2μmol)、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)ボレートのヘプタンスラリー(10μmol/mL、0.06mL、0.6μmol)を加え、さらに水素0.05MPa導入した。撹絆しながら温度を60℃にすると同時にプロピレンを導入することにより、全圧を0.6MPaとした。その後、20分間重合した後、5mLのエタノールで重合を停止し、反応物を減圧下、乾燥することにより、1−ブテン−プロピレン共重合体を75g得た(重合体C)。
加熱乾燥した2リットルオートクレーブに、ヘプタン(180mL)、トリイソブチルアルミニム(2M、0.2mL、0.4mmol)、ブテン−1(180mL)、錯体Bのヘプタンスラリー(10μmol/mL、0.02mL、0.2μmol)、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)ボレートのヘプタンスラリー(10μmol/mL、0.06mL、0.6μmol)を加え、さらに水素0.05MPa導入した。撹絆しながら温度を60℃にすると同時にプロピレンを導入することにより、全圧を0.6MPaとした。その後、20分間重合した後、5mLのエタノールで重合を停止し、反応物を減圧下、乾燥することにより、1−ブテン−プロピレン共重合体を75g得た(重合体C)。
製造例6(1−ブテン単独重合体の製造)
加熱乾燥した1リットルオートクレーブに、ヘプタン(200mL)、トリイソブチルアルミニウム(2M、0.2mL、0.4mmol)、ブテン−1(200mL)、錯体Bのヘプタンスラリー(10μmol/mL、0.04mL、0.4μmol)、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)ボレートのヘプタンスラリー(10μmol/mL、0.12mL、1.2μmol)を加え、さらに水素0.1MPa導入した。撹絆しながら温度を52℃にした後、30分間重合した。重合反応終了後、5mLのエタノールで重合を停止し、反応物を減圧下、乾燥することにより、1−ブテン単独重合体を80g得た(重合体D)。
加熱乾燥した1リットルオートクレーブに、ヘプタン(200mL)、トリイソブチルアルミニウム(2M、0.2mL、0.4mmol)、ブテン−1(200mL)、錯体Bのヘプタンスラリー(10μmol/mL、0.04mL、0.4μmol)、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)ボレートのヘプタンスラリー(10μmol/mL、0.12mL、1.2μmol)を加え、さらに水素0.1MPa導入した。撹絆しながら温度を52℃にした後、30分間重合した。重合反応終了後、5mLのエタノールで重合を停止し、反応物を減圧下、乾燥することにより、1−ブテン単独重合体を80g得た(重合体D)。
製造例3〜6で得られた重合体A〜Dについて、融解吸熱量ΔH−D、ガラス転移温度Tg、メソペンタッド分率[mmmm]、メソダイアッド分率[m]、ラセミペンタッド分率[rrrr]、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)、1分子当りの末端不飽和基の数、2,1−結合分率、1,3−結合分率及び1,4−結合分率を測定した。結果を第1表に示す。
製造例7
[1−ブテン単独重合体の製造]
撹拌装置付きステンレス製反応器(内容量500ml)に製造例3で製造した重合体A 70gを投入した。窒素気流下に30分間撹拌した。
撹拌を開始し、マントルヒーターを用い樹脂温度を160℃に上昇した。マントルヒーターを樹脂温度が280℃と一定になるように制御した。これに、パーヘキサ25B0.4ミリリットルを4分にわたり滴下した。滴下終了後、15分間反応し、その後110℃まで冷却した。
反応終了後、100℃で減圧乾燥を10時間行いラジカル分解し、1−ブテン単独重合体を得た(重合体A’)。
[1−ブテン単独重合体の製造]
撹拌装置付きステンレス製反応器(内容量500ml)に製造例3で製造した重合体A 70gを投入した。窒素気流下に30分間撹拌した。
撹拌を開始し、マントルヒーターを用い樹脂温度を160℃に上昇した。マントルヒーターを樹脂温度が280℃と一定になるように制御した。これに、パーヘキサ25B0.4ミリリットルを4分にわたり滴下した。滴下終了後、15分間反応し、その後110℃まで冷却した。
反応終了後、100℃で減圧乾燥を10時間行いラジカル分解し、1−ブテン単独重合体を得た(重合体A’)。
製造例8〜10
