JP3169415B2 - 架橋ポリオレフィン成形体の製造方法 - Google Patents

架橋ポリオレフィン成形体の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は架橋ポリオレフィン成形
体の製造方法に関する。詳しくは特定の立体構造を有す
るポリオレフィンを特定の方法で処理することからなる
架橋ポリオレフィン成形体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】シンジオタクチックポリプロピレンにつ
いては古くより知られているが最近になって特殊なメタ
ロセン化合物とアルミノキサンからなる触媒を用いるこ
とで極めて立体規則性の高いシンジオタクチックポリプ
ロピレンが得られることが発見された( 特開平2-4130
3)。一方、ポリオレフィンを効率良く架橋して物性を向
上させる方法としてオレフィンとビニルシランの共重合
体を触媒で処理する方法については本発明者らが既に報
告している( 特開平3-106951)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この立体規則性の高い
シンジオタクチックポリオレフィンは透明性に優れしか
も剛性と耐衝撃性のバランスに優れているが、耐溶剤
性、特に高温の有機溶剤に対する耐溶剤性がアイソタク
チックポリオレフィンに比較して劣るという問題があっ
た。また架橋して耐溶剤性を改良するため上記方法を適
用しようとしてもシンジオタクチック構造のビニルシラ
ンとの共重合体は製造するのが困難であり、しかも架橋
反応が進行しにくいという問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題を
解決して耐溶剤性に優れるシンジオタクチックポリオレ
フィンについて鋭意探索し本発明を完成した。
【0005】即ち本発明は、シンジオタクチック構造の
アリルシランとオレフィンの共重合体とエチレンとプロ
ピレンとアルカジエンの共重合体からなり、しかも加熱
溶融成形した後、動的粘弾性の分析によってエチレンと
プロピレンとアルカジエンの共重合体に帰属される tan
δのピークが観測されないものをロジウムの塩及び下記
一般式(化2)
【化2】 (式中R 1 、R 2 は、同じか異なる炭素数1〜12の炭化
水素残基、nは0〜3の整数、Mはチタン、ジルコニウ
ム、ハフニウムから選ばれた金属。) で表される周期律
表 IVB族金属のアルコキシ化合物から選ばれた触媒と接
触することを特徴とする架橋ポリオレフィン成形体の製
造方法である。
【0006】本発明においてアリルシランとしては、珪
素に3個の水素とアリル基が結合したアリルシランの他
に1〜3個の水素が炭素数1〜10個のアルキル残基で置
換したような化合物が例示される。
【0007】本発明においてオレフィンとしては炭素数
3〜25のα−オレフィンが例示されプロピレン、1−ブ
テン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1
−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ヘキサデセ
ン、1−オクタデセンなどの直鎖のα−オレフィンの他
に3−メチル−1−ブテン、4−メチル−1−ペンテ
ン、4、4−ジメチルペンテンなどの分岐α−オレフィ
ンも例示できる。
【0008】ここで、シンジオタクチック構造のアリル
シランとオレフィンの共重合体を製造するに用いる触媒
としては、J.A.EWENらによるJ.Am.Chem.Soc.,1988,110,
6255- 6256に記載された化合物が知られている。これら
の触媒は、他のα−オレフィンのシンジオタクチック構
造の重合体を合成するにも有効である(Polymer Bullet
in 25,567(1991))が、異なる構造の触媒であっても、プ
ロピレンの単独重合をおこなったとき得られるポリプロ
ピレンのシンジオタクチックペンタッド分率が0.7以上
のポリプロピレンを製造することができるようなもので
あれば利用できる。
【0009】具体的には、上記文献に記載されたイソプ
ロピル(シクロペンタジエニル-1-フルオレニル) ハフ
ニウムジクロリド、あるいはイソプロピル(シクロペン