製造例7において、重合体Aに代えて重合体B、重合体C、重合体Dを使用した以外は同様にしてプロピレン単独重合体、1−ブテン−プロピレン共重合体又は1−ブテン単独重合体を得た(重合体B’〜D’)。
製造例7において、重合体Aに代えて重合体B、重合体C、重合体Dを使用した以外は同様にしてプロピレン単独重合体、1−ブテン−プロピレン共重合体又は1−ブテン単独重合体を得た(重合体B’〜D’)。
製造例7〜10で得られたプロピレン単独重合体、1−ブテン−プロピレン共重合体又は1−ブテン単独重合体について、融解吸熱量ΔH−D、ガラス転移温度Tg、メソペンタッド分率[mmmm]、メソダイアッド分率[m]、ラセミペンタッド分率[rrrr]、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)、1分子当りの末端不飽和基の数、2,1−結合分率、1,3−結合分率及び1,4−結合分率を測定した。結果を第2表に示す。
実施例1(官能化ポリプロピレンの製造)
撹拌翼付100mLのセパラブルフラスコに重合体A’ 10g、無水マレイン酸2.0g、シュウ酸0.012g、マレイン酸0.04gを投入後、窒素雰囲気下にてマントルヒーターで200℃に加熱し、5時間撹拌した。室温に降温した後、アセトン20mLにて4回、反応物を洗浄し、加熱乾燥することにより、末端にマレイン酸が付加した重合体を得た(重合体A”)。
撹拌翼付100mLのセパラブルフラスコに重合体A’ 10g、無水マレイン酸2.0g、シュウ酸0.012g、マレイン酸0.04gを投入後、窒素雰囲気下にてマントルヒーターで200℃に加熱し、5時間撹拌した。室温に降温した後、アセトン20mLにて4回、反応物を洗浄し、加熱乾燥することにより、末端にマレイン酸が付加した重合体を得た(重合体A”)。
実施例2〜4
実施例1において重合体A’に代えて重合体B’〜D’を用いた以外は実施例と同様にして末端にマレイン酸が付加した重合体を得た(重合体B”〜D”)。
実施例1において重合体A’に代えて重合体B’〜D’を用いた以外は実施例と同様にして末端にマレイン酸が付加した重合体を得た(重合体B”〜D”)。
実施例1〜4で得られた官能化α−オレフィン重合体について、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)、メソペンタッド分率[mmmm]、メソダイアッド分率[m]、融点Tm−D、融解吸熱量ΔH−D、1分子当りの(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造の数、2,1−結合分率、1,3−結合分率及び1,4−結合分率の合計を測定し、また流動性を評価した。結果を第3表に示す。
比較例1
[従来触媒によるプロピレン重合体の合成]
(1)固体触媒成分の調製
内容積0.5リットルの攪拌機付三つ口フラスコを窒素ガスで置換した後、脱水処理したヘプタン20ミリリットル、ジエトキシマグネシウム4g、及びフタル酸ジブチル1.6gを加え、系内を90℃に保ち、攪拌下、四塩化チタン4ミリリットルを滴下した。さらに、四塩化チタン111ミリリットルを滴下投入して110℃に昇温した。得られた固相部に四塩化チタン115ミリリットルを加え、110℃でさらに2時間反応させた。反応終了後、生成物を精製ヘプタン100ミリリットルで数回洗浄して固体触媒成分を得た。
[従来触媒によるプロピレン重合体の合成]
(1)固体触媒成分の調製
内容積0.5リットルの攪拌機付三つ口フラスコを窒素ガスで置換した後、脱水処理したヘプタン20ミリリットル、ジエトキシマグネシウム4g、及びフタル酸ジブチル1.6gを加え、系内を90℃に保ち、攪拌下、四塩化チタン4ミリリットルを滴下した。さらに、四塩化チタン111ミリリットルを滴下投入して110℃に昇温した。得られた固相部に四塩化チタン115ミリリットルを加え、110℃でさらに2時間反応させた。反応終了後、生成物を精製ヘプタン100ミリリットルで数回洗浄して固体触媒成分を得た。
(2)予備重合触媒成分の調製
内容積0.5リットルの攪拌機付三つ口フラスコを窒素ガスで置換した後、脱水処理したヘプタン300ミリリットル、及び上記(1)で調製した固体触媒成分10gを加えた。系内を15℃にした後、トリエチルアルミニウム4.2ミリモル、及びシクロヘキシルメチルジメトキシシラン(CHMDS)1.1ミリモルを加え、撹拌しながらプロピレンを導入した。2時間後、撹拌を停止し、結果的に固体触媒成分1g当たり2gのプロピレンが重合した予備重合触媒成分を得た。
内容積0.5リットルの攪拌機付三つ口フラスコを窒素ガスで置換した後、脱水処理したヘプタン300ミリリットル、及び上記(1)で調製した固体触媒成分10gを加えた。系内を15℃にした後、トリエチルアルミニウム4.2ミリモル、及びシクロヘキシルメチルジメトキシシラン(CHMDS)1.1ミリモルを加え、撹拌しながらプロピレンを導入した。2時間後、撹拌を停止し、結果的に固体触媒成分1g当たり2gのプロピレンが重合した予備重合触媒成分を得た。
(3)プロピレン重合体の合成
内容積10リットルの攪拌機付ステンレス製オートクレーブを十分乾燥し、窒素置換した後、プロピレン2kg、トリエチルアルミニウム6ミリモル、ジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDS)3.0ミリモルを加え、65℃に昇温した。次いで、上記(2)で調製した予備重合触媒成分0.12gを投入し、70℃で3時間重合した。その結果、プロピレン重合体960gの重合体パウダーを得た。この重合反応を繰り返すことにより、無水マレイン酸変性プロピレン重合体の原料となるプロピレン重合体を合成した。
内容積10リットルの攪拌機付ステンレス製オートクレーブを十分乾燥し、窒素置換した後、プロピレン2kg、トリエチルアルミニウム6ミリモル、ジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPDS)3.0ミリモルを加え、65℃に昇温した。次いで、上記(2)で調製した予備重合触媒成分0.12gを投入し、70℃で3時間重合した。その結果、プロピレン重合体960gの重合体パウダーを得た。この重合反応を繰り返すことにより、無水マレイン酸変性プロピレン重合体の原料となるプロピレン重合体を合成した。
[無水マレイン酸変性プロピレン重合体の合成]
(3)で合成したプロピレン重合体100重量部に、無水マレイン酸:0.3重量部、パーヘキシン25B/40:0.1重量部を加え、十分にブレンドした。このパウダーブレンド物を、20mmの二軸押出機を用い、180℃で溶融混練した。得られたペレット状サンプル1kgに、アセトン0.5kgと、ヘプタン0.7kgとを加え、85℃で2時間加熱撹拌した。尚、この加熱撹拌は、耐圧容器中で実施した。操作終了後、ペレットを回収し、これを1.5kgのアセトン中で15時間浸漬した。その後、ペレットを回収し、風乾した後、90℃で6時間真空乾燥して、無水マレイン酸変性プロピレン重合体を得た(重合体E)。
尚、重合体Eはエン反応での無水マレイン酸付加反応でないため、下記方法にて1分子当りの(無水)カルボン酸残基の数を算出した。
<変性量定量法>
変性する前のポリオレフィンと有機酸とのブレンド物を0.1mmのスペーサーを用いてプレスしIRを測定し、特徴的なカルボルニル(1600〜1900cm−1)の吸収量と有機酸の仕込量とから検量線を作成し、酸変性体のプレス板のIR測定を行い、1分子当りの(無水)カルボン酸残基の数を決定した。
IR測定機器:日本分光株式会社製「FT/IR−5300」
(3)で合成したプロピレン重合体100重量部に、無水マレイン酸:0.3重量部、パーヘキシン25B/40:0.1重量部を加え、十分にブレンドした。このパウダーブレンド物を、20mmの二軸押出機を用い、180℃で溶融混練した。得られたペレット状サンプル1kgに、アセトン0.5kgと、ヘプタン0.7kgとを加え、85℃で2時間加熱撹拌した。尚、この加熱撹拌は、耐圧容器中で実施した。操作終了後、ペレットを回収し、これを1.5kgのアセトン中で15時間浸漬した。その後、ペレットを回収し、風乾した後、90℃で6時間真空乾燥して、無水マレイン酸変性プロピレン重合体を得た(重合体E)。
尚、重合体Eはエン反応での無水マレイン酸付加反応でないため、下記方法にて1分子当りの(無水)カルボン酸残基の数を算出した。
<変性量定量法>
変性する前のポリオレフィンと有機酸とのブレンド物を0.1mmのスペーサーを用いてプレスしIRを測定し、特徴的なカルボルニル(1600〜1900cm−1)の吸収量と有機酸の仕込量とから検量線を作成し、酸変性体のプレス板のIR測定を行い、1分子当りの(無水)カルボン酸残基の数を決定した。
IR測定機器:日本分光株式会社製「FT/IR−5300」
また、比較例1で得られた無水マレイン酸変性プロピレン重合体について、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)、メソペンタッド分率[mmmm]、融点Tm−D、融解吸熱量ΔH−D、1分子当りの(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造の数を測定した。上記で測定した変性率と共に、結果を第4表に示す。