タジエニル-1- フルオレニル) ジルコニウムジクロリド
とアルミノキサンからなる触媒が例示される。ここでア
ルミノキサンとしては、下記一般式化、化の2種類
の構造(式中、Rは炭素数1〜3の炭化水素残基、nは
1〜50の整数。)のものが知られており、これらはいず
れでも使用でき、特にRがメチル基であるメチルアルミ
ノキサンでnが5以上、好ましくは10以上のものが利用
される。
【0010】
【化3】
【0011】
【化4】 上記遷移金属化合物に対するアルミノキサンの使用割合
としては10〜1000000モル倍、通常50〜5000モル倍であ
る。
【0012】また重合条件については特に制限はなく不
活性媒体を用いる溶媒重合法、或いは実質的に不活性媒
体の存在しない塊状重合法、気相重合法も利用できる。
重合温度としては−100 〜 200℃、重合圧力としては常
圧〜 100kg/cm2 で行うのが一般的である。好ましくは
−100 〜 100℃、常圧〜50kg/cm2 である。好ましい分
子量としては、135 ℃テトラリン溶液で測定した極限粘
度として0.1 〜3.0dl/g程度であるのが一般的である。
【0013】本発明においてアリルシランの重合割合と
しては、共重合体中のアリルシランが0.001 〜5モル
%、好ましくは0.01〜2モル%とするのが良く、重合体
中の含量が該量となるようにオレフィンと混合して重合
される。
【0014】またさらに、得られる共重合体がシンジオ
タクチック構造を保つ限りの量比で上述の他のオレフィ
ンを共重合することも可能であり、異なる組成で何段か
の重合を行う、所謂ブロック共重合することもできる。
【0015】本発明で用いるエチレンとプロピレンとア
ルカジエンの共重合体は上記シンジオタクチック構造の
オレフィンとアリルシランの共重合体と良く相溶するこ
とが必要であり、そのためには共重合体のプロピレンの
連鎖がラセミであることが好ましい。このラセミの程度
は、ポリマー鎖中の6個のモノマー単位を見た時、2個
あるいは3個のプロピレンの連続のラセミ分率で表さ
れ、この構造は、13C-NMR によって知ることができる。
例えば、浅倉らによって報告された、Polymer,1988、vo
l29 2208に詳細が示されている。また共重合体の分子量
としては 135℃のテトラリン溶液で測定した極限粘度と
して0.1 〜20dl/g、好ましくは0.5 〜10dl/g程度であ
る。
【0016】該共重合体を製造するに好適な触媒として
は、上記プロピレンの重合を行った時、得られる重合体
が高度にシンジオタクチック構造であって、しかもエチ
レンとの共重合性が良好であるようなものが挙げられ
る。具体的には上記、触媒系が利用され、重合条件につ
いても上記条件がそのまま利用できる。
【0017】アルカジエンとしては、炭素数5〜20の非
共役系のアルカジエンが好ましく利用され特に一方の2
重結合が末端にないかあるいはアルキル基で置換したも
のが好ましく、直鎖状のものの他に環状のジエンも利用
できる。具体的には4−メチル−1,4−ペンタジエ
ン、5−メチル−1,5−ヘキサジエン、1,4−ヘキ
サジエン、1,6−オクタジエンなどが例示され共重合
体中のアルカジエン含量としては0.001 〜10wt%、好ま
しくは0.01〜5wt%程度である。
【0018】本発明において上記シンジオタクチック構
造のアリルシランとオレフィンの共重合体とエチレンと
プロピレンとアルカジエンの共重合体の量比としては30
/70〜98/2、より好ましくは45/55〜95/5程度であ
る。30/70より小さいと剛性が不良であり、98/2を越
えると耐衝撃性が不良である。
【0019】上記2成分の混合は良好な混合が可能な混
練機を用いて混合することが可能である。また、はじめ
にオレフィンとアリルシランを重合しついでエチレンと
プロピレンとアルカジエンあるいはさらにアリルシラン
を共重合する、いわゆるブロック共重合法によって製造
することができるが、本発明の目的を達成するために
は、共重合体をさらに混練することが必要である。
【0020】上記2成分を混合するに利用する混練機と
しては、比較的強度の混練が可能なものが好ましく利用
でき、2軸のスクリューを設けた押出機、バンバリー式
混練機などが利用できる。混練の温度としては 150〜 3
50℃、好ましくは 180〜 300℃であり、混練の程度は動
的粘弾性の分析によってガラス転移温度を測定して、エ
チレンとプロピレンとアルカジエンの共重合体に帰属さ
れる転移が観測されなくなる程度とすることが必要であ
る。
【0021】ここで転移が観測されないとは、例えば、
動的機械熱分析によって測定した時エチレンとプロピレ
ンとアルカジエンの共重合体に帰属される tanδのピー
クが混合前の1/3以下程度となることである。
【0022】こうして得られた混合物はついで加熱溶融
して成形される。この加熱溶融して成形する方法として
は特に制限はなく、通常の押出成形法、射出成形法、ブ
ロー成形法、プレス成形法などどのような方法であって
も良い。
【0023】本発明において用いられる触媒としては、
塩化ロジウムのトリフェニルフォスフィン錯体などのロ
ジウムの塩、あるいはチタン酸エステルなどの下記の一
般式化で示す周期律表 IVB族金属のアルコキシ化合物
である。
【0024】
【化5】 (式中R1 、R2 は、同じか異なる炭素数1 〜12の炭化
水素残基、nは0〜3の整数、Mはチタン、ジルコニウ
ム、ハフニウムから選ばれた金属。) 。
【0025】触媒との接触はプロピレンとエチレンとア
ルカジエンの共重合体に上記触媒を混合して触媒含有成
分とし、加熱溶融するに際しアリルシランの共重合体と
混合して射出成形、プレス成形で成形するか、あるいは
予め上述の成形法で成形した成形物を上記触媒を後述の
溶媒に溶解してその溶液に連続的にあるいは回分的に浸
漬することで行われる。触媒との混合と同時に加熱溶融
して成形する場合は全組成物中の触媒濃度は1〜10000p
pm程度である。また利用される溶媒としては、具体的に
は炭素数1 〜20の炭化水素化合物、ハロゲン化炭化水素
化合物が利用でき、とくにハロゲン化炭化水素化合物、
芳香族炭化水素化合物が好ましく利用される。具体的に
ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジク
ロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、トリクロ
ロエタン、パークロロエタンなどが例示される。溶液で
用いる際の触媒の濃度としては0.000001〜1000g /リッ
トル程度、通常0.00001 〜10g /リットル程度で行われ
る。
【0026】接触時間としては、触媒の濃度、触媒溶液
の温度、共重合体の形状、共重合体中のアリルシランの
濃度などによって好ましい時間は異なるが通常数分〜数
十時間である。浸漬の際の温度としては、50℃以下とす
ることが必要であり、50℃より高いと成形物が変形する
などして好ましくない。通常常温〜50℃で行われる。こ
の際、触媒の分散を助けるため攪拌することも勿論可能
である。
【0027】成形物はついで触媒溶液から抜き出し、50
℃以上融点未満の温度に加熱される。加熱温度は高い方
が反応はより早く進むが、通常80〜 120℃程度で1分〜
10時間程度行われる。
【0028】
【実施例】以下に実施例を示し本発明をさらに説明す
る。
【0029】実施例1 常法にしたがって合成したイソプロピルシクロペンタジ
エニル-1- フルオレンをリチウム化し、四塩化ジルコニ
ウムと反応し再結晶することで得たイソプロピル(シク
ロペンタジエニル-1- フルオレニル) ジルコニウムジク
ロリド2mg と東ソー・アクゾ(株)製メチルアルミノキ
サン(重合度16.1)0.6gを用い、内容積2リットルのオ
ートクレーブにアリルジメチルシラン 10gをいれ、プロ
ピレンを装入して20℃で重合圧力3kg/cm2-G となる様
にプロピレンを追加しながら、20℃で2時間重合し、つ
いでメタノールとアセト酢酸メチルで脱灰処理し塩酸水
溶液で洗浄し、ついで濾過して85g のシンジオタクチッ
クポリプロピレン共重合体を得た。この操作を繰り返し
て約500gの共重合体を得た。
【0030】このポリプロピレンは13C-NMR によれば約
20.2ppm に観測されるピークがプロピレンのメチル基に
帰属される全ピーク強度の0.85でありシンジオタクチッ
ク構造であり、アリルジメチルシラン含量は1.2 モル%
であった。また 135℃テトラリン溶液で測定した極限粘
度は1.28dl/g、1,2,4−トリクロロベンゼンで測定
した重量平均分子量と数平均分子量の比(MW/MN )は2.