実施例6(硬化性組成物及び硬化物の製造)
30mLのサンプル瓶中で、実施例1で得られた重合体A”(3g)およびハンツマン社製トリアミン(ジェファーミンT403)(0.2g)を室温下で混合して硬化性組成物を得た。
次いで、この硬化性組成物を100℃に加熱したところ、30分以内に粘度の上昇が観察された。得られた反応物(1g)をトルエン(5mL)とともに20mLのサンプル瓶に入れ、40℃の水浴に5時間浸したところ、溶媒には不溶であり、またゴム弾性を示すものであった。
30mLのサンプル瓶中で、実施例1で得られた重合体A”(3g)およびハンツマン社製トリアミン(ジェファーミンT403)(0.2g)を室温下で混合して硬化性組成物を得た。
次いで、この硬化性組成物を100℃に加熱したところ、30分以内に粘度の上昇が観察された。得られた反応物(1g)をトルエン(5mL)とともに20mLのサンプル瓶に入れ、40℃の水浴に5時間浸したところ、溶媒には不溶であり、またゴム弾性を示すものであった。
比較例2
実施例6において、重合体Aに代えて比較例1で得られた重合体E(3g)用いた以外は同様にして組成物を製造し、次いでこれを100℃まで加熱したところ、30分経過しても重合体Eが溶融せず、重合(架橋)反応が進行しなかった。
実施例6において、重合体Aに代えて比較例1で得られた重合体E(3g)用いた以外は同様にして組成物を製造し、次いでこれを100℃まで加熱したところ、30分経過しても重合体Eが溶融せず、重合(架橋)反応が進行しなかった。
本発明の官能化α−オレフィン重合体及びそれを含む硬化性組成物は、樹脂の相溶化剤、ポリオレフィンのエマルジョン、反応型接着剤、反応型ホットメルト接着剤、その他接着剤、粘着剤、封止材、シーリング材、ポッティング材、反応性可塑剤等の用途や原料として幅広く利用できる。
Claims (5)
- α−オレフィン重合体末端に(無水)カルボン酸残基を有し、かつ、下記(1)〜(6)を満たす官能化α−オレフィン重合体。
(1)重量平均分子量(Mw)が1,000〜500,000である。
(2)分子量分布(Mw/Mn)が4.5以下である。
(3)示差走査熱量計(DSC)で測定した融解吸熱量ΔH−Dが50J/g以下である。
(4)前記α−オレフィン重合体が、プロピレン単独重合体、1−ブテン単独重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、プロピレン−ジエン共重合体又は1−ブテン−ジエン共重合体である。
(5)1分子当りの(無水)カルボン酸残基の数が0.5〜2.5個である。
(6)1分子当りの末端(無水)カルボン酸残基−内部二重結合構造の数が0.5〜2.5個である。 - 前記示差走査熱量計(DSC)で測定した融解吸熱量ΔH−Dが1J/g以下である請求項1に記載の官能化α−オレフィン重合体。
- 請求項1又は2に記載の官能化α−オレフィン重合体及び架橋剤を含む硬化性組成物。
- 請求項3に記載の硬化性組成物を硬化させてなる硬化物。
- 下記(1’)〜(5’)を満たすα−オレフィン重合体と、不飽和(無水)カルボン酸とを反応させることを特徴とする請求項1又は2に記載の官能化α−オレフィン重合体の製造方法。
(1’)重量平均分子量(Mw)が1,000〜500,000である。
(2’)分子量分布(Mw/Mn)が4.5以下である。
(3’)示差走査熱量計(DSC)で測定した融解吸熱量ΔH−Dが50J/g以下である。
(4’)前記α−オレフィン重合体が、プロピレン単独重合体、1−ブテン単独重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、プロピレン−ジエン共重合体又は1−ブテン−ジエン共重合体である。
(5’)1分子当りの末端不飽和基の数が0.5〜2.5個である。
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JP2015108128A (ja) * | 2013-10-25 | 2015-06-11 | 三洋化成工業株式会社 | 変性ポリオレフィンの製造法 |
WO2022024687A1 (ja) * | 2020-07-31 | 2022-02-03 | 出光興産株式会社 | 樹脂用可塑剤 |
-
2012
- 2012-08-22 JP JP2012183548A patent/JP2014040526A/ja active Pending
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