2 であった。
【0031】上記触媒を用い、プロピレンを0.5 kg/cm
2-G 加えさらにエチレンを3kg/cm2-G 、5−メチル−
1,5−ヘキサジエン 10gを追加してエチレンとプロピ
レンと5−メチル−1,5−ヘキサジエンの共重合体を
20℃で製造した。この共重合体の収量は 25gであり、エ
チレン含量28重量%、5−メチル−1,5−ヘキサジエ
ン含量0.7重量%、極限粘度は0.79dl/gであった。さら
に同様の操作を行って約200gの共重合体を得た。この共
重合体30重量部と上記アリルジメチルシランとの共重合
体70重量部を池貝鉄工(株)製の30mmφの押出機(池貝
PCM30)で混合して組成物を得た。この組成物の物性
は以下の通りであった。曲げ剛性度は4300kg/cm2 、引
張降伏強さは148 kg/cm2 、伸びは340 %、アイゾット
衝撃強度は49、37( それぞれ23℃、−10℃) kg・cm/cm
であり、ヘイズは62%であった。またDMAで測定した
ガラス転移温度は−1.8 ℃の単一のピークであった。
【0032】この成形物を塩化ロジウムのトリフェニル
フォスフィン錯体を0.1g/リットルの濃度で溶解した40
℃のトルエン溶液に20時間浸漬しついで、溶液から出し
て 100℃で3時間加熱した。処理後の成形物の沸騰キシ
レンで12時間抽出した抽出残分の割合は95.5wt%であっ
たのに対し処理前のそれは 0.5wt%であり、物性は以下
の通りであった。曲げ剛性度は4800kg/cm2 、引張降伏
強さは 159kg/cm2 、伸びは 260%、アイゾット衝撃強
度は55、45( それぞれ23℃、−10℃) kg・cm/cmであ
り、ヘイズは63%であった。この架橋成形物は80℃のト
ルエン中でも変形しなかったが、触媒と接触する前の成
形物は完全に溶解してしまった。
【0033】
【発明の効果】本発明を実施するこにより耐溶剤性に優
れた架橋したシンジオタクチック構造のポリオレフィン
成形物を与えることができ工業的に極めて価値がある。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シンジオタクチック構造のアリルシランと
    オレフィンの共重合体とエチレンとプロピレンとアルカ
    ジエンの共重合体からなり、しかも加熱溶融成形した
    後、動的粘弾性の分析によってエチレンとプロピレンと
    アルカジエンの共重合体に帰属される tanδのピークが
    観測されないものをロジウムの塩及び下記一般式(化
    1) 【化1】 (式中R 1 、R 2 は、同じか異なる炭素数1〜12の炭化
    水素残基、nは0〜3の整数、Mはチタン、ジルコニウ
    ム、ハフニウムから選ばれた金属。) で表される周期律
    表 IVB族金属のアルコキシ化合物から選ばれた触媒と接
    触することを特徴とする架橋ポリオレフィン成形体の製
    造方法。
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